(57)【要約】【課題】  ネットワークの構築、拡大を容易且つ安価に行うことができる光ネットワークを提供する。【解決手段】  主ルータ２０ａ及び複数の一般ルータ２２ａが光ファイバ２４によりリング状に結合されてメインネットワークが構成され、該メインネットワークが主ルータ２０ａを介して上位ネットワークに結合される光ＩＰネットワークであって、主ルータ２０ａは、前記上位ネットワーク及びメインネットワークにそれぞれ接続され光信号と電気信号とを相互変換する上位光インターフェース２０４及びメイン光インターフェース２０１ａと、上位光インターフェース２０４及びメイン光インターフェース２０１ａ間で電気信号の送受信を制御するメインレイヤ３スイッチ２０２ａとを備え、一般ルータ２２ａは、前記メインネットワークに接続され光信号と電気信号とを相互変換する一般光インターフェース２０１ａを備えており、メインレイヤ３スイッチ２０２ａは、静的ルーティング情報に基づいてパケットのルーティングを行う。【選択図】  図４
2005323185.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主ルータ及び複数の一般ルータが光ファイバによりリング状に結合されてメインネットワークが構成され、該メインネットワークが前記主ルータを介して上位ネットワークに結合される光ＩＰネットワークであって、
前記主ルータは、前記上位ネットワーク及びメインネットワークにそれぞれ接続され光信号と電気信号とを相互変換する上位光インターフェース及びメイン光インターフェースと、前記上位光インターフェース及びメイン光インターフェース間で電気信号の送受信を制御するメインレイヤ３スイッチとを備え、
前記一般ルータは、前記メインネットワークに接続され光信号と電気信号とを相互変換する一般光インターフェースを備えており、
前記メインレイヤ３スイッチは、静的ルーティング情報に基づいてパケットのルーティングを行う光ネットワーク。
【請求項２】
前記メイン光インターフェース及び一般光インターフェースは、入出力ポートを有する光トランシーバを備えており、
前記静的ルーティング情報は、ルーティングテーブル、ＡＲＰテーブル及びＭＡＣアドレステーブルに明示的に記述された情報である請求項１に記載の光ネットワーク。
【請求項３】
前記メイン光インターフェース及び一般光インターフェースが備える前記光トランシーバは、単一のAll-by-One波長の光波を出力する請求項２に記載の光ネットワーク。
【請求項４】
前記メイン光インターフェースが備える前記光トランシーバは、複数の波長の光波を出力し、
前記メイン光インターフェースは、異なる波長の光波を合波して波長多重光信号を生成するカプラと、波長多重光信号を異なる波長の光波に分波するスプリッタとを備える請求項２に記載の光ネットワーク。
【請求項５】
複数の前記一般光インターフェースが備える前記光トランシーバは、１又は複数の指定波長の光波を出力し、
前記一般光インターフェースは、前記指定波長の光波のみをアド／ドロップするアドドロップモジュールを備える請求項４に記載の光ネットワーク。
【請求項６】
前記指定波長のうち少なくとも１つが、前記各一般ルータに固有のハブド波長である請求項５に記載の光ネットワーク。
【請求項７】
前記主ルータ及び一般ルータ間において前記ハブド波長により形成されるリンクのルーティングプロトコルとして、ＯＳＰＦ（Open Shortest Path First）が採用されている請求項６に記載の光ネットワーク。
【請求項８】
前記指定波長のうち少なくとも１つが、前記ハブド波長であり、他の少なくとも１つが、前記各一般ルータ間で共通なAll-by-One波長である請求項５に記載の光ネットワーク。
【請求項９】
前記スプリッタにおいて分波される光波のうち、前記All-by-One波長の光波が前記カプラに直接入力される請求項８に記載の光ネットワーク。
【請求項１０】
前記主ルータ及び一般ルータ間において前記ハブド波長により形成されるリンクのルーティングプロトコルとして、ＯＳＰＦが採用されており、
前記主ルータ及び一般ルータ間において前記All-by-One波長により形成されるリンクのルーティングプロトコルとして、静的ルーティングプロトコルが採用されている請求項８又は９に記載の光ネットワーク。
【請求項１１】
主ルータ及び複数の一般ルータが、サービスリング及びコントロールリングを含む少なくとも２重の光ファイバによりリング状に結合されてメインネットワークが構成され、該メインネットワークが前記主ルータを介して上位ネットワークに結合される光ＩＰネットワークであって、
前記主ルータ及び一般ルータは、レイヤ３スイッチと、該レイヤ３スイッチのポートに接続された波長指定の光トランシーバとを備えており、
前記サービスリングには、波長多重光信号が搬送され、前記コントロールリングには、波長制御信号が搬送される光ネットワーク。
【請求項１２】
前記一般ルータは、前記光トランシーバの指定波長に対応して、該指定波長の光波のみをアド／ドロップするアドドロップモジュールを更に備え、
前記アドドロップモジュールは、アド／ドロップする波長を可変できるように構成されている請求項１１に記載の光ネットワーク。
【請求項１３】
前記アドドロップモジュールは、特定の波長のみをアド／ドロップする複数の単波長アドドロップモジュールと、波長の入出力が行われる入出力部と、前記単波長アドドロップモジュールと入出力部との間にスライド可能に挿入されたスライドフェルールとを備え、
前記スライドフェルールは、前記単波長アドドロップモジュールの入出力部の間隔と同じ間隔で光導波部が設けられた光透過部と、全反射フィルタを含む光反射部とを備えている請求項１２に記載の光ネットワーク。
【請求項１４】
請求項１１に記載の光ネットワークにおいて、前記主ルータ又は一般ルータに接続される制御装置であって、
前記サービスリングを搬送される波長多重光信号に含まれる波長と、当該波長による通信が行われる前記主ルータ又は一般ルータのポートとの対応関係を示すＷＤＭテーブルと、
前記レイヤ３スイッチが備えるルーティングテーブルから収集したルーティング情報及び前記ＷＤＭテーブルの情報に基づいて、前記各レイヤ３スイッチのポート間における指定波長によるリンク状態を表すポートベースロジカルリンク行列情報を生成するロジカルリンク情報生成部とを備える制御装置。
【請求項１５】
請求項１２に記載の光ネットワークにおいて、前記主ルータ又は一般ルータに接続される制御装置であって、
前記サービスリングを搬送される波長多重光信号に含まれる波長と、当該波長による通信が行われる前記主ルータ又は一般ルータのポートとの対応関係を示すＷＤＭテーブルと、
前記レイヤ３スイッチが備えるルーティングテーブルから収集したルーティング情報及び前記ＷＤＭテーブルの情報に基づいて、前記各レイヤ３スイッチのポート間における指定波長によるリンク状態を表すポートベースロジカルリンク行列情報を生成するロジカルリンク情報生成部とを備え、
前記ポートベースロジカルリンク行列情報に基づいて前記アドドロップモジュールがアド／ドロップする波長を変化させる制御装置。
【請求項１６】
前記レイヤ３スイッチの各ポートのトラフィック量を定期的にモニタし、総トラフィック量が基準量を超過する場合に、前記アドドロップモジュールのアド／ドロップ波長を変化させて、前記ＷＤＭテーブルを更新する請求項１５に記載の制御装置。
【請求項１７】
前記ポートベースロジカルリンク行列情報に基づいて、前記レイヤ３スイッチのポートの状態値を取得し、該状態値を初期値と比較することにより、前記サービスリングにおける障害発生箇所を抽出する請求項１４又は１５に記載の制御装置。
【請求項１８】
前記障害発生箇所の抽出に基づいて、前記レイヤ３スイッチのルーティングテーブルを書き換えることにより、前記サービスリングからコントロールリングに迂回させる請求項１７に記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ネットワーク及びその制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＴ化を進展させるため、光ファイバネットワークの広範囲な導入が期待されており、このような光ネットワークの構築方法が検討されている。例えば、特許文献１には、システムの拡充変更に柔軟に対応するためのリング型の光ネットワークが開示されている。
