JP4866401B2 - 経路計算装置、経路計算方法、経路設定システム、および経路計算プログラム - Google Patents

Description

本発明は、伝送方式の異なる光信号を混在させて通信を行う全光網において、光パスの経路を計算するとき、光パスの経路を伝達される光信号の品質が要求品質を満足するように光パスの経路を割り当てる経路計算装置、経路計算方法、経路設定システム、および経路計算プログラムに関する。

近年、ネットワークの高速大容量化が進み、信号の送信点から受信点まで全て光信号によって行う全光網が、将来のネットワークとして注目されている（例えば、非特許文献１）。その全光網では、異なる伝送方式を用いて、伝送の途中で光の信号を電気に変換せずに直接終端まで光パスの経路を伝送することで、４０Ｇｂｐｓや１００Ｇｂｐｓ等の超高速大容量伝送が実現できる。また、同時に、消費電力を抑えることが可能である。

光信号の伝送過程では、光信号の損失の発生原因や光信号に対するノイズの発生原因となる要因（例えば、光ファイバ、光スイッチ、光増幅器等）が存在し、光パスの経路を伝達される光信号の品質を劣化させる。また、光信号の品質劣化の度合いは、伝送される距離が長くなるに従って大きくなる（非特許文献２）。そして、光信号が正しく伝達されないことが起こりうる。
非特許文献２，３には、光パスの経路を伝達される光信号の品質劣化を極力抑えるための発明が開示されている。
"ＮＧＮが提供する新しいコミュニケーションとそれを支える技術"、[online]、２００７年４月、ＮＴＴ技術ジャーナル、[平成２０年８月６日検索]、インターネット＜URL:http://www.ntt.co.jp/journal/0704/index.html＞ 松田 俊哉、外６名、"ＲＺ−ＤＱＰＳＫ変復調方式のＰＭＤ耐力と高ＰＭＤファイバを用いた検証実験"、信学技報、電子情報通信学会、OCS2007-17、Vol.107、No.89、p.41-46、2007年6月 Chongjin Xie,"Comparison of PMD sensitivity for Different Modulation Formats"、Digest of the LEOS Summer Topical meetings、IEEE、ＭＢ２．３、p.9-10、(2003)

全光網では、光パスの経路を伝達される光信号に対して、光信号の損失や光信号に対するノイズが大きい経路と小さい経路とが混在している。また、光信号の損失や光信号に対するノイズに対する耐性の強い伝送方式と弱い伝送方式とが混在している。
そのため、全ての伝送方式に対して同じ経路計算方法を適用すると、耐性の弱い伝送方式の光信号を、光信号の損失や光信号に対するノイズの大きな経路で伝送して、光パスの経路の品質が要求品質を満足できないという問題が起きる。また、耐性の強い伝送方式の光信号を伝送する際に、光信号の損失や光信号に対するノイズが小さい経路を割り当ててしまったために、耐性の弱い伝送方式の光信号を伝送可能なノイズの小さな経路を確保できなくなる、という問題が起きる。
すなわち、耐性強度の異なる伝送方式と光パスの経路とを適切に組み合わせて、要求品質を満足させることが必要となる。

そこで、本発明の課題は、このような問題を解決するために、伝送方式の異なる光信号を混在させて通信を行う全光網において、伝送方式の耐性強度を考慮して、要求品質を満足させる光パスの経路を算出する技術を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、光網に配置されている通信装置間を接続するリンクによって形成されるパスの経路を計算する経路計算装置であって、パスごとに当該パスの伝送方式の種類および当該パスの経路の伝送品質を関連付けた網品質情報と、前記伝送方式の種類ごとに当該伝送方式の耐性の度合いを関連付けた伝送方式情報と、前記リンクごとに当該リンクの残余帯域を関連付けたリソース情報と、前記伝送方式の種類と伝送品質と前記伝送方式の耐性の度合いとを変数として前記種類の伝送方式が使用可能か否かの判定に用いられる伝送方式判定情報と、を記憶する記憶部と、前記伝送方式の種類と、前記パスの経路の始点および終点と、当該パスの経路を伝達される信号に対して要求する要求品質と、当該信号を伝達するのに必要な帯域である使用要求帯域とを取得し、前記伝送方式情報を参照して、取得した前記伝送方式の種類に対応する前記パスの経路の始点と終点との間の前記伝送方式の耐性の度合いの強さを算出し、前記伝送方式判定情報を参照して、当該伝送方式の耐性の度合いの強さと前記要求品質とに基づいて当該伝送方式の種類が使用可能と判定した場合、前記リソース情報を参照して、前記使用可能と判定された前記種類の伝送方式を用いるリンクごとに前記残余帯域の大きさが前記使用要求帯域以上か否かを判定し、前記残余帯域の大きさが前記使用要求帯域以上であるリンクによって形成されるパスの候補経路を算出し、前記網品質情報を参照して、当該パスの候補経路の伝送品質を取得し、その前記パスの候補経路の伝送品質が前記要求品質を満たす該パスの候補経路を前記パスの経路として決定し、決定前の前記残余帯域から前記使用要求帯域を減算した値を新たな前記残余帯域として前記リソース情報を更新する経路計算部と、を備えることを特徴とする。

このような構成によれば、伝送方式の耐性の度合いを考慮しているので、要求品質を満足させる光パスの経路を算出することが可能になる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の経路計算装置において、前記使用可能と判定された前記伝送方式の種類が複数ある場合、前記経路計算部は、前記パスの経路を決定する際に、前記伝送方式の耐性の度合いの弱い順に、前記要求品質を満足する前記パスの経路候補の中から伝送品質の高いパスの経路を割り当てること、を特徴する。

このような構成によれば、伝送方式の耐性の度合いの弱いものから順にパスの経路を割り当てるので、伝送方式の耐性の度合いの強弱と無関係にパスの経路を割り当てる場合と比較して、割り当て可能な伝送品質の高いパスの経路の候補数をより多く残しておくことが可能となる。そのため、要求品質を満足させることが容易になる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の経路計算装置において、 前記伝送方式の耐性の度合いの強さが、当該伝送方式の信号速度、変調方式、および使用波長のいずれか一つまたはそれらの組み合わせによって決定されること、を特徴とする。

