JP6492660B2 - 通信システム、制御装置、制御方法及びプログラム - Google Patents

Description

［関連出願についての記載］
本発明は、日本国特許出願：特願２０１２−２２１４８２号（２０１２年１０月０３日出願）に基づくものであり、同出願の全記載内容は引用をもって本書に組み込み記載されているものとする。
本発明は、通信システム、制御装置、制御方法及びプログラムに関する。特に、ネットワークを集中制御する制御装置を有する通信システム、制御装置、制御方法及びプログラムに関する。

近年、オープンフロー（ＯｐｅｎＦｌｏｗ）という技術が提案されている（非特許文献１、２参照）。オープンフローは、通信をエンドツーエンドのフローとして捉え、フロー単位で経路制御、障害回復、負荷分散、最適化を行うものである。非特許文献２に仕様化されているオープンフロースイッチは、オープンフローコントローラとの通信用のセキュアチャネルを備え、オープンフローコントローラから適宜追加または書き換え指示されるフローテーブルに従って動作する。フローテーブルには、フロー毎に、パケットヘッダと照合するマッチ条件（Ｍａｔｃｈ Ｆｉｅｌｄｓ）と、フロー統計情報（Ｃｏｕｎｔｅｒｓ）と、処理内容を定義したインストラクション（Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓ）と、の組が定義される（非特許文献２の「４．１ Ｆｌｏｗ Ｔａｂｌｅ」の項参照）。

例えば、オープンフロースイッチは、パケットを受信すると、フローテーブルから、受信パケットのヘッダ情報に適合するマッチ条件（非特許文献２の「４．３ Ｍａｔｃｈ Ｆｉｅｌｄｓ」参照）を持つエントリを検索する。検索の結果、受信パケットに適合するエントリが見つかった場合、オープンフロースイッチは、フロー統計情報（カウンタ）を更新するとともに、受信パケットに対して、当該エントリのインストラクションフィールドに記述された処理内容（指定ポートからのパケット送信、フラッディング、廃棄等）を実施する。一方、検索の結果、受信パケットに適合するエントリが見つからなかった場合、オープンフロースイッチは、セキュアチャネルを介して、オープンフローコントローラに対してエントリ設定の要求、即ち、受信パケットを処理するための制御情報の送信要求（Ｐａｃｋｅｔ−Ｉｎメッセージ）を送信する。オープンフロースイッチは、処理内容が定められたフローエントリを受け取ってフローテーブルを更新する。このように、オープンフロースイッチは、フローテーブルに格納されたエントリを制御情報として用いてパケット転送を行う。

特許文献１には、光パス確立手段を備え、外部ＩＰネットワークを光ネットワークに接続する複数の光エッジルータと、光エッジルータ間を光パスで接続するために光パス単位でのスイッチング手段を備える複数の光クロスコネクト装置から構成される光ネットワークシステムが開示されている。

国際公開第２００４／０７１０３３号

Ｎｉｃｋ ＭｃＫｅｏｗｎほか７名、"ＯｐｅｎＦｌｏｗ： Ｅｎａｂｌｉｎｇ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ ｉｎ Ｃａｍｐｕｓ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ"、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成２４（２０１２）年７月１３日検索］、インターネット〈URL:http://www.openflow.org/documents/openflow-wp-latest.pdf〉 "ＯｐｅｎＦｌｏｗ Ｓｗｉｔｃｈ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ" Ｖｅｒｓｉｏｎ １．１．０ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ （Ｗｉｒｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ０ｘ０２）、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成２４（２０１２）年７月１３日検索］、インターネット〈URL:http://www.openflow.org/documents/openflow-spec-v1.1.0.pdf〉

なお、上記先行技術文献の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。以下の分析は、本発明によって与えられたものである。

上記非特許文献１、２のオープンフローに代表される集中制御型のネットワークにおいてはきめ細かな制御が可能である。その際、特定の層（例えば、ネットワーク層）に属する通信機器が受け付けた通信フローの収容先を、その下位の層（例えば、データリンク層）のパケット転送状況を考慮せずに決定すると、下位層における通信フローが偏在する恐れがある。下位層において、通信フローが偏在すると、特定の通信フローについて十分な帯域が確保されるが、他の通信フローには十分は帯域が確保されないなど、ネットワークの効率的な運用が阻害される。

そこで、本発明の目的は、制御対象が拡大された集中制御型ネットワークにおいて、ネットワーク全体を効率的に運用することに寄与する通信システム、制御装置、制御方法及びプログラムを提供することにある。

なお、特許文献１の光クロスコネクト装置及び光エッジルータに、非特許文献１、２のオープンフロースイッチ相当の機能を持たせることで、きめ細かい粒度で経路制御を行いうる光ＩＰネットワークを構築することができる。しかし、特許文献１は、ＩＰネットワークと光ネットワークを個別に経路制御する技術の開示に留まり、両者を統合したネットワーク全体の効率的な運用を図るための技術を開示していない。

本発明の第１の視点によれば、ネットワークの第１の層のリンクを形成する第１の通信機器と、前記ネットワークの第２の層のリンクを形成する第２の通信機器と、前記ネットワークの第３の層のリンクを形成する第３の通信機器と、前記第１の通信機器と、前記第２の通信機器と、前記第３の通信機器と、を制御する制御装置と、を含み、前記制御装置は、前記第３の層のリンクから成る複数の経路のそれぞれに対して帯域を推定し、前記推定の結果に基づいて、前記複数の経路の中から新規の通信フローが前記第３の層で使用する第２の通信経路を決定し、前記第３の層のリンクから成る複数の経路それぞれの帯域を、数式

を用いて推定し、前記Ｗはレシーブウィンドウを示し、前記Ｒはラウンドトリップディレイタイムを示し、前記Ｐはパケットロス率を示し、前記Ｃは定数を示し、前記Ｘは前記複数の経路それぞれに収容されている通信フローの数を示し、前記ωは前記複数の経路それぞれのリンク帯域を示す、通信システムが提供される。

本発明の第２の視点によれば、第１の層と第２の層と第３の層を含むネットワークを制御する制御装置であって、前記第３の層のリンクから成る複数の経路のそれぞれに対して帯域を推定し、前記推定の結果に基づいて、新規の通信フローが前記第３の層で使用する第２の通信経路を決定する計算部を備え、前記計算部は、前記第３の層のリンクから成る複数の経路それぞれの帯域を、数式

を用いて推定し、前記Ｗはレシーブウィンドウを示し、前記Ｒはラウンドトリップディレイタイムを示し、前記Ｐはパケットロス率を示し、前記Ｃは定数を示し、前記Ｘは前記複数の経路それぞれに収容されている通信フローの数を示し、前記ωは前記複数の経路それぞれのリンク帯域を示す、制御装置が提供される。

本発明の第３の視点によれば、第１の層と第２の層と第３の層を含むネットワークを制御する制御装置において、前記第３の層のリンクから成る複数の経路のそれぞれに対して帯域を推定するステップと、前記推定の結果に基づいて、新規の通信フローが前記第３の層で使用する第２の通信経路を決定するステップと、を含み、前記帯域を推定するステップは、前記第３の層のリンクから成る複数の経路それぞれの帯域を、数式

を用いて推定し、前記Ｗはレシーブウィンドウを示し、前記Ｒはラウンドトリップディレイタイムを示し、前記Ｐはパケットロス率を示し、前記Ｃは定数を示し、前記Ｘは前記複数の経路それぞれに収容されている通信フローの数を示し、前記ωは前記複数の経路それぞれのリンク帯域を示す、制御装置の制御方法が提供される。
なお、本方法は、階層化されたネットワークに含まれる通信機器を制御する制御装置という、特定の機械に結びつけられている。

本発明の第４の視点によれば、第１の層と第２の層と第３の層を含むネットワークを制御する制御装置を構成するコンピュータに、前記第３の層のリンクから成る複数の経路のそれぞれに対して帯域を推定する処理と、前記推定の結果に基づいて、新規の通信フローが前記第３の層で使用する第２の通信経路を決定する処理と、を実行させるプログラムであって、前記帯域を推定する処理は、前記第３の層のリンクから成る複数の経路それぞれの帯域を、数式

を用いて推定し、前記Ｗはレシーブウィンドウを示し、前記Ｒはラウンドトリップディレイタイムを示し、前記Ｐはパケットロス率を示し、前記Ｃは定数を示し、前記Ｘは前記複数の経路それぞれに収容されている通信フローの数を示し、前記ωは前記複数の経路それぞれのリンク帯域を示す、ことを特徴とするプログラムが提供される。
なお、このプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記録することができる。記憶媒体は、半導体メモリ、ハードディスク、磁気記録媒体、光記録媒体等の非トランジェント（ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｉｅｎｔ）なものとすることができる。本発明は、コンピュータプログラム製品として具現することも可能である。ｓ

本発明の各視点によれば、制御対象が拡大された集中制御型ネットワークにおいて、ネットワーク全体を効率的に運用することに寄与する通信システム、制御装置、制御装置の制御方法及びプログラムが、提供される。

一実施形態の概要を説明するための図である。 第１の実施形態に係る通信システムにおける構成の一例を示す図である。 図２に示すオープンフロースイッチ１０−１及び１０−２の間の接続構成の一例を示す図である。 オープンフロースイッチ１０の内部構成の一例を示す図である。 オープンフロースイッチ１０−１のテーブルＤＢ１３に設定されているテーブルの例である。 パケットトランスポートノード５０の内部構成の一例を示す図である。 パケットトランスポートノード５０−１のテーブルＤＢ１３に設定されているテーブルの例である。 制御装置２０の構成例を表したブロック図の一例である。 オープンフロースイッチ１０−１に関するプロパティを集約した一例を示す図である。 パケットトランスポートノード５０−１及び５０−３に関するプロパティの一例を示す図である。 ネットワーク経路ＤＢ２５に格納されているネットワーク経路の一例を示す図である。 第１の実施形態に係る通信システムの動作を説明するためのシーケンス図である。 制御装置２０の動作の一例を示すフローチャートである。 候補となる疑似回線に収容されているＴＣＰ／ＩＰフローの総数をまとめた図である。 図１１に対してＩＤ１３のＴＣＰ／ＩＰフローに対応するネットワーク経路を反映した図である。 図３に示すパケットトランスポートノード５０−１及び５０−２の間の接続構成の一例を示す図である。 光クロスコネクト６０の内部構成の一例を示す図である。 光クロスコネクト６０−１のテーブルＤＢ１３に設定されているテーブルの例である。 光クロスコネクト６０−１及び６０−３に関するプロパティを集約した一例を示す図である。 ネットワーク経路ＤＢ２５に格納されているネットワーク経路の一例を示す図である。 制御装置２０ａの動作の一例を示すフローチャートである。 候補となる光パスに収容されているＴＣＰ／ＩＰフローの総数をまとめた図である。 図２０に対してＩＤ３３のＴＣＰ／ＩＰフローに対応するネットワーク経路を反映した図である。 図３に示すパケットトランスポートノード５０−１及び５０−２の間の接続構成の一例を示す図である。 ３本の疑似回線と、それぞれの疑似回線に含まれる光パスと、の関係を示す図である。 ネットワーク経路ＤＢ２５に格納されているネットワーク経路の一例を示す図である。 制御装置２０ｂの動作の一例を示すフローチャートである。 疑似回線ごとに算出した最大値と平均値とをまとめた図である。 図２６に対してＩＤ４４のＴＣＰ／ＩＰフローに対応するネットワーク経路を反映した図である。 疑似回線ごとに算出した最大値と平均値とをまとめた図である。 図２４に示すネットワークを構成する光ファイバケーブルについての各パラメータの一例を示す図である。 それぞれの疑似回線が使用する光ファイバケーブルごとの帯域推定値をまとめた図である。

初めに、図１を用いて一実施形態の概要について説明する。なお、この概要に付記した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、この概要の記載はなんらの限定を意図するものではない。

上述したように、制御対象が拡大された集中制御型ネットワークにおいて、ネットワーク全体を効率的に運用する通信システムが望まれる。

そこで、一例として図１に示す通信システムを提供する。図１に示す通信システムは、階層化されたネットワークに含まれる通信機器を制御する制御装置１００と、ネットワークの第１の層におけるリンクを形成すると共に、通信フローに関する処理を第１の処理規則に基づいて行う第１の通信機器１０１と、を含む。制御装置１００は、第１の層とは異なる第２の層に関する情報に基づいて、第１の処理規則により規定される通信フローの収容先を定める。

