JP2001292161A

JP2001292161A - ２点間の重み付けを反映する経路選択方法

Info

Publication number: JP2001292161A
Application number: JP2000104280A
Authority: JP
Inventors: Koyo Yamamoto; 公洋山本; Shozo Naito; 昭三内藤
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2000-04-06
Filing date: 2000-04-06
Publication date: 2001-10-19

Abstract

(57)【要約】【課題】輻輳の発生を抑制しながら準最短経路を選択で
き、またネットワークの空いている部分へトラフィック
を迂回させることで、トラフィックを平滑化し、スルー
プットの向上を図れる。【解決手段】ノード_lＶ，₂Ｖとリンクから構成されるネ
ットワークにおいて、任意の２点間の物理的距離に関す
る情報や、任意の２点間の経費もしくは料金に関する情
報や、任意の２点間のトラフィック量に関する情報な
ど、複数種類に及ぶ任意の２点間の重み付けを出発点と
なるノード_lＶと到着点となるノード₅Ｖあるいは₇Ｖ間
の経路制御へと、複数種類を同時に反映させる。また、
仮想的な幾何構造を用いてエントロピー関数を定義し、
この関数を最小化することで、２点間の経路を決定す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、通信網、物流網お
よび交通網の経路制御方法に係り、特に任意の２点間の
重み付けに適応じて経路を選択することにより、トラフ
ィックの平均伝達距離を短縮し、かつ輻輳を抑制し、ス
ループットを向上させる経路選択方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の経路選択方法は、ノードＶとリン
クＥから構成されるネットワークＧ＝（Ｖ，Ｅ）のう
ち、リンクＥが正実数の重み付けを持つネットワークＧ
＝（Ｖ，Ｅ）のみを対象として取り扱い、最も短い経路
を選択していた。インターネットのルーティングプロト
コル（ＲｏｕｔｉｎｇＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＰｒ
ｏｔｏｃｏｌ：ＲＩＰ，ＯｐｅｎＳｈｏｒｔｅｓｔ
ＰａｔｈＦｉｒｓｔ：ＰＳＰＦなど）で使用されるＤ
ｉｊｋｓｔｒａアルゴリズムは、リンクＥの重み付けの
総和が準最小となる木構造状の経路（準最短スパニング
木）を高速に計算していた。

【０００３】また、従来のトラフィック制御方式では、
トラフィックの制御を端末側が行っていた。例えば、Ｔ
ｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌＰｒｏｔｏ
ｃｏｌ（ＴＣＰ）では、送信側端末で受信側端末からの
パケット受信確認応答がある一定時間内に届かないとき
には、パケット送信量を抑えるというスロースタート等
のトラフィック制御が行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ようなリンクＥの重み付けの総和が準最小になる木構造
状の経路を計算する経路選択方法では、個々のノードや
リンクを通過するトラフィック量を考慮しておらず、従
ってネットワークの局所的なノードやリンクにトラフィ
ックが集中するため、それらの箇所において輻輳が発生
していた。また、上述のような端末側が行うトラフィッ
ク制御方式では、トラフィックそのものを遮断するた
め、輻輳を取り除くことはできるが、スループットは回
復できなかった。

