WO2022249365A1 - 経路探索装置、経路探索方法、及びプログラム - Google Patents

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WO2022249365A1
WO2022249365A1 PCT/JP2021/020087 JP2021020087W WO2022249365A1 WO 2022249365 A1 WO2022249365 A1 WO 2022249365A1 JP 2021020087 W JP2021020087 W JP 2021020087W WO 2022249365 A1 WO2022249365 A1 WO 2022249365A1
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route
node
nodes
search
area
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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 search device, a route search method, and a program.
  • a technique for searching for an appropriate route between a start node and an end node in a communication network including a plurality of nodes and edges connecting the nodes.
  • a route calculation device that divides a communication network into a plurality of meshes (rectangular regions), calculates partial routes, and then joins the partial routes to calculate a route from a start node to an end node (for example, , see Patent Document 1).
  • the embodiments of the present invention have been made in view of the above problems, and are designed to efficiently search for an appropriate route in a communication network including a plurality of nodes and edges connecting the nodes.
  • a route search apparatus establishes a communication network including a plurality of nodes and edges connecting the nodes to a plurality of areas based on the information of the nodes.
  • an area dividing unit that divides the area into two areas and creates a first network graph that represents the connection relationship of the areas; and a second network graph representing the connection relationship between the nodes and the edges in the area included in the first route, from the start node to the end node and a second route searching unit that searches for one or more second routes up to.
  • FIG. 4 is a diagram (1) showing an example of a topology information DB according to the embodiment
  • FIG. 2 is a diagram (2) showing an example of a topology information DB according to the embodiment
  • 8 is a flowchart illustrating an example of route search processing according to the first embodiment
  • FIG. 4 is a diagram for explaining macro search according to the first embodiment
  • FIG. FIG. 10 is a diagram illustrating an example of macro search results according to the first embodiment
  • FIG. 3 is a diagram (1) showing an example of a network graph for micro search according to the first embodiment
  • 2 is a diagram (2) showing an example of a network graph for micro search according to the first embodiment
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of a result of micro search according to Example 1
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of division area determination processing according to the second embodiment
  • FIG. 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 search system according to this embodiment.
  • the route search system 1 includes a route search device 100, which is a computer that searches for a suitable route from a start node to an end node in an optical transmission network 10.
  • a route search device 100 which is a computer that searches for a suitable route from a start node to an end node in an optical transmission network 10.
  • 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 search device according to this embodiment.
  • the route search device 100 By executing a predetermined program, the route search device 100, for example, divides an area 201, a first route search unit 202, a second route search unit 203, a route determination unit 204, an interface unit 205, a storage unit 206, and the like. is realized.
  • each of the functional configurations described above may be distributed and arranged in a plurality of computers.
  • at least a part of the functional configurations described above may be realized by hardware.
  • the area division unit 201 divides the optical transmission network 10, which includes a plurality of nodes and edges connecting the nodes, into a plurality of areas based on node information, and performs a macro search indicating the connection relationship of the divided areas. Create a network graph for
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of an optical transmission network according to this embodiment.
  • an optical transmission network (communication network) 10 includes a plurality of nodes (N1 to N19) and edges connecting the nodes. Note that the optical transmission network 10 is an example of a communication network.
  • the area division unit 201 divides the optical transmission network 10 as shown in FIG. 3 into a plurality of areas (AN1 to AN7) indicated by broken lines based on node information.
  • the node information includes, for example, coordinate information (position information) indicating the position of the node, information indicating the communication demand of the node, or distance from the node (for example, the distance that light reaches from the node without amplification). ), etc., may be included.
  • the area dividing unit 201 creates a network graph for macro search that shows the connection relationship of the divided multiple areas (AN1 to AN7).
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a network graph for macro search according to this embodiment.
  • a network graph (first network graph) 400 for macro search is an undirected graph in which a plurality of divided areas (AN1 to AN7) are used as nodes and the areas are connected by edges. Note that the network graph 400 for macro search is an example of a first network graph.
  • the first route search unit 202 uses the created network graph 400 for macro search to search from an area containing a starting point node (hereinafter referred to as a starting point area) to an area containing an end point node (hereinafter referred to as an ending point area). search for one or more routes (hereinafter referred to as macro search).
  • the first route search unit 202 uses a network graph 400 for macro search as shown in FIG.
  • the search is performed using a known Dijkstra method or the like.
  • 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 Note that the first route searching unit 202 may search for the first route by other methods, not limited to the Dijkstra method.
  • the second route search unit 203 creates a micro search network graph (second network graph) showing the connection relationship between the nodes and edges in the area included in the first route searched by the first route search unit 202. .
  • the second route search unit 203 also uses the created network graph for micro search to search for one or more routes from the start node to the end node (hereinafter referred to as micro search). Note that the network graph for micro search is an example of the second network graph.
  • the second route search unit 203 uses a network graph for micro search to find one or more routes (hereinafter referred to as second routes) from a start node to an end node using a known Dijkstra method or the like. to explore.
  • the second route searching unit 203 may search for the second route by other methods, not limited to the Dijkstra method.
  • the route determination unit 204 determines one or more second routes that satisfy the requirements from the one or more second routes searched by the second route search unit 203 .
  • the interface unit 205 is a UI (User Interface) for the user to use the route search function provided by the route search device 100, or a UI (User Interface) for using the route determination function provided by the route search device 100 from another device or the like.
  • UI User Interface
  • Provides API Application Programming Interface
  • a user or another device or the like can use the interface unit 205 to set search conditions and the like for the start node and the end node in the optical transmission network 10 .
  • the user or another device, etc.
  • the storage unit 206 stores various information and data including, for example, a topology information DB (database) 211, an area division information DB 212, and a route information DB 213.
  • Topology information DB 5A and 5B are diagrams showing examples of the topology information DB according to this embodiment.
  • the topology information DB 211 stores, for example, topology information 501 as shown in FIG. 5A, topology information 502 as shown in FIG. 5B, and the like.
  • FIG. 5A shows an example of topology information 501 indicating connection relationships between nodes and edges included in the optical transmission network 10 shown in FIG. 3, for example.
  • the topology information 501 includes information such as "node A”, “node Z”, “distance”, and "edge number” as items.
  • 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, FIG. 5A shows that 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). ing.
  • Distance is information indicating the edge distance (the length of the transmission line between node A and node Z).
  • Edge number is an identifier for identifying an edge.
  • FIG. 5B shows an example of topology information 502 indicating connection relationships with nodes included in the network graph 400 for macro search as shown in FIG. 4, for example.
  • the topology information 502 includes information on "node A” and "node Z" as items, indicating that "node A” and "node Z" are connected by an edge.
  • the nodes “AN1” and “AN2”, the nodes “AN2” and “AN3”, and the nodes “AN6” and “AN7” are connected by edges. is shown.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the area division information DB according to this embodiment.
  • the area division information DB 212 stores in advance information used for dividing the optical transmission network 10 into a plurality of areas.
  • coordinate information indicating the position of each node included in the optical transmission network 10 is stored in the area division information DB 212 .
  • the coordinate information is the x-coordinate and the y-coordinate, but the coordinate information may be latitude, longitude, or the like.
  • the area dividing unit 201 may divide the optical transmission network 10 into a plurality of areas based on coordinate information of each node and geographical information such as prefectures.
