WO2004088922A1

WO2004088922A1 - ネットワーク設計装置

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Publication number: WO2004088922A1
Application number: PCT/JP2003/004099
Authority: WO
Inventors: Norihiko Shinomiya; Akira Chugo; Keiji Miyazaki; Masatake Miyabe
Original assignee: Fujitsu Limited
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2004-10-14
Also published as: EP1610493A1; WO2004088921A1; EP2528257A2; JPWO2004088921A1; EP2528257A3; CN1717897A; EP1610493A4; JP4053044B2; CN100373860C; EP1610493B1

Description

明細書ネットワーク設計装置技術分野

本発明は、大量の情報の高速かつ安価な通信を可能とするフォトニックネットワークを設計するための方法や装置に関する。背景技術

多様なマルチメディアサ一ビスを、時間や場所に制約されずに利用可能とする技術が要求されている。このような技術の一つとして、大量の情報の高速かつ安価な通信を可能とするフォトニックネットワーク技術がある。フォトニックネットワーク技術のうち、 1本の光ファイバで波長の異なる複数の光信号を多重化して通信する WDM (Wavelength Division Multiplexing) 技術や、各波長を一つの通信パスに見立ててネットワークを構成するフォトニックノード技術が発展している。この発展に伴い、信号到達性に関して高い信頼性を保ちつつ、設備導入費用（設備コスト）を最小にする通信ネットワークシステム（以下、通信ネットワークと呼ぶ）の実現が必要とされている。

通信ネットワークは、線形中継装置（1 R) ，再生中継装置（3 R ) ，分岐装置（HU B ) を用いて構成される。各装置は、決められた局舎に配置される。線形中継装置は、信号の減衰を補償するために、自装置に受信された信号を所定の利得で増幅する。線形中継装置では、主信号に混入した雑音が、信号増幅によって主信号と共に増幅されることがある。このため、線形中継装置では、対信号雑音比（S N比）が劣化して受信側で再生不可能となることがある。

再生中継装置は再生器を備える。再生中継装置は、まず、自装置に受信された多重信号を各チャネルに分割する。次に、再生中継装置は、再生器により、チヤネル毎に、光から電気への変換を実施し、信号再生，再生信号増幅，及び電気から光への変換を実施する。再生中継装置では、信号再生が実施されるため、対信号雑音比の劣化が防止される。再生中継装置は線形中継装置に比べて高価な装置である。このため、ネットワーク設計において再生中継装置の装置数を削減することにより、設備コストの削減を図ることができる。

HU Bは、トラフィック需要のある局舎において受信された信号をクライアント信号に変換する。また、 HU Bは、適切な方路へのパスの分岐を行う。また、 HU Bは各チャネルに再生器を備えることがある。 HU Bは、必要に応じて、再生器により信号再生や再生信号増幅を実施する。 HU Bの各チャネルには、必ずしも再生器が備えられる必要はない。このため、各チャネルに備えられる再生器の数を削減することにより、設備コストの削減を図ることができる。

非特許文献 1には、通信ネットワークの従来の設計方法が示されている。非特許文献 1では、まず、トラフィック需要のある局舎全てに対し、 HU Bが設置される。この HU Bは、全チャネルに対して再生器を備え、信号再生と再生信号増幅を実行する。次に、多重化された信号の強度損失のみが検証され、この検証結果に基づいて局舎間に線形中継装置及び再生中継装置が設置される。そして、このような全ての局舎間での信号の到達性が保証されたネットワークにおいて、最短距離のパスルーティングが実行される。非特許文献 1では、このような方法により、帯域や波長数などのネットワーク資源の効率活用が図られる。

図 1 8， 1 9は、特許文献 1に基づいたネットワーク設計のフローチャートである。次に、特許文献 1の内容に基づいた通信ネットワークの設計方法について説明する。この実現方法では、あるリニアな端局間の信号雑音を考慮した、再生中継装置の最適配置が実施される。

なお、以下の説明において使用される言葉について定義する。仮線形中継装置と仮再生中継装置とは、各ノードにおいて、累積雑音対信号比の算出を行うために仮に配置されたと仮定される線形中継装置と再生中継装置とを示す。累積雑音対信号比とは、ある 3 R区間（再生中継装置区間）又は仮 3 R区間（仮再生中継装置区間）における雑音対信号比（規格化雑音量を含む）の総量である。仮 3 R 区間とは、仮再生中継装置と端局との間、又は仮再生中継装置と再生中継装置との間の区間を示す。

まず、通信ネットワークにおける総雑音対信号比が算出される（P S 0 1 ) 。総雑音対信号比は、隣接する端局とノードとの間及び各ノード間における雑音対信号比の総量である。

次に、端局と端局との間における通信に必要な再生中継装置数が算出される (P S 02) 。端局と端局との間に必要な再生中継装置数は、式 1によって算出される。

1]

(端局間に必要な再生中継装置数）

(総雑音対信号比）小数点以下切捨て

、(再生中継装置無しで伝送可能な雑音量判定値次に、各 3 R区間における雑音量判定値が算出される（P S 03) 。各仮 3R 区間は、以下のステップにおいて、この区間における累積雑音対信号比が P S 0 3において算出される雑音量判定値を超えないように設計される。通信ネットヮ一クの各 3 R区間における雑音量判定値は、式 2によって算出される。

[式 2]

(各 ^{3 R}区間における雑音翻定値) 端局 ^ g 置数)" 次に、一方の端局 P 1から他方の端局 P 2へ向けて順に、各ノードの位置に仮再生中継装置が配置された場合について、このノードを含む仮 3 R区間の累積雑音対信号比が算出される（P S 04) 。

次に、 P S 04において算出された累積雑音対信号比の値が、 P S 03において算出された雑音量判定値を超えているか否かが判断される（P S 05) 。累積雑音対信号比の値が雑音量判定値を超えていない場合（P S 05—YES) 、前ノード、即ち現在仮再生中継装置が配置されているノード（現ノード）の直前に仮再生中継装置が配置されていたノードが、仮線形中継装置，送信側端局，再生中継装置のいずれであるかが判断され、その判断結果に基づいた線形中継装置の割り当て処理が実施される（P S 06) 。線形中継装置の割り当て処理では、前ノードが仮線形中継装置であれば、前ノードが線形中継装置と確定される。一方、前ノードが送信側端局又は再生中継装置である場合は、何も実行されずに次の処理に移行する。

