JP2005204049A - 経路探索方法及び、これを適用するネットワーク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 異なるルートを同時に選択することを可能にし、経路検索処理の性能を高める。
【解決手段】複数の拠点がメッシュ状に接続されたネットワークにおける経路選択方法であって、ルート構成情報を入力し、前記入力されるルート構成情報に基づき、前記複数の拠点の数−１と、前記複数の拠点間を結ぶ経路部品数による全組み合わせの木構造ネットワークグラフ候補を生成し、前記生成された木構造ネットワークグラフ候補から前記複数の拠点のそれぞれを発拠点として指定方向に従い検索して木構造ネットワークを登録し、
前記登録された木構造ネットワークをもとに、入力される使用候補の発拠点及び受拠点情報において、ある発拠点からある受拠点の全ての必要な組み合わせで配信可能な全ての経路を選択し、使用ネットワーク候補を生成し、前記生成された使用ネットワーク候補から使用する発拠点と受拠点に対応する使用ネットワークを選択する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、インターネットのリアル型データ配信や電力送信などネットワークを利用して大量データを雑音の入らない高い信頼性で送ることが必要な通信分野において、経路を探索する方法及び、これを適用するネットワーク装置に関する。

一般に、イーサネット（登録商標）のような同報方式で大量データを送ると、必要でない経路にまでデータが流れ込み、ネットワークリソースの効率的な利用が図れない。このためにインターネットのようなメッシュ型ネットワーク上に発信拠点から受信拠点まで専用の経路を特定した配信方式が必要となる。

また、高信頼なデータ配信においては異なる地域を通る二重経路化が必須である。このために、発信地点から受信地点までの経路を予め選択しておくことが必要であり、このための経路選択方法として、第１の方法は、一の発信拠点から一の受信拠点をダイクストラ（Dijkstra）法のような最適経路選択方法を利用して経路選択した後に、複数の受信拠点の経路をマージしてまとめる方法がある。

さらに、第二の方法としてルート生成パターンの中から優先順位に従い選択する方法（特許文献１）、ネットワ−ク回線割当方式、更に本出願人らが先に提案した同意値のノードを経由しない複数経路の探索を行う方法（特許文献２）等があるが、いずれもルート構成情報（拠点間を結ぶ経路の情報）により一筆書き状態のルートを生成した後、加工評価しているため二種類のルートを生成する場合は、１ルート完成後に別ルートを生成しなければならなかった。
特許第２５１８２６４号公報 公開２００３-０２３４４６号公報

したがって、本発明の目的は、一筆書きではない枝のある木構造型ネットワーク経路を二種類同時に選択可能にするリアルタイム配信システムに適した経路探索方法及び、これを適用するネットワーク装置を提供することにある。

上記の課題を達成する本発明に従う経路探索方法及びこの方法を適用するネットワーク装置の第１の態様は、ルート構成情報を入力し、前記入力されるルート構成情報に基づき、前記複数の拠点の数−１と、前記複数の拠点間を結ぶ経路部品数による全組み合わせの木構造ネットワークグラフ候補を生成し、前記生成された木構造ネットワークグラフ候補から前記複数の拠点のそれぞれを発拠点として指定方向に従い検索して木構造ネットワークを登録し、前記登録された木構造ネットワークから、使用する発拠点と受拠点情報に対応する使用ネットワークを選択することを特徴とする。

上記の課題を達成する本発明に従う経路探索方法及びこの方法を適用するネットワーク装置の第２の態様は、ルート構成情報を入力し、前記入力されるルート構成情報に基づき、前記複数の拠点の数−１と、前記複数の拠点間を結ぶ経路部品数による全組み合わせの木構造ネットワークグラフ候補を生成し、前記生成された木構造ネットワークグラフ候補から前記複数の拠点のそれぞれを発拠点として指定方向に従い検索して木構造ネットワークを登録し、前記登録された木構造ネットワークをもとに、入力される使用候補の発拠点及び受拠点情報において、ある発拠点からある受拠点の全ての必要な組み合わせで配信可能な全ての経路を選択し、使用ネットワーク候補を生成し、前記生成された使用ネットワーク候補から使用する発拠点と受拠点に対応する使用ネットワークを選択することを特徴とする。

