光ネットワーク設計支援システムおよびプログラム
【課題】
多数の加入希望者宅と複数の収容局との間の光ファイバ接続設計を支援する。
【解決手段】
光スプリッタ配置設計機能（２２）が位置情報ＤＢ（１８）の収容局と加入希望者の位置情報と、敷設可能経路情報ＤＢ（２１）の敷設可能経路Ｇ（Ｖ，Ｅ）を参照し、加入希望者を最も近い節点Ｖにマッピングする。クラスタリング処理機能（２４）が、１以上の加入希望者がマッピングされた節点をクラスタに分類し、加入者数条件及び距離条件の下で、各クラスタ内で光スプリッタの位置を決定する。ボロノイ領域計算機能（２８）が収容局の位置を母点とするボロノイ領域に経路Ｇを分割する。収用局決定機能（２６）が、ボロノイ領域内の光スプリッタを同じボロノイ領域内の収用局に接続する。
多数の加入希望者宅と複数の収容局との間の光ファイバ接続設計を支援する。
【解決手段】
光スプリッタ配置設計機能（２２）が位置情報ＤＢ（１８）の収容局と加入希望者の位置情報と、敷設可能経路情報ＤＢ（２１）の敷設可能経路Ｇ（Ｖ，Ｅ）を参照し、加入希望者を最も近い節点Ｖにマッピングする。クラスタリング処理機能（２４）が、１以上の加入希望者がマッピングされた節点をクラスタに分類し、加入者数条件及び距離条件の下で、各クラスタ内で光スプリッタの位置を決定する。ボロノイ領域計算機能（２８）が収容局の位置を母点とするボロノイ領域に経路Ｇを分割する。収用局決定機能（２６）が、ボロノイ領域内の光スプリッタを同じボロノイ領域内の収用局に接続する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＤＳ（Passive Double Star）型光ネットワークの設計を支援する光ネットワーク設計支援システム及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＤＳ型光ネットワーク、すなわち、いわゆるＰＯＮ（Passive Optical Network）ネットワークにおいて、複数の収容局に多数の加入希望者を配分する場合、従来は、熟練技術者の手作業に頼っていた。非特許文献１、２には、収容局を中心とした円形のエリア内にＰＯＮ加入希望者宅が一様に分布していることを前提とする場合で、多段分岐光アクセスネットワークの敷設コストを最小化するコンピュータ手法が記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】宇田川大輔、松本隆男「多段分岐光アクセスネットワークの最小光ファイバ長に関する検討」電子情報通信学会総合大会、Ｂ−８−２９、２００３年
【非特許文献２】宇田川大輔、松本隆男「多段分岐アクセスネットワークのコスト最小化条件に関する検討」電子情報通信学会総合大会、Ｂ−８−１１、２００４年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
熟練技術者による手作業では、コストに対して最適な解又は一定以上に好ましい解を得られているかどうかを確認できない。また、作成に膨大な手間と時間を要する。
【０００５】
非特許文献１および２に記載される手法は、加入希望者宅が一様に分布していない場合や、収容局ごとにカバーするエリアの形状が円形でない場合などには適用できない。しかも、このような状況が、より現実的である。
【０００６】
さらに、非特許文献１および２に記載の手法は、エリア内に自由に光ファイバケーブルを敷設できることを前提としている。しかし、実際には光ファイバケーブルは道路網に沿って又は、予め用意された管内等に敷設する必要があり、非特許文献１および２に記載の手法は、このような制約条件下では適用できない。
【０００７】
そこで、本発明は、多数の加入希望者宅と複数の収容局が非一様に分布する状況を前提とし、光ファイバケーブルの敷設可能経路に対する制約条件が存在する場合において、光ファイバコストに関して好ましい解を提示する光ネットワーク設計支援システム及びプログラムを提示することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る光ネットワーク設計支援システムは、収容局および加入希望者の位置情報を保持する位置情報データベースと、光ファイバを敷設可能な経路情報であって節点と枝により表現される経路情報を保持する敷設可能経路情報データベースと、当該加入希望者を平面上で最も近い当該節点に割り付ける割り付け手段と、最大ドロップケーブル長、光スプリッタ分岐数及びクラスタ数初期値を記憶するパラメータ記憶手段と、１以上の加入希望者がマッピングされた節点から光スプリッタ位置を決定する光スプリッタ位置決定手段であって、１以上の加入希望者がマッピングされた節点を当該クラスタ数初期値以上のクラスタに分割し、各クラスタに属する節点の位置からのパスコストの総和が最小になる節点位置を当該光スプリッタ位置として決定する光スプリッタ位置決定手段と、当該光スプリッタ位置決定手段により決定された当該各光スプリッタ位置の各光スプリッタを当該収用局の何れかに接続する光スプリッタ／収用局接続手段であって、当該経路情報により表現される経路を当該収容局を母点とするボロノイ領域に分割し、当該各ボロノイ領域内において当該光スプリッタ位置の光スプリッタを母点となる当該収容局に接続する光スプリッタ／収用局接続手段とを具備することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る光ネットワーク設計支援プログラムは、コンピュータを使い、複数の収用局及び複数の加入希望者に対して、収容局および加入希望者の位置情報を保持する位置情報データベース、並びに、光ファイバを敷設可能な経路情報であって節点と枝により表現される経路情報を保持する敷設可能経路情報データベースを参照し、最大ドロップケーブル長及び光スプリッタ分岐数の条件の下で、光スプリッタの位置、及び当該光スプリッタを収用する収用局を決定する光ネットワーク設計支援プログラムであって、当該コンピュータに、当該加入希望者を平面上で最も近い当該節点に割り付ける機能と、１以上の加入希望者がマッピングされた節点から光スプリッタ位置を決定させる光スプリッタ位置決定機能であって、１以上の加入希望者がマッピングされた節点を当該クラスタ数初期値以上のクラスタに分割させ、各クラスタに属する節点の位置からのパスコストの総和が最小になる節点位置を当該光スプリッタ位置として決定させる光スプリッタ位置決定機能と、当該光スプリッタ位置決定機能により決定された当該各光スプリッタ位置の各光スプリッタを当該収用局の何れかに接続させる光スプリッタ／収用局接続機能であって、当該経路情報により表現される経路を当該収容局を母点とするボロノイ領域に分割させ、当該各ボロノイ領域内において当該光スプリッタ位置の光スプリッタを母点となる当該収容局に接続させる光スプリッタ／収用局接続機能とを実現させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、多数の加入希望者の位置情報と複数の収容局の位置情報と、光ファイバを敷設可能な経路の情報をもとに、加入希望者を効率的に収容するＰＤＳ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｄｏｕｂｌｅ Ｓｔａｒ）型光ファイバ網の設計が可能になり、複数の加入希望者と複数の収容局が非一様に分布し、かつ光ファイバケーブルの敷設可能経路に対する制約条件が存在する場合においても、光ファイバコストに対する準最適解を与える設計が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施例の概略構成ブロック図である。
【図２】本実施例のネットワーク設計処理のメインのフローチャートである。
