JP2000515339A - データ信号処理 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ネットワークコンポーネントは階層ツリー構造に配置されたデータ信号の形態で表されている。個々のネットワークに関する多数のランダムに生成されたツリー構造を有する群が発生される。ツリー構造は最も適切なツリー構造を選択的に生成することによって、連続する世代を通じて発展するプロセスを経験する。生成プロセスによって、１または複数の最適なツリー構造が現れる。ネットワークは最適なツリー構造により表されるデータ信号にしたがって構成される。ネットワークは例えばガスパイプラインネットワーク、給電ネットワーク、水パイプラインネットワーク等の１組のノードおよびリンクを有する任意のネットワークであってもよいが、本発明は特に通信ネットワークまたはコンピュータネットワークに関係している。

Description

【発明の詳細な説明】 データ信号処理 本発明は、一般的な処理を使用して設計され、または最適にされたノードおよ びリンクのネットワークに関し、特に通信ネットワークに関するものであるが、 それに限定されない。 ［序論］ 公共事業（ユーティリティ）利用されているサービスネットワークには多数の 例があり、それらは複数のリンクにより相互接続されている複数のノードを具備 している。サービスはリンク装置に沿ったノードのノード装置間で移送される。 このようなネットワークの例には、リンクが高電圧パワーケーブルで構成され、 ノードがパワーステーション（発電所）、発電機、サブステーション等で構成さ れている給電ネットワーク；ノード装置が貯水槽、バルブ、給水塔、顧客位置（ サイト）で構成され、リンクが給水パイプラインで構成されている給水ネットワ ーク；ノード装置が海上プラットホーム、貯蔵タンク、顧客サイト、分配センタ 、バルブで構成され、リンクがガスパイプラインで構成されているガス供給ネッ トワーク；ノードが町または都市で構成されリンクが道路で構成されている都市 間道路ネットワーク；それに類似の鉄道ネットワーク；および航空ネットワーク が含まれており、特にノードがコンピュータ装置で構成されリンクが通信リンク で構成されているコンピュータネットワーク、またはノードが交換機で構成され リンクが地上、海底、空中または衛星通信チャンネルで構成されている電話サー ビス通信ネットワークのような通信ネットワークが含まれている。 電話サービスネットワークを例に取ると、一般的な通信ネットワークは顧客サ イト間で通信チャンネルを接続し導く複数の交換機と、交換機と顧客サイトを接 続する複数の通信リンクとを有する。顧客サイトは１つの装置、例えば１つの電 話ハンドセットを具備するか、または顧客構内にスイッチボード装置を具備して もよく、これによって入来する呼が複数の個々の電話ハンドセットへ導かれるこ とを可能にする。 新しい顧客サイトを既存の通信ネットワークへ接続する必要がある場合、また はスクラッチから１つの場所に通信ネットワーク（“グリーンフィールド”ネッ トワーク）を設定することが必要である場合、新しいネットワークの設計または ネットワークに対する変更の設計は、通常、設計者または設計者のチームにより 行われる。ネットワーク設計は人の専門技術に頼る熟練の技である。ネットワー クに関する必要な設計パラメータまたは明細が設定されると、自動的に設計され ることができるネットワークセクションが存在する。ネットワークの特別なセク ションはコンピュータにより実行される既存のアルゴリズムと設計技術により設 計されてもよい。それにもかかわらず、一般的には、人間のネットワーク設計者 はネットワークを設計するツールとしてこのようなアルゴリズムと技術を使用す る傾向にあり、彼等はネットワーク設計の問題についてそれらのツールが最適の 解決策を生み出さないことを確信しても、完全なネットワーク設計を生成するア ルゴリズムではなくネットワークを設計する経験と直感に依存する。 ネットワークの設計に際して人間のネットワーク設計者が考慮しなければなら ないパラメータの数とその種類は非常に大きい。通信ネットワークの設計者によ く知られた幾つかのパラメータは、例えばパケット交換ネットワークまたは回路 交換ネットワーク（ＰＳＮまたはＣＳＮ）等の交換ネットワークのタイプ（類型 ）の選択、ネットワークトポロジのレイアウト、有効性、成長、存続性、信頼性 、遅延、性能、価格、呼阻止、サービスの等級、サービスの品質、ホップ（hop ）、容量、帯域幅、固定した代わりのルーチンまたはダイナミックの代わりのル ーチンの選択を含んでいる。さらに同期または非同期ネットワークは設計の最適 化について異なった方法を必要とする。 ［発明の要約］ 本発明の第１の特徴によれば、複数のネットワークを表すデータ信号を処理す る方法が提供され、各ネットワークはネットワークのノードにおいて複数のノー ド装置を有し、リンク装置を有する複数のリンクにノード装置を接続し、前記方 法は、それぞれのネットワークを示している個々の階層信号群を発生し、それぞ れの階層信号が実行可能なネットワークを表しているか否かをチェックするため それらを試験し、１以上の予め定められた試験パラメータに対して実行可能なネ ットワークを表すそれぞれの階層信号を試験し、前記ステップの結果に基づいて １組の前記階層信号を選択し、前記１組の選択された階層信号を発展させて次世 代の階層信号群を生成するステップを有する。 ［図面の簡単な説明］ 本発明を以下図面を参照して単に例示として説明する。 図１は本発明にしたがった好ましい方法を実行するハードウェアの機能レイア ウトを示している。 図２は本発明にしたがった好ましい方法の総括的な概観を示している。 図３、４は本発明にしたがった好ましい方法の詳細をさらに概略的に示してい る。 図５は好ましい方法を実行しているリンク信号の形態を示している。 図６はリンク信号の別の形態を示している。 図７はリンク信号のさらに別の形態を示している。 図８は本発明の方法にしたがったグラフト信号の形態を示している。 図９はグラフト信号の別の形態を示している。 図１０はリンク信号の動作を概略的に示している。 図１１はグラフト信号の動作を概略的に示している。 図１２は本発明の１実施形態にしたがったツリー構造を示している。 図１３−１６はディスプレイ装置で表示したときの、図１２のツリー構造にし たがった通信ネットワークの可視ディスプレイを示している。 図１７はディスプレイ装置で表示したときの、図１２のツリー構造により示さ れたネットワークの可視ディスプレイを示している。 図１８は複数の顧客サイトをリンクで連結するためのネットワーク設計問題を 示している。 図１９は図１８のネットワーク設計問題に対する可能な解決策を与えるために 生成されたツリー構造を示している。 図２０はネットワークマップのディスプレイ装置上で表された可視表示を示し ており、図１９のツリー構造により示されたときの、図１８のネットワーク設計 問題に対する可能な解決策を表している。 図２１は図１８のネットワーク設計問題に対する別の可能な解決策を与えるた めに生成された別のツリー構造を示している。 図２２は別のネットワークマップのディスプレイ装置上で表された可視表示を 示しており、図２１のツリー構造により示されたときの、図１８のネットワーク 設計問題に対する可能な解決策を表している。 図２３は子（オフスプリング）ツリー構造の発生をさらに行うために図１９お よび２１の第１および第２のツリー構造の発生を示している。 図２４は図２３の親（ペアレント）および子（オフスプリング）ツリー構造に より示されている親および子ネットワークマップがディスプレイ装置で表された ときの可視表示を示している。 図２５は第２のネットワーク設計問題に対する第１の世代の解決策として、ラ ンダムに発生されたネットワークマップのディスプレイ装置上で表された可視表 示を示している。 図２６は第２のネットワーク設計問題に対する最適の解決策として最適のネッ トワークマップのディスプレイ装置上で表されている可視表示を示している。 図２７は第３のネットワーク設計問題に対する１組の初期ネットワーク制限と 初期ネットワーク仮定のディスプレイ装置上の可視表示を示している。 図２８は図２６により表されているネットワークの制限および仮定を含んでお り、ランダムに生成されたツリー構造の初期世代により示している、初期世代ネ ットワークマップの表示のディスプレイ装置上の可視表示を示している。 図２９は図２６のディスプレイにより表された初期ネットワーク仮定を有する 第３のネットワーク設計問題に対して最適の解決策のネットワークマップのディ スプレイ装置上の可視表示を示している。 ［好ましい実施形態の詳細な説明］ 先に説明した図面を参照して単に例示として本発明を説明する。 ネットワーク設計装置の総括的な概観を図１に示し、これはノードおよびリン クを有するネットワークを最適化するため一般的なプロセスを実行する機械を使 用している。物理的なネットワークが複数のノードおよび複数のリンクを有する ２次元ネットワークマップとして表されている。ネットワーク設計装置は、例え ばガスパイプラインネットワーク、道路ネットワーク、航空ネットワーク、給電 ネットワーク、給水ネットワークのような実用サービスネットワーク、或いは例 えばコンピュータネットワークまたは遠隔通信ネットワークのような通信ネット ワーク等の公共事業サービスといったノード装置およびリンク装置を有する任意 のネットワーク設計を限定したデータ信号をアレンジするために使用される。以 下、例示により、ネットワーク設計装置と、データ信号のアレンジによるその動 作方法を通信ネットワーク、特に通信ネットワークを例にして説明する。 ネットワークマップは物理的ネットワークを構築する包括的な１組の指令を有 する。マップのノードは物理的ノード装置およびその位置を表している。マップ のリンクは物理的通信リンク、例えば通信ネットワークの場合には光ファイバケ ーブルやマイクロ波通路を表している。ネットワークマップはネットワークに関 連する他の特性と共に、ノードとリンクの相互に関するまたは予め定められた地 理に関する物理的位置を表すデータを含んでおり、例えば、ネットワーク設計装 置が通信ネットワークを設計するために使用される場合、ネットワークマップは 経路設定表、リンクおよび交換機容量、サービス機能を表すデータと、ハードウ ェアコンポーネントの価格または他の性能基準を説明したデータを含んでいる。 ネットワークマップは電子プロセッサまたは記憶装置にネットワーク信号として 電子形態で記憶されてもよい。 