  • the area dividing unit 201 uses the interface unit 205 to display a plurality of nodes on a map based on the coordinate information of each node, and divides the optical transmission network 10 into a plurality of nodes according to user's setting operation. can be divided into areas of In this case, the route search device 100 may store the map information 214 in the storage unit 206, or may acquire the map information 214 from an external server or the like.
  • the area division information DB 212 shown in FIG. 6 is an example.
  • the area division information DB 212 may store in advance information indicating the communication demand of the node.
  • the communication demand is, for example, information such as communication bandwidth required for a node (the number of wavelength paths, etc. when the node is an OXC).
  • the area dividing unit 201 may divide the optical transmission network 10 into a plurality of areas based on the communication demands of the nodes.
  • the route search device 100 may divide the optical transmission network 10 into a plurality of areas based on the distance r that light reaches from a node without amplification.
  • the functional configuration of the route search device 100 shown in FIG. 2 is an example.
  • the first route search unit 202 and the second route search unit 203 included in the route search device 100 may be one route search unit.
  • the storage unit 206 may be an external storage device (for example, a storage server, etc.) of the route search device 100 .
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of route search processing according to the first embodiment.
  • This processing shows an example of route search processing in which the route search device 100 searches for a route from a start node to an end node in the optical transmission network 10 shown in FIG. 3, for example.
  • the route search device 100 searches for a route from a start node to an end node in the optical transmission network 10 shown in FIG. 3, for example.
  • the path design of the actual optical transmission network 10 it is common to secure two or more paths for the purpose of improving reliability. An example of processing when searching for two routes will be described.
  • step S701 the area dividing unit 201 acquires the topology information 501 of the optical transmission network 10 as shown in FIG. 5A from the topology information DB 211, for example. Thereby, the area dividing unit 201 can grasp the configuration of the optical transmission network 10 as shown in FIG. 3, for example.
  • step S702 the area dividing unit 201 determines divided areas for dividing the optical transmission network 10 into a plurality of areas.
  • the area dividing unit 201 divides the nodes as indicated by broken lines in FIG. First, assume that the optical transport network 10 is divided into a plurality of areas.
  • step S703 the area dividing unit 201 creates a network graph (first network graph) 400 for macro search, for example, as shown in FIG. do.
  • the area dividing unit 201 defines each of the divided areas (AN1 to AN7) as a node.
  • the areas (AN1 to AN7) defined as nodes are called "area nodes" to distinguish them from the nodes (N1 to N19).
  • the area dividing unit 201 determines that the one area node and another area node are in a connection relationship. Then, one area node and another area node are connected by an edge.
  • the area dividing unit 201 performs similar processing on all area nodes, and creates a network graph 400 for macro search as shown in FIG. 4, for example. Note that the area dividing unit 201 connects edges so that a plurality of edges do not exist in the same section.
  • the first route search unit 202 determines route search conditions. For example, the first route search unit 202 uses the interface unit 205 to set the start node, end node, etc. received from the user (or other device, etc.) as route search conditions.
  • the first route search unit 202 uses the interface unit 205 to set the start node, end node, etc. received from the user (or other device, etc.) as route search conditions.
  • the node "N2" is determined as the start node and the node "N8" is determined as the end node.
  • the first route search unit 202 uses the network graph 400 for macro search created by the area division unit 201, and uses the area node including the start point node (hereinafter referred to as the start point area) to include the end point node.
  • the start point area the area node including the start point node (hereinafter referred to as the start point area) to include the end point node.
  • One or more first routes to an area node (hereinafter referred to as an end point area) are searched.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining macro search according to the first embodiment.
  • the area node "AN1" becomes a start point area 801 including the node “N2" which is the start point node
  • the area node "AN3" becomes the end point area 802 which contains the node "N8" which is the end point node.
  • the first route search unit 202 performs a full search for the first first route (one first route) from the start point area 801 to the end point area 802 . Subsequently, the first route searching unit 202 sequentially searches for a second first route (another first route) for each of the first first routes that have been exhaustively searched. In this embodiment, as an example, two first routes (the first first route and the second first route) are searched, but the invention is not limited to this, and the first route searching unit 202 The number of first paths searched may be one or more.
  • the first route searching unit 202 searches the macro search network graph 400 for nodes (area nodes) included in one first route and edges (area nodes edge between) and search the second first path.
  • nodes area nodes
  • edges area nodes edge between
  • backup can be performed on another first path.
  • the nodes (area nodes), edges, etc. of the network graph 400 for macro search are weighted by, for example, the distance, the number of hops, etc., and the shortest route is calculated. You can search for routes.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of macro search results according to the first embodiment.
  • area route information 1 corresponds to the first route (one first route)
  • area route information 2 corresponds to the second route. 1 route (another first route).
  • step S706 the second route search unit 203 creates a micro-search network graph (second network graph ).
  • FIG. 10A and 10B are diagrams showing examples of network graphs for micro search according to the first embodiment.
  • FIG. 10A shows an example of a network graph 1000a for micro search corresponding to area route information 1 "AN1-AN2-AN3" in the macro search result 900 shown in FIG.
  • the second route searching unit 203 searches the optical transmission network 10 as shown in FIG. ” to create a network graph 1000a for micro search.
  • FIG. 10B shows an example of a network graph 1000b for micro search corresponding to area route information 2 "AN1-AN4-AN3" in the macro search result 900 shown in FIG.
  • the second route searching unit 203 searches areas "AN2" and "AN5" other than the areas "AN1", “AN4" and "AN3" included in the second route from the optical transmission network 10 as shown in FIG. Create a network graph 1000a for micro search, excluding "AN7".
  • the second route search unit 203 creates network graphs 1000a and 1000b for the above micro search for each candidate included in the macro search result 900 as shown in FIG.
  • the second route search unit 203 searches for one or more second routes from the start node to the end node using the created network graph for micro search.
  • the second route search unit 203 uses a network graph 1000a for micro search as shown in FIG. Search for the first second route (one second route).
  • the second route search unit 203 uses a network graph 1000b for micro search as shown in FIG. Search for a second second route (another second route).
  • edges or nodes may overlap between the two second routes in the area "AN1", which is the starting point area, and the area "AN3", which is the ending point area. Therefore, after searching for the first second route, the second route searching unit 203 searches for the second second route so that edges and nodes do not overlap with the first second route.
  • the second route search unit 203 performs a micro search for each candidate included in the macro search result 900 as shown in FIG. 9, and obtains a first second route and a second second route. . Also, the second route search unit 203 stores the result of the micro search in the route information DB 213 as shown in FIG. 11, for example.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of the result of micro search according to the first embodiment.
  • This figure shows an image of an example of the route information DB 213 that stores the results of the micro search by the second route search unit 203.
  • the route information DB 213 includes items such as "route 1", “route 2", “distance sum”, and "OXC number sum”.
  • “Route 1” and “Route 2” respectively include items such as "route information", “total distance", and "number of OXCs”.
  • Ring information of "Route 1” is information indicating the first second route searched by the second route search unit 203.
  • the “total distance” of "route 1” is the total distance of the first second route. , the second route searching unit 203 and the like.
