JP6022975B2

JP6022975B2 - 光ネットワークの制御装置、通信装置及び制御方法

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Publication number: JP6022975B2
Application number: JP2013049564A
Authority: JP
Inventors: 雷劉; 釣谷　剛宏; 剛宏釣谷
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 2013-03-12
Filing date: 2013-03-12
Publication date: 2016-11-09
Anticipated expiration: 2033-03-12
Also published as: JP2014176029A

Description

本発明は、光ネットワークの制御技術に関する。

非特許文献１は、種々の変調方式で変調され、種々のスペクトラム帯域を有する波長パスを設定するエラスティック光ネットワークを開示している。また、エラスティック光ネットワークにおける波長パスの設定と切断を制御するために、非特許文献２から４は、ＧＭＰＬＳ（ＧｅｎｅｒａｌｉｚｅｄＭｕｌｔｉ−ＰｒｏｔｏｃｏｌＬａｂｅｌＳｗｉｔｃｈｉｎｇ）に基づく制御システムを提案している。

Ｍ．Ｊｉｎｎｏ，ｅｔａｌ．，"Ｓｐｅｃｔｒｕｍ−ｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄｓｃａｌａｂｌｅｅｌａｓｔｉｃｏｐｔｉｃａｌｐａｔｈｎｅｔｗｏｒｋ：ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ, ｂｅｎｅｆｉｔｓ, ａｎｄｅｎａｂｌｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，" ＩＥＥＥＣｏｍｍｕｎ. Ｍａｇ．，ｖｏｌ．４７，ｎｏ．１１，ｐｐ．６６−７３，２００９年Ｒ.Ｍｕｎｏｚ, ｅｔａｌ．，"ＤｙｎａｍｉｃｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｓｐｅｃｔｒｕｍａｌｌｏｃａｔｉｏｎｉｎＧＭＰＬＳ−ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｅｌａｓｔｉｃｏｐｔｉｃａｌｎｅｔｗｏｒｋｓ，"ＥＯＣＣ２０１１１，ｐａｐｅｒＴｕ.５.Ｋ.４. Ｎ.Ｓａｍｂｏ, ｅｔａｌ．，"Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｓｅｔｕｐｉｎｏｐｔｉｃａｌｎｅｔｗｏｒｋｓｗｉｔｈｆｌｅｘｉｂle ｇｒｉｄ，" ＥＯＣＣ２０１１，ｐａｐｅｒＷｅ.１０.Ｐ１．１００. Ｒ.Ｃａｓｅｌｌａｓ, ｅｔａｌ．，"ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆａｃｏｍｂｉｎｅｄＰＣＥ−ＲＭＡａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｓｐｅｃｔｒｕｍａｌｌｏｃａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｆｏｒＧＭＰＬＳｅｌａｓｔｉｃＣＯ−ＯＦＤＭｏｐｔｉｃａｌｎｅｔｗｏｒｋｓ，" ＯＦＣ／ＮＦＯＥＣ２０１２, ｐａｐｅｒＯＭ３Ｇ.１.

しかしながら、非特許文献２から４は、エラスティック光ネットワークにおける波長パスの制御に焦点を当てており、ＩＰ網といったパケット・ネットワークとエラスティック光ネットワークとの連携を考慮してはいない。これは、ＧＭＰＬＳは分散制御技術であるため、ＧＭＰＬＳによりパケット・ネットワークとエラスティック光ネットワークの両方を制御すると、制御構成が複雑になりすぎるからである。

本発明は、エラスティック光ネットワークの制御装置であって、エラスティック光ネットワークと接続するパケット・ネットワークからのパケットの情報に基づいてパケット・ネットワークと連携できる制御装置、通信装置及び制御方法を提供するものである。

