(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノードと前記ノードを接続する複数のリンクとを備えるデータネットワーク上に、新規に要求されるパスを設定するため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、
前記新規に要求されるパスの始点ノードの識別情報および終点ノードの識別情報と前記新規に要求されるパスの要求帯域とが含まれ、さらに前記新規に要求されるパスの、設定開始時期および設定期間の少なくとも一方を含めることができる新規パス要求情報を受信する入出力部と、
（１）前記データネットワークの各ノードと各リンクの接続関係を示すトポロジ情報と、（２）前記データネットワークの各ノードと接続するリンクごとに、当該リンクの最大帯域、および当該リンクの最大帯域から当該リンクを経由する各パスの設定帯域の合計値を差し引いた残余帯域を示すリンク情報と、（３）前記各ノード間に確立されたパスごとに、当該パスを収容するリンクを示した経路情報、当該パスの設定帯域、および当該パスの設定開始時期を含んだ既存パス情報と、を含むネットワーク情報が記憶されたネットワーク情報記憶部と、
前記新規に要求されるパスの、要求帯域、設定開始時期および設定期間のうちいずれか１つをパラメータとし、最短経路を優先して前記新規に要求されるパスを設計するか、あるいは前記新規に要求されるパスを収容するための増設設備を最小にすることを優先して前記新規に要求されるパスを設計するか、を判断するためのアルゴリズムが記憶されたアルゴリズム記憶部と、
前記受信した新規パス要求情報と前記ネットワーク情報とを用いて、最短経路を優先して前記新規に要求されるパスを設計するか、あるいは増設設備を最小にすることを優先して前記新規に要求されるパスを設計するか、を前記アルゴリズム記憶部に記憶されたアルゴリズムにより判断し、当該判断に基づき、前記新規に要求されるパスの経路と、前記経路においてパスを収容するときの設備配置位置および設備増設量を計算する制御部と、
を備え、
前記アルゴリズムは、
前記パラメータを前記要求帯域とした場合に、前記要求帯域が所定の閾値ｘより小さいときは、前記増設設備の最小を優先とし、前記要求帯域が前記閾値ｘ以上のときは、前記最短経路を優先とし、
前記パラメータを前記設定開始時期とした場合に、前記設定開始時期までの時間が所定の閾値ｙより短いときは、前記増設設備の最小を優先とし、前記設定開始時期までの時間が前記閾値ｙ以上のときは、前記最短経路を優先とし、
前記パラメータを前記設定期間とした場合に、前記設定期間が所定の閾値ｚより短いときは、前記増設設備の最小を優先とし、前記設定期間が前記閾値ｚ以上のときは、前記最短経路を優先とするものであること
を特徴とするネットワーク設計装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記入出力部が受信した１つ以上の新規パス要求情報の中から、前記新規に要求されるパスの１つを選択し、前記選択されたパスについて、前記アルゴリズム記憶部に記憶されたアルゴリズムにより、前記新規パス要求情報と前記ネットワーク情報とを用いて、最短経路を優先して前記新規に要求されるパスを設計するか、あるいは前記新規に要求されるパスを収容するための増設設備を最小にすることを優先して前記新規に要求されるパスを設計するかの設計方針を判断する設計方針判断部と、
前記設計方針判断部によって判断された前記設計方針に基づき、前記新規パス要求情報と前記ネットワーク情報とを用いて、前記新規に要求されるパスの経路と、当該経路に基づいてパスを収容するときの設備配置位置および設備増設量とを計算する計算部と、
前記計算部により計算された、前記新規に要求されるパスの経路と、前記設備配置位置および前記設備増設量とに基づいて、前記リンク情報の前記各リンクの残余帯域を更新する残余帯域更新部と、
を備えた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】
前記設計方針判断部は、前記入出力部が受信した１つ以上の新規パス要求情報の中から、前記新規に要求されるパスの１つを選択する場合に、前記要求帯域の大きい順に前記新規に要求されるパスの１つを選択することを特徴とする請求項２に記載のネットワーク設計装置。
【請求項４】
前記計算部は、
前記設計方針判断部が、最短経路を優先して前記新規に要求されるパスを設計すると判断した場合において、
前記計算部により計算された前記新規に要求されるパスを設定すべき経路が複数あるとき、当該経路のうち、前記新規に要求されるパスを収容するための前記設備増設量が最小となる経路を選択することを特徴とする請求項２または請求項３に記載のネットワーク設計装置。
【請求項５】
前記計算部は、
前記設計方針判断部が、前記新規に要求されるパスを収容するための増設設備を最小にすることを優先して前記新規に要求されるパスを設計すると判断した場合において、
前記計算部により計算された前記新規に要求されるパスを収容するために必要な設備増設量が最小となる経路が複数あるとき、当該経路のうち最短経路となるものを選択することを特徴とする請求項２または請求項３に記載のネットワーク設計装置。
【請求項６】
複数のノードと前記ノードを接続する複数のリンクとを備えるデータネットワーク上に、新規に要求されるパスを設定するためのネットワーク設計を行うネットワーク設計装置のネットワーク設計方法であって、
前記ネットワーク設計装置は、
（１）前記データネットワークの各ノードと各リンクの接続関係を示すトポロジ情報と、（２）前記データネットワークの各ノードと接続するリンクごとに、当該リンクの最大帯域、および当該リンクの最大帯域から当該リンクを経由する各パスの設定帯域の合計値を差し引いた残余帯域を示すリンク情報と、（３）前記各ノード間に確立されたパスごとに、当該パスを収容するリンクを示した経路情報、当該パスの設定帯域、および当該パスの設定開始時期を含んだ既存パス情報と、を含むネットワーク情報が記憶されたネットワーク情報記憶部と、
前記新規に要求されるパスの、要求帯域、設定開始時期および設定期間のうちいずれか１つをパラメータとし、最短経路を優先して前記新規に要求されるパスを設計するか、あるいは前記新規に要求されるパスを収容するための増設設備を最小にすることを優先して前記新規に要求されるパスを設計するか、を判断するためのアルゴリズムが記憶されたアルゴリズム記憶部と、を備え、