  • the “number of OXCs” of “route 1” is the number of OXCs that the first second route passes through. Calculated by the route search unit 203 and the like.
  • the "Route information" of "route 2" is information indicating the second route searched by the second route search unit 203.
  • the “total distance” of “route 2” is the total distance of the second route.
  • the “number of OXCs” of “path 2” is the number of OXCs through which the second second path passes.
  • the “distance sum” is the sum of the “total distance” of “route 1” and the “total distance” of "route 2”.
  • the “OXC number sum” is the sum of the “OXC number” of “path 1” and the “OXC number” of “path 2”.
  • the route determining unit 204 determines two routes that meet the requirements from among the combinations of the second routes searched by the second route searching unit 203. For example, when creating two second routes with the smallest "distance sum", the route determination unit 204 selects the second route with the smallest "distance sum" from the route information DB 213 as shown in FIG. N2-N5-N7-N8" and "N2-N4-N9-N11-N10-N8" are determined as two second routes.
  • the route search device 100 can efficiently search for an appropriate route in the optical transmission network (communication network) 10 including multiple nodes and edges connecting the nodes.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating an example of division area determination processing according to the second embodiment. This process represents another example of the divided area determination process executed by the area dividing unit 201 in step S702 of FIG. 8, for example.
  • step S1201 the area division unit 201 rearranges the plurality of nodes included in the optical transmission network 10 in descending order of communication demand.
  • the route search device 100 stores information indicating the magnitude of communication demand of each node in addition to coordinate information in the area division information DB 212 as shown in FIG.
  • the route search device 100 uses the communication bandwidth required for each node, or the number of wavelength paths when the number of nodes is the number of OXCs, as information indicating the level of communication demand for each node. is stored in the area division information DB 212 as information indicating .
  • the area division unit 201 can refer to the area division information DB 212 and rearrange the plurality of nodes included in the optical transmission network 10 in descending order of communication demand.
  • the area division information DB 212 is an example of node information.
  • step S1202 the area dividing unit 201 sets the variable i to 1, and executes the processing of steps S1203 to S1206.
  • step S1203 the area dividing unit 201 determines whether the i-th node already belongs to the area. If the i-th node does not belong to the area, the area dividing unit 201 causes the process to proceed to step S1204. On the other hand, if the i-th node already belongs to any area, the area dividing unit 201 stops the process of step S1204 and shifts the process to step S1205.
  • the area division unit 201 divides the nodes within a range of radius r from the i-th node into one area.
  • the area dividing unit 201 sets the radius r to be the distance that light reaches without amplification.
  • the method for determining the radius r is not limited to this.
  • the area dividing unit 201 may define a node whose edge distance from the i-th node is within a predetermined range as one area.
  • step S1205 the area dividing unit 201 adds 1 to the variable i. Also, in step S1206, the area division unit 201 determines whether the value of the variable i is equal to or greater than the number N of nodes included in the optical transmission network 10. FIG. If the value of the variable i is greater than or equal to N, the area dividing unit 201 determines that the processing has been completed for all nodes included in the optical transmission network 10, and terminates the processing of FIG. On the other hand, if the value of the variable i is less than N, the area dividing unit 201 determines that the processing has not been completed for all nodes included in the optical transmission network 10, and returns the processing to step S1203.
  • the area division unit 201 can divide the optical transmission network 10 into a plurality of areas based on the communication demand of each node included in the optical transmission network 10 .
  • the area dividing unit 201 may rearrange the multiple nodes included in the optical transmission network 10 by a method other than communication demand. For example, the area dividing unit 201 may assign a number to each node in order from the node at the extreme end point. As a result, for example, as shown in FIG. 3, numbers N1 to N19 can be set for each node included in the optical transmission network 10.
  • FIG. 1 For example, as shown in FIG. 3, numbers N1 to N19 can be set for each node included in the optical transmission network 10.
  • the area dividing unit 201 may execute the process of step S1203 in FIG. 12 for Ni (N1, N2, . . . N19).
  • the route search device 100 can be realized, for example, by causing a computer to execute a program describing the processing details described in this embodiment.
  • the above program can be recorded on a computer-readable recording medium (portable memory, etc.), saved, or distributed. It is also possible to provide the above program through a network such as the Internet or e-mail.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of the hardware configuration of a computer.
  • a computer 1300 includes a drive device 1301, an auxiliary storage device 1303, a memory device 1304, a CPU (Central Processing Unit) 1305, an interface device 1306, a display device 1307, an input It has a device 1308, an output device 1309, and the like.
  • a CPU Central Processing Unit
  • a program that implements processing in the computer 1300 is provided by a recording medium 1302 such as a CD-ROM or memory card, for example.
  • a recording medium 1302 such as a CD-ROM or memory card
  • the program is installed from the recording medium 1302 to the auxiliary storage device 1303 via the drive device 1301 .
  • the auxiliary storage device 1303 stores installed programs, as well as necessary files and data.
  • the memory device 1304 reads out the program from the auxiliary storage device 1303 and stores it when there is an instruction to start the program.
  • the CPU 1305 implements functions related to each unit described in this embodiment according to programs stored in the memory device 1304 .
  • the interface device 1306 is used as an interface for connecting to the network.
  • a display device 1307 displays a GUI (Graphic User Interface) or the like by a program.
  • the input device 1308 includes a keyboard, mouse, buttons, touch panel, or the like, and is used to input various operational instructions.
  • the output device 1309 outputs the calculation result. Note that the route search device 100 may not include either or both of the display device 1307 and the input device 1308 .
  • the optical transmission network 10 to be route searched is divided into a plurality of areas based on node information, the divided areas are set as one node, and the areas are set as edges. , a network graph 400 for macro search is created.
  • the route search system 1 uses the network graph 400 for macro search to perform a macro search, identifies an area that passes from the start node to the end node, and within the range of the area, Micro-search the route to the end node.
  • the route search system 1 it is possible to reduce the ratio of searches for similar routes and search for routes that meet the requirements. Further, according to the route search system 1, unnecessary route candidates can be excluded from a large number of route candidates, and route candidates that meet route determination requirements can be effectively searched. Calculation time can be reduced.
  • the route search processing according to the present embodiment facilitates efficient determination of redundant routes for the purpose of improving reliability.
  • This specification discloses at least a route search device, a route determination method, and a program according to the following items.
  • (Section 1) Area division for dividing a communication network including a plurality of nodes and edges connecting the nodes into a plurality of areas based on information of the nodes, and creating a first network graph representing connection relationships of the areas.
  • a first route searching unit that searches for one or more first routes from a start point area containing a start point node to an end point area containing an end point node using the first network graph; searching for one or more second routes from the start node to the end node using a second network graph representing a connection relationship between the nodes and the edges in the area included in the first route; a two-path search unit; A route search device. (Section 2) 2. The route search device according to claim 1, wherein the area dividing unit divides the communication network into the plurality of areas based on coordinate information indicating the positions of the nodes.
  • the communication network is an optical transmission network;
  • the area division unit divides the communication network into the plurality of areas based on the distance that light reaches from the node without amplification.
  • the route search device according to item 1 or item 2.
  • (Section 4) 4.
  • (Section 5) The first route search unit, searching for a first path using the first network graph; excluding the nodes and the edges included in the one first path from the first network graph to search for another first path;
  • the route search device according to any one of items 1 to 4.
