波長変換・波長群変換機能を有する多階層光パスネットワークの設計法

摘要

In this paper, we propose design algorithms for hierarchical optical path networks with waveband/wavelength conversion or only with wavelength conversion. Although the design issue of networks with full waveband/wavelength conversion is free from the waveband/wavelength assignment, the cost minimization is hard to solve due to the degree of freedom in determination of waveband path location. Thus we firstly divide the original problem into sequential two-stage integer linear programming formulations that respectively concentrate on wavelength/waveband path accommodation. We also develop the other formulation on a multi-layered graph that allows us to simultaneously optimize both waveband routing and assignment. Numerical experiments elucidate that, without considering the cost of converters, the proposed algorithm achieves up to 30% cost reduction compared with a conventional algorithm without wavelength conversion [Yagyu, et al., 08]. Over a broad range of traffic demand, hierarchical optical path networks designed by the proposed algorithm achieves lower cost than single layer optical path networks where existing algorithms failed to realize the cost reduction. In addition, it is shown that, with the full wavelength conversion capability, we can achieve almost the same cost as that given by using the full wavelength/waveband capability.%本稿では波長群パスを導入した多階層光パスネットワークにおいて，波長変換・波長群変換の双方もしくは波長変換のみを考慮しながら準最適なコスト下限値を示す設計法を提案する．提案手法では，多階層光パスネットワークの設計問題を二段階の整数線形計画問題に分割することにより，計算時間の短縮を図っている．波長変換のみを考慮した提案手法により設計されたネットワークでは，変換を考慮しない設計法［柳生他’08］こより設計されたネットワークと比べ最大30%程度のネットワークコスト（波長変換器のコストは除く）が削減される．これにより，一階層光パスネットワークに対して多階層光パスネットワークがコスト優位となり難いトラフィックが少ない条件においても，コスト優位となる領域を広げている．本稿は同時に，波長変換のみを十分に用いた場合には，波長群変換を併用した場合と比べ遜色ないコスト削減効果が得られることを示す．