前記新規に要求されるパスの始点ノードの識別情報および終点ノードの識別情報と前記新規に要求されるパスの要求帯域とが含まれ、さらに前記新規に要求されるパスの、設定開始時期および設定期間の少なくとも一方を含めることができる新規パス要求情報を受信し、
前記受信した新規パス要求情報と前記ネットワーク情報とを用いて、最短経路を優先して前記新規に要求されるパスを設計するか、あるいは増設設備を最小にすることを優先して前記新規に要求されるパスを設計するか、を前記アルゴリズム記憶部に記憶されたアルゴリズムにより判断し、当該判断に基づき、前記新規に要求されるパスの経路と、前記経路においてパスを収容するときの設備配置位置および設備増設量を計算し、
前記アルゴリズムは、
前記パラメータを前記要求帯域とした場合に、前記要求帯域が所定の閾値ｘより小さいときは、前記増設設備の最小を優先とし、前記要求帯域が前記閾値ｘ以上のときは、前記最短経路を優先とし、
前記パラメータを前記設定開始時期とした場合に、前記設定開始時期までの時間が所定の閾値ｙより短いときは、前記増設設備の最小を優先とし、前記設定開始時期までの時間が前記閾値ｙ以上のときは、前記最短経路を優先とし、
前記パラメータを前記設定期間とした場合に、前記設定期間が所定の閾値ｚより短いときは、前記増設設備の最小を優先とし、前記設定期間が前記閾値ｚ以上のときは、前記最短経路を優先とするものであること
を特徴とするネットワーク設計方法。
【請求項７】
複数のノードと前記ノードを接続する複数のリンクとを備えるデータネットワークと、前記データネットワークおよびネットワーク運用者端末に通信回線を介して接続され、前記データネットワーク上に新規に要求されるパスを設定するためのネットワーク設計を行う請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のネットワーク設計装置と、を含むネットワーク設計システム。
【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、ネットワーク設計方法およびネットワーク設計システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のノードとそのノードを接続する複数のリンクとを備えたデータネットワークにおいて、既存のパスに加えて、新規パスをデータネットワークに追加する要求が発生した場合、ネットワーク設計者は、パスの経路をどのように設定するか、また、設備配置位置およびその設備増設量をどのように設計するかを、設計コストを考慮しながら決定する必要がある。これらのパス経路、設備配置位置、設備増設量の決定は、従来、ネットワーク設計者の経験や勘による判断に基づいている。従って、常に設計スキルを持つネットワーク設計者の存在が必要となるとともに、ネットワーク設計者ごとにその設計基準が異なる可能性がある。これらの問題を解決するため、所定の設計アルゴリズムに基づいた計算によるネットワーク設計ツールの実現が望ましい。
【０００３】
新規パスをデータネットワークに追加する要求が発生した状況において、新たに要求されるパスの要求帯域に対して、最短距離となる経路にその要求帯域を満たす空き帯域が充分にない場合は、新規パスをその経路に設定できない。この場合、その最短経路上に新規パスが収容可能な帯域を確保するための設備増設を行いパスを収容するネットワーク設計方法と、最短経路ではないが新規に要求されるパスの要求帯域を満たす空き帯域を備える迂回経路にルーティングしてパスを収容するネットワーク設計方法と、がある。
【０００４】
図１４は、前記２つのネットワーク設計方法を説明するための図である。ここで、図１４（ａ）に示すように、ノードＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを有するデータネットワークにおいて、ノードＡ，Ｄ，Ｃ間に１０Ｇのパスが設定済みとする。このデータネットワークのノードＡ，Ｄ間に、さらに１０Ｇの新規パスを設定しようとすると、ノードＡ，Ｄ間はすでに収容できる最大帯域の１０Ｇまで使用されているため、このままでは、ノードＡ，Ｄ間に新規パスを収容することはできない（図１４（ｂ））。この場合、図１４（ｃ）に示すように、最短経路を優先して、ノードＡ，Ｄ間に１０Ｇ帯域分の設備増設を行う方法（最短経路優先の設計方法）と、図１４（ｄ）に示すように、増設設備を最小にすることを優先して、ノードＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄという経路に迂回して新規パスを設計する方法（増設設備最小優先の設計方法）との２つの方法がある（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
最短経路優先の設計方法によれば、あるノード間に１本でも新規パスの需要が存在すればそのノード間にパスを設定するため、一般に初期設定時には収容効率が低くなることが多い。ただし、他のパスに設備が増設されるにつれ、既存のリンクの空き帯域が有効に利用されるため、収容効率が向上する。また、増設設備最小優先の設計方法によれば、新規パスの設定時に設備増設量が最小になるが、長期的には経路の長いパスが多く存在し、無駄の多いネットワークとなることが予想される。
【非特許文献１】蟹江  剛一，外２名，「マルチレイヤフォトニックネットワークにおける準動的設計」，信学技報，社団法人電子情報通信学会，２００６年８月，ＰＮ２００６−１８，ｐ．４５−５０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、最短経路優先の設計方法にするか、あるいは増設設備最小優先の設計方法にするかついて、これまでのネットワークの設計においては、明確な設計基準が設けられていなかった。また、従来は、新規に要求されるパスの要求帯域の大きさのみを判断対象として、最短経路優先の設計方法にするか、あるいは増設設備最小優先の設計方法にするかについての判断が行われていた。そのため、実際に新規に要求されるパスが設定される設定開始時期における既存パスのネットワーク情報を考慮したネットワーク設計が行われていなかった。また、新規パスの設定開始時期までの時間が短く設備増設が間に合わない場合や、新規パスの設定期間が短いため、そのパスの設定期間終了後に、増設した設備が利用されず利用効率が低下する場合等を考慮していないものであった。
