(57)【要約】【課題】様々な要件の仮想ネットワークを構築する通信システムにおいて、物理リソースを効率的に利用すること。【解決手段】通信システム１０は、複数のSpineスイッチ１０２からなるSpineスイッチ群１２と、複数のLeafスイッチ１０４からなるLeafスイッチ群１４と、いずれかのLeafスイッチ１０４に接続された複数のサーバ１０６と、を含む物理リソースと、物理リソース上に仮想ネットワークを構築するコントローラ１１０とを備える。Spineスイッチ群１２またはLeafスイッチ群１４の少なくともいずれかは、性能の異なるスイッチ装置が混在して構成されており、コントローラ１１０は、仮想ネットワークの要求性能に基づいて、仮想ネットワークの構築に用いる物理リソースを選択する。【選択図】図１
2020028035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のSpineスイッチからなるSpineスイッチ群と、複数のLeafスイッチからなるLeafスイッチ群と、いずれかの前記Leafスイッチに接続された複数のサーバと、を含む物理リソースと、前記物理リソース上に仮想ネットワークを構築するコントローラとを備える通信システムであって、
前記Spineスイッチ群または前記Leafスイッチ群の少なくともいずれかは、性能の異なるスイッチ装置が混在して構成されており、
前記コントローラは、前記仮想ネットワークの要求性能に基づいて、前記仮想ネットワークの構築に用いる前記物理リソースを選択する、
ことを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記コントローラは、それぞれの前記Spineスイッチおよび前記Leafスイッチの性能情報を取得するとともに、前記Spineスイッチおよび前記Leafスイッチの運用状態を逐次監視し、前記仮想ネットワークの構築に用いる前記Spineスイッチ、前記Leafスイッチおよび前記サーバを選択する、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記Spineスイッチ群は光パススイッチで構成されており、前記Leafスイッチ群は性能の異なるスイッチ装置が混在して構成されている、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の通信システム。
【請求項４】
複数のSpineスイッチからなるSpineスイッチ群と、複数のLeafスイッチからなるLeafスイッチ群と、いずれかの前記Leafスイッチに接続された複数のサーバと、を含む物理リソース上に仮想ネットワークを構築する通信方法であって、
前記Spineスイッチ群または前記Leafスイッチ群の少なくともいずれかは、性能の異なるスイッチ装置が混在して構成されており、
前記仮想ネットワークの要求性能に基づいて、前記仮想ネットワークの構築に用いる前記物理リソースを選択するリソース選択工程を含むことを特徴とする通信方法。
【請求項５】
それぞれの前記Spineスイッチおよび前記Leafスイッチの性能情報を取得するとともに、前記Spineスイッチおよび前記Leafスイッチの運用状態を監視する性能情報取得工程を更に含み、
前記リソース選択工程では、前記性能情報取得工程で取得した情報に基づいて前記仮想ネットワークの構築に用いる前記Spineスイッチ、前記Leafスイッチおよび前記サーバを選択する、
ことを特徴とする請求項４に記載の通信方法。
【請求項６】
前記Spineスイッチ群は光パススイッチで構成されており、前記Leafスイッチ群は性能の異なるスイッチ装置が混在して構成されている、
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システムおよび通信方法に関し、特にマルチグレードファブリック構成の通信システムおよびマルチグレードサービスの通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ネットワーク装置の機能分離やパケット・トランスポートの統合が推進され、マルチベンダ装置を組み合わせてネットワークが構成されるようになっている。
例えば、下記非特許文献１には、柔軟な仮想ネットワークを構築する方法として提唱されているスライスネットワークについて記載されている。また、下記非特許文献２では、タグ情報に基づくセグメントルーティングを規定している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】3GPP TR23.799 V14.0.0:”Study on Architecture for Next Generation System,” 2016.
