JP6583287B2 - マルチレイヤネットワークシステムおよびマルチレイヤネットワークにおけるパス設定方法 - Google Patents

Description

本発明は、マルチレイヤネットワークシステムおよびマルチレイヤネットワークにおけるパス設定方法に関し、特に、光ネットワークを含む複数のネットワークレイヤからなるマルチレイヤネットワークシステムおよびマルチレイヤネットワークにおけるパス設定方法に関する。

モバイルトラフィックやビデオサービスの急速な拡大により、コアネットワークにおける通信容量の拡大が求められている。このような容量の拡大に対する要求は、今後も継続する傾向にある。限られたコストの下で通信容量を継続的に拡大していくためには、ネットワークのリソースを効率的に運用することにより、ネットワークの利用効率を向上させることが効果的である。また、予期しない障害の発生によって提供サービスが中断しないように、障害耐性を高めることも重要である。

現状の通信ネットワークにおいては、機能毎に複数のレイヤに分離され、それぞれ管理・運用されている。このような通信ネットワークは例えば、上位レイヤのパケットネットワークと下位レイヤの光ネットワークの組み合わせであるマルチレイヤネットワークと考えることができる。

上位レイヤのパケットネットワークでは、例えばＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）技術やＭＰＬＳ（Ｍｕｌｔｉ−Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｌａｂｅｌ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）技術などが用いられる。パケットネットワークは、様々な通信プロトコルを利用することができ、細かいトラフィック粒度でネットワークを論理的に扱うことでネットワークを動的に制御できることが特徴である。動的な制御を行うことによって、ネットワーク利用効率を向上させることができる。

下位レイヤの光ネットワークでは、波長分割多重（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＷＤＭ）技術が用いられる。光ネットワークは長距離・大容量伝送など、トラフィックを大きな粒度で一括処理することに適している。また、光ネットワークは通信回線のＳ／Ｎ比（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）などの物理的な情報を直接取得できることが特徴である。一方、自然法則による制約があるため、上位レイヤネットワークに比べて動的な制御が可能な要素が少なく、ほぼ静的な運用・管理がなされている。マルチレイヤネットワークでは下位レイヤネットワークに障害が発生すると、上位レイヤネットワークに波及するため、下位レイヤネットワークには高い信頼性が必要となる。

このようなマルチレイヤネットワークのネットワークトポロジーの設計に用いるトポロジー設計装置の一例が特許文献１に記載されている。特許文献１のトポロジー設計装置は、論理トポロジー設計手段、下位レイヤパス割当手段、信頼性評価手段、および下位レイヤパス収容変更設計手段を有する。

論理トポロジー設計手段は、設計対象とするネットワークの物理的な接続を表したトポロジー情報と、上位レイヤでどのノードとどのノードとを論理リンクで結合するかを表したトポロジー情報と、あるノードとあるノードとに発生しているトラヒック量の情報とに基づいて、上位レイヤの論理トポロジーを設計する。下位レイヤパス割当手段は、設計された論理トポロジーに対して、下位レイヤにおけるパスを示す下位レイヤパスを割り当てる。

また、信頼性評価手段は、下位レイヤのいずれかの物理リンクまたはノードに障害が発生した場合に、上位レイヤの各ノード間における到達性を保証する条件を示す信頼性条件を設計された論理トポロジーが満たすか否かを評価する。そして、下位レイヤパス収容変更設計手段は、設計された論理トポロジーが信頼性条件を満たさない場合に、割り当てられた下位レイヤパスの終端点を変更させずに下位レイヤパスで経由するノードを変更することで、信頼性条件を満足するように下位レイヤパスの収容変更を設計する。

このような構成としたことにより、下位レイヤの物理リンクまたはノードに障害が発生した場合でも、上位レイヤの各ノード間の到達性が確保でき、また、収容効率の高い論理トポロジーの設計が可能となる、としている。

また、関連技術としては、特許文献２〜５に記載された技術がある。

特開２００８−２１１５５１号公報 特開２０１３−１９１９４２号公報 特開２０１３−００９２６４号公報 特開２００６−０４２２７９号公報 特開２００４−２２８７４０号公報

上述したように、これまでは下位レイヤネットワークでは静的な運用・管理しか行われていなかった。しかしながら、近年、デジタルコヒーレント技術の進展により、下位レイヤの光ネットワークにおいても動的な制御性が向上している。そのため、下位レイヤネットワークの動的な運用・管理も可能となっている。下位レイヤのネットワーク機能の特徴を活用することにより、ネットワークの利用効率を向上させることが期待されている。

一方、マルチレイヤネットワークを構成するＩＰやＭＰＬＳなどによる上位レイヤにおいては、通信トラフィック要求に応じて論理パスを生成・削除・再構成し、また、論理パスの接続性を確保することなど、膨大な量のパス制御管理処理が必要である。このような主要な処理に加えて、物理的な通信経路である光ネットワークレイヤにおける光パスのルート設定情報や伝送特性情報の管理および制御も、下位レイヤからの情報収集により行っているため、その処理数が膨大となっている。このとき、上位レイヤが収集した下位レイヤの物理情報と、下位レイヤの現時点における状態に齟齬が生じると、ネットワークの利用効率や信頼性が低下する。