図１の装置はツリー発生器140を有し、これは物理的交換機、リンク装置、顧 客サイト（位置）装置、および通信ネットワーク中のその他の装置を示している データを表したハードウェアに関する信号と、設計される可能性のあるネットワ ークのタイプについての初期仮定に関するデータを表したネットワーク仮定信号 と、および必要とされるネットワークの任意の制限を表したネットワーク制限（ 拘束条件）信号とを受信する。ツリー発生器140は電子記憶装置の一部と電子プ ロセッサを具備している。ハードウェア信号、ネットワーク仮定信号、ネットワ ーク制限信号はフロッピーディスク141のような信号キャリアから、ツリー発生 器140へ割当てられた電子記憶装置へ転送することにより受信される。プロセッ サは、ハードウェア信号を階層ツリー構造に組立てるためにフロッピーディスク 143等の信号キャリアから入力される１組の予め定められたアセンブリ信号にし たがって動作し、それにおいてハードウェア信号はノード信号と接続信号によ りカプセル化され、接続信号はノード信号と共に接続されている。 ノード信号と接続信号はフロッピーディスク144等の信号保持媒体によってツ リー発生器へ入力されてもよい。組み立てられたツリー信号はツリー信号をネッ トワーク信号へ変換する変換器145（以下ツリー：ネットワーク変換器と言う） へ送られ、変換器145は接続信号とノード信号に含まれる指令を実行し、物理的 通信ネットワークを記述する１組のネットワーク信号を発生する。ハードウェア 信号のそれぞれの階層構造を記述する各ツリー信号と、ノード信号と接続信号は ツリー：ネットワーク変換器145によって１つの物理的通信ネットワークを表し ている各ネットワーク信号へ変換される。物理的通信ネットワークを表すネット ワーク信号は信号形態のネットワークマップを構成する。ツリー発生器は例えば ５００等の大きい初期ツリー信号群を発生し、これはツリー記憶装置142に記憶 され、各ツリー信号はツリー信号:ネットワーク変換器145によってそれぞれのネ ットワーク信号へ変換され、結果として、それぞれのネットワークマップを限定 する例えば５００の大きなネットワーク信号群が発生する。 ツリー：ネットワーク変換器145は好ましくはノード信号と接続信号とに含ま れている指令を実行するように構成されている電子プロセッサを具備している。 各ネットワーク信号から、ディスプレイ装置146で表示されるためのネットワー クマップを表す可視ネットワークディスプレイが得られる。ネットワーク信号は これらが可視ディスプレイ装置146で表示されるのに適切なフォーマットヘ構成 されるようにさらに電子処理を受けてもよい。代わりに、ネットワーク信号はそ れにより表されるネットワークマップのハードコピー表示を生成し、プリンタ装 置147で印刷されるように構成されることができる。ネットワーク信号はフロッ ピーディスク駆動装置148のような適切な装置によって、信号キャリア、例えば フロッピーディスクへダウンロードされることができる。ネットワーク信号はツ リー信号：ネットワーク変換器145から実行性評価装置149へ伝送される。実行性 評価装置は、予め定められた実行性基準信号に対してネットワーク信号により記 述されるネットワークを試験し、これは例えばフロッピーディスク150等の信号 キャリアから実行性評価装置へダウンロードされる。 実行性基準信号により限定される実行性基準にあるネットワーク信号は適合性 評価装置151へ送信される。適合性評価装置は、フロッピーディスク152のような 信号キャリアからダウンロードされる適合基準信号により示される適合基準状況 に対して、ネットワーク信号により示されたネットワークを評価する。実行性評 価装置と適合性評価装置はそれぞれ電子プロセッサを具備する。適合性評価装置 はそれによって動作する各ネットワーク信号の適合信号を出力する。適合信号は ツリーセレクタ153へ送信され、これも電子プロセッサを具備することが好まし い。ツリーセレクタ153は適合性評価装置により発生される適合信号と、フロッ ピーディスク154等の信号キャリアからダウンロードされる１組の予め定められ た適合性制限信号とを比較し、各ネットワーク信号の選択信号を発生し、その選 択信号は、対応する実行性基準信号と適合性限定信号により限定された各制限内 に入る実行性信号および適合信号を結果として生じる。 選択信号は遺伝発展（genetic evolution）エンジン155へ入力され、これはツ リー信号を相互に結合し再生することによってツリー信号記憶装置142から送信 される選択されたツリー信号へ発展させ、それによってその後にツリー信号記憶 装置142へ再送信される変更されたツリー信号を発生する。ツリー信号の発展プ ロセスは例えばフロッピーディスク156のような信号キャリアを介して遺伝発展 エンジンにダウンロードされる発展信号に含まれた１組の指令により制御される 。遺伝発展エンジン155は例えばＲＡＭのような記憶装置の関連部分を有する電 子プロセッサを具備することが好ましい。ツリー信号記憶装置142の変更された ツリー信号はその後、ツリー信号：ネットワーク変換器145へ送られ、前述した ようなプロセスが変更されたツリー信号について反復される。その結果遺伝発展 エンジン155によって動作される新しい１組のツリー信号を発生する。選択され た１組のツリー信号が遺伝発展エンジン155により動作される度に、変更された ツリー信号の新たな発生がツリー信号記憶装置142へ重ね書きされる。多数の世 代が選択され、任意の世代に対して、ツリー信号の世代に対応したネットワーク 信号によって表わされる物理的ネットワークを表したディスプレイが可視ディス プレイ装置146またはプリンタ147で得られる。 好ましい実施形態では、ツリー発生器、実行性評価装置、適合性評価装置、ツ リーセレクタ、遺伝発展エンジンが電子コンピュータの構成され、例えばプログ ラミング言語ＣにＵＮＩＸプラットフォームを構成することによって実行される 。ツリー信号および／またはネットワーク信号はハードディスク駆動装置152に よりツリー：ネットワーク変換器145からアンロードされてもよい。 図２を参照すると、ここではツリー信号を得るため図１の装置により実行され たプロセスの総括的概観が記載されている。各ツリー信号はそれぞれの通信ネッ トワークの設計（ネットワークマップ）を表す１組のネットワーク信号へ変換さ れる。プロセスの結果、通信ネットワークの設計を表した１組の信号が生成され る。この信号は通信ネットワークのハードコピーネットワークマップを生成する ためディスプレイ装置またはプリンタを駆動するために使用されてもよい。物理 的通信ネットワークはネットワークマップに含まれる情報にしたがって構築され てもよい。通信ネットワークの構成および動作はツリー信号により実施されるよ うに全体的な設計により指令されるので、ネットワーク設計プロセスは物理的通 信ネットワーク自体の無視できない部分である。ここで説明するプロセスから生 じるツリー信号は物理的通信ネットワークの動作と機能を命令する。 ステップ201で、プロセスの開始は１組のネットワークの必要な制限を特定化 し、例えば交換機の数およびその位置等の必要とされるネットワークのタイプに ついての初期仮定を行う。このステップはネットワーク制限およびネットワーク 仮定を表すデータ信号を生成することによって実行される。ステップ201は最適 な解決策が見出だされる問題を限定するものと考えてよい。 ステップ202で、物理的ネットワークに含まれるのに有効な個々のハードウェ アコンポーネントの物理的制限を表したハードウェア信号が集められる。このよ うなデータ信号はコンピュータ上のデータベースに記憶されたデータ信号として 利用可能であるか、または例えばフロッピーディスク141等の信号キャリアから 入力されてもよい。 ステップ203で、最初の階層の２次元ツリー構造信号群が発生される。各ツリ ー構造信号は、特定の制限内で最適のネットワーク設計を得る問題に対する可能 な解決策として、特定のネットワーク設計を特定するデータを表している。一般 に、正確な数はこの図面の広範囲の制限内で変化するが、広範囲の種類の解決策 を与えるのに十分な大きさ、例えば５００のツリー信号のような個々のツリー信 号の群が発生される。ツリー信号はノード信号と接続信号と制限信号を２次元ツ リー信号へ組立てる１組のアセンブリ指令にしたがってランダムまたは部分的に ランダムなプロセスにより発生される。 ステップ204で、各個々のツリー構造はそれぞれのネットワーク信号へ変換さ れ、それはネットワーク設計としての実行性および適合性を試験される。各ネッ トワーク信号はそれが表す物理的通信ネットワークの実行性に関して試験される 。ツリーは最初にランダムに発生されるので、全てのツリーが物理的に実行的な 設計を示すネットワーク信号を発生するわけではない。 適合性の試験は、個々のツリーから発生するネットワーク信号として表された ネットワーク設計を予め限定された適合基準、例えば性能、信頼性、柔軟性また は価格に対する試験を含んでいる。各個々のツリー信号はその適合基準に合致し ている。 最初のツリー信号群の予め定められた割合は次世代のツリー信号群が発展する ベースを形成するためにステップ205で選択される。大部分の最小の適合ツリー は次の群のベースとして選択されない傾向にあるので、選択されたツリー数は最 初のツリー信号群の数よりも少数である。 ステップ206で、選択された初期の実行可能なツリー信号群から新しいツリー 信号が発展することにより、ツリー信号群が再生される。ツリー信号の再生は組 替え（クロスオーバー）、変更されていない形態での再生、変化（ミューテーシ ョン：突然変異）または置換の機構によって行われる。 再生された個々のツリー信号群の信号の数は、幾つかのツリー信号が１以上の 子（オフスプリング）を有するので、選択されたツリー信号数よりも多い。再生 されたツリー信号群の信号の数はもとのツリー信号の数に一致するようにされる 。再生されたツリー信号群はその後ステップ204でさらに実行性および適合性の 試験を受け、さらにステップ205、206で選択、再生される。 ツリー信号の選択は選択の確率を各々のツリー信号の選択に割当てることによ り行われ、確率は適合試験の結果として各ツリー信号に一致する適合性により決 定される。大きな適合性のツリー信号は少ない適合性のツリー信号よりも選択さ れる可能性が大きい。適合スコアに基づくツリー信号の選択のプロセスにより、 各群の平均適合性は時間と共に増加することが予測される。さらに傑出した適合 性を有する個々の実行性ツリー信号が幾つかの世代において現れ、最適のネット ワーク設計を表している。 ステップ204、205、206は最初の群の生成以降に予め定められた数の世代に発 展するかまたは予め定められた時間が経過するまで、或いはさらに群の再発生が 平均的な適合性をほとんど増加しないか全く増加しなくなるまで反復され、ある いは改良が困難である適合性を有する個々のツリー信号または個々の組のツリー 信号が発展した場合に、反復される。 