(57)【要約】【課題】任意のノードやリンクの配置、収容回線、および、ネットワーク設備において、最適なネットワーク構成を設計する。【解決手段】実施形態におけるネットワーク設計装置は、全ての回線がそれぞれ収容される経路と、装置内の全てのリンク部にそれぞれ配置されるインターフェースの組合せを表す、ネットワーク構成パターンを決定変数とし、回線がネットワークに求められる要求を制約条件とし、総設備コストを目的関数値とし、目的関数値を最小化する組合せ最適化問題を解くことで、最適なネットワーク構成を設計する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノードと、前記ノードに配置するネットワーク装置との間を接続する複数のリンク部で構成されるネットワークにおいて、（１）全ての回線がそれぞれ収容される経路と、（２）全てのノードにそれぞれ配置するネットワーク装置の有無と、（３）全ての前記ネットワーク装置内の全ての前記リンク部にそれぞれ設置されるインターフェースの種類と、を決定するネットワーク設計装置であって、
（１）前記ノード間の接続状態に関する情報と、（２）前記ネットワークに収容される複数の回線に関する情報と、（３）前記ノードに配置されるネットワーク装置およびリンク部の設備に関する情報と、を入力する入力部と、
前記入力部による入力情報に基づいて、前記回線を収容する、互いに素な経路の候補と、前記候補が利用するリンク部の集合とを算出する第１算出部、および、（１）前記リンク部を構成する、互いに素なインターフェースの組合せの候補と、（２）前記組合せに含まれるインターフェースの数と、（３）前記組合せに含まれるインターフェースの総容量と、（４）前記組合せに含まれるインターフェースの総設備コスト値の集合と、を算出する第２算出部、を有する第１処理部と、
（１）前記入力情報と、（２）前記第１算出部で求めた経路および前記第２算出部で求めた前記インターフェースとの組合せの候補と、に基づいて、前記回線がネットワークから要求される制約条件を満たすような、前記経路と前記インターフェースとの組合せの候補の集合を求め、当該求めた候補の集合において、ネットワーク全体における総設備コスト値が最小となるような、最適な経路とインターフェースとの組合せの候補を導出する第２処理部と
を備えるネットワーク設計装置。
【請求項２】
前記第２処理部で求めた候補に基づいて、（１）前記回線ごとの経路を求め、（２）前記ネットワーク装置内の全てのリンク部に前記インターフェースが１つも設置されないネットワーク装置を前記ノードに配置しない条件で、前記ネットワーク装置を配置するノードを求め、（３）前記ネットワーク装置内のリンク部に配置するインターフェースを前記リンク部ごとに求め、前記求めた結果を出力する出力部をさらに備える
請求項１に記載のネットワーク設計装置。
【請求項３】
請求項１に記載のネットワークにおいて、（１）全ての回線がそれぞれ収容される経路と、（２）全ての前記ノードにそれぞれ配置されるネットワーク装置の有無と、全ての前記ネットワーク装置内の全ての前記リンク部にそれぞれ設置されるインターフェースの種類と、を決定するネットワーク設計方法であって、
前記入力情報に基づいて、k-shortest pathアルゴリズムを用いることで、前記回線を収容する、互いに素な経路の候補の集合を算出し、
全ての前記インターフェースの組合せを列挙することで、前記リンク部を構成する、互いに素なインターフェースの組合せの候補の集合を算出し、
前記入力情報、前記算出した経路の候補の集合、および、前記算出した、前記インターフェースの組合せの候補の集合に基づいて、前記回線がネットワークから要求される制約条件を満たすような、経路とインターフェースの組合せの候補集合を求め、この候補の集合において、最適化問題として解き、最適解である、最適な経路とインターフェースの組合せを求めることで、ネットワーク全体における設備コスト値が最小となるような、経路とインターフェースの組合せの候補を導出する
ネットワーク設計方法。
【請求項４】
前記最適化問題は、０−１線形計画問題に定式化される問題である
請求項３に記載のネットワーク設計方法。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載のネットワーク設計装置の一部分として動作するコンピュータに用いられるプログラムであって、
前記コンピュータを、
前記入力部、前記第１処理部および前記第２処理部
として機能させるためのネットワーク設計処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ネットワーク設計装置、ネットワーク設計方法およびネットワーク設計処理プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
キャリアネットワークとして、レイヤ２スイッチや伝送装置によって構成される広域イーサネット（登録商標）が広く採用されている。  
広域イーサネットでは、ノードを環状に物理的に接続したリングトポロジのネットワークに対してERP（Ethernet（登録商標） Ring Protocol）を適用することで、経路の冗長化による信頼性の向上や設備の経済化を図ることが多い（非特許文献１）。
【０００３】
経路の設計の仕方によって、ネットワーク装置の配置や装置内設備の構成は変わる。ネットワーク装置や装置内設備の種類や価格は、処理しなければならないトラヒック量に応じて決まる。処理するトラヒック量が大きければ、ネットワーク装置や設備のトラヒック容量は大きくなければならず、上記の価格も上がる。従って、収容する装置や設備の容量を考慮し、設備（インターフェース）の容量を効率的に利用する経路の設計を行うことによって、総コストを軽減できると考えられる。
【０００４】
たとえば、第１の例として、図９に示したノードｖ１〜ｖ６が環状に接続するネットワークトポロジにおいて、ｖ１からｖ４へ通信する回線である、トラヒック需要が１０の回線「１」と、トラヒック需要が３０の回線「２」と、トラヒック需要が１００の回線「３」を収容するとする。  
また、各ノードに配置するネットワーク装置のリンク部（リンクと称することもある）の設備である、インターフェースの容量は標準化されており、容量の種類は４０と１００であるとする。経路は、ｖ１とｖ２とｖ３とｖ４を通る経路「１」と、ｖ１とｖ６とｖ５とｖ４を通る経路「２」の２通りがある。従来のように各回線のトラヒック需要に基づいて収容すると、回線「１」と回線「２」は経路「１」に、回線「３」は経路「２」に収容される。すなわち、経路「１」上のリンク部は合計４０のトラヒックを処理するため、インターフェースの容量は４０である。  
また、経路「２」上のリンク部は合計１００のトラヒックを処理するため、インターフェースの容量は１００である。ここでは、インターフェースの容量を効率的に利用できているため、総コストを最小限に抑制していると言える。
【０００５】
一方、近年、５Ｇ（非特許文献２）の実現に向けては、超大容量や大量接続もしくは超低遅延など多様な要求条件が挙げられ、これらの異なる制約の回線を共通のネットワークに収容する統計多重効果による経済化が提唱されている。非特許文献２で求められるネットワークにおいては、さまざまな制約を持つ複数の回線が、トラヒック需要だけでなく遅延時間などのQoSをメトリックとして設計される経路に収容されることが予想されている。また、送受信ノード間に複数の経路が設定されており、各々の制約のポリシに従って収容する経路が選択されるような通信方式の開発も広く行われている（非特許文献３）。
