JP5451861B1 - 光パケットスイッチネットワークにおける優先経路の設定方法及び設定装置 - Google Patents

光パケットスイッチネットワークにおける優先経路の設定方法及び設定装置 Download PDF

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Abstract

【課題】光パケットの優先経路の設定と低遅延時間を両立させることができる光パケットスイッチネットワークにおける優先経路の設定方法及び設定装置を提供する。
【解決手段】優先経路情報テーブルの或る出力ポートに優先ラベル情報が設定されると（Ｓ３）、優先ラベル情報を有する光パケットの到着が完了するまで、当該光パケットのみを或る出力ポートに出力させる排他処理を行うと共に（Ｓ４）、当該光パケットの到着が完了すると、排他処理を解除し（Ｓ６）、当該光パケットに後続する光パケットがあるときには（Ｓ７）、占有帯域情報に基づいて、後続する光パケットの到着時間を予測し、到着予想時間の前に排他処理を再開した後（Ｓ８）、後続する光パケットの到着が完了すると、排他処理を解除し、最後の光パケットの到着が完了するまで、排他処理の再開と解除を繰り返す。
【選択図】図３

Description

本発明は、光情報通信等で用いられる光パケットスイッチネットワークにおいて、特定のラベル情報を持つ光パケットを優先的にスイッチングするための優先経路を設定する設定方法及び設定装置に関する発明である。
光通信は大容量、超高速性という特長があり、近年では多くの情報通信網で実用化されている。このような光通信ネットワークの経路構成は、二地点を個別の光ファイバで結ぶポイントトゥポイントでの接続が最も単純である。一方、光ファイバの大容量性を利用して、複数の経路を一本の光ファイバに収容して、各ノードで光信号をスイッチングすることが提案されている。例えば、光パススイッチングでは光信号の波長を経路（パス）と対応させ、アレイ導波路格子（ＡＷＧ）や波長選択型光スイッチ（ＷＳＳ）等を用いて、波長毎に経路をスイッチングすることができる。但し、経路数は設定できる波長数で制限される。
更に、光パケット単位で経路をスイッチングさせる光パケットスイッチング（ＯＰＳ）が提案されている。この方式では、各光パケットにラベル情報を付加して経路と対応させ、各ノードでラベル情報を認識し、光スイッチ等を用いて光パケットをラベル情報に応じた経路にスイッチングする。この方式は波長数に制約されずに経路数を増加できるため、より柔軟なネットワーク構築が可能となる。
図５（ａ）に、従来の光パケットスイッチネットワークの概略を示し、図５（ｂ）に、従来のノードの概略を示す。従来の光パケットスイッチネットワーク５０においては、複数の光ファイバ５１を用いて、複数のノード６０の間を接続している。各ノード６０は、Ｎ本の入力ポート６１（入力ポート６１1〜６１N）、Ｎ個のラベル処理器６２（ラベル処理器６２1〜６２N）、スケジューラ６３、光スイッチ６４、共有バッファ６５、Ｎ本の出力ポート６１（出力ポート６６1〜６６N）で構成されており、Ｎ本の入力ポート６１1〜６１NとＮ本の出力ポート６６1〜６６Nにより他のノード６０と接続されている。なお、Ｎは１以上の自然数である。
ある入力ポート６１から入力された光パケット（ヘッダ＋ペイロード）は、まず、ラベル処理器６２1〜６２Nでヘッダのラベル情報が認識され、スケジューラ６３にラベル情報が送られる。スケジューラ６３には、ラベル情報と出力ポート６６1〜６６Nとの対応付けを行う転送情報テーブルがあり、このラベル情報から所望の出力ポート６６i（ｉは１〜Ｎの自然数）を決定する。必要があれば、ラベル処理器６２1〜６２Nで入力された光パケットのラベル情報を出力用のラベル情報に書換える。更に、スケジューラ６３は、制御信号を光スイッチ６４へ送り、入力された光パケットが所望の出力ポート６６iから出力するように光スイッチ６４を切り換える。従って、光パケットは、電気的なバッファリングを行わないため、短い遅延時間でスイッチングされることになる。
スケジューラ６３は、各出力ポート６６1〜６６Nの占有状況を把握しているため、例えば、所望の出力ポート６６iが先着の光パケットで占有されている場合には、衝突回避のため、後着の光パケットは共有バッファ６５に送られて、所要の時間だけ遅延を与えられ、占有状態が解消された後、光スイッチ６４を介して、所望の出力ポート６６iから出力される。このように、各ノード６０では、光パケットに付加されたラベル情報を用いて、効率よく、衝突なく、光パケットをスイッチングすることができる。