【０００３】
図３７に示すように、この光ネットワーク６０は、複数の収集ノード６２がリング状に接続されたリング型ネットワーク６４を複数備えており、各リング型ネットワーク６４が連結ノード６６により結合されている。収集ノード６２の具体的な構成として、個別のネットワークへの伝送装置（ＴＤＭ、ルータ、ＰＢＸ）に接続されるＡＤＭ（多重化装置）を備えており、連結ノード６６は、収集ノード６２と置換可能に構成される。
【０００４】
このように構成された光ネットワーク６０は、ＷＤＭ(Wavelength Division Multiplexing)技術、即ち、複数の異なる波長の光信号を多重化伝送する技術によって、各収集ノード６２が、多重化された光信号から対応する波長の光信号を収集することができる。
【特許文献１】特開２００１−２３０７９４号公報（第４−７頁、第４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来の光ネットワークによれば、各収集ノード６２に対応する光信号の波長を異なるリング型ネットワーク６４間においても相違させなければならないため、ネットワークを拡大するにつれて、各収集ノード６２が備えるＡＤＭの波長分離精度を高める必要がある。ところが、このような高精度のＡＤＭを使用する場合には、ネットワークの構築コストが高くなるため、光ネットワークの広域化を妨げるおそれがあった。
【０００６】
例えば、ＣＷＤＭ（Coarse WDM）方式の場合には、設定された波長の間隔が２０ｎｍと広く、１５００ｎｍ帯では１４７０〜１６１０ｎｍの８波長が一般的であるため、設置可能な収集ノード６２の個数が制限されて光ネットワークを広範囲に導入することが困難である一方、ＣＷＤＭ方式よりも波長間隔が密なＤＷＤＭ(Dense WDM)方式の場合には、波長間隔を狭くして設定波長を数十から百波長以上とすることも可能であるが、設置コストが大幅に高くなる。
【０００７】
本発明は、このような問題を解決すべくなされたものであって、ネットワークの構築、拡大を容易且つ安価に行うことができる光ネットワークの提供を目的とし、更に、この光ネットワークにおける通信品質の劣化を防止することができる制御装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の前記目的は、主ルータ及び複数の一般ルータが光ファイバによりリング状に結合されてメインネットワークが構成され、該メインネットワークが前記主ルータを介して上位ネットワークに結合される光ＩＰネットワークであって、前記主ルータは、前記上位ネットワーク及びメインネットワークにそれぞれ接続され光信号と電気信号とを相互変換する上位光インターフェース及びメイン光インターフェースと、前記上位光インターフェース及びメイン光インターフェース間で電気信号の送受信を制御するメインレイヤ３スイッチとを備え、前記一般ルータは、前記メインネットワークに接続され光信号と電気信号とを相互変換する一般光インターフェースを備えており、前記メインレイヤ３スイッチは、静的ルーティング情報に基づいてパケットのルーティングを行う光ネットワークにより達成される。
【０００９】
また、本発明の前記目的は、主ルータ及び複数の一般ルータが、サービスリング及びコントロールリングを含む少なくとも２重の光ファイバによりリング状に結合されてメインネットワークが構成され、該メインネットワークが前記主ルータを介して上位ネットワークに結合される光ＩＰネットワークであって、
前記主ルータ及び一般ルータは、レイヤ３スイッチと、該レイヤ３スイッチのポートに接続された波長指定の光トランシーバとを備えており、前記サービスリングには、波長多重光信号が搬送され、前記コントロールリングには、波長制御信号が搬送される光ネットワークにおいて、前記主ルータ又は一般ルータに接続される制御装置であって、前記サービスリングを搬送される波長多重光信号に含まれる波長と、当該波長による通信が行われる前記主ルータ又は一般ルータのポートとの対応関係を示すＷＤＭテーブルと、前記レイヤ３スイッチが備えるルーティングテーブルから収集したルーティング情報及び前記ＷＤＭテーブルの情報に基づいて、前記各レイヤ３スイッチのポート間における指定波長によるリンク状態を表すポートベースロジカルリンク行列情報を生成するロジカルリンク情報生成部とを備える制御装置により達成される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の光ネットワークによれば、ネットワークの構築、拡大を容易且つ安価に行うことができる。また、本発明の制御装置によれば、この光ネットワークにおける通信品質の劣化を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。
【００１２】
（基本構成）
図１は、本発明に係る光ネットワークの基本構成を説明するための概略図である。図１に示すように、この光ネットワークは、メインスイッチング装置であるノードルータ１０、及び、複数のサブスイッチング装置であるエッジルータ１２，１２が、単一モード（ＳＭ）光ファイバによってリング状に結合されたディストリビューションリングＤを備えている。
【００１３】
ノードルータ１０は、ディストリビューションリングＤに対して上位の光リングであるフィーダリングＦに接続されており、各エッジルータ１２は、ディストリビューションリングＤに対して下位の光リングであるアクセスリングＡに接続されている。アクセスリングＡには、複数のユーザＩＦ（ユーザインタフェース）１４が接続されている。フィーダリングＦ、ディストリビューションリングＤ及びアクセスリングＡは、いずれも０系及び１系の二重の光ファイバリングにより構成されており、それぞれのリング長は、例えば、１００〜３００ｋｍ、１０〜１００ｋｍ、３０ｋｍ以下である。
【００１４】
図２は、図１に示す光ネットワークの一部構成図である。図２に示すように、主ルータ２０及び複数の一般ルータ２２，２２，・・・，２２が、０系及び１系の二重の光ファイバリング２４，２６に接続されている。主ルータ２０は、図１に示す構成においてノードルータ１０又はエッジルータ１２に対応しており、主ルータ２０がノードルータ１０の場合には、一般ルータ２２がエッジルータ１２に対応する一方、主ルータ２０がエッジルータ１２の場合には、一般ルータ２２がユーザＩＦ１４に対応する。
【００１５】
図２に示すように、主ルータ２０及び一般ルータ２２は、いずれも光ＩＦ（光インターフェイス）２０１−０，２０１−１及びレイヤ３スイッチ２０２−０，２０２−１が、二重の各光リング２４，２６に対応させて設けられている。光リング２４，２６における光信号の伝送は、主に０系を利用して各光ＩＦ２０１−０間で行われ、レイヤ３スイッチ２０２−０により、ＯＳＩ（Open System Interconnection）参照モデルの第３層であるネットワーク層においてルーティング処理される。光ＩＦ２０１−０は、電気信号と光信号とを相互変換する製品であり、例えば、1000Base-LX規格の光トランシーバ（ＯＴＲ：Optical Transceiver）や、異なる波長の光を合分波するカプラやスプリッタを組み合わせたものを用いることができる。また、主ルータ２０および一般ルータ２２のレイヤ３スイッチ２０２−０，２０２−１の作動は、コントローラ３０により制御される。コントローラ３０の制御については後述する。
【００１６】
上述した光ネットワークにおいて、波長多重により１つの波長で直接リンクが確立されるトラフィックを分類しておく。すなわち、光リング２４，２６の内部におけるトラフィックを、図３に示すように、ハブドトラフィック、All-To-Allトラフィック及びOne-By-Oneトラフィックに分類する。ハブドトラフィックとは、主ルータ２０を経由して上位の光リング（例えば、主ルータ２０が図１に示すノードルータ１０の場合には、フィーダリングＦ）と通信するトラフィックである。All-To-Allトラフィックは、各一般ルータ２２の間で通信するトラフィックである。One-By-Oneトラフィックは、主ルータ２０とこれに隣接する一般ルータ２２との間、又は、隣接する２つの一般ルータ２２，２２の間で通信するトラフィックである。したがって、主ルータ２０とこれに隣接する一般ルータ２２との間のトラフィックは、ハブドトラフィックにもなり、One-By-Oneトラフィックにもなる。また、One-By-Oneトラフィックは、１つの波長で伝送可能なので、この波長をAll-By-One波長と称する。
