(57)【要約】【課題】光通信ネットワークにおいて予備系経路に周波数が重複したリンクがある複数の光パスに経路切替が発生した場合でも、それら複数の光パスの接続性を確保する。【解決手段】光通信ネットワーク３は、複数の光ノードをリンクで接続して構成される。光ネットワーク制御装置５の共有プロテクション構成管理部５２は、光通信ネットワーク３に設定された複数の光パスａ，ｂそれぞれの予備系経路間でリンクＢ−Ｃを共有する場合に、その共有されるリンクＢ−Ｃにおける複数の光パスａ，ｂそれぞれの予備系経路間で最低保証帯域を重複しないように設定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光ノードをリンクで接続した光通信ネットワークに設定された複数の光パスそれぞれの予備系経路間で共有されるリンクがある場合に、共有される前記リンクにおける複数の前記光パスそれぞれの前記予備系経路間で最低保証帯域を重複しないように設定する管理部、
を備える光ネットワーク制御装置。
【請求項２】
前記管理部は、複数の前記光パスが前記予備系経路に切り替わった場合に、共有される前記リンクにおいて前記予備系経路に切り替わった複数の前記光パスそれぞれが当該光パスについて設定された前記最低保証帯域以上の帯域を使用するように制御する、
請求項１に記載の光ネットワーク制御装置。
【請求項３】
光ネットワーク制御装置が実行する光パス冗長化方法であって、
複数の光ノードをリンクで接続した光通信ネットワークに設定された複数の光パスそれぞれの予備系経路間で共有されるリンクがある場合に、共有される前記リンクにおける複数の前記光パスそれぞれの前記予備系経路間で最低保証帯域を重複しないように設定する管理ステップ、
を有する光パス冗長化方法。
【請求項４】
コンピュータを、請求項１又は請求項２に記載の光ネットワーク制御装置として動作させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ネットワーク制御装置、光パス冗長化方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信ネットワークにおいては、デジタルコヒーレント伝送方式およびデジタル信号処理などの技術進展に伴い、複数の変調方式を柔軟に選択できる適応多値変復調技術や、大容量のレートを実現するために複数の光信号（キャリア）を周波数軸で隣接させて並列伝送するマルチキャリア伝送方式、複数のシンボルレートを使い分ける方式などが実現可能になっている。そして、クライアントのデータレートや伝送距離に応じて、これらの変調方式、キャリア数、シンボルレート、Forward Error Correction（ＦＥＣ）などのパラメータを適応的に選択し、これらのスペクトルをフレキシブルグリッドと呼ばれる柔軟な周波数間隔上に割り当てることで、光通信ネットワークにおける周波数リソースの高効率な利用を可能とする光通信ネットワーク技術の検討が進んでいる。
【０００３】
例えば、変調方式にはQuadrature Phase Shift Keying（ＱＰＳＫ）や8-ary Quadrature Amplitude Modulation（８ＱＡＭ）、16-ary QAM（１６ＱＡＭ）等があり、その変調強度（多値度）が大きいほど同一シンボルレートに対して多くのデータを伝送することが可能となるが、その一方で雑音耐力が劣化するため、伝送距離が短くなる。
【０００４】
クライアント信号を載せるキャリアについては、クライアントのデータが小さい場合は、マルチキャリアを構成する一部のサブキャリアのレーザをオフにすることにより、不要な周波数リソースの利用を抑止し、かつ消費電力を抑えることができる。また同様に、クライアントのデータ量や伝送距離に応じてシンボルレートの設定を行ったり、ＦＥＣの強度を設定したりすることで、周波数リソース利用効率を高めたり、伝送効率を高めたりすることができる。
【０００５】
このような、光パス毎に割り当てられる周波数が異なる光通信ネットワークにおいては、クライアントのデータ量や伝送距離によらず周波数帯域が固定的である従来の光通信ネットワークに対して、柔軟なネットワーク設計が可能になる（例えば、非特許文献１参照）。
【０００６】
図５に、共有プロテクション方式を例示する。図５に示す光通信ネットワークは、ノードＡ〜Ｆの光ノードを有する。以下では、ノードＸとノードＹ間のリンクをＸ−Ｙのように記載し、ノードＸからノードＹを経由してノードＺに至るリンクをＸ−Ｙ−Ｚのように記載する。光通信ネットワークには、光パスａと光パスｂが設定されている。
【０００７】
