(57)【要約】  光信号を電気的に終端することなくスイッチングする光スイッチを含む光ノードにより構成されるフォトニックネットワークにおいて、光信号の始点と終点が与えられると、該始点と終点を結ぶ経路上において用いる周波数幅を選択する周波数割当方法が開示される。当該周波数割当方法は、経路計算結果を参照して、隣接リンク間での波長または周波数の使用状態の相関量を求め、該相関量に基づいて、通信路として設定する、固定の周波数幅、または、可変の周波数幅を決定し、前記経路上に割り当てるステップを有する。
2012057095.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を電気的に終端することなくスイッチングする光スイッチを含む光ノードにより構成されるフォトニックネットワークにおいて、光信号の始点と終点が与えられると、該始点と終点を結ぶ経路上において用いる周波数幅を選択する周波数割当方法であって、
経路、及び周波数の計算結果を格納する計算結果記憶手段、経路計算を行い、経路計算結果を該計算結果記憶手段に格納するルータ手段と、前記ネットワークの周波数幅を割り当てる割当手段と、を有する装置において、
前記割当手段が、
前記計算結果記憶手段の経路計算結果を参照して、隣接リンク間での波長または周波数の使用状態の相関量を求め、該相関量に基づいて、通信路として設定する、固定の周波数幅、または、可変の周波数幅を決定し、前記経路上に割り当てる
ことを特徴とする周波数割当方法。
【請求項２】
前記固定の周波数幅としての光波長を割り当てる際に、
前記割当手段が、前記計算結果記憶手段の前記経路計算結果を参照して、該経路計算結果の経路を構成する光ノード毎に、追加しようとするリンクと当該光ノードを介して隣接するリンクの間で波長の使用状態の相関量を求め、隣接リンク間で最も波長の使用状態が連続する波長を追加する波長割当ステップを有する
請求項１記載の周波数割当方法。
【請求項３】
前記波長割当ステップにおいて、
前記相関量が等しい２つ以上の波長が存在した場合に、相関の対象となるリンクを、当該経路を構成する光ノードを介して隣接するリンクで結ばれる1ホップ先の光ノードを介して隣接するリンクまで拡張する
請求項２記載の周波数割当方法。
【請求項４】
前記波長割当ステップにおいて、
前記相関量が等しい２つ以上の波長が存在した場合に、任意に番号付けした光波長のうち、若番のものを選択する
請求項２又は３に記載の周波数割当方法。
【請求項５】
前記波長割当ステップにおいて、
前記相関量が等しい２つ以上の波長が存在した場合に、光波長が短い方、または、光波長が長い方から順に番号付けした光波長のうち、若番のものを選択する
請求項２乃至４のうちいずれか１項に記載の周波数割当方法。
【請求項６】
前記波長割当ステップにおいて、
記憶手段上に、前記経路を構成するリンク毎に、波長の使用状態を示す配列を作成し、
前記記憶手段上に、前記リンクと前記経路を構成する光ノードを介して隣接するリンクについても同様の配列を作成し、
前記リンク及び隣接するリンクとの間の相関量を演算し、該演算を当該経路を構成する光ノードそれぞれについて演算し、
得られた相関量の合計が最も大きくなる波長を追加する
請求項２乃至５のうちいずれか１項に記載の周波数割当方法。
【請求項７】
前記波長割当ステップにおいて、
記憶手段上に、前記経路を構成するリンク毎に、波長の使用状態を示す配列を作成し、
前記記憶手段上に、前記リンクと前記経路を構成する光ノードを介して隣接するリンクについても同様の配列を作成し、
前記リンク及び隣接するリンクとの間の排他的論理和による相関量を演算し、該演算を当該経路を構成する光ノードそれぞれについて行い、
得られた相関量の合計が最も小さくなる波長を追加する
請求項２乃至５のうちいずれか１項に記載の周波数割当方法。
【請求項８】
前記波長割当ステップにおいて、
記憶手段上に、前記経路を構成するリンク毎に、波長の使用状態を示す配列を作成し、
前記記憶手段上に、前記リンクと前記経路を構成する光ノードを介して隣接するリンクについても同様の配列を作成し、
前記リンク及び隣接するリンクとの間の追加波長部分のデータを抽出し、追加波長部分の排他的論理和による相関量を演算し、該演算を当該経路を構成する光ノードそれぞれについて行い、
得られた相関量の合計が最も小さくなる波長を追加する
請求項２乃至５のうちいずれか１項に記載の周波数割当方法。
【請求項９】
前記波長割当ステップにおいて、
記憶手段上に、前記経路を構成するリンク毎に、波長の使用状態を示す配列を作成し、
前記記憶手段上に、前記リンクと前記経路を構成する光ノードを介して隣接するリンクについても同様の配列を作成し、
前記リンク及び隣接するリンクとの間の追加波長部分のデータを抽出し、追加波長部分の論理和による相関量を演算し、該演算を当該経路を構成する光ノードそれぞれについて行い、
得られた相関量の合計が最も大きくなる波長を追加する
請求項２乃至５のいずれか１項に記載の周波数割当方法。
【請求項１０】
前記波長割当ステップにおいて、
前記相関量の合計が最も小さくなる波長が２つ以上存在した場合に、任意に番号付けした光波長のうち、若番のものを選択する
請求項７又は８に記載の周波数割当方法。
【請求項１１】
前記波長割当ステップにおいて、
前記波長の使用状態を示す配列として、
前記波長の使用時に正の実数を用い、未使用時に零を用いる
請求項６乃至９のうちいずれか１項に記載の周波数割当方法。
【請求項１２】
前記波長割当ステップにおいて、
前記光ノードを介して隣接するリンクについて相関量を演算する際に、前記配列の同じ波長の項の積を演算し、当該積の全ての波長にわたる総和を用いる
請求項６乃至９のうちいずれか１項に記載の周波数割当方法。
【請求項１３】
電気パスの開設要求を受け付ける要求受付ステップを更に有し、
前記波長割当ステップにおいて、
前記電気パスの開設要求に基づき経路探索した場合に、既存波長がある場合は、既存波長のある経路を優先的に選択し、当該電気パスをマッピングするマッピングステップを含み、
前記マッピングステップにおいて、
前記既存波長がある場合に、該既存波長のうち、前記相関量が最大となる光波長を選択する
請求項２乃至１０のうちいずれか１項に記載の周波数割当方法。
【請求項１４】
電気パスの開設要求を受け付ける要求受付ステップを更に有し、
前記波長割当ステップにおいて、
前記電気パスの開設要求に基づき経路探索した場合に、既存波長が存在しない場合、前記相関量が最大となる光波長を新設し、当該電気パスをマッピングする
請求項２乃至１０のいずれか１項に記載の周波数割当方法。
【請求項１５】
前記波長割当ステップにおいて、
前記経路計算結果の経路を構成する光ノード毎に、追加しようとするリンクと当該光ノードを介して隣接するリンクの間で波長の使用状態の相関量に基づいて、隣接リンク間で最も波長の使用状態が連続する波長を追加する
請求項１記載の周波数割当方法。
【請求項１６】
前記可変の周波数幅としての周波数を割り当てる際に、
前記割当手段が、
互いに接続されるファイバグループを抽出し、抽出したファイバグループのそれぞれの空き周波数状態を表す論理情報について、論理演算することで、ファイバ間共通の空き周波数情報についての論理情報を生成する共通空き周波数情報生成ステップと、
前記共通空き周波数情報生成ステップで生成されたファイバ間共通の空き周波数数情報を基に、ファイバ間共通の空き周波数状態に対して、空き周波数の連続性を加味して空き周波数状態に評価値を与える周波数状態評価ステップと、
前記周波数状態評価ステップで算出された評価値を基準として、通信路として設定する周波数と通過ファイバを決定し、経路・周波数計算結果記憶手段に格納する周波数割当ステップと、
を有する請求項１記載の周波数割当方法。
【請求項１７】
前記周波数状態評価ステップにおいて、
通信路需要分布DBから通信路需要の帯域分布情報を取得し、想定される通信路帯域の需要帯域分布を加味して、評価値を決定する
請求項１６記載の周波数割当方法。
【請求項１８】
前記周波数状態評価ステップにおいて、
通信路を設定する通信網のトポロジと通信路帯域分布を想定し、前記評価値を算出する評価関数を変更して、前記周波数状態評価ステップを一回以上実施し、より良い結果の得られる評価関数を採用する
請求項１６記載の周波数割当方法。
【請求項１９】
前記周波数状態評価ステップにおいて、
ファイバ毎もしくはファイバペア毎の重み付け情報を保存する重み付けDBを参照して、評価対象となっているファイバまたはファイバペア毎の重み値を加味して評価値を与える
請求項１６記載の周波数割当方法。
【請求項２０】
光信号を電気的に終端することなくスイッチングする光スイッチを含む光ノードにより構成されるフォトニックネットワークにおいて、光信号の始点と終点を結ぶ経路及び周波数を選択する周波数割当装置であって、
経路・周波数結果を格納する経路・周波数計算結果記憶手段と、
