JP5455948B2 - Band calculation method, band calculation device, and program - Google Patents
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Description
本発明は、帯域算出方法、帯域算出装置及びプログラムに関する。より具体的には、本発明は、障害時に選択される迂回用パスに必要な通信リンクの帯域上限値を算出する帯域算出方法、帯域算出装置及びプログラムに関する。 The present invention relates to a bandwidth calculation method, a bandwidth calculation device, and a program. More specifically, the present invention relates to a bandwidth calculation method, a bandwidth calculation device, and a program for calculating a bandwidth upper limit value of a communication link necessary for a detour path selected at the time of failure.
通信リンクには、耐障害性を高めるために、現用パスに対して迂回用パスが設定される。迂回用パスに必要な帯域を算出する方法として、以下の方法が検討されている。 In the communication link, a detour path is set with respect to the working path in order to improve fault tolerance. The following methods are being studied as a method of calculating the bandwidth required for the detour path.
詳細に迂回用パスで利用されている必要帯域上限値を計算せず、Ringネットワークにおいて逆方向に流れるトラヒックの通信リンクでの最大量を想定するなど自明な解を用いて上限値を導出する方法がある。この方法は高速ではあるが、この方法で得られる解は、必要帯域の上界を求めるものであり、ケースによっては過剰な量の帯域を算出するという問題がある。 A method of deriving the upper limit value using an obvious solution, such as assuming the maximum amount of traffic flowing in the reverse direction in the Ring network without calculating the upper limit value of the required bandwidth used in detail for the detour path There is. Although this method is fast, the solution obtained by this method is to obtain the upper bound of the necessary bandwidth, and there is a problem that an excessive amount of bandwidth is calculated depending on the case.
通信リンクを流れるトラヒックの情報より、送信元・宛先（ＳＤ：Source-Destination）ペア間の交流トラヒックを推定するNetwork-Tomographyという方法がある（非特許文献１参照）。このNetwork-Tomographyにより推定された交流トラヒックより迂回用パスに必要な帯域を求めることも可能である。しかし、Network-Tomographyでは、交流トラヒックは、ポアソン分布又は正規分布を仮定して、最尤法等を用いて平均値を算出するものであり、迂回用パスに必要な帯域上限値を保証するものではないという問題がある。 There is a method called Network-Tomography for estimating AC traffic between a source / destination (SD) pair from information on traffic flowing through a communication link (see Non-Patent Document 1). It is also possible to obtain the bandwidth required for the detour path from the AC traffic estimated by this Network-Tomography. However, in Network-Tomography, AC traffic is assumed to be Poisson distribution or normal distribution, and the average value is calculated using the maximum likelihood method, etc., which guarantees the upper bandwidth limit necessary for the detour path. There is a problem that is not.
これらの問題を解決するものとして、通信リンクを流れるトラヒックや端点ノードにおける流出入トラヒックの観測データを制約式に組み込み、通信リンクを流れる迂回用パスに必要な帯域を線形計画法によって最大化する帯域算出手法がConstraint Programmingとして考案されている（非特許文献２参照）。この手法は、迂回用パスに必要な通信リンクでの帯域上限値を導出する目的としては、理想的な結果を算出する。 In order to solve these problems, the bandwidth that maximizes the bandwidth required for the detour path that flows through the communication link by maximizing the bandwidth required for the detour path that flows through the communication link by incorporating the observation data of the traffic flowing through the communication link and the inflow / outflow traffic at the end node A calculation method has been devised as Constraint Programming (see Non-Patent Document 2). This method calculates an ideal result for the purpose of deriving a bandwidth upper limit value in a communication link necessary for a detour path.
上記のように、Constraint Programmingは、迂回用パスに必要な通信リンクでの帯域上限値を導出できるが、迂回用パスが複数の現用パスにより共用されるshared protection制約の下で適用しようとすると、故障通信リンク毎に、それぞれ大規模な線形計画法を繰り返し解かなければならず計算時間がかかるという問題がある。 As mentioned above, Constraint Programming can derive the upper bandwidth limit on the communication link required for the bypass path, but if you try to apply under the shared protection constraint where the bypass path is shared by multiple working paths, For each failed communication link, there is a problem that a large-scale linear programming must be solved repeatedly and it takes a long calculation time.
