JP6053547B2

JP6053547B2 - 光ネットワークの制御装置及びプログラム

Info

Publication number: JP6053547B2
Application number: JP2013022619A
Authority: JP
Inventors: 賢瑛崔; 釣谷　剛宏; 剛宏釣谷
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 2013-02-07
Filing date: 2013-02-07
Publication date: 2016-12-27
Anticipated expiration: 2033-02-07
Also published as: JP2014155017A

Description

本発明は、光ネットワークの制御技術に関する。

光ネットワークにおいて、設定する波長パスは不変ではなく、トラフィック需要等に応じて不要となった波長パスの削除や、新たに必要になった区間への新たな波長パスの設定が行われている。ここで、波長パスの設定や削除を繰り返すと、空き波長及び区間の断片化（フラグメンテーション：Ｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ）が生じる。このため、非特許文献１及び２は、断片化を解消する方法（ディフラグメンテーション：Ｄｅｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ）を提案している。非特許文献１及び２に記載の方法は、基本的には、波長に使用順位を設け、波長パスが削除されると、削除された波長パスの使用順位よりその使用順位が１つだけ低い波長パスを、削除された波長パスの波長に移動可能であるか否かを判定し、移動可能であれば移動させるというものである。なお、波長を移動させると、波長パスの削除と同様に、移動させた波長パスの使用順位よりその使用順位が１つだけ低い波長パスを、移動させた波長パスの波長に移動可能であるか否かを判定し、移動可能であれば移動させる。

具体的には、図４（Ａ）に示す様に波長パスが設定されているものとする。なお、図４（Ａ）及び（Ｂ）においてスロットとは、所定帯域の１つの波長パスを設定できる帯域を示すインデックスであり、スロット番号が隣接していることは、波長が隣接していることを意味する。また、本例においてはスロット番号が若い程、使用順位が高いものとする。図４（Ａ）の例においては、スロット＃１に対応する波長を使用して２つの波長パス＃１及び＃２が設定されている。なお、波長パス＃１は、ノード装置＃１とノード装置＃２との間に設定され、波長パス＃２は、ノード装置＃４を経由してノード装置＃３とノード装置＃５との間に設定されている。同様に、スロット＃２に対応する波長を使用して２つの波長パス＃３及び＃４が設定され、スロット＃３に対応する波長を使用して２つの波長パス＃５及び＃６が設定され、スロット＃４に対応する波長を使用して２つの波長パス＃７及び＃８が設定されている。図４（Ａ）に示す状態において、スロット＃１には、ノード装置＃２とノード装置＃３との間の区間に空きが存在し、スロット＃３には、ノード装置＃３とノード装置＃４との間の区間に空きが存在し、スロット＃４には、ノード装置＃２とノード装置＃３との間の区間に空きが存在する。

図４（Ａ）に示す状態において、波長パス＃２が削除されたものとする。その場合、波長パス＃２が使用していたスロット＃１より使用順位が１つだけ低いスロット＃２を使用している波長パスのうち、波長パス＃４をスロット＃１に移動させることが可能となる。したがって、非特許文献１及び２に記載の方法においては、波長パス＃４をスロット＃１に移動させる。さらに、非特許文献１及び２に記載の方法においては、波長パス＃４をスロット＃１に移動させることで空きとなったスロット＃２に波長パス＃６を移動させ、波長パス＃６をスロット＃２に移動させることで空きとなったスロット＃３に波長パス＃８を移動させる。したがって、波長パス＃２の削除をトリガとしたディフラグメンテーションにより、波長パスの設定状態は図４（Ｂ）の様になる。

なお、非特許文献１及び２に記載の方法は、プッシュプル（ｐｕｓｈ−ｐｕｌｌ）と呼ばれる方法であり、波長パスの波長を変更するために、中間ノードにおけるクロスコネクトの帯域幅を移動前と移動後の波長を含む様に変更し、その後、波長パスの始点において発光素子の波長（周波数）を、移動後の波長へと徐々に変更し、波長の変更後、中間ノードにおけるクロスコネクトの帯域幅を移動後の波長に変更するというものである。具体的には、図４（Ａ）において波長パス＃４をスロット＃１に移動させるに当たり、まず、中間ノードであるノード装置＃３及び＃４において、クロスコネクトの帯域幅を、スロット＃１及び＃２の両方の波長を含む様に変更し、その後、ノード装置＃２及び＃５における発光素子の波長をスロット＃２に対応する波長からスロット＃１に対応する波長に変更し、波長の変更後、ノード装置＃３及び＃４におけるクロスコネクトの帯域幅をスロット＃１のみを含む様に変更することになる。

