説明

光伝送システム

【課題】LAN側のトラフィック量(リンクアグリゲーション数)と連携させてWDM装置のインタフェース数を適応的に制御することで無駄な消費電力を抑える光伝送システムを提供する。
【解決手段】本発明による光伝送システムは、クライアント信号のL2リンクを設定する手段、およびWDM装置との連携を行う手段を有するクライアント装置と、前記クライアント装置のL2リンク数の削減および増加と連携して、WDM信号の削減および増加を設定する手段を有するWDM装置とを備えている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光通信分野において、光送受信装置のトラフィック量の適応制御、および省電力化に寄与する光伝送システムに関する。
【背景技術】
【0002】
現状の光ネットワークでは、トラフィック量に関わらずインタフェースは常時フル稼働で運用されている。そのため、トラフィック量が少ないインタフェースでは、電力が無駄に消費されるという問題がある。この問題を解決する試みとして、非特許文献1では、リンクアグリゲーション技術(参考文献:非特許文献2)の拡張によりトラフィック量に応じて必要なリンク数だけをアップさせ、その他のリンクをスリープ状態にすることで消費電力を削減する手法が検討されている。また、非特許文献3では、動的に帯域幅を変更する際にWDM信号数を調整する技術が規格化されているが、LAN側とWAN側の連携は考慮されていない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0003】
【非特許文献1】河野ほか、“動的な物理リンク数制御によるスイッチ省電力化手法の提案”信学技報 IN2007-216(2008-03)
【非特許文献2】IEEE802.3ad, “LAN/MAN CSMA/CD Access Method,” IEEE Standard 802.3
【非特許文献3】ITU-T Recommendation G.7042/Y.1305 (2001), Link capacity adjustment scheme (LCAS) for virtual concatenated signals.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、非特許文献1は、リンクアグリゲーション技術の拡張であり、適用領域としては、ネットワークのエッジ(例えば学内ネットワークなど)を想定しているため、コア・メトロのWDM(Wavelength Division Multiplexing)ネットワークへの適用は考慮されていない。このように、従来技術では、LAN(Local Area Network)側に限定された消費電力削減手法しか検討されていない。そのため、LAN側のリンクアグリゲーション数が減少してもWDM信号数は減少しない、といったLAN側とWAN側の連携が考慮されていない点がこれまでの課題であった。
【0005】
そこで本発明は、LAN側のトラフィック量(リンクアグリゲーション数)と連携させてWDM装置のインタフェース数を適応的に制御することで無駄な消費電力を抑える光伝送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】
【0006】
上記目的を実現するため本発明による光伝送システムは、クライアント信号のL2(Layer2)リンクを設定する手段、およびWDM装置との連携を行う手段を有するクライアント装置と、前記クライアント装置のL2リンク数の削減および増加と連携して、WDM信号の削減および増加を設定する手段を有するWDM装置とを備えている。
【0007】
また、前記クライアント装置は、LAN側のトラフィック量を監視する監視手段をさらに有し、前記クライアント装置の設定手段は、前記トラフィック量が増加した場合にL2リンク数を増加させ、前記トラフィック量が減少した場合にL2リンク数を減少させる手段であることも好ましい。
【0008】
また、前記WDM装置の設定手段は、L2リンク数が増加したとき、リンクアグリケーションのリンク収容に用いられているWDM信号の残りの帯域が、増加するL2リンクの帯域より小さい場合、WDM信号を増加させ、L2リンク数が減少したとき、リンクアグリケーションのリンク収容に用いられているWDM信号の残りの帯域を有しているWDM信号においてリンク収容に使用されている帯域が、減少するL2リンクの帯域より小さい場合、WDM信号を減少させる手段であることも好ましい。
