JP3367871B2 - ネットワークの経路設定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、通信網などのト
ポロジー的な構造を持つネットワークにおいて、発信地
から着信地までの最適経路を設計する装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】特願平８−４４８６５号によるルーチン
グ方法を用いた従来の最適経路設計例について、まず説
明する。図７は、経路設計を行う通信ネットワークの例
である。図において、１は経路設計の対象となる通信ネ
ットワーク、１１は通信信号の発着中継を行うノードＮ
ｉ（ｉ＝１，２，・・・，９）、１２はノードＮｉ，Ｎ
ｊ間の物理接続回線であるリンク、各ノード１１の円内
に記載されている番号は各々のノードの番号で、ノード
Ｎｉの添字ｉがこれに対応する。ここでノードＮｉとノ
ードＮｊ間のリンクには方向性があるものとし、ノード
ＮｉからＮｊへ向かうリンクをリンクＬｉｊと記す。一
般には、リンクＬｉｊとリンクＬｊｉは異なるが、図７
の例では、便宜上全てのリンク１２は両方向性とする。
リンク１２のそれぞれのコストが、リンク上に記してあ
る。リンクＬｉｊのコストをＷｉｊと記す。コストは距
離に代表されるリンクの属性を示す一般的なパラメータ
で、距離の他には遅延、伝送品質等でもよい。各リンク
１２の各コストＷｉｊがとり得る値は、正の整数値０，
１，２，・・・，ＶＬ−１，ＶＬで、この最大値ＶＬを
ボリュームレベルとおく。ここでは、便宜上、全てのリ
ンク１２の容量を単位容量１としている。

【０００３】各々のノード１１には最適経路設計を行う
経路設計部１３が設けられている。全てのノード１１の
経路設計部１３は同じ構造である。図７では、描図の都
合上、経路設計部１３はノード１１の外部に描かれてい
るが、実際にはノード１１の内部に設けても良い。ノー
ドＮｉに付属する経路設計部１３を経路設計部Ｋｉと呼
ぶ（ｉ＝１，２，・・・，９）。それぞれの経路設計部
１３では、通信ネットワーク１に対応したネットワーク
シミュレーションモデル２（以下、ネットワークモデル
又はモデルと適宜略記する）を使用する。全てのノード
１１の経路設計部１３で使用するネットワークモデル２
は同一である。ネットワークモデル２は最適経路設計に
使用する仮想的なネットワークで、モデルノード１１Ｍ
がノード１１に対応している。通信ネットワーク１にお
けるノードＮｉに対応したモデルノードをモデルノード
Ｍｉと呼ぶ（ｉ＝１，２，・・・，９）。モデルノード
ＭｉはノードＮｉと同じ属性を持つ。本方式において、
最適経路設計の手順のうち、後述する水先案内平面群Ｐ
ＰＳ生成は、この経路設計部１３内でネットワークモデ
ル２に関して行われ、実際のノード１１で通信ネットワ
ーク１に関して行われるものではない。なお、ここで
は、例えば、各ノード１１を区別して表現する場合に
は、ノードＮｉ（ｉ＝１，２，・・・，９）というよう
に、添字ｉを付して表記することとし、この点について
はモデルノード１１ＭとＭｉ、経路設計部１３とＫｉ、
後述のユニット１１ＵとＵｉ、テーブルＴとＴｉ、処理
部ＰとＰｉ、水路交差点１１ＰとＰＮｉ等々に関しても
同様である。

【０００４】経路設計部１３内のハードウェア構成は、
Ｋ１からＫ９まで同一で、次のようになっている。各ノ
ードＮｉに対応したユニット１１Ｕがあり、各々のユニ
ット１１Ｕは、それぞれテーブルＴと処理部Ｐで構成さ
れている。テーブルＴ及び処理部Ｐの構成は各ユニット
同一である。テーブルＴはＲＡＭ等のメモリで、また処
理部Ｐはマイクロプロセッサ等で実現される。テーブル
Ｔには、各ノード、即ち、モデルノードの後述する特性
・状態を示すパラメータが記憶され、モデルノードＭｉ
に対応するテーブルＴｉが含む情報としては、隣接ノー
ドＡｉ、隣接ノードｊとの間のリンクＬｉｊのコストＷ
ｉｊ、時刻ｔ毎の状態値Ｘｉ、宛先ノード識別子Ｚｉ、
宛先ノードｄ毎の水先案内ベクトルＰｉ（ｄ）がある。
経路設計部１３の中には、ユニット１１Ｕの他に宛先指
定部ＤＰ、クロック発生部ＣＬがある。宛先指定部ＤＰ
は、後述のように、宛先ユニットの番号ｄを各ユニット
に通達する機能を持つ。クロック発生部ＣＬは、各ユニ
ットの動作の同期用の共通クロック信号を発生する。同
期用信号および各ユニットの同期動作については後述す
る。

【０００５】ここで、通信ネットワーク１内の総ノード
数をｎｔ個、発信ノードのノード番号をＮｓ、宛先ノー
ドのノード番号をＮｄとし、発信ノードＮｓと宛先ノー
ドＮｄの間の最小コスト経路を探索することを考える。
ここで、最小コスト経路とは、経路内のリンクのコスト
の総和が最小の経路とする。図７の例では、総ノード数
ｎｔ＝９、宛先ノードＮｄ＝Ｎ１である。ゆえに、対応
するモデルノードについても、総モデルノード数＝９、
宛先モデルノードＭｄ＝Ｍ１となり、また対応するユニ
ットについても、総ユニット数＝９、宛先ユニットＵｄ
＝Ｕ１となる。なお、宛先ノード番号＝宛先モデルノー
ド番号＝宛先ユニット番号＝ｄなるｄについて、以下適
宜、宛先ｄと略記する。同様に発信ノード番号について
も発信ｓと略記する。

【０００６】この最適経路計画方法は、必要が生じたと
きに個々の発信ノードＮｓと宛先ノードＮｄを与えてそ
の間の最適経路を求めるものではなく、発信ノードと宛
先ノードのあらゆる組合わせに適用できる最適経路群
を、各ノードＮ１−Ｎ９に付属する経路設計部Ｋ１−Ｋ
９であらかじめ求めておき、個々の経路設定要求が発生
したときにこれを使用するものである。この最適経路群
は、水先案内平面（ｐｉｌｏｔ ｐｌａｎｅ）という概
念を用いて表される。次に、水先案内平面ＰＰの概念
を、図８に基づき説明する。図７のネットワークモデル
２において、宛先モデルノードをＭ１とした場合の水先
案内平面ＰＰを図８に示す。水先案内平面ＰＰは、ネッ
トワークモデル２から求められる仮想的なネットワーク
で、宛先モデルノードＭｄ毎に、一面を構成する。水先
案内平面ＰＰは、各モデルノード１１Ｍから出ている矢
印Ｐｉ（ｉ＝１，２，・・・，９）、即ち、隣接する２
モデルノード間の方向性のある結合で構成される、方向
性のあるネットワークである。これは、各モデルノード
１１Ｍに水先案内人がいて、次に進むべき方向を示して
いる仮想的なイメージを表すものである。各モデルノー
ドＭｉにいる水先案内人が示している方向、即ち、図８
のＰＰの矢印Ｐｉ（１，２，・・・，９）の矢先が、モ
デルノードＭｉの宛先ｄの水先案内ベクトルＰｉ（ｄ）
である。水先案内ベクトルＰｉ（ｄ）は、当該ノードＮ
ｉから宛先ｄを目指す場合に、次に進むべき方向の隣接
ノードの番号である。記号Ｐｉ（ｄ）のｉはノード番
号、ｄは宛先を示す。宛先ｄがあきらかな場合は、以下
適宜、宛先ｄを省略してＰｉと略記する。モデルノード
Ｍｄ自身が宛先ｄの場合、水先案内ベクトルＰｄ（ｄ）
は定義されない。宛先ｄの水先案内平面ＰＰは、宛先モ
デルノードＭｄを除く全モデルノードＭｉ（ｉ＝１，
２，・・・，９）の水先案内ベクトルＰｉ（ｄ）の集合
である。

【０００７】発信モデルノードＭｓから宛先モデルノー
ドＭｄまでの最適経路を求める際は、発信モデルノード
Ｍｓから出発して、順次モデルノード毎に水先案内平面
ＰＰ内の水先案内ベクトルＰｉ（ｄ）の指示に従って進
めば、最適経路を通って宛先Ｍｄに到達することができ
る。図８において、モデルノードＭ８からＭ１までの最
適経路を求めるとすると、まずＭ８から出発して、水先
案内ベクトルＰ８に従ってＭ７に進む。次に、Ｍ７から
は水先案内ベクトルＰ７に従って、Ｍ５に進む。同様に
して、水先案内ベクトルＰ５，Ｐ４に従って、Ｍ４，Ｍ
１と進んで宛先Ｍ１に到達する。この際に、通った経路
Ｍ８，Ｍ７，Ｍ５，Ｍ４，Ｍ１が、Ｍ８からＭ１への最
適経路である。

【０００８】水先案内平面ＰＰは、宛先モデルノードＭ
ｄ毎に一面を構成するので、宛先Ｍｄが複数ある場合に
は、複数面の水先案内平面ＰＰを用いる。図８の水先案
内平面群ＰＰＳは、モデルノードＭ１からＭ９の各々の
モデルノードを宛先とした水先案内平面ＰＰの集合であ
る。図８の水先案内平面群ＰＰＳの最上層の宛先１の水
先案内平面ＰＰの内容は、図８の上部の宛先ｄ＝１の水
先案内平面ＰＰに示すものである。水先案内平面群ＰＰ
Ｓ第２面以下の宛先２から９の水先案内平面ＰＰの内容
は、個別には図示していない。水先案内平面群ＰＰＳが
あれば、発信モデルノード、宛先モデルノードとして、
Ｍ１からＭ９のうちのあらゆる２個の組み合わせについ
て、最適経路を得ることができる。図８のＰＰＳにおい
て、各水先案内平面ＰＰのモデルノードＭ５の周辺部Ｐ
Ｐ５を切り出し、縦方向に重ねて抜出したものがＰＰＳ
５である。これをモデルノードＭ５、あるいは、ノード
Ｎ５の部分水先案内平面群ＰＰＳ５と呼ぶ。部分水先案
内平面群ＰＰＳ５においては、各水先案内平面ＰＰのモ
デルノードＭ５の水先案内ベクトルＰ５が示されてい
る。ＰＰＳ５では、モデルノードＭ５から次に進むべき
方向を、宛先モデルノード別に示してあるので、ノード
Ｎ５ではＰＰＳ５を参照すれば、どの宛先ｄ宛の経路に
も対応できる。例えば、この最適経路設計をパケット通
信に利用する場合、通信ネットワーク１のノードＮ５
は、この部分水先案内平面群ＰＰＳ５を保有していれ
ば、到着したパケットの宛先に応じて、適切なパケット
送出方向を指示できる。例えば、宛先ノードがＮ１のパ
ケットが到着した場合は、宛先１の部分平面ＰＰ５に示
されている水先案内ベクトルＰ５（１）に従って、ノー
ドＮ４方向にパケットを送り出す。一般に、図８のＰＰ
Ｓにおいて、各水先案内平面ＰＰのモデルノードＭｉの
周辺部を切り出し、縦方向に重ねて抜出したものを、モ
デルノードＭｉ、あるいは、ノードＮｉの部分水先案内
平面群ＰＰＳｉと呼ぶ。

