JP2010063009A - Optical network system, optical router, fault recovery method of optical network, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光を媒体として使用する情報伝送技術に関し、より詳細には、波長多重通信に使用した光ネットワークシステム、光ルータ、および光ネットワークの障害修復方法、およびプログラムに関する。 The present invention relates to an information transmission technique using light as a medium, and more particularly to an optical network system, an optical router, an optical network fault repair method, and a program used for wavelength division multiplexing communication.
近年、ネットワークなどを通して伝送される情報が多種多様化し、また大容量化するに伴って光を媒体として使用する通信が普及している。光通信では、情報伝送媒体としてマルチモードまたはシングルモードといった特性を有する無機・有機材料から形成された光ファイバが用いられる。 2. Description of the Related Art In recent years, communication using light as a medium has become widespread as information transmitted through a network or the like is diversified and has a large capacity. In optical communication, an optical fiber formed of an inorganic / organic material having characteristics such as multimode or single mode is used as an information transmission medium.
また、光通信では、通信基地局に配置された局側装置からユーザの自宅、会社などに配置されたユーザ端末へと、光通信リンクを形成する光ファイバを介して情報が伝送される。この際、光ファイバは、電気パルスとは異なり光学的にカップリングさせることが必要とされ、多数のユーザに対し、効率的に情報を光伝送するためには、従来のルーティング技術とは異なるルーティング基盤が必要とされる。 In optical communication, information is transmitted from a station-side device arranged in a communication base station to a user terminal arranged in a user's home, company, or the like via an optical fiber that forms an optical communication link. At this time, the optical fiber is required to be optically coupled unlike the electric pulse, and in order to efficiently transmit information to a large number of users, the routing is different from the conventional routing technology. A foundation is needed.
これまで、種々の光ルーティング方法が提案されている。従来の受動型波長多重は、局側装置に、半導体レーザ、発光ダイオードなどの光源が配置し、波長多重化された光線が光ファイバへと入射されて、波長多重化光が複数のユーザ端末へと伝送されている。局側装置では、情報コンテンツまたは宛先などに対応して光線の波長・振幅などを制御しており、波長多重化光信号が波長分波装置へと送られている。また、波長分波装置には、さらに光ファイバがカップリングされていて、光ファイバは、より下流側のユーザ装置へと、所望する情報に対応する波長に多重化された情報が伝送される。 Until now, various optical routing methods have been proposed. In conventional passive wavelength multiplexing, a light source such as a semiconductor laser or a light emitting diode is arranged in a station side device, and the wavelength multiplexed light is incident on an optical fiber, and the wavelength multiplexed light is transmitted to a plurality of user terminals. And transmitted. The station side device controls the wavelength / amplitude of the light beam corresponding to the information content or the destination, and the wavelength multiplexed optical signal is sent to the wavelength demultiplexing device. In addition, an optical fiber is further coupled to the wavelength demultiplexing device, and the optical fiber transmits information multiplexed at a wavelength corresponding to desired information to a user device further downstream.
従来の光ネットワークの伝送経路トポロジーは、スター型またはメッシュ型の接続トポロジーを提供することができることが示される(非特許文献1:Chang-Joon Chae,
Milan Kahnal, and Rodney S. Tucker, ”WDM passive optical network for broadband access and
flexible customer networking”, 5th Chitose
International Forum Technical Digest, pp.30-31, Chitose Institute of Science and Technology, October 19-20
(2004))。
It is shown that the transmission path topology of a conventional optical network can provide a star-type or mesh-type connection topology (Non-Patent Document 1: Chang-Joon Chae,
Milan Kahnal, and Rodney S. Tucker, ”WDM passive optical network for broadband access and
flexible customer networking ", 5 th Chitose
International Forum Technical Digest, pp.30-31, Chitose Institute of Science and Technology, October 19-20
(2004)).
しかしながら、従来のトポロジーでは、ネットワークノード中で接続できないノードが発生してしなうという問題点があった。本発明者らは、これまで、光波長多重通信において周回性AWG(Arrayed Waveguide Grating)の特性を使用した波長分割装置またはデバイスについて検討を行ってきた(非特許文献2:Verification
of wavelength routing function in a loop-back type passive network using
wavelength transfer matrix, Tenth OptoElectronics and
Communications Conference (OECC 2005) Technical
Digest July, 2005, COEX Convention Center, Seoul,
Korea, 2005, pp.24-25.)。この結果、ループバックを使用する場合の波長伝達行列に対応するマトリックスが、マトリックスの対角要素に関連して上側三角マトリックスと下側三角マトリックスとが鏡像関係となること、すなわち、ループバックに対応する波長伝達行列の要素をei,jとした場合、ei,j=ej,i (when ei,j=!0)となること見出している。
However, the conventional topology has a problem that a node that cannot be connected occurs in the network node. The present inventors have so far examined a wavelength division apparatus or device that uses the characteristics of circular AWG (Arrayed Waveguide Grating) in optical wavelength division multiplexing (Non-Patent Document 2: Verification).
of wavelength routing function in a loop-back type passive network using
wavelength transfer matrix, Tenth OptoElectronics and
Communications Conference (OECC 2005) Technical
Digest July, 2005, COEX Convention Center, Seoul,
Korea, 2005, pp.24-25.). As a result, the matrix corresponding to the wavelength transfer matrix when loopback is used is a mirror image relationship between the upper triangular matrix and the lower triangular matrix in relation to the diagonal elements of the matrix, that is, corresponding to the loopback. If the elements of the wavelength transfer matrix which was e i, j, e i, j = e j, i (when e i, j =! 0) is found to become possible.
