JP5354746B2 - 光伝送装置 - Google Patents

Description

本発明は、通信ネットワークの分野において、通信ネットワークの運用管理技術、および伝送装置の省電力化に寄与する技術に関するものである。

現状の通信ネットワークでは、通信機器のインタフェースは、ネットワークパフォーマンスの劣化を避けるために、流れるトラフィックの量に関わらず常時一定の処理能力で運用されている。つまり、トラフィック量に対してインタフェースの処理能力が過剰な状態にある。そのため、トラフィック量が少ない場合において、インタフェース速度を適応的に制御することで、無駄な消費電力を抑える技術が提案されている（参考：非特許文献１）。

IEEE802.1az, "Energy Efficient Ethernet" Draft 2.1（現在、規格化検討中の段階であるため、正式な文書はリリースされていない。2010年2月現在Draft2.2がリリースされている。）

ＷＤＭ(Wavelength Division Multiplexing)信号が伝送される伝送区間において、トラフィック量に応じたインタフェース速度の適応制御が実行される場合を考える。この場合、ＩＰ（Internet Protocol）レイヤからはＷＤＭ信号インタフェースの速度変更（帯域変更）が検出できない。そのため、伝送区間のインタフェース速度が減速されている場合、ルータやレイヤ２スイッチといったクライアント装置インタフェース速度が伝送装置インタフェース速度を超えた場合、両者のインタフェース速度不整合に起因するパケットロスが発生してしまうという課題がある。

また、クライアント側インタフェースの速度を何の対策も施さずに適応制御してしまうと、クライアント装置と接続されている伝送装置に警報が発生すると共に、その警報が対向装置へ通知されてしまい、不要な警報が多数発生することでネットワークの運用管理上混乱を招くという課題がある。

したがって、本発明は、トラフィック量に応じたインタフェース速度の適応制御が実行される場合に、パケットロスを防ぐと共に、不要な警報を抑制することが可能な光伝送装置を提供することを目的とする。

上記目的を実現するため本発明による伝送装置は、トラフィック量と連携させて装置のインタフェース速度を適応的に制御する伝送装置において、インタフェースのトラフィック量を監視する手段と、前記監視手段により、一定以上のトラフィック量の増加を検出した場合に、ライン側インタフェースのインタフェース速度を調節した後、クライアント側インタフェースのインタフェース速度を調節する加速手段と、前記監視手段により、一定以上のトラフィック量の減少を検出した場合に、クライアント側インタフェースのインタフェース速度を調節した後、ライン側インタフェースのインタフェース速度を調節する減速手段とを備える。

また、前記加速手段および前記減速手段は、ライン側インタフェースおよびクライアント側インタフェースのインタフェース速度を調節する前に該当インタフェースに関する警報を解除し、前記調節後に該当インタフェースに関する警報を設定することも好ましい。

また、パス設定要求時に、該当パスの優先帯域情報が含まれる優先トラフィック情報を読み取り、記憶するパス設定情報記憶部をさらに備え、前記加速手段は、前記優先トラフィックの総帯域を収容可能な速度までインタフェース速度の加速を行い、前記減速手段は、前記優先トラフィックの総帯域を収容可能な速度までインタフェース速度の減速を行うことも好ましい。

また、前記加速手段および前記減速手段は、ライン側インタフェースのインタフェース速度がクライアント側インタフェースのインタフェース速度と等しい、またはより速くなるように調節することも好ましい。

また、前記加速手段および前記減速手段は、インタフェース速度の加速または減速の調節を行う前に、対向装置に接続先インタフェース速度の加速または減速を要求する手段をさらに備えることも好ましい。

本発明により、クライアント側とライン側のインタフェース速度を連携させ、両者のインタフェース速度不整合を防ぐと共に、ライン側のインタフェースにおいて、クライアント側の優先トラフィックを収容する帯域を確保することで、優先トラフィックのパケットロスを防ぐ手段を提供する。さらに、インタフェース速度の適応制御時に発生の可能性がある不要な警報を抑制する手段を提供する。これにより、インタフェース速度の適用制御技術が適用されたネットワークの運用管理性の向上に寄与する。

本発明の光伝送装置のブロック図を示す。 本発明の光伝送装置のルータ部の機能ブロック図を示す。 本発明の光伝送装置の動作フローチャートを示す。 本発明の光伝送装置を用いた実施例１を示す。 本発明の光伝送装置を用いた実施例２を示す。