このような構成によれば、伝送方式の耐性の度合いを、信号速度、変調方式、および使用波長ごとに分解して考慮できるので、伝送方式の耐性の度合いに最も影響を及ぼすパラメータだけを用いて、伝送方式の耐性の度合いの強さを容易に算出することが可能である。また、パラメータを組み合わせれば、伝送方式の耐性の度合いの強さを精度良く算出することが可能となる。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の経路計算装置であって、前記記憶部が、さらに、前記リンクごとに前記伝送方式の種類に対応する当該リンクのリンクコストを関連付けたリンクコスト情報を記憶し、前記リンクコストが、前記伝送方式の耐性の度合いの弱いほど小さなリンクコストを割り当てられ、かつ前記パスの経路の伝送品質の高いほど小さなリンクコストを割り当てられ、前記経路計算部が、前記リンクコスト情報に記憶されている前記リンクコストを用いて前記パスの候補経路に対応する経路コストを算出し、算出した前記経路コストの小さい順に、前記要求品質が当該パスの候補経路の伝送品質を満たすか否かを判定し、最初に前記要求品質を満たした該パスの候補経路を前記パスの経路として決定すること、を特徴とする。

このような構成によれば、請求項２と同様に、伝送方式の耐性の度合いの弱いものから順にパスの経路を割り当てるので、伝送方式の耐性の度合いの強弱と無関係にパスの経路を割り当てる場合と比較して、割り当て可能な伝送品質の高いパスの経路の候補数をより多く残しておくことが可能となる。そのため、要求品質を満足させることが容易になる。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の経路計算装置であって、前記経路計算部は、耐性の度合いの弱い前記伝送方式を用いるパスの経路を決定するときには前記経路コストの小さい前記パスの経路を決定し、耐性の度合いの強い前記伝送方式を用いるパスの経路を決定するときには、前記残余帯域の大きいリンクから選択して前記パスの経路を決定すること、を特徴とする。

このような構成によれば、伝送方式の耐性の度合いの弱いものには、経路コストの小さい、すなわち、パスの経路の伝送品質の高いものが割り当てられ、伝送方式の耐性の度合いの強いものは、網全体の帯域の負荷分散のためにパスの経路が割り当てられる。そのため、パスの経路に対する要求品質を満足しつつ、特定のリンクに負荷が偏ることなく、網全体の安定した運用が可能になる。

請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の経路計算装置において、前記記憶部が、さらに、パス確立済のパスの経路に係るパス情報を記憶し、前記経路計算部が、前記パス情報に記憶されている前記パス確立済のパスの経路が前記パスの候補経路に対して要求されている要求条件を満足していると判定した場合、前記パス確立済のパスの経路に対して要求されていた要求条件を満足する他のパスの経路を経路計算によって新しく算出し、前記パス確立済のパスの経路を前記新しく算出された前記他のパスの経路に変更し、前記パスの候補経路を前記パス確立済のパスの経路に割り当てること、を特徴とする。

このような構成によれば、要求品質を満足させる候補経路を拡張することが可能となるので、耐性強度が弱い伝送方式を用いたパス確立要求を後から受け付けた場合にも、そのパス確立要求に対する対応が容易になる。

請求項７に記載の発明は、光網に配置されている通信装置間を接続するリンクによって形成されるパスの経路を計算する経路計算装置において用いられる経路計算方法であって、前記経路計算装置が、パスごとに当該パスの伝送方式の種類および当該パスの経路の伝送品質を関連付けた網品質情報と、前記伝送方式の種類ごとに当該伝送方式の耐性の度合いを関連付けた伝送方式情報と、前記リンクごとに当該リンクの残余帯域を関連付けたリソース情報と、前記伝送方式の種類と伝送品質と前記伝送方式の耐性の度合いとを変数として前記種類の伝送方式が使用可能か否かの判定に用いられる伝送方式判定情報と、を記憶する記憶部と、経路計算部とを有し、前記経路計算部が、前記伝送方式の種類と、前記パスの経路の始点および終点と、当該パスの経路を伝達される信号に対して要求する要求品質と、当該信号を伝達するのに必要な帯域である使用要求帯域を取得し、前記伝送方式情報を参照して、取得した前記伝送方式の種類に対応する前記パスの経路の始点と終点との間の前記伝送方式の耐性の度合いの強さを算出し、前記伝送方式判定情報を参照して、当該伝送方式の耐性の度合いの強さと前記要求品質とに基づいて当該伝送方式の種類が使用可能と判定した場合、前記リソース情報を参照して、前記使用可能と判定された前記種類の伝送方式を用いるリンクごとに前記残余帯域の大きさが前記使用要求帯域以上か否かを判定し、前記残余帯域の大きさが前記使用要求帯域以上であるリンクによって形成されるパスの候補経路を算出し、前記網品質情報を参照して、当該パスの候補経路の伝送品質を取得し、その前記パスの候補経路の伝送品質が前記要求品質を満たす該パスの候補経路を前記パスの経路として決定し、決定前の前記残余帯域から前記使用要求帯域を減算した値を新たな前記残余帯域として前記リソース情報を更新する経路計算ステップを実行すること、を特徴とする。

このような構成によれば、請求項１と同様に、伝送方式の耐性の度合いを考慮しているので、要求品質を満足させる光パスの経路を算出することが可能になる。

請求項８に記載の発明は、経路設定システムであって、請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の経路計算装置と、前記経路計算装置によって算出された前記パスの経路に基づいて、当該パスの経路を形成するリンクを接続する複数の通信装置と、を備えることを特徴とする。

このような構成によれば、請求項１と同様に、伝送方式の耐性強度を考慮しているので、要求品質を満足させる光パスの経路を設定することが可能になる。

請求項９に記載の発明は、コンピュータを請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の経路計算装置を構成する各部として、コンピュータを機能させるための経路計算プログラムとした。