一方で、ネットワークの高度化に伴い、通信サービスの品質（ＱｏＳ）に応じて、転送処理に差異を持たせたり、帯域保証したりする要求がある。例えば、メールなどのテキストデータ送信サービスはリアルタイムに伝送する必要はないが、映像配信サービスなどはリアルタイム性が強く要求され、映像のコマ落ちを引き起こすような光パケットの伝送遅延や欠落（損失）は極力低減する必要がある。従って、光パケットもしくは光パケット群毎に、ＱｏＳに応じた優先順位付けが必要になる。
Y. Suzaki et al., "Hybrid Optoelectronic Router for Optical Packet Switching", 15th OptoElectronics and Communications Conference (OECC2010) Technical Digest, pp. 538-539, 2010
しかしながら、上述したような従来の光パケットスイッチネットワークでは、以下のような課題がある。
ほぼ同一時刻に、特定のノードに、優先順位の低い光パケットが先着し、優先順位の高い光パケットが後着し、両方の光パケットが同一の出力ポートへ出力されるラベル情報を付加されているとする。この場合、上述したように、ラベル処理器６２1〜６２Nでラベル情報が認識されて、スケジューラ６３に情報が送られた先着の光パケットから処理されるので、後着の光パケットは先着の光パケットより優先順位が高くても、衝突回避のために共有バッファ６５に転送されてしまう。この結果、優先順位が高い光パケットの方が遅延してしまうため、要求されたＱｏＳは実現できない。
例えば、遅延の影響が少ないメールのテキストデータを含む光パケットの優先順位を低く、遅延の影響が大きい映像データを含む光パケットの優先順位を高く設定しても、上述したような従来の光パケットスイッチネットワークでは、映像データを含む光パケットの方に遅延が与えられ、受信側で映像が乱れるといった悪影響を及ぼすことがある。
これらを解消するため、入力側又は出力側に入力バッファ又は出力バッファを配置して電気的にバッファリングし、優先順位の高い光パケットから順にバッファから出力することが考えられる。しかしながら、全ての光パケットを電気的にバッファリングする必要があるので、大容量のバッファが必要となり、電気処理による遅延時間が長くなり、かつ、装置構成も複雑になるため、高コスト化してしまう。
従って、光パケットスイッチネットワークでの光パケットの優先経路の設定と低遅延時間の両立は困難であった。
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、光パケットの優先経路の設定と低遅延時間を両立させることができる光パケットスイッチネットワークにおける優先経路の設定方法及び設定装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決する第１の発明に係る光パケットスイッチネットワークにおける優先経路の設定方法は、
複数のノードを複数の光ファイバで接続して形成した複数の経路を介して、複数の光パケットの通信を行う光パケットスイッチネットワークにおいて、当該光パケットスイッチネットワークの優先経路を設定する設定方法であって、
各々の前記光パケットに、当該光パケットが通る経路を示すラベル情報と、当該光パケットに後続する光パケットの有無を示す後続情報と、当該光パケットが占有する帯域を示す占有帯域情報とを設定して、前記光パケットを送信し、
各々の前記ノードに、当該ノードの出力ポートと優先経路のラベル情報である優先ラベル情報との関係を規定する優先経路情報テーブルを設定し、
前記優先経路情報テーブルの任意の前記出力ポートに前記優先ラベル情報が登録されると、前記ラベル情報として前記優先ラベル情報を有する光パケットの到着が完了するまで、前記優先ラベル情報を有する光パケットのみを前記任意の前記出力ポートに出力させる排他処理を行うと共に、前記優先ラベル情報を有する光パケットの到着が完了すると、前記排他処理を解除し、
前記後続情報に基づいて、前記優先ラベル情報を有する光パケットに後続する光パケットがあると判断したときには、前記占有帯域情報に基づいて、後続する光パケットの到着予想時間を予測し、前記到着予想時間の前に前記排他処理を再開した後、後続する光パケットの到着が完了すると、前記排他処理を解除し、最後の光パケットの到着が完了するまで、前記排他処理の再開と解除を繰り返すことを特徴とする。