制御装置１００は、第２の層に関する情報に基づいて、第１の通信機器１０１に設定する処理規則により規定される通信フローの収容先を定める。ここで、第１の通信機器１０１を介する通信フローの収容先を、第２の層を考慮せずに決定すると、第２の層における通信フローが偏在する恐れがある。しかし、制御装置１００のように、第２の層に関する情報を使用しつつ、通信フローの収容先を決定すれば、第２の層における通信フローの偏在を避けることができる。即ち、制御装置１００は、上位層（例えば、第１の層）における通信フローの収容先の決定を、下位層（例えば、第２の層）における通信フローの重複を回避するように（下位層における統計多重効果を期待して）行う。その結果、ネットワークの効率的な運用が可能となる。

以下に具体的な実施の形態について、図面を参照してさらに詳しく説明する。

［第１の実施形態］
第１の実施形態について、図面を用いてより詳細に説明する。

第１の実施形態について図面を参照して説明する。図２は、第１の実施形態に係る通信システムにおける構成の一例を示す図である。図２を参照すると、通信端末３０とサーバ４０−１及び４０−２間の通信を実現するオープンフロースイッチ１０−１〜１０−３（ＯＦＳ１０−１〜ＯＦＳ１０−３）と、これらのオープンフロースイッチ１０−１〜１０−３を制御する制御装置２０を、含む構成が示されている。

制御装置２０は、オープンフロースイッチ１０−１〜１０−３に対して、受信パケットに対する処理を規定する処理規則を設定する。オープンフロースイッチ１０−１〜１０−３は、制御装置２０が設定する処理規則に従い、パケット処理（パケットの転送）を行う。

受信パケットのマッチフィールドに適合する処理規則が存在しない場合には、オープンフロースイッチ１０−１は、当該受信パケットに対する処理を制御装置２０に問い合わせる。問い合わせを受けた制御装置２０は、当該受信パケットに対する処理規則を生成し、オープンフロースイッチ１０−１に設定する。また、制御装置２０は、オープンフロースイッチ１０−１からの問い合わせがない場合であっても、あるパケットに関する処理規則を生成しても良い。この場合、制御装置２０は、オープンフロースイッチ１０−１に対して自発的に処理規則を設定することが可能である。

図２に示す構成において、オープンフロースイッチ１０−１〜１０−３間は論理経路上での接続に相当する。換言するならば、図２の接続は、第３層（ネットワーク層）での接続形態を示すものである。実際の通信システムにおいては、各オープンフロースイッチ間は、第２層（データリンク層）及び第１層（物理層）を介して接続される。

図３は、図２に示すオープンフロースイッチ１０−１及び１０−２の間の接続構成の一例を示す図である。図３を参照すると、オープンフロースイッチ１０−１と１０−２の間の通信を実現するパケットトランスポートノード５０−１〜５０−４（ＰＴＮ５０−１〜ＰＴＮ５０−４）を含む構成が示されている。オープンフロースイッチ１０−１と、パケットトランスポートノード５０−１及び５０−３は、イーサネット（登録商標、以下同じ）ケーブル等を介して接続する。同様に、オープンフロースイッチ１０−２は、パケットトランスポートノード５０−２及び５０−４と接続される。パケットトランスポートノード５０−１と５０−２は、イーサネットケーブルや光ファイバケーブル等の伝送媒体を用いて接続する。パケットトランスポートノード５０−３と５０−４の接続も同様である。

パケットトランスポートノード間において、オープンフロースイッチ１０−１と１０−２を繋ぐ疑似回線を形成する。より具体的には、各パケットトランスポートノードに、ＭＰＬＳ−ＴＰ（Multi Protocol Label Switching-Transport Profile）技術を適用することで、疑似回線を形成する。その際、送信側のパケットトランスポートノードでは、パケット転送の際に、受信パケットを、ＭＰＬＳラベルを用いてカプセル化する。カプセル化された受信パケットを受け取った受信側のパケットトランスポートノードは、ＭＰＬＳラベルを用いてパケットのカプセル化を解除する（デカプセル化する）。

図３に示す例では、パケットトランスポートノード５０−１と５０−２の間に、２本の疑似回線を形成している。同様に、パケットトランスポートノード５０−３と５０−４の間でも、２本の疑似回線を形成している。なお、図３では、理解の容易のために、パケットトランスポートノード５０−１とパケットトランスポートノード５０−４の間や、パケットトランスポートノード５０−３とパケットトランスポートノード５０−２の間の接続を図示していない。しかし、これらのパケットトランスポートノード間に疑似回線を形成することも可能である。さらに、パケットトランスポートノード間に形成する疑似回線の数を２本としているが、これも例示であって、疑似回線の数を限定する趣旨ではない。また、ここでは疑似回線と記すが、論理回線や論理経路、回線、経路などを用いる例も可能である。

オープンフロースイッチ１０−１が、オープンフロースイッチ１０−２に向けてパケットを転送する際には、パケットをパケットトランスポートノード５０−１に転送するか、パケットトランスポートノード５０−３に転送するか、のいずれかを選択する（ポートを選択する）。オープンフロースイッチ１０−２は、パケットトランスポートノード５０−２又は５０−４からパケットを受信し、処理規則に従ってパケットを処理する。

このように、オープンフロースイッチ１０−１と１０−２は、複数のパケットトランスポートノード間に形成する複数の疑似回線により接続される。

制御装置２０は、パケットトランスポートノード５０−１〜５０−４に対して、各パケットトランスポートノードがパケットを受け取った際の処理を規定する処理規則を設定する。より具体的には、制御装置２０は、各パケットトランスポートノードが受け取るＴＣＰ／ＩＰフローに応じて、ＴＣＰ／ＩＰフローを収容する疑似回線を設定する。例えば、パケットトランスポートノード５０−１において、あるＴＣＰ／ＩＰフローについては疑似回線１に収容し、別のＴＣＰ／ＩＰフローについては疑似回線２に収容する、といった処理規則を設定する。

ＴＣＰ／ＩＰフローを収容する疑似回線の決定（ＴＣＰフローの振り分け）は、受信パケットをカプセル化する際のＭＰＬＳラベルを指定することで実現する。ＭＰＬＳラベルを指定することで、各パケットトランスポートノード間で形成する複数の疑似回線の中から、特定の疑似回線を指定することができる。パケットトランスポートノード５０−１〜５０−４は、制御装置２０が設定する処理規則に従い、パケット処理（パケットのカプセル化）を行う。

受信パケットのマッチフィールドに適合する処理規則が存在しない場合には、パケットトランスポートノード５０−１〜５０−４は、当該受信パケットに対する処理を制御装置２０に問い合わせる。問い合わせを受けた制御装置２０は、当該受信パケットに対する処理規則を生成し、パケットトランスポートノード５０−１〜５０−４に設定する。

以上のように、本実施形態に係る通信システムにおいては、オープンフロースイッチ及びパケットトランスポートノードが制御装置２０の制御対象である。

図４は、オープンフロースイッチ１０（以下、オープンフロースイッチ１０−１〜１０−３を特に区別する必要のないときは「オープンフロースイッチ１０」と表記する）の内部構成の一例を示す図である。

オープンフロースイッチ１０は、通信部１１と、テーブル管理部１２と、テーブルデータベース（テーブルＤＢ）１３と、転送処理部１４と、を含んで構成されている。

通信部１１は、オープンフロースイッチ１０に処理規則を設定する制御装置２０との通信を実現する手段である。本実施形態では、通信部１１は、非特許文献２のオープンフロープロトコルを用いて制御装置２０と通信するものとする。但し、通信部１１と制御装置２０との通信プロトコルは、オープンフロープロトコルに限定されるものではない。さらに、通信部１１は、制御装置２０からの要求に従い、オープンフロースイッチ１０に関するプロパティ（接続ポート数、接続先、ＩＰアドレス、ＭＡＣアドレス等）を制御装置２０に通知する。

テーブル管理部１２は、テーブルＤＢ１３に保持されているテーブルを管理する手段である。より具体的には、テーブル管理部１２は、制御装置２０から指示された処理規則をテーブルＤＢ１３に登録し、転送処理部１４から新規パケットを受信したことを通知されると、制御装置２０に対し、処理規則の設定を要求する。また、テーブル管理部１２は、各テーブルに格納された処理規則の失効条件が成立する場合に当該処理規則を削除又は失効させる処理を行う。

テーブルＤＢ１３は、転送処理部１４が受信パケットの処理を行う際に参照するテーブルを１つ以上格納可能なデータベースによって構成される。

転送処理部１４は、テーブル検索部１４１と、アクション実行部１４２と、を含んで構成される。テーブル検索部１４１は、テーブルＤＢ１３に格納されたテーブルから、受信パケットに適合するマッチフィールドを持つ処理規則を検索する手段である。アクション実行部１４２は、テーブル検索部１４１にて検索された処理規則のインストラクションフィールドに示す処理内容に従ってパケット処理を行う手段である。また、転送処理部１４は、受信パケットに適合するマッチフィールドを持つ処理規則が見つからなかった場合は、その旨をテーブル管理部１２に通知する。さらに、転送処理部１４は、パケット処理に応じて、テーブルＤＢ１３に登録されている統計情報を更新する。

図５は、オープンフロースイッチ１０−１のテーブルＤＢ１３に設定されているテーブルの例である。図５の例では、オープンフロースイッチ１０−１が受け付けたＴＣＰ／ＩＰフローをパケットトランスポートノード５０−１又は５０−３のいずれかへの転送を実現する処理規則が設定されている。例えば、送信元ＩＰアドレスにＡ１が設定され、宛先ＩＰアドレスにＡ２が設定されたＴＣＰ／ＩＰフローを受け付けた場合、図５の上から１番目の処理が実行される。オープンフロースイッチ１０−１が、このような受信パケット（送信元ＩＰアドレス＝Ａ１、宛先ＩＰアドレス＝Ａ２）を受信すると、オープンフロースイッチ１０−１のテーブル検索部１４１は、図５のテーブルの上から１番目の処理規則を、受信パケットに適合する処理規則として探し出す。

オープンフロースイッチ１０−１のアクション実行部１４２は、そのインストラクションフィールドに示された内容に従って、パケットトランスポートノード５０−１に接続されたポートから当該受信パケットを転送する。同様に、オープンフロースイッチ１０−１が、送信元ＩＰアドレスにＢ１が設定され、宛先ＩＰアドレスにＢ２が設定されたＴＣＰ／ＩＰフローを受け付けた場合、パケットトランスポートノード５０−３と接続されたポートから当該パケットを転送する。なお、オープンフロースイッチ１０は、受信パケットに対応する処理規則が存在しない場合、制御装置２０に対して処理規則の設定を要求する。

また、図５の例では、各処理規則の失効条件に、それぞれ生存時間（ＴＴＬ；Time To Live）としてＴ１時間とＴ２時間が設定されている。例えば、テーブル管理部１２は、図５の上から１番目の処理規則がＴ１時間実行されない場合に、当該処理規則を削除する動作を行う。転送処理部１４は、各処理規則が実行されるたびに生存時間を管理するタイマーを初期化する。各処理規則に対応した統計情報は、当該処理規則が実行されるたびに更新される。以上のような処理規則は、オープンフロースイッチ１０−２、オープンフロースイッチ１０−３にも同様に設定される。

図６は、パケットトランスポートノード５０（以下、パケットトランスポートノード５０−１〜５０−４を特に区別する必要のないときは「パケットトランスポートノード５０」と表記する）の内部構成の一例を示す図である。パケットトランスポートノード５０の主たる内部構成は、図４に示すオープンフロースイッチ１０の主たる内部構成に一致する。そのため、パケットトランスポートノード５０の内部構成に関する詳細な説明を省略する。

オープンフロースイッチ１０とパケットトランスポートノード５０の相違点は、テーブルＤＢ１３に登録される処理規則が異なる点である。テーブルＤＢ１３に登録される処理規則が異なれば、アクション実行部１４２が、当該処理規則に従って実行するパケット処理の内容も相違する。

