JP6654583B2 - 通信システムの制御装置及びプログラム - Google Patents

Description

本開示は、複数の通信装置が光ネットワークを介して通信を行う通信システムの制御装置及びプログラムに関する。

通信容量の増大に伴い、通信装置間に高速な回線を提供することが求められている。また、ネットワークの帯域の効率的な使用のため、通信装置間の回線速度を固定的にするのではなく、需要に応じて回線速度を動的に制御することが求められている。このため、非特許文献１は、光パケット信号の送受信を行う光ネットワークである光パケット網（光バースト網）を開示している。

Ｇｉｏｒｇｉｏ Ｃａｚｚａｎｉｇａ ｅｔ ａｌ．，"Ａ Ｎｅｗ Ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ ｏｎ Ｂｕｒｓｔ―Ｓｗｉｔｃｈｅｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ"，Ｂｅｌｌ Ｌａｂｓ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ，Ｖｏｌ．１８，Ｎｏ．３,ｐｐ．１１１−１３１，２０１３年

しかしながら、光パケット信号を転送する光ネットワークの構成を簡略化、つまり、光ネットワークを構成する各ノード装置の構成を簡略化し、通信装置間の帯域をより柔軟に制御することが望まれている。

本発明は、帯域を柔軟に制御でき、かつ、光ネットワークの各ノード装置の構成を簡略化できる、通信システムの制御装置及びプログラムを提供するものである。

本発明の一側面によると、波長パスを設定する光ネットワークを介して複数の通信装置が通信を行う通信システムの制御装置であって、前記複数の通信装置は割り当てられた専用の波長で光信号を送信し、前記光ネットワークは、前記複数の通信装置それぞれが送信する光信号のタイムスロット単位の処理を行わず、前記制御装置は、前記複数の通信装置のそれぞれから、データの送信先の通信装置を示す情報と、データの送信先の通信装置それぞれについての要求帯域を示す情報と、を含む要求情報を受信する受信手段と、前記要求情報に基づき前記複数の通信装置それぞれの送信スケジュール及び受信スケジュールを決定する決定手段と、前記複数の通信装置それぞれの通信装置に当該通信装置の前記送信スケジュール及び前記受信スケジュールを通知する通知手段と、前記複数の通信装置それぞれの通信装置から当該通信装置のデータの送信先の総ての通信装置に、当該通信装置が送信する光信号が到達する様に、前記光ネットワークに波長パスを設定する制御手段と、を備えていることを特徴とする。

本発明によると、帯域を柔軟に制御でき、かつ、光ネットワークの各ノード装置の構成を簡略化できる。

一実施形態による通信システムの構成図。 一実施形態による光ネットワークが設定するマルチキャスト波長パスを示す図。 一実施形態による送信スケジュール及び受信スケジュールを示す図。 一実施形態による通信装置の構成図。 一実施形態による制御装置の構成図。

以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。また、以下の実施形態は例示であり本発明を実施形態の内容に限定するものではない。

図１は、本実施形態による光通信システムの構成図である。図１においては、光ネットワーク３に複数の通信装置２が接続している。なお、通信装置２の数は４つに限定されない。以下の説明において、４つの通信装置２を区別する場合、通信装置２ではなく、図１に示す様に通信装置＃Ａ、通信装置＃Ｂ、通信装置＃Ｃ、通信装置＃Ｄと呼ぶものとする。本実施形態において、各通信装置＃Ａ、＃Ｂ、＃Ｃ及び＃Ｄには、専用の波長を割り当る。以下では、通信装置＃Ａ、＃Ｂ、＃Ｃ及び＃Ｄそれぞれに、波長λａ、λｂ、λｃ及びλｄを割り当てたものとする。通信装置＃Ａ、＃Ｂ、＃Ｃ及び＃Ｄは、自装置に割り当てられた波長を使用して光信号の送信を行う。

