本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
以下、光信号を電気的に終端することなく光多重分離及び光増幅する光ノードと光伝送媒体である光ファイバとを含むフォトニックネットワークに接続されるネットワーク管理装置を説明する。ネットワーク管理装置は、RWA方式、RSA方式又はRSSA方式に基づいて通信する。以下では、ネットワーク管理装置は、一例として、RWA方式に基づいて通信する。
以下、式において変数等の上に付された記号は、文中では変数の後に記載する。例えば、記号−が上に付されたxは、「x−」と表記する。
(第1実施形態)
図1は、ネットワーク管理装置1の構成の例を示す図である。ネットワーク管理装置1(選択装置)は、通信経路算出部10と、通信経路算出結果記憶部20と、周波数幅割当部30と、通信経路・周波数幅算出結果記憶部40と、通信経路・周波数幅選択部50aと、選択結果記憶部60とを備える。
通信経路算出部10と、周波数幅割当部30と、通信経路・周波数幅選択部50aとのうち一部または全部は、例えば、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサが、記憶部に記憶されたプログラムを実行することにより機能するソフトウェア機能部である。また、これらの機能部のうち一部または全部は、LSI(Large Scale Integration)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)等のハードウェア機能部であってもよい。
通信経路算出結果記憶部20、通信経路・周波数幅算出結果記憶部40及び選択結果記憶部60は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置等の不揮発性の記憶媒体(非一時的な記録媒体)を有する記憶装置を用いて構成される。通信経路算出結果記憶部20、通信経路・周波数幅算出結果記憶部40及び選択結果記憶部60は、例えば、RAM(Random Access Memory)やレジスタなどの揮発性の記憶媒体を有していてもよい。
通信経路算出部10は、最短経路(Shortest Path)アルゴリズム(Fewest-hop法、Shortest Distance法など)に基づく経路探索によって、通信経路を算出する。通信経路算出部10は、通信設定要求に基づいて、通信経路を算出する。通信経路算出部10は、通信経路の算出結果を、通信経路算出結果記憶部20に格納する。通信経路算出部10は、通信経路の算出結果を、周波数幅割当部30に通知する。通信経路算出結果記憶部20は、通信経路算出部10の通信経路の算出結果を格納する。
周波数幅割当部30は、RWA方式に基づいて、LF法などを実行する。周波数幅割当部30は、通信経路算出部10から通知された情報に基づいて、通信経路算出結果記憶部20から通信経路の算出結果を取得し、取得した算出結果に対する周波数幅の割り当てを算出し、割り当ての結果を通信経路・周波数幅算出結果記憶部40に格納し、割り当ての結果を通信経路・周波数幅選択部50aに通知する。通信経路・周波数幅算出結果記憶部40は、周波数幅割当部30による候補組の算出結果を格納する。
通信経路・周波数幅選択部50aは、リソース状態量に基づくリソース選択方法を実行する。通信経路・周波数幅選択部50aは、周波数幅割当部30から通知された情報に基づいて、候補組の算出結果を、通信経路・周波数幅算出結果記憶部40から取得する。通信経路・周波数幅選択部50aは、取得した結果に対してその評価値を算出する。
通信経路・周波数幅選択部50aは、算出した評価値に基づいて、最終的な候補組を選択する。通信経路・周波数幅選択部50aは、選択結果を選択結果記憶部60に格納する。選択結果記憶部60は、通信経路・周波数幅選択部50aが選択途中である候補組を格納する。選択結果記憶部60は、通信経路・周波数幅選択部50aが最終的な選択結果である候補組を格納する。
図2は、ネットワークの物理モデルの第1例を示す図である。図2では、第1ノード(N1)から第8ノード(N8)までの光パスに対して通信設定要求が発生する。通信経路算出部10は、例えば、ダイクストラ法を実行する。通信経路算出部10の算出結果である第1ノード(N1)から第8ノード(N8)までの通信経路は、点線矢印で示す最短経路である。
図3は、リンク番号と波長番号との対応付けの第1例を示す図である。周波数幅割当部30は、図3に示す波長割り当てに基づいて、最短経路上の光信号に周波数幅(帯域幅)又は波長を割り当てる。周波数幅割当部30は、例えば、FF法を実行する。候補組100、候補組200及び候補組300は、ホップ数3、波長番号5である。候補組100、候補組200及び候補組300では、通信経路及び波長の評価値は等しい。
