JPH0991328A - 企業網設計支援装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大規模な通信網の設計を高速に行うことを可
能にする。 【解決手段】 トラヒックやノード情報を入力する入力
部３００、ノード間距離を計算する計算部５００、当該
距離とトラヒックに応じて網設計を行う網設計部４０
０、ノード情報、トラヒック情報、ノード間距離情報を
記憶する記憶部２００の他に、複数のノードをグループ
分けするグループ設定部６００、グループごとにトラヒ
ックをまとめて扱うトラヒック統合部７００、及び、グ
ループ内の網設計を行うグループ内設計部８００を設け
る。グループ設定部６００、トラヒック統合部７００及
びグループ内設計部８００により、大規模問題を小規模
問題に還元して解くことができ、高速に網設計結果が得
られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、専用線による通信
網設計を支援する装置及び方法に係り、詳しくは、大規
模な通信網の設計に好適な企業網設計支援装置及び方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ノードの位置情報とノード間の音声やデ
ータのトラヒックを入力し、品質条件を考慮しながらト
ラヒックに応じて料金表に基づき専用線コストを計算し
て、全体としてコスト最小な網を設計する場合、料金が
高くなる所を避けて迂回したり、専用線容量の余ってい
る部分に別のトラヒックを収容するなど、ナップザック
問題と呼ばれる試行錯誤以外に解法が存在しない問題と
同じ困難さをもっている。コストを算出すべき網提案は
組み合わせの数だけあり、ノード数が多く（例えば３０
以上）になると膨大な数になり、従来の技術では、計算
機でも数十分以上の時間がかかってしまっていた。

【０００３】このような従来の技術による企業網設計支
援装置の構成例を図５に示し、また、その流れ図を図６
に示す。図５において、記憶部２００、入力部３００、
設計部４００および計算部５００の各部は、制御部１０
０の制御下で動作する。ここで、ノード位置情報、網課
金情報、容量計算に必要なデータは、あらかじめ入力部
３００を介して、記憶部２００内の設計データ記憶部２
２０へ記憶されているとする。

【０００４】これを動作させるには、まず、制御部１０
０の指示により、ユーザからの入力を入力部３００で受
け取る。コマンドがノード入力又はトラヒック入力であ
った場合、入力部３００は、当該入力されたノード情
報、トラヒック情報を記憶部２００へ転送し、設計作業
記憶部２４０へ記憶させる（ステップ１１０１）。

【０００５】ノード及びトラヒック入力が終了した後、
入力部３００は、利用者の設計指示コマンドを受け取
る。制御部１００の指示により、入力部３００は当該コ
マンドを設計部４００へ渡し、設計部４００は、網設計
の前処理を行うことを計算部５００へ指示する。計算部
５００は、当該指示により、ノード間距離計算を行うた
めに、記憶部２００へノード位置情報とノード情報の読
み出しを要求する（ステップ１１０２）。記憶部２００
は、設計作業記憶部２４０からノード情報を読み出し、
当該ノード情報に基づいて設計データ記憶部２２０から
ノード位置情報を読み出し、計算部５００へ渡す（ステ
ップ１１０３）。ノード位置情報の検索は、例えばノー
ドの市外局番を利用し、その収容位置の電話局情報と電
話局番との組みを設計データ記憶部２２０に記憶するな
どの方法で実現できる。計算部５００は、ノード情報及
びノード位置情報により入力されたすべてのノードの組
み合わせを生成し、各組み合わせについてノ−ド間の距
離を計算する（ステップ１１０４）。当該計算実行後、
計算部５００はノード間距離の計算結果を記憶部２００
へ送る。記憶部２００は、当該ノード間距離データを設
計作業記憶部２４０へ記憶する（ステップ１１０５）。
当該記憶後、記憶部２００は記憶終了を設計部４００へ
通知する。

