JP5983176B2 - ネットワーク設計装置、ネットワーク設計方法、及びネットワーク設計プログラム - Google Patents

Description

本件は、ネットワーク設計装置、ネットワーク設計方法、及びネットワーク設計プログラムに関する。

通信の需要が増加するに伴って、ＷＤＭ技術（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）を利用した光ネットワークが広く普及している。ＷＤＭ技術は、波長が異なる複数の光信号を多重化して伝送する技術である。ＷＤＭ技術によると、例えば、伝送速度４０（Ｇｂｐｓ）×４０波の光信号の多重化を行い、１．６（Ｔｂｐｓ）の波長多重光信号として伝送することが可能である。

このＷＤＭ技術を適用した波長多重伝送装置（以下、ＷＤＭ装置と表記する）は、回線ごとに、トランスポンダなどと称される光送受信器が設けられ、複数の光送受信器を介して複数の光信号がそれぞれ入出力される。ＷＤＭ装置は、光送受信器から入力された光信号を多重化して得た波長多重光信号を、他装置に送信し、また、他装置から受信した波長多重光信号から所定波長の光信号を分離して、光送受信器から出力する。

ＷＤＭ装置により構成されたネットワークの設計では、波長多重光信号に多重される光信号の波長が、ネットワーク内のパスごとに割り当てられる。ここで、パスとは、ネットワーク内の始点ノードと終点ノード間を結ぶ一連の通信経路を指す。

ネットワークの設計に関し、例えば特許文献１には、ネットワーク全体で使用できる波長数に制約がある場合や、ネットワーク内に波長切替えが可能なルータが混在する場合において、パスを設計する技術が開示されている。

特開２００４−８０６６６号公報

特許文献１に開示された技術は、同一波長かつ同一ノード間において経路が重複しないという制約条件に基づいてパスを設計するため、コストを低減することができたとしても、パスに対して波長を柔軟に割り当てることができない。したがって、この技術は、多数のパスが設けられた複雑なネットワークに適用することが難しい。

そこで本件は上記の課題に鑑みてなされたものであり、多数のパスが設けられた複雑なネットワークの設計が可能なネットワーク設計装置、ネットワーク設計方法、及びネットワーク設計プログラムを提供することを目的とする。

本明細書に記載のネットワーク設計装置は、複数の波長の光信号がそれぞれ伝送される複数のパスが設けられたネットワークにおけるノード間のリンクごとに、前記リンクを経由するパスの数を計数する計数処理部と、前記計数処理部により計数されたパスの数に基づいて、前記リンクごとに、波長多重光信号を伝送するために用いられる伝送システムの上限数を設定する設定処理部と、前記リンクごとに、重複して使用可能な同一波長の光信号の数を、前記設定処理部により設定された前記上限数以下とする制約条件に従って、前記波長多重光信号に多重される光信号の波長を前記複数のパスの各々に割り当てる割当処理部とを有し、前記割当処理部は、前記制約条件のために波長を割り当てられない場合、前記制約条件を緩和して、波長を割り当てる。

本明細書に記載のネットワーク設計方法は、複数の波長の光信号がそれぞれ伝送される複数のパスが設けられたネットワークにおけるノード間のリンクごとに、前記リンクを経由するパスの数を計数し、計数されたパスの数に基づいて、前記リンクごとに、波長多重光信号を伝送するために用いられる伝送システムの上限数を設定し、前記リンクごとに、重複して使用可能な同一波長の光信号の数を、前記設定処理部により設定された前記上限数以下とする制約条件に従って、前記波長多重光信号に多重される光信号の波長を前記複数のパスの各々に割り当て、前記波長を割り当てる処理において、前記制約条件のために波長を割り当てられない場合、前記制約条件を緩和して、波長を割り当てる。

本明細書に記載のネットワーク設計プログラムは、複数の波長の光信号がそれぞれ伝送される複数のパスが設けられたネットワークにおけるノード間のリンクごとに、前記リンクを経由するパスの数を計数し、計数されたパスの数に基づいて、前記リンクごとに、波長多重光信号を伝送するために用いられる伝送システムの上限数を設定し、前記リンクごとに、重複して使用可能な同一波長の光信号の数を、前記設定処理部により設定された前記上限数以下とする制約条件に従って、前記波長多重光信号に多重される光信号の波長を前記複数のパスの各々に割り当てる、処理をコンピュータに実行させ、前記波長を割り当てる処理において、前記制約条件のために波長を割り当てられない場合、前記制約条件を緩和して、波長を割り当てる。

本明細書に記載のネットワーク設計装置、ネットワーク設計方法、及びネットワーク設計プログラムは、多数のパスが設けられた複雑なネットワークを設計できるという効果を奏する。

ネットワーク設計装置を含むネットワークの一例を示す構成図である。 同一波長を使用する２つのパスが設けられたネットワークの一例を示す図である。 ＷＤＭ装置の機能構成を示す構成図である。 ＷＤＭ装置間の伝送システムの構成を示す構成図である。 ネットワークに設けられた複数のパスの一例を示す図である。 図５に示されたパスに対する波長割り当ての一例を示す図である。 図５に示されたパスに対する波長割り当ての他例を示す図である。 ネットワーク設計装置の構成を示す構成図である。 ＣＰＵに形成される機能の構成を示す構成図である。 図５に示されたネットワークに関する設計情報を示す表である。 数理計画モデルにおいて使用される各変数の内容を示す表である。 複数の混雑リンクを含むネットワークの例を示す図である。 波長割り当て処理の流れを示すフロー図である。 ネットワークに設けられた複数のパスの他例を示す図である。 図１４に示されたネットワークに関する伝送システム情報を示す表である。 図１４に示されたネットワークのパスに対する波長割り当ての失敗例を示す図である。 図１４に示されたネットワークにおけるリンクごとの優先度情報を示す表である。 図１４に示されたネットワークのパスに対する波長割り当ての成功例を示す図である。 ネットワーク設計装置の適用例であるネットワークの構成を示す構成図である。 図１９に示されたネットワークにおける混雑リンクの一覧表である。 図１９に示されたネットワークにおける非混雑リンクの一覧表である。 ネットワーク設計装置により得られた波長割当情報を示す表である。 図１９に示されたネットワークに使用される伝送システムの数を示す図である。

図１は、ネットワーク設計装置を含むネットワークの一例を示す構成図である。ネットワーク設計装置１は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などの監視制御用ネットワークＮＷを介して、複数のＷＤＭ装置２０と接続されている。ネットワーク設計装置１は、例えばＮＭＳ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）などのネットワーク管理装置と同一の機能を備えるものであってもよい。

ＷＤＭ装置２０は、例えば ＲＯＡＤＭ（Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｄｄ−Ｄｒｏｐ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）などと称される光分岐挿入装置である。各ＷＤＭ装置２０は、互いに光ファイバにより接続され、例えばリング型のネットワーク２を構成する。なお、ネットワーク２は、図１に示された形態に限定されず、例えばメッシュ型の形態であってもよい。

各ＷＤＭ装置２０は、任意の波長λin１，λin２，λin３・・・の光信号が入力され、該光信号を波長多重し、他のＷＤＭ装置２０に波長多重光信号として伝送する。また、各ＷＤＭ装置２０は、他のＷＤＭ装置２０から伝送された波長多重光信号から、任意の波長λout１，λout２，λout３・・・の光信号を分離して出力する。

ネットワーク設計装置１は、ネットワーク２に設けられた複数のパスに、各ＷＤＭ装置２０に入出力される光信号の波長を割り当てる。これにより、任意のＷＤＭ装置２０の間において所定波長の光信号が伝送される。なお、以降の説明において、外部からＷＤＭ装置２０への光信号λin１，λin２，λin３・・・の入力を「挿入」と表記し、ＷＤＭ装置２０から外部への光信号λout１，λout２，λout３・・・の出力を「分岐」と表記する。また、複数の波長の光信号を多重することにより得られる信号を「波長多重光信号」と表記し、所定波長の光信号が、ＷＤＭ装置２０に挿入された後、他のＷＤＭ装置２０から分岐されるまでに伝送される通信経路を「パス」と表記する。