【０００９】水先案内平面ＰＰを数字で表現する方法に
は、図９のＰＰＴ１のような行列形式、ＰＰＴ２のよう
な表形式等がある。図９のＰＰＴ１は、図８の宛先１の
水先案内平面ＰＰを行列で表したもので、モデルノード
Ｍｉの水先案内ベクトルＰｉ（ｄ）がｊであることを、
行列ＰＰＴ１の要素（ｉ，ｊ）を１として表している。
例えば、モデルノードＭ５の水先案内ベクトルＰ５
（１）は４なので、行列ＰＰＴ１の要素（５，４）は１
となっている。行列ＰＰＴ１の１行めに１の要素がない
のは、宛先１の水先案内平面ＰＰでは、モデルノードＭ
１の水先案内ベクトルＰ１（１）が定義されていないか
らである。図９のＰＰＴ２は、図８の宛先１の水先案内
平面ＰＰを表で表したもので、モデルノードＭｉの水先
案内ベクトルＰｉ（ｄ）をｉ＝１，２，・・・，９につ
いて記している。Ｐ１＝Ｘと記してあるのは、Ｐ１
（１）は定義されていないという意味である。水先案内
平面群ＰＰＳは、行列ＰＰＴ１、あるいは、表ＰＰＴ２
を宛先別に宛先数だけ使用して表現できる。図８のＰＰ
Ｓ５は、図９のＰＰＴ３の行列、ＰＰＴ４の表等で表現
できる。図９のＰＰＴ３は、図８のＰＰＳ５を行列で表
したもので、モデルノードＭ５の水先案内ベクトルＰ５
（ｄ）がｊであることを、行列ＰＰＴ３の要素（ｄ，
ｊ）を１として表している。例えば、宛先１の水先案内
ベクトルＰ５（１）は４なので、行列ＰＰＴ３の要素
（１，４）は１となっている。行列ＰＰＴ３の５行目に
１の要素がないのは、モデルノードＭ５では宛先５の水
先案内ベクトルＰ５（５）が定義されていないからであ
る。また、行列ＰＰＴ３の２，４，６，７列め以外の列
の要素が全てゼロなのは、モデルノードＭ５からの水先
案内ベクトルＰ５（ｄ）の行先は隣接モデルノードＭ
２，Ｍ４，Ｍ６，Ｍ７のみに限られているからである。
図９のＰＰＴ４は、図８のＰＰＳ５を表で表したもの
で、モデルノードＭ５の水先案内ベクトルＰ５（ｄ）を
宛先ｄ＝１，２，・・・，９について記している。Ｐ５
＝Ｘと記してあるのは、Ｐ５（５）は定義されていない
という意味である。

【００１０】以下、この方式の手順を具体的に説明する
に先立ち、この最短経路計画の方法の原理につき、概念
的な直観イメージを示す図１０に基づき、概念的に述べ
る。この図１０は、プールＰＯの内側に島ＩＳが水路Ｗ
Ｗを形成するように配置されたものである。プールＰＯ
は、図７の通信ネットワークの水路モデルであり、水路
ＷＷがリンク１２とトポロジー的に同じ構成となるよう
に、島ＩＳが配置されている。ノード１１に対応するの
は、水路交差点１１Ｐであり、ノード番号Ｎ１，Ｎ２，
・・・，Ｎ９に対応して番号ＰＮ１，ＰＮ２，・・・，
ＰＮ９が付されている。水路交差点１１Ｐは、以下適
宜、交差点と略記する。図１０では、描画の都合上全て
の水路ＷＷの長さはほぼ等しくなっているが、実際に
は、水路ＷＷの長さは対応するリンク１２のコストに比
例させる。例えば、水路交差点ＰＮ１とＰＮ２の間の水
路の長さは４単位長、ＰＮ１とＰＮ４間の水路の長さは
１単位長となっている。ここで水路ＷＷの長さは、２地
点間の距離を表したものなので、数学的な距離の条件を
満たす。即ち、同地点間の距離はゼロ、２地点間の距離
は両方向とも等しく、三角形を形作る３個の水路ＷＷの
内の２個の長さの和は、他の１個の水路ＷＷの長さより
大きくなる。一方リンク１２のコストは、距離・遅延・
品質等の任意の属性でありうるので、必ずしも上記距離
の条件を満たさない。ゆえに、リンク１２のコストが水
路ＷＷの長さに対応できない場合も生じる。例えば、図
７の通信ネットワーク１のノードＮ１，Ｎ２，Ｎ４によ
る三角形は、上記距離の条件を満たさないので、水路Ｗ
Ｗには対応できない。しかし、図１０に基づく直観イメ
ージは、本方式による最適経路設計の説明をわかり易く
するための概念的なものにすぎず、このイメージに対応
できない場合でも、最適経路設計方式は有効である。図
１０では、水路交差点１１ＰをＸ印で示し、そのＸ印に
符号１１Ｐを付し、かっこ内に交差点番号（ＰＮ１，Ｐ
Ｎ２，・・・，ＰＮ９）を記してある。また、各水路交
差点１１ＰのＸ印のところには、図示されていないが、
水先案内人ＭＡがいる。図１０の例では、水路交差点１
１ＰはＰＮ１からＰＮ９の９個あり、それぞれに水先案
内人ＭＡがいるので、その数は全部で９人である。

【００１１】ここで、プール周縁部の地点ＰＮ１（宛先
ノードＮ１に対応）には子供ＣＨがおり、この子供ＣＨ
は犬ＤＧを飼っている。この犬ＤＧは迷子になってしま
い、ＰＮ１からＰＮ９までのいずれかの水路交差点１１
Ｐにいることはわかっているが、いずれの水路交差点１
１Ｐにいるかは不明である。図１０では、一例として交
差点ＰＮ９に犬ＤＧが描かれているが、子供ＣＨは犬Ｄ
Ｇの所在地を知らない。迷子になった犬ＤＧは、水路Ｗ
Ｗを泳いで子供ＣＨに会いに行きたいと考えている。子
供ＣＨは、犬ＤＧが自分のところへ迷わず来られるよう
に、進むべき水路ＷＷを教えてあげたいと考えている。
この際、子供ＣＨは、犬ＤＧが泳ぐ距離がなるべく短く
てすむようにしてあげたいと望んでいる、という状況を
想定する。この犬ＤＧは、一つの水路ＷＷをまっすぐに
泳ぎ進む能力は持っているが、水路交差点１１Ｐに来た
場合に、そこで交差する複数の水路ＷＷの内から自分の
進むべき進路を選択する能力は持たず、これについては
各水路交差点１１Ｐにいる水先案内人ＭＡに教えを請う
よう訓練されている。水先案内人ＭＡは、自分の水路交
差点に犬が来た場合に、後述するように、犬が次に進む
べき水路を選択して、犬をその方向へ誘導する任務を持
つ。

【００１２】次に、図１１に基づき、ＰＮ１からＰＮ９
までのいずれかの水路交差点１１Ｐで迷子になっている
犬ＤＧが、最短距離を通って子供ＣＨに会いに行かれる
ように、進むべき水路ＷＷを教えてあげる手順を説明す
る。最初、水面は静まっていて平らである。ここで子供
ＣＨが、石ＳＴを水面に落として、波を発生させる（Ｓ
ＣＨ１）。するとこの波は、水路ＷＷを伝播していく。
各水路交差点１１Ｐにいる水先案内人ＭＡは、自分の水
路交差点１１Ｐに波が伝播してくるのを発見しようと、
水面を見ている。自分の水路交差点１１Ｐに波が最初に
伝播してきたとき（ＳＭＡ１）、水先案内人ＭＡは波が
伝播してきた水路ＷＷの方向を記憶し、この方向を指で
指し示す（ＳＭＡ２）。水先案内人ＭＡは、犬ＤＧが自
分の水路交差点１１Ｐに来るのを待ち、犬ＤＧが来た場
合には、指で指し示している水路ＷＷの方向に進路をと
るように、犬ＤＧを誘導するべく、待機している（ＳＭ
Ａ３）。全ての水路交差点１１Ｐに波が伝播したとき、
全ての水先案内人ＭＡが波の最初の伝播方向を指し示
し、犬ＤＧの待機状態になっている。このように、どの
水路交差点１１Ｐから犬ＤＧが出発しても良いように、
各水路交差点１１Ｐで水先案内人ＭＡが、犬ＤＧが着た
場合に進むべき方向を指し示した状態が、図８の宛先１
の水先案内平面ＰＰに対応する。以上のように、波が最
初に伝播した方向へ犬ＤＧを誘導するのは、波の中心Ｐ
Ｎ１に近い点ほど早く波が伝播するので、波が早く伝播
した方向へ進めば、最初に石を落とした地点ＰＮ１に到
達できるからである。この理由の詳しい説明は、後述す
る。

