JP6677166B2 - 光ネットワークシステム、光ノード装置、および光パス設定方法 - Google Patents

Description

本発明は、光ネットワークシステム、光ノード装置、および光パス設定方法に関し、特に、フレキシブル周波数グリッドを用いた波長分割多重方式による光ネットワークシステム、光ノード装置、および光パス設定方法に関する。

今後予想される情報通信量の爆発的な拡大に対応するため、基幹系光ネットワークシステムの容量の拡大が課題となっている。これに対して、様々な取り組みが行われているが、その一つとして、光周波数帯域の利用効率の向上を図る研究開発が行われている。

光ネットワークシステムでは、国際電気通信連合（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｕｎｉｏｎ：ＩＴＵ）電気通信標準化部門（Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ Ｓｅｃｔｏｒ：ＩＴＵ−Ｔ）で標準化されている高密度波長分割多重（Ｄｅｎｓｅ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＤＷＤＭ）方式に従って光周波数帯域が利用されている。ＤＷＤＭ方式においては、利用可能な光周波数帯域全体を波長グリッドと呼ばれる一定幅のグリッドで細分化し、そのグリッド幅内に一波長チャネルの光信号を割り当てている（ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．６９４．１）。

ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．６９４．１で標準化されたフレキシブル周波数グリッドにおいては、最小チャネル間隔をこれまでの５０ＧＨｚから１２．５ＧＨｚとし、光周波数スロットの幅を１２．５ＧＨｚ単位で可変できることとしている。これにより、光パス毎に異なる幅の周波数スロットを割り当てることができるので、光パスに割り当てる光周波数帯域を必要最小限とすることが可能となった。すなわち、必要な光周波数帯域分だけを割り当てることにより無駄な帯域の割り当てを削減することができるので、光周波数帯域の利用効率を向上することができる。

具体的には、光ネットワークシステムを構成する光ネットワーク管理装置が、トラフィック要求に応じて、光パスに割り当てるべき最小限の光周波数スロット数と、光パスの中心光周波数を算出する。このとき、信号速度が同じであっても、光パス長が長いほど光信号のＳ／Ｎ比（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）が劣化するので、多くの光周波数スロットが必要となる。

光ネットワークシステムを構成する帯域可変光送受信装置は、光ネットワーク管理装置が算出した結果に基づいて、入出力する光信号の光周波数帯域幅を変化させる。ここで、光周波数帯域幅の可変は、光変調方式を変化させることによって実現することができる（例えば、特許文献１参照）。

具体的に説明すると、信号速度が一定である場合、変調シンボル数が少ない光変調方式ほど、出力光信号の光周波数帯域幅は大きくなる。これは、多値変調ほど光周波数利用効率が高くなるためである。例えば、１６ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）光変調方式によって生成される光信号の光周波数帯域幅よりもＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）光変調方式によって生成される光信号の光周波数帯域幅の方が大きくなる。また、ＱＰＳＫ光変調方式によって生成される光信号の光周波数帯域幅よりもＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）光変調方式によって生成される光信号の光周波数帯域幅の方が大きくなる。すなわち、１６ＱＡＭ＜ＱＰＳＫ＜ＢＰＳＫの順に生成される光信号の光周波数帯域幅は大きくなる。

一方、変調シンボル数が少ない光変調方式ほど、伝送可能な距離、すなわち設定可能な光パスの長さは長くなる。これは、変調シンボル数が少ないほどシンボル間の距離が長くなるため、所定の距離を伝送した後の光Ｓ／Ｎ比は大きくなるからである。

したがって、光信号が到達すべき距離、すなわち、光パス長に応じて、光送受信装置における光変調方式を選択することにより、光ネットワーク管理装置が算出した結果に基づいて光周波数スロットを光パスに割り当てることができる。

特開２０１３−００９２６４号公報（段落［０００２］〜［０００８］）

上述したように、光変調方式を変化させることによって、光信号の光周波数帯域幅を変更することができる。この場合、光ネットワークシステム内に、対応可能な光変調方式が異なる光送受信装置が混在していたり、対応可能な光変調方式の種類が増加したりすると、光送受信装置の管理・制御が複雑になり光ネットワーク管理装置の負担が増大する。

具体的には例えば、信号速度が１００Ｇｂｐｓ（Ｇｉｇａ ｂｉｔ ｐｅｒ ｓｅｃｏｎｄ）である場合、光変調方式としてＤＰ−ＱＰＳＫ（Ｄｕａｌ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−ＱＰＳＫ）方式を選択すると所要光周波数スロットの個数は４スロットである。一方、ＤＰ−ＱＰＳＫ方式にデジタルフィルタ技術による光スペクトル成形を併用したＤＰ−Ｎｙｑｕｉｓｔ−ＱＰＳＫ方式では、所要光周波数スロット数の個数は３スロットになる。つまり、ベースとなる光変調方式はＤＰ−ＱＰＳＫ方式であり同一であっても、他の技術を併用することにより所要光周波数スロットの個数は異なることになる。このように、用途に応じて様々な技術をベースとなる光変調方式に併用することにより、今後はさらに多数の同種の光変調方式が派生する可能性がある。