また、特定の構造を使用した周回性AWGを使用することで、接続できないネットワークノードを無くし、さらに、波長多重度に対応するVPN(Virtual Private Network)を形成することができることを見出し、スーパーノードを利用した新規な効率的な光ネットワークシステム、WDM−PON(Wavelength
Division Multiplexing Passive Optical Network)を提案している(特許文献3、特許文献4)。
Division Multiplexing Passive Optical Network) has been proposed (
上述した特許文献3および特許文献4に記載されるように、2N+1(Nは、正の整数である。)のポートを有する周回性AWG(Arrayed Waveguide Grating)を使用することで、光ネットワークの加入者端末であるONU間にフルメッシュのネットワークを、特定のポートをスーパーノードとして形成することができる。しかしながら、ネットワークは、データ配信局から加入者端末までの間で広域ネットワークを宛てる光ファイバなどの光導波路を必要とする。この点では、物理層として物理アドレスを使用する電気的ネットワークでも同様であり、自然現象やネットワーク機器の障害により障害が発生することがある。
As described in
この場合、波長多重通信を使用する光ネットワークは、IPアドレスなどといった特定のアドレスを使用した通信ではないことから、障害発生箇所のトレースおよび障害対応について、IPアドレスを使用する従来ネットワークとは異なるネットワーク障害検出を行うことが必要となる。またネットワーク障害が発生した場合、迅速にネットワーク障害を復旧させるためのリカバリ技術が必要となっていた。 In this case, since the optical network using the wavelength division multiplexing communication is not communication using a specific address such as an IP address, a network different from the conventional network using the IP address is used for tracing the fault location and handling the fault. It is necessary to perform fault detection. Further, when a network failure occurs, a recovery technique for quickly recovering from the network failure is necessary.
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、本発明は、波長分波手段を使用して構築された光ネットワークにおいて、光ファイバといった光導波路に障害が発生した場合、波長分波手段の特性を有効に利用し、その時点で障害を発生した光ファイバを特定し、当該障害の発生した光ファイバを迂回するようにネットワークルートを生成することができることに着目してなされたものである。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and the present invention provides an optical network constructed using wavelength demultiplexing means when a failure occurs in an optical waveguide such as an optical fiber. Focusing on the fact that it is possible to effectively utilize the characteristics of wavelength demultiplexing means, identify the optical fiber that has failed at that time, and generate a network route to bypass the optical fiber that has failed. It is a thing.
すなわち、本発明の光ネットワークシステムは、波長分波手段を含み、光導波路を介して波長多重化光信号を加入者端末に送付するデータ配信装置と、データ配信装置からの波長多重化光信号を前記加入者端末にルーティングするリモートルータとを含んで構成する。データ配信装置は、波長分波手段の波長伝達マトリックスを使用して光ネットワークを構成するネットワーク要素のパラメータを記述するネットワーク構成データを計算し、ルックアップ可能に記録媒体に格納するネットワーク制御部と、ネットワークルートを生成するため、波長多重度に対応する複数の光スイッチと波長分波手段とを含むルートスイッチとを含んで構成されている。 That is, an optical network system according to the present invention includes a wavelength demultiplexing unit, a data distribution device that sends a wavelength multiplexed optical signal to a subscriber terminal via an optical waveguide, and a wavelength multiplexed optical signal from the data distribution device. And a remote router for routing to the subscriber terminal. A data distribution device calculates network configuration data describing parameters of network elements constituting an optical network using a wavelength transmission matrix of wavelength demultiplexing means, and stores the data in a recording medium so that it can be looked up; In order to generate a network route, the network route includes a plurality of optical switches corresponding to the wavelength multiplicity and a route switch including wavelength demultiplexing means.
さらに、本発明の光ネットワークシステムは、データ配信装置に戻される波長多重化光信号の強度を検出してネットワーク構成データを参照することにより、障害の発生したネットワーク要素を特定する。障害を発生したネットワーク要素が特定されると、ネットワーク制御部は、ネットワーク要素を迂回する別のネットワークルートを生成するように前波長多重化光信号の経路を制御する。 Furthermore, the optical network system of the present invention identifies the network element in which the failure has occurred by detecting the intensity of the wavelength multiplexed optical signal returned to the data distribution apparatus and referring to the network configuration data. When the network element in which the failure has occurred is specified, the network control unit controls the path of the pre-wavelength multiplexed optical signal so as to generate another network route that bypasses the network element.
ネットワーク制御部でのネットワークルートの生成は、別途生成させるべきネットワークルートを、事前計算したネットワーク構成データから選択して設定するか、または障害の発生したネットワーク要素を迂回するネットワークルートをオンザフライで計算することにより実行される。 The network route is generated by the network control unit by selecting and setting a network route to be generated separately from pre-calculated network configuration data, or calculating a network route that bypasses the failed network element on the fly. Is executed.
また、ネットワーク要素は、データ配信装置とリモートルータとの間の接続する広域ネットワークを生成する光導波路とすることが好ましい。 The network element is preferably an optical waveguide that generates a wide area network connecting the data distribution device and the remote router.
そして、上述したネットワーク制御部は、ネットワークルートを生成するため、光スイッチの転送モードを切換えてネットワークルートを生成している。 The network control unit described above generates the network route by switching the transfer mode of the optical switch in order to generate the network route.
本発明によれば、WDM−PON基盤を使用した光ネットワークシステムで効率的な障害対応を可能とし、光ネットワークの稼働率を、長期間に渡り保証することができる。さらに、本実施形態では、特定のネットワーク要素が障害を発生した場合でも、加入者サイドに設置されたスイッチングハブに対応するレベルよりも上位レベルで発生したネットワーク障害を効率的に迂回するネットワークルートを生成することにより、効率的なデータ配信を可能とする。 According to the present invention, it is possible to efficiently cope with a failure in an optical network system using a WDM-PON base, and to guarantee the operation rate of the optical network for a long period of time. Furthermore, in this embodiment, even when a specific network element has a failure, a network route that efficiently bypasses a network failure that has occurred at a higher level than the level corresponding to the switching hub installed on the subscriber side. By generating, efficient data distribution is enabled.
