WO2023187917A1 - 経路計算装置、経路計算方法、および、プログラム - Google Patents

経路計算装置、経路計算方法、および、プログラム Download PDF

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node
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nodes
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弘順 越地
花深 横井
達哉 松川
崇 宮村
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日本電信電話株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L45/00—Routing or path finding of packets in data switching networks
    • H04L45/12—Shortest path evaluation

Definitions

  • the present invention relates to a route calculation device, a route calculation method, and a program that calculate a route for a network configured with a plurality of nodes.
  • optical path networks In currently widespread communication networks, such as optical path networks, multiple users and services share one optical path.
  • IoT Internet of Things
  • a "node” is a vertex corresponding to a communication device such as a server, and an edge is a link connecting nodes and is expressed as a line (side). Ru.
  • a method for determining a route it is common to find the shortest route from a starting point node to an ending point node using Dijkstra's algorithm or the like (see Non-Patent Document 1). In this case, the shortest route determined by Dijkstra's method is set as the first route, and then the nodes and edges that make up the first route are excluded, and the second route is determined as the shortest route. I do.
  • nodes to pass through it may be necessary to specify nodes to pass through (transit nodes).
  • the present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to reduce the amount of calculation in route calculation in which transit nodes are specified.
  • a route calculation device is a route calculation device that calculates a route for a network composed of a plurality of nodes, each node forming a network whose start and end points are nodes connected to a user terminal, and a storage unit in which connection information indicated by each edge indicating a link between nodes and an initial cost at the time of route calculation at the node and the edge are stored; and a route passing between the nodes at the start and end points; Select nodes and/or edges around the designated transit node indicating the designated transit node using a predetermined reduction target selection policy, and calculate a predetermined adjustment cost value from the initial cost of the selected node and/or edge.
  • a cost adjustment unit that calculates an adjusted cost value by reducing the adjusted cost value calculated by the logic; and a cost adjustment unit that calculates the adjusted cost value by reducing the adjusted cost value, and the cost of the node and/or edge between the nodes at the start and end points using the adjusted cost value.
  • a route calculation unit that searches for the shortest route that minimizes the total value of and/or repeats the selection of edges, reduces the adjusted cost value for the cost of the selected node and/or edge, calculates the adjusted cost value, and the route calculation unit selects the designated via node.
  • the method is characterized in that the search for the shortest path with reduced costs of the nodes and/or edges is repeated until the shortest path including the shortest path is searched.
  • FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of a route calculation system including a route calculation device according to the present embodiment. It is a flowchart which shows the flow of the whole process (cost reduction number of times only) performed by the route calculation device based on this embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of a route for explaining a predetermined selection order rule for nodes and edges.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of reducing costs by alternately selecting nodes and edges as a predetermined selection order rule.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining an example in which the costs of both nodes and edges are reduced at once for each number of hops as a predetermined selection order rule.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of cost reduction for a route including a designated transit node.
  • FIG. 1 is a hardware configuration diagram showing an example of a computer that implements the functions of the route calculation device according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of searching for a route including a designated transit node by dividing a search section according to a conventional example.
  • FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of a route calculation system 1000 including a route calculation device 1 according to this embodiment.
  • the route calculation system 1000 includes a network 3 composed of a plurality of nodes and edges, a route calculation device 1, and a network control device 2.
  • the route calculation device 1 is a device that performs route calculation for realizing network services.
  • the network control device 2 is a device that controls the network using the route information calculated by the route calculation device 1, specifically, rewrites the route information of each node.
  • the route calculation device 1 When the route calculation device 1 according to the present embodiment performs route calculation, when a transit node is specified, the designated transit node (hereinafter referred to as a "designated transit node") is used, as in the prior art. .) Calculates a route that passes through the designated transit nodes without dividing the search section.
  • the route calculation device 1 sets the costs of nodes and edges around the designated route node in advance to be smaller than the costs of other nodes and edges. Thereby, the route calculation device 1 makes it easier to select nodes around the designated transit node when searching for a route using the shortest route, so that a route passing through the designated transit node is searched.
  • the route calculation device 1 when searching for a route that passes through the designated transit node (for example, node N5 ), the route calculation device 1 reduces the cost of peripheral nodes and edges including the designated transit node N5 . Thereby, the route calculation device 1 calculates a route passing through the designated transit node N 5 , for example, as follows: N 1 ⁇ N 2 ⁇ N 5 ⁇ N 8 ⁇ N 9 .
  • the route calculation device 1 does not need to divide the search section as in the prior art when calculating a route passing through the specified node, and thus can reduce the amount of calculation in calculating the route via the specified node.
  • the functions of the route calculation device 1 will be specifically explained.
  • the route calculation device 1 includes a control section 10, a storage section 11, an input section 12, a communication section 13, and an output section 14.
  • the input unit 12 is an interface that receives input such as information regarding the designated transit node from a management device (not shown) of the route calculation system 1000 or the like. Furthermore, the input unit 12 receives inputs such as connection information and cost information regarding the network that are input in advance to the storage unit 11 .
  • the communication unit 13 is a communication interface that transmits and receives various information to and from nodes connected via the network 3 and the network control device 2 and the like.
  • the output unit 14 outputs the calculated route information (of the route including the designated transit node) via the designated transit node to an output device such as a monitor to a management device (not shown) of the route calculation system 1000. It is an interface.
  • the storage unit 11 is composed of a hard disk, flash memory, RAM (Random Access Memory), etc., and temporarily stores programs for executing each function of the control unit 10 and information necessary for processing of the control unit 10. Ru.
  • the storage unit 11 includes a network information storage unit 110, a cost adjustment policy storage unit 120, and a route information storage unit 130.
  • the network information storage unit 110 stores connection information for each node that makes up the network and connection information between user terminals and nodes. Further, this network information stores information on the cost (initial cost) that is initially set for each node and edge.
  • the cost adjustment policy storage unit 120 stores a reduction target selection policy 121 and a reduction number policy 122 as policies for adjusting the cost for route calculation given to each node and each edge.
  • the reduction target selection policy 121 is a policy for selecting nodes and edges around the designated transit node as cost reduction targets.
  • the reduction number policy 122 limits the number of times of cost reduction for a node or edge selected as a reduction target to one time, multiple times (not limited to one time, multiple times including one time, In other words, it is sufficient if it is one or more times.).
  • the reduction target selection policy 121 and the reduction number policy 122 will be described in detail later.
  • the control unit 10 controls overall processing executed by the route calculation device 1 and includes a cost adjustment unit 101 and a route calculation unit 102.
  • the cost adjustment unit 101 selects nodes and edges whose costs are to be adjusted when searching for a route passing through the designated transit node. Then, the cost adjustment unit 101 adjusts the costs of nodes and edges based on a predetermined cost adjustment policy (specifically, reduction target selection policy 121, reduction number of times policy 122, etc.) stored in the storage unit 11. .
  • a predetermined cost adjustment policy specifically, reduction target selection policy 121, reduction number of times policy 122, etc.
  • the reduction target selection policy 121 stores selection rules (node selection rules, edge selection rules) for nodes and edges to be selected for cost reduction.
  • ⁇ Node selection rules Select nodes in order of proximity to the specified transit node. - When the user terminal reaches a node directly accommodated (starting/destination node), nodes farther from the designated transit node are not selected. ⁇ Selection ends when there are no more selectable nodes.
  • the route calculation unit 102 calculates an optimal route passing between specified user terminals, that is, a route with the lowest cost (shortest route).
  • the route calculation unit 102 first searches for the shortest route at the initial cost for each node and each edge. Then, the route calculation unit 102 stores the total cost of the shortest route based on the calculated initial cost in the storage unit 11. Furthermore, after the cost adjustment unit 101 adjusts the costs of nodes and edges, the route calculation unit 102 calculates the shortest route with the adjusted costs.
  • the cost adjustment unit 101 terminates the cost adjustment process and adjusts the designated route.
  • Route information including transit nodes is stored in the route information storage unit 130 (FIG. 1) within the storage unit 11.
  • the cost adjustment unit 101 further adjusts the cost of the node or edge. Continue processing to lower the level.