【０００６】設計部４００は、記憶部２００からノード
間距離データの記憶終了通知を受け取ると、網構成案生
成部４２０へ、網設計を開始するよう指示する。網構成
案生成部４２０は、網構成案データを生成して、コスト
比較部４６０へ送り、コスト比較部４６０は、当該デー
タを計算部５００へ送り、コスト計算を指示する（ステ
ップ１１０６）。計算部５００は、当該網構成案におけ
る網構成コスト計算を次のように行う。計算部５００
は、まず、網構成のそれぞれのノード間リンクについて
トラヒック計算を行い（ステップ１１０７）、次に、当
該ノード間リンクに必要な通信容量を計算する（ステッ
プ１１０８）。ここで、トラヒック情報は設計作業記憶
部２４０に記憶され、また、容量情報は設計データ記憶
部２２０に記憶されており、計算部５００は記憶部２０
０に指示して、計算に必要な当該情報を受け取る。該ト
ラヒック及び通信容量の計算後、計算部５００は、記憶
部２００へノード間距離情報と課金情報の読み出しを要
求し、記憶部２００は、設計データ記憶部２２０より網
課金情報を読み出し、設計作業記憶部２４０よりノード
間距離情報を読み出し、計算部５００へ送る（ステップ
１１０９）。計算部５００は、ノード間距離情報と課金
情報に基づいて、当該リンクのコストを計算し、該計算
結果を設計部４００へ送る（ステップ１１１０）。これ
を、すべてのリンクについてコスト計算が終了するまで
繰り返し続ける（ステップ１１１１でＮＯ）。

【０００７】すべてのリンクについてコスト計算が終了
すると（ステップ１１１１でＹＥＳ）、設計部４００
は、当該コスト結果をコスト比較部４６０へ送る。コス
ト比較部４６０では、該コスト結果を、すでに記憶され
ているコスト結果と比較し（ステップ１１１２）、もし
記憶されているコスト結果より安ければ、新しいコスト
結果を記憶する（ステップ１１１３）。この場合、設計
部４００は、当該コスト計算を行った対象となる網構成
案を記憶部２００へ送り、記憶部２００は、設計作業記
憶部２４０へ該網構成案を記憶する（ステップ１１１
４）。もしも、すでに記憶されているコスト結果の方が
安ければ、ステップ１１１３、１１１４の処理は行われ
ない。

【０００８】設計部４００では、あらかじめ設定された
条件が満たされるまで、網構成案生成部で網構成案を生
成し、計算部５００でコスト計算させ、コスト比較部４
６０で比較する処理を繰り返す（ステップ１１１５でＮ
Ｏ）。あらかじめ設定された条件の網構成案をすべて生
成すると（ステップ１１１５でＹＥＳ）、設計部４００
は、記憶部２００に最適代替案情報の読み出を指示し、
記憶部２００は、設計作業記憶部２４０から最適網構成
案を読み出して設計結果記憶部２８０へ記憶する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、網
構成代替案の生成はノードの数の３乗に比例して増え、
ノード数が多くなると膨大な計算量が必要となる。

【００１０】本発明の目的は、大規模な通信網の設計を
高速に行うことを可能にする企業網設計支援装置及び方
法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数のノード
をグループ分けするグループ設定部と、グループ毎にト
ラヒックを統合したトラヒック統合部と、グループ単位
で扱うことによって得られた網設計結果を元の問題に還
元するグループ内設計部を設ける。これにより、大規模
問題をより小規模な問題に還元して解くことができ、網
設計が高速に行えるようになる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明による企業網設計支援装置
の一実施例を図１に、その流れ図を図２、図３に示す。
図１において、記憶部２００、入力部３００、設計部４
００及び計算部５００は図５の従来の構成と同様であ
り、グループ設定部６００とトラヒック統合部７００と
グループ内設計部８００が本発明で追加したものであ
る。制御部１００は、２００〜８００の各部の動作を制
御する。

【００１３】これを動作させるには、まず、制御部１０
０の指示により、ユーザからの入力を入力部３００で受
け取る。コマンドがノード入力又はトラヒック入力であ
った場合、入力部３００は、当該入力されたノード情
報、トラヒック情報を記憶部２００へ転送し、設計作業
記憶部２４０へ記憶させる（ステップ１００１）。な
お、ノード位置情報、網課金情報、容量計算に必要なデ
ータは、あらかじめ設計データ記憶部２２０に記憶され
ている。

【００１４】ノードおよびトラヒック入力が終了した
後、入力部３００は、利用者の設計指示コマンドを受け
取る。この時、制御部１００では、まず、図５の場合と
同様にして、計算部５００にてノード間距離を計算せし
め、記憶部２００の設計作業記憶部２４０へ記憶させる
（ステップ１００２）。次に、制御部１００では、入力
ノード数があらかじめ定めた閾値以上か判断し（ステッ
プ１００３）、閾値以下であれば、代表点後処理が既に
完了したことを示すフラグ（代表点後処理完了フラグ）
を立てた後（ステップ１００４）、設計部４００に図５
で示した網設計を実行せしめ（ステップ１０１３）、処
理を終了する。一方、入力ノード数が閾値以上の場合
は、ステップ１００５以降の処理を行う。以下、これに
ついて説明する。

