JP6279982B2 - 光パスネットワークシステムおよび通信制御方法 - Google Patents
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Description
本発明は、転送レートを柔軟に変更可能にするための光パスネットワークシステムおよび通信制御方法に関する。
異なるビットレートの光信号や伝送距離の異なる光信号を、周波数利用効率の観点からより効率的に収容するために、エラスティック光パスネットワークが提案されている。
図２４は従来のエラスティック光パスネットワークの概要を示す図である。通常の光ネットワークと比較して、エラスティック光パスネットワークでは、図２４に示すように、必要なスペクトル資源のみを切り出して適応的に光パスに割り当てている。これにより、ネットワーク内のスペクトル資源を有効に活用可能にしている。
エラスティック光パスネットワークにおいては、装置間に設定されるパスに対して、経路および周波数資源（スペクトル）の割当（ＲＳＡ：Routing and Spectrum Assignment、または変調方式の決定も含めたＲＭＳＡ（Routing, Modulation and Spectrum Assignment））を行う必要がある。
ＲＳＡでは、割り当てる周波数資源は経路上の全リンクで利用可能であるだけでなく、周波数軸上で連続している必要があるため、最適解を現実的な時間内で求めることが困難であることが知られている。
ネットワーク（ＮＷ）コントローラ（ＯｐＳ）は、リソース割当（ＲＳＡ）を行い、各パスを設定する。ＲＳＡにおける制約として、それぞれのパスに対して、経由する全てのリンク（光ファイバ）において同一のスペクトル領域を割り当てる必要がある。
これまで、ＲＳＡについては、ＩＬＰ（Integer Linear Programming）を用いて最適解を求める手法（非特許文献１）や、経路決定と周波数資源割当に分割した後にそれぞれを発見的手法で解く手法（非特許文献２）等が検討されている。
図２４は従来のエラスティック光パスネットワークの概要を示す図である。通常の光ネットワークと比較して、エラスティック光パスネットワークでは、図２４に示すように、必要なスペクトル資源のみを切り出して適応的に光パスに割り当てている。これにより、ネットワーク内のスペクトル資源を有効に活用可能にしている。
エラスティック光パスネットワークにおいては、装置間に設定されるパスに対して、経路および周波数資源（スペクトル）の割当（ＲＳＡ：Routing and Spectrum Assignment、または変調方式の決定も含めたＲＭＳＡ（Routing, Modulation and Spectrum Assignment））を行う必要がある。
ＲＳＡでは、割り当てる周波数資源は経路上の全リンクで利用可能であるだけでなく、周波数軸上で連続している必要があるため、最適解を現実的な時間内で求めることが困難であることが知られている。
ネットワーク（ＮＷ）コントローラ（ＯｐＳ）は、リソース割当（ＲＳＡ）を行い、各パスを設定する。ＲＳＡにおける制約として、それぞれのパスに対して、経由する全てのリンク（光ファイバ）において同一のスペクトル領域を割り当てる必要がある。
これまで、ＲＳＡについては、ＩＬＰ（Integer Linear Programming）を用いて最適解を求める手法（非特許文献１）や、経路決定と周波数資源割当に分割した後にそれぞれを発見的手法で解く手法（非特許文献２）等が検討されている。
Y. Wang, X. Cao, and Q. Hu, "Routing and spectrum allocation in spectrum-sliced elastic optical path networks", "IEEE ICC", June 2011.
R. C. Almeida Jr., R. A. Delgado, C. J. A. Bastos-Filho, D. A. R. Chaves, H. A. Pereira, and J. F. Martins-Filho, "An evolutionary spectrum assignment algorithm for elastic optical networks," Proc. of 15th International Conference on Transparent Optical Networks (ICTON), June 2013.
エラスティック光パスＮＷにおいては、周波数資源をスロットという単位に分割して扱う場合が多い。図２５は従来技術による、周波数資源の割当方法を説明するための図である。図２５に示すように、各パスに対して、トラヒック量に応じて必要なスペクトル領域（スロット）を、以下の制約条件を考慮しながら割り当てる。
（制約条件１）割り当てるスロットは、経由する全てのファイバで同一。
（制約条件２）複数のスロットが必要な場合、周波数軸上で連続している。
これらの制約条件下では、ＮＷ内のノード数をＮとおくと、パス数はＯ（Ｎ２）となり、リンク数はＯ（Ｎ）となる。簡易なスロット割当方法を用いる場合でも、１パスずつ、経由リンクをチェックするため、ＲＳＡ計算時間は、Ｏ（Ｎ３） 以上になってしまう。
エラスティック光パスＮＷにおいて、非特許文献１に開示された方法を用いても、より効率良くトラヒックを収容するためには、動的に網内のパス設定（経路・帯域）を変えることが有効であり、その場合には、ＲＳＡを一定周期毎に、もしくはトラヒック変動が生じた際等に解きなおす必要がある。
非特許文献２に開示された発見的手法でＲＳＡを解く場合でも、各パスに対して順次、経由するリンク毎にスペクトル領域の空塞状態をチェックする必要があるため、ＮＷ規模とともに計算時間が増大してしまう。
従来、日〜年単位といった長い周期での制御を行う半固定的なパスを対象としていたため、非特許文献１もしくは２に代表される手法が適用されていた。その場合、特に大規模ＮＷに対して、例えば、分オーダ以下の短周期で動的パス制御を行うことができない。
（制約条件１）割り当てるスロットは、経由する全てのファイバで同一。
（制約条件２）複数のスロットが必要な場合、周波数軸上で連続している。
これらの制約条件下では、ＮＷ内のノード数をＮとおくと、パス数はＯ（Ｎ２）となり、リンク数はＯ（Ｎ）となる。簡易なスロット割当方法を用いる場合でも、１パスずつ、経由リンクをチェックするため、ＲＳＡ計算時間は、Ｏ（Ｎ３） 以上になってしまう。
エラスティック光パスＮＷにおいて、非特許文献１に開示された方法を用いても、より効率良くトラヒックを収容するためには、動的に網内のパス設定（経路・帯域）を変えることが有効であり、その場合には、ＲＳＡを一定周期毎に、もしくはトラヒック変動が生じた際等に解きなおす必要がある。
非特許文献２に開示された発見的手法でＲＳＡを解く場合でも、各パスに対して順次、経由するリンク毎にスペクトル領域の空塞状態をチェックする必要があるため、ＮＷ規模とともに計算時間が増大してしまう。
従来、日〜年単位といった長い周期での制御を行う半固定的なパスを対象としていたため、非特許文献１もしくは２に代表される手法が適用されていた。その場合、特に大規模ＮＷに対して、例えば、分オーダ以下の短周期で動的パス制御を行うことができない。
本発明は上述したような技術が有する問題点を解決するためになされたものであり、周波数割当の動的制御にかかる負荷を抑制し、自律的にトラヒック変動に追従することで、周波数の利用効率を向上可能にした光パスネットワークシステムおよび通信制御方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するための本発明の光パスネットワークシステムは、
他の光転送装置と光信号を送受信する複数の光転送装置を含む光パスネットワークと、
前記光パスネットワークのトラヒック情報に基づいて、周波数資源を所定の周波数領域で分割した単位である周波数スロットを前記光信号の送受信に割り当てるネットワークコントローラと、を有し、
前記ネットワークコントローラは、
前記トラヒック情報から必要な前記周波数スロットの数である所要スロット数を算出し、前記複数の光転送装置または該複数の光転送装置間のパスをグループ化した後、前記所要スロット数に対応して、グループ間またはグループ毎に前記周波数スロットを割り当てるグループ間割当と各グループ内で前記周波数スロットを割り当てるグループ内割当を行う構成である。
他の光転送装置と光信号を送受信する複数の光転送装置を含む光パスネットワークと、
前記光パスネットワークのトラヒック情報に基づいて、周波数資源を所定の周波数領域で分割した単位である周波数スロットを前記光信号の送受信に割り当てるネットワークコントローラと、を有し、
前記ネットワークコントローラは、
前記トラヒック情報から必要な前記周波数スロットの数である所要スロット数を算出し、前記複数の光転送装置または該複数の光転送装置間のパスをグループ化した後、前記所要スロット数に対応して、グループ間またはグループ毎に前記周波数スロットを割り当てるグループ間割当と各グループ内で前記周波数スロットを割り当てるグループ内割当を行う構成である。
また、本発明の通信制御方法は、光パスネットワークに接続され、他の光転送装置と光信号を送受信する複数の光転送装置に、周波数資源を所定の周波数領域で分割した単位である周波数スロットを割り当てるネットワークコントローラによる通信制御方法であって、
前記光パスネットワークのトラヒック情報から必要な前記周波数スロットの数である所要スロット数を算出し、
前記複数の光転送装置または該複数の光転送装置間のパスをグループ化し、
前記所要スロット数に対応して、グループ間またはグループ毎に前記周波数スロットを割り当てるグループ間割当と各グループ内で前記周波数スロットを割り当てるグループ内割当を行うものである。
前記光パスネットワークのトラヒック情報から必要な前記周波数スロットの数である所要スロット数を算出し、
前記複数の光転送装置または該複数の光転送装置間のパスをグループ化し、
前記所要スロット数に対応して、グループ間またはグループ毎に前記周波数スロットを割り当てるグループ間割当と各グループ内で前記周波数スロットを割り当てるグループ内割当を行うものである。
本発明によれば、周波数割当の動的制御にかかる負荷を抑制し、周波数の利用効率を向上させることができる。
本発明の光パスネットワークシステムは、ＲＳＡ演算の高速化方法として、階層化ＲＳＡを用いることを特徴とする。階層化ＲＳＡは、複数のノードを論理的に束ねてノードグループとして扱い、または、複数のパスを論理的に束ねてパスグループとして扱い、グループ間のＲＳＡとグループ内のＲＳＡに分割してＲＳＡを行うものである。
以下に、本発明の光パスネットワークシステムの実施形態を説明する。
以下に、本発明の光パスネットワークシステムの実施形態を説明する。
