JP3662901B2

JP3662901B2 - オプティカルレイヤの疑似中央処理による障害修復方法

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Publication number: JP3662901B2
Application number: JP2002259748A
Authority: JP
Inventors: ダンカンドーバースパイクロバート
Original assignee: AT&T Corp
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1998-02-24
Filing date: 2002-09-05
Publication date: 2005-06-22
Anticipated expiration: 2019-02-24
Also published as: CA2262046C; JP3370000B2; JPH11331210A; EP0951196A2; JP2003179629A; US6097696A; CA2262046A1; EP0951196A3; DE69942759D1; EP0951196B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本出願は、１９９８年２月２４日出願の米国仮出願第６０／０７５，８２５号の優先権を主張するものである。
【０００２】
本発明は、一般に、通信ネットワークの「光技術レイヤー」に対する修復アーキテクチャに関し、特に、事前定義サブネットワークアーキテクチャ（つまり、「疑似中央処理」アプローチ）の実行とノードまたはリンクの障害の際にデータパスの再構成を行う方法とに関する。
【０００３】
【従来の技術】
通信ネットワークの「光技術レイヤ」に関して有用であると思われる異なる修復法が幾つか現時点で存在する。一般に、これらのアプローチは、修復粗さ(restoration granularity)（例えば、ライン対波長（チャンネル／パス）切り換え）、異なるトポロジー(topology)ルート法（すなわち、リング対メッシュ）、置換えパスの異なるクラス（２地点間またはローカル）、および異なる制御スキーム（分散処理、中央処理）によって特徴付けられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、「分散処理」と「中央処理」双方のアプローチの利点を用いる疑似中央処理修復スキームに関する。特に、本発明は、事前定義サブネットワークアーキテクチャ（つまり、「疑似中央処理」アプローチ）の実行とノードまたはリンクの障害の際にデータパスの再構成を行う方法とに関する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、通信ネットワークは、先ず「最小限に重なり合った」サブネットワークのセットか「高度に重なり合った」サブネットワークのセットかのいずれかに分割される。この場合、各サブネットワークは、複数のオプティカル・クロス・コネクト（ＯＸＣ）ノードを備える。「最小限に重なり合った」モデルを用いるのか「高度に重なり合った」モデルを用いるのかを決める基準は、ネットワーク内の多くのノードの相互接続性の関数である。各サブネットワークは、「サブネットワーク修復コントローラ」（ＳＲＣ）を備えるように構成される。該ＳＲＣは、ＯＸＣ間の相互接続を定義するサブネットワークグラフ並びに必要なルート再選択アルゴリズム全てを備えるように定義される。以下に詳細に論じられるように、各ＳＲＣは、サブネットワーク中でＯＸＣノード１個だけに物理的にリンクされている。
【０００６】
障害が起きたＯＸＣやリンクを認識すると、「障害通知」メッセージが適当なＳＲＣへ逆送される。該ＳＲＣの機能は、障害が起きたノードやリンクを迂回して代替パスを確立することである。この代替パスは、障害が物理的に修理された後では取り外してしまうことができる。本発明では、二つの異なるメッセージモデルを用いることができる。第一の方法は、「一斉」法と定義され、メッセージを発信するＯＸＣを使って、それに接続している他の各ＯＸＣ（並びにそれに接続している各ＳＲＣ）に障害通知メッセージを一斉送信させる方法である。この一斉送信処理は、ＯＸＣからＯＸＣへと、適切なＳＲＣが通知を受け取るまで継続される。「高度に重なり合った」サブネットワークモデルに対しては、この一斉法は好ましくない。ノードの相互接続性が格段に高いからである。もう一つ別の方法は、「最小限に重なり合った」サブネットワーク配置と「高度に重なり合った」サブネットワーク配置双方に好適な方法であり、「１＋１」メッセージ送信モデルである。この場合、「障害通知」メッセージは、主パス１本と副パス１本とを通じて伝送される。
【０００７】
いずれのメッセージ送信法を用いるにしろ、最終的には、特定されたノード／リンクに責務があるＳＲＣがコンタクトされ、障害が起こった条件を回避するルート再選択パスが確認され、ネットワーク内の通信が修復される。
【０００８】