図１に、本発明の光伝送装置のブロック図を示す。本伝送装置は、クライアント装置／伝送装置連携・制御部１、クライアント信号送受信部２、光送受信機３、監視光部４、ルータ部５、および光合波分波部６を備える。

クライアント装置／伝送装置連携・制御部１は、通信路を介して、クライアント装置と伝送装置間の通信を行う。

クライアント信号送受信部２は、クライアント装置からのクライアント信号を受信して光送受信機へ送信する機能、および光送受信機３からのクライアント信号を、クライアント装置へ送信する機能を有する。また、光送受信機３側の各インタフェースには、ルータ部５側のインタフェースから同時に複数のパケットが転送されてくることがあるため、パケットを蓄積するためのバッファを有する。本バッファに蓄積されたパケット量を監視することでトラフィック量を監視する。

光送受信機３は、クライアント信号をライン側信号に変換して伝送路へ送信、およびライン側信号を受信してクライアント信号に変換する機能を有する。また、トラフィック量に応じて、ライン側インタフェースの速度を適応的に制御する機能を有する（参考：非特許文献１）。

監視光部４は、監視光を用いて対向装置との制御情報を授受する。監視光は、クライアント信号を収容するライン側信号とは別信号を用いる。

ルータ部５は、クライアント信号をルーティングテーブルに従ってルーティングする機能を有する。また、本ルータ部のインタフェースには、トラフィック量に応じてクライアント側インタフェースの速度を適応的に制御する機能を有する（参考：非特許文献１）。図２に、ルータ部５の機能ブロック図を示す。ルータ部５は、パケット入力部２１、フォワーディング部２２、ルーティングテーブル２３、スイッチ部２４、パス設定情報記憶部２５、出力スケジューリング部２６、およびパケット出力部２７を備える。

パケット入力部２１では、入力パケットの検出、および正常性の確認を行い、パケットをフォワーディング部２２へ転送する。

フォワーディング部２２では、パケットのヘッダのあて先アドレスを基に、ルーティングテーブル２３を参照して、どの出力インタフェースへパケットを出力するか決定する。パケットは出力インタフェースのあて先情報を付与され、スイッチ部２４へ転送される。

ルーティングテーブル２３では、パケットの転送先に関する情報を有する。固定ルートを設定しておくスタティックルーティング、もしくは他の通信装置から受けるルーティング情報を用いてルーティング情報を更新するダイナミックルーティングを用いる。

スイッチ部２４では、パケットの出力インタフェースのあて先情報に基づいて、各出力インタフェースに振り分ける。出力インタフェースでは、複数の入力インタフェースから同時に複数のパケットが転送されてくることがあるため、パケットを蓄積するためのバッファを有する。

パス設定情報記憶部２５では、パス設定時に受信するパス設定メッセージから、設定するパスの優先トラフィック情報を読み取り記憶する。優先トラフィック情報には、優先すべき帯域情報が含まれる。

出力スケジューリング部２６では、各パケットの優先度を考慮して、どのような順番でパケットを出力インタフェースへ出力するかを決定する。ここでは、パス設定情報記憶部２５の優先トラフィック情報を用いて、各出力インタフェースの優先トラフィック帯域を決定する。パス設定情報記憶部２５に優先トラフィック情報がない場合は、確保すべきインタフェースの帯域をデフォルト値（任意に設定可能とする）に設定する。また、各出力インタフェースのトラフィック量監視を行う。

パケット出力部２７では、パケットを出力する。その際、出力スケジューリング部２６で決定した帯域にあわせてインタフェース速度を調整する。なお、インタフェース速度の調整方法については、例えば非特許文献１のような技術を用いることとする。

光合波分波部５は、光送受信機３からの信号光を合波する。また、伝送路からのＷＤＭ信号光を分波する。

図３に、本発明装置の動作フローチャートを示す。なお、本フローチャートにおいて、ステップ２〜３、ステップ４〜５とステップ６〜１２は独立に動作している。

ステップ１：本発明装置の動作を開始する。なお、各インタフェースは最高速度で動作している。

ステップ２：パス設定の有無を確認する。パス設定なしの場合、再度、ステップ２へ戻る。パス設定ありの場合、優先トラフィック情報を確認するためにステップ３へ進む。

ステップ３：優先トラフィック情報を記憶する。パス設定時に受信するパス設定メッセージから、設定するパスの優先トラフィック情報を読み取り記憶する。また、優先トラフィック情報には優先すべき帯域情報が含まれる。ステップ２へ戻る。