【0009】
また、前記WDM装置のWDM信号を増加させるときに、前記WDM装置の該当インタフェースがリンク接続性監視状態に入っていた場合には、WDMリンク接続性監視を解除し、該当WDMリンクを設定した後に、該当L2リンクを設定し、前記WDM装置の該当インタフェースの警報を設定し、前記WDM装置の該当インタフェースがリンク接続性監視状態に入っていない場合には、該当WDMリンクを設定した後に、該当L2リンクを設定し、WDM装置の該当インタフェースの警報を設定する手段と、前記WDM装置のWDM信号を減少させるときに、前記WDM装置の該当インタフェースの警報設定を解除し、該当L2リンクを削除した後に、該当WDMリンクを削除し、前記WDM装置の該当インタフェースに対して監視用通信もしくは監視光を設定し、リンク接続性監視を設定する手段とをさらに備えていることも好ましい。
【0010】
また、線路障害を検出したときに、予備リンクが有り、かつ、予備リンクをすぐに使用する場合には、WDMリンク数を増加させ、予備リンクが有り、かつ、予備リンクをすぐには使用しない場合には、前記WDM装置の該当インタフェースに対して監視用通信もしくは監視光を設定し、リンク接続性監視設定を行い、スタンバイ状態とする手段をさらに備えていることも好ましい。
【発明の効果】
【0011】
本発明により、LAN側のトラフィック量(リンクアグリゲーション数)と連携させてWDM装置のインタフェース数を適応的に制御することが可能になり、無駄な消費電力を抑える光伝送システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明による光伝送システムの概要を示す。
【図2】クライアント装置とWDM装置から構成されるネットワークにおける、リンク増加時、およびリンク削除時のシーケンスを示す。
【図3】クライアント装置とWDM装置から構成されるネットワークにおける、リンク増加時、およびリンク削除時のフローチャートを示す。
【図4】リンク数を増加させる際のWDM信号に収容されているイーサネット(登録商標)信号を示す。
【図5】リンク数を減少させる際のWDM信号に収容されているイーサネット信号を示す。
【図6】WDM装置のインタフェース監視用通信設定部分の構成例を示す。
【図7】WDM装置のインタフェース監視光設定部分の構成例を示す。
【図8】クライアント装置とWDM装置から構成されるネットワークにおける、障害監視制御のフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本発明を実施するための最良の実施形態について、以下では図面を用いて詳細に説明する。図1は本発明による光伝送システムの概要を示す。本光伝送システムは、クライアント装置1、およびWDM装置2から構成される。
【0014】
図1aは、対向する光伝送システムとの通信には、伝送する信号のオーバーヘッドが用いられる場合を示す。WDM装置2とクライアント装置1の通信は、通信路を介してL2スイッチ/WDM装置連携・制御部3とL2スイッチ/WDM装置連携・制御部4間で通信する。クライアント装置1内のL2スイッチ/WDM装置連携・制御部3は、WDM装置2と連携するための通信機能を有すると共に、クライアント装置1のL2スイッチのリンク設定・削除を制御する。また、WDM装置2内のL2スイッチ/WDM装置連携・制御部4は、クライアント装置1と連携するための通信機能を有すると共に、WDM装置2のリンク設定・削除を制御する。
【0015】
図1bは、対向する光伝送システムとの通信にOptical Supervisory Channel(OSC5)が用いられる場合を示す。光伝送システム間の通信にOSC5を用いている以外は、図1bの方式は、図1aの場合と同様である。
【0016】
図1cは、制御・管理網により各装置が制御される場合を示す。ここでは、WDM装置2と各クライアント装置1間の通信も、制御・管理網を介して行われる。その他の部分は、図1aと同様の構成である。L2スイッチ制御部6は、図1aのL2スイッチ/WDM装置連携・制御部3と同等の機能を有し、WDM装置制御部7は、図1aのL2スイッチ/WDM装置連携・制御部4と同等の機能を有する。また、図1aと図1bのようにクライアント装置1とWDM装置2間が直接通信する場合は、制御・管理網と接続される装置は、クライアント装置1かWDM装置2のどちらか一方でよい。
