JP2007158728A - 光パス配置検索方法、光パス配置検索装置及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】最適な光パス配置を効率的に検索する。
【解決手段】複数のノード装置と、隣接するノード装置間を接続して、波長多重信号を伝送する光ファイバとを備える光通信ネットワークで、最適な光パス配置を検索するにあたり実施される。複数の光パスからなる現用光パス配置から、枝及び節点で構成される論理トポロジを得る。ノード装置の各々に与えられているノード番号を要素に含む、複数の遺伝子コードからなる初期コード群を生成する。初期コード群に属する複数の遺伝子コードの各々を論理トポロジに対応付けて評価し、最も優れている遺伝子コードを最優秀コードとして選択する。
【選択図】図８

Description

この発明は、波長分割多重を用いた光通信ネットワークで用いられる、光パス配置検索装置、光パス配置検索方法及びプログラムに関するものである。

近年、インターネットの普及等により通信需要が急速に増大している。それに対応して光ファイバ等を用いた高速でかつ大容量の光通信ネットワークが整備されつつある。このような光通信ネットワークで用いられる技術として、波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）が注目されている。ＷＤＭは、光波長が異なる搬送波を多重化する技術である。ＷＤＭを用いることにより、１本の光伝送路に複数の搬送波を並列的に伝搬させることができる。このため、大容量の光通信ネットワークを低コストで構築することができる。

ＷＤＭを用いた光通信ネットワークは、ルータをそれぞれ備える複数のノード装置と、光ファイバで構成される、ノード装置間を接続する光伝送路とを備えて構成される。この光通信ネットワークにおいて、各ノード装置として、光分岐挿入機能（ＯＡＤＭ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｄｄ Ｄｒｏｐ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）や光クロスコネクト機能（ＯＸＣ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｒｏｓｓ Ｃｏｎｎｅｃｔ）等を備えるものが使用される。ＯＡＤＭは、ＷＤＭを用いて波長多重された搬送波に他の波長の搬送波を挿入したり、当該波長多重された搬送波から特定波長の搬送波を分岐させたりする機能である。また、ＯＸＣは、ＷＤＭを用いて多重化された搬送波の伝播経路を、波長単位で切り替える機能である。これらの機能を用いることにより、光伝送路によって構築された光通信ネットワーク上に、複数の光パスからなる光パス配置を構築することが可能になる。

ＷＤＭを用いた光通信ネットワークで障害又は輻輳などの通信を妨げる状況が発生した場合に、動的に光パス配置を変更することにより、通信を妨げる状況が発生している光パスを回避し、これにより、通信状態を復旧する方法が提案されている。光パス配置の変更は、障害又は輻輳区間（以下、単に障害区間と称する。）を迂回することにより、又は、輻輳が発生したノード装置をカットスルーさせることにより可能になる。ここで、カットスルーとは、当該ノード装置が備えるルーティング機能を使用せずに、すなわち、ＯＡＤＭ又はＯＸＣのみを用いて、光信号を、そのまま通過させることである（例えば、特許文献１参照）。輻輳が発生したノード装置にカットスルーパスを設定することにより、当該ノード装置の処理負荷を軽減することができる。

光パスを動的に変更して障害区間を迂回する方法としては、専用プロテクション法や共有プロテクション法が知られている。専用プロテクション法は、１本の光パスを他の１本の光パスで代用する方法である。また、共有プロテクション法は、複数本の光パスを他の１本の光パスで代用する方法である。
特開２００２−３７４９２１号公報

ここで、上述した従来の専用プロテクション法及び共有プロテクション法のいずれも、特定のノード装置にトラフィックが集中した場合、当該ノード装置をカットスルーする光パスを新たに設定することによって、当該ノード装置の処理負荷を軽減することができる。しかし、これらの従来の方法によれば、単に障害区間を迂回することにより通信状況を復旧する方法にすぎず、迂回後の光パス配置は、必ずしも最適な光パス配置とはいえない。それは、上述したような当該ノード装置をカットスルーする光パスの設定が、他のノード装置の処理負荷を増大させてしまう場合があるからである。

また、これらの従来の方法によれば、光パスの設定が変更される場合、当該光通信ネットワークでは、ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｐｒｏｔｏｃｏｌ）レイヤのルーティング情報も変更される。従って、新たにカットスルーパスを設定した場合に、そのカットスルーパスが最適経路であると判断されて、当該カットスルーパスにトラフィックが集中する場合がある。このような場合、カットスルーされるノード装置の処理負荷が過大になることはないが、当該カットスルーパスの終端をなすノード装置では処理負荷が増大してしまう。

このような理由から、カットスルーパスを新たに設定する際には、ＩＰレイヤでの経路変更も考慮した上で、光通信ネットワーク全体でトラフィックの集中が発生しないようにすることが望まれる。

しかしながら、光通信ネットワーク全体での光パス配置の設定パターン数は、その光通信ネットワークで使用される波長数やノード装置数の増加に応じて、指数関数的に増加する。このため、すべての設定パターンについて光通信ネットワーク全体でのトラフィック発生状況を予想して最適なカットスルーパスを選択しようとすると、処理負担が膨大となり、著しく非効率で現実的でない。

この問題を解決するために、発明者が鋭意研究を行ったところ、設定されている現実的な光パス配置から得られる、観念的な光パス配置である論理トポロジを維持したまま、光パス配置の検索を行うと、全ての光パス配置についての検索を行わずに、より好適な光パス配置を効率的に得ることが可能であることを見出した。

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、光パス配置を効率的に得ることができる光パス配置検索方法、光パス配置検索装置及びプログラム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、遺伝的アルゴリズムを用いる、光パス配置検索方法は、複数のノード装置と、隣接するノード装置間を接続して波長多重信号を伝送する光ファイバとを備える光通信ネットワークで、複数のノード装置の各々が中継するトラフィックについて、現用光パス配置より好適な、現実的な光パス配置を検索するにあたり実施され、以下の過程を備えている。

先ず、論理トポロジ取得過程において、論理トポロジ取得手段が、設定済みの、複数の光パスからなる現用光パス配置に対して、複数の光パスを枝とし、複数の光パスを終端するノード装置を節点とすることにより、現用光パス配置から、枝及び節点で構成され、観念的な光パス配置を与える論理トポロジを得る。次に、初期コード群生成過程において、初期コード群生成手段が、ノード装置の各々に与えられているノード番号を要素として含む、複数の遺伝子コードからなる初期コード群を生成する。次に、最優秀コード選択過程において、最優秀コード選択手段が、初期コード群に属する複数の遺伝子コードの各々を論理トポロジに対応付けて評価し、現実的な光パス配置を設定するのに最も優れている遺伝子コードを最優秀コードとして選択する。次に、確率的コード選択過程において、確率的コード選択手段が、最優秀コードを除いた初期コード群から、評価の結果、優れている遺伝子コードほど選択される確率が大きくなる選択確率で、所定の個数の遺伝子コードを選択する。次に、コード交叉過程において、コード交叉手段が、確率選択コード群に属する遺伝子コードのペアを複数用意し、ペアごとに遺伝子コードを交叉させて、交叉コード群を得る。次に、突然変異過程において、突然変異手段が、交叉コード群に属する一部の遺伝子コードに対して突然変異を起こさせる。次に、次世代コード群生成過程において、次世代コード群生成手段が、交叉コード群から、突然変異を起こさせなかった遺伝子コードを１つ選択し、当該選択された遺伝子コードを最優秀コードと取り替える。その後、交叉コード群を初期コード群として、最優秀コード選択過程を行う。

この発明の最適光パス配置検索方法の他の好適な実施形態によれば、以下の過程を備えている。

先ず、論理トポロジ取得過程において、論理トポロジ取得手段が、設定済みの、複数の光パスからなる現用光パス配置に対して、複数の光パスを枝とし、複数の光パスを終端するノード装置を節点とすることにより、現用光パス配置から、枝及び節点で構成され、観念的な光パス配置を与える論理トポロジを得る。次に、ランダムコード生成過程において、ランダムコード生成手段が、ノード装置の各々に与えられているノード番号を要素に含むランダムコードを生成する。次に、最優秀コード選択過程において、最優秀コード選択手段が、ランダムコードを論理トポロジに対応付けて評価し、現用パス配置よりも優れているときは、ランダムコードを最優秀コードとして選択する。

