JP2009296211A - ネットワーク設計装置、ネットワーク設計方法およびネットワーク設計システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】新規に要求されるパスを設計する際に、ネットワーク設計装置10は、最短経路優先の設計方法か、あるいは増設設備最小優先の設計方法にするか判断を、要求帯域、設定開始時期および設定期間のうち少なくとも1つについて設定されたパラメータに関する閾値を用いて行う。そのとき、現在からの所定の予測期間に要求されると予測される予測パスについて、アルゴリズム決定部110は、そのパラメータに関するすべての閾値について総設備コスト(総設備予測コスト)を計算し、その総設備コストが最小の閾値を選択する。そして、ネットワーク設計装置10は、その選択した閾値を用いてネットワーク設計を行う。
【選択図】図2
Description
蟹江 剛一,外2名,「マルチレイヤフォトニックネットワークにおける準動的設計」,信学技報,社団法人電子情報通信学会,2006年8月,PN2006−18,p.45−50
図5は、既存パス情報の具体的なデータ構成を説明するための図である。図5(a)に示すように、ノードA〜ノードIが3(行)×3(列)の格子状に配置され、それぞれリンク50で接続されている場合として説明する。図5(b)は、既存パス情報の具体的なデータ構成の一例を示す図である。図5(b)に示すように、既存パス情報330は、例えば、パスID「1」についてみると、「ノードG→ノードD→ノードA」の経路のパスであり、パスの設定帯域が「2488Mbps」であり、パスの開始時期が「2007年4月」であり、終了時期が「2008年8月」である。
要求帯域、設定開始時期および設定期間の少なくともいずれか1つをパラメータとし、後記するアルゴリズム決定部110により選択されたこのパラメータの閾値に基づいて、パスの設計方法として、最短経路優先の設計方法を採用するか、あるいは、増設設備最小優先の設計方法を採用するかを判断する。
図6は、本実施形態に係る計算結果情報のデータ構造を示す図である。計算結果情報400は、図6に示すように、新規パス設定情報410と設備増設情報420とを含んで構成される。新規パス設定情報410は、新規パス要求情報200として取得した情報に加えて、計算部104で計算された新規パスの経路情報を含んで構成されるデータ情報である。また、設備増設情報420は、計算部104により計算された新規パスの経路を収容するための設備配置位置と設備増設量とで構成される。
なお、この設備コスト情報は、ネットワーク設計装置10がネットワーク設計を開始する前にユーザが設定することにより取得してもよいし、各新規に要求されるパスが発生する時刻ごとにユーザが設定することで取得してもよい。
例えば、ネットワーク運用者により、設備コスト情報として、設備本体コストが設備1個あたり「1」、設備設定コストが設備1個あたり「0.2」、設備維持コストが設備1個、単位1時刻あたり「0.1」と設定されたとする。また、時刻t=0の時に設備を3個、時刻t=1の時に設備を2個、時刻t=2の時に設備を4個、増設すると仮定する。
すると、時刻0から2までの総設備コストは、まず、時刻t=0における設備コストとして、
3(1+0.2)=3.6
と計算される。ここで、3(1+0.2)は、設備購入コストである。
そして、総設備コスト計算部109は、総設備コスト記憶部147に「3.6」を記憶する。次に、時刻t=1における総設備コストとして、
3.6 + {2(1+0.2)+3×0.1}=6.3
と計算される。ここで、3×0.1は、設備維持コストであり、「3」は、時刻t=1以前に増設した設備数を示す。
そして、総設備コスト計算部109は、総設備コスト記憶部147内の総設備コストの値を「6.3」に更新する。次に、時刻t=2における総設備コストとして、
6.3 + {4(1+0.2)+5×0.1}=11.6
と、計算される。ここで、5×0.1は、設備維持コストであり、「5」は、時刻t=2以前に増設した設備数を示す。