【図３】収用局と加入希望者の分布を示す説明例である。
【図４】図３に示す例で加入希望者を近い節点にマッピングした例である。
【図５】ネットワーククラスタリング処理の詳細なフローチャートである。
【図６】図３に示す例でセントロイドを決定した例である。
【図７】図６に示す例に対してセントロイドと加入希望者とを接続する光ケーブルの接続例である。
【図８】光スプリッタと収容局との接続を決定する処理の詳細なフローチャートである。
【図９】光スプリッタと収用局を接続する光ケーブルの配置例である。
【図１０】加入希望者と収容局を接続する最終的な設計例である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は、本発明に係る設計支援システムの概略構成ブロック図を示す。コンピュータのＣＰＵ１０に、キーボード等の入力装置１２と、表示装置１４が接続する。ＣＰＵ１０上で、本実施例の設計支援プログラムが動作する。パラメータ記憶装置１６は、ＣＰＵ上の設計支援プログラムに必要な、入力装置１２により入力される各種パラメータを記憶する。パラメータ記憶装置１６は、例えば、コンピュータを構成するＲＡＭ又は二次記憶装置としてのハードディスク装置などからなる。
【００１４】
位置情報データベース（ＤＢ）１８は、ＰＯＮネットワークの設計対象地域に位置するＰＯＮ加入希望者および収容局の、２次元平面上での位置情報を保持する。収容局の位置情報をＣｉ（ｉ＝１〜Ｎ）とし、加入希望者の位置情報をＸｊ（ｊ＝１〜Ｍ）とする。この説明例では、収容局がＮ台あり、加入希望者数がＭであるとする。Ｃｉ（ｉ＝１〜Ｎ）は各収容局を示す場合と、その位置座標を示す場合とがある。同様に、Ｘｊ（ｊ＝１〜Ｍ）は、加入希望者自体を示す場合と、その位置座標を示す場合とがある。
【００１５】
最大収容回線数データベース（ＤＢ）２０は、各収容局Ｃｉ（ｉ＝１〜Ｎ）の最大収容回線数Ｎｆｉ（ｉ＝１〜Ｎ）を示す。例えば、Ｃ１の最大収容回線数はＮｆ１である。
【００１６】
データベースとして、データベース１８，２０の代わりに、収用局の位置情報と最大収用回線数を保持する収用局データベースと、加入希望者に関する位置情報を保持する加入希望者データベースとを有する構成であってもよいことは明らかである。
【００１７】
敷設可能経路情報データベース（ＤＢ）２１は、光ファイバを敷設可能な経路の情報を、節点Ｖｉ（ｉ＝１，２，…，Ｋ１）と枝Ｅｊ（ｊ＝１，２，…，Ｋ２）より構成されるグラフＧ＝（Ｖ，Ｅ）の形式で保持する。例えば、敷設可能経路情報として道路網を想定する場合、節点Ｖは交差点の位置を示し、枝Ｅは２つの交差点を結ぶ道路を示す。
【００１８】
ＣＰＵ１０は、設計支援プログラムの機能要素として、以下の機能２２〜３０を具備する。図２は、ＣＰＵ１０による設計支援プログラムのメインフローのフローチャートを示す。
【００１９】
光スプリッタ配置設計機能２２が、位置情報ＤＢ１８から収容局の位置情報Ｃｉ（ｉ＝１〜Ｎ）と、加入希望者の位置情報Ｘｊ（ｊ＝１〜Ｍ）を読み込み（Ｓ１）、敷設可能経路情報ＤＢ２１から、光ファイバを敷設可能な経路情報Ｇ＝（Ｖ，Ｅ）を読み込む（Ｓ２）。
【００２０】
この説明例では、収容局がＮ台あり、加入希望者がＭ人であり、経路情報Ｇ＝（Ｖ，Ｅ）の節点ＶはＫ１個、枝葉Ｋ２本あるものとする。図３は、加入希望者と収容局、並びに、経路の節点及び枝の分布例を示す。図３に示す分布例では、１６人の加入希望者を３つの収用局のどれに接続すべきかを検討し、決定することになる。光ファイバ敷設可能経路の節点は電柱であるとする。図３に示す例では、Ｍ＝１７、Ｎ＝３、Ｋ１＝１２、Ｋ２＝２７となる。各収用局には１又は複数のＰＯＮシステムを収容可能であるとする。
【００２１】
オペレータは、入力装置１２を使って、光ネットワーク設計の基本パラメータ、ここでは、最大ドロップケーブル長Ｌｍａｘ、光スプリッタ分岐数Ｎｓ及びクラスタ数（初期値）ＮｃをＣＰＵ１０に入力する（Ｓ３）。もちろん、これらのパラメータの入力（Ｓ３）を、ステップＳ１又は同Ｓ２に先行して実施しておいても良い。最大ドロップケーブル長Ｌｍａｘは、光スプリッタから加入希望者宅までの、許容される最長距離である。光スプリッタ分岐数Ｎｓは１つの光スプリッタに収容できる加入希望者数である。クラスタ数Ｎｃは、ＰＯＮシステム数であり、ここでは、１つのＰＯＮシステムに１つの光スプリッタを想定しているので、光スプリッタ数でもある。クラスタ数Ｎｃは、収容局数又は加入希望者数により、計算途中で増減されることがある。図３に示す例では、収用局の数が３であることから、クラスタ数Ｎｃの初期値を３とする。
【００２２】
光スプリッタ配置設計機能２２は、各加入希望者Ｘｊを平面上で最も近い節点Ｖｉと関連づける（Ｓ４）。図３に示す例にステップＳ４による処理を適用した場合の一例を図４に示す。図４で、節点に付与された数字は、当該接点に関連づけられた加入希望者数を示す。
【００２３】
次に、光スプリッタ配置設計機能２２は、全体を対象領域に指定し（Ｓ５）、クラスタ数Ｎｃ、加入希望者Ｘ及び敷設可能経路情報Ｇを指定して、ネットワーククラスタリング処理機能２４に、ネットワーククラスタリング処理を実行させる（Ｓ６）。すなわち、この時点で、ネットワーククラスタリング処理機能２４は、ステップＳ１〜Ｓ３で設定されパラメータ記憶装置１６に記憶される条件及び初期値に従い、各クラスタ内の加入希望者数がＮｓ以下となり、かつ、ドロップケーブル長が最大長Ｌｍａｘを越えないという条件の下で、対象領域の全加入希望者をクラスタリングし、光スプリッタ候補の位置を決定する。
【００２４】
図５は、ネットワーククラスタリング処理機能２４によるクラスタリング処理（Ｓ６）の詳細な動作フローチャートを示す。ネットワーククラスタリング処理機能２４は、メインルーチン又は光スプリッタ配置設計機能２２から対象領域、クラスタ数Ｎｃ、加入希望者（の位置情報）Ｘ、及び敷設可能経路情報Ｇ＝（Ｖ，Ｅ）を引き渡される。ネットワーククラスタリング処理機能２４は、光スプリッタの位置候補となるＮｃ個のセントロイドＹｋ（ｋ＝１〜Ｎｃ）を、敷設可能経路情報Ｇの節点Ｖの中からランダムに設定する（Ｓ１１）。
【００２５】
対象領域内に存在する節点のうち、１以上の加入希望者がマッピングされた節点を、所定のクラスタリング処理によりＮｃ個のクラスタに分割する（Ｓ１２）。ここでは、Ｎｃ個のセントロイドの位置は、各クラスタに属する節点の位置からのパスコスト（例えば道路長）の総和が最小となるように最適化又は決定される。このようなクラスタ処理法として、グラフクラスタリング手法、例えば、Ｇｒａｐｈ ｋ−ｍｅｄｏｉｄｓ ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄがある。このクラスタリング処理で決定した各セントロイドが、以後、光スプリッタの位置候補となる。
【００２６】
図６は、図３及び図４に示す例に対し、クラスタリング処理（Ｓ１２）により５つのクラスタに節点を分割した結果を示す。黒丸は、セントロイドＹｋ（光スプリッタ候補）を示す。図６に示す例では、Ｎｓ（光スプリッタ分岐数）＝８、Ｎｃ（クラスタ数）＝５である。
【００２７】
各クラスタについて、加入者数条件と距離条件を調べる。そのために、対象のクラスタを指定するループ変数ｋに１を代表する（Ｓ１３）。ｋ番目のクラスタについて、加入希望者数がＮｓ以下かどうかと（Ｓ１４）、各加入希望者からセントロイドまでの経路長がＬｍａｘ以下かを調べる（Ｓ１５）。加入希望者数がＮｓ以下で、各経路長がＬｍａｘ以下の場合（Ｓ１４，Ｓ１５）、ｋがＮｃを越えるかどうかを調べる（Ｓ１６）。ｋがＮｃ以下の場合、ｋをインクリメントして（Ｓ１７）、次のクラスタについて、加入者数条件及び距離条件を調べる（Ｓ１４，Ｓ１５）。
【００２８】