【００１５】制御部１００では、設計部４００での設計
実行の前に、グループ設定部６００に対して、入力ノー
ドをあらかじめ設定された数のグループにまとめる処理
を行う指示を送る（ステップ１００５）。グループ設定
部６００は、当該指示により、記憶部２００へノード情
報とトラヒック情報の読み出しを要求し、記憶部２００
は、設計作業記憶部２４０よりノード情報とトラヒック
情報とノード間距離情報を読み出し、グループ設定部６
００へ送る（ステップ１００６）。グループ設定部６０
０は、当該データにより、グループ案生成部６１０にて
グループ案を生成させ（ステップ１００７）、グループ
案評価部６２０にて、当該案を評価させる（ステップ１
００８）。ここで、グループ案評価部６２０がグループ
として適当であるという評価を行うまで、グループ案生
成部６１０でのグループ案作成を繰り返す。グループ設
定部６００は、グループ案評価部６２０が最適なグルー
プ案を評価すると、当該結果をグループ登録部６３０へ
送り、記憶するとともに（ステップ１００９）、当該最
適グループ情報をトラヒック統合部７００へ送信する。

【００１６】トラヒック統合部７００では、グループ設
定部６００からの当該グループ情報データに基づき、ス
テップ１０１０のＮＯ判定後、代表点決定部７２０にて
代表点を決定する（ステップ１０１１）。代表点は、ノ
ードの重心となるようなものでもよいし、グループ内の
最大トラヒックとなるようなノードでもよい。この代表
点は以後の設計でノードとして扱われるので、重心など
を決定する場合には、計算部５００に当該代表点情報を
送ってノード間距離を再計算させ、同時に代表点情報を
ノード情報として、設計作業記憶部２４０へ記憶させ
る。代表点決定後、トラヒック統合部７００のグループ
振り分け部７１０は記憶部２００の設計作業記憶部２４
０よりトラヒック情報を読み出し、トラヒックをノード
間からグループ間トラヒックとして計算しなおし、計算
結果をトラヒック登録部７３０へ送り、トラヒック登録
部７３０は、当該グループ間トラヒックの計算結果を記
憶部２００へ送信し、設計作業記憶部２４０へ記憶させ
る（ステップ１０１２）。このグループごとの代表点の
決定及びトラヒックの計算を代表点処理と呼ぶ。この代
表点処理を全てのグループに対して行なった後（ステッ
プ１０１０でＹＥＳ）、トラヒック統合部７００は、網
設計を設計部４００に指示する。

【００１７】設計部４００は、１グループを１ノードと
みなし、図６と同様の手順で網設計を行う（ステップ１
０１３）。設計終了後、設計部４００は、代表点後処理
完了フラグが立っていないことを確認し（ステップ１０
１４）、グループ内設計部８００へグループ内設計の指
示を送信する（ステップ１０１５）。

【００１８】グループ内設計部８００は、グループ内設
計指示を受信すると、ステップ１０１６、１０１７のＮ
Ｏの判定後、最終代表点案作成部８１０にて最終代表点
案の作成を行わせる（ステップ１０１８）。最終代表点
案作成部８１０は、例えば、すべてのグループ内ノード
を順番に最終代表点にするなどの案を作成し、最終代表
点案評価部８２０へ当該案を送る。最終代表点案評価部
８２０は、当該案に基づくコスト評価計算を計算部５０
０へ指示し、計算部５００が記憶部２００より必要なデ
ータを読み出して計算した結果を受け取り、該最終代表
点案のコストを評価する（ステップ１０１９）。ステッ
プ１０１７〜１０１９をループし、最終代表点案の中か
ら最適な結果を出す論理的な接続状態を示す最終代表点
が決定されると、その結果を最終的なルーティング最適
化の処理のために、末端ノードルート評価部８３０へ送
る。

