(57)【要約】【課題】スロットに割り当てられたデマンドの解消数を抑えて、ネットワークを再最適化することである。【解決手段】ネットワーク設計装置１０は、割当パターン算出部１３１ｂとデマンド変更手順抽出部１３２ａと出力部１４とを有する。割当パターン算出部１３１ｂは、ネットワーク上のノード間で送受信されるデマンドを、上記ネットワーク上のリンクを構成するスロットに割り当てる際、複数の割当候補の中から、上記デマンドの解消を要しない割当パターンを算出する。デマンド変更手順抽出部１３２ａは、上記ネットワークの再最適化前の割当パターンを、割当パターン算出部１３１ｂにより算出された割当パターンに変更するための、上記デマンドの変更手順を決定する。出力部１４は、割当パターン算出部１３１ｂにより算出された割当パターンを、上記ネットワークの再最適化後の割当パターンとして、決定された変更手順と共に出力する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネットワーク上のノード間で送受信される接続要求を、前記ネットワーク上のリンクを構成するスロットに割り当てる際、複数の割当候補の中から、前記接続要求の解消を要しない割当パターンを算出する算出部と、
前記ネットワークの再最適化前の割当パターンを、前記算出部により算出された割当パターンに変更するための、前記接続要求の変更手順を決定する決定部と、
前記算出部により算出された割当パターンを、前記ネットワークの再最適化後の割当パターンとして、前記決定部により決定された変更手順と共に出力する出力部と
を有することを特徴とするネットワーク設計装置。
【請求項２】
前記算出部は、前記接続要求の解消を要しない割当パターンが存在しない場合、前記接続要求の解消数が最小となる割当パターンを算出することを特徴とする請求項１に記載のネットワーク設計装置。
【請求項３】
前記算出部は、前記ネットワークの再最適化の前後において前記接続要求の使用するリンクが異なる場合、前記再最適化前のリンクの内、何れのリンクを前記再最適化後のリンクに流用するかを判定することを特徴とする請求項１に記載のネットワーク設計装置。
【請求項４】
前記接続要求の解消を要しない割当パターンが存在しない場合、前記接続要求の使用するスロットの固定制約、または、前記接続要求の解消可能条件を緩和する制御を行う制御部を更に有することを特徴とする請求項１に記載のネットワーク設計装置。
【請求項５】
前記割当パターンの算出に先立ち、同一の物理リンクに対応する複数のリンクを、同一のグループに分類する分類部を更に有し、
前記制御部は、前記分類部により同一のグループに分類された複数のリンクを構成する複数のスロットの内、前記再最適化の前後において同一の接続要求により使用されるスロットに対し、前記固定制約を付加することを特徴とする請求項４に記載のネットワーク設計装置。
【請求項６】
ネットワーク設計装置が、
ネットワーク上のノード間で送受信される接続要求を、前記ネットワーク上のリンクを構成するスロットに割り当てる際、複数の割当候補の中から、前記接続要求の解消を要しない割当パターンを算出し、
前記ネットワークの再最適化前の割当パターンを、算出された割当パターンに変更するための、前記接続要求の変更手順を決定し、
算出された割当パターンを、前記ネットワークの再最適化後の割当パターンとして、決定された変更手順と共に出力する
ことを特徴とするネットワーク設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネットワーク設計装置、及びネットワーク設計方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＷＤＭ（Wavelength  Division  Multiplex）方式を採用した光ネットワークは、運用開始当初に、リソース（例えば、光回線の帯域等）を最大限に活用可能な様に設計される。しかしながら、通常は、時間の経過に伴い、クライアントからのデマンドの分布変化、ネットワークトポロジの変化、あるいは、機器故障等に起因して、リソースが最大限に活用されない状況となる。かかる状況下では、ネットワーク設計装置は、一旦最適化されたネットワークを設計し直すことで、ネットワークの再最適化を図ることが有効である。
【０００３】
ネットワーク設計装置は、再最適化のため、光回線の各タイムスロット（以下、単に「スロット」と記す。）に対し、従前とは異なる割当て方で、デマンドを割り当てる。該割当てに際し、運用中のネットワークでは、代替の光回線を事前に準備することなく、スロットへのデマンド割当てを解消すること（以下、必要に応じて「デマンド解消」と記す。）は、通信断を生じさせる可能性がある。通信断は、通信事業者の提供するサービスを中断させる要因となるため、極力回避されることが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１９９６４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述したネットワーク設計には、以下の様な問題点があった。すなわち、従来のネットワーク設計装置は、ネットワークを再最適化する際、各デマンドを変更する手順を考慮することなく、スロットの割当てを行っていた。このため、ネットワーク設計装置は、デマンド解消を行うことなく再最適化が可能な手順（以下、「最善手順」と記す。）がある場合でも、かかる手順を短時間で導くことができなかった。また、最善手順が存在しない場合にも、ネットワーク設計装置は、最少のデマンド解消数により再最適化が可能な手順（以下、「次善手順」と記す。）を短時間で導くことができなかった。これらのことが、ネットワークを効率良く再最適化するために有効な手順を、ユーザに迅速に提示することを阻害する要因となっていた。
【０００６】
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、スロットに割り当てられたデマンドの解消数を抑えて、ネットワークを再最適化することのできるネットワーク設計装置、及びネットワーク設計方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本願の開示するネットワーク設計装置は、一つの態様において、算出部と、決定部と、出力部とを有する。前記算出部は、ネットワーク上のノード間で送受信される接続要求を、前記ネットワーク上のリンクを構成するスロットに割り当てる際、複数の割当候補の中から、前記接続要求の解消を要しない割当パターンを算出する。前記決定部は、前記ネットワークの再最適化前の割当パターンを、前記算出部により算出された割当パターンに変更するための、前記接続要求の変更手順を決定する。前記出力部は、前記算出部により算出された割当パターンを、前記ネットワークの再最適化後の割当パターンとして、前記決定部により決定された変更手順と共に出力する。
【発明の効果】
【０００８】
本願の開示するネットワーク設計装置の一つの態様によれば、スロットに割り当てられたデマンドの解消数を抑えて、ネットワークを再最適化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、ネットワーク設計システムの構成を示す図である。