本実施形態の光パスネットワークシステムの構成を説明する。図１は本実施形態の光パスネットワークシステムの概要を示す図である。
図１に示すように、光パスネットワークシステムは、光転送装置（ノード）１０ａ〜１０ｄと、ＮＷコントローラ２０とを有する。光転送装置１０ａ〜１０ｄが光ファイバケーブル２００によって接続されている。ＮＷコントローラ２０は光転転送装置１０ａと接続されている。光転送装置１０ａ〜１０ｄのそれぞれには、ホストコンピュータ３０ａ〜３０ｄのそれぞれが接続されている。各光転送装置がホストコンピュータ間の通信データを転送する。
光転送装置１０ａ〜１０ｄのそれぞれは、他の光転送装置から送られてきた信号を処理し、他の光転送装置または自装置に接続されたホストコンピュータに信号を転送する。ＮＷコントローラ２０と接続される光転送装置１０ａは、ＮＷコントローラ２０と制御信号を送受信する。ＮＷコントローラ２０は、ネットワーク内の情報を管理し、光転送装置１０ａ〜１０ｄにパス割当を行い、光転送装置１０ａ〜１０ｄに対する制御信号を生成する。
図１に示すように、光パスネットワークシステムは、光転送装置（ノード）１０ａ〜１０ｄと、ＮＷコントローラ２０とを有する。光転送装置１０ａ〜１０ｄが光ファイバケーブル２００によって接続されている。ＮＷコントローラ２０は光転転送装置１０ａと接続されている。光転送装置１０ａ〜１０ｄのそれぞれには、ホストコンピュータ３０ａ〜３０ｄのそれぞれが接続されている。各光転送装置がホストコンピュータ間の通信データを転送する。
光転送装置１０ａ〜１０ｄのそれぞれは、他の光転送装置から送られてきた信号を処理し、他の光転送装置または自装置に接続されたホストコンピュータに信号を転送する。ＮＷコントローラ２０と接続される光転送装置１０ａは、ＮＷコントローラ２０と制御信号を送受信する。ＮＷコントローラ２０は、ネットワーク内の情報を管理し、光転送装置１０ａ〜１０ｄにパス割当を行い、光転送装置１０ａ〜１０ｄに対する制御信号を生成する。
光パスネットワークシステムの各構成について説明する前に、ＮＷコントローラ２０が光転送装置１０ａ〜１０ｄに対して通信制御するための情報であるノード設定情報と、光転送装置１０ａ〜１０ｄがＮＷコントローラ２０に通知するトラヒック情報について、説明する。
ノード設定情報は、コントローラ配備情報、送信設定情報、受信設定情報および光スイッチ制御情報を含む。
コントローラ配備情報は、どのノードにＮＷコントローラ２０が接続されているかを示す情報である。図１に示す構成例では、コントローラ配備情報は、光転送装置１０ａに対応する識別子（ＩＤ）の情報を含む。
送信設定情報は、自ノードに接続されるホストコンピュータから受信するデータ信号を他のノードに送信するための周波数スロットの割当ならびに変調に関する情報を含む。周波数スロットは周波数資源を所定の周波数領域で分割した単位である。
受信設定情報は、自ノードに接続されるホストコンピュータ宛のデータ信号を他のノードから受信するための周波数スロットの割当ならびに復調に関する情報を含む。
光スイッチ制御情報は、他のノードから転送されてきた光信号を自ノードに取り込むか、隣接する他のノードに転送するかを示すスイッチ切替制御に関する情報を含む。
トラヒック情報は、各ノードにおいて、自ノードから他ノードへのパスのトラヒックを示す情報である。例えば、光転送装置１０ａのトラヒック情報には、自ノードから他の光転送装置１０ｂ〜１０ｄのそれぞれのノードを宛先とするパスのトラヒックの情報が含まれる。
ノード設定情報は、コントローラ配備情報、送信設定情報、受信設定情報および光スイッチ制御情報を含む。
コントローラ配備情報は、どのノードにＮＷコントローラ２０が接続されているかを示す情報である。図１に示す構成例では、コントローラ配備情報は、光転送装置１０ａに対応する識別子（ＩＤ）の情報を含む。
送信設定情報は、自ノードに接続されるホストコンピュータから受信するデータ信号を他のノードに送信するための周波数スロットの割当ならびに変調に関する情報を含む。周波数スロットは周波数資源を所定の周波数領域で分割した単位である。
受信設定情報は、自ノードに接続されるホストコンピュータ宛のデータ信号を他のノードから受信するための周波数スロットの割当ならびに復調に関する情報を含む。
光スイッチ制御情報は、他のノードから転送されてきた光信号を自ノードに取り込むか、隣接する他のノードに転送するかを示すスイッチ切替制御に関する情報を含む。
トラヒック情報は、各ノードにおいて、自ノードから他ノードへのパスのトラヒックを示す情報である。例えば、光転送装置１０ａのトラヒック情報には、自ノードから他の光転送装置１０ｂ〜１０ｄのそれぞれのノードを宛先とするパスのトラヒックの情報が含まれる。
次に、図１に示した光転送装置１０ａ〜１０ｄの構成を説明する。
図２は図１に示した光転送装置の一構成例を示すブロック図である。光転送装置１０ｂ〜１０ｄは同様な構成なので、ここでは、光転送装置１０ｃの構成を説明する。光転送装置１０ａの構成については後で説明する。
図２に示すように、光転送装置１０ａ〜１０ｄは、光スイッチコントローラ４１と、光スイッチ４２と、トランスポンダ４３と、トランスポンダコントローラ４４とを有する。
光スイッチコントローラ４１は光スイッチ４２の切替設定を行う。
トランスポンダコントローラ４４はトランスポンダ４３の状態を管理し、トランスポンダ４３の状態からトラヒック情報を抽出してＮＷコントローラ２０に通知する。また、トランスポンダコントローラ４４は、送信設定情報および受信設定情報にしたがってトランスポンダ４３の送受信設定を行う。
トランスポンダ４３はホストコンピュータ３０ｃからのデータ信号を終端し、トランスポンダコントローラ４４の送信指示にしたがって送信する。また、トランスポンダ４３はネットワークを介して転送されてきたデータ信号を終端し、ホストコンピュータ３０ｃに渡す。トランスポンダ４３には、例えば、文献（M. Jinno, H. Takara, Y. Sone, K. Yonenaga, and A. Hirano, “Elastic optical path network architecture: Framework for specrally- efficient and scalable future optical networks,” IEICE Trans. Commun., vol.E95-B, no. 3, pp. 706-713, Mar. 2012.）に開示されたマルチフロートランスポンダを適用することが可能である。
光スイッチ４２は光スイッチコントローラ４１による切替設定にしたがって方路切替を行う。光スイッチ４２には、例えば、文献（M. Jinno, H. Takara, Y. Sone, K. Yonenaga, and A. Hirano, “Multiflow optical transponder for efficient multilayer optical networking,” IEEE Commun. Mag., vol. 50, no. 5, pp. 56-65, May 2012.）に開示された、ＬＣｏＳ技術を用いたスイッチを適用することが可能である。
図２は図１に示した光転送装置の一構成例を示すブロック図である。光転送装置１０ｂ〜１０ｄは同様な構成なので、ここでは、光転送装置１０ｃの構成を説明する。光転送装置１０ａの構成については後で説明する。
図２に示すように、光転送装置１０ａ〜１０ｄは、光スイッチコントローラ４１と、光スイッチ４２と、トランスポンダ４３と、トランスポンダコントローラ４４とを有する。
光スイッチコントローラ４１は光スイッチ４２の切替設定を行う。
トランスポンダコントローラ４４はトランスポンダ４３の状態を管理し、トランスポンダ４３の状態からトラヒック情報を抽出してＮＷコントローラ２０に通知する。また、トランスポンダコントローラ４４は、送信設定情報および受信設定情報にしたがってトランスポンダ４３の送受信設定を行う。
トランスポンダ４３はホストコンピュータ３０ｃからのデータ信号を終端し、トランスポンダコントローラ４４の送信指示にしたがって送信する。また、トランスポンダ４３はネットワークを介して転送されてきたデータ信号を終端し、ホストコンピュータ３０ｃに渡す。トランスポンダ４３には、例えば、文献（M. Jinno, H. Takara, Y. Sone, K. Yonenaga, and A. Hirano, “Elastic optical path network architecture: Framework for specrally- efficient and scalable future optical networks,” IEICE Trans. Commun., vol.E95-B, no. 3, pp. 706-713, Mar. 2012.）に開示されたマルチフロートランスポンダを適用することが可能である。
光スイッチ４２は光スイッチコントローラ４１による切替設定にしたがって方路切替を行う。光スイッチ４２には、例えば、文献（M. Jinno, H. Takara, Y. Sone, K. Yonenaga, and A. Hirano, “Multiflow optical transponder for efficient multilayer optical networking,” IEEE Commun. Mag., vol. 50, no. 5, pp. 56-65, May 2012.）に開示された、ＬＣｏＳ技術を用いたスイッチを適用することが可能である。
本実施形態では、図２に示す構成のうち、光スイッチコントローラ４１、トランスポンダ４３およびトランスポンダコントローラ４４に新たな機能が追加されている。これらの構成を詳しく説明する。
はじめに、トランスポンダ４３の構成を説明する。図３は図２に示したトランスポンダの一構成例を示すブロック図である。
トランスポンダ４３は、クライアントインタフェース（ＩＦ）１１１と、１×Ｍ光送信部１１２と、Ｍ×１光受信部１１３とを有する。
クライアントＩＦ１１１はホストコンピュータとクライアント信号を送受信する。
クライアントＩＦ１１１は他のホストコンピュータ宛のデータ信号を１×Ｍ光送信部１１２に渡す。クライアントＩＦ１１１は他のホストコンピュータから転送されたデータ信号を自装置に接続されたホストコンピュータに渡す。
１×Ｍ光送信部１１２は、クライアントＩＦ１１１から受信するデータ信号を光信号＃ｋ１〜＃ｋＭに変換する。そして、１×Ｍ光送信部１１２は、トランスポンダコントローラ４４から受信する送信設定情報で指示される周波数スロット・変調方法にしたがって、光信号＃ｋ１〜＃ｋＭを光スイッチ４２に送信する。本実施形態では、光スイッチ４２は「Ｎ×Ｎ光スイッチ」であるものとする。