このような経路計算プログラムをインストールされたコンピュータは、このプログラムに基づいた機能を実現することができる。

請求項１０に記載の発明は、光網に配置されている通信装置間を接続するリンクによって形成されるパスの経路を計算する経路計算装置であって、パスごとに当該パスの経路と当該パスの伝送方式の種類と当該パスの経路の伝送品質とを関連付けた網品質情報と、前記伝送方式の種類ごとに当該伝送方式の耐性の度合いを関連付けた伝送方式情報と、前記リンクごとに当該リンクの残余帯域を関連付けたリソース情報と、前記リンクごとに当該リンクのリンクコストを関連付けたリンクコスト情報と、前記伝送方式の種類と伝送品質と前記伝送方式の耐性の度合いとを変数として前記種類の伝送方式が使用可能か否かの判定に用いられる伝送方式判定情報と、を記憶する記憶部と、前記パスの経路の始点および終点と、当該パスの経路を伝達される信号に対して要求する要求品質と、当該信号を伝達するのに必要な帯域である使用要求帯域とを取得し、前記網品質情報を参照して、取得した前記パスの経路の始点および終点および前記要求品質を満足する伝送品質を持つ前記パスの経路をパスの候補経路として抽出し、前記伝送方式情報を参照して、前記抽出した前記パスの候補経路で用いられる前記伝送方式の種類に応じて前記パスの経路の始点および終点間の前記伝送方式の耐性の度合いの強さを算出し、前記伝送方式判定情報を参照して、当該伝送方式の耐性の度合いの強さと前記要求品質とを用いて使用可能な前記伝送方式の種類を特定し、前記抽出したパスの候補経路の中から、前記網品質情報を参照して、前記使用可能と特定された前記種類の伝送方式を用いるパスの経路を形成するリンクを特定して、前記リソース情報を参照して、その特定した当該リンクごとに前記残余帯域の大きさが前記使用要求帯域以上か否かを判定し、前記抽出したパスの候補経路の中から、前記残余帯域の大きさが前記使用要求帯域以上であるリンクによって形成されるパスの候補経路を選択し、選択した該パスの候補経路に対応する経路コストを算出し、算出した前記経路コストの最も小さい該パスの候補経路を前記パスの経路として決定し、決定前の前記残余帯域から前記使用要求帯域を減算した値を新たな前記残余帯域として前記リソース情報を更新する経路計算部と、を備えることを特徴とする。

このような構成によれば、請求項１と同様に、伝送方式の耐性強度を考慮しているので、要求品質を満足させる光パスの経路を設定することが可能になる。

本発明によれば、伝送方式の異なる光信号を混在させて通信を行う全光網において、伝送方式の耐性強度を考慮して、要求品質を満足させる光パスの経路を算出することが可能になる。

次に、本発明を実施するための最良の形態（以降「実施形態」と称す）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１実施形態）
まず、第１実施形態に係る経路計算装置を含む経路設定システムの構成を、図１を用いて説明する。図１は、第１実施形態に係る経路計算装置を含む経路設定システムの構成の一例を示す図である。
図１に示すように、経路設定システム１は、光網１５内に配置されている通信装置２（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ）と経路計算装置１０とを含んで構成される。
経路計算装置１０は、例えば、通信装置２ａから通信装置２ｄへパスを設定するように要求を受け付けると、経路計算を行って、各通信装置２ｂ，２ｃを経由するパスを決定したとする。経路計算装置１０は、その決定結果を、パス設定指示情報として、始点ノードとなる通信装置２ａに出力する。

そして、パス設定指示情報を受け取った通信装置２ａは、初めにパス設定シグナリングを通信装置２ｂへ送信する。その後、通信装置２（２ａ〜２ｄ）間で相互にパスに係る情報をやり取りすることによって、通信装置２（２ａ〜２ｄ）間のリンクを接続してパスが確立される。通信装置２（２ａ〜２ｄ）は、パスの経路におけるノードのことであり、例えば、光パスの確立が可能なレイヤ１装置や光クロスコネクト装置である。

次に、経路計算装置１０の機能について、図２を用いて説明する。図２は、経路計算装置の機能を示す図である。
図２に示すように、経路計算装置１０は、処理部２０、記憶部３０、入出力部４０、および通信部５０によって構成される。

まず、処理部２０について説明する。
処理部２０は、経路計算部２１およびパス設定部２２を含む。
経路計算部２１は、パスの始点ノードから終点ノードまでのパスの経路について、経路計算を行う。パスの経路は、信号を伝達するのに必要な帯域である使用要求帯域等を満たすリンクを用いて形成される。その際、パスの経路に用いられるリンクの異なる複数の候補経路が存在することがある。その場合には、経路計算部２１は、複数の候補経路の中から、一つの候補経路を選択して、パスの経路として決定する。なお、経路計算の処理の詳細については後記する。
パス設定部２２は、経路計算部２１によって決定されたパスの経路に基づいて、パスを設定するパス設定指示情報を、パスの経路の始点となるノードに出力する。

なお、処理部２０は、演算処理等を実行する図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）と、このＣＰＵが演算処理等に用いる図示しないメインメモリとによって構成される。そして、処理部２０は、アプリケーションプログラムがメインメモリに展開され、ＣＰＵが、それを実行することにより、各部（２１〜２２）の機能を具現化する。メインメモリは、ＲＡＭ（Random Access Memory）等により実現される。

次に、記憶部３０について説明する。
記憶部３０は、リンクコスト情報３１、パス情報３２、網リソース情報３３、網品質情報３４、および伝送方式情報３５を記憶している。また、記憶部３０は、処理部２０が機能するためのアプリケーションプログラムも記憶している。

リンクコスト情報３１は、図３に示すように、リンクＩＤごとにＡ端ノードＩＤ、Ａ端ノードＩＦ(Interface)＿ＩＤ、Ｚ端ノードＩＤ、Ｚ端ノードＩＦ＿ＩＤ、およびリンクコストを関連付けて記憶している。図３は、リンクコスト情報の一例を示す図である。
Ａ端ノードおよびＺ端ノードは、リンクの端点に位置するノードである。
ＩＤは、識別情報であり、ＩＦ＿ＩＤは、インタフェースの識別情報である。

