(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送パスによって接続され、且つ電気スイッチ及び光スイッチを有する複数の光電気複合型ネットワークノードが、前記電気スイッチによって交換された複数の電気パスと、前記光スイッチによって交換された複数の光パスと、から構成された伝送ネットワークに位置する、光電気複合型ネットワークノードの制御方法であって、
伝送ネットワークに新しいトラフィックが到着したことを検出した場合、新しい電気パスの確立を要求する第１手順と、
前記トラフィックのパラメータ及び伝送ネットワークの物理トポロジーに基づいて前記新しい電気パスを計算する第２手順と、
既存の電気パスと新たに計算して得られた電気パスとを集約し、集約された結果に基づいてすべての光パスに対して全体最適化を行なう第３手順と、
全体最適化された結果に基づいて、すべての電気パス、光パス及び電気パスから光パスに集約されたマッピング関係を更新する第４手順と、を含み、
前記第３手順はさらに、
複数の電気パス上のトラフィック帯域を加算してその中の一つの電気パスに与えることで、完全に同じ経路を有する電気パスをマージする第５手順と、
すべての電気パスの中間ホップ数がゼロであるか否かを判定し、中間ホップ数がゼロである場合は、全体最適化を終了し、中間ホップ数がゼロでない場合は、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを選択して対応する光パスを確立する第６手順と、
最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを選択する際に、伝送ネットワークにおける光層リソースが完全に消耗されたか否かを判定し、光層リソースが完全に消耗された場合は、全体最適化を終了し、光層リソースが完全に消耗されていない場合は、選択された最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを光パスに加え、既存の電気パスから最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを削除することで、中間ホップ数がゼロとなる新たな電気パスを作成し、再びすべての電気パスの中間ホップ数がゼロであるか否かを判定し、中間ホップ数がゼロである場合は、全体最適化を終了し、中間ホップ数がゼロでない場合は、再び、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを選択して対応する光パスを確立する第７手順と、を含むことを特徴とする光電気複合型ネットワークノードの制御方法。
【請求項２】
前記トラフィックのパラメータにはソースノード、目的ノード及び帯域が含まれていることを特徴とする請求項１に記載の光電気複合型ネットワークノードの制御方法。
【請求項３】
前記光層リソースは光チャネル数又は光チャネル帯域であることを特徴とする請求項１に記載の光電気複合型ネットワークノードの制御方法。
【請求項４】
複数の光電気複合型ネットワークノードを制御し、前記複数の光電気複合型ネットワークノード同士は伝送パスによって接続され、且つ電気スイッチ及び光スイッチを有し、前記電気スイッチによって交換された複数の電気パス及び前記光スイッチによって交換された複数の光パスが伝送ネットワークを構成する、光電気複合型ネットワークノードの制御装置であって、
前記伝送ネットワークに新しいトラフィックが到着したことを検出した場合、新しい電気パスの確立を要求し、前記トラフィックのパラメータ及び前記伝送ネットワークの物理トポロジーに基づいて前記新しい電気パスを計算し、既存の電気パスと新たに計算して得られた電気パスとを集約し、集約された結果に基づいてすべての光パスに対して全体最適化を行ない、全体最適化された結果に基づいて、すべての電気パス、光パス及び電気パスから光パスに集約されたマッピング関係を更新し、
既存の電気パスと新たに計算して得られた電気パスとを集約し、すべての光パスに対して全体最適化を行なう際に、
複数の電気パス上のトラフィック帯域を加算してその中の一つの電気パスに与えることで、完全に同じ経路を有する電気パスをマージし、すべての電気パスの中間ホップ数がゼロであるか否かを判定し、中間ホップ数がゼロである場合は、全体最適化を終了し、中間ホップ数がゼロでない場合は、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを選択して対応する光パスを確立し、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを選択する際に、伝送ネットワークにおける光層リソースが完全に消耗されたか否かを判定し、光層リソースが完全に消耗された場合は、全体最適化を終了し、光層リソースが完全に消耗されていない場合は、選択された最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを光路パスに加え、既存の電気パスから最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを削除することで、中間ホップ数がゼロとなる新たな電気パスを作成し、再びすべての電気パスの中間ホップ数がゼロであるか否かを判定し、中間ホップ数がゼロである場合は、全体最適化を終了し、中間ホップ数がゼロでない場合は、再び、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを選択して対応する光パスを確立することを特徴とする光電気複合型ネットワークノードの制御装置。
【請求項５】
伝送ネットワークの経路配置状態及びサービス状態を記憶するメモリと、
前記複数の光電気複合型ネットワークノードに制御情報を送信するとともに伝送ネットワークの経路配置状態及びサービス状態を受信する通信インターフェースと、