【０００７】
このような背景に鑑みて本発明がなされたのであり、本発明は、新規に要求されるパスを設計する際に、最短経路優先の設計方法にするか、あるいは増設設備最小優先の設計方法にするか、を判断するための設計基準を設ける。さらに、新規に要求されるパスの設定開始時期における既存パスのネットワーク情報や、新規に要求されるパスの設定開始時期や設定期間といった経時的要素を含む情報を用いてネットワーク設計を行う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システ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】
【０００８】
前記課題を解決するため、請求項１に記載のネットワーク設計装置は、複数のノードと前記ノードを接続する複数のリンクとを備えるデータネットワーク上に、新規に要求されるパスを設定するため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、前記新規に要求されるパスの始点ノードの識別情報および終点ノードの識別情報と前記新規に要求されるパスの要求帯域とが含まれ、さらに前記新規に要求されるパスの、設定開始時期および設定期間の少なくとも一方を含めることができる新規パス要求情報を受信する入出力部と、（１）前記データネットワークの各ノードと各リンクの接続関係を示すトポロジ情報と、（２）前記データネットワークの各ノードと接続するリンクごとに、当該リンクの最大帯域、および当該リンクの最大帯域から当該リンクを経由する各パスの設定帯域の合計値を差し引いた残余帯域を示すリンク情報と、（３）前記各ノード間に確立されたパスごとに、当該パスを収容するリンクを示した経路情報、当該パスの設定帯域、および当該パスの設定開始時期を含んだ既存パス情報と、を含むネットワーク情報が記憶されたネットワーク情報記憶部と、前記新規に要求されるパスの、要求帯域、設定開始時期および設定期間のうちいずれか１つをパラメータとし、最短経路を優先して前記新規に要求されるパスを設計するか、あるいは前記新規に要求されるパスを収容するための増設設備を最小にすることを優先して前記新規に要求されるパスを設計するか、を判断するためのアルゴリズムが記憶されたアルゴリズム記憶部と、前記受信した新規パス要求情報と前記ネットワーク情報とを用いて、最短経路を優先して前記新規に要求されるパスを設計するか、あるいは増設設備を最小にすることを優先して前記新規に要求されるパスを設計するか、を前記アルゴリズム記憶部に記憶されたアルゴリズムにより判断し、当該判断に基づき、前記新規に要求されるパスの経路と、前記経路においてパスを収容するときの設備配置位置および設備増設量を計算する制御部と、を備え、前記アルゴリズムは、前記パラメータを前記要求帯域とした場合に、前記要求帯域が所定の閾値ｘより小さいときは、前記増設設備の最小を優先とし、前記要求帯域が前記閾値ｘ以上のときは、前記最短経路を優先とし、前記パラメータを前記設定開始時期とした場合に、前記設定開始時期までの時間が所定の閾値ｙより短いときは、前記増設設備の最小を優先とし、前記設定開始時期までの時間が前記閾値ｙ以上のときは、前記最短経路を優先とし、前記パラメータを前記設定期間とした場合に、前記設定期間が所定の閾値ｚより短いときは、前記増設設備の最小を優先とし、前記設定期間が前記閾値ｚ以上のときは、前記最短経路を優先とするものであることを特徴とした。
【０００９】
請求項６に記載のネットワーク設計方法は、複数のノードと前記ノードを接続する複数のリンクとを備えるデータネットワーク上に、新規に要求されるパスを設定するためのネットワーク設計を行うネットワーク設計装置のネットワーク設計方法であって、  前記ネットワーク設計装置は、（１）前記データネットワークの各ノードと各リンクの接続関係を示すトポロジ情報と、（２）前記データネットワークの各ノードと接続するリンクごとに、当該リンクの最大帯域、および当該リンクの最大帯域から当該リンクを経由する各パスの設定帯域の合計値を差し引いた残余帯域を示すリンク情報と、（３）前記各ノード間に確立されたパスごとに、当該パスを収容するリンクを示した経路情報、当該パスの設定帯域、および当該パスの設定開始時期を含んだ既存パス情報と、を含むネットワーク情報が記憶されたネットワーク情報記憶部と、前記新規に要求されるパスの、要求帯域、設定開始時期および設定期間のうちいずれか１つをパラメータとし、最短経路を優先して前記新規に要求されるパスを設計するか、あるいは前記新規に要求されるパスを収容するための増設設備を最小にすることを優先して前記新規に要求されるパスを設計するか、を判断するためのアルゴリズムが記憶されたアルゴリズム記憶部と、を備え、前記新規に要求されるパスの始点ノードの識別情報および終点ノードの識別情報と前記新規に要求されるパスの要求帯域とが含まれ、さらに前記新規に要求されるパスの、設定開始時期および設定期間の少なくとも一方を含めることができる新規パス要求情報を受信し、前記受信した新規パス要求情報と前記ネットワーク情報とを用いて、最短経路を優先して前記新規に要求されるパスを設計するか、あるいは増設設備を最小にすることを優先して前記新規に要求されるパスを設計するか、を前記アルゴリズム記憶部に記憶されたアルゴリズムにより判断し、当該判断に基づき、前記新規に要求されるパスの経路と、前記経路においてパスを収容するときの設備配置位置および設備増設量を計算し、前記アルゴリズムは、前記パラメータを前記要求帯域とした場合に、前記要求帯域が所定の閾値ｘより小さいときは、前記増設設備の最小を優先とし、前記要求帯域が前記閾値ｘ以上のときは、前記最短経路を優先とし、前記パラメータを前記設定開始時期とした場合に、前記設定開始時期までの時間が所定の閾値ｙより短いときは、前記増設設備の最小を優先とし、前記設定開始時期までの時間が前記閾値ｙ以上のときは、前記最短経路を優先とし、前記パラメータを前記設定期間とした場合に、前記設定期間が所定の閾値ｚより短いときは、前記増設設備の最小を優先とし、前記設定期間が前記閾値ｚ以上のときは、前記最短経路を優先とするものであることを特徴とした。
【００１０】
