JP2006166316A - 光通信ネットワークにおける光パス再配置方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光パス配置の再配置にあたり、ネットワークの状態に応じて、１段階で移行を行うか、２段階で移行を行うかを判断することによってパケット損失量を減らす。
【解決手段】複数のルータと、複数の光スイッチと、ルータ及び光スイッチ間又は光スイッチ同士間を接続する光ファイバ、管理装置とを備える光通信ネットワークで実施される。先ず、１段階移行によるパケット損失量を評価して第１評価値を求める。次に、２段階移行により光パス配置を変更する際に、変更する光パス群を二分して、一方の光パス群を第１次移行光パスとして選択し、他方の光パス群を第２次移行光パスとする。その後、２段階移行により光パス配置を移行する際のパケット損失量を評価して第２評価値とする。第２評価値が第１評価値よりも小さい場合は、第１評価値を、第２評価値で置き換える。処理終了条件を満たすまで、上述の過程を繰り返し行う。
【選択図】図４

Description

この発明は、光通信ネットワークにおける光パス再配置方法に関するものである。

光通信ネットワークは、複数のルータ、複数の光スイッチ、ルータと光スイッチを接続するか又は２つの光スイッチ間を接続する光ファイバ、及び、管理装置を備えている。この光通信ネットワークでは、パケットの伝送量を高めるために動的に光通信ネットワーク全体の光パスの配置（以下、単に光パス配置と称する。）を移行する、すなわち光パス配置を再配置することが提案されている（例えば、非特許文献１及び２参照）。

現在用いている光パス配置（以下、単に現用パス配置と称する。）から最適な光パス配置（以下、単に最適パス配置と称する。）への移行は、例えば、光通信ネットワークに備えられる光スイッチを切り換えるとともに、ルータの設定を切り換えて、個々の光パスを変更することにより、最適な光パス配置への移行が行われる。

光通信ネットワーク全体について、現用パス配置から最適パス配置へ移行する方法として、例えば、変更が必要な光パスの全てを一度に解除し、解除の結果得られたネットワーク資源を利用して、新たな光パスを配置する方法がある。又は、変更が必要な光パスの半数を一度に解除し、解除の結果得られたネットワーク資源を利用して、新たな光パスを配置し、その後、残りの半数を一度に解除した後、新たな光パスを配置することによって、現用パス配置から最適パス配置への移行を行う方法もある（非特許文献２参照）。
Nakahira et.al., "Dynamic path switching experiment for maximizing throughout on IP optical GMPLS test-bed network", OFC2004, LosAngels, Feb., 2004 中平他"トラフィックに対応する動的光パス配置における移行手順に関する一検討"ＳＢ２−５、電子情報通信学会総合大会、２００４年３月

しかしながら、上述の従来例の光通信ネットワークにおける光パス再配置方法では、光パス配置の移行の際に、一時的に利用可能なネットワーク資源が減少する。すなわち、変更が必要な光パスを解除する際には、光パスを伝送しているパケットは、別の光パスに振り替えられるため、当該別の光パスやルータにおいて輻輳等が起こり、パケットの損失が起こる恐れがある。

光パス配置の移行には、１段階で行う方法及び２段階で行う方法の２通りの方法が行われている。ここで、光パス配置の移行を１段階で行うとは、変更が必要な光パスの全てを一度に解除した後、新たな光パスを設定することをいう。また、光パス配置の移行を２段階で行うとは、変更が必要な光パスを２つのグループに分け、最初に一方のグループの光パスを一度に解除した後、新たな光パスを設定し、さらに、他方のグループの光パスを一度に解除して、新たな光パスを設定することをいう。

光パス配置の移行を１段階で行う場合と、２段階で行う場合とでどちらの方法が、パケット損失量が少ないかは、光通信ネットワークの構成及びトラフィック等のネットワークの状態に依存する。１段階で移行する場合は、移行に必要な時間が短いが、移行中に使用できる光パスが減ってしまう。また、２段階で移行する場合は、移行中に使用できる光パスは１段階で移行する場合よりも多いため、パケットの損失は生じにくい。しかし、移行に必要な時間が１段階で移行する場合よりも長くなるため、結果としてパケットの損失量が多くなる場合がある。

従来の光通信ネットワークにおける光パス再配置方法では、ネットワークの状態に応じて、パス配置の移行を１段階で移行を行うか、２段階で移行を行うかを判断する手法が無かったため、パケットの損失量が少ない最適な方法で光パス配置の移行を行うことができなかった。

この発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、この発明の目的は、光通信ネットワークの状態に応じて、パス配置の移行を１段階で移行を行うか、２段階で移行を行うかを判断することによって、パス配置の移行時にパケットの損失量を減らすことができる光通信ネットワークにおける光パス再配置方法を提供することにある。

上述した目的を達成するために、この発明の光通信ネットワークにおける光パス再配置方法は、複数のルータと、複数の光スイッチと、ルータ及び光スイッチ間又は光スイッチ同士間を接続する光ファイバ、管理装置とを備える光通信ネットワークで実施され、以下の過程を備えている。

