(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノードと前記ノード間を接続するリンクとを備え、利用可能な全光スペクトルがスロットに細分化されたエラスティック光パスネットワークシステムにおいて、
通信元ノードと宛先ノードとの組み合わせである対地ごとに、当該対地におけるトラヒック量に応じた数の周波数軸上で連続するスロットをパスとして当該対地に割り当てるネットワークコントローラを有し、
前記ネットワークコントローラは、
リンクごとかつスロットごとに当該スロットへのパスの割当状況を示すＲＳＡテーブルと、
対地ごとのトラヒック量を示すトラヒック情報を収集して、対地ごとに、前回のスペクトル割り当て実行時と今回のスペクトル割り当て実行時との間でのトラヒック量の差分を検出する差分検出手段と、
前記対地ごとに当該対地のトラヒック量が減少したことに応じて、前記ＲＳＡテーブルから当該対地に割り当てられているスロットを削除する剥ぎ取り処理を行う剥ぎ取り計算手段と、
前記対地ごとに当該対地のトラヒック量が増加したことに応じて、前記ＲＳＡテーブルにおいて空きとなっている位置で当該対地のためのスロットを追加する貼り付け処理を行う貼り付け計算手段と、
前記ＲＳＡテーブルにおける空き位置の情報を保持するテーブル空管理部と、
過去の割当履歴を保持する割り当て管理部と、
を有し、
前記差分検出手段は、各対地の要求トラヒック量を前記スロットの数に換算して所要スロット数マトリクスを生成するトラヒック情報受信部と、今回の所要スロット数マトリクスと前回の所要スロット数マトリクスとを比較して変動差分情報として変動差分テーブルに格納するトラヒック変動差分算出部と、を有し、
前記剥ぎ取り計算手段及び前記貼り付け計算手段は、それぞれ、前記変動差分テーブルを参照して前記剥ぎ取り処理及び前記貼り付け処理を行い、
前記貼り付け処理よりも前記剥ぎ取り処理が優先して実行され、
前記剥ぎ取り計算手段及び前記貼り付け計算手段は、それぞれ、前記変動差分テーブルに加えて前記空き位置の情報と前記過去の割当履歴を参照して前記剥ぎ取り処理及び前記貼り付け処理を行う、ことを特徴とする、エラスティック光パスネットワークシステム。
【請求項２】
複数のノードと前記ノード間を接続するリンクとを備え、利用可能な全光スペクトルがスロットに細分化され、通信元ノードと宛先ノードとの組み合わせである対地ごとに、当該対地におけるトラヒック量に応じた数の周波数軸上で連続するスロットがパスとして当該対地に割り当てられるエラスティック光パスネットワークシステムにおけるスペクトル割り当て方法において、
対地ごとに、前回のスペクトル割り当て実行時と今回のスペクトル割り当て実行時との間でのトラヒック量の差分を検出する段階と、
前記対地ごとに当該対地のトラヒック量が減少したことに応じて、リンクごとかつスロットごとに当該スロットへのパスの割当状況を示すＲＳＡテーブルから当該対地に割り当てられているスロットを削除する剥ぎ取り処理を行う段階と、
前記対地ごとに当該対地のトラヒック量が増加したことに応じて、前記ＲＳＡテーブルにおいて空きとなっている位置で当該対地のためのスロットを追加する貼り付け処理を行う段階と、
前記ＲＳＡテーブルにおける空き位置の情報を保持する段階と、
過去の割当履歴を保持する段階と、
を有し、
前記差分を検出する段階は、各対地の要求トラヒック量を前記スロットの数に換算して所要スロット数マトリクスを生成する段階と、
今回の所要スロット数マトリクスと前回の所要スロット数マトリクスとを比較して変動差分情報として変動差分テーブルに格納する段階と、
を有し、
前記剥ぎ取り処理を行う段階と前記貼り付け処理を行う段階は、それぞれ、前記変動差分テーブルを参照して前記剥ぎ取り処理及び前記貼り付け処理を行い、
前記貼り付け処理よりも前記剥ぎ取り処理が優先して実行され、
前記剥ぎ取り処理を行う段階と前記貼り付け処理を行う段階は、それぞれ、前記変動差分テーブルに加えて前記空き位置の情報と前記過去の割当履歴を参照して前記剥ぎ取り処理及び前記貼り付け処理を行う、ことを特徴とするスペクトル割り当て方法。
【請求項３】
複数のノードと前記ノード間を接続するリンクとを備え、利用可能な全光スペクトルがスロットに細分化されたエラスティック光パスネットワークシステムに設けられ、通信元ノードと宛先ノードとの組み合わせである対地ごとに、当該対地におけるトラヒック量に応じた数の周波数軸上で連続するスロットを当該対地に割り当てるコンピュータを、
対地ごとのトラヒック量を示すトラヒック情報を収集して、対地ごとに、前回のスペクトル割り当て実行時と今回のスペクトル割り当て実行時との間でのトラヒック量の差分を検出する差分検出手段、
前記対地ごとに当該対地のトラヒック量が減少したことに応じて、リンクごとかつスロットごとに当該スロットへのパスの割当状況を示すＲＳＡテーブルから当該対地に割り当てられているスロットを削除する剥ぎ取り処理を行う剥ぎ取り計算手段、
前記対地ごとに当該対地のトラヒック量が増加したことに応じて、前記ＲＳＡテーブルにおいて空きとなっている位置で当該対地のためのスロットを追加する貼り付け処理を行う貼り付け計算手段、
前記ＲＳＡテーブルにおける空き位置の情報を保持するテーブル空管理手段、
過去の割当履歴を保持する割り当て管理手段、
として機能させ、
前記差分検出手段は、各対地の要求トラヒック量を前記スロットの数に換算して所要スロット数マトリクスを生成し、今回の所要スロット数マトリクスと前回の所要スロット数マトリクスとを比較して変動差分情報として変動差分テーブルに格納し、
前記剥ぎ取り計算手段及び前記貼り付け計算手段は、それぞれ、前記変動差分テーブルを参照して前記剥ぎ取り処理及び前記貼り付け処理を行い、
前記貼り付け処理よりも前記剥ぎ取り処理が優先して実行され、
前記剥ぎ取り計算手段及び前記貼り付け計算手段は、それぞれ、前記変動差分テーブルに加えて前記空き位置の情報と前記過去の割当履歴を参照して前記剥ぎ取り処理及び前記貼り付け処理を行う、プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エラスティック光パスネットワークなどの波長割当てや転送レートを柔軟に変更できる光パスネットワークシステムと、その光パスネットワークシステムにおける制御方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
これまでの光ネットワークにおいては、各パスに割り当てられる波長（周波数）やその帯域幅は固定的であり、特に、１チャネルあたりの占有スペクトルやチャネル間隔は固定されている。このため、実際に伝送されるデータ量に比べて占有帯域が大きすぎる場合においても未使用帯域を転用することが難しい。そこで異なるビットレートの光信号や伝送距離の異なる光信号を周波数利用効率の観点からより効率的に収容するために、エラスティック光パスネットワークが提案されている。エラスティック光パスネットワークでは、実トラヒック量や転送距離に応じて、適応的にスペクトル資源が光パスに割り当てられる。光信号の変調方式を適切に選択し、かつ、エラスティック（弾力的）なチャネル間隔を採用することで、スペクトル資源を大幅に節約することが可能になり、膨大なデータトラヒックを経済的に収容することが可能になる。エラスティック光パスネットワークでは、使用可能な周波数資源（すなわち全光スペクトル）は、スロットあるいは周波数スロット（ＦＳ）と呼ばれる単位で細かく分割され、スロットを単位としてスペクトル割り当てが行われる。スロットは、従来の光ネットワークにおけるグリッドやチャネルに比べてより細かい単位のものであり、周波数軸上で連続する複数のスロットをまとめて１つのデータ送信用のチャネルあるいは帯域として使用することを想定したものである。もちろん、データトラヒックが小さい場合には１つのスロットのみを用いることもできる。
【０００３】
エラスティック光ネットワークでは、利用可能な全光スペクトルから、必要なスペクトル資源のみを切り出して適応的に光パスに割り当てるので、ノード間に設定するパスに対し、経路及び周波数資源（スペクトル）の割り当て（ＲＳＡ；Routing and Spectrum Assignment）あるいは、経路、変調方式及び周波数資源の割り当て（ＲＭＳＡ：RMSA: Routing, Modulation and Spectrum Assignment）を行う必要がある。ＲＳＡにより各パスに対してどのように経路及びスペクトルが割り当てられたかは、例えば、ＲＳＡテーブルによって示すことができる。ＲＳＡテーブルは、リンクごとにそのリンクでの周波数スロットがどのパスに割り当てられているかを示すものである。
【０００４】
図１はエラスティック光パスネットワークを説明する図である。図１の（ａ）に示すように、光ファイバケーブル（リンク）によって４つの光転送装置１１がリング状に接続している場合を考える。４つの光転送装置１１は、ノード１〜４として区別されている。このネットワークは一方向リングネットワークであるとして、ノード１を発ノードとしノード２を着ノードとするパスがパスＡとして設定され、このパスには２スロットが割り当てられている。同様に、パスＢ、パスＣも設定されている。これに対応するＲＳＡテーブルが図１の（ｂ）に示されている。利用可能な周波数資源の全体がスロット１、スロット２、…というように細かくスロットに分割されており、図示されるＲＳＡテーブルでは、２スロットを必要とするパスＡに対し、スロット１とスロット２が割り当てられていることが分かる。
【０００５】
ＲＳＡにより各パスに対してそのトラヒック量に応じて必要なスペクトル領域すなわちスロットを割り当てる場合、
（１）割り当てるスロットは経由する全てのリンクで同一であること、
（２）複数のスロットに相当するスペクトル資源が必要な場合、周波数軸上で連続するスロットが割り当てられること、
の２つの制約条件を満たす必要がある。
【０００６】
ここでネットワーク内のノードの数をＮとおくと、考え得るパスの数はＮ2に比例で表される。上記の制約条件を満たしているかどうかの判定のために１パスずつ経由リンクをチェックするとなると、ＲＳＡに要する計算時間は少なくともＮ3に比例するか、もしくはそれ以上要することことになり、簡易なスロット割り当て方法を採用したとしても、ノード数が多い場合には、スペクトル割り当ての最適解を現実的な時間内で求めることは困難である。したがって、エラスティック光パスネットワークは、日単位から年単位といった長い周期での制御を行う半固定的なパスの設定が可能なネットワークを対象として導入されてきた。
【０００７】
エラスティック光パスネットワークにおけるＲＳＡに関し、非特許文献１には、ＩＬＰ（整数線形計画法：Integer Linear Programming）を用いて最適解を求める方法が提案されている。非特許文献２には、経路決定と周波数資源割り当てとに分割した後に、それぞれを発見的手法で解くことが提案されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Y. Wang, X. Cao, and Q. Hu, "Routing and spectrum allocation in spectrum-sliced elastic optical path networks," Communications (ICC), 2011 IEEE International Conference on, June 2011.
