JP6733327B2 - 波長再割当てを支援する装置、方法、およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、波長分割多重光ネットワークにおける波長再割当てを支援する装置、方法、およびプログラムに係わる。

波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）技術を用いて光回線を収容する場合、運用管理システムは、各光回線に対して波長を割り当てる。収容すべき光回線に対して波長を割り当てる処理は、波長割当て設計と呼ばれる。なお、以下の記載において「光回線」は、２つのノード間に設定される光パス（または、波長パス）に相当する。

波長割当て設計においては、各光ファイバ上に設定される光回線の波長が互いに異なるように、各光回線に対して波長が割り当てられる。また、ネットワークのコストを抑制するために、多くのケースにおいて、光回線の始点ノードから終点ノードまでの経路上で同じ波長が使用される。

従来は、ある通信サービスを提供するために光回線が設定されると、そのサービスが終了するまで、その光回線が削除されることはなかった。ところが、近年では、例えば、ＳＤＮ（Software Defined Networking）技術により、必要なときに必要な帯域の光回線を設定する運用形態が普及しつつある。すなわち、光回線の追加または削除が頻繁に行われることがある。このため、ある時点において波長利用効率が高くなるように各光回線に波長を割り当てても、その後、光回線が追加または削除されると、波長利用効率が低下することがある。したがって、波長利用効率をモニタし、波長利用効率が低下したときに各光回線に対する波長割当てを変更する運用が求められている。なお、運用中に波長割当てを変更する動作は、波長再割当てまたはデフラグメンテーション（または、単に「デフラグ」）と呼ばれることがある。

関連技術として、再割当ての前と比較して使用周波数領域が小さくなるように波長パスを設計する波長パス再割り当て方法が提案されている（例えば、特許文献１）。

米国特許出願公開２０１３／０１９５４６０号

光信号の変調方式は、伝送距離または要求される品質等に応じて選択される。そして、ＷＤＭ光ネットワークにおいては、変調方式の異なる複数の光信号が多重化され得る。例えば、図１（ａ）に示す例では、ＷＤＭ信号に多重化される光信号１〜光信号４の変調方式が互いに異なっている。ここで、各光信号を伝送するために必要な帯域幅（以下、「変調帯域」または単に「帯域」と呼ぶことがある）は、変調方式に依存する。また、波長の利用効率を高くするために、図１（ｂ）に示すように、所望の波長間隔で光信号を配置できる可変波長間隔方式が提案されている。なお、図１（ａ）に示す固定波長間隔方式と比較して、可変波長間隔方式においては、波長の利用効率を高くすることができる。更に、長距離伝送ネットワークのネットワークトポロジは単純であるが、メトロポリタンエリアネットワークにおいては、多数のノードが複雑に接続される。すなわち、ネットワークトポロジが複雑である。

このように、ネットワークトポロジが複雑であり、各光回線に割り当てられる変調帯域が一定でないＷＤＭ光ネットワークにおいては、波長利用効率が高いのか低いのかを判定することは容易ではない。すなわち、ＷＤＭ光ネットワークにおいて波長再割当てを実行すべきか否かを適切に判定することは容易ではない。

本発明の１つの側面に係わる目的は、波長分割多重光ネットワークにおいて波長再割当てを実行すべきか否かの判定を支援する方法を提供することである。

本発明の１つの態様の波長再割当て支援方法は、複数のノードが光ファイバで接続された波長分割多重光ネットワークにおいて光回線に対する波長割当てに係わる情報を提供する。波長再割当て支援方法は、前記波長分割多重光ネットワーク内で使用可能な複数の波長スロットの中で少なくとも１つの光回線により使用される各波長スロットの帯域の合計を表す総使用帯域の割当て状態情報を出力し、各光ファイバについて得られる、光ファイバを通る各光回線に割り当てられる波長スロットの帯域の合計を表す個別使用帯域の中の最大値を表す最大個別使用帯域の割当て状態情報を出力する。

上述の態様によれば、ネットワーク管理者は、波長分割多重光ネットワークにおいて波長再割当てを実行すべきか否かを適切に判断できる。

波長多重光信号の例を示す図である。 各ノードに設けられる光分岐挿入装置の一例を示す図である。 ＷＤＭ光ネットワークにおいて使用される波長スロットの一例を示す図である。 ＷＤＭ光ネットワークに設定される光回線の一例を示す図である。 図４に示す光回線に対する波長割当ての一例を示す図である。 ＷＤＭ光ネットワークに設定される光回線の他の例を示す図である。 図６に示す光回線に対する波長割当ての一例を示す図である。 第１の実施形態に係わる波長再割当て支援装置の一例を示す図である。 ネットワークトポロジおよび設定される光回線の一例を示す図である。 トポロジ情報の一例を示す図である。 図９に示す光回線に対する波長割当ての一例を示す図である。 光回線情報の一例を示す図である。 第１の実施形態の波長再割当て支援方法の一例を示すフローチャートである。 波長利用情報の一例を示す図である。 最大個別使用帯域を計算する方法の一例を示すフローチャートである。 総使用帯域を計算する方法の一例を示すフローチャートである。 第１の実施形態による計算結果の表示例を示す図である。 第２の実施形態に係わる波長再割当て支援装置の一例を示す図である。 第２の実施形態の波長再割当て支援方法の一例を示すフローチャートである。 第２の実施形態における波長利用情報の表示例を示す図である。 第３の実施形態に係わる波長再割当て支援装置の一例を示す図である。 第３の実施形態の波長再割当て支援方法の一例を示すフローチャートである。 第４の実施形態の波長再割当て支援方法の一例を示すフローチャートである。 制約条件表の一例を示す図である。 付加情報を生成する方法の一例を示すフローチャートである。 付加情報の表示例を示す図である。 第５の実施形態の波長再割当て支援方法の一例を示すフローチャートである。 仮想スロット番号を算出する方法の一例を示すフローチャートである。 波長スロット番号の変換の一例を示す図である。 波長再割当て支援装置のハードウェア構成の一例を示す図である。

ＷＤＭ信号を伝送するＷＤＭ光ネットワークの各ノードには、たとえば、光分岐挿入装置（ＯＡＤＭ：Optical Add-Drop Multiplexer）が設けられる。光分岐挿入装置５００は、図２に示すように、多重／分離器５０１、光スイッチ５０２、トランスポンダ５０３を備える。多重／分離器５０１は、光伝送路を介して受信するＷＤＭ信号を波長ごとに分離して光スイッチ５０２に導く。また、多重／分離器５０１は、光スイッチ５０２から出力される複数の光信号を多重化して光伝送路へ導く。光スイッチ５０２は、各光信号の経路を制御する。トランスポンダ５０３には、それぞれクライアントが接続される。

クライアントｘ１からクライアントｘ２へデータを伝送する場合、クライアントｘ１を収容するノード（以下、始点ノード）とクライアントｘ２を収容するノード（以下、終点ノード）との間に光回線が設定される。ここで、この光回線に対して波長λｘが割り当てられるものとする。この場合、光回線の始点ノードにおいて、クライアントｘ１に接続されるトランスポンダ５０３は、クライアントデータを伝送する光信号Ｘを生成する。光信号Ｘの波長はλｘである。そして、光スイッチ５０２は、この光信号ＸをＷＤＭ信号に挿入して次ノードへ送信する。始点ノードと終点ノードとの間の各ノードにおいては、光信号Ｘは、ＷＤＭ信号から分岐されることなく、次ノードへ転送される。そして、終点ノードにおいて、光分岐挿入装置５００は、受信ＷＤＭ信号から光信号Ｘを分岐してクライアントｘ２に導く。

この実施例では、光信号Ｘは、電気信号に変換されることなく、始点ノードから終点ノードまで伝送される。また、始点ノードから終点ノードへ至る経路上で光信号Ｘのキャリア波長は変わらない。すなわち、始点ノードと終点ノードとの間の各リンクにおいて、光信号Ｘを伝送する光回線に対して同じ波長が割り当てられる。

図３は、ＷＤＭ光ネットワークにおいて使用される波長スロットの一例を示す。波長スロットは、光回線に対して割り当てられる波長資源の最小単位に相当する。よって、ＷＤＭ波長帯は、複数の波長スロットに分割される。図３に示す例では、ＷＤＭ波長帯は、４０個の波長スロットに分割されている。また、各波長スロットの帯域幅は、互いに同じである。波長スロットの帯域幅は、例えば、光周波数で定義される。一例としては、波長スロットの帯域幅は12.5GHzである。

ＷＤＭ光ネットワークにおいて光回線が設定されるときは、その光回線に対して１または複数の波長スロットが割り当てられる。光回線に対して割り当てられる波長スロットの個数は、その光回線を介して伝送される光信号のシンボルレートおよび変調方式などに依存する。図３に示す実施例では、光回線＃１に対して１個の波長スロット（スロット１）が割り当てられ、光回線＃２に対して２個の波長スロット（スロット２、３）が割り当てられ、光回線＃３に対して１個の波長スロット（スロット４）が割り当てられている。

なお、この実施例では、各波長スロットの優先順位が予め決められているものとする。優先順位は、光回線に対して割り当てられる順番を表す。図３に示す実施例では、スロット番号が小さい波長スロットの優先度が高く、スロット番号が大きい波長スロットの優先度が低い。すなわち、要求された光回線に対して複数の波長スロットを割り当てることができる場合には、それら複数の波長スロットの中で最もスロット番号の小さい波長スロットがその光回線に割り当てられる。したがって、初期状態においては、要求された光回線に対して波長スロット１が割り当てられる。また、図３に示す状態において新たな光回線が設定されるときは、その光回線に対して波長スロット５が割り当てられる。なお、この光回線が要求する帯域が２個の波長スロットに相当するときは、この光回線に対して波長スロット５、６が割り当てられる。