【００１３】迷子になった犬ＤＧが、水路ＷＷを泳いで
子供ＣＨに会いに行く場合には、順次、上記の水先案内
人ＭＡの指示に従って進む。まず、犬ＤＧは、自分がい
る水路交差点１１Ｐの水先案内人ＭＡが、進むべき水路
ＷＷを指し示して犬ＤＧを誘導する待機状態になるまで
待つ（ＳＤＧ１）。自分の水路交差点１１Ｐの水先案内
人ＭＡが待機状態になったならば（ＳＤＧ１）、その水
先案内人ＭＡに教えを請い（ＳＤＧ５）、誘導された方
向へ泳ぐ（ＳＭＡ４，ＳＤＧ６，ＳＤＧ３）。各水路交
差点１１Ｐにくるたびに（ＳＤＧ２）、そこの水先案内
人ＭＡに教えを請い（ＳＤＧ５）、指し示す方向に誘導
してくれるのに従って進路をとり（ＳＭＡ４，ＳＤＧ
６）、水路ＷＷを泳いで行けば（ＳＤＧ３）、子供ＣＨ
のいるＰＮ１に泳ぎ着く（ＳＤＧ４）。例えば、犬ＤＧ
が水路交差点ＰＮ９にいた場合は、犬ＤＧは、まず水路
交差点ＰＮ９で水先案内人ＭＡが犬ＤＧの待機状態にな
るのを待ち（ＳＤＧ１）、水先案内人ＭＡに教えを請う
（ＳＤＧ５）。次に、その指示に従って（ＳＭＡ４）、
水路交差点ＰＮ８の方向に向かって水路ＷＷを泳ぎ（Ｓ
ＤＧ６，ＳＤＧ３）、次に、水路交差点ＰＮ８で水先案
内人ＭＡの指示に従って、水路交差点ＰＮ７の方向へ進
路を変換し（ＳＤＧ２，ＳＤＧ５，ＳＤＧ６，ＳＭＡ
４）、また、水路ＷＷを泳ぐ（ＳＤＧ３）。同様にし
て、水路交差点ＰＮ５，ＰＮ４を経由してＰＮ１へ泳ぎ
着く（ＳＤＧ４）。

【００１４】次に、図７の各ユニット１１Ｕに設けられ
たテーブルＴの各パラメータについて具体的に説明す
る。テーブルＴｉの各パラメータは、ノードＮｉ、即
ち、モデルノードＭｉ、またはユニットＵｉに対応す
る。テーブルＴｉのパラメータは、図１２に示してい
る。

【００１５】次に、図１２の各パラメータを詳細に説明
する。図１２には、テーブルＴ１，Ｔ２，Ｔ４，Ｔ５の
例が抜粋されているが、他のテーブルＴ３，Ｔ６，Ｔ
７，Ｔ８，Ｔ９についても同様である。ノードＮｉの隣
接ノードＡｉは、ノードＮｉからリンクＬｉｊが出てい
る先のノードＮｊのノード番号ｊの集合である。一般に
は、リンクＬｉｊには方向性があるため、ノードｊがノ
ードｉの隣接ノードＡｉの要素であることと、ノードｉ
がノードｊの隣接ノードＡｊの要素であることは等価で
はない。しかし、図７の例では、リンクは両方向性とし
たので、ノードｊがノードｉの隣接ノードＡｉの要素で
あれば、ノードｉがノードｊの隣接ノードＡｉの要素と
なっている。例えば、ノードＮ１は、ノードＮ２および
ノードＮ４と接続されているので、Ａ１＝｛２，４｝と
なる。同様に、Ａ２＝｛１，３，４，５，６｝，Ａ３＝
｛２，６，８｝，Ａ４＝｛１，２，５，７｝，Ａ５
｛２，４，６，７｝，Ａ６＝｛２，３，５，７，８｝，
Ａ７＝｛４，５，６，８，９｝，Ａ８＝｛３，６，７，
９｝，Ａ９＝｛７，８｝となる。隣接ノードＡｉは、ネ
ットワークの構成と一義的に対応しており、ネットワー
クの構成が変化しない限りは固定である。モデルノード
Ｍｉの隣接モデルノードおよびユニットＵｉの隣接ユニ
ットは、隣接ノードＡｉと等しい。

【００１６】さて、ノードＮｉの隣接ノードであるノー
ドＮｊの、ノードＮｉからのリンクＬｉｊのコストをＷ
ｉｊと記す。例えば、ノードＮ１から隣接ノードＮ２へ
のリンクＬ１２のコストＷ１２は４、ノードＮ１から隣
接ノードＮ４へのリンクＬ１４のコストＷ１４は１であ
る。

【００１７】宛先ノード識別子Ｚｉは、宛先ユニットに
付ける目印であり、宛先モデルノードＭｄ対応の場合Ｚ
ｄ＝１、それ以外の場合Ｚｉ＝０とする。水先案内ベク
トルＰｉ（ｄ）は、前述のように、当該ノードＮｉから
宛先ｄを目指す場合に、次に進むべき方向の隣接ノード
の番号である。各ノードの宛先ｄ毎の水先案内ベクトル
を、テーブルＴに保持する。ここで、ノードＮ５のユニ
ットＵ５のテーブルＴ５というのは、実は図８のＰＰＳ
５を表すものであり、図１２のテーブルＴ５の水先案内
ベクトルＰ５のテーブルと図９のＰＰＴ４は、同じテー
ブルである。一般に、ノードＮｉのユニットＵｉのテー
ブルＴｉというのは、図８のＰＰＳ５と同様の部分平面
群をモデルノードＭｉに作成したもの、即ち、水先案内
ベクトルＰｉ（ｄ）の集合をｄ＝１，２，・・・，９に
ついて集めたものを表す。ゆえに、実際に最適経路を案
内する際には、ノードＮｉで保有するテーブルＴ１，Ｔ
２，・・・，Ｔ９のうち、ノードＮｉで本当に必要なテ
ーブルは、Ｔｉのみであり、他のテーブルは捨ててしま
っても良い。

【００１８】モデルノードＭｉの状態値Ｘｉは、この方
式の中心となるパラメータである。状態値Ｘｉは時刻ｔ
に依存する可変パラメータであり、時刻依存性を明確に
したい場合は状態値Ｘｉ（ｔ）と記す。ここで時刻ｔ
は、離散的な値ｔ＝０，１，２，３・・・をとる。テー
ブルＴには、現在の時刻ｔ０の状態値Ｘｉ（ｔ０）、１
単位時間前の時刻（ｔ０−１）の状態値Ｘｉ（ｔ０−
１）、２単位時間前の時刻（ｔ０−２）の状態値Ｘｉ
（ｔ０−２）と続いて、リンク１２のコストＷｉｊの最
大値であるボリュームレベルＶＬ単位時間前の時刻（ｔ
０−ＶＬ）の状態値Ｘｉ（ｔ０−ＶＬ）まで保持してお
く。

【００１９】状態値Ｘｉ（ｔ）は、下記の様な特徴を持
つ。 ・状態値Ｘｉ（ｔ）は、０と１の２値のみをとる。 ・状態値Ｘｉ（ｔ）の値は、０が遮断、１が導通等の物
理的な状態に対応するパラメータではないが、前述の直
観イメージを示した図８では、０が最初の波が伝播して
きていない状態、１が波がすでに伝播して水先案内人Ｍ
Ａが犬ＤＧの待機を待機している状態に相当する。ま
た、状態値Ｘｉの値が０のことを不活性、１のことを活
性、０から１となることを活性化と以下適宜表現する。 ・時刻ｔにおけるモデルノードＭｉの状態値Ｘｉ（ｔ）
は、次の規則１，２に従って変化する。また、水先案内
ベクトルＰｉ（ｄ）は、次の規則３に従って決定する。 規則１）時刻ｔ＝０では、宛先モデルノードＭｄの状態
値Ｘｄ（０）＝１、それ以外のモデルノードＭｉについ
ては状態値Ｘｉ（０）＝０とする。 規則２）コストＷｉｊ時刻前の状態値Ｘｊ（ｔ−Ｗｉ
ｊ）の値が１である隣接モデルノードＭｊが存在する場
合には（ｊはＡｉの要素）、状態値Ｘｉ（ｔ）は１とす
る。それ以外の場合は、状態値Ｘｉ（ｔ）は０とする。
宛先モデルノードＭｄの状態値は、常に状態値Ｘｄ
（ｔ）＝１とする。 規則３）規則１，２に従って、状態値Ｘｉ（ｔ）の値が
０から１に活性化したとき、その変化の原因となった隣
接モデルノードＭｊのノード番号ｊを、水先案内ベクト
ルＰｉ（ｄ）とする。 ・なお、ここで（時刻ｔ−コストＷｉｊ）が負の数とな
る場合の状態値は、ゼロとする。即ち、時刻ｔ＜コスト
Ｗｉｊならば、状態値Ｘｉ（ｔ−Ｗｉｊ）＝０。 ・ここで上記規則１，２に従って、全ての状態値Ｘｉ
（ｔ）を０に初期化した後、一度１になって活性化した
状態値Ｘｉ（ｔ）は、１のまま変化しない。

【００２０】以下に、この方式の最適経路設計の手順を
説明する。この手順は、水先案内平面群ＰＰＳ生成の概
略フローチャート（図１３）、同詳細フローチャート
（図１７）、パケット送信時のフローチャート（図１
４）等々の各フローチャートに示される手順により構成
される。説明は、まず経路設計部１３で実行される処理
について述べ、次に概略手順の説明、クロックと各部の
同期の説明を行い、最後に詳細手順の説明を行う。この
方式の手順は、図７の経路設計部１３で遂行される。経
路設計部１３内には、前述の如く、通信ネットワーク１
の各ノード１１に対応した９個のユニット１１Ｕがある
が、それぞれのユニットは独立しており、各自のプロセ
ッサによる処理部Ｐ、およびメモリによるテーブルＴを
所有している。本手順処理の大部分は、これらのユニッ
ト１１Ｕで行われる。ユニット１１Ｕ以外で行われるの
は、宛先指定部ＤＰによる宛先ユニット番号の通知等後
述する少数の処理のみである。各々のユニット１１Ｕに
設けられている機能は同一であるが、順次、宛先指定部
ＤＰによって宛先ユニットに指定されるユニット（図７
の場合は、Ｕ１）は、その他のユニット（Ｕ２からＵ
９）とは若干異なる手順に従って処理を行う。