【００１７】
（第１の実施形態：ＷＤＳ１ネットワーク）
図４は、本発明の第１の実施形態に係る光ネットワーク（ＷＤＳ１ネットワーク）を示す一部構成図である（ＷＤＳは、WDM with Distributed Switchingの略）。図４に示す構成は、上述した基本構成の図２に対応するものであり、図１におけるディストリビューションリングＤ又はアクセスリングＡのいずれかに対応している。この点は、以下の実施形態においても同様である。
【００１８】
図４に示すように、主ルータ２０ａ及び複数の一般ルータ２２ａ，２２ａ，・・・，２２ａは、光リング２４（図４では０系の光リングのみを示している）に接続されており、メインネットワークが構成されている。
【００１９】
主ルータ２０ａ及び一般ルータ２２ａは、それぞれ光ＩＦであるＯＴＲ（光トランシーバ）２０１ａ及びレイヤ３スイッチ２０２ａを備えている。主ルータ２０ａのＯＴＲ２０１ａは、メインネットワークに接続されるメイン光インターフェースであり、一般ルータ２２ａのＯＴＲ２０１ａは、メインネットワークに接続される一般光インターフェースである。
【００２０】
また、主ルータ２０ａは、上位光インターフェース２０４を介して上位の光リング（例えば、主ルータ２０ａが図１におけるノードルータ１０の場合に、フィーダリングＦ）に接続されており、上位光インターフェース２０４とＯＴＲ２０１ａとの間に、レイヤ３スイッチ（メインレイヤ３スイッチ）２０２ａが介在されている。各一般ルータ２２ａは、下位光インターフェース２０５を介して下位の光リング（例えば、一般ルータ２２ａが図１におけるエッジルータ１２の場合に、アクセスリングＡ）にそれぞれ接続されている。
【００２１】
主ルータ２０ａ又は一般ルータ２２ａにおけるレイヤ３スイッチ２０２ａの構成を図５に示す。レイヤ３スイッチ２０２ａは、上位ポート２０２１ａ及び下位ポート２０２２ａを備え、更に、ルーティングテーブル２０２３ａ、ＡＲＰ（Address Resolution Protocol）テーブル２０２４ａ及びＭＡＣ（Media Access Control）アドレステーブル２０２５ａを備えている。主ルータに設置されるレイヤ３スイッチの場合、上位ポート２０２１ａは、上位光インターフェース２０４に接続され、下位ポート２０２２ａは、ＯＴＲ（メイン光インターフェース）２０１ａに接続される。一般ルータ２２ａに設置される場合、上位ポート２０２１ａは、ＯＴＲ２０１ａに、下位ポート２０２２ａは、下位光インターフェース２０５に接続される。
【００２２】
ルーティングテーブル２０２３ａは、宛先ネットワークアドレス（Ｄ−ＮＡ）に基づいて、パケットの次の行き先となるアドレス（ネクストホップ）を決定するためのテーブルである。具体的な内容は、ルーティングテーブル２０２３ａが設置されているルータが、ノードルータ１０、エッジルータ１２又はユーザＩＦ１４のいずれであるかによって相違する。ルーティングテーブル２０２３ａの一例を、図６に示す。
【００２３】
ＡＲＰテーブル２０２４ａ及びＭＡＣアドレステーブル２０２５ａには、ルーティングテーブル２０２３ａに基づいて決定される送信先にパケットを送信するための情報が設定される。ＡＲＰテーブル２０２４ａは、ＩＰ（Internet Protocol）アドレスとＭＡＣアドレスとの対応関係を示すテーブルであり、ＭＡＣアドレステーブル２０２５ａは、ＭＡＣアドレスと出力ポートとの対応関係を示すテーブルである。ＡＲＰテーブル２０２４ａ及びＭＡＣアドレステーブル２０２５ａについても、具体的な内容は、それらが設置されたルータがノードルータ１０、エッジルータ１２又はユーザＩＦ１４のいずれであるかによって相違する。ＡＲＰテーブル２０２４ａ及びＭＡＣアドレステーブル２０２５ａの一例を、それぞれ図７及び図８に示す。
【００２４】
本実施形態においては、各ノード（ノードルータ１０、エッジルータ１２又はユーザＩＦ１４）において下位に位置するノードへのルーティング情報を、ルーティングテーブル２０２３ａ、ＡＲＰテーブル２０２４ａ及びＭＡＣアドレステーブル２０２５ａにおいて、管理者自身が予め明示的に設定しており、このルーティング情報に従ってパケットを送信する静的ルーティングを行っている。尚、上記以外のＩＰアドレスについては、ＡＲＰ（Address Resolution Protocol）やアドレス学習機能に基づいて、動的ルーティングが行われる。
【００２５】
このように構成された光ネットワークによれば、上位光リングから主ルータ２０に入力された光信号は、上位光インターフェース２０４において電気信号に変換された後、レイヤ３スイッチ２０２ａにおいてルーティング処理されて、上位光リング又は光リング２４に向けて搬送される。光リング２４に向けられた信号は、ＯＴＲ２０１ａにおいて再び光信号に変換され、光リング２４を一方向に流れる。
【００２６】
一般ルータ２２ａにおいては、通過する光信号がＯＴＲ２０１ａにおいて電気信号に変換され、レイヤ３スイッチ２０２ａにおいて、各パケットのヘッダに付与されている宛先ネットワークアドレス（Ｄ−ＮＡ）が抽出される。Ｄ−ＮＡは、ルーティングテーブル２０２３ａに記載されているネットワークアドレスと比較され、一致するものがあれば、表中の対応するネクストホップとしてのＩＰアドレスを得ることができる。図５の例では、Ｄ−ＮＡ＝ＮＡkの場合である。この後、ＡＲＰテーブル２０２４ａからＩＰアドレスに対応するＭＡＣアドレスを取得し、ＭＡＣアドレステーブル２０２５ａから対応するポートの情報を取得することができる。図５の場合は、ポート２０２２ａがこれに対応する。抽出されたパケットのＤ−ＮＡがルーティングテーブル２０２３ａに記載されているネットワークアドレスと一致しなかった場合は、図６に示すように、デフォルトルートとして指定された宛先のＭＡＣアドレスを取得し、指定されたポートに送出される。このように、３つのテーブル２０２３ａ，２０２４ａ，２０２５ａに記載されたデータから、全てのパケットのルーティングを実行することができる。
【００２７】
このように、送信されたパケットが、対応する下位リングに向けたものであれば当該下位リングに搬送される一方、対応する下位リングに向けたものでなければＯＴＲ２０１ａにおいて再び光信号に変換されて、光リング２４上を隣接する一般ルータ２２ａに向けて送信される。トラフィックの伝送は、光リング２４内の全ての送信先に対して単一の波長（All-By-One波長）を用いて行うことができる。
【００２８】
上記のように、図６に示す情報は管理者が明示的に記述する静的ルーティングである。また、図７及び図８において、区分の欄に静的と記載された項目については管理者が明示的に記述し、上記のようにこの内容に従ってルータ間のパケット転送が可能である。一方、区分の欄に動的と記載された上記以外の項目については、レイヤ３スイッチに実装されている公知の機能であるＡＲＰおよびアドレス学習機能により、自動的にデータが取得される。
【００２９】
本実施形態に係る光ネットワークは、シンプルな構成によりネットワークを容易に構築することができ、ユーザ数が少ない場合におけるOne-By-Oneトラフィック（図３参照）の伝送に好適である。光ファイバによるブロードバンド通信の提供は高コストが問題であり、特にユーザ数が少ない地方では、１ユーザ当たりのコストが高くなる。ＷＤＳ１ネットワークは、複数のユーザが１つの光リングを共有する最も簡単な構成であり、極めて経済性に優れた解を提供することができる。例えば、ＯＴＲに１０００Base-LXを使用すれば、１心の光ファイバリングで１０ユーザに１００Mbpsを、１００ユーザに１０Mbpsの帯域を保証できる。
【００３０】
（第２の実施形態：ＷＣＳネットワーク）
図９は、本発明の第２の実施形態に係る光ネットワーク（ＷＣＳネットワーク）を示す一部構成図であり（ＷＣＳは、WDM with Central Switchingの略）、第１の実施形態と同様に、主ルータ２０ｂ及び複数の一般ルータ２２ｂ，２２ｂ，・・・，２２ｂが、光リング２４に接続されている。主ルータ２０ｂは、上位光インターフェース２０４を介して上位の光リングに接続されており、各一般ルータ２２ｂは、下位光インターフェース２０５を介して下位の光リングにそれぞれ接続されている。
