WO2022249364A1 - 経路決定装置、経路決定方法、及びプログラム - Google Patents

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弘順 越地
花深 横井
康晴 金子
達哉 松川
美加 石塚
貴文 濱野
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日本電信電話株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a route determination device, a route determination method, and a program.
  • Patent Literature 1 In the path design of optical transmission networks, it is common to determine the optimum route from the start node to the end node after considering multiple parameters such as distance, connected nodes, and transmission surface. In such a case, the technique disclosed in Patent Literature 1 can determine an appropriate route from the start node to the end node after considering a plurality of parameters.
  • Embodiments of the present invention have been made in view of the above problems, and when the number of types of parameters to be considered increases in a communication network including a plurality of nodes and edges connecting the nodes, But to be able to efficiently determine the appropriate route.
  • a route determination device provides a communication network including a plurality of nodes and edges connecting between the nodes, wherein a plurality of parameters related to the edges or the nodes are and a route determination unit that determines a first route from a start node to an end node in the communication network based on the weight of the edge.
  • a communication network including a plurality of nodes and edges connecting the nodes, even if the number of types of parameters to be considered increases, an appropriate route can be efficiently determined. become.
  • FIG. 1 is a diagram (1) showing a configuration example of an optical transmission network according to the present embodiment
  • FIG. 2 is a diagram (2) showing a configuration example of an optical transmission network according to the present embodiment
  • FIG. 3 is a diagram (3) showing a configuration example of an optical transmission network according to the present embodiment
  • FIG. 3 is a diagram (1) showing an example of a network information DB according to the embodiment
  • FIG. 1 is a diagram (1) showing a configuration example of an optical transmission network according to the present embodiment
  • FIG. 2 is a diagram (2) showing a configuration example of an optical transmission network according to the present embodiment
  • FIG. 3 is a diagram (3) showing a configuration example of an optical transmission network according to the present embodiment
  • FIG. 3 is a diagram (1) showing an example of a network information DB according to the embodiment
  • FIG. 2 is a diagram (2) showing an example of a network information DB according to the embodiment; 6 is a flowchart showing an example of weight calculation processing according to the embodiment; 6 is a flowchart showing an example of route determination processing according to the embodiment; FIG. 4 is a diagram (1) for explaining route search according to the present embodiment; FIG. 2 is a diagram (2) for explaining route search according to the present embodiment; FIG. 3 is a diagram (3) for explaining route search according to the present embodiment; It is a figure which shows the example of the hardware constitutions of a computer.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a route determination system according to this embodiment.
  • the route determination system 1 is a route determination computer that determines an appropriate route from a start node to an end node in the optical transmission network 10 by considering a plurality of parameters such as distance, nodes to be routed, and transmission surface. It includes device 100 .
  • An optical transmission network (communication network) 10 is a backbone network such as an IP (Internet Protocol) communication network that realizes communication using optical signals.
  • the optical transmission network 10 is an example of a communication network including multiple nodes and edges connecting the nodes.
  • the node includes, for example, a communication device, a communication building, or the like that constitutes the optical transmission network 10 .
  • Edges include transmission lines such as optical fibers. Edges are sometimes called links.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a route determination device according to this embodiment.
  • the route determination device 100 implements, for example, a weight calculation unit 201, a route determination unit 202, an interface unit 203, a storage unit 204, and the like by executing a predetermined program.
  • a weight calculation unit 201 a route determination unit 202
  • an interface unit 203 a route determination unit 202
  • a storage unit 204 a storage unit 204
  • the weight calculation unit 201 calculates the weight of the edge using a plurality of parameters related to the edge such as distance, transmission surface, and connecting nodes. For example, the weight calculation unit 201 acquires a plurality of parameters related to edges or nodes from a network information DB (Database) 205 stored in the storage unit 204 and calculates the weight of each edge included in the optical transmission network 10 . Also, the weight calculator 201 stores the calculated weight of each edge in the network information DB 205 .
  • DB network information DB
  • the route determination unit 202 determines an appropriate route (first route) from the start node to the end node in the optical transmission network 10 based on the weight of each edge stored in the network information DB 205 by the weight calculation unit 201. .
  • the route determining unit 202 applies the Dijkstra method to obtain the shortest route from the start node to the end node.
  • Dijkstra's algorithm sets weights that indicate how much cost (e.g., distance) it takes to go through nodes and edges that make up a communication network, and determines the route with the lowest weight. It is a method to However, the route determination unit 202 is not limited to the Dijkstra method, and may perform route search by other methods.
  • the weight calculation unit 201 calculates the weight of an edge as an objective function of a plurality of parameters in a case where it is necessary to consider a plurality of parameters as the weight of an edge or node that passes through during route search. Therefore, the route determination unit 202 can efficiently determine an appropriate route from the start node to the end node using the edge weights calculated by the weight calculation unit 201 .
  • the interface unit 203 is a UI (User Interface) for the user to use the route determination function provided by the route determination device 100, or a UI (User Interface) for the user to use the route determination function provided by the route determination device 100 from another device or the like.
  • UI User Interface
  • Provides API Application Programming Interface
  • a user or another device can use the interface unit 203 to set search conditions such as a start node and an end node in the optical transmission network 10 .
  • the user (or other device) can use the interface unit 203 to acquire the results of route determination processing by the route determination device 100 and the like.
  • the storage unit 204 stores various information such as the network information DB 205 and data.
  • the network information DB 205 is a database that stores topology information indicating connection relationships between nodes and edges in the optical transmission network 10, a plurality of parameters and attribute information regarding edges or nodes, edge weights calculated by the weight calculator 201, and the like. .
  • FIGS. 3A to 3C are diagrams showing configuration examples of the optical transmission network 10 according to this embodiment.
  • for expansion there is a case of locally expanding a node or edge where resources are insufficient (hereinafter referred to as local expansion), and a case of planar expansion including peripheral nodes or edges ( hereinafter referred to as area expansion).
  • the optical transmission network that has been extended is the existing optical transmission network (the transmission surface of FIG. 3A), such as the transmission surface 2 shown in FIG. 3B and the transmission surface 3 shown in FIG. 1) is distinguished as a separate network (subnetwork).