上述した関連する光ネットワーク管理装置は、光ネットワークシステムに対するトラフィック要求に応じて光パスを設計し、所要光周波数帯域スロット数を最小化することによって光周波数利用効率を最大化する。ここで関連する光ネットワーク管理装置は、光送受信装置が対応することが可能な光変調方式と、その光変調方式を採用した場合の所要光周波数帯域スロット数を予め記憶している。そして、関連する光ネットワーク管理装置が算出した所要光周波数帯域スロット数を実現できる光変調方式を決定し、光送受信装置が決定した光変調方式を使用するように制御する。

ここで例えば、併用するデジタルフィルタの特性を変えることにより所要光周波数帯域スロットの個数が変わると、ベースとなる光変調方式は同一であっても、関連する光ネットワーク管理装置は新しい変調方式として管理する必要がある。このとき、ベースとなる光変調方式と併用するデジタルフィルタの特性は様々に設定することができるため、関連する光ネットワーク管理装置の管理負担が増大する。

また、光ネットワークシステム内に仕様が異なる光送受信装置が何種類も混在する場合、光ネットワーク管理装置は、どのノードに、どのような仕様の帯域可変光送受信装置が、何台設置されているかを管理する必要がある。そのため、光ネットワーク管理装置における管理負担が増大し、制御が複雑になる。

このように、フレキシブル周波数グリッドを用いた波長分割多重方式による光ネットワークシステムにおいては、光変調方式の多様化に伴い、光ネットワーク管理装置の管理負担が増大し、制御が複雑になる、という問題点があった。

本発明の目的は、上述した課題を解決する光ネットワークシステム、光ノード装置、および光パス設定方法を提供することにある。

本発明の光ネットワークシステムは、トラフィック要求を受付け、トラフィック要求を収容することが可能な光パスを設計して設計結果である光パス設計情報を作成する光ネットワーク管理装置と、光パスの生成に用いる光ノード装置、とを有し、光ノード装置は、光パス設計情報と、光ノード装置の構成に関する光ノード装置情報とから、光ノード装置が生成することが可能な生成可能光パスの光周波数帯域幅である割当可能帯域幅を算出し、光ネットワーク管理装置は、割当可能帯域幅を有する光パス候補のうち光パス設計情報に合致する所望光パスを設定する。

本発明の光ノード装置は、所望のトラフィック要求を収容することが可能な光パスの設計結果である光パス設計情報を光ネットワーク管理装置から受け付けるインタフェース部と、光信号を送受信する光送受信器と、光送受信器の構成に関する光ノード装置情報を記憶する装置情報記憶部と、光パス設計情報と光ノード装置情報とから、光送受信器が生成することが可能な生成可能光パスの光周波数帯域幅である割当可能帯域幅を算出し、割当可能帯域幅を有する光パス候補が光パス設計情報に合致するか否かを判定する制御部、とを有する。

本発明の光パス設定方法は、所望のトラフィック要求を収容することが可能な光パスを設計して設計結果である光パス設計情報を作成し、光パス設計情報と、光パスの生成に用いる光ノード装置の構成に関する光ノード装置情報とから算出される、光ノード装置が生成することが可能な生成可能光パスの光周波数帯域幅である割当可能帯域幅を取得し、割当可能帯域幅を有する光パス候補のうち光パス設計情報に合致する所望光パスを選択して設定する。

本発明の光ネットワークシステム、光ノード装置、および光パス設定方法によれば、フレキシブル周波数グリッドを用いた波長分割多重方式による光ネットワークシステムにおいて、光変調方式が多様化した場合であっても、光ネットワーク管理装置の管理負担を軽減し制御の簡略化を図ることができる。

本発明の第１の実施形態に係る光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の実施形態に係る光ネットワークシステムを構成する光ネットワーク管理装置が算出した光パス設計情報を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る光ネットワークシステムを構成する光ネットワーク管理装置が算出した光パス設計情報を示す表図である。 本発明の第１の実施形態に係る光ノード装置が備える装置情報記憶部が記憶している光ノード装置情報を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る光ノード装置が備える装置情報記憶部が記憶している光ノード装置情報を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る光ノード装置の動作を説明するための図である。 本発明の第２の実施形態に係る光ノード装置の動作を説明するための図である。 本発明の第２の実施形態に係る光ネットワークシステムを構成する光ネットワーク管理装置が光パス設計を行った結果を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る光ネットワークシステムにおける光パス設定方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の第３の実施形態に係る光ネットワークシステムにおける光パス設定方法について説明するための図である。

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。

〔第１の実施形態〕
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光ネットワークシステム１０００の構成を示すブロック図である。

光ネットワークシステム１０００は、光ネットワーク管理装置１００と、光パスの生成に用いる光ノード装置２００とを有する。ここで、光ネットワークシステム１０００は、フレキシブル周波数グリッドを用いた波長分割多重方式による光ネットワークシステムである。

光ネットワーク管理装置１００はトラフィック要求を受付け、トラフィック要求を収容することが可能な光パスを設計して設計結果である光パス設計情報を作成する。光ノード装置２００は、光パス設計情報と、光ノード装置２００の構成に関する光ノード装置情報とから、光ノード装置２００が生成することが可能な生成可能光パスの光周波数帯域幅である割当可能帯域幅を算出する。そして光ネットワーク管理装置１００は、割当可能帯域幅を有する光パス候補のうち光パス設計情報に合致する所望光パスを設定する。

