(57)【要約】【課題】光パケットのパケットロスや品質劣化を抑える光パケットネットワークの制御装置を提供する。【解決手段】複数の光パケット交換装置を含む光パケットネットワークの制御装置は、光パケットネットワークのトポロジ情報を保持する第１保持手段と、光パケット交換装置間の光リンクの品質情報を保持する第２保持手段と、光パケット交換装置から、当該光パケット交換装置が受信したパケットの宛先情報を受信すると、当該パケットの前記光パケットネットワーク内での経路を決定し、決定した経路上の光パケット交換装置に、決定した経路に沿って当該パケットをルーティングするためのルーティング情報を通知する決定手段と、を備えており、前記決定手段は、当該パケットに適用可能な複数の経路の内のホップ数の少ないものから順に所定数の経路を選択し、前記選択した経路の内、品質の最も良い経路を当該パケットの経路に決定する。【選択図】図３
2016076795.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光パケット交換装置を含む光パケットネットワークの制御装置であって、
光パケットネットワークのトポロジ情報を保持する第１保持手段と、
光パケット交換装置間の光リンクの品質情報を保持する第２保持手段と、
光パケット交換装置から、当該光パケット交換装置が受信したパケットの宛先情報を受信すると、当該パケットの前記光パケットネットワーク内での経路を決定し、決定した経路上の光パケット交換装置に、決定した経路に沿って当該パケットをルーティングするためのルーティング情報を通知する決定手段と、
を備えており、
前記決定手段は、当該パケットに適用可能な複数の経路の内のホップ数の少ないものから順に所定数の経路を選択し、前記選択した経路の内、品質の最も良い経路を当該パケットの経路に決定することを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記第２保持手段は、光リンクの波長毎の品質情報を保持し、
前記決定手段は、前記選択した経路の内、品質の最も良い経路及び波長の組み合わせを決定し、前記ルーティング情報に決定した波長を含めることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記決定手段は、前記選択した経路に品質の最も良い経路が複数存在する場合、ホップ数の最も少ない経路を当該パケットの経路に決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の制御装置。
【請求項４】
光パケット交換装置間の光リンクの利用可能帯域を示す帯域情報を保持する第３保持手段を更に備えており、
前記決定手段は、前記選択した経路に品質の最も良い経路が複数存在する場合、利用可能帯域の最も高い経路を当該パケットの経路に決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の制御装置。
【請求項５】
複数の光パケット交換装置を含む光パケットネットワークの制御装置であって、
光パケットネットワークのトポロジ情報を保持する第１保持手段と、
光パケット交換装置間の光リンクの利用可能帯域を示す帯域情報を保持する第２保持手段と、
光パケット交換装置から、当該光パケット交換装置が受信したパケットの宛先情報を受信すると、当該パケットの前記光パケットネットワーク内での経路を決定し、決定した経路上の光パケット交換装置に、決定した経路に沿って当該パケットをルーティングするためのルーティング情報を通知する決定手段と、
を備えており、
前記決定手段は、当該パケットに適用可能な複数の経路の内のホップ数の少ないものから順に所定数の経路を選択し、前記選択した経路の内、利用可能帯域の最も高い経路を当該パケットの経路に決定することを特徴とする制御装置。
【請求項６】
前記第２保持手段は、光リンクの波長毎の利用可能帯域を示す帯域情報を保持し、
前記決定手段は、前記選択した経路の内、利用可能帯域の最も高い経路及び波長の組み合わせを決定し、前記ルーティング情報に決定した波長を含めることを特徴とする請求項５に記載の制御装置。
【請求項７】
前記決定手段は、前記選択した経路に利用可能帯域の最も高い経路が複数存在する場合、ホップ数の最も少ない経路を当該パケットの経路に決定することを特徴とする請求項５又は６に記載の制御装置。
【請求項８】
光パケット交換装置間の光リンクの品質情報を保持する第３保持手段を更に備えており、