添付図面の図３を参照すると、図２に記載された好ましいプロセスの１例であ る特別の好ましいプロセスが記載されている。ステップ301で、必要なネットワ ーク制限と初期ネットワーク仮定がネットワーク制限信号とネットワーク仮定信 号として含まれている。制限信号はネットワーク設計の詳細を定義するためネッ トワークへの必要な入力パラメータデータ信号と出力パラメータデータ信号を示 している。 ステップ302で、ネットワークハードウェアコンポーネントの制限がハードウ ェア信号により特定される。 ステップ303で、最初のツリー信号群が発生され、各ツリー信号はそれぞれの ネットワークアーキテクチャまたはネットワーク設計（即ち特定のネットワーク マップ）を表している。各ツリー信号はアセンブリ信号により構成されるアセン ブリ指令にしたがってプロセッサにより組立てられ、したがってハードウェアコ ンポーネントを表す１組のハードウェア信号はノード信号と接続信号中にカプセ ル化される。ノード信号は２次元以上の次元の階層構造のツリー信号に接続信号 によって共に連結される。各ツリー信号は物理的通信ネットワークを示す１組の ネットワーク信号を発生するようにプロセッサを動作する１組の指令を表してい る。 ステップ304で、ツリー構造から生じるネットワーク設計を１組の実行性基準 信号と比較することにより、各ツリー信号から生じるネットワーク設計の実行性 が試験される。ネットワークがこれらの制限内であるならば、ネットワークは実 行可能である。制限内でないならば、ネットワークは実行可能ではない。 ツリー群の各ツリーの適合性はネットワーク設計を表すネットワーク信号へツ リー信号を変換し、典型的な動作状態下でその設計の性質をシミュレートし、呼 トラフィック流、呼トラフィック帯域幅、呼トラフィック経路設定、ネットワー クによる伝送が予期されるその他のトラフィックにしたがってネットワーク信号 を処理し、またはネットワーク信号により表される個々のコンポーネントの価格 を示した信号を合計することによりその設計のネットワークを組立てる価格を計 算することにより決定される。設計の性能は、パフォーマンス、信頼性、柔軟性 、価格のそれぞれの組の値を表す結果的な信号を生成するために、入力パラメー タ値を表す信号と共にネットワーク信号を処理することによってシミュレートさ れる。 ステップ305で、適切なツリーが選択され、それから発展する。不適切なネッ トワークを発生したツリー信号は排除される。 ステップ306（図４）で、群の再生は次のツリー群を生成するため選択された ツリーのある割合の部分を結合し、適切なツリーの割合を次世代へ維持すること によって行われる。 図１の装置により実行されたようなさらに図２、３のプロセスの変化および変 形について以下説明する。ネットワーク制限およびネットワークについての初期仮定 最適の解決策が見出だされるネットワーク設計問題に対する問題を限定するた め、ネットワークが問題に対する実行可能な解決策であるために適合されなけれ ばならないネットワークについてのある種の制限パラメータを定義する必要があ る。例えば問題が４つの顧客サイトを接続するネットワークを設計することであ るならば、４つのうち３つのみの位置を接続するネットワーク設計は実行可能な ネットワークではない。４つの全ての位置を接続する状態が、設計されるネット ワークに課された制限である。別の制限の例は価格面の制限である。ネットワー クの価格予算が限定されているならば、実行可能にするため任意のネットワーク 設計は価格予算よりも低い価格で実行されることができなくてはならない。価格 予算を上回る価格のネットワークは価格面からは実行可能な設計ではない。ネッ トワーク制限はネットワーク制限信号を電子記憶装置へ入力することによりプロ セスへ入力される。 “実行性制限”と呼ばれるネットワーク制限の例を以下に示す。 ・全ての顧客サイトが接続されている。 ・全ての可能なルートに沿った平均的な累積的遅延時間は特定された限定値より も低い。 ・単位ルート当たりのホップの最大数は選択された数よりも小さい。 ・リンク容量比率の平均値は選択された限定範囲内である。 ・ネットワークの総価格は選択された限定範囲内である。 ・ネットワークの信頼性または存続性は選択された制限範囲内である。 ・取付けられたリンク上でのトラフィックに対処するために設計上の全ての交換 機は必要な交換と集中容量を有する。 ・ネットワークについての任意の初期仮定が満足され、例えば、初期仮定に含ま れる全ての外部交換機がネットワークに含まれる。 実行性の制限は１組の実行性制限信号としてステップＡまたはＤのプロセスに 入力される。実行性基準を満たす可能性が高いネットワークを表すツリー構造の 信号の群を設けるために、ツリー構造の世代を生成する前に問題に対する解決策 を形成するタイプのネットワークアーキテクチャについての初期仮定が行われる 。例えば、最小数の交換機が仮定され、最小容量の交換機が仮定され、或いは最 小数のリンクが仮定される。初期ネットワーク仮定およびネットワーク制限はネ ットワーク仮定信号とネットワーク制限信号としてツリー発生器140へ入力され る。初期ネットワーク制限が特定化され、行われたネットワーク仮定は最適なプ ロセスの環境を定め、プロセスが最適のネットワークをサーチするサーチスペー スを減少する。 特定化された初期仮定およびネットワーク制限に関わる幾つかの基本的なタイ プのネットワーク設計の最適化について提起された問題を以下のように分類する ことができる。 １．ＬＡＬ−ローカルアクセスループ設計 ネットワークが数百までの数の通信使用者の通信源およびシンクノードに接続 されることになるならば、設計プロセスの第１の段階としてこれらの多数の使用 者グループを共に別々に集群（クラスタ）化し、別々のローカルアクセスループ に相互接続することが合理的であると考えられている。個別のローカルアクセス ループ自体はその後設計プロセスの第２の段階でアクセス点を経て共に接続され ることができる。２．ＢＢＮ−バックボーンネットワーク設計 バックボーンネットワークは“ローカルループ”アクセス点を、通信使用者の グループをそれぞれ表す別々の通信源およびシンクノードとして考慮し、それら を高容量コンポーネントで共に接続することにより設計されることができる。 ３．ＮＥＤ−ネットワーク拡張設計 新しい通信サービスを既存の通信顧客へ提供する状況では、ネットワーク設計 の問題はスクラッチから新しい通信ネットワークを構築するのではなく、既存の 通信ネットワークをどのようにグレードアップするかである。 ４．ＳＯ−存続性の最適化 バックボーンネットワーク設計だけでなく他のタイプのネットワークにも特別 に関連することは、１つのノードまたはリンクが故障したときのネットワーク全 体の生存性である。１つのノードまたはリンクの故障があったとき、顕著な通信 損失なしに残りのネットワークが機能し続けることが重要である。破滅的な性能 損失が起こらずに多数の故障を維持することができる通信ネットワークの設計は 通信ネットワーク設計では重要なことである。 ５．ＳＴＯ−スタイナーツリー問題 新しい“グリーンフィールド”通信ネットワーク設計で、ソースまたはシンク （ＳＳ）ノードの既存のネットワークならびにリンクが既に存在するならば、新 しい交換ノードを異なった位置で既存のネットワークへ付加し、これらのノード の配置およびタイプをネットワーク全体の設計として最適化することはスタイナ ー（Steiner）ツリー問題（ＳＴＯ）として分類される。 ６．ＣＬＰ−集中位置問題 ローカルアクセスループ設計では、単一のアクセス点を複数のノードへ接続す る価格を最小にするようにネットワークを設計することが問題である。これは多 点ライン最適化問題（ＭＰＯ）としても知られている。 ７．ＦＡＰ−周波数割当問題 多数の固定したベース局と多数の移動体ハンドセットとを有する移動体通信ネ ットワークでは、隣接するベース局が相互に干渉する通信周波数を割当てられて いるならば、ネットワークの実行性が妥協される。周波数割当の問題（ＦＡＰ） は移動体ネットワークのベース局に周波数を割当て、それによってベース局間の 干渉を最小化し、使用される異なった周波数の数を最小にすることである。 ８．ＲＴＯ−経路設定表の最適化 経路設定表は、受信されるトラフィックのためにネットワークを通る好ましい 通路のアドレス特定シーケンスを含んでいる。ルートが固定されているかまたは ダイナミックに割当てられているか、ルートを最適に選択することにより最も効 率的に所定のネットワークを動作することが可能である。高いレベルの総利用度 はルートの選択を最適にすることによって実現される。この問題は経路設定表の 最適化問題（ＲＴＯ）と呼ばれている。 ９．ＢＡ−帯域幅の割当 帯域幅を交換機間のリンクへ割当てる問題はリンクの大きさを決めるのと類似 している。特定のリンクへ割当てられる帯域幅が大きい程、そのリンクでトラフ ィックを伝播するのに有効な容量は高くなる。帯域幅割当の最適化はルーティン グ表の最適化とつながりがある。 １０．ＳＣＡ−スペア容量の割当 リンクまたはノード故障の場合にも存続できる柔軟性のネットワーク内では、 スペア容量が存在する。スペア容量の価格を限定し、回復経路のホップを制限す るためのネットワーク内のスペア容量の割当はネットワーク設計における最適化 の問題である。スペア容量の割当（ＳＣＡ）は生存性の最適化（ＳＯ）と経路設 定表の最適化（ＲＴＯ）のハイブリッドの形態である。 全てのネットワーク設計の最適化の基本的問題は廉価の価格で最良の性能のネ ットワーク設計を生成することである。ネットワーク設計に関して、性能は異な った意味で与えられる。ネットワークの開始点は、トラフィックの仕様について の予め定められた設計パラメータを有する完全な新しいネットワーク（グリーン フィールドネットワーク）の仕様である。代わりに、ネットワーク設計の開始点 は既存のネットワークであり、これに新しい通信仕様が適用されることができる 。ネットワークハードウェアコンポーネントの特性 任意の通信ネットワーク設計は完成した通信ネットワークを物理的に構成する ために利用可能なコンポーネントを特定しなければならない。物理的ハードウェ アコンポーネントは、価格、性能、信頼性、容量、コンポーネントが支持する通 信サービスのタイプ、およびハードウェアによって生じる遅延等、それ独自の制 限を有する。これらは実際のハードウェア装置の幾つかの特性の例である。 ハードウェアコンポーネントの性能と価格の詳細は、データ信号マトリックス を構成するハードウェア信号として入力される。ハードウェアコンポーネントは アーギュメントのデータ信号マトリックスに関して記述され、ツリー構造の内部 または外部で示されてもよい。