【００２１】次に、この方式の最適経路計画方法の概略
手順を述べる。この方式における最適経路計画方法は、
前述したとおり、必要発生時に個々の発信ノードＮｓと
宛先ノードＮｄを与えてその間の最適経路を求めるもの
ではなく、全ての宛先ノードに対する水先案内平面群Ｐ
ＰＳを、全ノードに付属する経路設計部１３で予め求め
ておき、個々の経路設定要求が発生したときに、これを
使用するものである。前述の直観イメージでいえば、水
先案内平面群ＰＰＳ生成は、迷子になっている犬ＤＧが
最短距離を通って、子供ＣＨに会いに行かれるように進
むべき進路を教えてあげる準備に相当する。図８に示す
水先案内平面群ＰＰＳは、前述のように、モデルノード
Ｍ１からＭ９の各々のモデルノードを宛先とした水先案
内平面ＰＰの集合である。ゆえに、水先案内平面群ＰＰ
Ｓを生成するためには、宛先モデルノード番号ｄを１か
ら９まで一つずつ変化させて、それぞれのｄについての
水先案内平面ＰＰを求めればよい。この手順を図１３に
示す。

【００２２】図１３は、水先案内平面群ＰＰＳ生成の概
略手順を示すフローチャートである。図１３には、宛先
指定部ＤＰの手順（ＳＳ１，ＳＳ３，ＳＳ５）、各ユニ
ットＵ１−Ｕ９の手順（ＳＳ２，ＳＳ４，ＳＳ６）が示
されている。宛先指定部ＤＰでは、まず宛先ｄ＝１を各
ユニットＵ１−Ｕ９に指定し（ＳＳ１）、各ユニットＵ
１−Ｕ９ではそれぞれこれを受けて宛先１の水先案内平
面ＰＰを作成する（ＳＳ２）。同様にして宛先ｄ＝２，
３，・・・，９の水先案内平面ＰＰを作成する（ＳＳ
３，ＳＳ４，ＳＳ５，ＳＳ６）。こうして、宛先ｄ＝
１，２，・・・，９の水先案内平面群ＰＰＳが生成され
る。

【００２３】次に、個々の経路設定要求が発生したとき
に、水先案内平面群ＰＰＳを使用して最適経路をとる方
法を、図１４に基づき説明する。これは、前述の直観イ
メージでいえば、犬ＤＧが水路ＷＷを泳いで子供ＣＨに
会いに行く手順に相当する。図１４は、この方式の最適
経路設計を、パケット通信に利用する場合の各ノードＮ
１−Ｎ９の手順と（ＳＮ１，ＳＮ２）、パケットＰＫＴ
の手順（ＳＰ１−ＳＰ５）を示したものである。図１５
に、パケットＰＫＴを示す。パケットＰＫＴは任意の長
さでよいが、図１５に示すように、個々のパケットＰＫ
Ｔ内に、そのパケットの宛先ノード番号ｄが書き込まれ
ているものとする。パケットＰＫＴは、発信ノードＮｓ
から出発し、宛先ノードＮｄを目指す。パケットＰＫＴ
は、まず発信ノードＮｓの方向指示の準備が整ったなら
ば（ＳＰ１）、ノードＮｓの指示の通りに次のノードへ
行く（ＳＰ５）。次のノードに到着するまでは、リンク
１２を進む（ＳＰ３）。次のノードＮｉに到着したなら
ば（ＳＰ２）、そのノードＮｉの指示の通りに、更に次
のノード向かってリンク１２を進む（ＳＰ５，ＳＰ
３）。これを順次繰り返し、宛先ノードＮｄに到着する
まで（ＳＰ４）続ける。図１４のパケットＰＫＴの手順
ＳＰ１−ＳＰ５は、図１１の犬ＤＧの手順ＳＤＧ１−Ｓ
ＤＧ６に対応する。但し、図１１の犬ＤＧが、自分の手
足を動かして主体的に水路ＷＷを泳いで行くのに対し、
パケットＰＫＴは自分でリンク１２上を走るわけではな
く、ノードＮ１−Ｎ９に送出されるままにリンク１２上
を移動するだけである。しかし、説明上わかり易いよう
に、パケットＰＫＴを擬人化して主体性があるように図
１４に示している。実際の動作としてパケットの送受を
行うのは、ノードＮ１−Ｎ９である。ノードＮｉでは、
水先案内平面群ＰＰＳ生成後、パケットが到着するのを
待機し（ＳＮ１）、パケットが到着したならば、ユニッ
トＵｉのテーブルＴｉの宛先ｄの水先案内ベクトルＰｉ
（ｄ）の方向へ、パケットを送出する（ＳＮ２）。ノー
ドＮｉのユニットＵｉのテーブルＴｉを参照するという
ことは、換言すれば、部分水先案内平面群ＰＰＳｉを参
照するということである。

【００２４】水先案内平面群ＰＰＳ生成の詳細手順を説
明する前に、クロック発生部ＣＬから発生される同期用
信号および宛先指定部ＤＰと各ユニット１１Ｕの同期動
作について説明する。図１６に、クロック発生部ＣＬか
ら発生される同期用信号を示す。図１６のＣＬＫは、各
部同期の基準となる基本クロック信号であり、図の矩形
波の立ち上がりの部分を同期用に使用する。基本クロッ
クの速度は、後述する１単位時間（ｔ＝１，２，・・・
のｔの１個分）内に処理するべき手順が終わる程度の時
間幅以上とする。図１６の水先案内平面群生成要求信号
ＰＰＳＲは、水先案内平面群ＰＰＳ生成開始を宛先指定
部ＤＰと各ユニットＵ１−Ｕ９に合図する信号である。
図１６のｔは、基本クロックＣＬＫに同期した時刻ｔ＝
０，１，２，・・・を示す。時刻リセット信号ＲＳＴ
は、時刻ｔを０にリセットする信号で、各ユニット１１
Ｕに送出される。宛先要求信号ＤＰＲは、宛先指定部Ｄ
Ｐに宛先の指定を要求する信号で、時刻リセット信号Ｒ
ＳＴより若干タイミング先立って送出される。どのくら
い先立つかの時間幅については後述する。ユニットＵ
ｉ、あるいは、モデルノードＭｉの状態値Ｘｉは、前述
のように、時刻ｔに依存するパラメータである。時刻ｔ
の系列ｔ＝０，１，２，・・・とそれに依存する状態値
Ｘｉ（ｔ）は、水先案内平面ＰＰを一面作成する手順の
なかで有効なものであり、別の水先案内平面ＰＰを作成
するときには、状態値Ｘｉ（ｔ）を初期化し、また新た
に時系列ｔ＝０，１，２，・・・を開始する必要があ
る。この新たな時系列の開始を通知するのが、時刻リセ
ット信号ＲＳＴである。時刻リセット信号ＲＳＴは、各
ユニットＵ１−Ｕ９に対する、新たな水先案内平面ＰＰ
作成開始の合図でもある。

【００２５】水先案内平面ＰＰ一面は、前述のように宛
先ｄ毎に求められるものであり、新たな水先案内平面Ｐ
Ｐの対象となる宛先ｄは、水先案内平面ＰＰ作成開始に
先立って、各ユニットＵ１−Ｕ９に通知されている必要
がある。宛先指定部ＤＰに対してこれを指示するのが宛
先要求信号ＤＰＲである。新たな宛先ｄに対する水先案
内平面ＰＰを作成する場合は、まずクロック発生部ＣＬ
から宛先指定部ＤＰに対して宛先要求信号ＤＰＲを送出
して、宛先ｄを各ユニットＵ１−Ｕ９に通知するよう要
求する。これを受けた宛先指定部ＤＰは、各ユニットＵ
１−Ｕ９に宛先ｄを通知する。これを受けた各ユニット
Ｕ１−Ｕ９は、状態値Ｘｉ（ｔ）を初期化するなど、新
たな水先案内平面ＰＰ作成の準備をする。次に、各ユニ
ットＵ１−Ｕ９は、時刻リセット信号ＲＳＴを待ち、時
刻リセット信号ＲＳＴ受信を合図に新しい時系列ｔ＝
０，１，２，・・・を開始し、新たな水先案内平面ＰＰ
作成を開始する。宛先要求信号ＤＰＲと時刻リセット信
号ＲＳＴの間の時間は、宛先指定部ＤＰが各ユニットＵ
１−Ｕ９へ宛先ｄを指定し、各ユニットＵ１−Ｕ９がこ
れを受信し、新たな水先案内平面ＰＰ作成を開始する準
備を行うのに十分な時間をとる。

【００２６】クロック発生部ＣＬが、一つの水先案内平
面ＰＰの宛先要求信号ＤＰＲを送出してから、次の水先
案内平面ＰＰ宛先要求信号ＤＰＲを送出するまでの最小
時間（単位時間数）は、各ユニットＵ１−Ｕ９が水先案
内平面ＰＰを一面作成するのに必要な時間と、作成平面
を切換える手続きに必要な時間との和である。このう
ち、各ユニットＵ１−Ｕ９が水先案内平面ＰＰを一面作
成するのに必要な時間（単位時間数）、即ち、時刻ｔを
ゼロにリセットする前の最大のｔの値は、原理的に全ノ
ード数ｎｔを越えないことがわかっている。これは前述
のBertsekas の文献の２９６−２９７ページに証明され
ている。また、作成平面を切り換える手続に必要な時間
は、一定の短い時間で十分であるので、宛先要求信号Ｄ
ＰＲ間の最小間隔は、予め推定することができる。全ノ
ード数ｎｔが大きい場合には、ＤＰＲ間最小間隔をｎｔ
単位時間とほぼ等しいとしてもよい。

【００２７】水先案内平面群ＰＰＳは、前述のように全
ノード数ｎｔ個の水先案内平面ＰＰから構成されている
ので、１個の水先案内平面群ＰＰＳを生成するのにかか
る時間（単位時間数）は、１面の水先案内平面ＰＰ作成
にかかる時間のおよそｎｔ倍となる。１個の水先案内平
面ＰＰ作成に必要な時間は、およそ全ノード数ｎｔ（単
位時間）なので、１個の水先案内平面群ＰＰＳを生成す
るのにかかる時間は、およそｎｔの２乗（単位時間）と
してよい。もし、リンク１２のコストが変化した等の理
由で、連続して水先案内平面群ＰＰＳを生成する必要が
あるばあいは、クロック発生部ＣＬは、宛先指定部ＤＰ
と各ユニットＵ１−Ｕ９に対して、ｎｔの２乗（単位時
間）以上の間隔をあけて、水先案内平面群生成要求信号
ＰＰＳＲを送出して、連続的に水先案内平面群ＰＰＳを
生成することができる。

