WO2022153353A1 - 光伝送システム、オーケストレータ、制御方法、及び、制御プログラム - Google Patents

光伝送システム、オーケストレータ、制御方法、及び、制御プログラム Download PDF

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武 井上
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Definitions

  • the optical transport network is automatically based on this information. It needs to be optimally controlled.
  • the ACK receiving unit 13 is connected to each station 30 and has a function of receiving a setting completion response of setting information from each station 30 to the optical NW device. That is, the ACK receiving unit 13 is a functional unit that receives an ACK indicating that the setting information for the optical NW device has been set from each station 30.
  • the optical transport NW status monitoring / management unit 19 has a function of updating stored information when an optical path is added / deleted.
  • the optical transport NW status monitoring / management unit 19 is connected to the optical transmission line measurement unit of each station 30, receives transmission line information regarding the state / margin of the transmission line on a regular basis, and can sequentially update the transmission line information. It has a function to store in.
  • the station 30 is a node that constitutes the optical transport network 300.
  • FIG. 3 is a diagram showing a functional block configuration of the station 30.
  • the station 30 includes a result receiving unit 31, a control unit 32, an optical NW device 33, an ACK transmitting unit 34, and an optical transmission line measuring unit 35.
  • the orchestrator 10 performs multi-flow by selecting one optical path in the 400 Gbps band in the section where the target data can be transmitted and selecting four optical paths in the 100 Gbps band in the section where the target data cannot be transmitted (Fig.). 6 (a)).
  • Step S109 At each station 30, the result receiving unit 31 receives the above setting information and transmits it to the control unit 32.
  • Step S112 In the orchestrator 10, the ACK receiving unit 13 receives the ACK from the station 30 and transmits it to the scheduler unit 15.

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Abstract

オーケストレータ１０は、第１の計算機５０Ａから通信要件を受信する通信要求受信部１１と、前記通信要件と光トランスポートネットワーク３００の光伝送路の状態とに基づき通信に用いる光パスを決定し、前記光パスを構築するために複数のノード３０の各光ネットワーク装置に設定される設定情報をそれぞれ計算する光トランスポートNW設計部１６と、前記各光ネットワーク装置への設定情報を前記複数のノード３０へそれぞれ送信する結果出力・送信部１４と、前記複数のノード３０から前記設定情報の設定完了応答を受信した後に前記設定完了通知を前記第１の計算機５０Ａへ送信するACK送信部１２と、を備える。

Description

光伝送システム、オーケストレータ、制御方法、及び、制御プログラム
　本発明は、光伝送システム、オーケストレータ、制御方法、及び、制御プログラムに関する。
　第五世代通信システムの普及に伴い、高負荷なデータ処理を行うキャリアエッジコンピューティングの展開が期待されており、地理的に分散した計算機間で様々な通信要件を持つ通信要求が発生することが予想される。そこで、計算機からの通信要件に応じて、光トランスポートネットワークを自動的に最適な構成に設定・制御可能な技術が必要となる。