  • the existing network shown in FIG. 3A is called transmission plane 1
  • the added network shown in FIG. 3B is called transmission plane 2
  • the added network shown in FIG. 3 is the added network shown in FIG.
  • the optical transmission network 10 has a transmission plane 1, a transmission plane 2, and a transmission plane 3.
  • the transmission plane 1, the transmission plane 2, and the transmission plane 3 are examples of one or more transmission planes (subnetwork) including nodes and edges.
  • FIG. 4A is a diagram (1) showing an example of a network information DB according to this embodiment.
  • the network information DB 205 includes items such as "node A”, “node Z”, “transmission surface”, “distance”, “edge number”, and "weight”.
  • Node A includes information on the "number” and “node type” of the node (node A) connected to one of the edges. "Number” is an identifier for identifying node A. "Node type” is attribute information of node A when there are multiple types of nodes. Here, it is assumed that there are three attributes of a node: OXC (Optical Cross Connect), REP (Repeater), and Thru (Through).
  • OXC Optical Cross Connect
  • REP Repeater
  • Thru Through
  • the OXC is an optical cross connect that switches wavelength-multiplexed signals in units of wavelengths in the optical transmission network 10 .
  • REP is an optical repeater that repeats optical signals.
  • Thur is, for example, a connection point of optical fibers by fusion splicing or the like.
  • ⁇ Node Z'' includes the ⁇ number'' and ⁇ node type information'' of the node (node Z) connected to the other edge.
  • "Node type" is attribute information of node Z when there are multiple types of nodes. For example, in FIG. 4A, the edge with edge number “1001” is connected between the node with node number “N1” (node “N1”) and the node with node number “N2” (node “N2”). is shown.
  • Transmission plane is information indicating which of transmission planes 1 to 3 described in FIGS. 3A to 3C includes an edge. For example, in FIG. 4A, an edge with edge number “1001” is shown to be included in transmission plane 1 .
  • Distance is information indicating the edge distance (distance between node A and node Z).
  • Eudge number is an identifier for identifying an edge.
  • Weight is the edge weight calculated by the weight calculator 201 .
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of weight calculation processing according to this embodiment. This processing shows an example of weight calculation processing executed by the weight calculation unit 201 of the route determination device 100 .
  • the weight calculation unit 201 executes the weight calculation process shown in FIG. 5 for each “edge number” of the network information DB 205 as shown in FIG. memorize to
  • the weight calculation unit 201 acquires a plurality of parameters for calculating edge weights. For example, the weight calculation unit 201 acquires information such as the transmission surface, the distance, and the number of OXCs connected to the edge as a plurality of parameters for calculating the weight of the edge from the network information DB 205 shown in FIG. 4A. do. At this point, the network information DB 205 does not have to store the "weight".
  • the optical transmission network 10 it is important to efficiently accommodate communication demand. For example, as shown in FIG. 3A, if a transmission plane 1 having a larger scale than the other transmission planes 2 and 3 accommodates a communication demand that can be accommodated even by a transmission plane 3 having a smaller scale as shown in FIG. 3C, When a demand for communication that can be accommodated only in the transmission surface 1 occurs, it may not be accommodated. Therefore, the key to efficiently accommodating communication demand is to select a transmission plane suitable for accommodating communication demand based on the start node and end node of the communication demand. Therefore, the transmission surface is one of the important parameters for calculating edge weights.
  • the network information DB 205 includes transmission priority information 401 as shown in FIG. 4B.
  • the priority of transmission planes 1 to 3 is set in the transmission plane priority information 401 .
  • the transmission plane 3, which is smaller than the other transmission planes 1 and 2 has the highest priority
  • the transmission plane 1, which is larger than the other transmission planes 2 and 3 has the lowest priority.
  • the path design of the optical transmission network 10 it is important to consider the attenuation and distortion of optical signals when searching for routes.
  • Factors of attenuation and distortion of optical signals are not only distance but also the number of nodes to be routed, the types of nodes, and the like.
  • a repeater (REP) and an optical fiber connection point (Thru) by fusion splicing have a small effect on an optical signal, but the effect on an optical signal via an optical cross connect (OXC) should not be considered. should be considered. Therefore, the number of OXCs connected to an edge is also one of the important parameters for calculating edge weights.
  • step S502 the weight calculation unit 201 determines the priority of each acquired parameter.
  • transmission plane>distance>number of OXC it is assumed that transmission plane>distance>number of OXC, and the priority of the transmission plane is determined to be the highest.
  • the user may use the interface unit 203 to set the priority of each parameter.
  • the weight calculator 201 determines the priority of each parameter by reading the priority of each parameter set by the user.
  • the priority of each parameter is determined by assigning a higher priority to the larger number of digits of the weight of each parameter (or assigning a higher priority to the smaller number of digits of the weight of each parameter).
  • the priority value of the priority information 401 of the transmission plane as shown in FIG. 4B may be used.
  • the value of the distance input to the network information DB 205 may be used.
  • the number of OXCs connected to the edge the number of OXCs stored in the network information DB 205 may be used.
  • the weight calculator 201 determines the coefficient of each parameter.
  • the user may set the coefficient of each parameter using the interface unit 203 .
  • the weight calculator 201 determines the coefficient of each parameter by reading the coefficient of each parameter set by the user.
  • the weight calculation unit 201 may determine the coefficient of each parameter based on the number of digits of the numerical value of each parameter using the following formula (1).
  • k n is the coefficient for the parameter of priority n (n is an integer of 1 or more), N is the number of multiple parameters, d n is the maximum number of digits in the parameter of priority n, and a is the coefficient (integer value). is. Note that when the weights of the entire route are totaled, the number of digits of each parameter increases, and it is conceivable that the numerical values of the parameters with higher priority are mixed. Setting the factor a avoids this problem.
  • step S504 the weight calculation unit 201 weights each parameter value with a coefficient, for example, using the following equation (2), adds the weighted parameter values, and calculates the edge weight Weight.
  • kn is the coefficient for the parameter m of priority n
  • pn is the parameter of priority n
  • the weight calculation unit 201 stores the calculated weight Weight in "weight" of the network information DB 205 as shown in FIG. 4A, for example.