互いに接続されるファイバグループを抽出し、抽出したファイバグループのそれぞれの空き周波数状態を表す論理情報について、論理演算することで、ファイバ間共通の空き周波数状態についての論理情報を生成する、共通空き周波数情報生成手段と、
生成したファイバ間共通の空き周波数数情報を基に、ファイバ間共通の空き周波数状態に対して、空き周波数の連続性を加味して空き周波数状態に評価値を与える空き周波数状態評価手段と、
前記空き周波数状態評価手段で算出した前記評価値を基準として、通信路として設定する周波数と通過ファイバを決定し、前記経路・周波数計算結果記憶手段に格納する周波数・経路決定手段と、
を備えたことを特徴とする周波割当装置。
【請求項２１】
想定される通信路需要の帯域分布を記憶する通信路需要分布DBを更に有し、
前記共通空き周波数情報生成手段は
前記通信路需要分布DBから通信路需要の帯域分布情報を取得し、想定される通信路帯域の帯域分布を加味して、評価値を決定する手段を含む
請求項２０記載の周波割当装置。
【請求項２２】
ファイバ毎もしくはファイバペア毎の重み付け情報を保存する重み付けDBを更に備え、
前記周波数状態評価手段は、
ファイバ間共通の空き周波数状態に対して評価値を与える際に、前記重み付けDBに保存されたファイバ毎もしくはファイバペア毎の重み付け情報を取得し、評価対象となっているファイバ毎もしくはファイバペア毎の重み値を加味して評価値を与える手段を含む
請求項２０記載の周波割当装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周波数割当方法および装置に係り、特に、光信号を電気的に終端することなくスイッチングする光スイッチを含む光ノードにより構成されるフォトニックネットワークにおいて、光信号の始点と終点を結ぶ光パスの経路及び当該経路上で用いる波長を選択するための技術に係る。より具体的には、本発明は、光ノードを光のままスイッチされる光パスを含む光パス網における波長利用の効率化を実現するフォトニックネットワークにおいて経路設定を行い、波長を割り当てると共に、周波数幅が異なる場合であっても適用可能な周波数割当方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在のバックボーンネットワークを支える光パス網は主に、波長多重伝送装置、光アド・ドロップ装置、及び光クロスコネクト装置などの光通信装置群と、それらを接続する光ファイバなどの伝送路群、及び伝送路を経由して光通信装置間を接続する波長などのパス群によって構成される。特に、光パス網の端から端までの光通信装置間を中継区間における光信号の再生中継処理なく接続するためのトランスペアレント型光パス網の研究開発が注目を浴びている。このようなトランスペアレント型光パス網における課題の一つが、トラヒック転送要求を受けて、ネットワーク上の経路をどのように決定し、さらに決定した経路にわたってどの波長を割り当てるか、という問題である。これらを一般にRouting and Wavelength Assignment (RWA)問題と呼ぶ。【０００３】
トランスペアレント型光パス網における、従来のRWA方式について説明する。図１に示すように、RWAを実施する際には一般的に、ルーティング処理により、最初に経路を決定する。経路を決定する際によく使用されるのが、Shortest pathアルゴリズムである。これには、図２に示すように、Fewest-hop法やShortest distance法等があり、それぞれ、経路の端点間のホップ数を最小にする方法、あるいは物理的な距離を最小化する方法である。これらの方法により、経路を決定した後に、First-fit法、あるいはMost-used法等により波長を割り当てる。First-fit法はある経路上の波長を選択する際に割当可能な複数の波長の候補が存在した場合、波長に付与した番号について、その小さい番号のものから順番に割り当てる方法である。波長に付与する番号については、例えば波長の短いものから順に番号付けする等の方法がある。これは波長の長いものからとしても良い。Most-used法は、ある経路上で波長を選択する際に複数の候補が存在した場合、ネットワーク全体で使用されている波長数を波長毎にカウントし、最も使用されている波長を優先的に使用するものである（例えば、非特許文献1参照）。【０００４】
上記のようなRWA法は、トランスペアレント型光パス網の限られた波長リソースを有効活用することで、光パス網の経済化、及び省電力化を実現すると期待されている。【０００５】
さらに、最近では、光周波数リソースをフレキシブルに割当てる光ネットワーク(帯域可変光網)も検討されている。これは、従来のトランスペアレント型光パス網が、光パスに対して固定的な周波数幅で周波数リソースを割当てていたのに対し、帯域可変のトランスポンダや、帯域可変のクロスコネクトにより網を構成し、より細分化されたスロット（グリッド）で管理される周波数リソースを光パスの帯域や経路で、必要とされる分だけ割り当て、効率的に資源を利用することを想定した光通信網である。【０００６】
なお、通信リソースを示す用語に関し、以降の説明では、周波数幅が固定のパスに関する説明では主に「波長」を用い、周波数幅が可変のパスに関する説明では主に「周波数」を用いることにする。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Jane M. Simmons, "Optical Network Design and Planning", Springer, pp.136-141. 2008年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、これまでのRWA法では、帯域可変でないトランスペアレント型光パス網の場合、及び帯域可変のトランスペアレント型光パス網(以下帯域可変光網と呼ぶ)における場合それぞれについて以下の課題があった。【０００９】
帯域可変でないトランスペアレント型光パス網の場合、波長リソースの有効利用に課題があった。特に波長割り当てにおいて、従来技術の一つであるFirst-fit法では、利用可能な波長候補から検索し、波長番号の小さなものから単純に波長を割り当てるものであるが、この方法によれば、他のリンクで使用されている波長の利用状況を全く考慮することなく、新たな波長を割り当てるものである。その様子を、例を挙げて図３〜図４を用いて説明する。【００１０】
例えば、リングネットワークを考えた場合、その波長使用状態は図３のように表すことが可能である。縦軸は波長を表しており、横軸は隣接したリンクが並んでいる。ここでFirst fit法により波長を割り当てることを考える。その場合、割り当てた波長の端点となる光ノードを介して隣接するリンクにおける波長が未使用であるかどうかにかかわらず割り当ててしまう。図４に示したように、この例では、割り当て後にはこれら隣接リンクにおいて、当該割り当て波長で見た場合に、細切れの区間が発生してしまう。これをここではFragmentationと呼ぶ。ちなみにここでは、単純なリング構成のネットワークを想定しており、図４のカラムは隣接ノード間のリンクを表している。【００１１】
この例においては、Most-used法を用いた場合でも上記Fragmentationが発生してしまう。というのは、各波長において連なる隣接リンクにわたって波長の利用状況をカウントすると、図４の例のように最も若番の波長が最大数となる。よってMost-used法によっても同じようにFragmentationが発生する。【００１２】
このようなFragmentationが発生すると、次に波長を割り当てる際に、細切れのリンクしか残存しておらず、数ホップの比較的長い経路が確保できなくなってしまう。これは、波長全体の利用率は等しいにも関わらず、経路長の長い需要を受け入れられなくなる。つまり、リソースとしては存在しているにも関わらず、新たな需要が受けられなくなってしまう。これはネットワークの有効利用上、大きな課題となる。【００１３】
また、帯域可変光網においては、従来考慮されていた、通過経路で共通波長を使用するという制約に加え、複数のスロット（グリッド）を割当てる際、ファイバ内の連続した周波数領域を確保して光パスに割当てる必要性が生じる（連続スペクトル制約）。これは、固定的な波長（言い換えれば、固定幅の周波数リソース）を割り当てて運用していた従来のトランスペアレント型光パス網では想定されなかった制約である。このため、従来の波長割当てアルゴリズムでは、この制約を加味していないため、周波数リソースを効率的に割当てられないケースが発生する。したがって、従来の方法で帯域可変光網にパスを収容していくと、周波数リソースが部分的に活用されない状態である周波数利用のフラグメンテーションが多く発生してしまうという課題もある。【００１４】