上記課題を解決する第２の発明に係る光パケットスイッチネットワークにおける優先経路の設定方法は、
上記第１の発明に記載の光パケットスイッチネットワークにおける優先経路の設定方法において、
前記優先ラベル情報を有する光パケットに後続する光パケットがない場合、又は、前記到着予想時間を過ぎても後続する光パケットが到着しない場合には、前記任意の出力ポートに設定された前記優先ラベル情報を削除することを特徴とする。
上記課題を解決する第３の発明に係る光パケットスイッチネットワークにおける優先経路の設定方法は、
上記第１又は第２の発明に記載の光パケットスイッチネットワークにおける優先経路の設定方法において、
前記優先経路の設定が要求される場合、各々の前記ノードに情報を送信する少なくとも１つのネットワークコントローラを用いて、前記優先経路に該当する前記ノードに前記優先ラベル情報を送信することを特徴とする。
上記課題を解決する第４の発明に係る光パケットスイッチネットワークにおける優先経路の設定装置は、
複数のノードを複数の光ファイバで接続して形成した複数の経路を介して、複数の光パケットの通信を行う光パケットスイッチネットワークにおいて、当該光パケットスイッチネットワークの優先経路を設定する設定装置であって、
各々の前記ノードは、前記光パケットに設定された当該光パケットが通る経路を示すラベル情報に基づいて、前記光パケットの処理を設定する制御手段を有し、
前記制御手段は、
当該ノードの出力ポートと優先経路のラベル情報である優先ラベル情報との関係を規定する優先経路情報テーブルを設定し、
前記優先経路情報テーブルの任意の前記出力ポートに前記優先ラベル情報が登録されると、前記ラベル情報として前記優先ラベル情報を有する光パケットの到着が完了するまで、前記優先ラベル情報を有する光パケットのみを前記任意の前記出力ポートに出力させる排他処理を行うと共に、前記優先ラベル情報を有する光パケットの到着が完了すると、前記排他処理を解除し、
前記光パケットに設定された当該光パケットに後続する光パケットの有無を示す後続情報に基づいて、前記優先ラベル情報を有する光パケットに後続する光パケットがあると判断したときには、前記光パケットに設定された当該光パケットが占有する帯域を示す占有帯域情報に基づいて、後続する光パケットの到着予想時間を予測し、前記到着予想時間の前に前記排他処理を再開した後、後続する光パケットの到着が完了すると、前記排他処理を解除し、最後の光パケットの到着が完了するまで、前記排他処理の再開と解除を繰り返すことを特徴とする。
上記課題を解決する第５の発明に係る光パケットスイッチネットワークにおける優先経路の設定装置は、
上記第４の発明に記載の光パケットスイッチネットワークにおける優先経路の設定装置において、
前記制御手段は、
前記優先ラベル情報を有する光パケットに後続する光パケットがない場合、又は、前記到着予想時間を過ぎても後続する光パケットが到着しない場合には、前記優先経路情報テーブルの前記任意の出力ポートに設定された前記優先ラベル情報を削除することを特徴とする。
上記課題を解決する第６の発明に係る光パケットスイッチネットワークにおける優先経路の設定装置は、
上記第４又は第５の発明に記載の光パケットスイッチネットワークにおける優先経路の設定装置において、
各々の前記ノードに情報を送信する少なくとも１つのネットワークコントローラを備え、
前記ネットワークコントローラは、
前記優先経路の設定が要求される場合、前記優先経路に該当する前記ノードの前記制御手段に前記優先ラベル情報を送信することを特徴とする。
本発明によれば、光パケットスイッチネットワークにおいて、ほぼ同一時刻に特定のノードに優先順位の低い光パケットが先着し、優先順位の高い光パケットが後着し、両方の光パケットが同一の出力ポートへ出力されるラベル情報を付加されていた場合でも、全ての光パケットを電気的にバッファリングせずに、優先順位の高い光パケットを優先して所望の出力ポートから出力することができる。この結果、光パケットの優先経路の設定と低遅延時間を両立させることができる。
