トラフィック収容方法、回線設計装置、及び、通信システム
【課題】マルチレイヤネットワークにおいて、トラフィック需要量に基づいて光波長パス或いは論理パスの決定とトラフィック収容の決定を行う。
【解決手段】回線設計装置４０は、異なる通信ノード１００間に発生するトラフィック要求に対するトラフィックを収容させる。回線設計装置４０は、トラフィック要求に応じてパケットより大きな単位の光波長パスがトラフィック要求に応じて設定され、トラフィック要求に対応するトラフィックが、光波長パスに収容された場合に、未収容のトラフィック要求の一部或いは全ての中から、既に設定されている光波長パスに収容可能となるトラフィック要求を、予め定められる判定基準に従って検出する該当要求検出部と、未収用のトラフィック要求の一部或いは全てを、設定されている光波長パスへの収容が多くなるように収容する追加収容部と、を有する。
【解決手段】回線設計装置４０は、異なる通信ノード１００間に発生するトラフィック要求に対するトラフィックを収容させる。回線設計装置４０は、トラフィック要求に応じてパケットより大きな単位の光波長パスがトラフィック要求に応じて設定され、トラフィック要求に対応するトラフィックが、光波長パスに収容された場合に、未収容のトラフィック要求の一部或いは全ての中から、既に設定されている光波長パスに収容可能となるトラフィック要求を、予め定められる判定基準に従って検出する該当要求検出部と、未収用のトラフィック要求の一部或いは全てを、設定されている光波長パスへの収容が多くなるように収容する追加収容部と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トラフィック収容方法、回線設計装置、及び、通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
通信システムにおいて、ＩＰ（Internet Protocol）によるルーティング技術及び光多重伝送による大容量化技術が用いられている。それらの技術を組み合わせた通信システムとして、マルチレイヤネットワークであるIP over OXC (Optical Cross Connect) (WDM)ネットワークがある。
IP over OXC (WDM) ネットワークにおけるトラフィック収容設計については、その最適設計がNP困難な問題であることから、多数の研究が既になされ、様々な手法が提案されている（非特許文献１から３参照）。提案されている手法では、現実的な計算量で収容設計を行うためにヒューリスティックな手法が用いられている。
例えば、非特許文献２（Section IV参照）や非特許文献３で提案されている方法では、始めにトラフィック需要量が大きいものから、マルチレイヤネットワークに収容しようとする。このとき、既に設定されている光波長パス（文献中では"Virtual (Light path) Link")に収容できるのであれば収容し、収容できない場合は新たに光波長パスを設定する。これを繰り返すことでトラフィック収容設計を行うものである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Hui Zang, Jason P. Jue, Biswanath Mukherjee "A Review of Routing and Wavelength Assignment Approaches for Wavelength-Routed Optical WDM Networks," SPIE Optical Networks Magazine, vol. 1, no. 1, Jan. 2000.
【非特許文献２】Gangxiang Shen and Rodney S. Tucker "Energy-Minimized Design for IP Over WDM Networks," Journal of Optical Communications and Networking, Vol. 1, Issue 1, pp. 176-186 ,2009.
【非特許文献３】Keyao Zhu, Biswanath Mukherjee "Traffic grooming in an optical WDM mesh network," IEEE J. Sel. Areas Commun., vol. 20, no. 1, pp. 122-133, Jan. 2002.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、トラフィック収容設計を行う際には、トラフィック収容後のネットワークが使用する電力量についての考慮が必要である。そのため、トラフィックの収容の設計を行う際に、消費電力量の観点からも最適化を目指し、最適設計に近いトラフィック収容を実現する手法が必要とされる。これを実現するためには、ネットワーク内の光波長パスの収容効率がよく、使用する光トランスポンダ等の数が少ないことが望ましい。
しかしながら、従来のトラフィック収容設計法では、トラフィック容量を収容することを判定基準としていることから、より大きなトラフィック容量から順に収容することは可能であるが、実際に収容される収容効率を考慮したものではなかった。そのため、光波長パスには、収容されない空き領域が発生することから、収容効率が低下するという問題が生じる。この収容効率の低下により、通信設備の利用効率が低下することから、無駄な設備が必要となり消費電力が増加する。
本発明は、マルチレイヤネットワークにおいて、トラフィック収容効率を高めることができるトラフィック収容方法、回線設計装置、及び、通信システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）上述した課題を解決するために、本発明は、複数の通信ノードを備える通信システムにおけるトラフィック収容方法であり、交換されるデータの単位を定める基本データ単位より大きな交換データ単位を単位として、異なる通信ノード間に発生するトラフィック要求に対するトラフィックのトラフィック収容方法であって、前記基本データ単位より大きな交換データ単位が前記トラフィック要求に応じて設定され、前記トラフィック要求に対応するトラフィックが前記交換データ単位に収容された場合に、未収容のトラフィック要求の一部或いは全ての中から、既に設定されている前記交換データ単位に収容可能となる前記トラフィック要求を、予め定められる判定基準に従って検出する該当要求検出ステップと、前記未収用のトラフィック要求の一部或いは全てを、前記設定されている交換データ単位中への収容が多くなるように収容する追加収容ステップと、を有することを特徴とするトラフィック収容方法である。
【０００６】
（２）また、本発明は、上記発明において、前記該当要求検出ステップにおいて、前記トラフィック要求に対応して設定された前記交換データ単位の容量において、該交換データ単位と、他の交換データ単位とを組み合わせることにより、それぞれの空き容量を用いて収容可能となるトラフィック量が最も大きくなるトラフィック要求を、前記未収用のトラフィック要求の中から検出することを特徴とする。
【０００７】
（３）また、本発明は、上記発明において、前記該当要求検出ステップにおいて、前記トラフィック要求に対応して設定された前記交換データ単位の容量において、該交換データ単位と、他の交換データ単位とを組み合わせることにより、それぞれの空き容量を用いて収容可能となるトラフィック要求のトラフィック量を、既に収容されているトラフィック要求のトラフィック量に加算した値が、最も大きくなるトラフィック要求を、前記未収用のトラフィック要求の中から検出することを特徴とする。
【０００８】
（４）また、本発明は、上記発明において、前記該当要求検出ステップにおいて、前記トラフィック要求の内、前記要求トラフィック量の値が大きいものを先に判定する前記判定基準に従って、既に設定されている前記交換データ単位に収容可能となる前記トラフィック要求を検出することを特徴とする。
【０００９】
（５）また、本発明は、上記発明において、前記該当要求検出ステップにおいて、前記トラフィック要求の内、前記要求トラフィック量の値から、該値に対応し、該値を超えない最大の前記交換データ単位が収容可能なトラフィック量の値を減算した値が大きくなるものを先に判定する前記判定基準に従って、既に設定されている前記交換データ単位に収容可能となる前記トラフィック要求を検出することを特徴とする。
【００１０】
（６）また、本発明は、上記発明において、前記既に設定されている前記交換データ単位は、新たに設定された前記交換データ単位と、前記新たに設定された交換データ単位が設定される前に設定されている前記交換データ単位とを含むことを特徴とする。
【００１１】
