JP7081482B2 - 光ネットワーク管理装置および光周波数帯域割当方法 - Google Patents

Description

本発明は、光ネットワーク管理装置および光周波数帯域割当方法に関し、特に、波長分割多重方式を用いた光通信ネットワークにおける光ネットワーク管理装置および光周波数帯域割当方法に関する。

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。この容量拡大の要求は、今後も継続する傾向にある。限られたコスト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って、ネットワーク利用効率を上げることが効果的である。

特に、扱う情報容量が非常に大きい光通信ネットワークにおいては、通信リソースである光周波数帯域を効率よく使用することが重要である。光通信ネットワークにおける光周波数帯域を利用する場合、光信号伝送における様々な物理法則による制約に起因する光信号品質の劣化を考慮する必要がある。この場合の物理的制約には、例えば、波長多重光信号伝送における隣接波長チャネル間のクロストーク、光ファイバ損失や光増幅器によって付加される光雑音に起因する光Ｓ／Ｎ（Ｓｉｇｎａｌ／Ｎｏｉｓｅ）比の劣化などがある。さらに、複数の光バンドパスフィルタ（Ｂａｎｄ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ：ＢＰＦ）を通過することに起因する通過帯域狭窄効果も上述した物理的制約になる。これらの物理的制約を考慮し対処することにより、光通信ネットワークにおけるリソースの利用効率を向上させることが可能となる。その結果、大容量の情報ビットの転送コストを下げることができる。

上述した複数の光バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）を通過することに起因する受信信号品質の劣化を抑制する技術の一例が特許文献１に記載されている。

特許文献１に記載されたパスの通過帯域の設定方法においては、通過する波長選択スイッチの数が多く、フィルタリングペナルティが大きくなるパスに対しては、通過する波長選択スイッチにおいて通過帯域を広く設定する。また、通過する波長選択スイッチの数が少ないパスに対しては、パスが通過する波長選択スイッチにおいて通過帯域を狭く設定する。そして、広い通過帯域を要するパスの隣には通過帯域が狭くてよいパスが配置されるようにすることとしている。

このような構成としたことにより、伝送速度や光伝送ネットワークの規模をできるだけ制限せずに、各パスの信号光の受信品質を全体として良好にできる光伝送ネットワークを構築するための技術を提供できる、としている。

また、特許文献２には、伝送距離の短い光通信路では多値数の大きい変調方式及び対応した幅の狭いフィルタを、また伝送距離の長い光通信路では多値数の少ない変調方式及び対応した幅の広いフィルタを用いることとした帯域可変通信システムが記載されている。これにより、全体で必要なスペクトル帯域を削減して周波数利用効率を向上することができる、としている。

特開２０１０－０９８５４４号公報 国際公開第２０１１／０３０８９７号

光通信ネットワークの利用効率を向上させるためには、光パスに収容される情報が占有する１ビットあたりの光周波数帯域が可能な限り少ないことが望ましい。しかしながら、上述した物理的制約に起因する光信号品質の劣化を回避するため、情報ビットだけを伝送するのに必要な光周波数帯域よりも余分に光周波数帯域が必要となる。この余分に必要となる光周波数帯域はガードバンド（ｇｕａｒｄ ｂａｎｄ：保護帯域）と呼ばれる。ガードバンドは情報ビット伝送には用いられないため、ガードバンド用に必要となる光周波数帯域が多くなるほど、光通信ネットワークの利用効率は低下する。したがって、ガードバンドは少ないほど望ましい。

光通信ネットワークにおいて必要となるガードバンドの総量は、どのような種類の光パスが開通しているか、また、その光パスにどのような光周波数帯域が割り当てられているか、など様々な要因によって変化する。そのため、光ノード、光ファイバ、光送受信機などのハードウェアが同じであったとしても、それらの動作や制御方法によって光通信ネットワークの利用効率を改善することが可能である。ハードウェアを変更することなく、光通信ネットワークの利用効率を向上させることができれば、大容量の情報ビットの転送コストを低減することができる。そのため、様々な光パスや光周波数帯域割当方法が提案されている。

光信号は、光信号送信元から複数の光ノードを通過して光信号受信先へと伝送される。この光信号送信元から光信号受信先へと至る経路が光パスである。光パスは通常、複数の光ノードを通過する。ここで光ノードは、波長多重された光信号を選択する波長選択処理を行うために、光バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）を備えている。したがって、光パスは複数の光ＢＰＦを通過することになる。複数の光ＢＰＦを通過すると、上述したように、帯域狭窄効果によって通過帯域が制限されるので、光信号品質が劣化する。この光ＢＰＦの帯域狭窄効果に起因する光信号品質の劣化を防止するため、予め上述したガードバンドを付与する必要がある。

上述した特許文献１に記載されたパスの通過帯域の設定方法においては、広い通過帯域を要するパスの隣には通過帯域が狭くてよいパスが配置されるようにすることとしている。そのため、互いに隣接する複数の光パスが占める光周波数帯域の両端にガードバンドを付与することになる。この場合、個々の光パス毎にガードバンドの帯域幅を最適化することはできないので、複数の光パスを含む光通信ネットワーク全体としてみると、不要なガードバンドが付与されることになる。その結果、光通信ネットワークの利用効率を向上させることは困難である。