以下、本発明を実施形態をもって説明するが、本発明は後述する実施形態に限定されるものではない。図1は、本実施形態の光ネットワークシステム100(以下単にシステム100として参照する。)の実施形態を示す。図1に示したシステム100は、データ配信装置110と、リモートルータ140と、ユーザが管理するパーソナルコンピュータ、IP電話などから構成され、加入者端末である複数のONU(optical Network Unit)150とを含んで構成される。図1に示した実施形態では、ONU150は、2グループとして構成されており、各グループは複数のONUから構成されていて、レベル2ネットワーク機器の機能を有する周回性AWG(図示せず)により、相互接続されている。
Hereinafter, although this invention is demonstrated with embodiment, this invention is not limited to embodiment mentioned later. FIG. 1 shows an embodiment of an
また、リモートルータ140は、OSI基本参照モデルにおいてレベル3ネットワーク機器としての機能を有する波長分波手段を含んで構成されている。なお、本実施形態の波長ルーティングは、物理レイヤの制御を行うことで、情報のルーティングを行うものである。さらに、本実施形態では、AWGの分波特性を有効に利用し、ループバック接続を制御することで、AWGに対し、OSI基本参照モデルの物理レイヤ(レベル1)、データリンクレイヤ(レベル2)、ネットワークレイヤ(レベル3)に相当する機能を提供することができる。以上の理由から、以下、AWGの特性を、インターネットプロトコルアドレス(IPアドレス)を使用するネットワーク基盤での機能に対応付けて説明するために、各AWGの機能につき、便宜的にOSI基本参照モデルにおける機能を引用して説明する。また、上述したONU150の各グループは、OSI基本参照モデルを使用して説明すると、レベル2ネットワーク機器として機能する波長分波手段を含んで構成されている。
The
以下、波長分波手段として、本実施形態では、AWGまたは周回性AWGを使用して実装するものとして説明する。しかしながら、他の実施形態では、これまで知られたいかなる波長分波手段、例えば、ファイバブラックグレーティング(FBG)、光サーキュレータなどをAWGに代えて使用することができる。しかしながら、特定の光ファイバに限定されず、光スイッチ、リモートルータ、およびハブなどのネットワーク機能上の要求特性を柔軟に提供することができる観点では、AWGを使用することが好ましい。 Hereinafter, the wavelength demultiplexing means will be described as being implemented using AWG or circular AWG in this embodiment. However, in other embodiments, any known wavelength demultiplexing means such as fiber black grating (FBG), optical circulator, etc. can be used in place of AWG. However, the present invention is not limited to a specific optical fiber, and it is preferable to use AWG from the viewpoint of flexibly providing required characteristics on network functions such as an optical switch, a remote router, and a hub.
データ配信装置110は、交換局やインターネットサービスプロバイダ(ISP)などの配置されていて、デジタルデータを波長多重化光信号に変換し、ルートスイッチ134から広域ネットワーク160を提供する光ネットワークを介してユーザサイトまたはユーザサイトと接続された中継施設に配設されたリモートルータ140にデータ配信を行っている。ルートスイッチ134は、AWGを含んで構成されていて、LDドライバ/検出器アレイ132のLDアレイからの波長多重化光信号を受領して、リモートルータ140に宛ててルーティングするレベル3ネットワーク機器の機能を含んでいる。
The
リモートルータ140は、本実施形態においては、AWG138を使用してONU間に仮想プライベートネットワーク(以下、単にVPNとして参照する。)を構成している。AWG138は、グループ単位で配置され、AWG138がグループ1に対し、VPN接続を提供し、さらに別に設置された周回性AWGを介してグループ1内のONU相互間でLAN170を構成し、P2P接続を可能とする。
In this embodiment, the
なお、本実施形態で用語「フルメッシュ接続」とは、特定のVPNに帰属されるONUが接続できず、また光信号を受信することができない他のONUが存在しない接続のことを意味する。 In the present embodiment, the term “full mesh connection” means a connection in which an ONU belonging to a specific VPN cannot be connected and no other ONU that cannot receive an optical signal exists.
また、グループ2についても別のAWGを介してVPNおよびLANが構成されていて、グループ2内でVPNが形成され、さらに周回性AWGを介してグループ2内でONUそれぞれについてフルメッシュ接続が提供されている。説明している実施形態では、説明の便宜上、VPNは、さらに異なる波長帯域を使用することで、セキュリティが向上されている。VPNごとの波長帯域は、グループ1は、波長Bを使用して通信を行い、グループBは、波長Rを使用してVPNを構成するものとして説明する。上述した観点からリモートルータ140は、OSI基本参照モデルにおけるレベル3ネットワーク機器の機能を含む。
In addition, VPN and LAN are configured for
データ配信装置110の各機能ブロックについてより詳細に説明する。データ配信装置110は、制御装置112と、LDドライバ/検出器アレイ132と、ルートスイッチ134とを含んで構成されている。制御装置112は、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、サーバ、またはメインフレームから構成することができる。制御装置112は、CPU114と、RAM116と、ROM118とを含んで構成されている。CPU114としては、PENTIUM(登録商標)シリーズ、ATHLON(登録商標)、XEON(登録商標)などのCISCアーキテクチャを使用するプロセッサを使用することができ、シングルコアでもマルチコアでもかまわない。RAM116は、本実施形態の障害修復方法を実行するためのプログラムやデータをハードディスク装置といった記憶装置から読込んで実行する実行空間を与えている。
Each functional block of the
また、制御装置112は、CPU114およびRAM116に各種オペレーティングシステム(OS)を読込んでC、C++、JAVA(登録商標)といったプログラムを実行させており、OSは特に限定されるものではなく、例えば、Windows(登録商標)シリーズ、UNIX(登録商標)、LINUX(登録商標)、AIX(登録商標)、FreeBSD、MacOS(商標)、その他制御装置112に対して専用に設計されたOSを使用することができる。
The
ROM118は、例えばBIOS(Basic
Input/Output System)や、ブートコードなど、制御装置112を起動し初期設定するためのコードイメージや、各種制御に必要となる制御データなどを格納し、CPU114による初期設定などを可能としている。
The
A code image for starting and initializing the
