(57)【要約】【課題】所定の設計期間において、サービス毎に波長パスレベルで分離されたネットワークの最適設計を実現する、ネットワーク設計装置およびネットワーク設計プログラムを提供する。【解決手段】ネットワーク設計装置１は、物理リンクのトポロジ情報、サービス毎時刻毎の対地間のトラヒックデマンド情報、物理リンクおよび物理網上に波長パスを設定する波長ノードの設備に関する定数情報、論理網を構成するＩＰルータおよび論理リンクの設備に関する定数情報、ネットワーク設計の対象となる時刻情報を取得し、サービス毎に波長パスレベルで分離されるように、目的関数および制約式を設定した数理計画法を用いて、サービス毎の、ＩＰトラヒック経路、波長パス経路および波長パスの本数、並びに、ネットワーク設計の対象期間において必要となる必要設備量を計算する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長ノード間の波長パスが物理リンクにより構成される物理網上に設定され、前記設定された波長パスが論理網においてＩＰルータ間の論理リンクを構成し、前記論理網にサービス毎のＩＰトラヒック経路が設定されるＩＰネットワークのネットワーク設計を行うネットワーク設計装置であって、
前記物理リンクのトポロジ情報、サービス毎の各時刻における前記ＩＰルータ間のトラヒックデマンド情報、前記物理リンクおよび前記波長ノードの設備に関する定数情報、前記ＩＰルータおよび前記論理リンクの設備に関する定数情報、並びに、前記ネットワーク設計を実行する前記各時刻の時刻情報を含む初期情報が記憶される記憶部と、
前記初期情報を入出力部を介して外部から取得し、前記記憶部に記憶する初期情報取得部と、
前記初期情報を参照し、数理計画法を用いて、前記数理計画法の目的関数および制約式において、少なくとも前記ＩＰトラヒック経路、前記波長パスの経路および前記波長パスの本数を変数とし、前記ＩＰネットワークの設備量を最小化させるようにして、サービス毎の前記ＩＰトラヒック経路、サービス毎の前記波長パスの経路およびサービス毎の前記波長パスの本数、並びに、前記ネットワーク設計の設計期間内において必要となる必要設備量を計算する経路設備量計算部と、
を備えることを特徴とするネットワーク設計装置。
【請求項２】
前記経路設備量計算部は、
前記目的関数および前記制約式において、サービス毎に前記設計期間の各時刻で共通の、前記ＩＰトラヒック経路、前記波長パスの経路および前記波長パスの本数となるように前記変数を設定した第１の前記数理計画法を用いて、サービス毎に前記設計期間の各時刻で共通の前記ＩＰトラヒック経路、サービス毎に前記設計期間の各時刻で共通の前記波長パス経路、および、サービス毎に前記設計期間の各時刻で共通の前記波長パスの本数、並びに、サービス毎の前記必要設備量を計算するサービス毎経路設備量計算部と、
前記計算されたサービス毎の必要設備量を用いて、全てのサービスについて総計である総必要設備量を計算する総設備量計算部と、
を備え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】
前記経路設備量計算部は、
前記目的関数および前記制約式を、前記設計期間の各時刻でのサービス毎の前記ＩＰトラヒック経路、サービス毎に前記設計期間の各時刻で共通の、前記波長パスの経路および前記波長パスの本数となるように前記変数を設定した第２の前記数理計画法を用いて、前記設計期間の各時刻でのサービス毎の前記ＩＰトラヒック経路、サービス毎に前記設計期間の各時刻で共通の前記波長パス経路、および、サービス毎に前記設計期間の各時刻で共通の前記波長パスの本数、並びに、サービス毎の前記必要設備量を計算するサービス毎経路設備量計算部と、
前記計算されたサービス毎の必要設備量を用いて、全てのサービスについて総計である総必要設備量を計算する総設備量計算部と、
を備え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】
前記経路設備量計算部は、
前記目的関数および前記制約式を、サービス毎時刻毎の前記ＩＰトラヒック経路、サービス毎時刻毎の前記波長パス経路、および、サービス毎時刻毎の前記波長パスの本数となるように前記変数を設定した第３の前記数理計画法を用いて、サービス毎時刻毎の前記ＩＰトラヒック経路、サービス毎時刻毎の前記波長パス経路、サービス毎時刻毎の前記波長パスの本数、並びに、前記設計期間の時刻毎の前記必要設備量を計算するサービス毎時刻毎経路設備量計算部と、
前記計算された時刻毎の必要設備量を用いて、前記設計期間の全時刻についての総計である総必要設備量を計算する総設備量計算部と、
を備え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】
前記経路設備量計算部は、
前記目的関数および前記制約式を、サービス毎時刻毎の前記ＩＰトラヒック経路、サービス毎時刻毎の前記波長パス経路、および、サービス毎時刻毎の前記波長パスの本数となるように前記変数を設定し、さらに、前記設計期間の全時刻において必要となる総必要設備量を前記目的関数として設定した第４の前記数理計画法を用いて、サービス毎時刻毎の前記ＩＰトラヒック経路、サービス毎時刻毎の前記波長パス経路、および、サービス毎時刻毎の前記波長パスの本数、並びに、前記総必要設備量を計算するサービス毎全時刻経路設備量計算部を備えること
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６】
波長ノード間の波長パスが物理リンクにより構成される物理網上に設定され、前記設定された波長パスが論理網においてＩＰルータ間の論理リンクを構成し、前記論理網にサービス毎のＩＰトラヒック経路が設定されるＩＰネットワークのネットワーク設計を行うためのコンピュータを、
前記物理リンクのトポロジ情報、サービス毎の各時刻における前記ＩＰルータ間のトラヒックデマンド情報、前記物理リンクおよび前記波長ノードの設備に関する定数情報、前記ＩＰルータおよび前記論理リンクの設備に関する定数情報、並びに、前記ネットワーク設計を実行する前記各時刻の時刻情報を含む初期情報が記憶される記憶手段、
前記初期情報を入出力手段を介して外部から取得し、前記記憶手段に記憶する初期情報取得手段、
前記初期情報を参照し、数理計画法を用いて、前記数理計画法の目的関数および制約式において、少なくとも前記ＩＰトラヒック経路、前記波長パスの経路および前記波長パスの本数を変数とし、前記ＩＰネットワークの設備量を最小化させるようにして、サービス毎の前記ＩＰトラヒック経路、サービス毎の前記波長パスの経路およびサービス毎の前記波長パスの本数、並びに、前記ネットワーク設計の設計期間内において必要となる必要設備量を計算する経路設備量計算手段、
として機能させるためのネットワーク設計プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長パスが物理トポロジ上に設定され、ＩＰ（Internet Protocol）トラヒックが波長パスにより構成された論理トポロジ上に設定された光ＩＰネットワークにおける、ネットワーク設計装置およびネットワーク設計プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
光ＩＰネットワークは、波長パスが物理トポロジ（物理網）上に設定され、ＩＰトラヒックが波長パスで構成された論理トポロジ（論理網）上に設定される。
図１に示すように、光ＩＰネットワーク１００では、物理レイヤ上の波長レイヤに、波長パスが設定されたＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）ネットワークを構成する。物理網は、転送ノード、伝送ノードおよびそれらを結ぶ物理リンクから構成される。ここで、転送ノードは、例えばＩＰルータ等である。伝送ノード（波長ノード）は、例えば、ＯＸＣ（Optical Cross Connect：光クロスコネクト）等である。また、物理リンクは、例えば、光ファイバ等である。そして、伝送ノード（ＯＸＣ等）を始終点とした波長パスが物理網上に設定され、その波長パスがＩＰレイヤでは転送ノード（ＩＰルータ）間における論理的なリンク（論理リンク）を構成する。
【０００３】
この光ＩＰネットワーク１００では、波長パス経路およびＩＰトラヒック経路を最適化することにより、ネットワーク全体の資源を有効活用し、転送品質を維持し、ネットワークコストを低減することが求められる。
そして、この波長パス経路およびＩＰトラヒック経路等を最適化するためには、波長パス経路とＩＰトラヒック経路とをそれぞれ独立に設定するのではなく、両者を同時に考慮して最適化することが重要となる。
【０００４】
具体的には、物理トポロジ上の波長パスの経路を表す変数とＩＰトラヒックの経路を表す各変数に対して、設備量をこれらの変数を用いた式で表した目的関数を設定し、各変数に関する制約式のもとで設備量を最小化させるようにして目的関数を解く数理計画法を適用する。そして、この数理計画法に基づき、物理トポロジ上の波長パスの経路を表す変数と、ＩＰトラヒックの経路を表す変数とを同時に解くことで最適解を得る手法が開示されている（非特許文献１参照）。この数理計画法における目的関数は、以下の（式１５）で表される。また、各変数の制約式は、以下の（式１）〜（式１４）で表される。
【０００５】
（数理計画法の制約式）
以下、まず、非特許文献１に記載の手法による、数理計画法の制約式（式１）〜（式１４）について説明する。
【０００６】
以下の（式１）は、ルータｓを始点とし、ルータｄを終点とする交流トラヒックにおいて、ルータｉ，ｊを端点とする論理リンクの少なくとも１つを通る交流トラヒック量の割合ｒｓ，ｄｉ，ｊが、０から１のいずれかの値をとることを示している。なお、このｒｓ，ｄｉ，ｊは、ＩＰトラヒック経路を表すこととなる。
