(57)【要約】【課題】ネットワークを構成するノードが、各ノード間の伝搬遅延時間に依存することなくバッファレスにタイムスロット交換を行うネットワークにおいて、経路毎に割り当てられる波長帯域の利用効率を向上させる。【解決手段】ノードＮは、ネットワーク内の各ノード間の経路の伝搬遅延時間Ｄ１〜Ｄ４に従って設定された複数のＴＤＭタイミングを保持する。ノードＮは、制御対象のＴＳが割り当てられる経路のＴＤＭタイミングに合わせて、ノードＮ内の光スイッチのインタフェースで動作するＴＤＭタイミングを切替える。スケジューラＳＣは、各経路のトラヒック量の比率に応じた各波長数の波長を各経路に割り当て、各トラヒック量に基づく経路毎の割当ＴＳ量のＴＳを、各割当波長の空きＴＳ位置に割り当てる制御を行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネットワークを構成する各ノード間の経路の伝搬遅延時間に従って設定された複数のＴＤＭタイミングを保持するノードであって、
制御対象のタイムスロットが割り当てられる経路のＴＤＭタイミングに合わせて、前記ノード内の光スイッチの各インタフェースで動作するＴＤＭタイミングを切り替える切替手段
を備えることを特徴とするノード。
【請求項２】
前記切替手段は、前記ネットワーク内の経路数と等しい数のＴＤＭタイミングを有し、当該ＴＤＭタイミングを切り替ることを特徴とする請求項１に記載のノード。
【請求項３】
前記切替手段は、前記ネットワーク内の経路数と等しい数の帯域変更タイミングを有し、前記ＴＤＭタイミングを切り替えた後に、前記帯域変更タイミングを切り替えることを特徴とする請求項１又は２に記載のノード。
【請求項４】
ネットワークを構成する各ノードから経路毎の各トラヒック量を検出し、前記検出された各トラヒック量の比率に応じて経路毎に割り当てる各波長数を決定すると共に、各ノード内の光スイッチの各インタフェースで動作するＴＤＭタイミングを決定するＴＤＭ系統決定部と、
前記決定された各波長数の波長を当該経路毎に割り当て、前記ノード間の経路毎のトラヒック量に応じて各ノードに経路毎の割当タイムスロット量を決定し、前記決定された経路毎の割当タイムスロット量のタイムスロットを、前記決定されたＴＤＭタイミングで各経路の波長に設定された空きタイムスロット位置に割り当てる制御を行うためのノード制御信号を生成する帯域割当決定部と
を備えることを特徴とするスケジューラ。
【請求項５】
前記帯域割当決定部は、各ノードが経路毎に要求するタイムスロット数が、前記ＴＤＭ系統決定部で決定された各波長数の波長に収容できるタイムスロット数よりも大きい場合に、前記要求するタイムスロット数を前記各波長数の波長に収容可能となるように減少させることを特徴とする請求項４に記載のスケジューラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネットワークを構成するノード及びスケジューラに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のネットワーク、例えば光リングネットワークでは、トラヒック収容効率を向上させるため、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing：波長分割多重）とＴＤＭ（Time Division Multiplexing：時分割多重）の各技術を用い、光波長毎に固定長のタイムスロットを規定している。なお、ネットワークをＮＷ、タイムスロットをＴＳとも表現する。光リングＮＷは、光ファイバによる伝送路を複数の光スイッチノード（単に、ノードという）を介してリング状に接続し、更にそのリングをノードを介して多段接続した構成となっている。この光リングＮＷの一例を図１６に示す。
【０００３】
図１６に示す光リングＮＷ１０は、コアノードＮａ（ノードＮａ）を介して図示せぬコアＮＷに接続された上位リングＲ１と、アクセスノードＮｃ（ノードＮｃ）を介して図示せぬアクセスＮＷに接続された下位リングＲ２とが、リング交点ノードＮｂ（ノードＮｂ）を介して２段にマルチリング接続された構成となっている。
【０００４】
但し、光リングＮＷ１０では、分かり易くするため、コアノードＮａ及びアクセスノードＮｃを各々１つずつしか記載していないが、実際には各々複数接続されている。また、下位リングＲ２も他のリング交点ノードＮｂ（図示せず）を介して複数接続されている。なお、リング交点ノードを交点ノードとも表現し、コアノード、交点ノード及びアクセスノードを単にノードとも表現する。更に、上位リング及び下位リングを単にリングとも表現する。
【０００５】
以下の説明では、説明簡易化のために片方向通信を前提とするが、右回り左回りの波長と各ノードＮａ〜Ｎｃでノード間の伝搬遅延時間に従って設定したＴＤＭタイミング数を、右回り左回り分保持することで双方通信にも対応可能となっている。図１６に示す光リングＮＷ１０では、矢印Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４で示すように反時計回り（左回り）の片方向通信が行われることを前提とする。この通信において、ノードＮａからノードＮｂ間の伝搬遅延時間をＤ１、ノードＮｂからノードＮｃ間の伝搬遅延時間をＤ２、ノードＮｃからノードＮｂ間の伝搬遅延時間をＤ３、ノードＮｂからノードＮａ間の伝搬遅延時間をＤ４とする。また、矢印Ｙ１，Ｙ２で示すように、ノードＮａからＮｂへ、ＮｂからＮｃへ向かうトラヒックの方向が下り方向である。矢印Ｙ３，Ｙ４で示すように、ノードＮｃからＮｂへ、ＮｂからＮａへ向かうトラヒックの方向が上り方向である。
【０００６】
ノード間の伝搬遅延時間Ｄ１〜Ｄ４に依存することなくリング接続点の交点ノードＮｂにおいてバッファレスに通信を可能とするためのＴＳ交換を行うようにする。このために、交点ノードＮｂに対して異なる経路から到着したＴＳが衝突しないように、各ノードＮａ〜Ｎｃ間の経路の伝搬遅延時間Ｄ１〜Ｄ４に従って設定した複数のＴＤＭタイミングを、各ノードＮａ〜Ｎｃに保持させて、各ＴＤＭタイミングでＴＳの送信と受信を行う。このようにすることで、各ノードＮａ〜Ｎｃ間の経路の伝搬遅延時間Ｄ１〜Ｄ４に依存することなく、交点ノードＮｂでバッファレスにＴＳ交換が可能となる。
【０００７】
この光リングＮＷ１０においては、上位及び下位リングＲ１，Ｒ２間のＴＳ交換を実現するため、各ノードＮａ，Ｎｂ，Ｎｃにおいて、光信号によるデータのＡＤＤ（挿入）とＤＲＯＰ（分岐）とを異なるＴＤＭタイミングで制御している。
【０００８】
ここで、ＴＤＭタイミングの制御を簡単にするためには、固定長のＴＳを利用することが一般的であるが、各ノードＮａ，Ｎｂ，Ｎｃの上りトラヒック及び下りトラヒックを異なるＴＤＭタイミングで収容するために、ＴＤＭタイミング毎に別の波長を割り当てる。ここでは、上りトラヒック用の波長（上り用波長ともいう）λｕと、下りトラヒック用の波長（下り用波長ともいう）λｄを設定する。そして、それぞれの波長λｕ，λｄに規定されているＴＳを各ノードＮａ〜Ｎｃからのトラヒック量に応じて、各ノードＮａ〜Ｎｃに割り当てる。このＴＳの割り当て量を周期的に変更することで、ノードＮａ〜Ｎｃ間のトラヒック量に合わせて各ノードＮａ〜Ｎｃへの帯域割り当てが可能となり、ネットワークの帯域利用効率を向上させることが可能となる。以降、上りトラヒック用を上り用、下りトラヒック用を下り用とも略す。
【０００９】
このように、上り用波長λｕに割り当てられるＡＤＤ用ＴＳと、下り用波長λｄに割り当てられるＤＲＯＰ用ＴＳとのＴＤＭ制御タイミングを分離することで、リング長に依存することなくマルチリング間でのＴＳ交換を行うことが可能となっている。
【００１０】
次に、光リングＮＷ１０の各ノードＮａ〜Ｎｃにおいて周期的に動作するＴＳのタイミングについて、図１７に示すタイミングチャートを参照して説明する。但し、図１７（ａ）においては、複数のコアノードＮａの内の１つがマスターノードＮａ（ノードＮａ）として設定されているとする。マスターノードＮａの時間軸に示すように、時刻τ１〜時刻τ５間の５つのタイムスロットＴＳ１〜ＴＳ５の各時間幅を加算した周期ｔが、ＴＳの繰返し送信周期（ＴＳ送信周期）である。以降同様に、時刻τ５〜時刻τ８間に示すように、５つのタイムスロットＴＳ１〜ＴＳ５毎のＴＳ送信周期ｔが生成される。このＴＳ送信周期ｔは、図１７（ｂ）〜（ｄ）にも同様に周期ｔで示した。
【００１１】
図１７（ｃ）に示すアクセスノードＮｃでは、上段側の図１７（ｃ−１）に基準ＴＳとなるＤＲＯＰ用ＴＳを示し、下段側の図１７（ｃ−２）にＡＤＤ用ＴＳを示す。ＤＲＯＰ用ＴＳは、下り用波長λｄに割り当てられ、ＡＤＤ用ＴＳは、上り用波長λｕに割り当てられる。
【００１２】
まず、各ノードＮａ〜Ｎｃにおいて基準ＴＳの開始タイミングの同期を取る場合、図１７（ａ）〜（ｃ）に示すように、マスターノードＮａから時刻τ１において、矢印Ｙ１で示すようにノードＮｂに対して、ＴＳ開始タイミングを決定する同期フレーム（図示せず）を下り方向へ送信する。更にノードＮｂから時刻τ２の矢印Ｙ２で示すように各ノードＮｃに対して同期フレームを下り方向へ送信する。
【００１３】
即ち、同期フレームは、マスターノードＮａから伝搬遅延時間Ｄ１を経た時刻τ２においてノードＮｂで受信され、更に伝搬遅延時間Ｄ２を経た時刻τ３においてノードＮｃで受信される。また、ノードＮｂで受信された同期フレームは、図１に示す伝搬遅延時間Ｄ４を経て上り方向へ送信され、マスターノードＮａで受信される。これにより、マスターノードＮａは上位リングＲ１の１周遅延時間（上位リング１周遅延時間Ｄｕ）を測定する。
【００１４】
更には、下位リングＲ２の１周遅延時間（下位リング１周遅延時間Ｄ）を測定するために、時刻τ３においてノードＮｃで受信された同期フレームは、図１７の矢印Ｙ３で示すようにノードＮｃからノードＮｂへ上り方向へ送信され、伝搬遅延時間Ｄ３を経た時刻τ４においてノードＮｂで受信される。この受信された同期フレームは、図１６に示す交点ノードＮｂから伝搬遅延時間Ｄ４を経て上り方向へ送信され、マスターノードＮａでも受信される。
