JPH0690235A - 通信ネットワークの設計方式 - Google Patents
通信ネットワークの設計方式Info
- Publication number
- JPH0690235A JPH0690235A JP4265637A JP26563792A JPH0690235A JP H0690235 A JPH0690235 A JP H0690235A JP 4265637 A JP4265637 A JP 4265637A JP 26563792 A JP26563792 A JP 26563792A JP H0690235 A JPH0690235 A JP H0690235A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- network
- link
- communication network
- delay time
- equation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Computer And Data Communications (AREA)
- Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ネットワーク全体から見た効果的な通信ネッ
トワークの設計方式を得る。 【構成】 ネットワーク全体から見て経済的および効果
的なネットワークトポロジーおよび転送経路を決定時
に、回線の設置費用の総予算内での遅延時間最小値をラ
グランジュ緩和問題として求める。設計すべき通信ネッ
トワークを回線設置を離散変数としたマルチコモディネ
ットワークデザイン問題としてとらえ、またこのような
モデル化を行う際、問題の容易性の面からネットワーク
上の総遅延時間を最小化する問題を考慮することが多い
がこの点も考慮し、各リンク毎の公平性を考えにいれた
モデル化を行ない、ネットワーク全体から見た効果的な
設計方式を取る。
トワークの設計方式を得る。 【構成】 ネットワーク全体から見て経済的および効果
的なネットワークトポロジーおよび転送経路を決定時
に、回線の設置費用の総予算内での遅延時間最小値をラ
グランジュ緩和問題として求める。設計すべき通信ネッ
トワークを回線設置を離散変数としたマルチコモディネ
ットワークデザイン問題としてとらえ、またこのような
モデル化を行う際、問題の容易性の面からネットワーク
上の総遅延時間を最小化する問題を考慮することが多い
がこの点も考慮し、各リンク毎の公平性を考えにいれた
モデル化を行ない、ネットワーク全体から見た効果的な
設計方式を取る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ネットワーク全体から
見た効果的な通信ネットワークの設計方式に関するもの
である。
見た効果的な通信ネットワークの設計方式に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】通信ネットワークにおいては予想される
通信の要求量を許される遅延時間範囲内で処理できるよ
うな費用の安いネットワークの設計、改善を行わなけれ
ばならない。
通信の要求量を許される遅延時間範囲内で処理できるよ
うな費用の安いネットワークの設計、改善を行わなけれ
ばならない。
【０００３】従来の通信ネットワークの研究において
は、既存のネットワークや、ある代替え案のネットワー
クに関してはキューイグネットワークのような待ち行列
理論からの解析やシミュレーションによる解析が行われ
ており、一応の成果を納めている。
は、既存のネットワークや、ある代替え案のネットワー
クに関してはキューイグネットワークのような待ち行列
理論からの解析やシミュレーションによる解析が行われ
ており、一応の成果を納めている。
【０００４】また、ネットワーク全体からみた効果的な
設計法に関しては、ネットワークを数理計画的な立場か
らモデル化するアプローチが取られている。一般に設計
対象とするパラメータにより、次の４種類の問題に分類
される。
設計法に関しては、ネットワークを数理計画的な立場か
らモデル化するアプローチが取られている。一般に設計
対象とするパラメータにより、次の４種類の問題に分類
される。
【０００５】その第１は容量割当問題（Capasity Assig
nment ）である。これは与えられたリンクフローに対し
て最適な回線容量を決定する問題であり、比較的簡単な
解法によって解が得られる。
nment ）である。これは与えられたリンクフローに対し
て最適な回線容量を決定する問題であり、比較的簡単な
解法によって解が得られる。
【０００６】第２はフロー割当問題（Flow Assingnmen
t）である。これは与えられた回線容量に対して最適な
リンクフローを決定する問題であり、これも比較的簡単
なアルゴリズムが提案されている。
t）である。これは与えられた回線容量に対して最適な
リンクフローを決定する問題であり、これも比較的簡単
なアルゴリズムが提案されている。
【０００７】第３は容量・フロー割当問題（Capacity a
nd Flow Assignment）である。これは各リンクのフロー
と容量を共に決定する問題であり、局所的な最小値が多
数現れるので、最適解を求めることは難しい。
nd Flow Assignment）である。これは各リンクのフロー