上述した目的を達成するために、この発明の、複数のノード装置と、隣接するノード装置間を接続して、波長多重信号を伝送する光ファイバとを備える光通信ネットワークで、複数のノード装置の各々が中継するトラフィックについて、現用光パス配置より好適な、現実的な光パス配置を検索する光パス配置検索装置は、論理トポロジ取得手段と、初期コード群生成手段と、最優秀コード選択手段と、終了条件判定手段と、確率的コード選択手段と、コード交叉手段と、突然変異手段と、次世代コード群生成手段とを備えている。

論理トポロジ取得手段は、設定済みの、複数の光パスからなる現用光パス配置に対して、複数の光パスを枝とし、複数の光パスを終端するノード装置を節点とすることにより、現用光パス配置から、枝及び節点で構成され、観念的な光パス配置を与える論理トポロジを得る。初期コード群生成手段は、ノード装置の各々に与えられているノード番号を要素に含む、複数の遺伝子コードからなる初期コード群を生成する。最優秀コード選択手段は、初期コード群に属する複数の遺伝子コードの各々を論理トポロジに対応付けて評価し、最も優れている遺伝子コードを最優秀コードとして選択する。終了条件判定手段は、終了条件を満たしているか否かの判定を行う。確率的コード選択手段は、最優秀コードを除いた初期コード群から、評価の結果、優れている遺伝子コードほど選択される確率が大きくなる選択確率で、所定の個数の遺伝子コードを選択して、確率選択コード群を得る。コード交叉手段は、確率選択コード群に属する遺伝子コードのペアを複数用意し、ペアごとに遺伝子コードを交叉させて、交叉コード群を得る。突然変異手段は、交叉コード群に属する一部の遺伝子コードに対して、突然変異を起こさせる。次世代コード群生成手段は、交叉コード群から、突然変異を行わなかった遺伝子コードを１つ選択し、最優秀コードと取り替える。

この発明の光パス配置検索装置の他の好適な実施形態によれば、論理トポロジ取得手段と、ランダムコード生成手段と、最優秀コード選択手段と、終了条件判定手段とを備えている。

論理トポロジ取得手段は、設定済みの、複数の光パスからなる現用光パス配置に対して、複数の光パスを枝とし、複数の光パスを終端するノード装置を節点とすることにより、現用光パス配置から、枝及び節点で構成され、観念的な光パス配置を与える論理トポロジを得る。ランダムコード生成手段は、ノード装置の各々に与えられているノード番号を要素に含む、ランダムコードを生成する。最優秀コード選択手段は、ランダムコードを論理トポロジに対応付けて評価し、最優秀コード又は現用光パス配置よりも優れているときは、ランダムコードを新たに最優秀コードとして選択する。終了条件判定手段は、終了条件を満たしているか否かの判定を行う。

上述した目的を達成するために、この発明のプログラムは、複数のノード装置と、隣接するノード装置間を接続して波長多重信号を伝送する光ファイバとを備える光通信ネットワークで、複数のノード装置の各々が中継するトラフィックについて、現用光パス配置より好適な、現実的な光パス配置を検索する光パス配置検索装置に、論理トポロジ取得手段と、初期コード群生成手段と、最優秀コード選択手段と、終了条件判定手段と、確率的コード選択手段と、コード交叉手段と、突然変異手段と、次世代コード群生成手段とを実現させる。

論理トポロジ取得手段は、設定済みの、複数の光パスからなる現用光パス配置に対して、複数の光パスを枝とし、複数の光パスを終端するノード装置を節点とすることにより、現用光パス配置から、枝及び節点で構成され、観念的な光パス配置を与える論理トポロジを得る。初期コード群生成手段は、ノード装置の各々に与えられているノード番号を要素に含む、複数の遺伝子コードからなる初期コード群を生成する。最優秀コード選択手段は、初期コード群に属する複数の遺伝子コードの各々を論理トポロジに対応付けて評価し、最も優れている遺伝子コードを最優秀コードとして選択する。終了条件判定手段は、終了条件を満たしているか否かの判定を行う。確率的コード選択手段は、最優秀コードを除いた初期コード群から、評価の結果、優れている遺伝子コードほど選択される確率が大きくなる選択確率で、所定の個数の遺伝子コードを選択して、確率選択コード群を得る。コード交叉手段は、確率選択コード群に属する遺伝子コードのペアを複数用意し、ペアごとに遺伝子コードを交叉させて、交叉コード群を得る。突然変異手段は、交叉コード群に属する一部の遺伝子コードに対して、突然変異を起こさせる。次世代コード群生成手段は、交叉コード群から、突然変異を行わなかった遺伝子コードを１つ選択し、最優秀コードと取り替える。

この発明のプログラムの他の好適な実施形態によれば、光パス配置検索装置に、論理トポロジ取得手段と、ランダムコード生成手段と、最優秀コード選択手段と、終了条件判定手段とを実現させる。

論理トポロジ取得手段は、設定済みの、複数の光パスからなる現用光パス配置に対して、複数の光パスを枝とし、複数の光パスを終端するノード装置を節点とすることにより、現用光パス配置から、枝及び節点で構成され、観念的な光パス配置を与える論理トポロジを得る。ランダムコード生成手段は、ノード装置の各々に与えられているノード番号を要素に含むランダムコードを生成する。最優秀コード選択手段は、ランダムコードを論理トポロジに対応付けて評価し、最優秀コード又は現用光パス配置よりも優れているときは、ランダムコードを新たに最優秀コードとして選択する。終了条件判定手段は、終了条件を満たしているか否かの判定を行う。

この発明の光パス配置検索方法、光パス配置検索装置、及びプログラムによれば、観測したトラフィックに基づいて、光パス配置を設定するので、現在のトラフィックに好適な光パス配置を構成することができる。また、論理トポロジを維持したまま、新たなパス配置を検索するので、例えば、ネットワークの連結性などの判定を行う必要がなく、各ノード装置を始点又は終点として設定される光パスの要望数と、各ノード装置が有する内部インタフェースの数との大小の関係から要望数に等しい数の光パスを設定できるかどうかの判定等を行うのを回避できるので、効率的にパス配置の検索が可能になる。

さらに、遺伝的アルゴリズムを用いる場合には、上述の検索をより容易に行うことができる。

また、遺伝的アルゴリズムを用いない場合には、交叉や突然変異などの処理が不要になり、その結果、簡単な構成で好適な光パス配置の検索が可能になる。

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、各構成要素の、位置及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、各構成要素の数値的条件などは、単なる好適例にすぎない。従って、この発明は以下の実施の形態に限定されない。

（第１実施形態の構成）
図１を参照して、ＷＤＭを用いる光通信ネットワークについて説明する。図１は、光通信ネットワークを説明するための概略構成図である。光通信ネットワークは、例えば、格子状に配置された複数のノード装置（以下、Ｎで表すこともある。）１００と、隣接するノード装置１００間を接続して波長多重信号を伝送する光ファイバ１０２とを備えて構成される。この光通信ネットワークに、光パスが設定される。

ここでは、９個のノード装置１００が３×３の格子状に配置されているものとして説明する。これらのノード装置１００には、それぞれ固有の識別子（ＩＤ）が割り当てられていて、ここではノードＩＤ（以下、ノード番号と称することもある。）を１から９までの自然数とする。例えば、Ｎ１はノードＩＤが１であるノード装置を示している。

各ノード装置（Ｎ１〜Ｎ９）の構成の詳細については後述するが、各ノード装置は外部ネットワークと接続されるルータ機能を有する中継部、及び、光信号の伝送経路を定める光路切換部を備えている。

隣接するノード装置１００間は、光ファイバ１０２により物理的に接続されている。これらの光ファイバには、それぞれ固有のファイバＩＤが割り当てられていて、ここではファイバＩＤを１から１２までの自然数とする。また、光ファイバをＦで表し、例えばＦ１はファイバＩＤが１である光ファイバを表す。光ファイバＦ１〜Ｆ１２は、隣接するノード装置間で双方向に通信可能であり、かつ、波長多重により波長の異なる複数の光信号を多重した波長多重光信号を伝送可能であるものとする。なお、ノード装置間を接続する光ファイバは１本ずつとして、双方向波長多重通信を行う構成としても良いし、２本の光ファイバを備えて、それぞれの光ファイバは、互いに異なる一方向の波長多重通信を行う構成としても良い。光ファイバとして、使用する波長など設定に応じて、任意好適な従来周知の通信用光ファイバを用いることができる。これらのノード装置と光ファイバの接続関係は、あらかじめ後述する管理装置の記憶部等に保存されている。