【０００５】そこで、本発明の目的は、これら従来の課
題を解決し、輻輳の発生を抑制しながら準最短経路を選
択できる２点間の重み付けを反映する経路選択方法を提
供することにある。また、本発明の他の目的は、ネット
ワークの空いている部分へトラフィックを迂回させるこ
とにより、トラフィックを平滑化してスループットの向
上を図ることが可能な２点間の重み付けを反映する経路
選択方法を提供することにある。さらに、本発明の他の
目的は、本発明による２点間の重み付けを反映する経路
選択方法をプログラム化して、そのプログラムを格納し
た記録媒体を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による２点間の重み付けを反映する経路選択
方法では、ノードとリンクから構成されるネットワー
クにおいて、任意の２点間の物理的距離に関する情報
や、任意の２点間の経費あるいは料金に関する情報、任
意の２点間のトラフィック量に関する情報など、複数種
類に及ぶ任意の２点間の重み付け（ｎ×ｎの２次元行
列）を出発点となるノードと到着点となるノード間の経
路制御へと複数種類同時に反映することを特徴としてい
る。また、前記複数種類の情報のうち、例えば物理的距離
に関する情報とトラフィック量に関する情報だけを経路
選択へ反映させる場合には、物理的距離に関する重み付
けとトラフィック量に関する重み付けだけを足し合わせ
ることにより、経路選択に反映する個々の重み付けの割
合を一般数値演算式として設定し、また変更することを
特徴としている。また、前記ネットワークの幾何構造とは別の、仮想的
な幾何構造を用いてエントロピー関数を定義し、該エン
トロピー関数値を最小化することで、出発点となるノー
ドと到着点となるノード間の経路を決定する方法であっ
て、仮想的な幾何構造上でノード配置を最適化する第１
のステップと、最適化された仮想的な幾何構造上のノー
ド配置をネットワーク上の経路へと変換する第２のステ
ップとを備えたことを特徴としている。また、前記仮想的な幾何構造として２等辺２分木を使
用することを特徴としている。さらに、前記第１のステップでは、できる限り請求項
４に記載の２等辺２分木構造の中心部分を通過しないよ
うに重み付けを分散配置することで、エントロピー関数
を準最小化することも特徴としている。

【０００７】本発明においては、仮想的な幾何構造を用
いてエントロピー（エネルギー）関数を定義する。仮想
的な幾何構造は２分木を使用する。任意の２点間の重み
付け（ｎ×ｎの２次元行列、ｎはノード数）とその２点
間のホップ距離との積の総和をエントロピーと定義す
る。エントロピーが準最小となるように仮想幾何構造上
のノードの配置を最適化する。最適化された仮想的幾何
構造上で隣り合う２点間を結ぶネットワーク上の最短経
路を使用すべき経路として選択し、決定する。木構造の
中心部（根）を避けて重み付けを分散配置することによ
り、エントロピーを準最小化する。重み付けの値は、物
理的距離や経費（料金）やトラフィック量などのあらゆ
る数値が使用可能である。重み付けとして物理的距離を
使用した場合、トラフィックの平均の伝達距離が短縮さ
れる。また、トラフィック量を選択した場合には輻輳を
抑制し、かつネットワーク全体におけるトラフィックの
総流量を軽減することができる。２種類以上の値の合算
値も、重み付けとして使用することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の原理および実施例
を、図面により詳細に説明する。（本発明の原理）図６は、本発明の原理を示すネットワ
ークの図である。ネットワークは、図６（ａ）に示すよ
うに、ノード１０〜２１、リンクａ〜ｇ、および中央制
御装置１００から構成される。また、ノード１０は、図
６（ｂ）に示すように、経路切り換え装置１０１，１０
２と、観測装置１０３から構成される。経路切り換え装
置１０１は、トラフィックが辿るリンクｆをｈに切り換
える。観測装置１０３は、該当ノード１０を出発点とす
るトラフィックの種類と宛先（到着点）を観測し、その
結果を中央制御装置１００に報告する。中央制御装置１
００は、経路選択装置１００１とデータベース１００２
から構成される。本発明のプログラムは、経路選択装置
１００１に記録され、実行される。経路選択装置１００
１は、トラフィックの辿る経路を選択して、その指示を
各ノード１０の経路切り換え装置１０１，１０２に命令
する。データベース１００２は、各ノードの観測装置か
ら報告される観測結果を記録する。

【０００９】ネットワークを構成するそれぞれのノード
が接続するリンク数、それぞれのノードが持つトラフィ
ック処理能力、それぞれのリンクが持つトラフィック能
力は、任意であると仮定する。中央制御装置１００のデ
ータベース１００２は、各ノードの観測装置から報告さ
れる観測結果の他に、ノードとリンクの接続関係、かつ
各ノードと各リンクのトラフィック処理能力を記録す
る。ネットワーク管理者は、中央制御装置１００へ優先
度を入力する。優先度は複数個、入力することができ
る。優先度の値は、トラフィック種類とネットワーク品
質（遅延、エラー率など）である。中央制御装置１００
は、ネットワーク管理者が入力する優先度に基づき任意
のタイミング（定期的もしくは不定期的）で経路制御を
行う。中央制御装置１００は、先ず最初に各ノードの観
測装置に観測結果を問い合わせる。中央制御装置１００
は、観測結果を収集し終えたならば、経路を計算する。
そして、各ノードの経路切り換え装置に指示を出す。こ
の観測結果の収集と経路計算に本発明の原理を使用する
のである。

