光電気複合型ネットワークノードの制御装置、制御システム及び制御方法
【課題】電気スイッチパスを最小化することでネットワークの全体最適化を図る。
【解決手段】光電気複合型ネットワークノード同士は伝送パスによって接続され、且つ電気スイッチと光スイッチとを有し、電気スイッチによって交換された複数の電気パスと光スイッチによって交換された複数の光パスは伝送ネットワークを構成する、光電気複合型ネットワークノードの制御装置であって、伝送ネットワークへの新しいトラフィックの到着を検出した場合、新しい電気パスの確立を要求し、トラフィックのパラメータ及び伝送ネットワークの物理トポロジーに基づいて新しい電気パスを計算し、既存の電気パスと新たに計算して得られた電気パスとを集約し、集約された結果に基づいてすべての光パスに対して全体最適化を行ない、全体最適化された結果に基づいてすべての電気パス、光パス及び電気パスから光パスに集約するマッピング関係を更新する。
【解決手段】光電気複合型ネットワークノード同士は伝送パスによって接続され、且つ電気スイッチと光スイッチとを有し、電気スイッチによって交換された複数の電気パスと光スイッチによって交換された複数の光パスは伝送ネットワークを構成する、光電気複合型ネットワークノードの制御装置であって、伝送ネットワークへの新しいトラフィックの到着を検出した場合、新しい電気パスの確立を要求し、トラフィックのパラメータ及び伝送ネットワークの物理トポロジーに基づいて新しい電気パスを計算し、既存の電気パスと新たに計算して得られた電気パスとを集約し、集約された結果に基づいてすべての光パスに対して全体最適化を行ない、全体最適化された結果に基づいてすべての電気パス、光パス及び電気パスから光パスに集約するマッピング関係を更新する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は光電気複合型ネットワークノードの制御システム及び制御方法に関し、特に電気スイッチの負荷を最小化することで電気パスを光路に集約させる多層ルーティング方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の特許文献1においては、電気パスを光パスに多重化する光電気複合型のネットワークノード制御システムが開示されている。その中のネットワークシステムは回路を流れるトラフィック数を各ネットワークノードに測定させるとともに、測定されたトラフィック数が所定のトラフィック閾値より大きい場合に切替要求信号を生成し、切替要求信号に基づいて前記ネットワークノードに切替制御信号を送信し、これによってネットワークにおけるその他のネットワークノードの光パス確立を開始し、電気パスを光パスに多重化する。
【0003】
従来の特許文献2においては、低容量トラフィックを高容量本線に集約する方法が開示されており、その中のネットワークノードは、ノード間のトラフィック集約数が所定の閾値を超えたと判断した場合、ノード間のトラフィックを高容量本線に集約する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】米国特許第6,075,630号明細書
【特許文献2】米国特許第7,372,805号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
以上の従来の特許文献においては、いずれもネットワークのトラフィック監視について言及しており、且つ監視されたトラフィックがある所定の閾値を超えた場合、ネットワークの経路配置を変更する。しかしながら、従来の特許文献では、集約された電気パス又はトラフィックの経路が一部のセグメントのみで重なる状況について考慮していないため、如何に光パスあるいは本線の端点を選択するかが開示されていない。また、新しい電気パス又はトラフィックを確立する際に、すでに集約された電気パス又はトラフィックに対して新たに全体最適化を行なわないため、集約された光パス又は本線が現在のネットワーク状態に対して常に最適であるとは言えない。
【0006】
例えば、図1は五つのノードを有するネットワークであり、その中で各ノードには光スイッチと電気スイッチが含まれている。当該ネットワークにおいて、すべての電気スイッチ、即ち電気スイッチ101、102、103、104及び105はネットワークの電気層を構成し、すべての光スイッチ、即ち光スイッチ106、107、108、109及び110はネットワークの光層を構成する。電気層にはバーチャル電気パス111、112及び113が存在し、それらは電気スイッチ101、102及び103を経由する。さらにバーチャル電気パス114及び115も存在し、それらは電気スイッチ102、103、104及び105を経由する。この場合、電気層の電気パスを光層の光パスに集約する複数の可能な技術案が存在する。例えば、技術案1は、光スイッチ106、107、108を経由する光パス116及び光スイッチ108、109、110を経由する光パス117に集約し、技術案2は、光スイッチ106、107を経由する光パス118及び光スイッチ107、108、109、110を経由する光パス119に集約する。従来の特許文献では如何に技術案1、技術案2又はそのほかの技術案を選択するかが解決されていないため、ネットワークの性能を最適化することができない。
【0007】
本発明は、上述の問題点を鑑みてなされたものであり、電気スイッチの負荷を最小化することでネットワークの全体最適化が図れる光電気複合型ネットワークノードの制御装置、制御システム及び制御方法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】
【0008】
本発明の代表的な一例を示せば次の通りである。すなわち、伝送パスによって接続され、且つ電気スイッチ及び光スイッチを有する複数の光電気複合型ネットワークノードが、前記電気スイッチによって交換された複数の電気パスと、前記光スイッチによって交換された複数の光パスと、から構成された伝送ネットワークに位置する、光電気複合型ネットワークノードの制御方法であって、伝送ネットワークに新しいトラフィックが到着したことを検出した場合、新しい電気パスの確立を要求する第1手順と、前記トラフィックのパラメータ及び伝送ネットワークの物理トポロジーに基づいて前記新しい電気パスを計算する第2手順と、既存の電気パスと新たに計算して得られた電気パスとを集約し、集約された結果に基づいてすべての光パスに対して全体最適化を行なう第3手順と、全体最適化された結果に基づいて、すべての電気パス、光パス及び電気パスから光パスに集約されたマッピング関係を更新する第4手順と、を含むを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
本発明の実施形態によれば、集約された電気パス又はトラフィックの経路が一部のセグメントのみで重なった場合でも、光パス又は本線の端点を適切に選択することができる。また、電気パスとトラフィックを新たに確立する際に、既に集約された電気パス又はトラフィックに対して新たに全体最適化を行なうので、集約された光パス又は本線は現在のネットワーク状態に対して常に最適である。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】実施例1による集中制御平面を有する多層ネットワークの構成図である。
【図2】実施例1による電気パスと光パスのマッピング関係および複数の可能な光パスの配置案を示す図である。
【図3】実施例1による多層ルーティング方法を示す図である。
【図4】実施例1による多層ネットワークにおける電気パスを光パスに集約させるフローチャートである。
【図5A】実施例1による集約計算開始(S201)前の電気パステーブルである。
【図5B】実施例1によるS201を実行した後の臨時電気パステーブルである。
【図5C】実施例1によるS204を一回目に実行する際の経路セグメントテーブルである。
【図5D】実施例1によるS206を一回目に実行した後の光パステーブルである。
【図6A】実施例1によるS204を二回目に実行する前の臨時電気パステーブルである。
【図6B】実施例1によるS204を二回目に実行する際の臨時電気パステーブルである。
【図6C】実施例1によるS206を二回目に実行した後のおよび最終的に光スイッチに送信される光パステーブルである。
【図7A】実施例1によるS202を三回目に実行する前の臨時電気パステーブルである。
【図7B】実施例1によるS202を三回目に実行する前のおよび最終的に電気スイッチに送信される電気パステーブルである。
【図8】シミュレーショントポロジー図である。
【図9】シミュレーション配置パラメータテーブルである。
【図10】多層ネットワークモデルと単層ネットワークモデルのリンク利用率のシミュレーション結果対比図である。
【図11】多層ネットワークモデルと単層ネットワークモデルのノードの電気スイッチの負荷のシミュレーション結果対比図である。
【図12】実施例1による分散制御平面を有する多層ネットワークの構成図である。
【図13】実施例2によるメッシュトポロジーの多層ネットワークの構成図である。
【図14】実施例2による電気パスと光パスのマッピング関係図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について詳しく説明する。
【0012】
図1は実施例1による集中制御平面を有する多層ネットワークの構成図である。図の中のネットワークは五つのノードを有し、それぞれのノードには光スイッチ及び電気スイッチが含まれている。ここでいう電気スイッチとは、ユーザ回路、通信回路及び(又は)その他の互いに接続させたい機能ユニットをシングルユーザの要求に基づいて電気層に接続させた装置であり、光スイッチとは、ユーザ光路、通信光路及び(又は)その他の互いに接続させたい機能ユニットをシングルユーザの要求に基づいて光層に接続させた装置である。当該ネットワークにおいて、すべての電気スイッチ、即ち電気スイッチ101、102、103、104及び105はネットワークの電気層であるユーザ層を構成し、すべての光スイッチ、即ち光スイッチ106、107、108、109及び110はネットワークの光層であるサービス層を構成する。電気層にはバーチャル電気パス111、112及び113が存在し、それらは電気スイッチ101、102及び103を経由する。さらにバーチャル電気パス114及び115も存在し、それらは電気スイッチ102、103、104及び105を経由する。通信ノードの外部に存在する集中制御サーバ120は、通信インターフェース(I/F)121及び制御チャネル122を介して電気スイッチ及び光スイッチの入出と出力との間の接続を配置し、これによってネットワークにおける電気パス、光パス及び電気パスから光パスへのマッピング関係を制御する。さらに、ネットワークの経路配置状態及びサービス状態(例えば、ホップ数、トラフィック帯域など)も通信インターフェース121及び制御チャネル122を介して制御サーバ120に送信されて、メモリ123に記憶される。制御サーバ120にある経路計算ユニット124はメモリ123の中の経路配置状態及びサービス状態に基づいて計算を行ない、電気スイッチの負荷を最小化して電気パスを光パスに集約させる方法によって、上述の電気スイッチと光スイッチの配置に用いられる一組の最適化された光パスおよび当該光パスに基づく電気パスを取得する(図3のフローチャートを参照)。
【0013】
