JP6737747B2 - MPP network, MPP network construction method, MPP network design apparatus, and MPP network design method - Google Patents
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Description
本開示は、機械式パッチパネル(Mechanical Patch Panel:MPP)を複数用いて、非閉塞(任意の接続要求を実現できるよう)な構造が構築されたMPP網、その構築方法、その設計装置及び設計方法に関する。 The present disclosure discloses an MPP network in which a structure of non-blocking (to realize an arbitrary connection request) is constructed by using a plurality of mechanical patch panels (MPPs), a construction method thereof, a design device and a design thereof. Regarding the method.
光ファイバの配線は面倒な作業であるが、高速で堅牢なネットワークサービスの不可欠な基礎となっている。ネットワーク局ビルにおけるこれらのタスクの運用コストは大きい。なぜならば、これらの作業は、通常、作業手順書の作成、ケーブルの両端においてNW機器に接続する2人の作業員の派遣、ケーブルの疎通と電力レベルの試験、これらの作業の統制者を必要とするからである。さらに、人間のオペレータがケーブルを間違って配線することがあり、これがサービス品質の劣化および/またはこれらの作業ミスを修正するための追加の作業を引き起こす。人手を介することなく、配線作業が遠隔から自動で実行できるようになればこれらの作業に必要な経費を削減できる。さらに、これが実現すれば、例えばトラフィック需要に応じて動的にネットワークトポロジを変更することも可能であろう。このように配線作業の自動化によりコスト削減のほかに新たなネットワーク運用の可能性が開ける。 Fiber optic cabling is a tedious task, but it is an essential foundation for fast and robust network services. The operating costs of these tasks in the network office building are high. Because these tasks usually require work procedure preparation, dispatch of two workers to connect NW equipment at both ends of the cable, cable communication and power level testing, and control of these tasks. This is because In addition, human operators may misroute cables, which may cause degradation of quality of service and/or additional work to correct these work mistakes. If the wiring work can be performed automatically and remotely without human intervention, the cost required for these works can be reduced. Furthermore, if this is realized, it would be possible to dynamically change the network topology in accordance with, for example, traffic demand. In this way, automation of wiring work not only reduces costs but also opens the possibility of new network operations.
機械式パッチパネル(MPP)(非特許文献1)はネットワーク(NW)局舎内での配線作業の自動化を実現する可能性がある。機械式パッチパネルは、通常のパッチパネルのように、前面にN個の光ファイバポートを有し、背面には同数の光ファイバケーブルが接続される(図1)。通常のパッチパネルでは表のポートと裏のファイバは内部で一対一に接続している。一方、機械式パッチパネルでは表のポートと裏のファイバの対応を任意に設定することができる(図1、2)。これは内部に組込まれた機械式アームにより実現されている。 The mechanical patch panel (MPP) (Non-Patent Document 1) may realize automation of wiring work in a network (NW) station building. Like a normal patch panel, the mechanical patch panel has N optical fiber ports on the front surface and the same number of optical fiber cables are connected to the rear surface (FIG. 1). In a normal patch panel, the front port and the back fiber are internally connected one-to-one. On the other hand, in the mechanical patch panel, the correspondence between the front port and the back fiber can be set arbitrarily (FIGS. 1 and 2). This is achieved by a mechanical arm incorporated inside.
NW局舎の配線作業を自動化するには全ての配線を収容する必要があるが、それには複数のMPPを使用する必要があるだろう。これは物理的制約や経済的なコスト制約により、巨大な機械式パッチパネルを構築することが困難であるからである。実際に現在のパッチパネルのサイズは1000程度であり、NW局舎内の接続を全て収容するには不十分である。なお、パッチパネルのサイズとはパネル面に形成された光ファイバ接続ポートの数である。 All wiring would need to be accommodated to automate the wiring work in the NW building, which would require the use of multiple MPPs. This is because it is difficult to construct a huge mechanical patch panel due to physical constraints and economical cost constraints. Actually, the size of the current patch panel is about 1000, which is insufficient to accommodate all the connections in the NW building. The size of the patch panel is the number of optical fiber connection ports formed on the panel surface.
したがって、配線作業の自動化の実現のためには、複数の機械式パッチパネルを接続したパッチパネル網を構築し、それがどんな接続パターンも実現できなくてはならない。このようなどんな接続パターンも満足することができる網は非閉塞であると呼ばれる。 Therefore, in order to realize the automation of the wiring work, it is necessary to construct a patch panel network in which a plurality of mechanical patch panels are connected and to realize any connection pattern. A network that can satisfy any such connection pattern is called non-blocking.
図3のような機械式パッチパネル網は任意の接続パターンを満足できない。例えばxiとzj(i、j∈{1、・・・、6})は接続できない。またxiとyjの間の接続は高々3までである。 A mechanical patch panel network such as that of FIG. 3 cannot satisfy any connection pattern. For example, x i and z j (i, jε{1,..., 6}) cannot be connected. The number of connections between x i and y j is at most 3.
図4のようにMPPを追加しても非閉塞とはならない。例えば、xiとyjの接続は高々2であるし、xiとxjは接続できない。 Even if MPP is added as shown in FIG. 4, it does not become non-blocking. For example, the connection between x i and y j is at most 2, and x i and x j cannot be connected.
このような問題を解決するのが非閉塞網とよばれる網構造である。古典的なClos網(非特許文献2)などが非閉塞網として有名である。Clos網は主に小さな非閉塞網(入出力数が小さいスイッチ)から大きな非閉塞網(入出力数が大きなスイッチ)を構築する際に使用される。 A network structure called a non-blocking network solves such a problem. The classical Clos network (Non-Patent Document 2) and the like are famous as non-blocking networks. The Clos network is mainly used when constructing a large non-blocking network (a switch having a large number of input/output) from a small non-blocking network (a switch having a large number of input/output).
実際、Clos網を中間で折り畳んだ構造を機械式パッチパネル網に適用すると任意の接続要求を満たすことができる。例えば、図5の3段Clos網を折り畳んだ構造を利用すると任意の接続要求を満たすことができる。xiとyj、xiとzj、xiとwjは接続できるし、最大接続数は6であり、しかもxiとxjの接続も可能となる。ただし、既存の接続の再配置が必要となる場合がある。つまり、新しい接続を実現するために、既存接続が使用する中間の機械式パッチパネルを変更する必要があるケースが存在するということである。ところで、その配線により提供されているサービスの性質やサービス契約によっては、このような既存接続の再配置は許可されないことがある。このような場合は図5では任意の接続パターンを満足することはできない。しかしながら、中間の機械式パッチパネルの数を増加することで、既存配線の再配置が許可されていない場合でも任意の接続要求を満たすようにできることが知られている(非特許文献2、3)。
In fact, the intermediate folded structure of the Clos net can be applied to a mechanical patch panel net to meet any connection requirements. For example, an arbitrary connection request can be satisfied by using the folded structure of the three-stage Clos network shown in FIG. It is possible to connect x i and y j , x i and z j , x i and w j , and the maximum number of connections is 6, and it is also possible to connect x i and x j . However, it may be necessary to relocate existing connections. This means that there are cases where it is necessary to modify the intermediate mechanical patch panel used by an existing connection in order to implement the new connection. By the way, such relocation of the existing connection may not be permitted depending on the nature of the service provided by the wiring or the service contract. In such a case, the arbitrary connection pattern cannot be satisfied in FIG. However, it is known that by increasing the number of intermediate mechanical patch panels, it is possible to satisfy an arbitrary connection request even when relocation of existing wiring is not permitted (Non-Patent
非閉塞なMPP網は多数のMPPが必要という課題があった。そこで、本発明は、前記課題を解決すべく、従来のClos網から構成されるMPP網よりも収容効率が良い網構造のMPP網、その構築方法、その設計装置、及びその設計方法を提供することを目的とする。なお、収容効率が良いとは、同じ接続数を非閉塞に達成するための必要なMPPの数が少ないことである。 The non-blocking MPP network has a problem that a large number of MPPs are required. Therefore, in order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides an MPP network having a network structure having a higher accommodation efficiency than an MPP network composed of a conventional Clos network, a construction method thereof, a design apparatus thereof, and a design method thereof. The purpose is to Note that good accommodation efficiency means that a small number of MPPs are required to achieve the same number of connections without being blocked.