【非特許文献２】“RFC8402: Segment Routing Architecture”［online］、［平成３０年７月３０日検索］、インターネット<ＵＲＬ：https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc8402.txt>
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
昨今の通信システムでは、様々な要件に応じた仮想ネットワーク(vNW)の構築が求められている。一方で、通信システムを構成する物理リソースについては、一律の性能の装置で構築するのが一般的である。物理リソースを一律の性能の装置で構成する場合、仮想ネットワークのうち最も性能要求が高いものに合わせて物理リソースが配備されており、効率が悪い場合があるという課題がある。
【０００５】
図１２は、従来技術にかかる通信システムの構成を示す図である。
通信システム３０は、複数のSpineスイッチ（図中「Spin SW」と表記）３０２、複数のLeafスイッチ（図中「Leaf SW」と表記）３０４、バーチャルマシン（VM）が起動されアプリケーションを実行するサーバ３０６等を含んで構成されている。
【０００６】
図１３は、通信システム上に構築される仮想ネットワーク（ネットワークスライス）の一例であり、例えばテンポラリースライスＳ１、映像配信スライスＳ２、低遅延スライスＳ３、監視制御スライスＳ４、ハイセキュアスライスＳ５、ベストエフォートスライスＳ６等の様々な要件の仮想ネットワークが混在している。
【０００７】
図１２に示すSpineスイッチ３０２およびLeafスイッチ３０４は、それぞれ一律な性能の装置（例えばブラックボックススイッチ）である。すなわち、通信システム３０では、一律な性能のスイッチでクラスタが構成されており、その性能は、図１３に示す各スライスを構築するために不足ないものとなっている。一方で、実行するスライス毎に要求される性能は異なり、全ての物理リソースが常に最高性能を発揮している訳ではなく、物理リソースの効率化の観点で改善の余地がある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、様々な要件の仮想ネットワークを構築する通信システムにおいて、物理リソースを効率的に利用することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、複数のSpineスイッチからなるSpineスイッチ群と、複数のLeafスイッチからなるLeafスイッチ群と、いずれかの前記Leafスイッチに接続された複数のサーバと、を含む物理リソースと、前記物理リソース上に仮想ネットワークを構築するコントローラとを備える通信システムであって、前記Spineスイッチ群または前記Leafスイッチ群の少なくともいずれかは、性能の異なるスイッチ装置が混在して構成されており、前記コントローラは、前記仮想ネットワークの要求性能に基づいて、前記仮想ネットワークの構築に用いる前記物理リソースを選択する、ことを特徴とする通信システムとした。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明は、複数のSpineスイッチからなるSpineスイッチ群と、複数のLeafスイッチからなるLeafスイッチ群と、いずれかの前記Leafスイッチに接続された複数のサーバと、を含む物理リソース上に仮想ネットワークを構築する通信方法であって、前記Spineスイッチ群または前記Leafスイッチ群の少なくともいずれかは、性能の異なるスイッチ装置が混在して構成されており、前記仮想ネットワークの要求性能に基づいて、前記仮想ネットワークの構築に用いる前記物理リソースを選択するリソース選択工程を含むことを特徴とする通信方法とした。
【００１１】
このようにすることで、仮想ネットワークの要求性能に合わせて利用する物理リソースを適宜選択することができ、全ての物理リソースを最も性能要求が高い仮想ネットワークに合わせて一律に配置するのと比較して、より効率的な（低コストに）システム構築を行うことができる。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、前記コントローラは、それぞれの前記Spineスイッチおよび前記Leafスイッチの性能情報を取得するとともに、前記Spineスイッチおよび前記Leafスイッチの運用状態を逐次監視し、前記仮想ネットワークの構築に用いる前記Spineスイッチ、前記Leafスイッチおよび前記サーバを選択する、ことを特徴とする通信システムとした。