【００１９】グループ内設計部８００の末端ノードルー
ト評価部８３０は、最終代表点案評価部８３０で決定し
た最終代表点から末端ノードへのルート計算を計算部５
００へ指示し、計算部５００が記憶部２００より必要な
データを読み出してルート計算した結果を受け取り、最
適なルートを選択するルーティング処理を行なう（ステ
ップ１０２０、１０２１、１０２２のループ）。このル
ーティング処理は、グループ内ノード間の最適な論理構
成に対して、ＴＤＭなどの物理的ルーティング手段によ
る最適化を行なうものである。すなわち、４−Ｙ，Ｘ−
Ｚの２つの論理リング（交換機間の論理的なリンク）が
最適な場合に、論理的リンクは保存したまま、Ｘ−Ｙの
ルートをＸ−Ｚ，Ｚ−Ｙのルートに埋め込むことによっ
て、Ｘ−Ｙ，Ｘ−Ｚをそのまま物理的に実現するより、
Ｘ−Ｚ，Ｚ−Ｙという物理的網構成の中にＸ−Ｙ，Ｘ−
Ｚという論理リンクを実現したほうがコストが小さくな
るというような場合の最適化を行なう。ルーティング処
理には、順に３角ルートを検出して長い辺に対応するル
ートを削除した場合のコストが少なければ当該ルートを
削除する、などの従来の最適化手法を用いることができ
る。

【００２０】最適ルート選択後、グループ内設計部８０
０は当該結果を記憶部２４０へ送信し、設計結果記憶部
２８０へ記憶させる（ステップ１０２３）。

【００２１】ここで、述べたグループ内設計部８００の
最終代表点案作成部８１０における最終代表点案の作成
から末端ノードルート評価部８３０における最適なルー
トを選択するルーチング処理までを代表点後処理と呼
ぶ。この代表点後処理は、すべてのグループについて行
われる。

【００２２】上記説明において、グループ案評価部６２
０は、例えば、ノード間距離の小さい順にノードの組を
選びだし、それらの組を同一グループに所属させるとい
う動作を、全体のグループの数が所定の数になるまで繰
り返す、などによって実現できる。例えば、ノード
｛Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ｝を２つにわけるにあたって、そのノ
ード間距離が｛Ａ−Ｂ，Ａ−Ｃ，Ｂ−Ｃ，Ａ−Ｄ，Ｂ−
Ｄ，Ｃ−Ｄ｝の順に小さいとすると、まず、Ａ−Ｂをと
りだして、同じ組にすることにより｛｛Ａ，Ｂ｝｛Ｃ｝
｛Ｄ｝｝という３つのグループとなる。これでは２つに
わけたことにならないので次のペアＡ−Ｃをとりだして
同じ組に帰属させる。これで｛｛Ａ，Ｂ，Ｃ｝｛Ｄ｝｝
という２つの組が得られる。このようにして、順にノー
ド間距離の小さい順にノードの組を取り出して同じグル
ープに帰属させるという動作を所定のグループ数が得ら
れるまで繰り返せば、必要なグルーピングを行うことが
可能である。このようなグループ化については、ＣＯＭ
（Ｃenter of Ｍass）法など、ノードに与えた重みなど
によってグループ化する従来アルゴリズムを利用するこ
とも可能である。

【００２３】図４に、本発明による代表点の選択と実在
点への変換の一例を示す。ステップ１の代表点処理にお
いて、東京と大阪を代表点に選ぶことによって、（ａ）
に示す東京、横浜、鎌倉、川崎、奈良、神戸、大阪にお
ける実在トラヒックを、（ｂ）の東京−大阪に集約する
ことができる。非常に多くの拠点（ノード）がかかわる
ような網設計の場合には、このような代表点選択によっ
て、ステップ２で代表点による網設計を行うことで、網
設計の部分の処理速度を向上させることができる。ステ
ップ３は、（ｂ）の東京−大阪に集約されたトラヒック
を（ａ）の実トラヒックに戻す処理（代表点後処理）で
あり、東京−大阪の代表点トラヒックを固定して、実ト
ラヒックと代表点トラヒックとを対応付けるために、
（ｃ）、（ｄ）に示すように、１番目の東京−大阪に、
横浜−東京、大阪−宝塚を付加し、２番目の東京−大阪
に、横浜−東京、大阪−神戸を付加し、３番目の東京−
大阪に、鎌倉−東京、大阪−神戸を付加し、４番目の東
京−大阪に、川崎−東京、大阪−奈良を付加する。ノー
ド数が多い網設計においては、代表点に集約することに
よって全体の網設計効率を大きく向上させることができ
るので、このステップ３のノード内のトラヒック対応に
おいては、代表点を選び直すなどの最適化を行なうこと
も容易に類推できる。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、あらかじめグルーピン
グすることにより、より少ないノード数で計算できるの
で、網設計代替案の生成が少なくてすみ、網設計が高速
に行える。ノード数が増えても、あらかじめ設定された
グルーピングされたノード数で計算できるので、従来の
ようにノード数の３乗で計算が増えたりせず、高速に設
計結果が得られる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成図である。