【００１５】
この同期フレームの送受信により、各ノードＮａ，Ｎｂ，Ｎｃ間の伝搬遅延時間Ｄ１〜Ｄ４と、上位リングＲ１及び下位リングＲ２の１周遅延時間Ｄｕ，Ｄとが測定され、マスターノードＮａで把握される。
【００１６】
また、ノードＮａは同期フレームの送信時に、他のノードＮｂ，Ｎｃは同期フレームの受信時にＴＳ動作を開始させる。この結果、各ノードＮａ〜Ｎｃ間で動作するＴＳの開始タイミングが、各ノードＮａ〜Ｎｃ間の伝搬遅延時間Ｄ１〜Ｄ４分ずれて動作する。これによって、各ノードＮａ〜Ｎｃにおいて、基準ＴＳの動作タイミングの同期が取れる。
【００１７】
この後、図１７（ｃ）に示すアクセスノードＮｃにおいてＡＤＤ用ＴＳの同期を取る場合、図１７（ｂ）に示す交点ノードＮｂから時刻τ６において、矢印Ｙ２で示すように、アクセスノードＮｃに対して、マスターノードＮａから送られてきたＡＤＤ用ＴＳ開始タイミングを決定する同期フレーム（図示せず）を送信する。
【００１８】
この同期フレームは、伝搬遅延時間Ｄ２を経た時刻τ７においてアクセスノードＮｃで受信される。これによってＡＤＤ用ＴＳの開始タイミングを設定することができる。
【００１９】
従って、リング間で適正にＴＳ交換を実現するため、アクセスノードＮｃにおいて、図１７（ｃ−２）に示すように、ＡＤＤ用ＴＳの開始タイミングを、時刻τ７から後述するシフト量δだけ遅れる方向にシフトさせた時刻τ９とする。
但し、シフト量δは、δ＝ｔ−Ｄの式により求められる。ｔはＴＳ送信周期、Ｄは下位リング１周遅延時間である。
【００２０】
図１７（ｃ−２）に示す時刻τ９を開始タイミングとするＡＤＤ用ＴＳは、矢印Ｙ３で示すように、伝搬遅延時間Ｄ３を経た時刻τ１０において交点ノードＮｂで受信される。交点ノードＮｂでは、時刻τ１０がＡＤＤ用ＴＳの開始タイミングとなる。また、時刻τ１０において交点ノードＮｂで受信されたＡＤＤ用ＴＳは、図１６に矢印Ｙ４で示すように、マスターノードＮａへ送信され、伝搬遅延時間Ｄ４を経た時刻においてマスターノードＮａで受信される。この受信時刻がマスターノードＮａにおけるＡＤＤ用ＴＳの開始タイミングとなる。
【００２１】
このＡＤＤ用ＴＳの開始タイミングは、ＤＲＯＰ用ＴＳの開始タイミングよりもシフト量δだけ遅れているので、ＤＲＯＰ用ＴＳとＡＤＤ用ＴＳとのＴＤＭ制御タイミングが衝突することなく、適正に分離される。従って、マルチリング間でのＴＳ交換をリング長に依存することなくＴＳ衝突が生じないように行うことができる。この種の技術として、非特許文献１に記載の技術がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００２２】
【非特許文献１】服部恭太、他４名、「光Ｌ２スイッチネットワークにおけるマルチリング対応型のタイムスロット同期方式の検討」、日本電信電話株式会社ＮＴＴネットワークサービスシステム研究所、電子情報通信学会大会講演論文集  巻：2013、P451、2013年03月05日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
ところで、光リングＮＷ１０においては、経路毎のトラヒック量の最大値に合わせて異なる波長帯域を割り当てる。そして、経路毎に割り当てた波長に対して、各ノードＮａ〜Ｎｃからのトラヒック量に応じて、各ノードＮａ〜ＮｃにＴＳを割り当てる。このため、事前に経路毎の最大トラヒック量を見積もり、これらの最大トラヒック量に対応した帯域の波長を経路毎に割り当てる必要がある。例えば、上り用波長λｕ及び下り用波長λｄを経路毎に割り当てる必要がある。
【００２４】
上り下り各々の最大トラヒック量が２０Ｇｂｐｓであるとすると、リングには上り下り各々２０Ｇｂｐｓに対応した帯域の２波長λｕ，λｄを固定的に割り当てる必要がある。しかし、トラヒック量は時間帯によってバラツキがあり、時間帯によっては５Ｇｂｐｓ等の少ないトラヒック量の場合もある。このため、平均のトラヒック量は、最大トラヒック量よりも少ないことがある。
【００２５】
従って、従来の光リングＮＷ１０においては、経路毎に固定的に割り当てられた波長帯域よりも低い波長帯域で通信が行われる際に、波長帯域の利用効率が低くなるという問題があった。
【００２６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ネットワークを構成するノードが、各ノード間の伝搬遅延時間に依存することなくバッファレスにタイムスロット交換を行うネットワークにおいて、経路毎に割り当てられる波長帯域の利用効率を向上させることができるノード及びスケジューラ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】
【００２７】
上記課題を解決するための手段として、請求項１に係る発明は、ネットワークを構成する各ノード間の経路の伝搬遅延時間に従って設定された複数のＴＤＭタイミングを保持するノードであって、制御対象のタイムスロットが割り当てられる経路のＴＤＭタイミングに合わせて、前記ノード内の光スイッチの各インタフェースで動作するＴＤＭタイミングを切り替える切替手段を備えることを特徴とするノードである。
【００２８】
この構成によれば、ノードは、制御対象のタイムスロット（以降、ＴＳともいう）が割り当てられる経路のＴＤＭタイミングに合わせて、ノード内の光スイッチの各インタフェースで動作するＴＤＭタイミングを切り替えるので、経路毎のトラヒック量の変化に応じて必要な波長数の波長を、ＴＤＭタイミングを切り替えて割り当てることができる。
【００２９】
請求項２に係る発明は、前記切替手段は、前記ネットワーク内の経路数と等しい数のＴＤＭタイミングを有し、当該ＴＤＭタイミングを切り替ることを特徴とする請求項１に記載のノードである。
【００３０】
この構成によれば、現在動作中の経路のＴＤＭタイミングから、これと異なる経路のＴＤＭタイミングに切り替えることができる。
【００３１】
請求項３に係る発明は、前記切替手段は、前記ネットワーク内の経路数と等しい数の帯域変更タイミングを有し、前記ＴＤＭタイミングを切り替えた後に、前記帯域変更タイミングを切り替えることを特徴とする請求項１又は２に記載のノードである。
【００３２】
この構成によれば、ノード内の光スイッチ部の各インタフェースで動作するＴＤＭタイミングを切り替えた後に、更に、帯域変更タイミングも切り替えるので、切替先のＴＤＭタイミングのＴＳの位置を、送信先のノードでの受信可能な位置に合わせることができる。
【００３３】
請求項４に係る発明は、ネットワークを構成する各ノードから経路毎の各トラヒック量を検出し、前記検出された各トラヒック量の比率に応じて経路毎に割り当てる各波長数を決定すると共に、各ノード内の光スイッチの各インタフェースで動作するＴＤＭタイミングを決定するＴＤＭ系統決定部と、前記決定された各波長数の波長を当該経路毎に割り当て、前記ノード間の経路毎のトラヒック量に応じて各ノードに経路毎の割当タイムスロット量を決定し、前記決定された経路毎の割当タイムスロット量のタイムスロットを、前記決定されたＴＤＭタイミングで各経路の波長に設定された空きタイムスロット位置に割り当てる制御を行うためのノード制御信号を生成する帯域割当決定部とを備えることを特徴とするスケジューラである。
【００３４】
この構成によれば、スケジューラが、ノード制御信号をノードへ送信することによって、ノードに、経路毎の各トラヒック量の比率に応じて経路毎に割り当てられる各波長数の波長の空きＴＳに、各トラヒック量に応じた経路毎の割当ＴＳ量のＴＳを割り当てる動作を行わせることができる。
【００３５】
請求項５に係る発明は、前記帯域割当決定部は、各ノードが経路毎に要求するタイムスロット数が、前記ＴＤＭ系統決定部で決定された各波長数の波長に収容できるタイムスロット数よりも大きい場合に、前記要求するタイムスロット数を前記各波長数の波長に収容可能となるように減少させることを特徴とする請求項４に記載のスケジューラである。
【００３６】
この構成によれば、経路毎に決定された各波長数の波長に収容できるＴＳ数よりも、要求ＴＳ数が大きい場合、要求ＴＳ数を減少させ、決定された各波長数の波長に収まるようにして、通信を行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、ネットワークを構成するノードが、各ノード間の伝搬遅延時間に依存することなくバッファレスにタイムスロット交換を行うネットワークにおいて、経路毎に割り当てられる波長帯域の利用効率を向上させることができるノード及びスケジューラを提供することを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態に係るノード及びスケジューラを用いたマルチリング構成の光リングネットワークを示す図である。
【図２】光波長毎に規定された固定長のタイムスロットを示す図である。
【図３】スケジューラの構成を示すブロック図である。
【図４】５つのノードが接続されている場合のリング構成を示す図である。
【図５】ファーストフィットベース方法の説明図である。
【図６】ソーティングベース方法の説明図である。
【図７】ノードの構成を示すブロック図である。
【図８】下りＴＤＭから上りＴＤＭに切り替える場合の第１例のタイミングチャートである。
【図９】下りＴＤＭから上りＴＤＭに切り替える場合の第２例のタイミングチャートである。
【図１０】上りＴＤＭから下りＴＤＭに切り替える場合の第１例のタイミングチャートである。
【図１１】上りＴＤＭから下りＴＤＭに切り替える場合の第２例のタイミングチャートである。
【図１２】スケジューラの動作を説明するための第１フローチャートである。
【図１３】スケジューラの動作を説明するための第２フローチャートである。
【図１４】ノードの動作を説明するためのフローチャートである。
【図１５】ノード及びスケジューラの効果を説明するための図である。
【図１６】従来の光リングＮＷの構成図である。
