(57)【要約】【課題】光ネットワークを伝送するパケットについて、電気信号に変換しないことによる隠蔽性を解決し、かつ、全てを電気信号に変換するよりも処理時間を短縮する。【解決手段】光ネットワークの構成要素である光ノード装置において、前記光ネットワークを伝送する光信号によるパケットのヘッダ部分のみを取り出し、所定の処理を行い、ペイロード部分と合成した新たなパケットを出力する。電気・光ゲートウェイ装置において、上記ヘッダ部分が処理されたパケットのペイロード部分について、そのヘッダ部分の内容に応じて処理を行う。光ネットワークを伝送するパケットのヘッダ部分のみを電気信号に変換し、変換後のヘッダ部分の内容に基づいて処理を行うことで、電気信号に変換しないことによる隠蔽性を解決し、かつ、全てを電気信号に変換するよりも処理時間を短縮できる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号によるパケットを伝送する光ネットワークおよび電気信号によるパケットを伝送する電気ネットワークのうちの一方のネットワークからのパケットに所定の処理を行い他方のネットワークのパケットとして送出するゲートウェイ装置であって、前記光ネットワークの構成要素である光ノード装置においてヘッダ部分が処理されたパケットのヘッダ部分以外の部分について、そのヘッダ部分の内容に応じて処理を行うパケット処理手段を含むことを特徴とする電気・光ゲートウェイ装置。
【請求項２】
前記パケット処理手段は、前記ヘッダ部分の内容に応じて、前記パケットのヘッダ部分以外の部分の内容を変更する処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の電気・光ゲートウェイ装置。
【請求項３】
光ネットワークの構成要素である光ノード装置であって、前記光ネットワークを伝送する光信号によるパケットのヘッダ部分のみを取り出す光ヘッダ取り出し手段と、前記光ヘッダ取り出し手段によって取り出されたヘッダ部分に所定の処理を行うヘッダ処理手段と、前記パケットのヘッダ部分以外の部分と前記ヘッダ処理手段による処理後のヘッダ部分とを合成して光信号による新たなパケットを出力するパケット合成手段とを含むことを特徴とする光ノード装置。
【請求項４】
前記ヘッダ処理手段は、前記パケットのヘッダ部分以外の部分について処理が必要である旨の情報を前記ヘッダ部分に付加する処理を行うことを特徴とする請求項３に記載の光ノード装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気・光ゲートウェイ装置、光ノード装置に関し、特に光ネットワークと電気ネットワークとを含むネットワークに用いられる電気・光ゲートウェイ装置、光ノード装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ネットワークにおいて、１つの光ファイバで複数種類の波長の光信号を伝送する多波長光パケット通信に関する研究が行われている（例えば、非特許文献１）。多波長光パケット通信では、例えば、レイヤー２（以下、Ｌ２と呼ぶ）のヘッダに１波長、レイヤー３（以下、Ｌ３と呼ぶ）のヘッダに１波長、ペイロードに対して３波長、などというように、ヘッダ部分、ペイロード部分、それぞれに別々の波長を割り当てて伝送する。
【０００３】
ところで、多波長光パケット通信の場合に限らず、一般に、光ネットワークを用いて伝送すると電気ネットワークを用いるよりも高速な伝送が可能である。光信号を電気信号に変換して処理を行うと、変換に時間がかかるためタイムロスが生じる。このため、大きなデータを電気信号に変換せずに、できるだけ光信号のままで伝送を行うことが望ましい。例えば、コアネットワーク部分に光ネットワークを採用し、コアネットワークの端部の装置で光信号を電気信号に変換する、という伝送方法が考えられる。
【０００４】
なお、特許文献１には、光波長信号を光／電気変換し、変換されたヘッダ情報を認識して処理を行い、新たなヘッダ情報を生成し、この新たなヘッダ情報を電気／光変換して光データフレーム信号と結合させる技術が記載されている。
【特許文献１】特開２００４−３３６７８５号公報
【非特許文献１】今泉 英明 外８名“多波長光パケット交換と光回線交換を用いたハイブリッドネットワークに関する考察”、[online]、電子情報通信学会、[平成２０年２月１５日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.mlab.t.u-tokyo.ac.jp/publications/2006/imaq-PN-2006.pdf＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