（７）また、本発明は、複数の通信ノードを備える通信システムにおけるトラフィック収容方法であり、交換されるデータの単位を定める基本データ単位より大きな交換データ単位を単位として、異なる通信ノード間に発生するトラフィック要求に対するトラフィックを収容させる回線設計装置であって、前記トラフィック要求に応じて基本データ単位より大きな交換データ単位が前記トラフィック要求に応じて設定され、前記トラフィック要求に対応する前記トラフィック要求が、前記交換データ単位に収容された場合に、未収容のトラフィック要求の一部或いは全ての中から、既に設定されている前記交換データ単位に収容可能となる前記トラフィック要求を、予め定められる判定基準に従って検出する該当要求検出部と、前記未収用のトラフィック要求の一部或いは全てを、前記設定されている交換データ単位中への収容が多くなるように収容する追加収容部と、を備えることを特徴とする回線設計装置である。
【００１２】
（８）また、本発明は、交換されるデータの単位を定める交換データ単位の大きさに応じて分類される通信装置を含めて構成されるマルチレイヤネットワークを介して交換する通信システムであって、上記に記載の回線設計装置を備えることを特徴とする通信システムである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、回線設計装置は、複数の通信ノードを備える通信システムにおいて、交換されるデータの単位を定める基本データ単位より大きな交換データ単位を単位として、異なる通信ノード間に発生するトラフィック要求に対するトラフィックのトラフィック収容方法を設計する。また、回線設計装置は、基本データ単位より大きな交換データ単位がトラフィック要求に応じて設定され、トラフィック要求に対応するトラフィックが交換データ単位に収容された場合に、未収容のトラフィック要求の一部或いは全ての中から、既に設定されている交換データ単位に収容可能となるトラフィック要求を、予め定められる判定基準に従って検出する該当要求検出ステップと、未収用のトラフィック要求の一部或いは全てを、設定されている交換データ単位中への収容が多くなるように収容する追加収容ステップと、を実行する。
これにより、マルチレイヤネットワークにおいて、トラフィック収容効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態における通信システムの概略ブロック図である。
【図２】通信システムに収容すべきトラフィックの需要量を示す表である。
【図３】ネットワーク状態を示す図である。
【図４】図３のネットワークのトラフィック要求状態を示す図である。
【図５】ネットワーク状態を示す図である。
【図６】図５のネットワークのトラフィック要求状態を示す図である。
【図７】ネットワーク状態を示す図である。
【図８】図７のネットワークのトラフィック要求状態を示す図である。
【図９】ネットワーク状態を示す図である。
【図１０】図９のネットワークのトラフィック要求状態を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態における通信システムの概略ブロック図である。
【図１２】図１１のネットワーク状態を示す図である。
【図１３】ネットワーク状態を示す図である。
【図１４】ネットワーク状態を示す図である。
【図１５】ネットワーク状態を示す図である。
【図１６】ネットワーク状態を示す図である。
【図１７】光波長パスに対応して新たに収容可能となるパスの関係を示した図である。
【図１８】空き容量にトラフィクを割り付けて収容した場合のネットワーク状態を示す図である。
【図１９】図１９に示したネットワークのトラフィック要求状態を示す図である。
【図２０】本実施形態に示した効果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図を参照し、本発明の実施形態について説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の実施形態における通信システムの概略ブロック図である。
【００１６】
通信システム１は、複数のノード間を接続する光回線を用いて通信を行う。各ノードには、それぞれの通信装置が配置される。通信システム１は、その利用者の要求に応じたトラフィックを収容して通信するユーザ情報プレーン（Ｕ-Ｐｌａｎｅ）と、各通信装置を制御する制御情報を通信する制御プレーン（Ｃ−Ｐｌａｎｅ）とが設けられている。本実施形態の説明に用いる図では、後者の制御プレーンについては、簡略化するために図示しない。
通信システム１は、６つのノード１００ａから１００ｆ、及び、回線設計装置４０を備える。
ノード１００ａから１００ｆ（まとめて示すときは、ノード１００という。）は、互いに光波長パスを接続することにより、ノード間の通信を可能とする。例えば、ノード１００ａから１００ｆは、それぞれがＯＸＣ装置３０とルータ１０とを有し、ルータ１０のトラフィックをＯＸＣ装置３０が伝送する場合を例示することができる。ここでは、既にノード１００ｄ-１００ｆ間に、光波長パスの容量を１５０とする光波長パスが設定されており、トラフィックの使用容量が１００であり、その光波長パスの空き容量が５０であるとする。
【００１７】
ルータ１０は、ＩＰを用いてＩＰパケット化されたデータをルーティングさせるデータ交換スイッチング装置である。
ＯＸＣ装置３０は、収容するルータ１０からのデータ（ＩＰパケット）を、光波長パスを介して接続されるＯＸＣ装置３０と通信する。ＯＸＣ装置３０は、収容するルータ１０からのＩＰトラフィックを、伝送路として用いる光回線の光波長パスに割り当てる光通信路設定を行う。また、ＯＸＣ装置３０は、ルータ１０からのＩＰトラフィックを、光回線の光波長パスへの割り当てを制御することにより、交換装置として機能させることができる。その光波長パスは、制御プレーン（Ｃ−Ｐｌａｎｅ）により、回線設計装置４０からの指示に従って制御される。
【００１８】
回線設計装置４０は、複数のノード１００を備える通信システム１（マルチレイヤネットワーク）において、交換されるデータの単位を定めるＩＰパケット（基本データ単位）より大きな交換データ単位を単位として、異なる通信ノード１００間に発生するトラフィック要求に対するトラフィックを収容させるための回線設計を行う。
この回線設計装置４０は、通信システム１を構成するＯＸＣ装置３０の光波長パス設定を、要求されるトラフィック量に応じて算出する。回線設計装置４０は、制御プレーン（Ｃ−Ｐｌａｎｅ）を使って他の通信装置の設定を行う。
【００１９】
回線設計装置４０は、該当要求検出部４１、追加収容部４２、該当収容部４３、入力処理部４４、通信処理部４５、記憶部４６、及び、設定処理部４７を備える。
該当要求検出部４１は、トラフィック要求に応じてＩＰパケット（基本データ単位）より大きな光波長パス（交換データ単位）がトラフィック要求に応じて設定され、トラフィック要求に対応するトラフィックが、光波長パス（交換データ単位）に収容された場合に、未収容のトラフィック要求の一部或いは全ての中から、既に設定されている光波長パスに収容可能となるトラフィック要求を、予め定められる判定基準に従って検出する。
追加収容部４２は、未収用のトラフィック要求の一部或いは全てを、設定されている光波長パス（交換データ単位中）への収容が多くなるように収容する。
該当収容部４３は、検出したトラフィック要求について、ＯＸＣ装置３０の光波長パス（交換データ単位）を必要に応じて設定した上で収容する。
【００２０】
入力処理部４４は、ユーザの操作によって入力された情報を検出し、本装置の処理に必要とされる情報を記憶部４６に書き込む。
通信処理部４５は、通信回線を介して通信システム１に含まれる他のいずれかの装置に接続され、制御プレーン（Ｃ−Ｐｌａｎｅ）を介して、他の通信装置を制御する制御情報を通信する。
記憶部４６は、入力処理部４４によって検出された入力情報、通信システム１を構成するＯＸＣ装置３０の光波長パス設定に必要とされる処理の変数、閾値などを記憶する。
設定処理部４７は、導出した光波長パス設定に従って、設定が必要とされる各ＯＸＣ装置３０に対して設定を行い、マルチレイヤネットワークにおける光波長パスを確立する。また、設定処理部４７は、光波長パスに収容する論理パス設定を、設定された光波長パスに対応付けて導出する。また、設定処理部４７は、導出した論理パス設定に従って、マルチレイヤネットワークにおける論理パスを確立する。
【００２１】
トラフィック要求を収容するために光波長パスを開通させる場合、一般に光波長パスの１つの容量の整数倍の容量と、トラフィック要求量そのものには差があり、光波長パスの容量を全て埋めることはできずに、空きが発生してしまう。
この回線設計装置４０は、その空き容量をできる限り埋めるように、空き容量を少なくすることができるトラフィック要求から優先的に収容する。そして、空き容量を少なくするために、収容設計において、次に収容するトラフィック需要を決定する際には、そのトラフィック需要を収容するために最低限必要な光波長パスで、最大のトラフィック需要を収容できるようなトラフィック需要を優先する。
【００２２】
図２は、通信システムに収容すべきトラフィックの需要量を示す表である。