本発明の修復アーキテクチャの他の多岐にわたる特徴は、以下の議論を進める間に添付の図面を参照したりすれば一層明快になろう。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の修復法を十分に理解するには、オプティカル・クロス・コネクトを有効に用いる例示的通信ネットワークアーキテクチャを先ず評価するのが有用である。図１は、このようなネットワークの一つの一部分を描くもので、特に、３個のオプティカル・クロス・コネクト（ＯＸＣ）１０₁，１０₂，１０₃から構成されるセットを示す。各ＯＸＣは、スイッチファブリック(switch fabric)１２とコントローラ１６とネットワーク管理インターフェイス（ＮＭＩ）１８とを備える。スイッチファブリック１２は、入力／出力光インターフェイスユニット１４間の適切な接続を行い、コントローラ１６は、スイッチファブリック１２内の所望の接続設定を行う。従来のネットワーク管理活動（例えば、準備(provisioning)）を行うに加えて、ネットワーク管理インターフェイス１８は、本発明では修復メッセージのルートを選択するのに用いられる。ここで議論を進めるため、３個のＯＣＸが全て単一のサブネットワーク２０内に配置されているものと仮定する。サブネットワーク分割については（「最小限に重なり合った」モデルにしろ「高度に重なり合った」モデルにしろ）、図２と図３に関連して以下に詳細に議論される。図１に示される構成では、サブネットワーク修復コントローラ（ＳＲＣ）２２は、ＯＸＣの一つ（このケースではＯＸＣ１０₁）に結合されている。ＳＲＣ２２は、自分が属するサブネットワーク２０に関する相互接続情報全部に加えてサブネットワーク全セット（図示せず）に関連する相互接続情報を内蔵している。通信障害が認識されると、この情報が「障害通告メッセージ」としてＳＲＣ２２へ転送され、次にＳＲＣ２２は修復信号パスをセットアップする。
【００１０】
修復を迅速に行うために、本発明のアーキテクチャは、「イン−スパン(in-span)」データ通信パスを備えるのが好ましい。「イン−スパン」配置とは、従来の信号伝送リンクを用いて「ネットワーク」データを伝送するシステムであり、普通は埋め込まれたオペレーションチャンネル上に載るシステムであると、一般には定義することができる。例を幾つか挙げると、（１）従来の信号、例えば、ＯＣ−ｎが通信の方式として用いられる専用（ｎ＋１）波長、（２）リンクの指定チャンネルのデジタル信号の余剰ビット（例えば、各ＯＸＣと一体化されているトランスポンダによる一斉同報通信）または（３）強度変調(intensity modulated)されたデジタル信号のトップで変調された低変調度ＡＭ信号がある。イン−スパン修復法の一般的な「必要条件」は、修復ルート上のパスを修復することが可能ならば、関連ＯＸＣが通信することが可能ということである。
【００１１】
本議論を進めるため、ＳＲＣ２２から各ＯＸＣ１０のＮＭＩ１８を経由する専用オペレーションチャンネルが、イン−スパンデータチャンネルとして使われると仮定する。このような専用チャンネル２４が図１では点線で示されている。従って、この構成では故障アナリシスを行って光ライン障害なのか個々の波長障害（例えば、ＯＣ−４８信号または関連光トランスレータの障害）なのかを分離することが可能である。すなわち、ＯＸＣ１０₁とＯＸＣ１０₂との間のファイバ２６が切断されると、波長λ₁〜λ_n+1が全て通信不能になるので、「ライン障害」が起こったと正しく結論することができる。対照的に、ＯＸＣ１０₁の箇所で光トランスレータ（λ_i，ｉ＜ｎ＋１）の一つが故障した場合、波長λ_n+1の所のオペレーションチャンネル２４が依然としてオペレーション可能である限り、個別の波長（チャンネル）に関して障害が起こったと結論することができる。
【００１２】
本発明の修復に要求される条件下では、ＮＭＩ１８は、特殊化された高速ネットワーク管理インターフェイスであって、接続および障害管理に用いられる従来のネットワーク管理エレメントを回避する等によって迅速、有効に作動するように設計されていることが好ましい。この迅速化されたインターフェイスは、従来のインターフェイスをバイパスして差し支えない。従来のインターフェイス関連の通信は、オペレーションシステムと通信する必要があるので、比較的低速のネットワーク管理言語を使用するからである。修復メッセージの内容、およびこれらメッセージに応答するＯＸＣ（複数）とＳＲＣのオペレーションについては、図２と図３に関連して以下に詳細に議論される。
【００１３】
図２は、通信ネットワークを複数のサブネットワーク３０₁，３０₂，３０₃に例示的に分割したものを示す。本発明では、図２に示される分割は、「最小限に重なり合った」ネットワークアーキテクチャと定義される。すなわち、この分割では、サブネットワーク間に共有されるリンクの数が最少である。サブネットワーク３０_i各々は、複数のＯＸＣ１０と一個のサブネットワーク修復コントローラ（ＳＲＣ）２２_iとを備える。ここで、ＳＲＣ２２_iは、一つのＯＸＣに関連しており（好ましくは、共に配置され）、特定のサブネットワークに対するＳＲＣインターフェイスとして指定され、図２では１０_SRCiとして示されている。「最小限に重なり合った」分割が適切なものであるためには、ネットワークトポロジーがクラスタ構造となっていなければならない。この場合、各クラスタは適切に接続されており、「生存可」(survivable)（「生存可」とは、リンクの終点で規定されるノードの各ペアの間に２個以上のノードまたはリンクの分離パス(disjoint paths)があることを意味する）であり、各クラスタは、分離可能なリンクにおいて他のクラスタに接続することができている。換言すれば、各サブネットワーク３０_iがエッジのセットを削除することによって他からは分断されながらも、各サブネットワークは、其れ自体の内部では同じ適切に接続された特性を保っているということである。本発明の目的では、図２のリンク３２のような「境界リンク」とは、一つのサブネットワークに第一端ノード（ＯＸＣ）を備え、もう一つ別のサブネットワークに別端ノード（ＯＸＣ）を備えるものと定義される。「境界ノード」は、カレントサブネットワークにあるノードではなく、該ネットワークのＳＲＣ２２が境界リンク上の障害修復のために通信する必要のあるノードと定義される。図２を参照すると、サブネットワーク３０₃のＯＸＣ１０_3jは、サブネットワーク３０₁のＳＲＣ２２₁に対する「境界ノード」である。境界リンク３２が故障すると、ＳＲＣ２２₁はＯＸＣ１０_3j経由で故障を修復する必要があるからである。最小限でも、各境界リンクの両末端ノードは、「境界ノード」であり、各ＳＲＣ２２_iは該サブネットワーク中の「境界ノード」全てと通信するように構成される。例えば、サブネットワーク３０₃のノード１０_3jと１０_3kとは、サブネットワーク３０₂に対する境界ノードとなり、サブネットワーク３０₂をサブネットワーク３０₃に接続し、一方、ノード１０_2jと１０_2kとは、サブネットワーク３０₃に対する境界ノードとなる。従って、リンク３２_jとリンク３２_kは「境界リンク」と定義される。