リンクコストは、ノードが信号をリンクに送出するときのコスト（負担）であり、予め網内のリンクに割り振られている。代表的なリンクコストには、ＩＧＰ(Interior Gateway Protocol)コストやＴＥ(Traffic Engineering)メトリックがある。
なお、リンクコストは、伝送方式の耐性の度合いの強弱に対応するように、伝送方式の種類ごとに用意されていてもよい。例えば、経路計算部２１は、経路計算によってパスの経路を決定する場合、リンクコストが小さいものから順に計算するものとする。そして、リンクの伝送距離が短くなるに従ってリンクコストを小さく設定することによって、耐性の弱い伝送方式に対して最短経路を割り当てさせるようにすることが可能となる。また、リンクの残余帯域が大きくなるに従ってリンクコストを小さく設定することによって、残余帯域の大きいリンクから選択されるようになるので、網全体の負荷分散が可能になる。

次に、パス情報３２は、図４に示すように、パスＩＤごとに始点ノードＩＤ、始点ノードＩＦ＿ＩＤ、終点ノードＩＤ、終点ノードＩＦ＿ＩＤ、経由リンクＩＤ、経路コスト、設定帯域、伝送方式、要求品質、および状態を関連付けて記憶している。図４は、パス情報の一例を示す図である。
始点ノードおよび終点ノードは、パスの端点に位置するノードである。
経由リンクＩＤは、パスを形成するリンクのリンクＩＤとその接続順である。なお、経由リンクＩＤは、経路計算部２１によって、ノードＩＤおよびノード同士がどのように接続されているかを示すトポロジ情報（不図示）を参照して作成される。
経路コストは、所定の演算によって、算出される。例えば、リンクコストの総和である。ただし、経路コストは、総和に限られることはなく、非線形な演算によって算出されてもよい。
設定帯域は、パスに設定される帯域である。
伝送方式は、パスの経路を伝送する信号の伝送方式の種別である。
要求品質は、パスに対して要求された品質である。
状態は、確立されたパスに対しては、パスが確立中か否かを表示するフラグである。なお、図４では、「確立中」と表示しているが、これに限られることはなく、符号の「１」であってもよい。

次に、網リソース情報３３は、図５に示すように、リンクＩＤごとに、仕様の帯域、Ａ端ノードＩＤ、Ａ端ノードＩＦ＿ＩＤ、Ｚ端ノードＩＤ、Ｚ端ノードＩＦ＿ＩＤ、および残余帯域を関連付けて記憶している。図５は、網リソース情報の一例を示す図である。
仕様の帯域は、リンクの全帯域である。
Ａ端ノードおよびＺ端ノードは、リンクの端点に位置するノードである。
ＩＤは、識別情報であり、ＩＦ＿ＩＤは、インタフェースの識別情報である。ノードＩＤおよびノードＩＦ＿ＩＤには、例えば、ＩＰアドレス等が用いられる。
残余帯域は、リンクの仕様の帯域から、そのリンクをパスの経路として使用するために割り当てられた帯域を減算して算出される。
なお、ノードＩＤ、ノードＩＦ＿ＩＤ、および残余帯域は、網運用者によって入力されても、ＯＳＰＦ−ＴＥ(Open Shortest Path First - Traffic Engineering)等のプロトコルを用いて取得されたものであってもよい。

網品質情報３４は、図６に示すように、想定しうるパスの経路に係る情報である。図６は、網品質情報の一例を示す図である。
網品質情報３４は、パスＩＤごとに、始点ノードＩＤ、終点ノードＩＤ、経由リンクＩＤ、伝送方式および品質情報を関連付けて記憶している。
始点ノードおよび終点ノードは、パスの端点に位置するノードである。また、ＩＤは、識別情報である。
経由リンクＩＤは、パスを形成するリンクのリンクＩＤとその接続順である。
伝送方式は、パスの経路を伝送する信号の伝送方式の種別である。
品質情報は、パスの伝送品質であり、例えば、ＢＥＲ（Bit Error Rate）である。

伝送方式情報３５は、図７に示すように、伝送方式のパラメータ、伝送方式のパラメータの諸元、および伝送方式の耐性の度合いを関連付けて記憶している。図７は、伝送方式情報の一例を示す図である。
伝送方式のパラメータは、変調方式、伝送速度、使用波長を含む。そして、伝送方式のパラメータの諸元の欄には、伝送方式のパラメータに対応する種類が格納される。
また、伝送方式の耐性の度合いの欄には、伝送方式のパラメータとその諸元との組によって構成された伝送方式の耐性の強弱に係る情報が格納される。伝送方式の耐性の度合いは、伝送方式の耐性を確認するために用いられる。

なお、記憶部３０は、前記以外にも、光網１５（図１参照）内に設置されるノードの識別情報およびノード同士がどのように接続されているかを示すトポロジ情報（不図示）を記憶している。このトポロジ情報は、経路計算装置１０が全光網１５内の各ノードから取得した情報に基づいて更新される。そして、記憶部３０は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の記憶装置によって実現される。

図２に戻って、入出力部４０は、経路計算装置１０に接続されるキーボードやマウス等の図示しない入力装置、液晶モニタ等の図示しない出力装置とのインタフェースである。そして、入出力部４０は、入力装置から入力された情報を処理部２０に伝達し、処理部２０によって処理された結果の情報を出力装置に出力する。

通信部５０は、通信装置２（２ａ〜２ｄ）と通信するときの通信インタフェースである。そして、通信部５０を介して、経路計算装置１０は、リンクやパスの更新情報を取得し、パス設定指示情報を通信装置２（２ａ〜２ｄ）に出力する。

次に、経路計算装置１０（図２参照）における処理の流れについて、図８を用いて説明する（適宜図２〜図７参照）。図８は、経路計算装置における処理の流れを示す図である。
まず、経路計算装置１０は、入出力部４０を介して、パス確立要求を受け付ける（ステップＳ１０１）。
パス確立要求は、パスの端点となるノードＩＤ、パスに対する使用要求帯域、および要求品質情報を含む。要求品質情報は、例えば、ＢＥＲ（Bit Error Rate）である。
なお、ステップＳ１０１の開始時または所定の期間ごとに、記憶部３０に記憶されているリンクコスト情報３１、パス情報３２、網リソース情報３３、網品質情報３４、および伝送方式情報３５は、最新の情報に書き換えられているものとする。