【図２】図２は、ネットワーク設計装置の機能構成を示す図である。
【図３】図３は、ネットワーク設計装置のハードウェア構成を示す図である。
【図４Ａ】図４Ａは、再最適化前におけるネットワークの構成を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、再最適化後におけるネットワークの構成を示す図である。
【図５】図５は、スロットへのデマンド割当パターンを示す図である。
【図６Ａ】図６Ａは、再最適化後におけるデマンドの割当パターンに応じて、デマンドの変更手順が変化する様子の前半部分を説明するための図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、最善設計が可能な場合における再最適化のためのデマンド変更手順を示す図である。
【図７Ａ】図７Ａは、再最適化後におけるデマンドの割当パターンに応じて、デマンドの変更手順が変化する様子の後半部分を説明するための図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、最善設計が不可能な場合における再最適化のためのデマンド変更手順を示す図である。
【図８】図８は、再最適化の前後におけるデマンド依存関係を表現するデマンド依存関係グラフを示す図である。
【図９Ａ】図９Ａは、再最適化前後における、最善設計可能なスロット割当パターンを示す図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、最善設計可能なスロット割当パターンを基に、デマンド依存関係グラフが作成される様子を示す図である。
【図９Ｃ】図９Ｃは、最善設計可能なスロット割当パターンを基に作成されたデマンド依存関係グラフを示す図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、再最適化前後における、最善設計不可能なスロット割当パターンを示す図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、最善設計不可能なスロット割当パターンを基に、デマンド依存関係グラフが作成される様子を示す図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、最善設計不可能なスロット割当パターンを基に作成されたデマンド依存関係グラフを示す図である。
【図１１】図１１は、デマンド変更手順を考慮したスロット割当処理を説明するためのフローチャートである。
【図１２】図１２は、異なる光回線が、同一の物理リンクにより接続されるグループに分類される様子を示す図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、スロットが固定されるデマンドの再最適化前の様子を示す図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、スロットが固定されるデマンドの再最適化後の様子を示す図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、ＡＨＣ変数が解を有する場合のデマンドを示す図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、ＡＨＣ変数が解を有さない場合のデマンドを示す図である。
【図１５】図１５は、スロットへのデマンド割当パターンを求める際に使用される計算モデルのパラメータ一覧を示す図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、使用スロット固定制約緩和のプロセスが不要なデマンドを示す図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、使用スロット固定制約緩和のプロセスが必要なデマンドを示す図である。
【図１７】図１７は、デマンドの種類に応じた解消の可否を示す図である。
【図１８Ａ】図１８Ａは、総デマンド数の内、スロット割当に関わるデマンド数を説明するための図である。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、スロット割当に関わるデマンドの割当て方法を説明するための図である。
【図１９】図１９は、１回の計算により、デマンド変更の最適解が得られる様子を示す図である。
【図２０】図２０は、割当結果及び変更手順の算出に伴う計算負荷の削減効果を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本願の開示するネットワーク設計装置、及びネットワーク設計方法の実施例を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の実施例により本願の開示するネットワーク設計装置、及びネットワーク設計方法が限定されるものではない。
【００１１】
まず、本願の開示する一実施例に係るネットワーク設計システムの構成を説明する。図１は、ネットワーク設計システム１の構成を示す図である。図１に示す様に、ネットワーク設計システム１は、ネットワークＮ１と、該ネットワークＮ１上に接続されたネットワーク設計装置１０とを有する。ネットワークＮ１上には、複数のノードＡ〜Ｇが配設され、各ノードＡ〜Ｇ間は、光回線リンクＬ１により接続されている。なお、図１では、ネットワーク設計装置１０が、複数のノードＡ〜Ｇの内、ノードＡに接続される構成を例示したが、ネットワーク設計装置１０は、他のノードＢ〜Ｇに接続されるものとしてもよい。
【００１２】
図２は、ネットワーク設計装置１０の機能構成を示す図である。図２に示す様に、ネットワーク設計装置１０は、入力部１１と記憶部１２と演算部１３と出力部１４とを有する。これら各構成部分は、一方向又は双方向に、信号やデータの入出力が可能な様に接続されている。
【００１３】
入力部１１は、例えば、設計対象のネットワークＮ１に関する情報として、局舎の位置、局舎間におけるファイバ接続の有無、どの局舎からどの局舎に向かってどの程度の帯域のデマンドが存在しているか等の情報を入力する。また、入力部１１は、例えば、再最適化設計の前後におけるネットワークＮ１で発生したデマンドや、光回線リンクＬ１の配置状況等の情報を入力する。具体的には、入力部１１は、再最適化前及び後のネットワークＮ１内における光回線の配置、あるいは、該光回線内にどの様にデマンドが収容されているか等の情報を入力する。
【００１４】
記憶部１２は、入力情報記憶部１２１と制約緩和情報記憶部１２２とを有する。入力情報記憶部１２１は、入力部１１により入力された上記の各種情報を記憶する。制約緩和情報記憶部１２２は、ネットワーク設計の前処理の際、使用スロットの固定制約のある箇所（例えば、ノードＡ、Ｂ間）の情報を記憶する。また、制約緩和情報記憶部１２２は、制約緩和プロセスにおける解消を許可されているデマンド（例えば、デマンドＤ１）の情報を記憶する。
【００１５】