  • the cost adjustment unit 101 increases the cost of both the nodes and edges that make up the route, or of either one of them. May be adjusted. Note that whether or not the cost adjustment unit 101 increases the cost of nodes and edges that constitute a route that does not include the designated transit node is set in advance based on instruction information from a management device such as the route calculation system 1000. .
  • ⁇ Adjustment cost value calculation logic a predetermined logic (adjusted cost value calculation logic) for calculating a value (adjusted cost value) for adjusting (reducing) edges and costs, which is executed by the cost adjustment unit 101, will be described.
  • C is the cost of a node or edge
  • k is an adjusted cost value (prescribed amount) that is a numerical value for reducing the cost.
  • [Logic 1] Subtract a predetermined adjustment cost value (prescribed amount) “k” from the cost “C” of a node or edge, or divide the predetermined adjustment cost value (prescribed amount) “k”. That is, the adjusted cost value is calculated using Ck or C/k.
  • [Logic 2] Set the minimum value k_min, maximum value k_max, average value k_ave, and median value k_med of the costs of nodes and edges that constitute the network as predetermined adjustment cost values (prescribed amounts), and set the cost to be adjusted (reduced). , subtract or divide. For example, let it be C-k_min and C/k_min. By using these minimum value k_min, maximum value k_max, average value k_ave, and median value k_med, the adjustment cost value can be automatically determined without manual setting by an administrator or the like.
  • the value of each cost used in the calculation does not become a negative value, so the value that satisfies this requirement is set to the minimum value k_min
  • the value may be selected from among k_max, average value k_ave, and median value k_med.
  • the route calculation unit 102 calculates a route that does not include the designated transit node as the shortest route
  • the cost adjustment unit 101 increases the cost of the nodes and/or edges that make up the route, Calculate the cost to be adjusted (increased) by adding instead of subtracting and multiplying instead of dividing the predetermined adjustment cost value (prescribed amount) calculated by the above predetermined logic (adjusted cost value calculation logic).
  • FIG. 2 is a flowchart showing the overall process flow (cost reduction is performed only once) by the route calculation device 1 according to the present embodiment.
  • the storage unit 11 of the route calculation device 1 stores in advance connection information such as nodes and edges constituting the network and information on initial costs.
  • connection information such as nodes and edges constituting the network and information on initial costs.
  • the reduction number policy 122 FIG. 1
  • a value (adjustment cost value) for adjusting (reducing) edges and costs is also set in advance.
  • the cost adjustment unit 101 reduces the cost value of the designated transit node by a prescribed amount (adjusted cost value) (step S2). Note that here, the value of the cost of the designated transit node is the value of the initial cost. Then, the route calculation unit 102 executes a shortest route search using the cost adjusted by the cost adjustment unit 101 (step S3).
  • the route calculation unit 102 determines whether the calculated shortest route is a route that includes the designated transit node (step S4). Here, if the calculated shortest route is a route that includes the designated transit node (step S4 ⁇ Yes), it is assumed that the optimal route has been searched, and the process ends.
  • the cost adjustment unit 101 adjusts the cost of the nodes and/or edges targeted for cost reduction by a predetermined amount based on a "predetermined selection order rule" for selecting nodes and/or edges targeted for cost reduction. (adjustment cost value) is reduced (step S6).
  • a predetermined selection order rule as described later, when nodes and edges are selected alternately, such as node ⁇ edge ⁇ node ⁇ edge, etc., or when both nodes and edges are selected, etc.
  • the route calculation unit 102 executes a shortest route search using the cost adjusted by the cost adjustment unit 101 (step S7).
  • the route calculation unit 102 determines whether the calculated shortest route is a route that includes the designated transit node (step S8). Here, if the calculated shortest route is a route that includes the designated transit node (step S8 ⁇ Yes), it is assumed that the optimal route has been searched, and the process ends.
  • step S9 determines that the route calculation unit 102 determines that the calculated shortest route is not a route that includes the designated transit node (step S8 ⁇ No)
  • the route calculation unit 102 determines that the shortest route that has been calculated is not a route that includes the designated transit node (step S8 ⁇ No)
  • step S9 it is determined whether or not there are selectable nodes and/or edges that correspond to the reduction target selection policy (node selection rule, edge selection rule) (step S9).
  • the start/end point node node accommodating the user terminal
  • Step S9 ⁇ No the process ends.
  • the process advances to the next step S10.
  • selection order rule 1 Select nodes and edges alternately
  • node N5 is designated as a designated transit node on the route between user terminal U1 and user terminal U2 .
  • the start and end point nodes are nodes N 1 and N 9 .
  • the predetermined selection order rule is a rule that sequentially reduces node cost and edge cost. The selection order will be explained below with reference to FIG. 3B. Note that the arrows in FIG. 3B indicate the selection order.
  • the route calculation unit 102 sets the next node as a cost reduction target based on [selection order rule 1], Selection rule> is used to determine the next reduction target.
  • the route calculation device 1 repeats the process of sequentially reducing the node cost and the edge cost until a route including the designated transit node is searched.
  • the cost reduction will be applied when the selection target reaches the start and end node, or when there are no more selectable edges. Processing ends at this point. Processing when the number of times of cost reduction is set to a plurality of times (one or more times) as the reduction number of times policy 122 will be described later with reference to FIG.
  • selection order rule 2 Select both nodes and edges
  • an initial cost is set for each node and each edge of the route between the user terminal U 1 and the user terminal U 2 .
  • the shortest route before cost reduction is node N 1 ⁇ N 4 ⁇ N 7 ⁇ N 9
  • the predetermined selection order rule is a rule that reduces both node cost and edge cost at once for every number of hops H.
  • nodes to be deleted are selected based on the ⁇ node selection rule> in order of proximity to the designated transit node, that is, for each number of hops. Further, as the edge to be selected, an edge closer to the designated route node is selected from among the edges connected to the selected node (N-th hop node) based on the ⁇ edge selection rule>. It is assumed that the cost adjustment unit 101 lowers the cost by "15" as the prescribed amount (adjusted cost value).
  • the number of hops H 1 (first hop), that is, the total cost when the costs of nodes N 2 and N 8 and the costs of edges E 25 and E 58 are each further reduced by "15" (20 + 20 + 5 + 5 + 5 + 5 + 20 + 20) is "105".
  • the total cost of the shortest route is smaller than "140”, so the route passing through the designated transit node N5 (node N1 ⁇ N2 ⁇ N5 ⁇ N8 ⁇ N9 ) is considered as the shortest route. Calculated.
  • ⁇ Route calculation process with multiple cost reductions> In FIG. 2, a description has been given of the shortest route search process that includes the designated transit node when the number of times the cost is reduced for nodes and edges is set to only once. Here, a process will be described in which the number of times the cost is reduced for a node or edge is not limited to one time, but is performed multiple times (one or more times).
  • FIG. 5 is a flowchart showing the overall process flow (multiple cost reduction times) executed by the route calculation device 1 according to the present embodiment.
  • the process of repeating cost reduction is basically the same as that shown in FIG.
  • the process of determining whether or not there is a node and/or edge that can be selected next (step S9 ⁇ No)
  • the process does not end as shown in FIG. 2, but returns to step S1. , continue processing.
  • the current cost value of the designated transit node is further reduced by a prescribed amount (adjusted cost value).
  • the shortest route including the designated transit node is searched for by further reducing the current cost value of nodes and edges in order from those closest to the designated transit node.
  • the route calculation device 1 can more reliably search for a route that includes the designated transit node.
  • the route calculation device 1 is realized by a computer 900 having a configuration as shown in FIG. 6, for example.
  • FIG. 6 is a hardware configuration diagram showing an example of a computer 900 that implements the functions of the route calculation device 1 according to the present embodiment.
  • the computer 900 includes a CPU (Central Processing Unit) 901, a ROM (Read Only Memory) 902, a RAM 903, an HDD (Hard Disk Drive) 904, an input/output I/F (Interface) 905, a communication I/F 906, and a media I/F 907. have
  • CPU Central Processing Unit
  • ROM Read Only Memory
  • RAM 903 Random Access Memory
  • HDD Hard Disk Drive
  • I/F Interface
  • the CPU 901 operates based on a program stored in the ROM 902 or HDD 904, and is controlled by the control unit 10 (FIG. 1).
