JP7151896B2 - 伝送路設計装置、伝送網トポロジ設計方法、および伝送路設計プログラム - Google Patents

Description

本発明は、地域伝送網などの設計に利用可能な伝送路設計装置、伝送網トポロジ設計方法、および伝送路設計プログラムに関する。

地域伝送網などに用いられる光伝送網は、共通基盤として高い通信品質および可用性を維持しつつ、設備および保守の運用コストの削減が求められる。また、ユーザトラヒックの効率的収容が求められる地域伝送網においては、２方路ＲＯＡＤＭ（Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer）でシンプルに経路冗長を確保するマルチリング構成が一般的である。しかし、高い可用性を維持するには、迅速な回復措置が必要であり、大規模な保守体制が必要である。

また、近年、広域災害対策の充実が重要課題になっている。しかし、マルチリング構成による二重化の場合は、広域災害により網の分断や孤立が発生する可能性がある。そこで、非特許文献１では、多方路ＯＸＣ（Optical Cross-connect）を用いて光伝送網をメッシュ構成とし、故障発生時に故障箇所を迂回する経路を設定（レストレーション）することにより、地域伝送網の可用性を高めることを提案している。

山本宏、岡利幸、植松芳彦、前田英樹，"多方路ＯＸＣによる高可用地域伝送網構成法"，電子情報通信学会技術研究報告、２０１９年３月、電子情報通信学会（IEICE） Technical Report，vol.118，No.465，NS2018-237，pp261-265

しかしながら、非特許文献１に示されているようなメッシュ構成の場合には、マルチリング構成の場合と比較して、各通信拠点の通信設備を収容するビル間の通信路（リンク）数が多くなる。つまり、メッシュ構成を採用すると、局間アンプ等の設備量が多くなり、設備および保守の運用コスト増大が懸念される。

したがって、多重故障に対する可用性を維持する条件の下で、ビル間の通信路を間引き、必要な設備量を抑制するような通信路トポロジが必要とされる。しかし、そのような適正化された通信路トポロジの設計作業は容易ではない。

本発明は、上記の状況に鑑みてなされたものであり、多重故障に対する可用性を維持する条件の下で、必要な設備量の抑制を考慮して適正化された通信路トポロジを容易に設計可能な伝送路設計装置、伝送網トポロジ設計方法、および伝送路設計プログラムを提供することを目的とする。

本発明の伝送路設計装置は、多数の拠点を有する伝送網において、互いに隣接する複数の拠点同士の間が通信路で接続され全体がメッシュ状に構成された伝送網モデルの初期データを保持する初期データ保持部と、
前記初期データ保持部が保持する伝送網モデルの初期データを取得し、前記伝送網モデルにおける多数の拠点の中から、各拠点に接続された前記通信路の方路数が規定値よりも大きい第１グループの拠点を抽出し、前記各通信路の中で、前記第１グループの拠点同士を接続する第１グループの通信路を抽出し、前記第１グループの通信路の各々について、その一端に接続された第１の拠点、および他端に接続された第２の拠点を特定し、前記第１の拠点における前記通信路の方路数と、前記第２の拠点における前記通信路の方路数とに応じた両端方路値を算出し、前記第１グループの通信路の中で前記両端方路値が所定の条件を満たすものを間引き対象通信路として特定し、前記伝送網モデルの初期データに対して、前記間引き対象通信路を反映した出力データを生成するモデル計算部と、
前記モデル計算部が生成した前記出力データを出力するデータ出力部と
を備えることを特徴とする。

本発明の伝送網トポロジ設計方法、伝送路設計プログラム、および伝送路設計装置によれば、多重故障に対する可用性を維持する条件の下で、必要な設備量の抑制を考慮して適正化された通信路トポロジを容易に設計できる。すなわち、通信路トポロジの設計を自動化したり、設計者の設計作業を支援することができる。

広域の光伝送網の主要部構成例を示すブロック図である。 １つの地域代表ビル内の通信設備構成例を示すブロック図である。 １つの地域ビル内の通信設備構成例を示すブロック図である。 地域伝送網の各拠点を正方格子上の各位置に配置したモデルの構成例を表す模式図である。 各通信路がマルチリング構成の地域伝送網のモデルを表す模式図である。 図４Ａおよび図４Ｂは、それぞれ通信路がメッシュ構成の地域伝送網モデルにおける故障前の経路、および故障後の経路を表す模式図である。 本発明の実施形態における伝送路設計装置の構成例を表すブロック図である。 本発明の実施形態における伝送網トポロジ設計方法および伝送路設計プログラムの処理手順の例を示すフローチャートである。 図６中のステップＳ１９の詳細を示すフローチャートである。 通信路がメッシュ構成の地域伝送網モデルの初期状態の例を示す模式図である。 通信路がメッシュ構成の地域伝送網モデルの処理途中の例－１を示す模式図である。 通信路がメッシュ構成の地域伝送網モデルの処理途中の例－２を示す模式図である。 通信路がメッシュ構成の地域伝送網モデルの処理結果の例を示す模式図である。 地域伝送網モデル上に割り当てた複数の分断線の例を示す模式図である。

本発明の実施形態について各図を参照しながら以下に説明する。
＜発明を適用する環境の説明＞
－＜光伝送網の構成例＞
広域の光伝送網の主要部構成例を図１Ａに示す。また図１Ａ中の地域代表ビル１６内の通信設備構成例を図１Ｂに示す。地域ビル１３内の通信設備構成例を図１Ｃに示す。

図１Ａに示した光伝送網は、地域伝送網１０、アクセス網２０、およびコア伝送網３０を含んでいる。通信網の拠点となる光通信設備が各ビルに収容されている。アクセス網２０は、宅内等に存在する各ユーザ端末２１と、いずれかの地域ビル１１、１２、１３、１４との間を接続し各ユーザに通信環境を提供する。