本発明に係る光パケットスイッチネットワークにおける優先経路の設定装置の実施形態の一例を示す図であり、（ａ）は、その光パケットスイッチネットワークの概略構成図であり、（ｂ）は、そのノードを示す概略構成図である。 図１（ｂ）に示したノードに設定される情報テーブルを説明する図であり、（ａ）は、出力ポート番号４に優先経路情報を登録した状態を示し、（ｂ）は、出力ポート番号４の優先経路情報を削除した状態を示す図である。 図１（ａ）、（ｂ）に示した光パケットスイッチネットワーク、ノードで実施される設定手順を説明するフローチャートである。 図１（ａ）、（ｂ）に示した光パケットスイッチネットワーク、ノードで実施される設定手順を説明するタイムチャートであり、（ａ）は、優先経路情報の設定時、（ｂ）は、優先経路情報の設定後、（ｃ）は、光パケットＰ1の到着時、（ｄ）は、光パケットＰ1の到着後、（ｅ）は、光パケットＰL-1の到着時及び到着後、（ｆ）は、光パケットＰLの到着時である。 （ａ）は、従来の光パケットスイッチネットワークを示す概略構成図であり、（ｂ）は、そのノードを示す概略構成図である。
以下、図１〜図４を参照して、本発明に係る光パケットスイッチネットワークにおける優先経路の設定方法及び設定装置の実施形態を説明する。
（実施例１）
最初に、図１（ａ）、（ｂ）に示す光パケットスイッチネットワーク及びノードの概略構成図、そして、図２に示す情報テーブルの概略構成図を参照して、本実施例の光パケットスイッチネットワーク、ノードの構成について説明する。
本実施例の光パケットスイッチネットワーク１０（以降、ＯＰＳＮ１０と呼ぶ、）は、図１（ａ）に示すように、５つのノード２０（ノード２０1〜２０5）を複数の光ファイバ１１で接続して形成しており、ノード２０1〜２０5間には複数の経路が形成されて、ノード２０1〜２０5同士を接続している。例えば、ノード２０1に光ファイバ１１で接続されたサーバＳ１とノード２０5に光ファイバ１１で接続されたサーバＳ２との間には、例えば、ノード２０1→ノード２０2→ノード２０3、ノード２０1→ノード２０4→ノード２０3、ノード２０1→ノード２０5→ノード２０3などの複数の経路が形成されている。サーバＳ１とサーバＳ２との間で複数の光パケットからなる情報を通信する場合には、これらの経路の少なくとも１つの経路を介して、複数の光パケットの通信を行うことになる。
各ノード２０1〜２０5は、１つのネットワークコントローラ（以降、ＮＣと呼ぶ。）３０と接続されている。このＮＣ３０は、転送経路を示すラベル情報や優先経路などを管理し、各ノード２０1〜２０5に設定するラベル情報や優先経路情報（優先ラベル情報）を送信している。
なお、ここでは、一例として、ノード２０の数を５つとし、ＮＣ３０の数を１つとしているが、ノード２０やＮＣ３０の数に制限はなく、ＮＣ３０を複数用いる場合には、複数のＮＣ３０を協調させて動作させればよい。
各々の光パケットは、基本的には、ヘッダとペイロードからなり、ヘッダには、少なくとも、当該光パケットが通る転送経路を示すラベル情報と、当該光パケットに後続する光パケットの有無を示す後続情報と、当該光パケットが占有する帯域を示す占有帯域情報（又は、当該光パケットに後続する光パケットとの間隔を示す間隔情報）とが設定されている。又、ペイロードには、主情報、例えば、テキストデータや映像データなどの情報が設定される。これらの情報は、例えば、サーバＳ１、Ｓ２などで設定される。
又、各々のノード２０は、図１（ｂ）に示すように、Ｎ本の入力ポート２１（入力ポート２１1〜２１N）と、Ｎ個のラベル処理器２２（ラベル処理器２２1〜２２N）と、スケジューラ２３（制御手段）と、光スイッチ２４と、共有バッファ２５と、Ｎ本の出力ポート２６（出力ポート２６1〜２６N）とで構成されており、Ｎ本の入力ポート２１1〜２１NとＮ本の出力ポート２６1〜２６Nにより他のノード２０と接続されている。なお、Ｎは１以上の自然数である。
ラベル処理器２２1〜２２Nは、入力ポート２１1〜２１Nを介して、他のノード２０から入力された光パケットのヘッダの情報を認識し、認識した情報をスケジューラ２３へ送る。
スケジューラ２３は、情報テーブル４０を有しており、情報テーブル４０は、少なくとも、転送経路ルートに対応したラベル情報と当該ノード２０の出力ポート２６1〜２６Nとの対応関係を示す転送情報テーブル４１と、出力ポート２６1〜２６Nの現在の利用状況を示す出力ポート利用情報テーブル４２と、当該ノード２０の出力ポート２６1〜２６Nと優先経路のラベル情報（優先ラベル情報）との関係を示す優先経路情報テーブル４３とを有している。転送情報テーブル４１、優先経路情報テーブル４３には、ＮＣ３０から送信されたラベル情報、優先経路情報（優先ラベル情報）を設定している。