次に、この通信設定要求に対して通信経路及び波長を選択するリソース選択方法を考える。
図4は、通信経路・周波数幅選択部50aの構成の例を示す図である。通信経路・周波数幅選択部50aは、リソース情報取得部51と、リソース状態量演算部52と、リソース状態量記憶部53と、第1選択部54とを備える。
リソース情報取得部51(検出部)は、通信経路における波長又は周波数幅の使用状況を検出する。波長又は周波数幅の使用状況とは、例えば、波長使用数である。リソース情報取得部51は、通信経路・周波数幅算出結果記憶部40から候補組を取得する。リソース情報取得部51は、通信経路及び波長の評価値が等しい複数の候補組を、通信経路・周波数幅算出結果記憶部40から取得してもよい。リソース状態量演算部52は、リソース状態量として波長使用量(周波数幅の使用状況)を用い、取得した候補組のそれぞれに対し、通信経路上の各リンクの波長使用量の総和を求める。リソース状態量演算部52は、通信経路上の各リンクの波長使用量の総和を、リソース状態量記憶部53に格納する。波長使用量を波長使用数とした場合、波長使用量の総和は、式(1)のように表される。
ここで、iは、通信経路上の経由する各リンクを表す。kは、通信経路の経由するリンク総数を表す。Liは、通信経路上の経由するリンクiの波長使用数を表す。第1実施形態では、候補組100の通信経路は、リンク1a、リンク4a及びリンク9aを経由する経路である。波長使用量を波長使用数とした場合、波長使用数の総和は、候補組100の通信経路では12となる。波長使用数の総和は、候補組200の通信経路では9となる。波長使用数の総和は、候補組200の通信経路では13となる。
第1選択部54は、リソース状態量記憶部53に格納された各候補組の波長使用状況の総和のうち最小総和の候補組を選択し、選択した候補組(選択結果)を選択結果記憶部60に格納する。第1実施形態では、候補組200の波長使用数の総和が、複数の候補組の波長使用数の総和(合計)のうち最も小さい値(最小値)になる。候補組200は、最終的に選択された候補組である。
なお、第1実施形態では、リソース選択方法における波長使用量として、波長使用数を用いた。リソース選択方法における波長使用量は、空き波長数でもよい。具体的には、リソース状態量演算部52は、通信経路上の各リンクの空き波長数の総和に任意の定数(例えば0から1の間の値)を加えた値の逆数を算出する。第1選択部54は、算出された逆数が最小となる候補組を選択してもよい。また、リソース状態量演算部52は、通信経路上の各リンクの空き波長数の総和を求める。第1選択部54は、通信経路上の各リンクの空き波長数の総和が最大となる候補組を選択してもよい。
以上のように、第1実施形態のネットワーク管理装置1は、光ノード及びリンクを含む通信経路と、通信経路における光信号の周波数幅とを選択する選択装置である。第1実施形態のネットワーク管理装置1は、通信経路における周波数幅の使用状況を検出するリソース情報取得部51と、周波数幅の使用状況に基づいて、通信経路及び周波数幅を選択する第1選択部54とを備える。
これによって、第1実施形態のネットワーク管理装置1は、光周波数リソースの使用効率を向上させることが可能となる。
第1選択部54は、周波数幅の使用状況を表す評価値(周波数幅使用評価値)に基づいて、通信経路及び周波数幅を選択する。第1実施形態のネットワーク管理装置1は、トランスペアレント光通信網における通信経路及び周波数幅を、光信号が経由する光ノードの特性や光ファイバの使用状況の評価値に基づいて選択するので、光周波数リソースの使用効率を向上させることが可能となる。
候補組の通信経路上の全リンクにおける波長使用数の総和が小さい経路を最終的な通信経路及び波長として選択することで、特定のリンクにおいて使用できる波長がなく通信設定要求を受付できなくなるタイミングを遅らせることができる。
第1実施形態のネットワーク管理装置1は、トランスペアレント光パス網においてリンクの波長使用数が上限(最大値)に達することによって通信設定要求が設定不可となる状態が発生することを抑制し、光周波数リソースの使用効率を最適化することができる。
なお、固定の周波数帯域(波長)を用いたネットワーク構成であっても、可変の周波数帯域(周波数幅)を用いたネットワーク構成であっても、またそれらのネットワーク構成において波長分割多重伝送(WDM)された光信号がさらに空間的に分割多重されたネットワークであっても、光周波数リソースの使用効率は最適化される。
第1実施形態のネットワーク管理装置1は、通信を確立するための光信号を電気的に終端することなく光多重分離及び光増幅する機能を有する光ノードと、光伝送媒体である光ファイバにより構成されるフォトニックネットワークにおいて、通信を設定するための光信号の始点から終点までを結ぶ光パスの通信経路及び当該通信経路上で割り当てる周波数幅を選択する。