ツリー構造としてネットワークを表示 通信ネットワーク設計に遺伝的処理を適用するとき、ネットワークアーキテク チャを設計する作業に技術が適用されることができる前に、ツリー構造として物 理的ネットワークをどのように表示するかの問題がある。 実際の通信ネットワークは複数のノードからなり、各ノードには顧客装置また は交換機があり、ノードを接続する物理的リンクが位置されている。物理的リン クはケーブルリンクであるか、またはマイクロ波リンク等である。各ノードの部 分またはリンク装置は速度、データ容量、交換容量等の物理的性能特性および制 限と、動作価格およびそれに関する購入価格特性とを有する。 本発明の好ましいプロセスでは、ツリー構造を以下、ネットワークアーキテク チャを説明するために使用する。ツリーコンポーネント 通信ネットワークを表すための信号のツリー構造は接続信号とノード信号から なり、接続信号は階層構造でノード信号を接続し、接続信号は、 ネットワークマップのノード間にリンクを生成する１以上のリンク信号（ツリ ーに関係する）と、 ネットワークマップのノード間にリンクを生成する２以上のグラフト（graft ）信号（サブツリーに関係する）と、 物理的交換機、物理的リンクまたは顧客サイトを記述する複数のノード信号と を有する。 リンクおよびグラフト信号がツリーのルートまたは内部アーギュメントで表れ 、ノードはツリーの外部アーギュメント（“葉”）で現れる。階層ツリー構造は 複数のリンク、グラフトおよびノード信号から構成される。リンクおよびグラフ ト信号はノード信号をツリー信号へ接続する接続信号（ノード信号をサブツリー に接続する信号およびサブツリー信号をツリー信号に接続する信号）として作用 する。幾つかの接続信号は階層構造において他の接続信号よりも重要である。構 造の外部レベルでは、各接続信号は１対のノード信号を接続する。構造の内部レ ベルでは各接続信号はサブツリーをノード信号または別の接続信号に接続し、各 サブツリーは１以上の接続信号と複数のノード信号からなる。階層では、幾つか の信号はそれらが接続している多数の他の信号に関して他の信号よりも大きな接 続性を有する。 例えば交換機等の物理的装置、ケーブルまたは送信リンク装置をハードウェア 信号のマトリックスに関して記述することができる。リンク、グラフト、ノード 信号はハードウェアの配置を特定することによって、例えばハードウェアコンポ ーネントの位置を地理的に特定し、送信リンクまたは交換機或いは顧客サイトの 数およびタイプとこれらが相互に接続される方法を特定することにより、これら のハードウェア信号で動作する。 リンク信号は物理的ケーブルリンク装置とノード装置へのそれらの接続パター ンについての情報を示すために使用される。グラフト信号は交換機等のノード装 置での物理的リンクまたはサブネットワークの接合を示すことに使用され、ノー ド信号は顧客サイト装置または交換機のようなノード装置を示すことに使用され る。ノード信号は既存の物理的リンクを示すためにも使用されることができる。リンク信号 添付図面の図５を参照すると、リンク信号501は左および右アーギュメント502 、503をそれぞれ有する。各アーギュメントは別々の物理的ネットワークを示し た別々のツリー信号またはサブツリー信号を具備している。 通常、リンク信号のアーギュメントはノード信号または別のリンク信号であり 、例えば図６を参照すると、リンク信号601は左アーギュメントとしてノード信 号1、602と、右アーギュメントとしてノード信号２、603とを有する。図７では リンク信号701は左アーギュメント702としてノード信号３を、右アーギュメント 703として別のリンク信号703で開始するサブツリーとを有する。リンク信号703 は代わりに左および右アーギュメントを有し、それぞれ別々のサブツリー信号を 具備している。グラフト信号 図８を参照すると、グラフト信号801は左および右アーギュメント802、803を それぞれ有し、それぞれ別々のサブツリーを具備している。各別々のサブツリー はツリーにより示される全体のネットワークのサブネットワークを示している。 ２つのアーギュメントを有するグラフト信号は最も近くの点で共に接合し、２つ のサブネットワークは交換機においてそのアーギュメントを有し、交換機はグラ フト信号の左アーギュメントに沿ったノード信号により表されている。 図９を参照すると、グラフト信号901はそのアーギュメントとしてリンク信号 または別のグラフト信号を有する。グラフト信号は図８で示しているように、そ れぞれのアーギュメントとしてリンク信号を有するか、またはそれぞれのアーギ ュメントとしてグラフト信号を有するか、またはグラフト信号とリンク信号の組 合わせをアーギュメントとして有する。ノード信号 ツリーはツリー構造の“葉”としてノード信号を含んでいる。ノード信号は以 下のものを表している。 １．顧客サイト ２．新しい交換機 ３．既存の交換機 ４．既存のリンク 既存のリンクは物理的にケーブル、無線またはマイクロ波リンク、或いは光フ ァイバリンクであってもよい。ネットワーク設計者に利用可能な実際の物理的リ ンクの距離と、ネットワーク設計者に利用可能で物理的ネットワークが構成され る実際の交換機に関する情報はノード信号およびリンク信号でデータ信号マトリ ックスとして発見される。 例えば、ツリーが葉として交換機ノード信号を含んでいる場合、交換機ノード 信号は交換機の物理的位置と、多元電話信号に対する交換機の容量と、交換電話 信号をスイッチする物理的交換機の容量と、物理的交換機の単位通信量当たりの 遅延率と、交換機のバッファの大きさと、交換機の初期価格と、交換機の年間の 償却費と、交換機の運転価格／年間のメンテナンス価格と、交換機の“使用に応 じた支払い（pay as you use）”リース料金と、交換機で使用されることのでき るサービスの指示についてのデータ信号を含んでいる。交換機の“使用に応じた 支払い”リース料金と初期価格は、リースされた交換機の場合、１つの通信装置 に対する価格として表される。 例えば、ツリー構造がコンピュータによりプログラミング言語Ｃで構成される ならば、物理的交換機に関する情報は幾つかのコンポーネントを有するデータ信 号のアレイとして表されてもよい。データ信号構造は以下のようにカスタム化さ れたＣ信号により定義されてもよい。 exchage＿type＝“１” 物理的位置＝.ｘと.ｙ座標 exchange＿typeは以下のデータ信号を含んでいる。 .conc 集中容量＝集中信号に対する交換機の容量 .switch 交換容量＝交換信号に対する交換機の容量 .delay 効果＝交換機の単位通信量当たりの遅延率 .storage 容量＝交換機のバッファ寸法 .init＿cost＝交換機の初期価格 .amort＿cost＝交換機の年間の償却費 .maint＿cost＝運転価格＝交換機の年間のメンテナンス価格 .use＿cost＝交換機の使用毎の支払いのリース料金 .service 1＝交換機で使用されることができるサービスを指示、即ちサービ ス１、２、３等 同様に、リンク信号は交換機の接続に使用される物理的なケーブルリンクに関 する情報を含んでいる。プログラミング言語Ｃでは、リンク信号は以下のことに よりリンクを識別する。 識別子.link＿id リンクの最終位置はexchange＿idとして与えられる。 .exchange １および.exchange ２ リンクの長さはそれが接続する交換機の座標から自動的に計算される。 distance[exchange 1][exchange 2] リンクの容量を特定するタイプと、その他の特性が表される。 .link＿type link＿typeデータ信号構造は以下の情報を含んでいる。 .link＿type＝“１” .link＿capacity＝物理的リンクが伝送することができる１秒当たりの最大キ ロバイト数 .delay効果＝物理的リンクの単位通信量当たりおよび単位距離当たりの遅延率 .init＿cost＝物理的リンクの単位距離当たりの初期価格 .amort＿cost＝物理的リンクの単位距離当たりの年間の償却金 .maint＿cost＝物理的リンクの運転価格または年間のメンテナンス価格 .use＿cost＝物理的リンクの“使用毎の支払い”料金 .service １は例えばservice １、service ２、service ３等、リンクで使用 されることができるサービスを指示するために使用される。 .service1信号は変動する価格を具体化するために使用されることができ、価 格情報が価格マトリックスとして含まれているならば、価格はリンクの位置にし たがって変動する。リンクおよびグラフト信号の動作 リンク信号は記憶装置に記憶されたツリー信号成分をプロセッサに点検させる 。ツリー信号の信号成分はノード信号、リンク信号、グラフト信号を含む。プロ セッサは以下のようにリンク信号の制御下で動作する。 （ｉ）第１にリンク信号はノード信号をサーチするためにその第１（左側）の アーギュメントのサブツリーのサーチを行う。このサブツリーは単一のノード信 号または複数のノード信号と１以上の接続信号を有するより広範囲のサブツリー であってもよい。 （ii）その第１（左側）のアーギュメントの左側のサブツリーにノード信号が 発見されたならば、リンク信号は左サブツリーで発見されたノード信号と異なる ノード信号について、第２（右側）のアーギュメントの右サブツリーのサーチを 行う。リンク信号が左サブツリーで発見されたものと同一のノード信号を偶然発 見したならば、リンク信号は異なったノード信号が発見されるまで右サブツリー をサーチし続ける。 （iii）左サブツリーに第１の物理的装置の第１の部分を表す第１のノード信 号が発見され、右サブツリーに第２の装置の部分を表す第２の異なったノード信 号が発見されたならば、リンク信号はそれぞれ左および右サブツリーで発見され た２つのノード信号間に既存リンクが存在するか否かをチェックする。 “既存リンク”とは、ノード信号により表されるネットワークマップ上の２つ のノード間のリンクを示す１以上の接続信号（リンク信号またはグラフト信号） が存在するならば、そのノードは物理的装置の部分を表しているので、これはリ ンクと考えられることを意味している。既存リンクが存在するならば、リンク信 号はこれ以上は何もしない。 リンク信号が２つのノード信号間に既存のリンクを発見しないならば、リンク 信号はこれらのノード信号間に新しいリンクを生成する。 この好ましいプロセスでは、リンク信号は常に左から右へ順番にノード信号を サーチする。ルート方向に、内方に移動する前に、ツリーの外部アーギュメント を接続するリンク信号が第１に考慮される。リンク信号のアーギュメントが別の 低いリンク信号で開始するサブツリーを具備している場合、高いリンク信号が低 いリンク信号の左アーギュメントを最初にサーチする。 （iv）リンク信号がそれぞれ左および右サブツリーで２つの異なったノード信 号を発見できなかったならば、リング信号はグラフト信号を呼び、グラフト信号 はリンク信号の代わりにリンク信号の２つの同一のアーギュメント上で動作する 。このようにして、リンク信号が左および右ツリーで2つの異なったノード信号 を発見できなかったならば、リンク信号はそれ自体がグラフト信号へ変換される 。 リンク信号の動作はここでは図１０で要約されている。グラフト信号は記憶装 置に記憶されたアーギュメントの全ての信号をプロセッサに点検させることによ って動作する。この信号は以下のようにリンク信号、ノード信号、グラフト信号 を含んでいる。 ステップ1001で、グラフト信号は第１に、左および右アーギュメントのそれぞ れ２つのサブツリーの全ての外部アーギュメント（葉）のリストを生成する。 ステップ1002で、グラフト信号はまた左および右サブツリーで発見されること ができる全ての内部アーギュメントの完全なリストを生成する。内部アーギュメ ントは通常リンク信号またはグラフト信号である。 グラフト信号が、右サブツリーの任意の外部アーギュメントに既に連結されて いる左サブツリーの外部アーギュメントを発見したならば、（２つのサブツリー が既にリンクされていることを発見したならば、）グラフト信号はそれ以上に動 作しない。 グラフト信号が、左サブツリーの外部アーギュメントと右サブツリーの外部ア ーギュメント間にリンクが存在しないことを発見したならば、グラフト信号は物 理的に最も近接した顧客サイトと、交換機またはリンクに関して２つの最も近接 した外部ノード信号を一方は左サブツリーで、他方は右サブツリーで識別し、（ 最も近接したノード信号間で表示されたネットワークマップで実質上２次元空間 の）地理的距離が予め定められた量よりも小さいならば、グラフト信号はステッ プ1003でリンクにより２つの外部ノード信号を結合する。この結果、グラフト信 号は物理的ネットワークをリンクと交換機の２つのサブネットワークとして処理 し、各サブネットワークはサブツリーにより表示される。グラフト信号はその 後最も近接した交換機間に新しいリンクを生成することによって、これらの最も 近接した交換機で（これらがまだ結合されていない場合）ネットワークマップ表 示の２つのサブネットワークを結合する。 左および右サブツリーの最も近接した地理点が相互に予め定められた範囲を越 えて離れているならば、グラフト信号は左および右サブツリーの２つの最も近接 した地理点の間に中間ノード信号を発生する。中間ノード信号は物理的伝送リン クに沿ったノードにおける物理的ブースター局に関する。 グラフト信号の動作は図１１に要約されている。ツリー構造からネットワーク を導出するため、ツリー信号は最初に最も外部の葉からツリーの根の方向の順に 作用することが考えられている。好ましいプロセスのリンク信号は根から広がる それぞれ主要な左または右サブツリーの階層順序を考慮して、ツリーの左から右 へ、葉から根方向へ動作することが考えられている。 例１ 添付図面の図１２を参照して、リンクおよびグラフト信号の動作を説明する。 図１２は４つのリンク信号と、内部アーギュメントおよび根の２つのグラフト信 号と、ツリーの外部アーギュメント（葉）の７つのノード信号を有するツリーを 示している。 ツリーには、交換ノード信号により表される４つの交換機Ａ１、Ａ２、Ａ３、 ＮＳが存在する。リンク信号は例えばリンク容量が１秒当たり２５または５０Ｋ バイトである等の、前述のハードウェア制限の１つを示す数を特定する。 リンク（50）で示され、１秒当たり５０Ｋバイトの容量を有するリンクを表し ている第１のリンク信号1201は以下のように動作する。第１のリンク信号1201は ノード信号を探すため左アーギュメントのツリーをサーチし、交換機ＮＳＣを表 すノード信号を発見する。第１のリンク信号はノード信号を探すため右アーギュ メントを有する右サブツリーをサーチし、交換装置Ａ１を表すノード信号を発見 する。ＮＳＣとＡ１を表すノード信号は異なっており、これらのノード間に既存 リンクが存在しないので、第１のリンク信号は交換機ＮＳＣとＡ１との間に１秒 当たり５０Ｋバイトの容量のリンクを生成する。この段階のネットワークマップ のディスプレイが図１３に示されており、新しいリンクＮＬ１が生成されている 。 新しいリンクを生成することは、リンク信号が物理的リンクに対応する特定の ハードウェア信号を左および右アーギュメントのノード信号へ割当てることを意 味する。 リンク（25）で示されている第２のリンク信号1202は左アーギュメントとして 交換機Ａ３を表すノード信号と、右アーギュメントとして交換機Ａ１を表すノー ド信号を有する。第２のリンク信号1202はノード信号を発見するため左サブツリ ー（この場合は交換機Ａ３）をサーチし、交換機Ａ３のノード信号を発見する。 リンク信号はノード信号を発見するため右アーギュメントを有するサブツリー、 この場合では交換機Ａ１を表すノード信号をサーチし、交換機Ａ１のノード信号 を発見する。Ａ３、Ａ１を表すノード信号は異なっており、２つの交換機Ａ３、 Ａ１の間には既存リンクが存在しないのでリンク信号はこれらの間に１秒当たり ２５Ｋバイトの容量を有する新しいリンクを生成する。第２のリンク信号1202に より生成されるネットワークの部分が新しいリンクＮＬ２として図１４で示され ている。 １秒当たり２５Ｋバイトの容量のリンクを示す第３のリンク信号1203は最初に 左アーギュメントのサブツリーをサーチし、ノード信号を捜し、交換機ＮＳＣの ノード信号を発見する。第３のリンク信号は別の異なったノード信号を探すため 右アーギュメントの右サブツリーをサーチし、交換機Ａ２のノード信号を発見す る。交換機ＮＳＣとＡ２の間に既存のリンクがないことをチェックした後、第３ のリンク信号は交換機ＮＳＣと交換機Ａ２との間に１秒当たり２５Ｋバイトの容 量の新しいリンクＮＬ３を生成する。ネットワーク表示の対応する位置が図１５ で示されており、新しいリンクＮＬ３を示している。 第４のリンク信号1204は左アーギュメントとして交換機ＮＳＣのノード信号を 有するサブツリーと、右アーギュメントとして交換機Ａ３と交換機Ａ１のノード 信号を含む左および右アーギュメントと共に第２のリンク1202を構成しているサ ブツリーとを有する。第４のリンク信号1204は最初にノード信号を探すために左 アーギュメントを有する左サブツリーをサーチし、交換機ＮＳＣのノード信号を 発見する。それから第４のリンク信号は右アーギュメントをサーチし、交換機Ａ ３と交換機Ａ１のノード信号を発見する。第４のリンク信号の左および右アーギ ュメント中に発見されたノード信号間に既存リンクがないので、第４のリンク信 号は交換機ＮＳＣとＡ３の間に１秒当たり２５Ｋバイトの容量の新しいリンクＮ Ｌ４を生成する。この位置は新しいリンクＮＬ４として図１６で示されている。 リンクおよびノード信号の動作は交換機とその間の物理的リンクの数およびタ イプを限定している。これらはサブツリーとして表わされる。しかしながらサブ ツリーは１つの根をもってツリー構造全体に接続されない。これはグラフト信号 が実現する。 第１のグラフト信号1205は前述したように左アーギュメントとして、第３のリ ンク信号1203とそのアーギュメントを有する左サブツリーを有し、右アーギュメ ントとして、第２、第４のリンク信号とそのアーギュメントを有する右サブツリ ーを有する。 第１のグラフト信号1205は以下のように左および右アーギュメント内のサブツ リーの外部および内部アーギュメントの全ての信号のリストを作成する。 左サブツリー 右サブツリー 第３のリンク−リンク（25） 第４のリンク−リンク（25） ＮＳＣ 第２のリンク−リンク（25） Ａ２ ＮＳＣ Ａ３ Ａ１ 第１のグラフト信号は左および右アーギュメントのノード信号をサーチする。 第１のグラフト信号が左アーギュメント中の外部ノード信号と、右アーギュメン ト中の外部ノード信号間にリンクを発見したならば、グラフト信号は何も行わな い。この場合、左アーギュメント中の交換機ＮＳＣを表す外部ノード信号は右ア ーギュメント中の交換機Ａ３（およびＡ１）を表す外部ノード信号に連結されて いるので、グラフト信号は何もしない。 第２のグラフト信号205はそれぞれ左および右サブツリー中の外部アーギュメ ント（葉）と内部アーギュメントの全てのリストを作成し、以下のリストを生成 する。左サブツリー 右サブツリー 第１のリンク−リンク（50） 第１のグラフト ＮＳＣ 第３のリンク−リンク（25） Ａ１ 第４のリンク−リンク（25） ＮＳＣ Ａ２ ＮＳＣ 第２のリンク−リンク（25） Ａ３ Ａ１ 第２のグラフト信号は左アーギュメント中の葉と右アーギュメント中の葉の間 に既存リンクを発見することができるので、第２のグラフト信号は何もしない。 しかしながら、この場合、グラフト信号の存在はネットワークがツリー構造とし て表されることを可能にする。 図１６のネットワークマップは以下のようなプログラミング言語Ｃで表示され てもよい。 グラフト（リンク50（ＮＳＣ，Ａ１）， グラフト（ リンク25（ＮＳＣ，Ａ２）， リンク25（ ＮＳＣ， リンク25（Ａ３，Ａ１） ） ） ） ツリー構造としてネットワークを表示するため、それぞれ特定のネットワークを 表す最初の多数のツリー構造信号群が生成される。ツリー構造の生成はランダム であり、リンク、グラフトまたはノード信号はツリー構造の内部および外部アー ギュメントヘランダムに割当てられている。リンク、グラフトおよびノード信号 を内部および外部アーギュメントと、ツリーの根へランダムに割当てることと同 様に、根からのレベル数、ツリー構造の左および右サブツリーのそれぞれの外部 アーギュメント数と内部アーギュメント数に関してツリー構造のトポロジがそれ 自体ランダムに生成される。しかしながら、プロセスのサーチスペースを減少す るために、ツリー構造は例えば既存の交換機と既存リンクを表すノード信号等の 全ての初期仮定を組込むために生成されてもよい。 ランダムに生成されたツリー信号群の大きさは予め設定されてもよい。各ツリ ーが生成されるとき、これは実行性の基準に対してその実行性を試験されてもよ い。第１のツリー信号群の目的は、実行性のあるツリー構造の信号群を生成する ことであるので、実行性の基準を満たせないランダムに生成されたツリーは初期 のツリー信号群に含まれない。十分に大きな第１の世代群を与えるために十分な 実行性のツリーが生成されるまで、ツリーはランダムに生成され、実行性を試験 される。プロセスの有効性が妥協されても、第１の世代の群を有する個々のツリ ー数は予め限定され、ここでは限定的に少数の個々のツリーが第１の世代群を構 成するとして特定される。実行性および適合性の試験 ツリー構造が次世代群の基礎を形成するときに選択されるように、各ツリー構 造は以下の必要条件を満たさなければならない。 １．実行性、 ２．“適合性” 実行性は、予め選択された実行性基準の限界内で実際に作動する物理的ネット ワークを表すネットワークマップをツリーが記述するか否かの絶対的な試験とし て広く説明され、一方で、適合性は個々のツリーにより得られた物理的ネットワ ークが性能、信頼性、価格目的またはネットワークの適合性試験として設定され たその他の目的をどの程度良好に実現するかを広く説明するものである。 実行性の初期の試験は実際に作動しないネットワークになるツリーを排除する 。簡単な例では、ネットワークの実行性基準は単に全ての顧客サイトが接続され るか否かである。顧客サイトが接続されるネットワークを示すツリーは実行的で あ る。１以上の顧客サイトが接続されないネットワークを示すツリー構造は実行的 ではなく排除される。 好ましいプロセスでは、実行性はツリー排除の絶対的な試験であり、適合性は 次世代の基礎を形成するためのツリーを除去または受容する相対的試験である。 例えば１組の実行的ではないネットワークでは、幾つかのネットワークは他より 良好な性能と良好な信頼性と良好な柔軟性を有し、廉価である。これらのネット ワークはそれと同世代のツリーよりも“適合性”がある。しかしながら、その組 の全てのツリーが実行的ではないので、次世代を形成するため全てのツリーが除 去される。 全てが動作可能なネットワークを表している点で全ての実行的な１組のツリー は実際には、これらは最適ではないので全てが“適合性がない”または不適切な 適合性である結果となる。例えば、ツリーが多数の不必要なまたは冗長リンク或 いは不必要な／冗長交換機を含んでいる場合、換言すると管理に手がかかり、接 続が多くあり過ぎるネットワークを含んでいるならば、ネットワークが性能の要 件を適切に満足し、適切な容量と低い交換遅延等を有し、ネットワークが技術的 な実行性基準において実行可能であり、リンクおよび交換機の冗長性のためにネ ットワークは信頼性があり存続性があるが、価格基準の適用についてはネットワ ークはリンクおよび交換機の冗長のために非常に高価になる。類似の性能、柔軟 性、信頼性基準を達成しながら価格面で適合性のあるネットワークは、連続する ツリー信号群を経てツリー信号群をさらに発展することにより実現されよう。 実行性と適合性の基準は全て予め定められており、限定内で予め設定されてお り、広範囲のネットワーク設計を行う際、好ましいプロセスにおいて大きな柔軟 性を可能にする。 最初に過大な管理を必要とするネットワークを表した前述のツリーの例では、 “適合性”試験はセットアップ価格を低下することであり、ツリーは最低のセッ トアップ価格に基づいて次世代を形成するために選択され、コンポーネントは価 格に関連するので、その後のツリー群は少ない冗長度のハードウェアコンポーネ ントを有することが予期される。最適の適合性のネットワークはより少数のコン ポーネントを含んでおり、ある段階では最適の世代のツリーは、コンポーネント が足りず信頼性、接続性、容量等についての実行性基準を満たす能力がないため 実行性試験で合格しない。最適な解決策は実行性試験に合格する最も廉価なネッ トワークを表す最適のツリーである。 実行性および適合性試験は同一の組のパラメータから選択されてもよい。パラ メータが実行性試験としてまたは適合性試験として使用されるかはケースバイケ ースで異なっているが、パラメータがツリーを除去するための絶対的な理由とし てまたはツリーを除去するための相対的な理由として使用されるか否かにより決 定され、他の同世代ツリーの同一パラメータに関して判断される。 実行性の試験パラメータは以下の事項のうち１以上を含んでいる。 −ネットワークは初期ネットワーク仮定に含まれている全ての外部交換装置を含 まなければならない。 −交換機は取り付けられたリンクのトラフィックに対処するために必要な交換お よび集中容量をもたなければならない。 −ネットワークは以下の実行性制限のうち１以上に関して予め定められた最低限 の標準を満たさなければならない。 −全ての可能なルートに沿った平均的累積遅延時間 −１ルート当たり最大数のホップ −リンク容量比の平均値 −ネットワークの許容可能な総価格 −予め限定された生存性または信頼性基準を満たすこと 適合性試験の基礎を形成する試験パラメータは以下の事項を含んでいる。 ・性能 ・信頼性 ・柔軟性 ・価格 性能は遅延、ネットワークの利用度の割合、ホップの平均数、またはブロッキ ングの割合により記述される。 信頼性は柔軟性／生存性、ブロッキングの割合、有効性のパラメータの事項を 特徴とする。 価格パラメータはセットアップ価格、ネットワークの作動および使用価格、ま たはネットワークの作動および所有価格のパラメータを特徴とする。 適合性試験はネットワークを表すネットワーク信号をツリー信号から生成し、 選択された試験パラメータに関してネットワークデータ信号を試験することによ って行われる。事実上、これは、そのデータ信号を通してネットワークをモデル 化し、試験パラメータを表している他の信号との統合でデータ信号を試験するこ とによるネットワーク性能のシミュレーションである。 性能の１特徴は情報伝達で受ける平均遅延である。性能の別の特徴は情報転送 における故障の確率であり、ブロッキングまたは損失呼の割合が知られている。 付加的に、信頼性はネットワーク設計の最適化問題では別の制限、即ち固定した 制限または全てまたは一部の最適化の目標のように見える。後者の場合、ネット ワーク設計の最適化問題はバックボーンネットワークに適用されるとき生存性の 最適化になる。信頼性は損失呼の割合として限定されることができ、あるいは異 なった尺度として、より適切に言うならば生存性（survivability）とすること ができる。 生存性は情報転送能力を失わずに個々のリンクまたはノードの故障の場合に生 存するネットワーク能力の尺度である。生存可能なネットワークには、相互にノ ードもリンクも共有しないそれぞれの対のデータ信号源／受信機間に少なくとも ２つの別々のルートが存在しなければならない。 全てのネットワーク設計の最適化に関する基本的な問題は最適なネットワーク を生成するための最適な特性および仕様をもちながらノード間のネットワークの ノードおよびリンクに装置を割当てることである。“最適の”ネットワークであ る基準、即ち適合性の基準はネットワークにより異なる。例えば、高い信頼性が 必要であり、価格があまり重要ではない場合、最適のネットワークは信頼性の高 いネットワークである。一方、信頼性が価格よりも重要でない場合、最適のネッ トワークはたとえ信頼性が少なくても廉価のネットワークである。 適合試験パラメータの最小または最大許容値を設定することが可能であり、そ れ故、最適化プロセスはこれらの制限内に入る設計の探求に限定される。これら は適合性限界信号として入力されてもよい。特定のネットワーク設計の目的のた めの実際の値を計算することは、ネットワークの異なった部分のトラフィックを 評価するため、ソーストラフィックに関するデータ信号と、シミュレート試行の 性能に関するデータ信号を必要とする。 性能、信頼性、価格の試験パラメータはネットワークとそのコンポーネントの 物理的制限に依存しているので、これらはネットワーク依存属性として説明され る。依存ネットワーク属性に加えて、ネットワークは既存ネットワークであり、 属性が既存ネットワークに付加されることができるため、またはネットワークが グリーンフィールド設計であるので、最初にネットワークと独立しているネット ワークに他の限定可能な属性も存在する。 独立ネットワーク属性は、ノードの位置、リンクの位置、ノードの容量、リン クの容量、ノードの能力、リンクの能力、サービスの利用性を含んでいる。 ノード位置はあらゆる場所、または制限された位置、または固定された位置、 或いは幾つかの固定された位置、または任意のＳＳノード、または幾つかのＳＳ ノードのみに位置されることができるとして特定化されてもよい。これはネット ワーク制限信号またはネットワーク仮定信号として位置を入力することにより実 行される。リンク位置は任意のノード、または幾つかのノードで配置可能であり 、固定されており、固定されている幾つかのリンク位置を有し、任意のＳＳノー ドに位置されるか、幾つかのＳＳノードでのみ位置されるとして特定されている 。ノード容量は任意の容量、ディスクリートな値または固定した容量、或いは幾 つかのみの固定した容量として特定されることができる。 リンク容量は任意の容量、ディスクリートな容量のみ、または固定した容量、 或いは幾つかの固定した容量のみに適合することができるとして定められること ができる。ノード能力はノード装置が全てのサービス、利用可能なサービスのい くかのものだけ、交換、全ての集中を供給することを可能にするとして最適化前 に予め設定されることができる。リンク能力は全てのサービス、幾つかのサービ スのみ、交換、および全ての集中を支持できるとして予め決定されることができ る。利用可能なサービスは単一のサービスまたは多数のサービスである。経路設 定表は固定され、ルールにより固定され、任意の経路表に適合し、あるルールを 有する任意の経路表に適合するか、または固定した幾つかのみの経路を有する。 ネットワーク設計を開始するとき、基本的な問題は既存または新しい交換機お よびリンクを使用して一連の位置を共に接続する最良の方法を発見し、それによ って、最小限の価格で、ある性能制限内でこれらの位置間に必要な伝達容量を実 現することであると言うことができる。前述の種々の依存ネットワーク属性およ び独立した可変ネットワーク属性は多数の可能な変形を行う特性を有する。設計 の可能性を簡単にするために必要なネットワークのタイプについていくつかの初 期仮定を行うことが常に必要である。 ここでの好ましい方法では、問題についての初期仮定が最初に定義される。こ こで説明する好ましいプロセスの場合、ネットワークについての初期仮定は必要 なノード数、ノードの物理的位置、これらのノードによるトラフィック量を表し た入力信号の形態で与えられてもよい。 プログラミング言語Ｃで実行される好ましいプロセスでは、必要とされる位置 番号は機能により特定化される。 Identity＝０ external＿exchanges[n].exchanges＿id ノードの物理的位置は機能により説明される。 Physical location＝ｘおよびｙ座標（または特定地域のラスター走査で位置 を示す１つの番号） external＿exchanges[n].x and y トラフィック量は以下の３つの形態のうちの１つで特定化されてもよい。 第１に、各対の外部交換機間に必要な１秒当たりのＫバイト数に等しいトラフ ィックマトリックスとして特定化される。Ｃが実行されたプロセスの場合、関数 は以下の形態を取る。 