【００１４】
各ＯＸＣ１０の間のリンクは、上記の専用オペレーションチャンネル２４を生かして、「障害」を一斉同報通信し、各ＳＲＣと各ＯＸＣとの間の質問照会の通信を行う。従って、本発明の疑似中央処理修復処理法は、高速「イン−スパン」分散通信を用いることによって、分散処理法にエミュレートしながらも、サブネットワーク修復エレメント（ＳＲＣ）２２内でネットワークグラフやルート再選択アルゴリズム、並びにクロス・コネクト・コントロール（cross-connect control）を維持することによって、更に中央処理法にもエミュレートする。特に、ネットワークグラフには、ノード（ＯＸＣ）やリンク並びにチャンネル（波長）情報（例えば、「作動中」、「予備」、「保護」、「オペレーション」など）、サブネットワーク中の全てのノードの接続チャンネル割り当て、境界ノードの全部、これらのノード間のリンク全部、などの情報が含まれる。各ＳＲＣ２２は、該サブネットワーク中の各ノードにプラスして該境界ノードにも極めて頻繁な間隔で照会を発することによって、このデータを維持する。これらの照会は、修復処理自体にとっては実質的に「オフ−ライン」である。障害が起こると、ＳＲＣ内のカレントネットワークグラフデータが修復決定処理の進行に用いられる。次に、各ＳＲＣ２２は、クロス・コネクト照会から得られるクロス・コネクト情報マップを継ぎ合わせすることによって、自分が属するサブネットワークの接続、すなわち、該サブネットワーク内が始端／終端となる接続、またはサブネットワークのノードと境界ノード間の接続の一部分、およびチャンネル（波長）割り当てを決定する。本発明の修復処理については、以下に図４に関連して詳細に議論される。
【００１５】
もし該当するネットワークが、図２に示されるような方法でノードの「クラスタ構造」を明確化及び定義し、サブネットワークを特定することが難しい状態である場合は、図３に示されるように「高度に重なり合った」分割モデルを用いることができる。その定義から自明なように、「高度に重なり合った」サブネットワーク４０₁，４０₂，４０₃，４０₄は、重なり合いが非常に多いように選択され、「境界ノード」を規定する必要性は無い。「高度に重なり合った」サブネットワークアーキテクチャでは、各ＳＲＣ２２は、厳格に自己のサブネットワーク内で故障を修復する。多重サブネットワークでは極めて多数のノード（ＯＸＣ）が含まれるので、少なくとも一つのサブネットワーク内で各リンクに対して多重のパスを設け、制御するＳＲＣを認識することが、この方法にとって重要なキーとなる。上に説明した「最小限に重なり合った」サブネットワーク分割と同じように、図３の構成でも、専用オペレーションチャンネルを用いて修復メッセージ伝達が行われる。
【００１６】
「高度に重なり合った」構成でサブネットワークを規定する例示的な方法では、以下のステップが含まれる（ただし、このような分割を行うには他の多様な方法もあることを理解のこと）。（１）（解析目的のため）１−接続ノードとリンクとをネットワークから削除する。リンク接続性一般は、従来の「最大フロー」アルゴリズムを用いて計算することができる。最大フローアルゴリズムのネットワークグラフを、相互ＯＸＣリンクに対応するネットワーク中の各リンク｛ｉｉ，ｊ｝に対して定義するためには、指定エッジのペア（ｉｉ，ｊ）、（ｊ，ｊ）を定義する。ネットワーク中の各リンクに対し、他の全てのエッジのキャパシティを「１」と設定することによって、このリンクを「故障」させる。次に、ネットワークの各リンク｛ｋ,ｍ｝に対し、ソースに入り、またシンクから出る全てのエッジのキャパシティを「０」と設定する。この場合、（ソース、シンク）＝（ｋ，ｍ）（または＝（ｍ，ｋ）である）。最大フローは、エッジ｛ｋ，ｍ｝に対する接続性に等しくなる。この「最大フロー」ステップは、全てのエッジのため以後に繰り返してもよい。（２）ＳＲＣ２２が、ネットワーク内の大きな配置各々で定義される。ＳＲＣ２２は、前と同じように、１０_SRCiと定義された一つのＯＸＣに関連づけられる。（３）各ＳＲＣ２２とネットワーク中のノード全てとの間で最短のホップ（hop）ルートを探す。（４）既定の半径Ｒ内でＳＲＣと全てのノードとを含む各サブネットワークを定義する。（５）リンクがサブネットワークに含まれ、ノード双方が同じサブネットワーク内にある場合に限り、サブネットワーク中の１−接続ノードとリンクとを削除する。（６）１−接続ノードとリンクとを各サブネットワークから削除する。（７）少なくとも一つのサブネットワークがカバーしていないリンクとノードとが修復可能ネットワーク中に存在しているかどうかを決定する。このようなノードに対しては、サブネットワークの半径Ｒを最も近いＳＲＣ２２まで延長し、該サブネットワークに対してステップ３〜６を再計算する。そして（８）単一のサブネットワーク内に含まれていない残りのリンクがあればこれを確認する。更に加えるノード数が最少となるように、接続性を維持するのに必要とされる最少の数のノードを有するリンクを含ませる。これらのステップの実行により、図３に示されるような「高度に重なり合った」サブネットワーク分割が形成される。