第1実施形態のネットワーク管理装置1は、フォトニックネットワークの効率的な光パス設定に伴い、当該光パスの通信経路算出及び周波数幅の割り当てに対し、周波数幅として例えばITU−Tによって定められた固定の周波数幅(波長)や、可変の周波数幅の場合であっても、光周波数リソースの使用効率を向上させることが可能となる。第1実施形態のネットワーク管理装置1は、空間的に多重化された光ファイバコア又はモード間の固定や可変の周波数幅の場合であっても、光周波数リソースの使用効率を向上させることが可能となる。
(第2実施形態)
第2実施形態では、波長使用数等の分布の標準偏差等が算出される点が、第1実施形態と相違する。第2実施形態では、第1実施形態との相違点についてのみ説明する。
図5は、リンク番号と波長番号との対応付けの第2例を示す図である。第1実施形態と同様に、図1に示すネットワーク管理装置1と、図2に示すネットワークの物理モデルの例について説明する。説明には、第1実施形態と同様に、通信設定要求に基づいて光パスが第1ノード(N1)から第8ノード(N8)に発生し、第1ノードから第8ノードまでの通信経路は、図2における点線矢印で示す最短経路である。
最短経路上に割り当てる周波数幅又は波長に関しては、周波数幅割当部30の算出結果として、図5に示した波長割り当てを考える。周波数幅割当部30は、例えば、FF法を実行する。候補組100、候補組200及び候補組300は、ホップ数3、波長番号5である。候補組100、候補組200及び候補組300では、通信経路及び波長の評価値は等しい。さらに、候補組100及び候補組200では、候補組の通信経路上の全リンクにおける波長使用数の総和の値は等しい。
図6は、通信経路・周波数幅選択部50bの構成の例を示す図である。通信経路・周波数幅選択部50bは、リソース情報取得部51と、リソース状態量演算部52と、リソース状態量記憶部53と、第1選択部54と、リソース分布散らばり度演算部55と、パラメータ設定部56とを備える。
リソース情報取得部51は、通信経路及び波長の評価値が等しい候補組を、通信経路・周波数幅算出結果記憶部40から取得する。リソース分布散らばり度演算部55は、通信経路における各リンクのリソース状態量の分布の散らばり度を演算する。リソース状態量の分布の散らばり度は、標準偏差又は分散である。
リソース状態量演算部52は、取得した候補組のそれぞれに対し、通信経路上の各リンクの波長使用量の総和を求め、リソース分布散らばり度演算部55で演算したリソース分布散らばり度にパラメータ設定部56で設定する重み係数αを掛けた結果(乗算結果)の値と波長使用量の総和とを加算し、加算結果をリソース状態量記憶部53に格納する。第1実施形態と同様に、リソース状態量を波長使用量として、波長使用量を波長使用数とした場合、リソース状態量演算部52で算出される値は、式(2)のように表される。
ここで、iは、通信経路上の経由する各リンクを表す。kは、通信経路の経由するリンク総数を表す。Liは、通信経路上の経由するリンクiの波長使用数を表す。αは、パラメータ設定部56で任意の値として設定可能な0≦α≦1の範囲の係数を表す。Dvは、リソース分布の散らばり度を示す。
波長使用数(リソース)の分布の散らばり度を表す尺度として標準偏差σを用いると、データの個数mを通信経路上の経由するリンクのホップ数とし、あるmにおけるデータ量xjを使用波長数として標準偏差を求めることができる。標準偏差は、式(3)のように表される。式(3)における、xm−は、通信経路における各リンクの使用波長数の算術平均を表す。
第2実施形態では、候補組100の通信経路は、リンク1a、リンク4a及びリンク9aを経由する経路である。波長使用量を波長使用数とした場合、波長使用数の総和は、候補組100の通信経路では9となる。リソース分布の散らばり度である使用波長数の標準偏差は、約8.67となる。リソース状態量演算部52が算出する値、すなわち式(2)の値は、αを1とすると、17.67となる。式(2)の値は、候補組200では約9.67となる。式(2)の値は、候補組300では約16.22となる。
第1選択部54は、リソース状態量記憶部53に格納された各候補組の式(2)の値が最小である候補組を選択し、選択した候補組(選択結果)を選択結果記憶部60に格納する。第2実施形態では、候補組200の式(2)の値が、複数の候補組の式(2)の値のうち最も小さい値になる。候補組200は、最終的な候補組である。
候補組100ではなく候補組200を選択する利点を以下に述べる。候補組100を用いて通信設定要求を設定した場合、リンク1aにおける波長数が、上限の8波長に達してしまう。このため、光ファイバを増設しなければ、通信設定要求以降にリンク1aを使用することができなくなってしまう。一方、候補組200を用いて通信設定要求を設定した場合では、通信設定要求を設定した後であっても、各リンクの使用可能波長数に余裕がある。このため、通信設定要求を設定した後であっても、候補組200上の各リンクを使用することができる。通信経路上の波長使用数の総和が同じである候補組のうち、各リンクの波長使用数の分布のばらつきが大きい候補組は、上限に近い波長数のリンクを含む可能性が高い。このため、リソース分布の散らばりが小さい候補組を選択した方が有利となる。