と容量を共に決定する問題であり、局所的な最小値が多
数現れるので、最適解を求めることは難しい。
【０００８】第４はトポロジー・容量・フロー割当問題
（Topology,Capacity and Flow Assignment ）である。
これはネットワークのトポロジー、すなわちどのノード
間にリンクを配置するか決まっていない場合である。実
際規模のネットワークに対してこの問題の最適解を求め
ることができる能率の良い解法は知られていない。ヒュ
ーリスティックな解法が提案されている程度である。
（Topology,Capacity and Flow Assignment ）である。
これはネットワークのトポロジー、すなわちどのノード
間にリンクを配置するか決まっていない場合である。実
際規模のネットワークに対してこの問題の最適解を求め
ることができる能率の良い解法は知られていない。ヒュ
ーリスティックな解法が提案されている程度である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】これらに対していくつ
かの手法も提案されてはいるが、実用上十分な結果が得
られるまでに至っていない。待ち行列理論からの解析や
シミュレーションによる解析においては、個々の回線を
中心に設計・改善が行われており、小規模なネットワー
クならそのアプローチも十分であるが、大規模なネット
ワークについてはあるノード間の回線の設置、リンクフ
ローの決定が他に与える影響が複雑であるため、ネット
ワーク全体から見た効率的な設計・改善を行うことが必
要である。
かの手法も提案されてはいるが、実用上十分な結果が得
られるまでに至っていない。待ち行列理論からの解析や
シミュレーションによる解析においては、個々の回線を
中心に設計・改善が行われており、小規模なネットワー
クならそのアプローチも十分であるが、大規模なネット
ワークについてはあるノード間の回線の設置、リンクフ
ローの決定が他に与える影響が複雑であるため、ネット
ワーク全体から見た効率的な設計・改善を行うことが必
要である。
【００１０】ネットワーク全体からみた設計法に関して
はモデル化された問題の特徴として決定変数が離散変数
であり、費用関数が階段状関数となる組合わせ最適化問
題となり、ＮＰ完全であることから、効率的な最適解法
が知られておらず、ヒューリスティック解法が提案され
ている程度である。
はモデル化された問題の特徴として決定変数が離散変数
であり、費用関数が階段状関数となる組合わせ最適化問
題となり、ＮＰ完全であることから、効率的な最適解法
が知られておらず、ヒューリスティック解法が提案され
ている程度である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】設計すべき通信ネットワ
ークを回線設置を離散変数としたマルチコモディネット
ワークデザイン問題としてとらえ、またこのようなモデ
ル化を行う際、問題の容易性の面からネットワーク上の
総遅延時間を最小化する問題を考慮することが多いがこ
の点も考慮し、各リンク毎の公平性を考えにいれたモデ
ル化を行ない、ネットワーク全体から見た効果的な設計
方式を取るものである。
ークを回線設置を離散変数としたマルチコモディネット
ワークデザイン問題としてとらえ、またこのようなモデ
ル化を行う際、問題の容易性の面からネットワーク上の
総遅延時間を最小化する問題を考慮することが多いがこ
の点も考慮し、各リンク毎の公平性を考えにいれたモデ
ル化を行ない、ネットワーク全体から見た効果的な設計
方式を取るものである。
【００１２】
【作用】回線の設置を離散変数としたマルチコモディテ
ートネットワークデザイン問題としてとらえ、モデル化
を行う際に、ある回線にトラヒックが集中しないように
公平性を考慮にいれているので、効率的な転送経路を決
定できる。
ートネットワークデザイン問題としてとらえ、モデル化
を行う際に、ある回線にトラヒックが集中しないように
公平性を考慮にいれているので、効率的な転送経路を決
定できる。
【００１３】
【実施例】この実施例の前提は次のようになっているも
のとする。 （ａ）発信・着信ノード間の通信要求量が与えられてい
る。 （ｂ）回線の容量および設備費用が各回線毎に与えら
れ、回線を設置した場合に設置費用が発生する。 （ｃ）回線設置のための総予算が与えられている。
のとする。 （ａ）発信・着信ノード間の通信要求量が与えられてい
る。 （ｂ）回線の容量および設備費用が各回線毎に与えら
れ、回線を設置した場合に設置費用が発生する。 （ｃ）回線設置のための総予算が与えられている。
【００１４】以上の前提をもとに回線の設置費用の合計
が総予算内で各リンクの遅延時間が最小となるネットワ
ークを求める。問題の定式化を示すと次のようになる。
が総予算内で各リンクの遅延時間が最小となるネットワ
ークを求める。問題の定式化を示すと次のようになる。
【００１５】
【数１】
【００１６】
【数２】
【００１７】
【数３】
【００１８】
【数４】
【００１９】
【数５】
【００２０】
【数６】
【００２１】（１）式は各リンク（ｉ，ｊ）の遅延時間
を表す目的関数である。Ｂj mをリンク（ｉ，ｊ）の容量
規格がｍであるときの容量Ｘij' mをリンク（ｉ，ｊ）の
容量規格がｍであるときに１、その他のときに０となる