地域伝送網１０は、都市部などにおいて複数のビル間を結ぶ通信網、すなわちメトロネットワークである。図１Ａの例では、通信網Ｎ１１、Ｎ１２、およびＮ０１が地域伝送網１０に含まれている。通信網Ｎ１１は、リング状に構成された光ファイバの通信路を介して地域代表ビル１５、地域ビル１１、および１２の間を相互に接続する。

通信網Ｎ１２は、リング状に構成された光ファイバの通信路を介して地域代表ビル１６、地域ビル１３、および１４の間を相互に接続する。通信網Ｎ０１は、リング状に構成された光ファイバの通信路を介して県代表ビル１７、１８、地域代表ビル１５、および１６の間を相互に接続する。

また、図１Ａの例では通信網Ｎ１１と通信網Ｎ０１との間が地域代表ビル１５を介して相互に接続され、通信網Ｎ１２と通信網Ｎ０１との間は地域代表ビル１６を介して相互に接続されている。また、コア伝送網３０の通信網Ｎ３１と、地域伝送網１０の通信網Ｎ０１とが県代表ビル１７を介して相互に接続されている。コア伝送網３０は複数のコア代表ビル３１を含んでいる。通信網Ｎ３１は、リング状に構成された光ファイバの通信路を介して、コア代表ビル３１と県代表ビル１７との間を接続している。

なお、各通信網Ｎ０１、Ｎ１１、Ｎ１２、Ｎ３１のリング状の通信路はそれぞれ二重化されているので、これに接続されている各通信設備はリング状通信路における時計回りおよび反時計回りのいずれかの経路を使って通信することができる。これにより、断線などの障害に対して耐性を持たせることができる。

図１Ｂに示すように、地域代表ビル１６は、通信網Ｎ０１側の設備として光スイッチ（ＯＸＣ）１６ａ、局間インタフェース１６ｂ、１６ｃ、およびトランスポンダ（ＴＰＮＤ）１６ｄを備えている。また、地域代表ビル１６は、通信網Ｎ１２側の設備として光スイッチ１６ｆ、局間インタフェース１６ｇ、１６ｈ、およびトランスポンダ１６ｅを備えている。

光スイッチ１６ａは、局間インタフェース１６ｂを介して通信網Ｎ０１の一端Ｎ０１ａと接続され、局間インタフェース１６ｃを介して通信網Ｎ０１の他端Ｎ０１ｂと接続されている。光スイッチ１６ｆは、局間インタフェース１６ｇを介して通信網Ｎ１２の一端Ｎ１２ａと接続され、局間インタフェース１６ｈを介して通信網Ｎ１２の他端Ｎ１２ｂと接続されている。また、トランスポンダ１６ｄとトランスポンダ１６ｅとの間は相互に接続されている。

同様に、図１Ｃに示した地域ビル１３は、通信網Ｎ１２側の設備として光スイッチ１３ａ、局間インタフェース１３ｂ、１３ｃ、およびトランスポンダ１３ｄを備えている。光スイッチ１３ａは、局間インタフェース１３ｂを介して通信網Ｎ１２の一端Ｎ１２ａと接続され、局間インタフェース１３ｃを介して通信網Ｎ１２の他端Ｎ０１ｂと接続されている。

－＜地域伝送網のモデル化＞
地域伝送網１０の各拠点を正方格子上の各位置に配置したモデルの構成例を図２に示す。このモデルは、各通信拠点の多数のビルとそれらの間の物理接続を表している。図２のようなモデルを作成することにより、地域伝送網のトポロジ設計において通信経路の適正化の検討が容易になる。

図２に示したモデルの例では、ビルＢ１１、Ｂ１２が図１Ａ中の県代表ビル１７、１８に相当し、ビルＢ２１、Ｂ２２、Ｂ２３、およびＢ２４が図１Ａ中の地域代表ビル１５、１６に相当する。また、図２中でハッチングを施していない各ビルＢ３１１、Ｂ３１２、Ｂ３１５、Ｂ３１６、・・・は、図１Ａ中の各地域ビル１１、１２、１３、１４に相当する。

－＜マルチリング構成の地域伝送網モデル＞
各通信路がマルチリング構成の地域伝送網のモデルを図３に示す。
図３に示したモデルにおいては、図１Ａ中の県代表ビル１７、１８に相当するビルＢ１１、Ｂ１２、および図１Ａ中の地域代表ビル１５、１６に相当するビルＢ２１～Ｂ２４の間がリング通信網Ｒ１で相互に接続されている。

また、ビルＢ１１、Ｂ１２、Ｂ２１、Ｂ２２、Ｂ２３、およびＢ２４に、それぞれリング通信網Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３、Ｒ２４、Ｒ２５、およびＲ２６が接続されている。リング通信網Ｒ２１は、ビルＢ１１とその近傍の各地域ビルとの間をリング状の通信路で接続している。リング通信網Ｒ２２は、ビルＢ１２とその近傍の各地域ビルとの間をリング状の通信路で接続している。リング通信網Ｒ２３は、ビルＢ２１とその近傍の各地域ビルとの間をリング状の通信路で接続している。リング通信網Ｒ２４は、ビルＢ２２とその近傍の各地域ビルとの間をリング状の通信路で接続している。リング通信網Ｒ２５は、ビルＢ２３とその近傍の各地域ビルとの間をリング状の通信路で接続している。リング通信網Ｒ２６は、ビルＢ２４とその近傍の各地域ビルとの間をリング状の通信路で接続している。

ところで、大規模災害が発生したような状況を想定すると、ある地域の複数箇所で同時に断線等の障害が発生することが想定される。例えば、図３に示したモデルにおいて２つの障害発生箇所Ｒ２５ａ、Ｒ２５ｂで同時に通信路が断線した場合は、リング通信網Ｒ２５に接続されている複数の各ビルＢ３６１、Ｂ３６２、Ｂ３６３のいずれも、ビルＢ２３と接続するために利用可能な通信路が存在せず孤立した状態になる。つまり、各ビルＢ３６１、Ｂ３６２、Ｂ３６３の通信設備は障害発生箇所Ｒ２５ａ、Ｒ２５ｂを迂回して通信経路を確保することができない。

