JP6507530B2

JP6507530B2 - 光ネットワーク、及びネットワーク制御装置

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Description

本発明は、光ネットワークにおける故障救済技術に関連し、特に、現用光チャネル間で予備の再生中継装置を共有する技術に関連するものである。

光ファイバ伝送技術における波長多重伝送技術を活用し、光信号の波長を送受信対地に対応付け、複数地点対複数地点の光通信を実現する、光波長多重ネットワークの商用導入が始まっている。このような光波長多重ネットワークは、ＲＯＡＤＭ（ＲｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅＯｐｔｉｃａｌＡｄｄＤｒｏｐＭｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ、再構成可能光挿入分岐多重装置）やＷＸＣ（ＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＣｒｏｓｓ−ｃｏｎｎｅｃｔ、波長クロスコネクト装置）と呼ばれる光経路切り替え装置（ノード）を光ファイバで接続して、リング形状やメッシュ形状の光波長多重ネットワーク（以下、光ネットワークと呼ぶ）を構築している。

また、送信元と宛先の経路長が光信号の伝送可能距離を超えるような広域光ネットワークでは、再生中継装置を用いて、光信号を一旦、電気信号に変換し、ディジタル再生中継する必要がある。このような再生中継装置を含む光ネットワークをトランスルーセント（半透明）光ネットワークと呼ぶ。従来の光ネットワークでは、これが提供する光チャネルの伝送レートは固定であるので、伝送レート固定の再生中継装置が使用されている。図１に従来の光ネットワークの概要構成例を示す。図１において、「１００Ｇ」は１００Ｇｂ／ｓの伝送レートの光チャネル専用の再生中継装置を示す。「２００Ｇ」、「３００Ｇ」、「４００Ｇ」についても同様である。図１に示すように、伝送レート固定の再生中継装置を用いる場合、光チャネルの伝送レート毎に専用の再生中継装置が使用され、光信号の再生中継が行われる。

一方、光ネットワークは、非常に大量のデータを運んでおり、一旦これに故障が発生すると、その影響は広範囲に及ぶことから、ファイバの切断やノードの故障が起こっても、別のＲＯＡＤＭやＷＸＣなどのノードの切り替え機能を用いて、故障が発生した経路から別の正常な経路へ経路を変更する機能がある。そのためには、故障発生に備えて予備の周波数帯域ならびに予備の再生中継装置を予め配備しておく必要があるが、可能な限り、予備の資源に対するコストを圧縮するために、予備資源を共有する方法が採用されている。

伝送レート固定の再生中継装置を用いた場合の故障救済方法例１について、図２を用いて説明する。図２に示すように、本例は、ＡからＩまでの９つのノードが光ファイバで接続された光ネットワークを対象とする。この光ネットワークにおいて、「Ｒ」により示される予備の再生中継装置が予め配備されている。この光ネットワークに収容される光チャネルにより伝送される光信号が再生中継なしで到達できる距離（オプティカルリーチ）を３ホップとする。以降の説明においてもオプティカルリーチは３ホップであるものとする。

この光ネットワークにおいて、ノードＡ−Ｃ間とノードＥ−Ｇ間に、４００Ｇｂ／ｓの同一伝送レートのトラフィック需要があるものとする。このトラフィック需要を収容するために、最短経路Ａ−Ｂ−ＣとＥ−Ｆ−Ｇに沿って、実線で描かれた２つの光チャネルを現用として設定し、それぞれの経路上の光ファイバ（リンク）に対して、１５０ＧＨｚの周波数スロットを割り当てる。また、これらの経路上で発生可能性のある光ファイバ断あるいはノード故障に備えて、予備経路（迂回経路）として、点線で描かれたＡ−Ｈ−Ｉ−Ｄ−ＣならびにＥ−Ｄ−Ｉ−Ｈ−Ｇを用意する。予備経路はいずれも４ホップであり、光チャネルのオプティカルリーチを超えるので、途中に予備の再生中継装置を配備する必要がある。予備の再生中継装置を配備するノードはＩ、Ｈ、Ｄのいずれでもよいが、図２では、例としてノードＩを選択し、当該ノードＩに予備の再生中継装置（Ｒ）を配備している。

これらの２本の現用光チャネルは、経由するノードも光ファイバも異なるので、単一のファイバ切断あるいはノード故障の発生に対して、同時にサービスが切断されることがない。従って、２本の現用光チャネルの伝送レートが同じ４００Ｇｂ／ｓであれば、両者に対して同一の周波数スロット（周波数帯域）を予備経路上に確保することにすれば、予備経路として共通する区間Ｈ−Ｉ−Ｄ上の周波数スロット１５０ＧＨｚと伝送レートが４００Ｇｂ／ｓ固定の予備再生中継装置とを共有することが可能である。これにより、予備として用意すべきスペクトル資源と再生中継装置資源を節約することができる。

ＷＯ２０１０／０３２８４４「帯域可変通信装置及び帯域可変通信方法」ＷＯ２０１１／０３０８９７「帯域可変通信方法、帯域可変通信装置、伝送帯域決定装置、伝送帯域決定方法、ノード装置、通信路設定システム、及び通信路設定方法」特開２０１３−１８３３７１「光識別再生装置及び光経路切り替え装置」

