(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光通信ネットワークのノードで、現用光パスが使用不能になったときに切り替える予備光パスの帯域を確保する予備光パス帯域確保方法において、
各ノードは、予備光パスの帯域確保時に下流ノードに対して、当該光パスが予備光パスであり、かつ当該予備光パスの帯域が他の予備光パスと共有するシェアドプロテクションであることを示す識別情報と、当該予備光パスに対応する現用光パスが属する危険分類情報を通知する
ことを特徴とする予備光パス帯域確保方法。
【請求項２】
請求項１に記載の予備光パス帯域確保方法において、
各ノードは、現用光パスの接続時に、帯域を確保した下流ノード（または上流ノード）から現用光パスの危険分類情報を通知されたときに、これに当該ノードおよび当該ノードに接続された現用光パスを収容するリンクの危険分類情報を追加して上流ノード（または下流ノード）に通知する
ことを特徴とする予備光パス帯域確保方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の予備光パス帯域確保方法において、
前記危険分類情報は、現用光パスを収容するリンクおよびノードの単体、部分集合または全体集合に対して割り当てた数値であることを特徴とする予備光パス帯域確保方法。
【請求項４】
光通信ネットワークに設定された現用光パスが使用不能になったときに切り替える予備光パスの帯域を確保する光パス設定管理機能部を備えた光パス切替装置において、
前記光パス設定管理機能部は、当該光パス切替装置および当該光パス切替装置に接続される各リンクの危険分類情報、当該光パス切替装置に収容される光チャネルに登録されている危険分類情報を保持するデータベースと、予備光パス帯域確保時に他の光パス切替装置から通知された危険分類情報を入力とし、予備光パスとして確保する帯域と、前記データベースに登録された危険分類情報とを出力する予備光パス設定処理部とを含む
ことを特徴とする光パス切替装置。
【請求項５】
請求項４に記載の光パス切替装置において、
光チャネルに登録される危険分類情報は、当該光パスを予備光パス帯域として確保している現用光パスが属する危険分類情報である
ことを特徴とする光パス切替装置。
【請求項６】
請求項４に記載の光パス切替装置において、
前記予備光パス設定処理部は、予備光パスを確保しようとする経路上に存在する光チャネル群が保有する危険分類情報の集合Ａ1,Ａ2,…, Ａn と、設定しようとする予備光パスの現用光パスが保有する危険分類情報の集合Ｂの論理積がφ（空集合）となる光チャネルを検索する構成である
ことを特徴とする光パス切替装置。
【請求項７】
請求項４に記載の光パス切替装置において、
前記予備光パス設定処理部は、予備光パスを確保しようとする経路上に存在し、かつ予備光パス帯域として既に設定されている光チャネル群が保有する危険分類情報の集合Ａ'1，Ａ'2, …, Ａ'nと、入力された光パス接続要求の危険分類情報の集合Ｂとの論理積がφ（空集合）となる光チャネルを最初に検索する
ことを特徴とする光パス切替装置。
【請求項８】
請求項４〜７のいずれかに記載の光パス切替装置において、
前記危険分類情報は、現用光パスを収容するリンクおよびノードの単体、部分集合または全体集合に対して割り当てた数値である
ことを特徴とする光パス切替装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大容量の光通信ネットワークにおける光パス切替装置（光ルータ）で予備光パスの帯域を確保する予備光パス帯域確保方法、およびそれを実現する光パス切替装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インターネット等のデータ通信トラヒックの増大により、現状でＴbit/s 、近い将来には10〜100 Ｔbit/s 以上のスループットを有するノード装置の導入が検討されている。このような大規模な転送能力を有するノード装置を実現する手段としては、電気処理の限界を越えるので、光ルータ（文献：K.Shimano et al.,in Technical Digest of NFOEC'2001, vol.1, p.5, 2001) が有力になっている。この光ルータでは、光通信ネットワークの管理は各ノードごとに分散的に行われており、光パス接続設定も各ノード間のシグナリング処理に基づいて行われている。すなわち、光ルータを用いた光通信ネットワークでは、光パスの設定管理は各ノードごとに自律分散的に行われている。