【０００６】
ここで、さまざまな要求条件を持つ回線を収容する際は、トラヒック需要だけでなく回線の制約条件を考慮して、収容する経路を設計する必要がある。  
たとえば、第２の例として、同様に図９に示すように、ｖ１からｖ４へ通信する回線である、遅延制約値が３でトラヒック需要が１０の回線「４」と、遅延制約値が１でトラヒック需要が１００の回線「５」と、遅延制約値が１でトラヒック需要が３０の回線「６」を収容するとする。また、同様に、経路「１」か経路「２」に収容するが、ここで、経路「１」の遅延時間は３で、経路「２」の遅延時間は１であるとする。従来のように各回線のトラヒック需要に基づいて収容すると、回線「４」と回線「６」は経路「１」に、回線「５」は経路「２」に収容される。  
しかしながら、遅延制約値を考慮すると、回線「５」と回線「６」は、遅延制約値を満たす経路「２」に収容しなければならない。すなわち、経路「１」上のリンク部は合計１０のトラヒックを処理するため、インターフェースの容量は４０であり、経路「２」上のリンク部は合計１３０のトラヒックを処理するため、インターフェースの容量は１４０である。このように、第１の例と比較して、第２の例では、インターフェースの容量を効率的に利用できていない。
【０００７】
従って、トラヒック需要だけでなく他の要求条件を考慮することで、収容する経路が変わり、これに伴ってコストも変化するため、複数の要求条件を持つ回線を収容する経路を設計する際においては、ネットワーク装置の配置や装置内設備の構成を考慮することで、より効率的に設備を利用でき、総コストを最小限に抑えるような、最適なネットワーク構成を導くことができると考えられる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Recommendation ITU-T G.8032/Y.1344 “Ethernet Ring Protection Switching”, 08/2015 (7 Ring protection characteristics)
【非特許文献２】ドコモ5Gホワイトペーパー 2020年以降の5G無線アクセスにおける要求条件と技術コンセプト，株式会社NTTドコモ，2014年9月
【非特許文献３】Manayya KB, “Constraint Shortest Path First”, https://www.ietf.org/archive/id/draft-manayya-constrained-shortest-path-first-02.txt, 02/2010
【非特許文献４】Jin Y. Yen, “Finding the K Shortest Loopless Paths in a Network”, Management Science, vol.17, No.11, pp. 712-716, 1971
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
これまでに述べたように、回線を収容する経路設計とネットワーク装置や装置内の設備の構成設計を互いに考慮して行うことで、より最適なネットワークの設計が実現できる。しかしながら、これまで提案された回線を収容する経路の設計手法では、あらかじめネットワーク装置や装置内の構成が決められており、決められたネットワーク上に回線の設計を行っていた。また、これまで提案されたネットワーク設備の構成設計手法では、トラヒック量や電力消費量などを特定の指標についてネットワーク装置ごとに考慮しており、各ユーザ要求による遅延時間などのネットワークから求められる条件を回線収容で考慮していない。
【００１０】
本発明の目的は、任意のノードやリンクの配置、収容回線、および、ネットワーク設備において、最適なネットワーク構成を設計することができるネットワーク設計装置、ネットワーク設計方法およびネットワーク設計処理プログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、この発明の実施形態におけるネットワーク設計装置の第１の態様は、複数のノードと、前記ノードに配置するネットワーク装置との間を接続する複数のリンク部で構成されるネットワークにおいて、（１）全ての回線がそれぞれ収容される経路と、（２）全てのノードにそれぞれ配置するネットワーク装置の有無と、（３）全ての前記ネットワーク装置内の全ての前記リンク部にそれぞれ設置されるインターフェースの種類と、を決定するネットワーク設計装置であって、（１）前記ノード間の接続状態に関する情報と、（２）前記ネットワークに収容される複数の回線に関する情報と、（３）前記ノードに配置されるネットワーク装置およびリンク部の設備に関する情報と、を入力する入力部と、前記入力部による入力情報に基づいて、前記回線を収容する、互いに素な経路の候補と、前記候補が利用するリンク部の集合とを算出する第１算出部、および、（１）前記リンク部を構成する、互いに素なインターフェースの組合せの候補と、（２）前記組合せに含まれるインターフェースの数と、（３）前記組合せに含まれるインターフェースの総容量と、（４）前記組合せに含まれるインターフェースの総設備コスト値の集合と、を算出する第２算出部、を有する第１処理部と、（１）前記入力情報と、（２）前記第１算出部で求めた経路および前記第２算出部で求めた前記インターフェースとの組合せの候補と、に基づいて、前記回線がネットワークから要求される制約条件を満たすような、前記経路と前記インターフェースとの組合せの候補の集合を求め、当該求めた候補の集合において、ネットワーク全体における総設備コスト値が最小となるような、最適な経路とインターフェースとの組合せの候補を導出する第２処理部とを有する装置を提供する。
【００１２】
また、上記構成のネットワーク設計装置の第２の態様は、第１の態様において、前記第２処理部で求めた候補に基づいて、（１）前記回線ごとの経路を求め、（２）前記ネットワーク装置内の全てのリンク部に前記インターフェースが１つも設置されないネットワーク装置を前記ノードに配置しない条件で、前記ネットワーク装置を配置するノードを求め、（３）前記ネットワーク装置内のリンク部に配置するインターフェースを前記リンク部ごとに求め、前記求めた結果を出力する出力部をさらに有する装置を提供する。
【００１３】
上記目的を達成するために、この発明の実施形態におけるネットワーク設計方法の第１の態様は、上記構成のネットワーク設計装置の第１の態様のネットワークにおいて、（１）全ての回線がそれぞれ収容される経路と、（２）全ての前記ノードにそれぞれ配置されるネットワーク装置の有無と、全ての前記ネットワーク装置内の全ての前記リンク部にそれぞれ設置されるインターフェースの種類と、を決定するネットワーク設計方法であって、前記入力情報に基づいて、k-shortest pathアルゴリズムを用いることで、前記回線を収容する、互いに素な経路の候補の集合を算出し、全ての前記インターフェースの組合せを列挙することで、前記リンク部を構成する、互いに素なインターフェースの組合せの候補の集合を算出し、前記入力情報、前記算出した経路の候補の集合、および、前記算出した、前記インターフェースの組合せの候補の集合に基づいて、前記回線がネットワークから要求される制約条件を満たすような、経路とインターフェースの組合せの候補集合を求め、この候補の集合において、最適化問題として解き、最適解である、最適な経路とインターフェースの組合せを求めることで、ネットワーク全体における設備コスト値が最小となるような、経路とインターフェースの組合せの候補を導出する方法を提供する。