【数１】
2014165691.tif 000003
【０００７】
以下の（式２）は、ルータｓを始点とし、ルータｄを終点とする交流トラヒックにおいて、ルータｓを端点とする全ての論理リンクを通る交流トラヒック量の割合の合計が、１となることを示している。
【数２】
2014165691.tif 000004
【０００８】
以下の（式３）は、ルータｓを始点とし、ルータｄを終点とする交流トラヒックにおいて、ルータｄを端点とする全ての論理リンクを通る交流トラヒック量の割合の合計が、１となることを示している。
【数３】
2014165691.tif 000005
【０００９】
以下の（式４）は、ルータｓを始点とし、ルータｄを終点とする交流トラヒックにおいて、ルータｋを一方の端点とする全ての論理リンクを通る交流トラヒック量の割合の合計と、ルータｋを他方の端点とする全ての論理リンクを通る交流トラヒック量の割合の合計とが同一となることを示している。すなわち、（式４）は、中間ルータｋにおいて、入力される交流トラヒック量と、出力される交流トラヒック量とが同一になることを示している。
【数４】
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【００１０】
以下の（式５）の左辺によって、ルータｉ，ｊを端点とする論理リンクを通る交流トラヒック量が算出される。ここで、ｔｓ，ｄは、ルータｓを始点とし、ルータｄを終点とするトラヒックデマンド（交流トラヒック量）を示している。
（式５）の右辺は、光クロスコネクトｉ，ｊを端点とする物理リンクを通る交流トラヒック帯域制約量を示している。ここでは、論理リンクの最大帯域をＢとし、ルータｉの論理リンクの最大入力／出力ポート数Ｒｉが与えられているときに、ルータｉを始点とし、ルータｊを終点とする論理リンクの数をλｉ，ｊとする。なお、この論理リンクの数λｉ，ｊは、光クロスコネクトｉを始点とし、光クロスコネクトｊを終点とする波長パスの数（本数）と等しいものである。
よって、（式５）は、ルータｉ，ｊを端点とする論理リンクを通る交流トラヒック量（トラヒックデマンド）が、ルータｉを始点とし、ルータｊを終点とする論理リンクを通る交流トラヒック帯域制約量以下となることを示している。
【数５】
2014165691.tif 000007
【００１１】
以下の（式６）は、左辺に示すルータｊを流れる交流トラヒック量の総和が、右辺に示すルータｊのルーチング容量Ｇｊ以下になることを示している。
【数６】
2014165691.tif 000008
【００１２】
以下の（式７）は、左辺に示すルータｉを始点とする論理リンクの数の総和が、右辺に示すルータｉの論理リンクの最大入力／出力ポート数Ｒｉ以下であることを示している。
【数７】
2014165691.tif 000009
【００１３】
以下の（式８）は、左辺に示すルータｊを終点とする論理リンクの数の総和が、右辺に示すルータｊの論理リンクの最大入力／出力ポート数Ｒｊ以下であることを示している。
【数８】
2014165691.tif 000010
【００１４】
以下の（式９）の第１式は、ルータｉを始点とし、ルータｊを終点とする論理リンクの数λｉ，ｊが０以上であることを示している。また、（式９）の第２式は、光クロスコネクトｉを始点とし、光クロスコネクトｊを終点とする波長パスの中で、光クロスコネクトｍ，ｎを端点とする物理リンクを通る波長パスの数λｉ，ｊｍ，ｎが０以上であることを示している。
【数９】
2014165691.tif 000011
【００１５】
以下の（式１０）は、左辺に示す光クロスコネクトｉを始点とする波長パスの数（本数）の総和が、右辺に示すルータｉを始点としルータｊを終点とする論理リンクの数λｉ，ｊに等しいことを示している。
【数１０】
2014165691.tif 000012
【００１６】
以下の（式１１）は、左辺に示す光クロスコネクトｊを終点とする波長パスの数の総和が、右辺に示すルータｉを始点としルータｊを終点とする論理リンクの数λｉ，ｊに等しいことを示している。
【数１１】
2014165691.tif 000013
【００１７】
以下の（式１２）は、左辺に示す光クロスコネクトｉを始点とし、光クロスコネクトｊを終点とする波長パスの中で、中間の光クロスコネクトｌに入力される波長パスの数の総和が、右辺に示す当該光クロスコネクトｌから出力される波長パスの数の総和に等しいことを示している。
【数１２】
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【００１８】
以下の（式１３）は、光クロスコネクトｍ，ｎを端点とする物理リンクを通る波長パスの数についての、光クロスコネクトｉ，ｊを始点・終点とする全ての波長パスにおける総和（左辺）が、光クロスコネクトｍ，ｎを端点とする物理リンクの最大波長多重数Ｐｍ，ｎ以下であることを示している。なお、このλi,jm,nは、波長パス経路を表すこととなる。
【数１３】
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【００１９】
以下の（式１４）は、光クロスコネクトｎを端点とする物理リンクを通る波長パスの数についての、光クロスコネクトｉ，ｊを始点・終点とする全ての波長パスにおける総和（左辺）が、光クロスコネクトｎの最大波長スイッチ数Ｏｎ以下であることを示している。
【数１４】
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【００２０】
（数理計画法の目的関数）
以下の（式１５）は、必要設備量を算出する目的関数を示している。ここで、（式１５）の第１項は、ルータｉ，ｊを始点・終点とする論理リンクの数の総和、つまり、ＩＰインタフェースの設備の総和を示している。（式１５）の第２項は、光クロスコネクトｍ，ｎを端点とする物理リンクを通る波長パスの数の総和、つまり、波長パスのインタフェース（ポート）の設備の総和を示している。ここで、αは、ルータのインタフェース（ポート）と光クロスコネクトのインタフェース（ポート）との価格比を示している。
【数１５】
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【００２１】
非特許文献１に記載の手法では、（式１）〜（式１４）の制約式を満たす変数λｉ，ｊ，λｉ，ｊｍ，ｎ，ｒｓ，ｄｉ，ｊに対して、目的関数Σi,jλi,j + αΣi,j,m,nλi,jm,n（式１５）を最小化させる変数を数理計画法によって求めることにより、最適なＩＰトラヒック経路、波長パス経路および波長パスの本数、並びに、必要設備量が求まる。
【００２２】
この非特許文献１の手法により、計算されたＩＰトラヒック経路、波長パス経路および波長パスの本数の一例を図２に示す。
図２の物理網上において、波長ノードであるＯＸＣ「１」「２」間に波長パスが１本（λ1,21,2）設定され、また、ＯＸＣ「１」「３」間に、波長パスが１本（λ3,13,1）と、ＯＸＣ「２」経由でさらに１本（λ1,31,2，λ1,32,3）の計２本が設定され、合計で物理網上に３本の波長パスが設定されている。これに対応し、論理網において、ＩＰルータ「１」「２」間に、論理リンクが１本（λ1,2＝１）設定され、ＩＰルータ「１」「３」間に論理リンクが２本（λ3,1＝２）設定され、合計で論理網上に３本の論理リンクが設定されている。そして、この論理リンクを通るトラヒックデマンドとして、ＩＰルータ「１」「２」間にＩＰトラヒック経路（ｒ1,21,2）が設定され、ＩＰルータ「３」「１」間に、ＩＰトラヒック経路（ｒ3,13,1）が設定され、ＩＰルータ「３」「２」間に、ＩＰトラヒック経路（ｒ3,23,1，ｒ3,21,2）が設定されていることを示している。
【００２３】
一方、１つの物理網上に複数の仮想ネットワークを構築するネットワーク仮想化技術の検討が行われている。ネットワーク仮想化技術では、１つのＩＰネットワーク上で多種のサービスが提供される際に、各サービスを波長パスレベルで分離する。これにより、サービス毎に独立した運用が可能となり、需要の変動に応じたトラヒックの配分量や接続形態の柔軟な最適化が可能となる。
【００２４】
図３は、物理網上に設定されたＩＰネットワークに、仮想ネットワークＡとして「ＶｏＩＰ（Voice over Internet Protocol）サービス」が設定され、仮想ネットワークＢとして「ＶｏＤ（Video On Demand）サービス」が設定される例を示している。このネットワーク仮想化技術では、仮想ネットワークＡで提供するＶｏＩＰサービス、仮想ネットワークＢで提供するＶｏＤサービスそれぞれに物理網上に構築した波長パスを配分し、その配分された波長パスを論理リンクとしてＩＰトラヒック経路を設定する。
【００２５】
このように各サービスを波長パスレベルで分離して設定することにより、他のサービスへの影響を考慮せずに、帯域設定やＩＰトラヒック経路の変更を容易に行うことができる。また、例えば、あるサービスにおいて、急激にトラヒック量が増加し輻輳が発生した場合やリンク障害が発生した場合等に、他のサービスが利用するトラヒックに影響を与えることを避けることができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００２６】
【非特許文献１】F. Ricciato, S. Salsano, Angelo Belmonte, and M. Listanti, “Off-line Configuration of a MPLS over WDM Network under Time-Varying Offered Traffic”, INFOCOM2002，IEEE