P S 06の処理の後、現ノードが受信側端局であるか否かが判断される（P S 07) 。現ノードが受信側端局である場合（PS 07— YES) 、システム設計の処理は終了する（PS 08) 。

一方、現ノードが受信側端局でない場合（P S 07— NO) 、現ノードを仮再生中継装置ではなく仮線形中継装置と置き換え、処理の対象となるノードを次のノードに移し（P S 09) 、このノードについての処理が実行される。即ち、次のノードに仮再生中継装置が設けられた場合について、 P S 04以降の処理が実行される。

P S 05において、雑音対信号比が雑音量判定値を超えている場合（P S 05 一 NO) 、前ノードが仮線形中継装置であるか否かについて判断される（P S 1

0) 。前ノードが仮線形中継装置でない場合（P S 10— NO) 、設計対象のネットワークでは通信が不可能であると判断される（P S 1 1) 。一方、前ノードが仮線形中継装置である場合 (P S 10 -YES) 、この前ノードは仮線形中継装置ではなく再生中継装置として確定される。そして、処理の対象となるノードを次のノードに移動することなく、 P S 04以降の処理が実行される（P S 1 2 ：再生中継装置の割り当て処理）。

図 20は、特許文献 1に基づいて設計される通信ネットワークにおける端局間の装置配置例を示す図である。図 20に示される通信ネットワークでは、端局 P 1と端局 P 2との間に 1 1のノード P 2〜P 1 2が配置される。以下、図 20に示される通信ネットワークに対し、特許文献 1に基づいて線形中継装置と再生中継装置とが夫々配置される様子について説明する。

まず、総雑音対信号比が、 0. 20 X 1 2 = 2. 40と算出される（P S 0

1) 。次に、端局 P 1と端局 P 1 3との間に必要な再生中継装置数が、式 1によつて "2" と算出される（P S 02) 。ここでは、再生中継装置無しで通信可能な雑音量判定値は、 "1. 00" であると想定する。次に、各 3 R区間における雑音量判定値が、式 2によって "0. 80" と算出される（P S 03) 。

次に、ノード P 2からノード P 12までについて、 P S 04以降の処理が実行される。その結果、ノード P 5及びノード P 9に再生中継装置が配置され、残りの各ノードに線形中継装置が配置される。従って、 3 R区間の累積雑音対信号比が全て 0. 80となり、均等化される。 [特許文献 1 ]

特願 2 0 0 2 - 2 0 4 4 6 1号公報

[非特許文献 1 ]

P. Arijs, B. Van Caenegem, P. Demeester, P. Lagasse, W. Van Parys and P. Achten, "Design of ring and mesh based WDM transport networks, " Optical Networks Magazine, Vol. 1, no. 3， pp. 25—40， July 2000. 発明の開示

非特許文献 1に記載の設計方法では、各局舎には必ず再生中継装置が配置される。このため、信号性能の信頼性が高い反面、設備コストの観点では冗長で効率の悪い通信ネットワークが設計されていた。再生中継装置や再生器を削減することにより経済的な通信ネットワークを得るためには、多重化された信号の強度損失のみならず、雑音や分散も考慮した詳細な設計が要求される。しかし、ネットワーク全体で費用最小の設備配置を実施する場合、各装置の各局舎への配置の組み合わせが膨大となり、設計に要する工程数が多大となり現実的ではない。

一方、特許文献 1に記載の設計方法では、信号性能が厳密に検証され設計される。しかし、特許文献 1に記載の設計方法では、リニアな端局間に限定して信号性能が保証される。実際の通信ネットワークでは、始点と終点の異なるパスが複雑に交わっており、信号再生がチャネル毎に実施される。このため、リニアな区間で線形中継装置，再生中継装置， H U B内の再生器などが効率的に配置されたとしても、通信ネットワーク全体として捉えられた場合は、冗長な再生中継装置や H U B内の再生器が発生してしまう。特に、メッシュ型の通信ネットワークにおける分岐地点の H U B内において、冗長な再生器が配置される可能性がある。このように、従来の通信ネットワークの設計手法では、リニァでない通信ネットワークに対し、効率の良い（例えば設備コストが低い）設計が実現されていない。そこで、本発明では、リニアでない通信ネットワークの設計において、経済的な設備コストで実現される通信ネットワークを設計可能なネットワーク設計装置を提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は以下のような構成をとる。本発明の第一の態様は、ネットワーク設計装置であり、分割手段，割当手段，パス形成手段，及ぴ削除手段を備える。

ネットワーク設計装置は、複数のチャネルを有し分岐ノードを含むネットヮークに対し、線形中継装置や再生中継装置などの、信号の劣化を補償する装置の割り当てを行う。また、ネットワーク設計装置は、分岐ノードにおける各チャネルに対し、チャネルを終端する装置を割り当てる。チャネルを終端する装置とは、チャネルの信号の劣化を補償し、信号再生と再生信号増幅を実行する装置であり、例えば再生器である。再生器は、光から電気への変換を実施し、信号再生，再生信号増幅，及び電気から光への変換を実施する装置である。即ち、チャネルを終端する装置とは、チャネルを終端することが可能な装置であり、チャネルの信号を光から電気へ変換し信号再生及ぴ再生信号増幅を実行し、電気から光へ再び変換する装置である。

分割手段は、終端ノ一ド及び各分岐ノードに対して使用が予定される 1以上のチャネル（全てのチャネルについて使用が予定される場合には全てのチャネル）を終端する装置を割り当てる。この割り当てにより、あらかじめ設定されている終端ノード又は各分岐ノードを終端ノードとする複数の線形な部分ネットワークが仮想的に生成される。