以上のように、第2実施形態のネットワーク管理装置1は、周波数幅の使用状況が同じである通信経路及び周波数幅の組が複数である場合、周波数幅の使用状況を表す周波数幅使用評価値の総和と周波数幅使用評価値の分布に基づいて、通信経路及び周波数幅を選択する。
これによって、第2実施形態のネットワーク管理装置1は、光周波数リソースの使用効率をより向上させることが可能となる。
第2実施形態のネットワーク管理装置1は、通信経路を構成するリンクごとの分布の標準偏差に重み係数を乗算した結果に基づいて、通信経路及び周波数幅を選択する。
候補組のホップ数や波長番号の評価値が等しく、通信経路上の全リンクにおける波長使用数の総和が等しい場合、リソース分布の散らばり度に基づく波長使用数の総和に基づいて候補組を選択することによって、特定のリンクにおいて使用できる波長がないために通信設定要求を受付できなくなるタイミングを遅らせることができる。
なお、第2実施形態では、リソース選択方法における波長使用量として波長使用数を用いたが、空き波長数を波長使用量として用いることもできる。具体的には、リソース状態量演算部52は、通信経路上の各リンクの空き波長数の総和に任意の定数(例えば0から1の間の値)を加えた量の逆数を求める。第1選択部54は、その値が最小となる候補組を選択してもよい。リソース状態量演算部52は、通信経路上の各リンクの空き波長数の総和を求める。第1選択部54は、通信経路上の各リンクの空き波長数の総和が最大となる候補組を選択してもよい。
(第3実施形態)
第3実施形態では、通信経路の全リンクの波長使用総数に基づく値で各リンクの波長使用数を除算した結果に基づいて通信経路等を選択する点が、第1実施形態と相違する。第3実施形態では、第1実施形態との相違点についてのみ説明する。
上記の第2実施形態では、式(2)においてリソース分布散らばり度Dvは、標準偏差を用いて定義されている。光ネットワークにおいて各リンクの波長数の上限が異なるなどの理由で、式(2)を用いて比較する各候補組の波長使用数の総和が大きく異なっている場合、リソース分布散らばり度を表す標準偏差は、不都合を生じさせることがある。例えば、波長使用数の総和が50前後でばらついている場合と、波長使用数の総和が10前後でばらついていると場合では、前者の標準偏差が後者の標準偏差よりも大きくなることがある。このため、リソース分布の散らばり度合いを単純に比較することができないという不都合が生じる。
そこで、リソース分布散らばり度Dvは、変動係数を用いて定義される。これによって、リソース分布の散らばり度合いは、単純に比較することができるようになる。リソース、すなわち波長使用数の分布の散らばり度を表す尺度として変動係数σcを用いる。変動係数は、式(3)の標準偏差を用いて、式(4)のように表される。式(4)における、xm−は、通信経路における各リンクの使用波長数の算術平均を表す。
候補組となる通信経路の全リンクの波長使用総数の平均値で各リンクの波長使用数を除算することによって各リンクの波長量数を規格化した値を、リソース分布散らばり度Dvとして用いて、その通信経路の候補組の標準偏差を算出することによっても、リソース分布の散らばり度合いは、単純に比較することができるようになる。
波長使用数(リソース)の分布の散らばり度を表す尺度として波長使用数の総数で規格化した標準偏差σnormを用いると、データの個数mを通信経路上の経由するリンクのホップ数とし、あるmにおけるデータ量xjを使用波長数として、規格化標準偏差を求めることができる。規格化標準偏差は、式(5)のように表される。式(5)において、zm−は、zjの算術平均を表す。
なお、標準偏差σ又は変動係数σcと波長使用数の総数とで規格化した標準偏差σnormは、パラメータ設定部56がネットワークのリソース状況を見ながら適宜変更可能なパラメータである。
以上のように、第3実施形態の第1選択部54は、通信経路におけるリンクの周波数幅使用評価値の総和でリンクごとの周波数幅使用評価値を除算した値の分布の標準偏差に重み係数を乗算した結果に基づいて、通信経路及び周波数幅を選択する。
これによって、第3実施形態のネットワーク管理装置1は、光周波数リソースの使用効率をより向上させることが可能となる。
(第4実施形態)
第4実施形態では、通信経路上の全リンクの波長使用総数に基づいて重み係数αが定められる点が、第1実施形態と相違する。第4実施形態では、第1実施形態との相違点についてのみ説明する。