ここで光ノード装置２００は、インタフェース部２１０、光送受信器２２０、装置情報記憶部２３０、および制御部２４０を備えた構成とすることができる。

インタフェース部２１０は、所望のトラフィック要求を収容することが可能な光パスの設計結果である光パス設計情報を光ネットワーク管理装置１００から受け付ける。光送受信器２２０は、光信号を送受信する。装置情報記憶部２３０は、光送受信器２２０の構成に関する光ノード装置情報を記憶する。そして制御部２４０は、光パス設計情報と光ノード装置情報とから、光送受信器２２０が生成することが可能な生成可能光パスの光周波数帯域幅である割当可能帯域幅を算出し、割当可能帯域幅を有する光パス候補が光パス設計情報に合致するか否かを判定する。

次に、本実施形態による光ネットワークシステム１０００の動作について詳細に説明する。ここでは、図１に示すように６個のノードからなる光ネットワークを例に説明する。各ノードに光ノード装置２００がそれぞれ配置され、光ネットワーク管理装置１００が光ネットワークの全体を管理している。

トラフィック要求（デマンド）が発生し、ノードＡとノードＢを接続（デマンド１）し、ノードＡとノードＣ（デマンド２）、さらにノードＡとノードＤ（デマンド３）を接続する要求が生じた場合について説明する。ここでは、発生したデマンドの容量はすべて同じであるものとする。

光ネットワーク管理装置１００は、発生したトラフィック要求に対して、通信経路、光周波数帯域スロット、および中心光周波数を割り当てる。光ネットワーク管理装置１００は通信経路を最短距離とすることにより、光ネットワークのリソース消費が最小となるように光パス設計を行う。その結果、デマンド１〜３はそれぞれ光パス１〜３に収容される。ここで光パス長は、光パス１＜光パス２＜光パス３の順に長くなっている。そのため、光パス１〜３に割り当てるべき光周波数帯域スロットの個数は、光パス１＜光パス２＜光パス３の順に多くなる。なお、光周波数帯域スロットの個数と光周波数スロット幅との積が光周波数帯域幅となる。最小の光周波数スロット幅は、フレキシブル周波数グリッドでは１２．５ＧＨｚである。

図２Ａ、２Ｂに、光ネットワーク管理装置１００が算出した光パス設計情報の一例を示す。光パス設計情報には、図２Ｂに示すように、信号の容量および品質が含まれる。

デマンド１が収容される光パス１はノードＡとノードＢの間で接続されており、長さが１００ｋｍ、割り当て光周波数スロット数は１スロット、中心光周波数はλ１である。ここで、光信号を所望の距離だけ伝送させるのに必要な最低受信信号品質をＱ値で表し、１００ｋｍ伝送させるのに必要な最低受信信号品質をＱ１とする。デマンド２が収容される光パス２はノードＡとノードＣの間で接続されており、長さが２００ｋｍ、最低受信信号品質はＱ２、割り当て光周波数スロット数が２スロット、中心光周波数はλ２である。光パス２の長さは光パス１よりも長いため、２倍の光周波数スロット数が割り当てられている。デマンド３が収容される光パス３はノードＡとノードＤの間で接続されており、長さが３００ｋｍ、最低受信信号品質はＱ３、割り当て光周波数スロット数は４スロット、中心光周波数はλ３である。光パス３の長さは光パス２よりもさらに長いため、４倍の光周波数スロット数が割り当てられている。

ここで、光ネットワーク管理装置１００は、光パス長が１００ｋｍを超える場合、すなわち最低受信信号品質がＱ１を下回る場合、光周波数スロット数を２スロット以上とする必要があることを、あらかじめ把握しているものとする。同様に、光パス長が２００ｋｍを超える場合、すなわち最低受信信号品質がＱ２を下回る場合、光周波数スロット数を４スロット以上割り当てる必要があることを、光ネットワーク管理装置１００はあらかじめ知らされているものとする。

ここでは、伝送距離が１００ｋｍ延びるごとに、所要の光周波数スロット数が増加することとしたが、１００ｋｍ単位には限られない。また、伝送距離の増加量に関しても等間隔である必要はなく、例えば１００ｋｍ以上で２スロット、１２０ｋｍ以上で３スロット、２３０ｋｍ以上で４スロット、というように不等間隔であってもよい。

図１に示したノードＡからノードＦには、光ノード装置２００がそれぞれ配置されており、光パス１から光パス３の生成に用いられる。光ノード装置２００が備える装置情報記憶部２３０は、光ノード装置情報として、光送受信器２２０が入出力することが可能な光変調方式および所要光周波数スロット数をあらかじめ記憶している。

図３に、光ノード装置２００が備える装置情報記憶部２３０が記憶している光ノード装置情報の一例を示す。図３では、装置情報記憶部２３０が記憶している光変調方式、所要光周波数スロット数、および伝送可能距離を対応付けて示している。例えば、光変調方式Ａの所要光周波数スロット数は１個であり、伝送可能距離は１００ｋｍ、このときの最低受信信号品質はＱ１である。