割当手段は、各部分ネットワークを構成するノ一ドに対し、信号性能に基づき、線形中継装置や再生中継装置などの、信号の劣化を補償する装置を割り当てる。例えば、割当手段は、上記の各ノードに対し、線形中継装置及び/又は再生中継装置を割り当てる。

パス形成手段は、割当手段によって装置が割り当てられた各部分ネットワークを組み合わせることにより特定のパスを形成する。例えば、この特定のパスとは、設計対象のネットワークにおいてトラフィック需要のあるパスである。

削除手段は、パス形成手段によって形成された各パスについて、信号性能に基づき、分岐ノードに割り当てられたチャネルを終端する装置の削除を実行する。分割手段，割当手段，パス形成手段，及び削除手段は、情報処理装置によって特定のプログラムが実行されることにより実現される手段であっても良いし、ハ一ドウエアチップとして実現される装置であっても良い。即ち、本発明の第二の態様は、情報処理装置に対してこのような処理を実行させるためのプログラムである。

本発明の第一の態様又は第二の態様によれば、分岐ノードを有するネットヮーク、即ちリニアでないネットワークについて、分岐ノードのチャネルに割り当てられる冗長な「チャネルを終端する装置」が削除される。

例えば、削除手段は、パス形成手段によって形成されたパスについて、終端ノード又は再生中継装置が割り当てられたノード（算出開始ノード）から、このパスに沿って、各ノードにおける信号性能劣化の累積値を算出する。そして、算出開始ノードからの信号性能劣化の累積値が、特定の規定値を超えずかつ最大値となる他の終端ノード又は再生中継装置が割り当てられたノード（最大値ノード）までの区間に分岐ノードがある場合、この分岐ノードに割り当てられたチャネルを終端する装置の削除を実行する。

このとき、削除手段は、この分岐ノードにおいて、パス形成手段によって形成されたパス (即ち現在の処理対象となっているパス) に対応するチャネルを終端する装置を削除する。なお、特定の規定値とは、ネットワークにおいて、この値を信号性能劣化の累積値が超えなければ、信号再生が可能であることを示す値である。このため、チャネルを終端する装置についての設備コストを抑えることが可能となる。

また、本発明による第一の態様は、各ノード間のトラフィック需要に基づき、パスをルーティングし、ルーティングされたパスにチャネルを割り当てるチヤネル割当手段をさらに備え、前記分割手段は、前記チャネル割当手段によってルーティングされたパスに基づいて部分ネットワークを生成し、前記パス形成手段は、前記チャネル割当手段によってルーティングされたパスを特定のパスとして形成するように構成されても良い。

また、本発明による第一の態様は、前記削除手段の処理の後に、処理を継続するか否かを判断する継続判断手段をさらに備え、前記チャネル割当手段は、前記継続判断手段が処理を継続すると判断した場合に、新たなパスをルーティングし、前記分割手段と前記割当手段と前記パス形成手段と前記削除手段とは、前記チヤネル割当手段によつて新たにルーテイングされたパスについて処理を実行するように構成されても良い。

また、本発明による第一の態様の前記チャネル割当手段は、新たなパスをルーティングする際に、現状の通信ネットワーク機器敷設状態から信号性能に基づいて利用可能なパスを探索するように構成されても良い。

また、本発明による第一の態様の前記分割手段は、接続方路が 2つである分岐ノードを終端ノードとする部分ネットワークは構成しないように構成されても良い。

また、本発明による第一の態様は、前記削除手段の処理の後に、各ノードに害 IJ り当てられた装置を示す出力を行う出力手段をさらに備えるように構成されても良い。

また、本発明による第一の態様の前記継続判断手段は、新たに設計されたネットワークにおける設備費用が、前回設計されたネットワークにおける設備費用よりも安くなった場合に処理を継続すると判断するように構成されても良い。

また、本発明による第一の態様の前記継続判断手段は、未設定のパス（新たなパス）が存在する場合に処理を継続すると判断するように構成されても良い。本発明の第三の態様は、ネットワークを構成する分岐ノードの局舎に設置される分岐装置であって、複数のチャネルを有し分岐ノードを含むネットワークを、終端ノード及び各分岐ノードに対して使用が予定される 1以上のチャネルを終端する装置を割り当てることにより、あらかじめ設定されている終端ノード又は各分岐ノードを終端ノードとする複数の線形な部分ネットワークに分割するステツプと、各部分ネットワークを構成するノードに対し、信号性能に基づき線形中継装置及び/又は再生中継装置を割り当てるステップと、装置が割り当てられた各部分ネットワークを組み合わせることにより特定のパスを形成するステツプと、形成された各パスについて、信号性能に基づき、分岐ノードに割り当てられたチャネルを終端する装置の削除を実行するステップとにより設計される。

本発明によれば、リニアでない通信ネットワークに対し、効率の良い（例えば設備コストが低い）、経済的な設備コストで実現される通信ネットワークを設計することが可能となる。

また、本発明は、上述したような特徴を持つネットワーク設計装置により設計されるネットワークシステムとして特定することもできる。図面の簡単な説明

図 1は、ネットワークのモデルの例を示す図であり、

図 2は、 HU Bの構成例を示す図であり、

図 3は、ネットワーク設計装置のハードウェアブロックを示す図であり、図 4は、ネットワーク設計装置の機能プロックを示す図であり、

図 5は、トポロジ情報の例を示す図であり、

図 6は、トポロジ情報の例を示す図であり、

図 7は、トラフィック需要情報の例を示す図であり、

図 8は、信号性能情報の例を示す図であり、

図 9は、パス経路情報の例を示す図であり、

図 1 0は、第一動作例のフローチャートであり、

図 1 1は、雑音対信号比の具体例を示す図であり、

図 1 2は、ネットワークの設計例を示す図であり、

図 1 3は、第二動作例のフローチャートであり、

' 図 1 4は、第二動作例のフ口一チヤ一トであり、

図 1 5は、ネットワークのモデルの例を示す図であり、

図 1 6は、雑音対信号比の具体例を示す図であり、

図 1 7は、ネットワークの設計例を示す図であり、

図 1 8は、従来技術のフローチャートであり、

図 1 9は、従来技術のフローチャートであり、

図 2 0は、従来技術により設計されたネットワークのモデルの例である。発明を実施するための最良の形態

次に、図を用いて本発明の実施形態におけるネットワーク設計装置について説明する。なお、本実施形態の説明は例示であり、本発明の構成は以下の説明に限定されない。

本発明によるネットワーク設計装置は、仮想的なネットワークのモデルを想定し、そのネットワークについての設計を装置上で仮想的に実施する。設計されたネットワークの構成は、ディスプレイやプリンタやデータファイルとして、ネットワーク設計装置により出力される。本発明によるネットワーク設計装置は、例えばネットワーク設備についての C A D (Computer Aided Design) システムでめ。