光ネットワークを用いてすべて光信号で伝送すると、光ノード装置内で行われている処理の内容は外部からは認識することはできず、隠蔽されてしまうことになる。例えば、光ネットワーク内に障害が起きた場合、エラーメッセージなどの情報を伝送途中で付加することができない。つまり、光ネットワーク内では、データへの新たな情報の追加が困難であり、光ネットワーク内の故障や状態に関する情報をエンドノードに伝えることができないという問題が存在する。新たな情報を伝送の途中で追加するには、電気信号に変換する必要があり、その場合は上述したタイムロスが生じてしまう。
ここで、特許文献１では、光／電気変換されたヘッダ内の宛先アドレスなどの情報を読出し、データフレームが出力される順序を決定しているに過ぎず、上記問題を解決することはできない。
【０００６】
本発明は上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は光ネットワークを伝送するパケットのヘッダ部分のみを電気信号に変換し、変換後のヘッダ部分の内容に基づいて処理を行うことで、電気信号に変換しないことによる隠蔽性を解決し、かつ、パケットの全てを電気信号に変換するよりも処理時間を短縮できる電気・光ゲートウェイ装置、光ノード装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１による電気・光ゲートウェイ装置は、光信号によるパケットを伝送する光ネットワークおよび電気信号によるパケットを伝送する電気ネットワークのうちの一方のネットワークからのパケットに所定の処理を行い他方のネットワークのパケットとして送出するゲートウェイ装置であって、前記光ネットワークの構成要素である光ノード装置においてヘッダ部分が処理されたパケットのヘッダ部分以外の部分について、そのヘッダ部分の内容に応じて処理を行うパケット処理手段を含むことを特徴とする。光ノード装置においてヘッダ部分が処理されたパケットの、ヘッダ部分の内容に基づいて処理を行うことで、電気信号に変換しないことによる隠蔽性を解決し、適切なノード装置へパケットを伝送できる。
【０００８】
本発明の請求項２による電気・光ゲートウェイ装置は、請求項１において、前記パケット処理手段は、前記ヘッダ部分の内容に応じて、前記パケットのヘッダ部分以外の部分の内容を変更する処理を行うことを特徴とする。ペイロード部分の内容を変更することで、適切な処理を行うことができる。
【０００９】
本発明の請求項３による光ノード装置は、光ネットワークの構成要素である光ノード装置であって、前記光ネットワークを伝送する光信号によるパケットのヘッダ部分のみを取り出す光ヘッダ取り出し手段と、前記光ヘッダ取り出し手段によって取り出されたヘッダ部分に所定の処理を行うヘッダ処理手段と、前記パケットのヘッダ部分以外の部分と前記ヘッダ処理手段による処理後のヘッダ部分とを合成して光信号による新たなパケットを出力するパケット合成手段とを含むことを特徴とする。光ネットワークを伝送するパケットのヘッダ部分のみを電気信号に変換し、変換後のヘッダ部分の内容に基づいて処理を行うことで、電気信号に変換しないことによる隠蔽性を解決し、かつ、全てを電気信号に変換するよりも処理時間を短縮できる。
【００１０】
本発明の請求項４による光ノード装置は、請求項３において、前記ヘッダ処理手段は、前記パケットのヘッダ部分以外の部分について処理が必要である旨の情報を前記ヘッダ部分に付加する処理を行うことを特徴とする。こうすることにより、他の装置において、ペイロード部分について、適切な処理を行うことができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光ネットワークを伝送するパケットのヘッダ部分のみを電気信号に変換し、変換後のヘッダ部分の内容に基づいて処理を行うことで、電気信号に変換しないことによる隠蔽性を解決し、かつ、パケットの全てを電気信号に変換するよりも処理時間を短縮することができる。これにより、例えば、コアネットワークに光伝送を用いた環境において、コアネットワークのエッジノードである電気・光ネットワークゲートウェイ装置が送受信するデータへの処理を中心的に行い、光ノードの処理を軽減しつつ光ネットワーク内の状態を把握できるような環境を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、以下の説明において参照する各図では、他の図と同等部分は同一符号によって示されている。
（システム全体の構成）
図１は、本発明の実施形態による電気・光ゲートウェイ装置および光ノード装置を採用した電気・光ネットワークシステム３の構成例を示すブロック図である。同図を参照すると、本システム３は、電気信号と光信号との変換を行う電気・光ネットワークゲートウェイ装置（以下、電気・光ゲートウェイ装置と呼ぶ）ＧＷ１、ＧＷ２と、光ネットワーク（光ＮＷ）内に設けられた光ノード装置Ｎ１、Ｎ２とを含んで構成されている。
【００１３】
光ノード装置Ｎｍ（ｍは自然数）は、光ネットワーク内に１台以上設けられる。本例では光ネットワーク内に２台の光ノード装置Ｎ１、Ｎ２が設けられている。これら光ノード装置Ｎ１、Ｎ２は、光ネットワークにおいて、中継ノードとして機能する。