本発明の一態様によると、複数のパケットネットワークに接続し、パケットネットワーク間でのパケットの中継を行う光ネットワークの制御装置であって、前記光ネットワークの装置間を接続する複数の光リンクと、前記複数の光リンクそれぞれの帯域の使用状況を示すトポロジ情報を保持するデータ・ベースと、前記光ネットワークの第１通信装置が、当該第１通信装置に接続するパケットネットワークから、前記光ネットワークの第２通信装置に接続するパケットネットワークに向かう、新たなフローに属するパケットを受信したことで行う、当該フローのためのパスの設定要求を当該パスのビット・レートと共に受け取ると、前記トポロジ情報に基づき当該パスの経路、帯域、中心波長及び変調方式を決定する決定手段と、前記光ネットワークの前記決定した経路上の装置に、前記決定した帯域、中心波長及び変調方式のパスを設定するためのコマンドを送信する送信手段と、を備えていることを特徴とする。

本発明の一態様によると、複数のパケットネットワークに接続し、パケットネットワーク間でのパケットの中継を行う光ネットワークの通信装置であって、パケットネットワークからパケットを受信すると、当該パケットが属するフローを判定し、判定したフローのためのパスが設定されているか否かを判定する判定手段と、前記パスが設定されていないと、前記判定したフローのビット・レートを含む、前記パスの設定要求を制御装置に送信する送信手段と、前記制御装置から、前記パスの帯域、中心波長及び変調方式を受信すると、前記フローに属するパケットを、前記受信した帯域、中心波長及び変調方式の光信号に変換する光処理手段と、を備えていることを特徴とする。

本発明の一態様によると、複数のパケットネットワークに接続し、パケットネットワーク間でのパケットの中継を行う光ネットワークの装置間を接続する複数の光リンクと、前記複数の光リンクそれぞれの帯域の使用状況を示すトポロジ情報を保持するデータ・ベースを備えた制御装置による前記光ネットワークの制御方法であって、前記光ネットワークの第１通信装置が、当該第１通信装置に接続するパケットネットワークから、前記光ネットワークの第２通信装置に接続するパケットネットワークに向かう、新たなフローに属するパケットを受信したことで行う、当該フローのためのパスの設定要求を当該パスのビット・レートと共に受け取るステップと、前記トポロジ情報に基づき当該パスの経路、帯域、中心波長及び変調方式を決定するステップと、前記光ネットワークの前記決定した経路上の装置に、前記決定した帯域、中心波長及び変調方式のパスを設定するためのコマンドを送信するステップと、を含むことを特徴とする。

制御装置は中継するパケットのための可変帯域の波長パスの設定をパケット・ネットワークと連携して行うことができる。

一実施形態による通信システムの概略的な構成図。一実施形態による光通信装置の概略的な構成図。一実施形態による光通信装置における多重処理の説明図。一実施形態による制御装置の概略的な構成図。一実施形態による波長パス設定制御のシーケンス図。一実施形態による波長パスの設定メッセージに含まれる情報を示す図。

以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。

図１は、一実施形態における例示的な通信システムの概略的な構成図である。なお、以下の各図において、実施形態の理解に必要ではない構成要素については、簡略化のため各図面から省略する。図１において、パケット・ネットワーク４１及び４２とエラスティック光ネットワーク（ＥＯＮ：ＥｌａｓｔｉｃＯｐｔｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋ）３が光通信装置１１及び１２を介して相互に接続している。また、制御装置２が、ＥＯＮ３と、パケット・ネットワーク４１及び４２と、光通信装置１１及び１２を制御するために設けられている。なお、光通信装置１１及び１２は同じ機能を持った装置である。以下、代表して光通信装置１１の概略的な構成について図２を用いて説明する。図２に示す様に、光通信装置１１は、３つの光処理部１１２−１〜１１２−３を有しているが数は単なる例示である。なお、以下の説明において、３つの光処理部１１２−１〜１１２−３を区別する必要が無い場合には、単に、光処理部１１２と表記する。

図２のフロー振り分け部１１１は、パケット・ネットワーク４１からパケットが入力された場合、このパケットが属するフローを判定する。フローとは、送受信されるパケットを区別する単位であり、例えば、ＶＬＡＮ（ＶｉｒｔｕａｌＬＡＮ）ＩＤ、イーサネット（登録商標）等のレイヤ２の送信元アドレス、レイヤ２の送信先アドレス、ＩＰ等のレイヤ３の送信元アドレス、レイヤ３の送信先アドレス、ＴＣＰ等のレイヤ４の送信元ポート番号、レイヤ４の送信先ポート番号のいずれか、又は、それらの任意の組み合わせにより特定される。

