JP3845087B2 - 光通信ネットワークの所定の接続についてスペクトル経路を決定する方法 - Google Patents

Description

本発明は光通信ネットワークの所定の接続についてスペクトル経路を決定する方法に関し、それはまた、本方法を実行するためのノードにも関する。それはさらに特に、同じ光ファイバ上で複数のデータストリームを同時に送信するために複数の波長を使用する波長分割多重方式（ＷＤＭ）の光ネットワークに関する。

この種のネットワークで接続を設定するために、出発ノードを行き先ノードへと接続する経路セグメントのシーケンスで構成される空間的経路ばかりでなく、スペクトル経路も決定することが必要であるが、これは各々のセグメントが、その各々がスペクトル経路セグメントを構成する複数の波長をサポートする可能性があるからである。スペクトル経路の選択は、空間的経路に沿った様々なセグメント上で使用される波長、または連続的に使用される波長の選択を必然的に伴なう。送られる信号および／または情報に操作を実行することが時には必要であり、それはネットワークへの専用の装置の追加およびその使用を必要にする。しかしながら、そのような処理操作はコストがかかり、したがって可能な限りそれらを回避することが望ましい。それらは再生および／または波長変換に関するものである可能性があり、これらは純粋に光学的な手段によって、または光学−電気学的および電気−光学的変換手段を使用して実行されることが可能である。

「波長連続性」という表現は、たとえ送られる信号および／または情報への操作が光学−電子光学的変換または１Ｒ、２Ｒ、もしくは３Ｒ再生を必要としても、出発ノードから行き先ノードまで同じ波長を使用することを参照する。

「透過性」という用語が使用され、光学−電子−光学的変換、波長変換、１Ｒ、２Ｒ、もしくは３Ｒ再生、あるいはこれらの操作の組み合わせが回避されるかどうかに応じて様々なタイプの透過性の間で区別が引かれる。その目的は「非透過性の点」を信号が通過する経路を回避すること、あるいはもしもこれが可能でない場合には、信号が通過する非透過性の点の数を最小限にすることである。例えば、光学−電子−光学的変換を欠いて構成される透過性の形式のケースでは、その目的は光信号が光学−電子工学的および電子工学−光学的インターフェースを通過する回数を最小限にすることである。もしも変換を完全に回避することが可能でなければ、必要な変換の数を最小限にする経路が探される。

空間的経路およびスペクトル経路の選択に影響を与える接続容量の制約またはサービス品質の制約が更に存在する可能性がある。

現在、上記の種類の透過性経路を判定する満足すべき方法は存在しない。１つの方法がＧｅｎｅｒａｌｉｓｅｄ ＭＰＬＳ−Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ、３．４章と３．５章、有効期日２００１年１１月、Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｗｏｒｋｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ、Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｄｒａｆｔ、ＵＲＬ＝ｈｔｔｐ：／／ｓｅａｒｃｈ．ｉｅｔｆ．ｏｒｇ．／ｉｎｔｅｒｎｅｔ−ｄｒａｆｔｓ／ｄｒａｆｔ−ｉｅｔｆ−ｍｐｌｓ−ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ−ｓｉｇｎａｌｉｎｇ−０７．ｔｘｔでＩＥＴＦに提案された。

先行技術の方法は、
出発ノードを行き先ノードへと接続し、かつ各々のセグメントがネットワークの２つのノードを直接相互接続する経路セグメントのシーケンスを含む空間的経路を決定するために従来式の経路判定方法を使用する工程と、
経路を構成する次のノードすなわち経路上の第２のノードと通信するために出発ノード内で波長の第１のセットを決定する工程と、
・先行するノードによって提案された波長のセットから、経路を構成する次のノードすなわち経路上の第３のノードと通信するために第２のノードで波長の第２のセットを決定する工程と、
・・・・・・・・・・・
先行するノードによって提案された波長のセットから、経路を構成する次のノードすなわち経路上の（ｎ＋１）番目のノードと通信するためにｎ番目のノードで波長の（ｎ＋１）番目のセットを決定する工程、および行き先ノードがある限り同様の工程から構成される。

