(57)【要約】【課題】光パス棄却率を低減させる波長割り当ての方法及び光パスネットワークを提供する。【解決手段】少なくとも一つが波長変換器ＷＣを備えた光パスネットワークにおける波長割り当ての方法において、上記ノードのうちで、光パスネットワークに光信号を送る起点となる送信ノードｓから同終点となる受信ノードｄへと至る光パスを設定する際、上記の送受信ノード間に存在する中継ノード毎に利用可能な光信号の波長を割り当てるに当たって、光パス設定を行う各中継ノードにおける過去の波長変換器ＷＣの使用履歴中における、光パス設定を行う対象の送受信ノードペア以外の送受信ノードペアが波長変換器ＷＣを使用した回数の割合が最小となる空き波長及び空き波長変換器を選択する。【選択図】図６
2009017148.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノードと、各ノード間を連結する光ファイバとにより構成されており、
上記の光ファイバが各ノード間に少なくとも一本設けられたものであって、各ノード間で複数波長の光信号を同時に伝達可能とされており、
上記ノードのうち、少なくとも一つが波長変換器（ＷＣ）を備えた光パスネットワークにおける波長割り当ての方法において、
上記ノードのうちで、光パスネットワークに光信号を送る起点となる送信ノード（ｓ）から同終点となる受信ノード（ｄ）へと至る光パスを設定する際、上記の送受信ノード間に存在する中継ノード（ｖｉ）毎に利用可能な光信号の波長を割り当てるに当たって、
光パス設定を行う各中継ノード（ｖｉ）の、過去の波長変換器（ＷＣ）の使用履歴中における、光パス設定を行う対象の送受信ノードペア以外の送受信ノードペアが波長変換器（ＷＣ）を使用した回数の割合が最小となる空き波長及び空き波長変換器を選択することを特徴とする、光パスネットワークにおける波長割り当ての方法。
【請求項２】
上記の送受信ノード間に存在する中継ノード（ｖｉ）毎に利用可能な光信号の波長を割り当てるに当たって、波長変換コスト（Cost(ｖｉ)）を用いて決定するものとし、
上記波長変換コスト（Cost(ｖｉ)）は、下記の式
Cost(ｖｉ)＝Ｕｉ／Ａｉ
Ｕｉ：光パス設定を行う各中継ノード（ｖｉ）の、過去の波長変換器（ＷＣ）の使用履歴中における、光パス設定を行う対象の送受信ノードペア以外の送受信ノードペアが波長変換器（ＷＣ）を使用した回数の割合
Ａｉ：光パス設定を行う各中継ノード（ｖｉ）の空き波長変換器数
により算出され、
このようにして算出された波長変換コスト（Cost(ｖｉ)）が最小となる空き波長及び空き波長変換器を選択することを特徴とする、請求項１に記載の、光パスネットワークにおける波長割り当ての方法。
【請求項３】
複数のノードと、各ノード間を連結する光ファイバとにより構成されており、
上記の光ファイバが各ノード間に少なくとも一本設けられたものであって、各ノード間で複数波長の光信号を同時に伝達可能とされており、
上記ノードのうち、少なくとも一つが波長変換器（ＷＣ）を備えた光パスネットワークにおいて、
上記ノードのうちで、光パスネットワークに光信号を送る起点となる送信ノード（ｓ）から同終点となる受信ノード（ｄ）へと至る光パスを設定する際、上記の送受信ノード間に存在する中継ノード（ｖｉ）毎に利用可能な波長が割り当てられたものであり、
上記割り当てが行われた際、光パス設定を行う各中継ノード（ｖｉ）の、過去の波長変換器（ＷＣ）の使用履歴中における、光パス設定を行う対象の送受信ノードペア以外の送受信ノードペアが波長変換器（ＷＣ）を使用した回数の割合が最小となる空き波長及び空き波長変換器が選択されたことを特徴とする光パスネットワーク。
【請求項４】
上記送受信ノード間に存在する中継ノード（ｖｉ）毎に利用可能な波長の割り当てが行われた際に、波長変換コスト（Cost(ｖｉ)）が用いられ、
上記波長変換コスト（Cost(ｖｉ)）は、下記の式
Cost(ｖｉ)＝Ｕｉ／Ａｉ
Ｕｉ：光パス設定を行う各中継ノード（ｖｉ）の、過去の波長変換器（ＷＣ）の使用履歴中における、光パス設定を行う対象の送受信ノードペア以外の送受信ノードペアが波長変換器（ＷＣ）を使用した回数の割合
Ａｉ：光パス設定を行う各中継ノード（ｖｉ）の空き波長変換器数
により算出され、
このようにして算出された波長変換コスト（Cost(ｖｉ)）が最小となる空き波長及び空き波長変換器が選択されたことを特徴とする、請求項３に記載の光パスネットワーク。
【請求項５】
上記送信ノード（ｓ）が、経路決定手段（１）と制御メッセージ送信手段（２）とを備えており、
経路決定手段（１）は、上記受信ノード（ｄ）へ向かう上記中継ノード（ｖｉ）の連なりである、光パスの経路を決定するものであり、
制御メッセージ送信手段（２）は、上記受信ノード（ｄ）へ向け、上記光パスの経路を通って制御メッセージ信号を送るものであり、
上記中継ノード（ｖｉ）が、制御メッセージ受信手段（３）と、信号加工手段（４）と、制御メッセージ送信手段（５）とを備えており、
制御メッセージ受信手段（３）は、信号上流側に隣接したノードから送られた上記制御メッセージ信号を受けるものであり、
信号加工手段（４）は、自ノードにおける、過去に自ノードが備えた波長変換器を用いた送受信ノードペアの履歴データ、及び、上記制御メッセージ信号を受けた時点での空き波長変換器数のデータ、及び、自ノードから信号下流側に隣接したノードへ向かう光ファイバで空いている波長集合のデータを上記制御メッセージ信号に追加するものであり、
制御メッセージ送信手段（５）は、上記データが追加された制御メッセージ信号を、信号下流側に隣接したノードに送るものであり、