【００１０】次に、本発明の原理を、どのようにして使
用するかを説明する。通常は、ネットワーク品質として
遅延（＝伝送距離）が優先される。できるだけ短時間
（もしくは短距離）でトラフィックを伝送しようとす
る。しかし、例えば、人気の家庭用ゲーム機の新型機が
インターネット上で発売され、ネットワーク上で輻輳が
発生した場合などでは、ネットワーク品質として遅延よ
りもスループットを優先したくなる場合がある。遅延と
スループットの関係に見られるように、トラフィック品
質は一般的にトレード・オフの関係にあり、どれを優先
させるかは状況に依存して変化する。本発明では、顧客
のニーズや社会動向に応じてネットワーク品質の優先度
を自由に変更できることが特徴である。

【００１１】ネットワーク品質の優先度を変更すること
ができるので、複雑なＳＬＡ（ＳｅｒｖｉｃｅＬｅｖ
ｅｌＡｇｒｅｅｍｅｎｔ）サービスが提供可能とな
る。例えば、該当するネットワークが特定の顧客のプラ
イベートネットワークである場合、顧客自身に中央制御
装置の操作を開放することができる。顧客は、公衆網
（電話、インターネット）などを介して中央制御装置に
アクセスして優先度を変更する。つまり、顧客が好きな
時に好きなように品質を変更することができるネットワ
ークを提供できる。また、複数の顧客がネットワーを共
有する場合でも、本発明の装置以外に、輻輳を検知して
中央制御装置に通報する装置を新たに追加し、普段はネ
ットワーク品質の遅延を優先するが、二箇所以上の輻輳
を検知した場合には、ネットワーク品質のスループット
を優先させる通信サービスなども提供できる。また、午
前９時から午後０時まではネットワークの遅延を優先さ
せ、午後０時から午後５時まではネットワーク品質のス
ループットを優先させ、午後５時から翌日の午前９時ま
ではネットワークの品質の遅延とスループットを同時に
優先させる、というようなサービスも提供可能となる。
さらに、ネットワークを共有している複数の顧客にアン
ケートを取り、その重み付け配分に比例して各種のネッ
トワーク品質を優先させるサービスなども提供すること
ができる。

【００１２】本発明においては、入力となる無向グラフ
を完全無向グラフに限定することで、また出力となる２
分木を２等辺２分木に限定することで、計算量が最小で
済むアルゴリズムを提案する。以下、２等辺２分木を定
義し、次にトラフィックを定義する。（Ａ）２等辺２分木ｖはノードを示し、Ｖ（ｖ∈Ｖ）はノード集合を示し、
ｎはＶの要素数を示し、ｐ_ijは端点がｖ_i（ｉ＝１・・
・ｎ）とｖ_j（ｊ＝１・・・ｎ，ｉ≠ｊ）である１本の
ループを含まない無向辺連鎖（以下、道と略記す）を示
し、ｈ_ijはｐ_ijのホップ距離を示す。以下に、２等辺２
分木を定義する。（ａ）定義１−１任意のｐ_ijがただ１本だけ存在する
ように接続した無向グラフを木と呼ぶ。このとき、ｐ_ij
＝ｐ_jiとなる。（ｂ）定義１−２ｖ_r（ｒ＝１・・・ｎ）を根とする
木における２点ｖ_iとｖ_jがｖ_i∈ｐ_rjを満たすならば、
ｖ_iをｖ_jの親と呼び、またｖ_jをｖ_iの子と呼ぶ。