【００１３】
また、請求項５に記載の発明は、それぞれの前記Spineスイッチおよび前記Leafスイッチの性能情報を取得するとともに、前記Spineスイッチおよび前記Leafスイッチの運用状態を監視する性能情報取得工程を更に含み、前記リソース選択工程では、前記性能情報取得工程で取得した情報に基づいて前記仮想ネットワークの構築に用いる前記Spineスイッチ、前記Leafスイッチおよび前記サーバを選択する、ことを特徴とする通信方法とした。
【００１４】
このようにすることで、仮想ネットワークの要求性能に合わせて適切な物理リソースを選択することができる。
【００１５】
また、請求項３に記載の発明は、前記Spineスイッチ群は光パススイッチで構成されており、前記Leafスイッチ群は性能の異なるスイッチ装置が混在して構成されている、ことを特徴とする通信システムとした。
【００１６】
また、請求項６に記載の発明は、前記Spineスイッチ群は光パススイッチで構成されており、前記Leafスイッチ群は性能の異なるスイッチ装置が混在して構成されている、ことを特徴とする通信方法とした。
【００１７】
このようにすることで、Leaf間トラフィックのアイソレーションおよび帯域確保がなされ、通信品質を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、様々な要件の仮想ネットワークを構築する通信システムにおいて、物理リソースを効率的に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施の形態１にかかる通信システムの構成例を示す図である。
【図２】各スイッチ装置の性能情報および運用状態の監視結果の一例を示す表である。
【図３】仮想ネットワークの要求性能を示す表である。
【図４】仮想ネットワーク毎の通信経路の一例を模式的に示す説明図である。
【図５】従来技術における通信経路の一例を模式的に示す説明図である。
【図６】通信システムの処理を示すフローチャートである。
【図７】実施の形態２にかかる通信システムの構成例を示す図である。
【図８】レイヤ２におけるLeafスイッチの接続関係の一例を示す図である。
【図９】Spineスイッチ増設なしの帯域拡張手法の説明図である。
【図１０】Leafスイッチポート増設なしのSpineスイッチの冗長化手法の説明図である。
【図１１】従来技術にかかるLeaf-Spine構成を示す図である。
【図１２】従来技術にかかる通信システムの物理リソース構成を示す図である。
【図１３】通信システム上に構築される仮想ネットワークの一例を示す図である。
【図１４】従来技術にかかるLeaf-Spine構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（実施の形態１）
以下に添付図面を参照して、本発明にかかる通信システムおよび通信方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００２１】
図１は、実施の形態１にかかる通信システムの構成例を示す図である。
実施の形態１にかかる通信システム１０は、複数のSpineスイッチ（図中「Spin SW」と表記）１０２（１０２Ａ〜１０２Ｄ）からなるSpineスイッチ群１２と、複数のLeafスイッチ（図中「Leaf SW」と表記）１０４（１０４Ａ〜１０４Ｅ）からなるLeafスイッチ群１４と、いずれかのLeafスイッチ１０４に接続された複数のサーバ１０６と、を含む物理リソースと、物理リソース上に仮想ネットワークを構築するコントローラ１１０とを備える。
【００２２】
複数のSpineスイッチ１０２と、複数のLeafスイッチ１０４とは、フルメッシュで接続されている。
また、図面の視認性の観点から接続線を一部省略しているが、コントローラ１１０は通信システム１０内のすべてのスイッチ（Spineスイッチ１０２およびLeafスイッチ１０４）と接続されている。
通信システム１０を構成する物理リソース上には、ユーザ（ユーザ端末）１２０（１２０Ａ，１２０Ｂ）からの要求に基づいて様々な種類の仮想ネットワーク（図１３参照）が構築される。ユーザ１２０は、複数のネットワーク１２２やルータ１２４を介していずれかのLeafスイッチ１０４に接続されている。