Ｍ×１光受信部１１３は、光スイッチ４２から受信する光信号＃１ｋ〜＃Ｍｋを自装置に接続されたホストコンピュータ宛のデータ信号に変換する。そして、Ｍ×１光受信部１１３は、トランスポンダコントローラ４４から受信する受信設定情報で指定される周波数スロット・復調方法にしたがって、データ信号をクライアントＩＦ１１１に送信する。また、Ｍ×１光受信部１１３は、光スイッチ４２から受信する光信号からノード設定情報を抜き出してトランスポンダコントローラ４４に送信する。
トランスポンダ４３は、クライアントインタフェース（ＩＦ）１１１と、１×Ｍ光送信部１１２と、Ｍ×１光受信部１１３とを有する。
クライアントＩＦ１１１はホストコンピュータとクライアント信号を送受信する。
クライアントＩＦ１１１は他のホストコンピュータ宛のデータ信号を１×Ｍ光送信部１１２に渡す。クライアントＩＦ１１１は他のホストコンピュータから転送されたデータ信号を自装置に接続されたホストコンピュータに渡す。
１×Ｍ光送信部１１２は、クライアントＩＦ１１１から受信するデータ信号を光信号＃ｋ１〜＃ｋＭに変換する。そして、１×Ｍ光送信部１１２は、トランスポンダコントローラ４４から受信する送信設定情報で指示される周波数スロット・変調方法にしたがって、光信号＃ｋ１〜＃ｋＭを光スイッチ４２に送信する。本実施形態では、光スイッチ４２は「Ｎ×Ｎ光スイッチ」であるものとする。
Ｍ×１光受信部１１３は、光スイッチ４２から受信する光信号＃１ｋ〜＃Ｍｋを自装置に接続されたホストコンピュータ宛のデータ信号に変換する。そして、Ｍ×１光受信部１１３は、トランスポンダコントローラ４４から受信する受信設定情報で指定される周波数スロット・復調方法にしたがって、データ信号をクライアントＩＦ１１１に送信する。また、Ｍ×１光受信部１１３は、光スイッチ４２から受信する光信号からノード設定情報を抜き出してトランスポンダコントローラ４４に送信する。
なお、ｋは１以上の整数であり、光転送装置のＩＤを表すものとする。光信号「＃ｉｊ」は、ＩＤが「ｉ」の光転送装置からＩＤが「ｊ」の光転送装置に向かう光信号を表すものとする。
ここでは、Ｎ＞２Ｍの条件を満たす。トランスポンダ４３とＮ×Ｎの光スイッチ４２との間の、Ｔｘ側にＮ×１光カプラを挿入し、Ｒｘ側に１×Ｎ光スプリッタを挿入することで、信号を多重させて光スイッチの所要ポート数を抑制することも可能である。
また、本実施形態では、それぞれの光転送装置に１台のホストコンピュータが接続される場合で説明するが、少なくとも１台の光転送装置に複数のホストコンピュータが接続されてもよい。例えば、台数が「Ａ」のホストコンピュータが光転送装置に接続される場合、トランスポンダ４３にＡ個のクライアントＩＦを設け、Ａ×Ｍ光送信部とＭ×Ａ光受信部 との間を結線すればよい。
ここでは、Ｎ＞２Ｍの条件を満たす。トランスポンダ４３とＮ×Ｎの光スイッチ４２との間の、Ｔｘ側にＮ×１光カプラを挿入し、Ｒｘ側に１×Ｎ光スプリッタを挿入することで、信号を多重させて光スイッチの所要ポート数を抑制することも可能である。
また、本実施形態では、それぞれの光転送装置に１台のホストコンピュータが接続される場合で説明するが、少なくとも１台の光転送装置に複数のホストコンピュータが接続されてもよい。例えば、台数が「Ａ」のホストコンピュータが光転送装置に接続される場合、トランスポンダ４３にＡ個のクライアントＩＦを設け、Ａ×Ｍ光送信部とＭ×Ａ光受信部 との間を結線すればよい。
次に、１×Ｍ光送信部１１２の構成を説明する。図４は図３に示した１×Ｍ光送信部の一構成例を示すブロック図である。
１×Ｍ光送信部１１２は、振分処理部１３１と、デジタル信号処理を行うＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）１３２と、シリアル／パラレル変換部１３３と、マルチフロー光トランスミッタ１３４と、送信設定情報保持部１３５とを有する。さらに、周波数割当の動的制御を行う上で必要な機能として、本実施形態の１×Ｍ光送信部１１２は、トラヒック情報生成部１５１と、キュー状態監視部１５２と、１×Ｍスイッチ制御部１５３と、１×Ｍスイッチ１５４と、キュー１５５−１〜１５５−Ｍと、２×１スイッチ１５６−１〜１５６−Ｍと、コントローラ配備情報保持部１５７とを有する。
１×Ｍ光送信部１１２は、振分処理部１３１と、デジタル信号処理を行うＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）１３２と、シリアル／パラレル変換部１３３と、マルチフロー光トランスミッタ１３４と、送信設定情報保持部１３５とを有する。さらに、周波数割当の動的制御を行う上で必要な機能として、本実施形態の１×Ｍ光送信部１１２は、トラヒック情報生成部１５１と、キュー状態監視部１５２と、１×Ｍスイッチ制御部１５３と、１×Ｍスイッチ１５４と、キュー１５５−１〜１５５−Ｍと、２×１スイッチ１５６−１〜１５６−Ｍと、コントローラ配備情報保持部１５７とを有する。
振分処理部１３１は、クライアントＩＦ１１１から受信するデータ信号を、その宛先のホストコンピュータに対応してキュー１５５−１〜１５５−Ｍに振り分ける。ここでは、データ信号の宛先となるホストコンピュータの数に対応する数（＝Ｍ）のキューが設けられている場合で説明するが、キューの数はホストコンピュータの数に限定されない。ホストコンピュータの数より多い数のキューを設けてもよい。例えば、データ信号に優先度（高優先と低優先）を設定する場合、「ホストコンピュータの数（＝Ｍ）×優先度の種類（＝２）」の数のキューを予め設け、振分処理部１３１は、データ信号の「宛先と優先度」に対応して、データ信号をキュー１５５−１〜１５５−２Ｍに振り分ける。また、振分処理部１３１は、データ信号の「宛先×アプリケーションソフトウェア」の組み合わせに対応して、データ信号をキューに振り分けるようにしてもよい。
キュー１５５−１〜１５５−Ｍのそれぞれは、振分処理部１３１から順次受け取るデータ信号を保持しながら２×１スイッチ１５６−１〜１５６−Ｍのそれぞれに出力するとともに、蓄積しているデータ信号の量を示すキュー状態の情報をキュー状態監視部１５２に通知する。
キュー状態監視部１５２は、各キューのキュー状態の情報をトラヒック情報生成部１５１に渡す。トラヒック情報生成部１５１は、各キューから収集されたキュー状態の情報を基に自ノードから他ノードへのパスのトラヒックを示す情報であるトラヒック情報を生成し、トラヒック情報を１×Ｍスイッチ１５４に渡す。このトラヒック情報は、光転送装置１０ｃから他の光転送装置１０ａ、１０ｂ、１０ｄのそれぞれを宛先とするデータ信号によるトラヒック量を示す値となる。
コントローラ配備情報保持部１５７は、トランスポンダコントローラ４４から受け取るコントローラ配備情報を１×Ｍスイッチ制御部１５３に渡す。
１×Ｍスイッチ制御部１５３は、コントローラ配備情報にしたがって、切替情報を１×Ｍスイッチ１５４に通知する。この切替情報は、ＮＷコントローラ２０が接続されたノード（光転送装置１０ａ）宛のパスに設けられた２×１スイッチに対して、トラヒック情報をデータ信号に多重化させる情報となる。
１×Ｍスイッチ１５４は、切替情報にしたがって、トラヒック情報生成部１５１から受け取るトラヒック情報を２×１スイッチ１５６−１〜１５６−Ｍのいずれかに設定する。
２×１スイッチ１５６−１〜１５６−Ｍのそれぞれは、キュー１５５−１〜１５５−Ｍのそれぞれから受信するデータ信号をＦＰＧＡ１３２に送信する。また、２×１スイッチ１５６−１〜１５６−Ｍのうち、光転送装置１０ａ宛のパスに設けられた２×１スイッチは、１×Ｍスイッチ１５４から受け取るトラヒック情報をデータ信号に多重化してＦＰＧＡ１３２に出力する。
ＦＰＧＡ１３２には、各２×１スイッチから入力されるデータ信号にデジタル信号処理を行ってシリアル／パラレル変換部１３３に出力する。このとき、光転送装置１０ａ宛のパスには、トラヒック情報の制御信号がデータ信号に多重化される。
シリアル／パラレル変換部１３３は、シリアル信号をパラレル信号に変換してマルチフロー光トランスミッタ１３４に出力する。マルチフロー光トランスミッタ１３４は、シリアル／パラレル変換部１３３から受信する信号を光信号に変換して光スイッチ４２に送信する。
キュー１５５−１〜１５５−Ｍのそれぞれは、振分処理部１３１から順次受け取るデータ信号を保持しながら２×１スイッチ１５６−１〜１５６−Ｍのそれぞれに出力するとともに、蓄積しているデータ信号の量を示すキュー状態の情報をキュー状態監視部１５２に通知する。
キュー状態監視部１５２は、各キューのキュー状態の情報をトラヒック情報生成部１５１に渡す。トラヒック情報生成部１５１は、各キューから収集されたキュー状態の情報を基に自ノードから他ノードへのパスのトラヒックを示す情報であるトラヒック情報を生成し、トラヒック情報を１×Ｍスイッチ１５４に渡す。このトラヒック情報は、光転送装置１０ｃから他の光転送装置１０ａ、１０ｂ、１０ｄのそれぞれを宛先とするデータ信号によるトラヒック量を示す値となる。
コントローラ配備情報保持部１５７は、トランスポンダコントローラ４４から受け取るコントローラ配備情報を１×Ｍスイッチ制御部１５３に渡す。
１×Ｍスイッチ制御部１５３は、コントローラ配備情報にしたがって、切替情報を１×Ｍスイッチ１５４に通知する。この切替情報は、ＮＷコントローラ２０が接続されたノード（光転送装置１０ａ）宛のパスに設けられた２×１スイッチに対して、トラヒック情報をデータ信号に多重化させる情報となる。
１×Ｍスイッチ１５４は、切替情報にしたがって、トラヒック情報生成部１５１から受け取るトラヒック情報を２×１スイッチ１５６−１〜１５６−Ｍのいずれかに設定する。
２×１スイッチ１５６−１〜１５６−Ｍのそれぞれは、キュー１５５−１〜１５５−Ｍのそれぞれから受信するデータ信号をＦＰＧＡ１３２に送信する。また、２×１スイッチ１５６−１〜１５６−Ｍのうち、光転送装置１０ａ宛のパスに設けられた２×１スイッチは、１×Ｍスイッチ１５４から受け取るトラヒック情報をデータ信号に多重化してＦＰＧＡ１３２に出力する。
ＦＰＧＡ１３２には、各２×１スイッチから入力されるデータ信号にデジタル信号処理を行ってシリアル／パラレル変換部１３３に出力する。このとき、光転送装置１０ａ宛のパスには、トラヒック情報の制御信号がデータ信号に多重化される。
シリアル／パラレル変換部１３３は、シリアル信号をパラレル信号に変換してマルチフロー光トランスミッタ１３４に出力する。マルチフロー光トランスミッタ１３４は、シリアル／パラレル変換部１３３から受信する信号を光信号に変換して光スイッチ４２に送信する。
次に、マルチフロー光トランスミッタ１３４の構成を説明する。図５は図４に示したマルチフロー光トランスミッタの一構成例を示すブロック図である。
マルチフロー光トランスミッタ１３４は、波長可変光源１７１−１〜１７１−Ｍと、Ｍ×Ｍ光スイッチ１７２と、光スペクトル変調器１７３−１〜１７３−Ｍと、トランスミッタ制御情報変換部１７４とを有する。