具体的には、図２（ａ）に示すように、転送情報テーブル４１には、ＮＣ３０から送信されたラベル情報「Ｌａｂｅｌ１」、「Ｌａｂｅｌ２」・・・と当該ノード２０の出力ポート２６1〜２６Nとの関係が規定されている。又、優先経路情報テーブル４３には、当該ノード２０の出力ポート２６1〜２６NとＮＣ３０から送信された優先経路情報「Ｌａｂｅｌ１」、「Ｌａｂｅｌ２」・・・との関係が規定されており、例えば、ポート番号「２」には、「Ｌａｂｅｌ１」が、ポート番号「４」には、「Ｌａｂｅｌ２」が設定されている。なお、ポート番号「１」、「３」などにおけるラベル「０」は、優先経路情報が設定されていないことを意味する。
又、出力ポート利用情報テーブル４２には、図２（ａ）に示すように、当該ノード２０の出力ポート２６1〜２６Nの利用状況が示されており、例えば、ポート番号「１」、「３」などにおける利用「０」は、利用されていない状況を示し、ポート番号「２」、「４」などにおける利用「１」は、利用されている状況を示している。
なお、図２（ａ）に示した、出力ポート利用情報テーブル４２、優先経路情報テーブル４３における出力ポート番号「４」は、優先経路として、ノード２０1→ノード２０2→ノード２０3の経路を設定したときのノード２０2での設定を一例として示している。
スケジューラ２３は、ラベル処理器２２1〜２２Nから送られた光パケットのヘッダの情報を転送情報テーブル４１と照合して、所望の出力ポート２６i（ｉは１〜Ｎの自然数）を決定し、決定したポート番号を選択する制御信号を光スイッチ２４へ送り、光スイッチ２４を切り換える。これにより、入力された光パケットが所望の出力ポート２６iから出力することになる。
なお、優先経路とは、特定のノード２０間で、低遅延でパケット損失なく、光パケット又は光パケット群を伝送したいときに設定されるものである。
次に、図１（ａ）、（ｂ）、図２（ａ）、（ｂ）と共に、図３に示す優先経路設定時のフローチャート、図４（ａ）〜（ｆ）に示した優先経路設定時のタイムチャートを参照して、優先経路の設定方法を説明する。
ここでは、サーバＳ１からサーバＳ２に光パケット群を転送する際、ノード２０1からノード２０2を介してノード２０3へ接続された経路を、優先経路として設定する方法について説明する。各ノード２０1〜２０3の動作はほとんど同一なので、ここでは、ノード２０2を中心に説明する。又、ノード２０2の入力ポート２６4及び出力ポート２６4がノード２０3に接続されているものとする。
（ステップＳ１）
まず、サーバＳ１が、サーバＳ２への優先経路を設定して光パケット群を送信したい旨の設定要求を、サーバＳ１が接続されているノード２０1を介して、ＮＣ３０に行う。
（ステップＳ２）
優先経路の設定要求があると、ＮＣ３０は、ＯＰＳＮ１０の構成に基づいて、優先経路を決定し、優先経路上の各ノード２０に優先経路に対応した優先経路情報（優先ラベル情報）を送信する。
例えば、ここでは、ノード２０1〜２０3に「Ｌａｂｅｌ２」のラベル情報が優先経路に設定されたことを送信する。このラベル情報は、実際には、１６ビットの２進数（例えば、１１１１００００１１１１００１０）で表記されるが、ここでは便宜上、「Ｌａｂｅｌ２」と表記する。なお、ラベル情報のビット数は、必要な経路数以上が表記できればよいので、特に制限はなく、８ビットや３２ビットとしてもよい。
（ステップＳ３）
優先経路上の各ノード２０1〜２０3では、各々において、ＮＣ３０から送信された優先経路情報を転送情報テーブル４１と照合し、優先経路情報に対応する出力ポート２６を確認し、優先経路情報テーブル４３の該当する出力ポート２６に優先経路情報を設定する。
例えば、図２（ａ）に示すように、ノード２０2では、その転送情報テーブル４１から、優先経路情報「Ｌａｂｅｌ２」に対応する出力ポート番号「４」を確認し、優先経路情報テーブル４３の出力ポート番号「４」に「Ｌａｂｅｌ２」を設定している。この設定を行った時点が図４（ａ）に示す時間Ｔ0である。そして、この時間Ｔ0で、出力ポート利用情報テーブル４２の出力ポート番号「４」には利用状態の「１」が設定される。
このとき、サーバＳ１は、優先経路上の各ノード２０1〜２０3での設定が完了するまで、所定の送出待ち時間（例えば、１０ｍｓ）待った後、連続する光パケット群を送出する。この際、これらの光パケット群のラベル情報は「Ｌａｂｅｌ２」とし、占有帯域情報は「１／５」とし、後続光パケットの有無の情報は、最終光パケット以外は「有り」、最終光パケットは「無し」とする。
