JPWO2019082557A1 - リソース分配装置及びリソース分配方法 - Google Patents

Abstract

光伝送システムの通信リソースを効率的に割り当てるために、リソース分配装置は、パスを経由して対向する端局の間の通信において要求される通信リソースに基づいてパスに要求される通信リソースを求め、パスに割り当て可能な通信リソース及び求められたパスに要求される通信リソースに基づいて前記パスに割り当てる通信リソースを算出するリソース計算部と、パスに割り当てる通信リソースをパスに通信リソースを設定する通信装置に送信するインタフェースと、を備える。

Description

本発明は、リソース分配装置及びリソース分配方法に関し、特に、光伝送システムにおいて端末間の通信のためのリソースをパス毎に分配するためのリソース分配装置及びリソース分配方法に関する。

一般的な光伝送システムにおいて、ファイバ分岐型分岐装置、Optical Add/Drop Multiplexing（ＯＡＤＭ）分岐装置、さらにはSelectable ＯＡＤＭ分岐装置が開発されてきた。これらの装置は、商用化される光伝送システムの建設コストの低下に貢献する。ファイバ分岐型分岐装置は、分岐装置を経由して各端局が接続される。ＯＡＤＭ分岐装置は、光伝送システムの建設前に決定された設定に基づいて、波長帯毎に光信号を結合及び分岐（Add/Drop）する。Selectable ＯＡＤＭ分岐装置は、光スイッチを用いて、複数のAdd/Drop比率から使用する比率を選択できる。

最近では、波長選択スイッチを用いることで、光経路を波長単位で自由に切り替えられるReconfigurable ＯＡＤＭ（ＲＯＡＤＭ）分岐装置を、光伝送システムへ適用することが求められている。波長選択スイッチは、ＷＳＳ（Wavelength Selective Switch）とも呼ばれる。

本発明に関連して、特許文献１にはPassive Optical Network（ＰＯＮ）システムにおけるOptical Network Unit（ＯＮＵ）の帯域割り当て技術が記載されている。特許文献２には、光伝送システムにおいて、運用中の波長数を監視する技術が記載されている。特許文献３及び特許文献４には、ＯＡＤＭシステムの波長割り当て技術が記載されている。特許文献５には、リングネットワークにおけるＷＳＳの通過帯域の設定技術が記載されている。

特許第６０７９９０９号公報 特開２０１６−０７２８８６号公報 特表２０１３−５０１４２０号公報 特開２０１１−０９７１４６号公報 特開２０１０−０９８５４４号公報

ＷＳＳを用いたＲＯＡＤＭ分岐装置は、波長単位で経路の切り替えが可能であるため、通信容量の割り当て要求の変化に応じて、サービスの運用中に柔軟にAdd/Drop比率の変更が可能となる。一方、光伝送システムの長期間の運用に際して、光伝送システム内で伝送容量などの通信リソースの配分を最適化するための技術は確立されていない。

（発明の目的）
本発明は、光伝送システムの通信リソースを効率的に割り当てるための技術を提供することを目的とする。

本発明のリソース分配装置は、パスを経由して対向する端局の間の通信において要求される通信リソースに基づいてパスに要求される通信リソースを求め、パスに割り当て可能な通信リソース及び求められたパスに要求される通信リソースに基づいて前記パスに割り当てる通信リソースを算出するリソース計算部と、パスに割り当てる通信リソースをパスに通信リソースを設定する通信装置に送信するインタフェースと、を備える。

本発明のリソース分配方法は、パスを経由して対向する端局の間の通信において要求される通信リソースに基づいて前記パスに要求される通信リソースを求め、前記パスに割り当て可能な通信リソース及び求められた前記パスに要求される通信リソースに基づいて前記パスに割り当てる通信リソースを算出する、ことを特徴とする。

本発明のリソース分配装置及びリソース分配方法は、光伝送システムの通信リソースを効率的に割り当てるための技術を提供する。

第１の実施形態の光伝送システム１００の構成例を示すブロック図である。 端局Ａ１０１〜端局Ｄ１０４間の論理的な接続の例を示す図である。 物理的なパスへ通信デマンドを割り当てる手順の例を説明する第１の図である。 物理的なパスへ通信デマンドを割り当てる手順の例を説明する第２の図である。 物理的なパスへ通信デマンドを割り当てる手順の例を説明する第３の図である。 物理的なパスへ通信デマンドを割り当てる手順の例を説明する第４の図である。 物理的なパスへ通信デマンドを割り当てる手順の例を説明する第５の図である。 第２の実施形態の光伝送システム２００の構成例を示すブロック図である。 ＮＭＳ２５０がパスに割り当てる波長数を決定する手順の例を示すフローチャートである。 第３の実施形態の光伝送システム３００の構成例を示す図である。 端局Ａ２０１〜Ｇ２０７のユーザ毎の論理的な接続の例を示す図である。 ユーザ１の要求通信リソースの例を示す図である。 ユーザ２の要求通信リソースの例を示す図である。 ユーザ３の要求通信リソースの例を示す図である。 ユーザ４の要求通信リソースの例を示す図である。 通信リソースの再計算を説明する図である。 ユーザ１の通信リソースを通信デマンド毎に割り当てた結果を示す図である。 ユーザ２の通信リソースを通信デマンド毎に割り当てた結果を示す図である。 ユーザ３の通信リソースを通信デマンド毎に割り当てた結果を示す図である。 ユーザ４の通信リソースを通信デマンド毎に割り当てた結果を示す図である。 第４の実施形態の光伝送システム４００の構成例を示すブロック図である。

以下の実施形態では、ＲＯＡＤＭ機能を備える分岐装置を含む光伝送システムにおいて、光伝送システムの通信リソースが高い効率で利用されるようにパスの通信リソースを算出する手順及びその機能を備える装置について説明する。通信リソースの算出は、例えば、分岐装置がADD/Drop比率を設定あるいは変更する際に行われる。