ＷＤＭ装置２０が波長多重光信号に多重可能な波長の総数（上限数）は、使用される波長選択スイッチ（ＷＳＳ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｓｗｉｔｃｈ）の性能などに応じて有限（例えば８８波）である。このため、隣り合う２台のＷＤＭ装置２０を通るパス数が、多重可能な波長の総数を超える場合、当該ＷＤＭ装置２０間の伝送路、つまり光ファイバ、及び、ＷＤＭ装置２０自体の増設が必要とされる。

図２には、同一波長を使用する２本のパスが設けられたネットワークの一例が示されている。このネットワークにおいて、ＷＤＭ装置（Ａ）〜（Ｄ）２０が設けられており、ＷＤＭ装置（Ａ）２０は、光ファイバ３を介して、他のＷＤＭ装置（Ｂ）〜（Ｄ）２０と接続されている。ここで、ＷＤＭ装置（Ａ）２０は、ＷＤＭ装置（Ｃ）２０と接続される方路＃１、ＷＤＭ装置（Ｄ）２０と接続される方路＃２、及び、ＷＤＭ装置（Ｂ）２０と接続される方路＃３を有する。

このネットワークは、ＷＤＭ装置（Ｃ）２０、ＷＤＭ装置（Ａ）２０、及びＷＤＭ装置（Ｄ）２０を経由する複数のパスＰ１〜Ｐｎが設けられており、複数のパスＰ１〜Ｐｎには、複数の波長λ１〜λｎがそれぞれ割り当てられているとする。波長λ１〜λｎが波長多重光信号に多重可能な全ての波長であるとすると、ＷＤＭ装置（Ｂ）２０、ＷＤＭ装置（Ａ）２０、及びＷＤＭ装置（Ｄ）２０を経由する新たなパスＰｉを設ける場合に、ＷＤＭ装置（Ａ）２０、及びＷＤＭ装置（Ｄ）２０間において波長が不足する。

このため、ＷＤＭ装置（Ａ）２０、及びＷＤＭ装置（Ｄ）２０は、伝送路が二重に設けられている。すなわち、ＷＤＭ装置（Ａ）２０、及びＷＤＭ装置（Ｄ）２０は、２組の一対の光ファイバ３を介して接続されている。なお、本例において、波長多重光信号は、一対の光ファイバ３によって双方向伝送されるが（図３中の矢印参照）、これとは異なり、単一の光ファイバ３によって双方向伝送する一芯双方向方式を採用してもよい。

また、ＷＤＭ装置（Ａ）２０、及びＷＤＭ装置（Ｄ）２０は、伝送路だけでなく、波長多重光信号を伝送するための伝送ユニットも冗長化されている。図３は、ＷＤＭ装置（Ａ）２０の機能構成を示す構成図である。

ＷＤＭ装置２０は、各方路＃１〜＃３に対応する複数の伝送ユニット２０ａ〜２０ｄと、制御部２１と、複数のＤＥＭＵＸ部２２と、複数のＭＵＸ部２３と、複数の送受信器（ＴＰ）２４とを有する。複数の伝送ユニット２０ａ〜２０ｄは、それそれ、増幅部２０１、及びスイッチ部２０２を含む。なお、図３には、伝送ユニット２０ａ，２０ｂのみについて、増幅部２０１、及びスイッチ部２０２が示されているが、他の伝送ユニット２０ｃ，２０ｄも同様の構成を有する。また、複数のＤＥＭＵＸ部２２と、複数のＭＵＸ部２３には、伝送ユニット２０ａ，２０ｂと接続されているもののみが示されているが、他の伝送ユニット２０ｃ，２０ｄにも同様に、ＤＥＭＵＸ部２２及びＭＵＸ部２３が接続されている。

増幅部２０１は、それぞれ、方路＃１，＃２から入力された波長多重光信号を増幅する入力側増幅器２０１ｂ、及び、方路＃１，＃２に出力される波長多重光信号を増幅する出力側増幅器２０１ａを含む。また、スイッチ部２０２は、それぞれ、波長選択スイッチ（ＷＳＳ）２０２ａ、及び光スプリッタ（ＳＰＬ）２０２ｂを有する。

光スプリッタ２０２ｂは、入力ポートに入力された波長多重光信号を分岐して、複数の出力ポートから出力する。なお、本例では、分岐手段として光スプリッタ２１を用いているが、これに限定されず、波長選択スイッチなどを用いて、所定の波長の光信号のみを分岐してもよい。

光スプリッタ２０２ｂの入力ポートは、入力側増幅器２０１ｂと接続され、一方、複数の出力ポートは、ＤＥＭＵＸ部２２、他方路の波長選択スイッチ２０１ａと接続されている。光スプリッタ２０２ｂは、入力側増幅器２０１ｂから入力された波長多重光信号を、ＤＥＭＵＸ部２２、他方路の波長選択スイッチ２０２ａにそれぞれ出力する。

波長選択スイッチ２０２ａは、複数の入力ポートから、波長が異なる複数の光信号が入力され、選択された波長の光信号を、波長多重光信号に多重して出力ポートから出力する。波長の選択は、制御部２１からの設定に基づいて、入力ポートごとに行われる。

波長選択スイッチ２０２ａの複数の入力ポートは、ＭＵＸ部２３、及び、他方路の光スプリッタ２０２ｂと接続され、一方、出力ポートは、出力側増幅器２０１ａと接続されている。波長選択スイッチ２２は、ＭＵＸ部２３から挿入された光信号と、選択した波長の光信号とを多重し、出力側増幅器２０１ａを介して、対応する方路に出力する。

ＤＥＭＵＸ部２２は、光信号を分岐するため、スプリッタ２０２ｂの出ｒｙ九ポートと接続され、所定の方路より入力された波長多重光信号を、各波長の光信号に分離して外部に出力する。ＤＥＭＵＸ部２２は、複数の送受信器２４と接続され、各送受信器２４に対応するチューナブルフィルタを有する。ＤＥＭＵＸ部２２は、スプリッタ２０２ｂから入力された波長多重光信号から、チューナブルフィルタにより選択された波長の光信号を分離して送受信器２４に出力する。

チューナブルフィルタにおける波長の選択は、制御部２１からの設定に従って送受信器２４ごとに行われる。送受信器２４に出力された光信号は、外部の装置に出力される。なお、チューナブルフィルタは、送受信器２４内の受信処理部に設けられてもよい。

ＭＵＸ部２２は、光信号を挿入するため、複数の送受信器２４と接続され、外部の装置から送受信器２４を介して入力された光信号を、波長選択スイッチ２０２ａの入力ポートに出力する。ＭＵＸ部２２は、アレイ導波路格子などを含み、複数の送受信器２４からの光信号を束ねて、波長選択スイッチ２０２ａに出力する。

制御部２１は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などの演算処理回路であり、所定のプログラムに基づいてＷＤＭ装置２０を制御する。なお、制御部２１は、このようにソフトウェアにより機能するものに限定されることはなく、特定用途向け集積回路などのハードウェアにより機能するものであってもよい。

制御部２１は、監視制御用ネットワークＮＷを介して、ネットワーク設計装置１と通信し、パスごとに割り当てる波長を示す波長割当情報を取得する。制御部２１は、波長割当情報に基づいて、波長選択スイッチ２０２ａに対し、選択する波長の設定を行う。

ＷＤＭ装置（Ａ）２０は、方路＃１及び＃３に対して単一の伝送ユニット２０ａ、２０ｄがそれぞれ設けられ、他方、方路＃２に対して、２つの伝送ユニット２０ｂ、２０ｃが設けられている。一方、図４に示されるように、ＷＤＭ装置（Ｄ）２０も、同一の方路＃２に対し、２つの伝送ユニット２０ｅ，２０ｆが設けられている。ＷＤＭ装置（Ａ）２０の２つの伝送ユニット２０ｂ、２０ｃは、一対の光ファイバ３を介して、ＷＤＭ装置（Ｄ）２０の２つの伝送ユニット２０ｅ，２０ｆとそれぞれ接続されている。

この構成によると、ＷＤＭ装置（Ａ）２０、及びＷＤＭ装置（Ｄ）２０の間において、異なる２つの波長多重光信号を伝送することができるから、図２に示されるように、同一波長λ１を使用する異なる２本のパスＰ１，Ｐｉの設定が可能となる。このように、隣り合う２つのＷＤＭ装置（Ａ），（Ｄ）２０の間において、波長多重光信号を伝送するために使用される一対の伝送ユニット（２０ｂ，２０ｅ），（２０ｃ，２０ｆ）を、以降の説明において「伝送システム」（符号３０参照）と表記する。