図４は、ＷＤＭ光ネットワークに設定される光回線の一例を示す。また、図５は、図４に示す光回線に対する波長割当ての一例を示す。なお、図４〜図５に示す例では、ＷＤＭ光ネットワークは、４個のノードＡ〜Ｄを備える。ノードＡ、Ｂ間、ノードＢ、Ｃ間、ノードＣ、Ｄ間は、それぞれ光ファイバで接続されている。そして、図４に示す光回線＃１〜＃５が順番に設定されるものとする。なお、以下の記載では、ノードｉとノードｊとの間のリンクを「リンクｉ−ｊ」と呼ぶことがある。また、ノードｉとノードｊとを接続する光ファイバを「ファイバｉ−ｊ」と呼ぶことがある。すなわち、リンクｉ−ｊに敷設されている光ファイバをファイバｉ−ｊと呼ぶことがある。

光回線＃１を設定する要求が与えられたときは、リンクＡ−Ｂにおいていずれの波長スロットも使用されていない。この場合、全波長スロットの中で最も優先度の高い波長スロット（すなわち、波長スロットＳ１）が光回線＃１に割り当てられる。同様に、リンクＢ−Ｃにおいて光回線＃２に波長スロットＳ１が割り当てられ、リンクＣ−Ｄにおいて光回線＃３に波長スロットＳ１が割り当てられる。さらに、ノードＡとノードＣとの間に光回線＃４を設定する要求が与えられる。このとき、リンクＡ−ＢおよびリンクＢ−Ｃにおいて、波長スロットＳ１は既に使用されている。よって、リンクＡ−ＢおよびリンクＢ−Ｃにおいて、それぞれ、光回線＃４に波長スロットＳ２が割り当てられる。図５（ａ）は、光回線＃１〜＃４にそれぞれ波長スロットが割り当てられた状態を示している。

続いて、光回線＃２が削除される。即ち、リンクＢ−Ｃにおいて光回線＃２に割り当てられていた波長スロットＳ１が解放される。図５（ｂ）は、光回線＃２に割り当てられていた波長スロットＳ１が解放された状態を示している。

更に、光回線＃５が追加される。ここで、リンクＢ−Ｃにおいては波長スロットＳ２が既に使用されており、リンクＣ−Ｄにおいては波長スロットＳ１が既に使用されている。すなわち、光回線＃５を設定するために波長スロットＳ１、Ｓ２を使用することはできない。よって、リンクＢ−ＣおよびリンクＣ−Ｄにおいて、それぞれ、光回線＃５に波長スロットＳ３が割り当てられる。図５（ｃ）は、光回線＃１、＃３〜＃５にそれぞれ波長スロットが割り当てられた状態を示している。

ところが、図５（ｃ）に示す波長割当てでは、波長資源の利用効率が低い。そこで、ネットワーク管理システムに設けられる波長割当てシステムは、波長再割当てを実行する。具体的には、リンクＣ−Ｄにおいて、光回線＃３に割り当てる波長スロットは、波長スロットＳ１から波長スロットＳ２に変更される。また、リンクＢ−ＣおよびリンクＣ−Ｄにおいて、光回線＃５に割り当てる波長スロットは、波長スロットＳ３から波長スロットＳ１に変更される。この結果、図５（ｄ）に示す割当て状態が実現される。すなわち、波長スロットＳ３が解放される。この結果、波長割当てシステムは、新たな光回線に対して波長スロットＳ３を割り当てることができるようになる。

図６は、ＷＤＭ光ネットワークに設定される光回線の他の例を示す。図４に示す例と同様に、図６に示すＷＤＭ光ネットワークも４個のノードＡ〜Ｄを備える。ただし、ネットワークトポロジは、図４と図６とで異なっている。

図６（ａ）に示すケースにおいては、光回線＃１〜＃３が設定される。この場合、光回線＃１〜＃３に対して図７（ａ）に示すように波長スロットが割り当てられる。また、図６（ｂ）に示すケースにおいては、光回線＃１〜＃４が設定される。この場合、光回線＃１〜＃４に対して図７（ｂ）に示すように波長スロットが割り当てられる。

ここで、波長スロットの使用状態は、２つのケースにおいて同じである。すなわち、双方のケースにおいて、リンクＡ−Ｂにおいて波長スロットＳ１、Ｓ２が使用され、リンクＢ−Ｃにおいて波長スロットＳ１、Ｓ３が使用され、リンクＢ−Ｄにおいて波長スロットＳ２、Ｓ３が使用されている。

ところが、波長割当ての制約条件は、２つのケースの間で異なっている。すなわち、図６（ａ）に示すケースでは、ノードＡとノードＤとの間に光回線＃２が設定される。この場合、リンクＡ−Ｃにおいて光回線＃２に割り当てる波長スロットおよびリンクＣ−Ｄにおいて光回線＃２に割り当てる波長スロットが同じであることが要求される。これに対して図６（ｂ）に示すケースでは、ノードＡとノードＣとの間に光回線＃２が設定され、ノードＣとノードＤとの間に光回線＃４が設定される。この場合、リンクＡ−Ｃにおいて光回線＃２に割り当てる波長スロットおよびリンクＣ−Ｄにおいて光回線＃４に割り当てる波長スロットは、互いに異なっていてもよい。

したがって、図６（ａ）に示すケースでは、波長利用効率が高くなるように波長再割当てを行うことはできない。一方、図６（ｂ）に示すケースでは、波長利用効率が高くなるように波長再割当てを行うことができる。即ち、リンクＢ−Ｄにおいて、光回線＃４に割り当てる波長スロットは、波長スロットＳ２から波長スロットＳ１に変更される。また、リンクＢ−ＣおよびリンクＢ−Ｄにおいて、光回線＃３に割り当てる波長スロットは、波長スロットＳ３から波長スロットＳ２に変更される。この結果、図７（ｃ）に示す状態が実現される。すなわち、波長スロットＳ３が解放される。

このように、波長割当てシステムは、波長利用効率が高くなるように波長再割当てを実行する。ただし、波長再割当てを実行するか否かは、ネットワーク管理者が決定することがある。そこで、本発明の実施形態に係わる波長再割当て支援装置は、ネットワーク管理者が適切なタイミングで波長再割当てを実行できるように、ＷＤＭ光ネットワークの波長資源の利用状況を表す情報を提供する。

＜第１の実施形態＞
図８は、本発明の第１の実施形態に係わる波長再割当て支援装置の機能の一例を示す。第１の実施形態の波長再割当て支援装置１００は、ネットワーク情報入力部１、ネットワーク情報記憶部２、波長利用情報生成部３、最大個別使用帯域計算部４、総使用帯域計算部５、出力部６を備える。なお、波長再割当て支援装置１００は、図８に示していない他の機能を備えていてもよい。

ネットワーク情報入力部１は、ネットワーク情報を取得する。ネットワーク情報は、後述するトポロジ情報および光回線情報を含む。また、ネットワーク情報は、たとえば、ネットワーク管理者により作成されて、所定の記憶装置に格納されている。そして、ネットワーク情報入力部１は、取得したネットワーク情報をネットワーク情報記憶部２に格納する。

波長利用情報生成部３は、ネットワーク情報記憶部２に格納されているネットワーク情報を参照して、各リンクにおける各波長スロットの利用状況を表す波長利用情報を生成する。そして、波長スロットの利用状況が変化したときは、波長利用情報生成部３は、波長利用情報を更新すると共に、最大個別使用帯域計算部４および総使用帯域計算部５に計算指示を与える。

計算指示が与えられると、最大個別使用帯域計算部４は、ネットワーク情報記憶部２に格納されているネットワーク情報を参照して最大個別使用帯域を計算する。また、計算指示が与えられると、総使用帯域計算部５は、ネットワーク情報記憶部２に格納されているネットワーク情報を参照して総使用帯域を計算する。そして、出力部６は、最大個別使用帯域計算部４により計算された最大個別使用帯域および総使用帯域計算部５により計算された総使用帯域を表す割当て状態情報を出力する。

出力部６は、例えば、最大個別使用帯域および総使用帯域を表す割当て状態情報を表示装置３００に表示する。ただし、出力部６は、他の方法で最大個別使用帯域および総使用帯域を表す割当て状態情報を出力してもよい。例えば、出力部６は、割当て状態情報を記述した電子メールを作成して指定されたアドレスへ送信してもよい。

図９は、ＷＤＭ光ネットワークのネットワークトポロジおよびＷＤＭ光ネットワークに設定される光回線の一例を示す図である。図９に示す例では、ＷＤＭ光ネットワークは、４個のノードＮ１〜Ｎ４を備える。ノードＮ１、Ｎ２間、ノードＮ２、Ｎ３間、ノードＮ３、Ｎ４間は、それぞれ光ファイバで接続されている。そして、このＷＤＭ光ネットワークに図９に示す光回線＃１〜＃６が設定されるものとする。