（第１実施形態）
図１は、第１の実施形態の光伝送システム１００の構成例を示すブロック図である。図１は、光伝送システム１００の物理トポロジーを示す。光伝送システム１００は、端局Ａ１０１、端局Ｂ１０２、端局Ｃ１０３、端局Ｄ１０４、分岐装置１１１及び１１２を備える。端局Ａ１０１〜端局Ｄ１０４は光トランスポンダを備えた光伝送装置であり、波長分割多重（Wavelength Division Multiplexing、ＷＤＭ）信号を送受信する機能を備える。
端局Ａ１０１〜端局Ｄ１０４には、クライアント装置や他のネットワークが接続されてもよい。分岐装置１１１及び１１２は光トランスポンダ及びＲＯＡＤＭ機能を備える通信装置である。分岐装置１１１及び１１２は、端局Ａ１０１〜端局Ｄ１０４において送受信されるＷＤＭ信号を中継するとともに、ＷＤＭ信号のパスを波長毎に設定する。分岐装置１１１及び１１２は、波長選択スイッチ（Wavelength Selective Switch、ＷＳＳ）により、隣接する装置との間でAdd/Drop（合流及び分岐）する光信号を波長単位で設定する。

分岐装置１１１と端局Ａ１０１との間のパスをＰａｔｈ−１、分岐装置１１１と端局Ｂ１０２との間のパスをＰａｔｈ−２、分岐装置１１１と分岐装置１１２との間のパスをＰａｔｈ−３と呼ぶ。分岐装置１１２と端局Ｃ１０３との間のパスをＰａｔｈ−４、分岐装置１１２と端局Ｄ１０４との間のパスをＰａｔｈ−５と呼ぶ。Ｐａｔｈ−１〜Ｐａｔｈ−５として、１本又は複数の光ファイバからなる光ファイバ伝送路を用いることができる。

図２は、光伝送システム１００における端局Ａ１０１〜端局Ｄ１０４間の論理的な接続の例を示す図である。すなわち、図１が光伝送システム１００の物理的な構成に基づく端局の間の接続を示すのに対して、図２は端局の間の論理的な接続関係（論理トポロジー、以下、「トポロジー」という。）を示す。図２では、端局Ａ１０１、端局Ｂ１０２、端局Ｃ１０３、端局Ｄ１０４の４つの端局が、いずれも他の３つの端局と通信する場合があることを示す。

以下の説明では、２つの端局の間に生じる通信の要求を「通信デマンド」と呼ぶ。通信デマンドは、通信を行う２つの端局の情報及びそれらの間の接続に必要な通信リソースの情報を含む。通信リソースは、通信に必要なパラメータであり、例えばＷＤＭ信号に含まれるキャリア信号の波長毎の伝送速度や波長数であるが、これらには限定されない。図２において２つの端局の間の通信は、通信デマンドによってパス毎に設定される。

図３〜図７は、図１で示された物理的なパスへ、図２で示された通信デマンドを割り当てる手順の例を説明する第１〜第５の図である。本実施形態では、波長毎の伝送容量は１０Ｇｂｐｓ[gigabit per second]であり、必要とされる通信リソースが、多重される波長数でパス毎に示される場合を例として説明する。従って、本実施形態では通信デマンドに割り当てられる通信リソースは、波長数に比例した通信容量である。例えば、あるパスにおいて通信デマンドが要求する通信リソースが１００Ｇｂｐｓである場合には、１０波長が当該パスに割り当てられる。

以下に説明する手順は、端局Ａ１０１〜端局Ｄ１０４、分岐装置１１１及び１１２のいずれかが備える中央処理装置（central processing unit、ＣＰＵ）がプログラム（リソース分配プログラム）を実行することにより実現されてもよい。中央処理装置はコンピュータであり、算出された通信リソースの割り当て量の情報をＷＤＭ信号に多重あるいは重畳して各端局及び各分岐装置に通知する。通信リソースの割り当て量が通知された端局及び分岐装置は、当該通知に基づいて配下のパスの通信リソースを設定する。また、各分岐装置は、割り当てられた通信リソースによる通信が可能となるように、Add/dropする波長をＯＡＤＭ機能を用いて設定する。

図３〜図５には、端局の間の通信デマンド毎に、端局の間の通信が通過する光伝送システム１００のパス（物理パス）に白丸印が付されている。例えば、端局Ｂ１０２と端局Ｃ１０３との間の通信はＰａｔｈ−２、Ｐａｔｈ−３、Ｐａｔｈ−４を通過する。従って、図３では通信デマンドが「Ｂ−Ｃ」の行にあり、かつ、「Ｐａｔｈ−２」、「Ｐａｔｈ−３」又は「Ｐａｔｈ−４」の列にある欄に白丸印が付される。他の通信デマンドに対しても、同様に、通信が通過するパスの列に白丸印が付される。

光伝送システム１００の端局及び分岐装置は、いずれも、接続されたパスに、光キャリア周波数間隔が５０ＧＨｚで伝送容量が１０Ｇｂｐｓの光信号を１００波長収容できるものとする。一方、図３を参照すると、利用される通信デマンドの数が最も多い物理パス（すなわち、白丸の数が最も多い列）はＰａｔｈ−３である。このため、通信デマンドの割り当てに際して、Ｐａｔｈ−３の波長数が光伝送システム１００の通信容量のボトルネックとなると推定される。従って、最初に、Ｐａｔｈ−３の波長数の合計が１００波長となるように各パスの波長数を割り当てる。

本実施形態においては、端局Ａ１０１−端局Ｃ１０３間の通信デマンドは１００Ｇｂｐｓ（すなわち１０Ｇｂｐｓ×１０波長）、端局Ａ１０１−端局Ｄ１０４間の通信デマンドは２００Ｇｂｐｓ（すなわち１０Ｇｂｐｓ×２０波長）であるとする。また、端局Ｂ１０２−端局Ｃ１０３間の通信デマンドは４００Ｇｂｐｓ（４０波長）、端局Ｂ１０２−端局Ｄ１０４間の通信デマンドは３００Ｇｂｐｓ（３０波長）であるとする。また、当初の時点では端局Ａ１０１−端局Ｂ１０２間及び端局Ｃ１０３−端局Ｄ１０４間には通信デマンドが存在しないものとする。これらの通信リソースの要求量は例であり、実施形態を限定しない。

