(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノード装置を伝送路を介して相互に接続することによって構成され、該複数のノード装置による交換接続によって得られるルートを選択して回線を設定するネットワークにおいて、
複数の回線のそれぞれについて、当該回線が断となった場合の影響の大きさに応じて重要度を決定し、当該重要度が高い程大きい値をとるパラメータをあらかじめ付与し、
前記ノード装置または伝送路の少なくともいずれかに障害が発生した場合に、
当該障害が発生した個所を含まないルートを用いて設定できる複数の回線パターンのそれぞれについて、当該回線パターンに含まれる各回線の前記パラメータの総和を求め、
前記複数の回線パターンそれぞれの前記パラメータの総和を比較し、前記パラメータの総和が最も大きな値となる回線パターンを選択し、
当該選択された回線パターンに含まれる回線を設定することを特徴とする回線救済方法。
【請求項２】
前記複数のノード装置による交換接続が光スイッチによって行なわれることを特徴とする請求項１に記載の回線救済方法。
【請求項３】
前記複数のノード装置の伝送路を介しての相互接続が波長多重を経て行なわれることを特徴とする請求項１に記載の回線救済方法。
【請求項４】
前記複数の回線それぞれのパラメータには、当該回線が人命を預かる防衛、警察、消防、救急の少なくともいずれかである場合には、重要度が高い回線としてその他の回線よりも大きな値を付与することを特徴とする請求項１に記載の回線救済方法。
【請求項５】
前記重要度パラメータが回線のトラフィック量であることを特徴とする請求項４に記載の回線救済方法。
【請求項６】
前記重要度パラメータが救済する順序の逆数に応じた数値であることを特徴とする請求項４に記載の回線救済方法。
【請求項７】
伝送する信号の行先に対応して交換接続を行なうノード装置と、
該ノード装置を相互に接続する伝送路と、
該複数のノード装置による交換接続によって得られるルートを選択して回線を設定する回線設定手段と、
ルートに障害が発生したときに障害による回線断を検出する回線断検出手段と、
断状態の回線に充てる予備ルートが無い場合に、正常な回線を削除して確保する空きルートに交換接続を変更することによって断状態の回線を救済する回線救済手段とを有し、
前記回線救済手段は、
検出した回線断の情報を転送する情報転送手段と、
転送された回線断の情報を集約する情報集約手段と、
空きルートへの交換接続の変更を決定する交換接続変更決定手段と、
決定された交換接続変更の情報を各ノード装置に通知する情報通知手段と
を有し、
前記交換接続変更決定手段は、
ネットワークに設定される各回線に、当該回線が断となった場合の影響の大きさに応じて決定される重要度に応じて、当該重要度が高い程大きい値をとるパラメータを付与しておき、
ルートに障害が発生した場合に当該障害が発生したルートを除いたルートを用いて設定できる複数の回線パターンのそれぞれについて、当該回線パターンに含まれる各回線の前記パラメータの総和を求め、
前記複数の回線パターンそれぞれの前記パラメータの総和を比較し、前記パラメータの総和が最も大きな値となる回線パターンを選択し、
当該選択された回線パターンに含まれる回線を設定することを特徴とするネットワーク。
【請求項８】
前記複数の回線それぞれのパラメータには、当該回線が人命を預かる防衛、警察、消防、救急の少なくともいずれかである場合には、重要度が高い回線としてその他の回線よりも大きな値を付与することを特徴とする請求項７に記載のネットワーク。
【請求項９】
