JP6579102B2 - 光ネットワーク管理装置および光ネットワーク管理方法 - Google Patents

Description

本発明は、光ネットワーク管理装置および光ネットワーク管理方法に関し、特に、共有型プロテクション方式による光ネットワークに使用する光ネットワーク管理装置および光ネットワーク管理方法に関する。

基幹系光ネットワークは、クライアント装置のトラヒックを契約サービス品質（サービスクラス）に従って、拠点間を接続する光ファイバ通信路を介して通信する機能を提供する。ここで基幹系光ネットワークは、ノード装置とクライアント装置との間のインターフェースを介してクライアント信号を受信する。そして、種々の多重方式を用いて複数のクライアント信号を多重した後に、より大容量な基幹伝送通信路を介して通信する。多重方式には、波長分割多重（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＷＤＭ）方式、時分割多重（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＴＤＭ）方式、および直交周波数分割多重（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＯＦＤＭ）方式などが用いられる。

基幹系光ネットワークでは、１チャネル当たり１００Ｇｂｐｓ（Ｇｉｇａ ｂｉｔ ｐｅｒ ｓｅｃｏｎｄ）級の超大容量トラヒックの通信が行われる。そのため、光ファイバの断線や光ノード装置の故障等に起因する障害に対する障害回復技術が重要となる。障害回復技術として、１＋１プロテクション方式および共有型プロテクション方式が知られている。

１＋１プロテクション方式においては、運用系と同一のトラヒックの収容を可能とする光パスを予備パスとして設定し、障害発生時に経路切替を実施する。１＋１プロテクション方式によれば、非常に短時間で経路切替が可能であるので、通信の途絶を防止するとともに高信頼なネットワークを構築することができる。

しかし、通信トラヒック毎に求められる信頼性は異なるため、全てのトラヒックに対して一律に予備パスを割り当てることとすると、過剰なリソースの提供となり非効率である。そのため、トラヒック毎の信頼性の尺度（クラス、優先度など）に応じて、予備パスのリソースを配分することにより、高信頼な光ネットワークを高効率に提供することが必要となる。例えば、複数の運用パスに対して予備パスを共有する共有型プロテクション方式によって、冗長系用光ネットワーク資源の使用効率を増大させることが可能である。

一方、基幹系光ネットワークでは、国際電気通信連合（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｕｎｉｏｎ：ＩＴＵ）電気通信標準化部門（Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ Ｓｅｃｔｏｒ：ＩＴＵ−Ｔ）で標準化されている高密度波長分割多重（Ｄｅｎｓｅ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＤＷＤＭ）方式に従って光周波数帯域が利用されている。ＤＷＤＭ方式においては、利用可能な光周波数帯域全体を波長グリッドと呼ばれる一定幅のグリッドで細分化し、そのグリッド幅内に一波長チャネルの光信号を割り当てている（ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．６９４．１）。

ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．６９４．１で標準化されたフレキシブル周波数グリッドにおいては、トラヒックの所要容量に応じて、信号光が使用する光周波数帯域を変化させることが可能である。これにより、これまでの固定グリッド網では活用できなかった余剰の波長リソースに波長パスを割り当て、光ネットワーク全体としてのトラヒック収容効率を向上させることが可能となった。

上述した共有型プロテクション方式を導入し、フレキシブル周波数グリッドを用いた光ネットワークの設計方法の一例が、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された関連する経路及び周波数帯域の決定方法は、ノード間の現用経路の候補を列挙する現用経路列挙手順と、現用経路の各候補について、現用経路とは独立した予備経路を決定する予備経路決定手順とを有する。さらに、決定した予備経路について、他の予備経路と共有される周波数スロット数が大きくなるように周波数スロットを決定する周波数スロット決定手順と、列挙した現用経路のなかから、ファイバの所要資源量が少なくなるように現用経路を決定する現用経路決定手順とを、順に備えた構成としている。このような構成としたことにより、共有プロテクションを導入したエラスティック光パスネットワーク（フレキシブル周波数グリッドを用いた光ネットワーク）において、予備経路の周波数スロットの共有度を向上することができる、としている。

また、関連技術としては、特許文献２に記載された技術がある。

特開２０１４−０４５４６３号公報 国際公開第２００９／０２５３２９号

上述した関連する経路及び周波数帯域の決定方法は、共有プロテクションを導入した光ネットワークにおいて光ファイバ資源を有効に利用するために、他の予備経路と共有される周波数スロット数が大きくなるように周波数スロットを決定する構成としている。しかしながら、予備経路における周波数スロットの共有度が高くなると、フレキシブル周波数グリッドを用いた光ネットワークにおいてはフラグメンテーションの発生頻度が増大してしまう。そのため、障害耐力が低減し、光ネットワークの信頼性が損なわれることになる。

このように、共有型プロテクション方式による光ネットワークにおいては、光ネットワークの信頼性の低下を招くことなく、光ネットワーク資源の使用効率を増大させることが困難である、という問題があった。

本発明の目的は、共有型プロテクション方式による光ネットワークの信頼性の低下を招くことなく、光ネットワーク資源の使用効率を増大させることができる光ネットワーク管理装置および光ネットワーク管理方法を提供することにある。

本発明の光ネットワーク管理装置は、複数のトラヒック要求を受け付け、トラヒック要求を収容する波長パスのうち、共有型プロテクションを構成する予備パスに対する最適経路を決定する経路探索部と、予備パスの波長スロット数を、最適経路におけるリンク品質に基づいて、トラヒック要求ごとに決定する波長スロット数決定部と、共有となる他の予備パスの個数が最小となるように、予備パスを波長スロットに割り当てる予備パス割当部、とを有する。