トランスミッタ制御情報変換部１７４は、送信設定情報保持部１３５から送信設定情報を受け取ると、送信設定情報に基づいて波長設定情報、スイッチ設定情報および変調設定情報を生成する。そして、トランスミッタ制御情報変換部１７４は、波長設定情報を波長可変光源１７１−１〜１７１−Ｍに送信し、スイッチ設定情報をＭ×Ｍ光スイッチ１７２に送信し、変調設定情報を光スペクトル変調器１７３−１〜１７３−Ｍに送信する。
波長可変光源１７１−１〜１７１−Ｍは、波長設定情報にしたがって、出力する光の波長を設定する。
Ｍ×Ｍ光スイッチ１７２は、スイッチ設定情報にしたがって波長可変光源１７１−１〜１７１−Ｍから入力される光の出力を切り替える。
光スペクトル変調器１７３−１〜１７３−Ｍは、変調設定情報にしたがってＭ×Ｍ光スイッチ１７２から入力される光を用いて光信号＃ｋ１〜＃ｋＭを生成して光スイッチ４２に送信する。
マルチフロー光トランスミッタ１３４は、波長可変光源１７１−１〜１７１−Ｍと、Ｍ×Ｍ光スイッチ１７２と、光スペクトル変調器１７３−１〜１７３−Ｍと、トランスミッタ制御情報変換部１７４とを有する。
トランスミッタ制御情報変換部１７４は、送信設定情報保持部１３５から送信設定情報を受け取ると、送信設定情報に基づいて波長設定情報、スイッチ設定情報および変調設定情報を生成する。そして、トランスミッタ制御情報変換部１７４は、波長設定情報を波長可変光源１７１−１〜１７１−Ｍに送信し、スイッチ設定情報をＭ×Ｍ光スイッチ１７２に送信し、変調設定情報を光スペクトル変調器１７３−１〜１７３−Ｍに送信する。
波長可変光源１７１−１〜１７１−Ｍは、波長設定情報にしたがって、出力する光の波長を設定する。
Ｍ×Ｍ光スイッチ１７２は、スイッチ設定情報にしたがって波長可変光源１７１−１〜１７１−Ｍから入力される光の出力を切り替える。
光スペクトル変調器１７３−１〜１７３−Ｍは、変調設定情報にしたがってＭ×Ｍ光スイッチ１７２から入力される光を用いて光信号＃ｋ１〜＃ｋＭを生成して光スイッチ４２に送信する。
次に、Ｍ×１光受信部１１３の構成を説明する。図６は図３に示したＭ×１光受信部の一構成例を示すブロック図である。
Ｍ×１光受信部１１３は、多重処理部１８１と、ＦＰＧＡ１８２と、パラレル／シリアル変換部１８３と、デジタルコヒーレント受信器１８４と、受信設定情報保持部１８５とを有する。さらに、周波数割当の動的制御を行う上で必要な機能として、本実施形態のＭ×１光受信部１１３は、Ｍ×１スイッチ１９１と、Ｍ×１スイッチ制御部１９３と、１×２スイッチ１９６−１〜１９６−Ｍと、コントローラ配備情報保持部１９７とを有する。
デジタルコヒーレント受信器１８４は、光スイッチ４２から受信する光信号を電気信号に変換してパラレル／シリアル変換部１８３に出力する。
パラレル／シリアル変換部１８３は、デジタルコヒーレント受信器１８４から受信する信号をパラレル信号からシリアル信号に変換してＦＰＧＡ１８２に出力する。
ＦＰＧＡ１８２は、パラレル／シリアル変換部１８３から受信する信号に対してデジタル信号処理を行って１×２スイッチ１９６−１〜１９６−Ｍに送信する。ＦＰＧＡ１８２から、コントローラ配備ノード発のパスにノード設定情報の制御信号が多重されたデータ信号が１×２スイッチ１９６−１〜１９６−Ｍに出力される。
１×２スイッチ１９６−１〜１９６−Ｍは、データ信号を多重処理部１８１に出力し、ノード設定情報の制御信号をＭ×１スイッチ１９１に出力する。Ｍ×１スイッチ１９１は、ノード設定情報をトランスポンダコントローラ４４に出力する。
Ｍ×１光受信部１１３は、多重処理部１８１と、ＦＰＧＡ１８２と、パラレル／シリアル変換部１８３と、デジタルコヒーレント受信器１８４と、受信設定情報保持部１８５とを有する。さらに、周波数割当の動的制御を行う上で必要な機能として、本実施形態のＭ×１光受信部１１３は、Ｍ×１スイッチ１９１と、Ｍ×１スイッチ制御部１９３と、１×２スイッチ１９６−１〜１９６−Ｍと、コントローラ配備情報保持部１９７とを有する。
デジタルコヒーレント受信器１８４は、光スイッチ４２から受信する光信号を電気信号に変換してパラレル／シリアル変換部１８３に出力する。
パラレル／シリアル変換部１８３は、デジタルコヒーレント受信器１８４から受信する信号をパラレル信号からシリアル信号に変換してＦＰＧＡ１８２に出力する。
ＦＰＧＡ１８２は、パラレル／シリアル変換部１８３から受信する信号に対してデジタル信号処理を行って１×２スイッチ１９６−１〜１９６−Ｍに送信する。ＦＰＧＡ１８２から、コントローラ配備ノード発のパスにノード設定情報の制御信号が多重されたデータ信号が１×２スイッチ１９６−１〜１９６−Ｍに出力される。
１×２スイッチ１９６−１〜１９６−Ｍは、データ信号を多重処理部１８１に出力し、ノード設定情報の制御信号をＭ×１スイッチ１９１に出力する。Ｍ×１スイッチ１９１は、ノード設定情報をトランスポンダコントローラ４４に出力する。
次に、トランスポンダコントローラ４４および光スイッチコントローラ４１の構成を説明する。図７は図２に示したトランスポンダコントローラおよび光スイッチコントローラの一構成例を示すブロック図である。
トランスポンダコントローラ４４は、ノード設定制御信号受信部５１と、制御信号分離・変換部５２と、トランスポンダ送信設定情報保持部５３と、トランスポンダ受信設定情報保持部５４と、光スイッチ制御情報送信部５５とを有する。さらに、周波数割当の動的制御を行う上で必要な機能として、本実施形態のトランスポンダコントローラ４４は、ＮＷコントローラ配備情報保持部５６を有する。
トランスポンダコントローラ４４は、ノード設定制御信号受信部５１と、制御信号分離・変換部５２と、トランスポンダ送信設定情報保持部５３と、トランスポンダ受信設定情報保持部５４と、光スイッチ制御情報送信部５５とを有する。さらに、周波数割当の動的制御を行う上で必要な機能として、本実施形態のトランスポンダコントローラ４４は、ＮＷコントローラ配備情報保持部５６を有する。
ノード設定制御信号受信部５１はトランスポンダ４３のＭ×１光受信部１１３からノード設定情報を受信すると、ノード設定情報を制御信号分離・変換部５２に渡す。
制御信号分離・変換部５２は、ノード設定制御信号受信部５１から受け取るノード設定情報を、コントローラ配備情報、送信設定情報、受信設定情報および光スイッチ制御情報に分離する。そして、制御信号分離・変換部５２は、コントローラ配備情報をＮＷコントローラ配備情報保持部５６に送信し、送信設定情報をトランスポンダ送信設定情報保持部５３に送信し、受信設定情報をトランスポンダ受信設定情報保持部５４に送信し、光スイッチ制御情報を光スイッチ制御情報送信部５５に送信する。
ＮＷコントローラ配備情報保持部５６はコントローラ配備情報をトランスポンダ４３の１×Ｍ光送信部１１２およびＭ×１光受信部１１３に送信する。
トランスポンダ送信設定情報保持部５３は、送信設定情報をトランスポンダ４３の１×Ｍ光送信部１１２に送信する。トランスポンダ受信設定情報保持部５４は、受信設定情報をトランスポンダ４３のＭ×１光受信部１１３に送信する。光スイッチ制御情報送信部５５は、光スイッチ制御情報を光スイッチコントローラ４１に送信する。
光スイッチコントローラ４１は、光スイッチ制御情報を受信する光スイッチ制御情報受信部６１と、光スイッチ制御情報から読み出されたスイッチ方路切替の設定情報を保持するスイッチ方路切替設定保持部６２と、スイッチ方路切替保持部６２が保持する情報にしたがって光スイッチの方路を設定するスイッチ設定制御部６３とを有する。
制御信号分離・変換部５２は、ノード設定制御信号受信部５１から受け取るノード設定情報を、コントローラ配備情報、送信設定情報、受信設定情報および光スイッチ制御情報に分離する。そして、制御信号分離・変換部５２は、コントローラ配備情報をＮＷコントローラ配備情報保持部５６に送信し、送信設定情報をトランスポンダ送信設定情報保持部５３に送信し、受信設定情報をトランスポンダ受信設定情報保持部５４に送信し、光スイッチ制御情報を光スイッチ制御情報送信部５５に送信する。
ＮＷコントローラ配備情報保持部５６はコントローラ配備情報をトランスポンダ４３の１×Ｍ光送信部１１２およびＭ×１光受信部１１３に送信する。
トランスポンダ送信設定情報保持部５３は、送信設定情報をトランスポンダ４３の１×Ｍ光送信部１１２に送信する。トランスポンダ受信設定情報保持部５４は、受信設定情報をトランスポンダ４３のＭ×１光受信部１１３に送信する。光スイッチ制御情報送信部５５は、光スイッチ制御情報を光スイッチコントローラ４１に送信する。
光スイッチコントローラ４１は、光スイッチ制御情報を受信する光スイッチ制御情報受信部６１と、光スイッチ制御情報から読み出されたスイッチ方路切替の設定情報を保持するスイッチ方路切替設定保持部６２と、スイッチ方路切替保持部６２が保持する情報にしたがって光スイッチの方路を設定するスイッチ設定制御部６３とを有する。
次に、ＮＷコントローラ２０の構成を説明する。図８は図１に示したＮＷコントローラの一構成例を示すブロック図である。図９は本実施形態のＮＷコントローラによる、周波数スロットの割当方法を説明するための図である。
ＮＷコントローラ２０は、複数のノード（光転送装置）をグルーピングする機能部と、階層的な計算を実行する機能部とを有する。なお、図２〜７を参照して説明したように、また、後で図１０〜図１３を参照して説明するように、各ノードは、トラヒック情報をＮＷコントローラ２０に通知する機能を備えている。ここでは、複数のノードを複数のグループにグループ化するノードグルーピングを行う場合で説明する。
ＮＷコントローラ２０は、タイマ２０１と、ノード設定情報送信部２０２と、ノード設定テーブル２０３と、ＲＳＡテーブル２０４と、テーブル換算部２０５と、グループ内（ノード間）ＲＳＡ演算部２０６とを有する。また、周波数割当の動的制御を行う上で必要な機能として、本実施形態のＮＷコントローラ２０は、テーブル変換部２１１と、ノードグループ設定テーブル２１２と、テーブル変換部２１３と、ＲＳＡテーブル（グループ単位）２１４と、グループ間ＲＳＡ演算部２１５と、ノードグルーパ２１６と、トラヒック情報受信部２１７とを有する。さらに、本実施形態では、ＮＷコントローラ２０に、グループ内演算部２０６がグループの数に対応して複数設けられている。
ＮＷコントローラ２０は、複数のノード（光転送装置）をグルーピングする機能部と、階層的な計算を実行する機能部とを有する。なお、図２〜７を参照して説明したように、また、後で図１０〜図１３を参照して説明するように、各ノードは、トラヒック情報をＮＷコントローラ２０に通知する機能を備えている。ここでは、複数のノードを複数のグループにグループ化するノードグルーピングを行う場合で説明する。