図２に示される表の列方向に示される項目において、項目「Ｎｏ．」は、２つのルータ１０間に発生するトラフィックを分類するための番号を示す。項目「始点」は、２つのノード１００の組合せのうち一方のノード１００を示す。そして、そのノード１００を「始点」という。項目「終点」は、２つのノード１００の組合せのうち他方のノード１００を示す。そして、そのノード１００を「終点ノード」という。項目「トラフィック量」は、始点ノードと終点ノードの２つのノード１００間に発生するトラフィック量（要求トラフィック量）を示す。項目「割り付けられた光波長パス容量」は、既に割り付けられた光波長パスの容量を示す。本実施形態では、１５０を単位量として示す。項目「空き容量」は、割り付けられた光波長パスにおける空き容量を示す。項目「収容済」は、光波長パスに割り付け済みであることを「○」印で示す。
項目「Ｎo.」によって示されるＮｏ．１からＮｏ．５が、通信システム１に対する要求トラフィック量であり、また、未収容な状態にあるトラフィックを示している。
なお、この表に示す情報は、回線設計装置４０における記憶部４６にトラフィック需要量テーブルとして記憶される。
また、トラフィック需要量テーブルには、既に割り付けられている光波長パス容量（Ｎｏ．０）についても同じテーブルに記憶される。
【００２３】
図３と４を参照し、トラフィック需要に対する割り付け方法を示す。
図３は、ネットワーク状態を示す図である。
図４は、図３のネットワークのトラフィック要求状態を示す図である。
ここで仮に、最大のトラフィック需要のトラフィックの割り付ける場合を示す。Ｎｏ．５のトラフィック需要(ノード１００ｄ−１００ｅ間：３４０)を収容するため、３本の光波長パス（光波長パス容量：４５０）をノード１００ｄ−１００ｅ間に設定し、トラフィック量３４０を収容したとする。この場合の空き容量は、１１０である。
このとき図３に示すような状態となり、最大のトラフィック需要を収容することができたが、他のトラフィック需要(Ｎｏ．１から４)の一部或いは全てを新たな光波長パスを設定すること無しに収容できない。
【００２４】
図５と６を参照し、トラフィック需要に対する他の割り付け方法を示す。
図５は、ネットワーク状態を示す図である。
図６は、図５のネットワークのトラフィック要求状態を示す図である。
ここで仮に、割り付け順序を、トラフィック需要量テーブルに登録されている順に割り付ける場合を示す。
トラフィック需要を登録順に、識別子（Ｎｏ．）の値に従って、最初のＮｏ．１のトラフィック需要(ノード１００ａ−１００ｂ間：２３０)を収容するため、２本の光波長パス（光波長パス容量：３００）をノード１００ａ−１００ｂ間に設定し、トラフィック量２３０を収容したとする。この場合の空き容量は、７０である。
このとき図５に示すような状態となるが、他のトラフィック需要(Ｎｏ．２から５)の一部或いは全てを新たな光波長パスを設定すること無しに収容できない。
【００２５】
図７と８を参照し、トラフィック需要に対する割り付け方法を示す。
図７は、ネットワーク状態を示す図である。
図８は、図７のネットワークのトラフィック要求状態を示す図である。
Ｎｏ．２のトラフィック需要（ノード１００ａ−１００ｄ間：１１０)を収容するため、１本の光波長パス（光波長パス容量：１５０）をノード１００ａ−１００ｄ間に設定し、トラフィック量１１０を収容したとする。このとき図７、図８に示すような状態となる。すなわち、Ｎｏ．２のトラフィックはトラフィク量１５０の光波長パスに割り付けられたことにより、収容できるトラフィック量として、空き容量４０の余裕が生じる。
なお、このＮｏ．２のトラフィック需要を先に検出する場合は、トラフィック要求の内、要求トラフィック量（或いは未収用トラフィック量）の値から、該値に対応し、該値を超えない最大の光波長パスが収容可能なトラフィック量の値を減算した値が大きくなる場合になる。
このとき図７に示すような状態となるが、他のトラフィック需要(Ｎｏ．１と、Ｎｏ．３から５)の一部を新たな光波長パスを設定すること無しに収容できるものがある。
なお、他のトラフィック需要の値により、その全てを新たな光波長パスを設定すること無しに収容させることも可能である。
【００２６】
図９と図１０を参照し、図７、８に示したトラフィック需要の割り付け状態に、さらにトラフィック需要に対する割り付け方法を示す。
図９は、ネットワーク状態を示す図である。
図１０は、図９のネットワークのトラフィック要求状態を示す図である。
Ｎｏ．３のトラフィック需要の一部(トラフィック量：４０)が、ノード１００ａ−１００ｄ間及びノード１００ｄ−１００ｆ間の光波長パスの、それぞれの空き容量に収容することが可能である。よって、Ｎｏ．２に示したトラフィック需要に対する光波長パスを設定した上で、そのトラフィック需要を収容する。さらに、Ｎｏ．３のトラフィック需要の一部も収容する。これにより図１０に示すネットワーク状態となる。すなわち、Ｎｏ．３のトラフィック量（１９０）は、Ｎｏ．３ａのトラフィック量（４０）と、Ｎｏ．３ｂのトラフィック量（１５０）とに分割される。Ｎｏ．３ａのトラフィックは、先に示したようにＮｏ．２のトラフィックを収容した光波長パスと既に確立されていた光波長パスとに、一緒に収容される。これにより、Ｎｏ．３ａのトラフィックは、収容済のトラフィックとなり、Ｎｏ．３ｂのトラフィックは、未収容のトラフィックとなる。
【００２７】
残りのトラフィック需要（Ｎｏ．１、３ｂ、４、５）を見ると、上記のように、新たな光波長パスを設けることなく、収容可能なトラフィックに該当するものはない。
新たに光波長パスを設けることなく収容可能なトラフィックがない場合には、残されたトラフィック需要量などでソートした上で、最も大きいトラフィック需要量のものを収容する方法や、ランダムに選択して収容する方法、既に一部が収容されたトラフィック需要を優先して収容する方法等がある。
【００２８】
（第２実施形態）
図１１から図１９を参照し、異なるトラフィック需要の形態について示す。
図１１は、本発明の実施形態における通信システムの概略ブロック図である。
【００２９】
通信システム１は、６つのノード１００ａから１００ｆ、及び、回線設計装置４０を備える。図１と同じ構成には、同じ符号を附す。
ここでは、既にノード１００ｄ-１００ｆ間に、光波長パスの容量を１５０とする光波長パスが設定されており、トラフィックの使用容量が９０であり、その光波長パスの空き容量が６０であるとする。
図１２は、図１１のネットワークのトラフィック要求状態を示す図である。
【００３０】
図１３から図１６は、それぞれネットワーク状態を示す図である。
図１７は、図１３から図１６のネットワーク状態を示す図である。
ここで仮に、Ｎｏ．２のトラフィック需要(ノード１００ａ−１００ｂ間：１１０)を収容するため、１本の光波長パス（光波長パス容量：１５０）をノード１００ａ−１００ｂ間に設定し、トラフィック量１１０を収容したとする。設けられた光波長パスには、空き容量４０が生じる。
このとき組み合わせた光波長パスは、図１３に示すような状態となり、他のトラフィック需要の一部（或いは全て）を、新たな光波長パスに収容することができる。
【００３１】
また、Ｎｏ．３のトラフィック需要(ノード１００ａ−１００ｆ間：１９０)を収容するため、２本の光波長パス（光波長パス容量：３００）をノード１００ａ−１００ｆ間に設定し、トラフィック量１９０を収容したとする。設けられた光波長パスには、空き容量９０が生じる。
このとき組み合わせた光波長パスは、図１４に示すような状態となり、他のトラフィック需要の一部（或いは全て）を新たな光波長パスに収容することができる。
【００３２】
また、Ｎｏ．４のトラフィック需要(ノード１００ｃ−１００ｆ間：１３０)を収容するため、１本の光波長パス（光波長パス容量：１５０）をノード１００ｃ−１００ｆ間に設定し、トラフィック量１３０を収容したとする。設けられた光波長パスには、空き容量２０が生じる。
このとき組み合わせた光波長パスは、図１５に示すような状態となり、他のトラフィック需要の一部（或いは全て）を新たな光波長パスに収容することができる。
【００３３】
また、Ｎｏ．５のトラフィック需要(ノード１００ｃ−１００ｄ間：４２０)を収容するため、３本の光波長パス（光波長パス容量：４５０）をノード１００ｃ−１００ｄ間に設定し、トラフィック量４２０を収容したとする。設けられた光波長パスには、空き容量３０が生じる。
このとき組み合わせた光波長パスは、図１６に示すような状態となり、他のトラフィック需要の一部（或いは全て）を新たな光波長パスに収容することができる。
【００３４】
図１７は、光波長パスに対応して新たに収容可能となるトラフィックの関係を示した図である。
項目「番号」は、識別子を示す。項目「当てはまるトラフィック需要」は、新たに設けた光波長パスによって収容可能となるトラフィック需要を示す。
項目「新たに収容可能となるトラフィック量」は、新たに設けた光波長パスの空き容量により、収容可能となるトラフィック量を示す。項目「対応する図」は、図１３から図１６との対応関係を示す。
例えば、番号Ｃによって示される場合は、Ｎｏ．３のトラフィック需要を収容することができ、その空き容量により、Ｎｏ．２に示すノード１０ａ−１０ｄ間のトラフィック需要１１０のうち、トラフィック量６０を収容することができることを示している。
