(57)【要約】ネットワーク設計装置であって、複数のチャネルを有し分岐ノードを含むネットワークを、終端ノード及び各分岐ノードに対し使用が予定される１以上のチャネルを終端する装置を割り当てることにより、あらかじめ設定されている終端ノード又は各分岐ノードを終端ノードとする複数の線形な部分ネットワークに分割する分割部と、各部分ネットワークを構成するノードに対し、信号性能に基づき線形中継装置及び／又は再生中継装置を割り当てる割当部と、前記割当手段によって装置が割り当てられた各部分ネットワークを組み合わせることにより特定のパスを形成するパス形成部と、パス形成部によって形成された各パスについて、信号性能に基づき、分岐ノードに割り当てられたチャネルを終端する装置の削除を実行する削除部とを備える。
2004088921.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のチャネルを有し分岐ノードを備え複数のパスを含むネットワークを、終端ノード及び各分岐ノードに対して使用が予定される１以上のチャネルを終端する装置を割り当てることにより、あらかじめ設定されている終端ノード又は各分岐ノードを終端ノードとする複数の線形な部分ネットワークに分割する分割手段と、
各部分ネットワークを構成するノードに対し、ノード間に割り当てられるファイバの信号性能に基づき線形中継装置及び／又は再生中継装置を割り当てる割当手段と、
前記割当手段によって装置が割り当てられた各部分ネットワークを組み合わせることにより特定のパスを形成するパス形成手段と、
前記パス形成手段によって形成された各パスについて、信号性能に基づき、分岐ノードに割り当てられたチャネルを終端する装置の削除を実行する削除手段と
を備えるネットワーク設計装置。
【請求項２】
各ノード間のトラフィック需要に基づき、パスをルーティングし、ルーティングされたパスにチャネルを割り当てるチャネル割当手段をさらに備え、
前記分割手段は、前記チャネル割当手段によってルーティングされたパスに基づいて部分ネットワークを生成し、
前記パス形成手段は、前記チャネル割当手段によってルーティングされたパスを特定のパスとして形成する
請求項１記載のネットワーク設計装置。
【請求項３】
前記削除手段の処理の後に、処理を継続するか否かを判断する継続判断手段をさらに備え、
前記チャネル割当手段は、前記継続判断手段が処理を継続すると判断した場合に、新たなパスをルーティングし、
前記分割手段と前記割当手段と前記パス形成手段と前記削除手段とは、前記チャネル割当手段によって新たにルーティングされたパスについて処理を実行する
請求項２記載のネットワーク設計装置。
【請求項４】
前記チャネル割当手段は、新たなパスをルーティングする際に、現状の通信ネットワーク機器敷設状態から信号性能に基づいて利用可能なパスを探索する
請求項３記載のネットワーク設計装置。
【請求項５】
前記分割手段は、接続方路が２つである分岐ノードを終端ノードとする部分ネットワークは構成しない
請求項１〜４のいずれかに記載のネットワーク設計装置。
【請求項６】
前記削除手段は、前記パス形成手段によって形成されたパスについて、終端ノード又は再生中継装置が割り当てられたノードから、このノードからの信号性能劣化の累積値が特定の規定値を超えずかつ最大値となる他の終端ノード又は再生中継装置が割り当てられたノードまでの区間に分岐ノードがある場合、この分岐ノードに割り当てられたチャネルを終端する装置の削除を実行する
請求項１〜５のいずれかに記載のネットワーク設計装置。
【請求項７】
前記削除手段の処理の後に、各ノードに割り当てられた装置を示す出力を行う出力手段をさらに備える
請求項１〜６のいずれかに記載のネットワーク設計装置。
【請求項８】
前記継続判断手段は、新たに設計されたネットワークにおける設備費用が、前回設計されたネットワークにおける設備費用よりも安くなった場合に処理を継続すると判断する
請求項３記載のネットワーク設計装置。
【請求項９】
前記継続判断手段は、未設定のパス（新たなパス）が存在する場合に処理を継続すると判断する
請求項３記載のネットワーク設計装置。
【請求項１０】
複数のチャネルを有し分岐ノードを含むネットワークを、終端ノード及び各分岐ノードに対して使用が予定される１以上のチャネルを終端する装置を割り当てることにより、あらかじめ設定されている終端ノード又は各分岐ノードを終端ノードとする複数の線形な部分ネットワークに分割するステップと、
各部分ネットワークを構成するノードに対し、信号性能に基づき線形中継装置及び／又は再生中継装置を割り当てるステップと、
装置が割り当てられた各部分ネットワークを組み合わせることにより特定のパスを形成するステップと、
形成された各パスについて、信号性能に基づき、分岐ノードに割り当てられたチャネルを終端する装置の削除を実行するステップと
を情報処理装置に実行させるためのプログラム。
【請求項１１】
ネットワークを構成する分岐ノードとして動作する分岐装置であって、
複数のチャネルを有し分岐ノードを含むネットワークを、終端ノード及び各分岐ノードに対して使用が予定される１以上のチャネルを終端する装置を割り当てることにより、あらかじめ設定されている終端ノード又は各分岐ノードを終端ノードとする複数の線形な部分ネットワークに分割するステップと、
各部分ネットワークを構成するノードに対し、信号性能に基づき線形中継装置及び／又は再生中継装置を割り当てるステップと、
装置が割り当てられた各部分ネットワークを組み合わせることにより特定のパスを形成するステップと、
形成された各パスについて、信号性能に基づき、分岐ノードに割り当てられたチャネルを終端する装置の削除を実行するステップと
により設計される、チャネルを終端する装置が削除された分岐装置。
【請求項１２】
複数のチャネルを有し分岐ノードを備え複数のパスを含むネットワークを、終端ノード及び各分岐ノードに対して使用が予定される１以上のチャネルを終端する装置を割り当てることにより、あらかじめ設定されている終端ノード又は各分岐ノードを終端ノードとする複数の線形な部分ネットワークに分割する分割手段と、
各部分ネットワークを構成するノードに対し、ノード間に割り当てられるファイバの信号性能に基づき線形中継装置及び／又は再生中継装置を割り当てる割当手段と、
前記割当手段によって装置が割り当てられた各部分ネットワークを組み合わせることにより特定のパスを形成するパス形成手段と、
前記パス形成手段によって形成された各パスについて、信号性能に基づき、分岐ノードに割り当てられたチャネルを終端する装置の削除を実行する削除手段と
を備えるネットワーク設計装置で設計されるネットワークシステム。
【請求項１３】
ネットワーク内のサイト間をそれぞれ結ぶ複数のパスを設定するために、各パスの始点および終点にパスの終端装置が配置され、各パスの始点と終点との間に必要な数の信号劣化補償装置が配置され、前記終端装置と前記信号劣化補償装置との間，および前記信号劣化補償装置間が複数のチャネルを収容するファイバにより接続されるネットワークを設計する装置であって、
前記複数のパスの始点および終点にそれぞれ相当する複数のサイトを含む通信ネットワークを複数のリニアな設計区間に分割し、各設計区間の両端に位置するサイトに全てのチャネルを終端する装置を配備する区間分割部と、
設計区間毎に、その設計区間内の信号性能に基づき前記信号劣化補償装置として信号増幅を行う線形中継装置、及び／又は、信号の再生器を含みこの再生器で再生される信号増幅を行う再生増幅装置を当該設計区間内に配置する区間設計部と、
前記信号劣化補償装置が配置された各設計区間が組み合わせられた後に、パス毎に、パスに対するチャネルの割り当てを、当該パスに必要なチャネルの切り替えが当該パス上に配置された再生増幅装置内の再生器を用いて実現されるように行うチャネル割当部と、
前記パス毎に、その始点から終点までの信号到達性に基づいて、可能な限り前記チャネル切り替えに必要な再生器と信号劣化補償に必要な再生器とが共通化され、且つ信号劣化補償に最低限必要な再生器が残るように、当該パス上に配置された再生器の配置変更及び／又は削除を行う調整部と
を備えるネットワーク設計装置。
【請求項１４】
前記チャネル割当部は、各パスでのチャネルの切り替え数が最小になるようにチャネルの割り当てを行う
請求項１３記載のネットワーク設計装置。
【請求項１５】
前記チャネル割当部は、パス毎に、
そのパス上の各再生増幅装置に接続可能な複数の入力及び出力チャネルがレイヤ構造で表され、各再生増幅装置内の各入力チャネルと同一レイヤの各出力チャネルとを結ぶ第１のリンクが規定され、各再生増幅装置内の各入力チャネルと当該再生増幅装置内でチャネルの切り替えが可能な異なるレイヤの各出力チャネルとを結ぶ第２のリンクが規定され、隣接する再生増幅装置間で利用可能な同一レイヤの出力及び入力チャネル間に第３のリンクが規定され、当該パスの始点において利用可能なチャネルとその直後に位置する再生増幅装置の同一レイヤの入力チャネルとの間に第４のリンクが規定され、且つ当該パスの終点で利用可能なチャネルと当該終点の直前に位置する再生増幅装置の同一レイヤの出力チャネルとの間に第５のリンクが規定され、さらに、前記第１〜第５のリンクに対し、第２のリンク＞第３〜第５のリンク＞第１のリンクの条件で重みが与えられたグラフを生成し、
前記グラフを用いた当該パスの始点から終点までの最短経路探索により、始点と再生増幅装置との間，再生増幅装置間，及び再生増幅装置と終点との間で当該パスにそれぞれ割り当てるべきチャネルを決定する
請求項１３又は１４記載のネットワーク設計装置。
【請求項１６】
前記チャネル割当部は、前記第３〜第５のリンクのそれぞれに対し、同じ重みを与える
請求項１５記載のネットワーク設計装置。
【請求項１７】
前記複数のチャネルには所定の優先順位が規定されており、
前記チャネル割当部は、前記第３〜第５のリンクのそれぞれに対し、前記優先順位が高いほど重みが小さくなるように重みを与える
請求項１５記載のネットワーク設計装置。
【請求項１８】
前記チャネル割当部は、パス上の再生増幅装置がそれぞれ配置された複数のサイトのうち、累積的な信号性能が最も悪化していると認められるサイトの再生増幅装置で前記信号劣化補償及び前記チャネルの切り替えが行われるように、パスに対するチャネル割当を行う
請求項１３〜１７のいずれかに記載のネットワーク設計装置。
【請求項１９】
前記チャネル割当部は、前記第２のリンクのそれぞれに対し、信号性能が悪い程大きくなる値を重み付けする
請求項１８記載のネットワーク設計装置。