この計算時間を削減するために、線形計画法の制約式の中に目的関数の下限値を繰りこむことも可能である（特許文献１参照）。しかし、線形計画法を用いているため、抜本的な高速化には到らない。 In order to reduce the calculation time, it is also possible to carry the lower limit value of the objective function in the constraint equation of the linear programming method (see Patent Document 1). However, since linear programming is used, it does not lead to drastic speedup.
そこで、本発明は、迂回用パスに必要な帯域を算出する際の計算量を削減することができる帯域算出方法、帯域算出装置及びプログラムを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a bandwidth calculation method, a bandwidth calculation device, and a program that can reduce the amount of calculation when calculating the bandwidth required for a detour path.
本発明の帯域算出方法は、
現用パス及び迂回用パスが設定されている通信網上で障害が発生した場合に、迂回用パスで必要となる通信リンクの帯域上限値を算出する帯域算出装置における帯域算出方法であって、
通信リンクを流れるトラヒック量を取得するステップと、
現用パス上で障害の発生を想定する第１の通信リンクを選択し、前記第１の通信リンクに障害が発生した場合に迂回用パスの第２の通信リンクで必要となる帯域上限値を、通信網を有向グラフとみなした最大流問題を解くことによって算出するステップと、
前記第１の通信リンクを選択し直して前記算出するステップを繰り返すことにより、迂回用パスで必要となる通信リンクの帯域上限値を算出するステップと、
を有し、
前記算出するステップは、前記第１の通信リンクをaとし、前記第２の通信リンクをbとした場合、
通信網に属するノードの集合Nに、仮の送信元ノードs及仮の宛先ノードdを追加して以下のN’を作り、
N’:=N∪{s}∪{d}
更に、通信網に属するリンクの集合Eに、リンクs i :=(s,i), i∈N及びd i :=(j,d), j∈Nを追加して以下のE’を作り、
E’:=E∪{s i |i∈N}∪{d j |j∈N}
更に、traf(e)をリンクe上のトラヒックの観測値とし、ext in (i)をノードiに流入するトラヒックの観測値とし、ext out (j)をノードjから流出するトラヒックの観測値とした場合、traf’(s i ):=ext in (i), i∈N、traf’(d j ):=ext out (j), j∈N及びtraf’(e):=traf(e), e∈Eとし、traf’(e), e∈Eをtraf’(e), e∈E’に拡張して以下のE ab 及びN ab を算出し、
E ab :={e∈E|r ij e =1, (i,j)∈U ab }∪{s i |(i,*)∈U ab }∪{d j |(*,j)∈U ab }⊂E’
N ab :={i∈N’|(i,*)∈E ab }∪{j∈N’|(*,j)∈E ab }
仮の通信網G ab ={N ab ,E ab }と各リンクの正の容量traf’:E ab →R + を入力として、各リンクの流量φ:E ab →R + の中で仮の送信元ノードsから出る流量が最大となるφを、以下の制約条件：
前記第１の通信リンクaに障害が発生した場合に前記第２の通信リンクbで必要となる帯域上限値C ab を以下の式：
前記繰り返すステップは、前記第２の通信リンクbで必要となる帯域上限値を以下の式：
A bandwidth calculation method in a bandwidth calculation device for calculating a bandwidth upper limit value of a communication link required in a bypass path when a failure occurs on a communication network in which a working path and a bypass path are set,
Obtaining the amount of traffic flowing through the communication link;
Select a first communication link that assumes the occurrence of a failure on the working path, and set a bandwidth upper limit value required for the second communication link of the detour path when a failure occurs in the first communication link, Calculating by solving a maximum flow problem in which the communication network is regarded as a directed graph;
Re-selecting the first communication link and repeating the calculating step to calculate a bandwidth upper limit value of the communication link required for the detour path;
I have a,
In the calculating step, when the first communication link is a and the second communication link is b,
Add the temporary source node s and the temporary destination node d to the set N of nodes belonging to the communication network to create the following N ′,
N ': = N∪ {s} ∪ {d}
Furthermore, link s i : = (s, i), i∈N and d i : = (j, d), j∈N are added to the set E of links belonging to the communication network to create E ′ below. ,