上記目的を達成するために、本発明に係るMPP網は、3段Clos網を折り畳んだ構造を有する機械式パッチパネル(MPP)網において、外側(1および3段目)のMPPの両面に、入出力用ポートおよび中間(2段目)のMPPとの接続用ポートを設置した構成とした。 In order to achieve the above object, the MPP net according to the present invention is a mechanical patch panel (MPP) net having a structure in which a three-stage Clos net is folded, and both sides of the outer (first and third stage) MPP are An input/output port and an intermediate (second stage) connection port for connecting to the MPP were installed.
具体的には、本発明に係るMPP網は、第1面の光ファイバポート数と第2面の光ファイバポート数であるサイズN(Nは2以上の自然数)である機械式パッチパネル(Mechanical Patch Panel:MPP)を複数個(k+l個)備えるMPP網であって、
前記MPPのうちk個が入出力MPP、l個が中間MPPであり、
前記入出力MPPの第1面(11)にある複数の光ファイバポートのうちn個の光ファイバポートを外部との接続用ポート、m×l個の光ファイバポートを前記中間MPPの第2面(22)にあるm個の光ファイバポートと光ファイバで接続する光ファイバ接続用ポートとし、
前記入出力MPPの第2面(12)にある複数の光ファイバポートのうちn個の光ファイバポートを外部との接続用ポート、m×l個の光ファイバポートを前記中間MPPの第1面(21)にあるm個の光ファイバポートと光ファイバで接続する光ファイバ接続用ポートとしている
ことを特徴とする。
ただし、k、l、m、及びnは自然数であって、
n+m・l≦N、
m・k≦N、並びに
2floor((n−1)/m)+1≦l
を満たす。
Specifically, the MPP network according to the present invention is a mechanical patch panel (Mechanical) having a size N (N is a natural number of 2 or more) that is the number of optical fiber ports on the first surface and the number of optical fiber ports on the second surface. An MPP network including a plurality of (P+1) Patch Panels (kPl),
Of the MPPs, k are input/output MPPs, l are intermediate MPPs,
Of the plurality of optical fiber ports on the first surface (11) of the input/output MPP, n optical fiber ports are ports for connecting to the outside, and m×l optical fiber ports are the second surface of the intermediate MPP. The optical fiber connection port for connecting the m optical fiber ports in (22) with the optical fiber,
Out of the plurality of optical fiber ports on the second surface (12) of the input/output MPP, n optical fiber ports are ports for external connection, and m×l optical fiber ports are the first surface of the intermediate MPP. It is characterized in that it is used as an optical fiber connection port for connecting with m optical fiber ports in (21) by an optical fiber.
However, k, l, m, and n are natural numbers,
n+m·l≦N,
m·k≦N, and 2 floor((n−1)/m)+1≦l
Meet
また、本発明に係るMPP網の構築方法は、第1面の光ファイバポート数と第2面の光ファイバポート数であるサイズN(Nは2以上の自然数)である機械式パッチパネル(Mechanical Patch Panel:MPP)を複数個(k+l個)備えるMPP網の構築方法であって、
前記MPPのうちk個を入出力MPP、l個を中間MPPとし、
前記入出力MPPの第1面(11)にある複数の光ファイバポートのうちn個の光ファイバポートを外部との接続用ポート、m×l個の光ファイバポートを前記中間MPPの第2面(22)にあるm個の光ファイバポートと光ファイバで接続する光ファイバ接続用ポートとし、
前記入出力MPPの第2面(12)にある複数の光ファイバポートのうちn個の光ファイバポートを外部との接続用ポート、m×l個の光ファイバポートを前記中間MPPの第1面(21)にあるm個の光ファイバポートと光ファイバで接続する光ファイバ接続用ポートとする
ことを特徴とする。
ただし、k、l、m、及びnは自然数であって、
n+m・l≦N、
m・k≦N、並びに
2floor((n−1)/m)+1≦l
を満たす。
The MPP network construction method according to the present invention is a mechanical patch panel (Mechanical) having a size N (N is a natural number of 2 or more) that is the number of optical fiber ports on the first surface and the number of optical fiber ports on the second surface. A method for constructing an MPP network having a plurality of (P+1) Patch Panels (kPl),
Of the MPPs, k are input/output MPPs and 1 is an intermediate MPP,
Of the plurality of optical fiber ports on the first surface (11) of the input/output MPP, n optical fiber ports are ports for connecting to the outside, and m×l optical fiber ports are the second surface of the intermediate MPP. The optical fiber connection port for connecting the m optical fiber ports in (22) with the optical fiber,
Out of the plurality of optical fiber ports on the second surface (12) of the input/output MPP, n optical fiber ports are ports for external connection, and m×l optical fiber ports are the first surface of the intermediate MPP. It is characterized in that it is an optical fiber connection port for connecting with m optical fiber ports in (21) by an optical fiber.
However, k, l, m, and n are natural numbers,
n+m·l≦N,
m·k≦N, and 2 floor((n−1)/m)+1≦l
Meet
また、本発明に係るMPP網の設計装置は、
要求される前記接続用ポートの数rと前記MPPのサイズNが入力されるパラメータ入力部と、
前記パラメータ入力部に入力されたrとNを用い、条件1を満たしつつ、前記MPPの数(k+l個)を最少とするk、l、m、及びnを全探索する最適化計算部と、
前記最適化計算部が全探索したk、l、m、及びnを出力する最適構造出力部と、
を備える。
ただし、条件1は、
n+m・l≦N、
m・k≦N、
2floor((n−1)/m)+1≦l、並びに
n・k≧r
である。
Further, the MPP network designing apparatus according to the present invention is
A parameter input unit into which the required number r of connection ports and the size N of the MPP are input,
An optimization calculation unit that uses r and N input to the parameter input unit and performs a full search for k, l, m, and n that minimizes the number of MPPs (k+1) while
An optimal structure output unit that outputs k, l, m, and n that the optimization calculation unit has performed a full search;
Equipped with.
However,
n+m·l≦N,
m·k≦N,
2floor((n-1)/m)+1≦l, and n·k≧r
Is.
さらに、本発明に係るMPP網の設計方法は、
要求される前記接続用ポートの数rと前記MPPのサイズNを入力するパラメータ入力手順と、
前記パラメータ入力手順で入力されたrとNを用い、条件1を満たしつつ、前記MPPの数(k+l個)を最少とするk、l、m、及びnを全探索する最適化計算手順と、
前記最適化計算手順で全探索したk、l、m、及びnを出力する最適構造出力手順と、
を行う設計方法。
ただし、条件1は、
n+m・l≦N、
m・k≦N、
2floor((n−1)/m)+1≦l、並びに
n・k≧r
である。
Further, the MPP network design method according to the present invention is
A parameter input procedure for inputting the required number r of connection ports and the size N of the MPP;
An optimization calculation procedure for using k and l, m, and n that minimizes the number of MPPs (k+1) while satisfying the
An optimal structure output procedure that outputs k, l, m, and n that have been fully searched in the optimization calculation procedure;
How to design.
However,
n+m·l≦N,
m·k≦N,
2floor((n-1)/m)+1≦l, and n·k≧r
Is.
後述するように、本発明は、接続の再配置が不可であるサービスに対応するMPP網を提供でき、後述するように、収容可能接続要求数が同じであれば、従来のClos構造よりMPP数を少なくすることができる。従って、本発明は、従来のClos網から構成されるMPP網よりも収容効率が良い網構造のMPP網、その構築方法、その設計装置、及びその設計方法を提供することができる。 As will be described later, the present invention can provide an MPP network corresponding to a service in which connection relocation is not possible. As will be described later, if the number of connection requests that can be accommodated is the same, the number of MPPs is greater than that in the conventional Clos structure. Can be reduced. Therefore, the present invention can provide an MPP network having a network structure with better accommodation efficiency than an MPP network configured by a conventional Clos network, a construction method thereof, a designing apparatus thereof, and a designing method thereof.
