(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノードが光リンクにより互いに接続され、これらの複数のノード間で複数の波長チャネルが伝搬可能な光ネットワークにおいて、
前記複数の波長チャネルが複数の波長群に区別され、
前記複数のノードにはそれぞれ、前記複数の波長群の少なくとも一部がそのノードで使用可能な波長群として割り当てられ、
同一の波長群を使用するノード間でひとつの論理ネットワークが構築され、波長群ごとに別々の論理ネットワークが構築された
ことを特徴とする光ネットワーク。
【請求項２】
前記複数のノードはそれぞれ、個々の波長群内で波長チャネルを交換する単位スイッチと、単位スイッチ間で波長チャネルを交換する波長群交換スイッチとの組み合わせとして構成された請求項１記載の光ネットワーク。
【請求項３】
前記複数のノードはそれぞれ、波長群ごとに分割した単位を増設単位として、需要の増減に合わせて、単位スイッチおよびまたは波長群交換スイッチが増設または減設される請求項２記載の光ネットワーク。
【請求項４】
前記複数のノードはそれぞれそのノードが対応している波長群を他のノードへ広告し、その光ネットワークの全体の波長群のリソースや各リンクで用いることのできる波長群を管理する請求項３記載の光ネットワーク。
【請求項５】
前記別々の論理的ネットワークは、それぞれが、波長変換あるいは光電気変換が用いられることなく目的のノードまで接続されるネットワーク、あるいは途中での波長変換が許容されるネットワークとして、波長群ごとに異なる波長の使い方が行われる請求項１記載の光ネットワーク。
【請求項６】
前記別々の論理的ネットワークは、そのリンク速度が互いに独立に設定された請求項１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】
本発明は光ネットワークの利用および運営技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は、従来の光ネットワークの構成例をとして、ノード１１１〜１１７からなる構成例を示す。ノード１１１〜１１８間を接続するリンクは波長多重が可能であり、ここではλ1からλ12の１２波が多重されるものとする。ノード１１１〜１１７はそれぞれ、任意のリンクの波長信号を任意のリンクの波長信号へ出力することが可能であり、任意のノードから任意のノードヘ信号を光信号で張ることが可能である。 ノード１１１〜１１７には同一の装置が用いられ、物理構成と論理構成が同一である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の光ネットワークでは、需要の多少にかかわらず、光ネットワークを構成するノードの構成はほとんど同一のものであった。光ネットワークを構成する場合には導入コストを下げることが重要であるが、将来の需要拡大時にも対応できるスケーラビリテイを確保するためには、スイッチの増設が容易にできることが重要である。増設はノードの数を増やすことでも可能であるが、光ファイバで波長多重している波長数を増加させることでも、トラヒックに応じた増設が可能である。波長資源の開拓により、従来の１．３μｍ帯および１．５μｍ帯を中心にしたＣバンドに加え、Ｂバンド、Ｌバンドなど広範囲な波長資源を用いることができるようになってきた。これらのバンドを用いれば、数百以上の波長チャネルを利用することが可能である。
【０００４】
しかし、従来の光ネットワークは、これらのすべての波長バンドを考慮して設計されてはおらず、波長多重数の増設は容易ではなかった。また、各ノードには需要の多少にかかわらず同一の装置が設置されるため、導入コストが高くなっていた。
【０００５】
本発明は、このような課題を解決し、光ネットワークのノードの導入コストを下げると同時に、将来の需要拡大時にも対応できるスケーラビリテイの確保をしながら、波長チャネルの増設を容易にすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、利用可能な波長資源をいくつかの波長群に分割する。この波長群を単位として波長交換用の光スイッチをビルディングブロックに自由に組み合わせて用いることで、需要に応じた増設が容易になる。
【０００７】
すなわち本発明の光ネットワークは、複数のノードが光リンクにより互いに接続され、これらの複数のノード間で複数の波長チャネルが伝搬可能な光ネットワークにおいて、前記複数の波長チャネルが複数の波長群に区別され、複数のノードにはそれぞれ、前記複数の波長群の少なくとも一部がそのノードで使用可能な波長群として割り当てられ、同一の波長群を使用するノード間でひとつの論理ネットワークが構築され、波長群ごとに別々の論理ネットワークが構築されたことを特徴とする。
【０００８】
この光ネットワークを構成するノードはそれぞれ、個々の波長群内で波長チャネルを交換する単位スイッチと、単位スイッチ間で波長チャネルを交換する波長群交換スイッチとの組み合わせとして構成される。波長群ごとに分割した単位を増設単位として、需要の増減に合わせて、単位スイッチおよびまたは波長群交換スイッチを増設または減設することがよい。このとき、各ノードはそのノードが対応している波長群を他のノードへ広告し、その光ネットワークの全体の波長群のリソースや各リンクで用いることのできる波長群を管理することができる。
【０００９】
論理的ネットワークは、それぞれが、波長変換あるいは光電気変換が用いられることなく目的のノードまで接続されるネットワーク、あるいは途中での波長変換が許容されるネットワークとして、波長群ごとに異なる波長の使い方を行うことができる。