光ノード装置２００は、光ネットワーク管理装置１００から光パス設計情報として、割り当てる光周波数スロット数と伝送可能距離の要求を受け付け、その要求に合致する光変調方式を用いて光信号を生成し光パスに出力する。以下では、光パス１に出力される光信号を例に説明する。

光ネットワーク管理装置１００による光パス１の設計結果は、図２Ａ、２Ｂに示すように、光周波数スロット数が１、光パス長すなわち伝送距離は１００ｋｍ、このときの最低受信信号品質はＱ１、そして中心光周波数はλ１である。光ノード装置２００はこの光パス設計情報と、装置情報記憶部２３０が記憶している光ノード装置情報（図３参照）とから、割当可能帯域幅は光周波数スロット１個分であり、適切な光変調方式は光変調方式Ａであると判断する。そして、光送受信器２２０の光源を中心光周波数λ１に調整し、光変調方式Ａによって光信号を生成し光パス１へ出力する。光パス２、３についても同様である。

上述した一連の動作により、光ネットワーク管理装置１００による光パスの設計結果を反映した光信号が、光ノード装置２００から出力される。このとき、光ネットワーク管理装置１００は、光ノード装置２００が備える光送受信器２２０が、どのような光変調方式で動作可能かを示す情報を取得している必要はない。光ネットワーク管理装置１００は、割り当てる光周波数スロット数、最低受信信号品質と等価な情報である光パス長、および中心光周波数を光ノード装置２００に指示すればよい。そのため例えば、稼働中の光送受信器２２０に新しい光変調方式が導入された場合や、光変調方式の仕様が異なる光送受信器２２０を備えた光ノード装置２００が混在する場合であっても、光ノード装置２００へ通知する光パス設計情報を変更する必要はない。

次に、本実施形態による光パス設定方法について説明する。

本実施形態による光パス設定方法においては、まず、所望のトラフィック要求を収容することが可能な光パスを設計して設計結果である光パス設計情報を作成する。この光パス設計情報と、光パスの生成に用いる光ノード装置の構成に関する光ノード装置情報とから算出される光ノード装置が生成することが可能な生成可能光パスの光周波数帯域幅である割当可能帯域幅を取得する。そして、この割当可能帯域幅を有する光パス候補のうち光パス設計情報に合致する所望光パスを選択して設定する。

上述したように、本実施形態による光ネットワークシステム、光ノード装置、および光パス設定方法においては、光ノード装置が、生成することが可能な生成可能光パスの光周波数帯域幅である割当可能帯域幅を算出する構成としている。そのため、本実施形態による光ネットワークシステム、光ノード装置、および光パス設定方法によれば、光変調方式が多様化した場合であっても、光ネットワーク管理装置の管理負担を軽減し制御の簡略化を図ることができる。

〔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。本実施形態による光ネットワークシステムの構成は、第１の実施形態による光ネットワークシステム１０００の構成と同様である。すなわち、光ネットワークシステム１０００は光ネットワーク管理装置１００と、光パスの生成に用いる光ノード装置２００とを有する。そして、光ノード装置２００は、インタフェース部２１０、光送受信器２２０、装置情報記憶部２３０、および制御部２４０を備えた構成とすることができる。

本実施形態による光ネットワークシステムにおいては、光ノード装置２００が備える装置情報記憶部２３０が記憶している光ノード装置情報が、第１の実施形態におけるものと異なる。

本実施形態では、光ノード装置情報には、光ノード装置２００が備える光送受信器の個数ｋ、光送受信器が送受信することが可能な光搬送波（光キャリア）の個数ｍ、光送受信器が使用する光変調方式が含まれるものとした。そして、装置情報記憶部２３０は、光変調方式と、光送受信器が生成する光信号の光周波数利用効率ηを関係づけて記憶する構成とした。

図４に、光ノード装置２００が備える装置情報記憶部２３０が記憶している光ノード装置情報の一例を示す。装置情報記憶部２３０は同図に示すように、ベースとなる光変調方式１〜光変調方式Ｎおよび併用するデジタルフィルタ方式１〜デジタルフィルタ方式Ｎと関係づけて、光周波数利用効率η_１１〜η_ＮＮを記憶している。

光ノード装置２００は、光ネットワーク管理装置１００から取得する光パス設計情報に基づいて光周波数利用効率ηを選択する。ここで、光パス設計情報には信号容量（ビットレート）および伝送距離または光ＳＮ比（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ：ＯＳＮＲ）、Ｑ値などの信号品質に関する情報が含まれる。なお、一種類の光パス設計情報に対して、複数の光周波数利用効率ηの候補を選択することが可能な場合には、例えば光周波数利用効率ηの最大値とすることができる。

そして、光ノード装置２００は、光パス設計情報と光ノード装置情報とから、光ノード装置２００が生成することが可能な生成可能光パスの光周波数帯域幅である割当可能帯域幅を算出する。このとき、光ノード装置２００は、下記の式（１）により割当可能帯域幅に対応する光周波数スロットの個数Ｎを算出する構成とした。