【図１７】従来の光リングＮＷのノードにおける基準ＴＳの同期制御及びＡＤＤ用ＴＳの同期制御を説明するためのタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
＜実施形態の構成＞
図１は、本発明の実施形態に係るノード及びスケジューラを用いたマルチリング構成の光リングネットワークを示す図である。なお、本発明の実施形態は、光リングＮＷを例に挙げて説明するが、本発明はこれに限定されずＷＤＭ及びＴＤＭを用いて情報が送受信されるネットワークであればよい。
図１に示す光リングＮＷ２０は、複数のコアノードＮａ１，Ｎａ２を介してコアＮＷに接続された上位リングＲ１と、複数のアクセスノードＮｃ１，Ｎｃ２，Ｎｃ３，Ｎｃ４を介してアクセスＮＷに接続された２つの下位リングＲ２ａ，Ｒ２ｂとが、２つのリング交点ノード（交点ノード）Ｎｂ１，Ｎｂ２を介して２段に接続されたマルチリング（複数リング）構成となっている。このマルチリング構成は、前述の図１６に示した比較例の光リングＮＷ１０の構成に対応している。また、光リングＮＷ２０は、複数のコアノードＮａ１，Ｎａ２の内、マスターノードとして設定される１つのコアノードＮａ１（マスターノードＮａ１）に接続されたスケジューラＳＣを備えている。
【００４０】
コアノードＮａ１，Ｎａ２及びアクセスノードＮｃ１〜Ｎｃ４には、図１の枠２２内に図形２２ａで示すイーサ−ＴＳ｛イーサネット（登録商標）−タイムスロット｝変換部と、図形２２ｂで示すＷＤＭ／ＴＤＭスイッチとが備えられ、交点ノードＮｂ１，Ｎｂ２には、図形２２ｂで示すＷＤＭ／ＴＤＭスイッチが備えられている。但し、イーサ−ＴＳ変換部は、イーサネットのパケットと、固定長のＴＳとを相互に変換するものである。
【００４１】
また、光リングＮＷ２０は、上位リングＲ１のコアノードＮａ１，Ｎａ２を介して外部のコアＮＷのエッジノードＥＡ，ＥＪに接続されると共に、下位リングＲ２のアクセスノードＮｃ１〜Ｎｃ４を介して外部のアクセスＮＷに接続されている。
【００４２】
更に、光リングＮＷ２０では、矢印Ｙ１，Ｙ２ａ，Ｙ２ｂ，Ｙ３ａ，Ｙ３ｂ，Ｙ４で示すように反時計回りの片方向通信が行われることを前提とする。
【００４３】
このような構成の光リングＮＷ２０では、トラヒック収容効率を向上させるため、ＷＤＭとＴＤＭの各技術を用い、光波長毎に固定長のＴＳが規定されている。例えば、図２に示すように、λ１，λ２，λ３で示す光波長毎に、時間幅ｔ０の固定長のタイムスロットがＴＳ１〜ＴＳ５で示すように規定されている。更に、ＴＳ１〜ＴＳ５の各時間幅ｔ０を加算したＴＳ送信周期ｔ（周期ｔ）が規定され、２つのＴＳ送信周期ｔでＴＳ量更新周期Ｔ（周期Ｔ）が規定されている。この規定は、前述した光リングＮＷ１０と同じであるとする。なお、図２には光波長λ１のＴＳ１に「Ａ」でエッジノードＥＡのデータ、光波長λ２のＴＳ２に「Ｊ」でエッジノードＥＪのデータを一例として示してある。
【００４４】
以降、本実施形態の光リングＮＷ２０の説明においては、全てのリングＲ１，Ｒ２ａ，Ｒ２ｂと、全てのノードＮａ１，Ｎａ２，Ｎｂ１，Ｎｂ２，Ｎｃ１，Ｎｃ２，Ｎｃ３，Ｎｃ４の内、上位リングＲ１及び下位リングＲ２ａと、コアノードＮａ１（ノードＮａ１）、交点ノードＮｂ１（ノードＮｂ１）及びアクセスノードＮｃ１（ノードＮｃ１）を代表に挙げて説明する。なお、ノードＮａ１，Ｎｂ１，Ｎｃ１は、ノードＮａ１…Ｎｃ１と表現する。
【００４５】
本実施形態の光リングＮＷ２０の特徴は、まず、スケジューラＳＣにおいて、マルチリングＲ１，Ｒ２ａの上り下りの各トラヒック量を検出し、この検出された各トラヒック量の比率に応じた上り下りの各波長数（各波長帯域）を決定し、各波長数の波長を、上り用波長λｕと下り用波長λｄとしてリングＲ１，Ｒ２ａに割り当てることを決定することである。更に、スケジューラＳＣは、前記検出された各トラヒック量に基づいて上り下りの各ＴＳ量（各ＴＳ数）を決定し、この上りＴＳ量を上り用波長λｕの空きＴＳ位置に割り当て、下りＴＳ量を下り用波長λｄの空きＴＳ位置に割り当てる指示を行う。次に、各ノードＮａ１…Ｎｃ１が、スケジューラＳＣの指示に従って、光スイッチのインタフェース（後述の波長変換部）で動作する上り又は下りのＴＤＭタイミングと、上記の割当ＴＳ量とを、ＴＳ量更新周期Ｔで周期的に変更するようにしたことにある。
【００４６】
具体的に説明すると、例えば、上り下りの各々のトラヒック量に応じた波長帯域として、下りトラヒック量が「１」で、上りトラヒック量が「３」の場合に、各トラヒック量に応じた波長帯域の波長λｕ，λｄが割り当てられているとする。その後、下りトラヒック量が「３」で、上りトラヒック量が「１」に変動したとする。この場合、スケジューラＳＣは、現在の上りトラヒック用の「３」帯域から「２」帯域分の波長を下りトラヒック用として割り当て、下りトラヒック用の波長帯域を「３」とし、上りトラヒック用の波長帯域を「１」とする指示を、例えばノードＮｃ１に行う。ノードＮｃ１は、その指示に従って、現在の上りトラヒック用の「３」帯域中の「２」帯域分の波長を下りに割り当てることにより、下りトラヒック用の波長帯域を「３」とし、上りトラヒック用の波長帯域を「１」とする動作を行う。
【００４７】
スケジューラＳＣの構成を、図３を参照して説明する。スケジューラＳＣは、入出力部５０と、トラヒック情報保持部５１と、トポロジ情報保持部５２と、経路決定部５３と、経路情報保持部５４と、ＴＤＭ系統決定部５５と、ＴＤＭ系統管理部５６と、帯域割当決定部５７と、スケジュールテーブル５８と、ノード制御信号生成部５９とを備えて構成される。トポロジ情報保持部５２には、スケジューラＳＣの外部の情報設定部６０が接続される。
【００４８】
情報設定部６０は、入力手段を介してネットワーク管理者等が情報設定の操作を行うようになっており、光リングＮＷ２０の全ノードＮａ１…Ｎｃ１の情報と、全リングＲ１，Ｒ２ａの情報と、これらノードＮａ１…Ｎｃ１とリングＲ１，Ｒ２ａの接続情報とを含む物理的なトポロジ情報ｒ１とを、トポロジ情報保持部５２に設定する。
【００４９】
トポロジ情報保持部５２は、情報設定部６０で設定されたトポロジ情報ｒ１を保持し、この保持されたトポロジ情報ｒ１に応じて各ノードＮａ１…Ｎｃ１間で経由可能性のあるノード、リンクの経由情報ｒ２を経路決定部５３へ出力する。また、トポロジ情報保持部５２は、情報設定部６０により同一のトポロジ情報ｒ１が入力される都度、これを上書き更新して保持する。
【００５０】
入出力部５０は、各ノードＮａ１…Ｎｃ１から、各ノードＮａ１…Ｎｃ１間の経路及び上り下りの各トラヒック量を含むトラヒック情報を受信し、このトラヒック情報から送信元及び宛先の識別を行い、受信トラヒック情報をフィルタリングした後のトラヒック情報ｒ３を、トラヒック情報保持部５１へ出力する。また、入出力部５０は、ノード制御信号生成部５９から入力される後述のノード制御信号ｒ１１を、ＴＳ量更新周期Ｔ毎に、各ノードＮａ１…Ｎｃ１へ送信する。
【００５１】
トラヒック情報保持部５１は、入力されたトラヒック情報ｒ３を送信元及び宛先毎に分類して図示せぬ記憶手段に記憶して保持し、この保持された各ノードＮａ１…Ｎｃ１間のトラヒック情報ｒ４を、経路決定部５３、ＴＤＭ系統決定部５５及び帯域割当決定部５７へ出力する。
【００５２】
経路決定部５３は、入力されたトラヒック情報ｒ４と経由情報ｒ２とから、各ノードＮａ１…Ｎｃ１間（トラヒックの送信端及び受信端）の通信経路（パス）を決定し、この決定された各ノードＮａ１…Ｎｃ１間の通信経路情報ｒ５を、経路情報保持部５４へ出力する。通信経路情報ｒ５とは、経由ノードと、経由リンクと、パケットが通過するノードの台数であるｈｏｐ数とを含む情報である。
【００５３】
経路情報保持部５４は、入力された通信経路情報ｒ５を保持し、この保持された通信経路情報ｒ５から、演算対象となるノードＮａ１…Ｎｃ１間の通信経路情報ｒ６を、ＴＤＭ系統決定部５５及び帯域割当決定部５７へ出力する。経路情報保持部５４は、同一の通信経路情報ｒ５が入力される都度、これを上書き更新して保持する。
【００５４】
ＴＤＭ系統決定部５５は、入力される各ノードＮａ１…Ｎｃ１間の通信経路情報ｒ６と、トラヒック情報ｒ４とをもとに、ＴＳ量更新周期Ｔ毎に、各ノードＮａ１…Ｎｃ１間の上り下りの各トラヒック量を検出し、この検出される各トラヒック量の比率に応じた上り下りの各波長数を決定すると共に、各ノードＮａ１…Ｎｃ１内の光スイッチの上り下りの各インタフェースで動作するＴＤＭタイミングを決定する。これを更に説明すると、リングの上り下りの合計波長数は、例えば「１０」のように予め設定されており、この合計波長数「１０」を、上り下りの各トラヒック量の比率「例えば７：３」に応じて、上りの波長数を「７」、下りの波長数を「３」のように決定することである。この決定はＴＳ量更新周期Ｔ毎に行われる。また、ＴＤＭ系統決定部５５は、前記のように決定した波長数情報ｒ７をＴＤＭ系統管理部５６へ出力する。
【００５５】
上記の合計波長数（合計波長帯域）は、上り下り各々の最大トラヒック量が例えば２０Ｇｂｐｓで合計が４０Ｇｂｐｓの場合に、この４０Ｇｂｐｓよりも低い値のトラヒック量に対応した波長数とする。
【００５６】
例えば、時刻τ１において、上りのトラヒック量が２０Ｇｂｐｓ（最大トラヒック量）、下りのトラヒック量が１０Ｇｂｐｓであり、時刻τ２において、上りのトラヒック量が１０Ｇｂｐｓ、下りのトラヒック量が２０Ｇｂｐｓ（最大トラヒック量）と変化する場合を想定する。この場合、従来では、リングには波長数を固定的に割り当てなければならなかったので、上り下りの各々に最大トラヒック量の２０Ｇｂｐｓに対応する波長数を割り当てる必要があり、合計波長数は４０Ｇｂｐｓに対応する波長数が必要であった。
【００５７】
しかし、本発明では、上り下りの各波長数を、上り下りの各トラヒック量に応じて相互に遣り取りして設定するので、合計波長数を３０Ｇｂｐｓに対応する波長数に設定しておけば、上記の時刻τ１及びτ２の双方の上り下りの各トラヒック量を収容可能となる。従って、本実施形態では合計波長数を、従来の４０Ｇｂｐｓよりも低い値の３０Ｇｂｐｓに対応する波長数とすることが可能となっている。
【００５８】