さらに制御装置112は、ネットワーク制御部120と、ドライバ制御部122と記憶装置I/F124とを含んで構成されている。ネットワーク制御部120は、本実施形態で提供される光ネットワークのルーティング情報を計算し、例えばデータベースなどにルーティング情報を登録する。ルーティング情報としては、正常時のネットワーク構成データの他、障害が発生した場合、障害の内容に応じて障害が発生したネットワーク経路をリカバリするためのネットワーク構成データを予め登録することができる。本実施形態で、用語「ネットワーク構成データ」とは、ルートスイッチが含むAWGの識別値および入力・出力ポート、広域ネットワークを構成する基幹ファイバ識別子、リモートルータのAWGの識別子および入力・出力ポート、VPN識別子を含む構成とされる。
Further, the
さらに、本実施形態では、データ配信装置100のモジュールとしてではなく、ルートスイッチを含む機能部を、光ルータとして機能分離させて、独立した装置を提供することもできる。説明する当該実施形態では、光ルータは、ルートスイッチ134に対して上述したネットワーク制御部120と、ノード情報DB126と、ファイバ情報DB128と、デバイス情報DB130とを含む構成とされ、制御装置112およびLDドライバ/検出器アレイ132から分離した構成とされる。
Furthermore, in this embodiment, it is possible to provide an independent device by separating a function unit including a route switch as an optical router instead of as a module of the
ネットワーク制御部120が管理するネットワーク構成データとしては、より詳細には後述するように、ネットワークが含む周回性AWGを含むAWGの各ノードに関するノード情報、ノード間を接続するために利用する光ファイバといった光導波路の接続情報、およびAWGのポート数や、波長伝達マトリックス(WTM:Wavelength Transfer Matrix)など、いわゆるネットワーク要素に関するデータを挙げることができるが、これらに制限されるわけではない。また、ネットワーク制御部120は、LDドライバ/検出器アレイ132のうち、検出器アレイからの出力をモニタしており、特定経路の断線などの障害発生を判断し、特定経路の障害をリカバリする処理を実行する。
As network configuration data managed by the
ドライバ制御部122は、LDドライバに対し、設定された波長領域で波長多重化した光信号を生成させており、生成した波長多重化光線をルートスイッチ134に送付する。説明する実施形態では、発生する波長領域は、B波長およびR波長に対応する2波長であるが、単一の波長領域や2波長以上の波長領域の波長多重化信号を生成することができる。なお、制御装置112の各機能部は、システムバス/I/Oバスなど各種バス136により相互接続されており、適宜、バスブリッジなどを利用してI/O拡張性が高められている。
The
ルートスイッチ134は、より詳細には後述するように、AWGを含んで構成されており、LDドライバから生成された波長多重化光線を光カップラによりカップリングしてAWGに導入し、その出力を広域ネットワークを構成するネットワーク160の伝送媒体、より具体的には光ファイバに出力させている。広域ネットワーク160は、リモートルータ140に含まれるAWGの数に対応する数の光ファイバにより構成されていて、各ONUに対してデータ配信を可能としている。LDドライバ/検出器アレイ132は、OSI基本参照モデルにおける物理層の機能を提供し、ルートスイッチ134は、OSI基本参照モデルにおけるレイヤ3ネットワーク機器として機能する。
As will be described in detail later, the
また、制御装置112は、ネットワーク制御部120が使用する各種データを管理するデータベースを含んで構成されている。データベース(以下単にDBとして参照する。)としては、ノード情報を登録するノード情報DB126、ファイバ情報DB128、デバイス情報DB130などを例示的に示しているが、さらにネットワーク構成DBなどを含んで構成することができる。
The
なお、他の実施形態では、上述したルートスイッチ134を含むネットワーク構成機能を、データ配信装置110から光ルータ180として分離させ、光ルータとして独立したモジュールとすることができる。光ルータ180を、データ配信装置110から分離させて構成する場合、光ルータ180は、図1に示した機能手段のうち、破線で示すように、ネットワーク制御部120と、ルートスイッチ134と、記憶装置I/F124と、ノード情報DB126と、ファイバ情報DB128と、デバイス情報DB130とを含む構成として実装することができる。
In another embodiment, the network configuration function including the
図2は、本実施形態で使用することができるAWG200の概略的な構成を示す。図2に示すように、AWG200は、複数の入力ポートおよび複数の出力ポートを含んで構成される。図示した実施形態では、入力ポート数=6、出力ポート数=6の複数の入出力ポートを含むものとされている。各入出力ポートは、ネットワーク上の機能、例えばファイバ接続やループバックなどの機能分担に関連してノード識別子が付されており、これらが、Node_Info、Port_infoとして管理される。
FIG. 2 shows a schematic configuration of an
また、AWG200のノードからポートまでの間には、ループバック接続される属性を有するノードもあり、またさらに下流側の例えば基幹ファイバへの出力を担当するポートも存在し、この属性を、ファイバ属性として、Fiber_Infoとして管理する。さらに、AWGが周回性であるか否か、そのポート数、およびネットワーク経路上でのネットワーク機能(レベル3か、レベル2かなど)を指定するためのAWG識別子などのAWGデバイス属性を、Device_Infoとして管理する。
In addition, there is a node having a loopback connection attribute between the nodes of the
AWG200は、特にループバック接続を有しない場合の接続態様を示す。さらに図2では、本実施形態を例示する目的のため、7ポートを有するAWGに対してループバック接続を提供し、周回性AWGを用いてフルメッシュ接続を構成する場合のポート接続構造250を示す。
The
周回性AWG260は、7つの入力ポートと7つの出力ポート(N=3)を含み、出力ポートと入力ポートとの間は、リソグラフィーにより形成された導波路などによって連結されていて、いわゆるループバック接続が形成されている。AWG260を特徴付けるパラメータは、ネットワーク上で上述したように、ノードの機能を記述するNode_info、ファイバ接続を指定するFiber_Info、周回性AWGの光伝達マトリックスなどを含むDevice_Infoおよび各ポートに対する入出力情報を記述するSignal_Infoである。
The
上述した各情報は、それぞれノード情報DB126、ファイバ情報DB128、およびデバイス情報DB130に登録されていて、ネットワーク制御部120に読み出され、ネットワーク構成データを計算するために提供される。周回性AWG260は、入力側を光ファイバや導波路によってループバックさせることにより、出力ポート側に接続された複数のONUに対してフルメッシュ接続を提供し、それぞれのONUが、どのONUに対してもP2P接続することができる構成とされている。
Each piece of information described above is registered in the
なお、周回性AWG260は、加入者側のLAN170を構成するための周回性AWGの接続の1例であり、図1に示した実施形態では、ONU150の直上流側に設置される波長分波手段として実装される。データ配信装置CO(Center Office)120は、AWGの入力ポート=4に接続されており、他のポートは、適宜適切な出力を生成させるようにループバック接続されている。なお、本実施形態で周回性AWGを形成するためのポート接続構造については、図2に示した以外のいかなるループバック構成でも、ループバック構成については、特定のルーティング経路に対応して適ポート数やループバックを設定することにより、適宜最適なルーティング経路を提供する用に設定することができる。