次に、経路計算部２１は、伝送方式の候補を選定する（ステップＳ１０２）。
ステップＳ１０２では、まず、経路計算部２１は、パスの経路を一つの伝送方式で通信可能な伝送方式のパラメータとその諸元の組（以降、単に伝送方式ということもある）を、伝送方式情報３５を参照して、抽出する。そして、経路計算部２１は、受信したパス確立要求からパスの端点を取得し、パスの端点間の地理的な距離を算出する。
次に、経路計算部２１は、伝送方式情報３５（図７参照）に格納されている伝送路の単位距離あたりの伝送方式の耐性の度合いと地理的な距離とを用いて所定の演算を行って、パスに対応する伝送方式の耐性の度合いを算出する。そして、経路計算部２１は、そのパスに対応する伝送方式の耐性の度合いと要求品質とを勘案して、使用可能な伝送方式のパラメータとその諸元との組の候補を選定する。

ここで、使用可能な伝送方式のパラメータとその諸元との組の候補の選定の詳細について、以下に図９を用いて説明する。図９は、パスに対応する伝送方式の耐性の度合いと要求品質またはＢＥＲ（伝送品質）と伝送方式の種類とを変数として、その伝送方式の種類が使用可能か否かの判定に用いられる伝送方式判定情報を示す図である。
図９では、横軸にパスに対応する伝送方式の耐性の度合いを表し、縦軸に要求品質またはＢＥＲ（伝送品質）を表している。そして、実線に示すように、信号を正しく受信できる領域の境界が実験によって定められる。
信号を正しく受信できる領域の境界は、伝送方式の種類によって異なる。したがって、図９に示す伝送方式判定情報を参照して、パスに対応する伝送方式の耐性の度合いと要求品質とに基づいて、信号を正しく伝達可能な伝送方式の候補を選定することが可能となる。

次に、経路計算部２１は、ステップＳ１０２において選定した伝送方式に適した経路計算方法を決定する（ステップＳ１０３）。具体的には、伝送方式ごとに異なるリンクコストを用いたり、または、経路計算アルゴリズムとして、耐性の度合いの弱い伝送方式を用いるパスの経路を決定する場合、パスの経路コストを計算できるdijkstraアルゴリズムを選択し、耐性の度合いの強い伝送方式を用いるパスの経路を決定する場合には、残余帯域の大きいリンクから選択することによって、網全体の帯域の負荷分散を可能に計算するエドモンド・カープ法を選択したりする。

そして、経路計算部２１は、パスの経路計算を実行する（ステップＳ１０４）。
具体的には、経路計算部２１は、網リソース情報３３（図５参照）と図示しないトポロジ情報とを参照して、パスの始点ノードから終点ノードまでの経路について、ステップＳ１０１のパス確立要求に含まれるパスの端点となるノードＩＤおよび使用要求帯域を満たす残余帯域を有するリンクの組み合わせを算出する。それらのリンクの組み合わせが、候補経路となる。そして、経路計算部２１は、リンクコスト情報３１に格納されているリンクコストを用いて、候補経路ごとに経路コスト（図４参照）を算出する。

次に、経路計算部２１は、ステップＳ１０４において算出した候補経路が要求品質を満足するか否かを判定する（ステップＳ１０５）。ここで、候補経路が複数ある場合には、経路コストが最小の経路から順に判定される。
具体的には、経路計算部２１が、網品質情報３４を参照して、パスの端点（始点ノードＩＤ、始点ノードＩＤ）、経由リンクＩＤ、および伝送方式が一致しているパスＩＤの品質情報を読み出し、その品質情報が要求品質を満足しているか否かを判定する。

候補経路が要求品質を満足している場合（ステップＳ１０５でＹｅｓ）、処理はステップＳ１０６へ進む。
また、候補経路が要求品質を満足していない場合（ステップＳ１０５でＮｏ）、処理はステップＳ１０７へ進む。

ステップＳ１０６では、経路計算部２１は、パス情報３２に格納されている、始点ノードおよび終点ノードに係るＩＤおよびＩＦ＿ＩＤ、経由リンクＩＤ、および伝送方式を参照して、この候補経路が既に登録済みか否かを判定する。
パス情報３２に登録済みである場合（ステップＳ１０６でＹｅｓ）、処理はステップＳ１０７へ進む。

そして、ステップＳ１０７では、経路計算部２１は、全候補経路についてステップＳ１０５〜Ｓ１０６を実施したか否かを判定する。
全候補経路について実施済みでない場合（ステップＳ１０７でＮｏ）、処理はステップＳ１０５へ戻る。
また、全候補経路について実施済みの場合（ステップＳ１０７でＹｅｓ）、処理はステップＳ１１０へ進む。

なお、ステップＳ１０６で、パス情報３２に登録済みでない場合（ステップＳ１０６でＮｏ）、経路計算部２１は、候補経路の始点ノードおよび終点ノードに係るＩＤおよびＩＦ＿ＩＤ、経由リンクＩＤ、経路コスト、設定帯域、伝送方式、および要求品質をパス情報３２に登録する。そして、処理はステップＳ１０８へ進む。
ステップＳ１０８では、パス設定部２２は、パス情報３２を参照して、通信部５０を介して、始点ノードとなる通信装置２に、パス確立指示情報を送信する。
パス確立指示情報を受信した通信装置２は、例えば、ＲＳＶＰ−ＴＥ（Resource Reservation Protocol-Traffic Engineering）等のプロトコルを、指示された通信装置２間で広告することによって、パスを設定する。

そして、パス設定部２２は、パスが正しく確立できたことを確認後、記憶部３０の情報更新を行う（ステップＳ１０９）。具体的には、パス設定部２２は、パス確立前の残余帯域から設定した使用要求帯域を減算した値を新たな残余帯域として、網リソース情報３３における残余帯域を更新し、パス情報３２における状態の欄を「確立中」に変更する。そして、経路計算処理は終了する。