この表に示されるように、番号Ｃの場合は、空き容量を有効に用いて、トラフィックを収容することができ、最も多い６０を収容することができる。
【００３５】
回線設計装置４０は、番号Ｃの条件を選択することにより、複数の前記トラフィック要求の中から、番号Ｃに示すＮｏ３のトラフィック要求に対応するノード１０ａ−１０ｆ間の光波長パスを設定し、ノード１０ａ−１０ｆ間の光波長パス（交換データ単位）と、他の光パスであるノード１０ｄ−１０ｆ間の光波長パスとを組み合わせることにより、それぞれの空き容量を用いて収容可能となるトラフィック量が最も大きくなるトラフィック要求として、未収用のトラフィック要求の中から検出する。
このように回線設計装置４０は、判定基準に応じて、既に設定されている交換データ単位に収容可能となるトラフィック要求を検出することが可能となる。
図１８及び図１９に、番号Ｃの条件に従って、光波長パスを設けた場合を示す。
図１８は、空き容量にトラフィクを割り付けて収容した場合のネットワーク状態を示す図である。
図１９は、図１８に示したネットワークのトラフィック要求状態を示す図である。
Ｎｏ．２のトラフィック需要は、Ｎｏ．２ａとＮｏ．２ｂとに分割され、Ｎｏ．３に示した光波長パスにＮｏ．２ｂのトラフィックを割り付けた状態を示している。
【００３６】
図２０は、本実施形態に示した消費電力を示す図である。
図２０の横軸は、ＳＤＨのＳＴＭ−１を収容した最大トラフィック量を示し、縦軸は、消費電力を示す。この図２０では、線形計画法を用いた理論的な最小値（IP-over-WDM[ILP]）に対して、本実施形態に示した方法（IP-over-WDM[Heuristic]）では、その理論値に近い値が得られることが示されている。
【００３７】
なお、回線設計装置４０は、上記に示した選択方法に代えて、次に示す方法を選択することもできる。
回線設計装置４０は、複数の前記トラフィック要求の中から、トラフィック要求に対応して設定された前記交換データ単位の容量において、該交換データ単位と、他の交換データ単位とを組み合わせることにより、それぞれの空き容量を用いて収容可能となるトラフィック要求のトラフィック量を、既に収容されているトラフィック要求のトラフィック量に加算した値が、最も大きくなるトラフィック要求を検出する。このように回線設計装置４０は、判定基準に応じて、既に設定されている前記交換データ単位に収容可能となる前記トラフィック要求を検出することが可能となる。
【００３８】
本発明の実施形態に示した回線設計装置４０は、通信システム１の光波長パスにおける空きを少なくすることができるトラフィック要求から優先的に収容する（手段）ことで、現実的な計算量でありながら消費電力量及びコストを削減又は光波長パスの収容効率を高め、その結果、ネットワーク全体での消費電力及びコストを下げる（効果）ことができる。
一般的にトラフィック需要を収容する場合、光波長パスｎ本分の収容量と一致することはまれであり、空きが生じている。そのため、その空きを少なくすることができるトラフィック需要を、空きを埋めるように収容することで収容効率を高めることができる。
本実施形態では、さらに、次に収容するトラフィック需要をいずれにするかを決定する際、そのトラフィック需要の収容によって生じる空きを埋める別のトラフィック需要が存在するかまでも判定条件とすることが可能とすることにより、更なる収容効率の拡大を狙うことができる。
なお、本実施形態に示す「光波長パスの収容効率」とは、マルチレイヤネットワーク上の設定された光波長パスの全収容可能容量に対して、実際にトラフィックが流れている量のことである。
【００３９】
本実施形態に示したマルチレイヤネットワークでは、トラフィック需要が、あるルータと他のルータ間でそのトラフィック（パケットやフレーム)を交換・授受するために、ＯＸＣ装置において設定される「交換データ単位」である光波長パス(或いは、光パス、光通信路、光波長という。)を用いる。ここでは、ルータ１０は、ＯＸＣ装置３０と接続される。OXC装置３０は、ルータ１０のトラフィックを光波長パスに直接収容する。そのため、ルータ１０は、ＯＸＣ装置３０と接続されている。
ただし、全てのルータ１０が上記のような接続状態であることを制限するものではない。
【００４０】
本実施形態によれば、このような接続状態を持つマルチレイヤネットワークにおいて、トラフィック需要量に基づいて光波長パス或いは論理パスの決定とトラフィック収容の決定を行うことによりトラフィック収容設計手法を提供できる。
また、本実施形態によれば、同ネットワークにおいて同じトラフィック要求に対し、低い消費電力量及び低いコストを実現する方法も与えるものである。
本実施形態に示したように、効率よくトラフィックを収容できることにより、過剰な装置を設ける必要がなく、同時に本形態のネットワークにおけるネットワーク全体の消費電力量及び低いコストの最適化を図ることが可能となる。
【００４１】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の変更等も含まれる。
本発明は、本実施形態の図１に示すようなマルチレイヤネットワークに適用できる。ただし、ここでは、通信ノード１００として、基本データ単位のパケット（又はフレーム）を使って通信するルータ１０、交換データ単位を使って通信するＯＸＣ装置３０を例示しているが、その限りではない。
なお、本実施形態において、本発明の交換データ単位は、光波長パス（光パス、光通信路、光波長）である。また、本発明の基本データ単位は、パケット或いはフレームのトラフィックである。
【００４２】
なお、上述の回線設計装置４０は、内部にコンピュータシステムを有している。そして、回線設計装置４０によって処理される各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータシステムが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでいうコンピュータシステムとは、ＣＰＵ及び各種メモリやＯＳ、周辺機器等のハードウェアを含むものである。
【００４３】
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組合せで実現できるものであっても良い。
【符号の説明】
【００４４】
１…通信システム、
１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅ、１００ｆ…ノード、
１０…ルータ、２０…ＴＤＭ−ＸＣ装置、３０…ＯＸＣ装置、４０・・・回線設計装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トラフィック収容方法、回線設計装置、及び、通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
通信システムにおいて、ＩＰ（Internet Protocol）によるルーティング技術及び光多重伝送による大容量化技術が用いられている。それらの技術を組み合わせた通信システムとして、マルチレイヤネットワークであるIP over OXC (Optical Cross Connect) (WDM)ネットワークがある。
IP over OXC (WDM) ネットワークにおけるトラフィック収容設計については、その最適設計がNP困難な問題であることから、多数の研究が既になされ、様々な手法が提案されている（非特許文献１から３参照）。提案されている手法では、現実的な計算量で収容設計を行うためにヒューリスティックな手法が用いられている。
例えば、非特許文献２（Section IV参照）や非特許文献３で提案されている方法では、始めにトラフィック需要量が大きいものから、マルチレイヤネットワークに収容しようとする。このとき、既に設定されている光波長パス（文献中では"Virtual (Light path) Link")に収容できるのであれば収容し、収容できない場合は新たに光波長パスを設定する。これを繰り返すことでトラフィック収容設計を行うものである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Hui Zang, Jason P. Jue, Biswanath Mukherjee "A Review of Routing and Wavelength Assignment Approaches for Wavelength-Routed Optical WDM Networks," SPIE Optical Networks Magazine, vol. 1, no. 1, Jan. 2000.
【非特許文献２】Gangxiang Shen and Rodney S. Tucker "Energy-Minimized Design for IP Over WDM Networks," Journal of Optical Communications and Networking, Vol. 1, Issue 1, pp. 176-186 ,2009.