E ': = E∪ {s i | i∈N } ∪ {d j | j∈N}
Furthermore, traf (e) is an observed value of traffic on link e, ext in (i) is an observed value of traffic flowing into node i, and ext out (j) is an observed value of traffic flowing out of node j. Traf '(s i ): = ext in (i), i∈N, traf' (d j ): = ext out (j), j∈N and traf '(e): = traf (e) , e∈E, traf '(e), e∈E is expanded to traf' (e), e∈E ' to calculate the following E ab and N ab ,
E ab : = {e∈E | r ij e = 1, (i, j) ∈U ab } ∪ {s i | (i, *) ∈U ab } ∪ {d j | (*, j) ∈U ab } ⊂E '
N ab : = {i∈N '| (i, *) ∈E ab } ∪ { j∈N ' | (*, j) ∈E ab }
Temporary communication network G ab = {N ab , E ab } and the positive capacity of each link traf ': E ab → R + are used as inputs, and the provisional transmission in the flow rate φ: E ab → R + of each link The φ that maximizes the flow rate from the source node s has the following constraints:
The bandwidth upper limit value C ab necessary for the second communication link b when a failure occurs in the first communication link a is expressed by the following formula:
In the repeating step, a bandwidth upper limit value required for the second communication link b is expressed by the following formula:
また、本発明の帯域算出装置は、
現用パス及び迂回用パスが設定されている通信網上で障害が発生した場合に、迂回用パスで必要となる通信リンクの帯域上限値を算出する帯域算出装置であって、
通信リンクを流れるトラヒック量を取得するトラヒック取得部と、
現用パス及び迂回用パスの情報を格納するパス情報格納部と、
前記パス情報格納部から、現用パス上で障害の発生を想定する第１の通信リンクを選択し、前記第１の通信リンクに障害が発生した場合に迂回用パスの第２の通信リンクで必要となる帯域上限値を、通信網を有向グラフとみなした最大流問題を解くことによって算出する帯域算出部と、
を有し、
前記帯域算出部は、前記第１の通信リンクをaとし、前記第２の通信リンクをbとした場合、
通信網に属するノードの集合Nに、仮の送信元ノードs及仮の宛先ノードdを追加して以下のN’を作り、
N’:=N∪{s}∪{d}
更に、通信網に属するリンクの集合Eに、リンクs i :=(s,i), i∈N及びd i :=(j,d), j∈Nを追加して以下のE’を作り、
E’:=E∪{s i |i∈N}∪{d j |j∈N}
更に、traf(e)をリンクe上のトラヒックの観測値とし、ext in (i)をノードiに流入するトラヒックの観測値とし、ext out (j)をノードjから流出するトラヒックの観測値とした場合、traf’(s i ):=ext in (i), i∈N、traf’(d j ):=ext out (j), j∈N及びtraf’(e):=traf(e), e∈Eとし、traf’(e), e∈Eをtraf’(e), e∈E’に拡張して以下のE ab 及びN ab を算出し、
E ab :={e∈E|r ij e =1, (i,j)∈U ab }∪{s i |(i,*)∈U ab }∪{d j |(*,j)∈U ab }⊂E’
N ab :={i∈N’|(i,*)∈E ab }∪{j∈N’|(*,j)∈E ab }
仮の通信網G ab ={N ab ,E ab }と各リンクの正の容量traf’:E ab →R + を入力として、各リンクの流量φ:E ab →R + の中で仮の送信元ノードsから出る流量が最大となるφを、以下の制約条件：
前記第１の通信リンクaに障害が発生した場合に前記第２の通信リンクbで必要となる帯域上限値C ab を以下の式：
前記帯域算出部は、前記第１の通信リンクを選択し直し、前記第２の通信リンクbで必要となる帯域上限値を以下の式：
A bandwidth calculation device that calculates a bandwidth upper limit value of a communication link required for a detour path when a failure occurs on a communication network in which a working path and a detour path are set,
A traffic acquisition unit for acquiring the amount of traffic flowing through the communication link;
A path information storage unit for storing information on the working path and the detour path;
Necessary for the second communication link of the detour path when a failure occurs in the first communication link by selecting the first communication link assuming the occurrence of the failure on the working path from the path information storage unit. A bandwidth calculating unit that calculates a bandwidth upper limit value by solving a maximum flow problem in which the communication network is regarded as a directed graph;