なお、本実施形態及び以降の実施形態では、通信デマンド、パスに割り当て可能な通信リソース、及び、実際に割り当てられる通信リソースは、２台の端局間の通信方向に関わらず同一であるとして説明する。例えば、端局Ａ１０１−端局Ｃ１０３間の通信デマンドが１００Ｇｂｐｓである場合には、端局Ａ１０１から端局Ｃ１０３の方向の通信及びその逆方向の通信が、いずれも１００Ｇｂｐｓの通信リソースを要求する。また、パスの通信リソースが１波長当たり１０Ｇｂｐｓである場合には、当該パスは双方向で１０Ｇｂｐｓの通信が可能である。通信方向により通信デマンドあるいは割り当て可能な通信リソースが異なる場合は、通信方向毎の通信デマンド及び通信リソースに基づいて通信リソースを割り当ててもよい。

図４は、通信デマンドＡ−Ｃ、Ａ−Ｄ、Ｂ−Ｃ、Ｂ−Ｄに含まれる、要求される通信リソースに基づくＰａｔｈ−３への波長数の割り当て例を示す。Ｐａｔｈ−３に対する波長の割り当て要求数の合計は１００であり、Ｐａｔｈ−３の最大波長数（１００）を超えない。従って、図４に示すように、通信デマンドＡ−Ｃ、Ａ−Ｄ、Ｂ−Ｃ、Ｂ−Ｄのそれぞれが要求する通信リソースがＰａｔｈ−３に割り当て可能である。

なお、あるパスにおいて通信デマンドが要求する波長数の合計が当該パスの通信容量（本実施形態では１００波長）を超える場合には、当該パスに割り当てられる波長数の合計が１００波長以下となるように、各通信デマンドの波長数を比例配分してもよい。また、波長数の割り当ては、通信デマンドに含まれる通信リソースの要求量のみならず、端局Ａ１０１〜端局Ｄ１０４からの要求、過去の端局の間の通信量の実績又は将来の端局の間の通信量の予測に基づいて行われてもよい。

図５は、Ｐａｔｈ−３以外のパスへの波長数の割り当て例を示す。ある端末間の通信に割り当てられるＰａｔｈ−３の波長数が決まると、当該端末間の通信の他のパスに対しても同一の量の通信リソースが割り当てられる。端局Ａ１０１−端局Ｃ１０３間の通信デマンド（通信デマンドＡ−Ｃ）に対してＰａｔｈ−３に割り当てられた波長数は１０である。従って、端局Ａ１０１−端局Ｃ１０３間の通信リソースを確保するために、Ｐａｔｈ−１及びＰａｔｈ−４には、Ｐａｔｈ−３と同じ１０波長が割り当てられる。同様に、端局Ａ１０１−端局Ｄ１０４間の通信のために、Ｐａｔｈ−１及びＰａｔｈ−５にはそれぞれ２０波長が割り当てられる。さらに、端局Ｂ１０２−端局Ｃ１０３間の通信のために、Ｐａｔｈ−２及びＰａｔｈ−４には４０波長が割り当てられ、端局Ｂ１０２−端局Ｄ１０４間の通信のために、Ｐａｔｈ−２及びＰａｔｈ−５には３０波長が割り当てられる。

図６は、図５において波長数が割り当てられなかった通信デマンドに対する波長割り当ての例を示す。図５の手順において、Ｐａｔｈ−１には合計３０波長、Ｐａｔｈ−２には合計７０波長が割り当てられた。各パスに割り当て可能な波長数は１００であるから、通信デマンドＡ−Ｂに関してはＰａｔｈ−１に７０波長、Ｐａｔｈ−２に３０波長が割り当て可能である。通信デマンド毎の各パスにおける波長割り当て数を同一とするため、図６において通信デマンドＡ−ＢのＰａｔｈ−１及びＰａｔｈ−２にはそれぞれ３０波長が割り当てられる。同様に、図５においてＰａｔｈ−４及びＰａｔｈ−５には５０波長がすでに割り当てられたため、図６において通信デマンドＣ−ＤのＰａｔｈ−４及びＰａｔｈ−５にはいずれも５０波長が割り当てられる。

図６において、Ｐａｔｈ−１には、合計６０波長しか波長が割り当てられない。一方、パスが光中継器を含む場合には、標準的な仕様で設計された光中継器の出力レベルを所定の範囲内に維持するために、当該パスの光中継器への入力信号の波長数は他のパスに設置された光増幅器の波長数と近いことが好ましい。すなわち、各パスの波長数はなるべく等しいことが好ましい。

このように、Ｐａｔｈ−１に割り当てられた波長数が割り当て可能な波長数未満である場合には、端局Ａ１０１及び分岐装置１１１は、４０波長のダミー信号を生成して、Ｐａｔｈ−１のＷＤＭ信号の波長数を１００波長としてもよい。この様子を図７に示す。４０波長のダミー信号はＰａｔｈ−１に割り当てられていない波長の光信号であり、伝送されるデータを持たない。これにより、Ｐａｔｈ−１に含まれる光中継器へ入力されるＷＤＭ信号の波長数は他のパスの波長数と同一の１００波長となる。その結果、Ｐａｔｈ−１に設置された光増幅器を他のパスで用いられる光増幅器と同一の波長数で動作させることができるため、光伝送システム１００において光増幅器の共通化を図ることができる。Ｐａｔｈ−１以外のいずれかのパスにおいても、割り当てられた波長数が割り当て可能な波長数未満である場合にはダミー信号を用いることができる。また、光増幅器を含まないパスでは、ダミー信号は用いられなくともよい。

各パスの波長数を一定とする上記の手順は、Ｐａｔｈ−１以外のパスでも行うことができる。端局Ａ１０１〜Ｄ１０４及び分岐装置１１１〜１１２は、通信デマンドの内容の変化によって波長割り当て数が変動した場合でも、ダミー信号の数を増減させて各パスの波長数の合計が１００となるようにＷＤＭ信号送信してもよい。