電気・光ゲートウェイ装置ＧＷｎ（ｎは自然数）は、光ネットワークの終端に１台以上設けられる。本例では２台の電気・光ゲートウェイ装置ＧＷ１、ＧＷ２が設けられている。
【００１４】
（電気・光ゲートウェイ装置の構成）
図２は、図１中の電気・光ゲートウェイ装置の機能構成例を示すブロック図である。同図において、本例の電気・光ゲートウェイ装置ＧＷｎ（ｎは自然数）は、ヘッダ部分のメタ情報をペイロード部分に反映するパケット処理部２１と、パケットを光信号から電気信号へ変換するパケット電気化部２２と、他のノードと光パケットを送受信する光ポート２３と、他のノードと電気パケットを送受信する電気ポート２４とを備えている。
【００１５】
（光ノード装置の構成）
図３は、図１中の光ノード装置の機能構成例を示すブロック図である。同図において、本例の光ノード装置Ｎｍ（ｍは自然数は、他のノードと光パケットを送受信する光ポートＰ１、Ｐ２、…、Ｐｋ（ｋは自然数）からなる光ポート群１１と、ペイロード部を光信号のままバッファするためのペイロード遅延線１２と、光パケットからヘッダ部分のみを取り出すヘッダ取り出し部１３と、ヘッダ部分に対し処理を行うヘッダ処理部１４と、ヘッダ部とペイロード部との合成を行うパケット合成部１５と、出力するポートを選択して決定する光スイッチ部１６とを備えている。
なお、ヘッダ取り出し部１３による、ヘッダ部分の取り出しには、どのような手法を採用してもよい。
【００１６】
（システム全体の動作）
次に、本システム全体の動作例について、光ノード装置および電気・光ゲートウェイ装置の動作を中心に説明する。ここでは、本システムの光ノード装置Ｎｍにおいて、光パケットとしてデータを受信し、データに関して処理を行った後、電気・光ゲートウェイ装置ＧＷｎに送信し、その電気・光ゲートウェイ装置でデータに処理を加えて電気信号として送信先に送信するまでの手順について説明する。
【００１７】
（動作例１）
図４は、本システムの動作例１を示すフローチャートであり、図４（ａ）は光ノード装置Ｎｍの動作を示すフローチャート、図４（ｂ）は電気・光ゲートウェイ装置ＧＷｎの動作を示すフローチャートである。
まず、図４（ａ）を参照して、本実施形態にかかる光ノード装置Ｎｍ内の光ポート群１１がパケットを受信した時点（ステップＳ０００）以降の動作について説明する。
光ポート群１１は、他の光ノード装置または電気・光ゲートウェイ装置からパケットを受信し、受信したパケットをペイロード遅延線１２と光ヘッダ取り出し部１３に渡す。
ペイロード遅延線１２は、光ポート群１１からパケットを受け取り、そのパケットを所定時間遅延させる。すなわち、パケットは、ペイロード遅延線１２を通過した後、パケット合成部１５に渡される。
【００１８】
光ヘッダ取り出し部１３は、光ポート群１１からパケットを受け取り、パケットからヘッダ部分だけを取り出し（ステップＳ００１）、取り出したヘッダ部分をヘッダ処理部１４へ渡す。
ヘッダ処理部１４は、光ヘッダ取り出し部１３において取り出されたヘッダ部分を受け取り、ヘッダ部分の処理を行う（ステップＳ００２）。その際、ヘッダ処理部１４は、ヘッダ部分と対になるペイロード部分（すなわち、ヘッダ部分以外の部分）の変更が必要か否かを判断する（ステップＳ００３）。
【００１９】
ペイロード部分の変更が必要あると判断した場合、ヘッダ処理部１４は、ヘッダ内に電気・光ゲートウェイ装置での処理が必要になる旨のメタ情報を加えてヘッダ情報を変更する（ステップＳ００３→Ｓ００４）。また、ヘッダ処理部１４は、光ポート群１１のうち、処理の結果から光パケット送信に使用する光ポートを決定し（ステップＳ００５）、処理したヘッダ部分をパケット合成部１５に渡し、また、使用する光ポート情報を光スイッチ部１６に渡す。
【００２０】
一方、ステップＳ００３において、ペイロード部分の変更が必要ないと判断した場合、ヘッダ処理部１４は、光ポート群１１のうち、処理の結果から光パケット送信に使用する光ポートを決定し（ステップＳ００３→Ｓ００５）、処理したヘッダ部分をパケット合成部１５に、使用する光ポート情報を光スイッチ部１６に渡す。
パケット合成部１５は、ペイロード遅延線１２からパケットを、ヘッダ処理部１４からヘッダ部を受け取り、合成して１つのパケットを生成し（ステップＳ００６）、生成したパケットを光スイッチ部１６へ渡す。
【００２１】
光スイッチ部１６は、ヘッダ処理部１４から使用する光ポート情報を、パケット合成部１５から生成されたパケットを受け取り、指定された光ポートに生成されたパケットを渡す。
光ポートは、光スイッチ部１６からパケットを受け取り、他の光ノード装置または電気・光ゲートウェイ装置にパケットを送信する（ステップＳ００７）。つまり、処理したヘッダ部分とペイロード部分とを合成したパケットは、適切なノード装置または送信元のノード装置へ伝送されることになる。
【００２２】