【非特許文献２】R. C. Almeida Jr., R. A. Delgado, C. J. A. Bastos-Filho, D. A. R. Chaves, H. A. Pereira, and J. F. Martins-Filho, "An evolutionary spectrum assignment algorithm for elastic optical networks," Proc. of 15th International Conference on Transparent Optical Networks (ICTON), June 2013.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
エラスティック光パスネットワークにおいてより効率的にトラヒックを収容するためには、トラヒック量の変動に応じて動的にネットワーク内のパス設定を変化させることが有効であり、そのためにはＲＳＡを一定周期ごとに、もしくはトラヒック変動が生じた際に解き直すことが必要である。しかしながら上述したように、発見的手法によってＲＳＡを解いた場合においても、各パスに対して順次、経由するリンクごとにスペクトル領域（スロット）の空塞状態をチェックする必要があるため、ネットワーク規模に応じて計算時間が３乗程度のオーダー以上で増大する。これにより、実用的な大規模ネットワークにおいては、例えば、分オーダー以下といった短周期での動的パス制御を行うことができない、という問題がある。
【００１０】
本発明の目的は、動的なスペクトル資源の割り当てを高速に行うことができ、ノード数を増加させて大規模ネットワークとすることができるエラスティック光パスネットワークシステムを提供することになる。
【００１１】
本発明の別の目的は、エラスティック光パスネットワークにおけるスペクトル割り当て方法であって、動的なスペクトル割り当てを高速に行うことができ、ノード数を増加させた大規模ネットワークにも対応できる方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のエラスティック光パスネットワークシステムは、複数のノードとノード間を接続するリンクとを備え、利用可能な全光スペクトルがスロットに細分化されたエラスティック光パスネットワークシステムにおいて、通信元ノードと宛先ノードとの組み合わせである対地ごとに、その対地におけるトラヒック量に応じた数の周波数軸上で連続するスロットをパスとしてその対地に割り当てるネットワークコントローラを有し、ネットワークコントローラは、リンクごとかつスロットごとにそのスロットへのパスの割当状況を示すＲＳＡテーブルと、対地ごとのトラヒック量を示すトラヒック情報を収集して、対地ごとに、前回のスペクトル割り当て実行時と今回のスペクトル割り当て実行時との間でのトラヒック量の差分を検出する差分検出手段と、対地ごとにその対地のトラヒック量が減少したことに応じて、ＲＳＡテーブルからその対地に割り当てられているスロットを削除する剥ぎ取り処理を行う剥ぎ取り計算手段と、対地ごとにその対地のトラヒック量が増加したことに応じて、ＲＳＡテーブルにおいて空きとなっている位置でその対地のためのスロットを追加する貼り付け処理を行う貼り付け計算手段と、を有することを特徴とする。
【００１３】
本発明のスペクトル割り当て方法は、複数のノードとノード間を接続するリンクとを備え、利用可能な全光スペクトルがスロットに細分化され、通信元ノードと宛先ノードとの組み合わせである対地ごとに、その対地におけるトラヒック量に応じた数の周波数軸上で連続するスロットがパスとしてその対地に割り当てられるエラスティック光パスネットワークシステムにおけるスペクトル割り当て方法において、対地ごとに、前回のスペクトル割り当て実行時と今回のスペクトル割り当て実行時との間でのトラヒック量の差分を検出する段階と、対地ごとにその対地のトラヒック量が減少したことに応じて、リンクごとかつスロットごとにそのスロットへのパスの割当状況を示すＲＳＡテーブルからその対地に割り当てられているスロットを削除する剥ぎ取り処理を行う段階と、対地ごとにその対地のトラヒック量が増加したことに応じて、ＲＳＡテーブルにおいて空きとなっている位置でその対地のためのスロットを追加する貼り付け処理を行う段階と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、スペクトル割り当ての計算をトラヒック変動分のみに着目して計算することとして、対地ごとに、前回のスペクトル割り当て実行時と今回のスペクトル割り当て実行時との間でのトラヒック量の差分すなわちトラヒックの変動量を検出し、トラヒック変動が生じた対地のみを対象として周波数スロット割り当ての再計算を行っている。その結果、全対地に対して再計算を行う場合に比べて計算時間が大幅に減少し、高速で動的なスペクトル資源の割り当てを行うことが可能になる。したがって本発明によれば、大規模なエラスティック光パスネットワークでの動的なスペクトル割り当て、リソース割り当てが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】エラスティック光パスネットワークを説明する図である。
【図２】本発明の実施の一形態でのスペクトル割り当て方法の概念を示す図である。
【図３】本発明の実施の一形態でのスペクトル割り当て方法の概念を示す図である。
【図４】本発明の実施の一形態のエラスティック光パスネットワークの構成を示す図である。
【図５】トランスポンダの構成を示すブロック図である。
【図６】１×Ｍ光送信部の構成を示すブロック図である。
【図７】マルチフロー光トランスミッタの構成を示すブロックである。
【図８】Ｍ×１光受信部の構成を示すブロック図である。
【図９】トランスポンダコントローラ及び光スイッチコントローラの構成を示すブロック図である。
【図１０】ネットワークコントローラが接続された光転送装置におけるトランスポンダの構成を示すブロック図である。
【図１１】ネットワークコントローラが接続された光転送装置における１×Ｍ光送信部の構成を示すブロック図である。
【図１２】ネットワークコントローラが接続された光転送装置におけるＭ×１光受信部の構成を示すブロック図である。
【図１３】ネットワークコントローラが接続された光転送装置におけるトランスポンダコントローラ及び光スイッチコントローラの構成を示すブロック図である。
【図１４】ネットワークコントローラの構成を示すブロック図である。
【図１５】ネットワークの構成の一例を示す図である。
【図１６】ＲＳＡテーブルの部分書換えの一例を示す図である。
【図１７】剥ぎ取り処理を行う順序の決定方法を説明する図である。
【図１８】剥ぎ取り処理を行うスロット位置の決定方法を説明する図である。
【図１９】貼り付け処理を行う順序の決定方法を説明する図である。
【図２０】貼り付け処理を行うスロット位置の決定方法を説明する図である。
【図２１】新規パス収容の処理を説明する図である。
【図２２】ネットワークコントローラでの処理を説明するシーケンス図である。
【図２３】ネットワークコントローラでの処理を説明するシーケンス図である。
【図２４】トラヒック情報受信部の動作を説明する図である。
【図２５】トラヒック変動差分算出部の動作を説明する図である。
【図２６】減少分剥ぎ取り計算部の処理を説明する図である。
【図２７】減少分剥ぎ取り計算部の処理を説明する図である。
【図２８】減少分剥ぎ取り計算部の処理を説明する図である。
【図２９】増加分貼り付け計算部の処理を説明する図である。
【図３０】増加分貼り付け計算部の処理を説明する図である。
【図３１】増加分貼り付け計算部の処理を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１７】
まず、本発明の実施の一形態のエラスティック光パスネットワークの具体的な構成を説明する前に、この実施形態でのスペクトル割り当て方法の概念について説明する。このスペクトル割り当て方法は本発明に基づくものであって、このスペクトル割り当て方法では、エラスティック光パスネットワークにおいて動的なリソース割り当てを行う際に、トラヒック変動周期などの再計算周期ごとに全てのリソース割り当てについての再計算を行うのではなく、この間のトラヒック変動分のみを考慮した再計算を行うことで、計算量を減らし、かつ、周波数スロット割り当ての最適解に高速に漸近するようにしている。この方法では、所要スロット数マトリクスの計算を行った上で、前回計算された所要スロット数マトリクスとの比較の上で変化があった部分についてのみ、ＲＳＡテーブルにおけるスロット割り当ての変更すなわちスペクトル割り当ての変更を行う。スロット割り当ての変更は、例えば、トラヒック量が減少して所要スロット数が減少した対地（パス）について、割り当てられているスロット数を減少させ（これをスロットの剥ぎ取り(Rip-up)処理と呼ぶ）、トラヒック量が増加した対地について、追加のスロットを割り当てる（これをスロットの貼り付け(Re-allocation)処理と呼ぶ）ことによって行われる。
【００１８】
図２は、ＲＳＡテーブルにおける変化を示すことによって、本実施形態でのスペクトル割り当て方法の概念を示している。５個のノードＡ〜Ｅを有する一方向リングネットワークにおいて、ある時点でのＲＳＡテーブルの内容が図２の左側に示すもののようであったとする。ここで、トラヒック変動があり、Ｃ→Ａ、Ａ→Ｄ及びＤ→Ａの各対地のトラヒック量が減少し、Ａ→Ｂ及びＢ→Ｅの各対地のトラヒックが増加したとすると、本発明に基づくスペクトル割り当て方法では、図２の右側に示すように、Ｃ→Ａ、Ａ→Ｄ及びＤ→Ａの各対地について割当スロットを剥ぎ取り、剥ぎ取った分をＡ→Ｂ及びＢ→Ｅの各対地に貼り付ける。これにより複数パス間で帯域を融通し合う。このとき、所要トラヒック量に変化があった対地についてのみ計算を行うことにより、計算量を大幅に減少させて計算速度を向上させ、トラヒック変動に追従し動的に帯域（すなわち周波数スロット）を再割当可能なネットワークシステムの大規模化を実現させる。
【００１９】