加入者数条件（Ｓ１４）と距離条件（Ｓ１５）の何れかでも満たされないクラスタについて、クラスタリング処理機能２４が、ネットワーククラスタリング処理を実行する（Ｓ１８〜Ｓ２０）。すなわち、当該クラスタ、Ｎｃ＝２、光ファイバ敷設可能経路Ｇのうち、当該クラスタ内の部分（Ｇａ）、当該クラスタ内に位置する加入者（Ｘａ）を引数として、クラスタリング処理機能２４が、再帰的にネットワーククラスタリング処理を実行する（Ｓ２０）。
【００２９】
図５に示すフローでは、加入者数条件又は距離条件を満たさないクラスタを２分割していくことで、加入者数条件及び距離条件を満たすようにしているが、加入者数条件又は距離条件を満たさないクラスタが存在する場合、クラスタ数Ｎｃをインクリメントして、ステップＳ１１から再試行するようにしてもよい。すなわち、この場合には，加入者条件又は距離条件を満たさない場合に、ＮｃをインクリメントしてステップＳ１１に戻る。
【００３０】
ステップＳ６により、すなわち、図５に示すフローにより、最終的に、光ファイバ敷設可能経路の制約の下で、加入者数条件及び距離条件を満たすセントロイドを光スプリッタの配置位置として決定できる。図４に示す例に対して決定されるセントロイド例を図６に示す。
【００３１】
このように決定したセントロイドを光スプリッタ位置として確定し、各クラスタ内の節点にマッピングされた加入希望者を光スプリッタに論理接続する（Ｓ７）。図７は、図６に示す例に対して加入希望者と光スプリッタを光ケーブルで接続する接続例を示す。これにより、光スプリッタ及びドロップケーブルの配置場所の設計が完了する。
【００３２】
なお、Ｇｒａｐｈ ｋ−ｍｅｄｏｉｄｓ ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ法などのグラフクラスタリング手法は、局所最適解に収束することが知られているので、ここで得られるＰＯＮネットワークの設計結果は、光ファイバ線路長に対する準最適解となる。
【００３３】
収用局決定機能２６が、ステップＳ７で位置が確定した各光スプリッタをどの収用局に接続するかを決定する（Ｓ８）。図８は、ステップＳ８の詳細なフローチャートを示す。
【００３４】
収用局決定機能２６は、ボロノイ領域計算機能２８に指示して、光ファイバ敷設可能な経路Ｇ＝（Ｖ，Ｅ）を、Ｎ個の収容局の位置を母点としてネットワークボロノイ領域に分割させる（Ｓ２１）。ネットワークボロノイ領域とは、母点からの最短の経路長が、他の母点からの経路長よりも短い節点Ｖの集合をあらわす。Ｇ＝（Ｖ，Ｅ）の全体を複数のボロノイ領域に区切ったものはネットワークボロノイ図と呼ばれる。図９は、図７に示す収用局と光スプリッタの配置例に対してボロノイ領域への分割を実施した結果を示し、破線がボロノイ領域の境界線を示す。ネットワークボロノイ図の作図方法としては、Ｍ． Ｅｒｗｉｇにより提案された方法などが知られている。
【００３５】
収用局決定機能２６は、得られたネットワークボロノイ領域の全てについて、以下の処理を実行する。まず、処理対象のネットワークボロノイ領域を指定する変数ｋを１で初期化する（Ｓ２２）。収用局決定機能２６は、最大収容回線数ＤＢ２０からｋ番目の収容局の最大収容回線数Ｎｆｋを取得する（Ｓ２３）。ｋ番目のネットワークボロノイ領域内に存在する光スプリッタ数とｋ番目の収容局に収用済みの回線数の合計が、Ｎｆｋ以下か否かを判断する（Ｓ２４）。すなわち、ｋ番目のネットワークボロノイ領域内に存在する光スプリッタ数に等しいＰＯＮシステムを、ｋ番目の収用局にまだ収容可能かどうかを調べる。
【００３６】
ｋ番目のネットワークボロノイ領域内に存在する光スプリッタ数とｋ番目の収容局に収用済みの回線数の合計が、Ｎｆｋ以下の場合（Ｓ２４）、ｋ番目のネットワークボロノイ領域内に存在する各光スプリッタをｋ番目の収容局に接続する（Ｓ２５）。ｋがＮｃに等しく無ければ（Ｓ２６）、ｋをインクリメントして（Ｓ２７）、Ｓ２３以降を繰り返す。ｋがＮｃに等しくなれば（Ｓ２６）、図８に示す処理を終了する。
【００３７】
ｋ番目のネットワークボロノイ領域内に存在する光スプリッタ数とｋ番目の収容局に収用済みの回線数の合計が、Ｎｆｋを越える場合（Ｓ２４）、もはや、ｋ番目のネットワークボロノイ領域内に存在する全光スプリッタをｋ番目の収容局に接続することができない。そこで、隣接するネットワークボロノイ領域ｊ（但し、j≠ｋ）であって、そのネットワークボロノイ領域ｊ内の全光スプリッタ数と、既に接続済みの隣接領域の光スプリッタ数を足してもまだ空きがある収用局を有するものがあるかどうかを調べる（Ｓ２８）。すなわち、隣接するネットワークボロノイ領域の収用局への接続可能性を調べる。そのような隣接ネットワークボロノイ領域ｊ（但し、j≠ｋ）が無い場合（Ｓ２８）、収用局決定機能２６は、表示装置１４に、ＰＯＮネットワークの設計不能を示すエラーメッセージを表示する（Ｓ２９）。
【００３８】
空きのある収用局を有する隣接ネットワークボロノイ領域ｊ（但し、j≠ｋ）が存在する場合（Ｓ２８）、ｋ番目のネットワークボロノイ領域内の光スプリッタの内で、当該隣接ネットワークボロノイ領域ｊ（但し、j≠ｋ）の収用局Ｃｊに最も近い光スプリッタを収用局Ｃｊに接続する（Ｓ３０）。そして、ステップＳ２４以降を繰り返す。これにより、ステップＳ２４で考慮すべき光スプリッタ数が１だけ減る。ステップＳ３０を必要回数だけ繰り返すことで、最終的にステップＳ２４の条件が満たされ、先に説明したように、次のネットワークボロノイ領域の処理に移行する（Ｓ２６，Ｓ２７）。
【００３９】
このようにして、ステップＳ７で配置された全光スプリッタを、可能な限り近い収用局に接続できる。これで、図１０に示すように、ＰＯＮネットワークの設計が完了する。図１０は、図９に示す例に対する設計結果例を示す。設計結果出力機能３０は、設計結果を表示装置１４に出力する。もちろん、設計結果を印刷出力するなり、図示しないハードディスクに保存してもよい。
【００４０】
以上の処理を全ネットワークボロノイ領域について実施することにより、各光スプリッタを接続する収容局および光ファイバ敷設経路を図９に示すように決定でき、図１０に示すように、ＰＯＮネットワークの設計を完了する。
【００４１】
本実施例は、多数のＰＯＮ加入希望者宅の位置情報、又はエリア毎に予想されるＰＯＮ加入者数予測値の情報と、複数のＰＯＮ収容局の位置情報と、光ファイバを敷設可能な経路の情報をもとに、当該ＰＯＮ加入希望者、又は予想される将来のＰＯＮ加入希望者を効率的に収容することが可能なＰＤＳ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｄｏｕｂｌｅ Ｓｔａｒ）型光ファイバ網の設計を可能とする。ＰＯＮサービスを展開する通信事業者のＦＴＴＨ（Fiber To The Home）ネットワーク設計システムとして適用できる。具体的には、複数のＰＯＮ加入希望者が既に存在する場合に、当該ＰＯＮ加入希望者を効率的に収容することが可能なＰＤＳ型光ファイバ網の設計システムとして適用できる。また、将来のＰＯＮシステムに対する需要予測に基づき、光スプリッタおよび、収容局と光スプリッタ間の光ファイバケーブルを事前に敷設する際の設計システムとして適用できる。
【００４２】
特定の説明用の実施例を参照して本発明を説明したが、特許請求の範囲に規定される本発明の技術的範囲を逸脱しないで、上述の実施例に種々の変更・修整を施しうることは、本発明の属する分野の技術者にとって自明であり、このような変更・修整も本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４３】
１０：ＣＰＵ
１２：入力装置
１４：表示装置
１６：パラメータ記憶装置
１８：位置情報データベース
２０：最大収容回線数データベース
２１：敷設可能経路情報データベース
２２：光スプリッタ配置設計機能