一方、次のようにすれば接続の再配置が可能であるサービスにも対応するMPP網を提供できる。 On the other hand, if the following is done, it is possible to provide an MPP network compatible with services in which connections can be rearranged.
具体的には、本発明に係るMPP網は、前記中間MPPを2つのグループに分け、前記グループの一方の前記中間MPPを接続の再配置禁止のサービスの経路とし、前記グループの他方の前記中間MPPを接続の再配置可能のサービスの経路としていることを特徴とする。 Specifically, in the MPP network according to the present invention, the intermediate MPP is divided into two groups, one of the intermediate MPPs of the group is used as a service path of connection relocation prohibition, and the other intermediate MPP of the group is used. It is characterized in that the MPP is used as a service path for which the connection can be relocated.
また、本発明に係るMPP網の構築方法は、前記中間MPPを2つのグループに分け、前記グループの一方の前記中間MPPを接続の再配置禁止のサービスの経路とし、前記グループの他方の前記中間MPPを接続の再配置可能のサービスの経路としていることを特徴とする。 Further, in the method for constructing an MPP network according to the present invention, the intermediate MPP is divided into two groups, one of the intermediate MPPs of the group is used as a service route of connection relocation prohibition, and the other intermediate MPP of the group is used. It is characterized in that the MPP is used as a service path for which the connection can be relocated.
また、本発明に係るMPP網の設計装置は、
要求される前記接続用ポートの数rと前記MPPのサイズNが入力されるパラメータ入力部と、
前記パラメータ入力部に入力されたrとNを用い、条件2を満たしつつ、前記MPPの数(k+l1+l2個)を最少とするk、l1、l2、m1、m2、n1及びn2を全探索する最適化計算部と、
前記最適化計算部が全探索したk、l1、l2、m1、m2、n1及びn2を出力する最適構造出力部と、
を備える。
ただし、
l=l1+l2、
m=m1+m2、
n=n1+n2
であり、条件2は、
n1+n2+m1・l1+m2・l2≦N、
m1・k≦N、
m2・k≦N、
2floor((n1−1)/m1)+1≦l1、
n1+n2≦m2・l2、並びに
(n1+n2)k≧r
である。
Further, the MPP network designing apparatus according to the present invention is
A parameter input unit into which the required number r of connection ports and the size N of the MPP are input,
Using r and N input to the parameter input unit, k, l 1 , l 2 , m 1 , m 2 , n that minimizes the number of MPPs (k+l 1 +l 2 ) while satisfying the
An optimal structure output unit that outputs k, l 1 , l 2 , m 1 , m 2 , n 1 and n 2 that the optimization calculation unit has searched in full;
Equipped with.
However,
l=l 1 +l 2 ,
m=m 1 +m 2 ,
n=n 1 +n 2
And
n 1 +n 2 +m 1 ·l 1 +m 2 ·l 2 ≦N,
m 1 ·k≦N,
m 2 ·k≦N,
2floor((n 1 −1)/m 1 )+1≦l 1 ,
n 1 +n 2 ≦m 2 ·l 2 and (n 1 +n 2 )k≧r
Is.
さらに、本発明に係るMPP網の設計方法は、
要求される前記接続用ポートの数rと前記MPPのサイズNを入力するパラメータ入力手順と、
前記パラメータ入力手順で入力されたrとNを用い、条件2を満たしつつ、前記MPPの数(k+l1+l2個)を最少とするk、l1、l2、m1、m2、n1及びn2を全探索する最適化計算手順と、
前記最適化計算手順で全探索したk、l1、l2、m1、m2、n1及びn2を出力する最適構造出力手順と、
を行う。
ただし、
l=l1+l2、
m=m1+m2、
n=n1+n2
であり、条件2は、
n1+n2+m1・l1+m2・l2≦N、
m1・k≦N、
m2・k≦N、
2floor((n1−1)/m1)+1≦l1、
n1+n2≦m2・l2、並びに
(n1+n2)k≧r
である。
Further, the MPP network design method according to the present invention is
A parameter input procedure for inputting the required number r of connection ports and the size N of the MPP;
Using r and N input in the parameter input procedure, k, l 1 , l 2 , m 1 , m 2 , n that minimizes the number of MPPs (k+l 1 +l 2 ) while satisfying the
An optimal structure output procedure that outputs k, l 1 , l 2 , m 1 , m 2 , n 1 and n 2 that have undergone a full search in the optimization calculation procedure;
I do.
However,
l=l 1 +l 2 ,
m=m 1 +m 2 ,
n=n 1 +n 2
And
n 1 +n 2 +m 1 ·l 1 +m 2 ·l 2 ≦N,
m 1 ·k≦N,
m 2 ·k≦N,
2floor((n 1 −1)/m 1 )+1≦l 1 ,
n 1 +n 2 ≦m 2 ·l 2 and (n 1 +n 2 )k≧r
Is.
本発明は、従来のClos網から構成されるMPP網よりも収容効率が良い網構造のMPP網、その構築方法、その設計装置、及びその設計方法を提供することができる。
機械式パッチパネルからなる、非閉塞なパッチパネルのネットワークが構築できれば、ネットワーク局舎内での配線作業を自動化できる可能性がある。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can provide an MPP network having a network structure having a higher accommodation efficiency than an MPP network configured by a conventional Clos network, a construction method thereof, a design apparatus thereof, and a design method thereof.
If a network of non-blocking patch panels consisting of mechanical patch panels can be constructed, there is a possibility that wiring work in the network building can be automated.
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below are examples of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiments. In addition, in the present specification and the drawings, components having the same reference numerals indicate the same components.
まず、本発明に係るMPP網の構造を説明するためにMPP構築問題と既存構造を説明する。次に全ての接続要求が再配置不可能な場合の構造を説明する。最後に再配置不可能な要求と再配置可能な要求が混在した場合の構造を説明する。 First, the MPP construction problem and the existing structure will be described in order to explain the structure of the MPP network according to the present invention. Next, the structure when all connection requests cannot be relocated will be described. Finally, the structure in the case where non-relocatable requests and relocatable requests are mixed will be described.
1.導入
本発明に係るMPP網構造を説明するためにまずMPP網の非閉塞性や既存構造について説明する。そのためにMPP網とそれに対する接続要求を定義する。また、既存の構造が非閉塞となる条件を整理する。
1. Introduction In order to explain the MPP network structure according to the present invention, the non-blocking property of the MPP network and the existing structure will be described first. For that purpose, an MPP network and a connection request for it are defined. Moreover, the conditions under which the existing structure is not blocked will be summarized.
1.1 MPP網
MPP網は図5のようなMPPが複数接続したものとする。NW局舎で使用されるファイバは全て同一種類として、どのファイバもMPPに収容できるとする。また、MPPの表面と裏面のサイズは同一で、それをNと書く。内部の接続設定を変更することで表面のポートと裏面のポートの任意の接続関係が実現できるものとする。表面と裏面は等価な機能をもつので以降、特に断わりのない限りは区別しない。
1.1 MPP network The MPP network is assumed to have a plurality of MPPs connected as shown in FIG. It is assumed that all the fibers used in the NW station building are of the same type and any fiber can be accommodated in the MPP. The size of the front surface and the back surface of the MPP is the same, which is written as N. By changing the internal connection settings, it is possible to realize an arbitrary connection relationship between the front port and the back port. Since the front surface and the back surface have equivalent functions, they will not be distinguished hereinafter unless otherwise specified.
MPP網とは複数のMPPがファイバで接続されているもの定義する。図5では左側のMPP{P1、P2、P3、P4}が右側のMPP{P5、P6、P7}と接続されている。MPP間接続に使用されていないポートのうち、いくつかを機器接続用のポートとして使用する。図5では左側のMPP{P1、P2、P3、P4}の左側の面が機器接続用ポートとして使用されている。ここで、任意の接続パターン、つまり非閉塞性、を満たすため全ての空きポートを使用する必要はないとする。図5のMPP網は接続要求が再配置不可能である場合には非閉塞ではない。しかしながら、後で説明するようにいくつかの空きポートを使用しないように制限することで非閉塞になる。 The MPP network is defined as a network in which a plurality of MPPs are connected by a fiber. In FIG. 5, MPPs {P 1 , P 2 , P 3 , P 4 } on the left side are connected to MPPs {P 5 , P 6 , P 7 } on the right side. Of the ports not used for MPP connection, some are used as device connection ports. In FIG. 5, the left side surface of the left MPP {P 1 , P 2 , P 3 , P 4 } is used as a device connection port. Here, it is assumed that it is not necessary to use all free ports to satisfy an arbitrary connection pattern, that is, non-blocking property. The MPP network of FIG. 5 is not non-blocking when the connection request cannot be relocated. However, it becomes non-blocking by restricting not to use some free ports as described later.