図３は、本実施形態でのスペクトル割り当て方法をより模式的に示した図である。本実施形態では、前回と今回との間で要求トラヒック量の変動が大きい対地（パス）に注目し、大きく要求量が減少した対地で使われていた帯域を、要求量が大きく増加した対地に割り当てる。例えば、図３の（ａ）に示すように、ネットワーク上のノードＡ，Ｂのうち、ノードＡ向けのトラヒック量が多く、ノードＡ向けにより大きな帯域が割り当てられているものとする。この状態で、図３の（ｂ）に示すように、ノードＡ向けのトラヒック量がノードＢ向けのトラヒック量が増加した場合には、Ａ向けの帯域が余り、Ｂ向けの帯域が不足することになる。そこで本実施形態の方法では、余っている方のＡ向けの帯域を削って（すなわち剥ぎ取り処理）、不足している方のＢ向けの帯域に割り当てる（すなわち貼り付け処理）という操作を、全対地を対象として実行する。図３の（ｃ）に示すように、剥ぎ取り及び貼り付けの実行回数（対象とするパスの本数）にしたがって、剥ぎ取りあるいは貼り付けのための計算時間は増加するが、周波数スロット割り当てにおける非効率さは改善され、ネットワークにおける実際の帯域利用率を向上させることができる。したがって、少ない回数の剥ぎ取り及び貼り付け処理によって非効率さが大幅に改善されればよく、そのために、後述するように、どの順番で剥ぎ取り処理や貼り付け処理を行うパスを決定し、ＲＳＡテーブル上のどの位置から剥ぎ取り処理や貼り付け処理を行うかのアルゴリズムが重要となる。
【００２０】
次に、本実施形態のエラスティック光パスネットワークの構成について説明する。図４は、この光パスネットワークの基本的なネットワーク構成を示している。ここでは一方向リングネットワークによって光パスネットワークが構成されているものとする。
【００２１】
ノードとなる複数の光転送装置１１が光ファイバケーブル（リンク）１０を介してリング状に接続している。各光転送装置（ノード）１１には、それぞれホストコンピュータ１２が接続している。各ホストコンピュータ１２は、エラスティック光パスネットワークであるリングネットワークを介して他ノードに接続されたホストコンピュータ１２に対して通信を行うものとする。このホストコンピュータ１２間の通信データは、光転送装置１１によって転送される。ホストコンピュータ１２としては公知の構成のものを使用できる。
【００２２】
また、ネットワーク内の１つの光転送装置１１には、このネットワーク全体でのスペクトル割り当てを行うネットワークコントローラ１３が設けられている。ネットワークコントローラ１３は、ネットワーク内の情報を管理し、パス割り当てを行い、各光転送装置１１に対する制御信号を生成する。この制御信号も光ファイバケーブル１０によって対象となる光転送装置１１に転送される。ここではエラスティック光ネットワークが制御対象となっているので、ネットワークコントローラ１３は、対地に対してリンク上でのスペクトルすなわち周波数スロットを割り当てることで、当該対地に対するパス割り当てを実行する。
【００２３】
各光転送装置１１の構成を説明する。本実施形態においては、光転送装置１１としては、エラスティック光パスネットワークにおいて用いられる公知の構成のものに、パスのトラヒック量を動的に収集してネットワークコントローラ１３に通知する機能を追加した構成のものであることが必要である。
【００２４】
各光転送装置（ノード）１１は、リンクを介して隣接するノードの一方から送られてきた光信号を処理し、光信号として隣接する他方のノードに転送し、あるいは接続されたホストコンピュータ１２に信号を転送するものである。また、ネットワークコントローラ１３に送られるトラヒック情報やネットワークコントローラ１３からのノード設定情報も光信号としてネットワーク上を転送されるから、光転送装置１１は、こららのトラヒック情報やノード設定情報を処理し転送する機能も有しなければならない。ネットワークコントローラ１３が設けられるノードの光転送装置１１は、ネットワークコントローラ１３との間で制御信号を送受する機能も有する。
【００２５】
図４に示すように各光転送装置１１は、大別すると、光スイッチ２０、トランスポンダ３０、トランスポンダコントローラ４０、及び光スイッチコントローラ５０を備えている。光スイッチ２０は、例えば、光の周波数ごとに方路切替が可能なものであって、隣接する一方のノードからリンクを介した入射した光信号をトランスポンダ３０または隣接する他方のノードに転送し、トランスポンダ３０からの光信号を隣接する他方のノードに転送する機能を有する。このような光スイッチ２０としては、例えば、M. Jinno, H. Takara, Y. Sone, K. Yonenaga, and A. Hirano, “Elastic optical path network architecture: Framework for specrally-efficient and scalable future optical networks,” IEICE Trans. Commun., vol.E95-B, no. 3, pp. 706-713, Mar. 2012に記載されたものを使用することができる。以下の説明では、光スイッチ２０はＮ×Ｎ光スイッチであるものとする。
【００２６】
トランスポンダ３０は、ホストコンピュータ１２からのデータ信号を終端して送信指示に従って光信号として光スイッチ２０に送出するとともに、ネットワークを介し光スイッチ２０を介して転送されてきた光信号を終端し、データ信号としてホストコンピュータ１２に送信するものである。ネットワークコントローラ１３を備えないノードに設けられるトランスポンダ３０は、図５に示すように、ホストコンピュータ１２との間でデータ信号（クライアント信号）をやり取りするクライアントインタフェース（クライアントＩＦ）３０と、光スイッチ２０に送られるＭ個の光信号＃ｋ１〜＃ｋＭを生成する１×Ｍ送信部３２と、Ｎ×Ｎスイッチ２０から転送されてきたＭ個の光信号＃１ｋ〜＃Ｍｋを受信するＭ×１光受信部３３とを備えている。ここでｋは１以上の整数であって、光転送装置１１（ノード）のＩＤ（識別番号）を表している。光信号＃ｉｊの表記は、ＩＤがｉであるノードからＩＤがｊであるノードに向かう光信号であることを示している。クライアントＩＦ３１から１×Ｍ送信部３２には、他ホストへ向かう信号が供給され、Ｍ×１受信部３３からクライアントＩＦ３１には、他ホストから転送されてきた信号が送られる。図に示した例では、Ｎ＞２Ｍが満たされているが、Ｎ×Ｎスイッチ２０との間に、送信側ではＮ×１光カプラ、受信側では１×Ｎ光スプリッタをそれぞれ挿入することにより、信号を多重させて光スイッチの所要ポート数を抑制することも可能である。以下の説明においては、ネットワークコントローラ１３が設けられたノード、すなわちコントローラ配備ノードのＩＤは１であるとしている。
【００２７】
後述するようにトランスポンダ３０はトランスポンダコントローラ４０によって制御されており、トランスポンダコントローラ４０から１×Ｍ送信部３２に対し、どのノードにネットワークコントローラが配備されているかというコントローラ配備されているかを示すコントローラ配備情報と、どの周波数の光信号を生成すべきかを示す送信設定情報とが供給される。また、トランスポンダコントローラ４０からＭ×１送信部３３に対し、コントローラ配備情報と、どの周波数の光信号を受信すべきかを示す受信設定情報とが供給される。またネットワークコントローラ１３からこのノードに送られてきたノード設定情報はＭ×１受信部３３で受信されるので、Ｍ×１受信部３３からトランスポンダコントローラ４０にはノード設定情報が送られる。ノード設定情報は、ノードごとに、そのノードの光スイッチにおいて各周波数の光信号をどのように方路切替を行うか、どの周波数の光信号を受信するか、どの周波数の光信号を他ノードあてに送信するか、送信の際、どのような変調を行うか、受信の際、どのような復調を行うか、などを示す情報である。
【００２８】
なお、ノードには複数台のホストコンピュータを接続することも可能である。Ａ台（Ａ＞１）のホストコンピュータが接続される場合には、Ａ個のクライアントＩＦを配備し、Ａ×Ｍ光送信部とＭ×Ａ光受信部との間を結線すればよい。
【００２９】
図６は、図５に示すトランスポンダ３０に設けられるＭ×１光送信部３２の構成を示している。Ｍ×１光送信部３２は、トランスポンダコントローラ４０からの送信設定情報にしたがって、ホストからのデータ信号を光信号として送信するとともに、自ノードのトラヒック情報をネットワークコントローラ１３に送信する機能を有する。この場合、自ノードからコントローラ配備ノードあてのパスには、トラヒック情報を示す制御信号が多重されるものとする。
【００３０】
このようなＭ×１光送信部３２は、他ホストへ向かう信号をＭ個の宛先ごとの信号に振り分ける振分処理部１０１と、振分処理部１０１で振り分けられた宛先ごとの信号を一時的に貯えるＭ個のキュー１０２と、Ｍ個のキュー１０２の状態を監視するキュー状態監視部１０３と、キュー状態監視部１０３での監視結果に基づいて、自ノード発のパスのトラヒック情報を生成するトラヒック情報生成部１０４と、自ノード発のパスのトラヒック情報をネットワークコントローラ１３に送信するために送信先のノードを選択する１×Ｍスイッチ１０５と、Ｍ個のキュー１０２の出力側にそれぞれ設けられたＭ個の２×１スイッチ１０６と、を備えている。Ｍ個の２×１スイッチ１０６は、それぞれの前段のキュー１０２の出力と１×Ｍスイッチ１０５の出力とを多重する。トランスポンダコントローラ４０から送られてきたコントローラ配備情報を保持するコントローラ配備情報保持部１０８が設けられており、この保持されたコントローラ配備情報が示すノードに対してトラヒック情報が送られるように１×Ｍスイッチ１０５を制御する１×Ｍスイッチ制御部１０７が設けられている。１×Ｍスイッチ制御部１０７から１×Ｍスイッチには切替情報が送られる。その結果、コントローラが配備されたノード宛のデータ信号に対して、２×１スイッチ１０６による多重処理が行われることになる。１×Ｍ光送信部３２には、さらに、各２×１スイッチ１０６の出力信号に対してデジタル信号処理を行うデジタル信号処理部１０９と、デジタル信号処理部１０９の出力信号をシリアル／パラレル（Ｓ／Ｐ）変換するＳ／Ｐ変換部１１０と、Ｓ／Ｐ変換部１１０の出力に基づいて光信号＃ｋ１〜＃ｋＭを実際に生成するマルチフロー光トランスミッタ１１１と、トランスポンダコントローラ４０からの送信設定情報を保持する送信設定情報保持部１１２とが設けられている。デジタル信号処理部１０９及びマルチフロー光トランスミッタ１１１は、送信設定情報保持部１１２に保持された送信設定情報に応じて制御される。なお、使用する変調方式や信号レートによっては、Ｓ／Ｐ変換部１１０を設けない構成とすることも可能であり、その場合には、デジタル信号処理部１０９の出力信号がそのままマルチフロー光トランスミッタ１１０に与えられる。
