JP4076171B2 - 光ｔｄｍネットワーク管理方法、光ｔｄｍネットワーク管理プログラム、そのプログラムを記憶した記憶媒体および光ｔｄｍネットワーク管理装置 - Google Patents

Description

本発明は、光ＴＤＭネットワーク管理方法、光ＴＤＭネットワーク管理プログラム、そのプログラムを記憶した記憶媒体および光ＴＤＭネットワーク管理装置に関する。

近年、データトラヒックの増加に伴い、大容量の光伝送方式への需要が高まっている。この光伝送方式として、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplex）等の波長多重方式や、光ＴＤＭ等の時分割多重方式が提案されている。

波長多重方式は、光ネットワークを構成しているノード間で大容量の波長パスを静的または動的に設定することで、データ転送を実現する方法である。
この方法では、大容量の帯域をそのまま使用できる反面、フローごとに大容量の帯域を分割することができないため、小さい帯域を要求するフローを多重化して伝送するといった用途の場合、帯域の有効利用が実現できない。

この問題を解決する一手法として注目されているのが、光時分割多重（光ＴＤＭ、光Time Division Multiplexing）技術である。光ＴＤＭ技術では、大容量の波長パスをフレームと呼ばれる周期で分割し、さらにフレームをスロットと呼ばれる長さで分割する。
各スロットにはそれぞれ異なるトラヒックフローを割り当てることができ、かつ、同一フローに属するトラヒックは、連続するフレームにおける、先頭から数えて同じ位置に存在するスロットに収容される。通常、フローごとにあて先は異なる。
このため、ネットワーク内のノードで、フローのあて先に応じて、スロットに収容されるデータをスイッチングする必要があるが、各ノードはスロットの位置を指標として、データのスイッチングを行う。このスロットの位置を指標としたスイッチ先は、あらかじめ各スイッチ（ノード）に記憶されている。

このときの光スイッチのスイッチング動作を、図９を用いて説明する。図９は、光ＴＤＭ技術における光スイッチのスイッチング動作を説明する図である。
ここでは、光ＴＤＭネットワーク７０が、ノード（境界ルータ４０（４０Ｓ,Ａ,Ｂ,Ｃ）および光スイッチ３０）と、各ノードを接続するリンク５０（５０Ｓ,Ａ,Ｂ,Ｃ）とを含んで構成されるものとする。光スイッチ３０は、リンク５０Ｓで境界ルータ４０Ｓから送信されたスロット番号２のデータは、境界ルータ４０Ｂへスイッチングされ、スロット番号４,５のデータは、境界ルータ４０Ａへスイッチングされる。また、リンク５０Ｃで境界ルータ４０Ｃから送信されたスロット番号２のデータを、境界ルータ４０Ｂへスイッチングする。

現在、光ＴＤＭ技術として、以下の非特許文献１に記載された方式が提案されている。
N.Huang,et al,"A Novel All-Optical Transport Network with Time-Shared Wavelength Channels, "IEEE JSAC vol18, No.10, pp.1863-1875

非特許文献１では、光ＴＤＭ技術の基本原理を紹介している。この方法では、各ノードのスイッチングスピードは非常に高速であり、スロットごとにスイッチングが行えることを前提としている。つまり、各ノードは少なくともスロットが流れてくる速度以上の速さでスイッチングができることを前提としている。
しかし、現在光ネットワーク用に開発されている光スイッチのうち、高速なものはナノ秒単位の間隔でスイッチングが可能であるが、非常に高価であり、かつ大規模なスイッチの設計が困難であるという問題点がある。

したがって、現時点で光ＴＤＭ技術を実用化するためには、現在商用で提供されているマイクロ秒やミリ秒でのスイッチング速度しか実現できない光スイッチを使用することも考慮に入れる必要があるが、このような光スイッチでは、スイッチングの時間がスロット長を越えてしまう場合も起こりうる。
つまり、スロット（データ）が流れてくる速さに、光スイッチのスイッチング速度が追いつかず、光スイッチのスイッチング中に大容量のデータが消失してしまう場合がある。

そこで、本発明は、前記した問題を解決し、スイッチング速度が低速な光スイッチでも光ＴＤＭ方式の伝送を可能とする光ＴＤＭネットワーク管理装置等を提供することを課題とする。

前記した課題を解決するため、本発明は、光時分割多重方式により光伝送を行う光ＴＤＭネットワークのノードのスイッチング制御を行う光ＴＤＭネットワーク管理装置を、各種情報の入出力を行う入出力インタフェースと、前記光ＴＤＭネットワークを構成するノードの識別情報と、前記ノードを接続するリンクの識別情報と、前記リンクの識別情報ごとに前記リンクが接続する前記ノードの出力ポートおよび入力ポートの識別情報とを示したトポロジ情報と、前記リンクの識別情報ごとに、前記ノードが光時分割多重方式の伝送の各スロットに割り当てる出力ポートの識別情報を示したスロット割り当て情報とを格納する記憶装置と、前記入出力インタフェース経由で、新規パス設定要求メッセージを受信するメッセージ通信部と、前記新規パス設定要求メッセージに含まれる新規パスの経路上のノードの識別情報と前記トポロジ情報とを参照して、前記新規パスにおける各ノードの出力ポートの識別情報を検索し、前記検索した各ノードの出力ポートの識別情報と、前記スロット割り当て情報とを参照し、各リンクのスロットのうち、既に出力ポートが割り当てられている第１のスロットおよび前記検索した出力ポートとは異なる出力ポートが割り当てられているスロットを中心とした前後所定スロット数の範囲にある第２のスロットには新規パスの割り当てを不可とする識別子を記した新規パスの割り当て可能性リストを作成するメッセージ処理部と、前記新規パスの割り当て可能性リストを参照して、前記新規パスの経路上にある各ノードのスイッチング制御のスケジュール情報を作成し、前記スケジュール情報およびクロックを参照して、前記新規パスの経路上にあるノードへスイッチング制御信号を出力するタイミングを取得するスケジュール管理部と、前記スケジュール管理部で取得したタイミングで前記新規パスの経路上にあるノードへスイッチング制御信号を前記入出力インタフェース経由で、出力するスイッチ設定部を備える構成とした。その他の構成については、後記する実施の形態で述べる。