【００２８】次に、この方式による最適経路設計方法に
おける、水先案内平面群ＰＰＳ生成の詳細手順を、図１
７のフローチャートに基づき説明する。水先案内平面群
ＰＰＳの生成法は、全ノード付属経路設計部Ｋ１−Ｋ９
で共通である。図１７には、宛先指定部ＤＰの手順（Ｓ
ＤＰ１−ＳＤＰ６）、各ユニット１１Ｕの手順（ＳＵ１
−ＳＵ１６，ＳＵＤ４−ＳＵＤ５）が示されている。こ
れらの手順は、実際上はソフトウェアにより実行され
る。各ユニット１１Ｕは、それぞれ独立に図１７の手順
の処理を行うが、これらの処理は、クロック発生部ＣＬ
からの同期用信号に同期して行われる。

【００２９】図１７において、宛先指定部ＤＰが、宛先
ユニット番号ｄを変化させる役割を担う。宛先指定部Ｄ
Ｐは、クロック発生部ＣＬからの水先案内平面群生成要
求信号ＰＰＳＲを受信したときに、以下の手順を開始す
る（ＳＤＰ１）。宛先指定部ＤＰは、まず宛先ｄをｄ＝
１に初期設定する（ＳＤＰ２）。ここでクロック発生部
ＣＬからの宛先要求ＤＰＲを待ち（ＳＤＰ３）、これを
受信したならば、各ユニットＵ１−Ｕ９へ宛先ｄ＝１を
知らせる（ＳＤＰ４）。そして、全てのユニットを宛先
ユニットに指定したかどうか、即ちｄ＝９か否かを判断
する（ＳＤＰ５）。ここでｄが９より小さく、宛先ユニ
ットに指定されていないユニットがある場合には（ＳＤ
Ｐ５−いいえ）、ｄを１だけ加算して（ＳＤＰ６）、ク
ロック発生部ＣＬからの宛先要求ＤＰＲを待ち（ＳＤＰ
３）、次の宛先ｄ＝２を各ユニットに知らせる（ＳＤＰ
４）。このようにして、ｄ＝９となって全てのユニット
が宛先ユニットに指定されるまで（ＳＤＰ５−はい）、
宛先ｄの指定を続ける（ＳＤＰ３，ＳＤＰ４，ＳＤＰ
５，ＳＤＰ６）。

【００３０】図１７において、各ユニットＵ１−Ｕ９
が、水先案内平面群ＰＰＳを生成する。各ユニットＵ１
−Ｕ９は、クロック発生部ＣＬからの水先案内平面群生
成要求信号ＰＰＳＲを受信したときに、以下の手順を開
始する（ＳＵ１）。各ユニットＵ１−Ｕ９は、次に宛先
指定部ＤＰからの宛先ｄを受信する（ＳＵ２）。ここで
は、宛先ｄ＝１の場合の手順を説明する。各ユニットＵ
１−Ｕ９では、ＳＵ２で受信した宛先ｄが自分のユニッ
ト番号であるか否かを判断し（ＳＵ３）、自ユニットが
宛先ユニットであった場合にはＳＵＤ４へ、宛先ユニッ
トでなかった場合にはＳＵ４へ進む。

【００３１】ここでは、ユニットＵ１が宛先ユニットな
ので、ユニットＵ１はＳＵＤ４へ進む。ＳＵＤ４では、
状態値Ｘ１（ｔ）をＸ１（０）＝１と初期化する。次
に、ＳＵＤ５で時刻リセット信号ＲＳＴを受信したなら
ば、時刻ｔをｔ＝０にリセットする。以下のステップで
は、状態値Ｘ１（ｔ）の値は変化しないが、時刻ｔはク
ロック発生部ＣＬからの基本クロックＣＬＫに同期し
て、１ずつ加算していく。即ち、ＳＵ１３で基本クロッ
クＣＬＫを受信したならば、ＳＵ１４で時刻ｔに１だけ
加算する。ＳＵ１５では、新たな時刻ｔにおける状態値
をＸ１（ｔ）＝１とおく。その後、ＳＵ１３，ＳＵ１
４，ＳＵ１５を繰返す。この繰返し中に、宛先指定部Ｄ
Ｐから新たな宛先ｄの指定を受信したら（ＳＵ１６）、
次の水先案内平面ＰＰを作成するために、ＳＵ３へ戻
る。

【００３２】ユニットＵ２−Ｕ９は、宛先ユニットでは
ないので、ＳＵ３からＳＵ４へ進む。ＳＵ４では、状態
値Ｘｉ（ｔ）をＸｉ（０）＝０と初期化する。次に、Ｓ
Ｕ５で時刻リセット信号ＲＳＴを受信したならば、時刻
ｔをｔ＝０にリセットする。以下のステップでは、時刻
ｔをクロック発生部ＣＬからの基本クロックＣＬＫに同
期して、１ずつ加算していくとともに、状態値Ｘｉ
（ｔ）の値を更新していく。まず、ＳＵ６で基本クロッ
クＣＬＫを受信したならば、ＳＵ７で時刻ｔに１だけ加
算する。ＳＵ８では、ユニットＵｉの全ての隣接ユニッ
トｊについて（ｊはＡｉの要素）、コストＷｉｊ時刻前
の隣接ユニットの状態値Ｘｊ（ｔ−Ｗｉｊ）を読出す。
ＳＵ９では、ＳＵ８で読み出した状態値Ｘｊ（ｔ−Ｗｉ
ｊ）のなかに値が１のものがあるか否かを判断する。状
態値Ｘｊ（ｔ−Ｗｉｊ）に値が１のものがない場合に
は、時刻ｔでのユニットＵｉの状態値Ｘｉ（ｔ）は、ゼ
ロのままＸｉ（ｔ）＝０とする（ＳＵ１０）。その後Ｓ
Ｕ６へ戻り、ＳＵ６からＳＵ９を繰返す。ＳＵ９で、状
態値Ｘｊ（ｔ−Ｗｉｊ）に値が１のものがある場合に
は、時刻ｔでのユニットＵｉの状態値Ｘｉ（ｔ）をＸｉ
（ｔ）＝１とし（ＳＵ１１）、状態値Ｘｊ（ｔ−Ｗｉ
ｊ）＝１となっている隣接ユニットｊのユニット番号ｊ
を、ユニットｉの宛先１の水先案内ベクトルＰ１ｉと
し、テーブルＴに書込む（ＳＵ１２）。以下のステップ
では、状態値Ｘｉ（ｔ）の値は１のままで変化しない
が、時刻ｔはクロック発生部ＣＬからの基本クロックＣ
ＬＫに同期して、１ずつ加算していく。即ち、ＳＵ１３
で基本クロックＣＬＫを受信したならば、ＳＵ１４で時
刻ｔに１だけ加算する。ＳＵ１５では、新たな時刻ｔに
おける状態値をＸ１（ｔ）＝１とおく。その後、ＳＵ１
３，ＳＵ１４，ＳＵ１５を繰返す。この繰返し中に、宛
先指定部ＤＰから新たな宛先ｄの指定を受信したら（Ｓ
Ｕ１６）、次の水先案内平面ＰＰを作成するために、Ｓ
Ｕ３へ戻る。

【００３３】図１８は、図７のネットワークで、宛先１
の水先案内平面ＰＰ作成の際の各状態値Ｘｉの値の遷移
を示した表である。時刻ｔ＝０では、ＳＵＤ４とＳＵ４
の初期化によって、Ｘ１＝１，ｉ＝２，・・・，９につ
いては、状態値Ｘｉ＝０である。時刻ｔ＝１では、ユニ
ットＵ４において、隣接ユニットＵ１との間のリンクＬ
４１のコストＷ４１が１なので、１単位時間前の状態値
Ｘ１（ｔ−１）を見るが、この値が１なので、自ユニッ
トの状態値を１とする（Ｘ４（ｔ）＝１）。ユニットＵ
２では、隣接ユニットＵ１との間のリンクＬ２１のコス
トＷ２１が４なので、４単位時間前の状態値Ｘ１（ｔ−
４）を見るが、状態値Ｘｉの定義から負の時刻の状態値
は、ゼロなのでＸ１（ｔ−４）＝０となり、自ユニット
の状態値はゼロのままである（Ｘ２（ｔ）＝０）。その
他のユニットでは、時刻ｔ＝０までの隣接ユニットの状
態値が全てゼロなので、時刻ｔ＝１での自ユニットの状
態値もゼロのままとなる。時刻ｔ＝２では、ユニットＵ
２とＵ５が、それぞれコストＷ２４＝１、Ｗ５４＝１
で、ユニットＵ４と隣接しているので、１単位時間前の
ユニットＵ４の状態値Ｘ４（ｔ−１）が１であることか
ら、自ユニットの状態値が１となっている。以下時刻ｔ
＝３，４では、同様にして各ユニットの状態値が変化し
てゆき、時刻ｔ＝５では全てのユニットの状態値が１と
なる。

【００３４】以上のように、水先案内平面群ＰＰＳを生
成して、各ノード１１付属の経路設計部１３で保持して
おく。個々の経路設定要求が生じたときには、図１４に
示した手順に従って、この水先案内平面群ＰＰＳを参照
して次に進むべき経路を案内する。

【００３５】前述した最適経路設計方法を、ハードウェ
ア論理回路を用いて実現する方法を示す。前述した方法
のポイントは、時刻ｔにおけるモデルノードＭｉの状態
値Ｘｉ（ｔ）が規則１、２に従って変化し、水先案内ベ
クトルＰｉ（ｄ）が規則３に従って生成される点であっ
た。ここで、状態値Ｘｉ（ｔ）は０と１の２値のみをと
り、規則１、２、３はハードウェア論理回路で実現可能
であるので、前述した方法は、ハードウェア論理回路で
実現可能である。