神野正彦、高良秀彦、バルトロメルコシッツキ「ダイナミックで帯域スケーラブルな光ネットワークとその実現技術」電子情報通信学会和文論文誌 Vol. J93-B No.3, pp.403-411, 2010. M. Jinno, H. Takara, B. Kozicki, Y. Tsukishima, Y. Sone, and S. Matsuoka, "Spectrum-Efficient and Scalable Elastic Optical Path Network: Architecture, Benefits, and Enabling Technologies," IEEE Commun. Mag., Vol. 47, Issue 11, pp. 66-73, 2009. M. Jinno, H. Takara, K. Yonenaga, and A. Hirano, Virtualization in Optical Networks from Network Level to Hardware Level, J. Opt. Comm. and Netw. Vol. 5, Iss. 10, pp. A46-A56 (2013)

一方、異なる伝送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、隣接する光信号の中心周波数間隔を、個々の光信号の要求条件に応じて適切に調整する、エラスティック光ネットワークが提案され、近年盛んに研究されている（例えば特許文献１、２、非特許文献１、２参照）。また、エラスティック光ネットワークを実現するために、ＩＴＵ−Ｔ（電気通信標準化部門）の勧告Ｇ．６９４．１に、フレキシブルグリッドと呼ばれる光信号スペクトル配置法が２０１２年に追加された。このフレキシブルグリッドによる新しい光信号配置法によれば、光ファイバリンクを波長多重されて伝送するある光信号に割り当てられる光スペクトル（周波数帯域）として、周波数スロットが定義されている。周波数スロットは、中心周波数ｆ＿ｃと周波数スロット幅ｆ＿ｗで規定されており、ｎをゼロならびに正負の整数、ｍを正の整数として、ｆ＿ｃ＝１９３．１＋ｎ×０．００６２５［ＴＨｚ］、ｆ＿ｗ＝ｍ×１２．５［ＧＨｚ］で示される値を取ることができるとされている。

エラスティック光ネットワークにおいては、伝送レートが異なる多様な光チャネルの信号が混在して転送されるので、従来の伝送レート固定の再生中継装置を用いたのでは、伝送レートが異なる光チャネル間において予備経路の再生中継装置を共有することができない。そのような例を図３を用いて説明する。

図３に示す光ネットワークは、図２と同様にＡからＩまでの９つのノードが光ファイバで接続された光ネットワークである。この光ネットワークにおいて、ノードＡ−Ｂ間、Ａ−Ｃ間、Ｈ−Ｂ間に１００Ｇｂ／ｓのトラフィック需要があり、ノードＥ−Ｇ間には４００Ｇｂ／ｓのトラフィック需要があるとする。このトラフィック需要を収容するために、最短経路Ａ−Ｂ、Ａ−Ｂ−Ｃ、Ｈ−Ａ−ＢとＥ−Ｆ−Ｇに沿って、実線で描かれた４つの光チャネルを現用として設定し、それぞれの経路上の光ファイバに、１００Ｇｂ／ｓの光チャネルに対しては５０ＧＨｚの周波数スロット（周波数帯域）を、４００Ｇｂ／ｓの光チャネルに対しては１５０ＧＨｚの周波数スロットを割り当てる。

１００Ｇｂ／ｓの３本の現用光チャネルは区間Ａ−Ｂを共有しているので、それぞれの予備経路、Ａ−Ｈ−Ｉ−Ｄ−Ｃ−Ｂ、Ａ−Ｈ−Ｉ−Ｄ−Ｃ、Ｈ−Ｉ−Ｄ−Ｃ−Ｂ上には、個別の周波数スロット（各５０ＧＨｚ）ならびに個別の伝送レート固定の再生中継装置（１００Ｇｂ／ｓ（図３における小さな３つの「Ｒ」）を配備しておく。一方、４００Ｇｂ／ｓの現用光チャネルに対しては、予備ルートＥ−Ｄ−Ｉ−Ｈ−Ｇに沿って、１５０ＧＨｚの周波数スロットを確保する必要がある。

ｌ００Ｇｂ／ｓの３本の現用光チャネルと４００Ｇｂ／ｓの現用光チャネルは、経由するノードも光ファイバも異なるので、単一のファイバ切断あるいはノード故障の発生に対して、同時にサービスが切断されることがない。従って、１００Ｇｂ／ｓの３本の現用光チャネルの予備経路に対して、連続して５０ＧＨｚの周波数スロットを３つ割り当て、この連続する３つの周波数スロットからなる１５０ＧＨｚの周波数スロットを、４００Ｇｂ／ｓの現用光チャネルの予備経路にも割り当てることにすれば、予備経路として共通する区間Ｈ−Ｉ−Ｄ上の周波数スロット１５０ＧＨｚを、ｌ００Ｇｂ／ｓの３本の現用光チャネルと４００Ｇｂ／ｓの現用光チャネルとで共有することが可能である。ところが、１００Ｇｂ／ｓの光チャネルと４００Ｇｂ／ｓの光チャネルは伝送レートが異なるので、予備再生中継装置を共有することができず、伝送レート４００Ｇｂ／ｓ固定の予備再生中継装置を別途配置しなければならない（図３における大きな「Ｒ」）。このように、経由する光ファイバとノードが異なる光チャネル同士であっても、伝送レートが異なれば、予備経路のスペクトル資源を共有できても、伝送レート固定の予備再生中継装置資源は、共有できないのである。すなわち、上記の例では、ｌ００Ｇｂ／ｓの再生中継装置３台と４００Ｇｂ／ｓの再生中継装置１台を予備として配備しておく必要がある。