以上説明したように、第１の実施形態の光伝送システム１００は、パスを経由して対向する端局の間の通信において要求される通信リソースに基づいて、パスに要求される通信リソースを求める。そして、パスに割り当て可能な通信リソース及び求められたパスに要求される通信リソースに基づいて、パスに割り当てる通信リソースを算出する。その結果、光伝送システム１００は、光伝送システムの通信リソースを効率的に割り当てることを可能とする。

（第２の実施形態）
図８は、第２の実施形態の光伝送システム２００の構成例を示すブロック図である。光伝送システム２００は、第１の実施形態の光伝送システム１００と比較して、ネットワーク管理装置（Network Management System、ＮＭＳ）２５０及び端局Ａ１０１ａを備える点で相違する。光伝送システム２００も、リソース分配システムと呼ぶことができる。

ＮＭＳ２５０はサーバ装置であり、端局Ａ１０１ａ、端局Ｂ１０２、端局Ｃ１０３、端局Ｄ１０４、分岐装置１１１及び１１２と通信が可能なように接続される。本実施形態では、ＮＭＳ２５０と端局Ｂ１０２、端局Ｃ１０３、端局Ｄ１０４、分岐装置１１１及び１１２とは端局Ａ１０１ａを介して接続される。ＮＭＳ２５０は、端局Ａ１０１ａを制御できるとともに、光伝送システム２００を介して端局Ｂ１０２〜端局Ｄ１０４をも制御できる。例えば、ＮＭＳ２５０は、端局の間の通信デマンドを外部あるいは光伝送システム２００の内部から取得する機能を備える。また、ＮＭＳ２５０は、端局Ａ１０１ａ、端局Ｂ１０２、端局Ｃ１０３、端局Ｄ１０４、分岐装置１１１及び１１２に対して、第１の実施形態で説明した手順によって通信デマンド毎にパスの通信容量を設定する機能を備える。

ＮＭＳ２５０は、インタフェース（ＩＮＦ）２５１及び制御部（ＣＯＮＴ）２５２を備える。インタフェース２５１は、端局Ａ１０１ａのインタフェース１２１との間の通信インタフェースである。制御部２５２は、ＣＰＵ及びメモリを備える。制御部２５２のＣＰＵは、メモリに記憶されたリソース分配プログラムを実行することで、以下に説明する通信リソースの割り当てを行う。

端局Ａ１０１ａは、インタフェース（ＩＮＦ）１２１、制御部（ＣＯＮＴ）１２２及び光トランスポンダ（ＴＸ／ＲＸ）１２３を備える。インタフェース１２１は、ＮＭＳ２５０のインタフェース２５１に接続される。インタフェース１２１とインタフェース２５１とは、例えば、ＩＰ（Internet Protocol）網、専用線、あるいは保守ネットワークによって接続される。

制御部１２２は、インタフェース１２１と光トランスポンダ１２３との間を接続するとともに、インタフェース１２１が受信した信号及び光トランスポンダ１２３が受信した信号に基づいて端局Ａ１０１ａを制御する。光トランスポンダ１２３は、分岐装置１１１に接続される光伝送路（Ｐａｔｈ−１）とのインタフェースである。端局Ａ１０１ａと端局Ｂ１０２〜端局Ｄ１０４との間では、主信号に加えて制御信号が送受信される。制御信号は、通信リソースの割り当てを端局Ａ１０１ａから他の端局及び分岐装置に通知するために用いられる。制御信号は端局Ａ１０１ａと他の端局との間で送受信されるＷＤＭ信号に多重され、あるいは重畳されて伝送される。例えば、制御信号は、保守のために確保された波長の光信号によって伝送されてもよい。あるいは、制御信号は、ＷＤＭ信号に含まれるキャリア信号の一部又は全部の振幅を強度変調することで伝送されてもよい。

図９は、ＮＭＳ２５０がパスに割り当てる波長数を決定する手順の例を示すフローチャートである。ＮＭＳ２５０は、通信デマンドを取得する（図９のステップＳ０１）。通信デマンドは、通信を行う両端の端局の情報及びその通信において要求される通信リソースの情報を含む。光伝送システム２００の管理者は、ＮＭＳ２５０又は端局Ａ１０１〜端局Ｄ１０４に通信デマンドをデータとして入力してもよい。ＮＭＳ２５０は端局Ａ１０１〜端局Ｄ１０４と通信し、各端局が生成あるいは取得して保持している通信デマンドを収集してもよい。さらに、ＮＭＳ２５０は、通信デマンドが格納されたデータベースにアクセスし、そのデータベースから通信デマンドを取得してもよい。データベースは、光伝送システム２００を構成する装置のいずれか、あるいはＮＭＳ２５０と通信可能な位置に置かれる。ＮＭＳ２５０は、取得した複数の通信デマンドを結合して、新たな通信デマンドを生成してもよい。

ＮＭＳ２５０は、通信デマンド毎に、その通信デマンドにおいて利用されるパスを求め（ステップＳ０２）、最も多くの通信デマンドによって利用されるパスを選択する（ステップＳ０３）。ＮＭＳ２５０は、通信デマンドに含まれる通信リソースの要求量に基づいて、選択されたパスに要求される通信リソースを、通信デマンド毎に算出する（ステップＳ０４）。ＮＭＳ２５０は、算出した通信リソースを、選択したパスに設定する（ステップＳ０５）。ステップＳ０５において、算出された通信リソースの和がパスに割り当て可能な通信容量を超える場合は、当該パスにおける通信リソースの和が割り当て可能な通信容量以下となるように、当該パスに割り当てる通信リソースを通信デマンド毎に再算出する。

そして、同一の通信デマンドに対しては、選択したパスと同一の通信容量の通信リソースを他のパスにも設定する（ステップＳ０６）。その後、選択されたパスを利用しない通信デマンドの通信リソースをパス毎に割り当てる（ステップＳ０７）。各パスの通信リソースは、ステップＳ０５〜Ｓ０６で割り当てられた通信リソースの合計が、当該パスで利用可能な通信リソースの上限を超えないように設定される。