【００１３】（ｃ）定義１−３以下の２つの条件を満
たす木を２分木と呼ぶ。ただし、根は親を持たない。（ｄ）定義１−３−１任意のノードに隣接する親はた
だ１個とする。（ｅ）定義１−３−２任意のノードに隣接する子は２
個以下とする。（ｆ）定義１−４以下の２つの条件を満たす根が存在
する２分木を２等辺２分木（ＩｓｏｓｃｅｌｅｓＢｉ
ｎａｒｙＴｒｅｅ：ＩＢＴ）と呼ぶ。（ｇ）定義１−４−１隣接する子がただ１個（ｖ_iの
み）の場合、ｖ_iは子を持たない。（ｈ）定義１−４−２隣接する子が２個（ｖ_iとｖ_j）
の場合、ｖ_iの子の数とｖ_jの子の数は等しいか、もしく
は、ｖ_iの子の数とｖ_jの子の数の差は高々１である。Ｉ
ＢＴにおけるホップ距離の最大値は、２〔ｌｏｇ₂ｎ〕
となる。ただし、〔ｌｏｇ₂ｎ〕はｌｏｇ₂ｎを超えない
整数を示す。

【００１４】（Ｂ）トラフィック以下で、トラフィックを定義する。（ａ）定義２−１ｐ_ijが持つ重み付けをｔ_ijと呼ぶ。
ｔ_ijは対称行列となる。重み付け総量を下式（１）で定
義する。式（１）は分子項でｔ_ijとｔ_jiを二重にカウン
トしているため、数値２で除算している。

【数１】（ｂ）定義２−２道集合を下式（２）で定義する。定
点流量を下式（３）で定義する。

【数２】

【数３】本発明で提案する経路選択方法は、β（ｖ，Ｖ）の総和
を最少化する。

【００１５】（ｃ）定義２−３ホップ平均を下式
（４）で定義する。

【数４】

【数５】 α（Ｖ）は与えられる値であり、変更はできない。本発
明で提案する経路選択方法はｈ（Ｖ）を最少化する。

【００１６】（Ｃ）経路選択方法本発明では、完全無向グラフからスパニング木を作る経
路選択方法を提案する。スパニング木の形状は、２等辺
２分木とする。

【数６】図１は、配置アルゴリズム（ＶｅｒｔｅｘＡｌｌｏｃ
ａｔｉｏｎｏｆＢｉｎａｒｙｔｒｅｅ：ＶＡＢ）
を示す図である。また、図２は、ＶＡＢ内部で用いる切
損最小２等分アルゴリズム（ＣｕｔｔｉｎｇＬｏｓｓ
ＭｉｎｉｍｉｚｅｄＢｉｓｅｃｔｉｏｎａｌｏｒ
ｉｔｈｍ：ＣＬＭＢ）を示す図である。ｖ_k（ｋ＝１・
・・ｎ，ｈ_rk＜＜〔ｌｏｇ₂ｎ〕）は、ＩＢＴにおいて
根からのホップ距離が短いノードを示す。ここで、ｖ_k
は以下の性質を持つ。（ａ）性質Ｐ（ｖ_k，Ｖ）のホップ距離は平均して長
い。

【００１７】ＣＬＭＢは、β（ｖ_k，Ｖ）を減らすこと
で、ホップ平均の最小化を試みる。つまり、値が大きい
ｔ_ijをできるだけ短いホップ距離で接続することによ
り、ホップ平均の最少化を試みる。ＶＡＢは、ＩＢＴの
ノード配置を決定するためにＶを再帰的に２等分する
（図１参照）。図１で、_lｖ（ｌ＝１・・・
２^〔 ^log2n ^〕）はＩＢＴのノード位置を示している。図
３は、位置の定義を示す図である。図３は、あたかも地
球の緯度・経度のようなものであって、つまり二分木に
おける座標を定義したものである。図３で使用している
記号₁ｖ、つまり、ｖの記号の向って左隣に数値がくる
記号は、二分木における座標を示している。図３におい
て、_lｖは、根ｖ_rの位置を示す。_2lｖ（図３では₂ｖ）
と_2l+1ｖ（図３では₃ｖ）は、_lｖへ隣接する２個の子そ
れぞれの位置を示す（図３参照）。ここで、左側に記述
された_lＶは自身を含む_lｖの子集合を示している（図３
参照）。また、_lｎは、_lｖの要素数を示している。実線
で囲まれた部分が、それぞれのＶの要素数である。ＶＡ
Ｂは、_lＶを_2lＶと_2l+1Ｖに分割する。厳密には、ＶＡ
Ｂは_lＶの中から_lｖを選択しながら、残りを_2lＶと_2l+1
Ｖに分割する。ＶＡＢは、_lＶを２等分するためにＣＬ
ＭＢを使用する。

