(57)【要約】【課題】本発明は、波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮにおいて、波長の変更頻度を抑制しつつ、各リンクのトラフィックを公平化することを目的とする。【解決手段】本発明の光通信システムの負荷分散方法は、加入者側装置と上位ネットワークを接続するために複数のリンクが並行して張られた光通信システムの負荷分散方法であって、リンク毎のトラフィック負荷を算出するトラフィック負荷算出手順と、複数のリンクのうちのトラフィック負荷が最大の第１のリンクとトラフィック負荷が最小の第２のリンクを判定し、第１のリンクのトラフィックのうちの所定量のトラフィック負荷を有する加入者側装置との通信によって生じたトラフィックを第２のリンクへと移動させる収容リンク移動手順と、を有する。【選択図】図３
2014138379.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加入者側装置とスイッチとの間に複数のリンクが並列に張られた光通信システムであって、
加入者側装置との通信によって生じたトラフィック負荷をリンク毎に取得するトラフィック負荷取得機能と、
複数のリンクのうちのトラフィック負荷が最大の第１のリンクとトラフィック負荷が最小の第２のリンクを判定し、前記第１のリンクのトラフィックのうちの所定量のトラフィック負荷を有する加入者側装置のトラフィック負荷を前記第２のリンクへと移動させる収容リンク移動機能と、
を備える光通信システム。
【請求項２】
前記収容リンク移動機能による収容リンクを移動後のリンク毎のトラフィック負荷の均一性が向上するか否かを判定する判定機能と、
前記判定機能において均一性が向上しないと判定した場合、前記収容リンク移動機能の動作を停止させる停止機能と、
をさらに備える請求項１に記載の光通信システム。
【請求項３】
前記判定機能は、前記所定量のトラフィック負荷が第１のリンクのトラフィック負荷と第２のリンクのトラフィック負荷の差分よりも小さいか否かを判定することで、収容リンクを移動後のリンク毎のトラフィック負荷の均一性が向上するか否かを判定することを特徴とする請求項２に記載の光通信システム。
【請求項４】
前記判定機能は、前記収容リンク移動機能による収容リンクを移動後のリンク毎のトラフィック負荷の均一性が予め定められた値に到達したか否かを判定し、
前記停止機能は、前記判定機能において均一性が到達したと判定した場合、前記収容リンク移動機能の動作を停止させることを特徴とする請求項２又は３に記載の光通信システム。
【請求項５】
前記判定機能は、前記収容リンク移動機能の動作が設定された演算量に到達したか否かを判定し、
前記停止機能は、前記判定機能において設定された演算量に到達したと判定した場合、前記収容リンク移動機能の動作を停止させることを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の光通信システム。
【請求項６】
加入者側装置とスイッチとの間に複数のリンクが並列に張られた光通信システムの負荷分散方法であって、
加入者側装置との通信によって生じたトラフィック負荷をリンク毎に算出するトラフィック負荷算出手順と、
複数のリンクのうちのトラフィック負荷が最大の第１のリンクとトラフィック負荷が最小の第２のリンクを判定し、第１のリンクのトラフィック負荷のうちの所定量のトラフィック負荷を有する加入者側装置のトラフィック負荷を第２のリンクへと移動させる収容リンク移動手順と、
を有する光通信システムの負荷分散方法。
【請求項７】
前記収容リンク移動手順による収容リンクを移動後のリンク毎のトラフィック負荷の均一性が向上するか否かを判定する判定手順と、
前記判定手順において均一性が向上すると判定した場合は前記収容リンク移動手順を繰り返し、前記判定手順において均一性が向上しないと判定した場合は前記収容リンク移動手順を終了する終了手順と、
を前記収容リンク移動手順の後にさらに有する請求項６に記載の光通信システムの負荷分散方法。
【請求項８】
加入者側装置とスイッチとの間に複数のリンクが並列に張られた光通信システムの負荷分散プログラムであって、
割り当て回路が、加入者側装置との通信によって生じたトラフィック負荷をリンク毎に算出するトラフィック負荷算出手順と、
割り当て回路が、複数のリンクのうちのトラフィック負荷が最大の第１のリンクとトラフィック負荷が最小の第２のリンクを判定し、第１のリンクのトラフィック負荷のうちの所定量のトラフィック負荷を有する加入者側装置のトラフィック負荷を第２のリンクへと移動させる収容リンク移動手順と、