【０００３】
このような光通信ネットワークにおいて、リソースの有効利用を図りつつ信頼性の高いネットワークサービスを提供する手段としては、シェアードプロテクション方式が有望である。この方式は、現用光パスとは完全に異なる経路に収容される予備光パス帯域を確保し、かつこの予備光パス帯域を他の現用光パスに対する予備光パスと共用するものである。これにより、ネットワーク全体で必要とされる予備光パスの資源を節約しながら所定の信頼性を確保することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような自律分散型の光通信ネットワークでシェアードプロテクション方式を実現するには、予備光パス帯域を確保するシグナリングプロトコルを拡張する必要がある。例えば、図１２に示すように、現用光パスについて帯域仮予約を行って帯域を確保すると、ノード♯１，♯２，♯３，♯６の経路に沿って光パスを開通させる。その一方で、予備光パスについては、予備光パスが該当する帯域の利用を登録するだけで、現用光パスが何らかの影響により接続不能となるまで、実際の光パスの接続を行わないようにする必要がある。したがって、現用光パスの設定と類似のシグナリング処理により予備光パスの帯域を確保する場合には、予備光パスの設定であることを明確にする識別情報を含む必要がある。
【０００５】
さらに、シェアードプロテクション方式を有効に機能させるには、ネットワーク装置の一部の故障に伴って切り替わる複数の現用光パスが、同一の予備光パス帯域を共に確保することがないように、予備光パスを設定する必要がある。
【０００６】
本発明は、以上の点を考慮して予備光パスの設定を自動的に行い、さらに予備光パスが必要とする設備量を最小限に抑えることができる予備光パス帯域確保方法および光パス切替装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、光通信ネットワークのノードで、現用光パスが使用不能になったときに切り替える予備光パスの帯域を確保する予備光パス帯域確保方法において、各ノードは、予備光パスの帯域確保時に下流ノードに対して、当該光パスが予備光パスであり、かつ当該予備光パスの帯域が他の予備光パスと共有するシェアドプロテクションであることを示す識別情報と、当該予備光パスに対応する現用光パスが属する危険分類情報を通知する。
【０００８】
また、本発明の予備光パス帯域確保方法の各ノードは、現用光パスの接続時に、帯域を確保した下流ノード（または上流ノード）から現用光パスの危険分類情報を通知されたときに、これに当該ノードおよび当該ノードに接続された現用光パスを収容するリンクの危険分類情報を追加して上流ノード（または下流ノード）に通知する。
【０００９】
本発明は、光通信ネットワークに設定された現用光パスが使用不能になったときに切り替える予備光パスの帯域を確保する光パス設定管理機能部を備えた光パス切替装置において、光パス設定管理機能部は、当該光パス切替装置および当該光パス切替装置に接続される各リンクの危険分類情報、当該光パス切替装置に収容される光チャネルに登録されている危険分類情報を保持するデータベースと、予備光パス帯域確保時に他の光パス切替装置から通知された危険分類情報を入力とし、予備光パスとして確保する帯域と、データベースに登録された危険分類情報とを出力する予備光パス設定処理部とを含む。
【００１０】
光チャネルに登録される危険分類情報は、当該光パスを予備光パス帯域として確保している現用光パスが属する危険分類情報とする。
