JP4373322B2 - データ転送ネットワークおよびネットワーク制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、データ通信技術に関し、特にＤＷＤＭ（Dense Wavelength Division Multiplexing）光パス多重リンクと、ＯＸＣ（Optical Cross Connect）光パス交換ノードで構成される光パスネットワークをＩＰ（Internet Protocol）ネットワークとして運用するネットワーク制御技術に関する。

従来の光パスによるＤＷＤＭ光パス多重リンクと、ＯＸＣ光パス交換ノードで構成される光パスネットワークでは、光パス設定についてのシグナリングが、ＧＭＰＬＳ（Generalized Multi Protocol Label Switching）と呼ばれるアーキテクチャでＩＰアドレスを用いて行われている。光パスは、ポイントツーポイント型の転送路であり、光パスネットワークの端末間に設定される。
ＩＰネットワークでは、全ての端末に対してＩＰパケットの到達性を確保する必要がある。このため、光パスネットワークをＩＰネットワークとして運用するには、光パスを端末間にメッシュ状に設定する必要がある。しかしながら、この方法では、端末数の増加に伴い光パス数が爆発的に増加するだけでなく、トラヒックの少ない端末間にも、広帯域な光パスを設定することになるため、経済性が損なわれるという問題がある。

この問題を解決するために、電気ルータを設置し、この電気ルータをハブとして、光パスを端末間にハブ＆スポーク状に設定することで、全ての端末に対してＩＰパケットの到達性を確保する技術が提案されている（例えば、非特許文献１など参照）。この方法では、光パス数の増加を端末数の増加と同程度に抑えることができる。また、トラヒックの多い端末間には、カットスルー型の光パスを割り当てることで、電気ルータがボトルネックとなることを回避することが可能である。

なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
村山他、「テラビット級スーパーネットワークのアーキテクチャ設計」、電気学会、通信研究会ＣＭＮ−０４−１７、２００４年６月

しかしながら、このような従来技術は、光パス数の増加を端末数の増加と同程度に抑えることができるものの、光パスを中継するＯＸＣには、端末数の２乗ほどの光パスインタフェースが要求される。これは、ＯＸＣが端末から受けた光パスを電気ルータまで中継することに起因する。ところが、これらの電気ルータ宛の光パスは、ＩＰパケットの到達性を確保するために設定されたものであり、トラヒック需要が少ないと、その広帯域性が必ずしも有効に活かされていないことになる。このことは、やはり、経済性を損ねる要因となる。

本発明は、この問題を解決するためのものであり、トラヒック需要の少ない端末間には、定常的に光パスを設定することなく端末間でＩＰパケットの到達性を確保でき、光パスの浪費を防止できるデータ交換装置、データ端末装置、ネットワーク制御装置、およびデータ転送ネットワークを提供することを目的としている。

このような目的を達成するために、本発明にかかるデータ転送ネットワークは、データ通信ネットワークを介してデータを送受信する複数のデータ端末装置と、これらータ端末装置間で送受信されるデータを中継転送するデータ交換装置と、これらデータ端末装置およびデータ交換装置を制御するネットワーク制御装置とを備え、データ端末装置は、データ通信ネットワークを介して他の端末とデータを送受信する転送インタフェースと、宛先端末毎に当該宛先端末へ送信するデータを保持する複数のデータバッファと、これらデータバッファのいずれかを順次選択して当該データバッファ内のデータを転送インタフェースへ出力するスケジューラとを備え、データ交換装置は、データ端末装置と接続される複数の転送インタフェース機能部と、設定されたスイッチ情報に基づきこれら転送インタフェース間の接続を切り替えるスイッチ機能部と、このスイッチ機能部に対して異なるスイッチ情報を順次設定するスイッチ制御機能部とを備え、ネットワーク制御装置は、データ交換装置に対してスイッチ情報毎に異なる更新タイミングを設定するスイッチ情報更新タイミング制御機能部と、データ端末装置に対して、データ送信するデータバッファを宛先端末毎に異なる時間間隔で選択するための選択タイミングを設定するスケジュールタイミング制御機能部と、更新タイミングと選択タイミングとを同期させるタイミング同期機能部とを備えている。

この際、スイッチ情報更新タイミング制御機能部で、データ交換装置に対して当該データ通信ネットワークの構成に応じたスイッチ情報を設定するようにしてもよい。
また、更新タイミングとして、各データ端末装置の前記各データバッファの使用率に応じたタイミングを用いてもよい。

また、本発明にかかるネットワーク制御装置は、宛先端末毎にデータを保持する複数のデータバッファのいずれかを順次切替選択して当該データバッファ内のデータを送信する機能を有する複数のデータ端末装置と、複数の異なるスイッチ情報に基づいてデータ端末装置毎に設けた転送インタフェース間の接続を切り替える機能を有するデータ交換装置と、を含むデータ転送ネットワークに配置するネットワーク制御装置であって、各データ端末装置に対して、データ送信するデータバッファを宛先端末毎に異なる時間間隔で選択するための選択タイミングを設定するスケジュールタイミング制御機能部と、データ交換装置に対して、スイッチ情報毎に任意の更新タイミングを設定するスイッチ情報更新タイミング制御機能部と、選択タイミングと更新タイミングを同期させるタイミング同期部とを備えている。