  • the second route searching unit searching for a second route from the start node to the end node using a second network graph limited to the nodes and edges in the area included in the one first route; searching for another second route from the start node to the end node using another second network graph limited to the nodes and edges in the area included in the another first route;
  • the route search device according to item 5.
  • (Section 7) a process of dividing a communication network including a plurality of nodes and edges connecting the nodes into a plurality of areas based on the information of the nodes, and creating a first network graph representing the connection relationship of the areas; , using the first network graph to search for one or more first routes from a start point area containing a start point node to an end point area containing an end point node; A process of searching for one or more second routes from the start node to the end node using a second network graph representing connection relationships between the nodes and the edges in the area included in the first route.
  • a route search method executed by a computer.
  • (Section 8) a process of dividing a communication network including a plurality of nodes and edges connecting the nodes into a plurality of areas based on the information of the nodes, and creating a first network graph representing the connection relationship of the areas; , using the first network graph to search for one or more first routes from a start point area containing a start point node to an end point area containing an end point node; A process of searching for one or more second routes from the start node to the end node using a second network graph representing connection relationships between the nodes and the edges in the area included in the first route.
  • route search system 10 optical transmission network (communication network) 201 area division unit 202 first route search unit 203 second route search unit 204 route determination unit 212 area division information DB (an example of node information) 400 Network graph for macro search (first network graph) 801 Start point area 802 End point area 1000a, 1000b Network graph for micro search (second network graph)

Abstract

経路探索装置は、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を、前記ノードの情報に基づいて複数のエリアに分割し、前記エリアの接続関係を表す第１ネットワークグラフを作成するエリア分割部と、前記第１ネットワークグラフを用いて、始点ノードを含む始点エリアから終点ノードを含む終点エリアまでの１つ以上の第１経路を探索する第１経路探索部と、前記第１経路に含まれるエリアにある前記ノードと前記エッジとの接続関係を表す第２ネットワークグラフを用いて、前記始点ノードから前記終点ノードまでの１つ以上の第２経路を探索する第２経路探索部と、を有する。

Description

経路探索装置、経路探索方法、及びプログラム
　本発明は、経路探索装置、経路探索方法、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、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、通信ネットワークを複数のメッシュ（矩形領域）に分割して部分ルートを算出し、部分ルートを継ぎ合わせることで始点ノードから終点ノードまでのルートを算出するルート算出装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１８－１３７７１８号公報
　特許文献１に開示された従来の技術では、ハザードマップ等の地理的情報、又は地図情報等に基づいて複数のメッシュに分割しているため、分割方法は矩形領域に限定されている。従って、従来の技術では、部分ルートを算出する際に、本来作成したい経路が探索されない場合があり、また、類似の経路が数多く探索されてしまうため、多くの計算時間を要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、適切な経路を効率的に探索できるようにする。
　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探索装置は、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を、前記ノードの情報に基づいて複数のエリアに分割し、前記エリアの接続関係を表す第１ネットワークグラフを作成するエリア分割部と、前記第１ネットワークグラフを用いて、始点ノードを含む始点エリアから終点ノードを含む終点エリアまでの１つ以上の第１経路を探索する第１経路探索部と、前記第１経路に含まれるエリアにある前記ノードと前記エッジとの接続関係を表す第２ネットワークグラフを用いて、前記始点ノードから前記終点ノードのまでの１つ以上の第２経路を探索する第２経路探索部と、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、適切な経路を効率的に探索できるようになる。