なお、ノード装置の個数、配置、及び、ノード装置間の接続関係など光通信ネットワークの構成はこの例に何ら限定されるものではない。

図２を参照して、制御ネットワークについて説明する。図２は、制御ネットワークを説明するための概略構成図である。制御ネットワークは、ノード装置（Ｎ１〜Ｎ９）１００、各ノード装置１００に共通の管理装置２００、及び、管理装置２００と各ノード装置（Ｎ１〜Ｎ９）１００との間で制御信号を伝送する制御回線２０２を備えて構成されている。制御回線２０２は、設定回線２０４及び測定回線２０６を備えている。管理装置２００で生成された設定信号は、設定回線２０４を経てＮ１〜Ｎ９へ送られる。また、Ｎ１〜Ｎ９で測定されるトラフィックの測定結果は、測定回線２０６を経て、管理装置２００へ送られる。

図３を参照して、この発明のノード装置の構成についてその一例につき説明する。図３は、ノード装置の構成を説明するための概略構成図である。

それぞれのノード装置１００は、入力部１１０、光路切換部１３０、出力部１５０、中継部１７０及び制御部３００を備えている。

今、それぞれのノード装置１００には、４つのノード装置が隣接していて、互いに隣接するノード装置間は光ファイバ１０２でそれぞれ接続されているとする。従って、この場合には、ある１つのノード装置１００に着目すると、当該ノード装置１００は、４本の光ファイバ１０２が接続されている。当該ノード装置１００は、これに隣接する４つの他のノード装置の１つから当該ノード装置１００に波長多重信号が入力波長多重信号として送られてきて、隣接する残りの３つの他のノード装置に対し入力信号と同一又は異なる波長多重信号を出力信号として出力する。ここで、当該ノード装置に入力波長多重信号を送る隣接ノード装置を入力側ノードと称し、また、当該ノード装置から出力波長多重信号を受ける隣接ノード装置を出力側ノードと称する。また、３つの出力側ノードが受ける波長多重信号は互いに同一であっても又は異なっていても良い。

上述した各ノード装置１００は、構成が同一であるので、１つのノード装置に着目して、以下説明する。

入力部１１０には、入力側ノードから光ファイバ１０２を経て、波長多重信号が入力波長多重信号として入力される。ここでは、波長多重信号は、互いに異なる４つの波長の搬送波（以下、単波長信号と称する。）が多重されたものとするが、多重される波長の数は、何ら４に限定されるものではない。

上述の着目したノード装置１００の出力部１５０からは、出力側ノードに対して光ファイバ１０２を経て、波長多重信号が出力波長多重信号として出力される。ここでは、隣接するノード装置を４つとしているので、出力部１５０には、４本の光ファイバ１０２が接続されている。

なお、ここでは隣接するノード装置の数を４つとして説明するが、隣接するノード装置の数は、光通信ネットワークの構成、及び、光通信ネットワークにおけるノード装置の位置によって増減する。

入力部１１０は、光増幅器１１２及び分波器１１４を一組とする組を備えて構成される。その組数を、入力部１１０に接続されている光ファイバ１０２の本数と同じ数とする。ここでは、入力部１１０は、４つの光増幅器１１２及び４つの分波器１１４を備えている。各送信元のノード装置からそれぞれ対応する光ファイバ１０２を経て入力された波長多重信号は、光増幅器１１２で増幅された後、分波器１１４で、λ１〜λ４の波長ごとの単波長信号にそれぞれ分波され、然る後、後述する光路切換部１３０に送られる。入力部１１０には、４本の光ファイバ１０２が接続されているので、光路切換部１３０に送られる単波長信号は１６系統になる。ここで使用する光増幅器１１２として、好ましくは、例えば、エルビウム添加光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ：Ｅｒｂｉｕｍ−Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）を用いることができる。また、分波器１１４として、例えば、アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ：Ａｒｒａｙｅｄ−Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ）を用いることができる。

出力部１５０は、出力部１５０に接続されている光ファイバ１０２の本数と同じ数の、合波器１５４及び光増幅器１５２を一組とする組を備えて構成される。ここでは、出力部１５０は、４つの合波器１５４及び４つの光増幅器１５２を備えている。光路切換部１３０から入力された単波長信号は、送信先のノード装置ごとに合波器１５４で合波、すなわち波長多重される。波長多重により得られた波長多重信号は、光増幅器１５２で増幅された後、出力される。ここで、光増幅器１５２として、好ましくは、例えば、エルビウム添加光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）を用いることができる。また、合波器１５４として、好ましくは、例えば、アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）を用いることができる。

光路切換部１３０は、終端部１３２と光スイッチ部１４０を備えている。

終端部１３２は、入力部１１０から送られた１６系統の単波長信号それぞれに対して通過（カットスルー）状態と終端（ターミネート）状態との設定状態の切換を行う機能を備えている。この光路切換は、管理装置２００からの光路切換信号に応答して、行われる。ここで通過状態とは、分波器１１４から受け取った単波長信号を、中継部１７０で中継しないで、直接光スイッチ部１４０に送っている状態である。また、終端状態は、分波器１１４から受け取った単波長信号を中継部１７０に送り、かつ中継部１７０から受け取った単波長信号を光スイッチ部１４０へ送っている状態、すなわち、単波長信号を中継部１７０で中継する状態である。

終端部１３２は、この機能を実現するために、１６系統の単波長信号が通る光路のそれぞれに、例えば、任意好適な周知のＯＡＤＭ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｄｄ Ｄｒｏｐ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）装置又はＯＸＣ（Ｏｐｔｉｃａｌ ＣｒｏｓｓＣｏｎｎｅｃｔ）装置を備えて構成される。ここでは、終端部１３２は１６個のＯＡＤＭ装置（図示を省略する。）を備えた構成とし、各ＯＡＤＭ装置は、制御部３００からのＯＡＤＭ制御信号に応答して、終端状態と通過状態とを切換える。終端部１３２は、入力部１１０から送られる単波長信号と同じく１６系統の単波長信号を光スイッチ部１４０に送る。

光スイッチ部１４０に入力された単波長信号は、出力部１５０で波長多重された後、出力部１５０に接続されている４本の光ファイバ１０２のいずれか１つを経て、隣接する他のノード装置に送られる。この単波長信号の光路の切換えは、１６系統の単波長信号のそれぞれに対して行われるため、光スイッチ部１４０は、例えば１６個の１×４光スイッチ装置を備えて構成される。ここで１×４光スイッチ装置は、４つの出力端子を備えていて、入力された単波長信号を、いずれか１つの出力端子から出力する、任意好適な周知のものを用いることができる。各１×４光スイッチ装置の出力端子のそれぞれは、第１〜４の合波器１５４に接続されている。各１×４光スイッチ装置は、管理装置２００から制御部３００を経て与えられる光路切換信号に応答して、終端部１３２から送られた光信号を、第１〜４の合波器１５４のいずれか１つに出力する。

中継部１７０は、ルータ１８０、変換装置１７２（１７２ａ、１７２ｂ、１７２ｃ、１７２ｄ）及びトラフィック計測装置１８６を備えている。

第１〜４の変換装置１７２ａ〜１７２ｄは、電気信号から光信号への変換を行うとともに、その逆変換を行う機能を有している。それぞれの変換装置の入力端には、各分波器１１４の４つの出力端がそれぞれ１対１で対応している。同様に、それぞれの変換装置の出力端には、各分波器の４つの出力端がそれぞれ１対１で対応している。各変換装置１７２は、分波器１１４から送られてきた光信号を電気信号に変換してルータ１８０へ送る。

ルータ１８０は、インタフェースとして内部インタフェース１８２（１８２ａ、１８２ｂ、１８２ｃ、１８２ｄ）及び外部インタフェース１８４を備えている。内部インタフェース１８２は、波長多重信号において多重される波長の数と同じ数だけ設けられている。ここでは、光信号として、４つの波長が多重された波長多重信号が、光通信ネットワークを伝播する構成としているので、ルータ１８０は、４つの内部インタフェースとして、第１〜４の内部インタフェース１８２ａ〜１８２ｄを備えるものとする。

ルータ１８０は、変換装置１７２から受信した、又は、外部インタフェース１８４から入力された電気信号を、経路情報を指定して、第１〜４の内部インタフェース１８２ａ〜１８２ｄ及び外部インタフェース１８４から出力する。外部インタフェース１８４から出力された電気信号であるパケットは、トラフィック計測装置１８６を経て外部ネットワーク１９０へ送られる。