図１０は、トポロジ情報の一例を示す。トポロジ情報は、この例では、図１０（ａ）に示すノードリストおよび図１０（ｂ）に示すリンクリストを含む。なお、図１０に示すトポロジ情報は、図９に示すＷＤＭ光ネットワークのトポロジを表している。

ノードリストには、ＷＤＭ光ネットワーク内の各ノードが登録される。この例では、図９に示すノードＮ１〜Ｎ４がノードリストに登録されている。また、リンクリストには、ＷＤＭ光ネットワーク内の各リンクが登録される。リンクは、ノード間を接続する光ファイバに対応する。また、各リンクは、始点ノード、終点ノード、波長数で表される。波長数は、使用可能な波長スロットの個数を表す。ただし、すべてのリンクにおいて使用可能な波長スロットの個数が同じであるときは、個々のリンクに対して波長数を登録する必要はない。また、始点ノードから終点ノードへ向かう通信のための波長数と終点ノードから始点ノードへ向かう通信のための波長数とが互いに異なるときは、伝送方向ごとにリンクリストを生成してもよい。

上述のトポロジ情報は、例えば、ネットワーク管理者により作成され、ネットワーク情報入力部１に与えられる。そして、ネットワーク情報入力部１は、与えられたトポロジ情報をネットワーク情報の一部としてネットワーク情報記憶部２に格納する。

図１１は、図９に示す光回線に対する波長割当ての一例を示す。この実施例では、光回線＃１〜＃３、＃５、＃６は、それぞれ１個の波長スロットに対応する帯域を使用し、光回線＃４は、２個の波長スロットに対応する帯域を使用する。また、各光回線に対する波長スロットの割当ては、図８に示す波長割当てシステム２００により実行されるものとする。

波長割当てシステム２００は、光回線の設定を要求する光回線リクエストをユーザから受け取ると、その光回線に対して波長スロットを割り当てる。この場合、光回線リクエストは、始点ノード、終点ノード、経路、帯域を指定する。なお、波長割当てシステム２００は、設定されている光回線の削除を要求する光回線リクエストを受信したときは、対応する波長スロットを解放することもできる。

この例では、リンクＮ１−Ｎ２において、光回線＃１に波長スロットＳ１が割り当てられている。リンクＮ２−Ｎ３において、光回線＃２に波長スロットＳ２が割り当てられている。リンクＮ３−Ｎ４において、光回線＃３に波長スロットＳ１が割り当てられている。リンクＮ１−Ｎ３（即ち、リンクＮ１−Ｎ２およびリンクＮ２−Ｎ３）において、光回線＃４に波長スロットＳ３〜Ｓ４が割り当てられている。リンクＮ１−Ｎ３（即ち、リンクＮ１−Ｎ２およびリンクＮ２−Ｎ３）において、光回線＃５に波長スロットＳ６が割り当てられている。リンクＮ２−Ｎ４（即ち、リンクＮ２−Ｎ３およびリンクＮ３−Ｎ４）において、光回線＃６に波長スロットＳ５が割り当てられている。そして、波長割当てシステム２００は、各光回線に対する波長スロットの割当てを表す光回線情報を生成する。

図１２は、光回線情報の一例を示す。図１２に示す光回線情報は、図９に示す光回線＃１〜＃６に対して図１１に示す波長割当てが実行されたときに生成される。回線ＩＤは、各光回線を識別する。始点ノード、終点ノード、帯域、経路は、ユーザから要求される光回線リクエストから抽出される。帯域は、波長スロットの個数で表される。波長スロット番号は、対応する光回線に対して割り当てられた波長スロットを表す。

例えば、「回線ＩＤ＝１」に対して「帯域＝１」および「波長スロット番号＝１」が設定されている。この状態は、光回線＃１に波長スロットＳ１が割り当てられていることを表している。また、「回線ＩＤ＝４」に対して「帯域＝２」「波長スロット番号＝３」が設定される。この状態は、光回線＃４に波長スロットＳ３〜Ｓ４が割り当てられていることを表している。

経路は、始点ノードから終点ノードへ至る経路上のノードを順番に並べることにより表される。例えば、「回線ＩＤ＝６」に対して「経路＝Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４」が設定されている。この状態は、光回線＃６の経路がノードＮ２からノードＮ３を経由してノードＮ４へ至ることを表している。ただし、経路は、他の方法で表現してもよい。例えば、始点ノードから終点ノードまでの間に存在する１または複数のリンクにより経路を表してもよい。また、始点ノードから終点ノードまでの間に存在するノードおよびリンクにより経路を表してもよい。

光回線情報は、新たな光回線が追加されたとき、光回線の波長が変更されたとき、または光回線が削除されたときに更新される。そして、波長割当てシステム２００は、更新した光回線情報を波長再割当て支援装置１００に入力する。このとき、波長割当てシステム２００は、光回線情報全体を波長再割当て支援装置１００に入力してもよいし、追加、削除、変更が行われた光回線に係わる光回線情報のみを波長再割当て支援装置１００に入力してもよい。或いは、波長再割当て支援装置１００のネットワーク情報入力部１は、定期的に、波長割当てシステム２００にアクセスして光回線情報を取得してもよい。そして、波長再割当て支援装置１００において、光回線情報は、ネットワーク情報の一部としてネットワーク情報記憶部２に格納される。

波長再割当て支援装置１００は、上述のネットワーク情報（トポロジ情報および光回線情報）に基づいて、ＷＤＭ光ネットワークにおいて波長再割当てを実行すべきか否かを判定するために使用される情報を提供する。以下、波長再割当て支援装置１００の動作について説明する。

図１３は、第１の実施形態に係わる波長再割当て支援方法の一例を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、例えば、波長再割当て支援装置１００にネットワーク情報が与えられたとき、または波長再割当て支援装置１００がネットワーク情報を取得したときに実行される。以下の記載では、図９に示すように、ＷＤＭ光ネットワークに光回線＃１〜＃６が設定されているものとする。

Ｓ１において、ネットワーク情報入力部１は、ネットワーク情報を取得する。この実施例では、ネットワーク情報入力部１は、図１０に示すトポロジ情報および図１２に示す光回線情報を取得する。なお、「ネットワーク情報を取得する」は、波長再割当て支援装置１００にネットワーク情報が与えられることを含む。ネットワーク情報は、ネットワーク情報記憶部２に格納される。

Ｓ２において、波長利用情報生成部３は、波長利用情報を生成する。波長利用情報は、各リンク（すなわち、各ファイバ）における各波長スロットの利用状況を表す。したがって、図９に示すＷＤＭ光ネットワークに光回線＃１〜＃６が設定されているときは、図１４に示す波長利用情報が生成される。

図１４に示す例では、「true」は、光回線に対して波長スロットが割り当てられている状態を表し、「false」は、光回線に対して波長スロットが割り当てられていない状態を表す。例えば、ファイバＮ１−Ｎ２（ノードＮ１、Ｎ２間の光ファイバ）の波長スロットＳ１は、光回線＃１に割り当てられているので、「true」が設定されている。また、ファイバＮ２−Ｎ３（ノードＮ２、Ｎ３間の光ファイバ）の波長スロットＳ１は、いずれの光回線にも割り当てられていないので、「false」が設定されている。尚、true／falseの代わりに、設定されている光回線の回線ＩＤが書き込まれるようにしてもよい。

生成された波長利用情報は、例えば、波長利用情報生成部３の内部に保持される。ここで、波長利用情報生成部３は、最新の波長利用情報を保持する。すなわち、波長利用情報生成部３は、各リンクにおける各波長スロットの現在の利用状況を管理する。

Ｓ３〜Ｓ４において、波長利用情報生成部３は、先に生成された波長利用情報と新たに生成した波長利用情報とを比較する。波長利用情報が変化したときは、波長再割当て支援装置１００の処理はＳ５へ進む。一方、波長利用情報が変化していないときは、波長再割当て支援装置１００の処理はＳ１へ戻る。例えば、新たな光回線が設定されるときは、その光回線が設定されるリンク上の対応する波長スロットの状態がfalseからtrueに変化する。また、設定されている光回線が削除されるときは、その光回線が設定されているリンク上の対応する波長スロットの状態がtrueからfalseに変化する。なお、ネットワークトポロジが変化したときにのみトポロジ情報が波長再割当て支援装置１００に与えられるケース、或いは、光回線の追加／削除／変更が行われたときにのみ光回線情報が波長再割当て支援装置１００に与えられるケースでは、Ｓ３〜Ｓ４の処理は省略可能である。

Ｓ５において、最大個別使用帯域計算部４は、ネットワーク情報記憶部２に格納されているネットワーク情報を参照して最大個別使用帯域（BwMax）を計算する。最大個別使用帯域は、ネットワーク情報に基づいて計算される１または複数の個別使用帯域の中の最大値を表す。個別使用帯域は、互いに同じ波長を割り当てることができない光回線の集合において、その集合に属する光回線の帯域の合計を表す。ここで、ある１本のファイバ上に複数の光回線が設定される場合、それら複数の光回線に対して同じ波長を割り当てることはできない。例えば、リンクＮ１−Ｎ２（ノードＮ１、Ｎ２間のファイバ）上には、光回線＃１、＃４、＃５が設定される。この場合、光回線＃１、＃４、＃５は、互いに同じ波長を割り当てることができない光回線の集合に属する。

したがって、この実施例では、最大個別使用帯域計算部４は、まず、各光ファイバについて、光ファイバを通る各光回線に割り当てられる波長スロットの帯域の合計を表す個別使用帯域を計算する。そして、最大個別使用帯域計算部４は、各光ファイバについて計算された個別使用帯域の中の最大値を表す最大個別使用帯域を計算する。