　その一方で近年では、光伝送用のデジタル信号処理回路（DSP：Digital Signal Processing）の高性能化に伴い、伝送性能に関する設定パラメータが増加し、伝送モードが多様化する傾向にある。この点、光トランスポートネットワークの設定・制御をベンダ非依存で行う技術として、TAI（Transponder Abstraction Interface）と称されるAPI（Application Programming Interface）が提案されている。また、伝送性能に関する複数のパラメータの組み合わせにより定められる伝送モードの中から最適な伝送モードを選択する技術が提案されている。
WO2020/031514 A1
M. Jinno、外６名、"Distance-adaptive spectrum resource allocation in spectrum-sliced elastic optical path network"、in IEEE Communications Magazine、vol.48、no.8、2010年、p.138-p.145
　しかしながら、特許文献１及び非特許文献１に開示された従来技術では、上位レイヤに位置する計算機からの通信要件に基づき、下位レイヤの光トランスポートネットワークを自動的に最適制御できず、光伝送路の状態の把握や光トランスポートネットワークの設定・制御を人手で行う必要があった。
　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、地理的に分散した計算機からの通信要件に応じて光トランスポートネットワークを人手によらず自動的に最適制御可能な技術を提供することである。
　本発明の一態様の光伝送システムは、光トランスポートネットワークを構成する複数のノードと、前記光トランスポートネットワークを介して通信を行う第１の計算機及び第２の計算機と、前記複数のノードと前記第１の計算機及び前記第２の計算機とに接続されたオーケストレータと、を備えた光伝送システムにおいて、前記第１の計算機は、前記第２の計算機との通信に関する通信要件を前記オーケストレータへ送信する送信部と、前記オーケストレータから前記光トランスポートネットワークで構築された光パスの設定完了通知を受信する受信部と、を備え、前記オーケストレータは、前記第１の計算機から前記通信要件を受信する受信部と、前記通信要件と前記光トランスポートネットワークの光伝送路の状態とに基づき前記通信に用いる光パスを決定し、前記光パスを構築するために前記複数のノードの各光ネットワーク装置に設定される設定情報をそれぞれ計算する計算部と、前記各光ネットワーク装置への設定情報を前記複数のノードへそれぞれ送信する送信部と、前記複数のノードから前記設定情報の設定完了応答を受信した後に前記設定完了通知を前記第１の計算機へ送信する送信部と、を備え、前記複数のノードは、それぞれ、前記光トランスポートネットワークの光伝送路の状態を計測して前記オーケストレータへ送信する計測部と、前記オーケストレータから自ノードの光ネットワーク装置への設定情報を受信する受信部と、前記設定情報を自ノードの光ネットワーク装置に設定する設定部と、前記設定情報の設定を完了した後に前記設定完了応答を前記オーケストレータへ送信する送信部と、を備える。
　本発明の一態様のオーケストレータは、光トランスポートネットワークを構成する複数のノードと前記光トランスポートネットワークを介して通信を行う第１の計算機及び第２の計算機とに接続されたオーケストレータにおいて、前記第１の計算機から前記第２の計算機との通信に関する通信要件を受信する受信部と、前記通信要件と前記光トランスポートネットワークの光伝送路の状態とに基づき前記通信に用いる光パスを決定し、前記光パスを構築するために前記複数のノードの各光ネットワーク装置に設定される設定情報をそれぞれ計算する計算部と、前記各光ネットワーク装置への設定情報を前記複数のノードへそれぞれ送信する送信部と、を備える。
　本発明の一態様の制御方法は、光トランスポートネットワークを構成する複数のノードと、前記光トランスポートネットワークを介して通信を行う第１の計算機及び第２の計算機と、前記複数のノードと前記第１の計算機及び前記第２の計算機とに接続されたオーケストレータと、で行う、光トランスポートネットワークの制御方法において、前記第１の計算機が、前記第２の計算機との通信に関する通信要件を前記オーケストレータへ送信し、前記オーケストレータが、前記第１の計算機から前記通信要件を受信し、前記通信要件と前記光トランスポートネットワークの光伝送路の状態とに基づき前記通信に用いる光パスを決定し、前記光パスを構築するために前記複数のノードの各光ネットワーク装置に設定される設定情報をそれぞれ計算し、前記各光ネットワーク装置への設定情報を前記複数のノードへそれぞれ送信し、前記複数のノードが、それぞれ、前記オーケストレータから自ノードの光ネットワーク装置への設定情報を受信し、前記設定情報を自ノードの光ネットワーク装置に設定し、前記設定情報の設定を完了した後に前記設定情報の設定完了応答を前記オーケストレータへ送信し、前記オーケストレータが、前記複数のノードから前記設定完了応答を受信した後に前記光トランスポートネットワークで構築された光パスの設定完了通知を前記第１の計算機へ送信し、前記第１の計算機が、前記オーケストレータから前記設定完了通知を受信する。
　本発明の一態様の制御方法は、光トランスポートネットワークを構成する複数のノードと前記光トランスポートネットワークを介して通信を行う第１の計算機及び第２の計算機とに接続されたオーケストレータで行う光トランスポートネットワークの制御方法において、前記第１の計算機から前記第２の計算機との通信に関する通信要件を受信し、前記通信要件と前記光トランスポートネットワークの光伝送路の状態とに基づき前記通信に用いる光パスを決定し、前記光パスを構築するために前記複数のノードの各光ネットワーク装置に設定される設定情報をそれぞれ計算し、前記各光ネットワーク装置への設定情報を前記複数のノードへそれぞれ送信する。
　本発明の一態様の制御プログラムは、上記制御方法をコンピュータに実行させる。
　本発明によれば、地理的に分散した計算機からの通信要件に応じて光トランスポートネットワークを人手によらず自動的に最適制御可能な技術を提供できる。