前記メモリに記憶されている経路配置状態及びサービス状態に基づいて、最適化された光パス、当該光パスに基づく電気パス及び電気パスから光パスに集約されたマッピング関係を計算するパス計算ユニットと、を含むことを特徴とする請求項４に記載の光電気複合型ネットワークノードの制御装置。
【請求項６】
前記光電気複合型ネットワークノードの制御装置は、前記光電気複合型ネットワークノードに対して集中制御又は分散制御を行なうことを特徴とする請求項４又は５のいずれかに記載の光電気複合型ネットワークノードの制御装置。
【請求項７】
複数の光電気複合型ネットワークノード同士が伝送パスによって接続され、且つ電気スイッチおよび光スイッチを有し、前記電気スイッチによって交換された複数の電気パスと前記光スイッチによって交換された複数の光パスとが伝送ネットワークを構成する複数の光電気複合型ネットワークノードと、
請求項４から６のいずれかに記載の複合型ネットワークノードの制御装置と、を含むことを特徴とする光電気複合型ネットワークノードの制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光電気複合型ネットワークノードの制御システム及び制御方法に関し、特に電気スイッチの負荷を最小化することで電気パスを光路に集約させる多層ルーティング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の特許文献１においては、電気パスを光パスに多重化する光電気複合型のネットワークノード制御システムが開示されている。その中のネットワークシステムは回路を流れるトラフィック数を各ネットワークノードに測定させるとともに、測定されたトラフィック数が所定のトラフィック閾値より大きい場合に切替要求信号を生成し、切替要求信号に基づいて前記ネットワークノードに切替制御信号を送信し、これによってネットワークにおけるその他のネットワークノードの光パス確立を開始し、電気パスを光パスに多重化する。
【０００３】
従来の特許文献２においては、低容量トラフィックを高容量本線に集約する方法が開示されており、その中のネットワークノードは、ノード間のトラフィック集約数が所定の閾値を超えたと判断した場合、ノード間のトラフィックを高容量本線に集約する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６，０７５，６３０号明細書
【特許文献２】米国特許第７，３７２，８０５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上の従来の特許文献においては、いずれもネットワークのトラフィック監視について言及しており、且つ監視されたトラフィックがある所定の閾値を超えた場合、ネットワークの経路配置を変更する。しかしながら、従来の特許文献では、集約された電気パス又はトラフィックの経路が一部のセグメントのみで重なる状況について考慮していないため、如何に光パスあるいは本線の端点を選択するかが開示されていない。また、新しい電気パス又はトラフィックを確立する際に、すでに集約された電気パス又はトラフィックに対して新たに全体最適化を行なわないため、集約された光パス又は本線が現在のネットワーク状態に対して常に最適であるとは言えない。
【０００６】
例えば、図１は五つのノードを有するネットワークであり、その中で各ノードには光スイッチと電気スイッチが含まれている。当該ネットワークにおいて、すべての電気スイッチ、即ち電気スイッチ１０１、１０２、１０３、１０４及び１０５はネットワークの電気層を構成し、すべての光スイッチ、即ち光スイッチ１０６、１０７、１０８、１０９及び１１０はネットワークの光層を構成する。電気層にはバーチャル電気パス１１１、１１２及び１１３が存在し、それらは電気スイッチ１０１、１０２及び１０３を経由する。さらにバーチャル電気パス１１４及び１１５も存在し、それらは電気スイッチ１０２、１０３、１０４及び１０５を経由する。この場合、電気層の電気パスを光層の光パスに集約する複数の可能な技術案が存在する。例えば、技術案１は、光スイッチ１０６、１０７、１０８を経由する光パス１１６及び光スイッチ１０８、１０９、１１０を経由する光パス１１７に集約し、技術案２は、光スイッチ１０６、１０７を経由する光パス１１８及び光スイッチ１０７、１０８、１０９、１１０を経由する光パス１１９に集約する。従来の特許文献では如何に技術案１、技術案２又はそのほかの技術案を選択するかが解決されていないため、ネットワークの性能を最適化することができない。
【０００７】
本発明は、上述の問題点を鑑みてなされたものであり、電気スイッチの負荷を最小化することでネットワークの全体最適化が図れる光電気複合型ネットワークノードの制御装置、制御システム及び制御方法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】
【０００８】
本発明の代表的な一例を示せば次の通りである。すなわち、伝送パスによって接続され、且つ電気スイッチ及び光スイッチを有する複数の光電気複合型ネットワークノードが、前記電気スイッチによって交換された複数の電気パスと、前記光スイッチによって交換された複数の光パスと、から構成された伝送ネットワークに位置する、光電気複合型ネットワークノードの制御方法であって、伝送ネットワークに新しいトラフィックが到着したことを検出した場合、新しい電気パスの確立を要求する第１手順と、前記トラフィックのパラメータ及び伝送ネットワークの物理トポロジーに基づいて前記新しい電気パスを計算する第２手順と、既存の電気パスと新たに計算して得られた電気パスとを集約し、集約された結果に基づいてすべての光パスに対して全体最適化を行なう第３手順と、全体最適化された結果に基づいて、すべての電気パス、光パス及び電気パスから光パスに集約されたマッピング関係を更新する第４手順と、を含み、前記第３手順はさらに、複数の電気パス上のトラフィック帯域を加算してその中の一つの電気パスに