このように、上位レイヤネットワークと下位レイヤネットワークを含むマルチレイヤネットワークにおいては、上位レイヤネットワークにおける制御負荷が増大し、ネットワーク全体の利用効率および信頼性が低下する、という問題があった。

本発明の目的は、上述した課題を解決するマルチレイヤネットワークシステムおよびマルチレイヤネットワークにおけるパス設定方法を提供することにある。

本発明のマルチレイヤネットワークシステムは、第１のネットワークレイヤにおいて論理パスを設定する第１のネットワーク管理装置と、第２のネットワークレイヤにおいて論理パスに対応する物理パスを設定する第２のネットワーク管理装置を有し、第２のネットワーク管理装置は、第２のネットワークレイヤの物理経路情報および伝送特性情報を含む物理ネットワーク情報を記憶するネットワーク情報記憶部を備え、第１のネットワーク管理装置は、物理ネットワーク情報に基づいて論理パスを設定する。

本発明のマルチレイヤネットワークにおけるパス設定方法は、マルチレイヤネットワークを構成する第１のネットワークレイヤにおいて論理パスを設定する前に、マルチレイヤネットワークを構成するネットワークレイヤであって論理パスに対応する物理パスが設定される第２のネットワークレイヤの物理経路情報および伝送特性情報を含む物理ネットワーク情報を取得し、物理ネットワーク情報に基づいて論理パスを設定する。

本発明のマルチレイヤネットワークシステムおよびマルチレイヤネットワークにおけるパス設定方法によれば、上位レイヤネットワークにおける制御負荷を低減することができ、利用効率および信頼性が高いマルチレイヤネットワークを構成することができる。

本発明の第１の実施形態に係るマルチレイヤネットワークシステムの構成を模式的に示すブロック図である。 本発明の実施形態に係るマルチレイヤネットワークシステムの構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係るマルチレイヤネットワークシステムの動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係るマルチレイヤネットワークシステムの構成を模式的に示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係るマルチレイヤネットワークシステムが備える第１のネットワーク管理装置の動作を説明するための図である。 本発明の第３の実施形態に係るマルチレイヤネットワークシステムを構成するネットワーク管理装置の動作を説明するための光周波数スロットの利用状況を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係るマルチレイヤネットワークシステムを構成するネットワーク管理装置の動作を説明するための光周波数スロットの利用状況を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係るマルチレイヤネットワークシステムを構成するネットワーク管理装置の動作を説明するための光周波数スロットの利用状況を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係るマルチレイヤネットワークシステムを構成するネットワーク管理装置の動作を説明するための光周波数スロットの利用状況を示す図である。

以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、図面中の矢印の向きは一例を示すものであり、ブロック間の信号の向きを限定するものではない。

〔第１の実施形態〕
図１は、本発明の第１の実施形態に係るマルチレイヤネットワークシステム１０００の構成を模式的に示すブロック図である。

マルチレイヤネットワークシステム１０００は、第１のネットワーク管理装置１１００と第２のネットワーク管理装置１２００を有する。第１のネットワーク管理装置１１００は、第１のネットワークレイヤ（上位レイヤ）において論理パスを設定する。第２のネットワーク管理装置１２００は、第２のネットワークレイヤ（下位レイヤ）において、この論理パスに対応する物理パスを設定する。

ここで、第２のネットワーク管理装置１２００は、図２に示すように、第２のネットワークレイヤ（下位レイヤ）の物理経路情報および伝送特性情報を含む物理ネットワーク情報を記憶するネットワーク情報記憶部１２１０を備える。そして、第１のネットワーク管理装置１１００は、この物理ネットワーク情報に基づいて論理パスを設定する。ここで第１のネットワーク管理装置１１００は、第２のネットワーク管理装置１２００から取得した物理ネットワーク情報を記憶する取得情報記憶部１１１０を備えた構成とすることができる。

このように、本実施形態のマルチレイヤネットワークシステム１０００においては、第１のネットワーク管理装置１１００が第２のネットワークレイヤ（下位レイヤ）における物理ネットワーク情報に基づいて論理パスを設定する構成としている。そのため、第１のネットワーク管理装置１１００が論理パスを検索する際における検索対象パスを削減することが可能になる。その結果、本実施形態のマルチレイヤネットワークシステム１０００によれば、第１のネットワークレイヤ（上位レイヤネットワーク）における制御負荷を低減することができ、利用効率および信頼性が高いマルチレイヤネットワークを構成することができる。