図１は、光伝送システムの全体構成を示す図である。 図２は、オーケストレータの機能ブロック構成を示す図である。 図３は、局の機能ブロック構成を示す図である。 図４は、計算機の機能ブロック構成を示す図である。 図５は、光伝送システムの基本動作を示すシーケンス図である。 図６は、光パスの設計例を示す図である。 図７は、光伝送システムの動作例１を示すシーケンス図である。 図８は、光伝送システムの動作例２を示すシーケンス図である。 図９は、オーケストレータのハードウェア構成を示す図である。
　以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。図面の記載において同一部分には同一符号を付し説明を省略する。
　［発明の概要］
　将来、キャリアエッジコンピューティングが展開されると、地理的に分散した計算機間で様々な通信要件を持つ通信要求が発生することが予想される（参考文献１）。そこで、地理的に離れた計算機間の通信要件に応じて、光トランスポートネットワークの伝送モード等を自動的に最適な構成に設定・制御する技術が必要となる。
　参考文献１とは、「P. Lu、外４名、“Highly efficient data migration and backup for big data applications in elastic optical inter-data-center networks”、in IEEE Network、vol.29、no.5、2015年、p.36-p.42」である。
　近年、コヒーレント受信による高い受信感度、ファイバの波長分散や偏波モード分散等に起因する波形劣化の電子回路による補正、多値変調による高い周波数利用効率を実現可能なコヒーレントDSPが登場している。また、光トランスポートネットワークのオープン化が注目されており（参考文献２）、光トランスポートネットワークを構成する光ネットワーク装置の設定・制御をベンダ非依存で行うためのAPIとしてTAIが提案されている（参考文献３）。さらに、コヒーレントDSPの技術が光伝送システムに導入されることで、その応用として光伝送路の状態を遠隔で取得できるようになる（参考文献４）。
　参考文献２とは、「M. Newland、外４名、“Open optical communication systems at a hyperscale operator”、in Journal of Optical Communications and Networking、vol.12、no.6、2020年、p.C50- p.C57」である。
　参考文献３とは、「V. Lopez、外５名、“Enabling fully programmable transponder white boxes”、in Journal of Optical Communications and Networking、vol.12、no.2、2020年、p.A214-p.A223」である。
　参考文献４とは、「T. Sasai、外８名、“Simultaneous Detection of Anomaly Points and Fiber types in Multi-Span Transmission Links Only by Receiver-side Digital Signal Processing”、in Optical Fiber Communication Conference (pp. Th1F-1)、Optical Society of America、2020年」である。
　将来、上記技術が光トランスポートネットワークに導入されると、これまで人手で行ってきた光伝送路の状態の把握や光ネットワーク装置の設定・制御を自動化できる。しかし、光トランスポートネットワークと計算機とは異なるレイヤに位置しており、下位レイヤの光トランスポートネットワークでは、地理的に分散した上位レイヤの計算機と連携し、当該計算機からの通信要件を考慮して、自動的に最適な構成に制御しなければならない。
　この点、特許文献１及び非特許文献１では、下位レイヤの光トランスポートネットワークにおいて、上位レイヤに位置する計算機からの要求に応じ、上位レイヤと連携して光トランスポートネットワークの構成を自動的に最適設定・制御できなかった。
　また、400G、800G、1Tといった伝送モードを光トランスポートネットワークで使用すると、非線形効果がこれまで以上に顕著となる。特に、光伝送路の状態（使用中の波長）に依存する相互位相変調や四交波混合といった非線形効果を十分に考慮し、計算機間の光パスを設計する必要がある。
　非線形効果以外にも、偏波モード分散、波長分散、OSNR（Optical Signal to Noise Ratio）の限界といった伝送品質を規定する様々な要因が存在し、当該情報をもとに光トランスポートネットワークを自動で最適に制御する必要がある。
　そこで、本発明では、光トランスポートネットワーク全体を監視・管理して集中的に制御するためのオーケストレータを提案する。当該オーケストレータは、上位レイヤの計算機と下位レイヤの光トランスポートネットワークとの間で動作し、計算機からの通信要件と光トランスポートネットワークの光伝送路の状態とに基づき光ネットワーク装置を設定・制御することで、光トランスポートネットワーク内に光パスを構築する。これにより、地理的に分散した計算機からの要求に応じて光トランスポートネットワークを人手によらず自動的に最適制御可能となる。
　［光伝送システムの構成］
　図１は、本実施形態に係る光伝送システム１の全体構成を示す図である。当該光伝送システム１は、１つのオーケストレータ１０と、７つの局３０と、地理的に分散配置された２つの計算機５０と、を備える。オーケストレータ１０は、各局３０にそれぞれ接続され、各計算機５０にもそれぞれ接続されている。７つの局３０は、光伝送路３１０を介して相互通信可能に接続されることで、光トランスポートネットワーク３００を構成する。各計算機５０は、光トランスポートネットワーク３００のエッジに位置する局３０にそれぞれ接続されている。局３０及び計算機５０の各数は、任意である。
　［オーケストレータの構成］
　オーケストレータ１０は、計算機５０からの通信要件に応じ、光トランスポートネットワーク３００を制御する制御装置である。
　図２は、オーケストレータ１０の機能ブロック構成を示す図である。当該オーケストレータ１０は、通信要求受信部１１と、ACK送信部１２と、ACK受信部１３と、結果出力・送信部１４と、スケジューラ部１５と、光トランスポートNW設計部１６と、光トランスポートNWトポロジ情報格納部１７と、光トランスポートNWノード情報格納部１８と、光トランスポートNW状態監視・管理部１９と、を備える。