Ｆ．Ｃｕｇｉｎｉ，ｅｔａｌ．，"Ｐｕｓｈ−ｐｕｌｌｔｅｃｈｎｉｑｕｅｆｏｒｄｅｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎｉｎｆｌｅｘｉｂｌｅｏｐｔｉｃａｌｎｅｔｗｏｒｋｓ，" ＯＦＣ／ＮＦＯＥＣ２０１２, ２０１２年Ｘ．Ｗａｎｇ，ｅｔａｌ．，"Ａｈｉｔｌｅｓｓｄｅｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒｓｅｌｆ−ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇｆｌｅｘｉｂｌｅｇｒｉｄｏｐｔｉｃａｌｎｅｔｗｏｒｋｓ，" ＥＣＯＣ２０１２, ２０１２年

現在、様々な帯域幅を有し、様々な変調フォーマットを使用して波長パスを設定するエラスティック光ネットワークが提案されている。しかしながら、非特許文献１及び２に記載の方法は、各波長パスの帯域幅が同じ固定値である光ネットワークに対するものであり、エラスティック光ネットワークにおいて効果的なディフラグメンテーションが求められている。

本発明は、異なる帯域幅の波長パスの設定が可能な光ネットワークにおいて効果的なディフラグメンテーションを実行する制御装置及びプログラムを提供するものである。

本発明の一側面によると、基本帯域幅をスロットとし、１つのスロット又は波長順に連続する複数のスロットを使用して異なる帯域幅の波長パスの設定が可能な光ネットワークの制御装置であって、波長パスの品質情報を算出するための情報を保持する保持手段と、未使用スロットの断片化を防ぐディフラグメンテーション処理後の状態を判定する判定手段と、前記光ネットワークを制御するための制御コマンドを前記光ネットワークに送信し、所定の条件に合致すると、前記判定手段に、ディフラグメンテーション処理後の状態の判定を行わせる制御手段と、を備えており、前記判定手段は、前記スロットの使用順位を設け、波長パスを、当該波長パスに隣接し、当該波長パスより使用順位の高い未使用スロットに移動可能である場合には移動させ、さらに、移動させる当該波長パスが複数のスロットを使用するものである場合、移動後のスロットにおいて当該波長パスの変調フォーマットを変更して、当該波長パスの使用スロット数を減少させることができるかを、前記保持手段が保持している情報から算出した品質情報に基づき判定し、当該波長パスの使用スロット数を減少させることができる場合には、減少させることでディフラグメンテーション処理後の状態を判定することを特徴とする。

異なる帯域幅の波長パスの設定が可能な光ネットワークにおいて効果的なディフラグメンテーションを実行することが可能になる。

一実施形態による例示的なシステム構成図。一実施形態によるディフラグメンテーションの説明図。一実施形態による制御装置の例示的な構成図。プッシュプルによるディフラグメンテーションの説明図。

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、本実施形態による例示的なシステム構成図である。光ネットワーク１０は、複数のノード装置１を有し、制御装置２は、光ネットワーク１０の２つのノード装置１間に波長パスを設定する。なお、光ネットワーク１０は、所謂、エラスティック光ネットワークであり、様々な帯域で、様々な変調フォーマットの波長パスを設定することが可能である。なお、波長パスが占有する帯域は、基本帯域の整数倍で表され、基本帯域をスロットと表現する。そして、図４にて使用した表現と同様に、スロットにはその中心波長の順に番号を付与する。よって、光ネットワーク１０は、１つ又は波長順に連続する複数のスロットを占有する波長パスを設定することが可能なネットワークである。