図７は、パケットトランスポートノード５０−１のテーブルＤＢ１３に設定されているテーブルの例である。図７の例では、パケットトランスポートノード５０−１が受け付けるＴＣＰ／ＩＰフローを疑似回線１又は疑似回線２を使用してパケットの転送を実現する処理規則が設定されている。送信元ＩＰアドレスにＡ１が設定され、宛先ＩＰアドレスとしてＡ２が設定されたＴＣＰ／ＩＰフローを受け付けた場合、図７の上から１番目の処理が実行される。パケットトランスポートノード５０−１が、このような受信パケット（送信元ＩＰアドレス＝Ａ１、宛先ＩＰアドレス＝Ａ２）を受信すると、パケットトランスポートノード５０−１のテーブル検索部１４１は、図７のテーブルの上から１番目の処理規則を、受信パケットに適合する処理規則として探し出す。そして、パケットトランスポートノード５０−１のアクション実行部１４２は、そのインストラクションフィールドに示された内容に従って、パケット処理する（疑似回線１を使用する）。より具体的には、パケットトランスポートノード５０−１のアクション実行部１４２は、疑似回線１に対応したＭＰＬＳラベルを使用して受信パケットをカプセル化する。パケットトランスポートノード５０−１は、カプセル化後のパケットをパケットトランスポートノード５０−２に向けて転送する。同様に、パケットトランスポートノード５０−１が、送信元ＩＰアドレス＝Ｃ１、宛先ＩＰアドレス＝Ｃ２のパケットを受信すると、疑似回線２を使用してパケットを転送する。なお、パケットトランスポートノード５０は、受信パケットに対応する処理規則が存在しない場合、制御装置２０に対して処理規則の設定を要求する。失効条件には、オープンフロースイッチ１０と同様に、生存時間が設定される。

このように、パケットトランスポートノード５０は、制御装置２０が設定する処理規則に従い、受信したパケットを転送する際の疑似回線を選択する。換言するならば、パケットトランスポートノード５０が受け取るＴＣＰ／ＩＰフローごとに、当該ＴＣＰ／ＩＰフローを収容する疑似回線を、制御装置２０が決定する。

図８は、制御装置２０の構成例を表したブロック図の一例である。制御装置２０は、ネットワーク構成管理部２１と、ネットワーク構成データベース（ネットワーク構成ＤＢ）２２と、制御メッセージ処理部２３と、経路・アクション計算部２４と、ネットワーク経路データベース（ネットワーク経路ＤＢ）２５と、処理規則管理部２６と、処理規則データベース（処理規則ＤＢ）２７と、オープンフロースイッチ１０及びパケットトランスポートノード５０との通信を行うノード通信部２８と、を含んで構成される。

ネットワーク構成管理部２１は、ノード通信部２８を介して、制御装置２０が制御対象とする通信システムに含まれるノード（オープンフロースイッチ１０及びパケットトランスポートノード５０）のプロパティを集約することで、通信システムのネットワーク構成を管理する。より具体的には、制御装置２０の初期起動（ブート）時、又は、定期的に、オープンフロースイッチ１０及びパケットトランスポートノード５０に対して、それぞれのプロパティに関する送信要求を行う。要求を受けたオープンフロースイッチ１０等は、自らのプロパティを制御装置２０に応答する。ネットワーク構成管理部２１は、これらの応答を集約し、ネットワーク構成ＤＢ２２に登録する。

図９は、オープンフロースイッチ１０−１に関するプロパティを集約した一例を示す図である。図９から、オープンフロースイッチ１０−１の接続先は、オープンフロースイッチ１０−２及び１０−３であることが理解できる。また、オープンフロースイッチ１０−２に向けてパケットを転送する際に選択することができるポートは２ポート存在し、それぞれ、パケットトランスポートノード５０−１と５０−３に接続されている。ネットワーク構成管理部２１は、このような情報を集約し、ネットワーク構成ＤＢ２２に登録する。

図１０は、パケットトランスポートノード５０−１及び５０−３に関するプロパティの一例を示す図である。図１０から、パケットトランスポートノード５０−１のポートは、パケットトランスポートノード５０−２と接続されていることが理解できる。同様に、パケットトランスポートノード５０−３のポートは、パケットトランスポートノード５０−４と接続されている。また、パケットトランスポートノード５０−１とパケットトランスポートノード５０−２の間で形成可能な疑似回線は、疑似回線１−１〜１−３の３回線であることが分かる。さらに、パケットトランスポートノード５０−３とパケットトランスポートノード５０−４の間で形成可能な疑似回線は、疑似回線２−１〜２−２の２回線である。なお、図１０に示すパケットトランスポートノード間に形成可能な疑似回線の本数は例示であって、図１０に示す本数に限定する趣旨ではない。

ネットワーク構成管理部２１は、このような情報を集約し、ネットワーク構成ＤＢ２２に登録する。

制御メッセージ処理部２３は、オープンフロースイッチ１０やパケットトランスポートノード５０から受信した制御メッセージを解析して、制御装置２０内の該当する処理手段に制御メッセージ情報を引き渡す。

経路・アクション計算部２４は、ネットワーク構成ＤＢ２２に格納されているネットワーク構成と、処理規則ＤＢ２７に格納されているネットワーク経路と、に基づいてＴＣＰ／ＩＰフローごとのネットワーク経路を計算する。より具体的には、経路・アクション計算部２４は、オープンフロースイッチ１０における受信パケットの転送経路を決定する。あるいは、経路・アクション計算部２４は、パケットトランスポートノード５０における受信パケットを転送する際に使用する疑似回線を決定する。

経路・アクション計算部２４は、計算したネットワーク経路をネットワーク経路ＤＢ２５に登録する。また、経路・アクション計算部２４は、計算したネットワーク経路を処理規則管理部２６に引き渡す。

図１１は、ネットワーク経路ＤＢ２５に格納されているネットワーク経路の一例を示す図である。なお、以降の説明及び図面において、ＴＣＰ／ＩＰフローを、フローＩＤにより識別する。フローＩＤが異なるＴＣＰ／ＩＰフローは、送信元ＩＰアドレスと宛先ＩＰアドレスの組み合わせが異なるものとする。

図１１を参照すると、フローＩＤがＩＤ１〜ＩＤ１０のＴＣＰ／ＩＰフローは、オープンフロースイッチ１０−１からオープンフロースイッチ１０−２の論理経路で転送される。一方、ＩＤ１１及びＩＤ１２のＴＣＰ／ＩＰフローは、オープンフロースイッチ１０−１からオープンフロースイッチ１０−３の論理経路で転送される。また、ＩＤ１〜ＩＤ３のＴＣＰ／ＩＰフローは、疑似回線１−１に収容される。ＩＤ４及びＩＤ５のＴＣＰ／ＩＰフローは、疑似回線１−２に収容される。ＩＤ６及びＩＤ７のＴＣＰ／ＩＰフローは、疑似回線１−３に収容される。ＩＤ８及びＩＤ９のＴＣＰ／ＩＰフローは、疑似回線２−１に収容される。ＩＤ１０のＴＣＰ／ＩＰフローは、疑似回線２−２に収容される。

経路・アクション計算部２４は、ネットワーク構成ＤＢ２２に登録されたネットワーク構成と、ネットワーク経路ＤＢ２５に登録されたネットワーク経路と、に基づいて、未知のＴＣＰ／ＩＰフローを収容する論理経路及び疑似回線を計算する。また、経路・アクション計算部２４は、処理規則ごとの失効条件を算出して、各処理規則の失効条件フィールドに設定する値を決定する手段としても機能する。例えば、経路・アクション計算部２４は、オープンフロースイッチ１０又はパケットトランスポートノード５０に、各ＴＣＰ／ＩＰフローに対応した処理規則の生存時間を決定する。なお、処理規則の生存時間の決定には、予め定めた値を使用することができる。あるいは、送信元ＩＰアドレス、宛先ＩＰアドレス、ポート番号等の情報を用いて、処理規則の生存時間を個別に設定してもよい。

処理規則管理部２６は、オープンフロースイッチ１０及びパケットトランスポートノード５０に設定する処理規則を管理する。具体的には、経路・アクション計算部２４にて計算されたネットワーク経路に基づき、オープンフロースイッチ１０及びパケットトランスポートノード５０に設定する処理規則を生成し、それぞれの処理規則を処理規則ＤＢ２７に登録する。また、オープンフロースイッチ１０等からの処理規則削除通知などにより、オープンフロースイッチ１０に設定された処理規則に変更が生じた場合にも、対応して処理規則ＤＢ２７の内容を更新する。

処理規則ＤＢ２７では、オープンフロースイッチ１０及びパケットトランスポートノード５０に設定する処理規則を記憶する。

なお、図４、図６に示したオープンフロースイッチ１０、パケットトランスポートノード５０、及び図８に示す制御装置２０の各部（処理手段）は、これらの装置を構成するコンピュータに、そのハードウェアを用いて、後述する各処理を実行させるコンピュータプログラムにより実現することもできる。

続いて、本実施形態の動作例について図面を参照して説明する。なお、図１２は例示であり、本実施形態に係る通信システムの動作は図１２のシーケンスに限定されない。図１２は、第１の実施形態に係る通信システムの動作を説明するためのシーケンス図である。また、以下の説明では、制御装置２０のネットワーク経路ＤＢ２５には、図１１に示すネットワーク経路が登録されているものとする。さらに、オープンフロースイッチ１０−１に関するプロパティは図９に示す内容であり、パケットトランスポートノード５０−１及び５０−３に関するプロパティは図１０に示す内容とする。

このような状況において、オープンフロースイッチ１０−１が通信端末３０から、未知のＴＣＰ／ＩＰフローを受け付ける（図１２のステップＳ００１）。なお、当該ＴＣＰ／ＩＰフローのフローＩＤをＩＤ１３とする。

当該ＴＣＰ／ＩＰフローに対応するパケットを受信したオープンフロースイッチ１０−１では、テーブルから受信パケットに適合するマッチフィールドを持つ処理規則を検索するが、見つからない。そのため、オープンフロースイッチ１０−１は、制御装置２０に対し、受信パケットを添えて処理規則の設定を要求する（図１２のステップＳ００２；Ｐａｃｋｅｔ−Ｉｎ）。

要求を受けた制御装置２０は、フローＩＤがＩＤ１３であるＴＣＰ／ＩＰフローを収容するネットワーク経路を計算し、オープンフロースイッチ及びパケットトランスポートノードに設定する処理規則を生成する。ＩＤ１３のＴＣＰ／ＩＰフローに対するネットワーク経路は、オープンフロースイッチ１０−１と１０−２間の論理経路、かつ、疑似回線２−２を使用するものと計算され、該当する処理規則が生成されたとする。なお、制御装置２０におけるネットワーク経路の計算及び処理規則の生成についての詳細は後述する。

処理規則を生成した制御装置２０は、オープンフロースイッチ１０−１及びパケットトランスポートノード５０−３に処理規則を設定する（図１２のステップＳ００３；ＦｌｏｗＭｏｄ）。また、制御装置２０は、オープンフロースイッチ１０−１に対し、ステップＳ００２で受信したパケットを戻し、当該パケットを転送するように指示する（図１２のステップＳ００４；Ｐａｃｋｅｔ−Ｏｕｔ）。

上記の指示及び処理規則に基づいて、オープンフロースイッチ１０−１は受信パケットをパケットトランスポートノード５０−３に向けて転送する（図１２のステップＳ００５）。また、オープンフロースイッチ１０−１から転送されたパケットを受信したパケットトランスポートノード５０−３は、設定された処理規則に従い、ＩＤ１３のＴＣＰ／ＩＰフローを疑似回線２−２に収容する（図１２のステップＳ００５）。パケットトランスポートノード５０−３から転送されたパケットは、パケットトランスポートノード５０−４を介して、オープンフロースイッチ１０−２に到達する。

ＩＤ１３のＴＣＰ／ＩＰフローに対応する処理規則が設定された後は、オープンフロースイッチ１０−１及びパケットトランスポートノード５０−３は、制御装置２０に問い合せることなく、ＩＤ１３のＴＣＰフローに対応するパケットをオープンフロースイッチ１０−２に転送する（図１２のステップＳ００６）。