さらに、従来の予備の再生中継装置を共有させる故障救済方式は、もともと、同一のリンクならびにノードを経由することがない現用光チャネル間で、予備経路のスペクトル資源と再生中継装置資源を共有する方式である。光ネットワーク内のリンクならびにノードが１か所故障しても、故障個所を通過するすべての現用光チャネルを予備経路に切り替えられるように、予備経路と割り当てるスペクトル資源、ならびに予備再生中継装置資源を設計しておくのが基本である。しかし、被害が広範囲にわたるような激甚災害時においては、故障が発生するリンクやノードが１か所とは限らない。従って、例えば図４に示すように、２か所で故障が発生するような多重故障時には、いずれか一方の光チャネルのみが予備経路に切り替えられ、他方の光チャネルはサービス断に陥る場合が発生しうる。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、現用光チャネル間で予備のネットワーク資源を共有することにより故障救済を行う光ネットワークにおいて、複数の現用光チャネル間で効率的に予備の再生中継装置を共有して故障救済を行う技術を提供することを目的とする。

本発明の実施の形態によれば、故障救済用の予備資源が複数の光チャネル間で共有される光ネットワークであって、
前記予備資源として、光サブチャネルの信号を識別再生する光サブチャネル識別再生部を複数個備えたエラスティック再生中継装置を備え、
前記光ネットワークにおける現用の光チャネルに故障が発生した場合に、当該光チャネルの迂回経路上にある前記エラスティック再生中継装置において、当該光チャネルの伝送レートに対応する個数の光サブチャネル識別再生部により、当該光チャネルの信号の再生中継を行う光ネットワークが提供される。

また、本発明の実施の形態によれば、故障救済用の予備資源が複数の光チャネル間で共有される光ネットワークであって、
前記予備資源として、光サブチャネルの信号を識別再生する光サブチャネル識別再生部を複数個備えたエラスティック再生中継装置を備え、
前記光ネットワークにおける複数の経路において現用の複数の光チャネルに故障が発生し、当該複数の光チャネルを迂回経路に迂回させる場合に、当該複数の光チャネルのうちの全部又は一部の光チャネルの伝送レートを、現用経路における伝送レートよりも下げ、
前記複数の光チャネルに共通する迂回経路上にある前記エラスティック再生中継装置において、当該複数の光チャネルの迂回時の伝送レートの合計に対応する個数の光サブチャネル識別再生部により、当該複数の光チャネルの信号の再生中継を行う光ネットワークが提供される。

本発明の実施の形態によれば、現用光チャネル間で予備のネットワーク資源を共有することにより故障救済を行う光ネットワークにおいて、複数の現用光チャネル間で効率的に予備の再生中継装置を共有して故障救済を行うことが可能となる。

光チャネルの伝送レート毎に専用の再生中継装置を配備した光ネットワーク構成例を示す図である。伝送レート固定の再生中継装置を用いた場合の故障救済方法例１を説明するための図である。伝送レート固定の再生中継装置を用いた場合の故障救済方法例２を説明するための図である。伝送レート固定の再生中継装置を用いた場合の多重故障発生例を示す図である。エラスティック再生中継装置１００を配備した光ネットワーク構成例を示す図である。エラスティック再生中継装置１００の機能を説明するための図である。エラスティック再生中継装置１００の機能構成例を示す図である。エラスティック再生中継装置１００の動作概要を説明するための図である。ネットワーク制御装置２００の機能構成例を説明するための図である。エラスティック再生中継装置１００を用いた場合の故障救済の動作例１を説明するための図である。エラスティック再生中継装置１００を用いた場合の故障救済の動作例２を説明するための図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、以下で説明する実施の形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施の形態は、以下の実施の形態に限られるわけではない。

（実施の形態の概要）
本実施の形態では、再生中継装置を含むトランスルーセント光ネットワークを対象としており、当該再生中継装置として、中継機能を細分化し、複数の光チャネルで共有して利用可能なエラスティック再生中継装置を使用する（例えば、特許文献３、非特許文献３）。図５に本実施の形態におけるエラスティック再生中継装置１００を備える光ネットワークの構成例を示す。図５に示すように、エラスティック再生中継装置１００を使用することで、伝送レートの異なる複数の光チャネルを一種類のエラスティック再生中継装置１００で再生中継することができ、図１に示すような伝送レート毎に専用の再生中継装置を使用する場合に比べて、装置コストと運用コストの削減が期待できる。

特に、本実施の形態では、予備の再生中継装置としてエラスティック再生中継装置１００を使用し、例えば、当該予備のエラスティック再生中継装置１００を伝送レートが異なる複数の光チャネル間で故障救済のために共有することを可能としている。

図５には、光ネットワークの監視制御を行うネットワーク制御装置２００も示されている。ネットワーク制御装置２００は、光ネットワークを構成するリンク及びノードの故障を検知し、故障の影響を受けた現用光チャネルを予備の経路に迂回させるよう、光ネットワークの各ノード、エラスティック再生中継装置等に指示する機能を有する。本実施の形態では、ネットワーク制御装置２００の機能として、特にエラスティック再生中継装置１００に対する制御機能に着目していることから、図５においては、ネットワーク制御装置２００とエラスティック再生中継装置１００を点線で結び、通信可能であることが示されている。