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
しかしながら、前記した従来の数理計画法を用いた手法においては、多種のサービストラヒックを収容する際に、各サービストラヒックを合算させたトラヒックデマンドに対して、ＩＰトラヒック経路、波長パス経路および波長パスの本数、並びに、必要設備量を計算することが可能であるが、この計算では、同一波長パスに異なるサービストラヒックを収容する設計となってしまう。すなわち、各サービスを波長パスレベルで分離することができない。
また、実際のネットワーク設計では、ある設計期間を定めて、その設計期間内の総設備コストを最小化させるように設計を行うが、前記した従来の数理計画法を用いた手法では、ある時刻のトラヒックデマンドのみを考慮した最適設定であるため、設計期間を定めての最適設定ができない。
【００２８】
このような背景を鑑みて本発明がなされたのであり、本発明は、所定の設計期間において、サービス毎に波長パスレベルで分離されたネットワークの最適設計を実現するネットワーク設計装置およびネットワーク設計プログラムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
前記した課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、波長ノード間の波長パスが物理リンクにより構成される物理網上に設定され、前記設定された波長パスが論理網においてＩＰルータ間の論理リンクを構成し、前記論理網にサービス毎のＩＰトラヒック経路が設定されるＩＰネットワークのネットワーク設計を行うネットワーク設計装置であって、前記物理リンクのトポロジ情報、サービス毎の各時刻における前記ＩＰルータ間のトラヒックデマンド情報、前記物理リンクおよび前記波長ノードの設備に関する定数情報、前記ＩＰルータおよび前記論理リンクの設備に関する定数情報、並びに、前記ネットワーク設計を実行する前記各時刻の時刻情報を含む初期情報が記憶される記憶部と、前記初期情報を入出力部を介して外部から取得し、前記記憶部に記憶する初期情報取得部と、前記初期情報を参照し、数理計画法を用いて、前記数理計画法の目的関数および制約式において、少なくとも前記ＩＰトラヒック経路、前記波長パスの経路および前記波長パスの本数を変数とし、前記ＩＰネットワークの設備量を最小化させるようにして、サービス毎の前記ＩＰトラヒック経路、サービス毎の前記波長パスの経路およびサービス毎の前記波長パスの本数、並びに、前記ネットワーク設計の設計期間内において必要となる必要設備量を計算する経路設備量計算部と、を備えることを特徴とするネットワーク設計装置とした。
【００３０】
また、請求項６に記載の発明は、波長ノード間の波長パスが物理リンクにより構成される物理網上に設定され、前記設定された波長パスが論理網においてＩＰルータ間の論理リンクを構成し、前記論理網にサービス毎のＩＰトラヒック経路が設定されるＩＰネットワークのネットワーク設計を行うためのコンピュータを、前記物理リンクのトポロジ情報、サービス毎の各時刻における前記ＩＰルータ間のトラヒックデマンド情報、前記物理リンクおよび前記波長ノードの設備に関する定数情報、前記ＩＰルータおよび前記論理リンクの設備に関する定数情報、並びに、前記ネットワーク設計を実行する前記各時刻の時刻情報を含む初期情報が記憶される記憶手段、前記初期情報を入出力手段を介して外部から取得し、前記記憶手段に記憶する初期情報取得手段、前記初期情報を参照し、数理計画法を用いて、前記数理計画法の目的関数および制約式において、少なくとも前記ＩＰトラヒック経路、前記波長パスの経路および前記波長パスの本数を変数とし、前記ＩＰネットワークの設備量を最小化させるようにして、サービス毎の前記ＩＰトラヒック経路、サービス毎の前記波長パスの経路およびサービス毎の前記波長パスの本数、並びに、前記ネットワーク設計の設計期間内において必要となる必要設備量を計算する経路設備量計算手段、として機能させるためのネットワーク設計プログラムとした。
【００３１】
このようにすることにより、ネットワーク設計の設計期間内において必要となる必要設備量を最小化させるようにして、サービス毎のＩＰトラヒック経路、サービス毎の波長パス経路、サービス毎の波長パスの本数、および、設計期間内において必要となる必要設備量を計算することができる。よって、本ネットワーク設計装置（ネットワーク設計プログラム）によれば、所定の設計期間内において、サービス毎に波長パスレベルで分離されたネットワークの最適設計を実現することができる。
【００３２】
請求項２に記載の発明は、前記経路設備量計算部が、前記目的関数および前記制約式において、サービス毎に前記設計期間の各時刻で共通の、前記ＩＰトラヒック経路、前記波長パスの経路および前記波長パスの本数となるように前記変数を設定した第１の前記数理計画法を用いて、サービス毎に前記設計期間の各時刻で共通の前記ＩＰトラヒック経路、サービス毎に前記設計期間の各時刻で共通の前記波長パス経路、および、サービス毎に前記設計期間の各時刻で共通の前記波長パスの本数、並びに、サービス毎の前記必要設備量を計算するサービス毎経路設備量計算部と、前記計算されたサービス毎の必要設備量を用いて、全てのサービスについて総計である総必要設備量を計算する総設備量計算部と、を備え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とした。
【００３３】
このように、本発明のネットワーク設計装置は、サービス毎に波長パスを分離した上で、各時刻で共通の、ＩＰトラヒック経路、波長パス経路および波長パスの本数を計算することができる。よって、ＩＰトラヒック経路、波長パス経路および波長パスの本数を、各時刻において、変更する必要がなくなりネットワークの運用コストを低減することができる。
【００３４】
請求項３に記載の発明は、前記経路設備量計算部が、前記目的関数および前記制約式を、前記設計期間の各時刻でのサービス毎の前記ＩＰトラヒック経路、サービス毎に前記設計期間の各時刻で共通の、前記波長パスの経路および前記波長パスの本数となるように前記変数を設定した第２の前記数理計画法を用いて、前記設計期間の各時刻でのサービス毎の前記ＩＰトラヒック経路、サービス毎に前記設計期間の各時刻で共通の前記波長パス経路、および、サービス毎に前記設計期間の各時刻で共通の前記波長パスの本数、並びに、サービス毎の前記必要設備量を計算するサービス毎経路設備量計算部と、前記計算されたサービス毎の必要設備量を用いて、全てのサービスについて総計である総必要設備量を計算する総設備量計算部と、を備え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とした。
【００３５】
このように、ネットワーク設計装置は、サービス毎に波長パスを分離した上で、ＩＰトラヒック経路については、サービス毎に各時刻においてより最適な設計を行うことができる。また、ネットワーク設計装置は、波長パス経路および波長パスの本数については、サービス毎に各時刻で共通の情報として設計することができる。よって、ネットワーク設計装置は、ＩＰトラヒック経路についてサービス毎時刻毎に最適なネットワーク設計を行い、波長パス経路および波長パスの本数については、各時刻について変更する必要をなくし、運用コストを低減させることができる。
【００３６】
請求項４に記載の発明は、前記経路設備量計算部が、前記目的関数および前記制約式を、サービス毎時刻毎の前記ＩＰトラヒック経路、サービス毎時刻毎の前記波長パス経路、および、サービス毎時刻毎の前記波長パスの本数となるように前記変数を設定した第３の前記数理計画法を用いて、サービス毎時刻毎の前記ＩＰトラヒック経路、サービス毎時刻毎の前記波長パス経路、サービス毎時刻毎の前記波長パスの本数、並びに、前記設計期間の時刻毎の前記必要設備量を計算するサービス毎時刻毎経路設備量計算部と、前記計算された時刻毎の必要設備量を用いて、前記設計期間の全時刻についての総計である総必要設備量を計算する総設備量計算部と、を備え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とした。
【００３７】
このように、ネットワーク設計装置１は、サービス毎に波長パスを分離した上で、各サービスについて各時刻においてより最適な、ＩＰトラヒック経路、波長パス経路、および、波長パスの本数、並びに、時刻毎に最適な必要設備量を計算することができる。ネットワーク設計装置は、サービス毎時刻毎に、最適な、ＩＰトラヒック経路、波長パス経路、および、波長パスの本数を算出するとともに、必要設備量を時刻毎に最も少なくするものであるため、総必要設備量をさらに低減させることができる。
【００３８】
請求項５に記載の発明は、前記経路設備量計算部が、前記目的関数および前記制約式を、サービス毎時刻毎の前記ＩＰトラヒック経路、サービス毎時刻毎の前記波長パス経路、および、サービス毎時刻毎の前記波長パスの本数となるように前記変数を設定し、さらに、前記設計期間の全時刻において必要となる総必要設備量を前記目的関数として設定した第４の前記数理計画法を用いて、サービス毎時刻毎の前記ＩＰトラヒック経路、サービス毎時刻毎の前記波長パス経路、および、サービス毎時刻毎の前記波長パスの本数、並びに、前記総必要設備量を計算するサービス毎全時刻経路設備量計算部を備え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とした。
【００３９】