  • the ROM 902 stores a boot program executed by the CPU 901 when the computer 900 is started, programs related to the hardware of the computer 900, and the like.
  • the CPU 901 controls an input device 910 such as a mouse or a keyboard, and an output device 911 such as a display or printer via an input/output I/F 905.
  • the CPU 901 acquires data from the input device 910 via the input/output I/F 905 and outputs the generated data to the output device 911.
  • the input/output I/F 905 corresponds to the input section 12 and output section 14 of the route calculation device 1.
  • the HDD 904 stores programs executed by the CPU 901 and data used by the programs.
  • the communication I/F 906 receives data from other devices via a communication network (for example, NW (Network) 920) and outputs it to the CPU 901, and also sends data generated by the CPU 901 to other devices via the communication network. Send to device. Note that the communication I/F 906 corresponds to the communication section 13 of the route calculation device 1.
  • the media I/F 907 reads the program or data stored in the recording medium 912 and outputs it to the CPU 901 via the RAM 903.
  • the CPU 901 loads a program related to target processing from the recording medium 912 onto the RAM 903 via the media I/F 907, and executes the loaded program.
  • the recording medium 912 is an optical recording medium such as a DVD (Digital Versatile Disc) or a PD (Phase change rewritable disk), a magneto-optical recording medium such as an MO (Magneto Optical disk), a magnetic recording medium, a semiconductor memory, or the like.
  • the CPU 901 of the computer 900 realizes the functions of the route calculation device 1 by executing a program loaded onto the RAM 903. Furthermore, data in the RAM 903 is stored in the HDD 904 .
  • the CPU 901 reads a program related to target processing from the recording medium 912 and executes it. In addition, the CPU 901 may read a program related to target processing from another device via a communication network (NW 920).
  • NW 920 a communication network
  • the route calculation device is a route calculation device 1 that calculates a route for a network 3 composed of a plurality of nodes, and each node constituting the network 3 starts and ends at a node connected to a user terminal. , and a storage unit 11 in which connection information indicated by each edge indicating a link between nodes and initial costs for route calculation at nodes and edges are stored, and a route passing between nodes at the start and end points.
  • a cost adjustment unit 101 that reduces the adjusted cost value calculated by the calculation logic to calculate an adjusted cost value, and uses the adjusted cost value to calculate the cost of the node and/or edge between the start and end nodes.
  • a route calculation unit 102 that searches for the shortest route with a minimum total value of Alternatively, the route calculation unit 102 calculates the adjusted cost value by repeating the edge selection and reducing the adjusted cost value for the cost of the selected node and/or edge. The method is characterized in that the search for the shortest route with reduced node and/or edge costs is repeated until the shortest route is found.
  • the route calculation device 1 can search for the shortest route including the designated transit node without dividing the search section. Therefore, it is possible to reduce the amount of calculation in route calculation in which route nodes are specified.
  • the predetermined reduction target selection policy selects nodes in the order of proximity to the designated transit node, and selects the edges closest to the designated transit node among the edges connected to the selected node.
  • the method is characterized in that when the selected node reaches the start and end point nodes, nodes farther from the specified route node are not selected.
  • the route calculation device 1 can reduce costs by selecting nodes and/or edges in order of proximity to the designated transit node, and more reliably search for a route including the designated transit node. . Further, when the route calculation device 1 reaches the start and end point nodes, it can prevent a route that does not include the designated transit node from being easily searched by not selecting a node farther from the designated transit node.
  • the cost adjustment unit 101 repeats the selection of nodes and/or edges in the order of proximity from the designated transit node, and selects the selected node and/or edge.
  • the adjusted cost value is further reduced to calculate the adjusted cost value, and the route calculation unit 102 calculates the cost of the node and/or edge until the shortest route including the designated via node is searched. It is characterized by repeatedly searching for the shortest route with further reduced .
  • the route calculation device 1 calculates the number of times when the node selected by the cost adjustment unit 101 as a reduction target reaches the start and end point node. Even if the route calculation unit 102 further selects nodes and/or edges in order of proximity to the designated route node, the route calculation unit 102 calculates the route at a further reduced cost, and more reliably searches for a route including the designated route node. be able to.
  • the cost adjustment unit 101 determines the node and/or edge that belongs to the route that does not include the designated transit node.
  • the method is characterized in that a calculation is further performed to increase the adjusted cost value to the current cost of the edge, and an adjusted cost value is calculated.
  • the route calculation device 1 increases the cost of the nodes and/or edges that belong to the route, thereby more reliably including the designated transit node. Routes can be searched.
  • the predetermined adjustment cost value calculation logic adjusts any one of the minimum value, maximum value, average value, and median value of the costs of nodes and/or edges constituting the network 3. It is characterized by being a cost value.
  • the route calculation device 1 calculates values such as the minimum value, maximum value, average value, and median value so that the cost values of nodes and edges do not become negative. You can choose from. Further, the adjustment cost value can be automatically set and processed by using the minimum value, maximum value, average value, and median value, without having to be manually set by the administrator of the route calculation system 1000. It becomes possible.
  • the cost of nodes and/or edges is uniformly reduced by a prescribed amount (adjusted cost value) while expanding the range of cost reduction.
  • a prescribed amount adjusted cost value
  • the cost of the next hop node is reduced by a specified amount to the minimum value, in the order of node ⁇ edge ⁇ node ⁇ edge, etc. May be reduced to a minimum value.
  • the edges and nodes to be reduced are reduced by the same prescribed amount (adjustment cost value).
  • the cost is not limited to this, and may be reduced depending on the size of the initial cost. For example, if the costs of nodes A and B are "10" and "20", respectively, the initial cost may be reduced by 10%, and the prescribed amount may be reduced by "1" and "2", respectively.
  • the number of designated transit nodes is described as one, but a plurality of designated transit nodes may be set.
  • nodes and edges on both the start point side and the end point side of the designated transit node are selected as targets for cost reduction. Only the nodes and edges near the node N 1 ) of 3A may be subject to cost reduction.
  • the one with the smallest number of minimum hops between the specified transit node and the start point node may be selected to determine which side to reduce the cost on.
  • the physical location of the node may be used to select one that is closer to the starting point node.
