JP4630223B2 - Network design method and network design apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、網設計方法および網設計装置に関する。   The present invention relates to a network design method and a network design apparatus.

従来、複数レイヤをまたがる網設計方法に関して、静的なトラヒックパターンを前提に、上位レイヤノード間のトラヒック量の上限のみをトラヒック条件として与え、これを満足するように網設計を行う方法がある。   Conventionally, there is a method of designing a network so as to satisfy a condition for giving a traffic condition only to an upper limit of a traffic amount between upper layer nodes on the assumption of a static traffic pattern.

この時の網設計の目的関数としては、例えば、網コストの最小化があり、網コストとは、上位レイヤノードのインタフェース数、下位レイヤノードのインタフェース数、下位レイヤリンクの距離、などにより決定される（非特許文献１、非特許文献２）。   The objective function of the network design at this time is, for example, minimization of the network cost. The network cost is determined by the number of interfaces of the upper layer node, the number of interfaces of the lower layer node, the distance of the lower layer link, etc. (Non-Patent Document 1, Non-Patent Document 2).

また、トラヒックパターンが変動することを前提に、上位レイヤノードヘの流入／流出トラヒック量の上限をトラヒック条件として与え、これを満足するような網設計を行う方法もある。トラヒックパターンが変動することを前提とすると、下位レイヤリンクの接続構成により定義される物理的な網構成が、リングトポロジに限定される（非特許文献３、非特許文献４）。
K. Zhu and B. Mukherjee,“Traffic grooming in optical WDM mesh network,”IEEE J.Sel. Areas Commun.,vol.20,no.1,pp.122-133,Jan.~2002. I. Cerutti and A. Fumagalli,“Multi-rate and multi-hop hybrid optical networks with arbitrary topology,”HPSR2003,pp.239-244,June 2003. R.Berry and E.Modiano,“Reducing electric multiplexing costs in SONET/WDM rings with dynamically changing traffic,”IEEE J. Sel. Areas Commun.,vol.18,no.10,Oct.2000. O. Gerstel,R. Ramaswami and G. Sasaki,“Cost-effective traffic grooming in WDM rings,”IEEE/ACM Trans.Networking,vol8,no.5,0ct.2000. Also, there is a method of designing a network that satisfies the upper limit of the inflow / outflow traffic amount to the upper layer node as a traffic condition on the assumption that the traffic pattern fluctuates. Assuming that the traffic pattern fluctuates, the physical network configuration defined by the lower layer link connection configuration is limited to the ring topology (Non-patent Documents 3 and 4).
K. Zhu and B. Mukherjee, “Traffic grooming in optical WDM mesh network,” IEEE J. Sel. Areas Commun., Vol. 20, no. 1, pp. 122-133, Jan.-2002. I. Cerutti and A. Fumagalli, “Multi-rate and multi-hop hybrid optical networks with arbitrary topology,” HPSR2003, pp.239-244, June 2003. R. Berry and E. Modiano, “Reducing electric multiplexing costs in SONET / WDM rings with dynamically changing traffic,” IEEE J. Sel. Areas Commun., Vol. 18, no. 10, Oct. 2000. O. Gerstel, R. Ramaswami and G. Sasaki, “Cost-effective traffic grooming in WDM rings,” IEEE / ACM Trans. Networking, vol8, no.5, 0ct. 2000.

しかしながら、従来手法では、トラヒックを伝送するパスの経路について、ネットワークのコストを低減するような最適化が充分に行われていなかった。そのため、トラヒック条件を満たすことはできても、ネットワークの利用効率がよくなかった。   However, the conventional method has not sufficiently optimized the route of the path for transmitting traffic so as to reduce the cost of the network. Therefore, even if the traffic condition can be satisfied, the network utilization efficiency is not good.

そこで本発明では、トラヒックパターンが変動するような網設計方法の確立において、トラヒック条件を満足し、かつ、ネットワークの利用効率を向上するように下位レイヤパスと上位レイヤパスの経路を計算することを、主な目的とする。   Therefore, in the present invention, in establishing a network design method in which the traffic pattern fluctuates, calculation of the lower layer path and the upper layer path so as to satisfy the traffic condition and improve the network utilization efficiency is performed. With a purpose.

前記課題を解決するため、本発明は、ノード間を接続する物理的な通信路である下位レイヤリンク、前記下位レイヤリンクを接続することにより構成される下位レイヤパス、および、前記下位レイヤパスを利用することにより構成されてトラヒックを通信する上位レイヤパスが設定されるネットワークシステムにおいて、前記下位レイヤパスおよび前記上位レイヤパスの構成を設計する網設計方法であって、網設計装置が、記憶手段および経路計算手段を有し、前記記憶手段が、前記下位レイヤリンク、前記下位レイヤパス、および、前記上位レイヤパスに関する情報、ならびに、トラヒックの通信量上限を規定するトラヒック条件を格納し、前記経路計算手段が、置き換え対象の前記上位レイヤパスを選択し、前記トラヒック条件を満足するように前記上位レイヤパスの経路の置き換えを試行し、置き換え前の前記上位レイヤパスの経路の評価値から、置き換え後の前記上位レイヤパスの経路の評価値への変化をもとに、置き換えを実施するか否かを判断する手順を繰り返し実行し、前記経路計算手段は、置き換え対象の前記上位レイヤパスを選択するときに、削除対象の前記下位レイヤパスを設定し、削除対象の前記下位レイヤパスに収容される前記上位レイヤパスから選択することを特徴とする。
さらに、本発明は、前記網設計方法を実行する網設計装置である。 In order to solve the above-described problem, the present invention uses a lower layer link that is a physical communication path connecting nodes, a lower layer path configured by connecting the lower layer link, and the lower layer path. In a network system in which an upper layer path configured to communicate traffic is set, a network design method for designing a configuration of the lower layer path and the upper layer path, wherein the network design apparatus includes a storage unit and a route calculation unit. The storage means stores information on the lower layer link, the lower layer path, and the upper layer path, and a traffic condition that defines a traffic traffic upper limit, and the route calculation means is a replacement target. Select the upper layer path and satisfy the traffic condition To replace the route of the upper layer path, and perform the replacement based on the change from the evaluation value of the route of the upper layer path before replacement to the evaluation value of the route of the upper layer path after replacement. The route calculation means sets the lower layer path to be deleted when selecting the upper layer path to be replaced, and is accommodated in the lower layer path to be deleted. It is characterized by selecting from an upper layer path .
Furthermore, the present invention is a network design apparatus for executing the network design method.

これにより、トラヒック条件を満足しつつ、網コストをなるべく少なくすることができ、経済的な網構築が可能となる。さらに、下位レイヤパス単位での最適処理を行うことができる。 As a result, the network cost can be reduced as much as possible while satisfying the traffic conditions, and an economical network can be constructed. Furthermore, it is possible to perform optimum processing in units of lower layer paths.

本発明は、前記経路計算手段が、置き換えを実施すると判断する前記上位レイヤパスの経路を置き換えることを特徴とする。   The present invention is characterized in that the route calculation means replaces the route of the upper layer path which is determined to be replaced.

これにより、網設計の結果に従って、ネットワークを運用できる。   Thereby, the network can be operated according to the result of the network design.

本発明は、前記記憶手段が、前記トラヒック条件として、各上位レイヤノードヘの流入／流出トラヒック量上限、および、各上位レイヤノード間のトラヒック量上限を規定することを特徴とする。   The present invention is characterized in that the storage means defines an inflow / outflow traffic upper limit to each upper layer node and a traffic upper limit between the upper layer nodes as the traffic condition.

これにより、実際のトラヒックパターンを考慮してトラヒック条件を与えることができ、利用状況に応じた網設計が可能となる。   As a result, traffic conditions can be given in consideration of actual traffic patterns, and network design can be made according to the usage situation.

本発明は、網設計装置が、前記ネットワークシステムのトラヒック交流を観測し、観測するトラヒック交流をもとに、前記トラヒック条件を決定することを特徴とする。   The present invention is characterized in that the network design apparatus observes traffic exchanges of the network system and determines the traffic conditions based on the observed traffic exchanges.

これにより、トラヒックパターンの変動を考慮したトラヒック条件を与えることができ、より現実的なトラヒック条件を与えることができる。   As a result, traffic conditions can be given in consideration of fluctuations in traffic patterns, and more realistic traffic conditions can be given.

本発明は、前記経路計算手段が、前記上位レイヤパスの置き換えを繰り返すときに、置き換え対象の前記上位レイヤパスの評価値を元に、Ｇｒｅｅｄｙアルゴリズムにより置き換えを実施するか否かを決定することを特徴とする。   The present invention is characterized in that, when the replacement of the upper layer path is repeated, the route calculation means determines whether or not to perform replacement by a Greedy algorithm based on an evaluation value of the upper layer path to be replaced. To do.