次に、本実施形態によるマルチレイヤネットワークシステム１０００の動作について、図３に示したフローチャートを参照しながら説明する。

ここでは、図１に示した５ノード（Ａ〜Ｅ）からなる上位レイヤと下位レイヤに階層化されたマルチレイヤネットワークを例にして説明する。上位レイヤはＩＰ技術またＭＰＬＳ技術を用いた論理レイヤであり、下位レイヤは光伝送技術を用いた物理レイヤである。

図１において、ノードＡ〜Ｅは物理的にリング状に接続されたリングネットワークを形成している。このとき、第２のネットワーク管理装置１２００としての下位レイヤＮＭＳ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）が認識する物理トポロジーはリングネットワークである。一方、ノードＡ〜Ｅは論理的にはメッシュ状に接続されたメッシュネットワークを形成する。したがって、第１のネットワーク管理装置１１００としての上位レイヤＮＭＳが認識する論理トポロジーはメッシュネットワークである。

ここで、ノードＣとノードＥの間にトラフィック要求が発生した場合（図３のステップＳ１１０）について説明する。このとき、上位レイヤＮＭＳおよび下位レイヤＮＭＳはノード間を接続するパスとして最短なパスを検索する。

下位レイヤはリングネットワークであるので、ノードＣとノードＥを結ぶパスは、「Ｃ←→Ｄ←→Ｅ」または「Ｃ←→Ｂ←→Ａ←→Ｅ」の２通りである。したがって、物理的な最短パスは「Ｃ←→Ｄ←→Ｅ」からなる物理パス１である。

上位レイヤはメッシュネットワークであるので、ノードＣとノードＥを結ぶパスは、同じノードを２回以上通過しないという条件のもとで、全部で１６通り存在する。これらの中で論理的な最短パスは「Ｃ←→Ｅ」からなる論理パス１である。

物理パス１「Ｃ←→Ｄ←→Ｅ」ではノードＤが中継点となるが、論理パス１「Ｃ←→Ｅ」ではノードＣとノードＥが直接接続されている。実際の通信路（通信ケーブル）は物理パス１と一致する。ところが上位レイヤＮＭＳは論理パス１しか認識できないため、ノードＤによってパスが中継されていることを把握することはできない。

しかし、本実施形態によるマルチレイヤネットワークシステム１０００は上述したように、上位レイヤＮＭＳ（第１のネットワーク管理装置１１００）が物理経路情報（物理トポロジー情報）に基づいて論理パスを設定する構成としている。このとき、上位レイヤＮＭＳはパス検索を実行する前に、下位レイヤの物理トポロジー情報を下位レイヤＮＭＳからあらかじめ取得する構成とすることができる（ステップＳ１２０）。

具体的には、ノードＣとノードＥを接続する論理パスは、条件Ａ「ノードＤを含み、かつノードＡおよびノードＢのいずれも含まない」、または条件Ｂ「ノードＡおよびノードＢを含み、かつノードＤを含まない」という条件を付加する。この場合、条件Ａを満たす論理パスは「Ｃ←→Ｄ←→Ｅ」の１通り、条件Ｂを満たす論理パスは「Ｃ←→Ａ←→Ｂ←→Ｅ」と「Ｃ←→Ｂ←→Ａ←→Ｅ」の２通りであり、合計３通りとなる。したがって、上記条件を加えたことにより、論理的な最短パスの候補を１６通りから３通りに減らすことができる。その結果、本実施形態のマルチレイヤネットワークシステム１０００によれば、論理パス１を決定する時間を短縮することができる。

このように、上位レイヤＮＭＳ（第１のネットワーク管理装置１１００）は物理経路情報（条件Ａ、Ｂ）に基づいて論理パスの候補を選定する（ステップＳ１３０）。そして、これらの論理パスの候補の中から、物理経路情報および伝送特性情報に基づいて論理パスを決定する構成とすることができる（ステップＳ１４０）。ここで、伝送特性情報には、光信号雑音比（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ：ＯＳＮＲ）、物理パス長、および信号品質のうちの少なくとも一が含まれる。

一方、下位レイヤＮＭＳは上位レイヤＮＭＳが決定した論理パス１を収容するための物理パス１を決定する（ステップＳ１５０）。ここで、上位レイヤＮＭＳと下位レイヤＮＭＳは同じトポロジーおよび同じパス検索方式を用いているため、物理パス１は論理パス１と必ず一致する。したがって、論理パス１を検索した後に改めて物理パス１を検索する必要がなくなる。その結果、トラフィック通信を確立するために必要な、論理パスおよび物理パスを決定するための合計時間を短縮することができ、トラフィック通信を迅速に確立することができる。

さらに、論理パス１を運用系パス（Ｐｒｉｍａｒｙパス）としたときに、冗長系パス（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙパス）を設定する場合について具体的に説明する。