【００３１】
本実施形態における各一般ルータ２２ｂには、それぞれ異なる波長λ1〜λnが割り当てられている。このように、各一般ルータと主ルータとの間で直接リンクを取るように割り振った波長をハブド波長という。ハブド波長λ1〜λnは、例えば、低密度波長分割多重（ＣＷＤＭ）に規定された２０ｎｍ間隔の８波（1470,1490,1510,1530,1550,1570,1590及び1610nm）からそれぞれ異なる波長を選択して設定することができる。
【００３２】
一般ルータ２２ｂは、光ＩＦであるＡＤＭ（Add/Drop Module）２１０ｂ及び波長指定ＯＴＲ２１１ｂを備えている。ＡＤＭ２１０ｂは、一般ルータ２２ｂ毎に個別に設定されたハブド波長λ1〜λnのいずれかの光信号をアド／ドロップするものであり、例えば、波長依存性のある光フィルタを有する既存品を使用することができる。また、波長指定ＯＴＲ２１１ｂは、予め定められた指定波長の光信号と電気信号とを相互変換するＯＴＲであり、それぞれの指定波長を各一般ルータ２２ｂのハブド波長λ1〜λnに一致させている。
【００３３】
また、主ルータ２０ｂは、光ＩＦである信号変換装置２２０ｂと、レイヤ３スイッチ２０２ｂとを備えている。信号変換装置２２０ｂは、各一般ルータ２２ｂのハブド波長λ1〜λnに対応する複数の波長指定ＯＴＲ２２１ｂと、複数の異なる波長の光信号を合波するカプラ２２２ｂと、波長多重光信号を分波するスプリッタ２２３ｂとを備えている。カプラ２２２ｂ及びスプリッタ２２３ｂは、例えば、波長依存性のある光フィルタを有する既存品を使用することができる。
【００３４】
主ルータ２０ｂが備えるレイヤ３スイッチ２０２ｂは、図１０に示すように、上位ポート２０２１ｂ及び下位ポート２０２２ｂを備え、更に、ルーティングテーブル２０２３ｂ、ＡＲＰテーブル２０２４ｂ及びＭＡＣアドレステーブル２０２５ｂを備えている。ルーティングテーブル２０２３ｂ、ＡＲＰテーブル２０２４ｂ及びＭＡＣアドレステーブル２０２５ｂの内容は、それらが設置されたルータがノードルータ１０又はエッジルータ１２のいずれであるかによって相違し、管理者が予め明示的に設定する。ルーティングテーブル２０２３ｂ、ＡＲＰテーブル２０２４ｂ及びＭＡＣアドレステーブル２０２５ｂの一例を、それぞれ図１１、図１２及び図１３に示す。
【００３５】
図１０は、エッジルータに設けられたレイヤ３スイッチ２０２ｂを表している。接続されているアクセスリングにユーザＩＦkがあり、このユーザのネットワークアドレスをＮＡu-IFkとすると、レイヤ３スイッチ２０２ｂは、パケットの宛先がＮＡu-IFkであるか否かを順次判定し、該当すれば、当該波長に対応する下位ポート２０２２ｂに転送する。一方、すべて該当しなければ、上位ポート２０２１ｂへ転送する。ルーティングテーブル２０２３ｂ、ＡＲＰテーブル２０２４ｂ及びＭＡＣアドレステーブル２０２５ｂは、このような判定を行えるように設定する。この詳細は、ＷＤＳ１ネットワークに対し、図６〜図８について記載した内容と同じである。ただし、図９に示したＷＣＳネットワークの場合は、レイヤ３スイッチが主ルータにのみ設置されるので、ユーザＩＦの場合は存在しない。したがって、エッジルータのレイヤ３スイッチの場合、該当するユーザのネットワークアドレスＮＡu-IFkに転送するには、ネクストホップは、ユーザ所有のルータのアドレスあるいは直接ユーザの端末に転送する直接のルーティングとなる。
【００３６】
レイヤ３スイッチ２０２ｂがノードルータに設置されている場合は、図１０において、ＮＡu-IFkをＮＡARkに変更すれば、上記手順がそのまま成立する。ここで、ＮＡARkは、リング上のエッジルータｋに接続されたアクセスリング上における全てのユーザのネットワークアドレスを示す。ＮＡARkに転送する場合、直接当該ユーザ所有のルータをネクストホップとするか、あるいは、当該エッジルータをネクストホップとする。後者の場合は、エッジルータからそのユーザまでの転送を、そのエッジルータにゆだねることになる。このように、本実施形態においても、第１の実施形態と同様、パケットのルーティングが静的ルーティングによって行われる。
【００３７】
このように構成された光ネットワークによれば、上位光リングから主ルータ２０ｂに入力された光信号は、上位光インターフェース２０４において電気信号に変換された後、レイヤ３スイッチ２０２ｂを経て、信号変換装置２２０ｂにおいて波長多重光信号となって、光リング２４に搬送される。すなわち、レイヤ３スイッチ２０２ｂにおいて、宛先となるいずれかの波長指定ＯＴＲ２２１ｂに中継された電気信号は、当該波長指定ＯＴＲ２２１ｂの指定波長λ1〜λnと同一波長の光信号に変換され、他の波長指定ＯＴＲ２２１ｂからの光信号とカプラ２２２ｂにおいて合波される。
【００３８】
光リング２４を一方向に搬送される波長多重光信号が、一般ルータ２２ｂにおけるＡＤＭ２１０ｂに入力されると、波長λ1〜λnのうち指定された波長の光信号が取り込まれて、対応する波長指定ＯＴＲ２１１ｂに入力され、それ以外の波長の光信号は通過する。波長指定ＯＴＲ２１１ｂは、入力された光信号を電気信号に変換して、下位リングあるいは直接ユーザに送信する。
【００３９】
主ルータ２０ｂにおけるパケットの転送は、レイヤ３スイッチ２０２ｂにおけるルーティングテーブル２０２３ｂ、ＡＲＰテーブル２０２４ｂ及びＭＡＣアドレステーブル２０２５ｂに基づいて行われ、当該主ルータ２０ｂを介して下位のネットワークに宛てられたパケット信号のみが光リング２４を搬送される。したがって、他の主ルータ２０ｂに対する下位ネットワークにも、上記と同じ波長のハブド波長λ1〜λnを使用することができるので、光ネットワークの拡充性を高めることができる。
【００４０】
一方、いずれかの一般ルータ２２における波長指定ＯＴＲ２１１ｂに入力された電気信号は、指定波長λ1〜λnの光信号に変換されて、ＡＤＭ２１０ｂを介して光リング２４上に送出される。スプリッタ２２３ｂは、光リング２４から入力された波長多重化信号を複数の指定波長λ1〜λnに分波して、それぞれ対応する波長指定ＯＴＲ２２１ｂに入力する。
【００４１】
本実施形態に係る光ネットワークは、第１の実施形態の構成（図４参照）に対し、僅かな部品の追加でユーザ数の増大に対応することが可能であり、高い拡張性を有している。すなわち、第１の実施形態における光リングはそのままで、光部品やＯＴＲを追加するだけで帯域を大幅に増加させることができる。例えば、８波長を採用すれば、第１の実施形態の構成に比べて８倍の帯域を保証することができる。
【００４２】
本実施形態の構成は、主ルータ２０ｂと一般ルータ２２ｂとの間で直接通信を行うことができるハブド波長（指定波長λ1〜λn）を使用するので、ハブドトラフィック（図３参照）を最短で伝送可能である。尚、all-to-allトラフィックあるいはOne-By-Oneトラフィックは、主ルータ２０ｂ経由で行うことができる。
【００４３】
（第３の実施形態：ＷＤＳ２ネットワーク）
図１４は、本発明の第３の実施形態に係る光ネットワーク（ＷＤＳ２ネットワーク）を示す一部構成図であり、第１の実施形態と同様に、主ルータ２０ｃ及び複数の一般ルータ２２ｃ，２２ｃ，・・・，２２ｃが、光リング２４に接続されている。主ルータ２０ｃは、上位光インターフェース２０４を介して上位の光リングに接続されており、各一般ルータ２２ｃは、下位光インターフェース２０５を介して下位の光リングにそれぞれ接続されている。本実施形態における各一般ルータ２２ｃには、第２の実施形態と同様、それぞれ異なる波長λ1〜λnが割り当てられている。
【００４４】
一般ルータ２２ｃは、光ＩＦであるＡＤＭ（Add/Drop Module）２１０ｃ、波長指定ＯＴＲ２１１ｃ及びレイヤ３スイッチ２０２ｃを備えている。ＡＤＭ２１０ｃは、複数波長をアド／ドロップするものである。例えば、各一般ルータ２２ｃ間で同一に設定されたAll-By-One波長λ0の光信号、及び、一般ルータ２２ｃ毎に個別に設定されたハブド波長λ1〜λnの光信号をアド／ドロップするものであり、例えば、第２の実施形態に示す８波からそれぞれ異なる波長を選択して設定することができる。また、波長指定ＯＴＲ２１１ｃは、予め定められた指定波長の光信号と電気信号とを相互変換するＯＴＲであり、１つの一般ルータ２２ｃに対して、All-By-One波長λ0と同じ指定波長を有する波長指定ＯＴＲ２１１ｃと、対応するハブド波長λ1〜λnと同じ指定波長を有する波長指定ＯＴＲ２１１ｃとが設けられている。