  • Route calculation device 1 Route calculation device 2 Network control device 3 Network 10 Control unit 11 Storage unit 12 Input unit 13 Communication unit 14 Output unit 101 Cost adjustment unit 102 Route calculation unit 110 Network information storage unit 120 Cost adjustment policy storage unit 121 Reduction target selection policy 122 Reduction frequency policy 130 Route information storage unit 1000 Route calculation system

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)

Abstract

経路計算装置（１）は、指定経由ノード周辺のノードおよび／またはエッジを、所定の低減対象選択ポリシを用いて選択し、選択したノードおよび／またエッジの初期コストから、調整コスト値を低減して、調整後のコスト値を算出するコスト調整部（１０１）と、調整後のコスト値を用いて最短経路を探索する経路計算部（１０２）と、を備え、探索された最短経路が、指定経由ノードを含まない場合、コスト調整部（１０１）は、指定経由ノード周辺のノードおよび／またはエッジの選択を繰り返して調整後のコスト値を算出し、経路計算部（１０２）は、指定経由ノードを含む最短経路が探索されるまで、コストを低減した最短経路の探索を繰り返すことを特徴とする。

Description

経路計算装置、経路計算方法、および、プログラム
　本発明は、複数ノードで構成されるネットワークの経路計算を行う、経路計算装置、経路計算方法、および、プログラムに関する。
　現在、普及している通信ネットワーク、例えば光パスネットワークでは、複数のユーザやサービスが、１つの光パスを共有している。これに対し、将来においては、ＩｏＴ（Internet of Things）の進展により、多種多様な通信機器を、高品質および低遅延で接続することを想定し、ユーザやサービスごとに光パスを割り当てることが見込まれている。ユーザやサービスごとに光パスを割り当てる場合には、膨大な数の光パスが必要になる。
　光パスネットワークのルート設計においては、信頼性を確保するために、複数のルートを設計することがある。このようなルート設計の要件は様々であるが、基本的には、ルートの重複（ネットワーク上のノードやエッジの重複）をしないことが求められている。なお、図７で示すように、通信ネットワークの経路計算において、「ノード」は、サーバ等の通信装置に対応する頂点であり、エッジは、ノード間を結ぶリンクであり線（辺）で表現される。
　また、ルートを決定する手法は、始点ノードから終点ノードまでの経路において、最短経路をダイクストラ法などで求めることが一般的である（非特許文献１参照）。この場合、ダイクストラ法で求めた最短経路を1つ目のルートとした後、１つ目のルートを構成するノードおよびエッジを除外した上で、２つ目のルートを最短経路で求めるなどの処理を行う。
　しかしながら、最短経路で複数のルートを設計する際、ルート重複しない複数のルートを設計することができなかったり、仮に複数のルートを設計することができても、２つ目のルートが長距離化してしまったりするケースがある。この場合は、最短経路だけでなく、２番目、３番目、・・・等の複数のルート候補も求めた上で、最適なルートの組合せを設計することが必要となる。
「ダイクストラ(Dijkstra)法」、[online]、[令和4年3月11日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：https://nw.tsuda.ac.jp/lec/dijkstra/＞
　また、より高信頼なルートを設計する際には、経由するノード（経由ノード）を指定することが必要となる場合がある。その場合には、探索区間を分割して、それぞれの区間で経路探索を行う手法がある。
　例えば、図７で示すように、ノードＤ（後記する「指定経由ノード」）を経由する経路を探索する場合、ノードＤを端点ノードと捉え、「ノードＡ→ノードＤ」（図７の符号α）、「ノードＤ→ノードＦ」（図７の符号β）のように、探索区間を分割して、それぞれの区間で経路探索し、得られた結果から最短経路を算出する。
　しかしながら、規模の大きいネットワークにおいて、経由ノードの指定数が増大すると、経路探索する回数が増え、計算量が増大してしまう。また、同じノードやエッジを２回以上通らない、つまり、ノード重複やエッジ重複をしないなどの条件を考慮すると、経路探索はより複雑化する。さらに、最短経路だけでなく、２番目、３番目、・・・等の複数のルート候補も求めた上で、複数のルートを設計する場合には、計算量が膨大になってしまう。
　このような点に鑑みて本発明がなされたのであり、本発明は、経由ノードが指定された経路計算における計算量を低減することを課題とする。
　本発明に係る経路計算装置は、複数のノードで構成されるネットワークの経路計算を行う経路計算装置であって、ユーザ端末と接続されるノードを始終点とするネットワークを構成する各ノード、および、ノード間のリンクを示す各エッジで示される接続情報、並びに、前記ノードおよび前記エッジにおける、経路計算の際の初期コストが記憶される記憶部と、前記始終点のノード間を通る経路のうち、指定された経由ノードを示す指定経由ノード周辺のノードおよび／またはエッジを、所定の低減対象選択ポリシを用いて選択し、選択したノードおよび／またはエッジの前記初期コストから、所定の調整コスト値算出ロジックにより算出された調整コスト値を低減して、調整後のコスト値を算出するコスト調整部と、前記調整後のコスト値を用いて、前記始終点のノード間のノードおよび／またはエッジのコストの合計値が最小となる最短経路を探索する経路計算部と、を備え、探索された前記最短経路が、前記指定経由ノードを含まない場合、前記コスト調整部は、前記指定経由ノード周辺のノードおよび／またはエッジの選択を繰り返し、選択されたノードおよび／またはエッジのコストについて、前記調整コスト値を低減して、調整後のコスト値を算出し、前記経路計算部は、前記指定経由ノードを含む前記最短経路が探索されるまで、前記ノードおよび／またはエッジのコストを低減した最短経路の探索を繰り返すことを特徴とする。
　本発明によれば、経由ノードが指定された経路計算における計算量を低減することができる。
本実施形態に係る経路計算装置を含む経路計算システムの全体構成を示す図である。 本実施形態に係る経路計算装置が実行する全体の処理の流れ（コスト低減回数１回のみ）を示すフローチャートである。 ノードやエッジの所定の選択順ルールを説明するための経路例を示す図である。 所定の選択順ルールとして、ノードとエッジを交互に選択し、コストを低減する例を示す図である。 所定の選択順ルールとして、ホップ数ごとに、ノードとエッジの両方のコストを一度に低減する例を説明するための図である。 指定経由ノードを含むルートのコスト低減例を示す図である。 本実施形態に係る経路計算装置が実行する全体の処理の流れ（コスト低減回数複数回）を示すフローチャートである。 本実施形態に係る経路計算装置の機能を実現するコンピュータの一例を示すハードウェア構成図である。 従来例による、探索区間を分割して指定経由ノードを含む経路を探索する例を示す図である。
　次に、本発明を実施するための形態（以下、「本実施形態」と称する。）について説明する。
　図１は、本実施形態に係る経路計算装置１を含む経路計算システム１０００の全体構成を示す図である。
　経路計算システム１０００は、複数のノードおよびエッジで構成されるネットワーク３と、経路計算装置１と、ネットワーク制御装置２とを備える。経路計算装置１はネットワークサービスを実現するための経路計算を行う装置である。また、ネットワーク制御装置２は、経路計算装置１が計算した経路情報を用いて、ネットワークを制御する、具体的には、各ノードの経路情報の書き換え等を行う装置である。
　本実施形態に係る経路計算装置１は、経路計算を行う際において、経由するノードが指定された場合に、従来技術のように、その指定された経由ノード（以下、「指定経由ノード」と称する。）ごとに探索区間を分割することなく、指定経由ノードを通る経路を算出する。