次に、制御装置２０におけるネットワーク経路の計算及び処理規則の設定について説明する。図１３は、制御装置２０の動作の一例を示すフローチャートである。なお、上述したＩＤ１３のＴＣＰ／ＩＰフローに関するネットワーク経路の計算及び処理規則の設定を例に取り、ネットワーク経路の計算及び処理規則の設定を説明する。

ステップＳ１０１において、経路・アクション計算部２４は、制御メッセージ処理部２３から、ＩＤ１３のＴＣＰ／ＩＰフローに対するネットワーク経路の計算を指示される。

ステップＳ１０２において、経路・アクション計算部２４は、受信パケットの宛先ＩＰアドレスからオープンフロースイッチ１０−１からオープンフロースイッチ１０−２又は１０−３のいずれかにパケットを転送すべきか判断する。本ステップにおいて、ＩＤ９のＴＣＰ／ＩＰフローを収容する論理経路が決定される。例えば、その際の判断は、制御装置２０が有するルーティングテーブルに従い、受信パケットの転送先が決定される。ここでは、上記の受信パケットは、オープンフロースイッチ１０−２に転送されるべきパケットと判断されたとする。

ステップＳ１０３において、経路・アクション計算部２４は、オープンフロースイッチ１０−１からオープンフロースイッチ１０−２に至る論理経路を実現可能な疑似回線の候補を列挙する。その際、経路・アクション計算部２４は、図９に示すオープンフロースイッチ１０−１に関するプロパティと、図１０に示すパケットトランスポートノード５０−１及び５０−３に関するプロパティを、ネットワーク構成ＤＢ２２から取得する。図９及び図１０を参照すると、パケットトランスポートノード５０−１と５０−２の間に形成される疑似回線１−１〜１−３と、パケットトランスポートノード５０−３と５０−４の間に形成される疑似回線２−１〜２−２の５本の疑似回線が候補となる。

ステップＳ１０４において、経路・アクション計算部２４は、列挙された疑似回線のそれぞれについて、統計処理を実施する。より具体的には、それぞれの疑似回線に収容されているＴＣＰ／ＩＰフローの総数を計数する。あるいは、経路・アクション計算部２４が実施する統計処理には、それぞれの疑似回線に収容されているＴＣＰ／ＩＰフローの平均値の算出、移動平均の算出、最大値や最小値の算出等のいずれか、又は、これらの任意の組み合わせ等を用いることも可能である。その際、経路・アクション計算部２４は、ネットワーク経路ＤＢ２５に記憶されたネットワーク経路を利用する。例えば、図１１に示された疑似回線の中から、候補となる疑似回線を抽出し、その本数を計数する。図１４は、候補となる疑似回線に収容されているＴＣＰ／ＩＰフローの総数をまとめた図である。

ステップＳ１０５において、経路・アクション計算部２４は、候補となる疑似回線に収容されているＴＣＰ／ＩＰフローの数が最小である疑似回線を決定する。図１４の例では、疑似回線２−２が該当する。本ステップが終了した時点において、ＩＤ１３のＴＣＰ／ＩＰフローを収容する論理経路及び疑似回線が確定する。

ステップＳ１０６において、経路・アクション計算部２４は、確定したＩＤ１３のＴＣＰ／ＩＰフローを、ネットワーク経路ＤＢ２５に記憶されているネットワーク経路に反映する（ネットワーク経路ＤＢ２５の更新）。より具体的には、ＩＤ１３のＴＣＰ／ＩＰフローの収容先は以下のように確定している。
・論理経路；オープンフロースイッチ１０−１から１０−２に至る論理経路に収容する。
・疑似回線；疑似回線２−２に収容する。

経路・アクション計算部２４は、この確定したネットワーク経路をネットワーク経路ＤＢ２５に登録する。図１５は、図１１に対してＩＤ１３のＴＣＰ／ＩＰフローに対応するネットワーク経路を反映した図である。また、経路・アクション計算部２４は、処理規則管理部２６に対して確定したネットワーク経路を引き渡す。

ステップＳ１０７において、処理規則管理部２６は、引き渡されたネットワーク経路から、オープンフロースイッチ１０−１及びパケットトランスポートノード５０−３に設定する処理規則を生成する。ここでは、ネットワーク経路として疑似回線２−２を使用するので、オープンフロースイッチ１０−１に対して、パケットトランスポートノード５０−３向きのポートにＩＤ１３のＴＣＰ／ＩＰフローに対応する受信パケットを転送する処理規則を生成する。また、処理規則管理部２６は、パケットトランスポートノード５０−３に対しては、疑似回線２−２を使用する処理規則を生成する。

ステップＳ１０８において、処理規則管理部２６は、生成した処理規則を処理規則ＤＢ２７に登録する。また、処理規則管理部２６は、制御メッセージ処理部２３に対して、生成した処理規則をオープンフロースイッチ１０−１及びパケットトランスポートノード５０−３に対して、設定する指示を行う。以上が、制御装置２０におけるネットワーク経路の計算及び処理規則の設定に関する説明である。

なお、本実施形態に係る制御装置２０は、オープンフロースイッチ１０及びパケットトランスポートノード５０に対して処理規則を設定する場合について説明した。しかし、制御装置２０が制御対象とする通信システムに使用する装置及びその接続形態においては、オープンフロースイッチ１０又はパケットトランスポートノード５０のいずれかに限り処理規則の設定が必要な場合もある。例えば、オープンフロースイッチ１０が、１つの出力ポートを備える場合には、受信パケットを廃棄する等を除けば、当該出力ポートにパケットする処理規則が設定される。この場合、通信フローごとのパケットの振り分けは、パケットトランスポートノード５０において実現されることになる。あるいは、本実施形態においては、制御装置２０は、複数のオープンフロースイッチ１０やパケットトランスポートノード５０を制御対象とする場合について説明した。しかし、ネットワークの構成によっては、制御装置２０が制御の対象とする機器が、複数存在しない場合も存在する。

このように、本実施形態に係る通信システムでは、オープンフロースイッチ１０に設定する処理規則に規定する通信フローの収容先を決定する際に、オープンフロースイッチ１０が属する層（ネットワーク層；第３層）とは異なる層（データリンク層；第２層）に関する情報である疑似回線の本数を使用する。その結果、ＴＣＰ／ＩＰフローが収容される疑似回線に偏りが生じず、通信システム全体を効率的に運用することができる。例えば、上述したＩＤ１３のＴＣＰ／ＩＰフローを収容する疑似回線を決定する際に、既に疑似回線に収容されているＴＣＰ／ＩＰフローの総数を考慮しなければ、パケットトランスポートノード５０−１と５０−２の間に形成されている疑似回線が使用される可能性がある。オープンフロースイッチ１０−１において、受信パケットの転送ポートが、パケットトランスポートノード５０−３向きのポートではなく、パケットトランスポートノード５０−１向きのポートに決定されてしまう恐れがある。

ここで、ＩＤ１３のＴＣＰ／ＩＰフローが生じる前に、パケットトランスポートノード５０−１と５０−２の間の疑似回線には７本のＴＣＰ／ＩＰフローが収容されている（図１１参照）。また、パケットトランスポートノード５０−３と５０−４の間の疑似回線には３本のＴＣＰ／ＩＰフローが収容されている（図１１参照）。このような状況において、ＩＤ１３のＴＣＰ／ＩＰフローをパケットトランスポートノード５０−１と５０−２の間の疑似回線に収容するのは不利である。即ち、ＩＤ１３のＴＣＰ／ＩＰフローをパケットトランスポートノード５０−３と５０−４の間の疑似回線に収容する方が、通信システムにおける負荷の分散及び性能向上（帯域の確保、低遅延等）に寄与する。以上のように、オープンフローによる制御対象を拡張することで、通信システム全体を効率的に運用することができる。

［第２の実施形態］
続いて、第２の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

本実施形態に係る通信システムでは、オープンフロースイッチ１０及びパケットトランスポートノード５０に加え、パケットトランスポートノード間を光ファイバケーブルで繋ぐ光クロスコネクトも制御装置の制御対象とする。本実施形態に係る通信システムのオープンフロースイッチ間及びパケットトランスポートノード間の構成は、図２及び図３に示す構成と同一とする。そのため、本実施形態に係る通信システムにおける図２及び図３に相当する説明は省略する。

図１６は、図３に示すパケットトランスポートノード５０−１及び５０−２の間の接続構成の一例を示す図である。図１６を参照すると、パケットトランスポートノード５０−１と５０−２の間の通信を実現する光クロスコネクト６０−１〜６０−４（ＯＸＣ６０−１〜ＯＸＣ６０−４）を含む構成が示されている。パケットトランスポートノード５０−１と、光クロスコネクト６０−１及び６０−３は、イーサネットケーブル等を介して接続する。同様に、パケットトランスポートノード５０−２は、光クロスコネクト６０−２及び６０−４と接続されている。

光クロスコネクト６０−１と６０−２の間は、光ファイバケーブルを用いて接続する。光クロスコネクト６０−３と６０−４の接続も同様である。光クロスコネクト間において、パケットトランスポートノード５０−１と５０−２を繋ぐ光学的伝送路（光パス）を形成し、光データを伝送する。光クロスコネクト間の通信は、波長分割多重化伝送方式（ＷＤＭ；Wavelength Division Multiplex）が使用され、複数の波長を用いた光信号の伝送が行われる。光クロスコネクト間で、光データを伝送する際に使用する波長を指定することで、複数の光パスを形成することができる。図１６に示す例では、光クロスコネクト６０−１と６０−２の間で、２本の光パスを形成している（２つの異なる波長を使用している）。同様に、光クロスコネクト６０−３と６０−４の間でも、２本の光パスを形成している。なお、図１６では、理解の容易のために、光クロスコネクト６０−１と光クロスコネクト６０−４の間や、光クロスコネクト６０−３と光クロスコネクト６０−２の間の接続は図示していない。しかし、これらの光クロスコネクト間に光パスを形成することも可能である。さらに、各光クロスコネクト間に形成する光パスの数を２本としているが、これは例示であって、光パスの数を限定する趣旨では無い。

パケットトランスポートノード５０−１が、パケットトランスポートノード５０−２に向けてパケットを転送する際には、パケットを光クロスコネクト６０−１に転送するか、光クロスコネクト６０−３に転送するか、のいずれかを選択する（ポートを選択する）。パケットトランスポートノード５０−２は、光クロスコネクト６０−２又は６０−４からパケットを受信し、処理規則に従ってパケットを処理する。このように、パケットトランスポートノード５０−１と５０−２は、複数の光クロスコネクト間に形成する複数の光パスを用いて接続される。

制御装置２０ａは、光クロスコネクト６０−１〜６０−４に対して、各光クロスコネクトがパケットを受け取った際の処理を規定する処理規則を設定する。より具体的には、制御装置２０ａは、各光クロスコネクトが受け取るＴＣＰ／ＩＰフローに応じて、ＴＣＰ／ＩＰフローを収容する光パスを設定する。例えば、光クロスコネクト６０−１において、あるＴＣＰ／ＩＰフローについては光パス１に収容し、別のＴＣＰ／ＩＰフローについては光パス２に収容する、といった処理規則を設定する。

ＴＣＰ／ＩＰフローを収容する光パスの決定（ＴＣＰ／ＩＰフローの振り分け）は、受信パケットの転送に使用する波長を指定することで実現する。波長を指定することで、各光クロスコネクト間で形成することができる複数の光パスの中から、特定の光パスを指定できる。

光クロスコネクト６０−１〜６０−４は、制御装置２０ａが設定する処理規則に従い、パケット処理を行う。なお、受信パケットのマッチフィールドに適合する処理規則が存在しない場合には、光クロスコネクト６０−１〜６０−４は、当該受信パケットに対する処理を制御装置２０ａに問い合わせる。問い合わせを受けた制御装置２０ａは、当該受信パケットに対する処理規則を計算し、光クロスコネクト６０−１〜６０−４に設定する。

以上のように、本実施形態に係る通信システムにおいては、オープンフロースイッチ、パケットトランスポートノード及び光クロスコネクトが制御装置２０ａの制御対象である。本実施形態に係る通信システムに含まれるオープンフロースイッチ及びパケットトランスポートノードの構成及び動作は、第１の実施形態における説明と相違する点は存在しないので、さらなる説明を省略する。