一方、図４（ｂ）において、電気・光ゲートウェイ装置ＧＷｎの光ポート２３は、光ノード装置からパケットを受信し（ステップＳ０５０）、受信したパケットをパケット電気化部２２に渡す。
パケット電気化部２２は、光ポート２３からパケットを受信すると、光信号から電気信号に変換し（ステップＳ０５１）、この変換されたパケットをパケット処理部２１に渡す。
【００２３】
パケット処理部２１は、電気信号に変換されたパケットをパケット電気化部２２から受け取ると、電気・光ゲートウェイ装置２での処理が必要になる旨のメタ情報がそのヘッダ内に付与されているか否かを判断する（ステップＳ０５２）。
メタ情報が付与されている場合、パケット処理部２１は、ヘッダ内のメタ情報を基にペイロード部分の情報に修正を加え（ステップＳ０５２→Ｓ０５３）、修正をしたペイロードを含むパケットを電気ポート２４へ渡す。これにより、パケットが送信される（ステップＳ０５４）。
一方、ステップＳ０５２において、メタ情報が付与されていない場合、パケット処理部２１は、パケットをそのまま電気ポート２４へ渡し、そのパケットが送信される（Ｓ０５２→ステップＳ０５４）。
【００２４】
（動作例２）
図５は、本システムの動作例２を示すフローチャートであり、図５（ａ）は光ノード装置Ｎｍの動作を示すフローチャート、図５（ｂ）は電気・光ゲートウェイ装置ＧＷｎの動作を示すフローチャートである。
図５（ａ）において、ステップＳ０００までは、図４（ａ）の場合と同様の処理が光ノード装置において行われる。
光ノード装置の光ヘッダ取り出し部１３は、光ポート群１１からパケットを受け取り、パケットからＬ２ヘッダ部分だけを取り出し（ステップＳ１０１）、取り出したＬ２ヘッダ部分をヘッダ処理部１４へ渡す。
【００２５】
ヘッダ処理部１４は、光ヘッダ取り出し部０１３から取り出したヘッダ部分を受け取り、ヘッダ部分に対して処理を行う（ステップＳ１０２）。Ｌ２ヘッダ内の情報から次のノードへ送信できない場合など、ＩＣＭＰメッセージを生成する必要があるか否かを判断する（ステップＳ１０３）。なお、ＩＣＭＰ（Internet Control Message Protocol）は、規格ＲＦＣ７９２に記載されている。
【００２６】
ステップＳ１０３において、ＩＣＭＰメッセージを生成する必要がある場合、ヘッダ処理部１４は、ＲＦＣなどで決められた規則に基づいて、ＩＣＭＰメッセージの種類を決定し（ステップＳ１０３→Ｓ１０４）、Ｌ２ヘッダ内に修正の要否とＩＣＭＰメッセージの種類を表すメタ情報を加え（ステップＳ１０５）、処理の結果から光パケット送信に使用する光ポート群１１を決定し（ステップＳ００５）、処理したヘッダ部分をパケット合成部１５に、使用する光ポート情報を光スイッチ部１６に渡す。
【００２７】
一方、ステップＳ１０３において、ＩＣＭＰメッセージを生成する必要がない場合、ヘッダ処理部１４は、処理の結果から光パケット送信に使用する光ポート群１１を決定し（ステップＳ１０３→Ｓ００５）、処理したヘッダ部分をパケット合成部１５に、使用する光ポート情報を光スイッチ部１６に渡す。
この後の光ノード装置の処理は、図４（ａ）のステップＳ００６以降の処理と同様である。これにより、処理したヘッダ部分とペイロード部分とを合成したパケットは、適切なノード装置または送信元のノード装置へ伝送されることになる。
【００２８】
図５（ｂ）において、電気・光ゲートウェイ装置の動作のステップＳ０５１までの処理は、図４（ｂ）中の対応するステップの処理と同様である。電気・光ゲートウェイ装置のパケット処理部２１は、パケット電気化部２２から変換されたパケットを受け取り、Ｌ２ヘッダ内に電気・光ゲートウェイ装置での処理が必要になる旨のメタ情報が付与されているか否かを判断する（ステップＳ１５２）。
【００２９】
メタ情報が付与されている場合、パケット処理部２１は、Ｌ２ヘッダ内のメタ情報とＲＦＣに定義されたＩＣＭＰの規則を基にＬ３ヘッダ部およびペイロード部の情報に修正を加える（ステップＳ１５２→Ｓ１５３）。そして、修正されたペイロード部を含むＩＣＭＰパケットを電気ポート２４へ渡し、そのパケットが送信される（ステップＳ０５４）。
一方、ステップＳ１５２において、メタ情報が付与されていない場合、パケット処理部２１は、パケットをそのまま電気ポート２４へ渡し、そのパケットが送信される（ステップＳ１５２→Ｓ０５４）。
この後の電気・光ゲートウェイ装置の処理は、図４（ｂ）中のステップＳ０５４以降の処理と同様である。
【００３０】
（動作例３）
図６は、本システムの動作例３を示すフローチャートであり、図６（ａ）は光ノード装置Ｎｍの動作を示すフローチャート、図６（ｂ）は電気・光ゲートウェイ装置ＧＷｎの動作を示すフローチャートである。
同図（ａ）において、ステップＳ０００までは、図４（ａ）の場合と同様の処理が光ノード装置において行われる。