式（１）中、Ｎは光周波数スロット数、ηは光送受信器２２０が生成する光信号の周波数利用効率［ｂｐｓ／Ｈｚ］、ｂは容量［ｂｐｓ］、ｍ_ｊは光送受信器２２０が送受信することが可能な光搬送波（キャリア）の個数、そしてｋは光送受信器２２０の個数をそれぞれ表わす。なお、Δｆは光周波数スロットの幅であり、フレキシブル周波数グリッドでは１２．５ＧＨｚである。

すなわち、光ノード装置２００が備える制御部２４０は、信号容量ｂを光周波数利用効率ηで除した商（ｂ／η）を光搬送波毎に算出した単位帯域幅を、光搬送波の個数分（ｍ）だけ加算した光送受信器当たりの帯域幅を算出する。さらに、この光送受信器当たりの帯域幅を光送受信器の個数分（ｋ）だけ加算することにより割当可能帯域幅を算出する。

このときの割当可能帯域幅を図５に模式的に示す。図５において、横軸は光周波数である。光ノード装置２００は、ｋ個の光送受信器（ＴＰＮＤ）を備え、各光送受信器（ＴＰＮＤ）がｍ個の光搬送波（キャリア）を送受信する。この場合、スロット１からスロットＮまでのＮ個の光周波数スロットに対応する光周波数帯域幅が割当可能帯域幅となる。

以下に、光ネットワーク管理装置１００から取得した光パス設計情報としての光周波数スロット数と最低受信信号品質から、光ノード装置２００が光変調方式を決定する動作について説明する。

ここでは、図６に示すように、光ノード装置２００が２個の光送受信器（ＴＰＮＤ）を備え（ｋ＝２）、各光送受信器（ＴＰＮＤ）が１個の光搬送波（キャリア）を送受信する（ｍ＝１）場合を例として説明する。すなわち、光ネットワーク管理装置１００が設計した結果である光パス１（容量Ｂ、最低受信信号品質Ｑ）を生成するために用いる光送受信器は２個であり、各光送受信器が出力する光信号の光搬送波（キャリア）の個数は１個である。したがって、２個の光搬送波（キャリア）で１個の光パスを実現することになる。

このときの光パスに必要とされる光周波数スロット数は、２個のキャリアの周波数利用効率η１、η２と容量ｂ１、ｂ２を式（１）に代入することにより、下記の式（２）のように求まる。

式（２）は、２個の光送受信器ＴＰＮＤ１とＴＰＮＤ２が生成する光周波数スロット数がそれぞれｎ１＝（１／Δｆ）×ｂ１／η１、ｎ２＝（１／Δｆ）×ｂ２／η２であることを表している。

図７は、光ネットワーク管理装置が光ネットワーク全体の光パス設計を行った結果を示す図であり、設計結果である光パス１に割り当てが許容される光周波数スロットを示している。図７に示した例では、光パス１を生成するためにＮ個の光周波数スロットを使用することができる。

光ネットワーク管理装置は、容量Ｂの光パス１を容量ｂ１、ｂ２のサブ光パス１とサブ光パス２に分割し、それぞれを光送受信器（ＴＰＮＤ）１および光送受信器（ＴＰＮＤ）２によって生成するように光ノード装置に指示する。このとき、容量Ｂ＝容量ｂ１＋容量ｂ２が成立している。

光ノード装置が備える制御部は、光周波数スロット数Ｎ≧（１／Δｆ）×（ｂ１／η１＋ｂ２／η２）が成立するように光周波数利用効率η１、η２を決定する。そして、光送受信器１および光送受信器２は、それぞれ最低受信信号品質Ｑを満足する条件の下で、容量がｂ１、ｂ２であり光周波数利用効率がη１、η２である光信号を生成する。このとき、光ノード装置が備える制御部は、光ネットワーク管理装置の光パス設計結果を満足する光信号を生成することができる光変調方式に対応可能か否かの判断を行う。

制御部が所望の光信号を生成することが可能であると判断した場合、制御部は生成に成功した旨を光ネットワーク管理装置に通知するとともに、サブ光パス１およびサブ光パス２を生成するように光送受信器を制御する。光ネットワーク管理装置は、光送受信器１および光送受信器２が所望の光信号を生成可能である旨の通知を受け取ることにより、サブ光パス１およびサブ光パス２が生成されることを知る。そして、光ネットワーク管理装置はサブ光パス１とサブ光パス２を束ねることにより、最低受信信号品質Ｑの条件を満足する容量Ｂの光パスを生成する動作を完結する。

光ノード装置が備える制御部が所望の光信号を生成することが不可能であると判断した場合、制御部は生成に失敗した旨を光ネットワーク管理装置に通知する。これは、光送受信器１および光送受信器２が対応可能な光変調方式によっては、最低受信信号品質Ｑの条件の下では、容量ｂ１および容量ｂ２の光信号を生成することは不可能である状況に相当する。

