(57)【要約】【課題】  通信ネットワーク通信規模の期待値を指標とした信頼性評価が最大になるように帰属ノードを決定する。【解決手段】  本発明は、通信ノードと伝送リンクに関する情報及び上位接続ノードとなる条件を含む入力情報を記憶手段に格納し、記憶手段から読み出した前記上位接続ノードとなる条件に基づいて、各通信ノードが上位接続ノードとなる組み合わせを抽出し、通信ノードと前記伝送リンクの情報に基づいて、通信ネットワークの状態がある特定の状態iになる確率、該通信ネットワーク状態がある特定の状態iの時の通信規模から通信ネットワークの通信規模の期待値Rを計算し、通信ネットワークの通信規模の期待値Rを比較して該期待値Rが最大となる通信ネットワーク構成を抽出する。【選択図】  図３
2014093743.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
階層構造を持つループ状の通信ネットワークにおいて、ある階梯をその上位階梯に接続する際、当該階梯上のノードの中で上位階梯のノードと接続するノードを決定するための上位接続ノード決定装置であって、
通信ノードと伝送リンクに関する情報及び上位接続ノードとなる条件を含む入力情報が格納される記憶手段と、
前記記憶手段から読み出した前記上位接続ノードとなる条件に基づいて、各通信ノードが上位接続ノードとなる組み合わせを抽出する上位接続ノード組み合わせ列挙手段と、
前記通信ノードと前記伝送リンクの情報に基づいて、通信ネットワークの状態がある特定の状態iになる確率、該通信ネットワーク状態がある特定の状態iの時の通信規模から通信ネットワークの通信規模の期待値Rを計算する期待値算出手段と、
前記期待値算出手段で求められた前記通信ネットワークの通信規模の期待値Rを比較して該期待値Rが最大となる通信ネットワーク構成を抽出する上位接続ノード決定手段と、
を有することを特徴とする上位接続ノード決定装置。
【請求項２】
階層構造を持つループ状の通信ネットワークにおいて、ある階梯をその上位階梯に接続する際、当該階梯上のノードの中で上位階梯のノードと接続するノードを決定するための上位接続ノード決定方法であって、
記憶手段、上位接続ノード組み合わせ列挙手段、期待値算出手段、上位接続ノード決定手段を有する装置において、
通信ノードと伝送リンクに関する情報及び上位接続ノードとなる条件を含む入力情報が記憶手段に格納されると、
前記上位接続ノード組み合わせ列挙手段が、前記記憶手段から読み出した前記上位接続ノードとなる条件に基づいて、各通信ノードが上位接続ノードとなる組み合わせを抽出する上位接続ノード組み合わせ列挙ステップと、
前記期待値算出手段が、前記通信ノードと前記伝送リンクの情報に基づいて、通信ネットワークの状態がある特定の状態iになる確率、該通信ネットワーク状態がある特定の状態iの時の通信規模から通信ネットワークの通信規模の期待値Rを計算する期待値算出ステップと、
前記上位接続ノード決定手段が、前記期待値算出ステップで求められた前記通信ネットワークの通信規模の期待値Rを比較して該期待値Rが最大となる通信ネットワーク構成を抽出する上位接続ノード決定ステップと、
を行うことを特徴とする上位接続ノード決定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上位接続ノード決定装置及び方法に係り、特に、階層構造を持つループ状の通信ネットワークにおいて、ある階梯をその上位階梯に接続する際、当該階梯上のノードの中で上位階梯のノードと接続するノードを決定するための上位接続ノード決定装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信ビルと伝送路で構成される通信ネットワークでは、設計の段階で、どの通信ビル同士を接続するか、候補をいくつか挙げて、その中から決定している。特に、図１のような階層構造を持つループ網では、上位階梯との接続点となる通信ビル（以下、「上位接続ビル」と記す）をどの通信ビルとするかによって、通信ネットワークの信頼性が大きく変動する。そのため、上位接続ビルの決定は重要となっている。図１では、伝送路が環状に接続されているループ網において、『１』の通信ビルが上位階梯との接続点となった場合を示している。
【０００３】
非特許文献１では、通信ネットワークの信頼性設計とは、サービスに適した信頼性評価尺度、信頼性目標値を設定し、通信ネットワークを構成する要素の故障率等の条件等を変化させて、候補となる通信ネットワークの信頼性評価を行い、その中で信頼性目標値を満足する最も経済的な構成を決定すること、としている。
【０００４】
上位接続ビルの決定も、非特許文献１の通信ネットワークの信頼性設計の考えにしたがって、候補となっている通信ビルのそれぞれが上位接続ビルとなった場合の通信ネットワークの信頼性評価を行い、この結果に基づいて行うことが望ましい。
【０００５】
非特許文献２の信頼性評価技術では、通信ネットワークをグラフ（通信ビルをノード、伝送路をリンク）と捉え、予め指定した全てのノード間が正常なノードとリンクで直結されている状態を「通信ネットワークにおいて通信機能が正常である」と定義し、この定義のもとで通信ネットワークの通信機能が正常である確率（「信頼度」と定義）を評価指標としている。
【０００６】
以下では、非特許文献２の記載に習い、通信ビルを通信ノード、上位接続ビルを上位接続ノード、伝送路を伝送リンクとして説明する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】淺谷耕一（編）,"通信ネットワークの品質設計",電子情報通信学会（コロナ社）,1993. 3.