このように、波長分割多重方式を用いた光通信ネットワークにおいては、波長選択処理における帯域狭窄効果のため、光通信ネットワークの利用効率を向上させることが困難である、という問題があった。

本発明の目的は、上述した課題である、波長分割多重方式を用いた光通信ネットワークにおいては、波長選択処理における帯域狭窄効果のため、光通信ネットワークの利用効率を向上させることが困難である、という課題を解決する光ネットワーク管理装置および光周波数帯域割当方法を提供することにある。

本発明の光ネットワーク管理装置は、情報信号を収容する光パスが経由する波長選択処理に関する情報である波長選択情報を、光パス毎に作成する波長選択情報作成手段と、波長選択情報を光パスが経由する光ノード装置に通知する波長選択情報通知手段、とを有する。

本発明の光周波数帯域割当方法は、情報信号を収容する光パスが経由する波長選択処理に関する情報である波長選択情報を、光パス毎に作成し、波長選択情報に基づいて、波長選択処理における通過帯域幅を光パス毎に決定する。

本発明の光ネットワーク管理装置および光周波数帯域割当方法によれば、波長分割多重方式を用いた光通信ネットワークにおいて、波長選択処理における帯域狭窄効果が生じる場合であっても、光通信ネットワークの利用効率を向上させることができる。

本発明の第１の実施形態に係る光ネットワーク管理装置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ノード装置の構成を示すブロック図である。 関連する光周波数帯域割当方法について説明するための図である。 関連する光周波数帯域割当方法について説明するための図である。 関連する光ノードの構成を示すブロック図である。 関連する光ＢＰＦの動作について説明するための図である。 本発明の第１の実施形態に係る光周波数帯域割当方法による光パスへの光周波数帯域割当について説明するための図である。 本発明の第１の実施形態に係る光周波数帯域割当方法による光パスへの光周波数帯域割当について説明するための図である。 本発明の第１の実施形態に係る光周波数帯域割当方法による光パスへの光周波数帯域割当について説明するためのシーケンス図である。 本発明の第１の実施形態に係る光ネットワーク管理装置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の実施形態に係る光ネットワーク管理装置が対象とする光通信ネットワークの構成を模式的に示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る光ネットワーク管理装置に登録されている、光ノード個数と所要ガードバンドのスロット個数との関係示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る光周波数帯域割当方法によって決定されるガードバンドの総量を算出し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周波数帯域割当方法による、情報信号の光パスへの収容率を算出した結果を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る光周波数帯域割当方法による光パスへの光周波数帯域割当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１Ａは、本発明の第１の実施形態に係る光ネットワーク管理装置１００の構成を示すブロック図である。

光ネットワーク管理装置１００は、波長選択情報作成手段１１０と波長選択情報通知手段１２０を有する。波長選択情報作成手段１１０は、情報信号を収容する光パスが経由する波長選択処理に関する情報である波長選択情報を、光パス毎に作成する。波長選択情報通知手段１２０は、この波長選択情報を光パスが経由する光ノード装置に通知する。

このように、本実施形態による光ネットワーク管理装置１００においては、光パスが経由する波長選択処理に関する情報である波長選択情報を光パス毎に作成する構成としている。そのため、波長選択処理に応じて最適な光パスの通過帯域幅を、光パス毎に決定することが可能になる。その結果、本実施形態の光ネットワーク管理装置１００によれば、波長分割多重方式を用いた光通信ネットワークにおいて、波長選択処理における帯域狭窄効果が生じる場合であっても、光通信ネットワークの利用効率を向上させることができる。

ここで、上述した波長選択情報は、情報信号に対する周波数帯域に付加する保護帯域（ガードバンド）の帯域幅に関する光パス毎の情報とすることができる。

また、上述した波長選択情報は、光パスが経由する光帯域通過フィルタ（光バンドパスフィルタ（ＢＰＦ））の個数に関する光パス毎の情報としてもよい。この場合、光ネットワーク管理装置１００は、通過する光帯域通過フィルタ（光ＢＰＦ）の個数が少なくなるように光パスを設定する構成とすることができる。また、光ネットワーク管理装置１００は、通過する光帯域通過フィルタ（光ＢＰＦ）の個数が少ない光パスから優先的に設定することとしてもよい。

光ネットワーク管理装置１００は、上述した波長選択情報に基づいて、波長選択処理における通過帯域幅を光パス毎に決定する通過帯域幅決定手段をさらに有する構成とすることができる。ここで上述した通過帯域幅は、情報信号に対する周波数帯域と、周波数帯域に付加する保護帯域（ガードバンド）を含めた帯域幅である。

通過帯域幅決定手段は、光パスが隣接する第１の光パスと第２の光パスを含む場合、第１の光パスに対する第１の保護帯域と第２の光パスに対する第２の保護帯域のうち、帯域幅が大きい方を保護帯域として選択する構成とすることができる。すなわち、通過帯域幅決定手段は、中心波長が第１の波長である第１の光パスに対する保護帯域となる第１の保護帯域の帯域幅を算出する。また、通過帯域幅決定手段は、中心波長が第１の波長に波長グリッド上で隣接する第２の波長である第２の光パスに対する保護帯域となる第２の保護帯域の帯域幅を算出する。そして、帯域幅が大きい方を保護帯域として選択する構成とすることができる。