をコンピュータに実行させるための光通信システムの負荷分散プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加入者側装置とスイッチとの間に複数のリンクが張られた光通信システムにおけるリンクへの負荷を分散するための動的負荷分散手法に関する。
【背景技術】
【０００２】
１本の回線の容量を複数のユーザで共有する集線を行うことで、光ファイバや局側装置を複数のユーザで共有することが可能である。その結果、経済的なネットワークの実現が可能となり、高速光アクセス回線が広く普及することとなった。
【０００３】
しかし、近年、ブロードバンドユーザ１人当たりの平均トラフィックの１０００倍以上のトラフィックを発生させるヘビーユーザの存在が確認されており、集線の際にヘビーユーザの帯域占有による局内装置のトラフィック負荷が増大するといった課題が生じている。
【０００４】
これに対し、局内装置であるＯＳＵ（ｏｐｔｉｃａｌ  ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  ｕｎｉｔ）８５間でトラフィック負荷の分散が可能である波長可変型ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ／ｔｉｍｅ  ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ−ｐａｓｓｉｖｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｎｅｔｗｏｒｋ（ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮ）の研究が行われている（図１）（例えば、非特許文献１参照。）。図１の波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮ構成では、ＯＳＵ８５と加入者側装置であるＯＮＵ（Ｏｐｉｔｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｕｎｉｔ）８４に波長可変レーザを備え、ＯＮＵ８４とＯＳＵ８５との間の論理接続が変更可能なシステムである。
【０００５】
ＯＮＵ８４単位で、論理接続するＯＳＵ８５を変更することで、ＯＳＵ毎のトラフィック負荷を均一化できる。そのため、ヘビーユーザが特定のＯＳＵに論理接続されることによるＯＳＵのトラフィック負荷を軽減できる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｈｉｒｏｔａｋａ  Ｎａｋａｍｕｒａ，  Ｋａｔｓｕｈｉｓａ  Ｔａｇｕｃｈｉ，  Ｓｈｉｎｙａ  Ｔａｍａｋｉ，  Ｔａｋａｙｕｋｉ  Ｍｉｚｕｎｏ，  Ｙａｓｕｙｕｋｉ  Ｈａｓｈｉｚｕｍｅ，  Ｔａｋｅｓｈｉ  Ｙａｍａｄａ，  Ｍｉｋｉｔａｋａ  Ｉｔｏ，  Ｈｉｒｏｓｈｉ  Ｔａｋａｈａｓｈｉ，  Ｓｈｕｎｊｉ  Ｋｉｍｕｒａ，  ａｎｄ  Ｎａｏｔｏ  Ｙｏｓｈｉｍｏｔｏ，  “４０Ｇｂｉｔ／ｓ−ｃｌａｓｓ―l―ｔｕｎａｂｌｅ  ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮ  ｕｓｉｎｇ  Ｔｕｎａｂｌｅ  Ｂ−Ｔｘ  ａｎｄ  Ｃｙｃｌｉｃ  ＡＷＧ  Ｒｏｕｔｅｒ  ｆｏｒ  Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃ  Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ”，  ＥＣＯＣ，  Ｔｕ．４．Ｂ．３，  ２０１２
【非特許文献２】Ｋａｚｕｔａｋａ  Ｈａｒａ，  Ｈｉｒｏｔａｋａ  Ｎａｋａｍｕｒａ，  Ｓｈｕｎｊｉ  Ｋｉｍｕｒａ，  Ｍａｎａｂｕ  Ｙｏｓｈｉｎｏ，  Ｓｕｓｕｍｕ  Ｎｉｓｈｉｈａｒａ，  Ｓｈｉｎｙａ  Ｔａｍａｋｉ，  Ｊｕｎ−ｉｃｈｉ  Ｋａｎｉ，  Ｎａｏｔｏ  Ｙｏｓｈｉｍｏｔｏ，  ａｎｄ  Ｈｉｓａｙａ  Ｈａｄａｍａ，  “Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｌｏａｄ  ｂａｌａｎｃｉｎｇ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ  ｕｓｉｎｇ  ｄｙｎａｍｉｃ  ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  ｂａｎｄｗｉｄｔｈ  ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ  （ＤＷＢＡ）  ｔｏｗａｒｄ  １００Ｇｂｉｔ／ｓ−ｃｌａｓｓ−ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮ，”  ＥＣＯＣ’２０１０，Ｔｕ．３．Ｂ．２，２０１０