【００３１】
図７は、マルチフロー光トランスミッタ１１１の構成を示している。マルチフロー光トランスミッタ１１１は、Ｍ個の波長可変光源１２１と、Ｍ個の光スペクトル変調器１２３と、これらの波長可変光源１２１と光スペクトル変調器１２３との間に設けられたＭ×Ｍ光スイッチ１２２と、送信設定情報を波長設定情報、スイッチ設定情報及び変調設定情報に変換するトランスミッタ制御情報変換部１２４と、を備えている。各波長可変光源１２１の出力波長は波長設定情報によって制御され、Ｍ×Ｍ光スイッチ１２２の方路切替はスイッチ設定情報によって制御され、各光スペクトル変調器１２３での変調は変調設定情報によって制御される。このマルチフロー光トランスミッタ１１１では、波長可変光源１２１からＭ×Ｍ光スイッチ１２２を介して光スペクトル変調器１２３に入射した光が、Ｓ／Ｐ変換部１１０からのデータ信号によって変調され、光信号＃ｋ１〜＃ｋＭとして光スイッチ２０に送られる。
【００３２】
図８は、図５に示すトランスポンダ３０に設けられる１×Ｍ光受信部３３の構成を示している。１×Ｍ光受信部３３は、トランスポンダコントローラ４０からの受信設定情報にしたがって、光スイッチ２０からの光信号を受信して他ホストから転送された信号としてホストコンピュータ１２側に送るとともに、コントローラ配備ノード発のパスに多重されたノード設定情報を受信してトランスポンダコントローラ４０に送る機能を有する。
【００３３】
このようなＭ×１光受信部３３は、光スイッチ２０からの光信号＃１ｋ〜＃Ｍｋを受信するデジタルコヒーレント受信器１４１と、デジタルコヒーレント受信器１４１で受信した信号に対してパラレル／シリアル（Ｐ／Ｓ）変換を行うＰ／Ｓ変換部１４２と、Ｐ／Ｓ変換後の信号に対してデジタル信号処理を行うデジタル信号処理部１４３と、デジタル信号処理部１４３のＭ個の出力にそれぞれ設けられて通常のデータ信号とノード設定情報とを分離するＭ個の１×２スイッチ１４４と、Ｍ個の１×２スイッチ１４４から出力される他ホストからのデータ信号を多重してクライアントＩＦ３１に送る多重処理部１４５と、クライアント配備ノードからのノード設定情報を取得するためにＭ個の１×２スイッチ１４４のいずれかを選択するＭ×１スイッチ１４６と、Ｍ×１スイッチ１４６を制御するＭ×１スイッチ制御部１４７と、トランスポンダコントローラ４０から受け取ったコントローラ配備情報を保持するコントローラ配備情報保持部１４８と、トランスポンダコントローラ４０から受け取った受信設定情報を保持する受信設定情報保持部１４９と、を備えている。Ｍ×１スイッチ制御部１４７は、コントローラ配備情報保持部１４８に保持されたコントローラ配備情報に応じて切替情報をＭ×１スイッチ１４６に与えてＭ×１スイッチ１４６を制御する。デジタルコヒーレント受信器１４１及びデジタル信号処理部１４３は、受信設定情報保持部１４９に保持された受信設定情報によって制御される。Ｍ×１スイッチ１４６で得られた自ノードのノード設定情報は、トランスポンダコントローラ４０に送られる。なお、使用する変調方式や信号レートによっては、Ｐ／Ｓ変換部１４２を設けない構成とすることも可能であり、その場合には、デジタルコヒーレント受信器１４１からの出力信号がそのままデジタル信号処理部１４３に与えられる。
【００３４】
次に、トランスポンダコントローラ４０及び光スイッチコントローラ５０について説明する。トランスポンダコントローラ４０は、トランスポンダ４０の状態を管理し、ネットワークコントローラ１３に通知し、さらに、自ノードのノード設定情報に基づいてトランスポンダ３０の送受信設定を行うものである。また光スイッチコントローラは、トランスポンダコントローラ４０からの光スイッチ制御情報に基づいて、光スイッチ２０における方路切替の制御を行うものである。
【００３５】
ネットワークコントローラ１３を備えないノードに設けられるトランスポンダコントローラ４０は、図９に示すように、トランスポンダ３０から送られてきた自ノードのノード設定情報を受信するノード設定制御信号受信部４１と、受信したノード制御信号を上述したコントローラ配備情報、送信設定情報、受信設定情報及び光スイッチ制御情報に分離し変換する制御信号分離・変換部４２と、コントローラ配備情報を保持してトランスポンダ３０に送るネットワークコントローラ配備情報保持部４３と、送信設定情報を保持してトランスポンダ３０に送るトランスポンダ送信設定情報保持部４４と、受信設定情報を保持してトランスポンダ３０に送るトランスポンダ受信設定情報保持部４５と、光スイッチ制御情報を保持して光スイッチコントローラ５０に送信する光スイッチ制御情報送信部４６と、を備えている。このトランスポンダコントローラ４０では、ノード設定情報からコントローラ配備情報を得るのではなく、ネットワークオペレーションシステムによってネットワークコントローラ配備情報保持部４３にネットワークコントローラ配備情報やネットワーク構成情報を直接格納するようにしてもよい。
【００３６】
光スイッチコントローラ５０は、図９に示すように、光スイッチ制御情報を受信してスイッチの方路切替設定に変換する光スイッチ制御情報受信部５１と、スイッチの方路切替設定を保持するスイッチ方路切替設定保持部５２と、方路切替設定に基づいて実際にＮ×Ｎスイッチ２０での方路切替を行うスイッチ制御部５３と、を備えている。
【００３７】
次に、ネットワークコントローラ１３が接続される光転送装置（ノード）１１について説明する。ネットワークコントローラ１３が接続されるノードには、ネットワークコントローラ１３に対して各ノードでのトラヒック情報を渡す機能と、ネットワークコントローラ１３で行ったスペクトル割り当ての結果に基づいて各ノードに対してノード設定情報、すなわち割り当て結果を示す情報を通知する機能が必要である。このため、ネットワークコントローラ１３が設けられるノードにおけるトランスポンダ３０及びトランスポンダコントローラ４０は、図５〜図９に示したものから多少の変更が必要である。
【００３８】
図１０は、ネットワークコントローラ１３が接続したノードに設けられるトランスポンダ３０の構成を示している。図１０に示したトランスポンダ３０は、図５に示したものと同様のものであるが、ネットワークコントローラ１３が生成した各ノードのノード設定情報がトランスポンダコントローラ４０から１×Ｍ光送信部３２に送られ、他ノードのトラヒック情報がＭ×１光受信部３３からトランスポンダコントローラ４０に送られ、自ノードのトラヒック情報が１×Ｍ光送信部３２からトランスポンダコントローラ４０に送られるようになっている点で、図５に示したものと異なっている。トラヒック情報はトランスポンダコントローラ４０からネットワークコントローラ１３に送られる。また、このノードにネットワークコントローラ１３が接続していることを前提としてトランスポンダ３０を構成するのであれば、図示点線で示すように、トランスポンダコントローラ４０からトランスポンダ３０に対してコントローラ配備情報を送ることは必ずしも必要ない。
【００３９】
図１１は、図１０に示すトランスポンダ３０に設けられるＭ×１光送信部３２の構成を示している。図１１に示すＭ×１光送信部３２は、図６に示すものと同様のものであるが、１×Ｍスイッチ制御部１０７及びコントローラ配備情報保持部１０８が設けられておらず、その代わりにノード設定情報保持部１１３が設けられている点で、図６に示したものと異なっている。トランスポンダコントローラ４０からは、コントローラ配備情報の代わりに自ノード以外のノードについてのノード設定情報が送られてきており、この自ノード以外のノード設定情報はノード設定情報保持部１１３に保持される。そして、１×Ｍスイッチ１０５は、これらの各ノード設定情報が対応するノードに送られるように、ノード設定情報を各２×１スイッチ１０６に出力する。その結果、各２×１スイッチ１０６が出力するデータ信号は、自ノード以外のノードごとに、ノード設定情報の制御信号が多重されたデータ信号ということになる。トラヒック情報生成部１０４が生成した自ノード発のパスのトラヒック情報は、トランスポンダコントローラ４に直接送られる。
【００４０】
図１２は、図１０に示すトランスポンダ３０に設けられる１×Ｍ光受信部３３の構成を示している。図１２に示す１×Ｍ光受信部３２は、図８に示すものと同様のものであるが、Ｍ×１スイッチ制御部１４７及びコントローラ配備情報保持部１４８が設けられていない点で、図８に示したものと異なっている。自ノード以外の各ノードからの光信号には当該ノードでのトラヒック情報が多重されており、デジタル信号処理部１４３が出力するデータ信号には、トラヒック情報の制御信号が多重されている。その結果、各１×２スイッチ１４４からは、対応するノードのトラヒック情報が得られるので、Ｍ×１スイッチ１４６は、図８に示した場合のトラヒック情報の代わりに、自ノード以外を発ノードとするパスのトラヒック情報、すなわち自ノード以外のノードのトラヒック情報をトランスポンダコントローラ４０に送る。
【００４１】