このように、ネットワーク設計装置は、サービス毎に波長パスを分離した上で、各サービスについて各時刻においてより最適な、ＩＰトラヒック経路、波長パス経路、および、波長パスの本数、並びに、全時刻において最適な総必要設備量をまとめて（全時刻一度に）計算することができる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、所定の設計期間において、サービス毎に波長パスレベルで分離されたネットワークの最適設計を実現するネットワーク設計装置およびネットワーク設計プログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】光ＩＰネットワークの構成例を説明するための図である。
【図２】従来技術により計算されたネットワーク設計の一例を説明するための図である。
【図３】ＩＰネットワークに複数のサービスが収容される例を説明するための図である。
【図４】第１の実施形態に係るネットワーク設計装置の構成例を示す機能ブロック図である。
【図５】第１の実施形態に係るネットワーク設計装置が実行するネットワーク設計処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】第３の実施形態に係るネットワーク設計装置の構成例を示す機能ブロック図である。
【図７】第３の実施形態に係るネットワーク設計装置が実行するネットワーク設計処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】第４の実施形態に係るネットワーク設計装置の構成例を示す機能ブロック図である。
【図９】第４の実施形態に係るネットワーク設計装置が実行するネットワーク設計処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
次に、発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
【００４３】
＜概要＞
本実施形態に係るネットワーク設計装置１等の概要について説明する。
本実施形態に係るネットワーク設計装置１は、サービス毎に波長パスレベルで分離されたネットワークの最適設計を実現するため、前記した数理計画法を用いた非特許文献１に記載の手法を改良し、サービス毎のＩＰトラヒック経路、サービス毎の波長パス経路およびサービス毎の波長パスの本数、並びに設計期間内の全サービスについての総必要設備量を計算する。
【００４４】
具体的は、本発明の第１の実施形態に係るネットワーク設計装置１（１ａ）（後記する図４参照）は、サービス毎に数理計画法を用いて、サービス毎に設計期間の各時刻で共通のＩＰトラヒック経路、サービス毎に設計期間の各時刻で共通の波長パス経路、サービス毎に設計期間の各時刻で共通の波長パスの本数、および、サービス毎の必要設備量を計算する。
このようにすることで、ネットワーク設計装置１（１ａ）は、サービス毎に波長パスを分離した上で、各時刻で共通の、ＩＰトラヒック経路、波長パス経路および波長パスの本数を計算するため、ＩＰトラヒック経路、波長パス経路および波長パスの本数を、各時刻において、変更する必要がなくなりネットワークの運用コストを低減することができる。
【００４５】
本発明の第２の実施形態に係るネットワーク設計装置１（１ｂ）は、サービス毎に数理計画法を用いて、設計期間の各時刻でのサービス毎のＩＰトラヒック経路、サービス毎に設計期間の各時刻で共通の波長パス経路、サービス毎に設計期間の各時刻で共通の波長パスの本数、および、サービス毎の必要設備量を計算する。
このようにすることで、ネットワーク設計装置１（１ｂ）は、サービス毎に波長パスを分離した上で、ＩＰトラヒック経路については、設計期間の各時刻において共通にするのではなく、サービス毎に各時刻においてより最適な設計を行う。また、ネットワーク設計装置１（１ｂ）は、波長パス経路および波長パスの本数については、サービス毎に各時刻において共通の情報として設計することができる。
【００４６】
本発明の第３の実施形態に係るネットワーク設計装置１（１ｃ）（後記する図６参照）は、サービス毎に波長パスが分離されるように目的関数および制約式を設定した上で、数理計画法を用いて、サービス毎時刻毎のＩＰトラヒック経路、サービス毎時刻毎の波長パス経路、サービス毎時刻毎の波長パスの本数、および、設計期間の時刻毎の必要設備量を計算する。
このようにすることで、ネットワーク設計装置１（１ｃ）は、サービス毎に波長パスを分離した上で、各サービスについて各時刻においてより最適な、ＩＰトラヒック経路、波長パス経路、および、波長パスの本数、並びに、時刻毎に最適な必要設備量を計算することができる。ネットワーク設計装置１（１ｃ）は、目的関数を解くことにより、サービス毎時刻毎に、ＩＰトラヒック経路、波長パス経路、および、波長パスの本数を個々最適に算出するとともに、必要設備量を時刻毎に最も少なくするものであるため、ネットワーク設計装置１（１ａ，１ｂ）に比べ、総必要設備量をより適切なものとして低減させることができる。
【００４７】
本発明の第４の実施形態に係るネットワーク設計装置１（１ｄ）（後記する図８参照）は、サービス毎に波長パスが分離されるように目的関数および制約式を設定した上で、数理計画法を用いて、サービス毎時刻毎のＩＰトラヒック経路、サービス毎時刻毎の波長パス経路、サービス毎時刻毎の波長パスの本数、および、設計期間の全時刻において最適な総必要設備量を、まとめて（つまり、時刻毎ではなく全時刻一度に）計算する。
このようにすることで、ネットワーク設計装置１（１ｄ）は、サービス毎に波長パスを分離した上で、各サービスについて各時刻においてより最適な、ＩＰトラヒック経路、波長パス経路、および、波長パスの本数、並びに、全時刻において最適な総必要設備量を計算することができる。よって、ネットワーク設計装置１（１ｄ）は、ネットワーク設計装置１（１ａ，１ｂ）に比べ、総必要設備量をより適切なものとして低減させることができる。また、このネットワーク設計装置１（１ｄ）は、初期時刻において、サービス毎の対地間のトラヒックデマンド情報が全て得られている場合に有効なものである。
【００４８】
＜第１の実施形態＞
まず、本発明の第１の実施形態に係るネットワーク設計装置１（１ａ）について説明する。
ネットワーク設計装置１は、図１に示す光ＩＰネットワーク１００におけるネットワーク設計、具体的には、ＩＰトラヒック経路、波長パス経路および波長パスの本数、並びに、必要設備量を計算する装置である。このネットワーク設計装置１は、このネットワーク設計に必要な初期情報（物理リンクのトポロジ情報４１１や、サービス毎の対地間のトラヒックデマンド情報４１２等）を、各ノードや、光ＩＰネットワーク１００を管理するネットワーク管理装置（不図示）等から取得する。そして、ネットワーク設計装置１は、数理計画法を用いて、サービス毎に波長パスが分離されるようして、ＩＰトラヒック経路、波長パス経路および波長パスの本数、並びに、必要設備量を計算する。
その際、第１の実施形態に係るネットワーク設計装置１（１ａ）は、サービス毎に、数理計画法を用いて、サービス毎に設計期間の各時刻で共通のＩＰトラヒック経路、サービス毎に設計期間の各時刻で共通の波長パス経路、サービス毎に設計期間の各時刻で共通の波長パスの本数、および、サービス毎の必要設備量を計算する。
【００４９】
図４は、第１の実施形態に係るネットワーク設計装置１（１ａ）の構成例を示す機能ブロック図である。図４に示すように、ネットワーク設計装置１（１ａ）は、制御部１０、入出力部２０、メモリ部３０および記憶部４０を備える。
【００５０】
入出力部２０（入出力手段）は、通信回線を介して情報の送受信を行う通信インタフェースと、不図示のキーボード等の入力手段やモニタ等の出力手段等との間で情報の入出力を行う入出力インタフェースとから構成される。
【００５１】
制御部１０は、ネットワーク設計装置１（１ａ）全体の制御を司り、入出力情報処理部１１と、初期情報取得部１２と、経路設備量計算部１３とを含んで構成される。
【００５２】
入出力情報処理部１１は、入出力部２０を介して、物理リンクのトポロジ情報４１１や時刻毎でありかつサービス毎の対地間のトラヒックデマンド情報４１２等を含む初期情報を取得し、初期情報取得部１２に引き渡す。この初期情報は、経路設備量計算部１３が、数理計画法を用いてネットワーク設計を実行するために必要となる、物理リンクのトポロジ情報４１１や、対地間のトラヒックデマンド情報４１２、ネットワーク内の装置やリンクに関する各初期値の情報であり、詳細は後記する。
また、入出力情報処理部１１は、経路設備量計算部１３が計算した結果である、ＩＰトラヒック経路、波長パス経路および波長パスの本数、並びに、必要設備量を、入出力部２０を介して外部へ出力する。
【００５３】
初期情報取得部１２（初期情報取得手段）は、入出力情報処理部１１を介して、初期情報を取得し、記憶部４０内の初期情報ＤＢ（DataBase）４１に記憶する。
【００５４】
経路設備量計算部１３（経路設備量計算手段）は、数理計画法を用いて、対象となる光ＩＰネットワーク１００についての、サービス毎の、ＩＰトラヒック経路、波長パス経路および波長パスの本数、並びに、必要設備量を計算する。この経路設備量計算部１３は、サービス毎経路設備量計算部１３１と、総設備量計算部１３３とを備える。
【００５５】
≪サービス毎経路設備量計算部１３１≫
サービス毎経路設備量計算部１３１は、サービス毎に数理計画法を用いて、各時刻で共通のＩＰトラヒック経路、各時刻で共通の波長パス経路、各時刻で共通の波長パスの本数、および、サービス毎の必要設備量を計算する。なお、このサービス毎経路設備量計算部１３１が実行する計算処理を、「サービス毎の経路設備量計算処理」と称する。
【００５６】
サービス毎経路設備量計算部１３１は、数理計画法（第１の数理計画法）を用いて、後記する目的関数（Ａ１）を、設備量を最小化させるようにして、サービス毎に、各時刻で共通のＩＰトラヒック経路、各時刻で共通の波長パス経路、各時刻で共通の波長パスの本数、および、サービス毎の必要設備量を計算する。その際の各変数の制約式（Ｂ１）は、後記するものである。
