JPWO2003039084A1 - Ｗｄｍネットワークシステム及びこれに用いるｗｄｍノード - Google Patents
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Abstract
ＩＰアドレスによる自動波長制御を行うＷＤＭ（波長分割多重化）ネットワークシステムにより波長・パスなどの帯域資源の有効利用を図り、クライアント同士１対１の固定的関係の解除を可能とする。前記ＷＤＭ（波長分割多重化）ネットワークシステムは、光波長多重（ＷＤＭ）伝送路と、それぞれクライアントを収容する複数のサブネットワークと、前記複数のサブネットワークのそれぞれに対応し、前記光波長多重伝送路に接続される複数のＷＤＭノードを有し、前記複数のＷＤＭノードのそれぞれは、ＩＰアドレスで通信先が特定される宛先アドレスに従って発振波長を制御する波長変換部と、前記通信先に繋ぐための隣接のＷＤＭノードに向かう方路にクロスコネクトするクロスコネクト部を含む。
Description
発明の属する技術分野
本発明は、インターネットプロトコル（ＩＰ）を主としたデータネットワークシステムに関する。特にＩＰアドレスによる自動波長制御を行うＷＤＭ（波長分割多重化）ネットワークシステム及びこれに用いるＷＤＭノードに関する。
従来の技術
ＷＤＭ（波長分割多重化）ネットワークシステムにおいて、可変波長光源は、同一のモジュールで複数の波長の中から所望の１つの波長を発振出力することを可能にしたものである。
これにより、波長ごとに予備の光モジュールを用意する必要がなく、またネットワークプランの中で使用波長を変える必要が生じた際にも、新規に光モジュールを購入・増設する必要が無い。このことから最小限のコストでネットワーク構築を可能にするものである。さらに、１つのモジュールで選択できる波長の数は技術の進歩により増大しつつある。
図１はＷＤＭネットワークにおける従来の波長・パス設定及び、クライアントにおけるアドレス・ルーティング設定を説明する図である。
例えば、サブネットワークＡ内のコンテンツ・サーバＳａからサブネットワークＢ内のコンテンツ・サーバＳｂにデータを送信する場合を考える。
この時、図２に示すＷＤＭノード１とサブネットワークＡの波長・パス制御システムにおいて、サブネットワークＡのクライアントが、ＷＤＭノード１の配下に接続され、サブネットワークＡは全体で１つのアドレスａを割り当てられている。
図２に示すように（ＩＰ）アドレスでのルーティングに従い、コンテンツ・サーバＳａからのデータはサブネットワークＡ内をコンテンツ・サーバＳａに接続するルータＲａ１からルータＲａｇへと送られる。
次にルータＲａｇが同じデータを渡すべき相手はサブネットワークＢのルータＲｂｇである。しかし、ルータＲａｇは、ＷＤＭルートにおけるルータＲａｇとルータＲｂｇ間の波長パスが定義され、ルータＲｂｇとの間でルーティング・プロトコルがやり取りされるまでは、サブネットワークＢのゲートウェイがルータＲｂｇであることを知ることができない。
また、サブネットワークＢのゲートウェイがルータＲｂｇである旨を予めルータＲａｇに定義されていたとしても、波長パスがオペレータにより定義されるまでは、ルータＲｂｇとの通信をすることは出来ない。
すなわち、これまでは、オペレータにより未使用の波長・パスの中から特定の波長・パスを選択し、ＷＤＭノードに対し設定作業を行っていた。したがって、クライアントに相手先アドレスが定義されていても、ＷＤＭノードに対し、人間が上記波長・パス設定を完了するまでは、相手クライアントとの通信は出来なかった。このように、クライアントの相手先アドレスの定義と、ＷＤＭノードの波長・パス設定は独立していた。
また、ＷＤＭノードに定義された波長・パス設定は固定化され、仮にトラフィックが発生していない場合でも、オペレータによる人手で解除されるまではそのままであった。これにより波長・パスはクライアント同士１対１の固定的な関係での通信にしか使用できなかった。
発明の概要
したがって、本発明の目的は、波長・パス設定の迅速化、人手による作業の削減を可能とするネットワークシステムにおけるＩＰアドレスによる自動波長制御方法及びシステムを提供することにある。また、波長・パスなどの帯域資源の有効利用を図り、クライアント同士１対１の固定的関係の解除を可能とする自動波長制御によるＷＤＭネットワークシステム及びこれに用いるＷＤＭノードを提供することにある。
かかる本発明の目的を達成するＷＤＭネットワークシステム及びこれに用いるＷＤＭノードに従えば、ＷＤＭノードがトラフィックの宛先アドレスに従い自律的に波長・パスを決定・定義する。またその波長・パスはトラフィックの発生・消滅に応じて定義・消去される。このため、空いている時には他のトラフィックのために使用することができる。
また、トラフィックごとに波長・パスを設定することから、同一の発信元クライアントから複数の宛先にデータを送ることも可能となり、１対多または多対多の、ブロードキャスト（放送）やインタラクティブなコミュニケーションが実現される。
かかる本発明に従うＷＤＭネットワークシステムは、第１の態様として、光波長多重（ＷＤＭ）伝送路と、それぞれクライアントを収容する複数のサブネットワークと、前記複数のサブネットワークのそれぞれに対応し、前記光波長多重伝送路に接続される複数のＷＤＭノードを有し、前記複数のＷＤＭノードのそれぞれは、ＩＰアドレスで通信先が特定される宛先アドレスに従って発振波長を制御する波長変換部と、前記通信先に繋ぐための隣接のＷＤＭノードに向かう方路にクロスコネクトするクロスコネクト部を含むことを特徴とする。