与えることで、完全に同じ経路を有する電気パスをマージする第５手順と、すべての電気パスの中間ホップ数がゼロであるか否かを判定し、中間ホップ数がゼロである場合は、全体最適化を終了し、中間ホップ数がゼロでない場合は、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを選択して対応する光パスを確立する第６手順と、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを選択する際に、伝送ネットワークにおける光層リソースが完全に消耗されたか否かを判定し、光層リソースが完全に消耗された場合は、全体最適化を終了し、光層リソースが完全に消耗されていない場合は、選択された最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを光パスに加え、既存の電気パスから最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを削除することで、中間ホップ数がゼロとなる新たな電気パスを作成し、再びすべての電気パスの中間ホップ数がゼロであるか否かを判定し、中間ホップ数がゼロである場合は、全体最適化を終了し、中間ホップ数がゼロでない場合は、再び、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを選択して対応する光パスを確立する第７手順と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の実施形態によれば、集約された電気パス又はトラフィックの経路が一部のセグメントのみで重なった場合でも、光パス又は本線の端点を適切に選択することができる。また、電気パスとトラフィックを新たに確立する際に、既に集約された電気パス又はトラフィックに対して新たに全体最適化を行なうので、集約された光パス又は本線は現在のネットワーク状態に対して常に最適である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１による集中制御平面を有する多層ネットワークの構成図である。
【図２】実施例１による電気パスと光パスのマッピング関係および複数の可能な光パスの配置案を示す図である。
【図３】実施例１による多層ルーティング方法を示す図である。
【図４】実施例１による多層ネットワークにおける電気パスを光パスに集約させるフローチャートである。
【図５Ａ】実施例１による集約計算開始（Ｓ２０１）前の電気パステーブルである。
【図５Ｂ】実施例１によるＳ２０１を実行した後の臨時電気パステーブルである。
【図５Ｃ】実施例１によるＳ２０４を一回目に実行する際の経路セグメントテーブルである。
【図５Ｄ】実施例１によるＳ２０６を一回目に実行した後の光パステーブルである。
【図６Ａ】実施例１によるＳ２０４を二回目に実行する前の臨時電気パステーブルである。
【図６Ｂ】実施例１によるＳ２０４を二回目に実行する際の臨時電気パステーブルである。
【図６Ｃ】実施例１によるＳ２０６を二回目に実行した後のおよび最終的に光スイッチに送信される光パステーブルである。
【図７Ａ】実施例１によるＳ２０２を三回目に実行する前の臨時電気パステーブルである。
【図７Ｂ】実施例１によるＳ２０２を三回目に実行する前のおよび最終的に電気スイッチに送信される電気パステーブルである。
【図８】シミュレーショントポロジー図である。
【図９】シミュレーション配置パラメータテーブルである。
【図１０】多層ネットワークモデルと単層ネットワークモデルのリンク利用率のシミュレーション結果対比図である。
【図１１】多層ネットワークモデルと単層ネットワークモデルのノードの電気スイッチの負荷のシミュレーション結果対比図である。
【図１２】実施例１による分散制御平面を有する多層ネットワークの構成図である。
【図１３】実施例２によるメッシュトポロジーの多層ネットワークの構成図である。
【図１４】実施例２による電気パスと光パスのマッピング関係図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について詳しく説明する。
【００１２】
図１は実施例１による集中制御平面を有する多層ネットワークの構成図である。図の中のネットワークは五つのノードを有し、それぞれのノードには光スイッチ及び電気スイッチが含まれている。ここでいう電気スイッチとは、ユーザ回路、通信回路及び（又は）その他の互いに接続させたい機能ユニットをシングルユーザの要求に基づいて電気層に接続させた装置であり、光スイッチとは、ユーザ光路、通信光路及び（又は）その他の互いに接続させたい機能ユニットをシングルユーザの要求に基づいて光層に接続させた装置である。当該ネットワークにおいて、すべての電気スイッチ、即ち電気スイッチ１０１、１０２、１０３、１０４及び１０５はネットワークの電気層であるユーザ層を構成し、すべての光スイッチ、即ち光スイッチ１０６、１０７、１０８、１０９及び１１０はネットワークの光層であるサービス層を構成する。電気層にはバーチャル電気パス１１１、１１２及び１１３が存在し、それらは電気スイッチ１０１、１０２及び１０３を経由する。さらにバーチャル電気パス１１４及び１１５も存在し、それらは電気スイッチ１０２、１０３、１０４及び１０５を経由する。通信ノードの外部に存在する集中制御サーバ１２０は、通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）１２１及び制御チャネル１２２を介して電気スイッチ及び光スイッチの入出と出力との間の接続を配置し、これによってネットワークにおける電気パス、光パス及び電気パスから光パスへのマッピング関係を制御する。さらに、ネットワークの経路配置状態及びサービス状態（例えば、ホップ数、トラフィック帯域など）も通信インターフェース１２１及び制御チャネル１２２を介して制御サーバ１２０に送信されて、メモリ１２３に記憶される。制御サーバ１２０にある経路計算ユニット１２４はメモリ１２３の中の経路配置状態及びサービス状態に基づいて計算を行ない、電気スイッチの負荷を最小化して電気パスを光パスに集約させる方法によって、上述の電気スイッチと光スイッチの配置に用いられる一組の最適化された光パスおよび当該光パスに基づく電気パスを取得する（図３のフローチャートを参照）。