演算部１３は、変更手順考慮機能付スロット割当部１３１と変更手順決定部１３２とを有する。変更手順考慮機能付スロット割当部１３１は、更に、数理計画モデル構成部１３１ａと割当パターン算出部１３１ｂと制約緩和可否判定部１３１ｃとを有する。数理計画モデル構成部１３１ａは、後述する各種パラメータを用いて表現可能な数理計画モデルを、記憶部１２内の情報を基に構成する。割当パターン算出部１３１ｂは、数理計画モデル構成部１３１ａにより構成された数理計画モデルを用いて、最適なスロット割当パターンを算出する。制約緩和可否判定部１３１ｃは、割当パターン算出部１３１ｂによる算出結果から、ネットワークＮ１内の各局舎における制約緩和プロセスの適用の可否を判定すると共に、該判定結果に基づき、制約緩和情報記憶部１２２内の情報を更新する。
【００１６】
変更手順決定部１３２は、変更手順考慮機能付スロット割当部１３１によるスロット割当の結果に基づき、デマンドの変更手順を決定する。具体的には、変更手順決定部１３２は、上記数理計画モデルを実行して得られたスロット割当結果から、デマンドの変更手順を抽出し、出力部１４に出力する。
【００１７】
出力部１４は、割当パターン算出部１３１ｂによる算出結果を基に、解消の必要なデマンドの情報、及びデマンドの収容される光回線リンクＬ１上に形成されたスロットの情報を出力する。また、出力部１４は、変更手順決定部１３２により抽出されたデマンド変更手順を出力する。
【００１８】
次に、ネットワーク設計装置１０のハードウェア構成を説明する。図３は、ネットワーク設計装置１０のハードウェア構成を示す図である。図３に示す様に、ネットワーク設計装置１０は、プロセッサ１０ａと、記憶装置１０ｂと、入力装置１０ｃと、表示装置１０ｄとが、バスを介して各種信号やデータの入出力が可能な様に接続されている。プロセッサ１０ａは、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＤＳＰ（Digital  Signal  Processor）である。記憶装置１０ｂは、例えば、ＨＤ（Hard  Disk）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory)、フラッシュメモリ等の不揮発性記憶装置の他、ＳＤＲＡＭ（Synchronous  Dynamic  Random  Access  Memory）等のＲＡＭを含む。また、入力装置１０ｃは、例えば、キーボード、マウス、タッチパネルにより構成され、表示装置１０ｄは、例えば、ＬＣＤ（Liquid  Crystal  Display）、ＥＬＤ（Electro  Luminescence  Display）により構成される。
【００１９】
機能構成とハードウェア構成との対応関係に関し、図２に示したネットワーク設計装置１０の機能的構成要素の内、入力部１１は、ハードウェアとしての入力装置１０ｃにより実現される。また、記憶部１２は、記憶装置１０ｂにより実現され、演算部１３は、プロセッサ１０ａと記憶装置１０ｂとにより実現される。そして、出力部１４は、プロセッサ１０ａと表示装置１０ｄとにより実現される。
【００２０】
続いて、図４Ａ及び図４Ｂを参照して、ネットワーク再最適化処理の概要を説明する。図４Ａは、再最適化前におけるネットワークＮ１の構成を示す図である。図４Ａにおいて、光回線リンクＬ１は、１スパン（隣接ノード間）当たり８スロットを割当て可能な１０Ｇｂｐｓの光回線である。また、デマンドＤ１〜Ｄ４は、１スパン当たり４スロットを要する５Ｇｂｐｓの接続要求である。図４Ａに示す様に、再最適化前のネットワークＮ１では、デマンドＤ１は、ノードＤ、Ｃ間をノードＡ、Ｂ経由で接続し、デマンドＤ２は、ノードＡ、Ｄ間をノードＢ、Ｃ経由で接続する。同様に、デマンドＤ３は、ノードＡ、Ｅ間をノードＤ、Ｃ経由で接続し、デマンドＤ４は、ノードＤ、Ｃ間をノードＥ経由で接続する。従って、使用されるリソースは、１１スパン×４スロットとなる。
【００２１】
一方、図４Ｂは、再最適化後におけるネットワークＮ１の構成を示す図である。図４Ｂでは、デマンドＤ１は、ノードＤ、Ｃを直接接続する経路に最適化され、デマンドＤ２は、ノードＡ、Ｄを直接接続する経路に最適化される。また、デマンドＤ３は、ノードＣを経由することなく、ノードＤのみを経由して、ノードＡ、Ｅ間を連結する経路に最適化される。更に、デマンドＤ４は、ノードＤ、Ｃを直接接続する経路に最適化される。その結果、使用リソースは、５スパン×４スロットで済むこととなり、最適化前と比較して、２４（＝４４−２０）リソース分の使用リソースの削減が可能となる。
【００２２】
上述の再最適化に際しては、ネットワーク構成、すなわち、クライアントからのデマンドを実現するための経路、の変更手順が重要となる。ネットワーク設計装置１０は、デマンド解消によって、使用している光回線のスロットを解放することができるが、運用の信頼性を確保する観点から、デマンド解消は極力回避することが望ましい。このため、デマンド解消の無い変更手順は、「最善設計」と定義することができ、デマンド解消数が有っても最小となる変更手順は、「次善設計」と定義することができる。また、デマンドの変更回数についても、極力少ないことが望ましい。
【００２３】
デマンドの変更は、光回線リンクＬ１に空きスロットが存在する場合にのみ、各局舎でのスイッチング機能により実現される。例えば、ＯＴＮ（Optical  Transport  Network）の場合、デマンドＤ１〜Ｄ４の変更は、ＯＤＵ（Optical  Data  Unit）−ＸＣ（cross  Connect）機能の活用により、実現可能である。
【００２４】
ここで、デマンドの変更手順の前提として、スロットへのデマンド割当パターン（スロット割当パターン）について説明する。本実施例では、ネットワークＮ１が一旦最適化されたことを前提としているため、ネットワークＮ１を構成する光回線リンクＬ１では、割当パターンは既に決定されている。従って、ネットワーク設計装置１０が再最適化後の割当パターンをどの様に設計するかが重要となる。
【００２５】
図５は、スロットへのデマンド割当パターンを示す図である。図５に示す様に、光回線リンクＬ１は、１ノード間当たり８つのスロットを有するのに対し、デマンドは、１ノード間当たり４つのスロットを占有する。このため、光回線リンクＬ１上の１ノード間（８スロット分）には、最大でも２種類のデマンド（例えば、デマンドＤ１とデマンドＤ２）しか割り当てられないこととなる。図５に示す例では、ノードＡ、Ｂ間のスロットにデマンドＤ１、Ｄ２が割り当てられ、ノードＢ、Ｃ間のスロットにデマンドＤ２、Ｄ３が割り当てられている。しかしながら、この場合でも、各リンクＡ−Ｂ、Ｂ−Ｃに対するデマンドの割当て方は無数に存在し、少なくとも、図５に示すスロット割当パターンＰ１〜Ｐ４の４種類が存在する。デマンドの変更手順は、このスロット割当パターンによって異なる。
【００２６】
図６Ａは、再最適化後におけるデマンドの割当パターン（割当て結果）に応じて、デマンドの変更手順が変化する様子の前半部分を説明するための図である。図６Ａに示す様に、再最適化後の割当パターンが、リンクＡ−Ｄ、Ｄ−Ｃ、Ｄ−Ｅにおいて、それぞれデマンドＤ２及びＤ３、Ｄ１及びＤ４、Ｄ３である場合を想定する。図６Ｂは、最善設計が可能な場合における再最適化のためのデマンド変更手順を示す図である。図６Ｂに示す様に、ネットワーク設計装置１０は、再最適化前の割当パターンから、デマンドＤ３、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ４の順に、割当先のスロットを変更していくことで、何れのデマンドも解消することなく、再最適化を行うことができる。換言すれば、ネットワーク設計装置１０は、ネットワークＮ１の最善設計が可能である。