本発明によれば、光スイッチのスイッチング速度が低速な場合でも、光ＴＤＭ方式の伝送を可能とすることができる。また、光スイッチのスイッチング中に光信号を流すことによる大容量データの消失確率を低くすることができる。つまり、光ＴＤＭ方式で、データが流れてくる速度に光スイッチのスイッチ速度が追いつかず、大容量のデータが消失してしまう確率を低くすることができる。したがって、光ＴＤＭ方式の伝送においてデータ再送作業の発生する確率を低くできるので、光ＴＤＭ方式の伝送効率を向上させることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態（以下、実施の形態とする）について、図面を参照して詳細に説明する。

まず、図１を用いて、本実施の形態の光伝送システムについて説明する。図１は、本実施の形態の光伝送システムの構成を示す図である。

図１に示すように光伝送システムは、光ＴＤＭネットワーク７０と、光スイッチ３０のスイッチング制御を行う光ＴＤＭネットワーク管理装置１０（以下、管理装置１０とする）とを含んで構成される。

光ＴＤＭネットワーク７０（以下、ネットワーク７０とする）は、ノード（境界ルータ４０（４０Ｓ,Ａ,Ｂ,Ｃ）および光スイッチ３０）、これらのノードを接続するリンク５０（５０Ｓ,Ａ,Ｂ,Ｃ）とで構成される。
なお、このリンク５０は、例えば光ファイバ等である。

このネットワーク７０を通過するデータは、ネットワーク７０の境界ルータ４０に設定されている論理パスにしたがい伝送される。この論理パスでは、光信号が伝送媒体となり、光スイッチ３０でスイッチングされ、あて先となるネットワークの出口（出口となる境界ルータ４０）ヘ転送される。データを運ぶ光信号の帯域は、スロットと呼ばれる時間長で分割され、論理パスはスロット単位で時分割多重される。

なお、このときの論理パスの設定は、境界ルータ４０のＣＰＵがパス設定プログラムを実行することにより実現される。このパス設定プログラムは、本実施の形態では、境界ルータ４０に格納されるものとして説明するが、管理装置１０に格納され実行されるようにしてもよい。

なお、図１では、管理装置１０は１つしか描いていないが、複数の管理装置１０で構成されていてもよい。また、管理装置１０は、１つの光スイッチ３０を管理するようにしてもよいし、複数の光スイッチ３０を管理するようにしてもよい。さらに、ノード（境界ルータ４０（４０Ｓ,Ａ,Ｂ,Ｃ）および光スイッチ３０）およびこれらのノードを接続するリンク５０（５０Ｓ,Ａ,Ｂ,Ｃ）の個数も、図１に描いた個数に限定されるものではない。

ここで、図２を用いて、境界ルータ４０に格納されるパス設定プログラムについて説明する。図２は、本実施の形態のパス設定プログラムのモジュール構成を示したブロック図である。

パス設定プログラムは、境界ルータ４０のインタフェース部（図示せず）経由で、新規パスの経路情報、パスの帯域、当該パスで要求するスロット番号（要求スロット番号）等のパス情報を受け付ける入力受付部８１と、このパス情報を新規パス設定要求メッセージに変換するメッセージ生成部８２と、変換した新規パス設定要求メッセージを境界ルータ４０のインタフェース部経由で管理装置１０へ送信し、前記インタフェース部経由で管理装置１０からのパス設定完了メッセージを受信するメッセージ通信部８３と、前記パス設定完了メッセージに基づいて、境界ルータ４０から新規パスに乗せてデータを送信するか否かを判断するデータ送信判断部８４とを含んで構成される。
これらのモジュールから構成されるパス設定プログラムは、境界ルータ４０のＣＰＵ（図示せず）により実行される。

なお、このときのパスの経路情報は、このパスで経由するノード（光スイッチ３０および境界ルータ４０）のアドレス情報と、光スイッチ３０の管理を行う管理装置１０のアドレス情報とを含むものとする。

ここで、パス設定プログラムに基づく境界ルータ４０の動作を簡単に説明する。
まず、この境界ルータ４０のインタフェース部を経由して入力受付部８１でパス情報の入力を受け付けると（ステップＳ２０１）、メッセージ生成部８２がパス情報に基づき、新規パス設定要求メッセージを生成（作成）する（ステップＳ２０２）。このときの新規パス設定要求メッセージには、新規パスの経路情報、新規パスの帯域、当該パスで要求するスロット番号（要求スロット番号）等を含めるようにする。
なお、入力されたパス情報は、境界ルータ４０のメモリ（図示せず）に記憶しておく。

次に、メッセージ生成部８２は、新規パス設定要求メッセージをメッセージ通信部８３に受け渡す。そして、メッセージ通信部８３は、この新規パス設定要求メッセージを境界ルータ４０のインタフェース部（図示せず）経由で、当該新規パス上のノードを管理する管理装置１０へ送信する（ステップＳ２０３）。このとき、新規パス設定要求メッセージのあて先である管理装置１０（管理装置１０のアドレス情報）は、境界ルータ４０のメモリに記憶されたものを参照する。