この場合、最短の論理パスを検索すると、論理冗長系パス１「Ｃ←→Ｄ←→Ｅ」と論理冗長系パス２「Ｃ←→Ａ←→Ｅ」が候補となる。しかし、物理トポロジー上は論理パス１「Ｃ←→Ｅ」と論理冗長系パス１「Ｃ←→Ｄ←→Ｅ」は同一である。そのため、上位レイヤＮＭＳが物理トポロジー情報を取得しない場合、パス長だけから判断すると冗長系パスとしてノードＤを含む論理冗長系パス１が選択される確率が５０％あることになる。

ここで、物理パス１「Ｃ←→Ｄ←→Ｅ」に障害が発生すると、論理パス１「Ｃ←→Ｅ」も障害となる。このとき、上位レイヤＮＭＳが、障害が発生する前に予め定めてあった論理冗長系パス１「Ｃ←→Ｄ←→Ｅ」にトラフィックを迂回させようとする場合について検討する。この場合、上位レイヤＮＭＳは下位レイヤＮＭＳに対して論理冗長系パス１を収容する物理パスの生成を要求する。しかし、上述したように、物理トポロジー上は論理パス１「Ｃ←→Ｅ」と論理冗長系パス１「Ｃ←→Ｄ←→Ｅ」は同一であるから、下位レイヤＮＭＳは論理冗長系パス１を収容する物理冗長系パス１を生成することに失敗する。

この場合には、上位レイヤＮＭＳが論理冗長系パス１とは異なる冗長系パスを再度検索し直すことになる。論理冗長系パス１「Ｃ←→Ｄ←→Ｅ」と異なる最短の冗長系パスとしては、上述した論理冗長系パス２「Ｃ←→Ａ←→Ｅ」がある。論理冗長系パス２は物理トポロジー上も論理パス１「Ｃ←→Ｅ」とは異なる。そのため、再度検索した後に下位レイヤＮＭＳが物理冗長系パスの生成に失敗することはない。

しかし、本実施形態のマルチレイヤネットワークシステム１０００によれば、上位レイヤＮＭＳが物理トポロジー情報を予め取得した上で論理パス検索を行う構成としているので、上述したような再検索動作を防止することができる。そのため、ネットワークの物理障害発生時における障害回復が失敗する確率を減少させることができ、ネットワークの高信頼化を図ることができる。

トラフィック通信を確立するためには、論理パスおよび物理パスを決定した上で、通信機器の制御を行って通信を確立する必要がある。そこで下位レイヤＮＭＳは物理パス１「Ｃ←→Ｄ←→Ｅ」を生成するために、物理パス１に用いる光ファイバにおける光周波数スロットの割り当て状況を調べる。このとき下位レイヤＮＭＳは、あらかじめネットワーク情報記憶部１２１０（図２参照）に蓄積されている光周波数スロット情報を参照して、下位レイヤネットワークである光ネットワークにおける光周波数スロットの空き状況を把握する。

そして、下位レイヤＮＭＳは光周波数スロットの空き状況に応じて光変調方式やキャリア数などの光伝送パラメータを決定する（図３のステップＳ１６０）。このとき、下位レイヤＮＭＳは、ネットワーク情報記憶部１２１０に含まれる光ノード情報記憶部に記憶されている光ノード情報を参照する。ここで光ノード情報は、光ネットワークに接続される光ノード装置１３００の仕様に関する情報である。下位レイヤＮＭＳは光ノード情報と光周波数スロット情報に基づいて、物理パスを構成するように光ノード装置１３００を制御する（ステップＳ１７０）。すなわち、下位レイヤＮＭＳは決定した光伝送パラメータに基づいて光ノード装置１３００を制御する。これにより、下位レイヤＮＭＳは決定された論理パスおよび物理パスを実現し、トラフィック通信を確立する（ステップＳ１８０）。

具体的には、下位レイヤＮＭＳは、あらかじめ取得した光周波数スロット情報を用いて物理パスに割り当てる光周波数スロット数とキャリア数を決定する。下位レイヤＮＭＳは決定結果である光伝送パラメータを、物理パス１に関わるノードＣ、ノードＤ、およびノードＥがそれぞれ備える光ノード装置に設定することによって、物理パス１を形成する。これにより、トラフィック通信が確立する。

次に、本実施形態によるマルチレイヤネットワークにおけるパス設定方法について説明する。

本実施形態のマルチレイヤネットワークにおけるパス設定方法では、まず、マルチレイヤネットワークを構成する第１のネットワークレイヤにおいて論理パスを設定する前に、第２のネットワークレイヤの物理ネットワーク情報を取得する。ここで、第２のネットワークレイヤは、マルチレイヤネットワークを構成するネットワークレイヤであって上述の論理パスに対応する物理パスが設定されるネットワークレイヤである。また、物理ネットワーク情報には物理経路情報および伝送特性情報が含まれる。そして、本実施形態のマルチレイヤネットワークにおけるパス設定方法では、この物理ネットワーク情報に基づいて論理パスを設定する。

このとき、物理経路情報に基づいて論理パスの候補を選定し、論理パスの候補の中から、物理経路情報および伝送特性情報に基づいて論理パスを決定する構成とすることができる。