先ず、１段階パケット損失評価過程において、１段階移行により光パス配置を変更する際のパケット損失量を評価して第１評価値を求める。次に、第１評価値記録過程において、第１評価値を記憶装置に記録した後、２段階移行評価過程を行う。２段階移行評価過程は、第１次移行光パス選択過程及び２段階パケット損失評価過程を含んでいる。第１次移行光パス選択過程において、第１次移行及び第２次移行の２段階移行により光パス配置を変更する際に、変更する光パス群を二分した一方の光パス群を第１次移行光パスとして選択し、他方の光パス群を第２次移行光パスとする。その後、２段階パケット損失評価過程において、２段階移行により光パス配置を変更する際のパケット損失量を評価して第２評価値とする。次に、比較過程において、第２評価値を第１評価値と比較して、第２評価値が第１評価値よりも小さい場合は、第１評価値を、第２評価値で置き換えた後、第１評価値と、第１次及び第２次移行光パスを記憶装置に記録する。

予め記憶装置に記録されている処理終了条件を読み出してきて、処理終了条件を満たすまで、２段階移行評価過程、及び比較過程を繰り返し行う。

上述した光通信ネットワークにおける光パス再配置方法の実施にあたり、好ましくは、第１次移行光パス選択過程において、複数の第１次移行パス及び第２次移行パスの組を同時に選択し、及び、２段階パケット損失評価過程において、選択された複数の第１次移行パス及び第２次移行パスの組のそれぞれに関するパケット損失量を同時に求めて、求められた複数のパケット損失量の中で最も小さいパケット損失量を第２評価値とするのが良い。

上述した光通信ネットワークにおける光パス再配置方法の実施にあたり、第１次移行光パス選択過程では、保存結果を得たパスの近傍解と、局所最適脱出解を、第１次移行光パスとして選択するのが好適である。

また、この発明の光通信ネットワークにおける光パス再配置方法は、複数のルータと、複数の光スイッチと、ルータ及び光スイッチ間又は光スイッチ同士間を接続する光ファイバと、管理装置とを備える光通信ネットワークで実施され、以下の過程を備えている。

先ず、１段階パケット損失評価過程において、１段階移行により光パス配置を変更する際のパケット損失量を評価して第１評価値を求める。次に、第１評価値記録過程において、第１評価値を記憶装置に記録した後に、Ｎ（但し、Ｎは２以上の整数）段階移行過程を行う。Ｎ段階移行過程は、第１〜Ｎ−１次移行光パス選択過程、及びＮ段階移行評価過程を備えている。

第１〜Ｎ−１次移行光パス選択過程では、第１〜Ｎ次移行（但し、Ｎは２以上の整数）のＮ段階移行により光パス配置を変更する際に、変更する光パス群をＮ等分して第１〜Ｎ−１次移行光パスをそれぞれ選択し、残りを第Ｎ次移行光パスとする。Ｎ段階移行評価課程では、Ｎ段階移行により光パス配置を変更する際のパケット損失量を求める。

多段階移行評価過程では、第２〜Ｎ段階移行評価過程をそれぞれ行った結果、求められた複数のパケット損失量の中で最も小さいパケット損失量を第２評価値とする。

さらに、第２評価値を第１評価値と比較して、第２評価値が第１評価値よりも小さい場合には、第１評価値を第２評価値で置き換えた後、第１評価値と、第１〜Ｎ移行光パスとを記憶装置に記録する。

予め記憶装置に記録されている処理終了条件を読み出してきて、処理終了条件を満たすまで、２〜Ｎ段階移行評価過程、多段階移行評価過程及び比較過程を繰り返し行う。

この発明の光通信ネットワークにおける光パス再配置方法によれば、１段階移行により光パス配置を変更する場合と、２段階移行により光パス配置を変更する場合について、予め記憶装置に記録されている終了条件の範囲内で、最もパケットの損失量の少ない、すなわち、最適解を発見することが可能となる。

また、２段階移行評価過程を同時に複数行い、その結果のなかで最も優れたものを評価結果とすることで、短時間で最適解を発見することができる。

２段階移行評価過程を行うにあたり、保存結果を得た光パスの近傍解を用いることで、最適解の検索時間を短縮することができる。また、近傍解とは異なる局所最適脱出解を用いて２段階移行評価過程を行うことで、局所最適に陥ることなく、最適解の検索を行うことができる。

この発明の光通信ネットワークにおける光パス配置移行方法によれば、１段階移行により光パス配置を変更する場合から、Ｎ段階移行により光パス配置を変更する場合まで、終了条件の範囲内で、評価を行うので変更の段階数を増やした場合の評価が可能となり、１段階又は２段階の場合よりも、パケットの損失量が少ない最適解を発見することが可能となる。

以下、図を参照して、この発明の実施の形態について説明するが、構成および配置関係についてはこの発明が理解できる程度に概略的に示したものに過ぎない。また、以下、この発明の好適な構成例につき説明するが、単なる好適例にすぎず、従って、この発明は以下の実施の形態に限定されない。

（光通信ネットワークの構成）
図１を参照して、光パス配置の再配置を実施する光通信ネットワークの概略につき説明する。図１は、光通信ネットワークの構成を説明するための概略図である。

光通信ネットワークは、光伝送網１０と、管理装置２０、及び複数のルータ３０を備えて構成される。複数のルータ３０は、外部ネットワーク４０と光伝送網１０との間の光信号として伝送されるパケットを中継する。光伝送網１０は、さらに複数の光スイッチと、光スイッチとの間を結ぶ光ファイバを備えて構成されている。なお、図１では、光伝送網１０が備える光スイッチ及び光ファイバの図示を省略している。