上記の第2実施形態に記載の式(2)を用いて、パラメータ設定部56は、任意の値として設定可能なαを、候補組となる通信経路上の全リンクの波長使用総数に基づいて設定する。この場合、第1実施形態と同様に、リソース状態量を波長使用量として、波長使用量を波長使用数とした場合、リソース状態量演算部52が算出する値は、式(6)のように表される。
以上のように、第4実施形態のパラメータ設定部56は、任意の値として設定可能なαを、候補組となる通信経路上の全リンクの波長使用総数に基づいて設定する。これによって、第4実施形態のネットワーク管理装置1は、光周波数リソースの使用効率をより向上させることが可能となる。
候補組となる通信系路上の各リンクの波長使用数のばらつきが大きく、さらに全リンクの波長使用総数が大きい場合、評価値が顕著に大きい値となるので、第4実施形態のネットワーク管理装置1は、上限に近い波長数のリンクを含む候補組を選択する可能性は低くなる。
(第5実施形態)
第5実施形態では、光ノードの方路の数(ノード方路数)に基づいて通信経路及び周波数幅を選択する点が、第1実施形態と相違する。第5実施形態では、第1実施形態との相違点についてのみ説明する。
図7は、リンク番号と波長番号との対応付けの第3例を示す図である。第1実施形態と同様に、図1に示すネットワーク管理装置1と、図2に示すネットワークの物理モデルの例について説明する。説明には、第1実施形態と同様に、通信設定要求に基づいて光パスが第1ノード(N1)から第8ノード(N8)に発生し、第1ノードから第8ノードまでの通信経路は、図2における点線矢印で示す最短経路である。
最短経路上に割り当てる周波数幅(波長)に関しては、周波数幅割当部30の算出結果として、図7に示した波長割り当てを考える。周波数幅割当部30は、例えば、FF法を実行する。候補組100、候補組200及び候補組300は、ホップ数3、波長番号5である。候補組100、候補組200及び候補組300では、通信経路及び波長の評価値は等しい。
図8は、通信経路・周波数幅選択部50cの構成の例を示す図である。通信経路・周波数幅選択部50cは、第1選択部54と、経由ノード情報取得部57と、経由ノード状態量演算部58と、経由ノード状態量記憶部59とを備える。
経由ノード情報取得部57は、通信経路及び波長の評価値が等しい候補組を、通信経路・周波数幅算出結果記憶部40から取得する。経由ノード状態量演算部58は、通信経路における各ノードのノード状態量を演算する。経由ノード状態量演算部58は、ノード状態量をノードの方路数として、取得した候補組のそれぞれに対し、通信経路上の各ノードの方路数の総和を求め、通信経路上の各ノードの方路数の総和を経由ノード状態量記憶部59に格納する。このように、ノード状態量をノードの方路数とした場合、ノード方路数の総和は、式(7)のように表される。
ここで、pは、通信経路上の経由する各ノードを表す。qは、通信経路の経由するノード総数を表す。Npは、通信経路上の経由するノードpのノード方路数を表す。第5実施形態では、候補組100の通信経路が第1ノード、第2ノード、第5ノード及び第8ノードを経由するので、ノード状態量をノード方路数として、ノード方路数の総和は12となる。ノード方路数の総和は、候補組200では10となる。ノード方路数の総和は、候補組300では12となる。
第1選択部54は、経由ノード状態量記憶部59に格納された各候補組のノード方路数の総和が最小の候補組を選択し、選択した候補組(選択結果)を選択結果記憶部60に格納する。第5実施形態では、候補組200のノード方路数の総和が、複数の候補組の波長使用数の総和のうち最も小さい値になる。候補組200を最終的な通信経路及び波長とする。
候補組100ではなく候補組200を選択する利点を以下に述べる。通信設定要求の始点ノードと終点ノードが、ネットワーク上の各ノードに平均的に発生した場合、ノード方路数の多いノードは、一般的に、通信トラフィックが集中しやすい傾向にある。通信トラフィックが集中したノードに接続しているリンクでは、波長使用数がリンクの波長数の上限に達成しやすくなるため、ネットワーク全体として多くの通信設定要求を設定するためには、特定のノードへの通信トラフィックの集中を避ける方が良い。従来のRWA法による通信経路及び波長の選択に用いられる評価値(例えば、ホップ数、波長番号)が等しい場合、通信経路におけるノード方路数の総和が小さい経路を選択した方が、特定のノードに対する通信トラフィックの集中を分散することが可能となる。
以上のように、第5実施形態の第1選択部54は、光ノードの方路の数(ノード方路数)に基づいて、通信経路及び周波数幅を選択する。第5実施形態の第1選択部54は、方路の数を表す方路数評価値に基づいて、通信経路及び周波数幅を選択する。
これによって、第5実施形態のネットワーク管理装置1は、光周波数リソースの使用効率をより向上させることが可能となる。