【００２７】
一方、図７Ａは、再最適化後におけるデマンドの割当パターン（割当て結果）に応じて、デマンドの変更手順が変化する様子の後半部分を説明するための図である。図７Ａに示す様に、再最適化後の割当パターンが、リンクＡ−Ｄ、Ｄ−Ｃ、Ｄ−Ｅにおいて、それぞれデマンドＤ２及びＤ３、Ｄ４及びＤ１、Ｄ３である場合を想定する。図７Ａでは、図６Ａと異なり、破線で囲んだ領域Ｒ１、Ｒ２において、デマンドＤ１の移動のためにはデマンドＤ２の先の移動が必須であり、デマンドＤ２の移動のためにはデマンドＤ１の先の移動が必須である状態（デッドロック状態）が生じている。このため、スロット割当パターンを再最適化後の状態にするためには、少なくとも、デマンドＤ１、Ｄ２の何れかの解消が必要となる。
【００２８】
図７Ｂは、最善設計が不可能な場合における再最適化のためのデマンド変更手順を示す図である。図７Ｂに示す様に、ネットワーク設計装置１０は、再最適化前の割当パターンから、デマンドＤ１を一旦解消した後、デマンドＤ２、Ｄ３、Ｄ４の順に、割当先のスロットを変更する。その後、ネットワーク設計装置１０は、解消したデマンドＤ１を再設定することで、デマンドの解消数を最小限（１つ）に抑えて、再最適化を行うことができる。換言すれば、ネットワーク設計装置１０は、ネットワークＮ１の次善設計が可能となる。上述した様に、スロットへのデマンド割当パターンの相違（図６Ａ、図７Ａ参照）は、デマンドの変更手順に影響を与え、デマンド割当パターンによって、変更手順は大幅に異なってくる。従って、ネットワーク設計装置１０は、ネットワークＮ１の再最適化を行う際、デマンド割当パターンを決定する上で、デマンドの変更手順を考慮することは、極めて重要となる。
【００２９】
ここで、変更手順の適否を見極めるために有効なツールであるデマンド依存関係グラフについて説明する。図８は、再最適化の前後におけるデマンド依存関係を表現するデマンド依存関係グラフを示す図である。図８に示す様に、デマンド依存関係グラフは、光回線リンクＬ１に方向が存在する有向のグラフである。図８では、デマンドＤ４を起点として、デマンドＤ１に向かう矢印Ｙ１が引かれている。このことから、デマンドＤ１の使用していたスロットは、再最適化後に、デマンドＤ４によって使用されることが判る。同様に、矢印Ｙ２、Ｙ３から、デマンドＤ２、Ｄ３の使用していたスロットは、再最適化後に、それぞれデマンドＤ１、Ｄ２によって使用されることが判る。この様に、デマンド依存関係グラフは、各スロット毎に、デマンド間における依存関係を考慮して作成される。
【００３０】
ネットワーク設計装置１０は、デマンド依存関係グラフの参照により、以下の様に、ネットワーク設計の可否を判定することができる。例えば、上記デマンド依存関係グラフがループを含まない場合には、図６Ａに示した最善設計が可能である。これに対し、上記デマンド依存関係グラフ内にループが存在しても、該ループを構成する複数のデマンドの中に、解消可能なデマンドが少なくとも１つ（例えば、デマンドＤ１、Ｄ２）存在する場合には、次善設計が可能である。但し、解消可能なデマンドが上記ループ上に存在しない場合には、ネットワーク設計装置１０は、ネットワークＮ１に対し、最善設計のみならず、次善設計を行うこともできない。
【００３１】
続いて、図９Ａ〜図１０Ｃを参照して、デマンド依存関係グラフの作成方法について説明する。図９Ａは、再最適化前後における、最善設計可能なスロット割当パターンを示す図である。図９Ａは、図６Ａと同様であるため、その詳細な説明は省略する。図９Ｂは、最善設計可能なスロット割当パターンを基に、デマンド依存関係グラフが作成される様子を示す図である。図９Ｂに示す様に、デマンド依存関係グラフは、光回線リンクＬ１の１区間毎に、各デマンドＤ１〜Ｄ４間の依存関係を考慮して作成される。
【００３２】
例えば、リンクＡ−Ｂ間、Ｂ−Ｃ間、Ｄ−Ｅ間、Ｃ−Ｅ間には、再最適化後のデマンドの割当が無いことから、矢印は引かれないが、リンクＡ−Ｄ間では、デマンドＤ１からデマンドＤ２への置換が生じている。このため、図９ＢのリンクＡ−Ｄ間では、デマンドＤ２からデマンドＤ１に向かう方向の矢印Ｙ４が引かれることとなる。同様に、リンクＤ−Ｃ間では、デマンドＤ１からデマンドＤ３への置換に併せて、デマンドＤ４からデマンドＤ２への置換も生じている。このため、図９ＢのリンクＤ−Ｃ間では、デマンドＤ１からデマンドＤ３に向かう方向の矢印Ｙ５と共に、デマンドＤ４からデマンドＤ２に向かう方向の矢印Ｙ６が引かれることとなる。
【００３３】
デマンド依存関係グラフは、図９Ｂに示した各区間毎に生じるデマンド依存関係を全て纏めることにより作成される。図９Ｃは、最善設計可能なスロット割当パターンを基に作成されたデマンド依存関係グラフを示す図である。図９Ｃに示す様に、作成されたデマンド依存関係グラフは、ループを含まないことから、再最適化前後のスロット割当パターン（図９Ａ参照）は、最善設計可能なものであると判別される。また、図９Ｃに示すデマンド依存関係グラフからは、最善設計の可否のみならず、デマンドの変更手順も特定可能である。すなわち、ネットワーク設計装置１０は、デマンド依存関係グラフ上に示された矢印Ｙ５、Ｙ４、Ｙ６を逆方向に辿ることで、再最適化前の割当パターンが再最適化後の割当パターンとなるまでのデマンドＤ１〜Ｄ４の変更手順を取得することができる。
【００３４】
図１０Ａは、再最適化前後における、最善設計不可能なスロット割当パターンを示す図である。図１０Ａは、図７Ａと同様であるため、その詳細な説明は省略する。図１０Ｂは、最善設計不可能なスロット割当パターンを基に、デマンド依存関係グラフが作成される様子を示す図である。図１０Ｂに示す様に、デマンド依存関係グラフは、光回線リンクＬ１の１区間毎に、各デマンドＤ１〜Ｄ４間の依存関係を考慮して作成される。
【００３５】
例えば、リンクＡ−Ｂ間、Ｂ−Ｃ間、Ｄ−Ｅ間、Ｃ−Ｅ間には、再最適化後のデマンドの割当が無いことから、矢印は引かれないが、リンクＡ−Ｄ間では、デマンドＤ１からデマンドＤ２への置換が生じている。このため、図１０ＢのリンクＡ−Ｄ間では、デマンドＤ２からデマンドＤ１に向かう方向の矢印Ｙ７が引かれることとなる。同様に、リンクＤ−Ｃ間では、デマンドＤ３からデマンドＤ４への置換に併せて、デマンドＤ２からデマンドＤ１への置換も生じている。このため、図１０ＢのリンクＤ−Ｃ間では、デマンドＤ４からデマンドＤ３に向かう方向の矢印Ｙ８と共に、デマンドＤ１からデマンドＤ２に向かう方向の矢印Ｙ９が引かれることとなる。
【００３６】
デマンド依存関係グラフは、図１０Ｂに示した各区間毎に生じるデマンド依存関係を全て纏めることにより作成される。図１０Ｃは、最善設計不可能なスロット割当パターンを基に作成されたデマンド依存関係グラフを示す図である。図１０Ｃに示す様に、作成されたデマンド依存関係グラフは、破線で囲んだ領域Ｒ３内にループが存在する。従って、再最適化前後のスロット割当パターン（図１０Ａ参照）は、最善設計が不可能なものであるとの判別が可能である。また、図１０Ｃに示すデマンド依存関係グラフからは、最善設計の可否のみならず、解消すべきデマンドの特定も可能である。すなわち、デマンド依存関係グラフ上に示された矢印Ｙ７、Ｙ８がループを形成することから、ネットワーク設計装置１０は、該ループ端に位置するデマンドＤ１、Ｄ２の内、何れかのデマンドの解消を許容することで、ネットワークＮ１を再最適化することができる。