〔ネットワーク〕

図 1は、本発明によるネットワーク設計装置によるネットワーク設計の対象となるネットワークのモデルを示す図である。図 1におけるネットワークは、終端ノード 1〜3 , 分岐ノード 4 , 及びノード 5〜1 0により構成される。各ノードは、局舎を示す。このため、各ノードには、局舎に設置される装置が割り当てられる。即ち、実際には、ネットワーク設計においてノードに割り当てられた装置が、その局舎に酉 B備される。

各ノードは、リンクによって接続される。リンクはファイバを示す。即ち、実際には、リンクとしてファイバが設置され、各局舍又は局舎内の装置は、フアイバによつて通信可能に接続される。

終端ノード 1〜3は、分岐ノード 4を介してそれぞれ接続される。終端ノード 1 , 2 , 3と分岐ノード 4との間には、ノード 5〜1 0がそれぞれ配置される。なお、図 1におけるネットワークでは、終端ノード 1と終端ノード 2との間、及ぴ終端ノード 1と終端ノード 3との間において 1チャネルずつトラフィック需要があることが想定されてネットワーク設計が実施される。

各終端ノード 1〜3には、終端装置が割り当てられる。また、分岐ノード 4には、 H U Bが割り当てられる。また、各ノード 5〜1 0には、ネットワーク設計の結果、線形中継装置又は再生中継装置が割り当てられる。

図 2は、分岐ノード 4に割り当てられる HU Bの構成例を示す図である。 H U Bには、再生器 1 1とチャネル 1 2とが備えられる。

HU Bには、多重化信号が入力される。多重化信号は、 H U Bに入力されると、チャネル 1 2毎の信号に分けられる。各チャネル 1 2の信号は、あらかじめ定められたパスに従って HU B内を伝達され、再び多重化されることにより外部に出力される。 HUB内の特定のチャネル 12には、ネットワーク設計後に、再生器 1 1が割り当てられる。再生器 1 1は、光から電気への変換を実施し、信号再生，再生信号増幅，及び電気から光への変換を実施する装置である。

〔システム構成〕

図 3は、本発明によるネットワーク設計装置 1 3のハードウヱアブロックを示す図である。ネットワーク設計装置 1 3は、例えばパーソナルコンピュータゃヮークステーション等の情報処理装置を用いて構成される。ネットワーク設計装置 1 3は、ハードウェア的には、バスを介して接続された表示部 14，入力部 1 5, 演算処理部 16 (CPU) , 及び記憶部 17 (主記憶（RAM) ，補助記憶装置 (フラッシュメモリ, ハードディスク）等）を備える。

〈表示部〉

表示部 14はユーザインタフースとして動作する。表示部 14は、液晶ディスプレイ， CRT (Cathode Ray Tube) ，プリンタ等の出力装置を用いて構成される。表示部 14は、演算処理部 1 6による処理の結果などを出力する。

〈入力部〉

入力部 1 5は、ユーザによって操作されることにより、各種の命令やデータ等を、演算処理部 16へ渡す。入力部 1 5から入力されるデータの例として、トポ口ジ情報，トラフィック需要情報，信号性能情報などがある。入力部 1 5は、例えばユーザインタフェースとしての入力装置 (例：キーボード，ポインティングデバイス）やネットワークインタフェース (例： LANインタフェース， WAN インタフェース）や各種のドライブ (例：フロッピーディスクドライブ， CD- ROMドライブ， DVD-ROMドライブ, MOドライブ，フラッシュメモリリーダ）等を用いて構成される。

〈演算処理部〉

図 4は、ネットワーク設計装置 1 3の演算処理部 16における機能プロックを示す図である。演算処理部 16は、記憶部 1 7に記憶された本発明によるプログラムを実行することにより、区間分割部 18，区間設計部 1 9, 及び再生器配置変更部 20として動作する。

区間分割部 18は、区間分割処理を実行する。区間分割処理の実行により、ネットワーク設計の対象となるネットワークが、 1以上のリニアな部分ネットヮーク 2 1 (図 1では 2 1 a〜2 1 c ) に分割される。例えば、図 1に示されるネットワークは、各終端ノード 1〜3と分岐ノード 4とをそれぞれ結ぶ三つの部分ネットワーク 2 1 a〜 2 1 cに分割される。また、区間分割処理の実行により、分岐ノード 4に対し HU Bが割り当てられる。この HU Bの使用が予定される 1以上のチャネル（この例では HU Bもつ全チャネルの使用が予定される）には、再生器 1 1が割り当てられる。このように、区間分割処理の実行により、分岐ノード 4を有するネットワークは、分岐ノード 4を境に、 1以上のリニアな部分ネットワークに分割される。

区間設計部 1 9は、区間設計処理を実行する。区間設計処理の実行により、各部分ネットワーク 2 1を構成する各ノード 5〜1 0.に対し、効率的に線形中継装置や再生中継装置が割り当てられる。線形中継装置や再生中継装置の効率的な割り当てには、基本的に特許文献 1に記載された手法が適用される。また、区間設計処理の実行により、各部分ネットワーク 2 1は 1以上のパスに合成される。このパスとは、ネットワーク設計において注目されているパス、即ち図 1においては、終端ノード 1と終端ノード 2とを結ぶパス及び終端ノ一ド 1と終端ノード 3 とを結ぶパスの二つのパスである。