光パケット群の送出待ち時間は、ＯＰＳＮ１０の構成に強く依存するため、ＯＰＳＮ１０毎に最適な値を設定してもよいし、最悪ケースを想定した最大値を設定してもよい。又、実際の占有帯域情報は、２進数（例えば、００１０）で表記され、ＯＰＳＮ１０のサービスレベルによって任意に設定できる。例えば、占有帯域を分数で１／Ｍ（Ｍは１〜１５）と表し、Ｍの値を２進数の４ビット表記にすると、Ｍ＝１のときは１００％占有、Ｍ＝５のときは２０％占有と表すことができる。又、実際の後続パケットの有無情報は、２進数（例えば、１）で表記され、後続があれば１、後続が無ければ０とすればよい。
これらの情報を、各光パケットのヘッダに書き込み、占有帯域に合わせた間隔でサーバＳ１から送信する。例えば、１０Ｇｂ／ｓの伝送速度であれば、最大パケット長は１５００バイトであるため、占有帯域が１／５（＝２０％；１．２μｓ）なので、残り８０％分の４．８μｓの間隔を空けて光パケットを送出する。
（ステップＳ４）
各ノード２０1〜２０3には、図４（ｂ）に示すように、時間Ｔ0から一定時間Ｔａ0の間、排他処理を設定する。この排他処理では、優先経路情報が設定された出力ポート２６に対し、優先経路情報を持つ光パケットは当該出力ポート２６へ出力し、それ以外の光パケットは全て共有バッファ２５に転送するか又は破棄するようにしている。これは、優先経路情報を持つ光パケット群の先頭の光パケットを衝突なく、所望の出力ポート２６へ出力するための処理である。
（ステップＳ５）
そして、各ノード２０1〜２０3に光パケットが入力されると、この光パケットのヘッダの情報、具体的には、ヘッダに付加したラベル情報、後続パケットの有無の情報、占有帯域の情報をラベル処理器２２で認識し、認識したラベル情報に基づいて、スケジューラ２３により入力された光パケットの処理が行われる。
例えば、出力ポート番号「４」（出力ポート２６4）へ向かう他のラベル情報を持つ光パケットが、ノード２０2のラベル処理器２２に到達すると、そのラベル情報が識別されて、スケジューラ２３に転送される。スケジューラ２３では、出力ポート利用情報テーブル４２と照合され、上述したように、時間Ｔ0において、出力ポート利用情報テーブル４２の出力ポート番号「４」に利用状態の「１」が設定されているので、排他処理を行うことになり、共有バッファ２５に転送されてバッファリングされるか、破棄されることになる。例えば、「Ｌａｂｅｌ５」を持つ光パケットが入力された場合には、通常処理では、出力ポート番号「４」へ出力されるが、排他処理が行われている間は、出力ポート番号「４」ではなく、共有バッファ２５に転送されるか、破棄されることになる。
一方、優先経路情報を持つ光パケット群の先頭の光パケットＰ1が、ノード２０2のラベル処理器２２に到達すると、そのラベル情報が識別されて、スケジューラ２３に転送される。スケジューラ２３では、ラベル情報が転送情報テーブル４１と照合されて出力ポート２６の出力ポート番号が確定し、その後、優先経路情報テーブル４３と照合されて、優先経路情報であることが確認される。従って、他のラベル情報を持つ光パケットとは異なり、出力ポート利用情報テーブル４２の照合なしに、無条件で、優先経路情報が設定された出力ポート２６へ出力されることになる。例えば、「Ｌａｂｅｌ２」のラベル情報を持つ先頭の光パケットＰ1は、出力ポート番号「４」へ出力されることになる。
（ステップＳ６）
優先経路情報を持つ先頭の光パケットＰ1の到着が完了した時間Ｔｂ1において、図４（ｃ）に示すように、優先経路情報が設定された出力ポート２６に対する排他処理を解除する。このとき、図２（ｂ）に示すように、優先経路情報テーブル４３の出力ポート番号「４」に「０」を設定して、出力ポート利用情報テーブル４２の出力ポート番号「４」には未利用状態の「０」が設定される。
（ステップＳ７）
後続パケットがある場合には、ステップＳ８へ進み、後続パケットがない場合には、ステップＳ９へ進む。つまり、入力された光パケットが光パケット群の最終の光パケットでない場合には、ステップＳ８へ進み、その後、ステップＳ５〜Ｓ８の手順を繰り返すことになり、最終の光パケットである場合には、ステップＳ９へ進み、一連の手順が終了することになる。
（ステップＳ８）
後続パケットがある場合、スケジューラ２３は、認識した占有帯域情報から、次の光パケットが到着する到着予想時間Ｔｅ1を予測でき、その所定時間前の時間Ｔｄ1から排他処理を再開する。つまり、図４（ｄ）に示すように、先頭の光パケットＰ1の到着が完了した時間Ｔｂ1から時間Ｔｄ1までの時間Ｔｃ1の間は、排他処理が解除されて、通常処理が行われることになり、優先経路情報を持つ光パケット以外の光パケットも、優先経路情報が設定された出力ポート２６から出力可能となる。