【0017】
リンクアグリゲーション方式について、以下で説明する。リンクアグリゲーション方式には、IEEE802.3adリンクアグリゲーション方式と非準拠のスタティック(手動)リンクアグリゲーション方式が存在する。
【0018】
IEEE802.3adリンクアグリゲーション方式は、IEEE 802.3ad Link Aggregationにて規定されるLink Aggregation Control Protocol(LACP)によるネゴシエーションが成功した場合に、スイッチ間の複数リンクを束ねて1本の論理的なリンクとして運用を開始する方式である。
【0019】
IEEE802.3adに非準拠のスタティックリンクアグリゲーション方式は、手動にてリンクの生成・削除を行う方式であり、リンクアグリゲーショングループとして定義した回線がリンクアップした時点で運用を開始する。本実施形態では、スタティックリンクアグリゲーションに対応した方式について説明する。
【0020】
図2は、クライアント装置とWDM装置から構成されるネットワークにおける、リンク増加時、およびリンク削除時のシーケンスを示す。図3は、クライアント装置とWDM装置から構成されるネットワークにおける、リンク増加時、およびリンク削除時のフローチャートを示す。クライアント装置間にはイーサネットリンク(L2リンク)が設定され、WDM装置間には、イーサネット信号を収容したWDM信号リンク(L1リンク)が設定されているものとする。各装置間の連携・制御は、図1a〜図1cに示した方式で実現されるものとする。
【0021】
本方式では、クライアント側のトラフィック量に応じたリンクアグリゲーション数の制御を行うため、クライアント装置を起点にした制御を行う。図2では、図中左側のクライアント装置から各装置に対して命令を送っている例を示している。
【0022】
図2のシーケンスおよび図3のフローチャートについて下記に説明する。
S1.トラフィック量監視:LAN側(イーサネット側)のトラフィック量を監視し、トラフィック量に応じて、リンクアグリゲーションのリンク数増減を判断する。なお、トラフィック量の監視、およびリンク数増減の判断手法については、L2SW間の転送パケット数のMIB(Management Information Base)情報を基に算出することができる(参考:特開2006−157102号公報)。
【0023】
S2.L2リンク数増減:トラフィック量の増加に伴い、リンク数を増加させる必要がある場合は、S3に進む。逆に、トラフィック量の減少に伴い、リンク数を減少させる必要がある場合は、S13に進む。
【0024】
S3.WDM信号数増加:ここでは、WDM信号数を増加させるか否かを、下記の手順に従って決定する。
(I)同一L2リンク速度、および同一WDM信号速度の場合:
L2リンクの速度は全てある速度で一定(例:全リンクの速度が1Gbpsなど)、WDM信号の速度もある速度で一定の場合(例:全WDM信号の速度が10Gbpsなど)の場合、ただし、WDM信号の速度はL2リンクの速度より大きい。
増加させるL2リンクの数をm、L2リンクの1リンクあたりの帯域をBL2、WDM信号の帯域をBwdm、リンクアグリゲーションのリンク収容に用いられているWDM信号の残りの帯域をBr_wdmとする。(図4a参照)。
(1)Br_wdm<m*BL2の場合は、WDM信号数を増加させる必要がある。
・m=1の場合:WDM信号を1本増加させる。仮定より、Bwdm>=BL2を満たしているためである。
・mが2以上の整数の場合:増加させるWDM信号数をNとすると、Nは下記の式で与えられる。
N=([m−(Br_wdm/BL2)]*BL2)/Bwdm
ただし、割り算部分Br_wdm/BL2が割り切れない場合は数値を整数に切り下げる。
また、割り算部分([m−(Br_wdm/BL2)]*BL2)/Bwdmが割り切れない場合は、数値を整数に切り上げる。
増加させるWDM信号数を決定後、S4に進む。
(2)Br_wdm>=m*BL2の場合は、WDM信号数を増加させる必要がない。WDM信号の残りの帯域に、増加させるL2リンクを収容できるためである。
(II)L2リンク速度、およびWDM信号速度が混在の場合:
様々なL2リンク速度が混在(例:1GbE,10GbEなどが混在)、様々なWDM信号速度が混在(例:2.5Gbps,10Gbps信号などが混在)する場合、ただし、この場合もWDM信号の速度は収容されるL2リンクの速度より大きい。