【００１８】ＣＬＭＢは、_2lＶの初期値をΦへ、また
_2l+1Ｖの初期値を_lＶに設定する。ＣＬＭＢは、ノード
を１つずつ、_2l+1Ｖから_2lＶに転属させる。優先度を下
式（６）で定義する。

【数７】また、下式（７）を満たすｖ_qを_2l+1Ｖから_2lＶに転属
させる。

【数８】ｍ＝〔_lｎ／２〕の個数だけ_2l+1Ｖから_2lＶへノードを
転属させる。そして最後に、_2l+1Ｖから取り出したノー
ドは_2lＶへは加えずに、返値₁ｖとする。

【００１９】（実施例）図４は、本発明の一実施例を示
すＣＬＭＢの動作図である。図４では、上から下へ向っ
てプログラムの振る舞いの時間経過をトレースしてい
る。頂点集合｛ｖ₁，・・，ｖ₆｝を３分割するプログラ
ム（ＣＬＭＢ）の過程を再現している。すなわち、_lＶ
＝｛ｖ₁，ｖ₂，ｖ₃，ｖ₄，ｖ₅，ｖ₆｝を左部分の枝₂Ｖ
＝｛ｖ₂，ｖ₅｝と₃右部分の枝Ｖ＝｛ｖ₃，ｖ₄，ｖ₆｝と
根｛ｖ₁｝へ分割する。初期値は₂Ｖ＝Φ（空集合）と₃
Ｖ＝_lＶである。ＣＬＭＢは、ｖ₂，ｖ₅の順番で₃Ｖから
₂Ｖに移す。_lｖ＝ｖ₁となる。

【００２０】図４の表は、重み付けｗの表である。重み
付けの個々の値は変化しない。プログラムは、前式
（４）を用いて計算される重み付けの演算結果が最小と
なる頂点集合の組み合わせを探索する。演算結果が最小
となる頂点集合の組み合わせは、図４では｛ｖ₁｝，
｛ｖ₂，ｖ₅｝，｛ｖ₃，ｖ₄，ｖ₆｝である。ｍ＝１，ｍ
＝２，ｍ＝３は時間経過を示しており、数値が大きくな
るに伴って時間が経過していることを示している。厳密
には、プログラムは反復動作（ループ）を含んでおり、
ｍはその反復回数を示している。図４の表の外、つまり
向って右側に記載されている数値は、表の値を水平方向
（行方向）に加算した値である。｛0.38,0.14,0.44,0.3
6,0.40,0.28}は、表の値を水平方向に加え合わせた値で
ある。ｍ＝１の時点でプログラムは、頂点集合を
根｛｝，左部分の枝｛｝，右部分の枝｛ｖ₁，ｖ₂，
ｖ₃，ｖ₄，ｖ₅，ｖ₆｝に分割している。次に、プログラ
ムは、｛0.38,0.14,0.44,0.36,0.40,0.28}の値のうち、
最小0.14の値を持つｖ₂を選択して、右部分の枝から左
部分の枝に移動させる。ｍ＝２の時点でプログラムは、
頂点集合を根｛｝，左部分の枝｛ｖ₂｝，右部分の枝
｛ｖ₁，ｖ₃，ｖ₄，ｖ₅，ｖ₆｝に分割する。プログラム
は、ｖ₂を移動させると同時に、｛0.38,0.14,0.44,0.3
6,0.40,0.28}からｖ₂の値を取り除き、｛0.38,0.44,0.3
6,0.40,0.28｝とする。