前記決定手段は、前記選択した経路に利用可能帯域の最も高い経路が複数存在する場合、品質の最も良い経路を当該パケットの経路に決定することを特徴とする請求項５又は６に記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、光パケットネットワークの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
非特許文献１は、光パケットネットワークを開示している。光パケットネットワークは、光パケットのルーティング又はフォワーディングを行う光パケット交換装置（ＯＰＳ）と、光パケットネットワーク内のＯＰＳ間の接続のための光リンクを有している。ＯＰＳは、光リンクにより接続されているＯＰＳから光パケットを受信すると、当該光パケットのヘッダ部分を電気信号に変換して宛先情報を読み取り、読み取った宛先情報に基づき当該光パケットの出力先を決定する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Ｈ.  Ｈａｒａｉ,  "Ｏｐｔｉｃａｌ  ｐａｃｋｅｔ  ａｎｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｎｅｔｗｏｒｋｓ  ａｎｄ  ＳＤＮ  ｅｘｔｅｎｓｉｏｎｓ,"ＥＣＯＣ  ２０１３,  Ｍｏ.４.Ｅ.１, ２０１３年９月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
個々のＯＰＳは、ネットワーク内の総ての光リンクの帯域や品質等の情報を持たないため、個々のＯＰＳにおいて光パケットを出力する光リンクを決定して光パケットの転送を行うと、当該光パケットの品質劣化が生じたり、光パケットの輻輳が生じたりする。ＩＰパケットの様な、電気信号のパケット（以下、電気パケット）であると、パケット交換装置において電気パケットをバッファリングすることで、バッファサイズ内の輻輳であれば、パケットロスを防ぐことはできる。しかしながら、光パケットのバッファを構成することは難しく、光パケットネットワークにおいては、あるＯＰＳが同じ光リンクに出力すべき複数の光パケットを略同時に受信すると、パケットロスとなり得る。
【０００５】
本発明は、光パケットのパケットロスや品質劣化を抑える光パケットネットワークの制御装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面によると、複数の光パケット交換装置を含む光パケットネットワークの制御装置は、光パケットネットワークのトポロジ情報を保持する第１保持手段と、光パケット交換装置間の光リンクの品質情報を保持する第２保持手段と、光パケット交換装置から、当該光パケット交換装置が受信したパケットの宛先情報を受信すると、当該パケットの前記光パケットネットワーク内での経路を決定し、決定した経路上の光パケット交換装置に、決定した経路に沿って当該パケットをルーティングするためのルーティング情報を通知する決定手段と、を備えており、前記決定手段は、当該パケットに適用可能な複数の経路の内のホップ数の少ないものから順に所定数の経路を選択し、前記選択した経路の内、品質の最も良い経路を当該パケットの経路に決定することを特徴とする。
【０００７】
本発明の一側面によると、複数の光パケット交換装置を含む光パケットネットワークの制御装置は、光パケットネットワークのトポロジ情報を保持する第１保持手段と、光パケット交換装置間の光リンクの利用可能帯域を示す帯域情報を保持する第２保持手段と、光パケット交換装置から、当該光パケット交換装置が受信したパケットの宛先情報を受信すると、当該パケットの前記光パケットネットワーク内での経路を決定し、決定した経路上の光パケット交換装置に、決定した経路に沿って当該パケットをルーティングするためのルーティング情報を通知する決定手段と、を備えており、前記決定手段は、当該パケットに適用可能な複数の経路の内のホップ数の少ないものから順に所定数の経路を選択し、前記選択した経路の内、利用可能帯域の最も高い経路を当該パケットの経路に決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
光パケットのパケットロスや品質劣化を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態による光パケットネットワークの構成図。
【図２】一実施形態による光パケット交換装置の構成図。
【図３】一実施形態による制御装置の構成図。
【図４】一実施形態による光リンクの品質情報を示す図。