トラフィック計測装置１８６は、パケットからＩＰアドレスなどの送信元及び送信先の情報と、パケットの単位時間あたりの伝送量とをトラフィックとして取得する機能を備え、トラフィックの計測結果を、測定回線２０６を経て管理装置２００に送信する。

第１〜４の変換装置１７２ａ〜１７２ｄは、第１〜４の内部インタフェース１８２ａ〜１８２ｄに１対１に対応して設けられている。第１〜４の変換装置１７２ａ〜１７２ｄは、電気信号を互いに異なる波長の単波長信号に変換する。なお、第１〜４の変換装置は単波長信号の波長を変えることができる。第１〜４の変換装置１７２ａ〜１７２ｄで電気信号から変換された単波長信号は、光路切換部１３０へ送られる。また、第１〜４の変換装置１７２ａ〜１７２ｄは、光路切換部１３０から出力された単波長信号を、電気信号に変換してルータ１８０に送る。これらの機能は、通常の光ファイバ通信システムで用いられるものである。従って、第１〜４の変換装置１７２ａ〜１７２ｄは、任意好適な従来周知の技術を用いて実現できる。なお、内部インタフェース１８２及び変換装置１７２の個数は、何ら４に限定されるものではない。

ルータ１８０は、複数のインタフェースを備える任意好適な周知のものを用いることができる。ルータ１８０が備える複数のインタフェースのうち、一部を第１〜４の内部インタフェース１８２ａ〜１８２ｄとして用い、残りを外部インタフェース１８４として用いれば良い。

管理装置２００から各ノード装置に送られる設定信号は、ルータ１８０が備える経路情報を書き換える経路書換信号、終端部１３２に対する終端制御信号、及び光スイッチ部１４０に対する切換制御信号を含んでいる。設定信号は、管理装置２００から設定回線２０４を経て制御部３００に送られる。制御部３００は、設定信号の受信に応答してルータ１８０、終端部１３２及び光スイッチ部１４０に、それぞれ、経路書換信号、終端制御信号及び切換制御信号を送信する。

図４は、管理装置２００を説明するための概略構成図である。管理装置は、最適な光パス配置を検索する最適光パス配置検索装置として機能する。管理装置２００は、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２１０、記憶部２１２、送信部２１４、受信部２１６、及び入出力部２１８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。入出力部２１８は、コンピュータに通常用いられるキーボード及びマウス等の公知の入力装置、及びディスプレイ等の表示装置を備えている。記憶部２１２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。ＭＰＵ２１０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）２２０と、メモリとしてのＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２２２及びＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２２４を備える構成としている。

ＣＰＵ２２０が備える制御手段２２６は、ＲＯＭ２２４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、当該プログラムを実行することにより、ＣＰＵ２２０の機能手段として、トラフィック監視手段２３０、経路変更判定手段２５２、中継トラフィック計算手段２５４、論理トポロジ取得手段２６２、初期コード群生成手段２６４、コード並べ替え手段２６６、最優秀コード選択手段２６８、終了条件判定手段２７０、確率的コード選択手段２７２、予備コード生成手段２７４、予備コード交叉手段２７６、コード復元手段２７８、突然変異手段２８０、次世代コード群生成手段２８２及び経路配置移行手段２９０を実現する。なお、各機能手段での処理の詳細は後述する。

送信部２１４及び受信部２１６は、任意好適な周知の入力インタフェースとすることができる。管理装置２００に送られたノード（Ｎ１〜Ｎ９）でのトラフィックの測定結果は、受信部２１６を経てトラフィック監視手段２３０に送られる。

管理装置２００は、ノード装置の設定を変更するための設定信号を生成し、送信部２１４及び設定回線２０４を経てノード（Ｎ１〜Ｎ９）へ送る。

（第１実施形態の動作）
図１から図１２を参照して、第１実施形態の動作について説明する。図５は管理装置２００での処理フローを示す図である。

なお、以下の手続（処理）は、コンピュータ、例えば、ここではＭＰＵにおける機能手段で行われる。これら機能手段で行われて得られたデータや情報は一旦記憶部２１２又はＲＡＭ２２２に保存される。また、これら機能手段で行う処理を、保存されたデータや情報を読み出してきてすなわち参照して行う場合がある。これらのデータや情報の保存のための書き込みや読み出しを行う各処理は、従来周知の通り、制御手段２２６によって、自動的に行われ、それらの書き込み処理及び読み出し処理自体はこの発明の要旨ではないので、以下の説明においては、これら書き込み（保存）や読み出し（参照）処理については、説明を省略する場合がある。

また、周知の通り、コンピュータの各機能手段での処理の連続性は、コンピュータに設けられている制御手段で自動的に行われている。従って、下記の説明において、前の機能手段の処理の終了に応答して、次の機能手段の処理が開始する点については、特に説明をする場合を除き、その説明を省略する。

今、この光通信ネットワークシステムが稼動状態にあるとする。

管理装置２００では、複数のノード装置と、隣接するノード装置間を接続して、波長多重信号を伝送する光ファイバとを備える光通信ネットワークで、好適な光パスの配置を検索し、光パス配置の変更を行う。

ここで、光通信ネットワークには、複数の光パスからなる光パス配置（現用光パス配置）が現実に設定されているものとする。図６（Ａ）は、この現実的な初期状態の光パス配置、すなわち現用光パス配置を模式的に示す図である。光通信ネットワークには、特定の始点と終点との間で光パスが設定されている。例えば、図６（Ａ）に示した例では、Ｎ１とＮ２、Ｎ１とＮ５、Ｎ２とＮ３、Ｎ２とＮ６、Ｎ２とＮ７、Ｎ３とＮ６、Ｎ４とＮ５、Ｎ４とＮ７、Ｎ６とＮ７、Ｎ６とＮ９、Ｎ７とＮ８及びＮ８とＮ９のそれぞれの間に、光パスが個別に設定されている。これらの現用光パス配置での光パスの設定状況は、パステーブルとして、読出し及び書換え自在に、ＲＡＭ２２２又は記憶部２１２に保存されている。

この現用光パス配置から現在のトラフィックにより好適な光パス配置へと光パス配置を変更する必要があり、この変更に先立ち、光パスをどのように設定するかを検索する必要がある。この検索のプロセスにつき、以下詳述する。

ステップ（以下、ステップをＳで表す。）１０では、トラフィック監視手段２３０は、光通信ネットワークの各ノード装置でトラフィックを常時又は定期的に監視している。トラフィック監視手段２３０は、各ノード装置（Ｎ１〜Ｎ９）から、常時又は定期的に受信するトラフィックの測定結果に基づいて、トラフィック情報として、ノード装置間の送受信トラフィックのテーブル（以下、単にトラフィックテーブルと称する。）を作成する。このトラフィックテーブルはＲＡＭ２２２又は記憶部２１２に読み出し自在に記憶される。

図７を参照して、トラフィックテーブルについて説明する。図７は、トラフィックテーブルの例を示す図である。このトラフィックテーブルでは、波長多重信号の発信元、すなわち送信元の各ノード装置に対して、当該波長多重信号の送信の宛先すなわち送信先の各ノード装置へのトラフィックがマトリックス状に示されている。従って、送信元の各ノード装置と、送信先の各ノード装置からそれぞれ１つずつノード装置を選択すると、送信元のノード装置から、送信先のノード装置へのトラフィックを得ることができる。例えば、送信元のノード装置として、ノードＩＤが１のノード装置Ｎ１から、送信先のノード装置として、ノードＩＤが２のノード装置Ｎ２へのトラフィックは４４になる。

Ｓ２０では、経路変更判定手段２５２は、トラフィックテーブルの保存の完了に応答して、現用光パス配置についての評価を行い、新たな光パス配置に経路変更を行うか否かを判定する。この評価は、ノード装置が備えるルータにおいて処理可能なトラフィックの最大量を閾値とした場合に、あるノード装置での中継トラフィックが、当該ノード装置での閾値を超えているか否かによってなされる。中継トラフィックが、ノード装置での閾値を超えている場合、当該ルータを備えるノード装置において、輻輳が生じるおそれがあるためである。閾値は、ノード装置ごとに定まるものであり、光通信ネットワークの運用が開始される前に、あらかじめ管理装置２００の記憶部２１２、ＲＡＭ２２２又はＲＯＭ２２４に記録しておく。