そして、総設備コスト計算部109は、総設備コスト記憶部147内の総設備コストの値を「11.6」に更新する。ここで、図7はt=0からt=2までの総設備コストの計算の内訳を示している。
このように、総設備コスト計算部109は、新規に要求されるパスの設備コストと、総設備コスト記憶部147に記憶された総設備コストとを合計し、総設備コストを更新する処理を行う。
図8に示す例においては、要求帯域は、10GHz、20GHz、…、∞と設定される。設定開始時期は、実際に新規パスの要求がされた時から設定開始時期までの期間を示すものであり、1月、2月、…、∞と設定される。また、設定期間は、パスの設定を行う期間であり、1月、2月、…、∞と設定される。なお、この閾値記憶部143に記憶される閾値は、予め閾値記憶部143に記憶されていてもよいし、新規に要求されるパスを処理するごとに、ネットワーク運用者端末90から取得することとしてもよい。
例えば、パラメータとして設定期間が設定された場合には、設計方針判断部103は、閾値記憶部143から、設定期間に関する閾値である、1月、2月、…、∞のすべての値を取得し、新規パス要求情報200(図3参照)に示される設定期間203と比較する。ここで、例えば設計方針判断部103は、1つの新規パス要求情報200の設定期間203が「3月」である場合についてみると、閾値が1月、2月、3月の場合の場合は、設定期間203が閾値以上なので、最短経路優先の設計方法を行うと判断する。一方、閾値が4月、5月…、∞の場合は、設定期間203の「3月」の方が閾値より短いので増設設備最小優先の設計方法と判断する。
ネットワーク設計装置10は、入出力部120のネットワーク運用者端末向けインタフェースにより、ネットワーク運用者端末90からネットワーク設計期間情報及び予測パス情報を受信する(ステップS901)。ここでネットワーク設計期間情報は、現在から所定の予測期間をネットワーク運用者が設定する情報である。また、予測パス情報は、この予測期間の間に、新規に要求されると予測されるパスの新規パス要求情報200(図3参照)をネットワーク運用者が予測して設定した情報である。
まず、ネットワーク設計装置10は、入出力部120のネットワーク運用者端末向けインタフェースより、ネットワーク運用者端末90から新規パス要求情報200を受信する(ステップS911)。
次にネットワーク設計装置10のアルゴリズム決定部110が行う閾値決定の具体的な動作手順について、図10のフローチャートを用いて説明する(適宜図2参照)。図10は、本実施形態に係るネットワーク設計装置のアルゴリズム決定部が行う閾値決定処理の流れを示すフローチャートである。
例えば、予測期間が「15月」のとき、図11に示される閾値「1月」「4月」「9月」「15月」「∞」とを比べて、最も低い総コストとなる閾値は「9月」であり、予測期間が「20月」のとき、最も低い総コストとなる閾値は「4月」であることがわかる。
次に、ネットワーク設計装置10の具体的なネットワーク設計の動作手順について図12のフローチャートを用いて説明する(適宜図2参照)。図12は、本実施形態に係るネットワーク設計装置のネットワーク設計処理の流れを示すフローチャートである。この図12のネットワーク設計処理において、ネットワーク設計装置10は、図10のステップS1010において、アルゴリズム決定部110が選択した閾値を用いて、ネットワーク設計を行う。
さらに、ネットワーク設計装置10は、新規に要求されるパスを設計する際に必要となる設備コストと、1つ以上の新規パス要求情報における総設備コストを計算することができる。
次に、本実施形態に係るネットワーク設計システムの変形例について図13を用いて説明する。図13は、本実施形態におけるネットワーク設計システム1の変形例の動作手順を示す図である。図9に示したネットワーク設計システム1の動作手順においては、ネットワーク設計装置10が、現在から所定の予測期間における総設備コストを計算し、総設備コストが最小となる閾値を事前に選択しておく処理を行った。一方、本変形例においては、ネットワーク設計を開始した時刻である基準時刻から実際にパスの設定の設計を行う現在までの時刻を設計済期間としてパス設計を行う。つまり、過去のある基準時刻から現在の時刻までの間に、実際に受信した新規パス要求情報200(図3参照)を基に、その基準時刻から現在の時刻までに設計したパスの総設備コスト(総設備設計済コスト)が最小となる閾値を選択してパスの設計を行う。