図１Ｂに、光ネットワーク管理装置１００とともに光ネットワークシステムを構成する光ノード装置２００の構成を示す。光ノード装置２００は、波長選択情報受付手段２１０、通過帯域幅が可変である光帯域通過フィルタ（光バンドパスフィルタ（ＢＰＦ））２２０、および制御手段２３０を有する。

波長選択情報受付手段２１０は、光ネットワーク管理装置１００が備える波長選択情報通知手段１２０から波長選択情報を受付ける。制御手段２３０は、この波長選択情報に基づいて、光帯域通過フィルタ２２０の通過帯域幅を光パス毎に設定する。なお、この通過帯域幅は、情報信号に対する周波数帯域と、周波数帯域に付加する保護帯域（ガードバンド）を含めた帯域幅である。

このような構成とすることにより、光ノード装置２００においては、光帯域通過フィルタ２２０の通過帯域幅を、波長選択処理に応じて光パス毎に最適化することができる。

次に、本実施形態による光周波数帯域割当方法について説明する。

本実施形態の光周波数帯域割当方法においては、まず、情報信号を収容する光パスが経由する波長選択処理に関する情報である波長選択情報を、光パス毎に作成する。そして、この選択情報に基づいて、波長選択処理における通過帯域幅を光パス毎に決定する。

ここで、上述した波長選択情報は、光パスが経由する光帯域通過フィルタの個数に関する光パス毎の情報とすることができる。また、波長選択情報は、情報信号に対する周波数帯域に付加する保護帯域の帯域幅に関する光パス毎の情報であってもよい。

光パスが、中心波長が第１の波長である第１の光パスと、中心波長が第１の波長に波長グリッド上で隣接する第２の波長である第２の光パスを含む場合、本実施形態による光周波数帯域割当方法ではさらに以下の処理を行うこととすることができる。すなわち、まず、第１の光パスに対する保護帯域となる第１の保護帯域の帯域幅を算出する。また、第２の光パスに対する保護帯域となる第２の保護帯域の帯域幅を算出する。そして、第１の保護帯域と第２の保護帯域のうち、帯域幅が大きい方を上述の保護帯域として選択することとすることができる。

次に、本実施形態による光周波数帯域割当方法について、さらに詳細に説明する。

まず、関連する光パスへの光周波数帯域割当方法について説明する。

図２Ａおよび２Ｂに示すように、３個のノードからなる光通信ネットワークにおいて、３個のノードを通過する第１の光パス１０００１（図２Ａ）と、２個のノードを通過する第２の光パス１０００２（図２Ｂ）が設定されている場合を例に説明する。光信号帯域に付与するガードバンド量は、符号誤り率によって決定される通過可能な光ノードの最大数によって決定される。図２Ａおよび２Ｂに示した例では、通過可能な光ノードの最大数は３である。なお、通過可能なノードの最大数は事前の調査により予め取得されており、すべての光パスは、その通過可能なノードの最大数を超えない範囲で設定できるものとする。

図２Ａおよび２Ｂに示した例では、第１の光パス１０００１および第２の光パス１０００２に割り当てられる光周波数帯域に占めるガードバンドの量は等しい。図２Ａ、２Ｂでは、６．２５ＧＨｚを１スロット幅とし、ガードバンド量が２スロット幅であるガードバンド１２００１、１４００１をそれぞれ付与した例を示す。付与するガードバンド量は、各光ノード１００１１～１００３１がそれぞれ備える光帯域通過フィルタ（Ｂａｎｄ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ：ＢＰＦ）の通過帯域幅を可変制御することによって実現される。

また、第１の光パス１０００１および第２の光パス１０００２における信号帯域１１００１、１３００１は３スロット幅とした。ここでは、光信号が光ノードを通過すると、光ＢＰＦを１段だけ通過するものとする。したがって、第１の光パス１０００１は光ＢＰＦを３段、第２の光パス１０００２は光ＢＰＦを２段通過することになる。

図３に、関連する光ノードの構成を示す。関連する光ノード３０００３は第１の光ファイバ３０００１および第２の光ファイバ３０００２に接続され、光送受信機３０００５および光ＢＰＦ３０００６を備える。光ノード３０００３は次の３通り動作を行う。つまり、光パスを自身の光ノードから他の光ノードに向けて送信（Ａｄｄ）する（光パス３００２０）、自身の光ノードを通過（Ｃｕｔ－ｔｈｒｏｕｇｈ）させる（光パス３００１０）、または自身の光ノードで受信（Ｄｒｏｐ）する（光パス３００３０）動作を行う。ここで、光ＢＰＦ３０００６は、これらの動作のいずれかを選択するために用いられる。