format of matrix＝path＿capacity[exchange 1] [exhange 2] このフォーマットが使用されるならば、exchanges（exchange 1）.matrix値 はゼロに設定され、そうでなければ１に設定される。 第２に、各外部交換機でそれぞれ必要とされるサービスの使用者数と、交換機 におけるこれらのサービスの外部トラフィックの全体レベルは以下の関数により 特定される。 exchanges[exchange 1].users1 and exchanges[exchange 1] .alevelall 第３に、交換機での総外部トラフィックレベルはＣ信号により特定化される。 exchanges[exchange 1].mlevelall 全てのトラフィックレベルは２つの値、即ち最大ビット速度と、一日８時間を 越えて連続的に使用するときの平均ビット速度として特定されなければならない 。例えば以下の関数として特定される。 exchanges[exchange 1].mlevel1 and alevel1 利用可能な交換機の特性とリンクのタイプも前述のパラメータを使用して特定 化される必要がある。 付加的に、所望のネットワークに適用される性能、位置または価格の制限は特 定化されることができる。Ｃ言語では性能パラメータは以下の関数により特定さ れることができる。 link＿capacity,avemaxdelay,avenohops,storage＿capacity． 価格パラメータは以下のようにＣ言語で特定される。 total＿cost,fixed＿cost，vary＿cost．適合性ツリーの選択 実行性ツリーは、ツリーが表すネットワークへ適用された選択された試験パラ メータによって測定された“適合性”に基づいて選択される。選択は他のツリー に関連している。選択されたツリーの絶対数または選択されたツリー群の割合が 設定されるか、またはツリーはこれらが予め定められた適合性基準を実現したな らば選択されてもよい。 適合性の限界は適合性限界信号として入力される。ツリー群の発展 各個々のツリー群の適合性を試験し、次世代の基礎を形成する最も成功したツ リー群を選択した後、選択されたツリーは新しいツリー群を形成するように発展 される。選択されたツリーが新しいツリー群へ発展することは、選択されたツリ ーの一部を形成する最も適合したツリー構造を維持し、これらを変形しないで次 のツリー群へ移動する。別の部分の選択されたツリー群を形成する他の選択され たツリー構造は組替え（クロスオーバー）、変化、または置換の機構により変化 を受ける。 顧客サイトＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３、ＣＳ４を既存の交換機ＥＸ１、ＥＸ２、 ＥＸ３に接続する新しいネットワークを最適にする問題を考慮し、ここで既存の 交換機ＥＸ１、ＥＸ２は既に既存のリンクＥＬ１により接続されている。顧客サ イト、既存の交換機、既存のリンクはそれぞれノード信号Ｎ１〜Ｎ８により表さ れることができる。この状況を図１８のネットワークマップ表示で簡単な形態で 示されている。 組替え（クロスオーバー） 添付図面の図１８を参照すると、Ｎ番目のツリー群が示されている。ツリーは 図１９のネットワークマップで示しているようなネットワークを記述している。 交換機ＥＸ１とＥＸ２との間に既存のリンクＥＬ１を有する交換機ＥＸ１、ＥＸ ２、ＥＸ３周辺に構成された新しいネットワークに対する対応するノード信号と リンク信号のリストを下に示している。図１８のネットワークは目的とする顧客 サイトＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３、ＣＳ４を含んでいる。 ノード信号 リンク信号 Ｎ１＝ＣＳ１ 顧客サイト１ Ｌ１＝ＮＬ１ 新しいリンク１ Ｎ２＝ＣＳ２ 顧客サイト２ Ｌ２＝ＮＬ２ 新しいリンク２ Ｎ３＝ＣＳ３ 顧客サイト３ Ｌ３＝ＮＬ３ 新しいリンク３ Ｎ４＝ＣＳ４ 顧客サイト４ Ｌ４＝ＮＬ４ 新しいリンク４ Ｎ５＝ＥＸ１ 交換機１ Ｌ５＝ＮＬ５ 新しいリンク５ Ｎ６＝ＥＸ２ 交換機２ Ｌ６＝ＮＬ６ 新しいリンク６ Ｎ７＝ＥＸ３ 交換機３ Ｎ８＝ＮＮ１ 新しいノード１ Ｎ９＝ＥＬ１ 既存リンク１ ツリー構造および対応するネットワークは新しいノードＮＮ１を含んでおり、 そこに新しいリンクＮＬ１が接続されている。新しいノードは最初のツリー群の ランダムな世代プロセスによって生じるかまたは先の世代の変化（突然変異）プ ロセス中にランダムに挿入されている。ツリー（ノード信号Ｎ９）に対して外部 アーギュメントを形成する既存リンクＥＬ１は既存リンクの２つの端部を形成す る交換機ＥＸ１、ＥＸ２の２つのノード信号のいずれか一方に対する基準として 解釈される。既存リンクを外部アーギュメントとして一体化することはこの例の 発展プロセス全体の効率を改良する。図１８のノード信号Ｎ９は既存リンクにつ いての情報を含んでいるので他のノード信号とは異なった動作をし、既存リンク の２つの端部を形成する２つのノードのいずれか一方に対する基準として処理さ れる。 添付図面の図２０を参照すると、Ｎ番目の世代の第２のツリー構造が示されて いる。第２のツリー構造は図１９のネットワークと同じ交換機ＥＸ１、ＥＸ２、 ＥＸ３と、顧客サイトＣＳ１〜ＣＳ４を有するネットワークに対応している。図 ２０で示しているネットワーク表示をここでは図２１で概略して示している。 図２０のツリーのノード信号およびリンク信号と、図２１の対応するネットワ ークを以下に示す。 ノード信号 リンク信号 Ｎ１＝ＣＳ１ 顧客サイト１ Ｌ１＝ＮＬ１ 新しいリンク１ Ｎ２＝ＣＳ２ 顧客サイト２ Ｌ２＝ＮＬ２ 新しいリンク２ Ｎ３＝ＣＳ３ 顧客サイト３ Ｌ３＝ＮＬ３ 新しいリンク３ Ｎ４＝ＣＳ４ 顧客サイト４ Ｌ４＝ＮＬ４ 新しいリンク４ Ｎ５＝ＥＸ１ 交換機１ Ｌ５＝ＮＬ５ 新しいリンク５ Ｎ６＝ＥＸ２ 交換機２ Ｌ６＝ＮＬ６ 新しいリンク６ Ｎ７＝ＥＸ３ 交換機３ Ｌ７＝ＮＬ７ 新しいリンク７ Ｎ８＝ＮＮ１ 新しいノード１ Ｌ８＝ＮＬ８ 新しいリンク８ Ｎ９＝ＥＬ１ 既存リンク１ Ｌ９＝ＮＬ９ 新しいリンク９ Ｌ10＝ＮＬ10 新しいリンク10 ノード１はランダムに発生された新しいノードである。 ここで図２３を参照すると、親１、親２として示されているＮ番目の世代の第 １、第２のツリーを示している。Ｎ番目の世代の第１、第２のツリーはＮ＋１番 目の世代で子１、子２を形成するため相互に組み替えられている。Ｎ番目の世代 の第１のツリーはＮ番目の世代の第２のツリーのサブツリー2302と組み替えられ る右サブツリー2301を有する。組替えによる２つのツリー構造の再生を以下の例 で示す。 第１の親ツリーのサブツリー2301は内部アーギュメントリンク５で外され、第 ２の親ツリーのサブツリー2302は内部アーギュメントリンク５で外されている。 第２のサブツリー2302は結果的な第１の子ツリー、即ち子１を生成するためにＮ 番目の世代の第１のツリーの内部アーギュメントで置換される。 同様に、第１のサブツリー2301は図２３で示しているように第２の子ツリー、 即ち子２を生成するために、第２の親の第２のサブツリー2302により先に占有さ れた内部アーギュメントに取付けられる。 添付図面の図２４を参照すると、図２３のＮ番目およびＮ＋１番目の世代の親 および子ツリーにしたがって構成された対応するネットワーク設計を示している 。図２４のネットワーク設計はツリーから生じるネットワークのトポロジのディ スプレイのみを示している。しかしながら、前述したような交換機の容量、リン クの容量、価格等に関するさらなる情報はリンクおよびノード信号に関係される 。この情報はまた図２４の例のトポロジディスプレイで表示されていないがツリ ー表示データ内で使用可能である。 図２４を参照すると、親ネットワーク１は以下のように第１の親ツリーにより 記述される。リンク信号のリンク１はノード信号ＣＳ２とノード信号ＮＮ１との 間に新しいリンクＮＬ１を生成する。ツリーの根方向への次のレベルで、リンク 信号のリンク２はノード信号の左アーギュメントをサーチし、ノード信号ＣＳ２ を発見し、その後ノード信号の右アーギュメントをサーチし、ノード信号ＣＳ１ を発見する。リンク信号のリンク２はその後、ノード信号ＣＳ１とＣＳ２との間 に新しいリンクＮＬ２を生成し、これは顧客サイト１と顧客サイト２との間の新 しいリンクＮＬ２に対応する。 右サブツリーでは、最も外部の外部葉から開始して、リンク信号のリンク３は 顧客サイト３を表すノード信号ＣＳ３と交換機２を表すノード信号ＥＸ２との間 に新しいリンクＮＬ３を生成する。根方向への次のレベルでは、ツリーの根で、 リンク信号のリンク４は左アーギュメントをサーチし、顧客サイト４に対応する ノード信号ＣＳ４を発見し、その後、外部アーギュメントの右アーギュメントを サーチし、顧客サイト３に対応するノード信号ＣＳ３を発見する。リンク信号の リンク４は顧客サイト３に対応するノード信号ＣＳ３と顧客サイト４に対応する ノード信号ＣＳ４との間に新しいリンクＮＬ４を生成する。 右サブツリーの次のより高いレベルで、リンク信号のリンク５は左アーギュメ ントをサーチし、交換機１に対応する交換信号ＥＸ１と交換機２に対応する交換 信号ＥＸ２との間に、既存リンク１に対応する外部ノードＥＬ１を発見する。リ ンク信号のリンク５はその後、右サブツリーをサーチし、顧客サイト４に対応す る外部アーギュメントＣＳ４を発見する。ノード信号ＣＳ４とノード信号ＥＬ１ との間に既存のリンクは存在しないので、リンク信号リンク５は顧客サイト４に 対応するノード信号ＣＳ４と、既存リンク１に対応するノード信号ＥＬ１との間 に新しいリンクＮＬ５を生成する。ノード信号ＥＬ１は交換機ＥＸ１、ＥＸ２に 接続する既存リンクを表しているので、リンク信号のリンク５は顧客サイト４と 交換機２との間に新しいリンクＮＬ５を既存リンク１の顧客サイト４に最も近い １端部に生成する。顧客サイト４が交換機２よりも交換機１に地理的に近いなら ば、リンク信号のリンク５は顧客サイト４と交換機１との間に新しいリンクＮＬ ５を生成する。しかしながら、この場合、交換機２は顧客サイト４に近接してい るので、新しいリンクＮＬ５は交換機２と顧客サイト４との間に生成される。 グラフト信号グラフト６は、一方がＣＳ１、ＣＳ２、ＮＮ１、ＮＬ１、ＮＬ２ を有し、他方がＥＸ１、ＥＸ２、ＥＬ１、ＣＳ３、ＣＳ４、ＮＬ３、ＮＬ４、Ｎ Ｌ５を有する２つのネットワークを最も近いノードＣＳ１とＣＳ３で連結する。 この例では、実行性の状態は単に全ての顧客サイトが接続されていることであ る。したがって交換信号ＥＸ３により表される交換機３は接続されておらず、ノ ード信号ＮＮ１により表されるノード１はデッドエンドであるが、これらは接続 されている全ての顧客サイトの実行性の状態に影響を与えないので、ネットワー クは依然として実行的である。