請求項７に記載のネットワーク設計システムは、複数のノードと前記ノードを接続する複数のリンクとを備えるデータネットワークと、前記データネットワークおよびネットワーク運用者端末に通信回線を介して接続され、前記データネットワーク上に新規に要求されるパスを設定するためのネットワーク設計を行う請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のネットワーク設計装置と、を含むネットワーク設計システムとした。
【００１１】
このようにすることで、本発明に係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システムは、新規に要求されるパスのネットワーク設計において、新規に要求されるパスの、要求帯域、設定開示時期および設定期間のうち少なくともいずれかをパラメータとして、最短経路優先の設計方法にするか、あるいは増設設備最小優先の設計方法にするかを、所定のアルゴリズムを用いて判断することができる。そして、新規に要求されるパスの設定開始時期における既存パスのネットワーク情報や、新規に要求されるパスの設定開始時期や設定期間といった経時的要素を含む情報を用いてネットワーク設計を行うことが可能となる。
【００１２】
請求項２に記載のネットワーク設計装置は、請求項１に記載のネットワーク設計装置において、前記制御部は、前記入出力部が受信した１つ以上の新規パス要求情報の中から、前記新規に要求されるパスの１つを選択し、前記選択されたパスについて、前記アルゴリズム記憶部に記憶されたアルゴリズムにより、前記新規パス要求情報と前記ネットワーク情報とを用いて、最短経路を優先して前記新規に要求されるパスを設計するか、あるいは前記新規に要求されるパスを収容するための増設設備を最小にすることを優先して前記新規に要求されるパスを設計するかの設計方針を判断する設計方針判断部と、前記設計方針判断部によって判断された前記設計方針に基づき、前記新規パス要求情報と前記ネットワーク情報とを用いて、前記新規に要求されるパスの経路と、当該経路に基づいてパスを収容するときの設備配置位置および設備増設量とを計算する計算部と、前記計算部により計算された、前記新規に要求されるパスの経路と、前記設備配置位置および前記設備増設量とに基づいて、前記リンク情報の前記各リンクの残余帯域を更新する残余帯域更新部と、を備える構成とした。
【００１３】
このような構成によれば、ネットワーク設計装置は、新規に要求されるパスの１つを選択した上で、設計方針判断部が設計方針を判断し、その判断結果に基づき計算部が、新規に要求されるパスの経路と、設備配置位置と設備増設量とを計算することができる。そして、さらにその計算結果を用いて、残余帯域更新部が、リンク情報の各リンクの残余帯域を更新することで、ネットワーク設計装置は、先に計算した新規パス要求情報の計算結果を反映し、新規に要求される複数のパスを考慮したネットワーク設計を行うことが可能となる。
【００１４】
請求項３に記載のネットワーク設計装置は、請求項２に記載のネットワーク設計装置において、前記設計方針判断部は、前記入出力部が受信した１つ以上の新規パス要求情報の中から、前記新規に要求されるパスの１つを選択する場合に、前記要求帯域の大きい順に前記新規に要求されるパスの１つを選択する構成とした。
【００１５】
このような構成によれば、新規に要求されるパスについて、要求帯域の大きい順にリンクの残余帯域に収容することができる。よって、要求帯域の大きいパスを収容する前に、要求帯域の小さいパスを収容してしまい、本来要求帯域の大きいパスを収容できたはずのリンクの残余帯域が足りなくなった結果、その要求帯域の大きいパスを収容するために、設備増設が必要となるというような場合を避けることができる。
【００１６】
また、請求項４に記載のネットワーク設計装置は、請求項２または請求項３に記載のネットワーク設計装置において、前記計算部は、前記設計方針判断部が、最短経路を優先して前記新規に要求されるパスを設計すると判断した場合において、前記計算部により計算された前記新規に要求されるパスを設定すべき経路が複数あるとき、当該経路のうち、前記新規に要求されるパスを収容するための前記設備増設量が最小となる経路を選択する構成とした。
【００１７】
このような構成によれば、設計方針判断部が、最短経路を優先して新規に要求されるパスを設定すると判断した場合において、最短となる経路が複数あるとき、これらの経路のうち設備増設量が最小となる経路を選択することができる。よって、ネットワーク設計装置は、最短経路を優先してネットワーク設計を行った上で、増設設備を最小にしてネットワーク設計を行うことができる。
【００１８】
また、請求項５に記載のネットワーク設計装置は、請求項２または請求項３に記載のネットワーク設計装置において、前記計算部は、前記設計方針判断部が、前記新規に要求されるパスを収容するための増設設備を最小にすることを優先して前記新規に要求されるパスを設計すると判断した場合において、前記計算部により計算された前記新規に要求されるパスを収容するために必要な設備増設量が最小となる経路が複数あるとき、当該経路のうち最短経路となるものを選択する構成とした。
【００１９】
このような構成によれば、設計方針判断部が、増設設備を最小にすることを優先して新規に要求されるパスを設計すると判断した場合において、設備増設量が最小となる経路が複数あるとき、これらの経路のうち最短経路となるものを選択することができる。よって、ネットワーク設計装置は、増設設備を最小にしてネットワーク設計を行った上で、最短経路のネットワーク設計を行うことができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、最短経路を優先して新規に要求されるパスを設計するか、あるいは増設設備を最小にすることを優先して新規に要求されるパスを設計するかを所定の設計基準を基に判断することができる。さらに、新規に要求されるパスの設定開始時期における既存パスのネットワーク情報や、新規に要求されるパスの設定開始時期や設定期間といった経時的要素を含む情報を用いてネットワーク設計を行うことができる。このことにより、設備コストの低減やパスの収容効率の向上を考慮したネットワーク設計が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、本発明を実施するための最良の形態（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。