ルータ３０は、光伝送網１０に備えられる光スイッチと光ファイバ１５で物理的に接続されている。なお、光伝送網１０に接続されている複数のルータ３０間に、光伝送網１０が備える光スイッチにより、パケットを伝送する光パスが設定される。また、ルータ３０は、中継されるトラフィック量を測定する機能と、管理装置２０からの光パス設定信号の受信に応答して、パケットの送信先の設定を行う光パス設定機能を備えて構成され、任意好適な周知のものを用いることができる。ルータ３０は、ルータ制御回線５３を介して管理装置２０と接続されている。ルータ３０で測定されたトラフィック量は、ルータ３０からルータ制御回線５３を経て管理装置２０に送られる。また、ルータの経路設定信号は、管理装置２０からルータ制御回線５３を経てルータ３０へ送られる。

光伝送網１０が備える光スイッチは、光スイッチ制御回線５１を介して管理装置２０と接続されている。光スイッチ制御回線５１を経て管理装置２０から送られた光スイッチ切換信号に応答して、光スイッチの切換が行われ、光スイッチの切換により、光パスが変更される。

図２を参照して、光伝送網１０における光パス配置の移行を行うための光パスの変更について説明する。図２は、光スイッチの切換による光パスの変更を説明するための該略図であって、図２（Ａ）は、移行前の光パス配置を示し、また、図２（Ｂ）は、移行後の光パス配置を示している。

なお、この例では、光伝送網１０は、第１〜第５の光スイッチ１２ａ〜１２ｅ（以下、符号１２で代表することもある。）を備えて構成され、及び、第１〜第５の光スイッチ１２ａ〜１２ｅのそれぞれに第１〜５のルータ３０ａ〜３０ｅ（以下、符号３０で代表することもある。）が１つずつ対応して接続される構成となっている。光スイッチ１２同士の間及び、ルータ３０と光スイッチ１２の間は、光ファイバ１５で接続されている。なお、光伝送網１０の構成等はこの例に限定されず、光伝送網１０が備える光スイッチ１２の個数は、設定に応じた好適な数とすることができる。また、光スイッチ１２には、ルータ３０は２以上接続されても良いし、ルータ３０が接続されない光スイッチ１２があっても良い。光パス配置は、各ルータ３０におけるパケット送信先の設定と、光スイッチ１２の切換とにより設定される。

移行前のパス配置では、第１のルータ３０ａと第２のルータ３０ｂとの間に、光パスＰ１が配置され、第２のルータ３０ｂと第３のルータ３０ｃとの間に、光パスＰ２が配置され、第３のルータ３０ｃと第４のルータ３０ｄとの間に、光パスＰ３が配置され、第４のルータ３０ｄと第５のルータ３０ｅとの間に光パスＰ４が配置され、第５のルータ３０ｅと第１のルータ３０ａとの間に光パスＰ５が配置されている。さらに、第１のルータ３０ａと第４のルータ３０ｄとの間に、第１の光スイッチ１２ａ、第２の光スイッチ１２ｂ、第３の光スイッチ１２ｃ、及び第４の光スイッチ１２ｄを順次に介する光パスＰ６が配置されている（図２（Ａ））。

このような光パス配置に有る場合に（図２（Ａ））、例えば、第３の光スイッチ１２ｃを切り換えると、光パスＰ２及び光パスＰ６が解除され、第２のルータ３０ｂと第４のルータ３０ｄとの間に光パスＰ７を新たに配置し、及び第１のルータ３０ａと第３のルータ３０ｃとの間に光パスＰ８を新たに配置することができる（図２（Ｂ））。

（第１実施形態）
図３及び図４を参照して、第１実施形態の光パス再配置の方法につき説明する。図３は管理装置２０の構成を説明するためのブロック図であり、図４は、管理装置２０での処理フローを示す図である。尚、以下の説明において、必要に応じて図１及び図２を参照して説明を行う。

管理装置２０は、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）６０、記憶部６６、受信部６２、及び送信部６４を備えて構成される、周知のコンピュータ等を用いることができる。記憶部６６には、ハードディスク等の任意好適な周知の記憶装置が用いられる。ＭＰＵ６０は、周知の構成とすることができ、ここでは、中央処理装置（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）７０と、メモリとしてのＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）７４及びＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）７２を備える構成としている。

ＣＰＵ７０が備える制御手段８０は、ＲＯＭ７２等に読み出し自在に記録されているプログラムを読み出して、当該プログラムの実行することにより、ＣＰＵ７０の機能手段として、１段階移行評価手段８２、トラフィック監視手段８４、最適パス配置計算手段８５、保存結果記録手段８６、比較手段８８、設定信号生成手段９０、終了判定手段９２、２段階移行評価手段１００を実現する。２段階移行評価手段１００は、さらに評価手段１０２及び第１次移行光パス選択手段１０４を備えている。なお、各機能手段が備える機能については後述する。

