(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
任意のノードに波長変換器または識別再生器を備えた光ネットワークにおいて、
前記波長変換器または識別再生器を備えたノードに、入力波長ごとにどの波長に変換できるかを示す波長変換器または識別再生器の使用状況を監視する監視部を備え、
前記光ネットワークを構成する各ノードで、前記波長変換器または識別再生器を備えたノードの監視部で得られる波長変換器または識別再生器の使用状況を示す情報を入力波長ごとに、各変換波長に対応したコスト値で表し、
前記コスト値は、前記波長変換器または識別再生器の未使用数または空き波長数が多いほど、小さく設定し、
前記各ノードが、自ノードに備えられた広告部により、前記光ネットワークを構成する他のすべてのノードに対して、自ノードにおける前記コスト値を広告することにより前記光ネットワーク全体で共有し、
前記各ノードの前記波長変換器または識別再生器の使用にかかるコスト値を、発ノードから着ノード間に設定可能な全経路候補について積算し、その最小コスト値を示す経路を選択する構成であることを
特徴とする光ネットワーク。
【請求項２】
前記光ネットワーク全体で共有されるコスト値は、入力波長ごとのコスト値の合計値または平均値として表すことを特徴とする請求項１に記載の光ネットワーク。
【請求項３】
前記各ノードが、自ノードに備えられた広告部により、前記光ネットワークを構成する他のすべてのノードに対して、自ノードにおける前記コスト値を、一定時間間隔で、または使用状況が所定の基準値を越えたときあるいは下回ったとき、または初期状態のときに広告する構成であることを特徴とする請求項１記載の光ネットワーク。
【請求項４】
前記波長変換器または識別再生器の使用状況として、その全部または前回の広告時点との差分を広告する構成であることを特徴とする請求項3に記載の光ネットワーク。
【請求項５】
前記コスト値および各ノード間を接続するリンク使用コストを、発ノードから着ノード間に設定可能な全経路候補について積算し、その最小コスト値を示す経路を選択する構成であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光ネットワーク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長変換機能あるいは識別再生機能を有するノードと、その機能を有しないノードの配置状況に応じて、光パスの経路設定を行う光ネットワークに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ネットワークでは、各ノードに波長変換機能や識別再生機能を備え、必要に応じて信号光の波長を変換したり、信号光の波形を整形して伝送を行っている。この波長変換機能や識別再生機能をすべてのノードに備えた場合には、光パスの経路設定の自由度は高まるが、高価な波長変換装置や識別再生装置のために光ネットワーク全体のコストも高くなる。そこで、必要最小限の波長変換装置や識別再生装置を用いて光ネットワークを構成する方法が検討されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
光ネットワークを構成する各ノードに備える波長変換装置や識別再生装置を必要最小限に抑えるには、どのノードがそれらの装置を備え、かつどのような使用状況にあるか、光ネットワークを構成する各ノードが認識する必要がある。そうすれば、例えば波長変換が可能なノードが分かるので、その配置に応じて最適な波長選択を行うことが可能となる。
【０００４】
本発明は、波長変換機能あるいは識別再生機能を有するノードと、その機能を有しないノードから構成される光ネットワークにおいて、各ノード間で各機能の使用状況の通知を行う光ネットワークを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、任意のノードに波長変換器または識別再生器を備えた光ネットワークにおいて、波長変換器または識別再生器を備えたノードに、入力波長ごとにどの波長に変換できるかを示す波長変換器または識別再生器の使用状況を監視する監視部を備え、光ネットワークを構成する各ノードで、波長変換器または識別再生器を備えたノードの監視部で得られた波長変換器または識別再生器の使用状況の情報を共有する構成である。
【０００６】
監視部で得られる情報は、入力波長ごとにどの波長に変換できるかを示す波長変換器または識別再生器の使用状況をビットマップで表す。また、入力波長ごとに、各変換波長に対応したコスト値で表してもよい。また、入力波長ごとのコスト値の合計値または平均値として表してもよい。