しかしながら新しいノード１は必要ないようであ るので、物理的リンク１と端末装置を新しいノード１で生成することを必要とす るため親ネットワーク１は最適なネットワークではなく、この装置は機能を行わ ないように見える。冗長リンク１と冗長ノード１はシステムの残りの性能に影響 せず、性能基準で適切であるが、親ネットワーク１は価格面では最適ではない。 Ｎ番目の世代の第１のツリーは、これが表すネットワークが性能の目標、価格 目標、信頼性目標の基準に関して全て適切であるわけではないが、実行的であり 、Ｎ番目の世代の他のツリーはこれらの基準で測定されるときそれ程良好ではな いネットワークになるので、次世代の基礎を行うために選択されてもよい。Ｎ番 目の世代の第１のツリーが同じ世代の他のツリーと比較して比較的適切であるな らば、次世代の基礎を形成するために選択されてもよい。成功的なツリーは適切 な予め定められた適合性パラメータ、性能、信頼性または価格に関して測定され たとき、その目的で測定されたときの上位グループまたはツリーの組内であるツ リーとして示される。初期世代の同一ツリーは適合性試験に合格したものとみな され、一方後期世代で現れる同一ツリーは適合性のないツリーとみなされる。初 期世代では、他のツリーの適合性の平均レベルは低く、一方後期世代では、他の 他のツリーの適合性の平均は高い。世代が発展するとき、試験パラメータにより 限定される適合性の平均レベルは増加することが予期される。Ｎ番目の世代の第 １のツリーの例では、これは長く続く多数の世代の発展にわたって冗長な新しい リンク１および新しいノード１を有するネットワークに導くのでこのツリーは新 しいリンク１および新しいノード１の不必要な設置のためにある段階で価格の適 合性基準に外れることが予期されるので生存する可能性は少ない。組替え期間のツリーの再書込み 図２３では、親ツリーによるサブツリー300の組替えがＮ＋１番目の世代の子 ツリー、即ち子２を生成している。ツリーの子２は一致しないリンク番号を有し ており、即ち左サブツリーではリンク３とリンク４、右サブツリーでは別のリン ク３と別のリンク４を有している。 組替え、変更または置換により生成されるか否かにより結果的な子ツリーを再 書込みするサブプロセスを以下説明する。ノード信号の再書込み 処理するノード信号には４つのタイプがある。ノード信号が既存リンクを表す ときに主要な問題が生じる。各タイプのノード信号のツリーを再書込みするプロ セスは以下の通りである。顧客サイトのノード信号（即ちこれは調査下のもとの ネットワーク問題の仕様の一部として規定されているソースまたはシンクノード である）に対しては、変化は必要ない。既存のノード（即ちもとのネットワーク 問題の仕様後に規定されたノード）では、ノードの識別番号はネットワークで最 高の連続的に番号付けされたノードよりも大きくないことがチェックされる。そ うであるならば、ノード識別番号はネットワーク内のランダムに選択されたノー ドと置換される。 新しいノード（即ち、ネットワークの付加的なノードとしてランダムに生成さ れたノード）では、ノード識別番号はネットワークの最高の連続的に番号を付け られたノードよりも大きくないことをチェックする。ノード識別番号が大きいな らば、その識別番号はネットワークの連続番号の最高のもののノードよりも１だ け大きい番号に変更される。例えばネットワークはＭノードを有し、新しいノー ドのノード識別番号がＭ＋５を有するならば、ノード識別番号はＭ＋１へ変更さ れる。その後、ツリー中の新しい番号を付けられたノードに対する他の基準が、 変更された識別番号を有するノードと同一のノード識別番号および同一の特性を もつことを確実にするため一貫したチェックが行われる。 ノード信号として表されている既存のリンクに対しては、既存のリンク番号が ネットワーク中の連続番号の中の最高のもののリンクよりも１だけ大きく、ブラ ンクリンクと呼ばれるならば、新しいランダムに生成されたリンクは同一番号で 生成される。リンク番号がネットワークで連続番号の最高のもののリンクよりも 大きいならば、別の既存リンクが代わりにネットワークからランダムに選択され る。一度選択されると、不正確なリンクが選択される場合、既存リンクは以下の ようにチェックされなければならない。新しく選択されたリンクがノードからそ れ自体へのリンクを有するならば、これが正当なノードへ行くように変更される 。 新しく選択されたリンクがネットワークの連続番号の最高のもののノードより も大きい識別番号を有する任意のノードと呼ばれるならば、別のノードは番号を 付されたノードの許容可能な範囲内でランダムに選択され、連続番号の最高のも ののノードよりも大きい識別番号を有するノードで置換される。新しく選択され たリンクのタイプが設定されていないならば、これはランダムに選択された正当 値に設定される。例２ 図２５、２６で示されている別の例では、ディスプレイは好ましいプロセスに より得られた“前および後”のネットワークマップに関するネットワーク信号か ら生成される。図２５は初期の群でランダムに生成された設計である。図２６は 複数の世代の発展後に最終的に最適化された設計を示している。図２５、２６の ネットワークのディスプレイ表示はそれ自体ネットワークを記述するための全て の情報を含んでいない。交換機と顧客サイトの容量およびタイプは可視表示の大 きさにより表され、リンクの容量はリンクの大きさの寸法により示される。しか しながらリンクおよび交換機のタイプに対応する他の情報は図２５、２６の表示 をサポートするリンクおよびノード信号に含まれている。リンクおよびノードデ ータ信号をコンピュータからプリントアウトすることによって、交換機およびリ ンクのタイプ、容量、リンクおよび交換機のその他の物理的詳細を含む完全なネ ットワーク設計の仕様がネットワークへ接続するための指令と共に生成される。 ここで図２７を参照すると、顧客サイト、既存の交換機および既存のリンクを 示しているディスプレイの形態で、初期ネットワーク制限と初期仮定のデータ信 号のディスプレイが示されている。 ここで図２８では、第１世代のツリーに対応する１組の第１世代のネットワー ク信号のディスプレイが示されている。複数の世代にわたって発展してきた最適 化されたツリーから得られるネットワーク信号中にはノード装置およびリンクの 大きな冗長が存在する。 図２９のディスプレイ装置で可視的に表示されている最適にされたネットワー クデータ信号は第１世代のネットワークデータ信号と比較して含まれているノー ド装置とリンクの数が減少されている。通信ネットワークは最適化されたネット ワークデータ信号にしたがって構成される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ， ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，Ｍ Ｘ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．それぞれネットワークのノードにおいて複数のノード装置を具備し、ノード 装置はそれぞれリンク装置を有する複数のリンクによって接続されている複数の ネットワークを表すデータ信号を処理する方法において、 （ａ）それぞれのネットワークを示す個々の階層信号群を発生し、 （ｂ）各階層信号が実行的なネットワークを表していることをチェックするた めこれを試験し、 （ｃ）１以上の予め定められた試験パラメータに対して実行的なネットワーク を表す各階層信号を試験し、 （ｄ）前記ステップ（ｃ）の結果に基づいて１組の前記階層信号を選択し、 （ｅ）次世代の階層信号群を発生するため前記１組の選択された階層信号を発 展させるステップを有する方法。 ２．前記ステップ（ａ）において、それぞれの前記階層信号は１組の予め定めら れたネットワーク制限にしたがって発生される請求項１記載の方法。 ３．前記ステップ（ａ）において、それぞれの前記階層信号はランダムなまたは 部分的にランダムなプロセスにより発生される請求項１記載の方法。 ４．前記階層信号は２次元構造を有する請求項１記載の方法。 ５．前記階層信号はツリー構造を有する請求項４記載の方法。 ６．複数の選択された階層信号を発展させる前記ステップ（ｅ）において第１の 階層信号の一部分をランダムに選択し、前記ランダムに選択された一部分を第２ の階層信号の第２のランダムに選択された部分によって置換する請求項１記載の 方法。 ７．最適化された前記階層信号にしたがって、最適化されたネットワークを表し ているネットワーク信号を得るプロセスを含んでいる請求項１記載の方法。 ８．複数のリンクにより接続されている複数のノードからなるネットワークを記 述したデータ信号を配置する方法において、 データ信号はデータ信号を処理できる機械中に配置されており、前記データ信 号の配置方法は、 （ｉ）ノードを表すノード信号を各ノードに割当て、 （ii）ノード間の前記リンクを表す複数の接続信号を生成し、それぞれの前記 接続信号は複数のアーギュメントを有し、 （iii）ノード信号と接続信号を構造へ結合し、それにおいてノード信号は接 続信号により共に接続されるステップを有する方法。 ９．前記構造は階層構造を有する請求項８記載の方法。 １０．前記ノード信号と前記接続信号はツリー構造にしたがって結合され、前記 ツリー構造は根および複数のアーギュメントを有する請求項８記載の方法。 １１．前記複数のアーギュメントは１以上の内部アーギュメントと複数の外部ア ーギュメントとを含んでいる請求項１０記載の方法。 １２．各ノード信号はツリーの外部アーギュメントとして表され、前記接続信号 はツリーの根または内部アーギュメントとして表されている請求項１１記載の方 法。 １３．前記各ノードはそれに割当てられたそれぞれの前記ノード信号を有する請 求項８記載の方法。 １４．前記各リンクはそれぞれの前記接続信号またはそれに割当てられたそれぞ れの前記ノード信号を有する請求項８記載の方法。 １５．各接続信号は第１、第２のアーギュメントを有し、各アーギュメントは前 記接続信号または前記ノード信号を含んでいる請求項８記載の方法。 １６．前記接続信号は、第１のノード信号として表される第１の交換ノード装置 と、第２のノード信号として表される第２のノード装置との間にリンクを限定す るようにそれぞれ動作可能である請求項８記載の方法。 １７．各ノード信号は対応するノードを記述するデータを含んでいる請求項８記 載の方法。 １８．各ノード信号はノードに関連するノード装置を記述するデータを含んでい る請求項１７記載の方法。 １９．前記ノード信号はリンクを記述するデータを含んでいる請求項１８記載の 方法。 ２０．前記ノード信号は実質上リンクの両端部のそれぞれの２次元空間における 位置を記述するデータを含んでいる請求項８記載の方法。