管理装置２０のトラフィック監視手段８４は、常時、トラフィック情報を監視していて、ルータ制御回線５３及び受信部６２を経て、記憶部６６又はＲＡＭ７４等の記憶装置に保存されている現用パス配置での各ルータでのトラフィック情報を受信する。このトラフィック情報は、記憶部６６又はＲＡＭ７４等の記憶装置に読み出し自在に書き込まれる。

最適パス配置計算手段８５は、トラフィック情報を記憶部６６又はＲＡＭ７４から読み出して、当該トラフィック情報に基づいて最適パス配置の計算を行い、最適パス配置を得て、これを記憶部６６又はＲＡＭ７４等の記憶装置に格納する。なお、最適パス配置を得るための計算は、任意好適な周知の最適化アルゴリズムを用いることができ、例えば、遺伝的アルゴリズムとすることができる。現用パス配置から、最適パス配置計算手段８５により得られた最適パス配置への移行は以下の手順で行われる。

尚、最適パス配置の計算は、トラフィック情報の書込みに応答して、現在設定している光パスとは異なる経路のトラフィックが増加した場合などに行われる。また、トラフィック情報を例えば、１日以上の長期間の時間変動情報として保存しておいて、当該時間変動情報に基づいたトラフィック情報としても良い。

ステップ（以下、ステップをＳで表す）１で、１段階移行評価手段８２は、１段階移行により光パス配置を変更する際のパケット損失量を評価する１段階移行評価過程を行う。１段階移行評価過程Ｓ１は、Ｓ１０の第１次移行光パスを評価する１段階パケット損失評価過程、及び、Ｓ２０の評価結果を記録する評価結果記録過程を備えている。この評価結果を、第１評価結果とし、この第１評価結果を第１評価値で与える。

図５を参照して１段階移行による光パス再配置について説明する。図５は、１段階移行時の光パス配置を説明するための概略図である。ここでは、光パス再配置を行う光通信ネットワークは、８つのルータ３１〜３８を備えている例について説明するが、備えるルータの個数は８に限定されるものではない。なお、以下の説明で、光パスを単に、符号Ｐで表すことがある。

第１評価結果を得るために、先ず、１段階移行評価手段８２は、記憶部６６又はＲＡＭ７４等の記憶装置から読み出した現用パス配置（図５（Ａ））と最適パス配置（図５（Ｃ））とを比較することにより、パス配置の移行により解除及び設定される光パス群を選択する。ここでは、第１のルータ３１と第６のルータ３６を結ぶＰ１１、第２のルータ３２と第５のルータ３５を結ぶＰ１２、第３のルータ３３と第８のルータ３８を結ぶＰ１３、及び、第４のルータ３４と第７のルータ３７を結ぶＰ１４が解除される光パス群である。また、第１のルータ３１と第５のルータ３５を結ぶＰ２１、第２のルータ３２と第６のルータ３６を結ぶＰ２２、第３のルータ３３と第７のルータ３７を結ぶＰ２３、及び、第４のルータ３４と第８のルータ３８を結ぶＰ２４が設定される光パス群である。解除される光パス群を以下、単に解除パスと称し、また、設定される光パス群を以下、単に設定パスと称する。

次に、この解除パスの解除（図５（Ｂ））によって生じるパケット損失量を、記憶部６６又はＲＡＭ７４から読み出したトラフィック情報に基づいて算出する。ここで、求められたパケット損失量が第１評価結果としての第１評価値である。

Ｓ２０の評価結果記録過程で、保存結果記録手段８６により、Ｓ１０の１段階パケット損失評価過程で得られたパケット損失量、すなわち第１評価値を保存結果として、記憶部６６又はＲＡＭ７４に読み出し及び書換え自在に記録する。

この第１評価値を保存結果として記録した後、この記録に応答して２段階移行評価過程Ｓ２を行う。２段階移行評価過程Ｓ２は、Ｓ３０の第１次移行光パス選択過程、及び、Ｓ４０の２段階パケット損失評価過程を備えている。

図６を参照して２段階移行による光パス再配置について説明する。図６は、２段階移行時の光パス配置を説明するための概略図である。図６（Ａ）は、図５（Ａ）と同様に現用パス配置を示している。

Ｓ３０の第１次移行光パス選択過程で、２段階移行評価手段１００の第１次移行光パス選択手段１０４は、解除パスを２つのグループに分け、一方のグループに属する光パスを第１次移行光パスとして選択し、他方のグループに属する光パスを第２次移行光パスとする。ここでは、解除パスの半数を第１次移行光パスとして選択し、残りの半数を第２次移行光パスとするものとして説明する。なお、この第１次移行光パスの選択は、解除パスであるＰ１１、Ｐ１２、Ｐ１３及びＰ１４から、無作為に半数を選ぶ。この例では、第１次移行光パスとしてＰ１１及びＰ１２を選択し、残りのＰ１３及びＰ１４を第２次移行光パスとする。

Ｓ４０の２段階パケット損失評価過程では、２段階移行評価手段１００の評価手段１０２は、Ｓ３０で選択された第１次移行光パス及び第２次移行光パス、及び、記憶部６６又はＲＡＭ７４から読み出したトラフィック情報に基づいて、２段階移行により光パス配置を移行する際のパケット損失量を計算する。この計算の結果求められたパケット損失量は、第２評価結果としての第２評価値であり、ＲＡＭ７４に読み出し自在に記録される。