【図５】一実施形態による経路計算の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態は例示であり、本発明を実施形態の内容に限定するものではない。また、以下の各図においては、実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。
【００１１】
図１は、本実施形態の光パケットネットワークの構成図である。図１の光パケットネットワークは、５つの光パケット交換装置（ＯＰＳ）１（ＯＰＳ＃１〜＃５）を有している。また、制御装置２は、ＯＰＳ＃１〜５のそれぞれと通信可能である。
【００１２】
図２は、本実施形態によるＯＰＳ１の構成図である。本実施形態のＯＰＳ１は、光インタフェース部１３と、電気インタフェース部１４とを備えている。光インタフェース部１３は、光パケットを送受信するためのインタフェースを１つ以上有している。なお、光インタフェース部１３の各インタフェースは、他のＯＰＳ１と接続するための光リンクに接続される。一方、電気インタフェース部１４は、ＩＰパケットといった電気パケットを送受信するためのインタフェースを１つ以上有しており、これらインタフェースにより電気パケットを送受信するパケット交換装置（ＰＳ）や端末と接続される。
【００１３】
光インタフェース部１３は、例えば、光パケットを受信するとスイッチ部１２に受信した光パケットを出力する。スイッチ部１２は、受信した光パケットのヘッダをスイッチ制御部１１に出力する。スイッチ制御部１１は、受信したヘッダを電気信号に変換し、宛先情報を読み取り、読み取った宛先情報が、図示しない経路表に存在するかを判定する。読み取った宛先情報が、経路表に存在する場合、スイッチ制御部１１は、経路表で示されるインタフェースに受信した光パケットが出力される様に、スイッチ部１２を制御する。なお、出力するインタフェースが光インタフェース部１３のインタフェースであると、スイッチ部１２は、受信した光パケットをそのまま光インタフェース部１３に出力し、出力するインタフェースが電気インタフェース部１４のインタフェースであると、スイッチ部１２は、光パケットを電気パケットに変換して電気インタフェース部１４に出力する。
【００１４】
一方、読み取った宛先情報が、経路表に存在しない場合、スイッチ制御部１１は、この宛先情報を制御装置２に送信する。制御装置２は、後述する様に、ＯＰＳ１が受信した光パケットを出力するインタフェースを決定してＯＰＳ１に通知する。ＯＰＳ１のスイッチ制御部１１は、制御装置２から通知されたインタフェースに受信したパケットが出力される様に、スイッチ部１２を制御すると共に、受信した光パケットの宛先情報と通知されたインタフェースとの対応関係を経路表に保存する。
【００１５】
また、電気インタフェース部１４は、例えば、電気パケットを受信するとスイッチ部１２に受信した電気パケットを出力する。スイッチ部１２は、受信した電気パケットのヘッダをスイッチ制御部１１に出力する。スイッチ制御部１１は、受信したヘッダの宛先情報を読み取り、読み取った宛先情報が、図示しない経路表に存在するかを判定する。読み取った宛先情報が経路表に存在する場合、スイッチ制御部１１は、経路表で示されるインタフェースに受信したパケットが出力される様に、スイッチ部１２を制御する。また、経路表で示される波長をスイッチ部１２に通知する。スイッチ部１２は、受信した電気パケットを通知された波長の光パケットに変換し、経路表で示されるインタフェースに受信したパケットを出力する。読み取った宛先情報が、経路表に存在しない場合、スイッチ制御部１１は、この宛先情報を制御装置２に送信する。制御装置２は、後述する様に、ＯＰＳ１が受信したパケットを出力するインタフェース及び波長を決定してＯＰＳ１に通知する。ＯＰＳ１のスイッチ制御部１１は、制御装置２から通知されたインタフェースに受信したパケットが出力される様に、スイッチ部１２を制御すると共に、通知された波長をスイッチ部１２に通知する。また、受信したパケットの宛先情報と通知されたインタフェース及び波長との対応関係を経路表に保存する。
【００１６】
以上、本実施形態によるＯＰＳ１は、経路計算等を行わず、受信したパケットの宛先情報が経路表に存在する場合には、経路表に従いパケットのフォワードを行い、受信したパケットの宛先情報が経路表に存在しない場合、宛先情報を制御装置２に送信し、制御装置２に経路計算を行わせ、その結果に従いパケットのフォワードを行うと共に、結果を経路表に保存する。
【００１７】