光通信装置１１の制御部１１４は、１つのフローに対して１つの光処理部１１２を割り当てており、フロー振り分け部１１１は、入力されたパケットを、そのパケットが属するフローに割り当てた光処理部１１２に出力する。光処理部１１２−１〜１１２−３には、それぞれ、使用する光信号の信号帯域（周波数帯域）と、その中心周波数と、変調方式が制御部１１４により設定されており、光処理部１１２−１〜１１２−３は、入力パケットを、設定された光信号に変換して多重分離部１１３に出力する。多重分離部１１３は、光処理部１１２−１〜１１２−３より入力される光信号を波長多重してＥＯＮ３に送信する。

例えば、光処理部１１２−１が生成・終端する波長パスの中心周波数がｆ１であり、光処理部１１２−２が生成・終端する波長パスの中心周波数がｆ２であり、光処理部１１２−３が生成・終端する波長パスの中心周波数がｆ３であるものとする。また、光処理部１１２−１が生成・終端する波長パスのビット・レートが４０Ｇｂ／ｓであり、光処理部１１２−２が生成・終端する波長パスのビット・レートが１００Ｇｂ／ｓであり、光処理部１１２−３が生成・終端する波長パスのビット・レートが２００Ｇｂ／ｓであり、光処理部１１２−１〜１１２−３が使用する変調方式が同じであるものとする。この場合、例えば、光処理部１１２−１〜１１２−３が出力する光信号のスペクトラムはそれぞれ図３（Ａ）〜（Ｃ）の様になり、多重分離部１１３が出力する光信号のスペクトラムは図３（Ｄ）の様になる。

また、ＥＯＮ３から受信した光信号は、多重分離部１１３にて波長パスごとに分離され、各波長パスに対応する光信号は、対応する光処理部１１２―１〜１１２−３に出力され、パケット信号に変換され、フロー振り分け部１１１経由でパケット・ネットワーク４１に出力される。

なお、パケット・ネットワーク４１は、インターネット等のパケット交換網である。さらに、ＥＯＮ３は、主に帯域可変の波長クロスコネクト装置等で構成され、異なる帯域の波長パスを設定可能なネットワークである。

制御装置２は、図４に示す様に、データ・ベース部２１を備えている。データ・ベース部２１は、ＥＯＮ３を構成する各帯域可変クロスコネクト装置と、ＥＯＮ３に接続する光通信装置１１及び１２といった各光通信装置と、これら帯域可変クロスコネクト装置間や、帯域可変クロスコネクト装置と光通信装置とを接続する複数の光リンクと、各光リンクの使用状況、つまり、使用可能な波長及び帯域を示す情報であるトポロジ情報を保持している。さらに、データ・ベース部２１は、波長パスの必要条件、例えば、許容できる最小の信号対雑音比等の情報等も保持している。なお、必要条件は、信号対雑音比に限定されず、例えば、通過する光増幅器の数及び／又は帯域可変クロスコネクト装置の数等で規定する条件であっても良い。

制御装置２の経路決定部２３は、２つの光通信装置と、ビット・レートが与えられたときに、この２つの光通信装置間に設定する波長パスについて、その帯域と、中心波長と、変調方式を、データ・ベース部２１に保存されているトポロジ情報及び必要条件に基づき決定する。つまり、各光リンクの空き帯域と必要条件に基づき波長パスの経路、帯域、中心波長及び変調方式を決定する。制御装置２の管理部２２は、光通信装置１１又は１２から波長パスの要求メッセージを受信すると、経路決定部２３に波長パスの経路、帯域、中心波長及び変調方式を決定させ、経路決定部２３が決定した波長パスを設定するための設定コマンドを波長パスの経路上の光通信装置及び帯域可変クロスコネクト装置に送信する。また、管理部２２は、設定した波長パスに応じてデータ・ベース部２１を更新する。また、光通信装置１１又は１２から設定した波長パスの切断の要求メッセージを受信すると、管理部２２は、当該波長パスの経路上の光通信装置及び帯域可変クロスコネクト装置に切断メッセージを送信し、データ・ベース部２１を更新する。