この後、境界ルータ４０は、メッセージ通信部８３で、新規パス上のノードを管理する各管理装置１０から新規パス設定完了メッセージを受信すると（ステップＳ２０４）、順次これをデータ送信判断部８４へ受け渡す。データ送信判断部８４は、メモリに記憶された新規パスの経路上のすべての管理装置１０から新規パス設定完了メッセージを受信したと判断したとき（ステップＳ２０５）、境界ルータ４０へ新規パスによるデータ送信命令を出力する（ステップＳ２０６）。
一方、新規パス上のいずれかの管理装置１０から新規パス設定完了メッセージを受信できなかったときは、境界ルータ４０に新規パスによるデータ送信命令は出力しないようにする。

このようにすることで、境界ルータ４０は、新規パス上の各ノードで新規パスの設定が可能であることを確認した上で、データを送信することができる。

次に、図３を用いて、図１の管理装置１０の構成を説明する。図３は、図１の管理装置の構成を示したブロック図である。
管理装置１０は、管理装置１０全体の制御をするＣＰＵ７と、メモリ８と、各種情報の入出力を行う入出力インタフェース９と、ネットワーク７０（図１参照）を構成するノードおよびリンク５０の識別情報等を示したトポロジ情報１６０、各リンク５０の時間区間（タイムスロット）の割り当て状況を示すスロット割り当て情報１６１、各光スイッチ３０の切り替えスケジュールに関する情報であるスケジュール情報１６２、光スイッチ制御プログラム（光ＴＤＭネットワーク管理プログラム）１６３等を記憶する記憶装置１６とを含んで構成される。この記憶装置１６は、例えばハードディスクにより実現され、管理装置１０は、例えばコンピュータにより実現される。

記憶装置１６のトポロジ情報１６０は、図１のネットワーク７０を構成するノード（境界ルータ４０および光スイッチ３０）と、各ノードを接続するリンク５０に関する情報を示したものである。
例えば、このトポロジ情報１６０は、ネットワーク７０を構成するリンク５０ごとに、リンク５０の両端のノードの識別情報（アドレス情報）と、そのノードの出力ポート（出力用インタフェース）および入力ポート（入力用インタフェース）の識別情報（アドレス情報）とを示したものである。
このトポロジ情報１６０は、本実施の形態の光ＴＤＭネットワーク管理方法を実行する前に、管理装置１０が公知のトポロジ情報作成プログラムにより作成し、記憶装置１６に格納しておくものとする。

スロット割り当て情報１６１は、リンク５０の識別情報ごとに、光時分割多重方式の伝送の各スロットに割り当てられた出力ポートの識別情報（出力インタフェースのアドレス情報）を示した情報である。すなわち、各スロットがどの出力ポートへ出力するスロットかを示した情報である。
このスロット割り当て情報１６１は、管理装置１０が公知のプログラムに基づき、各光スイッチ３０から取得し、記憶装置１６に格納するものとする。

図４を用いて、スロット割り当て情報１６１を説明する。図４は、図３のスロット割り当て情報を説明した図である。
例えば、図４の領域８００のスロット割り当て情報１６１は、リンク５０Ａのスロット番号１,４のスロットには出力ポート３２ａへの出力が割り当てられ、スロット番号６,７のスロットには出力ポート３２ｂが割り当てられ、その他のスロットには出力ポートの割り当てはされていないことを示している。
すなわち、図４のリンク５０Ａの一端に接続される光スイッチ３０は、スロット番号１,４のデータについては出力ポート３２ａから出力し、スロット番号６,７のデータについては出力ポート３２ｂから出力することを示している。

図３の説明に戻る。スケジュール情報１６２は、光スイッチ３０の切り替え（スイッチング）をするタイミングおよびそのタイミングにおけるスイッチング先の出力ポートを示す情報である。このスケジュール情報１６２は、（１）光スイッチ３０の切り替え（スイッチング）をするタイミングおよびそのタイミングにおけるスイッチング先の出力ポートを具体的に示した情報であってもよいし、（２）リンク５０の識別情報ごとに、各スロットに割り当てられた出力ポートの識別情報（例えば、ＩＰアドレス情報）、１スロットの時間長（ｍｓ）、次の先頭スロット（スロット番号１のスロット）が開始されるまでの時間等、スロット数等を示した情報であってもよい。
なお、後記する管理装置１０のスケジュール管理部１３は、このスケジュール情報１６２とクロック１７とを参照して、光スイッチ３０がスイッチングをすべきタイミングを取得する（タイミングをはかる）。そして、光スイッチ３０がスイッチングをすべきタイミングがきたとき、スイッチ設定部１４に光スイッチ３０へスイッチングの設定情報（制御信号）を出力させる。

続いて、図５を用いて光スイッチ制御プログラム１６３を説明する（適宜図１から図４参照）。図５は、本実施の形態の光スイッチ制御プログラムのモジュール構成を示す図である。

光スイッチ制御プログラム１６３は、新規パス設定要求メッセージの受信および新規パス設定完了メッセージの送信を行うメッセージ通信部１１と、前記各メッセージの内容を解析し、新規パス設定要求メッセージで要求されたスロットに新規パスを割り当てられるか否かを判断するメッセージ処理部１２と、スイッチングの設定情報（スイッチング制御信号）を出力するスイッチ設定部１４と、スケジュール情報１６２を更新するとともに、更新したスケジュール情報１６２にしたがって、スイッチ設定部１４に光スイッチ３０へスイッチングの設定情報（スイッチング制御信号）を出力させるスケジュール管理部１３と、クロック１７とを含んで構成される。
これらの各構成要素の動作（各モジュールによるＣＰＵ７の実行手順）の詳細については、フローチャートを用いて後記する。