候補組のホップ数や波長番号の評価値が等しい場合、通信経路上の各ノードのノード方路数の総和を候補組の評価に用いることによって、特定のリンクにおいて使用できる波長がないために通信設定要求を受付できなくなるタイミングを遅らせることができる。
(第6実施形態)
第6実施形態では、周波数幅使用評価値の総和と周波数幅使用評価値の分布と方路数評価値の総和とのうち少なくとも一つに基づいて通信経路及び周波数幅を選択する点が、第1実施形態と相違する。第6実施形態では、第1実施形態との相違点についてのみ説明する。
図9は、リンク番号と波長番号との対応付けの第4例を示す図である。第1実施形態と同様に、図1に示すネットワーク管理装置1と、図2に示すネットワークの物理モデルの例について説明する。説明には、第1実施形態と同様に、通信設定要求に基づいて光パスが第1ノード(N1)から第8ノード(N8)に発生し、第1ノードから第8ノードまでの通信経路は、図2における点線矢印で示す最短経路である。
最短経路上に割り当てる周波数幅(波長)に関しては、周波数幅割当部30の算出結果として、図9に示した波長割り当てを考える。周波数幅割当部30は、例えば、FF法を実行する。候補組100、候補組200及び候補組300は、ホップ数3、波長番号5である。候補組100、候補組200及び候補組300では、通信経路及び波長の評価値は等しい。さらに、候補組100及び候補組200では、候補組の通信経路上の全リンクにおける波長使用数の総和の値は等しい。
図10は、通信経路・周波数幅選択部50dの構成の例を示す図である。通信経路・周波数幅選択部50dは、リソース情報取得部51と、リソース状態量演算部52と、リソース状態量記憶部53と、第1選択部54と、リソース分布散らばり度演算部55と、パラメータ設定部56と、経由ノード情報取得部57と、経由ノード状態量演算部58と、経由ノード状態量記憶部59と、第2選択部70とを備える。
リソース情報取得部51は、通信経路及び波長の評価値が等しい候補組を、通信経路・周波数幅算出結果記憶部40から取得する。リソース分布散らばり度演算部55は、通信経路における各リンクのリソース状態量の分布の散らばり度を演算する。
リソース状態量演算部52は、取得した候補組それぞれに対し、通信経路上の各リンクの波長使用量の総和を求め、リソース分布散らばり度演算部55で演算したリソース分布散らばり度にパラメータ設定部56で設定する重み係数αを掛けた結果の値と波長使用量の総和とを加算し、加算結果をリソース状態量記憶部53に格納する。第1実施形態と同様に、リソース状態量を波長使用量として、波長使用量を波長使用数とした場合、リソース状態量演算部52で算出される値は、第2実施形態と同様に式(2)のように表される。
なお、式(2)におけるα及びDvは、パラメータ設定部56がネットワークのリソース状況を見ながら適宜変更可能なパラメータである。式(2)におけるαは、第2実施形態と同様にパラメータ設定部56で任意の値として設定可能な0≦α≦1の範囲の係数を表す。
第4実施形態と同様に、パラメータ設定部56は、重み係数αに式(1)を代入することも可能である。式(2)のリソース分布の散らばり度を表すDvは、第2実施形態における式(3)の標準偏差σ、第3実施形態における式(4)の変動係数σc又は式(5)の規格化標準偏差σnormでもよい。
第1選択部54は、リソース状態量記憶部53に格納された各候補組の式(2)の値が最小の候補組を選択し、最小の候補組を選択結果記憶部60に格納する。経由ノード情報取得部57は、リソース状態量記憶部53に格納された通信経路及び波長の評価値が等しい候補組が複数である場合、評価値が等しい複数の候補組をリソース状態量記憶部53から取得する。
経由ノード状態量演算部58は、通信経路における各ノードのノード状態量を演算する。経由ノード状態量演算部58は、ノード状態量をノードの方路数として、取得した候補組のそれぞれに対し、通信経路上の各ノードの方路数の総和を求め、通信経路上の各ノードの方路数の総和を経由ノード状態量記憶部59に格納する。ノード状態量をノードの方路数とした場合、ノード方路数の総和は、第6実施形態と同様に式(7)のように表される。第2選択部70は、経由ノード状態量記憶部59に格納された各候補組のノード方路数の総和が最小の候補組を選択し、最小の候補組を選択結果記憶部60に格納する。
第6実施形態では、候補組100の通信経路がリンク1a、リンク4a及びリンク9aを経由するので、波長使用量を波長使用数として、波長使用数の総和は9となる。リソース分布の散らばり度Dvを表す式(3)の標準偏差は、約0.67となる。リソース状態量演算部52が算出する値、すなわち式(2)の値は、αを1とすると、9.67となる。式(2)の値は、候補組200では約9.67となる。式(2)の値は、候補組300では約20.77となる。