　経路計算装置１は、予め指定経由ノード周辺のノードやエッジのコストを、他のノードやエッジのコストよりも小さくしておく。これにより、経路計算装置１は、最短経路による経路探索時に、指定経由ノード周辺のノードが選択されやすくすることによって、指定経由ノードを通る経路が探索されるようにする。
　例えば、後記する図３Ａで示すネットワークのトポロジにおいて、ユーザ端末Ｕ１とユーザ端末Ｕ２間の最短経路が、Ｎ１→Ｎ４→Ｎ７→Ｎ９であるとする。この場合に、指定経由ノード（例えばノードＮ５）を通るルートを探索するケースでは、経路計算装置１は、指定経由ノードＮ５を含む周辺のノードやエッジのコストを小さくする。これにより、経路計算装置１は、例えば、Ｎ１→Ｎ２→Ｎ５→Ｎ８→Ｎ９のように、指定経由ノードＮ５を通るルートを算出する。
　経路計算装置１は、この指定経由ノードを通るルートを算出するにあたり、従来技術のように、探索区間を分割する必要がないため、指定ノード経由の経路計算における計算量を低減することができる。
　以下、経路計算装置１が有する機能について具体的に説明する。
　図１で示すように、経路計算装置１は、制御部１０、記憶部１１、入力部１２、通信部１３および出力部１４を備える。
　入力部１２は、経路計算システム１０００の管理装置（図示省略）等から、指定経由ノードに関する情報等の入力を受け付けるインタフェースである。また、入力部１２は、記憶部１１に予め入力されるネットワークに関する接続情報やコスト情報等の入力を受け付ける。
　通信部１３は、ネットワーク３等を介して接続されたノードやネットワーク制御装置２等との間で、各種の情報を送受信する通信インタフェースである。
　出力部１４は、経路計算システム１０００の管理装置（図示省略）等に対し、算出した指定経由ノードを経由する（指定経由ノードを含むルートの）経路情報等を、モニタ等の出力装置に出力するインタフェースである。
　記憶部１１は、ハードディスクやフラッシュメモリ、ＲＡＭ（Random Access Memory）等により構成され、制御部１０の各機能を実行させるためのプログラムや、制御部１０の処理に必要な情報が一時的に記憶される。
　この記憶部１１は、ネットワーク情報記憶部１１０、コスト調整ポリシ記憶部１２０、経路情報記憶部１３０を備える。
　ネットワーク情報記憶部１１０には、ネットワークを構成する各ノードの接続情報や、ユーザ端末とノードとの接続情報が記憶される。また、このネットワーク情報には、各ノードやエッジについて初期設定されるコスト（初期コスト）の情報が記憶される。
　コスト調整ポリシ記憶部１２０には、各ノードや各エッジに付与されている経路計算のためのコストを調整するポリシとして、低減対象選択ポリシ１２１と、低減回数ポリシ１２２とが記憶される。
　低減対象選択ポリシ１２１は、指定経由ノード周辺のノードやエッジを、コストの低減対象として選択するためのポリシである。また、低減回数ポリシ１２２は、低減対象として選択されたノードやエッジについてのコスト低減の回数について、１回のみに限定するか、複数回（１回に限定せず、１回を含む複数回、つまり１回以上であればよい。）とするかを規定する。この低減対象選択ポリシ１２１および低減回数ポリシ１２２については、後記して詳細に説明する。
　制御部１０は、経路計算装置１が実行する処理の全般を司り、コスト調整部１０１と、経路計算部１０２とを備える。
　コスト調整部１０１は、指定経由ノードを通るルートを探索する際に、コストを調整する対象となるノードやエッジを選択する。そして、コスト調整部１０１は、記憶部１１に記憶された、所定のコスト調整ポリシ（具体的には、低減対象選択ポリシ１２１、低減回数ポリシ１２２等）に基づき、ノードやエッジのコストを調整する。
　ここで、低減対象選択ポリシ１２１と低減回数ポリシ１２２について説明する。
＜低減対象選択ポリシ＞
　低減対象選択ポリシ１２１には、コストを低減する選択対象となるノードおよびエッジについての選択ルール（ノード選択ルール、エッジ選択ルール）が記憶される。
　≪ノード選択ルール≫
・指定経由ノードから近い順にノードを選択する。
・ユーザ端末が直接収容されるノード（始終点ノード）に達した場合、指定経由ノードからより遠いノードは選択しない。
・選択可能なノードがなくなった時点で選択を終了する。
　≪エッジ選択ルール≫
・選択されたノード（後記するＮホップ目のノード）に接続しているエッジのうち、指定経由ノードに近い側のエッジを選択する。
・選択可能なエッジがなくなった時点で選択を終了する。
　コスト調整部１０１は、ノードおよびエッジについて、上記の「ノード選択ルール」および「エッジ選択ルール」に基づき、指定経由ノードから近い順に、ノードやエッジを選択する。その際、コスト調整部１０１は、指定経由ノードからのホップ数（Ｎ＝０，１，２，３，・・・）として、ノード、エッジ、ノード、エッジの順に、コストを低減してもよいし、ホップ数に対応するノードとエッジのコストを同時に低減してもよい。
　なお、コスト調整部１０１は、低減するコストの値を、後記する所定のロジック（調整コスト値算出ロジック）により決定する。
　経路計算部１０２は、指定されたユーザ端末間を通る最適ルート、つまり、コストが最も低くなる経路（最短経路）を計算する。
　経路計算部１０２は、まず、各ノードおよび各エッジについて、初期コストでの最短経路を探索する。そして、経路計算部１０２は、算出された初期コストでの最短経路のコストの合計値を記憶部１１に記憶しておく。
　また、経路計算部１０２は、コスト調整部１０１が、ノードやエッジについてのコストを調整した後に、その調整後のコストでの最短経路を計算する。
　コスト調整部１０１は、経路計算部１０２が、調整後のコストで最適経路（最短経路）を計算した結果、その経路に指定経由ノードが含まれる場合には、コスト調整処理を終了し、その指定経由ノードが含まれる経路情報を、記憶部１１内の経路情報記憶部１３０（図１）に記憶する。
　また、コスト調整部１０１は、経路計算部１０２が、調整後のコストで最適経路（最短経路）を計算した結果、その経路に指定経由ノードが含まれない場合、さらに、ノードやエッジのコストを低下させる処理を続ける。
　コスト調整部１０１は、指定経由ノードを含まない経路が、経路計算部１０２により算出された場合には、当該経路を構成するノードとエッジの両方、若しくは、そのどちらかのコストを増加するように調整してもよい。
　なお、コスト調整部１０１が、指定経由ノードを含まない経路を構成するノードやエッジのコストを増加するか否かは、予め経路計算システム１０００等の管理装置等からの指示情報に基づき設定される。
　＜調整コスト値算出ロジック＞
　次に、コスト調整部１０１が実行する、エッジやコストを調整（低減）する値（調整コスト値）を算出する所定のロジック（調整コスト値算出ロジック）について説明する。
　ここで、「Ｃ」：ノード、エッジのコストとし、「ｋ」をコストを低減するための数値である調整コスト値（規定量）とする。
　［ロジック１］ノードやエッジのコスト「Ｃ」から、所定の調整コスト値（規定量）「ｋ」を減算する、若しくは、所定の調整コスト値（規定量）「ｋ」を除算する。つまり、Ｃ－ｋ、若しくは、Ｃ／ｋにより、調整後のコスト値を算出する。
　［ロジック２］ネットワークを構成するノードやエッジのコストの最小値ｋ_minや最大値ｋ_max、平均値ｋ_ave、中央値ｋ_medを、所定の調整コスト値（規定量）とし、調整（低減）対象のコストを、減算若しくは除算する。例えば、Ｃ－ｋ_min、Ｃ／ｋ_minとする。
　これらの最小値ｋ_minや最大値ｋ_max、平均値ｋ_ave、中央値ｋ_medの値を使用することにより、管理者等の手動による設定を行うことなく、自動的に調整コスト値を決定することができる。また、最短経路を探索する際に、ダイクストラ法を用いる場合は、計算に用いる各コストの値がマイナスの値にならないことが要件となるため、この要件を満たす値を、最小値ｋ_minや最大値ｋ_max、平均値ｋ_ave、中央値ｋ_medの中から選択するようにしてもよい。
　［ロジック３］ネットワークを構成するノードやエッジのコストは、正規分布に従うと仮定し、事前に外れ値を除外した上で、コストの最小値ｋ_minや、最大値ｋ_max、平均値ｋ_ave、中央値ｋ_medにより、調整（低減）対象のコストを減算、若しくは、除算する。
　なお、外れ値の検出には、例えば、スミルノフ・グラブス検定等を用いる。
　［ロジック４］ネットワークを構成するノードやエッジのコストは、混合正規分布に従うと仮定し、カーネル密度推定にてコスト全体の分布を推定する。その推定の結果、混合正規分布に従う可能性が高い場合には、パラメータ推定（平均値、分散の推定）し、指定経由ノードのコストがどの分布に属しているかを判定し、指定経由ノードのコストが属する分布の平均値で、調整（低減）対象のコストを減算、若しくは、除算する。