上記の先行技術の方法の目的は、波長の連続性を確実化することだけである。ノードは波長のセットを伝搬させることはなく、なぜならばそれらは波長の連続性を確実化する（端から端まで１つが存在するべき）スペクトル経路を見つけるためにこれを行なうことを必要としないからである。

経路の各々のノードは、接続に関して利用可能なリソースに従って上流のノードから下流のノードへと伝わる波長のセットを保持するかまたは減少させることが可能である。結果的に得られるセットが少なくとも１つの波長を含んでいれば、透過性の経路が最終的に設定される。その方法の欠点は、各々のノードで局所的に為される選択が下流のノード内の選択肢を減少させる可能性があるために、ブロッキングを生じる確率が高いことである。したがってその方法は、最適に準ずる解決策を構成するか、あるいはいくつかのケースでは全く解決策にすらならず、現実に受容可能な解決策が存在するときも、それはしかし端から端まで透過性ではない。また、上記の先行技術の方法は１つのパラメータ、すなわち所定の波長の連続性のみを考慮に入れている。

本発明の目的は上記の欠点を有さない方法を提案することである。

本発明は、光通信ネットワーク内の出発ノードと行き先ノードの間で光通信ネットワーク内のスペクトル経路を決定する方法で構成され、本方法は、
出発ノードを行き先ノードに接続する少なくとも１つの候補の空間的経路を決定するために従来式のルーティング方法を使用し、各々の候補の空間的経路が経路セグメントのシーケンスで構成され、各々のセグメントがネットワークの２つのノードを直接接続し、かつ各々がスペクトル経路セグメントを構成する複数の波長をサポートするように構成され、
各々の候補の空間的経路に沿ったすべてのスペクトル経路セグメントを特徴付けるパラメータ値を収集し、および
最後に、最適化方法を使用して、収集されたパラメータ値すべてを処理することで、スペクトル経路および使用される波長もしくは連続的に使用される波長を選択することによってそれをサポートする空間的経路を選択し、出発ノードを行き先ノードへと接続することで構成される。

上記の方法は、経路の発見が不可能であることからの結果として生じるブロッキングの確率を下げる利点を有し、これはどのような所定の時間でも、それは１つまたは複数の候補の経路を構成するセグメントすべてに関するパラメータ値（特に透過性パラメータ値）の知識を提供するからである。この完全な知識は、透過性の経路または最小の数の非透過性の点を含む経路をさらに効率的に選択するために使用される。この概要は、現実の最適化、すなわち可能な解決策が処理中に中止されることの回避につながる。

好ましい実施形態では、各々の候補の空間的経路に沿った経路セグメントすべてを特徴付けるパラメータ値を収集するために、経路設定要求メッセージが出発ノードから行き先ノードへと送られ、候補の空間的経路に沿った各々のノードをそれが通過するときにパラメータ値がメッセージ内に収集される。