1.2 接続要求
MPP網への接続要求は次の2通りある。新しい接続の作成要求もしくは既存の接続の終了要求である。新しい接続要求はMPP網で未使用の空きポートが2つ指定される。それらが接続されるようにMPPの内部設定を変更することが求められる。接続要求は2ペアでひとつとして到着する。これは、通常光ファイバは2芯を一対としてひとつの接続で使用する、1つは送信用、もう1つは受信用である、からである。例えばx1とy1の接続、x2とy2の接続の2ペアが1つの接続要求として到着する。このような接続の作成要求を{(x1、y1)、(x2、y2)}と書く。終了要求は接続要求の取消であり、同様に2ペアでひとつとして到着する。例えば、過去に要求したx1とy1の接続、x2とy2の接続の2ペアの接続の取消として要求される。これら要求は逐次到着し、未来の要求は未知とする。
1.2 Connection Request There are the following two connection requests to the MPP network. It is a request to create a new connection or a request to terminate an existing connection. For the new connection request, two unused ports that are not used in the MPP network are designated. It is required to change the internal settings of MPP so that they are connected. Two connection requests arrive as one pair. This is because an optical fiber normally uses two cores as a pair and is used for one connection, one for transmission and the other for reception. For example, two pairs of connection x 1 and y 1 and connection x 2 and y 2 arrive as one connection request. A request for creating such a connection is written as {(x 1 , y 1 ), (x 2 , y 2 )}. The termination request is cancellation of the connection request, and similarly, two pairs arrive as one. For example, it is requested as cancellation of the two pairs of connections of x 1 and y 1 and x 2 and y 2 that have been requested in the past. These requests sequentially arrive, and future requests are unknown.
接続要求のうち、接続経路を変更できないものを再配置不可能、変更できるものを再配置可能と呼ぶ。接続経路とは入力出力ポート(例えばx1とy1)を結ぶ際に使用されるMPP間接続の配線のことである。例えばx1とy1がP1、P5、P2と接続されているとして、この接続が再配置可能であれば(空の配線があれば)P1、P6、P2として接続することも可能となる。再配置不可能な接続要求はこのような経路変更ができない。 Among the connection requests, those that cannot change the connection path are called non-relocation, and those that can be changed are called relocation. The connection path is a wiring for MPP connection used when connecting input/output ports (for example, x 1 and y 1 ). For example, assuming that x 1 and y 1 are connected to P 1 , P 5 , and P 2, and if this connection can be rearranged (if there is an empty wiring), connect as P 1 , P 6 , and P 2 . It is also possible. A connection request that cannot be relocated cannot have such a route change.
要求には接続の作成と取消しか含まれていないが、切り替え要求も次のように表現できる。ここで切り替え要求は、例えば(x1、y1)を(x1、z1)に変更する、ということである(説明の簡潔さのため2ペアの片方を省略して記述している)。切り替え要求は(x1、y1)の取消と(x1、z1)の作成として表現できる。また、切り替えの切り戻しも表現できる。切り戻しは例えば、接続切り替え後、通信に不具合が発生したので切り替えを取消すことである。先の例を利用すれば、新しい接続(x1、z1)の取消と古い接続(x1、y1)の作成として表現できる。 The request only includes creating and canceling connections, but a switch request can also be expressed as: Here, the switching request is, for example, changing (x 1 , y 1 ) to (x 1 , z 1 ) (for simplicity of description, one of the two pairs is omitted for description). .. The switching request can be expressed as cancellation of (x 1 , y 1 ) and creation of (x 1 , z 1 ). Also, switching back can be expressed. Switching back is, for example, canceling the switching because a communication problem has occurred after switching the connection. Using the previous example, this can be expressed as canceling the new connection (x 1 , z 1 ) and creating the old connection (x 1 , y 1 ).
1.3 非閉塞性
MPP網が非閉塞であるとはどんな接続要求が到着しても、それ満たすようにMPPの内部接続が設定できることである、ただし接続要求は未使用の機器接続用ポートに対して要求されるとする。例えば、接続作成要求(x1、y1)が到着し、この接続の取消要求が到着する前に接続作成要求(x1、z2)などは到着しないとする。要求到着時に再配置可能な既存の接続要求は接続経路を変更することが許可される。
1.3 Non-blocking MPP network is non-blocking means that the MPP internal connection can be set to satisfy any connection request that arrives, provided that the connection request is to an unused device connection port. Suppose it is requested. For example, it is assumed that the connection creation request (x 1 , y 1 ) arrives and the connection creation request (x 1 , z 2 ) does not arrive before the connection cancellation request arrives. Existing connection requests that can be relocated upon request arrival are allowed to change connection routes.
例えば、図4のMPP網は(x1、y1)、(x2、y2)、(x3、y3)、(x4、y4)、(x5、y5)、(x6、y6)という接続要求を満たすことができないので、非閉塞ではない。なお、要求が再配置可能か不可能かに関わらず、図4のMPP網は非閉塞ではない。 For example, the MPP network of FIG. 4 is (x 1 , y 1 ), (x 2 , y 2 ), (x 3 , y 3 ), (x 4 , y 4 ), (x 5 , y 5 ), (x 6 ,y 6 ) cannot be satisfied, so it is not non-blocking. Note that the MPP network in FIG. 4 is not non-blocking regardless of whether the request can be relocated or not.
また、図5のMPP網は要求が再配置不可能である場合は非閉塞ではない。実際、次のようにして満たすことのできない接続要求を構成できる。 Further, the MPP network of FIG. 5 is not non-blocking when the request cannot be relocated. In fact, it is possible to construct a connection request that cannot be satisfied as follows.
接続要求として次の6ペアの接続作成要求が到着した際のことを考える。
{(x2i−1、y2i−1)、(x2i、y2i)}i=1、2、3と
{(z2i−1、w2i−1)、(z2i、w2i)}i=1、2、3とが、それぞれ中間MPPの{Pj_i、Pj’_i}i=1、2、3と{Pk_i、Pk’_i}i=1、2、3を使用して接続を確立したとする。ここで、全ての配線が使用中となっていることに注意する。このとき、ある整数ペアi、i’∈{1、2、3}が存在して{ji、j’i}≠{ki’、k’i’}が成立する。これは、入出力MPP{P1、P2、P3、P4}と中間MPP{P5、P6、P7}の間の接続数が2であるためである。そこで、一般性を失うことなく{j1、j’1}={5、6}と{k2、k’2}={6、7}とする。このとき、2つの接続取消要求{(x1、y1)、(x2、y2)}と{(z3、w3)、(z4、w4)}が到着した後、新しい接続作成要求{(x1、z3)、(x2、z4)}が到着すると、この接続を確立することはできない。なぜならばx1とz3もしくはx2とz4を接続するためには中間MPP{P6}を使う必要がある。しかしながら、このとき、他の配線は既存の接続によって使用中となっており、P1とP6の間の利用可能な配線は1本しかないからである。
Consider the case where the next six pairs of connection creation requests arrive as connection requests.