０−１変数、Ｆjをリンク（ｉ，ｊ）を流れるフロー量
とする。
を表す目的関数である。Ｂj mをリンク（ｉ，ｊ）の容量
規格がｍであるときの容量Ｘij' mをリンク（ｉ，ｊ）の
容量規格がｍであるときに１、その他のときに０となる
０−１変数、Ｆjをリンク（ｉ，ｊ）を流れるフロー量
とする。
【００２２】（２）式はフローの保存式である。ノード
ｊとコモディティーｍに対して、ノードに入ってくるフ
ロー量と、ノードｊから出るフロー量の差が、ノードｊ
がコモディティーｍの発信ノードであれば−Ｇm、着信
ノードであれば−Ｇm、それ以外の場合は０となること
を表している。
ｊとコモディティーｍに対して、ノードに入ってくるフ
ロー量と、ノードｊから出るフロー量の差が、ノードｊ
がコモディティーｍの発信ノードであれば−Ｇm、着信
ノードであれば−Ｇm、それ以外の場合は０となること
を表している。
【００２３】（３）式は予算制約条件で、各リンクの回
線設置費用Ａij m の合計が予算Ｄを超えてはいけないこ
とを示している。（４）式は、リンク（ｉ，ｊ）を流れ
る通信量が各コモディティωの内、、リンク（ｉ，ｊ）
を流れる通信量の和で表されていることを示している。
（５）式はフロー量の非負条件、（６）式はＸjが０−
１変数であることを示している。
線設置費用Ａij m の合計が予算Ｄを超えてはいけないこ
とを示している。（４）式は、リンク（ｉ，ｊ）を流れ
る通信量が各コモディティωの内、、リンク（ｉ，ｊ）
を流れる通信量の和で表されていることを示している。
（５）式はフロー量の非負条件、（６）式はＸjが０−
１変数であることを示している。
【００２４】問題（Ｐ）は決定変数が離散変数（０−１
変数）であり、また目的関数が微分不可能関数である。
よって局所最小値が多数存在する組合わせ最適化問題で
あって、ＮＰ完全であることから、最適解を得るために
は何らかの陰的列挙法を用いなければならない。ここで
は効率的陰的列挙法を行うために必要な良い下界値を求
める手法について論じている。
変数）であり、また目的関数が微分不可能関数である。
よって局所最小値が多数存在する組合わせ最適化問題で
あって、ＮＰ完全であることから、最適解を得るために
は何らかの陰的列挙法を用いなければならない。ここで
は効率的陰的列挙法を行うために必要な良い下界値を求
める手法について論じている。
【００２５】まず、問題（Ｐ）の（３）式にラグランジ
ュ乗数λを乗じ、目的関数に加えたラグランジュ緩和問
題は次のようになる。
ュ乗数λを乗じ、目的関数に加えたラグランジュ緩和問
題は次のようになる。
【００２６】
【数７】
【００２７】（ＬＲＰ）において、Ｘij mのいずれかの
ｍを選び、それに対応するＸij mを１に固定した時の問
題は次のようになる。
ｍを選び、それに対応するＸij mを１に固定した時の問
題は次のようになる。
【００２８】
【数８】
【００２９】ｓ．ｔ．（２）、（４）、（５）式 問題（ＦＬＲＰ）は以下のように変形することができ、
非線形計画法により解くことができる。
非線形計画法により解くことができる。
【００３０】 （ＴＬＲＰ） ＭＩＮ Ｔ ・・・・（９）
【００３１】 Ｓ．Ｔ． Ｔi,j＜Ｔ （ｉ∈Ｎ、ｊ∈Ｎ）・・・・（１０） （２）、（４）、（５）式 ただし、Ｔijはリンク（ｉ，ｊ）における遅延時間とす
る。
る。
【００３２】以上の式展開により、問題（ＦＬＲＰ）の
解は得られる。そして（ＬＲＰ）は次のアルゴリズムに
よって最適解を求めることができる。
解は得られる。そして（ＬＲＰ）は次のアルゴリズムに
よって最適解を求めることができる。
【００３３】（ＡＬＧ） （ステップ１）全てのω（ω∈ω）において、Ｘij mを
１に固定した問題（ＦＬＲＰ）を解く。 （ステップ２）ステップ１で求めた問題（ＦＬＲＰ）の
解の中で最小の解を（ＬＲＰ）の最適解とする。
１に固定した問題（ＦＬＲＰ）を解く。 （ステップ２）ステップ１で求めた問題（ＦＬＲＰ）の
解の中で最小の解を（ＬＲＰ）の最適解とする。
【００３４】次に下解値を更新するためのラグランジュ
乗数λの決定方法について述べる。（ＬＲＰ）は不連続
であるから微分不可能である。したがってラグランジュ
乗数λは微分不可能関数の最適化の手法であるショア
（ｓｈｏｒ）の劣勾配法によって求める。この方法では
終了判断基準と、イテレーション・リミットの２つをも
とに終了を決定する。
乗数λの決定方法について述べる。（ＬＲＰ）は不連続
であるから微分不可能である。したがってラグランジュ
乗数λは微分不可能関数の最適化の手法であるショア
（ｓｈｏｒ）の劣勾配法によって求める。この方法では
終了判断基準と、イテレーション・リミットの２つをも
とに終了を決定する。
【００３５】（ステップ１）終了判断基準εを決める。
イテレーション・リミットｈ0を決める。 ステップサイズ θ＝ｍ ・・・・（１１） λ＝０ ・・・・（１２） イテレーション数 ｈ＝０ ・・・・（１３）
イテレーション・リミットｈ0を決める。 ステップサイズ θ＝ｍ ・・・・（１１） λ＝０ ・・・・（１２） イテレーション数 ｈ＝０ ・・・・（１３）
【００３６】（ステップ２）λを固定して（ＬＲＰ）を
解く。 （ステップ３）劣勾配Ｗhを次のように定義する。
解く。 （ステップ３）劣勾配Ｗhを次のように定義する。
【００３７】
【数９】
【００３８】ラグランジュ乗数λを時式により更新す