制御装置１は、光ネットワーク３内の図示しない各ノード装置及び各通信装置２と、図示しない制御網により通信可能な様に構成されている。そして、制御装置１は、各通信装置２からトラヒック要求情報を取得して、各通信装置２の送信スケジュールと受信スケジュールルを決定する。そして、各通信装置２に、その装置における送信スケジュール及び受信スケジュールを通知する。トラヒック要求情報は、データ送信先の通信装置２と、データ送信先の通信装置それぞれについての要求帯域を示す情報と、を含んでいる。なお、要求帯域を示す情報は、例えば、要求する伝送速度や、送信するトラヒック量を示す情報である。なお、スケジューリングの周期は、例えば、数時間以上といった低周期とする。また、制御装置１は、各通信装置２からのトラヒック要求情報に基づき光ネットワーク３に波長パスを設定する。

図２は、本実施形態において光ネットワーク３に設定する波長パスを示している。なお、以下では、通信装置＃Ａが通信装置＃Ｃ及び＃Ｄにデータ送信を行い、かつ、通信装置＃Ｂが通信装置＃Ｃ及び＃Ｄにデータ送信を行うものとする。上述した様に、通信装置＃Ａは、波長λａで光信号を送信する。この場合、制御装置１は、図２の実線で示す様に、通信装置＃Ａから通信装置＃Ｃ及び＃Ｄに至る波長λａのマルチキャスト波長パスを光ネットワーク３に設定する。また、上述した様に、通信装置＃Ｂは、波長λｂで光信号を送信する。この場合、制御装置１は、図２の点線で示す様に、通信装置＃Ｂから通信装置＃Ｃ及び＃Ｄに至る波長λｂのマルチキャスト波長パスを光ネットワーク３に設定する。この様に、制御装置１は、トラヒック要求情報に含まれるデータ送信先の通信装置２を示す情報に基づき、どの様に、マルチキャスト波長パスを設定するかを決定する。例えば、通信装置＃Ａが、通信装置＃Ｂ、＃Ｃ及び＃Ｄにデータを送信するのであれば、制御装置４は、光ネットワーク３を制御して通信装置＃Ａから通信装置＃Ｂ、＃Ｃ及び＃Ｄに至る波長λａのマルチキャスト波長パスを設定する。

図３（Ａ）は、制御装置１が決定した通信装置＃Ａ及び通信装置＃Ｂの送信スケジュールを示し、図３（Ｂ）は、制御装置１が決定した通信装置＃Ｃ及び通信装置＃Ｄの受信スケジュールを示している。なお、図３においては、本実施形態の考え方の説明のため、各通信装置２間の伝送遅延は無視できる程度に小さいものとしている。まず、図３（Ａ）に示す様に、タイムスロット１（Ｔ１）において、通信装置＃Ａは、通信装置＃Ｃ宛のデータにより波長λａの光信号を変調して送信する。一方、Ｔ１において、通信装置＃Ｂは、通信装置＃Ｄ宛のデータにより波長λｂの光信号を変調して送信する。Ｔ２及びＴ３において、通信装置＃Ａは、通信装置＃Ｄ宛のデータにより波長λａの光信号を変調して送信し、通信装置＃Ｂは、通信装置＃Ｃ宛のデータにより波長λｂの光信号を変調して送信する。Ｔ４において、通信装置＃Ａは、通信装置＃Ｃ宛のデータを送信し、通信装置＃Ｂは、通信装置＃Ｄ宛のデータを送信する。

上記の様に通信装置＃Ａ及び＃Ｂが光信号を送信することで、Ｔ１〜Ｔ４のそれぞれにおいて、通信装置＃Ｃは、通信装置＃Ａからの波長λａの光信号と、通信装置＃Ｂからの波長λｂの光信号の両方を受信する。しかしながら、通信装置＃Ｃは、受信スケジュールに基づき、Ｔ１及びＴ４においては波長λａの光信号のみを取り込み、Ｔ２及びＴ３においては波長λｂの光信号のみを取り込む。この構成により、通信装置＃Ｃは、自装置宛のデータを受信することができる。通信装置＃Ｄについても同様である。