このような構成及び機能を備える光伝送システム２００は、リソース分配システムと呼ぶことができる。また、ＮＭＳ２５０及び同等の機能を備える装置は、リソース分配装置と呼ぶことができる。リソース分配装置は、リソース分配方法を実行する。制御部２５２は、リソース計算手段を担う。リソース計算手段は、パスを経由して対向する端局の間の通信において要求される通信リソースに基づいて、パスに要求される通信リソースを求める。リソース計算手段は、さらに、パスに割り当て可能な通信リソース及び求められたパスに要求される通信リソースに基づいて、パスに割り当てる通信リソースを算出する。

また、制御部２５２の機能は、端局Ａ１０１ａの制御部１２２に備えられてもよい。そして、このような端局Ａ１０１ａの機能は、端局Ｂ１０２〜端局Ｄ１０４のいずれかが備えていてもよい。

（第１及び第２の実施形態の変形例）
第１及び第２の実施形態では、通信リソースとして、各パスに１０Ｇｂｐｓの光信号を１００波長割り当て可能である場合について説明した。しかし、通信リソースの割り当てはこれには限られず、パスの通信容量に関連するさらに他のパラメータが考慮された値（通信量の指標値）を用いて各パスに通信リソースを割り当ててもよい。

例えば、通信デマンドに基づくパス毎の通信リソースの算出には、当該パスが利用可能な光ファイバの本数、それぞれの光ファイバに多重可能な波長数及びそれぞれの波長の光信号の伝送速度が独立に考慮されてもよい。各パスの通信リソースは、各端局及び各分岐装置が備える光トランスポンダの変調方式及び誤り訂正能力、並びに、接続されるパスの光ファイバの伝送ペナルティを考慮したパワーバジェットに応じて設定されてもよい。また、パス毎の通信リソースには光ファイバ毎の障害の有無の情報が含まれてもよい。例えば、障害が発生している光ファイバの本数を、利用可能なファイバの本数から除いてもよい。これらのパラメータを総合して数値化した値を各パスに割り当て可能な通信リソースの指標値として用い、通信デマンドに基づく通信リソースの要求値が各パスの指標値を超えないように通信リソースが分配されてもよい。

あるいは、パス毎の光ファイバの本数、光ファイバ毎に割り当て可能な波長数及び各波長の伝送速度をパラメータとして、通信デマンドが最も充足される最適化問題を解くことで、各パスの通信リソースが算出されてもよい。

さらに、通信デマンド毎に優先度が設定されてもよい。例えば、あるパスにおいて要求される通信リソースの総和が、パスが利用可能な通信リソースを超える場合、優先順位のより低い通信デマンドに割り当てる通信リソースを削減することで、通信リソースの総和を減少させてもよい。あるいは、優先度の高さに比例したパラメータを用いて、通信リソースをパラメータの値に基づいて比例配分してもよい。

また、同一の端末間を結ぶ通信デマンドであっても、通信を利用するユーザやアプリケーションが異なる場合には同一の端末間で異なる通信デマンドが用いられてもよい。ユーザやアプリケーション毎に通信デマンドを生成することで、ユーザ毎、あるいはアプリケーション毎に異なる通信容量や優先度を設定できる。その結果、詳細なサービスレベルに基づく通信リソースの設定が可能となる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態では、複数のユーザが物理的なネットワークを共用する場合の通信リソースの配分例について説明する。

図１０は、第３の実施形態の光伝送システム３００の構成例を示す図である。光伝送システム３００は、端局Ａ２０１、端局Ｂ２０２、端局Ｃ２０３、端局Ｄ２０４、端局Ｅ２０５、端局Ｆ２０６、端局Ｇ２０７を備える。光伝送システム３００は、さらに、分岐装置２１１〜２１５を備える。端局Ａ２０１〜端局Ｇ２０７は光伝送装置であり、接続された分岐装置との間でＷＤＭ信号を送受信する光トランスポンダを備える。分岐装置２１１〜２１５は光トランスポンダ及びＲＯＡＤＭ機能を備える分岐装置であり、隣接する端局及び分岐装置との間でＷＤＭ信号を送受信する。端局Ａ２０１〜端局Ｇ２０７と分岐装置との間、及び、分岐装置相互間は図１０に示されるようにパス（Ｐａｔｈ−１１〜Ｐａｔｈ−２１）で接続される。なお、光伝送システム３００は、第２の実施形態で説明したＮＭＳ２５０を備えてもよい。この場合、端局Ａ２０１〜Ｇ２０７の少なくとも１つは、第２の実施形態の端局Ａ１０１ａと同様の機能及び構成を備え、ＮＭＳ２５０と接続される。

図１１は、光伝送システム３００における、端局Ａ２０１〜Ｇ２０７のユーザ毎の論理的な接続関係（トポロジー）の例を示す図である。図１１のユーザ２、３、４のＡ〜Ｇはユーザ１の端局Ａ２０１〜端局Ｇ２０７に対応する。図１１は、通信を行う端局の組み合わせがユーザ１〜ユーザ４で異なることを示す。トポロジーはユーザ毎に独立して設定され、あるユーザのトポロジーは他のユーザのトポロジーに影響を与えない。ユーザ１は、端局Ａ２０１、端局Ｂ２０２、端局Ｃ２０３、端局Ｅ２０５、端局Ｇ２０７を相互に接続する通信を利用する。ユーザ２は、端局Ａ２０１、端局Ｃ２０３、端局Ｄ２０４、端局Ｆ２０６、端局Ｇ２０７を相互に接続する通信を利用する。ユーザ３は、端局Ａ２０１、端局Ｂ２０２、端局Ｄ２０４を相互に接続する通信を利用する。ユーザ４は、端局Ｄ２０４、端局Ｆ２０６、端局Ｇ２０７を相互に接続する通信を利用する。