経路計算ユニット124において経路を計算するとき、電気層の電気パスを光層の光パスに集約させる複数の可能な技術案が存在する。図2は実施例1による電気パスと光パスのマッピング関係及び複数の可能な光パスの配置案を示す図である。例えば、技術案1では光スイッチ106、107及び108を経由する光パス116、並びに、光スイッチ108、109及び110を経由する光パス117に集約され、技術案2では光スイッチ106及び107を経由する光パス118、並びに、光スイッチ107、108、109及び110を経由する光パス119に集約される。技術案1においては、さらに、光パス120と光パス117との組み合わせが電気パス114及び115の電気スイッチ102から105までの伝送を実現できるように、電気パス114及び115の電気スイッチ102から103までの経路セグメントのための光パス120の確立が必要である。同様に、技術案2においては、さらに、光パス121と118との組み合わせが電気パス111、112及び113の電気スイッチ101から103までの伝送を実現できるように、電気パス111、112及び113の電気スイッチ102から103までの経路セグメントのための光パス121の確立が必要である。また、さらに、電気スイッチ101から102までの光パス122、電気スイッチ102から103までの光パス123、及び電気スイッチ103から105までの光パス124を含む技術案3も存在する。
【0014】
電気パスを光パスに集約させた後に、集約された電気パスが光パスの中間ノードを経由する際に、電気スイッチを経由せずに直接光スイッチからバイパスする(バイパスとは最初に決めた正式な経路とは別に新たに拓かれた経路である)。例えば、技術案1において、電気パス111、112及び113は電気スイッチ102を経由せずに、光スイッチ107からバイパスし、同時に電気パス114と115は電気スイッチ104を経由せずに、光スイッチ109からバイパスする。
【0015】
図2の中の三つの技術案のうち、技術案1及び技術案2では、電気スイッチ102から103まで二本の光パスを確立する必要があるため、限られた光層リソース、即ち光チャネル数に制限される可能性がある。技術案3では、電気スイッチ102及び103の電気スイッチの負荷が増加されているため、光パス123の帯域、即ち光チャネル帯域に制限される可能性がある。
【0016】
したがって、本発明の一つの目的は、光層リソースの制限を考慮するとともに、電気スイッチの負荷をできるだけ低減し、これによってリソース利用率を向上させ、多層ネットワークの全体コストを低減することである。
【0017】
図3は実施例1による多層ルーティング方法を示す図である。ネットワークが新しいトラフィックの到着を検出した場合、当該ルーティングアルゴリズムを開始し、ユーザ層である電気層に電気パスを確立する要求(S101)を生成する。制御サーバにおける経路計算ユニット124は、ソースノード、目的ノード及び帯域等のトラフィックのパラメータ、並びにネットワークの物理トポロジーに基づいて、電気パスを計算する(S102)。その後、経路計算ユニット124は既存の電気パスと新たに計算して得られた電気パスとを集約し、これによってすべての光パスを全体的に最適化する。最適化は、新しい光パスの生成、既存の光パスの修正、又は既存の光パスの削除などによって行われる(S103)。S103の最適化が完成された後に、ネットワークは計算結果の電気パスと光パスに基づいて、電気層と光層のすべての経路および電気層から光層への経路マッピング関係(即ち電気パスが光パスに集約する関係)を更新し、新しいトラフィックの伝送を開始し(S105)、これによって多層ルーティングを完成する(S106)。
【0018】
上記の処理のうち、S103の電気パスを光パスに集約させるフローチャートについては図4を用いてさらに説明する。集約を開始するときに、先ずすべての電気パスの経路をチェックし、複数の経路上のトラフィック帯域を加算してその中の一つの経路に与えることで、完全に同じ経路を有する電気パスをマージする(S201)。そして、すべての電気パスの中間ホップ数がゼロであるかどうかをチェックする(S202)。そのうち、一本の経路の中間ホップ数は当該経路の合計ホップ数から2を引いたホップ数に等しい。S202の結果が「YES」である場合、すべての残りの電気パスのホップ数が3より小さいことを示す。この場合は光スイッチによるバイパスの必要がないため、光パスの最適化プロセスを終了する(S203)。残りの電気パスはノード間のデフォルト直接接続光パスによって伝送され、これらの直接接続光パスは、ノード間が電気層において二つずつ接続されてリソース発見プロセスの順調な運行が確保されるように、ネットワーク初期化のときにすでに配置されている。S202の結果が「NO」である場合、残りの電気パスにホップ数が3以上のホップ数がまだあることを示し、この場合は最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを選択する次のステップに進む(S204)。即ち端点が電気スイッチ能力を有するノードのすべての経路セグメント上の電気スイッチの負荷値Leleであることを検査し、Max(Lele)に対応する経路セグメントを選出する。電気スイッチの負荷値Leleは下記の数式(1)によって計算される。
【0019】
【数1】
【0020】
数式(1)において、Leleは電気スイッチの負荷値、Nhopは経路セグメントの中間ホップ数、Bwiは第i本目の電気パスのトラフィック帯域である。電気パスiをある経路セグメントの電気スイッチの負荷に算入する条件は、当該経路セグメントの経路Rsegが電気パスiの経路Riのサブセットであることである。
【0021】
以下、図1におけるネットワークトポロジーと電気パスを例に、上記計算の詳しいプロセスについて説明する。
【0022】
本実施例において、図1に示すような電気パス111〜115の五つの経路がそれぞれ存在すると仮定する。その経路、中間ホップ数及び帯域は図5Aに示すとおりである。そのうち、電気パス111、112及び113の経路はすべて{101、102、103}であり、中間ホップ数Nhopはすべて1であり、トラフィック帯域Bwはそれぞれ100テラビット/秒、200テラビット/秒及び150テラビット/秒であり、電気パス114及び115の経路はすべて{102、103、104、105}であり、中間ホップ数Nhopはすべて2であり、トラフィック帯域Bwはそれぞれ300テラビット/秒及び450テラビット/秒である。ステップS201に基づいて、電気パス111、112及び113は一本のトラフィック帯域Bwが450テラビット/秒である臨時電気パスにマージされ、電気パス114及び115は一本のトラフィック帯域Bwが700テラビット/秒である臨時電気パスにマージされる。図5Bに示すように、これらの経路はそれぞれ{101、102、103}及び{102、103、104、105}である。図5Cに示す経路セグメントのテーブルはこの二本の経路に含まれているすべてのサブセットによって構成される。テーブルの中の経路セグメント1〜8の経路はそれぞれ{102、103、104、105}、{102、103、104}、{103、104、105}、{101、102、103}、{102、103}、{103、104}、{104、105}及び{101、102}であり、中間ホップ数Nhopはそれぞれ2、1、1、1、0、0、0及び0であり、数式(2)によって計算される合計トラフィック帯域はそれぞれ700、700、700、450、1150、700、700及び450テラビット/秒である。
【0023】
【数2】
【0024】
したがって、経路セグメント1〜8の電気スイッチの負荷値Leleはそれぞれ1400、700、700、450、0、0、0及び0ホップ×テラビット/秒であり、それらのうち、電気スイッチの負荷値が最も大きい経路セグメントは経路セグメント1である。
【0025】
S204を完成した後に、光層リソースが完全に消耗されたかどうかを判定する(ステップS205)。判定結果が「YES」である場合は、新しい光パスに伝送チャネルをさらに割り当てることができないことを示すため、光パスの最適化プロセスを終了する(S203)。判定結果が「NO」である場合は、選出された経路セグメント1を光路パスリストに加えて(S206)、図5Dに示すように、既存の電気パスから経路セグメント1と重なる部分を削除して図5Aにおける電気パスリストと図5Bにおける臨時電気パスリストを更新する(S207)。更新後の臨時電気パスリストは図6Aに示すとおりであり、電気パス211は変わらないが、電気パス214は経路セグメント1を削除した後に{102、105}に変わる。
【0026】
このときプログラムはS202に移って次のサイクルを行ない、図6Aにおける経路の中間ホップ数がすべてゼロでないと判定したため、続いて二回目のS204を実行する。図6Bに示す経路セグメントのテーブルは図6Aにおける二本の経路に含まれているすべてのサブセットによって構成される。その中の経路セグメント1〜4の経路はそれぞれ{101、102、103}、{101、102}、{102、103}、{102、105}であり、中間ホップ数Nhopはそれぞれ1、0、0、0で、数式(2)によって計算される合計トラフィック帯域はそれぞれ450、450、450、700テラビット/秒である。したがって、経路セグメント1〜4の電気スイッチの負荷値Leleはそれぞれ450、0、0、0ホップ×テラビット/秒であり、それらのうち、電気スイッチの負荷値が最も大きい経路セグメントは経路セグメント1である。
【0027】
S204を完成した後に、光層リソースが完全に消耗されたかどうかを判定する(ステップS205)。判定結果が「YES」である場合は、新しい光パスに伝送チャネルをさらに割り当てることができないことを示すため、光パスの最適化プロセスを終了する(S203)。判定結果が「NO」である場合は、選出された経路セグメント1を図5Dにおける光路パスリストに加えて(S206)、図6Cに示すような光路パスリストを取得し、既存の電気パスから経路セグメント1と重なる部分を削除して電気パスリストを更新する(S207)。更新後の臨時電気パスリストは図7−1に示すとおりであり、電気パス214は変わらないが、電気パス211は経路セグメント1を削除した後に[101、103]に変わる。更新後の臨時電気パスリストは図7Bに示すとおりであり、電気パス111、112及び113の経路はいずれも{101、103}であるが、電気パス114及び115の経路はいずれも{102、105}であり、以上の五つの電気パスの中間ホップ数はいずれもゼロである。これは五つの電気パスが中間ノードにおいて再び電気スイッチを経由することなく直接光スイッチの負荷を経由してバイパスすることを示す。
【0028】
このときプログラムはS202に移って次のサイクルを行ない、図6Aにおける経路の中間ホップ数がすべてゼロであると判定したため、プログラムからログアウトし、図6Cにおける光パスリスト及び図7Bにおける電気パスリストを最終計算結果として送信し、ネットワークノードにおける電気スイッチ及び光スイッチの交換状態を配置する。
【0029】