　通信要求受信部（受信部）１１は、計算機５０に接続されており、当該計算機５０から通信に関する通信要件を含む通信要求を受信する機能を備える。通信要件とは、通信を行うアプリケーションの種類、必要帯域、データ総量、許容遅延時間、タスク完了時間、符号誤り率（BER：Bit Error Rate）、電力等である。通信要求とは、10msec以内に本タスクを完了したい、データをバックアップする、1Tbiteのデータを計算機Ａから計算機Ｂへ転送する等である。
　ACK送信部（送信部）１２は、計算機５０に接続されており、全ての局３０から光ネットワーク装置（以降、光NW装置）への設定情報の設定完了応答を受信した後に、光パスの設定完了通知を計算機５０へ送信する機能を備える。つまり、ACK送信部１２は、光トランスポートネットワーク３００で光パスの構築が完了した後に、要求元と要求先の２つの計算機５０同士が通信できる状態になり次第、光パスの構築完了を示すACKを要求元の計算機５０に通知する機能部である。
　ACK受信部１３は、各局３０に接続されており、当該各局３０から光NW装置への設定情報の設定完了応答をそれぞれ受信する機能を備える。つまり、ACK受信部１３は、各局３０から光NW装置への設定情報の設定完了を示すACKを受信する機能部である。
　結果出力・送信部（送信部）１４は、各局３０に接続されており、当該各局３０の光NW装置への設定情報を当該各局３０へそれぞれ送信する機能を備える。つまり、結果出力・送信部１４は、光トランスポートネットワーク３００を最適制御するために設計・選択された以下のような設定情報を、光トランスポートネットワーク３００を構成する光NW装置群へ送信する。
　・計算機間の光パス
　・OEO（optical-electro-optical）変換点（＝DSPの挿入位置）
　・各局のトランシーバに設定する、（i）変調方式、（ii）ボーレート、（iii）送信電力、（iv）FEC（Forward Error Correction）のoverhead
　より具体的には、以下のような設定情報が想定される。
　・通信要件を満たすように設計・選択された、計算機間の光パス、OEO変換点、各局に存在する光NW装置群への（i）変調方式、（ii）ボーレート、（iii）送信電力、（iv）FEC（overhead）の設定
　・光トランスポートネットワーク全体のリソース使用量が最小となるように設計・選択された、計算機間の光パス、OEO変換点、各局に存在する光NW装置群への（i）変調方式、（ii）ボーレート、（iii）送信電力、（iv）FEC（overhead）の設定
　・光トランスポートネットワーク全体の電力使用量が最小となるように設計・選択された、計算機間の光パス、OEO変換点、各局に存在する光NW装置群への（i）変調方式、（ii）ボーレート、（iii）送信電力、（iv）FEC（overhead）の設定
　結果出力・送信部１４は、上記設定情報を各局３０へそれぞれ送信し、当該各局３０の光NW装置に当該設定情報を設定させる。例えば、局ＡのトランシーバＢに上記（i）～（iv）を設定させる。なお、光NW装置とは、トランシーバ（トランスポンダ）、光クロスコネクト（OXC：optical cross connect）、光分岐挿入装置（ROADM：Re-configurable Optical Add/Drop Multiplexer）、増幅器等である。
　スケジューラ部１５は、計算機５０から受信した複数の通信要求を管理・スケジューリングする機能を備える。光パスの設計・開通が完了するまでには一定の時間を要するので、複数の通信要求が混在する場合、スケジューラ部１５は、優先度の高い通信要求からスケジューリングする。
　光トランスポートNW設計部（計算部）１６は、計算機５０から受信した通信要件と光トランスポートネットワーク３００の光伝送路の状態とに基づき、当該計算機５０の通信に用いる光パスを決定し、当該光パスを構築するために各局３０の光NW装置に設定される設定情報をそれぞれ計算する機能を備える。
　当該機能を実現するため、光トランスポートNW設計部１６は、光パス設計・選択部１６１と、必要帯域計算部１６２と、伝送モード選択部１６３と、電力計算部１６４と、OSNR計算部１６５と、BER計算部１６６と、マルチフロー判定部１６７と、遅延計算部１６８と、タスク完了時間計算部１６９と、を備える。
　光パス設計・選択部１６１は、候補となる光パスの集合を列挙し、計算機５０から受信した通信要件に基づき最適な光パスを選択する機能を備える。最適とは、例えば、遅延、タスク完了時間、必要帯域、光トランスポートネットワーク３００全体のリソース使用量、光トランスポートネットワーク３００全体の消費電力について、最適である場合をいう。
　最適な光パスを選択するため、光パス設計・選択部１６１は、必要帯域計算部１６２～タスク完了時間計算部１６９と連携し、光トランスポートNWトポロジ情報格納部１７～光トランスポートNW状態監視・管理部１９に格納された光トランスポートネットワーク３００に関する情報を参照する。なお、伝送容量と距離にはトレードオフの関係があるが、その関係を考慮して距離に応じた最適な光伝送モードの選択する手法については、後述の参考文献５～７を利用できる。
　必要帯域計算部１６２は、要求元と要求先の２つの計算機５０間の通信において、要求元の計算機５０から受信した通信要件に基づき必要な帯域を算出する機能を備える。
　伝送モード選択部１６３は、要求元と要求先の２つの計算機５０間の通信で必要とされる帯域やアプリケーションの種類を基に、候補となる伝送モードを列挙する機能を備える。伝送モード選択部１６３は、要求元と要求先の計算機５０間のある候補となる光パス上で、候補となる伝送モードに対し、各トランシーバに設定すべき変調方式、ボーレート、FEC等を算出する機能を備える。なお、これらのパラメータを基に最適な伝送モードを選択する方法については、特許文献１を利用できる。
　電力計算部１６４は、要求元と要求先の２つの計算機５０間のある候補となる光パスにおいて、各トランシーバに対して設定すべき適切な送信電力を計算する機能を備える。
