(57)【要約】【課題】障害発生時に新たに迂回用光パスを設定する必要がなく、予備光パスを共用できるような光ネットワークにおいて、障害回復率を満足しつつ、設備コストが最小となるように各ルート候補上に配備すべき予備光パスを含めた光パス数を決定すること。【解決手段】障害が発生した光パス２０に流れていたトラヒックを障害を受けていない複数の予備光パス２１、２２を経由して迂回させる。各ノードペア間のルート候補と要求光パス数を入力として、迂回により指定された障害回復率を達成できるような制約条件を含む線形計画法を解いて、設備コストが最小になるように各ルート候補上に配備すべき予備光パスを含めた光パス数を求める。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノードが互いに光パスによって接続されており、光パスに障害が発生した時には障害が発生した光パスに流れていたトラヒックを複数の予備光パスを経由して迂回させ、しかも同時に障害にならない任意の光パスの間で予備光パスを共用できるような光ネットワークの設計法において、
光ネットワークを構成する各ノードペア間のルート候補と要求光パス数を入力として、障害が発生した光パスに流れていたトラヒックを障害を受けていない複数の予備光パスを経由して迂回させることにより指定された障害回復率を達成できるような制約条件を含む線形計画法を解いて、設備コストが最小になるように各ルート候補上に配備すべき予備光パスを含めた光パス数を求めることを特徴とする光ネットワークの設計法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ネットワークの設計法に関し、特に、障害発生時に新たに迂回用光パスを設定する必要がなく、同時に障害が発生しない任意の光パス間で予備光パスを共用できるような光ネットワークにおいて、障害回復率を満足しつつ、設備コストが最小となるように各ルート候補上に配備すべき予備光パスを含めた光パス数を決定できる光ネットワークの設計法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数のノードが互いに光パスによって接続されて構成される光ネットワークにおいて、その信頼性を確保するために、従来、光パスに障害が発生した時、該障害が発生した光パスに流れていたトラヒックを、他の光パスを用いて迂回させる方式が提案されている。
【０００３】
この方式として、例えば、現用の光パスに１対１に対応させて迂回用の光パスを設ける方式（専用プロテクション方式）、１対のノードペア間で迂回用の光パスを共用する方式（共用プロテクション方式）、任意のノードペア間で迂回用の光パスを共用する方式（レストレーション方式）等が知られており、これら方式において、現用の光パスと迂回用の光パスを含めて、設備コストを最小化するような光パスの配備が決定されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、プロテクション方式の場合には、ノードペア毎に迂回用光パスを設けるために、全体として光パス数が増加して、設備コストが大きい光ネットワークしか実現できないという問題がある。
【０００５】
また、レストレーション方式の場合には、障害が発生した後に新たに迂回用光パスを設定するため、高速な障害回復が不可能な光ネットワークしか実現できないという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、前記した従来技術の問題を解消し、障害発生時に新たに迂回用光パスを設定する必要がなく、同時に障害が発生しない任意の光パス間で予備光パスを共用できるような光ネットワークにおいて、障害回復率を満足しつつ、設備コストが最小となるように各ルート候補上に配備すべき予備光パスを含めた光パス数を決定できる光ネットワークの設計法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、複数のノードが互いに光パスによって接続されており、光パスに障害が発生した時には障害が発生した光パスに流れていたトラヒックを複数の予備光パスを経由して迂回させ、しかも同時に障害にならない任意の光パスの間で予備光パスを共用できるような光ネットワークの設計法において、光ネットワークを構成する各ノードペア間のルート候補と要求光パス数を入力として、障害が発生した光パスに流れていたトラヒックを障害を受けていない複数の予備光パスを経由して迂回させることにより指定された障害回復率を達成できるような制約条件を含む線形計画法を解いて、設備コストが最小になるように各ルート候補上に配備すべき予備光パスを含めた光パス数を求める点に特徴がある。