上述のようなサイクルを通して、それぞれのサイクルからいずれも最大電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを選出して光パスとする。つまり、最大電気スイッチの負荷を有する電気経路セグメントのために絶えず直通光パスを確立して、当該経路セグメントにおける電気スイッチの負荷をバイパスさせ、これによってすべてのバイパス可能な電気スイッチ又は光層リソースが完全に消耗されるまで、残りの電気パスの電気スイッチの負荷の和をできる限り低減する。このようなサイクルによって最適化された最終結果が、光層リソースの制限下でネットワーク全体の電気スイッチの負荷を最大限に低減できる光パスの組み合わせである。
【0030】
以下、大規模ネットワークシミュレーションを用いて本発明について性能評価する。
【0031】
図8は、シミュレーショントポロジー図である。図8において、それぞれのサブネットはさらに一つのPノード及び五つのPEノードを含む。シミュレーションパラメータは図9に示すとおりであり、ネットワーク全体で25個のサブネット、25個のPノード及び125個のPEノードを含む。Pノード間は8チャネル40ギガビット/秒であるP−P本線によって接続され、PノードとPEノードの間は80ギガビット/秒であるP−PE支線によって接続されている。Pノードの電気スイッチ負荷容量は3.2テラビット/秒であり、37個の電気スイッチ負荷インターフェース及び112対の光スイッチ負荷インターフェースを有し、PEノードは16個の電気スイッチ負荷インターフェースを有し、電気スイッチ負荷容量は80ギガビット/秒である。ネットワークには9919本のサービストラフィックがあり、9919本の電気パスによって伝送され、さらに184本の光パスに集約される。シミュレーションの時間は600秒であり、光パスは50秒のときに開始し、電気パス及びサービストラフィックはそれぞれ150秒及び160秒のときに開始する。
【0032】
図10は、多層ネットワークモデルと単層ネットワークモデルのリンク利用率のシミュレーション結果対比図である。図11は、多層ネットワークモデルと単層ネットワークモデルのノードの電気スイッチの負荷のシミュレーション結果対比図である。シミュレーションの結果は、多層ネットワークモデルにおいて多層ルーティングを使用した場合のリンク利用率が、単層ネットワークモデルにおいて単層ルーティングを使用した場合のリンク利用率に比べて、16%低下したことを表す。それとともに、ノードの電気スイッチの負荷は34%低減した。つまり、本発明の多層ルーティングを使用すると、リンク利用率が低下する代価としてノードの電気スイッチの負荷が低減する。通常ノードの電気スイッチのコストがリンクと両端の送受信器のコストより高いことを考慮すると、本発明はクロスレイヤーネットワークのネットワーク全体の総コストを下げることができる。
【0033】
図12は、実施例1による分散制御平面を有する多層ネットワークの構成図である。図12におけるネットワークは図1と同じようなトポロジーを有する。通信ノード内に存在する分散制御ユニット130、132、134、136及び138はそれぞれ通信インターフェース(一部図示省略)と制御チャネル131、133、135、137及び139を介して電気スイッチ及び光スイッチの入出力との間の接続を配置し、これによってネットワークにおける電気パス、光パス及び電気パスから光パスへのマッピング関係を制御する。そのうち、分散制御ユニット130、132、134、136及び138は同じ構造を有し、通信インターフェース(I/F)121、メモリ123及び経路計算ユニット124を含む。通信インターフェースは電気スイッチと光スイッチに制御信号を送信するとともにネットワークの経路配置状態及びサービス状態(例えば、ホップ数、トラフィック帯域など)を受信するほかに、これらのノードが互いに同期できるようにそれぞれのノードの制御ユニットの間で情報のインタラクティブを行なう。制御ユニットに位置する経路計算ユニットはメモリの中の経路配置状態およびサービス状態に基づいて計算を行ない、電気スイッチの負荷を最小化して電気パスを光パスに集約させる方法によって上述の電気スイッチと光スイッチの配置に用いられる一組の最適化された光パス及び当該光パスに基づく電気パスを取得する(図3のフローチャートを参照)。
【0034】
図13は、実施例2によるメッシュトポロジーの多層ネットワークの構成図である。図13におけるネットワークは9個のノードを有し、それぞれのノードには光スイッチ及び電気スイッチが含まれている。当該ネットワークにおいて、すべての電気スイッチ、即ち電気スイッチ201、202、203、204、205、206、207、208及び209はネットワークの電気層であるユーザ層を構成し、すべての光スイッチ、即ち光スイッチ211、212、213、214、215、216、217、218及び219はネットワーク光層であるサービスを構成する。電気層にはバーチャル電気パス221が存在し、電気スイッチ201、202、205、208及び209を経由する。同時にバーチャル電気パス222も存在し、電気スイッチ203、202、205、208及び207を経由する。ネットワークには実施例1の図1に示したような集中制御サーバ又は実施例1の図12に示したような分散制御ユニット(図示省略)が存在し、ネットワークにおける電気パス、光パス及び電気パスから光パスへのマッピング関係を制御し、通信ノードからの経路配置状態及びサービス状態(例えばホップ数、トラフィック帯域など)を受信する。実施例1のように、当該集中制御サーバ又は分散制御ユニットの中の経路計算ユニットは電気スイッチの負荷を最小化して電気パスを光パスに集約させる方法によってネットワーク経路の配置に用いられる一組の最適化された光パスを取得する。
【0035】
図14は、実施例2によるメッシュトポロジーにおける電気パスと光パスのマッピング関係を示す図である。例えば、電気パス221及び222を、光スイッチ202、205及び208を経由する光パス226に集約させる。また、光パス223、226及び224の組み合わせが電気パス221の電気スイッチ201から209までの伝送を実現できるように、さらに電気パス221の電気スイッチ201から202までの経路セグメントのために光パス223を確立し、電気スイッチ208から209までの経路セグメントのために光パス224を確立する必要がある。同様に、光パス228、226及び229の組み合わせが電気パス222の電気スイッチ203から207までの伝送を実現できるように、電気パス222の電気スイッチ203から202までの経路セグメントのために光パス228を確立し、電気スイッチ208から207までの経路セグメントのために光パス229を確立する必要がある。
【0036】
電気パスを光パスに集約させた後に、集約された電気パスは光パスの中間ノードを経由するときに、電気スイッチを経由せずに直接光スイッチからバイパスする。例えば、電気パス221及び222は再び電気スイッチ205を経由せず、光スイッチ215からバイパスする。したがって、本発明の一つの目的は、光層リソースの制限を考慮すると同時に、電気スイッチの負荷をできるだけ低減し、これによってリソースの利用率を向上させ、多層ネットワークの全体のコストを下げることである。
【0037】
本分野の技術者にとってはさらなる改善と変形を行なうことは容易である。したがって、本発明は広い範囲において、ここに記載された特定の記載あるいは代表的な方法に限定されるべきではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびそれに相当する部分に規定された本発明の真の意味あるいは範囲内において、様々な変形を行なうことができる。
【0038】
上記の本発明の代表的な形態を以下に例示する。
【0039】
本発明の第1の形態によると、光電気複合型ネットワークノードの制御方法が提供される。当該方法は、伝送パスによって接続され、且つ電気スイッチ及び光スイッチを有する複数の前記光電気複合型ネットワークノードが、前記電気スイッチによって交換された複数の電気パスと前記光スイッチによって交換された複数の光パスと、から構成された伝送ネットワークに位置する、光電気複合型ネットワークノードの制御方法であって、伝送ネットワークに新しいトラフィックが到着したことを検出した場合、新しい電気パスの確立を要求する第1手順と、前記トラフィックのパラメータ及び伝送ネットワークの物理トポロジーに基づいて前記新しい電気パスを計算する第2手順と、既存の電気パスと新たに計算して得られた電気パスとを集約し、集約された結果に基づいてすべての光パスに対して全体最適化を行なう第3手順と、全体最適化された結果に基づいて、すべての電気パス、光パス及び電気パスから光パスに集約されたマッピング関係を更新する第4手順と、を含む。
【0040】
これによって、集約された電気パス又はトラフィックの経路が一部のセグメントのみで重なった場合でも、光パス又は本線の端点を適切に選択することができる。また、電気パスとトラフィックを新たに確立する際に、既に集約された電気パス又はトラフィックに対して新たに全体最適化を行なうので、集約された光パス又は本線は現在のネットワーク状態に対して常に最適である。
【0041】
また、本発明の第2の形態によると、第3手順はさらに、複数の電気パス上のトラフィック帯域を加算してその中の一つの電気パスに与えることで、完全に同じ経路を有する電気パスをマージする第5手順と、すべての電気パスの中間ホップ数がゼロであるか否かを判定し、中間ホップ数がゼロである場合は、全体最適化を終了し、中間ホップ数がゼロでない場合は、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを選択して対応する光パスを確立する第6手順と、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを選択する際に、光層リソースが完全に消耗されたか否かを判定し、光層リソースが完全に消耗された場合は、全体最適化を終了し、光層リソースが完全に消耗されていない場合は、選択された最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを光パスに加え、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを削除することで電気パスを短くし、再びすべての電気パスの中間ホップ数がゼロであるか否かを判定する第7手順と、を含む。
【0042】
これによって、上述のサイクルを通して、それぞれのサイクルからいずれも最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを選択してそれを光パスとする。つまり、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントのために絶えず直通光パスを確立して、当該経路セグメント上の電気スイッチの負荷をバイパスさせ、これによってすべてのバイパス可能な電気スイッチの負荷を削除するまでに、又は光層リソースが完全に消耗されるまでに、残りの電気パスの電気スイッチの負荷の和をできるだけ低減する。このようなサイクルの最適化によって得られた最終結果が、光層リソースの制限下でネットワーク全体の電気スイッチの負荷を最大限に低減できる光パスの組み合わせである。
【0043】
また、本発明の第3の形態によると、前記トラフィックのパラメータはソースノード、目的ノード及び帯域を含む。
【0044】
また、本発明の第4の形態によると、前記光層リソースは光チャネル数又は光チャネル帯域である。
【0045】