さらに、本発明に従うＷＤＭネットワークシステムは、第２の態様として、前記第１の態様において、ＷＤＭノードのそれぞれは、前記対応するサブネットワークのＩＰアドレスと、前記サブネットワークの上位のＷＤＭノードと、パスを特定するクロスコネクトＩＤと、使用波長と、所定のパスを使用して目的のサブネットワークに到達する際、初めに主信号を送信するＷＤＭのノードの情報を格納するルーティングテーブルを備え、前記波長変換部により制御される発振波長及び、クロスコネクトされる方路が前記ルーティングテーブルを参照して行われることを特徴とする。
また、本発明に従うＷＤＭネットワークシステムは、第３の態様として、前記第２の態様において、接続要求を行うクライアントから該クライアントが収容されているサブネットワークのＩＰアドレスを通知された時に、対応するＷＤＭノードが前記ルーティングテーブルに前記サブネットワークのＩＰアドレスを登録し、それぞれのＷＤＭノードは、隣接するＷＤＭノードと、前記ルーティングテーブルに保有するサブネットワークのＩＰアドレス情報を交換することを特徴とする。
さらにまた、本発明に従うＷＤＭネットワークシステムは、第４の態様として、前記第１の態様において、前記波長変換部は、１のクライアントからの接続要求に対し、複数の波長に波長変換することにより１対多の通信を行うことを特徴とする。
さらに、本発明に従うＷＤＭネットワークシステムは、第５の態様として、前記第２の態様において、前記ルーティングテーブルの前記パスを特定するクロスコネクトＩＤに複数の選択可能なパスを設定し、それぞれのパスに対するプライオリティを登録することを特徴とする。
また、６．本発明に従うＷＤＭネットワークシステムは、第６の態様として、前記第５の態様において、前記プライオリティは、受信端側でのＷＤＭ信号の品質を基準に設定され、パスの切断又は復旧に応じて更新可能とされることを特徴とする。
本発明の特徴は、更に以下に図面に従い説明される発明の実施の形態から明らかになる。
発明の実施の形態の説明
本発明の適用例を上記の図１に示すネットワークを再び利用して以下に説明する。
［波長・パスの自律的決定・定義］
図１において、サブネットワークＡとサブネットワークＢとの間で通信が行なわれる場合、機器・伝送路ファイバのコスト節約のため、中継伝送路にＷＤＭ（波長多重）技術が適用される。この時、サブネットワークＡとサブネットワークＢ間のトラフィックは、ＷＤＭネットワーク内のある一つの波長を占有し、各ＷＤＭノード１〜４において決められた方路に従い伝送される。
図３は、ＷＤＭノード１の構成例であり、光クロスコネクト部１０、可変波長光源１００を有する波長変換部１１、波長多重部１２、制御部１３、及びデータベース（ＤＢ）１４を有して構成されている。図１において、他のＷＤＭノード２〜４及び対応するサブネットワークＢ〜Ｄの波長・パス制御システムも図３のＷＤＭノード１とサブネットワークＡの波長・パス制御システムと同様の関係にある。
次に、本発明を適用した場合の、ＷＤＭノード１に接続されたサブネットワークＡとＷＤＭノード４に接続されたサブネットワークＢとのパスが確立するまでの過程を以下に図４〜図６に従って説明する。なお、以下の図４〜図６において示される（ ）付きの数字は、以下に説明する動作の工程の順に対応付けられている。図４はＷＤＭノード１における処理工程、図５はＷＤＭノード３における処理工程及び、図６はＷＤＭノード４における処理工程を示している。
（工程１）
図４において、ＷＤＭノード１に接続されたサブネットワークＡ内のクライアントは、自身のサブネットワークＡのネットワークアドレスａをＷＤＭノード１に通知する。
（工程２）
対応するＷＤＭノード１は、工程１により通知されたネットワークアドレスａをデータベース１４に格納する。
（工程３）
ＷＤＭノード１は、隣接するＷＤＭノード２及びＷＤＭノード３との間で工程２により保有するサブネットワークアドレス情報を光監視チャネルＯＳＣ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙ Ｃｈａｎｎｅｌ）を通して交換する。ＷＤＭノード３とＷＤＭノード４との間でも同様にサブネットワークアドレス情報を交換する。
（工程４）
工程３によりＷＤＭノード１〜４はデータベース１４内に、ルーティングテーブル（ＲＴ：Ｒｏｕｔｉｎｇ Ｔａｂｌｅ）を生成する。図７にルーティングテーブルＲＴの例を示す。
このルーティングテーブルＲＴには、サブネットワークアドレス（Ｉ）、上位ＷＤＭノード（ＩＩ）、クロスコネクトＩＤ（ＩＩＩ）、波長（ＩＶ）ゲートウエイＷＤＭノード（Ｖ）の情報を有する。ゲートウエイＷＤＭノード（Ｖ）は所定のパスを使用して目的のサブネットワークに到達する際、初めに主信号を送信する隣接のＷＤＭノードを意味する。
（工程５）
次に、サブネットワークＡのクライアントから、ＷＤＭノード１に対し、サブネットワークＢへの接続要求が送られる。本要求にはサブネットワークＢのアドレスが含まれている。
（工程６）
工程５によりサブネットワークＢへの接続要求を受け付けたＷＤＭノード１は、データベース１４内の図７に示すルーティングテーブルＲＴを参照する。これにより、アドレスｂのサブネットワークＢがＷＤＭノード４の配下にあり、ゲートウェイＷＤＭノード（サブネットワークＢとの通信の際に、初めに主信号を送るノード）がＷＤＭノード３であることを知る。
（工程７）
ついで、ＷＤＭノード１は図７のルーティングテーブルから自身のＷＤＭノード部のポートのうち、ＷＤＭノード３側のポートに空き（未使用ポート）があること及び該当する空き波長（λａ；複数可）を確認する。
（工程８）
さらに、ＷＤＭノード１はＷＤＭノード３に対し、自身の配下のサブネットワークＡから、ＷＤＭノード４の配下のサブネットワークＢへの接続要求が発生していることＯＳＣ回線を使用して通知する。
（工程９）
工程８により通知を受けたＷＤＭノード３（図５参照）は、ルーティングテーブルＲＴから自身の光クロスコネクト部１０のポートのうち、ＷＤＭノード４側のポートに空きがあること及び該当する未使用波長（λｂ；複数可）を確認する。
（工程１０）