【００１０】
各論理的ネットワークは、そのリンク速度が互いに独立に設定することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施形態を示す図であり、光ネットワークの三つの論理構成例とそれを実現する一つの物理構成例を示す。
【００１２】
この構成例では、λ1からλ4を第一の波長群、λ5からλ8を第二の波長群、λ9からλ12を第三の波長群と分割して考える（図ではそれぞれ「波長群１」、「波長群２」、「波長群３」と表す）。ノード１、４はそれぞれ三つの波長群に対応するが、波長群間の交換は行わない。 ノード２、３、５は三つの波長群に対応し、波長群間の交換も行う。ノード６は第一および第二の波長群に対応し、波長群間の交換は行わない。ノード７は第一の波長群にのみ対応する。このような物理構成により、図１に示すように、それぞれ７、６、５個のノードからなる三つの論理構成が実現される。
【００１３】
図２は三つの波長群に対応し波長群間の交換も行うノード７の装置構成例を示す。このノード装置は、波長多重された光信号を波長群ごとに分波する波長群分波器１１と、波長群ごとに設けられた波長群用光スイッチ１２と、波長群を合波する波長群合波器１３と、ある波長群用光スイッチ１２の出力を波長変換して別の波長群用光スイッチ１２に入力する波長群交換用光スイッチ１４とを備え、光スイッチ１２にはそれぞれ、波長群を個々の波長に分波する波長分波器２１と、波長ごとの交換を行う波長交換光スイッチ２２と、出力方路ごとに波長が重ならないように波長変換を行う波長変換器２３と、個々の波長を波長群に合波する波長合波器２４とを備える。
【００１４】
波長群用光スイッチ１２は、そのノードが処理すべき波長群に対応して設けられる。すなわち、波長群を単位として、波長群用光スイッチ１２をビルディングブロックに自由に組み合わせて用いることができる。また、波長群交換を行う必要がないのであれば、波長群交換用光スイッチ１４は不要である。このように、ノード装置は光スイッチの組み合わせによりに任意の構成が可能であり、このようなノード装置を組み合わせることで、需要の多少に応じたネットワーク構成が可能となり、また、需要の変化に応じた増設も容易になる。
【００１５】
図３はノードの増設例を示す。図３（ａ）は、最初の導入時を示し、全て第一の波長群のみで光ネットワークを構成している。図３（ｂ）では、第二の波長群を必要なノード１〜４、６、７に増設している。このとき、第一の波長群と第二の波長群2の間には波長群を交換するスイッチを設けず、第一の波長群と第二の波長群とを論理的には別のネットワークとして管理している。図３（ｃ）は、局所的に非常にトラヒックが多いホットスポットがある場合への対応を示す。ノード６、７がホットスポットであるとして、これらのノード６、７に第三の波長群を増設している。また、全ての波長群を有効に利用するため、ノード２、６、７に、波長群を交換するスイッチを実装している。図３（ｄ）はさらに需要が拡大したときを示し、ノード１〜３にも第三の波長群を増設している。
【００１６】
図４は自ノードの波長群の能力を光ネットワーク内で広告する例を示す。この広告は、ＧＭＰＬＳでのＯＳＰＦ等のプロトコルを拡張することで実現できる。各ノードの波長群（ＷＧ）が他のノードに広告されることで、光ネットワーク内の波長群の構成や、各リンクで用いることのできる波長群を各ノードの光スイッチが自立分散的に知ることができる。光ネットワークの管理は、いずれかひとつのノードに隣接した集中サーバーで行ってもよい。図１に示した構成では装置の組み合わせが複雑になるが、ＧＭＰＬＳの拡張プロトコルを用いることで、自立分散的あるいは装置管理のスケーラビリテイを持った光ネットワークの拡張が可能となる。
【００１７】
図５は需要に応じた光ネットワークの構成例を示す。需要の多いところには波長群をたくさんスタックし、需要の少ないところには波長群を少なくすることで、装置のコストを下げられる。増設単位は波長群単位とし、需要動向の変化に応じて、その数を増減できる。論理的には、波長群を多くもっているノードは、トラヒック容量の大きなノードとみなすことができる。
【００１８】
図６は波長群ごとに光ネットワークの利用の仕方を変えた例を示す。この光ネットワークは、論理的に、第一ないし第三のすべての波長群を使用する第一のドメイン、第一および第二の波長群を使用する第二のドメイン、第一の波長群を使用する第三のドメインと分けられる。例えば、第一のドメインは非常に隣接した領域で、トラヒック密度の高い地域であるとする。このような地域には、すべての波長群を用いて、高いトラヒック需要に対応する。
【００１９】
このような光ネットワークの中では、波長資源の利用形態についていくつかの方式を選択することができる。第一の利用形態として、ある波長パスを張るときに、途中のノードで波長変換や光電気変換を用いず、同じ波長のまま目的のノードまで接続するという、光ネットワークのトランスペアレンシーを利用したネットワークの使い方が考えられる。ただし、この利用形態は、波長のリソース競合などの課題を解決しなければならず、また、途中に３Ｒ（retiming, regenerating, reshaping）などがないため分散などによる伝送距離の制約があり、長距離伝送を含む光ネットワークには向いていない。第二の利用形態として、波長変換や光電気変換（３Ｒ再生器として機能する）を一部またはノードごとにおいて、波長変換を許容する光ネットワークを構成することも可能である。ただし、この利用形態は、波長変換等によりノードのコストが高くなるデメリットがある。本発明の光ネットワークでは、波長群ごとに以上のような異なる波長の使い方をすることが可能となる。