２段階移行では、先ず、第１次移行パスであるＰ１１及びＰ１２が解除される（図６（Ｂ））。次に、解除により使用可能となる、ルータ及び光スイッチの入出力ポートなどのネットワーク資源を利用して、設定パスであるＰ２１及びＰ２２が設定される（図６（Ｃ））。次に、第２次移行パスであるＰ１３及びＰ１４が解除される（図６（Ｄ））。次に、Ｐ１３及びＰ１４の解除により使用可能となるネットワーク資源を利用して、Ｐ２３及びＰ２４が設定され、その結果として最適パス配置が得られる（図６（Ｅ））。図６（Ｂ）及び図６（Ｄ）に示した光パスの一部が解除された状態のトラフィック損失量の和がパケット損失量である。

第２評価結果のＲＡＭ７４への書込みに応答して、比較過程Ｓ３が始動する。比較過程Ｓ３は、Ｓ５０とＳ６０とを含む。Ｓ５０では、比較手段８８は、ＲＡＭ７４に記録されている第２評価結果すなわち第２評価値と、ＲＡＭ７４又は記憶部６６に記録されている第１評価値とをそれぞれ読み出して、第２評価値と第１評価値とを比較して評価を行う。比較の結果、第２評価値が第１評価値よりも小さい場合には、評価結果が保存結果よりも優れている、すなわち、評価結果のパケット損失量が、保存結果のパケット損失量よりも少ないと判定する。第２評価値が優れていると判定された場合には、その判定に応答して、Ｓ６０において、第２評価値を旧保存結果、すなわち、第１評価値の代わりに置き換えて、新たに保存結果としてＲＡＭ７４又は記憶部６６に記録する。

Ｓ７０では、保存結果の書換えの終了に応答して、終了判定手段９２は、処理終了条件を満たすか否か判定する。この処理終了条件は、例えば、管理装置２０での処理を行う時間としたり、或いは、２段階移行過程Ｓ２、及び比較過程Ｓ３の一巡過程を繰り返し実施する実施回数としたりする等、任意好適に設定可能である。処理の一巡毎に、記憶装置から読み出された処理終了条件と比較して、この処理終了条件は、予めＲＯＭ７２等に読み出し自在に記録されている。この処理終了条件を満たすまで、２段階移行評価過程、及び比較過程が繰り返し行われる。

第１実施形態の光通信ネットワークにおける光パス配置移行方法によれば、１段階移行により光パス配置を変更する場合と、２段階移行により光パス配置を変更する場合について、処理終了条件の範囲内で、最もパケットの損失量の少ない最適解を発見することが可能となる。

最適解を発見した後、この最適解に従って、ルータ及び光スイッチの切換を行うことにより、現用パス配置から最適パス配置への移行、すなわち、光パス再配置が、パケット損失量の最も少ない状態で行われる。

（第２実施形態）
図７及び図８を参照して、第２実施形態の光パス移行方法につき説明する。図７は管理装置２０の構成を説明するためのブロック図であり、図８は、管理装置２０での処理フローを示す図である。光パス再配置を行う光通信ネットワークについては、図１及び図２を参照して説明したので、ここでは説明を省略する。図３及び図４を参照して説明した、第１実施形態の光パス再配置と重複する説明も省略する。

管理装置２０は、評価結果集計手段９４と複数の２段階移行評価手段１００ａ〜１００ｃを備えている。なお、この複数の２段階移行評価手段１００ａ〜１００ｃは、必ずしも管理装置２０の内部に備える構成ではなくてもよく、管理装置２０の外部に別途設ける構成としても良い。

Ｓ１０及びＳ２０は、第１実施形態と同じなので説明を省略する。

Ｓ３０の第１次移行光パス選択過程で、２段階移行評価手段１００ａ〜１００ｃの第１次移行光パス選択手段１０４ａ〜１０４ｃは、２段階移行により光パス配置を変更する際の第１次移行光パスを複数選択する。

Ｓ４０の２段階パケット損失評価過程では、２段階移行評価手段１００ａ〜１００ｃの評価手段１０２ａ〜１０２ｃは、Ｓ３０で選択された第１次移行光パス及び第２次移行光パス、及び、記憶部６６又はＲＡＭ７４から読み出したトラフィック情報に基づいて、２段階移行により光パス配置を移行する際のパケット損失量を計算する。なお、第２実施形態では、Ｓ３０の第１次移行光パス選択過程及びＳ４０の２段階パケット損失評価過程は、管理装置２０が備える２段階移行評価手段１００ａ〜１００ｃと同じ数だけ同時に実施する。

Ｓ４５では、評価結果集計手段９４は、同時に実施されたＳ４０の２段階パケット損失評価過程で得られたパケット損失量の中で最も小さいものを、第２評価値としてＲＡＭ７４に読み出し自在に記録する。

Ｓ５０以降については、第１実施形態と同様なので説明を省略する。

第２実施形態のパス配置移行方法によれば、２段階移行評価過程を同時に複数行い、その結果のなかで最も優れたものを評価結果とするので、第１実施形態で得られる効果に加えて、さらに短時間で最適解を発見することができる。