本実施形態に係る経路探索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探索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である。 本実施形態に係るマクロ探索用のネットワークグラフの例を示す図である。 本実施形態に係るトポロジー情報ＤＢの例を示す図（１）である。 本実施形態に係るトポロジー情報ＤＢの例を示す図（２）である。 本実施形態に係るエリア分割情報ＤＢの例を示す図である。 実施例１に係る経路探索処理の例を示すフローチャートである。 実施例１に係るマクロ探索について説明するための図である。 実施例１に係るマクロ探索の結果の一例を示す図である。 実施例１に係るミクロ探索用のネットワークグラフの一例を示す図（１）である。 実施例１に係るミクロ探索用のネットワークグラフの一例を示す図（２）である。 実施例１に係るミクロ探索の結果の一例を示す図である。 実施例２に係る分割エリアの決定処理の例を示すフローチャートである。 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探索システムの構成例を示す図である。経路探索システム１は、光伝送ネットワーク１０において、始点ノードから終点ノードまでの適切な経路を探索するコンピュータである経路探索装置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。
　＜経路探索装置の構成＞
　図２は、本実施形態に係る経路探索装置の構成例を示す図である。経路探索装置１００は、所定のプログラムを実行することにより、例えば、エリア分割部２０１、第１経路探索部２０２、第２経路探索部２０３、経路決定部２０４、インタフェース部２０５、及び記憶部２０６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。
　エリア分割部２０１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光伝送ネットワーク１０を、ノードの情報に基づいて複数のエリアに分割し、分割したエリアの接続関係を示すマクロ探索用のネットワークグラフを作成する。
　図３は、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である。図３において、光伝送ネットワーク（通信ネットワーク）１０は、複数のノード（Ｎ１～Ｎ１９）と、ノードの間を接続するエッジとを含む。なお、光伝送ネットワーク１０は、通信ネットワークの一例である。
　エリア分割部２０１は、例えば、図３に示すような光伝送ネットワーク１０を、ノードの情報に基づいて、破線で示した複数のエリア（ＡＮ１～ＡＮ７）に分割する。ここで、ノードの情報には、例えば、ノードの位置を示す座標情報（位置情報）、ノードの通信需要を示す情報、又はノードからの距離（例えば、ノードから増幅を行わずに光が届く距離）等の様々な情報が含まれ得る。また、エリア分割部２０１は、分割した複数のエリア（ＡＮ１～ＡＮ７）の接続関係を示すマクロ探索用のネットワークグラフを作成する。
　図４は、本実施形態に係るマクロ探索用のネットワークグラフの例を示す図である。マクロ探索用のネットワークグラフ（第１ネットワークグラフ）４００は、分割した複数のエリア（ＡＮ１～ＡＮ７）をノードとし、エリアの間をエッジで接続した無向グラフである。なお、マクロ探索用のネットワークグラフ４００は、第１ネットワークグラフの一例である。
　ここで、図２に戻り、経路探索装置１００の機能構成の説明を続ける。第１経路探索部２０２は、作成したマクロ探索用のネットワークグラフ４００を用いて、始点ノードを含むエリア（以下、始点エリアと呼ぶ）から、終点ノードを含むエリア（以下、終点エリアと呼ぶ）までの１つ以上の経路の探索（以下、マクロ探索と呼ぶ）を行う。
　例えば、第１経路探索部２０２は、図４に示すようなマクロ探索用のネットワークグラフ４００を用いて、始点エリアから終点エリアまでの１つ以上の経路（以下、第１経路と呼ぶ）を、公知のダイクストラ法等を用いて探索する。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。なお、第１経路探索部２０２は、ダイクストラ法に限られず、他の方法で第１経路を探索しても良い。
　第２経路探索部２０３は、第１経路探索部２０２が探索した第１経路に含まれるエリアにあるノードとエッジとの接続関係を示すミクロ探索用のネットワークグラフ（第２ネットワークグラフ）を作成する。また、第２経路探索部２０３は、作成したミクロ探索用のネットワークグラフを用いて、始点ノードから終点ノードまでの１つ以上の経路の探索（以下、ミクロ探索と呼ぶ）を行う。なお、ミクロ探索用のネットワークグラフは、第２ネットワークグラフの一例である。
　例えば、第２経路探索部２０３は、ミクロ探索用のネットワークグラフを用いて、始点ノードから終点ノードまでの１つ以上の経路（以下、第２経路と呼ぶ）を、公知のダイクストラ法等を用いて探索する。なお、第２経路探索部２０３は、ダイクストラ法に限られず、他の方法で第２経路を探索しても良い。
　経路決定部２０４は、第２経路探索部２０３が探索した１つ以上の第２経路から、要件を満たす１つ以上の第２経路を決定する。
　インタフェース部２０５は、ユーザが、経路探索装置１００が提供する経路探索機能を利用するためのＵＩ（User Interface）、又は他の装置等から経路探索装置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（又は他の装置等）は、インタフェース部２０５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等を設定することができる。また、ユーザ（又は他の装置等）は、インタフェース部２０５を利用して、経路探索装置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２０６は、例えば、トポロジー情報ＤＢ（Database）２１１、エリア分割情報ＤＢ２１２、及び経路情報ＤＢ２１３を含む様々な情報、及びデータ等を記憶する。
　（トポロジー情報ＤＢ）
　図５Ａ、５Ｂは、本実施形態に係るトポロジー情報ＤＢの例を示す図である。トポロジー情報ＤＢ２１１には、例えば、図５Ａに示すようなトポロジー情報５０１、及び図５Ｂに示すようなトポロジー情報５０２等を記憶する。
　図５Ａは、例えば、図３に示すような光伝送ネットワーク１０に含まれるノードとエッジとの接続関係を示すトポロジー情報５０１の一例を示している。図５Ａの例では、トポロジー情報５０１は、項目として、「ノードＡ」、「ノードＺ」、「距離」、及び「エッジ番号」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５Ａ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。
　「距離」は、エッジの距離（ノードＡとノードＺとの間の伝送路の長さ）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。
　図５Ｂは、例えば、図４に示すようなマクロ探索用のネットワークグラフ４００に含まれるノードとの接続関係を示すトポロジー情報５０２の一例を示している。図５Ｂの例では、トポロジー情報５０２は、項目として、「ノードＡ」、及び「ノードＺ」の情報を含み、「ノードＡ」と「ノードＺ」とがエッジで接続されていることを示している。例えば、図５Ｂの例では、ノード「ＡＮ１」とノード「ＡＮ２」、ノード「ＡＮ２」とノード「ＡＮ３」、及びノード「ＡＮ６」とノード「ＡＮ７」とが、それぞれ、エッジで接続されていることを示している。
　（エリア分割情報ＤＢ）
　図６は、本実施形態に係るエリア分割情報ＤＢの例を示す図である。エリア分割情報ＤＢ２１２は、光伝送ネットワーク１０を複数のエリアに分割するための用いる情報を、予め記憶しておく。図６の例では、エリア分割情報ＤＢ２１２には、光伝送ネットワーク１０に含まれる各ノードの位置を示す座標情報が記憶されている。なお、図６の例では、座標情報をｘ座標、ｙ座標としているが、座標情報は、緯度、経度等であっても良い。
　一例として、エリア分割部２０１は、各ノードの座標情報と、都道府県等の地理的な情報とに基づいて、光伝送ネットワーク１０を複数のエリアに分割しても良い。別の一例として、エリア分割部２０１は、インタフェース部２０５を用いて、各ノードの座標情報に基づいて地図上に複数のノードを表示して、ユーザによる設定操作等に従って、光伝送ネットワーク１０を複数のエリアに分割しても良い。この場合、経路探索装置１００は、記憶部２０６に地図情報２１４を記憶しておくものであっても良いし、外部サーバ等から地図情報２１４を取得するものであっても良い。
　なお、図６に示すエリア分割情報ＤＢ２１２は、一例である。例えば、エリア分割情報ＤＢ２１２には、ノードの座標情報に加えて、ノードの通信需要を示す情報等を予め記憶しておくものであっても良い。ここで、通信需要とは、例えば、ノードに求められる通信帯域幅（ノードがＯＸＣである場合には、波長パスの数等）等の情報である。この場合、エリア分割部２０１は、ノードの通信需要に基づいて、光伝送ネットワーク１０を複数のエリアに分割しても良い。また、経路探索装置１００は、ノードから増幅を行わずに光が届く距離ｒに基づいて、光伝送ネットワーク１０を複数のエリアに分割しても良い。