  • the route determination device 100 can obtain the network information DB 205 storing the "weight" of each edge, as shown in FIG. 4A.
  • the weight calculation unit 201 may calculate the edge weight Weight by multiplying each parameter value using, for example, the following expression (3) instead of expression (2).
  • the weight calculation unit 201 can omit the processing of steps S502 and S503 from the weight calculation processing shown in FIG.
  • FIG. 6 is a flowchart showing an example of route determination processing according to this embodiment. This processing shows an example of the route determination processing executed by the route determination unit 202 of the route determination device 100.
  • FIG. 6 is a flowchart showing an example of route determination processing according to this embodiment. This processing shows an example of the route determination processing executed by the route determination unit 202 of the route determination device 100.
  • FIG. 6 is a flowchart showing an example of route determination processing according to this embodiment. This processing shows an example of the route determination processing executed by the route determination unit 202 of the route determination device 100.
  • step S601 the route determination unit 202 determines route search conditions.
  • the route determination unit 202 uses the interface unit 203 to use the start node and the end node received from the user (or other device) or the like as route search conditions.
  • the optical transmission network 10 as shown in FIGS. to explain.
  • the route determination unit 202 finds an appropriate route from the start node 701 to the end node 702 on one or more transmission planes included in the optical transmission network 10. For example, the route determination unit 202 uses Dijkstra's algorithm to determine the route with the minimum weight from the start node 701 to the end node 702 on each of the transmission planes 1 to 3 shown in FIGS. 7A to 7C. Note that the route determination unit 202 is not limited to the Dijkstra method, and may perform a route search by other methods.
  • the shortest path searched for on transmission plane 1 as shown in FIG. Similarly, the shortest path searched on transmission plane 2 as shown in FIG.
  • step S603 the route determination unit 202 compares the weights of the searched routes. For example, on transmission plane 1, edge 703 corresponds to edge number "1009" in network information DB 205 as shown in FIG. 4A, and its weight is "300020000010". Therefore, the weight of the route searched for on transmission plane 1 is "300020000010". Similarly, the weight of the route searched on the transmission plane 2 is "20002000010", and the weight of the route searched on the transmission plane 3 is "10002000010".
  • step S604 the route determination unit 202 determines a route from the start node 701 to the end node 702 based on the weights compared in step S603. For example, the route determination unit 202 determines the route searched on the transmission plane 3 as the optimum route because the weight of the route searched on the transmission plane 3 is the smallest.
  • the path determination device 100 has increased the types of parameters to consider in a communication network (optical transmission network 10) including a plurality of nodes and edges connecting between the nodes. Even in such cases, the appropriate route can be determined efficiently.
  • the route determination device 100 can be realized, for example, by causing a computer 800 as shown in FIG. 8 to execute a program describing the processing details described in this embodiment.
  • the above program can be recorded in a recording medium (portable memory, etc.) readable by the computer 800 and can be saved or distributed. It is also possible to provide the above program through a network such as the Internet or e-mail.
  • FIG. 8 is a diagram showing a hardware configuration example of a computer.
  • a computer 800 in FIG. 8 includes a drive device 1000, an auxiliary storage device 1002, a memory device 1003, a CPU (Central Processing Unit) 1004, an interface device 1005, a display device 1006, an input device 1007, and It has an output device 1008 and the like.
  • a drive device 1000 includes a drive device 1000, an auxiliary storage device 1002, a memory device 1003, a CPU (Central Processing Unit) 1004, an interface device 1005, a display device 1006, an input device 1007, and It has an output device 1008 and the like.
  • a CPU Central Processing Unit
  • a program that implements processing in the computer 800 is provided by a recording medium 1001 such as a CD-ROM or memory card, for example.
  • a recording medium 1001 such as a CD-ROM or memory card, for example.
  • the program is installed from the recording medium 1001 to the auxiliary storage device 1002 via the drive device 1000 .
  • the program does not necessarily have to be installed from the recording medium 1001, and may be downloaded from another computer via the network.
  • the auxiliary storage device 1002 stores installed programs, as well as necessary files and data.
  • the memory device 1003 reads and stores the program from the auxiliary storage device 1002 when a program activation instruction is received.
  • the CPU 1004 implements functions related to each unit described in this embodiment according to programs stored in the memory device 1003 .
  • the interface device 1005 is used as an interface for connecting to the network.
  • a display device 1006 displays a program-based GUI (Graphic User Interface) or the like.
  • An input device 1007 is composed of a keyboard, a mouse, buttons, a touch panel, or the like, and is used to input various operational instructions.
  • the output device 1008 outputs the calculation result. Note that the route determination device 100 may not include either or both of the display device 1006 and the input device 1007 .
  • the edge weight is calculated as an objective function of the plurality of parameters.
  • a route search method such as the Dijkstra method, which efficiently finds a route based on edge weights, can be applied.
  • the route determination system 1 stores the edge weights calculated in the weight calculation process shown in FIG. 5 together with the topology information of the optical transmission network 10 in the network information DB 205 shown in FIG. 4A. Therefore, the route determination system 1 can reduce the amount of calculation by executing the route determination processing as shown in FIG. 6 using the network information DB 205.
  • FIG. 5 the route determination system 1 stores the edge weights calculated in the weight calculation process shown in FIG. 5 together with the topology information of the optical transmission network 10 in the network information DB 205 shown in FIG. 4A. Therefore, the route determination system 1 can reduce the amount of calculation by executing the route determination processing as shown in FIG. 6 using the network information DB 205.
  • the route determination system 1 can list attribute information (plurality of parameters) of nodes, edges, etc. that make up the communication network in a communication network with a complicated structure in which a plurality of edges exist between nodes. can be simply graphed by Therefore, the route determination system 1 can reduce the computational complexity of a simulation targeting a communication network with a complicated structure.
  • the optical transmission network (communication network) 10 including a plurality of nodes and edges connecting the nodes, even if the number of types of parameters to be considered increases, an appropriate route can be determined. be able to make decisions effectively.
  • This specification discloses at least a route determination device, a route determination method, and a program according to the following items.