－＜メッシュ構成の地域伝送網モデル＞
各通信路がメッシュ構成の地域伝送網モデルを図４Ａおよび図４Ｂに示す。また、故障前の経路および故障後の経路をそれぞれ図４Ａおよび図４Ｂに示す。

図４Ａ、図４Ｂに示したモデルにおいては、図１Ａ中の県代表ビル１７、１８に相当するビルＢ１１、Ｂ１２と、図１Ａ中の地域ビル１１～１４に相当する多数のビルとが、正方格子上の各位置に配置されている。また、図４Ａ、図４Ｂのモデルでは、互いに隣接する位置に配置されたビル同士の間が、それぞれ独立した局間通信路Ｌで個別に接続されている。つまり、各局間通信路Ｌがメッシュ状に構成されている。

図４Ａのモデルにおいては、例えばビルＢ３６１とビルＢ１１との間で通信する場合に、ビルＢ３５１、Ｂ３４１、Ｂ３４２、Ｂ３４３、Ｂ２１、Ｂ３２３を順に経由する経路を利用して通信できる。

一方、図４Ｂのモデルにおいては、２箇所の障害発生箇所Ｌ０１、Ｌ０２が同時に故障した場合を想定しているので、ビルＢ３６１がビルＢ１１との間で通信する場合に、図４Ａと同じ経路は利用できない。しかし、障害発生箇所Ｌ０１、Ｌ０２をそれぞれ迂回する別の新しい経路を利用すれば、ビルＢ３６１がビルＢ１１との間で通信可能である。すなわち、図４Ｂのモデルにおいては、ビルＢ３６１の位置から、ビルＢ３６２、Ｂ３６３、Ｂ３６４、Ｂ２４、Ｂ４４、Ｂ２２、Ｂ３２４を順番に経由することでビルＢ１２までの通信経路を確保できる。ビルＢ３６２、Ｂ３６３の通信経路についても同様である。

つまり、図３に示したマルチリング構成の地域伝送網では、２箇所の障害発生箇所Ｒ２５ａ、Ｒ２５ｂが同時に発生することで孤立するビルＢ３６１、Ｂ３６２、Ｂ３６３が発生する。これに対して図４Ｂのメッシュ構成では、ビルＢ３６１、Ｂ３６２、Ｂ３６３のいずれも通信可能であり、孤立の発生を回避できる。

しかし、図４Ａ、図４Ｂのようなメッシュ構成の場合には、図３のマルチリング構成と比べて通信路の構成が複雑になるので、設備コストおよび保守運用コストが増大することが想定される。しかし、メッシュ構成の場合に、図４Ａのように互いに隣接する位置にある２つのビルの組合せ全てについて、それらを接続する通信路が不可欠であるわけではない。つまり、図４Ａの構成から、いくつかの通信路を間引いて減らしたとしても、広域災害時における多重（２以上）の同時故障に対する可用性を維持することが可能であり、図４Ｂのようにビルの孤立や分断の発生を回避できる。

これ以降に説明する本発明の伝送路設計装置、伝送網トポロジ設計方法、および伝送路設計プログラムは、メッシュ構成のモデルを利用する地域伝送網を設計する際に、多重の同時故障に対する可用性を維持しつつ、隣接するビル間を接続する通信路の数を減らして伝送網トポロジを適正化する作業を自動化又は支援するために利用できる。

＜伝送路設計装置の構成例＞
本発明の実施形態における伝送路設計装置１００の構成例を図５に示す。
図５に示した伝送路設計装置１００は、例えばパーソナルコンピュータのような一般的なコンピュータシステムの場合と同様に、ハードウェアとして計算機本体４１、入力装置４２、ディスプレイ４３、および記憶装置４４を備えている。

図５に示した記憶装置４４は、計算機本体４１が実行可能な伝送路トポロジ設計プログラム５１を保持している。また、記憶装置４４上に、地域伝送網モデルの初期データ５２、Ｄ０、および地域伝送網モデルの適正化後データ５３、Ｄｙを保持するための記憶領域が備わっている。

地域伝送網モデルの初期データ５２については、伝送路トポロジ設計プログラム５１を実行する前に設計者が事前に作成して用意するか、又は伝送路トポロジ設計プログラム５１が自動的に作成する。また、伝送路トポロジ設計プログラム５１が地域伝送網モデルの初期データ５２、Ｄ０を処理することにより、地域伝送網モデルの適正化後データ５３が出力データＤｙとして自動的に生成される。

＜伝送網トポロジ設計方法および伝送路設計プログラムの処理手順＞
本発明の実施形態における伝送網トポロジ設計方法および伝送路設計プログラムの処理手順の例を図６に示す。また、図６中のステップＳ１９の詳細を図７に示す。すなわち、図５に示した伝送路設計装置１００の動作が図６および図７に示されている。図６および図７に示した動作について以下に説明する。

最初のステップＳ１１において、計算機本体４１は、設計者の入力操作により、又は伝送路トポロジ設計プログラム５１に含まれる所定のアルゴリズムにより、通信路トポロジのモデルの初期データＤ０を作成し、記憶装置４４上に保存する。この初期データＤ０は、例えば図８に示すようにメッシュ状の通信路構成を有するデータである。

次のステップＳ１２において、計算機本体４１は、多重故障耐性のパラメータｎの値に係る設計者の入力操作を受け付ける。又は、計算機本体４１は、伝送路トポロジ設計プログラム５１により多重故障耐性のパラメータｎを決定する。本実施形態では、大規模災害の発生時に同時に２箇所の通信路で障害が発生した場合でも孤立ビルが発生しないことを想定してトポロジを設計するので、多重故障耐性のパラメータｎを「２」又はそれ以上の値に制限している。

ステップＳ１３において、伝送路トポロジ設計プログラム５１を実行する計算機本体４１は、記憶装置４４から初期データＤ０を読み込み、これを中間データＤｘの初期値とする。そして、これ以降、計算機本体４１は、伝送路トポロジ設計プログラム５１を実行することにより、各ステップを実行する。