本発明の光ネットワーク管理方法は、複数のトラヒック要求を受け付け、トラヒック要求を収容する波長パスのうち、共有型プロテクションを構成する予備パスに対する最適経路を決定し、予備パスの波長スロット数を、最適経路におけるリンク品質に基づいて、トラヒック要求ごとに決定し、共有となる他の予備パスの個数が最小となるように、予備パスを波長スロットに割り当てる。

本発明の光ネットワーク管理装置および光ネットワーク管理方法によれば、共有型プロテクション方式による光ネットワークにおいて、光ネットワークの信頼性の低下を招くことなく、光ネットワーク資源の使用効率を増大させることができる。

本発明の第１の実施形態に係る光ネットワーク管理装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る光ネットワーク管理装置が用いられる光ネットワークの概略構成を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る光ネットワーク管理装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る光ネットワーク管理装置の動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る光ネットワーク管理装置の動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る光ネットワーク管理装置による予備パスの設定結果を説明するための光通信システムの概略構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る光ネットワーク管理装置による予備パスの設定結果を説明するためのトラヒック要求を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る光ネットワーク管理装置による予備パスの設定結果を示す概略図である。 本発明の第２の実施形態に係る光ネットワーク管理装置による予備パスの設定結果を説明するための信号光の到達性を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る光ネットワーク管理装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態に係る光ネットワーク管理装置の動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の第３の実施形態に係る光ネットワーク管理装置の動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の第３の実施形態に係る光ネットワーク管理装置による予備パスの設定結果を説明するための光通信システムの概略構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態に係る光ネットワーク管理装置による予備パスの設定結果を説明するために用いた予備パス要求の種類を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る光ネットワーク管理装置による予備パスの設定結果を説明するための概略図である。 本発明の第４の実施形態に係る光ネットワーク管理装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第４の実施形態に係る光ネットワーク管理装置の動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の第４の実施形態に係る光ネットワーク管理装置の動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の第４の実施形態に係る光ネットワーク管理装置による予備パスの設定結果を説明するための光通信システムの概略構成を示すブロック図である。 本発明の第４の実施形態に係る光ネットワーク管理装置による予備パスの設定結果を説明するために用いた予備パス要求の種類を示す図である。 本発明の第４の実施形態に係る光ネットワーク管理装置による予備パスの設定結果を説明するための共有経路メトリックの値を示す図である。 本発明の第５の実施形態に係る光ネットワーク管理装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第５の実施形態に係る光ネットワーク管理装置の動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の第５の実施形態に係る光ネットワーク管理装置の動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の第５の実施形態に係る光ネットワーク管理装置による予備パスの設定結果を説明するための光通信システムの概略構成を示すブロック図である。 本発明の第５の実施形態に係る光ネットワーク管理装置による予備パスの設定結果を説明するために用いた予備パス要求の種類を示す図である。 本発明の第５の実施形態に係る光ネットワーク管理装置による予備パスの設定結果を示す概略図である。

以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。

〔第１の実施形態〕
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光ネットワーク管理装置１００の構成を示すブロック図である。光ネットワーク管理装置１００は、経路探索部１１０、波長スロット数決定部１２０、および予備パス割当部１３０を有する。

経路探索部１１０は、複数のトラヒック要求を受け付け、トラヒック要求を収容する波長パスのうち、共有型プロテクションを構成する予備パスに対する最適経路を決定する。波長スロット数決定部１２０は、予備パスの波長スロット数を、最適経路におけるリンク品質に基づいて、トラヒック要求ごとに決定する。そして予備パス割当部１３０は、共有となる他の予備パスの個数が最小となるように、予備パスを波長スロットに割り当てる。

ここで、上述した最適経路として、共有型プロテクションにおける運用パスと予備パスに対応する互いに重複区間が無い経路であって、最短の経路を採用することができる。これに限らず、リンク品質が最良となる経路を最適経路とすることとしてもよい。また、波長スロット数決定部１２０が考慮するリンク品質としては例えば、経路長、ホップ数、および着信時のＯＳＮＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）などがあげられる。

次に、本実施形態による光ネットワーク管理方法について説明する。本実施形態による光ネットワーク管理方法においては、まず、複数のトラヒック要求を受け付け、トラヒック要求を収容する波長パスのうち、共有型プロテクションを構成する予備パスに対する最適経路を決定する。続いて、予備パスの波長スロット数を、最適経路におけるリンク品質に基づいて、トラヒック要求ごとに決定する。そして、共有となる他の予備パスの個数が最小となるように、予備パスを波長スロットに割り当てる。

上述したように、本実施形態による光ネットワーク管理装置１００および光ネットワーク管理方法においては、共有となる他の予備パスの個数が最小となるように、予備パスを波長スロットに割り当てる構成としている。このような構成としたことにより、多重障害が発生した場合に復旧させることができる運用パスの割合を増加させることができる。すなわち、共有型プロテクション方式を採用した場合であっても、光ネットワークに対する信頼性を維持することができる。

このように、本実施形態の光ネットワーク管理装置および光ネットワーク管理方法によれば、共有型プロテクション方式による光ネットワークにおいて、光ネットワークの信頼性の低下を招くことなく、光ネットワーク資源の使用効率を増大させることができる。

〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図２に、本実施形態による光ネットワーク管理装置が用いられる光ネットワークの概略構成を示す。同図に示すように、光ネットワークは複数の光ノード装置２０１〜２０８を含んで構成され、各光ノード装置はそれぞれ光ネットワーク管理装置３００と接続される。各光ノード装置２０１〜２０８は、光ネットワーク管理装置３００による波長パス割当結果に基づいて、その動作を設定する。