る。 （１）Ｗh-1・Ｗh＞０の場合 λ＝λ＋θ・Ｗh ・・・・（１５）
る。 （１）Ｗh-1・Ｗh＞０の場合 λ＝λ＋θ・Ｗh ・・・・（１５）
【００３９】（２）Ｗh-1・Ｗh＝０の場合 λ＝λ ・・・・（１６）
【００４０】（３）Ｗh-1・Ｗh＜０の場合 θ＝ｔ・θ ・・・・（１７） ただしｔは〔０、１〕の任意の数列 λ＝λ＋θ・Ｗh ・・・・（１８）
【００４１】（ステップ４）もし、 （Ｗh）2≦ε または ｈ＝ｈ0 ・・・・（２０） を満たしていれば終了、それ以外のときは ｈ＝ｈ＋１ ・・・・（２１） としてステップ２へ戻る。
【００４２】以上のアルゴリズムにより問題（Ｐ）の有
効な下界値を求めることができる。そして、この下界値
を用いて分岐限定法を行うことによって問題（Ｐ）の最
適解はえ得られる。
効な下界値を求めることができる。そして、この下界値
を用いて分岐限定法を行うことによって問題（Ｐ）の最
適解はえ得られる。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、通信ネッ
トワークにおいて、ネットワーク全体からみた経済的で
効果的なネットワーク設計を行う際に、回線の設置を０
−１離散変数としたマルチコモディティーネットワーク
デザイン問題としてとらえることによって、的確で効果
的なネットワークトポロジーおよび転送経路の構築が可
能となった。特に、各リンク毎の遅延時間に着目するこ
とによってバラツキの少ないネットワークを構築でき、
また従来ヒューリスティック解法によるアプローチが主
であったが、ラグランジュ緩和による下界値を用いるこ
とによって、最適解が得られるという効果を有する。
トワークにおいて、ネットワーク全体からみた経済的で
効果的なネットワーク設計を行う際に、回線の設置を０
−１離散変数としたマルチコモディティーネットワーク
デザイン問題としてとらえることによって、的確で効果
的なネットワークトポロジーおよび転送経路の構築が可
能となった。特に、各リンク毎の遅延時間に着目するこ
とによってバラツキの少ないネットワークを構築でき、
また従来ヒューリスティック解法によるアプローチが主
であったが、ラグランジュ緩和による下界値を用いるこ
とによって、最適解が得られるという効果を有する。
Claims (1)
- 【請求項１】 ネットワーク全体から見て経済的および
効果的なネットワークトポロジーおよび転送経路を決定
時に、回線の設置費用の総予算内での遅延時間最小値を
ラグランジュ緩和問題として求めることを特徴とするネ
ットワーク設計方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4265637A JPH0690235A (ja) | 1992-09-09 | 1992-09-09 | 通信ネットワークの設計方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4265637A JPH0690235A (ja) | 1992-09-09 | 1992-09-09 | 通信ネットワークの設計方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0690235A true JPH0690235A (ja) | 1994-03-29 |
Family
ID=17419907
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4265637A Pending JPH0690235A (ja) | 1992-09-09 | 1992-09-09 | 通信ネットワークの設計方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0690235A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7099807B2 (en) | 2001-05-31 | 2006-08-29 | Nec Corporation | Communication path designing method, communication path designing device, and program to have computer execute same method |
| CN103601932A (zh) * | 2013-10-25 | 2014-02-26 | 安徽工贸职业技术学院 | 一种用于制备线缆保护套的导电橡胶 |
-
1992
- 1992-09-09 JP JP4265637A patent/JPH0690235A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7099807B2 (en) | 2001-05-31 | 2006-08-29 | Nec Corporation | Communication path designing method, communication path designing device, and program to have computer execute same method |