ＮＷコントローラ２０は、タイマ２０１と、ノード設定情報送信部２０２と、ノード設定テーブル２０３と、ＲＳＡテーブル２０４と、テーブル換算部２０５と、グループ内（ノード間）ＲＳＡ演算部２０６とを有する。また、周波数割当の動的制御を行う上で必要な機能として、本実施形態のＮＷコントローラ２０は、テーブル変換部２１１と、ノードグループ設定テーブル２１２と、テーブル変換部２１３と、ＲＳＡテーブル（グループ単位）２１４と、グループ間ＲＳＡ演算部２１５と、ノードグルーパ２１６と、トラヒック情報受信部２１７とを有する。さらに、本実施形態では、ＮＷコントローラ２０に、グループ内演算部２０６がグループの数に対応して複数設けられている。
図８は機能ブロック図であり、ＮＷコントローラ２０は、コンピュータおよびサーバ等の情報処理装置である。ハードウェアの構成としては、タイマ２０１、ノード設定情報送信部２０２、テーブル換算部２０５、グループ内ＲＳＡ演算部２０６、テーブル変換部２１１、テーブル変換部２１３、グループ間ＲＳＡ演算部２１５およびノードグルーパ２１６は、各機能を実行するための専用の回路で構成されている。
また、ＲＳＡテーブル（グループ単位）２１４、ＲＳＡテーブル２０４、ノードグループ設定テーブル２１２およびノード設定テーブル２０３はＮＷコントローラ２０内の記憶部（不図示）に格納される。トラヒック情報受信部２１７は、各ノードから収集したトラヒック情報を記憶部（不図示）に格納するが、その詳細な説明を省略する。
また、ＲＳＡテーブル（グループ単位）２１４、ＲＳＡテーブル２０４、ノードグループ設定テーブル２１２およびノード設定テーブル２０３はＮＷコントローラ２０内の記憶部（不図示）に格納される。トラヒック情報受信部２１７は、各ノードから収集したトラヒック情報を記憶部（不図示）に格納するが、その詳細な説明を省略する。
トラヒック情報受信部２１７は、各光転送装置から出力されるトラヒック情報を収集し、収集したトラヒック情報をノードグルーパ２１６とグループ内ＲＳＡ演算部２０６に送信する。
ノードグルーパ２１６は、各光転送装置から収集されたトラヒック情報をトラヒック情報受信部２１７を介して受信すると、トラヒック情報から必要な周波数スロットの数である所要スロット数を算出し、所要スロット数に基づいて、光転送装置１０ａ〜１０ｄをグルーピングし、どのノードグループにどのノードが所属するかを示すノードグループ設定情報を、グループ間ＲＳＡ演算部２１５、グループ内ＲＳＡ演算部２０６、テーブル変換部２１１およびテーブル変換部２１３に通知する。その際、ノードグルーパ２１６は、所要スロット数もグループ間ＲＳＡ演算部２１５に通知する。所要スロット数に基づいてグループ化する場合の一例として、所要スロット数を均等に分割するように、光転送装置１０ａ〜１０ｄを複数のグループにグルーピングする方法が考えられる。
本実施形態では、ノードグルーパ２１６が所要スロット数に基づいてグループ化する場合で説明するが、グループ化は所要スロット数に基づいて行う場合に限らない。例えば、（１）物理的接続構成に基づいて行う場合、（２）論理的接続構成に基づいて行う場合、（３）所要スロット数および物理的接続構成に基づいて行う場合、（４）所要スロット数および論理的接続構成に基づいて行う場合などが考えられる。
（１）による方法として、ＮＷ上で近傍にあるノード同士をグループ化する方法、ＮＷ上で同一リンクを経由するパス同士をグループ化する方法、ＮＷ上で異なるリンクを経由するパス同士をグループ化する方法などが考えられる。（２）による方法の一例として、トラヒックの始点−終点という観点で見たトポロジにおいて、近傍にあるパス同士をグループ化する方法が考えられる。
ノードグルーパ２１６は、各光転送装置から収集されたトラヒック情報をトラヒック情報受信部２１７を介して受信すると、トラヒック情報から必要な周波数スロットの数である所要スロット数を算出し、所要スロット数に基づいて、光転送装置１０ａ〜１０ｄをグルーピングし、どのノードグループにどのノードが所属するかを示すノードグループ設定情報を、グループ間ＲＳＡ演算部２１５、グループ内ＲＳＡ演算部２０６、テーブル変換部２１１およびテーブル変換部２１３に通知する。その際、ノードグルーパ２１６は、所要スロット数もグループ間ＲＳＡ演算部２１５に通知する。所要スロット数に基づいてグループ化する場合の一例として、所要スロット数を均等に分割するように、光転送装置１０ａ〜１０ｄを複数のグループにグルーピングする方法が考えられる。
本実施形態では、ノードグルーパ２１６が所要スロット数に基づいてグループ化する場合で説明するが、グループ化は所要スロット数に基づいて行う場合に限らない。例えば、（１）物理的接続構成に基づいて行う場合、（２）論理的接続構成に基づいて行う場合、（３）所要スロット数および物理的接続構成に基づいて行う場合、（４）所要スロット数および論理的接続構成に基づいて行う場合などが考えられる。
（１）による方法として、ＮＷ上で近傍にあるノード同士をグループ化する方法、ＮＷ上で同一リンクを経由するパス同士をグループ化する方法、ＮＷ上で異なるリンクを経由するパス同士をグループ化する方法などが考えられる。（２）による方法の一例として、トラヒックの始点−終点という観点で見たトポロジにおいて、近傍にあるパス同士をグループ化する方法が考えられる。
グループ内ＲＳＡ演算部２０６は、ノードグループ設定情報により各ノードグループを認識すると、トラヒック情報に基づいてノードグループ間毎に必要な周波数スロットの数（以下では、「割当スロット数」と称する）を算出してグループ間ＲＳＡ演算部２１５に通知する。また、グループ内ＲＳＡ演算部２０６は、ノードグループ間毎に割当スロット数の範囲で、ノード単位に仮の周波数スロットを割り当てるグループ内割当を行う。ここで、周波数スロットを「仮」としているのは、それぞれのノードグループ間通信にグループ間ＲＳＡ演算部２１５からどの周波数スロットが割り当てられるか、この段階ではわからないからである。グループ内ＲＳＡ演算部２０６は、ノードグループ間毎の周波数スロットの割当の情報であるグループ間割当情報をグループ間ＲＳＡ演算部２１５から受信すると、仮の周波数スロットをグループ間割当情報による周波数スロットに置き換える。グループ内ＲＳＡ演算部２０６は、ノードグループ間毎にノード単位に周波数スロットを割り当てた情報であるグループ内割当情報をテーブル変換部２１３に送信する。
グループ間ＲＳＡ演算部２１５は、ノードグループ設定情報をノードグルーパ２１６から受信し、ノードグループ間毎の割当スロット数の情報をグループ内ＲＳＡ演算部２０６から受信すると、各ノードグループ間の割当スロット数に対応するグループ間割当情報をグループ内ＲＳＡ演算部２０６に通知し、グループ間割当情報を記録したＲＳＡテーブル（グループ単位）２１４を生成して記憶部（不図示）に格納する。
グループ内ＲＳＡ演算部２０６が各ノードグループ間のグループ内割当を行っている間に、グループ間ＲＳＡ演算部２１５がノードグループ間毎に周波数スロットを割り当てるグループ間割当を行うことで、グループ間割当とグループ内割当を並列処理することが可能となる。
グループ内ＲＳＡ演算部２０６は、それぞれのグループで、ノード（または後述の「パス」）のサブセットで割当計算を行う。排他性が保証されるため、分割されたテーブル毎に並列処理が可能となる。
グループ間ＲＳＡ演算部２１５は、ノードグループ設定情報をノードグルーパ２１６から受信し、ノードグループ間毎の割当スロット数の情報をグループ内ＲＳＡ演算部２０６から受信すると、各ノードグループ間の割当スロット数に対応するグループ間割当情報をグループ内ＲＳＡ演算部２０６に通知し、グループ間割当情報を記録したＲＳＡテーブル（グループ単位）２１４を生成して記憶部（不図示）に格納する。
グループ内ＲＳＡ演算部２０６が各ノードグループ間のグループ内割当を行っている間に、グループ間ＲＳＡ演算部２１５がノードグループ間毎に周波数スロットを割り当てるグループ間割当を行うことで、グループ間割当とグループ内割当を並列処理することが可能となる。
グループ内ＲＳＡ演算部２０６は、それぞれのグループで、ノード（または後述の「パス」）のサブセットで割当計算を行う。排他性が保証されるため、分割されたテーブル毎に並列処理が可能となる。
本実施形態による、周波数スロットの割当手順として、グループ間割当とグループ内割当の並列処理だけでなく、「グループ間割当→グループ内割当」手順や「グループ内割当→グループ間割当」手順であってもよい。ここで、グループＡ〜Ｃを考えたとき、「グループ間割当→グループ内割当」手順と「グループ内割当→グループ間割当」手順のそれぞれを、図９を参照して説明する。
「グループ間割当→グループ内割当」手順の場合、図９（ａ）に示すように、グループ間ＲＳＡ演算部２１５は、グループ内ＲＳＡ演算部２０６から通知される、各グループ間の割当スロット数に基づいて、グループＡ→Ｃに周波数スロットＳ１〜Ｓ３を割り当て、グループＡ→Ｂに周波数スロットＳ４〜Ｓ６を割り当て、グループＢ→Ｃに周波数スロットＳ７〜Ｓ９を割り当て・・・の処理を行い、これらの割当の情報を含むグループ間割当情報をグループ内ＲＳＡ演算部２０６に通知する。グループ内ＲＳＡ演算部２０６は、グループ間割当情報にしたがって、各グループに属するノード単位で周波数スロットを割り当てる。テーブル変換部２１３は、グループ内ＲＳＡ演算部２０６から通知されるグループ内割当情報をＲＳＡテーブル（グループ単位）２１４に組み込んでＲＳＡテーブル２０４を生成する。このＲＳＡテーブル２０４には、網内の各リンクの周波数スロット毎に、転送される光信号の送信元および宛先となるノードの情報が記録されている。
「グループ内割当→グループ間割当」手順の場合、図９（ｂ）の左側に示すように、グループ内ＲＳＡ演算部２０６は、グループＡ→Ｃにおいて仮周波数スロットＸ１〜Ｘ３を用いてノード単位で割り当て、グループＡ→Ｂにおいて仮周波数スロットＸ４〜Ｘ６を用いてノード単位で割り当て、グループＢ→Ｃにおいて仮周波数スロットＸ７〜Ｘ９を用いてノード単位で割り当て・・・の処理を行う。これにより、各グループに必要なスロット数が判明するため、その値（各グループの所要スロット数）をグループ間ＲＳＡ演算部２１５に通知する。その後、グループ間ＲＳＡ演算部２１５は前述の各グループの所要スロット数を用いてグループ間割当を行う。テーブル変換部２１３は、両割当情報を受け取ると、図９（ｂ）の右側に示すように、グループ間割当情報にしたがって、仮周波数スロットＸ１〜Ｘ３を周波数スロットＳ１〜Ｓ３に置き換え、仮周波数スロットＸ４〜Ｘ６を周波数スロットＳ４〜Ｓ６に置き換え、仮周波数スロットＸ７〜Ｘ９を周波数スロットＳ７〜Ｓ９に置き換える等の処理を行う。