これにより、現在の解より最適な解を求めていくことにより、更なるコスト削減を期待できる。   As a result, further cost reduction can be expected by finding an optimal solution from the current solution.

本発明は、前記経路計算手段が、前記上位レイヤパスの置き換えを繰り返すときに、置き換え対象の前記上位レイヤパスの評価値を元に、Ｈｅｕｒｉｓｔｉｃアルゴリズムにより置き換えを実施するか否かを決定することを特徴とする。   The present invention is characterized in that, when the replacement of the upper layer path is repeated, the route calculation means determines whether or not to perform replacement by a heuristic algorithm based on the evaluation value of the upper layer path to be replaced. To do.

これにより、局所解を避けて経路計算を行うことができ、更なるコスト削減を期待できる。   As a result, route calculation can be performed while avoiding local solutions, and further cost reduction can be expected.

本発明は、前記経路計算手段が、ある上位レイヤノードをルートとして選択し、最短経路木を構成するように前記下位レイヤパスを選択した上で、前記上位レイヤパスの経路を選択し、全ての上位レイヤノードをルートとして選択した場合の評価値を比較して、最もよい評価値となる経路を置き換える後の経路とすることを特徴とする。   In the present invention, the route calculation means selects a certain upper layer node as a route, selects the lower layer path so as to form a shortest route tree, selects a route of the upper layer path, and selects all upper layers. The evaluation values when a node is selected as a route are compared, and the route having the best evaluation value is replaced with a route after replacement.

これにより、比較的少ない計算量で経路計算を行うことができる。   As a result, route calculation can be performed with a relatively small amount of calculation.

本発明では、パスの経路計算を繰り返すことにより、ネットワークのコスト面でのボトルネックを継続的に解消する。これにより、従来手法では実現できなかった、トラヒックパターンが変動する網の設計を効率的に実現できる。よって、トラヒック条件を満足しつつ、網コストをなるべく少なくすることでネットワークの利用効率を向上でき、経済的な網構築が可能となる。   In the present invention, by repeating the path route calculation, the bottleneck in the cost of the network is continuously solved. As a result, it is possible to efficiently realize a network design in which the traffic pattern fluctuates, which could not be realized by the conventional method. Therefore, the network utilization efficiency can be improved by reducing the network cost as much as possible while satisfying the traffic conditions, and an economical network can be constructed.

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本発明の一実施形態であるネットワークシステムの構成図である。このネットワークシステムの形態は、例えば、メッシュトポロジである。   FIG. 1 is a configuration diagram of a network system according to an embodiment of the present invention. The form of this network system is, for example, a mesh topology.

ネットワークシステムは、ノードを接続することにより構成される。ノード間には、ノード間で制御情報を交換するための媒体である制御リンクがあっても構わない。ノードは、上位レイヤノード１０または下位レイヤノード１２に分類される。なお、上位レイヤと下位レイヤとは異なるレイヤであり、上位レイヤは下位レイヤを利用して構成される。   The network system is configured by connecting nodes. There may be a control link that is a medium for exchanging control information between nodes. The node is classified into an upper layer node 10 or a lower layer node 12. The upper layer and the lower layer are different layers, and the upper layer is configured using the lower layer.

上位レイヤノード１０は、上位レイヤにおけるデータ交換手段（図示省略）を有する。上位レイヤノード１０のデータ交換手段としては、ＭＰＬＳ（Multi Protocol Label Switching）のＬＳＲ（Label Switching Router）などが相当する。   The upper layer node 10 has data exchange means (not shown) in the upper layer. The data exchange means of the upper layer node 10 corresponds to an MPLS (Label Switching Router) of MPLS (Multi Protocol Label Switching).

下位レイヤノード１２は、下位レイヤにおけるデータ交換手段（図示省略）を有する。下位レイヤノード１２のデータ交換手段としては、ＯＸＣ（Optical Cross Connect）などが相当する。   The lower layer node 12 has data exchange means (not shown) in the lower layer. The data exchange means of the lower layer node 12 corresponds to OXC (Optical Cross Connect) or the like.

なお、ネットワークシステムには、３種類以上のレイヤにおけるデータ交換手段を有するノードが混在していても構わない。３種類以上のレイヤは、下位レイヤパス１６が属するレイヤ、上位レイヤパス１８が属するレイヤに加え、前記２つのレイヤ以外のレイヤである。   In the network system, nodes having data exchange means in three or more types of layers may be mixed. The three or more types of layers are layers other than the two layers in addition to the layer to which the lower layer path 16 belongs and the layer to which the upper layer path 18 belongs.

外部のネットワーク（例：ユーザネットワーク）と接続し、トラヒックの交流がある上位レイヤノード１０を、境界ノードと呼ぶ。図１の例では、例えば、上位レイヤノード１０ａおよび上位レイヤノード１０ｃが外部のネットワークと接続され、上位レイヤノード１０ａに流入したトラヒックが、上位レイヤノード１０ｃから流出していると仮定すると、上位レイヤノード１０ａ、上位レイヤノード１０ｃを境界ノードと呼ぶ。   An upper layer node 10 that is connected to an external network (for example, a user network) and has traffic exchange is called a boundary node. In the example of FIG. 1, for example, assuming that the upper layer node 10a and the upper layer node 10c are connected to an external network, and traffic flowing into the upper layer node 10a flows out of the upper layer node 10c, The node 10a and the upper layer node 10c are called boundary nodes.

下位レイヤリンク１４は、隣接するノード間を物理的な接続パスで接続する。   The lower layer link 14 connects adjacent nodes with a physical connection path.

下位レイヤパス１６は、下位レイヤリンク１４を直接接続することによって構成される物理的な経路である。例えば、下位レイヤパス１６ａは、下位レイヤリンク１４ａ、下位レイヤリンク１４ｂ、下位レイヤリンク１４ｅ上に張られる。   The lower layer path 16 is a physical path configured by directly connecting the lower layer link 14. For example, the lower layer path 16a is extended on the lower layer link 14a, the lower layer link 14b, and the lower layer link 14e.

上位レイヤパス１８は、下位レイヤパス１６の上に構成される、データ転送のための通信接続の単位である。例えば、上位レイヤパス１８は、下位レイヤパス１６ａ、下位レイヤパス１６ｂ上に張られている。   The upper layer path 18 is a communication connection unit for data transfer, which is configured on the lower layer path 16. For example, the upper layer path 18 is stretched on the lower layer path 16a and the lower layer path 16b.

網設計装置１は、複数レイヤをまたがって、各ノード間に複数のレイヤにおける接続パスの構成を計算する。網設計装置１は、ノードの中にあってもよいし、ノードとは独立のサーバなどにあってもよい。   The network design device 1 calculates a configuration of connection paths in a plurality of layers between the nodes across the plurality of layers. The network design device 1 may be in a node or may be in a server independent of the node.

なお、網設計装置１は、演算処理を行う際に用いられる記憶手段としてのメモリと、前記演算処理を行う演算処理装置とを少なくとも備えるコンピュータとして構成される。なお、メモリは、ＲＡＭ（Random Access Memory）などにより構成される。演算処理は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）によって構成される演算処理装置が、メモリ上のプログラムを実行することで、実現される。本実施形態は、網設計装置１に加え、網設計装置１に演算処理を実行させるためのプログラム、および、そのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を含む。   The network design device 1 is configured as a computer including at least a memory serving as a storage unit used when performing arithmetic processing and an arithmetic processing device that performs the arithmetic processing. The memory is constituted by a RAM (Random Access Memory) or the like. Arithmetic processing is realized by an arithmetic processing unit configured by a CPU (Central Processing Unit) executing a program on a memory. In addition to the network design apparatus 1, the present embodiment includes a program for causing the network design apparatus 1 to execute arithmetic processing, and a computer-readable recording medium on which the program is recorded.

図２は、網設計装置１の構成図である。   FIG. 2 is a configuration diagram of the network design apparatus 1.

トポロジ管理手段２０は、ノードおよび下位レイヤリンク１４の物理的な接続構成を管理しており、トポロジＤＢ２６の追加、削除、修正、および、検索を行う。トポロジ管理手段２０の実現方法としては、例えば、ＩＥＴＦ（Internet Engineering Task Force）が発行するＲＦＣ４２０３（OSPF Extensions in Support of Generalized Multi-Protocol Label Switching（ＧＭＰＬＳ））に規定されている。   The topology management unit 20 manages the physical connection configuration of the nodes and the lower layer links 14, and adds, deletes, modifies, and searches the topology DB 26. The implementation method of the topology management unit 20 is defined in, for example, RFC 4203 (OSPF Extensions in Support of Generalized Multi-Protocol Label Switching (GMPLS)) issued by the Internet Engineering Task Force (IETF).