ＴＤＭ系統管理部５６は、入力される波長数情報ｒ７を上書き更新しながら保持し、この保持された波長数情報ｒ８を帯域割当決定部５７へ出力する。
【００５９】
帯域割当決定部５７は、入力されるトラヒック情報ｒ４と、各ノードＮａ１…Ｎｃ１間の通信経路情報ｒ６と、波長数情報ｒ８とに基づき、波長数情報ｒ８による波長数の波長を、上り用波長λｕと下り用波長λｄとしてリングＲ１，Ｒ２ａに割り当てるための決定を行う。更に、帯域割当決定部５７は、上り下りの各トラヒック量に基づいて上り下りの各ＴＳ数を決定し、この上りＴＳ数をＴＤＭ系統決定部５５で決定された各ＴＤＭタイミングで上り用波長λｕの空きＴＳ位置に割り当て、下りＴＳ数を下り用波長λｄの空きＴＳ位置に割り当てるための決定を行う。更には、帯域割当決定部５７は、そのＴＳ数の割り当てが、各ノードＮａ１…Ｎｃ１で動作する光スイッチのＴＤＭタイミング毎に行われるように決定する。そして、帯域割当決定部５７は、以上の決定内容を帯域割当情報ｒ９としてスケジュールテーブル５８へ出力する。
【００６０】
スケジュールテーブル５８は、入力される帯域割当情報ｒ９を図示せぬ記憶手段に記憶して保持し、この保持された帯域割当情報ｒ１０をノード制御信号生成部５９へ出力する。スケジュールテーブル５８は、帯域割当決定部５７から同一の帯域割当情報ｒ９が入力される都度、これを上書き更新して保持する。
【００６１】
ノード制御信号生成部５９は、入力される帯域割当情報ｒ１０に基づき、該当ノードのデータ送信やスイッチ切替等の処理を行うスケジュールを求め、このスケジュール内容と帯域割当情報ｒ１０とを含めてノード制御信号ｒ１１として生成し、このノード制御信号ｒ１１を入出力部５０へ出力する。ノード制御信号ｒ１１は、ＴＳ量更新周期Ｔ毎に生成されるようになっている。
【００６２】
ここで、ＴＤＭ系統決定部５５及び帯域割当決定部５７が行う処理を詳細に説明する。ＴＤＭ系統決定部５５は、入力されるノードの送信元及び宛先毎のトラヒック情報ｒ４から、上位リングＲ１及び下位リングＲ２ａの単位での上り下りの各トラヒック量を算出して比較する。これはＴＳ量更新周期Ｔ毎に行われる。次に、ＴＤＭ系統決定部５５は、各リングＲ１，Ｒ２ａにおいて、上り下りの各トラヒック量の比率「例えば７：３」に応じて、各リングＲ１，Ｒ２ａにおける上り用ＴＳで用いる波長数（上り用波長数）「例えば７」と、下り用ＴＳで用いる波長数（下り用波長数）「例えば３」とを決定すると共に、各ノードＮａ１…Ｎｃ１内の光スイッチの上り下りの各インタフェースで動作するＴＤＭタイミングを決定する。
【００６３】
上位リングＲ１の上り用波長数は、次式（１）で求められる。
上位リング上り用波長数（ｘｕ）＝ＣＥＩＬＩＮＧ（Ｅ，ｖ）  …（１）
式（１）において、Ｅ＝上位リング全波長数（ｎ）×上位リング上りトラヒック総量÷（上位リング上りトラヒック総量＋上位リング下りトラヒック総量）、ｖ＝１である。
【００６４】
但し、ＣＥＩＬＩＮＧ（Ｅ，ｖ）は、シーリング関数であり、ＣＥＩＬＩＮＧ（数値，基準値）で表される。このＣＥＩＬＩＮＧ（数値，基準値）関数は、指定した基準値の倍数のうち、対象の数値よりも大きい数に切り上げる関数である。つまり、シーリング関数では、指定した「基準値」の倍数のうち、最も近い値に「数値」を切り上げるようになっている。例えば、Ｅ＝２．５（数値）、ｖ＝１（基準値）であるとすると、ＣＥＩＬＩＮＧ（２．５，１）＝３となる。つまり、上位リングＲ１の上り用波長数は、正の整数で求められる。これは下位リングＲ２ａにおいても同様である。
【００６５】
上位リングＲ１の下り用波長数は、次式（２）で求められる。
上位リングＲ１の下り用波長数（ｘｄ）＝上位リング全波長数（ｎ）−上位リング上り用波長数（ｘｕ）  …（２）
【００６６】
次に、下位リングＲ２ａの上り用波長数は、次式（３）で求められる。
下位リング上り用波長数（ｙｕ）＝ＣＥＩＬＩＮＧ（Ｆ，ｖ）  …（３）
式（３）において、Ｆ＝下位リング全波長数（ｑ）×下位リング上りトラヒック総量÷（下位リング上りトラヒック総量＋下位リング下りトラヒック総量）、ｖ＝１である。
【００６７】
下位リングＲ２ａの下り用波長数は、次式（４）で求められる。
下位リング下り用波長数（ｙｄ）＝下位リング全波長数（ｑ）−下位リング上り用波長数（ｙｕ）  …（４）
【００６８】
次に、帯域割当決定部５７は、ＴＤＭ系統決定部５５にて上式（１）〜（４）のように各波長数が求められ、この波長数情報ｒ７がＴＤＭ系統管理部５６で管理されて波長数情報ｒ８として入力された際に、波長数情報ｒ８による各波長数の波長を、ＴＤＭ系統決定部５５で決定された各ＴＤＭタイミングで上り用波長λｕと下り用波長λｄとして割り当てる決定を行う。
【００６９】
ここで、帯域割当決定部５７は、下位リングが複数ある場合、上記の波長数決定後に、後述の第１又は第２割当決定処理を行う。ここで前提条件として、片方向２段リングである。下位リング数はｄｌ、上位リングはＴＳ長の整数倍、下位リングはＴＳ長の非整数倍、２段リングの波長数はＷ波、周期ｔ内のＴＳ数はＳ個とする。但し、片方向２段リングは、図１に示した上位リングＲ１と下位リングＲ２ａ，Ｒ２ｂであり、下位リング数はｄｌ＝２で、２つの下位リングＲ２ａ，Ｒ２ｂであるとする。
【００７０】
第１割当決定処理は、２つの下位リングＲ２ａ，Ｒ２ｂ毎に、波長の異なる上り用波長（ＡＤＤ用波長）λｕ１，λｕ２を割り当てる処理である。これは、２つの下位リングＲ２ａ，Ｒ２ｂ毎に、異なるＡＤＤ用波長λｕ１，λｕ２を割り当て、同一下位リング（例えばＲ２ａ）内の複数ノードでＡＤＤ用波長λｕ１を共有する。共有したＡＤＤ用波長λｕ１内のＴＳは、上位リングＲ１の任意のノードでＤＲＯＰが可能となる。
【００７１】
この場合、下位リングＲ２ａ，Ｒ２ｂから上位リングＲ１への通信用のＴＳ割当は、下位リング数がｄｌ（＝２）なので、ｄｌ（＝２）個の下位リングＲ２ａ，Ｒ２ｂで並列にＴＳ割当計算（後述で説明）を行う。このように、ｄｌ個の下位リングＲ２ａ，Ｒ２ｂで並列にＴＳ割当の計算ができるので、シーケンシャルに計算する場合に比べ計算が速くなる。
【００７２】
また、上位リングＲ１から各下位リングＲ２ａ，Ｒ２ｂへの通信用のＴＳ割当は、２段リングの全波長数のＷ波から下位リング数のｄｌを引いた波長、即ち、（Ｗ−ｄｌ）波長を用いたＴＳ割当計算を行う。
【００７３】
第２割当決定処理は、各下位リングＲ２ａ，Ｒ２ｂ全てに同じＡＤＤ用波長λｕを割り当てる処理である。この場合、下りトラヒック用にはＷ波の内の例えばＡ波を割り当て、上りトラヒック用にはＡＤＤ用波長λｕとして（Ｗ−Ａ）波を割り当てる。なお、第１割当決定処理及び第２割当決定処理の何れを使用するかは予め設定される。
【００７４】
更に、下位リングＲ２ａ，Ｒ２ｂから上位リングＲ１への通信用のＴＳ割当は、（Ｗ−Ａ）波長を用いたＴＳ割当計算を行う。また、上位リングＲ１から下位リングＲ２ａ，Ｒ２ｂへの通信用のＴＳ割当は、Ａ波長を用いたＴＳ割当計算を行う。
【００７５】
次に、帯域割当決定部５７は、上り下りの各トラヒック量に基づいて上り下りの各ＴＳ数を決定する。即ち、帯域割当決定部５７は、上り用トラヒックと下り用トラヒックの各パス（経路）に対して、波長数×ＴＳ数（ｔ／ｔ０）だけ存在するＴＳを割り当てる決定を行う。但し、ｔは図２に示したＴＳ１〜ＴＳ５の繰返し送信周期（ＴＳ送信周期）、ｔ０は１ＴＳの時間幅である。
【００７６】
また、帯域割当決定部５７は、各ノードのトラヒック情報ｒ４から、宛先単位に上り下り各々の全パスの要求ＴＳ数の総トラヒック量が算出可能であり、各々の総トラヒック量を、上り下り各々に割り当てた波長帯域の大きさと比較することで、上り下り各々の全パスの要求ＴＳ数が割当波長帯域に収容可能か、不可能かを判定する。
【００７７】
例えば、上り下りに割り当てた合計波長帯域が「１０」の場合に、上り波長帯域として「７」、下り波長帯域として「３」が割り当てられているとする。この場合に、上りの全パスの要求ＴＳ数が「７」、下りの全パスの要求ＴＳ数が「２」であれば、下り波長帯域「３」には収容可能となる。しかし、上りの全パスの要求ＴＳ数が「７」、下りの全パスの要求ＴＳ数が「５」だとすると、下り波長帯域「３」には収容不可能となる。
【００７８】
帯域割当決定部５７は、収容可能と判定した場合は、要求通りにＴＳ数の割り当てを決定する。例えば、宛先の総トラヒック量が１００Ｍｂｐｓ＝１ＴＳであれば、宛先の総トラヒック量が１Ｇｂｐｓの要求に対して１０ＴＳの割り当てを決定する。一方、収容不可能と判定した場合は、全てのパス（各対地間パス）に対して要求通りには割当不可能なので、各パスに割り当てるＴＳ数を減らして（減少処理を行い）収容可能とする。このＴＳ数を減少させる場合、次のように行う。
【００７９】
帯域割当決定部５７は、各対地間パスの要求帯域、言い換えれば各ノードがパス毎に要求するＴＳ数（各要求ＴＳ数）が、各リングＲ１，Ｒ２ａの物理帯域（上り下り全割当波長帯域）よりも大きい場合は、次の（１）〜（３）の何れかの方法により各パスの要求ＴＳ数を収容可能となるように減少させ、この際、各パスの要求ＴＳ数が均一となるように決定する。
【００８０】
例えば、図４に示すように、１リングＲにノードがＮ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４，Ｎ５と５つ接続されているとする。この例の場合、全ての対地間パスは、個々の１つのノードから他の４つのノードへ向かうパスの２０通りがある。即ち、Ｎ１からＮ２に向かう間のパス｛パスＩＤ（identification）＝ＩＤ１）｝、Ｎ１からＮ３に向かう間のパス（ＩＤ２）、Ｎ１からＮ４に向かう間のパス（ＩＤ３）、Ｎ１からＮ５に向かう間のパス（ＩＤ４）、Ｎ２からＮ３に向かう間のパス（ＩＤ５）、…（途中省略）…、Ｎ５からＮ３に向かう間のパス（ＩＤ１９）、Ｎ５からＮ４に向かう間のパス（ＩＤ２０）の２０通りがある。
【００８１】
（１）はファーストフィット（Ｆｉｒｓｔ Ｆｉｔ）ベース方法である。この方法は、予め上記のように２０通りのパスにＩＤ１〜ＩＤ２０を対応付けておく。同時に、図５に示すように、公平ＴＳ数Ｓｆ（例えば、「３」とする）を定義しておく。