The circulating
データ配信装置110からAWG260に入力された、λ1〜λ6までの波長成分を含む波長多重化光信号は、出力側ポートから、出力ポート1〜3および出力ポート4〜7について、それぞれλ1〜λ6として出力され、出力ポートの下流側に接続されたONU270などの波長選択機能を使用して、特定のONUが自己に必要なデータを取得する。なお、波長λ1〜λ6は、周回性AWGの導波路および波長により規定されるフリースペクトラルレンジ(Free Spectral Range:FSR)の範囲となるように構成されている。
Wavelength multiplexed optical signals including wavelength components from λ1 to λ6 input from the
図3は、本実施形態のネットワーク制御部120が実行するネットワーク構成データの計算処理の実施形態を示す。処理は、ステップS300から開始し、ステップS301で、信号情報をノード情報DB126から読出す。ステップS302では、読出した信号情報をローカル変数として設定し、ステップS303でファイバ情報を信号情報とから処理中のファイバを特定する。
FIG. 3 shows an embodiment of network configuration data calculation processing executed by the
ステップS304では、取得したファイバ情報をローカル変数に設定し、ステップS305でファイバの接続先がAWGか否かを判断する。AWGである場合(yes)、処理をステップS306に渡し、デバイス処理関数Device_Character()を起動して、AWG特性を使用した分波特性を計算し、ルーティング経路の計算を実行する。 In step S304, the acquired fiber information is set as a local variable, and in step S305, it is determined whether or not the fiber connection destination is an AWG. If it is an AWG (yes), the process is passed to step S306, the device processing function Device_Character () is activated, a demultiplexing characteristic using the AWG characteristic is calculated, and a routing path is calculated.
その後、ステップS307で、ローカル変数に処理結果を設定し、ステップS303に処理を分岐させて、反復計算させる。また、ステップS305で接続先がAWGではないと判断された場合(no)、処理をステップS308に渡し、ローカル変数に処理中の信号情報を設定し、ステップS309で、ネットワークを構成する信号情報に関連する全要素の計算を終了したか否かを判断する。ステップS309の判断で、全要素について計算していないと判断した場合(no)、処理をステップS301に戻して全要素について処理を反復させる。 Thereafter, in step S307, the processing result is set in the local variable, and the process is branched to step S303 to be repeatedly calculated. If it is determined in step S305 that the connection destination is not AWG (no), the process is passed to step S308, the signal information being processed is set in the local variable, and the signal information constituting the network is set in step S309. It is determined whether or not calculation of all related elements has been completed. If it is determined in step S309 that calculation has not been performed for all elements (no), the process returns to step S301 to repeat the process for all elements.
一方、ステップS309で、全要素について計算を終了したと判断した場合(yes)、処理をステップS310で終了させる。図3の処理によって、全AWGのノード、ポートおよびファイバなどの導波路特性の関係をローカル変数として登録することができ、これらの計算結果を、特定のネットワーク経路を与えるネットワーク構成データとして、例えばネットワーク識別値などを付して、ネットワーク制御部120がアクセス可能に登録する。
On the other hand, if it is determined in step S309 that the calculation has been completed for all elements (yes), the process is terminated in step S310. With the processing of FIG. 3, the relationship of waveguide characteristics such as nodes, ports, and fibers of all AWGs can be registered as local variables, and these calculation results are used as network configuration data giving a specific network path, for example, a network The
図4は、図3の処理に使用するノード情報DB126、ファイバ情報DB128、デバイス情報DB130のデータ構造を示す。ノード情報DB400は、AWGのネットワーク経路上での属性を指定するものであり、ノードID、ノードのタイプ、使用波長数、および当該ノードが使用する送信波長数を登録する。また、ファイバ情報DB410は、ファイバが接続する接続元および接続先のネットワーク属性を記述するものであり、接続元ノードのタイプ、接続元のノードID、接続元のポート番号、接続元のポートタイプ、接続先のタイプ、接続先のノード番号、接続先のポート番号、接続先のポートタイプなどを登録する。そして、デバイス情報DB420は、デバイスのタイプ(AWGなど)、入力ポート数、出力ポート数およびWTM(波長伝達関数)などを登録する。
FIG. 4 shows the data structure of the
図3に示した処理は、図4に示す各種データを抽出して、ローカル変数に初期設定を行い、ファイバが接続する接続元および接続先の伝達特性に対応してネットワーク構成データを計算し、ネットワーク構成テーブルなどに登録させる。 The process shown in FIG. 3 extracts the various data shown in FIG. 4, performs initial settings on local variables, calculates network configuration data corresponding to the transmission characteristics of the connection source and connection destination to which the fiber is connected, Register in the network configuration table.