次に、光ＢＰＦの動作について図４を用いて説明する。光ＢＰＦは同図に示すような通過帯域狭窄効果を有する。すなわち、すべての光ノード２０００１～２０００３に備わっている光ＢＰＦの通過帯域幅および通過帯域中心光周波数が同じであったとしても、通過する段数が増えるに従って、実効的な通過帯域２００１１～２００３１が狭くなる。図２Ａに示した例では、光ノードＡ、Ｂ、Ｃが備える光ＢＰＦの通過帯域幅は同じである。しかし、第１の光パス１０００１が各光ノードを多段に通過する際における実効通過帯域幅１０１０１～１０３０１は減少する。光ＢＰＦの通過段数が増えることは、光ＢＰＦの伝達関数が畳み込み積分される回数が増えることと等価である。したがって、光ＢＰＦの通過帯域狭窄効果は光ＢＰＦに必ず伴う物理現象である。

上述したように、図２Ａに示した第１の光パス１０００１が通過する光ノードの個数が増えるにしたがって、光ＢＰＦの帯域狭窄効果により光ノード１００１１～１００３１が備える光ＢＰＦの実効的な通過帯域幅は縮小する。図２Ａに示す例では、ノードＡにおいては、光ＢＰＦはガードバンドを含む全光周波数帯域を通過させることが可能である。ノードＢでは、第１の光パス１０００１がノードＡを通過する時の実効通過帯域幅１０１０１よりも光ＢＰＦの実効的な通過帯域幅１０２０１は縮小する。そのため、割り当てられた光周波数帯域の両端の１スロット分のガードバンドが、光ＢＰＦによって遮断される。このとき、信号帯域１１００１は遮断されることなくノードＢが備える光ＢＰＦを通過することが可能であるため、光ＢＰＦの帯域狭窄効果に起因する光信号品質の劣化は生じない。次に、ノードＣを通過する時には、ノードＢを通過する時よりも光ＢＰＦの実効的な通過帯域幅１０３０１はさらに縮小する。そのため、光ＢＰＦによって遮断されるガードバンドが、割り当てられた光周波数帯域の両端の２スロット分に増加している。つまり、図２Ａに示した例では、第１の光パス１０００１が通過する光ノードの個数が１増える毎に、必要なガードバンド量が１スロット分ずつ増えている。しかしながら、ノードＢを通過する時と同様に、信号帯域１１００１は遮断されないため、光ＢＰＦの帯域狭窄効果に起因する光信号品質の劣化は生じない。つまり、第１の光パス１０００１は、通過するノードの個数が通過可能な最大ノード数の範囲内であるため、光信号品質の劣化は生じない。また、通過ノード数が通過可能な最大ノード数と等しいため、ガードバンドの割り当てに無駄がない構成となっている。

また、第２の光パス１０００２についても第１の光パス１０００１の場合と同様であり、図２Ｂに示すように、割り当てられた光周波数帯域に占めるガードバンド量１４００１は２スロット分であり、信号帯域は３スロット分である。ただし、通過する光ノードの個数が第１の光パス１０００１の場合と異なる。つまり、第１の光パス１０００１に比べて、第２の光パス１０００２は通過する光ノードの個数が１個だけ少ない。そのため、割り当てられたガードバンドが信号帯域の両端で１スロット分ずつ過剰になっている。

次に、本実施形態の光周波数帯域割当方法による光パスへの光周波数帯域割当について、図５Ａおよび５Ｂを用いて説明する。本実施形態による光パスへの光周波数帯域割当方法では、光パスが通過する光ノードまたは光ＢＰＦの個数に応じて付与するガードバンド量を可変させることを特徴としている。

光通信ネットワーク構成は図２Ａおよび２Ｂに示したものと同様であるが、各光ノードが光ネットワーク管理装置４００４１から処理対象となる光パスに設定すべきガードバンド量を取得する構成とした点が異なる。

光ネットワーク管理装置４００４１は、光通信ネットワーク内のすべての光パスを管理している。そのため、光ネットワーク管理装置４００４１には、どの光ノードにどのような光パスが通過するかという情報が蓄積されている。したがって、各光ノード４００１１～４００３１は、処理対象となる光パスが何個のノードを通過するかという情報を光ネットワーク管理装置４００４１から取得することができる。

第１の光パス４０００１が通過する各光ノードＡ（４００１１）、Ｂ（４００２１）、およびＣ（４００３１）は、波長選択処理に関する情報である波長選択情報を光ネットワーク管理装置４００４１から通知されている。図５Ａに示した例では、第１の光パス４０００１が送受信端間で合計３個の光ノード、すなわち光ＢＰＦを３段通過することを光ネットワーク管理装置４００４１から通知されている。同時に、各光ノードＡ（４００１１）、Ｂ（４００２１）、およびＣ（４００３１）は、図５Ｂに示すように、第２の光パス４０００２が光ＢＰＦを２段通過することを通知されている。

光ノードＡおよび光ノードＢでは、第１の光パス４０００１と第２の光パス４０００２が通過する。光ノードＡおよび光ノードＢは、３個のノードを通過する第１の光パス４０００１に対して信号帯域４１００１の両端に２スロットずつガードバンド４２００１を設定する（図５Ａ）。一方、２個のノードだけを通過する第２の光パス４０００２に対しては、信号帯域４３００１の両端に１スロットずつガードバンド４４００１を設定する（図５Ｂ）。また、光ノードＣには、第１の光パス４０００１だけが通過する。したがって、光ノードＣは第１の光パス４０００１に対してのみ、光ノードＡおよび光ノードＢと同様に信号帯域の両端に２スロットずつガードバンド４２００１を設定する（図５Ａ）。

