特開 2023-113243 光ネットワーク及び光ネットワークの経路制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023113243

(43)【公開日】2023-08-16

(54)【発明の名称】光ネットワーク及び光ネットワークの経路制御方法

(51)【国際特許分類】

   H04L 45/50 20220101AFI20230808BHJP

【ＦＩ】

H04L45/50

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022015450

(22)【出願日】2022-02-03

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和２年度、令和３年度、国立研究開発法人情報通信研究機構「革新的情報通信技術研究開発委託研究／Ｂｅｙｏｎｄ ５Ｇ 超大容量無線通信を支える次世代エッジクラウドコンピューティング基盤の研究開発／Ｂｅｙｏｎｄ ５Ｇに向けた革新的高速大容量データ転送ハードウェア開発と高機能エッジクラウド情報処理基盤の研究開発」委託研究開発、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(71)【出願人】

【識別番号】304021417

【氏名又は名称】国立大学法人東京工業大学

(74)【代理人】

【識別番号】110002789

【氏名又は名称】弁理士法人ＩＰＸ

(72)【発明者】

【氏名】植之原 裕行

【テーマコード（参考）】

5K030

【Ｆターム（参考）】

5K030GA01

5K030JA14

5K030JL03

5K030KA15

5K030KX20

(57)【要約】

【課題】経路制御における遅延を低減することのできる光ネットワーク及び光ネットワークの経路制御方法を提供すること。
【解決手段】本発明の一態様によれば、光ネットワークが提供される。この光ネットワークは、ラベル付加手段と、ラベル削除手段と、経路制御手段とを備える。ラベル付加手段は、他ネットワークから自ネットワークに入る光パケットに光ラベルを付加する。ラベル削除手段は、光ラベルが付された光パケットを自ネットワークから他ネットワークに出す際に、該光ラベルを削除する。経路制御手段は、光ラベルに基づいて、該光ラベルが付された光パケットの自ネットワーク内での経路制御を行う。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

光ネットワークであって、
ラベル付加手段と、ラベル削除手段と、経路制御手段とを備え、
前記ラベル付加手段は、他ネットワークから自ネットワークに入る光パケットに光ラベルを付加し、
前記ラベル削除手段は、前記光ラベルが付された光パケットを前記自ネットワークから他ネットワークに出す際に、該光ラベルを削除し、
前記経路制御手段は、前記光ラベルに基づいて、該光ラベルが付された光パケットの前記自ネットワーク内での経路制御を行う
光ネットワーク。

【請求項2】

請求項１に記載の光ネットワークにおいて、
前記ラベル付加手段は、前記自ネットワークに入る光パケットの宛先に基づいて該自ネットワークの出口を特定し、
前記光ラベルは、前記出口を示す
光ネットワーク。

【請求項3】

請求項１に記載の光ネットワークにおいて、
前記経路制御手段は、分配手段と、切替制御手段と、遅延手段と、切替手段とを備え、
前記分配手段は、前記光ラベルが付された光パケットを２つに分配し、
前記切替制御手段は、前記分配手段で分配された光パケットの一方の前記光ラベルに基づいて電気信号を生成し、
前記遅延手段は、前記分配手段で分配された光パケットの他方を遅延させて前記切替手段に入力し、
前記切替手段は、前記電気信号に基づいて前記遅延手段で遅延された光パケットの経路を切り替える
光ネットワーク。

【請求項4】

請求項３に記載の光ネットワークにおいて、
前記経路制御手段は、分波手段と、合波手段とを備え、
前記分波手段は、多重化された光パケットを波長ごとに分波して前記切替手段に入力し、
前記合波手段は、前記切替手段で経路が切り替えられた光パケットを合波して多重化する
光ネットワーク。

【請求項5】

請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の光ネットワークにおいて、
複数の光ノードを備え、
前記光ノードのそれぞれに、前記ラベル付加手段と、前記ラベル削除手段と、前記経路制御手段とが配設される
光ネットワーク。