【００１７】
適切なサブネットワーク分割が（「最小限に重なり合った」ものでも「高度に重なり合った」ものでも）確立し、各ＳＲＣ内で適切なネットワークグラフが定義されると、ネットワークは、本発明に従って「障害」メッセージのルート選択をして、ネットワーク修復を行うための準備ができる。一般には、使用できるメッセージルート選択法には二つの異なる方法がある。「一斉」(flooding)メッセージルート選択と「１＋１」メッセージルート選択と定義される方法である。いずれのルート選択法も「最小限に重なり合った」アーキテクチャに使用できるが、「１＋１」メッセージルート選択法の方は、「高度に重なり合った」アーキテクチャに対して好ましい。「一斉」モデルの方は、極めて頑強かつ分散的な通信方法であって、ノードは、受けた照会を（照会を受けたリンクを除いて）各リンク接続点に再び一斉同報通信する。「１＋１」法では、各ＳＲＣ２２は、通信が必要な各ＯＸＣに対して二本のノード分離パスを決定し、受けたメッセージを全てこれら二本のパスを経由して送信する。ルート選択の方法に関わらず、メッセージのタイプは同一であり、それらの内容も（勿論、メッセージルート選択に関する情報を除いて）同じである。表１は、メッセージルート選択の「一斉」法においてＯＸＣ１０とＳＲＣ２２との間でありうる可能なメッセージのフィールドを列挙する。
【００１８】
【表１】

同様に、メッセージルート選択の「１＋１」法においてありうるメッセージのセットは、次の表に規定される通りである。
【００１９】
【表２】

各メッセージセットに対する「データ項目」は、表３に規定され、以下に記載される。
【００２０】
【表３】

上に記載のように、メッセージルート選択の「一斉」法は、主として「最小限に重なり合った」サブネットワークアーキテクチャに適用できる。一般には、ノードは、接続されている全てのリンク（始めのリンクを除く）に受信照会を再一斉同報通信する。しかし、メッセージが繰り返してノードに来れば、再一斉同報通信は行われない。所与のＳＲＣ２２から送信されたメッセージが、別のサブネットワーク２０に含まれる境界ノード１０によって受信される時も、再一斉同報通信は行われない。照会が、宛名のＯＸＣ１０によって受信された時は、ＮＭＩ１８中の修復インターフェイスがメッセージを採り上げ、要求を処理し、同じタイプの一斉メッセージルートで適切なＳＲＣ２２へ応答を送信し返す。
【００２１】
ＯＸＣノード１０からＳＲＣ２２へのメッセージについては、ＯＸＣノード１０が、メッセージを自分のＳＲＣへ送信すると共に、プラスして自分が境界ノードである各ＳＲＣへメッセージ一つを送信する。最初に発信するノードは、データ通信チャンネル経由で、接続されている各ＯＸＣへ各メッセージのコピーを送信する。このようなメッセージを受信したＯＸＣ１０中のＮＭＩ１８は、メッセージ中の情報を用いてこれを他のノードへ転送すべきかどうかを決定する。一斉ルールは、メッセージを受信したら、ソースサブネットワークＩＤか送信先サブネットワークＩＤかが自分のサブネットワークＩＤに対応する場合に、ノードがメッセージを転送するということである。これで確実に行われることは、サブネットワーク３０₁のＯＸＣからサブネットワーク３０₂（これに対してはノード１０_xが境界ノードである）のＳＲＣ₂へのメッセージが、生存している境界リンク経由でＳＲＣ₂へ達し、あるケースでは、サブネットワーク３０₂の内部ノードを通過しなければならないことからこれらの境界リンクに到達するということである。メッセージを転送するためには、ＯＸＣノード１０が、接続している他のノード全部へメッセージを一斉同報通信する。簡単のためには、サブネットワークＩＤは、サブネットワークに対するＳＲＣＩＤと同じであると仮定できる。ＳＲＣ２２からＯＸＣノード１０へのメッセージに付いては、普通メッセージ一つが送信される。転送ルールは同じものが適用される（すなわち、メッセージを受信したら、ソースサブネットワークＩＤまたは送信先サブネットワークＩＤが自分のサブネットワークＩＤに対応する場合に、ノードが該メッセージを転送する）。
【００２２】
例えば、図２の「Ｘ」は、ノード１０₁₁と１０₂₁間のリンク５０上の障害を示す。ノード１０₁₁が障害を検出し、ＳＲＣ２２₁（ノード１０_SRC経由の自分のＳＲＣ）に対して第一「障害通知メッセージ」を送信し、プラスしてＳＲＣ２２₂に対して第二「障害通知メッセージ」を送信する。表１を参照すれば、第一「障害メッセージ」は、次の情報を含む。すなわち、ソースＯＸＣＩＤ＝１０₁₁、ソースサブネットワークＩＤ＝３０₁、送信先サブネットワークＩＤ＝３０₁。
【００２３】
第二「障害メッセージ」は、次の情報を含む。すなわち、ソースＯＸＣＩＤ＝１０₁₁、ソースサブネットワークＩＤ＝３０₁、送信先サブネットワークＩＤ＝３０₂。サブネットワーク３０₁中の各ノードが第一障害メッセージを受信すると、該各ノードは、メッセージを隣接ノード全部に転送する。ソースと送信先とのサブネットワークＩＤが自分のものと同じだからである。最終的には、メッセージは、ＳＲＣ２２₁に直結しているＯＸＣノード１０_SRCに達し、ＳＲＣ２２₁は受信されたメッセージを読む。この第一メッセージのコピーがサブネットワーク３０₂と３０₃とに入れば、これらコピーは捨てられる。第二障害メッセージは、サブネットワーク３０₁中のノード全てにリレーされる。「ソースサブネットワークＩＤ」が自分のサブネットワークのものと同じだから、各ノードはメッセージを転送する。メッセージがサブネットワーク３０₂へパスされると、このサブネットワーク中のノード１０の各個も、メッセージを転送する。「送信先サブネットワークＩＤ」が自分のものと同じだからである（サブネットワーク３０₃中のノードは全て該メッセージを捨てる）。特に、サブネットワーク３０₁中のＯＸＣノード１０_x1と１０_y1とは、メッセージを受信し、サブネットワーク３０₂中のＯＸＣノード１０_x2へ該メッセージを転送する。ノード１０_x2は、サブネットワーク３０₃中の隣接ノードへメッセージを一斉同報通信し、従ってメッセージは、最終的にＳＲＣ２２₂に達する。