図１７は、光クロスコネクト６０（以下、光クロスコネクト６０−１〜６０−４を特に区別する必要のないときは「光クロスコネクト６０」と表記する）の内部構成の一例を示す図である。光クロスコネクト６０の主たる内部構成は、図４に示すオープンフロースイッチ１０の主たる内部構成に一致する。そのため、光クロスコネクト６０の内部構成に関する詳細な説明は省略する。

オープンフロースイッチ１０と光クロスコネクト６０の相違点は、テーブルＤＢ１３に登録される処理規則が異なる点である。テーブルＤＢ１３に登録される処理規則が異なれば、アクション実行部１４２が、当該処理規則に従って実行するパケット処理の内容も相違する。

図１８は、光クロスコネクト６０−１のテーブルＤＢ１３に設定されているテーブルの例である。図１８の例では、光クロスコネクト６０−１が受け付けたＴＣＰ／ＩＰフローを光パス１又は光パス２を使用してパケットの転送を実現する処理規則が設定されている。送信元ＩＰアドレスにＡ１が設定され、宛先ＩＰアドレスとしてＡ２が設定されたＴＣＰ／ＩＰフローを受け付けた場合、図１８の上から１番目の処理が実行される。光クロスコネクト６０−１が、このような受信パケット（送信元ＩＰアドレス＝Ａ１、宛先ＩＰアドレス＝Ａ２）を受信すると、光クロスコネクト６０−１のテーブル検索部１４１は、図１８のテーブルの上から１番目の処理規則を、受信パケットに適合する処理規則として探し出す。そして、光クロスコネクト６０−１のアクション実行部１４２は、そのインストラクションフィールドに示された内容に従って、パケット処理する（光パス１を使用する）。より具体的には、光クロスコネクト６０−１のアクション実行部１４２は、光パス１に対応した波長を使用して受信パケットを転送する。光クロスコネクト６０−１は、パケットを光クロスコネクト６０−２に向けて転送する。同様に、光クロスコネクト６０−１が、送信元ＩＰアドレス＝Ｄ１、宛先ＩＰアドレス＝Ｄ２のパケットを受信すると、光パス２を使用してパケットを転送する。なお、光クロスコネクト６０は、受信パケットに対応する処理規則が存在しない場合、制御装置２０ａに対して処理規則の設定を要求する。また、失効条件には、オープンフロースイッチ１０と同様に、生存時間が設定される。なお、ここでは、パケットの送信元ＩＰアドレスと宛先ＩＰアドレスを判定条件として用いる例を示したが、任意の判定条件を使用することも可能である。例えば、入力ポート番号を判定条件とすることも可能である。

このように、光クロスコネクト６０では、制御装置２０ａが設定する処理規則に従い、受信したパケットを転送する際の疑似回線を選択する。換言するならば、光クロスコネクト６０が受け取るＴＣＰ／ＩＰフローごとに、当該ＴＣＰ／ＩＰフローを収容する光パスを、制御装置２０ａが決定する。

次に、制御装置２０ａについて説明する。

制御装置２０と制御装置２０ａは、以下の２点が相違する。第１に、制御装置２０ａは光クロスコネクトを制御可能（通信可能）である。第２に、未知にフローに対するネットワーク経路の計算方法が相違する。即ち、制御装置２０と制御装置２０ａの内部構成について相違する点は存在しないので、制御装置２０ａについて図８に相当する説明は省略する。なお、制御装置２０ａは、光クロスコネクト６０も制御対象とするため、ネットワーク構成管理部２１は、ノード通信部２８を介して、光クロスコネクト６０のプロパティを取得する。ネットワーク構成管理部２１は、オープンフロースイッチ等に加え、光クロスコネクト６０のプロパティを集約して、通信システムのネットワーク構成を管理する。

制御装置２０ａからプロパティの送信要求を受けた光クロスコネクト６０は、自らのプロパティを制御装置２０ａに応答する。図１９は、光クロスコネクト６０−１及び６０−３に関するプロパティを集約した一例を示す図である。図１９から、光クロスコネクト６０−１のポートは、光クロスコネクト６０−２と接続されていると理解できる。同様に、光クロスコネクト６０−３のポートは、光クロスコネクト６０−４と接続されている。また、光クロスコネクト６０−１と光クロスコネクト６０−２の間で形成可能な光パスは、光パス１−１〜１−３の３経路である。さらに、光クロスコネクト６０−３と光クロスコネクト６０−４の間で形成可能な光パスは、光パス２−１〜２−２の２経路である。なお、図１９に示す光クロスコネクト間に形成可能な光パスの本数は例示であって、図１９に示す本数に限定する趣旨ではない。ネットワーク構成管理部２１は、このような情報を集約し、ネットワーク構成ＤＢ２２に登録する。

制御装置２０ａは、光クロスコネクト６０も制御対象とするため、ネットワーク経路ＤＢ２５に記憶するネットワーク経路に関する情報が追加される。図２０は、ネットワーク経路ＤＢ２５に格納されているネットワーク経路の一例を示す図である。図２０を参照すると、フローＩＤがＩＤ２１〜ＩＤ３０のＴＣＰ／ＩＰフローは、オープンフロースイッチ１０−１からオープンフロースイッチ１０−２の論理経路で転送される。一方、ＩＤ３１及びＩＤ３２のＴＣＰ／ＩＰフローは、オープンフロースイッチ１０−１からオープンフロースイッチ１０−３の論理経路で転送される。また、ＩＤ２１〜ＩＤ２３のＴＣＰ／ＩＰフローは、疑似回線１−１に収容される。ＩＤ２４及びＩＤ２５のＴＣＰ／ＩＰフローは、疑似回線１−２に収容される。ＩＤ２６及びＩＤ２７のＴＣＰ／ＩＰフローは、疑似回線１−３に収容される。ＩＤ２８及びＩＤ２９のＴＣＰ／ＩＰフローは、疑似回線２−１に収容される。ＩＤ３０のＴＣＰ／ＩＰフローは、疑似回線２−２に収容される。さらに、ＩＤ２１のＴＣＰ／ＩＰフローは、光パス１−１に収容される。ＩＤ２２及びＩＤ３０のＴＣＰ／ＩＰフローは、光パス１−２に収容される。ＩＤ２３及びＩＤ２９のＴＣＰ／ＩＰフローは、光パス１−３に収容される。ＩＤ２４及びＩＤ２８のＴＣＰ／ＩＰフローは、光パス２−１に収容される。ＩＤ２５〜ＩＤ２７のＴＣＰ／ＩＰフローは、光パス２−２に収容される。

経路・アクション計算部２４は、ネットワーク構成ＤＢ２２に登録されたネットワーク構成と、ネットワーク経路ＤＢ２５に登録されたネットワーク経路と、に基づいて、未知のＴＣＰ／ＩＰフローを収容する論理経路、疑似回線及び光パスを計算する。

続いて、本実施形態の動作例について図面を参照して説明する。

上述したように、本実施形態に係る制御装置２０ａは、未知のフローに対するネットワーク経路の計算方法が、制御装置２０と異なる。より具体的には、経路・アクション計算部２４におけるＴＣＰ／ＩＰフローごとのネットワーク経路の計算が異なる。そこで、制御装置２０ａにおけるネットワーク経路の計算及び処理規則の設定について説明する。

図２１は、制御装置２０ａの動作の一例を示すフローチャートである。図２１において、図１３に示す動作例と相違するのは、ステップＳ２０３〜Ｓ２０７における動作である。従って、他のステップに関する説明を省略する。なお、未知のＴＣＰ／ＩＰフローのＩＤをＩＤ３３とする。

ステップＳ２０３において、経路・アクション計算部２４は、オープンフロースイッチ１０−１からオープンフロースイッチ１０−２に至る論理経路を実現可能な光パスの候補を列挙する。その際、経路・アクション計算部２４は、オープンフロースイッチ１０−１に関するプロパティと、パケットトランスポートノード５０−１及び５０−３に関するプロパティと、光クロスコネクト６０−１及び６０−３に関するプロパティと、をネットワーク構成ＤＢ２２から取得する。図９、図１０及び図１９を参照すると、光クロスコネクト６０−１と６０−２の間に形成される光パス１−１〜１−３と、光クロスコネクト６０−３と６０−４の間に形成される光パス２−１〜２−２の５本の光パスが候補となる。

ステップＳ２０４において、経路・アクション計算部２４は、列挙された光パスのそれぞれについて、統計処理を実施する。より具体的には、それぞれの光パスに収容されているＴＣＰ／ＩＰフローの総数を計数する。その際、経路・アクション計算部２４は、ネットワーク経路ＤＢ２５に記憶されたネットワーク経路を利用する。例えば、図２０に示された光パスの中から、候補となる光パスを抽出し、その本数を計数する。図２２は、候補となる光パスに収容されているＴＣＰ／ＩＰフローの総数をまとめた図である。

ステップＳ２０５において、経路・アクション計算部２４は、候補となる光パスに収容されているＴＣＰ／ＩＰフローの数が最小である光パスを決定する。図２２の例では、光パス１−１が該当する。本ステップが終了した時点において、ＩＤ３３のＴＣＰ／ＩＰフローを収容する論理経路、疑似回線及び光パスが確定する。最終的にＩＤ３３のＴＣＰ／ＩＰフローを収容すべき光パスは、光パス１−１と確定する。光パスが確定すると、使用する疑似回線が確定し、オープンフロースイッチ１０−１における受信パケットの転送先もまた確定するためである。

ステップＳ２０６において、経路・アクション計算部２４は、確定したＩＤ３３のＴＣＰ／ＩＰフローを、ネットワーク経路ＤＢ２５に記憶されているネットワーク経路に反映する（ネットワーク経路ＤＢ２５の更新）。より具体的には、ＩＤ３３のＴＣＰ／ＩＰフローの収容先は以下のように確定している。
・論理経路；オープンフロースイッチ１０−１から１０−２に至る論理経路に収容する。
・疑似回線；疑似回線１−１に収容する。
・光パス；光パス１−１に収容する。

経路・アクション計算部２４は、この確定したネットワーク経路をネットワーク経路ＤＢ２５に登録する。図２３は、図２０に対してＩＤ３３のＴＣＰ／ＩＰフローに対応するネットワーク経路を反映した図である。さらに、経路・アクション計算部２４から処理規則管理部２６に対して確定したネットワーク経路が引き渡される。

ステップＳ２０７において、処理規則管理部２６は、引き渡されたネットワーク経路から、オープンフロースイッチ１０−１、パケットトランスポートノード５０−１及び光クロスコネクト６０−１に設定する処理規則を生成する。上記の例では、ネットワーク経路として疑似回線１−１を使用するので、オープンフロースイッチ１０−１に対して、パケットトランスポートノード５０−１向きのポートにＩＤ３３のＴＣＰ／ＩＰフローに対応する受信パケットを転送する処理規則を生成する。また、処理規則管理部２６は、パケットトランスポートノード５０−１に対して、疑似回線１−１を使用する処理規則を生成する。さらに、処理規則管理部２６は、光クロスコネクト６０−１に対して、光パス１−１を使用する処理規則を生成する。以上が、制御装置２０ａにおけるネットワーク経路の計算及び処理規則の設定に関する説明である。

第１の実施形態に係る通信システムでは、光クロスコネクト６０に関する情報を考慮しないので、ＩＤ３３のＴＣＰ／ＩＰフローは、疑似回線２−２に収容される。しかし、疑似回線２−２が使用する光パス１−２には、既に２本のＴＣＰ／ＩＰフロー（ＩＤ２２及びＩＤ３０）が収容されている。一方、光パス１−１は、１つのＴＣＰ／ＩＰフロー（ＩＤ２１）に限り収容している。従って、未知のＴＣＰ／ＩＰフローを光パス１−２に収容するよりも、光パス１−１に収容するほうが、より通信システムの負荷の分散及び性能向上に寄与する。

なお、疑似回線が利用する光パスを形成する装置の一例として光クロスコネクトを用いて本実施形態に係る通信システムについて説明した。但し、使用する装置を光クロスコネクトに限定する趣旨ではない。光ルータ等の装置により光りパスを形成する通信システムであってもよい。