トラヒック条件管理手段２２は、網設計において満足すべきトラヒック条件を管理し、トラヒック条件ＤＢ２８の追加、削除、修正、および、検索を行う。トラヒック条件管理手段２２は、トラヒック交流を観測し、トラヒック条件を決定してもよい。トラヒック条件を決定する手法としては、例えば、トラヒック交流の観測値の中で、各境界ノードへの流入トラヒック量／流出トラヒック量（流入トラヒック量および流出トラヒック量のうち、少なくとも１つのトラヒック量）、および、各境界ノード間のトラヒック量のうち、最大値をトラヒック条件として決定する手法が挙げられる。   The traffic condition management means 22 manages traffic conditions that should be satisfied in the network design, and adds, deletes, modifies, and searches the traffic condition DB 28. The traffic condition management means 22 may observe traffic exchange and determine the traffic condition. As a method for determining the traffic condition, for example, in the traffic exchange observation value, inflow traffic amount / outflow traffic amount (at least one of the inflow traffic amount and the outflow traffic amount) to each boundary node, In addition, there is a method of determining a maximum value as a traffic condition among traffic amounts between the boundary nodes.

経路計算手段２４は、トポロジＤＢ２６、トラヒック条件ＤＢ２８を入力とし、上位レイヤパス１８および下位レイヤパス１６の経路計算を行い、パスＤＢ３０に格納する。網設計装置１は、経路計算手段２４の計算結果に従って、下位レイヤパス１６および上位レイヤパス１８を設定するパス設定手段（図示省略）を有していてもよい。   The route calculation means 24 receives the topology DB 26 and the traffic condition DB 28 as inputs, performs route calculation of the upper layer path 18 and the lower layer path 16, and stores them in the path DB 30. The network design device 1 may have path setting means (not shown) that sets the lower layer path 16 and the upper layer path 18 according to the calculation result of the route calculation means 24.

トポロジＤＢ２６は、ノードおよび下位レイヤリンク１４の物理的な接続関係を格納する。トポロジＤＢ２６は、以下の情報（リンクＩＤ、上流ノードＩＤ、上流ノード種別、下流ノードＩＤ、下流ノード種別、および、コスト）を、リンク１本ごとに有する。リンクＩＤは、下位レイヤリンク１４を一意に識別する情報である。上流ノードＩＤは、前記リンクの上流ノードのノードＩＤである。上流ノード種別は、上流ノードの交換手段のレイヤ（上位レイヤノード１０であるか下位レイヤノード１２であるか）である。   The topology DB 26 stores physical connection relationships between nodes and lower layer links 14. The topology DB 26 has the following information (link ID, upstream node ID, upstream node type, downstream node ID, downstream node type, and cost) for each link. The link ID is information that uniquely identifies the lower layer link 14. The upstream node ID is the node ID of the upstream node of the link. The upstream node type is the layer of the exchange means of the upstream node (whether it is the upper layer node 10 or the lower layer node 12).

下流ノードＩＤは、前記リンクの下流ノードのノードＩＤである。下流ノード種別は、下流ノードの交換手段のレイヤ（上位レイヤノード１０であるか下位レイヤノード１２であるか）である。コストは、前記リンクを使って下位レイヤパス１６を設定する際の前記リンク区間のコストを意味する。ノードＩＤとしては、例えば、ＩＰアドレスが相当する。   The downstream node ID is the node ID of the downstream node of the link. The downstream node type is a layer of exchange means of the downstream node (whether it is the upper layer node 10 or the lower layer node 12). The cost means the cost of the link section when the lower layer path 16 is set using the link. For example, an IP address corresponds to the node ID.

トラヒック条件ＤＢ２８は、網設計において満足すべきトラヒック条件を格納する。トラヒック条件は、境界ノードＩＤ、流入トラヒック量上限、流出トラヒック量上限、境界ノードＩＤ→境界ノードＩＤ、および、ノード間トラヒック量上限から構成される。境界ノードＩＤは、外部とトラヒックの出入り口になっているノードのノードＩＤであり、これは上位レイヤノード１０のどれかとなる。流入トラヒック量上限は、前記ノードヘの外部からの流入トラヒック量の上限を示す。流出トラヒック量上限は、前記ノードから外部への流出トラヒック量の上限を示す。境界ノードＩＤ→境界ノードＩＤは、その間にリソースを確保すべき境界ノードのペアを示し、→はトラヒックの流れる方向を示す。例えば、Ａ→Ｂとなっている場合、ＡからＢにトラヒックが流れる。以下、ｓｒｃ→ｄｓｔは、ｓｒｃからｄｓｔにトラヒックが流れることを意味する。ノード間トラヒック量上限は、前記境界ノード間のトラヒック量の上限を示す。   The traffic condition DB 28 stores traffic conditions that should be satisfied in network design. The traffic condition includes a boundary node ID, an inflow traffic amount upper limit, an outflow traffic amount upper limit, a boundary node ID → a boundary node ID, and an inter-node traffic amount upper limit. The boundary node ID is a node ID of a node which is an entrance / exit of traffic with the outside, and is one of the upper layer nodes 10. The upper limit of the inflow traffic amount indicates the upper limit of the inflow traffic amount from the outside to the node. The outflow traffic amount upper limit indicates the upper limit of the outflow traffic amount from the node to the outside. The boundary node ID → the boundary node ID indicates a pair of boundary nodes in which resources should be secured, and → indicates the direction of traffic flow. For example, when A → B, traffic flows from A to B. Hereinafter, src → dst means that traffic flows from src to dst. The inter-node traffic amount upper limit indicates the upper limit of the traffic amount between the boundary nodes.

パスＤＢ３０は、経路計算の結果である経路を含め、下位レイヤパス１６と上位レイヤパス１８の情報を格納する。パスＤＢ３０は、以下の情報（始点ノードＩＤ、終点ノードＩＤ、パス種別、および、経路）を、パス１本ごとに有する。始点ノードＩＤは、パスの始点となるノードのノードＩＤである。終点ノードＩＤは、パスの終点となるノードのノードＩＤである。パス種別は、下位レイヤパス１６か上位レイヤパス１８かを示す情報である。経路は、パスが経由するリンクのリストである。   The path DB 30 stores information on the lower layer path 16 and the upper layer path 18 including the path as a result of the path calculation. The path DB 30 has the following information (start node ID, end node ID, path type, and route) for each path. The starting point node ID is the node ID of the node that is the starting point of the path. The end node ID is the node ID of the node that is the end point of the path. The path type is information indicating the lower layer path 16 or the upper layer path 18. A route is a list of links through which a path passes.

本数は、パス種別が下位レイヤパス１６であり、同じノード間の同じ経路上に複数本を設定する必要がある場合に、その下位レイヤパス１６の本数を示したものある。なお、パス種別が上位レイヤパス１８である場合、経路に格納されるリンクのリストは、下位レイヤパス１６のリストとなる。   The number indicates the number of lower layer paths 16 when the path type is the lower layer path 16 and it is necessary to set a plurality of paths on the same route between the same nodes. When the path type is the upper layer path 18, the list of links stored in the route is the list of the lower layer path 16.

図３は、経路計算手段２４の処理手順を示している。この処理は、上位レイヤパス単位の経路計算を行い、計算した経路の評価値を元に、Ｇｒｅｅｄｙアルゴリズムにより、置き換える上位レイヤパス１８を決定することを特徴とする。   FIG. 3 shows a processing procedure of the route calculation means 24. This process is characterized in that a route calculation is performed for each upper layer path, and the upper layer path 18 to be replaced is determined by the Greedy algorithm based on the calculated evaluation value of the route.

Ｇｒｅｅｄｙアルゴリズムは、置き換え侯補の上位レイヤパス１８の評価値が前回（置き換え前）の評価値を上回る場合、その侯補を今回（置き換え後）の評価値となる経路として採用する処理を繰り返し、前回の評価値と今回の評価値とを比較して評価値が上昇しなくなると繰り返しを終了する手法である。   When the evaluation value of the upper layer path 18 of the replacement supplement exceeds the previous (pre-replacement) evaluation value, the Greedy algorithm repeats the process of adopting the supplement as the route that becomes the evaluation value of the present (after replacement). The evaluation value is compared with the current evaluation value, and the repetition is terminated when the evaluation value does not increase.

経路計算手段２４は、トラヒック条件を満足するような、パスの経路計算を行う。本フローチャートの開始時では、初期解が与えられているものとする。初期解の決定方法としては、例えば、後記する図１０に示す方法があるが、別の方法であっても構わない。   The route calculation means 24 performs path route calculation so as to satisfy the traffic condition. It is assumed that an initial solution is given at the start of this flowchart. As an initial solution determination method, for example, there is a method shown in FIG. 10 to be described later, but another method may be used.