上述した様に、制御装置１は、各通信装置２からトラヒック要求情報を受信し、各通信装置２における送信スケジュール及び受信スケジュールを決定し、各通信装置２に、決定した送信スケジュール及び受信スケジュールを通知する。送信スケジュールは、タイムスロットと、当該タイムスロットにおける宛先の通信装置２を示している。つまり、本実施形態において、通信装置２は、割り当てられた波長の光信号を常に送信しつつ、各タイムスロットにおいては、送信スケジュールにおいて指定された宛先に送信するデータで光信号の変調を行う。なお、各タイムスロットにおける光変調方式（多値度）及び／又はシンボルレートを全通信装置２において固定的な値としても、タイムスロット毎に可変としても良い。各タイムスロットにおける光変調方式及び／又はシンボルレートを可変とする場合、制御装置１は、各タイムスロットにおける光変調方式及び／又はシンボルレートについても指定する。受信スケジュールは、タイムスロットと、当該タイムスロットにおいて取り込むべき波長を示している。なお、各タイムスロットにおける光変調方式及び／又はシンボルレートを可変とする場合、制御装置１は、タイムスロットにおける光変調方式及び／又はシンボルレートについても指定する。図３においては、シンボルレートを固定とし、送信スケジュール及び受信スケジュールで変調方式を指定している。

ここで、図３においては、通信装置２間の伝送遅延が無視できる程度に小さいものとしたが、実際には、通信装置２間の伝送遅延が無視できず、かつ、２つの通信装置毎の遅延が異なる。この場合、制御装置１は、異なる通信装置２が同じ宛先の通信装置２に送信するデータ区間が、当該宛先の通信装置２において衝突しない様に送信スケジュールを決定する。言い換えると、異なる通信装置２が送信する異なる波長の光信号のうち、同じ通信装置２宛のデータを搬送している区間を当該同じ通信装置２が受信する期間に重複期間が生じない様に送信スケジュールを決定する。例えば、図２の構成において、通信装置＃Ａから通信装置＃Ｃまでの遅延が、通信装置＃Ｂから通信装置＃Ｃまでの遅延より１タイムスロット分だけ大きいものとする。この場合、図３（Ａ）の送信スケジューリングでは、通信装置＃ＡがＴ１で送信した光信号と、通信装置＃ＢがＴ２で送信した光信号が通信装置＃Ｃに同時に到着することになり、よって、衝突が生じる。制御装置１は、光ネットワーク３内の任意の２つの通信装置２間の伝送遅延に関する情報を保持している。具体的には、光ネットワーク３の各ノード装置間の伝送遅延量と、光ネットワーク３と各通信装置２との伝送遅延量の情報を保持している。そして、制御装置１は、設定するマルチキャスト波長パスの経路に基づき通信装置２間の遅延量を判定し、判定した遅延量に基づき送信スケジュールを決定する。

図４は、本実施形態による通信装置２の構成図である。制御部２５は、制御装置１にトラヒック要求情報を送信し、制御装置１から送信スケジュール及び受信スケジュールを受信する。トラヒック要求情報は、データの宛先の通信装置２毎のトラヒック量又は要求する伝送速度の情報を含んでいる。制御部２５は、受信した送信スケジュール及び受信スケジュールを情報保持部２１に保存する。光送信部２２は、情報送信部２１が保持する送信スケジュールに従い、各タイムスロットにおいて光信号を変調する。また、本例において、光受信部２３はコヒーレント受信を行う。つまり、受信する光信号と光源２４が出力する局所光とを混合して光電変換を行う。光源２４が出力する局所光の周波数を受信する光信号の波長に応じて変更することで、自装置宛の光信号のみを取り込むことができる。よって、光源２４は、情報送信部２１が保持する受信スケジュールに従い、異なる周波数の光信号を生成して光受信部２３に出力する。