次に、本実施例に係るネットワーク設計装置１が行う波長割り当てに関して説明する。図５には、ネットワークに設けられた複数のパスの一例が示されている。このネットワークは、ノード（Ａ）〜（Ｊ）が、この順序で直列に接続されたものである。なお、「ノード」とは、局舎などに設置されるＷＤＭ装置２０などの通信機器を指す。

ネットワークは、複数のパスＰ１〜Ｐ９が設けられている。各パスＰ１〜Ｐ９は、両端の矢印が示す範囲内のノード、及びリンクをそれぞれ経由する。例えば、パスＰ１は、ノード（Ａ）〜（Ｄ）、及びノード（Ａ）〜（Ｄ）間の各リンクをそれぞれ経由する。また、パスＰ２は、ノード（Ｅ）〜（Ｇ）、及びノード（Ｅ）〜（Ｇ）の間の各リンクをそれぞれ経由する。なお、「リンク」とは、ネットワーク内において隣り合う２つのノード間を結ぶ仮想的な線路を指す。

このパス設定によると、例えばパスＰ１によって、ノード（Ａ）のＷＤＭ装置２０に挿入された光信号は、ノード（Ｄ）のＷＤＭ装置２０から分岐され、逆に、ノード（Ｄ）のＷＤＭ装置２０に挿入された光信号は、ノード（Ａ）のＷＤＭ装置２０から分岐される。また、パスＰ２によって、ノード（Ｅ）のＷＤＭ装置２０に挿入された光信号は、ノード（Ｇ）のＷＤＭ装置２０から分岐され、逆に、ノード（Ｇ）のＷＤＭ装置２０に挿入された光信号は、ノード（Ｅ）のＷＤＭ装置２０から分岐される。なお、他のパスＰ３〜Ｐ９についても同様に、各光信号が挿入及び分岐される。

図６には、図５に示されたパスＰ１〜Ｐ９に対する波長割り当ての一例が示されている。ここで、ＷＤＭ装置２０が波長多重光信号に多重可能な波長の総数は４波であり、１つの伝送システムにおいて、波長λ１〜λ４が使用可能であるものとする。また、点線で描かれた枠は、各伝送システム（１），（２）において使用される各波長λ１〜λ４を示す。例えば、パスＰ１は、一方の伝送システム（１）の波長λ２が割り当てられている。

本例において、パスＰ２及びＰ９は、ノード（Ｅ）及び（Ｆ）間のリンクにおいて、重複して同一波長λ１が割り当てられている。また、パスＰ３及びＰ８は、ノード（Ｅ）〜（Ｈ）間の各リンクにおいて、重複して同一波長λ２が割り当てられている。このため、本例の波長割り当てによると、ノード（Ｅ）〜（Ｈ）までの伝送区間において、２つの伝送システム（１），（２）を設ける必要がある。

また、図７には、図５に示されたパスに対する波長割り当ての他例が示されている。本例では、図６の例と異なり、パスＰ７に、伝送システム（１）の波長λ１が割り当てられている。また、パスＰ８には、ノード（Ｅ）及び（Ｆ）間において、伝送システム（２）の波長λ４が割り当てられるとともに、ノード（Ｆ）〜（Ｈ）間において、伝送システム（１）の波長λ４が割り当てられている。ここで、パスＰ８の光信号は、ノード（Ｆ）のＷＤＭ装置２０に設けられた波長選択スイッチ２０２ａの設定により、一方の伝送システム（２）と他方の伝送システム（１）との間で伝送手段が切り替えられる。

本例の波長割り当てによると、ノード（Ｅ）及び（Ｆ）間のみにおいて、２つの伝送システム（１），（２）を設けられるため、図６の例と比較した場合、設備コストが低減される。図７に示されるような効率的な波長割り当ては、ネットワーク設計装置１が、数理計画法などの手法を用いて、ネットワークの適切なモデルを構築し、最適な解（パスごとに割り当てる波長）を導くことによって実現される。

図８には、ネットワーク設計装置１の構成が示されている。ネットワーク設計装置１は、例えばサーバなどのコンピュータ装置である。ネットワーク設計装置１は、ＣＰＵ１０、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１１、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１２、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）１３、通信処理部１４、可搬型記憶媒体用ドライブ１５、入力処理部１６、及び画像処理部１７などを備えている。

ＣＰＵ１０は、演算処理手段であり、ネットワーク設計プログラムに従って、パスに対する波長の割り当て処理を行う。ＣＰＵ１０は、各部１１〜１７とバス１８を介して通信可能に接続されている。なお、ネットワーク設計装置１は、ソフトウェアにより動作するものに限定されず、ＣＰＵ１０に代えて、特定用途向け集積回路などのハードウェアが用いられてもよい。

ＲＡＭ１２は、ＣＰＵ１０のワーキングメモリとして用いられる。また、ＲＯＭ１１及びＨＤＤ１３は、ネットワーク設計装置１を動作させるプログラムなどを記憶する記憶手段として用いられる。通信処理部１４は、ＬＡＮなどのネットワークを介して外部の装置と通信を行うネットワークカードなどの通信手段である。図１に示された構成を例に挙げると、通信処理部１４は、監視制御用ネットワークＮＷを介し、複数のＷＤＭ装置２０との通信を処理する。

可搬型記憶媒体用ドライブ１５は、可搬型記憶媒体１５０に対して、情報の書き込みや情報の読み出しを行う装置である。可搬型記憶媒体１５０の例としては、ＵＳＢメモリ（ＵＳＢ：Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）、ＣＤ−Ｒ、及びメモリカードなどが挙げられる。

ネットワーク設計装置１は、情報の入力操作を行うための入力デバイス１６０、及び、画像を表示するためのディスプレイ１７０を、さらに備える。入力デバイス１６０は、キーボード及びマウスなどの入力手段であり、入力された情報は、入力処理部１６を介して
ＣＰＵ１０に出力される。ディスプレイ１７０は、液晶ディスプレイなどの画像を表示する表示手段であり、表示される画像データは、ＣＰＵ１０から画像処理部１７を介してディスプレイに出力される。なお、入力デバイス１６０、及びディスプレイ１７０に代えて、これらの機能を備えるタッチパネルなどのデバイスを用いることもできる。

ＣＰＵ１０は、ＲＯＭ１１、またはＨＤＤ１３などに格納されているプログラム、または可搬型記憶媒体用ドライブ１５が可搬型記憶媒体１５０から読み取ったプログラムを実行する。このプログラムには、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）だけでなく、上記のネットワーク設計プログラムも含まれる。なお、プログラムは、通信処理部１４を介してダウンロードされたものであってもよい。

ＣＰＵ１０は、ネットワーク設計プログラムを実行すると、複数の機能が形成される。図９には、ＣＰＵ１０に形成される機能の構成が示されている。ＣＰＵ１０は、計数処理部１００と、設定処理部１０１と、生成処理部１０２と、割当処理部１０３と、送信処理部１０４とを含む。また、図９には、ＣＰＵ１０の機能部１００〜１０４だけでなく、該機能に関連してＨＤＤ１３内に記憶する各種の情報１３０〜１３４も示されている。なお、情報１３０〜１３４の記憶手段は、ＨＤＤ１３に限定されず、ＲＯＭ１１や可搬型記憶媒体１５０であってもよい。

計数処理部１００は、複数の波長の光信号がそれぞれ伝送される複数のパスが設けられたネットワークにおけるノード間のリンクごとに、リンクを経由する該パスの数を計数する。計数処理部１００は、ＨＤＤ１３から、設計対象となるネットワークに関するトポロジ情報１３０、及びパス情報１３１を読み出し、これらの情報を用いて計数処理を行う。

トポロジ情報１３０は、ネットワークの形態、つまり、リンクを介したノード間の接続関係を示す情報である。トポロジ情報１３０は、例えば、ネットワーク内の各リンクの識別子に、該リンクを介して接続されている一対のノードの識別子を対応付けて構成されている。ネットワーク設計装置１は、トポロジ情報１３０、及びパス情報１３１を自装置１で生成してもよいし、例えば監視制御ネットワークＮＷ、可搬型記憶媒体１５０、または入力デバイス１６０を介して、外部から取得してもよい。