【非特許文献３】Keyao Zhu, Biswanath Mukherjee "Traffic grooming in an optical WDM mesh network," IEEE J. Sel. Areas Commun., vol. 20, no. 1, pp. 122-133, Jan. 2002.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、トラフィック収容設計を行う際には、トラフィック収容後のネットワークが使用する電力量についての考慮が必要である。そのため、トラフィックの収容の設計を行う際に、消費電力量の観点からも最適化を目指し、最適設計に近いトラフィック収容を実現する手法が必要とされる。これを実現するためには、ネットワーク内の光波長パスの収容効率がよく、使用する光トランスポンダ等の数が少ないことが望ましい。
しかしながら、従来のトラフィック収容設計法では、トラフィック容量を収容することを判定基準としていることから、より大きなトラフィック容量から順に収容することは可能であるが、実際に収容される収容効率を考慮したものではなかった。そのため、光波長パスには、収容されない空き領域が発生することから、収容効率が低下するという問題が生じる。この収容効率の低下により、通信設備の利用効率が低下することから、無駄な設備が必要となり消費電力が増加する。
本発明は、マルチレイヤネットワークにおいて、トラフィック収容効率を高めることができるトラフィック収容方法、回線設計装置、及び、通信システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）上述した課題を解決するために、本発明は、複数の通信ノードを備える通信システムにおけるトラフィック収容方法であり、交換されるデータの単位を定める基本データ単位より大きな交換データ単位を単位として、異なる通信ノード間に発生するトラフィック要求に対するトラフィックのトラフィック収容方法であって、前記基本データ単位より大きな交換データ単位が前記トラフィック要求に応じて設定され、前記トラフィック要求に対応するトラフィックが前記交換データ単位に収容された場合に、未収容のトラフィック要求の一部或いは全ての中から、既に設定されている前記交換データ単位に収容可能となる前記トラフィック要求を、予め定められる判定基準に従って検出する該当要求検出ステップと、前記未収用のトラフィック要求の一部或いは全てを、前記設定されている交換データ単位中への収容が多くなるように収容する追加収容ステップと、を有することを特徴とするトラフィック収容方法である。
【０００６】
（２）また、本発明は、上記発明において、前記該当要求検出ステップにおいて、前記トラフィック要求に対応して設定された前記交換データ単位の容量において、該交換データ単位と、他の交換データ単位とを組み合わせることにより、それぞれの空き容量を用いて収容可能となるトラフィック量が最も大きくなるトラフィック要求を、前記未収用のトラフィック要求の中から検出することを特徴とする。
【０００７】
（３）また、本発明は、上記発明において、前記該当要求検出ステップにおいて、前記トラフィック要求に対応して設定された前記交換データ単位の容量において、該交換データ単位と、他の交換データ単位とを組み合わせることにより、それぞれの空き容量を用いて収容可能となるトラフィック要求のトラフィック量を、既に収容されているトラフィック要求のトラフィック量に加算した値が、最も大きくなるトラフィック要求を、前記未収用のトラフィック要求の中から検出することを特徴とする。
【０００８】
（４）また、本発明は、上記発明において、前記該当要求検出ステップにおいて、前記トラフィック要求の内、前記要求トラフィック量の値が大きいものを先に判定する前記判定基準に従って、既に設定されている前記交換データ単位に収容可能となる前記トラフィック要求を検出することを特徴とする。
【０００９】
（５）また、本発明は、上記発明において、前記該当要求検出ステップにおいて、前記トラフィック要求の内、前記要求トラフィック量の値から、該値に対応し、該値を超えない最大の前記交換データ単位が収容可能なトラフィック量の値を減算した値が大きくなるものを先に判定する前記判定基準に従って、既に設定されている前記交換データ単位に収容可能となる前記トラフィック要求を検出することを特徴とする。
【００１０】
（６）また、本発明は、上記発明において、前記既に設定されている前記交換データ単位は、新たに設定された前記交換データ単位と、前記新たに設定された交換データ単位が設定される前に設定されている前記交換データ単位とを含むことを特徴とする。
【００１１】
（７）また、本発明は、複数の通信ノードを備える通信システムにおけるトラフィック収容方法であり、交換されるデータの単位を定める基本データ単位より大きな交換データ単位を単位として、異なる通信ノード間に発生するトラフィック要求に対するトラフィックを収容させる回線設計装置であって、前記トラフィック要求に応じて基本データ単位より大きな交換データ単位が前記トラフィック要求に応じて設定され、前記トラフィック要求に対応する前記トラフィック要求が、前記交換データ単位に収容された場合に、未収容のトラフィック要求の一部或いは全ての中から、既に設定されている前記交換データ単位に収容可能となる前記トラフィック要求を、予め定められる判定基準に従って検出する該当要求検出部と、前記未収用のトラフィック要求の一部或いは全てを、前記設定されている交換データ単位中への収容が多くなるように収容する追加収容部と、を備えることを特徴とする回線設計装置である。
【００１２】
（８）また、本発明は、交換されるデータの単位を定める交換データ単位の大きさに応じて分類される通信装置を含めて構成されるマルチレイヤネットワークを介して交換する通信システムであって、上記に記載の回線設計装置を備えることを特徴とする通信システムである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、回線設計装置は、複数の通信ノードを備える通信システムにおいて、交換されるデータの単位を定める基本データ単位より大きな交換データ単位を単位として、異なる通信ノード間に発生するトラフィック要求に対するトラフィックのトラフィック収容方法を設計する。また、回線設計装置は、基本データ単位より大きな交換データ単位がトラフィック要求に応じて設定され、トラフィック要求に対応するトラフィックが交換データ単位に収容された場合に、未収容のトラフィック要求の一部或いは全ての中から、既に設定されている交換データ単位に収容可能となるトラフィック要求を、予め定められる判定基準に従って検出する該当要求検出ステップと、未収用のトラフィック要求の一部或いは全てを、設定されている交換データ単位中への収容が多くなるように収容する追加収容ステップと、を実行する。
これにより、マルチレイヤネットワークにおいて、トラフィック収容効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態における通信システムの概略ブロック図である。
【図２】通信システムに収容すべきトラフィックの需要量を示す表である。
【図３】ネットワーク状態を示す図である。
【図４】図３のネットワークのトラフィック要求状態を示す図である。
【図５】ネットワーク状態を示す図である。
【図６】図５のネットワークのトラフィック要求状態を示す図である。
【図７】ネットワーク状態を示す図である。
【図８】図７のネットワークのトラフィック要求状態を示す図である。
【図９】ネットワーク状態を示す図である。
【図１０】図９のネットワークのトラフィック要求状態を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態における通信システムの概略ブロック図である。
【図１２】図１１のネットワーク状態を示す図である。
【図１３】ネットワーク状態を示す図である。
【図１４】ネットワーク状態を示す図である。
【図１５】ネットワーク状態を示す図である。
【図１６】ネットワーク状態を示す図である。
【図１７】光波長パスに対応して新たに収容可能となるパスの関係を示した図である。
【図１８】空き容量にトラフィクを割り付けて収容した場合のネットワーク状態を示す図である。
【図１９】図１９に示したネットワークのトラフィック要求状態を示す図である。
【図２０】本実施形態に示した効果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図を参照し、本発明の実施形態について説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の実施形態における通信システムの概略ブロック図である。
【００１６】
通信システム１は、複数のノード間を接続する光回線を用いて通信を行う。各ノードには、それぞれの通信装置が配置される。通信システム１は、その利用者の要求に応じたトラフィックを収容して通信するユーザ情報プレーン（Ｕ-Ｐｌａｎｅ）と、各通信装置を制御する制御情報を通信する制御プレーン（Ｃ−Ｐｌａｎｅ）とが設けられている。本実施形態の説明に用いる図では、後者の制御プレーンについては、簡略化するために図示しない。
通信システム１は、６つのノード１００ａから１００ｆ、及び、回線設計装置４０を備える。
ノード１００ａから１００ｆ（まとめて示すときは、ノード１００という。）は、互いに光波長パスを接続することにより、ノード間の通信を可能とする。例えば、ノード１００ａから１００ｆは、それぞれがＯＸＣ装置３０とルータ１０とを有し、ルータ１０のトラフィックをＯＸＣ装置３０が伝送する場合を例示することができる。ここでは、既にノード１００ｄ-１００ｆ間に、光波長パスの容量を１５０とする光波長パスが設定されており、トラフィックの使用容量が１００であり、その光波長パスの空き容量が５０であるとする。