Ｓ１０１は、現在のネットワークコスト（評価値）を計算し、その計算結果をCurrentCostとする処理である。CurrentCostは、各下位レイヤパス１６のコストの総和で求められる。各下位レイヤパス「LowPath」のコストは、自身が経由するリンクのコストの総和「Cost（LowPath）」で求められる。   S101 is processing for calculating the current network cost (evaluation value) and setting the calculation result as CurrentCost. CurrentCost is obtained as the total cost of each lower layer path 16. The cost of each lower layer path “LowPath” is obtained by the total cost “Cost (LowPath)” of the link through which it passes.

Ｓ１０２は、Minimumに初期値として大きな値（例えば、無限大）を代入する処理である。Ｓ１０３は、境界ノード間を１つ選択し、ｓｒｃ→ｄｓｔで表現する処理である。トラヒック条件管理手段２２は、トラヒック条件ＤＢ２８を検索し、境界ノード間トラヒック量上限が０より大きく、かつ、選択されていない境界ノード間を１つ選択する。   S102 is a process of substituting a large value (for example, infinity) as an initial value for Minimum. S103 is a process of selecting one boundary node and expressing it as src → dst. The traffic condition management means 22 searches the traffic condition DB 28 and selects one boundary node between the boundary nodes whose boundary node traffic volume upper limit is larger than 0 and is not selected.

Ｓ１０４は、サブルーチン「パスの経路計算（Ｓ２００）」を呼び出す処理である。Ｓ１０５は、サブルーチン「パスの経路計算」で求めた経路に置き換えたことを想定して、ネットワークコストを計算し、その計算結果をCurrentCostDashとする処理である。   S104 is a process for calling a subroutine "path route calculation (S200)". S105 is a process of calculating the network cost on the assumption that the route obtained by the subroutine “path calculation of path” is replaced, and setting the calculation result as CurrentCostDash.

Ｓ１０６は、分岐条件「CurrentCostDash−CurrentCost＜０、かつ、CurrentCostDash＜Minimum」を満たすか否かを判定する処理であり、満たすとき（Ｓ１０６，Ｙｅｓ）にはＳ１０７を実行し、満たさないとき（Ｓ１０６，Ｎｏ）にはＳ１０８を実行する。   S106 is a process for determining whether or not the branch condition “CurrentCostDash−CurrentCost <0 and CurrentCostDash <Minimum” is satisfied. When satisfied (S106, Yes), S107 is executed, and when not satisfied (S106, For No), S108 is executed.

Ｓ１０７は、Minimum＝CurrentCostDashとする処理である。Ｓ１０８は、分岐条件「全境界ノード間について計算が終了」を満たすか否かを判定する処理であり、満たすとき（Ｓ１０８，Ｙｅｓ）にはＳ１０９を実行し、満たさないとき（Ｓ１０８，Ｎｏ）にはＳ１０３を実行する。Ｓ１０９は、分岐条件「Minimumが初期値のままである」を満たすか否かを判定する処理であり、満たすとき（Ｓ１０９，Ｙｅｓ）には終了し、満たさないとき（Ｓ１０９，Ｎｏ）にはＳ１１０を実行する。   S107 is processing to set Minimum = CurrentCostDash. S108 is a process for determining whether or not the branch condition “computation is completed for all boundary nodes” is satisfied. When satisfied (S108, Yes), S109 is executed, and when not satisfied (S108, No). Executes S103. S109 is a process for determining whether or not the branch condition “Minimum remains at the initial value” is satisfied. When satisfied (S109, Yes), the process ends. When not satisfied (S109, No), S110 is performed. Execute.

Ｓ１１０は、Minimumとなる境界ノード間について経路を置き換える処理である。この計算の結果、帯域が０となることにより不要となる下位レイヤパス１６は削除し、既存の下位レイヤパス１６では帯域が不足する場合は下位レイヤパス１６を新設する。そして、処理をＳ１０１に戻す。   S110 is a process for replacing the path between the boundary nodes serving as the minimum. As a result of this calculation, the lower layer path 16 which becomes unnecessary when the bandwidth becomes 0 is deleted, and when the existing lower layer path 16 has insufficient bandwidth, a lower layer path 16 is newly established. Then, the process returns to S101.

図４は、経路計算手段２４の処理手順を示している。この処理は、サブルーチン「パスの経路計算（Ｓ２００）」である。   FIG. 4 shows the processing procedure of the route calculation means 24. This processing is a subroutine “path route calculation (S200)”.

Ｓ２０１は、ｓｒｃ→ｄｓｔ間のトラヒック転送のために設定される上位レイヤパス１８が、下位レイヤパス「LowPath」を経由すると仮定して、下位レイヤパス「LowPath」で上位レイヤパス１８を収容するのに必要な帯域「Bandwidth（LowPath）」を計算する処理である。なお、上位レイヤパス１８が経由すると仮定する下位レイヤパス１６は、全ての上位レイヤノード間に存在する。Bandwidth（LowPath）の計算方法としては、既存の方法を用いることができる（特開２００６−５４７２２号公報に記述されているリンクリソース計算手段を参照）。   S201 is a bandwidth necessary for accommodating the upper layer path 18 in the lower layer path “LowPath” on the assumption that the upper layer path 18 set for the traffic transfer between src → dst passes through the lower layer path “LowPath”. This is a process of calculating “Bandwidth (LowPath)”. Note that the lower layer path 16 that is assumed to pass through the upper layer path 18 exists between all the upper layer nodes. As a method for calculating Bandwidth (LowPath), an existing method can be used (refer to link resource calculation means described in JP-A-2006-54722).

Ｓ２０２は、Bandwidth（LowPath）を収容するのに必要な下位レイヤパス１６の本数「NumPaths（LowPath）」を計算する処理である。NumPaths（LowPath）の計算結果は、Bandwidth（LowPath）をLowPathBandwidth（下位レイヤパス「LowPath」の帯域）で割り、小数点を切り上げた整数となる。   S202 is a process of calculating the number “NumPaths (LowPath)” of the lower layer paths 16 necessary to accommodate the Bandwidth (LowPath). The calculation result of NumPaths (LowPath) is an integer obtained by dividing Bandwidth (LowPath) by LowPathBandwidth (band of the lower layer path “LowPath”) and rounding up the decimal point.

Ｓ２０３は、ｓｒｃ→ｄｓｔ間のトラヒック転送のために設定される上位レイヤパス１８が、下位レイヤパス「LowPath」を経由しないと仮定して、下位レイヤパス「LowPath」で上位レイヤパス１８を収容するのに必要な帯域「BandwidthDash（LowPath）」を計算する処理である。なお、上位レイヤパス１８が経由しないと仮定する下位レイヤパス１６は、全ての上位レイヤノード間に存在する。BandwidthDash（LowPath）の計算方法も、Bandwidth（LowPath）と同様になる。   S203 is necessary to accommodate the upper layer path 18 in the lower layer path “LowPath” on the assumption that the upper layer path 18 set for the traffic transfer between src → dst does not pass through the lower layer path “LowPath”. This is a process of calculating the bandwidth “BandwidthDash (LowPath)”. Note that the lower layer path 16 that is assumed not to pass through the upper layer path 18 exists between all the upper layer nodes. The calculation method of BandwidthDash (LowPath) is the same as Bandwidth (LowPath).

Ｓ２０４は、BandwidthDash（LowPath）を収容するのに必要な下位レイヤパス１６の本数「NumPathsDash（LowPath）」を計算する処理である。NumPathsDash（LowPath）の計算方法も、NumPaths（LowPath）と同様になる。   S204 is processing for calculating the number “NumPathsDash (LowPath)” of the lower layer paths 16 necessary to accommodate BandwidthDash (LowPath). The calculation method of NumPathsDash (LowPath) is the same as NumPaths (LowPath).

Ｓ２０５は、下位レイヤパス１６をリンクとみなし、各リンクのコスト「LowPathCost」を計算する処理である。各リンクのコスト「LowPathCost」は、NumPaths（LowPath）≠NumPathsDash（LowPath）のときには（式１）の計算結果となり、NumPaths（LowPath）＝NumPathsDash（LowPath）のときには（式２）の計算結果となる。なお、Cost（LowPath）は、下位レイヤパス「LowPath」が経由するリンクのコストの総和である。また、βは、定数（小さい値）であり、Bandwidth（LowPath）−BandwidthDash（LowPath）が０となるときに、（式２）の計算結果が０となることを防ぐための修正値である。
Cost（LowPath）×（NumPaths（LowPath）−NumPathsDash（LowPath））×LowPathBandwidth…（式１）
Cost（LowPath）×（Bandwidth（LowPath）−BandwidthDash（LowPath）＋β〉…（式２） S205 is processing for regarding the lower layer path 16 as a link and calculating the cost “LowPathCost” of each link. The cost “LowPathCost” of each link is the calculation result of (Expression 1) when NumPaths (LowPath) ≠ NumPathsDash (LowPath), and the calculation result of (Expression 2) when NumPaths (LowPath) = NumPathsDash (LowPath). Cost (LowPath) is the total cost of the link through which the lower layer path “LowPath” passes. Β is a constant (small value), and is a correction value for preventing the calculation result of (Expression 2) from becoming 0 when Bandwidth (LowPath) −BandwidthDash (LowPath) is 0.
Cost (LowPath) x (NumPaths (LowPath)-NumPathsDash (LowPath)) x LowPathBandwidth ... (Formula 1)
Cost (LowPath) x (Bandwidth (LowPath)-BandwidthDash (LowPath) + β> ... (Formula 2)

なお、現在は下位レイヤパス１６が存在しない区間については、Cost（LowPath）は、下位レイヤパス１６がとりうる経路のうち、最小コストのものを選択する。最小コストの選択には、既存のＤｉｊｋｓｔｒａ法などを用いることができる。   Note that, for a section where the lower layer path 16 does not exist at present, Cost (LowPath) selects a route with the lowest cost among the routes that the lower layer path 16 can take. For the selection of the minimum cost, the existing Dijkstra method or the like can be used.

Ｓ２０６は、LowPathCostに基づき、ｓｒｃ→ｄｓｔへ最小コスト経路を求める処理である。この計算には、既存のＤｉｊｋｓｔｒａ法などを用いることができる。そして、処理をサブルーチンの呼び出し元に戻す。   S206 is a process for obtaining the minimum cost path from src to dst based on LowPathCost. For this calculation, an existing Dijkstra method or the like can be used. Then, the process is returned to the subroutine caller.

図５は、経路計算手段２４の処理手順を示している。この処理は、上位レイヤパス単位の経路計算を行い、計算した経路の評価値を元に、Ｈｅｕｒｉｓｔｉｃアルゴリズムにより、置き換える上位レイヤパス１８を決定することを特徴とする。   FIG. 5 shows the processing procedure of the route calculation means 24. This processing is characterized in that route calculation is performed in units of upper layer paths, and the upper layer path 18 to be replaced is determined by the Heuristic algorithm based on the calculated evaluation value of the route.

Ｈｅｕｒｉｓｔｉｃアルゴリズムは、置き換え侯補の上位レイヤパス１８の評価値が前回の評価値を上回る場合、その候補を今回の評価値となる経路として採用し、前回の評価値を上回らない場合、その候補を今回の評価値となる経路として採用するか否かは所定の確率によって決定される処理を繰り返し、評価値となる経路が所定の回数だけ連続して変更されない場合には、これ以上評価値を改善する余地がないとして、繰り返しを終了する手法である。なお、所定の回数は、後記する定数「ＣＳ」または定数「ＣＲ」である。   The heuristic algorithm adopts the candidate as a route that becomes the current evaluation value when the evaluation value of the upper layer path 18 of the replacement supplement exceeds the previous evaluation value, and if the evaluation value does not exceed the previous evaluation value, Whether or not it is adopted as a route that becomes an evaluation value is repeatedly determined according to a predetermined probability, and if the route that becomes an evaluation value is not changed continuously a predetermined number of times, the evaluation value is further improved This is a technique for ending the repetition assuming there is no room. The predetermined number of times is a constant “CS” or a constant “CR” described later.

Ｓ３０１は、サブルーチン「Ｈｅｕｒｉｓｔｉｃアルゴリズムによるパスの選択（Ｓ４００）」のための初期値設定を実行する処理である。具体的には、ループ用変数ｃａ＝０、ｃｒ＝０、ｃｃ＝０、ｃｓ＝０、および、Ｔ＝Ｔ０（Ｔ０：定数）とする初期化処理を実行する。   S301 is processing for executing an initial value setting for a subroutine “path selection by the Heuristic algorithm (S400)”. Specifically, an initialization process is executed to set loop variables ca = 0, cr = 0, cc = 0, cs = 0, and T = T0 (T0: constant).

Ｓ３０２は、前記したＳ１０１と同じ処理である。Ｓ３０３は、前記したＳ１０３と同じ処理である。   S302 is the same process as S101 described above. S303 is the same process as S103 described above.

Ｓ３０４は、サブルーチン「パスの経路計算（Ｓ２００）」を呼び出す処理である。なお、リンクコストの計算（Ｓ２０５）として、上位レイヤパス１８が通る下位レイヤパス１６のうち、任意の１つを選択し、このリンクコストを無限大として、削除対象の下位レイヤパス１６とする処理を追加する。   S304 is a process of calling a subroutine “path calculation of path (S200)”. Note that as the link cost calculation (S205), an arbitrary one of the lower layer paths 16 through which the upper layer path 18 passes is selected, and a process of setting the link cost as infinite and setting the lower layer path 16 to be deleted is added. .

Ｓ３０５は、前記したＳ１０５と同じ処理である。Ｓ３０６は、ｃｃを１増やす処理である。Ｓ３０７は、サブルーチン「Ｈｅｕｒｉｓｔｉｃアルゴリズムによるパスの選択（Ｓ４００）」を呼び出す処理である。そして、処理をＳ３０２に戻す。   S305 is the same processing as S105 described above. S306 is processing to increase cc by one. S307 is a process for calling a subroutine “path selection by the Heuristic algorithm (S400)”. Then, the process returns to S302.

図６は、経路計算手段２４の処理手順を示している。この処理は、サブルーチン「Ｈｅｕｒｉｓｔｉｃアルゴリズムによるパスの選択（Ｓ４００）」である。   FIG. 6 shows a processing procedure of the route calculation means 24. This processing is a subroutine “path selection by the Heuristic algorithm (S400)”.

Ｓ４０１は、分岐条件「CurrentCostDash−CurrentCost＜０」を満たすか否かを判定する処理であり、満たすとき（Ｓ４０１，Ｙｅｓ）にはＳ４０２を実行し、満たさないとき（Ｓ４０１，Ｎｏ）にはＳ４０３を実行する。Ｓ４０２は、経路を置き換え、ｃａの値を１増やし、ｃｓ、ｃｒの値を０にする処理である。そして、処理をＳ４０８に移行する。   S401 is processing for determining whether or not the branch condition “CurrentCostDash−CurrentCost <0” is satisfied. When satisfied (S401, Yes), S402 is executed, and when not satisfied (S401, No), S403 is performed. Execute. S402 is processing for replacing the route, increasing the value of ca by 1, and setting the values of cs and cr to 0. Then, the process proceeds to S408.

Ｓ４０３は、分岐条件「CurrentCostDash−CurrentCost＝０」を満たすか否かを判定する処理であり、満たすとき（Ｓ４０３，Ｙｅｓ）にはＳ４０４を実行し、満たさないとき（Ｓ４０３，Ｎｏ）にはＳ４０５を実行する。Ｓ４０４は、経路を置き換え、ｃａの値とｃｓの値を１増やし、ｃｒの値を０にする処理である。そして、処理をＳ４０８に移行する。   S403 is processing for determining whether or not the branch condition “CurrentCostDash−CurrentCost = 0” is satisfied. When satisfied (S403, Yes), S404 is executed, and when not satisfied (S403, No), S405 is performed. Execute. In S404, the route is replaced, the values of ca and cs are incremented by 1, and the value of cr is set to 0. Then, the process proceeds to S408.

Ｓ４０５は、所定確率により分岐先を決定する処理であり、分岐先としてＳ４０６またはＳ４０７へと移行する。所定確率により分岐先を決定する処理は、次の通りである。まず、乱数値Ａを０から１までの範囲で計算する。次に、乱数値Ａが、（式３）の条件式を満たすか否かを判定し、条件を満たすときにはＳ４０６へ、条件を満たさないときにはＳ４０７へ、移行する。

Figure 0004630223
S405 is a process of determining a branch destination with a predetermined probability, and proceeds to S406 or S407 as a branch destination. Processing for determining a branch destination with a predetermined probability is as follows. First, the random value A is calculated in the range from 0 to 1. Next, it is determined whether or not the random number A satisfies the conditional expression (Expression 3). If the condition is satisfied, the process proceeds to S406. If the condition is not satisfied, the process proceeds to S407.
Figure 0004630223

Ｓ４０６は、経路を置き換え、ｃａの値を１増やし、ｃｓ、ｃｒの値を０にする処理である。そして、処理をＳ４０８に移行する。Ｓ４０７は、ｃｒを１増やす処理である。   In step S406, the route is replaced, the value of ca is increased by 1, and the values of cs and cr are set to 0. Then, the process proceeds to S408. S407 is processing to increase cr by one.