【００５７】
まず、この目的関数（Ａ１）および制約式（Ｂ１）において用いる、符号の定義等をまとめて説明する。
【００５８】
（文字の説明）
・ｖ：サービス
・τ：ネットワーク設計期間内の（設計）時刻
・vＣ：サービスｖの必要設備量
【００５９】
（第１の定数情報）
・Ｍ：サービス数
・Ｎ：地点数（ノードの設置場所、例えば、東京や大阪）
・Ｂ：論理リンクの最大帯域
・Ｇｊ  （j = 1,…,N）  ：ルータｊのルーチング容量
・Ｒｉ  （i = 1,…,N）  ：ルータiの論理リンクの最大入力／出力ポート数
・Ｐm,n  （m,n = 1,…,N）  ：光クロスコネクトｍ,ｎを端点とする物理リンクの最大波長多重数
・Ｏn  （n = 1,…,N） ：光クロスコネクトｎの最大波長スイッチ数
・α：光クロスコネクトのポート単価のルータのポート単価に対する比率
【００６０】
（第１の変数情報）
・vｒs,di,j  （s,d,i,j = 1,…,N）  ：サービスｖのルータｓ,ｄを始点・終点とする交流トラヒックにおいて、ルータｉ,ｊ間の論理リンクを通る交流トラヒック量の割合（＝ＩＰトラヒック経路）
・vλi,j  （i,j = 1,…,N）  ：サービスｖのルータｉ,ｊ間の論理リンクの数（＝光クロスコネクトｉ,ｊ間の物理リンクを通る波長パスの数）
・vλi,jm,n  （i,j,m,n = 1,…,N）  ：サービスｖの光クロスコネクトｉ,ｊを始点・終点とする波長パスの中で、光クロスコネクトｍ,ｎ間の物理リンクを通る波長パスの数（＝波長パス経路）
・vｔs,d(τ)  （s,d = 1,…,N）：サービスｖのルータｓ,ｄ間の交流トラヒックにおける、時刻τでのトラヒック量（トラヒックデマンド）
【００６１】
次に、サービス毎経路設備量計算部１３１が、数理計画法の計算アルゴリズムとして用いる目的関数（Ａ１）を示す。
【００６２】
【数１６】
2014165691.tif 000018
【００６３】
続いて、サービス毎経路設備量計算部１３１が、数理計画法の計算アルゴリズムとして用いる制約式（Ｂ１）を示す。
【００６４】
【数１７】
2014165691.tif 000019
【００６５】
ここで、目的関数（Ａ１）の（式Ａ１−１）について説明する。
（式Ａ１−１）は、左辺に示すサービスｖについての必要設備量が、サービスｖについてのルータｉ，ｊを始点・終点とする論理リンクの数の総和、つまり、サービスｖについてのＩＰインタフェースの設備の総和と、α（光クロスコネクトのポート単価のルータのポート単価に対する比率）に、サービスｖについての光クロスコネクトｍ，ｎを端点とする物理リンクを通る波長パスの数の総和、つまり、サービスｖについての波長パスのインタフェース（ポート）の設備の総和を乗算した値との和の最小値であることを示している。
【００６６】
次に、制約式（Ｂ１）について説明する。なお、従来技術において説明した非特許文献１における制約式と、サービスｖにおいて、同じ内容の制約式についての説明は適宜省略する。
【００６７】
制約式 vλi,j ≧ 0（式Ｂ１−２）は、サービスｖにおけるλi,jが０以上であることを示している。つまり、サービスｖにおける、ルータｉ,ｊ間の論理リンクの数（光クロスコネクトｉ,ｊ間の物理リンクを通る波長パスの数）が０以上であることを示している。
【００６８】
制約式 vλi,jm,n ≧ 0（式Ｂ１−３）は、サービスｖにおいて、光クロスコネクトｉ,ｊを始点・終点とする波長パスの中で、光クロスコネクトｍ,ｎ間の物理リンクを通る波長パスの数が０以上であることを示している。
【００６９】
制約式 Σs,d vts,d(τ) vrs,di,j ≦ B vλi,j（式Ｂ１−７）は、サービスｖにおいて、時刻τでのルータｉ，ｊを端点とする論理リンクを通る交流トラヒック量（トラヒックデマンド）が、サービスｖにおいて、ルータｉを始点とし、ルータｊを終点とする論理リンクを通る交流トラヒック帯域制約量以下となることを示している。
なお、（式Ｂ１−７）は、従来技術の数理計画法の制約式（式５）に対応している。
【００７０】
制約式 Σs,d,i vts,d(τ) vrs,di,j ≦ Gj（式Ｂ１−８）は、左辺に示す、サービスｖにおける、時刻τでのルータｊを流れる交流トラヒック量の総和が、右辺に示す、ルータｊのルーチング容量Ｇｊ以下になることを示している。
なお、（式Ｂ１−８）は、従来技術の数理計画法の制約式（式６）に対応している。
【００７１】
制約式 Σi,j vλi,jm,n ≦ Pm,n / M（式Ｂ１−１４）は、サービスｖにおける、光クロスコネクトｍ，ｎを端点とする物理リンクを通る波長パスの数についての、光クロスコネクトｉ，ｊを始点・終点とする全ての波長パスにおける総和（左辺）が、光クロスコネクトｍ，ｎを端点とする物理リンクの最大波長多重数Ｐｍ，ｎをサービス数Ｍで割った値以下であることを示している。
なお、（式Ｂ１−１４）は、従来技術の数理計画法の制約式（式１３）に対応している。
【００７２】
制約式 Σi,j,m vλi,jm,n ≦ On / M（式Ｂ１−１５）は、サービスｖにおいて、光クロスコネクトｎを端点とする物理リンクを通る波長パスの数についての、光クロスコネクトｉ，ｊを始点・終点とする全ての波長パスにおける総和（左辺）が、光クロスコネクトｎの最大波長スイッチ数Ｏｎをサービス数Ｍで割った値以下であることを示している。
なお、（式Ｂ１−１５）は、従来技術の数理計画法の制約式（式１４）に対応している。
【００７３】
サービス毎経路設備量計算部１３１は、目的関数（Ａ１）および制約式（Ｂ１）を用いた数理計画法を、サービス毎に設備量を最小化させるようにして解くことにより、サービス毎に、各時刻で共通のＩＰトラヒック経路、各時刻で共通の波長パス経路、各時刻で共通の波長パスの本数、および、サービス毎の必要設備量を計算し最適解を得る。
そして、サービス毎経路設備量計算部１３１は、計算した処理結果である、サービス毎の、各時刻で共通のＩＰトラヒック経路、各時刻で共通の波長パス経路、各時刻で共通の波長パスの本数、および、サービス毎の必要設備量を記憶部４０に記憶する。
【００７４】
≪総設備量計算部１３３≫
次に、総設備量計算部１３３（図４参照）が実行する、総設備量計算処理について説明する。
【００７５】
総設備量計算部１３３は、サービス毎経路設備量計算部１３１がサービス毎に計算した必要設備量（vＣ）を用いて、以下の（式Ｃ−１）に基づき、全てのサービスについての総計である総必要設備量Ｃallを計算する。
【００７６】
【数１８】
2014165691.tif 000020
【００７７】
（式Ｃ−１）は、全てのサービスについての総必要設備量が、各サービスの必要設備量の総和であることを示している。
【００７８】
図４に戻り、メモリ部（記憶手段）３０は、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の一次記憶手段からなり、制御部１０によるデータ処理に必要な情報を一時的に記憶する。
【００７９】
記憶部（記憶手段）４０は、ハードディスクやフラッシュメモリ等の記憶手段からなり、前記物理リンクのトポロジ情報４１１や、各時刻τにおけるサービス毎の対地間のトラヒックデマンド情報４１２、サービス毎経路設備量計算部１３１が実行する数理計画法を用いた処理において初期情報として必要となる各種の定数情報（Ｍ，Ｎ，Ｂ，Ｇｊ，Ｒｉ，Ｐm,n，Ｏn，α）等が記憶される。
【００８０】
なお、この制御部１０は、例えば、記憶部４０に格納されたプログラム（ネットワーク設計プログラム）をＣＰＵ（Central Processing Unit）がメモリ部３０であるＲＡＭに展開し実行することで実現される。
【００８１】
（第１の実施形態におけるネットワーク設計処理の流れ）
次に、ネットワーク設計装置１（１ａ）が実行するネットワーク設計処理の全体の流れを説明する。図５は、第１の実施形態に係るネットワーク設計装置１（１ａ）が実行するネットワーク設計処理の流れを示すフローチャートである。
【００８２】
まず、ネットワーク設計装置１（１ａ）の初期情報取得部１２が、入出力情報処理部１１および入出力部２０を介して、物理リンクのトポロジ情報４１１や、ネットワーク設計の対象となる各時刻τ (=1，…，T)におけるサービス毎の対地間のトラヒックデマンド情報４１２、初期情報として必要となる各種の定数情報（Ｍ，Ｎ，Ｂ，Ｇｊ，Ｒｉ，Ｐm,n，Ｏn，α等）の初期情報を取得する（ステップＳ１０）。
【００８３】
次に、サービス毎経路設備量計算部１３１は、目的関数（Ａ１）および制約式（Ｂ１）を用いた数理計画法による、サービス毎の経路設備量計算処理を実行する（ステップＳ１１）。そして、サービス毎経路設備量計算部１３１は、サービス毎の、各時刻で共通のＩＰトラヒック経路、各時刻で共通の波長パス経路、各時刻で共通の波長パスの本数、および、サービス毎の必要設備量についての最適解を得る。
【００８４】
続いて、総設備量計算部１３３は、（式Ｃ−１）に基づき、総設備量計算処理を実行する（ステップＳ１２）。具体的には、総設備量計算部１３３は、サービス毎経路設備量計算部１３１が計算した、サービス毎の必要設備量を総計して総必要設備量を算出し、処理を終える。
【００８５】
このように、本発明の第１の実施形態に係るネットワーク設計装置１（１ａ）によれば、サービス毎に波長パスを分離した上で、各時刻で共通の、ＩＰトラヒック経路、波長パス経路および波長パスの本数を計算するため、ＩＰトラヒック経路、波長パス経路および波長パスの本数を、各時刻において、変更する必要がなくなりネットワークの運用コストを低減することができる。