２４：クラスタリング処理機能
２６：収用局決定機能
２８：ボロノイ領域計算機能
３０：設計結果出力機能
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＤＳ（Passive Double Star）型光ネットワークの設計を支援する光ネットワーク設計支援システム及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＤＳ型光ネットワーク、すなわち、いわゆるＰＯＮ（Passive Optical Network）ネットワークにおいて、複数の収容局に多数の加入希望者を配分する場合、従来は、熟練技術者の手作業に頼っていた。非特許文献１、２には、収容局を中心とした円形のエリア内にＰＯＮ加入希望者宅が一様に分布していることを前提とする場合で、多段分岐光アクセスネットワークの敷設コストを最小化するコンピュータ手法が記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】宇田川大輔、松本隆男「多段分岐光アクセスネットワークの最小光ファイバ長に関する検討」電子情報通信学会総合大会、Ｂ−８−２９、２００３年
【非特許文献２】宇田川大輔、松本隆男「多段分岐アクセスネットワークのコスト最小化条件に関する検討」電子情報通信学会総合大会、Ｂ−８−１１、２００４年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
熟練技術者による手作業では、コストに対して最適な解又は一定以上に好ましい解を得られているかどうかを確認できない。また、作成に膨大な手間と時間を要する。
【０００５】
非特許文献１および２に記載される手法は、加入希望者宅が一様に分布していない場合や、収容局ごとにカバーするエリアの形状が円形でない場合などには適用できない。しかも、このような状況が、より現実的である。
【０００６】
さらに、非特許文献１および２に記載の手法は、エリア内に自由に光ファイバケーブルを敷設できることを前提としている。しかし、実際には光ファイバケーブルは道路網に沿って又は、予め用意された管内等に敷設する必要があり、非特許文献１および２に記載の手法は、このような制約条件下では適用できない。
【０００７】
そこで、本発明は、多数の加入希望者宅と複数の収容局が非一様に分布する状況を前提とし、光ファイバケーブルの敷設可能経路に対する制約条件が存在する場合において、光ファイバコストに関して好ましい解を提示する光ネットワーク設計支援システム及びプログラムを提示することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る光ネットワーク設計支援システムは、収容局および加入希望者の位置情報を保持する位置情報データベースと、光ファイバを敷設可能な経路情報であって節点と枝により表現される経路情報を保持する敷設可能経路情報データベースと、当該加入希望者を平面上で最も近い当該節点に割り付ける割り付け手段と、最大ドロップケーブル長、光スプリッタ分岐数及びクラスタ数初期値を記憶するパラメータ記憶手段と、１以上の加入希望者がマッピングされた節点から光スプリッタ位置を決定する光スプリッタ位置決定手段であって、１以上の加入希望者がマッピングされた節点を当該クラスタ数初期値以上のクラスタに分割し、各クラスタに属する節点の位置からのパスコストの総和が最小になる節点位置を当該光スプリッタ位置として決定する光スプリッタ位置決定手段と、当該光スプリッタ位置決定手段により決定された当該各光スプリッタ位置の各光スプリッタを当該収用局の何れかに接続する光スプリッタ／収用局接続手段であって、当該経路情報により表現される経路を当該収容局を母点とするボロノイ領域に分割し、当該各ボロノイ領域内において当該光スプリッタ位置の光スプリッタを母点となる当該収容局に接続する光スプリッタ／収用局接続手段とを具備することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る光ネットワーク設計支援プログラムは、コンピュータを使い、複数の収用局及び複数の加入希望者に対して、収容局および加入希望者の位置情報を保持する位置情報データベース、並びに、光ファイバを敷設可能な経路情報であって節点と枝により表現される経路情報を保持する敷設可能経路情報データベースを参照し、最大ドロップケーブル長及び光スプリッタ分岐数の条件の下で、光スプリッタの位置、及び当該光スプリッタを収用する収用局を決定する光ネットワーク設計支援プログラムであって、当該コンピュータに、当該加入希望者を平面上で最も近い当該節点に割り付ける機能と、１以上の加入希望者がマッピングされた節点から光スプリッタ位置を決定させる光スプリッタ位置決定機能であって、１以上の加入希望者がマッピングされた節点を当該クラスタ数初期値以上のクラスタに分割させ、各クラスタに属する節点の位置からのパスコストの総和が最小になる節点位置を当該光スプリッタ位置として決定させる光スプリッタ位置決定機能と、当該光スプリッタ位置決定機能により決定された当該各光スプリッタ位置の各光スプリッタを当該収用局の何れかに接続させる光スプリッタ／収用局接続機能であって、当該経路情報により表現される経路を当該収容局を母点とするボロノイ領域に分割させ、当該各ボロノイ領域内において当該光スプリッタ位置の光スプリッタを母点となる当該収容局に接続させる光スプリッタ／収用局接続機能とを実現させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、多数の加入希望者の位置情報と複数の収容局の位置情報と、光ファイバを敷設可能な経路の情報をもとに、加入希望者を効率的に収容するＰＤＳ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｄｏｕｂｌｅ Ｓｔａｒ）型光ファイバ網の設計が可能になり、複数の加入希望者と複数の収容局が非一様に分布し、かつ光ファイバケーブルの敷設可能経路に対する制約条件が存在する場合においても、光ファイバコストに対する準最適解を与える設計が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施例の概略構成ブロック図である。
【図２】本実施例のネットワーク設計処理のメインのフローチャートである。
【図３】収用局と加入希望者の分布を示す説明例である。
【図４】図３に示す例で加入希望者を近い節点にマッピングした例である。
【図５】ネットワーククラスタリング処理の詳細なフローチャートである。
【図６】図３に示す例でセントロイドを決定した例である。
【図７】図６に示す例に対してセントロイドと加入希望者とを接続する光ケーブルの接続例である。
【図８】光スプリッタと収容局との接続を決定する処理の詳細なフローチャートである。
【図９】光スプリッタと収用局を接続する光ケーブルの配置例である。
【図１０】加入希望者と収容局を接続する最終的な設計例である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は、本発明に係る設計支援システムの概略構成ブロック図を示す。コンピュータのＣＰＵ１０に、キーボード等の入力装置１２と、表示装置１４が接続する。ＣＰＵ１０上で、本実施例の設計支援プログラムが動作する。パラメータ記憶装置１６は、ＣＰＵ上の設計支援プログラムに必要な、入力装置１２により入力される各種パラメータを記憶する。パラメータ記憶装置１６は、例えば、コンピュータを構成するＲＡＭ又は二次記憶装置としてのハードディスク装置などからなる。
【００１４】