図5は、図3で示したDevice_Character()関数の処理を、示す疑似コードである。Device_Character()は、特定の信号波長を有する出力するAWGのポートを入力パラメータおよびWTMを使用して決定する処理であり、図5の疑似コードでは、WTMは、function[i][j]で示されている。DeviceParam[n].functionは、デバイスID=nについて設定されたWTMの第i行および第j列(ポートIDに対応する)の要素値に対して波長ベクトルを乗じた場合の出力波長の識別値を返す関数であり、例えば、SignalParam.wavelength=3である場合に、DeviceParam[n].function[i][j]=3となるiを決定する処理である。なお、処理中のポートIDは、疑似コード中、変数=nextport-1で与えられている。 FIG. 5 is pseudo code showing processing of the Device_Character () function shown in FIG. Device_Character () is a process for determining an AWG port to be output having a specific signal wavelength by using an input parameter and WTM. In the pseudo code of FIG. 5, WTM is indicated by function [i] [j]. Has been. DeviceParam [n] .function is an identification value of the output wavelength when the element value of the i th row and j th column (corresponding to the port ID) of the WTM set for the device ID = n is multiplied by the wavelength vector. For example, when SignalParam.wavelength = 3, i is a process of determining i for which DeviceParam [n] .function [i] [j] = 3. Note that the port ID being processed is given by the variable = nextport-1 in the pseudo code.
図3の処理によって、AWGにより与えられる特定のネットワーク経路を構成するためのネットワーク経路が計算でき、計算結果は、波長属性、AWG特性、および対応するAWGに関するポート−ノード属性などとしてネットワーク構成テーブルとして登録される。このとき、ネットワーク構成データは、特定のONUのグループに対するVPNを形成させる単位として構成され、ネットワークファイバの断線などの障害があった場合にでも代替ネットワークファイバを経由して、特定のONUのグループに対して同一波長構成でネットワークを提供することが可能なデータセットを予め計算し、ネットワーク構成テーブルに登録しておくことができる。 With the processing in FIG. 3, a network route for configuring a specific network route given by the AWG can be calculated, and the calculation result is displayed as a network configuration table as a wavelength attribute, an AWG characteristic, and a port-node attribute related to the corresponding AWG. be registered. At this time, the network configuration data is configured as a unit for forming a VPN for a specific ONU group, and even if there is a failure such as disconnection of the network fiber, the network configuration data is transferred to the specific ONU group via the alternative network fiber. On the other hand, a data set capable of providing a network with the same wavelength configuration can be calculated in advance and registered in the network configuration table.
図6は、本実施形態で構成される光ネットワーク600を形成するためのルートスイッチ134、リモートルータ140およびONU150の詳細構成を示す。図6では、波長Bと、波長Rは、それぞれ波長多重化されていて、ONUグループ640には波長Bで、ONUグループ642には波長Rでそれぞれ独立したVPNが形成されている。図6には、本実施形態で使用する波長多重化された光信号の波長多重化構成650を示す。説明する実施形態では、FSRには、3つのモードが存在し、連続する2つのFSRの3モードをそれぞれ、ONUから送出する場合の波長である上り波長および光信号を受信するための受信波長である件波長として使用している。波長Rについても同様の波長多重化構成を備えている。
FIG. 6 shows a detailed configuration of the
図6に示した光ネットワーク600を形成させるため、ルーティングスイッチ134は、複数の光スイッチ610を多重化波長に対応する数で備えている。光スイッチ610は、例えばミラー、プリズム、または電気光学素子などとして構成され、ルーティング経路を切換えたい場合、ネットワーク制御部120からの指令に対応して、クロス接続構成から、パラレル接続構成に、光スイッチの転送モードを機械的または電気光学的に変更される。
In order to form the
図6に示した光ネットワーク600の実施形態では、LD612から出力された光信号は、光スイッチでクロス接続された後、B波長およびR波長を分波するためのB/Rフィルタ614を通過し、AWG616を介して広域ネットワークへと送出されている。
In the embodiment of the
一方、リモートルータ140は、広域ネットワークを介して光信号を受領し、周回性WG620により光信号を出力ポートへと回折させ、B/Rフィルタ624を通してグループ1のONUのサブセットONU_Aへと光信号を伝送させている。ここでONU_Aについてその構成を説明すると、各ONUは、概ね同一の構成を備えており、入来光信号をカップリングするため信号伝播の上流側および下流側に配設された光カップラ630、634と、周回性AWG632とを含んで構成されている。
On the other hand, the
ONU_Aは、説明する実施形態では、3つのONUを含んで構成されている。ONU_Aが含む周回性AWG632は、説明する実施形態では、レベル2ネットワーク機器として機能し、それぞれのONUサブセット内で、同一のFSR内波長多重化光信号を使用して、各周回性AWG632が管理する3つのOBU空の光伝送を可能とさせている。図6では、LD612から送出された光信号は、障害の発生していないルーティング経路NRにより、ONUへと送付されている。
In the embodiment to be described, ONU_A includes three ONUs. In the embodiment to be described, the
図7は、広域ネットワークを形成するファイバ770に障害が発生した場合の光ネットワーク700の実施形態を示す。図7に示す光ネットワーク700では、例えば光ファイバの断線などにより、光ファイバ770を経由する光送信が遮断されている。本実施形態の制御装置112は、例えば光ファイバ770を経由する上り波長の強度をモニタし、ネットワーク障害の有無を判断する。なお、この目的のために、制御装置112のネットワーク制御部120は、定期的にPING/ICMPなどのプロトコルを使用するプローブパケットを光ネットワークに送出し、光ファイバ770を通して返される信号強度をモニタしてネットワーク障害の発生を判断する。
FIG. 7 shows an embodiment of an
制御装置112のネットワーク制御部120は、ネットワーク障害が発生したと判断すると、光ファイバ770を経由した伝送経路を再現するように、事前計算されていたバックアップファイバ780を使用するネットワーク構成データをルックアップし、スイッチ710〜760を制御する。図7に示した実施形態では、光スイッチ710、720、730がパラレル経路に切換えられ、光スイッチ740、750、760がクロス接続のままに維持する経路を使用することで、光ファイバ780を使用して、図6に示したネットワーク経路に等価なネットワーク接続を提供している。
When the
図8は、ネットワーク制御部120が実行する障害修復方法の実施形態を示す。図8に示した処理は、ステップS800から開始し、ステップS801で、全波長についてプローブ光信号を送出し、特定は長または波長範囲の光強度をモニタする。ステップS802では、全上り波長の積分強度が閾値以上であるか否かを判断し、しきい値以上である場合(yes)には、再度ステップS801に処理を戻し、次のプローブパケットの送信タイミングを待機する。
FIG. 8 shows an embodiment of a failure repair method executed by the
一方、ステップS802で、しきい値未満であると判断した場合(no)、ステップS803でしきい値未満の特定波長または波長範囲に関連するするファイバなどのネットワーク要素を事前計算しておいたネットワーク構成データから特定する。ステップS804では、特定されたネットワーク要素を含まず、かつ同一のデータ伝送品質を有するネットワーク構成データを、事前計算しておいたネットワーク構成テーブルから取得し、光スイッチを制御してバックアップルートを確立する。 On the other hand, if it is determined in step S802 that it is less than the threshold value (no), a network in which network elements such as fibers related to a specific wavelength or wavelength range less than the threshold value are calculated in advance in step S803. Identifies from configuration data. In step S804, network configuration data that does not include the specified network element and has the same data transmission quality is acquired from the pre-calculated network configuration table, and the optical switch is controlled to establish a backup route. .