共有プロテクション方式では、複数の現用系光パスが予備系光パスの通過経路を一部リンクで共有することで、予備系光パスに確保が必要な冗長リソースを抑えつつ経路故障の復旧を可能にする。従来の光通信ネットワークでは、光パスが例えば５０ＧＨｚ間隔の固定グリッド上に割り当てられる必要がある。これに対して、共有プロテクションを適用すると、図５（ａ）のように、光パスａの予備系経路と光パスｂの予備系経路とが、リンクＢ−Ｃにおけるある周波数帯域を共有する。ここで、例えば現用系光パスａが通過している現用系経路であるリンクＡ−Ｄで故障が発生すると、光パスａに予備系経路への切り替えが発生し、リンクＢ−Ｃでは光パスｂの予備系経路と共有していた周波数帯域に割り当てが行われる。いったん割り当てが行われると、予備系経路で同一の周波数リソースを共有していた光パスｂには、現用系経路であるリンクＥ−Ｆで故障等が発生した場合でも、予備系経路への切り替えができない。
【０００８】
一方で、フレキシブルグリッド上で柔軟な周波数帯域の割り当てが行われる光通信ネットワークでは、これに加えて「一部の周波数帯域を他の予備系光パスと共有している」という状態が生じる。図５（ｂ）の例では、７５ＧＨｚの周波数帯域をもつ光パスｂと、５０ＧＨｚの周波数帯域をもつ光パスａが一部の周波数帯域を共有して共有プロテクションを構成している。この場合においても、光パスａと光パスｂのうちリンクＢ−Ｃを占有できるのはどちらか一つのみである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】X. Shao，et al.，“Shared-Path Protection in OFDM-based Optical Networks with Elastic Bandwidth Allocation”，OFC/NFOEC Technical Digest，2012年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
以上のように、従来の共有プロテクション方式では、フレキシブルグリッドの周波数軸上で互いに重複している複数の予備系光パスが共存することができない。そのため、災害に伴う多重故障などで複数の現用系光パスの障害が発生した際に、光パスの切り替え先の周波数リソースが既に他の予備系光パスに占有されていると、その光パスは予備系経路へ切り替わることができない。
【００１１】
上記事情に鑑み、本発明は、光通信ネットワークにおいて予備系経路に周波数が重複したリンクがある複数の光パスに経路切替が発生した場合でも、それら複数の光パスの接続性を確保することができる光ネットワーク制御装置、光パス冗長化方法及びプログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一態様は、複数の光ノードをリンクで接続した光通信ネットワークに設定された複数の光パスそれぞれの予備系経路間で共有されるリンクがある場合に、共有される前記リンクにおける複数の前記光パスそれぞれの前記予備系経路間で最低保証帯域を重複しないように設定する管理部、を備える光ネットワーク制御装置である。
【００１３】
本発明の一態様は、上述の光ネットワーク制御装置であって、前記管理部は、複数の前記光パスが前記予備系経路に切り替わった場合に、共有される前記リンクにおいて前記予備系経路に切り替わった複数の前記光パスそれぞれが当該光パスについて設定された前記最低保証帯域以上の帯域を使用するように制御する。
【００１４】
本発明の一態様は、光ネットワーク制御装置が実行する光パス冗長化方法であって、複数の光ノードをリンクで接続した光通信ネットワークに設定された複数の光パスそれぞれの予備系経路間で共有されるリンクがある場合に、共有される前記リンクにおける複数の前記光パスそれぞれの前記予備系経路間で最低保証帯域を重複しないように設定する管理ステップ、を有する。
【００１５】
本発明の一態様は、コンピュータを、上述の光ネットワーク制御装置として動作させるプログラムである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明により、光通信ネットワークにおいて予備系経路に周波数が重複したリンクがある複数の光パスに経路切替が発生した場合でも、それら複数の光パスの接続性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態による光通信ネットワークシステムを示す図である。
【図２】同実施形態による光ネットワーク制御装置のフローチャートを示す。
【図３】同実施形態の適用例を説明するための図である。
【図４】同実施形態の適用例を説明するための図である。