【００１４】
また、上記のネットワーク設計方法の第２の態様は、第１の態様において、前記最適化問題は、０−１線形計画問題に定式化される問題である方法を提供する。
【００１５】
上記目的を達成するために、この発明の実施形態におけるネットワーク設計処理プログラムの態様は、ネットワーク設計装置の第１の態様または第２の態様の一部分として動作するコンピュータに用いられるプログラムであって、前記コンピュータを、前記入力部、前記第１処理部および前記第２処理部として機能させるためのプログラムを提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、任意のノードやリンクの配置、収容回線、および、ネットワーク設備において、最適なネットワーク構成を設計することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態におけるネットワーク設計装置の一例を示した図。
【図２】本発明の実施形態におけるネットワーク設計装置によるネットワーク設計の流れを示した図。
【図３】トポロジの例を示した図。
【図４】トポロジの例の図の凡例を示した図。
【図５】ネットワーク収容する設備の例の凡例を示した図。
【図６】ネットワーク構成の一例を示した図。
【図７】あるリンクに物理ケーブルがない場合のネットワーク構成の例を示した図。
【図８】本発明の実施形態における最適なネットワーク構成を示した図。
【図９】環状に接続するネットワークトポロジの例を示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明は、全ての回線がそれぞれ収容される経路と、装置内の全てのリンク部にそれぞれ配置されるインターフェースの組合せを表す、ネットワーク構成パターンを決定変数とし、回線がネットワークに求められる要求を制約条件とし、総設備コストを目的関数値とし、目的関数値を最小化する組合せ最適化問題を解くことで、最適なネットワーク構成を設計する。
【００１９】
具体的には、本発明に係るネットワーク設計装置は、複数のノードと、上記ノードに配置するネットワーク装置間を接続する複数のリンク部から構成されるネットワークにおいて、入力部と、第１処理部と第２処理部とを有する。
【００２０】
入力部は、（１）上記ネットワークにおけるノード間の接続状態を表す接続行列と、上記リンク部における遅延時間と、上記遅延時間をメトリックとして算出したリンクコストとを含む、ネットワークのトポロジに関する情報（ネットワークに配置するネットワーク間の接続状態に関する情報）と、（２）上記ノードのうち通信の起点および終点、すなわち、回線の端点となるノードのペアと、上記回線のトラヒック需要と、上記回線の遅延時間の上限値とを含む、複数の回線に関する情報と、（３）上記ノードに配置するネットワーク装置内のリンク部を構成するインターフェースの種類と、上記インターフェースのトラヒック容量と、上記インターフェースの価格をメトリックとして算出した設備コスト値と、上記ネットワーク装置内の収容インターフェース数の上限値を含む、ノードに配置するネットワーク装置とリンク部の設備に関する情報と、を含む入力情報を入力する。
【００２１】
第１処理部は、第１算出部と、第２算出部とを有する。  
第１算出部は、上記入力情報である接続行列と、上記入力情報であるノードのペアと、上記入力情報であるリンクコストから、（１）上記回線を収容する複数のノードとリンク部から成る、リンクコストに従った最短経路を任意の本数だけ短い順に求めた、互いに素な経路の候補の集合と、（２）上記経路ごとの利用リンクの集合とを算出する。
【００２２】
第２算出部は、上記入力データである設備に関する情報から、（１）上記リンク部を構成する複数のインターフェースから成るインターフェースの組合せを任意の数だけ求めた互いに素なインターフェースの組合せの候補の集合と、（２）上記インターフェースの組合せに含まれるインターフェースの数と、（３）上記インターフェースの組合せに含まれるインターフェースの総トラヒック容量と、（４）上記インターフェースの組合せに含まれるインターフェースの総設備コスト値の算出を上記組合せごとに行う。
【００２３】
第２処理部は、上記入力情報と第１処理部で求めた経路、および、インターフェースの組合せの候補集合から上記回線がネットワークから要求される、トラヒック量や遅延時間に関する条件やネットワークの設備に関する条件として、（１）上記リンク部において、各リンク部上を流れるトラヒックの総量は各リンク部に設置するインターフェースのトラヒック容量の総和を超えないというトラヒック容量に関する制約条件と、（２）上記回線において各回線を収容する経路の遅延時間は各回線の上記遅延時間の上限値を超えないという遅延時間に関する制約条件と、（３）上記ノードにおいて各ノードに配置するネットワーク装置内の収容インターフェース数は上記収容インターフェース数の上限値を超えないという設備に関する制約条件と、を設定する。
【００２４】
この第２処理部は、上記第１処理部で求めた経路とインターフェースの組合せの候補集合を、上記すべての制約条件を満たすような、経路とインターフェースの組合せの候補集合に制限し、上記制限した候補集合において、ネットワーク全体における総設備コスト値が最小となるような、経路とインターフェースの組合せの候補を導出する。
【００２５】
出力部は、第２処理部で求めた最適な候補から、回線ごとの経路と、ネットワーク装置内の全てのリンク部にインターフェースが１つも設置されないネットワーク装置はノードに配置しない条件で求めたネットワーク装置の配置ノードと、各ネットワーク装置内のリンク部ごとのインターフェースの組合せを出力する。
【００２６】
また、本発明に係るネットワーク設計方法は、複数のノードと、上記ノードに配置するネットワーク装置間を接続する複数のリンク部から構成されるネットワークにおいて、第１の手順、第２の手順、および第３の手順を有する。
【００２７】
第１の手順では、上記入力情報である接続行列と、上記入力情報であるノードのペアと、上記入力情報であるリンクコストから、上記回線を収容する、複数のノードとリンク部から成る、リンクコストに従った最短経路を、任意の本数だけ短い順に求めた、互いに素な経路の候補と、候補ごとの利用リンクの集合を算出する手段として、k-shortest pathを導出する。
【００２８】
第２の手順では、上記入力情報である設備に関する情報から、上記リンク部を構成する、複数のインターフェースから成る、インターフェースの組合せを、任意の数だけ求めた互いに素なインターフェースの組合せの候補と、上記インターフェースの組合せごとの、含まれるインターフェースの数と、上記インターフェースの組合せごとの、含まれるインターフェースの総トラヒック容量と、上記インターフェースの組合せごとの、含まれるインターフェースの総設備コスト値の算出を行う手段として、全インターフェースの組合せを列挙する。