このように、本実施形態に係る通信システムでは、オープンフロースイッチ１０及びパケットトランスポートノード５０に設定する処理規則を生成する際に、光クロスコネクト６０が属する層（物理層；第１層）に関する情報である光パスの本数を使用する。その結果、ＴＣＰ／ＩＰフローが収容される光パスに偏りが生じず、より一層、通信システム全体を効率的に運用することができる。

［第３の実施形態］
続いて、第３の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

第２の実施形態では、パケットトランスポートノード間に１対の光クロスコネクトを備える通信システムについて説明した。本実施形態では、パケットトランスポートノード間に複数の光クロスコネクトを備える通信システムについて説明する。本実施形態に係る通信システムのオープンフロースイッチ間及びパケットトランスポートノード間の構成は、図２及び図３に示す構成と同一とする。そのため、本実施形態に係る通信システムにおける図２及び図３に相当する説明は省略する。

図２４は、図３に示すパケットトランスポートノード５０−１及び５０−２の間の接続構成の一例を示す図である。なお、図２４には本実施形態に係る制御装置２０ｂを図示していないが、光クロスコネクト７０−１〜７０−７は、制御装置２０ｂが設定する処理規則に従い、パケット処理を行う。

パケットトランスポートノード５０−１と５０−２の間には、３本の疑似回線が形成可能である。パケットトランスポートノード５０−１と５０−２の間に形成される疑似回線を疑似回線１〜３とする。また、それぞれの疑似回線は、複数の光クロスコネクトを経由する。図２４の光クロスコネクト７０−１〜７０−７の間には、光パス１〜光パス８が形成される。図２５は、３本の疑似回線と、それぞれの疑似回線に含まれる光パスと、の関係を示す図である。図２５によれば、例えば、疑似回線１には、光パス１、光パス４及び光パス７が含まれる。

疑似回線１により転送されるパケットは、光クロスコネクト７０−１、７０−２、７０−５及び７０−７を経由して、パケットトランスポートノード５０−２に到達する。なお、図２４は、通信システムの例示であって、通信システムの構成を図２４の構成に限定する趣旨ではない。

パケットトランスポートノード５０−１が、パケットトランスポートノード５０−２に向けてパケットを転送する際には、疑似回線１〜３のいずれかを選択する。

制御装置２０ｂは、光クロスコネクト７０−１〜７０−７に対して、各光クロスコネクトがパケットを受け取った際の処理を規定する処理規則を設定する。より具体的には、制御装置２０ｂは、各光クロスコネクトが受け取るＴＣＰ／ＩＰフローに応じて、ＴＣＰ／ＩＰフローを収容する光パスを設定する。例えば、光クロスコネクト７０−１において、あるＴＣＰ／ＩＰフローについては光パス１に収容し、他のＴＣＰ／ＩＰフローについては光パス２に収容し、さらにまた他のＴＣＰ／ＩＰフローについては光パス３に収容する、といった処理規則を設定する。

光クロスコネクト７０−１〜７０−７は、制御装置２０ｂが設定する処理規則に従い、パケット処理を行う。なお、受信パケットのマッチフィールドに適合する処理規則が存在しない場合には、光クロスコネクト７０−１〜７０−７は、当該受信パケットに対する処理を制御装置２０ｂに問い合わせる。問い合わせを受けた制御装置２０ｂは、当該受信パケットに対する処理規則を生成し、光クロスコネクト７０−１〜７０−７に設定する。

以上のように、本実施形態に係る通信システムにおいては、オープンフロースイッチ、パケットトランスポートノード及び光クロスコネクトが制御装置２０ｂの制御対象である。本実施形態に係る通信システムに含まれるオープンフロースイッチ及びパケットトランスポートノードの構成及び動作は、第１の実施形態における説明と相違する点は存在しないので、さらなる説明を省略する。また、光クロスコネクト７０（以下、光クロスコネクト７０−１〜７０−７を特に区別する必要のないときは「光クロスコネクト７０」と表記する）の内部構成についても、光クロスコネクト６０と相違する点は存在しない。

しかし、光クロスコネクト７０は、光パスを選択する際に、光データを伝送する際の波長を切り替えるのではなく、接続ポートを切り替えることで、光パスの選択を行う。例えば、光クロスコネクト７０−１では、光パス１を用いる際には、光クロスコネクト７０−２に向けたポートにパケットを伝送する。従って、光クロスコネクト７０のアクション実行部１４２は、処理規則に従って、パケットを転送する接続ポートを切り替える。なお、光クロスコネクト７０は、受信パケットに対応する処理規則が存在しない場合、制御装置２０ｂに対して処理規則の設定を要求する。

光クロスコネクト７０では、制御装置２０ｂが設定する処理規則に従い、受信したパケットを転送する際の光パスを選択する。換言するならば、光クロスコネクト７０が受け取るＴＣＰ／ＩＰフローごとに、当該ＴＣＰ／ＩＰフローを収容する光パスを、制御装置２０ｂが決定する。

次に、制御装置２０ｂについて説明する。制御装置２０ａと制御装置２０ｂは、未知のフローに対するネットワーク経路の計算方法が相違する。即ち、制御装置２０ａと制御装置２０ｂの内部構成について相違する点は存在しないので、制御装置２０ｂについてさらなる説明は省略する。また、制御装置２０ｂは、光クロスコネクト７０を制御対象とするため、ネットワーク経路ＤＢ２５では、光クロスコネクト７０を含むネットワーク経路を記憶する。

図２６は、ネットワーク経路ＤＢ２５に格納されているネットワーク経路の一例を示す図である。なお、図２６では記載を省略しているが、フローＩＤがＩＤ４１〜ＩＤ４３のＴＣＰ／ＩＰフローは、オープンフロースイッチ１０−１からオープンフロースイッチ１０−２の論理経路で転送される。また、ＩＤ４１〜ＩＤ４２のＴＣＰ／ＩＰフローは、それぞれ、疑似回線１〜３に収容される。さらに、ＩＤ４１のＴＣＰ／ＩＰフローは、光パス１、光パス４及び光パス７に収容される。ＩＤ４２のＴＣＰ／ＩＰフローは、光パス２、光パス５及び光パス７に収容される。ＩＤ４３のＴＣＰ／ＩＰフローは、光パス３、光パス６及び光パス８に収容される。

制御装置２０ｂの経路・アクション計算部２４は、ネットワーク構成ＤＢ２２に登録されたネットワーク構成と、ネットワーク経路ＤＢ２５に登録されたネットワーク経路と、に基づいて、未知のＴＣＰ／ＩＰフローを収容する論理経路、疑似回線及び光パスを計算する。

続いて、本実施形態の動作例について図面を参照して説明する。上述したように、本実施形態に係る制御装置２０ｂでは、未知のフローに対するネットワーク経路の計算方法が、制御装置２０ａとは異なる。より具体的には、経路・アクション計算部２４におけるＴＣＰ／ＩＰフローごとのネットワーク経路の計算が異なる。そこで、制御装置２０ｂにおけるネットワーク経路の計算及び処理規則の設定について説明する。

図２７は、制御装置２０ｂの動作の一例を示すフローチャートである。図２７において、図２１に示す動作例と相違するのは、ステップＳ３０３〜Ｓ３０７における動作である。従って、他のステップに関する説明を省略する。なお、未知のＴＣＰ／ＩＰフローのＩＤをＩＤ４４とする。

ステップＳ３０３において、経路・アクション計算部２４は、オープンフロースイッチ１０−１からオープンフロースイッチ１０−２に至る論理経路を実現可能な疑似回線の候補を列挙する。その際、経路・アクション計算部２４は、オープンフロースイッチ１０−１に関するプロパティと、パケットトランスポートノード５０−１及び５０−３に関するプロパティと、光クロスコネクト７０−１〜７０−７に関するプロパティと、をネットワーク構成ＤＢ２２から取得する。ここでは、オープンフロースイッチ１０−１からオープンフロースイッチ１０−２に至る論理経路を実現可能な疑似回線の候補として、疑似回線１〜３が列挙されたものとする。

ステップＳ３０４において、経路・アクション計算部２４は、列挙された疑似回線に含まれる光パスに基づいて、統計処理を実施する。その際、経路・アクション計算部２４は、ネットワーク経路ＤＢ２５に記憶されたネットワーク経路を利用する。より具体的には、経路・アクション計算部２４は、それぞれの疑似回線が使用する光パスが収容しているＴＣＰ／ＩＰフローの最大値を算出する。

図２６の例では、疑似回線１については、光パス１、光パス４及び光パス７が含まれている。それぞれの光パスに含まれるＴＣＰ／ＩＰフローを計数すると、光パス１は１本のＴＣＰ／ＩＰフロー、光パス４は１本のＴＣＰ／ＩＰフロー、光パス７は２本のＴＣＰ／ＩＰフロー、をそれぞれ含む。従って、疑似回線１が使用する光パスが収容するＴＣＰ／ＩＰフローの最大値は、２となる。同様に、疑似回線２及び３についても計算する。その結果、疑似回線２が使用する光パスが収容するＴＣＰ／ＩＰフローの最大値は、２となる。疑似回線３が使用する光パスが収容するＴＣＰ／ＩＰフローの最大値は、１となる。

経路・アクション計算部２４は、それぞれの疑似回線が使用する光パスに収容されているＴＣＰ／ＩＰフローの総数を、それぞれの疑似回線が使用する光ファイバケーブルの数で除した値を算出する。このような値は、それぞれの疑似回線が使用する光ファイバケーブル１本あたりに収容されているＴＣＰ／ＩＰフローの平均値とみなすことができる。

図２６の例では、それぞれの疑似回線について、収容されているＴＣＰ／ＩＰフローの平均値を算出すると、疑似回線１は１．３（４／３）、疑似回線２は１．３、疑似回線３は１となる。図２８は、疑似回線ごとに算出した最大値と平均値とをまとめた図である。

ステップＳ３０５において、経路・アクション計算部２４は、算出した最大値が最小である疑似回線を決定する。図２８の例では、疑似回線３の最大値は、１であるので、疑似回線３が選択される。本ステップが終了した時点において、ＩＤ４４のＴＣＰ／ＩＰフローを収容する疑似回線が確定する。最終的にＩＤ４４のＴＣＰ／ＩＰフローを収容すべき疑似回線は、疑似回線３と確定する。疑似回線が確定すると、使用する光パスが確定する。疑似回線の確定に伴い、オープンフロースイッチの転送先も確定するためである。

ステップＳ３０６において、経路・アクション計算部２４は、確定したＩＤ４４のＴＣＰ／ＩＰフローを、ネットワーク経路ＤＢ２５に記憶されているネットワーク経路に反映する（ネットワーク経路ＤＢ２５の更新）。より具体的には、ＩＤ４４のＴＣＰ／ＩＰフローの収容先は以下のように確定している。
・論理経路；オープンフロースイッチ１０−１から１０−２に至る論理経路に収容する。
・疑似回線；疑似回線３に収容する。
・光パス；光パス３、光パス６及び光パス８に収容する。

経路・アクション計算部２４は、この確定したネットワーク経路をネットワーク経路ＤＢ２５に登録する。

図２９は、図２６に対してＩＤ４４のＴＣＰ／ＩＰフローに対応するネットワーク経路を反映した図である。さらに、経路・アクション計算部２４から処理規則管理部２６に対して確定したネットワーク経路が引き渡される。

ステップＳ３０７において、処理規則管理部２６は、引き渡されたネットワーク経路から、オープンフロースイッチ１０−１、パケットトランスポートノード５０−１及び光クロスコネクト７０−１に設定する処理規則を生成する。ネットワーク経路として疑似回線３を使用するので、オープンフロースイッチ１０−１に対して、パケットトランスポートノード５０−１向きのポートにＩＤ４４のＴＣＰ／ＩＰフローに対応する受信パケットを転送する処理規則を生成する。

また、処理規則管理部２６は、パケットトランスポートノード５０−１に対して、疑似回線３を使用する処理規則を生成する。さらに、処理規則管理部２６は、光クロスコネクト７０−１に対して、ＩＤ４４のＴＣＰ／ＩＰフローを光クロスコネクト７０−４向きのポートに転送する処理規則を生成する。以上が、制御装置２０ｂにおけるネットワーク経路の計算及び処理規則の設定に関する説明である。