　なお、図２に示す経路探索装置１００の機能構成は一例である。例えば、経路探索装置１００が有する第１経路探索部２０２、及び第２経路探索部２０３は、１つの経路探索部であっても良い。また、記憶部２０６は、経路探索装置１００の外部の記憶装置（例えば、ストレージサーバ等）であっても良い。
　＜処理の流れ＞
　続いて、本実施形態に係る経路探索方法の処理の流れについて説明する。
　［実施例１］
　図７は、実施例１に係る経路探索処理の例を示すフローチャートである。この処理は、経路探索装置１００が、例えば、図３に示すような光伝送ネットワーク１０において、始点ノードから終点ノードまでの経路を探索する経路探索処理の一例を示している。なお、実際の光伝送ネットワーク１０のパス設計では、信頼性の向上等を目的として、２つ以上の経路を確保することが一般的となっているため、ここでは、ノード、及びエッジが重複しない２つの経路を探索する場合の処理の例について説明する。
　ステップＳ７０１において、エリア分割部２０１は、トポロジー情報ＤＢ２１１から、例えば、図５Ａに示すような、光伝送ネットワーク１０のトポロジー情報５０１を取得する。これにより、エリア分割部２０１は、例えば、図３に示すような、光伝送ネットワーク１０の構成を把握することができる。
　ステップＳ７０２において、エリア分割部２０１は、光伝送ネットワーク１０を複数のエリアに分割するための分割エリアを決定する。実施例１では、エリア分割部２０１は、エリア分割情報ＤＢ２１２に記憶されているノードの座標情報と、地図情報２１４に含まれる都道府県等のエリア情報とに基づいて、図３に破線で示すように、光伝送ネットワーク１０を複数のエリアに分割するものとする。
　ステップＳ７０３において、エリア分割部２０１は、分割した複数のエリア（ＡＮ１～ＡＮ７）の接続関係を表す、例えば、図４に示すような、マクロ探索用のネットワークグラフ（第１ネットワークグラフ）４００を作成する。
　例えば、エリア分割部２０１は、分割したエリア（ＡＮ１～ＡＮ７）の各々をノードとして定義する。なお、以下の説明において、ノードとして定義したエリア（ＡＮ１～ＡＮ７）を、ノード（Ｎ１～Ｎ１９）と区別するために、「エリアノード」と呼ぶ。続いて、エリア分割部２０１は、一のエリアノードに含まれるノードが、別のエリアノードに含まれるノードと接続している場合、一のエリアノードと、別のエリアノードとが接続関係にあると判断し、一のエリアノードと別のエリアノードとをエッジで接続する。エリア分割部２０１は、全てのエリアノードに対して同様の処理を行い、例えば、図４に示すようなマクロ探索用のネットワークグラフ４００を作成する。なお、エリア分割部２０１は、同じ区間に複数のエッジが存在しないように、エッジを接続する。
　ステップＳ７０４において、第１経路探索部２０２は、経路探索条件を決定する。例えば、第１経路探索部２０２は、インタフェース部２０５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３に示すような光伝送ネットワーク１０において、ノード「Ｎ２」を始点ノードとし、ノード「Ｎ８」が終点ノードとして決定するものとして、以下の説明を行う。
　ステップＳ７０５において、第１経路探索部２０２は、エリア分割部２０１が作成したマクロ探索用のネットワークグラフ４００を用いて、始点ノードを含むエリアノード（以下、始点エリアと呼ぶ）から、終点ノードを含むエリアノード（以下、終点エリアと呼ぶ）までの１つ以上の第１経路を探索する。
　図８は、実施例１に係るマクロ探索について説明するための図である。図８において、エリアノード「ＡＮ１」が、始点ノードであるノード「Ｎ２」を含む始点エリア８０１となり、エリアノード「ＡＮ３」が、終点ノードであるノード「Ｎ８」を含む終点エリア８０２となる。
　初めに、第１経路探索部２０２は、始点エリア８０１から終点エリア８０２までの１つ目の第１経路（一の第１経路）を全探索する。続いて、第１経路探索部２０２は、全探索した１つ目の第１経路の各々に対して順番に、２つめの第１経路（別の第１経路）を探索する。なお、本実施例では、一例として、２つの第１経路（１つ目の第１経路と２つめの第１経路）を探索しているが、これに限られず、第１経路探索部２０２が探索する第１経路の数は、１つ以上の他の数であって良い。
　好ましくは、第１経路探索部２０２は、別の第１経路を探索するときに、マクロ探索用のネットワークグラフ４００から、一の第１経路に含まれるノード（エリアノード）と、エッジ（エリアノード間のエッジ）とを除外して、２つ目の第１経路を探索する。これにより、例えば、一の第１経路で障害が発生した場合等に、別の第１経路でバックアップできる。
　なお、第１経路探索部２０２が第１経路を探索する際に、マクロ探索用のネットワークグラフ４００のノード（エリアノード）、エッジ等に対して、例えば、距離、ホップ数等で重み付けして最短経路を探索しても良い。
　図９は、実施例１に係るマクロ探索の結果の一例を示す図である。図９に示すマクロ探索の結果９００において、「エリア経路情報１」が１つ目の第１経路（一の第１経路）に対応しており、「エリア経路情報２」が２つ目の第１経路（別の第１経路）に該当している。このように、ステップＳ７０５のマクロ探索により、１つめの第１経路と、２つ目の第１経路との組み合わせの複数の候補を得ることができる。
　ステップＳ７０６において、第２経路探索部２０３は、第１経路探索部２０２が探索した第１経路に含まれるエリアにあるノードとエッジとの接続関係を示すミクロ探索用のネットワークグラフ（第２ネットワークグラフ）を作成する。
　図１０Ａ、１０Ｂは、実施例１に係るミクロ探索用のネットワークグラフの一例を示す図である。図１０Ａは、例えば、図９に示すマクロ探索の結果９００において、エリア経路情報１「ＡＮ１－ＡＮ２－ＡＮ３」に対応するミクロ探索用のネットワークグラフ１０００ａの例を示している。この場合、第２経路探索部２０３は、図３に示すような光伝送ネットワーク１０から、第１経路に含まれるエリア「ＡＮ１」、「ＡＮ２」、「ＡＮ３」以外のエリア「ＡＮ４」～「ＡＮ７」を除外して、ミクロ探索用のネットワークグラフ１０００ａを作成する。
　図１０Ｂは、例えば、図９に示すマクロ探索の結果９００において、エリア経路情報２「ＡＮ１－ＡＮ４－ＡＮ３」に対応するミクロ探索用のネットワークグラフ１０００ｂの例を示している。この場合、第２経路探索部２０３は、図３に示すような光伝送ネットワーク１０から第２経路に含まれるエリア「ＡＮ１」、「ＡＮ４」、「ＡＮ３」以外のエリア「ＡＮ２」、「ＡＮ５」～「ＡＮ７」を除外して、ミクロ探索用のネットワークグラフ１０００ａを作成する。第２経路探索部２０３は、図９に示すような、マクロ探索の結果９００に含まれる各候補について、上記のミクロ探索用のネットワークグラフ１０００ａ、１０００ｂを作成する。
　ステップＳ７０７において、第２経路探索部２０３は、作成したミクロ探索用のネットワークグラフを用いて、始点ノードから終点ノードまでの１つ以上の第２経路を探索する。例えば、第２経路探索部２０３は、図１０Ａに示すような、ミクロ探索用のネットワークグラフ１０００ａを用いて、始点ノード１００１であるノード「Ｎ２」から、終点ノード１００２であるノード「Ｎ８」までの１つめの第２経路（一の第２経路）を探索する。また、第２経路探索部２０３は、図１０Ｂに示すような、ミクロ探索用のネットワークグラフ１０００ｂを用いて、始点ノード１００１であるノード「Ｎ２」から、終点ノード１００２であるノード「Ｎ８」までの２つめの第２経路（別の第２経路）を探索する。
　このとき、始点エリアであるエリア「ＡＮ１」と、終点エリアであるエリア「ＡＮ３」では、２つの第２経路の間で、エッジ、又はノードが重複する可能性がある。従って、第２経路探索部２０３は、１つ目の第２経路を探索した後に、１つ目の第２経路とエッジ、及びノードが重複しないように、２つめの第２経路を探索する。
　第２経路探索部２０３は、図９に示すような、マクロ探索の結果９００に含まれる各候補に対してミクロ探索を行い、１つめの第２経路と、２つめの第２経路とを求める。また、第２経路探索部２０３は、例えば、図１１に示すような、経路情報ＤＢ２１３に、ミクロ探索の結果を記憶する。