【００４５】
また、主ルータ２０ｃは、光ＩＦである信号変換装置２２０ｃ及びレイヤ３スイッチ２０２ｃを備えている。信号変換装置２２０ｃは、各一般ルータ２２ｃでアド／ドロップされている全ての波長、例えば、All-By-One波長λ0及びハブド波長λ1〜λnに対応する複数の波長指定ＯＴＲ２２１ｃと、複数の異なる波長の光信号を合波するカプラ２２２ｃと、波長多重光信号を分波するスプリッタ２２３ｃとを備えている。
【００４６】
レイヤ３スイッチ２０２ｃの構成を図１５及び図１６に示す。図１５は、光リングがアクセスリングであり、一般ルータが図１に示すユーザＩＦ１４に相当する場合において、ユーザＩＦ１４に設けられたレイヤ３スイッチ２０２ｃの構成図である。また、図１６は、図１に示すエッジルータ１２に設けられたレイヤ３スイッチ２０２ｃの構成図である。図１５及び図１６に示すように、レイヤ３スイッチ２０２ｃは、上位ポート２０２１ｃ及び下位ポート２０２２ｃを備え、更に、ルーティングテーブル２０２３ｃ、ＡＲＰテーブル２０２４ｃ及びＭＡＣアドレステーブル２０２５ｃを備えている。
【００４７】
ルーティングテーブル２０２３ｃ、ＡＲＰテーブル２０２４ｃ及びＭＡＣアドレステーブル２０２５ｃの内容は、第２の実施形態と同様であり、管理者などが予め明示的に設定する。ルーティングテーブル２０２３ｃ、ＡＲＰテーブル２０２４ｃ及びＭＡＣアドレステーブル２０２５ｃの一例を、それぞれ図１７、図１８及び図１９に示す。図１７に示すルーティングテーブル２０２３ｃにおいて、「フローに従う」と記載されている箇所は、図２０に示すフローチャートに従って決定される。
【００４８】
図１５は、ユーザＩＦkのレイヤ３スイッチで、当該ユーザのネットワークアドレスＮＡk宛のパケットがどうかを判断し、ＮＡk宛であれば下位に接続されているユーザ宛に下位ポート２０２２ｃを経由して転送する。ＮＡk宛でなければ接続されているアクセスリング２４上における他のユーザのネットワークアドレスＮＡAR宛であるかどうかを判断する。ＮＡAR宛であればall-by-One波長λ0に転送する。ＮＡAR宛でなければリング上のユーザではないのでハブド波長λkに転送する。
【００４９】
図１６は、エッジルータにおけるレイヤ３スイッチの構成例である。前の例と同様に、受信したパケットの宛先ネットワークアドレスＤ−ＮＡが下位のアクセスリングに接続されているユーザのネットワークアドレスＮＡu-IFkと一致すれば、当該ポートに転送する。各ユーザＩＦに１つずつハブド波長があるため、この波長により転送が可能である。どのＮＡu-IFkとも一致しない場合、上位のディストリビューションリングに接続されているユーザのアドレスＮＡDRと一致すれば、上位のλaboへ転送する。一致しなければ、λkへ転送する。この例では、下位のアクセスリングにall-by-One波長λ0が存在する。アクセスリング内でのトラフィック用として使用されれば、エッジルータでの転送は不要になる。この場合は、エッジルータで光／電気変換を行わず、光信号のままアクセスリング２４へ転送することも可能であり、図１６はその状態を示す。これに対応するネットワークは、図２２のようになる。
【００５０】
この実施例においても、光リングはそのままで光部品やＯＴＲを追加変更するだけで帯域を増加させることができる。すなわち、ユーザ数が少ない地域において、当初は必要なサービスのみＷＤＳ１ネットワークにより提供している場合でも、光リングを変更することなく増加したユーザを収容することが可能であり、拡張性に優れたネットワークである。
【００５１】
このように構成された光ネットワークによれば、パケットに対して２種類の波長を設定し、一方の波長をall-by-One波長λ0に、他方の波長をハブド波長λ1〜λnに割り振ることで、all-by-One波長とハブド波長とを１つの光リングに多重化することができ、上述した第１の実施形態及び第２の実施形態に係るパケット伝送を、同一の構成で実現することができる。本実施形態に係る光ネットワークによれば、例えば、図３に示す種々のトラフィックにおいて、特定のトラフィック量が大きいことが予め判明している場合に、予め波長を割り振ることが容易である。
【００５２】
本実施形態においては、一般ルータ２２ｃにおいてアド／ドロップする波長を、All-By-One波長λ0及び対応するいずれかのハブド波長λ1〜λnの２種類としているが、All-By-One波長λ0を設定せずに、一般ルータ２２ｃ毎に固有のハブド波長λ1〜λnを２種類設定してもよい。また、必ずしも２波長に限定されるものではなく、３つ以上の波長を一般ルータ２２ｃにおいて挿抜するようにしてもよい。
【００５３】
２波長以上の複数波長に対し静的ルーティングを定める方法を、図２０に示すフローに従って説明する。まず、リング内の波長種別としてハブド波長を入れ、All-to-All波長をλata、All-to-All波長をλaboと表す。また、λata、あるいはλaboのうち特定のノードへ直接リンクする波長をλpと表す。図２０のフローに従い、管理者が設定すべき全ユーザに対し、以下のように明示的な静的ルーティングを記述する。まず、上位リング内のトラフィックで特定のルータに接続されているユーザへの転送先を記述する場合、このルータに直接リンクするλpが存在すれば、波長λpのＯＴＲが接続されているポートへフォワーディングするよう、ルーティングテーブルにネクストホップ（この場合、特定のルータのレイヤ３スイッチ）、ＡＲＰテーブルにＩＰアドレスとＭＡＣアドレス（この場合、ネクストホップのＩＰアドレスとＭＡＣアドレス）、および、ＭＡＣアドレステーブルにポート（この場合、波長λpのＯＴＲが接続されているポート）を記述する。λpが存在しなければ、λataかλaboのどちらかの波長ポートへフォワーディングするよう記述する。この場合、他のルータを経由することになるので、経由するルータ数の少ない方を選定する。
【００５４】
λataもλaboも存在しなければ、λhが存在するはずであり、このポートへフォワーディングする。同様に、下位のリング内のトラフィックについても、波長種別に添字１をつけて表すことにすれば、図２０のフローに従って定められる。下位リング内でもλp1が存在すれば、まずここにフォワーディングするよう記述する。λp1がなければλata1あるいはλabo1が存在するので、経由するルータが少ない方を選定する。次に、リング外へのトラフィックでネクストホップが明らかな場合である。これは、上位のルータを経由してリング外へ転送されるパケットである。この場合、上位のルータへのλhが存在すればこれを最速の転送先として選定する。なければ、λataかλaboのどちらか経由するルータ数の少ない方を選定する。最後に残るものは、管理者が把握しているアドレス以外のものである。これは、外部へのトラフィックであるため、上位の主ルータへ全て転送する。テーブルでは、公知のデフォルトルータとして記述すれば可能である。
【００５５】
このように、複数波長からフローに従って適切な波長を選定すれば、図１７に示す内容が一般的に完成する。
【００５６】
一方、ユーザ数が大幅に増加した場合、静的ルーティングの設定は管理者の負担増となる。これには、動的ルーティングが公知の技術として知られている。代表的なものとして、例えば、ＯＳＰＦ(Open Shortest Path First)を用いることができる。
【００５７】
但し、ＯＳＰＦを動作させるには、定まった要求条件を満たす必要がある。すなわち、バックボーンエリアという特別のエリアを定義し、ルーティング対象のルータが全てバックボーンエリアに属するように設定する必要がある。ＷＤＭを用いた従来の光ネットワークでは、この条件に合う構成方法が見出されていなかった。図１４に示す本実施形態の構成によれば、主ルータ２０ｃを指名ルータとし、ハブド波長で定義され各一般ルータ２２ｃと直接通信するリンクからなるエリアをバックボーンエリアとすれば、ＯＳＰＦを適用することができる。ＯＳＰＦの適用は、図１を参照して、アクセスリングＡだけでなく、ディストリビューションリングＤに対して複数のアクセスリングＡを接続した形態でも可能である。具体的な適用方法を図２１に示す。
【００５８】
（第４の実施形態：ＷＤＳ３ネットワーク）