光ノード装置の光ヘッダ取り出し部１３は、光ポート群１１からパケットを受け取り、パケットからＬ２ヘッダおよびＬ３ヘッダの部分だけを取り出し（ステップＳ２０１）、取り出したＬ２ヘッダおよびＬ３ヘッダの部分をヘッダ処理部１４へ渡す。
【００３１】
ヘッダ処理部１４は、光ヘッダ取り出し部１３からＬ２ヘッダおよびＬ３ヘッダの部分を受け取り、そのヘッダ部分に対して処理を行う（ステップＳ２０２）。具体的には、ヘッダ部に含まれるＩＰヘッダのＴＴＬ（Time To Live）の値を減らすなどの処理が行われる。
加えて、ヘッダ処理部１４は、ＲＦＣなどに定義された規則に基づいて、ＩＰヘッダの状態に応じてＩＣＭＰメッセージを生成する必要があるか否かを判断する（ステップＳ１０３）。
【００３２】
ＩＣＭＰメッセージを生成する必要がない場合、ヘッダ処理部１４は、処理の結果から光パケット送信に使用する光ポート群１１を決定し（ステップＳ１０３→Ｓ００５）、処理したヘッダ部分をパケット合成部１５に渡し、使用する光ポート情報を光スイッチ部１６に渡す。
一方、ステップＳ１０３において、ＩＣＭＰメッセージを生成する必要がある場合、ヘッダ処理部１４は、ＲＦＣなどで決められた規則に基づいて、ＩＣＭＰメッセージの種類を決定し（ステップＳ１０３→Ｓ１０４）、Ｌ２ヘッダ内に修正の要否とＩＣＭＰメッセージの種類などを表すメタ情報を加える（ステップＳ１０５）。さらに、決定したＩＣＭＰメッセージに応じて旧ＩＰヘッダを必要とするか、判断を行う（ステップＳ２０６）。
【００３３】
旧ＩＰヘッダを必要とするＩＣＭＰメッセージの場合、新たなＩＰヘッダを古いＩＰヘッダの前に挿入し（ステップＳ２０６→Ｓ２０７）、生成した新たなヘッダ部をパケット合成部１５へ渡す。
一方、ステップＳ２０６において、旧ＩＰヘッダを必要としないＩＣＭＰメッセージの場合、新しいＩＰヘッダを古いＩＰヘッダの代わりに挿入し（ステップＳ２０６→Ｓ２０８）、生成した新たなヘッダ部をパケット合成部１５へ渡す。
【００３４】
また、ヘッダ処理部１４は、処理の結果から光パケット送信に使用する光ポート群１１を決定し（ステップＳ００５）、処理したヘッダ部分をパケット合成部１５に渡し、使用する光ポート情報を光スイッチ部１６に渡す。
この後の光ノード装置の処理は、図４（ａ）のステップＳ００６以降の処理と同様である。これにより、処理したヘッダ部分とペイロード部分とを合成したパケットは、適切なノード装置または送信元のノード装置へ伝送されることになる。
【００３５】
図６（ｂ）において、電気・光ゲートウェイ装置の動作のステップＳ０５１までの処理は、図４（ｂ）中の対応するステップの処理と同様である。電気・光ゲートウェイ装置のパケット処理部２１は、パケット電気化部２２から変換されたパケットを受け取り、Ｌ２ヘッダ内に電気・光ゲートウェイ装置での処理が必要になる旨のメタ情報が付与されているか否かを判断する（ステップＳ１５２）。
メタ情報が付与されている場合、パケット処理部２１は、メタ情報に基づき、ＩＣＭＰヘッダを新たなＩＰヘッダの後に挿入する（ステップＳ２５１）。
続いて、ペイロード部を変更する必要のあるＩＣＭＰメッセージか否かを判断する（ステップＳ２５２）。
【００３６】
ステップＳ２５２において、ペイロード部を変更する必要がある場合、パケット処理部２１は、Ｌ２ヘッダ内のメタ情報とＲＦＣに定義されたＩＣＭＰの規則を基に、ＩＰペイロード部の情報に修正を加えて変更し（ステップＳ２５２→Ｓ２５３）、変更したペイロードを含むＩＣＭＰパケットを電気ポート２４へ渡す。
ステップＳ２５２において、ペイロード部を変更する必要がない場合、パケット処理部２１は、パケットをそのまま電気ポート２４へ渡し、そのパケットが送信される（ステップＳ２５２→Ｓ０５４）。
この後の電気・光ゲートウェイ装置の処理は、図４（ｂ）中のステップＳ０５４以降の処理と同様である。
【００３７】
（動作例４）
図７は、本システムの動作例４を示すフローチャートであり、図７（ａ）は光ノード装置Ｎｍの動作を示すフローチャート、図７（ｂ）は電気・光ゲートウェイ装置ＧＷｎの動作を示すフローチャートである。
同図（ａ）において、ステップＳ００２までは、図４（ａ）の場合と同様の処理が光ノード装置において行われる。
ステップＳ００２の処理の際、光ノード装置のヘッダ処理部１４は、光ノード装置の混雑さを示す処理中のパケット数が閾値以上か否かを調べる（ステップＳ３０３）。
処理中のパケット数が閾値以上の場合、ヘッダ内に電気・光ゲートウェイ装置でＥＣＮ（Explicit Congestion Notification）のための処理が必要である旨のメタ情報を加えてヘッダ情報を変更する（ステップＳ３０４）。処理中のパケット数が閾値未満の場合、ステップＳ３０４の処理は行われない。なお、ＥＣＮについては、規格ＲＦＣ３１６２に記載されている。
【００３８】
また、ヘッダ処理部１４は、処理の結果から光パケット送信に使用する光ポート群１１を決定し（ステップＳ００５）、処理したヘッダ部分をパケット合成部１５に渡し、使用する光ポート情報を光スイッチ部１６に渡す。