【非特許文献３】Ｒａｊ  Ｊａｉｎ，  ａｎｄ  Ａｒｊａｎ  Ｄｕｒｒｅｓｉ，  Ｇｏｊｋｏ  Ｂａｂｉｃ，  “Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ  Ｆａｉｒｎｅｓｓ  Ｉｎｄｅｘ：  Ａｎ  Ｅｘｐｌａｉｎａｔｉｏｎ”，  ＡＴＭ  Ｆｏｒｕｍ  Ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  ９９，９９−００４５，  １９９９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
スイッチ８２における下りフレームの振り分けにラウンドロビン・アルゴリズムを用いて、フレームの入力順に出力ＯＳＵ８５を輪番に決定することにより、ＯＳＵ８５毎の下りトラフィック負荷を均一化できる。本書では、ＯＳＵ８５とスイッチ８２の間に位置する回線をリンクとする。
【０００８】
図２（ａ）のようにＯＳＵ８５＃１〜＃Ｋにおいてユーザ１，２，３，４，５を宛先とするトラフィックが存在する場合、スイッチ８２におけるフレームの振り分けにラウンドロビン方式を採用してフレームの入力順に出力ＯＳＵ８５が＃１，＃２，・・，＃Ｋの順に決めることにより、図２（ｂ）のようにΔｔにおける各ＯＳＵ８５の合計トラフィック負荷を均一化できることが分かる。
【０００９】
ラウンドロビン・アルゴリズムでは、ＯＳＵ８５毎のトラフィック負荷を分散することはできるが、同じＯＮＵを宛先とする下り信号がフレーム毎に違うＯＳＵに入力されうる。そのため、下り方向通信のＯＮＵ−ＯＳＵ論理接続がフレーム毎に変更されうるので、下り方向通信と上り方向通信のＯＮＵ−ＯＳＵ論理接続を同一とする場合、ＯＮＵ８４における送信波長を高頻度で変更する必要がある。これより、ＯＮＵ８４内の波長可変レーザの一例として、ＳＳＧ−ＤＢＲ（ｓｕｐｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ｇｒａｔｉｎｇ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  ｂｒａｇｇ  ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）レーザを用いた場合、電子キャリア注入量の変化による屈折率変化を繰り返すことで、結晶品質が劣化し、故障頻度が高くなる場合があると考えられる。
【００１０】
そこで、本発明は、波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮにおいて、波長の変更頻度を抑制しつつ、ＯＳＵ８５毎のトラフィック負荷を均一化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願発明の光通信システムは、
加入者側装置とスイッチとの間に複数のリンクが並列に張られた光通信システムであって、
加入者側装置との通信によって生じたトラフィック負荷をリンク毎に取得するトラフィック負荷取得機能と、
複数のリンクのうちのトラフィック負荷が最大の第１のリンクとトラフィック負荷が最小の第２のリンクを判定し、前記第１のリンクのトラフィックのうちの所定量のトラフィック負荷を有する加入者側装置のトラフィックを前記第２のリンクへと移動させる収容リンク移動機能と、
を備える。
【００１２】
本願発明の光通信システムの負荷分散方法は、
加入者側装置とスイッチとの間に複数のリンクが並列に張られた光通信システムの負荷分散方法であって、
加入者側装置との通信によって生じたトラフィック負荷をリンク毎に算出するトラフィック負荷算出手順と、
複数のリンクのうちのトラフィック負荷が最大の第１のリンクとトラフィック負荷が最小の第２のリンクを判定し、第１のリンクのトラフィック負荷のうちの所定量のトラフィック負荷を有する加入者側装置のトラフィック負荷を第２のリンクへと移動させる収容リンク移動手順と、
を有する。
【００１３】
本発明では、
前記収容リンク移動機能による収容リンクを移動後のリンク毎のトラフィック負荷の均一性が向上するか否かを判定する判定機能と、
前記判定機能において均一性が向上しないと判定した場合、前記収容リンク移動機能の動作を停止させる停止機能と、
をさらに備えていてもよい。
【００１４】
前記判定機能は、前記所定量のトラフィック負荷が第１のリンクのトラフィック負荷と第２のリンクのトラフィック負荷の差分よりも小さいか否かを判定することで、収容リンクを移動後のリンク毎のトラフィック負荷の均一性が向上するか否かを判定してもよい。
【００１５】