次に、ステップＳ１１０以降の処理について説明する。
ステップＳ１１０では、ステップＳ１０２において複数の伝送方式の候補がある場合があるので、経路計算部２１は、未計算の伝送方式が残っていれば、その未計算の伝送方式が有るか否かを判定する。そして、未計算の伝送方式が有る場合（ステップＳ１１０でＹｅｓ）、処理はステップＳ１０３へ戻り、次の伝送方式について経路計算が行われる。また、未計算の伝送方式が無い場合（ステップＳ１１０でＮｏ）、処理はステップＳ１１１へ進む。

ステップＳ１１１では、経路計算部２１は、ステップＳ１０４において算出された候補経路がパス情報３２に登録済みか否かを判定する。そして、候補経路がパス情報３２に登録済みでない場合（ステップＳ１１１でＮｏ）、ステップＳ１１３へ進み、パス確立要求を棄却し、処理を終了する。
また、候補経路がパス情報３２に登録済みの場合（ステップＳ１１１でＹｅｓ）、処理はステップＳ１１２へ進む。

ステップＳ１１２では、経路計算部２１は、登録済みのパスと候補経路との変更が可能か否かを判断する。そして、経路計算部２１は、パス情報３２に登録済み（パス確立済）のパスの経路がパスの候補経路に対して要求されている要求条件を満足していると判定した場合、パス確立済のパスの経路に対して要求されていた要求条件を満足する他のパスの経路を経路計算によって新しく算出する。次に、経路計算部２１は、パス確立済のパスの経路を新しく算出した他のパスの経路に変更し、パスの候補経路をパス確立済のパスの経路に割り当てる。ここで、「別の経路の変更」とは、パスの経路全体を変更する場合に限られず、パスの経路の一部のリンクを変更することも含まれる。
変更が可能であれば（ステップＳ１１２でＹｅｓ）、処理はステップＳ１０８へ進む。
また、変更が可能でなければ（ステップＳ１１２でＮｏ）、処理はステップＳ１１３へ進み、パス確立要求は棄却される。そして、経路計算処理は終了する。

（第１実施形態の変形例）
伝送方式の候補が複数ある場合、ステップＳ１０４〜Ｓ１０５の処理について以下に説明する。
ステップＳ１０４において、経路計算を実行する際に、耐性の弱い伝送方式から順に行う。そして、ステップＳ１０５において、候補経路が要求品質を満足するか否かの判定を行う際には、網品質情報３４（図６参照）に記載の品質情報において、高品質の候補経路から順に行うようにする。
このようにすることにより、高品質なパスの経路の帯域を残しておく（確保しておく）ことが可能となり、将来の要求品質の高いパス確立要求を受け付ける余裕を作り出すことが可能になる。
具体的には、伝送方式の耐性の度合いの弱いほど小さなリンクコストを割り当て、かつ、パスの経路の伝送品質の高いほど小さなリンクコストを割り当てるようにしてもよい。

以上、第１実施形態および第１実施形態の変形例に記載の経路計算装置１０によれば、伝送方式の耐性強度を考慮してパスの経路を計算することによって、パスの経路を伝達する信号の品質を満足した経路を決定することが可能になる。

以上、第１実施形態および第１実施形態の変形例について説明したが、本発明は、これらに限定されるものではなく、その趣旨を変えない範囲で実施することができる。

例えば、ステップＳ１０４（図８参照）の経路計算において、予め、始点ノードと終点ノードを定めた候補経路を用意して記憶部３０に記憶しておき、経路計算部２１が、その記憶部３０に記憶された候補経路の中から、使用要求帯域を満足する残余帯域を有する経路を選択するようにしてもよい。
また、ステップＳ１０２の伝送方式の選定において、使用する伝送方式が、予めパス確立要求に含められていて、その伝送方式について使用できそうなことが確認されるようにしておいてもよい。あるいは、使用する伝送方式が、予め、通信事業者によって指定されていても構わない。
また、ステップＳ１０２の伝送方式の選定は、伝送方式のパラメータが変調方式、伝送速度、および使用波長のいずれか一つまたは種々の組み合わせに基づいて実行されてもよい。この際、パスの品質劣化の度合いは、所定の算出式あるいは予め記憶部３０に記憶させた換算テーブルを用いて算出されてもよい。
また、ステップＳ１０１のパス確立要求には要求品質情報が含まれず、要求品質が通信事業者によって予め決められていてもよい。

（第２実施形態）
第２実施形態では、図８に示すステップＳ１０２の伝送方式候補選定およびステップＳ１０４の経路計算実行＆候補経路算出における処理が、第１実施形態と異なる。第２実施形態では、ステップＳ１０２およびステップＳ１０４に対応させて、符号をステップＳ１０２ａおよびステップＳ１０４ａとして図示を省略し、図８を用いて以下に説明する。なお、ステップＳ１０２およびステップＳ１０４以外の処理は、第１実施形態における処理と同様であるので、説明を省略する。

ステップＳ１０２ａでは、まず、経路計算部２１は、網品質情報３４（図６参照）に格納されているパスの中から、パスの経路の始点および終点と要求品質を満足する伝送品質を持つパスをパスの候補経路として抽出し、抽出されたパスの候補経路に用いられている伝送方式の種類を特定する。次に、経路計算部２１は、伝送方式情報（図７参照）を参照して、特定した伝送方式の種類に対応する伝送方式の耐性の度合いを取得し、パスの候補経路ごとに、伝送方式の耐性の度合いを算出する。そして、経路計算部２１は、図９に示す伝送方式判定情報を参照して、伝送方式の耐性の度合いと要求品質とに基づいて、使用可能な伝送方式の種類を特定する。その後、処理は、ステップＳ１０３へ進む。