本実施形態による光パスへの光周波数帯域割当方法によれば、図２Ａおよび２Ｂを用いて説明した関連する光パスへの光周波数帯域割当方法と比較して、第２の光パス４０００２に付与するガードバンド量を削減し、過剰なガードバンド割当を解消することができる。これは、光ノードＡ、Ｂ、Ｃが光ネットワーク管理装置４００４１から以下の情報を知ることができるからである。すなわち、第１の光パス４０００１が光ノードＡ、Ｂ、Ｃを通過し、通過するノード数が３であること、および第２の光パス４０００２が光ノードＡ、Ｂを通過し、通過するノード数が２であること、を知ることができるからである。その結果、各光ノードＡ、Ｂ、Ｃは、第１の光パス４０００１および第２の光パス４０００２に対して必要最小限のガードバンドを設定することが可能になる。

次に、本実施形態の光周波数帯域割当方法による光パスへの光周波数帯域割当について、図６および図７を用いてさらに詳細に説明する。図６はシーケンス図であり、図７はフローチャートである。

まず、光ネットワーク管理装置が、時刻ｔ１における光パス設定要求に基づいて信号向けの光周波数帯域割当を行う（図６の（１））。このときの光ネットワーク管理装置の動作を、図７を用いて説明する。

光ネットワーク管理装置は光パス設定要求を受け付け（ステップＳ１１）、光パス設定要求に従って光信号送信元と受信先を結ぶ最短経路を検索する（ステップＳ１２）。次に、検索した結果から得た経路上で、利用可能な空き光周波数帯域を検索する。空き光周波数帯域が存在する場合、この空き光周波数帯域を転送信号向けの光周波数帯域として光パスへの割当を行う（ステップＳ１３）。そして、光パスの経路長以上の距離を伝送可能な光変調方式を決定する（ステップＳ１４）。なお、最短経路検索（ステップＳ１２）および空き光周波数帯域検索において、経路や空き光周波数帯域が見つからなかった場合は、光パス設定は失敗となり光パス設定要求を満たせないことになる。

信号向けの光周波数帯域割当（ステップＳ１３）が終了した後に、ここで割当てた光パスの光周波数帯域に隣接する光パス情報の検索を行う（ステップＳ１５）。隣接光パスの信号送信元および受信先が信号向け光パスと同一であり、光変調方式も同一である場合は、ガードバンド向けの光周波数帯域の割当は行わない。その他の場合は、図５Ａおよび５Ｂを用いて説明した方法に従って、ガードバンド向けの光周波数帯域の割当を行う（ステップＳ１６）。信号向けの光周波数帯域の割当およびガードバンド向けの光周波数帯域の割当が終了すると、光パスへの光周波数帯域の割当が完了する（ステップＳ１７）。

その後、光ネットワーク管理装置は上述した過程（図６の（１））で設定した光パスに関わる光ノードに対して、各光ノード装置が備える光ＢＰＦに設定すべき通過光周波数帯域幅を通知する（図６の（２））。ここで、光パスに関わる光ノードは送信光ノード、通過光ノード、および受信光ノードである。
上述した過程（図６の（１））で設定された光パスに関わる各光ノード装置は、時刻ｔ２において光ネットワーク管理装置から通知された情報に基づいて、内蔵する光ＢＰＦに通過光周波数帯域幅を設定する（図６の（３））。時刻ｔ３において、各光ノード装置が備える光ＢＰＦの通過光周波数帯域幅の設定が完了する。ここで、各光ノード装置が備える光ＢＰＦは、標準化された光周波数スロット幅である６．２５ＧＨｚ単位で光周波数帯域幅を変更することができる構成としている。なお、この光周波数スロット幅は、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）において標準化されている（ＩＴＵ－Ｔ勧告Ｇ．６９４．１）。

各光ノード装置は通過光周波数帯域の設定が完了したことを光ネットワーク管理装置に通知する（図６の（４））。

光ネットワーク管理装置は、光パスが関わる全ての光ノード装置が通過光周波数帯域幅の設定を完了したことを時刻ｔ４において確認する。その後、光ネットワーク管理装置は送信元光ノードおよび受信先光ノードに対して、光信号送信および受信の開始通知を行う（図６の（５））。

時刻ｔ５において開始通知を受領した送信元光ノードおよび受信先光ノードはそれぞれ、光信号の送信および受信を開始し、送信開始および受信開始を光ネットワーク管理装置に対して通知する（図６の（６））。光ネットワーク管理装置は、光信号の送信元光ノードと受信先光ノードの間で、光信号の送受信が開始されたことを時刻ｔ６において確認することにより、光パスが開通したものとみなす。

以上説明したように、本実施形態の光ネットワーク管理装置および光周波数帯域割当方法によれば、波長分割多重方式を用いた光通信ネットワークにおいて、波長選択処理における帯域狭窄効果が生じる場合であっても、光通信ネットワークの利用効率を向上させることができる。