【請求項２０】
ネットワーク内のサイト間をそれぞれ結ぶ複数のパスを設定するために、各パスの始点および終点にパスの終端装置が設置され、各パスの始点と終点との間に必要な数の信号劣化補償装置が配置され、前記終端装置と前記信号劣化補償装置間，および前記信号劣化補償装置間が複数のチャネルを収容するファイバにより接続されるネットワークを設計する方法であって、
前記複数のパスの始点および終点にそれぞれ相当する複数のサイトを含むネットワークを複数のリニアな設計区間に分割し、
各設計区間の両端となるサイトに全てのチャネルを終端する装置を配置し、
設計区間毎に、その設計区間内の信号性能に基づき、前記信号劣化補償装置として、信号増幅を行う線形中継装置、及び／又は、信号再生のための再生器を含みこの再生器で再生された信号増幅を行う再生増幅装置を当該設計区間上に配置し、
前記信号劣化補償装置が配置された各設計区間が組み合わせられた後に、パス毎に、パスに対するチャネルの割り当てを、当該パスに必要なチャネルの切り替えが当該パス上に配置された再生増幅装置内の再生器を用いて実現されるように行い、
前記パス毎に、その始点から終点までの信号到達性に基づいて、可能な限り前記チャネル切り替えに必要な再生器と信号劣化補償に必要な再生器とが共通化され、且つ信号劣化補償に最低限必要な再生器が残るように、当該パス上に配置された再生器の配置変更及び／又は削除を行う
ことを含むネットワーク設計方法。
【請求項２１】
ネットワーク内のサイト間をそれぞれ結ぶ複数のパスを設定するために、各パスの始点および終点に相当する各サイトにパスの終端装置が設置され、各パスの始点と終点との間に必要な数の信号劣化補償装置が配置され、前記終端装置と前記信号劣化補償装置間，および前記信号劣化補償装置間が複数のチャネルを収容するファイバにより接続されるネットワークを設計する処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記複数のパスの始点および終点にそれぞれ相当する複数のサイトを含むネットワークを複数のリニアな設計区間に分割するステップと、
各設計区間の両端となるサイトに全てのチャネルを終端する装置を配置するステップと、
設計区間毎に、その設計区間内の信号性能に基づき、前記信号劣化補償装置として、信号増幅を行う線形中継装置、及び／又は、信号再生のための再生器を含みこの再生器で再生された信号増幅を行う再生増幅装置を当該設計区間上に配置するステップと、
前記信号劣化補償装置が配置された各設計区間が組み合わせられた後に、パス毎に、当該パスに対するチャネルの割り当てを、当該パスに必要なチャネルの切り替えが当該パス上に配置された再生増幅装置内の再生器を用いて実現されるように行うステップと、
前記パス毎に、その始点から終点までの信号到達性に基づいて、可能な限り前記チャネル切り替えに必要な再生器と信号劣化補償に必要な再生器とが共通化され、且つ信号劣化補償に最低限必要な再生器が残るように、当該パス上に配置された再生器の配置変更及び／又は削除を行うステップと
をコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項２２】
ネットワーク内のサイト間をそれぞれ結ぶ複数のパスを設定するために、各パスの始点および終点に相当する各サイトにパスの終端装置が設置され、各パスの始点と終点との間に必要な数の信号劣化補償装置が配置され、前記終端装置と前記信号劣化補償装置間，および前記信号劣化補償装置間が複数のチャネルを収容するファイバにより接続されるネットワークを設計する方法であって、
前記複数のパスの始点および終点にそれぞれ相当する複数のサイトを含むネットワークを複数のリニアな設計区間に分割し、
各設計区間の両端となるサイトに全てのチャネルを終端する装置を配置し、
各設計区間内の信号性能に基づき、前記信号劣化補償装置として、信号増幅を行う線形中継装置、及び／又は、信号再生のための再生器を含みこの再生器で再生される信号増幅を行う再生増幅装置を当該設計区間上に配置し、
前記信号劣化補償装置が配置された各設計区間が組み合わせられた後に、パス毎に、パスに対するチャネルの割り当てを、当該パスに必要なチャネルの切り替えが当該パス上に配置された再生増幅装置内の再生器を用いて実現されるように行い、
前記パス毎に、その始点から終点までの信号到達性に基づいて、可能な限り前記チャネル切り替えに必要な再生器と信号劣化補償に必要な再生器とが共通化され、且つ信号劣化補償に最低限必要な再生器が残るように、当該パス上に配置された再生器の配置変更及び／又は削除を行う
ことを含むネットワーク設計方法による設計に従って構築される通信ネットワークシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、大量の情報の高速かつ安価な通信を可能とするフォトニックネットワークを設計するための方法や装置に関する。
【背景技術】  多様なマルチメディアサービスを、時間や場所に制約されずに利用可能とする技術が要求されている。このような技術の一つとして、大量の情報の高速かつ安価な通信を可能とするフォトニックネットワーク技術がある。フォトニックネットワーク技術のうち、１本の光ファイバで波長の異なる複数の光信号を多重化して通信するＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）技術や、各波長を一つの通信パスに見立ててネットワークを構成するフォトニックノード技術が発展している。この発展に伴い、信号到達性に関して高い信頼性を保ちつつ、設備導入費用（設備コスト）を最小にする通信ネットワークシステム（以下、通信ネットワークと呼ぶ）の実現が必要とされている。
通信ネットワークは、線形中継装置（１Ｒ），再生中継装置（３Ｒ），分岐装置（ＨＵＢ）を用いて構成される。各装置は、決められた局舎に配置される。
線形中継装置は、信号の減衰を補償するために、自装置に受信された信号を所定の利得で増幅する。線形中継装置では、主信号に混入した雑音が、信号増幅によって主信号と共に増幅されることがある。このため、線形中継装置では、対信号雑音比（ＳＮ比）が劣化して受信側で再生不可能となることがある。
再生中継装置は再生器を備える。再生中継装置は、まず、自装置に受信された多重信号を各チャネルに分割する。次に、再生中継装置は、再生器により、チャネル毎に、光から電気への変換を実施し、信号再生，再生信号増幅，及び電気から光への変換を実施する。再生中継装置では、信号再生が実施されるため、雑音対信号比の劣化が防止される。再生中継装置は線形中継装置に比べて高価な装置である。このため、ネットワーク設計において再生中継装置の装置数を削減することにより、設備コストの削減を図ることができる。
ＨＵＢは、トラフィック需要のある局舎において受信された信号をクライアント信号に変換する。また、ＨＵＢは、適切な方路へのパスの分岐を行う。また、ＨＵＢは各チャネルに再生器を備えることがある。ＨＵＢは、必要に応じて、再生器により信号再生や再生信号増幅を実施する。ＨＵＢでは、始点と終点の異なるパスが複雑に交わって通過するので、各チャネルには、必ずしも再生器が備えられる必要はない。このため、各チャネルに備えられる再生器の数を削減することにより、設備コストの削減を図ることができる。
非特許文献１には、通信ネットワークの従来の設計方法が示されている。非特許文献１では、まず、トラフィック需要のある局舎全てに対し、ＨＵＢが設置される。このＨＵＢは、全チャネルに対して再生器を備え、信号再生と再生信号増幅を実行する。次に、多重化された信号の強度損失のみが検証され、この検証結果に基づいて局舎間に線形中継装置及び再生中継装置が設置される。そして、このような全ての局舎間での信号の到達性が保証されたネットワークにおいて、最短距離のパスルーティングが実行される。非特許文献１では、このような方法により、帯域や波長数などのネットワーク資源の効率活用が図られる。
図１８，１９は、本願出願人による特願２００２−２０４４６１号（未公開）の特許出願に記載されたネットワーク設計（「基本技術」と称する）のフローチャートである。次に、基本技術の内容に基づいた通信ネットワークの設計方法について説明する。この実現方法では、あるリニアな端局間の信号雑音を考慮した、再生中継装置の最適配置が実施される。
なお、以下の説明において使用される言葉について定義する。仮線形中継装置と仮再生中継装置とは、各ノードにおいて、累積雑音対信号比の算出を行うために仮に配置されたと仮定される線形中継装置と再生中継装置とを示す。累積雑音対信号比とは、ある３Ｒ区間（再生中継装置区間）又は仮３Ｒ区間（仮再生中継装置区間）における雑音対信号比（規格化雑音量を含む）の総量である。仮３Ｒ区間とは、仮再生中継装置と端局との間、又は仮再生中継装置と再生中継装置との間の区間を示す。
まず、通信ネットワークにおける総雑音対信号比が算出される（ＰＳ０１）。総雑音対信号比は、隣接する端局とノードとの間及び各ノード間における雑音対信号比の総量である。
次に、端局と端局との間における通信に必要な再生中継装置数が算出される（ＰＳ０２）。端局と端局との間に必要な再生中継装置数は、式１によって算出される。
2004088921.tif 000003
次に、各３Ｒ区間における雑音量判定値が算出される（ＰＳ０３）。各仮３Ｒ区間は、以下のステップにおいて、この区間における累積雑音対信号比がＰＳ０３において算出される雑音量判定値を超えないように設計される。通信ネットワークの各３Ｒ区間における雑音量判定値は、式２によって算出される。
2004088921.tif 000004
次に、一方の端局Ｐ１から他方の端局Ｐ２へ向けて順に、各ノードの位置に仮再生中継装置が配置された場合について、このノードを含む仮３Ｒ区間の累積雑音対信号比が算出される（ＰＳ０４）。
次に、ＰＳ０４において算出された累積雑音対信号比の値が、ＰＳ０３において算出された雑音量判定値を超えているか否かが判断される（ＰＳ０５）。累積雑音対信号比の値が雑音量判定値を超えていない場合（ＰＳ０５−ＹＥＳ）、前ノード、即ち現在仮再生中継装置が配置されているノード（現ノード）の直前に仮再生中継装置が配置されていたノードが、仮線形中継装置，送信側端局，再生中継装置のいずれであるかが判断され、その判断結果に基づいた線形中継装置の割り当て処理が実施される（ＰＳ０６）。線形中継装置の割り当て処理では、前ノードが仮線形中継装置であれば、前ノードが線形中継装置と確定される。一方、前ノードが送信側端局又は再生中継装置である場合は、何も実行されずに次の処理に移行する。