【図２】本発明の一実施例の処理フローチャートであ
る。

【図３】図２のフローチャートの続きである。

【図４】本発明による代表点の選択と実在点への変換の
一例を示す図である。

【図５】従来技術の構成例を示す図である。

【図６】従来の処理フローチャートである。

【符号の説明】

１００ 制御部 ２００ 記憶部 ２２０ 設計データ記憶部 ２４０ 設計作業記憶部 ２８０ 設計結果記憶部 ３００ 入力部 ４００ 設計部 ４２０ 網構成案生成部 ４６０ コスト比較部 ５００ 計算部 ６００ グループ設定部 ６１０ グループ案生成部 ６２０ グループ案評価部 ６３０ グループ登録部 ７００ トラヒック統合部 ７１０ グループ振り分け部 ７２０ 代表点決定部 ７３０ トラヒック登録部 ８００ グループ内設計部 ８１０ 最終代表点案作成部 ８２０ 最終代表点案評価部 ８３０ 末端ノードルート評価部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トラヒック及びノード情報を入力する入
   力部と、ノード間距離を計算する計算部と、当該距離と
   トラヒックに応じて網設計を行う網設計部と、ノード情
   報とトラヒック情報とノード間距離情報を記憶する記憶
   部とからなる企業網設計支援装置において、 複数のノードをグループ分けするグループ設定部と、分
   割されたグループごとにトラヒックをまとめて扱うトラ
   ヒック統合部と、グループ内の網設計を行うグループ内
   設計部とを有する企業網設計支援装置。
2. 【請求項２】 前記グループ設定部は、前記記憶部から
   読み出したノード情報とトラヒック情報とノード間距離
   情報からグループ案を生成するグループ案生成部と、前
   記グループ案から最適なグループを評価するグループ案
   評価部と、前記最適なグループを記憶するグループ登録
   部からなり、 前記トラヒック統合部は、ノードの重心またはグループ
   内の最大トラヒックとなるノードにより、前記グループ
   内の代表点を決定する代表点決定部と、トラヒックをノ
   ード間トラヒックからグループ間トラヒックに計算し直
   すグループ振り分け部と、前記グループ間トラヒックを
   記憶部へ記憶させるトラヒック登録部からなり、 前記グループ内設計部は、前記グループ内のすべてのノ
   ードを順番に最終代表点にする案を作成する最終代表点
   案作成部と、コスト評価により最適な結果を出す最終代
   表点を決定する最終代表点案評価部と、前記最終代表点
   から端末ノードへのルートを計算し、最適なルートを選
   択する末端ノードルート評価部からなることを特徴とす
   る請求項１記載の企業網設計支援装置。
3. 【請求項３】 ノード情報、トラヒック情報を入力し、
   ノード間距離、トラヒック情報及び課金情報により網設
   計を行う企業網設計支援方法において、 ノードを予め設定した数のグループにまとめ、グループ
   内の代表点を決定する処理工程と、 グループ内の全てのノードを最終代表点案とし、コスト
   評価により最適な最終代表点を決定し、末端ノードへの
   最適なルートを決定する処理工程とを有することを特徴
   とする企業網設計支援方法。
4. 【請求項４】 ノード情報、トラヒック情報を入力し、
   ノード間距離、トラヒック情報及び課金情報により網設
   計を行う企業網設計支援方法において、 ノード数があるしきい値以上の時、ノードを予め設定し
   た数のグループにまとめ、適当な案ができるまで、グル
   ープ案を生成し、ノードの重心またはグループ内の最大
   トラヒックとなるノードにより、前記グループ内の代表
   点を決定し、トラヒックをノード間トラヒックからグル
   ープ間トラヒックに計算し直す処理工程と、 全てのグループに対し、前記グループ内のすべてのノー
   ドを順番に最終代表点にする案を作成し、コスト評価に
   より最適な結果を出す最終代表点を決定し、前記最終代
   表点から末端ノードへのルートを計算し、最適なルート
   を選択する処理工程とを有することを特徴とする企業網
   設計支援方法。