一方、パス情報１３１は、ネットワークに設定されるパスごとの経路を示す情報である。パス情報１３１は、例えば、パスの始点及び終点にそれぞれ対応するノードの識別子と、始点から終点に至るまでに経由する１以上のリンクの識別子とを含む。

図５のパスを例に挙げると、計数処理部１００は、例えば、ノード（Ａ）及び（Ｂ）間のリンクのパス数を１、ノード（Ｂ）及び（Ｃ）間のリンクのパス数を２、ノード（Ｅ）及び（Ｆ）間のリンクのパス数を６と計数する。この計数処理より、ネットワーク内のリンクごとに、パスの混雑の程度（集中の程度）が把握される。

設定処理部１０１は、計数処理部１００により計数されたパスの数に基づいて、リンクごとに、波長多重光信号を伝送するために用いられる伝送システム（図４の符号３０参照）の上限数を設定する。設定処理部１０１は、例えば、リンクごとのパス数を、波長多重光信号に多重可能な波長の総数で除算して得た値に基づいて、伝送システムの上限数を決定してもよい。この場合、伝送システムの上限数は、除算で得た商の小数点以下の値を切り上げることにより整数として求められる。

図５の例において、ＷＤＭ装置２０が波長多重光信号に多重可能な波長の総数は４波である。したがって、伝送システムの上限数は、例えば、ノード（Ａ）及び（Ｂ）間のリンクについて、１÷４を算出することにより１となる。また、ノード（Ｂ）及び（Ｃ）間のリンクについては、２÷４を算出することにより２となり、ノード（Ｅ）及び（Ｆ）間のリンクについては、６÷４を算出することにより２となる。

伝送システムの上限数は、さらに、当該ネットワークにおける将来的なパスの増加を見込んで決定されてもよい。この場合、設定処理部１０１は、外部からの操作に応じて、伝送システムの上限数を補正する。例えば、入力デバイス１６０を介して、ノード（Ａ）及び（Ｂ）間のリンクにおけるパス増加の見込み数として、６が入力された場合、設定処理部１０１は、当該リンクの伝送システムの上限数を、１から２に補正する。これにより、将来的なパスの増加を見込んだネットワーク設計が可能となる。

このように伝送システムの上限数を設定することにより、伝送システムが低減されるようにネットワーク設計が行われる。設定処理部１０１は、伝送システムの上限数を、計数処理部１００から得たパス数とともに、伝送システム情報１３２として、ＨＤＤ１３に書き込む。

図１０には、図５に示されたネットワークに関する設計情報が示されている。図１０において、「パス数」及び「伝送システム上限数」は、伝送システム情報１３２を示す。「パス数」は、計数処理部１００により計数されたリンクごとのパス数を示し、「伝送システム上限数」は、設定処理部１０１により設定された伝送システムの上限数を示す。なお、他の情報については、後述する。

割当処理部１０３は、リンクごとに、重複して使用可能な同一波長の光信号の数を、設定処理部により設定された伝送システムの上限数以下とする制約条件に従って、波長多重光信号に多重される光信号の波長を複数のパスの各々に割り当てる。したがって、割当処理部１０３は、同一リンクにおいて同一波長の光信号の使用を可能とし、さらに、ネットワーク内の伝送システムの総数を最小とするように波長を割り当てる。

割当処理部１０３は、ＨＤＤ１３内のトポロジ情報１３０、パス情報１３１、及び伝送システム情報１３２に基づいて波長を割り当てる。より具体的には、割当処理部１０３は、これらの情報を変数として、数理計画モデルを構築し、所定の制約条件の下で最適な解を求める。

以下に、波長割り当て処理において使用される数理計画モデルについて説明する。割当処理部１０３は、目的関数として、例えば、以下の式（１）を用いる。また、図１１には、以降の式において用いられる変数の内容が示されている。

式（１）によると、割当処理部１０３は、パスごとに用いられる波長のラベル番号の合計が最少となるように、波長を割り当てる。ここで、ラベル番号は、波長ごとに付与された名称に該当する情報である。割当処理部１０３は、ラベル番号が小さい方から優先的に、割り当てる波長を選択する。

また、割当処理部１０３は、制約条件として、例えば、以下の式（２）、及び式（３）を用いる。

式（２）によると、割当処理部１０３は、各パスには、単一の波長が割り当てられるという制約条件に従って、波長を割り当てる。この制約条件は、パスの途中で、光信号の波長を他の波長に切り替えることはできないという技術的制約に基づく。

一方、式（３）によると、割当処理部１０３は、同一のリンクにおいて、重複して使用可能な同一波長の数は、伝送システムの上限数以下であるという制約条件に従って、波長を割り当てる。この制約条件は、１つの波長多重光信号に多重可能な複数の波長は、互いに異なるため、１つの伝送システム（図４参照）は、当該複数の波長を、１組しか伝送できないという技術的制約に基づく。例えば、図５の例の場合、ノード（Ｅ）及び（Ｆ）間のリンクにおける伝送システムの上限数は２であるから（図１０参照）、各波長を２つまで使用することが可能であり、他のリンクの上限数は１であるため、各波長を１つずつしか使用することができない。

上述したような数理計画モデルを構築して最適解を得ることによって、割当処理部１０３は、図７に例示されるように、結果的に、使用される伝送システム数が最少となるように、効率的な波長割り当てを行う。ここで、数理計画モデルにおける目的関数としては、上記の式（１）に限定されることはなく、例えば、以下の式（４）が用いられてもよい。ここで、変数Ｓｙｓ（ｓ）は、各リンクｓにおいて実際に使用される伝送システムの数を表す。

式（４）によると、割当処理部１０３は、パスごとに用いられる波長のラベル番号の合計だけでなく、使用される伝送システム数も最少となるように、波長を割り当てる。なお、割当処理部１０３は、制約条件として、例えば、上記の式（２）、及び式（３）に加えて、以下の式（５）を用いる。式（５）は、使用される伝送システム数を導くために用いられる。なお、割当処理部１０３は、数理計画法に限定されず、他の解析手法を用いて波長割り当てを行ってもよい。

割当処理部１０３は、制約条件のために波長を割り当てられない場合、制約条件を緩和して、波長を割り当てる。より具体的には、割当処理部１０３は、制約条件のために波長を割り当てられない場合、リンクの各々の優先度を示す優先度情報１３３に基づいて選択したリンクに対応する伝送システムの上限値を増加させる。なお、制約条件のために波長を割り当てられない場合、つまり数理計画モデルの最適解が得られない場合の具体例については後述する。

図９に示されるように、優先度情報１３３は、割当処理部１０３からの指示に従って、生成処理部１０２により生成される。以下に、図１０を参照して、優先度情報１３３の生成手法について述べる。

生成処理部１０２は、ネットワークにおいて所定数以上のパスが経由するリンクを混雑リンクとして選択し、その他のリンクを非混雑リンクとして選択する。例えば、図５の例において、５以上のパスが経由するリンクを混雑リンクとする場合、ノード（Ｅ）及び（Ｆ）間のリンクが混雑リンクに該当し（「混雑リンク」参照）、その他のリンクが非混雑リンクに該当する（「非混雑リンク」参照）。

生成処理部１０２は、波長多重光信号に多重可能な波長の総数に対する、リンクを経由するパスの数の比率を算出し、この比率（以下、「使用率」と表記）が閾値以上となるリンクを、高使用率リンクとして選択する。高使用率グループは、非混雑リンクから選択される。例えば、該閾値を７０（％）とした場合、ノード（Ｆ）及び（Ｇ）間のリンクは、パス数が４本であり、多重可能な波長の総数（４波）に対する使用率が１００（％）となるため、高使用率リンクに該当する。すなわち、本例では、パス数が３以上であるリンクが、高使用率リンクに該当する（「高使用率リンク」参照）。

また、生成処理部１０２は、混雑リンクを除くリンクごと、つまり非混雑リンクごとに、該非混雑リンクを経由するパスのうち、混雑リンクを経由するパスの数を、混雑関連指標値として算出する。この混雑関連指標値は、非混雑リンクごとに、混雑リンクに関連するパスの数を示す。例えば、ノード（Ｆ）及び（Ｇ）間のリンクは、混雑リンク（ノード（Ｅ）及び（Ｆ）間のリンク）を経由するパスＰ２，Ｐ３，Ｐ８の３本が経由するから、当該混雑関連指標値は３となる。また、ノード（Ｄ）及び（Ｅ）間のリンクは、混雑リンクを経由するパスＰ４，Ｐ６の２本が経由するから、当該混雑関連指標値は２となる（「混雑関連指標地」参照）。