ＰＳ０６の処理の後、現ノードが受信側端局であるか否かが判断される（ＰＳ０７）。現ノードが受信側端局である場合（ＰＳ０７−ＹＥＳ）、システム設計の処理は終了する（ＰＳ０８）。
一方、現ノードが受信側端局でない場合（ＰＳ０７−ＮＯ）、現ノードを仮再生中継装置ではなく仮線形中継装置と置き換え、処理の対象となるノードを次のノードに移し（ＰＳ０９）、このノードについての処理が実行される。即ち、次のノードに仮再生中継装置が設けられた場合について、ＰＳ０４以降の処理が実行される。
ＰＳ０５において、雑音対信号比が雑音量判定値を超えている場合（ＰＳ０５−ＮＯ）、前ノードが仮線形中継装置であるか否かについて判断される（ＰＳ１０）。前ノードが仮線形中継装置でない場合（ＰＳ１０−ＮＯ）、設計対象のネットワークでは通信が不可能であると判断される（ＰＳ１１）。一方、前ノードが仮線形中継装置である場合（ＰＳ１０−ＹＥＳ）、この前ノードは仮線形中継装置ではなく再生中継装置として確定される。そして、処理の対象となるノードを次のノードに移動することなく、ＰＳ０４以降の処理が実行される（ＰＳ１２：再生中継装置の割り当て処理）。
図２０は、基本技術に基づいて設計される通信ネットワークにおける端局間の装置配置例を示す図である。図２０に示される通信ネットワークでは、端局Ｐ１と端局Ｐ２との間に１１のノードＰ２〜Ｐ１２が配置される。以下、図２０に示される通信ネットワークに対し、基本技術に基づいて線形中継装置と再生中継装置とが夫々配置される様子について説明する。
まず、総雑音対信号比が、０．２０×１２＝２．４０と算出される（ＰＳ０１）。次に、端局Ｐ１と端局Ｐ１３との間に必要な再生中継装置数が、式１によって“２”と算出される（ＰＳ０２）。ここでは、再生中継装置無しで通信可能な雑音量判定値は、“１．００”であると想定する。次に、各３Ｒ区間における雑音量判定値が、式２によって“０．８０”と算出される（ＰＳ０３）。
次に、ノードＰ２からノードＰ１２までについて、ＰＳ０４以降の処理が実行される。その結果、ノードＰ５及びノードＰ９に再生中継装置が配置され、残りの各ノードに線形中継装置が配置される。従って、３Ｒ区間の累積雑音対信号比が全て０．８０となり、均等化される。
【非特許文献１】        Ｐ．Ａｒｉｊｓ，Ｂ．Ｖａｎ  Ｃａｅｎｅｇｅｍ，Ｐ．Ｄｅｍｅｅｓｔｅｒ，Ｐ．Ｌａｇａｓｓｅ，Ｗ．Ｖａｎ  Ｐａｒｙｓ  ａｎｄ  Ｐ．Ａｃｈｔｅｎ，“Ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  ｒｉｎｇ  ａｎｄ  ｍｅｓｈ  ｂａｓｅｄ  ＷＤＭ  ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  ｎｅｔｗｏｒｋｓ，”Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ  Ｍａｇａｚｉｎｅ，Ｖｏｌ．１，ｎｏ．３，ｐｐ．２５−４０，Ｊｕｌｙ  ２０００．
【発明の開示】
非特許文献１に記載の設計方法では、各局舎には必ず再生中継装置が配置される。このため、信号性能の信頼性が高い反面、設備コストの観点では冗長で効率の悪い通信ネットワークが設計されていた。再生中継装置や再生器を削減することにより経済的な通信ネットワークを得るためには、多重化された信号の強度損失のみならず、雑音や分散も考慮した詳細な設計が要求される。しかし、ネットワーク全体で費用最小の設備配置を実施する場合、各装置の各局舎への配置の組み合わせが膨大となり、設計に要する工程数が多大となり現実的ではない。
一方、基本技術による設計方法では、信号性能が厳密に検証され設計される。しかし、基本技術に記載の設計方法では、リニアな端局間に限定して信号性能が保証される。実際の通信ネットワークでは、始点と終点の異なるパスが複雑に交わっており、信号再生がチャネル毎に実施される。このため、リニアな区間で線形中継装置，再生中継装置，ＨＵＢ内の再生器などが効率的に配置されたとしても、通信ネットワーク全体として捉えられた場合は、冗長な再生中継装置やＨＵＢ内の再生器が発生してしまう。特に、メッシュ型の通信ネットワークにおける分岐地点のＨＵＢ内において、冗長な再生器が配置される可能性がある。
このように、従来の通信ネットワークの設計手法では、リニアでない通信ネットワークに対し、効率の良い（例えば設備コストが低い）設計が実現されていない。そこで、本発明では、リニアでない通信ネットワークの設計において、経済的な設備コストで実現される通信ネットワークを設計可能なネットワーク設計装置を提供することを目的とする。
上記問題を解決するため、本発明は以下のような構成をとる。本発明の第一の態様は、ネットワーク設計装置であり、分割手段，割当手段，パス形成手段，及び削除手段を備える。
ネットワーク設計装置は、複数のチャネルを有し分岐ノードを含むネットワークに対し、線形中継装置や再生中継装置などの、信号の劣化を補償する装置の割り当てを行う。また、ネットワーク設計装置は、分岐ノードにおける各チャネルに対し、チャネルを終端する装置を割り当てる。チャネルを終端する装置とは、チャネルの信号の劣化を補償し、信号再生と再生信号増幅を実行する装置であり、例えば再生器である。再生器は、光から電気への変換を実施し、信号再生，再生信号増幅，及び電気から光への変換を実施する装置である。即ち、チャネルを終端する装置とは、チャネルを終端することが可能な装置であり、チャネルの信号を光から電気へ変換し信号再生及び再生信号増幅を実行し、電気から光へ再び変換する装置である。
分割手段は、終端ノード及び各分岐ノードに対して使用が予定される１以上のチャネル（全てのチャネルについて使用が予定される場合には全てのチャネル）を終端する装置を割り当てる。この割り当てにより、あらかじめ設定されている終端ノード又は各分岐ノードを終端ノードとする複数の線形な部分ネットワークが仮想的に生成される。
割当手段は、各部分ネットワークを構成するノードに対し、信号性能に基づき、線形中継装置や再生中継装置などの、信号の劣化を補償する装置を割り当てる。例えば、割当手段は、上記の各ノードに対し、線形中継装置及び／又は再生中継装置を割り当てる。
パス形成手段は、割当手段によって装置が割り当てられた各部分ネットワークを組み合わせることにより特定のパスを形成する。例えば、この特定のパスとは、設計対象のネットワークにおいてトラフィック需要のあるパスである。
削除手段は、パス形成手段によって形成された各パスについて、信号性能に基づき、分岐ノードに割り当てられたチャネルを終端する装置の削除を実行する。
分割手段，割当手段，パス形成手段，及び削除手段は、情報処理装置によって特定のプログラムが実行されることにより実現される手段であっても良いし、ハードウェアチップとして実現される装置であっても良い。即ち、本発明の第二の態様は、情報処理装置に対してこのような処理を実行させるためのプログラムである。
本発明の第一の態様又は第二の態様によれば、分岐ノードを有するネットワーク、即ちリニアでないネットワークについて、分岐ノードのチャネルに割り当てられる冗長な「チャネルを終端する装置」が削除される。
例えば、削除手段は、パス形成手段によって形成されたパスについて、終端ノード又は再生中継装置が割り当てられたノード（算出開始ノード）から、このパスに沿って、各ノードにおける信号性能劣化の累積値を算出する。そして、算出開始ノードからの信号性能劣化の累積値が、特定の規定値を超えずかつ最大値となる他の終端ノード又は再生中継装置が割り当てられたノード（最大値ノード）までの区間に分岐ノードがある場合、この分岐ノードに割り当てられたチャネルを終端する装置の削除を実行する。
このとき、削除手段は、この分岐ノードにおいて、パス形成手段によって形成されたパス（即ち現在の処理対象となっているパス）に対応するチャネルを終端する装置を削除する。なお、特定の規定値とは、ネットワークにおいて、この値を信号性能劣化の累積値が超えなければ、信号再生が可能であることを示す値である。このため、チャネルを終端する装置についての設備コストを抑えることが可能となる。
また、本発明による第一の態様は、各ノード間のトラフィック需要に基づき、パスをルーティングし、ルーティングされたパスにチャネルを割り当てるチャネル割当手段をさらに備え、前記分割手段は、前記チャネル割当手段によってルーティングされたパスに基づいて部分ネットワークを生成し、前記パス形成手段は、前記チャネル割当手段によってルーティングされたパスを特定のパスとして形成するように構成されても良い。
また、本発明による第一の態様は、前記削除手段の処理の後に、処理を継続するか否かを判断する継続判断手段をさらに備え、前記チャネル割当手段は、前記継続判断手段が処理を継続すると判断した場合に、新たなパスをルーティングし、前記分割手段と前記割当手段と前記パス形成手段と前記削除手段とは、前記チャネル割当手段によって新たにルーティングされたパスについて処理を実行するように構成されても良い。
また、本発明による第一の態様の前記チャネル割当手段は、新たなパスをルーティングする際に、現状の通信ネットワーク機器敷設状態から信号性能に基づいて利用可能なパスを探索するように構成されても良い。
また、本発明による第一の態様の前記分割手段は、接続方路が２つである分岐ノードを終端ノードとする部分ネットワークは構成しないように構成されても良い。
また、本発明による第一の態様は、前記削除手段の処理の後に、各ノードに割り当てられた装置を示す出力を行う出力手段をさらに備えるように構成されても良い。
また、本発明による第一の態様の前記継続判断手段は、新たに設計されたネットワークにおける設備費用が、前回設計されたネットワークにおける設備費用よりも安くなった場合に処理を継続すると判断するように構成されても良い。
また、本発明による第一の態様の前記継続判断手段は、未設定のパス（新たなパス）が存在する場合に処理を継続すると判断するように構成されても良い。
本発明の第三の態様は、ネットワークを構成する分岐ノードとして動作する分岐装置であって、複数のチャネルを有し分岐ノードを含むネットワークを、終端ノード及び各分岐ノードに対して使用が予定される１以上のチャネルを終端する装置を割り当てることにより、あらかじめ設定されている終端ノード又は各分岐ノードを終端ノードとする複数の線形な部分ネットワークに分割するステップと、各部分ネットワークを構成するノードに対し、信号性能に基づき線形中継装置及び／又は再生中継装置を割り当てるステップと、装置が割り当てられた各部分ネットワークを組み合わせることにより特定のパスを形成するステップと、形成された各パスについて、信号性能に基づき、分岐ノードに割り当てられたチャネルを終端する装置の削除を実行するステップとにより設計される。