上記受信ノード（ｄ）が、制御メッセージ受信手段（６）と、階層化グラフ構築手段（７）と、コスト算出手段（８）と、波長選択手段（９）と、資源予約メッセージ送信手段（１０）とを備えており、
制御メッセージ受信手段（６）は、信号上流側に隣接したノードから送られた上記制御メッセージ信号を受けるものであり、
階層化グラフ構築手段（７）は、上記制御メッセージ信号に含まれた、上記光パスの経路上の各ノードの情報を基に、上記送信ノード（ｓ）から上記受信ノード（ｄ）までの、光パスを割当可能な空き波長、及び、上記各中継ノード（ｖｉ）において波長変換可能な波長を示す階層化グラフを構築するものであり、
コスト算出手段（８）は、上記階層化グラフ上の、光パスを割当可能な空き波長を示す辺のコスト及び上記の波長変換コスト（Cost(ｖｉ)）を算出するものであり、
波長選択手段（９）は、上記階層化グラフ上での経路計算を行い、上記各辺のコストと上記波長変換コスト（Cost(ｖｉ)）との和が最小となる空き波長及び空き波長変換器を選択するものであり、
資源予約メッセージ送信手段（１０）は、上記送信ノード（ｓ）に向けて、上記光パスの経路を通って上記選択された空き波長・空き波長変換器についての資源予約メッセージ信号を送るものであり、
上記送信ノード（ｓ）及び上記中継ノード（ｖｉ）が、上記の各手段に加えて、資源予約メッセージ受信手段（１１）と、光パス設定手段（１２）とを備えており、
資源予約メッセージ受信手段（１１）は、上記資源予約メッセージ信号を受けるものであり、
光パス設定手段（１２）は、上記資源予約メッセージ信号に対応する空き波長及び空き波長変換器を予約して光パスを設定するものであることを特徴とする、請求項４に記載の光パスネットワーク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、波長変換機能のある分散型光パスネットワークにおいて、棄却性能を改善した波長割り当ての方法、及び棄却性能が改善された光パスネットワークに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開２００３−３０４５６３号公報
【特許文献２】特開２００３−３３９０６４号公報
【非特許文献１】X. Wang, H. Morikawa, and T. Aoyama、「Priority-based Wavelength Assignment Algorithm for Burst Switched WDM Optical Networks」、IEICE Transactions on Communications、社団法人電子情報通信学会、2003年5月、vol.E86-B、p.1508-1514
【非特許文献２】清水翔（他３名）、「変換範囲が制限された波長変換器を用いたWDMネットワークにおける波長割当方式」、電子情報通信学会技術研究報告(NS2004-312)、社団法人電子情報通信学会、2005年3月、p.329-332
【非特許文献３】Q. D. Ho and M. S. Lee、「Converter-aware wavelength assinment in WDM netwaorks with limited-range convertersion capability」、IEICE Transaction on Communications、社団法人電子情報通信学会、2006年2月、vol.E89-B、p.436-445
【０００３】
高速大容量通信を実現する次世代インターネットの基幹ネットワークとして、波長分割多重方式(Wavelength Division Multiplexing) を用いた光パスネットワークが注目されている。光パスネットワークは、光パスと呼ばれる通信チャネルを送受信ノード間で設定して通信を行う回線交換型のネットワークである。
【０００４】
光パスネットワークはその制御方式に応じて、集中型光パスネットワークと分散型光パスネットワークの二種類に区別される。集中型光パスネットワークは、ネットワーク制御サーバが光パスの設定・解放等の制御を集中的に行うネットワークである。一方、分散型光パスネットワークは、光パスの送信ノードまたは受信ノードが自律分散的に光パス制御を行うネットワークである。ドメイン間光パス設定技術の標準化の推進に伴い、今後は光パスネットワークの大規模化が進むと考えられており、光パス制御負荷の分散及び耐故障性の観点から分散型光パスネットワークが次世代基幹ネットワークとして有望である。
【０００５】
分散型光パスネットワークでの光パス設定手順は以下の通りである。まず、送信ノードはOSPF-TEなどのルーティングプロトコルを用いて収集されるリンク情報に基づいて光パス経路を決定する。次に、RSVP-TEなどのシグナリングプロトコルを用いて光パス経路上の各リンクで波長を予約し、光パスを設定する。
【０００６】
分散型光パスネットワークは波長変換機能の有無に応じて二種類に区別される。波長変換機能の無い分散型光パスネットワークでは、光パス設定時に波長連続性制約を満たさねばならない。波長連続性制約とは、ある光パスに割り当てる波長がすべてのリンク上で同一でなければならないという制約である。
【０００７】
この波長変換機能の無い分散型光パスネットワークにおいて、非特許文献１では、波長割当手法としてＰＷＡ(Priority-based Wavelength Assignment)が提案されている。この手法は、過去の波長予約成功率が最大である波長を送信ノードが予約する波長割当方式であり、各ノードペアが光パス設定時に予約する波長が分散され、光パス棄却率が低減される。
【０００８】