Ｓ４０８は、分岐条件「ｃａ＝ＣＡ（ＣＡ：定数）、または、ｃｃ＝ＣＣ（ＣＣ：定数）である」を満たすか否かを判定する処理であり、満たすとき（Ｓ４０８，Ｙｅｓ）にはＳ４０９を実行し、満たさないとき（Ｓ４０８，Ｎｏ）にはＳ４１０を実行する。Ｓ４０９は、Ｔ＝α×Ｔ（α：定数）とし、ｃａ＝０、ｃｃ＝０とする処理である。そして、処理をＳ４１０に移行する。   S408 is a process for determining whether or not the branch condition “ca = CA (CA: constant) or cc = CC (CC: constant)” is satisfied. When satisfied (S408, Yes), S409 is performed. If not satisfied (S408, No), S410 is executed. S409 is processing for setting T = α × T (α: constant), ca = 0, and cc = 0. Then, the process proceeds to S410.

Ｓ４１０は、分岐条件「ｃｒ＝ＣＲ（ＣＲ：定数）、または、ｃｓ＝ＣＳ（ＣＳ：定数）である」を満たすか否かを判定する処理であり、満たすとき（Ｓ４１０，Ｙｅｓ）には終了し、満たさないとき（Ｓ４１０，Ｎｏ）には呼び出し元に戻る。   S410 is a process for determining whether or not the branch condition “cr = CR (CR: constant) or cs = CS (CS: constant)” is satisfied. When satisfied (S410, Yes), the process ends. If not satisfied (S410, No), the process returns to the caller.

図７は、経路計算手段２４の処理手順を示している。この処理は、下位レイヤパス単位の経路計算を行い、計算した経路の評価値を元に、Ｇｒｅｅｄｙアルゴリズムにより、置き換える上位レイヤパス１８を決定することを特徴とする。   FIG. 7 shows the processing procedure of the route calculation means 24. This process is characterized in that route calculation is performed in units of lower layer paths, and the upper layer path 18 to be replaced is determined by the Greedy algorithm based on the calculated evaluation value of the route.

Ｓ５０１は、前記したＳ１０１と同じ処理である。Ｓ５０２は、前記したＳ１０２と同じ処理である。   S501 is the same processing as S101 described above. S502 is the same process as S102 described above.

Ｓ５０３は、選択されていない下位レイヤパス１６を１本選択し、その始点ノードをｉ、終点ノードをｊとする処理である。Ｓ５０４は、サブルーチン「選択した下位レイヤパス１６を通る上位レイヤパス１８の集合をＲとする（Ｓ６００）」を呼び出す処理である。Ｓ５０５は、Ｒから１つの上位レイヤパス１８を取り出し、その始点ノードをｓｒｃ、終点ノードをｄｓｔとする処理である。取り出し方としては、ランダムでもよいし、境界ノード間トラヒック量上限が大きいものから取り出してもよい。   S503 is a process of selecting one lower layer path 16 that has not been selected, and setting its start point node to i and its end point node to j. S504 is a process for calling a subroutine "R is a set of upper layer paths 18 passing through the selected lower layer path 16 (S600)". S505 is a process of extracting one upper layer path 18 from R, setting its start node to src and the end node to dst. As a method of taking out, it may be random or may be taken out from those having a large upper limit of the traffic amount between the boundary nodes.

Ｓ５０６は、サブルーチン「パスの経路計算（Ｓ２００）」を呼び出す処理である。なお、リンクコストの計算（Ｓ２０５）として、Ｓ５０３で選択された下位レイヤパス１６（始点ノードｉ、終点ノードｊ）について、このリンクコストを無限大とする処理を追加する。   S506 is a process of calling a subroutine “path calculation of path (S200)”. As the link cost calculation (S205), a process for making the link cost infinite for the lower layer path 16 (start node i, end node j) selected in S503 is added.

Ｓ５０７は、分岐条件「Ｒは空」を満たすか否かを判定する処理であり、満たすとき（Ｓ５０７，Ｙｅｓ）にはＳ５０８を実行し、満たさないとき（Ｓ５０７，Ｎｏ）にはＳ５０５を実行する。Ｓ５０８は、Ｒに含まれた全ての上位レイヤパス１８について、計算したパスの経路に置き換えた場合を想定して、ネットワークコストを計算し、CurrentCostDashとする処理である。   S507 is a process for determining whether or not the branch condition “R is empty” is satisfied. When satisfied (S507, Yes), S508 is executed, and when not satisfied (S507, No), S505 is executed. . S508 is a process of calculating the network cost and setting it as CurrentCostDash on the assumption that all the upper layer paths 18 included in R are replaced with the calculated path routes.

Ｓ５０９は、前記したＳ１０６と同じ処理である。Ｓ５１０は、前記したＳ１０７と同じ処理である。   S509 is the same process as S106 described above. S510 is the same process as S107 described above.

Ｓ５１１は、分岐条件「全下位レイヤリンク１４について計算が終了」を満たすか否かを判定する処理であり、満たすとき（Ｓ５１１，Ｙｅｓ）にはＳ５１２を実行し、満たさないとき（Ｓ５１１，Ｎｏ）にはＳ５０３を実行する。Ｓ５１２は、前記したＳ１０９と同じ処理である。Ｓ５１３は、前記したＳ１１０と同じ処理である。処理をＳ５０１に戻す。   S511 is processing for determining whether or not the branch condition “computation is completed for all lower layer links 14” is satisfied, and when satisfied (S511, Yes), execute S512, and when not satisfied (S511, No) S503 is executed. S512 is the same process as S109 described above. S513 is the same process as S110 described above. The process returns to S501.

図８は、経路計算手段２４の処理手順を示している。この処理は、サブルーチン「選択した下位レイヤパス１６を通る上位レイヤパス１８の集合をＲとする（Ｓ６００）」である。   FIG. 8 shows the processing procedure of the route calculation means 24. This process is a subroutine “R is a set of upper layer paths 18 passing through the selected lower layer path 16 (S600)”.

Ｓ６０１は、分岐条件「下位レイヤパス１６の本数が１」を満たすか否かを判定する処理であり、満たすとき（Ｓ６０１，Ｙｅｓ）にはＳ６０２を実行し、満たさないとき（Ｓ６０１，Ｎｏ）にはＳ６０３を実行する。Ｓ６０２は、下位レイヤパス１６を通る全ての上位レイヤパス１８をＲに入れる処理である。処理をサブルーチンの呼び出し元に戻す。   S601 is a process of determining whether or not the branch condition “the number of lower layer paths 16 is 1” is satisfied. When satisfied (S601, Yes), S602 is executed, and when not satisfied (S601, No), Step S603 is executed. S602 is a process of putting all the upper layer paths 18 passing through the lower layer path 16 into R. Return processing to the caller of the subroutine.

Ｓ６０３は、Ｓを空集合とし、ＲをＮ本の下位レイヤパス１６を通る上位レイヤパス１８の集合とし、上位レイヤパス１８の総数をＴＯＴＡＬとする処理である。   In step S603, S is an empty set, R is a set of upper layer paths 18 passing through N lower layer paths 16, and the total number of upper layer paths 18 is TOTAL.

Ｓ６０４は、Ｒに含まれる上位レイヤパス１８の本数をＵとする処理である。Ｓ６０５は、Ｒから１つの上位レイヤパス１８を取り出してＰとする処理である。取り出し方としては、ランダムでもよいし、境界ノード間のトラヒック量上限が最も大きいものでもよい。   S604 is processing in which the number of upper layer paths 18 included in R is U. In step S605, one upper layer path 18 is extracted from R and set to P. As a method of extraction, random or a method with the largest traffic volume upper limit between boundary nodes may be used.

Ｓ６０６は、Ｓに含まれる全上位レイヤパスと、Ｓ６０５で選択された１つのパスＰとを収容するのに必要なリンクの帯域を計算する処理である。計算方法としては、既存の方法を用いることができる（特開２００６−５４７２２号公報、リンクリソース計算手段）。Ｓ６０７は、リンクの帯域を収容するのに必要な下位レイヤパス１６の本数を計算し、Ｎｄとする処理である。なお、Ｎｄは、計算したリンクの帯域を、前記リンクの帯域を収容するのに必要な下位レイヤパス１６の帯域で割り、小数点以下を切り上げた値となる。   S606 is a process of calculating the bandwidth of the link necessary to accommodate all upper layer paths included in S and one path P selected in S605. As a calculation method, an existing method can be used (Japanese Patent Laid-Open No. 2006-54722, link resource calculation means). S607 is processing for calculating the number of lower layer paths 16 necessary to accommodate the bandwidth of the link and setting it as Nd. Nd is a value obtained by dividing the calculated bandwidth of the link by the bandwidth of the lower layer path 16 necessary to accommodate the bandwidth of the link, and rounding up the fractional part.