位置情報データベース（ＤＢ）１８は、ＰＯＮネットワークの設計対象地域に位置するＰＯＮ加入希望者および収容局の、２次元平面上での位置情報を保持する。収容局の位置情報をＣｉ（ｉ＝１〜Ｎ）とし、加入希望者の位置情報をＸｊ（ｊ＝１〜Ｍ）とする。この説明例では、収容局がＮ台あり、加入希望者数がＭであるとする。Ｃｉ（ｉ＝１〜Ｎ）は各収容局を示す場合と、その位置座標を示す場合とがある。同様に、Ｘｊ（ｊ＝１〜Ｍ）は、加入希望者自体を示す場合と、その位置座標を示す場合とがある。
【００１５】
最大収容回線数データベース（ＤＢ）２０は、各収容局Ｃｉ（ｉ＝１〜Ｎ）の最大収容回線数Ｎｆｉ（ｉ＝１〜Ｎ）を示す。例えば、Ｃ１の最大収容回線数はＮｆ１である。
【００１６】
データベースとして、データベース１８，２０の代わりに、収用局の位置情報と最大収用回線数を保持する収用局データベースと、加入希望者に関する位置情報を保持する加入希望者データベースとを有する構成であってもよいことは明らかである。
【００１７】
敷設可能経路情報データベース（ＤＢ）２１は、光ファイバを敷設可能な経路の情報を、節点Ｖｉ（ｉ＝１，２，…，Ｋ１）と枝Ｅｊ（ｊ＝１，２，…，Ｋ２）より構成されるグラフＧ＝（Ｖ，Ｅ）の形式で保持する。例えば、敷設可能経路情報として道路網を想定する場合、節点Ｖは交差点の位置を示し、枝Ｅは２つの交差点を結ぶ道路を示す。
【００１８】
ＣＰＵ１０は、設計支援プログラムの機能要素として、以下の機能２２〜３０を具備する。図２は、ＣＰＵ１０による設計支援プログラムのメインフローのフローチャートを示す。
【００１９】
光スプリッタ配置設計機能２２が、位置情報ＤＢ１８から収容局の位置情報Ｃｉ（ｉ＝１〜Ｎ）と、加入希望者の位置情報Ｘｊ（ｊ＝１〜Ｍ）を読み込み（Ｓ１）、敷設可能経路情報ＤＢ２１から、光ファイバを敷設可能な経路情報Ｇ＝（Ｖ，Ｅ）を読み込む（Ｓ２）。
【００２０】
この説明例では、収容局がＮ台あり、加入希望者がＭ人であり、経路情報Ｇ＝（Ｖ，Ｅ）の節点ＶはＫ１個、枝葉Ｋ２本あるものとする。図３は、加入希望者と収容局、並びに、経路の節点及び枝の分布例を示す。図３に示す分布例では、１６人の加入希望者を３つの収用局のどれに接続すべきかを検討し、決定することになる。光ファイバ敷設可能経路の節点は電柱であるとする。図３に示す例では、Ｍ＝１７、Ｎ＝３、Ｋ１＝１２、Ｋ２＝２７となる。各収用局には１又は複数のＰＯＮシステムを収容可能であるとする。
【００２１】
オペレータは、入力装置１２を使って、光ネットワーク設計の基本パラメータ、ここでは、最大ドロップケーブル長Ｌｍａｘ、光スプリッタ分岐数Ｎｓ及びクラスタ数（初期値）ＮｃをＣＰＵ１０に入力する（Ｓ３）。もちろん、これらのパラメータの入力（Ｓ３）を、ステップＳ１又は同Ｓ２に先行して実施しておいても良い。最大ドロップケーブル長Ｌｍａｘは、光スプリッタから加入希望者宅までの、許容される最長距離である。光スプリッタ分岐数Ｎｓは１つの光スプリッタに収容できる加入希望者数である。クラスタ数Ｎｃは、ＰＯＮシステム数であり、ここでは、１つのＰＯＮシステムに１つの光スプリッタを想定しているので、光スプリッタ数でもある。クラスタ数Ｎｃは、収容局数又は加入希望者数により、計算途中で増減されることがある。図３に示す例では、収用局の数が３であることから、クラスタ数Ｎｃの初期値を３とする。
【００２２】
光スプリッタ配置設計機能２２は、各加入希望者Ｘｊを平面上で最も近い節点Ｖｉと関連づける（Ｓ４）。図３に示す例にステップＳ４による処理を適用した場合の一例を図４に示す。図４で、節点に付与された数字は、当該接点に関連づけられた加入希望者数を示す。
【００２３】
次に、光スプリッタ配置設計機能２２は、全体を対象領域に指定し（Ｓ５）、クラスタ数Ｎｃ、加入希望者Ｘ及び敷設可能経路情報Ｇを指定して、ネットワーククラスタリング処理機能２４に、ネットワーククラスタリング処理を実行させる（Ｓ６）。すなわち、この時点で、ネットワーククラスタリング処理機能２４は、ステップＳ１〜Ｓ３で設定されパラメータ記憶装置１６に記憶される条件及び初期値に従い、各クラスタ内の加入希望者数がＮｓ以下となり、かつ、ドロップケーブル長が最大長Ｌｍａｘを越えないという条件の下で、対象領域の全加入希望者をクラスタリングし、光スプリッタ候補の位置を決定する。
【００２４】
図５は、ネットワーククラスタリング処理機能２４によるクラスタリング処理（Ｓ６）の詳細な動作フローチャートを示す。ネットワーククラスタリング処理機能２４は、メインルーチン又は光スプリッタ配置設計機能２２から対象領域、クラスタ数Ｎｃ、加入希望者（の位置情報）Ｘ、及び敷設可能経路情報Ｇ＝（Ｖ，Ｅ）を引き渡される。ネットワーククラスタリング処理機能２４は、光スプリッタの位置候補となるＮｃ個のセントロイドＹｋ（ｋ＝１〜Ｎｃ）を、敷設可能経路情報Ｇの節点Ｖの中からランダムに設定する（Ｓ１１）。
【００２５】
対象領域内に存在する節点のうち、１以上の加入希望者がマッピングされた節点を、所定のクラスタリング処理によりＮｃ個のクラスタに分割する（Ｓ１２）。ここでは、Ｎｃ個のセントロイドの位置は、各クラスタに属する節点の位置からのパスコスト（例えば道路長）の総和が最小となるように最適化又は決定される。このようなクラスタ処理法として、グラフクラスタリング手法、例えば、Ｇｒａｐｈ ｋ−ｍｅｄｏｉｄｓ ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄがある。このクラスタリング処理で決定した各セントロイドが、以後、光スプリッタの位置候補となる。
【００２６】
図６は、図３及び図４に示す例に対し、クラスタリング処理（Ｓ１２）により５つのクラスタに節点を分割した結果を示す。黒丸は、セントロイドＹｋ（光スプリッタ候補）を示す。図６に示す例では、Ｎｓ（光スプリッタ分岐数）＝８、Ｎｃ（クラスタ数）＝５である。
【００２７】
各クラスタについて、加入者数条件と距離条件を調べる。そのために、対象のクラスタを指定するループ変数ｋに１を代表する（Ｓ１３）。ｋ番目のクラスタについて、加入希望者数がＮｓ以下かどうかと（Ｓ１４）、各加入希望者からセントロイドまでの経路長がＬｍａｘ以下かを調べる（Ｓ１５）。加入希望者数がＮｓ以下で、各経路長がＬｍａｘ以下の場合（Ｓ１４，Ｓ１５）、ｋがＮｃを越えるかどうかを調べる（Ｓ１６）。ｋがＮｃ以下の場合、ｋをインクリメントして（Ｓ１７）、次のクラスタについて、加入者数条件及び距離条件を調べる（Ｓ１４，Ｓ１５）。
【００２８】
加入者数条件（Ｓ１４）と距離条件（Ｓ１５）の何れかでも満たされないクラスタについて、クラスタリング処理機能２４が、ネットワーククラスタリング処理を実行する（Ｓ１８〜Ｓ２０）。すなわち、当該クラスタ、Ｎｃ＝２、光ファイバ敷設可能経路Ｇのうち、当該クラスタ内の部分（Ｇａ）、当該クラスタ内に位置する加入者（Ｘａ）を引数として、クラスタリング処理機能２４が、再帰的にネットワーククラスタリング処理を実行する（Ｓ２０）。
【００２９】
図５に示すフローでは、加入者数条件又は距離条件を満たさないクラスタを２分割していくことで、加入者数条件及び距離条件を満たすようにしているが、加入者数条件又は距離条件を満たさないクラスタが存在する場合、クラスタ数Ｎｃをインクリメントして、ステップＳ１１から再試行するようにしてもよい。すなわち、この場合には，加入者条件又は距離条件を満たさない場合に、ＮｃをインクリメントしてステップＳ１１に戻る。
【００３０】
ステップＳ６により、すなわち、図５に示すフローにより、最終的に、光ファイバ敷設可能経路の制約の下で、加入者数条件及び距離条件を満たすセントロイドを光スプリッタの配置位置として決定できる。図４に示す例に対して決定されるセントロイド例を図６に示す。
【００３１】
このように決定したセントロイドを光スプリッタ位置として確定し、各クラスタ内の節点にマッピングされた加入希望者を光スプリッタに論理接続する（Ｓ７）。図７は、図６に示す例に対して加入希望者と光スプリッタを光ケーブルで接続する接続例を示す。これにより、光スプリッタ及びドロップケーブルの配置場所の設計が完了する。