　OSNR計算部１６５は、要求元と要求先の２つの計算機５０間のある候補となる光パス上におけるOSNRを計算する機能を備える。OSNR計算部１６５は、要求元と要求先の２つの計算機５０間のある光パスのネットワーク状態を入力値とし、入力光パス上のOSNRを出力値とする。OSNRの計算方法については、参考文献５を利用できる。
　参考文献５とは、「A. Ferrari、外８名、“GNPy: an open source application for physical layer aware open optical networks”、in Journal of Optical Communications and Networking、vol.12、no.6、2020年、p.C31-p.C40」である。
　BER計算部１６６は、ある光パス上におけるOSNRやマージンを基に、BERを計算する機能を備える。例えば、参考文献６を参考にすると、波長λで光パスｐを確立したときのBERp,λは、式（１）で計算可能である。
　BERp,λ＝ψ（OSNRp,λ－MT（τ）－Md（τ））　・・・（１）
　なお、ψ（.）は、特定の光パスの特定の変調フォーマットに応じたBERの計算式である。MT（τ）は、経年劣化を踏まえたシステムマージンである。Md（τ）は、デザインマージンである。
　参考文献６とは、「P. Soumplis、外４名、“Multi-period planning with actual physical and traffic conditions”、in IEEE/OSA Journal of Optical Communications and Networking、vol.10、no.1、2018年、p.A144-p.A153」である。
　マルチフロー判定部１６７は、要求元と要求先の２つの計算機５０間のある候補となる光パス上において、要求元の計算機５０から受信した通信要件に基づき当該光パスを構成する区間上でマルチフロー化が必要か否かを判定する機能を備える。通信のマルチフロー化に関する技術については、参考文献７を利用できる。
　参考文献７とは、「M. Jinno、外４名、“Multiflow optical transponder for efficient multilayer optical networking”、in IEEE Communications Magazine、vol.50、no.5、2012年、p.56-p.65」である。
　遅延計算部１６８は、要求元と要求先の２つの計算機５０間のある光パス上における通信遅延時間を計算する機能を備える。通信遅延時間の計算において、遅延計算部１６８は、計算機間のある光パス及び光トランスポートネットワーク３００のトポロジ情報を入力値とし、入力光パス上の通信遅延を出力値とする。なお、通信遅延時間は、基本的にはノード間の距離で決まる。
　タスク完了時間計算部（計算部）１６９は、選択された候補の光パスを基に通信のタスク完了に要するタスク完了時間を計算する機能を備える。
　光トランスポートNWトポロジ情報格納部１７は、局３０間の接続及び距離に関するトポロジ情報を保持する機能を備える。当該トポロジ情報は、光パス設計、マルチフロー判定等に必要となる。
　光トランスポートNWノード情報格納部１８は、各局３０に存在するトランシーバの種類・数に関するノード情報を保持する機能を備える。当該ノード情報は、トランシーバの種類によって、受信感度（必要なOSNR）が異なるため、光パス設計に必要となる。光トランスポートNWノード情報格納部１８は、各局３０に存在する増幅器の種類・数に関するノード情報も保持する機能を備える。当該ノード情報は、ラマン増幅やEDFA（Erbium Doped Fiber Amplifier）など、増幅器の種類によって雑音指数（NF：Noise Figure）が異なるため必要となる。光トランスポートNWノード情報格納部１８は、各局３０に存在する光ノード（OXC、ROADM）の種類・形態（ポート数等）に関するノード情報も保持する機能を備える。
　光トランスポートNW状態監視・管理部１９は、各局３０に存在する増幅器、トランシーバ、光ノードの使用状況及び状態に関する監視・管理情報を保持する機能を備える。光トランスポートNW状態監視・管理部１９は、各リンクにおける波長の使用状況、経年劣化、各リンクにおけるスプライス、コネクタ箇所等、光信号のロスに関する監視・管理情報も保持する機能を備える。当該監視・管理情報は、非線形効果（特にXPM（Cross Phase Modulation）、FWM（four-wave mixing））が波長使用状況によってロスやBERに影響するため、光パス（波長パス）の選択時に必要な情報となる。光トランスポートNW状態監視・管理部１９は、光パスの追加・削除に伴い、格納情報を更新する機能を備える。光トランスポートNW状態監視・管理部１９は、各局３０の光伝送路計測部に接続されており、定期的に伝送路の状態・マージンに関する伝送路情報を受け取り、当該伝送路情報を逐次更新可能に格納する機能を備える。
　［局の構成］
　局３０は、光トランスポートネットワーク３００を構成するノードである。
　図３は、局３０の機能ブロック構成を示す図である。当該局３０は、結果受信部３１と、制御部３２と、光NW装置３３と、ACK送信部３４と、光伝送路計測部３５と、を備える。
　結果受信部（受信部）３１は、オーケストレータ１０に接続されており、当該オーケストレータ１０から自ノードの光NW装置３３への設定情報を受信する機能を備える。つまり、結果受信部３１は、オーケストレータ１０から光NW装置３３へ設定すべき設定情報を受信し、当該設定情報を制御部３２へ渡す機能を備える。
　制御部（設定部）３２は、オーケストレータ１０から受信した設定情報を自ノードの光NW装置３３に設定・制御する機能を備える。つまり、制御部３２は、オーケストレータ１０から受信した設定情報を基に光NW装置３３を以下のように設定・制御する。
　・各トランシーバ（トランスポンダ）へ伝送モード（変調方式、ボーレート、FEC、等）や送信電力を設定
　・add-drop/throughする波長をROADMやOXCへ設定
　・増幅すべき波長の増幅器への割当
　制御部３２は、設定・制御が完了し次第、その旨をACK送信部３４へ通知する。
　光NW装置３３は、トランシーバ、OXC、ROADM、増幅器等、光トランスポートネットワーク３００を構成する光NW装置である。