【００１３】
経路計算ユニット１２４において経路を計算するとき、電気層の電気パスを光層の光パスに集約させる複数の可能な技術案が存在する。図２は実施例１による電気パスと光パスのマッピング関係及び複数の可能な光パスの配置案を示す図である。例えば、技術案１では光スイッチ１０６、１０７及び１０８を経由する光パス１１６、並びに、光スイッチ１０８、１０９及び１１０を経由する光パス１１７に集約され、技術案２では光スイッチ１０６及び１０７を経由する光パス１１８、並びに、光スイッチ１０７、１０８、１０９及び１１０を経由する光パス１１９に集約される。技術案１においては、さらに、光パス１２０と光パス１１７との組み合わせが電気パス１１４及び１１５の電気スイッチ１０２から１０５までの伝送を実現できるように、電気パス１１４及び１１５の電気スイッチ１０２から１０３までの経路セグメントのための光パス１２０の確立が必要である。同様に、技術案２においては、さらに、光パス１２１と１１８との組み合わせが電気パス１１１、１１２及び１１３の電気スイッチ１０１から１０３までの伝送を実現できるように、電気パス１１１、１１２及び１１３の電気スイッチ１０２から１０３までの経路セグメントのための光パス１２１の確立が必要である。また、さらに、電気スイッチ１０１から１０２までの光パス１２２、電気スイッチ１０２から１０３までの光パス１２３、及び電気スイッチ１０３から１０５までの光パス１２４を含む技術案３も存在する。
【００１４】
電気パスを光パスに集約させた後に、集約された電気パスが光パスの中間ノードを経由する際に、電気スイッチを経由せずに直接光スイッチからバイパスする（バイパスとは最初に決めた正式な経路とは別に新たに拓かれた経路である）。例えば、技術案１において、電気パス１１１、１１２及び１１３は電気スイッチ１０２を経由せずに、光スイッチ１０７からバイパスし、同時に電気パス１１４と１１５は電気スイッチ１０４を経由せずに、光スイッチ１０９からバイパスする。
【００１５】
図２の中の三つの技術案のうち、技術案１及び技術案２では、電気スイッチ１０２から１０３まで二本の光パスを確立する必要があるため、限られた光層リソース、即ち光チャネル数に制限される可能性がある。技術案３では、電気スイッチ１０２及び１０３の電気スイッチの負荷が増加されているため、光パス１２３の帯域、即ち光チャネル帯域に制限される可能性がある。
【００１６】
したがって、本発明の一つの目的は、光層リソースの制限を考慮するとともに、電気スイッチの負荷をできるだけ低減し、これによってリソース利用率を向上させ、多層ネットワークの全体コストを低減することである。
【００１７】
図３は実施例１による多層ルーティング方法を示す図である。ネットワークが新しいトラフィックの到着を検出した場合、当該ルーティングアルゴリズムを開始し、ユーザ層である電気層に電気パスを確立する要求（Ｓ１０1）を生成する。制御サーバにおける経路計算ユニット１２４は、ソースノード、目的ノード及び帯域等のトラフィックのパラメータ、並びにネットワークの物理トポロジーに基づいて、電気パスを計算する（Ｓ１０２）。その後、経路計算ユニット１２４は既存の電気パスと新たに計算して得られた電気パスとを集約し、これによってすべての光パスを全体的に最適化する。最適化は、新しい光パスの生成、既存の光パスの修正、又は既存の光パスの削除などによって行われる（Ｓ１０３）。Ｓ１０３の最適化が完成された後に、ネットワークは計算結果の電気パスと光パスに基づいて、電気層と光層のすべての経路および電気層から光層への経路マッピング関係（即ち電気パスが光パスに集約する関係）を更新し、新しいトラフィックの伝送を開始し（Ｓ１０５）、これによって多層ルーティングを完成する（Ｓ１０６）。
【００１８】
上記の処理のうち、Ｓ１０３の電気パスを光パスに集約させるフローチャートについては図４を用いてさらに説明する。集約を開始するときに、先ずすべての電気パスの経路をチェックし、複数の経路上のトラフィック帯域を加算してその中の一つの経路に与えることで、完全に同じ経路を有する電気パスをマージする（Ｓ２０１）。そして、すべての電気パスの中間ホップ数がゼロであるかどうかをチェックする（Ｓ２０２）。そのうち、一本の経路の中間ホップ数は当該経路の合計ホップ数から２を引いたホップ数に等しい。Ｓ２０２の結果が「ＹＥＳ」である場合、すべての残りの電気パスのホップ数が３より小さいことを示す。この場合は光スイッチによるバイパスの必要がないため、光パスの最適化プロセスを終了する（Ｓ２０３）。残りの電気パスはノード間のデフォルト直接接続光パスによって伝送され、これらの直接接続光パスは、ノード間が電気層において二つずつ接続されてリソース発見プロセスの順調な運行が確保されるように、ネットワーク初期化のときにすでに配置されている。Ｓ２０２の結果が「ＮＯ」である場合、残りの電気パスにホップ数が３以上のホップ数がまだあることを示し、この場合は最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを選択する次のステップに進む（Ｓ２０４）。即ち端点が電気スイッチ能力を有するノードのすべての経路セグメント上の電気スイッチの負荷値Ｌeleであることを検査し、Ｍａｘ（Ｌele）に対応する経路セグメントを選出する。電気スイッチの負荷値Ｌeleは下記の数式（１）によって計算される。
【００１９】
【数１】
0005866637.tif 000002
【００２０】