図１５は、最大個別使用帯域を計算する方法の一例を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、たとえば、波長利用情報が変化したときに実行される。また、この例では、ファイバ毎にそのファイバを通る光回線を要素とする集合を求め、その集合に含まれる光回線の帯域の合計が算出される。なお、図１５に示すフローチャートにおいて、変数Bcmtは、選択された光回線の帯域の合計を計算するために使用される。また、変数BwMaxは、変数Bcmtの最大値を表す。

Ｓ１１において、最大個別使用帯域計算部４は、ＷＤＭ光ネットワーク内に敷設されている全ファイバの中から１本の光ファイバを選択する。Ｓ１２において、最大個別使用帯域計算部４は、ＷＤＭ光ネットワーク内に設定されている全光回線の中から１本の光回線を選択する。Ｓ１３において、最大個別使用帯域計算部４は、Ｓ１２で選択した光回線がＳ１１で選択したファイバを通過するか否かを判定する。そして、Ｓ１２で選択した光回線がＳ１１で選択したファイバを通過するときは、最大個別使用帯域計算部４は、Ｓ１４において、変数Bcmtに、Ｓ１２で選択した光回線の帯域を加算する。一方、Ｓ１２で選択した光回線がＳ１１で選択したファイバを通過しないときは、Ｓ１４の処理はスキップされる。

Ｓ１５において、最大個別使用帯域計算部４は、すべての光回線が選択されたか否かを判定する。そして、選択されていない光回線が残っているときは、最大個別使用帯域計算部４の処理はＳ１２に戻る。すなわち、すべての光回線に対してＳ１３〜Ｓ１４の処理が実行される。この結果、Ｓ１１で選択されたファイバについて、そのファイバを通過する光回線の帯域の合計が算出される。すなわち、Ｓ１１で選択されたファイバについて個別使用帯域が算出される。

Ｓ１６において、最大個別使用帯域計算部４は、Ｓ１１〜Ｓ１５で算出した変数Bcmtと変数BwMaxとを比較する。そして、変数Bcmtが変数BwMaxよりも大きいときは、最大個別使用帯域計算部４は、Ｓ１７において、変数Bcmtの値を変数BwMaxとして保持する。なお、変数Bcmtが変数BwMax以下であるときは、Ｓ１７の処理はスキップされる。

Ｓ１８において、最大個別使用帯域計算部４は、すべてのファイバが選択されたか否かを判定する。そして、選択されていないファイバが残っているときは、最大個別使用帯域計算部４の処理はＳ１１に戻る。すなわち、すべてのファイバに対してＳ１２〜Ｓ１７の処理が実行される。この結果、各ファイバについて計算された個別使用帯域の最大値（すなわち、最大個別使用帯域）が得られる。

図９に示すＷＤＭ光ネットワークにおいては、以下のようにして最大個別使用帯域が計算される。まず、図１０（ｂ）に示すトポロジ情報に基づいて、ファイバＮ１−Ｎ２が選択される。そして、ファイバＮ１−Ｎ２の個別使用帯域が計算される。

すなわち、図１２に示す光回線情報に基づいて、光回線＃１〜＃６が１本ずつ順番に選択される。光回線＃１が選択されたときは、最大個別使用帯域計算部４は、光回線情報に基づいて、光回線＃１がファイバＮ１−Ｎ２を通過するか否かを判定する。この場合、光回線＃１に対応する「経路」においてＮ１およびＮ２が連続していれば、光回線＃１がファイバＮ１−Ｎ２を通過すると判定される。この例では、光回線＃１がファイバＮ１−Ｎ２を通過するので、変数Bcmtに光回線＃１の帯域が加算される。ここで、変数Bcmtの初期値はゼロであり、光回線＃１の帯域は「１」である。よって、光回線＃１が選択されたときには、変数Bcmt＝１が得られる。

続いて、光回線＃２が選択される。しかし、光回線＃２はファイバＮ１−Ｎ２を通過しない。よって、変数Bcmtは更新されない。同様に、光回線＃３もファイバＮ１−Ｎ２を通過しないので、変数Bcmtは更新されない。

光回線＃４は、ファイバＮ１−Ｎ２を通過する。ここで、光回線＃４の帯域は「２」である。よって、変数Bcmtは「１」から「３」に更新される。さらに、光回線＃５はファイバＮ１−Ｎ２を通過し、光回線＃６はファイバＮ１−Ｎ２を通過しない。したがって、変数Bcmtは「３」から「４」に更新される。このように、ファイバＮ１−Ｎ２の個別使用帯域は「４」である。

同様に、ファイバＮ２−Ｎ３およびファイバＮ３−Ｎ４について個別使用帯域が計算される。この例では、ファイバＮ２−Ｎ３の個別使用帯域は「５」であり、ファイバＮ３−Ｎ４の個別使用帯域は「２」である。したがって、最大個別使用帯域は「５」である。

図１３に戻る。Ｓ６において、総使用帯域計算部５は、ネットワーク情報記憶部２に格納されているネットワーク情報を参照して総使用帯域（CrntBw）を計算する。

図１６は、総使用帯域を計算する方法の一例を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、例えば、波長利用情報が変化したときに実行される。なお、図１６に示すフローチャートにおいて、変数CrntBwは、いずれかの光回線により使用されている波長スロットの個数をカウントするために使用される。

Ｓ２１において、総使用帯域計算部５は、ＷＤＭ光ネットワーク内で使用可能な複数の波長スロットの中から１個の波長スロットを選択する。Ｓ２２において、総使用帯域計算部５は、ＷＤＭ光ネットワーク内に設定されている全光回線の中から１本の光回線を選択する。Ｓ２３において、総使用帯域計算部５は、Ｓ２２で選択した光回線がＳ２１で選択した波長スロットを使用するか否かを判定する。

Ｓ２２で選択した光回線がＳ２１で選択した波長スロットを使用するときは、総使用帯域計算部５は、Ｓ２４において、変数CrntBwを１だけインクリメントする。一方、Ｓ２２で選択した光回線がＳ２１で選択した波長スロットを使用していないときは、総使用帯域計算部５は、Ｓ２５において、すべての光回線が選択されたか否かを判定する。そして、Ｓ２３の判定が行われていない光回線が残っているときは、総使用帯域計算部５の処理はＳ２２に戻る。

変数CrntBwがインクリメントされたとき、または、すべての光回線に対してＳ２３の判定が実行されたときは、総使用帯域計算部５の処理はＳ２６に進む。Ｓ２６において、総使用帯域計算部５は、すべての波長スロットに対してＳ２２〜Ｓ２５の処理が終了したか判定する。そして、Ｓ２２〜Ｓ２５の処理が実行されていない波長スロットが残っているときは、総使用帯域計算部５の処理はＳ２１に戻る。

このように、総使用帯域計算部５は、各波長スロットがいずれかの光回線により使用されているか否かを判定する。そして、いずれかの光回線により使用されている波長スロットの個数がカウントされる。ここで、各波長スロットの帯域は既知である。よって、いずれかの光回線により使用されている波長スロットの帯域の合計（すなわち、総使用帯域）が計算される。

図９に示すＷＤＭ光ネットワークにおいては、以下のようにして総使用帯域が計算される。まず、波長スロットＳ１が選択され、光回線＃１が選択される。図１２に示す光回線情報によれば、光回線＃１に対して波長スロットＳ１が割り当てられている。すなわち、波長スロットＳ１は、光回線＃１により使用されている。したがって、Ｓ２４において、変数CrntBwは１だけインクリメントされる。ここで、変数CrntBwの初期値はゼロである。したがって、変数CrntBwは、「ゼロ」から「１」に更新される。なお、総使用帯域計算部５は、いずれかの光回線により使用されている波長スロットの個数をカウントする。よって、波長スロットＳ１が光回線＃１により使用されていることが検出されたときは、他の光回線についてＳ２３の判定を実行する必要はない。すなわち、次の波長スロットが選択される。

波長スロットＳ２が選択され、光回線＃１が選択される。ところが、光回線＃１に対して波長スロットＳ１が割り当てられており、且つ、光回線＃１の帯域は「１」である。したがって、波長スロットＳ２は、光回線＃１により使用されていない。続いて、波長スロットＳ２に対して光回線＃２が選択される。ここで、光回線＃２に対して波長スロットＳ２が割り当てられている。すなわち、波長スロットＳ２は、光回線＃２により使用されている。したがって、Ｓ２４において、変数CrntBwは１だけインクリメントされる。この結果、変数CrntBwは、「１」から「２」に更新される。

波長スロットＳ３は、図１２に示すように、光回線＃４により使用されている。したがって、変数CrntBwは、「２」から「３」に更新される。また、光回線＃４の帯域は「２」である。このため、光回線＃４に対しては、波長スロットＳ３およびその次の波長スロットが割り当てられている。すなわち、波長スロットＳ４も光回線＃４により使用されている。この結果、変数CrntBwは、「３」から「４」に更新される。

波長スロットＳ５は光回線＃６により使用されているので、変数CrntBwは、「４」から「５」に更新される。更に、波長スロットＳ６は光回線＃５により使用されているので、変数CrntBwは、「５」から「６」に更新される。