ステップS805では、バックアップルートの確立後、ロスしたパケットに対応するデータの先頭データからデータ送信を開始し、データ転送品質を保持させつつ、データ配信を再開し、処理をステップS806で終了する。 In step S805, after the backup route is established, data transmission is started from the head data of the data corresponding to the lost packet, the data distribution is resumed while maintaining the data transfer quality, and the process ends in step S806.
以下、本実施形態のネットワーク障害修復処理を使用した場合のネットワーク稼働率に対する効果について説明する。ネットワークは通信不可にならないことが、効果値の情報ロスを防ぐ観点から望ましいが、断線や通信機器の故障そのものを無くすのは限界がある。本実施形態では、障害バックアップ用のネットワーク経路を構築する。以下、本実施形態の障害修復処理による稼働率の改善を評価した。 Hereinafter, the effect on the network operation rate when the network failure repair process of this embodiment is used will be described. Although it is desirable from the viewpoint of preventing information loss of effect values that the network does not become incapable of communication, there is a limit to eliminating the disconnection and the communication device failure itself. In this embodiment, a network path for failure backup is constructed. Hereinafter, the improvement of the operation rate by the failure repair process of this embodiment was evaluated.
ネットワーク稼働率は、下記式(1)で定義した。 The network availability was defined by the following formula (1).
上記式中、MTBFは、平均故障間隔(Mean Time Between Failures)であり、MTTRは、平均修理時間(Mean Time To Repair)である。稼働率は、MTBFとMTTRとの合計値で、MTBFを除算した値として定義する。 In the above formula, MTBF is Mean Time Between Failures, and MTTR is Mean Time To Repair. The operating rate is defined as a value obtained by dividing MTBF by the total value of MTBF and MTTR.
上記稼働率の定式化を使用して、本実施形態の稼働率を、一年間に100個の回線当たりで何回線が断線するかを表す断線率から稼働率を求めた。下記式(2)に従来構成の稼働率および本実施形態の稼働率の計算式を示す。 Using the above-mentioned formulation of the operation rate, the operation rate of the present embodiment was determined from the disconnection rate indicating how many lines are disconnected per 100 lines per year. The following formula (2) shows a calculation formula for the operation rate of the conventional configuration and the operation rate of the present embodiment.
上記式(2)中、χは、断線率、Tは、平均断線時間であり、定数8760は、異年間の時間数(閏年を除く)である。平均断線時間は、種々の要因により変化するが、従来の光通信におけるファイバ補修時間などのデータを参考に、約1時間とした。また、アクセス系(CO-ONU間)の障害発生率を障害中で2%を占めるものとした。その結果を図9に示す。 In the above formula (2), χ is the disconnection rate, T is the average disconnection time, and the constant 8760 is the number of hours in different years (excluding leap years). Although the average disconnection time varies depending on various factors, it is set to about 1 hour with reference to data such as fiber repair time in conventional optical communication. In addition, the failure occurrence rate of the access system (between CO and ONU) is assumed to account for 2% during failures. The result is shown in FIG.
図9に示すように、従来構成は、従来でも稼働率は、99.9849%稼動しており、本実施形態でも99.9999%稼動する。しかしながら、断線率が高くなればなるほど本実施形態に比較して従来の光ネットワークでは稼働率の低下が顕著である。したがって、例えば経年変化やネットワークの普及によるネットワーク配線施工の多様化などにより、断線率の増加が考えられる場合、本実施形態のネットワーク障害修復処理は、ネットワーク基盤の利用効率を高めることが示された。 As shown in FIG. 9, the operation rate of the conventional configuration is 99.9849% even in the conventional configuration, and 99.9999% is also operated in this embodiment. However, the higher the disconnection rate, the more the operation rate decreases in the conventional optical network compared to the present embodiment. Therefore, for example, when the disconnection rate is expected to increase due to diversification of network wiring construction due to secular change or the spread of the network, the network failure repair processing of the present embodiment is shown to increase the utilization efficiency of the network infrastructure. .
これまで、本実施形態について、広域ネットワークを構成する光ネットワークを例として説明した。しかしながら、本発明は、光ネットワークを使用してデータ転送を実行するデータ転送装置に対しても適用することができ、例えば、コンピュータ装置のシステムバスなどにも適用することができる。さらに、本発明によれば、インターネットプロトコルの枯渇などの問題に制限されることなく、高速・大容量のネットワークインフラ基盤を提供できる。 So far, this embodiment has been described by taking an optical network constituting a wide area network as an example. However, the present invention can also be applied to a data transfer apparatus that performs data transfer using an optical network, and can also be applied to, for example, a system bus of a computer apparatus. Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide a high-speed and large-capacity network infrastructure platform without being limited by problems such as exhaustion of Internet protocols.
本実施形態の上記機能は、C++、Java(登録商標)、Java(登録商標)などのオブジェクト指向プログラミング言語などで記述された装置実行可能なプログラムにより実現でき、当該プログラムは、ハードディスク装置、CD−ROM、MO、フレキシブルディスク、EEPROM、EPROMなどの装置可読な記録媒体に格納して頒布することができ、また他装置が可能な形式でネットワークを介して伝送することができる。 The functions of the present embodiment can be realized by a device executable program described in an object-oriented programming language such as C ++, Java (registered trademark), Java (registered trademark), and the like. It can be stored and distributed in a device-readable recording medium such as ROM, MO, flexible disk, EEPROM, EPROM, etc., and can be transmitted via a network in a format that other devices can.