この際、スイッチ情報更新タイミング制御機能部で、データ交換装置に対して当該データ通信ネットワークの構成に応じたスイッチ情報を設定するようにしてもよい。
また、更新タイミングとして、各データ端末装置の前記各データバッファの使用率に応じたタイミングを用いてもよい。

本発明によれば、データ端末装置とデータ交換装置とを接続する１本のパスを異なる宛先端末間で使い回すことで、端末数が増加しても、パス数を増加させることなく、全ての端末間でＩＰパケットの到達性を確保することが可能となる。
この結果、トラヒック需要の少ない端末間には、定常的にパスを設定することなく、それでも端末間でＩＰパケットの到達性を確保することが可能となる。また、設定した光パスの使用効率を高めることで、光パスの浪費を防止することが可能となる。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［データ転送ネットワーク］
まず、図１を参照して、本発明の一実施の形態にかかるデータ通信ネットワークの構成例について説明する。図１は、本発明の一実施の形態にかかるデータ通信ネットワークの構成例を示すブロック図である。

このデータ通信ネットワークは、所望データをＩＰパケットで転送する複数のデータ端末装置３０，４０，５０，６０と、これらデータ端末装置３０，４０，５０，６０間で転送されるデータ（ＩＰパケット）を中継転送するデータ交換装置１０と、データ端末装置３０，４０，５０，６０およびデータ交換装置１０を制御するネットワーク制御装置２０とから構成されている。

以下では、本実施の形態にかかるデータ交換装置１０がＯＸＣ光パス交換ノードからなり、本実施の形態にかかるデータ通信ネットワークが、データ端末装置３０，４０，５０，６０とデータ交換装置１０とがＤＷＤＭ光パス多重リンクで接続されて構成される光パスネットワークからなり、このデータ通信ネットワークをＩＰネットワークとして運用する場合を例として説明する。

データ端末装置３０は、転送インタフェース（転送Ｉ／Ｆ）３４を介して光パスで接続したデータ交換装置１０とデータ転送を行う転送機能３２と、制御インタフェース（制御Ｉ／Ｆ）３３を介したネットワーク制御装置２０からの指示に基づき転送機能３２での送信宛先の選択タイミングを制御する送信制御機能３１とを備えている。
データ端末装置４０は、転送インタフェース４４を介して光パスで接続したデータ交換装置１０とデータ転送を行う転送機能４２と、制御インタフェース４３を介したネットワーク制御装置２０からの指示に基づき転送機能４２での送信宛先の選択タイミングを制御する送信制御機能４１とを備えている。

データ端末装置５０は、転送インタフェース５４を介して光パスで接続したデータ交換装置１０とデータ転送を行う転送機能５２と、制御インタフェース５３を介したネットワーク制御装置２０からの指示に基づき転送機能５２での送信宛先の選択タイミングを制御する送信制御機能５１とを備えている。
データ端末装置６０は、転送インタフェース６４を介して光パスで接続したデータ交換装置１０とデータ転送を行う転送機能６２と、制御インタフェース６３を介したネットワーク制御装置２０からの指示に基づき転送機能６２での送信宛先の選択タイミングを制御する送信制御機能６１とを備えている。

データ交換装置１０は、設定されたスイッチ情報に基づき転送インタフェース１３〜１６間の接続を切り替えるスイッチ１２と、制御インタフェース１７を介したネットワーク制御装置２０からの指示に基づきスイッチ１２での中継転送動作を設定するスイッチ情報の更新タイミングを制御するスイッチ制御機能１１とを備えている。
ネットワーク制御装置２０は、制御インタフェース２３〜２６を介してデータ端末装置３０，４０，５０，６０での送信宛先の選択タイミングを制御するとともに、制御インタフェース２２を介してデータ交換装置１０での中継転送動作を設定するスイッチ情報の更新タイミングを制御するタイミング制御機能２１とを備えている。

このデータ通信ネットワークにおいて、データ端末装置３０の制御インタフェース３３とネットワーク制御装置２０の制御インタフェース２３が接続され、データ端末装置４０の制御インタフェース４３とネットワーク制御装置２０の制御インタフェース２４が接続され、データ端末装置５０の制御インタフェース５３とネットワーク制御装置２０の制御インタフェース２５が接続され、データ端末装置６０の制御インタフェース６３とネットワーク制御装置２０の制御インタフェース２６が接続され、データ交換装置１０の制御インタフェース１７と、ネットワーク制御装置２０の制御インタフェース２２が接続されている。

これにより、ネットワーク制御装置２０は、データ通信ネットワーク内の全装置１０，３０，４０，５０，６０と接続されており、ネットワーク制御装置２０のタイミング制御機能２１は、制御インタフェース２３〜３６を経由して、データ通信ネットワーク内の全データ端末装置３０，４０，５０，６０の送信制御機能３１，４１，５１，６１と接続され、制御インタフェース２２を経由して、データ交換装置１０のスイッチ制御機能１１と接続されている。