前記複数のノード装置は、交換接続を光スイッチによって行なう光クロスコネクト装置と、交換接続後の信号を波長で多重化すると共に、伝送路からの波長多重信号を個々に分ける波長多重装置とを備えていることを特徴とする請求項７に記載のネットワーク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のノード装置間を伝送路によって相互に接続してなり、任意に回線を設定するメッシュ形式のネットワークにおいて、伝送路或いはノード装置に障害が発生した場合に別の回線を設定して障害が起きた回線を救済する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、インターネットをはじめとする情報産業の進展と共に、波長多重技術と光クロスコネクト技術により光回線を設定する超広帯域のネットワークの開発が盛んに進められている。そのようなネットワークにおいて、回線に故障等の障害が発生した場合の回線の救済方法の例が米国モーガン カウフマン（Morgan Kaufmann）社２０００年発行ラジフ ラマンスワスミ、クマール エヌ．シヴァラヤン（Rajiv Ramanswasmi,Kumar n．Sivarajan）共著「オプティカル ネットワーク −ア プラクチカル パースペクティブ−（Optical Networks -A Practical Perspective-）」第４４２頁〜第４４６頁に開示されている。文献には、ネットワーク構成において、いずれかの伝送路に故障が発生した場合、故障により影響を受けて信号に異常が発生した回線を別な経路の回線に変更して救済するという考え方が示されている。これは、故障によって影響を受けた回線の救済を前提としており、更に他の故障などが同時に発生して、迂回回線の設定が不可能となる場合については言及されていない。
【０００３】
図７を用いて上記の救済方法に基づく従来の回線の救済方法を説明する。図７に示すネットワーク構成例においては、４つのノード装置（Ｎ）１a〜１dが５つの伝送路２ab，２bc，２bd，２cd，２caによって接続されている。ノード装置１は、光ネットワークの場合、複数の信号の交換処理を行なう光クロスコネクト装置と、交換後の信号を多重化する波長多重装置とからなるのが普通である。ノード装置１間の回線は一般には複数回線が考えられるがここでは原理の説明のために、ノード装置１間の回線は全て１つであるとする。ここで、ノード装置１b，１c間のルートに回線Ａ、ノード装置１a，１b間のルートに回線Ｃ、ノード装置１a，１c間のルートに回線Ｂの３つの回線が設定されているとする。
【０００４】
このネットワークにおいて、ノード装置１b，１c間のルートに故障１が発生して回線Ａが断となった場合（図７ａ）、回線Ａは、空き回線であるノード装置１dを経由する回線にルート変更されて救済される（図７ｂ）。ここで、更にノード装置１c，１d間のルートで故障２が発生したとする。この場合は、回線Ａについてはもはや予備ルートがないため、回線Ａは断となる。
【０００５】
ここで、回線Ａ，Ｂ，Ｃの伝送速度がそれぞれ、２．５Ｇｂｉｔ／ｓ，１５０Ｍｂｉｔ／ｓ，１５０Ｍｂｉｔ／ｓであったとする。この場合、正常時のトラフィック総量が２．８Ｇｂｉｔ／ｓであるのに対して、故障１、２により、トラフィック総量は０．３Ｇｂｉｔ／ｓまで低下することになる。
【０００６】
一方、通常の切替系の構成は現用１本に対して予備を１本用意する「１＋１切替」、及びＮ本の現用回線に対して予備を１本用意する「１：Ｎ切替」の構成がＩＴＵ−Ｔ（International telecommunication Union）勧告のＧ．７８３に国際基準として示されている。特に「１：Ｎ切替」においては、エクストラトラフィック（Extra Traffic）という切替の考え方が示されている。「１：Ｎ切替」は、Ｎ本の内にいずれか１本が故障した場合には予備系に切替える切替方法であるが、現用系の全てが正常の場合は、予備系を通常の運用回線として使用する、ということを目的としたものである。このエクトラトラフィック回線は、現用系のいずれかに故障があった場合は、当然運用回線として使用することができない。この基準においても、特に複数故障が発生した場合の救済方法については言及されていない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