次にＷＤＭノード３は上記工程９において確認したＷＤＭノード４側の空き波長（λｂ）を、ＷＤＭノード１に通知する。
（工程１１）
上記通知を受けたＷＤＭノード１は、λａ＝λｂ＝λとなるようなλ＝λ１を選択・決定する（図４参照）。
（工程１２）
上記工程１１での決定に従い、ＷＤＭノード１において制御部１３の制御部Ａは、波長変換部１１内の可変波長光源１００の出力波長をλ１に設定する。
（工程１３）
次にＷＤＭノード１において制御部Ｂは、上記工程７により確認済みのＷＤＭノード３側空きポートとサブネットワークＡのポートとを結ぶクロスコネクトをクロスコネクト部１０に設定する。
（工程１４）
次いでＷＤＭノード１はＷＤＭノード３に対し、ＷＤＭノード１側ポートと上記工程９により確認済みのＷＤＭノード３側ポートを結ぶクロスコネクトの設定命令、及び該当波長はλ１である旨の通知を送る。
（工程１５）
上記工程１４の命令に従い、ＷＤＭノード３において制御部１３の制御部Ｂはクロスコネクトを設定する（図５参照）。
（工程１６）
次にＷＤＭノード３はＷＤＭノード４に対し、ＷＤＭノード３側ポートとサブネットワークＢポートを結ぶクロスコネクトの設定命令、及び該当波長をλ１とする設定命令を送る。
（工程１７）
上記の命令に従い、図６に示すＷＤＭノード４において制御部Ｂはクロスコネクト部１０を設定する。
（工程１８）
さらに、制御部１３の制御部Ａは波長変換部１１内の可変波長光源１００の出力波長をλ１に設定する。
以上の動作により、ＷＤＭノード１に接続されたサブネットワークＡとＷＤＭノード４に接続されたサブネットワークＢ間の通信パスの確立、及び使用波長の決定が自律的に行われる。
上記の工程１〜工程１８の実行により、図１と同様のネットワーク構成において、図８に示すようなＷＤＭノード間での波長・パスが設定される。この時のＷＤＭノード１から４のそれぞれにおけるデータベースＤＢ１４内のルーティングテーブルＲＴの内容は、図９Ａ〜図９Ｄに示す如くである。
［トラフィックの発生・消滅に従う波長・パスの定義・消去］
ここで、オペレータにより予め波長・パスを設定する従来の方法では、波長・パスの定義は固定的とならざるを得ない。したがって、オペレータが顧客に提供できるサービスも、２地点を特定しその間を結ぶ波長貸ししか考えられなかった。
しかし、ＷＤＭノードが配下クライアントと連携して自律的に波長・パス設定を行う本発明においては、トラフィックの発生・消滅に応じて波長・パスの定義を柔軟に変更することが出来る。
例えば、従来では図８に示すようにサブネットワークＡ−Ｂ間の波長・パスが一旦定義されると、サブネットワークＢと、別のサブネットワークとの間の通信は出来なかった。
しかし本発明においては、サブネットワークＡ−Ｂ間のトラフィックが先に発生し、消滅した後に、図１０に示すように、サブネットワークＢと、別のサブネットワークＥ間のトラフィックが発生した場合に、ＷＤＭノード４でＡ−Ｂ間のトラフィックのために使用していたクロスコネクト（パス）ＩＤ１及び波長λ１をサブネットワークＢ−Ｅ間のトラフィクのために再び使用することができる。これにより波長・パス資源の有効利用が行われる。
このために、サブネットワークＡ側のクライアント（ルータＲａｇ）は必要なデータを送信し終えた後に、ＷＤＭノード１に対し、送信終了の信号を送る。これに基づきＷＤＭノード１の制御部１３の波長を制御する制御部Ａ及び、パス設定を制御する制御部Ｂは、それぞれサブネットワークＡ−Ｂ間に使用されていた波長及びパスの解放を行う。同時に隣接するＷＤＭノード３に対しても、波長及びパスの解放命令を送信する。
同様に、ＷＤＭノード３はＷＤＭノード４に対し、波長及びパスの解放命令を送信し、サブネットワークＡ−Ｂの全区間における波長及びパスの解放が行われる。
この後、ＷＤＭノード３はサブネットワークＥに付属するルータＲｅｇからサブネットワークＢのルータＲｂｇへの接続要求を受け、先に説明した工程１から工程１８の手順に従ってサブネットワークＢ−Ｅ間の波長及びパスの定義を行う。これにより図１０に示すように、サブネットワークＥとサブネットワークＢとの間の通信が可能となる。
［クライアント間１対多及び多対多の通信］
さらに、今後マルチメディア、ブロードバンド化が進む中においては、通信は必ずしも１対１ではなく、１対多もしくは多対多でも行われる。かつ、画像伝送等により個々のデータのサイズが飛躍的に大きくなり、個々のトラフィックがＷＤＭネットワークの１波長を占有するような状況が予想される。
具体的なアプリケーションとしては、ストリーミング放送、多地点間ＴＶ会議・ＴＶ電話、国民投票、国勢調査などが考えられる。
本発明はこのような１対多、多対多の通信のための波長及びパス設定を行うことも可能にする。これらに付いて以下に説明する。
（ａ）１対多の通信
図１１は、本発明を適用した１対多の通信を可能とするＷＤＭノードの構成例である。
特徴として、ＷＤＭノード内の波長変換部１１内にある可変波長光源１００の手前に光スプリッタ１０１を挿入する。これにより、サブネットワークＡ内のクライアントからのトラフィックを光スプリッタ１０１により複数の可変波長光源１００に分岐して入力する。
一方、クライアントから通知された接続要求（工程５参照）に含まれる宛先アドレスにより、制御部１３の制御部Ａは複数の宛先（ブロードキャスト、マルチキャスト）であることを判断し、複数の可変波長光源１００に対し波長設定を行う。さらに、制御部Ｂは複数の宛先に対するクロスコネクトをクロスコネクト部１０に設定する。これにより図１２に示すように、サブネットワークＡは、サブネットワークＣ〜Ｅとの間で１対多の通信が可能となる。
（ｂ）多対多の通信
上記の［トラフィックの発生・消滅に従う波長・パスの定義・消去］と（ａ）１対多の通信を組み合わせることにより複数のクライアントからの複数の宛先向けのトラフィックの発生・消滅に対し、波長の設定及び解放を極めて短時間で行うことにより、多対多の通信が可能となる。