【００３６】図１９は、図７に示す通信ネットワーク１
において、規則１、２、３をハードウェア論理回路で実
現した例であり、図２０はそのタイミングを示した図で
ある。図１９において、ＤＦＦはＤ−フリップフロップ
を示し、基本クロックＣＬＫに同期して、入力データを
出力する。これはＬＳ７４等の素子で実現できる。ま
た、ＳＲＦＦはＳＲ−フリップフロップを示し、ＬＳ１
１２等の素子で実現できる。その他の、ＡＮＤゲート、
ＯＲゲート、ＸＯＲゲートについても、一般的な論理
積、論理和、排他的論理和の素子で実現できる。図１９
及び図２０において、Ｘ１、Ｘ２、．．．Ｘ９は、モデ
ルノードＭｉの状態値Ｘｉを示す。図２０の状態値Ｘｉ
の変化の様子は、図１８の遷移表と等しくなっている。
図１９において、ＫＡＩＲＯ２（Ｘ２）は、規則２に従
って、状態値Ｘ２を更新する回路であり、ＫＡＩＲＯ３
（Ｘ２）は、規則３に従って、水先案内行列ＰＭ２ｊを
生成する回路である。水先案内行列ＰＭｉｊとは、水先
案内平面ＰＰを行列形式で表現したもので、一例が図９
のＰＰＴ１に示されている。モデルノードＭｉの水先案
内ベクトルＰｉ（ｄ）がｊのときＰＭｉｊ＝１となり、
それ以外のｊについてはＰＭｉｊ＝０となる。また、Ｋ
ＡＩＲＯ２（Ｘ３）は、規則２に従って、状態値Ｘ３を
更新する回路であり、ＫＡＩＲＯ３（Ｘ３）は、規則３
に従って、水先案内行列ＰＭ３ｊを生成する回路であ
る。また、ＫＡＩＲＯ１（Ｘ１）は規則１と２に従っ
て、宛先モデルノードの状態値Ｘ１（ｔ）を１に固定す
る回路である。但しこの場合の宛先はｄ＝１とする。

【００３７】次に図１９のＫＡＩＲＯ２（Ｘ２）が規則
２を実現しているしくみを説明する。図７の通信ネット
ワーク１あるいは図１２のテーブルＴ２に示すように、
ノードＮ２の隣接ノード（とそのコスト）は、１
（４）、３（１）、４（１）、５（１）、６（２）とな
っている。一方、規則２は、コストＷｉｊ時刻前の状態
値Ｘｉ（ｔ−Ｗｉｊ）の値が１である隣接モデルノード
Ｍｊが存在する場合には、状態値Ｘｉ（ｔ）は１とし、
それ以外の場合には０とする、というものである。故に
ノードＮ２の場合、Ｘ１（ｔ−４）、Ｘ３（ｔ−１）、
Ｘ４（ｔ−１）、Ｘ５（ｔ−１）、Ｘ６（ｔ−２）のい
ずれかが１であれば、Ｘｉ（ｔ）は１となるということ
である。これは、図１９のＫＡＩＲＯ２で実現されてい
る。即ち、４時刻前のＸ１の値は、Ｘ１の値をフリップ
フロップＤＦＦで４回遅延されることによって得られ、
１時刻前のＸ３、Ｘ４、Ｘ５の値は、各々の値をフリッ
プフロップＤＦＦで１回遅延させることによって得ら
れ、２時刻前のＸ６の値は、Ｘ６の値をフリップフロッ
プＤＦＦで２回遅延されることによって得られる。これ
らの値のいずれかが１であった場合は、ＯＲの出力が１
となり、状態値Ｘ２の値を保持するＤＦＦがセットさ
れ、状態値Ｘ２の値が１となる。

【００３８】次に図１９のＫＡＩＲＯ３（Ｘ２）が規則
３を実現しているしくみを説明する。規則３は、状態値
Ｘｉ（ｔ）の値が０から１に活性化したとき、その変化
の原因となった隣接モデルノードＭｊのノード番号ｊの
水先案内行列ＰＭｉｊをＰＭｉｊ＝１とするというもの
である。図１９のＫＡＩＲＯ３（Ｘ２）では、ＸＯＲで
状態値Ｘ２の変化を検知し、信号ＣＨＡＮＧＥ２で示
す。これにより、１時刻前に状態値が１であった隣接ノ
ードを調べ、その隣接ノードｊの水先案内行列ＰＭｉｊ
を１にセットする。このタイミングは、図２０に示され
ている。以上、図１９のＫＡＩＲＯ２（Ｘ２）が状態値
Ｘ２について規則２を実現し、ＫＡＩＲＯ３（Ｘ２）が
規則３を実現することを示した。同様にして、状態値Ｘ
３についての規則２は図１９のＫＡＩＲＯ２（Ｘ３）に
よって実現され、規則３はＫＡＩＲＯ３（Ｘ３）によっ
て実現される。

【００３９】図１９のＫＡＩＲＯ２では、ノードＮｉと
ノードＮｊの隣接関係は、状態値Ｘ１からＸ９の値を保
持するＤＦＦの出力線と固定的に結線されており、コス
トＷｉｊは遅延用フリップフロップＤＦＦの個数で、固
定的に決められている。しかし図２１に示すボリューム
回路ＶＯＬＵＭＥ等を用いることにより、ＫＡＩＲＯ２
に汎用性を持たせることが可能となる。図２１のボリュ
ーム回路では、シフトレジスタＳＦＴＲＧＴを用いて、
図１９の遅延用ＤＦＦによる遅延を代替している。遅延
する時間は、ボリューム信号ＶＬｉｊによりｇａｔｅで
指定する。シフトレジスタＳＦＴＲＧＴは、ＬＳ１６４
等の素子で実現できる。図１９のＫＡＩＲＯ２（Ｘ２）
の場合、状態値Ｘ１は４段遅延されてＸ１Ｄとなるの
で、図２１のボリューム回路ＶＯＬＵＭＥを用いる場合
は、ボリューム信号ＶＬ２１の１、２、３、をｌｏｗ、
４をｈｉｇｈにして、状態値Ｘ１を４段遅延した信号が
Ｘ１Ｄに出力されるようにする。同様にＫＡＩＲＯ３に
おいても、ボリューム信号ＶＬｉｊを用いることによ
り、柔軟な配線で水先案内行列の要素ＰＭｉｊを求める
ことができる。図１９のＫＡＩＲＯ３（Ｘ２）の場合、
ＳＲＦＦに接続されている隣接ノードの状態値Ｘ１、Ｘ
３、Ｘ４、Ｘ５、Ｘ６は固定であるが、図２１ではボリ
ューム信号ＶＬｉｊの１から４までのどれかがｈｉｇｈ
の場合は、状態値ＸｊをＳＲＦＦに接続し、状態値Ｘｉ
の変化を示す信号ＣＨＡＮＧＥｉがｈｉｇｈとなった場
合に、ＰＭｉｊをセットするようになっている。図２１
に示すボリューム回路は、図１９の状態値Ｘ１からＸ９
の値を保持するＤＦＦの出力線と接続され、図１２に示
すテーブルから得られるコストをボリューム信号として
入力することにより、遅延された状態値と水先案内行列
を出力する。このように、ボリューム回路という複数の
同一のハードウェア回路をＤＦＦと接続することにより
共通のハードウェア回路を用いてノードの隣接関係をあ
らわすことができる。また、ボリューム回路という複数
の同一のハードウェア回路に対してコスト（遅延時間）
に相当するボリューム信号をそれぞれ入力することによ
り各ノード毎に異なる値をもつコスト（遅延時間）とい
うノード間のリンク属性を共通のハードウェア回路を用
いて利用することができる。図１９に示すネットワーク
経路設定装置に、図２１に示すボリューム回路を挿入し
たものは、図２２で示すことができる。図２２ではＫＡ
ＩＲＯ２の部分を中心に示してあり、ＫＡＩＲＯ３の内
部及び入出力信号は省略されている。

【００４０】図２３は、図１９あるいは図２２に示すネ
ットワーク経路設定装置においてノードＮ１，Ｎ
２，．．．，Ｎ９に対応する状態値Ｘ１，Ｘ２，．．．
Ｘ９の時刻ｔ＝０，１，．．９における値を示したもの
である。図２４は、図１９に示す回路を拡張して全ノー
ドの状態値を更新するようにした回路において、シフト
レジスタに保持しておく情報を模式的に示したものであ
る。図２４のａ）はノードＮ１に対応する状態値Ｘ１を
求めるために必要な保持情報ＳＲＩＮＦ（Ｘ１）、図２
４のｂ）はノードＮ２に対応する状態値Ｘ２を求めるた
めに必要な保持情報ＳＲＩＮＦ（Ｘ２）、図２４のｃ）
はノードＮ３に対応する状態値Ｘ３を求めるために必要
な保持情報ＳＲＩＮＦ（Ｘ３）、図２４のｄ）はノード
Ｎ４に対応する状態値Ｘ４を求めるために必要な保持情
報ＳＲＩＮＦ（Ｘ４）を示している。図７の通信ネット
ワーク１において、ノードＮ１はノードＮ２とコスト４
で、ノードＮ４とコスト１で接続されている。これは、
図２４のａ）のＳＲＩＮＦ（Ｘ１）において、Ｘ１の値
を求めるために、４タイミング前までのＸ２及び１タイ
ミング前までのＸ４の情報が必要であることに対応して
いる。図１９はノードＮ１を宛先ノードとした場合の回
路例なのでＸ１の値はＨｉｇｈ固定となっているが、ノ
ードＮ１が宛先でない場合は図２４のａ）のＳＲＩＮＦ
（Ｘ１）に示す情報の保持が必要となる。図２４のｂ）
のＳＲＩＮＦ（Ｘ２）では、４タイミング前までのＸ
１、１タイミング前までのＸ３、１タイミング前までの
Ｘ４、１タイミング前までのＸ５、２タイミング前まで
のＸ６を保持しているが、これは図１の通信ネットワー
ク１において、ノードＮ２がノードＮ１とコスト４、ノ
ードＮ３とコスト１、ノードＮ４とコスト１、ノードＮ
５とコスト１、ノードＮ６とコスト２で接続されている
ことに対応する。また、これは図１９のＫＡＩＲＯ２
（Ｘ２）とも対応している。図２４のｃ）のＳＲＩＮＦ
（Ｘ３）、図２４のｄ）のＳＲＩＮＦ（Ｘ４）と図１の
通信ネットワーク１の関係も、同様である。Ｘ５，Ｘ
６，．．．Ｘ９は図２４に示してないが、これらについ
ても同様である。