図３に、本発明の第２の実施形態に係る光ネットワーク管理装置３００の構成を示す。光ネットワーク管理装置３００は、データベース部３１０、トラヒック収容設計部３２０、およびパス割当制御部３３０を有する。

データベース部３１０は、トラヒックＤＢ３１１、物理層トポロジーＤＢ３１２、波長パス管理ＤＢ３１３、予備パス設計管理ＤＢ３１４、および未割当波長パス管理ＤＢ３１５を備える。一方、トラヒック収容設計部３２０は、経路探索部３２１、波長スロット数決定部３２２、波長スロット・ファイバ割当決定部３２３、割当順序決定部としてのトラヒック割当順序決定部３２４、および予備パス共有時波長スロット割当決定部３２５を備える。ここで、トラヒック割当順序決定部３２４と予備パス共有時波長スロット割当決定部３２５が予備パス割当部を構成する。そして、パス割当制御部３３０は各光ノード装置と接続される。

次に、本実施形態に係る光ネットワーク管理装置３００の動作について説明する。図４Ａ、図４Ｂは、本実施形態に係る光ネットワーク管理装置３００の動作を説明するためのフローチャートである。

光ネットワーク管理装置３００はまず、トラヒックＤＢ３１１が保存する通信トラヒック要求を着信順に一個抽出する（ステップＳ３１０）。経路探索部３２１は、物理層トポロジーＤＢ３１２の経路情報を参照して、このときのトラヒック要求の始点ノードと終点ノードを結ぶ最短経路を探索する（ステップＳ３３０）。このとき、予備パスの設計が必要な場合には（ステップＳ３２０／ＹＥＳ）、運用パスと予備パスに対応する互いに重複区間が無い最短経路対を探索する（ステップＳ３４０）。波長スロット数決定部３２２は、このときの経路または経路対のリンク品質に基づいて、通信トラヒック要求を収容するための波長スロット数を決定し（ステップＳ３５０）、決定した波長スロット数を未割当波長パス管理ＤＢ３１５に保存する（ステップＳ３６０）。以上の動作をすべてのトラヒック要求に対して実施する（ステップＳ３７０）。

波長スロット数決定部３２２が考慮するリンク品質としては例えば、経路長、ホップ数、着信ＯＳＮＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）などがあげられる。また、経路探索部３２１は最短経路の代わりに、リンク品質が最良となる経路を選択することとしてもよい。

次に、トラヒック割当順序決定部３２４は、経路長の大きい波長パスから順に通信トラヒック要求を抽出する（ステップＳ３８０）。波長スロット・ファイバ割り当て決定部３２３は、この通信トラヒック要求に対して通信を確立するための空き波長スロットを調べる（ステップＳ３９１）。空き波長スロットが不足する場合には（ステップＳ３９１／ＮＯ）、ファイバを増設したうえで（ステップＳ３９２）、通信トラヒック要求を収容する波長パスを空き波長スロットに割り当てる（ステップＳ３９４）。このとき、共有型プロテクションの設定がある場合には（ステップＳ３９３／ＹＥＳ）、予備パス共有時波長スロット割当決定部３２５は他の予備パスと共有される予備パス数が最小となる波長スロットに波長パスを割り当てる（ステップＳ３９５）。このような波長パス割当方針をリーストユーズド（Ｌｅａｓｔ−Ｕｓｅｄ）方式と呼ぶことにする。

なお、トラヒック割当順序を決定する際に、運用パス、予備パス、共有予備パスに分類した後に、各分類の中で波長パスの順番を並べ替えることとしてもよい。

未割当波長パス管理ＤＢ３１５が管理するすべての波長パスの割り当てを完了した後に（ステップＳ４００／ＮＯ）、波長パス割当結果をパス割当制御部３３０に通知する。パス割当制御部３３０は波長パス割当結果をデータベース部３１０および光ノード装置に通知する。

次に、光ネットワーク管理装置３００と接続される光ノード装置２０１〜２０８の構成について説明する。光ノード装置２０１〜２０８は、予備パス単位で複数の光伝送路を切替える大粒度切替部、光伝送路を介してクライアント信号を送受信する複数の光トランスポンダ装置、および制御部を備えた構成とすることができる。ここで制御部は、光ネットワーク管理装置３００が備えるパス割当制御部３３０から波長パス割当結果である予備パス割当情報を受け付ける。そして、この予備パス割当情報に基づいて大粒度切替部および光トランスポンダ装置を制御する。

次に、図５Ａ〜５Ｄを用いて、本実施形態に係る光ネットワーク管理装置３００による予備パスの設定結果について説明する。ここでは、図５Ａに示すように、８個の光ノード装置２０１〜２０８がそれぞれ光ファイバ伝送路で接続された光通信システムを例として説明する。

図５Ａに示した光通信システムにおいて、同図中および図５Ｂに示すように３個のトラヒック要求Ｗ３０１〜Ｗ３０３に対して、光通信の信頼性の向上を図るために、共有型プロテクション方式による予備パスＢ３０１〜Ｂ３０３を設定する。この例では、３個のトラヒック要求Ｗ３０１〜Ｗ３０３に対する予備パスＢ３０１〜Ｂ３０３はすべて光ノード装置２０７と光ノード装置２０８との間のリンク２０７−２０８を通る。