しかし上記の手法では、上記波長連続性制約により、たとえ光パス経路上の各リンクに空き波長が存在してもそれらの種類が異なれば光パスを設定できない状況が起こる。その結果、このネットワークでは従来の回線交換型ネットワークと比較して光パス設定要求の棄却率が大きくなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
一方、波長変換機能のある分散型光パスネットワークでは、波長変換器を有する中継ノードにて任意の入力波長を任意の出力波長へと変換可能であるため、光パス設定時に波長連続性制約を満たす必要はない。その結果、波長の利用効率が上昇し、波長変換機能の無い分散型光パスネットワークと比較して棄却性能を改善できる。
【００１０】
分散型光パスネットワークの構成の一例を図１に示す。分散型光パスネットワークはＷＤＭノード（以下「ノード」と表記する）と光ファイバで構成される。そして、中継ノードの役割を持つノード（例えば図１上のＮ３）以外のノードにはそれぞれ異なるＩＰネットワークが接続されている。光パスを設定する際には、ノードは入力信号を光領域において波長単位で適切な出力ポートへと切り替える波長ルーティングを行う。図１において、ノードＮ４がデータ転送をするため、波長λ２を使ってノードＮ５に光パスを設定している。この時、ノードＮ３はλ２を電気信号に変換することなく、ノードＮ５側の出力ポートに信号をスイッチングしている。
【００１１】
ノードの構成の一例を図２に示す。ノードは、分波器(DEMUX)、合波器(MUX)、及び、光スイッチ(OXC) で構成され、必要に応じて波長変換器を備えることもある。ノードへの入力信号は分波器により各波長へと分波される。分波された各波長は光スイッチにより適切にスイッチングされ、合波器による多重化の後、ファイバへ出力される。波長変換器が設けられているノードでは、出力ファイバ上で入力波長と同じ波長が空いていなければ、波長変換器へとスイッチングされ出力ファイバ上の空き波長へと変換することができる。しかし、波長変換器が設置されていないノードでは、出力ファイバ上で入力波長と同じ波長が空いていなければ、光パスの設定要求は棄却される。波長変換器の配置方法はtrunk-typeとする。この場合、全入力ポートで波長変換器を共有し、波長変換が必要な波長のみに波長変換器を割り当て可能であるため、波長変換器の利用効率を高められる。
【００１２】
波長変換器は高価であるため、その配置箇所及び配置数は限定される。そのため、限られた数の波長変換器を有効に用いて光パス棄却率を低減することが重要となる。
【００１３】
シグナリングプロトコルによる波長予約時に波長変換箇所を決定する問題(波長・波長変換器割当問題) を取り扱ったものとしては非特許文献２及び３がある。
【００１４】
非特許文献２では、波長変換範囲が制限された波長変換器が配置された分散型光パスネットワークにおいて、経路上の空き波長を送信ノードから受信ノードに向けて順に波長予約するフォーワード型波長予約方式を用いた波長・波長変換器割当手法が提案されている。その手法は送受信ノードペアのホップ数に応じた割当波長集合の棲み分けを行うことにより、従来のランダム割当手法と比較して波長変換回数を抑えており、波長変換器を有効に利用している。
【００１５】
しかし、波長予約のために一般的に使用されるシグナリングプロトコルであるRSVP-TEでは波長予約方式として、経路上の空き波長を受信ノードから送信ノードへ向けて順に波長予約するバックワード型波長予約方式を用いるため、バックワード型波長予約方式に適用できる波長・波長変換器割当手法が必要となる。
【００１６】
非特許文献３では、このバックワード型波長予約方式に適用可能な、光パス棄却率の最小化を目的とした波長・波長変換器割当手法ＦＬＲ(First-Longest Lambda-Run)が提案されている。この手法は送信ノードから受信ノードへ向かって、経路上の各光ファイバで連続して空いている波長の中で最長の波長を受信ノードにたどり着くまで繰り返し予約していく波長・波長変換器割当方式であり、光パスの波長変換回数を最小化することにより将来要求される光パスに割り当て可能な波長変換器数を最大化し、光パス棄却率が低減される。
【００１７】
しかし上記の手法では、各中継ノードの空き波長変換器数や各ノードペアの各中継ノードでの空き波長変換器利用度合いを考慮せずに波長変換実行箇所を決定している。そのため、空き波長変換器数の小さい中継ノードや、他のノードペアが頻繁に波長変換を実行する中継ノードを波長変換実行箇所として選択すると光パスの棄却が発生しやすくなる。このように、波長変換回数を最小化することが必ずしも光パス棄却率の最小化に繋がるわけではない。
【００１８】
この問題を解決するには、光パス設定時に各中継ノードの空き波長変換器数及び各ノードペアの各中継ノードでの空き波長変換器利用度合いを考慮して波長変換実行箇所を決定しなければならない。
【００１９】
本願の発明者は、上記の問題解決に当たって、次の２点を考慮することで、設定可能な光パス数を極力大きくし、光パス棄却率を低減できることに思い至った。
（１）各送受信ノードペアが他の送受信ノードペアの波長変換器予約を極力妨害しないように波長変換箇所を選択する。
（２）空き波長変換器数が多いノードを優先して波長変換箇所として選択する。
【００２０】
本願発明は、上記の条件を満たす光パスを設定することによって光パス棄却率を低減させる波長割り当ての方法及び光パスネットワークを提供することを課題とする。
【００２１】