Have
When the first communication link is a and the second communication link is b, the bandwidth calculator
Add the temporary source node s and the temporary destination node d to the set N of nodes belonging to the communication network to create the following N ′,
N ': = N∪ {s} ∪ {d}
Furthermore, link s i : = (s, i), i∈N and d i : = (j, d), j∈N are added to the set E of links belonging to the communication network to create E ′ below. ,
E ': = E∪ {s i | i∈N } ∪ {d j | j∈N}
Furthermore, traf (e) is an observed value of traffic on link e, ext in (i) is an observed value of traffic flowing into node i, and ext out (j) is an observed value of traffic flowing out of node j. Traf '(s i ): = ext in (i), i∈N, traf' (d j ): = ext out (j), j∈N and traf '(e): = traf (e) , e∈E, traf '(e), e∈E is expanded to traf' (e), e∈E ' to calculate the following E ab and N ab ,
E ab : = {e∈E | r ij e = 1, (i, j) ∈U ab } ∪ {s i | (i, *) ∈U ab } ∪ {d j | (*, j) ∈U ab } ⊂E '
N ab : = {i∈N '| (i, *) ∈E ab } ∪ { j∈N ' | (*, j) ∈E ab }
Temporary communication network G ab = {N ab , E ab } and the positive capacity of each link traf ': E ab → R + are used as inputs, and the provisional transmission in the flow rate φ: E ab → R + of each link The φ that maximizes the flow rate from the source node s has the following constraints:
The bandwidth upper limit value C ab necessary for the second communication link b when a failure occurs in the first communication link a is expressed by the following formula:
The band calculation unit reselects the first communication link, and calculates a band upper limit value required for the second communication link b by the following formula:
また、本発明のプログラムは、
現用パス及び迂回用パスの情報を格納するパス情報格納部を有する帯域算出装置であり、現用パス及び迂回用パスが設定されている通信網上で障害が発生した場合に、迂回用パスで必要となる通信リンクの帯域上限値を算出する帯域算出装置を、
通信リンクを流れるトラヒック量を取得するトラヒック取得手段、
前記パス情報格納部から、現用パス上で障害の発生を想定する第１の通信リンクを選択し、前記第１の通信リンクに障害が発生した場合に迂回用パスの第２の通信リンクで必要となる帯域上限値を、通信網を有向グラフとみなした最大流問題を解くことによって算出する帯域算出手段、
として機能させ、
前記帯域算出手段は、前記第１の通信リンクをaとし、前記第２の通信リンクをbとした場合、
通信網に属するノードの集合Nに、仮の送信元ノードs及仮の宛先ノードdを追加して以下のN’を作り、
N’:=N∪{s}∪{d}
更に、通信網に属するリンクの集合Eに、リンクs i :=(s,i), i∈N及びd i :=(j,d), j∈Nを追加して以下のE’を作り、
E’:=E∪{s i |i∈N}∪{d j |j∈N}
更に、traf(e)をリンクe上のトラヒックの観測値とし、ext in (i)をノードiに流入するトラヒックの観測値とし、ext out (j)をノードjから流出するトラヒックの観測値とした場合、traf’(s i ):=ext in (i), i∈N、traf’(d j ):=ext out (j), j∈N及びtraf’(e):=traf(e), e∈Eとし、traf’(e), e∈Eをtraf’(e), e∈E’に拡張して以下のE ab 及びN ab を算出し、
E ab :={e∈E|r ij e =1, (i,j)∈U ab }∪{s i |(i,*)∈U ab }∪{d j |(*,j)∈U ab }⊂E’
N ab :={i∈N’|(i,*)∈E ab }∪{j∈N’|(*,j)∈E ab }
仮の通信網G ab ={N ab ,E ab }と各リンクの正の容量traf’:E ab →R + を入力として、各リンクの流量φ:E ab →R + の中で仮の送信元ノードsから出る流量が最大となるφを、以下の制約条件：
前記第１の通信リンクaに障害が発生した場合に前記第２の通信リンクbで必要となる帯域上限値C ab を以下の式：
前記帯域算出手段は、前記第１の通信リンクを選択し直し、前記第２の通信リンクbで必要となる帯域上限値を以下の式：