【００２４】
「１＋１」メッセージルート選択法では、各ＳＲＣ２２_iが、通信が必要な各ＯＸＣノード１０に対して二本の分離パスを決定する。これらの通信パスは、上に説明したネットワークグラフから容易に決定することができる。好ましい態様では、「主パス」は、最短のホップルート（従来のラベルタイプアルゴリズムから容易に確実化できる）に構成されるものとしてもよい。第二ノード分離パスの選択は、アルゴリズムで、エッジウェイトを、主パスのノードに一致する中間ノード全てに対して無限長さに設定し、次いで得られたネットワーク中に最短ホップパスを見出すことによって行うことができる。このようなノード分離パスが存在しない場合は、エッジ分断パスを見付けて使用する。重要メッセージは、これらのパス双方に一斉同報通信することによってＳＲＣ２２とＯＸＣノード１０との間に送信される。同じＩＤが用いられるので、受信者側は冗長なメッセージを捨てることを知る。メッセージは、表２に示される情報に従って、各メッセージのフルノードパスを含むことによってルート選択されて送られる。各中間ＯＸＣノードは、パス中の次のノードを拾い、メッセージを転送する。フルノードパスを含んで、これを用いる代わりに、パスＩＤを定義し、これを各ノードに対して（オフラインで）記憶することができる。次にメッセージが着信すると、ノードがメッセージ中のパスＩＤを読み、そのメモリから次にノードへアクセスする。
【００２５】
本発明に従えば、通信ネットワーク中の障害状況の存在下でサービスの「修復」が、図４に概略示される方法を用いて行なわれる。この処理のスタートで、ステップ５０で規定されるが、ＯＸＣ１０が、（所与の光ケーブルペアに対して多重波長の）光ラインや個々の波長の障害を「検出」し、ＮＭＩ１８に障害メッセージを送信する。「通知」ステップ５２では、ＮＭＩ１８が「障害通知」メッセージを自分のＳＲＣ２２並びに特定のＯＸＣ１０が境界ノードである他の全てのＳＲＣへ送信する。メッセージルート選択の「一斉」法を採用する場合は、上に説明したメッセージ転送ルールが適用される。「１＋１」法を採用する場合は（「高度に重なり合った」アーキテクチャに特に好適であって）、ＯＸＣは、定義されたペアの分離パス上にメッセージを同時に通信し、メッセージが生存しているリンクを経て確実に伝送されるようにする。
【００２６】
その後の「認識」ステップ５４では、制御するＳＲＣ２２が自分自身を認識する。リンクがサブネットワーク境界内で故障する場合は、そのサブネットワークのＳＲＣがルート再選択処理を制御する。「境界リンク」が故障することは、より複雑な状況であり、以下に詳細に議論される。リンクがサブネットワーク内で故障する状況に戻ると、ＳＲＣ２２は、障害を起こしたチャンネル（波長）を先ず最初に認識する。必要な在庫状況があれば、ＳＲＣ２２は異なる方法を採用して当該波長を選択的に修復し、他はそのままにしておくことができる。例えば、ＳＯＮＥＴリングのリンクを備えている波長がある。この場合は、修復の競合および復旧と障害状況との間の「サイクリング」を回避するためにそれらのチャンネルは修復しない。所望ならば、接続用意がなされている時この情報をオペレーションシステムで特記しておくことができる。この情報を、そのコネクトタイプデータと一緒にＯＸＣに記憶しておき、ＳＲＣがＯＸＣの照会でこの情報をピックアップ出来るようにすることが好ましい。
【００２７】
次の「パス選択」ステップ５６では、障害リンクやノードを迂回する新しいサブネットワーク接続は、一般に該サブネットワーク内でルート再選択が行われる（これは、「高度に重なり合った」アーキテクチャでは常のケースである。この構成では境界ノードが規定されていないからである）。このルート再選択処理では、各サブネットワークに対するルート再選択をそれぞれリンクやノードの生じうる障害に対して予め規定しておく混成型の事前計画法を用いることができる。この方法で予期されない障害に対しては、「ダイナミック」ルート選択法が用いられ、例えば、修復に利用可能なスペアのチャンネルに最短のホップルートが見付けられる。「ルート再選択」ステップ５８に対しては、選択されるルート再選択法は、ネットワークの分割が「最小限に重なり合った」アプローチを用いるか「高度に重なり合った」アプローチを用いるかして行われたかどうかに左右される。「最小限に重なり合った」アーキテクチャでは、制御するＳＲＣ２２は、ＯＸＣノード１０へ「クロス・コネクト」メッセージを送信する。「１＋１」メッセージルートスキームが採用される場合は、該ＳＲＣ２２は、両分離パス双方上にクロス・コネクトメッセージを送信する。次に、ＯＸＣノード１０が、自分のＳＲＣおよびそれが境界ノードの可能性のある他のＳＲＣの双方へ「クロス・コネクト」完了確認応答を伝送する。次に、各ＳＲＣは、受信しなかったもの、あるいは「障害あり」と受信したものの確認調整を行う（すなわち、該ＳＲＣは、パス全部が再確立されるまで、他のＯＸＣへ追加の「クロス・コネクト」メッセージを送信する）。
【００２８】