【００２３】
ここで、Spineスイッチ群１２またはLeafスイッチ群１４の少なくともいずれかは、性能の異なるスイッチ装置が混在して構成されている。すなわち、通信システム１０はマルチグレードファブリック構成となっている。
実施の形態１では、Spineスイッチ群１２およびLeafスイッチ群１４の両方において、性能の異なるスイッチ装置が混在しているものとする。
図１の例では、Spineスイッチ１０２Ａは仮想スイッチ（vSW）、Spineスイッチ１０２Ｂはホワイトボックススイッチ（WBSW）、Spineスイッチ１０２Ｃはブラックボックススイッチ（BBSW）、Spineスイッチ１０２Ｄは光パススイッチ（Opt Path SW）である。
また、Leafスイッチ１０４Ａは仮想スイッチ（vSW）、Leafスイッチ１０４ＢおよびLeafスイッチ１０４Ｄはホワイトボックススイッチ（WBSW）、Leafスイッチ１０４Ｃおよび１０４Ｅはブラックボックススイッチ（BBSW）である。
【００２４】
このように性能の異なる装置によって構成されたネットワークは、経由するスイッチの性能によって様々な性能のスイッチ間パスを構成することができる。
このため、コントローラ１１０は、仮想ネットワークの要求性能に基づいて、仮想ネットワークの構築に用いる物理リソースを選択する。
より詳細には、コントローラ１１０は、それぞれのSpineスイッチ１０２およびLeafスイッチ１０４の性能情報を取得するとともに、Spineスイッチ１０２およびLeafスイッチ１０４の運用状態（Spineスイッチ１０２とLeafスイッチ１０４との間のリンク性能を含む）を逐次監視し、仮想ネットワークの構築に用いるSpineスイッチ１０２、Leafスイッチ１０４およびサーバ１０６を選択する。
【００２５】
図２は、各スイッチ装置の性能情報および運用状態の監視結果を例示する表である。
図２では、左から順に仮想スイッチ（vSW）であるSpineスイッチ１０２Ａ、ホワイトボックススイッチ（WBSW）であるSpineスイッチ１０２Ｂ、ブラックボックススイッチ（BBSW）であるSpineスイッチ１０２Ｃ、光パススイッチ（Opt Path SW）であるSpineスイッチ１０２Ｄの性能情報および運用状態が示されている。
なお、図２中数値に対応する箇所は全て〇で表記しているが、それぞれの〇には異なる数値が入る。また、データレートタイプとして示されている内容のうち、ＧはGuarantee:帯域確保型、ＢＥはBest Effort:ベストエフォート型、ＷＡはWavelength Assignment:波長割当型である。
【００２６】
スイッチ装置の性能情報は各装置の固有性能により定まる静的な情報であり、運用状態は各スイッチ装置のパフォーマンスのモニタリングにより得られる可変的な情報となる。
スイッチ装置の性能情報としては、例えばデータレート、データレートタイプ、信頼性（可用性）など情報が挙げられる。
スイッチ装置の運用状態としては、例えばパケットロス率、待ち時間、ジッタ、生存時間などの情報が挙げられる。
またこの他、コントローラ１１０は、それぞれのSpineスイッチ１０２とLeafスイッチ１０４とをつなぐリンクの性能（パフォーマンス）を監視している。
【００２７】
図３は、仮想ネットワークの要求性能を例示する表である。
図３では、左から順にスライス（図中「Slice」と表記）Ａ、スライスＢ、スライスＣの要求性能が示されている。各項目は、図２に示したスイッチの性能情報および運用状態と同様である。
なお、図２および図３に示した性能情報および運用状態の項目は一例であり、図２および図３に示されていない他の項目を性能情報または運用状態として設定してもよい。
【００２８】
コントローラ１１０は、仮想ネットワークの要求に適合する物理リソースを選択し、通信経路およびアプリケーションを実行するサーバ１０６を決定する。すなわち、仮想ネットワークの要求性能に応じて、入力Leafスイッチポート、中継Spineスイッチ、出力Leafスイッチポート、アプリケーション実行サーバを選択する。
【００２９】
図４は、仮想ネットワーク毎の通信経路の一例を模式的に示す説明図である。