なお、特許文献１及び２には、上記二番目の条件により光パスを設定することが記載されている。しかしながら、本願の一番目の条件を用いることは示されておらず、本願の発明者から見て光パス棄却率の低減という点で改良の余地のあるものであった。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記課題を解決するために、本願の請求項１に係る発明は、複数のノードと、各ノード間を連結する光ファイバとにより構成されており、上記の光ファイバが各ノード間に少なくとも一本設けられたものであって、各ノード間で複数波長の光信号を同時に伝達可能とされており、上記ノードのうち、少なくとも一つが波長変換器ＷＣを備えた光パスネットワークにおける波長割り当ての方法において、上記ノードのうちで、光パスネットワークに光信号を送る起点となる送信ノードｓから同終点となる受信ノードｄへと至る光パスを設定する際、上記の送受信ノード間に存在する中継ノードｖｉ毎に利用可能な光信号の波長を割り当てるに当たって、光パス設定を行う各中継ノードｖｉにおける過去の波長変換器ＷＣの使用履歴中における、光パス設定を行う対象の送受信ノードペア以外の送受信ノードペアが波長変換器ＷＣを使用した回数の割合が最小となる空き波長及び空き波長変換器を選択することを特徴とする、光パスネットワークにおける波長割り当ての方法を提供する。
【００２３】
また、本願の請求項２に係る発明は、上記の送受信ノード間に存在する中継ノードｖｉ毎に利用可能な光信号の波長を割り当てるに当たって、波長変換コストCost(ｖｉ)を用いて決定するものとし、上記波長変換コストCost(ｖｉ)は、下記の式
Cost(ｖｉ)＝Ｕｉ／Ａｉ
Ｕｉ：光パス設定を行う各中継ノードｖｉにおける過去の波長変換器ＷＣの使用履歴中における、光パス設定を行う対象の送受信ノードペア以外の送受信ノードペアが波長変換器ＷＣを使用した回数の割合
Ａｉ：光パス設定を行う各中継ノードｖｉの空き波長変換器数
により算出され、このようにして算出された波長変換コストCost(ｖｉ)が最小となる空き波長及び空き波長変換器を選択することを特徴とする、請求項１に記載の、光パスネットワークにおける波長割り当ての方法を提供する。
【００２４】
また、本願の請求項３に係る発明は、複数のノードと、各ノード間を連結する光ファイバとにより構成されており、上記の光ファイバが各ノード間に少なくとも一本設けられたものであって、各ノード間で複数波長の光信号を同時に伝達可能とされており、上記ノードのうち、少なくとも一つが波長変換器ＷＣを備えた光パスネットワークにおいて、上記ノードのうちで、光パスネットワークに光信号を送る起点となる送信ノードｓから同終点となる受信ノードｄへと至る光パスを設定する際、上記の送受信ノード間に存在する中継ノードｖｉ毎に利用可能な波長が割り当てられたものであり、上記割り当てが行われた際、光パス設定を行う各中継ノードｖｉにおける過去の波長変換器ＷＣの使用履歴中における、光パス設定を行う対象の送受信ノードペア以外の送受信ノードペアが波長変換器ＷＣを使用した回数の割合が最小となる空き波長及び空き波長変換器が選択されたことを特徴とする光パスネットワークを提供する。
【００２５】
また、本願の請求項４に係る発明は、上記送受信ノード間に存在する中継ノードｖｉ毎に利用可能な波長の割り当てが行われた際に、波長変換コストCost(ｖｉ)が用いられ、上記波長変換コストCost(ｖｉ)は、下記の式
Cost(ｖｉ)＝Ｕｉ／Ａｉ
Ｕｉ：光パス設定を行う各中継ノードｖｉにおける過去の波長変換器ＷＣの使用履歴中における、光パス設定を行う対象の送受信ノードペア以外の送受信ノードペアが波長変換器ＷＣを使用した回数の割合
Ａｉ：光パス設定を行う各中継ノードｖｉの空き波長変換器数
により算出され、このようにして算出された波長変換コストCost(ｖｉ)が最小となる空き波長及び空き波長変換器が選択されたことを特徴とする、請求項３に記載の光パスネットワークを提供する。
【００２６】
また、本願の請求項５に係る発明は、上記送信ノードｓが、経路決定手段１と制御メッセージ送信手段２とを備えており、経路決定手段１は、上記受信ノードｄへ向かう上記中継ノードｖｉの連なりである、光パスの経路を決定するものであり、制御メッセージ送信手段２は、上記受信ノードｄへ向け、上記光パスの経路を通って制御メッセージ信号を送るものであり、上記中継ノードｖｉが、制御メッセージ受信手段３と、信号加工手段４と、制御メッセージ送信手段５とを備えており、制御メッセージ受信手段３は、信号上流側に隣接したノードから送られた上記制御メッセージ信号を受けるものであり、信号加工手段４は、自ノードにおける、過去に自ノードが備えた波長変換器を用いた送受信ノードペアの履歴データ、及び、上記制御メッセージ信号を受けた時点での空き波長変換器数のデータ、及び、自ノードから信号下流側に隣接したノードへ向かう光ファイバで空いている波長集合のデータを上記制御メッセージ信号に追加するものであり、制御メッセージ送信手段５は、上記データが追加された制御メッセージ信号を、信号下流側に隣接したノードに送るものであり、上記受信ノードｄが、制御メッセージ受信手段６と、階層化グラフ構築手段７と、コスト算出手段８と、波長選択手段９と、資源予約メッセージ送信手段１０とを備えており、制御メッセージ受信手段６は、信号上流側に隣接したノードから送られた上記制御メッセージ信号を受けるものであり、階層化グラフ構築手段７は、上記制御メッセージ信号に含まれた、上記光パスの経路上の各ノードの情報を基に、上記送信ノードｓから上記受信ノードｄまでの、光パスを割当可能な空き波長、及び、上記各中継ノードｖｉにおいて波長変換可能な波長を示す階層化グラフを構築するものであり、コスト算出手段８は、上記階層化グラフ上の、光パスを割当可能な空き波長を示す辺のコスト及び上記の波長変換コストCost(ｖｉ)を算出するものであり、波長選択手段９は、上記階層化グラフ上での経路計算を行い、上記各辺のコストと上記波長変換コストCost(ｖｉ)との和が最小となる空き波長及び空き波長変換器を選択するものであり、資源予約メッセージ送信手段１０は、上記送信ノードｓに向けて、上記光パスの経路を通って上記選択された空き波長・空き波長変換器についての資源予約メッセージ信号を送るものであり、上記送信ノードｓ及び上記中継ノードｖｉが、上記の各手段に加えて、資源予約メッセージ受信手段１１と、光パス設定手段１２とを備えており、資源予約メッセージ受信手段１１は、上記資源予約メッセージ信号を受けるものであり、光パス設定手段１２は、上記資源予約メッセージ信号に対応する空き波長及び空き波長変換器を予約して光パスを設定するものであることを特徴とする、請求項４に記載の光パスネットワークを提供する。
【発明の効果】
【００２７】
本願発明は、光パス設定を行う各中継ノードにおける過去の波長変換器使用履歴を用いて空き波長及び空き波長変換器を選択するため、各送受信ノードペアが他の送受信ノードペアの波長変換器予約を極力妨害しないように波長変換箇所を選択することができる。よって、波長・波長変換器予約の競合が有効に回避され、棄却性能が向上する。その結果、運用上目的とする光パス棄却率をより少数のネットワーク設備で実現できるため、ネットワーク設備コストを低減できる。
【００２８】
また、光パス設定時に経路上のリンク及び中継ノードの資源利用情報のみを収集すればよく、ネットワーク規模の増加に伴うノード間広告情報量の増大を緩和できる。そのため、ネットワーク規模に対する拡張性が優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
光パス経路の一例を図４に示す。ノードｓ，ｄはそれぞれ、この例の場合における光パスの送信ノード、受信ノードである。ノードｖ１，ｖ２，ｖ３，ｖ４は中継ノードである（以下、位置を特定せずに中継ノードを示す場合は「ｖｉ」と記載する）。ｅ１，ｅ２，ｅ３，ｅ４，ｅ５は経路上の光ファイバであり、経路のホップ数は５となる。光ファイバ上ではλ１からλ４までの４波の波長が多重化されている。いま、中継ノードｖ１，ｖ２，ｖ３，ｖ４の空き波長変換器数はそれぞれ０，２，１，０である。
【００３０】
上記各ノードの構成は図２に示したものであって、ノード制御部を備えており、このノード制御部が接続されたＩＰネットワーク（図１参照）や他のノードとの信号のやり取りを行う。
【００３１】
このノード制御部は、送受信部、検知部、記憶部、演算・指示部を備えている。
【００３２】
送受信部は、隣接ノードに対して信号の送り出し及び受け取りをする窓口となる部分である。検知部は、自ノードが備えた波長変換器の使用状況（使用中の波長変換器、及びその際の送受信ノードペア）、及び、自ノードから信号下流側に隣接したノードへ向かう光ファイバで空いている波長を検知する部分である。記憶部は、自ノードの過去の使用履歴、具体的には、過去の所定期間内に上記検知部が検知した、自ノードが備えた波長変換器を用いた送受信ノードペアの履歴を所定期間、メモリに記憶しておく部分である。なお、上記自ノードの現在の状況を示すデータを、一時的にこの記憶部に記憶させても良い。
【００３３】
演算・指示部はノード全体を統括する部分であって、送受信部が受けた隣接ノードからの信号に応じ、ノード上の各部と情報の授受、また、メモリに対する情報の格納及び読み出しをしつつ目的に応じた演算処理を行い、ノード上の各部（光スイッチなど）を操作する。また、必要に応じ、送受信部を介して隣接ノードに信号を送り出す。
【００３４】
上記の演算や操作は、各ノードのノード制御部に設けられた情報処理装置（コンピュータ）によって実現される。そして、この情報処理装置に搭載されたソフトウェアが各手段にて要求される演算などの処理をなす。なお、この情報処理装置（ハードウェアとしての）は、各ノードが属する光パスネットワークの規模に応じて適切な能力を持つ集積回路などが選択、組み合わされて構成されている。
【００３５】
上記の送信ノード、受信ノード、中継ノードは相対的に名づけられたものであり、波長変換器の有無を除けば全く同じ構成である。よって、光パス経路の設定状況によっては中継ノードｖ１，ｖ２，ｖ３，ｖ４が送信ノードｓあるいは受信ノードｄともなり得る。また、この例では図４上における左側のノードが送信ノードｓとされ、同右側のノードが受信ノードｄとされているが、これとは逆に、図４上における右側のノードが送信ノードｓとされ、同左側のノードが受信ノードｄとなることもある。更に、上記のように光ファイバが多重化されていることから、双方向の光パス経路が設定されている際には、同一のノードが一方の光パス経路における送信ノードｓであり、他方の光パス経路における受信ノードｄでもあることがある。
【００３６】
なお、この例では各ノード間の光ファイバは一本であり、その一本の光ファイバに４波の波長が多重化されているが、光ファイバを複数本とし、例えば各光ファイバに、各ノード間に設定する波長の一部のみを多重化したものとしても良い。
【００３７】
ここで、光ファイバｅ４ではλ２とλ４の２波が空き波長となっている。ところが、光ファイバｅ５では波長λ４が使用中である。光ファイバｅ４で波長λ４を予約する場合、光ファイバｅ５では空き波長λ２を予約せざるを得ないが、その際には中継ノードｖ４における波長変換が必須となる。ここで、中継ノードｖ４の波長変換器には全く空きがない。そのため、光ファイバｅ４で波長λ４を予約することはできない。このようにして、空き波長変換器に応じて予約できる（割当可能な）空き波長が図示のように決まる。