図１１に示されたトポロジーを持つユーザ１〜４が、図１０の光伝送システム３００を同時に使用する場合の、Ｐａｔｈ−１１〜Ｐａｔｈ−２１への通信リソースの割り当てについて説明する。本実施形態では、まず、第１の実施形態で説明した手順により、必要とされる通信リソースを各パスに割り当てる手順をユーザ毎に実行する。その後、必要とされる通信リソースの全ユーザの合計をパス毎に求め、パス毎の通信リソースが、パスの通信容量を超えないように、通信リソースの割り当て量が算出される。

図１２〜図１５は、各ユーザの通信デマンドに基づいて要求される通信リソースの例を示す図である。図１２〜図１５の数値は、各パスに要求される通信リソースであり、本実施形態では単位はＧｂｐｓで表される通信容量である。本実施形態では、ユーザ１及びユーザ２の通信デマンドは、いずれの端末間も１０Ｇｂｐｓの通信リソースを要求する場合を例として説明する。ユーザ３の通信デマンドが要求する通信リソースはいずれの端末間の通信も２０Ｇｂｐｓであり、ユーザ４の通信デマンドが要求する通信リソースはいずれの端末間の通信も１５Ｇｂｐｓであるとする。また、本実施形態では、各パスに割り当て可能な通信リソースは１２０Ｇｂｐｓであるとする。ただし、パスの通信リソースに対応する通信容量は、通信デマンド毎に異なっていてもよい。また、パスに割り当て可能な通信リソースはパス毎に異なっていてもよい。

図１２は、ユーザ１の要求通信リソースの例を示す図である。ユーザ１は、端局Ａ２０１、端局Ｂ２０２、端局Ｃ２０３、端局Ｅ２０５、端局Ｇ２０７を相互に接続するため、対応する接続の行に「１０」（Ｇｂｐｓ）と記載される。例えば、端局Ａと端局Ｃとを結ぶパスはＰａｔｈ−１１、１３、１４であるので、「Ａ−Ｃ」の行の「１１」、「１３」、「１４」の列に「１０」が記入される。通信が行われない端局の組み合わせの行は、網掛けで示される。

図１３は、ユーザ２の要求通信リソースの例を示す図である。ユーザ２は、端局Ａ２０１、端局Ｃ２０３、端局Ｄ２０４、端局Ｆ２０６、端局Ｇ２０７を相互に接続するため、図１３の対応する接続の行に「１０」（Ｇｂｐｓ）と記載される。ユーザ３については図１４に、接続される端局の間の通信に必要な通信リソースが「２０」（Ｇｂｐｓ）と記載される。ユーザ４については図１５に、接続される端局の間の通信に必要な通信リソースが「１５」（Ｇｂｐｓ）と記載される。図１２〜図１５の最も下の行には、各ユーザが要求する通信リソースのパス毎の合計が示される。

図１２〜図１５では、各ユーザが要求する通信リソースのパス毎の合計は、パスの最大伝送容量は１２０Ｇｂｐｓを超えない。このため、図１２〜図１５の要求値をそのまま用いて、以下に説明する通信リソースの再割り当てを行うことができる。しかし、要求される通信リソースが１２０Ｇｂｐｓを超えたユーザがある場合は、あらかじめ、当該ユーザにおいて、第１及び第２の実施形態で説明した手順により通信リソースの再計算を行ってもよい。

図１６は、通信リソースの再計算を説明する図である。図１６の上図（ａ）では、図１２〜図１５の再下段の通信リソースの値が転記され、光伝送システム２００として要求される通信リソースが「システム合計」の行に記載される。Ｐａｔｈ−１３、１５、１７及び１９に対する要求伝送容量はそれぞれ１４０Ｇｂｐｓ、１６０Ｇｂｐｓ、１５０Ｇｂｐｓ及び１３０Ｇｂｐｓである。各パスの最大伝送容量が１２０Ｇｂｐｓであるため、上記のパスへの要求伝送容量は割り当て可能な容量を超えてしまう。そこで、本実施形態では、最も要求伝送容量が大きいＰａｔｈ−１５に割り当てる通信リソースが１２０Ｇｂｐｓとなるように、Ｐａｔｈ−１５を使用するユーザ１〜ユーザ３に割り当てる通信リソースを１２０÷１６０＝３／４倍に削減するように再計算を行う。再計算により削減された通信リソースが、各ユーザの通信リソースの合計値として割り当てられる。

図１６の下図（ｂ）は、割り当て後の各ユーザのパス毎の通信リソースの合計値を示す。本実施形態では、ユーザ１〜ユーザ３に割り当てられる通信リソースが再計算により３／４倍に削減されたため、下図において、ユーザ１〜３の数値はいずれも上図の数値の３／４となった。その結果、Ｐａｔｈ−１５の通信リソースの割り当て量は１２０Ｇｂｐｓ、Ｐａｔｈ−１７の通信リソースの割り当て量も１２０Ｇｂｐｓとなる。他のパスへの割り当て量も１２０Ｇｂｐｓ以下であるため、図１６の下図（ｂ）に基づいて通信リソースが各ユーザのパスに割り当てられる。ユーザ４はＰａｔｈ−１５を利用しないため、パス毎の通信リソースの割り当て量の合計は３０Ｇｂｐｓで変わらない。

図１７〜図２０は、図１６の下図（ｂ）に基づき、各ユーザの通信リソースを通信デマンド毎に割り当てた結果を示す図である。図１７〜図１９に示されるユーザ１〜ユーザ３への割り当て量は、図１２〜図１４と比較して、３／４倍になっている。図２０に示されるユーザ４への割り当て量は、図１５と同様である。

上述のように、第３の実施形態の光伝送システム３００では、ユーザのトポロジーが重複する場合でも、ユーザ毎の通信リソースの合計がパスに割り当て可能な通信リソースを超えないように各パスの通信リソースが算出される。その結果、第３の実施形態の光伝送システム３００も、光伝送システムの通信リソースを効率的に割り当てることを可能とする。