図４では、Spineスイッチ群１２として、ホワイトボックススイッチ（WBSW）であるSpineスイッチ１０２Ｂと、光パススイッチ（Opt Path SW）であるSpineスイッチ１０２Ｄを示している。また、Leafスイッチ群１４として、仮想スイッチ（vSW）であるLeafスイッチ１０４Ａと、ブラックボックススイッチ（BBSW）であるLeafスイッチ１０４Ｃ，１０４Ｅを示している。Leafスイッチ１０４Ａには、サーバ１０６Ａ，１０６Ｂが接続され、Leafスイッチ１０４Ｅには、サーバ１０６Ｃ，１０６Ｄが接続されている。なお、コントローラ１１０は図示を省略している。
【００３０】
ホワイトボックススイッチ（WBSW）であるSpineスイッチ１０２Ｂは、安価かつ高速という特徴を有する。光パススイッチ（Opt Path SW）であるSpineスイッチ１０２Ｄは、低遅延かつ高信頼という特徴を有する。仮想スイッチ（vSW）であるLeafスイッチ１０４Ａは、安価かつ高速という特徴を有する。ブラックボックススイッチ（BBSW）であるLeafスイッチ１０４Ｃおよび１０４Ｅは、高速かつ高信頼という特徴を有する。
なお、これらスイッチの特徴とは、図２に示すようなスイッチの性能情報や運用状態（数値情報）を抽象的に言い換えたものである。
【００３１】
ここで、ユーザ（ユーザ端末）１２０Ａは低遅延かつ高信頼な仮想ネットワークを利用したいというニーズを有する。また、ユーザ（ユーザ端末）１２０Ｂはとにかく低コストに仮想ネットワークを利用したいというニーズを有する。このような各ニーズに適合した種類の仮想ネットワークが選択され、当該仮想ネットワークの性能要求（図３参照）に適合する物理リソース（通信経路）が選択される。
例えば、ユーザ１２０Ａに対しては、図中太線で示すようにLeafスイッチ１０４Ｃ、Spineスイッチ１０２Ｄ（低遅延・高信頼）、Leafスイッチ１０４Ｅ（高速・高信頼）、サーバ１０６Ｃが仮想ネットワークを提供する物理リソースとして選択される。
また、ユーザ１２０Ｂに対しては、図中点線で示すようにLeafスイッチ１０４Ｃ、Spineスイッチ１０２Ｂ（安価・高速）、Leafスイッチ１０４Ａ（安価・高速）、サーバ１０６Ａが仮想ネットワークを提供する物理リソースとして選択される。
【００３２】
図５は、従来技術における通信経路の一例を模式的に示す説明図である。
図５に示すように、従来技術ではSpineスイッチ群３２(Spineスイッチ３０２Ａ，３０２Ｂ)やLeafスイッチ群３４（Leafスイッチ３０４Ａ〜３０４Ｃ）として、一律な性能のスイッチ（図の例では全てブラックボックススイッチ（BBSW））でクラスタが構成されている。また、アプリケーションの配置場所（サーバ３０６Ａ〜３０６Ｄのいずれか）は規定されており、仮想ネットワークの要求性能に関わらず通信経路が規定される。
例えば、ユーザ１２０Ａがサーバ３０６Ｃにアプリケーションが配置された仮想ネットワークを利用する場合には、図中太線で示すようにLeafスイッチ３０４Ａ、Spineスイッチ３０２Ａ、Leafスイッチ３０４Ｃ、サーバ３０６Ｃが通信経路となる。
【００３３】
図６は、通信システムの処理を示すフローチャートである。
コントローラ１１０は、通信システム１０内の各スイッチ装置の性能情報（静的な情報）を取得し、データベース（ＤＢ）化する（ステップＳ６００：性能情報取得工程）。
【００３４】
各スイッチ装置は、自装置と他のスイッチ装置とを接続するパスの性能を逐次モニタリングしている（ステップＳ６１０）。
コントローラ１１０は、各スイッチ装置からパス性能情報を取得するとともに、各スイッチ装置の運用状態をモニタリング（取得）し、これらの動的な情報をデータベース化する（ステップＳ６０１：性能情報取得工程）。
【００３５】
また、コントローラ１１０には各仮想ネットワーク（vNW）の要求性能が投入され、コントローラ１１０はこれをデータベース化する（ステップＳ６０２）。
コントローラ１１０は、各仮想ネットワークの要求性能と、ステップＳ６００、Ｓ６０１で生成したデータベースの内容を照合し、最適経路（経由するスイッチ装置）およびバーチャルマシン（VM）を配置するサーバ１０６の候補を算出する（ステップＳ６０３）。
そして、現時点における割り当て状況を考慮した上で、経路候補の中から実際に経路として設定する物理リソースを選択し、経路を割り当てる（ステップＳ６０４：リソース選択工程）。
【００３６】
コントローラ１１０は、ステップＳ６０４の割り当て結果に基づいて経路情報を更新する（ステップＳ６０５）。また、仮想ネットワークの構築に必要なアプリケーション機能を起動するサーバ１０６を決定する（ステップＳ６０６：リソース選択工程）。