（エラスティック再生中継装置について）
エラスティック再生中継装置１００を使用した故障救済方法を説明するにあたり、まず、エラスティック再生中継装置１００の構成及び機能について説明する。

エラスティック再生中継装置１００の構成例を図６に示す。図６に示すエラスティック再生中継装置１００は、１：１０光分岐部１０、ＳＳＲ２０（本例では１０個）、１０：１光合波部３０を含む。ＳＳＲはspectrum-selective subchannel regeneratorを意味するが、これを、サブリジェネレータ、光サブチャネル識別再生部などと称してもよい。

本実施の形態において再生中継の対象とする光チャネルとして、複数の光サブチャネルから構成され、光ネットワークを一括転送される、スーパーチャネルを想定している。スーパーチャネルの実現技術としては、ナイキストＷＤＭ技術が有望視されている。ナイキストＷＤＭ技術では、ナイキストフィルタによりスペクトルを矩形に整形された複数の光サブチャネルを非常に高密度に波長分割多重することで、周波数利用効率の高い大容量スーパーチャネルを発生することができる。

エラスティック再生中継装置１００では、各ＳＳＲが、ディジタルコヒーレント方式の周波数選択性を利用して、ナイキストＷＤＭ信号を構成する複数光サブチャネル信号の中から、任意の光サブチャネル信号を送受可能に構成されている。入力する光チャネルの伝送レートに応じて、必要な数のＳＳＲを割り当てることで、多様な伝送レートの光チャネルの信号を、複数、再生中継可能である。

図６に示す本実施の形態に係るエラスティック再生中継装置１００は、１００Ｇｂ／ｓの再生中継機能を有する１０個のＳＳＲを備える。図６に示すように、４００Ｇｂ／ｓの光チャネルＡに対して４つのＳＳＲを割り当て、２００Ｇｂ／ｓの光チャネルＢに対して２つのＳＳＲを割り当てることにより、４００Ｇｂ／ｓの光チャネルＡと２００Ｇｂ／ｓの光チャネルＢとを同時に再生中継することが可能である。また、図６に示すエラスティック再生中継装置１００により、例えば、２本の４００Ｇｂ／ｓの光チャネルと２本の１００Ｇｂ／ｓの光チャネルとを同時に再生中継することも可能である。なお、本実施の形態に係るエラスティック再生中継装置１００において、各ＳＳＲ（光サブチャネル識別再生部）が再生中継する光信号の伝送レートは同一で、予め定められているものとするが、これらが可変であってもよい。

図７は、エラスティック再生中継装置１００の機能構成をより詳細に示した構成図である。図７では、上記のＳＳＲに相当する光サブチャネル識別再生部２０の内部機能構成が示されている。

図７に示すエラスティック再生中継装置１００は、１：Ｎ光分岐部１０、Ｎ個の光サブチャネル識別再生部２０、Ｎ：１光合波部３０、及び制御部４０を有する。ここでＮは２以上の整数であり、例えば４〜１０程度である（図６の場合は１０）。図７では、一例として、Ｎが４の場合について示している。各光サブチャネル識別再生部２０は、光サブチャネル選択受信部２１、閾値処理部２２、フレーム処理部２３、及び光サブチャネル送信部２４を有する。

図７に示す入力光信号Ｌ_Ｂの例として、図８のスペクトル図に示すような、光信号１と２を考える。ここで、光信号１は１００Ｇｂ／ｓの光サブチャネルが３つ隣接して配置された伝送レート３００Ｇｂ／ｓのスーパーチャネルの信号であり、光信号２は１００Ｇｂ／ｓの光サブチャネル１つからなる伝送レート１００Ｇｂ／ｓのスーパーチャネルの信号である。これらの入力光信号Ｌ_Ｂは、１：Ｎ光分岐部１０で、Ｎ分割され、分割された光信号Ｌ_Ｃ１〜Ｌ_Ｃ４が各光サブチャネル識別再生部２０に入力される。

各光サブチャネル識別再生部２０においては、光サブチャネル選択受信部２１により、入力された光信号に含まれる複数の光サブチャネル信号のうち、１つの光サブチャネル信号のみを選択的に受信して、電気信号に変換する。どの光サブチャネル識別再生部２０が、どのスペクトル（中心周波数、周波数帯域幅）の光サブチャネル信号を選択するかについては、ネットワーク制御装置２００から受信する制御情報に基づいて、予め制御部４０により設定がされている。もしくは、制御部４０を介してネットワーク制御装置２００から動的に各光サブチャネル識別再生部２０に設定がされてもよい。