以下、パケット・ネットワーク４１からパケット・ネットワーク４２に至る、ＥＯＮ３に波長パスが設定されていないフローに属するパケットが光通信装置１１に到達し、これにより、光通信装置１１から光通信装置１２に至る新たな波長パスを設定する処理について図５を用いて説明する。

Ｓ１において、光通信装置１１にパケット・ネットワーク４１から新たなパケットが到着する。なお、このパケットは、現在波長パスを設定しているフローに属するものではないものとする。この場合、フロー振り分け部１１１は、制御部１１４に、このパケットの宛先フローを特定する情報を通知し、制御部１１４は、制御装置２に、このパケットが属するフローを伝送するための波長パスの設定要求メッセージをＳ２で送信する。なお、フローを特定する情報は、少なくともパケットの宛先情報を含んでいる。なお、要求メッセージには、フローを特定する情報と、このパケットが属するフローに割り当てるビット・レートを含める。なお、ビット・レートは、例えば、設定され得るフローに対応付けて予め制御部１１４に保存しておく。

制御装置２の管理部２２は、Ｓ３において、受信した設定要求メッセージに基づき、経路決定部２３に波長パスの経路、帯域、中心波長及び変調方式を決定させ、Ｓ４において、決定した波長パスの経路上にある各帯域可変クロスコネクト装置と光通信装置に設定コマンドを送信する。なお、設定する波長パスの起点は設定メッセージを送信した光通信装置１１であり、波長パスの一方の終端点となる通信装置は、フローを特定する情報に含まれるパケットの宛先アドレスに基づき制御装置２が決定する。つまり、トポロジ情報は、パケットのアドレスと光通信装置との関係を示す情報を含んでいる。この例では、光通信装置１２が決定されたものとする。

設定メッセージは、例えば、図６に示す様に入力ポート、出力ポート、中心周波数、スロット数、変調方式を示す情報を含んでいる。帯域可変クロスコネクト装置は、設定メッセージが示す入力ポートから、設定メッセージが示す出力ポートへの波長クロスコネクトを行う。なお、接続する波長パスの中心周波数は、設定メッセージの中心周波数で示され、波長パスの帯域幅は、所定の帯域幅をスロット数が示す数で乗ずることで計算される。なお、変調方式は、帯域可変クロスコネクト装置では使用しない。したがって、帯域可変クロスコネクト装置に送信する設定メッセージにおいては変調方式を省略できる。また、光通信装置１１は、設定メッセージの出力ポートが示すポートから波長パスに対応する光信号を出力できる光処理部１１２をこの新たなフローに割り当て、設定メッセージの中心周波数及びスロット数で決定される中心周波数及び帯域幅を有する波長パスを生成する様に割り当てた光処理部１１２を構成する。同様に、光通信装置１２は、設定メッセージの入力ポートが示すポートから波長パスに対応する光信号を受信できる光処理部１１２をこの新たなフローに割り当て、設定メッセージの中心周波数及びスロット数で決定される中心周波数及び帯域幅を有する波長パスを終端する様に割り当てた光処理部１１２を構成する。

ＥＯＮ３の各帯域可変クロスコネクト装置と光通信装置１１及び１２は、設定が終了すると制御装置２に完了メッセージを送信し（Ｓ５）、制御装置２は、各装置から完了メッセージを受信するとデータ・ベース部２１を更新する。なお、例えば、光通信装置１１は、設定した波長パスに対応するフローに属するパケットを所定に時間以上受信しない場合、制御装置２に対して設定した波長パスの切断を要求するメッセージを送信する。波長パスの切断を要求するメッセージを受信すると、制御装置２は、当該波長パスの設定に関係している総ての装置に切断コマンドを送信する。各装置は、切断コマンドの受信により、指定されたパスの設定を解除し、完了すると完了メッセージを制御装置２に送信する。制御装置２は、各装置から完了メッセージを受信するとデータ・ベース部２１を更新する。