【００３７】
また、各スイッチ装置は、ステップＳ６０４で決定された経路情報のタグをパケットに埋め込み（ステップＳ６１１）、タグ情報に基づいてルーティングを行う（ステップＳ６１２）。
【００３８】
以上説明したように、実施の形態１にかかる通信システム１０によれば、仮想ネットワークの要求性能に合わせて利用する物理リソースを適宜選択することができ、全ての物理リソースを最も性能要求が高い仮想ネットワークに合わせて一律に配置するのと比較して、より効率的な（低コストに）システム構築を行うことができる。
【００３９】
（実施の形態２）
実施の形態１では、Spineスイッチ群およびLeafスイッチ群の両方において、性能の異なるスイッチ装置が混在している場合について説明した。実施の形態２では、Spineスイッチ群は光パススイッチのみで構成されており、Leafスイッチ群は性能の異なるスイッチ装置が混在して構成されている場合について説明する。
【００４０】
図７は、実施の形態２にかかる通信システムの構成例を示す図である。
図７に示す実施の形態２にかかる通信システム２０において、Spineスイッチ群２２およびLeafスイッチ群２４以外の構成については、図１と同様であるため、図示を省略している。すなわち、図７は実施の形態２におけるLeaf-Spine構成を図示している。
【００４１】
通信システム２０では、Spineスイッチ２０２（２０２Ａ，２０２Ｂ、図中「Opt Path SW」と表記）は全て光パススイッチ（Opt Path SW）で構成されている。
光パススイッチでは、各Spineスイッチ２０２からの波長多重された入力信号の波長分離を行うとともに、事前に構築されたパスに従って波長ルーティングを行い、各出力側毎に合波しデータを伝送する。光パススイッチ以外のスイッチがレイヤ２（Ｌ２）もしくはレイヤ３（Ｌ３）スイッチであるのに対し、光パススイッチはレイヤ０（Ｌ０）もしくはレイヤＬ１（Ｌ１）スイッチであり、他のスイッチよりアンダーレイのスイッチである。光パススイッチは、他のスイッチから送信されるレイヤ２（Ｌ２）もしくはレイヤ３（Ｌ３）信号が通る光パスそのものをスイッチングしており、他のスイッチからは光パススイッチ自体を認識することはできない。
【００４２】
また、Leafスイッチ２０４（２０４Ａ〜２０４Ｄ）は任意の種類のスイッチ装置である。
各Leafスイッチ２０４には、波長合分波モジュール（Mux/Demux）２０６（２０６Ａ〜２０６Ｄ）が接続されている。波長合分波モジュール２０６は、Leafスイッチ２０４から入力される波長の異なる複数の単波長信号を１つの波長多重（ＷＤＭ）信号としてSpineスイッチ２０２に出力する（Mux）。また、波長合分波モジュール２０６は、Spineスイッチ２０２から入力される１つのＷＤＭ信号を複数の単波長信号に分離してLeafスイッチ２０４に出力する（Demux）。
【００４３】
例えば、Leafスイッチ２０４Ａから波長λ１、λ２、λ３の信号が波長合分波モジュール２０６Ａに入力されると、波長合分波モジュール２０６Ａはこれら波長λ１、λ２、λ３の信号を１つのＷＤＭ信号としてSpineスイッチ２０２Ａに出力する。Spineスイッチ２０２Ａは、波長ルーティングにより波長λ１の信号を波長合分波モジュール２０６Ｂ（Leafスイッチ２０４Ｂ）、波長λ２の信号を波長合分波モジュール２０６Ｃ（Leafスイッチ２０４Ｃ）、波長λ３の信号を波長合分波モジュール２０６Ｄ（Leafスイッチ２０４Ｄ）にそれぞれ出力する。
【００４４】
Spineスイッチ２０２として光パススイッチを用いることによって、要件の異なる多様なトラフィックに対してネットワークを提供する際に、要件ごとに波長を分離（アイソレーション）することで、波長間で独立した帯域を生成することができる。このため、従来のように統計多重した経済的な経路だけでなく、帯域を確保し、他トラフィックの影響も受けない完全に独立した高品質な信号の生成も可能となる。
【００４５】
図１４は、従来技術にかかるLeaf-Spine構成を示す図である。
従来技術にかかるLeaf-Spine構成は、Leafスイッチ４０４から送信されたパケットＰをSpineスイッチ４０２で電気終端して電気的にパケットスイッチングを行っている。