例えば、認識した占有帯域情報から、光パケット群の各光パケット同士の間隔が上述した４．８μｓである場合には、次の光パケットの到着予想時間Ｔｅ1は、［Ｔｅ1＝Ｔｂ1＋４．８μｓ］となる。そして、この到着予想時間Ｔｅ1より最大パケット長の時間（１．２μｓ）だけ短い時間Ｔｃ1＝３．６μｓの間だけ、出力ポート利用情報テーブル４２の出力ポート番号「４」の値を未利用状態の「０」とし、時間Ｔｄ1以降は、再度、利用状態の「１」とする。これは、排他処理再開の直前に、優先経路情報を持たない最大パケット長の光パケットが入力された場合でも、優先経路情報を持つ後続の光パケットと衝突させないための処理である。
後続の光パケットＰj（ｊは１〜Ｌの自然数）が到着した際にも、最終の光パケットＰLが入力されるまで、図４（ｅ）に示すように、上述したステップＳ５〜Ｓ８の手順が繰り返されて、同様の処理が行われる。このような手順を行うことにより、優先順位の高い光パケットが所望の出力ポート２６を占有していないときには、他の光パケットが所望の出力ポート２６から出力できるので、共有バッファ２５のオーバーフローを回避したり、光パケットの破棄を低減したりすることができる。
（ステップＳ９）
後続パケットがない場合、つまり、当該光パケットが最終の光パケットＰLである場合には、図４（f）に示すように、最終の光パケットＰLの到着が完了した時点（時間ＴｂL）で、優先経路情報テーブル４３から当該優先経路情報を削除し、又、出力ポート利用情報テーブル４２の出力ポート番号「４」の値を削除し、その値を未利用状態の「０」とする（図２（ｂ）参照）。これで、排他処理を解除し、優先経路の設定処理が完了することになる。
なお、異常処理として、到着予想時間Ｔｅjまでに、後続の光パケットＰjが到着しないことが考えられる。この場合の処理としては、ＯＰＳＮ１０のサービスレベルに合わせて、以下の２つの処理が可能である。
第１は、可能な限り優先経路に関する情報を保持する方法である。上述したように、後続の光パケットＰjの到着予想時間Ｔｅjの所定時間前の時間Ｔｄjから排他処理を再開し、後続の光パケットＰjが到着するまで待ち続けるか、若しくは、所定のタイムアウト時間経過後に、優先経路がキャンセルされたとみなして、排他処理を解除し、優先経路情報テーブル４３から当該優先経路情報を削除する。
第２は、占有帯域情報に合わせてキャンセルする方法である。上述したように、後続の光パケットＰjの到着予想時間Ｔｅjの所定時間前の時間Ｔｄjから排他処理を再開し、占有帯域情報から算出される所定時間以上経過したら、つまり、到着予想時間Ｔｅjを過ぎたら、優先経路がキャンセルされたとみなして、排他処理を解除し、優先経路情報テーブル４３から当該優先経路情報を削除する。そもそも、優先経路は低遅延で連続した光パケット群を安定して転送するために設定されるものであり、その用途から、到着予想時間Ｔｅjまでに後続の光パケットＰjが到着しない可能性は低く、送信側又はＯＰＳＮ１０内で何らかの異常が発生したと考えてキャンセルすることは妥当である。
本発明は、特定のラベル情報を持つ光パケットを優先的にスイッチングするための優先経路を設定する光パケットスイッチネットワークに好適なものである。
１０ 光パケットスイッチネットワーク（ＯＰＳＮ）
２０1〜２０5 ノード
２１（２１1〜２１N） 入力ポート
２２（２２1〜２２N） ラベル処理器
２３ スケジューラ（制御手段）
２４ 光スイッチ
２５ 共有バッファ
２６（２６1〜２６N） 出力ポート
３０ ネットワークコントローラ（ＮＣ）
４０ 情報テーブル
４１ 転送情報テーブル
４２ 出力ポート利用情報テーブル
４３ 優先経路情報テーブル

Claims (6)

  1. 複数のノードを複数の光ファイバで接続して形成した複数の経路を介して、複数の光パケットの通信を行う光パケットスイッチネットワークにおいて、当該光パケットスイッチネットワークの優先経路を設定する設定方法であって、
    各々の前記光パケットに、当該光パケットが通る経路を示すラベル情報と、当該光パケットに後続する光パケットの有無を示す後続情報と、当該光パケットが占有する帯域を示す占有帯域情報とを設定して、前記光パケットを送信し、
    各々の前記ノードに、当該ノードの出力ポートと優先経路のラベル情報である優先ラベル情報との関係を規定する優先経路情報テーブルを設定し、