この後の光ノード装置の処理は、図４（ａ）のステップＳ００６以降の処理と同様である。これにより、処理したヘッダ部分とペイロード部分とを合成したパケットは、適切なノード装置または送信元のノード装置へ伝送されることになる。
【００３９】
図７（ｂ）において、電気・光ゲートウェイ装置の動作のステップＳ０５１までの処理は、図４（ｂ）中の対応するステップの処理と同様である。電気・光ゲートウェイ装置のパケット処理部２１は、パケット電気化部２２から変換されたパケットを受け取り、ヘッダ内に電気・光ゲートウェイ装置でＥＣＮのための処理が必要である旨のメタ情報が付与されているか否かを判断する（ステップＳ３５２）。
メタ情報が付与されていない場合、パケット処理部２１は、パケットをそのまま電気ポート２４へ渡す（ステップＳ３５２→Ｓ０５４）。
【００４０】
一方、ステップＳ３５２において、メタ情報が付与されている場合、パケット処理部２１は、パケットがＴＣＰセグメントか否かを判断する（ステップＳ３５２→Ｓ３５３）。
ＴＣＰセグメントではない場合、パケット処理部２１は、パケットを電気ポート２４へ渡す（ステップＳ３５３→Ｓ０５４）。
一方、ステップＳ３５３において、ＴＣＰセグメントである場合、パケット処理部２１は、ＥＣＮの処理をするためＩＰヘッダ内のＴＯＳ（Type Of Service）フィールドを修正して変更し（ステップＳ３５３→Ｓ３５４）、変更したパケットを電気ポート２４へ渡す（ステップＳ０５４）。
【００４１】
（ヘッダの変更例）
以上説明した動作例１〜動作例４における、ヘッダ処理部などの処理内容の例について、図８〜図１３を参照して説明する。
（ＡＴＭの場合）
図８は受信されるパケットがＡＴＭパケットである場合の、ヘッダ処理部の処理内容を説明するための図である。同図は、ＡＴＭの規格に従った、パケットのヘッダ部分のデータ構造を示している。
同図のように、ＡＴＭのヘッダは、ＧＦＣ（Generic Flow Control）、ＶＰＩ（Virtual Path Identifier）、ＶＣＩ（Virtual Channel Identifier）、ＰＴ（Payload Type）、ＣＬＰ（Cell Loss Priority）、ＨＥＣ（header error checksum）、の各フィールドによって構成されている。そして、ＰＴフィールドには、ネットワークの輻輳情報が含まれている。なお、ＡＴＭ（Asynchronous Transfer Mode）については、ＵＲＬ：http://ja.wikipedia.org/wiki/Asynchronous_Transfer_Modeに記載されている。
ＡＴＭの規格に基づき、上述した動作例４のステップＳ３０４において、輻輳時にはこのＰＴフィールドにフラグが立ち、動作例４のステップＳ３５２ではこのＰＴフィールドを見て輻輳か否かを判断する。なお、図８のＡＴＭパケットは、動作例２および動作例３に適用することはできない。
【００４２】
（ＭＰＬＳの場合）
図９はＭＰＬＳ（Multi-Protocol Label Switching）を利用した場合の、ヘッダ処理部の処理内容を説明するための図である。同図は、レイヤー２ヘッダ（Layer２ Header）とレイヤー３ヘッダ（Layer３ Header）との間に挿入されるＭＰＬＳ用のヘッダ（Ｓｈｉｍヘッダ）のデータ構造を示している。このＳｈｉｍヘッダは、Ｌａｖｅｌフィールド、ＥＸＰ（Experimental Use）フィールド、Ｓ（Bottom of Stack）フィールド、ＴＴＬ（Time to Live）フィールドによって構成されている。なお、ＭＰＬＳについては、ＵＲＬ：http://ja.wikipedia.org/wiki/Multi-Protocol_Label_Switchingに記載されている。
【００４３】
ここでは、ＥＸＰフィールドを使用する。すなわち、動作例４のステップＳ３０４では、輻輳時に、ＥＸＰフィールドに例えば「１１１」をセットし、電気・光ゲートウェイ装置でＥＣＮの処理を行う。
また、動作例２および動作例３のステップＳ１０５において、ＭＰＬＳのＴＴＬ  Ｔｉｍｅ  Ｏｕｔを起こした場合、ＥＸＰフィールドに例えば「１１０」をセットし、電気・光ゲートウェイ装置でＩＣＭＰのTime Exceeded for Datagramの処理を行う。
【００４４】
同様に、動作例２および動作例３のステップＳ１０５において、宛先への配送ができない場合、ＥＸＰフィールドに例えば「００１」〜「１００」の値をセットし、電気・光ゲートウェイ装置でＩＣＭＰのDestination Unreachableの処理を行う。
また、動作例３のステップＳ１０５において、レイヤー２ヘッダ・レイヤー３ヘッダの送信先アドレスが自分であり、かつ、ＩＰヘッダのＰｒｏｔｏｃｏｌフィールドがＩＣＭＰの場合、例えば「１０１」の値をセットし、電気・光ゲートウェイ装置でＩＣＭＰのEcho Replyの処理を行う。
【００４５】