また、本発明の第5の形態によると、光電気複合型ネットワークノードの制御装置を提供する。当該制御装置は、複数の光電気複合型ネットワークノードを制御し、前記複数の光電気複合型ネットワークノード同士が伝送パスによって接続され、且つ電気スイッチ及び光スイッチを有し、前記電気スイッチによって交換された複数の電気パスと前記光スイッチによって交換された複数の光パスとが伝送ネットワークを構成する、光電気複合型ネットワークノードの制御装置であって、伝送ネットワークに新しいトラフィックが到着したことを検出した場合、新しい電気パスの確立を要求し、前記トラフィックのパラメータ及び伝送ネットワークの物理トポロジーに基づいて前記新しい電気パスを計算し、既存の電気パスと新たに計算して得られた電気パスとを集約し、集約された結果に基づいてすべての光パスに対して全体最適化を行ない、全体最適化された結果に基づいて、すべての電気パス、光パス及び電気パスから光パスに集約されたマッピング関係を更新する。
【0046】
これによって、集約された電気パスあるいはトラフィックの経路が一部のセグメントのみで重なった場合でも、光パス又は本線の端点を適切に選択することができる。また、新しい電気パスとトラフィックを確立する際に、既に集約された電気パス又はトラフィックに対して新たに全体最適化を行なうので、集約された光パス又は本線は現在のネットワーク状態に対して常に最適である。
【0047】
また、本発明の第6の形態によると、前記光電気複合型ネットワークノードの制御装置は、既存の電気パスと新たに計算して得られた電気パスとを集約し、すべての光パスに対して全体最適化を行なう際に、複数の電気パス上のトラフィック帯域を加算してその中の一つの電気パスに与えることで、完全に同じ経路を有する電気パスをマージし、すべての電気パスの中間ホップ数がゼロであるか否かを判定し、中間ホップ数がゼロである場合は、全体最適化を終了し、中間ホップ数がゼロでない場合は、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを選択して対応する光パスを確立し、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを選択する際に、光層リソースが完全に消耗されたか否かを判定し、光層リソースが完全に消耗された場合は、全体最適化を終了し、光層リソースが完全に消耗されていない場合は、選択された最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを光路パスに加え、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを削除することで電気パスを短くし、再びすべての電気パスの中間ホップ数がゼロであるか否かを判定する。
【0048】
これによって、上述のサイクルを通して、それぞれのサイクルからいずれも最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを選択して光パスとする。つまり、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントのために絶えずに直通光パスを確立して、当該経路セグメント上の電気スイッチの負荷をバイパスさせ、これによってすべてのバイパス可能な電気スイッチの負荷を削除するまでに、又は光層リソースが完全に消耗されるまでに、残りの電気パスの電気スイッチの負荷の和をできるだけ低減する。このようなサイクルの最適化によって得られた最終結果が、光層リソースの制限下でネットワーク全体の電気スイッチの負荷を最大限に低減できる光パスの組み合わせである。
【0049】
本発明の第7の形態によると、前記光電気複合型ネットワークノードの制御装置は、伝送ネットワークの経路配置状態及びサービス状態を記憶するメモリと、前記複数の光電気複合型ネットワークノードに制御情報を送信するとともに伝送ネットワークの経路配置状態及びサービス状態を受信する通信インターフェースと、前記メモリに記憶されている経路配置状態及びサービス状態に基づいて、最適化された光パス、当該光パスに基づく電気パス及び電気パスから光パスに集約されたマッピング関係を計算するパス計算ユニットと、を含む。
【0050】
また、本発明の第8の形態によると、前記光電気複合型ネットワークノードの制御装置は、前記複数の光電気複合型ネットワークノードに対して集中制御又は分散制御を行なう。
【0051】
これによって、分散制御システムにも集中制御システムにも、本発明は適用可能であり、これによって異なる制御方式のシステム要求を満足させる。
【0052】
また、本発明の第9の形態によると、光電気複合型ネットワークノードの制御システムを提供する。当該制御システムは、複数の光電気複合型ネットワークノードを制御する光電気複合型ネットワークノードの制御システムであって、互いに伝送パスによって接続され、且つ電気スイッチおよび光スイッチを有し、前記電気スイッチによって交換された複数の電気パスと前記光スイッチによって交換された複数の光パスとが伝送ネットワークを構成する複数の光電気複合型ネットワークノードと、前記第5〜第8の形態のいずれかに記載の複合型ネットワークノードの制御装置と、を含む。
【0053】
従来の技術に比べて、本発明は、変更したい一つの光路に対してではなく、常にすべての光路に対して全体最適化を図り、所定の閾値に基づいて光パスを変更するのではなく、リアルタイムネットワーク状態に基づいて光パスを確立し、所定の閾値を超えたか否かに基づいて判定するのではなく、電気スイッチの負荷の最小化に基づいて判定する。
【技術分野】
【0001】
本発明は光電気複合型ネットワークノードの制御システム及び制御方法に関し、特に電気スイッチの負荷を最小化することで電気パスを光路に集約させる多層ルーティング方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の特許文献1においては、電気パスを光パスに多重化する光電気複合型のネットワークノード制御システムが開示されている。その中のネットワークシステムは回路を流れるトラフィック数を各ネットワークノードに測定させるとともに、測定されたトラフィック数が所定のトラフィック閾値より大きい場合に切替要求信号を生成し、切替要求信号に基づいて前記ネットワークノードに切替制御信号を送信し、これによってネットワークにおけるその他のネットワークノードの光パス確立を開始し、電気パスを光パスに多重化する。
【0003】
従来の特許文献2においては、低容量トラフィックを高容量本線に集約する方法が開示されており、その中のネットワークノードは、ノード間のトラフィック集約数が所定の閾値を超えたと判断した場合、ノード間のトラフィックを高容量本線に集約する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】米国特許第6,075,630号明細書
【特許文献2】米国特許第7,372,805号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
以上の従来の特許文献においては、いずれもネットワークのトラフィック監視について言及しており、且つ監視されたトラフィックがある所定の閾値を超えた場合、ネットワークの経路配置を変更する。しかしながら、従来の特許文献では、集約された電気パス又はトラフィックの経路が一部のセグメントのみで重なる状況について考慮していないため、如何に光パスあるいは本線の端点を選択するかが開示されていない。また、新しい電気パス又はトラフィックを確立する際に、すでに集約された電気パス又はトラフィックに対して新たに全体最適化を行なわないため、集約された光パス又は本線が現在のネットワーク状態に対して常に最適であるとは言えない。
【0006】
例えば、図1は五つのノードを有するネットワークであり、その中で各ノードには光スイッチと電気スイッチが含まれている。当該ネットワークにおいて、すべての電気スイッチ、即ち電気スイッチ101、102、103、104及び105はネットワークの電気層を構成し、すべての光スイッチ、即ち光スイッチ106、107、108、109及び110はネットワークの光層を構成する。電気層にはバーチャル電気パス111、112及び113が存在し、それらは電気スイッチ101、102及び103を経由する。さらにバーチャル電気パス114及び115も存在し、それらは電気スイッチ102、103、104及び105を経由する。この場合、電気層の電気パスを光層の光パスに集約する複数の可能な技術案が存在する。例えば、技術案1は、光スイッチ106、107、108を経由する光パス116及び光スイッチ108、109、110を経由する光パス117に集約し、技術案2は、光スイッチ106、107を経由する光パス118及び光スイッチ107、108、109、110を経由する光パス119に集約する。従来の特許文献では如何に技術案1、技術案2又はそのほかの技術案を選択するかが解決されていないため、ネットワークの性能を最適化することができない。
【0007】
本発明は、上述の問題点を鑑みてなされたものであり、電気スイッチの負荷を最小化することでネットワークの全体最適化が図れる光電気複合型ネットワークノードの制御装置、制御システム及び制御方法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】
【0008】
本発明の代表的な一例を示せば次の通りである。すなわち、伝送パスによって接続され、且つ電気スイッチ及び光スイッチを有する複数の光電気複合型ネットワークノードが、前記電気スイッチによって交換された複数の電気パスと、前記光スイッチによって交換された複数の光パスと、から構成された伝送ネットワークに位置する、光電気複合型ネットワークノードの制御方法であって、伝送ネットワークに新しいトラフィックが到着したことを検出した場合、新しい電気パスの確立を要求する第1手順と、前記トラフィックのパラメータ及び伝送ネットワークの物理トポロジーに基づいて前記新しい電気パスを計算する第2手順と、既存の電気パスと新たに計算して得られた電気パスとを集約し、集約された結果に基づいてすべての光パスに対して全体最適化を行なう第3手順と、全体最適化された結果に基づいて、すべての電気パス、光パス及び電気パスから光パスに集約されたマッピング関係を更新する第4手順と、を含むを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
本発明の実施形態によれば、集約された電気パス又はトラフィックの経路が一部のセグメントのみで重なった場合でも、光パス又は本線の端点を適切に選択することができる。また、電気パスとトラフィックを新たに確立する際に、既に集約された電気パス又はトラフィックに対して新たに全体最適化を行なうので、集約された光パス又は本線は現在のネットワーク状態に対して常に最適である。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】実施例1による集中制御平面を有する多層ネットワークの構成図である。
【図2】実施例1による電気パスと光パスのマッピング関係および複数の可能な光パスの配置案を示す図である。
【図3】実施例1による多層ルーティング方法を示す図である。
【図4】実施例1による多層ネットワークにおける電気パスを光パスに集約させるフローチャートである。
【図5A】実施例1による集約計算開始(S201)前の電気パステーブルである。
【図5B】実施例1によるS201を実行した後の臨時電気パステーブルである。