【請求項6】

請求項５に記載の光ネットワークにおいて、
前記光ノードは、それぞれ、マルチコアファイバで構成される伝送路で接続される
光ネットワーク。

【請求項7】

光ネットワークの経路制御方法であって、
他ネットワークから自ネットワークに入る光パケットに光ラベルを付加し、
前記光ラベルに基づいて、該光ラベルが付された光パケットの前記自ネットワーク内での経路制御を行い、
前記光ラベルが付された光パケットを前記自ネットワークから他ネットワークに出す際に、該光ラベルを削除する
光ネットワークの経路制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光ネットワーク及び光ネットワークの経路制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、ネットワークのトラフィック量の増加や、光伝送技術の発展により、光伝送技術が多用されるようになってきている。そして、光伝送技術においても、遅延を低減する技術が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９－１８８４４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ネットワークにおいて遅延が生じる理由には、様々なものがあるが、遅延が生じる理由のひとつとして、経路制御に必要なヘッダ等の書き換えや、付け替え等に要する時間がある。

【0005】

本発明では上記事情を鑑み、経路制御における遅延を低減することのできる光ネットワーク及び光ネットワークの経路制御方法を提供することとした。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様によれば、光ネットワークが提供される。この光ネットワークは、ラベル付加手段と、ラベル削除手段と、経路制御手段とを備える。ラベル付加手段は、他ネットワークから自ネットワークに入る光パケットに光ラベルを付加する。ラベル削除手段は、光ラベルが付された光パケットを自ネットワークから他ネットワークに出す際に、該光ラベルを削除する。経路制御手段は、光ラベルに基づいて、該光ラベルが付された光パケットの自ネットワーク内での経路制御を行う。

【0007】

本発明の一態様によれば、光伝送における経路制御での遅延を低減し、大容量のデータを転送することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施形態に係る光ネットワークの構成例を示した図である。

【図2】図１に示した光ネットワークにおける光パケットの経路制御の方法を説明するための図である。

【図3】光ノード１－２の構成の概略を示したブロック図である。

【図4】光ノード１の詳細な構成を示したブロック図である。

【図5】第１の波長の光パケットが伝送される部分を実線で示した図である。

【図6】第２の波長の光パケットが伝送される部分を実線で示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。

【0010】

ところで、本実施形態において「部」とは、例えば、広義の回路によって実施されるハードウェア資源と、これらのハードウェア資源によって具体的に実現されうるソフトウェアの情報処理とを合わせたものも含みうる。また、本実施形態においては様々な情報を取り扱うが、これら情報は、例えば電圧・電流・光等で表す信号値の物理的な値、０又は１で構成される２進数のビット集合体としての信号値の高低、又は量子的な重ね合わせ（いわゆる量子ビット）によって表され、広義の回路上で通信・演算が実行されうる。

【0011】

また、広義の回路とは、回路（Ｃｉｒｃｕｉｔ）、回路類（Ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）、プロセッサ（Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、及びメモリ（Ｍｅｍｏｒｙ）等を少なくとも適当に組み合わせることによって実現される回路である。すなわち、特定用途向け集積回路（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Ｓｉｍｐｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ：ＦＰＧＡ））等を含むものである。

【0012】

１．全体構成
図１は、本発明の実施形態に係る光ネットワークの構成例を示した図である。同図に示す光ネットワークは、複数の光ノードが伝送路により接続されて構成される。具体的には、光ネットワークは、光ノード１－１、光ノード１－２、光ノード１－３、光ノード１－４と、光ノード１－１と光ノード１－２の間で光パケットを伝送する伝送路２－１、光ノード１－２と光ノード１－３の間で光パケットを伝送する伝送路２－２、光ノード１－３と光ノード１－４の間で光パケットを伝送する伝送路２－３、光ノード１－４と光ノード１－１の間で光パケットを伝送する伝送路２－４とを含んで構成される。なお、光ノードの数は図１に示した限りではなく、複数の光ノードを含むことにより、光ネットワークは構成される。

【0013】

また、光ノード１－１、光ノード１－２、光ノード１－３、光ノード１－４は、それぞれ、インターネット等のネットワーク３と接続され、このネットワーク３に接続されたデータセンタ４等と、通信可能に構成されている。