また、ステップＳ１０４ａでは、経路計算部２１は、ステップＳ１０２ａにおいて抽出されたパスの候補経路の中から、網品質情報３４（図６参照）を参照して、使用可能と特定された伝送方式を用いるパスの経路を形成する経由リンクを特定する。そして、経路計算部２１は、網リソース情報（図５参照）を参照して、その特定した経由リンクごとに残余帯域の大きさが使用要求帯域以上か否かを判定し、残余帯域の大きさが使用要求帯域以上となるリンクによって形成されるパスの候補経路を選定する。そして、経路計算部２１は、選定されたパスの候補経路について、リンクコスト情報３１に格納されているリンクコストを用いて、経路コスト（図４参照）を算出する。その後、処理は、ステップＳ１０５へ進む。

（第２実施形態の変形例）
第２実施形態の変形例では、ステップＳ１０２ａの処理とステップＳ１０４の処理とを組み合わせて、パスの候補経路を算出する。
すなわち、経路計算（ステップＳ１０４）では、第１実施形態と同様の処理を行う。すなわち、経路計算部２１は、網リソース情報３３（図５参照）と図示しないトポロジ情報とを参照して、パスの始点ノードから終点ノードまでの経路について、ステップＳ１０１のパス確立要求に含まれるパスの端点となるノードＩＤおよび使用要求帯域を満たす残余帯域を有するリンクの組み合わせを算出する。それらのリンクの組み合わせが、パスの候補経路となる。そして、経路計算部２１は、リンクコスト情報３１に格納されているリンクコストを用いて、パスの候補経路ごとに経路コスト（図４参照）を算出する。
その後、この第２実施形態の変形例では、ステップＳ１０４において算出されたパスの候補経路の中から、ステップＳ１０２ａにおいて抽出されたパスの候補経路の経由リンクＩＤと合致するもののみをパスの候補経路として選択するようにする。

以上、第２実施形態および第２実施形態の変形例に記載の経路計算装置１０によれば、伝送方式の耐性強度を考慮してパスの経路を計算することによって、パスの経路を伝達する信号の品質を満足した経路を決定することを可能にする。

また、第１実施形態、第２実施形態およびそれら実施形態の変形例において、経路計算装置１０（図２参照）の各部の処理について説明したが、これらの処理は、経路計算装置１０をコンピュータで実現したときに搭載されるプログラムによって実現されてもよい。このプログラムは、通信回線を介して提供することもできるし、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に書き込んで配布することも可能である。

第１実施形態に係る経路計算装置を含む経路設定システムの構成の一例を示す図である。 経路計算装置の機能を示す図である。 リンクコスト情報の一例を示す図である。 パス情報の一例を示す図である。 網リソース情報の一例を示す図である。 網品質情報の一例を示す図である。 伝送方式情報の一例を示す図である。 経路計算装置における処理の流れを示す図である。 パスに対応する伝送方式の耐性の度合いと要求品質またはＢＥＲ（伝送品質）と伝送方式の種類とを変数として、その伝送方式の種類が使用可能か否かの判定に用いられる伝送方式判定情報を示す図である。

符号の説明

１ 経路設定システム
１０ 経路計算装置
２（２ａ〜２ｄ） 通信装置
１５ 光網
２０ 処理部
２１ 経路計算部
２２ パス設定部
３０ 記憶部
３１ リンクコスト情報
３２ パス情報
３３ 網リソース情報
３４ 網品質情報
３５ 伝送方式情報

Claims (10)