【００３７】
次に、動作を説明する。図１１は、デマンド変更手順を考慮したスロット割当処理を説明するためのフローチャートである。
【００３８】
まずＳ１では、数理計画モデル構成部１３１ａは、前処理の前半部分として、光回線を、同一の物理リンク毎にグループ分けする。図１２は、異なる光回線リンクＭ１、Ｍ２が、同一の物理リンクＴ１により接続されるグループに分類される様子を示す図である。図１２に示す様に、光回線リンクＭ１、Ｍ２は、相互に異なる光回線であるが、同一の物理リンクＴ１によりノードＡ〜Ｄを接続する回線である。従って、光回線リンクＭ１と光回線リンクＭ２とは、同一グループ内の光回線に分類される。この様に、数理計画モデル構成部１３１ａは、同一の物理リンクＴ１に対応する複数の光回線リンクＭ１、Ｍ２を、１つのグループに纏めるプロセスを実行する。
【００３９】
次のＳ２では、数理計画モデル構成部１３１ａは、前処理の後半部分として、各物理リンク内において、再最適化の前後双方で使用されているデマンドのスロットを固定する。図１３Ａは、スロットが固定されるデマンドＤ１、Ｄ２の再最適化前の様子を示す図である。図１３Ｂは、スロットが固定されるデマンドＤ１、Ｄ２の再最適化後の様子を示す図である。図１３Ａ及び図１３Ｂに示す様に、デマンドＤ１〜Ｄ４の内、デマンドＤ１、Ｄ２は、再最適化の前後において同一の物理リンクＴ１（同一のグループ内）で使用されているデマンドである。従って、数理計画モデル構成部１３１ａは、これらのデマンドＤ１、Ｄ２の使用するスロットを、それぞれ光回線リンクＭ１、Ｍ２の左側のスロットに固定する。一方、デマンドＤ５、Ｄ６が、光回線リンクＭ１、Ｍ２の内、何れの光回線のスロットに割り当てられるかは、固定ではなく、ネットワーク設計者による選択によって決定される。
【００４０】
すなわち、Ｓ２では、ネットワーク設計装置１０は、再最適化前後の双方で、同一グループ内に同一のデマンド（本実施例ではデマンドＤ１、Ｄ２）が収容されている場合には、該デマンドを割り当てるスロットを固定するという制約を施す。この制約により、ネットワーク設計装置１０は、第１回目の計算モデルの計算負荷を大きく低減することができると共に、大部分の条件下において、最適解（最適の割当パターンと変更手順）を得ることができる。但し、再最適化前の割当パターンによっては、上記制約の結果、解が存在しなくなる場合もあるが、この場合には、ネットワーク設計装置１０は、後述するプロセスにおいて上記制約を緩和することで、救済を図る。
【００４１】
Ｓ３では、ネットワーク設計装置１０は、数理計画モデル構成部１３１ａにより、数理計画法を活用した計算モデルである数理計画モデルを構成した後、割当パターン算出部１３１ｂにより、該モデルを用いて、スロットへのデマンド割当パターンを算出する。ネットワーク設計装置１０は、割当パターンの算出に際し、デマンド変更手順を考慮する。
【００４２】
数理計画モデル構成部１３１ａは、ＡＨＣ（Acyclic  Hop  Count）変数等のパラメータを活用して、数理計画モデルを構成する。ＡＨＣ変数は、各デマンドＤ１〜Ｄ４に対して付与される整数値であり、上述したデマンド依存関係グラフにおいて、上流のデマンドは下流のデマンドより大きな値をもたなければならないという制約の下に定まる。図１４Ａは、ＡＨＣ変数が解を有する場合のデマンドを示す図である。図１４Ａに示す様に、ＡＨＣ変数は、デマンド依存関係グラフがア・サイクリックグラフである場合にのみ、解を有する。割当パターン算出部１３１ｂは、ＡＨＣ変数が解をもつ様な割当パターン、換言すれば、デマンド依存関係グラフにループが存在しない割当パターンを算出する。
【００４３】
図１４Ｂは、ＡＨＣ変数が解を有さない場合のデマンドを示す図である。図１４Ｂに示す様に、ＡＨＣ変数は、デマンド依存関係グラフがサイクリックグラフ（ループを含むグラフ）である場合には、解を有さない。図１５は、スロットへのデマンド割当パターンを求める際に使用される計算モデルのパラメータ一覧を示す図である。ネットワーク設計装置１０は、上記ＡＨＣ変数と図１５に示すパラメータとを用いて、デマンド依存関係グラフにループが存在しない最適解を算出する。
【００４４】
ここで、デマンドを解消しない設計（最善設計）を実行するための計算モデルは、下記制約式（１）〜（５）、及び下記制約式（６）からIsDisrupted(cd)を含む項を削除した式と、図１５のＮｏ．１〜８、１０、１２〜１５のパラメータとを使用して構成される。この計算モデルが基本モデルとなる。
【００４５】
【数１】
2014229938.tif 000003
【数２】
2014229938.tif 000004
【数３】
2014229938.tif 000005
【数４】
2014229938.tif 000006
【数５】
2014229938.tif 000007
【数６】
2014229938.tif 000008
【００４６】
デマンド解消数を最小とする設計（次善設計）を実行するための計算モデルは、上記制約式（１）〜（５）及び上記制約式（６）（IsDisrupted(cd)を含む項を含む）と、図１５のＮｏ．１〜１０、１２〜１５のパラメータとを使用して構成される。このとき、数理計画モデル構成部１３１ａは、割当パターン算出対象のデマンドＤ１〜Ｄ４の内、絶対に解消の許されないデマンドに対して、下記制約式（７）を適用することで、上記計算モデルの構成を可能とする。
【００４７】
【数７】
2014229938.tif 000009
【００４８】
なお、ネットワーク設計装置１０は、一旦最適化されたネットワークＮ１を再度最適化する装置であるため、再最適化の前後において設計結果自体が異なる場合には、上述した計算モデルの構成とは異なる対応が必要となる。そこで、上記場合には、数理計画モデル構成部１３１ａは、上記制約式（１）〜（７）及び下記制約式（８）、（９）と、図１５のＮｏ．１〜１５のパラメータとを使用して、計算モデルを構成する。
【００４９】
上記場合としては、再最適化の前後において、使用されるリンク数が異なる場合が該当する。例えば、図４Ａ及び図４Ｂを参照すると、再最適化前にデマンドＤ１〜Ｄ４の使用していたリンク数は“６”（６リンク中全リンク）であるのに対し、再最適化後にデマンドＤ１〜Ｄ４の使用するリンクは“３”である。すなわち、ネットワークＮ１内で使用されるリンクの数は、再最適化に伴い、減少している。従って、ネットワーク設計装置１０の演算部１３は、割当パターンの算出に際し、割当パターン算出部１３１ｂにより、再最適化後のリンクが、再最適化前のリンクの内、何れのリンクを流用するかの判定を行う。図４Ａ及び図４Ｂに示す例では、再最適化前に使用されていた６リンクの内、リンクＡ−Ｄ、Ｄ−Ｃ、Ｄ−Ｅの３リンクが、再最適化後も引き続き使用（流用）されるリンクと判定されることとなる。
【００５０】
【数８】
2014229938.tif 000010
【数９】
2014229938.tif 000011
【００５１】