  • a route determination device In a communication network including a plurality of nodes and edges connecting between the nodes, a weight calculator that calculates the weight of the edges using a plurality of parameters related to the edges or the nodes; a route determination unit that determines a first route from a start node to an end node in the communication network based on the weight of the edge;
  • a routing device having a the communication network has one or more transmission planes including the nodes and the edges; 3.
  • the path determination device of claim 1 wherein said plurality of parameters relating to said edge includes information of said transmission plane containing said edge.
  • the route determination unit calculating weights of a second path from the start node to the end node in the one or more transmission planes using the edge weights; determining the first path among the second paths based on the weight of the second path;
  • a route determination device according to claim 2.
  • the communication network is an optical transmission network; wherein the plurality of parameters includes the number of optical cross-connects connecting to the edge;
  • the route determination device according to any one of items 1 to 3.
  • (Section 5) a database that stores topology information indicating connection relationships between the nodes and the edges and weights of the edges; 5.
  • the route determination device according to any one of items 1 to 4, wherein the route determination unit determines the first route using the database.
  • routing system 10 optical transmission network (communication network) 100 route determination device 201 weight calculator 202 route determination unit 205 network information DB (database) 701 start node 702 end node 1000 drive device 1001 recording medium 1002 auxiliary storage device 1003 memory device 1004 CPU 1005 interface device 1006 display device 1007 input device 1008 output device

Abstract

経路決定装置は、複数のノードと、前記ノードの間を接続するエッジとを含む通信ネットワークにおいて、前記エッジ又は前記ノードに関する複数のパラメータを用いて前記エッジの重みを算出する重み算出部と、前記エッジの重みに基づいて、前記通信ネットワークにおける始点ノードから終点ノードまでの第１の経路を決定する経路決定部と、を有する。

Description

経路決定装置、経路決定方法、及びプログラム
　本発明は、経路決定装置、経路決定方法、及びプログラムに関する。
　複数のノードと、ノードの間を接続するエッジとを含む通信ネットワークにおいて、例えば、ダイクストラ法等を用いて、始点ノードと終点ノードとの間の適切な経路を探索する技術が知られている。
　また、ダイクストラ法を用いて経路を探索する際、ノードにおいてコストを比較するときに、多次元にして序列を使用することにより、複数のパラメータを考慮しながら経路を探索する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１８－０３７０２８号公報
　光伝送ネットワークのパス設計では、例えば、距離、接続するノード、伝送面等の複数のパラメータを考慮した上で、始点ノードから終点ノードまでの最適な経路を決定することが一般的である。このような場合、特許文献１に開示された技術により、複数のパラメータを考慮した上で、始点ノードから終点ノードまでの適切な経路を決定することができる。
　しかし、この方法では、考慮すべきパラメータの種類が増加した場合、参照する工数が増えるため、計算量が多くなり、経路探索の効率が低下するという問題がある。
　本発明の実施形態は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、複数のノードと、ノードの間を接続するエッジとを含む通信ネットワークにおいて、考慮すべきパラメータの種類が増加した場合でも、適切な経路を効率的に決定できるようにする。
　上記の課題を解決するため、本発明の実施形態に係る経路決定装置は、複数のノードと、前記ノードの間を接続するエッジとを含む通信ネットワークにおいて、前記エッジ又は前記ノードに関する複数のパラメータを用いて前記エッジの重みを算出する重み算出部と、前記エッジの重みに基づいて、前記通信ネットワークにおける始点ノードから終点ノードまでの第１の経路を決定する経路決定部と、を有する。