同様に、すべての波長スロットについて図１６に示すフローチャートの処理が実行される。図３に示す例では、各波長スロットＳ１〜Ｓ４０がそれぞれいずれかの光回線により使用されているか判定される。この結果、総使用帯域が計算される。図９に示すＷＤＭ光ネットワークでは、光回線＃１〜＃６が設定されることにより、総使用帯域＝６が得られる。

Ｓ７において、出力部６は、Ｓ５で算出された最大個別使用帯域（BwMax）およびＳ６で算出された総使用帯域（CrntBw）を表す割当て状態情報を出力する。ここで、総使用帯域は、いずれかの光回線により使用されている波長スロットの個数に対応する。したがって、総使用帯域は、現在、使用されている波長の数に相当する。一方、最大個別使用帯域は、互いに同じ波長を割り当てることができない１または複数の光回線の帯域の合計の最大値である。すなわち、各光回線に対する波長割当てを最適化すれば、総使用帯域は、ほぼ最大個別使用帯域まで削減され得ると考えられる。換言すれば、最大個別使用帯域は、設定されている光回線を収容するための必要最小限の帯域を表す。よって、最大個別使用帯域は、デフラグ（すなわち、波長再割当て）が実行された後の予想使用波長数に相当する。

最大個別使用帯域と総使用帯域との差分は、デフラグによって削減可能と見込まれる波長スロットの個数に相当する。すなわち、この差分は、デフラグによる効果の大きさを表す。

総使用帯域（現在の使用波長数）および最大個別使用帯域（デフラグ後の予想使用波長数）を表す割当て状態情報は、例えば、図１７に示すように、表示装置３００に表示される。メッセージダイアログは、例えば、総使用帯域および／または最大個別使用帯域が計算されたときに表示される。或いは、総使用帯域および／または最大個別使用帯域は、常時、表示されるようにしてもよい。この場合、計算結果が変化したときにメッセージダイアログが更新される。また、総使用帯域および／または最大個別使用帯域についての計算結果が変化したときに、出力部６は、その計算結果を含む電子メールを予め指定されたアドレスに送信してもよい。

ネットワーク管理者は、総使用帯域および最大個別使用帯域に基づいて、デフラグを実行することが好ましいか否かを判定することができる。例えば、最大個別使用帯域と総使用帯域との差が大きいときは、デフラグを実行することにより使用波長数を大きく削減できると考えられる。この場合、ネットワーク管理者は、波長再割当てを実行することが好ましい。一方、最大個別使用帯域と総使用帯域との差が小さいときは、デフラグを実行しても使用波長数はさほど削減されないと考えられる。この場合、波長再割当てを実行しない方がよいかも知れない。このように、波長再割当て支援装置１００は、デフラグを実行することが好ましいタイミングをネットワーク管理者に知らせる。すなわち、ネットワーク管理者は、デフラグを実行することが好ましいタイミングを容易に認識できる。したがって、必要以上の頻度で波長再割当てが実行されることなく、通信資源が効率的に使用される。

なお、図１７に示す表示形態においては、波長スロットが光回線に対してどのような順番で割り当てられるのかによらず、同じ形式で総使用帯域および最大個別使用帯域が表示される。また、波長再割当て支援装置１００は、総使用帯域および最大個別使用帯域に加えて、過去の一定期間内に波長を割り当てることが出来なかった光回線の本数などを表す付加情報を表示装置３００に表示してもよい。

各ステップの処理を実行する順序は、図１３に示す実施例に限定されるものではない。例えば、波長再割当て支援装置１００は、Ｓ５の前にＳ６の処理を実行してもよい。

このように、本発明の実施形態によれば、光回線を収容するために必要な最小限の波長数（実施例では、波長スロットの個数）の予測値が算出される。そして、使用中の波長数と共に、その予測値が表示される。したがって、ネットワーク管理者は、容易に、波長再割当てを行うべきタイミングを認識できる。加えて、光回線の追加、削除、変更が行われたときに上記表示を行うようにすれば、ネットワーク管理者の負担は少ない。

＜第２の実施形態＞
図１８は、第２の実施形態に係わる波長再割当て支援装置の機能の一例を示す。第２の実施形態の波長再割当て支援装置１００は、ネットワーク情報入力部１、ネットワーク情報記憶部２、波長利用情報生成部３、最大個別使用帯域計算部４、波長スロット特定部１１、表示制御部１２を備える。なお、ネットワーク情報入力部１、ネットワーク情報記憶部２、波長利用情報生成部３、最大個別使用帯域計算部４は、第１の実施形態および第２の実施形態において実質的に同じである。

波長スロット特定部１１は、最大個別使用帯域計算部４により計算される最大個別使用帯域に対応する波長スロットを特定する。一例としては、波長スロット特定部１１は、下式により、最大個別使用帯域に対応する注目波長スロットのスロット番号Ｘを特定する。
Ｘ＝最小スロット番号−１＋最大個別使用帯域

この実施例では、波長スロットＳ１〜Ｓ４０が用意されている。そして、光回線に対して波長スロットを割り当てるときには、スロット番号の小さい波長スロットから順番に選択される。すなわち、最小スロット番号は「１」である。また、図１１に示す例では、最大個別使用帯域BwMax＝５が得られている。この場合、注目波長スロットのスロット番号Ｘは、「５（＝１−１＋５）」である。

表示制御部１２は、波長利用情報生成部３により生成される波長利用情報を表す利用情報グラフを生成して表示装置３００に表示する。また、表示制御部１２は、その利用情報グラフ上で、波長スロット特定部１１により特定された注目波長スロットを識別する。注目波長スロットは、文字、図形、または記号により識別される。

図１９は、第２の実施形態に係わる波長再割当て支援方法の一例を示すフローチャートである。なお、Ｓ１〜Ｓ５は、第１の実施形態および第２の実施形態において実質的に同じである。すなわち、Ｓ１〜Ｓ５において、最大個別使用帯域が算出される。

Ｓ３１において、波長スロット特定部１１は、最大個別使用帯域計算部４により計算される最大個別使用帯域に対応する注目波長スロットを特定する。Ｓ３２において、表示制御部１２は、波長利用情報を表す利用情報グラフを生成して表示装置３００に表示する。Ｓ３３において、表示制御部１２は、利用情報グラフ上で注目波長スロットを識別する。

図２０は、第２の実施形態における波長利用情報の表示例を示す。第２の実施形態においては、波長利用情報は、利用情報グラフで表される。グラフの横軸は、ＷＤＭ光ネットワークの各リンク（即ち、ＷＤＭ光ネットワークを構成する各光ファイバ）を表す。グラフの縦軸は、ＷＤＭ光ネットワーク内で使用可能な複数の波長スロットを表す。複数の波長スロットは、光回線に対して割り当てられる優先度の高い波長スロットから順番に並べられる。図２０に示す実施例では、最も優先度の高い波長スロットＳ１から順番に、波長スロットＳ２、Ｓ３、Ｓ４、．．．が並べられている。そして、この利用情報グラフにより、各光回線＃１〜＃６による各波長スロットの利用状況が表される。なお、この実施例では、最大個別使用帯域BwMaxは５である。

図２０（ａ）に示す例では、最大個別使用帯域に対応する波長スロットＳ５が識別されるように、利用情報グラフ上に境界線２１が表示されている。境界線２１は、波長スロットＳ５、Ｓ６間に引かれている。この場合、境界線２１の上側に配置されている光回線＃６は、デフラグにより、波長スロットＳ１〜Ｓ５内に再割当て可能と推定される。すなわち、ネットワーク管理者は、境界線２１により、デフラグによる効果を容易に認識することができる。具体的には、ネットワーク管理者は、境界線２１の上側に配置されている光回線の量に応じて、デフラグを実行すべきか否かを判定することができる。

なお、注目波長スロットを識別する方法は、図２０（ａ）に示す例に限定されるものではない。例えば、図２０（ｂ）に示すように、最大個別使用帯域に対応する波長スロットＳ５が矢印２２により識別されるようにしてもよい。

＜第３の実施形態＞
図２１は、第３の実施形態に係わる波長再割当て支援装置の機能の一例を示す。第３の実施形態の波長再割当て支援装置１００は、ネットワーク情報入力部１、ネットワーク情報記憶部２、波長利用情報生成部３、最大個別使用帯域計算部４、総使用帯域計算部５、出力部６、判定部１３を備える。

判定部１３は、総使用帯域CrntBwと最大個別使用帯域BwMaxとの差分が所定の閾値よりも大きいか否かを判定する。この差分は、デフラグにより解放される帯域（すなわち、デフラグにより解放される波長スロットの個数）の推定値を表す。ここで、この差分が大きいときは、デフラグによる効果が大きいと考えられる。そして、判定部１３による判定結果は、出力部６に与えられる。出力部６は、総使用帯域および最大個別使用帯域を表す割当て状態情報に加えて、判定部１３による判定結果を出力する。例えば、上記差分が閾値よりも大きいときは、出力部６は、デフラグの実行を推奨するメッセージを表示装置３００に表示する。なお、閾値は、例えば、ネットワーク管理者により決定される。

図２２は、第３の実施形態に係わる波長再割当て支援方法の一例を示すフローチャートである。なお、Ｓ１〜Ｓ７は、第１の実施形態および第３の実施形態において実質的に同じである。即ち、Ｓ１〜Ｓ７により、総使用帯域CrntBwおよび最大個別使用帯域BwMaxが算出される。