透過性の経路を発見する機会を最大限にするために、この方法が別の空間的経路に同時に数回適用され得、それによって同じ接続設定要求を満たすことが観察されるはずである。

本発明の方法の好ましい実施形態は、設定が要求された経路の端部にあって行き先ノードと呼ばれるノードに実行される。

本発明の方法は透過性のパラメータの値を送信するためにネットワークの信号手段を使用し、各々の新たな経路設定要求のために最新の値を提供する。

これらのパラメータ値は、波長だけに関するわけではなく、ネットワークのノード間の接続のすべての他の物理的パラメータに関することが可能である。

一実施形態では、各々の候補の空間的経路に沿ったすべてのスペクトル経路セグメントを特徴付けるパラメータが透過性の制約を考慮する。

一実施形態では、各々の候補の空間的経路に沿ったすべてのスペクトル経路セグメントを特徴付けるパラメータが接続容量の制約を考慮する。

一実施形態では、各々の候補の空間的経路に沿ったすべてのスペクトル経路セグメントを特徴付けるパラメータがサービス品質の制約を考慮する。

本発明はまた、本発明による方法を実行するための光ネットワークのノードも提供し、そのノードは、
ノードを通過する所定の空間的経路上で経路設定要求メッセージを受信し、
空間的経路上のノードのすぐ上流および／または下流の空間的経路セグメントによってサポートされるスペクトル経路に関するパラメータ値を、ノードの境界に関するパラメータ値と共に、メッセージの内容に追加し、および
この方式で変更されたメッセージを、ノードのすぐ下流の空間的経路セグメント上に位置し、かつメッセージを含むルーティング情報によって指定される他のノードへと転送する、管理手段を有することを特徴とする。

以下の説明および添付の図面を考慮に入れると本発明がさらによく理解され、その他の特徴が明らかになるであろう。

図１の例により示されたネットワークＴは、双方向または単一方向の接続
ＯＮ１−ＯＮ２
ＯＮ１−ＯＮ３
ＯＮ１−ＯＮ４
ＯＮ２−ＯＮ６
ＯＮ３−ＯＮ５
ＯＮ３−ＯＮ６
によって相互接続された光学的ノードＯＮ１からＯＮ６を含む。

この例では、ネットワークＴは３つのクライアントネットワークＣＮＡ、ＣＮＢ、ＣＮＣを相互接続し、それらはネットワークＴの周縁でそれぞれノードＯＮ１、ＯＮ４、ＯＮ６へと接続される。本発明の方法は、ネットワークＴ内で実行され、全体的にクライアントネットワークの数と性質に独立である。

本発明の方法の１つの実行では、クライアントネットワークＣＮＡとＣＮＣの間の接続を設定するために接続設定要求ＣＳＲが、クライアントネットワークＣＮＡによってノードＯＮ１の管理手段へと送られる。その要求は要求元クライアントネットワークＣＮＡの識別情報と要求されたクライアントネットワークＣＮＣの識別情報を含み、かつ透過性、容量、サービス品質などの制約を示す。ネットワークＴは、透過性の経路又は、もしもこれが可能でない場合には、可能な限り少ない非透過性の点を含むが、しかしなお接続に関する容量およびサービス品質の制約のセットに従う経路を決定しなければならない。光学的透過性パラメータの制約は波長、スペクトル間隔、非線形効果（４光波混合など）の許容値、再生の必須の欠乏などの値である可能性がある。

図２は本発明の方法のこの実施形態の第１の部分を示している。ノードＯＮ１の管理手段は接続設定要求ＣＳＲを経路設定要求ＲＳＲへと翻訳する、すなわち接続要求で示された制約をルーティングに関する制約へと翻訳する。

従来式のルーティング方法を使用して、管理手段は候補の経路と称される１つまたは複数の空間的経路を決定し、ネットワークＴのトポロジと接続性に応じて、クライアントネットワークＣＮＡをクライアントネットワークＣＮＣに接続する。例えば、それらは２つの候補の空間的経路、Ｒｏｕｔｅ１とＲｏｕｔｅ２を見つけ出し、本来の接続設定要求ＣＳＲで示された全てのルーティングの制約を満足させるのでこれらは有効である。
Ｒｏｕｔｅ１＝ＯＮ１、ＯＮ４、ＯＮ５、ＯＮ６
Ｒｏｕｔｅ２＝ＯＮ１、ＯＮ３、ＯＮ６