【００２９】
第３の手順では、上記入力情報と第１および第２の手順で求めた経路、および、インターフェースの組合せの候補集合から上記回線がネットワークから要求される、トラヒック量や遅延時間に関する条件やネットワークの設備に関する条件として、（１）上記リンク部において、各リンク部上を流れるトラヒックの総量は、各リンク部に設置するインターフェースのトラヒック容量の総和を超えないというトラヒック容量に関する制約条件と、（２）上記回線において、各回線を収容する経路の遅延時間は、各回線の上記遅延時間の上限値を超えないという遅延時間に関する制約条件と、（３）上記ノードにおいて、各ノードに配置するネットワーク装置内の収容インターフェース数は、上記収容インターフェース数の上限値を超えないという設備に関する制約条件、を設定する。
【００３０】
この第３の手順では、上記第１処理部で求めた経路とインターフェースの組合せの候補集合から、上記すべての制約条件を満たすような、経路とインターフェースの組合せに制限し、上記制限した候補集合においてネットワーク全体における総設備コスト値が最小となるような、経路とインターフェースの組合せの候補を導出する手段として、最適化問題として最適解である最適な経路とインターフェースの組合せを求める。
【００３１】
本発明に係るネットワーク設計方法における、上記の第３の手順では、第１および第２の手順で求めた経路とインターフェースの組合せの候補集合から、全ての回線において、各経路の候補が選択されているかどうかを表す変数と、全ネットワーク装置内のリンク部において、各インターフェースの組合せの候補が選択されているかどうかを表す変数を、それぞれ整数０か１の値が設定される決定変数として設定し、０−１線形計画問題として定式化することで、LP緩和と分枝限定法を適用可能とし、部分問題に分けて効率的に部分問題を解き、最適な経路とインターフェースの組合せを効率的に導出する。
【００３２】
すなわち、本発明に係るネットワーク設計方法における第３の手順では、決定変数をバイナリ変数で表すことにより、LP緩和と分枝限定法を適用可能となり、大規模なネットワークにおける問題でも部分問題に分けて解き、不要な部分問題の枝刈りをすることで、効率的に解を導くことが可能である。
【００３３】
また、本発明に係るネットワーク設計方法における上記の第３の手順では、上記経路候補に関する変数と、第２の手順で求めた、経路ごとの利用リンクの集合とに基づいて、選択された経路が利用するリンク部の集合を求め、上記リンク部の集合と、上記入力情報である各回線のトラヒック需要に基づいて、該当リンク部のトラヒック量を求め、任意のリンク部上を流れるトラヒック総量が全ての回線におけるトラヒック量の総和として表される。またこの第３の手順では、上記インターフェースの組合せの候補に関する変数と、第２の手順で求めた組合せに含まれるインターフェースの総トラヒック容量とから、任意のリンク部のトラヒック容量が、選択された組合せに含まれるインターフェースの総トラヒック容量として求められることで、上記トラヒック量に関する制約条件を線形的に表すことが可能である。
【００３４】
また、本発明に係るネットワーク設計方法における第３の手順では、上記経路候補に関する変数と、第２の手順で求めた、経路ごとの利用リンクの集合とに基づいて、選択された経路が利用するリンク部の集合を求め、上記リンク部の集合と、上記入力情報である各リンク部の遅延時間とに基づいて、該当回線の各リンク部の遅延時間を求め、任意の回線を収容する経路の遅延時間が上記該当回線内の全リンク部における遅延時間の総和として表されることで、上記遅延時間に関する制約条件を線形的に表すことが可能である。
【００３５】
また、本発明に係るネットワーク設計方法における第３の手順では、上記インターフェースの組合せに関する変数と、第２の手順で求めた組合せに含まれるインターフェース数とに基づいて、選択された組合せのインターフェース数を求め、上記インターフェース数と、上記入力情報である接続行列の各ノードの行とに基づいて、該当ノードに接続する各リンク部のインターフェース数を求め、任意のノードに配置するネットワーク装置内の収容インターフェース数が、該当ノードに接続する全リンク部における収容インターフェース数の総和として表されることで、上記設備に関する条件を線形的に表すことが可能である。
【００３６】
また、本発明に係るネットワーク設計方法における第３の手順では、上記インターフェースの組合せに関する変数で示された、各リンク部に含まれるインターフェースの組合せと、第２の手順で求めた組合せに含まれるインターフェースの総コスト値から、選択された組合せの総コスト値を求め、上記総コスト値と、上記入力情報である接続行列の各ノードの行から、各ノードに接続するリンク部それぞれの総コスト値を求め、上記リンク部の総コスト値の、各ノードに接続する全リンク部における総和を求め、総設備コスト値が、上記全リンク部における総和の、全ノードにおける総和として表されることで、線形計画問題の目的関数値を線形的に表すことが可能である。
【００３７】
すなわち、本発明に係るネットワーク設計方法では、制約条件や目的関数を表す全ての式が線形的に表されることにより、内点法を用いて厳密解に導くことが可能である。
【００３８】
従って、本発明は、異なるネットワーク要求条件を持つ複数の回線収容を最小設備コストで実現する、最適な経路とネットワーク装置の配置と、ネットワーク装置内のインターフェースの組合せを導くネットワーク設計方法を提供することができる。  
つまり、本発明によれば、任意のノードやリンク部の配置、収容回線、および、ネットワーク設備において、最適なネットワーク構成の設計が可能になる。
【００３９】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。  
以下に説明する実施形態は本発明の実施の一例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。  
これらの実施の例は例示に過ぎず、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書および図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００４０】
次に、本発明を実現するためのネットワーク設計装置を示す。図１は、本発明の実施形態に係るネットワーク設計装置の一例を示す図である。  
図１に示すように、ネットワーク設計装置１０は、入力部１１と、第１処理部１２と、第２処理部１３と、出力部１４とを備える。  
ネットワーク設計装置１０の利用者は、（１）ノード装置間の接続状態に関する情報と、（２）ネットワークに収容する回線に関する情報と、（３）ネットワーク装置とリンク部の設備（インターフェース）に関する情報とを、ネットワーク設計装置１０の入力部１１に入力する。  