〔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８に、本実施形態に係る光ネットワーク管理装置が対象とする光通信ネットワーク１０００の構成を模式的に示す。本実施形態による光ネットワーク管理装置の構成は、第１の実施形態によるものと同様である（図１Ａ参照）。

同図に示すように、光通信ネットワーク１０００は４×４のメッシュ型トポロジーであり、１６個の光ノードからなる光通信ネットワークである。本実施形態においては、各光ノードから他の光ノードに向けて、信号帯域が４スロット分である光パスの接続要求がそれぞれ一個ずつあるものとする。すなわち、光ノードＮＥ０１からＮＥ０２～ＮＥ１６、ＮＥ０２からＮＥ０１、ＮＥ０３～ＮＥ１６、ＮＥ０３からＮＥ０１、ＮＥ０２、ＮＥ０４～ＮＥ１６等のように、異なる光ノードに対してそれぞれ１本ずつの光パスが要求されているものとする。したがって、図８に示した光通信ネットワーク１０００における光パスの総数は２４０（＝１６×１５）となる。

また、光ネットワーク管理装置には、図９に示すような、光パスが通過する光ノードの個数と、所要のガードバンドのスロット個数との関係が登録されているものとする。図９には、通過光ノード個数が３である場合を境として所要ガードバンドスロット数が異なる場合を例として示す。ここで、所要のガードバンドのスロット個数とは、各光ノード装置が備える光ＢＰＦによる帯域狭窄効果に起因する光信号品質の劣化を防止するために必要となるガードバンドの帯域幅を、スロットの個数で表わしたものである。

光ネットワーク管理装置は、例えば図８に示した光ノードＮＥ０１とＮＥ０６を最短経路で接続する光パスを探索する。この最短経路の一つはＮＥ０１→ＮＥ０５→ＮＥ０６の経路であり、このとき通過する光ノードの個数は３である。したがって、図９に示した例により本実施形態では、所要ガードバンドは１スロット分となるものとした。なお、各光ノード装置は光ネットワーク管理装置を介して、図９に示したような、光パスが通過する光ノードの個数と所要のガードバンドのスロット個数との関係を知ることができる。

さらに、光パスＮＥ０１→ＮＥ０５→ＮＥ０６に関わる各光ノードＮＥ０１、ＮＥ０５、ＮＥ０６は、光パスＮＥ０１→ＮＥ０５→ＮＥ０６が通過するノードの個数が３であることを光ネットワーク管理装置から通知される。したがって本実施形態によれば、光ノード装置ＮＥ０１、ＮＥ０５、ＮＥ０６は、光パスＮＥ０１→ＮＥ０５→ＮＥ０６を接続する際に必要最小限のガードバンド量である１スロット分の帯域を信号帯域の両端に付与する。これにより、各光ノード装置は、全体として６スロット分の帯域を有する光パスＮＥ０１→ＮＥ０５→ＮＥ０６を生成する。

他の光パスについても同様に必要最小限のガードバンドが設定される。例えば、ＮＥ０１からＮＥ１４へ接続する最短経路の一つはＮＥ０１→ＮＥ０５→ＮＥ０９→ＮＥ１３→ＮＥ１４である。この場合、光パスが通過する光ノードの個数は５であるから、図９の関係から付与すべき必要最小限のガードバンド量は２スロット分になる。したがって、本実施形態による光ネットワーク管理装置は、光ノード装置ＮＥ０１、ＮＥ０５、ＮＥ０９、ＮＥ１３、ＮＥ１４と連携して、２スロット分のガードバンドが付与された光パスＮＥ０１→ＮＥ０５→ＮＥ０９→ＮＥ１３→ＮＥ１４を生成する。光パスＮＥ０１→ＮＥ０５→ＮＥ０９→ＮＥ１３→ＮＥ１４は、信号帯域が４スロットであり、その両端に２スロットずつのガードバンドが付与された、全体として８スロットの光周波数帯域を有する。

図８に示した光通信ネットワーク１０００において、上述した本実施形態による光周波数帯域割当方法に従って付与するガードバンド量を決定し、必要となるガードバンドの総量を算出することができる。その結果を図１０に示す。

光ノード間の光パス要求数が１である場合、すなわち、全光パス総数が２４０の場合を例に説明する。上述した関連する光周波数帯域割当方法では、光パスが通過する光ノード数に関係なく両端に２スロットずつのガードバンドを付与する。このとき、光パスに隣接した波長帯域に別の光パスが割り当てられていない場合があることを考慮すると、必要なガードバンドの総量は６０８スロットとなる。それに対して、本実施形態による光周波数帯域割当方法を適用した場合は、光パスが通過する光ノードの個数が３以下の場合、付与するガードバンドを２スロットから１スロットに減らすことができることを考慮すると、１８０スロットとなる。したがって、本実施形態によれば必要なガードバンド総量を約１／３に低減できることがわかる。光ノード間の光パス要求数が増加すると、所要ガードバンド総量も増加する。関連する割当方法と本実施形態による光周波数帯域割当方法を比較すると、本実施形態の光周波数帯域割当方法によれば、ガードバンド量を関連する割当方法による場合よりも平均して約２０％低減することができる。このように、本実施形態の光周波数帯域割当方法によれば、光パス毎に所要ガードバンド量を最小化することが可能であり、その結果、全光パスに対するガードバンドの総量を削減する効果が得られる。