生成処理部１０２は、リンクごとに、上記の使用率（つまり、高使用率リンクに該当するか否か）、及び、混雑関連指標値に基づいて、優先度情報を生成する。本例では、生成処理部１０２は、高使用率リンクに該当するリンクに対し、他のリンクより高い優先度を与える。さらに、生成処理部１０２は、混雑関連指標値が高いリンクほど、高い優先度を与える。つまり、生成処理部１０２は、優先度を決定するにあたって、高使用率リンクに該当するか否かの条件を優先的に判断し、その次の段階において、混雑関連指標値を判断する。

この手法に従って生成した優先度情報１３３は、図１０において、「優先度」として示されている。優先度は、「１」が最も高く、「８」が最も低い。なお、高使用率リンクに該当するリンク同士、または高使用率リンクに該当しないリンク同士の混雑関連指標値が同一である場合、何れのリンクの優先度を高くしてもよい。

割当処理部１０３は、制約条件のために波長を割り当てられない場合、優先度情報１３３に基づいて選択したリンクに対応する伝送システムの上限値を増加させる。図１０に示された例において、割当処理部１０３は、波長を割り当てられないとき、まず、優先度が「１」であるノード（Ｆ）及び（Ｇ）間のリンクに対応する伝送システムの上限値を増加させる。

該上限値の増加によっても、波長を割り当てられないとき、割当処理部１０３は、さらに、優先度が「２」であるノード（Ｇ）及び（Ｈ）間のリンクに対応する上限値を増加させる。このようにして、割当処理部１０３は、波長割り当てが成功するまで、優先度の順に、各非混雑リンクに対応する伝送システムの上限値を順次に増加させて、上記の式（３）に該当する制約条件を繰り返し緩和する。

これにより、割当処理部１０３は、確実に、最適な波長割り当てを行うことができる。なお、優先度情報１３３は、各リンクを、優先度の順に並べた優先度リストとして形成されてもよい。また、本例において、生成処理部１０２は、上記の使用率、及び混雑関連指標値に基づいて、優先度情報１３３を生成したが、優先度情報１３３は、何れか一方に基づいて生成されてもよい。

さらに、本例では、単一の混雑リンクを含むネットワークを挙げたが、複数の混雑リンクを含むネットワークも存在する。以下に、複数の混雑リンクを含むネットワークの場合の優先度情報１３３の生成手法を述べる。図１２には、複数の混雑リンクを含むネットワークの例が示されている。

ノード（Ａ）〜（Ｌ）は、メッシュ状のネットワークを構成するように、各リンクを介して接続されている。また、複数のパスＰ１〜Ｐ１８は、両端の矢印が示すノード間に設けられている。なお、一点鎖線で表された円は、リンクごとに、該リンクを共通に経由するパスＰ１〜Ｐ１８を取り囲んでいる。

本例において、６本以上のパスＰ１〜Ｐ１８を経由するリンクを混雑リンクとすると、ノード（Ｄ）及び（Ｅ）間のリンク、ノード（Ｅ）及び（Ｆ）間のリンク、及びノード（Ｈ）及び（Ｉ）間のリンクの３つが、混雑リンクに該当する（太線参照）。生成処理部１０２は、パスＰ１〜Ｐ１８ごとに、該パスが経由する混雑リンクの数に応じた重み度数を決定し、混雑リンクを経由するパスの重み度数に基づいて、優先度情報１３３を生成する。

例えば、パスＰ２は、２つの混雑リンクを経由するから、当該重み度数を２とする。パスＰ８，Ｐ９，Ｐ１４は、それぞれ、１つの混雑リンクを経由するから、当該重み度数を１とする。

次に、例として、非混雑リンクに該当するノード（Ｅ）及び（Ｈ）間のリンクの混雑関連指標値を算出する。当該リンクを経由するパスは、パスＰ２，Ｐ８，Ｐ９，Ｐ１４は、である。したがって、該リンクの混雑関連指標値は、４本のパスＰ２，Ｐ８，Ｐ９，Ｐ１４の各重み度数の合計（２＋１＋１＋１）を算出することにより、５に決定される。このように、パスが経由する混雑リンクの数に応じた重み度数に基づいて優先度情報１３３を生成することにより、複数の混雑リンクを含むネットワークについても、適切に優先度情報１３３を生成することが可能となる。

割当処理部１０３は、図９に示されるように、波長割り当ての結果を、波長割当情報１３４としてＨＤＤ１３に書き込む。波長割当情報１３４は、各波長の識別子と、割り当てられたパスの識別子との対応関係を示す。なお、波長割当情報１３４の内容は、操作者が認識するように、ディスプレイ１７０に表示されてもよい。

また、送信処理部１０４は、ＨＤＤ１３から波長割当情報１３４を読み出し、監視制御ネットワークＮＷを介して、ＷＤＭ装置２０に送信する。波長割当情報１３４は、通信処理部１４から監視制御ネットワークＮＷに出力される。そして、ＷＤＭ装置２０の制御部２１は、波長割当情報１３４を受信すると、波長割当情報１３４に基づいて、各波長選択スイッチ２０２ａに対して設定処理を行う。なお、波長割当情報１３４の送信は、例えば、入力デバイス１６０による指示操作に基づいて実行される。

このように、ネットワーク設計装置１は、波長割当情報１３４をＷＤＭ装置２０に送信するから、ネットワーク設計が完了した後、迅速に、パスに対する波長の割り当て設定を行うことができる。なお、波長割当情報１３４の送信処理は、これに限定されず、ネットワーク管理装置などの他の装置によって行われてもよい。

次に、ネットワーク設計装置１の波長割り当て処理の流れを、図１３を参照して述べる。波長割り当て処理は、例えば、入力デバイス１６０からの操作に応じて開始される。波長割り当て処理が開始されると、計数処理部１００は、ＨＤＤ１３からトポロジ情報１３０、及びパス情報１３１を取得する（ステップＳｔ１）。

次に、計数処理部１００は、トポロジ情報１３０、及びパス情報１３１に基づき、複数の波長の光信号がそれぞれ伝送される複数のパスが設けられたネットワークにおけるノード間のリンクごとに、リンクを経由する該パスの数を計数する（ステップＳｔ２）。次に、設定処理部１０１は、計数処理部１００により計数されたパスの数に基づいて、リンクごとに、波長多重光信号を伝送するために用いられる伝送システムの上限数を設定する（ステップＳｔ３）。

次に、割当処理部１０３は、リンクごとに、重複して使用可能な同一波長の光信号の数を、設定処理部１０１により設定された伝送システムの上限数以下とする制約条件に従って、波長多重光信号に多重される光信号の波長を複数のパスの各々に割り当てる（ステップＳｔ４）。このとき、割当処理部１０３は、上述した数理計画モデルを構築して、最適解を求めることによって、波長割り当てを行う。

次に、割当処理部１０３は、割り当てが成功したか否かを判定する（ステップＳｔ５）。割り当てが成功した場合（ステップＳｔ５のＹＥＳ）、割当処理部１０３は、処理を終了する。一方、割り当てが失敗した場合（ステップＳｔ５のＹＥＳ）、割当処理部１０３は、当該失敗が、実行中の波長割り当て処理が開始された後の最初の失敗であるか否かを判定する（ステップＳｔ６）。

最初の失敗である場合（ステップＳｔ６のＹＥＳ）、生成処理部１０２は、優先度情報１３３を生成する（ステップＳｔ７）。このように、生成処理部１０２は、制約条件のために波長を割り当てられない場合に優先度情報１３３を生成する。つまり、優先度情報１３３は、波長割り当ての失敗後に、初めて生成される。

したがって、ネットワーク設計装置１は、一度も失敗することなく、波長割り当てに成功した場合、優先度情報１３３の生成に要する時間を省くことができる。なお、優先度情報１３３は、これに限定されず、例えば、割当処理部１０３が波長を割り当てる（ステップ４）以前に生成されてもよい。また、最初の失敗であるか否かの判定は、例えば、失敗するたびに加算される変数を用意しておき、この変数の値を参照することにより行われてもよい。