また、本実施の形態では、１装置に対して１制御インタフェースを割り当てている。この際、ネットワーク制御装置２０は、各データ端末装置３０，４０，５０，６０に対して各々にスケジュールタイミング制御機能を設置し、各スケジュールタイミング制御機能に、予め定められた１台のデータ端末装置に関するトポロジ情報のみを抽出させるなどして、各スケジュールタイミング制御機能の負荷を分散させてもよい。
これにより、ネットワーク制御装置が、ネットワーク内の全データ端末装置およびデータ交換装置を制御インタフェースを通じて制御することが可能となる。したがって、ネットワーク内の全データ端末装置およびデータ交換装置で使用するトポロジ情報および使用データバッファを同期させることが可能となる。

［データ交換装置］
次に、図２を参照して、本発明の一実施の形態にかかるデータ交換装置について説明する。図２は、本発明の一実施の形態にかかるデータ交換装置の構成を示すブロック図である。
このデータ交換装置１は、データ端末装置３０，４０，５０，６０間で転送されるデータを中継転送するネットワーク装置であり、スイッチ制御機能１１とスイッチ１２とから構成されている。

スイッチ１２は、設定されたスイッチ情報に基づき転送インタフェース１３〜１６間の接続を切り替えることにより、所望の転送インタフェース１３〜１６間でデータを中継転送する機能部である。
スイッチ制御機能１１は、制御インタフェース１７を介したネットワーク制御装置２０からの指示に基づきスイッチ１２での中継転送動作を設定するスイッチ情報の更新タイミングを制御する機能部であり、タイマー同期機能１１Ａ、タイマー１１Ｂ、スイッチ情報選択機能１１Ｃ、およびスイッチ情報１１Ｄ，１１Ｅ，１１Ｆを有している。

タイマー１１Ｂは、一定時間毎にタイマー値を増加させることにより、時間情報を管理している。
スイッチ情報１１Ｄ，１１Ｅ，１１Ｆには、スイッチ１２の転送インタフェース１３〜１６間の接続関係を示すトポロジ情報が保存されている。
制御インタフェース１７は、他装置と、タイマー値の最大値を変更する交換装置タイマー設定要求と、タイマー値のリセットを要求する交換装置タイマー制御要求と、各スイッチ情報の適用を開始するタイマー値を変更する交換装置タイマー閾値変更要求と、タイマー値、タイマー値の最大値および各スイッチ情報の適用を開始するタイマー値を参照する交換装置タイマー参照要求とを送受信する機能を有している。

タイマー同期機能１１Ａは、他装置から交換装置タイマー設定要求を受信し、要求に従ってタイマー値の最大値を設定する機能と、タイマー値が最大値に達した際に、タイマー値をリセットする機能と、他装置から交換装置タイマー制御要求を受信し、要求に従ってタイマー値をリセットする機能と、他装置から交換装置タイマー閾値変更要求を受信した際に、要求に従って各スイッチ情報の適用を開始するタイマー値を設定する機能と、タイマー値が別のスイッチ情報の適用を開始するタイマー値に達した際に、そのタイマー値に対応したスイッチ情報の採用を要求するためのスイッチ情報変更トリガをスイッチ情報選択機能に送信する機能と、他装置から交換装置タイマー参照要求を受信した際に、タイマー１１Ｂを参照して得られるタイマー値、タイマー値の最大値および各スイッチ情報の適用を開始するタイマー値を他装置に送信する機能を有することにより、他装置とタイマー情報の共有を図る機能とを有している。

スイッチ情報選択機能１１Ｃは、タイマー同期機能１１Ａからスイッチ情報変更トリガを受信した際に、スイッチ情報変更トリガに含まれるスイッチ情報に記述されていたトポロジを実現するよう、スイッチ１２の転送インタフェース１３〜１６間の回路を切り替える機能を有している。
転送インタフェース１３〜１６は、他装置との間でパケットを光パスを介して送受信する機能を有している。

これにより、データ交換装置１０が時系列的にスイッチ情報１１Ｄ，１１Ｅ，１１Ｆのいずれかを順に選択して更新し、１本の光パスを時系列的に異なるデータ端末装置間に再設定していくことが可能となる。したがって、ある周期内において全てのデータ端末装置間に１回以上、光パスを設定することが可能となり、この周期内において、全てのデータ端末装置間でのＩＰパケットの到達性を確保することが可能となる。

［データ端末装置］
次に、図３を参照して、本発明の一実施の形態にかかるデータ端末装置の構成について説明する。図３は、本発明の一実施の形態にかかるデータ端末装置の構成を示す説明図である。
このデータ端末装置３０は、光パスで接続されたデータ交換装置１０を介して所望データをＩＰパケットで転送するネットワーク装置であり、転送機能３２、端末機能３５、および送信制御機能３１から構成される。ここでは、データ端末装置３０を例として説明するがデータ端末装置４０，５０，６０も同様の構成を有している。