ステップ４：対向装置から、インタフェース速度設定の要求メッセージが来るか確認する。正常なメッセージを受信した場合、応答を返す。要求メッセージなしの場合、再度、ステップ４へ戻る。要求メッセージありの場合、ステップ５へ進む。

ステップ５：対向装置からのインタフェース速度設定要求に従い、加速か減速かを決定する。加速の場合、ステップ１４へ進む。減速の場合、ステップ１９へ進む。

ステップ６：インタフェースのトラフィック量を監視する。変化なしの場合、ステップ６へ進む。トラフィックの変化量として、Ａ％以内の減少は、変化なしと見なす。Ａの値については、任意に設定可能とする（Ａは、インタフェースの最高速度に対する割合とする。）。Ａ％よりも大きく減少する場合は、トラフィック量を減少と判断する。この時、インタフェースを流れる優先トラフィックの総帯域（ここで、総帯域をＢ_{＿ｐｒｉ−ｔｏｔａｌ}［ｂｐｓ］する。）を確認する。ステップ７へ進む。優先トラフィック帯域の確認は、ステップ３の“優先トラフィック情報記憶”において記憶されているパスの優先帯域情報を基に、インタフェースの優先トラフィック量を確認する。

ステップ７：ステップ６の結果に基づいて、減速させるインタフェースを決定し、対向装置の接続されたインタフェースの減速を、監視光を介して通知する。ステップ８へ進む。

ステップ８：ステップ７で決定されたインタフェースの警報マスクを設定する。このとき、クライアント側とライン側両方の装置について警報のマスクを設定する。ステップ９へ進む。

ステップ９：クライアント側インタフェース速度を減速する。対向装置に、クライアント側インタフェース速度の減速を監視光により通知する。本通知に対する正常応答を対向装置から受信後、クライアント側インタフェース速度を、該当インタフェースを流れる全ての優先トラフィックを収容可能な速度（Ｂ_{＿ｃｌｉｅｎｔ−ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（１）}［ｂｐｓ］とする）まで減速する。すなわち、帯域Ｂ_{＿ｐｒｉ−ｔｏｔａｌ}を収容可能なインタフェース速度に設定する。つまり、Ｂ_{＿ｃｌｉｅｎｔ−ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（１）}＞＝Ｂ_{＿ｐｒｉ−ｔｏｔａｌ}とする。対向装置からの正常応答が得られない場合は、障害発生と見なし装置設定変更前の状態に戻す。ステップ１０へ進む。

ステップ１０：ライン側インタフェース速度を減速する。対向装置に、ライン側インタフェース速度を減速することを、監視光を用いて通知する。本通知に対する正常応答を対向装置から受信後、ライン側インタフェース速度（Ｂ_{＿ｌｉｎｅ−ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（１）}［ｂｐｓ］とする）を、該当インタフェースを流れる全ての優先トラフィックを収容可能な速度、かつクライアント側インタフェース速度と等しいまたはより速い速度まで減速する。つまり、Ｂ_{＿ｌｉｎｅ−ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（１）}＞＝Ｂ_{＿ｃｌｉｅｎｔ−ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（１）}＞＝Ｂ_{＿ｐｒｉ−ｔｏｔａｌ}とする。ステップ１１へ進む。対向装置からの正常応答が得られない場合は、障害発生と見なし装置設定変更前の状態に戻す。

ステップ１１：ステップ８において設定したマスクを解除し、警報を設定する。ステップ１２へ進む。

ステップ１２：クライアント側インタフェースのトラフィック量の増減を監視する。トラフィック量に変化がない場合（設定されたインタフェース速度を超えない範囲、かつ、トラフィックの変化量としてＣ％以内の減少は、変化なしと見なす。Ｃの値については、任意に設定可能とする。また、Ｃは、インタフェースの最高速度に対する割合とする。）、再度、ステップ１２へ進む。増加の場合、設定されたインタフェース速度の残存帯域がＤ％以下になる場合（Ｄの値については、任意に設定可能とする。Ｄは、インタフェースの最高速度に対する割合とする。）、ステップ１３へ進む。減少の場合、トラフィックの変化量としてＣ％よりも大きく減少する場合、ステップ１８へ進む。