【０００７】
また、本発明の光ネットワークは、監視部を有するノードから他のノードへ波長変換器または識別再生器の使用状況を、一定時間間隔で、または使用状況が所定の基準値を越えたときあるいは下回ったとき、または初期状態のときに通知するようにしてもよい。
【０００８】
また、波長変換器または識別再生器の使用状況として、その全部または前回の通知時点との差分を通知するようにしてもよい。
【０００９】
また、波長変換器または識別再生器の未使用数または空き波長数が多いほど、コスト値を小さく設定するようにしてもよい。このとき、各ノードの波長変換器または識別再生器の使用にかかるコストおよび各ノード間を接続するリンク使用コストを、発ノードから着ノード間に設定可能な全経路候補について積算し、その最小コスト値を示す経路を選択するようにしてもよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（ノードの第１の構成例）
図１は、本発明の光ネットワークのノードの第１の構成例を示す。
【００１１】
図において、ノード１０は、２本の光ファイバ♯１，♯２からそれぞれ入力される２波長（合計４波長）の信号光の波長変換を行う波長変換器（ＷＣ）１１−１〜１１−４と、その方路を切り替えて２本の光ファイバ♯１，♯２に出力する光スイッチ１２を備える。ここで、各波長変換器は、入力信号光を任意の波長に変換できるチューナブルな構成とする。監視部１３は、各波長変換器１１−１〜１１−４の使用状況を監視し、得られた使用状況を波長変換器使用状況データベース１４に格納する。波長変換器使用状況データベース１４は、他のノードとの間でそれぞれの波長変換器使用状況のデータを送受信する。
【００１２】
監視部１３は、各光ファイバ♯１，♯２に対応し、入力波長から出力波長への波長変換可否を表すテーブルを有する。初期状態としては、入力波長λ１，λ２から出力波長λ１，λ２への波長変換はすべて可能であるので、♯１用テーブルおよび♯２用テーブルともに「１」が設定される。
【００１３】
ここで、例えば光ファイバ♯１の波長λ１の信号光を波長変換器１１−１で波長λ２に変換すると、♯１用テーブルの入力波長λ１については波長変換不可を示す「０」に変わる。このとき、光ファイバ♯１の波長λ２の信号光については、波長λ１，λ２のいずれにも波長変換が可能であるので「１」のままである。さらに、光ファイバ♯２の波長λ２の信号光を波長変換器１１−４で波長λ１に変換すると、♯２用テーブルの入力波長λ２については波長変換不可を示す「０」に変わる。このとき、光ファイバ♯２の波長λ１の信号光については、波長λ１，λ２のいずれにも波長変換が可能であるので「１」のままである。
【００１４】
（ノードの第２の構成例）
図２は、本発明の光ネットワークのノードの第２の構成例を示す。
【００１５】
図において、ノード１０は、２本の光ファイバ♯１，♯２からそれぞれ入力される２波長（合計４波長）の信号光の方路を切り替える光スイッチ１２と、光スイッチ１２の入出力間に接続されて信号光の波長変換を行う波長変換器１１，１５，１６を備える。ここで、波長変換器（ＷＣ）１１は入力信号光を任意の波長に変換できるチューナブルな構成であり、波長変換器（λ１ＷＣ）１５は波長λ１への波長変換を行う構成であり、波長変換器（λ２ＷＣ）１６は波長λ２への波長変換を行う構成とする。監視部１３は、各波長変換器１１，１５，１６の使用状況を監視し、得られた使用状況を波長変換器使用状況データベース１４に格納する。波長変換器使用状況データベース１４は、他のノードとの間でそれぞれの波長変換器使用状況のデータを送受信する。
【００１６】
監視部１３は、各光ファイバ♯１，♯２に対応し、入力波長から出力波長への波長変換可否を表すテーブルを有する。初期状態としては、入力波長λ１，λ２から出力波長λ１，λ２への波長変換はすべて可能であるので、♯１用テーブルおよび♯２用テーブルともに「１」が設定される。
【００１７】
ここで、例えば光ファイバ♯１の波長λ１の信号光を波長変換器１６に接続して波長λ２に変換すると、形式的には他の波長変換器１１，１５への接続が可能であるので、♯１用テーブルの入力波長λ１については波長変換可を示す「１」のままとする（図中網かけで示す）。また、光ファイバ♯１の波長λ２の信号光については、波長λ１，λ２のいずれにも波長変換が可能であるので「１」のままである。さらに、光ファイバ♯２の波長λ２の信号光をチューナブルな波長変換器１１で波長λ１に変換すると、３つの波長変換器のうち波長λ１への波長変換を行う波長変換器１５だけが空きになるので、♯１用テーブルおよび♯２用テーブルにおける入力波長λ１，λ２について、波長λ２への波長変換不可を示す「０」に変わる。