    前記優先経路情報テーブルの任意の前記出力ポートに前記優先ラベル情報が登録されると、前記ラベル情報として前記優先ラベル情報を有する光パケットの到着が完了するまで、前記優先ラベル情報を有する光パケットのみを前記任意の前記出力ポートに出力させる排他処理を行うと共に、前記優先ラベル情報を有する光パケットの到着が完了すると、前記排他処理を解除し、
    前記後続情報に基づいて、前記優先ラベル情報を有する光パケットに後続する光パケットがあると判断したときには、前記占有帯域情報に基づいて、後続する光パケットの到着予想時間を予測し、前記到着予想時間の前に前記排他処理を再開した後、後続する光パケットの到着が完了すると、前記排他処理を解除し、最後の光パケットの到着が完了するまで、前記排他処理の再開と解除を繰り返すことを特徴とする光パケットスイッチネットワークにおける優先経路の設定方法。
  2. 請求項１に記載の光パケットスイッチネットワークにおける優先経路の設定方法において、
    前記優先ラベル情報を有する光パケットに後続する光パケットがない場合、又は、前記到着予想時間を過ぎても後続する光パケットが到着しない場合には、前記任意の出力ポートに設定された前記優先ラベル情報を削除することを特徴とする光パケットスイッチネットワークにおける優先経路の設定方法。
  3. 請求項１又は請求項２に記載の光パケットスイッチネットワークにおける優先経路の設定方法において、
    前記優先経路の設定が要求される場合、各々の前記ノードに情報を送信する少なくとも１つのネットワークコントローラを用いて、前記優先経路に該当する前記ノードに前記優先ラベル情報を送信することを特徴とする光パケットスイッチネットワークにおける優先経路の設定方法。
  4. 複数のノードを複数の光ファイバで接続して形成した複数の経路を介して、複数の光パケットの通信を行う光パケットスイッチネットワークにおいて、当該光パケットスイッチネットワークの優先経路を設定する設定装置であって、
    各々の前記ノードは、前記光パケットに設定された当該光パケットが通る経路を示すラベル情報に基づいて、前記光パケットの処理を設定する制御手段を有し、
    前記制御手段は、
    当該ノードの出力ポートと優先経路のラベル情報である優先ラベル情報との関係を規定する優先経路情報テーブルを設定し、
    前記優先経路情報テーブルの任意の前記出力ポートに前記優先ラベル情報が登録されると、前記ラベル情報として前記優先ラベル情報を有する光パケットの到着が完了するまで、前記優先ラベル情報を有する光パケットのみを前記任意の前記出力ポートに出力させる排他処理を行うと共に、前記優先ラベル情報を有する光パケットの到着が完了すると、前記排他処理を解除し、
    前記光パケットに設定された当該光パケットに後続する光パケットの有無を示す後続情報に基づいて、前記優先ラベル情報を有する光パケットに後続する光パケットがあると判断したときには、前記光パケットに設定された当該光パケットが占有する帯域を示す占有帯域情報に基づいて、後続する光パケットの到着予想時間を予測し、前記到着予想時間の前に前記排他処理を再開した後、後続する光パケットの到着が完了すると、前記排他処理を解除し、最後の光パケットの到着が完了するまで、前記排他処理の再開と解除を繰り返すことを特徴とする光パケットスイッチネットワークにおける優先経路の設定装置。
  5. 請求項４に記載の光パケットスイッチネットワークにおける優先経路の設定装置において、
    前記制御手段は、
    前記優先ラベル情報を有する光パケットに後続する光パケットがない場合、又は、前記到着予想時間を過ぎても後続する光パケットが到着しない場合には、前記優先経路情報テーブルの前記任意の出力ポートに設定された前記優先ラベル情報を削除することを特徴とする光パケットスイッチネットワークにおける優先経路の設定装置。
  6. 請求項４又は請求項５に記載の光パケットスイッチネットワークにおける優先経路の設定装置において、
    各々の前記ノードに情報を送信する少なくとも１つのネットワークコントローラを備え、
    前記ネットワークコントローラは、
    前記優先経路の設定が要求される場合、前記優先経路に該当する前記ノードの前記制御手段に前記優先ラベル情報を送信することを特徴とする光パケットスイッチネットワークにおける優先経路の設定装置。
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