数式（１）において、Ｌeleは電気スイッチの負荷値、Ｎhopは経路セグメントの中間ホップ数、Ｂｗiは第ｉ本目の電気パスのトラフィック帯域である。電気パスｉをある経路セグメントの電気スイッチの負荷に算入する条件は、当該経路セグメントの経路Ｒsegが電気パスｉの経路Ｒiのサブセットであることである。
【００２１】
以下、図１におけるネットワークトポロジーと電気パスを例に、上記計算の詳しいプロセスについて説明する。
【００２２】
本実施例において、図１に示すような電気パス１１１〜１１５の五つの経路がそれぞれ存在すると仮定する。その経路、中間ホップ数及び帯域は図５Ａに示すとおりである。そのうち、電気パス１１１、１１２及び１１３の経路はすべて｛１０１、１０２、１０３｝であり、中間ホップ数Ｎhopはすべて１であり、トラフィック帯域Ｂｗはそれぞれ１００テラビット／秒、２００テラビット／秒及び１５０テラビット／秒であり、電気パス１１４及び１１５の経路はすべて｛１０２、１０３、１０４、１０５｝であり、中間ホップ数Ｎhopはすべて２であり、トラフィック帯域Ｂｗはそれぞれ３００テラビット／秒及び４５０テラビット／秒である。ステップＳ２０１に基づいて、電気パス１１１、１１２及び１１３は一本のトラフィック帯域Ｂｗが４５０テラビット／秒である臨時電気パスにマージされ、電気パス１１４及び１１５は一本のトラフィック帯域Ｂｗが７００テラビット／秒である臨時電気パスにマージされる。図５Ｂに示すように、これらの経路はそれぞれ｛１０１、１０２、１０３｝及び｛１０２、１０３、１０４、１０５｝である。図５Ｃに示す経路セグメントのテーブルはこの二本の経路に含まれているすべてのサブセットによって構成される。テーブルの中の経路セグメント１〜８の経路はそれぞれ｛１０２、１０３、１０４、１０５｝、｛１０２、１０３、１０４｝、｛１０３、１０４、１０５｝、｛１０１、１０２、１０３｝、｛１０２、１０３｝、｛１０３、１０４｝、｛１０４、１０５｝及び｛１０１、１０２｝であり、中間ホップ数Ｎhopはそれぞれ２、１、１、１、０、０、０及び０であり、数式（２）によって計算される合計トラフィック帯域はそれぞれ７００、７００、７００、４５０、１１５０、７００、７００及び４５０テラビット／秒である。
【００２３】
【数２】
0005866637.tif 000003
【００２４】
したがって、経路セグメント１〜８の電気スイッチの負荷値Ｌeleはそれぞれ１４００、７００、７００、４５０、０、０、０及び０ホップ×テラビット／秒であり、それらのうち、電気スイッチの負荷値が最も大きい経路セグメントは経路セグメント１である。
【００２５】
Ｓ２０４を完成した後に、光層リソースが完全に消耗されたかどうかを判定する（ステップＳ２０５）。判定結果が「ＹＥＳ」である場合は、新しい光パスに伝送チャネルをさらに割り当てることができないことを示すため、光パスの最適化プロセスを終了する（Ｓ２０３）。判定結果が「ＮＯ」である場合は、選出された経路セグメント１を光路パスリストに加えて（Ｓ２０６）、図５Ｄに示すように、既存の電気パスから経路セグメント１と重なる部分を削除して図５Ａにおける電気パスリストと図５Ｂにおける臨時電気パスリストを更新する（Ｓ２０７）。更新後の臨時電気パスリストは図６Ａに示すとおりであり、電気パス２１１は変わらないが、電気パス２１４は経路セグメント１を削除した後に｛１０２、１０５｝に変わる。
【００２６】
このときプログラムはＳ２０２に移って次のサイクルを行ない、図６Ａにおける経路の中間ホップ数がすべてゼロでないと判定したため、続いて二回目のＳ２０４を実行する。図６Ｂに示す経路セグメントのテーブルは図６Ａにおける二本の経路に含まれているすべてのサブセットによって構成される。その中の経路セグメント１〜４の経路はそれぞれ｛１０１、１０２、１０３｝、｛１０１、１０２｝、｛１０２、１０３｝、｛１０２、１０５｝であり、中間ホップ数Ｎhopはそれぞれ１、０、０、０で、数式（２）によって計算される合計トラフィック帯域はそれぞれ４５０、４５０、４５０、７００テラビット／秒である。したがって、経路セグメント１〜４の電気スイッチの負荷値Ｌeleはそれぞれ４５０、０、０、０ホップ×テラビット／秒であり、それらのうち、電気スイッチの負荷値が最も大きい経路セグメントは経路セグメント１である。
【００２７】
Ｓ２０４を完成した後に、光層リソースが完全に消耗されたかどうかを判定する（ステップＳ２０５）。判定結果が「ＹＥＳ」である場合は、新しい光パスに伝送チャネルをさらに割り当てることができないことを示すため、光パスの最適化プロセスを終了する（Ｓ２０３）。判定結果が「ＮＯ」である場合は、選出された経路セグメント１を図５Ｄにおける光路パスリストに加えて（Ｓ２０６）、図６Ｃに示すような光路パスリストを取得し、既存の電気パスから経路セグメント１と重なる部分を削除して電気パスリストを更新する（Ｓ２０７）。更新後の臨時電気パスリストは図７−１に示すとおりであり、電気パス２１４は変わらないが、電気パス２１１は経路セグメント１を削除した後に[１０１、１０３]に変わる。更新後の臨時電気パスリストは図７Ｂに示すとおりであり、電気パス１１１、１１２及び１１３の経路はいずれも｛１０１、１０３｝であるが、電気パス１１４及び１１５の経路はいずれも｛１０２、１０５｝であり、以上の五つの電気パスの中間ホップ数はいずれもゼロである。これは五つの電気パスが中間ノードにおいて再び電気スイッチを経由することなく直接光スイッチの負荷を経由してバイパスすることを示す。
【００２８】
このときプログラムはＳ２０２に移って次のサイクルを行ない、図６Ａにおける経路の中間ホップ数がすべてゼロであると判定したため、プログラムからログアウトし、図６Ｃにおける光パスリスト及び図７Ｂにおける電気パスリストを最終計算結果として送信し、ネットワークノードにおける電気スイッチ及び光スイッチの交換状態を配置する。
【００２９】