本発明によれば、リニアでない通信ネットワークに対し、効率の良い（例えば設備コストが低い）、経済的な設備コストで実現される通信ネットワークを設計することが可能となる。
また、本発明は、上述したような特徴を持つネットワーク設計装置により設計されるネットワークシステムとして特定することもできる。
本発明の第四の態様は、ネットワーク内のサイト間をそれぞれ結ぶ複数のパスを設定するために、各パスの始点および終点にパスの終端装置が配置され、各パスの始点と終点との間に必要な数の信号劣化補償装置が配置され、前記終端装置と前記信号劣化補償装置との間，および前記信号劣化補償装置間が複数のチャネルを収容するファイバにより接続されるネットワークを設計する装置であって、
前記複数のパスの始点および終点にそれぞれ相当する複数のサイトを含む通信ネットワークを複数のリニアな設計区間に分割し、各設計区間の両端に位置するサイトに全てのチャネルを終端する装置を配備する区間分割部と、
設計区間毎に、その設計区間内の信号性能に基づき前記信号劣化補償装置として、信号増幅を行う線形中継装置、及び／又は、信号の再生器を含みこの再生器で再生される信号増幅を行う再生増幅装置を当該設計区間内に配置する区間設計部と、
前記信号劣化補償装置が配置された各設計区間が組み合わせられた後に、パス毎に、パスに対するチャネルの割り当てを、当該パスに必要なチャネルの切り替えが当該パス上に配置された再生増幅装置内の再生器を用いて実現されるように行うチャネル割当部と、
前記パス毎に、その始点から終点までの信号到達性に基づいて、可能な限り前記チャネル切り替えに必要な再生器と信号劣化補償に必要な再生器とが共通化され、且つ信号劣化補償に最低限必要な再生器が残るように、当該パス上に配置された再生器の配置変更及び／又は削除を行う調整部と、を備える。
第四の態様によれば、ネットワークの設計によってパス上に配置される再生器を、信号劣化補償の観点と、チャネル変換（チャネル衝突防止）の観点との双方からの要求を最小数で満たすように配置することができる。これによって、ネットワーク構築に要するコストの低減を図ることができる。
好ましくは、第四の態様におけるチャネル割当部は、各パスでのチャネルの切り替え数が最小になるようにチャネルの割り当てを行う。
チャネルの切り替え数を可能な限り減らすことで、信号遅延や揺らぎの発生を防止することができる。また、チャネルの切り替えを行う装置の処理負担の軽減や構成の簡易化を図ることができる。
また、好ましくは、第四の態様におけるチャネル割当部は、パス毎に、
そのパス上の各再生増幅装置に接続可能な複数の入力及び出力チャネルがレイヤ構造で表され、各再生増幅装置内の各入力チャネルと同一レイヤの各出力チャネルとを結ぶ第１のリンクが規定され、各再生増幅装置内の各入力チャネルと当該再生増幅装置内でチャネルの切り替えが可能な異なるレイヤの各出力チャネルとを結ぶ第２のリンクが規定され、隣接する再生増幅装置間で利用可能な同一レイヤの出力及び入力チャネル間に第３のリンクが規定され、当該パスの始点において利用可能なチャネルとその直後に位置する再生増幅装置の同一レイヤの入力チャネルとの間に第４のリンクが規定され、且つ当該パスの終点で利用可能なチャネルと当該終点の直前に位置する再生増幅装置の同一レイヤの出力チャネルとの間に第５のリンクが規定され、さらに、前記第１〜第５のリンクに対し、第２のリンク＞第３〜第５のリンク＞第１のリンクの条件で重みが与えられたグラフを生成し、
前記グラフを用いた当該パスの始点から終点までの最短経路探索により、始点−再生増幅装置間，再生増幅装置間，及び再生増幅装置−終点間で当該パスにそれぞれ割り当てるべきチャネルを決定する。
このような処理をチャネル割当部が行うことで、チャネルの切り替え数が最小数でパスに対するチャネルを割り当てることができる。なお、第２のリンクは、始点−再生増幅装置間，再生増幅装置間，再生増幅装置−終点間における空きチャネルに設定される。
この場合、チャネル割当部は、前記第３〜第５のリンクのそれぞれに対し、同じ重みを与えることができる。
或いは、複数のチャネルには所定の優先順位が規定されており、チャネル割当部は、前記第３〜第５のリンクのそれぞれに対し、前記優先順位が高いほど重みが小さくなるように重みを与えるように構成することもできる。優先順位は、例えば、チャネルの使用に関しての優先順位である。このようにすることで、所望の順序でチャネルが割り当てられるようにネットワークを設計することができる。
また、好ましくは、第四の態様におけるチャネル割当部は、パス上の再生増幅装置がそれぞれ配置された複数のサイトのうち、累積的な信号性能が最も悪化していると認められるサイトの再生増幅装置で前記信号劣化補償及び前記チャネルの切り替えが行われるように、パスに対するチャネル割当を行う。
このようにすれば、信号再生が最も必要なサイトでチャネルの切り替えが行われるようにネットワークを設計することができる。
この場合、例えば、チャネル割当部は、第２のリンクのそれぞれに対し、信号性能が悪い程大きくなる値を重み付けするように構成するのが好ましい。
また、本発明は、第四の態様としてのネットワーク設計装置と同様の特徴を持つネットワーク設計方法、コンピュータをネットワーク設計装置として機能させるプログラム、このプログラムを記録した記録媒体、及びネットワーク設計装置や方法によりなされた設計に基づいて構築されるネットワークシステムとして特定することが可能である。
【図面の簡単な説明】  図１は、ネットワークのモデルの例を示す図であり、
図２は、ＨＵＢの構成例を示す図であり、
図３は、ネットワーク設計装置のハードウェアブロックを示す図であり、
図４は、ネットワーク設計装置の機能ブロックを示す図であり、
図５は、トポロジ情報の例を示す図であり、
図６は、トポロジ情報の例を示す図であり、
図７は、トラフィック需要情報の例を示す図であり、
図８は、信号性能情報の例を示す図であり、
図９は、パス経路情報の例を示す図であり、
図１０は、第一動作例のフローチャートであり、
図１１は、雑音対信号比の具体例を示す図であり、
図１２は、ネットワークの設計例を示す図であり、
図１３は、第二動作例のフローチャートであり、
図１４は、第二動作例のフローチャートであり、
図１５は、ネットワークのモデルの例を示す図であり、
図１６は、雑音対信号比の具体例を示す図であり、
図１７は、ネットワークの設計例を示す図であり、
図１８は、従来技術のフローチャートであり、
図１９は、従来技術のフローチャートであり、
図２０は、従来技術により設計されたネットワークのモデルの例であり、
図２１は、波長の衝突の説明図であり、
図２２は、再生器（ＲＥＧ）の組み替えによるチャネル変換の説明図であり、
図２３は、第２実施形態で適用されるコンピュータ（情報処理装置）の構成例を示す図であり、
図２４は、サイト情報のデータ構造例を示す図であり、
図２５は、ファイバスパン情報のデータ構造例を示す図であり、
図２６は、トラフィック需要情報のデータ構造例を示す図であり、
図２７は、第２実施形態における設計フローの説明図であり、
図２８は、レイヤグラフを利用した波長割り当て（第１の波長割当方法）の説明図であり、
図２９は、波長利用の優先順位が考慮されたレイヤグラフを利用した波長割り当て（第２の波長割当方法）の説明図であり、
図３０は、再生増幅装置における波長変換に制約がある場合におけるレイヤグラフを利用した波長割り当て（第３の波長割当方法）の説明図であり、
図３１は、光信号の性能を考慮した場合におけるレイヤグラフを利用した波長割り当て（第４の波長割当方法）の説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】  次に、図を用いて本発明の実施形態におけるネットワーク設計装置について説明する。なお、本実施形態の説明は例示であり、本発明の構成は以下の説明に限定されない。
《第１実施形態》
本発明によるネットワーク設計装置は、仮想的なネットワークのモデルを想定し、そのネットワークについての設計を装置上で仮想的に実施する。設計されたネットワークの構成は、ディスプレイやプリンタやデータファイルとして、ネットワーク設計装置により出力される。本発明によるネットワーク設計装置は、例えばネットワーク設備についてのＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｄｅｓｉｇｎ）システムである。
〔ネットワーク〕
図１は、本発明によるネットワーク設計装置によるネットワーク設計の対象となるネットワークのモデルを示す図である。図１におけるネットワークは、終端ノード１〜３，分岐ノード４，及びノード５〜１０により構成される。各ノードは、局舎を示す。このため、各ノードには、局舎に設置される装置が割り当てられる。即ち、実際には、ネットワーク設計においてノードに割り当てられた装置が、その局舎に配備される。
各ノードは、リンクによって接続される。リンクはファイバを示す。即ち、実際には、リンクとしてファイバが設置され、各局舎又は局舎内の装置は、ファイバによって通信可能に接続される。
終端ノード１〜３は、分岐ノード４を介してそれぞれ接続される。終端ノード１，２，３と分岐ノード４との間には、ノード５〜１０がそれぞれ配置される。なお、図１におけるネットワークでは、終端ノード１と終端ノード２との間、及び終端ノード１と終端ノード３との間において１チャネルずつトラフィック需要があることが想定されてネットワーク設計が実施される。
各終端ノード１〜３には、終端装置が割り当てられる。また、分岐ノード４には、ＨＵＢが割り当てられる。また、各ノード５〜１０には、ネットワーク設計の結果、線形中継装置又は再生中継装置が割り当てられる。
図２は、分岐ノード４に割り当てられるＨＵＢの構成例を示す図である。ＨＵＢには、再生器１１とチャネル１２とが備えられる。
ＨＵＢには、多重化信号が入力される。多重化信号は、ＨＵＢに入力されると、チャネル１２毎の信号に分けられる。各チャネル１２の信号は、あらかじめ定められたパスに従ってＨＵＢ内を伝達され、再び多重化されることにより外部に出力される。
ＨＵＢ内の特定のチャネル１２には、ネットワーク設計後に、再生器１１が割り当てられる。再生器１１は、光から電気への変換を実施し、信号再生，再生信号増幅，及び電気から光への変換を実施する装置である。