【図5C】実施例1によるS204を一回目に実行する際の経路セグメントテーブルである。
【図5D】実施例1によるS206を一回目に実行した後の光パステーブルである。
【図6A】実施例1によるS204を二回目に実行する前の臨時電気パステーブルである。
【図6B】実施例1によるS204を二回目に実行する際の臨時電気パステーブルである。
【図6C】実施例1によるS206を二回目に実行した後のおよび最終的に光スイッチに送信される光パステーブルである。
【図7A】実施例1によるS202を三回目に実行する前の臨時電気パステーブルである。
【図7B】実施例1によるS202を三回目に実行する前のおよび最終的に電気スイッチに送信される電気パステーブルである。
【図8】シミュレーショントポロジー図である。
【図9】シミュレーション配置パラメータテーブルである。
【図10】多層ネットワークモデルと単層ネットワークモデルのリンク利用率のシミュレーション結果対比図である。
【図11】多層ネットワークモデルと単層ネットワークモデルのノードの電気スイッチの負荷のシミュレーション結果対比図である。
【図12】実施例1による分散制御平面を有する多層ネットワークの構成図である。
【図13】実施例2によるメッシュトポロジーの多層ネットワークの構成図である。
【図14】実施例2による電気パスと光パスのマッピング関係図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について詳しく説明する。
【0012】
図1は実施例1による集中制御平面を有する多層ネットワークの構成図である。図の中のネットワークは五つのノードを有し、それぞれのノードには光スイッチ及び電気スイッチが含まれている。ここでいう電気スイッチとは、ユーザ回路、通信回路及び(又は)その他の互いに接続させたい機能ユニットをシングルユーザの要求に基づいて電気層に接続させた装置であり、光スイッチとは、ユーザ光路、通信光路及び(又は)その他の互いに接続させたい機能ユニットをシングルユーザの要求に基づいて光層に接続させた装置である。当該ネットワークにおいて、すべての電気スイッチ、即ち電気スイッチ101、102、103、104及び105はネットワークの電気層であるユーザ層を構成し、すべての光スイッチ、即ち光スイッチ106、107、108、109及び110はネットワークの光層であるサービス層を構成する。電気層にはバーチャル電気パス111、112及び113が存在し、それらは電気スイッチ101、102及び103を経由する。さらにバーチャル電気パス114及び115も存在し、それらは電気スイッチ102、103、104及び105を経由する。通信ノードの外部に存在する集中制御サーバ120は、通信インターフェース(I/F)121及び制御チャネル122を介して電気スイッチ及び光スイッチの入出と出力との間の接続を配置し、これによってネットワークにおける電気パス、光パス及び電気パスから光パスへのマッピング関係を制御する。さらに、ネットワークの経路配置状態及びサービス状態(例えば、ホップ数、トラフィック帯域など)も通信インターフェース121及び制御チャネル122を介して制御サーバ120に送信されて、メモリ123に記憶される。制御サーバ120にある経路計算ユニット124はメモリ123の中の経路配置状態及びサービス状態に基づいて計算を行ない、電気スイッチの負荷を最小化して電気パスを光パスに集約させる方法によって、上述の電気スイッチと光スイッチの配置に用いられる一組の最適化された光パスおよび当該光パスに基づく電気パスを取得する(図3のフローチャートを参照)。
【0013】
経路計算ユニット124において経路を計算するとき、電気層の電気パスを光層の光パスに集約させる複数の可能な技術案が存在する。図2は実施例1による電気パスと光パスのマッピング関係及び複数の可能な光パスの配置案を示す図である。例えば、技術案1では光スイッチ106、107及び108を経由する光パス116、並びに、光スイッチ108、109及び110を経由する光パス117に集約され、技術案2では光スイッチ106及び107を経由する光パス118、並びに、光スイッチ107、108、109及び110を経由する光パス119に集約される。技術案1においては、さらに、光パス120と光パス117との組み合わせが電気パス114及び115の電気スイッチ102から105までの伝送を実現できるように、電気パス114及び115の電気スイッチ102から103までの経路セグメントのための光パス120の確立が必要である。同様に、技術案2においては、さらに、光パス121と118との組み合わせが電気パス111、112及び113の電気スイッチ101から103までの伝送を実現できるように、電気パス111、112及び113の電気スイッチ102から103までの経路セグメントのための光パス121の確立が必要である。また、さらに、電気スイッチ101から102までの光パス122、電気スイッチ102から103までの光パス123、及び電気スイッチ103から105までの光パス124を含む技術案3も存在する。
【0014】
電気パスを光パスに集約させた後に、集約された電気パスが光パスの中間ノードを経由する際に、電気スイッチを経由せずに直接光スイッチからバイパスする(バイパスとは最初に決めた正式な経路とは別に新たに拓かれた経路である)。例えば、技術案1において、電気パス111、112及び113は電気スイッチ102を経由せずに、光スイッチ107からバイパスし、同時に電気パス114と115は電気スイッチ104を経由せずに、光スイッチ109からバイパスする。
【0015】
図2の中の三つの技術案のうち、技術案1及び技術案2では、電気スイッチ102から103まで二本の光パスを確立する必要があるため、限られた光層リソース、即ち光チャネル数に制限される可能性がある。技術案3では、電気スイッチ102及び103の電気スイッチの負荷が増加されているため、光パス123の帯域、即ち光チャネル帯域に制限される可能性がある。
【0016】
したがって、本発明の一つの目的は、光層リソースの制限を考慮するとともに、電気スイッチの負荷をできるだけ低減し、これによってリソース利用率を向上させ、多層ネットワークの全体コストを低減することである。
【0017】
図3は実施例1による多層ルーティング方法を示す図である。ネットワークが新しいトラフィックの到着を検出した場合、当該ルーティングアルゴリズムを開始し、ユーザ層である電気層に電気パスを確立する要求(S101)を生成する。制御サーバにおける経路計算ユニット124は、ソースノード、目的ノード及び帯域等のトラフィックのパラメータ、並びにネットワークの物理トポロジーに基づいて、電気パスを計算する(S102)。その後、経路計算ユニット124は既存の電気パスと新たに計算して得られた電気パスとを集約し、これによってすべての光パスを全体的に最適化する。最適化は、新しい光パスの生成、既存の光パスの修正、又は既存の光パスの削除などによって行われる(S103)。S103の最適化が完成された後に、ネットワークは計算結果の電気パスと光パスに基づいて、電気層と光層のすべての経路および電気層から光層への経路マッピング関係(即ち電気パスが光パスに集約する関係)を更新し、新しいトラフィックの伝送を開始し(S105)、これによって多層ルーティングを完成する(S106)。
【0018】
上記の処理のうち、S103の電気パスを光パスに集約させるフローチャートについては図4を用いてさらに説明する。集約を開始するときに、先ずすべての電気パスの経路をチェックし、複数の経路上のトラフィック帯域を加算してその中の一つの経路に与えることで、完全に同じ経路を有する電気パスをマージする(S201)。そして、すべての電気パスの中間ホップ数がゼロであるかどうかをチェックする(S202)。そのうち、一本の経路の中間ホップ数は当該経路の合計ホップ数から2を引いたホップ数に等しい。S202の結果が「YES」である場合、すべての残りの電気パスのホップ数が3より小さいことを示す。この場合は光スイッチによるバイパスの必要がないため、光パスの最適化プロセスを終了する(S203)。残りの電気パスはノード間のデフォルト直接接続光パスによって伝送され、これらの直接接続光パスは、ノード間が電気層において二つずつ接続されてリソース発見プロセスの順調な運行が確保されるように、ネットワーク初期化のときにすでに配置されている。S202の結果が「NO」である場合、残りの電気パスにホップ数が3以上のホップ数がまだあることを示し、この場合は最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを選択する次のステップに進む(S204)。即ち端点が電気スイッチ能力を有するノードのすべての経路セグメント上の電気スイッチの負荷値Leleであることを検査し、Max(Lele)に対応する経路セグメントを選出する。電気スイッチの負荷値Leleは下記の数式(1)によって計算される。
【0019】
【数1】
【0020】
数式(1)において、Leleは電気スイッチの負荷値、Nhopは経路セグメントの中間ホップ数、Bwiは第i本目の電気パスのトラフィック帯域である。電気パスiをある経路セグメントの電気スイッチの負荷に算入する条件は、当該経路セグメントの経路Rsegが電気パスiの経路Riのサブセットであることである。
【0021】
以下、図1におけるネットワークトポロジーと電気パスを例に、上記計算の詳しいプロセスについて説明する。
【0022】
本実施例において、図1に示すような電気パス111〜115の五つの経路がそれぞれ存在すると仮定する。その経路、中間ホップ数及び帯域は図5Aに示すとおりである。そのうち、電気パス111、112及び113の経路はすべて{101、102、103}であり、中間ホップ数Nhopはすべて1であり、トラフィック帯域Bwはそれぞれ100テラビット/秒、200テラビット/秒及び150テラビット/秒であり、電気パス114及び115の経路はすべて{102、103、104、105}であり、中間ホップ数Nhopはすべて2であり、トラフィック帯域Bwはそれぞれ300テラビット/秒及び450テラビット/秒である。ステップS201に基づいて、電気パス111、112及び113は一本のトラフィック帯域Bwが450テラビット/秒である臨時電気パスにマージされ、電気パス114及び115は一本のトラフィック帯域Bwが700テラビット/秒である臨時電気パスにマージされる。図5Bに示すように、これらの経路はそれぞれ{101、102、103}及び{102、103、104、105}である。図5Cに示す経路セグメントのテーブルはこの二本の経路に含まれているすべてのサブセットによって構成される。テーブルの中の経路セグメント1〜8の経路はそれぞれ{102、103、104、105}、{102、103、104}、{103、104、105}、{101、102、103}、{102、103}、{103、104}、{104、105}及び{101、102}であり、中間ホップ数Nhopはそれぞれ2、1、1、1、0、0、0及び0であり、数式(2)によって計算される合計トラフィック帯域はそれぞれ700、700、700、450、1150、700、700及び450テラビット/秒である。
【0023】
【数2】
【0024】
したがって、経路セグメント1〜8の電気スイッチの負荷値Leleはそれぞれ1400、700、700、450、0、0、0及び0ホップ×テラビット/秒であり、それらのうち、電気スイッチの負荷値が最も大きい経路セグメントは経路セグメント1である。
