超多チャネル型光ネットワークにおける高速周波数資源割当制御に関する研究

本研究の目的は、将来の光ネットワークとして多数の光ファイバで構成されるリンクで交換ノードが接続された超多数ファイバリンク型光ネットワークを対象とし、その基本特性を明らかにするとともに、超多数の並列空間チャネルが利用可能な光ネットワークに適したノードアーキテクチャの設計、及び新たな光ネットワーク制御基盤システムの要素技術を開発することであり、2年目である令和4年度は、初年度同様にそれぞれのタスクを並行して進めた。タスク1に関しては、初年度に検討を行った超多数チャネル収容する光スイッチングノードアーキテクチャの細部検討を行い、多数の光ファイバリンクが接続されるスイッチングノードアーキテクチャとして、ファイバスイッチングと波長・空間（コア・モード）チャネル単位に分割した上で細粒度スイッチングを行う多段階ノード構成システム設計を行った。特に、利用可能な空間チャネル数の異なる光ファイバが具備された光ネットワークに着目し、ノード構成などの検討を進めた。タスク2に関しては、初年度の提案資源割当アルゴリズムを様々なトポロジで性能評価し、更なる方式の改良を実施した。特に、タスク1と関連して、様々な空間チャネル数を有するヘテロSDMネットワークを対象として、強化学習を用いた経路・周波数チャネル・空間チャネル割当方式を提案し、大幅な棄却率改善が可能であることを明らかにした。空間チャネル数により機械学習の行動の選択肢が大幅に増加するが、波長チャネル側での行動に適切な制限を設けることで、半分以下の学習回数で大きな棄却率改善を実現する行動選択が可能であることも明らかにした。また、年度後半は、提案アルゴリズムの性能評価、改善を試みるとともに、資源管理プロトコル開発に着手し、集中管理型に加えて各ノードで自律分散的に動作する際のシグナリング情報などの検討を行った。

本研究の目的は、将来の光ネットワークとして多数の光ファイバで構成されるリンクで交換ノードが接続された超多数ファイバリンク型光ネットワークを対象とし、その基本特性を明らかにするとともに、超多数の並列空間チャネルが利用可能な光ネットワークに適したノードアーキテクチャの設計、及び新たな光ネットワーク制御基盤システムの要素技術を開発することであり、2年目である令和4年度は、初年度同様にそれぞれのタスクを並行して進めた。タスク1に関しては、初年度に検討を行った超多数チャネル収容する光スイッチングノードアーキテクチャの細部検討を行い、多数の光ファイバリンクが接続されるスイッチングノードアーキテクチャとして、ファイバスイッチングと波長・空間（コア・モード）チャネル単位に分割した上で細粒度スイッチングを行う多段階ノード構成システム設計を行った。特に、利用可能な空間チャネル数の異なる光ファイバが具備された光ネットワークに着目し、ノード構成などの検討を進めた。タスク2に関しては、初年度の提案資源割当アルゴリズムを様々なトポロジで性能評価し、更なる方式の改良を実施した。特に、タスク1と関連して、様々な空間チャネル数を有するヘテロSDMネットワークを対象として、強化学習を用いた経路・周波数チャネル・空間チャネル割当方式を提案し、大幅な棄却率改善が可能であることを明らかにした。空間チャネル数により機械学習の行動の選択肢が大幅に増加するが、波長チャネル側での行動に適切な制限を設けることで、半分以下の学習回数で大きな棄却率改善を実現する行動選択が可能であることも明らかにした。また、年度後半は、提案アルゴリズムの性能評価、改善を試みるとともに、資源管理プロトコル開発に着手し、集中管理型に加えて各ノードで自律分散的に動作する際のシグナリング情報などの検討を行った。