（第４の実施形態）
第３の実施形態では、直線状に接続された分岐装置２１１〜２１５に端局Ａ２０１〜Ｇ２０７が接続された構成を説明した。このような構成の光伝送システムは、例えば、各端局が陸上に設置され各分岐装置が海底に設置された海底ケーブルシステムに適用されることがある。しかし、分岐装置の接続形態はこれらに限定されない。

図２１は、第４の実施形態の光伝送システム４００の構成例を示すブロック図である。
分岐装置３０１〜３０４は第１のリングネットワーク３１０を形成し、分岐装置３０４〜３０７は第２のリングネットワーク３２０を形成する。分岐装置３０４は、第１及び第２のリングネットワークの両方に属する。このような構成の光伝送システムは、例えば陸上の光伝送システムに適用されることがある。

分岐装置３０１〜３０７は光トランスポンダを備えるＲＯＡＤＭ装置である。図２１では分岐装置３０１〜３０３及び分岐装置３０５〜３０７にはそれぞれ１台の端局（端局Ａ２０１〜端局Ｆ２０６）が接続される。端局Ａ２０１〜端局Ｆ２０６には、クライアント装置や他のネットワークが接続されてもよい。分岐装置３０１〜３０７は、それぞれ、複数の端局を接続してもよい。図２１では、端局Ａ２０１にＮＭＳ２５０が接続される。端局Ａ２０１は、第２の実施形態の端局Ａ１０１ａと同様のインタフェース１２１、制御部１２２及び光トランスポンダ１２３を備える。

ＮＭＳ２５０は、第２の実施形態と同様に、端局の間の通信デマンドに基づいて、端局と分岐装置との間のパス及び分岐装置間のパスに割り当てる通信リソースを算出する。ＮＭＳ２５０は、算出された通信リソースを端局Ａ２０１〜Ｆ２０６及び分岐装置３０１〜３０７に通知する。端局Ａ２０１〜Ｆ２０６及び分岐装置３０１〜３０７は、ＮＭＳ２５０から通知された通信リソースを、各パスに設定する。

光伝送システム４００においても、第３の実施形態の光伝送システム３００と同様に、ユーザ毎の論理トポロジーに基づいてユーザ毎に通信デマンドを作成してもよい。この場合、ユーザ毎の通信デマンドに基づく各パスの通信リソースの要求量の和が各パスに割り当て可能な通信容量を超えないように、各パスの通信リソースが設定される。

すなわち、第３の実施形態と同様に、第４の実施形態の光伝送システム４００も、ユーザ毎の通信デマンドに基づいてパスに割り当てる通信リソースを算出することで、光伝送システムの通信リソースの効率的な割り当てが可能となる。

以上の各実施形態においてプログラムが用いられる場合は、プログラムは、固定された一時的でない記録媒体に記録される。記録媒体としては半導体メモリ又は固定磁気ディスク装置が用いられるが、これらには限定されない。なお、本発明の実施形態は以下の付記のようにも記載されうるが、それらには限定されない。
（付記１）
パスを経由して対向する端局の間の通信において要求される通信リソースに基づいて前記パスに要求される通信リソースを求め、前記パスに割り当て可能な通信リソース及び求められた前記パスに要求される通信リソースに基づいて前記パスに割り当てる通信リソースを算出するリソース計算手段と、
前記パスに割り当てる通信リソースを前記パスに通信リソースを設定する通信装置に送信するインタフェースと、
を備えるリソース分配装置。
（付記２）
前記リソース計算手段は、前記端局及び前記通信装置のうち、隣接する通信装置の間のパス毎に割り当てる通信リソースを算出する、付記１に記載されたリソース分配装置。
（付記３）
前記リソース計算手段は、前記パスに割り当てる通信リソースを前記対向する端局の組毎に求める、付記１又は２に記載されたリソース分配装置。
（付記４）
前記リソース計算手段は、前記対向する端局の組毎に求めた前記パスに割り当てる通信リソースの和が最も大きいパスにおいて、前記パスに要求される通信リソース及び前記パスに割り当て可能な通信リソースに基づいて、前記パスに割り当てる通信リソースの和が最も大きいパスに割り当てる通信リソースを算出する、付記３に記載されたリソース分配装置。
（付記５）
前記リソース計算手段は、前記対向する端局の組毎に、前記通信が経由する全てのパスに同一の通信リソースを割り当てる、付記３又は４に記載されたリソース分配装置。
（付記６）
前記リソース計算手段は、いずれかのパスに割り当てられた通信リソースが前記いずれかのパスに割り当て可能な通信リソース未満である場合には、前記いずれかのパスにダミー信号を割り当てる、付記１乃至５のいずれかに記載されたリソース分配装置。
（付記７）
前記リソース計算手段は、
前記端局の接続関係を示す論理トポロジー毎に、前記端局の間の通信が経由するパスの通信リソースを割り当て、
前記論理トポロジー毎に割り当てられた前記通信リソースの量の前記パス毎の和が前記パスに割り当て可能な通信リソースの量を超えないように前記通信リソースを割り当てる、付記１乃至６のいずれかに記載されたリソース分配装置。
（付記８）
複数の端局と、
前記複数の端局の少なくとも１つに接続された付記１乃至７のいずれかに記載されたリソース分配装置と、
前記端局の間のパスに通信リソースを設定する通信装置と、
を備えるリソース分配システム。
（付記９）
パスを経由して対向する端局の間の通信において要求される通信リソースに基づいて前記パスに要求される通信リソースを求め、
前記パスに割り当て可能な通信リソース及び求められた前記パスに要求される通信リソースに基づいて前記パスに割り当てる通信リソースを算出する、
リソース分配方法。
（付記１０）
前記パスに通信リソースを設定する通信装置及び前記端局のうち、隣接する前記通信装置及び前記端局の間のパス毎に、前記パスに割り当てる通信リソースを算出することを含む、付記９に記載されたリソース分配方法。
（付記１１）
前記パスに割り当てる通信リソースを前記対向する端局の組毎に求めることを含む、付記９又は１０に記載されたリソース分配方法。
（付記１２）
前記対向する端局の組毎に求めた前記パスに割り当てる通信リソースの和が最も大きいパスにおいて、前記パスに要求される通信リソース及び前記パスに割り当て可能な通信リソースに基づいて、前記パスに割り当てる通信リソースの和が最も大きいパスに割り当てる通信リソースを算出する、付記１１に記載されたリソース分配方法。
（付記１３）
前記対向する端局の組毎に、前記通信が経由する全てのパスに同一の通信リソースを割り当てる、付記１１又は１２に記載されたリソース分配方法。
（付記１４）
リソース分配装置のコンピュータに、
パスを経由して対向する端局の間の通信において要求される通信リソースに基づいて前記パスに要求される通信リソースを求める手順、
前記パスに割り当て可能な通信リソース及び求められた前記パスに要求される通信リソースに基づいて前記パスに割り当てる通信リソースを算出する手順、
前記パスに割り当てる通信リソースを前記パスに通信リソースを設定する通信装置に送信する手順、
を実行させるためのリソース分配プログラム。