Ｓ６０８は、分岐条件「Ｎｄ≦Ｎ−１？」を満たすか否かを判定する処理であり、満たすとき（Ｓ６０８，Ｙｅｓ）にはＳ６０９を実行し、満たさないとき（Ｓ６０８，Ｎｏ）にはＳ６１０を実行する。Ｓ６０９は、ＰをＳに入れる処理である。Ｓ６１０は、分岐条件「Ｒは空」を満たすか否かを判定する処理であり、満たすとき（Ｓ６１０，Ｙｅｓ）にはＳ６１１を実行し、満たさないとき（Ｓ６１０，Ｎｏ）にはＳ６０５を実行する。   S608 is a process for determining whether or not the branch condition “Nd ≦ N−1?” Is satisfied. When satisfied (S608, Yes), S609 is executed, and when not satisfied (S608, No), S610 is performed. Execute. S609 is processing to put P into S. S610 is a process for determining whether or not the branch condition “R is empty” is satisfied. When satisfied (S610, Yes), S611 is executed, and when not satisfied (S610, No), S605 is executed. .

Ｓ６１１は、ＴＯＴＡＬからＳに含まれる上位レイヤパス１８の本数を引いた値を計算し、Ｕｄとする処理である。Ｓ６１２は、分岐条件「Ｕ＝Ｕｄ」を満たすか否かを判定する処理であり、満たすとき（Ｓ６１２，Ｙｅｓ）には処理をサブルーチンの呼び出し元に戻し、満たさないとき（Ｓ６１２，Ｎｏ）にはＳ６１３を実行する。Ｓ６１３は、Ｓに含まれない全ての上位レイヤパス１８を再びＲに入れる処理である。そして、処理をＳ６０４に戻す。   S611 is a process of calculating a value obtained by subtracting the number of upper layer paths 18 included in S from TOTAL and setting it as Ud. S612 is processing for determining whether or not the branch condition “U = Ud” is satisfied. When the branch condition is satisfied (Yes in S612), the process is returned to the caller of the subroutine, and when it is not satisfied (No in S612). S613 is executed. S613 is a process for putting all the upper layer paths 18 not included in S into R again. Then, the process returns to S604.

図９は、経路計算手段２４の処理手順を示している。この処理は、下位レイヤパス単位の経路計算を行い、計算した経路の評価値を元に、Ｈｅｕｒｉｓｔｉｃアルゴリズムにより、置き換える上位レイヤパス１８を決定することを特徴とする。   FIG. 9 shows the processing procedure of the route calculation means 24. This processing is characterized in that route calculation is performed in units of lower layer paths, and the upper layer path 18 to be replaced is determined by the Heuristic algorithm based on the calculated evaluation value of the route.

Ｓ７０１は、サブルーチン「Ｈｅｕｒｉｓｔｉｃアルゴリズムによるパスの選択（Ｓ４００）」のための初期値設定を実行する処理である。具体的には、ｃａ＝０、ｃｒ＝０、ｃｃ＝０、ｃｓ＝０、Ｔ＝Ｔ０（Ｔ０：定数）とする初期化処理を実行する。   S701 is processing for executing an initial value setting for the subroutine “path selection by the Heuristic algorithm (S400)”. Specifically, an initialization process is performed such that ca = 0, cr = 0, cc = 0, cs = 0, and T = T0 (T0: constant).

Ｓ７０２は、前記したＳ１０１と同じ処理である。Ｓ７０３は、ランダムに下位レイヤパス１６を選択し、その始点ノードをｉ、終点ノードをｊとする処理である。Ｓ７０４は、前記したＳ５０４と同じ処理である。Ｓ７０５は、前記したＳ５０５と同じ処理である。   S702 is the same processing as S101 described above. S703 is processing in which the lower layer path 16 is selected at random, the start node is i, and the end node is j. S704 is the same process as S504 described above. S705 is the same process as S505 described above.

Ｓ７０６は、サブルーチン「パスの経路計算（Ｓ２００）」を呼び出す処理である。Ｓ７０７は、前記したＳ５０７と同じ処理である。Ｓ７０８は、前記したＳ５０８と同じ処理である。Ｓ７０９は、ｃｃの値を１つ増やす処理である。   S706 is a process of calling a subroutine “path calculation of path (S200)”. S707 is the same process as S507 described above. S708 is the same process as S508 described above. S709 is processing to increase the value of cc by one.

Ｓ７１０は、サブルーチン「Ｈｅｕｒｉｓｔｉｃアルゴリズムによるパスの選択（Ｓ４００）」を呼び出す処理である。ただし、Ｓ４０２、Ｓ４０４、Ｓ４０６にて、全経路を置き換えるように処理を修正する。そして、処理をＳ７０２に戻す。   S710 is a process for calling a subroutine “path selection by the Heuristic algorithm (S400)”. However, in S402, S404, and S406, the process is modified to replace all routes. Then, the process returns to S702.

図１０は、経路計算手段２４の処理手順を示している。このフローチャートは、ある上位レイヤノード１０をルートとして選択し、最短経路木を構成するように下位レイヤパス１６を選択した上で、上位レイヤパス１８の経路を選択し、全ての上位レイヤノード１０をルートとして選択した場合の評価値を比較して、最もよい評価値となる経路を置き換える後の経路とすることを特徴とする。   FIG. 10 shows a processing procedure of the route calculation means 24. In this flowchart, a certain upper layer node 10 is selected as a route, a lower layer path 16 is selected so as to form a shortest path tree, a route of an upper layer path 18 is selected, and all upper layer nodes 10 are set as roots. The evaluation values when selected are compared, and the route having the best evaluation value is replaced with a route after replacement.

Ｓ８０１は、前記したＳ１０２と同じ処理である。Ｓ８０２は、上位レイヤノード１０を１つ選択する処理である。   S801 is the same processing as S102 described above. S802 is processing for selecting one upper layer node 10.

Ｓ８０３は、選択した上位レイヤノード１０をルートとして、全ての境界ノードを結ぶように、下位レイヤパス１６をリンクとみなし、最短経路木を作成する処理である。このときの下位レイヤパス１６のリンクコストは、下位レイヤパス１６がとりうる経路のうち、最小コストのもの、で与えられる。また、最短経路木を作成するアルゴリズムとしては、既存のＤｉｊｋｓｔｒａ法などを用いることができる。   S803 is processing for creating the shortest path tree by regarding the lower layer path 16 as a link so as to connect all boundary nodes with the selected upper layer node 10 as a root. The link cost of the lower layer path 16 at this time is given by the one with the lowest cost among the routes that the lower layer path 16 can take. As an algorithm for creating the shortest path tree, an existing Dijkstra method or the like can be used.

Ｓ８０４は、計算した最短経路木上に、上位レイヤパス１８の経路計算を行う処理である。既存のＤｉｊｋｓｔｒａ法などを用いることができる。なお、上位レイヤパス１８は一意に決定される。   In step S804, a route calculation of the upper layer path 18 is performed on the calculated shortest route tree. The existing Dijkstra method or the like can be used. The upper layer path 18 is uniquely determined.

Ｓ８０５は、ネットワークコスト（評価値）を計算し、計算結果を「CurrentCost」とする処理である。具体的には、各下位レイヤパス１６を通る全ての上位レイヤパス１８を収容するのに必要な下位レイヤパス１６の本数を計算する。そのため、まず、各下位レイヤパス１６を通る全ての上位レイヤパス１８を収容するのに必要な帯域を計算する。   S805 is processing for calculating the network cost (evaluation value) and setting the calculation result to “CurrentCost”. Specifically, the number of lower layer paths 16 necessary to accommodate all upper layer paths 18 passing through each lower layer path 16 is calculated. Therefore, first, a bandwidth necessary to accommodate all the upper layer paths 18 passing through each lower layer path 16 is calculated.

必要な帯域の計算方法としては、既存の方法を用いることができる（特開２００６−５４７２２号公報、リンクリソース計算手段）。続いて、前記必要な帯域を収容するのに必要な下位レイヤパス１６の本数を求める。この計算方法としては、前記必要な帯域を、下位レイヤパス１６の帯域「LowPathBandwidth」で割り、小数点以下を切り上げた整数を求める。これにより、ネットワークコストを計算できる。   An existing method can be used as a necessary bandwidth calculation method (Japanese Patent Laid-Open No. 2006-54722, link resource calculation means). Subsequently, the number of lower layer paths 16 necessary to accommodate the necessary bandwidth is obtained. As this calculation method, the necessary bandwidth is divided by the bandwidth “LowPathBandwidth” of the lower layer path 16 to obtain an integer obtained by rounding up the decimal point. Thereby, the network cost can be calculated.