光サブチャネルの選択的受信には、例えば、コヒーレント光受信技術を用いることができる。具体的には、ローカル光の中心周波数を、選択的に受信したい光サブチャネルの中心周波数に一致させてコヒーレント受信した後に光サブチャネルの帯域と等しい通過帯域を持つ電気フィルタを用いて、他の光サブチャネル成分を除去すればよい。このようなホモダイン受信技術の他に、ヘテロダイン受信技術やイントラダイン受信技術を用いても良い。スーパーチャネルが、光サブチャネル間にスペクトルの重なりがない場合は、選択的に受信したい光サブチャネルと等しい帯域を持つ光フィルタを用いて、当該光サブチャネルのみを取り出してもよい。スーパーチャネルの多重方式として、光サブチャネル間にスペクトルの重なりがある光直交周波数領域多重（光ＯＦＤＭ）技術を採用している場合は、コヒーレント受信技術を用いる以外に、光フィルタと光ゲートを用いて、光領域でフーリエ変換を実行する方式を用いて、光サブチャネルの選択的受信を実行してもよい。

選択受信により電気信号に変換された各光サブチャネル信号は、閾値処理部２２でディジタル信号に変換された後、フレーム処理部２３において、符号誤り訂正や警報監視・品質監視のためのセクションモニタリングなどの管理情報処理がなされる。そして、光サブチャネル送信部２４において光信号に変換された後、図８（ｂ）〜図８（ｅ）に示すように、識別再生された光サブチャネル信号Ｌ_Ｄ１〜Ｌ_Ｄ４として出力される。その後、各光サブチャネル信号Ｌ_Ｄ１〜Ｌ_Ｄ４は、Ｎ：１光合波部３０において、波長多重され、出力光信号Ｌ_Ｅが出力される。なお、図７に示す構成は一例であり、例えば特許文献３に示すように、他の種々の構成をとることもできる。

各光サブチャネル識別再生部２０において、対象とする光サブチャネルを選択し、再生するために必要な情報は、ネットワーク制御装置２００が当該情報を制御情報としてエラスティック再生中継装置１００の制御部４０に送信し、制御部４０により各光サブチャネル識別再生部２０に対して設定することも可能である。当該制御情報としては、例えば、中心周波数、シンボルレート、変調フォーマット、フレーム構造、周波数帯域、隣接との周波数間隔、偏波、誤り訂正符号、階層構造等がある。

本実施の形態におけるエラスティック再生中継装置１００は、光ネットワークにおいて単独で使用されてもよいし、ＲＯＡＤＭやＷＸＣ等の伝送装置内に備えられていてもよい。

また、本実施の形態におけるエラスティック再生中継装置１００において、光サブチャネルの中心周波数は任意の中心周波数に変換して出力することができ、これにより、波長衝突によるブロッキングを緩和することができる。また、再生中継後の伝送距離に応じて、光サブチャネルのスペクトル幅が必要最小限となるような変調フォーマットに変換して出力することもでき、ネットワークの光スペクトル資源を有効に利用することができる。

（ネットワーク制御装置２００の機能構成例）
図９に、本実施の形態におけるネットワーク制御装置２００の機能構成例を示す。図９に示すように、本実施の形態に係るネットワーク制御装置２００は、故障検出部２０１、ネットワーク情報格納部２０２、切り替え情報格納部２０３、切り替え制御部２０４、切り替え指示部２０５を有する。

ネットワーク制御装置２００は光ネットワークを構成する各ノードや再生中継装置と通信可能である。故障検出部２０１は、これらの装置から受信する信号に基づいて、光ネットワークにおけるリンク断、ノード障害等の故障を検出する。

ネットワーク情報格納部２０２には、例えば、ノードとリンクの接続関係、再生中継装置（エラスティック再生中継装置を含む）の接続情報（どのリンクに接続されているか等）、リンクの使用状況（どの周波数帯域を使用中か、空き帯域等）、装置構成情報（再生中継装置に光サブチャネル識別再生部が何個あるか等）、再生中継装置の使用状況（どの光サブチャネル識別再生部が使用中であるか等）、光チャネル情報（経路、使用周波数帯域、伝送レート等）が格納されている。ネットワーク情報格納部２０２に格納される情報は適宜更新され、常に最新の状態にあるものとする。

切り替え情報格納部２０３には、リンク毎、ノード毎に、当該リンク又はノードが故障した場合に、影響を受ける（断となる）現用光チャネルを示す情報（光チャネルの番号等）、及び、当該光チャネルを迂回させる経路の情報、そこで使用する周波数帯域の情報、迂回時に使用するエラスティック再生中継装置１００において、迂回用に使用する光サブチャネル識別再生部の個数等が格納されている。これらの情報は、設計段階で予め確定され、切り替え情報格納部２０３に格納されるものである。

切り替え制御部２０４は、故障検出部２０１から故障情報の通知を受け、故障の内容（単一リンク故障、多重リンク故障等）に応じて、故障救済方法を決定し、故障救済方法に応じた制御情報を取得又は算出して切り替え指示部２０５に渡す。本実施の形態においては、後述する動作例１の故障救済方法と、動作例２の故障救済方法があるが、これらは一例であり、他の故障救済方法を用いてもよい。

切り替え指示部２０５は、切り替えに必要な制御情報を該当のノードや再生中継装置に送信することで、切り替え指示を行う。

本実施の形態に係るネットワーク制御装置２００は、例えば、１つ又は複数のコンピュータに、本実施の形態で説明する処理内容を記述したプログラムを実行させることにより実現可能である。すなわち、ネットワーク制御装置２００が有する機能は、当該コンピュータに内蔵されるＣＰＵやメモリ、ハードディスクなどのハードウェア資源を用いて、ネットワーク制御装置２００で実施される処理に対応するプログラムを実行することによって実現することが可能である。また、上記プログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体（可搬メモリ等）に記録して、保存したり、配布したりすることが可能である。また、上記プログラムをインターネットや電子メールなど、ネットワークを通して提供することも可能である。