【００８６】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態に係るネットワーク設計装置１（１ｂ）について説明する。
【００８７】
ネットワーク設計装置１（１ｂ）は、サービス毎に数理計画法を用いて、設計期間の各時刻でのサービス毎のＩＰトラヒック経路、サービス毎に設計期間の各時刻で共通の波長パス経路、サービス毎に設計期間の各時刻で共通の波長パスの本数、および、サービス毎の必要設備量を計算する。
第１の実施形態に係るネットワーク設計装置１（１ａ）とネットワーク設計装置１（１ｂ）とが異なる点は、ネットワーク設計装置１（１ｂ）において、ＩＰトラヒック経路を、設計期間の各時刻において共通とするのではなく、サービス毎に各時刻において算出することである。
【００８８】
ネットワーク設計装置１（１ｂ）の構成と、図４に示した第１の実施形態に係るネットワーク設計装置１（１ａ）の構成との異なる点は、ネットワーク設計装置１（１ｂ）においては、サービス毎経路設備量計算部１３１の代わりに、サービス毎経路設備量計算部１３１ｂを備えていることである。その他の構成は、図４に示したネットワーク設計装置（１ａ）と同様であるので、その説明と図示とを省略する。
【００８９】
≪サービス毎経路設備量計算部１３１ｂ≫
サービス毎経路設備量計算部１３１ｂは、サービス毎に数理計画法を用いて、設計期間の各時刻でのサービス毎のＩＰトラヒック経路、サービス毎に設計期間の各時刻で共通の波長パス経路、サービス毎に設計期間の各時刻で共通の波長パスの本数、および、サービス毎の必要設備量を計算する。
具体的には、サービス毎経路設備量計算部１３１ｂは、数理計画法（第２の数理計画法）を用いて、後記する目的関数（Ａ２）を、設備量を最小化させるようにして、サービス毎の経路設備量計算処理を実行する。その際の各変数の制約式（Ｂ２）は、後記するものである。
【００９０】
まず、この目的関数（Ａ２）および制約式（Ｂ２）において用いる、符号の定義等をまとめて説明する。
【００９１】
（文字の説明）
・ｖ：サービス
・τ：ネットワーク設計期間内の（設計）時刻
・Ｔ：ネットワーク設計期間において、ネットワーク設計処理を実行する最終時刻
・vＣ：サービスｖの必要設備量  
【００９２】
（第２の定数情報）
・Ｍ：サービス数
・Ｎ：地点数（ノードの設置場所、例えば、東京や大阪）
・Ｂ：論理リンクの最大帯域
・Ｇｊ  （j = 1,…,N）  ：ルータｊのルーチング容量
・Ｒｉ  （i = 1,…,N）  ：ルータiの論理リンクの最大入力／出力ポート数
・Ｐm,n  （m,n = 1,…,N）  ：光クロスコネクトｍ,ｎを端点とする物理リンクの最大波長多重数
・Ｏn  （n = 1,…,N） ：光クロスコネクトｎの最大波長スイッチ数
・α：光クロスコネクトのポート単価のルータのポート単価に対する比率
【００９３】
（第２の変数情報）
・vｒs,di,j(τ)（s,d,i,j = 1,…,N，τ=1,…,T）  ：サービスｖのルータｓ,ｄを始点・終点とする交流トラヒックにおいて、時刻τでの、ルータｉ,ｊ間の論理リンクを通る交流トラヒック量の割合（＝ＩＰトラヒック経路）
・vλi,j  （i,j = 1,…,N）  ：サービスｖのルータｉ,ｊ間の論理リンクの数（＝光クロスコネクトｉ,ｊ間の物理リンクを通る波長パスの数）
・vλi,jm,n  （i,j,m,n = 1,…,N）  ：サービスｖの光クロスコネクトｉ,ｊを始点・終点とする波長パスの中で、光クロスコネクトｍ,ｎ間の物理リンクを通る波長パスの数（＝波長パス経路）
・vｔs,d(τ)  （s,d = 1,…,N）：サービスｖのルータｓ,ｄ間の交流トラヒックにおける、時刻τでのトラヒック量（トラヒックデマンド）
【００９４】
次に、サービス毎経路設備量計算部１３１ｂが、数理計画法の計算アルゴリズムとして用いる目的関数（Ａ２）を示す。
【００９５】
【数１９】
2014165691.tif 000021
【００９６】
なお、この目的関数（Ａ２）の(式Ａ２−１)は、第１の実施形態において説明した目的関数（Ａ１）の（式Ａ１−１）と同じであるので、説明を省略する。
【００９７】
続いて、サービス毎経路設備量計算部１３１ｂが、数理計画法の計算アルゴリズムとして用いる制約式（Ｂ２）を示す。
【００９８】
【数２０】
2014165691.tif 000022
【００９９】
この制約式（Ｂ２）の（式Ｂ２−１）〜（式Ｂ２−１５）について説明する。
制約式（Ｂ２）は、前記した第１の実施形態における制約式（Ｂ１）において、ＩＰトラヒック経路（vｒs,di,j）に関係する制約式である（式Ｂ１−１），（式Ｂ１−４）〜（式Ｂ１−８）に、時刻τを変数として加え、（式Ｂ２−１），（式Ｂ２−４）〜（式Ｂ２−８）としたものである。また、時刻τの変数の条件として、τ＝１，…，Ｔ（下線）を加えている。この制約式（式Ｂ２−１），（式Ｂ２−４）〜（式Ｂ２−８）がＩＰトラヒック経路（vｒs,di,j）に関して、時刻τを変数として持つことで、サービス毎経路設備量計算部１３１ｂが、各時刻でのＩＰトラヒック経路を計算することができる。
【０１００】
サービス毎経路設備量計算部１３１ｂは、目的関数（Ａ２）および制約式（Ｂ２）を用いた数理計画法を、サービス毎に設備量を最小化させるようにして解くことにより、設計期間の各時刻でのサービス毎のＩＰトラヒック経路、サービス毎に設計期間の各時刻で共通の波長パス経路、サービス毎に設計期間の各時刻で共通の波長パスの本数、および、サービス毎の必要設備量を計算し最適解を得る。
そして、サービス毎経路設備量計算部１３１ｂは、計算した処理結果である、各時刻でのサービス毎のＩＰトラヒック経路、サービス毎に各時刻で共通の波長パス経路、サービス毎に各時刻で共通の波長パスの本数、および、サービス毎の必要設備量を記憶部４０に記憶する。
【０１０１】
なお、総設備量計算部１３３が実行する総設備量算出処理は、第１の実施形態と同様である。また、ネットワーク設計装置１（１ｂ）が実行するネットワーク設計処理の全体の流れは、図５に示したネットワーク設計装置１（１ａ）の処理の流れと同様であるので説明を省略する。
【０１０２】
このように、本発明の第２の実施形態に係るネットワーク設計装置１（１ｂ）によれば、サービス毎に波長パスを分離した上で、ＩＰトラヒック経路については、設計期間の各時刻において共通とするのではなく、サービス毎に各時刻においてより最適な設計を行うことができる。また、ネットワーク設計装置１（１ｂ）は、波長パス経路および波長パスの本数については、サービス毎に各時刻で共通の情報として設計することができる。
【０１０３】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態に係るネットワーク設計装置１（１ｃ）について説明する。
【０１０４】
ネットワーク設計装置１（１ｃ）は、サービス毎に波長パスが分離されるように目的関数および制約式を設定した上で、数理計画法を用いて、サービス毎時刻毎のＩＰトラヒック経路、サービス毎時刻毎の波長パス経路、サービス毎時刻毎の波長パスの本数、および、時刻毎の必要設備量を計算する。
第１の実施形態に係るネットワーク設計装置１（１ａ）とネットワーク設計装置１（１ｃ）が異なる点は、ネットワーク設計装置１（１ｃ）において、ＩＰトラヒック経路、波長パス経路および波長パスの本数を、設計期間の各時刻において共通とするのではなく、サービス毎に各時刻において計算することである。また、その計算処理の際に、ネットワーク設計装置１（１ａ，１ｂ）のように、サービス毎に必要設備量を算出するのではなく、時刻毎に必要設備量を算出することである。
【０１０５】
図６は、第３の実施形態に係るネットワーク設計装置１（１ｃ）の構成例を示す機能ブロック図である。
図６に示したネットワーク設計装置１（１ｃ）の構成と、図４に示した第１の実施形態に係るネットワーク設計装置１（１ａ）の構成との異なる点は、ネットワーク設計装置１（１ｃ）においては、サービス毎経路設備量計算部１３１の代わりに、サービス毎時刻毎経路設備量計算部１３２を備えていることである。また、総設備量計算部１３３の代わりに、総設備量計算部１３３ｃを備えていることである。その他の構成については、図４に示したネットワーク設計装置１（１ａ）と同様であるので、同一の符号と名称を付し、説明を省略する。
【０１０６】
≪サービス毎時刻毎経路設備量計算部１３２≫
サービス毎時刻毎経路設備量計算部１３２は、数理計画法を用いて、サービス毎時刻毎のＩＰトラヒック経路、サービス毎時刻毎の波長パス経路、サービス毎時刻毎の波長パスの本数、および、時刻毎の必要設備量を計算する。なお、このサービス毎時刻毎経路設備量計算部１３２が実行する計算処理を、「サービス毎時刻毎の経路設備量計算処理」と称する。
具体的には、サービス毎時刻毎経路設備量計算部１３２は、数理計画法（第３の数理計画法）を用いて、後記する目的関数（Ａ３）を、設備量を最小化させるようにして、サービス毎時刻毎の経路設備量計算処理を実行する。その際の各変数の制約式（Ｂ３）は、後記するものである。
【０１０７】
まず、この目的関数（Ａ３）および制約式（Ｂ３）において用いる、符号の定義等をまとめて説明する。
【０１０８】
（文字の説明）
・ｖ：サービス
・τ：ネットワーク設計期間内の（設計）時刻
・Ｔ：ネットワーク設計期間において、ネットワーク設計処理を実行する最終時刻
・Ｃ(τ)：時刻τにおける必要設備量
【０１０９】
（第３の定数情報）
・Ｍ：サービス数
・Ｎ：地点数（ノードの設置場所、例えば、東京や大阪）
・Ｂ：論理リンクの最大帯域
・Ｇｊ  （j = 1,…,N）  ：ルータｊのルーチング容量
・Ｒｉ  （i = 1,…,N）  ：ルータiの論理リンクの最大入力／出力ポート数
・Ｐm,n  （m,n = 1,…,N）  ：光クロスコネクトｍ,ｎを端点とする物理リンクの最大波長多重数