図５は、本実施形態による制御装置１の構成図である。情報保持部１１は、任意の２つの通信装置２間の伝送遅延を算出・判定可能な遅延情報を保持している。一例として、遅延情報は、光ネットワーク３の各ノード装置間のリンクの伝送遅延量を示す情報と、各通信装置２それぞれについて光ネットワーク３のノード装置に接続するリンクの伝送遅延量を示す情報である。通信部１３は、各通信装置２からトラヒック要求情報を受信する。トラヒック要求情報は、データの送信先の通信装置２を示す情報と、データの送信先の通信装置２それぞれについての要求帯域を示す情報と、を含んでいる。スケジューリング部１２は、トラヒック要求情報に基づき各通信装置２の送信スケジュールと、受信スケジュールを決定する。そして、通信部１３は、各通信装置２に、その装置における送信スケジューリル及び受信スケジュールを通知する。また、制御部１４は、光ネットワーク３のノード装置を制御して、マルチキャスト波長パスを設定する。マルチキャスト波長パスは、通信装置２から、当該通信装置２のデータの送信先の総ての通信装置２に至る波長パスである。

以上、本実施形態において光ネットワーク３は、マルチキャスト波長パスを設定するのみであり、光パケット信号を認識して処理を行う必要はない。この場合、光ネットワーク３の各ノード装置は、波長選択スイッチとカップラのみで構成することができ、光ネットワーク３の構成を簡略化することができる。特に、本実施形態の光ネットワーク３は、個々の光パケット信号を認識して、経路毎にスイッチングする処理を要しない。また、周期的にスケジューリングを行うことで、通信装置２間の帯域を柔軟に制御することができる。さらに、各タイムスロットの光変調方式とシンボルレートを可変とすることで、通信装置２間の帯域をより柔軟に制御することができる。

なお、本発明による制御装置１は、コンピュータを上記制御装置１として動作させるプログラムにより実現することができる。これらコンピュータプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記憶されて、又は、ネットワーク経由で配布が可能なものである。

Claims (7)

1. 波長パスを設定する光ネットワークを介して複数の通信装置が通信を行う通信システムの制御装置であって、
   前記複数の通信装置は割り当てられた専用の波長で光信号を送信し、
   前記光ネットワークは、前記複数の通信装置それぞれが送信する光信号のタイムスロット単位の処理を行わず、
   前記制御装置は、
   前記複数の通信装置のそれぞれから、データの送信先の通信装置を示す情報と、データの送信先の通信装置それぞれについての要求帯域を示す情報と、を含む要求情報を受信する受信手段と、
   前記要求情報に基づき前記複数の通信装置それぞれの送信スケジュール及び受信スケジュールを決定する決定手段と、
   前記複数の通信装置それぞれの通信装置に当該通信装置の前記送信スケジュール及び前記受信スケジュールを通知する通知手段と、
   前記複数の通信装置それぞれの通信装置から当該通信装置のデータの送信先の総ての通信装置に、当該通信装置が送信する光信号が到達する様に、前記光ネットワークに波長パスを設定する制御手段と、
   を備えていることを特徴とする制御装置。
2. 通信装置の前記送信スケジュールは、各タイムスロットにおいて、当該通信装置が送信する光信号で搬送するデータの送信先の通信装置を示していることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 通信装置の前記送信スケジュールは、さらに、各タイムスロットにおける変調方式及びシンボルレートを示していることを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
4. 通信装置の前記受信スケジュールは、各タイムスロットにおいて、当該通信装置が受信する光信号の波長を示していることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の制御装置。
5. 通信装置の前記受信スケジュールは、さらに、各タイムスロットにおける変調方式及びシンボルレートを示していることを特徴とする請求項４に記載の制御装置。
6. 前記複数の通信装置の２つの通信装置間の伝送遅延に関する遅延情報を保持する保持手段をさらに備えており、
   前記決定手段は、前記遅延情報に基づき、異なる通信装置が送信する光信号の内、同じ通信装置宛のデータを含む区間が当該同じ通信装置において重複しない様に、前記複数の通信装置それぞれの送信スケジュールを決定することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の制御装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の制御装置としてコンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。

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