上述のようなサイクルを通して、それぞれのサイクルからいずれも最大電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを選出して光パスとする。つまり、最大電気スイッチの負荷を有する電気経路セグメントのために絶えず直通光パスを確立して、当該経路セグメントにおける電気スイッチの負荷をバイパスさせ、これによってすべてのバイパス可能な電気スイッチ又は光層リソースが完全に消耗されるまで、残りの電気パスの電気スイッチの負荷の和をできる限り低減する。このようなサイクルによって最適化された最終結果が、光層リソースの制限下でネットワーク全体の電気スイッチの負荷を最大限に低減できる光パスの組み合わせである。
【００３０】
以下、大規模ネットワークシミュレーションを用いて本発明について性能評価する。
【００３１】
図８は、シミュレーショントポロジー図である。図８において、それぞれのサブネットはさらに一つのＰノード及び五つのＰＥノードを含む。シミュレーションパラメータは図９に示すとおりであり、ネットワーク全体で２５個のサブネット、２５個のＰノード及び１２５個のＰＥノードを含む。Ｐノード間は８チャネル４０ギガビット／秒であるＰ−Ｐ本線によって接続され、ＰノードとＰＥノードの間は８０ギガビット／秒であるＰ−ＰＥ支線によって接続されている。Ｐノードの電気スイッチ負荷容量は３．２テラビット／秒であり、３７個の電気スイッチ負荷インターフェース及び１１２対の光スイッチ負荷インターフェースを有し、ＰＥノードは１６個の電気スイッチ負荷インターフェースを有し、電気スイッチ負荷容量は８０ギガビット／秒である。ネットワークには９９１９本のサービストラフィックがあり、９９１９本の電気パスによって伝送され、さらに１８４本の光パスに集約される。シミュレーションの時間は６００秒であり、光パスは５０秒のときに開始し、電気パス及びサービストラフィックはそれぞれ１５０秒及び１６０秒のときに開始する。
【００３２】
図１０は、多層ネットワークモデルと単層ネットワークモデルのリンク利用率のシミュレーション結果対比図である。図１１は、多層ネットワークモデルと単層ネットワークモデルのノードの電気スイッチの負荷のシミュレーション結果対比図である。シミュレーションの結果は、多層ネットワークモデルにおいて多層ルーティングを使用した場合のリンク利用率が、単層ネットワークモデルにおいて単層ルーティングを使用した場合のリンク利用率に比べて、１６％低下したことを表す。それとともに、ノードの電気スイッチの負荷は３４％低減した。つまり、本発明の多層ルーティングを使用すると、リンク利用率が低下する代価としてノードの電気スイッチの負荷が低減する。通常ノードの電気スイッチのコストがリンクと両端の送受信器のコストより高いことを考慮すると、本発明はクロスレイヤーネットワークのネットワーク全体の総コストを下げることができる。
【００３３】
図１２は、実施例１による分散制御平面を有する多層ネットワークの構成図である。図１２におけるネットワークは図１と同じようなトポロジーを有する。通信ノード内に存在する分散制御ユニット１３０、１３２、１３４、１３６及び１３８はそれぞれ通信インターフェース（一部図示省略）と制御チャネル１３１、１３３、１３５、１３７及び１３９を介して電気スイッチ及び光スイッチの入出力との間の接続を配置し、これによってネットワークにおける電気パス、光パス及び電気パスから光パスへのマッピング関係を制御する。そのうち、分散制御ユニット１３０、１３２、１３４、１３６及び１３８は同じ構造を有し、通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）１２１、メモリ１２３及び経路計算ユニット１２４を含む。通信インターフェースは電気スイッチと光スイッチに制御信号を送信するとともにネットワークの経路配置状態及びサービス状態（例えば、ホップ数、トラフィック帯域など）を受信するほかに、これらのノードが互いに同期できるようにそれぞれのノードの制御ユニットの間で情報のインタラクティブを行なう。制御ユニットに位置する経路計算ユニットはメモリの中の経路配置状態およびサービス状態に基づいて計算を行ない、電気スイッチの負荷を最小化して電気パスを光パスに集約させる方法によって上述の電気スイッチと光スイッチの配置に用いられる一組の最適化された光パス及び当該光パスに基づく電気パスを取得する（図３のフローチャートを参照）。
【００３４】
図１３は、実施例２によるメッシュトポロジーの多層ネットワークの構成図である。図１３におけるネットワークは９個のノードを有し、それぞれのノードには光スイッチ及び電気スイッチが含まれている。当該ネットワークにおいて、すべての電気スイッチ、即ち電気スイッチ２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７、２０８及び２０９はネットワークの電気層であるユーザ層を構成し、すべての光スイッチ、即ち光スイッチ２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６、２１７、２１８及び２１９はネットワーク光層であるサービスを構成する。電気層にはバーチャル電気パス２２１が存在し、電気スイッチ２０１、２０２、２０５、２０８及び２０９を経由する。同時にバーチャル電気パス２２２も存在し、電気スイッチ２０３、２０２、２０５、２０８及び２０７を経由する。ネットワークには実施例１の図１に示したような集中制御サーバ又は実施例１の図１２に示したような分散制御ユニット（図示省略）が存在し、ネットワークにおける電気パス、光パス及び電気パスから光パスへのマッピング関係を制御し、通信ノードからの経路配置状態及びサービス状態（例えばホップ数、トラフィック帯域など）を受信する。実施例１のように、当該集中制御サーバ又は分散制御ユニットの中の経路計算ユニットは電気スイッチの負荷を最小化して電気パスを光パスに集約させる方法によってネットワーク経路の配置に用いられる一組の最適化された光パスを取得する。
【００３５】