【００３２】
なお、Ｇｒａｐｈ ｋ−ｍｅｄｏｉｄｓ ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ法などのグラフクラスタリング手法は、局所最適解に収束することが知られているので、ここで得られるＰＯＮネットワークの設計結果は、光ファイバ線路長に対する準最適解となる。
【００３３】
収用局決定機能２６が、ステップＳ７で位置が確定した各光スプリッタをどの収用局に接続するかを決定する（Ｓ８）。図８は、ステップＳ８の詳細なフローチャートを示す。
【００３４】
収用局決定機能２６は、ボロノイ領域計算機能２８に指示して、光ファイバ敷設可能な経路Ｇ＝（Ｖ，Ｅ）を、Ｎ個の収容局の位置を母点としてネットワークボロノイ領域に分割させる（Ｓ２１）。ネットワークボロノイ領域とは、母点からの最短の経路長が、他の母点からの経路長よりも短い節点Ｖの集合をあらわす。Ｇ＝（Ｖ，Ｅ）の全体を複数のボロノイ領域に区切ったものはネットワークボロノイ図と呼ばれる。図９は、図７に示す収用局と光スプリッタの配置例に対してボロノイ領域への分割を実施した結果を示し、破線がボロノイ領域の境界線を示す。ネットワークボロノイ図の作図方法としては、Ｍ． Ｅｒｗｉｇにより提案された方法などが知られている。
【００３５】
収用局決定機能２６は、得られたネットワークボロノイ領域の全てについて、以下の処理を実行する。まず、処理対象のネットワークボロノイ領域を指定する変数ｋを１で初期化する（Ｓ２２）。収用局決定機能２６は、最大収容回線数ＤＢ２０からｋ番目の収容局の最大収容回線数Ｎｆｋを取得する（Ｓ２３）。ｋ番目のネットワークボロノイ領域内に存在する光スプリッタ数とｋ番目の収容局に収用済みの回線数の合計が、Ｎｆｋ以下か否かを判断する（Ｓ２４）。すなわち、ｋ番目のネットワークボロノイ領域内に存在する光スプリッタ数に等しいＰＯＮシステムを、ｋ番目の収用局にまだ収容可能かどうかを調べる。
【００３６】
ｋ番目のネットワークボロノイ領域内に存在する光スプリッタ数とｋ番目の収容局に収用済みの回線数の合計が、Ｎｆｋ以下の場合（Ｓ２４）、ｋ番目のネットワークボロノイ領域内に存在する各光スプリッタをｋ番目の収容局に接続する（Ｓ２５）。ｋがＮｃに等しく無ければ（Ｓ２６）、ｋをインクリメントして（Ｓ２７）、Ｓ２３以降を繰り返す。ｋがＮｃに等しくなれば（Ｓ２６）、図８に示す処理を終了する。
【００３７】
ｋ番目のネットワークボロノイ領域内に存在する光スプリッタ数とｋ番目の収容局に収用済みの回線数の合計が、Ｎｆｋを越える場合（Ｓ２４）、もはや、ｋ番目のネットワークボロノイ領域内に存在する全光スプリッタをｋ番目の収容局に接続することができない。そこで、隣接するネットワークボロノイ領域ｊ（但し、j≠ｋ）であって、そのネットワークボロノイ領域ｊ内の全光スプリッタ数と、既に接続済みの隣接領域の光スプリッタ数を足してもまだ空きがある収用局を有するものがあるかどうかを調べる（Ｓ２８）。すなわち、隣接するネットワークボロノイ領域の収用局への接続可能性を調べる。そのような隣接ネットワークボロノイ領域ｊ（但し、j≠ｋ）が無い場合（Ｓ２８）、収用局決定機能２６は、表示装置１４に、ＰＯＮネットワークの設計不能を示すエラーメッセージを表示する（Ｓ２９）。
【００３８】
空きのある収用局を有する隣接ネットワークボロノイ領域ｊ（但し、j≠ｋ）が存在する場合（Ｓ２８）、ｋ番目のネットワークボロノイ領域内の光スプリッタの内で、当該隣接ネットワークボロノイ領域ｊ（但し、j≠ｋ）の収用局Ｃｊに最も近い光スプリッタを収用局Ｃｊに接続する（Ｓ３０）。そして、ステップＳ２４以降を繰り返す。これにより、ステップＳ２４で考慮すべき光スプリッタ数が１だけ減る。ステップＳ３０を必要回数だけ繰り返すことで、最終的にステップＳ２４の条件が満たされ、先に説明したように、次のネットワークボロノイ領域の処理に移行する（Ｓ２６，Ｓ２７）。
【００３９】
このようにして、ステップＳ７で配置された全光スプリッタを、可能な限り近い収用局に接続できる。これで、図１０に示すように、ＰＯＮネットワークの設計が完了する。図１０は、図９に示す例に対する設計結果例を示す。設計結果出力機能３０は、設計結果を表示装置１４に出力する。もちろん、設計結果を印刷出力するなり、図示しないハードディスクに保存してもよい。
【００４０】
以上の処理を全ネットワークボロノイ領域について実施することにより、各光スプリッタを接続する収容局および光ファイバ敷設経路を図９に示すように決定でき、図１０に示すように、ＰＯＮネットワークの設計を完了する。
【００４１】
本実施例は、多数のＰＯＮ加入希望者宅の位置情報、又はエリア毎に予想されるＰＯＮ加入者数予測値の情報と、複数のＰＯＮ収容局の位置情報と、光ファイバを敷設可能な経路の情報をもとに、当該ＰＯＮ加入希望者、又は予想される将来のＰＯＮ加入希望者を効率的に収容することが可能なＰＤＳ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｄｏｕｂｌｅ Ｓｔａｒ）型光ファイバ網の設計を可能とする。ＰＯＮサービスを展開する通信事業者のＦＴＴＨ（Fiber To The Home）ネットワーク設計システムとして適用できる。具体的には、複数のＰＯＮ加入希望者が既に存在する場合に、当該ＰＯＮ加入希望者を効率的に収容することが可能なＰＤＳ型光ファイバ網の設計システムとして適用できる。また、将来のＰＯＮシステムに対する需要予測に基づき、光スプリッタおよび、収容局と光スプリッタ間の光ファイバケーブルを事前に敷設する際の設計システムとして適用できる。
【００４２】
特定の説明用の実施例を参照して本発明を説明したが、特許請求の範囲に規定される本発明の技術的範囲を逸脱しないで、上述の実施例に種々の変更・修整を施しうることは、本発明の属する分野の技術者にとって自明であり、このような変更・修整も本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４３】
１０：ＣＰＵ
１２：入力装置
１４：表示装置
１６：パラメータ記憶装置
１８：位置情報データベース
２０：最大収容回線数データベース
２１：敷設可能経路情報データベース
２２：光スプリッタ配置設計機能
２４：クラスタリング処理機能
２６：収用局決定機能
２８：ボロノイ領域計算機能
３０：設計結果出力機能
【特許請求の範囲】
【請求項１】
収容局および加入希望者の位置情報を保持する位置情報データベースと、
光ファイバを敷設可能な経路情報であって節点と枝により表現される経路情報を保持する敷設可能経路情報データベースと、
当該加入希望者を平面上で最も近い当該節点に割り付ける割り付け手段と、
最大ドロップケーブル長、光スプリッタ分岐数及びクラスタ数初期値を記憶するパラメータ記憶手段と、
１以上の加入希望者がマッピングされた節点から光スプリッタ位置を決定する光スプリッタ位置決定手段であって、１以上の加入希望者がマッピングされた節点を当該クラスタ数初期値以上のクラスタに分割し、各クラスタに属する節点の位置からのパスコストの総和が最小になる節点位置を当該光スプリッタ位置として決定する光スプリッタ位置決定手段と、
当該光スプリッタ位置決定手段により決定された当該各光スプリッタ位置の各光スプリッタを当該収用局の何れかに接続する光スプリッタ／収用局接続手段であって、当該経路情報により表現される経路を当該収容局を母点とするボロノイ領域に分割し、当該各ボロノイ領域内において当該光スプリッタ位置の光スプリッタを母点となる当該収容局に接続する光スプリッタ／収用局接続手段
とを具備することを特徴とする光ネットワーク設計支援システム。