［経路（パス）の物理的条件に応じた選択］
ここで、ファイバー断、ＷＤＭノードの故障等により、通信途中でパスが断となる場合がある。これに対応するための本発明に従う方式を以下に説明する。
図１３Ａに示すようにサブネットワークＡ−Ｂ間のパスとして３つのルート（パス１，パス２，パス３）が考えられる場合、ＷＤＭノードはこれら３つのルートをルーティングテーブルＲＴの中に優先度（プライオリティ）を付けて記憶しておく。
図１３Ｂは、優先度（プライオリティ）を付けて３つのルートを記憶したＷＤＭノード１のルーティングテーブルＲＴの一例である。クロスコネクトＩＤ（パス）１，２，３の順にプライオリティが付けられている。
かかるプライオリティ付けの根拠としては、宛先サブネットワークまでの経由するＷＤＭノード数の他に、受信端でのＷＤＭ信号の品質（経路の物理的条件（信号対雑音比値、分散値）とそこに既に何波多重されているかにより予測される受信端での品質）等が考えられる。
ここで、パスに障害が生じた場合を考える。図１４Ａは、図１３Ａのネットワーク構成において、ＷＤＭノード１とＷＤＭノード３間での障害により、パス１に障害が生じ断となった場合を示している。
この場合、障害が起こったパス１が、図１３ＢのルーティングテーブルＲＴに従い、次にプライオリティが高いパス２に切り替えられ、サブネットワークＡ−Ｂ間の通信を継続させることが出来る。この時、ルーティングテーブルＲＴは、図１４Ｂに示すように更新され、パス２のプライオリティが一番高くなる。
このように、本発明では各ＷＤＭノードが、同一送受信クライアント間の通信のために複数のパスを、プライオリティを付けてルーティングテーブルＲＴの中に保有することにより、あるパスが断となっても、他のパスに切り替え、通信を継続することのできる信頼性の高いネットワークを実現する。
産業上の利用性
本発明により、波長使用状況及び物理的条件に応じた、自律的な波長・パス設定が可能になるため、時々刻々と変化するデータトラフィックに対し、配下クライアントと連携した、迅速かつ効率の良いネットワーク活用ができる。
また、１対多、多対多での通信が可能になることにより、マルチメディア時代における、ＷＤＭの超大容量を活用したブロードキャスト（放送）やインタラクティブなコミュニケーションのような新サービスの創出が期待できる。
【図面の簡単な説明】
図１は、ＷＤＭネットワークにおける従来の波長・パス設定及び、クライアントにおけるアドレス・ルーティング設定を説明する図である。
図２は、ＷＤＭノード１とサブネットワークＡの波長・パス制御システムを示す図である。
図３は、ＷＤＭノード１の構成例を示す図である。
図４は、サブネットワークＡとサブネットワークＢとのパスが確立するまでのＷＤＭノード１における処理工程を示す図である。
図５は、サブネットワークＡとサブネットワークＢとのパスが確立するまでのＷＤＭノード３における処理工程を示す図である。
図６は、サブネットワークＡとサブネットワークＢとのパスが確立するまでのＷＤＭノード４における処理工程を示す図である。
図７は、ルーティングテーブルに構成例である。
図８は、工程１〜工程１８の実行により、図１と同様のネットワーク構成において、設定されるＷＤＭノード間での波長・パスを示す図である。
図９は、ＷＤＭノード１〜４のそれぞれにおけるデータベースＤＢ１４内のルーティングテーブルＲＴの内容を示す図である。
図１０は、波長・パス資源の有効利用を説明する図である。
図１１は、本発明の適用によりにした１対多の通信を可能とするＷＤＭノードの構成例である。
図１２は、サブネットワークＡとサブネットワークＢ〜Ｅとの間での１対多の通信を示す図である。
図１３は、経路（パス）の物理的条件に応じた選択について説明する図である。
図１４は、図１３における経路（パス）の物理的条件に応じた選択に基づき障害時に他のパスに切り替え、通信を継続することの可能性を説明する図である。
本発明は、インターネットプロトコル（ＩＰ）を主としたデータネットワークシステムに関する。特にＩＰアドレスによる自動波長制御を行うＷＤＭ（波長分割多重化）ネットワークシステム及びこれに用いるＷＤＭノードに関する。
従来の技術
ＷＤＭ（波長分割多重化）ネットワークシステムにおいて、可変波長光源は、同一のモジュールで複数の波長の中から所望の１つの波長を発振出力することを可能にしたものである。
これにより、波長ごとに予備の光モジュールを用意する必要がなく、またネットワークプランの中で使用波長を変える必要が生じた際にも、新規に光モジュールを購入・増設する必要が無い。このことから最小限のコストでネットワーク構築を可能にするものである。さらに、１つのモジュールで選択できる波長の数は技術の進歩により増大しつつある。
図１はＷＤＭネットワークにおける従来の波長・パス設定及び、クライアントにおけるアドレス・ルーティング設定を説明する図である。
例えば、サブネットワークＡ内のコンテンツ・サーバＳａからサブネットワークＢ内のコンテンツ・サーバＳｂにデータを送信する場合を考える。
この時、図２に示すＷＤＭノード１とサブネットワークＡの波長・パス制御システムにおいて、サブネットワークＡのクライアントが、ＷＤＭノード１の配下に接続され、サブネットワークＡは全体で１つのアドレスａを割り当てられている。
図２に示すように（ＩＰ）アドレスでのルーティングに従い、コンテンツ・サーバＳａからのデータはサブネットワークＡ内をコンテンツ・サーバＳａに接続するルータＲａ１からルータＲａｇへと送られる。
次にルータＲａｇが同じデータを渡すべき相手はサブネットワークＢのルータＲｂｇである。しかし、ルータＲａｇは、ＷＤＭルートにおけるルータＲａｇとルータＲｂｇ間の波長パスが定義され、ルータＲｂｇとの間でルーティング・プロトコルがやり取りされるまでは、サブネットワークＢのゲートウェイがルータＲｂｇであることを知ることができない。