ステップＳ１４において、計算機本体４１は、中間データＤｘのモデルから、「通信路方路数」がｎ＋１よりも大きいビル群Ｂｘを全て抽出する。

ステップＳ１５において、計算機本体４１は、抽出したビル群Ｂｘが存在しないか、または処理済みであり空であるか否かを判定する。計算機本体４１は、抽出したビル群Ｂｘが存在し、かつ未処理のビルがあり空ではない場合（Ｎｏ）、ステップＳ１６の処理に進む。計算機本体４１は、抽出されたビル群Ｂｘが存在しないか、又は未処理のビルが存在せず空である場合（Ｙｅｓ）、中間データＤｘを出力データＤｙとして出力し（Ｓ２５）、図６の処理を終了する。

ステップＳ１６において、計算機本体４１は、ビル群Ｂｘと接続する各通信路について、「両端方路値ｄ＿ｉ，ｊ」を算出する。ここで、計算機本体４１は、次の式（１）で「両端方路値ｄ＿ｉ，ｊ」を算出する。
ｄ＿ｉ，ｊ＝ｄ＿ｉ×ｄ＿ｊ ・・・（１）
但し：ｄ＿ｉ：特定の１つの通信路の一端側ビルにおける「通信路方路数」
ｄ＿ｊ：上記通信路の他端側ビルにおける「通信路方路数」

ステップＳ１７において、計算機本体４１は、インデックスｋを「１」に初期化する。
ステップＳ１８において、計算機本体４１は、「両端方路値ｄ＿ｉ，ｊ」がｋ番目に大きい特定通信路を抽出し、この特定通信路を中間データＤｘから間引いた結果を一時データＤｔとして作成する。なお、ステップＳ１８における特定通信路の間引きは「仮削除」であり、まだ確定したわけではない。そのため、「仮削除」の結果は一時データＤｔとする。

ステップＳ１９において、計算機本体４１は、図７に詳細を示した「最小カット計算」の処理を行う。この処理の内容については後で説明するが、結果として計算機本体４１は、最小カット数Ｎｃを特定する。但し、計算機本体４１は、最小カット数Ｎｃを計算する際に、四隅のビルＢ１１、Ｂ１６、Ｂ６１、Ｂ６６を計算の対象外とする。つまり、四隅の各ビルは、「通信路方路数」が最初から「２」であり、２箇所以上の通信路の同時故障に耐性を持たせるためには、四隅の各ビルに接続されている局間通信路Ｌを間引くことはできないので、これらを処理の対象外とする。

ステップＳ２０において、計算機本体４１は、ステップＳ１９で特定した最小カット数Ｎｃが多重故障耐性のパラメータｎ以下であるか否か、すなわち「Ｎｃ≦ｎ」の条件を満たすか否かを判定する。計算機本体４１は、最小カット数Ｎｃが多重故障耐性のパラメータｎ以下ならば（Ｙｅｓ）、ステップＳ２１に進み、最小カット数Ｎｃが多重故障耐性のパラメータｎを超えているならば（Ｎｏ）、ステップＳ２４に進む。
すなわち、「Ｎｃ≦ｎ」の条件を満たす場合は、ステップＳ１８で「仮削除」として直前に間引いた特定通信路の影響で多重故障耐性の条件を満たさなくなる。よって、計算機本体４１は、「仮削除」が反映された一時データＤｔを破棄して、次の間引き対象通信路を探すためにステップＳ２１に進む。

ステップＳ２１において、計算機本体４１は、インデックスｋに＋１を加算してこの値を更新する。そして、ステップＳ２２において、計算機本体４１は、更新後のインデックスｋの値が「両端方路値ｄ＿ｉ，ｊ」の絶対値よりも大きいか否か、すなわち「ｋ＞｜ｄ＿ｉ，ｊ｜」の条件を満たすか否かを判定する。計算機本体４１は、「ｋ＞｜ｄ＿ｉ，ｊ｜」の条件を満たすならば（Ｙｅｓ）、ステップＳ２３に進み、この条件を満たさない場合はステップＳ１８に進む。

ステップＳ２３において、計算機本体４１は、現在の一時データＤｔを出力データＤｙとして出力し、この処理を終了する。
ステップＳ２４において、計算機本体４１は、現在の一時データＤｔをこれ以降の中間データＤｘに割り当てる。つまり、計算機本体４１は、ステップＳ１８における特定通信路の「仮削除」を中間データＤｘとして受け入れ、ステップＳ１４に進む。

図７の「最小カット計算」について説明する。ステップＳ３１において、計算機本体４１は、一時データＤｔのモデル上で特定通信路Ｌｄを通る様々な分断線ＳＬ１～ＳＬｎをそれぞれ生成する。ここで、特定通信路Ｌｄは、直前にステップＳ１８で間引かれた「仮削除」の通信路のみに相当する。

次のステップＳ３２において、計算機本体４１は、様々な分断線ＳＬ１～ＳＬｎの各々が横切る通信路のカット数Ｎｃ１～Ｎｃｎをそれぞれ算出する。
ステップＳ３３において、計算機本体４１は、ステップＳ３２で算出したカット数Ｎｃ１～Ｎｃｎの中からそれらの最小値を選定し、それを最小カット数Ｎｃとする。

＜適正化による構成の変化＞
通信路がメッシュ構成の地域伝送網モデルに伝送網トポロジ設計方法を適用した場合の構成の変化を図８～図１１に示す。図８は初期状態の例、図９および図１０は処理途中の例、図１１は処理結果の例をそれぞれ示す。すなわち、図５に示した伝送路設計装置１００が図６および図７に示した各手順の伝送路トポロジ設計プログラム５１を実行した場合に、図８～図１１のようにモデル上のトポロジが変化する。