図１４は、実施例２によるメッシュトポロジーにおける電気パスと光パスのマッピング関係を示す図である。例えば、電気パス２２１及び２２２を、光スイッチ２０２、２０５及び２０８を経由する光パス２２６に集約させる。また、光パス２２３、２２６及び２２４の組み合わせが電気パス２２１の電気スイッチ２０１から２０９までの伝送を実現できるように、さらに電気パス２２１の電気スイッチ２０１から２０２までの経路セグメントのために光パス２２３を確立し、電気スイッチ２０８から２０９までの経路セグメントのために光パス２２４を確立する必要がある。同様に、光パス２２８、２２６及び２２９の組み合わせが電気パス２２２の電気スイッチ２０３から２０７までの伝送を実現できるように、電気パス２２２の電気スイッチ２０３から２０２までの経路セグメントのために光パス２２８を確立し、電気スイッチ２０８から２０７までの経路セグメントのために光パス２２９を確立する必要がある。
【００３６】
電気パスを光パスに集約させた後に、集約された電気パスは光パスの中間ノードを経由するときに、電気スイッチを経由せずに直接光スイッチからバイパスする。例えば、電気パス２２１及び２２２は再び電気スイッチ２０５を経由せず、光スイッチ２１５からバイパスする。したがって、本発明の一つの目的は、光層リソースの制限を考慮すると同時に、電気スイッチの負荷をできるだけ低減し、これによってリソースの利用率を向上させ、多層ネットワークの全体のコストを下げることである。
【００３７】
本分野の技術者にとってはさらなる改善と変形を行なうことは容易である。したがって、本発明は広い範囲において、ここに記載された特定の記載あるいは代表的な方法に限定されるべきではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびそれに相当する部分に規定された本発明の真の意味あるいは範囲内において、様々な変形を行なうことができる。
【００３８】
上記の本発明の代表的な形態を以下に例示する。
【００３９】
本発明の第１の形態によると、光電気複合型ネットワークノードの制御方法が提供される。当該方法は、伝送パスによって接続され、且つ電気スイッチ及び光スイッチを有する複数の前記光電気複合型ネットワークノードが、前記電気スイッチによって交換された複数の電気パスと前記光スイッチによって交換された複数の光パスと、から構成された伝送ネットワークに位置する、光電気複合型ネットワークノードの制御方法であって、伝送ネットワークに新しいトラフィックが到着したことを検出した場合、新しい電気パスの確立を要求する第１手順と、前記トラフィックのパラメータ及び伝送ネットワークの物理トポロジーに基づいて前記新しい電気パスを計算する第２手順と、既存の電気パスと新たに計算して得られた電気パスとを集約し、集約された結果に基づいてすべての光パスに対して全体最適化を行なう第３手順と、全体最適化された結果に基づいて、すべての電気パス、光パス及び電気パスから光パスに集約されたマッピング関係を更新する第４手順と、を含む。
【００４０】
これによって、集約された電気パス又はトラフィックの経路が一部のセグメントのみで重なった場合でも、光パス又は本線の端点を適切に選択することができる。また、電気パスとトラフィックを新たに確立する際に、既に集約された電気パス又はトラフィックに対して新たに全体最適化を行なうので、集約された光パス又は本線は現在のネットワーク状態に対して常に最適である。
【００４１】
また、本発明の第２の形態によると、第３手順はさらに、複数の電気パス上のトラフィック帯域を加算してその中の一つの電気パスに与えることで、完全に同じ経路を有する電気パスをマージする第５手順と、すべての電気パスの中間ホップ数がゼロであるか否かを判定し、中間ホップ数がゼロである場合は、全体最適化を終了し、中間ホップ数がゼロでない場合は、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを選択して対応する光パスを確立する第６手順と、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを選択する際に、光層リソースが完全に消耗されたか否かを判定し、光層リソースが完全に消耗された場合は、全体最適化を終了し、光層リソースが完全に消耗されていない場合は、選択された最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを光パスに加え、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを削除することで電気パスを短くし、再びすべての電気パスの中間ホップ数がゼロであるか否かを判定する第７手順と、を含む。
【００４２】
これによって、上述のサイクルを通して、それぞれのサイクルからいずれも最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを選択してそれを光パスとする。つまり、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントのために絶えず直通光パスを確立して、当該経路セグメント上の電気スイッチの負荷をバイパスさせ、これによってすべてのバイパス可能な電気スイッチの負荷を削除するまでに、又は光層リソースが完全に消耗されるまでに、残りの電気パスの電気スイッチの負荷の和をできるだけ低減する。このようなサイクルの最適化によって得られた最終結果が、光層リソースの制限下でネットワーク全体の電気スイッチの負荷を最大限に低減できる光パスの組み合わせである。
【００４３】
また、本発明の第３の形態によると、前記トラフィックのパラメータはソースノード、目的ノード及び帯域を含む。
【００４４】
また、本発明の第４の形態によると、前記光層リソースは光チャネル数又は光チャネル帯域である。
【００４５】