ステップ１３：ステップ１２のトラフィック量監視結果に基づいて、加速するインタフェースを決定する。対向装置の接続されたインタフェースの加速を、監視光を介して通知する。ステップ１４へ進む。

ステップ１４：ステップ１２で決定されたインタフェースまたは対向装置から要求されたインタフェースについて、警報のマスクを設定する。ステップ１５へ進む。

ステップ１５：ライン側インタフェース速度を、該当インタフェースを流れる全ての優先トラフィックを収容可能な速度（Ｂ_{＿ｌｉｎｅ−ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（２）}［ｂｐｓ］とする）まで加速する。つまり、Ｂ_{＿ｌｉｎｅ−ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（２）}＞＝Ｂ_{＿ｐｒｉ−ｔｏｔａｌ}とする。ステップ１６へ進む。

ステップ１６：クライアント側インタフェース速度を、該当インタフェースを流れる全ての優先トラフィックを収容可能な速度かつライン側インタフェース速度と等しいまたはより遅い速度（Ｂ_{＿ｃｌｉｅｎｔ−ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（２）}［ｂｐｓ］とする）まで加速する。つまり、Ｂ_{＿ｌｉｎｅ−ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（２）}＞＝Ｂ_{＿ｃｌｉｅｎｔ−ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（２）}＞＝Ｂ_{＿ｐｒｉ−ｔｏｔａｌ}とする。ステップ１７へ進む。

ステップ１７：ステップ１４において設定したマスクを解除し、警報を設定する。ステップ１２へ進む。

ステップ１８：ステップ１２のトラフィック量監視結果に基づいて、減速するインタフェースを決定する。対向装置の接続されたインタフェースの減速を、監視光を介して通知する。ステップ１９へ進む。

ステップ１９：ステップ１８で決定されたインタフェース、または対向装置から要求されたインタフェースについて、警報のマスクを設定する。ステップ２０へ進む。

ステップ２０：クライアント側インタフェース速度を、該当インタフェースを流れる全ての優先トラフィックを収容可能な速度（Ｂ_{＿ｃｌｉｅｎｔ−ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（３）}［ｂｐｓ］とする）まで減速する。つまり、Ｂ_{＿ｃｌｉｅｎｔ−ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（３）}＞＝Ｂ_{＿ｐｒｉ−ｔｏｔａｌ}とする。ステップ２１へ進む。

ステップ２１：ライン側インタフェース速度を、該当インタフェースを流れる全ての優先トラフィックを収容可能な速度かつクライアント側インタフェース速度と等しいまたはより速い速度（Ｂ_{＿ｌｉｎｅ−ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（３）}［ｂｐｓ］とする）まで減速する。つまり、Ｂ_{＿ｌｉｎｅ−ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（３）}＞＝Ｂ_{＿ｃｌｉｅｎｔ−ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（３）}＞＝Ｂ_{＿ｐｒｉ−ｔｏｔａｌ}とする。ステップ２２へ進む。

ステップ２２：ステップ１９においてマスクした警報を解除し、警報を設定する。ステップ１２へ進む。

図４に、本発明の光伝送装置を用いた実施例１を示す。実施例１では、動作開始から、優先トラフィックが存在する状態で、かつトラフィック減少によりインタフェースの速度を減速する状況について説明する。

装置１と装置２が対向して接続されており、リンクは正常状態であるとする。各装置は、パス設定の確認を行うことで、パスの優先帯域情報を記憶する。

各装置はトラフィック量を監視する。ここでは、装置１が、トラフィック量が減少したインタフェースを検出し、そのインタフェース速度を減速する決定を下す。

減速インタフェースが決定された後、対向装置（装置２）の接続されたインタフェースの減速を、装置１が監視光を介して通知する。装置１は、上記を通知後、減速インタフェースの警報をマスクする。次に、クライアント側インタフェースの速度を優先トラフィックを収容可能な速度まで減速し、その後、ライン側インタフェースの速度もクライアント側インタフェースを収容可能な速度に減速する。インタフェースの減速完了後、マスクされたインタフェースの警報を解除し、トラフィック量の監視に移る。

一方、減速インタフェースの通知を受けた装置２も、減速インタフェースの警報をマスクする。次に、クライアント側インタフェースの速度を優先トラフィックを収容可能な速度まで減速させ、ライン側インタフェースもクライアント側インタフェースを収容可能な速度に減速する。インタフェースの減速完了後、マスクされたインタフェースの警報を解除し、トラフィック量の監視に移る。