さらに、上記の課題を達成する本発明に従う経路探索方法及びこの方法を適用するネットワーク装置の第３の態様は、前記第１または、第２の態様において、前記指定方向は、拠点を基準に右回り方向又は、左回り方向を意味することを特徴とする。

さらに、上記の課題を達成する本発明に従う経路探索方法及びこの方法を適用するネットワーク装置の第４の態様は、第３の態様において、使用する発拠点と受拠点情報に対応する使用ネットワークは、右回り方向及び、左回り方向のそれぞれについて選択し、一の使用ネットワークが障害のときに他方の使用ネットワークを用いることにより、障害を回避することを特徴とする。

本発明の特徴は、以下に図面に従い説明される発明の実施の形態例から更に明らかになる。

本発明の適用により、i）メッシュ型のネットワークの中から木構造ネットワークを選
択してデータを配信できるため、大量データの配信においても無駄なくネットワークリソースを利用することができる。ii）木構造ネットワークはグラフ木を利用して生成するため、限られた対象から容易かつ効率的に選択することができる。iii）異なるルートの配信ネットワーク経路を選択できるため、ネットワークの一部に障害が発生しても残り経路でデータを届けることができる。iv）異なるルートは同時に選択することができるため、処理性能が良い。

以下に図面に従い本発明の実施の形態例を説明する。なお、実施の形態例は本発明の理解のためのものであり、本発明の技術的範囲がこれに限定されるものではない。

図１は、本発明の経路探索方法を実現するシステム構成を説明する図である。経路探索の対象としてのネットワークは、複数の拠点（節、若しくはノードと同様の意味）と、それらの間を接続する接続経路を有し、図１に示す例では、ネットワークは９拠点Ａ〜Ｉ、１２経路（拠点間の接続本数）１０２から構成されている。

さらに、図１において、本発明の経路探索方法を実行制御し、各拠点Ａ〜Ｉを監視・制御するネットワーク装置であるネットワークオペレーションシステム１００を備えている。

図２は、本発明の経路探索方法を実現するネットワークオペレーションシステム１００における処理の流れを説明する機能及び処理フロー図である。

図３は、図１に示すネットワークにおける方向付けの定義を説明する図である。各拠点（ノード）を接続する経路をネットワーク回線（経路部品）と呼び、この経路部品により接続される方向を右回り方向矢印（ＣＷ：一定鎖線で示されている）と、左回り方向矢印（ＣＣＷ：鎖線で示されている）が実施例として図３に示すように定義されている。

図２に戻り説明する。ネットワークオペレーションシステム１００に対し、ルート構成情報１０１ａ、発拠点と受拠点の使用候補情報１０１ｂ及び、発拠点と受拠点の情報１０１ｃが入力情報１０１として入力される。

ルート構成情報１０１ａは、実施例として、図３に示す定義に基づき図４Ａ，４Ｂ，４Ｃに示される。図４Ａは、右回り（ＣＷ）方向のルート構成であり、図４Ｂは、左回り（ＣＣＷ）方向のルート構成であり、図４Ｃは、設置された物理的なネットワークに方向をつけて右回りと左回りの経路を構築する為の定義である。

図４Ａにおいて、例えば、拠点ＡからのＣＷ方向の経路として、拠点Ｂに至る１経路のみであること、拠点ＥからのＣＷ方向の経路として、拠点Ｆに至る経路と拠点Ｉに至る経路の２経路を有することが示されている。図４Ｂ及び図４Ｃの情報も同様に理解できる。

このようなルート構成情報１０１ａが入力され、ネットワークオペレーションシステム１００において、データベース１００ａに格納される。ネットワークオペレーションシステム１００において、このデータベース１００ａのルート構成情報に基づいて、木構造のネットワークグラフ候補を生成する（処理工程Ｐ１）。