ネットワーク設計装置１０は、入力部１１から第１処理部１２に入力情報を与える。第１処理部１２は、回線ごとに、回線を収容する互いに素な経路の候補集合を算出する第１算出部１２ａと、リンク部ごとに、リンク部に配置する互いに素なインターフェースの組合せの候補集合を算出する第２算出部１２ｂとを有する。  
第１算出部１２ａは、入力情報に基づいて、回線ごとに経路の候補集合とその候補が利用するリンク情報を算出する。  
第２算出部１２ｂは、入力情報に基づいて、（１）リンク部ごとにインターフェースの組合せ候補集合と、（２）その候補に含まれるインターフェース数と、（３）その候補に含まれるインターフェースの総容量と、（４）その候補に含まれるインターフェースの総設備コスト値を算出する。  
ネットワーク設計装置１０は、第１処理部１２から第２処理部１３に、候補集合と候補に関する情報とを与える。
【００４１】
第２処理部１３は、最適な経路と、最適なネットワーク装置内のリンク部のインターフェースとの組合せを算出する算出部１３ａを有する。算出部１３ａは、第１処理部１２から与えられた情報に基づいて、回線ごとに最適な経路とリンク部ごとに最適なインターフェースの組合せを算出する。ネットワーク設計装置１０は、第２処理部１３から出力部１４に最適な候補の情報を与える。
【００４２】
出力部１４は、第２処理部１３から得られた情報に基づいて、（１）回線ごとの経路情報と、（２）ネットワーク装置を配置するノード情報と、（３）各ネットワーク装置のリンク部に含まれるインターフェース情報とを出力する。ネットワーク設計装置１０は、出力部１４から利用者に出力情報を与える。
【００４３】
本開示を実現するための、上記ネットワーク設計装置を用いたネットワーク設計方法のフロー例を示す。  
図２に、ネットワーク設計方法のフロー例を示す。  
ネットワーク設計方法は、ステップＳ１、Ｓ２、Ｓ３を備える。ステップＳ１は、入力情報に基づいて、k-shortest pathアルゴリズムを用いることで、回線ごとに、利用するリンク部とノードに対して互いに素な、経路の候補を列挙することを特徴とし、第１処理部１２の第１算出部１２ａに実装される。  
ステップＳ２は、入力情報に基づいて、ネットワーク装置のリンク部ごとに、トラヒック容量に対して互いに素な、インターフェースの組合せの候補を列挙することを特徴とし、第１処理部１２の第２算出部１２ｂに実装される。  
ステップＳ３は、入力情報と、ステップＳ１、Ｓ２で求めた候補集合と、各候補に関する情報とに基づいて、各候補を決定変数とし、回線の要求を制約条件とし、総設備コスト値を目的関数値として、最小化する最適化問題を解くことを特徴とし、第２処理部１３に実装される。
【００４４】
本開示を実現するための実施例を、ネットワーク設計装置１０の処理部ごとに示す。  
まず、入力部１１における実施例について説明する。本実施例におけるネットワーク設計装置１０の利用者が入力部に与える情報例として、（１）ノードに配置するネットワーク装置間の接続状態に関する情報例と、（２）ネットワークに収容する回線に関する情報例と、（３）ノードに配置するネットワーク装置とリンク部の設備に関する情報例と、を示す。
【００４５】
ノードに配置するネットワーク装置間の接続状態に関する情報例を図３、図４に示すこの情報は、（１）ネットワークにおけるノード間の接続状態を表す接続行列と、（２）リンクにおける遅延時間と、（３）遅延時間をメトリックとして算出したリンクコストとを含む。
【００４６】
図４に、トポロジ例（図３）に用いる凡例を示す。図４内のノード「１」は、ノード番号が１であるノードであることを示す。図４内のリンク「１」は、リンク番号が１であるリンクであることを示し、ノード「１」に接続している。
【００４７】
上記凡例を用いて、本開示を実現するためのトポロジである図３は、ノード「１」〜ノード「４」のノードが、リンク「１」〜リンク「５」を介して接続されていることを表す。
【００４８】
図３に示したトポロジの接続行列Ｍを以下の式（Ａ）に示す。  
【００４９】
【数１】
2018137585.tif 000003
【００５０】
接続行列Ｍでは、各行がノードに対応し、各列がリンクに対応し、リンクがノードに接続している部分に「１」を格納し、そうでない部分に「０」を格納した行列を示す。各リンクにおける遅延時間の一例を以下の表１に示す。
【００５１】
【表１】
2018137585.tif 000004
【００５２】
次に、ネットワークに収容する回線に関する情報の一例を以下の表２に示す。
【００５３】
【表２】
2018137585.tif 000005
【００５４】
表２では、ネットワークに収容する回線に関する情報として、回線ごとに、（１）回線の端点となるノードのペアと、（２）回線のトラヒック需要と、（３）回線の遅延時間の上限値とを設定する。例えば、回線番号「１」である回線「１」は、ノード「１」〜ノード「２」間でトラヒック量「１」の通信を行い、ノード「１」〜ノード「２」間の遅延時間は「３」以下でなければならないことを示す。
【００５５】
次に、ノードに配置するネットワーク装置とリンク部の設備に関する情報の一例を図５と、以下の表３に示す。  
【００５６】
【表３】
2018137585.tif 000006
【００５７】
図５では、ネットワーク装置の凡例を示す。任意のノードに１つのネットワーク装置を配置する。図５のネットワーク装置は、スイッチ筐体部「１」と、スロット「１−１」と、スロット「１−２」と、スロット「１−３」から成る。スイッチ筐体部「１」は、図５のネットワーク装置が受信したデータに示された宛先ノードに基づいて、データを出力するスロット（リンクに相当する）を決定する機能を持つ。スロットは、ノードとリンクの接続部に相当する。上記スロットには、ネットワーク装置内のリンク部を構成するインターフェースが収容される。
【００５８】
ネットワーク装置間の接続方法を示すために、ネットワーク装置を、図３に示したネットワークに配置した例を図６に示す。この例では、ノード「１」〜ノード「４」にネットワーク装置を設置し、各ノードにおいて、各スイッチのスロット間を、リンクを介してケーブルで接続する。
【００５９】
また、ノード「１」とノード「３」間を直結するケーブルが存在しないような場合は、図７に示すように、実際のケーブルは、リンク「１」とノード「２」とリンク「２」を通るが、このケーブルは、このノード「２」に設置されたスイッチを通過しないとする。
【００６０】
ノードに配置するネットワーク装置とリンク部の設備例の凡例を、ネットワークに収容する設備の一例として上記の表３に示す。  
ここでは、各種のインターフェース「１」〜「３」について、（１）インターフェースのトラヒック容量と、（２）インターフェースの価格をメトリックとして算出した設備コスト値と、（３）ネットワーク装置内の収容インターフェース数の上限値とを設定する。また、スイッチ筐体部についても、（１）スイッチ筐体部のトラヒック容量と、（２）スイッチ筐体部の価格をメトリックとして算出した設備コスト値と、（３）スイッチ筐体部の収容インターフェース数の上限値を設定する。
【００６１】
ここでは、スイッチ筐体部は、インターフェースの１スロットあたりの容量が100Gbit/sで、スイッチ筐体部あたり３つのスロットを収容可能である。この場合、スイッチ筐体部の全体で処理可能なトラヒック量は、100Gbit/s*3=300Gbit/s（表３参照）で、また、スイッチ筐体部のコスト値が「５」（表３参照）であるとする。