再生器配置変更部 2 0は、再生器配置変更処理を実行する。再生器配置変更処理の実行により、注目されている各パスについて、信号性能が検証される。そして、分岐ノード 4に割り当てられている HU Bにおいて、冗長な再生器 1 1が削除される。その結果、例えば図 2に示されるように、 HU Bの内部は、部分的なチャネル 1 2に再生器 1 1が割り当てられた構造となる。

〈記憶部〉

記憶部 1 7は、各種のプログラム（O S , アプリケーション等）を記憶する。また、記憶部 1 7は、ネットワーク設計に用いられる情報として、トポロジ情報，トラフィック需要情報，信号性能情報，及びパス経路情報を記憶する。

図 5 , 6は、トポロジ情報の例を示す図である。トポロジ情報は、図 5に示されるファイバリンク情 ¾と、図 6に示されるノード位置情報とから構成される。まず、図 5を用いて、ファイバリンク情報について説明する。ファイバリンク情報のテーブルは、フィールドとして、リンク I D , ノード I D 1，ノード I D 2，長さ，及びファイバ種を有する。

リンク I Dは、通信ネットワーク全体で固有のリンクの識別子を示す。ノード I D 1は、ファイバリンクの上流側接続ノードを示す。ノード I D 2は、フアイパリンクの下流側接続ノードを示す。長さは、ファイバの物理的な長さを示す。長さは、図 5に示されるテーブルの場合は k m (キロメートル）単位で表現される。ファイバ種は、使用されるファイバの種類を示す。ファイバ種は、信号劣化などの特性が決定される際に用いられる。

あるリンク I Dによって示されるリンクは、ノード I D 1とノード I D 2とによって示されるノードによって上流側と下流側とがそれぞれ終端されるリンクである。このリンクは、ファイバ種によって示される種類のファイバであって長さに示される長さのファイバを用いて構成される。

次に、図 6を用いて、ノード位置情報について説明する。ノード位置情報のテ一ブルは、フィールドとして、ノード I D , 緯度，及ぴ経度を有する。

ノード I Dは、通信ネットワーク全体で固有のノ一ド識別子を示す。このノード I Dは、ファイバリンク情報におけるノード I D 1，ノード I D 2に対応する。緯度と経度とは、ノードの地理的な座標を示す。緯度と経度とはどのような記載方法によって特定されても良い。例えば、北緯及び東経が正の値、南緯及び西経が負の値を用いて表現されても良い。さらに、ノードの地理的な座標は、緯度と経度以外の値によつて特定されても良い。

ノード間の直線距離は、それぞれのノードの緯度と経度とから算出することが可能である。しかし、実際には各ノードは直線的なリンクによって接続されるとは限らない。このため、トポロジ情報のファイバリンク情報は、各リンクの長さをフィールドとして持つ必要がある。

図 7は、トラフィック需要情報の例を示す図である。以下、図 7を用いて、トラフィック需要情報について説明する。トラフィック需要情報のテーブルは、フィールドとして、需要 I D，始点，終点，帯域，及びチャネル数を有する。

需要 I Dは、各トラフィック需要に対応する固有の識別子である。始点は、トラフィックの発信ノードのノード I Dを示す。終点は、トラフィックの受信ノ一ドのノード I Dを示す。チャネル数は、実際に設定されるパスの数を示す。

図 8は、信号性能情報の例を示す図である。以下、図 8を用いて、信号性能情報について説明する。信号性能情報のテーブルは、フィールドとして、ファイバ種，多重数，ファイバ損失，及び雑音対信号比を有する。信号性能情報のテープルは、ファイバ種，多重数，及びファイバ損失の値から、雑音対信号比を得る場合に使用される。

フアイバ種は、ファイバリンク情報のテーブルにおけるフアイバ種に対応する。図 8には、例として、 S M F (Single-Mode optical Fiber ：シングノレモードファノと N Z— D S F (Non-Zero Dispersion Shifted single-mode optical Fiber：ノンゼロ分散シフト光ファイバ) とが示されている。多重数, ファイバ損失，及び雑音対信号比は、各ファイバ種の特性を示す。ファイバ損失の単位は d B、雑音対信号比の単位は d B / k mである。線形中継装置において発生する雑音の雑音対信号比は、信号性能情報に示される各フアイバ種の特性に依存する。以下、雑音対信号比の求め方について説明する。例として、ファイバ種が N Z — D S F , 多重数が 1 7 6，ファイバ損失が 1 5 d Bである場合について説明する。

まず、一つのファイバにおいて超えてはいけない d B値と超えてはいけないリンク数として、 2 3 d Bと 5という値が、ファイバ種の特性より与えられる。また、区間全体を基準とした雑音対信号比の判定値を、 1 . 0 0と仮定する。

この場合、再生中継装置無しで通信可能な雑音量（基準最大損失量）は、上記のファイバ種の特性より与えられる二つの値を乗ずることにより、 1 1 5 d Bと得られる。そして、各リンクの雑音対信号比が、ファイバ損失を基準最大損失量で除算することにより、 0 . 1 3 0と得られる。

図 9は、パス経路情報の例を示す図である。以下、図 9を用いて、パス経路情報について説明する。パス経路情報のテーブルは、フィールドとして、パス I D , パス経路，及び再生器付ノードを有する。

パス I Dは、トラフィック需要の一つのチャネルに対応するパスの通信ネットワーク全体で固有の識別子を示す。パス経路情報は、パスが経由するノードを順に示す。再生器付ノードは、パスが経由するノード 5〜1 0のうち、再生器が施されているノードを示す。即ち、再生器付ノードには、再生中継装置が割り当てられたノードのノード I Dが示される。

〔第一動作例〕

次に、本発明によるネットワーク設計装置 1 3の第一動作例について説明する。図 1 0は、第一動作例のフローチャートである。以下の説明では、ネットワーク設計の対象となるネットワークのモデルを、図 1に示されるネットワークであると想定する。

第一動作例では、まず、トポロジ情報，トラフィック需要情報，及び信号性能情報が、ネットワーク設計装置 1 3に入力される（S 0 1 ) 。トポロジ情報として、例えば、図 1に示されるようなネットワークのモデルに相当する情報が入力される。トラフィック需要情報として、終端ノード 1から終端ノード 2へ光パスが 1チャネル、終端ノード 1から終端ノード 3へ光パスが 1チャネルのトラフィック需要があることを示す情報が入力される。 .