【００８２】
公平ＴＳ数Ｓｆとは、各パスの要求ＴＳ数を減少させる際に、公平ＴＳ数Ｓｆ以下のＴＳは減少させないようにする閾値である。公平ＴＳ数Ｓｆは、信号１フレーム中のＴＳ数＝「Ｓ」を、リングＲを通るパスの数で割った値である。例えば、Ｓ＝３０を、リングＲを通る１０本のパスで分け合う場合、Ｓｆ＝３となる。
【００８３】
帯域割当決定部５７は、各パスのＩＤ１〜ＩＤ２０と、公平ＴＳ数Ｓｆが定義された後に、各パスのＩＤの昇順（又は降順）ＩＤ１，ＩＤ２，ＩＤ３，…に要求ＴＳ数を検出し、この検出ＴＳ数が公平ＴＳ数Ｓｆよりも多ければ、公平ＴＳ数Ｓｆとなるまで、要求ＴＳ数を減少させる。
【００８４】
例えば、図５に示す例では、ＩＤ１のパスは、ＴＳを「５つ」要求しているので、公平ＴＳ数Ｓｆ「３」を越えたＴＳを「２つ」減少させる。次に、ＩＤ２のパスは、ＴＳを「７つ」要求しているので、公平ＴＳ数Ｓｆ「３」を越えたＴＳを「４つ」減少させる。次に、ＩＤ３のパスは、ＴＳを「４つ」要求しているので、公平ＴＳ数Ｓｆ「３」を越えたＴＳを「１つ」減少させる。次に、ＩＤ４のパスは、ＴＳを「１つ」要求しており、これは公平ＴＳ数Ｓｆ「３」以下の数なので減少処理は行わない。以降、昇順にＩＤ２０のパスまで同様の処理を行う。この減少処理は、要求ＴＳ数が全て収容可能となる時点まで行う。
【００８５】
また、上記のように要求ＴＳ数を減少させた際に、この減少させたパスのＩＤを履歴情報として記憶しておき、この履歴情報に応じて該当パスに対して減少処理を行うか、否かを決定する。例えば、前回の減少処理で記憶されたパスの要求ＴＳ数は、今回の減少処理では減少させないようにする。この処理により、毎回特定のパスだけがＴＳを減らされるといった状況を回避することが可能となる。つまり、過剰な不公平が生じる状況は回避できる。
【００８６】
（２）はランダムフィット（Ｒａｎｄｏｍ Ｆｉｔ）ベース方法である。この方法は、上記（１）と同様に、各パスにＩＤ１〜ＩＤ２０を対応付けておくと共に、公平ＴＳ数Ｓｆ（例えば、「３」とする）を定義しておく。
【００８７】
この定義後に、公平ＴＳ数Ｓｆを超えるＴＳ数が割り当てられている各パスのＩＤを、毎回ランダムに検出し、検出パスの要求ＴＳ数を、公平ＴＳ数Ｓｆとなるまで減少させる。このようにパスをランダムに検出して要求ＴＳ数を減少させれば、パスは、減少履歴に依存せずに検出されるので、毎回特定のパスだけがＴＳを減らされるといった過剰な不公平が生じる状況は回避できる。また、パスを昇順（又は降順）に検出しないので減少処理の時間が抑制される。
【００８８】
（３）はソーティングベース方法である。この方法は、各パスの要求ＴＳ数でソーティングを行って要求ＴＳ数の多い順にパスを配列し、その多いパス順に要求ＴＳ数を減少させるものである。なお、要求ＴＳ数の少ない順に行ってもよい。
【００８９】
例えば、図６（ａ）に示すように、ＩＤ１のパスの要求ＴＳ数が「５」、ＩＤ２のパスの要求ＴＳ数が「７」、ＩＤ３のパスの要求ＴＳ数が「４」、ＩＤ４のパスの要求ＴＳ数が「１」、…、ＩＤ２０のパスの要求ＴＳ数が「３」の場合に、昇順又は降順のソーティングを行う。このソーティングにより、例えば、図６（ｂ）に示すように、ＩＤ２，ＩＤ１０，ＩＤ１，ＩＤ３，ＩＤ９，…，ＩＤ１５，ＩＤ４，ＩＤ１７の要求ＴＳ数の多い順に配列されるので、多いパス順に、要求ＴＳ数が全て収容可能となるまで、要求ＴＳ数を減少させる。
【００９０】
この減少処理を行う場合、図６（ｂ）に線３ａ，３ｂ，３ｃでその概念を示すように３種類の処理が考えられる。線３ａで示す処理は、ＩＤ１〜ＩＤ２０の全パスの要求ＴＳ数が収容可能となるように、全パスの要求ＴＳ数を均一化（略均一化でもよい）する処理である。線３ｂで示す処理は、線３ａの処理に加えて、要求が多いパスに少しＴＳを上乗せするものである。線３ｃで示す処理は、ＴＳ数の要求が過度に大きいパス（ＩＤ２やＩＤ１０のパス等）に、ペナルティを与えると共に、与えられる要求ＴＳ数を均一化するものである。
【００９１】
次に、光リングＮＷ２０のコアノードＮａ１又はアクセスノードＮｃ１の構成を、図７にノードＮのブロック構成図として示し、その説明を行う。なお、図７は交点ノードＮｂ１の構成であってもよい。
【００９２】
ノードＮは、光スイッチ部３１と、制御情報受信部３２と、カウンタ管理部３３と、内部クロック部３４と、遅延測定部３５と、制御情報送信部３６と、ＴＳ制御部３７と、複数ＴＳ管理部３８と、基準ＴＳ同期部３９と、ＴＤＭタイミング切替部４０と、バッファ部４２と、ＡＤＤ／ＤＲＯＰインタフェース部４３とを備えて構成されている。なお、ＴＤＭタイミング切替部４０及びＴＳ制御部３７で、請求項記載の切替手段が構成されている。
【００９３】
更に、ノードＮにおいて、符号ａはオフセット値、符号ｂはクロック信号、符号ｃは基準時刻情報、符号ｄは現在時刻情報、符号ｅは他ノードからのタイムスタンプ情報、符号ｆは割当ＴＳ情報、符号ｇは各ＴＳにおけるＴＳ処理シナリオ情報、符号ｈはＴＳ送信タイミング情報、符号ｉは光スイッチ切換タイミング情報、符号ｐはＴＤＭ切替制御信号、符号ｊはバッファ蓄積量情報、符号ｋは周期ｔ及び周期Ｔの先頭開始位置情報、符号ｌはＴＳ変更情報、符号ｍはＴＤＭ切替タイミング情報、符号ｎは複数ＴＳの先頭開始タイミング情報、符号ｒ１１は上述したスケジューラＳＣから送信されてきたノード制御信号である。
【００９４】
光スイッチ部３１は、光信号によるデータのＴＳへのＡＤＤ（挿入）／ＤＲＯＰ（分岐）を行うものであり、複数の入力ポートｉ１〜ｉ４と、複数の出力ポートｏ１〜ｏ４を備える。但し、ｉ１〜ｉ４は入力ポート番号でもあり、ｏ１〜ｏ４は出力ポート番号でもある。
【００９５】
なお、以下では波長変換により出力ポートを変える波長スイッチを、光スイッチ（光スイッチ部３１）の実装例として動作説明を行う。
【００９６】
入力ポートｉ１〜ｉ４には、入力波長を所定の色の波長に変換する波長変換部（図示せず）が含まれる。波長変換部で変換される波長の色は個別の波長番号に対応しており、各波長番号は出力ポート番号ｏ１〜ｏ４に対応している。つまり、入力ポートｉ１〜ｉ４から入力される波長を何色の波長に変換して出力するかは、入力ポート番号ｉ１〜ｉ４と、後述の各ＴＤＭタイミングと、出力ポート番号ｏ１〜ｏ４とを指定することにより実現可能となっている。各ＴＤＭタイミングとは、光リングＮＷ２０内の経路数（パス数）と等しい数のノードＮａ１…Ｎｃ１間の伝搬遅延時間Ｄ１〜Ｄ４に従って設定した複数のＴＤＭタイミングのことである。本実施形態では、各ＴＤＭタイミングは、下りトラヒック用のＴＤＭタイミング（下りＴＤＭと略す）と、上りトラヒック用のＴＤＭタイミング（上りＴＤＭと略す）であるとする。なお、波長変換部は、請求項記載の光スイッチのインタフェースに対応している。
【００９７】
制御情報受信部３２は、光スイッチ部３１でＤＲＯＰされた他ノードからの制御信号を受信し、制御信号内のタイムスタンプ情報ｅを遅延測定部３５へ出力すると共に、基準ノード（マスターノード）からの基準時刻情報ｃをカウンタ管理部３３へ出力する。また、制御情報受信部３２は、他ノードからの制御信号内の割当ＴＳ情報ｆを複数ＴＳ管理部３８へ出力する。
【００９８】
更に、制御情報受信部３２は、光スイッチ部３１でＤＲＯＰされたスケジューラＳＣからＴＳ量更新周期Ｔ毎に送られてくるノード制御信号ｒ１１を受信し、このノード制御信号ｒ１１をＴＳ変更情報ｌとしてＴＤＭタイミング切替部４０へ出力する。
【００９９】
内部クロック部３４は、カウンタ管理部３３に存在する時刻カウンタ値を進めるためのクロック信号ｂを、カウンタ管理部３３へ出力する。
【０１００】
カウンタ管理部３３は、基準時刻情報ｃを初期時刻カウンタ値として時刻カウンタ値に設定し、同期フレームの受信時刻からクロック信号ｂに従い、時刻カウンタ値をインクリメントする。そして、カウンタ管理部３３は、インクリメントされる時刻カウンタ値を現在時刻情報ｄとして、制御情報受信部３２、遅延測定部３５、ＴＳ制御部３７、制御情報送信部３６及び基準ＴＳ同期部３９へ出力する。
【０１０１】
遅延測定部３５は、他ノードからのタイムスタンプ情報ｅと、現在時刻情報ｄとから、他ノードと自ノードＮの間の伝搬遅延時間を測定し、この測定したノード間の伝搬遅延時間から各ノードのＴＳの開始タイミングを決定するオフセット値ａを求め、このオフセット値ａを複数ＴＳ管理部３８へ出力する。
【０１０２】
複数ＴＳ管理部３８は、他ノードの割当ＴＳ情報ｆである基準ＴＳを、オフセット値ａだけ開始タイミングをずらし、このずらした複数のＴＳを管理する。また、複数ＴＳ管理部３８は、他ノードの割当ＴＳ情報ｆからＴＳ毎に割り当てられたＴＳ位置を記憶する。そして、複数ＴＳ管理部３８は、このように管理される各ＴＳのＴＳ位置を示すＴＳ処理シナリオ情報ｇをＴＳ制御部３７へ出力し、また、複数のＴＳの先頭開始タイミング情報ｎをＴＤＭタイミング切替部４０へ出力する。
【０１０３】
基準ＴＳ同期部３９は、基準ノードからの基準時刻に基づき生成された現在時刻情報ｄから、一定周期のＴＳ（基準ＴＳ）を刻み、この周期ｔ及び周期Ｔの先頭開始位置情報ｋをＴＳ制御部３７へ出力する。
【０１０４】
ＴＤＭタイミング切替部４０は、ＴＳ変更情報ｌと、複数ＴＳの先頭開始タイミング情報ｎとから、光スイッチ部３１が上り用又は下り用のＴＤＭタイミングで動作するための切替えを指示するＴＤＭ切替タイミング情報ｍを生成してＴＳ制御部３７へ出力する。
【０１０５】
ＴＳ変更情報ｌは、スケジューラＳＣから送信されるノード制御信号ｒ１１に基づく情報である。ノード制御信号ｒ１１は、スケジューラＳＣで生成される帯域割当情報ｒ１０（＝ｒ９）を含む。この帯域割当情報ｒ１０は、次の３つの指示を行う情報である。１つ目は、トラヒックが存在するノード間の上り下りの各トラヒック量の比率に応じた上り下りの各波長数の波長を、上り用波長λｕと下り用波長λｄとしてマルチリングＲ１，Ｒ２ａに割り当てるための指示を行う。２つ目は、上り下りの各トラヒック量に基づく上り下りの各ＴＳ数において、上りＴＳ数を上り用波長λｕの空きＴＳ位置に割り当て、下りＴＳ数を下り用波長λｄの空きＴＳ位置に割り当てるための指示を行う。３つ目は、そのＴＳ数の割り当てが、各ノードで動作する光スイッチ部３１の各ＴＤＭタイミング毎に行われるように指示する。