【0014】

さらに、光ノード１－１には、ＥＣ（Ｅｄｇｅ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）５－１、ＣＵ／ＤＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｕｎｉｔ／Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｎｇ Ｕｎｉｔ）６－１が接続され、ＣＵ／ＤＵ６－１を介して、無線ネットワーク７とも接続されている。同様に、光ノード１－２には、ＥＣ５－２、ＣＵ／ＤＵ６－２が接続され、光ノード１－３には、ＥＣ５－３、ＣＵ／ＤＵ６－３が接続され、光ノード１－４には、ＥＣ５－４、ＣＵ／ＤＵ６－４が接続されている。

【0015】

なお、ここでは、光ノード１－１、光ノード１－２、光ノード１－３、光ノード１－４、伝送路２－１、伝送路２－２、伝送路２－３、伝送路２－４以外は、光ネットワークとは別のネットワークとして扱い、その詳細の説明についても省略する。他のネットワークは、別の構成であってもよい。

【0016】

２．経路制御方法
図２は、図１に示した光ネットワークにおける光パケットの経路制御の方法を説明するための図である。図１に示した光ネットワークでは、図２に示すように、他ネットワーク、例えば、ＣＵ／ＤＵ６－１から自ネットワークに入る光パケット８に、光ラベル９を付加する。光ラベル９は、自ネットワーク内の光ノード、例えば、光ノード１－３を示すものであり、この光ラベル９に基づいて、光ラベル９が付された光パケット８の自ネットワーク内での経路制御を行う。光ラベル９が光ノード１－３を示すものであれば、光ノード１－１から光ノード１－２に伝送された光パケット８は、光ノード１－２で他のネットワークへ出されることなく、光ノード１－３に伝送される。光ノード１－３では、光ラベル９が光ノード１－３を示すものであることから、この光パケット８を自ネットワークから他ネットワークに出すが、この際に、光ラベル９が付された光パケット８から光ラベル９を削除する。つまり、図１に示した光ネットワークでは、流入する光パケット８に光ラベル９を付加し、光パケット８が他のネットワークに流出するまで、光ラベル９の付け替えや書き換えを行わずに、光ラベル９に基づく経路制御を行う。

【0017】

３．光ノード
次に、光ノードについて説明する。なお、ここでは、光ノード１－２の構成を例として説明するが、光ノード１－１、光ノード１－３、光ノード１－４も同様の構成である。

【0018】

図３は、光ノード１－２の構成の概略を示したブロック図である。同図に示すように、光ノード１－２は、ラベル付加手段１１と、ラベル削除手段１２と、経路制御手段１３とを備える。つまり、光ノード１－２を含む光ネットワークは、ラベル付加手段１１と、ラベル削除手段１２と、経路制御手段１３とを備える。また、光ネットワークは、複数の光ノードを備え、光ネットワークは、光ノードのそれぞれに、ラベル付加手段と、ラベル削除手段と、経路制御手段とが配設されることとなる。

【0019】

ラベル付加手段１１は、他ネットワークから自ネットワークに入る光パケット８に光ラベル９を付加する。このとき、ラベル付加手段１１は、自ネットワークに入る光パケット８のＭＡＣヘッダやＩＰヘッダから、当該光パケット８の宛先を特定し、その宛先に基づいて自ネットワークの出口を特定する。つまり、光ラベル９は、自ネットワークの出口を示す情報を含むことになる。光パケット８の宛先と自ネットワークの出口との対応は、例えば、ＬＵＴ（ＬｏｏｋＵｐ Ｔａｂｌｅ）を参照することで特定する。

【0020】

ラベル削除手段１２は、光ラベル９が付された光パケット８を自ネットワークから他ネットワークに出す際に、光ラベル９を削除する。

【0021】

経路制御手段１３は、光ラベル９に基づいて、光ラベル９が付された光パケット８の自ネットワーク内での経路制御を行う。例えば、経路制御手段１３は、光ノード１－１から伝送された光パケット８の光ラベル９が、自ノード（光ノード１－２）を示していれば、その光パケット８をラベル削除手段１２に渡し、光ノード１－１から伝送された光パケット８の光ラベル９が、他ノード（光ノード１－３等）を示していれば、その光パケット８を光ノード１－３に伝送する。ラベル付加手段１１から渡された光パケット８は、通常、他ノード（光ノード１－３等）を示す光ラベル９が付加されているため、その光パケット８を光ノード１－３に伝送する。