光ネットワーク管理装置は、所望の光信号の生成が不可能であるとの通知を受け取ることにより、光パス１を生成するためには、サブ光パス１とサブ光パス２に分割するだけでは不十分であると判断する。そこで、光ネットワーク管理装置はサブ光パス１、サブ光パス２、およびサブ光パス３に３分割し、光ノード装置が備える光送受信器を３個利用することにより光パス１を生成することを試みる。これは式（１）において、ｋ＝３、ｍ＝１とする場合に相当し、ｋ＝２、ｍ＝１の場合と同様な動作となる。

光ネットワーク管理装置と光ノード装置は、光パス１の生成に成功するまで上述した動作を繰り返す。利用可能な光送受信器をすべて用いても光パス１の生成ができない場合、光ネットワーク管理装置は、容量Ｂ、最低受信信号品質Ｑという条件では光パス１の生成は不可能であると判断する。

次に、本実施形態による光ネットワークシステムにおける光パス設定方法について、さらに詳細に説明する。図８は、本実施形態の光ネットワークシステムにおける光パス設定方法を説明するためのフローチャートである。

光ネットワーク管理装置は、トラフィック要求を受付け、トラフィック要求に対応する通信経路を検索する（ステップＳ２１０）。そして、トラフィック要求を収容することが可能な光パスを設計し、設計結果である光パス設計情報を作成する。ここで、光パス設計情報には所要の信号容量Ｂ（ビットレート）、および伝送距離（光パス長）または光ＳＮ比（ＯＳＮＲ）、Ｑ値などの信号品質に関する情報が含まれる。光ネットワーク管理装置はこのような光パス設計情報を光ノード装置に通知する（ステップＳ２２０）。

光ノード装置は、光ノード装置の構成に関する光ノード装置情報を記憶している。具体的には、光ノード装置が備える光送受信器が使用する光変調方式と、光送受信器が生成する光信号の光周波数利用効率を関係づけて記憶する。

光ノード装置は、光ノード装置情報の中から、光ノード装置の第１の使用構成を定める第１の光ノード装置情報を選択する。具体的には例えば、使用する光送受信器の個数、および、それらの光送受信器が生成する光信号の光周波数利用効率を選択する（ステップＳ２３０）。そして、このときの第１の光ノード装置情報と光パス設計情報とから割当可能帯域幅である第１の割当可能帯域幅を算出する（ステップＳ２４０）。光ノード装置は、第１の割当可能帯域幅を有する第１の光パス候補が光パス設計情報に合致するか否かを判定する（ステップＳ２５０）。

第１の光パス候補が光パス設計情報に合致する場合（ステップＳ２５０／ＹＥＳ）、光ノード装置は第１の割当可能帯域幅を光ネットワーク管理装置に通知し（ステップＳ２６０）、光ネットワーク管理装置は第１の光パス候補を所望光パスとして設定する。

第１の光パス候補が光パス設計情報に合致しない場合（ステップＳ２５０／ＮＯ）、光ノード装置は、上述の第１の使用構成を変更して第２の使用構成とする。具体的には例えば、使用する光送受信器の個数を変更する（ステップＳ２７０）。そして、このときの第２の使用構成を定める第２の光ノード装置情報と光パス設計情報とから、再び割当可能帯域幅（第２の割当可能帯域幅）を算出する（ステップＳ２４０）。

そして、このとき求めた第２の光パス候補が光パス設計情報に合致する場合（ステップＳ２５０／ＹＥＳ）、光ノード装置は第２の割当可能帯域幅を光ネットワーク管理装置に通知する（ステップＳ２６０）。そして光ネットワーク管理装置が第２の割当可能帯域幅を備えた第２の光パス候補を所望光パスとして設定することにより処理が終了する。なお、上述した処理を繰り返しても、光パス設計情報に合致する光パス候補を選定できない場合、光ノード装置は所望の光パスを生成できない旨を光ネットワーク管理装置に通知して処理を終了する。

上述の説明においては、光ネットワーク管理装置の負荷を軽減するために、光パス候補が光パス設計情報に合致するか否かを、光ノード装置が判定することとした。しかし、これに限らず、光ネットワーク管理装置が判定することとしてもよい。

この場合、光ノード装置は、算出した第１の割当可能帯域幅を光ネットワーク管理装置に通知する。光ネットワーク管理装置は、第１の割当可能帯域幅を有する第１の光パス候補が光パス設計情報に合致するか否かを判定する。

第１の光パス候補が光パス設計情報に合致する場合、光ネットワーク管理装置は第１の光パス候補を所望光パスとして設定する。

一方、第１の光パス候補が光パス設計情報に合致しない場合、光ネットワーク管理装置は第１の使用構成の変更を光ノード装置に指示する。このとき、光ノード装置は第１の使用構成を変更して第２の使用構成とする。そして、この第２の使用構成を定める第２の光ノード装置情報と光パス設計情報とから割当可能帯域幅である第２の割当可能帯域幅を算出し、この第２の割当可能帯域幅を光ネットワーク管理装置に通知する。光ネットワーク管理装置は、第２の割当可能帯域幅を備えた第２の光パス候補を所望光パスとして設定する。