次に、最短距離のパスがルーティングされ、経由するリンクで適切な波長が割り当てられる ( S 0 2 ) 。即ち、終端ノード 1と終端ノード 2，終端ノード 1と終端ノード 3の間で光パスがルーティングされ、波長が衝突しないように、各光パスに波長が割り当てられる。

次に、線度 1又は 3以上のノードに対し、使用が予定される 1以上のチャネル (この例では全チャネル）を終端する装置が割り当てられる ( S 0 3 ) 。チャネルを終端する装置とは、少なくとも再生器を含む装置である。即ち、 S O 3の処理により、このようなノードにおいて、少なくとも全てのチャネルに対して再生器が割り当てられたのと同様の作用が生じる。線度とは、あるノードに接続されるリンクの数を示す。例えば、終端ノード 1〜3は、線度 1である。分岐ノード 4 は、線度 3である。そして、ノード 5〜 1 0は、線度 2である。

次に、ネットワーク設計の対象となるネットワークは、線度 1又は 3以上のノ ―ドによって区切られるリニアな 1以上の部分ネットワークに分割される（S O 4 ) 。具体的には、図 1に示されるネットワークは、リニアな各部分ネットヮーク 2 1 a， 2 1 b， 2 1 cに分割される。以上の処理が、区間分割処理として、区間分割部 1 8によって実行される。次に、区間設計部 1 9によって、区間設計処理が実される。具体的には、特許文献 1に記載の方法に基づいて、各部分ネットワーク 2 1 a〜2 1 cに対し、線形中継装置及ぴ再生中継装置の割り当てが実行される（S 0 5 ) 。 S 0 5の処理について、以下により具体的に説明する。

まず、入力された各情報に基づいて、各リンクにおける雑音対信号比（即ち隣接する各ノード 1〜1 0間におけるファイバの雑音対信号比）が求められる。図 1 1は、各リンクについて得られる雑音対信号比を示す表である。この表を元に、式 1及び式 2を用いて、各 3 R区間における雑音対信号比判定値が、 0 . 8 0と算出される。

次に、終端ノード 1からネットワーク設計が開始される。ノード 5においては、累積雑音対信号比は 0 . 4 0であり、ノード 6においては、累積雑音対信号比は 0 . 8 0となる。このため、ノード 5には線形中継装置が割り当てられ、ノード 6には再生中継装置が割り当てられる。このようなネットワーク設計の処理が図 1 8 , 1 9のフローチャートに従って継続され、ノード 5 , 8， 1 0に線形中継装置が、ノード 6， 7， 9に再生中継装置がそれぞれ割り当てられる。

次に、再生器配置変更部 2 0によって、再生器配置変更処理が実行される。具体的には、 S 0 6及ぴ S 0 7の処理が実施される。

まず、各パスの各ノード順に、雑音対信号比の累積値が算出される。この場合、分岐ノード 4の HU B内のチャネルに割り当てられている再生器 1 1については考慮せずに雑音対信号比の累積値が算出される。そして、規定値（各 3 R区間における雑音量判定値）を超えずに経由された分岐ノードにおいては、考慮されているパスに相当するチャネルに割り当てられている再生器 1 1が削除される（S 0 6 ) 。以下、終端ノード 1と終端ノード 2とを結ぶパスを具体例に、 S O 6の処理について説明する。分岐ノード 4では、雑音対信号比の累積値が 0 . 4 0であり、規定値を超えていない。即ち、分岐ノード 4は、雑音対信号比の累積値が規定値を超えずに経由される。このため、分岐ノード 4において、終端ノード 1 と終端ノード 2とを結ぶパスに相当するチャネルに割り当てられている再生器 1 1は削除される。

次に、全てのパスについて S 0 6の処理が実行されたか否かが判断される（S 0 7 ) 。従って、残りのパス、即ち終端ノード 1と端ノード 3とを結ぶパスについても、 S 0 6における処理が実施される（S O 7— N O ) 。この処理により、分岐ノード 4において、終端ノード 1と終端ノード 3とを結ぶパスに相当するチャネルに割り当てられている再生器 1 1も、同様に削除される。

S 0 7の処理において全てのパスについての処理が実施されたと判断された場合（S O 7— Y E S ) 、各ノードに割り当てられた装置（線形中継装置，再生中継装置， HU B内の再生器 1 1 ) の部品リストが作成され、出力される（S O 8 ) 。

〔第一動作例による作用と効果〕

図 1 2は、出力された部品リストに基づいたネットワークの構成、即ちネットワーク設計装置 1 3による処理 S 0 1〜S 0 7によって設計されたネットワークの構成を示す図である。第一動作例では、区間分割部 1 8による区間分割処理によって、ネットワークが 1以上のリニアな部分ネットワークに分割される。区間設計部 1 9による区間設計処理によって、各部分ネットワークのノードに対し線形中継装置と再生中継装置とが割り当てられる。そして、再生器配置変更部 2 0 による再生器配置変更処理によって、分岐ノード 4における HU B内の全チヤネルに割り当てられていた再生器 1 1の一部が削減される。このため、分岐ノード 4を含むネットワーク、即ちリニアではないネットワークにおいても、効率の良い通信ネットワークの設計が可能となる。具体的には、まず、リニアでないネットワークにおいても、線形中継装置と再生中継装置との効率的な配置、即ち効率的なネットワークの設計が可能となる。また、分岐ノード 4における H U B内のチャネルに割り当てられている再生器 1 1のうち、冗長な再生器 1 1が削除される。従って、リニアでないネットワークについての設計におけるコスト（設備導入費）を削減することが可能となる。

〔第二動作例〕

図 1 3， 1 4は、第二動作例のフローチャートである。図 1 5は、第二動作例によるネットワーク設計の対象となるネットワークのモデルを示す図である。次に、本発明によるネットワーク設計装置 1 3の第二動作例について説明する。なお、第二動作例における S 1 0〜S 1 5の処理は、第一動作例における S 0 2〜 S 0 7の処理と同様の処理である。以下、第二動作例について、第一動作例と異なる点について説明する。