【００１１】
また、予備光パス設定処理部は、予備光パスを確保しようとする経路上に存在する光チャネル群が保有する危険分類情報の集合Ａ1,Ａ2,…, Ａn と、設定しようとする予備光パスの現用光パスが保有する危険分類情報の集合Ｂの論理積がφ（空集合）となる光チャネルを検索する構成である。あるいは、予備光パスを確保しようとする経路上に存在し、かつ予備光パス帯域として既に設定されている光チャネル群が保有する危険分類情報の集合Ａ'1，Ａ'2, …, Ａ'nと、入力された光パス接続要求の危険分類情報の集合Ｂとの論理積がφ（空集合）となる光チャネルを最初に検索する構成としてもよい。
【００１２】
ここで、危険分類情報は、現用光パスを収容するリンクおよびノードの単体、部分集合または全体集合に対して割り当てた数値とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の光パス切替装置の構成例を示す。図において、光パス切替装置は、パケットスイッチ部１、光スイッチ部２、およびこれらを統合管理する統合制御機能部３により構成される。光スイッチ部２は、例えば 128×128 スイッチが用いられており、光パスが32波多重されたファイバリンクを４本接続し、128 本の光パスを入出力する能力を有する。各光パスの伝送速度は 2.5Ｇbit/s であり、SONET OC−48インタフェースで終端される。
【００１４】
各光パス切替装置の統合制御機能部３は、制御信号回線を介して相互に広告情報制御信号が交換される。制御信号回線は 155Ｍbit/s の伝送速度を有するSONET OC−３回線で構成されており、制御信号は例えば光通信ネットワークのネットワークトポロジーを取得するためのOSPF/IS-ISプロトコルパケットや、パケットスイッチ間で設定される光パスを設定・解除するRSVP-TE/CR-LDPプロトコルパケットや、各ファイバリンクの障害監視を行うリンクマネジメントプロトコル（ＬＭＰ）パケットである。このため、統合制御機能部３は、これら制御信号プロトコルを処理する機能部を実装しており、ルーティング処理機能部（OSPF/IS-ISプロトコル処理機能部）３１、光パス設定管理機能部（RSVP-TE/CR-LDPプロトコル処理機能部）３２、光ファイバおよび隣接ノードの障害を管理するリンク障害管理機能部（ＬＭＰプロトコル処理機能部）３３で構成される。
【００１５】
ルーティング処理機能部３１は、各ファイバリンクにコスト定義し、設定しようとする光パスの始点ノードと終点ノード間で累計されるファイバリンクコストが最小になる経路を探索する機能を有する。その探索アルゴリズムには、ダイクストラ法が適用される。また、ルーティング処理機能部３１は、自ノードおよび自ノードに接続される各リンクの危険分類情報を保持するデータベースを有し、各ファイバリンクおよび各ノードに対して危険分類を定義している。
【００１６】
図２は、本発明の第１の実施形態における光通信ネットワークの構成例を示す。図において、ノード♯１〜♯６にそれぞれ危険分類情報９１〜９６を割り当てる。また、例えばノード♯１，♯２間を接続するファイバリンクをノード番号をとって「１２」と表したときに、ファイバリンク１２に危険分類情報８０を割り当て、同様にファイバリンク１４，２３，２４，３５，３６，４５，５６にそれぞれ危険分類情報８１，８２，８２，８５，８４，８３，８６を割り当てる。
【００１７】
なお、ここでは便宜的にノードの危険分類情報を９０番台、ファイバリンクの危険分類情報を８０番台としている。また、ファイバリンク２３とファイバリンク２４には、同一の危険分類情報８２を割り当てるが、これは両ファイバリンクが一部の区間で同一の土管に収容されているなど、ファイバ切断が同時に発生する危険性が高いことを示す。
【００１８】