【００２２】
図１は、本実施形態に係るネットワーク設計システムの構成を例示した図である。図１に示すように、本実施形態に係るネットワーク設計システム１は、複数のノード４０およびノード４０を接続する複数のリンク５０からなるデータネットワーク３０と、ネットワーク情報管理サーバ２０と、ネットワーク設計装置１０と、ネットワーク運用者端末９０と、第１の通信路７０と、第２の通信路８０とを備える。
【００２３】
データネットワーク３０は、複数のノード４０とそのノード４０と接続する複数のリンク５０を備え、任意のノード４０間にパス６０が設定されているものである。ここで、ノード４０は、例えばＳＤＨ（Synchronous Digital Hierarchy）スイッチやＭＰＬＳ（Multi-Protocol Label Switching）ルータであり、パス６０は、ＳＤＨパスやＭＰＬＳパスである。本実施形態では、ＳＤＨパスとして説明する。なお、このデータネットワーク３０の各ノード４０は、第１の通信路７０を介してネットワーク情報管理サーバ２０と接続されている。
【００２４】
ネットワーク情報管理サーバ２０は、データネットワーク３０に関するネットワーク情報を管理する。このネットワーク情報管理サーバ２０が管理するネットワーク情報とは、データネットワーク上の各ノード４０と各リンク５０の接続関係を示すトポロジ情報と、各リンク５０の最大帯域および各リンク５０の最大帯域から各リンク５０を経由するパスの設定帯域の合計値を差し引いた残余帯域を示すリンク情報と、パスの経路や設定帯域、設定開始時期等を示す既存パス情報とを有してなる。なお、ネットワーク情報のデータ構成の一例については後記する（図４〜図８参照）。また、ネットワーク情報管理サーバ２０は、ネットワーク設計装置１０からの要求を受けて、このネットワーク情報を送信する機能を有する。
【００２５】
ネットワーク管理者端末９０は、ネットワーク設計装置１０と、例えばＬＡＮ（Local Area Network）等の第２の通信路８０を介して接続され、ネットワーク設計装置１０に各種指示を行う。また、新規に要求するパスについての情報である新規パス要求情報をネットワーク設計装置１０に送信する。なお、新規パス要求情報のデータ構成の一例については後記する（図３参照）。
【００２６】
次に、ネットワーク設計装置１０について説明する。ネットワーク設計装置１０は、ネットワーク情報管理サーバ２０とネットワーク運用者端末９０とに、第２の通信路８０を介して接続される。図２は、本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。
【００２７】
図２に示すように、ネットワーク設計装置１０は、制御部１１０と、入出力部１２０と、一時記憶部１３０と、記憶部１４０とを備える。
【００２８】
入出力部１２０は、ネットワーク運用者端末９０（図１参照）との間でデータの入出力をしたり、ネットワーク情報管理サーバ２０（図１参照）からネットワーク情報を取得するためのＩＦ（インタフェース）を備える。この入出力部１２０は、ネットワーク運用者端末向けＩＦとネットワーク情報管理サーバ向けＩＦとを含んで構成される。
【００２９】
制御部１１０は、ネットワーク設計装置１０全体の制御を司り、新規パス要求情報取得部１１１と、ネットワーク情報取得部１１２と、設計方針判断部１１３と、計算部１１４と、残余帯域更新部１１５と、計算結果情報報告部１１６とを備える。なお、この制御部１１０および入出力部１２０は、例えばネットワーク設計装置１０のハードディスクに格納されたプログラムをＣＰＵ（Central Processing Unit）がＲＡＭ（Random Access Memory）に展開し実行することで実現される。
【００３０】
新規パス要求情報取得部１１１は、ネットワーク運用者端末９０からネットワーク運用者により要求される新たなパスの要求である新規パス要求情報２００（図３参照）を取得する機能を有する。図３は、本実施形態に係る新規パス要求情報のデータ構造を示す図である。図３（ａ）に示すように、新規パス要求情報２００は、新規に要求されるパスの新規パスＩＤと、始点ノードの識別情報と、終点ノードの識別情報と、要求帯域２０１とが含まれ、さらにこの新規に要求されるパスの設定開始時期２０２と、設定期間２０３との少なくとも一方をデータ項目として含めることができる。また、具体的なデータ構造の一例を、図３（ｂ）に示す。例えば、新規パスＩＤ「１」の新規パス要求情報２００は、新規に要求されるパスの始点ノードが「ノードＡ」であり、終点ノードが「ノードＥ」で、パスの要求帯域２０１が「２４８８Ｍｂｐｓ」であり、パスの設定開始時期２０２が「２００８年４月」、設定期間２０３が「４月」である。この新規パス要求情報取得部１１１は、入出力部１２０を介してネットワーク運用者端末９０から１つ以上の新規パス要求情報２００を取得し、一時記憶部１３０に記憶する機能を有する。
【００３１】
図２に戻り、ネットワーク情報取得部１１２は、図１のネットワーク情報管理サーバ２０からデータネットワーク３０に関する情報であるネットワーク情報３００（図４参照）を、入出力部１２０を介して取得し、記憶部１４０の中のネットワーク情報記憶部１４１に格納する機能を有する。
【００３２】
図４は、本実施形態に係るネットワーク情報のデータ構造を示す図である。ネットワーク情報３００は、図１のデータネットワーク３０を構成するノード４０とリンク５０、そしてそのノード４０間に設定されたパス６０に関する情報であり、図４に示すように、トポロジ情報３１０と、リンク情報３２０と、既存パス情報３３０とが含まれる。
【００３３】
まず、トポロジ情報３１０について説明する。図５は、図１に示す各ノードと各リンクとの接続関係を示すトポロジ情報の一例を概念的に説明するための図である。図５（ａ）に示すように、ノードＡ〜ノードＩが３（行）×３（列）の格子状に配置され、それぞれリンク５０で接続されている場合として説明する。図５（ｂ）は、ｍ行ｎ列に対応する各ノード４０の接続関係を「０」「１」「Ｍ」の値で示している。ここで、「０」は、ノードｍとノードｎが同じノードであることを意味する。また「１」はノードｍとノードｎが隣接するノードであることを意味する。そして、「Ｍ」は、ノードｍとノードｎが隣接していないことを意味する。