図１３は、ネットワークコントローラ１３が接続したノードに設けられるトランスポンダコントローラ４０の構成を示している。図１３に示したトランスポンダコントローラ４０は、図９に示したものと同様のものであるが、ネットワークコントローラ配備情報保持部４３が設けられず、その代わりにノード制御信号分離部４７とトラヒック情報信号多重部４８が設けられている点で、図９に示したものと異なっている。全てのノードについてのノード設定情報が、トランスポンダ３０を介することなく、ネットワークコントローラ１３からトランスポンダコントローラ４０に与えられるので、ノード制御信号分離部４７は、これらのノード設定情報を受け取って、自ノードのノード設定情報と自ノード以外のノードのノード設定情報とに分離する。自ノードのノード設定情報は、図９に示したものと同様にノード設定制御信号受信部４１において受信される。一方、自ノード以外のノードのノード設定情報は、トランスポンダ３０の１×Ｍ光送信部３２に送られる。一方、トランスポンダ３０からのトラヒック情報は、トラヒック情報信号多重部４８で多重されてネットワークコントローラ１３に送られる。
【００４２】
次に、ネットワークコントローラ１３について、図１４を用いて説明する。
【００４３】
ネットワークコントローラは、エラスティック光パスネットワークにおける動的なスペクトル割り当てのための制御を行うものであって、ＲＳＡ（経路及びスペクトル割り当て；Routing and Spectrum Assignment）テーブル１５８を備えており、ネットワーク内での交流トラヒック量を周期的に集計し、各対地間のトラヒック変動差分を検出し、ＲＳＡテーブル１５８の部分変更を行う処理を実行する。また、ネットワークコントローラ１３は、ＲＳＡテーブル１５８における空き領域を管理することにより、ＲＳＡテーブル全体に対する探索を不要として、計算コストの低減を図っている。このようなネットワークコントローラ１３は、トラヒック情報受信部１５１、トラヒック変動差分算出部１５２、変動差分テーブル１５３、減少分剥ぎ取り計算部１５４、テーブル空管理部１５５、増加分貼り付け計算部１５６、割当履歴管理部１５７、ＲＳＡ１５８、テーブル変換部１５９、ノード設定テーブル１６０、ノード設定情報送信部１６１、及びタイマ１６２を備えている。ネットワークコントローラ１３では、前回と今回との間でのトラヒック情報の差分を検出する機能、剥ぎ取り処理を行う機能、及び貼り付け処理を行う機能が重要である。
【００４４】
トラヒック情報受信部１５１は、ネットワーク内の各光転送装置（ノード）１１から定期的に報告されるトラヒック情報（例えば、各ノードの宛先ごとのバッファ蓄積量）を得て、このトラヒック情報からネットワーク内の全対地間の要求帯域量すなわち要求周波数スロット数を算出し、これをトラヒック変動差分算出部１５２に渡す。各ノードのトラヒック情報は、当該ノードのトランスポンダコントローラ４０からネットワークを介して送られてくる。トラヒック変動差分算出部１５２は、トラヒック情報受信部１５１から得た要求スロット数と、１つ前の制御タイミングで得ていた要求スロット数を比較することで、該当タイミングまでのトラヒック変動の差分を算出し、変動差分情報として変動差分テーブル１５３に格納するものである。変動差分テーブル１５３に書き込まれた変動差分情報は、後述するように、変動量に基づいた分類やソーティングの対象となり、必要に応じて、減少分剥ぎ取り計算部１５４及び増加分貼り付け計算部１５６に渡される。
【００４５】
減少分剥ぎ取り計算部１５４は、変動差分テーブル１５３に格納された変動差分情報とテーブル空管理部１５５から得られたテーブルの空き情報と割当履歴管理部１５７から得られた過去の割当履歴とに基づいて剥ぎ取り処理を実行し、その結果に応じてテーブル空管理部１５５内のテーブル空き情報とＲＳＡテーブル１５８とを書き換え、また、今回の剥ぎ取り処理による割当帯域を割当履歴管理部１５７に通知する。同様に増加分貼り付け計算部１５６は、変動差分テーブル１５３に格納された変動差分情報とテーブル空管理部１５５から得られたテーブルの空き情報と割当履歴管理部１５７から得られた過去の割当履歴とに基づいて貼り付け処理を実行し、その結果に応じてテーブル空管理部１５５内のテーブル空き情報とＲＳＡテーブル１５８とを書き換え、また、今回の貼り付け処理による割当帯域を割当履歴管理部１５７に通知する。
【００４６】
テーブル空管理部１５５は、ＲＳＡテーブル１５８における空きスロットの情報を保持し管理するものであって、減少分剥ぎ取り計算部１５４及び増加分貼り付け計算部１５６から書き換え通知を受けるとともに、ＲＳＡテーブル１５８からテーブルにおける空き情報を通知され、剥ぎ取り処理や貼り付け処理の実行に先立って、空き情報を減少分剥ぎ取り計算部１５４及び増加分貼り付け計算部１５６に提供する。割当履歴管理部１５７は、割当履歴を保持し管理するものであって、減少分剥ぎ取り計算部１５４及び増加分貼り付け計算部１５６から割当帯域の通知を受けて割当履歴に追加し、減少分剥ぎ取り計算部１５４及び増加分貼り付け計算部１５６に対して割当履歴情報を提供する。
【００４７】
ＲＳＡテーブル１５８は、上述したように、各周波数スロットごと及び各リンクごとに、そのスロット及びリンクがどのパスのデータ通信のために割り当てられているかを示すテーブルである。言い換えればＲＳＡテーブル１５８は、ネットワーク内の各リンクに規定されたスロットの空塞状況を表すテーブルである。ＲＳＡテーブル１５８は、減少分剥ぎ取り計算部１５４及び増加分貼り付け計算部１５６による剥ぎ取り処理及び貼り付け処理によって書き換えられ、またその空き情報をテーブル空管理部１５５に提供するように構成されている。ＲＳＡテーブル１５８に対して処理を行う場合、各パスに割り当てられるスロットは、そのパスが経由するすべてのリンクで同一であり、また、複数のスロットが必要な場合には周波数軸上でそれらのスロットが連続している、という条件を満たす必要がある。
【００４８】
テーブル変換部２６はＲＳＡテーブル１５８の内容を光転送装置（ノード）１１ごとのノード設定情報に変換してノード設定テーブル１６０に格納するものであり、ノード設定情報送信部１６１は、ノード設定テーブル１６０に基づいて各光転送装置（ノード）１１のトランスポンダコントローラ４０に対して当該ノードのノード設定情報を定期的に送信する。タイマ１６２は、時間管理を行うためのものであるが、特に、スペクトル割り当ての処理を行う契機を与えることができる。またタイマ１６２は、変動差分テーブル１５３や割当履歴管理部１５７に対してトリガを出力することにより、定期的に、変動差分テーブル１５３や割当履歴管理部１５７の初期化（クリア動作）を実行することもできる。
【００４９】
ネットワークコントローラ１３は、専用ハードウェアとして構成することもできるが、マイクロプロセッサやメモリ、通信インタフェースなどを備える汎用のコンピュータを利用し、ネットワークコントローラ１３の機能を実行するコンピュータプログラムをこのコンピュータ上で実行させることによっても実現できる。コンピュータ上でプログラムを実行することによってネットワークコントローラ１３を実現する場合、ＲＳＡテーブル１５８は、そのコンピュータを構成するメモリ内に記憶され格納される。
【００５０】
本実施形態におけるエラスティック光パスネットワークでは、上述したような構成を採用することにより、人手を介することなくネットワーク側での自律的な動的帯域制御が可能となる。
【００５１】
以上説明した本実施形態におけるエラスティック光パスネットワークでは、高信頼化の観点から、ネットワークコントローラ１３を複数台準備し、地理的に異なる設けられた光転送装置（ノード）１１に接続することも有効である。その場合、前述のネットワークコントローラが接続されたノードにおけるトランスポンダ３０及びトランスポンダコントローラ４０を構成するための機能部と、ネットワークコントローラが接続されていないノードに設けられるトランスポンダ３０及びトランスポンダコントローラ４０を構成するための機能部との両方を同一の光転送装置１１に設け、コントローラ配備情報を全ノード間で共有することで、現用とするネットワークコントローラを動的に切り替えることが可能になって、可用性が向上する。このとき、ネットワークコントローラの動的切り替えが可能となる。
【００５２】
上述した構成では、トラヒック情報の差分をネットワークコントローラ１３において計算しているが、各ノードにおいてトラヒック情報の差分を算出し、その結果を差分情報としてトランスポンダからトランスポンダコントローラを介してネットワークコントローラに情報集約する方法も考えられる。各ノードに差分算出機能を追加することにより、ネットワークコントローラ１３の負荷を低減することが可能となる。
【００５３】
以下、本実施形態でのスペクトル割り当て方法についてさらに詳しく説明する。
【００５４】
ここでは、図１５に示したような５個の光転送装置（ノード）１１を有するエラスティック光パスネットワークを考える。このネットワークでは、図示Ａ〜Ｅで現れる５個のノード１１がリング状の伝送路上に設けられている。ここでは、伝送路は一方向に信号を伝送する光伝送路であるとする。すなわちこのネットワークは一方向リングネットワークである。伝送路において、隣接する２つのノード１１に挟まれた光ファイバケーブル１０による区間のことをリンクと呼ぶ。例えばノードＡとノードＢを両端とするリンクは図においてａで表され、以下、順番にｂ〜ｅのリンクが存在する。図示したネットワークでは、ノードＡに、ネットワーク全体でのスペクトル割り当てを実行するネットワークコントローラ１３が設けられている。ネットワークコントローラ１３には上述したようにＲＳＡテーブルが設けられている。リンク当たりで同一の周波数スロットに同時に接続可能なチャネルは１つである（すなわちファイバ多重や時分割多重を行わない）ものとする。しかしながら、本発明は、双方向リングをはじめとした任意のトポロジーのネットワークに対して適用可能であり、また、時分割多重を行うネットワークにも適用可能である。
【００５５】
また以下では、トラヒックが減少したパスについて剥ぎ取り処理を行い、その後、トラヒックが増えたパスの貼り付け処理を行うことによって、スペクトル割り当てを行う方法を説明する。この方法は、トラヒック流量にしたがって帯域割り当てを行うものである。しかしながら剥ぎ取り処理及び貼り付け処理の実行順序はこれに限られるものではなく、例えば、貼り付け処理を優先して行い、必要に応じて（割り当てる空き容量がない場合に）剥ぎ取り処理を行うことも可能である。貼り付け処理を優先させた場合には、余っている帯域も有効に活用することができる。さらに、剥ぎ取り処理を優先する方法と貼り付け処理を優先する方法とを組み合わせ、ネットワーク内でトラヒックが減少したパスが多いか、増えたパスが多いかに応じて、剥ぎ取り処理優先か貼り付け処理優先かを使い分けることも可能である。