{( X2i-1 , y2i-1 ), ( x2i , y2i )} i=1 , 2 , 3 and {( z2i-1 , w2i-1 ), ( z2i , w2i )} i=1 , 2 , 3 and uses the intermediate MPPs {P j_i , P j′_i } i=1 , 2 , 3 and {P k_i , P k′_i } i=1 , 2 , 3 respectively . To establish a connection. Note that all wiring is now in use. At this time, a certain integer pair i, i′ε{1, 2, 3} exists, and {j i , j′ i }≠{k i′ , k′ i′ } holds. This is because the number of connections between the input/output MPPs {P 1 , P 2 , P 3 , P 4 } and the intermediate MPPs {P 5 , P 6 , P 7 } is 2. Therefore, {j 1 , j′ 1 }={5, 6} and {k 2 , k′ 2 }={6, 7} are set without loss of generality. At this time, after two connection cancellation requests {(x 1 , y 1 ), (x 2 , y 2 )} and {(z 3 , w 3 ), (z 4 , w 4 )} arrive, a new connection is made. When the creation request {(x 1 , z 3 ), (x 2 , z 4 )} arrives, this connection cannot be established. This is because it is necessary to use the intermediate MPP {P 6 } to connect x 1 and z 3 or x 2 and z 4 . However, at this time, the other wiring is in use by the existing connection, and there is only one wiring between P 1 and P 6 .
1.4 既存構造の非閉塞性
非閉塞なMPP網を構築する際に利用するClos網とそれに関連する定理を紹介する。Clos網は一般には入力層、複数の中間層、出力層から構成されている。MPP網では入力層と出力層を区別しないため、中間層で折り畳んだ構成を考える。この構造を折り畳みClos構造と呼ぶ。図6が中間層が1層のClos網を折り畳んだ構造を描いたものである。入出力用にk個のMPP{P1〜Pk}、中間層にl個のMPP{Pk+1〜Pk+l}を使用している。入出力用MPP{P1〜Pk}の第2面12を各中間層MPP{Pk+1〜Pk+l}の各面(第1面21又は第2面22)とm芯の光ファイバ51で接続する。入出力用MPP{P1〜Pk}の第1面11に接続された2n芯の光ファイバ52を機器接続用として使用する。光ファイバ52のn芯を送信用、残りのn芯を受信用とする。つまり、図6のMPP網は合計2nk芯の機器接続用ポート(外部との接続ポート)をもつ。図6においてk=4、l=3、m=1、n=3とすることで図5のMPP構造が得られる。また、中間層MPPを2層以上にした多段の網構造も考えられるが、光のパワーが減衰することやノイズがのることから、本発明ではまず第一歩目として中間層は一層までとする。非閉塞性を実現するために、いくつかのポートは未使用でも良いこととする。
1.4 Non-blocking existing structure The Clos network used when constructing a non-blocking MPP network and the theorem related to it are introduced. The Clos network is generally composed of an input layer, a plurality of intermediate layers, and an output layer. Since the MPP network does not distinguish between the input layer and the output layer, consider a configuration folded in the intermediate layer. This structure is called a folded Clos structure. FIG. 6 illustrates a structure in which a Clos net having one intermediate layer is folded. K MPPs {P 1 to P k } are used for input/output, and 1 MPPs {P k+1 to P k+1 } are used for the intermediate layer. The
折り畳みClos網が非閉塞となるための2つの条件を紹介する。接続要求が全て再配置可能である場合は、折り畳みClos網が非閉塞であるための必要十分条件は以下であることが分かっている(非特許文献3)。
1.5 使用MPP数の最小化
本発明では必要な接続用ポート数rが与えられ、それを達成するような非閉塞なMPP網で使用MPP数が最小となるようなMPP網を探す問題を考える。この問題を使用MPP数の最小化と呼ぶ。
1.5 Minimization of the number of used MPPs In the present invention, a necessary connection port number r is given, and a problem of searching for an MPP network that minimizes the number of used MPPs in a non-blocking MPP network that achieves that Think This problem is called minimization of the number of used MPPs.
接続要求が全て再配置不可能で折り畳みClos構造を用いる場合、使用MPP数を最小にする接続数m、n∈(自然数)や各層のMPPの数k、l∈(自然数)は次の最適化問題を解くことで計算できる(例えば、どの変数もN以下であるから、全探索で計算できる)。図11に最適構造を計算するための装置構成図を示す。 When all connection requests are non-relocatable and the folding Clos structure is used, the number of connections m, n ∈ (natural number) and the number of MPPs k, l ∈ (natural number) of each layer that minimizes the number of used MPPs are optimized by the following optimization. It can be calculated by solving the problem (for example, since all variables are N or less, it can be calculated by full search). FIG. 11 shows a device configuration diagram for calculating the optimum structure.
2.再配置不可能な場合の提案構造
2.1 基本的なアイデア
まず折り畳みClos網に改善の余地があることを示す。図5の折り畳みClos網を使用して具体的に説明する、それぞれのMPP{P1〜Pk、Pk+1〜Pk+l}の片面のポート数Nを8とする。前節で説明したように、要求が再配置不可能である場合、非閉塞性を実現するためには条件式(2)を満たす必要がある。機器接続ポート数nのみを変更して条件式(2)を満たす場合、nを3から2に減らす必要がある。このとき、左側のMPPの左面では使用可能なポート数の半分以下しか使用されていない。この未使用ポートを使用できるようになれば収容効率の改善が期待できる。そこで本発明では、この未使用ポートを中間層のMPPとの接続に使用し、収容効率を改善する。
2. Proposed structure when relocation is not possible 2.1 Basic idea First, we show that there is room for improvement in the folded Clos network. The number N of ports on one side of each MPP {P 1 to P k , P k+1 to P k+l }, which will be specifically described using the folded Clos network of FIG. 5, is set to 8. As described in the previous section, when the request cannot be rearranged, it is necessary to satisfy the conditional expression (2) to realize the non-blocking property. When only the number n of device connection ports is changed and the conditional expression (2) is satisfied, it is necessary to reduce n from 3 to 2. At this time, less than half the number of available ports is used on the left side of the left MPP. If this unused port can be used, the accommodation efficiency can be expected to improve. Therefore, in the present invention, this unused port is used for connection with the MPP of the intermediate layer to improve the accommodation efficiency.
2.2 本発明のMPP網構造
本発明のMPP網301は、図7のように入出力MPP{P1〜Pk}の両面を機器接続用ポートとして使用できるように接続方法を変更する。具体的には、MPP網301は、第1面11の光ファイバポート数と第2面12の光ファイバポート数であるサイズN(Nは2以上の自然数)であるMPPを複数個(k+l個)備えるMPP網であって、
前記MPPのうちk個が入出力MPP{P1〜Pk}、l個が中間MPP{Pk+1〜Pk+l}であり、
入出力MPP{P1〜Pk}の第1面11にある複数の光ファイバポートのうちn個の光ファイバポートを外部との接続用ポート、m×l個の光ファイバポートを中間MPP{Pk+1〜Pk+l}の第2面22にあるm個の光ファイバポートと光ファイバ51で接続する光ファイバ接続用ポートとし、
入出力MPP{P1〜Pk}の第2面12にある複数の光ファイバポートのうちn個の光ファイバポートを外部との接続用ポート、m×l個の光ファイバポートを中間MPP{Pk+1〜Pk+l}の第1面21にあるm個の光ファイバポートと光ファイバ51で接続する光ファイバ接続用ポートとしている。
ここで、k、l、m、及びnは自然数であって、
n+m・l≦N、
m・k≦N、並びに
2floor((n−1)/m)+1≦l
を満たす。
2.2 MPP Network Structure of the Present Invention
Of the MPPs, k are input/output MPPs {P 1 to P k }, l are intermediate MPPs {P k+1 to P k+1 },
Of the plurality of optical fiber ports on the
Of the plurality of optical fiber ports on the
Where k, l, m, and n are natural numbers,
n+m·l≦N,
m·k≦N, and 2 floor((n−1)/m)+1≦l
Meet
図7のように、各入出力MPP{P1〜Pk}の第1面11に機器受信ポートをn芯用意する。さらに第1面11の残りのポートと各中間MPP{Pk+1〜Pk+l}の第2面22とをm芯の光ファイバ51で接続する。同様に、各入出力MPP{P1〜Pk}の第2面12に機器送信ポートをn芯用意する。さらに第2面12の残りのポートと各中間MPP{Pk+1〜Pk+l}の第1面21とをm芯の光ファイバ51で接続する。MPP網301は入出力MPP{P1〜Pk}の両面に入出力用ポートと中間MPP接続用ポートを設置できるので折り畳みClosにて生じていた非効率性を回避することができる。
As shown in FIG. 7, n cores of device reception ports are prepared on the
2.3 提案構造の最小MPP数
MPP網301における使用MPP数最小化問題の最小値をfP(r;N)と書く。折り畳みClos構造と同様に、使用MPP数を最小にする接続数m、n∈(自然数)や各層のMPPの数k、l∈(自然数)は次の最適化問題を解くことで計算できる。どの変数もN以下であるから、全探索で計算できる。
2.3 Minimum MPP Number of Proposed Structure The minimum value of the MPP number minimization problem in the
図11は、MPP網301の最適構造を計算するための設計装置を説明する構成図である。当該設計装置は、
要求される前記接続用ポートの数rと前記MPPのサイズNが入力されるパラメータ入力部71と、
パラメータ入力部71に入力されたrとNを用い、数4で示す条件1を満たしつつ、前記MPPの数(k+l個)を最少とするk、l、m、及びnを全探索する最適化計算部72と、
最適化計算部72が全探索したk、l、m、及びnを出力する最適構造出力部73と、
を備える。
A
Optimization using r and N input to the
An optimal
Equipped with.