図８に示した初期状態のモデル、すなわち初期データＤ０においては、図４Ａに示したモデルと同様に、多数のビルＢ１１、Ｂ１２、Ｂ１３、・・・が正方格子上の各位置に配置され、隣接するビル同士の間が、それぞれ局間通信路（リンク）Ｌで接続されている。また、図８の例ではビルＢ１３が図１Ａに示した県代表ビル１７に対応する場合を想定しているので、図８中のビルＢ１３は通信網Ｎ３１にも接続されている。同様に、図８中のビルＢ１４は通信網Ｎ３２にも接続されている。

計算機本体４１が伝送路トポロジ設計プログラム５１を実行し、図８の初期状態からいくつかの局間通信路Ｌを間引いて減らした途中結果、つまりある時点の中間データＤｘの状態が図９に示されている。図９において、細い破線で示されているビル間の接続箇所は、間引かれてなくなった局間通信路Ｌを表している。また、処理対象の特定通信路ＬＡ、ＬＢ、ＬＣが太い破線で示されている。

図９において、例えばビルＢＡについては、それと隣接する位置にある他のビルとの間を接続する局間通信路Ｌが４つ存在している。これは、ビルＢＡの「通信路方路数」が「４」であることを意味している。同様に、図９の例ではビルＢＢ、ＢＣ、ＢＤ、ＢＥ、およびＢＦのそれぞれについても「通信路方路数」が「４」になっている。

多重故障耐性のパラメータｎが「２」の場合を想定すると、「通信路方路数」が「３」より大きいビル群Ｂｘが図６のステップＳ１４で抽出される。したがって、図９の例では、各ビルＢＡ、ＢＢ、ＢＣ、ＢＤ、ＢＥ、およびＢＦがビル群Ｂｘとしてそれぞれ抽出される。

また、図６のステップＳ１６で処理の対象となる通信路は、ビル群Ｂｘに含まれるビル同士を接続する通信路なので、図９中の特定通信路ＬＡ、ＬＢ、およびＬＣのそれぞれに相当する。また、特定通信路ＬＡの一端はビルＢＡと接続され、他端はビルＢＢと接続されているので、特定通信路ＬＡの一端側ビルにおける「通信路方路数」ｄ＿ｉは「４」、他端側ビルにおける「通信路方路数」ｄ＿ｊは「４」である。したがって、前記式（１）に基づき、特定通信路ＬＡの「両端方路値ｄ＿ｉ，ｊ」の算出結果は「１６」になる。同様に、図９中の特定通信路ＬＢ、ＬＣのそれぞれについても、「両端方路値ｄ＿ｉ，ｊ」の算出結果が「１６」になる。

したがって、図９の例では特定通信路ＬＡ、ＬＢ、ＬＣのいずれも、間引き対象として選択可能な候補である。実際には、図６のステップＳ１８で間引き対象の通信路が選択される。最初はインデックスｋの値が「１」なので、「両端方路値ｄ＿ｉ，ｊ」が最も大きい通信路が最初に間引きされる。但し、図９の例では特定通信路ＬＡ、ＬＢ、ＬＣのいずれも、「両端方路値ｄ＿ｉ，ｊ」が「１６」であり最大である。このような場合は、最大の特定通信路ＬＡ、ＬＢ、ＬＣの中から、例えばランダムに１つの特定通信路を選択して間引きする。

図９に示した構成のモデルから１つの特定通信路ＬＡを間引きして減らした状態が図１０に示されている。一方、図７に示したステップＳ３１で注目している特定通信路Ｌｄは、その処理の直前に間引きされた１つの通信路である。つまり、図１０の例では、直前に間引きされた特定通信路ＬＡのみがステップＳ３１における特定通信路Ｌｄに相当する。

図１０に示した１つの分断線ＳＬ２は、このモデル全体を２つの領域に分断する架空の線であって、「仮削除」として間引きされた特定通信路Ｌｄの位置を横切るもののみに限定されている。図１０の例では、この分断線ＳＬ２が特定通信路Ｌｄ以外に、３箇所で局間通信路Ｌを分断する。つまり分断線ＳＬ２のカット数が「３」である。

実際には、多数のｎ個（数は未定）の分断線ＳＬ１～ＳＬｎのそれぞれについて、カット数が算出されるが、図１０の例では分断線ＳＬ２のカット数が最小の場合を想定している。したがって、図１０の例では、図６のステップＳ１９で算出される最小カット数Ｎｃが「３」になる。

計算機本体４１が図６に示した各処理を繰り返すことにより、最終的に例えば図１１に示した構成のモデルが、出力データＤｙとして生成される。図１１に示した構成は、図１０の状態の構成から、更に１つの特定通信路ＬＢを間引きした結果を表している。

つまり、計算機本体４１が図６に示した各処理を実行することにより、図８に示した構成のモデルから、図１１に示した構成のモデルを生成することができる。これらの構成を対比すると、図１１のモデルではビル間を接続する局間通信路Ｌの数が大幅に削減されていることが分かる。つまり、パラメータｎで指定した多重故障耐性を維持したまま、必要とされる局間通信路Ｌの総数を削減できるので、設備のコストおよび運用コストが減るようにトポロジを適正化できる。

なお、図８に示した例では地域伝送網１０を構成する全てのビルについて、隣接するビル間に局間通信路Ｌが存在するように初期データＤ０を作成した場合を想定しているが、初期データＤ０の構成は以下に示す（１）、（２）のように必要に応じて変更することが考えられる。
（１）地域伝送網１０における実際の光ファイバ敷設状態を反映するように初期データＤ０における各局間通信路Ｌの組合せを変更する。
（２）ビル間距離に基づくコストや技術的伝送距離を考慮して、敷設が難しい箇所の局間通信路Ｌは最初から間引いた状態になるように、初期データＤ０における各局間通信路Ｌの組合せを変更する。

＜分断線の例＞
図６に示した伝送網トポロジ設計方法および伝送路設計プログラムにおいては、ステップＳ１８で仮削除として間引いた特定通信路の適否を評価するために、ステップＳ１９で計算した最小カット数Ｎｃを利用している。また、最小カット数Ｎｃを計算する際に、図７に示したステップＳ３１で複数の分断線ＳＬ１～ＳＬｎを生成する。このような複数の分断線ＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ３の例を図１２に示す。なお、図１２の例では３種類の分断線だけを示しているが、実際の処理では更に多くの分断線が生成される。