　なお、経路計算部１０２により指定経由ノードを含まない経路が最短経路として算出された場合において、コスト調整部１０１が当該経路を構成するノードとエッジ、若しくは、そのどちらかのコストを増加させるときには、上記の所定のロジック（調整コスト値算出ロジック）で算出された所定の調整コスト値（規定量）について、減算ではなく加算し、除算ではなく乗算して、調整（増加）対象のコストを算出する。
＜経路計算装置の処理＞
　次に、経路計算装置１が実行する処理の流れについて説明する。
　図２は、本実施形態に係る経路計算装置１が実行する全体の処理の流れ（コスト低減回数１回のみ）を示すフローチャートである。
　なお、経路計算装置１の記憶部１１には、ネットワークを構成するノードやエッジ等の接続情報や、初期コストの情報が予め記憶されているものとする。
　また、ここでは、低減回数ポリシ１２２（図１）として、低減対象として選択されたノードやエッジについてのコスト低減の回数について、１回のみが設定されているものとする。さらに、エッジやコストを調整（低減）する値（調整コスト値）も予め設定されているものとする。
　経路計算装置１は、処理を開始すると、まず、コスト調整部１０１が、ホップ数Ｈについて、Ｈ＝０に設定する（ステップＳ１）。このホップ数Ｈは、指定経由ノードからのホップ数を示し、Ｈ＝０は、指定経由ノードとする。
　次に、コスト調整部１０１は、指定経由ノードのコストの値を、規定量（調整コスト値）低減する（ステップＳ２）。なお、ここでは、指定経由ノードのコストの値は、初期コストの値となる。そして、経路計算部１０２が、コスト調整部１０１による調整後のコストでの最短経路探索を実行する（ステップＳ３）。
　続いて、経路計算部１０２は、計算した最短経路が、指定経由ノードを含む経路であるか否かを判定する（ステップＳ４）。
　ここで、計算した最短経路が指定経由ノードを含む経路である場合には（ステップＳ４→Ｙｅｓ）、最適経路が探索されたものとして、処理を終了する。
　一方、経路計算部１０２が、計算した最短経路が指定経由ノードを含む経路でないと判定した場合には（ステップＳ４→Ｎｏ）、コスト調整部１０１がホップ数Ｈ＝Ｈ＋１とする（ステップＳ５）。
　そして、コスト調整部１０１は、コスト低減の対象となるノードおよび／またはエッジを選択する「所定の選択順ルール」に基づき、コスト低減の対象となったノードおよび／またはエッジのコストを、規定量（調整コスト値）低減する（ステップＳ６）。ここで、所定の選択順ルールについては、後記するように、ノード→エッジ→ノード→エッジ・・・のように、ノード、エッジを交互に選択する場合や、ノードとエッジの両方を選択する場合等がある。
　続いて、経路計算部１０２が、コスト調整部１０１による調整後のコストでの最短経路探索を実行する（ステップＳ７）。
　次に、経路計算部１０２は、計算した最短経路が、指定経由ノードを含む経路であるか否かを判定する（ステップＳ８）。
　ここで、計算した最短経路が指定経由ノードを含む経路である場合には（ステップＳ８→Ｙｅｓ）、最適経路が探索されたものとして、処理を終了する。
　一方、経路計算部１０２が、計算した最短経路が指定経由ノードを含む経路でないと判定した場合には（ステップＳ８→Ｎｏ）、経路計算部１０２は、所定の選択順ルールに基づく次のノードおよび／またはエッジについて、低減対象選択ポリシ（ノード選択ルール、エッジ選択ルール）に対応した、選択可能なノードおよび／またはエッジがあるか否かを判定する（ステップＳ９）。
　ここで、例えば、始終点ノード（ユーザ端末を収容しているノード）に達していたり、選択可能なエッジが存在しない場合には、次に選択可能なノードおよび／またはエッジがないと判定し（ステップＳ９→Ｎｏ）、処理を終了する。
　一方、選択可能なノードおよび／またはエッジがあると判定した場合には（ステップＳ９→Ｙｅｓ）、次のステップＳ１０に進む。
　ステップＳ１０において、コスト調整部１０１は、ステップＳ８において、計算した最短経路が指定経由ノードを含む経路でないと判定された、当該経路を構成するノードとエッジ、若しくは、そのどちらかのコストを規定量（調整コスト値）増加させる。そして、ステップＳ５のホップ数Ｈ＝Ｈ＋１とする処理に戻る。
　なお、このステップＳ１０の指定経由ノードを含まない経路のコストを増加させる処理を行うか否かは、予め、経路計算システム１０００の管理者等により設定される。
＜ノード、エッジの選択順ルール＞
　ここで、経路計算部１０２が、コスト低減の対象として選択するノードやエッジの所定の選択順ルールについて説明する。
［選択順ルール１：ノード、エッジを交互に選択］
　図３Ａで示すように、ユーザ端末Ｕ１とユーザ端末Ｕ２の間の経路のうち、ノードＮ５が指定経由ノードとして指定されているものとする。この場合、始終点ノードは、ノードＮ１，Ｎ９となる。
　この例では、所定の選択順ルールとして、ノードコストとエッジコストを順に低減させるルールであるものとする。以下、図３Ｂを参照して選択順を説明する。なお、図３Ｂの矢印は選択順を示している。
　まず、コスト調整部１０１は、ホップ数Ｈ＝０（０ホップ目）として、指定経由ノードＮ５のコストを規定量低減する。そして、経路計算部１０２は、最短経路計算の結果、指定経由ノードＮ５を含む経路が計算されなかった場合に、［選択順ルール１］に基づき、次にエッジをコスト低減対象とし、＜エッジ選択ルール＞を用いて、次の低減対象を決定する。ここでは、次のホップ数Ｈ＝１（１ホップ目）として選択されたノード（ノードＮ２，Ｎ８）に接続するエッジのうち、指定経由ノードＮ５に近い側のエッジ（エッジＥ２５，Ｅ５８）が選択され、コストが低減される。そして、経路計算部１０２は、最短経路計算の結果、指定経由ノードＮ５を含む経路が計算されなかった場合に、［選択順ルール１］に基づき、次にノードをコスト低減対象とし、＜ノード選択ルール＞を用いて、次の低減対象を決定する。ここでは、ホップ数Ｈ＝１（１ホップ目）として選択されたノード（ノードＮ２，Ｎ８）が選択され、コストが低減される。経路計算装置１は、このように、ノードコストとエッジコストを順に低減する処理を、指定経由ノードを含む経路が探索されるまで繰り返す。
　なお、低減対象として選択されたノードやエッジについてのコスト低減の回数について、１回のみが設定されている場合には、選択対象が始終点ノードに達した場合や、選択可能なエッジがなくなった時点で処理を終了する。低減回数ポリシ１２２として、コスト低減の回数を複数回（１回以上）に設定した場合の処理については、図５を参照して後記する。
［選択順ルール２：ノード、エッジの両方を選択］
　図４Ａで示すように、ユーザ端末Ｕ１とユーザ端末Ｕ２の間の経路のうち、各ノードと各エッジについて、初期コストが設定されているものとする。
　ここで、コストを低減する前の最短経路は、ノードＮ１→Ｎ４→Ｎ７→Ｎ９であり、この経路のノードとエッジのコスト合計は、２０＋２０＋２０＋２０＋２０＋２０＋２０＝１４０となる。
　この例では、所定の選択順ルールとして、ホップ数Ｈごとに、ノードコストとエッジコストの両方を一度に低減するルールであるものとする。
　この選択順ルールでは、削除対象のノードは、＜ノード選択ルール＞に基づき、指定経由ノードから近い順に、つまり、ホップ数毎に選択される。また、選択対象のエッジは、＜エッジ選択ルール＞に基づき、選択されたノード（Ｎホップ目のノード）に接続しているエッジのうち、指定経由ノードに近い側のエッジが選択される。
　コスト調整部１０１がコストを低減する規定量（調整コスト値）として、「１５」ずつ下げるものとする。
　図４Ｂで示すように、初期コスト設定時における指定経由ノードＮ５を通るルート（ノードＮ１→Ｎ２→Ｎ５→Ｎ８→Ｎ９）のコストの合計は「１８０」である。そして、ホップ数Ｈ＝０（０ホップ目）、つまり、指定経由ノードＮ５のコストを「１５」を下げた場合のコスト合計（２０＋２０＋２０＋２０＋５＋２０＋２０＋２０＋２０）は、「１６５」である。この処理の時点では、最短経路のコスト合計「１４０」よりも大きいため、コスト低減処理を進める。
　次に、ホップ数Ｈ＝１（１ホップ目）、つまり、ノードＮ２，Ｎ８のコストと、エッジＥ２５，Ｅ５８のコストをそれぞれ「１５」さらに低減した場合のコストの合計（２０＋２０＋５＋５＋５＋５＋５＋２０＋２０）は、「１０５」である。この処理の時点で、最短経路のコスト合計「１４０」よりも小さくなるため、指定経由ノードＮ５を通るルート（ノードＮ１→Ｎ２→Ｎ５→Ｎ８→Ｎ９）が、最短経路として計算される。