その後、ノードＯＮ１の管理手段は、経路設定要求ＲＳＲをノードＯＮ６へと転送し、要求のコピー２つすなわちＲＳＲ１とＲＳＲ２を２つの経路Ｒｏｕｔｅ１とＲｏｕｔｅ２上に同時にルーティングする。これら２つの経路に沿ったルーティングは、ネットワークＴのシグナリング手段へ要求を供給することに関して出発ノードＯＮ１の管理手段によって制御される。コピーＲＳＲ１は最初に経路Ｒｏｕｔｅ１上のノードＯＮ４を通過し、コピーＲＳＲ２は経路Ｒｏｕｔｅ２上のノードＯＮ３を通過する。

経路設定要求ＲＳＲ１が通過する各々のノードＯＮ１、ＯＮ４、ＯＮ５は、関連する空間的経路上のノードのすぐ上流および／または下流の経路セグメントに関する要求パラメータ値の内容を、ノードのインターフェースに関するパラメータ値と一緒にして追加し、これらの値が要求内で示されたパラメータ、特に光学的透過性パラメータに対応する。経路設定要求ＲＳＲ２が通過する各々のノードＯＮ１、ＯＮ３は要求ＲＳＲ２に関して同様の作用を実行する。ＯＮ３とＯＮ６の間のリンク。これらのパラメータ値はノードの下流の接続と上流の接続に同等に関連させることが可能である。最終的に、経路設定要求の２つのコピーＲＳＲ１とＲＳＲ２は行き先ノードＯＮ６に到達する。

第１の実施形態では、これら２つのコピーの中に集められたデータは、接続要求によってとられる空間的経路の各々に沿ったノードＯＮ１とＯＮ６の間のスペクトル経路セグメントの最適の組み合わせを決定するために行き先ノードＯＮ６の管理手段によって処理される。このデータは、収集されたパラメータ値すべてを考慮に入れる費用関数を最小化する最適化アルゴリズムを使用して処理される。このアルゴリズムはＤｉｊｉｋｓｔｒａアルゴリズムのような最短経路アルゴリズムを使用することが可能である。

少なくとも１つの透過性経路が可能である場合には、最適化アルゴリズムは透過性経路を見つけ出す。透過性経路が可能ではない場合には、最適化アルゴリズムは、非透過性の最も少ないことが可能な点を含む経路、すなわち透過性部分経路の最適の組み合わせを決定する。

図３は、本発明の方法の第２の部分を表わす。上述の方式で最適のスペクトル経路を決定した後に、行き先ノードＯＮ６は、出発ノードＯＮ１への経路確立メッセージＰＥＭと経路設定要求受信肯定応答メッセージＡＣＫを、この例ではノードＯＮ３である、選択されたスペクトル経路（Ｒｏｕｔｅ２）をサポートする空間的経路上の次のノードへ送る。このメッセージは決定された経路を構成するノードの一覧表を含み、この例ではＲｏｕｔｅ２はノードＯＮ１−ＯＮ３−ＯＮ６で構成される。

行き先ノードＯＮ６は採用されなかった空間的経路、この例ではＲｏｕｔｅ１に沿った他のすぐ隣りのノードすべてに経路解放メッセージＲＲを送る。この範例では、経路解放メッセージＲＲはノードＯＮ５へと送られ、これは経路設定要求の発信源であったノード（ノードＯＮ１）に向けてそれを転送する。

アルゴリズムが、（非透過性の経路ですら）経路が不可能であると結論付ける場合には、行き先ノードＯＮ６は経路Ｒｏｕｔｅ１とＲｏｕｔｅ２上のノードすべて、すなわちノードＯＮ１、ＯＮ３、ＯＮ４、ＯＮ５へと経路解放メッセージを送る。

第２の実施形態では、経路設定要求の２つのコピーＲＳＲ１とＲＳＲ２（収集されたデータすべてを含む）は行き先ノードＯＮ６で処理されないが、しかし行き先ノードＯＮ６から出発ノードＯＮ１またはネットワークＴ内の何処かにある中央ユニットへと返送され、そこで処理される。アルゴリズムが、（非透過性の経路ですら）経路が不可能であると結論付ける場合には、ノードＯＮ１、中央ユニットはそれぞれ経路Ｒｏｕｔｅ１とＲｏｕｔ２に沿って位置するノードすべて、すなわちノードＯＮ１、ＯＮ３、ＯＮ４、ＯＮ５へと経路解放メッセージを送る。