一方、最初の失敗ではない場合（ステップＳｔ６のＮＯ）、割当処理部１０３は、優先度情報１３３に基づいて選択したリンクに対応する伝送システムの上限値を増加させる（ステップＳｔ８）。すなわち、上限値を増加させる対象となるリンクの選択は、上述した「優先度」の順に従う。

図１０の例の場合、最初に失敗したとき、優先度が「１」であるノード（Ｆ）及び（Ｇ）間のリンクが選択され、２回目に失敗したとき、優先度が「２」であるノード（Ｇ）及び（Ｈ）間のリンクが選択される。これにより、非混雑リンクは、混雑リンクに対する関連の程度が高い順に、上記の式（３）で表される制約条件が緩和される。なお、本処理は、上記のステップＳｔ７の処理後も同様に行われる。

次に、割当処理部１０３は、ステップＳｔ４の処理を再度、実行する。すなわち、割当処理部１０３は、制約条件のために波長を割り当てられない場合、割り当てが成功するまで、制約条件を緩和して波長割り当てを試みる。このネットワーク設計方法によれば、優先度の順に従って、各リンクに関する制約条件が順次に緩和されるから、伝送システムの数を無駄に増加させることなく、効率的に波長割り当てを行うことができる。

上記のステップＳｔ５の処理に関して、波長割り当て処理の成功例、及び失敗例を挙げて説明する。図１４には、ネットワークに設けられた複数のパスＰ１〜Ｐ７の例が示されている。これまで述べた例と同様に、複数のパスＰ１〜Ｐ７は、それぞれ、両矢印により示されている。例えば、パスＰ１は、ノード（Ａ）、ノード（Ｂ）、及びノード（Ｃ）を、この順に通るように設けられている。

このネットワークにおいて、ノード（Ｂ）は、ノード（Ａ）、ノード（Ｃ）、及びノード（Ｄ）と接続され、ノード（Ｄ）は、ノード（Ｃ）と接続されている。また、本例において、ＷＤＭ装置２０が多重可能な波長の総数は４波とし、５波以上のパスが経由するリンクを混雑リンクとする。

図１５には、上記のネットワークに関する伝送システム情報１３２が示されている。ノード（Ａ）及び（Ｂ）間のリンク（「Ａ−Ｂ」参照）は、５つのパスＰ１〜Ｐ５が経由するため、伝送システムの上限数が２に設定され、他のリンクの上限数は１に設定されている。

図１６には、図１５に示された伝送システムの上限数を制約条件（上記の式（３））として、各パスＰ１〜Ｐ７に波長λ１〜λ４を割り当てた結果が示されている。図１６において、丸で囲まれた数字は、リンクごとに設定された伝送システムの上限値を示す。また、各パスＰ１〜Ｐ７の表示に付随するカッコ内には、当該パスＰ１〜Ｐ７に割り当てた波長λ１〜λ４が示されている。

本例では、ノード（Ｂ）及び（Ｃ）間のリンクにおいて使用可能な波長が不足するため、２つのパスＰ６，Ｐ７に波長を割り当てることができない（「ＮＧ」印参照）。つまり、当該リンクは、伝送システムの上限値が１であるため（図１５参照）、波長λ１〜λ４を１組しか使用できず、２つのパスＰ６，Ｐ７に、他のパスＰ１，Ｐ２と同一波長λ１，λ２を割り当てることができない。

また、これらのパスＰ６，Ｐ７に、当該リンクで使用されていない波長λ３，λ４を割り当てたとしても、波長λ３，λ４は、ノード（Ｂ）及び（Ｄ）間のリンクにおいて他のパスＰ３，Ｐ４に割り当てられている。そして、当該リンクは、伝送システムの上限値が１であるため（図１５参照）、やはり、パスＰ６，Ｐ７に、他のパスＰ３，Ｐ４と同一波長λ１，λ２を割り当てることができない。このように、本例の波長の割り当ては、制約上限のために失敗しているため、生成処理部１０２は、優先度情報１３３を生成する。

図１７には、伝送システム情報１３２に加え、本例のネットワークに関する優先度情報１３３が示されている。５本以上のパスが経由するリンクを混雑リンクとした場合、ノード（Ａ）及び（Ｂ）間のリンク（「Ａ−Ｂ」参照）は混雑リンクに該当し、その他のリンクは非混雑リンクに該当する。さらに、高使用率リンクには、その判断基準となる使用率を７０（％）とした場合、使用率が１００（％）（パス数４／使用可能波長の総数４）であるノード（Ｂ）及び（Ｃ）間のリンク、及び、ノード（Ａ）及び（Ｄ）間のリンクが該当する。

また、混雑関連指標値は、混雑リンク（Ａ−Ｂ）を経由するパスの数に基づいて決定される。例えば、ノード（Ａ）及び（Ｄ）間のリンクは、混雑リンクを経由するパスＰ１〜Ｐ５のうち、２つのパスＰ１，Ｐ２が経由するから、混雑関連指標値は２となる。

優先度は、図１１を参照して述べた手法に従って決定される。その結果、ノード（Ａ）及び（Ｃ）間のリンクの優先度が最も高いため、割当処理部１０３は、当該リンクに対応する伝送システムの上限値を１から２に増加させる（「１→２」参照）。そして、割当処理部１０３は、新たな上限値に基づく制約条件に従い、再度、波長を割り当てる。なお、一度に増加させる数は、１に限定されず、２以上であってもよい。

図１８には、再度の波長割り当ての結果が示されている。上述したように、ノード（Ａ）及び（Ｃ）間のリンクに対応する伝送システムの上限値が２に増加したから、当該リンクにおいて使用可能な複数の波長λ１〜λ４が２組となる。これにより、パスＰ６，Ｐ７に対して、他のパスＰ１，Ｐ２と同一波長λ１，λ２をそれぞれ割り当てられることが可能である。このように、本例の波長の割り当ては、制約上限を緩和したことによって、２回目で成功している。

本例では、ノード（Ａ）及び（Ｃ）間のリンクに、優先度「１」を与えたが、これに代えて、混雑関連指標値が同一であるノード（Ｂ）及び（Ｄ）間のリンクに優先度「１」を与えてもよい。この場合、当該リンクの伝送システム数が２となるから、パスＰ６，Ｐ７に対して、波長λ３，λ４をそれぞれ割り当てることによって、波長割り当ては、やはり成功する。

これまで、ネットワーク設計装置１の適用例として、小規模なネットワークを挙げたが、図１９に示されるような大規模なネットワークにも、ネットワーク設計装置１を適用可能である。このネットワークは、リンクを介して接続された４０個のノードＮ１〜Ｎ４０を有し、５７４本のパス（図示せず）が設けられている。また、本例において、ＷＤＭ装置２０が波長多重光信号に多重可能な波長の総数を８８波とする。以下に、発明者が、本例について、上述したネットワーク設計方法を用いて得られた設計結果を説明する。

図２０には、図１９に示されたネットワークにおける混雑リンクの一覧表が示されている。「リンク」欄に関し、例えば、「Ｎ３＿Ｎ４」は、ノードＮ３及びＮ４間のリンクを表し、また、「パス数」欄は、対応する混雑リンクを経由するパスの数を表している。なお、これらの欄は、以降の説明においても同様である。ここでは、パスの数が８８本を超えるリンクを、混雑リンクとして選択し、各混雑リンクの伝送システムの上限数を２としている。

図２１には、図１９に示されたネットワークにおける非混雑リンクの一覧表が示されている。「重み度数」欄は、図１２を参照して述べた重み度数１〜４の各々に該当するパスの数を示す。例えば、リンクＮ２＿Ｎ３について、重み度数１のパスが１３本、重み度数２のパスが２本、重み度数３のパスが７本、重み度数４のパスが１９本、重み度数５のパスが５本、重み度数６のパスが３５本となる。

「混雑関連指標値」欄は、重み度数に基づいて決定された混雑関連指標値を示す。例えば、リンクＮ２＿Ｎ３の混雑関連指標値は、１×１３＋２×２＋３×７＋４×１９＋５×５＋６×３５を計算することにより３４９となる。

また、符号Ｇは、高使用率リンクに該当するリンクを示している。本例では、高使用率リンクに該当する基準として、上記の比率を９０（％）としている。また、各リンクは、表の上部から優先度が高い順に並べられている。