【００５６】
図１６は、本実施形態におけるＲＳＡテーブル１５８の部分的な書き換えの一例を示している。
【００５７】
ある時点でのＲＳＡテーブル１５８の内容が、図１６の（ａ）に示したものであったとする。ここで、次のスペクトル割り当て契機までにトラヒック変動が生じ、そのとき、対地Ｃ→Ａについて要求周波数スロット（ＦＳ）数が１減少し、Ｂ→Ｅについて２減少し、Ａ→Ｄについて１減少し、Ｃ→Ｄについて１増加し、Ｅ→Ａについて１増加し、Ｃ→Ｅについて１増加し、Ａ→Ｅについて１増加したものとする。まず、図１６の（ｂ）に示すように剥ぎ取り処理を行い、その結果、図示破線で示されるスロットが減少することになる。次に、図１６の（ｃ）に示すように、減少させた分の帯域を増加分に割り当てる貼り付け処理を行う。貼り付け処理によって増加した（貼り付けられた）スロットは、図においてハッチングが付されている。
【００５８】
次に、剥ぎ取り処理について説明する。剥ぎ取り処理では、トラヒック変動により所要スロットが減少したパスについてスロットを削除するが、このとき、ＲＳＡテーブル上で連続した空き領域をできるだけ大きく作り出すことを目的とする。連続した空き領域を大きく作り出すことによって、以後の貼り付け処理において、長いパス（より多くのリンクを経由するパス）、太いパス（複数の周波数スロットを束ねて帯域を大きくしたパス）を設定しやすくなる。
【００５９】
連続した空き領域をできるだけ大きく作り出すためには、どのパスから優先して剥ぎ取るかの剥ぎ取りの順序や、あるパスについてどのスロット位置から優先して剥ぎ取るかの剥ぎ取り位置の決定が重要である。図１７は、剥ぎ取りを行う順序の決定について説明している。図においてハッチングが付されたスロットは、トラヒック量に変化がないパスに割り当てられているスロットであり、剥ぎ取り処理の対象とはならないものである。図示上側に示すように、パスＢ→Ｄに５スロットが割り当てられている状態で３スロット（ＦＳ）を減少させることが可能であり、Ａ→Ｅに２スロットが割り当てられている状態で１スロットが減少可能であり、パスＤ→Ｅに２スロットが割り当てられている状態で１スロットが減少可能であるとする。このとき、ＲＳＡテーブル上で大きく面積を占有しているパスは邪魔であるので、長いパス及び変動スロット数が大きいパスから優先して剥ぎ取ることとする。その結果、図１７の下側で［１］〜［３］の数字で示すように、Ａ→Ｄ、Ｂ→Ｄ、Ｄ→Ｅの順でパスに割り当てられているスロットを減少させればよいことになる。
【００６０】
図１８は、複数の周波数スロットが同一パスに割り当てられているときに、そのパスに割り当てられているスロットのうちどの位置から優先して剥ぎ取るかを決定することについて説明している。ここでは、４スロットが割り当てられたパスＢ→Ｄからどの順序でスロットを剥ぎ取るのか、２スロットが割り当てられたパスＣ→Ｅからとの順序でスロットを剥ぎ取るのかを示している。ＲＳＡテーブル上で大きな空き領域を作り出したいので、周囲（ＲＳＡテーブル上で隣接したスロット、すなわち、隣接するリンクにおける同じスロット位置および同一リンクにおける周波数軸方向で前後のスロット位置）に空きスロットが多いスロットから優先して剥ぎ取ることとする。剥ぎ取りが行われた後のパスにおいてもスロットが周波数軸上で連続している必要があるから、図１８の下側において［１］，［２］の数字で示されるように、例えばパスＢ→Ｄについては、スロット位置Ｓ４、Ｓ１の順でスロットを削除すればよいことになる。
【００６１】
次に、貼り付け処理について説明する。貼り付け処理では、トラヒック変動により所要周波数スロットが増加したパスについてスロットを追加するが、このとき、ＲＳＡテーブル上での連続した空き領域をできるだけ小さくせず、隙間を埋めることを目的とする。連続した空き領域をできるだけ小さくしないようにすることによって、次回以降の貼り付け処理において、長いパス、太いパスを設定しやすくなる。
【００６２】
連続した空き領域をできるだけ小さくしないようにするためには、どのパスから優先して貼り付けるかの貼り付けの順序や、あるパスについてどのスロット位置から優先して貼り付けるかの貼り付け位置の決定が重要である。図１９は、貼り付けを行う順序の決定について説明している。図においてハッチングが付されたスロットは、既に割り当て済みのスロットを示している。ここでパスＡ→Ｂに１スロット、Ａ→Ｅに１スロット、Ｂ→Ｄに２スロットを貼り付ける場合を考える。このとき、大幅なトラヒック増加はバッファあふれやロスなどを招く恐れがあり、また、長いパスは設定しにくいことを考慮すると、所要スロット数の変動が大きいパスや長いパスから優先して貼り付けを行うようにする。その結果、図１９の下側で［１］〜［３］の数字で示すように、Ｂ→Ｄ、Ａ→Ｅ、Ａ→Ｂの順でパスの貼り付けを行えばよいことになる。
【００６３】
図２０は、同一パスにつき複数の周波数スロットを貼り付けるときに、どのスロット位置から優先して貼り付けを行えばよいかを説明している。ここでは既にパスＢ→Ｄに関し、２スロットが既に割り当て済みであり、パスＢ→Ｄにさらにスロットを割り当てるものとする。ＲＳＡテーブル上でできるだけ隙間を埋めたいので、同一パスについて周波数軸上で連続するスロットが割り当てられるという条件を満たしつつ、周囲（ＲＳＡテーブル上で隣接したスロット、すなわち、隣接するリンクにおける同じスロット位置および同一リンクにおける周波数軸方向に前後のスロット位置）に空きスロットが少ないスロットから優先して貼り付けを行うこととする。その結果、図において［１］，［２］の数字で示されるように、スロット位置Ｓ４、Ｓ１の順で優先してスロットを加えればよいことになる。
【００６４】
本実施形態では、ＲＳＡテーブルにおける空き情報を特に管理することによって、トラヒックが増加したパス、新規登録されたパスの収容に要する処理を簡易化している。この管理は、ネットワークコントローラ１３内のテーブル空管理部１５５によって行われる。図２１は、空き情報を管理することによる新規パス収容の処理を示している。
【００６５】
図２１の左側において破線の枠で示すスロットは、剥ぎ取りによって減少した割り当てが解除され、空きとなったスロットである。実線の枠で示すスロットは、現に使用されているスロットである。本実施形態では、ＲＳＡテーブルでの空き情報を管理し、また、増加すべきパスの情報を増加パスリストの形で保持しておいて、空き情報に基づいて、ＲＳＡテーブルにおいて未割り当てとなっている空きスロットに、増加分のパスを割り当てていく。
【００６６】
次に、本実施形態でのスペクトル割り当ての処理に関し、図２２及び図２３に示すシーケンス図を用いて、ネットワークコントローラ１３での処理を説明する。
【００６７】
まず図２２に示すように、各ノードからトラヒック量に関する情報がトラヒック情報受信部１５１に送られ（ステップ２０１）、ステップ２０２においてトラヒック情報受信部１５１は各ノード間すなわち各対地の所要周波数スロット数を算出し、所要スロット数マトリクスとしてトラヒック変動算出部１５２に送る（ステップ２０３）。トラヒック変動差分算出部１５２は、ステップ２０４において、トラヒック情報受信部１５１から送られてきた所要スロット数マトリクスと前回取得した所要スロット数マトリクスとを比較し、要求スロット数の差分（変動差分情報）を変動差分テーブル１５３に送り（ステップ２０５）、ステップ２０６において変動差分情報が変動差分テーブル１５３に書き込まれる。変動差分テーブル１５３から、所要スロット数が減少したパスとその減少量とに関する情報が減少分剥ぎ取り計算部１５４に送られ（ステップ２０７）、所要スロット数が増加したパスとその増加量とに関する情報が増加分貼り付け計算部１５６に送られる（ステップ２０８）。また、割当履歴管理部１５７から、各パスの帯域割当履歴が減少分剥ぎ取り計算部１５４及び増加分貼り付け計算部１５６に送られる（ステップ２０９，２１０）。
【００６８】
ステップ２１１において減少分剥ぎ取り計算部１５４は剥ぎ取り処理の計算を行い、その計算結果に基づき、割当履歴を割当履歴管理部１５７に送るとともに、テーブルの空き情報の更新のために空の更新トリガをテーブル空管理部１５５に送り（ステップ２１２）、ＲＳＡテーブル１５８の更新のためにテーブルの更新トリガをＲＳＡテーブル１５８に送る（ステップ２１３）。これらにより、テーブル空管理部１５５では、ステップ２１４において、テーブルの空き情報の更新が行われ、ステップ２１５においてＲＳＡテーブル１５８の更新が行われる。
【００６９】
次に、変動差分テーブル１５３から、所要スロット数が増加したパスとその増加量とに関する情報が増加分貼り付け計算部１５６に送られ（ステップ２１６）、割当履歴管理部１５７から各パスの帯域割当履歴が増加分貼り付け計算部１５６に送られる（ステップ２１７）。これらを受けて増加分貼り付け計算部１５６は、ステップ２１８において貼り付け処理の計算を行い、その計算結果に基づき、割当履歴を割当履歴管理部１５７に送るとともに、テーブルの空き情報の更新のために空の更新トリガをテーブル空管理部１５５に送り（ステップ２１９）、ＲＳＡテーブル１５８の更新のためにテーブルの更新トリガをＲＳＡテーブル１５８に送る（ステップ２２０）。これらにより、テーブル空管理部１５５では、ステップ２２１において、テーブルの空き情報の更新が行われ、ステップ２２２においてＲＳＡテーブル１５８の更新が行われる。
【００７０】
その後、図２３に示すように、ＲＳＡテーブル１５８におけるテーブル更新がステップ２３１において完了すると、ＲＳＡテーブル１５８の内容がテーブル変換部１５９に送られ（ステップ２３２）、テーブル変換部１５９は、ステップ２３３において、各ノードごとのノード設定情報を導出する。この導出されたノード設定情報はノード設定テーブル１６０に送られ（ステップ２３４）、ステップ２３５において、ノード設定テーブル１６０に格納される。その後、ノード設定テーブル１６０の内容すなわちノードごとのノード設定情報はノード設定情報送信部１６１に送られ（ステップ２３６）、ノード設定情報送信部１６１は、ステップ２３７において、各光転送装置（ノード）１１に対する配信処理を実行する。これによって、ノードごとのノード設定情報が、それぞれのノードに送られる（ステップ２３８）。