〔システム構成〕
図３は、本発明によるネットワーク設計装置１３のハードウェアブロックを示す図である。ネットワーク設計装置１３は、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）やワークステーション（ＷＳ）等の情報処理装置（コンピュータ）を用いて構成される。ネットワーク設計装置１３は、ハードウェア的には、バスを介して接続された表示部１４，入力部１５，演算処理部１６（ＣＰＵ），及び記憶部１７（主記憶（ＲＡＭ），補助記憶装置（フラッシュメモリ，ハードディスク）等）を備える。
〈表示部〉
表示部１４はユーザインタフェースとして動作する。表示部１４は、液晶ディスプレイ，ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ），プリンタ等の出力装置を用いて構成される。表示部１４は、演算処理部１６による処理の結果などを出力する。
〈入力部〉
入力部１５は、ユーザによって操作されることにより、各種の命令やデータ等を、演算処理部１６へ渡す。入力部１５から入力されるデータの例として、トポロジ情報，トラフィック需要情報，信号性能情報などがある。入力部１５は、例えばユーザインタフェースとしての入力装置（例：キーボード，ポインティングデバイス）やネットワークインタフェース（例：ＬＡＮインタフェース，ＷＡＮインタフェース）や各種のドライブ（例：フロッピーディスクドライブ，ＣＤ−ＲＯＭドライブ，ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ，ＭＯドライブ，フラッシュメモリリーダ）等を用いて構成される。
〈演算処理部〉
図４は、ネットワーク設計装置１３の演算処理部１６における機能ブロックを示す図である。演算処理部１６は、記憶部１７に記憶された本発明によるプログラムを実行することにより、区間分割部１８，区間設計部１９，及び再生器配置変更部２０として動作する。
区間分割部１８は、区間分割処理を実行する。区間分割処理の実行により、ネットワーク設計の対象となるネットワークが、１以上のリニアな部分ネットワーク２１（図１では２１ａ〜２１ｃ）に分割される。例えば、図１に示されるネットワークは、各終端ノード１〜３と分岐ノード４とをそれぞれ結ぶ三つの部分ネットワーク２１ａ〜２１ｃに分割される。また、区間分割処理の実行により、分岐ノード４に対しＨＵＢが割り当てられる。このＨＵＢの使用が予定される１以上のチャネル（この例ではＨＵＢもつ全チャネルの使用が予定される）には、再生器１１が割り当てられる。このように、区間分割処理の実行により、分岐ノード４を有するネットワークは、分岐ノード４を境に、１以上のリニアな部分ネットワークに分割される。
区間設計部１９は、区間設計処理を実行する。区間設計処理の実行により、各部分ネットワーク２１を構成する各ノード５〜１０に対し、効率的に線形中継装置や再生中継装置が割り当てられる。線形中継装置や再生中継装置の効率的な割り当てには、基本的に基本技術による手法が適用される。また、区間設計処理の実行により、各部分ネットワーク２１は１以上のパスに合成される。このパスとは、ネットワーク設計において注目されているパス、即ち図１においては、終端ノード１と終端ノード２とを結ぶパス及び終端ノード１と終端ノード３とを結ぶパスの二つのパスである。
再生器配置変更部２０は、再生器配置変更処理を実行する。再生器配置変更処理の実行により、注目されている各パスについて、信号性能が検証される。そして、分岐ノード４に割り当てられているＨＵＢにおいて、冗長な再生器１１が削除される。その結果、例えば図２に示されるように、ＨＵＢの内部は、部分的なチャネル１２に再生器１１が割り当てられた構造となる。
〈記憶部〉
記憶部１７は、各種のプログラム（ＯＳ，アプリケーション等）を記憶する。また、記憶部１７は、ネットワーク設計に用いられる情報として、トポロジ情報，トラフィック需要情報，信号性能情報，及びパス経路情報を記憶する。
図５，６は、トポロジ情報の例を示す図である。トポロジ情報は、図５に示されるファイバリンク情報と、図６に示されるノード位置情報とから構成される。
まず、図５を用いて、ファイバリンク情報について説明する。ファイバリンク情報のテーブルは、フィールドとして、リンクＩＤ，ノードＩＤ１，ノードＩＤ２，長さ，及びファイバ種を有する。
リンクＩＤは、通信ネットワーク全体で固有のリンクの識別子を示す。ノードＩＤ１は、ファイバリンクの上流側接続ノードを示す。ノードＩＤ２は、ファイバリンクの下流側接続ノードを示す。長さは、ファイバの物理的な長さを示す。長さは、図５に示されるテーブルの場合はｋｍ（キロメートル）単位で表現される。ファイバ種は、使用されるファイバの種類を示す。ファイバ種は、信号劣化などの特性が決定される際に用いられる。
あるリンクＩＤによって示されるリンクは、ノードＩＤ１とノードＩＤ２とによって示されるノードによって上流側と下流側とがそれぞれ終端されるリンクである。このリンクは、ファイバ種によって示される種類のファイバであって長さに示される長さのファイバを用いて構成される。
次に、図６を用いて、ノード位置情報について説明する。ノード位置情報のテーブルは、フィールドとして、ノードＩＤ，緯度，及び経度を有する。
ノードＩＤは、通信ネットワーク全体で固有のノード識別子を示す。このノードＩＤは、ファイバリンク情報におけるノードＩＤ１，ノードＩＤ２に対応する。緯度と経度とは、ノードの地理的な座標を示す。緯度と経度とはどのような記載方法によって特定されても良い。例えば、北緯及び東経が正の値、南緯及び西経が負の値を用いて表現されても良い。さらに、ノードの地理的な座標は、緯度と経度以外の値によって特定されても良い。
ノード間の直線距離は、それぞれのノードの緯度と経度とから算出することが可能である。しかし、実際には各ノードは直線的なリンクによって接続されるとは限らない。このため、トポロジ情報のファイバリンク情報は、各リンクの長さをフィールドとして持つ必要がある。
図７は、トラフィック需要情報の例を示す図である。以下、図７を用いて、トラフィック需要情報について説明する。トラフィック需要情報のテーブルは、フィールドとして、需要ＩＤ，始点，終点，帯域，及びチャネル数を有する。
需要ＩＤは、各トラフィック需要に対応する固有の識別子である。始点は、トラフィックの発信ノードのノードＩＤを示す。終点は、トラフィックの受信ノードのノードＩＤを示す。チャネル数は、実際に設定されるパスの数を示す。
図８は、信号性能情報の例を示す図である。以下、図８を用いて、信号性能情報について説明する。信号性能情報のテーブルは、フィールドとして、ファイバ種，多重数，ファイバ損失，及び雑音対信号比を有する。信号性能情報のテーブルは、ファイバ種，多重数，及びファイバ損失の値から、雑音対信号比を得る場合に使用される。
ファイバ種は、ファイバリンク情報のテーブルにおけるファイバ種に対応する。図８には、例として、ＳＭＦ（Ｓｉｎｇｌｅ−Ｍｏｄｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｂｅｒ：シングルモードファイバ）とＮＺ−ＤＳＦ（Ｎｏｎ−Ｚｅｒｏ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  Ｓｈｉｆｔｅｄ  ｓｉｎｇｌｅ−ｍｏｄｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｂｅｒ：ノンゼロ分散シフト光ファイバ）とが示されている。多重数，ファイバ損失，及び雑音対信号比は、各ファイバ種の特性を示す。ファイバ損失の単位はｄＢ、雑音対信号比の単位はｄＢ／ｋｍである。線形中継装置において発生する雑音の雑音対信号比は、信号性能情報に示される各ファイバ種の特性に依存する。
以下、雑音対信号比の求め方について説明する。例として、ファイバ種がＮＺ−ＤＳＦ，多重数が１７６，ファイバ損失が１５ｄＢである場合について説明する。
まず、一つのファイバにおいて超えてはいけないｄＢ値と超えてはいけないリンク数として、２３ｄＢと５という値が、ファイバ種の特性より与えられる。また、区間全体を基準とした雑音対信号比の判定値を、１．００と仮定する。
この場合、再生中継装置無しで通信可能な雑音量（基準最大損失量）は、上記のファイバ種の特性より与えられる二つの値を乗ずることにより、１１５ｄＢと得られる。そして、各リンクの雑音対信号比が、ファイバ損失を基準最大損失量で除算することにより、０．１３０と得られる。
図９は、パス経路情報の例を示す図である。以下、図９を用いて、パス経路情報について説明する。パス経路情報のテーブルは、フィールドとして、パスＩＤ，パス経路，及び再生器付ノードを有する。
パスＩＤは、トラフィック需要の一つのチャネルに対応するパスの通信ネットワーク全体で固有の識別子を示す。パス経路情報は、パスが経由するノードを順に示す。再生器付ノードは、パスが経由するノード５〜１０のうち、再生器が施されているノードを示す。即ち、再生器付ノードには、再生中継装置が割り当てられたノードのノードＩＤが示される。
〔第一動作例〕
次に、本発明によるネットワーク設計装置１３の第一動作例について説明する。図１０は、第一動作例のフローチャートである。以下の説明では、ネットワーク設計の対象となるネットワークのモデルを、図１に示されるネットワークであると想定する。
第一動作例では、まず、トポロジ情報，トラフィック需要情報，及び信号性能情報が、ネットワーク設計装置１３に入力される（Ｓ０１）。トポロジ情報として、例えば、図１に示されるようなネットワークのモデルに相当する情報が入力される。トラフィック需要情報として、終端ノード１から終端ノード２へ光パスが１チャネル、終端ノード１から終端ノード３へ光パスが１チャネルのトラフィック需要があることを示す情報が入力される。
次に、最短距離のパスがルーティングされ、経由するリンクで適切な波長が割り当てられる（Ｓ０２）。即ち、終端ノード１と終端ノード２，終端ノード１と終端ノード３の間で光パスがルーティングされ、波長が衝突しないように、各光パスに波長が割り当てられる。
次に、線度１又は３以上のノードに対し、使用が予定される１以上のチャネル（この例では全チャネル）を終端する装置が割り当てられる（Ｓ０３）。チャネルを終端する装置とは、少なくとも再生器を含む装置である。即ち、Ｓ０３の処理により、このようなノードにおいて、少なくとも全てのチャネルに対して再生器が割り当てられたのと同様の作用が生じる。線度とは、あるノードに接続されるリンクの数を示す。例えば、終端ノード１〜３は、線度１である。分岐ノード４は、線度３である。そして、ノード５〜１０は、線度２である。