【００２１】さらに、｛0.38,0.44,0.36,0.40,0.28｝か
らｖ₂の成分の２倍の値を取り除く。例えば、0.38につ
いては、組み合わせ（ｖ₁とｖ₂）の重み付けの値0.04を
２倍して0.38から減算して0.30とする。例えば、0.44に
ついては、組み合わせ(ｖ₃とｖ₂)の重み付けの値0.04を
２倍して0.44から減算して0.36とする。このようにし
て、プログラムは｛0.38,0.44,0.36,0.40,0.28｝から
｛0.30,0.36,0.36,0.28,0.28}を作る。次に、プログラ
ムは、｛0.30,0.36,0.36,0.28,0.28}の値のうち、最小
0.28の値を持つｖ₅を選択して、右部分の枝から左部分
の枝に移動させる。ｍ＝３の時点でプログラムは、頂点
集合を根｛｝，左部分の枝｛ｖ₂，ｖ₅｝，右部分の枝
｛ｖ₁，ｖ₃，ｖ₄，ｖ₆｝に分割する。プログラムは、ｖ
₅を移動させると同時に、先と同じ要領で、｛0.30,0.3
6,0.36,0.28,0.28}から｛0.02,0.36,0.04,0.20}を作
る。次に、プログラムは、｛0.02,0.36,0.04,0.20}の値
のうち、最小0.02の値を持つｖ₁を右部分の枝から左部
分の枝に移動させる。ｍ＝３の終りでプログラムは、頂
点集合を根｛｝，左部分の枝｛ｖ₁，ｖ₂，ｖ₅｝，右部
分の枝｛ｖ₃，ｖ₄，ｖ₆｝に分割する。左部分の枝の頂
点数と右部分の枝の頂点数が同等になったので、プログ
ラムは頂点集合｛ｖ₁，ｖ₂，ｖ₃，ｖ₄，ｖ₅，ｖ₆｝の分
割を終了する。プログラムは、頂点集合の分割の終了に
際して、最後に左部分の枝から右部分の枝へ移動させた
ｖ₁を根として取り出す。プログラムは、最終的に頂点
集合を根｛ｖ₁｝，左部分の枝｛ｖ₂，ｖ₅｝，右部分の
枝｛ｖ₃，ｖ₄，ｖ₆｝に分割する。以上で、図４のプロ
グラムの振る舞いの説明を終了する。

【００２２】プログラムは、｛ｖ₁，ｖ₂，ｖ₃，ｖ₄，ｖ
₅，ｖ₆｝を根｛ｖ₁｝，左部分の枝｛ｖ₂，ｖ₅｝，右部
分の枝｛ｖ₃，ｖ₄，ｖ₆｝へと分割し終えたならば、次
に左部分の枝に相当する頂点集合｛ｖ₂，ｖ₅｝を図４の
記載と同じ要領で分割する。また、右部分の枝に相当す
る頂点集合｛ｖ₃，ｖ₄，ｖ₆｝を図４の記載と同じ要領
で分割する。頂点集合｛ｖ₂，ｖ₅｝を根｛ｖ₂｝，左部
分の枝｛｝，右部分の枝｛ｖ₅｝に分割する。また、頂
点集合｛ｖ₃，ｖ₄，ｖ₆｝を根｛ｖ₃｝，左部分の枝｛ｖ
₆｝，右部分の枝｛ｖ₄｝に分割する。以上のようにし
て、プログラムは二分木の上で頂点の配置を決定してい
く。

【００２３】図５は、ＶＡＢによるＩＢＴのノード配置
図である。図５には、個々の座標にどの頂点が配置され
たかを示している。図５で使用している記号ｖ₁、つま
りｖの記号の向って右隣に数値がくる記号は、頂点その
もの（実例，実体）を表現している。₁ｖ＝ｖ₁とは、座
標₁ｖに頂点ｖ₁が配置されたことを示している。なお、
₄ｖ＝Φは、空集合のことであり、つまり座標₄ｖには頂
点が配置されていないことを示している。従って、₇ｖ
＝ｖ₄は、座標₇ｖに頂点ｖ₄が配置されていることを示
している。