「高度に重なり合った」アーキテクチャに対しては、各ＳＲＣは、障害が起こったリンク（複数を含む）の端の最も小さい数が付いたＯＸＣへ第一クロス・コネクト命令を送信し、確認応答を待つ。受信するＯＸＣは、制御するＳＲＣを選択する。本発明では、ＳＲＣ選択には二つの異なる方法を用いることが出来る。第一の方法では、受信した第一メッセージを送ったＳＲＣが選択される。第二の方法では、各ＳＲＣが、クロス・コネクトメッセージと共に「修復効率」手段を送信し（「修復効率」は、ＳＲＣがパス選択ステップでルート再選択出来た接続の数と定義することが出来る）、ＯＸＣの方は、該効率が最も高いＳＲＣを選択する。選択終了後は、ＯＸＣは、直ちにクロス・コネクト確認を選択されたＳＲＣに対して応答する。他のＳＲＣは、タイムアウトとなるか、あるいは該ＯＸＣから否定の確認が送られてくる。
【００２９】
最後に、障害が起こったチャンネル（波長）上の信号が再び健全になった後では、障害「修復」通知メッセージが、ステップ６０に示されるように一斉同報通信される。このメッセージは、影響を受けたノードから該ＳＲＣへ送られる。次に、該ＳＲＣがクロス・コネクトメッセージを送り、障害が起こった接続の最初のパスを修復する。
【００３０】
上に述べたように、境界リンクや境界ノード（これらは「最小限に重なり合った」アーキテクチャだけに存在する）上に故障が起こると、境界でないところに障害が起きた状況に較べて、より精緻な対策が必要である。本発明では、これらの状況においてルート再選択を行うのに二つの可能な手順がある。
【００３１】
第一の方法は、「単一ＳＲＣ」法と称され、あまたあるＳＲＣのなかで一個のみがルート再選択処理の制御を行うことができるものである。このアプローチでは、ＳＲＣ選択スキームは、多重リンク障害や多重ノード障害でも競合が起きないように首尾一貫したものでなければならない。この一貫性を達成するために、障害を検出した全てのＯＸＣノードは、スタンダード遠端部受信障害（ＦＥＲＦ）メッセージを、信号のロスや他の性能アラームを検知し修復が必要であるリンクの他端に伝送する必要がある。ＦＥＲＦメッセージを受信すると、ＯＸＣノードは、このアラームを、他のアラームと同じように、上に記載の方法で関連ＳＲＣへ一斉同報通信する。他の受信アラームと一緒にエラーメッセージがあるかないかによって、ＳＲＣはどんなタイプの障害が起こったのかを判定することができる。従って、ＳＲＣが特定のリンクの障害波長（チャンネル）についてＯＸＣノードからアラームを受信した場合、修復を制御するＳＲＣの責務は、二つの条件に依存する。第一に、該ＳＲＣが障害リンクの向こう側にあるノードからもアラームまたはＦＥＲＦを受信した場合は、これは、障害リンクの向こう側にあるＯＸＣは「生きている」ので、どちらのＳＲＣも修復を制御できることを意味する。この場合、最も小さい数（英数字の順序）が付いたＳＲＣが修復を制御すべきである。各ＳＲＣは、両ノード双方からの障害通知メッセージ中に受信するソースおよび送信先サブネットワークＩＤを比較することによって、ＳＲＣが最も小さい数を付けたものであるかどうかを判定することができる。第二に、該ＳＲＣが、第一リンク障害通知を受信した後で所定の時間内で障害リンクの向こう側にあるノードからアラームまたはＦＥＲＦを受信しなかった場合は、該ＳＲＣは、向こう側が故障したと仮定する。故障ノードが、該ＳＲＣによって制御される場合（すなわち、故障ノードと該ＳＲＣが同じサブネットワークにある）、該ＳＲＣが修復処理を開始し、制御する。他の（すなわち、故障ノードと該ＳＲＣが異なるサブネットワークにある）場合は、該ＳＲＣはこの特定の故障に対しては何もせず、故障ノードの「ホーム」ＳＲＣが処置の制御を行うものと仮定する。
【００３２】
ルートの再選択の例は、図２に示されるような「最小限に重なり合った」ネットワークを用いて説明することができる。特に、障害が、サブネットワーク３０₁中のＯＸＣノード１０₁₁とサブネットワーク３０₂中のＯＸＣノード１０₂₁との間のリンク３４に起こったと仮定しよう。この場合、ＳＲＣ２２₂が、リンク３４上の波長に対してＯＸＣノード１０₂₁からＬＯＳ障害メッセージを受信し、またノード１０₁₁からも同じような障害メッセージを受信する。ＳＲＣ２２₂はこれらのノードに接続されたＳＲＣの中で「最も小さい」数が付いたＳＲＣではないので（サブネットワーク３０₁中のＳＲＣ２２₁が最も低い数を有するものである）、該ＳＲＣ２２₂は何も行わない。実際には、ＳＲＣ２２₁が修復を制御する。別の例では、ＯＸＣノード１０₁₁が故障すると、ＳＲＣ２２₁もＳＲＣ２２₂も、該ノードからは「故障」メッセージを受けない。該ＳＲＣは双方ともＯＸＣノード１０₂₁から「リンク」障害メッセージを受ける。ＳＲＣ２２₂の方は、ＯＸＣノード１０₁₁が故障したと結論して、修復を開始することはしない。ＯＸＣノード１０₁₁は自分のサブネットワーク内に無いからである。すなわち、ＳＲＣ２２₁の方が修復制御を行い、サブネットワーク３０₁中の「境界サブネットワーク」（ノード１０_y1、１０_x1、１０₁₁、１０₂₁）並びに他のノードの間で修復を開始する。サブネットワーク３０₁と３０₂とに対する「境界サブネットワーク」の定義は、二つのサブネットワークの境界ノードおよびリンクの間で修復可能なノードのセットである。最低でも、上記境界サブネットワークは、二つのサブネットワークの境界にあるノード全部と、これらにプラスしてこれらのノードの間にあるリンク全部である。従って、この「単一ＳＲＣ」アプローチは、境界サブネットワーク内で修復ルートを見付け出す場合に限られる。
【００３３】