【0025】
S204を完成した後に、光層リソースが完全に消耗されたかどうかを判定する(ステップS205)。判定結果が「YES」である場合は、新しい光パスに伝送チャネルをさらに割り当てることができないことを示すため、光パスの最適化プロセスを終了する(S203)。判定結果が「NO」である場合は、選出された経路セグメント1を光路パスリストに加えて(S206)、図5Dに示すように、既存の電気パスから経路セグメント1と重なる部分を削除して図5Aにおける電気パスリストと図5Bにおける臨時電気パスリストを更新する(S207)。更新後の臨時電気パスリストは図6Aに示すとおりであり、電気パス211は変わらないが、電気パス214は経路セグメント1を削除した後に{102、105}に変わる。
【0026】
このときプログラムはS202に移って次のサイクルを行ない、図6Aにおける経路の中間ホップ数がすべてゼロでないと判定したため、続いて二回目のS204を実行する。図6Bに示す経路セグメントのテーブルは図6Aにおける二本の経路に含まれているすべてのサブセットによって構成される。その中の経路セグメント1〜4の経路はそれぞれ{101、102、103}、{101、102}、{102、103}、{102、105}であり、中間ホップ数Nhopはそれぞれ1、0、0、0で、数式(2)によって計算される合計トラフィック帯域はそれぞれ450、450、450、700テラビット/秒である。したがって、経路セグメント1〜4の電気スイッチの負荷値Leleはそれぞれ450、0、0、0ホップ×テラビット/秒であり、それらのうち、電気スイッチの負荷値が最も大きい経路セグメントは経路セグメント1である。
【0027】
S204を完成した後に、光層リソースが完全に消耗されたかどうかを判定する(ステップS205)。判定結果が「YES」である場合は、新しい光パスに伝送チャネルをさらに割り当てることができないことを示すため、光パスの最適化プロセスを終了する(S203)。判定結果が「NO」である場合は、選出された経路セグメント1を図5Dにおける光路パスリストに加えて(S206)、図6Cに示すような光路パスリストを取得し、既存の電気パスから経路セグメント1と重なる部分を削除して電気パスリストを更新する(S207)。更新後の臨時電気パスリストは図7−1に示すとおりであり、電気パス214は変わらないが、電気パス211は経路セグメント1を削除した後に[101、103]に変わる。更新後の臨時電気パスリストは図7Bに示すとおりであり、電気パス111、112及び113の経路はいずれも{101、103}であるが、電気パス114及び115の経路はいずれも{102、105}であり、以上の五つの電気パスの中間ホップ数はいずれもゼロである。これは五つの電気パスが中間ノードにおいて再び電気スイッチを経由することなく直接光スイッチの負荷を経由してバイパスすることを示す。
【0028】
このときプログラムはS202に移って次のサイクルを行ない、図6Aにおける経路の中間ホップ数がすべてゼロであると判定したため、プログラムからログアウトし、図6Cにおける光パスリスト及び図7Bにおける電気パスリストを最終計算結果として送信し、ネットワークノードにおける電気スイッチ及び光スイッチの交換状態を配置する。
【0029】
上述のようなサイクルを通して、それぞれのサイクルからいずれも最大電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを選出して光パスとする。つまり、最大電気スイッチの負荷を有する電気経路セグメントのために絶えず直通光パスを確立して、当該経路セグメントにおける電気スイッチの負荷をバイパスさせ、これによってすべてのバイパス可能な電気スイッチ又は光層リソースが完全に消耗されるまで、残りの電気パスの電気スイッチの負荷の和をできる限り低減する。このようなサイクルによって最適化された最終結果が、光層リソースの制限下でネットワーク全体の電気スイッチの負荷を最大限に低減できる光パスの組み合わせである。
【0030】
以下、大規模ネットワークシミュレーションを用いて本発明について性能評価する。
【0031】
図8は、シミュレーショントポロジー図である。図8において、それぞれのサブネットはさらに一つのPノード及び五つのPEノードを含む。シミュレーションパラメータは図9に示すとおりであり、ネットワーク全体で25個のサブネット、25個のPノード及び125個のPEノードを含む。Pノード間は8チャネル40ギガビット/秒であるP−P本線によって接続され、PノードとPEノードの間は80ギガビット/秒であるP−PE支線によって接続されている。Pノードの電気スイッチ負荷容量は3.2テラビット/秒であり、37個の電気スイッチ負荷インターフェース及び112対の光スイッチ負荷インターフェースを有し、PEノードは16個の電気スイッチ負荷インターフェースを有し、電気スイッチ負荷容量は80ギガビット/秒である。ネットワークには9919本のサービストラフィックがあり、9919本の電気パスによって伝送され、さらに184本の光パスに集約される。シミュレーションの時間は600秒であり、光パスは50秒のときに開始し、電気パス及びサービストラフィックはそれぞれ150秒及び160秒のときに開始する。
【0032】
図10は、多層ネットワークモデルと単層ネットワークモデルのリンク利用率のシミュレーション結果対比図である。図11は、多層ネットワークモデルと単層ネットワークモデルのノードの電気スイッチの負荷のシミュレーション結果対比図である。シミュレーションの結果は、多層ネットワークモデルにおいて多層ルーティングを使用した場合のリンク利用率が、単層ネットワークモデルにおいて単層ルーティングを使用した場合のリンク利用率に比べて、16%低下したことを表す。それとともに、ノードの電気スイッチの負荷は34%低減した。つまり、本発明の多層ルーティングを使用すると、リンク利用率が低下する代価としてノードの電気スイッチの負荷が低減する。通常ノードの電気スイッチのコストがリンクと両端の送受信器のコストより高いことを考慮すると、本発明はクロスレイヤーネットワークのネットワーク全体の総コストを下げることができる。
【0033】
図12は、実施例1による分散制御平面を有する多層ネットワークの構成図である。図12におけるネットワークは図1と同じようなトポロジーを有する。通信ノード内に存在する分散制御ユニット130、132、134、136及び138はそれぞれ通信インターフェース(一部図示省略)と制御チャネル131、133、135、137及び139を介して電気スイッチ及び光スイッチの入出力との間の接続を配置し、これによってネットワークにおける電気パス、光パス及び電気パスから光パスへのマッピング関係を制御する。そのうち、分散制御ユニット130、132、134、136及び138は同じ構造を有し、通信インターフェース(I/F)121、メモリ123及び経路計算ユニット124を含む。通信インターフェースは電気スイッチと光スイッチに制御信号を送信するとともにネットワークの経路配置状態及びサービス状態(例えば、ホップ数、トラフィック帯域など)を受信するほかに、これらのノードが互いに同期できるようにそれぞれのノードの制御ユニットの間で情報のインタラクティブを行なう。制御ユニットに位置する経路計算ユニットはメモリの中の経路配置状態およびサービス状態に基づいて計算を行ない、電気スイッチの負荷を最小化して電気パスを光パスに集約させる方法によって上述の電気スイッチと光スイッチの配置に用いられる一組の最適化された光パス及び当該光パスに基づく電気パスを取得する(図3のフローチャートを参照)。
【0034】
図13は、実施例2によるメッシュトポロジーの多層ネットワークの構成図である。図13におけるネットワークは9個のノードを有し、それぞれのノードには光スイッチ及び電気スイッチが含まれている。当該ネットワークにおいて、すべての電気スイッチ、即ち電気スイッチ201、202、203、204、205、206、207、208及び209はネットワークの電気層であるユーザ層を構成し、すべての光スイッチ、即ち光スイッチ211、212、213、214、215、216、217、218及び219はネットワーク光層であるサービスを構成する。電気層にはバーチャル電気パス221が存在し、電気スイッチ201、202、205、208及び209を経由する。同時にバーチャル電気パス222も存在し、電気スイッチ203、202、205、208及び207を経由する。ネットワークには実施例1の図1に示したような集中制御サーバ又は実施例1の図12に示したような分散制御ユニット(図示省略)が存在し、ネットワークにおける電気パス、光パス及び電気パスから光パスへのマッピング関係を制御し、通信ノードからの経路配置状態及びサービス状態(例えばホップ数、トラフィック帯域など)を受信する。実施例1のように、当該集中制御サーバ又は分散制御ユニットの中の経路計算ユニットは電気スイッチの負荷を最小化して電気パスを光パスに集約させる方法によってネットワーク経路の配置に用いられる一組の最適化された光パスを取得する。
【0035】
図14は、実施例2によるメッシュトポロジーにおける電気パスと光パスのマッピング関係を示す図である。例えば、電気パス221及び222を、光スイッチ202、205及び208を経由する光パス226に集約させる。また、光パス223、226及び224の組み合わせが電気パス221の電気スイッチ201から209までの伝送を実現できるように、さらに電気パス221の電気スイッチ201から202までの経路セグメントのために光パス223を確立し、電気スイッチ208から209までの経路セグメントのために光パス224を確立する必要がある。同様に、光パス228、226及び229の組み合わせが電気パス222の電気スイッチ203から207までの伝送を実現できるように、電気パス222の電気スイッチ203から202までの経路セグメントのために光パス228を確立し、電気スイッチ208から207までの経路セグメントのために光パス229を確立する必要がある。
【0036】
電気パスを光パスに集約させた後に、集約された電気パスは光パスの中間ノードを経由するときに、電気スイッチを経由せずに直接光スイッチからバイパスする。例えば、電気パス221及び222は再び電気スイッチ205を経由せず、光スイッチ215からバイパスする。したがって、本発明の一つの目的は、光層リソースの制限を考慮すると同時に、電気スイッチの負荷をできるだけ低減し、これによってリソースの利用率を向上させ、多層ネットワークの全体のコストを下げることである。
【0037】
本分野の技術者にとってはさらなる改善と変形を行なうことは容易である。したがって、本発明は広い範囲において、ここに記載された特定の記載あるいは代表的な方法に限定されるべきではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびそれに相当する部分に規定された本発明の真の意味あるいは範囲内において、様々な変形を行なうことができる。
【0038】
上記の本発明の代表的な形態を以下に例示する。
【0039】