図５に、本発明の光伝送装置を用いた実施例２を示す。実施例２では、運用中の状態で、優先トラフィックが存在した状態で、かつトラフィック増加によりインタフェースの速度を加速する状況について説明する。

各装置はトラフィック量を監視する。ここでは、装置１が、トラフィック量が増加したインタフェースを検出し、そのインタフェース速度を加速する決定を下す。

加速インタフェースが決定された後、対向装置（装置２）の接続されたインタフェースの加速を、装置１が監視光を介して通知する。装置１は、上記を通知後、加速インタフェースの警報をマスクする。次に、ライン側インタフェースの速度を、優先トラフィックを収容可能な速度まで加速し、その後、クライアント側インタフェースの速度も優先トラフィックを収容可能な速度まで加速する。ただし、クライアント側インタフェースの速度は、ライン側インタフェースの速度以下とする。インタフェース速度の加速完了後、マスクされたインタフェースの警報を解除し、トラフィック量の監視に移る。

一方、加速インタフェースの通知を受けた装置２も、加速インタフェースの警報をマスクする。次に、ライン側インタフェースの速度を、優先トラフィックを収容可能な速度まで加速し、その後、クライアント側インタフェースの速度も優先トラフィックを収容可能な速度まで加速する。ただし、クライアント側インタフェースの速度は、ライン側インタフェースの速度以下とする。インタフェースの加速完了後、マスクされたインタフェースの警報を解除し、トラフィック量の監視に移る。

以上のように、本発明は、クライアント装置側と伝送装置側のインタフェース速度を連携させ、両者のインタフェース速度不整合を防ぐと共に、伝送装置のインタフェースにおいて、クライアント側の優先トラフィックを収容する帯域を確保することで、優先トラフィックのパケットロスを防ぐ手段を提供する。さらに、インタフェース速度の適応制御時に発生する可能性がある不要な警報を抑制する手段を提供する。これらにより、省電力化のためのインタフェース速度適用制御技術が適用されたネットワークの運用管理性の向上に寄与する。

また、以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様および変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲およびその均等範囲によってのみ規定されるものである。

１ クライアント装置／伝送装置連携・制御部
２ クライアント信号送受信部
３ 光送受信機
４ 監視光部
５ ルータ部
６ 光合波分波部
２１ パケット入力部
２２ フォワーディング部
２３ ルーティングテーブル
２４ スイッチ部
２５ パス設定情報記憶部
２６ 出力スケジューリング部
２７ パケット出力部

Claims (5)

1. トラフィック量と連携させて装置のインタフェース速度を適応的に制御する伝送装置において、
   インタフェースのトラフィック量を監視する手段と、
   前記監視手段により、一定以上のトラフィック量の増加を検出した場合に、ライン側インタフェースのインタフェース速度を調節した後、クライアント側インタフェースのインタフェース速度を調節する加速手段と、
   前記監視手段により、一定以上のトラフィック量の減少を検出した場合に、クライアント側インタフェースのインタフェース速度を調節した後、ライン側インタフェースのインタフェース速度を調節する減速手段と、
   を備えることを特徴とする伝送装置。
2. 前記加速手段および前記減速手段は、ライン側インタフェースおよびクライアント側インタフェースのインタフェース速度を調節する前に該当インタフェースに関する警報を解除し、前記調節後に該当インタフェースに関する警報を設定することを特徴とする請求項１に記載の伝送装置。
3. パス設定要求時に、該当パスの優先帯域情報が含まれる優先トラフィック情報を読み取り、記憶するパス設定情報記憶部をさらに備え、
   前記加速手段は、前記優先トラフィックの総帯域を収容可能な速度までインタフェース速度の加速を行い、
   前記減速手段は、前記優先トラフィックの総帯域を収容可能な速度までインタフェース速度の減速を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の伝送装置。
4. 前記加速手段および前記減速手段は、ライン側インタフェースのインタフェース速度がクライアント側インタフェースのインタフェース速度と等しい、またはより速くなるように調節することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の伝送装置。
5. 前記加速手段および前記減速手段は、インタフェース速度の加速または減速の調節を行う前に、対向装置に接続先インタフェース速度の加速または減速を要求する手段をさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の伝送装置。

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