＜コスト低減回数が複数回の経路計算処理＞
　図２においては、ノードやエッジのコスト低減回数について、１回のみに設定された場合の指定経由ノードを含む最短経路の探索処理について説明した。ここでは、ノードやエッジのコスト低減回数が１回に限定されず、複数回（１回以上）行われる場合の処理について説明する。
　図５は、本実施形態に係る経路計算装置１が実行する全体の処理の流れ（コスト低減回数複数回）を示すフローチャートである。
　コスト低減を繰り返す処理は、基本的には、図２と処理は共通するが、ステップＳ９の経路計算部１０２が、所定の選択順ルールに基づき、次に選択可能なノードおよび／またはエッジがあるか否かを判定する処理において、次に選択可能なノードおよび／またはエッジがないと判定した場合に（ステップＳ９→Ｎｏ）、図２のように処理を終了するのではなく、ステップＳ１に戻り、処理を続ける。そして、ステップＳ２において、現時点の指定経由ノードのコストの値から、さらに規定量（調整コスト値）低減する。
　このようにして、ノードやエッジについて、指定経由ノードに近い方から順に、現時点のコスト値をさらに低減させていくことにより、指定経由ノードを含む最短経路を探索する。
　このように、コスト低減回数を複数回にすることにより、経路計算装置１は、より確実に指定経由ノードを含む経路を探索することができる。
＜ハードウェア構成＞
　本実施形態に係る経路計算装置１は、例えば図６に示すような構成のコンピュータ９００によって実現される。
　図６は、本実施形態に係る経路計算装置１の機能を実現するコンピュータ９００の一例を示すハードウェア構成図である。コンピュータ９００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）９０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）９０２、ＲＡＭ９０３、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）９０４、入出力Ｉ／Ｆ（Interface）９０５、通信Ｉ／Ｆ９０６およびメディアＩ／Ｆ９０７を有する。
　ＣＰＵ９０１は、ＲＯＭ９０２またはＨＤＤ９０４に記憶されたプログラムに基づき作動し、制御部１０（図１）による制御を行う。ＲＯＭ９０２は、コンピュータ９００の起動時にＣＰＵ９０１により実行されるブートプログラムや、コンピュータ９００のハードウェアに係るプログラム等を記憶する。
　ＣＰＵ９０１は、入出力Ｉ／Ｆ９０５を介して、マウスやキーボード等の入力装置９１０、および、ディスプレイやプリンタ等の出力装置９１１を制御する。ＣＰＵ９０１は、入出力Ｉ／Ｆ９０５を介して、入力装置９１０からデータを取得するともに、生成したデータを出力装置９１１へ出力する。なお、入出力Ｉ／Ｆ９０５は、経路計算装置１の入力部１２および出力部１４に相当する。
　ＨＤＤ９０４は、ＣＰＵ９０１により実行されるプログラムおよび当該プログラムによって使用されるデータ等を記憶する。通信Ｉ／Ｆ９０６は、通信網（例えば、ＮＷ（Network）９２０）を介して他の装置からデータを受信してＣＰＵ９０１へ出力し、また、ＣＰＵ９０１が生成したデータを、通信網を介して他の装置へ送信する。なお、通信Ｉ／Ｆ９０６は、経路計算装置１の通信部１３に相当する。
　メディアＩ／Ｆ９０７は、記録媒体９１２に格納されたプログラムまたはデータを読み取り、ＲＡＭ９０３を介してＣＰＵ９０１へ出力する。ＣＰＵ９０１は、目的の処理に係るプログラムを、メディアＩ／Ｆ９０７を介して記録媒体９１２からＲＡＭ９０３上にロードし、ロードしたプログラムを実行する。記録媒体９１２は、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＰＤ（Phase change rewritable Disk）等の光学記録媒体、ＭＯ（Magneto Optical disk）等の光磁気記録媒体、磁気記録媒体、半導体メモリ等である。
　例えば、コンピュータ９００が本発明の経路計算装置１として機能する場合、コンピュータ９００のＣＰＵ９０１は、ＲＡＭ９０３上にロードされたプログラムを実行することにより、経路計算装置１の機能を実現する。また、ＨＤＤ９０４には、ＲＡＭ９０３内のデータが記憶される。ＣＰＵ９０１は、目的の処理に係るプログラムを記録媒体９１２から読み取って実行する。この他、ＣＰＵ９０１は、他の装置から通信網（ＮＷ９２０）を介して目的の処理に係るプログラムを読み込んでもよい。
＜効果＞
　以下、本発明に係る経路計算装置１等の効果について説明する。
　本発明に係る経路計算装置は、複数のノードで構成されるネットワーク３の経路計算を行う経路計算装置１であって、ユーザ端末と接続されるノードを始終点とするネットワーク３を構成する各ノード、および、ノード間のリンクを示す各エッジで示される接続情報、並びに、ノードおよびエッジにおける、経路計算の際の初期コストが記憶される記憶部１１と、始終点のノード間を通る経路のうち、指定された経由ノードを示す指定経由ノード周辺のノードおよび／またはエッジを、所定の低減対象選択ポリシ１２１を用いて選択し、選択したノードおよび／またはエッジの初期コストから、所定の調整コスト値算出ロジックにより算出された調整コスト値を低減して、調整後のコスト値を算出するコスト調整部１０１と、調整後のコスト値を用いて、始終点のノード間のノードおよび／またはエッジのコストの合計値が最小となる最短経路を探索する経路計算部１０２と、を備え、探索された最短経路が、指定経由ノードを含まない場合、コスト調整部１０１は、指定経由ノード周辺のノードおよび／またはエッジの選択を繰り返し、選択されたノードおよび／またはエッジのコストについて、調整コスト値を低減して、調整後のコスト値を算出し、経路計算部１０２は、指定経由ノードを含む最短経路が探索されるまで、ノードおよび／またはエッジのコストを低減した最短経路の探索を繰り返すことを特徴とする。
　このようにすることで、経路計算装置１は、探索区間を分割せずに、指定経由ノードを含む最短経路を探索することができる。よって、経由ノードが指定された経路計算における計算量を低減することができる。
　また、経路計算装置１において、所定の低減対象選択ポリシは、指定経由ノードから近い順にノードを選択し、当該選択されたノードに接続しているエッジのうち、指定経由ノードに近い側のエッジを選択する、かつ、選択したノードが始終点のノードに達した場合に、指定経由ノードからより遠いノードは選択しない、であることを特徴とする。
　このようにすることで、経路計算装置１は、指定経由ノードから近い順に、ノードおよび／またはエッジを選択してコストを低減させ、より確実に、指定経由ノードを含む経路を探索することができる。また、経路計算装置１は、始終点ノードに達した場合、指定経由ノードからより遠いノードを選択しないことにより、指定経由ノードを含まない経路が探索されやすくなることを防ぐことができる。
　また、経路計算装置１において、選択したノードが始終点のノードに達した場合、コスト調整部１０１は、指定経由ノードから近い順にノードおよび／またはエッジの選択を繰り返して、選択されたノードおよび／またはエッジのコストについて、調整コスト値をさらに低減して、調整後のコスト値を算出し、経路計算部１０２は、指定経由ノードを含む最短経路が探索されるまで、ノードおよび／またはエッジのコストをさらに低減した最短経路の探索を繰り返すことを特徴とする。
　経路計算装置１は、コスト低減回数として、１回以上（１回を含む複数回）が設定された場合には、コスト調整部１０１が低減対象として選択したノードが始終点のノードに達した場合であっても、指定経由ノードから近い順にノードおよび／またはエッジをさらに選択し、経路計算部１０２がさらに低減したコストでの経路計算を行い、より確実に、指定経由ノードを含む経路を探索することができる。
　また、経路計算装置１において、コスト調整部１０１は、探索された最短経路が、指定経由ノードを含まない場合、指定経由ノードを含まない経路に属するノードおよび／またはエッジについて、当該ノードおよび／またはエッジの現時点のコストに調整コスト値を増加する算出をさらに行い、調整後のコスト値を算出することを特徴とする。
　このように、経路計算装置１は、指定経由ノードを含まない経路が探索された場合に、その経路に属するノードおよび／またはエッジのコストを増加させることで、より確実に、指定経由ノードを含む経路を探索することができる。