（故障救済動作例）
以下、単一のリンク故障等の単一故障を想定した故障救済の動作例１、及び複数リンク故障等の多重故障を想定した故障救済の動作例２を説明する。

＜動作例１＞
動作例１を図１０を参照して説明する。図１０に示す光ネットワークは、図３と同様にＡからＩまでの９つのノードが光ファイバ（リンク）で接続された光ネットワークである。この光ネットワークでは、予備の再生中継装置としてエラスティック再生中継装置１００が配備されている。

図３の場合と同様に、この光ネットワークにおいて、ノードＡ−Ｂ間、Ａ−Ｃ間、Ｈ−Ｂ間に１００Ｇｂ／ｓのトラフィック需要があり、ノードＥ−Ｇ間には４００Ｇｂ／ｓのトラフィック需要があるとする。このトラフィック需要を収容するために、最短経路Ａ−Ｂ、Ａ−Ｂ−Ｃ、Ｈ−Ａ−ＢとＥ−Ｆ−Ｇに沿って、実線で描かれた４つの光チャネルを現用として設定し、それぞれの経路上の光ファイバに、１００Ｇｂ／ｓの光チャネルに対しては５０ＧＨｚの周波数スロット（周波数帯域）を、４００Ｇｂ／ｓの光チャネルに対しては１５０ＧＨｚの周波数スロットを割り当てる。

ｌ００Ｇｂ／ｓの３本の現用光チャネルと４００Ｇｂ／ｓの現用光チャネルは、経由するノードも光ファイバも異なるので、単一のファイバ切断あるいはノード故障の発生に対して、同時にサービスが切断されることがない。従って、１００Ｇｂ／ｓの３本の現用光チャネルの予備経路に対して、連続して５０ＧＨｚ幅の周波数スロットを３つ割り当て、この連続する１５０ＧＨｚの周波数スロットを、４００Ｇｂ／ｓの現用光チャネルの予備経路にも割り当て、予備経路として共通する区間Ｈ−Ｉ−Ｄ上の周波数スロット１５０ＧＨｚを共有することとしている。そして、本実施の形態では、予備経路上のノードＩにエラスティック再生中継装置１００が備えられている。

図１０に示す光ネットワークにおいて、区間Ａ−Ｂの光ファイバ（リンク）が切断されたとする。すると、ネットワーク制御装置２００の故障検出部２０１は、区間Ａ−Ｂのリンクが切断されたという故障を検出する。

ネットワーク制御装置２００の切り替え情報格納部２０３には、例えば、リンク毎に、当該リンクが断になった場合に、影響を受ける各現用光チャネルをどの経路にどのスペクトル資源を用いて切り替えるか（迂回させるか）を示す切り替え情報、及び、迂回される各光チャネルについて、該当経路上のエラスティック再生中継装置１００において、光サブキャリア識別再生部を何個使用するかを示す再生中継情報が予め格納されている。

切り替え制御部２０４は、故障検出部２０１からの故障通知により、区間Ａ−Ｂのリンク断という単一故障であると判断し、区間Ａ−Ｂのリンク断に対応する切り替え情報及び再生中継情報を切り替え情報格納部２０３から取得し、切り替え情報及び再生中継情報を切り替え指示部２０５に渡し、切り替え指示部２０５は、切り替えに関係する各ノード及びエラスティック再生中継装置１００に、切り替え情報／再生中継情報を含む切り替え指示を送信し、これらノードとエラスティック再生中継装置１００に対して、現用光チャネルを予備経路に迂回させる切り替えの動作を実行させる。

切り替え指示を受信した各ノードの動作により、３本の１００Ｇｂ／ｓの光チャネルは予備経路に切り替えられる。

また、予備経路上のエラスティック再生中継装置１００は、制御部４０により再生中継情報を受信し、制御部４０は、指定された個数の光サブチャネル識別再生部２０に対して、１００Ｇｂ／ｓ光チャネルの再生中継を行うよう設定を行う。例えば、制御部４０は、未使用の光サブチャネル識別再生部２０を３つ選択し、それぞれに対して、選択及び再生すべき光サブチャネルに関する情報（中心周波数、周波数帯域等）を設定する。これにより、全ての１００Ｇｂ／ｓ光チャネルの接続性を確保することができる。

なお、上記の例では、再生中継情報として光サブチャネル識別再生部２０の個数を制御部４０に指定することとしているが、再生中継情報としてより詳細な情報、例えば、どの光サブチャネル識別再生部２０を使用するかを指定する情報を通知してもよい。これに加えて、指定した各光サブチャネル識別再生部２０に対して光サブチャネル選択／再生のために必要な制御情報も指定してもよい。各光サブチャネル識別再生部２０において制御情報が予め設定されている場合は、当該制御情報を指定しなくてよい。

一方、区間Ｇ−Ｆが切断された場合には、上記と同様の手順により、４００Ｇｂ／ｓ光チャネルが予備経路に切り替えられ、予備経路上のエラスティック再生中継装置１００における複数の未使用光サブチャネル識別再生部２０のうち、４つの光サブチャネル識別再生部２０を４００Ｇｂ／ｓ光チャネルの再生中継に割り当てることで、４００Ｇｂ／ｓ光チャネルの接続性を確保することができる。