図１１に、図８に示した光通信ネットワーク１０００における、情報信号の光パスへの収容率を算出した結果を示す。横軸は光ノード間の光パス要求の数であり、縦軸は光パスへの収容率である。

ここで、収容率とは、通信したい総情報量に対して、光パスを開通させて通信に成功した情報量の比率をいう。したがって、すべての光パスの開通に成功した場合、収容率は１００％となる。通信したい総情報量が増加した場合、ネットワークの波長帯域が一定であると波長帯域が不足する。そのため、通信したい総情報量（ビット毎秒）が増加するほど光パス開通に失敗する確率が増大し、収容率は１００％から低下することになる。

光ノード間の光パス要求数が５であるとき、関連技術では光周波数リソースが不足するため、光パスに収容できない情報通信ビットが発生する。そのため、収容率は１００％とはならない。それに対して、本実施形態の光周波数帯域割当方法によれば、光パスに対して付与するガードバンド量を削減することができるので、収容率の低下は生じず、すべての情報通信ビットを光パスに収容することができる。すなわち、本実施形態の光周波数帯域割当方法によれば、光通信ネットワークの利用効率を向上させることができる。

以上説明したように、本実施形態の光ネットワーク管理装置および光周波数帯域割当方法によれば、波長分割多重方式を用いた光通信ネットワークにおいて、波長選択処理における帯域狭窄効果が生じる場合であっても、光通信ネットワークの利用効率を向上させることができる。

〔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。本実施形態においては図１２に示すように、中心波長が隣接する第１の光パス９００１０（中心波長λ１）と第２の光パス９００１１（中心波長λ２）が多重されている場合について説明する。本実施形態による光ネットワーク管理装置および光ノード装置が備える光ＢＰＦの動作は、上述した実施形態における場合と同様である。すなわち、光ネットワーク管理装置は、信号帯域に付与するガードバンド量を決定し、光パス毎に光周波数帯域割当を行う。

図１２に示した例において、第１の光パス９００１０は光ノードＡおよび光ノードＢを通過するので、通過する光ＢＰＦの個数は２である。通過する光ノードの個数と所要ガードバンドのスロット数との関係は、図９のように予めわかっており、必要最小限のガードバンドスロット数は第１の光パス９００１０に対して１である。一方、第２の光パス９００１１は光ノードＡ、光ノードＢ、および光ノードＣを通過するので、通過する光ＢＰＦの個数は３である。したがって、本実施形態では、必要最小限のガードバンドスロット数は第２の光パス９００１１２に対しては２となるものとした。

このように、第１の光パス９００１０と第２の光パス９００１１の中心波長が隣接し、かつ、第１の光パス９００１０のガードバンドスロット数と第２の光パス９００１１のガードバンドスロット数が異なっている。このような場合、中心波長λ１と中心波長λ２の中間に設定すべきガードバンドのスロット数は、第１の光パス９００１０に付与するガードバンドのスロット数である１か、または第２の光パス９００１１に付与すべきガードバンドのスロット数である２のいずれかとなる。

この場合、本実施形態による光ネットワーク管理装置はガードバンドのスロット数が多い方を優先して設定する。すなわち、本実施形態による光ネットワーク管理装置は、第１の光パス９００１０の信号帯域９００２１と第２の光パス９００１１の信号帯域９０２２との間に、２スロット分のガードバンドを設定する。これにより、第１の光パス９００１０が光ノードＢを通過する時の実効通過帯域幅９００３１によって、第１の光パス９００１０の信号帯域９００２１が遮断されることはない。また、第２の光パス９００１１が光ノードＣを通過する時の実効通過帯域幅９００３２によって、第２の光パス９００１１の信号帯域９００２２が遮断されることはない。

このように、光パスが隣接する第１の光パスと第２の光パスを含む場合、本実施形態の光ネットワーク管理装置は、第１の光パスに対する第１のガードバンド（保護帯域）と第２の光パスに対する第２のガードバンド（保護帯域）のうち、帯域幅が大きい方をガードバンド（保護帯域）として選択する構成とすることができる。すなわち、本実施形態の光ネットワーク管理装置は、中心波長がλ１（第１の波長）である第１の光パスに対するガードバンド（保護帯域）となる第１のガードバンド（保護帯域）の帯域幅を算出する。また、中心波長が第１の波長（λ１）に波長グリッド上で隣接する第２の波長（λ２）である第２の光パスに対するガードバンド（保護帯域）となる第２のガードバンド（保護帯域）の帯域幅を算出する。そして、帯域幅が大きい方をガードバンド（保護帯域）として選択する構成とすることができる。

以上説明したように、本実施形態の光ネットワーク管理装置および光周波数帯域割当方法によれば、波長分割多重方式を用いた光通信ネットワークにおいて、波長選択処理における帯域狭窄効果が生じる場合であっても、光通信ネットワークの利用効率を向上させることができる。