既に収容されているL2リンクの1リンクあたりの帯域をBL2[i](iは1からαの整数)、リンクアグリゲーションのリンク収容に用いられているWDM信号の帯域をBwdm[j](jは1からβの整数)、リンクアグリゲーションのリンク収容に用いられているWDM信号の残りの帯域をBr_wdmとし、増加させるL2リンクの1リンクあたりの帯域をBL2[a](aは1からmの整数であり、mは増加させるリンクの数を示す)、増加するL2リンクを収容するために使用されるWDM信号の帯域をBwdm[b](bは1からNの整数であり、Nは増加させるWDM信号数を示す)とする。(図4b参照)。
(1)Br_wdm=0、もしくは
【数1】

の場合は、WDM信号数を増加させる必要がある。
・m=1の場合:WDM信号を1本増加させる。仮定より、Bwdm[1]>=BL2[1]を満たしているためである。
・mが2以上の場合:まず、Br_wdmに収容されるリンク数をc本とすると、cは下記の条件を満たす最大数である。
【数2】

次に、増加させるWDM信号数をNとすると、Nは下記の式を満足する最小数である。
【数3】

増加させるWDM信号数を決定後、S4に進む。
(2)
【数4】

の場合は、WDM信号数を増加させる必要がない。WDM信号の残りの帯域に、増加させるL2リンクを収容できるためである。
【0025】
S4.WDM装置の該当インタフェースの警報解除:
(1)WDM装置の該当インタフェースが、リンク接続性監視状態に入っていた場合は、WDMリンク接続性監視を解除する。
(2)WDM装置の該当インタフェースが、リンク接続性監視状態でなかった場合は、何もしない。
【0026】
S5.WDM装置の該当インタフェースの監視用通信(もしくは、監視光)を解除:WDM装置間の監視用通信(もしくは、監視光)を停止する。
S6.該当L1リンクを設定:該当するインタフェースのWDM信号光を設定する。
S7.該当L2リンクを設定:増加させる分のL2リンク(イーサネット)を、S6において設定したWDM信号光に収容されるように設定する。
S8.WDM装置の該当インタフェースの警報設定:S4において解除したWDM装置の警報を設定する。
【0027】
S13.WDM信号数削減:ここでは、WDM信号数を減少させるか否かを、下記の手順に従って判断する。
(I)同一L2リンク速度、および同一WDM信号速度の場合:
減少させるL2リンクの数をm、L2リンクの1リンクあたりの帯域をBL2、WDM信号の帯域をBwdm、リンクアグリゲーションのリンク収容に用いられているWDM信号の残りの帯域をBr_wdmとする。また、Br_wdmを有するWDM信号においてリンク収容に使用されている帯域をBu_wdm(Bu_wdm=Bwdm−Br_wdm)とする(図5a参照)。
(1)Bu_wdm=<m*BL2の場合は、WDM信号数を減少させる必要がある。
・m=1の場合(Bu_wdm=BL2の場合):減少させるL2リンクを収容しているWDM信号を1本減少させる。ただし、WDM信号は、他のL2リンクを収容していないこととする。
・mが2以上の整数の場合:減少させるWDM信号数をNとすると、Nは下記の式で与えられる。
N=([m−(Bu_wdm/BL2)]*BL2)/Bwdm
ただし、割り算部分が割り切れない場合は数値を整数に切り下げる。なお、Bu_wdm/BL2は割り切れる。
減少させるWDM信号数を決定後、S14に進む。
(2)Bu_wdm>m*BL2の場合は、WDM信号数を減少させる必要がない。
(II)L2リンク速度、およびWDM信号速度が混在の場合:
既に収容されているL2リンクの1リンクあたりの帯域をBL2[i](iは1からαの整数)、リンクアグリゲーションのリンク収容に用いられているWDM信号の帯域をBwdm[j](jは1からβの整数)、リンクアグリゲーションのリンク収容に用いられているWDM信号の残りの帯域をBr_wdmとし、減少させるL2リンクの1リンクあたりの帯域をBL2[a](aは1からmの整数であり、mは減少させるリンクの数を示す)、減少させるL2リンクを収容するために使用されているWDM信号の帯域をBwdm[b](bは、1からNの整数であり、Nは減少させるWDM信号数を示す)とする。また、Br_wdmを有するWDM信号においてリンク収容に使用されている帯域をBu_wdm(Bu_wdm=Bwdm[β]−Br_wdm)とする(図5b参照)。