続いて、図2の計算結果情報報告部116が、ネットワーク設計装置10によって設計された新規に要求されるパスについての、図6に示す新規パス設定情報410、設備増設情報420、および総設備コスト計算部109が計算した総設備コスト情報を入出力部120を介して、ネットワーク運用者端末90に送信する(ステップS1304)。
次に、ネットワーク設計装置10の変形例の閾値決定の動作手順について、図14のフローチャートを用いて説明する(適宜図2参照)。図14は、本実施形態に係るネットワーク設計装置のアルゴリズム決定部が行う変形例の閾値決定処理の流れを示すフローチャートである。なお、閾値決定処理以外のネットワーク設計処理は、図12のおける処理と同様であるため、説明を省略する。
従って、本変形例においては、ネットワーク設計装置10が、個々のパスの設計を行う時刻ごとに、基準時刻からパス設計を行う現在の時刻までの間の総設備コストを計算し、閾値を選択する。よって、新規に要求されるパスの設計処理を行うごとに異なる閾値を採用するものである。
図15においては、パラメータを図11と同様に設定期間とし、設計済期間(基準時刻からパス設計を行う現在の時刻まで)をt=1,2,…,40と設定し、各設計済期間ごとに総設備コストが最小となる閾値をアルゴリズム決定部110が計算した結果を示している。図15に示すように、本変形例においては、ネットワーク設計装置10は、実際に新規パスの設計を行う時刻ごとに異なる閾値を選択する。この閾値の判断において、設計済期間が短い程、閾値は高めに設定される。つまり、設計方法の判断において、増設設備最小優先の設計方法と判断される場合が多いこと示す。また、設計済期間が長い程、閾値は低めに設定される。つまり、設計方法の判断において、最短経路優先の設計方法と判断される場合が多いことを示している。
10 ネットワーク設計装置
20 ネットワーク情報管理サーバ
30 データネットワーク
40 ノード
50 リンク
60 パス
70 第1の通信路
80 第2の通信路
90 ネットワーク運用者端末
100 制御部
101 新規パス要求情報取得部
102 ネットワーク情報取得部
103 設計方法判断部
104 計算部
105 残余帯域更新部
106 計算結果情報報告部
107 設備コスト情報取得部
108 設備コスト計算部
109 総設備コスト計算部
110 アルゴリズム決定部
111 アルゴリズム決定情報報告部
120 入出力部
130 一時記憶部
140 記憶部
141 新規パス要求情報記憶部
142 ネットワーク情報記憶部
143 閾値記憶部
144 アルゴリズム記憶部
145 計算結果情報記憶部
146 設備コスト情報記憶部
147 総設備コスト記憶部
200 新規パス要求情報
300 ネットワーク情報
400 計算結果情報
Claims (8)
- 複数のノードと前記ノードを接続する複数のリンクとを備えるデータネットワーク上に、新規に要求されるパスを設定するためのネットワーク設計を行うネットワーク設計装置であって、
前記新規に要求されるパスの始点ノードの識別情報および終点ノードの識別情報と、前記新規に要求されるパスの要求帯域とが含まれ、さらに前記新規に要求されるパスの、設定開始時期および設定期間の少なくとも一方を含んだ新規パス要求情報を受信する入出力部と、
(1)前記データネットワークの各ノードと各リンクの接続関係を示すトポロジ情報と、(2)前記データネットワークの各ノードと接続するリンクごとに、当該リンクの最大帯域、および当該リンクの最大帯域から当該リンクを経由する各パスの設定帯域の合計値を差し引いた残余帯域を示すリンク情報と、(3)前記各ノード間に確立されたパスごとに、当該パスを収容するリンクを示した経路情報、当該パスの設定帯域、および当該パスの設定開始時期を含んだ既存パス情報と、を含むネットワーク情報が記憶されるネットワーク情報記憶部と、