図１１に戻り、Ｓ３における算出結果に解が存在する場合（Ｓ４；Ｙｅｓ）には、デマンド変更手順抽出部１３２ａは、取得されたデマンド依存関係グラフ（図９Ｃ参照）から、デマンド変更手順を確定する（Ｓ５）。すなわち、デマンド変更手順抽出部１３２ａは、上記デマンド依存関係グラフの最下流のデマンドＤ３から上流に向かって、各デマンドＤ１〜Ｄ４に変更順位を付与していく。なお、上記デマンド依存関係グラフ内にループが存在する場合（図１０Ｃ参照）には、デマンド変更手順抽出部１３２ａは、該ループ上の解消可能なデマンドＤ１を始点として、上流に向かって、変更順位を付与していく。そして、付与された順位に従って、各デマンドＤ１〜Ｄ４の割当先となるスロットを変更する。
【００５２】
上記Ｓ４において、上記Ｓ３における算出結果に解が存在しない場合（Ｓ４；Ｎｏ）には、制約緩和可否判定部１３１ｃは、解放可能な固定スロットの有無を判定する（Ｓ６）。該判定の結果、解放可能な固定スロットが有る場合（Ｓ６；Ｙｅｓ）、数理計画モデル構成部１３１ａは、使用スロットの固定制約を緩和した上で（Ｓ７）、再びＳ３以降の処理を実行する。
【００５３】
以下、図１６Ａ及び図１６Ｂを参照して、制約緩和プロセスＩ（使用スロット固定制約緩和）について、より詳細に説明する。図１６Ａは、使用スロット固定制約緩和のプロセスが不要なデマンドを示す図である。図１６Ａでは、デマンドＤ１、Ｄ２は、再最適化の前後において同一の１０Ｇｂｐｓ光回線を使用しなければならない、という使用スロット制限の固定制約が掛かっているとする。この場合、図１６Ａに示す例では、再最適化の前後において、デマンドＤ１、Ｄ２は、同一の光回線を使用するため、ネットワーク設計装置１０は、スロット固定を維持しても特に問題は生じない。
【００５４】
これに対し、図１６Ｂは、使用スロット固定制約緩和のプロセスが必要なデマンドを示す図である。図１６Ｂに示す例では、再最適化後、一方の１０Ｇｂｐｓ光回線が、１０ＧｂｐｓのデマンドＤ７によって占有される。このため、ネットワーク設計装置１０は、使用スロット固定制約を緩和して、再最適化前後の双方で使用されているデマンドＤ１、Ｄ２の何れかを移動させなければ、スロット割当の実行可能解が、存在しなくなる。この様なケースでは、固定制約の緩和が必要となる。
【００５５】
但し、固定制約の緩和が不要な場合と必要な場合との見極めは、困難である。そこで、ネットワーク設計装置１０は、図１１のＳ３〜Ｓ９のループを実行するに当たり、１回目のループでは、使用スロット固定で設計することで、Ｓ６の処理終了後は常にＳ８の処理に移行するものとするものとしてもよい。そして、１回目のループ後も解が存在しない場合（Ｓ４；Ｎｏ）に初めて、ネットワーク設計装置１０は、上記使用スロット固定制約を緩和することで、Ｓ６の処理終了後にＳ７の処理の実行を可能とするものとしてもよい。これにより、ネットワークＮ１の拡張性が向上するというメリットもある。
【００５６】
上記Ｓ６において、解放可能な固定スロットが無い場合（Ｓ６；Ｎｏ）、制約緩和可否判定部１３１ｃは、解消可能なデマンドの有無を判定する（Ｓ８）。該判定の結果、解消可能なデマンドが有る場合（Ｓ８；Ｙｅｓ）、数理計画モデル構成部１３１ａは、デマンドの解消可能条件を緩和した上で（Ｓ９）、再びＳ３以降の処理を実行する。
【００５７】
以下、図１７を参照して、制約緩和プロセスII（デマンド解消制約緩和）について、より詳細に説明する。再最適化を行う上で、何れのデマンドも解消する必要のない設計が最善の設計となるが、ネットワークＮ１の形態や最適化の仕方によっては、ネットワーク設計装置１０は、デマンドの解消を認めなければ、再最適化を実現することができない場合がある。この様な場合には、デマンドの解消可能条件の緩和が必要となるが、ネットワーク設計装置１０は、上記制約式（７）の適用により、デマンドの優先度に応じて可変的な解消を行う、といった設計も可能である。
【００５８】
図１７は、デマンドの種類に応じた解消の可否を示す図である。図１７に示す様に、デマンド解消可否テーブル１２３において、例えば、「種類番号」が“１”のデマンドは、“Ｗｏｒｋ（現用）”かつ“一時解消不可”であるので、「重要度」として、最高ランクの“◎”が設定されている。また、「種類番号」が“２”のデマンドは、“Ｗｏｒｋ（現用）”かつ“一時解消可能”であるので、「重要度」として、中程度の“○”が設定されている。この様に、同じＷｏｒｋ（現用）のデマンドの中でも、顧客との契約内容（例えば、サービスレベルアグリーメントの高低）に応じて、デマンドの「ステータス」は、異なる値に設定される。更に、「種類番号」が“３”のデマンドは、“Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ（予備用）”かつ“一時解消可能”であるので、「重要度」として、最低ランクの“△”が設定されている。
【００５９】
ネットワーク設計装置１０は、デマンドの種類に応じた解消の可否を可変的に設定することで、例えば、以下の様な設計が可能となる。すなわち、ネットワーク設計装置１０は、図１１のＳ３〜Ｓ９のループを実行するに当たり、１回目のループでは、全ての種類のデマンド解消を禁止する設計を行う。次に、１回目のループで解が得られない場合（Ｓ４；Ｎｏ）、ネットワーク設計装置１０は、「種類番号」が“３”のデマンドについてのみ解消を許可する。２回目のループでも解が得られない場合（Ｓ４；Ｎｏ）には、ネットワーク１０は、デマンドの解消可能条件を更に緩和し、「種類番号」が“３”のデマンドに加えて、“２”のデマンドついても解消を許可する設計を行う。
【００６０】
上記Ｓ８における判定の結果、解消可能なデマンドが無い場合（Ｓ８；Ｎｏ）は、ネットワーク設計装置１０は、ネットワークＮ１の設計に失敗したと判断する（Ｓ１０）。特に、アルゴリズムで対応している制約緩和を行ってもなお、解が存在しない場合には、例えば、以下の方策を採ることが有効である。すなわち、ネットワーク設計装置１０は、光回線の追加、デマンドの変更、現時点の設計結果を禁止制約にした再最適化設計の再実行、あるいは、デマンド解消数の下限値の増加等の対応をとることが可能である。
【００６１】
なお、上述した２種類の制約緩和プロセスの実行順序は任意である。すなわち、図１１では、使用スロット固定制約緩和プロセスが、デマンド解消制約緩和プロセスに先立って実行されるものとしたが、ネットワーク設計装置１０は、後者のプロセスを優先的に実行するものとしてもよい。
【００６２】
上述した様に、ネットワーク設計装置１０は、整数線形計画法（ＩＬＰ：Integer  Linear  Programming）を用いて、変更手順考慮機能付のスロット割当計算モデルを構築するプロセス（図１１のＳ３）を実行する。併せて、ネットワーク設計装置１０は、上記モデルの活用により可能となるプロセスであり、解無しの場合に段階的に設計制約条件を緩和する制約緩和プロセス（図１１のＳ６〜Ｓ９）を実行する。ネットワーク設計装置１０は、上記各プロセスを経て、再最適化後のスロット割当設計と、該設計内容を実現するための変更手順の設計とを同時に実現することができる。
【００６３】
次いで、再び図４Ａ及び図４Ｂに示したネットワークＮ１を例にとり、ネットワークＮ１の再最適化の方法（スロットへのデマンド割当結果、デマンド変更手順）が出力される過程について説明する。
【００６４】