第1選択部54は、候補組100及び候補組200の式(2)の値が候補組300の式(2)の値と比較して小さい値になるので、候補組100及び候補組200を選択結果記憶部60に格納する。経由ノード情報取得部57は、第1選択部54が選択結果記憶部60に格納した候補組が複数であるため、選択結果記憶部60に格納されている複数の候補組を取得する。第6実施形態では、候補組100の通信経路は、複数の候補組を評価する場合、第1ノード、第2ノード、第5ノード5及び第8ノードを経由する経路である。ノード状態量をノード方路数とした場合、ノード方路数の総和は、候補組100の通信経路では12となる。ノード方路数の総和は、候補組200では10となる。複数の候補組のノード方路数の総和のうち最も小さい値になる。候補組200は、最終的な候補組である。第2選択部70は、候補組200を選択結果記憶部60に格納する。
以上のように、第6実施形態の第1選択部54は、周波数幅の使用状況が同じである通信経路及び周波数幅の組が複数である場合、周波数幅の使用状況を表す周波数幅使用評価値の総和と周波数幅使用評価値の分布と方路数評価値の総和とのうち少なくとも一つに基づいて、通信経路及び周波数幅を選択する。
これによって、第6実施形態のネットワーク管理装置1は、光周波数リソースの使用効率をより向上させることが可能となる。
候補組のホップ数や波長番号の評価値が等しく、通信経路上の全リンクにおける波長使用数の総和が等しい場合、リソース分布の散らばり度に基づく波長使用数の総和に基づいて評価し、さらにその評価値が等しい候補組が複数である場合、通信経路上の各ノードのノード方路数の総和に基づいて複数の候補組を評価することで、特定のリンクにおいて使用できる波長がなく通信設定要求を受付できなくなるタイミングを遅らせることができる。
なお、第6実施形態では、リソース選択方法における波長使用量として波長使用数を用いた。リソース選択方法における波長使用量は、空き波長数でもよい。具体的には、リソース状態量演算部52は、通信経路上の各リンクの空き波長数の総和に任意の定数(例えば0から1の間の値)を加えた量の逆数を求める。第1選択部54は、その値が最小となる候補組を選択してもよい。また、リソース状態量演算部52は、通信経路上の各リンクの空き波長数の総和を求める。第1選択部54は、その値が最大となる候補組を選択してもよい。
(第7実施形態)
第7実施形態では、通信経路を構成するリンクごとの波長等の分布の変動係数に重み係数を乗算した結果に基づいて通信経路及び周波数幅を選択する点が、第1実施形態と相違する。第7実施形態では、第1実施形態との相違点についてのみ説明する。
図11は、ネットワークの物理モデルの第2例を示す図である。第1実施形態と同様に、図1に示すネットワーク管理装置1と、図11に示すネットワークの物理モデルの例について説明する。説明には、通信設定要求に基づいてパスが第1ノード(N1)から第9ノード(N9)に発生し、第1ノードから第9ノードまでの通信経路は、図11における点線矢印で示す最短経路である。
次に、この通信設定要求に対して通信経路及び波長を選択するリソース選択方法を考える。
図12は、リンク番号と波長番号との対応付けの第5例を示す図である。最短経路上に割り当てる周波数幅(波長)に関しては、周波数幅割当部30の算出結果として、図12に示した波長割り当てを考える。周波数幅割当部30は、例えば、FF法を実行する。候補組100、候補組200及び候補組300は、ホップ数4、波長番号5である。候補組100、候補組200及び候補組300では、通信経路及び波長の評価値は等しい。さらに、候補組100、候補組200及び候補組300では、候補組の通信経路上の全リンクにおける波長使用数の総和の値は等しい。
図13は、通信経路・周波数幅選択部50eの構成の例を示す図である。通信経路・周波数幅選択部50eは、リソース情報取得部51と、リソース状態量演算部52と、第1選択部54と、リソース分布散らばり度演算部55と、パラメータ設定部56と、リソース状態量記憶部53と、経由ノード情報取得部57と、経由ノード状態量演算部58と、経由ノード状態量記憶部59と、第2選択部70とを備える。
経由ノード情報取得部57は、通信経路及び波長の評価値が等しい候補組を、通信経路・周波数幅算出結果記憶部40から取得する。経由ノード状態量演算部58は、通信経路における各ノードのノード状態量を演算する。経由ノード状態量演算部58は、ノード状態量をノードの方路数として、取得した候補組のそれぞれに対し、通信経路上の各ノードの方路数の総和を求め、通信経路上の各ノードの方路数の総和を経由ノード状態量記憶部59に格納する。このように、ノード状態量をノードの方路数とした場合、ノード方路数の総和は、第6実施形態と同様に式(7)のように表される。