転送機能３２は、ルーチング機能３２Ａ、データバッファ（出力キュー）３２Ｂ〜３２Ｄ、およびスケジューラ３２Ｅを保有し、送信制御機能３１は、タイマー同期機能３１Ａおよびタイマー３１Ｂを有している。
転送インタフェース３４は、他装置との間でパケットを送受信する機能を有している。
転送機能３２は、受信したパケットを端末機能３５へ送信する。

端末機能３５は、転送機能３２からパケットを受信した際に、パケットの宛先アドレスが本装置自身を示すアドレスであった際は、パケットのヘッダを除去し、ヘッダを除去した後にデータ部が得られた際にはデータ部を解析する機能と、ヘッダを除去した後に新たなパケットが得られた際には転送機能３２のルーチング機能３２Ａにパケットを送信する機能とを有している。また、パケットの宛先アドレスが本装置自身を示すアドレスでない際は、転送機能３２のルーチング機能３２Ａにパケットを送信する機能を有している。

ルーチング機能３２Ａは、ＢＧＰ（Border Gateway Protocol）、ＯＳＰＦ（Open Shortest Path First）、ＲＩＰ（Routing Information Protocol）などのルーチングプロトコルを用いたダイナミックルーチングやスタティックルーチングによりネットワークの経路情報を収集して各宛先アドレスに対する次ホップ端末を特定する機能と、次ホップ端末に対するデータバッファを特定する機能と、端末機能からパケットを受信した際に、ヘッダに記述された宛先アドレスを参照して次ホップ端末を特定し、格納すべきデータバッファを特定し、受信したパケットを特定されたデータバッファに格納する機能とを有している。

データバッファ３２Ｂ〜３２Ｄは、パケットを一時的に格納する機能を有しており、次ホップ端末（宛先端末）毎に設置されている。
制御インタフェース３３は、他装置と、タイマー値の最大値を変更する端末タイマー設定要求と、タイマー値のリセットを要求する端末タイマー制御要求と、各データバッファに格納されたパケットを各転送インタフェースに送信開始するタイマー値を変更する端末タイマー閾値変更要求と、タイマー値、タイマー値の最大値および各データバッファに格納されたパケットを各転送インタフェースに送信開始するタイマー値を参照する端末タイマー参照要求とを送受信する機能を有している。

タイマー同期機能３１Ａは、他装置から端末タイマー設定要求を受信し、要求に従ってタイマー値の最大値を設定する機能と、タイマー値が最大値に達した際に、タイマー値をリセットする機能と、他装置から端末タイマー制御要求を受信し、要求に従ってタイマー値をリセットする機能と、他装置から端末タイマー閾値変更要求を受信した際に、要求に従って各データバッファに格納されたパケットを各転送インタフェースに送信開始するタイマー値を設定する機能と、タイマー値が、各転送インタフェースへ格納パケットを送信するデータバッファを変更するタイマー値に達した際に、各転送インタフェースへ格納パケットを送信するデータバッファの変更を要求する使用バッファ変更トリガをスケジューラ３２Ｅに送信する機能と、他装置から端末タイマー参照要求を受信した際に、タイマー３１Ｂを参照して得られるタイマー値、タイマー値の最大値および各データバッファに格納されたパケットを各転送インタフェースに送信開始するタイマー値を他装置に送信する機能を有することにより、他装置とタイマー情報の共有を図る機能とを有している。

タイマー３１Ｂは、一定時間毎にタイマー値を増加させることにより、時間情報を管理している。
スケジューラ３２Ｅは、データバッファに格納されたパケットを転送インタフェースに送信する機能と、タイマー同期機能３１Ａから使用バッファ変更トリガを受信した際に、その際に実施されている、あるデータバッファに格納されていたパケットの送信を停止し、使用バッファ変更トリガに記述されたデータバッファに格納されていたパケットの送信を開始する機能とを有している。

本実施の形態では、データ端末装置の転送インタフェースが１つのインタフェースのみであるため、１つのデータバッファが使用されている際は、その他のデータバッファの格納パケットは送信されない。転送インタフェースが２インタフェース存在する際は、２つのデータバッファの格納パケットが送信され、１つのデータバッファの格納パケットは送信されない。
これにより、各データ端末装置は、宛先毎にデータバッファを搭載し、データの出力タイミングを光パス設定のタイミングに同期させることで、目的の端末にデータを転送することが可能となる。したがって、１本の光パスを使い回すことで、端末数が増加しても、光パス数を増加させることなく、全ての端末間でＩＰパケットの到達性を確保することが可能となる。

［ネットワーク制御装置］
次に、図４を参照して、本発明の一実施の形態にかかるネットワーク制御装置の構成について説明する。図４は、本発明の一実施の形態にかかるネットワーク制御装置の構成を示すブロック図である。
このネットワーク制御装置２０は、データ端末装置３０，４０，５０，６０およびデータ交換装置１０を制御するネットワーク装置であり、タイミング制御機能２１と制御インタフェース２２〜２６とから構成されている。