本発明の第1の形態によると、光電気複合型ネットワークノードの制御方法が提供される。当該方法は、伝送パスによって接続され、且つ電気スイッチ及び光スイッチを有する複数の前記光電気複合型ネットワークノードが、前記電気スイッチによって交換された複数の電気パスと前記光スイッチによって交換された複数の光パスと、から構成された伝送ネットワークに位置する、光電気複合型ネットワークノードの制御方法であって、伝送ネットワークに新しいトラフィックが到着したことを検出した場合、新しい電気パスの確立を要求する第1手順と、前記トラフィックのパラメータ及び伝送ネットワークの物理トポロジーに基づいて前記新しい電気パスを計算する第2手順と、既存の電気パスと新たに計算して得られた電気パスとを集約し、集約された結果に基づいてすべての光パスに対して全体最適化を行なう第3手順と、全体最適化された結果に基づいて、すべての電気パス、光パス及び電気パスから光パスに集約されたマッピング関係を更新する第4手順と、を含む。
【0040】
これによって、集約された電気パス又はトラフィックの経路が一部のセグメントのみで重なった場合でも、光パス又は本線の端点を適切に選択することができる。また、電気パスとトラフィックを新たに確立する際に、既に集約された電気パス又はトラフィックに対して新たに全体最適化を行なうので、集約された光パス又は本線は現在のネットワーク状態に対して常に最適である。
【0041】
また、本発明の第2の形態によると、第3手順はさらに、複数の電気パス上のトラフィック帯域を加算してその中の一つの電気パスに与えることで、完全に同じ経路を有する電気パスをマージする第5手順と、すべての電気パスの中間ホップ数がゼロであるか否かを判定し、中間ホップ数がゼロである場合は、全体最適化を終了し、中間ホップ数がゼロでない場合は、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを選択して対応する光パスを確立する第6手順と、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを選択する際に、光層リソースが完全に消耗されたか否かを判定し、光層リソースが完全に消耗された場合は、全体最適化を終了し、光層リソースが完全に消耗されていない場合は、選択された最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを光パスに加え、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを削除することで電気パスを短くし、再びすべての電気パスの中間ホップ数がゼロであるか否かを判定する第7手順と、を含む。
【0042】
これによって、上述のサイクルを通して、それぞれのサイクルからいずれも最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを選択してそれを光パスとする。つまり、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントのために絶えず直通光パスを確立して、当該経路セグメント上の電気スイッチの負荷をバイパスさせ、これによってすべてのバイパス可能な電気スイッチの負荷を削除するまでに、又は光層リソースが完全に消耗されるまでに、残りの電気パスの電気スイッチの負荷の和をできるだけ低減する。このようなサイクルの最適化によって得られた最終結果が、光層リソースの制限下でネットワーク全体の電気スイッチの負荷を最大限に低減できる光パスの組み合わせである。
【0043】
また、本発明の第3の形態によると、前記トラフィックのパラメータはソースノード、目的ノード及び帯域を含む。
【0044】
また、本発明の第4の形態によると、前記光層リソースは光チャネル数又は光チャネル帯域である。
【0045】
また、本発明の第5の形態によると、光電気複合型ネットワークノードの制御装置を提供する。当該制御装置は、複数の光電気複合型ネットワークノードを制御し、前記複数の光電気複合型ネットワークノード同士が伝送パスによって接続され、且つ電気スイッチ及び光スイッチを有し、前記電気スイッチによって交換された複数の電気パスと前記光スイッチによって交換された複数の光パスとが伝送ネットワークを構成する、光電気複合型ネットワークノードの制御装置であって、伝送ネットワークに新しいトラフィックが到着したことを検出した場合、新しい電気パスの確立を要求し、前記トラフィックのパラメータ及び伝送ネットワークの物理トポロジーに基づいて前記新しい電気パスを計算し、既存の電気パスと新たに計算して得られた電気パスとを集約し、集約された結果に基づいてすべての光パスに対して全体最適化を行ない、全体最適化された結果に基づいて、すべての電気パス、光パス及び電気パスから光パスに集約されたマッピング関係を更新する。
【0046】
これによって、集約された電気パスあるいはトラフィックの経路が一部のセグメントのみで重なった場合でも、光パス又は本線の端点を適切に選択することができる。また、新しい電気パスとトラフィックを確立する際に、既に集約された電気パス又はトラフィックに対して新たに全体最適化を行なうので、集約された光パス又は本線は現在のネットワーク状態に対して常に最適である。
【0047】
また、本発明の第6の形態によると、前記光電気複合型ネットワークノードの制御装置は、既存の電気パスと新たに計算して得られた電気パスとを集約し、すべての光パスに対して全体最適化を行なう際に、複数の電気パス上のトラフィック帯域を加算してその中の一つの電気パスに与えることで、完全に同じ経路を有する電気パスをマージし、すべての電気パスの中間ホップ数がゼロであるか否かを判定し、中間ホップ数がゼロである場合は、全体最適化を終了し、中間ホップ数がゼロでない場合は、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを選択して対応する光パスを確立し、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを選択する際に、光層リソースが完全に消耗されたか否かを判定し、光層リソースが完全に消耗された場合は、全体最適化を終了し、光層リソースが完全に消耗されていない場合は、選択された最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを光路パスに加え、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを削除することで電気パスを短くし、再びすべての電気パスの中間ホップ数がゼロであるか否かを判定する。
【0048】
これによって、上述のサイクルを通して、それぞれのサイクルからいずれも最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを選択して光パスとする。つまり、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントのために絶えずに直通光パスを確立して、当該経路セグメント上の電気スイッチの負荷をバイパスさせ、これによってすべてのバイパス可能な電気スイッチの負荷を削除するまでに、又は光層リソースが完全に消耗されるまでに、残りの電気パスの電気スイッチの負荷の和をできるだけ低減する。このようなサイクルの最適化によって得られた最終結果が、光層リソースの制限下でネットワーク全体の電気スイッチの負荷を最大限に低減できる光パスの組み合わせである。
【0049】
本発明の第7の形態によると、前記光電気複合型ネットワークノードの制御装置は、伝送ネットワークの経路配置状態及びサービス状態を記憶するメモリと、前記複数の光電気複合型ネットワークノードに制御情報を送信するとともに伝送ネットワークの経路配置状態及びサービス状態を受信する通信インターフェースと、前記メモリに記憶されている経路配置状態及びサービス状態に基づいて、最適化された光パス、当該光パスに基づく電気パス及び電気パスから光パスに集約されたマッピング関係を計算するパス計算ユニットと、を含む。
【0050】
また、本発明の第8の形態によると、前記光電気複合型ネットワークノードの制御装置は、前記複数の光電気複合型ネットワークノードに対して集中制御又は分散制御を行なう。
【0051】
これによって、分散制御システムにも集中制御システムにも、本発明は適用可能であり、これによって異なる制御方式のシステム要求を満足させる。
【0052】
また、本発明の第9の形態によると、光電気複合型ネットワークノードの制御システムを提供する。当該制御システムは、複数の光電気複合型ネットワークノードを制御する光電気複合型ネットワークノードの制御システムであって、互いに伝送パスによって接続され、且つ電気スイッチおよび光スイッチを有し、前記電気スイッチによって交換された複数の電気パスと前記光スイッチによって交換された複数の光パスとが伝送ネットワークを構成する複数の光電気複合型ネットワークノードと、前記第5〜第8の形態のいずれかに記載の複合型ネットワークノードの制御装置と、を含む。
【0053】
従来の技術に比べて、本発明は、変更したい一つの光路に対してではなく、常にすべての光路に対して全体最適化を図り、所定の閾値に基づいて光パスを変更するのではなく、リアルタイムネットワーク状態に基づいて光パスを確立し、所定の閾値を超えたか否かに基づいて判定するのではなく、電気スイッチの負荷の最小化に基づいて判定する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
伝送パスによって接続され、且つ電気スイッチ及び光スイッチを有する複数の光電気複合型ネットワークノードが、前記電気スイッチによって交換された複数の電気パスと、前記光スイッチによって交換された複数の光パスと、から構成された伝送ネットワークに位置する、光電気複合型ネットワークノードの制御方法であって、
伝送ネットワークに新しいトラフィックが到着したことを検出した場合、新しい電気パスの確立を要求する第1手順と、
前記トラフィックのパラメータ及び伝送ネットワークの物理トポロジーに基づいて前記新しい電気パスを計算する第2手順と、
既存の電気パスと新たに計算して得られた電気パスとを集約し、集約された結果に基づいてすべての光パスに対して全体最適化を行なう第3手順と、
全体最適化された結果に基づいて、すべての電気パス、光パス及び電気パスから光パスに集約されたマッピング関係を更新する第4手順と、を含むことを特徴とする光電気複合型ネットワークノードの制御方法。
【請求項2】
前記第3手順はさらに、
複数の電気パス上のトラフィック帯域を加算してその中の一つの電気パスに与えることで、完全に同じ経路を有する電気パスをマージする第5手順と、
すべての電気パスの中間ホップ数がゼロであるか否かを判定し、中間ホップ数がゼロである場合は、全体最適化を終了し、中間ホップ数がゼロでない場合は、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを選択して対応する光パスを確立する第6手順と、
最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを選択する際に、光層リソースが完全に消耗されたか否かを判定し、光層リソースが完全に消耗された場合は、全体最適化を終了し、光層リソースが完全に消耗されていない場合は、選択された最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを光パスに加え、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを削除することで電気パスを短くし、再びすべての電気パスの中間ホップ数がゼロであるか否かを判定する第7手順と、を含むことを特徴とする請求項1に記載の光電気複合型ネットワークノードの制御方法。