また、サブネットワークＢのゲートウェイがルータＲｂｇである旨を予めルータＲａｇに定義されていたとしても、波長パスがオペレータにより定義されるまでは、ルータＲｂｇとの通信をすることは出来ない。
すなわち、これまでは、オペレータにより未使用の波長・パスの中から特定の波長・パスを選択し、ＷＤＭノードに対し設定作業を行っていた。したがって、クライアントに相手先アドレスが定義されていても、ＷＤＭノードに対し、人間が上記波長・パス設定を完了するまでは、相手クライアントとの通信は出来なかった。このように、クライアントの相手先アドレスの定義と、ＷＤＭノードの波長・パス設定は独立していた。
また、ＷＤＭノードに定義された波長・パス設定は固定化され、仮にトラフィックが発生していない場合でも、オペレータによる人手で解除されるまではそのままであった。これにより波長・パスはクライアント同士１対１の固定的な関係での通信にしか使用できなかった。
発明の概要
したがって、本発明の目的は、波長・パス設定の迅速化、人手による作業の削減を可能とするネットワークシステムにおけるＩＰアドレスによる自動波長制御方法及びシステムを提供することにある。また、波長・パスなどの帯域資源の有効利用を図り、クライアント同士１対１の固定的関係の解除を可能とする自動波長制御によるＷＤＭネットワークシステム及びこれに用いるＷＤＭノードを提供することにある。
かかる本発明の目的を達成するＷＤＭネットワークシステム及びこれに用いるＷＤＭノードに従えば、ＷＤＭノードがトラフィックの宛先アドレスに従い自律的に波長・パスを決定・定義する。またその波長・パスはトラフィックの発生・消滅に応じて定義・消去される。このため、空いている時には他のトラフィックのために使用することができる。
また、トラフィックごとに波長・パスを設定することから、同一の発信元クライアントから複数の宛先にデータを送ることも可能となり、１対多または多対多の、ブロードキャスト（放送）やインタラクティブなコミュニケーションが実現される。
かかる本発明に従うＷＤＭネットワークシステムは、第１の態様として、光波長多重（ＷＤＭ）伝送路と、それぞれクライアントを収容する複数のサブネットワークと、前記複数のサブネットワークのそれぞれに対応し、前記光波長多重伝送路に接続される複数のＷＤＭノードを有し、前記複数のＷＤＭノードのそれぞれは、ＩＰアドレスで通信先が特定される宛先アドレスに従って発振波長を制御する波長変換部と、前記通信先に繋ぐための隣接のＷＤＭノードに向かう方路にクロスコネクトするクロスコネクト部を含むことを特徴とする。
さらに、本発明に従うＷＤＭネットワークシステムは、第２の態様として、前記第１の態様において、ＷＤＭノードのそれぞれは、前記対応するサブネットワークのＩＰアドレスと、前記サブネットワークの上位のＷＤＭノードと、パスを特定するクロスコネクトＩＤと、使用波長と、所定のパスを使用して目的のサブネットワークに到達する際、初めに主信号を送信するＷＤＭのノードの情報を格納するルーティングテーブルを備え、前記波長変換部により制御される発振波長及び、クロスコネクトされる方路が前記ルーティングテーブルを参照して行われることを特徴とする。
また、本発明に従うＷＤＭネットワークシステムは、第３の態様として、前記第２の態様において、接続要求を行うクライアントから該クライアントが収容されているサブネットワークのＩＰアドレスを通知された時に、対応するＷＤＭノードが前記ルーティングテーブルに前記サブネットワークのＩＰアドレスを登録し、それぞれのＷＤＭノードは、隣接するＷＤＭノードと、前記ルーティングテーブルに保有するサブネットワークのＩＰアドレス情報を交換することを特徴とする。
さらにまた、本発明に従うＷＤＭネットワークシステムは、第４の態様として、前記第１の態様において、前記波長変換部は、１のクライアントからの接続要求に対し、複数の波長に波長変換することにより１対多の通信を行うことを特徴とする。
さらに、本発明に従うＷＤＭネットワークシステムは、第５の態様として、前記第２の態様において、前記ルーティングテーブルの前記パスを特定するクロスコネクトＩＤに複数の選択可能なパスを設定し、それぞれのパスに対するプライオリティを登録することを特徴とする。
また、６．本発明に従うＷＤＭネットワークシステムは、第６の態様として、前記第５の態様において、前記プライオリティは、受信端側でのＷＤＭ信号の品質を基準に設定され、パスの切断又は復旧に応じて更新可能とされることを特徴とする。
本発明の特徴は、更に以下に図面に従い説明される発明の実施の形態から明らかになる。
発明の実施の形態の説明
本発明の適用例を上記の図１に示すネットワークを再び利用して以下に説明する。
［波長・パスの自律的決定・定義］
図１において、サブネットワークＡとサブネットワークＢとの間で通信が行なわれる場合、機器・伝送路ファイバのコスト節約のため、中継伝送路にＷＤＭ（波長多重）技術が適用される。この時、サブネットワークＡとサブネットワークＢ間のトラフィックは、ＷＤＭネットワーク内のある一つの波長を占有し、各ＷＤＭノード１〜４において決められた方路に従い伝送される。
図３は、ＷＤＭノード１の構成例であり、光クロスコネクト部１０、可変波長光源１００を有する波長変換部１１、波長多重部１２、制御部１３、及びデータベース（ＤＢ）１４を有して構成されている。図１において、他のＷＤＭノード２〜４及び対応するサブネットワークＢ〜Ｄの波長・パス制御システムも図３のＷＤＭノード１とサブネットワークＡの波長・パス制御システムと同様の関係にある。
次に、本発明を適用した場合の、ＷＤＭノード１に接続されたサブネットワークＡとＷＤＭノード４に接続されたサブネットワークＢとのパスが確立するまでの過程を以下に図４〜図６に従って説明する。なお、以下の図４〜図６において示される（ ）付きの数字は、以下に説明する動作の工程の順に対応付けられている。図４はＷＤＭノード１における処理工程、図５はＷＤＭノード３における処理工程及び、図６はＷＤＭノード４における処理工程を示している。