Ｓ８０６は、分岐条件「CurrentCost＜Minimum」を満たすか否かを判定する処理であり、満たすとき（Ｓ８０６，Ｙｅｓ）にはＳ８０７を実行し、満たさないとき（Ｓ８０６，Ｎｏ）にはＳ８０８を実行する。Ｓ８０７は、Minimumの値をCurrentCostに代入する処理である。Ｓ８０８は、分岐条件「全上位レイヤノード１０を選択」を満たすか否かを判定する処理であり、満たすとき（Ｓ８０８，Ｙｅｓ）にはＳ８０９を実行し、満たさないとき（Ｓ８０８，Ｎｏ）にはＳ８０２を実行する。Ｓ８０９は、Minimumとなった最短経路木および上位レイヤパス１８の経路を解とする処理である。   S806 is processing for determining whether or not the branch condition “CurrentCost <Minimum” is satisfied. When satisfied (S806, Yes), S807 is executed, and when not satisfied (S806, No), S808 is executed. . S807 is processing for substituting the value of Minimum into CurrentCost. S808 is a process for determining whether or not the branch condition “select all upper layer nodes 10” is satisfied. When satisfied (S808, Yes), execute S809, and when not satisfied (S808, No) S802 is executed. S809 is a process in which the shortest path tree that has become the minimum and the path of the upper layer path 18 are used as a solution.

本発明の一実施形態に関するネットワークシステムを示す構成図である。It is a block diagram which shows the network system regarding one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に関する網設計装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the network design apparatus regarding one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に関する経路計算手段の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of the route calculation means regarding one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に関する経路計算手段の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of the route calculation means regarding one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に関する経路計算手段の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of the route calculation means regarding one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に関する経路計算手段の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of the route calculation means regarding one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に関する経路計算手段の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of the route calculation means regarding one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に関する経路計算手段の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of the route calculation means regarding one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に関する経路計算手段の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of the route calculation means regarding one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に関する経路計算手段の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of the route calculation means regarding one Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ 網設計装置
１０ 上位レイヤノード
１２ 下位レイヤノード
１４ 下位レイヤリンク
１６ 下位レイヤパス
１８ 上位レイヤパス
２０ トポロジ管理手段
２２ トラヒック条件管理手段
２４ 経路計算手段
２６ トポロジＤＢ
２８ トラヒック条件ＤＢ
３０ パスＤＢ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Network design apparatus 10 Upper layer node 12 Lower layer node 14 Lower layer link 16 Lower layer path 18 Upper layer path 20 Topology management means 22 Traffic condition management means 24 Route calculation means 26 Topology DB
28 Traffic condition DB
30 pass DB

Claims (8)

ノード間を接続する物理的な通信路である下位レイヤリンク、前記下位レイヤリンクを接続することにより構成される下位レイヤパス、および、前記下位レイヤパスを利用することにより構成されてトラヒックを通信する上位レイヤパスが設定されるネットワークシステムにおいて、前記下位レイヤパスおよび前記上位レイヤパスの構成を設計する網設計方法であって、
網設計装置は、記憶手段および経路計算手段を有し、
前記記憶手段は、前記下位レイヤリンク、前記下位レイヤパス、および、前記上位レイヤパスに関する情報、ならびに、トラヒックの通信量上限を規定するトラヒック条件を格納し、
前記経路計算手段は、置き換え対象の前記上位レイヤパスを選択し、前記トラヒック条件を満足するように前記上位レイヤパスの経路の置き換えを試行し、置き換え前の前記上位レイヤパスの経路の評価値から、置き換え後の前記上位レイヤパスの経路の評価値への変化をもとに、置き換えを実施するか否かを判断する手順を繰り返し実行し、
前記経路計算手段は、置き換え対象の前記上位レイヤパスを選択するときに、削除対象の前記下位レイヤパスを設定し、削除対象の前記下位レイヤパスに収容される前記上位レイヤパスから選択すること
を特徴とする網設計方法。 A lower layer link that is a physical communication path connecting nodes, a lower layer path that is configured by connecting the lower layer link, and an upper layer path that is configured by using the lower layer path to communicate traffic Is a network design method for designing a configuration of the lower layer path and the upper layer path,
The network design device has storage means and route calculation means,
The storage means stores information on the lower layer link, the lower layer path, and the upper layer path, and a traffic condition that defines a traffic traffic upper limit,
The route calculation means selects the upper layer path to be replaced, tries to replace the route of the upper layer path so as to satisfy the traffic condition, and after the replacement from the evaluation value of the route of the upper layer path before replacement Based on the change to the evaluation value of the route of the upper layer path, the procedure for determining whether to perform replacement is repeatedly executed ,
The route calculating means, when selecting the upper layer path to be replaced, sets the lower layer path to be deleted, and selects from the upper layer path accommodated in the lower layer path to be deleted Design method. 前記経路計算手段は、置き換えを実施すると判断する前記上位レイヤパスの経路を置き換えることを特徴とする請求項１に記載の網設計方法。   The network design method according to claim 1, wherein the route calculation unit replaces the route of the upper layer path that is determined to be replaced. 前記記憶手段は、前記トラヒック条件として、各上位レイヤノードヘの流入／流出トラヒック量上限、および、各上位レイヤノード間のトラヒック量上限を規定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の網設計方法。   3. The storage device according to claim 1, wherein the storage unit defines, as the traffic condition, an upper limit of inflow / outflow traffic to each upper layer node and an upper limit of traffic between each upper layer node. Net design method. 網設計装置は、前記ネットワークシステムのトラヒック交流を観測し、観測するトラヒック交流をもとに、前記トラヒック条件を決定することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の網設計方法。   4. The network design apparatus according to claim 1, wherein the network design apparatus observes traffic alternating current of the network system and determines the traffic condition based on the observed traffic alternating current. 5. Net design method. 前記経路計算手段は、前記上位レイヤパスの置き換えを繰り返すときに、置き換え対象の前記上位レイヤパスの評価値を元に、Ｇｒｅｅｄｙアルゴリズムにより置き換えを実施するか否かを決定することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の網設計方法。 The route calculation means, when repeating the replacement of the upper layer path, determines whether or not to perform replacement by a Greedy algorithm based on an evaluation value of the upper layer path to be replaced. The network design method according to claim 4 . 前記経路計算手段は、前記上位レイヤパスの置き換えを繰り返すときに、置き換え対象の前記上位レイヤパスの評価値を元に、Ｈｅｕｒｉｓｔｉｃアルゴリズムにより置き換えを実施するか否かを決定することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の網設計方法。 The route calculation means, when repeating the replacement of the upper layer path, determines whether or not to perform replacement by a Heuristic algorithm based on an evaluation value of the upper layer path to be replaced. The network design method according to claim 4 . 前記経路計算手段は、ある上位レイヤノードをルートとして選択し、最短経路木を構成するように前記下位レイヤパスを選択した上で、前記上位レイヤパスの経路を選択し、全ての上位レイヤノードをルートとして選択した場合の評価値を比較して、最もよい評価値となる経路を置き換える後の経路とすることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の網設計方法。 The route calculation means selects a certain upper layer node as a route, selects the lower layer path so as to form a shortest route tree, selects a route of the upper layer path, and sets all upper layer nodes as roots. The network design method according to any one of claims 1 to 4 , wherein the evaluation values when selected are compared to obtain a route after replacing the route having the best evaluation value. ノード間を接続する物理的な通信路である下位レイヤリンク、前記下位レイヤリンクを接続することにより構成される下位レイヤパス、および、前記下位レイヤパスを利用することにより構成されてトラヒックを通信する上位レイヤパスが設定されるネットワークシステムにおいて、前記下位レイヤパスおよび前記上位レイヤパスの構成を設計する網設計装置であって、
前記下位レイヤリンク、前記下位レイヤパス、および、前記上位レイヤパスに関する情報、ならびに、トラヒックの通信量上限を規定するトラヒック条件を格納する記憶手段と、
置き換え対象の前記上位レイヤパスを選択し、前記トラヒック条件を満足するように前記上位レイヤパスの経路の置き換えを試行し、置き換え前の前記上位レイヤパスの経路の評価値から、置き換え後の前記上位レイヤパスの経路の評価値への変化をもとに、置き換えを実施するか否かを判断する手順を繰り返し実行する経路計算手段と、を有し、
前記経路計算手段は、置き換え対象の前記上位レイヤパスを選択するときに、削除対象の前記下位レイヤパスを設定し、削除対象の前記下位レイヤパスに収容される前記上位レイヤパスから選択すること
を特徴とする網設計装置。 A lower layer link that is a physical communication path connecting nodes, a lower layer path that is configured by connecting the lower layer link, and an upper layer path that is configured by using the lower layer path to communicate traffic Is a network design device for designing a configuration of the lower layer path and the upper layer path,
Storage means for storing information on the lower layer link, the lower layer path, and the upper layer path, and a traffic condition that defines a traffic traffic upper limit;
Select the upper layer path to be replaced, try to replace the route of the upper layer path so as to satisfy the traffic condition, and based on the evaluation value of the route of the upper layer path before replacement, the route of the upper layer path after replacement based on a change in the evaluation value, possess a route calculating means for repeatedly performing the steps of determining whether to execute the replacement, the,
The route calculating means, when selecting the upper layer path to be replaced, sets the lower layer path to be deleted, and selects from the upper layer path accommodated in the lower layer path to be deleted Design equipment.
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