【図５】従来の共有プロテクション方式を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は、本実施形態による光通信ネットワークシステム１を示す図である。同図に示す光通信ネットワークシステム１は、光通信ネットワーク３と、光通信ネットワーク３を制御する光ネットワーク制御装置５とを備える。光通信ネットワーク３は、ノードＡ〜ノードＦの光ノードを有している。光ノードは、光伝送路であるリンクにより伝送される光の分岐、挿入、中継を行う。ノードＡはノードＢ及びノードＤそれぞれとリンクで接続され、ノードＣはノードＢ、ノードＤ及びノードＦそれぞれとリンクで接続され、ノードＥはノードＢ及びノードＦそれぞれとリンクで接続される。さらに、ノードＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄはそれぞれ、図示しない光ノードや光送受信器とリンクで接続されうる。光送受信器は、光通信ネットワーク３に光パスを生成する。
【００１９】
光パスａの現用系経路はリンクＡ−Ｄ、予備系経路はリンクＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄである。光パスｂの現用系経路はリンクＥ−Ｆであり、予備系経路はリンクＥ−Ｂ−Ｃ−Ｆである。図５の例と同様に、リンクＢ−Ｃにおいて、光パスａと光パスｂが共有プロテクションを構成しており、光パスａと光パスｂとは一部の周波数帯域を共有している。
【００２０】
ここで、共有プロテクションを構成する予備系光パスの各々に対し、当該予備系光パスが他の予備系光パスから干渉されない周波数帯域である最低保証帯域のパラメータを定義する。最低保証帯域は、光パスが収容しているクライアントトラフィックのうち、予備系経路へ切り替わった際に最低限確保したい高優先のトラフィックの帯域幅を予備系経路にて転送可能なシンボルレート、変調方式、サブキャリア数、ＦＥＣ（forward error correction：前方誤り訂正）強度などから算出したものを示す。最低保証帯域は、共有プロテクションで設定されている、全てのトラフィックの接続性を確保可能な帯域幅よりも小さい。共有プロテクションを構成する複数の光パスに最低限の接続性を確保するためには、予備系経路が共有するリンクにおいてこの最低保証帯域が各光パスで重複しないように割り当てを行えば良い。
【００２１】
光ネットワーク制御装置５は、光ネットワーク状態記憶部５１、共有プロテクション構成管理部５２、光信号制御部５３及び光パス経路制御部５４を備える。光ネットワーク状態記憶部５１は、光通信ネットワーク３のネットワークトポロジや現在の光パス割当状況、光パスの信号状態の情報を記憶する。共有プロテクション構成管理部５２は、共有プロテクションの構成時や障害発生時に、共有プロテクションを構成する現用系および予備系の光パスの経路ならびに各々の伝送パラメータを決定する。光信号制御部５３は、変調方式やシンボルレート等、光パスの伝送パラメータを制御する。光パス経路制御部５４は、光パスの経路を制御する。光信号制御部５３は、光パスを生成する図示しない光送受信器に対して伝送パラメータの制御を行い、光パス経路制御部５４は、光パスにおける現用系経路の障害発生時に、光ノードに対して光ノード内の光フィルタ帯域（図示しない）を設定するとともに、光パスの経路切替制御を行う。これらの光信号制御部５３および光パス経路制御部５４は、共有プロテクション構成管理部５２によって制御される。
【００２２】
図２に、光ネットワーク制御装置５によって実行される、最低保証帯域を有する共有プロテクションの構成方法に関するフローチャートを示す。まず、共有プロテクション構成管理部５２は、ある予備系光パスについて、予備系経路および予備系光パスで必要な伝送パラメータ（変調方式、シンボルレート、サブキャリア数、ＦＥＣ強度等）を算出する（ステップＳ１１０）。例えば、変調方式の多値度が高いほど伝送距離が短くなるため、共有プロテクション構成管理部５２は、予備系経路の経路長に基づいて利用可能な変調方式を絞り込んだ後に、クライアントトラフィックのデータレート等に基づいてサブキャリア数その他のパラメータを決定する。
【００２３】
次に、共有プロテクション構成管理部５２は、予備系光パスの最低保証レートから最低保証帯域を算出する（ステップＳ１２０）。最低保証レートは、一般に高優先トラフィックの転送レートを示す。最低保証帯域の算出方法は任意であるが、例えば、高優先トラフィックが総トラフィックの半分の割合を占めている場合、最低保証帯域へ設定するには、マルチキャリアを構成している半数のサブキャリアのレーザをオフにしたり、シンボルレートを半分に下げたりするなどの設定変更を行った上で、高優先トラフィックのみが伝送されるように、送信元のルータでポリシングやシェーピングを実施すれば良い。
【００２４】
なお、最低保証帯域で確保する周波数帯域の中心周波数は、共有プロテクションで確保している周波数帯域の中心周波数とは異なる場合がある。例えば、最低保証帯域へ切り替える際にシンボルレートのみを変更する場合は、図１に示すように、共有プロテクションで確保している中心周波数と最低保証帯域の中心周波数が一致する。一方で、一部のサブキャリアのレーザをオフにすることにより最低保証帯域を実現する場合は、残されたレーザが割り当てられている周波数帯域に基づいて最低保証帯域の中心周波数が設定される。