本発明は、トランスペアレント型光パス網におけるFragmentationの発生を効果的に抑制し、波長(周波数)リソースの利用効率を最大化することが可能なフォトニックネットワークにおける周波数割当方法および装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の実施の形態によれば、光信号を電気的に終端することなくスイッチングする光スイッチを含む光ノードにより構成されるフォトニックネットワークにおいて、光信号の始点と終点が与えられると、該始点と終点を結ぶ経路上において用いる周波数幅を選択する周波数割当方法が提供される。当該周波数割当方法は、
経路、及び周波数の計算結果を格納する計算結果記憶手段、経路計算を行い、経路計算結果を該計算結果記憶手段に格納するルータ手段と、前記ネットワークの周波数幅を割り当てる割当手段と、を有する装置において、
前記割当手段が、
前記計算結果記憶手段の経路計算結果を参照して、隣接リンク間での波長または周波数の使用状態の相関量を求め、該相関量に基づいて、通信路として設定する、固定の周波数幅、または、可変の周波数幅を決定し、前記経路上に割り当てるステップを有する。【００１６】
前記周波数割当方法において、前記固定の周波数幅としての光波長を割り当てる際に、前記割当手段が、前記計算結果記憶手段の前記経路計算結果を参照して、該経路計算結果の経路を構成する光ノード毎に、追加しようとするリンクと当該光ノードを介して隣接するリンクの間で波長の使用状態の相関量を求め、隣接リンク間で最も波長の使用状態が連続する波長を追加する波長割当ステップを有するように構成してもよい。【００１７】
また、本発明の実施の形態によれば、光信号を電気的に終端することなくスイッチングする光スイッチを含む光ノードにより構成されるフォトニックネットワークにおいて、光信号の始点と終点を結ぶ経路及び周波数を選択する周波数割当装置が提供される。当該周波数割当装置は、
経路・周波数結果を格納する経路・周波数計算結果記憶手段と、
互いに接続されるファイバグループを抽出し、抽出したファイバグループのそれぞれの空き周波数状態を表す論理情報について、論理演算することで、ファイバ間共通の空き周波数状態についての論理情報を生成する、共通空き周波数情報生成手段と、
生成したファイバ間共通の空き周波数数情報を基に、ファイバ間共通の空き周波数状態に対して、空き周波数の連続性を加味して空き周波数状態に評価値を与える空き周波数状態評価手段と、
前記空き周波数状態評価手段で算出した前記評価値を基準として、通信路として設定する周波数と通過ファイバを決定し、前記経路・周波数計算結果記憶手段に格納する周波数・経路決定手段と、を備える。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の実施形態によれば、トランスペアレント型光パス網におけるFragmentationの発生を効果的に抑制し、波長（周波数）リソースの利用効率を最適化することができる。さらに、パスごとに波長の幅が異なる場合であっても同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】RWAの基本方式を示す図である。
【図２】従来のRWA方式を示す図である。
【図３】従来の波長配置モデル例である。
【図４】従来例(First-fitあるいはMaximum-used)による波長割当例である。
【図５】本発明の第１の実施の形態におけるRWA方式のネットワーク管理装置の構成図である。
【図６】本発明の実施の形態で適用されるネットワークの物理モデル例である。
【図７】本発明の第１の実施の形態における波長割当部におけるLeast-fragmentation法を用いた場合のフローチャートである。
【図８】本発明の第１の実施の形態における拡張Least-fragmentation法の動作のフローチャート（その１）である。
【図９】本発明の第１の実施の形態における拡張Least-fragmentation法の動作のフローチャート（その２）である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態におけるネットワーク管理装置の構成図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態におけるRWAによるODU収容を示す図である。
【図１２】本発明の第４の実施の形態におけるネットワーク管理装置の構成図である。
【図１３】本発明の第５の実施の形態における図３と異なる方法（排他的論理和）を用いた場合のフローチャートである。
【図１４】本発明の第５の実施の形態における図７と異なる方法（追加波長部分の排他的論理和）を用いた場合のフローチャートである。
【図１５】本発明の第５の実施の形態における図８と異なる方法（総和最小波長が複数）を用いた場合のフローチャートである。
【図１６】本発明の第６の実施の形態における図７と異なる方法（追加波長部分の論理和）を用いた場合のフローチャートである。
【図１７】本発明の実施の形態による波長割当例である。
【図１８】本発明の第７の実施の形態における周波数・経路決定装置の構成図である。
【図１９】本発明の第７の実施の形態における動作の概要のフローチャートである。
【図２０】本発明の第７の実施の形態における演算過程の一部についての例示である。
【図２１】本発明の第７の実施の形態における論理ビット列ｐを生成する場合の組み合わせ例を示す図である。
【図２２】本発明の第８の実施の形態における評価関数決定手法のフローチャートである。
【図２３】本発明の第９の実施の形態におけるファイバ毎のリンク重み付けＤＢを備えた場合の周波数・経路決定装置の構成図である。
【図２４】本発明の第９の実施の形態における重み係数決定方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下図面と共に、本発明の実施の形態を説明する。
【００２１】
以下では、光信号を電気的に終端することなくスイッチングする光スイッチを含む光ノードにより構成されるフォトニックネットワークに接続されるネットワーク管理装置における動作を説明する。
【００２２】
［第１の実施の形態］
本発明の第1の実施の形態を図５〜９を用いて説明する。
【００２３】
図５は第1の実施の形態で用いるRWA方式のネットワーク管理装置の構成を示す。
【００２４】
同図に示すネットワーク管理装置１００は、ルーティング部１０、波長割当部２０、経路計算結果記憶部３０、演算結果記憶部４０を有する。
【００２５】
本実施の形態において、ルーティング部１０では、経路計算すなわちルーティングにはShortest pathアルゴリズム（Fewest-hop, shortest distance等）を用い、波長割当部２０では波長割り当ての際にLeast-fragmentation（LF）法を用いる。Least-fragmentation（LF）法は本発明に基づく技術である。
【００２６】
経路計算結果記憶部３０、演算結果記憶部４０は、ハードディスクやメモリ等の記憶媒体であり、経路計算結果記憶部３０は、ルーティング部１０の経路計算結果を格納し、演算結果記憶部４０は、波長割当部２０の途中及び最終の演算結果を格納する。
【００２７】
図６は、本発明の実施の形態で適用されるネットワークの物理モデルである。ここで、ノード１からノード６に対して光パス需要が発生した場合を考える。ルーティング部１０の経路計算の結果、ノード１から６に対しては、図６の追加対象リンクとして太点線で示した経路が最短となった場合を考える。なお、ルーティング部１０の経路計算には、例えばダイクストラ法を用いることができる。
【００２８】
次に、この経路上で割り当てる波長を考える。図７は、本発明の第１の実施の形態におけるLeast-fragmentation法を用いた波長割当部２０による処理手順を示すフローチャートである。
【００２９】
まず、追加可能となる波長候補（当該波長を追加しようとする全てのリンクで未使用となっている波長のうちの候補）のうちの一つを取り上げ使用すると仮定する。
【００３０】
ステップ１０１）波長割当部２０は、追加対象リンクであるリンク1-2の波長の利用状態を図７のＳ１０１の例に示すようにある配列として表記し、演算結果記憶部４０の利用状態配列領域に格納する。ここでは、使用されている波長には"１"を、未使用の波長には"０"を割り当てている。
【００３１】
ステップ１０２）  次に、当該リンク1-2から見て、ノード１を介して隣接しているリンク1-a、1-b、1-cについても同様の配列標記を行う。図７のＳ１０２に示す例のように、追加しようとする波長をx1と置くが、下記の計算では、「１」を入れて計算する。
【００３２】