「グループ間割当→グループ内割当」手順の場合、図９（ａ）に示すように、グループ間ＲＳＡ演算部２１５は、グループ内ＲＳＡ演算部２０６から通知される、各グループ間の割当スロット数に基づいて、グループＡ→Ｃに周波数スロットＳ１〜Ｓ３を割り当て、グループＡ→Ｂに周波数スロットＳ４〜Ｓ６を割り当て、グループＢ→Ｃに周波数スロットＳ７〜Ｓ９を割り当て・・・の処理を行い、これらの割当の情報を含むグループ間割当情報をグループ内ＲＳＡ演算部２０６に通知する。グループ内ＲＳＡ演算部２０６は、グループ間割当情報にしたがって、各グループに属するノード単位で周波数スロットを割り当てる。テーブル変換部２１３は、グループ内ＲＳＡ演算部２０６から通知されるグループ内割当情報をＲＳＡテーブル（グループ単位）２１４に組み込んでＲＳＡテーブル２０４を生成する。このＲＳＡテーブル２０４には、網内の各リンクの周波数スロット毎に、転送される光信号の送信元および宛先となるノードの情報が記録されている。
「グループ内割当→グループ間割当」手順の場合、図９（ｂ）の左側に示すように、グループ内ＲＳＡ演算部２０６は、グループＡ→Ｃにおいて仮周波数スロットＸ１〜Ｘ３を用いてノード単位で割り当て、グループＡ→Ｂにおいて仮周波数スロットＸ４〜Ｘ６を用いてノード単位で割り当て、グループＢ→Ｃにおいて仮周波数スロットＸ７〜Ｘ９を用いてノード単位で割り当て・・・の処理を行う。これにより、各グループに必要なスロット数が判明するため、その値（各グループの所要スロット数）をグループ間ＲＳＡ演算部２１５に通知する。その後、グループ間ＲＳＡ演算部２１５は前述の各グループの所要スロット数を用いてグループ間割当を行う。テーブル変換部２１３は、両割当情報を受け取ると、図９（ｂ）の右側に示すように、グループ間割当情報にしたがって、仮周波数スロットＸ１〜Ｘ３を周波数スロットＳ１〜Ｓ３に置き換え、仮周波数スロットＸ４〜Ｘ６を周波数スロットＳ４〜Ｓ６に置き換え、仮周波数スロットＸ７〜Ｘ９を周波数スロットＳ７〜Ｓ９に置き換える等の処理を行う。
テーブル換算部２０５は、ＲＳＡテーブル（グループ単位）２１４を参照して、ノードグループ設定情報に対応するテーブルであるノードグループ設定テーブル２１２を生成する。
テーブル変換部２１１は、ノードグループ設定テーブル２１２とＲＳＡテーブル２０４を参照して、各ノードに対応してノード設定情報を記述したノード設定テーブル２０３を生成する。
ノード設定情報送信部２０２は、タイマ２０１の時刻を参照し、所定のタイミングで各光転送装置宛にそれぞれのノード設定情報を出力する。
テーブル変換部２１１は、ノードグループ設定テーブル２１２とＲＳＡテーブル２０４を参照して、各ノードに対応してノード設定情報を記述したノード設定テーブル２０３を生成する。
ノード設定情報送信部２０２は、タイマ２０１の時刻を参照し、所定のタイミングで各光転送装置宛にそれぞれのノード設定情報を出力する。
なお、図８に示す各部が専用の回路で構成される場合で説明したが、プログラムを記憶するメモリ（不図示）と、プログラムにしたがって処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）（不図示）とがＮＷコントローラ２０に設けられ、ＣＰＵがプログラムを実行することで、上述した機能の一部または全部が実行されるようにしてもよい。
また、グルーピングの方法としてノードグルーピングの場合で説明したが、複数のノード間のパスを複数のグループにグループ化するパスグルーピングであってもよい。ノードグルーピングおよびパスグルーピングに関する具体例は後述する。
また、本実施形態では、グループ内ＲＳＡ演算部２０６がグループ毎に周波数スロットの割当を行うグループ内割当を並列処理する場合で説明するが、並列処理せずに、順次、グループ内割当を行ってもよい。この場合でも、各グループ内割当およびグループ間割当は計算量が従来に比べて削減されており、それらの和をとっても十分に計算量削減効果が得られる。
さらに、上述したように、グループ間割当とグループ内割当は、並列処理だけでなく、「グループ間割当→グループ内割当」手順や「グループ内割当→グループ外割当」手順が考えられるが、以下では、「グループ間割当→グループ内割当」手順の場合で説明する。
また、グルーピングの方法としてノードグルーピングの場合で説明したが、複数のノード間のパスを複数のグループにグループ化するパスグルーピングであってもよい。ノードグルーピングおよびパスグルーピングに関する具体例は後述する。
また、本実施形態では、グループ内ＲＳＡ演算部２０６がグループ毎に周波数スロットの割当を行うグループ内割当を並列処理する場合で説明するが、並列処理せずに、順次、グループ内割当を行ってもよい。この場合でも、各グループ内割当およびグループ間割当は計算量が従来に比べて削減されており、それらの和をとっても十分に計算量削減効果が得られる。
さらに、上述したように、グループ間割当とグループ内割当は、並列処理だけでなく、「グループ間割当→グループ内割当」手順や「グループ内割当→グループ外割当」手順が考えられるが、以下では、「グループ間割当→グループ内割当」手順の場合で説明する。
次に、ＮＷコントローラ２０に接続される光転送装置１０ａの構成を説明する。
ＮＷコントローラ２０が接続される光転送装置１０ａは、各光転送装置のトラヒック情報をＮＷコントローラ２０に渡す機能と、ＮＷコントローラ２０から各光転送装置の周波数割当の情報を通知する機能とを備えている。この周波数割当の情報は送信設定情報に含まれている。
ＮＷコントローラ２０が接続される光転送装置１０ａ内のトランスポンダおよびトランスポンダコントローラには、ＮＷコントローラが接続されていない光転送装置１０ｂ〜１０ｄと比較して、追加機能が必要である。また、本構成により、（人手を介さない）ＮＷ側での自律的な動的帯域制御が可能となる。
ＮＷコントローラ２０が接続される光転送装置１０ａは、各光転送装置のトラヒック情報をＮＷコントローラ２０に渡す機能と、ＮＷコントローラ２０から各光転送装置の周波数割当の情報を通知する機能とを備えている。この周波数割当の情報は送信設定情報に含まれている。
ＮＷコントローラ２０が接続される光転送装置１０ａ内のトランスポンダおよびトランスポンダコントローラには、ＮＷコントローラが接続されていない光転送装置１０ｂ〜１０ｄと比較して、追加機能が必要である。また、本構成により、（人手を介さない）ＮＷ側での自律的な動的帯域制御が可能となる。
図１０〜図１３は、ＮＷコントローラ２０に接続される光転送装置１０ａの構成を説明するための図である。なお、図３〜図７を参照して説明した光転送装置と、同様な構成についての詳細な説明を省略し、異なる構成について詳しく説明する。
図１０はＮＷコントローラに接続される光転送装置のトランスポンダの一構成例を示すブロック図である。
図１０に示すように、トランスポンダ４３は、クライアントインタフェース（ＩＦ）１１１と、１×Ｍ光送信部１１２と、Ｍ×１光受信部１１３とを有する。
１×Ｍ光送信部１１２は、トランスポンダコントローラ４４を介して、他のノード宛のコントローラ配備情報およびノード設定情報がＮＷコントローラ２０から渡され、自ノードの送信設定情報がＮＷコントローラ２０から通知され、自ノードのトラヒック情報をＮＷコントローラ２０に送信する。
Ｍ×１光受信部１１３は、トランスポンダコントローラ４４を介して、自ノードの受信設定情報がＮＷコントローラ２０から通知され、他のノードのトラヒック情報をＮＷコントローラ２０に送信する。
図１０はＮＷコントローラに接続される光転送装置のトランスポンダの一構成例を示すブロック図である。
図１０に示すように、トランスポンダ４３は、クライアントインタフェース（ＩＦ）１１１と、１×Ｍ光送信部１１２と、Ｍ×１光受信部１１３とを有する。
１×Ｍ光送信部１１２は、トランスポンダコントローラ４４を介して、他のノード宛のコントローラ配備情報およびノード設定情報がＮＷコントローラ２０から渡され、自ノードの送信設定情報がＮＷコントローラ２０から通知され、自ノードのトラヒック情報をＮＷコントローラ２０に送信する。
Ｍ×１光受信部１１３は、トランスポンダコントローラ４４を介して、自ノードの受信設定情報がＮＷコントローラ２０から通知され、他のノードのトラヒック情報をＮＷコントローラ２０に送信する。
図１１は図１０に示した１×Ｍ光送信部の一構成例を示すブロック図である。
図１１に示すように、１×Ｍ光送信部１１２は、振分処理部１３１と、ＦＰＧＡ１３２と、シリアル／パラレル変換部１３３と、マルチフロー光トランスミッタ１３４と、送信設定情報保持部１３５とを有する。さらに、周波数割当の動的制御を行う上で必要な機能として、図１０に示す１×Ｍ光送信部１１２は、トラヒック情報生成部１５１と、キュー状態監視部１５２と、１×Ｍスイッチ１５４と、キュー１５５−１〜１５５−Ｍと、２×１スイッチ１５６−１〜１５６−Ｍと、ノード設定情報保持部１５８とを有する。
ノード設定情報保持部１５８は、自ノード以外のノード設定情報を１×Ｍスイッチ１５４に出力する。１×Ｍスイッチ１５４は、ノード設定情報保持部１５８から受け取るノード設定情報を、宛先となるノードに対応して、２×１スイッチ１５６−１〜１５６−Ｍのいずれかに設定する。
図１１に示すように、１×Ｍ光送信部１１２は、振分処理部１３１と、ＦＰＧＡ１３２と、シリアル／パラレル変換部１３３と、マルチフロー光トランスミッタ１３４と、送信設定情報保持部１３５とを有する。さらに、周波数割当の動的制御を行う上で必要な機能として、図１０に示す１×Ｍ光送信部１１２は、トラヒック情報生成部１５１と、キュー状態監視部１５２と、１×Ｍスイッチ１５４と、キュー１５５−１〜１５５−Ｍと、２×１スイッチ１５６−１〜１５６−Ｍと、ノード設定情報保持部１５８とを有する。
ノード設定情報保持部１５８は、自ノード以外のノード設定情報を１×Ｍスイッチ１５４に出力する。１×Ｍスイッチ１５４は、ノード設定情報保持部１５８から受け取るノード設定情報を、宛先となるノードに対応して、２×１スイッチ１５６−１〜１５６−Ｍのいずれかに設定する。
図１２は図１０に示したＭ×１光受信部の一構成例を示すブロック図である。
図１２に示すように、Ｍ×１光受信部１１３は、多重処理部１８１と、ＦＰＧＡ１８２と、パラレル／シリアル変換部１８３と、デジタルコヒーレント受信器１８４と、受信設定情報保持部１８５とを有する。さらに、周波数割当の動的制御を行う上で必要な機能として、図１２に示すＭ×１光受信部１１３は、Ｍ×１スイッチ１９１と、１×２スイッチ１９６−１〜１９６−Ｍとを有する。
１×２スイッチ１９６−１〜１９６−Ｍは、自ノード以外の他のノードを送信元とするパスのトラヒック情報をデータ信号から分離してＭ×１スイッチ１９１に出力する。
Ｍ×１スイッチ１９１は、自ノード以外の他のノードから転送されてきたトラヒック情報を１×２スイッチ１９６−１〜１９６−Ｍから収集してトランスポンダコントローラ４４に送信する。
図１２に示すように、Ｍ×１光受信部１１３は、多重処理部１８１と、ＦＰＧＡ１８２と、パラレル／シリアル変換部１８３と、デジタルコヒーレント受信器１８４と、受信設定情報保持部１８５とを有する。さらに、周波数割当の動的制御を行う上で必要な機能として、図１２に示すＭ×１光受信部１１３は、Ｍ×１スイッチ１９１と、１×２スイッチ１９６−１〜１９６−Ｍとを有する。