第１の実施形態は、収集されたデータすべてを出発ノードまたは中央処理ユニットへと転送することを回避するという利点を有する。これはそのような転送のためにネットワークを専有することを回避する。

本発明の方法が使用されうるある光ネットワークの１つの例を示す図である。 図１に表わされたネットワークの例内での本発明の方法の第１の部分の実行を示す図である。 図１に表わされたネットワークの例内での本発明の方法の第２の部分の実行を示す図である。

Claims (8)

1. 光通信ネットワーク（Ｔ）内の出発ノード（ＯＮ１）と行き先ノード（ＯＮ６）の間で光通信ネットワーク内のスペクトル経路を決定する方法であって、
   出発ノード（ＯＮ１）を行き先ノード（ＯＮ６）に接続する少なくとも１つの候補の空間的経路（Ｒｏｕｔｅ１、Ｒｏｕｔｅ２）を決定するために従来式のルーティング方法を使用し、各々の候補の空間的経路が経路セグメントのシーケンスで構成され、各々のセグメントがネットワークの２つのノードを直接接続し、かつ各々がスペクトル経路セグメントを構成する複数の波長をサポートするように構成され、
   各々の候補の空間的経路に沿ったすべてのスペクトル経路セグメントを特徴付けるパラメータ値を収集し、および
   最後に、最適化方法を使用して、収集されたパラメータ値すべてを処理することで、スペクトル経路および使用される波長もしくは連続的に使用される波長を選択することによってそれをサポートする空間的経路を選択し、出発ノードを行き先ノードへと接続することから成ることを特徴とする方法。
2. 各々の候補の空間的経路に沿ったすべての経路セグメントを特徴付けるパラメータ値を収集するために、経路設定要求メッセージを出発ノード（ＯＮ１）から行き先ノード（ＯＮ６）へと送り、およびそのメッセージが候補の空間的経路に沿った各々のノードを通過するときにメッセージの中のパラメータ値を収集することから成ることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 行き先ノード（ＯＮ６）内で収集されたパラメータ値すべてを処理することを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の方法。
4. 各々の候補の空間的経路に沿ったすべてのスペクトル経路セグメントを特徴付けるパラメータが透過性の制約を考慮することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 各々の候補の空間的経路に沿ったすべてのスペクトル経路セグメントを特徴付けるパラメータが接続容量の制約を考慮することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 各々の候補の空間的経路に沿ったすべてのスペクトル経路セグメントを特徴付けるパラメータがサービス品質の制約を考慮することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 請求項１に記載の方法を実行するための光ネットワークノードであって、
   ノードを通過する所定の空間的経路上で経路設定要求メッセージを受信し、
   空間的経路上のノードのすぐ上流および／または下流の空間的経路セグメントによってサポートされるスペクトル経路に関するパラメータ値を、ノードの境界に関するパラメータ値と共に、メッセージの内容に追加し、および
   この方式で変更されたメッセージを、ノードのすぐ下流の空間的経路セグメント上に位置し、かつメッセージに含まれるルーティング情報によって指定される他のノードへと転送する、管理手段を有することを特徴とする光ネットワークノード。
8. 請求項１に記載の方法を実行するための光ネットワークノードであって、
   出発ノードをそのノードに接続する候補の空間的経路に沿って収集されたパラメータ値を含む少なくとも１つのメッセージを受信し、および
   最適化方法を使用して、少なくとも候補の空間的経路に沿ってこの方式で収集されたパラメータ値を処理することで、使用される波長もしくは連続的に使用される波長を選択することによってスペクトル経路を選択し、出発ノードをそのノードへと接続する、管理手段を含むことを特徴とする光ネットワークノード。

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