第二動作例では、設備コスト（設備費用）という変数が使用される。第二動作例では、まず、トポロジ情報，トラフィック需要情報，及び信号性能情報が、ネットワーク設計装置 1 3に入力される。また、設備費用の値が無限大に設定される（S 0 9 ) 。トポロジ情報として、例えば、図 1 5に示されるようなネットヮークのモデルに相当する情報が入力される。トラフィック需要情報として、終端ノード 1から終端ノード 2へ光パスが 1チャネル、終端ノード 1から終端ノード 3へ光パスが 1チャネルのトラフィック需要があることを示す情報が入力される。次に、最短距離のパスがルーティングされ、経由するリンクで適切な波長が割り当てられる ( S 1 0 ) 。ここでは、終端ノード 1から終端ノード 3へのパスとして、ノード 2 2〜 2 4を経由するパスが設定される。終端ノード 1から終端ノード 2へのパスは、第一動作例と同様に、ノード 5〜8と分岐ノード 4とを経由するパスが設定される。

次に、線度 1又は 3以上のノードに対し、使用が予定される 1以上のチャネル (この例では全チャネル）を終端する装置が割り当てられる ( S 1 1 ) 。

次に、ネットワーク設計の対象となるネットワークは、線度 1又は 3以上のノ一ドによって区切られるリニァな 1以上の部分ネットワークに分割される ( S 1 2 ) 。この処理によって、部分ネットワーク 2 1 a， 2 1 b , 2 1 dが設定される。この部分ネットワーク 2 1 dは、ノード 2 2〜 2 4を含む。この説明においては、この部分ネットワーク 2 1 dに使用されるファイバは、質の悪いファイバである、即ち雑音対信号比の値が大きいファイバであると仮定する。

次に、区間設計部 1 9によって区間設計処理が実行される（S 1 3 ) 。この際、まず、入力された各情報に基づいて、各リンクにおける雑音対信号比（即ち隣接する各ノード 1〜8， 2 2〜 2 4間におけるファイバの雑音対信号比）が求められる。図 1 6は、各リンクについて得られる雑音対信号比を示す表である。この表を元に、式 1及び式 2を用いて、各 3 R区間における雑音対信号比判定値が、 0 . 8 0と算出される。この後、 S 0 5の処理と同様に、各ノードに線形中継装置と再生中継装置とが割り当てられる。この場合、部分ネットワーク 2 1 cは、 S 10において設定されたパスに含まれないため、処理の対象とならない。

次に、再生器配置変更部 20によって再生器配置変更処理が実行される（S 1 4， S 1 5) 。一巡目の S 1 5の処理が終了した時点（一巡目の S 1 5において、全てのパスについての処理が終了したと判断された時点）では、ノード 5, 8に線形中継装置が割り当てられ、ノード 6, 7, 22, 23, 24に再生中継装置が割り当てられる。

次に、設備費用が減少したか否かについて判断される（S 16) 。具体的には、 S 1 6の判断の時点で設計されているネットワークの設備費用が算出され、算出された値と、変数として保持されている設備費用の値とが比較される。設備費用は、例えば各装置に設定されているコストの数値を合計することにより算出される。新たに算出された値が小さい場合、即ち設備費用が減少した場合（S 1 6— YES) 、新たなパスが設定され (S 1 7) 、この新たなパスについてのネットワーク設計が実行される（S 1 1〜S 15) 。例えば、 S 1 6における最初の判断では、変数として保持されている設備費用の値は無限大であるため、必ず S 1 7以降の処理（二巡目以降の処理）が実施される。

図 1 5に示されるネットワークに対する第二動作例では、 S 1 7の再ルーティング処理において、終端ノード 1から終端ノード 3へのパスとして、ノード 5， 6， 9， 10と分岐ノード 4とを経由するパスが設定される。この後、 S 1 2〜 S 1 5の処理により、ノード 9， 10にそれぞれ再生中継装置，線形中継装置が割り当てられ、ノード 22〜 24に割り当てられていた再生中継装置が削除される。また、 HUB内の、終端ノード 1から終端ノード 3へのパスに対応するチヤネルの再生器 i iも削除される。

この処理の後、 S 16の処理が再び実行される。この場合、再生中継装置が二つ削減され線形中継装置が一つ増えている。ここでは、再生中継装置が線形中継装置よりもコストが高いと仮定し、設備費用が減少したと仮定する。従って、再度 S 1 7， S 1 1〜S 1 6の処理が実行される。このとき、他のパスは存在しないため、設備費用は減少しない（S 16— NO) 。従って、各ノードに割り当てられた装置（線形中継装置，再生中継装置， HUB内の再生器 1 1) の部品リストが作成され、出力される（S 1 8) 。図 1 7は、第二動作例によるネットワーク設計の例を示す図である。一巡目の設計で割り当てられた、ノード 2 2〜 2 4における再生中継装置は、二巡目の設計において削除される。結果として、第一動作例により設計されたネットワークと同様の装置の割り当てとなる（図 1 2参照）。

なお、第二動作例の S 1 6の処理では、設備費用が減少したか否かではなく、全てのパスについて S 1 1〜S 1 5の処理が実施されたか否かについての判断が実施されても良い。この場合、まだ S 1 1〜S 1 5の処理が実施されていないパスがある場合には、 S 1 7の処理を経て、新たなパスに対して S 1 1〜S 1 5の処理が実施される。また、全てのパスについて S 1 1〜S 1 5の処理が実施された場合には、 S 1 8の処理が実施される。この場合、 S 1 8の処理において、最も設備コストの安いネットワークの設計に基づいた出力が実施される。

また、第二動作例の S 1 7の処理では、より短い距離のパスを優先的に設定するようにルーティングが実行されても良い。この場合、設備コストの削減に加え、より短距離のパスが設定されるという効果がある。