【非特許文献２】林正博,阿部威郎,"通信ネットワークの信頼性",電子情報通信学会（コロナ社）2010.5.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記の信頼度に基づく従来技術（非特許文献２）は、通信ネットワーク全体での正常性を確保することを重視するという考えに基づくものであった。そのため、上位接続ノードであるか否か等の通信ノードの違いについては言及されていない。
【０００９】
つまり、通信ネットワーク全体が正常である確率を評価する従来技術では、どの通信ノードを上位接続ノードとした場合でも、評価結果は同じとなる。そのため、従来技術による評価結果に基づいて、上位接続ノードを決定することはできない。
【００１０】
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、通信ネットワーク通信規模の期待値を指標とした信頼性評価値が最大になるように帰属ノードを決定することが可能な上位接続ノード決定装置及び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】
【００１１】
上記の課題を解決するため、本発明は、ある階梯をその上位階梯に接続する際、当該階梯の複数のノードのうちどのノードを上位階梯のノードと接続するかを決定するための上位接続ノード決定装置であって、
通信ノードと伝送リンクに関する情報及び上位接続ノードとなる条件を含む入力情報が格納される記憶手段と、
前記記憶手段から読み出した前記上位接続ノードとなる条件に基づいて、各通信ノードが上位接続ノードとなる組み合わせを抽出する上位接続ノード組み合わせ列挙手段と、
前記通信ノードと前記伝送リンクの情報に基づいて、通信ネットワークの状態Sがある特定の状態iになる確率、及び、該通信ネットワークの状態Sがある特定の状態iの時の通信規模から通信ネットワークの通信規模の期待値Rを計算する期待値算出手段と、
前記期待値算出手段で求められた前記通信ネットワークの通信規模の期待値Rを比較して該期待値Rが最大となる通信ネットワーク構成を抽出する上位接続ノード決定手段と、
を有する。
【発明の効果】
【００１２】
上記のように本発明によれば、上位接続ノードを決定するという課題を解決するために、通信ネットワークの通信規模の期待値を指標とした信頼性評価技術を用いることにより、上位接続ノードを決定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】階層構造を持つループ網の例である。
【図２】通信ネットワークの例（通信ノードN=3、 伝送リンクM=3）である。
【図３】本発明の一実施の形態における上位接続ノード決定装置の構成例である。
【図４】本発明の一実施の形態における上位接続ノード決定装置の処理のフローチャートである。
【図５】本発明の一実施の形態における上位接続ノード組み合わせ列挙部による上位ノードが２つの場合の列挙イメージである。
【図６】本発明の一実施の形態における通信ネットワークの状態Sの列挙イメージである。
【図７】本発明の一実施の形態における上位接続ノードと各通信ノードの連結状態の列挙イメージである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面と共に本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
まず、以下に示す処理における前提について説明する。
【００１６】
１）通信ネットワークの状態の定義
・通信ネットワークの状態は、通信ノードや伝送リンクの正常／故障状態の組み合わせで決定される。
【００１７】
後述する評価手順の一例では、
n(n=1,2,…,N)番目の通信ノードBnの正常状態をState(Bn)=1
故障状態をState(Bn)=0
m(m=1,2,…,M)番目の伝送リンクLmの正常状態をState(Lm)=1
故障状態をState(Lm)=0
とし、通信ネットワークを構成する通信ノードB nと伝送リンクLmに対して、
ベクトル(State(B1), State(B2),…,State(BN), State(L1), State(L2),…, State(LM))