上述した一連の動作において、光ネットワーク管理装置は、光ノード装置が備える光送受信器が、どのような光変調方式で動作可能かを示す情報を取得している必要はない。そのため例えば、光ネットワーク内に仕様が異なる光ノード装置が混在している場合や、光ノード装置が対応することができる光変調方式に変更が生じた場合であっても、光ノード装置へ通知する光パス設計情報を変更する必要はない。その結果、本実施形態による光ネットワークシステム、光ノード装置、および光パス設定方法によれば、光変調方式が多様化した場合であっても、光ネットワーク管理装置の管理負担を軽減し制御の簡略化を図ることができる。

〔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。本実施形態による光ネットワークシステムの構成は、第１の実施形態による光ネットワークシステム１０００の構成と同様である。すなわち、光ネットワークシステムは光ネットワーク管理装置と、光パスの生成に用いる光ノード装置とを有する。そして、光ノード装置は、インタフェース部、光送受信器、装置情報記憶部、および制御部を備えた構成とすることができる。

本実施形態の光ノード装置は、光送受信器（ＴＰＮＤ）を１個備え（ｋ＝１）、光送受信器は２個の光搬送波（光キャリア）を送受信することが可能（ｍ＝２）な構成とした。すなわち、本実施形態の光ノード装置は１個の光送受信器（ＴＰＮＤ）によって２個の光搬送波（光キャリア）を生成することが可能である。

以下に、図９を参照しながら、本実施形態の光ネットワークシステムにおける光パス設定方法について説明する。

光ノード装置は１個の光送受信器（ＴＰＮＤ）によって、２個のキャリア、すなわちキャリア１とキャリア２を独立して生成することが可能である。ここで例えばキャリア１は、容量がｂ１、光周波数利用効率がη１、最低受信信号品質がＱである。キャリア２は、容量がｂ２、光周波数利用効率がη２、最低受信信号品質がＱである。

ある時刻において、光送受信器（ＴＰＮＤ）が生成することが可能な２個のキャリアのうち、一方のキャリアだけが使用中であり、他方のキャリアは未使用である場合について説明する。すなわち、光送受信器（ＴＰＮＤ）の利用率がｂ１／（ｂ１＋ｂ２）×１００［％］である場合について説明する。なお、両方のキャリアが使用中である場合には、利用率は１００［％］となる。

このような状況において新たなトラフィック要求が発生すると、光ネットワーク管理装置は、このトラフィック要求を収容することができる光パス１の設計を追加して行う。この光パス１に求められる仕様が、容量がｂ２、光周波数利用効率がη２、最低受信信号品質がＱである場合、上述した光送受信器（ＴＰＮＤ）の未使用キャリア２により光パス１を生成することが可能である。

なお、光ノード装置は、光ネットワーク管理装置が光パス１の追加設計を行う前に、容量がｂ２、光周波数利用効率がη２、最低受信信号品質がＱである仕様の光信号を生成することが可能であることを、あらかじめ光ネットワーク管理装置に通知するものとする。すなわち、光ノード装置が備える光送受信器が複数の光搬送波を送受信することが可能であり、複数の光搬送波の中に未使用の光搬送波が存在することを示す情報が、光ノード装置情報に含まれた構成とすることができる。

このとき、光ネットワーク管理装置は利用率が０％である別の光送受信器（ＴＰＮＤ）を用いて光パス１を生成するのではなく、キャリア２に空きのある上述の光送受信器（ＴＰＮＤ）を用いることにより光パス１を生成する。すなわち、光ネットワーク管理装置は上述の未使用の光搬送波（光キャリア）を用いて所望の光パスを設定する。

これにより、追加して光パス１を生成する場合であっても、新たな光送受信器（ＴＰＮＤ）を追加して用いる必要がない。

このように、本実施形態の光ネットワークシステムにおいては、光ネットワーク管理装置が光ノード装置へ通知する光パス設計情報には、光ノード装置の構成に関する光ノード装置情報は含まれない。したがって、光ノード装置がどのような構成であっても、光ネットワーク管理装置は同じ制御パラメータを用いて光ノード装置の管理および制御を行うことができる。その結果、本実施形態による光ネットワークシステム、光ノード装置、および光パス設定方法によれば、光ネットワーク管理装置の管理負担を軽減し制御の簡略化を図ることができる。

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１１月１９日に出願された日本出願特願２０１４−２３４６１７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。

１００ 光ネットワーク管理装置
２００ 光ノード装置
２１０ インタフェース部
２２０ 光送受信器
２３０ 装置情報記憶部
２４０ 制御部
１０００ 光ネットワークシステム

Claims (10)