【０１０６】
つまり、帯域割当情報ｒ１０に基づくＴＳ変更情報ｌにより、光スイッチ部３１の上り用（ＡＤＤ用）又は下り用（ＤＲＯＰ用）の入力ポートを指定し、この指定入力ポートの上り用又は下り用のＴＤＭタイミングを指定する。更に、ＴＳ変更情報ｌは、その指定ＴＤＭタイミングの中でＴＳを幾つ割り当てるかを指定し、この指定ＴＳ数のＴＳの、どのＴＳで動くかのＴＳ番号（例えばＴＳ３）を指定するものである。本例では、ＴＤＭタイミングは、上り用又は下り用としたが、実際にはパス数分存在する。
【０１０７】
ＡＤＤ／ＤＲＯＰインタフェース部４３は、図示せぬ外部装置とノードＮとのＡＤＤ／ＤＲＯＰ用の信号の遣り取りを行う。
【０１０８】
バッファ部４２は、外部装置からＡＤＤ／ＤＲＯＰインタフェース部４３を介してノードＮに入力されたデータを蓄積するバッファを備え、バッファのＴＸ（ＴＸは、送信機である）から光スイッチ部３１へＡＤＤ用のデータ送信を行い、光スイッチ部３１からＤＲＯＰされたデータをＲＸ（ＲＸは、受信機である）で受信してＡＤＤ／ＤＲＯＰインタフェース部４３を介して外部装置へ送信する。
【０１０９】
制御情報送信部３６は、バッファ部４２のバッファに蓄積されたデータ量と、カウンタ管理部３３からの現在時刻情報ｄである時刻カウンタ値とを、代表ノード（例えばマスターノード）へ光スイッチ部３１を介して送信する。
【０１１０】
ＴＳ制御部３７は、複数ＴＳ管理部３８からの各ＴＳにおけるＴＳ処理シナリオ情報ｇに従い、現在時刻情報ｄである時刻カウンタ値と、ＴＳ処理シナリオ情報ｇに記載のタイミング値とを比較し、光スイッチ切換タイミング情報ｉ及びＴＳ送信タイミング情報ｈを得る。更に、ＴＳ制御部３７は、その光スイッチ切換タイミング情報ｉを光スイッチ部３１へ出力し、ＴＳ送信タイミング情報ｈをバッファ部４２へ出力して、ＴＳ送信及びＴＳスイッチ動作の制御を行う。
【０１１１】
また、ＴＳ制御部３７は、ＴＤＭタイミング切替部４０から入力されるＴＤＭ切替タイミング情報ｍに基づき、光スイッチ部３１へＴＤＭ切替制御信号ｐを出力することにより光スイッチ部３１のＴＤＭタイミングの切替制御を行う。
【０１１２】
即ち、ＴＳ制御部３７は、ＴＤＭ切替制御信号ｐにより、光スイッチ部３１の上り用又は下り用の入力ポート番号ｉ１〜ｉ４を指定し、この指定された入力ポートｉ１〜ｉ４の上り又は下りのＴＤＭタイミングで動作するＴＳ番号のＴＳを、どの出力ポートから送信するかを、出力ポート番号（波長番号）ｏ１〜ｏ４を指定して、ＴＤＭタイミングの切替制御を行う。
【０１１３】
このＴＤＭタイミングの切替制御を具体的に、図８〜図１１に示すタイミングチャートを参照して説明する。図８は下りＴＤＭから上りＴＤＭに切り替える場合の第１例のタイミングチャートである。図９は下りＴＤＭから上りＴＤＭに切り替える場合の第２例のタイミングチャートである。図１０は上りＴＤＭから下りＴＤＭに切り替える場合の第１例のタイミングチャートである。図１１は上りＴＤＭから下りＴＤＭに切り替える場合の第２例のタイミングチャートである。
【０１１４】
まず、帯域変更を行わず下りＴＤＭから上りＴＤＭに切り替える場合の第１例を、図８を参照して説明する。アクセスノードＮｃ１の光スイッチ部３１が下りＴＤＭで動作中に、上りＴＤＭへ切り替えを行う場合、例えばＴＳ送信周期ｔが終わった時点τ５で、矢印で示すように上りＴＤＭへ切替えを行う。この場合、上りＴＤＭへの切替えを行った時点（τ２〜τ６間のＴＳ３の間）から、上り周期ｔの次の開始時点τ６までの間に時間があり、この時間がオフセット値ｏｓ１となる。従って、下りＴＤＭから上りＴＤＭへ切替えを行った後、オフセット値ｏｓ１ずらす必要がある。
【０１１５】
オフセット値ｏｓ１は、一例として次式（５）のように求められる。
ｏｓ１＝ｔ−ＭＯＤ（Ｄ，ｔ）  …（５）
但し、ＭＯＤ（Ｄ，ｔ）は、ＭＯＤ関数であり、ＭＯＤ（数値，除数）で表される。Ｄはリング１週遅延時間（下位リングＲ２ａの１周遅延時間）、ｔはＴＳ送信周期である。ＭＯＤ（数値，基準値）関数は、数値を除数で割った時の余りを求める関数であり、例えば、Ｄ＝１１（数値）、ｔ＝３（除数）であるとすると、ＭＯＤ（１１，３）＝２となる。
【０１１６】
このように、オフセット値ｏｓ１ずらした時刻τ６から上り周期ｔに切替えが行われる。言い換えれば、ＴＳ制御部３７が、制御対象のＴＳが割り当てられた経路のＴＤＭタイミングに合わせて、光スイッチ部３１の各入力ポート（波長変換部）ｉ１〜ｉ４で動作するＴＤＭタイミングを切り替える。この切り替えが下りＴＤＭから上りＴＤＭへの切替えである。
【０１１７】
次に、帯域変更を行って下りＴＤＭから上りＴＤＭに切り替える場合の第２例を、図９を参照して説明する。上記のようにオフセット値ｏｓ１の時間分ずらして上りＴＳ量更新周期Ｔの開始時刻τ６とした後に、更に、時刻τ６〜τ１０を１周期Ｔとする先頭（１回目）の上り周期Ｔの長さをシーリング関数分（ＣＦ分）、短くし、これによって２回目以降の上り周期Ｔの開始タイミングをシーリング関数分、早める。但し、シーリング関数は、ＣＥＩＬＩＮＧ（Ｄ，ｔ）関数とも表現する。
【０１１８】
具体的には、１回目の時刻τ６〜時刻τ１０間の上り周期Ｔを、時刻τ１０から時刻τ１０−ＣＦに向かう矢印ＣＦで示すように、ＣＥＩＬＩＮＧ（Ｄ，ｔ）関数分（ＣＦ分）短くする。なお、矢印ＣＦのスケールは概念的に示してある。つまり、１回目の上り周期Ｔの長さは、時刻τ６〜時刻τ１０−ＣＦ間のＴ−ＣＦと短くなる。時刻τ１０−ＣＦが２回目の上り周期Ｔの開始タイミングとなり、２回目以降の上り周期Ｔは、１回目の短くする前と同じなので、実質的に、２回目以降の上り周期Ｔの開始タイミングが、ＣＥＩＬＩＮＧ（Ｄ，ｔ）関数分（ＣＦ分）早まることになる。つまり、帯域変更タイミングを切り替えることになる。
【０１１９】
即ち、
１回目の上り周期Ｔの長さ：Ｔ−ＣＥＩＬＩＮＧ（Ｄ，ｔ）
２回目以降の上り周期Ｔの長さ：Ｔ
となる。
【０１２０】
言い換えれば、ＴＳ制御部３７は、光リングＮＷ２０内の経路数と等しい数の帯域変更タイミングを有しており、前述のように光スイッチ部３１の各入力ポート（波長変換部）ｉ１〜ｉ４で動作するＴＤＭタイミングを切り替えた（下りＴＤＭから上りＴＤＭへ切り替えた）際に、更に帯域変更タイミングも切り替える処理を行う。この処理は、ＴＤＭ切替制御信号ｐによって行われる。
【０１２１】
次に、帯域変更を行わず上りＴＤＭから下りＴＤＭに切り替える場合の第１例を、図１０を参照して説明する。アクセスノードＮｃ１の光スイッチ部３１が上りＴＤＭで動作中に、下りＴＤＭへ切り替えを行う場合、例えばＴＳ送信周期ｔが終わった時点τ１５で、矢印で示すように下りＴＤＭへ切替えを行う。この場合、下りＴＤＭへの切替えを行った時点（τ１２〜τ１６間のＴＳ３の間）から、下り周期Ｔの次の開始時点τ１６までの間に時間があり、この時間がオフセット値ｏｓ２となる。従って、上りＴＤＭから下りＴＤＭへ切替えを行った後、オフセット値ｏｓ２ずらす必要がある。
【０１２２】
オフセット値ｏｓ２は、一例として次式（６）のように求められる。
ｏｓ２＝ＭＯＤ（Ｄ，ｔ）  …（６）
【０１２３】
このように、オフセット値ｏｓ２ずらした時刻τ１６から上り周期ｔに切替えが行われる。言い換えれば、ＴＳ制御部３７が、制御対象のＴＳが割り当てられた経路のＴＤＭタイミングに合わせて、光スイッチ部３１の各入力ポート（波長変換部）ｉ１〜ｉ４で動作するＴＤＭタイミングを切り替える。この切り替えが上りＴＤＭから下りＴＤＭへの切替えである。
【０１２４】
次に、帯域変更を行って上りＴＤＭから下りＴＤＭに切り替える場合の第２例を、図１１を参照して説明する。上記のようにオフセット値ｏｓ２の時間分ずらして下りＴＳ量更新周期Ｔの開始時刻τ１６とした後に、更に時刻τ１６〜τ２０を１周期Ｔとする先頭（１回目）の下り周期Ｔの長さを、次式（７）で計算される数値分、短くする。
ＡＢＳ｛ｔ−ＭＯＤ（Ｄ，ｔ）−ＣＥＩＬＩＮＧ（Ｄ，ｔ）｝  …（７）
但し、ＡＢＳ｛ｔ−ＭＯＤ（Ｄ，ｔ）−ＣＥＩＬＩＮＧ（Ｄ，ｔ）｝は、ＡＢＳ関数であり、｛ｔ−ＭＯＤ（Ｄ，ｔ）−ＣＥＩＬＩＮＧ（Ｄ，ｔ）｝内の計算結果を絶対値とする計算を行う。
つまり、１回目の下り周期Ｔの長さをＡＢＳ関数分（ＡＢＳ分）、短くし、これによって２回目以降の下り周期Ｔの開始タイミングをＡＢＳ関数分、早める。
【０１２５】
具体的には、１回目の時刻τ１６〜時刻τ２０間の下り周期Ｔを、時刻τ２０から時刻τ２０−ＡＢＳに向かう矢印ＡＢＳで示すように、ＡＢＳ関数分（ＡＢＳ分）短くする。なお、矢印ＡＢＳのスケールは概念的に示してある。つまり、１回目の下り周期Ｔの長さは、時刻τ１６〜時刻τ２０−ＡＢＳ間のＴ−ＡＢＳに短くなる。時刻τ２０−ＡＢＳが２回目の下り周期Ｔの開始タイミングとなり、２回目以降の下り周期Ｔは、１回目の短くする前と同じなので、実質的に、２回目以降の下り周期Ｔの開始タイミングが、ＡＢＳ関数分（ＡＢＳ分）早まることになる。つまり、帯域変更タイミングを切り替えることになる。
【０１２６】
即ち、
１回目の下り周期Ｔの長さ：ＡＢＳ｛ｔ−ＭＯＤ（Ｄ，ｔ）−ＣＥＩＬＩＮＧ（Ｄ，ｔ）｝
２回目以降の下り周期Ｔの長さ：Ｔ
となる。
【０１２７】
言い換えれば、ＴＳ制御部３７が、光リングＮＷ２０内の経路数と等しい数の帯域変更タイミングを有しており、前述のように光スイッチ部３１の各入力ポート（波長変換部）ｉ１〜ｉ４で動作するＴＤＭタイミングを切り替えた（上りＴＤＭから下りＴＤＭへ切り替えた）後に、更に帯域変更タイミングを切り替える制御を行う。この制御は、ＴＤＭ切替制御信号ｐによって行われる。
【０１２８】
このように、下りＴＤＭから上りＴＤＭに、又は上りＴＤＭから下りＴＤＭに切り替えることにより、上り下りの各トラヒック用の波長帯域の波長を、上り下りの各トラヒック量に応じて、上り下りに相互に割り当てることが可能となっている。従って、ノードＮは、光スイッチ部３１で動作するＴＤＭタイミングと、前述した割当ＴＳ量とを、ＴＳ量更新周期Ｔで周期的に変更することが可能となる。