以上説明したように、本実施形態のマルチレイヤネットワークシステム１０００およびマルチレイヤネットワークにおけるパス設定方法によれば、上位レイヤネットワークにおける制御負荷を低減することができる。これにより、利用効率および信頼性が高いマルチレイヤネットワークを構成することができる。

〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図４に、本実施形態に係るマルチレイヤネットワークシステム２０００の構成を模式的に示す。

本実施形態のマルチレイヤネットワークシステム２０００が備える第１のネットワーク管理装置１１００および第２のネットワーク管理装置１２００の構成は、第１の実施形態によるものと同様である（図２参照）。

本実施形態においては、第１のネットワーク管理装置１１００が設定する論理パスおよび第２のネットワーク管理装置１２００が設定する物理パスはそれぞれ、運用系パスに対する冗長系パスであるとした。そして、第１のネットワーク管理装置１１００は、物理経路情報に含まれる冗長系パスの共有リンク情報から、論理パスのコストである共有リンクコストを論理パスの候補ごとに算出し、この共有リンクコストと伝送特性情報に基づいて論理パスを決定する構成とした。

ここで、共有リンク情報とは、論理リンクだけでなく物理リンクも含めて同一のリスクを共有するリンクの集合であり、拡張された共有リスク・リンク・グループ（Ｓｈａｒｅｄ Ｒｉｓｋ Ｌｉｎｋ Ｇｒｏｕｐ）に関する情報を言う。以下では、「共有リンク情報」を単に「ＳＲＬＧ」と言う。また、伝送特性情報には、光信号雑音比（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ：ＯＳＮＲ）、物理パス長、および信号品質のうちの少なくとも一が含まれる。

次に、本実施形態によるマルチレイヤネットワークシステム２０００の動作について、図４を参照しながら詳細に説明する。

本実施形態においては、図４に示したように、第１の実施形態で図１を用いて説明した５ノードからなるネットワークを、２個連結した構成のネットワークを例として説明する。すなわち、上位レイヤは、５ノードからなるメッシュネットワークを２個連結した構成の論理レイヤである。下位レイヤは、５ノードからなるリングネットワークを２個連結した構成の物理レイヤである。以下では、物理経路情報（物理トポロジー情報）としてＳＲＬＧを、伝送特性情報としてＯＳＮＲを用いる場合を例として説明する。なお、第１の実施形態によるマルチレイヤネットワークシステム１０００と共通する動作についての説明は省略する。

第１のネットワーク管理装置１１００が、パスの共有リンクコスト（ＳＲＬＧコスト）を算出する動作について説明する。パス毎のＳＲＬＧコストＣ_ｐａｔｈは、パスを構成するリンク毎のＳＲＬＧコストＣ_ｌｉｎｋ（ＳＲＬＧ）を合計することにより求めることができる。すなわち、パス毎のＳＲＬＧコストＣ_ｐａｔｈは、下記の式（１）を用いて算出する。

ここではまず、第１のネットワーク管理装置１１００が物理トポロジー情報を取得しないでコスト計算する場合について説明する。ノードＣとノードＥを接続する論理パス１「Ｃ←→Ｅ」に対する論理冗長パスを選択する動作を例とし、論理冗長パスの検索は簡単のために４ホップまで行うこととする。

論理冗長パスの候補は、３ホップの場合、論理冗長パス１「Ｃ←→Ａ←→Ｅ」、論理冗長パス２「Ｃ←→Ｂ←→Ｅ」、および論理冗長パス３「Ｃ←→Ｄ←→Ｅ」である。４ホップの場合は、論理冗長パス４「Ｃ←→Ａ←→Ｄ←→Ｅ」、論理冗長パス５「Ｃ←→Ｂ←→Ｄ←→Ｅ」、および論理冗長パス６「Ｃ←→Ｂ←→Ａ←→Ｅ」であり、以下は５ホップ以上となるので、ここでは省略する。

論理冗長パス１〜３が属するＳＲＬＧをそれぞれＳＲＬＧ−１〜３とする。図４を参照すると、ＳＲＬＧ−１に関してリンクが重複するのは、リンク「Ｃ←→Ａ」において論理冗長パス１「Ｃ←→Ａ←→Ｅ」と論理冗長パス４「Ｃ←→Ａ←→Ｄ←→Ｅ」である。また、リンク「Ａ←→Ｅ」においては、論理冗長パス１「Ｃ←→Ａ←→Ｅ」と論理冗長パス６「Ｃ←→Ｂ←→Ａ←→Ｅ」が重複する。

ＳＲＬＧ−２に関してリンクが重複するのは、リンク「Ｃ←→Ｂ」における論理冗長パス２「Ｃ←→Ｂ←→Ｅ」と、論理冗長パス５「Ｃ←→Ｂ←→Ｄ←→Ｅ」５と、論理冗長パス６「Ｃ←→Ｂ←→Ａ←→Ｅ」である。