・Ｏn  （n = 1,…,N） ：光クロスコネクトｎの最大波長スイッチ数
・α：光クロスコネクトのポート単価のルータのポート単価に対する比率
【０１１０】
（第３の変数情報）
・vｒs,di,j(τ)  （s,d,i,j = 1,…,N，v =1,…,M）  ：サービスｖのルータｓ,ｄを始点・終点とする交流トラヒックにおいて、時刻τでの、ルータｉ,ｊ間の論理リンクを通る交流トラヒック量の割合（＝ＩＰトラヒック経路）
・vλi,j(τ)  （i,j = 1,…,N，v =1,…,M）  ：サービスｖの時刻τにおける、ルータｉ,ｊ間の論理リンクの数（＝光クロスコネクトｉ,ｊ間の物理リンクを通る波長パスの数）
・vλi,jm,n(τ)  （i,j,m,n = 1,…,N，v =1,…,M）  ：サービスｖの時刻τにおける、光クロスコネクトｉ,ｊを始点・終点とする波長パスの中で、光クロスコネクトｍ,ｎ間の物理リンクを通る波長パスの数（＝波長パス経路）
・vｔs,d(τ)  （s,d = 1,…,N）：サービスｖのルータｓ,ｄ間の交流トラヒックにおける、時刻τでのトラヒック量（トラヒックデマンド）
【０１１１】
次に、サービス毎時刻毎経路設備量計算部１３２が、数理計画法の計算アルゴリズムとして用いる目的関数（Ａ３）を示す。
【０１１２】
【数２１】
2014165691.tif 000023
【０１１３】
この目的関数（Ａ３）の（式Ａ３−１）について説明する。
（式Ａ３−１）は、左辺に示す時刻τにおける必要設備量が、時刻τにおけるサービスｖについてのルータｉ，ｊを始点・終点とする論理リンクの数の総和、つまり、時刻τにおけるサービスｖについてのＩＰインタフェースの設備の総和と、α（光クロスコネクトのポート単価のルータのポート単価に対する比率）に、時刻τにおけるサービスｖについての光クロスコネクトｍ，ｎを端点とする物理リンクを通る波長パスの数の総和、つまり、時刻τにおけるサービスｖについての波長パスのインタフェース（ポート）の設備の総和を乗算した値との和をとり、その値を全サービスについて総和したものの最小値であることを示している。
【０１１４】
続いて、サービス毎時刻毎経路設備量計算部１３２が、数理計画法の計算アルゴリズムとして用いる制約式（Ｂ３）を示す。
【０１１５】
【数２２】
2014165691.tif 000024
2014165691.tif 000025
【０１１６】
この制約式（Ｂ３）の（式Ｂ３−１）〜（式Ｂ３−１５）について説明する。
制約式（Ｂ３）は、前記した第２の実施形態における制約式（Ｂ２）において、波長パス経路（vλi,jm,n）および波長パスの本数（vλi,j）に関係する制約式である（式Ｂ２−２），（式Ｂ２−３），（式Ｂ２−７）〜（式Ｂ２−１５）に、時刻τを変数として加え、（式Ｂ３−２），（式Ｂ３−３），（式Ｂ３−７）〜（式Ｂ３−１５）としたものである。また、サービスｖの変数の条件として、制約式（Ｂ３）の各式にｖ＝１，…，Ｍ（下線）を加えている。このように、制約式（Ｂ３）の各式が、ＩＰトラヒック経路（vｒs,di,j）、波長パス経路（vλi,jm,n）および波長パスの本数（vλi,j）に関して、時刻τを変数として持つことで、サービス毎時刻毎経路設備量計算部１３２が、サービス毎時刻毎の、ＩＰトラヒック経路、波長パス経路および波長パスの本数を計算することができる。
【０１１７】
サービス毎時刻毎経路設備量計算部１３２は、目的関数（Ａ３）および制約式（Ｂ３）を用いた数理計画法を、サービス毎時刻毎に設備量を最小化させるようにして解くことにより、サービス毎時刻毎のＩＰトラヒック経路、サービス毎時刻毎の波長パス経路、サービス毎時刻毎の波長パスの本数、および、時刻毎の必要設備量を計算し最適解を得る。
そして、サービス毎時刻毎経路設備量計算部１３２は、計算した処理結果である、サービス毎時刻毎のＩＰトラヒック経路、サービス毎時刻毎の波長パス経路、サービス毎時刻毎の波長パスの本数、および、時刻毎の必要設備量を記憶部４０に記憶する。
【０１１８】
≪総設備量計算部１３３ｃ≫
次に、総設備量計算部１３３ｃ（図６参照）が実行する、総設備量計算処理について説明する。
【０１１９】
総設備量計算部１３３ｃは、サービス毎時刻毎経路設備量計算部１３２が計算した、時刻毎の必要設備量Ｃ(τ)を用いて、以下の（式Ｃ−３）に基づき、全時刻における総必要設備量Ｃallを計算する。
【０１２０】
【数２３】
2014165691.tif 000026
【０１２１】
（式Ｃ−３）の第１式は、全時刻における総必要設備量を、各時刻の必要設備量の共通和（和集合）として求めることを示している。具体的には、第２式の第１項に示すように、サービスｖについてのルータｉ，ｊを始点・終点とする論理リンクの数の総和、つまり、サービスｖについてのＩＰインタフェースの設備の総和を、さらに全てのサービスについて合計し、各時刻のうち最大の値を抽出した上で、全ての地点において総計した値（ＩＰインタフェースの設備の総合計）を算出する。また、第２式の第２項に示すように、サービスｖについての光クロスコネクトｍ，ｎを端点とする物理リンクを通る波長パスの数の総和、つまり、サービスｖについての波長パスのインタフェース（ポート）の設備の総和を、さらにすべてのサービスについて合計し、各時刻のうち最大の値を抽出した上で、全ての地点において総計した値（光クロスコネクトの設備の総合計）を算出する。そして、ＩＰインタフェースの設備の総合計と、α（光クロスコネクトのポート単価のルータのポート単価に対する比率）に光クロスコネクトの設備の総合計を乗算した値との和を、全時刻における総必要設備量とする。
【０１２２】
（第３の実施形態におけるネットワーク設計処理の流れ）
次に、ネットワーク設計装置１（１ｃ）が実行するネットワーク設計処理の全体の流れを説明する。図７は、第３の実施形態に係るネットワーク設計装置１（１ｃ）が実行するネットワーク設計処理の流れを示すフローチャートである。
【０１２３】
まず、ネットワーク設計装置１（１ｃ）の初期情報取得部１２が、入出力情報処理部１１および入出力部２０を介して、物理リンクのトポロジ情報４１１や、ネットワーク設計に対象となる各時刻τ (=1，…，T)におけるサービス毎の対地間のトラヒックデマンド情報４１２、初期情報として必要となる各種の定数情報（Ｍ，Ｎ，Ｂ，Ｇｊ，Ｒｉ，Ｐm,n，Ｏn，α等）の初期情報を取得する（ステップＳ３０）。
【０１２４】
次に、サービス毎時刻毎経路設備量計算部１３２は、目的関数（Ａ３）および制約式（Ｂ３）を用いた数理計画法による、サービス毎時刻毎の経路設備量計算処理を実行する（ステップＳ３１）。そして、サービス毎時刻毎経路設備量計算部１３２は、サービス毎時刻毎のＩＰトラヒック経路、サービス毎時刻毎の波長パス経路、サービス毎時刻毎の波長パスの本数、および、時刻毎の必要設備量についての最適解を得る。
【０１２５】
続いて、総設備量計算部１３３ｃは、（式Ｃ−３）に基づき、総設備量計算処理を実行し（ステップＳ３２）、全時刻における総必要設備量を算出し、処理を終える。
【０１２６】
このように、本発明の第３の実施形態に係るネットワーク設計装置１（１ｃ）によれば、サービス毎に波長パスを分離した上で、各サービスについて各時刻においてより最適な、ＩＰトラヒック経路、波長パス経路、および、波長パスの本数、並びに、時刻毎に最適な必要設備量を計算することができる。ネットワーク設計装置１（１ｃ）は、サービス毎時刻毎に、最適な、ＩＰトラヒック経路、波長パス経路、および、波長パスの本数を算出するとともに、必要設備量を時刻毎に最も少なくするものであるため、ネットワーク設計装置１（１ａ，１ｂ）に比べ、総必要設備量をより適切なものとして低減させることができる。
【０１２７】
＜第４の実施形態＞
次に、本発明の第４の実施形態に係るネットワーク設計装置１（１ｄ）について説明する。
【０１２８】
ネットワーク設計装置１（１ｄ）は、サービス毎に波長パスが分離されるように目的関数および制約式を設定した上で、数理計画法を用いて、サービス毎時刻毎のＩＰトラヒック経路、サービス毎時刻毎の波長パス経路、サービス毎時刻毎の波長パスの本数、および、全時刻において最適な総必要設備量をまとめて（時刻毎ではなく全時刻一度）に計算する。
第３の実施形態に係るネットワーク設計装置１（１ｃ）とネットワーク設計装置１（１ｄ）が異なる点は、ネットワーク設計装置１（１ｄ）において、サービス毎時刻毎のＩＰトラヒック経路、サービス毎時刻毎の波長パス経路、サービス毎時刻毎の波長パスの本数を、時刻毎に計算するのではなく、全時刻を一度に計算する。また、ネットワーク設計装置１（１ｄ）は、設計期間の全時刻において必要となる総必要設備量を、サービス毎時刻毎の、ＩＰトラヒック経路、波長パス経路および波長パスの本数の計算と同時に算出する。
【０１２９】
図８は、第４の実施形態に係るネットワーク設計装置１（１ｄ）の構成例を示す機能ブロック図である。
図８に示したネットワーク設計装置１（１ｄ）の構成と、第１〜第３の実施形態に係るネットワーク設計装置１（１ａ〜１ｃ）の構成との異なる点は、ネットワーク設計装置１（１ｄ）においては、総設備量計算部１３３（図４参照），１３３ｃ（図６参照）を備えておらず、経路設備量計算部１３に、サービス毎全時刻経路設備量計算部１３４を備えていることである。その他の構成については、図４に示したネットワーク設計装置（１ａ）と同様であるので、同一の符号と名称を付し、説明を省略する。
【０１３０】
≪サービス毎全時刻経路設備量計算部１３４≫
サービス毎全時刻経路設備量計算部１３４は、数理計画法を用いて、サービス毎時刻毎のＩＰトラヒック経路、サービス毎時刻毎の波長パス経路、サービス毎時刻毎の波長パスの本数、および、全時刻において最適な総必要設備量をまとめて計算する。なお、このサービス毎全時刻経路設備量計算部１３４が実行する計算処理を、「サービス毎全時刻の経路設備量計算処理」と称する。