以上の構成により、制御装置２は２つのパケット・ネットワーク間でパケットを中継するための可変帯域の波長パスの設定をパケット・ネットワークと連携して行うことができる。なお、制御装置２は、図１に示す様にパケット・ネットワーク４１及び４２も制御することができる。例えば、パケット・ネットワーク４１の装置がパケット・ネットワーク４１と接続する図示しない端末装置からパケットを受信し、このパケットが新たなフローに属するものである場合、パケット・ネットワーク４１の当該パケットを受信した装置は、制御装置２にこのパケットのフローを特定する情報を送信する。制御装置２は、フローに含まれる宛先を示す情報に基づき、パケット・ネットワーク４１内でパケットの転送処理を行う交換装置に、パケットの出力ポートを示すルーティング情報を設定する。

Claims

複数のパケットネットワークに接続し、パケットネットワーク間でのパケットの中継を行う光ネットワークの制御装置であって、
前記光ネットワークの装置間を接続する複数の光リンクと、前記複数の光リンクそれぞれの帯域の使用状況を示すトポロジ情報を保持するデータ・ベースと、
前記光ネットワークの第１通信装置が、当該第１通信装置に接続するパケットネットワークから、前記光ネットワークの第２通信装置に接続するパケットネットワークに向かう、新たなフローに属するパケットを受信したことで行う、当該フローのためのパスの設定要求を当該パスのビット・レートと共に受け取ると、前記トポロジ情報に基づき当該パスの経路、帯域、中心波長及び変調方式を決定する決定手段と、
前記光ネットワークの前記決定した経路上の装置に、前記決定した帯域、中心波長及び変調方式のパスを設定するためのコマンドを送信する送信手段と、
を備えていることを特徴とする制御装置。
前記パスの設定要求は、前記第２通信装置を示す情報を含み、
前記決定手段は、前記第１通信装置から前記第２通信装置に至るパスの経路、帯域、中心波長及び変調方式を決定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
前記第２通信装置を示す情報は、当該パスで伝送するフローに属するパケットの宛先情報を含む、
ことを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
複数のパケットネットワークに接続し、パケットネットワーク間でのパケットの中継を行う光ネットワークの通信装置であって、
パケットネットワークからパケットを受信すると、当該パケットが属するフローを判定し、判定したフローのためのパスが設定されているか否かを判定する判定手段と、
前記パスが設定されていないと、前記判定したフローのビット・レートを含む、前記パスの設定要求を制御装置に送信する送信手段と、
前記制御装置から、前記パスの帯域、中心波長及び変調方式を受信すると、前記フローに属するパケットを、前記受信した帯域、中心波長及び変調方式の光信号に変換する光処理手段と、
を備えていることを特徴とする通信装置。
前記送信手段は、前記パケットの宛先を示す情報を前記パスの設定要求に含める、
ことを特徴とする請求項４に記載の通信装置。
複数のフローのそれぞれに対応するパスを波長多重する多重手段をさらに備えている、
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の通信装置。
複数のパケットネットワークに接続し、パケットネットワーク間でのパケットの中継を行う光ネットワークの装置間を接続する複数の光リンクと、前記複数の光リンクそれぞれの帯域の使用状況を示すトポロジ情報を保持するデータ・ベースを備えた制御装置による前記光ネットワークの制御方法であって、
前記光ネットワークの第１通信装置が、当該第１通信装置に接続するパケットネットワークから、前記光ネットワークの第２通信装置に接続するパケットネットワークに向かう、新たなフローに属するパケットを受信したことで行う、当該フローのためのパスの設定要求を当該パスのビット・レートと共に受け取るステップと、
前記トポロジ情報に基づき当該パスの経路、帯域、中心波長及び変調方式を決定するステップと、
前記光ネットワークの前記決定した経路上の装置に、前記決定した帯域、中心波長及び変調方式のパスを設定するためのコマンドを送信するステップと、
を含むことを特徴とする制御方法。