【００１７】
ルータ１０は、ＩＰを用いてＩＰパケット化されたデータをルーティングさせるデータ交換スイッチング装置である。
ＯＸＣ装置３０は、収容するルータ１０からのデータ（ＩＰパケット）を、光波長パスを介して接続されるＯＸＣ装置３０と通信する。ＯＸＣ装置３０は、収容するルータ１０からのＩＰトラフィックを、伝送路として用いる光回線の光波長パスに割り当てる光通信路設定を行う。また、ＯＸＣ装置３０は、ルータ１０からのＩＰトラフィックを、光回線の光波長パスへの割り当てを制御することにより、交換装置として機能させることができる。その光波長パスは、制御プレーン（Ｃ−Ｐｌａｎｅ）により、回線設計装置４０からの指示に従って制御される。
【００１８】
回線設計装置４０は、複数のノード１００を備える通信システム１（マルチレイヤネットワーク）において、交換されるデータの単位を定めるＩＰパケット（基本データ単位）より大きな交換データ単位を単位として、異なる通信ノード１００間に発生するトラフィック要求に対するトラフィックを収容させるための回線設計を行う。
この回線設計装置４０は、通信システム１を構成するＯＸＣ装置３０の光波長パス設定を、要求されるトラフィック量に応じて算出する。回線設計装置４０は、制御プレーン（Ｃ−Ｐｌａｎｅ）を使って他の通信装置の設定を行う。
【００１９】
回線設計装置４０は、該当要求検出部４１、追加収容部４２、該当収容部４３、入力処理部４４、通信処理部４５、記憶部４６、及び、設定処理部４７を備える。
該当要求検出部４１は、トラフィック要求に応じてＩＰパケット（基本データ単位）より大きな光波長パス（交換データ単位）がトラフィック要求に応じて設定され、トラフィック要求に対応するトラフィックが、光波長パス（交換データ単位）に収容された場合に、未収容のトラフィック要求の一部或いは全ての中から、既に設定されている光波長パスに収容可能となるトラフィック要求を、予め定められる判定基準に従って検出する。
追加収容部４２は、未収用のトラフィック要求の一部或いは全てを、設定されている光波長パス（交換データ単位中）への収容が多くなるように収容する。
該当収容部４３は、検出したトラフィック要求について、ＯＸＣ装置３０の光波長パス（交換データ単位）を必要に応じて設定した上で収容する。
【００２０】
入力処理部４４は、ユーザの操作によって入力された情報を検出し、本装置の処理に必要とされる情報を記憶部４６に書き込む。
通信処理部４５は、通信回線を介して通信システム１に含まれる他のいずれかの装置に接続され、制御プレーン（Ｃ−Ｐｌａｎｅ）を介して、他の通信装置を制御する制御情報を通信する。
記憶部４６は、入力処理部４４によって検出された入力情報、通信システム１を構成するＯＸＣ装置３０の光波長パス設定に必要とされる処理の変数、閾値などを記憶する。
設定処理部４７は、導出した光波長パス設定に従って、設定が必要とされる各ＯＸＣ装置３０に対して設定を行い、マルチレイヤネットワークにおける光波長パスを確立する。また、設定処理部４７は、光波長パスに収容する論理パス設定を、設定された光波長パスに対応付けて導出する。また、設定処理部４７は、導出した論理パス設定に従って、マルチレイヤネットワークにおける論理パスを確立する。
【００２１】
トラフィック要求を収容するために光波長パスを開通させる場合、一般に光波長パスの１つの容量の整数倍の容量と、トラフィック要求量そのものには差があり、光波長パスの容量を全て埋めることはできずに、空きが発生してしまう。
この回線設計装置４０は、その空き容量をできる限り埋めるように、空き容量を少なくすることができるトラフィック要求から優先的に収容する。そして、空き容量を少なくするために、収容設計において、次に収容するトラフィック需要を決定する際には、そのトラフィック需要を収容するために最低限必要な光波長パスで、最大のトラフィック需要を収容できるようなトラフィック需要を優先する。
【００２２】
図２は、通信システムに収容すべきトラフィックの需要量を示す表である。
図２に示される表の列方向に示される項目において、項目「Ｎｏ．」は、２つのルータ１０間に発生するトラフィックを分類するための番号を示す。項目「始点」は、２つのノード１００の組合せのうち一方のノード１００を示す。そして、そのノード１００を「始点」という。項目「終点」は、２つのノード１００の組合せのうち他方のノード１００を示す。そして、そのノード１００を「終点ノード」という。項目「トラフィック量」は、始点ノードと終点ノードの２つのノード１００間に発生するトラフィック量（要求トラフィック量）を示す。項目「割り付けられた光波長パス容量」は、既に割り付けられた光波長パスの容量を示す。本実施形態では、１５０を単位量として示す。項目「空き容量」は、割り付けられた光波長パスにおける空き容量を示す。項目「収容済」は、光波長パスに割り付け済みであることを「○」印で示す。
項目「Ｎo.」によって示されるＮｏ．１からＮｏ．５が、通信システム１に対する要求トラフィック量であり、また、未収容な状態にあるトラフィックを示している。
なお、この表に示す情報は、回線設計装置４０における記憶部４６にトラフィック需要量テーブルとして記憶される。
また、トラフィック需要量テーブルには、既に割り付けられている光波長パス容量（Ｎｏ．０）についても同じテーブルに記憶される。
【００２３】
図３と４を参照し、トラフィック需要に対する割り付け方法を示す。
図３は、ネットワーク状態を示す図である。
図４は、図３のネットワークのトラフィック要求状態を示す図である。
ここで仮に、最大のトラフィック需要のトラフィックの割り付ける場合を示す。Ｎｏ．５のトラフィック需要(ノード１００ｄ−１００ｅ間：３４０)を収容するため、３本の光波長パス（光波長パス容量：４５０）をノード１００ｄ−１００ｅ間に設定し、トラフィック量３４０を収容したとする。この場合の空き容量は、１１０である。
このとき図３に示すような状態となり、最大のトラフィック需要を収容することができたが、他のトラフィック需要(Ｎｏ．１から４)の一部或いは全てを新たな光波長パスを設定すること無しに収容できない。
【００２４】
図５と６を参照し、トラフィック需要に対する他の割り付け方法を示す。
図５は、ネットワーク状態を示す図である。
図６は、図５のネットワークのトラフィック要求状態を示す図である。
ここで仮に、割り付け順序を、トラフィック需要量テーブルに登録されている順に割り付ける場合を示す。
トラフィック需要を登録順に、識別子（Ｎｏ．）の値に従って、最初のＮｏ．１のトラフィック需要(ノード１００ａ−１００ｂ間：２３０)を収容するため、２本の光波長パス（光波長パス容量：３００）をノード１００ａ−１００ｂ間に設定し、トラフィック量２３０を収容したとする。この場合の空き容量は、７０である。
このとき図５に示すような状態となるが、他のトラフィック需要(Ｎｏ．２から５)の一部或いは全てを新たな光波長パスを設定すること無しに収容できない。
【００２５】
図７と８を参照し、トラフィック需要に対する割り付け方法を示す。
図７は、ネットワーク状態を示す図である。
図８は、図７のネットワークのトラフィック要求状態を示す図である。
Ｎｏ．２のトラフィック需要（ノード１００ａ−１００ｄ間：１１０)を収容するため、１本の光波長パス（光波長パス容量：１５０）をノード１００ａ−１００ｄ間に設定し、トラフィック量１１０を収容したとする。このとき図７、図８に示すような状態となる。すなわち、Ｎｏ．２のトラフィックはトラフィク量１５０の光波長パスに割り付けられたことにより、収容できるトラフィック量として、空き容量４０の余裕が生じる。
なお、このＮｏ．２のトラフィック需要を先に検出する場合は、トラフィック要求の内、要求トラフィック量（或いは未収用トラフィック量）の値から、該値に対応し、該値を超えない最大の光波長パスが収容可能なトラフィック量の値を減算した値が大きくなる場合になる。
このとき図７に示すような状態となるが、他のトラフィック需要(Ｎｏ．１と、Ｎｏ．３から５)の一部を新たな光波長パスを設定すること無しに収容できるものがある。
なお、他のトラフィック需要の値により、その全てを新たな光波長パスを設定すること無しに収容させることも可能である。
【００２６】
図９と図１０を参照し、図７、８に示したトラフィック需要の割り付け状態に、さらにトラフィック需要に対する割り付け方法を示す。
図９は、ネットワーク状態を示す図である。
図１０は、図９のネットワークのトラフィック要求状態を示す図である。
Ｎｏ．３のトラフィック需要の一部(トラフィック量：４０)が、ノード１００ａ−１００ｄ間及びノード１００ｄ−１００ｆ間の光波長パスの、それぞれの空き容量に収容することが可能である。よって、Ｎｏ．２に示したトラフィック需要に対する光波長パスを設定した上で、そのトラフィック需要を収容する。さらに、Ｎｏ．３のトラフィック需要の一部も収容する。これにより図１０に示すネットワーク状態となる。すなわち、Ｎｏ．３のトラフィック量（１９０）は、Ｎｏ．３ａのトラフィック量（４０）と、Ｎｏ．３ｂのトラフィック量（１５０）とに分割される。Ｎｏ．３ａのトラフィックは、先に示したようにＮｏ．２のトラフィックを収容した光波長パスと既に確立されていた光波長パスとに、一緒に収容される。これにより、Ｎｏ．３ａのトラフィックは、収容済のトラフィックとなり、Ｎｏ．３ｂのトラフィックは、未収容のトラフィックとなる。
【００２７】
残りのトラフィック需要（Ｎｏ．１、３ｂ、４、５）を見ると、上記のように、新たな光波長パスを設けることなく、収容可能なトラフィックに該当するものはない。