図１８Ａは、総デマンド数の内、スロット割当に関わるデマンド数を説明するための図である。図１８Ａに示す様に、図４Ａ及び図４Ｂに示したネットワークＮ１内の総デマンド数ｄは“４”であるが、スロット割当に関わるデマンド数ｄｓｌｏｔは“２”である。以下、図１８Ｂを参照して具体的に説明する。
【００６５】
図１８Ｂは、スロット割当に関わるデマンドの割当て方法を説明するための図である。まず、リンクＡ−Ｄに関し、デマンドＤ３は、再最適化前後の双方において割り当てられるので、スロット割当の方法は１つのパターン（スロット番号５〜８）に定まる。このため、リンクＡ−Ｄに対するデマンドＤ２の割当て方も、１つのパターン（スロット番号１〜４）に定まる。次に、リンクＤ−Ｅに関し、スロット番号１〜４のスロットは、再最適化前のデマンドＤ４によって使用されているため、デマンドＤ３の割当先は、スロット番号１〜４以外の空きスロット（スロット番号５〜８）に決定される。
【００６６】
これに対し、リンクＤ−Ｃに関しては、再最適化前に割り当てられていたデマンドＤ３、Ｄ２が削除された後の空きスロット（スロット番号１〜８）に、新たに、デマンドＤ１、Ｄ４が割り当てられることとなる。このため、デマンドＤ１、Ｄ４の割当て方法は一意に定まらず、例えば、図１８Ｂに示すスロット割当候補Ｃ１〜Ｃ３の様に、少なくとも３パターンが存在することとなる。すなわち、スロット割当に関わるデマンドは、全デマンドＤ１〜Ｄ４からデマンドＤ２、Ｄ３を除いたデマンドＤ１、Ｄ４のみである。従って、スロット割当に関わるデマンド数ｄｓｌｏｔは、“２”となる。
【００６７】
従来は、ネットワーク設計装置は、スロット割当を実行する際、変更手順を考慮しないため、解をもつ可能性のあるスロット割当パターンを、１つずつ試すこととなる。従って、デッドロックが生じない変更手順を１回目の試行で特定することは困難であり、ネットワーク設計装置が、デマンドを解消することなく再最適化可能な設計を導出するまでには、複数回の計算が必要となる。これに対し、本実施例に係るネットワーク設計装置１０は、再最適化可能なネットワーク設計を、１回の計算で導出することができる。以下、図１９を参照しながら、出力結果の導出方法について、詳細に説明する。
【００６８】
図１９は、１回の計算により、デマンド変更の最適解が得られる様子を示す図である。図１９に示す様に、ネットワーク設計装置１０は、ユーザによる入力条件を基に、上記制約式（６）、（４）、（１）、（５）を用いて、スロットへのデマンド割当結果（スロット割当結果）Ｗ１とデマンド変更手順Ｗ２とを算定し、最終の出力結果として表示装置１０ｄに出力する。ネットワーク設計装置１０のユーザは、該出力結果を参照することで、デマンド変更の最適解を、迅速かつ正確に把握することができる。
【００６９】
なお、図１９に示す例では、上述した様に、スロット割当候補が複数存在するリンクはリンクＤ−Ｃの１つのみであるので、上記制約式（２）は自明の式となる。従って、制約式（２）の記載は省略する。また、図１９に示す例では、新規のリンク（ＨＯ−ＯＤＵ：High  Order  channel-Optical  Data  Unit）が無いため、上記制約式（３）は両辺共に“０”となる。従って、制約式（３）の記載は省略する。
【００７０】
以上説明した様に、ネットワーク設計装置１０は、割当パターン算出部１３１ｂとデマンド変更手順抽出部１３２ａと出力部１４とを有する。割当パターン算出部１３１ｂは、ネットワークＮ１上のノードＡ〜Ｅ間で送受信されるデマンドＤ１〜Ｄ４を、ネットワークＮ１上のリンクを構成するスロットに割り当てる際、複数の割当候補の中から、デマンドＤ１〜Ｄ４の解消を要しない割当パターン（図６Ａの最善設計）を算出する。デマンド変更手順抽出部１３２ａは、ネットワークＮ１の再最適化前の割当パターンを、割当パターン算出部１３１ｂにより算出された割当パターンに変更するための、デマンドＤ１〜Ｄ４の変更手順（図６Ｂ参照）を決定する。出力部１４は、割当パターン算出部１３１ｂにより算出された割当パターンを、ネットワークＮ１の再最適化後の割当パターンとして、デマンド変更手順抽出部１３２ａにより決定された変更手順と共に出力する。
【００７１】
すなわち、ネットワーク設計装置１０は、ネットワークＮ１を再最適化するために各スロットへのデマンドＤ１〜Ｄ４割当のパターンを変更する際、各デマンドＤ１〜Ｄ４の変更順序を考慮する。これにより、ネットワーク設計装置１０は、スロットに割り当てられたデマンドの解消数を抑えて、ネットワークＮ１を再最適化することができる。
【００７２】
また、ネットワーク設計装置１０において、割当パターン算出部１３１ｂは、デマンドＤ１〜Ｄ４の解消を要しない割当パターンが存在しない場合、デマンドＤ１〜Ｄ４の解消数が最小となる割当パターン（図７Ａの次善設計）を算出するものとしてもよい。更に、割当パターン算出部１３１ｂは、ネットワークＮ１の再最適化の前後においてデマンドＤ１〜Ｄ４の使用するリンクが異なる場合、上記再最適化前のリンクの内、何れのリンクを上記再最適化後のリンクに流用するかを判定するものとしてもよい。
【００７３】
また、ネットワーク設計装置１０は、デマンドＤ１〜Ｄ４の解消を要しない割当パターンが存在しない場合（Ｓ４；Ｎｏ）、各デマンドＤ１〜Ｄ４の使用するスロットの固定制約、または、各デマンドＤ１〜Ｄ４の解消可能条件を緩和する制御を行う制約緩和可否判定部１３１ｃを更に有するものとしてもよい。
【００７４】
また、ネットワーク設計装置１０は、上記割当パターンの算出に先立ち、同一の物理リンクＴ１に対応する複数の光回線リンクＭ１、Ｍ２を、同一のグループに分類する数理計画モデル構成部１３１ａを更に有するものとしてもよい。この場合、制約緩和可否判定部１３１ｃは、数理計画モデル構成部１３１ａにより同一のグループに分類された複数の光回線リンクＭ１、Ｍ２を構成する複数のスロットの内、上記再最適化の前後において同一のデマンド（例えば、Ｄ３）により使用されるスロットに対し、上記固定制約を付加するものとしてもよい。換言すれば、制約緩和可否判定部１３１ｃは、上記スロット（例えば、図６ＡのリンクＡ−Ｄのスロット番号５〜８を有するスロット）を、上記デマンドの使用するスロット（上記デマンド専用のスロット）に固定する制約を付加するものとしてもよい。
【００７５】
以下、図４Ａ、図４Ｂに示したネットワーク構成を例に採り、図２０、図１８Ａ、図１８Ｂを参照しながら、本実施例に係るネットワーク設計装置１０の奏する効果について、より詳細に説明する。
【００７６】
例えば、７２ノード、８６リンク、６０デマンドの場合、計算時間を同一として従来手法と比較すると、設計結果の最適性は、２倍以上向上する。すなわち、従来手法では、デマンドの解消無く変更を行う手順を提示することができない場合でも、本実施例に係るネットワーク設計装置１０は、かかる手順を提示することができるケースが存在する。また、本実施例に係るネットワーク設計装置１０が、デマンドの解消無く変更を行う手順を提示することができない場合でも、従来手法と比較して、デマンド解消数を減少させることができるケースが存在する。
【００７７】