Ｓ４１において、判定部１３は、総使用帯域CrntBwと最大個別使用帯域BwMaxとの差分と所定の閾値ＴＨとを比較する。そして、この差分が閾値ＴＨよりも大きいときは、Ｓ４２において、出力部６は、デフラグの実行を推奨するメッセージを出力する。

デフラグの実行を推奨するメッセージは、例えば、以下の方法で出力される。
（１）専用のダイアログを用いて表示する
（２）ウインドウ上のバルーンを用いて表示する
（３）予め指定されたアドレスにメールを送信する
（４）総使用帯域および最大個別使用帯域と共に表示する
（５）図２０に示す利用情報グラフの一部を強調表示する（色、フォントの変更）

＜第４の実施形態＞
第３の実施形態では、総使用帯域と最大個別使用帯域との差分が閾値よりも大きいときに、デフラグの実行を推奨するメッセージが出力される。これに対して、第４の実施形態では、総使用帯域と最大個別使用帯域との差分が閾値よりも大きいときに、デフラグプロセスが自動的に起動される。デフラグプロセスは、例えば、図２１に示す波長割当てシステム２００により実行される。この場合、上記差分が閾値よりも大きいときに、デフラグプロセスを起動する指示が、判定部１３から波長割当てシステム２００に与えられる。

図２３は、第４の実施形態に係わる波長再割当て支援方法の一例を示すフローチャートである。第４の実施形態では、総使用帯域と最大個別使用帯域との差分が閾値よりも大きいときに、Ｓ４３において、判定部１３は、波長割当てシステム２００に対してデフラグプロセスを起動する指示を与える。

＜第５の実施形態＞
第５の実施形態では、図１５に示すフローチャートの処理の代わりに、数理計画法を利用して最大個別使用帯域が計算される。この実施例では、下記のモデルを利用して最大個別使用帯域が計算される。
max Σｗ_iｘ_i （１）
ｘ_i＋ｘ_j≦１ （２）

（１）式は、目的関数を表す。ｗ_iは、光回線＃ｉの帯域を表す。この実施例では、光回線の帯域は、波長スロットの個数で表される。ｘ_iは、整数変数であり、ゼロまたは１である。「ｘ_i＝１」は、光回線＃ｉが最大帯域集合に属することを表す。最大帯域集合は、互いに同じ波長を割り当てることができない光回線の集合のうち、集合に含まれる光回線の帯域の合計が最も大きい集合を意味する。「ｘ_i＝ゼロ」は、光回線＃ｉが最大帯域集合に属さないことを表す。したがって、（１）式は、互いに同じ波長を割り当てることができない光回線の集合に属する光回線の帯域の合計を最大化する。

（２）式において、ｉ及びｊは、任意の２つの光回線＃ｉ、＃ｊのうち、光回線＃ｉ、＃ｊに対して同じ波長を割り当てることが可能な組合わせを表す。（２）式は、ｉおよびｊのすべての組み合わせについて生成される。なお、光回線＃ｉ、＃ｊが重複して設定されるリンクが１つも存在しないときは、光回線＃ｉ、＃ｊに対して同じ波長を割り当てることが可能である。

例えば、図９に示すＷＤＭ光ネットワークにおいては、６本の光回線＃１〜＃６に対して６個の変数ｘ₁、ｘ₂、ｘ₃、ｘ₄、ｘ₅、ｘ₆が生成される。また、光回線＃４の帯域が２であり、他の光回線＃１〜＃３、＃５、＃６の帯域はそれぞれ１である。即ち、（１）式は下記のように表される。
Σｗ_iｘ_i＝ｘ₁＋ｘ₂＋ｘ₃＋２ｘ₄＋ｘ₅＋ｘ₆

（２）式の制約条件は、例えば、図２４に示す制約条件表で表される。図２４に示す制約条件表において、各行は、光回線＃ｉに対応し、各列は、光回線＃ｊに対応する。例えば、行＃１と列＃２とで表されるフィールドには、光回線＃１、＃２が重複して設定されるリンクが存在するときに「１」が書き込まれ、光回線＃１、＃２が重複して設定されるリンクが１つも存在しないときに「０」が書き込まれる。なお、ｉ＝ｊに対応するフィールドには、「−」が書き込まれる。

一例として、図９に示すＷＤＭ光ネットワークに対する制約条件について説明する。まず、リンクＮ１−Ｎ２上には、光回線＃１、＃４、＃５が設定される。すなわち、光回線＃１、＃４、＃５に対して互いに異なる波長スロットが割り当てられる。したがって、行＃１において列＃４、＃５に対応するフィールドに「１」が書き込まれ、行＃４において列＃１、＃５に対応するフィールドに「１」が書き込まれ、行＃５において列＃１、＃４に対応するフィールドに「１」が書き込まれる。同様に、リンクＮ２−Ｎ３上には、光回線＃２、＃４、＃５、＃６が設定される。したがって、行＃２において列＃４、＃５、＃６に対応するフィールドに「１」が書き込まれ、行＃４において列＃２、＃５、＃６に対応するフィールドに「１」が書き込まれ、行＃５において列＃２、＃４、＃６に対応するフィールドに「１」が書き込まれ、行＃６において列＃２、＃４、＃５に対応するフィールドに「１」が書き込まれる。さらに、リンクＮ３−Ｎ４上には、光回線＃３、＃６が設定される。したがって、行＃３において列＃６に対応するフィールドに「１」が書き込まれ、行＃６において列＃３に対応するフィールドに「１」が書き込まれる。他のフィールドには、「０」が書き込まれる。

「０」が書き込まれたフィールドに対応する光回線のペアには、同じ波長を割り当てることが可能である。この実施例では、光回線＃１、＃２に同じ波長を割り当てることが可能である。さらに、光回線＃１、＃３、光回線＃１、＃６、光回線＃２、＃３、光回線＃３、＃４、光回線＃３、＃５に対してそれぞれ同じ波長を割り当てることが可能である。したがって、制約条件は以下の通りである。
ｘ₁＋ｘ₂≦１
ｘ₁＋ｘ₃≦１
ｘ₁＋ｘ₆≦１
ｘ₂＋ｘ₃≦１
ｘ₃＋ｘ₄≦１
ｘ₃＋ｘ₅≦１

この問題は、０／１計画問題の１つであり、分枝限定法などを利用して解決することができる。この問題を解くと、ｘ₂、ｘ₄、ｘ₅、ｘ₆が１であり、ｘ₁、ｘ₃がゼロである。そして、これらの解を（１）式に与えると、以下の結果が得られる。
Σｗ_iｘ_i＝０＋１＋０＋２＋１＋１＝５
すなわち、最大個別使用帯域BwMaxとして「５」が得られる。なお、この計算は、最大個別使用帯域計算部４により実行される。

＜第６の実施形態＞
第６の実施形態の波長再割当て支援装置は、第１〜第５の実施形態の機能に加えて、付加情報を生成することができる。付加情報は、この例では、資源量Ｒ０と資源量Ｒ１との比率を表す。

資源量Ｒ０は、光回線に対して割り当てられている波長資源の総量を表す。図１１に示す例では、光回線＃１は、１個のリンクを通過する。また、光回線＃１には、１個の波長スロットが割り当てられている。ここで、光回線＃１に割り当てられる波長資源は、光回線が通過するリンクの数と光回線＃１の帯域との積で表される。光回線の帯域は、この例では、波長スロットの個数で表される。したがって、光回線＃１に割り当てられる波長資源は１である。同様に、光回線＃２、＃３、＃４、＃５、＃６に割り当てられる波長資源は、それぞれ１、１、４、２、２である。したがって、資源量Ｒ０は、１１である。

資源量Ｒ１は、波長割当てが最適化されているときに使用される波長スロット以外の波長スロットが割り当てられている光回線が存在する場合、その光回線に対して割り当てられている波長資源の総量を表す。波長割当てが最適化されているときに使用される波長スロットは、例えば、最大個別使用帯域に対応する個数の波長スロットに相当する。図１１に示す例では、最大個別使用帯域は５であり、波長割当てが最適化されているときには波長スロットＳ１〜Ｓ５が使用されると予測される。この場合、波長スロットＳ６が「波長割当てが最適化されているときに使用される波長スロット以外の波長スロット」に相当する。ここで、波長スロットＳ６は、光回線＃５に割り当てられている。よって、資源量Ｒ１は、光回線＃５に割り当てられている波長資源に相当し、２である。

波長再割当て支援装置は、付加情報「Ｒ０／Ｒ１＝２／１１」を出力する。ここで、Ｒ０／Ｒ１の値が大きいときは、波長資源の使用効率が低いことを意味する。すなわち、Ｒ０／Ｒ１の値が大きいときは、デフラグを行うことが好ましい。

図２５は、付加情報を生成する方法の一例を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、不図示の付加情報生成部により実行される。

Ｓ５１において、付加情報生成部は、光回線を選択する。Ｓ５２において、付加情報生成部は、Ｓ５１で選択した光回線が通るリンクの数を検出する。図９に示す例では、光回線＃１〜＃３のリンク数はそれぞれ１であり、光回線＃４〜＃６のリンク数はそれぞれ２である。Ｓ５３において付加情報生成部は、現在の変数Ｒ０に「帯域×リンク数」を加算することにより変数Ｒ０を更新する。帯域は、選択した光回線の帯域を表す。なお、変数Ｒ０の初期値はゼロである。