ステップ１０３）  次に、これら表記された各リンク間で当該ステップに示す例のように、リンク1-2とこれら隣接リンクの間で、配列中の各項について積を求め、これを全波長にわたって和算し、演算結果記憶部４０に格納する。図７の"積の和"とは、この和算の結果であり、配列中の各要素毎の論理積の値の結果がTrueとなったビット総数で表す。例えば、リンク1-2とリンク1-aの積の場合、配列中の最初の要素はそれぞれ1と1であるため、その積は1となる。他のリンク（リンク1-b、1-c）についても同様の積を求め、これを全ての波長にわたり加え、総和を求め、演算結果記憶部４０に格納する。
【００３３】
ステップ１０４）  さらに、この総和を求める演算を、他の経路上のノード、すなわちノード２〜６についても同様に計算する。ノード２では、追加対象リンクはリンク1-2とリンク2-3であるため、リンク1-2とノード２を介して隣接しているリンク（リンク2-a、2-b、2-3）の間およびリンク2-3とノード２を介して隣接しているリンク（リンク2-a、2-b、1-2）の間で、配列中の各項について積を求め、これを和算し、これを全波長にわたって和算する。そして最後にこれら各ノード毎に求められた総和を、さらに全ノードについて加え、その値を演算結果記憶部４０に格納する。
【００３４】
ステップ１０５）  以上の操作を取り得る波長候補の全てについて計算し、その値を演算結果記憶部４０に格納する。
【００３５】
ステップ１０６）  ステップ１０５で求められた結果を演算結果記憶部４０から読み出して、上記全ノード和が最大となる波長候補を追加波長として採用する。なお、この和の値は隣接リンク間での波長または周波数の使用状態の相関量の一例である。また、上記全ノード和が最大となる場合は、隣接リンク間で最も波長の使用状態の連続性が高いことを示している。
【００３６】
次に、上記の動作の拡張例を以下に示す。
【００３７】
図８は、本発明の第１の実施の形態における拡張Least-fragmentation法の動作のフローチャート（その１）である。
【００３８】
同図では、図７におけるステップ１０５以降を示し、ステップ１０１〜１０４は図７と同様であるのでその説明を省略する。
【００３９】
ステップ１０５において求められた結果を演算結果記憶部４０から読み出して、総和最大波長が複数存在する場合（ステップ２０１）は、若番の波長を経路上に追加する（ステップ２０２）。
【００４０】
図９は、本発明の第１の実施の形態における拡張Least-fragmentation法の動作のフローチャート（その２）である。
【００４１】
同図では、図７におけるステップ１０５以降を示し、ステップ１０１〜１０４は図７と同様であるのでその説明を省略する。
【００４２】
ステップ１０５において求められた結果を演算結果記憶部４０から読み出して、総和最大波長が複数存在する場合（ステップ３０１）は、総和の等しい波長について１ホップ先まで計算し（ステップ３０２）、総和最大の波長を追加する（ステップ３０３）。つまり、積の和を計算する対象とする隣接リンクを、経路を構成する光ノードを介して隣接するリンクで結ばれる1ホップ先の光ノードを介して隣接するリンクまで拡張する。
【００４３】
本実施の形態では、First Fit法に準じて若番を選択するとしたが、老番を選択するとしてもよいし、Most Used法に準じて最も使用されている順序、ランダムな順序等の予め定めた任意の順序に従って選択してもよい。これは本願の以降の実施の形態でも同様である。
【００４４】
上記のように、本実施の形態においては、光信号を電気的に終端することなくスイッチングする光スイッチを含む光ノードにより構成されるフォトニックネットワークにおいて、光信号の始点と終点が与えられると、該始点と終点を結ぶ経路上において用いる周波数幅を選択する周波数割当方法が提供される。この周波数割当方法では、経路、及び周波数の計算結果を格納する計算結果記憶手段、経路計算を行い、経路計算結果を該計算結果記憶手段に格納するルータ手段と、前記ネットワークの周波数幅を割り当てる割当手段と、を有する装置において、前記割当手段が、前記計算結果記憶手段の経路計算結果を参照して、隣接リンク間での波長または周波数の使用状態の相関量を求め、該相関量に基づいて、通信路として設定する、固定の周波数幅、または、可変の周波数幅を決定し、前記経路上に割り当てる。
【００４５】
より具体的には、前記周波数割当方法は、前記前記固定の周波数幅としての光波長を割り当てる際に、前記割当手段が、前記計算結果記憶手段の前記経路計算結果を参照して、該経路計算結果の経路を構成する光ノード毎に、追加しようとするリンクと当該光ノードを介して隣接するリンクとの間で波長の使用状態の相関量を求め、隣接リンク間で最も波長の使用状態が連続する波長を追加する波長割当ステップを有する。
【００４６】
前記波長割当ステップにおいて、前記相関量が等しい２つ以上の波長が存在した場合に、相関の対象となるリンクを、当該経路を構成する光ノードを介して隣接するリンクで結ばれる1ホップ先の光ノードを介して隣接するリンクまで拡張するようにしてもよい。また、前記波長割当ステップにおいて、前記相関量が等しい２つ以上の波長が存在した場合に、任意に番号付けした光波長のうち、若番のものを選択する。また、前記波長割当ステップにおいて、前記相関量が等しい２つ以上の波長が存在した場合に、光波長が短い方、または、光波長が長い方から順に番号付けした光波長のうち、若番のものを選択するようにしてもよい。
【００４７】
また、前記波長割当ステップにおいては、記憶手段上に、前記経路を構成するリンク毎に、波長の使用状態を示す配列を作成し、前記記憶手段上に、前記リンクと前記経路を構成する光ノードを介して隣接するリンクについても同様の配列を作成し、前記リンク及び隣接するリンクとの間の相関量を演算し、該演算を当該経路を構成する光ノードそれぞれについて演算し、得られた相関量の合計が最も大きくなる波長を追加することとしている。なお、相関量の合計とは、波長またはスペクトル使用状態を表した論理ビット列を互いに論理演算した結果得られる新しいビット列のTrueビットの総数である。他の実施の形態でも同様である。
【００４８】
また、前記波長割当ステップにおいて、前記波長の使用状態を示す配列として、前記波長の使用時に正の実数を用い、未使用時に零を用いる。更に、前記波長割当ステップにおいて、前記光ノードを介して隣接するリンクについて相関量を演算する際に、前記配列の同じ波長の項の積を演算し、当該積の全ての波長にわたる総和を用いることとしている。
【００４９】
［第２の実施の形態］
図１０は、本発明の第２の実施の形態におけるネットワーク管理装置の構成を示す。
【００５０】
図５と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００５１】
図１０に示すネットワーク管理装置２００は、図５の構成に、電気パス開設要求を取得するための要求取得部５０を付加し、波長割当部２０に、波長割当演算部２１、判定部２２、マッピング部２３を含む構成としたものである。波長割当演算部２１の動作は第１の実施の形態における波長割当部２０の動作と同様である。
【００５２】
本発明の第２の実施の形態の動作を、図１１を用いて説明する。
【００５３】
本実施の形態のルーティング部１０、波長割当演算部２１の動作は第１の実施の形態に準ずる。
【００５４】
本実施の形態においては、まず、要求取得部５０において取得される電気パスの開設要求（ODUパス要求）に基づき、ルーティング部１０で経路計算を行い、波長割当部２０において割り当てるべき波長を選択する際に、判定部２２において既存波長があるか否かを判定し、その判定結果に基づいて、マッピング部２３において、既に設定されている波長上に優先して当該電気パスをマッピングするものである。
【００５５】
マッピング部２３では、既に設定されている波長がある場合は、ＬＦ法による最適波長を選択してマッピングし、既に設定されている波長が無い場合はＬＦ法による最適波長を新設することによりマッピングする。
【００５６】
ここで、ＬＦ（Least-Fragmentation）法とは、選択または新設する波長について、経路上でfragmentation状況を評価し、最もフラグメンテーションを起こさない波長を選択または新設する方法である。評価方法は、隣接リンクの相関を定量化する（評価関数例：積和、LEF等）。
【００５７】
すなわち、本実施の形態では、前記周波数割当方法において、電気パスの開設要求を受け付ける要求受付ステップを更に有し、前記波長割当ステップにおいて、前記電気パスの開設要求に基づき経路探索した場合に、既存波長がある場合は、既存波長のある経路を優先的に選択し、当該電気パスをマッピングするマッピングステップを含む。そして、前記マッピングステップにおいて、前記既存波長がある場合に、該既存波長のうち、前記相関量が最大となる光波長を選択する。この相関量は、経路を構成するリンク及び隣接するリンクにおける既存波長部分のデータを抽出し、各既存波長部分の論理演算を行うことで求めるものである。
【００５８】
［第３の実施の形態］
本実施の形態におけるネットワーク管理装置の構成は、前述の第２の実施の形態における図１０に順ずる。