以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

この出願は、２０１６年２月２３日に出願された日本出願特願２０１６－０３１５６３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、４００４１ 光ネットワーク管理装置
１１０ 波長選択情報作成手段
１２０ 波長選択情報通知手段
２００ 光ノード装置
２１０ 波長選択情報受付手段
２２０ 光帯域通過フィルタ
２３０ 制御手段
１０００ 光通信ネットワーク
１０００１、４０００１、９００１０ 第１の光パス
１０００２、４０００２、９００１１ 第２の光パス
１００１１～１００３１、２０００１～２０００３、４００１１～４００３１ 光ノード
１０１０１～１０３０１、２００１１～２００３１、９００３１、９００３２ 実効通過帯域幅
１１００１、１３００１、４１００１、９００２１、９０２２ 信号帯域
１２００１、１４００１、４２００１、４４００１ ガードバンド
３０００１ 第１の光ファイバ
３０００２ 第２の光ファイバ
３０００３ 関連する光ノード
３０００５ 光送受信機
３０００６ 光ＢＰＦ
３００１０、３００２０、３００３０ 光パス

Claims (9)

1. 光信号を伝送する光パス上の波長選択処理に関する波長選択情報を、前記光パス毎に生成する波長選択情報生成手段と、
   前記波長選択情報に基づいて、前記光信号の保護帯域の帯域幅を前記光パス毎に制御する保護帯域制御手段、とを有し、
   前記波長選択情報は、前記光パスが経由する光帯域通過フィルタの個数に関する前記光パス毎の情報である
   光ネットワーク管理装置。
2. 光信号を伝送する光パス上の波長選択処理に関する波長選択情報を、前記光パス毎に生成する波長選択情報生成手段と、
   前記波長選択情報に基づいて、前記光信号の保護帯域の帯域幅を前記光パス毎に制御する保護帯域制御手段、とを有し、
   前記波長選択情報は、前記光信号の周波数帯域に付加する前記保護帯域の帯域幅に関する前記光パス毎の情報である
   光ネットワーク管理装置。
3. 請求項１に記載した光ネットワーク管理装置において、
   前記波長選択情報に基づいて、前記波長選択処理における通過帯域幅を前記光パス毎に決定する通過帯域幅決定手段を有し、
   前記通過帯域幅は、前記光信号の周波数帯域と、前記周波数帯域に付加する前記保護帯域を含めた帯域幅である
   光ネットワーク管理装置。
4. 請求項３に記載した光ネットワーク管理装置において、
   前記通過帯域幅決定手段は、
   中心波長が第１の波長である第１の光パスに対する前記保護帯域となる第１の保護帯域の帯域幅を算出し、
   中心波長が前記第１の波長に波長グリッド上で隣接する第２の波長である第２の光パスに対する前記保護帯域となる第２の保護帯域の帯域幅を算出し、
   前記第１の保護帯域と前記第２の保護帯域のうち、前記帯域幅が大きい方を前記保護帯域として選択する
   光ネットワーク管理装置。
5. 通過帯域幅が可変である光帯域通過フィルタと、
   請求項１から４のいずれか一項に記載した光ネットワーク管理装置が備える前記保護帯域制御手段の制御に基づいて、前記光帯域通過フィルタの前記通過帯域幅を前記光パス毎に設定する制御手段、とを有し、
   前記通過帯域幅は、前記光信号の周波数帯域と、前記光信号の保護帯域を含めた帯域幅である
   光ノード装置。
6. 光信号を伝送する光パス上の波長選択処理に関する波長選択情報を、前記光パス毎に生成し、
   前記波長選択情報に基づいて、前記光信号の保護帯域の帯域幅を前記光パス毎に制御し、
   前記波長選択情報は、前記光パスが経由する光帯域通過フィルタの個数に関する前記光パス毎の情報である
   光周波数帯域割当方法。
7. 光信号を伝送する光パス上の波長選択処理に関する波長選択情報を、前記光パス毎に生成し、
   前記波長選択情報に基づいて、前記光信号の保護帯域の帯域幅を前記光パス毎に制御し、
   前記波長選択情報は、前記光信号の周波数帯域に付加する前記保護帯域の帯域幅に関する前記光パス毎の情報である
   光周波数帯域割当方法。
8. 請求項６に記載した光周波数帯域割当方法において、
   前記波長選択情報に基づいて、前記波長選択処理における通過帯域幅を前記光パス毎に決定し、
   前記通過帯域幅は、前記光信号の周波数帯域と、前記周波数帯域に付加する前記保護帯域を含めた帯域幅である
   光周波数帯域割当方法。
9. 請求項７または８に記載した光周波数帯域割当方法において、
   前記光パスは、中心波長が第１の波長である第１の光パスと、中心波長が前記第１の波長に波長グリッド上で隣接する第２の波長である第２の光パス、とを含み、
   前記第１の光パスに対する前記保護帯域となる第１の保護帯域の帯域幅を算出し、
   前記第２の光パスに対する前記保護帯域となる第２の保護帯域の帯域幅を算出し、
   前記第１の保護帯域と前記第２の保護帯域のうち、前記帯域幅が大きい方を前記保護帯域として選択する
   光周波数帯域割当方法。

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