【００４１】さて、図１９のように隣接ノードとの接続
関係が固定的に接続されている回路においては、シフト
レジスタ保持情報ＳＲＩＮＦは図２４のＳＲＩＮＦ（Ｘ
１），．．．，ＳＲＩＮＦ（Ｘ４）に示すように隣接ノ
ードに関する情報のみでよいが、図２２のように汎用性
を持たせた回路では、隣接ノードとなる可能性のあるノ
ードの情報を全て保持できるようにしておく必要があ
る。図２４のＳＲＩＮＦ（Ｘ１），．．．，ＳＲＩＮＦ
（Ｘ４）のそれぞれに汎用性を持たせた場合を模式的に
示したものが図２５である。ノードｉからリンクＬｉｊ
が出ているノードｊの集合を隣接ノードＡ（ｉ）と定義
する。シフトレジスタに保持しておく情報ＳＲＩＮＦ
は、ボリュームレベルＶＬと隣接ノードＡ（ｉ）に対応
する状態値に依存している。隣接ノードとして全てのノ
ードを設定できるようにするためには、自ノードを除く
全ノードＮｉ（ｉ＝１，２，．．．，ｎｔ）に対応する
状態値Ｘｉ（ｉ＝１，２，．．．，ｎｔ）の、ボリュー
ムレベルＶＬ時間前までの値を保持しておく必要があ
る。例えば、ボリュームレベルＶＬが４である場合、Ｓ
ＲＩＮＦ（Ｘ１）として状態値Ｘ２〜Ｘ９の４タイミン
グ前までの値をシフトレジスタに保持しておく必要があ
る。図２５の場合は、時刻ｔ＝６の時、時刻ｔ＝２〜５
の自ノードを除く全ノードに対応する状態値ＸｉがＳＲ
ＩＮＦとしてシフトレジスタに保持されなければならな
いことを示している。

【００４２】

【発明が解決しようとする課題】図１９に示すような従
来方法では、ノードｉからノードｊへのリンクＬｉｊ毎
にそのコストの最大値であるボリュームレベルＶＬに対
応した数のシフトレジスタ（ＫＡＩＲＯ２内のＤＦＦ）
を設定する必要があるという問題点があった。図２１に
示すボリューム回路を用いても、ノードｉからノードｊ
へのリンクＬｉｊ毎にシフトレジスタ（ＳＦＴＲＧＴ）
を設定する必要があることには変わりなかった。

【００４３】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、ノードｉに対応する状態値Ｘｉ
をシフトするシフトレジスタは、接続するノード数にか
かわらず１式でよい装置を得ることを目的としている。

【００４４】

【課題を解決するための手段】この発明は、ネットワー
クの複数個のノードとノード間のリンクに関し、ノード
の隣接関係とリンクの属性を用いて、発信ノードと宛先
ノードのノード間の経路を設定する装置であって、始点
ノードである発信ノード及び終点ノードである宛先ノー
ドの指定に応答し、自ノードの状態値と隣接するノード
の状態値と自ノードと隣接するノードの間のリンクの属
性に基づき、経時的に変化する状態値を、上記複数個の
ノードに対して更新する状態値更新手段を備え、上記状
態値更新手段は、各ノードに対して隣接するノードの状
態値を保持するレジスタをひとつ備えたことを特徴とす
る。

【００４５】上記状態値更新手段は、各ノードの状態値
を保持する状態値保持部を備え、上記レジスタは、各状
態値保持部に対して個別に接続されていることを特徴と
する。

【００４６】上記レジスタは、状態値更新の際に使用す
る隣接するノードの過去の状態値を保持するシフトレジ
スタを備えたことを特徴とする。

【００４７】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．この発明の実施の形態１によるネットワ
ークの経路設定装置について説明する。図１は経路設計
を行う通信ネットワークの例である。図１は前述した図
７と同じものであるが、あらめて説明する。図におい
て、１は経路設計の対象となる通信ネットワーク、１１
は通信信号の発着中継を行うノードＮｉ（ｉ＝１，
２，．．．９）、１２はノードＮｉ，Ｎｊ間の物理接続
回線であるリンク、各ノード１１の円内に記載されてい
る番号は各々のノードの番号で、ノードＮｉの添字ｉが
これに対応する。ここでノードＮｉとノードＮｊ間のリ
ンクには方向性があるものとし、ノードＮｉからＮｊへ
向かうリンクをリンクＬｉｊと記す。一般には、リンク
ＬｉｊとリンクＬｊｉは異なるが、図１の例では、便宜
上全てのリンク１２は両方向性とする。リンク１２のそ
れぞれのコストが、リンク上に記してある。リンクＬｉ
ｊのコストをＷｉｊと記す。コストは距離に代表される
リンクの属性を示す一般的なパラメータで、距離の他に
は遅延、伝送品質等でもよい。リンク１２のコストがと
り得る値は、正の整数値０，１，２，．．，ＶＬ−１，
ＶＬで、この最大値ＶＬをボリュームレベルとおく。ノ
ードｉからリンクＬｉｊが出ているノードｊの集合を隣
接ノードＡ（ｉ）と定義する。ここで全ノードから宛先
ノードＮｄへ向けた最小コスト経路である水先案内平面
を求める問題を考える。水先案内平面に関してはすでに
説明したとおりであるし、河東晴子、田中健一、大島一
能：「ＡＴＭ網ルーチング方式へのニューラルネットの
応用」、１９９５年電子情報通信学会通信ソサエティ大
会講演論文集分冊２、Ｂ−５５７、ｐｐ．２２４、１９
９５年９月にも記されている。

【００４８】図２は、この発明の実施の形態１によるネ
ットワークの経路設定装置を示す図である。図２は従来
のネットワークの経路設定装置を示す図２２に対応した
図であり、図１に示す通信ネットワーク１において、前
述した規則１、２、３をハードウェア論理回路で実現し
た例である。規則１、２、３は、次の通りである。

【００４９】図１に示す通信ネットワーク１において、
各ノードＮｉに状態値Ｘｉを対応させる。状態値Ｘｉは
時刻ｔに依存し、次の規則１、２に従って変化する。ま
た、宛先ｄに対応する最適経路を示す水先案内ベクトル
Ｐｉ（ｄ）は次の規則３に従って決定する。 規則１）時刻ｔ＝０では、宛先ノードＮｄに対応したＸ
ｄ（０）＝１、それ以外のノードＮｉについてはＸｉ
（０）＝０とする。 規則２）Ｗｉｊ時刻前の状態値Ｘｊ（ｔ−Ｗｉｊ）の値
が１である隣接ノードＭｊが存在する場合には（ｊはＡ
（ｉ）の要素）、Ｘｉ（ｔ）は１とする。それ以外の場
合は、Ｘｉ（ｔ）は０とする。宛先ノードＮｄの状態値
は、常にＸｄ（ｔ）＝１とする。 規則３）規則１，２に従ってＸｉ（ｔ）の値が０から１
に活性化したとき、その変化の原因となった隣接ノード
Ｎｊのノード番号ｊを水先案内ベクトルＰｉ（ｄ）とす
る。 ・なお、ここで（ｔ−Ｗｉｊ）が負の数となる場合の状
態値はゼロとする。即ちｔ＜ＷｉｊならばＸｉ（ｔ−Ｗ
ｉｊ）＝０。 ・ここで上記規則１，２に従って、全てのＸｉ（ｔ）を
０に初期化した後、一度１になって活性化したＸｉ
（ｔ）は、１のまま変化しない。

【００５０】図２において、ＤＦＦはＤ−フリップフロ
ップを示し、Ｘ１、Ｘ２、．．．Ｘ９は、ノードＮｉに
対応する状態値Ｘｉを示す。ＳＦＴＲＧＴはシフトレジ
スタを示し、ｇａｔｅはシフトレジスタの複数の出力か
ら一つを選択する回路、ボリューム信号ＶＬｉｊは、ど
の出力を選択するかを指示する信号を示す。ＫＡＩＲＯ
２（Ｘ２）は、規則２に従って、ノードＮ２に対応する
状態値Ｘ２を更新する回路であり、ＫＡＩＲＯ３（Ｘ
２）は、規則３に従って、最適経路を表す水先案内行列
ＰＭ２ｊを生成する回路である。図２ではＫＡＩＲＯ２
の部分を中心に示してあり、ＫＡＩＲＯ３の内部及び入
出力信号は省略されている。図２を従来例を示す図２２
と比較してみると、図２２では各ノード対応の状態値Ｘ
１、Ｘ２、Ｘ３・・・を更新する回路ＫＡＩＲＯ（Ｘ
１）、ＫＡＩＲＯ（Ｘ２）、ＫＡＩＲＯ（Ｘ３）・・・
毎に設けられているシフトレジスタＳＦＴＲＧＴが、図
２では共有化されていることがわかる。これにより、状
態値更新回路の部品点数を削減でき、回路規模を大幅に
縮小することができる。

【００５１】図３は、この発明の実施の形態１によるネ
ットワークの経路設定装置において、シフトレジスタに
保持しておく情報を模式的に示した図である。図におい
て、ＳＲＩＮＦはシフトレジスタに保持しておく情報で
あり、ボリュームレベルＶＬと隣接ノードＡ（ｉ）に対
応する状態値に依存している。隣接ノードとして全ての
ノードを設定できるようにするためには、全ノードＮｉ
（ｉ＝１，２，．．．，ｎｔ）に対応する状態値Ｘｉ
（ｉ＝１，２，．．．，ｎｔ）の、ボリュームレベルＶ
Ｌ時間前までの値をシフトレジスタに保持しておく必要
がある。例えば、ボリュームレベルＶＬが４である場
合、図４に示すように、ＳＲＩＮＦとして状態値Ｘ１〜
Ｘ９の４タイミング前までの値をシフトレジスタに保持
しておく必要がある。図４の場合は、時刻ｔ＝６の時、
時刻ｔ＝２〜５の全ノードに対応する状態値ＸｉがＳＲ
ＩＮＦとしてシフトレジスタに保持されなければならな
いことを示している。図３は従来例のシフトレジスタの
保持情報を模式的に示した図２５に対応した図である。
図３では、従来例の回路では重複して保持していた情報
ＳＲＩＮＦを単一に保持することにより、回路規模が大
幅に縮小していることがわかる。例えば、図２２のＳＦ
ＴＲＧＴ３１，３２，…，３９は、図２４のＣ）の状態
値Ｘ３をシフトするレジスタであり同じ値を重複して保
持してシフトしていたのに対し、図２では、ＳＦＴＲＧ
Ｔ３だけになり図４の状態値Ｘ３を単一に保持してシフ
トする。