光パス設定管理機能部３２は、当該ノードに入出力される光パスのルート情報と、当該ノードに入出力される光チャネルの属性情報を保持するデータベースを有する。このデータベースには、設定された光パスまたは予備光パスが属する危険分類情報が登録され、光チャネル単位で管理されている（光チャネルインタフェース単位の危険分類情報ＤＢ）。また、予備光パス帯域確保時に他ノードから通知された危険分類情報を入力とするだけでなく、予備光パスとして確保する光チャネルと、新たに更新された危険分類情報とを出力し、予備光パスを収容する光チャネルを検索する予備光パス設定処理部を保有している。また、ルーティング処理機能部３１が指示した経路に従って現用光パスを設定する。
【００１９】
図３は、現用光パスの設定シーケンスを示す。始点となるノード♯１から終点となるノード♯６に向かって、現用光パスの帯域仮予約要求が通知され、それを受けたノード♯６は現用光パスの帯域確保をノード♯１に対して通知する。
【００２０】
図４は、予備光パスの設定シーケンスを示す。
ステップ１：ルーティング処理機能部３１に登録されているファイバリンクコストのうち、現用光パスの設定ルートのファイバリンクコストを当該予備光パスのルート検索時に限り無限大と仮定する。これは、現用光パスと同一のファイバリンクとは異なる経路で予備光パスを設定させるための措置である。
【００２１】
ステップ２：ステップ１の制約に基づいたルートを発見できた場合、始点のノード♯１は前記ルート上の下流ノードに対して、予備光パスの帯域仮予約を通知する。この通知信号には、予備光パスを設定することを示す識別情報と、当該予備光パスに対応する現用光パスが属する危険分類情報が含まれる。ただし、現用光パスの始点のノード♯１および終点のノード♯６の危険分類情報は含まれていない。この危険分類情報は、現用光パスの経路計算時に始点のノード♯１のルーティング処理機能部３１から得る。
【００２２】
ステップ３：予備光パスの帯域仮予約通知を受け取った下流ノードは、終点のノード♯６に向けて確保可能な帯域（光チャネル）があるかどうかを検索する。例えば、ノード♯４の光スイッチ部２は、図５に示すように、３本のファイバリンク１４，２４，４５の光チャネルの方路を切り替え、その入出力間に接続される波長変換器（ＷＣ）は信号光の波長変換を行う。ノード♯４は、自ノードに入出力する光チャネルの属性情報として、光チャネルが属する危険分類情報を保持している。この光チャネルが、システム起動時に保有する危険分類情報は、自ノード、光チャネル収容ファイバリンク、光チャネルの対向ノードのものである。
【００２３】
このデータベースをもとに、予備光パス帯域を確保できる光チャネルを発見できた場合は、帯域を仮予約する光チャネルの状態を保持するデータベースに予備光パス帯域確保の仮登録を行い、当該予備光パスの現用光パスが保持する危険分類情報を仮登録する。その上で、下流ノードに対して予備光パスの帯域仮予約を通知する。この通知信号には、予備光パスを設定することを示す識別情報と、当該予備光パスに対応する現用光パスが属する危険分類情報が含まれる。同様の動作は、予備光パスの中継ノードのすべてで行われる。
【００２４】
ステップ４：予備光パスの帯域仮予約通知を受け取った終点のノード♯６は、自身のノード内部で、必要な予備光パス帯域を仮予約し、その上で仮予約する光チャネルの状態を保持するデータベースに予備光パス帯域確保の仮登録を行い、当該予備光パスの現用光パスが保持する危険分類情報を登録する。そして、帯域の「予備確保」を上流ノードに通知する。ただし、予備光パスの帯域予備確保に対しては、光パス切替装置の光スイッチ部２は何ら動作せず、統合制御機能部３のデータベース更新処理にとどまる。
【００２５】
ステップ５：下流ノードから帯域予備確保通知を受け取った中継ノードは、仮予約した光チャネルの状態を保持するデータベースに予備光パス帯域確保の本登録を行い、当該予備光パスの現用光パスが保持する危険分類情報を本登録する。その上で、上流ノードに対して予備光パスの帯域予備確保を通知する。中継ノードにおいても、予備光パスの帯域確保に対しては、光パス切替装置の光スイッチ部２は何ら動作せず、統合制御機能部３のデータベース更新処理にとどまる。同様の動作は、予備光パスの中継ノードのすべてで行われる。