また、本発明の第５の形態によると、光電気複合型ネットワークノードの制御装置を提供する。当該制御装置は、複数の光電気複合型ネットワークノードを制御し、前記複数の光電気複合型ネットワークノード同士が伝送パスによって接続され、且つ電気スイッチ及び光スイッチを有し、前記電気スイッチによって交換された複数の電気パスと前記光スイッチによって交換された複数の光パスとが伝送ネットワークを構成する、光電気複合型ネットワークノードの制御装置であって、伝送ネットワークに新しいトラフィックが到着したことを検出した場合、新しい電気パスの確立を要求し、前記トラフィックのパラメータ及び伝送ネットワークの物理トポロジーに基づいて前記新しい電気パスを計算し、既存の電気パスと新たに計算して得られた電気パスとを集約し、集約された結果に基づいてすべての光パスに対して全体最適化を行ない、全体最適化された結果に基づいて、すべての電気パス、光パス及び電気パスから光パスに集約されたマッピング関係を更新する。
【００４６】
これによって、集約された電気パスあるいはトラフィックの経路が一部のセグメントのみで重なった場合でも、光パス又は本線の端点を適切に選択することができる。また、新しい電気パスとトラフィックを確立する際に、既に集約された電気パス又はトラフィックに対して新たに全体最適化を行なうので、集約された光パス又は本線は現在のネットワーク状態に対して常に最適である。
【００４７】
また、本発明の第６の形態によると、前記光電気複合型ネットワークノードの制御装置は、既存の電気パスと新たに計算して得られた電気パスとを集約し、すべての光パスに対して全体最適化を行なう際に、複数の電気パス上のトラフィック帯域を加算してその中の一つの電気パスに与えることで、完全に同じ経路を有する電気パスをマージし、すべての電気パスの中間ホップ数がゼロであるか否かを判定し、中間ホップ数がゼロである場合は、全体最適化を終了し、中間ホップ数がゼロでない場合は、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを選択して対応する光パスを確立し、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを選択する際に、光層リソースが完全に消耗されたか否かを判定し、光層リソースが完全に消耗された場合は、全体最適化を終了し、光層リソースが完全に消耗されていない場合は、選択された最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを光路パスに加え、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを削除することで電気パスを短くし、再びすべての電気パスの中間ホップ数がゼロであるか否かを判定する。
【００４８】
これによって、上述のサイクルを通して、それぞれのサイクルからいずれも最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを選択して光パスとする。つまり、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントのために絶えずに直通光パスを確立して、当該経路セグメント上の電気スイッチの負荷をバイパスさせ、これによってすべてのバイパス可能な電気スイッチの負荷を削除するまでに、又は光層リソースが完全に消耗されるまでに、残りの電気パスの電気スイッチの負荷の和をできるだけ低減する。このようなサイクルの最適化によって得られた最終結果が、光層リソースの制限下でネットワーク全体の電気スイッチの負荷を最大限に低減できる光パスの組み合わせである。
【００４９】
本発明の第７の形態によると、前記光電気複合型ネットワークノードの制御装置は、伝送ネットワークの経路配置状態及びサービス状態を記憶するメモリと、前記複数の光電気複合型ネットワークノードに制御情報を送信するとともに伝送ネットワークの経路配置状態及びサービス状態を受信する通信インターフェースと、前記メモリに記憶されている経路配置状態及びサービス状態に基づいて、最適化された光パス、当該光パスに基づく電気パス及び電気パスから光パスに集約されたマッピング関係を計算するパス計算ユニットと、を含む。
【００５０】
また、本発明の第８の形態によると、前記光電気複合型ネットワークノードの制御装置は、前記複数の光電気複合型ネットワークノードに対して集中制御又は分散制御を行なう。
【００５１】
これによって、分散制御システムにも集中制御システムにも、本発明は適用可能であり、これによって異なる制御方式のシステム要求を満足させる。
【００５２】
また、本発明の第９の形態によると、光電気複合型ネットワークノードの制御システムを提供する。当該制御システムは、複数の光電気複合型ネットワークノードを制御する光電気複合型ネットワークノードの制御システムであって、互いに伝送パスによって接続され、且つ電気スイッチおよび光スイッチを有し、前記電気スイッチによって交換された複数の電気パスと前記光スイッチによって交換された複数の光パスとが伝送ネットワークを構成する複数の光電気複合型ネットワークノードと、前記第５〜第８の形態のいずれかに記載の複合型ネットワークノードの制御装置と、を含む。
【００５３】
従来の技術に比べて、本発明は、変更したい一つの光路に対してではなく、常にすべての光路に対して全体最適化を図り、所定の閾値に基づいて光パスを変更するのではなく、リアルタイムネットワーク状態に基づいて光パスを確立し、所定の閾値を超えたか否かに基づいて判定するのではなく、電気スイッチの負荷の最小化に基づいて判定する。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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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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