（第３実施形態）
図９及び図１０を参照して、第３実施形態の光パス移行方法につき説明する。図９は管理装置２０の構成を説明するためのブロック図であり、図１０は、管理装置２０での処理フローを示す図である。光パス再配置を行う光通信ネットワークについては、図１及び図２を参照して説明したので、ここでは説明を省略する。図３及び図４を参照して説明した、第１実施形態の光パス移行と重複する説明も省略する。

管理装置２０は、評価結果集計手段９４と２〜Ｎ段階移行評価手段（Ｎは２以上の整数）１００、１１０及び１２０を備えている。３段階移行評価手段１１０が備える第１次移行用パス選択手段１１４は、３段階移行により光パス配置を変更する際の第１次移行光パスを選択する。ここでは、解除パスの３分の１を第１次移行光パスとして選択する。３段階移行評価手段１１０が備える第２次移行用パス選択手段１１６は、第１次移行光パスとして選択されなかった解除パスの半数を第２次移行用パス選択手段として選択する。残りの半数が第３次移行光パスである。なお、この第１次移行光パス及び第２次移行光パスの選択は、解除パスから、無作為に選ばれる。同様に、Ｎ段階移行評価手段１２０は、第１〜Ｎ−１次移行光パス選択手段１２４、１２６及び１２８を備えていて、第１〜第Ｎ次移行光パスに分類する。

Ｓ１０及びＳ２０は、第１実施形態と同じなので説明を省略する。

Ｓ３０の第１次移行光パス選択過程では、２段階移行評価手段１００の第１次移行光パス選択手段１０４は、２段階移行により光パス配置を変更する際の第１次移行光パスを選択する。

Ｓ４０の２段階パケット損失評価過程では、２段階移行評価手段１００の評価手段１０２は、Ｓ３０で選択された第１次移行光パス及び第２次移行光パス、及び、記憶部６６又はＲＡＭ７４から読み出したトラフィック情報に基づいて、２段階移行により光パス配置を移行する際のパケット損失量を計算する。

Ｓ３０及びＳ４０の一連の過程と同時に、Ｓ３１の第１次移行光パス選択過程で、３段階移行評価手段１１０の第１次移行光パス選択手段１１４は、解除パスを３つのグループに分け、１つのグループに属する光パスを第１次移行光パスとして選択する。ここでは、解除パスを３等分して３つのグループに分けるものとする。次に、Ｓ３３で、３段階移行評価手段１１０が備える第２次移行パス選択手段１１６は、解除パスを分類した３つのグループの中で、第１次移行光パスとして選択されなかった２つのグループの一方を第２次移行用パスとして選択する。第１次移行光パス及び第２次移行光パスとして選択されなかったグループに属する光パスが第３次移行光パスである。なお、この第１次及び第２次移行光パスの選択は、解除パスから、無作為に選ぶことで行われる。

Ｓ４２の３段階パケット損失評価過程では、Ｓ３１及びＳ３３で選択された第１〜３次移行光パスに基づく、３段階移行により光パス配置を移行する際のパケット損失量を計算する。

Ｓ３０及びＳ４０の一連の過程と同時に、さらに、Ｓ３２、Ｓ３４、及びＳ３６の第１〜Ｎ−１次移行光パス選択過程によりＮ段階移行手段は、解除パスを第１〜第Ｎ次移行光パスに分類する。

Ｓ４４のＮ段階パケット損失評価過程では、Ｓ３２、Ｓ３４及びＳ３６で分類された第１〜Ｎ次移行光パスに基づく、Ｎ段階移行により光パス配置を移行する際のパケット損失量を計算する。

Ｓ４５の多段階移行評価過程では、評価結果集計手段は、同時に実施されたＳ４０、Ｓ４２及びＳ４４の２〜Ｎ段階パケット損失評価過程で得られたパケット損失量の中で最も小さいものを、評価結果である第２評価値としてＲＡＭ７４に読み出し自在に記録する。

Ｓ５０以降については、第１実施形態と同様なので説明を省略する。

第３実施形態のパス配置移行方法によれば、２〜Ｎ段階移行評価過程を同時に複数行い、その結果のなかで最も優れたものを評価結果とするので、第１実施形態で得られる効果に加えて、移行の段階数を増やすことで、よりパケット損失量が少ない移行手順を見つけることができる。

（第４実施形態）
図１１及び図１２を参照して、第４実施形態の光パス移行方法につき説明する。図１１は管理装置２０の構成を説明するためのブロック図であり、図１２は、管理装置２０での処理フローを示す図である。光パス再配置を行う光通信ネットワークについては、図１及び図２を参照して説明したので、ここでは説明を省略する。図７及び図８を参照して説明した、第２実施形態の光パス移行と重複する説明も省略する。

管理装置２０は、近傍解検索手段９６及び局所最適脱出手段９８を備えている。

Ｓ１０からＳ４０までの過程は、第２実施形態と同じ過程なので説明を省略する。

Ｓ４３では、評価結果集計手段９４は、同時に実施されたＳ４０の２段階パケット損失評価過程で得られたパケット損失量の中で最も小さいものの、パケット損失量と、第１次及び第２次移行光パスを、最適解としてＲＡＭ７４に読み出し自在に記録する。