これまで本実施形態につき説明してきたが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。 Although the present embodiment has been described so far, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and other embodiments, additions, changes, deletions, and the like can be conceived by those skilled in the art. It can be changed, and any aspect is within the scope of the present invention as long as the effects and effects of the present invention are exhibited.
100…光ネットワークシステム、110…データ配信装置、112…制御装置、114…CPU、116…RAM、118…ROM、120…ネットワーク制御部、122…ドライバ制御部、124…記憶装置I/F、126…ノード情報DB、128…ファイバ情報DB、130…デバイス情報DB、132…LDドライバ/検出器アレイ、134…ルートスイッチ、136…各種バス、138…AWG、140…リモートルータ、150…ONU(加入者端末)、160…広域ネットワーク、170…LAN、180…光ルータ
DESCRIPTION OF
Claims (10)
光導波路を介して波長多重化光信号を加入者端末に送付するデータ配信装置と、
前記データ配信装置からの前記波長多重化光信号を前記加入者端末にルーティングするリモートルータとを含み、
前記データ配信装置は、
前記波長分波手段の波長伝達マトリックスを使用して光ネットワークを構成するネットワーク要素のパラメータを記述するネットワーク構成データを計算し、ルックアップ可能に記録媒体に格納するネットワーク制御部と、
前記ネットワークルートを生成するため、波長多重度に対応する複数の光スイッチと前記波長分波手段とを含むルートスイッチとを含み、
前記ネットワーク制御部は、前記データ配信装置に戻される前記波長多重化光信号の強度を検出して前記ネットワーク構成データを参照することにより、障害の発生した前記ネットワーク要素を特定し、前記ネットワーク要素を迂回する別のネットワークルートを生成するように前記波長多重化光信号の経路を制御する、光ネットワークシステム。 An optical network system including wavelength demultiplexing means, the optical network system comprising:
A data distribution device for sending a wavelength multiplexed optical signal to a subscriber terminal via an optical waveguide;
A remote router for routing the wavelength multiplexed optical signal from the data distribution device to the subscriber terminal,
The data distribution device includes:
A network control unit that calculates network configuration data describing parameters of network elements constituting an optical network using a wavelength transfer matrix of the wavelength demultiplexing means, and stores the data in a recording medium so as to be looked up;
A route switch including a plurality of optical switches corresponding to wavelength multiplicity and the wavelength demultiplexing means for generating the network route;
The network control unit identifies the network element in which a failure has occurred by detecting the intensity of the wavelength-multiplexed optical signal returned to the data distribution device and referring to the network configuration data. An optical network system for controlling a path of the wavelength-multiplexed optical signal so as to generate another network route to be bypassed.
複数のポートを有する波長分波手段と、
前記波長分波手段の前記ポートへとポート数と同一の多重度の波長多重化光信号をそれぞれ独立して転送モードを切換える複数の光スイッチと、
前記光ネットワークシステムを介して前記光ルータに戻される光信号の強度が前記光ネットワークシステムにおけるネットワーク要素の障害を示す場合に、前記波長分波手段の波長伝達マトリックスを使用して計算したネットワーク構成データを参照して前記光スイッチの前記転送モードを制御することにより、前記障害を回避するネットワークルートを構成するネットワーク制御部と
を含む、光ルータ。 An optical router for controlling a transmission path of wavelength-multiplexed optical signals in an optical network system including wavelength demultiplexing means,
Wavelength demultiplexing means having a plurality of ports;
A plurality of optical switches for independently switching the wavelength multiplexed optical signals having the same multiplicity as the number of ports to the ports of the wavelength demultiplexing means;
Network configuration data calculated using the wavelength transfer matrix of the wavelength demultiplexing means when the intensity of the optical signal returned to the optical router via the optical network system indicates a failure of the network element in the optical network system An optical router comprising: a network control unit that configures a network route that avoids the failure by controlling the transfer mode of the optical switch with reference to FIG.
前記波長分波手段を含む前記光ネットワークに対して波長多重化光信号からなるプローブ光信号を送出するステップと、
前記プローブ光に対応する上り波長の強度を検出するステップと、
前記上り波長の強度を設定したしきい値と比較し、前記強度が前記しきい値未満であるか否かを判断して前記光ネットワークに障害が発生したと判断するステップと、
前記光ネットワークに障害が発生したと判断した場合、前記波長分波手段の波長伝達マトリックスを含む前記光ネットワークを構成するネットワーク要素のパラメータを使用して別のネットワークルートを計算するステップと、
前記別のネットワークルートを生成するように、光スイッチの転送モードを制御するステップと
前記別のネットワークルートを使用して波長多重化光信号の伝送を開始するステップと
を含む障害修復方法。 An optical network fault repair method including wavelength demultiplexing means executed by an information processing apparatus, wherein the fault repair method includes:
Sending a probe optical signal comprising a wavelength multiplexed optical signal to the optical network including the wavelength demultiplexing means;
Detecting the intensity of the upstream wavelength corresponding to the probe light;
Comparing the intensity of the upstream wavelength with a set threshold value, determining whether the intensity is less than the threshold value and determining that a failure has occurred in the optical network;
If it is determined that a failure has occurred in the optical network, calculating another network route using parameters of the network elements constituting the optical network including a wavelength transfer matrix of the wavelength demultiplexing means;
A fault repair method comprising: controlling a transfer mode of an optical switch so as to generate the another network route; and starting transmission of a wavelength-multiplexed optical signal using the another network route.
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JPN6012037563; 岡田 耕平、寺田 昌平、小口 喜美夫: 'フルメッシュ型VPNを提供するWDM PON波長ルータの提案' 電子情報通信学会2007年総合大会講演論文集 通信2 , 20070307, p.472, 社団法人電子情報通信学会 * |
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