また、ＳＲＬＧ−３に関してリンクが重複するのは、リンク「Ｄ←→Ｅ」における論理冗長パス３「Ｃ←→Ｄ←→Ｅ」と、論理冗長パス４「Ｃ←→Ａ←→Ｄ←→Ｅ」と、論理冗長パス５「Ｃ←→Ｂ←→Ｄ←→Ｅ」である。

ここで、論理冗長パス１に関して、リンク「Ｃ←→Ａ」についてリンクが１回重複するので、ＳＲＬＧコストを「＋１」とする。また、リンク「Ａ←→Ｅ」についても１回重複するため、ＳＲＬＧコストを「＋１」とする。したがって、論理冗長パス１に関しては、パス全体のＳＲＬＧコストは「＋２」となる。同様に、論理冗長パス２に関しては、リンク「Ｃ←→Ｂ」においてリンクが２回重複するため、ＳＲＬＧコストは「＋２」とする。他のリンク、すなわち、リンク「Ｂ←→Ｅ」においては重複がないため、パス全体のＳＲＬＧコストは「＋２」となる。

図５に、これらの結果を論理冗長パスの候補ごとにまとめて示す。例えば、最大ホップ数を「４」とした場合、論理冗長系パス１〜６の中でＳＲＬＧコストが最小となるのは論理冗長パス１〜３となる。

次に、本実施形態のマルチレイヤネットワークシステム２０００が備える第１のネットワーク管理装置１１００が、物理トポロジー情報を取得してコストを計算する場合について説明する。この場合の物理トポロジー情報は、冗長系パスを想定しているので、第１の実施形態で説明した条件Ｂ、すなわち、「ノードＡおよびノードＢを含み、かつノードＤを含まない」という条件になる。

ネットワークの物理的な障害に対して有効な論理冗長パスは、取得した物理トポロジー情報から論理冗長パス６「Ｃ←→Ｂ←→Ａ←→Ｅ」または論理冗長パスＮ「Ｃ←→Ｂ←→Ｈ←→Ｇ←→Ｆ←→Ａ←→Ｅ」のいずれかとなる。したがって、ＳＲＬＧコストの計算において、上述した物理トポロジー情報を取得しない場合におけるコスト計算の過程から、それ以外の無効な論理冗長パスを除外することが可能になる。これにより、ＳＲＬＧコストの算出処理を大幅に簡略化することができる。この場合のＳＲＬＧコストは、論理冗長パス６と論理冗長パスＮは、リンク「Ｃ←→Ｂ」およびリンク「Ａ←→Ｅ」においてそれぞれ１回重複するので、ＳＲＬＧコストはともに「＋２」となる。

上述したように、ＳＲＬＧコストが等しい複数の論理冗長パスの候補が存在する場合、伝送特性情報としてのＯＳＮＲ情報を用いて論理冗長パスを決定する。上位レイヤＮＭＳ（第１のネットワーク管理装置１１００）はＯＳＮＲ情報を取得することにより、論理冗長パス６を実現するために必要なＯＳＮＲが、論理冗長パスＮを実現するために必要なＯＳＮＲよりも小さいことを知ることができる。そのため、上位レイヤＮＭＳは論理パス１の冗長パスとして、論理冗長パス６を選択することができる。

なお、物理的なパス長（物理パス長）が長いほど所要のＯＳＮＲは大きくなるので、ＯＳＮＲに替えてパス長を用いることとしてもよい。また、ＯＳＮＲは信号品質を表わすＱ値と相関関係があるので、伝送特性情報としてＱ値を用いることもできる。

以上説明したように、本実施形態のマルチレイヤネットワークシステム２０００によれば、上位レイヤネットワークにおける制御負荷を低減することができ、利用効率および信頼性が高いマルチレイヤネットワークを構成することができる。

〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態に係るマルチレイヤネットワークシステムの構成は、図４に示した第２の実施形態によるマルチレイヤネットワークシステム２０００の構成と同様である。

本実施形態によるマルチレイヤネットワークシステムを構成する第２のネットワークレイヤ（下位レイヤ）は光ネットワークによって構成されている。そして、第２のネットワーク管理装置１２００は、光ネットワークにおける光周波数スロットの利用状況である光周波数スロット情報を記憶する光周波数情報記憶部を備えている（図２参照）。

本実施形態による第２のネットワーク管理装置１２００は、伝送特性情報によって定まる、物理パスを構成するのに必要な光周波数スロットの個数である光周波数スロット個数を算出する。このとき、第１のネットワーク管理装置１１００は、この光周波数スロット情報に基づいて論理パスの候補ごとに定まる、光周波数スロット個数を確保するためのコストである光周波数スロットコストを取得する。そして、第１のネットワーク管理装置１１００が光周波数スロットコストと共有リンクコスト（ＳＲＬＧコスト）との合計である論理パスコストと、伝送特性情報に基づいて論理パスを決定する構成とした。