前記判定機能は、前記収容リンク移動機能による収容リンクを移動後のリンク毎のトラフィック負荷の均一性が予め定められた値に到達したか否かを判定し、
前記停止機能は、前記判定機能において均一性が到達したと判定した場合、前記収容リンク移動機能の動作を停止させてもよい。
【００１６】
前記判定機能は、前記収容リンク移動機能の動作が設定された演算量に到達したか否かを判定し、
前記停止機能は、前記判定機能において設定された演算量に到達したと判定した場合、前記収容リンク移動機能の動作を停止させてもよい。
【００１７】
なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、本発明の光通信システムはトラフィック負荷取得機能及び収容リンク移動機能を備え、本発明の光通信システムの負荷分散方法はトラフィック負荷取得手順及び収容リンク移動手順を有するため、波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮにおいて、波長の変更頻度を抑制しつつ、各リンクのトラフィック負荷を公平化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮを用いたアクセスネットワーク構成の一例を示す。
【図２（ａ）】ラウンドロビン・アルゴリズムを用いて負荷分散を行った場合の各ＯＳＵ８５における信号伝送の様子の一例を示す。
【図２（ｂ）】ラウンドロビン・アルゴリズムを用いて負荷分散を行った場合の一定時間のトラフィック負荷の合計の一例を示す。
【図３】実施形態１に係る波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮを用いたアクセスＮＷの動的負荷分散システム構成例を示す。
【図４】Ｎ×ＭポートＡＷＧの波長振り分け特性の一例を示す。
【図５】実施形態１に係るフローチャートの一例を示す。
【図６】実施形態１に係る負荷分散実施例の一例を示す。
【図７】実施形態１に係る負荷分散制御によるＯＮＵ−ＯＳＵ論理接続の変更の一例を示す。
【図８】実施形態２に係るフローチャートの一例を示す。
【図９】実施形態２に係る負荷分散実施例の一例を示す。
【図１０】実施形態３に係る波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮを用いたアクセスＮＷの動的負荷分散システム構成例を示す。
【図１１】実施形態３に係るＯＳＵ８５アグリゲーションにおける動的負荷分散手法の適用の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００２１】
本発明の光通信システムは、加入者側装置であるＯＮＵ８４とスイッチ８２の間に複数のリンクが張られたアクセスネットワークシステムであり、例えば、図１に示すような波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮを用いたアクセスネットワークに適用できる。本発明の光通信システムは、アクセスネットワークシステムにおいて、トラフィック負荷取得機能と、論理接続ＯＳＵ８５移動機能と、判定機能と、停止機能と、を備える。各機能は、光通信システムの負荷分散プログラムをコンピュータに実行させることで実現してもよい。
【００２２】
本発明の光通信システムの負荷分散方法は、トラフィック負荷取得手順と、収容リンク移動手順と、判定手順と、停止手順と、を順に有する。
トラフィック負荷取得手順では、トラフィック負荷取得機能が、加入者側装置との通信によって生じたトラフィック負荷をリンク毎に取得する。
収容リンク移動手順では、収容リンク移動機能が、複数のリンクのうちのトラフィック負荷が最大の第１のリンクとトラフィック負荷が最小の第２のリンクを判定し、第１のリンクのトラフィック負荷のうちの所定量のトラフィック負荷を有する加入者側装置のトラフィック負荷を第２のリンクへと移動させる。
判定手順では、判定機能が、収容リンク移動機能による収容リンクを移動後のリンク毎のトラフィック負荷の均一性が向上するか否かを判定する。
停止手順では、停止機能が、判定機能において均一性が向上しないと判定した場合、収容リンク移動機能の動作を停止させる。
【００２３】
（第１の実施形態）
本発明における第１の実施形態について以下に説明する。図３に示す本実施形態では、上位ＮＷ８９に繋がるスイッチ８２と、本発明の動的負荷分散手法を用いてＯＮＵ単位でＯＮＵ−ＯＳＵ論理接続を決定する割当回路１１と、複数のＯＳＵ８５と、複数のＯＮＵ８４と、複数のＯＳＵ８５と複数の光スプリッタ８７間に位置する波長ルータ８６から構成される。
【００２４】