（工程１）
図４において、ＷＤＭノード１に接続されたサブネットワークＡ内のクライアントは、自身のサブネットワークＡのネットワークアドレスａをＷＤＭノード１に通知する。
（工程２）
対応するＷＤＭノード１は、工程１により通知されたネットワークアドレスａをデータベース１４に格納する。
（工程３）
ＷＤＭノード１は、隣接するＷＤＭノード２及びＷＤＭノード３との間で工程２により保有するサブネットワークアドレス情報を光監視チャネルＯＳＣ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙ Ｃｈａｎｎｅｌ）を通して交換する。ＷＤＭノード３とＷＤＭノード４との間でも同様にサブネットワークアドレス情報を交換する。
（工程４）
工程３によりＷＤＭノード１〜４はデータベース１４内に、ルーティングテーブル（ＲＴ：Ｒｏｕｔｉｎｇ Ｔａｂｌｅ）を生成する。図７にルーティングテーブルＲＴの例を示す。
このルーティングテーブルＲＴには、サブネットワークアドレス（Ｉ）、上位ＷＤＭノード（ＩＩ）、クロスコネクトＩＤ（ＩＩＩ）、波長（ＩＶ）ゲートウエイＷＤＭノード（Ｖ）の情報を有する。ゲートウエイＷＤＭノード（Ｖ）は所定のパスを使用して目的のサブネットワークに到達する際、初めに主信号を送信する隣接のＷＤＭノードを意味する。
（工程５）
次に、サブネットワークＡのクライアントから、ＷＤＭノード１に対し、サブネットワークＢへの接続要求が送られる。本要求にはサブネットワークＢのアドレスが含まれている。
（工程６）
工程５によりサブネットワークＢへの接続要求を受け付けたＷＤＭノード１は、データベース１４内の図７に示すルーティングテーブルＲＴを参照する。これにより、アドレスｂのサブネットワークＢがＷＤＭノード４の配下にあり、ゲートウェイＷＤＭノード（サブネットワークＢとの通信の際に、初めに主信号を送るノード）がＷＤＭノード３であることを知る。
（工程７）
ついで、ＷＤＭノード１は図７のルーティングテーブルから自身のＷＤＭノード部のポートのうち、ＷＤＭノード３側のポートに空き（未使用ポート）があること及び該当する空き波長（λａ；複数可）を確認する。
（工程８）
さらに、ＷＤＭノード１はＷＤＭノード３に対し、自身の配下のサブネットワークＡから、ＷＤＭノード４の配下のサブネットワークＢへの接続要求が発生していることＯＳＣ回線を使用して通知する。
（工程９）
工程８により通知を受けたＷＤＭノード３（図５参照）は、ルーティングテーブルＲＴから自身の光クロスコネクト部１０のポートのうち、ＷＤＭノード４側のポートに空きがあること及び該当する未使用波長（λｂ；複数可）を確認する。
（工程１０）
次にＷＤＭノード３は上記工程９において確認したＷＤＭノード４側の空き波長（λｂ）を、ＷＤＭノード１に通知する。
（工程１１）
上記通知を受けたＷＤＭノード１は、λａ＝λｂ＝λとなるようなλ＝λ１を選択・決定する（図４参照）。
（工程１２）
上記工程１１での決定に従い、ＷＤＭノード１において制御部１３の制御部Ａは、波長変換部１１内の可変波長光源１００の出力波長をλ１に設定する。
（工程１３）
次にＷＤＭノード１において制御部Ｂは、上記工程７により確認済みのＷＤＭノード３側空きポートとサブネットワークＡのポートとを結ぶクロスコネクトをクロスコネクト部１０に設定する。
（工程１４）
次いでＷＤＭノード１はＷＤＭノード３に対し、ＷＤＭノード１側ポートと上記工程９により確認済みのＷＤＭノード３側ポートを結ぶクロスコネクトの設定命令、及び該当波長はλ１である旨の通知を送る。
（工程１５）
上記工程１４の命令に従い、ＷＤＭノード３において制御部１３の制御部Ｂはクロスコネクトを設定する（図５参照）。
（工程１６）
次にＷＤＭノード３はＷＤＭノード４に対し、ＷＤＭノード３側ポートとサブネットワークＢポートを結ぶクロスコネクトの設定命令、及び該当波長をλ１とする設定命令を送る。
（工程１７）
上記の命令に従い、図６に示すＷＤＭノード４において制御部Ｂはクロスコネクト部１０を設定する。
（工程１８）
さらに、制御部１３の制御部Ａは波長変換部１１内の可変波長光源１００の出力波長をλ１に設定する。
以上の動作により、ＷＤＭノード１に接続されたサブネットワークＡとＷＤＭノード４に接続されたサブネットワークＢ間の通信パスの確立、及び使用波長の決定が自律的に行われる。
上記の工程１〜工程１８の実行により、図１と同様のネットワーク構成において、図８に示すようなＷＤＭノード間での波長・パスが設定される。この時のＷＤＭノード１から４のそれぞれにおけるデータベースＤＢ１４内のルーティングテーブルＲＴの内容は、図９Ａ〜図９Ｄに示す如くである。
［トラフィックの発生・消滅に従う波長・パスの定義・消去］
ここで、オペレータにより予め波長・パスを設定する従来の方法では、波長・パスの定義は固定的とならざるを得ない。したがって、オペレータが顧客に提供できるサービスも、２地点を特定しその間を結ぶ波長貸ししか考えられなかった。
しかし、ＷＤＭノードが配下クライアントと連携して自律的に波長・パス設定を行う本発明においては、トラフィックの発生・消滅に応じて波長・パスの定義を柔軟に変更することが出来る。
例えば、従来では図８に示すようにサブネットワークＡ−Ｂ間の波長・パスが一旦定義されると、サブネットワークＢと、別のサブネットワークとの間の通信は出来なかった。
しかし本発明においては、サブネットワークＡ−Ｂ間のトラフィックが先に発生し、消滅した後に、図１０に示すように、サブネットワークＢと、別のサブネットワークＥ間のトラフィックが発生した場合に、ＷＤＭノード４でＡ−Ｂ間のトラフィックのために使用していたクロスコネクト（パス）ＩＤ１及び波長λ１をサブネットワークＢ−Ｅ間のトラフィクのために再び使用することができる。これにより波長・パス資源の有効利用が行われる。