次に、本実施形態による第１のネットワーク管理装置１１００および第２のネットワーク管理装置１２００の動作について詳細に説明する。

第２のネットワーク管理装置１２００としての下位レイヤＮＭＳは、光周波数情報記憶部に光ネットワークにおける光周波数スロットの利用状況である光周波数スロット情報をあらかじめ記憶している。光周波数スロットの利用状況は、例えば、リンク「Ｂ←→Ａ」においては図６に示す状況であり、リンク「Ｂ←→Ｈ←→Ｇ←→Ｆ←→Ａ」については図９に示す状況であるとする。これらの図において、各長方形状が光周波数スロットを表わしており、白抜きの光周波数スロットは未利用の空きスロットを示している。

第１のネットワーク管理装置１１００としての上位レイヤＮＭＳが、共有リンク情報（ＳＲＬＧ）およびＯＳＮＲ情報を用いてＳＲＬＧコスト計算を行うのと並行して、下位レイヤＮＭＳが光周波数スロットコストを算出することができる。これは、上位レイヤＮＭＳと下位レイヤＮＭＳがトポロジー情報を共有しているので、それぞれが独立に並行してコスト計算を行うことができるからである。なお、上位レイヤＮＭＳが下位レイヤＮＭＳから光周波数スロット情報を受け取って、上位レイヤＮＭＳが光周波数スロットコストを算出することにより、光周波数スロットコストを取得することとしてもよい。

物理冗長パスの候補は、図４に示すように、物理冗長パス１「Ｃ←→Ｂ←→Ａ←→Ｅ」と、物理冗長パス２「Ｃ←→Ｂ←→Ｈ←→Ｇ←→Ｆ←→Ａ←→Ｅ」である。下位レイヤＮＭＳは、物理冗長パス１を実現するためには光周波数スロットが４個必要であり、物理冗長パス２を実現するためには光周波数スロットが６個必要であることを、光ノード情報として予め記憶している。このとき必要な光周波数スロット数は、下位レイヤＮＭＳが保有しているパス長やＯＳＮＲなどの伝送特性情報によって定まる。

物理冗長パス１を構成するリンク「Ｂ←→Ａ」における光周波数スロットの利用状況は、図６に示す通りであり、連続した空きスロット数は最大で２スロットである。したがって、４個の光周波数スロットが必要な物理冗長パス１を実現するためには、例えば図７に示すように、２個の連続する２スロット（２スロット×２）に分割する必要がある。あるいは、図８に示すように、１個の連続する２スロットと２個の１スロット（２スロット×１＋１スロット×２）に分割する必要がある。

図７に示した場合、光周波数スロットを分割する回数は１回であるので、光周波数スロット個数を確保するためのコスト（光周波数スロットコスト）は「＋１」とする。また、図８に示した場合は、光周波数スロットを分割する回数は２回であるので、光周波数スロットコストは「＋２」となる。

一方、物理冗長パス２を構成するリンク「Ｂ←→Ｈ←→Ｇ←→Ｆ←→Ａ」における光周波数スロットの利用状況（空き状況）は図９に示した通りであり、連続した空きスロット個数は最大で６スロットである。したがって、必要な６個の光周波数スロットを分割することなく物理冗長パス２を実現することができる。この場合、光周波数スロット個数を確保するため必要となる分割の回数はゼロ回であるので、光周波数スロットコストは「０」である。

上述したように、パスを構成するリンク毎の光周波数スロットコストＣ_ｌｉｎｋ（ｓｌｏｔ）を合計することにより、パス毎の光周波数スロットコストＣ_ｐａｔｈを求めることができる。すなわち、パス毎の光周波数スロットコストＣ_ｐａｔｈは、下記の式（２）を用いて算出することができる。

光周波数スロットを分割する回数が多くなるほど、分割された光周波数スロット間のスキューなどのタイミングずれが生じることなどによって、光伝送における品質劣化が発生する確率が高くなる。そのため、光周波数スロットを分割する回数は小さいほどよい。したがって、上述した例では、物理冗長パス１の方が物理冗長パス２よりも光周波数スロットコストが大きいので不利となる。

ここで、光周波数スロットコストと第２の実施形態において説明したＳＲＬＧコストを併用し、下記の式（３）に示すように、それぞれのコストを合計したパス毎のコストＣ_ｐａｔｈを用いることもできる。

第２の実施形態において説明した例では、上位レイヤＮＭＳが算出するＳＲＬＧコストは、物理冗長パス１に対応する論理冗長パス１と、物理冗長パス２に対応する論理冗長パス２とで等しくなる。ここで光周波数スロットコストを併用することにより、論理冗長パスとして論理冗長パス２「Ｃ←→Ｂ←→Ｈ←→Ｇ←→Ｆ←→Ａ←→Ｅ」を選択することが可能になる。なお、式（３）により算出したコストが等しくなる複数の論理パスの候補が存在する場合には、さらにＯＳＮＲ等の伝送特性情報を用いることにより冗長系論理パスを選定することができる。