本例について、上記の式（１）〜（３）に基づく数理計算モデルを構築して、波長割り当てを試みた結果、１〜５回目において失敗し、６回目において成功した。失敗のたびに、リンクＮ２＿Ｎ３、Ｎ１０＿Ｎ２、Ｎ３５＿Ｎ２４、Ｎ２１＿Ｎ１１、及びＮ２６＿３３の伝送システムの上限数が、優先度の順に従って順次に増加した。このため、５回の制約条件の緩和によって、混雑リンクだけでなく、リンクＮ２＿Ｎ３、Ｎ１０＿Ｎ２、Ｎ３５＿Ｎ２４、Ｎ２１＿Ｎ１１、及びＮ２６＿３３の伝送システムの上限数も２となった。

図２２には、ネットワーク設計装置１により得られた波長割当情報１３４が示されている。「パス」欄は、パスの識別子を示し、「リンク」欄は、対応するパスが経由するリンクごとに、割り当てられた波長のラベル番号を示す。各パスは、上記の式（２）の制約条件に従って、単一の波長が割り当てられている。例えばパス（２）に割り当てられた波長は、ラベル番号「３８」の波長のみである。なお、「リンク」欄の「−」は、対応するパスが、当該リンクを経由しないことを示す。

また、上記の式（３）の制約条件に従って、異なるパスに、同一波長が割り当てられている。例えば、パス（０）及びパス（１００）は、ともにラベル番号「３２」の波長が割り当てられ、また、パス（１）及びパス（２０）は、ともにラベル番号「３７」の波長が割り当てられている（一点鎖線の枠参照）。

図２３には、図１９に示されたネットワークに使用される伝送システムの数が示されている。図２３において、丸で囲まれた「Ｍ」は、混雑リンク（図２０参照）を示し、混雑リンクには、２つの伝送システムが用いられる。また、丸で囲まれた「２」は、２つの伝送システムが用いられる非混雑リンクを示す。

本例のネットワーク設計によると、４８のリンクのうち、１１のリンクにおいて２つの伝送システムが必要になるという結果が得られた。また、設計の所要時間は、およそ５分であった。なお、１回の波長割り当ての所要時間は、およそ１分であった。

一方、上記の式（２）〜（５）に基づく数理計算モデルを構築して、波長割り当てを行った結果、４８のリンクのうち、１９のリンクにおいて２つの伝送システムが必要という結果が得られた。また、設計の所要時間は、およそ１時間であった。したがって、式（１）〜（３）に基づく数理計算モデルによれば、式（２）〜（５）に基づく数理計算モデルの場合に対して、伝送システム数が３０（％）以上削減され、設計時間が８０（％）以上短縮されるという好適な設計結果が得られた。これは、前者の数理計算モデルのモデルサイズが、後者に比べて小さいためである。

また、上述した数理計算法との比較のため、ヒューリスティック（Ｈｅｕｒｉｓｔｉｃ）法を用いて、波長割り当てを行った結果、４８のリンクのうち、４０のリンクにおいて２つの伝送システムが必要という結果が得られた。本例では、リンクが少ない順に従ってパスを選択して波長を割り当て、波長が不足すると、伝送システムの数を増加させた。この手法によると、設計結果がパスの選択順序によるため、最適な解を得ることが原理的に難しい。

これまで述べたように、実施例に係るネットワーク設計装置１は、複数のパスが設けられたネットワーク内のリンクごとに計数されたパスの数に基づいて、リンクごとに、波長多重光信号を伝送するために用いられる伝送システムの上限数を設定する。このため、伝送システムの上限数が、リンクごとに、精度よく設定される。

また、ネットワーク設計装置１は、リンクごとに、重複して使用可能な同一波長の光信号の数を、伝送システムの上限数以下とする制約条件に従って、波長多重光信号に多重される光信号の波長を複数のパスの各々に割り当てる。このため、同一波長の光信号が、リンクごとの伝送システムの上限数に応じて、異なるパスに割り当てられる。

さらに、ネットワーク設計装置１は、上記の制約条件のために波長を割り当てられない場合、制約条件を緩和して、波長を割り当てる。このため、割り当てる波長が不足した場合であっても、波長割り当てを繰り返して試みることにより、確実に波長割り当てが行われる。

したがって、ネットワーク設計装置１によれば、多数のパスが設けられた複雑なネットワークの設計できるという効果が得られる。なお、上述したネットワーク設計方法、及びネットワーク設計プログラムも、ネットワーク設計装置１と同様の構成を有するため、同様の作用効果を奏する。