光回線を設定するネットワークでは、上述のように種々の伝送速度の信号が交換処理される。従って、低速の信号と高速の信号の間に、トラフィック量として１００倍程度の差がある場合がある。これとは別に、人命を預かる防衛・警察・消防・救急のための回線等の、他の回線とは同等には扱えない回線が設定される場合がある。このような、高速の信号を伝送する回線や人命を預かる回線等は、重要度が高いとして扱わなければならない。しかし、従来の回線救済方法や切替方法では、このような回線の重要度という考え方が度外視されている。
【０００８】
図７に示した複数のノード装置が相互に接続し合うメッシュ型のネットワークにおいては、上記したように伝送路或いはノード装置の故障等の障害によって影響を受けた回線を空きの回線に切り替える方法が取られる。しかし、障害が複数発生して空きの回線が見つからなかった場合、たとえその回線の重要度が高くとも、当然、その回線は救済不可として救済されないこととなる。
【０００９】
本発明の目的は、障害が発生した回線を救済する際に回線の重要度を考慮することによって救済効果を高めた回線の救済方法及びそのような方法を採用した高信頼度のネットワークを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の前記課題は、断状態の回線に充てる予備ルートが無い場合に、正常な回線を削除して確保する空きルートに交換接続を変更することによって障害が発生した回線を救済することにより効果的に解決することができる。具体的には、回線に重要度に応じたパラメータを付与しておき、あらゆる障害ケースでその重要度を判断して救済を行なう。この救済方法によれば、重要度の高い回線で障害が発生したが空きがない場合、障害の発生がない重要度の低い回線を削除し、そこに重要度の高い回線を充てて救済するという方法が採用される。従って、様々な複合した障害ケースにおいても全体の重要度が最大となるように救済が行なわれる。例えば、重要度が伝送速度で表される場合は、全体のトラフィック量が最大となるように救済が行なわれる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る回線救済方法及び装置を図面に示した発明の実施の形態を参照して更に詳細に説明する。
【００１２】
はじめに、本発明の原理を図１を用いて説明する。図１のネットワーク構成例においては、４つのノード装置１a〜１dが５つの伝送路２ab，２bc，２bd，２cd，２caによって接続されている。ノード装置１間の回線は一般には複数回線が考えられるがここでは原理の説明のために、ノード装置１間の回線は全て１つであるとする。ここで、ノード装置１b，１c間のルートに回線Ａ、ノード装置１a，１b間のルートに回線Ｃ、ノード装置１a，１c間のルートに回線Ｂの３つの回線が設定されているとする。そして、回線Ａ，Ｂ，Ｃの伝送速度がそれぞれ、２．５Ｇｂｉｔ／ｓ，１５０Ｍｂｉｔ／ｓ，１５０Ｍｂｉｔ／ｓであったとする。この場合、正常時のトラフィック総量は、２．８Ｇｂｉｔ／ｓになる。
【００１３】
このネットワークにおいて、ノード装置１b，１c間のルートに故障１が発生して回線Ａが断となった場合（図１ａ）、回線Ａは、空き回線であるノード装置１dを経由する回線にルート変更されて救済される（図１ｂ）。ここで、更にノード装置１c，１d間のルートで故障２が発生したとする。本回線救済方法により、回線Ａが回線Ｂ，Ｃの両者よりも重要と判定して、回線Ｂ，Ｃを一時的に削除し、これを利用してノード装置１aを経由するルートで回線Ａを救済する（図１ｂ）。このようにして、回線Ａが救済され、ネットワーク全体のトラフィック量は２．５Ｇｂｉｔ／ｓが確保される。
【００１４】
ここで、本救済方法の原理を一般的に説明する。まず、回線の救済パターンをＲで示す。Ｒは、故障発生ケースに対して救済する回線の全ての組み合わせを含んだものである。この個々のパターンＲに対する回線の救済度Ｐ（Ｒ）を導入する。
【００１５】
回線救済度Ｐk（Ｒ）は、故障ケースkにおける救済パターンＲにて救済された回線の重要度の総和として次式で定義して、
Ｐk（Ｒ）＝ΣＧ（ｉ）
となる。この式で、ｉは救済パターンＲで救済される回線全てを表す。
【００１６】
特に、正常時を故障ケースk＝0、そのときの救済パターンをＲ＝０で示すと、Ｐ0（０）は、当初ネットワークが保有している全回線の重要度の総和を示すことになり、