波長ルータ８６は、入力ポートと信号波長から出力ポートが一意に決まる波長振り分け機能を有する。ある一つの入力ポートから入力された複数の波長は、波長ごとに異なる出力ポートから出力される。波長ルータ８６としては、例えば、図４のような波長周回性を有するＮ×Ｍポート周回性ＡＷＧ（Ａｒｒａｙｅｄ−ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  ｇｒａｔｉｎｇ）が考えられる。
【００２５】
ＯＳＵ内に波長可変レーザを搭載し、送信波長を変更することにより、下り方向通信においてＯＮＵ単位でＯＮＵ−ＯＳＵ論理接続が変更可能で、トラフィック負荷状態に応じて振り分け先ＯＳＵを変更することができる。スイッチ８２の出力ポートを下りフレームの宛先であるＯＮＵ８４単位で動的に変更することで、ＯＳＵ８５毎の下りトラフィック負荷を均一化することができる。スイッチ８２の出力ポートの変更は、例えば、スイッチ８２の内部に持つスイッチングテーブルの書替えを行い、そのスイッチングテーブルに従って、信号を出力ポートに振り分けることで実現する。
【００２６】
図３では、波長ルータ８６とＯＮＵ８４との間に１個の光スプリッタ８７を配置しているが、複数個を直列に配置してもよい。波長ルータ８６の代わりに、非特許文献２のように、１×ＮポートＡＷＧと光スプリッタを組み合わせた構成を配置することも可能である。また、波長ルータ８６に代わり光スプリッタ（不図示）を配置することも可能である。この構成では、各ＯＳＵ８５はＯＳＵごとに固有の波長である下り信号光を送出し、各ＯＳＵ８４が波長可変フィルタ等を用いて入力される波長多重信号光から、ＯＮＵ８４−ＯＳＵ８５論理接続に基づく下り波長を選択的に受信する。選択的に受信する波長を切り替えることにより、下り方向通信におけるＯＮＵ８４−ＯＳＵ８５論理接続を変更できる。上り方向通信では、各ＯＮＵ８４がＯＮＵ８４−ＯＳＵ８５論理接続に基づく上り波長の上り信号光を送出し、各ＯＳＵ８５が入力される波長多重信号光からＯＳＵごとに固有の波長を選択的に受信する。ＯＮＵ内の波長可変レーザの波長を変更することにより、上り方向通信におけるＯＮＵ８４−ＯＳＵ８５論理接続を変更できる。
【００２７】
本実施形態では、新たに、波長可変ＯＳＵ８５内にカウンタ１２を備える。カウンタ１２にて測定するＯＮＵ８４毎の一定時間におけるトラフィック負荷を用いて、ＯＳＵ８５毎の一定時間における総トラフィック負荷が均一に近づくように、ＯＮＵ８４−ＯＳＵ８５論理接続を変更する。カウンタ１２は、ＯＮＵ８４単位の一定時間におけるトラフィック負荷を測定できればよく、波長可変ＯＳＵ８５内でもよいし、スイッチ８２内や波長可変ＯＮＵ８４内やそれ以外に備えてもよい。
【００２８】
本発明の動的負荷分散手法の手順を以下に要約する。
（１）  トラフィック負荷が最も多いＯＳＵ８５から一定時間におけるトラフィック負荷が所定量に最も近いＯＮＵ８４を選別し、トラフィック負荷が最も少ないＯＳＵ８５へ移動させる。
（２）  （１）の操作を行った後に、ＯＳＵ８５毎の負荷を算出し直し、またトラフィック負荷が最も多いＯＳＵ８５から所定量に一定時間におけるトラフィック負荷が最も近いＯＮＵを選別し、トラフィック負荷が最も少ないＯＳＵ８５へ移動する。
（３）  （１）及び（２）の操作を、目標とする均一性に到達しているか、これ以上均一性が向上しない場合まで繰り返し、移動する全ＯＮＵ８４を決定する。目標とする均一性に到達しているかの判断例としては、トラフィック負荷が最も多いＯＳＵ８５のトラフィック負荷がトラフィック負荷が最も少ないＯＳＵ８５のトラフィック負荷の何倍以下であるというような指標を設け、その倍率を設定することで設定できる。
（４）  一定時間毎に論理接続するＯＳＵ８５を移動する全ＯＮＵ８４を決定した後に、一度に全ＯＮＵ８４の論理接続ＯＳＵ８５の変更を行うことで、ＯＳＵ８５毎の一定時間におけるＯＳＵ８５間のトラフィック負荷の公平化を行う。
【００２９】
図５は、本発明の第１の実施形態に記載の動的負荷分散手法の概要を示すフローチャート図である。トラフィック負荷算出手順では手順Ｓ１０１を実行し、論理接続ＯＳＵ８５を移動するＯＮＵ８４の決定手順では手順Ｓ１０３，Ｓ１０４，Ｓ１０６を実行し、判定手順及び終了手順では手順Ｓ１０２，Ｓ１０５を実行する。
【００３０】
手順Ｓ１０１：ＯＮＵ８４ごとのトラフィック負荷を用いて、ＯＳＵ８５＃１〜Ｋのトラフィック負荷を算出する。
手順Ｓ１０２：目標とする均一性を満たしているか否かを判定する。例えば、トラフィック負荷が最大の第１のＯＳＵ８５と、トラフィック負荷が最小の第２のＯＳＵ８５のトラフィック負荷で比較してもよい。均一性を満たしている場合は終了し、均一性を満たしていない場合は手順Ｓ１０３へ移行する。
手順Ｓ１０３：第１のＯＳＵ８５のトラフィック負荷と第２のＯＳＵ８５のトラフィック負荷の差の半分を算出し、移動量とする。