Ｓ４６で、近傍解検索手段９６は、ＲＡＭ７４から読み出した最適解から複数の、好適には、ＣＰＵ７０が備える２段階移行評価手段の数以上の近傍解を検索し、その結果をＲＡＭ７４又は記憶部６６に読み出し自在に記録する。ここで、近傍解とは、最適解の第１次移行光パス（以下、単に最適第１次移行光パスと称する。）で変更される光パスの半数未満を最適解の第２次移行光パス（以下、単に最適第２次移行光パスと称する。）で置き換えたものをいう。好適には、最適第１次移行光パスから無作為に選択した１つの光パスを、最適第２次移行光パスから無作為に選択した１つの光パスと置き換えたものを近傍解とするのが良い。

２段階移行評価手段１００ａ〜１００ｃの第１次移行光パス選択手段１０４ａ〜１０４ｃは、２段階移行により光パス配置を変更する際の第１次移行光パスを選択する第１次移行光パス選択過程を行う。なお、この第１次移行光パスの選択は、ＲＡＭ７４又は記憶部６６に記録されている近傍解から無作為に選択する。

Ｓ４８では、Ｓ４６で選択された第１次移行光パス及び第２次移行光パスに基づく、２段階移行により光パス配置を変更する際のパケット損失量を計算して評価する２段階パケット損失評価過程を行う。なお、第４実施形態では、Ｓ４６の第１次移行光パス選択過程及びＳ４８の２段階パケット損失評価過程を２段階移行評価手段と同じ数だけ同時に実施する。

Ｓ４９では、評価結果集計手段９４は、同時に実施されたＳ４０の２段階パケット損失評価過程で得られたパケット損失量の中で最も小さいものの、パケット損失量と、第１次及び第２次移行光パスを、最適解としてＲＡＭ７４に読み出し自在に記録する。

Ｓ５０では、比較手段８８は、ＲＡＭ７４に記録されている最適解のトラフィック量と、ＲＡＭ７４又は記憶部６６に記録されている第１評価値が示すトラフィック量とをそれぞれ読み出して、比較して評価を行う。比較の結果、最適解のパケット損失量が、第１評価値が示すトラフィック量よりも小さい場合には、評価結果が保存結果よりも優れている、すなわち、評価結果のパケット損失量が、保存結果のパケット損失量よりも少ないと判定する。最適解が優れていると判定された場合には、その判定に応答して、Ｓ６０において、最適解を旧保存結果、すなわち、第１評価値の代わりに置き換えて、新たに保存結果としてＲＡＭ７４又は記憶部６６に記録する。

Ｓ７０では、保存結果の書換えの終了に応答して、終了判定手段９２は、処理終了条件を満たすか否か判定する。この処理終了条件は、例えば、管理装置２０での処理を行う時間としたり、或いは、２段階移行過程Ｓ２、及び比較過程Ｓ３の一巡過程を繰り返し実施する実施回数としたりする等、任意好適に設定可能である。処理の一巡毎に、記憶装置から読み出された処理終了条件と比較して、この処理終了条件は、予めＲＯＭ７２等に読み出し自在に記録されている。この処理終了条件を満たすまで、Ｓ４６〜Ｓ６０の過程が繰り返し行われる。

なお、Ｓ４６の第１次移行光パス選択過程では、第１次移行光パス選択手段１０４ａ〜１０４ｃは、第１次移行光パスから近傍解を選択するだけでなく、局所最適脱出解を選択することができる。ここで、局所最適脱出解とは、局所最適脱出手段９８がＲＡＭ７４から読み出した最適解に基づいて最適解での第１次移行光パスの半数以上を第２次移行光パスで置き換えたものであって、ＲＡＭ７４又は記憶部６６等に読み出し自在に記録されている。なお、最適解での第１次移行光パスを全て第２次移行光パスで置き換えても良い。

局所最適脱出解は、Ｓ４６〜Ｓ６０の繰り返し毎に１つ選択しても良いし、Ｓ４６〜Ｓ６０の処理を複数回繰り返した後に、局所最適脱出解を１つ選択しても良い。

第４実施形態のパスの配置方法によれば、２段階移行評価過程を行うにあたり、保存結果を得たパスの近傍解を用いることで、最適解の検索時間を短縮することができる。また、保存結果を得たパスとは異なる局所最適脱出解を用いて２段階移行評価過程を行うことで、局所最適に陥ることなく、最適解の検索を行うことができる。

また、上記各実施形態は、パス配置変更時のパケット損失量の合計を最小化することを目的とした構成となっている。しかし、パス配置を変更する際の変更方法を選択する評価指標として、予想されるパケット損失量以外の評価指標を用いることも考えられる。

この別の評価指標としては、例えば、移行時におけるパケットの転送遅延時間の予想最悪値を用い、これを最小にする変更方法を選択する構成としても良い。また、移行時に最も負荷のかかるルータのトラフィック量を用い、これを最小にする変更方法を選択する構成としても良い。これらの場合、上記各実施形態で説明した処理手順を変更する必要はなく、各段階で計算する際の評価値を、各評価指標に対応するものに変更すれば良い。

光通信ネットワークの概略構成図である。 光パス配置の変更を説明するための該略図である。 第１実施形態の管理装置を説明するためのブロック図である。 第１実施形態の管理装置の処理フローを示す図である。 １段階移行を説明するための図である。 ２段階移行を説明するための図である。 第２実施形態の管理装置を説明するためのブロック図である。 第２実施形態の管理装置の処理フローを示す図である。 第３実施形態の管理装置を説明するためのブロック図である。 第３実施形態の管理装置の処理フローを示す図である。 第４実施形態の管理装置を説明するためのブロック図である。 第４実施形態の管理装置の処理フローを示す図である。