次に、ネットワーク設計の対象となるネットワークは、線度１又は３以上のノードによって区切られるリニアな１以上の部分ネットワークに分割される（Ｓ０４）。具体的には、図１に示されるネットワークは、リニアな各部分ネットワーク２１ａ，２１ｂ，２１ｃに分割される。以上の処理が、区間分割処理として、区間分割部１８によって実行される。
次に、区間設計部１９によって、区間設計処理が実行される。具体的には、基本技術で示した方法に基づいて、各部分ネットワーク２１ａ〜２１ｃに対し、線形中継装置及び再生中継装置の割り当てが実行される（Ｓ０５）。Ｓ０５の処理について、以下により具体的に説明する。
まず、入力された各情報に基づいて、各リンクにおける雑音対信号比（即ち隣接する各ノード１〜１０間におけるファイバの雑音対信号比）が求められる。図１１は、各リンクについて得られる雑音対信号比を示す表である。この表を元に、式１及び式２を用いて、各３Ｒ区間における雑音対信号比判定値が、０．８０と算出される。
次に、終端ノード１からネットワーク設計が開始される。ノード５においては、累積雑音対信号比は０．４０であり、ノード６においては、累積雑音対信号比は０．８０となる。このため、ノード５には線形中継装置が割り当てられ、ノード６には再生中継装置が割り当てられる。このようなネットワーク設計の処理が図１８，１９のフローチャートに従って継続され、ノード５，８，１０に線形中継装置が、ノード６，７，９に再生中継装置がそれぞれ割り当てられる。
次に、再生器配置変更部２０によって、再生器配置変更処理が実行される。具体的には、Ｓ０６及びＳ０７の処理が実施される。
まず、各パスの各ノード順に、雑音対信号比の累積値が算出される。この場合、分岐ノード４のＨＵＢ内のチャネルに割り当てられている再生器１１については考慮せずに雑音対信号比の累積値が算出される。そして、規定値（各３Ｒ区間における雑音量判定値）を超えずに経由された分岐ノードにおいては、考慮されているパスに相当するチャネルに割り当てられている再生器１１が削除される（Ｓ０６）。以下、終端ノード１と終端ノード２とを結ぶパスを具体例に、Ｓ０６の処理について説明する。分岐ノード４では、雑音対信号比の累積値が０．４０であり、規定値を超えていない。即ち、分岐ノード４は、雑音対信号比の累積値が規定値を超えずに経由される。このため、分岐ノード４において、終端ノード１と終端ノード２とを結ぶパスに相当するチャネルに割り当てられている再生器１１は削除される。
次に、全てのパスについてＳ０６の処理が実行されたか否かが判断される（Ｓ０７）。従って、残りのパス、即ち終端ノード１と終端ノード３とを結ぶパスについても、Ｓ０６における処理が実施される（Ｓ０７−ＮＯ）。この処理により、分岐ノード４において、終端ノード１と終端ノード３とを結ぶパスに相当するチャネルに割り当てられている再生器１１も、同様に削除される。
Ｓ０７の処理において全てのパスについての処理が実施されたと判断された場合（Ｓ０７−ＹＥＳ）、各ノードに割り当てられた装置（線形中継装置，再生中継装置，ＨＵＢ内の再生器１１）の部品リストが作成され、出力される（Ｓ０８）。
〔第一動作例による作用と効果〕
図１２は、出力された部品リストに基づいたネットワークの構成、即ちネットワーク設計装置１３による処理Ｓ０１〜Ｓ０７によって設計されたネットワークの構成を示す図である。第一動作例では、区間分割部１８による区間分割処理によって、ネットワークが１以上のリニアな部分ネットワーク（設計区間）に分割される。区間設計部１９による区間設計処理によって、各部分ネットワークのノードに対し線形中継装置と再生中継装置とが割り当てられる。そして、再生器配置変更部２０による再生器配置変更処理によって、分岐ノード４におけるＨＵＢ内の全チャネルに割り当てられていた再生器１１の一部が削減される。このため、分岐ノード４を含むネットワーク、即ちリニアではないネットワークにおいても、効率の良い通信ネットワークの設計が可能となる。具体的には、まず、リニアでないネットワークにおいても、線形中継装置と再生中継装置との効率的な配置、即ち効率的なネットワークの設計が可能となる。また、分岐ノード４におけるＨＵＢ内のチャネルに割り当てられている再生器１１のうち、冗長な再生器１１が削除される。従って、リニアでないネットワークについての設計におけるコスト（設備導入費）を削減することが可能となる。
〔第二動作例〕
図１３，１４は、第二動作例のフローチャートである。図１５は、第二動作例によるネットワーク設計の対象となるネットワークのモデルを示す図である。次に、本発明によるネットワーク設計装置１３の第二動作例について説明する。なお、第二動作例におけるＳ１０〜Ｓ１５の処理は、第一動作例におけるＳ０２〜Ｓ０７の処理と同様の処理である。以下、第二動作例について、第一動作例と異なる点について説明する。
第二動作例では、設備コスト（設備費用）という変数が使用される。第二動作例では、まず、トポロジ情報，トラフィック需要情報，及び信号性能情報が、ネットワーク設計装置１３に入力される。また、設備費用の値が無限大に設定される（Ｓ０９）。トポロジ情報として、例えば、図１５に示されるようなネットワークのモデルに相当する情報が入力される。トラフィック需要情報として、終端ノード１から終端ノード２へ光パスが１チャネル、終端ノード１から終端ノード３へ光パスが１チャネルのトラフィック需要があることを示す情報が入力される。
次に、最短距離のパスがルーティングされ、経由するリンクで適切な波長が割り当てられる（Ｓ１０）。ここでは、終端ノード１から終端ノード３へのパスとして、ノード２２〜２４を経由するパスが設定される。終端ノード１から終端ノード２へのパスは、第一動作例と同様に、ノード５〜８と分岐ノード４とを経由するパスが設定される。
次に、線度１又は３以上のノードに対し、使用が予定される１以上のチャネル（この例では全チャネル）を終端する装置が割り当てられる（Ｓ１１）。
次に、ネットワーク設計の対象となるネットワークは、線度１又は３以上のノードによって区切られるリニアな１以上の部分ネットワークに分割される（Ｓ１２）。この処理によって、部分ネットワーク２１ａ，２１ｂ，２１ｄが設定される。この部分ネットワーク２１ｄは、ノード２２〜２４を含む。この説明においては、この部分ネットワーク２１ｄに使用されるファイバは、質の悪いファイバである、即ち雑音対信号比の値が大きいファイバであると仮定する。
次に、区間設計部１９によって区間設計処理が実行される（Ｓ１３）。この際、まず、入力された各情報に基づいて、各リンクにおける雑音対信号比（即ち隣接する各ノード１〜８，２２〜２４間におけるファイバの雑音対信号比）が求められる。図１６は、各リンクについて得られる雑音対信号比を示す表である。この表を元に、式１及び式２を用いて、各３Ｒ区間における雑音対信号比判定値が、０．８０と算出される。この後、Ｓ０５の処理と同様に、各ノードに線形中継装置と再生中継装置とが割り当てられる。この場合、部分ネットワーク２１ｃは、Ｓ１０において設定されたパスに含まれないため、処理の対象とならない。
次に、再生器配置変更部２０によって再生器配置変更処理が実行される（Ｓ１４，Ｓ１５）。一巡目のＳ１５の処理が終了した時点（一巡目のＳ１５において、全てのパスについての処理が終了したと判断された時点）では、ノード５，８に線形中継装置が割り当てられ、ノード６，７，２２，２３，２４に再生中継装置が割り当てられる。
次に、設備費用が減少したか否かについて判断される（Ｓ１６）。具体的には、Ｓ１６の判断の時点で設計されているネットワークの設備費用が算出され、算出された値と、変数として保持されている設備費用の値とが比較される。設備費用は、例えば各装置に設定されているコストの数値を合計することにより算出される。新たに算出された値が小さい場合、即ち設備費用が減少した場合（Ｓ１６−ＹＥＳ）、新たなパスが設定され（Ｓ１７）、この新たなパスについてのネットワーク設計が実行される（Ｓ１１〜Ｓ１５）。例えば、Ｓ１６における最初の判断では、変数として保持されている設備費用の値は無限大であるため、必ずＳ１７以降の処理（二巡目以降の処理）が実施される。
図１５に示されるネットワークに対する第二動作例では、Ｓ１７の再ルーティング処理において、終端ノード１から終端ノード３へのパスとして、ノード５，６，９，１０と分岐ノード４とを経由するパスが設定される。この後、Ｓ１２〜Ｓ１５の処理により、ノード９，１０にそれぞれ再生中継装置，線形中継装置が割り当てられ、ノード２２〜２４に割り当てられていた再生中継装置が削除される。また、ＨＵＢ内の、終端ノード１から終端ノード３へのパスに対応するチャネルの再生器１１も削除される。
この処理の後、Ｓ１６の処理が再び実行される。この場合、再生中継装置が二つ削減され線形中継装置が一つ増えている。ここでは、再生中継装置が線形中継装置よりもコストが高いと仮定し、設備費用が減少したと仮定する。従って、再度Ｓ１７，Ｓ１１〜Ｓ１６の処理が実行される。このとき、他のパスは存在しないため、設備費用は減少しない（Ｓ１６−ＮＯ）。従って、各ノードに割り当てられた装置（線形中継装置，再生中継装置，ＨＵＢ内の再生器１１）の部品リストが作成され、出力される（Ｓ１８）。
図１７は、第二動作例によるネットワーク設計の例を示す図である。一巡目の設計で割り当てられた、ノード２２〜２４における再生中継装置は、二巡目の設計において削除される。結果として、第一動作例により設計されたネットワークと同様の装置の割り当てとなる（図１２参照）。
なお、第二動作例のＳ１６の処理では、設備費用が減少したか否かではなく、全てのパスについてＳ１１〜Ｓ１５の処理が実施されたか否かについての判断が実施されても良い。この場合、まだＳ１１〜Ｓ１５の処理が実施されていないパスがある場合には、Ｓ１７の処理を経て、新たなパスに対してＳ１１〜Ｓ１５の処理が実施される。また、全てのパスについてＳ１１〜Ｓ１５の処理が実施された場合には、Ｓ１８の処理が実施される。この場合、Ｓ１８の処理において、最も設備コストの安いネットワークの設計に基づいた出力が実施される。
また、第二動作例のＳ１７の処理では、より短い距離のパスを優先的に設定するようにルーティングが実行されても良い。この場合、設備コストの削減に加え、より短距離のパスが設定されるという効果がある。
〔第二動作例による作用と効果〕