なお、図２７におけるステップＳ３０５において、経路・アクション計算部２４は、算出した最大値が最小である疑似回線を決定している。しかし、ネットワーク経路の状況次第では、それぞれの光パスが収容するＴＣＰ／ＩＰフローの最大値が一致する場合が存在する。そのような場合には、光ファイバケーブル１本あたりに収容されているＴＣＰ／ＩＰフローの数（上述した平均値）を考慮して、経路・アクション計算部２４は、疑似回線を決定する。

例えば、ネットワーク経路が図２９の状態とする。この場合に、未知のＴＣＰ／ＩＰフロー（ＩＤ４５とする）をいずれの疑似回線に収容するべきか検討する。図２９のネットワーク経路に対して、それぞれの疑似回線に含まれる光パスが収容する光パスの最大値と平均値を算出すると、図３０となる。

経路・アクション計算部２４は、図３０に示すように、それぞれの疑似回線についての最大値は２で一致しているので、最大値からは、ＩＤ４５のＴＣＰ／ＩＰフローをいずれの疑似回線に収容すべきか判断できない。そこで、経路・アクション計算部２４は、算出した平均値を使用して、ＩＤ４５のＴＣＰ／ＩＰフローを収容する疑似回線を決定する。より具体的には、算出した平均値が小さい疑似回線を選択する。図３０の例では、疑似回線１又は２の平均値が、疑似回線３よりも小さいため、疑似回線１又は２を選択する。

このように、経路・アクション計算部２４は、それぞれの疑似回線に含まれる光パスが収容するＴＣＰ／ＩＰフローの最大値だけではなく、光ファイバケーブル１本あたりに収容されているＴＣＰ／ＩＰフローの平均値に基づいて、未知のＴＣＰ／ＩＰフローを収容すべき疑似回線を決定する。

例えば、図２６に示すネットワーク経路において、疑似回線１又は２に未知のＴＣＰ／ＩＰフローを収容すると決定してしまうと、光パス７に、３本のＴＣＰ／ＩＰフローが収容される。この状態は、通信システム全体から見ると不均衡な状態であるといえる。即ち、既に２本のＴＣＰ／ＩＰフローが収容されている光パス７は極力使用せず、他の光パスを使用することが、通信システム全体の負荷分散及び性能向上に寄与する。

以上のように、本実施形態に係る通信システムでは、パケットトランスポートノード間に複数の光クロスコネクトが含まれる場合には、それぞれの疑似回線に含まれる光パスが収容するＴＣＰ／ＩＰフローの数に対して統計処理を行う。その結果、ＴＣＰ／ＩＰフローが収容される光パスに偏りが生じず、より一層、通信システム全体を効率的に運用することができる。

［第４の実施形態］
続いて、第４の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

第３の実施形態に係る制御装置２０ｂでは、それぞれの疑似回線に含まれる光パスが収容するＴＣＰ／ＩＰフローの数に対して統計処理を行い、ＴＣＰ／ＩＰフローの収容先を決定する。本実施形態に係る制御装置２０ｃでは、それぞれの光パスが使用する光ファイバケーブルの帯域（スループット；即ち、単位時間あたりに光ファイバケーブルにて転送されるデータ量）に基づき、ＴＣＰ／ＩＰフローを収容する疑似回線を決定する。本実施形態に係る通信システムの構成は、第３の実施形態に係る通信システムと相違する点は存在しないので、さらなる説明を省略する。また、制御装置２０ｃ、オープンフロースイッチ１０、パケットトランスポートノード５０及び光クロスコネクト７０の内部構成についても相違する点は存在しないので、さらなる説明を省略する。

制御装置２０ｃと制御装置２０ｂの相違点は、経路・アクション計算部２４における未知のフローに対するネットワーク経路の計算方法である。そこで、制御装置２０ｃにおける未知のフローに対するネットワーク経路の計算方法を説明する。

制御装置２０ｃの経路・アクション計算部２４は、それぞれの光パスが使用する光ファイバケーブルについて帯域を推定し、推定した帯域が最も小さい光ファイバケーブルを含む疑似回線を、未知のＴＣＰ／ＩＰフローを収容する疑似回線に設定する。なお、経路・アクション計算部２４は、以下の式（１）を使用して、光ファイバケーブルごとの帯域を推定する。

なお、Ｗはレシーブウィンドウ、Ｒはラウンドトリップディレイタイム、Ｐはパケットロス率、Ｃは定数、Ｘは各光ファイバケーブルに収容されているＴＣＰ／ＩＰフローの数、ωは各光ファイバケーブルのリンク帯域を示す。例えば、ラウンドトリップディレイタイムＲ、パケットロス率Ｐには、図２４に示すパケットトランスポートノード５０−１からパケットトランスポートノード５０−２の間でＭＰＬＳ−ＴＰのＯＡＭ（Operation，Administration and Management）の遅延計測機能（Delay Measurement）、ロス計測機能（Loss Measurement）を用いて、それぞれの疑似回線ごとに取得した値を使用することができる。

図２４に示すネットワーク構成において、それぞれの光パスと、それぞれの光パスが使用する光ファイバケーブルと、を対応付けて、各光ファイバケーブルの帯域を推定した結果について説明する。なお、光パスと光ファイバケーブルの対応付けとは、例えば、光パス１が使用する光ファイバケーブルを光ファイバケーブル１とする。

図３１は、図２４に示すネットワークを構成する光ファイバケーブルについて、上述した各パラメータの一例を示す図である。図３１における光ファイバケーブルの名称は、図２４の光パスの名称と対応している。例えば、光パス１を実現する光ファイバケーブルが光ファイバケーブル１である。なお、図３１及び図３２では、光ファイバケーブルを単にケーブルと表記する。

図２４を参照すると、光パス７には２本の疑似回線が収容されているので、光パス７に対応する光ファイバケーブル７に関するＴＣＰ／ＩＰフローの数Ｘは、２となる。他の光ファイバケーブルに関するＴＣＰ／ＩＰフローの数Ｘは、１である。また、各光ファイバケーブルが収容するＴＣＰ／ＩＰフローに関するレシーブウィンドウＷ、ラウンドトリップディレイタイムＲ及びパケットロス率Ｐは等しいものとする。それぞれの数値は、図３１に示す通りとする。但し、光ファイバケーブル３、６及び８のリンク帯域は、他の光ファイバケーブルよりも小さいものとする（他の光ファイバケーブルのリンク帯域の１／１０とする）。なお、図３１に示す各パラメータの値は例示であって、これらの値に限定する趣旨ではない。

制御装置２０ｃの経路・アクション計算部２４は、図３１に示すような、それぞれの光ファイバケーブルに関する情報を用いて、各疑似回線が使用する光ファイバケーブルごとの帯域について推定値を計算する。

図３２は、それぞれの疑似回線が使用する光ファイバケーブルごとの帯域推定値をまとめた図である。帯域推定値を計算した後、経路・アクション計算部２４は、それぞれの疑似回線ごとに、各疑似回線が使用する光ファイバケーブルの帯域推定値を合計する。すると、図３２に示すように、疑似回線１の帯域推定値の合計値は０．４、疑似回線２の帯域推定値の合計値も０．４、疑似回線３の帯域推定値の合計値は３となる。経路・アクション計算部２４は、帯域推定値の合計値が最も小さい疑似回線１又は２を、未知のＴＣＰ／ＩＰフローを収容すべき疑似回線と決定する。

本実施形態に係る通信システムでは、それぞれの疑似回線が使用する光ファイバケーブルについて、その帯域を推定し、帯域推定値の合計が小さい疑似回線を未知のＴＣＰ／ＩＰフローを収容すべき疑似回線に決定する。その結果、ＴＣＰ／ＩＰフローが収容される光パスに偏りが生じず、より一層、通信システム全体を効率的に運用することができる。