前記新規に要求されるパスの、要求帯域、設定開始時期および設定期間のうち少なくともいずれか1つをパラメータとし、前記パラメータそれぞれについて、前記新規に要求されるパスの前記パラメータの値が閾値以上であるときは、最短経路優先の設計方法を用いたパス設計方法を用い、前記新規に要求されるパスの前記パラメータの値が前記閾値より小さいときは、増設設備最小優先の設計方法を用いたパス設計方法を用いる、と判断するための前記閾値が記憶される閾値記憶部と、
前記パラメータそれぞれについて、前記閾値を用いて判断された設計方法に基づき、前記新規に要求されるパスのパス設計を行うアルゴリズムが記憶されるアルゴリズム記憶部と、
前記新規に要求されるパスを設計する際に、増設設備が必要となるときの設備コストを示す設備コスト情報が記憶される設備コスト情報記憶部と、
前記新規に要求されるパスを設計するとき、現在から所定の予測期間に要求されると予測される1つ以上の予測パスの前記新規パス要求情報を示す予測パス情報を取得し、前記取得した予測パス情報に示される前記予測パスそれぞれの前記設備コストを、前記設備コスト情報を参照して前記閾値記憶部に記憶された前記パラメータに関する閾値ごとに、その閾値を用いて判断した前記パス設計方法でパス設計を行ったものとして計算し、前記閾値のうち、前記取得した予測パスそれぞれの前記設備コストの合計値である総設備予測コストの値が、前記予測期間の終了時において最小となる前記パラメータに関する前記閾値を選択するアルゴリズム決定部と、
前記入出力部が取得した前記新規パス要求情報に示される前記新規に要求されるパスについて、前記アルゴリズム決定部により選択された前記閾値を用いて、前記パス設計方法を判断する設計方法判断部と、
前記設計方法判断部により判断された前記パス設計方法と前記アルゴリズム記憶部に記憶された前記アルゴリズムとに基づき、前記新規パス要求情報と前記ネットワーク情報とを用いて、前記新規に要求されるパスの経路と、当該経路に基づいてパスを収容するときの設備配置位置および設備増設量とを計算する計算部と、
を備えることを特徴とするネットワーク設計装置。 - 前記計算部により計算された前記設備配置位置および前記設備増設量に基づき、前記設備コスト情報記憶部に記憶された前記設備コスト情報を用いて、前記新規に要求されるパスの設備コストを計算する設備コスト計算部
をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のネットワーク設計装置。 - 前記設備コスト計算部がそれまでに計算した前記新規に要求されるパスごとの設備コストの合計値である総設備コストを記憶する総設備コスト記憶部と、
前記設備コスト計算部が新たに計算した前記新規に要求されるパスの設備コストと、前記総設備コスト記憶部に記憶された前記総設備コストとを合計し、前記総設備コストを更新する総設備コスト計算部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項2に記載のネットワーク設計装置。 - 前記アルゴリズム決定部は、
前記予測パス情報を取得するとき、
前記予測期間を示すネットワーク設計期間情報の入力を受け付け、
現在から、前記ネットワーク設計期間情報に示される前記予測期間の間に要求されると予測される1つ以上の前記予測パスの前記新規パス要求情報を示す前記予測パス情報を取得し、
前記予測パスそれぞれの前記設備コストを、前記閾値記憶部に記憶された前記パラメータに関する閾値ごとに計算するとき、
前記予測パスの前記パラメータに関する前記閾値ごとに、そのパラメータの閾値を用いて、前記予測パス情報に示される前記予測パスについて、前記最短経路優先の設計方法か、あるいは前記増設設備最小優先の設計方法かを判断し、
前記判断されたパス設計方法と前記アルゴリズム記憶部に記憶された前記アルゴリズムとに基づき、前記予測パス情報と前記ネットワーク情報とを用いて、前記予測パスの経路と、当該経路に基づいてパスを収容するときの設備配置位置および設備増設量とを計算し、