図２３は、本発明の第４の実施形態に係る光ネットワーク（ＷＤＳ３ネットワーク）を示す一部構成図であり、第１の実施形態と同様に、主ルータ２０ｄ及び複数の一般ルータ２２ｄ，２２ｄ，・・・，２２ｄが、光リング２４に接続されている。主ルータ２０ｄは、上位光インターフェース２０４を介して上位の光リングに接続されており、各一般ルータ２２ｄは、下位光インターフェース２０５を介して下位の光リングにそれぞれ接続されている。本実施形態における各一般ルータ２２ｄには、第２の実施形態と同様、それぞれ異なる波長λ1〜λnが割り当てられている。
【００５９】
一般ルータ２２ｄは、光ＩＦである信号変換装置２２０ｄ及びレイヤ３スイッチ２０２ｄを備えている。信号変換装置２２０ｄは、割り当てられたハブド波長λ1〜λnに対応する複数の波長指定ＯＴＲ２２１ｄと、複数の異なる波長の光信号を合波するカプラ２２２ｄと、波長多重光信号を分波するスプリッタ２２３ｄとを備えている。
【００６０】
また、主ルータ２０ｄは、一般ルータ２２ｄと同様に、信号変換装置２２０ｄ及びレイヤ３スイッチ２０２ｄを備えている。主ルータ２０ｄの構成については、上述した第３の実施形態と同様である。
【００６１】
このように構成された光ネットワークによれば、第３の実施形態における主ルータ２０ｃにおいて行われる指定波長λ1〜λnの分波及び合波が、各一般ルータ２２ｄにおいても行われるため、主ルータ２０ｃ及び各一般ルータ２２ｄにおけるルータ間の通信に多くの波長を割り当てることができ、All-to-All伝送（図３参照）に好適である。
【００６２】
本実施形態においても、第３の実施形態と同様に、ルーティングを静的に行うことができる。その他、第３の実施形態で示した変形例を適用することができる。
【００６３】
（第５の実施形態：２重光ネットワーク）
第１の実施形態から第４の実施形態においては、図２に示す２重の光リング２４，２６のうち、一方の０系光リング２４の接続状態について説明したが、他方の１系光リング２６についても、上記各実施形態と同様に構成することができる。この場合、二重の光リング２４，２６をいずれも同一の構成にしてもよく、或いは、異なる構成にしてもよい。
【００６４】
例えば、図２４に示すように、二重の光リング２４，２６のいずれも、図４に示す第１の実施形態に係る光ネットワーク（ＷＤＳ１ネットワーク）と同様に構成し、一方をサービスリングとし、他方をコントロールリングとして使用することができる。図２４において、図４に示す構成と同様の部分には同一の符号を付している。
【００６５】
また、図２５に示すように、０系の光リング２４を図１４に示す第３の実施形態に係る光ネットワーク（ＷＤＳ２ネットワーク）と同様に構成し、１系の光リング２６を図４に示す第１の実施形態に係る光ネットワーク（ＷＤＳ１ネットワーク）と同様に構成することで、１系の光リング２６をバックアップ用として使用することができる。図２５において、図４及び図１４に示す構成と同様の部分に同一の符号を付して、説明を省略する。
【００６６】
同様に、第４の実施形態に係る光ネットワーク（ＷＤＳ３ネットワーク）を、第１の実施形態に係る光ネットワーク（ＷＤＳ１ネットワーク）でバックアップする構成（図３４）、第４の実施形態に係る光ネットワーク（ＷＤＳ３ネットワーク）を、第３の実施形態に係る光ネットワーク（ＷＤＳ２ネットワーク）でバックアップする構成（図３５）、第４の実施形態に係る光ネットワーク（ＷＤＳ３ネットワーク）を、第４の実施形態に係る光ネットワーク（ＷＤＳ３ネットワーク）でバックアップする構成（図３６）なども可能である。
【００６７】
（第６の実施形態：制御装置による光ネットワークの通信品質劣化の防止）
ＩＰネットワークは、コネクションレス型通信であり、通信品質が劣化する場合がある。これは、特定のルータにトラフィックが集中すると伝送遅延が生じたり、最悪の場合はパケットの破棄が生じて通信が不能になる等のおそれを本質的に有している。このため、何らかの対策が必要になるが、従来のように、ＯＳＰＦにより複数経路を指定してトラフィックを分散させたり、０系ルートの障害発生時に１系ルートに迂回させるなどの動的ルーティングを使用する手法では、その効果が限定的なものであった。
【００６８】
上記各実施形態に示す本発明の光ネットワークでは、特にユーザ数の少ない場合は経済性を優先した静的ルーティングをとることや、動的／静的ルーティングの混在など、最適化により多様な構成になる。本実施形態においては、このような多様な構成に適用できる妥当な解を見出すため、１つの光リングに割り当てられた制御装置の構成について説明する。この制御装置によれば、ネットワークの状態を把握して通信品質劣化の防止を図ることができ、大容量の光ＩＰネットワークでありながら品質の優れた解を提供する大きな効果を有する。
【００６９】
本発明の一実施形態に係る制御装置は、図２５に示す光ネットワークの主ルータ２０に接続されたコントローラ３０である。尚、この制御装置は、一般ルータ２２に接続することも可能である。
【００７０】
図２５に示す光ネットワークは、番号０が付与された主ルータ２０ｃと、それぞれに番号１〜ｎが付与された一般ルータ２２ｃとが、０系リング２４により接続されてＷＤＳ２ネットワークが構成されている。また、主ルータ２０ａ及び一般ルータ２２ａは、１系リング２６により接続されてＷＤＳ１ネットワークが構成されている。
【００７１】
０系リング２４においては、All-By-One波長λ0、及び、各一般ルータ２２ｃに割り当てられたハブド波長λ1〜λnの２波長が、一般ルータ２２ｃに伝送される。一方、１系リング２６では、共通のAll-By-One波長λ0が伝送される。各ルータ２０，２２の０系と１系のレイヤ３スイッチ２０２ａ，２０２ｃは、互いに電気的に接続されている。本実施形態の制御装置は、このようなネットワークの状態とリンクの状態を表現するため、ＷＤＭテーブル、及び、ＰＢ−ＬＬＭ（ポートベース・ロジカルリンク行列：Port-Based Logical Link Matrix）格納部を備えている。
【００７２】
ＷＤＭテーブルは、光リング２４，２６中を伝搬する光の波長とレイヤ３スイッチ２０２ｃ，２０２ａのポートとの対応を表すもので、ＰＢ−ＬＬＭは、レイヤ３スイッチ２０２ｃ，２０２ａのポート間のリンクとそれに使われる光の波長を指定するものである。
【００７３】
図２５に示す光ネットワークにおけるＷＤＭテーブルの一例を図２６に示す。主ルータから接続順に、一般ルータ１，２，・・・，ｎと続き、最後に主ルータに戻るように表された各ルータに対し、各波長λ0〜λnがレイヤ３スイッチ２０２ｃ，２０２ａのポートに接続されていれば、その番号が指定される。一方、接続されていなければ０が指定される。図２６に示す例では、All-By-One波長λ0は、全ルータ２０ｃ，２２ｃで０系のレイヤ３スイッチ２０２ｃの１番ポートに接続されている。また、波長λ1は、主ルータ２０ｃのポート２から出て１番の一般ルータ２２ｃのポート２に接続されており、２番〜ｎ番の一般ルータ２２ｃは通過して、主ルータ２０ｃのポートに戻る。すなわち、波長λ1は、主ルータ２０ｃと１番の一般ルータ２２ｃとの間におけるハブド波長を指定している。同様に、λ2，・・・，λnも、対応する２番〜ｎ番の一般ルータ２２ｃとの間におけるハブド波長を指定している。また、０系光リング２４の波長λ1〜λnは、ＯＳＰＦにより動的ルーティングされるリンクに使用され、λ0は静的ルーティングされるリンクに使用される。１系の光リングでは、波長λ0がall-by-One波長として指定されている。
図２７は、上述したＰＢ−ＬＬＭの一例を示す。図２７に示すように、ＰＢ−ＬＬＭは、ルータの数をＭ（＝ｎ＋１）とすれば、Ｍ×Ｍの正方行列で表すことができ、その要素は２種類のサブ行列LiiとLij (i≠j)からなる。対角要素のLiiをスイッチサブ行列(SW-SM: Switch Sub Matrix)と称し、非対角要素のLijをハーフネクストホップサブ行列(HNH-SM: Half Next-Hop Sub Matrix)と称する。Liiは、ルータｉにおけるレイヤ３スイッチ自身のポート間の転送状態を表し、Lijは、ルータｉのレイヤ３スイッチからルータｊのレイヤ３スイッチへの転送状態を表す。以下の説明では、各ルータのレイヤ３スイッチは同じポート数ｐであると仮定し、SW-SM及びHNH-SMを、ｐ×ｐの正方行列で表す。尚、ポート数が異なる場合は最大のポート数をｐとすれば、以下の説明はそのまま成立する。