この木構造のネットワークグラフ候補生成の詳細は、図５に示される。図５は、図２のネットワークオペレーションシステム１００における機能及び処理フローに対応して示される詳細手順を示すフロー図である。

図５において、（拠点数−１）の経路部品を選択して木構造ネットワークグラフ候補を生成する（ステップＳ１）。すなわち、ネットワーク内に接続可能な拠点がｎ個、接続本数がｍ本の場合、ｎ個の拠点を結ぶ木構造ネットワークグラフは、ｎ−１本の経路を持つ。したがって、ｍ本の中から（ｎ−１）本の経路を選択して、組み合わせをチェックする。

図３の実施の形態例では、接続本数はｍ＝１２であり、拠点数は９であるので、８本の経路を選択して可能な組み合わせは、₁₂Ｃ₈＝４９５通りとなる。図６は、４９５通りの組み合わせの木候補Ｔ１〜Ｔ４９５を示すテーブルである。

ここで、上記４９５通りの組み合わせは、任意に経路部品を選択しているためにグラフ木の形にならない木も含まれている。これらは、分離しているもの、ループ状になっているものである。

この様にして全組み合わせの木候補が求められると（ステップＳ２、Ｙｅｓ）、このテーブルデータがデータベースに格納される（処理工程Ｐ１００ｂ）。

次いで、木候補のデータテーブル（図６）について、ルート構成情報（１００ａ）に基づいて、木構造ネットワークを生成し（処理工程Ｐ２）、木構造ネットワークデータとして格納する（処理工程Ｐ１００ｃ）。

木構造ネットワーク生成の詳細手順は、図５にステップＳ３からＳ６の処理として示される。図５において、ステップＳ１、Ｓ２で求めた木構造ネットワークグラフ候補（図６）を発拠点を固定し、ＣＷ方向に順に進む。全８拠点を通過するまで検索する（ステップＳ３）。全８拠点を通過していれば（ステップＳ４、Ｙｅｓ）、木構造ネットワークグラフ候補を木構造ネットワークに登録する（ステップＳ５）。全拠点について、かかる検索を行う（ステップＳ６、Ｙｅｓ）。

この処理をネットワーク内の全拠点において繰り返し、全拠点からの木構造ネットワークを生成する。ＣＣＷ方向についても同様に行う
このようにして得られるデータベース１００Ｃに登録される木構造ネットワークグラフは図７Ａ，図７Ｂに示す如くである。図７ＡはＣＷ方向、図７ＢはＣＣＷ方向の木構造ネットワークグラフである。図７Ａ，図７Ｂにおいて、数字は、発拠点から順に拠点を通過する経路部品の順番を示している。

例えば、図７Ａに示す様に、ＣＷ方向に発拠点Ａとする木構造ネットワークグラフは４通りあり、図７ＡのＡ（１）、Ａ（２）、Ａ（３）、Ａ（４）が該当する。その内の第１のグラフＡ（１）は、図８Ａに示すような経路を通過する。図８Ｂは、これに対応する木構造である。さらに、ＣＣＷ方向については、例えば、発拠点Ｂとする図７Ｂの木構造ネットワークグラフＢ（１）を例にすると、対応する経路順が図９Ａに示され、これに対応する木構造は、図９Ｂに示されるごとくである。

上記のように発拠点ごとに木構造ネットワークを生成することにより、実際に用いる発拠点及び受拠点の情報に基づき、同一の発拠点に対し、所望の受拠点に至る経路が複数ある場合、予め設定した優先度等の選択基準に従い、一の経路を選択することができる。

ここで、予め候補として使用可能性の高い発拠点と受拠点間を使用候補として与え、これにより、ある発拠点からある受拠点の全ての必要な組み合わせで配信可能な全ての使用ネットワーク候補求めておくことが可能である。

これにより、実際に使用する際に与えられる発拠点及び受拠点に対応して所定の選択基準により使用するネットワークを容易に選択することができる。なお、必要な組み合わせとは、よく使用される発受選択指示であって、使用ネットワークの選択を高速に行うために予め用意される。