【００６２】
また、表３に示すように、例えば、インターフェース番号が「１」であるインターフェース「１」は、処理可能なトラヒック量が10Gbit/sで、１つのスロットに１つのインターフェースを設置可能で、コスト値が3.62とする。
【００６３】
次に、第１処理部１２における実施例について説明する。  
本実施例における第１処理部１２の第１算出部１２ａに実装されるステップＳ１では、接続状態に関する情報と、回線に関する情報とに基づいて、回線ごとに経路の候補（経路の候補の集合）と、この候補の利用リンクの集合とを算出する。
【００６４】
ここでは、第１処理部１２が、表２のノードペアと、表１の遅延時間と、式Ａの接続行列とから、k-shortest pathアルゴリズム（非特許文献４）を用いて、ｋ＝３として３本目まで経路の候補を求めることについて説明する。以下の表４に、各回線の経路候補ごとの利用リンクの一例を、ネットワークに収容する回線の経路高補集合の例として示す。
【００６５】
【表４】
2018137585.tif 000007
【００６６】
k-shortest pathアルゴリズムとは、重み付きグラフＧ、始点ｓ、終点ｔが与えられたとき、ｓからｔまでのループを含まないパスをコストの小さい順にｋ本の経路を探索するアルゴリズムである。表２に示すように、回線「１」は、ノード「１」とノード「２」間で通信を行う回線である。
【００６７】
第１処理部１２は、ノード「１」とノード「２」との間の経路として、表１で示した各リンクの遅延時間をもとに、３番目までの最短経路の候補「１−１」、「１−２」、「１−３」を探索する。この探索の結果、経路候補「１−１」は、ノード「１」とリンク「１」とノード「２」とを通る経路である。また、経路候補「１−２」は、ノード「１」とリンク「４」とノード「４」とリンク「３」とノード「３」とリンク「２」とノード「２」とを通る経路である。また、経路候補「１−３」は、ノード「１」とリンク「５」とノード「３」とリンク「２」とノード「２」とを通る経路である。  
したがって、経路候補「１−１」が利用するリンクの集合は、リンク「１」である。また、経路候補「１−２」が利用するリンクの集合は、リンク「４」とリンク「３」とリンク「２」である。また、経路候補「１−３」が利用するリンクの集合は、リンク「５」とリンク「２」である。
【００６８】
表１に示した各リンクの遅延時間から、経路候補「１−１」の遅延時間は「１」となり、経路候補「１−２」の遅延時間は「５」（＝２＋１＋２）となり、経路候補「１−３」の遅延時間は「５」(＝３＋２)となり、遅延時間が短い順に若い番号の経路候補として設定される。他回線の経路候補も同様に計算される。
【００６９】
次に、本実施例における第１処理部１２の第２算出部１２ｂに実装されるステップＳ２では、上記の入力した、設備に関する情報に基づいて、リンク部に配置する互いに素なインターフェースの組合せの候補の集合をリンク部ごとに算出する。
【００７０】
ネットワーク装置に関する情報である、表３のインターフェースの種類と、トラヒック容量と、設備コスト値とから求めた、（１）インターフェースの組み合わせ候補番号ごとのインターフェースの組合せと、（２）組み合わせに含まれるインターフェース数と、（３）総トラヒック容量（組み合わせに含まれるインターフェースの総容量）と、（４）総コスト値（総設備コスト値（組み合わせに含まれるインターフェースの設備コストの総計））の一例を、収容する部品の構成候補集合の例として、以下の表５に示す。
【００７１】
【表５】
2018137585.tif 000008
【００７２】
表３から、スイッチ筐体部のスロット数は「３」であり、各スロットにはインターフェース「１」か、インターフェース「２」か、インターフェース「３」のいずれかが収容される。また、表５に示すように、インターフェースの組合せの候補「１」は、１つ目のスロットを示すスロット「１」がインターフェース「１」を収容し、２つ目のスロットを示すスロット「２」がいずれのインターフェースも収容せず（「空き」）、３つ目のスロットを示すスロット「３」がいずれのインターフェースも収容しない（「空き」）。  
表５に示す、他のインターフェースの組合せの候補も同様に、各スロットにいずれのインターフェースが収容されるかを表す。本インターフェースの組合せの候補の例では、実施例の簡略化のために、最大容量のインターフェース以外は同一のインターフェースを同じスイッチに収容しない、かつ、１つのスロットに複数のインターフェースを収容しない例を用いているが、本発明は、任意のインターフェースの組合せの候補において実現可能である。
【００７３】
次に、第２処理部１３における実施例について説明する。  
第２処理部１３は、本実施例の第１処理部１２で求めた候補の集合を、全ての制約条件を満たす複数の候補に制限し、制限した複数の候補から設備コスト値が最小となる最適な候補を導出する。
【００７４】
第２処理部１３に実装されるステップＳ３において、問題を０−１整数線形計画問題として定式化して、効率的に厳密解を導出するために、以下のように、決定変数や、制約条件や、目的関数値を定める。
【００７５】
本実施例における、ステップＳ３において設定する決定変数について説明する。以下の表６に、全ての回線において、各経路の候補が選択されているかどうかを表す変数ｘを示す。
【００７６】
【表６】
2018137585.tif 000009
【００７７】
各変数は、０か１かいずれかの値になる。変数ｘ1,1が１のとき回線「１」において経路候補「１」が経路として選択され、回線「１」の経路がノード「１」とリンク「１」とノード「２」を通ることを表す。変数ｘ1,1が０のとき回線「１」において経路候補「１」が経路として選択されていないことを表す。他の回線や経路候補も同様に設定する。  
各リンクのインターフェースの組合せの候補ごとに設定する変数を以下の表７に示す。
【００７８】
【表７】
2018137585.tif 000010
【００７９】
各変数は、０か１かいずれかの値になる。変数ｙ1,1が１のときは、リンク「１」においてインターフェースの組合せの候補「１」が選択され、リンク「１」に接続するノード「１」とノード「２」のスロットにインターフェース「１」が収容されることを表す。変数ｙ1,1が０のときは、リンク「１」においてインターフェースの組合せの候補「１」が選択されていないことを表す。他のリンクやインターフェースの組合せの候補も同様に設定する。
【００８０】
次に、本実施例における、ステップＳ３において設定する、決定変数に関する制約条件と、トラヒック容量に関する制約条件と、遅延時間に関する制約条件と、設備に関する制約条件とについて説明する。
【００８１】
まず、決定変数に関する制約条件について説明する。変数ｘに関する制約条件について、各回線において、経路候補「１」か経路候補「２」か、もしくは経路候補「３」のいずれか１つの経路候補が必ず選択されることを示す、以下の条件式（１），（２）を設ける。
【００８２】
【数２】
2018137585.tif 000011
【００８３】
ここで、ｉは回線番号を、ｊは経路候補番号を示す。
【００８４】