Ｐ0（０）＝ΣＧ（ｊ）
となる。この式でｊは正常時における回線の全てを表す。
【００１７】
更に、回線救済率Ｓk（Ｒ）を導入する。回線救済率Ｓk（Ｒ）は、故障パターンkに対して救済パターンＲの救済を行なった際の救済後の重要度の総和と当初ネットワークが保有しいる全回線の重要度の総和との比であり、
0003870097.tif 000002
として定義される。
【００１８】
本パラメータを用いてネットワーク構成における救済動作を説明する。まず当初のネットワークは、３つの回線が定義されている。各回線には、重要度が付与される。例えば、
回線Ａ重要度Ｇ（Ａ）＝１００
回線Ｂ重要度Ｇ（Ｂ）＝５０
回線Ｃ重要度Ｇ（Ｃ）＝３３
のように、救済すべき順番（上記では、順番は上から１，２，３）の逆数に応じた値が回線の重要性の値として付与される。重要度は、これとは別に、トラフィック量を重要とする場合には、回線の速度に比例した、
回線Ａ重要度Ｇ（Ａ）＝２，５００
回線Ｂ重要度Ｇ（Ｂ）＝１５０
回線Ｃ重要度Ｇ（Ｃ）＝１５０
のようにしてもよい。この場合、正常時における救済度は、
0003870097.tif 000003
となる。
【００１９】
故障ケース２における救済度Ｐ2を考える。故障ケース２における救済パターンは２つあり、これを図２に示す。図２ａがパターン１、図２ｂがパターン２を示す。それぞれの救済パターンにおける救済度は、
Ｐ2（１）＝ΣＧ（ｉ）＝１５０＋１５０＝３００
Ｐ2（２）＝ΣＧ（ｉ）＝２，５００
であり、同じく救済率Ｓ2は、
Ｓ2（１）＝３００／２，８００＝１０．７％
Ｓ2（２）＝２，５００／２，８００＝８９．３％
となり、パターン２の方が救済率が高い救済方法であることが分かる。
【００２０】
次に，同様のネットワーク構成において、回線の速度が全て等しく（例えば１５０Ｍｂｉｔ／ｓ）、回線の重要度が同等であると場合を想定する。この場合、各回線の重要度は、重要性から、
回線Ａ重要度Ｇ（Ａ）＝１０
回線Ｂ重要度Ｇ（Ｂ）＝１０
回線Ｃ重要度Ｇ（Ｃ）＝１０
のように設定される。この場合も同様に故障ケース２を考えると、救済パターン１、２の救済率はそれぞれ、
Ｓ2（１）＝２０／３０＝６６．７％
Ｓ2（２）＝１０／３０＝３３．３％
となり、救済パターン１を選定すべきと判断される。
【００２１】
次に、回線Ａが他の回線Ｂ，Ｃに対して重要であると判断される場合を考える。このとき、各回線の重要度は、
回線Ａ重要度Ｇ（Ａ）＝５０
回線Ｂ重要度Ｇ（Ｂ）＝１０
回線Ｃ重要度Ｇ（Ｃ）＝１０
のように設定される。この場合も同様に故障ケース２を考えると、救済パターン１、２の救済率はそれぞれ、
Ｓ2（１）＝２０／７０＝２８．６％
Ｓ2（２）＝１０／３０＝７１．４％
となり、救済後の回線数は少なくなるが、それでも重要な回線である回線Ａを救済する救済パターン２を選択すべきであると判断される。
【００２２】
以上説明した様に、回線に重要度を付与し、それに基づく救済パターンを検討することより、様々な故障ケースにおいて、残った設備を最大限に有効利用することを簡易に実現することができる。
【００２３】
以上のように、本発明においては、ある故障ケースkにおいて、あらゆる救済パターンＲn（nは故障ケースkにおける全ての救済パターン数）の中で救済率が最も高い救済パターンＲm（mはnの一要素）を選定することにより、救済方法を決定する。つまり、Ｒm | Ｓk（Ｒm）がＳk（Ｒn）の中で最大値となるＲmを選定するアルゴリズムに他ならない。
【００２４】
次に、波長多重技術と光クロスコネクト技術により光回線を設定するネットワークに本発明の回線救済方法を適用した実施形態の例を図３に示す。ネットワークは、複数のノード装置１（１a〜１e）を伝送路２（２ab，２bc，２cd，２db，２de，２ea）で接続してなる。
【００２５】