　本発明の実施形態によれば、複数のノードと、ノードの間を接続するエッジとを含む通信ネットワークにおいて、考慮すべきパラメータの種類が増加した場合でも、適切な経路を効率的に決定できるようになる。
本実施形態に係る経路決定システムの構成例を示す図である。 本実施形態に係る経路決定装置の構成例を示す図である。 本実施形態に係る光伝送ネットワークの構成例を示す図（１）である。 本実施形態に係る光伝送ネットワークの構成例を示す図（２）である。 本実施形態に係る光伝送ネットワークの構成例を示す図（３）である。 本実施形態に係るネットワーク情報ＤＢの例を示す図（１）である。 本実施形態に係るネットワーク情報ＤＢの例を示す図（２）である。 本実施形態に係る重み算出処理の例を示すフローチャートである。 本実施形態に係る経路決定処理の例を示すフローチャートである。 本実施形態に係る経路探索について説明するための図（１）である。 本実施形態に係る経路探索について説明するための図（２）である。 本実施形態に係る経路探索について説明するための図（３）である。 コンピュータのハードウェア構成の例を示す図である。
　以下、図面を参照して本発明の実施の形態（本実施形態）を説明する。以下で説明する実施形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施形態は、以下の実施形態に限られない。
　＜システム構成＞
　図１は、本実施形態に係る経路決定システムの構成例を示す図である。経路決定システム１は、光伝送ネットワーク１０において、例えば、距離、経由するノード、伝送面等の複数のパラメータを考慮して、始点ノードから終点ノードまでの適切な経路を決定するコンピュータである経路決定装置１００を含む。
　光伝送ネットワーク（通信ネットワーク）１０は、光信号による通信を実現するＩＰ（Internet Protocol）通信ネットワーク等の基幹ネットワークである。なお、光伝送ネットワーク１０は、複数のノードと、ノード間を接続するエッジとを含む通信ネットワークの一例である。ここで、ノードは、例えば、光伝送ネットワーク１０を構成する通信装置、又は通信ビル等を含む。エッジは、光ファイバ等の伝送路を含む。なお、エッジは、リンクと呼ばれる場合がある。
　＜経路決定装置の構成＞
　図２は、本実施形態に係る経路決定装置の構成例を示す図である。経路決定装置１００は、所定のプログラムを実行することにより、例えば、重み算出部２０１、経路決定部２０２、インタフェース部２０３、及び記憶部２０４等を実現している。なお、上記の各機能構成は、複数のコンピュータに分散して配置されていても良い。また、上記の各機能構成のうち、少なくとも一部は、ハードウェアによって実現されるものであっても良い。
　重み算出部２０１は、例えば、距離、伝送面、接続するノード等のエッジに関する複数のパラメータを用いて、エッジの重みを算出する。例えば、重み算出部２０１は、記憶部２０４に記憶したネットワーク情報ＤＢ（Database）２０５から、エッジ又はノードに関する複数のパラメータを取得して、光伝送ネットワーク１０に含まれる各エッジの重みを算出する。また、重み算出部２０１は、算出した各エッジの重みをネットワーク情報ＤＢ２０５に記憶する。
　経路決定部２０２は、重み算出部２０１が、ネットワーク情報ＤＢ２０５に記憶した各エッジの重みに基づいて、光伝送ネットワーク１０における始点ノードから終点ノードまでの適切な経路（第１の経路）を決定する。例えば、経路決定部２０２は、ダイクストラ法を適用して、始点ノードから終点ノードまでの最短経路を求める。ダイクストラ法は、通信ネットワークを構成するノードとエッジに対して、ノードやエッジを経由するのにどれくらいのコスト（例えば距離）がかかるかを示す重みを設定して、重みが最小となる経路を決定する手法である。ただし、経路決定部２０２は、ダイクストラ法に限られず、他の方法で経路探索を行っても良い。
　このように、重み算出部２０１は、経路探索時に、経由するエッジ又はノードの重みとして複数のパラメータを考慮する必要があるケースにおいて、エッジの重みを複数のパラメータの目的関数として算出する。従って、経路決定部２０２は、重み算出部２０１が算出したエッジの重みを用いて、始点ノードから終点ノードまでの適切な経路を効率的に決定することができる。
　インタフェース部２０３は、ユーザが、経路決定装置１００が提供する経路決定機能を利用するためのＵＩ（User Interface）、又は他の装置等から経路決定装置１００が提供する経路決定機能を利用するためのＡＰＩ（Application Programming Interface）等を提供する。例えば、ユーザ（又は他の装置）は、インタフェース部２０３を利用して、光伝送ネットワーク１０における始点ノード、及び終点ノード等の探索条件を設定することができる。また、ユーザ（又は他の装置）は、インタフェース部２０３を利用して、経路決定装置１００による経路決定処理の結果等を取得することができる。
　記憶部２０４は、ネットワーク情報ＤＢ２０５等の様々な情報、及びデータ等を記憶する。ネットワーク情報ＤＢ２０５は、光伝送ネットワーク１０におけるノードとエッジの接続関係を示すトポロジー情報、エッジ又はノードに関する複数のパラメータや属性情報、及び重み算出部２０１が算出したエッジの重み等を記憶するデータベースである。
　（光伝送ネットワークの構成例）
　図３Ａ～３Ｃは、本実施形態に係る光伝送ネットワーク１０の構成例を示す図である。実際に運用されている光伝送ネットワークでは、通信需要の増大に伴って、ノード、又はエッジ等が増設される場合がある。また、増設には、リソースが足りなくなったノード、又はエッジを局所的に増設するケース（以下、局所的な増設と呼ぶ）と、周辺のノード、又はエッジを含めて面的に増設するケース（以下、面的な増設と呼ぶ）との２つの種類がある。
　局所的な増設を行った場合、例えば、図３Ａに示す伝送面１において、ノード「Ｎ２」とノード「Ｎ４」とを接続するエッジ３０１、３０２、又はノード「Ｎ４」とノード「Ｎ６」とを接続するエッジ３０３、３０４のように、同一の区間に複数のエッジが存在するトポロジーとなる。
　一方、面的な増設を行った場合、増設された光伝送ネットワークは、図３Ｂに示す伝送面２、及び図３Ｃに示す伝送面３のように、既設の光伝送ネットワーク（図３Ａの伝送面１）とは別のネットワーク（サブネットワーク）として区別される。本実施形態では、図３Ａに示す既設のネットワークを伝送面１、図３Ｂに示す増設されたネットワークを伝送面２、図３Ｃに示す増設されたネットワークを伝送面３と呼ぶ。
　ここでは、光伝送ネットワーク１０が、伝送面１、伝送面２、及び伝送面３を有しているものとして以下の説明を行う。なお、伝送面１、伝送面２、及び伝送面３は、ノードとエッジとを含む１つ以上の伝送面（サブネットワーク）の一例である。
　（ネットワーク情報ＤＢの例）