を通信ネットワークの状態ベクトルとし、その異なる状態ベクトルを行とする行列を通信ネットワークが取り得る「全状態行列S」とする。
【００１８】
・通信ネットワークの状態は、全部で2(N+M)通り存在する。したがって、通信ネットワークの全状態Sは2(N+M)×(N+M)の行列となり、通信ネットワークが取り得る各状態をi（1, 2, … , 2(N+M)）とすると、通信ノードBnの状態はS(i, n)、伝送リンクLmの状態はS(i, N+m)で表すことができる。
【００１９】
図２（a）、（b）は、N=3の通信ノードとM=3の伝送リンクで構成されている通信ネットワークの例であり、通信ネットワークが取り得る各状態における通信ノードと伝送リンクの正常状態（＝1）、故障状態（＝0）を示している。この場合、通信ネットワークは全部で2(3+3)＝64通りの異なる状態を取り得る。ここでは、「S(3,3)=0」は通信ネットワークの状態が3番目である場合に通信ノードB3が故障状態であることを表しており、「S(3,5)=1」は、通信ネットワークの状態が3番目である場合に伝送リンクが正常状態であることを表している。
【００２０】
次に、評価手順で用いる記号について定義する。
【００２１】
・i：通信ネットワークの状態番号（i=1,2,…,2(N+M)）
・n：通信ノードの番号（n=1,2,…,N）
・S(i,n)：通信ネットワークの状態がiの時のn番目の通信ノードBnの状態（正常状態を１、故障状態０）
・PBn：n番目の通信ノードBnが故障状態にある確率
・An：n番目の通信ノードBnの通信規模
・ｍ：伝送リンクの番号（m＝1,2,…,M）
・S(i,N+m)：通信ネットワークの状態がiの時のm番目の伝送リンクLmの状態（正常状態を1、故障状態を0）
・PLm：ｍ番目の伝送リンクLmが故障状態にある確率
・C(i,n)：通信ネットワークの状態がiの時のn番目の通信ノードBnと上位接続ノードが連結か否か（連結している状態を1、連結していない状態を0とする）
・Pi：通信ネットワークの状態がiになる確率
・Ei：通信ネットワークの状態がiの時の通信ネットワークの通信規模
・R：通信ネットワークの通信規模の期待値
本発明の上位接続ノード決定装置の構成について説明する。
【００２２】
図３は、本発明の一実施の形態における上位接続ノード決定装置の構成例を示す。
【００２３】
同図に示す上位接続ノード決定装置１０は、上位接続ノード組み合わせ列挙部１１、期待値算出部１２、上位接続ノード決定部１３、記憶部１４を有し、上位ノード接続ノード組み合わせ列挙部１１は入力装置１に、上位接続ノード決定部１３は表示装置２に接続されている。記憶部１４はハードディスクやメモリ等の記憶媒体であり、入力情報、上位接続ノード組み合わせ、期待値を格納する。
【００２４】
図４は、本発明の一実施の形態における上位接続ノード決定装置の処理のフローチャートである。
【００２５】
ステップ１００）  入力装置１は、利用者（オペレータ）により上位接続ノード決定装置１０に対して、以下の通信ノードと伝送リンクに関する情報を入力し、上位接続ノード決定装置１０がこれを記憶装置１４に格納する。
【００２６】
・通信ノードの数と番号；
・伝送リンクの数と番号；
・各通信ノードと各伝送リンクの接続情報（各伝送リンクがどの通信ノードを繋いでいるか）；
・n番目の通信ノードB nが故障状態になる確率PB n；
・n番目の通信ノードB nの通信規模A n；
・m番目の伝送リンクL mが故障状態になる確率PL m；
・上位接続ノードの候補となる条件；
・上位接続ノードの数；
ステップ２００）上位接続ノード組み合わせ列挙部１１は、記憶部１４から、各通信ノード情報と各伝送リンクの情報及び「上位候補接続ノードの候補となる条件」を読み出し、当該「上位候補接続ノードの候補となる条件」に従い、各通信ノードが上位接続ノードとなる組み合わせを列挙し、記憶部１４に格納する。
【００２７】
例えば、通信ノード数：５、伝送リンク数：５で構成されるループ網を対象とした場合を図５に示す。例えば、上位接続ノードは２つとし、全ての通信ノードを上位接続ノードの候補としている（上位接続ノードは単一でも、２つ以上存在してもよい）。従って、上位接続ノードの組み合わせは、全部で１０通りとなる。同図（a）は、通信ノード『1』と『2』が上位接続ノードとなる場合を示しており、同図（b）は、通信ノード『1』と『3』が上位接続ノードとなる場合を示している。