【0022】

４．経路制御手段
次に、経路制御手段１３の詳細について説明する。図４は、光ノード１（光ノード１－１、光ノード１－２、光ノード１－３、光ノード１－４に相当）の詳細な構成を示したブロック図である。

【0023】

同図に示すように、光ノード１は、ラベル処理部１０１、ラベル処理部１０２、分配部１０３、分配部１０４、分配部１０５、制御部１０６、遅延部１０７、切替部１０８を有する。また、切替部１０８は、スイッチ１８１、スイッチ１８２、スイッチ１８３、スイッチ１８４、分波部１８５、合波部１８６を有する。ラベル処理部１０１とラベル処理部１０２は、それぞれ、ラベル付加手段１１とラベル削除手段１２を併せたものに相当し、分配部１０３、分配部１０４、分配部１０５、制御部１０６、遅延部１０７、切替部１０８は、経路制御手段１３に相当する。

【0024】

ラベル処理部１０１は、他のネットワーク、例えば、ＣＵ／ＤＵ６－１を介して接続される無線ネットワーク７から流入する光パケットに光ラベルを付加するとともに、無線ネットワーク７へ流出する光パケットから光ラベルを削除する。

【0025】

ラベル処理部１０２は、他のネットワーク、例えば、ＥＣ５－１から流入する光パケットに光ラベルを付加するとともに、ＥＣ５－１へ流出する光パケットから光ラベルを削除する。

【0026】

分配部１０３、分配部１０４、分配部１０５は、いずれも、分配手段に相当するもので、分配部１０３は、ラベル処理部１０１で光ラベルが付加された光パケットを２つに分配し、分配した一方を制御部１０６に入力し、分配した他方を遅延部１０７に入力する。

【0027】

制御部１０６は、切替制御手段に相当するもので、分配部１０３、分配部１０４、分配部１０５から入力された光ラベルに基づいて、つまり、分配手段で分配された光パケットの一方の光ラベルに基づいて、スイッチ１８１、スイッチ１８２、スイッチ１８３、スイッチ１８４を制御する電気信号を生成し、生成した電気信号を、スイッチ１８１、スイッチ１８２、スイッチ１８３、スイッチ１８４のそれぞれに入力する。この電気信号は、光ラベルが示す光ノードへ光パケットの経路を切り替えるための信号であり、少なくとも光ラベルを含む光パケットのパケット長がスイッチ１８１、スイッチ１８２、スイッチ１８３、スイッチ１８４を通過する時間、スイッチ１８１、スイッチ１８２、スイッチ１８３、スイッチ１８４の切替位置を保持するものである。なお、光ラベルに基づく電気信号の生成は、例えば、ＬＵＴを参照することで、生成する信号の内容を特定する。

【0028】

遅延部１０７は、遅延手段であり、分配手段で分配された光パケットの他方を遅延させて切替手段である切替部１０８入力する。遅延部１０７が光パケットを遅延させる時間は、制御部１０６が電気信号を生成するのに要する時間、つまり、制御部１０６が光ラベルを読み取り、ＬＵＴを参照して電気信号を生成する時間に相当する。これにより、遅延部１０７で遅延された光パケットが、切替部１０８に入力されるタイミングで、スイッチ１８１、スイッチ１８２、スイッチ１８３、スイッチ１８４が切り替えられる。

【0029】

切替部１０８は、切替手段であり、制御部１０６が生成した電気信号に基づいてスイッチ１８１、スイッチ１８２、スイッチ１８３、スイッチ１８４を動作させ、遅延手段で遅延された光パケットの経路を切り替える。