【００３４】
例えば、図５（ｂ）において、ノードＤ（ｍ＝４）と他のノードとの接続関係についてみると、４行ｎ列の値が「１」である列に注目し、１列と、５列と、７列において「１」であることから、ノードＤは、ノードＡ，ノードＥ，ノードＧと隣接することを示す。また、４行ｎ列において、値が「Ｍ」である２列、３列、６列、８列、９列に対応するノードＢ，ノードＣ，ノードＦ，ノードＨ，ノードＩとは、ノードＤは隣接していないことを示している。このように、トポロジ情報３１０は、あるノードと他のノードとが隣接し、直接リンクで接続されている関係にあるか否かの情報を示す。
【００３５】
次に、リンク情報３２０について説明する。図４に示すように、リンク情報３２０は、各リンク５０（図１参照）ごとに設定された最大帯域３２１と、残余帯域３２２とをデータ項目として含む。ここで、残余帯域３２２とは、各リンク５０の最大帯域３２１からそのリンク５０を経由する各パス６０の設定帯域の合計値を差し引いた帯域のことをいう。図６は、図１に示す各ノードが図５（ａ）のように３×３の格子状に配置された場合の各リンクの最大帯域を、図５（ｂ）のトポロジ情報と対応させて示した図である。ここでは、各リンク５０の最大帯域３２１がすべて１００００Ｍｂｐｓ（１０Ｇｂｐｓ）であることを示している。また、図７は、各リンクの残余帯域を、図５（ｂ）のトポロジ情報と対応させて示した図である。例えば、ノードＡとノードＢとの間の残余帯域３２２は、１行２列の位置に示される９０００Ｍｂｐｓであることを示している。
【００３６】
次に、既存パス情報３３０は、図４に示すように、パスＩＤと、パスの経路情報と、パスの設定帯域と、パスの開始時期とが含まれ、パスの終了時期が既に設定されている場合には、終了時期もデータ項目として含むものである。図８は、既存パス情報の具体的なデータ構成の一例を示したものである。例えば、パスＩＤ「１」の既存パス情報３３０は、「ノードＧ→ノードＤ→ノードＡ」の経路のパスであり、パスの設定帯域が「２４８８Ｍｂｐｓ」であり、パスの開始時期が「２００７年４月」であり、終了時期が「２００８年８月」である。
【００３７】
図２に戻り、設計方針判断部１１３は、図３の新規パス要求情報２００により、新規に要求される１つ以上のパスのうちの１つを選択する。このとき、設計方針判断部１１３は、新規パス要求情報２００のうち、要求帯域２０１が大きい順に選択するようにすることもできる。そして、設計方針判断部１１３は、記憶部１４０内のアルゴリズム記憶部１４２に記憶された、要求帯域、設定開始時期、設定期間の少なくともいずれかをパラメータとし、最短経路優先の設計方法か、あるいは、増設設備最小優先の設計方法かを判断するアルゴリズムを用いて、新規に要求されるパスの設計方針を決定する。
【００３８】
計算部１１４は、設計方針判断部１１３で判断された設計方針のもと、新規に要求されたパスの経路の計算を行う。経路の計算は、例えば、ダイクストラ法（Dijkstra法）を用いて行うことができる。
【００３９】
また、計算部１１４は、設計方針判断部１１３において、最短経路を優先して新規に要求されるパスを設計すると判断した場合、最短となる経路が複数あるときは、その経路のうち設備増設量が最小となる経路を選択する機能を有する。さらに計算部１１４は、設計方針判断部１１３において、増設設備を最小にすることを優先して経路を選択した場合、増設設備が最小となる経路が複数あるときは、その経路のうち最短経路となるものを選択する機能を有する。
【００４０】
また、計算部１１４は、新規の要求されたパスごとに、決定した経路に基づいてパスを収容するとき、どのノード間に設備増設するかを示す設備配置位置と、その増設する設備増設量とを計算し、新規パスの経路情報とともに、一時記憶部１３０に記憶する。続いて
計算部１１４は、新規に要求されるパスについて、設計方針を判断していないパスがあるか否かについて判断する。そして、計算部１１４は、すべての新規パス要求情報２００の処理を終え、最終的に設計された新規に要求されたパスごとの経路情報と、設備配置位置と、設備増設量とを計算結果情報４００（図９参照）として記憶部１４０内の計算結果情報記憶部１４３に記憶する機能を有する。
【００４１】
残余帯域変更部１１５は、記憶部１４０の中のネットワーク情報記憶部１４１に記憶したネットワーク情報３００（図４参照）を参照し、パスの終了時期が経過した既存パスを切断し、切断したパスにより利用されていた各リンクの残余帯域３２２を更新する機能を有する。また、残余帯域変更部１１５は、計算部１１４によって計算され、一時記憶部１３０に記憶された新規に要求されるパスの経路、設備配置位置、および設備増設量とネットワーク情報３００（図４参照）とに基づいて、リンク情報３２０の各リンクの残余帯域３２２（図７参照）を更新する機能を有する。
【００４２】
計算結果情報報告部１１６は、計算結果情報記憶部１４３内に記憶されている計算結果情報４００を、入出力部１２０を介して、ネットワーク運用者端末９０（図１参照）に送信する機能を有する。図９は、本実施形態に係る計算結果情報のデータ構造を示す図である。計算結果情報４００は、図９に示すように、新規パス設定情報４１０と設備増設情報４２０とを含んで構成される。新規パス設定情報４１０は、新規パス要求情報２００として取得した情報に加えて、計算部１１４で計算された新規パスの経路情報４１１を含んで構成されるデータ情報である。また、設備増設情報４２０は、計算部１１４により計算された新規パスの経路を収容するための設備配置位置４２１と設備増設量４２２とで構成される。
【００４３】
図２に戻り一時記憶部１３０は、ＲＡＭ等の一次記憶装置からなり、新規パス要求情報２００（図３参照）や、新規パス要求情報２００ごとに計算された計算結果を一時的に記憶する機能を有する。
【００４４】
記憶部１４０は、ネットワーク情報記憶部１４１と、アルゴリズム記憶部１４２と、計算結果情報記憶部１４３とを備える記憶手段であり、ハードディスク等で構成される。
【００４５】
ネットワーク情報記憶部１４１には、ネットワーク情報取得部１１２が、ネットワーク情報管理サーバ２０（図１参照）から入出力部１２０を介して取得したネットワーク情報３００（図４参照）が記憶される。また、計算結果情報記憶部１４３には、計算部１１４において計算された計算結果情報４００（図９参照）である新規パス設定情報４１０と設備増設情報４２０とが記憶される。