【０１２９】
＜実施形態の動作＞
次に、本実施形態の光リングＮＷ２０を構成するノードＮａ１…Ｎｃ１の光スイッチ部３１のＴＤＭタイミングの切替動作を、図１２〜図１４に示すフローチャートを参照して説明する。但し、図１２及び図１３は光スイッチ部３１にＴＤＭタイミング切替動作を行わせるための、スケジューラＳＣの帯域割当決定動作を説明するフローチャート、図１４はアクセスノードＮｃ１の光スイッチ部３１のＴＤＭタイミング切替動作を説明するフローチャートである。
【０１３０】
まず、図１２及び図１３を参照してスケジューラＳＣの帯域割当決定動作を説明する。但し、図３に示すスケジューラＳＣにおいて、トポロジ情報保持部５２には、情報設定部６０による設定操作により、図１に示す光リングＮＷ２０の全ノードＮａ１…Ｎｃ１の情報と、全リングＲ１，Ｒ２ａの情報と、これらノードＮａ１…Ｎｃ１とリングＲ１，Ｒ２ａの接続情報とを含む物理的なトポロジ情報ｒ１とが設定されて保持されている。トポロジ情報保持部５２は、保持するトポロジ情報ｒ１に応じて各ノードＮａ１…Ｎｃ１間で経由可能性のあるノード、リンクの経由情報ｒ２を経路決定部５３へ出力しているとする。
【０１３１】
図１２に示すステップＳ１において、入出力部５０は、各ノードＮａ１…Ｎｃ１から、各ノードＮａ１…Ｎｃ１間の経路及び上り下りの各トラヒック量を含むトラヒック情報を受信し、このトラヒック情報から送信元及び宛先の識別を行い、受信トラヒック情報をフィルタリングした後のトラヒック情報ｒ３を、トラヒック情報保持部５１へ出力する。
【０１３２】
ステップＳ２において、トラヒック情報保持部５１は、入力されたトラヒック情報ｒ３を送信元及び宛先毎に分類して保持し、この保持された各ノードＮａ１…Ｎｃ１間のトラヒック情報ｒ４を、経路決定部５３、ＴＤＭ系統決定部５５及び帯域割当決定部５７へ出力する。
【０１３３】
ステップＳ３において、経路決定部５３は、入力されたトラヒック情報ｒ４と経由情報ｒ２とから、各ノードＮａ１…Ｎｃ１間の通信経路を決定し、この決定された各ノードＮａ１…Ｎｃ１間の通信経路情報ｒ５を、経路情報保持部５４へ出力する。
【０１３４】
ステップＳ４において、経路情報保持部５４は、入力された通信経路情報ｒ５を保持し、この保持された通信経路情報ｒ５から、演算対象となるノードＮａ１…Ｎｃ１間の通信経路情報ｒ６を、ＴＤＭ系統決定部５５及び帯域割当決定部５７へ出力する。
【０１３５】
ステップＳ５において、ＴＤＭ系統決定部５５は、入力される各ノードＮａ１…Ｎｃ１間の通信経路情報ｒ６と、トラヒック情報ｒ４とをもとに、ＴＳ量更新周期Ｔ毎に、各ノードＮａ１…Ｎｃ１間の上り下りの各トラヒック量を検出し、この検出される各トラヒック量の比率に応じた上り下りの各波長数を決定する。例えば、予め上り下りの合計波長数が「１０」と設定されている場合に、上り下りの各トラヒック量の比率が「７：３」である場合、上りの波長数が「７」、下りの波長数が「３」と決定する。また、ＴＤＭ系統決定部５５は、各ノードＮａ１…Ｎｃ１内の光スイッチ部３１の上り下りの各インタフェースとしての入力ポートｉ１〜ｉ４で動作するＴＤＭタイミングを決定する。
【０１３６】
この際、例えば前回のＴＳ量更新周期Ｔの上り下りの各トラヒック量の比率が「４：６」の場合に、上りの波長数が「４」、下りの波長数が「６」であるとする。これが、今回のＴＳ量更新周期Ｔにおいて、各トラヒック量の比率が「７：３」と変化した場合、下りの波長数「６」のうち「３」を上りに変更して、上りの波長数を「７」、下りの波長数を「３」と決定する。この場合、後述のように、ノードＮｃ１の光スイッチ部３１において、下りから上りへのＴＤＭタイミング切り替えが必要となる。
ＴＤＭ系統決定部５５は、上りの波長数「７」、下りの波長数「３」と決定した波長数情報ｒ７をＴＤＭ系統管理部５６へ出力する。
【０１３７】
ステップＳ６において、ＴＤＭ系統管理部５６は、入力される波長数情報ｒ７を上書き更新しながら保持し、この保持された波長数情報ｒ８を帯域割当決定部５７へ出力する。
【０１３８】
ステップＳ７において、帯域割当決定部５７は、入力されるトラヒック情報ｒ４と、各ノードＮａ１…Ｎｃ１間の通信経路情報ｒ６と、波長数情報ｒ８とに基づき、次の決定処理を行う。まず、波長数情報ｒ８による波長数の波長を、上り用波長λｕと下り用波長λｄとしてリングＲ１，Ｒ２ａに割り当てるための決定を行う。
【０１３９】
図１３に示すステップＳ８において、帯域割当決定部５７は、トラヒック情報ｒ４から、宛先単位に上り下り各々の全パスの要求ＴＳ数と、上りと下り各々に割り当てた波長帯域の大きさとを比較して、上り下り各々の全パスの要求ＴＳ数が割当波長帯域に収容可能か否かを判定する。
【０１４０】
この判定結果、収容不可能（Ｎｏ）な場合、ステップＳ９において、帯域割当決定部５７は、収容不可能な各パスに割り当てるＴＳ数を、収容可能なように減少させる決定を行う。
【０１４１】
一方、収容可能（Ｙｅｓ）な場合、又は上記ステップＳ９でのＴＳ数減少決定後、ステップＳ１０において、帯域割当決定部５７は、上り下りの各トラヒック量に基づいて上り下りの各ＴＳ数を決定し、この上りＴＳ数を上り用波長λｕの空きＴＳ位置に割り当て、下りＴＳ数を下り用波長λｄの空きＴＳ位置に割り当てるための決定を行う。
【０１４２】
次に、ステップＳ１１において、帯域割当決定部５７は、上記ステップＳ１０のＴＳ数の割り当てが、各ノードＮａ１…Ｎｃ１で動作する光スイッチのＴＤＭタイミング毎に行われるように決定する。そして、帯域割当決定部５７は、以上の決定内容を帯域割当情報ｒ９としてスケジュールテーブル５８へ出力する。
【０１４３】
ステップＳ１２において、スケジュールテーブル５８は、入力される帯域割当情報ｒ９を保持し、この保持された帯域割当情報ｒ１０をノード制御信号生成部５９へ出力する。
【０１４４】
ステップＳ１３において、ノード制御信号生成部５９は、入力される帯域割当情報ｒ１０に基づき、該当ノードのデータ送信やスイッチ切替等の処理を行うスケジュールを求め、このスケジュール内容と帯域割当情報ｒ１０とを含めてノード制御信号ｒ１１として生成し、このノード制御信号ｒ１１を入出力部５０へ出力する。
【０１４５】
ステップＳ１４において、入出力部５０は、ノード制御信号ｒ１１を、ＴＳ量更新周期Ｔ毎に該当の例えばアクセスノードＮｃ１へ送信する。
【０１４６】
次に、図１４を参照してアクセスノードＮｃ１の光スイッチ部３１のＴＤＭタイミング切替動作を説明する。但し、アクセスノードＮｃ１の構成は、図７に示すノードＮを参照する。
【０１４７】
ステップＳ２１において、ノードＮｃ１の制御情報受信部３２は、光スイッチ部３１でＤＲＯＰされた他ノードからの制御信号を受信し、制御信号内の割当ＴＳ情報ｆを複数ＴＳ管理部３８へ出力する。また、制御情報受信部３２は、光スイッチ部３１でＤＲＯＰされたスケジューラＳＣからＴＳ量更新周期Ｔ毎に送られてくるノード制御信号ｒ１１を受信し、このノード制御信号ｒ１１をＴＳ変更情報ｌとしてＴＤＭタイミング切替部４０へ出力する。
【０１４８】
ステップＳ２２において、ＴＤＭタイミング切替部４０は、ＴＳ変更情報ｌと、複数ＴＳの先頭開始タイミング情報ｎとから、光スイッチ部３１が上り用又は下り用のＴＤＭタイミングで動作するためのＴＤＭタイミング切り替えを指示するＴＤＭ切替タイミング情報ｍを生成してＴＳ制御部３７へ出力する。
【０１４９】
ここで、ＴＤＭ切替タイミング情報ｍは、上述した帯域割当情報ｒ１０に応じたＴＳ変更情報ｌに基づくものなので、上り下りの各トラヒック量の比率が前回周期Ｔの「４：６」から今回周期Ｔの「７：３」に変化した場合の下りから上りへのＴＤＭタイミング切り替えを指示する内容を含んでいる。ＴＤＭ切替タイミング情報ｍは、その切り替えのため、光スイッチ部３１の入力ポート番号（例えばｉ１，ｉ２）と、ＴＤＭのタイミングと、出力ポート番号（例えばｏ３，ｏ４）とを指示する信号となる。同時に、ＴＤＭ切替タイミング情報ｍは、その指示で切り替えられるＴＤＭタイミングの波長に割り当てられるＴＳ数と、このＴＳ数のＴＳが割り当てられる空きＴＳのＴＳ番号を指示する信号となる。
【０１５０】
ステップＳ２３において、ＴＳ制御部３７は、各ＴＳにおけるＴＳ処理シナリオ情報ｇに従い、現在時刻情報ｄである時刻カウンタ値と、ＴＳ処理シナリオ情報ｇに記載のタイミング値とを比較し、光スイッチ切換タイミング情報ｉ及びＴＳ送信タイミング情報ｈを求める。ＴＳ制御部３７は、その光スイッチ切換タイミング情報ｉを光スイッチ部３１へ出力し、ＴＳ送信タイミング情報ｈをバッファ部４２へ出力して、ＴＳ送信及びＴＳスイッチ動作の制御を行う。
【０１５１】
また、ステップＳ２４において、ＴＳ制御部３７は、ＴＤＭ切替タイミング情報ｍに基づき、光スイッチ部３１へＴＤＭ切替制御信号ｐを出力し、光スイッチ部３１の上り用又は下り用の入力ポート番号ｉ１，ｉ２と、ＴＤＭのタイミングと、出力ポート番号（波長番号）ｏ３，ｏ４とを指定して、ＴＤＭタイミングの切替制御を行う。
【０１５２】
このＴＤＭタイミングの切り替え制御は、例えば図９に示すように、下りＴＤＭから上りＴＤＭに切り替える場合、ＴＳ量更新周期Ｔが終わった時点τ５で、下りＴＤＭから上りＴＤＭへの切替えを行う。この際、切替えを行った時点τ５から、所定のオフセット値ｏｓ１ずらして上り周期Ｔの開始時刻τ６とする。この後、時刻τ６〜τ１０を１周期Ｔとする先頭（１回目）の上り周期Ｔの長さを、ＣＥＩＬＩＮＧ（Ｄ，ｔ）関数分（ＣＦ分）短くし、２回目以降の上り周期Ｔの長さは、そのままの長さ周期Ｔに保持する。
【０１５３】
ステップＳ２５において、光スイッチ部３１は、上記ステップＳ２４のＴＤＭタイミングの切替制御に応じて、上り下りの各波長数を上り下りの各トラヒック量に応じた波長数とし、これら波長数の波長による信号の空きＴＳに、上り下りの各トラヒック量に応じたＴＳ数のＴＳを割り当てる。
【０１５４】