１×２スイッチ１９６−１〜１９６−Ｍは、自ノード以外の他のノードを送信元とするパスのトラヒック情報をデータ信号から分離してＭ×１スイッチ１９１に出力する。
Ｍ×１スイッチ１９１は、自ノード以外の他のノードから転送されてきたトラヒック情報を１×２スイッチ１９６−１〜１９６−Ｍから収集してトランスポンダコントローラ４４に送信する。
図１３はＮＷコントローラに接続される光転送装置のトランスポンダコントローラおよび光スイッチコントローラの一構成例を示すブロック図である。
図１３に示すように、トランスポンダコントローラ４４は、ノード設定制御信号受信部５１と、制御信号分離・変換部５２と、トランスポンダ送信設定情報保持部５３と、トランスポンダ受信設定情報保持部５４と、光スイッチ制御情報送信部５５とを有する。さらに、周波数割当の動的制御を行う上で必要な機能として、図１３に示すトランスポンダコントローラ４４は、ノード制御信号分離部５７と、トラヒック情報信号多重部５８とを有する。
ノード制御信号分離部５７は、ＮＷコントローラ２０からノード設定情報を受け取ると、自ノード宛のノード設定情報と、自ノード以外の他ノード宛のノード設定情報に分離する。そして、ノード制御信号分離部５７は、自ノード宛のノード設定情報をノード設定制御信号受信部５１に出力し、他ノード宛のノード設定情報を１×Ｍ光送信部１１２に出力する。
トラヒック情報信号多重部５８は、自ノードのトラヒック情報を１×Ｍ光送信部１１２から受信し、他ノードのトラヒック情報をＭ×１光受信部１１３から受信すると、これらのトラヒック情報を多重化してＮＷコントローラ２０に送信する。
図１３に示すように、トランスポンダコントローラ４４は、ノード設定制御信号受信部５１と、制御信号分離・変換部５２と、トランスポンダ送信設定情報保持部５３と、トランスポンダ受信設定情報保持部５４と、光スイッチ制御情報送信部５５とを有する。さらに、周波数割当の動的制御を行う上で必要な機能として、図１３に示すトランスポンダコントローラ４４は、ノード制御信号分離部５７と、トラヒック情報信号多重部５８とを有する。
ノード制御信号分離部５７は、ＮＷコントローラ２０からノード設定情報を受け取ると、自ノード宛のノード設定情報と、自ノード以外の他ノード宛のノード設定情報に分離する。そして、ノード制御信号分離部５７は、自ノード宛のノード設定情報をノード設定制御信号受信部５１に出力し、他ノード宛のノード設定情報を１×Ｍ光送信部１１２に出力する。
トラヒック情報信号多重部５８は、自ノードのトラヒック情報を１×Ｍ光送信部１１２から受信し、他ノードのトラヒック情報をＭ×１光受信部１１３から受信すると、これらのトラヒック情報を多重化してＮＷコントローラ２０に送信する。
次に、本実施形態の光パスネットワークシステムにおけるＮＷコントローラ２０の動作を説明する。
図１４は本実施形態におけるＮＷコントローラの動作手順を示すフローチャートである。
ノードグルーパ２１６は、トラヒック情報に基づいて光転送装置１０ａ〜１０ｄを複数のノードグループにグルーピングする（ステップ１０１）。グループ間ＲＳＡ演算部２１５は、ステップ１０１でグルーピングされたノードグループのグループ間に対応して、割当スロット数の周波数スロットを割り当てる（ステップ１０２）。グループ内ＲＳＡ演算部２０６は、ステップ１０２で配分された割当スロット数を基にグループ内で周波数スロットを割り当てる処理を並列して行う（ステップ１０３−１〜１０３−Ｇ）。ただし、「Ｇ」はグループの数に相当する。
図１４は本実施形態におけるＮＷコントローラの動作手順を示すフローチャートである。
ノードグルーパ２１６は、トラヒック情報に基づいて光転送装置１０ａ〜１０ｄを複数のノードグループにグルーピングする（ステップ１０１）。グループ間ＲＳＡ演算部２１５は、ステップ１０１でグルーピングされたノードグループのグループ間に対応して、割当スロット数の周波数スロットを割り当てる（ステップ１０２）。グループ内ＲＳＡ演算部２０６は、ステップ１０２で配分された割当スロット数を基にグループ内で周波数スロットを割り当てる処理を並列して行う（ステップ１０３−１〜１０３−Ｇ）。ただし、「Ｇ」はグループの数に相当する。
本実施形態の光パスネットワークシステムでは、階層化ＲＳＡを用いて、複数のノードを論理的に束ねてノードグループとして扱い、または、複数のパスを論理的に束ねてパスグループとして扱い、グループ間のＲＳＡとグループ内のＲＳＡに分割して行うことで、ＲＳＡ演算の高速化が可能となる。グループ内のＲＳＡを並列処理すれば、ＲＳＡ演算をより高速化することが可能となる。
本実施形態では、複数のノードやノード対をまとめてグループ分割し、ＲＳＡテーブルをマクロな割付とミクロな割付に分ける。ＲＳＡテーブルを排他的に分割することで、小規模な計算の並列処理が可能となる。よって、短周期で動的パス制御を行うことが可能となる。周波数割当の動的制御にかかる負荷を抑制し、周波数の利用効率を向上させることができる。その結果、柔軟にパス割当を行うことで効率的なトラヒック収容が可能な、大規模ＮＷを提供することが可能となる。
本実施形態では、複数のノードやノード対をまとめてグループ分割し、ＲＳＡテーブルをマクロな割付とミクロな割付に分ける。ＲＳＡテーブルを排他的に分割することで、小規模な計算の並列処理が可能となる。よって、短周期で動的パス制御を行うことが可能となる。周波数割当の動的制御にかかる負荷を抑制し、周波数の利用効率を向上させることができる。その結果、柔軟にパス割当を行うことで効率的なトラヒック収容が可能な、大規模ＮＷを提供することが可能となる。
また、本実施形態によれば、高信頼化の観点から、ＮＷコントローラを複数台準備し、地理的に異なる光転送装置に接続することも有効である。その場合、光転送装置に、上述のＮＷコントローラが接続された装置における機能部と、接続されていない装置における機能部との双方を備えることにより、動的に現用とするＮＷコントローラの切替が可能となり、可用性が向上する。コントローラ配備情報を全ノード間で共有することで、ＮＷコントローラの動的切替が可能となる。
次に、本実施形態におけるグルーピングの実施例を説明する。
本実施例は、リングトポロジの場合であり、並列ファイバ数は１であるものとする。本実施例では、リングトポロジにおいて、提案するネットワークシステムおよび制御方法の動作を説明する。
図１５はグルーピングの実施例を説明するためのネットワーク構成例を示す図である。本実施例では、説明の便宜上、片方向リング、リンクあたりで同一スロットに同時に接続可能なチャネルは１つ（ファイバ多重）とする。なお、双方向リングの場合、任意のトポロジおよびファイバ多重を行った場合でも、各リンクの各ファイバ上でＲＳＡテーブルが作成され、本発明を適用することが可能である。
本実施例は、リングトポロジの場合であり、並列ファイバ数は１であるものとする。本実施例では、リングトポロジにおいて、提案するネットワークシステムおよび制御方法の動作を説明する。
図１５はグルーピングの実施例を説明するためのネットワーク構成例を示す図である。本実施例では、説明の便宜上、片方向リング、リンクあたりで同一スロットに同時に接続可能なチャネルは１つ（ファイバ多重）とする。なお、双方向リングの場合、任意のトポロジおよびファイバ多重を行った場合でも、各リンクの各ファイバ上でＲＳＡテーブルが作成され、本発明を適用することが可能である。
はじめに、階層化ＲＳＡ手段１として、ノードグルーピングの場合を説明する。図１６はノードグルーピングを用いる場合を説明するための図である。
図１６に示すように、ノードグルーパ２１６は、６ノードを２ノードずつの３グループ化する。図１６に示す例では、ノード１と２をグループＡとし、ノード３と４をグループＢとし、ノード５と６をグループＣとしている。
次に、グループ間ＲＳＡ演算部２１５は、トラヒック情報に基づいて、グループ間（図に示す例では、グループＡ→グループＣ、グループＡ→グループＢ）のそれぞれについて、割当スロット数を算出する。その後、グループ内ＲＳＡ演算部２０６は、グループ毎に、グループ内のノード単位で割当スロット数の周波数スロットを割り当てる。
この階層化ＲＳＡ手段１では、ノードの数をＮとし、Ｇを正の整数とすると、ＮノードをＧグループに集約してＲＳＡ問題を分割している。そして、排他性を保持したまま割当計算を小規模・並列化する。
グループ対に割り振られた周波数スロット群を、グループ内で分ける操作と等価となる。割当計算時間が計算対象となるパス数とリンク数の積として表現できるとき、Ｏ（Ｎ３）の計算が、グループ単位の計算Ｏ（Ｇ３）およびグループ内のノード単位の計算 Ｏ｛（Ｎ／Ｇ）３｝の和となり、計算時間が削減する。
図１６に示すように、ノードグルーパ２１６は、６ノードを２ノードずつの３グループ化する。図１６に示す例では、ノード１と２をグループＡとし、ノード３と４をグループＢとし、ノード５と６をグループＣとしている。
次に、グループ間ＲＳＡ演算部２１５は、トラヒック情報に基づいて、グループ間（図に示す例では、グループＡ→グループＣ、グループＡ→グループＢ）のそれぞれについて、割当スロット数を算出する。その後、グループ内ＲＳＡ演算部２０６は、グループ毎に、グループ内のノード単位で割当スロット数の周波数スロットを割り当てる。
この階層化ＲＳＡ手段１では、ノードの数をＮとし、Ｇを正の整数とすると、ＮノードをＧグループに集約してＲＳＡ問題を分割している。そして、排他性を保持したまま割当計算を小規模・並列化する。
グループ対に割り振られた周波数スロット群を、グループ内で分ける操作と等価となる。割当計算時間が計算対象となるパス数とリンク数の積として表現できるとき、Ｏ（Ｎ３）の計算が、グループ単位の計算Ｏ（Ｇ３）およびグループ内のノード単位の計算 Ｏ｛（Ｎ／Ｇ）３｝の和となり、計算時間が削減する。
次に、階層化ＲＳＡ手段２として、パスグルーピングの場合を説明する。図１７はパスグルーピングを用いる場合を説明するための図である。
リングＮＷの場合、ｉ→ｊのパスとｊ→ｉのパスでリングを１周する（対称となるパスをペアとすると、周波数スロット割当の単位がリング１周分となる）。ここでは、ペア化した後、送信元ノード番号、宛先ノード番号の昇順にグループ化した例である。
ノードグルーパ２１６は、図１７に示すように、６ノードから成るＮＷにおけるパスを３グループ化する。図１７に示す例では、ノード１→ノード２〜６のそれぞれのパスと、ノード２〜６→ノード１のそれぞれのパスを、グループＡとしている。
次に、グループ間ＲＳＡ演算部２１５は、トラヒック情報に基づいて、グループ毎に割当スロット数を算出する。その後、グループ内ＲＳＡ演算部２０６は、グループ毎に、グループ内のパス単位で割当スロット数の周波数スロットを割り当てる。
この階層化ＲＳＡ手段２では、ノードの数をＮとし、Ｇを正の整数とすると、Ｎノードから成るＮＷ中のパス（フルメッシュ通信なら、Ｎ（Ｎ−１）本）をＧグループに集約して、ＲＳＡ問題を分割する。パスグループ単位のスロット割当、および割り当てられたスロットに対するグループ内でのパス単位のスロット割当を行う。