【００５９】
本実施の形態のルーティング部１０、波長割当演算部２１の動作は第１の実施の形態に準ずる。
【００６０】
本実施の形態においては、要求取得部５０において電気パスの開設要求に基づき、ルーティング部１０で経路計算を行い、波長割当部２０において割り当てるべき波長を選択する際に、判定部２２において、波長割当演算部２１により導出された波長に既に設定されている波長が存在しないと判断された場合に、マッピング部２３において、上記第１の実施の形態に基づき導いた波長を追加し、その上に当該電気パスをマッピングするものである。
【００６１】
つまり、本実施の形態では、電気パスの開設要求に基づき経路探索した場合に、既存波長が存在しない場合、第１の実施の形態で説明した相関量が最大となる光波長を新設し、当該電気パスをマッピングするものである。
【００６２】
［第４の実施の形態］
本実施の形態におけるネットワーク管理装置は、図１２に示すように、フォトニックネットワーク４００に接続され、フォトニックネットワーク４００の波長使用状態を管理する波長使用状態管理部２４、波長使用状態を格納する波長使用状態情報記憶部２５を波長割当部２０に設けたものである。
【００６３】
本実施の形態のルーティング部１０、波長割当演算部２１の動作は第１の実施の形態に準ずる。
【００６４】
本実施の形態では、ルーティング部１０で導出された経路を構成する光ノード毎に、波長使用状態管理部２４において、追加しようとするリンクと当該光ノードを介して隣接するリンクの間で波長の使用状態の相関を波長使用状態情報記憶部２５に格納し、マッピング部２３において、波長使用状態情報記憶部２５を参照して当該波長の使用状態の相関を考慮し、隣接リンク間で最も波長の使用状態が連続する波長を追加する。
【００６５】
［第５の実施の形態］
本実施の形態では、前述の実施の形態において、図７のLeast-fragmentation法に示した手順を図１３または図１４に示す手順に置き換え、また、図８の拡張Least-fragmentation法に示した手順を図１５に示す手順に置き換えて実施するものである。図１３、図１４の排他的論理和の和とは、排他的論理和の結果がTrue(1)となったビット総数を表す。また、図１４等で抽出する追加波長部分のデータとは、波長利用状態の配列の内で追加を検討している波長に該当する要素であり、追加波長部分の排他的論理和とは、各リンクの波長利用状態の配列の内で追加を検討している波長に該当する要素のみから構成された配列の排他的論理和である。
【００６６】
図７、図８が、相関の高いパターンを最大化する手法であるのに対し、本実施の形態は、相関の低いパターンを最小化するものである。
【００６７】
図１３は、本発明の第５の実施の形態における図７と異なる方法（排他的論理和）を用いた場合のフローチャートである。以下に、図７と異なる処理部分のみを記載する。
【００６８】
波長割当部２０は、隣接するリンクの波長利用状態と、新たにパスの設定候補となっているリンクの波長利用状態の各波長の状態について排他的論理和を求め（ステップ１０３ａ）、排他的論理和の演算結果の得られた値（整数とみなす）の全波長、及び全計算対象リンクについての総和が最小となる追加可能波長候補を選択し、これを追加波長とする(ステップ１０６ａ)。
【００６９】
図１４は、本発明の第５の実施の形態における図７と異なる方法（追加波長部分の排他的論理和）を用いた場合のフローチャートである。以下に、図７と異なる処理部分のみを記載する。
【００７０】
図１４の場合には、波長割当部２０は、リンク1-2とリンク1-a，1-b，１-cの追加波長部分のデータを抽出し、当該追加波長部分にだけ追加波長部分の排他的論理和を計算し（ステップ１０３ｂ）、追加部分以外はこの処理を省略する。他の処理は図１３と同様に、総和が最小となる波長を選択し、追加波長とする（ステップ１０６ｂ）。
【００７１】
これにより計算を高速化することができる。
【００７２】
図１５は、本発明の第５の実施の形態における図８と異なる方法（総和最小波長が複数）を用いた場合のフローチャートである。
【００７３】
図８では、総和最大の波長が複数存在する場合に（ステップ２０１）、若番の波長を追加している（ステップ２０２）が、図１５の場合には、総和最小の波長が複数存在する場合に（ステップ２０１ａ）、若番の波長を追加する（ステップ２０２）。
【００７４】
図１３または、図１４及び図１５に示した方法を用いた場合、また、それを図７、図８と同時に用いた場合も、第1〜４の実施の形態に示した場合と同様に、割り当て波長区間の細切れ区間の発生を最小限に留める効果を得ることができる。
【００７５】
すなわち、本実施の形態では、波長割当ステップにおいて、記憶手段上に、前記経路を構成するリンク毎に、波長の使用状態を示す配列を作成し、前記記憶手段上に、前記リンクと前記経路を構成する光ノードを介して隣接するリンクについても同様の配列を作成し、前記リンク及び隣接するリンクとの間の排他的論理和による相関量を演算し、該演算を当該経路を構成する光ノードそれぞれについて行い、得られた相関量の合計が最も小さくなる波長を追加することしている。
【００７６】
また、他の例では、波長割当ステップにおいて、記憶手段上に、前記経路を構成するリンク毎に、波長の使用状態を示す配列を作成し、前記記憶手段上に、前記リンクと前記経路を構成する光ノードを介して隣接するリンクについても同様の配列を作成し、前記リンク及び隣接するリンクとの間の追加波長部分のデータを抽出し、追加波長部分の排他的論理和による相関量を演算し、該演算を当該経路を構成する光ノードそれぞれについて行い、得られた相関量の合計が最も小さくなる波長を追加することとしている。
【００７７】
また、相関量の合計が最も小さくなる波長が２つ以上存在した場合に、任意に番号付けした光波長のうち、若番のものを選択する。
【００７８】
［第６の実施の形態］
前述の第1の実施の形態、及び、第２〜４の実施の形態における、第1の実施の形態と同等の手順において、図７に示すLeast-fragmentation法を図１６に示す方法で置き換えて実施することができる。
【００７９】
図１６は、本発明の第６の実施の形態における図７と異なる方法（追加波長部分の論理和）を用いた場合のフローチャートである。
【００８０】
図１６に示す処理は、図７に示した方法において、波長割当部２０は、追加波長分のみについて、追加波長部分の論理和の演算を行う方法である。具体的には、リンク1-2とリンクリンク1-a，1-b，１-cの追加波長部分のデータを抽出し、追加波長部分の論理和を計算し、その和を求めるステップ１０３ｃ）。
【００８１】
つまり、本実施の形態では、前記波長割当ステップにおいて、記憶手段上に、前記経路を構成するリンク毎に、波長の使用状態を示す配列を作成し、前記記憶手段上に、前記リンクと前記経路を構成する光ノードを介して隣接するリンクについても同様の配列を作成し、前記リンク及び隣接するリンクとの間の追加波長部分のデータを抽出し、追加波長部分の論理和による相関量を演算し、該演算を当該経路を構成する光ノードそれぞれについて行い、得られた相関量の合計が最も大きくなる波長を追加する。
【００８２】
これにより計算を高速化することができる。この場合においても、第１〜４の実施の形態に示した場合と同様に、割り当て波長区間の細切れ区間の発生を最小限に留める効果を得ることができる。
【００８３】
上記のように、本発明の実施の形態では、追加可能波長候補全てについて、決定した経路を構成するリンクとそのリンクが繋がる光ノードの接続される別リンクとの間で使用状態に関する相関を求め、これを経路を構成する全てのリンクの総和をとり、その総和が最大となる追加可能波長候補を追加波長とすることにより、図１７に示すように、割当波長の細切れの区間の発生を最小限にとどめ、波長リソースの利用効率を高めることが可能となる。
【００８４】
［第７の実施の形態］
本願の第１〜第６の実施の形態は、主に固定の周波数幅を割り当てる周波数・経路決定方法を用いる装置に関する形態を説明した。本実施の形態以降では、主に可変幅の周波数を割り当てる周波数・経路決定方法を用いる装置に関する形態を説明する。
【００８５】
第１〜第６の実施の形態では、固定的な周波数である波長の使用状態の相関量を求め、隣接リンク間で最も波長の使用状態が連続する波長を追加する波長割当ステップを利用するのに対し、本実施の形態以降では、隣接リンク間での周波数の使用状態の相関を、空き共通周波数状態として扱う。また相関量については、空き周波数の連続性を加味して空き周波数状態に与えた評価値を以って相関量とする。
【００８６】
図１８は、本発明の第７の実施の形態における周波数・経路決定装置の構成を示す。
【００８７】
同図に示す周波数・経路決定装置により与えられたパス需要に対して、候補となる経路・周波数が決定される。
【００８８】