(1)
【数5】

の場合は、WDM信号数を減少させる必要がある。
・m=1の場合(Bu_wdm=BL2[1]の場合):減少させるL2リンクを収容しているWDM信号を1本削減する。ただし、削減するWDM信号は、他のL2リンクを収容していないこととする。
・mが2以上の場合:Bu_wdmに収容されているリンク数をc本とすると、減少させるWDM信号数Nは、下記の式を満足する最小数である。
【数6】

減少させるWDM信号数を決定後、S14に進む。
(2)
【数7】

の場合は、WDM信号数を減少させる必要がない。
【0028】
S14.WDM装置の該当インタフェースの警報解除:WDM装置の該当インタフェースの警報を解除する。
【0029】
S15.該当L2リンクを削除:L2リンク(イーサネットリンク)を削除する。このとき、リンクアグリゲーショングループのMAC(Media Access Control)アドレスとして使用されていないリンクを削除する。
【0030】
S16.該当L1リンクを削除:該当するインタフェースのWDM信号光を削除する。なお、WDM信号光を削除する際、送信機側において以下の部分の電源をオフにする。
・変調器ドライバ
・変調器バイアス電源部
・データ処理部(クライアント信号をカプセリングする処理機能部分)
受信機側において以下の部分の電源をオフにする。
・データ処理部(カプセリングされたクライアント信号からクライアント信号を取り出す処理機能部分)
・クロック抽出部(受信信号からクロックを抽出する部分)
【0031】
S17.WDM装置の該当インタフェースの監視用通信(もしくは監視光)設定:該当インタフェースを用いて監視用通信を設定する。もしくは、連続光を用いた監視光を設定する。
(1)監視用通信の設定:
WDM装置の光送受信機のL1リンクを削除したインタフェースにおいて、WDM信号のビットレートよりも低速ビットレートの監視用通信設定を行う(図6参照)。システムで用いられる監視用通信ビットレートは、予め決めておくこととする。送信側では、監視時に直接変調を用いて一定期間ごとに監視信号を送信する。このとき、変調器に対してデータ信号の印加をオフすることにより、変調器を監視用信号が通過することになる。受信側では、ある期間監視信号が受信不能になった場合に、線路障害が発生したと判断する。
(2)監視光の設定:
WDM装置の光送受信機のL1リンクを削除したインタフェースにおいて、図7のように光源はオフせずに、連続光を用いてリンクの接続性を確認可能とする設定を行う。受信側では、光パワーを観測し、観測された光パワーがしきい値以下になった場合に線路障害が発生したと判断する。
【0032】
S18.リンク接続性監視:
(1)S17において監視用通信を設定した場合:監視用通信を用いて、定期的なパケット交換を行うことによりリンクの接続性を監視する。このとき、監視用信号の受信側では、監視信号用のクロック抽出機能を動作させる。
(2)S17において監視光を設定した場合:監視光を用いてリンク接続性を監視する。
【0033】
以上のような制御により、LAN側のトラフィック量(リンクアグリゲーション数)と連携させて光送受信装置(WDM装置)のインタフェースを制御することで無駄な消費電力を抑えることができる。
【0034】
図8は、クライアント装置とWDM装置から構成されるネットワークにおける、障害監視制御のフローチャートを示す。WDM装置は、監視用通信もしくは監視光を用いてL1リンクの線路障害を監視する。図8のフローチャートについて下記に説明する。
【0035】
S21.線路障害検出:線路障害を未検出の場合は、引き続き、線路障害検出有無を確認する。線路障害を検出した場合は、S22に進む。
S22.該当線路の障害警報通知を上位装置(ネットワーク管理システム等)に行う。
S23.予備リンクの有無:予備リンクの有無を確認する。予備リンクがない場合、S26に進み、予備リンクがある場合、S24に進む。
S24.予備リンクをすぐに使用するかどうか判断する。例えば、障害状況確認後に手動でバックアップするような時は、予備リンクをすぐに使用する必要がない場合がある。予備リンクをすぐに使用する場合は、S25に進み、すぐに使用しない場合は、S27に進む。
S25.リンク数を増加させ、障害回線のバックアップを行う。
S26.予備リンクがないため、バックアップ不可能であることを上位装置に通知して終了する。