各ノード装置で中継されるトラフィックと、閾値とを比較するにあたり、先ず、中継トラフィック計算手段２５４が、ＲＡＭ２２２又は記憶部２１２に記録されているトラフィックテーブル、及び、パステーブルを読み出して、これらのテーブルに基づいて各ノード装置での中継トラフィックを計算する。例えば、図６（Ａ）に示す、現用光パス配置では、Ｎ１とＮ４を直接結ぶ光パスが存在せず、Ｎ１とＮ５を直接結ぶ光パスと、Ｎ４とＮ５を直接結ぶ光パスが存在している。この場合、Ｎ１からＮ４へパケットを伝送するには、Ｎ１からＮ５へ向かう光パスと、Ｎ５からＮ４へ向かう光パスの２つを用いてパケットを伝送することができる。ここでは、Ｎ５が中継するトラフィックは、Ｎ１からＮ４へ向かって伝送されるトラフィックと、Ｎ４からＮ１へ向かって伝送されるトラフィックであると仮定する。図７に示すトラフィックテーブルによれば、送信元のノード装置であるＮ１から、宛先のノード装置であるＮ４に送信されるトラフィックは８である。一方、送信元のノード装置であるＮ４から、宛先のノード装置であるＮ１に送信されるトラフィックは６である。このトラフィックの８及び６が、ノード装置５で中継するトラフィックになる。あるノード装置（これを自己ノード装置とする。）で中継するトラフィックＡと、当該自己ノード装置を送信元とするトラフィックＢと、当該自己ノード装置を送信先とするトラフィックＣとを足し合わせる（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）ことによって、当該自己ノード装置での中継トラフィックが得られる。この例では、図７のトラフィックテーブルからトラフィックＢは送信元ノード装置５の欄（行）の合計数値１１８であり、トラフィックＣは送信先ノード装置５の欄（列）の合計数値４５であり、かつ、トラフィックＡは、上述した値の８及び６であるので、足し合わせた値（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）は１７７となる。中継トラフィックの計算結果は、例えばＲＡＭ２２２に読み出し自在に記録される。

次に、各ノード装置での中継トラフィックと、あらかじめ記憶部２１２、ＲＡＭ２２２又はＲＯＭ２２４に記録されているノード装置ごとの閾値を読み出してきて、両者の比較を行う。この比較は、例えば、中継トラフィックの閾値に対する比を取ることによって、行われる。

あるノード装置での中継トラフィックＸの閾値Ｙに対する比Ｘ／Ｙが１よりも大きい場合、すなわち中継トラフィックがノード装置での閾値を超えている場合、当該ノード装置において、輻輳が生じるおそれがある。この場合には、その判定に応答してＳ３０の最適なパスの配置（以下、最適パス配置と称する。）の検索を行う。一方、中継トラフィックが、いずれのノード装置においても閾値を超えていない場合（Ｘ／Ｙ＜１）は、引き続きＳ１０のトラフィックの監視を行う。

Ｓ３０の最適パス配置の検索は、遺伝的アルゴリズムを用いて行われ、図８に示すＳ１０１からＳ１２１の過程を備えている。図８は、遺伝的アルゴリズムの処理フローを示す図である。

図９は、遺伝的アルゴリズムについて説明するための図である。

Ｓ１０１の論理トポロジ取得過程において、論理トポロジ取得手段２６２は、現用光パス配置から論理トポロジを得る。論理トポロジを導入する理由は、ネットワークを構成するノード装置間の連結性の判定や、各ノード装置を始点又は終点として設定される光パスの要望数と、各ノード装置が有する内部インタフェースの数との大小の関係から要望する数の光パスを設定できるかどうかの判定等を行うのを回避するためである。

表１は、すでに説明したパステーブルから得られる、現用光パス配置でのノードＩＤと内部インタフェース数の対応関係を示す表である。現用光パス配置では、各ノード装置を始点又は終点として設定されている光パスの本数と、各ノード装置が有する内部インタフェース数とは等しいとしている。

図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に模式的に示されている現用光パス配置に対する論理トポロジを示す図である。この論理トポロジは、個々の光パスごとの始点又は終点となるノード装置を「節点」という観念に置き換え、かつ節点間を結ぶ光パスを「枝」という観念に置き換えることにより、これらノード装置及び光パスを含む光パス配置に対して得られる、観念的な光パス配置を意味する。各節点には、固有の節点ＩＤが割り当てられていて、ここでは、節点ＩＤを１から９までの自然数とする。また、節点をＰで表し、例えば、Ｐ１は節点ＩＤが１である節点を表す。ここで、各節点に接続されている枝の本数を、節点の次数とする。これらの節点の次数は、すでに説明したパステーブルから、各ノード装置が始点又は終点となっている光パスの本数を読み出して得られる。表２は、図６（Ｂ）に示す論理トポロジについて節点ＩＤと次数の対応関係を示す表であり、この対応関係は、記憶部２１２又はＲＡＭ２２２に保存される。ここでは、節点ＩＤを次数について昇順に並べている。

ところで、この「節点」の概念を導入した理由は、下記の通りである。現用の光パス配置から、より好適な光パス配置を求めるためのプロセスとして、先ず、現用の光パス配置において各ノード装置が置かれている位置に他のノード装置を置き換えてできる新たな光パス配置を想定する。想定された新たな光パス配置におけるノード装置のそれぞれが中継するトラフィックを求めている。そのために、ノード装置の置換が行われる単なる位置情報としての意味で、節点という概念を導入している。

Ｓ１０３の初期コード群生成過程において、初期コード群生成手段２６４は、上述の論理トポロジの取得に応答して初期コード群として、複数の遺伝子コード（以下の説明では、個体ともいう。）を生成する（図９（Ａ））。ここで、図９（Ａ）を参照して、形成された遺伝子コード表について簡単に説明する。表の左端縦欄のＧ１〜Ｇ２０は、遺伝子コード名を表す。表の最上位の横欄は、９つある要素の要素番号を左から右へと１から９までの数値で表している。各要素番号の下には、各遺伝子コード名に対応するノードＩＤが記載されている。各遺伝子コード名の最右端の欄には、当該コードの適合度を表す数値が記載されている。なお適合度とは、遺伝的アルゴリズムに特有の評価指標であり、一般の最適化問題に対する目的関数と同一視できるものである。以後、特に断らない限り、中継トラフィックなどの評価指標をまとめて適合度と呼ぶことにする。ここでは、内部ネットワーク全体における中継トラフィックの総和を表す数値を適合度として用いた例について示している。この場合、適合度が小さいほど、遺伝子コードは優れていると評価される。また、上述したトラフィックＡを適合度として用いても良い。

この「遺伝子コード」を導入した理由は、上述の得られた論理トポロジの関係を満たす現実的な光パス配置が多数存在すると想定されるので、これら想定される現実的な光パス配置の中で好適な光パス配置を、各ノード装置が有する固有の閾値を用いて検索するためである。

ここで生成される遺伝子コードはこれを構成する要素の数が９つである。各要素は、１〜９までの数字を１つずつ重複せずに用いている。遺伝子コードが有する９つの要素は、ノードＩＤにそれぞれ１対１で対応する。生成される遺伝子コードの数は、任意に設定可能であるが、ここでは２０個とする。各遺伝子コードはＲＯＭ２２４等に読み出し自在に記録されている乱数表を読み出すことによって生成される。なお、以下の説明では、乱数表を読み出すことを、単に、乱数を発生するということもある。この乱数の発生は、上述の取得された論理トポロジの内容には無関係に行われる。初期コード群に含まれる各遺伝子コードは、ＲＡＭ２２２に読出し自在に記録される。

Ｓ１０５では、初期コード群に含まれる２０個の遺伝子コードについて、遺伝子コードの各々を評価する。遺伝子コードの評価は、遺伝子コードを論理トポロジに対応付けることで得られる現実的な光パス配置について、適合度の計算を行うことでなされる。

先ず、遺伝子コードの論理トポロジへの対応付けについて説明する。光パス配置を評価するに当たり、ＲＡＭ２２２から読み出した遺伝子コード表から各遺伝子コードＧ１、…、Ｇ２０の要素を節点ＩＤに対応付ける。例えば、図９（Ａ）によれば、遺伝子コードＧ１０の要素であるノードＩＤを表記すると、遺伝子コードＧ１０＝｛３、１、６、５、７、４、９、８、２｝となる。これらのノードＩＤを、内部インタフェース数について昇順に並び替える。すなわち、表１を参照すると、Ｎ１、Ｎ３〜Ｎ５、Ｎ８、Ｎ９の内部インタフェース数が２であり、Ｎ２、Ｎ６及びＮ７の内部インタフェース数が４であるので、並び替え後のコードＧＮ１０は、ＧＮ１０＝｛３、１、５、４、９、８、６、７、２｝となる。このＧＮ１０の各要素であるノードＩＤと、節点ＩＤとを順に対応させる（表３）。この結果、図１０（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、新たに光パス配置が得られる。