（ＥＣＮの場合）
図１０は受信したパケットがＥＣＮのパケットである場合の、ヘッダ処理部の処理内容を説明するための図である。同図（ａ）はＩＰｖ４またはＩＰｖ６のＩＰパケットのデータ構造を示す図、同図（ｂ）は同図（ａ）中のＴＯＳフィールドすなわちＤＳ（Differentiated Services）フィールド（太枠部分）内のＥＣＮフィールド内のＣＥビットの位置を示す図である。また、同図（ｃ）はＴＣＰパケットのデータ構造を示す図、同図（ｄ）は同図（ｃ）中の予約（Reserved）フィールド（太枠部分）内の、ＥＣＮ−Ｅｃｈｏフラグの位置を示す図である。
【００４６】
上述した動作例４において、電気・光ゲートウェイ装置は、ＥＣＮのパケットを受信すると、ＡＴＭパケットの場合はＰＴフィールドの情報を見て、輻輳時にはＩＰヘッダ内のＣＥビットおよびＴＣＰヘッダ内のＥＣＮ−Ｅｃｈｏビットを立てる。また、同じく、ＭＰＬＳの場合はＥＸＰフィールドの情報を見て、輻輳時にはＩＰヘッダ内のＣＥビットおよびＴＣＰヘッダ内のＥＣＮ−Ｅｃｈｏビットを立てる。
【００４７】
（ＩＣＰＭの場合）
図１１〜図１３は、受信したパケットがＩＣＭＰのパケットである場合の、ヘッダ処理部、パケット処理部による処理例を説明するための図である。
図１１（ａ）には、Ｌ２ヘッダー（Ｌ２ Ｈｄｒ）、ＩＰヘッダー（ＩＰ Ｈｄｒ）、および、ペイロード（ｐａｙｌｏａｄ）から構成されるパケットが示されている。上述した動作例２のステップＳ１０１において、ヘッダ処理部によって電気化されるのは、同図（ａ）中のＬ２ヘッダーの部分４１のみであり、その他の部分は電気化されない。そして、同じく動作例２のステップＳ１５３の処理において、パケット処理部はＭＰＬＳのＥＸＰフィールドを見て、新しいＩＰヘッダおよびＩＣＭＰヘッダが、旧ＩＰヘッダの前に挿入される。これらヘッダ４２が挿入された状態が同図（ｂ）である。なお、同図（ｂ）において、動作例２のステップＳ１５３の場合、旧ＩＰヘッダとＰａｙｌｏａｄの合計が６４ｂｉｔのところで切られ、残りの部分は破棄される（同図（ｂ）中の破線部分）。
【００４８】
図１２は、ＩＣＭＰのDestination UnreachableやTime Exceeded for Datagramの場合の処理例を示している。同図（ａ）には、Ｌ２ヘッダー（Ｌ２ Ｈｄｒ）、ＩＰヘッダー（ＩＰ Ｈｄｒ）、および、ペイロード（ｐａｙｌｏａｄ）から構成されるパケットが示されている。
上述した動作例３のステップＳ２０１において、ヘッダ処理部によって電気化されるのは、Ｌ２ヘッダー（Ｌ２ Ｈｄｒ）、および、ＩＰヘッダー（ＩＰ Ｈｄｒ）の部分４３のみであり、その他の部分は電気化されない。
同図（ｂ）は、上述した動作例３のステップＳ２０７による処理後の状態を示している。すなわち、ヘッダ処理部において、新ＩＰヘッダを生成し、挿入する処理が行われる。そして、新Ｌ２ヘッダー（新Ｌ２ Ｈｄｒ）、新ＩＰヘッダー（新ＩＰ Ｈｄｒ）、旧ＩＰヘッダー（新ＩＰ Ｈｄｒ）という３つのヘッダ部分４４が、パケット合成部１５に渡される。
【００４９】
同図（ｃ）は、上述した動作例３のステップＳ２５３による処理後の状態を示している。すなわち、パケット処理部はＭＰＬＳのＥＸＰフィールドを見て、ＩＣＭＰヘッダ４５を旧ＩＰヘッダの前に挿入する。なお、同図（ｃ）において、動作例３のステップＳ２５３の場合、旧ＩＰヘッダとＰａｙｌｏａｄの合計が６４ｂｉｔのところで切られ、残りの部分は破棄される（同図（ｃ）中の破線部分）。
【００５０】
図１３は、ＩＣＭＰのEcho Request／Replyなどの場合の処理例を示している。同図（ａ）には、Ｌ２ヘッダー（Ｌ２ Ｈｄｒ）、ＩＰヘッダー（ＩＰ Ｈｄｒ）、ＩＣＭＰヘッダ（ＩＣＭＰ Ｈｄｒ）、および、ペイロード（ｐａｙｌｏａｄ）から構成されるパケットが示されている。
上述した動作例３のステップＳ２０１において、ヘッダ処理部によって電気化されるのは、Ｌ２ヘッダー（Ｌ２ Ｈｄｒ）、および、ＩＰヘッダー（ＩＰ Ｈｄｒ）の部分４６のみであり、その他の部分は電気化されない。
【００５１】
同図（ｂ）は、上述した動作例３のステップＳ２０８による処理後の状態を示している。すなわち、ヘッダ処理部において、新ＩＰヘッダを生成し、差し替える処理が行われる。そして、新Ｌ２ヘッダー（新Ｌ２ Ｈｄｒ）、新ＩＰヘッダー（新ＩＰ Ｈｄｒ）という２つのヘッダ部分４７が、パケット合成部１５に渡される。
同図（ｃ）は、上述した動作例３のステップＳ２５２による処理後の状態を示している。すなわち、パケット処理部はＭＰＬＳのＥＸＰフィールドを見て、ＩＣＭＰヘッダ４８を生成・追加する。なお、同図（ｃ）において、動作例３のステップＳ２５２の場合、Ｐａｙｌｏａｄはそのままの状態である。
【００５２】
（まとめ）