　また、経路計算装置１において、所定の調整コスト値算出ロジックは、ネットワーク３を構成するノードおよび／またはエッジのコストの、最小値、最大値、平均値、中央値の何れか１つを前記調整コスト値とすることを特徴とする。
　このようにすることで、経路計算装置１は、経路計算においてダイクストラ法を用いる場合に、ノードやエッジのコストの値がマイナスにならないような値を、最小値、最大値、平均値、中央値の中から選択することができる。また、調整コスト値について、経路計算システム１０００の管理者等の手動の設定によらず、最小値、最大値、平均値、中央値を使用することにより、自動で設定し処理を実行させることが可能となる。
　なお、本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。
　（１）上記した実施例では、ノードとエッジの両方のコストを順にまたは同時に引き下げる例として説明している。しかしながら、エッジのコストのみを引き下げるようにしてもよい。
　（２）上記した実施例では、コストを引き下げる範囲を広げながら、ノードおよび／またはエッジのコストを一律に規定量（調整コスト値）低減するものとしている。他の例として、まずは、ノードのコストを規定量ずつ最小値まで低減し、経由指定ノードを含む経路が見つからなかった場合に、次に、隣接するエッジのコストを、規定量ずつ最小値まで低減してもよい。さらに、経由指定ノードを含む経路が見つけられなかった場合に、次のホップ数のノードのコストを、規定量ずつ最小値まで低減するように、ノード→エッジ→ノード→エッジ・・・と順番に最小値まで低減してもよい。
　（３）低減対象のエッジやノードは、上記した実施形態では、同一の規定量（調整コスト値）を下げるものとしている。しかしながら、これに限定されず、初期コストの大きさに応じて低減してもよい。例えば、ノードＡ，Ｂのコストが、それぞれ「１０」と「２０」であった場合、初期コストの１割減として、それぞれ「１」と「２」を低減する規定量としてもよい。
　（４）上記した実施形態では、指定経由ノードは１つとして説明しているが、指定経由ノードを複数設定してもよい。
　（５）上記した実施形態では、削減対象として選択されたノード（削減対象ノード）に接続しているエッジのうち、指定経由ノードに近い側のエッジコストだけを低減して、最短経路探索を実行している。これとは別に、削減対象ノードに接続する全てのエッジのコストを低減するようにしてもよい。
　（６）上記した実施形態では、指定経由ノードの始点側・終点側の両方のノードとエッジをコスト削減の対象として選択しているが、指定経由ノードからみて、始点側のノード（例えば、図３ＡのノードＮ１）に近い側のノードとエッジだけをコスト削減の対象としてもよい。
　（７）始点側・終点側のどちらかのコストを下げる場合、どちら側のコストを下げるかの判定を、指定経由ノードから始点ノードまでの間の最小ホップ数が少ない方を選択してもよいし、ノードの物理位置を利用して、より始点ノードに近い方を選択してもよい。
　　　１　経路計算装置
　　　２　ネットワーク制御装置
　　　３　ネットワーク
　　１０　制御部
　　１１　記憶部
　　１２　入力部
　　１３　通信部
　　１４　出力部
　１０１　コスト調整部
　１０２　経路計算部
　１１０　ネットワーク情報記憶部
　１２０　コスト調整ポリシ記憶部
　１２１　低減対象選択ポリシ
　１２２　低減回数ポリシ
　１３０　経路情報記憶部
　１０００　経路計算システム

Claims (7)

  1. 　複数のノードで構成されるネットワークの経路計算を行う経路計算装置であって、
    　ユーザ端末と接続されるノードを始終点とするネットワークを構成する各ノード、および、ノード間のリンクを示す各エッジで示される接続情報、並びに、前記ノードおよび前記エッジにおける、経路計算の際の初期コストが記憶される記憶部と、
    　前記始終点のノード間を通る経路のうち、指定された経由ノードを示す指定経由ノード周辺のノードおよび／またはエッジを、所定の低減対象選択ポリシを用いて選択し、選択したノードおよび／またはエッジの前記初期コストから、所定の調整コスト値算出ロジックにより算出された調整コスト値を低減して、調整後のコスト値を算出するコスト調整部と、
    　前記調整後のコスト値を用いて、前記始終点のノード間のノードおよび／またはエッジのコストの合計値が最小となる最短経路を探索する経路計算部と、を備え、
    　探索された前記最短経路が、前記指定経由ノードを含まない場合、前記コスト調整部は、前記指定経由ノード周辺のノードおよび／またはエッジの選択を繰り返し、選択されたノードおよび／またはエッジのコストについて、前記調整コスト値を低減して、調整後のコスト値を算出し、
    　前記経路計算部は、前記指定経由ノードを含む前記最短経路が探索されるまで、前記ノードおよび／またはエッジのコストを低減した最短経路の探索を繰り返すこと
    　を特徴とする経路計算装置。
  2. 　前記所定の低減対象選択ポリシは、前記指定経由ノードから近い順にノードを選択し、当該選択されたノードに接続しているエッジのうち、前記指定経由ノードに近い側のエッジを選択する、かつ、選択したノードが始終点のノードに達した場合に、前記指定経由ノードからより遠いノードは選択しない、であること
    　を特徴とする請求項１に記載の経路計算装置。
  3. 　前記選択したノードが始終点のノードに達した場合、前記コスト調整部は、前記指定経由ノードから近い順にノードおよび／またはエッジの選択を繰り返して、選択されたノードおよび／またはエッジのコストについて、前記調整コスト値をさらに低減して、調整後のコスト値を算出し、
    　前記経路計算部は、前記指定経由ノードを含む前記最短経路が探索されるまで、前記ノードおよび／またはエッジのコストをさらに低減した最短経路の探索を繰り返すこと
    　を特徴とする請求項２に記載の経路計算装置。
  4. 　前記コスト調整部は、探索された前記最短経路が、前記指定経由ノードを含まない場合、前記指定経由ノードを含まない経路に属するノードおよび／またはエッジについて、当該ノードおよび／またはエッジの現時点のコストに前記調整コスト値を増加する算出をさらに行い、前記調整後のコスト値を算出すること
    　を特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の経路計算装置。
  5. 　前記所定の調整コスト値算出ロジックは、前記ネットワークを構成するノードおよび／またはエッジのコストの、最小値、最大値、平均値、中央値の何れか１つを前記調整コスト値とすること
    　を特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の経路計算装置。
  6. 　複数のノードで構成されるネットワークの経路計算を行う経路計算装置の経路計算方法であって、
    　前記経路計算装置は、
    　ユーザ端末と接続されるノードを始終点とするネットワークを構成する各ノード、および、ノード間のリンクを示す各エッジで示される接続情報、並びに、前記ノードおよび前記エッジにおける、経路計算の際の初期コストが記憶される記憶部を備えており、
    　前記始終点のノード間を通る経路のうち、指定された経由ノードを示す指定経由ノード周辺のノードおよび／またはエッジを、所定の低減対象選択ポリシを用いて選択し、選択したノードおよび／またはエッジの前記初期コストから、所定の調整コスト値算出ロジックにより算出された調整コスト値を低減して、調整後のコスト値を算出するコスト調整ステップと、
    　前記調整後のコスト値を用いて、前記始終点のノード間のノードおよび／またはエッジのコストの合計値が最小となる最短経路を探索する経路計算ステップと、を実行し、
    　探索された前記最短経路が、前記指定経由ノードを含まない場合、前記コスト調整ステップにおいて、前記指定経由ノード周辺のノードおよび／またはエッジの選択を繰り返し、選択されたノードおよび／またはエッジのコストについて、前記調整コスト値を低減して、調整後のコスト値を算出し、
    　前記経路計算ステップにおいて、前記指定経由ノードを含む前記最短経路が探索されるまで、前記ノードおよび／またはエッジのコストを低減した最短経路の探索を繰り返すこと
    　を特徴とする経路計算方法。
  7. 　コンピュータを、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の経路計算装置として機能させるためのプログラム。
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