例えば、光スイッチ部３１は、ＴＤＭタイミングの切替制御における下りから上りへ切り替えの際に、下りの波長数の「６」を「３」とし、この「６−３」＝「３」を上りに変更する。この変更により、上りの波長数の「４」を「７」に変更する。光スイッチ部３１は、その変更後の上り波長数「７」と下り波長数「３」との各波長による信号の空きＴＳに、上り下りの各トラヒック量に応じたＴＳ数のＴＳを割り当てる。これによって、上り下りの各トラヒック量の比率が「７：３」の場合の通信を実現する。
【０１５５】
なお、上記ステップＳ２４において、上りＴＤＭから下りＴＤＭに切り替える場合は、図１１に示すように、ＴＳ量更新周期Ｔが終わった時点τ１５で、上りＴＤＭから下りＴＤＭへの切替えを行う。この際、切替えを行った時点τ１５から、所定のオフセット値ｏｓ２ずらして下り周期Ｔの開始時刻τ１６とする。この後、時刻τ１６〜τ２０を１周期Ｔとする先頭（１回目）の下り周期Ｔの長さを、ＡＢＳ｛ｔ−ＭＯＤ（Ｄ，ｔ）−ＣＥＩＬＩＮＧ（Ｄ，ｔ）｝関数分（ＡＢＳ分）短くし、２回目以降の下り周期Ｔの長さは、そのままの長さ周期Ｔに保持する。
【０１５６】
＜実施形態の効果＞
以上説明したように、本実施形態のノードＮは、ＷＤＭ及びＴＤＭを用いたネットワークとしての光リングＮＷ２０を構成し、ネットワーク内の各ノード間の経路の伝搬遅延時間Ｄ１〜Ｄ４に従って設定された複数のＴＤＭタイミングを保持することを前提とする。このノードＮは、本実施形態の特徴として、切替手段としてのＴＤＭタイミング切替部４０及びＴＳ制御部３７により、制御対象のＴＳが割り当てられる経路のＴＤＭタイミングに合わせて、ノードＮ内の光スイッチ部３１のインタフェースとしての各入力ポート（波長変換部）ｉ１〜ｉ４で動作するＴＤＭタイミングを切り替えるように構成されている。
【０１５７】
本実施形態のノードＮに接続されるスケジューラＳＣは、ＴＤＭ系統決定部５５及び帯域割当決定部５７を有して構成されている。
【０１５８】
ＴＤＭ系統決定部５５は、ネットワーク内の経路毎に異なる波長を割り当て、ノードＮから経路毎の各トラヒック量を検出し、検出された各トラヒック量の比率に応じて経路毎に割り当てる各波長数を決定すると共に、各ノード内の光スイッチの各インタフェースで動作するＴＤＭタイミングを決定する処理を行う。
【０１５９】
帯域割当決定部５７は、ＴＤＭ系統決定部５５で決定された各波長数の波長を経路毎に割り当て、ノードＮ間の経路毎のトラヒック量に応じて各ノードＮに経路毎の割当ＴＳ量を決定し、決定された経路毎の割当ＴＳ量のＴＳを、前記決定されたＴＤＭタイミングで各経路の波長に設定された空きＴＳ位置に割り当てる制御を行うためのノード制御信号ｒ１１を生成する処理を行う。
【０１６０】
これらのノードＮ及びスケジューラＳＣによれば、次のような効果が得られる。但し、各経路は、図１に示したマルチリングＲ１，Ｒ２ａの上りと下りの経路であるとする。
【０１６１】
本実施形態では、スケジューラＳＣからのノード制御信号ｒ１１を受信したノードＮが、上り下りの各トラヒック量に応じて、光スイッチ部３１のＴＤＭタイミングを下りＴＤＭタイミングから上りＴＤＭタイミングに切り替え、又は上りＴＤＭタイミングから下りＴＤＭタイミングに切り替える。ここで、例えば下りＴＤＭタイミングから上りＴＤＭタイミングに切り替えられたとする。この切り替えによって、ノードＮは、ノード制御信号ｒ１１で指示された上り経路の波長の空きＴＳ位置に、同指示された割当ＴＳ量のＴＳを、切替後の上りＴＤＭタイミングで割り当てる動作を行う。
【０１６２】
つまり、ノードＮは、上り下りの各トラヒック量の比率が変化した場合に、その変化した比率に適合するように、上り又は下りの経路に割り当てる波長数及び割当ＴＳ量を動的に変更する。このように動的に変更することにより、次のような効果が得られる。例えば、上り下りの各トラヒック量の比率が「４：６」であり、これに応じて、上り波長数が「１２」、下り波長数が「１８」のように割り当てられているとする。その後、上り下りの各トラヒック量の比率が「７：３」に変動したとする。この場合、下り波長数「１８」のうち「９」を上りのＴＤＭタイミングに変更して、上り波長数を「２１」、下り波長数を「９」とする。このように波長数を動的に切り替え、切替後の波長数の波長に割当ＴＳ量のＴＳを割り当てることができる。
【０１６３】
従来では、リングＲ１，Ｒ２ａには上り下りの各々に波長数を固定的に割り当てなければならなかった。このため、上り下りの各々の経路に、上り下りの各最大トラヒック量に対応する波長数（例えば「２０」）を割り当てる必要がある。従って、上り下り経路の合計波長数としては、「２０」＋「２０」＝「４０」が必要であった。
【０１６４】
本実施形態では、上り下り経路の合計波長数を、上り下りの各トラヒック量に応じて、上り下りの経路に相互に動的に割り当てることができる。一般的には、上り下りの双方が最大トラヒック量となることは少ないので、本実施形態では上り下り双方の合計波長数を、上り下りの各最大トラヒック量に対応する合計波長数「４０」よりも少ない、例えば「３０」とすることができ、上り下りの波長を効率良く使用することができる。
【０１６５】
更に、これを図１５に示すシミュレーション結果を参照して詳細に説明する。図１５（ａ）には、時間（分）経過に応じて線Ｔｒｕで示す上りトラヒックが増加し、線Ｔｒｄで示す下りトラヒックが下降する様子が示してある。例えば、１分の時点では、上りトラヒック量は１２５Ｇｂｐｓであり、下りトラヒック量は５Ｇｂｐｓである。１３分の時点では、上り下り双方のトラヒック量が同一の６５Ｇｂｐｓとなり、２３分の時点では、上りトラヒック量が５Ｇｂｐｓ、下りトラヒック量が１２５Ｇｂｐｓとなっている。
【０１６６】
この場合、従来では、上り下りの各最大トラヒック量１２５Ｇｂｐｓを収容可能とするために、例えば１波長を１０Ｇｂｐｓとすると、１２５Ｇｂｐｓに対応する波長数「１３」が必要であり、上り下りの合計波長数が「２６」となっていた。この合計波長数「２６」は固定的なので、図１５（ｂ）に線１０１で示すように、時間が経過しても一定となる。
【０１６７】
しかし、本実施形態では、合計波長数を動的に上り下り用に割り当てるので、上り下り双方の合計トラヒック量が最も多い場合のトラヒックを収容可能な波長数を、合計波長数として割り当てればよい。図１５（ａ）では最も多い合計トラヒック量は、１分又は２３分時点の１２５Ｇｂｐｓ＋５Ｇｂｐｓ＝１３０Ｇｂｐｓである。ここでは、１３０Ｇｂｐｓよりも若干余裕を取ったトラヒック量に対応する波長数「例えば１４」を合計波長数として割り当てておく。
【０１６８】
この際に、１分の時点では、上り下りの各トラヒック量の比率は「１：２５」なので、上り波長数に「１」、下り波長数に「１３」を割り当てればよい。１３分の時点では、各トラヒック量の比率は同じなので、上り下りの各波長数に同一の「７」を割り当てればよい。２３分の時点では、上り下りの各トラヒック量の比率は「２５：１」なので、上り波長数に「１３」、下り波長数に「１」を割り当てればよい。
【０１６９】
このように、上り下りに各トラヒック量の比率に応じて、動的に波長数を割り当てればよいので、図１５（ｂ）に本実施形態では線１０２で示すように、従来の線１０１で示す波長数よりも少ない波長数を合計波長数とすることができる。従って、合計波長数を上り下り相互で各トラヒック量に応じて効率良く使用できるので、波長帯域の利用効率を向上させることができる。
【０１７０】
また、ノードＮの切替手段は、ネットワーク内の経路数と等しい数のＴＤＭタイミングを有し、ＴＤＭタイミングを切り替るように構成されている。
【０１７１】
これによって、現在動作中の経路のＴＤＭタイミングから、これと異なる経路のＴＤＭタイミングに切り替えることができる。例えば、現在動作中の下り経路のＴＤＭタイミングから、これと異なる上り経路のＴＤＭタイミングに切り替えることができる。
【０１７２】
また、ノードＮの切替手段は、ネットワーク内の経路数と等しい数の帯域変更タイミングを有し、ＴＤＭタイミングを切り替えた後に、帯域変更タイミングを切り替えるように構成されている。
【０１７３】
このように、例えば上りＴＤＭタイミングに切り替えた後に、更に帯域変更タイミングを切り替えることにより、上りＴＤＭタイミングのＴＳの位置を、送信先のノードＮでの受信可能な位置に合わせることができる。
【０１７４】
また、帯域割当決定部５７は、各ノードＮが経路毎に要求するＴＳ数（要求帯域）が、ＴＤＭ系統決定部５５で決定された各波長数の波長に収容できるＴＳ数よりも大きい場合に、決定された経路の要求ＴＳ数を該当波長数の波長に収容可能となるように減少させる処理を行うようになっている。
【０１７５】
これによれば、経路毎の割当各波長数の波長に収容できるＴＳ数よりも、要求ＴＳ数が大きい場合、要求ＴＳ数を減少させ、割当各波長数の波長に収まるようにして、通信を行うことが可能となる。
【符号の説明】
【０１７６】
１０，２０  光リングＮＷ
Ｎ  ノード（コアノード、アクセスノード）
Ｎａ１，Ｎａ２  コアノード（マスターノード）
Ｎｂ１，Ｎｂ２  リング交点ノード（交点ノード）
Ｎｃ１，Ｎｃ２，Ｎｃ３，Ｎｃ４  アクセスノード
Ｒ１  上位リング
Ｒ２ａ，Ｒ２ｂ  下位リング
ＳＣ  スケジューラ
【図１】
2015133646.tif 000003
【図２】
2015133646.tif 000004
【図３】
2015133646.tif 000005
【図４】
2015133646.tif 000006
【図５】
2015133646.tif 000007
【図６】
2015133646.tif 000008
【図７】
2015133646.tif 000009
【図８】
2015133646.tif 000010
【図９】
2015133646.tif 000011
【図１０】
2015133646.tif 000012
【図１１】
2015133646.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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