【請求項２】
当該光スプリッタ位置決定手段が、
当該経路情報の当該節点の中から、当該クラスタ数初期値に相当する数のセントロイドをランダムに設定した上で、１以上の加入希望者が割り付けられた節点を当該クラスタ数初期値に相当する数のクラスタに分割し、当該セントロイドを最適化する分割手段と、
当該分割手段で生成される各クラスタに対して、クラスタ内の加入希望者数が当該光スプリッタ分岐数以下である加入者数条件、及び各クラスタ内の当該セントロイドの位置から同じクラスタ内の加入希望者までの経路長が当該最大ドロップケーブル長以下である距離条件を満たすかどうかを判別する判別手段と、
当該加入者数条件及び当該距離条件の少なくとも一方を満たさないクラスタに対し、当該クラスタ内において当該分割手段及び当該判別手段を実行させる再帰手段と、
当該判別手段で当該加入者数条件及び当該距離条件を満たすと判別されたクラスタの当該セントロイドの位置を当該光スプリッタ位置とする手段
とを具備することを特徴とする請求項１に記載の光ネットワーク設計支援システム。
【請求項３】
当該光スプリッタ位置決定手段が、
当該経路情報の当該節点の中から、当該クラスタ数初期値に相当する数のセントロイドをランダムに設定した上で、１以上の加入希望者が割り付けられた節点を当該クラスタ数初期値に相当する数のクラスタに分割し、当該セントロイドを最適化する分割手段と、
当該分割手段で生成される各クラスタに対して、クラスタ内の加入希望者数が当該光スプリッタ分岐数以下である加入者数条件、及び各クラスタ内の当該セントロイドの位置から同じクラスタ内の加入希望者までの経路長が当該最大ドロップケーブル長以下である距離条件を満たすかどうかを判別する判別手段と、
当該加入者数条件及び当該距離条件の少なくとも一方を満たさないクラスタが存在する場合に、当該クラスタ数初期値を増して当該分割手段及び当該判別手段を再実行させる手段と、
全クラスタが当該第１条件及び当該第２条件を満たす場合に、各クラスタの当該セントロイドの位置を当該光スプリッタ位置とする手段
とを具備することを特徴とする請求項１に記載の光ネットワーク設計支援システム。
【請求項４】
当該光スプリッタ／収用局接続手段は、当該各ボロノイ領域において収用局に同じボロノイ領域内の光スプリッタを接続する空きがない場合に、隣接するボロノイ領域の収用局に対して接続可能かを調べる手段を具備することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の光ネットワーク設計支援システム。
【請求項５】
コンピュータを使い、複数の収用局及び複数の加入希望者に対して、収容局および加入希望者の位置情報を保持する位置情報データベース、並びに、光ファイバを敷設可能な経路情報であって節点と枝により表現される経路情報を保持する敷設可能経路情報データベースを参照し、最大ドロップケーブル長及び光スプリッタ分岐数の条件の下で、光スプリッタの位置、及び当該光スプリッタを収用する収用局を決定する光ネットワーク設計支援プログラムであって、当該コンピュータに、
当該加入希望者を平面上で最も近い当該節点に割り付ける機能と、
１以上の加入希望者がマッピングされた節点から光スプリッタ位置を決定させる光スプリッタ位置決定機能であって、１以上の加入希望者がマッピングされた節点を当該クラスタ数初期値以上のクラスタに分割させ、各クラスタに属する節点の位置からのパスコストの総和が最小になる節点位置を当該光スプリッタ位置として決定させる光スプリッタ位置決定機能と、
当該光スプリッタ位置決定機能により決定された当該各光スプリッタ位置の各光スプリッタを当該収用局の何れかに接続させる光スプリッタ／収用局接続機能であって、当該経路情報により表現される経路を当該収容局を母点とするボロノイ領域に分割させ、当該各ボロノイ領域内において当該光スプリッタ位置の光スプリッタを母点となる当該収容局に接続させる光スプリッタ／収用局接続機能
とを実現させることを特徴とする光ネットワーク設計支援プログラム。
【請求項６】
当該光スプリッタ位置決定機能が、
当該コンピュータに、当該経路情報の当該節点の中から、当該クラスタ数初期値に相当する数のセントロイドをランダムに設定した上で、１以上の加入希望者が割り付けられた節点を当該クラスタ数初期値に相当する数のクラスタに分割させ、当該セントロイドを最適化させる分割機能と、
当該コンピュータに、当該分割機能で生成される各クラスタに対して、クラスタ内の加入希望者数が当該光スプリッタ分岐数以下である加入者数条件、及び各クラスタ内の当該セントロイドの位置から同じクラスタ内の加入希望者までの経路長が当該最大ドロップケーブル長以下である距離条件を満たすかどうかを判別させる判別機能と、
当該コンピュータに、当該加入者数条件及び当該距離条件の少なくとも一方を満たさないクラスタに対し、当該クラスタ内において当該分割機能及び当該判別機能を実行させる機能と、
当該コンピュータに、当該判別機能により当該加入者数条件及び当該距離条件を満たすと判別されたクラスタの当該セントロイドの位置を当該光スプリッタ位置とさせる手段
とを具備することを特徴とする請求項５に記載の光ネットワーク設計支援プログラム。
【請求項７】
当該光スプリッタ位置決定機能が、
当該コンピュータに、当該経路情報の当該節点の中から、当該クラスタ数初期値に相当する数のセントロイドをランダムに設定した上で、１以上の加入希望者が割り付けられた節点を当該クラスタ数初期値に相当する数のクラスタに分割させ、当該セントロイドを最適化させる分割機能と、
当該コンピュータに、当該分割機能で生成される各クラスタに対して、クラスタ内の加入希望者数が当該光スプリッタ分岐数以下である加入者数条件、及び各クラスタ内の当該セントロイドの位置から同じクラスタ内の加入希望者までの経路長が当該最大ドロップケーブル長以下である距離条件を満たすかどうかを判別させる判別機能と、
当該コンピュータに、当該加入者数条件及び当該距離条件の少なくとも一方を満たさないクラスタが存在する場合に、当該クラスタ数初期値を増して当該分割機能及び当該判別機能を再実行させる機能と、
当該コンピュータに、全クラスタが当該第１条件及び当該第２条件を満たす場合に、各クラスタの当該セントロイドの位置を当該光スプリッタ位置とさせる機能
とを具備することを特徴とする請求項５に記載の光ネットワーク設計支援プログラム。
【請求項８】
当該光スプリッタ／収用局接続機能は、当該コンピュータに、当該各ボロノイ領域において収用局に同じボロノイ領域内の光スプリッタを接続する空きがない場合に、隣接するボロノイ領域の収用局に対して接続可能か調べさせる機能を具備することを特徴とする請求項５乃至７の何れか１項に記載の光ネットワーク設計支援プログラム。
【請求項１】
収容局および加入希望者の位置情報を保持する位置情報データベースと、
光ファイバを敷設可能な経路情報であって節点と枝により表現される経路情報を保持する敷設可能経路情報データベースと、
当該加入希望者を平面上で最も近い当該節点に割り付ける割り付け手段と、
最大ドロップケーブル長、光スプリッタ分岐数及びクラスタ数初期値を記憶するパラメータ記憶手段と、
１以上の加入希望者がマッピングされた節点から光スプリッタ位置を決定する光スプリッタ位置決定手段であって、１以上の加入希望者がマッピングされた節点を当該クラスタ数初期値以上のクラスタに分割し、各クラスタに属する節点の位置からのパスコストの総和が最小になる節点位置を当該光スプリッタ位置として決定する光スプリッタ位置決定手段と、
当該光スプリッタ位置決定手段により決定された当該各光スプリッタ位置の各光スプリッタを当該収用局の何れかに接続する光スプリッタ／収用局接続手段であって、当該経路情報により表現される経路を当該収容局を母点とするボロノイ領域に分割し、当該各ボロノイ領域内において当該光スプリッタ位置の光スプリッタを母点となる当該収容局に接続する光スプリッタ／収用局接続手段