このために、サブネットワークＡ側のクライアント（ルータＲａｇ）は必要なデータを送信し終えた後に、ＷＤＭノード１に対し、送信終了の信号を送る。これに基づきＷＤＭノード１の制御部１３の波長を制御する制御部Ａ及び、パス設定を制御する制御部Ｂは、それぞれサブネットワークＡ−Ｂ間に使用されていた波長及びパスの解放を行う。同時に隣接するＷＤＭノード３に対しても、波長及びパスの解放命令を送信する。
同様に、ＷＤＭノード３はＷＤＭノード４に対し、波長及びパスの解放命令を送信し、サブネットワークＡ−Ｂの全区間における波長及びパスの解放が行われる。
この後、ＷＤＭノード３はサブネットワークＥに付属するルータＲｅｇからサブネットワークＢのルータＲｂｇへの接続要求を受け、先に説明した工程１から工程１８の手順に従ってサブネットワークＢ−Ｅ間の波長及びパスの定義を行う。これにより図１０に示すように、サブネットワークＥとサブネットワークＢとの間の通信が可能となる。
［クライアント間１対多及び多対多の通信］
さらに、今後マルチメディア、ブロードバンド化が進む中においては、通信は必ずしも１対１ではなく、１対多もしくは多対多でも行われる。かつ、画像伝送等により個々のデータのサイズが飛躍的に大きくなり、個々のトラフィックがＷＤＭネットワークの１波長を占有するような状況が予想される。
具体的なアプリケーションとしては、ストリーミング放送、多地点間ＴＶ会議・ＴＶ電話、国民投票、国勢調査などが考えられる。
本発明はこのような１対多、多対多の通信のための波長及びパス設定を行うことも可能にする。これらに付いて以下に説明する。
（ａ）１対多の通信
図１１は、本発明を適用した１対多の通信を可能とするＷＤＭノードの構成例である。
特徴として、ＷＤＭノード内の波長変換部１１内にある可変波長光源１００の手前に光スプリッタ１０１を挿入する。これにより、サブネットワークＡ内のクライアントからのトラフィックを光スプリッタ１０１により複数の可変波長光源１００に分岐して入力する。
一方、クライアントから通知された接続要求（工程５参照）に含まれる宛先アドレスにより、制御部１３の制御部Ａは複数の宛先（ブロードキャスト、マルチキャスト）であることを判断し、複数の可変波長光源１００に対し波長設定を行う。さらに、制御部Ｂは複数の宛先に対するクロスコネクトをクロスコネクト部１０に設定する。これにより図１２に示すように、サブネットワークＡは、サブネットワークＣ〜Ｅとの間で１対多の通信が可能となる。
（ｂ）多対多の通信
上記の［トラフィックの発生・消滅に従う波長・パスの定義・消去］と（ａ）１対多の通信を組み合わせることにより複数のクライアントからの複数の宛先向けのトラフィックの発生・消滅に対し、波長の設定及び解放を極めて短時間で行うことにより、多対多の通信が可能となる。
［経路（パス）の物理的条件に応じた選択］
ここで、ファイバー断、ＷＤＭノードの故障等により、通信途中でパスが断となる場合がある。これに対応するための本発明に従う方式を以下に説明する。
図１３Ａに示すようにサブネットワークＡ−Ｂ間のパスとして３つのルート（パス１，パス２，パス３）が考えられる場合、ＷＤＭノードはこれら３つのルートをルーティングテーブルＲＴの中に優先度（プライオリティ）を付けて記憶しておく。
図１３Ｂは、優先度（プライオリティ）を付けて３つのルートを記憶したＷＤＭノード１のルーティングテーブルＲＴの一例である。クロスコネクトＩＤ（パス）１，２，３の順にプライオリティが付けられている。
かかるプライオリティ付けの根拠としては、宛先サブネットワークまでの経由するＷＤＭノード数の他に、受信端でのＷＤＭ信号の品質（経路の物理的条件（信号対雑音比値、分散値）とそこに既に何波多重されているかにより予測される受信端での品質）等が考えられる。
ここで、パスに障害が生じた場合を考える。図１４Ａは、図１３Ａのネットワーク構成において、ＷＤＭノード１とＷＤＭノード３間での障害により、パス１に障害が生じ断となった場合を示している。
この場合、障害が起こったパス１が、図１３ＢのルーティングテーブルＲＴに従い、次にプライオリティが高いパス２に切り替えられ、サブネットワークＡ−Ｂ間の通信を継続させることが出来る。この時、ルーティングテーブルＲＴは、図１４Ｂに示すように更新され、パス２のプライオリティが一番高くなる。
このように、本発明では各ＷＤＭノードが、同一送受信クライアント間の通信のために複数のパスを、プライオリティを付けてルーティングテーブルＲＴの中に保有することにより、あるパスが断となっても、他のパスに切り替え、通信を継続することのできる信頼性の高いネットワークを実現する。
産業上の利用性
本発明により、波長使用状況及び物理的条件に応じた、自律的な波長・パス設定が可能になるため、時々刻々と変化するデータトラフィックに対し、配下クライアントと連携した、迅速かつ効率の良いネットワーク活用ができる。
また、１対多、多対多での通信が可能になることにより、マルチメディア時代における、ＷＤＭの超大容量を活用したブロードキャスト（放送）やインタラクティブなコミュニケーションのような新サービスの創出が期待できる。
【図面の簡単な説明】
図１は、ＷＤＭネットワークにおける従来の波長・パス設定及び、クライアントにおけるアドレス・ルーティング設定を説明する図である。
図２は、ＷＤＭノード１とサブネットワークＡの波長・パス制御システムを示す図である。
図３は、ＷＤＭノード１の構成例を示す図である。
図４は、サブネットワークＡとサブネットワークＢとのパスが確立するまでのＷＤＭノード１における処理工程を示す図である。
図５は、サブネットワークＡとサブネットワークＢとのパスが確立するまでのＷＤＭノード３における処理工程を示す図である。