ノード装置１は、複数の光パス３（３-1，３-2，…，３-p、pは正の整数）に対してその行先に応じて交換を行なう光クロスコネクト装置（ＯＸＣ：Optical Cross Connect）４と交換後の光パスを多重化して伝送路２に送出する波長多重装置（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）５からなる。また、波長多重装置５は、接続先のノード装置１からの多重化された光パスを個々に分け、光クロスコネクト装置４に供給する。光クロスコネクト装置４は、供給された光パスに対しても交換を行なう。伝送路２は、光ファイバにより構成される。なお、光パス３には、例えば、１０Ｇｂ／ｓ、２．４Ｇｂ／ｓ、６００Ｍｂ／ｓ、１５０Ｍｂ／ｓ等の種々の伝送速度のものがあり、伝送する単一或いは複数の信号を搭載している。
【００２６】
図３のネットワークにおいて、ノード装置１aへの光パス３-q（qはp以下の正の整数）の行先がノード装置１cである場合、例えばノード装置１bを経由するルートに光回線が設定される。或いはネットワークの状況によっては、ノード装置１e及びノード装置１dを経由するルートに光回線が設定されたりする。このような光回線の設定の制御が後述するように監視制御センタ１６によって行なわれる。
【００２７】
次に、光クロスコネクト装置４の一般的な構成を図４に示す。装置４は、交換接続動作を行なう光スイッチ部１３のほか、光パス３に接続されるＵＮＩ（User-Network Interface）インタフェース部１１と、ノード装置Ｎ間の接続に使用されるＮＮＩ（Network Node Interface）インタフェース部１２の２種類のインタフェースを有する。
【００２８】
ＵＮＩインタフェース部１１には、ＳＤＨ（Synchronous Digital Hierarchy）伝送装置、ＡＴＭ（Asynchronous Transfer Mode）伝送装置、高速ＩＰ（Internet Protocol）ルータ装置などの光インタフェースを有する装置が接続される。ノード装置Ｎ間を接続するＮＮＩインタフェース部１２は、波長多重装置５と光スイッチ部１３との間に配置される。波長多重装置５は、ＮＮＩインタフェース部１２からの多数の光パス（光信号）を波長で多重化して１本の光ファイバに送出する。伝送路２は、複数の光ファイバが束ねて構成される。光ファイバの伝送損失が極めて低いため長距離伝送が可能であり、波長多重と相俟って他の多くのノード装置との接続が可能となり、ネットワークの拡張が可能となる。
【００２９】
また、光クロスコネクト装置４において交換接続動作を行なう光スイッチ部１３は、光マトリックススイッチを備え、各インタフェースからの回線を自由に接続変更する機能（クロスコネクト機能）を有し、更に、特に障害発生時における光回線の接続変更を行なう機能を有する。そして、その交換接続の指示は、制御部１４にて行なわれる。
【００３０】
制御部１４は、全てのノード装置即ちネットワーク全体を監視制御する監視制御センタ１６と接続する通信ライン１５を有しており、監視制御センタ１６との通信により、実際の光回線の設定、並びに障害発生時の復旧処理が行なわれる。
【００３１】
監視制御センタ１６の構成を図５に示す。監視制御センタ１６は、各光クロスコネクト装置４の制御部１４との通信を行なう通信回路２１、中央処理装置（ＣＰＵ）２２、各種データを格納するメモリ２３、外部とのインタフェースを司るマンマシンインタフェース２４を有する入出力制御回路２５、プログラムを格納するプログラムメモリ２６、及びこれの各部を接続する内部バス２７から構成される。特にマンマシンインタフェース２４は、表示器、命令を入力するキーボードなどより構成される。また、プログラムメモリ２６には、光回線制御プログラム２８が内蔵されており、これによりネットワーク全体としての光回線の接続制御、或いは、障害発生時の光回線の接続変更による救済などが行なわれる。
【００３２】
このようなネットワーク監視制御は、各光クロスコネクト装置４に搭載される制御部１４と、監視制御センタ１６の全体としての動作として行なわれる。そして監視制御センタ１６からの光回線設定の指示、或いは光クロスコネクト装置４を有する各ノード装置１からの障害情報の監視制御センタ１６への通知が通信ライン１５を介して行なわれる。
【００３３】