式（１）は、各回線における変数ｘの値の和が１となることを示す。式（２）は、各回線における変数ｘの値が１か０のいずれかとなることを示す。例えば、ｉが１のとき、ｘ1,1＋ｘ1,2＋ｘ1,3が１になり、ｘ1,1、ｘ1,2およびｘ1,3は０か１となるため、ｘ1,1、ｘ1,2もしくはｘ1,3のいずれか１つのみの値が１になり、他の値は０になる。すなわち、各回線においていずれか１つの経路候補が選択されることを表す。  
変数ｘと同様に、変数ｙについて以下の条件式（３），（４）を設け、これらは、各リンクにおいていずれか１つのインターフェースの組合せの候補が選択されることを表す。
【００８５】
【数３】
2018137585.tif 000012
【００８６】
ここで、ｈはリンク番号を示し、ｌはインターフェースの組合せの候補番号を示す。
【００８７】
次に、以下の条件式（５）に、トラヒック量に関する制約条件の式を示す。この式では任意のリンクの総トラヒック量がトラヒック容量を超えないことを示す。
【００８８】
【数４】
2018137585.tif 000013
【００８９】
ここで、ｉは回線番号を、ｊは経路候補番号を、ｈはリンク番号を、ｌはインターフェースの組合せ番号を示す。
【００９０】
パラメータcapacitylは、表５の総トラヒック容量の行に示す、第１処理部１２で求めたインターフェースの組合せｌの総トラヒック容量を表す。パラメータdemandiは、表２のトラヒック需要の行に示す、入力データである回線ｉのトラヒック需要を表す。パラメータroutei,j,hは、表４の使用リンクの行に示す、第１処理部１２で求めた利用リンクの集合の１変数で、回線ｊの経路候補ｊがリンクｈを利用するかどうかを表す。
【００９１】
ここで、説明のために、回線「１」において経路候補「１」が選択され、回線「２」において経路候補「１」が選択され、回線「３」において経路候補「１」が選択され、回線「４」において経路候補「２」が選択され、回線「５」において経路候補「２」が選択され、回線「６」において経路候補「２」が選択されているとする。さらに、全リンクにおいてインターフェースの組合せ候補「１」が選択されているとする。なお、以下の制約条件や目的関数値の説明においてもこの選択パターンを用いる。ここでは、変数ｘは以下の表８のように設定されるとする。
【００９２】
【表８】
2018137585.tif 000014
【００９３】
また、変数ｙは以下の表９、表１０のように設定されるとする。
【００９４】
【表９】
2018137585.tif 000015
【００９５】
【表１０】
2018137585.tif 000016
【００９６】
まず、任意のリンクの総トラヒック量の求め方を示す。例として、リンク「１」の総トラヒック量を求めるための式を以下に示す。
【００９７】
【数５】
2018137585.tif 000017
【００９８】
この式に対しては、変数ｘ（表８）と、パラメータdemand（上記のように表２参照）と、パラメータroute（上記のように表４参照）の値を代入する。例えば、route1,1,1は、回線「１」の経路候補「１」がリンク「１」を利用するかどうかを表すパラメータである。表４から、リンク「１」を利用するため、route1,1,1＝１となる。  
このように、変数ｘの値を設定することで、リンクあたりの総トラヒック量を求めることができる。
【００９９】
次に、トラヒック容量の求め方を示す。例として、リンク「１」のトラヒック容量を求めるための式を以下に示す。
【０１００】
【数６】
2018137585.tif 000018
【０１０１】
この式において、変数ｙ（表９、表１０参照）と、パラメータcapacityの値（上記のように表５参照）を代入する。このように、変数ｙの値を設定することで、リンクあたりのトラヒック容量を求めることができる。
【０１０２】
次に、以下の条件式（６）に、遅延時間に関する制約条件の式を示す。任意の回線において、遅延時間が上限値を超えないことを示す。
【０１０３】
【数７】
2018137585.tif 000019
【０１０４】
ここで、ｉは回線番号を、ｊは経路候補番号を、ｈはリンク番号を、ｌはインターフェースの組合せ番号を示す。パラメータlatencyhは、表１の遅延時間の行に示す、入力データであるリンクｈの遅延時間を表す。パラメータlimitiは、表２の上限値の行に示す、入力データである回線ｉの遅延時間の上限値を表す。ここで、変数ｘは表８に示した値を用い、変数ｙは表９、表１０に示した値を用いる。
【０１０５】
任意の回線の遅延時間の求め方を示す。例として、回線「１」の遅延時間を求めるための式を以下に示す。
【０１０６】
【数８】
2018137585.tif 000020
【０１０７】
この式において、変数ｘ（上記のように表８参照）と、パラメータrouteの値（表４参照）と、パラメータlatencyの値（上記のように表１参照）とを代入する。
【０１０８】
次に、以下の条件式（７）に、設備に関する制約条件の式を示す。  
この式は、任意のノードにおいて、ネットワーク装置内のインターフェース数が収容インターフェース数の上限値を超えないことを示す。本実施例では、収容インターフェース数の上限値を３と設定した。すなわち、ネットワーク装置あたり３スロットを備えている。
【０１０９】
【数９】
2018137585.tif 000021
【０１１０】
ここで、ｉは回線番号を、ｊは経路候補番号を、ｈはリンク番号を、ｌはインターフェースの組合せ番号を、ｍはノード番号を示す。パラメータpartlは、表５のインターフェース数の行に示す、第１処理部１２で求めたインターフェースの組合せlにおける収容インターフェース数を表す。パラメータｔＭｈ，ｍは、式（Ａ）の接続行列Ｍの転置行列の（ｈ，ｍ）成分である。ここで、変数ｘは表８を用い、変数ｙは、表９、表１０を用いる。
【０１１１】
任意のノードのネットワーク装置内の収容インターフェース数の求め方を示す。例として、ノード「１」の収容インターフェース数を求めるための式を以下に示す。
【０１１２】
【数１０】
2018137585.tif 000022
【０１１３】
この式に対しては、および式（Ａ）の接続行列Ｍから、変数ｙ（表９、表１０参照）と、パラメータＭ（つまりｔＭｈ，ｍ）と、パラメータpartの値（上記のように表５参照）とを代入する。
【０１１４】
次に、以下の式（８）に、総設備コスト値を求める式を示す。
【０１１５】
【数１１】
2018137585.tif 000023
【０１１６】
ここで、ｈはリンク番号を、ｌはインターフェースの組合せ番号を、ｍはノード番号を示す。パラメータcostlは、表５の総コスト値の行に示す、第１処理部１２で求めたインターフェースの組合せに含まれる全インターフェースにおける設備コストの合計値を表す。
【０１１７】
ここで、上記のように変数ｘは表８を用い、変数ｙは表９、表１０を用いる。  
ネットワーク全体における総設備コスト値を求めるための式を以下に示す。
【０１１８】
【数１２】
2018137585.tif 000024
【０１１９】
この式に対しては、表９、表１０、表５、および式（Ａ）の接続行列Ｍから、変数ｙ（表９、表１０参照）と、パラメータＭ（つまりｔＭｈ，ｍ）と、パラメータcostの値（表５参照）とを代入する。
【０１２０】