タイミング制御機能２１は、タイミング同期機能２１Ａと、スケジュールタイミング制御機能２１Ｂ〜２１Ｅおよびスイッチ情報更新タイミング制御機能２１Ｆを有している。
制御インタフェース２３〜２６は、データ端末装置との間で、タイマー値の最大値を変更する端末タイマー設定要求と、タイマー値のリセットを要求する端末タイマー制御要求と、各データバッファに格納されたパケットを各転送インタフェースに送信開始するタイマー値を変更する端末タイマー閾値変更要求と、タイマー値やその最大値および各データバッファに格納されたパケットを各転送インタフェースに送信開始するタイマー値を参照する端末タイマー参照要求とを送受信する機能を有している。

また、制御インタフェース２２は、データ交換装置１０との間で、タイマー値の最大値を変更する交換装置タイマー設定要求と、タイマー値のリセットを要求する交換装置タイマー制御要求と、各スイッチ情報の適用を開始するタイマー値を変更する交換装置タイマー閾値変更要求と、タイマー値やその最大値および各スイッチ情報の適用を開始するタイマー値を参照する交換装置タイマー参照要求とを送受信する機能を有している。

タイミング同期機能２１Ａは、ネットワーク内のデータ端末装置およびデータ交換装置の保有する転送インタフェース間の接続関係を示す複数のトポロジパターン、およびこれらトポロジパターンの適用を開始するタイマー値およびその最大値を保持する機能と、自身が保有するタイマーを用い、ネットワーク内の全データ端末装置に端末タイマー参照要求を定期的に送信するとともに、ネットワーク内の全データ交換装置に交換装置タイマー参照要求を定期的に送信することで、ネットワーク内の全装置の保有している情報を定期的に監視する機能と、各装置が保有しているタイマー値に規定値以上の差が見られた際に、ネットワーク内の全装置のタイマー値をリセットするために、ネットワーク内の全データ端末装置に端末タイマー制御要求を送信し、ネットワーク内の全データ交換装置に交換装置タイマー制御要求を送信する機能とを有している。

スケジュールタイミング制御装置２１Ｂ〜２１Ｅは、タイミング同期機能２１Ａが保有する複数のトポロジパターンとそのトポロジパターンの適用を開始するタイマー値およびタイマー値の最大値から、ネットワーク内の各データ端末装置に設定すべきタイマー値の最大値と各データバッファに格納されたパケットを各転送インタフェースに送信開始すべきタイマー値とを抽出する機能と、これら抽出した情報から端末タイマー設定要求および端末タイマー閾値変更要求を作成して該当装置に送信する機能と、タイミング同期機能２１Ａが保有するトポロジ情報およびタイマー値の最大値が変化した際に上記の機能を動作させ、ネットワーク内の各データ端末装置に設定すべきタイマー値の最大値と各データバッファに格納されたパケットを各転送インタフェースに送信開始すべきタイマー値とを抽出する機能と、これら抽出した情報から端末タイマー設定要求および端末タイマー閾値変更要求を作成して該当装置に送信する機能とを有している。

スイッチ情報更新タイミング制御機能２１Ｆは、タイミング同期機能２１Ａが保有する複数のトポロジパターンとそのトポロジパターンの適用を開始するタイマー値およびその最大値から、ネットワーク内の各データ交換装置に設定すべきタイマー値の最大値と各スイッチ情報の適用を開始すべきタイマー値とを抽出する機能と、これら抽出した情報から交換装置タイマー設定要求および交換装置タイマー閾値変更要求を作成して該当装置に送信する機能と、タイミング同期機能２１Ａが保有するトポロジ情報およびタイマー値の最大値が変化した際に上記の機能を動作させ、ネットワーク内の各データ交換装置に設定すべきタイマー値の最大値と各スイッチ情報の適用を開始すべきタイマー値とを抽出する機能と、これら抽出した情報から交換装置タイマー設定要求および交換装置タイマー閾値変更要求を作成して該当装置に送信する機能とを有している。

また、スイッチ情報更新タイミング制御機能２１Ｆは、データ交換装置１０に対して当該データ通信ネットワークの構成に応じたスイッチ情報を設定する機能を有している。スイッチ情報は、データ通信ネットワークの構成（トポロジ）が変更された場合、オペレータの指示に応じて生成されてデータ交換装置１０に設定される。この際、新たなスイッチ情報に関する設定タイミングも同時に設定される。

これにより、ネットワーク内のデータ交換装置およびデータ端末装置が使用するトポロジ情報を同期させ、適用するトポロジ情報に応じたパケット転送が可能となる。
したがって、データ交換装置が１本の光パスを時系列的に、異なる端末間に再設定する際に、それに応じた中継経路の確立およびパケット転送を実現することが可能となる。

［データ通信ネットワークの動作］
次に、図５を参照して、本発明の一実施の形態にかかるデータ通信ネットワークの動作について説明する。図５は、本発明の一実施の形態にかかるデータ通信ネットワークでのスイッチ情報更新パターン例である。

本実施の形態では、ネットワーク制御装置２０のタイミング制御機能２１が、パターンＡ〜パターンＣのトポロジパターンを有しており、データ交換装置１０のスイッチ制御機能１１でスイッチ情報１１Ｄ〜１１Ｆとして用いられる。
パターンＡでは、データ交換装置１０において、転送インタフェース１３と転送インタフェース１５が接続されており、転送インタフェース１４と転送インタフェース１６が接続されている。