別のアプローチでは、２個（または以上）のＳＲＣが同時に−しかも、自動的に−作動して、故障した境界ノードまたはリンク周りの修復を行う。ネットワーク中の各リンクに対して、第一ＳＲＣを「主」ＳＲＣとして事前定義し、第二ＳＲＣを「副」ＳＲＣとして定義する。主ＳＲＣの試みは、故障したリンク上の故障した接続を出来るだけ多くルート替えして、該サブネットワーク中のノードから該サブネットワークに含まれない隣接サブネットワーク中の他の境界ノードへパスを変えることである。図２を参照すると、境界リンク３４の故障に関連した代替パスは、点線で示されている。ここに、ＳＲＣ２２₂が「主」ＳＲＣとして定義され、ＳＲＣ２２₁が「副」ＳＲＣとして定義されている。副ＳＲＣ₁の試みは、故障したリンク上の故障した接続を出来るだけ多くルート替えして、図２に鎖線で示したパスで示してあるように、隣接サブネットワーク中の境界ノードへパスを変えることである。
【００３４】
ルート再選択ローカル法では、代替ルートに対するチャンネル（波長）割り当てが故障リンク上の両ノード双方に一致する限り、どちらのパスがどちらの故障接続に選択されるかは、重要ではない。従って、各ＳＲＣが独立に選択したパスに合わせるためには、簡単な順序付けルールを適用することができる。例えば、主ＳＲＣは、パスの境界リンクのチャンネル（波長）の数の順序に基づいて代替パスを配列することができる。多重境界リンクは、境界ノードの順序に基づいて配列される（ノードの配列は、例えば、それらのＩＤの辞書的順序に従って行うことができる）。また、境界リンクも在庫してあるので、副ＳＲＣの方は、同じ配列スキームを模して、境界リンクのチャンネル（波長）へ故障リンクのチャンネル（波長）をマップすることができる。
【００３５】
例えば、図２の境界リンク３４に、リンク３４のチャンネル（波長）＃１〜４へ割り当てられている４個の作動接続があると仮定しよう。また、ＯＸＣノード１０_y1と１０_x2との間のリンクに修復用に二本のチャンネル（チャンネル＃４と７）が、また、ＯＸＣノード１０_x1と１０_x2との間のリンクに修復用に二本のチャンネル（チャンネル＃１と２）が予備になっていると仮定しよう。リンク３４が切断されると、主ＳＲＣ２２₂が、縛られているリンク上に上記修復チャンネルを迂回する代替パスを４本探索して発見する。その順序は、（１）ノード１０₂₁→１０_x2→１０_y1（ＯＸＣノード１０_y1と１０_x2の間のリンクの修復チャンネル＃４）；（２）ノード１０₂₁→１０_x2→１０_y1（ＯＸＣノード１０_y1と１０_x2の間のリンクの修復チャンネル＃７）；（３）ノード１０₂₁→１０_x2→１０_x1（ＯＸＣノード１０_x1と１０_x2の間のリンクの修復チャンネル＃１）；（４）ノード１０₂₁→１０_y2→１０_x1（ＯＸＣノード１０_x1と１０_x2の間のリンクの修復チャンネル＃２）である。該ＳＲＣ₂は、上記ルートの各々のノードにクロス・コネクトコマンドを送り、代替パス４本を形成する（例えば、リンク３４のチャンネル１へのクロス・コネクトコマンドによって、ノード１０₂₁の所の第一修復リンクの修復チャンネルへクロス・コネクトされる）。
【００３６】
平行して、ＳＲＣ２２₁（「副」ＳＲＣ）が、ＯＸＣノード１０₁₁と１０_y1の間のパスを２本探索して発見し、これを、ＯＸＣノード１０_x2と１０_x1の間のリンクの修復チャンネル２本にコネクトし、同じく、ＯＸＣノード１０₁₁と１０_x1の間のパス２本を、ＯＸＣノード１０_x1と１０_x2の間のリンクの修復チャンネル２本にコネクトする。次に、該副ＳＲＣ₁は、これらの代替パス４本を形成するに必要なパスのノードに適切なクロス・コネクトコマンドを送る。ルート再選択ステップが終了し、かつタイムアウト期間の後（ＳＲＣが特定のＯＸＣから「クロス・コネクト完了」とのメッセージを受信しなかったクロス・コネクトに対しては）、該ＳＲＣは、クロス・コネクト完了失敗のタイプに応じて、そのルート選択処理を再調整する。例えば、完了メッセージを一切受信しなかったら、ＳＲＣは、クロス・コネクトを確かめるために、関連ノードに照会を発することができる。別には、クロス・コネクト確認を受信したが、クロス・コネクトが失敗した（例えば、不正なポート、チャンネルは既にクロス・コネクト済み、など）とされた場合は、他の修正動作（もしあれば）を行うことができる。
【００３７】
主と副のＳＲＣが平行して作動するにつれて、それらが形成した部分的なパスが、修復のために用意された境界リンク上のチャンネルで適切に合成される。しかし、どちらのＳＲＣも、境界リンク上の用意された修復チャンネルの全部に対して修復パスを発見できなかった場合は、問題が生じる可能性がある。この時は、該ＳＲＣ双方が独立的に作動して、クロス・コネクトのミスマッチが起こることになる。これらの状況下では、該ＳＲＣ双方が調整して、障害が起きたパスに「マーカー」を設定することができる。例えば、ＳＲＣ２２₁が、ＯＸＣノード１０₁₁をＯＸＣノード１０_y1に接続するために予備の修復パスを１本だけしか発見できなかったと仮定しよう。この時、ＳＲＣ２２₁は、リンク３４（障害が起きたリンク）上の第一チャンネルのルート再選択を完了した後、ルート再選択処理を中断し、次の障害チャンネル（ノード１０₁₁の所の、ノード１０_y1と１０_x2の間のリンクのチャンネル＃２）のクロス・コネクトを「未設定」（すなわち、「接続止め」）とする。このチャンネルは、始めの作動パスの所に依然としてクロス・コネクトされているので、サブネットワーク３０₂からＳＲＣ２２₂へのマーカーとして機能し、ＳＲＣ２２₁はこのチャンネルのルート再選択処理中に停止したことを示す。
【００３８】