　図４Ａは、本実施形態に係るネットワーク情報ＤＢの例を示す図（１）である。図４Ａの例では、ネットワーク情報ＤＢ２０５は、項目として、「ノードＡ」、「ノードＺ」、「伝送面」、「距離」、「エッジ番号」、及び「重み」等の情報を含む。
　「ノードＡ」は、エッジの一方に接続するノード（ノードＡ）の「番号」と「ノード種別」の情報を含む。「番号」は、ノードＡを識別する識別子である。「ノード種別」は、ノードに複数の種類がある場合のノードＡの属性情報である。ここでは、ノードの属性として、ＯＸＣ（Optical Cross Connect）、ＲＥＰ（Repeater）、及びＴｈｒｕ（Through）の３つの属性があるものとする。
　ここで、ＯＸＣは、光伝送ネットワーク１０において、波長多重した信号を波長単位でスイッチングする光クロスコネクトである。ＲＥＰは、光信号を中継する光リピータである。Ｔｈｕｒは、例えば、融着接続等による光ファイバの接続点である。
　「ノードＺ」は、エッジの他方に接続するノード（ノードＺ）の「番号」と「ノード種別の情報を含む。「番号」は、ノードＺを識別する識別子である。「ノード種別」は、ノードに複数の種類がある場合のノードＺの属性情報である。例えば、図４Ａにおいて、エッジ番号「１００１」のエッジは、ノード番号「Ｎ１」のノード（ノード「Ｎ１」）とノード番号「Ｎ２」のノード（ノード「Ｎ２」）との間に接続されていることが示されている。
　「伝送面」は、エッジが、図３Ａ～３Ｃで説明した伝送面１～３のいずれに含まれるかを示す情報である。例えば、図４Ａにおいて、エッジ番号「１００１」のエッジは、伝送面１に含まれることが示されている。「距離」は、エッジの距離（ノードＡとノードＺとの間の距離）を示す情報である。「エッジ番号」は、エッジを識別する識別子である。「重み」は、重み算出部２０１が算出したエッジの重みである。
　なお、光伝送ネットワーク１０では、図３Ａで説明したように、局所的な増設が行われる場合があるため、ノードＡ、ノードＺが複数のノード種別を有している場合、及びノードＡとノードＺとの間に複数のエッジが接続されている場合がある。このようなトポロジーに対して経路探索をする場合、多重グラフを用いて計算することが一般的である。しかし、トポロジーが複雑化すると、計算量が増大し、多くの計算時間を要することになる。
　そこで、本実施形態では、例えば、図４Ａのネットワーク情報ＤＢ２０５のエッジ番号「１００２」、「１００３」のように、同一のノード間に複数のエッジがある場合、各エッジの属性情報を１つに集約する（リスト化する）。これにより、単純グラフとして扱えるようにしている。また、集約した属性情報に基づいて、エッジの重みを目的関数として算出することにより、計算時間の削減を図っている。なお、図４Ａに示したネットワーク情報ＤＢに含まれる項目は一例であり、必要に応じて項目数を増減しても良い。
　＜処理の流れ＞
　続いて、本実施形態に係る経路決定方法の処理の流れについて説明する。
　（重み算出処理）
　図５は、本実施形態に係る重み算出処理の例を示すフローチャートである。この処理は、経路決定装置１００の重み算出部２０１が実行する重み算出処理の一例を示している。重み算出部２０１は、例えば、図４Ａに示すようなネットワーク情報ＤＢ２０５の「エッジ番号」ごとに、図５に示す重み算出処理を実行し、算出したエッジの重みを、ネットワーク情報ＤＢ２０５の「重み」に記憶する。
　ステップＳ５０１において、重み算出部２０１は、エッジの重みを算出するための複数のパラメータを取得する。例えば、重み算出部２０１は、図４Ａに示すようなネットワーク情報ＤＢ２０５から、エッジの重みを算出するための複数のパラメータとして、伝送面、距離、及びエッジに接続するＯＸＣの数等の情報を取得する。なお、この時点では、ネットワーク情報ＤＢ２０５には、「重み」が記憶されていなくても良い。
　光伝送ネットワーク１０では、効率的に通信需要を収容することが重要となっている。例えば、図３Ａに示すように、他の伝送面２、３より規模が大きい伝送面１に、図３Ｃに示すような規模の小さい伝送面３でも収容可能な通信需要を収容していくと、伝送面１にしか収容できない通信需要が発生した際に収容できない状況になってしまう場合がある。従って、通信需要の始点ノードと終点ノードに基づき、通信需要の収容に適した伝送面を選択することが、効率的に通信需要を収容するためのポイントとなる。従って、伝送面はエッジの重みを算出するのに重要なパラメータの一つとなる。
　好ましくは、ネットワーク情報ＤＢ２０５には、図４Ｂに示すような、伝送面の優先度情報４０１が含まれる。図４Ｂに示すように、伝送面の優先度情報４０１には、伝送面１～３の優先度が設定されている。図４Ｂの例では、他の伝送面１、２より規模が小さい伝送面３の優先度が最も高く、他の伝送面２、３より規模が大きい伝送面１の優先度が最も低く設定されている。
　また、光伝送ネットワーク１０のパス設計では、光信号の減衰や歪みを考慮してルート探索することが重要となっている。光信号の減衰や歪みの要因は、距離だけでなく、経由するノードの数、及びノードの種別等も重要である。例えば、リピータ（ＲＥＰ）、及び融着接続等による光ファイバの接続点（Ｔｈｒｕ）は光信号への影響は小さいが、光クロスコネクト（ＯＸＣ）を経由することによる光信号への影響は考慮すべきと考えられる。従って、エッジに接続するＯＸＣの数もエッジの重みを算出するための重要なパラメータの一つとなる。
　ステップＳ５０２において、重み算出部２０１は、取得した各パラメータの優先順位を決定する。ここでは、一例として、伝送面＞距離＞ＯＸＣの数として、伝送面の優先度が最も高くなるように決定するものとする。
　なお、各パラメータの優先順位の決定方法としては、一例として、ユーザが、インタフェース部２０３を用いて、各パラメータの優先順位を設定するものであっても良い。この場合、重み算出部２０１は、ユーザが設定した各パラメータの優先順位を読み出すことにより、各パラメータの優先順位を決定する。
　別の一例として、各パラメータの重みの桁数が大きいほど優先順位を高くする（又は各パラメータの重みの桁数が小さいほど、優先順位を高くする）ことにより、各パラメータの優先度を決定しても良い。
　なお、伝送面の重みは、一例として、図４Ｂに示すような、伝送面の優先度情報４０１の優先度の値を用いても良い。距離の重みは、一例として、ネットワーク情報ＤＢ２０５に入力されている距離の値を用いても良い。エッジに接続するＯＸＣの数は、ネットワーク情報ＤＢ２０５に記憶されているＯＸＣの数を用いても良い。
　ステップＳ５０３において、重み算出部２０１は、各パラメータの係数を決定する。なお、各パラメータの係数の決定方法としては、一例として、ユーザが、インタフェース部２０３を用いて、各パラメータの係数を設定するものであっても良い。この場合、重み算出部２０１は、ユーザが設定した各パラメータの係数を読み出すことにより、各パラメータの係数を決定する。