すなわち、従来のClos型トポロジでは、Leaf同士の水平方向のトラフィック交流に対しLeaf同士が直接接続されておらず、上の階層にあるSpineを通して他のLeafにトラフィックが流れるため、効率が悪く、パフォーマンスの低下や帯域の圧迫といった課題がある。
これに対して、図７に示す本発明の構成では、Spineに光パススイッチを適用することで、電気終端せずに光パススイッチイングを行い直接宛先Leafに終端させるファブリック構成となる。すなわち、図８に例示するように、レイヤ２（Ｌ２）上では階層構造が解消され全てのLeafスイッチ２０４が水平にフルメッシュで直接接続され、高品質なLeafスイッチ間接続が可能となる。
【００４６】
このような光パススイッチの一例として、ＡＷＧ（Arrayed Waveguide Grating：アレイ導波路回折格子）ルータが挙げられる。ＡＷＧルータは、周回性ＡＷＧを用いたフルメッシュネットワークを構築する。より詳細には、スター状の光ファイバーでフルメッシュ型ネットワークを構成でき、光ファイバーの本数を大幅に削減可能となる。また、光と電気の相互変換を行なう必要がないため、電源が不要で信頼性も高いという特徴を有する。
【００４７】
また、ＡＷＧルータのような波長ルータの透過特性を利用し、同じ経路の波長パスに複数信号を挿入することで、Spineスイッチ２０２を追加することなく帯域拡張が可能となる。具体的には、以下のような手法が考えられる。
【００４８】
＜手法１＞
同じ透過帯域に対し、複数の信号を通すことによって同じ経路に複数信号をルーティングさせる。
例えば、図９（ａ）では、Spineスイッチ２０２のある入力ポート（Port）にはフィルタ帯域幅ＷＢ１に入力された信号が出力ポート（Port）２に出力されるよう設定され、波長λ１の信号は出力ポート（Port）２から出力するように構成されている。同様に、他の入力ポート（Port）にはフィルタ帯域幅ＷＢ２に入力された信号が出力ポート（Port）３に出力されるよう設定され、波長λ３の信号は出力ポート（Port）３から出力するように構成されている。また、他の入力ポート（Port）にはフィルタ帯域幅ＷＢ３に入力された信号が出力ポート（Port）４に出力されるよう設定され、波長λ５の信号は出力ポート（Port）４から出力するように構成されている。
【００４９】
このような状態において帯域拡張が必要となった場合（例えばLeafスイッチ２０４から追加信号Ｓが出力された場合）、フィルタ帯域幅ＷＢ２に含まれる波長λ４の信号（追加信号）を出力ポート３から出力するように設定する。同様に、フィルタ帯域幅ＷＢ１に含まれる波長λ２の信号（点線で表記）を出力ポート２から出力するように設定する。また、フィルタ帯域幅ＷＢ３に含まれる波長λ６の信号（点線で表記）を出力ポート４から出力するように設定する。
すなわち、手法１は、１つの波長帯フィルタにつき複数の信号を透過させることにより帯域拡張を行う方法である。
【００５０】
＜手法２＞
同じルーティングをする複数帯域に各々信号を通すことで同じ経路に複数信号をルーティングさせる。
例えば、図９（ｂ）では、Spineスイッチ２０２のある入力ポート（Port）にはフィルタ帯域幅λ１に入力された信号が出力ポート（Port）２に出力されるよう設定され、波長λ１の信号は出力ポート（Port）２から出力するように構成されている。同様に、他の入力ポート（Port）にはフィルタ帯域幅λ２に入力された信号が出力ポート（Port）３に出力されるよう設定され、波長λ２の信号は出力ポート（Port）３から出力するように構成されている。また、他の入力ポート（Port）にはフィルタ帯域幅λ３に入力された信号が出力ポート（Port）４に出力されるよう設定され、波長λ３の信号は出力ポート（Port）４から出力するように構成されている。
【００５１】
このような状態において帯域拡張が必要となった場合、例えば出力ポート３に波長λ５の信号を出力するようなフィルタ（フィルタ帯域幅＝λ５）を設定し、波長λ２の信号に加えて波長λ５の信号（追加信号）を出力するように設定する。同様に、出力ポート２に波長λ４の信号を出力するようなフィルタ（フィルタ帯域幅＝λ４）を設定し、波長λ１の信号に加えて波長λ４（点線で表記）の信号を出力するように設定する。また、出力ポート４に波長λ６の信号を出力するようなフィルタ（フィルタ帯域幅＝λ６）を設定し、波長λ３の信号に加えて波長λ６（点線で表記）の信号を出力するように設定する。