転送インタフェース１３はデータ端末装置３０が保有する転送インタフェース３４と接続され、転送インタフェース１５はデータ端末装置５０が保有する転送インタフェース５４と接続され、転送インタフェース１４はデータ端末装置４０が保有する転送インタフェース４４と接続され、転送インタフェース１６はデータ端末装置６０が保有する転送インタフェース６４と接続されている。
したがって、データ端末装置３０とデータ端末装置５０が接続関係にあり、データ端末装置４０とデータ端末装置６０が接続関係にある。

このとき、データ端末装置３０では、データ端末装置５０が次ホップとして管理されているデータバッファから転送インタフェース３４にパケットが送信され、他のデータバッファからはパケットが送信されない。同様に、データ端末装置４０では、データ端末装置６０が次ホップとして管理されているデータバッファから転送インタフェース４４にパケットが送信され、他のデータバッファからはパケットが送信されず、データ端末装置５０では、データ端末装置３０が次ホップとして管理されているデータバッファから転送インタフェース５４にパケットが送信され、他のデータバッファからはパケットが送信されず、データ端末装置６０では、データ端末装置４０が次ホップとして管理されているデータバッファから転送インタフェース６４にパケットが送信され、他のデータバッファからはパケットが送信されない。

次に、パターンＢでは、データ交換装置１０において、転送インタフェース１３と転送インタフェース１６が接続されており、転送インタフェース１４と転送インタフェース１５が接続されている。転送インタフェース１３はデータ端末装置３０が保有する転送インタフェース３４と接続され、転送インタフェース１６はデータ端末装置６０が保有する転送インタフェース６４と接続され、転送インタフェース１４はデータ端末装置４０が保有する転送インタフェース４４と接続され、転送インタフェース１５はデータ端末装置５０が保有する転送インタフェース５４と接続されている。
したがって、データ端末装置３０とデータ端末装置６０が接続関係にあり、データ端末装置４０とデータ端末装置５０が接続関係にある。

このとき、データ端末装置３０では、データ端末装置６０が次ホップとして管理されているデータバッファから転送インタフェース３４にパケットが送信され、他のデータバッファからはパケットが送信されない。同様に、データ端末装置４０では、データ端末装置５０が次ホップとして管理されているデータバッファから転送インタフェース４４にパケットが送信され、他のデータバッファからはパケットが送信されず、データ端末装置５０では、データ端末装置４０が次ホップとして管理されているデータバッファから転送インタフェース５４にパケットが送信され、他のデータバッファからはパケットが送信されず、データ端末装置６０では、データ端末装置３０が次ホップとして管理されているデータバッファから転送インタフェース６４にパケットが送信され、他のデータバッファからはパケットが送信されない。

次に、パターンＣでは、データ交換装置１０において、転送インタフェース１３と転送インタフェース１４が接続されており、転送インタフェース１５と転送インタフェース１６が接続されている。
転送インタフェース１３はデータ端末装置３０が保有する転送インタフェース３４と接続され、転送インタフェース１４はデータ端末装置４０が保有する転送インタフェース４４と接続され、転送インタフェース１５はデータ端末装置５０が保有する転送インタフェース５４と接続され、転送インタフェース１６はデータ端末装置６０が保有する転送インタフェース６４と接続されている。
したがって、データ端末装置３０とデータ端末装置４０が接続関係にあり、データ端末装置５０とデータ端末装置６０が接続関係にある。

このとき、データ端末装置３０では、データ端末装置４０が次ホップとして管理されているデータバッファから転送インタフェース３４にパケットが送信され、他のデータバッファからはパケットが送信されない。同様に、データ端末装置４０では、データ端末装置３０が次ホップとして管理されているデータバッファから転送インタフェース４４にパケットが送信され、他のデータバッファからはパケットが送信されず、データ端末装置５０では、データ端末装置６０が次ホップとして管理されているデータバッファから転送インタフェース５４にパケットが送信され、他のデータバッファからはパケットが送信されず、データ端末装置６０では、データ端末装置５０が次ホップとして管理されているデータバッファから転送インタフェース６４にパケットが送信され、他のデータバッファからはパケットが送信されない。

ネットワーク制御装置２０のタイミング制御機能２１は、トポロジパターンＡ〜Ｃ、そのトポロジパターンの適用を開始するタイマー値および、タイマー値の最大値を有している。
例えば、最大タイマー値３００、パターンＡ適用開始タイマー値０、パターンＢ適用開始タイマー値１００、パターンＣ適用開始タイマー値２００とすると、各装置が保有するタイマー値が１００を示した際に、パターンＢが適用されるよう、各装置内の使用スイッチ情報および使用データバッファを変更し、各装置が保有するタイマー値が２００を示した際に、パターンＣが適用されるよう、各装置内の使用スイッチ情報および使用データバッファを変更する。