次に、ＯＸＣノード１０₁₁は、ＳＲＣ２２₂並びにＳＲＣ２２₁に「接続止め」を要求する確認メッセージを送る。ＳＲＣ２２₁は、「接続止め確認」を受信すると、ルート再選択処理を停止する。接続止めのメッセージを受信したチャンネルを超えて処置が進んでしまった場合は、該ＳＲＣは、そのリンクのチャンネル＃４を接続したパスの後で起こったクロス・コネクト全部を「アンドゥ（undo）」状態にする。ＳＲＣ２２₂が、その点までそのルート再選択アルゴリズムをまだ進めていなかった場合は、そのチャンネルまで処理を進め、そこで停止する。この停止ポイントへ達した後、ＳＲＣ２２₁とＳＲＣ２２₂双方は、次の順序の境界リンク（すなわち、ＯＸＣノード１０_x1と１０_x2の間のリンク）へスキップする。ここで注記したいのは、ＳＲＣ２２₁が、ＯＸＣノード１０₁₁からＯＸＣノード１０_x1へのパス（ノード１０_x1と１０_x2の間の境界リンク上の修復チャンネルに接続するための）を発見できなかった場合は、ノード１０₁₁の所の、ノード１０₁₁と１０₂₁の間のリンクのチャンネル＃２を接続止めにする。このように接続を止めると、ＳＲＣ２２₂が中断メッセージを確実に受信することになり、同様にこの境界リンクをスキップすることになる。
【００３９】
各ＳＲＣのこの処理の繰り返しは、障害が起こったチャンネル全部のルート再選択が終わるまで、境界リンク上の修復チャンネルが無くなるまで、あるいは終了のタイムアウト期間が過ぎてしまうまで行われる。総括すれば、各ＳＲＣは、修復パスを発見できなかった最小順位のチャンネル、あるいは障害が起こった境界リンクの向こう側のノードから中断メッセージを受信した最小順位のチャンネルに対しては、ルート再選択処置を取り止める。
【図面の簡単な説明】
【図１】オプティカル・クロス・コネクト（ＯＸＣ）ノード３個セットの例示的配置を示す図である。
【図２】本発明に従って修復を行うのに有用な「最小限に重なり合った」サブネットワーク分割を例示的に示す図である。
【図３】本発明に従って修復を行うのに有用な「高度に重なり合った」サブネットワーク分割を例示的に示す図である。
【図４】本発明の例示的修復プロセスを描くフローチャートを含む図である。
【符号の説明】
１０オプティカル・クロス・コネクトノード、１２スイッチファブリック、１４光インターフェイスユニット、１６コントローラ、１８ネットワーク管理インターフェイス、２０，３０，４０サブネットワーク、２２サブネットワーク修復コントローラ（ＳＲＣ）、２４オペレーションチャンネル、３２，３４，４２境界リンク。

Claims

通信ネットワークで光パス修復を行う方法において、
ａ）通信ネットワークを複数のサブネットワークへ分割し（３０，４０）、各サブネットワークが複数のオプティカル・クロス・コネクト（ＯＸＣ）ノード（１０）を備え、
ｂ）各サブネットワークにサブネットワーク修復コントローラ（ＳＲＣ）（２２）を設け、各ＳＲＣが、そのサブネットワーク内のＯＸＣノード全ての相互接続を規定するネットワークグラフとそれらの間における所定のルート再選択アルゴリズムとを備え、各ＳＲＣが該サブネットワーク内のＯＸＣ１個だけに物理的に結合されており、
ｃ）「障害通知」メッセージを、障害が起こったＯＸＣノードまたはＯＸＣノードのペアの間にある障害が起こったリンクから所定のＳＲＣへ送信し（５２）、
ｄ）前記ステップｃ）で定義された障害を迂回するために、コンタクトされたＳＲＣ内でルート再選択パスを生成し（５６）、
ｅ）前記ステップｄ）のルート再選択パスを必要な全ての前記各ＯＸＣへ伝送し（５８）、ネットワーク内の通信の修復を行うことを特徴とするオプティカルレイヤの疑似中央処理による障害修復方法。
前記ステップｃ）を行うにあたり、障害通知メッセージが、データチャンネルとは別個の専用オペレーションチャンネル（２４）上で送られることを特徴とする請求項１記載の方法。
前記ステップａ）を行うにあたり、通信ネットワークが、複数の最小限に重なり合ったサブネットワーク（２０）に分割され、該サブネットワーク（２０）が、該サブネットワーク間のリンクであって境界リンクとして定義されるリンク（３４）を備え、該境界リンク（３４）の両端には、境界ノードと定義されるＯＸＣノード（１０₁₁，１０₂₁）を備えたことを特徴とする請求項１記載の方法。
前記ステップｃ）及び前記ステップｄ）を行うにあたり、メッセージのソース又は該メッセージの送信先のいずれかが自己のサブネットワーク内であるときにコンタクトされた各ＯＸＣノードが受信メッセージを送信する場合に、「一斉」メッセージ送信処理を用いて、前記ＯＸＣノードと前記ＳＲＣとの間でメッセージを送信することを特徴とする請求項３記載の方法。
前記ステップｃ）を行うにあたり、「障害」を認識したＯＸＣノードが、自己のアイデンティフィケーション、前記障害のあるソースサブネットワークのアイデンティフィケーション、送信先サブネットワークのアイデンティフィケーション、および認識された障害のタイプを特定するデータを含む「障害通知」メッセージを送信することを特徴とする請求項４記載の方法。
前記ステップｃ）を行うにあたり、認識された障害のタイプを特定するデータが、（１）「信号のロス」−ライン、（２）「信号のロス」−光インターフェイスユニット、（３）「信号のロス」−オペレーションチャンネル、および（４）遠端受信障害（ＦＥＲＦ）を含む障害の認識データを含むことを特徴とする請求項５記載の方法。
前記ステップｃ）と前記ステップｅ）とを行うにあたり、各ＯＸＣノードが、その関連するＳＲＣへの主メッセージパスと、その関連するＳＲＣへの副メッセージパスとを備え、前記主と副との各メッセージパスが分離パスとして定義される場合において、「１＋１」メッセージ送信処理を用いて、前記各ＯＸＣノードと前記各ＳＲＣとの間でメッセージを送信することを特徴とする請求項３記載の方法。
前記主メッセージパスが、ＯＸＣとその関連するＳＲＣとの間の「最短ホップパス」として定義されることを特徴とする請求項７記載の方法。