MPP網301は、次のように図6の折り畳みClos構造よりも収容効率が良いことが示せる。
(定理1)MPP網301は折り畳みClos構造に比べ使用する、MPP数が多くなることはない。つまり
(Theorem 1) The
(証明)正整数の組(k、l、m、n)が折り畳みClos構造の使用MPP数最小化問題の制約条件(4)〜(8)を満たすとする。このとき、この整数の組(k、l、m、n)が提案構造の制約条件(10)〜(13)を満たすことを示せば十分である。しかしながら、これは数6が成立することから自明である。
2.4 効果
MPPサイズNが1000の場合に、MPP網301がどの程度収容効率を改善するかを数値評価により示す。
図9は全ての接続要求が再配置不可能な状況で使用するMPPの数と収容可能な要求の数の関係を図示している。ここでMPPの片面サイズNは1000として計算した。いずれの収容可能接続要求数についてもMPP網302の方が既存構造(図6)に比べ、使用MPP数が少なく、収容効率が良いことが分かる。例えば167000個の接続要求が収容できる非閉塞なMPP網を構築する場合、既存構造では1167個のMPPが必要であるが、提案手法は833個で十分である。約29%少ないMPPで同じ数の接続要求を収容することができる。
2.4 Effects Numerical evaluation shows to what extent the
FIG. 9 illustrates the relationship between the number of MPPs used in a situation where all connection requests cannot be relocated and the number of requests that can be accommodated. Here, the single-sided size N of MPP was calculated as 1000. It can be seen that the
3.混在構造
本節では再配置不可能な接続要求と再配置可能な要求が混在した場合を考える。これまで説明したように既存構造は接続要求が全て再配置可能であるか、もしくは全て再配置不可能であるかのいずれか片方を想定する。しかしながら、NW局舎においては様々なサービスがファイバ/NW機器に収容されることから、本発明では再配置可能な接続要求と不可能な接続要求が混在している状況を考える。混在している場合であっても全ての要求が再配置不可能であるとして、MPP網を構築すれば非閉塞な網を構築できるが、これは再配置可能な接続の特性を利用していない。混在している状況を明示的に考慮することで収容効率を改善する構造を提案する。
3. Mixed structure In this section, we consider the case where connection requests that cannot be relocated and requests that can be relocated are mixed. As described above, the existing structure assumes that all connection requests can be relocated or all connection requests cannot be relocated. However, since various services are accommodated in the fiber/NW device in the NW station building, the present invention considers a situation in which relocatable connection requests and impossible connection requests coexist. Even if they are mixed, it is possible to construct a non-blocking network by constructing an MPP network, assuming that all requests cannot be rearranged, but this does not utilize the characteristics of relocatable connections. .. We propose a structure that improves the accommodation efficiency by explicitly considering the mixed situation.
3.1 再配置不可能な接続要求の割合
まず、混在する要求の状況について説明する。各MPPが接続用ポートをn対だけもつとする、つまりnポートを送信用、nポートを受信用である。このとき、ある正の実数a∈[0、1]が存在して、各MPPに注目した際に高々数7に示す対まで再配置不可能な接続要求が到着すると仮定する。このaを再配置不可能率と呼ぶ。再配置不可能率aが1の場合、全ての接続要求が再配置不可能となり得るので、前節2と同一の状況である。
3.2 基本的なアイデア
混在型の構造を説明する前に基本的なアイデアを紹介する。もし仮に全ての要求が再配置可能であれば、条件式(1)のみを満たせば良い。条件式(2)を満たす必要がある再配置不可能な場合に比べ、だいたい半分の中間MPPを使用すれば非閉塞な網が実現できる。次に少数の要求が再配置不能で、残りの大多数が再配置可能であるような場合を考える。このような場合は、再配置不可能な要求を収容するため専用中間MPPを、例えばひとつかふたつ用意して、制約条件(2)が満たされるように接続数を調整すれば良いだろう。この場合もだいたい半分の中間MPP数で非閉塞な網が構築できるだろう。
3.2 Basic ideas Before explaining the mixed-type structure, we introduce some basic ideas. If all requests can be rearranged, only conditional expression (1) needs to be satisfied. A non-blocking network can be realized by using approximately half of the intermediate MPPs as compared with the case where the rearrangement that needs to satisfy the conditional expression (2) is impossible. Now consider the case where a small number of requests are non-relocatable and the rest are relocatable. In such a case, for example, one or two dedicated intermediate MPPs may be prepared to accommodate a request that cannot be relocated, and the number of connections may be adjusted so that the constraint condition (2) is satisfied. In this case as well, a non-blocking network can be constructed with about half the number of intermediate MPPs.
3.3 本発明のMPP網構造
前節3.2の考え方を進めて、中間MPPを再配置不可能型を収容するMPPと再配置可能型を収容するためのMPPに分類して考える。図8は、要求が混在する場合に対応できる本発明のMPP網302の構造を説明する図ある。MPP網302は、図7のMPP網301に対して中間MPP{Pk+1〜Pk+l}を2つのグループに分け、前記グループの一方の中間MPP{Pk+1〜Pk+l1}を接続の再配置禁止のサービスの経路とし、前記グループの他方の中間MPP{Pk+l1+1〜Pk+l1+l2}を接続の再配置可能のサービスの経路としていることを特徴とする(l=l1+l2)。以降、この構造を混在構造と呼ぶ。
3.3 MPP network structure of the present invention By advancing the idea in the previous section 3.2, the intermediate MPPs are classified into MPPs that accommodate non-relocatable types and MPPs that accommodate relocatable types. FIG. 8 is a diagram for explaining the structure of the
図8では便宜上、中間MPPの上側{Pk+1〜Pk+l1}が再配置不可能型用のMPP、下側{Pk+l1〜Pk+l1+l2}が再配置可能型のMPPとなっている。再配置不可能型を収容するためのMPPと入出力MPPとの接続数をm1、再配置可能型用MPPと入出力MPPとの接続数をm2としている。また、入出力MPP{P1〜Pk}では入力のnポートのうち、n1ポートを再配置不可能要求のために確保する。残りn2は再配置可能型要求のために確保する。ここで、再配置可能型要求は最大n個到着するので、そのようなn2を越える要求についてはn1の分も使用する必要がある。一方、再配置不可能型はn1≧anが成立していれば、高々n1個のみ到着するので、n2の分を使用する必要は発生しない。 In FIG. 8, for convenience, the upper side {P k+1 to P k+l1 } of the intermediate MPP is a non-relocatable type MPP, and the lower side {P k+l1 to P k+l1+l2 } is a relocatable type MPP. The number of connections between the MPP and the input/output MPP for accommodating the non-relocatable type is m 1 , and the number of connections between the relocatable MPP and the input/output MPP is m 2 . In the input/output MPP {P 1 to P k }, n 1 port of the input n ports is reserved for the relocation impossible request. The remaining n 2 is reserved for relocatable type requests. Here, since a maximum of n relocatable requests arrive, it is necessary to use n 1 requests for requests exceeding n 2 . On the other hand, in the non-relocatable type, if n 1 ≧an is satisfied, at most n 1 will arrive, so there is no need to use n 2 .