【００３８】
光パス設定時には、この経路上の各ファイバで空き波長を１波予約しなければならない。また、隣接するファイバで異なる空き波長を予約する際には、中間に位置する中継ノードで空き波長変換器を予約しなければならない。もしそのような空き波長もしくは空き波長変換器が利用可能でなければ、光パス設定要求は棄却されることとなる。
【００３９】
本願発明における波長・波長変換器割り当ての手順を以下に示す。
（１）階層化グラフ（図５）を構築する。
（２）波長変換コストを算出する。
（３）階層化グラフ上でダイクストラのアルゴリズムを実行し、コストが最小となる空き波長・空き波長変換器を選択する。
（４）選択した空き波長・空き波長変換器を予約し光パスを設定する。
【００４０】
図５は、図４の光パス経路に対応した階層化グラフである。この階層化グラフ上の点は、送信ノード全体を表す点ｓ’、受信ノード全体を表す点ｄ’、及び、空き波長の始点・終点である。階層化グラフ上の辺は、光パスに割当可能な空き波長（送受信ノードもしくは空き波長変換器が存在する中継ノードを両端とする空き波長）を示す破線、及び、中継ノードにおいて波長変換可能な波長を結ぶ実線である。
【００４１】
階層化グラフ上の各辺のコストは次のように設定する。
（１）ｓ’とｓ上の点をつなぐ辺のコスト、及び、ｄ上の点とｄ’をつなぐ辺のコストは０とする（実際には同一ノード上の点を接続しており波長資源を何も消費しないため）。
（２）空き波長のコストは１とする（どの空き波長を選択してもコストは同じとする）。
（３）中継ノードｖｉにおいて波長変換可能な波長を結ぶ実線のコスト(波長変換コスト)は、Cost(ｖｉ)とする。
【００４２】
各中継ノードにおける波長変換コストCost(ｖｉ)の値は、中継ノードｖｉにおける空き波長変換器数及び光パス設定を行う対象の送受信ノードペア以外の送受信ノードペアの波長変換器利用度合に基づき決定する。
【００４３】
ここで、従来手法では、他の送受信ノードペアの波長変換器の使用について考慮していなかった。よって、本願発明においては、次の二点を考慮することとする。
（１）他の送受信ノードペアが使用する波長変換器を極力使用しない。
（２）波長変換可能ノードの空き波長変換器数が少ないノードを極力使用しない。
【００４４】
この二点を満たすパスを設定するために、１個以上の空き波長変換器を有する中継ノードに対して波長変換コストCost(ｖｉ)を算出するための関数を導入する。この関数は、空き波長変換器数が小さい中継ノードやパス設定要求する送受信ノードペア以外が頻繁に波長変換する中継ノードほど大きな値にするようにし、逆に、空き波長変換器数が大きい中継ノードや光パス設定要求する送受信ノードペアが過去に頻繁に波長変換した中継ノードほど小さな値にする。そして、波長変換コストの総和が最小となるような波長の集合を求めて光パスに割り当てることにする。
【００４５】
この方針に基づき、関数をCost(ｖｉ)＝Ｕｉ／Ａｉと定義する。ここで、Ｕｉは中継ノードｖｉにおける過去の波長変換器使用履歴において光パス設定を行う対象の送受信ノードペア以外の送受信ノードペアが波長変換器を使用した回数の割合である。Ａｉは中継ノードｖｉの空き波長変換器数である。
【００４６】
本願発明に係る方法による光パス設定例を示す。図６は、光パス設定前の経路の状態である。この例において用いる波長変換器使用履歴数の値は３とする。空き波長変換器が存在する中継ノードｖ２，ｖ３で過去３回波長変換器を使用した送受信ノードペアはそれぞれ{(ｓ,ｄ),(ｖ１,ｄ),(ｓ,ｖ４)}, {(ｖ１,ｄ),(ｖ２,ｄ),(ｖ２,ｖ４)}である。このとき、中継ノードｖ２，ｖ３の波長変換コストはそれぞれ上記関数により、Cost(ｖ２)＝（２／３）／２＝１／３、Cost(ｖ３)＝（３／３）／１＝１となる。これらの波長変換コストを反映した階層化グラフを図７に示す。この階層化グラフ上でダイクストラのアルゴリズムを実行することにより、光ファイバｅ１，ｅ２，ｅ３，ｅ４，ｅ５で予約する波長の候補はそれぞれλ１，λ１，λ２，λ２，λ２、あるいは、λ３，λ３，λ２，λ２，λ２となる。本例では、複数の波長の組が同じコストである場合、インデックス（波長に付した番号）がより小さい組が選択されるものとされており、その結果、光ファイバｅ１，ｅ２，ｅ３，ｅ４，ｅ５で予約する波長はそれぞれλ１，λ１，λ２，λ２，λ２となる。また、波長変換コストがより小さい中継ノードｖ２で波長変換器を予約し波長変換を実行することになる。
【００４７】
このようにして波長変換器を予約し波長変換を実行することにより、本願発明に係る方法では従来の方法（ＦＬＲ）と比較して、ネットワーク運用時の光パス棄却率を１０〜２０％低減できる（図８参照）。その結果、運用上目的とする光パス棄却率をより少数のネットワーク設備で実現できるため、ネットワーク設備コストを低減できる。
【００４８】
また、本願発明に係る方法では、光パス設定時にRSVP-TEを用いて経路上のリンク及び中継ノードの資源利用情報のみを収集すればよく、各ノードがそれぞれ監視しているリンクの資源利用情報をネットワーク全体にフラッディングする必要がなく、ネットワーク規模の増加に伴うノード間広告情報量の増大を緩和できる。そのため、ネットワーク規模に対する拡張性が優れている。
【００４９】
次に、上記のことを踏まえて具体的に光パスの設定手順について説明する。以下、各ノードにおける信号処理、演算、各部への操作などを、図３に示すように、ノード制御部に備えられた「〜手段」が機能して行うものとして説明する。この「〜手段」とは、本願発明を説明するための概念上のものであり、これと一対一に対応するハードウェアが各ノードに存在することに必ずしも限定されるものではない。