次に、図６を用いて、光スイッチ３０の構成を説明する（適宜図１から図５参照）。図６は、図１の光スイッチの構成を示すブロック図である。
光スイッチ３０は、光信号を所定のあて先に届くようにスイッチングする装置である。この光スイッチ３０の設定情報は、前記した管理装置１０から送信されたものを用いるものとする。

光スイッチ３０は、入力ポート３１（３１ａ,ｂ）と、出力ポート３２（３２ａ,ｂ）と、同期部３３と、スイッチング部３４と、設定処理部３５とを含んで構成される。

入力ポート３１（３１ａ,ｂ）は、リンク５０からのデータ入力を受け付ける入力インタフェースである。出力ポート３２（３２ａ,ｂ）は、リンク５０へのデータ出力を行う出力インタフェースである。
スイッチング部３４は、波長パスをスロットに応じて切り替える機能を持ち、鏡や光導波路等のスイッチング用素子により構成される。
同期部３３は、スロットの先頭を各入力ポート３１（３１ａ,ｂ）でそろえるものである。同期部３３は、スロットの先頭の同期をとることにより、光スイッチ３０の切り替えタイミングをそろえ、切り替え時間等による伝送不能状態を短くすることができる。
設定処理部３５は、管理装置１０から送信されたスイッチングの設定情報を解析し、スイッチング部３４におけるフローへのスロットの割り当てやスイッチングのタイミングを決定し、この結果をスイッチング部３４に出力する。この設定処理部３５は、具体的にはＣＰＵにより構成される。
前記した各構成要素の詳細は、後記するフローチャートを用いて説明する。

次に、適宜図１から図６、図８を参照しつつ、図７を用いて、管理装置１０の光ＴＤＭネットワーク管理方法（具体的には、管理装置１０のＣＰＵ７による光スイッチ制御プログラム１６３の実行処理手順）について説明する。
図７は、図１の管理装置のパス設定手順を示したフローチャートである。図８は、パス設定の概念を説明する図である。

図８において、境界ルータ４０（４０Ｓ,Ａ,Ｂ）は光スイッチ３０を介して接続されている。境界ルータ４０Ｓと光スイッチ３０とを接続するリンクをリンク５０Ａ、光スイッチ３０と境界ルータ４０Ａとを接続するリンクをリンク５０Ｂ、光スイッチ３０と境界ルータ４０Ｂとを接続するリンクをリンク５０Ｃとする。また、管理装置１０Ａは、境界ルータ４０Ｓを管理する管理装置とし、管理装置１０Ｂは境界ルータ４０Ａを管理する管理装置とする。

リンク５０Ａのスロット割り当て情報１６１は、図８の領域６１０に例示するように、スロットを１０個持っており、そのうちスロット番号１,４には出力ポート３２ａにスイッチングされるパスが割り当てられ、スロット番号６,７には出力ポート３２ｂにスイッチングされるパスが割り当てられている。
ここでは、境界ルータ４０Ｓが要求する新規パスは、境界ルータ４０Ｓ、光スイッチ３０および境界ルータ４０Ａを経由するものであり、新規パスの設定用にスロット番号２のスロットを要求するものとする。

また、図８の光スイッチ３０の１回のスイッチングに要する時間は、タイムスロットの１スロット分の時間より長く、２スロット分の時間以下であるものとする。
すなわち、後記するステップＳ７０３の処理において、メッセージ処理部１２は、スロット割り当て情報１６１のスロットiに割り当てられている出力ポートＯｉと、新規パスの出力ポートＰｏ（出力ポート３２ａ）とが異なるものであるとき、新規パス割り当て不可と判断するスロット数の範囲（ｍ）を前後１スロットとする。

まず、図７のステップＳ７０１では、管理装置１０のメッセージ通信部１１（図５参照）が、入出力インタフェース９（図３参照）経由で、境界ルータ４０Ｓから新規パス設定の要求メッセージ（新規パス設定要求メッセージ）を受信する。そして、このメッセージをメッセージ処理部１２へ出力する。
なお、このときの新規パス設定要求メッセージには、新規パスを割り当てるスロットの番号（スロット番号２）、新規パスの経路情報（光スイッチ３０および境界ルータ４０Ａを経由するという情報）等が含まれるものとする。

管理装置１０のメッセージ処理部１２は、新規パス設定要求メッセージに含まれる経路情報と、自身の記憶装置１６に格納されたトポロジ情報１６０とを参照して、光スイッチ３０（リンク５０Ａ）における新規パスの出力ポート３２（出力ポート３２のアドレス情報）を検索する（ステップＳ７０２）。

例えば、メッセージ処理部１２は、光スイッチ３０および境界ルータ４０Ａを経由するという経路情報から、トポロジ情報１６０を検索して「新規パスはリンク５０Ａとリンク５０Ｂとを経由し、このとき経由する光スイッチ３０は出力ポート３２ａからデータを出力する」という情報を取得する。