なお、ファイバ多重伝送を用いる場合では、例えば、Ｇを１リンクあたりの並列ファイバ数の整数倍に設定する方法が考えられる。
リングＮＷの場合、ｉ→ｊのパスとｊ→ｉのパスでリングを１周する（対称となるパスをペアとすると、周波数スロット割当の単位がリング１周分となる）。ここでは、ペア化した後、送信元ノード番号、宛先ノード番号の昇順にグループ化した例である。
ノードグルーパ２１６は、図１７に示すように、６ノードから成るＮＷにおけるパスを３グループ化する。図１７に示す例では、ノード１→ノード２〜６のそれぞれのパスと、ノード２〜６→ノード１のそれぞれのパスを、グループＡとしている。
次に、グループ間ＲＳＡ演算部２１５は、トラヒック情報に基づいて、グループ毎に割当スロット数を算出する。その後、グループ内ＲＳＡ演算部２０６は、グループ毎に、グループ内のパス単位で割当スロット数の周波数スロットを割り当てる。
この階層化ＲＳＡ手段２では、ノードの数をＮとし、Ｇを正の整数とすると、Ｎノードから成るＮＷ中のパス（フルメッシュ通信なら、Ｎ（Ｎ−１）本）をＧグループに集約して、ＲＳＡ問題を分割する。パスグループ単位のスロット割当、および割り当てられたスロットに対するグループ内でのパス単位のスロット割当を行う。
なお、ファイバ多重伝送を用いる場合では、例えば、Ｇを１リンクあたりの並列ファイバ数の整数倍に設定する方法が考えられる。
ここで、本実施形態のＮＷコントローラ２０における階層化計算方法について説明する。図１８および図１９は本実施形態における階層化計算方法を説明するための図である。
ＲＳＡでは、各対地間に必要な（周波数軸上の）スロット数を、経由するリンク上で同一のスロット位置に排他的に割り当てる処理を行う。このとき、対地数はノード数Ｎに対してＯ（Ｎ２）であり、１対地ずつシーケンシャルに計算を行うと計算時間の増大を招いてしまう。
そこで、本実施形態では、割当時の排他性を失わないまま並列処理化を行う。図１８に示すテーブルを排他的に分割することを考える。
ＲＳＡでは、各対地間に必要な（周波数軸上の）スロット数を、経由するリンク上で同一のスロット位置に排他的に割り当てる処理を行う。このとき、対地数はノード数Ｎに対してＯ（Ｎ２）であり、１対地ずつシーケンシャルに計算を行うと計算時間の増大を招いてしまう。
そこで、本実施形態では、割当時の排他性を失わないまま並列処理化を行う。図１８に示すテーブルを排他的に分割することを考える。
テーブルの分割方法として、全リンクにおける複数スロット分だけ分割する方法や、全リンクのうちの部分集合における複数スロット分だけ分割する方法が考えられる。ＮＷ中のノードまたはパスは、分割されたテーブルのいずれかに属し、それぞれの分割テーブルにおいて独立なＲＳＡを行う。
図１９に示すように、テーブル上で、リンク部分集合における、数スロット分を分割する。また、テーブル上で、全リンクにおける、数スロット文を分割する。分割されたテーブル内では、それぞれ独立したＲＳＡが可能となる。その結果、並列化処理が可能となる。
図１９に示すように、テーブル上で、リンク部分集合における、数スロット分を分割する。また、テーブル上で、全リンクにおける、数スロット文を分割する。分割されたテーブル内では、それぞれ独立したＲＳＡが可能となる。その結果、並列化処理が可能となる。
次に、ノードグルーピングを用いた階層化スケジュールの実施例を説明する。図２０〜図２３はノードグルーピングを用いた階層化スケジューリングの実施例を説明するための図である。
ノードグルーパ２１６によって、図２０に示すように、隣接する複数のノードを論理的に集約して、ノードグループとして扱うことで、ノード間のリンクテーブルが、ノードグループ間のリンクテーブルに変換される。
グループ間ＲＳＡ演算部２１５が、トラヒック情報などによって算出される、ノード間に要求される周波数スロットマトリクスをノードグループ間のマトリクスに変換し、まずはノードグループ間のリンクテーブル上に周波数スロットを割り当てていく問題となる。
次に、図２１に示すように、グループ内ＲＳＡ演算部２０６が、ノードグループ間のリンクテーブル上で割り当てられた周波数スロット群に対して、グループ内のノードに周波数スロットの割当を行う。
ノードグルーパ２１６によって、図２０に示すように、隣接する複数のノードを論理的に集約して、ノードグループとして扱うことで、ノード間のリンクテーブルが、ノードグループ間のリンクテーブルに変換される。
グループ間ＲＳＡ演算部２１５が、トラヒック情報などによって算出される、ノード間に要求される周波数スロットマトリクスをノードグループ間のマトリクスに変換し、まずはノードグループ間のリンクテーブル上に周波数スロットを割り当てていく問題となる。
次に、図２１に示すように、グループ内ＲＳＡ演算部２０６が、ノードグループ間のリンクテーブル上で割り当てられた周波数スロット群に対して、グループ内のノードに周波数スロットの割当を行う。
ノードグルーピングを用いて階層化を行う場合、送信元ノードと宛先ノードが同一グループに属する通信と、異なるグループに属する通信が存在する。前者にはリング１周分×所要スロット数を割り当てる。後者への割り当て方によって制約や効率が変化する。
送信元ノードと宛先ノードが異なるグループに属する通信に対して、図２２は、同一スロットで同一グループが送信元と宛先を両方担うことを許容しない割当方法を示す。この場合、グループ単位で割り当てられたスロットは、完全に排他的となる。
送信元ノードと宛先ノードが異なるグループに属する通信に対して、図２３は、同一スロットで同一グループが送信元と宛先を両方担うことを許容する割当方法を示す。この場合、割り当てるスロットを階段状のブロック単位とすることでグループペア間の排他性が保持される（どのグループペアも独立にグループ内割当が可能である）。
送信元ノードと宛先ノードが異なるグループに属する通信に対して、図２２は、同一スロットで同一グループが送信元と宛先を両方担うことを許容しない割当方法を示す。この場合、グループ単位で割り当てられたスロットは、完全に排他的となる。
送信元ノードと宛先ノードが異なるグループに属する通信に対して、図２３は、同一スロットで同一グループが送信元と宛先を両方担うことを許容する割当方法を示す。この場合、割り当てるスロットを階段状のブロック単位とすることでグループペア間の排他性が保持される（どのグループペアも独立にグループ内割当が可能である）。
１０ａ〜１０ｄ 光転送装置
２０ ＮＷコントローラ
２０６ グループ内ＲＳＡ演算部
２１５ グループ間ＲＳＡ演算部
２１６ ノードグルーパ
２０ ＮＷコントローラ
２０６ グループ内ＲＳＡ演算部
２１５ グループ間ＲＳＡ演算部
２１６ ノードグルーパ
Claims (6)
- 他の光転送装置と光信号を送受信する複数の光転送装置を含む光パスネットワークと、
前記光パスネットワークのトラヒック情報に基づいて、周波数資源を所定の周波数領域で分割した単位である周波数スロットを前記光信号の送受信に割り当てるネットワークコントローラと、を有し、
前記ネットワークコントローラは、
前記トラヒック情報から必要な前記周波数スロットの数である所要スロット数を算出し、前記複数の光転送装置または該複数の光転送装置間のパスを、物理的接続構成、論理的接続構成、所要スロット数および物理的接続構成、または、所要スロット数および論理的接続構成に基づいてグループ化した後、前記所要スロット数に対応して、グループ間毎またはグループ毎の周波数スロットの割当の情報であるグループ間割当情報を示す第１のテーブルを基にグループ間またはグループ毎に前記周波数スロットを割り当てるグループ間割当と、グループ毎に光転送装置単位に周波数スロットを割り当てた情報であるグループ内割当情報を示す第２のテーブルを基に各グループ内で前記周波数スロットを割り当てるグループ内割当と、を並列して実行する、光パスネットワークシステム。 - 請求項１記載の光パスネットワークシステムにおいて、
前記ネットワークコントローラは、
前記複数の光転送装置を複数のグループにグルーピングした後、グループ間に必要な周波数スロットの数である割当スロット数を算出し、
前記グループ間割当を行う際、前記グループ間に対応して前記割当スロット数の周波数スロットを割り当て、
前記グループ内割当を行う際、前記グループ内の光転送装置単位で前記割当スロット数の前記周波数スロットを割り当てる、光パスネットワークシステム。 - 請求項１記載の光パスネットワークシステムにおいて、
前記ネットワークコントローラは、
前記複数の光転送装置間のパスを複数のグループにグルーピングした後、グループ毎に必要な周波数スロットの数である割当スロット数を算出し、
前記グループ間割当を行う際、前記グループに対応して前記割当スロット数の周波数スロットを割り当て、
前記グループ内割当を行う際、前記グループ内のパス単位で前記周波数スロットを割り当てる、光パスネットワークシステム。 - 請求項２記載の光パスネットワークシステムにおいて、
前記ネットワークコントローラは、
前記グループ間割当を行う際、前記光信号の送信元の光転送装置と宛先の光転送装置が異なるグループに属する場合、同一の周波数スロットで同一のグループが前記光信号の送信元および宛先となることを許容しない、光パスネットワークシステム。 - 請求項２に記載の光パスネットワークシステムにおいて、
前記ネットワークコントローラは、
前記グループ間割当を行う際、前記光信号の送信元の光転送装置と宛先の光転送装置が異なるグループに属する場合、同一の周波数スロットで同一のグループが前記光信号の送信元および宛先となることを許容する、光パスネットワークシステム。 - 光パスネットワークに接続され、他の光転送装置と光信号を送受信する複数の光転送装置に、周波数資源を所定の周波数領域で分割した単位である周波数スロットを割り当てるネットワークコントローラによる通信制御方法であって、
前記光パスネットワークのトラヒック情報から必要な前記周波数スロットの数である所要スロット数を算出し、
前記複数の光転送装置または該複数の光転送装置間のパスを、物理的接続構成、論理的接続構成、所要スロット数および物理的接続構成、または、所要スロット数および論理的接続構成に基づいてグループ化し、
前記所要スロット数に対応して、グループ間毎またはグループ毎の周波数スロットの割当の情報であるグループ間割当情報を示す第１のテーブルを基にグループ間またはグループ毎に前記周波数スロットを割り当てるグループ間割当と、グループ毎に光転送装置単位に周波数スロットを割り当てた情報であるグループ内割当情報を示す第２のテーブルを基に各グループ内で前記周波数スロットを割り当てるグループ内割当と、を並列して実行する、通信制御方法。
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