【００５２】図５は、シフトレジスタ共有化の効果を示
すグラフである。従来例の図２２のようにシフトレジス
タＳＦＴＲＧＴを各ノードに対応する状態値毎に更新回
路を設けた場合の回路規模を破線で、この発明の実施の
形態１の図２のようにシフトレジスタＳＦＴＲＧＴを共
有化した場合の回路規模を実線で示してある。回路規模
試算の範囲は、図６に示すように、状態値保持部（図２
２或いは図２で示されている状態値Ｘ１、Ｘ２・・・を
保持するＤ−フリップフロップＤＦＦに対応する）、シ
フトレジスタＳＦＴＲＧＴ、ゲートｇａｔｅ、経路設計
部（図２２或いは図２ではＫＡＩＲＯ２（Ｘ１、Ｘ２・
・・）の一部及びＫＡＩＲＯ３（Ｘ１、Ｘ２・・・）に
対応）、入力データであるコスト行列及び宛先ｄの保持
及び書き込み回路、出力データである水先案内平面行列
の保持及び書き込み回路を含む。図５に示す回路規模
は、最適経路設計の対象となるネットワークの総ノード
数ｎｔとリンクコストの段階数であるボリュームレベル
ＶＬに依存する。図５の試算は、全ノードＮｉ（ｉ＝
１，２，．．．ｎｔ）から他の全ノード全ノードＮｊ
（ｊ＝１，２，．．．ｎｔ）に向けてリンクＬｉｊを設
定することができ、各リンクＬｉｊのコストＷｉｊは、
Ｗｉｊ＝１，２，．．．，ＶＬの任意の整数値をとるこ
とができるようにした場合のものである。図５では、横
軸にノード数ｎｔ、縦軸に回路をゲートアレイ等のＬＳ
Ｉで実現する場合の回路規模の目安となるゲート数をと
る。パラメータとして、ボリュームレベルＶＬを４、
８、１６、３２、６４と変化させている。図において、
全てのボリュームレベルの場合において、従来例の回路
規模を示す破線のグラフよりも、この実施の形態の例の
回路規模を示す実線のグラフのほうが下側にあり、この
実施の形態によって示されるネットワークの経路設定装
置を用いることにより、大幅に回路規模を縮小すること
ができることがわかる。

【００５３】以上のように、この実施の形態では、ネッ
トワークの複数個のノードとノード間のリンクに関し、
ノードの隣接関係とリンクの属性を用いて、発信ノード
と宛先ノードのノード間の経路を設定する装置におい
て、始点ノードである発信ノード及び終点ノードである
宛先ノードの指定に応答し、状態値保持部（ＤＦＦ）に
保持された自ノードの状態値と、シフトレジスタＳＦＴ
ＲＧＴに保持された隣接するノードの状態値とコスト行
列から入力される自ノードと隣接するノードの間のリン
クの属性（ボリュームレベルＶＬ）に基づき、経時的に
変化する状態値を、上記複数個のノードに対して生成し
て更新する状態値更新手段を備え、上記状態値更新手段
をハードウェア論理回路で実現するうえで、状態値更新
の際に使用する隣接するノードの過去の状態値を保持す
るシフトレジスタを、リンクの両端の全ノード・ノード
間の組み合わせ毎に設置せずに、シフトレジスタを各ノ
ードに１対１に対応させて設置することによりリンクの
片方のノードに対応する状態値について共通化すること
を特徴とするネットワークの経路設定装置を説明した。

【００５４】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、従来例
の回路では重複して保持していた情報を単一に保持する
ことにより、部品点数が削減でき回路規模を大幅に縮小
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による最適経路設計
の対象となる通信ネットワークの図である。

【図２】 実施の形態１に係るハードウェア論理回路に
よる経路設計の実現方法を示す図である。

【図３】 実施の形態１に係るハードウェア論理回路に
よるネットワークの経路設定装置において、シフトレジ
スタに保持しておく必要のある情報を模式的に示したも
のを示す図である。

【図４】 実施の形態１に係るハードウェア論理回路に
よるネットワークの経路設定装置において、シフトレジ
スタに保持しておく必要のある情報を具体的に示したも
のを示す図である。

【図５】 実施の形態１に係るハードウェア論理回路に
よるネットワークの経路設定装置の回路規模と、従来例
に係るネットワークの経路設定装置の回路規模とを比較
したグラフ図である。

【図６】 図５の回路規模試算の回路範囲を示すブロッ
ク図である。

【図７】 従来例による最適経路設計の対象となる通信
ネットワークの図である。

【図８】 従来例に係る最適経路設計方法における水先
案内平面群ＰＰＳを示す図である。

【図９】 従来例に係る最適経路設計方法における水先
案内平面群ＰＰＳの数字による表現方法の例を示す図で
ある。

【図１０】 従来例に係る最適経路設計方法の直観イメ
ージを示す図である。

【図１１】 従来例に係る最適経路設計方法の直観イメ
ージによる子供が犬に最短経路を知らせる手段と犬が子
供に会いに行く手順を示すフローチャート図である。

【図１２】 従来例に係る最適経路設計方法の経路設計
部１３内のテーブルを示す図である。

【図１３】 従来例に係る最適経路設計における水先案
内平面群ＰＰＳ生成の概略手順を示すフローチャート図
である。

【図１４】 従来例に係る最適経路設計におけるパケッ
トの最適経路誘導手順を示すフローチャート図である。

【図１５】 従来例に係る最適経路設計における宛先ｄ
のパケットの構造を示す図である。

【図１６】 従来例に係る最適経路設計におけるクロッ
ク発生部ＣＬの同期信号を示す図である。

【図１７】 従来例に係る最適経路設計における水先案
内平面群ＰＰＳ生成の詳細手順を示すフローチャート図
である。

【図１８】 従来例に係る最適経路設計における水先案
内平面群ＰＰＳ生成の際の状態値Ｘｉの遷移を示す図で
ある。

【図１９】 従来例に係るハードウェア論理回路による
ネットワークの経路設定装置を示す図である。

【図２０】 従来例に係わるハードウェア論理回路によ
る経路設計のタイミングを示す図である。

【図２１】 従来例に係るハードウェア論理回路による
ネットワークの経路設定装置に汎用性を持たせるために
用いられるボリューム回路を示す図である。

【図２２】 図１９に示すネットワーク経路設定装置
に、図２１に示すボリューム回路を挿入したものを示す
図である。

【図２３】 図１９あるいは図２２に示すネットワーク
経路設定装置において、ノードＮ１，Ｎ２，．．．，Ｎ
９に対応する状態値Ｘ１，Ｘ２，．．．Ｘ９の時刻ｔ＝
０，１，．．９における値を示す図である。

【図２４】 図１９に示す回路を拡張して全ノードの状
態値を更新するようにした回路において、シフトレジス
タに保持しておく情報を具体的に示した図である。

【図２５】 従来例に係るハードウェア論理回路による
ネットワークの経路設定装置において、シフトレジスタ
に保持しておく必要のある情報を模式的に示したものを
示す図である。

【符号の説明】

１ 通信ネットワーク、２ ネットワークモデル、１１
ノード、１１Ｍ モデルノード、１１Ｕ ユニット、
１２ リンク、１３ 管理センタ又は経路設計部、１７
最適経路テーブル、１８ 入出力装置、１９ クロッ
ク、ＥＳ 電光掲示板、Ｔ テーブル、Ｐ 処理部、Ｃ
Ｌ クロック発生部、ＤＰ 宛先指定部、ＰＰＳ 水先
案内平面群、ＰＰ 水先案内平面、ｉ（ｄ） 水先案内
ベクトル、ＰＯ プール、ＷＷ 水路、ＩＳ 島、１１
Ｐ 水路交差点、ＣＨ 子供、ＤＧ 犬、ＭＡ 水先案
内人、ＰＫＴ パケット、ＴＴ 総合状態値テーブル、
ＫＴ 経路テーブル、ＰＰＫＴ 疑似パケット、ＫＡＩ
ＲＯ２ 規則２に従って状態値Ｘｉを更新する回路、Ｋ
ＡＩＲＯ３ 規則３に従って水先案内行列を生成する回
路、ＶＯＬＵＭＥ ボリューム回路、ＳＦＴＲＧＴ シ
フトレジスタ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−116573（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04L 12/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ネットワークの複数個のノードとノード
   間のリンクに関し、ノードの隣接関係とリンクの属性を
   用いて、任意に指定された発信ノードと宛先ノードのノ
   ード間の経路を設定するネットワークの経路設定装置で
   あって、 前記複数個のノードに対し、ノード間のリンクの属性を
   予め記憶する記憶手段と、 活性化状態を示す所定の状態値と初期状態を示す所定の
   状態値とのいずれかを経時的に記録するために、前記複
   数個のノードに各々１つずつ対応して設けられた複数個
   のレジスタと、 前記発信ノードに対応するレジスタに活性化状態を示す
   所定の状態値を最初の経時的な記録として設定するとと
   もに、その他のノードに対応するレジスタに初期状態を
   示す所定の状態値を設定する初期化手段と、 複数個のノードの各ノードを注目ノードとしてこの注目
   ノードとこれに隣接する１以上の隣接ノードの各隣接ノ
   ードとの間について、各隣接ノードに対応するレジスタ
   に経時的に記録された過去の状態値の中から、上記記憶
   手段により記憶された両ノード間のリンクの属性に対応
   している１つの状態値を参照して、参照した該状態値が
   前記活性化状態を示す状態値である場合には、前記注目
   ノードに対応するレジスタに活性化状態を示す状態値を
   経時的な記録として設定し、参照した該状態値が前記初
   期状態を示す所定の状態値である場合には、前記注目ノ
   ードに対応するレジスタに初期状態を示す状態値を経時
   的な記録として設定する設定処理を行うとともに、上記
   設定処理を経時的に繰り返して複数個のノードに各々対
   応する複数のレジスタに状態値の経時的な記録を行う状
   態値更新手段と、 上記状態値更新手段による各注目ノードに対応する各レ
   ジスタの状態値の活性化状態への変化を検出し、各注目
   ノードに対応する各レジスタの状態値の活性化状態への
   変化を誘因した隣接ノードを経路ノードとして順次特定
   して、前記発信ノードと宛先ノードとのノード間の経路
   を設定する検出設定手段とを備えるネットワークの経路
   設定装置。
2. 【請求項２】 上記状態値更新手段は、各ノードの状態
   値を保持する状態値保持部を備え、上記レジスタは、各
   状態値保持部に対して個別に接続されていることを特徴
   とする請求項１記載のネットワークの経路設定装置。
3. 【請求項３】 上記レジスタは、状態値更新の際に使用
   する隣接するノードの過去の状態値を保持するシフトレ
   ジスタを備えたことを特徴とする請求項１記載のネット
   ワークの経路設定装置。