手順Ｓ１０４：第１のＯＳＵ８５に論理接続されているＯＮＵ８４のトラフィック負荷の中から手順Ｓ１０３で求めた移動量にトラフィック負荷が最も近いＯＮＵ８４を選択する。
手順Ｓ１０５：手順Ｓ１０４で選択したＯＮＵ８４のトラフィック負荷を移動させたときに、均一性が向上するか否かを判定する。トラフィック負荷手順Ｓ１０４で選択したＯＮＵ８４のトラフィック負荷が、第１のＯＳＵ８５と第２のＯＳＵ８５のトラフィック負荷の差分以下であるか否かを判定する。均一性が向上する場合は手順Ｓ１０６へ移行し、均一性が低下する場合は終了する。
手順Ｓ１０６：手順Ｓ１０４で検索したＯＮＵ８４を第２のＯＳＵ８５へ移動させる。
【００３１】
本発明では、手順Ｓ１０２において、ＯＳＵ８５毎のトラフィック負荷の均一性評価指標として、式（１）で定義されるＦａｉｒｎｅｓｓ  Ｉｎｄｅｘ（ｆ）（例えば、非特許文献３参照。）を用いる。ＯＳＵ８５＃１〜Ｋのトラフィック負荷をＸ１〜ＸＫとする。
【数１】
2014138379.tif 000003
【００３２】
ｆは０から１の間をとり、ｆが大きいほどＯＳＵ８５間の負荷は均一性が高い。そこで、ｆが最も早く最大値である１に近づくように、論理接続ＯＳＵ８５を移動するＯＮＵ８４を選別する手法を提案する。
ここで、ｉ＜ｊの時、ｉ番目のＯＳＵ８５からｊ番目のＯＳＵ８５へトラフィック負荷ａが移動した場合のＦａｉｒｎｅｓｓ  Ｉｎｄｅｘをｆ’とすると、ｆ’は式（２）で表わされる。
【数２】
2014138379.tif 000004
【００３３】
次に、ＯＮＵ８４のトラフィック負荷を移動させることによりＯＳＵ８５間の負荷の均一性の改善される効果の指標Δｆ（＝ｆ’−ｆ）を考える。１ＯＮＵ８４ずつ当該ＯＮＵ８４の収容ＯＳＵ８５を移動し、ｆが最も早く最大値である１に近づくように、Δｆが最大となるＯＮＵ８４のトラフィック負荷の移動を繰り返す逐次的な処理を行う。この操作により，最小の移動ＯＮＵ数で最大のｆを得ることができる。
【００３４】
続いて、Δｆを式（３）に示す。
【数３１】
2014138379.tif 000005
【００３５】
式（３）より、ｆは変化しないので、Δｆを最大にするためにはｆ’を最大とすればよい。式（２）で表したｆ’は、
【数３２】
2014138379.tif 000006
のみがＯＮＵ８４のトラフィック負荷の移動により変化するため、ｆ’を最大とするためには、ｇ（ａ）が最小となればよい。
【００３６】
ｇ（ａ）は、下に凸の二次関数であるので、ａ＝（Ｘｉ−Ｘｊ）／２のときに最小となる。また、ａ＝（Ｘｉ−Ｘｊ）／２のとき、
【数３３】
2014138379.tif 000007
となるので、（Ｘｉ−Ｘｊ）２が最大となるときに、ｇ（ａ）は最小となる。
【００３７】
ここで、Ｘｋ（ｋ＝１，２，・・，Ｋ）の中で、Ｘｉがトラフィック負荷が最大の第１のＯＳＵ８５、Ｘｊがトラフィック負荷が最小の第２のＯＳＵ８５の場合、最小のｇ（ａ）を得る。よって、トラフィック負荷が最も大きいＯＳＵ８５から、トラフィック負荷が最も小さいＯＳＵ８５へトラフィック負荷が最大の第１のＯＳＵ８５とトラフィック負荷が最小の第２のＯＳＵ８５のトラフィック負荷の差分の半分にトラフィック負荷の最も近いＯＮＵ８４のトラフィック負荷を移動させた場合に最小のｇ（ａ）、つまり、最大のΔｆを得ることができることが分かる。
【００３８】
ここで、実際に移動するＯＮＵ８４のトラフィック負荷とトラフィック負荷が最大の第１のＯＳＵ８５とトラフィック負荷が最小の第２のＯＳＵ８５のトラフィック負荷の差分の半分（ａ）との差はＯＮＵ８４の使用状況により変化するため、常にΔｆ＞０となるとは限らず、ｆが減少する移動を行ってしまう可能性がある。この場合、ＯＳＵ８５移動を行うＯＮＵ数を最小とすることはできない。そこで、ｆが減少するような移動を行わないよう、すなわちΔｆ＞０となる条件を算出し、制限を追加する。
【００３９】
まず、式（３）を式（４）のように変形する。
【数４１】
2014138379.tif 000008
【００４０】
式（４）より｛−２ａ（ａ−（Ｘｉ−Ｘｊ））｝の括弧以外は全て正であるので、｛−２ａ（ａ−（Ｘｉ−Ｘｊ））｝＞０、つまりａ（ａ−（Ｘｉ−Ｘｊ））＜０の時に、Δｆ＞０となる。ａ（ａ−（Ｘｉ−Ｘｊ））はａに関して下に凸の二次関数であるため、Δｆ＞０となる条件は０＜ａ＜（Ｘｉ−Ｘｊ）である。このため、手順Ｓ１０５において、トラフィック負荷が最大の第１のＯＳＵ８５とトラフィック負荷が最小の第２のＯＳＵ８５のトラフィック負荷の差分よりａが小さいことを判定することによって、ａを移動させた場合に均一性が向上していることを確認することができる。
【００４１】