| CN103601932A (zh) * | 2013-10-25 | 2014-02-26 | 安徽工贸职业技术学院 | 一种用于制备线缆保护套的导电橡胶 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Larsson et al. | Side constrained traffic equilibrium models—analysis, computation and applications | |
| CN108881207B (zh) | 基于安全服务链的网络安全服务实现方法 | |
| CN112418514B (zh) | 一种运用蚁群系统优化校园公交线路规划的方法 | |
| Rambha et al. | Adaptive transit routing in stochastic time-dependent networks | |
| Khani | An online shortest path algorithm for reliable routing in schedule-based transit networks considering transfer failure probability | |
| CN114580751B (zh) | 空港到港旅客疏散时间预测方法、系统、存储介质及终端 | |
| Sachan et al. | SDN control-enabled and time-quantum-driven max-pressure approach for intersection management in smart city | |
| Olver et al. | Continuity, uniqueness and long-term behavior of Nash flows over time | |
| CN107689884A (zh) | 一种电力通信半实物网络规划仿真的方法 | |
| Cenggoro et al. | Dynamic bandwidth management based on traffic prediction using Deep Long Short Term Memory | |
| Paparella et al. | A time-invariant network flow model for two-person ride-pooling mobility-on-demand | |
| Cantarella et al. | Transportation Systems with Autonomous Vehicles: models and algorithms for equilibrium assignment | |
| Xuejie et al. | Adaptive reliable shortest path in Gaussian process regulated environments | |
| JPH0690235A (ja) | 通信ネットワークの設計方式 | |
| Barceló et al. | Methodological notes on combining macro, meso and micro models for transportation analysis | |
| CN115604724A (zh) | SRv6骨干网流量拥塞风险评估方法 | |
| Lam et al. | Estimation of transit origin–destination matrices from passenger counts using a frequency-based approach | |
| Wang et al. | Online collective multiagent planning by offline policy reuse with applications to city-scale mobility-on-demand systems | |
| Khattak et al. | A new simulation-optimization approach for the circulation facilities design at urban rail transit station | |
| CN113379157A (zh) | 以排队公平为导向的城市安全屏障优化设计软件 | |
| Polimeni et al. | A procedure for an integrated network and vehicle routing optimisation problem | |
| Menelaou et al. | A congestion-free vehicle route reservation architecture | |
| Li et al. | QoS routing algorithm based on entropy granularity in the network transmission | |
| Agafonov et al. | Stochastic on-time arrival problem with Levy stable distributions | |
| Le et al. | Throughput‐based fair bandwidth allocation in OBS networks |