【００２０】
図６に示した例について説明すると、第一のドメインの第三の波長群については、距離の制約が少ないため、トランスぺアレントに光ネットワークを利用する。図中では、第三の波長群に属するλ10の一波のみで波長パスが張られている。第二のドメイン（第一のドメインを含む）では、距離の制約があるために、第二の波長群において、波長変換器や光電気変換等を部分的に用いる構成とし、さらに、この第一のドメインの第一の波長群では、長距離伝送にも耐えうるように、必ず波長変換や光電気変換を回線ごとに用いる構成とすることで、それぞれの波長群の利用の仕方を変える。第一のドメインでの波長パスは、λ1、λ3、λ5と3つの波長を用いて、一本の波長パスが張られている。λ1とλ3、λ3とλ5の間には、波長変換が用いられている。
【００２１】
第一のドメインでは、トランスペアレントな第三の波長群と、一部に波長変換、光電気変換を許した第二の波長群と、ノード毎に波長変換、光電気変換を行う第一の波長群からなっている。この使い方以外に、第一のドメインの第一ないし第三のすべての波長群をトランスペアレントに用い、第一のドメイン以外の第三のドメインでは必ず波長変換を用いるという光ネットワークの構成も可能となる。また、波長変換群を交換すること自体も波長変換となりうることから、波長変換群の交換用スイッチをこの波長交換機能として用いることも可能である。第一のドメインでは三つの波長群があるので、第一の波長群で波長資源が足りずにブロックが起こった場合には、第二あるいは第三の波長群の波長資源を用いることも可能である。
【００２２】
図７はルーティングポリシーの使い分けを示す。波長群の利用形態は、波長パスの接続時のルーティングポリシーの使い分けにも利用できる。例えば、H．Zang, et al, "A review of routing and wavelength assignment approaches for wavelength-routed optical WDM networks", SPIE Optical Networks Magazine, Vol. 1, No. 1, Jan. 2000に記載されているように、ルーティングポリシーには、Least LoadとFirst-Fit、Most-usedなどいくつかの方式がある。パスの設定時間間隔が短ければ、制御時間の早いFirst-fitを用い、パスの設定時間間隔が長ければ、光ネットワークの使用率を高めるためにMost-used、波長変換を用いずトランスペアレントな利用をするならば、波長ブロックの少ないLest-Load、といったルーティングプロトコルを用いるのがよい。ひとつの光ネットワークには多様な種類のトラヒックが混入するため、すべてのトラヒックの要求条件を満たすようなルーティングプロトコルを実現するのは困難である。このようなトラヒックに応じて、波長群ごとに異なるルーティングポリシーを割り当てることも可能である。
【００２３】
図８はリンクの伝送速度と波長群を対応させた光ネットワークの構成例を示す。この光ネットワークに二つのサブネットワーク８１、８２を含み、それぞれのリンクが異なる光ファイバを利用している。ここで、これらの光ファイバの分散スロープが図９のようになっているとする。このとき、サブネットワーク８１、８２ともに、分散値の一番小さな第二の波長群に40Gbit/sのリンク速度を対応させる。分散値が異なるので、サブネットワーク８１、８２では、10Gbit/sには第三、第一の波長群を、2.5Gbit/sには、 第一、第三の波長群をそれぞれ対応させている。図１０に示すように、波長群をサブネットワーク間で交換することもできる。
【００２４】
【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は、波長チャネルの増加を波長群ごとに行うことで、増設が容易になり、需要の少ない場所でも導入コストを下げることが可能となる。また、波長群ごとに波長パス設定のポリシーを変更することで、光ネットワークを需要に合わせて用いることができ、波長資源が有効に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す図。
【図２】三つの波長群に対応し波長群間の交換も行うノードの装置構成例を示す図。
【図３】ノードの増設例を示す図。
【図４】自ノードの波長群の能力を光ネットワーク内で広告する例を示す図。
【図５】需要に応じた光ネットワークの構成例を示す図。
【図６】波長群ごとに光ネットワークの利用の仕方を変えた例を示す図。
【図７】ルーティングポリシーの使い分けを示す図。
【図８】リンクの伝送速度と波長群を対応させた光ネットワークの構成例を示す図。
【図９】光ファイバの分散スロープの例を示す図。
【図１０】サブネットワーク間での波長群の交換を説明する図。
【図１１】従来の光ネットワークの構成例を示す図。
【符号の説明】
１〜７  ノード
１１  波長群分波器
１２  波長群用光スイッチ
１３  波長群合波器
１４  波長群交換用光スイッチ
２１  波長分波器
２２  波長交換光スイッチ
２３  波長変換器
２４  波長合波器
８１、８２  サブネットワーク
【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】
0003819324.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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