図１０（Ｂ）は、論理トポロジについてノードＩＤと節点ＩＤを対応させた状態、すなわち、観念的な光パス配置を示す図であり、図１０（Ａ）は、遺伝子コードＧ１０に対応する想定された新たな現実的な光パス配置を模式的に示したものである。図６（Ｂ）及び図１０（Ｂ）を比較すると、両者の論理トポロジの節点と枝の関係は維持されている、すなわち、光パスの論理的なパターンは同一となっていることがわかる。次に、中継トラフィック計算手段２５４が、適合度として中継トラフィックを計算する。

Ｓ１０７の最優秀コード選択過程では、最優秀コード選択手段２６８は、初期コード群から最優秀コードを選択する。ここで、最優秀コードとは、２０個の遺伝子コードの中で最も優れたコード、すなわち、適合度が一番小さいものである。最優秀コードは、別にＲＡＭ２２２等に保存される。ここではＧ２が最優秀コードとして選択される。なお、遺伝子コードが優れているか否かを判定するため、適合度の基準として、適合基準値をあらかじめＲＯＭ２２４等に読出し自在に保存しておく。適合基準値は、例えば、光通信ネットワークに属するノード装置における閾値の総和などに応じて、任意好適な値とすることができる。ここで、適合基準値を大きく設定すれば、適合度が充分小さくなくとも、最適パス配置と判断され、適合基準値を小さく設定すれば、最適光パス配置検索の処理時間が長くなることになる。

Ｓ１０９では、終了条件判定手段２７０が、終了条件を満たしているか否かの判定を行う。終了条件として、例えば、最優秀コードの適合度が適合基準値以下であるか、遺伝的アルゴリズムの処理時間が予め設定された処理時間を超えているか、又は遺伝子コードがあらかじめ設定された世代分生成されているか、などが挙げられる。これらのいずれかの終了条件を満たしていると判定される場合には、その時点で、より好適な、現実的な光パス配置の検索ができていると判断してこの検索を終了する。

一方、終了条件を満たしていない場合は、次に、Ｓ１１１の確率的コード選択過程において、確率的コード選択手段２７２が、最優秀コードを除いた初期コード群の１９個の遺伝子コードから、優劣に基づく選択確率で遺伝子コードを２０個選択して確率選択コード群を得る。ここでは、適合度の値の小さいものほど選択される確率を大きくし、適合度の値の大きいものほど選択される確率を小さくしている。この場合、同じ遺伝子コードが重複されて選択される場合もあり得るし、選択されない遺伝子コードが存在する場合もある（図９（Ｂ））。

次に、確率選択コード群に属する各遺伝子コードに対して、交叉及び突然変異を起こす。図１１及び図１２を参照して、遺伝子コードの交叉について説明する。図１１及び図１２は遺伝子コードの交叉を説明するための図である。

コード交叉過程は、Ｓ１１３、Ｓ１１５及びＳ１１７の過程を備えている。コード交叉過程では、確率選択コード群に属する遺伝子コードのペアを複数用意し、当該ペアごとに遺伝子コードを交叉させて交叉コード群を得る。

先ず、Ｓ１１３において、予備コード生成手段２７４は、確率選択コード群に属する各遺伝子コードを順序リストＣにより変換して、予備コードを生成する。ここで、順序リストＣは、１〜９までの自然数を順に並べたものである。遺伝子コードの各要素が、順序リストの何番目に相当するかを定めたものが、予備コードである。予備コードは遺伝子コードに１対１に対応して得られる。

遺伝子コードＧ１＝｛１、６、３、７、４、８、９、２、５｝の１番目の要素は１であり、１は順序リストＣ（０）で１番目の要素であるので予備コードＬ１の１番目の要素は１となる（図１１（Ａ））。

次に、順序リストＣ（０）から１を除いて、次の処理を行う。遺伝子コードＧ１の２番目の要素は６であり、６は、１を除いた順序リストＣ（１）で５番目の要素であるので、予備コードＬ１の２番目の要素は５となる（図１１（Ｂ））。

次に、順序リストＣ（１）から６を除いて、次の処理を行う。遺伝子コードＧ１の３番目の要素は３であり、３は、順序リストＣ（１）から６を除いた順序リストＣ（２）で２番目の要素であるので予備コードＬ１の３番目の要素は２となる（図１１（Ｃ））。

以下、この操作を繰り返すと最終的に予備コードＬ１＝｛１、５、２、４、２、３、３、１、１｝を得る（図１１（Ｄ））。

また、遺伝子コードＧ２＝｛３、５、１、８、６、７、４、２、９｝についても同様の処理を行って予備コードＬ２＝｛３、４、１、５、３、３、２、１、１｝を得る（図１１（Ｅ））。

次に、Ｓ１１５において、予備コード交叉手段２７６は、選択された予備コード同士を交叉させる。２０個の遺伝子コードを２個ずつ１０組のペアに分ける。ここでは、Ｌ１とＬ２の予備コードのペアについて説明する（図１１（Ｆ））。その後、予備コード交叉手段２７６は、交配位置を決定する。交配位置の決定は乱数によって１〜９の自然数から１つを選択することによって行う。例えば３が得られた場合には、予備コードＬ１とＬ２の３番目の要素まで残し、４番目以降を交換する。その結果、交配予備コードＬ１'＝｛１、５、２、５、３、３、２、１、１｝及びＬ２'＝｛３、４、１、４、２、３、３、１、１｝が得られる（図１１（Ｇ））。同様に、他の９組のペアについても予備コード同士を交叉させる。

次に、Ｓ１１７において、コード復元手段２７８は、交配予備コードＬ１'及びＬ２'から、遺伝子コードを復元する。

交配予備コードＬ１'の１番目の要素が１なので、順序コードＣ（０）の１番目の要素の１を交配遺伝子コードＧ１'の１番目の要素とする（図１２（Ａ））。

次に、順序リストＣ（０）から１を除いて、次の処理を行う。交配予備コードＬ１'の
２番目の要素は５であり、１を除いた順序リストＣ（１）で５番目の要素である６を、交配遺伝子コードＧ１'の２番目の要素とする（図１２（Ｂ））。

次に、順序リストＣ（１）から６を除いた順序リストＣ（２）を用いて次の処理を行う。交配予備コードＬ１'の３番目の要素は２であり、順序リストＣ（２）で２番目の要素
である３を、交配遺伝子コードＧ１'の３番目の要素とする（図１２（Ｃ））。

以下、この操作を繰り返すと最終的に交配予備コードＬ１'から交配遺伝子コードＧ１'が得られる（図１２（Ｄ））。

同様に、交配予備コードＬ２'から交配遺伝子コードＧ２'が得られる（図１２（Ｅ））。

この操作を各ペアに対して行い、交叉コード群として２０個の交配遺伝子コードを得る（図９（Ｃ））。

次に、Ｓ１１９の突然変異過程において、突然変異手段２８０は、交配遺伝子コードに対して、突然変異を起こさせる。先ず、突然変異を起こす確率を予め設定しておく。例えば変異確率を０．０３とする。このとき、０から１までの範囲の実数で乱数を発生させる。この乱数は、交配遺伝子コードの数だけ発生させ、１つの交配遺伝子コードに１つの乱数を対応させる。図９（Ｃ）の最右欄が、それぞれの交配遺伝子コードに与えられた乱数値を示している。ここで、遺伝子コードに対応した乱数が変異確率である０．０３以下の場合に突然変異を起こす。図９（Ｃ）に示した例では、Ｇ２'について突然変異を起こさせる。

突然変異は、２つの乱数によって行う。例えば、１以上９以下の異なる２つの整数の組を乱数によって発生する。ここで、乱数として、ｈ、ｋが選ばれた場合、遺伝子コードのｈ番目の要素からｋ番目の要素までの順番を逆にする。ｓ（ｈ−１）、ｓ（ｈ）、ｓ（ｈ＋１）、…、ｓ（ｋ−１）、ｓ（ｋ）、ｓ（ｋ＋１）は、ｓ（ｈ−１）、ｓ（ｋ）、ｓ（ｋ−１）、…、ｓ（ｈ＋１）、ｓ（ｈ）、ｓ（ｋ＋１）となる。交配遺伝子コードＧ２'が、突然変異を受けた場合を図９（Ｄ）に示す。ここでは、４番目の要素から７番目の要素までの順番が逆になっている。