　ACK送信部（送信部）３４は、オーケストレータ１０に接続されており、光NW装置３３への設定情報の設定を完了した後に、光NW装置３３への設定情報の設定完了応答を当該オーケストレータ１０へ送信する機能を備える。つまり、ACK送信部３４は、光NW装置３３への設定・制御が完了し次第、当該完了を示すACKをオーケストレータ１０へ通知する機能部である。
　光伝送路計測部（計測部）３５は、オーケストレータ１０に接続されており、光トランスポートネットワーク３００の光伝送路の状態・マージンを計測して当該オーケストレータ１０へ送信する機能を備える。つまり、光伝送路計測部３５は、実際の光伝送路の状態・マージンを計測する機能部・計測装置である。例えば、光伝送路計測部３５は、参考文献４より、コヒーレントDSPで受信した信号をもとに、光伝送路の状態を定期的又は要求があった際に推定計算し、当該光伝送路の状態情報をオーケストレータ１０へ送信する。
　［計算機の構成］
　計算機５０は、例えば、東京や大阪に設置されたエッジクラウドやデータセンタ等である。計算機５０は、光トランスポートネットワーク３００に接続されており、当該光トランスポートネットワーク３００を介して通信を行う。
　図４は、計算機５０の機能ブロック構成を示す図である。当該計算機５０は、通信要求送信部５１と、ACK受信部５２と、波長可変トランシーバ５３と、計算部５４と、を備える。
　通信要求送信部（送信部）５１は、オーケストレータ１０に接続されており、要求先の計算機５０との通信に関する通信要件を含む通信要求を当該オーケストレータ１０へ送信する機能を備える。つまり、通信要求送信部５１は、通信相手の計算機５０と通信を行う際、当該通信の要件を指定して通信要求としてオーケストレータ１０へ送信する機能部である。
　ACK受信部（受信部）５２は、オーケストレータ１０に接続されており、当該オーケストレータから光トランスポートネットワーク３００で構築された光パスの設定完了通知を受信する機能を備える。つまり、ACK受信部５２は、オーケストレータ１０から光トランスポートネットワーク３００を構成する光NW装置への設定・制御が完了した旨を示すACKを受信する機能部である。
　波長可変トランシーバ５３は、光トランスポートネットワーク３００に接続されており、波長を動的に切替可能な波長可変トランシーバである。
　計算部５４は、CPU、メモリ、ストレージといったコンピューティングリソースを備え、ユーザが指定したアプリケーションのソフトウェアプログラムを計算機５０内で動作させる機能を備える。計算部５４は、他の計算機５０と通信を行うための光信号を波長可変トランシーバ５３へ出力する機能を備える。
　［光伝送システムの基本動作］
　図５は、光伝送システム１の基本動作を示すシーケンス図である。
　ステップＳ１；
　第１の計算機５０Ａは、第２の計算機５０Ｂと通信を行うため、当該通信の通信要件を指定した通信要求をオーケストレータ１０へ送信する。通信要求とは、データやファイルの転送、映像の伝送や配信等である。通信要件とは、当該通信を行うアプリケーションの種類、必要帯域、データ総量、許容遅延時間、タスク完了時間、BER、電力等である。
　ステップＳ２；
　オーケストレータ１０は、第１の計算機５０Ａからの通信要件と、各局３０から予め受信していた光トランスポートネットワーク３００の光伝送路の状態と、に基づき、当該第１の計算機５０Ａの通信に用いる光パスを決定し、当該光パスを構築するために各局３０の光NW装置３３に設定される設定情報をそれぞれ計算する。
　例えば、オーケストレータ１０は、第１の計算機５０Ａと第２の計算機５０Ｂ間の光パス、OEO変換点、各局３０のトランシーバに設定する、（i）変調方式、（ii）シンボルレート、（iii）送信電力、（iv）FEC（overhead）、に関する設定情報を計算する。
　その際、オーケストレータ１０は、遅延、タスク完了時間、必要帯域、光トランスポートネットワーク３００全体のリソース使用量、光トランスポートネットワーク３００全体の消費電力が最適になるように計算する。例えば、オーケストレータ１０は、上記通信要件を満たすように設定情報を計算するとともに、光トランスポートネットワーク３００全体のリソース使用量が最小となるように設定情報を計算し、かつ／又は、光トランスポートネットワーク３００全体の電力使用量が最小となるように設定情報を計算する。
　ステップＳ３；
　オーケストレータ１０は、上記設定情報を各局３０へそれぞれ送信する。
　ステップＳ４；
　各局３０は、それぞれ、上記設定情報を自ノードの光ＮＷ装置３３に設定・制御する。例えば、局３０は、上記設定情報をもとに、各トランシーバへ伝送モード（変調方式、シンボルレート、FEC、等）や送信電力を設定し、add-drop/throughする波長をROADMやOXCへ設定し、増幅すべき波長の増幅器への割当を実行する。
　ステップＳ５；
　各局３０は、それぞれ、光NW装置３３への設定・制御が完了し次第、当該完了を示すACKをオーケストレータ１０へ通知する。
　ステップＳ６；
　オーケストレータ１０は、全ての局３０からACKを受信した後、光パスの設定完了通知を示すACKを要求元の第１の計算機５０Ａへ通知する。
　ステップＳ７；
　第１の計算機５０Ａは、オーケストレータ１０からACKを受信した後、光トランスポートネットワーク３００に構築された光パスを介して第２の計算機５０Ｂとの間で通信を開始する。
　ここで、ステップＳ２で行う設定情報への変換例を説明する。
　例えば、400Gbps等の高速通信が要求されるが、ある区間では遠距離のために対象データを送信できない場合がある。この場合には、オーケストレータ１０は、対象データを送信可能な区間では400Gbps帯域の光パスを１つ選択し、送信不能の区間では100Gbpsの光パスを４つ選択するマルチフロー化を行う（図６（ａ）参照）。
　その他、映像配信等、100us、BER 10-3等の低遅延通信が要求される場合、オーケストレータ１０は、最短の光パスを選択するとともに、適切なFECを選択し、Encodingを行う光NW装置３３を選択する（図６（ｂ）参照）。
　［光伝送システムの動作例１］
　動作例１では、通信要件として必要帯域（800Gbps）が与えられる場合を説明する。
　図７は、光伝送システムの動作例１を示すシーケンス図である。
　ステップＳ１０１；
　第１の計算機５０Ａは、第２の計算機５０Ｂとの間で上記通信要件の通信を行う場合、当該通信要件を含む通信要求を通信要求送信部５１を介してオーケストレータ１０へ送信する。
　ステップＳ１０２；