【請求項3】
前記トラフィックのパラメータにはソースノード、目的ノード及び帯域が含まれていることを特徴とする請求項1又は2に記載の光電気複合型ネットワークノードの制御方法。
【請求項4】
前記光層リソースは光チャネル数又は光チャネル帯域であることを特徴とする請求項2に記載の光電気複合型ネットワークノードの制御方法。
【請求項5】
複数の光電気複合型ネットワークノードを制御し、前記複数の光電気複合型ネットワークノード同士は伝送パスによって接続され、且つ電気スイッチ及び光スイッチを有し、前記電気スイッチによって交換された複数の電気パス及び前記光スイッチによって交換された複数の光パスが伝送ネットワークを構成する、光電気複合型ネットワークノードの制御装置であって、
前記伝送ネットワークに新しいトラフィックが到着したことを検出した場合、新しい電気パスの確立を要求し、前記トラフィックのパラメータ及び前記伝送ネットワークの物理トポロジーに基づいて前記新しい電気パスを計算し、既存の電気パスと新たに計算して得られた電気パスとを集約し、集約された結果に基づいてすべての光パスに対して全体最適化を行ない、全体最適化された結果に基づいて、すべての電気パス、光パス及び電気パスから光パスに集約されたマッピング関係を更新することを特徴とする光電気複合型ネットワークノードの制御装置。
【請求項6】
既存の電気パスと新たに計算して得られた電気パスとを集約し、すべての光パスに対して全体最適化を行なう際に、
複数の電気パス上のトラフィック帯域を加算してその中の一つの電気パスに与えることで、完全に同じ経路を有する電気パスをマージし、すべての電気パスの中間ホップ数がゼロであるか否かを判定し、中間ホップ数がゼロである場合は、全体最適化を終了し、中間ホップ数がゼロでない場合は、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを選択して対応する光パスを確立し、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを選択する際に、光層リソースが完全に消耗されたか否かを判定し、光層リソースが完全に消耗された場合は、全体最適化を終了し、光層リソースが完全に消耗されていない場合は、選択された最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを光路パスに加え、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを削除することで電気パスを短くし、再びすべての電気パスの中間ホップ数がゼロであるか否かを判定することを特徴とする請求項5に記載の光電気複合型ネットワークノードの制御装置。
【請求項7】
伝送ネットワークの経路配置状態及びサービス状態を記憶するメモリと、
前記複数の光電気複合型ネットワークノードに制御情報を送信するとともに伝送ネットワークの経路配置状態及びサービス状態を受信する通信インターフェースと、
前記メモリに記憶されている経路配置状態及びサービス状態に基づいて、最適化された光パス、当該光パスに基づく電気パス及び電気パスから光パスに集約されたマッピング関係を計算するパス計算ユニットと、を含むことを特徴とする請求項5に光電気複合型ネットワークノードの制御装置。
【請求項8】
前記光電気複合型ネットワークノードの制御装置は、前記光電気複合型ネットワークノードに対して集中制御又は分散制御を行なうことを特徴とする請求項5から7のいずれかに記載の光電気複合型ネットワークノードの制御装置。
【請求項9】
複数の光電気複合型ネットワークノード同士が伝送パスによって接続され、且つ電気スイッチおよび光スイッチを有し、前記電気スイッチによって交換された複数の電気パスと前記光スイッチによって交換された複数の光パスとが伝送ネットワークを構成する複数の光電気複合型ネットワークノードと、
請求項5から8のいずれかに記載の複合型ネットワークノードの制御装置と、を含むことを特徴とする光電気複合型ネットワークノードの制御システム。
【請求項1】
伝送パスによって接続され、且つ電気スイッチ及び光スイッチを有する複数の光電気複合型ネットワークノードが、前記電気スイッチによって交換された複数の電気パスと、前記光スイッチによって交換された複数の光パスと、から構成された伝送ネットワークに位置する、光電気複合型ネットワークノードの制御方法であって、
伝送ネットワークに新しいトラフィックが到着したことを検出した場合、新しい電気パスの確立を要求する第1手順と、
前記トラフィックのパラメータ及び伝送ネットワークの物理トポロジーに基づいて前記新しい電気パスを計算する第2手順と、
既存の電気パスと新たに計算して得られた電気パスとを集約し、集約された結果に基づいてすべての光パスに対して全体最適化を行なう第3手順と、
全体最適化された結果に基づいて、すべての電気パス、光パス及び電気パスから光パスに集約されたマッピング関係を更新する第4手順と、を含むことを特徴とする光電気複合型ネットワークノードの制御方法。
【請求項2】
前記第3手順はさらに、
複数の電気パス上のトラフィック帯域を加算してその中の一つの電気パスに与えることで、完全に同じ経路を有する電気パスをマージする第5手順と、
すべての電気パスの中間ホップ数がゼロであるか否かを判定し、中間ホップ数がゼロである場合は、全体最適化を終了し、中間ホップ数がゼロでない場合は、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを選択して対応する光パスを確立する第6手順と、
最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを選択する際に、光層リソースが完全に消耗されたか否かを判定し、光層リソースが完全に消耗された場合は、全体最適化を終了し、光層リソースが完全に消耗されていない場合は、選択された最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを光パスに加え、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを削除することで電気パスを短くし、再びすべての電気パスの中間ホップ数がゼロであるか否かを判定する第7手順と、を含むことを特徴とする請求項1に記載の光電気複合型ネットワークノードの制御方法。
【請求項3】
前記トラフィックのパラメータにはソースノード、目的ノード及び帯域が含まれていることを特徴とする請求項1又は2に記載の光電気複合型ネットワークノードの制御方法。
【請求項4】
前記光層リソースは光チャネル数又は光チャネル帯域であることを特徴とする請求項2に記載の光電気複合型ネットワークノードの制御方法。
【請求項5】
複数の光電気複合型ネットワークノードを制御し、前記複数の光電気複合型ネットワークノード同士は伝送パスによって接続され、且つ電気スイッチ及び光スイッチを有し、前記電気スイッチによって交換された複数の電気パス及び前記光スイッチによって交換された複数の光パスが伝送ネットワークを構成する、光電気複合型ネットワークノードの制御装置であって、
前記伝送ネットワークに新しいトラフィックが到着したことを検出した場合、新しい電気パスの確立を要求し、前記トラフィックのパラメータ及び前記伝送ネットワークの物理トポロジーに基づいて前記新しい電気パスを計算し、既存の電気パスと新たに計算して得られた電気パスとを集約し、集約された結果に基づいてすべての光パスに対して全体最適化を行ない、全体最適化された結果に基づいて、すべての電気パス、光パス及び電気パスから光パスに集約されたマッピング関係を更新することを特徴とする光電気複合型ネットワークノードの制御装置。
【請求項6】
既存の電気パスと新たに計算して得られた電気パスとを集約し、すべての光パスに対して全体最適化を行なう際に、
複数の電気パス上のトラフィック帯域を加算してその中の一つの電気パスに与えることで、完全に同じ経路を有する電気パスをマージし、すべての電気パスの中間ホップ数がゼロであるか否かを判定し、中間ホップ数がゼロである場合は、全体最適化を終了し、中間ホップ数がゼロでない場合は、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを選択して対応する光パスを確立し、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを選択する際に、光層リソースが完全に消耗されたか否かを判定し、光層リソースが完全に消耗された場合は、全体最適化を終了し、光層リソースが完全に消耗されていない場合は、選択された最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを光路パスに加え、最も高い電気スイッチの負荷を有する経路セグメントを削除することで電気パスを短くし、再びすべての電気パスの中間ホップ数がゼロであるか否かを判定することを特徴とする請求項5に記載の光電気複合型ネットワークノードの制御装置。
【請求項7】
伝送ネットワークの経路配置状態及びサービス状態を記憶するメモリと、
前記複数の光電気複合型ネットワークノードに制御情報を送信するとともに伝送ネットワークの経路配置状態及びサービス状態を受信する通信インターフェースと、
前記メモリに記憶されている経路配置状態及びサービス状態に基づいて、最適化された光パス、当該光パスに基づく電気パス及び電気パスから光パスに集約されたマッピング関係を計算するパス計算ユニットと、を含むことを特徴とする請求項5に光電気複合型ネットワークノードの制御装置。
【請求項8】
前記光電気複合型ネットワークノードの制御装置は、前記光電気複合型ネットワークノードに対して集中制御又は分散制御を行なうことを特徴とする請求項5から7のいずれかに記載の光電気複合型ネットワークノードの制御装置。
【請求項9】
複数の光電気複合型ネットワークノード同士が伝送パスによって接続され、且つ電気スイッチおよび光スイッチを有し、前記電気スイッチによって交換された複数の電気パスと前記光スイッチによって交換された複数の光パスとが伝送ネットワークを構成する複数の光電気複合型ネットワークノードと、
請求項5から8のいずれかに記載の複合型ネットワークノードの制御装置と、を含むことを特徴とする光電気複合型ネットワークノードの制御システム。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【公開番号】特開2013−21677(P2013−21677A)
【公開日】平成25年1月31日(2013.1.31)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−101492(P2012−101492)
【出願日】平成24年4月26日(2012.4.26)
【出願人】(000005108)株式会社日立製作所 (27,607)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成25年1月31日(2013.1.31)
【国際特許分類】
【出願日】平成24年4月26日(2012.4.26)
【出願人】(000005108)株式会社日立製作所 (27,607)
【Fターム(参考)】
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