【０００８】
この特徴によれば、障害発生時に新たに迂回用光パスを設定する必要がないので高速な障害回復が可能であり、しかも同時に障害にならない任意の光パスの間で迂回用の予備光パスを共用することができ、必要な光パス数が少ない光ネットワークを、あらかじめ指定された障害回復率を満足しつつ、最小設備コストで実現することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明が適用される光ネットワークの一例を示す構成図であり、この光ネットワークは、ラベルスイッチルータ１Ａ〜１Ｅと光クロス・コネクト装置（以下、コネクト装置と記す）２Ａ〜２Ｅを有するノードＡ〜Ｅ間を光ファイバ１０〜１７で接続することにより構成されている。また、任意のラベルスイッチルータ間は、複数のコネクト装置と光ファイバを経由する光パスによって接続される。
【００１０】
光ネットワーク上で伝送されるパケットには、ラベル（識別子）が挿入されており、各ラベルスイッチルータ１Ａ〜１Ｅは、入力されたパケットを、それに挿入されているラベルに従って選択的に光パスに転送する。該光ネットワークの障害回復は、障害が発生した光パスに流れていたトラヒックを複数の予備光パスを経由して迂回させることにより行われる。
【００１１】
例えば、図１に示すように、ノードＡを発信ノードとし、ノードＣを着信ノードとした、ノードＡ〜光ファイバ１０〜コネクト装置２Ｄ〜光ファイバ１３〜ノードＣの現用光パス２０に流れるトラヒックがあり、光ファイバ１０に障害が発生した場合には、該トラヒックは、ノードＡ〜光パス（予備光パス）２１〜ノードＥ〜光パス（予備光パス）２２〜ノードＣの２つの予備光パスから構成される光パス（迂回用光パス）３０を通って迂回される。
【００１２】
次に、本発明の光ネットワークの設計法の一実施形態について説明する。本実施形態は、前記したように、障害発生時に新たに迂回用光パスを設定する必要がなく、同時に障害が発生しない任意の光パス間で予備光パスを共用できるような光ネットワークにおいて、障害回復率を満足しつつ、設備コストが最小となるように各ルート候補上に配備すべき予備光パスを含めた光パス数を決定することを目標とする。
【００１３】
本発明では、複数のノードが互いに光パスによって接続されており、光パスに障害が発生した時には障害が発生した光パスに流れていたトラヒックを複数の予備光パスを経由して迂回させ、しかも同時に障害にならない任意の光パスの間で予備光パスを共用できるような光ネットワークにおいて、各ノードペア間のルート候補と要求光パス数が与えられた場合に、線形計画法を用いて、指定された障害回復率を満足しつつ設備コストを最小化するような予備光パスを含めた光パスの配備を求める。
【００１４】
このために、光ネットワークにおけるノードペアｓ，ｄ間のルート候補ｒと要求光パス数Ｄｓ，ｄを入力とし、線形計画法を用いて、指定された障害回復率を満足しつつ設備コストを最小化するような予備光パスを含めた光パスの配備を求める。
【００１５】
障害が発生した光パスに流れていたトラヒックを、障害を受けていない２本
までの予備光パスを経由して迂回させることにより、指定された障害回復率を
達成できるような線形計画法における制約条件は、以下の式で表される。
2004015339.tif 000003
ここで、上記の式中の各シンボルの意味は、次の通りである。
Ｎ：ノード集合、
ｓ：発信ノード、
ｄ：着信ノード、
ＴＲｓ，ｄ：発信ノードｓから着信ノードｄまでの迂回トラヒックが経由する迂回ノードの集合、