【0030】

また、経路制御手段の一部である切替部１０８は、分波手段に相当する分波部１８５と、合波手段に相当する合波部１８６とを備えているが、分波部１８５は、多重化された光パケットを波長ごとに分波してスイッチ１８１とスイッチ１８３に入力し、合波部１８６は、スイッチ１８１とスイッチ１８３で経路が切り替えられた光パケットを合波して多重化するものである。この分波部１８５と、合波部１８６は、光ネットワークにおいて、波長分割多重方式を用いる場合に必要な構成であり、波長分割多重方式を用いない場合には、不要なものとなる。波長分割多重方式を用いた場合、例えば、第１の波長の光パケットと、第２の波長の光パケットを多重化した場合には、それぞれの光パケットは、図５及び図６に示した経路で伝送される。図５は、第１の波長の光パケットが伝送される部分を実線で示した図である。また、図６は、第２の波長の光パケットが伝送される部分を実線で示した図である。

【0031】

また、光ノード１を含む複数の光ノードを、それぞれ、マルチコアファイバで構成される伝送路で接続するようにすることもできる。

【0032】

５．その他
以上説明したように、本発明の実施形態に係る光ネットワークは、光ラベルを用いることにより、遅延を低減することができ、さらに、波長分割多重方式を用い、マルチコアファイバで伝送路を構成することで、大容量のデータ通信が可能となり、結果として、高速通信が可能となる。

【0033】

本発明は、次に記載の各態様で提供されてもよい。
前記光ネットワークにおいて、前記ラベル付加手段は、前記自ネットワークに入る光パケットの宛先に基づいて該自ネットワークの出口を特定し、前記光ラベルは、前記出口を示す光ネットワーク。
前記光ネットワークにおいて、前記経路制御手段は、分配手段と、切替制御手段と、遅延手段と、切替手段とを備え、前記分配手段は、前記光ラベルが付された光パケットを２つに分配し、前記切替制御手段は、前記分配手段で分配された光パケットの一方の前記光ラベルに基づいて電気信号を生成し、前記遅延手段は、前記分配手段で分配された光パケットの他方を遅延させて前記切替手段に入力し、前記切替手段は、前記電気信号に基づいて前記遅延手段で遅延された光パケットの経路を切り替える光ネットワーク。
前記光ネットワークにおいて、前記経路制御手段は、分波手段と、合波手段とを備え、前記分波手段は、多重化された光パケットを波長ごとに分波して前記切替手段に入力し、前記合波手段は、前記切替手段で経路が切り替えられた光パケットを合波して多重化する光ネットワーク。
前記光ネットワークにおいて、複数の光ノードを備え、前記光ノードのそれぞれに、前記ラベル付加手段と、前記ラベル削除手段と、前記経路制御手段とが配設される光ネットワーク。
前記光ネットワークにおいて、前記光ノードは、それぞれ、マルチコアファイバで構成される伝送路で接続される光ネットワーク。
光ネットワークの経路制御方法であって、他ネットワークから自ネットワークに入る光パケットに光ラベルを付加し、前記光ラベルに基づいて、該光ラベルが付された光パケットの前記自ネットワーク内での経路制御を行い、前記光ラベルが付された光パケットを前記自ネットワークから他ネットワークに出す際に、該光ラベルを削除する光ネットワークの経路制御方法。
もちろん、この限りではない。

【符号の説明】

【0034】

１ ：光ノード
１－１ ：光ノード
１－２ ：光ノード
１－３ ：光ノード
１－４ ：光ノード
２－１ ：伝送路
２－２ ：伝送路
２－３ ：伝送路
２－４ ：伝送路
３ ：ネットワーク
４ ：データセンタ
７ ：無線ネットワーク
８ ：光パケット
９ ：光ラベル
１１ ：ラベル付加手段
１２ ：ラベル削除手段
１３ ：経路制御手段
１０１ ：ラベル処理部
１０２ ：ラベル処理部
１０３ ：分配部
１０４ ：分配部
１０５ ：分配部
１０６ ：制御部
１０７ ：遅延部
１０８ ：切替部
１８１ ：スイッチ
１８２ ：スイッチ
１８３ ：スイッチ
１８４ ：スイッチ
１８５ ：分波部
１８６ ：合波部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】