【００４６】
また、アルゴリズム記憶部１４２は、要求帯域、設定開始時期、設定期間の少なくともいずれかをパラメータとし、最短経路優先の設計方法か、増設設備最小優先の設計方法かを判断するためのアルゴリズムを記憶する。
【００４７】
ここで、最短経路を優先して新規に要求されるパスを設計するか、あるいは増設設備を最小にすることを優先して新規に要求されるパスを設計するかを判断するため、要求帯域、設定開始時期、および設定期間の閾値を、例えばそれぞれｘ，ｙ，ｚとしたとき、次のように判断する。
【００４８】
要求帯域に基づく判断においては、要求帯域が増設設備の帯域に比べて小さいときは、設備増設すると空き帯域が増え、設備の利用効率が悪くなる。よって、要求帯域が比較的小さいときは、最短経路優先による設計方法ではなく、増設設備最小優先の設計方法をとった方がよい。したがって、要求帯域が閾値ｘより小さいとき（要求帯域＜ｘ）は、増設設備最小優先の設計方法を行うと判断し、要求帯域が閾値ｘ以上のとき（要求帯域≧ｘ）は、最短経路優先の設計方法を行うと判断する。
【００４９】
設定開始時期に基づく判断においては、設定開始時期までの時間が短い場合には、設備増設が間に合わないことがある。よって、新規パスを要求した時期からパスの設定開始時期までの時間が短いときは、最短経路優先による設計方法ではなく、増設設備最小優先の設計方法をとった方がよい。したがって、パスの設定開始時期までの時間が閾値ｙより短いとき（パスの設定開始時期までの時間＜ｙ）は、増設設備最小優先の設計方法を行うと判断し、パスの設定開始時期までの時間が閾値ｙ以上のとき（パスの設定開始時期までの時間≧ｙ）は、最短経路優先の設計方法を行うと判断する。
【００５０】
設定期間に基づく判断においては、設定期間が短いと、設備を増設してもそのパスの設定期間終了後、設備が利用されない可能性があり、設備の利用効率が悪くなる。よって、設定期間が比較的短いときは、最短経路優先による設計方法ではなく、増設設備最小優先の設計を行った方がよい。したがって、設定期間が閾値ｚより短いとき（設定期間＜ｚ）は、増設設備最小優先の設計方法を行うと判断し、設定期間が閾値ｚ以上の場合（設定期間≧ｚ）は、最短経路優先の設計方法を行うと判断する。
【００５１】
設計方針判断部１１３においては、このアルゴリズム記憶部１４２に記憶された、要求帯域、設定開始時期、設定期間の少なくともいずれかをパラメータとし、最短経路優先の設計方法か、あるいは、増設設備最小優先の設計方法かを判断するアルゴリズムを用いて、新規に要求されるパスの設計方針を決定する。
【００５２】
なお、本実施形態においては、ネットワーク設計装置１０とネットワーク情報管理サーバ２０とを分けた構成として説明しているが、それぞれの機能を１つの装置で行うことも可能である。
【００５３】
次に、ネットワーク設計システム１の動作手順を図１０を用いて説明する。図１０は、本実施形態に係るネットワーク設計システムの処理の流れを示す図である。
【００５４】
まず、ネットワーク運用者端末９０からネットワーク設計装置１０に対して、１つ以上の新規パス要求情報２００（図３参照）が送信される（ステップＳ１００１）。そして、ネットワーク設計装置１０は、図２の新規パス要求情報取得部１１１が入出力部１２０を介して新規パス要求情報２００を取得し、一時記憶部１３０に記憶する。
【００５５】
次に、ネットワーク設計装置１０は、図２のネットワーク情報取得部１１２が入出力部１２０を介して、ネットワーク情報管理サーバ２０へネットワーク情報３００（図４参照）を要求する（ステップＳ１００２）。
【００５６】
続いて、ネットワーク情報管理サーバ２０は、このネットワーク情報３００の要求に対する応答として、ネットワーク情報管理サーバ２０が管理するネットワーク情報３００をネットワーク設計装置１０に送信する（ステップＳ１００３）。ネットワーク設計装置１０では、図２のネットワーク情報取得部１１２が入出力部１２０を介してネットワーク情報３００を取得し、記憶部１４０内のネットワーク情報記憶部１４１に記憶する。
【００５７】
そして、ネットワーク設計装置１０は、図２の計算結果情報報告部１１６が、ネットワーク設計装置１０によって設計された新規に要求されるパスについての、図９に示す新規パス設定情報４１０と設備増設情報４２０とを入出力部１２０を介して、ネットワーク運用者端末９０に送信する（ステップＳ１００４）。
【００５８】
次に、ネットワーク設計装置１０の動作手順について図１１のフローチャートを用いて説明する（適宜図２参照）。図１１は、本実施形態に係るネットワーク設計装置の処理の流れを示すフローチャートである。
【００５９】
まず、ネットワーク設計装置１０の残余帯域更新部１１５は、ネットワーク情報記憶部１４１に記憶されたネットワーク情報３００（図４参照）を参照し、パスの終了時期が経過した既存パスを切断し、切断したパスにより利用されていた各リンクの残余帯域３２２を更新する（ステップＳ１１０１）。
【００６０】
続いて、設計方針判断部１１３が、一時記憶部１３０に記憶されている１つ以上の新規パス要求情報２００（図３参照）の中から要求帯域の大きい順にパスの１つを選択する（ステップＳ１１０２）。このようにすることで、要求帯域の大きいパスを収容する前に、要求帯域の小さいパスを収容してしまい、本来要求帯域の大きいパスを収容できたはずのリンクの残余帯域が足りなくなった結果、その要求帯域の大きいパスを収容するために、設備増設が必要となるというような場合を避けることができる。
【００６１】
次に、設計方針判断部１１３は、アルゴリズム記憶部１４２に記憶された、要求帯域、設定開始時期、設定期間の少なくともいずれかをパラメータとし、最短経路優先の設計方法か、あるいは、増設設備最小優先の設計方法かを判断するアルゴリズムを用いて、新規に要求されるパスの設計方針を決定する（ステップＳ１１０３）。
【００６２】
そして、設計方針判断部１１３が判断した設計方針に基づいて、計算部１１４は、新規に要求されるパスの経路と、その経路上にパスを収容するために必要な設備配置位置と、設備増設量とを計算する（ステップＳ１１０４）。また、このとき、設計方針判断部１１３において、最短経路を優先して新規に要求されるパスを設計すると判断された場合で、最短となる経路が複数あるときは、その経路のうち設備増設量が最小となる経路を選択して計算する。一方、増設設備を最小にすることを優先して経路を選択した場合において、増設設備が最小となる経路が複数あるときは、その経路のうち最短経路となるものを選択して計算する。そして、計算部１１４は、その計算結果を一時記憶部１３０に記憶する。