〔第二動作例による作用と効果〕

第二動作例によれば、ある発信ノードから受信ノードへのパスとして、複数のパスが設定可能である場合、それぞれのパスについて線形中継装置と再生中継装置との効率的な割当が実行され、再生器 1 1の削除が実施される。そして、前回のネッ 1、ワーク設計における設備コストよりも安くなったか否かが判断され、安くならなくなった時点で出力が行われる。このため、複数のパスが設定可能なネットワークにおいても、より安価な設備コストによるネットワーク設計が可能となる。産業上の利用可能性

本発明は、設備コストをおさえたネットワークの設計に関するサービスを提供する産業に適用可能である。

Claims

請求の範囲

1 . 複数のチャネルを有し分岐ノードを備え複数のパスを含むネットワークを、終端ノード及び各分岐ノードに対して使用が予定される 1以上のチャネルを終端する装置を割り当てることにより、あらかじめ設定されている終端ノード又は各分岐ノ一ドを終端ノ一ドとする複数の線形な部分ネットワークに分割する分割手段と、

各部分ネットワークを構成するノードに対し、ノード間に割り当てられるファィバの信号性能に基づき線形中継装置及び/又は再生中継装置を割り当てる割当手段と、

前記割当手段によって装置が割り当てられた各部分ネットワークを組み合わせることにより特定のパスを形成するパス形成手段と、

前記パス形成手段によって形成された各パスについて、信号性能に基づき、分岐ノードに割り当てられたチャネルを終端する装置の削除を実行する削除手段とを備えるネットワーク設計装置。

2 . 各ノード間のトラフィック需要に基づき、パスをルーティングし、ルーティングされたパスにチャネルを割り当てるチャネル割当手段をさらに備え、前記分割手段は、前記チヤネル割当手段によってルーティングされたパスに基づいて部分ネットワークを生成し、

前記パス形成手段は、前記チャネル割当手段によってルーティングされたパスを特定のパスとして形成する

請求の範囲 1に記載のネットワーク設計装置。

3 . 前記削除手段の処理の後に、処理を継続するか否かを判断する継続判断手段をさらに備え、

前記チャネル割当手段は、前記継続判断手段が処理を継続すると判断した場合に、新たなパスをルーティングし、

前記分割手段と前記割当手段と前記パス形成手段と前記削除手段とは、前記チャネル割当手段によって新たにルーティングされたパスについて処理を実行する請求の範囲 2に記載のネットワーク設計装置。

4 . 前記チャネル割当手段は、新たなパスをルーティングする際に、現状の通信ネットワーク機器敷設状態から信号性能に基づいて利用可能なパスを探索する請求の範囲 3に記載のネットワーク設計装置。

5 . 前記分割手段は、接続方路が 2つである分岐ノードを終端ノードとする部分ネットワークは構成しない請求の範囲 1〜4のいずれかに記載のネットワーク設

6 . 前記削除手段は、前記パス形成手段によって形成されたパスについて、終端ノード又は再生中継装置が割り当てられたノードから、このノードからの信号性能劣化の累積値が特定の規定値を超えずかつ最大値となる他の終端ノード又は再生中継装置が割り当てられたノードまでの区間に分岐ノードがある場合、この分岐ノードに割り当てられたチャネルを終端する装置の削除を実行する請求の範囲 1〜 5のいずれかに記載のネットワーク設計装置。

7 . 前記削除手段の処理の後に、各ノードに割り当てられた装置を示す出力を行う出力手段をさらに備える請求の範囲 1〜 6のいずれかに記載のネットワーク設

8 . 前記継続判断手段は、新たに設計されたネットワークにおける設備費用が、前回設計されたネットワークにおける設備費用よりも安くなった場合に処理を継続すると判断する請求の範囲 3に記載のネットワーク設計装置。

9 . 前記継続判断手段は、未設定のパス (新たなパス) が存在する場合に処理を継続すると判断する請求の範囲 3に記載のネットワーク設計装置。

1 0 . 複数のチャネルを有し分岐ノードを含むネットワークを、終端ノード及び各分岐ノードに対して使用が予定される 1以上のチャネルを終端する装置を割り当てることにより、あらかじめ設定されている終端ノード又は各分岐ノードを終端ノードとする複数の線形な部分ネットワークに分割するステツプと、

各部分ネットワークを構成するノードに対し、信号性能に基づき線形中継装置及び/又は再生中継装置を割り当てるステップと、

装置が割り当てられた各部分ネットワークを組み合わせることにより特定のパスを形成するステップと、

形成された各パスについて、信号性能に基づき、分岐ノードに割り当てられたチャネルを終端する装置の削除を実行するステップとを情報処理装置に実行させるためのプログラム。

1 1 . ネットワークをff成する分岐ノードの局舎に設置される分岐装置であって、複数のチャネルを有し分岐ノードを含むネットワークを、終端ノード及び各分岐ノードに対して使用が予定される 1以上のチャネルを終端する装置を割り当てることにより、あらかじめ設定されている終端ノード又は各分岐ノードを終端ノードとする複数の線形な部分ネットワークに分割するステップと、

各部分ネットワークを構成するノ一ドに対し、信号性能に基づき線形中継装置及び/又は再生中継装置を割り当てるステップと、

形成された各パスについて、信号性能に基づき、分岐ノードに割り当てられたチャネルを終端する装置の削除を実行するステップと

により設計される、チャネルを終端する装置が削除された分岐装置。

1 2 . 複数のチャネルを有し分岐ノードを備え複数のパスを含むネットワークを、終端ノード及び各分岐ノードに対して使用が予定される 1以上のチャネルを終端する装置を割り当てることにより、あらかじめ設定されている終端ノード又は各分岐ノードを終端ノードとする複数の線形な部分ネットワークに分割する分割手段と、 .

各部分ネッ 1、ワークを構成するノ一ドに対し、ノ一ド間に割り当てられるファィバの信号性能に基づき線形中継装置及び/又は再生中継装置を割り当てる割当手段と、

前記パス形成手段によって形成された各パスについて、信号性能に基づき、分岐ノードに割り当てられたチャネルを終端する装置の削除を実行する削除手段とを備えるネットワーク設計装置で設計されるネットワークシステム。