新たに光波長パスを設けることなく収容可能なトラフィックがない場合には、残されたトラフィック需要量などでソートした上で、最も大きいトラフィック需要量のものを収容する方法や、ランダムに選択して収容する方法、既に一部が収容されたトラフィック需要を優先して収容する方法等がある。
【００２８】
（第２実施形態）
図１１から図１９を参照し、異なるトラフィック需要の形態について示す。
図１１は、本発明の実施形態における通信システムの概略ブロック図である。
【００２９】
通信システム１は、６つのノード１００ａから１００ｆ、及び、回線設計装置４０を備える。図１と同じ構成には、同じ符号を附す。
ここでは、既にノード１００ｄ-１００ｆ間に、光波長パスの容量を１５０とする光波長パスが設定されており、トラフィックの使用容量が９０であり、その光波長パスの空き容量が６０であるとする。
図１２は、図１１のネットワークのトラフィック要求状態を示す図である。
【００３０】
図１３から図１６は、それぞれネットワーク状態を示す図である。
図１７は、図１３から図１６のネットワーク状態を示す図である。
ここで仮に、Ｎｏ．２のトラフィック需要(ノード１００ａ−１００ｂ間：１１０)を収容するため、１本の光波長パス（光波長パス容量：１５０）をノード１００ａ−１００ｂ間に設定し、トラフィック量１１０を収容したとする。設けられた光波長パスには、空き容量４０が生じる。
このとき組み合わせた光波長パスは、図１３に示すような状態となり、他のトラフィック需要の一部（或いは全て）を、新たな光波長パスに収容することができる。
【００３１】
また、Ｎｏ．３のトラフィック需要(ノード１００ａ−１００ｆ間：１９０)を収容するため、２本の光波長パス（光波長パス容量：３００）をノード１００ａ−１００ｆ間に設定し、トラフィック量１９０を収容したとする。設けられた光波長パスには、空き容量９０が生じる。
このとき組み合わせた光波長パスは、図１４に示すような状態となり、他のトラフィック需要の一部（或いは全て）を新たな光波長パスに収容することができる。
【００３２】
また、Ｎｏ．４のトラフィック需要(ノード１００ｃ−１００ｆ間：１３０)を収容するため、１本の光波長パス（光波長パス容量：１５０）をノード１００ｃ−１００ｆ間に設定し、トラフィック量１３０を収容したとする。設けられた光波長パスには、空き容量２０が生じる。
このとき組み合わせた光波長パスは、図１５に示すような状態となり、他のトラフィック需要の一部（或いは全て）を新たな光波長パスに収容することができる。
【００３３】
また、Ｎｏ．５のトラフィック需要(ノード１００ｃ−１００ｄ間：４２０)を収容するため、３本の光波長パス（光波長パス容量：４５０）をノード１００ｃ−１００ｄ間に設定し、トラフィック量４２０を収容したとする。設けられた光波長パスには、空き容量３０が生じる。
このとき組み合わせた光波長パスは、図１６に示すような状態となり、他のトラフィック需要の一部（或いは全て）を新たな光波長パスに収容することができる。
【００３４】
図１７は、光波長パスに対応して新たに収容可能となるトラフィックの関係を示した図である。
項目「番号」は、識別子を示す。項目「当てはまるトラフィック需要」は、新たに設けた光波長パスによって収容可能となるトラフィック需要を示す。
項目「新たに収容可能となるトラフィック量」は、新たに設けた光波長パスの空き容量により、収容可能となるトラフィック量を示す。項目「対応する図」は、図１３から図１６との対応関係を示す。
例えば、番号Ｃによって示される場合は、Ｎｏ．３のトラフィック需要を収容することができ、その空き容量により、Ｎｏ．２に示すノード１０ａ−１０ｄ間のトラフィック需要１１０のうち、トラフィック量６０を収容することができることを示している。
この表に示されるように、番号Ｃの場合は、空き容量を有効に用いて、トラフィックを収容することができ、最も多い６０を収容することができる。
【００３５】
回線設計装置４０は、番号Ｃの条件を選択することにより、複数の前記トラフィック要求の中から、番号Ｃに示すＮｏ３のトラフィック要求に対応するノード１０ａ−１０ｆ間の光波長パスを設定し、ノード１０ａ−１０ｆ間の光波長パス（交換データ単位）と、他の光パスであるノード１０ｄ−１０ｆ間の光波長パスとを組み合わせることにより、それぞれの空き容量を用いて収容可能となるトラフィック量が最も大きくなるトラフィック要求として、未収用のトラフィック要求の中から検出する。
このように回線設計装置４０は、判定基準に応じて、既に設定されている交換データ単位に収容可能となるトラフィック要求を検出することが可能となる。
図１８及び図１９に、番号Ｃの条件に従って、光波長パスを設けた場合を示す。
図１８は、空き容量にトラフィクを割り付けて収容した場合のネットワーク状態を示す図である。
図１９は、図１８に示したネットワークのトラフィック要求状態を示す図である。
Ｎｏ．２のトラフィック需要は、Ｎｏ．２ａとＮｏ．２ｂとに分割され、Ｎｏ．３に示した光波長パスにＮｏ．２ｂのトラフィックを割り付けた状態を示している。
【００３６】
図２０は、本実施形態に示した消費電力を示す図である。
図２０の横軸は、ＳＤＨのＳＴＭ−１を収容した最大トラフィック量を示し、縦軸は、消費電力を示す。この図２０では、線形計画法を用いた理論的な最小値（IP-over-WDM[ILP]）に対して、本実施形態に示した方法（IP-over-WDM[Heuristic]）では、その理論値に近い値が得られることが示されている。
【００３７】
なお、回線設計装置４０は、上記に示した選択方法に代えて、次に示す方法を選択することもできる。
回線設計装置４０は、複数の前記トラフィック要求の中から、トラフィック要求に対応して設定された前記交換データ単位の容量において、該交換データ単位と、他の交換データ単位とを組み合わせることにより、それぞれの空き容量を用いて収容可能となるトラフィック要求のトラフィック量を、既に収容されているトラフィック要求のトラフィック量に加算した値が、最も大きくなるトラフィック要求を検出する。このように回線設計装置４０は、判定基準に応じて、既に設定されている前記交換データ単位に収容可能となる前記トラフィック要求を検出することが可能となる。
【００３８】
本発明の実施形態に示した回線設計装置４０は、通信システム１の光波長パスにおける空きを少なくすることができるトラフィック要求から優先的に収容する（手段）ことで、現実的な計算量でありながら消費電力量及びコストを削減又は光波長パスの収容効率を高め、その結果、ネットワーク全体での消費電力及びコストを下げる（効果）ことができる。
一般的にトラフィック需要を収容する場合、光波長パスｎ本分の収容量と一致することはまれであり、空きが生じている。そのため、その空きを少なくすることができるトラフィック需要を、空きを埋めるように収容することで収容効率を高めることができる。
本実施形態では、さらに、次に収容するトラフィック需要をいずれにするかを決定する際、そのトラフィック需要の収容によって生じる空きを埋める別のトラフィック需要が存在するかまでも判定条件とすることが可能とすることにより、更なる収容効率の拡大を狙うことができる。
なお、本実施形態に示す「光波長パスの収容効率」とは、マルチレイヤネットワーク上の設定された光波長パスの全収容可能容量に対して、実際にトラフィックが流れている量のことである。
【００３９】
本実施形態に示したマルチレイヤネットワークでは、トラフィック需要が、あるルータと他のルータ間でそのトラフィック（パケットやフレーム)を交換・授受するために、ＯＸＣ装置において設定される「交換データ単位」である光波長パス(或いは、光パス、光通信路、光波長という。)を用いる。ここでは、ルータ１０は、ＯＸＣ装置３０と接続される。OXC装置３０は、ルータ１０のトラフィックを光波長パスに直接収容する。そのため、ルータ１０は、ＯＸＣ装置３０と接続されている。
ただし、全てのルータ１０が上記のような接続状態であることを制限するものではない。
【００４０】
本実施形態によれば、このような接続状態を持つマルチレイヤネットワークにおいて、トラフィック需要量に基づいて光波長パス或いは論理パスの決定とトラフィック収容の決定を行うことによりトラフィック収容設計手法を提供できる。
また、本実施形態によれば、同ネットワークにおいて同じトラフィック要求に対し、低い消費電力量及び低いコストを実現する方法も与えるものである。
本実施形態に示したように、効率よくトラフィックを収容できることにより、過剰な装置を設ける必要がなく、同時に本形態のネットワークにおけるネットワーク全体の消費電力量及び低いコストの最適化を図ることが可能となる。
【００４１】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の変更等も含まれる。
本発明は、本実施形態の図１に示すようなマルチレイヤネットワークに適用できる。ただし、ここでは、通信ノード１００として、基本データ単位のパケット（又はフレーム）を使って通信するルータ１０、交換データ単位を使って通信するＯＸＣ装置３０を例示しているが、その限りではない。
なお、本実施形態において、本発明の交換データ単位は、光波長パス（光パス、光通信路、光波長）である。また、本発明の基本データ単位は、パケット或いはフレームのトラフィックである。
【００４２】
なお、上述の回線設計装置４０は、内部にコンピュータシステムを有している。そして、回線設計装置４０によって処理される各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータシステムが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでいうコンピュータシステムとは、ＣＰＵ及び各種メモリやＯＳ、周辺機器等のハードウェアを含むものである。