すなわち、上記のようなデータベース１００Ｃに生成、登録された木構造ネットワークグラフに基づき、入力される使用候補情報（１０１ｂ）における発拠点及び受拠点情報において、ある発拠点からある受拠点の全ての必要な組み合わせで配信可能な全ての経路を選択し、使用ネットワーク候補を生成し（処理工程Ｐ３:ステップＳ７，８）、使用候補ネットワークとしてデータベース１００ｄに格納する。

この際、木階層順位に従い、目的受拠点レベルより大きなレベルを切り捨てる。

図８ＢはＡ発全受けの使用ネットワーク候補であるが、これに受け情報を指定して図１０Ａを作る時に受拠点までの木階層順位２以上を削除して図１０Ａの１行目を作る。同様に受拠点がＣの時は、木階層順位３以上を削除して図１０Ａの２行目を作る。

図１０Ａ、図１０Ｂは、上記処理工程Ｐ３によって生成され、データベース１００ｄに格納された、それぞれＣＷ方向、ＣＣＷ方向の接続先別の使用ネットワーク候補である。ただし、図１０Ａ、図１０Ｂには、発拠点ごとに生成される受拠点の全ての必要な組み合わせのうち、発拠点をＡとする場合のみの、全ての受拠点の必要な組み合わせを示している。

ついで、入力される、実際に用いる発拠点及び受拠点の情報１０１ｃに基づいて、図１０Ａ，図１０Ｂの使用ネットワーク候補から使用ネットワークを選択する（処理工程Ｐ４、Ｓ９）。図１１Ａ及び，図１１Ｂは、実施例として、それぞれ選択された発拠点Ａ及び、受拠点Ｅ、Ｉとする、ネットワークＣＷ方向経路及び、ＣＣＷ方向経路で異なるルートを同時に選択することができる。このため、一方のネットワークルートの一部に障害が発生しても他方のルートでデータを送ることができる。

図１０Ａ，図１０Ｂの使用ネットワーク候補から使用ネットワークを選択する方法は種々の方法が可能である。例えば、先に言及した特許文献１に言及された方法を適用することが可能である。すなわち、図１０Ａ，図１０Ｂの使用ネットワーク候補から優先度に従って、優先度に並び替えて優先度の高いネットワークから選択するようにすることができる。

ネットワークオペレーションシステム１００は、このように選択された使用ネットワーク１００ｅに従い、ＡＴＭ（非同期転送モード）などのネットワークインフラを制御し、固定経路を生成し、対応する各拠点にデータを配信することができる。

（付記１）
複数の拠点がメッシュ状に接続されたネットワークにおける経路選択方法であって、
ルート構成情報を入力し、
前記入力されるルート構成情報に基づき、前記複数の拠点の数−１と、前記複数の拠点間を結ぶ経路部品数による全組み合わせの木構造ネットワークグラフ候補を生成し、
前記生成された木構造ネットワークグラフ候補から前記複数の拠点のそれぞれを発拠点として指定方向に従い検索して木構造ネットワークを登録し、
前記登録された木構造ネットワークから、使用する発拠点と受拠点情報に対応する使用ネットワークを選択する
ことを特徴とする経路選択方法。

（付記２）
複数の拠点がメッシュ状に接続されたネットワークにおける経路選択方法であって、
ルート構成情報を入力し、
前記入力されるルート構成情報に基づき、前記複数の拠点の数−１と、前記複数の拠点間を結ぶ経路部品数による全組み合わせの木構造ネットワークグラフ候補を生成し、
前記生成された木構造ネットワークグラフ候補から前記複数の拠点のそれぞれを発拠点として指定方向に従い検索して木構造ネットワークを登録し、
前記登録された木構造ネットワークをもとに、入力される使用候補の発拠点及び受拠点情報において、ある発拠点からある受拠点の全ての必要な組み合わせで配信可能な全ての経路を選択し、使用ネットワーク候補を生成し、
前記生成された使用ネットワーク候補から使用する発拠点と受拠点に対応する使用ネットワークを選択する
ことを特徴とする経路選択方法。