次に、メッセージ処理部１２は、ステップＳ７０２で検索した出力ポート（出力ポート３２ａ）、ステップＳ７０１で新規パス設定要求メッセージに含まれていたスロット番号（スロット番号２）と、スロット割り当て情報１６１（図８の領域６１０参照）とに基づいて、各スロットで新規パスの割り当て可能か否かを判断する。
つまり、メッセージ処理部１２は、スロット割り当て情報１６１でスロットiに割り当てられている出力ポートＯｉと、ステップＳ７０２で検索した新規パスの出力ポートＰｏ（出力ポート３２ａ）とを比較して、各スロットの新規パスの割り当て可能性を判断する（ステップＳ７０３）。

本実施の形態では、メッセージ処理部１２は、以下の（１）〜（３）のルールにしたがって、各スロットの新規パスの割り当て可能性を判断する（図７の領域７１０参照）。
（１）スロット割り当て情報１６１で、スロットiに割り当てられている出力ポートＯｉと、新規パスの出力ポートＰｏ（出力ポート３２ａ）とが同じであれば、そのスロットｉは新規パスの割り当て不可と判断する。
（２）スロット割り当て情報１６１で、スロットiに割り当てられている出力ポートＯｉと、新規パスの出力ポートＰｏ（出力ポート３２ａ）とが異なるものであれば、その前後ｍスロット分の範囲に存在するスロットの新規パス割り当ては不可と判断する。
（３）スロット割り当て情報１６１で、スロットｉが空のスロットであれば、次のスロットの調査に移る。
すなわち、スロット割り当て情報１６１において、（１）既に出力ポート３２が割り当てられているスロット（請求項における第１のスロット）、つまり図８の領域６１１のスロット番号１,４,６,７と、（２）ステップＳ７０２で検索した出力ポート３２ａとは異なる出力ポート３２が割り当てられているスロットを中心とした前後所定スロット数（ｍスロット）の範囲にあるスロット（請求項における第２のスロット）、つまりスロット番号５〜８は、新規パスの割り当ては不可と判断する。
なお、このステップＳ７０３の処理の詳細については、具体例を用いて後記する。

そして、メッセージ処理部１２は、新規パスの割り当て不可と判断したスロットには、新規パスの割り当て不可を示す識別子を書き込む。また、それ以外のスロットは割り当て可を示す識別子を書き込む。つまり、メッセージ処理部１２は、各リンク５０で新規パスの割り当て可能なスロットを示したリスト（割り当て可能性リスト）を作成する（ステップＳ７０４）。そして、このリストを記憶装置１６（またはメモリ８）に記憶する。

次に、メッセージ処理部１２は、ステップＳ７０４で作成した割り当て可能性リストを記憶装置１６から読み出して、ステップＳ７０１で要求されたスロット番号（スロット番号２）に新規パスが割り当て可能か否か判断する（ステップＳ７０５）。

ここで、ステップＳ７０１で要求されたスロット番号（スロット番号２）に新規パスが割り当て可能である場合には（ステップＳ７０５のＹｅｓ）、要求されたスロット番号（スロット番号２）への新規パスの設定を許可する（ステップＳ７０６）。そして、スケジュール管理部１３は、スケジュール情報１６２に新規パスの設定（新規パスにおける光スイッチ３０の出力ポート３２ａ）を書き込み、記憶装置１６のスケジュール情報１６２の内容を更新する。または、新規にスケジュール情報１６２を作成し、記憶装置１６へ格納する。
次に、スケジュール管理部１３は、前記更新（作成）したスケジュール情報１６２に基づいて、スイッチ設定部１４経由で、光スイッチ３０のスイッチングの設定情報（制御信号）を送信する。

一方、ステップＳ７０１で要求されたスロット番号（スロット番号２）に新規パスの割り当てが不可能な場合には（ステップＳ７０５のＮｏ）、要求されたスロット番号（スロット番号２）への新規パスの設定を許可せず（ステップＳ７０７）、そのまま処理を終了する。

管理装置１０は、以上の動作を新規パスが通る予定の各光スイッチ３０に行う。そして、新規パスが通る予定の光スイッチ３０に新規パスの設定を許可すると、メッセージ処理部１２は、メッセージ通信部１１から境界ルータ４０Ｓに、新規パス設定完了メッセージを送信する。
境界ルータ４０Ｓは、メッセージ通信部８３で、新規パスが通る予定の各光スイッチ３０の管理装置１０からの新規パス設定完了メッセージを受信すると、境界ルータ４０Ａに新規パスでデータを送信する。

ここで、前記したパス設定処理のステップＳ７０３以降の処理を、図７および図８を用いて、詳細に説明する（適宜図１から図６参照）。

まず、ステップＳ７０３では、メッセージ処理部１２が、ステップＳ７０２で検索した出力ポート（出力ポート３２ａ）、ステップＳ７０１で新規パス設定要求メッセージに含まれていた要求スロット番号（スロット番号２）およびリンク５０Ａのスロット割り当て情報１６１（図８の領域６１０）を参照して、スロットiに割り当てられている出力ポートＯｉと、新規パスの出力ポートＰｏ（出力ポート３２ａ）とを比較していく。ここでは、スロット番号の小さいスロットから比較をしていくこととする。

まず、図８の領域６１０のスロット番号１についてみると、このスロットは出力ポート３２ａに出力（スイッチング）されるパスが既に割り当てられている。この出力ポートは新規パスの出力ポートと同じ「出力ポート３２ａ」であるので、前記したステップＳ７０３の（１）のルールによりスロット番号１には新規パスの割り当ては不可と判断する。