【００２８】
ステップ３００）  期待値算出部１２は、ステップ２００で列挙した通信ネットワークに対し、以下の発明者らによる出願（特願2012-161987号）の評価手法を用いて通信ネットワークの通信規模の期待値をそれぞれ算出する。
【００２９】
ステップ３０１）  ステップ１００で入力した各通信ノードと各伝送リンクの情報を記憶部１４から読み出し、当該情報に基づいて、通信ネットワークの全状態Sを列挙する。図６に一例を示す。同図に示す例は、通信ノード数5、伝送リンク数：5の例である。
【００３０】
ステップ３０２）  ステップ３０１で列挙した通信ネットワークの各状態(S(i,1), S(i,2),S(i,3),・・・,S(i,10))と、ステップ１００で入力された通信ノードB nが故障状態にある確率PB nと伝送リンクL mが故障状態にある確率PL mを用いて、式（１）より通信ネットワークの状態がある状態iになる確率Piを計算し、記憶部１４に格納する。
【００３１】
【数１】
2014093743.tif 000003
ステップ３０３）ステップ３０１で列挙した通信ネットワークの全状態Sのそれぞれにおいて、通信ノードB nがステップ２００で指定された上位接続ノードと連結しているか否かC(i,n)を判定し、全て列挙し、記憶部１４に格納する。ステップ２００で列挙した上位接続ノードの組み合わせの全てに対して行う。図７に一例を示す。同図（a）は、通信ノード『1』（B1）と通信ノード『2』（B2）が上位接続ノードとなる場合、同図（b）は、通信ノード『1』（B1）と通信ノード『3』（B3）が上位接続ノードとなる例である。
【００３２】
ステップ３０４）  ステップ３０３で列挙した通信ネットワークの状態がiの時の通信ノードBnと上位接続ノードが連結か否かC(i,n)と、ステップ１００で入力された通信ノードBnの通信規模Anを用いて、式（２）により、通信ネットワークの状態がiの時の通信ネットワークの通信規模Eiを計算し、記憶部１４に格納する。
【００３３】
【数２】
2014093743.tif 000004
ステップ３０５）式（３）に示すように、ステップ３０２で算出した通信ネットワークが、状態がiになる確率Piと、ステップ３０５で算出した通信ネットワークの状態がiの時の通信規模Eiを乗算し、これらの乗算した値を全て積算して通信ネットワークの通信規模の期待値Rを計算し、記憶部１４に格納する。
【００３４】
【数３】
2014093743.tif 000005
ステップ４００）  上位接続ノード決定部１３は、ステップ３００で算出され、記憶部１４に格納された各通信ネットワークの通信規模の期待値Rを比較し、期待値が最大となる通信ネットワーク構成を抽出し、当該通信ネットワーク構成を、最下位ノードを終了する上位接続ノードとして表示装置２に出力する。
【００３５】
上記のように、本発明では、通信ネットワークの通信規模の期待値を指標とした信頼性評価技術（特願2012-161987）を用いて、期待値が最大となる通信ノードを、ループ状の通信ネットワークのある階梯における上位接続ノードと決定することができる。
【００３６】
なお、上記の上位接続ノード決定装置の各構成要素の動作をプログラムとして構築し、上位接続ノード決定装置として利用されるコンピュータにインストールして実行させる、または、ネットワークを介して流通させることが可能である。
【００３７】
本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲内において種々変更・応用が可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１  入力装置
２  表示装置
１０  上位接続ノード決定装置
１１  上位接続ノード組み合わせ列挙部
１２  期待値算出部
１３  上位接続ノード決定部
１４  記憶部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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