【００１８】
ところで、図１および図２に示すような監視部１３のテーブルの情報は、そのノードにおける波長変換器の使用状況を表しており、その情報を他のノードと共有することにより、光ネットワーク全体における波長変換器の使用状況を把握することができる。これにより、各ノードの波長変換器の使用状況（波長変換の可否）を考慮し、光パスの経路計算時に物理的にパスを張ることができない経路を選択しないように、効率よく最適な波長選択を行うことが可能となる。
【００１９】
（波長変換器の使用状況の通知に用いるフォーマット例）
図３は、各ノードの波長変換器の使用状況の通知に用いるフォーマット例を示す。図において、Ｔ（タイプ）は通知する種別（ここでは波長変換器の使用状況）、Ｌ（レングス）は通知する情報のフォーマットの長さを示す。これ以降は、波長変換器の使用状況をビットマップで表す。図１および図２は２波長（λ１，λ２）への波長変換例を示したが、ここでは32波長への波長変換の可否を示す。例えば、波長ＩＤ＝０のチャネルについては波長ＩＤが０〜７への波長変換が可能なことを示す。
【００２０】
ところで、以上の例は波長変換の可否を「１」と「０」で表すものである。ここで、例えば図２に示す構成において、チューナブルな波長変換器１１や固定の波長変換器１５，１６がそれぞれ複数ある場合には、その状態をコスト値として表すことにより、波長変換できるチャネルでもコスト値が低いものを優先的に使用するなど、細かな指定が可能になる。
【００２１】
（コスト値を表示するフォーマット例）
図４は、コスト値を表示するフォーマット例を示す。ここでは、例えば波長ＩＤ＝０のチャネルについて、波長ＩＤ＝０へは波長変換を伴わないので低コスト「００００」とする。波長ＩＤ＝０から波長ＩＤ＝１，２，３への波長変換器の個数を例えば10個、５個、１個とすると、それぞれの波長変換器の個数に応じて低コスト「００１０」から高コスト「１１００」に設定する。波長ＩＤ＝１のチャネルについても同様である。
【００２２】
（入力波長ごとのコスト値の平均値を表示するフォーマット例）
図５は、入力波長ごとのコスト値の平均値を表示するフォーマット例を示す。ここでは、入力波長ごとに各出力波長のコスト値を平均化して設定する。例えば波長ＩＤ＝０のチャネルについては、「００００」〜「１１００」の平均値を設定する。あるいはその合計値を設定してもよい。また、最後に、すべての入力波長に割り当てられたコスト値の平均値を付加してもよい。このように、各入出力波長ごとにコスト値を割り当てず平均化することにより、通知するフォーマットを小さくし、ネットワークの負荷を軽減することができる。
【００２３】
以上示した構成において、波長変換器を識別再生器に置き換え、監視部で各識別再生器の使用状況を監視する構成としても同様である。また、波長変換器および識別再生器を備え、監視部で両方の使用状況を監視する構成としても同様である。
【００２４】
また、各ノードの監視部から通知するタイミングとしては、一定時間間隔、または使用状況が所定の基準値を越えたときあるいは下回ったとき、または波長変換器や識別再生器が使用されていない初期状態のときに、その値を通知するようにしてもよい。
【００２５】
また、図１および図２に示す実施形態では、波長変換器使用状況データベース１４が、他のノードとの間でそれぞれの波長変換器使用状況のデータを送受信する構成を示したが、図６に示すように広告部１７を設け、広告部１７が波長変換器使用状況のデータを次ノードへ送信するようにしてもよい。なお、ここでは、図１に示すノードに対応する構成例を示すが、図２に示すノードにおいても同様である。このとき、波長変換器使用状況データベース１４のデータをすべてを送信するか、あるいは前回の送信時点から使用状況が変化した差分だけを送信するようにしてもよい。
【００２６】
また、図７に示すように、各ノード１０に対して集中制御装置２０を設け、集中制御装置２０に備えられる波長変換器使用状況データベース１４に、各ノードの監視部１３から波長変換器使用状況のデータを収集する構成としてもよい。
【００２７】
本発明は、各ノードの波長変換機能・識別再生機能の使用状況（波長変換の可否等）の情報をネットワーク全体で共有することにより、波長変換機能・識別再生機能を必要最小限に抑えて光ネットワークのコストを低減するものであるが、その具体的な光ネットワークの経路選択例について以下に説明する。
【００２８】