　図１１は、実施例１に係るミクロ探索の結果の一例を示す図である。この図は、第２経路探索部２０３によるミクロ探索の結果を記憶した経路情報ＤＢ２１３の一例のイメージを示している。図１１の例では、経路情報ＤＢ２１３には、項目として、「経路１」、「経路２」、「距離和」、及び「ＯＸＣ数和」等の情報が含まれる。また、「経路１」、「経路２」には、それぞれ、「経路情報」、「総距離」、及び「ＯＸＣ数」等の項目が含まれる。
　「経路１」の「経路情報」は、第２経路探索部２０３が探索した１つ目の第２経路を示す情報である。「経路１」の「総距離」は、１つ目の第２経路の総距離であり、例えば、図５Ａに示すような、光伝送ネットワーク１０のトポロジー情報５０１の「距離」の情報を用いて、第２経路探索部２０３等が算出する。「経路１」の「ＯＸＣ数」は、１つ目の第２経路が経由するＯＸＣの数であり、例えば、光伝送ネットワーク１０のトポロジー情報５０１の「ノード種別」の情報に基づいて、第２経路探索部２０３等が算出する。
　「経路２」の「経路情報」は、第２経路探索部２０３が探索した２つ目の第２経路を示す情報である。「経路２」の「総距離」は、２つ目の第２経路の総距離である。「経路２」の「ＯＸＣ数」は、２つ目の第２経路が経由するＯＸＣの数である。「距離和」は、「経路１」の「総距離」と、「経路２」の「総距離」の和である。「ＯＸＣ数和」は、「経路１」の「ＯＸＣ数」と、「経路２」の「ＯＸＣ数」の和である。
　ステップＳ７０８において、経路決定部２０４は、第２経路探索部２０３が探索した第２経路の組み合わせのうち、要件に合うものを２つの経路として決定する。例えば、「距離和」が最小となる２つの第２経路を作成する場合、経路決定部２０４は、図１１に示すような、経路情報ＤＢ２１３から、「距離和」が最小となる第２経路「Ｎ２－Ｎ５－Ｎ７－Ｎ８」と「Ｎ２－Ｎ４－Ｎ９－Ｎ１１－Ｎ１０－Ｎ８」を２つの第２経路として決定する。
　上記の各処理により、経路探索装置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光伝送ネットワーク（通信ネットワーク）１０において、適切な経路を効率的に探索できるようになる。
　［実施例２］
　図１２は、実施例２に係る分割エリアの決定処理の例を示すフローチャートである。この処理は、例えば、図８のステップＳ７０２において、エリア分割部２０１が実行する分割エリアの決定処理の別の一例を示している。
　ステップＳ１２０１において、エリア分割部２０１は、光伝送ネットワーク１０に含まれる複数のノードを、通信需要が多い順に並べ替える。
　実施例２では、経路探索装置１００は、図６に示すような、エリア分割情報ＤＢ２１２に、座標情報に加えて、各ノードの通信需要の大きさを示す情報を記憶しておく。例えば、経路探索装置１００は、各ノード通信需要の大きさを示す情報として、各ノードに求められる通信帯域幅、或いは、ノードがＯＸＣ数である場合、波長パスの数等を通信需要の大きさを示す情報として、エリア分割情報ＤＢ２１２に記憶しておく。これにより、エリア分割部２０１は、エリア分割情報ＤＢ２１２を参照して、光伝送ネットワーク１０に含まれる複数のノードを、通信需要が多い順に並べ替えることができる。なお、エリア分割情報ＤＢ２１２は、ノードの情報の一例である。
　ステップＳ１２０２において、エリア分割部２０１は、変数ｉを１に設定して、ステップＳ１２０３～Ｓ１２０６の処理を実行する。
　ステップＳ１２０３において、エリア分割部２０１は、ｉ番目のノードが、既にエリアに属しているか否かを判断する。ｉ番目のノードがエリアに属していない場合、エリア分割部２０１は、処理をステップＳ１２０４に移行させる。一方、ｉ番目のノードが、既にいずれかのエリアに属している場合、エリア分割部２０１は、ステップＳ１２０４の処理を中止して、処理をステップＳ１２０５に移行させる。
　ステップＳ１２０４に移行すると、エリア分割部２０１は、例えば、ｉ番目のノードを中心として、半径ｒの範囲内にあるノードを１つのエリアとする。例えば、エリア分割部２０１は、増幅なしで光が届く距離を半径ｒとする。ただし、半径ｒの決定方法は、これに限られない。
　また、別の一例として、エリア分割部２０１は、半径ｒに代えて、ｉ番目のノードからのエッジの距離が、所定の範囲内にあるノードを１つのエリアとしても良い。
　ステップＳ１２０５において、エリア分割部２０１は、変数ｉに１を加算する。また、ステップＳ１２０６において、エリア分割部２０１は、変数ｉの値が、光伝送ネットワーク１０に含まれるノードの数Ｎ以上であるかを判断する。変数ｉの値がＮ以上である場合、エリア分割部２０１は、光伝送ネットワーク１０に含まれる全てのノードに対して処理が完了したと判断し、図１２の処理を終了する。一方、変数ｉの値がＮ未満である場合、エリア分割部２０１は、光伝送ネットワーク１０に含まれる全てのノードに対して処理が完了していないと判断し、処理をステップＳ１２０３に戻す。
　上記の処理により、エリア分割部２０１は、光伝送ネットワーク１０に含まれる各ノードの通信需要に基づいて、光伝送ネットワーク１０を複数のエリアに分割することができる。
　［変形例］
　図１２のステップＳ１２０１において、エリア分割部２０１は、通信需要以外の方法で、光伝送ネットワーク１０に含まれる複数のノードを並べ替えしても良い。例えば、エリア分割部２０１は、任意の最端点のノードから順番に、各ノードに番号を付与しても良い。これにより、例えば、図３に示すように、光伝送ネットワーク１０に含まれる各ノードに、Ｎ１～Ｎ１９の番号を設定することができる。
　この場合、エリア分割部２０１は、Ｎｉ（Ｎ１、Ｎ２、・・・Ｎ１９）に対して、図１２のステップＳ１２０３の処理を実行すれば良い。
　＜ハードウェア構成例＞
　本実施形態に係る経路探索装置１００は、例えば、コンピュータに、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。
　上記プログラムは、コンピュータ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１３は、コンピュータのハードウェア構成の例を示す図である。図１３の例では、コンピュータ１３００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１３０１、補助記憶装置１３０３、メモリ装置１３０４、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１３０５、インタフェース装置１３０６、表示装置１３０７、入力装置１３０８、及び出力装置１３０９等を有する。
　コンピュータ１３００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１３０２によって提供される。プログラムを記憶した記録媒体１３０２がドライブ装置１３０１にセットされると、プログラムが記録媒体１３０２からドライブ装置１３０１を介して補助記憶装置１３０３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１３０２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１３０３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１３０４は、プログラムの起動指示があった場合に、補助記憶装置１３０３からプログラムを読み出して格納する。ＣＰＵ１３０５は、メモリ装置１３０４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１３０６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１３０７はプログラムによるＧＵＩ（Graphic User Interface）等を表示する。入力装置１３０８はキーボード及びマウス、ボタン、又はタッチパネル等を含み、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１３０９は演算結果を出力する。なお、経路探索装置１００は、表示装置１３０７、入力装置１３０８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探索システム１では、経路探索の対象となる光伝送ネットワーク１０を、ノードの情報に基づいて複数のエリアに分割し、分割したエリアを１つのノード、エリア同士の設定をエッジとして、マクロ探索用のネットワークグラフ４００を作成する。
　また、経路探索システム１は、マクロ探索用のネットワークグラフ４００を用いて、マクロ探索を行い、始点ノードから終点ノードまでの間に通過するエリアを特定し、当該エリアの範囲内で、始点ノードから終点ノードまでの経路をミクロ探索する。