（付記３）付記１または、２において、
前記指定方向は、拠点を基準に右回り方向又は、左回り方向を意味することを特徴とする経路選択方法。

（付記４）付記３において、
使用する発拠点と受拠点情報に対応する使用ネットワークは、右回り方向及び、左回り方向のそれぞれについて選択し、一の使用ネットワークが障害のときに他方の使用ネットワークを用いることにより、障害を回避することを特徴とする経路選択方法。

（付記５）
複数の拠点がメッシュ状に接続されたネットワークにおいて、前記複数の拠点を監視制御するネットワーク装置であって、
データベースと処理手段を有し、
前記処理手段により、入力されるルート構成情報を前記データベースに格納し、
さらに、前記処理手段により、前記入力されるルート構成情報に基づき、前記複数の拠点の数−１と、前記複数の拠点間を結ぶ経路部品数による全組み合わせの木構造ネットワークグラフ候補を生成し、
前記生成された木構造ネットワークグラフ候補から前記複数の拠点のそれぞれを発拠点として指定方向に従い検索して木構造ネットワークを前記データベースに登録し
前記登録された木構造ネットワークをもとに、使用する発拠点と受拠点に対応する使用ネットワークを選択する
ことを特徴とするネットワーク装置。

（付記６）
複数の拠点がメッシュ状に接続されたネットワークにおいて、前記複数の拠点を監視制御するネットワーク装置であって、
データベースと処理手段を有し、
前記処理手段により、入力されるルート構成情報を前記データベースに格納し、
さらに、前記処理手段により、前記入力されるルート構成情報に基づき、前記複数の拠点の数−１と、前記複数の拠点間を結ぶ経路部品数による全組み合わせの木構造ネットワークグラフ候補を生成し、
前記生成された木構造ネットワークグラフ候補から前記複数の拠点のそれぞれを発拠点として指定方向に従い検索して木構造ネットワークを前記データベースに登録し
前記登録された木構造ネットワークをもとに、入力される使用候補の発拠点及び受拠点情報において、ある発拠点からある受拠点の全ての必要な組み合わせで配信可能な全ての経路を選択し、使用ネットワーク候補を生成し、
前記生成された使用ネットワーク候補から使用する発拠点と受拠点に対応する使用ネットワークを選択する
ことを特徴とするネットワーク装置。

（付記７）付記５または、６において、
前記指定方向は、拠点を基準に右回り方向又は、左回り方向を意味することを特徴とするネットワーク装置。

（付記８）付記７において、
使用する発拠点と受拠点情報に対応する使用ネットワークは、右回り方向及び、左回り方向のそれぞれについて選択し、一の使用ネットワークが障害のときに他方の使用ネットワークを用いることにより、障害を回避することを特徴とするネットワーク装置。

本発明に従う経路探索方法により、従来の方法に比し、異なるルートを同時に選択することができるため、処理性能を高めることができ、更にメッシュ型のネットワークの中から木構造ネットワークを選択してデータを配信できるため、大量データの配信においても無駄なくネットワークリソースを利用することができ、産業上寄与するところ大である。