スロット番号２，３はパス（出力ポート）が割り当てられていない、つまり空スロットなので、次のスロットの調査に移る。

スロット番号４は、出力ポート３２ａに出力（スイッチング）されるパスが既に割り当てられている。よって、（１）のルールにより、新規パスの割り当ては不可と判断する。

スロット番号５は、空スロットなので、次のスロットの調査に移る。

スロット番号６は、出力先が出力ポート３２ｂとなっているパスが割り当てられている。つまり、新規パスの出力先（出力ポート３２ａ）と異なる出力ポートが割り当てられている。したがって、（２）のルールにより、スロット番号６だけでなく、前後１スロット分、すなわちスロット番号５，７も新規パスの割り当ては不可と判断する。

続いて、スロット番号７も新規パスと出力先の異なるパスが収容されているため、（２）のルールにより、スロット番号７と前後１スロット分、すなわちスロット番号６，７，８は新規パスの割り当ては不可と判断する。スロット番号８，９，１０は空いているため、次のスロットを調査する。

このように、管理装置１０がスロットに新規パス（パスの出力ポート）を設定するとき、スロット割り当て情報１６１で、新規パスの出力ポート３２とは異なる出力ポート３２が設定されているスロットについて、そのスロットの前後所定個数分（ｍ個分）のスロットには、新規パスを設定できないようにする。つまり、管理装置１０は、異なる出力ポートへ出力するスロット同士を近接させないように、新規パス（出力ポート）の割り当てを行うようにする。
このようにすることで、光スイッチ３０のスイッチ速度が低速の場合でも光ＴＤＭ方式による通信が可能となる。

本実施の形態では、光スイッチ３０の１回のスイッチングに要する時間がタイムスロットの１スロット分の時間に収まる時間であると仮定して説明したので、前記したｍの値を１としたが、これに限定されるものではない。

すなわち、ｍの値は１回のスイッチング時間を１スロットあたりの時間で割った数を上回る数のうち、最小の自然数であることが望ましい。このようにすることで低速な光スイッチ３０であっても、そのスイッチング能力を最大限に生かしつつ、光ＴＤＭによる効率的なデータの伝送を行うことができる。

メッセージ処理部１２は、ステップＳ７０３の判断結果に基づき、図８の領域６１１に示すような新規パスの割り当て可能性リストを作成する（ステップＳ７０４）。
例えば、図８の領域６１１に示すリンク５０Ａの新規パスの割り当て可能性リストは、スロット番号２，３，９，１０に新規パス（新規パスの出力ポート３２ａ）を設定することが可能であることを示す。

このあと、ステップＳ７０５で、メッセージ処理部１２は、前記新規パスの割り当て可能性リストを参照して、ステップＳ７０１で要求されたスロット番号（スロット番号２）に新規パスが割り当て可能であると判断したとき（ステップＳ７０５のＹｅｓ）、リンク５０Ａにおけるスロット番号（スロット番号２）への新規パスの設定を許可する（ステップＳ７０６）。

そして、管理装置１０Ａは、出力先となる境界ルータ４０Ａの管理装置１０Ｂに向けて、ステップＳ７０１で受信した新規パス設定要求メッセージを転送する。このメッセージを受け取った管理装置１０Ｂは、前記したステップＳ７０１からステップＳ７０７と同様の手順でパスの設定処理を行う。

なお、このときの新規パス設定要求メッセージの転送先（管理装置１０Ｂ）は、管理装置１０Ａのメッセージ処理部１２が、新規パス設定要求メッセージに含まれる経路情報および既存のルーチングプロトコルに基づき特定するものとする。
つまり、管理装置１０Ａは、隣に管理装置１０Ｂが存在することと、そこにデータを送る際に通る出力ポートとを、ルーチングプロトコル等を利用して事前にわかっているものとする。また、新規パス設定要求メッセージは、境界ルータ４０Ｓ（パス設定プログラムがインストールされたノード）を起点として、パスの経路を管理する管理装置１０を経由して転送されていくものとする。

管理装置１０Ｂは、管理装置１０Ａから新規パスの設定要求メッセージを受信すると、このメッセージに含まれる経路情報（光スイッチ３０および境界ルータ４０Ａを経由するという情報）と、自身の記憶装置１６に格納されたトポロジ情報１６０とを参照して、境界ルータ４０Ａの新規パスの出力ポート３２を検索する。

このとき、境界ルータ４０Ａの出力先は出力ポート３２ｃのみなので、境界ルータ４０Ａでのスイッチングは発生しない。よって、境界ルータ４０Ａの新規パスの出力先は、既に割り当てられているパスの出力先（出力ポート３２ｃ）と同じである。
したがって、管理装置１０Ｂでリンク５０Ｂの新規パスの割り当て可能性リストにおいて、図８の領域６２１に示すように、スロット番号２，３，５〜１０に新規パスを設定することが可能である（つまり、スロット番号１,４には設定することができない）ことを示すリストを作成する。

そして、メッセージ処理部１２は、前記した新規パスの割り当て可能性リストを参照して、ステップＳ７０１で要求されたスロット番号２に新規パスが割り当て可能と判断したとき（ステップＳ７０５のＹｅｓ）、メッセージ通信部１１および入出力インタフェース９経由で境界ルータ４０Ｓに新規パス設定完了を通知するメッセージを送信する。
これを受信した境界ルータ４０Ｓは、境界ルータ４０Ａに向かうデータを新規パスに載せて送信する。

このようにすることで、光ＴＤＭ方式の伝送において、スイッチング速度が低速な光スイッチ３０もスイッチとして用いることができるようになる。また、光スイッチ３０のスイッチング中に光信号を流すことによる大容量のデータ消失を防止し、データ再送作業の発生する確率を低くできるので、光ＴＤＭ方式の伝送効率を向上させることができる。