第1選択部54は、経由ノード状態量記憶部59に格納された各候補組のノード方路数の総和が最小の候補組を選択し、選択した候補組(選択結果)を選択結果記憶部60に格納する。リソース情報取得部51では、リソース状態量記憶部53に格納された通信経路及び波長の評価値が等しい候補組が複数である場合、評価値が等しい複数の候補組をリソース状態量記憶部53から取得する。リソース分布散らばり度演算部55は、通信経路における各リンクのリソース状態量の分布の散らばり度を演算する。
リソース状態量演算部52は、取得した候補組のそれぞれに対し、通信経路上の各リンクの波長使用量の総和を求め、リソース分布散らばり度演算部55で演算したリソース分布散らばり度にパラメータ設定部56で設定する重み係数αを掛けた結果の値と波長使用量の総和とを加算し、加算結果をリソース状態量記憶部53に格納する。第1実施形態と同様に、リソース状態量を波長使用量として、波長使用量を波長使用数とした場合、リソース状態量演算部52で算出される値は、第2実施形態と同様に式(2)のように表される。
なお、式(2)のα及びDvは、パラメータ設定部56がネットワークのリソース状況を見ながら適宜変更可能なパラメータである。式(2)におけるαは、第2実施形態と同様にパラメータ設定部56で任意の値として設定可能な0≦α≦1の範囲の係数を表す。
第4実施形態と同様に、パラメータ設定部56は、重み係数αに式(1)を代入することも可能である。式(2)のリソース分布の散らばり度を表すDvは、第2実施形態における式(3)の標準偏差σ、第3実施形態における式(4)の変動係数σc又は式(5)の規格化標準偏差σnormでもよい。
第1選択部54は、リソース状態量記憶部53に格納された各候補組の式(2)の値が最小の候補組を選択し、最小の候補組を選択結果記憶部60に格納する。第7実施形態では、候補組100の通信経路は、第1ノード、第2ノード、第3ノード、第6ノード6及び第9ノードを経由する経路である。ノード状態量をノード方路数とした場合、ノード方路数の総和は、候補組100では12となる。ノード方路数の総和は、候補組200では12となる。ノード方路数の総和は、候補組300では14となる。
第1選択部54は、候補組100及び候補組200のノード方路数の総和が最も小さい値であるため、候補組100及び200を選択結果記憶部60に格納する。リソース情報取得部51は、第1選択部54が選択結果記憶部60に格納した候補組が複数であるため、選択結果記憶部60に格納されている複数の候補組を取得する。
第7実施形態では、複数の候補組が評価される場合、候補組100の通信経路は、リンク1a、リンク2a、リンク5a及びリンク10aを経由する経路である。波長使用量を波長使用数とした場合、波長使用数の総和は、候補組100の通信経路では12となる。リソース分布の散らばり度Dvを表す式(3)の標準偏差は、7.5となる。リソース状態量演算部52が算出する値、すなわち式(2)の値は、αを1とすると、19.5となる。式(2)の値は、候補組200では12.5となる。
第2選択部70は、複数の候補組の式(2)の値のうち候補組200の式(2)の値が最も小さい値になる。候補組200は、最終的な候補組である。第2選択部70は、候補組200を選択結果記憶部60に格納する。
以上のように、第7実施形態の第2選択部70は、通信経路を構成するリンクごとの分布の変動係数に重み係数を乗算した結果に基づいて、通信経路及び周波数幅を選択する。
これによって、第7実施形態のネットワーク管理装置1は、光周波数リソースの使用効率をより向上させることが可能となる。
候補組のホップ数や波長番号の評価値が等しく、通信経路上の全リンクにおける波長使用数の総和が等しい場合、通信経路上の各ノードのノード方路数の総和に基づいて、候補組を評価することができる。評価値が等しい候補組が複数である場合、リソース分布の散らばり度に基づく波長使用数の総和に基づいて候補組を選択することによって、特定のリンクにおいて使用できる波長がないために通信設定要求を受付できなくなるタイミングを遅らせることができる。
なお、第7実施形態では、リソース選択方法における波長使用量として波長使用数を用いたが、空き波長数を波長使用量として用いることもできる。具体的には、リソース状態量演算部52は、通信経路上の各リンクの空き波長数の総和に任意の定数(例えば0から1の間の値)を加えた量の逆数を求める。第1選択部54は、その値が最小となる候補組を選択してもよい。リソース状態量演算部52は、通信経路上の各リンクの空き波長数の総和を求める。第1選択部54は、通信経路上の各リンクの空き波長数の総和が最大となる候補組を選択してもよい。
上述した実施形態におけるネットワーク管理装置の少なくとも一部をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、FPGA(Field Programmable Gate Array)等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。