【００２６】
ステップ６：下流ノードから帯域予備確保通知を受け取った始点のノード♯１は、仮予約した光チャネルの状態を保持するデータベースに予備光パス帯域確保の本登録を行い、当該予備光パスの現用光パスが保持する危険分類情報を本登録する。始点のノード♯１においても、予備光パスの帯域確保に対しては、光パス切替装置の光スイッチ部２は何ら動作せず、統合制御機能部３のデータベース更新処理にとどまる。
【００２７】
以上により、予備光パスとして確保された光チャネルの情報を保持するデータベースには、当該光チャネルを予備光パス帯域として確保している現用光パスが属する危険分類情報が登録される。
【００２８】
このような一連の動作により、予備光パス帯域を確保しておくと、現用光パスが伝送路の故障等により通信不能の状態に陥ったとしても、事前に設定した予備光パスに迅速に切り替えることができる。
【００２９】
（第２の実施形態）
図６は、本発明の第２の実施形態における光通信ネットワークの構成例を示す。図において、ノード♯１〜♯６および各ファイバリンクにそれぞれ割り当てる危険分類情報は、図２に示す第１の実施形態のものと同様であり、基本動作も第１の実施形態と同様である。ここでは、ノード♯１からノード♯５へ光パスを設定するものとする。
【００３０】
本実施形態の特徴は、現用光パスの帯域仮予約通知にクランクバックと呼ばれる手法を導入した場合の対応にある。クランクバックとは、ルーティング処理機能部３１の指示に従ったルートに基づいて現用光パスの帯域を仮予約する際に、ある中継ノードで帯域仮予約に失敗した場合に起こす異常処理の一種である。すなわち、図６に示す例では、ノード♯４で帯域確保に失敗して１つ上流のノード♯２に戻った後に、ノード♯２からみた終点のノード♯５までの最短経路を再検索し、そのルートに従って帯域仮予約通知を行う。ここで、ノード♯１からノード♯５までの最短経路は、♯１−♯４−♯５ではなく、♯１−♯２−♯３−♯５としているのは、ファイバリンク１４で提供されるチャネル数がファイバリンク１２よりも小さい（コストが高い）ことに起因している。
【００３１】
図７は、現用光パスの設定シーケンスを示す。図８は、予備光パスの設定シーケンスを示す。基本的な設定シーケンスは、第１の実施形態のものと同様である。ただし、本実施形態の帯域仮予約手法を導入すると、実際に設定された現用光パスが保有する危険分類情報は、必ずしも始点のノードで検索された現用光パスの危険分類情報とは一致しなくなる。したがって、現用光パスの帯域確保時に、現用光パスを収容するファイバリンクおよび各ノードの危険分類情報を上流ノードに通知し、実際に設定された現用光パスが保有する危険分類情報を始点のノードが把握した上で、第１の実施形態の手順で予備光パスを設定する。これにより、現用光パス接続時の異常処理が発生した場合でも、正確に現用光パスが保有する危険分類情報を得ることができる。
【００３２】
（第３の実施形態）
図９は、本発明の第３の実施形態における光スイッチ部２の構成例を示す。基本動作は、第２の実施形態のものと同様である。本実施形態の特徴は、予備光パス設定時に各ノードで行う予備光パスの帯域確保アルゴリズムにある。
【００３３】
図９において、ノード♯４の光スイッチ部２は、３本のファイバリンク１４，２４，４５の光チャネルの方路を切り替え、その入出力間に接続される波長変換器（ＷＣ）は信号光の波長変換を行う。ここで、予備光パスを確保する際に、上流ノードから通知された現用光パスが保有する危険分類情報と、予備光パスの終点のノードに向けて帯域確保しようとする各光チャネルが保有する危険分類情報の論理積をとる。
【００３４】
具体的には、帯域確保しようとする光チャネル１〜ｎが保有する危険分類情報の集合Ａ1,Ａ2,…, Ａn と、設定しようとする予備光パスの現用光パスが保有する危険分類情報の集合Ｂの論理積がφ（空集合）となる光チャネルを検索する。これは、帯域確保しようとする予備光パスの危険分類情報を保有しない光チャネルを検索する動作を意味している。すなわち、図１０に示すように、同一の危険分類情報を有する複数の現用光パスが、それらの予備光パス帯域として同一の光チャネルを選択しないように設定するものである。