　別の一例として、重み算出部２０１は、次の式（１）を用いて、各パラメータの数値の桁数に基づいて、各パラメータの係数を決定しても良い。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 ここで、ｋｎは優先順位ｎ（ｎは１以上の整数）のパラメータに対する係数、Ｎは複数のパラメータの個数、ｄｎは優先順位ｎのパラメータにおける最大桁数、ａは係数（整数値）である。なお、経路全体の重みを合計した際に、各パラメータの桁数が増えてしまい、優先順位の高いパラメータの数値と混ざってしまうことが考えられる。係数ａを設定することにより、この問題を回避する。
　ステップＳ５０４において、重み算出部２０１は、例えば、次の式（２）を用いて、各パラメータの値を係数で重み付けし、重み付けしたパラメータの値を加算して、エッジの重みＷｅｉｇｈｔを算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 ここで、ｋｎは優先順位ｎのパラメータｍに対する係数、ｐｎは優先順位ｎのパラメータである。
　また、重み算出部２０１は、算出した重みＷｅｉｇｈｔを、例えば、図４Ａに示すようなネットワーク情報ＤＢ２０５の「重み」に記憶する。
　上記の処理により、経路決定装置１００は、図４Ａに示すように、各エッジの「重み」を記憶したネットワーク情報ＤＢ２０５を得ることができる。
　［変形例］
　重み算出部２０１は、式（２）に代えて、例えば、次の式（３）を用いて、各パラメータの値を乗算してエッジの重みＷｅｉｇｈｔを算出しても良い。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 　この場合、重み算出部２０１は、図５に示した重み算出処理のうち、ステップＳ５０２、Ｓ５０３の処理を省略することができる。
　（経路決定処理）
　図６は、本実施形態に係る経路決定処理の例を示すフローチャートである。この処理は、経路決定装置１００の経路決定部２０２が実行する経路決定処理の一例を示している。
　ステップＳ６０１において、経路決定部２０２は、経路探索条件を決定する。例えば、経路決定部２０２は、インタフェース部２０３を用いて、ユーザ（又は他の装置）等から受け付けた始点ノード、及び終点ノード等を経路探索条件とする。ここでは、説明用の一例として、図７Ａ～７Ｃに示すような光伝送ネットワーク１０において、ノード「Ｎ６」が始点ノード７０１に設定され、ノード「Ｎ７」が終点ノード７０２に設定されたものとして以下の説明を行う。
　ステップＳ６０２において、経路決定部２０２は、光伝送ネットワーク１０に含まれる１つ以上の伝送面において、始点ノード７０１から終点ノード７０２までの適切な経路を求める。例えば、経路決定部２０２は、図７Ａ～７Ｃに示すような伝送面１～３の各々で、ダイクストラ法を用いて、始点ノード７０１から終点ノード７０２までの重みが最小となる経路を求める。なお、経路決定部２０２は、ダイクストラ法に限られず、他の方法で経路探索を行うものであっても良い。
　例えば、図７Ａに示すような伝送面１において探索した最短経路は、エッジ７０３を経由する経路となる。同様にして、図７Ｂに示すような伝送面２において探索した最短経路は、エッジ７１１を経由する経路となり、図７Ｃに示すような伝送面３において探索した最短経路は、エッジ７２１となる。
　ステップＳ６０３において、経路決定部２０２は、探索した経路の重みを比較する。例えば、伝送面１において、エッジ７０３は、図４Ａに示すようなネットワーク情報ＤＢ２０５のエッジ番号「１００９」のエッジに対応しており、その重みは「３０００２０００００１０」となる。従って、伝送面１において探索した経路の重みは「３０００２０００００１０」となる。同様にして、伝送面２において探索した経路の重みは「２０００２００００１０」、伝送面３において探索した経路の重みは「１０００２００００１０」となる。
　ステップＳ６０４において、経路決定部２０２は、ステップＳ６０３で比較した重みに基づいて、始点ノード７０１から終点ノード７０２までの経路を決定する。例えば、経路決定部２０２は、伝送面３において探索した経路の重みが最も小さいため、伝送面３で探索された経路を最適な経路に決定する。
　上記の図６、７の処理により、経路決定装置１００は、複数のノードと、ノードの間を接続するエッジとを含む通信ネットワーク（光伝送ネットワーク１０）において、考慮すべきパラメータの種類が増加した場合でも、適切な経路を効率的に決定できるようになる。
　＜ハードウェア構成例＞
　本実施形態に係る経路決定装置１００は、例えば、図８に示すようなコンピュータ８００に、本実施形態で説明する処理内容を記述したプログラムを実行させることにより実現することができる。
　上記のプログラムは、コンピュータ８００が読み取り可能な記録媒体（可搬メモリ等）に記録して、保存したり、配布したりすることが可能である。また、上記プログラムをインターネットや電子メール等、ネットワークを通して提供することも可能である。
　図８は、コンピュータのハードウェア構成例を示す図である。図８のコンピュータ８００は、それぞれバスＢで相互に接続されているドライブ装置１０００、補助記憶装置１００２、メモリ装置１００３、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１００４、インタフェース装置１００５、表示装置１００６、入力装置１００７、出力装置１００８等を有する。
　コンピュータ８００での処理を実現するプログラムは、例えば、ＣＤ－ＲＯＭ又はメモリカード等の記録媒体１００１によって提供される。プログラムを記憶した記録媒体１００１がドライブ装置１０００にセットされると、プログラムが記録媒体１００１からドライブ装置１０００を介して補助記憶装置１００２にインストールされる。但し、プログラムのインストールは必ずしも記録媒体１００１より行う必要はなく、ネットワークを介して他のコンピュータよりダウンロードするようにしても良い。補助記憶装置１００２は、インストールされたプログラムを格納すると共に、必要なファイルやデータ等を格納する。
　メモリ装置１００３は、プログラムの起動指示があった場合に、補助記憶装置１００２からプログラムを読み出して格納する。ＣＰＵ１００４は、メモリ装置１００３に格納されたプログラムに従って、本実施形態で説明した各部に係る機能を実現する。インタフェース装置１００５は、ネットワークに接続するためのインタフェースとして用いられる。表示装置１００６はプログラムによるＧＵＩ（Graphic User Interface）等を表示する。入力装置１００７はキーボード及びマウス、ボタン、又はタッチパネル等で構成され、様々な操作指示を入力させるために用いられる。出力装置１００８は演算結果を出力する。なお、経路決定装置１００において、表示装置１００６、入力装置１００７のいずれか又は両方を備えないこととしても良い。
　＜実施形態の効果＞