　オーケストレータ１０は、第１の計算機５０Ａからの通信要求を通信要求受信部１１を介して受信してスケジューラ部１５へ送信する。
　ステップＳ１０３；
　スケジューラ部１５は、上記通信要求を処理可能になった後に、当該通信要求を光トランスポートNW設計部１６へ送信する。以降、ステップＳ１０４～ステップＳ１０６で行う通信要件からの設定情報への変換方法は、予めメニュー表を用意してユーザが選択してもよいし、通信要件に合致するようにオンデマンドに計算してもよい。以下、オンデマンドに計算する場合を説明する。
　ステップＳ１０４；
　光トランスポートNW設計部１６では、必要帯域計算部１６２が、上記通信要件で実際に必要となる必要帯域を算出し、当該必要帯域の値を伝送モード選択部１６３へ送信する。
　ステップＳ１０５；
　伝送モード選択部１６３は、上記必要帯域の値から候補となる伝送モードを列挙し、当該伝送モードを光パス設計・選択部１６１へ送信する。
　ステップＳ１０６；
　光パス設計・選択部１６１は、電力計算部１６４、OSNR計算部１６５、BER計算部１６６、マルチフロー判定部１６７、遅延計算部１６８、タスク完了時間計算部１６９、光トランスポートNWトポロジ情報格納部１７、光トランスポートNWノード情報格納部１８、光トランスポートNW状態監視・管理部１９と連携し、現時点の光伝送路の状態等に基づき、使用する光パスを決定し、当該光パスを構築するために用いられる各光NW装置３３への設定情報を算出する。
　ステップＳ１０７；
　光トランスポートNW設計部１６は、上記設定情報を結果出力・送信部１４へ送信する。
　ステップＳ１０８；
　結果出力・送信部１４は、上記設定情報を光トランスポートNW状態監視・管理部１９へ出力するとともに各局３０へ送信する。
　ステップＳ１０９；
　各局３０では、結果受信部３１が、上記設定情報を受信して制御部３２へ送信する。
　ステップＳ１１０；
　制御部３２は、上記設定情報を光NW装置３３へ設定する。そして、制御部３２は、光NW装置３３への設定・制御が完了し次第、その旨をACK送信部３４へ通知する。
　ステップＳ１１１；
　ACK送信部３４は、制御部３２から光NW装置３３への設定・制御完了が通知され次第、ACKをオーケストレータ１０へ送信する。
　ステップＳ１１２；
　オーケストレータ１０では、ACK受信部１３が、局３０からACKを受信してスケジューラ部１５へ送信する。
　ステップＳ１１３；
　スケジューラ部１５は、全ての局３０からACKを受信したことを確認し次第、光NW装置３３への設定・制御完了（光パスの設定完了）をACK送信部１２へそれを通知する。
　ステップＳ１１４；
　ACK送信部１２は、スケジューラ部１５より光パスの設定完了が通知され次第、ACKを要求元の第１の計算機５０Ａと要求先の第２の計算機５０Ｂとへそれぞれ送信する。
　ステップＳ１１５，Ｓ１１６；
　第１の計算機５０Ａは、オーケストレータ１０からACKを受信する。第２の計算機５０Ｂは、オーケストレータ１０からACKを受信する。
　ステップＳ１１７，Ｓ１１８；
　第１の計算機５０Ａは、第２の計算機５０Ｂとの間で通信を開始する。
　［光伝送システムの動作例２］
　動作例２では、通信要件としてデータ総量（データのバックアップとして100Tbyte）が与えられる場合を説明する。
　図８は、光伝送システムの動作例２を示すシーケンス図である。ステップＳ２０１～ステップＳ２１８は、ステップＳ１０１～ステップＳ１１８と同様である。
　ステップＳ２１９；
　第１の計算機５０Ａは、通信したいデータ総量を全て送信し、第２の計算機５０Ｂとの通信を終了する場合、通信終了通知をオーケストレータ１０と第２の計算機５０Ｂとへそれぞれ送信する。
　ステップＳ２２０；
　オーケストレータ１０は、通信終了通知を受信し次第、通信のために確保していた光パスに関する光トランスポートネットワーク３００のリソース解放を各局３０へ指示する。
　ステップＳ２２１；
　各局３０では、オーケストレータ１０からリソース解放の指示を受け次第、光トランスポートネットワーク３００で光パスを構成していた光ＮＷ装置３３のリソースを解放する。
　ステップＳ２２２，Ｓ２２３；
　第１の計算機５０Ａと第２の計算機５０Ｂとは、通信を終了する。
　［効果］
　本実施形態によれば、オーケストレータ１０が、第１の計算機５０Ａから第２の計算機５０Ｂとの通信に関する通信要件を受信し、当該通信要件と光トランスポートネットワーク３００の光伝送路の状態とに基づき前記通信に用いる光パスを決定し、当該光パスを構築するために各局３０の光NW装置３３に設定される設定情報をそれぞれ計算し、各光NW装置３３への設定情報を各局３０へそれぞれ送信するので、地理的に分散した計算機同士が要求する通信品質・要件に応じて、最適な光トランスポートネットワークを自動で最適に制御可能となる。特に、ネットワークの状態を考慮し、トランシーバに最適な変調方式や電力を設定するので、省エネルギーや効率的なリソース使用の実現が可能となる。
　［その他］
　本発明は、上記実施形態に限定されない。本発明は、本発明の要旨の範囲内で数々の変形が可能である。
　上記説明した本実施形態のオーケストレータ１０は、例えば、図９に示すように、CPU（Central Processing Unit、プロセッサ）９０１と、メモリ９０２と、ストレージ（HDD：Hard Disk Drive、SSD：Solid State Drive）９０３と、通信装置９０４と、入力装置９０５と、出力装置９０６と、を備えた汎用的なコンピュータシステムを用いて実現できる。メモリ９０２及びストレージ９０３は、記憶装置である。当該コンピュータシステムにおいて、CPU９０１がメモリ９０２上にロードされた所定のプログラムを実行することにより、オーケストレータ１０の各機能が実現される。
　オーケストレータ１０は、１つのコンピュータで実装されてもよい。オーケストレータ１０は、複数のコンピュータで実装されてもよい。オーケストレータ１０は、コンピュータに実装される仮想マシンであってもよい。
　オーケストレータ１０用のプログラムは、HDD、SSD、USB（Universal Serial Bus）メモリ、CD（Compact Disc）、DVD（Digital Versatile Disc）などのコンピュータ読取り可能な記録媒体に記憶できる。オーケストレータ１０用のプログラムは、通信ネットワークを介して配信することもできる。