【００７１】
次に、具体例を挙げて、ネットワークコントローラ１３での処理をさらに詳しく説明する。
【００７２】
トラヒック情報受信部１５１は、各光転送装置（ノード）１１から定期的に全対地間のトラヒック情報を収集して必要スロット数をマトリクスの形態で管理するものである。ここで、ノードＡからノードＢ〜Ｅの各々に対するトラヒック帯域が図２４の（ａ）に示すものであったとする。するとトラヒック情報収集部２１は、これらのトラヒック帯域を収容し得るパス容量に対応するスロット数に換算し（図２４の（ｂ）を参照）、図２４の（ｃ）に示すように、その結果を所要スロット数マトリクスとしてメモリに格納する。この所要スロット数マトリクスはトラヒック変動差分算出部１５２に送られる。
【００７３】
トラヒック変動差分算出部１５２は、そのメモリ内にトラヒック情報受信部１５１から前回送られてきた所要スロット数マトリクスを保持しており、図２５に示すように、今回送られてきた所要スロット数マトリクスから前回送られてきた所要スロット数マトリクスをマトリクス要素ごとに比較し減算する演算を行って、変動した差分を表す２次元配列を算出し、この２次元配列を変動差分テーブル１５３に格納する。変動差分テーブル１５３は例えばネットワークコントローラ１３のメモリ内で管理される。
【００７４】
次に、本実施形態における剥ぎ取り(Rip-up)処理及び貼り付け(Re-allocation)処理について説明する。本実施形態では、トラヒック量が減少した対地に関して剥ぎ取り処理を行った後に、トラヒック量が増加した対地に関して貼り付け処理を行う。それぞれの処理は、上述したように、変動差分テーブル１５３、テーブル空管理部１５５及び割当履歴管理部１５７から周波数スロット割当に必要な情報を取得した上で、ＲＳＡテーブル１５８及びテーブル空管理部１５５の状態を変更する処理である。したがって、ネットワークコントローラ１３を構成する各機能ブロックのうち、変動差分テーブル１５３、減少分剥ぎ取り計算部１５４、テーブル空管理部１５５、割当履歴管理部１５７及びＲＳＡテーブル１５８が剥ぎ取り処理に直接関連し、変動差分テーブル１５３、増加分貼り付け計算部１５６、テーブル空管理部１５５、割当履歴管理部１５７及びＲＳＡテーブル１５８が貼り付け処理に直接関連することになる。
【００７５】
まず、剥ぎ取り処理について詳しく説明する。剥ぎ取り処理において減少分剥ぎ取り計算部１５４は、変動差分テーブル１５３においてトラヒック量が減少したことが示されている対地に関して、ＲＳＡテーブル１５８における空き情報をテーブル空管理部１５５を参照して取得し、割当履歴管理部１５７から過去の帯域割当情報を取得して、既に割り当てられているスロットを減らすことによるＲＳＡテーブル１５８を部分変更する処理を行う。この処理は、スロットを減らす対地の選択順序を決定する段階と、スロットの減少数を決定する段階と、スロットを削減する位置を決定する段階と、によって構成される。
【００７６】
スロットを減らす対地の選択順序を決定する段階では、減少分剥ぎ取り計算部１５４は、変動差分テーブル１５３及び割当履歴管理部１５７からの情報に基づいて、剥ぎ取りを行う対地の選択順序を決定する。剥ぎ取り処理を行う時には、ＲＳＡテーブル１５８上でできるだけ大きく連続した空き領域が形成されるようにすることが好ましいから、長いパス、変動量が大きいパスが優先して削減されるようにする。図２６に示した例では、スロット数の変動差分から対地ごとのコスト値を計算し、剥ぎ取り後のパスにおいて周波数軸上でスロットが連続しているという条件の下で、コスト値の降順でソートを行うことにより、剥ぎ取りの実行順序を定めている。図２６において変動量ａは、スロット数の変動差分の絶対値であり、パス長ｂはパスが経由するリンク数を示し、乱数ｃは１から９９の間でランダムに発生させた整数であり、コスト値として、
コスト値＝１００００×ａ＋１００×ｂ＋ｃ
を用いている。
【００７７】
周波数スロットの減少数を決定する段階では、減少量剥ぎ取り計算部１５４は、各対地から剥ぎ取るスロットの数を決定する。例えば、単純に変動量分に応じたスロット数を剥ぎ取ることとする。その後、スロットを削減する位置を決定する段階において減少量剥ぎ取り計算部１５４は、テーブル空管理部１５５からの情報に基づいて、剥ぎ取りを行う対地ごとに、剥ぎ取りを行うスロット位置を決定する。図２７は、剥ぎ取りを行うスロット位置の決定の仕方を示すものであり、図示左側のＲＳＡテーブル部分において、ハッチングが付されているスロットが使用中の周波数スロットである。剥ぎ取りを行うスロット位置の決定に際しては、ＲＳＡテーブル１５８での空き状況からコスト値を算出し、コスト値の降順に位置を選択する。剥ぎ取り処理を行う時には、ＲＳＡテーブル１５８上でできるだけ大きく連続した空き領域が形成されるようにすることが好ましいから、同一スロット位置で隣接するリンクが空きとなっているものや、同一リンク上で周波数軸方向に隣接するスロットが空きとなっているものが優先してスロット削減の対象となるようにする。図示したものでは、同一ＦＳ（周波数スロット）隣接空αは、同一スロット位置で隣接するリンクのうち空きとなっているリンクの数を示し、同一リンク隣接空βは、同一リンク内で隣接するスロットのうち空きとなっているスロットの数を示している。スロット位置γには、１から付与されたスロット番号をそのまま用いている。ここでは、コスト値として、
コスト値＝１００００×α＋１００×β＋γ
を用いている。
【００７８】
図２７に示した例では、対地Ｂ→Ｃに割り当てられた３つの連続する周波数スロット（Ｓ３、Ｓ４及びＳ５）からスロットを１つ減少させる場合に、剥ぎ取り後においてスロットが周波数軸で連続するという条件を満たしつつ連続した空き領域ができるだけ大きくなるように、Ｓ５で示されるスロットが削減される。
【００７９】
以上のようにして、削減すべきスロットが決定されると、次に、減少分剥ぎ取り計算部１５４は、削減すべきものとして決定されたスロットをＲＳＡテーブル１５８から削減し、テーブル空管理部１５５内に保持されている空き情報を更新し、割当帯域を割当履歴管理部１５７に通知して割当履歴管理部１５７を更新する。図２８の上側は、ＲＳＡテーブル１５８におけるスロットの削除を示しており、削除されたスロットは空きとしてテーブル空管理部１５５にも登録される。なお、スロットが削減されたことにより、周囲の周波数スロットのコスト値、具体的には上記の同一ＦＳ隣接空α及び同一リンク隣接空βも変動する。図２８の下側は、割当履歴管理部１５７に保持される割当履歴情報の例を示している。割当履歴情報は、各対地（パス）について、スペクトルの動的割り当てを行うたびに、どれだけのスロット数が要求され実際にどれだけの数のスロットを割り当てたかを記録したものであり、過去の複数回分の情報をメモリに格納したものである。
【００８０】
スロットを減らす対地の選択順序を決定する段階で決定された順序にしたがって、スロットの削除数や削除位置の決定と、ＲＳＡテーブル１５８の変更と、テーブル空管理部１５５及び割当履歴管理部１５７の更新とを繰り返すことにより、剥ぎ取り処理が完了する。
【００８１】
次に、貼り付け処理について詳しく説明する。貼り付け処理において増加分貼り付け計算部１５６は、変動差分テーブル１５３においてトラヒック量が増加したことが示されている対地に関して、ＲＳＡテーブル１５８における空き情報をテーブル空管理部１５５を参照して取得し、割当履歴管理部１５７から過去の帯域割当情報を取得して、割り当てられる周波数スロットを増やすことによるＲＳＡテーブル１５８を部分変更する処理を行う。この処理は、スロットを増やす対地の選択順序を決定する段階と、スロットの増加数を決定する段階と、スロットを貼り付ける位置を決定する段階と、によって構成される。
【００８２】
スロットを増やす対地の選択順序を決定する段階では、増加分貼り付け計算部１５６は、変動差分テーブル１５３及び割当履歴管理部１５７からの情報に基づいて、貼り付けを行う対地の選択順序を決定する。貼り付け処理を行う時には、上述したように、長いパス、変動量が大きいパスに対応したスロットが優先して貼り付けられるようにする。図２９に示した例では、スロット数の変動差分から対地ごとのコスト値を計算し、コスト値の降順でソートを行うことにより、貼り付けの実行順序を定めている。変動量ａ、パス長ｂ及び乱数ｃは図２６に示した場合と同様のものである。コスト値として、
コスト値＝１００００×ａ＋１００×ｂ＋ｃ
を用いている。
【００８３】
スロットの増加数を決定する段階では、増加量貼り付け計算部１５６は、各対地に貼り付けるスロットの数を決定する。例えば、単純に変動量分に応じたスロット数を貼り付けることとする。その後、スロットを貼り付ける位置を決定する段階において増加量貼り付け計算部１５６は、テーブル空管理部１５５からの情報に基づいて、貼り付けを行う対地ごとに、貼り付けを行うスロット位置を決定する。図３０は、貼り付けを行うスロット位置の決定の仕方を示すものであり、図示左側のＲＳＡテーブル部分において、ハッチングが付されているスロットが使用中の周波数スロットである。貼り付けを行うスロット位置の決定に際しては、ＲＳＡテーブル１５８での空き状況からコスト値を算出し、貼り付け後のパスにおいて周波数軸上でスロットが連続しているという条件の下で、コスト値の昇順に位置を選択する。貼り付け処理を行う時には、ＲＳＡテーブル１５８上でできるだけ隙間を埋めるようにすることが好ましいから、同一スロット位置で隣接するリンクが使用中となっているものや、同一リンク上で周波数軸方向で隣接するスロットが使用中となっているものが優先してスロット追加の対象となるようにする。図３０において、同一ＦＳ隣接空α、同一リンク隣接空β及びスロット位置γは、図２７におけるものと同様である。ここでは、コスト値として、
コスト値＝１００００×（α＋β）＋γ
を用いている。