図２（Ａ）は、５つのノード装置＃１〜＃５に、合計６つの波長パスが設定されている状態を示している。なお、各ノード装置は、互いに１つだけ番号の違うノード装置と光リンクを有するものとしている。また、各光リンクを４つの帯域に分割し、周波数の順に、スロット＃１〜＃４としている。なお、本例においてはスロット番号が若い程、使用順位が高いものとするが、逆であっても良い。さらに、中央のスロットの使用順位を最も高くし、中央から端に行く程、使用順位を低くすることで、使用スロットを中央に集める形態とすることができる。さらに、両端のスロットの使用順位を高くし、中央のスロットの使用順位を最も低くすることで、使用スロットを両端に集める形態とすることができる。つまり、使用順位の付け方は、任意の方法とすることができる。図２（Ａ）において、波長パス＃１は１スロットを占有する帯域であり、ノード装置＃１とノード装置＃２との間に設定されている。また、波長パス＃２は１スロットを占有する帯域であり、ノード装置＃３とノード装置＃５との間に設定されている。さらに、波長パス＃３は２スロットを占有する帯域であり、ノード装置＃１とノード装置＃２との間に設定されている。さらに、波長パス＃４は２スロットを占有する帯域であり、ノード装置＃２とノード装置＃４との間に設定されている。さらに、波長パス＃５は１スロットを占有する帯域であり、ノード装置＃１とノード装置＃３との間に設定されている。さらに、波長パス＃６は１スロットを占有する帯域であり、ノード装置＃３とノード装置＃５との間に設定されている。なお、図２（Ａ）〜（Ｃ）において空欄は空き帯域である。

この状態で、波長パス＃２が削除されたものとする。この場合、非特許文献１及び２に記載のディフラグメンテーションを実行すると図２（Ｂ）の様になる。これに対して、本実施形態においては、２スロット以上の帯域を占有している波長パスを移動させる際、移動後の波長においては、変調フォーマットをより多値のものに変更することで、占有する帯域、つまり、使用するスロット数を現在のものより減らすことが可能であるか否かを判定する。

変調フォーマットをより多値のものに変更することが可能であるか否かは、当該波長（スロット）における信号対雑音比等の品質情報により決定される。よって、本実施形態による制御装置２は、波長パスの経路と使用するスロットが決定されると、その経路における品質情報、本例では信号対雑音比を計算するための情報を保持している。ここで、信号対雑音比を計算するための情報とは、光リンクにおけるスロット毎の損失値や、光増幅器等におけるスロット毎のゲインや、光増幅器等で付加されるスロット毎の雑音量等の情報である。

本実施形態の制御装置２は、図２（Ａ）の状態において波長パス＃２が削除されたことに応じて、波長パス＃４を移動させる際に、移動先のスロット＃１の波長において、波長パス＃４の帯域を減少さすることが可能かを、スロット＃１を使用した際の経路の品質情報に基づき判断する。そして、制御装置２は、可能であると判断すると、波長パス＃４のスロットを移動させると共に波長パス＃４の変調フォーマットを変更して、占有帯域も変更する。この場合、ディフラグメンテーション後の状態は図２（Ｃ）の様になる。

図２（Ｃ）の状態は、図２（Ｂ）の状態より空き帯域の断片化が解消されているのが分かる。例えば、図２（Ｃ）の状態では、占有帯域が１スロットのパスを、ノード装置＃２とノード装置＃５との間に設定可能であるが、図２（Ｂ）の状態では不可能である。

図３は、本実施形態による制御装置２の例示的な構成図である。データベース部２１は、任意の経路、区間の任意の帯域の波長パスの品質情報を算出するための情報を保持している。具体的には、各ノード装置１間を接続する光リンクのスロット毎の損失に関する情報や、ノード装置１や光リンクに使用される光増幅器のスロット毎の利得や、付加される雑音量等について情報等、信号対雑音比等の品質情報を算出するために必要な情報を保持している。よって、波長パスに必要な伝送速度と、波長パスの経路と、使用するスロットが与えられると、データベース部２１が保持している情報に基づき、当該波長パスで使用するスロットの帯域内に収め、かつ、必要な伝送速度を確保する変調フォーマットとしたときに、必要な品質が確保できるかどうかを制御装置２は判定することができる。

制御部２２は、光ネットワーク１０を制御するための制御コマンドを光ネットワーク１０に送信する。より具体的には、制御コマンドを光ネットワーク１０の各ノード装置１に送信する。そして、波長パスの削除を行うことをトリガとして、判定部２３にディフラグメンテーション処理後の状態の判定を行わせ、判定部２３が判定したディフラグメンテーション処理後の状態となる様に光ネットワーク１０を制御する。

判定部２３は、制御部２２からの指示に従いディフラグメンテーション処理後の状態を判定する。例えば、波長パスの削除により未使用となったスロットが発生すると、この未使用スロットに隣接し、未使用スロットより使用順位の低いスロットに収容されている波長パスを、当該未使用スロットに移動させると判定する。さらに、移動により未使用となったスロットに対しても同じ処理を繰り返すことで、ディフラグメンテーション処理後の状態を判定する。さらに、制御部２２は、ｎ個（ｎは２以上の整数）のスロットを占有している波長パスが移動対象になると、この移動対象の波長パスの移動先のスロットにおいて、占有するスロットを（ｎ−１）個以下に変更できるかを判定し、占有するスロットを（ｎ−１）個以下に変更可能であると、占有するスロットを変更した状態をディフラグメンテーション処理後の状態とする。