すなわち、手法２は、１つの出力ポートにつき複数の波長帯フィルタを設定することにより帯域拡張を行う方法である。
【００５２】
＜手法３＞
手法１および手法２の併用することも可能である。
【００５３】
また、例えばLeafスイッチ２０４側のポートを増設することなくSpineスイッチ２０２の冗長化を図ることができる。
例えば、図１０（ａ）に示すように、Leafスイッチ２０４側の波長合分波モジュール（Mux/Demux）２０６の前段にマルチキャストスイッチ２１０を配置する、もしくは図１０（ｂ）に示すように、波長合分波モジュール（Mux/Demux）２０６をROADM（reconfigurable optical add/drop multiplexer）２１２にすることで、Leafスイッチ２０４の送信ポートを増設することなく冗長化が可能となる。
【００５４】
クラスタ間接続構成については、Spineルータにスイッチ機能がないためBorder-Leaf(B-Leaf)同士を接続する構成となる。
Spine間接続モデルを構成することは出来ないが、B-Leaf間接続モデルはSpine間接続と比較し、拡張性と冗長度・クラスタ運用効率・シングルクラスタからマルチクラスタへの移行の観点から見ても優位性があり、市中動向を鑑みてもB-Leaf間接続が一般的である。
【００５５】
以下、実施の形態２にかかる通信システム（本発明と表記）の性能と従来構成の性能とについて比較検討する。
比較対象とする従来構成は、図１１（ａ）に示すClos型と、図１１（ｂ）に示すFullmesh型である。
【００５６】
＜Leaf間のトラフィック品質＞
Clos型は、Leaf間の帯域は共有となるが統計多重により流動性に強く収容効率が高い。また、Fullmesh型は、Leaf間直接接続とSpineを経由する共有の統計多重の２種類があり、対地間交流を把握して設計すれば効率収容が可能となる。これに対し、本発明においてはLeaf間トラフィックがアイソレーション・帯域確保がされるため他経路のトラフィックに影響されずより品質が高くなる。また、低遅延転送が可能となっている。すなわち、Leaf間のトラフィック品質について、本発明は、Clos型およびFullmesh型の従来構成よりも有利となる。
【００５７】
＜障害耐性＞
Clos型は故障箇所のみの切り替えが可能であり、影響トラフィックは自収容のみとなる。また、Fullmesh型についても故障箇所のみの切り替えが可能であり、影響トラフィックは自収容のみとなる。これに対し、本発明においても、故障箇所のみの切り替えが可能であり、影響トラフィックは自収容のみとなるが、障害耐性について、本発明は、Clos型およびFullmesh型と比べ、Spineの信頼性が高く、クラスタの信頼性が高い、よって、従来構成よりも有利となる。
【００５８】
＜運用性＞
Clos型は、ロードバランスの場合、経路確定が困難である。また、Fullmesh型は、ロードバランスの場合、経路確定が困難だが、Leaf間直接接続については特定可能である。これに対し、本発明においては、Ｌ２以上のレイヤではLeaf同士が直接フルメッシュ接続されているように見えＰ２Ｐ接続されているため制御が容易である。すなわち、運用性について、本発明は、Clos型およびFullmesh型の従来構成よりも有利となる。
【００５９】
本発明の有効なユースケースについて検討すると、本発明は低遅延転送が必要な場合やLeaf間トラフィックが多く固定的な場合などに有効であり、例えばデータセンター相互接続（ＤＣＩ）や首都圏等のメトロエリアなど、またポート数観点のスケール性は低いが低コストなため小規模データセンター（ＤＣ）で有効であると考えられる。
【符号の説明】
【００６０】
１０，２０  通信システム
１２，２２  Spineスイッチ群
１４，２４  Leafスイッチ群
１０２（１０２Ａ〜１０２Ｄ），２０２（２０２Ａ，２０２Ｂ）  Spineスイッチ
１０４（１０４Ａ〜１０４Ｅ），２０４（２０４Ａ〜２０４Ｄ）  Leafスイッチ
１０６（１０６Ａ〜１０６Ｄ）  サーバ
１１０  コントローラ
１２０（１２０Ａ，１２０Ｂ）  ユーザ（ユーザ端末）
１２４  ルータ
２０６（２０６Ａ〜２０６Ｄ）  波長合分波モジュール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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