具体的には、サービス毎全時刻経路設備量計算部１３４は、数理計画法（第４の数理計画法）を用いて、後記する目的関数（Ａ４）を、全時刻における総必要設備量を最小化させるようにして、サービス毎時刻毎の経路設備量計算処理を実行する。その際の各変数の制約式（Ｂ４）は、後記するものである。
【０１３１】
まず、この目的関数（Ａ４）および制約式（Ｂ４）において用いる、符号の定義等をまとめて説明する。
【０１３２】
（文字の説明）
・ｖ：サービス
・τ：ネットワーク設計期間内の（設計）時刻
・Ｔ：ネットワーク設計期間において、ネットワーク設計処理を実行する最終時刻
・Ｃ(τ)：時刻τにおける必要設備量
・Ｃall：全時刻における総必要設備量
【０１３３】
（第４の定数情報）
・Ｍ：サービス数
・Ｎ：地点数（ノードの設置場所、例えば、東京や大阪）
・Ｂ：論理リンクの最大帯域
・Ｇｊ  （j = 1,…,N）  ：ルータｊのルーチング容量
・Ｒｉ  （i = 1,…,N）  ：ルータiの論理リンクの最大入力／出力ポート数
・Ｐm,n  （m,n = 1,…,N）  ：光クロスコネクトｍ,ｎを端点とする物理リンクの最大波長多重数
・Ｏn  （n = 1,…,N） ：光クロスコネクトｎの最大波長スイッチ数
・α：光クロスコネクトのポート単価のルータのポート単価に対する比率
【０１３４】
（第４の変数情報）
・vｒs,di,j(τ)  （s,d,i,j = 1,…,N，v =1,…,M）  ：サービスｖのルータｓ,ｄを始点・終点とする交流トラヒックにおいて、時刻τでの、ルータｉ,ｊ間の論理リンクを通る交流トラヒック量の割合（＝ＩＰトラヒック経路）
・vλi,j(τ)  （i,j = 1,…,N，v =1,…,M）  ：サービスｖの時刻τにおける、ルータｉ,ｊ間の論理リンクの数（＝光クロスコネクトｉ,ｊ間の物理リンクを通る波長パスの数）
・vλi,jm,n(τ)  （i,j,m,n = 1,…,N，v =1,…,M）  ：サービスｖの時刻τにおける、光クロスコネクトｉ,ｊを始点・終点とする波長パスの中で、光クロスコネクトｍ,ｎ間の物理リンクを通る波長パスの数（＝波長パス経路）
・vｔs,d(τ)  （s,d = 1,…,N）：サービスｖのルータｓ,ｄ間の交流トラヒックにおける、時刻τでのトラヒック量（トラヒックデマンド）
【０１３５】
次に、サービス毎全時刻経路設備量計算部１３４が、数理計画法の計算アルゴリズムとして用いる目的関数（Ａ４）を示す。
【０１３６】
【数２４】
2014165691.tif 000027
【０１３７】
この目的関数（Ａ４）の（式Ａ４−１）について説明する。
（式Ａ４−１）の第１式は、左辺に示す全時刻における総必要設備量が、時刻τにおける必要設備量の共通和（和集合）を最小とするものであることを示している。具体的には、第２式の第１項に示すように、サービスｖについてのルータｉ，ｊを始点・終点とする論理リンクの数の総和、つまり、サービスｖについてのＩＰインタフェースの設備の総和を、さらに全てのサービスについて合計し、各時刻のうち最大の値を抽出した上で、全ての地点において総計した値（ＩＰインタフェースの設備の総合計）を算出する。また、第２式の第２項に示すように、サービスｖについての光クロスコネクトｍ，ｎを端点とする物理リンクを通る波長パスの数の総和、つまり、サービスｖについての波長パスのインタフェース（ポート）の設備の総和を、さらにすべてのサービスについて合計し、各時刻のうち最大の値を抽出した上で、全ての地点において総計した値（光クロスコネクトの設備の総合計）を算出する。そして、ＩＰインタフェースの設備の総合計と、α（光クロスコネクトのポート単価のルータのポート単価に対する比率）に光クロスコネクトの設備の総合計を乗算した値との和が最小値となるように最適解を計算する。
【０１３８】
続いて、サービス毎全時刻経路設備量計算部１３４が、数理計画法の計算アルゴリズムとして用いる制約式（Ｂ４）を示す。
【０１３９】
【数２５】
2014165691.tif 000028
2014165691.tif 000029
【０１４０】
この制約式（Ｂ４）の（式Ｂ４−１）〜（式Ｂ４−１５）について説明する。
制約式（Ｂ４）は、前記した第３の実施形態における制約式（Ｂ３）の各式に、時刻τを変数としてτ＝１，…，Ｔ（下線）を加え、（式Ｂ４−１）〜（式Ｂ４−１５）としたものである。これにより、サービス毎全時刻経路設備量計算部１３４は、ＩＰトラヒック経路、波長パス経路、波長パスの本数、および、総必要設備量について、時刻τを全時刻を対象した変数として扱い、計算処理をすることができる。
【０１４１】
サービス毎全時刻経路設備量計算部１３４は、目的関数（Ａ４）および制約式（Ｂ４）を用いた数理計画法を、全時刻において設備量を最小化させるようにして解くことにより、サービス毎時刻毎のＩＰトラヒック経路、サービス毎時刻毎の波長パス経路、サービス毎時刻毎の波長パスの本数、および、全時刻における総必要設備量をまとめて計算し最適解を得る。
そして、サービス毎全時刻経路設備量計算部１３４は、計算した処理結果である、サービス毎時刻毎のＩＰトラヒック経路、サービス毎時刻毎の波長パス経路、サービス毎時刻毎の波長パスの本数、および、全時刻における総必要設備量を記憶部４０に記憶する。
【０１４２】
（第４の実施形態におけるネットワーク設計処理の流れ）
次に、ネットワーク設計装置１（１ｄ）が実行するネットワーク設計処理の全体の流れを説明する。図９は、第４の実施形態に係るネットワーク設計装置１（１ｄ）が実行するネットワーク設計処理の流れを示すフローチャートである。
【０１４３】
まず、ネットワーク設計装置１（１ｄ）の初期情報取得部１２が、入出力情報処理部１１および入出力部２０を介して、物理リンクのトポロジ情報４１１や、ネットワーク設計に対象となる各時刻τ (=1，…，T)におけるサービス毎の対地間のトラヒックデマンド情報４１２、初期情報として必要となる各種の定数情報（Ｍ，Ｎ，Ｂ，Ｇｊ，Ｒｉ，Ｐm,n，Ｏn，α等）の初期情報を取得する（ステップＳ４０）。
【０１４４】
次に、サービス毎全時刻経路設備量計算部１３４は、目的関数（Ａ４）および制約式（Ｂ４）を用いた数理計画法による、サービス毎全時刻の経路設備量計算処理を実行する（ステップＳ４１）。そして、サービス毎全時刻経路設備量計算部１３４は、サービス毎時刻毎のＩＰトラヒック経路、サービス毎時刻毎の波長パス経路、サービス毎時刻毎の波長パスの本数、および、全時刻における総必要設備量についての最適解をまとめて算出し、処理を終える。
【０１４５】
このように、本発明の第４の実施形態に係るネットワーク設計装置１（１ｄ）によれば、サービス毎に波長パスを分離した上で、各サービスについて各時刻においてより最適な、ＩＰトラヒック経路、波長パス経路、および、波長パスの本数、並びに、全時刻において最適な総必要設備量を計算することができる。ネットワーク設計装置１（１ｄ）は、初期時刻において、全ての時刻での正確な、サービス毎の対地間のトラヒックデマンド情報が得られている場合に、特に有効である。
【０１４６】
以上説明した、本発明の第１〜第４の実施形態に係るネットワーク設計装置１（１ａ〜１ｄ）は、いずれも上記のように、所定の設計期間において、サービス毎に波長パスレベルで分離されたネットワークの最適設計を実現するという共通の効果を奏するが、さらに、その作用効果において、以下のような相異がある。
【０１４７】
第３および第４の実施形態に係るネットワーク設計装置１（１ｃ，１ｄ）は、ＩＰトラヒック経路、波長パス経路、および、波長パスの本数を時刻毎に変動させて詳細なネットワーク設計を行うため、ネットワーク設計期間内の総必要設備量を、より最適に算出することができる。一方、第１および第２実施形態に係るネットワーク設計装置１（１ａ，１ｂ）は、ＩＰトラヒック経路や、波長パス経路および波長パスの本数を、各時刻において共通の情報とするため、実際の運用においては、各時刻において、ネットワーク設計を変更する必要が減るため、運用コストを低減することができる。
【０１４８】
また、各ネットワーク設計装置１が解く数理計画法の変数の数を比べると、ネットワーク設計装置１ａ〜１ｄの順に、変数の数が多いものとなる。よって、変数の多さに応じて計算負荷がより大きくなるため、ネットワーク設計装置１が同一の処理性能であれば、ネットワーク設計装置１ａの方が、より短時間で処理を終了することができる。
【符号の説明】
【０１４９】
１      ネットワーク設計装置
１０    制御部
１１    入出力情報処理部
１２    初期情報取得部（初期情報取得手段）
１３    経路設備量計算部（経路設備量計算手段）
２０    入出力部（入出力手段）
３０    メモリ部（記憶手段）
４０    記憶部（記憶手段）
４１    初期情報ＤＢ
１００  光ＩＰネットワーク
１３１，１３１ｂ  サービス毎経路設備量計算部
１３２  サービス毎時刻毎経路設備量計算部
１３３，１３３ｃ  総設備量計算部
１３４  サービス毎全時刻経路設備量計算部
４１１  物理リンクのトポロジ情報
４１２  対地間のトラヒックデマンド情報
【図１】
2014165691.tif 000030
【図２】
2014165691.tif 000031
【図３】
2014165691.tif 000032
【図４】
2014165691.tif 000033
【図５】
2014165691.tif 000034
【図６】
2014165691.tif 000035
【図７】
2014165691.tif 000036
【図８】
2014165691.tif 000037
【図９】
2014165691.tif 000038