前記パラメータに関する前記閾値ごとに、前記計算された前記設備配置位置および前記設備増設量に基づき、前記設備コスト情報記憶部に記憶された前記設備コスト情報を用いて、前記予測パスそれぞれの前記設備コストを計算すること
を特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のネットワーク設計装置。 - 前記設備コスト情報は、
(1)設備本体の単価を示す設備本体コスト情報と、(2)単位設備量あたりの設備設定に必要な人件費を示す設備設定コスト情報と、(3)設備の維持に必要な単位設備量あたりのコストを示す設備維持コスト情報と、を含むことを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のネットワーク設計装置。 - 複数のノードと前記ノードを接続する複数のリンクとを備えるデータネットワーク上に、新規に要求されるパスを設定するためのネットワーク設計を行うネットワーク設計装置であって、
前記新規に要求されるパスの始点ノードの識別情報および終点ノードの識別情報と、前記新規に要求されるパスの要求帯域とが含まれ、さらに前記新規に要求されるパスの、設定開始時期および設定期間の少なくとも一方を含んだ新規パス要求情報を受信する入出力部と、
前記入出力部が受信した1つ以上の前記新規パス要求情報を記憶する新規パス要求情報記憶部と、
(1)前記データネットワークの各ノードと各リンクの接続関係を示すトポロジ情報と、(2)前記データネットワークの各ノードと接続するリンクごとに、当該リンクの最大帯域、および当該リンクの最大帯域から当該リンクを経由する各パスの設定帯域の合計値を差し引いた残余帯域を示すリンク情報と、(3)前記各ノード間に確立されたパスごとに、当該パスを収容するリンクを示した経路情報、当該パスの設定帯域、および当該パスの設定開始時期を含んだ既存パス情報と、を含むネットワーク情報が記憶されるネットワーク情報記憶部と、
前記新規に要求されるパスの、要求帯域、設定開始時期および設定期間のうち少なくともいずれか1つをパラメータとし、前記パラメータそれぞれについて、前記新規に要求されるパスの前記パラメータの値が閾値以上であるときは、最短経路優先の設計方法を用いたパス設計方法を用い、前記新規に要求されるパスの前記パラメータの値が前記閾値より小さいときは、増設設備最小優先の設計方法を用いたパス設計方法を用いる、と判断するための前記閾値が記憶される閾値記憶部と、
前記パラメータそれぞれについて、前記閾値を用いて判断された設計方法に基づき、前記新規に要求されるパスのパス設計を行うアルゴリズムが記憶されるアルゴリズム記憶部と、
前記新規に要求されるパスを設計する際に、増設設備が必要となるときの設備コストを示す設備コスト情報が記憶される設備コスト情報記憶部と、
前記新規に要求されるパスを設計するとき、前記ネットワーク設計を開始した時刻である基準時刻から、前記新規に要求されるパスを設計する現在までの時刻である設計済期間に、パス設計を終えたパスの1つ以上の設計済パスの前記新規パス要求情報を示す設計済パス情報を前記新規パス要求情報記憶部から取得し、前記取得した設計済パス情報に示される前記設計済パスそれぞれの前記設備コストを、前記設備コスト情報を参照して前記閾値記憶部に記憶された前記パラメータに関する閾値ごとに、その閾値を用いて判断した前記パス設計方法でパス設計を行ったものとして計算し、前記閾値のうち、前記取得した設計済パスそれぞれの前記設備コストの合計値である総設備設計済コストの値が、前記設計済期間の終了時において最小となる前記パラメータに関する前記閾値を選択するアルゴリズム決定部と、
前記入出力部が取得した前記新規パス要求情報に示される前記新規に要求されるパスについて、前記アルゴリズム決定部により選択された前記閾値を用いて、前記パス設計方法を判断する設計方法判断部と、