【００６３】
次に、ステップＳ１１０５において、計算部１１４は、新規に要求されるパスについて、設計方針を判断していないパスがあるか否かについて判断する（ステップＳ１１０５）。そして、設計方針を判断していない新規に要求されるパスがある場合には（ステップＳ１１０５→Ｙｅｓ）、残余帯域更新部１１５は、計算部１１４によって計算され、一時記憶部１３０に記憶された新規に要求されるパスの経路、設備配置位置、および設備増設量とネットワーク情報３００（図４参照）とに基づいて、リンク情報３２０の各リンクの残余帯域３２２を更新する（ステップＳ１１０６）。続いてステップＳ１１０２に戻り、設計方針判断部１１３は、再び新規パス要求情報２００の中から未処理の新規パス要求情報２００の１つを選択し、同様の処理を行う。
【００６４】
そして、ステップＳ１１０５において、設計方針を判断していない新規に要求されるパスがなくなった場合には（ステップＳ１１０５→Ｎｏ）、計算部１１４は、すべての新規に要求されるパスの処理を終えたとして、最終的に計算された計算結果情報４００（図９参照）を計算結果情報記憶部１４３に記憶する。
【００６５】
この計算結果情報４００の具体的なデータ構造の一例を、図１２と図１３に示す。図１２は、図９に示す計算結果情報に含まれる新規パス設定情報の具体的なデータ構成の一例を示した図である。図１２に示す新規パス設定情報４１０は、新規パス要求情報２００（図３参照）として取得した情報に加えて、計算部１１４で計算された計算結果である新規パスの経路情報４１１を含んで構成される。例えば、新規パスＩＤ「１」の新規パス設定情報４１０は、「ノードＡ→ノードＢ→ノードＥ」の経路を示す経路情報４１１であり、パスの要求帯域２０１が「２４８８Ｍｂｐｓ」であり、パスの設定開始時期２０２が「２００８年４月」であり、設定期間２０３が「４月」である。図１３は、図９に示す計算結果情報に含まれる増設設備情報の具体的なデータ構成の一例を示した図である。図１３に示す設備増設情報４２０は、計算部１１４により計算された新規パスの経路を収容するための設備配置位置４２１と設備増設量４２２とで構成される。例えば、設備配置位置４２１が「ノードＡからノードＢ向きのインタフェース」において「２５Ｇｂｐｓ」の設備増設量４２２を設定する必要があることが示される。
【００６６】
このようにすることで、最短経路を優先して新規に要求されるパスを設計するか、あるいは増設設備を最小にすることを優先して新規に要求されるパスを設計するかを所定の設計基準を基に判断し、新規に要求されるパスの経路情報４１１と、設備配置位置４２１と、設備増設量４２２とを計算することができる。さらに、新規に要求されるパスの設定開始時期における既存パスのネットワーク情報３００や、新規に要求されるパスの設定開始時期２０２や設定期間２０３といった経時的要素を含む情報を用いてネットワーク設計を行うことができる。このことにより、設備コストの低減やパスの収容効率の向上を考慮したネットワーク設計が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本実施形態に係るネットワーク設計システムの一例を示す図である。
【図２】本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３】本実施形態に係る新規パス要求情報のデータ構造を示す図である。
【図４】本実施形態に係るネットワーク情報のデータ構造を示す図である。
【図５】本実施形態に係るトポロジ情報のデータ構造を説明するための図である。
【図６】本実施形態に係るパスの最大帯域の一例を示す図である。
【図７】本実施形態に係るパスの残余帯域の一例を示す図である。
【図８】本実施形態に係る既存パス情報の一例を示す図である。
【図９】本実施形態に係る計算結果情報のデータ構造を示す図である。
【図１０】本実施形態に係るネットワーク設計システムの処理の流れを示す図である。
【図１１】本実施形態に係るネットワーク設計装置の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１２】本実施形態に係る新規パス設定情報の一例を示す図である。
【図１３】本実施形態に係る設備増設情報の一例を示す図である。
【図１４】最短経路優先の設計方法と、増設設備最小優先の設計方法とを説明するための図である。
【符号の説明】
【００６８】
１      ネットワーク設計システム
１０    ネットワーク設計装置
２０    ネットワーク情報管理サーバ
３０    データネットワーク
４０    ノード
５０    リンク
６０    パス
７０    第１の通信路
８０    第２の通信路
９０    ネットワーク運用者端末
１１０  制御部
１１１  新規パス要求情報取得部
１１２  ネットワーク情報取得部
１１３  設計方針判断部
１１４  計算部
１１５  残余帯域更新部
１１６  計算結果情報報告部
１２０  入出力部  
１３０  一時記憶部
１４０  記憶部
１４１  ネットワーク情報記憶部
１４２  アルゴリズム記憶部
１４３  計算結果情報記憶部
２００  新規パス要求情報
３００  ネットワーク情報
４００  計算結果情報
【図１】
0004829911.tif 000002
【図２】
0004829911.tif 000003
【図３】
0004829911.tif 000004
【図４】
0004829911.tif 000005
【図５】
0004829911.tif 000006
【図６】
0004829911.tif 000007
【図７】
0004829911.tif 000008
【図８】
0004829911.tif 000009
【図９】
0004829911.tif 000010
【図１０】
0004829911.tif 000011
【図１１】
0004829911.tif 000012
【図１２】
0004829911.tif 000013
【図１３】
0004829911.tif 000014
【図１４】
0004829911.tif 000015