混在構造が非閉塞となる条件は次の2条件を満たすことである(ただしn1≧anとする)。
この条件の正しさは次のような議論により示される。新しい接続要求が到着した際のことを考える。まず、要求が接続取消であれば、それを満たせることは自明である。また、再配置可能型の接続作成要求の場合は条件の後者より、再配置可能用の中間MPPを利用して接続を作成できる。再配置不可能型の要求であれば、条件の前者より、再配置不可能用の中間MPPに空きがあるのでそれを利用して接続を作成できる。 The correctness of this condition is shown by the following discussion. Consider when a new connection request arrives. First, if the request is a connection cancellation, it is obvious that it can be met. Also, in the case of a relocatable connection creation request, the connection can be created using the relocatable intermediate MPP from the latter condition. In the case of a non-relocatable type request, since there is a vacancy in the non-relocatable intermediate MPP from the former condition, a connection can be created by utilizing it.
3.4 混在構造の最小MPP使用数
MPP網302における使用MPP数最小化問題の最小値をfH(r;N)と書く。使用MPP数を最小にする接続数m1、m2、n1、n2∈(自然数)や各層のMPPの数k、l1、l2∈(自然数)は次の最適化問題を解くことで計算できる。どの変数もN以下であるから、全探索で計算できる。図11に最適構造を計算するための装置構成図を示す。
3.4 Minimum Number of MPPs Used in Mixed Structure The minimum value of the number of used MPPs minimization problem in the
図11は、MPP網302の最適構造を計算するための設計装置を説明する構成図でもある。当該設計装置は、
要求される前記接続用ポートの数rと前記MPPのサイズNが入力されるパラメータ入力部71と、
パラメータ入力部71に入力されたrとNを用い、数9で示す条件2を満たしつつ、前記MPPの数(k+l1+l2個)を最少とするk、l1、l2、m1、m2、n1及びn2を全探索する最適化計算部72と、
最適化計算部72が全探索したk、l1、l2、m1、m2、n1及びn2を出力する最適構造出力部73と、
を備える。
A
Using r and N input to the
An optimal
Equipped with.
MPP網302は、次のように図7のMPP網301よりも収容効率が良いことが示せる。
(定理2)2以上の正整数qについて、r>qNとa≦(q−1)/{2(q+1)}が成立するとする。このとき、混在構造は節2の提案構造よりも使用MPP数が小さい。つまり
(Theorem 2) It is assumed that r>qN and a≦(q−1)/{2(q+1)} hold for a positive integer q of 2 or more. At this time, the mixed structure has a smaller number of used MPPs than the proposed structure in
(証明)正整数の組(k、l、m、n)が提案構造の使用MPP数最小化問題の制約条件(10)〜(13)を満たすとする。このとき、
制約条件に関してはパラメータの定義から自明に導くことができるのでl1+l2<lを示す。まず、q≦tとなることを示す。背理法を使う。q>tと仮定する。すると
最後にl1<l−l2を示す。整数r、r’∈{0、1、…、m−1}と正整数q’を用いてnと数7のceil(an)はそれぞれn−1=tm+rと数14と書くことができる。
3.5 効果
MPPサイズNが1000の場合に、MPP網302がどの程度収容効率を改善するかを数値評価により示す。
図10は再配置不可能な接続要求と再配置可能な接続要求が混在する状況で使用するMPPの数と収容可能な要求の数を図示している。ここでもMPPの片面サイズNは1000である。いずれの収容可能接続要求数についてもMPP網302の方が既存構造(図6)やMPP網301に比べ、使用MPP数が少なく、収容効率が良いことが分かる。例えば167000個の接続要求が収容できる非閉塞なMPP網を構築する場合、既存構造では1167個のMPPが必要であるが、再配置不能率aが1/3の場合は758個のMPPで十分であり、aが1/5の場合は693個のMPPで十分であり、aが1/10の場合は640個のMPPで十分であることが分かる。再配置不能率aが1/10の場合は、混在構造は既存構造に比べ約45%少ないMPPで同じ数の接続要求を収容することができる。
3.5 Effects Numerical evaluation shows how much the
FIG. 10 illustrates the number of MPPs used and the number of requests that can be accommodated in a situation where non-relocatable connection requests and relocatable connection requests coexist. Again, the single-sided size N of the MPP is 1000. It can be seen that the
4.発明のポイント
本発明に係るMPP網はネットワーク局舎のファイバネットワークの次の2つの特性を利用することで既存構造の収容効率を改善した。
4. The point of the invention The MPP network according to the present invention improves the accommodation efficiency of the existing structure by utilizing the following two characteristics of the fiber network of the network station.
1つ目は接続要求の再配置可能性である。既存構造は接続要求が全て再配置可能であるか、もしくは全て再配置不可能であるかのいずれか片方を想定する。しかしながら、NW局舎においては様々なサービスがファイバ/NW機器に収容されることから、本発明では再配置可能な接続要求と不可能な接続要求が混在している状況を考えた。混在している場合であっても全ての要求が再配置不可能であるとして、MPP網を構築すれば非閉塞な網を構築できるが、これは再配置可能な接続の特性を利用していない。本発明に係るMPP網では混在している状況を明示的に想定することで収容効率を改善した。 The first is the possibility of relocating the connection request. The existing structure assumes that either all connection requests can be relocated or all connection requests cannot be relocated. However, since various services are accommodated in the fiber/NW equipment in the NW station building, the present invention considered a situation in which relocatable connection requests and impossible connection requests coexist. Even if they are mixed, it is possible to construct a non-blocking network by constructing an MPP network, assuming that all requests cannot be rearranged, but this does not utilize the characteristics of relocatable connections. .. In the MPP network according to the present invention, the accommodation efficiency is improved by explicitly assuming a mixed situation.
2つ目はファイバの利用され方とパッチパネルのサイズである。通常光ファイバは2芯を一つの接続で使用する、1つは送信用、もう1つは受信用である。また、パッチパネルはファイバを物理的に接続する機器であるため、表面と裏面の芯数を等しくして製造されるのが自然である。既存手法では片面のみに入出力ポートを設置するが、本発明に係るMPP網では両面に設置することで収容効率を改善した。 The second is how the fiber is used and the size of the patch panel. Usually, an optical fiber uses two cores in one connection, one for transmission and the other for reception. Further, since the patch panel is a device that physically connects the fibers, it is natural that the patch panel is manufactured with the same number of cores on the front surface and the back surface. In the existing method, the input/output port is installed only on one side, but in the MPP network according to the present invention, the installation efficiency is improved by installing it on both sides.
11、21:第1面
12、22:第2面
51、52:光ファイバ
P1〜Pk、Pk+1〜Pk+l1、Pk+l1+1〜Pk+l1+l2、Pk+l:MPP
301、302:MPP網
11, 21:
301, 302: MPP network
Claims (8)
前記MPPのうちk個が入出力MPP、l個が中間MPPであり、
前記入出力MPPの第1面(11)にある複数の光ファイバポートのうちn個の光ファイバポートを外部との接続用ポート、m×l個の光ファイバポートを前記中間MPPの第2面(22)にあるm個の光ファイバポートと光ファイバで接続する光ファイバ接続用ポートとし、
前記入出力MPPの第2面(12)にある複数の光ファイバポートのうちn個の光ファイバポートを外部との接続用ポート、m×l個の光ファイバポートを前記中間MPPの第1面(21)にあるm個の光ファイバポートと光ファイバで接続する光ファイバ接続用ポートとしている
ことを特徴とするMPP網。
ただし、k、l、m、及びnは自然数であって、
n+m・l≦N、
m・k≦N、並びに
2floor((n−1)/m)+1≦l
を満たす。 A plurality (k+1) of mechanical patch panels (MPPs) of size N (N is a natural number of 2 or more), which is the number of optical fiber ports on the first surface and the number of optical fiber ports on the second surface, are provided. MPP network,
Of the MPPs, k are input/output MPPs, l are intermediate MPPs,
Of the plurality of optical fiber ports on the first surface (11) of the input/output MPP, n optical fiber ports are ports for connecting to the outside, and m×l optical fiber ports are the second surface of the intermediate MPP. The optical fiber connection port for connecting the m optical fiber ports in (22) with the optical fiber,
Out of the plurality of optical fiber ports on the second surface (12) of the input/output MPP, n optical fiber ports are ports for external connection, and m×l optical fiber ports are the first surface of the intermediate MPP. (21) An MPP network characterized by having m optical fiber ports in (21) as optical fiber connection ports connected by optical fibers.