【００５０】
まず、送信ノードｓのノード制御部が経路決定手段１と制御メッセージ送信手段２とを備え、中継ノードｖｉのノード制御部が制御メッセージ受信手段３と、信号加工手段４と、制御メッセージ送信手段５とを備え、受信ノードｄのノード制御部が制御メッセージ受信手段６と、階層化グラフ構築手段７と、コスト算出手段８と、波長選択手段９と、資源予約メッセージ送信手段１０とを備えたものとする。そして上記に加え、送信ノードｓ及び中継ノードｖｉのノード制御部が資源予約メッセージ受信手段１１と光パス設定手段１２とを備えたものとする。
【００５１】
ここで、この場合の上記各手段に関して、図２に示したノード制御部の構成との対応を示しておく。制御メッセージ送信手段２、制御メッセージ受信手段３、制御メッセージ送信手段５、制御メッセージ受信手段６、資源予約メッセージ送信手段１０、資源予約メッセージ受信手段１１が送受信部と演算・指示部とに属している。経路決定手段１、信号加工手段４、階層化グラフ構築手段７、コスト算出手段８、波長選択手段９、光パス設定手段１２が演算・指示部に属している。また、信号加工手段４は検知部と記憶部にも属している。
【００５２】
なお、上記の各手段は、光パスネットワークを構成するノードが、送信ノードｓ、中継ノードｖｉ、受信ノードｄとなる（つまり、送信ノードｓ、中継ノードｖｉ、受信ノードｄの役割を受け持つ）場合において機能する手段を示しており、各々のノードは、送信ノードｓにも中継ノードｖｉにも受信ノードｄにもなり得ることから、上記の各手段は全てのノードのノード制御部が備えている。ただし、ノードの役割を送信、中継、受信に限定している場合はこの限りではなく、必要な役割に応じた手段のみを備えれば良い。
【００５３】
また、上記における各手段と図２に示したノード制御部の構成との対応とはあくまでも一例に過ぎず、各手段がそれぞれ独立した装置としてノード上に存在していても良いし、一つの装置が上記手段の複数を兼ねるものであっても良い。より具体的に言うと、上記の各手段を実現するための情報処理装置が、個々の手段毎、あるいは複数手段のグループ毎に各ノード上に分散して配置されていても良いし、一つが集中して各ノード上に配置されていても良い。
【００５４】
まず最初に、通信用信号を発したＩＰネットワークに接続されたノード（図１参照）が送信ノードｓとなる。具体的には、自ノードがＩＰネットワークから通信用の信号を受けたことをノード制御部が感知し、これにより、自己が送信ノードｓとなったことを演算・指示部上の情報処理装置が認識する。そして、自己が送信ノードｓとなったというデータが上記情報処理装置のメモリに格納される。
【００５５】
上記送信ノードｓが受けたＩＰネットワークからの通信用信号には、光パスの行先となる他のＩＰネットワークの指定が含まれており、この指定されたＩＰネットワークに接続されたノードが受信ノードｄとなることを送信ノードｓの演算・指示部上の情報処理装置が認識する。そして、この受信ノードｄのデータもまた上記情報処理装置のメモリに格納される。
【００５６】
送信ノードｓの、この場面において経路決定手段１に相当する演算・指示部は、上記メモリに格納された送信ノードｓと受信ノードｄのデータを読み出し、光パスの経路を演算して決定し、これに応じた、経由する中継ノードｖｉと受信ノードｄを特定した制御メッセージ信号を作成する。そして、この制御メッセージ信号が、この場面において制御メッセージ送信手段２に相当する送受信部から信号下流側に隣接する中継ノードｖｉへと送り出される。
【００５７】
送信ノードｓの信号下流側に隣接する中継ノードｖｉの、この場面において制御メッセージ受信手段３に相当する送受信部は、信号上流側に隣接したノード（この場合においては送信ノードｓ）から送られた上記制御メッセージ信号を受ける。そしてこの制御メッセージ信号は、この場面において信号加工手段４に相当する演算・指示部に届く。これを受け、演算・指示部上の情報処理装置は、自ノードの記憶部におけるメモリに記憶（格納）されていた、過去に自ノードが備えた波長変換器を用いた送受信ノードペアの履歴データを読み出す。また、自ノードの検知部が検知した、上記制御メッセージ信号を受けた時点での空き波長変換器数のデータ、及び、同時点での自ノードから信号下流側に隣接したノードへ向かう光ファイバで空いている波長集合のデータを入力する。そして、これらの得られたデータを上記制御メッセージ信号に追加した新たな制御メッセージ信号を作成する。この新たな制御メッセージ信号が、この場面において制御メッセージ送信手段５に相当する送受信部から信号下流側に隣接したノードに送り出される。
【００５８】
上記の処理は、中継ノードｖｉ同士の間でも順次行われていく。つまり、信号下流側に向かうにつれ、制御メッセージ信号は各中継ノードｖｉの記憶部に記憶されていたデータが追加されて、中継ノードｖｉ毎にデータ量が増大していく。
【００５９】
受信ノードｄの、この場面において制御メッセージ受信手段６に相当する送受信部は、信号上流側に隣接したノード（この場合においては中継ノードｖｉ）から送られた上記制御メッセージ信号を受ける。そしてこの制御メッセージ信号は演算・指示部に届く。そして、この場面において階層化グラフ構築手段７に相当する演算・指示部上の情報処理装置が、上記制御メッセージ信号に含まれた、上記光パスの経路上の各ノードの情報を基に演算を行い、上記送信ノードｓから上記受信ノードｄまでの、光パスを割当可能な空き波長、及び、上記各中継ノードｖｉにおいて波長変換可能な波長を示す階層化グラフを構築する（図５参照）。そして、この階層化グラフは上記情報処理装置のメモリに、下記の経路計算がなされるまで一時的に格納される。