以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記の実施形態に限定されない。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。

また、それぞれの実施形態に記載された構成は、必ずしも互いに排他的なものではない。本発明の作用及び効果は、上述の実施形態の全部又は一部を組み合わせた構成によって実現されてもよい。

この出願は、２０１７年１０月２７日に出願された日本出願特願２０１７−２０８２０９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 光伝送システム
１０１〜１０４ 端局Ａ〜Ｄ
１０１ａ 端局Ａ
１１１、１１２ 分岐装置
１２１ インタフェース
１２２ 制御部
１２３ 光トランスポンダ
２００ 光伝送システム
２０１〜２０７ 端局Ａ〜Ｇ
２１１〜２１５ 分岐装置
２５０ ネットワーク管理装置
２５１ インタフェース
２５２ 制御部
３００ 光伝送システム
３０１〜３０７ 分岐装置
３１０ 第１のリングネットワーク
３２０ 第２のリングネットワーク
４００ 光伝送システム

Claims (14)

1. パスを経由して対向する端局の間の通信において要求される通信リソースに基づいて前記パスに要求される通信リソースを求め、前記パスに割り当て可能な通信リソース及び求められた前記パスに要求される通信リソースに基づいて前記パスに割り当てる通信リソースを算出するリソース計算手段と、
   前記パスに割り当てる通信リソースを前記パスに通信リソースを設定する通信装置に送信するインタフェースと、
   を備えるリソース分配装置。
2. 前記リソース計算手段は、前記端局及び前記通信装置のうち、隣接する通信装置の間のパス毎に割り当てる通信リソースを算出する、請求項１に記載されたリソース分配装置。
3. 前記リソース計算手段は、前記パスに割り当てる通信リソースを前記対向する端局の組毎に求める、請求項１又は２に記載されたリソース分配装置。
4. 前記リソース計算手段は、前記対向する端局の組毎に求めた前記パスに割り当てる通信リソースの和が最も大きいパスにおいて、前記パスに要求される通信リソース及び前記パスに割り当て可能な通信リソースに基づいて、前記パスに割り当てる通信リソースの和が最も大きいパスに割り当てる通信リソースを算出する、請求項３に記載されたリソース分配装置。
5. 前記リソース計算手段は、前記対向する端局の組毎に、前記通信が経由する全てのパスに同一の通信リソースを割り当てる、請求項３又は４に記載されたリソース分配装置。
6. 前記リソース計算手段は、いずれかのパスに割り当てられた通信リソースが前記いずれかのパスに割り当て可能な通信リソース未満である場合には、前記いずれかのパスにダミー信号を割り当てる、請求項１乃至５のいずれかに記載されたリソース分配装置。
7. 前記リソース計算手段は、
   前記端局の接続関係を示す論理トポロジー毎に、前記端局の間の通信が経由するパスの通信リソースを割り当て、
   前記論理トポロジー毎に割り当てられた前記通信リソースの量の前記パス毎の和が前記パスに割り当て可能な通信リソースの量を超えないように前記通信リソースを割り当てる、請求項１乃至６のいずれかに記載されたリソース分配装置。
8. 複数の端局と、
   前記複数の端局の少なくとも１つに接続された請求項１乃至７のいずれかに記載されたリソース分配装置と、
   前記端局の間のパスに通信リソースを設定する通信装置と、
   を備えるリソース分配システム。
9. パスを経由して対向する端局の間の通信において要求される通信リソースに基づいて前記パスに要求される通信リソースを求め、
   前記パスに割り当て可能な通信リソース及び求められた前記パスに要求される通信リソースに基づいて前記パスに割り当てる通信リソースを算出する、
   リソース分配方法。
10. 前記パスに通信リソースを設定する通信装置及び前記端局のうち、隣接する前記通信装置及び前記端局の間のパス毎に、前記パスに割り当てる通信リソースを算出することを含む、請求項９に記載されたリソース分配方法。
11. 前記パスに割り当てる通信リソースを前記対向する端局の組毎に求めることを含む、請求項９又は１０に記載されたリソース分配方法。
12. 前記対向する端局の組毎に求めた前記パスに割り当てる通信リソースの和が最も大きいパスにおいて、前記パスに要求される通信リソース及び前記パスに割り当て可能な通信リソースに基づいて、前記パスに割り当てる通信リソースの和が最も大きいパスに割り当てる通信リソースを算出する、請求項１１に記載されたリソース分配方法。
13. 前記対向する端局の組毎に、前記通信が経由する全てのパスに同一の通信リソースを割り当てる、請求項１１又は１２に記載されたリソース分配方法。
14. リソース分配装置のコンピュータに、
    パスを経由して対向する端局の間の通信において要求される通信リソースに基づいて前記パスに要求される通信リソースを求める手順、
    前記パスに割り当て可能な通信リソース及び求められた前記パスに要求される通信リソースに基づいて前記パスに割り当てる通信リソースを算出する手順、
    前記パスに割り当てる通信リソースを前記パスに通信リソースを設定する通信装置に送信する手順、を実行させるためのリソース分配プログラム
    を記録した記録媒体。

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