上記のように、予備のネットワーク資源を複数の現用光チャネル間で共用して現用光チャネルの故障救済を行う光ネットワークにおいて、予備の再生中継装置としてエラスティック再生中継装置を使用することにより、伝送レートの異なる複数の光チャネル同士であっても、共通する予備経路上のエラスティック再生中継装置を共有することができる。従って、予備再生中継装置資源を節約して、耐障害性と経済性を両立することが可能になる。

＜動作例２＞
次に、多重故障発生時における救済方法である動作例２を図１１を参照して説明する。動作例２は、低い頻度で発生する多重故障に対応するために、過剰に予備資源を準備することなく、経済性とサバイバビリティを両立した故障救済を実現する方式である。

動作例２においても、動作例１と同様にＡからＩまでの９つのノードが光ファイバで接続された光ネットワークを対象とする。また、この光ネットワークでも、予備の再生中継装置としてエラスティック再生中継装置１００が配備されている。

動作例２では、ノードＡ−Ｃ間とノードＥ−Ｇ間に、４００Ｇｂ／ｓの同一伝送レートトラフィック需要があるとする。このトラフィック需要を収容するために、故障発生前において、Ａ−Ｂ−ＣとＥ−Ｆ−Ｇに現用光チャネルが設定されている。図１１は切り替え後の状況を示しているため、これら現用光チャネルは点線で示されている。

また、Ａ−Ｂ−ＣとＥ−Ｆ−Ｇの現用光チャネルに対して、Ａ−Ｈ−Ｉ−Ｄ−ＣならびにＥ−Ｄ−Ｉ−Ｈ−Ｇの予備経路に１５０ＧＨｚの周波数スロット（周波数帯域）が割り当てられ、ノードＩに、最大で４００Ｇｂ／ｓの容量を再生中継できる予備のエラスティック再生中継装置１００が配備される。この構成により、２本の４００Ｇｂ／ｓのうちのいずれかが故障する単一故障に対して、当該光チャネルの４００Ｇｂ／ｓを１００％救済できる。つまり、単一故障に対しては、予備経路として共通する区間Ｈ−Ｉ−Ｄ上の周波数スロット１５０ＧＨｚ及びエラスティック再生中継装置１００を、２つの現用光チャネル間で共有できる。

動作例２では、区間Ｂ−Ｃと区間Ｇ−Ｆが同時に切断された場合を考える。このとき、例えば、予備経路に迂回させる２本の光チャネルの伝送レートをｌ００Ｇｂ／ｓに絞り、それぞれに予備周波数帯域１５０ＧＨｚのうちの５０ＧＨｚずつを割り当てるとともに、共有予備のエラスティック再生中継装置１００の内の２つの光サブチャネル識別再生部２０を使用して１００Ｇｂ／ｓずつ再生中継することにより、両方の現用光チャネルの接続性を確保することができる。本例では、２本の現用光チャネルの故障を例しているが、３本以上の現用光チャネルの故障についても同様の救済が可能である。

上記の制御は、例えば、特定の重要な現用光チャネルに関して、あり得る多重故障を想定して、迂回経路、迂回時に使用する周波数帯域、迂回させる場合の伝送レート、エラスティック再生中継装置１００の光サブチャネル識別再生部２０の使用個数等を予め定めてネットワーク制御装置２００の切り替え情報格納部２０３に格納しておき、動作例１と同様の制御で、切り替え指示部２０５から各装置に切り替え動作指示を行うことにより実現できる。

もしくは、ネットワーク制御装置２００における切り替え制御部２０４が、ネットワーク情報格納部２０２に格納されたネットワーク情報に基づいて、故障により切断される光チャネルを迂回させる経路及び使用周波数帯域と、伝送レート、エラスティック再生中継装置１００の光サブチャネル識別再生部２０の使用個数等を計算し、当該計算結果に基づいて、切り替え指示部２０５から各装置に切り替え動作指示を行うこととしてもよい。この計算においては、例えば、光チャネルの重要度を予め定めておき、重要度の高い光チャネルほど伝送レートを減らさないようにするという制約条件を加えてもよい。例えば、最重要の光チャネルについては、現用光チャネルの伝送レートを迂回経路においてもそのまま使用できるようにする。

なお、動作例２に係る方式は、同一伝送レートの光チャネル同士の予備共有に限定されるわけではなく、図１０に示したような異なる伝送レートの光チャネルが混在する場合でも適用可能である。例えば、図１０において、区間Ｂ−Ｃと区間Ｇ−Ｆが同時に切断された場合、１本の１００Ｇｂ／ｓの現用光チャネルと１本の４００Ｇｂ／ｓの現用光チャネルが影響を受けるが、例えば、４００Ｇｂ／ｓの光チャネルの伝送レートを２００Ｇｂ／ｓに絞り、２本の光チャネルに１００ＧＨｚと５０ＧＨｚの予備スペクトル資源を割り当て、エラスティック再生中継装置１００の３つの光サブキャリア識別再生部２０を使用することで、２本の現用光チャネルをすべて救済することができる。