【００８４】
図３０に示した例では、対地Ｄ→Ｅに対してさらに１個の周波数スロットを追加するときに、対地Ｄ→Ｅに関して空いているスロットとして、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ１６、Ｓ１８，Ｓ１９及びＳ２０などがあるとして、貼り付け後のパスにおいて周波数軸上でスロットが連続しているという条件の下で、コスト値が最小であるＳ１６が選択され、この位置にスロットが割り当てられる。なおこの場合、対地Ｄ→Ｅに関して既にスロットＳ１５、Ｓ１６が割り当てられているとすると、スロットＳ１、Ｓ２などは、周波数軸上でスロットが連続するという条件を満たさないものであるから、そもそも追加する位置の候補とはなり得ないものである。
【００８５】
以上のようにして、どごにスロットを割り当てるかが決定されると、次に、増加分貼り付け計算部１５６は、貼り付けが決定されたスロットをＲＳＡテーブル１５８において割り当て追加し、テーブル空管理部１５５内に保持されている空き情報を更新し、割当帯域を割当履歴管理部１５７に通知して割当履歴管理部１５７を更新する。図３１の上側は、ＲＳＡテーブル１５８におけるスロットの割り当て追加を示しており、追加されたスロットは空きでなくなったものとしてテーブル空管理部１５７から削除される。なお、スロットが追加されたことにより、周囲のスロットのコスト値、具体的には上記の同一ＦＳ隣接空α及び同一リンク隣接空βも変動する。図３１の下側は、図２８に示すものと同様に、割当履歴管理部１５７に保持される割当履歴情報の例を示している。
【００８６】
スロットを増やす対地の選択順序を決定する段階で決定された順序にしたがって、スロットの追加数や追加位置の決定と、ＲＳＡテーブル１５８の変更と、テーブル空管理部１５５及び割当履歴管理部２６の更新とを繰り返すことにより、貼り付け処理が完了する。
【００８７】
剥ぎ取り処理及び貼り付け処理の一例について、式によって説明する。
【００８８】
ノード数をＮとし、エラスティック光パスネットワークにおいて使用可能なスペクトル領域内の周波数スロット数をＣａｐとする。送信元ノードｉと宛先ノードｊのペア（すなわち対地）を（ｉ，ｊ）で表す。もちろん、ｉ≠ｊである。
【００８９】
（ｉ，ｊ）を結ぶパスにおけるホップ数をＨｏｐ（ｉ，ｊ）と表す。ノード数がＮのリング状ネットワークの場合、最小のホップ数は１であり、最大のホップ数はＮ−１であり、平均のホップ数はＮ／２である。（ｉ，ｊ）間を結ぶパスがｈホップ目に通過するリンクをＬi,j（ｈ）で表し、（ｉ，ｊ）間を結ぶパスがｋ番目に通過するノードをｎi,j（ｋ）とする。
【００９０】
スペクトル割り当て契機Ｔにおける対地（ｉ，ｊ）の要求スロット数をＲｅｑi,j（Ｔ）とおき、Ｔにおいて対地（ｉ，ｊ）に割り当てるスロット数をＡｓi,j（Ｔ）とおく。半固定のスペクトル割り当てを行う場合には、ネットワークコントローラは、割り当て契機Ｔで得られている情報（Ｒｅｑi,j（Ｔ）など）を用いて、次の割り当て契機（Ｔ＋１）における割り当てを決定してもよい。
【００９１】
過去Ｍ回分にわたる割当履歴での要求スロット数と割り当てスロット数との差をＨｉｓｔi,j（Ｔ）とする。
【００９２】
【数１】
0006279981.tif 000002
【００９３】
である。以下に示すように、公平帯域Ｃfair（Ｔ）との差分を用いる方法もある。ここで、公平帯域Ｃfair（Ｔ）とは周波数スロット数Ｃａｐをリンク当たりの通過パス数で除した値とする。
【００９４】
【数２】
0006279981.tif 000003
【００９５】
割り当て契機ＴにおけるＲＳＡテーブルの内容をτ（Ｔ，Ｌi,j（ｈ），ｗ，ｓ）  （ｈ＝１，…，Ｈｏｐ(i,j)）とし、
スロット番号をｓとし、契機ＴにおいてＲＳＡテーブルでリンクＬ、スロット位置ｓでスロットが空いていることをＶ（Ｔ，Ｌ，ｓ）＝１で表すこととする。
【００９６】
剥ぎ取りを行うかどうかの判定条件の一例では、
［１］  Ｒｅｑi,j（Ｔ）＜Ｒｅｑi,j（Ｔ−１）を満たす（ｉ，ｊ）から、Ｒｅｑi,j（Ｔ−１）−Ｒｅｑi,j（Ｔ）だけ周波数スロットを剥ぎ取る、あるいは、
［２］  Ｒｅｑi,j（Ｔ）≦Ａｓi,j（Ｔ−１）＜Ｒｅｑi,j（Ｔ−１）を満たす（ｉ，ｊ）から、Ａｓi,j（Ｔ−１）−Ｒｅｑi,j（Ｔ）だけ周波数スロットを剥ぎ取る。
【００９７】
剥ぎ取りを行う順序を決定する方法の一例では、コスト関数Rip-up-priorityを
Rip-up-priority＝μ｛Ａｓi,j（Ｔ−１）−Ｒｅｑi,j（Ｔ）｝＋ν／Ｈｏｐ（ｉ，ｊ）
で定め、Rip-up-priorityの値の降順に剥ぎ取りを行う。このときμ＞νの場合には、トラヒック変動が大きなパスが優先されて選択され、μ＜νの場合には、長いパスの優先度が大きくなる。
【００９８】
剥ぎ取りを行うスロット位置の決定方法の一例では、対地（ｉ，ｊ）から剥ぎ取りを行うとして、周囲に空きが多いスロットを優先するためのコスト関数Rip-up-gainを
【００９９】
【数３】
0006279981.tif 000004
【０１００】
と定める。これは、Rip-up-gainを
Rig-up-gain＝α×［同一ＦＳ隣接空］＋β×［同一スロット隣接空］
と定めていることと等価である。そして、Rip-up-gainが最大となるスロット位置ｓを選択する。複数のスロット位置が同一値を取った場合には、その中から老番のスロット位置を選択する。ここで、α＞βであれば、長いパスを設定しやすくする効果が強くなり、α＜βであれば、太いパスを設定しやすくする効果が強くなる。
【０１０１】
貼り付けを行うかどうかの判定条件の一例では、
［１］  Ｒｅｑi,j（Ｔ）＞Ｒｅｑi,j（Ｔ−１）を満たす（ｉ，ｊ）に、Ｒｅｑi,j（Ｔ）−Ｒｅｑi,j（Ｔ−１）だけスロットを貼り付ける、あるいは、
［２］  Ｒｅｑi,j（Ｔ）＞Ａｓi,j（Ｔ−１）を満たす（ｉ，ｊ）に、Ｒｅｑi,j（Ｔ）−Ａｓi,j（Ｔ−１）だけスロットを貼り付ける。
【０１０２】
貼り付けを行う順序を決定する方法の一例では、コスト関数Alloc-priorityを
Alloc-priority＝δ｛Ｒｅｑi,j（Ｔ）−Ｒｅｑi,j（Ｔ−１）｝＋ε・Ｈｏｐ（ｉ，ｊ）
で定め、Alloc-priorityの値の降順に貼り付けを行う。このときδ＞εの場合には、トラヒック変動が大きなパスが優先されて選択され、δ＜εの場合には、長いパスの優先度が大きくなる。
【０１０３】
貼り付けを行うスロット位置の決定方法の一例では、対地（ｉ，ｊ）にスロットを貼り付けるとして、まず、貼り付けを行うことができる帯域が存在するか否かを判定する。これはｈ＝１，…，Ｈｏｐ（ｉ，ｊ）として、全てのｈに対し、
Ｖ（Ｔ，Ｌi,j（ｈ），ｓ）＝１
が満たされるかどうかで判定する。次に、なるべく隙間を埋めるようにするためのコスト関数Alloc-costを
【０１０４】
【数４】
0006279981.tif 000005
【０１０５】
と定める。そして、Alloc-costが最小となるスロット位置ｓを選択する。複数のスロット位置が同一値を取った場合には、その中から若番のスロット位置を選択する。ここで、γ＞ωであれば、長いパスを設定しやすくする効果が強くなり、γ＜ωであれば、太いパスを設定しやすくする効果が強くなる。
【符号の説明】
【０１０６】
１０    光ファイバケーブル（リンク）
１１    光転送装置（ノード）
１２    ホストコンピュータ
１３    ネットワークコントローラ
２０    光スイッチ
３０    トランスポンダ
３１    クライアントＩＦ（インタフェース）
３２    １×Ｍ光送信部
３３    Ｍ×１光受信部
４０    トランスポンダコントローラ
５０    光スイッチコントローラ
１５１    トラヒック情報受信部
１５２    トラヒック変動差分算出部
１５３    変動差分テーブル
１５４    減少分剥ぎ取り計算部
１５５    テーブル空管理部
１５６    増加分貼り付け計算部
１５７    割当履歴管理部
１５８    ＲＳＡテーブル
１５９    テーブル変換部
１６０    ノード設定テーブル
１６１    ノード設定情報送信部
１６２    タイマ
【図１】
0006279981.tif 000006
【図２】
0006279981.tif 000007
【図３】
0006279981.tif 000008
【図４】
0006279981.tif 000009
【図５】
0006279981.tif 000010
【図６】
0006279981.tif 000011
【図７】
0006279981.tif 000012
【図８】
0006279981.tif 000013
【図９】
0006279981.tif 000014
【図１０】
0006279981.tif 000015
【図１１】
0006279981.tif 000016
【図１２】
0006279981.tif 000017
【図１３】
0006279981.tif 000018
【図１４】
0006279981.tif 000019
【図１５】
0006279981.tif 000020
【図１６】
0006279981.tif 000021
【図１７】
0006279981.tif 000022
【図１８】
0006279981.tif 000023
【図１９】
0006279981.tif 000024
【図２０】
0006279981.tif 000025
【図２１】
0006279981.tif 000026
【図２２】
0006279981.tif 000027
【図２３】
0006279981.tif 000028
【図２４】
0006279981.tif 000029
【図２５】
0006279981.tif 000030
【図２６】
0006279981.tif 000031
【図２７】
0006279981.tif 000032
【図２８】
0006279981.tif 000033
【図２９】
0006279981.tif 000034
【図３０】
0006279981.tif 000035
【図３１】
0006279981.tif 000036