交叉及び突然変異の後、Ｓ１２１において、次世代コード群生成手段２８２は、次世代のコード群を生成する。この過程では、交叉コード群から、突然変異を行わなかった遺伝子コードをランダムに１つ選択し、ＲＡＭ等から読み出した最優秀コードと取り替える。ここでは、交配遺伝子コードＧ１'と最優秀遺伝子コードとを取り替えるものとする（図９（Ｅ））。

次に、この交叉コード群を初期コード群として上述の処理を繰り返し行うことで、優秀な遺伝子コードが後の世代に残され、最適解若しくは最適解に近い解を得ることができる。

Ｓ３０の最適パス配置の検索を行った後、Ｓ４０において、最適パス配置の有無を判定する。この過程では、経路変更判定手段２５２は、Ｓ３０の処理で検索された遺伝子コードについて、コード並べ替え手段２６６により論理トポロジに対応付けた後、各ノード装置で中継トラフィックと、あらかじめ記憶装置に記録されている閾値との比較を行う。ここで、各ノード装置で中継されるトラフィックが閾値よりも小さい場合は、最適パス配置が有ると判定して、Ｓ５０の光パス配置の変更を行う。一方、あるノード装置で中継されるトラフィックが閾値以上である場合は、最適パス配置が無いと判定して、光パス配置の変更を行わずに、引き続き、Ｓ１０のトラフィックの監視を行う。なお、中継されるトラフィックが閾値以上であっても、Ｓ２０の過程での現用光パス配置のトラフィックよりも小さい場合は、最適パス配置を有ると判定して、Ｓ５０の処理を行っても良い。

Ｓ５０では、経路配置移行手段２９０は、現用光パス配置から最適パス配置への移行処理を行う。

第１実施形態の光パス配置検索方法、光パス配置検索装置、及びプログラムによれば、観測したトラフィックに基づいて、光パス配置を設定するので、現在のトラフィックに最適な光パス配置を構成することができる。また、論理トポロジを維持したまま、新たなパス配置を検索するので、例えば、ネットワークの連結性などの判定を行う必要がなく、各ノード装置を始点又は終点として設定される光パスの要望数と、各ノード装置が有する内部インタフェースの数との大小の関係から要望数に等しい数の光パスを設定できるかどうかの判定等を行うのを回避できるので、効率的にパス配置の検索が可能になる。さらに、遺伝的アルゴリズムを用いることにより、上述の検索をより容易に行うことができる。

（第２実施形態の構成）
図を参照して、第２実施形態の最適光パス配置検索装置及び最適光パス配置検索方法について説明する。なお、第１実施形態と重複する説明は省略する。

図１３を参照して最適光パス配置検索装置である管理装置について説明する。第２実施形態の管理装置では、遺伝的アルゴリズムを用いないので、遺伝的アルゴリズムを実施するための機能手段を備えない構成にすることができる。第２実施形態の管理装置２０１は、機能手段として、トラフィック監視手段２３０、経路変更判定手段２５２、中継トラフィック計算手段２５４、論理トポロジ取得手段２６２、コード生成手段２６５、最優秀コード選択手段２６９、終了条件判定手段２７１、及び経路配置移行手段２９０を実現する。

（第２実施形態の動作）
管理装置２００の処理は、図５を参照して説明した第１実施形態と同様なので説明を省略する。第２実施形態は、Ｓ３０の最適パス検索をランダムアルゴリズムで行う点が、第１実施形態と異なっている。

Ｓ３０の最適パス配置の検索は、ランダムアルゴリズムを用いて行われ、Ｓ１０１からＳ１１０の過程を備えている。図１４は、ランダムアルゴリズムの処理フローを示す図である。

Ｓ１０１の論理トポロジ取得過程において、論理トポロジ取得手段２６２が論路トポロジを取得する。

Ｓ１０４のランダムコード生成過程において、コード生成手段２６５が、乱数を発生させて、ランダムコードを生成する。ランダムコードは要素数が９つであり、１〜９までの数字を１つずつ用いている。ランダムコードが有する９つの要素は、ノードＩＤに対応する。

Ｓ１０６の適合度計算過程では、ランダムコードを論理トポロジに対応付けて評価する。先ず、コード並べ替え手段２６６は、ランダムコードの要素であるノードＩＤを、インタフェース数について昇順に並び替える。次に、中継トラフィック計算手段２５４が、適合度を計算する。

Ｓ１０８の最優秀コード選択過程において、最優秀コード選択手段２６９は、適合度が、現用光パス配置の適合度よりも小さい場合は、ランダムコードを最優秀コードとして、ＲＡＭ２２２等に保存する。

次に、Ｓ１１０において、終了条件判定手段２７１は、終了条件を判定する。終了条件を満たしている場合は、Ｓ４０及びＳ５０の処理を行い、終了条件を満たしていない場合は、Ｓ１０４のコード生成過程を行う。例えば、最優秀コードの適合度が閾値以下である場合、ランダムアルゴリズムの処理時間が予め設定された処理時間を超えた場合、又はランダムコードがあらかじめ設定された数だけ生成された場合のいずれかの条件を満たした場合に終了条件を満たしていると判定する。

第２実施形態の光パス配置検索方法、光パス配置検索装置、及びプログラムによれば、第１実施形態と同様に、観測したトラフィックに基づいて、光パス配置を設定するので、現在のトラフィックに好適な光パス配置を構成することができる。また、遺伝的アルゴリズムを用いないので、交叉や突然変異などの処理が不要になり、その結果、簡単な構成で光パス配置の検索が可能になる。

光通信ネットワークの概略構成図である。 制御ネットワークの概略構成図である。 ノード装置の概略構成図である。 管理装置の概略構成図（その１）である。 管理装置での処理フローを示す図である。 初期光パス配置を示す図である。 トラフィックテーブルを示す図である。 遺伝的アルゴリズムの処理フローを示す図である。 遺伝的アルゴリズムを説明するための図である。 変更後の光パス配置を示す図である。 遺伝子コードの交叉を説明するための図（その１）である。 遺伝子コードの交叉を説明するための図（その２）である。 管理装置の概略構成図（その２）である。 ランダムアルゴリズムの処理フローを示す図である。

符号の説明

１００ ノード装置
１０２ 光ファイバ
１１０ 入力部
１１２、１５２ 光増幅器
１１４ 分波器
１３０ 光路切換部
１３２ 終端部
１４０ 光スイッチ部
１５０ 出力部
１５４ 合波器
１７０ 中継部
１７２ａ〜１７２ｄ 変換装置
１８０ ルータ
１８２ａ〜１８２ｄ 内部インタフェース
１８４ 外部インタフェース
２００ 管理装置
２０２ 制御回線
２０４ 設定回線
２０６ 測定回線
２１０ ＭＰＵ
２１２ 記憶部
２１４ 送信部
２１６ 受信部
２１８ 入出力部
２２０ ＣＰＵ
２２２ ＲＡＭ
２２４ ＲＯＭ
２２６ 制御手段
２３０ トラフィック監視手段
２５２ 経路変更判定手段
２５４ 中継トラフィック計算手段
２６２ 論理トポロジ取得手段
２６４ 初期コード群生成手段
２６５ コード生成手段
２６６ コード並べ替え手段
２６８、２６９ 最優秀コード選択手段
２７０、２７１ 終了条件判定手段
２７２ 確率的コード選択手段
２７４ 予備コード生成手段
２７６ 予備コード交叉手段
２７８ コード復元手段
２８０ 突然変異手段
２８２ 次世代コード群生成手段
２９０ 経路配置移行手段
３００ 制御部

Claims (6)