【００２４】（実施態様１）このように、本発明におい
ては、２点間の物理的距離に関する情報、２点間の経費
あるいは料金に関する情報、２点間のトラフィックに関
する情報など、複数種類の情報のうち、１種類の情報を
経路選択に反映させるときには、この情報の重み付けだ
けを足し合わせることにより、経路選択に反映する重み
付けの割合を一般数値演算式として設定すればよい。し
かし、物理的距離の情報、料金情報等の複数の情報を経
路制御に同時に反映するためには、前式（１）により重
み付けの総量を計算して、図４で説明したように制御す
ればよい。この場合、各情報の重み付け値は図６に示す
中央制御装置のデータベースに予め格納しておく。ま
た、これらの重み付け値は、ノード内の観測装置で観測
されたデータや、顧客が入力する値を用いて定期的もし
くは不定期的に更新することもできる。なお、この場合
の各情報の重み付けの値は、標準値や基準値というもの
は必要ではなく、全く存在しない。本発明の本質は、数
値の相対的な比較である。つまり、数値の単位が同じで
あり、相対的な比較が可能であれば全く問題はない。重
み付けの値を数値で表現できれば、どんな種類の情報で
も取り扱えるということが本発明の重要な利点の１つで
ある。

【００２５】（実施態様２）本発明は、ネットワークの
幾何構造とは別の仮想的な幾何構造（２分木）を用いて
エントロピー関数を定義し、このエントロピー関数値を
最小化することにより、出発点となるノードと到着点と
なるノード間の経路を決定する方法を提供する。ここ
で、エントロピー関数とは、前記（４）である。上記の
方法において、本発明では、仮想的な幾何構造上でノー
ド配置を最適化する第１のステップ、および最適化され
た仮想的な幾何構造上のノード配置をネットワーク上の
経路へと変換する第２のステップとを備えている。すな
わち、ＣＬＭＢの計算結果として得られる２分木（仮想
的な幾何構造）の上で隣り合う２点をネットワーク上の
最短経路で結び直すことが、上記『ノード配置の経路へ
の変換』である。

【００２６】（実施態様３）また、本発明では、できる
限り２等辺２分木構造の中心部分を通過しないように、
重み付けを分散配置することにより、エントロピー関数
を準最小化している。例えば、ｖ₁とｖ₂の組み合わせが
相対的に重み付けの比重が重いと仮定する。この場合、
ｖ₁とｖ₂を結ぶ経路が二分木（仮想的な幾何構造）の上
で中心部分（＝二分木の根に相当する部分）を通過しな
いように、ｖ₁とｖ₂を配置するということになる。この
ことは、頂点集合Ａを２つの頂点集合Ｂ，Ｃへと二分す
る際に、ｖ₁とｖ₂が別々の頂点集合Ｂ，Ｃに所属しない
ようにすることと等しい。つまり、ｖ₁とｖ₂が両方とも
頂点集合Ｂに所属する、もしくはｖ₁とｖ₂が同じ頂点集
合Ｃに所属するということと等しい。ｖ₁とｖ₂が同じ頂
点集合に所属するように頂点集合Ａを２つに分割するア
ルゴリズムがＣＬＭＢである。

【００２７】本実施例では、最少重みスパニング木を求
める切損最少２等分アルゴリズムを提案した。ＣＬＭＢ
は、ノード２個の組合せが正実数の重み付けｔ_ijを持つ
無向グラフＧ＝（Ｖ，Ｅ）を入力とする：Ｖ×Ｖ→
ｔ_ij、そして、ホップ距離の重み付け平均が最小となる
スパニング木を出力する。さらに、ＣＬＭＢは負荷分散
を考慮しており、ノードに接続できる辺の数を３個以下
に制限した２分木をスパニング木として出力する。本実
施例では、アルゴリズムを提案するとともに、ＣＬＭＢ
の計算量がＯ（ｎ²）（ｎはノード数）であり、実時間
で計算可能であることを示している。また、ＣＬＭＢを
用いることで、ホップ平均が最悪でも、２｛ｌｏｇ
₂ｎ｝−４以下に減らせることがわかった。また、重み
付けｔ_ijをデータ量に設定した場合、ＣＬＭＢは、最小
フロースパニング木を出力する。また、重み付けｔ_ijを
物理的距離に設定した場合、ＣＬＭＢはＤｉｊｋｓｔｒ
ａのアルゴリズム等と同様に最短スパニング木を出力す
る。物理的距離が近い場合には、重み付けｔ_ij値を大き
く設定することで、また物理的距離が遠い場合には重み
付けｔ_ij値を小さく設定することで、最短スパニング木
を出力できる。さらに、データ量と物理的距離の両方を
加味した最小重みスパニング木の計算も可能である。