図６は、サブネットワークＡとサブネットワークＢとのパスが確立するまでのＷＤＭノード４における処理工程を示す図である。
図７は、ルーティングテーブルに構成例である。
図８は、工程１〜工程１８の実行により、図１と同様のネットワーク構成において、設定されるＷＤＭノード間での波長・パスを示す図である。
図９は、ＷＤＭノード１〜４のそれぞれにおけるデータベースＤＢ１４内のルーティングテーブルＲＴの内容を示す図である。
図１０は、波長・パス資源の有効利用を説明する図である。
図１１は、本発明の適用によりにした１対多の通信を可能とするＷＤＭノードの構成例である。
図１２は、サブネットワークＡとサブネットワークＢ〜Ｅとの間での１対多の通信を示す図である。
図１３は、経路（パス）の物理的条件に応じた選択について説明する図である。
図１４は、図１３における経路（パス）の物理的条件に応じた選択に基づき障害時に他のパスに切り替え、通信を継続することの可能性を説明する図である。
Claims (14)
- 光波長多重（ＷＤＭ）伝送路と、
それぞれクライアントを収容する複数のサブネットワークと、
前記複数のサブネットワークのそれぞれに対応し、前記光波長多重伝送路に接続される複数のＷＤＭノードを有し、
前記複数のＷＤＭノードのそれぞれは、ＩＰアドレスで通信先が特定される宛先アドレスに従って発振波長を制御する波長変換部と、
前記通信先に繋ぐための隣接のＷＤＭノードに向かう方路にクロスコネクトするクロスコネクト部を含む
ことを特徴とするＷＤＭネットワークシステム。 - 請求項１において、
前記ＷＤＭノードのそれぞれは、前記対応するサブネットワークのＩＰアドレスと、前記サブネットワークの上位のＷＤＭノードと、パスを特定するクロスコネクトＩＤと、使用波長と、所定のパスを使用して目的のサブネットワークに到達する際、初めに主信号を送信するＷＤＭのノードの情報を格納するルーティングテーブルを備え、
前記波長変換部により制御される発振波長及び、クロスコネクトされる方路が前記ルーティングテーブルを参照して行われることを特徴とするＷＤＭネットワークシステム。 - 請求項２において、
接続要求を行うクライアントから該クライアントが収容されているサブネットワークのＩＰアドレスを通知された時に、対応するＷＤＭノードが前記ルーティングテーブルに前記サブネットワークのＩＰアドレスを登録し、
それぞれのＷＤＭノードは、隣接するＷＤＭノードと、前記ルーティングテーブルに保有するサブネットワークのＩＰアドレス情報を交換することを特徴とするＷＤＭネットワークシステム。 - 請求項１において、
波長の発振及びクロスコネクトの設定は、サブネットワークからのトラフィックの発生・消滅にともない、開始・終了及び定義・消去することを特徴とするＷＤＭネットワークシステム。 - 請求項１において、
前記波長変換部は、１のクライアントからの接続要求に対し、複数の波長に波長変換することにより１対多の通信を行うことを特徴とするＷＤＭネットワークシステム。 - 請求項２において、
前記ルーティングテーブルの前記パスを特定するクロスコネクトＩＤに複数の選択可能なパスを設定し、それぞれのパスに対するプライオリティを登録することを特徴とするＷＤＭネットワークシステム。 - 請求項６において、
前記プライオリティは、受信端側でのＷＤＭ信号の品質を基準に設定され、パスの切断又は復旧に応じて更新可能とされることを特徴とするＷＤＭネットワークシステム。 - それぞれクライアントを収容する複数のサブネットワークを光波長多重（ＷＤＭ）伝送路を通して接続するＷＤＭネットワークシステムにおいて、前記複数のサブネットワークのそれぞれに対応し、前記光波長多重伝送路に接続される複数のＷＤＭノードの各々は、
前記複数のＷＤＭノードのそれぞれは、ＩＰアドレスで通信先が特定される宛先アドレスに従って発振波長を制御する波長変換部と、
前記通信先に繋ぐための隣接のＷＤＭノードに向かう方路にクロスコネクトするクロスコネクト部を
有することを特徴とするＷＤＭノード。 - 請求項８において、
前記対応するサブネットワークのＩＰアドレスと、前記サブネットワークの上位のＷＤＭノードと、パスを特定するクロスコネクトＩＤと、使用波長と、所定のパスを使用して目的のサブネットワークに到達する際、初めに主信号を送信するＷＤＭのノードの情報を格納するルーティングテーブルを備え、
前記波長変換部により制御される発振波長及び、クロスコネクトされる方路が前記ルーティングテーブルを参照して行われることを特徴とするＷＤＭノード。 - 請求項９において、
接続要求を行うクライアントから該クライアントが収容されているサブネットワークのＩＰアドレスを通知された時に、前記ルーティングテーブルに前記サブネットワークのＩＰアドレスを登録し、
隣接するＷＤＭノードと、前記ルーティングテーブルに保有するサブネットワークのＩＰアドレス情報を交換することを特徴とするＷＤＭノード。 - 請求項８において、
前記波長変換部は、１のクライアントからの接続要求に対し、複数の波長に波長変換することにより１対多の通信を行うことを特徴とするＷＤＭノード。 - 請求項８において、
波長の発振及びクロスコネクトの設定は、サブネットワークからのトラフィックの発生・消滅にともない、開始・終了及び定義・消去することを特徴とするＷＤＭノード。 - 請求項９において、
前記ルーティングテーブルの前記パスを特定するクロスコネクトＩＤに複数の選択可能なパスを設定し、それぞれのパスに対するプライオリティを登録することを特徴とするＷＤＭノード。 - 請求項１３において、
前記プライオリティは、受信端側でのＷＤＭ信号の品質を基準に設定され、パスの切断又は復旧に応じて更新可能とされることを特徴とするＷＤＭノード。
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