装置のタイマー値が最大タイマー値３００になった際に、タイマー値はリセットされ、パターンＡが適用されるよう、各装置内の使用スイッチ情報および使用データバッファを変更する。これにより、データ交換装置が時系列的に、１本の光パスを時系列的に、異なる端末間に再設定していく際に、ある周期内において、全ての端末間に１回以上、光パスを設定することが可能となり、この周期内において、全ての端末間でのＩＰパケットの到達性を確保することが可能となる。
また、各端末は、データの出力タイミングを光パス設定のタイミングに同期させることで、目的の端末にデータを転送することが可能となる。
結果として、１本の光パスを使い回すことで、端末数が増加しても、光パス数を増加させることなく、全ての端末間でＩＰパケットの到達性を確保することが可能となる。

図６は、図５のスイッチ情報更新パターンにおける各パターンの更新周期例である。
図５に示した例を適用すると、横軸の時間はタイマー値を示し、時間軸上の１時刻間隔はタイマー値１００を示していることになる。
図６の時刻Ｔ１の時点でタイマー値は１００を示し、パターンＢが適用されるよう各装置内の使用スイッチ情報および使用データバッファを変更し、時刻Ｔ２の時点でタイマー値は２００を示し、パターンＣが適用されるよう、各装置内の使用スイッチ情報および使用データバッファを変更する。そして、時刻Ｔ３の時点でタイマー値は３００を示し、タイマー値はリセットされ、パターンＡが適用されるよう各装置内の使用スイッチ情報および使用データバッファを変更する。

同様にして、時刻Ｔ４の時点でタイマー値は１００を示し、パターンＢが適用されるよう各装置内の使用スイッチ情報および使用データバッファを変更し、時刻Ｔ５の時点でタイマー値は２００を示し、パターンＣが適用されるよう各装置内の使用スイッチ情報および使用データバッファを変更する。そして、時刻Ｔ６の時点でタイマー値は最大タイマー値３００を示し、タイマー値はリセットされ、パターンＡが適用されるよう各装置内の使用スイッチ情報および使用データバッファを変更する。

このような動作を繰り返して定期的に各パターンを適用することにより、データ交換装置が時系列的に、１本の光パスを時系列的に、異なる端末間に再設定していく際に、ある周期内において、全ての端末間に１回以上、光パスを設定することが可能となり、この周期内において、全ての端末間でのＩＰパケットの到達性を確保することが可能となる。
また、各端末は、データの出力タイミングを光パス設定のタイミングに同期させることで、目的の端末にデータを転送することが可能となる。結果として、１本の光パスを使い回すことで、端末数が増加しても、光パス数を増加させることなく、全ての端末間でＩＰパケットの到達性を確保することが可能となる。

図７は、図５のスイッチ情報更新パターンにおける、パス設定時間のチューニング例を示す。
各データ端末装置間のトラヒック量、すなわち各データ端末装置における各データバッファの使用率に応じて、各パターンの適用時間をチューニングする。
前述した図５に示した例を適用し、フェーズ１の適用時間とフェーズ２の適用時間とフェーズ３の適用時間の関係を３：１：２に変更し、タイマー値の最大値を６０に変更するものとする。このとき、１時刻間隔はタイマー値１０を示していることになる。

図７の時刻Ｔ１１の時点でタイマー値は３０を示し、パターンＢが適用されるよう各装置内の使用スイッチ情報および使用データバッファを変更し、時刻Ｔ１２の時点でタイマー値は４０を示し、パターンＣが適用されるよう各装置内の使用スイッチ情報および使用データバッファを変更する。そして、時刻Ｔ１３の時点でタイマー値は最大タイマー値６０を示し、タイマー値はリセットされ、パターンＡが適用されるよう各装置内の使用スイッチ情報および使用データバッファを変更する。

同様にして、時刻Ｔ１４の時点でタイマー値は３０を示し、パターンＢが適用されるよう各装置内の使用スイッチ情報および使用データバッファを変更し、時刻Ｔ１５の時点でタイマー値は４０を示し、パターンＣが適用されるよう各装置内の使用スイッチ情報および使用データバッファを変更する。そして、時刻Ｔ１６の時点でタイマー値は最大タイマー値６０を示し、タイマー値はリセットされ、パターンＡが適用されるよう各装置内の使用スイッチ情報および使用データバッファを変更する。

このような動作を繰り返して定期的に各パターンを適用することにより、端末対毎に、光パス設定時間を調整することで、トラヒック需要の多い端末間に長時間光パスを設定し、トラヒック需要の少ない端末間に短時間光パスを設定することが可能となる。
したがって、光パスの使用効率を高めることが可能となる。

なお、以上では、ＤＷＤＭ（Dense Wavelength Division Multiplexing）光パス多重リンクと、ＯＸＣ（Optical Cross Connect）光パス交換ノードで構成される光パスネットワークをＩＰ（Internet Protocol）ネットワークとして運用する場合を例として説明したが、データ端末装置とデータ交換装置とを接続するパスとしては光パスに限定されるものではなく、他のパスを用いて構成したデータ通信ネットワークに対しても、前述と同様にして本実施の形態を適用でき、同様の作用効果が得られる。