図１２に示したように、３つの分断線ＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ３は、いずれも直前に間引いた「仮削除」状態の特定通信路ＬＡを横切る位置に割り当てられている。また、３つの分断線ＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ３は、いずれもこのモデルの全体を２つの領域に分断するように割り当てられている。

ここで１番目の分断線ＳＬ１に注目すると、この分断線ＳＬ１は実線で示されている各局間通信路Ｌを４箇所でそれぞれ分断することが分かる。つまり、図１２中の分断線ＳＬ１の場合は、図７のステップＳ３２におけるカット数Ｎｃ１が「４」になる。

また、図１２中の２番目の分断線ＳＬ２は、実線で示されている各局間通信路Ｌを３箇所でそれぞれ分断するので、図７のステップＳ３２におけるカット数Ｎｃ２は「３」になる。同様に、図１２中の３番目の分断線ＳＬ３は、実線で示されている各局間通信路Ｌを７箇所でそれぞれ分断するので、図７のステップＳ３２におけるカット数Ｎｃ３は「７」になる。

したがって、図１２の例では分断線ＳＬ１のカット数「４」、分断線ＳＬ２のカット数「３」、分断線ＳＬ３のカット数「７」等の中で最も小さい「３」が、図７の「最小カット計算」において最小カット数Ｎｃとして算出される。

＜上記実施形態における利点＞
（１）本発明の伝送路設計装置は、
多数の拠点を有する伝送網において、互いに隣接する複数の拠点同士の間が通信路で接続され全体がメッシュ状に構成された伝送網モデルの初期データを保持する初期データ保持部と、
前記初期データ保持部が保持する伝送網モデルの初期データを取得し、前記伝送網モデルにおける多数の拠点の中から、各拠点に接続された前記通信路の方路数が規定値よりも大きい第１グループの拠点を抽出し、前記各通信路の中で、前記第１グループの拠点同士を接続する第１グループの通信路を抽出し、前記第１グループの通信路の各々について、その一端に接続された第１の拠点、および他端に接続された第２の拠点を特定し、前記第１の拠点における前記通信路の方路数と、前記第２の拠点における前記通信路の方路数とに応じた両端方路値を算出し、前記第１グループの通信路の中で前記両端方路値が所定の条件を満たすものを間引き対象通信路として特定し、前記伝送網モデルの初期データに対して、前記間引き対象通信路を反映した出力データを生成するモデル計算部と、
前記モデル計算部が生成した前記出力データを出力するデータ出力部と
を備えることを特徴とする。

上記（１）の伝送路設計装置によれば、第１グループの拠点を抽出することにより、通信路の多重故障に対して余裕の大きい拠点、つまり通信路を間引きする余裕のある拠点を特定できる。また、第１グループの通信路は、第１グループの拠点同士を接続するので、間引き候補として利用できる。また、第１グループの通信路の各々について算出される両端方路値は、間引き候補の通信路の中での優先順位を決めるために利用できる。したがって、間引き候補の通信路の中で優先順位の高いものを対象として間引きすることができる。その結果、適正化された伝送網トポロジが前記出力データとして得られる。つまり、多重故障に対する可用性を維持する条件の下で、必要な設備量の抑制を考慮して適正化された通信路トポロジを容易に設計できる。

（２）本発明の伝送路設計装置は、図６に示した各手順を実施し、ステップＳ１８で、特定通信路一端の拠点における通信路の方路数ｄ＿ｉと、他端の拠点における通信路の方路数ｄ＿ｊとの積として両端方路値ｄ＿ｉ，ｊを算出する。また、伝送路設計装置は、ステップＳ１４～Ｓ２４において、ビル群Ｂｘとして抽出された第１グループの通信路の中で、前記両端方路値が最も大きいものから順番に、間引き対象通信路が特定し、所定の終了条件を満たすまで前記間引き対象通信路の特定を繰り返す。

上記（２）の伝送路設計装置によれば、パラメータｎで指定される多重故障に対する伝送網の可用性を維持しつつ、間引き可能な通信路を優先度の高いものから順番に選択し、伝送網に含まれる通信路の総数を効率的に減らすことができる。

（３）本発明の伝送路設計装置は、図６、図７に示した各手順を実施し、図７のステップＳ３１で伝送網モデル全体を２つの領域に分断する複数の分断線ＳＬ１～ＳＬｎを定め、それぞれの前記分断線が横切る通信路の数をステップＳ３２でカット数Ｎｃ１～Ｎｃｎとして各々算出し、ステップＳ３３で前記分断数の最小値、すなわち最小カット数Ｎｃを特定し、前記間引き対象通信路が所定の条件を満たすか否かを前記分断数の最小値に基づき特定する。

上記（３）の伝送路設計装置によれば、注目している特定の間引き対象通信路の仮削除が、パラメータｎで規定される多重故障に対して可用性を維持しているか否かを判定するために必要な最小カット数Ｎｃを特定できる。

（４）本発明の伝送路設計装置は、図６に示した各手順を実施し、処理対象の伝送網モデルとして、それぞれが多数のユーザ端末のトラヒックを収容する複数の地域拠点、および複数の地域拠点のトラヒックを収容する複数の上位拠点を含む地域伝送網をモデル化したものを前提としている。また、ステップＳ１２の多重故障耐性のパラメータｎにより、前記分断数の最小値を２以上に制限している。

上記（４）の伝送路設計装置によれば、地域伝送網において大規模災害が発生し、例えば図４Ｂのように２以上の障害発生箇所Ｌ０１、Ｌ０２が同時に発生した場合でも、通信拠点の孤立が発生するのを回避できる。つまり、複数の障害発生箇所Ｌ０１、Ｌ０２を迂回する別の通信経路を確保できる。