Ｓ５４において、付加情報生成部は、選択した光回線に対して割り当てられている波長スロットのスロット番号が、最大個別使用帯域よりも大きいか否かを判定する。そして、この波長スロット番号が最大個別使用帯域よりも大きいときには、付加情報生成部は、Ｓ５５において、現在の変数Ｒ１に「帯域×リンク数」を加算することにより変数Ｒ１を更新する。上記波長スロット番号が最大個別使用帯域以下であるときは、Ｓ５５はスキップされる。

例えば、図１１に示す例では、最大個別使用帯域は５である。したがって、光回線＃１〜＃４、＃６については、Ｓ５５はスキップされる。一方、光回線＃５には波長スロットＳ６が割り当てられている。よって、Ｓ５１において光回線＃５が選択されたときは、Ｓ５５において変数Ｒ１に「帯域×リンク数＝２」が加算される。なお、変数Ｒ１の初期値はゼロである。

Ｓ５６において、付加情報生成部は、すべての光回線についてＳ５２〜Ｓ５５の処理を実行したか判定する。Ｓ５２〜Ｓ５５の処理が実行されていない光回線が残っているときは、付加情報生成部の処理はＳ５１に戻る。そして、すべての光回線についてＳ５２〜Ｓ５５の処理が実行されると、付加情報生成部は、Ｓ５７において、資源量Ｒ０と資源量Ｒ１との比率を表す付加情報を出力する。付加情報は、例えば、表示装置３００に表示される。この場合、例えば、図２６に示すように、資源量Ｒ０と資源量Ｒ１との比率がグラフィカルに表示される。なお、図２６において、斜線領域が資源量Ｒ１に相当する。

付加情報は、例えば、図１７に示すメッセージと共に表示される。あるいは、付加情報は、図２０に示す利用情報グラフと共に表示されるようにしてもよい。

＜第７の実施形態＞
波長割当てシステム２００は、要求された光回線に対して波長スロットを割り当てる際には、各波長スロットの優先順位に応じて波長割当てを実行する。一例としては、要求された光回線に複数の波長スロットを割り当てることができる場合には、それら複数の波長スロットの中で最もスロット番号の小さい波長スロットがその光回線に割り当てられる。即ち、スロット番号の小さい波長スロットから順番に光回線に割り当てられる。ただし、波長スロットの優先順位は、この実施例に限定されるものではない。例えば、スロット番号の大きい波長スロットから順番に光回線に割り当てられるようにしてもよい。

また、光回線の帯域が大きいときは、複数の連続する波長スロットが割り当てられる。例えば、図３に示す例では、光回線＃２に対して連続する２個の波長スロットが割り当てられている。したがって、各波長スロットの優先順位は、最小のスロット番号の波長スロットから最大のスロット番号の波長スロットに向かって順番に下がっていくように、或いは、最大のスロット番号の波長スロットから最小のスロット番号の波長スロットに向かって順番に下がっていくように決定されることが好ましい。

ところが、上述した幾つかの実施例（たとえば、図２０に示す実施例）の処理は、スロット番号の小さい波長スロットから順番に使用されることを前提として実現される。そこで、第７の実施形態の波長再割当て支援装置は、他の順番で波長スロットが使用される場合であっても上述の実施例が実現されるように、優先順位に応じて各波長スロットのスロット番号を変換する機能を備える。

図２７は、第７の実施形態に係わる波長再割当て支援方法の一例を示すフローチャートである。図２７に示す例では、第７の実施形態の方法は、第１の実施形態に係わる図１３に示すフローチャートにＳ６０の処理を追加することで実現される。ただし、第７の実施形態の方法は、第２〜第６の実施形態にＳ６０の処理を追加することで実現してもよい。

Ｓ６０において、不図示のスロット番号変換部は、各光回線に割り当てられている波長スロットのスロット番号を仮想スロット番号に変換する。スロット番号変換部は、たとえば、波長利用情報生成部３の機能の一部であってもよい。仮想スロット番号を算出する方法の一例を図２８に示す。

Ｓ６１において、スロット番号変換部は、スロット入れ替えリストを生成する。スロット入れ替えリストは、例えば、配列ｐ[i]を利用して作成される。ｉは、光回線に割り当てられている波長スロットのスロット番号を表す。そして、波長スロットＳｉの優先順位がｊであるときは、ｐ[i]＝ｊが生成される。

例えば、図９に示すように、ＷＤＭ光ネットワークに光回線＃１〜＃６が設定されるものとする。ＷＤＭ光ネットワークは、波長スロットＳ１〜Ｓ４０を提供する。そして、スロット番号が大きいほど、優先順位が高いものとする。即ち、波長スロットＳ４０の優先順位が最も高く、波長スロットＳ１の優先順位が最も低い。この場合、光回線＃１〜＃６に対して、図２９（ａ）に示すように、波長スロットＳ４０〜Ｓ３５が割り当てられる。この場合、スロット入れ替えリストとしてｐ[40]＝１、ｐ[39]＝２、Ｐ[38]＝３、．．．、ｐ[2]＝３９、ｐ[1]＝４０が作成される。

Ｓ６２において、スロット番号変換部は、ＷＤＭ光ネットワーク内に設定されている全光回線の中から１本の光回線を選択する。Ｓ６３において、スロット番号変換部は、上述の入れ替えリストを利用して、選択した光回線に割り当てられている波長スロットのスロット番号を仮想スロット番号に変換する。例えば、図２９に示す光回線＃１には波長スロットＳ４０が割り当てられている。この場合、「ｉ＝４０」を配列ｐ[i]に与えると、仮想スロット番号＝１が得られる。

Ｓ６４において、スロット番号変換部は、すべての光回線が選択されたか否かを判定する。そして、選択されていない光回線が残っているときは、スロット番号変換部の処理はＳ６２に戻る。すなわち、すべての光回線に対して仮想スロット番号が計算される。図２９（ｂ）は、仮想スロット番号を用いて表された波長割当ての一例を示す。

第７の実施形態のスロット番号変換機能は、例えば、図１８〜図２０に示す実施例において、注目波長スロットを特定して利用情報グラフ上に表示するときに有用である。すなわち、波長スロット特定部１１は、仮想スロット番号を用いて注目波長スロットを特定する。また、表示制御部１２は、利用情報グラフにおいて、仮想スロット番号が「１」から順番に大きくなるように波長スロットを並べる。そして、表示制御部１２は、仮想スロット番号を用いて特定された注目波長スロットを利用情報グラフ上に識別表示する。このとき、最大個別使用帯域を波長スロットの帯域で割り算することにより得られる値と一致する仮想スロット番号が付与された波長スロットが、注目波長スロットとして識別表示される。なお、最大個別使用帯域が波長スロットの個数で表されるときは、最大個別使用帯域と一致する仮想スロット番号が付与された波長スロットが、注目波長スロットとして識別表示される。したがって、スロット番号が小さい波長スロットから順番に光回線に割り当てられる構成でなくても、波長再割当て支援装置１００は、図２０と同様の表示を行うことができる。

＜ハードウェア構成＞
図３０は、波長再割当て支援装置１００のハードウェア構成の一例を示す図である。波長再割当て支援装置１００は、例えば、図３０に示すコンピュータシステム５０により実現される。コンピュータシステム５０は、ＣＰＵ５１、メモリ５２、記憶装置５３、入力装置５４、出力装置５５、ネットワーク装置５６、記憶媒体ドライブ５７を備える。ＣＰＵ５１、メモリ５２、記憶装置５３、入力装置５４、出力装置５５、ネットワーク装置５６、記憶媒体ドライブ５７は、例えば、バス５８に接続される。

ＣＰＵ５１は、メモリ５２を利用して、図１３、図１５、図１６、図１９、図２２、図２３、図２５、図２７、または図２８に示すフローチャートの処理を記述したプログラムを実行する。これにより、上述した波長再割当て支援方法が実現される。すなわち、ＣＰＵ５１は、波長利用情報生成部３、最大個別使用帯域計算部４、総使用帯域計算部５、出力部６、波長スロット特定部１１、表示制御部１２、判定部１３、不図示の付加情報生成部、不図示の変換部の機能を提供することができる。メモリ５２は、例えば半導体メモリであり、ＲＡＭ領域およびＲＯＭ領域を含んで構成される。なお、各フローチャートの処理で使用される変数は、メモリ５２に一時的に格納される。記憶装置５３は、例えばハードディスク装置であり、上述のプログラムを格納する。また、記憶装置５３は、各フローチャートの処理の結果を格納する。なお、記憶装置５３は、フラッシュメモリ等の半導体メモリであってもよい。また、記憶装置５３は、外部記憶装置であってもよい。図８等に示すネットワーク記憶部２は、メモリ５２または記憶装置５３を利用して構成される。

入力装置５４は、ユーザにより操作されるキーボード、マウス、タッチパネル等に相当する。ネットワーク情報は、入力装置５４を介して入力される。出力装置５５は、ＣＰＵ５１による処理結果を出力する。出力装置５５は、図８等に示す表示装置３００であってもよい。

ネットワーク装置５６は、ＣＰＵ５１の指示に従ってネットワークを介してデータを送信および受信することができる。即ち、ネットワーク装置５６は、ネットワーク上に存在するサーバ６１にアクセスすることができる。記録媒体ドライブ５７は、ＣＰＵ５１の指示に従って着脱可能記録媒体６２にアクセスする。着脱可能記録媒体６２は、例えば、半導体デバイス（ＵＳＢメモリなど）、磁気的作用により情報が入出力される媒体（磁気ディスク等）、光学的作用により情報が入出力される媒体（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等）などにより実現される。