動作例２に係る方式のようにエラスティック再生中継装置１００を用いることにより、予備経路上のスペクトル資源と再生中継装置資源を共有する現用光チャネルに対して、経由するリンクあるいはノードが同時に故障したとしても、共有する予備経路上の資源を融通し合って、最低限の接続性を確保することが可能になる。ここで、最低限の接続性とは、救済可能な伝送レートが低減することはあっても、すべての現用光チャネルを予備経路に切り替えて、サービスを継続することをいう。これにより、全国規模の広域光ネットワークにおいて、サバイバビリティを大幅に向上可能と期待できる。

（実施の形態のまとめ、効果等）
以上説明したように、本実施の形態により、故障救済用の予備資源が複数の光チャネル間で共有される光ネットワークであって、前記予備資源として、光サブチャネルの信号を識別再生する光サブチャネル識別再生部を複数個備えたエラスティック再生中継装置を備え、前記光ネットワークにおける現用の光チャネルに故障が発生した場合に、当該光チャネルの迂回経路上にある前記エラスティック再生中継装置において、当該光チャネルの伝送レートに対応する個数の光サブチャネル識別再生部により、当該光チャネルの信号の再生中継を行う光ネットワークが提供される。

また、本実施の形態により、故障救済用の予備資源が複数の光チャネル間で共有される光ネットワークであって、前記予備資源として、光サブチャネルの信号を識別再生する光サブチャネル識別再生部を複数個備えたエラスティック再生中継装置を備え、前記光ネットワークにおける複数の経路において現用の複数の光チャネルに故障が発生し、当該複数の光チャネルを迂回経路に迂回させる場合に、当該複数の光チャネルのうちの全部又は一部の光チャネルの伝送レートを、現用経路における伝送レートよりも下げ、前記複数の光チャネルに共通する迂回経路上にある前記エラスティック再生中継装置において、当該複数の光チャネルの迂回時の伝送レートの合計に対応する個数の光サブチャネル識別再生部により、当該複数の光チャネルの信号の再生中継を行う光ネットワークが提供される。

また、本実施の形態により、前記光ネットワークにおける監視制御を行うネットワーク制御装置であって、前記光ネットワークにおける故障を検出する故障検出部と、前記故障検出部で検出された故障により影響を受けた現用の光チャネルを迂回させる迂回経路上のエラスティック再生中継装置に対し、迂回された光チャネルの信号の再生中継を行うために必要な光サブチャネル識別再生部の個数を通知する切り替え指示部とを備えるネットワーク制御装置が提供される。

本実施の形態によれば、伝送レートの異なる複数の光チャネルで再生中継装置資源を共有することができ、耐障害性と経済性を両立することが可能になる。また、単一故障時に１００％救済可能なように配備した再生中継装置資源を、多重故障時に複数の光チャネルで融通して共有することができ、全国規模の広域光ネットワークにおいて、サバイバビリティを大幅に向上可能と期待できる。

本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲内において、種々変更・応用が可能である。

１００エラスティック再生中継装置
１０１：Ｎ光分岐部
２０光サブチャネル識別再生部、ＳＳＲ
２１光サブチャネル選択受信部
２２閾値処理部
２３フレーム処理部
２４光サブチャネル送信部
３０Ｎ：１光合波部
４０制御部
２００ネットワーク制御装置
２０１故障検出部
２０２ネットワーク情報格納部
２０３切り替え情報格納部
２０４切り替え制御部
２０５切り替え指示部

Claims

故障救済用の予備資源が複数の光チャネル間で共有される光ネットワークであって、
前記予備資源として、光サブチャネルの信号を識別再生する光サブチャネル識別再生部を複数個備えたエラスティック再生中継装置を備え、
前記光ネットワークにおける現用の光チャネルに故障が発生した場合に、当該光チャネルの迂回経路上にある前記エラスティック再生中継装置において、当該光チャネルの伝送レートに対応する個数の光サブチャネル識別再生部により、当該光チャネルの信号の再生中継を行う
ことを特徴とする光ネットワーク。
故障救済用の予備資源が複数の光チャネル間で共有される光ネットワークであって、
前記予備資源として、光サブチャネルの信号を識別再生する光サブチャネル識別再生部を複数個備えたエラスティック再生中継装置を備え、
前記光ネットワークにおける複数の経路において現用の複数の光チャネルに故障が発生し、当該複数の光チャネルを迂回経路に迂回させる場合に、当該複数の光チャネルのうちの全部又は一部の光チャネルの伝送レートを、現用経路における伝送レートよりも下げ、
前記複数の光チャネルに共通する迂回経路上にある前記エラスティック再生中継装置において、当該複数の光チャネルの迂回時の伝送レートの合計に対応する個数の光サブチャネル識別再生部により、当該複数の光チャネルの信号の再生中継を行う
ことを特徴とする光ネットワーク。
請求項１又は２に記載の光ネットワークにおける監視制御を行うネットワーク制御装置であって、
前記光ネットワークにおける故障を検出する故障検出部と、
前記故障検出部で検出された故障により影響を受けた現用の光チャネルを迂回させる迂回経路上のエラスティック再生中継装置に対し、迂回された光チャネルの信号の再生中継を行うために必要な光サブチャネル識別再生部の個数を通知する切り替え指示部と
を備えることを特徴とするネットワーク制御装置。