以上、好ましい実施例を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。

なお、以上の説明に関して更に以下の付記を開示する。
（付記１） 複数の波長の光信号がそれぞれ伝送される複数のパスが設けられたネットワークにおけるノード間のリンクごとに、前記リンクを経由するパスの数を計数する計数処理部と、
前記計数処理部により計数されたパスの数に基づいて、前記リンクごとに、波長多重光信号を伝送するために用いられる伝送システムの上限数を設定する設定処理部と、
前記リンクごとに、重複して使用可能な同一波長の光信号の数を、前記設定処理部により設定された前記上限数以下とする制約条件に従って、前記波長多重光信号に多重される光信号の波長を前記複数のパスの各々に割り当てる割当処理部とを有し、
前記割当処理部は、前記制約条件のために波長を割り当てられない場合、前記制約条件を緩和して、波長を割り当てることを特徴とするネットワーク設計装置。
（付記２） 前記リンクの各々の優先度を示す優先度情報を生成する生成処理部を、さらに有し、
前記割当処理部は、前記制約条件のために波長を割り当てられない場合、前記優先度情報に基づいて選択した前記リンクに対応する前記上限値を増加させることによって、前記制約条件を緩和することを特徴とする付記１に記載のネットワーク設計装置。
（付記３） 前記生成処理部は、前記波長多重光信号に多重可能な波長の総数に対する、前記リンクを経由する前記パスの数の比率に基づいて前記優先度情報を生成することを特徴とする付記２に記載のネットワーク設計装置。
（付記４） 前記生成処理部は、前記ネットワークにおいて所定数以上の前記パスが経由する前記リンクを混雑リンクとして選択し、前記混雑リンクを除く前記リンクごとに、該リンクを経由する前記パスのうち、前記混雑リンクを経由する前記パスの数に基づいて前記優先度情報を生成することを特徴とする付記２または３に記載のネットワーク設計装置。
（付記５） 前記生成処理部は、前記ネットワークが複数の前記混雑リンクを有する場合、前記パスごとに、該パスが経由する前記混雑リンクの数に応じた重み度数を決定し、前記混雑リンクを経由するパスの前記重み度数に基づいて、前記優先度情報を生成することを特徴とする付記４に記載のネットワーク設計装置。
（付記６） 前記生成処理部は、前記制約条件のために波長を割り当てられない場合に前記優先度情報を生成することを特徴とする付記２乃至５の何れかに記載のネットワーク設計装置。
（付記７） 前記設定処理部は、前記計数処理部により計数されたパスの数を、前記伝送システムにより前記波長多重光信号に多重可能な波長数で除算して得た値に基づいて、前記上限数を設定することを特徴とする付記１乃至６の何れかに記載のネットワーク設計装置。
（付記８） 前記設定処理部は、外部からの操作に応じて、前記上限数を補正することを特徴とする付記１乃至７の何れかに記載のネットワーク設計装置。
（付記９） 複数の波長の光信号がそれぞれ伝送される複数のパスが設けられたネットワークにおけるノード間のリンクごとに、前記リンクを経由するパスの数を計数し、
計数されたパスの数に基づいて、前記リンクごとに、波長多重光信号を伝送するために用いられる伝送システムの上限数を設定し、
前記リンクごとに、重複して使用可能な同一波長の光信号の数を、前記設定処理部により設定された前記上限数以下とする制約条件に従って、前記波長多重光信号に多重される光信号の波長を前記複数のパスの各々に割り当て、
前記波長を割り当てる処理において、前記制約条件のために波長を割り当てられない場合、前記制約条件を緩和して、波長を割り当てることを特徴とするネットワーク設計方法。
（付記１０） 前記制約条件のために波長を割り当てられない場合、前記リンクの各々の優先度を示す優先度情報に基づいて選択した前記リンクに対応する前記上限値を増加させることによって、前記制約条件を緩和することを特徴とする付記９に記載のネットワーク設計方法。
（付記１１） 前記優先度情報は、前記波長多重光信号に多重可能な波長の総数に対する、前記リンクを経由する前記パスの数の比率に基づいて生成されることを特徴とする付記１０に記載のネットワーク設計方法。
（付記１２） 前記優先度情報は、前記ネットワークにおいて所定数以上の前記パスが経由する前記リンクを混雑リンクとして選択し、前記混雑リンクを除く前記リンクごとに、該リンクを経由する前記パスのうち、前記混雑リンクを経由する前記パスの数に基づいて生成されることを特徴とする付記１０または１１に記載のネットワーク設計方法。
（付記１３） 前記優先度情報は、前記ネットワークが複数の前記混雑リンクを有する場合、前記パスごとに、該パスが経由する前記混雑リンクの数に応じた重み度数を決定し、前記混雑リンクを経由するパスの前記重み度数に基づいて生成されることを特徴とする付記１２に記載のネットワーク設計方法。
（付記１４） 前記優先度情報は、前記制約条件のために波長を割り当てられない場合に生成される（ことを特徴とする付記１０乃至１３の何れかに記載のネットワーク設計方法。
（付記１５） 前記上限数は、計数されたパスの数を、前記伝送システムにより前記波長多重光信号に多重可能な波長の総数で除算して得た値に基づいて設定されることを特徴とする付記９乃至１４の何れかに記載のネットワーク設計方法。
（付記１６） 前記上限数は、外部からの操作に応じて補正されることを特徴とする付記９乃至１５の何れかに記載のネットワーク設計方法。
（付記１７） 複数の波長の光信号がそれぞれ伝送される複数のパスが設けられたネットワークにおけるノード間のリンクごとに、前記リンクを経由するパスの数を計数し、
計数されたパスの数に基づいて、前記リンクごとに、波長多重光信号を伝送するために用いられる伝送システムの上限数を設定し、
前記リンクごとに、重複して使用可能な同一波長の光信号の数を、前記設定処理部により設定された前記上限数以下とする制約条件に従って、前記波長多重光信号に多重される光信号の波長を前記複数のパスの各々に割り当てる、処理をコンピュータに実行させ、
前記波長を割り当てる処理において、前記制約条件のために波長を割り当てられない場合（Ｓｔ５）、前記制約条件を緩和して、波長を割り当てることを特徴とするネットワーク設計プログラム。
（付記１８） 前記制約条件のために波長を割り当てられない場合、前記リンクの各々の優先度を示す優先度情報に基づいて選択した前記リンクに対応する前記上限値を増加させることによって、前記制約条件を緩和することを特徴とする付記１７に記載のネットワーク設計プログラム。
（付記１９） 前記優先度情報は、前記波長多重光信号に多重可能な波長の総数に対する、前記リンクを経由する前記パスの数の比率に基づいて生成されることを特徴とする付記１８に記載のネットワーク設計プログラム。
（付記２０） 前記優先度情報は、前記ネットワークにおいて所定数以上の前記パスが経由する前記リンクを混雑リンクとして選択し、前記混雑リンクを除く前記リンクごとに、該リンクを経由する前記パスのうち、前記混雑リンクを経由する前記パスの数に基づいて生成されることを特徴とする付記１８または１９に記載のネットワーク設計プログラム。
（付記２１） 前記優先度情報は、前記ネットワークが複数の前記混雑リンクを有する場合、前記パスごとに、該パスが経由する前記混雑リンクの数に応じた重み度数を決定し、前記混雑リンクを経由するパスの前記重み度数に基づいて生成されることを特徴とする付記２０に記載のネットワーク設計プログラム。
（付記２２） 前記優先度情報は、前記制約条件のために波長を割り当てられない場合に生成されることを特徴とする付記１８乃至２１の何れかに記載のネットワーク設計プログラム。
（付記２３） 前記上限数は、計数されたパスの数を、前記伝送システムにより前記波長多重光信号に多重可能な波長の総数で除算して得た値に基づいて設定されることを特徴とする付記１７乃至２２の何れかに記載のネットワーク設計プログラム。
（付記２４） 前記上限数は、外部からの操作に応じて補正されることを特徴とする付記１７乃至２３の何れかに記載のネットワーク設計プログラム。

１ ネットワーク設計装置
１０ ＣＰＵ
１００ 計数処理部
１０１ 設定処理部
１０２ 生成処理部
１０３ 割当処理部
１３３ 優先度情報
２ ネットワーク
２０ ＷＤＭ装置
３０ 伝送システム

Claims (10)

1. 複数の波長の光信号がそれぞれ伝送される複数のパスが設けられたネットワークにおけるノード間のリンクごとに、前記リンクを経由するパスの数を計数する計数処理部と、
   前記計数処理部により計数されたパスの数に基づいて、前記リンクごとに、波長多重光信号を伝送するために用いられる伝送システムの上限数を設定する設定処理部と、
   前記リンクごとに、重複して使用可能な同一波長の光信号の数を、前記設定処理部により設定された前記上限数以下とする制約条件に従って、前記波長多重光信号に多重される光信号の波長を前記複数のパスの各々に割り当てる割当処理部とを有し、
   前記割当処理部は、前記制約条件のために波長を割り当てられない場合、前記制約条件を緩和して、波長を割り当てることを特徴とするネットワーク設計装置。
2. 前記リンクの各々の優先度を示す優先度情報を生成する生成処理部を、さらに有し、
   前記割当処理部は、前記制約条件のために波長を割り当てられない場合、前記優先度情報に基づいて選択した前記リンクに対応する前記上限値を増加させることによって、前記制約条件を緩和す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。
3. 前記生成処理部は、前記波長多重光信号に多重可能な波長の総数に対する、前記リンクを経由する前記パスの数の比率に基づいて前記優先度情報を生成す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。
4. 前記生成処理部は、前記ネットワークにおいて所定数以上の前記パスが経由する前記リンクを混雑リンクとして選択し、前記混雑リンクを除く前記リンクごとに、該リンクを経由する前記パスのうち、前記混雑リンクを経由する前記パスの数に基づいて前記優先度情報を生成することを特徴とする請求項２または３に記載のネットワーク設計装置。
5. 前記生成処理部は、前記ネットワークが複数の前記混雑リンクを有する場合、前記パスごとに、該パスが経由する前記混雑リンクの数に応じた重み度数を決定し、前記混雑リンクを経由するパスの前記重み度数に基づいて、前記優先度情報を生成することを特徴とする請求項４に記載のネットワーク設計装置。
6. 前記生成処理部は、前記制約条件のために波長を割り当てられない場合に前記優先度情報を生成することを特徴とする請求項２乃至５の何れかに記載のネットワーク設計装置。
7. 前記設定処理部は、前記計数処理部により計数されたパスの数を、前記伝送システムにより前記波長多重光信号に多重可能な波長の総数で除算して得た値に基づいて、前記上限数を設定することを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載のネットワーク設計装置。
8. 前記設定処理部は、外部からの操作に応じて、前記上限数を補正することを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載のネットワーク設計装置。
9. 複数の波長の光信号がそれぞれ伝送される複数のパスが設けられたネットワークにおけるノード間のリンクごとに、前記リンクを経由するパスの数を計数し、
   計数されたパスの数に基づいて、前記リンクごとに、波長多重光信号を伝送するために用いられる伝送システムの上限数を設定し、
   前記リンクごとに、重複して使用可能な同一波長の光信号の数を、前記設定処理部により設定された前記上限数以下とする制約条件に従って、前記波長多重光信号に多重される光信号の波長を前記複数のパスの各々に割り当て、
   前記波長を割り当てる処理において、前記制約条件のために波長を割り当てられない場合、前記制約条件を緩和して、波長を割り当てることを特徴とするネットワーク設計方法。
10. 複数の波長の光信号がそれぞれ伝送される複数のパスが設けられたネットワークにおけるノード間のリンクごとに、前記リンクを経由するパスの数を計数し、
    計数されたパスの数に基づいて、前記リンクごとに、波長多重光信号を伝送するために用いられる伝送システムの上限数を設定し、
    前記リンクごとに、重複して使用可能な同一波長の光信号の数を、前記設定処理部により設定された前記上限数以下とする制約条件に従って、前記波長多重光信号に多重される光信号の波長を前記複数のパスの各々に割り当てる、処理をコンピュータに実行させ、
    前記波長を割り当てる処理において、前記制約条件のために波長を割り当てられない場合、前記制約条件を緩和して、波長を割り当てることを特徴とするネットワーク設計プログラム。

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