図５Ｃに示すように、リンク２０７−２０８の波長スロットに予備パスＢ３０１〜Ｂ３０３が収容される。予備パスの所要波長スロット数は、図５Ｂに示した予備パスの通信距離と図５Ｄに示した信号光の到達性とから定まる。この例では、予備パスＢ３０１と予備パスＢ３０２は予備パス通信距離が３００ｋｍであり（図５Ｂ）、１６ＱＡＭ変調方式を用いることができるので（図５Ｄ）、所要波長スロット数は例えば２個とすることができる。一方、予備パスＢ３０３は予備パス通信距離が１０００ｋｍであるため（図５Ｂ）、ＱＰＳＫ変調方式を用いることになるので（図５Ｄ）、所要波長スロット数は４個となる。本実施形態の光ネットワーク管理装置３００は経路長の大きい予備パスから順に割り当てるので、予備パスの割り当ては予備パスＢ３０３に続いて、Ｂ３０１およびＢ３０２のいずれかの順に実施される。このとき、予備パスはリーストユーズド（Ｌｅａｓｔ−Ｕｓｅｄ）方式に基づいて波長スロットに割り当てられるので、図５Ｃに示すように予備パスＢ３０２は予備パスＢ３０１に隣接するように配置される。

以上の結果、フラグメンテーションの発生を引き起こすことなく、共有型プロテクションを構成する予備パスを波長スロットに割り当てることができる。このとき、同一波長スロットに共有される予備パスの個数は２個となる。そのため、３個のトラヒック要求に対応する運用パスの２本（Ｗ３０１とＷ３０３、またはＷ３０２とＷ３０３）のうちの１本に障害が発生した場合であっても復旧することができる。また、トラヒック要求Ｗ３０１とＷ３０２に対応する運用パスにおいて同時に障害が発生した場合であっても、予備パスＢ３０１とＢ３０２によりいずれも復旧することが可能になる。このように、本実施形態の光ネットワーク管理装置３００によれば、信頼性の高い共有型プロテクション方式を実現することができる。

上述したように、本実施形態による光ネットワーク管理装置３００は、共有型プロテクション方式における予備パスを、経路長の大きい予備パスから順番に、リーストユーズド（Ｌｅａｓｔ−Ｕｓｅｄ）方式に基づいて波長スロットに割り当てる構成としている。このような構成としたことにより、共有型プロテクション方式で用いる波長スロットにおけるフラグメンテーションの発生を抑制し、他の予備パスと共有される予備パスの個数を低減することが可能になる。その結果、光ネットワークの信頼性の低下を招くことなく、光ネットワーク資源の使用効率を増大させることができる。

上述の説明では、トラヒック割当順序決定部３２４は最適経路の属性として経路長を用いることとし、経路長の大きい波長パスから順番に通信トラヒックを割り当てる構成を例として、本実施形態による光ネットワーク管理装置３００の動作を説明した。しかしこれに限らず、トラヒック要求を収容するために必要な波長スロット数の大きい順番、または通信品質が低い経路から順に割り当てることとしてもよい。

〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図６に本実施形態に係る光ネットワーク管理装置３０１の構成を示す。図６に示すように、光ネットワーク管理装置３０１は、データベース部３１０、トラヒック収容設計部３２０、およびパス割当制御部３３０を有する。

データベース部３１０は、トラヒックＤＢ３１１、物理層トポロジーＤＢ３１２、波長パス管理ＤＢ３１３、および予備パス設計管理ＤＢ３１４に加えて、共有部割当メトリック管理ＤＢ３１６を備える。

トラヒック収容設計部３２０は、経路探索部３２１、波長スロット数決定部３２２、波長スロット・ファイバ割当決定部３２３、トラヒック割当順序決定部３２４、および予備パスメトリック算出部としての共有部割当メトリック計算部３２６を備える。

次に、本実施形態に係る光ネットワーク管理装置３０１の動作について説明する。図７Ａ、図７Ｂは、本実施形態に係る光ネットワーク管理装置３０１の動作を説明するためのフローチャートである。

光ネットワーク管理装置３０１はまず、トラヒックＤＢ３１１から通信トラヒック要求を一個抽出する（ステップＳ３１０）。経路探索部３２１は、抽出されたトラヒック要求に対して、始点ノードと終点ノードを結ぶ最短経路を探索する（ステップＳ３３０）。ここで、予備パスの設計が必要な場合には（ステップＳ３２０／ＹＥＳ）、互いに重複区間が無い最短経路対を探索する（ステップＳ３４０）。波長スロット数決定部３２２は、通信トラヒック要求を収容するための波長スロット数をこのときの経路または経路対のリンク品質に基づいて決定する（ステップＳ３５０）。

次に、波長スロット・ファイバ割り当て決定部３２３は、通信を確立するための空き波長スロットを調査する（ステップＳ４２１）。空き波長スロットが不足している場合には（ステップＳ４２１／ＮＯ）、ファイバを増設（ステップＳ４２２）したうえで、通信トラヒック要求を収容する波長パスを空き波長スロットに割り当てる（ステップＳ４２４）。このとき、共有型プロテクションの設定がある場合（ステップＳ４２３／ＹＥＳ）、共有部割当メトリック計算部３２６は予備パスの割り当て波長スロットを決定するための予備パスメトリックを算出する。そして、算出した予備パスメトリックの値が最小となる空き波長スロットに予備パスを割り当て（ステップＳ４２５）、共有部割当メトリック管理ＤＢ３１６の保持内容を更新する（ステップＳ４２６）。