図６に、本発明による動的負荷分散手法を用いてＯＮＵ毎に論理接続されるＯＳＵの決定を行った場合の一例を示す。ＯＳＵが＃１、＃２、＃３まで３つあり、１，２，３，４，５の５つのＯＮＵがトラフィックを発生させている場合を想定する。図中の破線の四角は、各ＯＳＵの最大容量を示し、実線の四角は一定時間におけるＯＮＵ毎の測定したトラフィック負荷を示す。
【００４２】
本動的負荷分散手法によると、１ループ目が開始する状態では測定した一定時間におけるＯＳＵ毎のトラフィック負荷Ｘｋは、ＯＳＵ＃１がＸ１、ＯＳＵ＃２がＸ２、ＯＳＵ＃３がＸ３である。（Ｓ１０１）。
【００４３】
続いて、目標とする均一性を満たしているか判定を行った結果、目標とする均一性を満たしていないと判断して（Ｓ１０２においてＮｏ）、処理を続ける。目標とする均一性の指標は、一例として、Ｘ１≦１．０５×Ｘ３を用いた。
続いて、（Ｘ１−Ｘ３）／２を算出する（Ｓ１０３）。
続いて、ＯＳＵ＃１に論理接続されるＯＮＵのトラフィック負荷のなかで、ＯＳＵ毎のトラフィック負荷Ｘｋの均一性が最も向上する移動量（Ｘ１−Ｘ３）／２と最も近い値である３のＯＮＵのトラフィック負荷を見つける（Ｓ１０４）。
続いて、３のＯＮＵのトラフィック負荷がＸ１−Ｘ３以下となることから（Ｓ１０５においてＹｅｓ）、３のＯＮＵのトラフィック負荷を移動させた場合、均一性は向上すると判断して、３のＯＮＵのトラフィック負荷を、トラフィック負荷が最小のＯＳＵであるＯＳＵ＃３に移動する。その後、最初の手順Ｓ１０１へ戻る。
【００４４】
１ループ目が終了した状態では、ＯＮＵ１，２がＯＳＵ＃１に、ＯＮＵ４，５がＯＳＵ＃２に、ＯＮＵ３がＯＳＵ＃３に論理接続されている。２ループ目が終了した状態では、ＯＳＵ＃２のＯＮＵ４がＯＳＵ＃３に論理接続されている。
【００４５】
この一連の手順を、目標とする均一性が満たされるか，またはＯＮＵを移動させても均一性が向上しないと判断されるまで繰り返す。今回の例では、最初の状態ではＯＮＵ１，２，３がＯＳＵ＃１、ＯＮＵ４，５がＯＳＵ＃２に論理接続されており、３ループ目の計算終了後にはＯＮＵ１，２がＯＳＵ＃１、ＯＮＵ５がＯＳＵ＃２、ＯＮＵ３，４がＯＳＵ＃３に論理接続されているため、論理接続するＯＳＵを変更するＯＮＵは３，４の２ＯＮＵと決定する。
【００４６】
図７に、図５〜図６のような動的負荷分散手法を用いて、動的負荷分散を実現するための論理接続ＯＳＵ８５変更手順の一例を示す。
例えば、まず、各ＯＳＵ８５のカウンタ１２が、一定時間におけるＯＮＵ８４毎のトラフィック負荷を測定する。
次に、割当回路１１は、一定時間におけるトラフィック負荷の測定結果を集めた後に、本動的負荷分散手法を用いて、ＯＮＵ８４毎の論理接続ＯＳＵ８５を決定する。その後、決定したＯＮＵと論理接続ＯＳＵ８５の関係に基づいて、波長選択ＯＮＵ８４、波長選択ＯＳＵ８５、スイッチ８２に切替を指示する。
下りトラフィックでは、スイッチ８２での出力ポートの変更と、ＯＳＵ−ＯＮＵ間の論理接続の変更により、ＯＮＵ８４の収容されるリンクを時間的に変える。
上りトラフィックでは、ＯＳＵ−ＯＮＵ間の論理接続の変更により、ＯＮＵ８４の収容されるリンクを時間的に変える。この手順を毎一定時間周期繰り返し、収容リンクの変更を行うことで、リンク毎のトラフィック負荷を公平化する。
【００４７】
したがって、本発明による動的負荷分散手法は、一定時間毎の収容リンクの変更によりリンク毎のトラフィック負荷の公平化が可能であり、下り方向通信のＯＮＵ−ＯＳＵ論理接続がフレーム間隔より長い一定時間毎に変更され、フレーム毎に変更されないので、波長変更の頻度を抑制することができる。よって、下り方向通信と上り方向通信のＯＮＵ−ＯＳＵ論理接続を同一とする場合、ＯＮＵ８４における送信波長の変更頻度を抑制することが可能で、故障頻度を低くできる。
【００４８】
（第２の実施形態）
図８は、本発明の第２の実施形態の動的負荷分散手法の概要を示すフローチャート図である。論理接続ＯＳＵ８５を変更するＯＮＵの決定に関しては、第１の実施形態と同様にＦａｉｒｎｅｓｓ  ｉｎｄｅｘ（ｆ）を用いて行うが、第２の実施形態では、第１の実施形態で手順Ｓ１０２において均一性の指標を見て処理の終了判断を行うのに対し、演算量を見て処理の終了判断を行う（Ｓ２０２）。例えば、演算量として演算時間Ｏを規定し、演算時間がＯを超えていたら、処理を終了することなどが考えられる。また、フローチャートの繰り返し回数を規定し、規定回数の繰り返しを超えた場合に、処理を終了することも考えられる。
【００４９】
加えて、第１の実施形態と組み合わせて、均一性の指標（Ｓ１０２）と演算量（Ｓ２０２）の両方を見て、どちらかの基準を超えた場合には処理の終了判断を行うとしてもよい。手順Ｓ２０２のような終了判断を行うことで、演算量を見て、トラフィック負荷の変化が少ない短時間内に動的負荷分散計算を終了させることも、設定した演算量より少ない演算量で目標とする均一性を達成した場合に、そこで、動的負荷分散計算を終了させることもできる。