上記の実施形態の一部又は全部は、以下の形態のようにも記載され得るが、以下には限られない。

［形態１］
上記第１の視点に係る通信システムのとおりである。
［形態２］
前記第２の層におけるリンクを形成すると共に、通信フローに関する処理を第２の処理規則に基づいて行う第２の通信機器を含み、
前記制御装置は、
前記第１及び／又は第２の処理規則により規定される通信フローの収容先を、前記第２の層に関する情報に基づき定める形態１の通信システム。
［形態３］
前記制御装置は、
前記第２の層のリンクを実現する第１の経路に関する情報に基づいて、前記第１及び／又は第２の処理規則により規定される通信フローの収容先を定める形態２の通信システム。
［形態４］
前記制御装置は、
前記第１の経路に収容されている通信フローの数について統計処理することで、前記第１及び／又は第２の処理規則により規定される通信フローの収容先を定める形態３の通信システム。
［形態５］
前記制御装置は、
複数の前記第１の経路のそれぞれが収容している通信フローの数を計数し、収容する通信フローの数が最小の前記第１の経路を通信フローの収容先に定めると共に、前記定められた通信フローの収容先に応じた前記第１及び／又は第２の処理規則を生成する形態４の通信システム。
［形態６］
前記第１及び第２の層とは異なる第３の層におけるリンクを形成すると共に、通信フローに関する処理を第３の処理規則に基づいて行う第３の通信機器を含み、
前記制御装置は、
前記第１乃至第３の処理規則の少なくともいずれかにより規定される通信フローの収容先を、前記第３の層に関する情報に基づき定める形態２乃至５のいずれか一に記載の通信システム。
［形態７］
前記制御装置は、
前記第３の層を実現する複数の第２の経路のそれぞれが収容している通信フローの数について統計処理することで、前記第１乃至第３の処理規則の少なくともいずれかにより規定される通信フローの収容先を定める形態６の通信システム。
［形態８］
前記制御装置は、
前記複数の第２の経路のそれぞれが収容している通信フローの数を計数し、収容する通信フローの数が最小の前記第２の経路を通信フローの収容先に定めると共に、前記定められた通信フローの収容先に応じた前記第１乃至第３の処理規則の少なくともいずれかを生成する形態７の通信システム。
［形態９］
前記制御装置は、
前記複数の第２の経路のそれぞれが使用する伝送媒体ごとに収容されている通信フローの数と、前記第２の経路のそれぞれが使用する伝送媒体の数と、に基づいて、前記伝送媒体に収容されている通信フローの平均値を算出し、前記平均値に基づき前記第１乃至第３の処理規則の少なくともいずれかにより規定される通信フローの収容先を定める形態８の通信システム。
［形態１０］
前記制御装置は、
前記複数の第２の経路が使用する伝送媒体ごとの帯域の推定値に基づいて、前記第１乃至第３の処理規則の少なくともいずれかにより規定される通信フローの収容先を定める形態７の通信システム。
［形態１１］
上記第２の視点に係る制御装置のとおりである。
［形態１２］
前記第１の通信機器に設定する第１の処理規則、又は、前記第２の層におけるリンクを形成する第２の通信機器に設定する第２の処理規則により規定される通信フローの収容先を、前記第２の層に関する情報に基づき定める形態１１の制御装置。
［形態１３］
前記第２の層のリンクを実現する第１の経路に関する情報に基づいて、前記第１及び／又は第２の処理規則により規定される通信フローの収容先を定める形態１２の制御装置。
［形態１４］
前記第１の経路に収容されている通信フローの数について統計処理することで、前記第１及び／又は第２の処理規則により規定される通信フローの収容先を定める形態１３の制御装置。
［形態１５］
複数の前記第１の経路のそれぞれが収容している通信フローの数を計数し、収容する通信フローの数が最小の前記第１の経路を通信フローの収容先に定めると共に、前記定められた通信フローの収容先に応じた前記第１及び／又は第２の処理規則を生成する形態１４の制御装置。
［形態１６］
前記第１の処理規則、前記第２の処理規則、及び、前記第１及び第２の層とは異なる第３の層におけるリンクを形成する第３の通信機器に設定する第３の処理規則、の少なくともいずれかにより規定される通信フローの収容先を、前記第３の層に関する情報に基づき定める形態１２乃至１５のいずれか一に記載の制御装置。
［形態１７］
前記第３の層を実現する複数の第２の経路のそれぞれが収容している通信フローの数について統計処理することで、前記第１乃至第３の処理規則の少なくともいずれかにより規定される通信フローの収容先を定める形態１６の制御装置。
［形態１８］
前記複数の第２の経路のそれぞれが収容している通信フローの数を計数し、収容する通信フローの数が最小の前記第２の経路を通信フローの収容先に定めると共に、前記定められた通信フローの収容先に応じた前記第１乃至第３の処理規則の少なくともいずれかを生成する形態１７の制御装置。
［形態１９］
前記複数の第２の経路のそれぞれが使用する伝送媒体ごとに収容されている通信フローの数と、前記第２の経路のそれぞれが使用する伝送媒体の数と、に基づいて、前記伝送媒体に収容されている通信フローの平均値を算出し、前記平均値に基づき前記第１乃至第３の処理規則の少なくともいずれかにより規定される通信フローの収容先を定める形態１８の制御装置。
［形態２０］
前記複数の第２の経路が使用する伝送媒体ごとの帯域の推定値に基づいて、前記第１乃至第３の処理規則の少なくともいずれかにより規定される通信フローの収容先を定める形態１７の制御装置。
［形態２１］
上記第３の視点に係る制御装置の制御方法のとおりである。
［形態２２］
前記第１の処理規則、又は、前記第２の層におけるリンクを形成する第２の通信機器に設定する第１の処理規則により規定される通信フローの収容先を、前記第２の層に関する情報に基づき定めるステップを含む形態２１の制御装置の制御方法。
［形態２３］
前記第２の層のリンクを実現する第１の経路に関する情報に基づいて、前記第１及び／又は第２の処理規則により規定される通信フローの収容先を定めるステップを含む形態２２の制御装置の制御方法。
［形態２４］
前記第１の経路に収容されている通信フローの数について統計処理することで、前記第１及び／又は第２の処理規則により規定される通信フローの収容先を定めるステップを含む形態２３の制御装置の制御方法。
［形態２５］
複数の前記第１の経路のそれぞれが収容している通信フローの数を計数し、収容する通信フローの数が最小の前記第１の経路を通信フローの収容先に定めると共に、前記定められた通信フローの収容先に応じた前記第１及び／又は第２の処理規則を生成するステップを含む形態２４の制御装置の制御方法。
［形態２６］
前記第１の処理規則、前記第２の処理規則、及び、前記第１及び第２の層とは異なる第３の層におけるリンクを形成する第３の通信機器に設定する第３の処理規則、の少なくともいずれかにより規定される通信フローの収容先を、前記第３の層に関する情報に基づき定めるステップを含む形態２２乃至２５のいずれか一に記載の制御装置の制御方法。
［形態２７］
前記第３の層を実現する複数の第２の経路のそれぞれが収容している通信フローの数について統計処理することで、前記第１乃至第３の処理規則の少なくともいずれかにより規定される通信フローの収容先を定めるステップを含む形態２６の制御装置の制御方法。
［形態２８］
前記複数の第２の経路のそれぞれが収容している通信フローの数を計数し、収容する通信フローの数が最小の前記第２の経路を通信フローの収容先に定めると共に、前記定められた通信フローの収容先に応じた前記第１乃至第３の処理規則の少なくともいずれかを生成するステップを含む形態２７の制御装置の制御方法。
［形態２９］
前記複数の第２の経路のそれぞれが使用する伝送媒体ごとに収容されている通信フローの数と、前記第２の経路のそれぞれが使用する伝送媒体の数と、に基づいて、前記伝送媒体に収容されている通信フローの平均値を算出し、前記平均値に基づき前記第１乃至第３の処理規則の少なくともいずれかにより規定される通信フローの収容先を定めるステップを含む形態２８の制御装置の制御方法。
［形態３０］
前記複数の第２の経路が使用する伝送媒体ごとの帯域の推定値に基づいて、前記第１乃至第３の処理規則の少なくともいずれかにより規定される通信フローの収容先を定めるステップを含む形態２７の制御装置の制御方法。
［形態３１］
上記第４の視点に係るプログラムのとおりである。
［形態３２］
前記第１の処理規則、又は、前記第２の層におけるリンクを形成する第２の通信機器に設定する第２の処理規則により規定される通信フローの収容先を、前記第２の層に関する情報に基づき定める処理を実行する形態３１のプログラム。
［形態３３］
前記第２の層のリンクを実現する第１の経路に関する情報に基づいて、前記第１及び／又は第２の処理規則により規定される通信フローの収容先を定める処理を実行させる形態３２のプログラム。
［形態３４］
前記第１の経路に収容されている通信フローの数について統計処理することで、前記第１及び／又は第２の処理規則により規定される通信フローの収容先を定める処理を実行させる形態３３のプログラム。
［形態３５］
複数の前記第１の経路のそれぞれが収容している通信フローの数を計数し、収容する通信フローの数が最小の前記第１の経路を通信フローの収容先に定めると共に、前記定められた通信フローの収容先に応じた前記第１及び／又は第２の処理規則を生成する処理を実行させる形態３４のプログラム。
［形態３６］
前記第１の処理規則、前記第２の処理規則、及び、前記第１及び第２の層とは異なる第３の層におけるリンクを形成する第３の通信機器に設定する第３の処理規則、の少なくともいずれかにより規定される通信フローの収容先を、前記第３の層に関する情報に基づき定める処理を実行させる形態３２乃至３５のいずれか一に記載のプログラム。
［形態３７］
前記第３の層を実現する複数の第２の経路のそれぞれが収容している通信フローの数について統計処理することで、前記第１乃至第３の処理規則の少なくともいずれかにより規定される通信フローの収容先を定める処理を実行させる形態３６のプログラム。
［形態３８］
前記複数の第２の経路のそれぞれが収容している通信フローの数を計数し、収容する通信フローの数が最小の前記第２の経路を通信フローの収容先に定めると共に、前記定められた通信フローの収容先に応じた前記第１乃至第３の処理規則の少なくともいずれかを生成する処理を実行させる形態３７のプログラム。
［形態３９］
前記複数の第２の経路のそれぞれが使用する伝送媒体ごとに収容されている通信フローの数と、前記第２の経路のそれぞれが使用する伝送媒体の数と、に基づいて、前記伝送媒体に収容されている通信フローの平均値を算出し、前記平均値に基づき前記第１乃至第３の処理規則の少なくともいずれかにより規定される通信フローの収容先を定める処理を実行させる形態３８のプログラム。
［形態４０］
前記複数の第２の経路が使用する伝送媒体ごとの帯域の推定値に基づいて、前記第１乃至第３の処理規則の少なくともいずれかにより規定される通信フローの収容先を定める処理を実行させる形態３７のプログラム。

なお、引用した上記の特許文献等の各開示は、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施形態ないし実施例の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせ、ないし、選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。特に、本書に記載した数値範囲については、当該範囲内に含まれる任意の数値ないし小範囲が、別段の記載のない場合でも具体的に記載されているものと解釈されるべきである。なお、本願開示において、単数として表示された要素は、必要に応じ、複数をも代表するものとする。この点は日本語の特質に基づくものである。

１０、１０−１〜１０−３ オープンフロースイッチ
１１ 通信部
１２ テーブル管理部
１３ テーブルデータベース（テーブルＤＢ）
１４ 転送処理部
２０、２０ａ〜２０ｃ、１００ 制御装置
２１ ネットワーク構成管理部
２２ ネットワーク構成データベース（ネットワーク構成ＤＢ）
２３ 制御メッセージ処理部
２４ 経路・アクション計算部
２５ ネットワーク経路データベース（ネットワーク経路ＤＢ）
２６ 処理規則管理部
２７ 処理規則データベース（処理規則ＤＢ）
２８ ノード通信部
３０ 通信端末
４０−１、４０−２ サーバ
５０、５０−１〜５０−４ パケットトランスポートノード
６０、６０−１〜６０−４、７０、７０−１〜７０−７ 光クロスコネクト
１０１ 第１の通信機器
１４１ テーブル検索部
１４２ アクション実行部

Claims (8)

1. ネットワークの第１の層のリンクを形成する第１の通信機器と、
   前記ネットワークの第２の層のリンクを形成する第２の通信機器と、
   前記ネットワークの第３の層のリンクを形成する第３の通信機器と、
   前記第１の通信機器と、前記第２の通信機器と、前記第３の通信機器と、を制御する制御装置と、
   を含み、
   前記制御装置は、
   前記第３の層のリンクから成る複数の経路のそれぞれに対して帯域を推定し、
   前記推定の結果に基づいて、前記複数の経路の中から新規の通信フローが前記第３の層で使用する第２の通信経路を決定し、
   前記第３の層のリンクから成る複数の経路それぞれの帯域を、数式
   
   

   

   
   を用いて推定し、
   前記Ｗはレシーブウィンドウを示し、前記Ｒはラウンドトリップディレイタイムを示し、前記Ｐはパケットロス率を示し、前記Ｃは定数を示し、前記Ｘは前記複数の経路それぞれに収容されている通信フローの数を示し、前記ωは前記複数の経路それぞれのリンク帯域を示す、ことを特徴とする通信システム。
2. 前記制御装置は、
   前記新規の通信フローのパケットを第１の通信経路で転送するためのパケット処理規則を前記第２の通信機器に設定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
3. 前記制御装置は、
   統計の結果に基づき、使用中の通信フローの数が最小の経路を、第１の通信経路に決定する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の通信システム。
4. 前記制御装置は、
   前記新規の通信フローのパケットを前記第２の通信経路で転送するためのパケット処理規則を前記第３の通信機器に対して設定する
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の通信システム。
5. 前記制御装置は、
   前記推定の結果に基づき、使用帯域が最小の経路を前記第２の通信経路に決定する
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の通信システム。
6. 第１の層と第２の層と第３の層を含むネットワークを制御する制御装置であって、
   前記第３の層のリンクから成る複数の経路のそれぞれに対して帯域を推定し、
   前記推定の結果に基づいて、新規の通信フローが前記第３の層で使用する第２の通信経路を決定する計算部
   を備え、
   前記計算部は、
   前記第３の層のリンクから成る複数の経路それぞれの帯域を、数式
   
   

   

   
   を用いて推定し、
   前記Ｗはレシーブウィンドウを示し、前記Ｒはラウンドトリップディレイタイムを示し、前記Ｐはパケットロス率を示し、前記Ｃは定数を示し、前記Ｘは前記複数の経路それぞれに収容されている通信フローの数を示し、前記ωは前記複数の経路それぞれのリンク帯域を示す、ことを特徴とする制御装置。
7. 第１の層と第２の層と第３の層を含むネットワークを制御する制御装置において、
   前記第３の層のリンクから成る複数の経路のそれぞれに対して帯域を推定するステップと、
   前記推定の結果に基づいて、新規の通信フローが前記第３の層で使用する第２の通信経路を決定するステップと、
   を含み、
   前記帯域を推定するステップは、
   前記第３の層のリンクから成る複数の経路それぞれの帯域を、数式
   
   

   

   
   を用いて推定し、
   前記Ｗはレシーブウィンドウを示し、前記Ｒはラウンドトリップディレイタイムを示し、前記Ｐはパケットロス率を示し、前記Ｃは定数を示し、前記Ｘは前記複数の経路それぞれに収容されている通信フローの数を示し、前記ωは前記複数の経路それぞれのリンク帯域を示す、ことを特徴とする制御装置の制御方法。
8. 第１の層と第２の層と第３の層を含むネットワークを制御する制御装置を構成するコンピュータに、
   前記第３の層のリンクから成る複数の経路のそれぞれに対して帯域を推定する処理と、
   前記推定の結果に基づいて、新規の通信フローが前記第３の層で使用する第２の通信経路を決定する処理と、
   を実行させるプログラムであって、
   前記帯域を推定する処理は、
   前記第３の層のリンクから成る複数の経路それぞれの帯域を、数式
   
   

   

   
   を用いて推定し、
   前記Ｗはレシーブウィンドウを示し、前記Ｒはラウンドトリップディレイタイムを示し、前記Ｐはパケットロス率を示し、前記Ｃは定数を示し、前記Ｘは前記複数の経路それぞれに収容されている通信フローの数を示し、前記ωは前記複数の経路それぞれのリンク帯域を示す、ことを特徴とするプログラム。

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