上述した予備パスメトリックとして例えば、「波長スロットに既に割り当てられている予備パスの個数」と、「追加して予備パスを割り当てると発生する予備パス共有数の最大数との差分の波長スロットの個数」に係数αを乗じた値、との和を用いることができる。ここで、「予備パス共有数の最大数との差分の波長スロットの個数」とは、フラグメンテーションに相当する波長スロットの個数に等しい。なお、フラグメンテーションの発生を抑制するためには、係数αの値を１以上の実数値とすればよい。また、係数αの値は、あらかじめ光ネットワークの運用者（オペレータ）が設定しておくことができる。これに限らず、複数の係数αの候補値の中から、フラグメンテーションに相当する波長スロットの個数と障害回復率、波長リソースの使用率を考慮して設定することとしてもよい。

トラヒックＤＢ３１１が保持するすべてのトラヒック要求に対して波長パスの割り当てが完了した後に（ステップＳ４００／ＮＯ）、トラヒック収容設計部３２０は波長パス割当結果をパス割当制御部３３０に通知する。パス割当制御部３３０は、波長パス割当結果をデータベース部３１０および光ノード装置に通知する（ステップＳ４１０）。

次に、図８Ａ〜８Ｃを用いて、本実施形態に係る光ネットワーク管理装置３０１による予備パスの設定結果について説明する。ここでは、図８Ａに示すように、８個の光ノード装置２０１〜２０８がそれぞれ光ファイバ伝送路で接続された光通信システムを例として説明する。ここで、光ノード装置２０７と光ノード装置２０８の間のリンクに、図８Ｂに示した共有型プロテクション方式における４個の予備パス要求Ｂ３１１〜Ｂ３１４が、図８Ｃに示すように既に割り当てられているものとする。

この場合における予備パスメトリックの算出方法を以下に説明する。波長スロットの個数が２個である予備パスの要求が新たに到着した場合、この新たな予備パスを波長スロットに割り当てるときの予備パスメトリックの値は、以下のようになる。ここで、上述した予備パスメトリックの係数αは２とした。

波長スロットλ１から割り当てる場合、既に割り当てられている予備パスの個数である予備パス共有数は「３」、追加して予備パスを割り当てると発生する予備パス共有数の最大数との差分の波長スロットの個数である空きスロット発生数は「１」である。したがって、予備パスメトリックの値は「５」となる。また、波長スロットλ２から割り当てる場合、予備パス共有数は「２」、空きスロット発生数は「０」であるから、予備パスメトリックの値は「２」となる。同様に、波長スロットλ３から割り当てる場合、予備パス共有数は「２」、空きスロット発生数は「１」であるから、予備パスメトリックの値は「４」となる。

したがって、本実施形態の光ネットワーク管理装置３０１によれば、予備パスメトリックの値が最小となる、波長スロットλ２から予備パスを割り当てることになる。この場合、図８Ｃに示すように、共有型プロテクション方式の予備パス用の波長スロットにおいて、共有される予備パスの個数が最小となり、かつ、フラグメンテーションが発生することもない。

上述したように、本実施形態の光ネットワーク管理装置３０１は、予備パスメトリックに基づいて予備パスに対する波長割り当てを行う構成としている。これにより、共有型プロテクション方式における波長スロットのフラグメンテーションの発生を防止し、他の予備パスと共有される予備パスの個数を低減することができる。したがって、本実施形態の光ネットワーク管理装置３０１によれば、光ネットワークの信頼性の低下を招くことなく、光ネットワーク資源の使用効率を増大させることができる。

なお、本実施形態の光ネットワーク管理装置３０１においては、第２の実施形態による光ネットワーク管理装置３００におけるトラヒック順序を並び替えるための構成は不要である。そのため、光ネットワークのトラヒック要求が時間的に変動する状況において波長パスを追加する場合であっても、本実施形態による光ネットワーク管理装置３０１を用いることができる。

〔第４の実施形態〕
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図９に本実施形態に係る光ネットワーク管理装置３０２の構成を示す。図９に示すように、光ネットワーク管理装置３０２は、データベース部３１０、トラヒック収容設計部３２０、およびパス割当制御部３３０を有する。

データベース部３１０は、トラヒックＤＢ３１１、物理層トポロジーＤＢ３１２、波長パス管理ＤＢ３１３、予備パス設計管理ＤＢ３１４、および共有部割当メトリック管理ＤＢ３１６に加えて、共有部物理リンク管理ＤＢ３１７を備える。

トラヒック収容設計部３２０は、経路探索部３２１、波長スロット数決定部３２２、波長スロット・ファイバ割当決定部３２３、トラヒック割当順序決定部３２４、および物理リンク選択部としての共有部物理リンク選択部３２７を備える。

次に、本実施形態に係る光ネットワーク管理装置３０２の動作について説明する。図１０Ａ、図１０Ｂは、本実施形態に係る光ネットワーク管理装置３０２の動作を説明するためのフローチャートである。

光ネットワーク管理装置３０２はまず、トラヒックＤＢ３１１から通信トラヒック要求を一個抽出する（ステップＳ３１０）。経路探索部３２１は抽出されたトラヒック要求に対して、始点ノードと終点ノードを結ぶ最短経路を探索する（ステップＳ３３０）。

ここで、予備パスの設計が必要であり（ステップＳ３２０／ＹＥＳ）、共有型プロテクションを設定する場合（ステップＳ４３０／ＹＥＳ）について説明する。共有部物理リンク選択部３２７は、このときのトラヒック要求における最適経路対のうち共有経路メトリックが最小となる経路対を、共有部物理リンク管理ＤＢ３１７を参照して選択する（ステップＳ４４０）。ここで、上述の最適経路対は始点ノードと終点ノードを結ぶ互いに重複区間が無い経路対とした。その後に、共有部物理リンク管理ＤＢ３１７の保持内容を更新する（ステップＳ４５０）。