【００４３】
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組合せで実現できるものであっても良い。
【符号の説明】
【００４４】
１…通信システム、
１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅ、１００ｆ…ノード、
１０…ルータ、２０…ＴＤＭ−ＸＣ装置、３０…ＯＸＣ装置、４０・・・回線設計装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の通信ノードを備える通信システムにおけるトラフィック収容方法であり、交換されるデータの単位を定める基本データ単位より大きな交換データ単位を単位として、異なる通信ノード間に発生するトラフィック要求に対するトラフィックのトラフィック収容方法であって、
前記基本データ単位より大きな交換データ単位が前記トラフィック要求に応じて設定され、前記トラフィック要求に対応するトラフィックが前記交換データ単位に収容された場合に、未収容のトラフィック要求の一部或いは全ての中から、既に設定されている前記交換データ単位に収容可能となる前記トラフィック要求を、予め定められる判定基準に従って検出する該当要求検出ステップと、
前記未収用のトラフィック要求の一部或いは全てを、前記設定されている交換データ単位中への収容が多くなるように収容する追加収容ステップと、
を有することを特徴とするトラフィック収容方法。
【請求項２】
前記該当要求検出ステップにおいて、
前記トラフィック要求に対応して設定された前記交換データ単位の容量において、該交換データ単位と、他の交換データ単位とを組み合わせることにより、それぞれの空き容量を用いて収容可能となるトラフィック量が最も大きくなるトラフィック要求を、前記未収用のトラフィック要求の中から検出する
ことを特徴とする請求項１に記載のトラフィック収容方法。
【請求項３】
前記該当要求検出ステップにおいて、
前記トラフィック要求に対応して設定された前記交換データ単位の容量において、
該交換データ単位と、他の交換データ単位とを組み合わせることにより、それぞれの空き容量を用いて収容可能となるトラフィック要求のトラフィック量を、既に収容されているトラフィック要求のトラフィック量に加算した値が、最も大きくなるトラフィック要求を、前記未収用のトラフィック要求の中から検出する
ことを特徴とする請求項１に記載のトラフィック収容方法。
【請求項４】
前記該当要求検出ステップにおいて、
前記トラフィック要求の内、前記要求トラフィック量の値が大きいものを先に判定する前記判定基準に従って、既に設定されている前記交換データ単位に収容可能となる前記トラフィック要求を検出する
ことを特徴とする請求項１に記載のトラフィック収容方法。
【請求項５】
前記該当要求検出ステップにおいて、
前記トラフィック要求の内、前記要求トラフィック量の値から、該値に対応し、該値を超えない最大の前記交換データ単位が収容可能なトラフィック量の値を減算した値が大きくなるものを先に判定する前記判定基準に従って、既に設定されている前記交換データ単位に収容可能となる前記トラフィック要求を検出する
ことを特徴とする請求項１に記載のトラフィック収容方法。
【請求項６】
前記既に設定されている前記交換データ単位は、
新たに設定された前記交換データ単位と、前記新たに設定された交換データ単位が設定される前に設定されている前記交換データ単位とを含む
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のトラフィック収容方法。
【請求項７】
複数の通信ノードを備える通信システムにおけるトラフィック収容方法であり、交換されるデータの単位を定める基本データ単位より大きな交換データ単位を単位として、異なる通信ノード間に発生するトラフィック要求に対するトラフィックを収容させる回線設計装置であって、
前記トラフィック要求に応じて基本データ単位より大きな交換データ単位が前記トラフィック要求に応じて設定され、前記トラフィック要求に対応する前記トラフィック要求が、前記交換データ単位に収容された場合に、未収容のトラフィック要求の一部或いは全ての中から、既に設定されている前記交換データ単位に収容可能となる前記トラフィック要求を、予め定められる判定基準に従って検出する該当要求検出部と、
前記未収用のトラフィック要求の一部或いは全てを、前記設定されている交換データ単位中への収容が多くなるように収容する追加収容部と、
を備えることを特徴とする回線設計装置。
【請求項８】
交換されるデータの単位を定める交換データ単位の大きさに応じて分類される通信装置を含めて構成されるマルチレイヤネットワークを介して交換する通信システムであって、
請求項７に記載の回線設計装置を備えることを特徴とする通信システム。
【請求項１】
複数の通信ノードを備える通信システムにおけるトラフィック収容方法であり、交換されるデータの単位を定める基本データ単位より大きな交換データ単位を単位として、異なる通信ノード間に発生するトラフィック要求に対するトラフィックのトラフィック収容方法であって、
前記基本データ単位より大きな交換データ単位が前記トラフィック要求に応じて設定され、前記トラフィック要求に対応するトラフィックが前記交換データ単位に収容された場合に、未収容のトラフィック要求の一部或いは全ての中から、既に設定されている前記交換データ単位に収容可能となる前記トラフィック要求を、予め定められる判定基準に従って検出する該当要求検出ステップと、
前記未収用のトラフィック要求の一部或いは全てを、前記設定されている交換データ単位中への収容が多くなるように収容する追加収容ステップと、
を有することを特徴とするトラフィック収容方法。
【請求項２】
前記該当要求検出ステップにおいて、
前記トラフィック要求に対応して設定された前記交換データ単位の容量において、該交換データ単位と、他の交換データ単位とを組み合わせることにより、それぞれの空き容量を用いて収容可能となるトラフィック量が最も大きくなるトラフィック要求を、前記未収用のトラフィック要求の中から検出する
ことを特徴とする請求項１に記載のトラフィック収容方法。
【請求項３】
前記該当要求検出ステップにおいて、
前記トラフィック要求に対応して設定された前記交換データ単位の容量において、
該交換データ単位と、他の交換データ単位とを組み合わせることにより、それぞれの空き容量を用いて収容可能となるトラフィック要求のトラフィック量を、既に収容されているトラフィック要求のトラフィック量に加算した値が、最も大きくなるトラフィック要求を、前記未収用のトラフィック要求の中から検出する
ことを特徴とする請求項１に記載のトラフィック収容方法。
【請求項４】
前記該当要求検出ステップにおいて、
前記トラフィック要求の内、前記要求トラフィック量の値が大きいものを先に判定する前記判定基準に従って、既に設定されている前記交換データ単位に収容可能となる前記トラフィック要求を検出する
ことを特徴とする請求項１に記載のトラフィック収容方法。
【請求項５】
前記該当要求検出ステップにおいて、
前記トラフィック要求の内、前記要求トラフィック量の値から、該値に対応し、該値を超えない最大の前記交換データ単位が収容可能なトラフィック量の値を減算した値が大きくなるものを先に判定する前記判定基準に従って、既に設定されている前記交換データ単位に収容可能となる前記トラフィック要求を検出する
ことを特徴とする請求項１に記載のトラフィック収容方法。
【請求項６】
前記既に設定されている前記交換データ単位は、
新たに設定された前記交換データ単位と、前記新たに設定された交換データ単位が設定される前に設定されている前記交換データ単位とを含む
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のトラフィック収容方法。
【請求項７】
複数の通信ノードを備える通信システムにおけるトラフィック収容方法であり、交換されるデータの単位を定める基本データ単位より大きな交換データ単位を単位として、異なる通信ノード間に発生するトラフィック要求に対するトラフィックを収容させる回線設計装置であって、
前記トラフィック要求に応じて基本データ単位より大きな交換データ単位が前記トラフィック要求に応じて設定され、前記トラフィック要求に対応する前記トラフィック要求が、前記交換データ単位に収容された場合に、未収容のトラフィック要求の一部或いは全ての中から、既に設定されている前記交換データ単位に収容可能となる前記トラフィック要求を、予め定められる判定基準に従って検出する該当要求検出部と、
前記未収用のトラフィック要求の一部或いは全てを、前記設定されている交換データ単位中への収容が多くなるように収容する追加収容部と、
を備えることを特徴とする回線設計装置。
【請求項８】
交換されるデータの単位を定める交換データ単位の大きさに応じて分類される通信装置を含めて構成されるマルチレイヤネットワークを介して交換する通信システムであって、
請求項７に記載の回線設計装置を備えることを特徴とする通信システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１２−１０１１０（Ｐ２０１２−１０１１０Ａ）
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４４３０５（Ｐ２０１０−１４４３０５）
【出願日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
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