なお、本実施の形態では、管理装置１０の新規パス割り当て可能性リストにおいて、新規パス設定要求メッセージで要求したスロット番号に「新規パス割り当て可」とする識別子が書き込まれていたとき、新規パスの割り当てを可能とするようにしたが、新規パス割り当て可能性リストにおいて「新規パス割り当て可」とする識別子が書き込まれている任意のスロットに、新規パスの割り当てを可能とするようにしてもよい。
また、本実施の形態では、管理装置１０を光ＴＤＭによる伝送を行うスイッチ（光スイッチ３０）に適用する場合を例として説明したが、通常のＴＤＭによる伝送を行うスイッチに適用するようにしてもよい。

本実施の形態に係る管理装置１０および光ＴＤＭネットワーク管理方法は、前記したような処理を実行させる光ＴＤＭネットワーク管理プログラムおよびパス設定プログラムによって実現することができ、そのプログラムをコンピュータによる読み取り可能な記憶媒体（ＣＤ−ＲＯＭ等）に記憶して提供することが可能である。また、そのプログラムを、ネットワークを通して提供することも可能である。

本実施の形態の光伝送システムの構成を示す図である。 本実施の形態のパス設定プログラムのモジュール構成を示したブロック図である。 図１の管理装置の構成を示したブロック図である。 図３のスロット割り当て情報を説明する図である。 本実施の形態の光スイッチ制御プログラムのモジュール構成を示す図である。 図１の光スイッチの構成を示すブロック図である。 図１の管理装置のパス設定手順を示したフローチャートである。 本実施の形態のパス設定の概念を説明する図である。 光ＴＤＭ技術における光スイッチのスイッチング動作を説明する図である。

符号の説明

７ ＣＰＵ
８ メモリ
９ 入出力インタフェース
１０（１０Ａ,Ｂ） 管理装置（光ＴＤＭネットワーク管理装置）
１１ メッセージ通信部
１２ メッセージ処理部
１３ スケジュール管理部
１４ スイッチ設定部
１６ 記憶装置
１７ クロック
３０ 光スイッチ（ノード）
３１（３１ａ,ｂ） 入力ポート
３２（３２ａ,ｂ,ｃ） 出力ポート
３３ 同期部
３４ スイッチング部
３５ 設定処理部
４０（４０Ｓ,Ａ,Ｂ,Ｃ） 境界ルータ（ノード）
５０（５０Ｓ,Ａ,Ｂ,Ｃ） リンク
７０ ネットワーク（光ＴＤＭネットワーク）
８１ 入力受付部
８２ メッセージ生成部
８３ メッセージ通信部
８４ データ送信判断部
１６０ トポロジ情報
１６１ スロット割り当て情報
１６２ スケジュール情報
１６３ 光スイッチ制御プログラム（光ＴＤＭネットワーク管理プログラム）

Claims (6)