図１８に示す経路・周波数決定装置は、リソース情報DB５１０、共通空き周波数情報生成部５２０、周波数状態評価部５３０、周波数・経路決定部５４０、通信路需要分布ＤＢ５５０からなる。
【００８９】
各構成部は以下のような機能を備える。
【００９０】
・リソース情報DB５１０：
網のトポロジ情報、および網内のファイバの空き周波数情報からなるリソース情報、を記憶するDBである。ここで、トポロジ情報とは、通信網のノードの接続性と、ノード間毎に存在するファイバに関する情報である。
【００９１】
・共通空き周波数情報生成部５２０：
計算対象とする複数ファイバのリソース情報をリソース情報DB５１０から取得し、取得したファイバの共通の空き周波数情報を生成する機能を備える。
【００９２】
・周波数状態評価部５３０：
共通空き周波数情報生成部５２０が生成したファイバ共通の空き周波数情報についての評価機能を備え、指定された評価方法によって、空きリソース情報について空き周波数の連続性、及び想定される通信路設定要求の通信路の分布（通信路需要分布DB５５０から取得）を加味して評価値を与える。
【００９３】
・周波数・経路決定部５４０：
設定を試みる通信路の始点・及び終点間の候補経路、及び割り当て候補となる周波数を算出し、周波数状態評価部５３０の与えられた評価値に基づき、候補となっている各経路及び割り当て周波数の組み合わせについて、複数候補から決定候補を算出するための基準となる数値であるメトリックを評価値に基づきを算出し、算出したメトリックに基づいて、最適な経路・割り当て周波数を算出する機能を備える。ここで、最適な経路・割り当て周波数とはメトリックが最大もしくは最小な経路・割り当て周波数を意味する。メトリックが最大な経路を選択するか、もしくはメトリックが最小な経路を選択するかはあらかじめポリシー情報として、周波数・経路決定手段に設定されている。例えば、必要な設備等のリソース量とメトリックが比例する周波数状態評価部５３０を利用している場合は、最小メトリックの候補を選択し、空きリソース量や、経路・周波数選択の自由度とメトリックが比例する周波数状態評価部５３０を利用している場合は、最大のメトリックの候補を選択する。
【００９４】
・通信路需要分布DB５５０：
到着する通信路需要の帯域分布もしくはその帯域分布の予測値についての情報が保存される。
【００９５】
本実施の形態では、周波数・経路決定部５４０により、始点ノードから終点ノードまでの複数の経路・周波数候補について算出し、得られた複数の候補を採用した場合について、以下の方法により、ファイバの周波数状態に評価値を与え、評価値に基づき、最適な経路・周波数を選出する。本実施の形態の方法の概要を図１９に示す。
【００９６】
ステップ４０１）  周波数割当ファイバ、及び関連ファイバ間共通の空き周波数情報生成：
共通空き周波数情報生成部５２０は、候補経路を通過するファイバから直接到達可能な隣接ファイバ、またはそれら隣接ファイバとさらにそこから隣接されるファイバを含めたファイバグループについて、通過経路上のそれぞれのファイバとのファイバ間共通の空き周波数情報についての論理情報を生成する。
【００９７】
ステップ４０２）  到着需要の帯域分布を加味し空き周波数情報の評価値を算出：
周波数状態評価部５３０は、ステップ４０１で生成されたファイバ共通空き周波数についての論理情報について、空き周波数の連続性、また到着するトラフィックの帯域分布を加味した評価関数にて、評価値を与える。
【００９８】
ステップ４０３）  評価値を基にした最適候補の算出：
周波数・経路決定部５４０は、上記の評価を全ての経路候補・割り当て周波数候補について実施し、評価値が最善の経路・周波数を候補として選択する。ここで評価値が最善とは、評価値が最大もしくは最小となることを意味する。
【００９９】
なお、本実施形態の方法は、帯域可変光網の特殊ケースと考えられる帯域固定の光網に対して適用することも可能である。
【０１００】
なお、通信路とは、OFDM、WDMなどにより光ファイバの帯域を利用して設定される光パスなどを表す。
【０１０１】
以下に、周波数・経路の決定手順の例を示す。
【０１０２】
リソース情報DB５１０に、トポロジ情報（ノードとファイバの接続状態）と、ファイバの空きスペクトル情報を生成し保存する。このDBはパスの収容状態が変わるたびに更新される。
【０１０３】
ファイバの空きスペクトル情報は、細粒度のスロット（またはグリッド）で管理され、スロット毎に使用状態が論理値で表される。ここでは、使用中がtrue(1)、未使用がfalse(0)で表されるものとする。
【０１０４】
演算の入力情報として、リソース情報ＤＢ５１０からトポロジ情報と、ファイバの空き周波数情報、通信路の始点ノード、終点ノード、周波数帯域幅が入力される。
【０１０５】
ここで、入力トポロジでの始点ノードsから、終点ノードdまでの要求周波数幅ｗの候補経路・周波数候補の決定は以下の手順で実施される。
【０１０６】
ステップ５０１）共通空き周波数情報生成部５２０は、始点ノードsから終点ノードdまでの候補経路を全て算出し、その集合である経路群をKとする。これは一般的に使用されているDijkstraアルゴリズム、またはBFS法、k-shortestパス法などを複数回適用することで算出できる。
【０１０７】
ステップ５０２）共通空き周波数情報生成部５２０は、経路群Kのうちの一候補経路kについて、通過ファイバをチェックする。（mホップのパスであるとするとm本の通過ファイバがある）
ステップ５０３）共通空き周波数情報生成部５２０は、経路kの通過ファイバであるH（構成要素ｈ=1，…, h=m）について、直接到達可能な隣接ファイバ群GlをリソースDB５１０のトポロジ情報より抽出し、Gl構成要素gl(gl=1，…，L)それぞれに対して、hとgの互いのファイバ周波数利用状況(候補パスを収容していない状態)の論理情報について論理和を取得し、論理和を取得した論理ビット列をphgとする。これを共通空き周波数情報とする。また、これを経路kの全ての通過ファイバについて実施して求めた、論理ビット列の集合をPkとする。なお経路kの通過ファイバ全てについて実施する際、経路kについての計算課程で、一度あるファイバについての隣接ファイバとして演算されたファイバは、それ以降隣接ファイバに重複して追加をすることを避ける。
【０１０８】
ステップ５０４）周波数・経路決定部５４０は、演算対象となっている経路kについて、要求周波数幅wを満たし、割当て候補となる周波数割当てパターンq（qはwの幅を持つ）を全て算出し、Qkとする。
【０１０９】
ステップ５０５）周波数・経路決定部５４０は、経路kで周波数帯Qkの1パターンを割当てた場合を想定し 割当て後の状態について、上記のステップ５０３と同様に経路kの通過ファイバhと、hから直接到達可能な隣接ファイバgとの、論理和を取得し、論理和を取得した論理ビット列をp'hqkとする。また、これをk上の全ての通過ファイバについて実施して求めた論理ビット例の集合をP'qkとする。
【０１１０】
ステップ５０６） 周波数状態評価部５３０は、P'qkとステップ５０３で求めたPについて評価関数により評価値を与え、比較し、経路k、周波qの場合の評価値の減少をΔqkとする。
【０１１１】
ステップ５０７）ステップ５０４からステップ５０６を経路kのQk中の全ての周波数割り当て候補qについて実施する。
【０１１２】
ステップ５０８）  上記のステップ５０２からステップ５０７を全ての経路群Kに属する全ての経路パターンkについて行う。
【０１１３】
ステップ５０９）周波数・経路決定部５４０は、最も評価値の減少Δqkの少なかった、経路k、周波数qの組み合わせをsからdの最適な経路・周波数とする。
【０１１４】
上記のステップ５０２で加味されているHとG、およびPを演算する際のファイバペアの例（Hの構成要素とGの構成要素をペアにする）の例を図２０に示した。ここでは、始点ノードsから終点ノードdに対して2ホップの経路が加味されている。この場合H={f25, f,26, f27}であり、Gは、Hの構成要素から直接到達可能なファイバで構成されG={ f18, f19, f20, f21, f24, f28, f31, f32, f33、f34}となる。また、この場合、Pの構成要素である論理ビット列pを生成する場合の組合せは例えば図２１に示す表のようになる。（この例では、Gから一度選択された場合は重複を許容していないが重複させても良い）
なお、ステップ５０３において、演算対象のファイバはHから直接到達可能なGとしているが、Gからさらに直接到達可能なファイバ群G'を加味し、H、G、G'の3ファイバ間で共通空き周波数情報を取得することができる。同様にさらに隣接ファイバを考えることで4ファイバ以上とすることができる。このように、共通空き周波数情報を取得する範囲を拡大することで、より効果的な周波数リソースの評価が可能となり、さらに効率的に周波数リソースを活用することができるようになる。
【０１１５】