（４）本発明の伝送網トポロジ設計方法は、
多数の拠点を有する伝送網において、互いに隣接する複数の拠点同士の間が通信路で接続され全体がメッシュ状に構成された伝送網モデルの初期データを取得する手順と、
前記伝送網モデルにおける多数の拠点の中から、各拠点に接続された前記通信路の方路数が規定値よりも大きい第１グループの拠点を抽出する手順と、
前記各通信路の中で、前記第１グループの拠点同士を接続する第１グループの通信路を抽出する手順と、
前記第１グループの通信路の各々について、その一端に接続された第１の拠点、および他端に接続された第２の拠点を特定し、前記第１の拠点における前記通信路の方路数と、前記第２の拠点における前記通信路の方路数とに応じた両端方路値を算出する手順と、
前記第１グループの通信路の中で前記両端方路値が所定の条件を満たすものを間引き対象通信路として特定し、前記伝送網モデルの初期データに対して、前記間引き対象通信路を反映した出力データを生成する手順と、
を含むことを特徴とする。

上記（４）の伝送網トポロジ設計方法によれば、前記第１グループの拠点を抽出することにより、通信路の多重故障に対して余裕の大きい拠点、つまり通信路を間引きする余裕のある拠点を特定できる。また、前記第１グループの通信路は、前記第１グループの拠点同士を接続するので、間引き候補として利用できる。また、前記第１グループの通信路の各々について算出される前記両端方路値は、間引き候補の通信路の中での優先順位を決めるために利用できる。したがって、間引き候補の通信路の中で優先順位の高いものを対象として間引きすることができる。その結果、適正化された伝送網トポロジが前記出力データとして得られる。つまり、多重故障に対する可用性を維持する条件の下で、必要な設備量の抑制を考慮して適正化された通信路トポロジを容易に設計できる。

（６）図６に示した各手順を含む伝送網トポロジ設計方法においては、前記両端方路値ｄ＿ｉ，ｊは、ステップＳ１８で、特定通信路一端の拠点における通信路の方路数ｄ＿ｉと、他端の拠点における通信路の方路数ｄ＿ｊとの積として算出される。また、ステップＳ１４～Ｓ２４において、ビル群Ｂｘとして抽出された第１グループの通信路の中で、前記両端方路値が最も大きいものから順番に、間引き対象通信路が特定され、所定の終了条件を満たすまで前記間引き対象通信路の特定が繰り返される。
上記（６）の手順の伝送網トポロジ設計方法によれば、パラメータｎで指定される多重故障に対する伝送網の可用性を維持しつつ、間引き可能な通信路を優先度の高いものから順番に選択し、伝送網に含まれる通信路の総数を効率的に減らすことができる。

（７）図６、図７に示した各手順を含む伝送網トポロジ設計方法においては、図７のステップＳ３１で伝送網モデル全体を２つの領域に分断する複数の分断線ＳＬ１～ＳＬｎを定め、それぞれの前記分断線が横切る通信路の数をステップＳ３２でカット数Ｎｃ１～Ｎｃｎとして各々算出し、ステップＳ３３で前記分断数の最小値、すなわち最小カット数Ｎｃを特定し、前記間引き対象通信路が所定の条件を満たすか否かを前記分断数の最小値に基づき特定する。

上記（７）の手順の伝送網トポロジ設計方法によれば、注目している特定の間引き対象通信路の仮削除が、パラメータｎで規定される多重故障に対して可用性を維持しているか否かを判定するために必要な最小カット数Ｎｃを特定できる。

（８）本発明の伝送路設計プログラムは、
コンピュータに、
多数の拠点を有する伝送網において、互いに隣接する複数の拠点同士の間が通信路で接続され全体がメッシュ状に構成された伝送網モデルの初期データを取得する手順、
前記伝送網モデルにおける多数の拠点の中から、各拠点に接続された前記通信路の方路数が規定値よりも大きい第１グループの拠点を抽出する手順、
前記各通信路の中で、前記第１グループの拠点同士を接続する第１グループの通信路を抽出する手順、
前記第１グループの通信路の各々について、その一端に接続された第１の拠点、および他端に接続された第２の拠点を特定し、前記第１の拠点における前記通信路の方路数と、前記第２の拠点における前記通信路の方路数とに応じた両端方路値を算出する手順、
前記第１グループの通信路の中で前記両端方路値が所定の条件を満たすものを間引き対象通信路として特定し、前記伝送網モデルの初期データに対して、前記間引き対象通信路を反映した出力データを生成する手順、
を実行させるためのものである。

上記（８）の伝送路設計プログラムによれば、前記第１グループの拠点を抽出することにより、通信路の多重故障に対して余裕の大きい拠点、つまり通信路を間引きする余裕のある拠点を特定できる。また、前記第１グループの通信路は、前記第１グループの拠点同士を接続するので、間引き候補として利用できる。また、前記第１グループの通信路の各々について算出される前記両端方路値は、間引き候補の通信路の中での優先順位を決めるために利用できる。したがって、間引き候補の通信路の中で優先順位の高いものを対象として間引きすることができる。その結果、適正化された伝送網トポロジが前記出力データとして得られる。つまり、多重故障に対する可用性を維持する条件の下で、必要な設備量の抑制を考慮して適正化された通信路トポロジを容易に設計できる。

１０ 地域伝送網
１１，１２，１３，１４ 地域ビル
１３ａ，１６ａ，１６ｆ 光スイッチ
１３ｂ，１３ｃ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｇ，１６ｈ 局間インタフェース
１３ｄ，１６ｄ，１６ｅ トランスポンダ
１５，１６ 地域代表ビル
１７，１８ 県代表ビル
２０ アクセス網
２１ ユーザ端末
３０ コア伝送網
３１，３２ コア代表ビル
４１ 計算機本体（モデル計算部）
４２ 入力装置
４３ ディスプレイ（データ出力部）
４４ 記憶装置（初期データ保持部，データ出力部）
５１ 伝送路トポロジ設計プログラム
５２，Ｄ０ 初期データ
５３ 適正化後データ
１００ 伝送路設計装置
Ｂ１１，Ｂ１２，Ｂ２１，Ｂ２２，Ｂ２３，Ｂ２４ ビル
Ｂｘ ビル群
Ｄｘ 中間データ
Ｄｔ 一時データ
Ｄｙ 出力データ
Ｎ０１，Ｎ１１，Ｎ１２，Ｎ３１ 通信網
Ｎｃ 最小カット数
ｎ 多重故障耐性のパラメータ
Ｒ１，Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ２３，Ｒ２４，Ｒ２５，Ｒ２６ リング通信網
Ｌ０１，Ｌ０２，Ｒ２５ａ，Ｒ２５ｂ 障害発生箇所
Ｌ 局間通信路
Ｌｄ，ＬＡ，ＬＢ，ＬＣ 特定通信路
ＳＬ１，ＳＬ２，ＳＬ３，ＳＬｎ 分断線