前記設計方法判断部により判断された前記パス設計方法と前記アルゴリズム記憶部に記憶された前記アルゴリズムとに基づき、前記新規パス要求情報と前記ネットワーク情報とを用いて、前記新規に要求されるパスの経路と、当該経路に基づいてパスを収容するときの設備配置位置および設備増設量とを計算する計算部と、
を備えることを特徴とするネットワーク設計装置。 - 複数のノードと前記ノードを接続する複数のリンクとを備えるデータネットワーク上に、新規に要求されるパスを設定するためのネットワーク設計を行うネットワーク設計装置を用いたネットワーク設計方法であって、
前記ネットワーク設計装置は、
前記新規に要求されるパスの始点ノードの識別情報および終点ノードの識別情報と、前記新規に要求されるパスの要求帯域とが含まれ、さらに前記新規に要求されるパスの、設定開始時期および設定期間の少なくとも一方を含んだ新規パス要求情報を受信する入出力部と、
(1)前記データネットワークの各ノードと各リンクの接続関係を示すトポロジ情報と、(2)前記データネットワークの各ノードと接続するリンクごとに、当該リンクの最大帯域、および当該リンクの最大帯域から当該リンクを経由する各パスの設定帯域の合計値を差し引いた残余帯域を示すリンク情報と、(3)前記各ノード間に確立されたパスごとに、当該パスを収容するリンクを示した経路情報、当該パスの設定帯域、および当該パスの設定開始時期を含んだ既存パス情報と、を含むネットワーク情報が記憶されるネットワーク情報記憶部と、
前記新規に要求されるパスの、要求帯域、設定開始時期および設定期間のうち少なくともいずれか1つをパラメータとし、前記パラメータそれぞれについて、前記新規に要求されるパスの前記パラメータの値が閾値以上であるときは、最短経路優先の設計方法を用いたパス設計方法を用い、前記新規に要求されるパスの前記パラメータの値が前記閾値より小さいときは、増設設備最小優先の設計方法を用いたパス設計方法を用いる、と判断するための前記閾値が記憶される閾値記憶部と、
前記パラメータそれぞれについて、前記閾値を用いて判断された設計方法に基づき、前記新規に要求されるパスのパス設計を行うアルゴリズムが記憶されるアルゴリズム記憶部と、
前記新規に要求されるパスを設計する際に、増設設備が必要となるときの設備コストを示す設備コスト情報が記憶される設備コスト情報記憶部と、を備え、
前記新規に要求されるパスを設計するとき、現在から所定の予測期間に要求されると予測される1つ以上の予測パスの前記新規パス要求情報を示す予測パス情報を取得し、前記取得した予測パス情報に示される前記予測パスそれぞれの前記設備コストを、前記設備コスト情報を参照して前記閾値記憶部に記憶された前記パラメータに関する閾値ごとに、その閾値を用いて判断した前記パス設計方法でパス設計を行ったものとして計算し、前記閾値のうち、前記取得した予測パスそれぞれの前記設備コストの合計値である総設備予測コストの値が、前記予測期間の終了時において最小となる前記パラメータに関する前記閾値を選択し、
前記入出力部が取得した前記新規パス要求情報に示される前記新規に要求されるパスについて、前記アルゴリズム決定部により選択された前記閾値を用いて、前記パス設計方法を判断し、
前記設計方法判断部により判断された前記パス設計方法と前記アルゴリズム記憶部に記憶された前記アルゴリズムとに基づき、前記新規パス要求情報と前記ネットワーク情報とを用いて、前記新規に要求されるパスの経路と、当該経路に基づいてパスを収容するときの設備配置位置および設備増設量とを計算すること
を特徴とするネットワーク設計方法。 - 複数のノードと前記ノードを接続する複数のリンクとを備えるデータネットワークと、前記データネットワークおよびネットワーク運用者端末に通信回線を介して接続され、前記データネットワーク上に新規に要求されるパスを設定するためのネットワーク設計を行う請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のネットワーク設計装置と、を含むネットワーク設計システム。
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