実施形態のプログラムは、例えば、下記の形態でコンピュータシステム５０に与えられる。
（１）記憶装置５３に予めインストールされている。
（２）着脱可能記録媒体６２により提供される。
（３）サーバ６１から提供される。

１ ネットワーク情報入力部
２ ネットワーク情報記憶部
３ 波長利用情報生成部
４ 最大個別使用帯域計算部
５ 総使用帯域計算部
６ 出力部
１１ 波長スロット特定部
１２ 表示制御部
１３ 判定部
１００ 波長再割当て支援装置
２００ 波長割当てシステム
３００ 表示装置

Claims (9)

1. 複数のノードが光ファイバで接続された波長分割多重光ネットワークにおいて光回線に対する波長割当てに係わる情報を提供する波長再割当て支援方法であって、
   前記波長分割多重光ネットワーク内で使用可能な複数の波長スロットのそれぞれについて１以上の光回線により使用されるか否かを判定し、１以上の光回線により使用されると判定された波長スロットの帯域の合計を表す総使用帯域の割当て状態情報を出力し、
   各光ファイバについて得られる、光ファイバを通る各光回線に割り当てられる波長スロットの帯域の合計を表す個別使用帯域の中の最大値を表す最大個別使用帯域の割当て状態情報を出力し、
   前記総使用帯域の割当て状態情報および前記最大個別使用帯域の割当て状態情報を、表示装置に同時かつ一緒に表示し、
   前記総使用帯域と前記最大個別使用帯域との差が所定の閾値よりも大きいときに、前記波長分割多重光ネットワークに設定されている光回線に対する波長スロットの再割当てを促すメッセージを出力する
   ことを特徴とする波長再割当て支援方法。
2. 複数のノードが光ファイバで接続された波長分割多重光ネットワークにおいて光回線に対する波長割当てに係わる情報を提供する波長再割当て支援方法であって、
   前記波長分割多重光ネットワーク内で使用可能な複数の波長スロットのそれぞれについて１以上の光回線により使用されるか否かを判定し、１以上の光回線により使用されると判定された波長スロットの帯域の合計を表す総使用帯域の割当て状態情報を出力し、
   各光ファイバについて得られる、光ファイバを通る各光回線に割り当てられる波長スロットの帯域の合計を表す個別使用帯域の中の最大値を表す最大個別使用帯域の割当て状態情報を出力し、
   前記総使用帯域の割当て状態情報および前記最大個別使用帯域の割当て状態情報を、表示装置に同時かつ一緒に表示し、
   前記総使用帯域と前記最大個別使用帯域との差が所定の閾値よりも大きいときに、前記波長分割多重光ネットワークに設定されている光回線に対する波長スロットの再割当てを行う再割当て処理を起動する
   ことを特徴とする波長再割当て支援方法。
3. 複数のノードが光ファイバで接続された波長分割多重光ネットワークにおいて光回線に対する波長割当てに係わる情報を提供する波長再割当て支援方法であって、
   横軸方向に前記複数のノード間を接続する各光ファイバが配置され、縦軸方向に前記波長分割多重光ネットワーク内で使用可能な複数の波長スロットが光回線に割り当てられる優先度の高い波長スロットから順番に配置され、前記複数の波長スロットそれぞれの利用状況を光ファイバ毎に表す、利用情報グラフを表示装置に表示し、
   各光ファイバについて得られる、光ファイバを通る各光回線に割り当てられる波長スロットの帯域の合計を表す個別使用帯域の中の最大値に対応する波長スロット、を識別する文字、図形、または記号を前記利用情報グラフ上に表示する
   ことを特徴とする波長再割当て支援方法。
4. 複数のノードが光ファイバで接続された波長分割多重光ネットワークにおいて光回線に対する波長割当てに係わる情報を提供する波長再割当て支援方法であって、
   横軸方向に前記複数のノード間を接続する各光ファイバが配置され、縦軸方向に前記波長分割多重光ネットワーク内で使用可能な複数の波長スロットが光回線に割り当てられる優先度の高い波長スロットから順番に配置され、前記複数の波長スロットそれぞれの利用状況を光ファイバ毎に表す、利用情報グラフを表示装置に表示し、
   各光ファイバについて、光ファイバを通る各光回線に割り当てられる波長スロットの帯域の合計を表す個別使用帯域を計算し、
   各光ファイバについて計算された個別使用帯域の中の最大値を表す最大個別使用帯域を計算し、
   前記利用情報グラフ上に前記最大個別使用帯域に対応する波長スロットを識別する文字、図形、または記号を表示する
   ことを特徴とする波長再割当て支援方法。
5. 前記複数の波長スロットそれぞれに対して予め決められている、光回線に割り当てられる順番を表す優先順位に基づいて、各光回線に割り当てられている各波長スロットに仮想スロット番号を付与し、
   前記利用情報グラフの縦軸方向に、前記複数の波長スロットを仮想スロット番号に基づいて順番に配置し、
   前記最大個別使用帯域を波長スロットの帯域で割り算することにより得られる値と一致する仮想スロット番号が付与された波長スロットを、前記文字、図形、または記号を用いて識別する
   ことを特徴とする請求項４に記載の波長再割当て支援方法。
6. 複数のノードが光ファイバで接続された波長分割多重光ネットワークにおいて光回線に対する波長割当てに係わる情報を提供する波長再割当て支援方法であって、
   前記波長分割多重光ネットワーク内で使用可能な複数の波長スロットそれぞれの利用状況を光ファイバ毎に表す利用情報グラフを表示装置に表示し、
   各光ファイバについて、光ファイバを通る各光回線に割り当てられる波長スロットの帯域の合計を表す個別使用帯域を計算し、
   各光ファイバについて計算された個別使用帯域の中の最大値を表す最大個別使用帯域を計算し、
   前記最大個別使用帯域を計算する処理は、
   前記波長分割多重光ネットワークに設定されている複数の光回線それぞれに対してゼロまたは１をとる変数を生成するステップと、
   前記複数の光回線の中の任意の２本の光回線が同じファイバを通らないときに、前記２本の光ファイバに対してそれぞれ生成される変数が同時に１にならないという制約条件の下で各光回線の変数の値を決定するステップと、
   各光回線について前記変数の値と帯域との積を計算するステップと、
   各光回線について計算された積の総和を最大化する数理計画問題の解を求めることで前記最大個別使用帯域を計算するステップと、を含み、
   前記利用情報グラフ上に前記最大個別使用帯域を表す文字、図形、または記号を表示する
   ことを特徴とする波長再割当て支援方法。
7. 各光回線について計算される光回線の帯域と光回線が通過するリンクの数との積の総和を表わす第１の資源量を計算し、
   少なくとも１つの光回線により使用される波長スロットのうちで、光回線に割り当てられる優先度の高い方から前記最大個別使用帯域に対応する個数の波長スロットを選択した残りの波長スロットを特定し、特定した波長スロットが割り当てられている各光回線ついて計算される、光回線の帯域と光回線が通過するリンクの数との積の総和を表わす第２の資源量を計算し、
   前記第１の資源量および前記第２の資源量を表す情報を出力する
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の波長再割当て支援方法。
8. 複数のノードが光ファイバで接続された波長分割多重光ネットワークにおいて光回線に対する波長割当てに係わる情報を提供する波長再割当て支援プログラムであって、
   前記波長分割多重光ネットワーク内で使用可能な複数の波長スロットのそれぞれについて１以上の光回線により使用されるか否かを判定し、１以上の光回線により使用されると判定された波長スロットの帯域の合計を表す総使用帯域の割当て状態情報を出力し、
   各光ファイバについて得られる、光ファイバを通る各光回線に割り当てられる波長スロットの帯域の合計を表す個別使用帯域の中の最大値を表す最大個別使用帯域の割当て状態情報を出力し、
   前記総使用帯域の割当て状態情報および前記最大個別使用帯域の割当て状態情報を、表示装置に同時かつ一緒に表示し、
   前記総使用帯域と前記最大個別使用帯域との差が所定の閾値よりも大きいときに、前記波長分割多重光ネットワークに設定されている光回線に対する波長スロットの再割当てを促すメッセージを出力する
   処理をコンピュータに実行させる波長再割当て支援プログラム。
9. 複数のノードが光ファイバで接続された波長分割多重光ネットワークにおいて光回線に対する波長割当てに係わる情報を提供する波長再割当て支援装置であって、
   前記波長分割多重光ネットワーク内で使用可能な複数の波長スロットのそれぞれについて１以上の光回線により使用されるか否かを判定し、１以上の光回線により使用されると判定された波長スロットの帯域の合計を表す総使用帯域を計算する総使用帯域計算部と、
   各光ファイバについて、光ファイバを通る各光回線に割り当てられる波長スロットの帯域の合計を表す個別使用帯域を計算し、各光ファイバについて計算された個別使用帯域の中の最大値を表す最大個別使用帯域を計算する最大個別使用帯域計算部と、
   前記総使用帯域および前記最大個別使用帯域を表す割当て状態情報を同時かつ一緒に表示装置に表示すると共に、前記総使用帯域と前記最大個別使用帯域との差が所定の閾値よりも大きいときに、前記波長分割多重光ネットワークに設定されている光回線に対する波長スロットの再割当てを促すメッセージを出力する出力部と、
   を有する波長再割当て支援装置。

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