　これにより、本実施形態に係る経路探索システム１によれば、類似の経路が探索される割合を低減し、要件にあった経路を探索できるようになる。また、経路探索システム１によれば、大量に存在する経路候補から、不要な経路候補を除外して、経路の決定要件に合った経路候補を効果的に探索することができるので、経路探索の計算時間を削減することができる。
　また、本実施形態に係る経路探索処理により、信頼性の向上を目的として冗長経路を効率的に決定することが容易になる。
　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通信ネットワークにおいて、適切な経路を効率的に探索できるようになる。
　＜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探索装置、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を、前記ノードの情報に基づいて複数のエリアに分割し、前記エリアの接続関係を表す第１ネットワークグラフを作成するエリア分割部と、
　前記第１ネットワークグラフを用いて、始点ノードを含む始点エリアから終点ノードを含む終点エリアまでの１つ以上の第１経路を探索する第１経路探索部と、
　前記第１経路に含まれるエリアにある前記ノードと前記エッジとの接続関係を表す第２ネットワークグラフを用いて、前記始点ノードから前記終点ノードのまでの１つ以上の第２経路を探索する第２経路探索部と、
　を有する、経路探索装置。
（第２項）
　前記エリア分割部は、前記ノードの位置を示す座標情報に基づいて、前記通信ネットワークを前記複数のエリアに分割する、第１項に記載の経路探索装置。
（第３項）
　前記通信ネットワークは、光伝送ネットワークであり、
　前記エリア分割部は、前記ノードから増幅を行わずに光が届く距離に基づいて、前記通信ネットワークを前記複数のエリアに分割する、
　第１項又は第２項に記載の経路探索装置。
（第４項）
　前記エリア分割部は、前記ノードの通信需要に基づいて、前記通信ネットワークを前記複数のエリアに分割する、第１項乃至第３項のいずれか一項に記載の経路探索装置。
（第５項）
　前記第１経路探索部は、
　前記第１ネットワークグラフを用いて一の第１経路を探索し、
　前記第１ネットワークグラフから、前記一の第１経路に含まれる前記ノードと前記エッジとを除外して別の第１経路を探索する、
　第１項乃至第４項のいずれか一項に記載の経路探索装置。
（第６項）
　前記第２経路探索部は、
　前記一の第１経路に含まれるエリアにある前記ノードと前記エッジとに限定した一の第２ネットワークグラフを用いて、前記始点ノードから前記終点ノードまでの一の第２経路を探索し、
　前記別の第１経路に含まれるエリアにある前記ノードと前記エッジとに限定した別の第２ネットワークグラフを用いて、前記始点ノードから前記終点ノードまでの別の第２経路を探索する、
　第５項に記載の経路探索装置。
（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を、前記ノードの情報に基づいて複数のエリアに分割し、前記エリアの接続関係を表す第１ネットワークグラフを作成する処理と、
　前記第１ネットワークグラフを用いて、始点ノードを含む始点エリアから終点ノードを含む終点エリアまでの１つ以上の第１経路を探索する処理と、
　前記第１経路に含まれるエリアにある前記ノードと前記エッジとの接続関係を表す第２ネットワークグラフを用いて、前記始点ノードから前記終点ノードのまでの１つ以上の第２経路を探索する処理と、
　をコンピュータが実行する、経路探索方法。
（第８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を、前記ノードの情報に基づいて複数のエリアに分割し、前記エリアの接続関係を表す第１ネットワークグラフを作成する処理と、
　前記第１ネットワークグラフを用いて、始点ノードを含む始点エリアから終点ノードを含む終点エリアまでの１つ以上の第１経路を探索する処理と、
　前記第１経路に含まれるエリアにある前記ノードと前記エッジとの接続関係を表す第２ネットワークグラフを用いて、前記始点ノードから前記終点ノードのまでの１つ以上の第２経路を探索する処理と、
　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　経路探索システム
　１０　光伝送ネットワーク（通信ネットワーク）
　２０１　エリア分割部
　２０２　第１経路探索部
　２０３　第２経路探索部
　２０４　経路決定部
　２１２　エリア分割情報ＤＢ（ノードの情報の一例）
　４００　マクロ探索用のネットワークグラフ（第１ネットワークグラフ）
　８０１　始点エリア
　８０２　終点エリア
　１０００ａ、１０００ｂ　ミクロ探索用のネットワークグラフ（第２ネットワークグラフ）

Claims (8)

  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を、前記ノードの情報に基づいて複数のエリアに分割し、前記エリアの接続関係を表す第１ネットワークグラフを作成するエリア分割部と、
    　前記第１ネットワークグラフを用いて、始点ノードを含む始点エリアから終点ノードを含む終点エリアまでの１つ以上の第１経路を探索する第１経路探索部と、
    　前記第１経路に含まれるエリアにある前記ノードと前記エッジとの接続関係を表す第２ネットワークグラフを用いて、前記始点ノードから前記終点ノードのまでの１つ以上の第２経路を探索する第２経路探索部と、
    　を有する、経路探索装置。
  2. 　前記エリア分割部は、前記ノードの位置を示す座標情報に基づいて、前記通信ネットワークを前記複数のエリアに分割する、請求項１に記載の経路探索装置。
  3. 　前記通信ネットワークは、光伝送ネットワークであり、
    　前記エリア分割部は、前記ノードから増幅を行わずに光が届く距離に基づいて、前記通信ネットワークを前記複数のエリアに分割する、
    　請求項１又は２に記載の経路探索装置。
  4. 　前記エリア分割部は、前記ノードの通信需要に基づいて、前記通信ネットワークを前記複数のエリアに分割する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の経路探索装置。
  5. 　前記第１経路探索部は、
    　前記第１ネットワークグラフを用いて一の第１経路を探索し、
    　前記第１ネットワークグラフから、前記一の第１経路に含まれる前記ノードと前記エッジとを除外して別の第１経路を探索する、
    　請求項１乃至４のいずれか一項に記載の経路探索装置。
  6. 　前記第２経路探索部は、
    　前記一の第１経路に含まれるエリアにある前記ノードと前記エッジとに限定した一の第２ネットワークグラフを用いて、前記始点ノードから前記終点ノードまでの一の第２経路を探索し、
    　前記別の第１経路に含まれるエリアにある前記ノードと前記エッジとに限定した別の第２ネットワークグラフを用いて、前記始点ノードから前記終点ノードまでの別の第２経路を探索する、
    　請求項５に記載の経路探索装置。
  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を、前記ノードの情報に基づいて複数のエリアに分割し、前記エリアの接続関係を表す第１ネットワークグラフを作成する処理と、
    　前記第１ネットワークグラフを用いて、始点ノードを含む始点エリアから終点ノードを含む終点エリアまでの１つ以上の第１経路を探索する処理と、
    　前記第１経路に含まれるエリアにある前記ノードと前記エッジとの接続関係を表す第２ネットワークグラフを用いて、前記始点ノードから前記終点ノードのまでの１つ以上の第２経路を探索する処理と、
    　をコンピュータが実行する、経路探索方法。
  8. 　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を、前記ノードの情報に基づいて複数のエリアに分割し、前記エリアの接続関係を表す第１ネットワークグラフを作成する処理と、
    　前記第１ネットワークグラフを用いて、始点ノードを含む始点エリアから終点ノードを含む終点エリアまでの１つ以上の第１経路を探索する処理と、
    　前記第１経路に含まれるエリアにある前記ノードと前記エッジとの接続関係を表す第２ネットワークグラフを用いて、前記始点ノードから前記終点ノードのまでの１つ以上の第２経路を探索する処理と、
    　をコンピュータに実行させる、プログラム。
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