以上、上記決定変数と、制約条件と、目的関数とを用いて、０−１整数線形計画問題を解く。ここでは、既知のアルゴリズムであって０−１整数計画問題に有効である、LP緩和法と分枝限定法を適用し、厳密解を求める。
【０１２１】
最後に、出力部１４における実施例について説明する。ここでは、上記変数と上記パラメータとで表した０−１整数計画問題を解いて求めた厳密解（最適なネットワーク構成）を示す。
【０１２２】
以下の表１１に、変数ｘの最適解を示す。  
【０１２３】
【表１１】
2018137585.tif 000025
【０１２４】
また、以下の表１２、表１３に、変数ｙの最適解を示す。  
【０１２５】
【表１２】
2018137585.tif 000026
【０１２６】
【表１３】
2018137585.tif 000027
【０１２７】
図８に、この最適解のように回線を経路に収容し、インターフェースを収容した場合のネットワークの一例を示す。  
この例では、表１１から、回線「１」と回線「２」と回線「４」と回線「５」がリンク「１」を利用する。また、回線「２」と回線「３」と回線「５」と回線「６」がリンク「２」を利用する。
【０１２８】
また、表１２、１３から、リンク「１」がインターフェース「１」を利用する。また、リンク「２」がインターフェース「１」を利用する。ノード「１」とリンク「１」の接続部にインターフェース「１」が、ノード「２」とリンク「１」の接続部にインターフェース「１」が、ノード「２」とリンク「２」の接続部にインターフェース「１」が、ノード「３」とリンク「２」の接続部にインターフェース「１」がそれぞれ収容される。すなわち、表３から、インターフェース「１」が合計４つであるため、総設備コスト値は3.62×4=14.48となる。
【０１２９】
次に、各種の制約条件を満たすか確認する。  
まず、トラヒック容量の制約条件について説明する。表２から、回線「１」と回線「２」と回線「４」および回線「５」のトラヒック需要はそれぞれ「１」であるため、リンク「１」の総トラヒック量は「４」である。また、リンク「１」のトラヒック容量は「１０」である。同様に、回線「２」と回線「５」のトラヒック需要は「１」であり、回線「３」と回線「６」のトラヒック需要は「２」であるため、リンク「２」の総トラヒック量は「６」である。リンク「２」のトラヒック容量は「１０」である。従って、全リンクにおいて、総トラヒック量がトラヒック容量以下であり、トラヒック容量の制約条件を満たす。
【０１３０】
次に、遅延時間に関する制約条件について説明する。表２から、回線「１」〜回線「３」の上限値は「３」であり、回線「４」〜回線「６」の上限値は「５」である。表１から、リンク「１」の遅延時間は「１」であり、リンク「２」の遅延時間は「２」である。リンク「１」の遅延時間とリンク「２」の遅延時間との和は「３」である。従って、全ての回線において、遅延時間は３以下であり、遅延時間に関する制約条件を満たす。
【０１３１】
最後に、設備に関する制約条件について説明する。ノード「１」はインターフェース「１」が１つであるためスロット「１−１」を利用し、ノード「２」はインターフェース「１」が２つであるため、スロット「２−１」とスロット「２−２」を利用し、ノード「３」はインターフェース「１」が１つであるためスロット「３−１」を利用する。従って、全ノードにおいて、利用スロット数は３以下であり、設備に関する制約条件を満たす。
【０１３２】
以上から、出力部１４が出力する出力情報について説明する。この出力情報は、（１）回線ごとの経路を求めた結果、（２）ネットワーク装置内の全てのリンク部にインターフェースが１つも設置されないネットワーク装置をノードに配置しない条件で、ネットワーク装置を配置するノードを求めた結果、（３）ネットワーク装置内のリンク部に配置するインターフェースをリンク部ごとに求めた結果である。
【０１３３】
上記の、回線ごとの経路を求めた結果は、回線「１」と回線「４」の利用リンクがリンク「１」であり、回線「２」と回線「５」の利用リンクがリンク「１」とリンク「２」であり、回線「３」と回線「６」の利用リンクがリンク「２」である、ということを示す。
【０１３４】
また、上記のネットワーク装置を配置するノードを求めた結果は、ノード「１」とノード「２」とノード「３」にネットワーク装置を配置することを示す。
【０１３５】
また、ネットワーク装置内のリンク部に配置するインターフェースをリンク部ごとに求めた結果（各ネットワーク装置のリンク部に含まれるインターフェース情報）は、ノード「１」のネットワーク装置が１つのリンク部にインターフェース「１」を１つ配置し、ノード「２」のネットワーク装置が２つのリンク部にインターフェース「１」をそれぞれ１つずつ配置し、ノード「３」のネットワーク装置が１つのリンク部にインターフェース「１」を１つ配置することを示す。
【０１３６】
以上のように、本発明では、任意のノードやリンクの配置、収容回線、および、ネットワーク設備において、最適なネットワーク構成を設計することができる。
【０１３７】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、課題が解決でき、効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【０１３８】
また、各実施形態に記載した手法は、計算機（コンピュータ）に実行させることができるプログラム（ソフトウエア手段）として、例えば磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク等）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、ＭＯ等）、半導体メモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等）等の記録媒体に格納し、また通信媒体により伝送して頒布することもできる。なお、媒体側に格納されるプログラムには、計算機に実行させるソフトウエア手段（実行プログラムのみならずテーブルやデータ構造も含む）を計算機内に構成させる設定プログラムをも含む。本装置を実現する計算機は、記録媒体に記録されたプログラムを読み込み、また場合により設定プログラムによりソフトウエア手段を構築し、このソフトウエア手段によって動作が制御されることにより上述した処理を実行する。なお、本明細書でいう記録媒体は、頒布用に限らず、計算機内部あるいはネットワークを介して接続される機器に設けられた磁気ディスクや半導体メモリ等の記憶媒体を含むものである。
【産業上の利用可能性】
【０１３９】
本発明は情報通信産業に適用することができる。
【符号の説明】
【０１４０】
１０…ネットワーク設計装置、１１…入力部、１２…第１処理部、１２ａ…第１算出部、１２ｂ…第２算出部、１３…第２処理部、１３ａ…算出部、１４…出力部。
【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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【図８】
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【図９】
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