【００２５】
最後に、共有プロテクション構成管理部５２は、既設の予備系光パスに最低保証帯域が重複しないように、光信号制御部５３による周波数割当及び光パス経路制御部５４による経路設定を実行させ、予備系光パスの設定を終了する（ステップＳ１３０）。最低保証帯域以外の周波数帯域については、他の光パスと重複しても良い。
【００２６】
図３および図４は、本実施形態の適用例を説明するための図である。図３では、光パスａの現用系経路であるリンクＡ−Ｄにて障害が発生し、光パスａが予備系経路に切り替わった状態を示す。光パスｂと共有プロテクションを構成しているリンクＢ−Ｃでは、光パスａが予約していた全ての周波数帯域を占有しており、クライアントの全トラフィックを転送している。ここで、光パスｂの現用系経路であるリンクＥ−Ｆで障害が発生すると、光ネットワーク制御装置５の共有プロテクション構成管理部５２の制御により、図４に示すように、光パスｂも予備系経路に切り替わる。リンクＢ−Ｃでは、光パスｂの一部周波数帯域を光パスａが占有しているため、光ネットワーク制御装置５の共有プロテクション構成管理部５２は、光パスｂの周波数帯域を最低保証帯域まで制限する。同様に、共有プロテクション構成管理部５２は、光パスｂを予備系経路に切り替えると判断した時点で、光パスａについても最低保証帯域まで制限するように、周波数帯域を設定する。
【００２７】
このように、共有プロテクションで複数の光パスが一部の周波数帯域を共有している場合でも、単一の障害に対しては予備系に切り替わった光パスが全ての周波数帯域を使用でき、周波数帯域を共有する現用系光パスで複数の障害が発生した場合でも、各々の光パスで少なくとも最低保証帯域だけの接続性を確保することができる。
【００２８】
上述したように、光ネットワーク制御装置５は、光通信ネットワークの障害発生時に共有プロテクション方式により光パスを予備系経路に切り替える。光ネットワーク制御装置５は、共有プロテクションを構成する複数の光パスを予備系経路に切り替える場合に、予備系経路において各光パスが確保すべき最低限の周波数帯域である最低保証帯域に収まり、かつ、その最低保証帯域が互いに重複しないように、予備系経路における各光パスの伝送パラメータを設定する。これにより、光通信ネットワーク３において多重障害が発生した場合であっても、共有プロテクションを構成する全ての光パスの接続性を確保することができる。
【００２９】
以上説明した実施形態によれば、光ネットワーク制御装置は、管理部を有する。管理部は、例えば、共有プロテクション構成管理部５２である。管理部は、複数の光ノードをリンクで接続した光通信ネットワークに設定された複数の光パスそれぞれの予備系経路間で共有されるリンクがある場合に、その共有されるリンクにおけるそれら複数の光パスそれぞれの予備系経路間で最低保証帯域を重複しないように設定する。また、管理部は、予備系経路間で共有されるリンクがある複数の光パスが予備系経路に切り替わった場合に、その共有されるリンクにおいて、予備系経路に切り替わったそれら複数の光パスそれぞれが当該光パスについて設定された最低保証帯域以上の帯域を使用するように制御する。例えば、最低保証帯域と現状の帯域との間に複数の帯域粒度がある場合、管理部は、それらを選択可能であるため、必ずしも最低保証帯域まで一気に帯域を狭めなくても良い。つまり、予備系経路に切り替わった複数の光パスそれぞれが、少なくとも、当該光パスについて設定された最低保証帯域が使用できれば良い。なお、予備系経路への切り替えは、障害のほか、保守など任意の要因であり得る。
【００３０】
上述した実施形態における光ネットワーク制御装置５の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現してもよく、コンピュータで実現するようにしてもよい。コンピュータで実現する場合、光ネットワーク制御装置５の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
【００３１】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
光通信ネットワークの管理に適用可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１…光通信ネットワークシステム，  ３…光通信ネットワーク，  ５…光ネットワーク制御装置，  ５１…光ネットワーク状態記憶部，  ５２…共有プロテクション構成管理部，  ５３…光信号制御部，  ５４…光パス経路制御部
【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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