1. 光網に配置されている通信装置間を接続するリンクによって形成されるパスの経路を計算する経路計算装置であって、
   パスごとに当該パスの伝送方式の種類および当該パスの経路の伝送品質を関連付けた網品質情報と、前記伝送方式の種類ごとに当該伝送方式の耐性の度合いを関連付けた伝送方式情報と、前記リンクごとに当該リンクの残余帯域を関連付けたリソース情報と、前記伝送方式の種類と伝送品質と前記伝送方式の耐性の度合いとを変数として前記種類の伝送方式が使用可能か否かの判定に用いられる伝送方式判定情報と、を記憶する記憶部と、
   前記伝送方式の種類と、前記パスの経路の始点および終点と、当該パスの経路を伝達される信号に対して要求する要求品質と、当該信号を伝達するのに必要な帯域である使用要求帯域とを取得し、
   前記伝送方式情報を参照して、取得した前記伝送方式の種類に対応する前記パスの経路の始点と終点との間の前記伝送方式の耐性の度合いの強さを算出し、前記伝送方式判定情報を参照して、当該伝送方式の耐性の度合いの強さと前記要求品質とに基づいて当該伝送方式の種類が使用可能と判定した場合、
   前記リソース情報を参照して、前記使用可能と判定された前記種類の伝送方式を用いるリンクごとに前記残余帯域の大きさが前記使用要求帯域以上か否かを判定し、
   前記残余帯域の大きさが前記使用要求帯域以上であるリンクによって形成されるパスの候補経路を算出し、前記網品質情報を参照して、当該パスの候補経路の伝送品質を取得し、その前記パスの候補経路の伝送品質が前記要求品質を満たす該パスの候補経路を前記パスの経路として決定し、決定前の前記残余帯域から前記使用要求帯域を減算した値を新たな前記残余帯域として前記リソース情報を更新する経路計算部と、
   を備えることを特徴とする経路計算装置。
2. 前記使用可能と判定された前記伝送方式の種類が複数ある場合、前記経路計算部は、前記パスの経路を決定する際に、前記伝送方式の耐性の度合いの弱い順に、前記要求品質を満足する前記パスの経路候補の中から伝送品質の高いパスの経路を割り当てること、
   を特徴する請求項１に記載の経路計算装置。
3. 前記伝送方式の耐性の度合いの強さは、当該伝送方式の信号速度、変調方式、および使用波長のいずれか一つまたはそれらの組み合わせによって決定されること、
   を特徴とする請求項１または請求項２に記載の経路計算装置。
4. 前記記憶部は、さらに、前記リンクごとに前記伝送方式の種類に対応する当該リンクのリンクコストを関連付けたリンクコスト情報を記憶し、
   前記リンクコストは、前記伝送方式の耐性の度合いの弱いほど小さなリンクコストを割り当てられ、かつ前記パスの経路の伝送品質の高いほど小さなリンクコストを割り当てられ、
   前記経路計算部は、前記リンクコスト情報に記憶されている前記リンクコストを用いて前記パスの候補経路に対応する経路コストを算出し、算出した前記経路コストの小さい順に、前記要求品質が当該パスの候補経路の伝送品質を満たすか否かを判定し、最初に前記要求品質を満たした該パスの候補経路を前記パスの経路として決定すること、
   を特徴とする請求項１に記載の経路計算装置。
5. 前記経路計算部は、耐性の度合いの弱い前記伝送方式を用いるパスの経路を決定するときには前記経路コストの小さい前記パスの経路を決定し、耐性の度合いの強い前記伝送方式を用いるパスの経路を決定するときには、前記残余帯域の大きいリンクから選択して前記パスの経路を決定すること、
   を特徴とする請求項４に記載の経路計算装置。
6. 前記記憶部は、さらに、パス確立済のパスの経路に係るパス情報を記憶し、
   前記経路計算部は、前記パス情報に記憶されている前記パス確立済のパスの経路が前記パスの候補経路に対して要求されている要求条件を満足していると判定した場合、前記パス確立済のパスの経路に対して要求されていた要求条件を満足する他のパスの経路を経路計算によって新しく算出し、前記パス確立済のパスの経路を前記新しく算出された前記他のパスの経路に変更し、前記パスの候補経路を前記パス確立済のパスの経路に割り当てること、
   を特徴とする請求項１に記載の経路計算装置。
7. 光網に配置されている通信装置間を接続するリンクによって形成されるパスの経路を計算する経路計算装置において用いられる経路計算方法であって、
   前記経路計算装置が、
   パスごとに当該パスの伝送方式の種類および当該パスの経路の伝送品質を関連付けた網品質情報と、前記伝送方式の種類ごとに当該伝送方式の耐性の度合いを関連付けた伝送方式情報と、前記リンクごとに当該リンクの残余帯域を関連付けたリソース情報と、前記伝送方式の種類と伝送品質と前記伝送方式の耐性の度合いとを変数として前記種類の伝送方式が使用可能か否かの判定に用いられる伝送方式判定情報と、を記憶する記憶部と、経路計算部とを有し、
   前記経路計算部が、
   前記伝送方式の種類と、前記パスの経路の始点および終点と、当該パスの経路を伝達される信号に対して要求する要求品質と、当該信号を伝達するのに必要な帯域である使用要求帯域を取得し、前記伝送方式情報を参照して、取得した前記伝送方式の種類に対応する前記パスの経路の始点と終点との間の前記伝送方式の耐性の度合いの強さを算出し、前記伝送方式判定情報を参照して、当該伝送方式の耐性の度合いの強さと前記要求品質とに基づいて当該伝送方式の種類が使用可能と判定した場合、前記リソース情報を参照して、前記使用可能と判定された前記種類の伝送方式を用いるリンクごとに前記残余帯域の大きさが前記使用要求帯域以上か否かを判定し、前記残余帯域の大きさが前記使用要求帯域以上であるリンクによって形成されるパスの候補経路を算出し、前記網品質情報を参照して、当該パスの候補経路の伝送品質を取得し、その前記パスの候補経路の伝送品質が前記要求品質を満たす該パスの候補経路を前記パスの経路として決定し、決定前の前記残余帯域から前記使用要求帯域を減算した値を新たな前記残余帯域として前記リソース情報を更新する経路計算ステップを実行すること、
   を特徴とする経路計算方法。
8. 請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の経路計算装置と、前記経路計算装置によって算出された前記パスの経路に基づいて、当該パスの経路を形成するリンクを接続する複数の通信装置と、
   を備えることを特徴とする経路設定システム。
9. コンピュータを請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の経路計算装置を構成する各部として、コンピュータを機能させるための経路計算プログラム。
10. 光網に配置されている通信装置間を接続するリンクによって形成されるパスの経路を計算する経路計算装置であって、
    パスごとに当該パスの経路と当該パスの伝送方式の種類と当該パスの経路の伝送品質とを関連付けた網品質情報と、前記伝送方式の種類ごとに当該伝送方式の耐性の度合いを関連付けた伝送方式情報と、前記リンクごとに当該リンクの残余帯域を関連付けたリソース情報と、前記リンクごとに当該リンクのリンクコストを関連付けたリンクコスト情報と、前記伝送方式の種類と伝送品質と前記伝送方式の耐性の度合いとを変数として前記種類の伝送方式が使用可能か否かの判定に用いられる伝送方式判定情報と、を記憶する記憶部と、
    前記パスの経路の始点および終点と、当該パスの経路を伝達される信号に対して要求する要求品質と、当該信号を伝達するのに必要な帯域である使用要求帯域とを取得し、
    前記網品質情報を参照して、取得した前記パスの経路の始点および終点および前記要求品質を満足する伝送品質を持つ前記パスの経路をパスの候補経路として抽出し、
    前記伝送方式情報を参照して、前記抽出した前記パスの候補経路で用いられる前記伝送方式の種類に応じて前記パスの経路の始点および終点間の前記伝送方式の耐性の度合いの強さを算出し、前記伝送方式判定情報を参照して、当該伝送方式の耐性の度合いの強さと前記要求品質とを用いて使用可能な前記伝送方式の種類を特定し、
    前記抽出したパスの候補経路の中から、前記網品質情報を参照して、前記使用可能と特定された前記種類の伝送方式を用いるパスの経路を形成するリンクを特定して、前記リソース情報を参照して、その特定した当該リンクごとに前記残余帯域の大きさが前記使用要求帯域以上か否かを判定し、
    前記抽出したパスの候補経路の中から、前記残余帯域の大きさが前記使用要求帯域以上であるリンクによって形成されるパスの候補経路を選択し、選択した該パスの候補経路に対応する経路コストを算出し、算出した前記経路コストの最も小さい該パスの候補経路を前記パスの経路として決定し、決定前の前記残余帯域から前記使用要求帯域を減算した値を新たな前記残余帯域として前記リソース情報を更新する経路計算部と、
    を備えることを特徴とする経路計算装置。

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