また、上記手順中で共通空き周波数情報の評価では、評価対象の論理ビット集合Ｐ、または、P'qkの各要素である論理ビットpもしくはp'hqkについて、評価関数（後述）により、各要素について評価値を与え、それを足し合わせることで、集合についての評価値とする。
【０１１６】
ここでの各要素となるビット列は、前述しているように、共通空き周波数情報生成部５２０において、ファイバの周波数スロットの使用状況を論理値（使用中=1、未使用=0）で表したビット列（サイズをBとする）について、ファイバ間で論理和を取り、共通空き周波数情報として新たなビット列を生成したものである。この共通空き周波数情報を表すビット列中で、一つ以上連続して空いている空き周波数領域（一般的にはファイバ帯域中の一つ以上に分散して散在する）を全て抽出し、それぞれの空き周波数領域について、連続して空いているスロット数をカウントする。それぞれの連続空きスロットの連続数をnとする。ここで、到着する需要の帯域要求幅について、様々な周波数帯域幅で要求があるとする。（要求される周波数幅は、設定する通信路の帯域などにより異なる）想定されるIパターンの周波数帯域幅をwi  (i=1, …, I)とする。以下の説明ではwi =iの例（wiの他の例も後に例示している。）とし、それぞれの需要の到着の相対分布を、ri (i=1,…….I)とする。
【０１１７】
このとき、n個の連続スロットにより成り立つ連続領域nの連続空き領域に対する評価値v(n)は、以下の評価関数により与えられる演算により評価値が与えられる。
【０１１８】
【数１】
2012057095.tif 000003
上記演算は、想定される帯域幅毎に、ｎ−ｗｉ＋１を以って評価を行い、riで重み付けした上で、想定される全帯域幅種別について足し合わせているものである。また、f(n, i)の場合分けにより、連続領域nより大きな周波数帯域を必要とする通信路需要に対しての評価値加算を除外し、通信路需要に適した評価を行う演算としている。
【０１１９】
この評価関数による評価値を演算対象ビット列中の全ての連続空き周波数帯域について、算出し足し合わせることで、単一ビット列に対する評価値とする。
【０１２０】
説明のため二つのファイバについて、共通空き周波数を評価する例を示す。
【０１２１】
32スロットの容量を持つ二つのファイバ1、ファイバ2に以下のようなスペクトルを想定する。
ファイバ1 : 11111000000101000101110000000000
ファイバ2 : 10101111000010111010101000000001
また、需要の帯域分布は、帯域幅1スロット(ｗ1)、2スロット(w2)、3スロット(w3)、4スロット(w4)の需要がそれぞれ2(r1):1(r2):1(r3):1(r4)で、現れるものとする。
【０１２２】
なお、ここでの例では、wiの添え字iとwiの値が等しい例としているが一般的には、iとwi は等しくなくてかまわない。例えば、w1=3, ｗ2=2. ｗ3=6というように設定することもできる。（wi =iでない場合に該当）
ファイバ1、ファイバ2のビット列の論理和（bit OR）を取得すると、
11111111000111111111111000000001
となる。
【０１２３】
この場合、3連続の空きスロットと8連続の空きスロットの二つの領域の連続空き領域が存在するため、この二つについて評価関数による評価を行う。
【０１２４】
＜3連続の領域（ｎ=３）の場合についての演算＞
1)帯域幅1スロットに対して(i=1)
帯域幅が連続領域ｎ以下であるため
ｆ（３，１）・r1=(3-1+1)・2=6
2)帯域幅2スロットに対して(i=2)
帯域幅が連続領域ｎ以下であるため
ｆ（３，２）・r2=(3-2+1)・1=2
3)帯域幅3スロットに対して(i=3)
帯域幅が連続領域ｎ以下であるため
ｆ（３，３）・r3=(3-3+1)・1=1
4)帯域幅4スロットに対して(i=4)
帯域幅が連続領域ｎより大きいため
ｆ（３，４）・r4=0・1=0
1)〜4)までの値を足し、3連続の領域に対する評価値は9となる。
【０１２５】
＜8連続の領域（ｎ=８）の場合についての演算＞
1)帯域幅1スロットに対して(i=1)
帯域幅が連続領域ｎ以下であるため
ｆ（３，１）・r1=(8-1+1)・2=16
2)帯域幅2スロットに対して(i=2)
帯域幅が連続領域ｎ以下であるため
ｆ（３，２）・r2=(8-2+1)・1=7
3)帯域幅3スロットに対して(i=3)
帯域幅が連続領域ｎ以下であるため
ｆ（３，３）・r3=(8-3+1)・1=6
4)帯域幅4スロットに対して(i=4)
帯域幅が連続領域ｎ以下であるため
ｆ（３，４）・r4=(8-4+1)・1=5
1)〜4)までの値を足し、8連続の領域に対する評価値は33となる。
【０１２６】
以上の3連続の領域の評価値（9）と8連続の領域の評価値(33)を加算し、ファイバ1とファイバ2の共通空き周波数領域情報についての評価値は42と計算される。
【０１２７】
上記のように、本実施の形態では、光信号を電気的に終端することなくスイッチングする光スイッチを含む光ノードにより構成されるフォトニックネットワークにおいて、光信号の始点と終点を結ぶ経路及び周波数を選択する周波数割当装置（周波数・経路決定装置）が提供される。当該周波数割当装置は、経路・周波数結果を格納する経路・周波数計算結果記憶手段と、互いに接続されるファイバグループを抽出し、抽出したファイバグループのそれぞれの空き周波数状態を表す論理情報について、論理演算することで、ファイバ間共通の空き周波数状態についての論理情報を生成する、共通空き周波数情報生成手段と、生成したファイバ間共通の空き周波数数情報を基に、ファイバ間共通の空き周波数状態に対して、空き周波数の連続性を加味して空き周波数状態に評価値を与える空き周波数状態評価手段と、前記空き周波数状態評価手段で算出した前記評価値を基準として、通信路として設定する周波数と通過ファイバを決定し、前記経路・周波数計算結果記憶手段に格納する周波数・経路決定手段と、を備える。  
前記周波数状態評価手段において、通信路需要分布DBから通信路需要の帯域分布情報を取得し、想定される通信路帯域の需要帯域分布を加味して、評価値を決定する。
【０１２８】
［第８の実施の形態］
第７の実施の形態にて、使用した評価関数について、以下に述べるような演算を適用することも可能である。
【０１２９】
通信路需要分布DB５５０から取得される最大到着分布のうち最大の帯域幅をMとする。n個の連続スロットにより成り立つ連続領域nの連続空き領域に対する評価値v(n)を一般的に以下のように定義する。
【０１３０】
【数２】
2012057095.tif 000004
a, b, c, d, a', b', c', d', α, α´, βは任意の定数であり、オペレータが事前に評価機能部に設定することができる。
【０１３１】
また、a, b, c, d, a', b', c', d', α, α',βについては、上記の評価関数を第７の実施の形態の評価関数に適用し、演算時に入力されたトポロジでの演算を、評価関数を変更して繰り返し、必要な設備量が最小になるなどよりオペレータにとって好ましい結果（ブロッキング率、収容可能通信路数、必要設備量、周波数利用効率などの値により決まる）を与える評価関数を選択することにより、想定トポロジに対して最適化することができる。
【０１３２】
この手順について図２２に示した。ここで、ブロッキング率とは通信路設定が、設備量不足、連続波長制約などにより、設定不可となることである。収容可能通信路数とは一定設備量に収容可能な通信路数を表す。必要設備量とはノード数、ノードの方路数、ポート数、ファイバ数などの必要設備の量を意味する。周波数利用効率とは、一定の通信路を収容する際に必要な、ファイバ中の周波数帯域量を意味する。最適な値は、オペレータが設定するポリシー（最大化する/最小化するなど）で決定される。
【０１３３】
ステップ６０１）想定トポロジ、想定通信路需要の帯域分布を決定する。
【０１３４】
ステップ６０２）次に、a, b, c, d, a', b', c', d', α, α',βそれぞれの係数のパターンを生成する。
【０１３５】
ステップ６０３）生成した係数パターンのうち一つを選択し、該当係数で評価関数を定義し、想定トポロジ、想定需要で通信路を収容し、結果を保存する。
【０１３６】
ステップ６０４）ステップ６０３をステップ６０２で生成したパターンを変更して繰り返す。
【０１３７】
ステップ６０５）ステップ６０３，６０４の繰返しにより決定された結果を比較し、最適な結果を与えた係数で評価関数を定義する。
【０１３８】
なお、ステップ６０５において、最適な結果を与える際の評価基準として、ブロッキング率、収容可能通信路数、必要設備量、周波数利用効率、またそれらの組合せを用いることができる。ここで、前述したとおり、ブロッキング率とは通信路設定が、設備量不足、連続波長制約などにより、設定不可となることである。収容可能通信路数とは一定設備量に収容可能な通信路数を表す。必要設備量とはノード数、ノードの方路数、ポート数、ファイバ数などの必要設備の量を意味する。周波数利用効率とは、一定の通信路を収容する際に必要な、ファイバ中の周波数帯域量を意味する。最適な値は、オペレータが設定するポリシー（最大化する/最小化するなど）で決定される。