以上の光ネットワークにおいて実行する、あらゆる救済パターンＲnの中で救済率が最も高い救済パターンＲmを選定する本発明のアルゴリズムを図６を用いて説明する。本アルゴリズムに基づくネットワーク監視制御が監視制御センタ１６によって一括して行なわれる。そして、本アルゴリズムは、監視制御センタ１６のプログラムメモリ２６に搭載された光回線制御プログラム２８として動作する。
【００３４】
なお、このような一括制御とは別に、ネットワーク監視制御の機能を各光クロスコネクト装置４の制御部１４に分散して配備することも可能である。一括、分散のいずれでも本アルゴリズムの一般性は失われない。
【００３５】
まず、本プログラムは、各光クロスコネクト装置４からの通信ライン１５を介しての障害情報の入力を契機に起動される。まず、ネットワーク全体として設定されている光回線の集合（ｊ）とそれぞれの重要度Ｇ（ｊ）を初期構成として入力する（ステップＳ１）。次に、本重要度の総和として、初期救済度ＰO（０）を算出する（ステップＳ２）。次に、入力された故障情報を前提として、故障パターンを洗い出してリスト形式とする（ステップＳ３）。故障パターンに対応した回線を救済する全てのパターンを洗い出してリスト（Ｒ）とする（ステップＳ４）。ここで、初期値として救済率Ｓmを０とする（ステップＳ５）。次に救済パターン（Ｒn）をリストの最初から順次引き出して（ステップＳ６）、それに対応する救済率Ｓ（Ｒn）を算出して（ステップＳ７）、Ｓ（Ｒn）をＳmと比較する（ステップＳ８）。Ｓmより大きければＳmをＳ（Ｒn）とし（ステップＳ９）、そうでなければステップＳ９を実行せず、次の救済パターンにプールする（ステップＳ１０）。これにより、最大の救済率を有する救済パターンが検索される。
【００３６】
以上、本実施形態により、障害が発生した回線を救済する際に回線の重要性を考慮することによって救済効果を高めた回線救済方法を実現し、同時に、そのような救済方法を採用することによって信頼性を向上させたネットワークを実現することができる。
【００３７】
なお、ここでは、最も簡単なネットワーク構成例で示したが、さらに大きなネットワーク構成、或いは、ノード装置間の回線が複数存在し、当初の回線数がさらに多い場合においても全く同様の手法を適用することができる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、複雑なネットワーク構成において、障害が発生した場合に残された設備を最大限に有効利用する最も効果的な回線の救済パターンを選定することが可能になり、それによってネットワークの信頼性を最大限確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る回線救済方法の発明の実施の形態を説明するための図。
【図２】本発明の効果を示すための救済パターンの例を説明するための図。
【図３】本発明の回線救済方法を適用したネットワークの例を説明するための構成図。
【図４】図３に示したネットワークにおける光クロスコネクト装置を説明するための構成図。
【図５】図３に示したネットワークにおける監視制御センタを説明するための構成図。
【図６】本発明の回線救済方法のアルゴリズムを説明するためのフローチャート図。
【図７】従来の回線救済方法を説明するための図。
【符号の説明】
１…ノード装置、２…伝送路、３…光パス、４…光クロスコネクト装置、５…波長多重装置、１１…ＵＮＩインタフェース部、１２…ＮＮＩインタフェース部、１３…光スイッチ部、１４…制御部、１５…通信ライン、１６…監視制御センタ、２１…通信回路、２２…ＣＰＵ、２３…メモリ、２４…マンマシンインタフェース、２５…入出力回路、２６…プログラムメモリ、２７…内部バス、２８…光回線設定制御プログラム。
【図１】
0003870097.tif 000004
【図２】
0003870097.tif 000005
【図３】
0003870097.tif 000006
【図４】
0003870097.tif 000007
【図５】
0003870097.tif 000008
【図６】
0003870097.tif 000009
【図７】
0003870097.tif 000010