1. トラフィック要求を受付け、前記トラフィック要求を収容することが可能な光パスを設計して設計結果である光パス設計情報を作成する光ネットワーク管理装置と、
   前記光パスの生成に用いる光ノード装置、とを有し、
   前記光ノード装置は、前記光パス設計情報と、前記光ノード装置の構成に関する光ノード装置情報とから、前記光ノード装置が生成することが可能な生成可能光パスの光周波数帯域幅である割当可能帯域幅を算出し、
   前記光ネットワーク管理装置は、前記割当可能帯域幅を有する光パス候補のうち前記光パス設計情報に合致する所望光パスを設定する
   光ネットワークシステム。
2. 請求項１に記載した光ネットワークシステムにおいて、
   前記光ノード装置は、
   前記光ノード装置情報の中から、前記光ノード装置の第１の使用構成を定める第１の光ノード装置情報を選択し、前記第１の光ノード装置情報と前記光パス設計情報とから前記割当可能帯域幅である第１の割当可能帯域幅を算出し、前記第１の割当可能帯域幅を有する第１の光パス候補が前記光パス設計情報に合致するか否かを判定する
   光ネットワークシステム。
3. 請求項２に記載した光ネットワークシステムにおいて、
   前記光ノード装置は、
   前記第１の光パス候補が前記光パス設計情報に合致する場合、前記第１の割当可能帯域幅を前記光ネットワーク管理装置に通知し、
   前記光ネットワーク管理装置は、前記第１の光パス候補を前記所望光パスとして設定する
   光ネットワークシステム。
4. 請求項２に記載した光ネットワークシステムにおいて、
   前記光ノード装置は、
   前記第１の光パス候補が前記光パス設計情報に合致しない場合、前記光ノード装置の前記第１の使用構成を変更して第２の使用構成とし、前記第２の使用構成を定める第２の光ノード装置情報と前記光パス設計情報とから前記割当可能帯域幅である第２の割当可能帯域幅を算出し、前記第２の割当可能帯域幅を前記光ネットワーク管理装置に通知し、
   前記光ネットワーク管理装置は、前記第２の割当可能帯域幅を備えた第２の光パス候補を前記所望光パスとして設定する
   光ネットワークシステム。
5. 請求項１に記載した光ネットワークシステムにおいて、
   前記光ノード装置は、
   前記光ノード装置情報の中から、前記光ノード装置の第１の使用構成を定める第１の光ノード装置情報を選択し、前記第１の光ノード装置情報と前記光パス設計情報とから前記割当可能帯域幅である第１の割当可能帯域幅を算出し、前記第１の割当可能帯域幅を前記光ネットワーク管理装置に通知し、
   前記光ネットワーク管理装置は、前記第１の割当可能帯域幅を有する第１の光パス候補が前記光パス設計情報に合致するか否かを判定する
   光ネットワークシステム。
6. 請求項５に記載した光ネットワークシステムにおいて、
   前記光ネットワーク管理装置は、
   前記第１の光パス候補が前記光パス設計情報に合致する場合、前記第１の光パス候補を前記所望光パスとして設定する
   光ネットワークシステム。
7. 請求項５に記載した光ネットワークシステムにおいて、
   前記光ネットワーク管理装置は、
   前記第１の光パス候補が前記光パス設計情報に合致しない場合、前記第１の使用構成の変更を前記光ノード装置に指示し、
   前記光ノード装置は、前記第１の使用構成を変更して第２の使用構成とし、前記第２の使用構成を定める第２の光ノード装置情報と前記光パス設計情報とから前記割当可能帯域幅である第２の割当可能帯域幅を算出し、前記第２の割当可能帯域幅を前記光ネットワーク管理装置に通知し、
   前記光ネットワーク管理装置は、前記第２の割当可能帯域幅を備えた第２の光パス候補を前記所望光パスとして設定する
   光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光ネットワークシステムにおいて、
   前記光ノード装置は、光信号を送受信する光送受信器と、前記光ノード装置情報を記憶する装置情報記憶手段と、前記割当可能帯域幅を算出する制御手段、とを備え、
   前記光パス設計情報は、信号容量および信号品質を含み、
   前記光ノード装置情報は、前記光送受信器の個数、前記光送受信器が送受信することが可能な光搬送波の個数、および前記光送受信器が使用する光変調方式を含み、
   前記装置情報記憶手段は、前記光変調方式と、前記光送受信器が生成する光信号の光周波数利用効率を関係づけて記憶し、
   前記制御手段は、前記信号容量を前記光周波数利用効率で除した商を前記光搬送波毎に算出した単位帯域幅を、前記光搬送波の個数分だけ加算した前記光送受信器当たりの帯域幅を算出し、さらに前記光送受信器当たりの帯域幅を前記光送受信器の個数分だけ加算することにより前記割当可能帯域幅を算出する
   光ネットワークシステム。
9. 所望のトラフィック要求を収容することが可能な光パスの設計結果である光パス設計情報を光ネットワーク管理装置から受け付けるインタフェース手段と、
   光信号を送受信する光送受信器と、
   前記光送受信器の構成に関する光ノード装置情報を記憶する装置情報記憶手段と、
   前記光パス設計情報と前記光ノード装置情報とから、前記光送受信器が生成することが可能な生成可能光パスの光周波数帯域幅である割当可能帯域幅を算出し、前記割当可能帯域幅を有する光パス候補が前記光パス設計情報に合致するか否かを判定する制御手段、とを有する
   光ノード装置。
10. 所望のトラフィック要求を収容することが可能な光パスを設計して設計結果である光パス設計情報を作成し、
    前記光パス設計情報と、前記光パスの生成に用いる光ノード装置の構成に関する光ノード装置情報とから算出される、前記光ノード装置が生成することが可能な生成可能光パスの光周波数帯域幅である割当可能帯域幅を取得し、
    前記割当可能帯域幅を有する光パス候補のうち前記光パス設計情報に合致する所望光パスを選択して設定する
    光パス設定方法。

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