Claims (8)

1. 多数の拠点を有する伝送網において、互いに隣接する複数の拠点同士の間が通信路で接続され全体がメッシュ状に構成された伝送網モデルの初期データを保持する初期データ保持部と、
   前記初期データ保持部が保持する伝送網モデルの初期データを取得し、前記伝送網モデルにおける多数の拠点の中から、各拠点に接続された前記通信路の方路数が規定値よりも大きい第１グループの拠点を抽出し、前記各通信路の中で、前記第１グループの拠点同士を接続する第１グループの通信路を抽出し、前記第１グループの通信路の各々について、その一端に接続された第１の拠点、および他端に接続された第２の拠点を特定し、前記第１の拠点における前記通信路の方路数と、前記第２の拠点における前記通信路の方路数とに応じた両端方路値を算出し、前記第１グループの通信路の中で前記両端方路値が所定の条件を満たすものを間引き対象通信路として特定し、前記伝送網モデルの初期データに対して、前記間引き対象通信路を反映した出力データを生成するモデル計算部と、
   前記モデル計算部が生成した前記出力データを出力するデータ出力部と
   を備えることを特徴とする伝送路設計装置。
2. 前記モデル計算部は、前記第１の拠点における前記通信路の方路数と、前記第２の拠点における前記通信路の方路数との積として前記両端方路値を算出し、
   前記第１グループの通信路の中で、前記両端方路値が最も大きいものから順番に、前記間引き対象通信路を特定し、所定の終了条件を満たすまで前記間引き対象通信路の特定を繰り返す、
   ことを特徴とする請求項１に記載の伝送路設計装置。
3. 前記モデル計算部は、前記伝送網モデル上でその全体を２つの領域に分断する複数の分断線を定め、それぞれの前記分断線が横切る前記通信路の数を分断数として各々算出し、前記分断数の最小値を特定し、前記間引き対象通信路が所定の条件を満たすか否かを前記分断数の最小値に基づき特定する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の伝送路設計装置。
4. 前記モデル計算部は、前記伝送網モデルとして、それぞれが多数のユーザ端末のトラヒックを収容する複数の地域拠点、および複数の地域拠点のトラヒックを収容する複数の上位拠点を含む地域伝送網をモデル化し、更に前記分断数の最小値を２以上に制限する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の伝送路設計装置。
5. 多数の拠点を有する伝送網において、互いに隣接する複数の拠点同士の間が通信路で接続され全体がメッシュ状に構成された伝送網モデルの初期データを取得する手順と、
   前記伝送網モデルにおける多数の拠点の中から、各拠点に接続された前記通信路の方路数が規定値よりも大きい第１グループの拠点を抽出する手順と、
   前記各通信路の中で、前記第１グループの拠点同士を接続する第１グループの通信路を抽出する手順と、
   前記第１グループの通信路の各々について、その一端に接続された第１の拠点、および他端に接続された第２の拠点を特定し、前記第１の拠点における前記通信路の方路数と、前記第２の拠点における前記通信路の方路数とに応じた両端方路値を算出する手順と、
   前記第１グループの通信路の中で前記両端方路値が所定の条件を満たすものを間引き対象通信路として特定し、前記伝送網モデルの初期データに対して、前記間引き対象通信路を反映した出力データを生成する手順と、
   を含むことを特徴とする伝送網トポロジ設計方法。
6. 前記第１の拠点における前記通信路の方路数と、前記第２の拠点における前記通信路の方路数との積として前記両端方路値を算出する手順、
   前記第１グループの通信路の中で、前記両端方路値が最も大きいものから順番に、前記間引き対象通信路を特定し、所定の終了条件を満たすまで前記間引き対象通信路の特定を繰り返す手順、
   を含むことを特徴とする請求項５に記載の伝送網トポロジ設計方法。
7. 前記伝送網モデル上でその全体を２つの領域に分断する複数の分断線を定め、それぞれの前記分断線が横切る前記通信路の数を分断数として各々算出し、前記分断数の最小値を特定し、前記間引き対象通信路が所定の条件を満たすか否かを前記分断数の最小値に基づき特定する手順、
   を含むことを特徴とする請求項６に記載の伝送網トポロジ設計方法。
8. コンピュータに、
   多数の拠点を有する伝送網において、互いに隣接する複数の拠点同士の間が通信路で接続され全体がメッシュ状に構成された伝送網モデルの初期データを取得する手順、
   前記伝送網モデルにおける多数の拠点の中から、各拠点に接続された前記通信路の方路数が規定値よりも大きい第１グループの拠点を抽出する手順、
   前記各通信路の中で、前記第１グループの拠点同士を接続する第１グループの通信路を抽出する手順、
   前記第１グループの通信路の各々について、その一端に接続された第１の拠点、および他端に接続された第２の拠点を特定し、前記第１の拠点における前記通信路の方路数と、前記第２の拠点における前記通信路の方路数とに応じた両端方路値を算出する手順、
   前記第１グループの通信路の中で前記両端方路値が所定の条件を満たすものを間引き対象通信路として特定し、前記伝送網モデルの初期データに対して、前記間引き対象通信路を反映した出力データを生成する手順、
   を実行させるための伝送路設計プログラム。

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