第二動作例によれば、ある発信ノードから受信ノードへのパスとして、複数のパスが設定可能である場合、それぞれのパスについて線形中継装置と再生中継装置との効率的な割当が実行され、再生器１１の削除が実施される。そして、前回のネットワーク設計における設備コストよりも安くなったか否かが判断され、安くならなくなった時点で出力が行われる。このため、複数のパスが設定可能なネットワークにおいても、より安価な設備コストによるネットワーク設計が可能となる。
《第２実施形態》
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第二の実施形態は、第一の実施形態と共通する構成を含むので、主として第一の実施形態と異なる構成について説明する。
上述した第１実施形態によれば、再生器（ＲＥＧ）を削減した分、設備導入費用を削減できる。
しかし、ＨＵＢノード（分岐ノード）にトラフィック負荷が集中してくると、連続するパスのチャネル（波長または周波数）に衝突が発生し、パスの何れかの中継ノードにおいてチャネル変換の必要性が出てくる。例えば、図２１において、各ファイバはチャネルＣＨ１とチャネルＣＨ２のみ使用可能とし、ノード３４からノード３２へ向かうパス３５と、ノード３１からノード３３へ向かうパス３６と、ノード３２からノード３１へ向かうパス３７が存在することを仮定する。パス３５にＣＨ１が割り当てられた場合には、パス３６には必然的にＣＨ２が割り当てられる。同様に、パス３７には、ＣＨ１が再び割り当てられる事になる。しかし、この場合には、ノード３４とノード３１間のファイバでＣＨ１の衝突が発生する。このため、ノード３３またはノード３４においてパス３７のチャネルをＣＨ１からＣＨ２へ変換する必要がある。
このチャネル変換に関して、光ネットワークの分野では、波長変換器を開発し、これを必要最小数だけ配置する検討が進められてきた。波長変換器の例としては、特開平５−４０２８７号公報特開平５−１６７１６６号公報、特開平５−２４１２１８号公報に開示されるような波長変換装置がある。
通信ネットワークにおいて、ノードに再生器（「ＲＥＧ」とも表記）が配置されている場合、このＲＥＧで光−電気−光（Ｏ−Ｅ−Ｏ）処理する時に受信できるチャネルには制限があるものの、その範囲は広い。つまり、実装されているＲＥＧの出力チャネルが固定的であっても、入力チャネルと出力チャネルを組み替えることにより、チャネル変換を実現することができる。
この場合、通信ネットワーク内には、信号再生機能のために導入されるＲＥＧと、チャネル変換機能を実現するために導入されるＲＥＧとが混在することになる。このとき、目的の違いはあっても、同じタイプのＲＥＧが使用される。従って、チャネル変換機能と信号再生機能を共有化して、ＲＥＧの数を削減することが、最小コストの通信ネットワーク実現の課題となる。
第２実施形態は、上記課題に鑑みてなされたものであり、パス上でチャネル変換が必要な場合、信号性能に関して再生器が必要不可欠なサイトでチャネル変換が実施されるように再生器を配置し、ネットワーク構築のコスト低減を図る。
図２２はＲＥＧの組み替えによるチャネル変換を実施する装置を示している。多重化された入力信号は、信号増幅器（ＡＭＰ）および分散補償器（ＤＣＭ）を経由し、複数のチャネル（ここでは４チャネル（ＣＨ１〜ＣＨ４）とする）に分離される。分離された入力チャネルは、チャネル変換テーブルの設定内容に従い、対応する出力チャネルに実装されるＲＥＧに組み替え（切り替え）られる。この組み替えは、スイッチにより実施される。但し、パネルによる手動設定やＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）による自動設定でも可能である。出力チャネルに実装されるＲＥＧは、この例ではＣＨ１からＣＨ４のいずれも受信可能であり、出力は、予め設定された１つの固定チャネル（ＣＨ１〜ＣＨ４のいずれか）となる。
図２３は本発明の第２実施形態による通信ネットワークシステム設計方法の構成図である。図２３に示すように、通信ネットワークシステム設計は、ＰＣやＷＳのような、演算処理部４１，記憶部４２，表示部４３，および入力部４４を備えるコンピュータ４０等により実現される。ユーザまたはオペレータは、入力部４４に対しキーボードやマウスのような入力デバイスを介して、サイト情報、ファイバスパン情報、トラフィック需要情報を入力する。各情報は、演算処理部４１で処理された後、記憶部４２に蓄積される。この記憶部４２には、通信ネットワークシステム設計の本体となるプログラムも格納されており、演算処理部４１はこのプログラムに記述されたルールに従って、処理を実行する。計算結果は、表示部４３を通してユーザに対して出力される。
演算処理部４１がプログラムに従って動作することにより、本発明に係る区間分割部，区間設計部、チャネル割当部，及び調整部が実現される。
図２４は、サイト情報のデータ構造とデータ例を示す図である。図２４において、“サイトＩＤ”は、通信ネットワーク全体で固有のサイト識別子（都市名など）を示し、“緯度”と“経度”は、サイトの地理的な座標を示している。
図２５は、ファイバスパン情報のデータ構造とデータ例を示す図である。“スパンＩＤ”は通信ネットワーク全体で固有の識別子を示し、“サイトＩＤ１”はファイバスパンの上流側接続サイトを示し、“サイトＩＤ２”はファイバスパンの下流側接続サイトを示し、“長さ”はファイバの物理的な長さを示し、“ファイバ種”は信号劣化等の特性を決定するファイバの種類を示している。
図２６は、トラフィック需要情報のデータ構造とデータ例を示す図である。“需要ＩＤ”は各トラフィック需要に対応する固有の識別子であり、“サイトＩＤ１”はトラフィックの発信サイト識別子を示し、“サイトＩＤ２”はトラフィックの受信サイト識別子を示し、“帯域”はトラフィック需要が要求する通信チャネルの帯域を示し、“チャネル数”は実際に設定されるパス数を示す。
〈設計フロー〉
図２７は、光ネットワークの設計フローを示している。このフローは、ユーザによるコンピュータ４０（図２３）の操作、および操作に基づく演算処理部４１のプログラムに従った処理により実現される。
設計が開始されると、まず、処理１１１で、入力部４４から、サイト情報、ファイバスパン情報、トラフィック需要情報が入力される。
処理１１２では、演算処理部４１により、トラフィック需要に基づく光パスルーティングが実行され、各ファイバに収容されるチャネル数が決定される。
処理１１３では、演算処理部４１が、処理１１４の準備として、線度（サイトの方路数：意味は第１実施形態と同じ）が１に等しいか、または３以上のサイトに全チャネルを終端する装置（終端装置）を配置する。
処理１１４では、演算処理部４１が、処理１１３で終端装置を配置したサイトを端局とするリニアな設計区間（「分割区間」と称する。第１実施形態の“部分ネットワーク”に相当する）に分割する。これらの処理１１３及び１１４により、区間分割部としての機能が実現される。
処理１１５では、演算処理部４１は、分割したリニアな設計区間（部分ネットワーク）に多重化された単位で信号性能を補償する機器（信号劣化補償装置）を配置する。この時、第１実施形態と同様に、基本技術による機器配置を適用することができる。従って、第１実施形態と同様に、分割区間の信号性能に基づき、１Ｒ及び／又は３Ｒが終端ノード間の各所定位置に配置される。処理１１５により、区間設計部としての機能が実現される。
処理１１６では、演算処理部４１は、複数の分割区間を組み合わせた後、この分割区間の組み合わせにより構成されるネットワークの終端装置間を結ぶ光パス毎に、各光パス上のファイバ内のチャネルに利用可能な波長を割り当ててゆく。このとき、光パス上のファイバで同一の波長を割り当てられない場合には、波長変換（即ちチャネル変換）が必要となる。この波長変換は、図２２に示したようなＲＥＧの組み替え、即ち出力チャネル（出力波長）が固定された複数のＲＥＧに対する入力チャネル（入力波長）の切り替えによって実現することができる。処理１１６により、チャネル割当部としての機能が実現される。
処理１１７では、演算処理部４１は、各光パスについて、チャネルに適用されている冗長なＲＥＧを削除する。具体的には、演算処理部４１は、削除候補となるＲＥＧを外した時の信号性能を検証し、信号が伝送可能であると判断できた場合にＲＥＧを削除する。このような処理は、第１実施形態で説明した配置変更部と同様の処理である。従って、例えば、ＨＵＢノードから冗長なＲＥＧが削除される。また、ＲＥＧの配置を変更することもできる。但し、削除又は配置変更すべきＲＥＧが波長変換の目的で使用されている場合には、信号が伝送可能である（信号性能の観点からＲＥＧが不要）と判断できたとしても、当該ＲＥＧは削除されない。処理１１７により、調整部としての機能が実現される。
最後に、処理１１８で、演算処理部４１は、ＲＥＧ削除（調整）の結果を反映し、各サイトに配備されている装置の部品リストを出力し、設計を終了する。
なお、図２７に示した処理フローは、第１実施形態において説明した設計フロー（図１０および図１３参照）とほぼ同様である。但し、光パスに対する波長の割当が、第１実施形態では、Ｓ０２（図１０）やＳ１０（図１３）のように、光パスのルーティングと共に実行されるのに対し、第２実施形態では、分割区間に対する装置の配置処理後に実行される（処理１１６）。光パスに対して信号劣化補償の観点から配置された再生器を利用して、必要なチャネル（波長）変換が実行されるようにチャネル割り当てを行うことで、信号劣化補償機能とチャネル変換機能との共通部品化を図るためである。
但し、第１実施形態において、Ｓ０２やＳ１０でチャネルの割り当て（チャネル変換用の再生器の配置）を行った後で信号劣化補償の観点から再生器を配置し、その後再生器の配置が必要最小限となるように調整を行うようにしても良い。
以下に、処理１１６での実行が好適な幾つかの波長割当方法を説明する。但し、以下に説明する波長割当方法で示される条件（特に重み付けに係る条件）は、適宜組み合わせることが可能である。
〈第１の波長割当方法〉
図２８は、図２７に示した設計フローにおける処理１１６の波長割り当てに用いる事のできるレイヤグラフと、このレイヤグラフに対応する光パスの例を示す図である。
図２８に示すように、例として、サイトＡを始点、サイトＺを終点とし、サイトＢ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇを中継サイトとする光パスを想定する。このような光パスは、図１に示すようなリニアでないネットワークにおける光パスの一つが抽出されたものであり、処理１１６におけるパス毎の処理の対象となる複数のパスの一つが例示されたものである。