上述した共有経路メトリックとして例えば、経路上の各リンクにおいて共有される予備パスの個数に係数βを乗じた値を、経路メトリックから差し引いた値を用いることができる。また、共有経路メトリックに、第３の実施形態で説明した予備パスメトリックの値を含めて、予備パスの経路を選択することとしてもよい。

なお、共有部のリンクに多数の予備パスを収容し、トラヒック収容効率を向上させるために、係数βの値をゼロ以上の実数値に設定すればよい。係数βの値は、光ネットワークの運用者（オペレータ）が設定しておくことができる。これに限らず、複数の係数βの候補値の中から、フラグメンテーションに相当する波長スロットの個数と障害回復率、波長リソースの使用率を考慮して設定することとしてもよい。

次に、波長スロット数決定部３２２は、通信トラヒック要求を収容するための波長スロット数をこのときの経路または経路対のリンク品質に基づいて決定する（ステップＳ３５０）。波長スロット・ファイバ割り当て決定部３２３は第３の実施形態の場合と同様に、通信を確立するための空き波長スロットを調査する（図７ＢのステップＳ４２１）。空き波長スロットが不足している場合には（図７ＢのステップＳ４２１／ＮＯ）、ファイバを増設（図７ＢのステップＳ４２２）したうえで、通信トラヒック要求を収容する波長パスを空き波長スロットに割り当てる（ステップＳ４２０）。このとき、第３の実施形態で説明した予備パスメトリックの値に基づいて予備パスを割り当てる（図７ＢのステップＳ４２５）。なお、ファイバを増設する箇所として、最短経路上で空き波長スロットが不足するファイバを選択してもよい。

トラヒックＤＢ３１１が保持するすべてのトラヒック要求に対して波長パスの割り当てが完了した後に（ステップＳ４００／ＮＯ）、トラヒック収容設計部３２０は波長パス割当結果をパス割当制御部３３０に通知する。パス割当制御部３３０は、波長パス割当結果をデータベース部３１０および光ノード装置に通知する（ステップＳ４１０）。

次に、図１１Ａ〜１１Ｃを用いて、本実施形態に係る光ネットワーク管理装置３０２による予備パスの設定結果について説明する。ここでは、図１１Ａに示すように、８個の光ノード装置２０１〜２０８がそれぞれ光ファイバ伝送路で接続された光通信システムを例として説明する。ここで、光ノード装置２０７と光ノード装置２０８の間のリンクに、図１１Ｂに示した共有型プロテクション方式における４個の予備パスＢ３２１〜Ｂ３２４が設定されているものとする。

図１１Ｃに、この場合における各経路の共有経路メトリックを示す。ここで、光ノード装置２０２と光ノード装置２０７の２拠点間に共有型プロテクション用の予備パスを新たに設定する場合について、波長パスの経路選択を説明する。経路２０２−２０７に対して、以下に示す二通りの物理リンクの割り当て方法が考えられる。すなわち、第１の物理リンク割当は、光ノード装置２０２−２０１−２０７を経由するものである。このときの共有経路メトリックの値は、図１１Ｃを参照し、１６０（１００＋６０）となる。この場合、光ノード装置２０２−２０１間のリンクにおいては共有される予備パスの個数はゼロであるので、共有経路メトリックは経路メトリックと等しくなる。ここで、光ノード装置２０２−２０１間のリンクにおける経路メトリックは、光ノード装置２０１−２０７間のリンクにおける経路メトリックと等しいとする。そうすると、光ノード装置２０２−２０１間のリンクにおける共有経路メトリックは、図１１Ｃに示した光ノード装置２０１−２０７間のリンクにおける経路メトリックと等しく１００となる。また、第２の物理リンク割当は、光ノード装置２０２−２０８−２０７を経由するものである。このときの共有経路メトリックの値は同様にして１００（８０＋２０）と求まる。なお、共有パス数に対する係数βの値は２０とした。

これより、本実施形態の光ネットワーク管理装置３０２によれば、共有経路メトリックが最小である第２の物理リンク割当が選択されることになる。第２の物理リンク割当を採用することにより予備パスの共有数が増加するため、効率的な予備パスの収容を実現することが可能となる。さらに、予備パスメトリックの値に基づいて、予備パスを波長スロットに割り当てることにより、フラグメンテーションの発生を抑圧することが出来る。そのため、本実施形態の光ネットワーク管理装置３０２によれば、光ネットワークの信頼性の低下を招くことなく、光ネットワーク資源の使用効率を増大させることができる。

〔第５の実施形態〕
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。図１２に本実施形態に係る光ネットワーク管理装置３０３の構成を示す。図１２に示すように、光ネットワーク管理装置３０３は、データベース部３１０、トラヒック収容設計部３２０、およびパス割当制御部３３０を有する。

データベース部３１０は、トラヒックＤＢ３１１、物理層トポロジーＤＢ３１２、波長パス管理ＤＢ３１３、予備パス設計管理ＤＢ３１４、および未割当波長パス管理ＤＢ３１５に加えて共有部波長スロット領域管理ＤＢ３１８を備える。

トラヒック収容設計部３２０は、経路探索部３２１、波長スロット数決定部３２２、波長スロット・ファイバ割当決定部３２３、およびトラヒック割当順序決定部３２４に加えて予備パス割当領域設定部としての共有部波長スロット領域決定部３２８を備える。

次に、本実施形態に係る光ネットワーク管理装置３０３の動作について説明する。図１３Ａ、図１３Ｂは、本実施形態に係る光ネットワーク管理装置３０３の動作を説明するためのフローチャートである。