本システムでは、光ネットワークと電気ネットワークとの間に存在する電気・光ゲートウェイ装置を用いて光ネットワークに関する情報を送受信するデータに反映する処理を中心的に行うことにより、光ノードでの処理を最小限に抑えつつ、エンドホストにおいてコアネットワーク内の状態を把握できる。このため、光ネットワーク内の状態をエンドホストに対して隠蔽してしまうという、従来技術における問題を解決することができる。
【００５３】
ところで、本発明は、ＩＰネットワーク、仮想ネットワークなど光ネットワーク上で動く上位プロトコル全てに適用することができる。従来技術によれば、上述したように、ＩＰネットワークにしろ、仮想ネットワークにしろ、下位層である光ネットワークの状態を把握できないという問題がある。これに対し、本発明によれば、光ネットワークの上位層であるＩＰネットワークや仮想ネットワークに適用することができ、できるだけ少ないオーバヘッドで光ネットワーク内の情報を上位プロトコルに挙げることができる。
【００５４】
仮想ネットワークは、実ネットワーク（物理ネットワーク）の上に、仮想的なネットワークを形成するものである。この仮想ネットワークは、物理的なルータ、ケーブル、サーバなどのハードウェアが一体となって構成されるネットワークの上に、仮想的に区切られたネットワークを構築する技術を利用したものである。仮想ネットワークは、例えば、音声通信の回線交換によるネットワークや、データ通信用のパケット交換によるネットワーク、である。仮想ネットワークについては、STANFORD UNIVERSITY "Clean Slate Design for Internet"、インターネット＜ＵＲＬ： http://cleanslate.stanford.edu/index.php＞に記載されている。
なお、本システムは、多波長光パケット通信の特定の波長のヘッダを取り出す場合においても、好適に利用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、光ネットワークと電気ネットワークとを含むネットワークに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施形態による電気・光ゲートウェイ装置および光ノード装置を採用した電気・光ネットワークシステムの構成例を示すブロック図である。
【図２】図１中の電気・光ゲートウェイ装置の機能構成例を示すブロック図である。
【図３】図１中の光ノード装置の機能構成例を示すブロック図である。
【図４】図１のシステムの動作例１を示すフローチャートであり、（ａ）は光ノード装置の動作を示すフローチャート、（ｂ）は電気・光ゲートウェイ装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】図１のシステムの動作例２を示すフローチャートであり、（ａ）は光ノード装置の動作を示すフローチャート、（ｂ）は電気・光ゲートウェイ装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】図１のシステムの動作例３を示すフローチャートであり、（ａ）は光ノード装置の動作を示すフローチャート、（ｂ）は電気・光ゲートウェイ装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】図１のシステムの動作例４を示すフローチャートであり、（ａ）は光ノード装置の動作を示すフローチャート、（ｂ）は電気・光ゲートウェイ装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】受信されるパケットがＡＴＭパケットである場合の、ヘッダ処理部の処理例を説明するための図である。
【図９】ＭＰＬＳを利用した場合の、ヘッダ処理部の処理例を説明するための図である。
【図１０】受信したパケットがＥＣＮのパケットである場合の、ヘッダ処理部の処理例を説明するための図である。
【図１１】受信したパケットがＥＣＮのパケットである場合の、ヘッダ処理部、パケット処理部による処理例を説明するための図である。
【図１２】受信したパケットがＥＣＮのパケットである場合の、ヘッダ処理部、パケット処理部による処理例を説明するための図である。
【図１３】受信したパケットがＥＣＮのパケットである場合の、ヘッダ処理部、パケット処理部による処理例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５７】
３  電気・光ネットワークシステム
１１  光ポート群
１２  ペイロード遅延線
１３  光ヘッダ取り出し部
１４  ヘッダ処理部
１５  パケット合成部
１６  光スイッチ部
２１  パケット処理部
２２  パケット電気化部
２３  光ポート
２４  電気ポート
ＧＷ１〜ＧＷｎ  電気・光ネットワークゲートウェイ装置
Ｎ１〜Ｎｍ  光ノード装置
Ｐ１〜Ｐｋ  光ポート
【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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