まず、各ノードにおける変換波長に対するコスト値の割当方法について説明する。波長変換器の未使用数が少ないノードで波長変換器を使用すると、そのノードの残りのリソースを圧迫することになるので、波長変換器の実装数あるいは未使用数が多いほど小さなコストが割り当てられるようにする。例えば、波長変換器の実装数や未使用数の逆数をコスト値とする方法をとることができる。ただし、波長変換器の実装数や未使用数が０の場合にはコスト値は無限大（波長変換が不可能）になるので、その場合には０〜１以外の所定値αを設定し、以下に示すコスト値のフォーマット表示や経路計算に供する。
【００２９】
このコスト値の算出例について図８のノード構成に基づいて説明する。図８において、ノード１０の入力ポートに接続される波長変換器（ＷＣ）１１−１は、波長λ１，λ２のいずれかに波長変換できるチューナブルな構成である。光スイッチ１２の入出力ポート間に接続される波長変換器（ＷＣ）１１−２，１１−３は、波長λ１，λ２，λ３のいずれかに波長変換できるチューナブルな構成である。光スイッチ１２の入出力ポート間に接続される波長変換器（λ２ＷＣ）１６は、波長λ２に波長変換できる構成である。なお、波長変換器１１−２は使用済とする。
【００３０】
各変換波長に対するコスト値は、波長変換器の実装数を基準にすると、
λ１：１／３（波長変換器１１−１，１１−２，１１−３の３個）
λ２：１／４（波長変換器１１−１，１１−２，１１−３，１６の４個）
λ３：１／２（波長変換器１１−２，１１−３の２個）
となる。各波長変換器の未使用数（波長変換可能性）を基準にすると、
λ１：１／２（波長変換器１１−１，１１−３の２個）
λ２：１／３（波長変換器１１−１，１１−３，１６の３個）
λ３：１／１（波長変換器１１−３の１個）
となる。
【００３１】
ここで、３波長（λ１，λ２，λ３）が波長多重された光ネットワークにおいて、各波長のネットワークが並列に配置されたものとみなすと、例えば各波長変換器の未使用数を基準にしたコスト値は、図９のように表すことができる。分数で表す数値は、ノードＣにおける変換波長λ１，λ２，λ３に対するコスト値を示す。
【００３２】
また、図８のノード１０に入力する３つの信号光の波長をλ１，λ２，λ３とし、入力波長に対して各変換波長のコスト値を考える場合に、波長変換器の実装数を基準にすると、
λ１→λ２：１／４
λ１→λ３：１／２
λ２→λ１：１／２
λ２→λ３：１／２
λ３→λ１：１／２
λ３→λ２：１／３
となる。各波長変換器の未使用数（波長変換可能性）を基準にすると、
λ１→λ２：１／３
λ１→λ３：１／１
λ２→λ１：１／１
λ２→λ３：１／１
λ３→λ１：１／１
λ３→λ２：１／２
となる。
【００３３】
ここで、３波長（λ１，λ２，λ３）が波長多重された光ネットワークにおいて、各波長のネットワークが並列に配置されたものとみなすと、例えば各波長変換器の未使用数を基準にした入力波長に対する各変換波長のコスト値は、図１０のように表すことができる。図９と図１０の場合を比較すると、例えば変換波長λ２のコスト値は下線で示すように、図９の場合には入力波長に係わらず１／３であったが、図９の場合には入力波長λ１に対しては１／３、入力波長λ３に対しては１／２となる。
【００３４】
以上のようにして求めた波長変換コストは、ノード間のリンクコストと合わせて経路計算に用いることができるが、波長変換器（および識別再生器）の個数と光ファイバに多重されている波長数の大小により、それぞれのコストに重み付けを行ってもよい。例えば、波長変換器の個数が光ファイバに多重されている波長数と比べて少ない場合には、その波長変換器を使用することはネットワーク全体に与える影響が大きいので、波長変換コストに比重をおいた重み付けを行う。
【００３５】
また、コスト値を表示するフォーマットとしては図４にその一例を示したが、上記のような分数値を表示する場合には次のような方法をとる。まず、計算されたコスト値を浮動小数点（例えば 5.0×10-1）で表し、これを32ビット浮動小数点表示のフォーマットにする。なお、波長変換が不可能なことを示すコスト値αは、32ビット浮動小数点表示で表すことができる値の中で最大値を割り当てる。
【００３６】
また、コスト値（０〜１）を例えば４ビットで表す場合には、コスト値を「0000」〜「1110」にリニアに割り当て、波長変換が不可能なことを示すコスト値αを「1111」に割り当てる。あるいは、コスト値がある閾値未満の場合はすべて「0000」に割り当て、閾値以上１以下のコスト値を「0000」〜「1110」にリニアに割り当て、波長変換が不可能なことを示すコスト値αを「1111」に割り当てる。
【００３７】