今、各サイトＢ、Ｅ、Ｆには、ＲＥＧが搭載されている３Ｒが配備されており、各サイトＣ、Ｄ、Ｇには、信号増幅のみを行う１Ｒが配備されていると仮定する。また、ＲＥＧにより信号再生されるサイト間を“透過区間”と定義する。これによって、図２８に示す光パスは、透過区間１〜４により構成されている。さらに、光パスが経由するファイバスパンは、λ１からλ４までの４波長を多重可能であると仮定する。
レイヤグラフの構成方法は、次の通りである。最初に、３Ｒが配備された中継サイトを頂点で表す。そして、この中継サイトをを多重可能な各波長に対応したレイヤに分ける。さらに、中継サイトを入力と出力を示す頂点に分解する。言い換えれば、各チャネルに割り当て（多重）可能な波長がレイヤ構造で表され、且つ光パス上の各再生増幅器に接続可能な入力及び出力チャネルが頂点で示される。
図２８に示す例では、当該光パスで利用可能（多重可能）な波長（即ちチャネル）は、λ１〜λ４の４つであり、波長λ１〜λ４はレイヤ構造で表される。そして、各中継サイトＢ、Ｅ、Ｆの再生増幅器に接続されるλ１〜λ４に対応する入力及び出力チャネルが頂点として示される。
例えば、サイトＢについて、波長λ１に対応するレイヤではＢ１１が入力頂点、Ｂ１２が出力頂点となる。波長λ１と同様にλ２からλ４まで各頂点Ｂ２１，Ｂ２２，Ｂ３１，Ｂ３２，Ｂ４１およびＢ４２が生成される。サイトＥおよびＦについてもサイトＢと同様の処理が行われる。但し、始点Ａと終点Ｚは分割しない。もっとも、中継サイトと同様に扱うことはできる。
同一サイトを示す頂点に関して、入力頂点から全レイヤの出力頂点へ向けて有向辺が生成される。このとき、同一レイヤの頂点間を結ぶ有向辺は第１の水平辺として規定され、異なるレイヤの頂点間を結ぶ有向辺は垂直辺として規定される。この時、レイヤが変わる辺（垂直辺）には、例えば重み“１０”が与えられ、同一レイヤの辺（第１の水平辺）には重み“０”が与えられる。これは、波長変換が行われる場合に、ペナルティを与えるためである。第１の水平辺が第１のリンクに相当し、垂直辺が第２のリンクに相当する。
次に、各レイヤ内において、透過区間の波長が割り当て可能な場合にのみ、３Ｒが配備された中継サイトに対応する出力頂点から入力頂点へ向けて有向辺が生成され、これらの有向辺が第２の水平辺として規定される。即ち、透過的に隣接する再生増幅器間で利用可能なレイヤのチャネルに対応する有向辺が第２の水平辺として生成される。
図２８の例では、透過区間１には波長λ２およびλ４、透過区間２には波長λ１，λ３およびλ４、透過区間３には波長λ１，λ２およびλ４、透過区間４には、波長λ１およびλ３が割り当て可能であると仮定する。従って、例えば、中継サイトＢ−Ｄ間では、λ１に対応するＢ１２−Ｅ１１間，Ｂ３２−Ｅ３１間，及びＢ４２−Ｅ４１間に第２の水平辺がそれぞれ生成される。各第２の水平辺には、例えば重み“１”のような第１の水平辺よりも重く垂直辺よりも軽い重みが与えられる。このような第２の水平辺が第３のリンクに相当する。
さらに、光パスの始点とその直後に位置する再生増幅器（中継サイト：ここではサイトＢ）との間、及び、光パスの終点とその直前に位置する再生増幅器（中継サイト：ここではサイトＦ）との間には、それぞれ、第２の水平辺と同様の条件で、有向辺が生成される。これらの有向辺は、それぞれ第３、第４の水平辺として規定することができる。第３、第４の水平辺は、それぞれ第４、第５のリンクに相当する。第３及び第４の水平辺には、第２の水平辺と同じ重み“１”が与えられる。
以上のようにして生成されたレイヤグラフ上で、頂点Ａから頂点Ｚまでの最短経路探索（例えば、Ｄｉｊｋｓｔｒａ法のような既存の様々な最短経路探索アルゴリズムを適用できる。以下の第２〜第４の方法でも同じ）が実行される。これによって、透過区間１はλ２、透過区間２はλ１、透過区間３はλ１、透過区間４はλ１という波長割り当て結果が得られる。このような波長割り当ての結果は、レイヤ間の移動（即ちチャネル変換）を最小限に抑えることができている。つまり、第１の波長割当方法によれば、波長変換数の最小化を実現することができる。
〔第２の波長割当方法〕
図２９は、図２７の処理１１６にて適用可能な、第２の波長割当方法において生成され、波長変換数が最小の波長割り当てに用いる事のできるレイヤグラフと、このレイヤグラフに対応する光パスの例を示す図である。
図２９において、レイヤグラフを作成するために想定される光パスの構成は、第１の波長割当方法で仮定した光パス（図２８）と同様である。今、波長使用に関する優先度が、λ４、λ３、λ２、λ１の順に高いと仮定する。波長の優先度は、ネットワークの管理者等によって、予め適宜設定可能である。
この場合、波長に対応するレイヤの水平辺（第２〜４の水平辺）に、優先度を反映した重み付けが行われる。即ち、波長に割り当てられる優先度が高い程小さな重みが与えられる。例えば、λ１には“４”、λ２には“３”、λ３には“２”、λ４には“１”の重みが第２〜第４の水平辺に与えられる。その他は、第１の波長割当方法と同じ条件でレイヤグラフが生成される。
以上のようにして生成されたレイヤグラフ上で、頂点Ａから頂点Ｚまでの最短経路探索が実行される。これによって、透過区間１はλ４、透過区間２はλ４、透過区間３はλ４、透過区間４はλ３という波長割り当て結果が得られる。このように、第２の波長割当方法によると、第１の波長割当方法とレイヤグラフの構造が等しいにもかかわらず、異なる結果を得ることができる。従って、第２の波長割当方法によれば、波長変換数を最小にしつつ、波長使用の優先度を考慮した波長割り当てを実現することができる。言い換えれば、波長（チャネル）の使用順を制御することができる。
〔第３の波長割当方法〕
図３０は、図２７の処理１１６に適用可能な第３の波長選択方法において生成され、波長変換数最小の波長割り当てに適用可能なレイヤグラフと、このレイヤグラフに対応する光パスの例を示す図である。
図３０に示すレイヤグラフを作成するために想定される光パスの構成は、第１および第２の波長選択方法で適用される光パス（図２８、図２９）と同じである。但し、光パスが経由するファイバスパンは、λ１からλ８までの８波長が多重可能である。
また、図３０において、各透過区間の割り当て可能な波長として、透過区間１には波長λ２，λ４，λ５およびλ８、透過区間２にはλ１，λ４，λ５，λ６およびλ８、透過区間３にはλ４，λ６およびλ７、透過区間４にはλ２，λ５およびλ７を割り当て可能と仮定する。  水平辺への優先度を反映した重み付けは、λ１およびλ５には“４”、λ２およびとλ６には“３”、λ３およびλ７には“２”、λ４およびλ８には“１”の重みが与えられる。
ここで、３Ｒが配備された中継サイト（サイトＢ，Ｅ，Ｆ）の再生増幅器において、波長変換に関する制約を考慮し、例えば、波長λ１からλ４の間のみ相互に変換可能、波長λ５からλ８の間のみ相互に変換可能と仮定する。この時、各サイトに対応した入力頂点から出力頂点への垂直辺は、変換可能な組のみ生成する。その他は、第２の波長割当方法と同じ条件でレイヤグラフを生成する。
上記条件で生成されたレイヤグラフ上で、頂点Ａから頂点Ｚまでの最短経路探索が実行される。これによって、透過区間１はλ４、透過区間２はλ４、透過区間３はλ４、透過区間４はλ２という波長割り当て結果が得られる。
このように、第３の波長割当方法によれば、光パスに波長変換に関する制約がある場合でも、その波長変換に関する制約を守り、かつ、波長変換数を最小にしつつ、波長使用の優先度を考慮した波長割り当てを実現することができる。
〔第４の波長割当方法〕
図３１は、図２７の処理１１６に適用可能な第４の波長割当方法において生成され、波長変換数最小の波長割り当てに適用可能なレイヤグラフと、このレイヤグラフに対応する光パスを示す図である。第４の波長割当方法が適用される光パスの例は、第１〜３の方法で示した光パスと同じ構成を有している。
今、信号性能の例として各サイトの累積規格化雑音を取り上げることと仮定し、各中継サイトの累積規格化雑音が、サイトＢでは０．９０、サイトＥでは０．８５、サイトＦでは０．６０であると仮定する。さらに、区間全体を基準とした雑音量の判定値を１．００と仮定し、この判定値と各累積規格化雑音との差を１００倍したものを、各サイトの垂直辺の重みとして与える。つまり、サイトＢの垂直辺には、
（１．００−０．９０）×１００＝１０
が与えられ、サイトＥの垂直辺には、
（１．００−０．８５）×１００＝１５
が与えられ、サイトＦの垂直辺には、
（１．００−０．６０）×１００＝４０
がそれぞれ与えられる。その他は、第３の波長割当方法と同じ条件でレイヤグラフが生成される。
考慮すべき信号性能パラメータとしては、規格化雑音の他にも、レベルダイヤグラム、分散マップ、分散スロープマップ、クロストーク、偏波モード分散、フィルタ数、スパン数、アンプ数、分散トレランス下限、分散トレランス上限、最小累積分散、最大累積分散、分散マージン下側、分散マージン上側を適用することができる。さらには、上述した複数の信号性能パラメータの組み合わせを適用することも可能である。
上記した条件で生成されたレイヤグラフ上で、頂点Ａから頂点Ｚまでの最短経路探索が実行される。これによって、透過区間１はλ８、透過区間２はλ８、透過区間３はλ７、透過区間４はλ７という波長割り当て結果が得られる。
第４の波長割当方法によると、第３の波長割当方法とレイヤグラフの構造が等しく、水平辺の累積重みも等しいにもかかわらず、第３の波長割当方法と異なる波長割当結果を得ることができる。従って、第４の波長割当方法によれば、可能な限り信号性能の悪いサイトで波長変換を行い、かつ、波長変換に関する制約を守り、かつ、波長変換数を最小にしつつ、波長使用の優先度を考慮した波長割り当てを実現することができる。
以上説明した本発明によれば、メッシュ型の通信ネットワークに対して迅速に、効率的かつ経済的な通信ネットワークシステムを実現することが可能になる。このため、実用的には極めて有用である。つまり、本発明により、伝送システムネットワークの設備導入費用と設備保守費用と通信ネットワーク設計の工数を削減できるため、システム運用者の大幅なオペレーションコスト低減を実現することができる。
【産業上の利用可能性】  本発明は、設備コストをおさえたネットワークの設計に関するサービスを提供する産業に適用可能である。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【国際調査報告】
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