However, k, l, m, and n are natural numbers,
n+m·l≦N,
m·k≦N, and 2 floor((n−1)/m)+1≦l
Meet
前記MPPのうちk個を入出力MPP、l個を中間MPPとし、
前記入出力MPPの第1面(11)にある複数の光ファイバポートのうちn個の光ファイバポートを外部との接続用ポート、m×l個の光ファイバポートを前記中間MPPの第2面(22)にあるm個の光ファイバポートと光ファイバで接続する光ファイバ接続用ポートとし、
前記入出力MPPの第2面(12)にある複数の光ファイバポートのうちn個の光ファイバポートを外部との接続用ポート、m×l個の光ファイバポートを前記中間MPPの第1面(21)にあるm個の光ファイバポートと光ファイバで接続する光ファイバ接続用ポートとする
ことを特徴とするMPP網の構築方法。
ただし、k、l、m、及びnは自然数であって、
n+m・l≦N、
m・k≦N、並びに
2floor((n−1)/m)+1≦l
を満たす。 A plurality (k+1) of mechanical patch panels (MPPs) of size N (N is a natural number of 2 or more), which is the number of optical fiber ports on the first surface and the number of optical fiber ports on the second surface, are provided. A method for constructing an MPP network,
Of the MPPs, k are input/output MPPs and 1 is an intermediate MPP,
Of the plurality of optical fiber ports on the first surface (11) of the input/output MPP, n optical fiber ports are ports for connecting to the outside, and m×l optical fiber ports are the second surface of the intermediate MPP. The optical fiber connection port for connecting the m optical fiber ports in (22) with the optical fiber,
Out of the plurality of optical fiber ports on the second surface (12) of the input/output MPP, n optical fiber ports are ports for external connection, and m×l optical fiber ports are the first surface of the intermediate MPP. (21) A method for constructing an MPP network, characterized in that m optical fiber ports in (21) are used as optical fiber connection ports connected by optical fibers.
However, k, l, m, and n are natural numbers,
n+m·l≦N,
m·k≦N, and 2 floor((n−1)/m)+1≦l
Meet
要求される前記接続用ポートの数rと前記MPPのサイズNが入力されるパラメータ入力部と、
前記パラメータ入力部に入力されたrとNを用い、条件1を満たしつつ、前記MPPの数(k+l個)を最少とするk、l、m、及びnを全探索する最適化計算部と、
前記最適化計算部が全探索したk、l、m、及びnを出力する最適構造出力部と、
を備える設計装置。
ただし、条件1は、
n+m・l≦N、
m・k≦N、
2floor((n−1)/m)+1≦l、並びに
n・k≧r
である。 The MPP network design apparatus according to claim 1,
A parameter input unit into which the required number r of connection ports and the size N of the MPP are input,
An optimization calculation unit that uses r and N input to the parameter input unit and performs a full search for k, l, m, and n that minimizes the number of MPPs (k+1) while satisfying condition 1.
An optimal structure output unit that outputs k, l, m, and n that the optimization calculation unit has performed a full search;
Designing device.
However, condition 1 is
n+m·l≦N,
m·k≦N,
2floor((n-1)/m)+1≦l, and n·k≧r
Is.
要求される前記接続用ポートの数rと前記MPPのサイズNが入力されるパラメータ入力部と、
前記パラメータ入力部に入力されたrとNを用い、条件2を満たしつつ、前記MPPの数(k+l1+l2個)を最少とするk、l1、l2、m1、m2、n1及びn2を全探索する最適化計算部と、
前記最適化計算部が全探索したk、l1、l2、m1、m2、n1及びn2を出力する最適構造出力部と、
を備える設計装置。
ただし、
l=l1+l2、
m=m1+m2、
n=n1+n2
であり、条件2は、
n1+n2+m1・l1+m2・l2≦N、
m1・k≦N、
m2・k≦N、
2floor((n1−1)/m1)+1≦l1、
n1+n2≦m2・l2、並びに
(n1+n2)k≧r
である。 An apparatus for designing an MPP network according to claim 2, wherein
A parameter input unit into which the required number r of connection ports and the size N of the MPP are input,
Using r and N input to the parameter input unit, k, l 1 , l 2 , m 1 , m 2 , n that minimizes the number of MPPs (k+l 1 +l 2 ) while satisfying the condition 2 An optimization calculation unit that searches all 1 and n 2 ;
An optimal structure output unit that outputs k, l 1 , l 2 , m 1 , m 2 , n 1 and n 2 that the optimization calculation unit has searched in full;
Designing device.
However,
l=l 1 +l 2 ,
m=m 1 +m 2 ,
n=n 1 +n 2
And condition 2 is
n 1 +n 2 +m 1 ·l 1 +m 2 ·l 2 ≦N,
m 1 ·k≦N,
m 2 ·k≦N,
2floor((n 1 −1)/m 1 )+1≦l 1 ,
n 1 +n 2 ≦m 2 ·l 2 and (n 1 +n 2 )k≧r
Is.
要求される前記接続用ポートの数rと前記MPPのサイズNを入力するパラメータ入力手順と、
前記パラメータ入力手順で入力されたrとNを用い、条件1を満たしつつ、前記MPPの数(k+l個)を最少とするk、l、m、及びnを全探索する最適化計算手順と、
前記最適化計算手順で全探索したk、l、m、及びnを出力する最適構造出力手順と、
を行う設計方法。
ただし、条件1は、
n+m・l≦N、
m・k≦N、
2floor((n−1)/m)+1≦l、並びに
n・k≧r
である。 A method for designing an MPP network according to claim 1, wherein
A parameter input procedure for inputting the required number r of connection ports and the size N of the MPP;
An optimization calculation procedure for using k and l, m, and n that minimizes the number of MPPs (k+1) while satisfying the condition 1 using r and N input in the parameter input procedure;
An optimal structure output procedure that outputs k, l, m, and n that have been fully searched in the optimization calculation procedure;
How to design.
However, condition 1 is
n+m·l≦N,
m·k≦N,
2floor((n-1)/m)+1≦l, and n·k≧r
Is.
要求される前記接続用ポートの数rと前記MPPのサイズNを入力するパラメータ入力手順と、
前記パラメータ入力手順で入力されたrとNを用い、条件2を満たしつつ、前記MPPの数(k+l1+l2個)を最少とするk、l1、l2、m1、m2、n1及びn2を全探索する最適化計算手順と、
前記最適化計算手順で全探索したk、l1、l2、m1、m2、n1及びn2を出力する最適構造出力手順と、
を行う設計方法。
ただし、
l=l1+l2、
m=m1+m2、
n=n1+n2
であり、条件2は、
n1+n2+m1・l1+m2・l2≦N、
m1・k≦N、
m2・k≦N、
2floor((n1−1)/m1)+1≦l1、
n1+n2≦m2・l2、並びに
(n1+n2)k≧r
である。 The method for designing an MPP network according to claim 2, wherein
A parameter input procedure for inputting the required number r of connection ports and the size N of the MPP;
Using r and N input in the parameter input procedure, k, l 1 , l 2 , m 1 , m 2 , n that minimizes the number of MPPs (k+l 1 +l 2 ) while satisfying the condition 2 An optimization calculation procedure for searching all 1 and n 2 ;
An optimal structure output procedure that outputs k, l 1 , l 2 , m 1 , m 2 , n 1 and n 2 that have undergone a full search in the optimization calculation procedure;
How to design.
However,
l=l 1 +l 2 ,
m=m 1 +m 2 ,
n=n 1 +n 2
And condition 2 is
n 1 +n 2 +m 1 ·l 1 +m 2 ·l 2 ≦N,
m 1 ·k≦N,
m 2 ·k≦N,
2floor((n 1 −1)/m 1 )+1≦l 1 ,
n 1 +n 2 ≦m 2 ·l 2 and (n 1 +n 2 )k≧r
Is.
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