図１１は、光ネットワークの経路選択の第１例を示す。ここでは、光ネットワークは２波長（λ１，λ２）が波長多重され、各波長のネットワークが並列に配置されていると見なすと、波長変換機能はその配置間を移動するルートと見ることができる。図中の数値はリンクコストおよび波長変換コストを示す。ここでは残りリソースが少ないほど高コストとする。波長変換コストは、ノードＣ，ノードＤ，ノードＡ，ノードＢの順に、残り波長変換リソースが少なくなる。なお、波長λ１から波長λ２、波長λ２から波長λ１の波長変換コストは、ここでは等しいものとする。リンクコストも同様であるが、「１」のリンクは残りリソースがないこと（使用済）を示す。
【００３８】
以上の条件では、発ノードから着ノードへ到達する経路において、ノードＢまたはノードＣで波長変換が必要になる。ここで、リンクコストのみを考慮すると、経路１（発ノード−ノードＡ（λ２）−ノードＢ（λ２／λ１）−ノードＤ（λ１）−着ノード）が採用される。波長変換コストを含めると、経路２（発ノード−ノードＡ（λ２）−ノードＣ（λ２／λ１）−ノードＤ（λ１）−着ノード）が採用される。このような経路選択を行うために、本発明の監視機能が利用される。
【００３９】
図１２は、光ネットワークの経路選択の第２例を示す。ここでは、各ノードにおける識別再生器の使用自体をあるリンク面から他のリンク面の同一ノードへ移る行為であると考え、一つのホップとしてコスト値を設定する。また、波長変換器または識別再生器を用いることで通過した経路も一つのホップとして計数し、発ノードから着ノードまでのトータルのコスト値が最小になる経路を選択するアルゴリズムを用いる。このとき、発ノードから次ホップのノードへは複数の光ファイバおよび波長によってつながっている場合、そのうちの一つを第１ホップと決め、その後の経路を図１３に示すダイクストラ法で計算する。ここで、ｗは全波長数、ｋはスタート波長である。これを次ホップへの経路数分繰り返し、得られた複数の経路候補の中から最小コスト値の経路を選択する。
【００４０】
また、この第２例では、入力波長に対して各変換波長のコスト値を個別に考える。例えば、波長λ１から波長λ２への波長変換コストは 0.6、波長λ２から波長λ１への波長変換コストは 0.3とする。その他の条件は第１例と同様である。
【００４１】
以上の条件において、発ノードから着ノードへ到達する経路１は、発ノード（λ１）−ノードＡ（λ１、識別再生器）−ノードＣ（λ１）−ノードＤ（λ１）−着ノードとすると、そのトータルコストは 1.1となる。また経路２は、ノードＢで波長変換を行う場合であり、発ノード（λ２）−ノードＡ（λ２）−ノードＢ（λ２／λ１）−ノードＤ（λ１）−着ノードとすると、そのトータルコストは 1.0となる。したがって、トータルコストが最小となる経路２が採用される。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光ネットワークでは、光ネットワーク全体における波長変換器または識別再生器の使用状況を把握することができるので、各ノードの使用状況（波長変換の可否）を考慮し、効率よく最適な光パスの設定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ネットワークを構成するノードの第１の構成例を示す図。
【図２】本発明の光ネットワークを構成するノードの第２の構成例を示す図。
【図３】各ノードの波長変換器の使用状況の通知に用いるフォーマット例を示す図。
【図４】コスト値を表示するフォーマット例を示す図。
【図５】入力波長ごとのコスト値の平均値を表示するフォーマット例を示す図。
【図６】広告部を用いるノードの構成例を示す図。
【図７】集中制御型の構成例を示す図。
【図８】コスト値の算出例の説明に用いるノード構成を示す図。
【図９】各波長変換器の未使用数を基準にしたコスト値を示す図。
【図１０】各波長変換器の未使用数を基準にした入力波長に対するコスト値を示す図。
【図１１】光ネットワークの経路選択の第１例を示す図。
【図１２】光ネットワークの経路選択の第２例を示す図。
【図１３】光ネットワークの経路選択の処理手順を示す図。
【符号の説明】
１０  ノード
１１  波長変換器（ＷＣ）
１２  光スイッチ
１３  監視部
１４  波長変換器使用状況データベース
１５  波長変換器（λ１ＷＣ）
１６  波長変換器（λ２ＷＣ）
１７  広告部
２０  集中制御装置
【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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【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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