符号の説明

１０ 光伝送網
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ 光スイッチ
１５ 光ファイバ
２０ 管理装置
３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ ルータ
３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８ ルータ
４０ 外部ネットワーク
５０ 制御回線
５１ 光スイッチ制御回線
５２ 光スイッチ設定信号
５３ ルータ制御回線
５４ ルータ設定信号
５５ トラフィックモニタ信号
６０ ＭＰＵ
６２ 受信部
６４ 送信部
６６ 記憶部
７０ ＣＰＵ
７２ ＲＯＭ
７４ ＲＡＭ
８０ 制御手段
８２ １段階以降評価手段
８４ トラフィック監視手段
８５ 最適パス配置計算手段
８６ 保存結果記録手段
８８ 比較手段
９０ 設定信号生成手段
９２ 終了判定手段
９４ 評価結果集計手段
９６ 近傍解検索手段
９８ 局所最適脱出手段
１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ ２段階移行評価手段
１０２、１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１１２、１２２ 評価手段
１０４、１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１１４、１２４ 第１次移行パス選択手段
１１０ ３段階移行評価手段
１１６、１２６ 第２次移行パス選択手段
１２０ Ｎ段階移行評価手段
１２８ 第Ｎ−１次移行パス選択手段

Claims (4)

1. 複数のルータと、複数の光スイッチと、ルータ及び光スイッチ間又は光スイッチ同士間を接続する光ファイバと、管理装置とを備える光通信ネットワークで光パスを再配置するに当たり、
   １段階移行により光パス配置を変更する際のパケット損失量を評価して第１評価値を求める１段階パケット損失評価過程と、
   前記第１評価値を記憶装置に記録する第１評価値記録過程と、
   第１次移行及び第２次移行の２段階移行により光パス配置を変更する際に、変更する光パス群を二分した一方の光パス群を第１次移行光パスとして選択し、他方の光パス群を第２次移行光パスとする第１次移行光パス選択過程、及び、２段階移行により光パス配置を変更する際のパケット損失量を評価して第２評価値を求める２段階パケット損失評価過程を含む２段階移行評価過程と、
   該第２評価値を前記第１評価値と比較して、該第２評価値が前記第１評価値よりも小さい場合には、第１評価値を該第２評価値で置き換えた後、該第１評価値と、前記第１ 次及び第２次移行光パスとを前記記憶装置に記録する比較過程と
   を備え、
   予め記憶装置に記録されている処理終了条件を読み出してきて、該処理終了条件を満たすまで、前記２段階移行評価過程、及び前記比較過程を繰り返し行う
   ことを特徴とする光通信ネットワークにおける光パス再配置方法。
2. 前記第１次移行光パス選択過程において、複数の第１次移行パス及び第２次移行パスの組を同時に選択し、及び、前記２段階パケット損失評価過程において、選択された複数の第１次移行パス及び第２次移行パスの組のそれぞれに関するパケット損失量を同時に求めて、求められた前記複数のパケット損失量の中で最も小さいパケット損失量を第２評価値とする
   ことを特徴とする請求項１に記載の光通信ネットワークにおける光パス再配置方法。
3. 複数のルータと、複数の光スイッチと、ルータ及び光スイッチ間又は光スイッチ同士間を接続する光ファイバと、管理装置とを備える光通信ネットワークで光パスを再配置するに当たり、
   １段階移行により光パス配置を変更する際のパケット損失量を評価して第１評価値を求める１段階パケット損失評価過程と、
   前記第１評価値を記憶装置に記録する第１評価値記録過程と、
   第１〜Ｎ次移行（但し、Ｎは２以上の整数）のＮ段階移行により光パス配置を変更する際に、変更する光パス群をＮ等分して第１〜Ｎ−１次移行光パスをそれぞれ選択し、残りを第Ｎ次移行光パスとする第１〜Ｎ−１次移行光パス選択過程、及び、Ｎ段階移行により光パス配置を変更する際のパケット損失量を求めるＮ段階移行評価過程とを備え、
   第２〜Ｎ段階移行評価過程をそれぞれ行って、求められた複数のパケット損失量の中で最も小さいパケット損失量を第２評価値とする多段階移行評価過程、及び
   該第２評価値を前記第１評価値と比較して、該第２評価値が前記第１評価値よりも小さい場合には、第１評価値を該第２評価値で置き換えた後、該第１評価値と、前記第１ 〜Ｎ次移行光パスとを前記記憶装置に記録する比較過程
   をさらに備え、
   予め記憶装置に記録されている処理終了条件を読み出してきて、該処理終了条件を満たすまで、前記２〜Ｎ段階移行評価過程、多段階移行評価過程及び前記比較過程を繰り返し行う
   ことを特徴とする光通信ネットワークにおける光パス再配置方法。
4. 前記第１次移行光パス選択過程では、前記保存結果を得たパスの近傍解と、前記近傍解と異なる局所最適脱出解を、第１次移行光パスとして選択することを特徴とする請求項２に記載の光通信ネットワークにおける光パス再配置方法。

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