なお、制御部２２は、波長パスを削除する制御に応答して、判定部２３にディフラグメンテーション処理後の状態を判定させ、判定部２３が判定したディフラグメンテーション処理後の状態となる様に光ネットワーク１０を制御する構成として説明したが、本発明はその様な形態に限定されない。波長パスを削除する制御に応答して、判定部２３にディフラグメンテーション処理後の状態を判定させ、判定結果を表示部（図示せず）に表示して保守者に通知する構成とすることができる。具体的には、例えば、図２（Ａ）の状態において波長パス＃２が削除されると、波長パス＃４の帯域を減少できるか否かに応じて、図２（Ｂ）又は図２（Ｃ）の状態を保守者に提示する構成とすることができる。この場合、制御部２２は、保守者からのディフラグメンテーション処理後の状態への変更指示が入力されたことに応じて、判定部２３が判定したディフラグメンテーション処理後の状態となる様に光ネットワーク１０を制御する。

また、制御部２２は、波長パスの削除を、判定部２３にディフラグメンテーション後の状態を判定させるトリガとするのではなく、保守者からのディフラグメンテーション後の状態の判定指示の入力により、判定部２３にディフラグメンテーション後の状態を判定させる構成とすることもできる。この場合においても、制御部２２は、判定部２３が判定したディフラグメンテーション処理後の状態を表示部に表示することなく、判定部２３が判定した状態となる様に光ネットワーク１０を制御することも、判定部２３が判定したディフラグメンテーション処理後の状態を表示部に表示し、保守者からの明示的な変更指示の入力を受けた後に、判定部２３が判定した状態となる様に光ネットワーク１０を制御することもできる。

なお、本発明による制御装置２は、コンピュータを上記制御装置２として動作させるプログラムにより実現することができる。これらコンピュータプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記憶されて、又は、ネットワーク経由で配布が可能なものである。さらに、制御装置２は、１つの装置とすることも、ネットワーク等を介して、及び／又は、直接通信できる複数の装置により実現することもできる。

Claims

基本帯域幅をスロットとし、１つのスロット又は波長順に連続する複数のスロットを使用して異なる帯域幅の波長パスの設定が可能な光ネットワークの制御装置であって、
波長パスの品質情報を算出するための情報を保持する保持手段と、
未使用スロットの断片化を防ぐディフラグメンテーション処理後の状態を判定する判定手段と、
前記光ネットワークを制御するための制御コマンドを前記光ネットワークに送信し、所定の条件に合致すると、前記判定手段に、ディフラグメンテーション処理後の状態の判定を行わせる制御手段と、
を備えており、
前記判定手段は、前記スロットの使用順位を設け、波長パスを、当該波長パスに隣接し、当該波長パスより使用順位の高い未使用スロットに移動可能である場合には移動させ、さらに、移動させる当該波長パスが複数のスロットを使用するものである場合、移動後のスロットにおいて当該波長パスの変調フォーマットを変更して、当該波長パスの使用スロット数を減少させることができるかを、前記保持手段が保持している情報から算出した品質情報に基づき判定し、当該波長パスの使用スロット数を減少させることができる場合には、減少させることでディフラグメンテーション処理後の状態を判定することを特徴とする制御装置。
前記所定の条件は、前記制御手段が波長パスの削除を行ったこと、或いは、前記制御手段にディフラグメンテーション処理後の状態の判定を行う指示が入力されたことであることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
前記制御手段は、前記判定手段の判定結果を表示手段に表示することを特徴とする請求項１又は２に記載の制御装置。
前記制御手段は、前記判定手段が判定したディフラグメンテーション処理後の状態となる様に前記光ネットワークを制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の制御装置。
前記制御手段は、前記判定手段が判定したディフラグメンテーション処理後の状態への変更指示が入力されたことに応じて、前記判定手段が判定したディフラグメンテーション処理後の状態となる様に前記光ネットワークを制御することを特徴とする請求項４に記載の制御装置。
前記制御装置は相互に通信可能な複数の装置により構成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の制御装置。
請求項１から６のいずれか１項に記載の制御装置としてコンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。