【０１３９】
また、ステップ６０４において、次の係数パターンを選択する際に、ステップ６０３で得られた結果を加味し、より最適化効率の良くなる手順で係数パターン（a, b, c, d, a', b', c', d', α, α',β）を選択し、係数最適化を効率化することもできる。ここで、最適化効率とは、最適な評価関数を得るために必要な繰返し数、および所要算時間である。
【０１４０】
なお、予想される通信路の最大帯域より大きな連続空きスロット領域については、連続スロット領域全てが一つの通信路で利用されることが無いため、最大帯域以上の収容パターンを加味する必要が無い。このため、最大帯域より大きな連続空きスロット領域についての評価関数(v1(n)とする)は、最大帯域より小さな連続領域に対する評価関数（v2(n)とする）よりも、連続スロット数nに関する関数のオーダーを小さくすると、効率的に最適な評価関数を決定できる。例えば、v2(n)が2次関数についてのオーダーの場合、v1(n)はそれよりオーダーの低い1次関数で定義すると良い。ここで、オーダーとnに対する関数の絶対値の増加スピードを表す。
【０１４１】
なお、評価関数の値は、場合によってはとても大きな数値となるため、必要に応じて評値を対数化して本実施例を実施しても良い。
【０１４２】
上記のように、本実施の形態では、前記周波数状態評価手段において、通信路を設定する通信網のトポロジと通信路帯域分布を想定し、前記評価値を算出する評価関数を変更して、前記周波数状態評価ステップを一回以上実施し、より良い結果の得られる評価関数を採用する。
【０１４３】
［第９の実施の形態］
図２３は、本発明の第９の実施の形態におけるファイバごとの重み付けＤＢを備えた場合の周波数・経路決定装置の構成を示す。
【０１４４】
また、第７及び第８の実施の形態において、図１８の構成に、ファイバ毎の重み付け値を保存するデータベースであるリンク重み付けDB５６０を備え、共通空き周波数情報を評価する際に、当該リンク重み付けDB５６０を参照して、評価対象となっているファイバ毎に与えた重みを加味して評価することも可能である。これにより、保守・管理上等の事情により特定ファイバのリソースを保存し、実運用に適したリソースの活用が可能となる。この場合、リンク重み付けDBはリンク毎の重み値をファイバ毎に保存している。
【０１４５】
この場合、周波数状態評価部５３０は、第７の実施の形態に記載したv(n)を評価する評価関数にペアを構成するファイバ両方の重み付け値を乗じ、以下のようにして、第７及び第８の実施の形態を実施する。
【０１４６】
【数３】
2012057095.tif 000005
ここで、xcは候補経路上のファイバの重みであり、xaは候補経路上のファイバとペアを構成する隣接ファイバの重みである。
【０１４７】
また、リンク重み付けDB５６０にファイバペア毎の重み情報ypを保持し、ペア毎に重みを加味することもできる。ペア毎に重みを加味する場合の評価関数は以下のようになる。
【０１４８】
【数４】
2012057095.tif 000006
また、計算を繰り返すことで最適な重み係数を探索し、上記の重み情報を最適化することもできる。
【０１４９】
この最適化フローを図２４に示した。
【０１５０】
ステップ７０１）想定トポロジ、想定通信路需要の帯域分布を決定する。
【０１５１】
ステップ７０２）次に、重み係数のパターンを複数生成する。
【０１５２】
ステップ７０３）第７の実施の形態における周波数・経路決定部５４０により、想定トポロジで想定需要分のパスを収容し、結果を保存する。
【０１５３】
ステップ７０４）ステップ７０３をステップ７０２で生成したパターンを変更してパターン数分繰り返す。
【０１５４】
ステップ７０５）ステップ７０３，７０４の繰返しにより決定された結果を比較し、最適な結果を与えた係数で評価関数を定義する。
【０１５５】
また、ファイバ毎、およびファイバペア毎の重みを両方とも加味し、さらに重みを詳細に指定可能とすることもできる。
【０１５６】
上記のように、本実施の形態では、前記周波数状態評価手段において、ファイバ毎もしくはファイバペア毎の重み付け情報を保存する重み付けDBを参照して、評価対象となっているファイバまたはファイバペア毎の重み値を加味して評価値を与えるようにしている。
【０１５７】
上記の各実施の形態において、ネットワーク管理装置のルーティング部、波長割当部などの各機能部の動作をプログラムとして構築し、ネットワーク管理装置として利用されるコンピュータにインストールして実行させる、または、ネットワークを介して流通させることが可能である。周波数・経路決定装置についても同様である。
【０１５８】
また、構築されたプログラムをハードディスクやフレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬記憶媒体に格納し、コンピュータにインストールする、または、配布することが可能である。
【０１５９】
また、２以上の実施形態が必要に応じて組み合わせて使用されてもよい。
【０１６０】
（実施の形態の効果）
上記のように本発明の実施の形態によれば、いろいろな経路の光パス需要があった場合に、その需要に応えるために経路及び波長（周波数）を割り当てる際に、各リンクにおける波長（周波数）の利用状況を考慮することで、新たに割り当てる波長または周波数を決定することにより、トランスペアレント型光パス網におけるFragmentationの発生を効果的に抑制し、波長（周波数）リソースの利用効率を最適化することができる。そのため、本発明の実施の形態によれば、例えば図１７に示したように、波長の断片化を防ぐよう波長を配置することが可能となる。さらに、パスごとに波長の幅が異なる場合であっても同様の効果を得ることができる。
【０１６１】
なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲内において種々変更・応用が可能である。
【０１６２】
本出願は２０１０年１０月２５日に出願した日本国特許出願２０１０−２３８８６２号、２０１１年３月２３日に出願した日本国特許出願２０１１−６４７５９号、及び２０１１年７月１４日に出願した日本国特許出願２０１１−１５６１１９号に基づく優先権を主張するものであり、２０１０−２３８８６２号、２０１１−６４７５９号、及び２０１１−１５６１１９号の全内容を本出願に援用する。
【符号の説明】
【０１６３】
１０  ルーティング部
２０  波長割当部
２１  波長割当演算部
２２  判定部
２３  マッピング部
２４  波長状態管理部
２５  波長使用状況情報記憶部
１００，２００，３００  ネットワーク管理装置
４００  フォトニックネットワーク
５１０  リソース情報ＤＢ
５２０  共通空き周波数情報生成部
５３０  周波数状態評価部
５４０  周波数・経路決定部
５５０  通信路需要分布ＤＢ
５６０  リンク重み付けＤＢ
【図１】
2012057095.tif 000007
【図２】
2012057095.tif 000008
【図３】
2012057095.tif 000009
【図４】
2012057095.tif 000010
【図５】
2012057095.tif 000011
【図６】
2012057095.tif 000012
【図７】
2012057095.tif 000013
【図８】
2012057095.tif 000014
【図９】
2012057095.tif 000015
【図１０】
2012057095.tif 000016
【図１１】
2012057095.tif 000017
【図１２】
2012057095.tif 000018
【図１３】
2012057095.tif 000019
【図１４】
2012057095.tif 000020
【図１５】
2012057095.tif 000021
【図１６】
2012057095.tif 000022
【図１７】
2012057095.tif 000023
【図１８】
2012057095.tif 000024
【図１９】
2012057095.tif 000025
【図２０】
2012057095.tif 000026
【図２１】
2012057095.tif 000027
【図２２】
2012057095.tif 000028
【図２３】
2012057095.tif 000029
【図２４】
2012057095.tif 000030
【国際調査報告】
2012057095.tif 000031
2012057095.tif 000032
2012057095.tif 000033
2012057095.tif 000034