【００２８】これらのスパニング木を求める計算方法、
例えば図１および図２に示すプログラムをＣＤ−ＲＯＭ
等の記録媒体に格納しておけば、任意のコンピュータに
ローディングするか、あるいはネットワークを介してダ
ウンロードすることにより、任意の場所に仮の中央制御
装置を設置することができ、コンピュータでプログラム
を実行すれば、本発明を容易に実現できる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ノードとリンクから構成されるネットワークにおいて、
トラフィックの平均の伝達距離を短縮し、同時に輻輳を
抑制し、同時にスループットを向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の配置アルゴリズムを示す図である。

【図２】本発明による切損最小２等分アルゴリズムを示
す図である。

【図３】本発明による位置の定義を示す図である。

【図４】本発明によるＣＬＭＢの動作例を説明する図で
ある。

【図５】本発明によるノード配置を示す図である。

【図６】本発明が適用されるネットワークの構成図であ
る。

【符号の説明】₁ ｖ〜₇ｖ…座標位置、１０〜２１…ノード、１００…中
央制御装置、１０１，１０２…経路切り換え装置、１０
３…観測装置、１００１…経路選択装置、１００２…デ
ータベース。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ノードとリンクから構成されるネットワ
ークにおいて、任意の２点間の物理的距離に関する情
報、任意の２点間の経費もしくは料金に関する情報、任
意の２点間のトラフィック量に関する情報など、複数種
類に及ぶ任意の２点間の重み付けを出発点となるノード
と到着点となるノード間の経路制御に、上記複数種類の
情報を同時に反映させることを特徴とする２点間の重み
付けを反映する経路選択方法。
【請求項２】請求項１に記載の２点間の重み付けを反
映する経路選択方法において、前記複数種類の情報のうち、例えば物理的距離に関する
情報とトラフィック量に関する情報だけを経路選択へ反
映させる場合には、物理的距離に関する重み付けとトラ
フィック量に関する重み付けだけを足し合わせることに
より、経路選択に反映する個々の重み付けの割合を一般
数値演算式として設定し、また変更することを特徴とす
る２点間の重み付けを反映する経路選択方法。
【請求項３】請求項１または２に記載の２点間の重み
付けを反映する経路選択方法において、前記ネットワークの幾何構造とは別の、仮想的な幾何構
造を用いてエントロピー関数を定義し、該エントロピー
関数値を最小化することで、出発点となるノードと到着
点となるノード間の経路を決定する方法であって、仮想的な幾何構造上でノード配置を最適化する第１のス
テップと、最適化された仮想的な幾何構造上のノード配置をネット
ワーク上の経路へと変換する第２のステップとを備えた
ことを特徴とする２点間の重み付けを反映する経路選択
方法。
【請求項４】請求項３に記載の２点間の重み付けを反
映する経路選択方法において、前記仮想的な幾何構造として２等辺２分木を使用するこ
とを特徴とする２点間の重み付けを反映する経路選択方
法。
【請求項５】請求項３に記載の２点間の重み付けを反
映する経路選択方法において、前記第１のステップでは、できる限り請求項４に記載の
２等辺２分木構造の中心部分を通過しないように重み付
けを分散配置することで、エントロピー関数を準最小化
することを特徴とする２点間の重み付けを反映する経路
選択方法。
【請求項６】請求項１〜５のいずれかに記載の２点間
の重み付けを反映する経路選択方法をプログラムに変換
し、変換されたプログラムを記録媒体に格納したことを
特徴とするプログラム読み出し可能な記録媒体。