なお、ＳＲＬＧコストおよび光周波数スロットコストの算出は、下位レイヤＮＭＳが行うこととしてもよいし、下位レイヤＮＭＳから物理ネットワーク情報を取得して上位レイヤＮＭＳが行うこととしてもよい。また、上位レイヤＮＭＳと下位レイヤＮＭＳが分担してこれらのコストを算出することも可能である。

以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。

この出願は、２０１４年１２月２４日に出願された日本出願特願２０１４−２５９７９２を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１０００、２０００ マルチレイヤネットワークシステム
１１００ 第１のネットワーク管理装置
１１１０ 取得情報記憶部
１２００ 第２のネットワーク管理装置
１２１０ ネットワーク情報記憶部
１３００ 光ノード装置

Claims (10)

1. 第１のネットワークレイヤにおいて論理パスを設定する第１のネットワーク管理手段と、
   第２のネットワークレイヤにおいて前記論理パスに対応する物理パスを設定する第２のネットワーク管理手段を有し、
   前記第２のネットワーク管理手段は、前記第２のネットワークレイヤの物理経路情報および伝送特性情報を含む物理ネットワーク情報を記憶するネットワーク情報記憶手段を備え、
   前記第１のネットワーク管理手段は、前記物理ネットワーク情報に基づいて前記論理パスを設定する
   マルチレイヤネットワークシステム。
2. 請求項１に記載したマルチレイヤネットワークシステムにおいて、
   前記第１のネットワーク管理手段は、前記第２のネットワーク管理手段から取得した前記物理ネットワーク情報を記憶する取得情報記憶手段を備える
   マルチレイヤネットワークシステム。
3. 請求項１または２に記載したマルチレイヤネットワークシステムにおいて、
   前記第１のネットワーク管理手段は、前記物理経路情報に基づいて前記論理パスの候補を選定し、前記論理パスの候補の中から、前記物理経路情報および前記伝送特性情報に基づいて前記論理パスを決定する
   マルチレイヤネットワークシステム。
4. 請求項３に記載したマルチレイヤネットワークシステムにおいて、
   前記論理パスおよび前記物理パスは、運用系パスに対する冗長系パスであり、
   前記第１のネットワーク管理手段は、前記物理経路情報に含まれる前記冗長系パスの共有リンク情報から、前記論理パスのコストである共有リンクコストを前記論理パスの候補ごとに算出し、前記共有リンクコストと前記伝送特性情報に基づいて前記論理パスを決定する
   マルチレイヤネットワークシステム。
5. 請求項４に記載したマルチレイヤネットワークシステムにおいて、
   前記第２のネットワークレイヤは光ネットワークによって構成され、
   前記第２のネットワーク管理手段は、前記光ネットワークにおける光周波数スロットの利用状況である光周波数スロット情報を記憶する光周波数情報記憶手段を備え、前記伝送特性情報によって定まる、前記物理パスを構成するのに必要な前記光周波数スロットの個数である光周波数スロット個数を算出する
   マルチレイヤネットワークシステム。
6. 請求項５に記載したマルチレイヤネットワークシステムにおいて、
   前記第１のネットワーク管理手段は、前記光周波数スロット情報に基づいて前記論理パスの候補ごとに定まる、前記光周波数スロット個数を確保するためのコストである光周波数スロットコストを取得し、前記光周波数スロットコストと前記共有リンクコストとの合計である論理パスコストと、前記伝送特性情報に基づいて前記論理パスを決定する
   マルチレイヤネットワークシステム。
7. 請求項５または６に記載したマルチレイヤネットワークシステムにおいて、
   前記第２のネットワーク管理手段は、前記光ネットワークに接続される光ノード手段の仕様に関する光ノード情報を記憶する光ノード情報記憶手段を備え、前記光ノード情報と前記光周波数スロット情報に基づいて、前記物理パスを構成するように前記光ノード手段を制御する
   マルチレイヤネットワークシステム。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載したマルチレイヤネットワークシステムにおいて、
   前記伝送特性情報には、光信号雑音比、物理パス長、および信号品質のうちの少なくとも一が含まれる
   マルチレイヤネットワークシステム。
9. マルチレイヤネットワークを構成する第１のネットワークレイヤにおいて論理パスを設定する前に、前記マルチレイヤネットワークを構成するネットワークレイヤであって前記論理パスに対応する物理パスが設定される第２のネットワークレイヤの物理経路情報および伝送特性情報を含む物理ネットワーク情報を取得し、
   前記物理ネットワーク情報に基づいて前記論理パスを設定する
   マルチレイヤネットワークにおけるパス設定方法。
10. 請求項９に記載したマルチレイヤネットワークにおけるパス設定方法において、
    前記物理経路情報に基づいて前記論理パスの候補を選定し、前記論理パスの候補の中から、前記物理経路情報および前記伝送特性情報に基づいて前記論理パスを決定する
    マルチレイヤネットワークにおけるパス設定方法。

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