光ネットワーク管理装置３０３はまず、トラヒックＤＢ３１１が保存する通信トラヒック要求を着信順に一個抽出する（ステップＳ３１０）。経路探索部３２１は、物理層トポロジーＤＢ３１２の経路情報を参照して、このときのトラヒック要求の始点ノードと終点ノードを結ぶ最短経路を探索する（ステップＳ３３０）。このとき、予備パスの設計が必要な場合には（ステップＳ３２０／ＹＥＳ）、運用パスと予備パスに対応する互いに重複区間が無い最短経路対を探索する（ステップＳ３４０）。波長スロット数決定部３２２は、このときの経路または経路対のリンク品質に基づいて、通信トラヒック要求を収容するための波長スロット数を決定する（ステップＳ３５０）。

このとき、共有型プロテクションの設定がある場合（ステップＳ４３０／ＹＥＳ）には、決定した共有型プロテクション用の予備パスの波長スロット数を未割当波長パス管理ＤＢ３１５に保存する（ステップＳ４６０）。以上の動作をすべてのトラヒック要求に対して実施する（ステップＳ３７０）。この後に、共有部波長スロット領域決定部３２８は、波長スロット数と各リンクの予備パスの波長スロット数に応じて、予備パス割当領域のスロット数を決定し、設定結果を共有部波長スロット領域管理ＤＢ３１８に記録する（ステップＳ４７０）。

次に、通信トラヒック要求を１個抽出し（ステップＳ４８０）、予備パス割当領域への予備パスを割り当てる処理（ステップＳ４９０）を行う。まず、波長スロット・ファイバ割当決定部３２３は、通信を確立するための空き波長スロットを調査する（ステップＳ４９１）。空き波長スロットが不足する場合（ステップＳ４９１／ＮＯ）にはファイバを増設したうえで（ステップＳ４９２）、通信トラヒック要求を収容する波長パスを空き波長スロットに割り当てる（ステップＳ４９４）。

波長パスを割り当てる際に、共有型プロテクションの設定がある場合（ステップＳ４９３／ＹＥＳ）について説明する。波長スロット・ファイバ割当決定部３２３は、共有型プロテクション用の予備パスに対しては、共有部波長スロット領域管理ＤＢ３１８を参照して、所要の波長スロット数に合致する予備パス割当領域に予備パスを割り当てる（ステップＳ４９５）。

すべてのトラヒック要求に対して、波長パスの割り当てを完了した後に（ステップＳ４００／ＮＯ）、トラヒック収容設計部３２０は波長パス割当結果をパス割当制御部３３０に通知する。パス割当制御部３３０は波長パス割当結果をデータベース部３１０および光ノード装置に通知する（ステップＳ４１０）。

次に、図１４Ａ〜１４Ｃを用いて、本実施形態に係る光ネットワーク管理装置３０３による予備パスの設定結果について説明する。ここでは、図１４Ａに示すように、８個の光ノード装置２０１〜２０８がそれぞれ光ファイバ伝送路で接続された光通信システムを例として説明する。このとき、光ノード装置２０７と光ノード装置２０８間のリンクの波長スロットに、図１４Ｂに示した共有型プロテクション方式による４個の予備パス要求Ｂ３１１〜Ｂ３１４を割り当てる場合について説明する。

図１４Ｃに、４個の予備パスＢ３１１〜Ｂ３１４に対する予備パス割当領域および予備パスの割り当て結果を示す。波長スロット数の種別が３種類であるため、予備パス割当領域もそれに対応して３個設定される。このとき、本実施形態の光ネットワーク管理装置３０３は、予備パス割当領域に係る波長スロット数の整数倍と等しい波長スロット数を備えた予備パスをそれぞれ割り当てる。図１４Ｃに示した例では、所要の波長スロット数に合致する予備パス割当領域に新規の予備パスが割り当てられる。そのため、フラグメンテーションの発生を回避することができる。なお、予備パス割当領域を動的に変更する構成としてもよい。

上述したように、本実施形態の光ネットワーク管理装置３０３によれば、共有型プロテクションにおける予備パスを割り当てる波長スロットのフラグメンテーションの発生を抑制し、他の予備パスと共有される予備パスの個数を低減することができる。その結果、光ネットワークの信頼性の低下を招くことなく、光ネットワーク資源の使用効率を増大させることができる。

以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。

この出願は、２０１４年５月２８日に出願された日本出願特願２０１４−１０９６９９を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１００、３００、３０１、３０２、３０３ 光ネットワーク管理装置
１１０、３２１ 経路探索部
１２０、３２２ 波長スロット数決定部
１３０ 予備パス割当部
２０１〜２０８ 光ノード装置
３１０ データベース部
３１１ トラヒックＤＢ
３１２ 物理層トポロジーＤＢ
３１３ 波長パス管理ＤＢ
３１４ 予備パス設計管理ＤＢ
３１５ 未割当波長パス管理ＤＢ
３１６ 共有部割当メトリック管理ＤＢ
３１７ 共有部物理リンク管理ＤＢ
３１８ 共有部波長スロット領域管理ＤＢ
３２０ トラヒック収容設計部
３２３ 波長スロット・ファイバ割当決定部
３２４ トラヒック割当順序決定部
３２５ 予備パス共有時波長スロット割当決定部
３２６ 共有部割当メトリック計算部
３２７ 共有部物理リンク選択部
３２８ 共有部波長スロット領域決定部
３３０ パス割当制御部

Claims (16)