図２５に示す光ネットワークの主ルータ２０について、SW-SMの一例を図２８に示す。図２８において、対角要素は同一ポートを意味するが、同一ポートへの転送は存在しないので、SW-SMの対角要素は常に０である。また、このネットワークでは、０系と１系の２つのレイヤ３スイッチ２０２ｃ，２０２ａがあるが、このポートに通し番号をつけている。
０系のレイヤ３スイッチ２０２ｃは、ｎ＋２個のポートがあり、λ0，λ1，・・・，λnのＯＴＲを接続するｎ＋１個のポート、及び、１系のレイヤ３スイッチ２０２ａと接続する１個のポートを有する。図２８では、この部分を破線で示している。また、１系のレイヤ３スイッチ２０２ａは、０系のレイヤ３スイッチ２０２ｃと接続する１番のポートと、λ0のＯＴＲを接続する２番目のポートを有する。すなわち、全ポートは、ｎ＋４個になる。各要素の値は、転送ありの場合１であり、なしの場合０である。図２５に示す構成においては、０系のレイヤ３スイッチ２０２ｃと１系のレイヤ３スイッチ２０２ａとのポート間接続は、０系レイヤ３スイッチ２０２ｃのｎ＋２番のポートと、１系のレイヤ３スイッチ２０２ａの１番（全体のｎ＋３番）のポートとが接続されるだけであるから、送受に対応する２つの要素が１となり、他は全て０である。
【００７４】
同じネットワークに対し、ＨＮＨ−ＳＭの一例を図２９に示す。この例は、主ルータ２０（０番ルータ）から１番の一般ルータ２２への転送を表すＬ01と、同じく主ルータ２０（０番ルータ）から２番の一般ルータ２２への転送を表すＬ02、及び、１番の一般ルータ２２から２番の一般ルータ２２、２番の一般ルータ２２から３番の一般ルータ２２への転送をそれぞれ表すＬ12とＬ23の構成を示している。ＨＮＨ−ＳＭは、光のリンクの有無を表すもので、リンクがある場合はその光の波長を表す数字を入力する一方、リンクがない場合は０を入力する。例えば、Ｌ01の（１１）要素は１３１となっているが、これは、図２６のＷＤＭテーブルに従って、主ルータ２０（０番ルータ）の１番ポートから１番目の一般ルータ２２の１番ポートへλ0の波長のリンクがあり、この波長λ0が１３１０ｎｍであることを示している。このように、各要素の数字は、実際の波長の１／１０で表示されており、例えば、λ0：１３１０ｎｍ→１３１、λ1：１４７０ｎｍ→１４７、λ2：１４９０ｎｍ→１４９、・・・のように表される。同様に、Ｌ01の（２２）要素は１４７となっているが、これは、主ルータ２０（０番ルータ）の２番ポートと１番目の一般ルータ２２の２番ポートが波長１４７０ｎｍで接続されていることを表している。また、Ｌ01の（ｎ＋４，ｎ＋４）要素は１３１であるが、これは、主ルータ２０（０番ルータ）及び１番目の一般ルータ２２における各１系レイヤ３スイッチの２番ポートが波長１３１０ｎｍで接続されていることを表している。この要素は、制御用に使用される。
【００７５】
主ルータ２０（０番ルータ）から２番の一般ルータ２２へのリンクを表すＬ02についても同様であり、主ルータ２０（０番ルータ）の３番ポートから２番目の一般ルータ２２の２番ポートへ波長１４９０ｎｍにより接続され、１系レイヤ３スイッチ間が１３１０ｎｍの波長でリンクされていることを示している。
また、１番のルータ２２から２番の一般ルータ２２へのリンクは、Ｌ12によって表され、それぞれの１番ポート間と制御用ポート間で１３１０ｎｍの波長によりリンクがあることを示している。２番のルータ２２から３番の一般ルータ２２へのリンクも同様である。尚、このＨＮＨ−ＳＭは、Lij (i≠j)でｉ→ｊへのリンクを、Lji でｊ→ｉへのリンクを表しているが、信号は光リング中を一方向に転送されることから、一般にLij ≠Ljiである。
【００７６】
本実施形態の制御装置は、上述したＷＤＭテーブル及びＰＢ−ＬＬＭ格納部を備えることにより、光ネットワークにおける通信品質を高めることができる。この制御装置は、例えば、図２５に示すコントローラ３０として、主ルータ２０のレイヤ３スイッチ２０２ａ，２０２ｃに接続することができ、以下に示す制御プログラムを有することにより、ネットワーク全体を制御することができる。コントローラ３０から出力される制御信号は、光リング２４あるいは２６を経由し、光リング上の全レイヤ３スイッチ２０２ｃ、２０２ａを制御する。以下、図２５に示す光ネットワークの構成に基づいて説明する。
【００７７】
まず、この制御装置の機能を実行させる一般的なフローを図３０に示す。図２５のネットワ−クを構築する場合、０系リングを伝送させる波長λ1〜λn
からなるリンクをＯＳＰＦによる動的ルーティング（図２１参照）により設定すると共に、波長λ0からなるリンクを静的ルーティング（図６〜図８参照）により設定する。また、１系リング上の波長λ0についても、同様に静的ルーティングにより設定する。これにＷＤＭテーブルを加えて、初期設定として制御装置に入力する。制御装置は、設定値の入力後、この値をもとに各レイヤ３スイッチに書き込む情報を自動生成する。制御装置は、自動生成された値を各レイヤ３スイッチのファイルに書き込み、ルーティングテーブル他、必要な情報を設定する。次に、制御装置は、各レイヤ３スイッチのルーティング情報を収集し、これを基に、ＰＢ−ＬＬＭを自動生成する。ＰＢ−ＬＬＭにはリンクの有無の情報と、リンク有りの場合は波長の値が必要である。前者はルーティングテーブルの情報そのものであり、後者はポートのＩＤとして前述した波長に対応する整数を付与しておくことで可能である。これを生成すると、入力したＷＤＭテーブルと合わせ、制御装置は全てのネットワーク情報を把握したことになる。このように、本実施形態の制御装置は、上記制御プログラムに基づいて、各レイヤ３スイッチのポート間における指定波長によるリンク状態を表すポートベースロジカルリンク行列情報を自動生成するロジカルリンク情報生成部を備えている。
【００７８】
本実施形態に係る制御装置を有効に機能させるため、図２５に示す光ネットワークの構成において、一般ルータ２２が備えるＡＤＭ２１０ｃとして、図３１に示す波長可変ＡＤＭを適用することが好ましい。この波長可変ＡＤＭは、特定の波長λｘ（ｘ＝１，２，・・・，ｎ）のみをアド／ドロップする複数の単波長ＡＤＭ５１と、波長の入出力が行われるＩＮ／ＯＵＴ部５２との間に、スライドフェルール５３をスライド可能に挿入した構成となっている。スライドフェルール５３は、各単波長ＡＤＭ５１の入出力幅と同じ間隔で光導波部が並んでいる光透過部５３１と、全反射フィルタを含む光反射部５３２とを内部に備えている。典型例として、アド／ドロップする波長がｎ波であり、対応する単波長ＡＤＭ５１をｎ個並べた場合、スライドフェルール５３はｎ個の光透過部５３１とｎ個の光反射部５３２を含む。図３１に示す状態では、光透過部５３１が１個だけ外れた位置にあるため、アド／ドロップする波長はλ1，λ2，・・・，λn-1で、λnだけ反射される。このため、結果的にλnは、この波長可変ＡＤＭを通過することになる。
【００７９】
このようにスライドフェルール５３をスライドさせることで、波長可変ＡＤＭにおいてアド／ドロップする波長及び通過する波長を可変にすることができる。また、光透過部５３１を全部挿入すると全波長をアド／ドロップすることができ、これはカプラ又はスプリッタと等価である。すなわち、ＷＤＳ３ネットワーク（図２３参照）の光部品とすることができる。一方、光反射部５３２を全て挿入すると全波長は通過し、アド／ドロップ波長はなくなる。この場合は、ユーザがまだ存在しない状態で、後に新規ユーザが発生した場合、光透過部を１つ変えるようにスライドさせると、λ1をアド／ドロップすることができる。
【００８０】
この波長可変ＡＤＭは、手動でスライドさせることもできる。また、図示していないが、アクチュエータにより与えた信号によって固定長だけスライドさせれば、遠隔地からでも自動的に波長を増減あるいは新規追加することができる。図３１では波長の順を、下からλ1，λ2，・・・，λnとしたが、これをサイクリックにしたもの（すなわち、λ2，λ3，・・・，λn，λ1あるいはλ3，λ4，・・・，λn，λ1，λ2など）を複数準備しておき、異なるルータに配置すれば増減させる波長を変化させることができる。
【００８１】