　１：光伝送システム
　１０：オーケストレータ
　１１：通信要求受信部
　１２：ACK送信部
　１３：ACK受信部
　１４：結果出力・送信部
　１５：スケジューラ部
　１６：光トランスポートNW設計部
　１６１：光パス設計・選択部
　１６２：必要帯域計算部
　１６３：伝送モード選択部
　１６４：電力計算部
　１６５：OSNR計算部
　１６６：BER計算部
　１６７：マルチフロー判定部
　１６８：遅延計算部
　１６９：タスク完了時間計算部
　１７：光トランスポートNWトポロジ情報格納部
　１８：光トランスポートNWノード情報格納部
　１９：光トランスポートNW状態監視・管理部
　３０：局
　３１：結果受信部
　３２：制御部
　３３：光NW装置
　３４：ACK送信部
　３５：光伝送路計測部
　５０：計算機
　５１：通信要求送信部
　５２：ACK受信部
　５３：波長可変トランシーバ
　５４：計算部５４
　３００：光トランスポートネットワーク
　３１０：光伝送路
　９０１：CPU
　９０２：メモリ
　９０３：ストレージ
　９０４：通信装置
　９０５：入力装置
　９０６：出力装置

Claims (6)

  1. 　光トランスポートネットワークを構成する複数のノードと、前記光トランスポートネットワークを介して通信を行う第１の計算機及び第２の計算機と、前記複数のノードと前記第１の計算機及び前記第２の計算機とに接続されたオーケストレータと、を備えた光伝送システムにおいて、
    　前記第１の計算機は、
    　前記第２の計算機との通信に関する通信要件を前記オーケストレータへ送信する送信部と、
    　前記オーケストレータから前記光トランスポートネットワークで構築された光パスの設定完了通知を受信する受信部と、を備え、
    　前記オーケストレータは、
    　前記第１の計算機から前記通信要件を受信する受信部と、
    　前記通信要件と前記光トランスポートネットワークの光伝送路の状態とに基づき前記通信に用いる光パスを決定し、前記光パスを構築するために前記複数のノードの各光ネットワーク装置に設定される設定情報をそれぞれ計算する計算部と、
    　前記各光ネットワーク装置への設定情報を前記複数のノードへそれぞれ送信する送信部と、
    　前記複数のノードから前記設定情報の設定完了応答を受信した後に前記設定完了通知を前記第１の計算機へ送信する送信部と、を備え、
    　前記複数のノードは、それぞれ、
    　前記光トランスポートネットワークの光伝送路の状態を計測して前記オーケストレータへ送信する計測部と、
    　前記オーケストレータから自ノードの光ネットワーク装置への設定情報を受信する受信部と、
    　前記設定情報を自ノードの光ネットワーク装置に設定する設定部と、
    　前記設定情報の設定を完了した後に前記設定完了応答を前記オーケストレータへ送信する送信部と、を備える
    　光伝送システム。
  2. 　前記オーケストレータは、
    　前記光パスを基に前記通信のタスク完了に要するタスク完了時間を計算する計算部を更に備える請求項１に記載の光伝送システム。
  3. 　光トランスポートネットワークを構成する複数のノードと前記光トランスポートネットワークを介して通信を行う第１の計算機及び第２の計算機とに接続されたオーケストレータにおいて、
    　前記第１の計算機から前記第２の計算機との通信に関する通信要件を受信する受信部と、
    　前記通信要件と前記光トランスポートネットワークの光伝送路の状態とに基づき前記通信に用いる光パスを決定し、前記光パスを構築するために前記複数のノードの各光ネットワーク装置に設定される設定情報をそれぞれ計算する計算部と、
    　前記各光ネットワーク装置への設定情報を前記複数のノードへそれぞれ送信する送信部と、
    　を備えるオーケストレータ。
  4. 　光トランスポートネットワークを構成する複数のノードと、前記光トランスポートネットワークを介して通信を行う第１の計算機及び第２の計算機と、前記複数のノードと前記第１の計算機及び前記第２の計算機とに接続されたオーケストレータと、で行う、光トランスポートネットワークの制御方法において、
    　前記第１の計算機が、
    　前記第２の計算機との通信に関する通信要件を前記オーケストレータへ送信し、
    　前記オーケストレータが、
    　前記第１の計算機から前記通信要件を受信し、
    　前記通信要件と前記光トランスポートネットワークの光伝送路の状態とに基づき前記通信に用いる光パスを決定し、前記光パスを構築するために前記複数のノードの各光ネットワーク装置に設定される設定情報をそれぞれ計算し、
    　前記各光ネットワーク装置への設定情報を前記複数のノードへそれぞれ送信し、
    　前記複数のノードが、それぞれ、
    　前記オーケストレータから自ノードの光ネットワーク装置への設定情報を受信し、
    　前記設定情報を自ノードの光ネットワーク装置に設定し、
    　前記設定情報の設定を完了した後に前記設定情報の設定完了応答を前記オーケストレータへ送信し、
    　前記オーケストレータが、
    　前記複数のノードから前記設定完了応答を受信した後に前記光トランスポートネットワークで構築された光パスの設定完了通知を前記第１の計算機へ送信し、
    　前記第１の計算機が、
    　前記オーケストレータから前記設定完了通知を受信する、
    　制御方法。
  5. 　光トランスポートネットワークを構成する複数のノードと前記光トランスポートネットワークを介して通信を行う第１の計算機及び第２の計算機とに接続されたオーケストレータで行う光トランスポートネットワークの制御方法において、
    　前記第１の計算機から前記第２の計算機との通信に関する通信要件を受信し、
    　前記通信要件と前記光トランスポートネットワークの光伝送路の状態とに基づき前記通信に用いる光パスを決定し、前記光パスを構築するために前記複数のノードの各光ネットワーク装置に設定される設定情報をそれぞれ計算し、
    　前記各光ネットワーク装置への設定情報を前記複数のノードへそれぞれ送信する、
    　制御方法。
  6. 　請求項４又は５に記載の制御方法をコンピュータに実行させる制御プログラム。
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