また、ネットワーク設計装置１０は、数理計画法を用いて変更手順を考慮することにより、計算負荷を削減する効果を得ることもできる。図２０は、割当結果及び変更手順の算出に伴う計算負荷の削減効果を説明するための図である。説明の前提として、スロット割当に関わるリンク数を「Ｎ」とし、スロット割当に関わる再最適化前のデマンドの種類数を「Ｍ」とし、スロット割当に関わるデマンド数を上述の様に「ｄｓｌｏｔ」とする。また、１リンク当たりのスロット割当候補数は、上記Ｍを用いて、Ｍ！（Ｍの階乗）により表される。
【００７８】
例えば、図４Ａ、図４Ｂに示す例では、全リンク数は“６”であるが、スロット割当に関わるリンクは、上述した様に、リンクＤ−Ｃのみである。このため、Ｎ＝１が設定される。また、デマンドＤ３、Ｄ２が異なる種類のデマンドであるとすると（図１７参照）、スロット割当に関わる再最適化前のデマンドの種類数は、デマンドＤ３、Ｄ２の２種類である（図１８Ｂ参照）。このため、Ｍ＝２が設定される。同様に、図１８Ｂを参照すると、スロット割当に関わるデマンドは、デマンドＤ１、Ｄ４であるので、デマンド数ｄｓｌｏｔには、ｄｓｌｏｔ＝２が設定される。更に、Ｍ＝２であるため、１リンク当たりのスロット割当候補数Ｍ！として、Ｍ！＝２が設定される。
【００７９】
上述の条件下では、図２０の計算時間比較テーブル１２４に示す様に、設計試行回数は、従来の（Ｍ！）Ｎ（＝２１＝２）と比較して、１回に減少する。また、各式を構成する変数の数については、ｄから、ｄ＋ｄｓｌｏｔ×Ｍ！に変更される。更に、計算時間については、ｄ×（Ｍ！）Ｎから、最大でもｄ×（１＋Ｍ！）に変更される。本実施例では、説明の便宜上、簡易なネットワーク構成を例示しているため、計算時間に大きな相違はないが、通常、１つのネットワーク上のノード数、リンク数、デマンド数は、例えば、５０〜１００程度の大きな値である。従って、ネットワーク設計装置１０は、スロットへのデマンド割当結果を算出する際、数理計画法を用いて変更手順を考慮することにより、従来では、Ｎ（Ｎは自然数）乗のオーダであった計算時間を、Ｎ倍のオーダにまで短縮することができる。
【００８０】
なお、上記実施例に係るネットワークＮ１の形態としてリング型を図１に例示したが、これに限らず、本発明は、バス型、スター型、ツリー型、あるいは、これらの複合型等、任意のネットワーク形態に適用可能である。また、ネットワークにおいてパケットを中継するノードの数についても７つに限らない。
【００８１】
更に、上記実施例においては、ネットワーク設計装置１０の各構成要素は、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的態様は、図示のものに限らず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することもできる。例えば、入力情報記憶部１２１と制約緩和情報記憶部１２２、あるいは、数理計画モデル構成部１３１ａと割当パターン算出部１３１ｂと制約緩和可否判定部１３１ｃをそれぞれ１つの構成要素として統合してもよい。反対に、制約緩和可否判定部１３１ｃに関し、制約緩和プロセスの適用可否を判定する部分と、制約緩和情報記憶部１２２内の情報を更新する部分とに分散してもよい。更に、入力情報や制約緩和情報を記憶するメモリを、ネットワーク設計装置１０の外部装置として、ネットワークやケーブル経由で接続する様にしてもよい。
【符号の説明】
【００８２】
１  ネットワーク設計システム
１０  ネットワーク設計装置
１０ａ  プロセッサ
１０ｂ  記憶装置
１０ｃ  入力装置
１０ｄ  表示装置
１１  入力部
１２  記憶部
１３  演算部
１４  出力部
１２１  入力情報記憶部
１２１ａ  ネットワーク情報
１２１ｂ  光回線配置状況
１２１ｃ  デマンド経路情報
１２２  制約緩和情報記憶部
１２２ａ  使用スロット固定情報
１２２ｂ  解消可能デマンド情報
１２３  デマンド解消可否テーブル
１２４  計算時間比較テーブル
１３１  変更手順考慮機能付スロット割当部
１３１ａ  数理計画モデル構成部
１３１ｂ  割当パターン算出部
１３１ｃ  制約緩和可否判定部
１３２  変更手順決定部
１３２ａ  デマンド変更手順抽出部
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ  ノード
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３  スロット割当候補
ｄ  総デマンド数
ｄｓｌｏｔ  スロット割当に関わるデマンド数
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６  ５Ｇｂｐｓデマンド
Ｄ７  １０Ｇｂｐｓデマンド
Ｌ１、Ｍ１、Ｍ２  光回線リンク
Ｎ１  ネットワーク
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４  スロット割当パターン
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３  デッドロック発生領域
Ｔ１  物理リンク
Ｗ１  スロット割当結果
Ｗ２  デマンド変更手順
Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４、Ｙ５、Ｙ６、Ｙ７、Ｙ８、Ｙ９  デマンド依存関係を示す矢印
【図１】
2014229938.tif 000012
【図２】
2014229938.tif 000013
【図３】
2014229938.tif 000014
【図４Ａ】
2014229938.tif 000015
【図４Ｂ】
2014229938.tif 000016
【図５】
2014229938.tif 000017
【図６Ａ】
2014229938.tif 000018
【図６Ｂ】
2014229938.tif 000019
【図７Ａ】
2014229938.tif 000020
【図７Ｂ】
2014229938.tif 000021
【図８】
2014229938.tif 000022
【図９Ａ】
2014229938.tif 000023
【図９Ｂ】
2014229938.tif 000024
【図９Ｃ】
2014229938.tif 000025
【図１０Ａ】
2014229938.tif 000026
【図１０Ｂ】
2014229938.tif 000027
【図１０Ｃ】
2014229938.tif 000028
【図１１】
2014229938.tif 000029
【図１２】
2014229938.tif 000030
【図１３Ａ】
2014229938.tif 000031
【図１３Ｂ】
2014229938.tif 000032
【図１４Ａ】
2014229938.tif 000033
【図１４Ｂ】
2014229938.tif 000034
【図１５】
2014229938.tif 000035
【図１６Ａ】
2014229938.tif 000036
【図１６Ｂ】
2014229938.tif 000037
【図１７】
2014229938.tif 000038
【図１８Ａ】
2014229938.tif 000039
【図１８Ｂ】
2014229938.tif 000040
【図１９】
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【図２０】
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