　本実施形態に係る経路決定システム１によれば、経路探索時に考慮すべきパラメータが複数存在する場合において、エッジの重みを複数のパラメータの目的関数として算出することにより、複数のパラメータを１つの重みとして表すことができる。従って、例えば、ダイクストラ法等のエッジの重みに基づいて効率的に経路を求める経路探索方法を適用可能になる。
　また、経路決定システム１は、図５に示すような重み算出処理で算出したエッジの重みを、図４Ａに示すようなネットワーク情報ＤＢ２０５に、光伝送ネットワーク１０のトポロジー情報と共に記憶する。従って、経路決定システム１は、ネットワーク情報ＤＢ２０５を用いて、図６に示すような経路決定処理を実行することにより、計算量を削減することができる。
　さらに、経路決定システム１は、ノード間に複数のエッジが存在するような複雑な構造の通信ネットワークにおいて、通信ネットワークを構成するノード、又はエッジ等の属性情報（複数のパラメータ）をリスト化することによって、単純グラフ化することができる。従って、経路決定システム１は、複雑な構造の通信ネットワークを対象にしたシミュレーションの計算量を削減することができる。
　以上、本実施形態によれば、複数のノードと、ノードの間を接続するエッジとを含む光伝送ネットワーク（通信ネットワーク）１０において、考慮すべきパラメータの種類が増加した場合でも、適切な経路を効率的に決定できるようになる。
　＜実施形態のまとめ＞
　本明細書には、少なくとも下記各項の経路決定装置、経路決定方法、及びプログラムが開示されている。
（第１項）
　複数のノードと、前記ノードの間を接続するエッジとを含む通信ネットワークにおいて、前記エッジ又は前記ノードに関する複数のパラメータを用いて前記エッジの重みを算出する重み算出部と、
　前記エッジの重みに基づいて、前記通信ネットワークにおける始点ノードから終点ノードまでの第１の経路を決定する経路決定部と、
　を有する、経路決定装置。
（第２項）
　前記通信ネットワークは、前記ノードと前記エッジとを含む１つ以上の伝送面を有し、
　前記エッジに関する前記複数のパラメータは、前記エッジを含む前記伝送面の情報を含む、第１項に記載の経路決定装置。
（第３項）
　前記経路決定部は、
　前記エッジの重みを用いて、前記１つ以上の伝送面における前記始点ノードから前記終点ノードまでの第２の経路の重みを算出し、
　前記第２の経路の重みに基づいて、前記第２の経路の中から前記第１の経路を決定する、
　第２項に記載の経路決定装置。
（第４項）
　前記通信ネットワークは、光伝送ネットワークであり、
　前記複数のパラメータは、前記エッジに接続する光クロスコネクトの数を含む、
　第１項乃至第３項のいずれか一項に記載の経路決定装置。
（第５項）
　前記ノードと前記エッジとの接続関係を示すトポロジー情報と、前記エッジの重みとを記憶するデータベースを有し、
　前記経路決定部は、前記データベースを用いて前記第１の経路を決定する、第１項乃至第４項のいずれか一項に記載の経路決定装置。
（第６項）
　複数のノードと、前記ノードの間を接続するエッジとを含む通信ネットワークにおいて、前記エッジ又は前記ノードに関する複数のパラメータを用いて前記エッジの重みを算出する処理と、
　前記エッジの重みに基づいて、前記通信ネットワークにおける始点ノードから終点ノードまでの第１の経路を決定する処理と、
　をコンピュータが実行する、経路決定方法。
（第７項）
　複数のノードと、前記ノードの間を接続するエッジとを含む通信ネットワークにおいて、前記エッジ又は前記ノードに関する複数のパラメータを用いて前記エッジの重みを算出する処理と、
　前記エッジの重みに基づいて、前記通信ネットワークにおける始点ノードから終点ノードまでの第１の経路を決定する処理と、
　をコンピュータに実行させる、プログラム。
　以上、本実施形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
　１　経路決定システム
　１０　光伝送ネットワーク（通信ネットワーク）
　１００　経路決定装置
　２０１　重み算出部
　２０２　経路決定部
　２０５　ネットワーク情報ＤＢ（データベース）
　７０１　始点ノード
　７０２　終点ノード
　１０００　ドライブ装置
　１００１　記録媒体
　１００２　補助記憶装置
　１００３　メモリ装置
　１００４　ＣＰＵ
　１００５　インタフェース装置
　１００６　表示装置
　１００７　入力装置
　１００８　出力装置

Claims (7)

  1. 　複数のノードと、前記ノードの間を接続するエッジとを含む通信ネットワークにおいて、前記エッジ又は前記ノードに関する複数のパラメータを用いて前記エッジの重みを算出する重み算出部と、
    　前記エッジの重みに基づいて、前記通信ネットワークにおける始点ノードから終点ノードまでの第１の経路を決定する経路決定部と、
    　を有する、経路決定装置。
  2. 　前記通信ネットワークは、前記ノードと前記エッジとを含む１つ以上の伝送面を有し、
    　前記エッジに関する前記複数のパラメータは、前記エッジを含む前記伝送面の情報を含む、請求項１に記載の経路決定装置。
  3. 　前記経路決定部は、
    　前記エッジの重みを用いて、前記１つ以上の伝送面における前記始点ノードから前記終点ノードまでの第２の経路の重みを算出し、
    　前記第２の経路の重みに基づいて、前記第２の経路の中から前記第１の経路を決定する、
    　請求項２に記載の経路決定装置。
  4. 　前記通信ネットワークは、光伝送ネットワークであり、
    　前記複数のパラメータは、前記エッジに接続する光クロスコネクトの数を含む、
    　請求項１乃至３のいずれか一項に記載の経路決定装置。
  5. 　前記ノードと前記エッジとの接続関係を示すトポロジー情報と、前記エッジの重みとを記憶するデータベースを有し、
    　前記経路決定部は、前記データベースを用いて前記第１の経路を決定する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の経路決定装置。
  6. 　複数のノードと、前記ノードの間を接続するエッジとを含む通信ネットワークにおいて、前記エッジ又は前記ノードに関する複数のパラメータを用いて前記エッジの重みを算出する処理と、
    　前記エッジの重みに基づいて、前記通信ネットワークにおける始点ノードから終点ノードまでの第１の経路を決定する処理と、
    　をコンピュータが実行する、経路決定方法。
  7. 　複数のノードと、前記ノードの間を接続するエッジとを含む通信ネットワークにおいて、前記エッジ又は前記ノードに関する複数のパラメータを用いて前記エッジの重みを算出する処理と、
    　前記エッジの重みに基づいて、前記通信ネットワークにおける始点ノードから終点ノードまでの第１の経路を決定する処理と、
    　をコンピュータに実行させる、プログラム。
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