続いて、制御装置２における経路計算について図１を用いて説明する。まず、ＯＰＳ＃１〜＃５の５つのＯＰＳ１が図１の様に接続されているものとする。なお、ＯＰＳ１間を接続する光リンクの横に示す"Ａ"〜"Ｇ"の文字は、光リンクの識別子である。また、本実施形態においては、２つの波長λ１及びλ２を使用するものとするが、例示であり、使用する波長数に制限はない。なお、図１において、各光リンクのλ１及びλ２の横には、対応する光リンクの利用可能帯域が示されている。ここで、光リンクの利用可能帯域とは、当該光リンクの対応する波長で伝送可能な最大帯域から、現在の光パケットの疎通状況に対応する帯域を減じたものである。図２に示す様に、スイッチ制御部１１は、各光インタフェースで送受信される光パケットを監視しており、各光インタフェースで送受信されている光パケットのトラフィック量を制御装置２に送信する。制御装置２には、予め、制御対象のＯＰＳ１を示す情報、制御対象のＯＰＳ１間を接続する光リンクの情報、使用する波長の情報、各波長での最大伝送帯域を示す情報が設定されている。したがって、制御装置１は、ＯＰＳ１から通知される、光リンクの波長毎のトラフィック量に基づき、当該光リンクの波長毎の使用帯域を算出し、当該光リンクの波長毎の最大伝送帯域から当該光リンクの波長毎の使用帯域を減じすることで、当該光リンクの波長毎の利用可能帯域を算出することができる。
【００１８】
さらに、制御装置２は、図４に示に示す様な、各光リンクの各波長における品質情報を保持している。この品質情報は、例えば、予め測定して制御装置２に設定しておくことができる。或いは、図２に示す様に、ＯＰＳ１が光リンクの各波長の品質を監視して制御装置２に送信する構成とすることもできる。なお、ＯＰＳ１は、例えば、光パケットを送受信していない間に、光リンクにより接続される他のＯＰＳ１と試験信号を送受信して品質を測定することができる。本実施形態においては、品質を１０段階評価とし、その数字が高い程、品質が高いものとする。
【００１９】
以下、図１のＯＰＳ＃１が、電気パケットを受信し、この電気パケットの宛先から、この電気パケットが、ＯＰＳ＃５の電気インタフェース部１４のあるインタフェースから出力されるものである場合を例にして、制御装置２における経路計算を説明する。ＯＰＳ＃１が電気パケットを受信し、この電気パケットの宛先情報がＯＰＳ＃１が有する経路表に含まれていないと、ＯＰＳ＃１は、この宛先情報を制御装置２に送信する。制御装置２は、宛先情報から、この電気パケットを出力すべき、ＯＰＳ＃５の電気インタフェース部１４のインタフェースを特定する。
【００２０】
続いて、制御装置２は、ＯＰＳ＃１からＯＰＳ＃５に至る経路の内、ホップ数の少ないものから順にＫ個（Ｋは２以上の整数）の経路を判定する。以下では、Ｋ＝３とする。ＯＰＳ＃１からＯＰＳ＃５に至る経路には、光リンクＡ−Ｃ−Ｇを経由する経路と、光リンクＡ−Ｃ−Ｆ−Ｄを経由する経路と、光リンクＡ−Ｅを経由する経路と、光リンクＢ−Ｄを経由する経路と、光リンクＢ−Ｆ−Ｇを経由する経路と、光リンクＢ−Ｆ−Ｃ−Ｅを経由する経路の、計６つの経路が存在する。つまり、２ホップの経路が２つ（Ａ−ＥとＢ−Ｄ）、３ホップの経路が２つ（Ａ−Ｃ−ＧとＢ−Ｆ−Ｇ）、４ホップの経路が２つ（Ａ−Ｃ−Ｆ−ＤとＢ−Ｆ−Ｃ−Ｅ）存在する。この場合、制御装置２は、例えば、光リンクＡ−Ｅ、光リンクＢ−Ｄ、光リンクＢ−Ｆ−Ｇを経由する経路を選択する。なお、光リンクＡ−Ｃ−Ｇと光リンクＢ−Ｆ−Ｇのホップ数は同じであるため、何れを選択するかは任意である。
【００２１】
制御装置２は、選択した経路それぞれについて、波長毎に利用可能帯域と、品質スコアを算出する。図５は、制御装置２が算出する利用可能帯域と、品質スコアを示している。例えば、経路Ａ-Ｅの内、波長λ２を使用する場合、図１に示す様に、光リンクＡの利用可能帯域は２００Ｍであり、光リンクＥの利用可能帯域は１００Ｍであるため、経路Ａ-Ｅで波長λ２を使用した場合の利用可能帯域は１００Ｍとなる。つまり、経路内の対応する波長の光リンクの最小利用可能帯域が、その経路の当該波長における利用可能帯域となる。また、例えば、経路Ａ-Ｅの内、波長λ２を使用する場合、図４に示す様に、光リンクＡの品質値は３であり、光リンクＥの品質値は５であるため、経路Ａ-Ｅで波長λ２を使用した場合の品質スコアは３となる。つまり、経路内の対応する波長の光リンクの品質の最小値が、その経路の当該波長における品質スコアとなる。
【００２２】
制御装置２は、一実施形態においては、最も利用可能帯域の高い経路及び波長を選択する。図５に示す様に、本例では、経路Ａ−Ｅでの波長λ１と、経路Ｂ−Ｆ−Ｇでの波長λ２の利用可能帯域が共に２００Ｍと最も高い。制御装置２は、最も利用可能帯域の高い経路及び波長が複数ある場合、品質スコアの最も高い経路及び波長を選択する。この場合、経路Ｂ−Ｆ−Ｇでの波長λ２が選択される。なお、品質スコアの最も高い経路及び波長が複数ある場合には、さらに、ホップ数の最も少ない経路及び波長を選択する。さらに、ホップ数の最も少ない経路及び波長が複数ある場合には、任意の１つを選択する。