【００６０】
次に、この場面においてコスト算出手段８に相当する演算・指示部上の情報処理装置が、上記構築された階層化グラフ上の、光パスを割当可能な空き波長を示す辺のコスト及び上記の波長変換コストCost(ｖｉ)を算出する。そして、この場面において波長選択手段９に相当する演算・指示部上の情報処理装置が、上記メモリに格納されていた階層化グラフを読み出した上で、この階層化グラフ上での経路計算を行い、上記各辺のコストと上記波長変換コストCost(ｖｉ)との和が最小となる空き波長及び空き波長変換器を判断して選択する。そして、上記選択された空き波長及び空き波長変換器のデータを組み込んだ資源予約メッセージ信号を作成する。そして、この新たな制御メッセージ信号が、この場面において資源予約メッセージ送信手段１０に相当する送受信部から、上記送信ノードｓに向けて上記光パスの経路を通って（先程とは逆方向に）送り出される。
【００６１】
送信ノードｓ及び上記中継ノードｖｉの、この場面において資源予約メッセージ受信手段１１に相当する送受信部は、上記の資源予約メッセージ信号を受ける。そして資源予約メッセージ信号は、この場面において光パス設定手段１２に相当する演算・指示部に届く。これを受け、演算・指示部上の情報処理装置は、各ノードの光スイッチを操作し、上記資源予約メッセージ信号に対応する空き波長及び空き波長変換器を予約して光パスを設定する。
【００６２】
次に、本願発明の光パス棄却率の評価結果を示す。図８は、１２ノードリングネットワーク（波長多重数が１６）で従来の方法（ＦＬＲ）と本願発明の光パス棄却率とをシミュレーションにより評価した結果である。横軸は各ノードに配置された波長変換器の数、縦軸は光パス棄却率を表す。
【００６３】
各ノードの波長変換器数が１のとき、両者の差はほとんどない。これは波長変換器が少なすぎることにより、方法にかかわらず、すぐに波長変換器が不足し棄却が多発するためである。各ノードの波長変換器数が５以上の場合も同様に両者の差はほとんどない。これは、波長変換器が冗長に配置されておりファイバ上の波長が不足することによる棄却が多く発生しており、これらの棄却は波長変換器割当手法では回避できないためである。
【００６４】
各ノードの波長変換器数が２〜４個のときには、本願発明に係る方法は従来の方法と比較して光パス棄却率を１０〜２０％程度低減できている。実際にネットワークが運用される際に配置される波長変換器の数は最適な棄却性能に収束するために必要最小限の数、すなわち、図８においては波長変換器数が３個もしくは４個程度であると考えられるため、本願発明に係る方法は実際のネットワーク運用下で従来の方法よりも優れた棄却性能を示すと言える。
【００６５】
図９は、１６ノードメッシュネットワーク（波長多重数が１６）で従来の方法（ＦＬＲ）と本願発明に係る方法の光パス棄却率をシミュレーションにより評価した結果である。図８と同じく、横軸は各ノードに配置された波長変換器の数、縦軸は光パス棄却率を表す。
【００６６】
各ノードの波長変換器数が４〜７個のときには、本願発明に係る方法は従来の方法と比較して光パス棄却率を１．１〜１．４％程度低減できており、メッシュネットワークにおいても本願発明に係る方法は従来の方法よりも優れた棄却性能を示すと言える。
【００６７】
なお、上記リングネットワークにおける評価結果（図８参照）と比較すると、このメッシュネットワークにおける評価結果では、図９に示すように、従来の方法に対する本願発明に係る方法の棄却率改善幅が小さくなっている。これはあくまでも推測であるが、今回評価を行った１２ノードリングネットワークよりも１６ノードメッシュネットワークの方が、ノード間の平均ホップ数が小さくなっていることが原因の一つとして考えられる。より規模の大きなメッシュネットワークではホップ数が大きくなるため、従来の方法に対する本願発明に係る方式の棄却率改善幅がもっと大きくなると思われる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】分散型光パスネットワークの構成の一例を示す。
【図２】ＷＤＭノードの構成の一例を示す。
【図３】ＷＤＭノードの構成の一例を示す。
【図４】光パス経路の一例を示す。
【図５】階層化グラフを示す。
【図６】設定前の光パス経路の状態を示す。
【図７】波長変換コストを反映した階層化グラフを示す。
【図８】リングネットワークにおける光パス棄却率の評価結果を示す。
【図９】メッシュネットワークにおける光パス棄却率の評価結果を示す。
【符号の説明】
【００６９】
ＷＣ    波長変換器
ｓ      送信ノード
ｄ      受信ノード
ｖｉ    中継ノード
Cost(ｖｉ)    波長変換コスト
１      経路決定手段
２      制御メッセージ送信手段
３      制御メッセージ受信手段
４      信号加工手段
５      制御メッセージ送信手段
６      制御メッセージ受信手段
７      階層化グラフ構築手段
８      コスト算出手段
９      波長選択手段
１０    資源予約メッセージ送信手段
１１    資源予約メッセージ受信手段
１２    光パス設定手段
【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】
2009017148.tif 000009
【図１】
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【図９】
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