1. 複数のトラヒック要求を受け付け、前記トラヒック要求を収容する波長パスのうち、共有型プロテクションを構成する予備パスに対する最適経路を決定する経路探索手段と、
   前記予備パスの波長スロット数を、前記最適経路におけるリンク品質に基づいて、前記トラヒック要求ごとに決定する波長スロット数決定手段と、
   共有となる他の予備パスの個数が最小となるように、前記予備パスを波長スロットに割り当てる予備パス割当手段、とを有する
   光ネットワーク管理装置。
2. 請求項１に記載した光ネットワーク管理装置において、
   前記予備パス割当手段は、割当順序決定手段を備え、
   前記割当順序決定手段は、前記最適経路の属性に基づいて前記複数のトラヒック要求をそれぞれ収容する前記予備パスの順番を決定し、
   前記予備パス割当手段は、前記予備パスを前記順番に従ってそれぞれ割り当てる
   光ネットワーク管理装置。
3. 請求項１に記載した光ネットワーク管理装置において、
   前記予備パス割当手段は、予備パスメトリック算出手段を備え、
   前記予備パスメトリック算出手段は、対象となる波長スロットに割り当てられている予備パスの個数に基づいて予備パスメトリックを算出し、
   前記予備パス割当手段は、前記予備パスメトリックの値が最小となる波長スロットに、前記予備パスを割り当てる
   光ネットワーク管理装置。
4. 請求項３に記載した光ネットワーク管理装置において、
   前記予備パスメトリックは、対象となる波長スロットに割り当てられている予備パスの個数と、追加して予備パスを割り当てると発生する予備パス共有数の最大数からの差分の波長スロットの個数に係数を乗じた値、との和である
   光ネットワーク管理装置。
5. 請求項３または４に記載した光ネットワーク管理装置において、
   前記最適経路のうち共有経路メトリックが最小となる物理リンクを選択し、前記物理リンクを前記最適経路とする物理リンク選択手段をさらに備える
   光ネットワーク管理装置。
6. 請求項５に記載した光ネットワーク管理装置において、
   前記共有経路メトリックは、共有される予備パスの個数に係数を乗じた値を、経路メトリックから差し引いた値である
   光ネットワーク管理装置。
7. 請求項１または２に記載した光ネットワーク管理装置において、
   前記予備パスを割り当てる予備パス割当領域を、前記波長スロット数ごとに設定する予備パス割当領域設定手段をさらに備え、
   前記予備パス割当手段は、前記予備パス割当領域に、前記予備パス割当領域に係る前記波長スロット数の整数倍と等しい波長スロット数を備えた予備パスをそれぞれ割り当てる
   光ネットワーク管理装置。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載した光ネットワーク管理装置において、
   パス割当制御手段と、データベース手段をさらに備え、
   前記パス割当制御手段は、前記予備パス割当手段が前記予備パスを割り当てた結果である予備パス割当情報を光ノード装置に通知し、
   前記データベース手段は、前記予備パス割当情報を保存する
   光ネットワーク管理装置。
9. 請求項８に記載した光ネットワーク管理装置が備える前記パス割当制御手段から前記予備パス割当情報を受け付ける制御手段と、
   前記予備パス単位で複数の光伝送路を切替える大粒度切替手段と、
   前記光伝送路を介してクライアント信号を送受信する複数の光トランスポンダ装置、とを有し、
   前記制御手段は、前記予備パス割当情報に基づいて前記大粒度切替手段および前記光トランスポンダ装置を制御する
   光ノード装置。
10. 複数のトラヒック要求を受け付け、前記トラヒック要求を収容する波長パスのうち、共有型プロテクションを構成する予備パスに対する最適経路を決定し、
    前記予備パスの波長スロット数を、前記最適経路におけるリンク品質に基づいて、前記トラヒック要求ごとに決定し、
    共有となる他の予備パスの個数が最小となるように、前記予備パスを波長スロットに割り当てる
    光ネットワーク管理方法。
11. 請求項１０に記載した光ネットワーク管理方法において、
    前記最適経路の属性に基づいて前記複数のトラヒック要求をそれぞれ収容する前記予備パスの順番を決定し、
    前記予備パスを前記順番に従ってそれぞれ割り当てる
    光ネットワーク管理方法。
12. 請求項１０に記載した光ネットワーク管理方法において、
    対象となる波長スロットに割り当てられている予備パスの個数に基づいて予備パスメトリックを算出し、
    前記予備パスメトリックの値が最小となる波長スロットに、前記予備パスを割り当てる
    光ネットワーク管理方法。
13. 請求項１２に記載した光ネットワーク管理方法において、
    前記予備パスメトリックは、対象となる波長スロットに割り当てられている予備パスの個数と、追加して予備パスを割り当てると発生する予備パス共有数の最大数からの差分の波長スロットの個数に係数を乗じた値、との和である
    光ネットワーク管理方法。
14. 請求項１２または１３に記載した光ネットワーク管理方法において、
    前記最適経路のうち共有経路メトリックが最小となる物理リンクを選択し、前記物理リンクを前記最適経路とする
    光ネットワーク管理方法。
15. 請求項１４に記載した光ネットワーク管理方法において、
    前記共有経路メトリックは、共有される予備パスの個数に係数を乗じた値を、経路メトリックから差し引いた値である
    光ネットワーク管理方法。
16. 請求項１０または１１に記載した光ネットワーク管理方法において、
    前記予備パスを割り当てる予備パス割当領域を、前記波長スロット数ごとに設定し、
    前記予備パス割当領域に、前記予備パス割当領域に係る前記波長スロット数の整数倍と等しい波長スロット数を備えた予備パスをそれぞれ割り当てる
    光ネットワーク管理方法。

Images