ｔ：迂回ノード、
ＲＴｓ，ｄ：発信ノードｓから着信ノードｄまでのルート候補の集合、
ｒ：ルート候補、
Ｆ：障害状態の集合、
ｆ：障害状態、
ＦＲｆ，ｓ，ｄ：障害状態ｆにおいて、障害となる発信ノードｓから着信ノードｄまでのルート候補の集合、
Ｒｓ，ｄ，ｒ：発信ノードｓから着信ノードｄまでのルートｒ上の光パスの障害回復率、
Ｐｓ，ｄ，ｒ：発信ノードｓから着信ノードｄまでのルートｒ上に設定される光パス数、
ＳＰｓ，ｄ，ｒ：発信ノードｓから着信ノードｄまでのルートｒ上に設定される予備光パス数、
ＡＰｓ，ｄ，ｒ，ｔ：発信ノードｓから着信ノードｄまでのルートｒ上のトラヒックのための迂回ノードｔを経由する迂回用光パス数、
Ｄｓ，ｄ：発信ノードｓから着信ノードｄまでの要求パス数。
【００１６】
ここでは、２本までの予備光パス、すなわち１つまでの迂回ノードを経由する迂回用光パスのみを考える。ｔ＝ｄの時、ＡＰｓ，ｄ，ｒ，ｔは、迂回ノードを経由しない、発信ノードｓと着信ノードｄを直接接続する迂回用光パス数を表す。ｔ＝ｓの時、ＡＰｓ，ｄ，ｒ，ｔは常にゼロであるとみなす。Ｐｓ，ｄ，ｒ、ＳＰｓ，ｄ，ｒおよびＡＰｓ，ｄ，ｒ，ｔは、本来整数であるが、値の範囲が充分広い場合には、実数として扱うことにより、解精度の劣化を抑えつつ、高速に解を求めることができる。
【００１７】
最小とすべき設備コストＣｏｓｔは、例えば以下の式で表される。
2004015339.tif 000004
ここで、上記の式中の各シンボルの意味は、次の通りである。
ＷＰｓ，ｄ，ｒ，ｗ：発信ノードｓから着信ノードｄまでのルートｒ上の波長ｗを使用する予備光パスも含めた光パス数、
ＵＦｌ：リンクｌにおける使用ファイバー数、
ＵＣｌ：リンクｌにおける使用チャネル数、
Ｍｎ：ノードｎにおける使用スイッチサイズ、
ＵＷｎ：ノードｎにおける使用スイッチプレーン数、
ＰＲｎ：ノードｎにおけるコストの固定分、
ＵＰｎ：ノードｎを端点とする光パス数、
ＲＦｌ：リンクｌの単位距離当たりの故障率、
ＲＦｎ：ノードｎの故障率、
ＬＲｓ，ｄ，ｒ：発信ノードｓから着信ノードｄまでのルートｒに含まれるリンクの集合、
ＲＬｌ：リンクｌを含むルート（ｓ，ｄ，ｒ）の集合、
ＮＲｓ，ｄ，ｒ：発信ノードｓから着信ノードｄまでのルートｒに含まれる中継ノードの集合、
ＲＮｎ：ノードｎを中継ノードとするルート（ｓ，ｄ，ｒ）の集合、
ＭＡＸｗ：波長ｗについての最大値、
｛ｗ｜論理式｝：論理式を満足する波長ｗの集合
Ｃａｒｄ｛　｝：集合｛　｝の要素数、
α１：単位距離当たりのケーブルコスト、
α２：単位距離当たりのファイバーコスト、
α３：ファイバーコストの固定分、
α４：チャネルコスト、
β：ポート当たりのノードコスト、
γ：光パスを終端するために必要なコストの２分の１、
δ：光パス当たりの障害コスト。
【００１８】
上記の制約条件や光ネットワークの最大容量を制約条件とし、設備コストを目的関数とする線形計画法を解いて、Ｐｓ，ｄ，ｒ及びＳＰｓ，ｄ，ｒの値を求めることにより、指定された障害回復率を満足しつつ設備コストを最小化するような予備光パスを含めた光パス配備を決定することができる。
【００１９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、障害発生時に新たに迂回用光パスを設定する必要がないので高速な障害回復が可能であり、しかも同時に障害にならない任意の光パスの間で迂回用の予備光パスを共用することができ、必要な光パス数が少ない光ネットワークを、あらかじめ指定された障害回復率を満足しつつ、最小設備コストで実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される光ネットワークの一例を示す構成図である。
【符号の説明】
１０〜１７・・・光ファイバ、２０・・・光パス、２１、２２・・・予備光パス、３０・・・迂回用光パス、Ａ〜Ｅ・・・ノード、１Ａ〜１Ｅ・・・ラベルスイッチルータ、２Ａ〜２Ｅ・・・光クロス・コネクト装置
【図１】
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