【００５０】
図９に、図８の動的負荷分散手法を用いてＯＮＵ８４毎の論理接続ＯＳＵ８５の変更を行った時の一例を示す。基本的には、図６と同様であるが、例えば、図８のフローチャートの３ループめで設定した演算時間を超えた場合、そこで動的負荷分散の計算を終了し、論理接続するＯＳＵ８５を変更するＯＮＵは、設定した演算時間内に論理接続するＯＳＵ８５変更が決定した３ＯＮＵのみと決定する。
【００５１】
第２の実施形態では、処理能力の低い割当回路１１を用いた場合も、トラフィック負荷の変化が少ない短時間内で計算を終了させることで、トラフィック負荷の公平化を行うことが可能である。また、演算時間によっては、途中で計算が終了してしまい、第１の実施形態に比べて十分な均一性を得ることができない場合も考えられるが、Ｆａｉｒｎｅｓｓ  Ｉｎｄｅｘの式（１）から、得られるＯＳＵ８５間の負荷の均一性の改善効果が最大となる処理を繰り返しているため、規定された演算時間Ｏの中で得られる最大の均一性を得ることができる。
【００５２】
（第３の実施形態）
第１の実施形態に記載の図３のシステム構成において、波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮ８３はＯＮＵ８４毎に選択する波長を変更することで、同一のＯＮＵ８４でも異なるＯＳＵ８５へ論理接続することができる。つまり同一の入力ポートでも異なる出力ポートから出力させることが可能であり、光スイッチ機能部として考えることができる。そこで、図１０に示したように、第１の実施形態に記載の図３のシステム構成は、波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮ８３を用いた光スイッチ機能部と上位ＮＷに繋がるスイッチ８２とを用いた２つのスイッチ間で、複数のリンクが平行に張られているシステムと見ることができる。このようなシステムでは、２つのスイッチ間で並行して張られた複数のリンクを統合して、論理的に１本のリンクのように取り扱うリンクアグリゲーション技術を用いることができる。
【００５３】
そこで、本発明における動的負荷分散手法は、波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮを用いた図１０に示した場合だけに関わらず、リンクアグリゲーションの状態が確立されたネットワークにおいて、各リンクのトラフィック負荷に応じた負荷分散を行う手法としても適用できる。
【００５４】
図１１にリンクアグリゲーションの構成に本発明における動的負荷分散手法を適用した場合を示す。図１１では、図１０で波長可変リンク内に備えたカウンタ１２をスイッチ８８ａ内に備え、ＯＮＵ８４毎のトラフィック負荷を測定する。カウンタ１２は、ＯＮＵ８４毎の一定時間におけるトラフィック負荷を測定できればよく、スイッチ８８ａ内でも、スイッチ８８ａ外でもよい。図１０と同様に割当回路１１を備える。割当回路１１内で行う本動的負荷分散計算によって２つのスイッチ８８ａ及び８８ｂの使用ポートを変更し、ＯＮＵ８４毎に論理接続するリンクを変更する。
【００５５】
本発明による動的負荷分散手法を用いることで、各リンクのトラフィック負荷を公平化する際に使用ポートの変更頻度を抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は情報通信産業に適用することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１１：割当回路
１２：カウンタ
８１：ユーザ端末
８２：スイッチ
８３：波長可変型ＷＤＭ／ＴＤＭ−ＰＯＮ
８４：波長選択ＯＮＵ
８５：波長選択ＯＳＵ
８６：波長ルータ
８７：光スプリッタ
８８ａ、８８ｂ：スイッチ
８９：上位ネットワーク
【図１】
2014138379.tif 000009
【図２（ａ）】
2014138379.tif 000010
【図２（ｂ）】
2014138379.tif 000011
【図３】
2014138379.tif 000012
【図４】
2014138379.tif 000013
【図５】
2014138379.tif 000014
【図６】
2014138379.tif 000015
【図７】
2014138379.tif 000016
【図８】
2014138379.tif 000017
【図９】
2014138379.tif 000018
【図１０】
2014138379.tif 000019
【図１１】
2014138379.tif 000020