【００２３】
なお、制御装置２は、最も利用可能帯域の高い経路及び波長が複数ある場合、ホップ数の最も少ない経路及び波長を選択する構成であっても良い。この場合、経路Ａ−Ｅでの波長λ１が選択される。なお、ホップ数の最も少ない経路及び波長が複数ある場合には、さらに、品質スコアの最も高い経路及び波長を選択する。さらに、品質スコアの最も高い経路が複数ある場合には、任意の１つを選択する。
【００２４】
また、制御装置２は、一実施形態においては、最も品質スコアの高い経路及び波長を選択する。図５に示す様に、本例では、経路Ｂ−Ｄでの波長λ１と、経路Ｂ−Ｄでの波長λ２と、経路Ｂ−Ｆ−Ｇで波長λ２の品質スコアが８と最も高い。制御装置２は、最も品質スコアの高い経路が複数ある場合、利用可能帯域の最も高い経路及び波長を選択する。この場合、経路Ｂ−Ｆ−Ｇが選択される。なお、品質スコアの最も高い経路が複数ある場合には、さらに、ホップ数の最も少ない経路及び波長を選択する。さらに、ホップ数の最も少ない経路及び波長が複数ある場合には、任意の１つを選択する。
【００２５】
なお、制御装置２は、最も品質スコアの高い経路及び波長が複数ある場合、ホップ数の最も少ない経路及び波長を選択する構成であっても良い。この場合、経路Ｂ−Ｄでの波長λ１と、経路Ｂ−Ｄでの波長λ２が選択される。この様に、ホップ数の最も少ない経路及び波長が複数ある場合には、さらに、品質スコアの最も高い経路及び波長を選択する。この場合、経路Ｂ−Ｄでの波長λ１と、経路Ｂ−Ｄでの波長λ２が選択される。この様に、品質スコアの最も高い経路が複数ある場合には任意の１つを選択する。
【００２６】
図３は、本実施形態による制御装置２の構成図である。トポロジ情報保持部２１は、トポロジ情報を保持している。トポロジ情報は、制御対象のＯＰＳ１を特定する情報と、制御対象のＯＰＳ１が実装するインタフェースを特定する情報、使用されている光リンクを示す情報、光リンクが接続するＯＰＳ１のインタフェースを示す情報、光リンクで使用される波長の情報、光リンクの各波長での最大伝送速度を示す情報を含んでいる。トポロジ情報は、予め、制御装置２に設定される。帯域情報保持部２２は、光リンクの波長毎の利用可能帯域を示す情報を保持している。この情報は、光リンクの各波長での最大伝送速度を示す情報と、ＯＰＳ１から通知される光リンクの使用帯域に基づき帯域情報保持部２２が生成する。品質情報保持部２３は、例えば、図４に示す品質情報を保持している。品質情報は、予めユーザが測定したものであっても、ＯＰＳ１が測定して制御装置２に通知したものであっても良い。経路決定部２４は、上述した様に、あるＯＰＳ１からパケットの宛先情報を受け取ると、当該パケットの経路及び波長を決定する。そして、決定した経路上の各ＯＰＳ１が、決定した経路に沿って当該パケットをルーティングする様に、決定した経路上の各ＯＰＳ１にルーティング情報を通知する。このルーティング情報には、パケットの波長及び宛先情報と、当該宛先情報を含むパケットを出力すべきインタフェースについての情報が含まれている。制御装置２からルーティング情報の通知を受け取るＯＰＳ１には、宛先情報を送信したＯＰＳ１のみならず、制御装置２が決定した経路上の他のＯＰＳ１も含まれる。宛先情報を送信したＯＰＳ１は、上述した様に、制御装置２から受け取るルーティング情報に従いパケットをルーティングすると同時に経路表を更新する。また、それ以外のＯＰＳ１は、制御装置２から受け取るルーティング情報に従い経路表を更新する。なお、通信部２５は、ＯＰＳ１との通信処理を行う。
【００２７】
なお、上記説明は、ＯＰＳ＃１が受信した電気パケットについての経路計算であったが、ＯＰＳ＃１が制御装置２の制御対象外のＯＰＳ１から光パケットを受信した場合には、受信した光パケットの波長をそのまま使用するため、波長の決定の必要はない。
【００２８】
なお、本発明による制御装置２は、コンピュータを上記制御装置２として動作させるプログラムにより実現することができる。これらコンピュータプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記憶されて、又は、ネットワーク経由で配布が可能なものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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