とを具備することを特徴とする光ネットワーク設計支援システム。
【請求項２】
当該光スプリッタ位置決定手段が、
当該経路情報の当該節点の中から、当該クラスタ数初期値に相当する数のセントロイドをランダムに設定した上で、１以上の加入希望者が割り付けられた節点を当該クラスタ数初期値に相当する数のクラスタに分割し、当該セントロイドを最適化する分割手段と、
当該分割手段で生成される各クラスタに対して、クラスタ内の加入希望者数が当該光スプリッタ分岐数以下である加入者数条件、及び各クラスタ内の当該セントロイドの位置から同じクラスタ内の加入希望者までの経路長が当該最大ドロップケーブル長以下である距離条件を満たすかどうかを判別する判別手段と、
当該加入者数条件及び当該距離条件の少なくとも一方を満たさないクラスタに対し、当該クラスタ内において当該分割手段及び当該判別手段を実行させる再帰手段と、
当該判別手段で当該加入者数条件及び当該距離条件を満たすと判別されたクラスタの当該セントロイドの位置を当該光スプリッタ位置とする手段
とを具備することを特徴とする請求項１に記載の光ネットワーク設計支援システム。
【請求項３】
当該光スプリッタ位置決定手段が、
当該経路情報の当該節点の中から、当該クラスタ数初期値に相当する数のセントロイドをランダムに設定した上で、１以上の加入希望者が割り付けられた節点を当該クラスタ数初期値に相当する数のクラスタに分割し、当該セントロイドを最適化する分割手段と、
当該分割手段で生成される各クラスタに対して、クラスタ内の加入希望者数が当該光スプリッタ分岐数以下である加入者数条件、及び各クラスタ内の当該セントロイドの位置から同じクラスタ内の加入希望者までの経路長が当該最大ドロップケーブル長以下である距離条件を満たすかどうかを判別する判別手段と、
当該加入者数条件及び当該距離条件の少なくとも一方を満たさないクラスタが存在する場合に、当該クラスタ数初期値を増して当該分割手段及び当該判別手段を再実行させる手段と、
全クラスタが当該第１条件及び当該第２条件を満たす場合に、各クラスタの当該セントロイドの位置を当該光スプリッタ位置とする手段
とを具備することを特徴とする請求項１に記載の光ネットワーク設計支援システム。
【請求項４】
当該光スプリッタ／収用局接続手段は、当該各ボロノイ領域において収用局に同じボロノイ領域内の光スプリッタを接続する空きがない場合に、隣接するボロノイ領域の収用局に対して接続可能かを調べる手段を具備することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の光ネットワーク設計支援システム。
【請求項５】
コンピュータを使い、複数の収用局及び複数の加入希望者に対して、収容局および加入希望者の位置情報を保持する位置情報データベース、並びに、光ファイバを敷設可能な経路情報であって節点と枝により表現される経路情報を保持する敷設可能経路情報データベースを参照し、最大ドロップケーブル長及び光スプリッタ分岐数の条件の下で、光スプリッタの位置、及び当該光スプリッタを収用する収用局を決定する光ネットワーク設計支援プログラムであって、当該コンピュータに、
当該加入希望者を平面上で最も近い当該節点に割り付ける機能と、
１以上の加入希望者がマッピングされた節点から光スプリッタ位置を決定させる光スプリッタ位置決定機能であって、１以上の加入希望者がマッピングされた節点を当該クラスタ数初期値以上のクラスタに分割させ、各クラスタに属する節点の位置からのパスコストの総和が最小になる節点位置を当該光スプリッタ位置として決定させる光スプリッタ位置決定機能と、
当該光スプリッタ位置決定機能により決定された当該各光スプリッタ位置の各光スプリッタを当該収用局の何れかに接続させる光スプリッタ／収用局接続機能であって、当該経路情報により表現される経路を当該収容局を母点とするボロノイ領域に分割させ、当該各ボロノイ領域内において当該光スプリッタ位置の光スプリッタを母点となる当該収容局に接続させる光スプリッタ／収用局接続機能
とを実現させることを特徴とする光ネットワーク設計支援プログラム。
【請求項６】
当該光スプリッタ位置決定機能が、
当該コンピュータに、当該経路情報の当該節点の中から、当該クラスタ数初期値に相当する数のセントロイドをランダムに設定した上で、１以上の加入希望者が割り付けられた節点を当該クラスタ数初期値に相当する数のクラスタに分割させ、当該セントロイドを最適化させる分割機能と、
当該コンピュータに、当該分割機能で生成される各クラスタに対して、クラスタ内の加入希望者数が当該光スプリッタ分岐数以下である加入者数条件、及び各クラスタ内の当該セントロイドの位置から同じクラスタ内の加入希望者までの経路長が当該最大ドロップケーブル長以下である距離条件を満たすかどうかを判別させる判別機能と、
当該コンピュータに、当該加入者数条件及び当該距離条件の少なくとも一方を満たさないクラスタに対し、当該クラスタ内において当該分割機能及び当該判別機能を実行させる機能と、
当該コンピュータに、当該判別機能により当該加入者数条件及び当該距離条件を満たすと判別されたクラスタの当該セントロイドの位置を当該光スプリッタ位置とさせる手段
とを具備することを特徴とする請求項５に記載の光ネットワーク設計支援プログラム。
【請求項７】
当該光スプリッタ位置決定機能が、
当該コンピュータに、当該経路情報の当該節点の中から、当該クラスタ数初期値に相当する数のセントロイドをランダムに設定した上で、１以上の加入希望者が割り付けられた節点を当該クラスタ数初期値に相当する数のクラスタに分割させ、当該セントロイドを最適化させる分割機能と、
当該コンピュータに、当該分割機能で生成される各クラスタに対して、クラスタ内の加入希望者数が当該光スプリッタ分岐数以下である加入者数条件、及び各クラスタ内の当該セントロイドの位置から同じクラスタ内の加入希望者までの経路長が当該最大ドロップケーブル長以下である距離条件を満たすかどうかを判別させる判別機能と、
当該コンピュータに、当該加入者数条件及び当該距離条件の少なくとも一方を満たさないクラスタが存在する場合に、当該クラスタ数初期値を増して当該分割機能及び当該判別機能を再実行させる機能と、
当該コンピュータに、全クラスタが当該第１条件及び当該第２条件を満たす場合に、各クラスタの当該セントロイドの位置を当該光スプリッタ位置とさせる機能
とを具備することを特徴とする請求項５に記載の光ネットワーク設計支援プログラム。
【請求項８】
当該光スプリッタ／収用局接続機能は、当該コンピュータに、当該各ボロノイ領域において収用局に同じボロノイ領域内の光スプリッタを接続する空きがない場合に、隣接するボロノイ領域の収用局に対して接続可能か調べさせる機能を具備することを特徴とする請求項５乃至７の何れか１項に記載の光ネットワーク設計支援プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−６５６１０（Ｐ２０１１−６５６１０Ａ）
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１８１９５（Ｐ２００９−２１８１９５）
【出願日】平成２１年９月１９日（２００９．９．１９）
【出願人】（０００２０８８９１）ＫＤＤＩ株式会社 (2,700)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１９日（２００９．９．１９）
【出願人】（０００２０８８９１）ＫＤＤＩ株式会社 (2,700)
【Ｆターム（参考）】
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