1. 光時分割多重方式により光伝送を行う光ＴＤＭネットワークのノードのスイッチング制御を行う光ＴＤＭネットワーク管理方法であって、
   各種情報の入出力を行う入出力インタフェースと、
   前記光ＴＤＭネットワークを構成するノードの識別情報、前記ノードを接続するリンクの識別情報、前記リンクの識別情報ごとに前記リンクが接続する前記ノードの出力ポートおよび入力ポートの識別情報を示したトポロジ情報と、前記リンクの識別情報ごとに、前記ノードが光時分割多重方式の伝送の各スロットに割り当てる出力ポートの識別情報を示したスロット割り当て情報とを格納する記憶装置と、
   前記入出力インタフェース経由で、新規パス設定要求メッセージを受信するメッセージ通信部と、
   前記新規パス設定要求メッセージに含まれる新規パスの経路上のノードの識別情報および前記トポロジ情報を参照して、前記新規パスにおける各ノードの出力ポートの識別情報を検索し、前記検索した各ノードの出力ポートの識別情報と、前記スロット割り当て情報とを参照し、各リンクのスロットのうち、既に出力ポートが割り当てられている第１のスロットおよび前記検索した出力ポートとは異なる出力ポートが割り当てられているスロットを中心とした前後所定スロット数の範囲にある第２のスロットに、新規パスの割り当てを不可とする識別子を記した新規パスの割り当て可能性リストを作成するメッセージ処理部と、
   前記新規パスの割り当て可能性リストを参照して、前記新規パスの経路上にある各ノードのスイッチング制御のスケジュール情報を作成し、前記スケジュール情報およびクロックを参照して、前記新規パスの経路上にあるノードへスイッチング制御信号を出力するタイミングを取得するスケジュール管理部と、
   前記スケジュール管理部で取得したタイミングで前記新規パスの経路上にあるノードへスイッチング制御信号を前記入出力インタフェース経由で、出力するスイッチ設定部とを備える光ＴＤＭネットワーク管理装置が、
   前記入出力インタフェース経由で、新規パス設定要求メッセージを受信するステップと、
   前記新規パス設定要求メッセージに含まれる新規パスの経路上のノードの識別情報および前記トポロジ情報を参照して、前記新規パスにおける各ノードの出力ポートの識別情報を検索するステップと、
   前記検索した各ノードの出力ポートの識別情報と、前記スロット割り当て情報とを参照し、各リンクのスロットのうち、既に出力ポートが割り当てられている第１のスロットおよび前記検索した出力ポートとは異なる出力ポートが割り当てられているスロットを中心とした前後所定スロット数の範囲にある第２のスロットに、新規パスの割り当てを不可とする識別子を記した新規パスの割り当て可能性リストを作成するステップと、
   前記新規パスの割り当て可能性リストを前記記憶装置に記憶するステップと、
   前記新規パスの割り当て可能性リストの新規パスの割り当てを不可とする識別子を記したスロット以外のスロットに新規パスの割り当てを行い、前記新規パスの経路上にある各ノードのスイッチング制御のスケジュール情報を作成するステップと、
   前記スケジュール情報およびクロックを参照して、前記新規パスの経路上にあるノードへスイッチング制御信号を出力するタイミングを取得するステップと、
   前記取得したタイミングで、前記入出力インタフェースを介して、前記新規パスの経路上にあるノードへスイッチング制御信号を出力するステップと、
   を実行することを特徴とする光ＴＤＭネットワーク管理方法。
2. 前記光ＴＤＭネットワーク管理装置は、前記新規パスの経路上にあるノードへスイッチング制御信号を出力したとき、新規パスの設定完了メッセージを送信するステップをさらに実行し、
   インタフェース部と、メモリと、前記インタフェース部経由で、新規パスの経路上のノードの識別情報および前記ノードのスイッチング制御を行う光ＴＤＭネットワーク管理装置のアドレス情報を含むパス情報の入力を受け付け、前記パス情報をメモリに記憶する入力受付部と、前記パス情報に基づき、前記新規パスの設定要求メッセージを作成するメッセージ生成部と、前記インタフェース部経由で、前記光ＴＤＭネットワーク管理装置へ前記新規パスの設定要求メッセージを送信し、前記光ＴＤＭネットワーク管理装置から前記新規パスの設定完了メッセージを受信するメッセージ通信部と、前記メモリに記憶された前記光ＴＤＭネットワーク管理装置のアドレス情報を参照して、前記新規パスの設定完了メッセージを前記新規パス上のすべての前記光ＴＤＭネットワーク管理装置から受信したと判断したとき、前記インタフェース部経由で、データを送信するデータ送信命令を出力するデータ送信判断部と、を備えるノードが、
   前記インタフェース部経由で、新規パスの経路上のノードの識別情報および前記ノードのスイッチング制御を行う光ＴＤＭネットワーク管理装置のアドレス情報を含むパス情報の入力を受け付けるステップと、
   前記パス情報を前記メモリに記憶するステップと、
   前記パス情報に基づき、前記新規パスの設定要求メッセージを作成するステップと、
   前記インタフェース部経由で、前記光ＴＤＭネットワーク管理装置へ前記新規パスの設定要求メッセージを送信するステップと、
   前記光ＴＤＭネットワーク管理装置から前記新規パスの設定完了メッセージを受信するステップと、
   前記メモリの前記光ＴＤＭネットワーク管理装置のアドレス情報を参照して、前記新規パスの設定完了メッセージを前記新規パス上のすべての前記光ＴＤＭネットワーク管理装置から受信したと判断したとき、前記インタフェース部経由で、前記データ送信命令を出力するステップと、
   をさらに実行することを特徴とする請求項１に記載の光ＴＤＭネットワーク管理方法。
3. コンピュータに請求項１または請求項２に記載の光ＴＤＭネットワーク管理方法を実行させることを特徴とする光ＴＤＭネットワーク管理プログラム。
4. 請求項３に記載の光ＴＤＭネットワーク管理プログラムを記憶した記憶媒体。
5. 光時分割多重方式により光伝送を行う光ＴＤＭネットワークのノードのスイッチング制御を行う光ＴＤＭネットワーク管理装置であって、
   各種情報の入出力を行う入出力インタフェースと、
   前記光ＴＤＭネットワークを構成するノードの識別情報、前記ノードを接続するリンクの識別情報、前記リンクの識別情報ごとに前記リンクが接続する前記ノードの出力ポートの識別情報および入力ポートの識別情報を示したトポロジ情報と、前記リンクの識別情報ごとに、前記ノードが光時分割多重方式の伝送の各スロットに割り当てる出力ポートの識別情報を示したスロット割り当て情報とを格納する記憶装置と、
   前記入出力インタフェース経由で、新規パス設定要求メッセージを受信するメッセージ通信部と、
   前記新規パス設定要求メッセージに含まれる新規パスの経路上のノードの識別情報と前記トポロジ情報とを参照して、前記新規パスにおける各ノードの出力ポートの識別情報を検索し、前記検索した各ノードの出力ポートの識別情報と、前記スロット割り当て情報とを参照し、各リンクのスロットのうち、既に出力ポートが割り当てられている第１のスロットおよび前記検索した出力ポートとは異なる出力ポートが割り当てられているスロットを中心とした前後所定スロット数の範囲にある第２のスロットには新規パスの割り当てを不可とする識別子を記した新規パスの割り当て可能性リストを作成するメッセージ処理部と、
   前記新規パスの割り当て可能性リストを参照して、前記新規パスの経路上にある各ノードのスイッチング制御のスケジュール情報を作成し、前記スケジュール情報およびクロックを参照して、前記新規パスの経路上にあるノードへスイッチング制御信号を出力するタイミングを取得するスケジュール管理部と、
   前記スケジュール管理部で取得したタイミングで、前記新規パスの経路上にあるノードへスイッチング制御信号を前記入出力インタフェース経由で、出力するスイッチ設定部と、
   を備えることを特徴とする光ＴＤＭネットワーク管理装置。
6. 前記所定スロット数は、前記ノードの１回のスイッチング時間を１スロットあたりの時間で割った数を上回る数のうち、最小の自然数であることを特徴とする請求項５に記載の光ＴＤＭネットワーク管理装置。

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