S27.WDM装置の該当インタフェースの監視用通信(もしくは監視光)設定、およびリンク接続性監視設定を行い、スタンバイ状態とする。ただし、予備リンクがすでに、監視用通信(もしくは監視光)設定、およびリンク接続性監視が設定されていた場合は、そのままの状態で予備リンクとして待機する。
【0036】
また、以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様および変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲およびその均等範囲によってのみ規定されるものである。
【符号の説明】
【0037】
1 クライアント装置
2 WDM装置
3、4 L2スイッチ/WDM装置連携・制御部
5 OSC
6 L2スイッチ制御部
7 WDM装置制御部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
クライアント信号のL2リンクを設定する手段、およびWDM装置との連携を行う手段を有するクライアント装置と、
前記クライアント装置のL2リンク数の削減および増加と連携して、WDM信号の削減および増加を設定する手段を有するWDM装置と、
を備えていることを特徴とする光伝送システム。
【請求項2】
前記クライアント装置は、LAN側のトラフィック量を監視する監視手段をさらに有し、前記クライアント装置の設定手段は、前記トラフィック量が増加した場合にL2リンク数を増加させ、前記トラフィック量が減少した場合にL2リンク数を減少させる手段であることを特徴とする請求項1に記載の光伝送システム。
【請求項3】
前記WDM装置の設定手段は、
L2リンク数が増加したとき、リンクアグリケーションのリンク収容に用いられているWDM信号の残りの帯域が、増加するL2リンクの帯域より小さい場合、WDM信号を増加させ、
L2リンク数が減少したとき、リンクアグリケーションのリンク収容に用いられているWDM信号の残りの帯域を有しているWDM信号においてリンク収容に使用されている帯域が、減少するL2リンクの帯域より小さい場合、WDM信号を減少させる手段であることを特徴とする請求項1または2に記載の光伝送システム。
【請求項4】
前記WDM装置のWDM信号を増加させるときに、
前記WDM装置の該当インタフェースがリンク接続性監視状態に入っていた場合には、WDMリンク接続性監視を解除し、該当WDMリンクを設定した後に、該当L2リンクを設定し、前記WDM装置の該当インタフェースの警報を設定し、
前記WDM装置の該当インタフェースがリンク接続性監視状態に入っていない場合には、該当WDMリンクを設定した後に、該当L2リンクを設定し、WDM装置の該当インタフェースの警報を設定する手段と、
前記WDM装置のWDM信号を減少させるときに、
前記WDM装置の該当インタフェースの警報設定を解除し、該当L2リンクを削除した後に、該当WDMリンクを削除し、前記WDM装置の該当インタフェースに対して監視用通信もしくは監視光を設定し、リンク接続性監視を設定する手段と、
をさらに備えていることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の光伝送システム。
【請求項5】
線路障害を検出したときに、
予備リンクが有り、かつ、予備リンクをすぐに使用する場合には、WDMリンク数を増加させ、
予備リンクが有り、かつ、予備リンクをすぐには使用しない場合には、前記WDM装置の該当インタフェースに対して監視用通信もしくは監視光を設定し、リンク接続性監視設定を行い、スタンバイ状態とする手段、
をさらに備えていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の光伝送システム。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【公開番号】特開2010−283571(P2010−283571A)
【公開日】平成22年12月16日(2010.12.16)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−134932(P2009−134932)
【出願日】平成21年6月4日(2009.6.4)
【出願人】(000208891)KDDI株式会社 (2,700)
【Fターム(参考)】