1. 複数のノード装置と、隣接するノード装置間を接続して波長多重信号を伝送する光ファイバとを備える光通信ネットワークで、遺伝的アルゴリズムを用いて、前記複数のノード装置の各々が中継するトラフィックについて、現用光パス配置より好適な、現実的な光パス配置を検索するにあたり、
   論理トポロジ取得手段が、設定済みの、複数の光パスからなる前記現用光パス配置に対して、前記複数の光パスを枝とし、該複数の光パスを終端するノード装置を節点とすることにより、前記現用光パス配置から、前記枝及び節点で構成され、観念的な光パス配置を与える論理トポロジを得る論理トポロジ取得過程と、
   初期コード群生成手段が、前記ノード装置の各々に与えられているノード番号を要素として含む、複数の遺伝子コードからなる初期コード群を生成する初期コード群生成過程と、
   最優秀コード選択手段が、前記初期コード群に属する複数の遺伝子コードの各々を前記論理トポロジに対応付けて評価し、前記現実的な光パス配置を設定するのに最も優れている遺伝子コードを最優秀コードとして選択する最優秀コード選択過程と、
   確率的コード選択手段が、前記最優秀コードを除いた前記初期コード群から、前記評価の結果、優れている遺伝子コードほど選択される確率が大きくなる選択確率で、所定の個数の遺伝子コードを選択して確率選択コード群を得る確率的コード選択過程と、
   コード交叉手段が、前記確率選択コード群に属する遺伝子コードのペアを複数用意し、該ペアごとに遺伝子コードを交叉させて、交叉コード群を得るコード交叉過程と、
   突然変異手段が、前記交叉コード群に属する一部の遺伝子コードに対して突然変異を起こさせる突然変異過程と、
   次世代コード群生成手段が、前記交叉コード群から、突然変異を起こさせなかった遺伝子コードを１つ選択し、当該選択された遺伝子コードを前記最優秀コードと取り替える次世代コード群生成過程と
   を行った後、前記交叉コード群を初期コード群として、さらに前記最優秀コード選択過程を行うことを特徴とする光パス配置検索方法。
2. 複数のノード装置と、隣接するノード装置間を接続して波長多重信号を伝送する光ファイバとを備える光通信ネットワークで、前記複数のノード装置の各々が中継するトラフィックについて、現用光パス配置より好適な、現実的な光パス配置を検索するにあたり、
   論理トポロジ取得手段が、設定済みの、複数の光パスからなる前記現用光パス配置に対して、前記複数の光パスを枝とし、該複数の光パスを終端するノード装置を節点とすることにより、前記現用光パス配置から、前記枝及び節点で構成され、観念的な光パス配置を与える論理トポロジを得る論理トポロジ取得過程と、
   ランダムコード生成手段が、前記ノード装置の各々に与えられているノード番号を要素として含む、ランダムコードを生成するランダムコード生成過程と、
   最優秀コード選択手段が、前記ランダムコードを前記論理トポロジに対応付けて評価し、前記現実的な光パス配置を設定するのに前記現用光パス配置よりも優れているときは、前記ランダムコードを最優秀コードとして選択する最優秀コード選択過程と
   を行うことを特徴とする光パス配置検索方法。
3. 複数のノード装置と、隣接するノード装置間を接続して波長多重信号を伝送する光ファイバとを備える光通信ネットワークで、遺伝的アルゴリズムを用いて、前記複数のノード装置の各々が中継するトラフィックについて、現用光パス配置より好適な、現実的な光パス配置を検索する光パス配置検索装置であって、
   設定済みの、複数の光パスからなる前記現用光パス配置に対して、前記複数の光パスを枝とし、該複数の光パスを終端するノード装置を節点とすることにより、前記現用光パス配置から、前記枝及び節点で構成され、観念的な光パス配置を与える論理トポロジを得る論理トポロジ取得手段と、
   前記ノード装置の各々に与えられているノード番号を要素として含む、複数の遺伝子コードからなる初期コード群を生成する初期コード群生成手段と、
   前記初期コード群に属する複数の遺伝子コードの各々を前記論理トポロジに対応付けて評価し、前記現実的な光パス配置を設定するのに最も優れている遺伝子コードを最優秀コードとして選択する最優秀コード選択手段と、
   終了条件を満たしているか否かの判定を行う終了条件判定手段と、
   前記最優秀コードを除いた前記初期コード群から、前記評価の結果、優れている遺伝子コードほど選択される確率が大きくなる選択確率で、所定の個数の遺伝子コードを選択して確率選択コード群を得る確率的コード選択手段と、
   前記確率選択コード群に属する遺伝子コードのペアを複数用意し、該ペアごとに遺伝子コードを交叉させて、交叉コード群を得るコード交叉手段と、
   交叉コード群に属する一部の遺伝子コードに対して突然変異を起こさせる突然変異手段と、
   前記交叉コード群から、突然変異を行わなかった遺伝子コードを１つ選択し、前記最優秀コードと取り替える次世代コード群生成手段と
   を備えることを特徴とする光パス配置検索装置。
4. 複数のノード装置と、隣接するノード装置間を接続して波長多重信号を伝送する光ファイバとを備える光通信ネットワークで、前記複数のノード装置の各々が中継するトラフィックについて、現用光パス配置より好適な、現実的な光パス配置を検索する光パス配置検索装置であって、
   設定済みの、複数の光パスからなる現用光パス配置に対して、前記複数の光パスを枝とし、該複数の光パスを終端するノード装置を節点とすることにより、前記現用光パス配置から、前記枝及び節点で構成され、観念的な光パス配置を与える論理トポロジを得る論理トポロジ取得手段と、
   前記ノード装置の各々に与えられているノード番号を要素として含む、ランダムコードを生成するランダムコード生成手段と、
   前記ランダムコードを前記論理トポロジに対応付けて評価し、前記現実的な光パス配置を設定するのに最優秀コード又は前記現用光パス配置よりも優れているときは、前記ランダムコードを新たに最優秀コードとして選択する最優秀コード選択手段と、
   終了条件を満たしているか否かの判定を行う終了条件判定手段と
   を備えることを特徴とする光パス配置検索装置。
5. 複数のノード装置と、隣接するノード装置間を接続して波長多重信号を伝送する光ファイバとを備える光通信ネットワークで、遺伝的アルゴリズムを用いて、前記複数のノード装置の各々が中継するトラフィックについて、現用光パス配置より好適な、現実的な光パス配置を検索する光パス配置検索装置に、
   設定済みの、複数の光パスからなる前記現用光パス配置に対して、前記複数の光パスを枝とし、該複数の光パスを終端するノード装置を節点とすることにより、前記現用光パス配置から、前記枝及び節点で構成され、観念的な光パス配置を与える論理トポロジを得る論理トポロジ取得手段と、
   前記ノード装置の各々に与えられているノード番号を要素として含む、複数の遺伝子コードからなる初期コード群を生成する初期コード群生成手段と、
   前記初期コード群に属する複数の遺伝子コードの各々を前記論理トポロジに対応付けて評価し、前記現実的な光パス配置を設定するのに最も優れている遺伝子コードを最優秀コードとして選択する最優秀コード選択手段と、
   終了条件を満たしているか否かの判定を行う終了条件判定手段と、
   前記最優秀コードを除いた前記初期コード群から、前記評価の結果、優れている遺伝子コードほど選択される確率が大きくなる選択確率で、所定の個数の遺伝子コードを選択して確率選択コード群を得る確率的コード選択手段と、
   前記確率選択コード群に属する遺伝子コードのペアを複数用意し、該ペアごとに遺伝子コードを交叉させて、交叉コード群を得るコード交叉手段と、
   前記交叉コード群に属する一部の遺伝子コードに対して突然変異を起こさせる突然変異手段と、
   前記交叉コード群から、突然変異を行わなかった遺伝子コードを１つ選択し、前記最優秀コードと取り替える次世代コード群生成手段と
   を実現させることを特徴とする光パス配置検索のためのプログラム。
6. 複数のノード装置と、隣接するノード装置間を接続して波長多重信号を伝送する光ファイバとを備える光通信ネットワークで、前記複数のノード装置の各々が中継するトラフィックについて、現用光パス配置より好適な、現実的な光パス配置を検索する光パス配置検索装置に、
   設定済みの、複数の光パスからなる前記現用光パス配置に対して、前記複数の光パスを枝とし、該複数の光パスを終端するノード装置を節点とすることにより、前記現用光パス配置から、前記枝及び節点で構成され、観念的な光パス配置を与える論理トポロジを得る論理トポロジ取得手段と、
   前記ノード装置の各々に与えられているノード番号を要素として含む、ランダムコードを生成するランダムコード生成手段と、
   前記ランダムコードを前記論理トポロジに対応付けて評価し、前記現実的な光パス配置を設定するのに最優秀コード又は前記現用光パス配置よりも優れているときは、前記ランダムコードを新たに最優秀コードとして選択する最優秀コード選択手段と、
   終了条件を満たしているか否かの判定を行う終了条件判定手段と
   を実現させることを特徴とする光パス配置検索のためのプログラム。

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