【００３５】
このような動作により、予備光パス帯域を複数の現用光パスで共用する一方で、ネットワーク装置の故障によりある特定の予備光パス帯域を複数の現用光パスが取り合わないように設定することができる。その結果、必要とされる予備光パスの設備量を抑えながら、障害復旧確率の高く、低コストおよび高信頼なネットワークを構築することができる。
【００３６】
（第３の実施形態の変形）
図１１は、本発明の第３の実施形態の変形例における光スイッチ部２の構成例を示す。基本動作は、第３の実施形態のものと同様である。本実施形態の特徴は、予備光パス設定時に各ノードで行う予備光パスの帯域確保アルゴリズムが多少異なり、予備光パスとして帯域確保する光チャネルは、既に予備光パスとして利用されているものから優先的に検索されるところにある。
【００３７】
すなわち、予備光パスを確保しようとする経路上に存在し、かつ予備光パス帯域として既に設定されている光チャネル群が保有する危険分類情報の集合Ａ'1，Ａ'2, …, Ａ'nと、入力された光パス接続要求の危険分類情報の集合Ｂとの論理積がφ（空集合）となる光チャネルを最初に検索する。この検索アルゴリズムでは、予備光パスとして帯域確保するのにふさわしい光チャネルを発見できなかった場合に、上記の第３の実施形態で予備光パスの光チャネル検索を行う。
【００３８】
このような処理により、本実施形態では、ファイバリンク４５において波長λ４の光チャネルＡ24が設定要求された予備光パスの帯域として予備確保される。光チャネルＡ24には、ファイバリンク３６に収容されたノード♯３−♯６間の現用光パスに対する予備光パス（♯３−♯２−♯４−♯５−♯６）の帯域も確保されている状態である。
【００３９】
また、本実施形態では、第３の実施形態と同様に、予備光パス帯域を複数の現用光パスで共用する一方で、ネットワーク装置の故障によりある特定の予備光パス帯域を複数の現用光パスが取り合わないように設定することができる。これにより、第３の実施形態よりも予備光パスの設備量を抑えることができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の予備光パス帯域確保方法および光パス切替装置は、予備光パスの設定を自動的に行ってシェアードプロテクション方式を有効に機能させることができるとともに、予備光パスが必要とする設備量を最小限に抑えることができる。これにより、低コストおよび高信頼な光通信ネットワークを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光パス切替装置の構成例を示す図。
【図２】本発明の第１の実施形態における光通信ネットワークの構成例を示す図。
【図３】現用光パスの設定シーケンスを示す図。
【図４】予備光パスの設定シーケンスを示す図。
【図５】本発明の第１の実施形態における光スイッチ部２の構成例を示す図。
【図６】本発明の第２の実施形態における光通信ネットワークの構成例を示す図。
【図７】現用光パスの設定シーケンスを示す図。
【図８】予備光パスの設定シーケンスを示す図。
【図９】本発明の第２の実施形態における光スイッチ部２の構成例を示す図。
【図１０】本発明の第３の実施形態における光通信ネットワークの構成例を示す図。
【図１１】本発明の第３の実施形態における光スイッチ部２の構成例を示す図。
【図１２】光通信ネットワークの基本構成を示す図。
【符号の説明】
１  パケットスイッチ部
２  光スイッチ部
３  統合制御機能部
３１  ルーティング処理機能部
３２  光パス設定管理機能部
３３  リンク障害管理機能部
【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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