また、以上で説明したデータ交換装置１０、ネットワーク制御装置２０、およびデータ端末装置３０，４０，５０，６０の各機能部については、専用の信号処理回路で構成してもよく、ＣＰＵやＤＳＰなどのマイクロプロセッサと所定のプログラムとを協働させてなる演算処理部により実現してもよい。

本発明の一実施の形態にかかるデータ通信ネットワークの構成例を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態にかかるデータ交換装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態にかかるデータ端末装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態にかかるネットワーク制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態にかかるデータ通信ネットワークでのスイッチ情報更新パターン例である。 図５のスイッチ情報更新パターンにおける各パターンの更新周期例である。 図５のスイッチ情報更新パターンにおけるパス設定時間のチューニング例である。

符号の説明

１０…データ交換装置、１１…スイッチ制御機能、１１Ａ…タイマー同期機能、１１Ｂ…タイマー、１１Ｃ…スイッチ情報選択機能、１１Ｄ〜１１Ｆ…スイッチ情報、１２…スイッチ、１３〜１６…転送インタフェース、１７…制御インタフェース、２０…ネットワーク制御装置、２１…タイミング制御機能、２１Ａ…タイミング同期機能、２１Ｂ〜２１Ｅ…スケジュールタイミング制御機能、２１Ｆ…スイッチ情報更新タイミング制御機能、２２…制御インタフェース、２３〜２６…制御インタフェース、３０，４０，５０，６０…データ端末装置、３１，４１，５１，６１…送信制御機能、３１Ａ…タイマー同期機能、３１Ｂ…タイマー、３２，４２，５２，６２…転送機能、３２Ａ…ルーチング機能、３２Ｂ〜３２Ｄ…データバッファ、３２Ｅ…スケジューラ、３３，４３，５３，６３…制御インタフェース、３４，４４，５４，６４…転送インタフェース、３５…端末機能。

Claims (6)

1. データ通信ネットワークを介してデータを送受信する複数のデータ端末装置と、これらータ端末装置間で送受信されるデータを中継転送するデータ交換装置と、これらデータ端末装置およびデータ交換装置を制御するネットワーク制御装置とを備え、
   前記データ端末装置は、データ通信ネットワークを介して他の端末とデータを送受信する転送インタフェースと、宛先端末毎に当該宛先端末へ送信するデータを保持する複数のデータバッファと、これらデータバッファのいずれかを順次選択して当該データバッファ内のデータを前記転送インタフェースへ出力するスケジューラとを備え、
   前記データ交換装置は、データ端末装置と接続される複数の転送インタフェース機能部と、設定されたスイッチ情報に基づきこれら転送インタフェース間の接続を切り替えるスイッチ機能部と、このスイッチ機能部に対して異なるスイッチ情報を順次設定するスイッチ制御機能部とを備え、
   前記ネットワーク制御装置は、前記データ交換装置に対して前記スイッチ情報毎に異なる更新タイミングを設定するスイッチ情報更新タイミング制御機能部と、前記データ端末装置に対して、データ送信する前記データバッファを前記宛先端末毎に異なる時間間隔で選択するための選択タイミングを設定するスケジュールタイミング制御機能部と、前記更新タイミングと前記選択タイミングとを同期させるタイミング同期機能部とを備える
   ことを特徴とするデータ通信ネットワーク。
2. 請求項１に記載のデータ通信ネットワークにおいて、
   前記スイッチ情報更新タイミング制御機能部は、前記データ交換装置に対して当該データ通信ネットワークの構成に応じたスイッチ情報を設定することを特徴とするデータ通信ネットワーク。
3. 請求項１に記載のデータ通信ネットワークにおいて、
   前記更新タイミングは、前記各データ端末装置の前記各データバッファの使用率に応じたタイミングからなることを特徴とするデータ通信ネットワーク。
4. 宛先端末毎にデータを保持する複数のデータバッファのいずれかを順次切替選択して当該データバッファ内のデータを送信する機能を有する複数のデータ端末装置と、複数の異なるスイッチ情報に基づいて前記データ端末装置毎に設けた転送インタフェース間の接続を切り替える機能を有するデータ交換装置と、を含むデータ転送ネットワークに配置するネットワーク制御装置であって、
   前記各データ端末装置に対して、データ送信する前記データバッファを前記宛先端末毎に異なる時間間隔で選択するための選択タイミングを設定するスケジュールタイミング制御機能部と、
   前記データ交換装置に対して、前記スイッチ情報毎に任意の更新タイミングを設定するスイッチ情報更新タイミング制御機能部と、
   前記選択タイミングと前記更新タイミングを同期させるタイミング同期部と
   を備えることを特徴とするネットワーク制御装置。
5. 請求項４に記載のネットワーク制御装置において、
   前記スイッチ情報更新タイミング制御機能部は、前記データ交換装置に対して当該データ通信ネットワークの構成に応じたスイッチ情報を設定することを特徴とするネットワーク制御装置。
6. 請求項４に記載のネットワーク制御装置において、
   前記更新タイミングは、前記各データ端末装置の前記各データバッファの使用率に応じたタイミングからなることを特徴とするネットワーク制御装置。

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