本発明では、図３０に示すフローにおいて、ＰＢ−ＬＬＭの自動生成後に、１系のリングを経由してレイヤ３スイッチに信号を送出し、これに接続されているアクチュエータを動作させて、ＡＤＭ２１０ｃの挿抜波長を自動設定する。この後、制御装置は、レイヤ３スイッチの各ポートのトラフィック量を自動で定期的にモニタし、総トラフィック量が基準量を超過するか否かを判定する。超過した場合、超過トラフィックが１系リング（コントロールリング）２６の収容可能トラフィックを超過しなければ１系リング（コントロールリング）２６へ迂回させる。超過すれば当該ＡＤＭに新規波長を追加するようＷＤＭテーブルを書き換え、再度、レイヤ３スイッチ２０２ｃ、２０２ａの設定と、ＡＤＭ２１０ｃの挿抜波長を自動設定するフローに入る。
【００８２】
以上のように、トラフィック集中に対応でき、通信品質の劣化を防ぐことができる。ここで、トラフィックのモニターは、レイヤ３スイッチに備わっている公知の技術を用いることができる。また、ユーザの追加が発生した場合、前述したように、波長を追加することで帯域を追加することができる。追加する波長の情報を追加すれば、図３０に示すフローと同じフローで実行できる。
【００８３】
（第７の実施形態：制御装置による光ネットワークの障害復旧）
上記第６の実施形態に示す制御装置は、ネットワークに障害が発生した場合、これを自動的に回避する復旧機能を持たせることもできる。ＩＰネットワークでは、通常ＯＳＰＦなど動的ルーティングプロトコルによって復旧させる技術が公知であるが、上記各実施形態における光ネットワークでは、静的ルーティングを使用する場合もあるため、上述した公知技術では対応できない。本発明では、制御装置が、ＷＤＭテーブルとＰＢ−ＬＬＭによってネットワークの状態を把握しているため、自動復旧が可能である。本実施形態の制御装置は、図２５に示す光ネットワークに配置されたコントローラ３０であり、０系の光リング２４を復旧させる場合について以下説明する。
【００８４】
第６の実施形態において説明したように、静的ルーティング情報は、図３０に示すフローに従い、各レイヤ３スイッチに書き込まれ、ルーティングが行われている。障害発生により別ルートに切り替える場合、制御装置がレイヤ３スイッチのルーティングテーブルを書き換える。復旧方法の概要を図３２に示す。
【００８５】
障害の検出は、各レイヤ３スイッチで動作しているＭＩＢ（Management Information Base）の情報を利用する。ＭＩＢの情報は、ＳＮＭＰ（Simple Network Management Protocol）により取得することができる。制御装置は、復旧プログラムを有し、ＳＮＭＰマネージャの機能を実装してある。各レイヤ３スイッチのＳＮＭＰエージェントはマネージャからの指令によりＭＩＢのデータを制御装置に返す。また、レイヤ３スイッチの書き換えは、制御装置からテルネットにより直接ルーティングテーブルを書き換える。
【００８６】
制御装置が行う復旧フローを図３３に示す。図３３に示すように、ＰＢ−ＬＬＭは、最初に自動的に生成されているので、制御装置は、これを初期値（＝ＬＭ0）として保持する。ついで、制御装置は、ＰＢ−ＬＬＭの情報をもとに各レイヤ３スイッチのポートの状況をＳＮＭＰエージェント経由で収集する。これを行うため、公知のＭＩＢのifOpenStatusの値を使用することとし、リンクのupとdownに対し状態値を得ることができる。全てのポートに対し状態値を取得した後、up状態のポートに光の波長ＩＤ値を対応させ、downを０としてＰＢ−ＬＬＭを更新する。更新したＰＢ−ＬＬＭをＬＭ1とし、初期値のＬＭ0との引き算を行うことで判定行列Judgeを求める。初期に設定されたリンクに対応するポートが全てupならば２つの行列は同一であり、Judgeはゼロ行列になる。これは障害発生がない場合であり、この後一定間隔毎にポートのモニタを続ける。障害発生によりdownとなったポートが生じた場合、Judgeの当該ポートに対応する要素に負の値が入る。この要素の番号で障害箇所を抽出できる。障害発生箇所の０系リンクを１系リンクに切り替えるよう該当するレイヤ３スイッチのルーティングテーブルを書き換えることで、迂回ルートを確保する。
【００８７】
また、同制御装置は、モニター情報と制御対象を変えることにより、以下に示す機能を付加し、伝送品質の向上を図る大きな効果を有する。即ち、制御装置は、0系のリングを伝送されるパケットをモニターし、OSI第4層のプロトコルとしてUDP (User Datagram Protocol)を使用しているパケットを1系に迂回させ、サービス種別対応の品質制御機能を有する。
【００８８】
制御装置は、0系のリングを伝送されるパケットをモニターし、ポート番号を抽出して特定のアプリケーションを使用しているパケットを選別して1系に迂回させ、アプリケーション種別対応の品質制御機能を有する。
【００８９】
制御装置は、0系のリングを伝送されるパケットをモニターし、特定宛先アドレスへのパケットが基準量を超えた場合、当該パケットを遮断して0系のネットワークへの転送を停止するDOS攻撃を防止する。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明に係る光ネットワークの基本構成を説明するための概略図。
【図２】図１に示す光ネットワークの一部構成図。
【図３】トラフィック分類を説明するための図。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る光ネットワーク（ＷＤＳ１ネットワーク）を示す一部構成図。
【図５】主ルータ又は一般ルータにおけるレイヤ３スイッチの構成図。
【図６】ルーティングテーブルの一例を示す図。
【図７】ＡＲＰテーブルの一例を示す図。
【図８】ＭＡＣアドレステーブルの一例を示す図。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る光ネットワーク（ＷＣＳネットワーク）を示す一部構成図。
【図１０】主ルータが備えるレイヤ３スイッチの構成図。
【図１１】ルーティングテーブルの一例を示す図。
【図１２】ＡＲＰテーブルの一例を示す図。
【図１３】ＭＡＣアドレステーブルの一例を示す図。
【図１４】本発明の第３の実施形態に係る光ネットワーク（ＷＤＳ２ネットワーク）を示す一部構成図。
【図１５】ユーザＩＦに設けられたレイヤ３スイッチの構成図。
【図１６】エッジルータに設けられたレイヤ３スイッチの構成図。
【図１７】ルーティングテーブルの一例を示す図。
【図１８】ＡＲＰテーブルの一例を示す図。
【図１９】ＭＡＣアドレステーブルの一例を示す図。
【図２０】ルーティングテーブルにおける処理を説明するためのフローチャート。
【図２１】動的ルーティングを説明するためのフローチャート。
【図２２】図１４に示す光ネットワークの変形例を示す構成図。
【図２３】本発明の第４の実施形態に係る光ネットワーク（ＷＤＳ３ネットワーク）を示す一部構成図。
【図２４】本発明の第５の実施形態に係る光ネットワーク（バックアップネットワーク）を示す一部構成図。
【図２５】図２４に示す光ネットワークの変形例を示す構成図。
【図２６】図２５に示す光ネットワークにおけるＷＤＭテーブルの一例を示す図。
【図２７】図２５に示す光ネットワークにおけるＰＢ−ＬＬＭの一例を示す図。
【図２８】図２５に示す光ネットワークにおけるSW-SMの一例を示す図。
【図２９】図２５に示す光ネットワークにおけるHNH-SMの一例を示す図。
【図３０】本発明の第６の実施形態に係る光ネットワークにおける制御装置の機能を説明するためのフロー図。
【図３１】波長可変ＡＤＭの概略構成図。
【図３２】障害復旧方法の概要を説明するためのフロー図。
【図３３】制御装置が行う復旧フロー図。
【図３４】図２４に示す光ネットワークの変形例を示す構成図。
【図３５】図２４に示す光ネットワークの変形例を示す構成図。
【図３６】図２４に示す光ネットワークの変形例を示す構成図。
【図３７】従来の光ネットワークの概略構成図。
【符号の説明】
【００９１】
１０  ノードルータ
１２  エッジルータ
１４  ユーザＩＦ
２０  主ルータ
２２  一般ルータ
２４，２６  光リング
２０１  ＯＴＲ
２０２  レイヤ３スイッチ
２０４  上位光インターフェース
２０５  下位光インターフェース
【図１】
2005323185.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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