本発明の経路探索方法を実現するシステム構成を説明する図である。 本発明の経路探索方法を実現するネットワークオペレーションシステム１００における処理の流れを説明する機能及び処理フロー図である。 図１に示すネットワークにおける方向付けの定義を説明する図である。 右回り（ＣＷ）方向のルート構成を示す図である。 左回り（ＣＣＷ）方向のルート構成を示す図である。 図４Ａと図４Ｂのルート構成情報を重ねた状態を示す図である。 木構造のネットワークグラフ候補生成の詳細を示す図である。 ４９５通りの組み合わせの木候補Ｔ１〜Ｔ４９５を示すテーブルである。 データベース１００Ｃに登録される木構造ネットワークグラフ（ＣＷ方向）である。 データベース１００Ｃに登録される木構造ネットワークグラフ（ＣＣＷ方向）である。 図７Ａに示すＣＷ方向に発拠点Ａとする木構造ネットワークグラフＡ（１）に対応する経路図を示す図である。 図８Ａに対応する木構造を示す図である。 図７Ｂに示すＣＣＷ方向に発拠点Ｂとする木構造ネットワークグラフＢ（１）に対応する経路図を示す図である。 図９Ａに対応する木構造を示す図である。 処理工程Ｐ３によって生成され、データベース１００ｄに格納されたＣＷ方向の接続先別の使用ネットワーク候補を示す図である。 処理工程Ｐ３によって生成され、データベース１００ｄに格納されたＣＣＷ方向の接続先別の使用ネットワーク候補を示す図である。 図１０Ａの使用ネットワーク候補から選択された所定の発拠点から受拠点間の経路を示す図である。 図１０Ｂの使用ネットワーク候補から選択された所定の発拠点から受拠点間の経路を示す図である。

符号の説明

１００ ネットワーク装置（ネットワークオペレーションシステム）
１０１ａ ルート構成情報
１０１ｂ 発受拠点候補情報
１０１ｃ 発受拠点情報
１０２ 経路
Ａ〜Ｉ 拠点（ノード）

Claims (5)

1. 複数の拠点がメッシュ状に接続されたネットワークにおける経路選択方法であって、
   ルート構成情報を入力し、
   前記入力されるルート構成情報に基づき、前記複数の拠点の数−１と、前記複数の拠点間を結ぶ経路部品数による全組み合わせの木構造ネットワークグラフ候補を生成し、
   前記生成された木構造ネットワークグラフ候補から前記複数の拠点のそれぞれを発拠点として指定方向に従い検索して木構造ネットワークを登録し、
   前記登録された木構造ネットワークから、使用する発拠点と受拠点情報に対応する使用ネットワークを選択する
   ことを特徴とする経路選択方法。
2. 複数の拠点がメッシュ状に接続されたネットワークにおける経路選択方法であって、
   ルート構成情報を入力し、
   前記入力されるルート構成情報に基づき、前記複数の拠点の数−１と、前記複数の拠点間を結ぶ経路部品数による全組み合わせの木構造ネットワークグラフ候補を生成し、
   前記生成された木構造ネットワークグラフ候補から前記複数の拠点のそれぞれを発拠点として指定方向に従い検索して木構造ネットワークを登録し、
   前記登録された木構造ネットワークをもとに、入力される使用候補の発拠点及び受拠点情報において、ある発拠点からある受拠点の全ての必要な組み合わせで配信可能な全ての経路を選択し、使用ネットワーク候補を生成し、
   前記生成された使用ネットワーク候補から使用する発拠点と受拠点に対応する使用ネットワークを選択する
   ことを特徴とする経路選択方法。
3. 請求項１または、２において、
   前記指定方向は、拠点を基準に右回り方向又は、左回り方向を意味することを特徴とする経路選択方法。
4. 請求項３において、
   使用する発拠点と受拠点情報に対応する使用ネットワークは、右回り方向及び、左回り方向のそれぞれについて選択し、一の使用ネットワークが障害のときに他方の使用ネットワークを用いることにより、障害を回避することを特徴とする経路選択方法。
5. 複数の拠点がメッシュ状に接続されたネットワークにおいて、前記複数の拠点を監視制御するネットワーク装置であって、
   データベースと処理手段を有し、
   前記処理手段により、入力されるルート構成情報を前記データベースに格納し、
   さらに、前記処理手段により、前記入力されるルート構成情報に基づき、前記複数の拠点の数−１と、前記複数の拠点間を結ぶ経路部品数による全組み合わせの木構造ネットワークグラフ候補を生成し、
   前記生成された木構造ネットワークグラフ候補から前記複数の拠点のそれぞれを発拠点として指定方向に従い検索して木構造ネットワークを前記データベースに登録し
   前記登録された木構造ネットワークをもとに、使用する発拠点と受拠点に対応する使用ネットワークを選択する
   ことを特徴とするネットワーク装置。