This is a bandwidth calculation device that has a path information storage unit that stores information about the working path and detour path, and is necessary for the detour path when a failure occurs on the communication network where the working path and detour path are set. A bandwidth calculation device that calculates the bandwidth upper limit value of the communication link to be
Traffic acquisition means for acquiring the amount of traffic flowing through the communication link;
Necessary for the second communication link of the detour path when a failure occurs in the first communication link by selecting the first communication link assuming the occurrence of the failure on the working path from the path information storage unit. A bandwidth calculating means for calculating a bandwidth upper limit value by solving a maximum flow problem in which the communication network is regarded as a directed graph,
Function as
When the first communication link is a and the second communication link is b, the bandwidth calculating means
Add the temporary source node s and the temporary destination node d to the set N of nodes belonging to the communication network to create the following N ′,
N ': = N∪ {s} ∪ {d}
Furthermore, link s i : = (s, i), i∈N and d i : = (j, d), j∈N are added to the set E of links belonging to the communication network to create E ′ below. ,
E ': = E∪ {s i | i∈N } ∪ {d j | j∈N}
Furthermore, traf (e) is an observed value of traffic on link e, ext in (i) is an observed value of traffic flowing into node i, and ext out (j) is an observed value of traffic flowing out of node j. Traf '(s i ): = ext in (i), i∈N, traf' (d j ): = ext out (j), j∈N and traf '(e): = traf (e) , e∈E, traf '(e), e∈E is expanded to traf' (e), e∈E ' to calculate the following E ab and N ab ,
E ab : = {e∈E | r ij e = 1, (i, j) ∈U ab } ∪ {s i | (i, *) ∈U ab } ∪ {d j | (*, j) ∈U ab } ⊂E '
N ab : = {i∈N '| (i, *) ∈E ab } ∪ { j∈N ' | (*, j) ∈E ab }
Temporary communication network G ab = {N ab , E ab } and the positive capacity of each link traf ': E ab → R + are used as inputs, and the provisional transmission in the flow rate φ: E ab → R + of each link The φ that maximizes the flow rate from the source node s has the following constraints:
The bandwidth upper limit value C ab necessary for the second communication link b when a failure occurs in the first communication link a is expressed by the following formula:
The band calculation means reselects the first communication link, and sets a band upper limit value required for the second communication link b by the following formula:
本発明の実施例によれば、迂回用パスに必要な帯域を算出する際の計算量を削減することができる。 According to the embodiment of the present invention, it is possible to reduce the amount of calculation when calculating the bandwidth necessary for the detour path.
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図１は、本発明の実施例に係る通信網を示す図である。通信網は、複数のノードA〜Dと、ノード間を接続する通信リンクとから構成される。通信網には、単数又は複数の送信元ノード及び宛先ノードのペア（ＳＤペア：Source-Destinationペア）が存在する。ＳＤペア間には、現用パスと迂回用パスとが予め設定されているものとする。現用パスとは、障害が発生しない通常時に利用するパスであり、迂回用パスとは、現用パス上で障害が発生した障害時に利用するパスである。なお、迂回用パスの帯域は、複数の現用パスにより共用可能である。 FIG. 1 is a diagram illustrating a communication network according to an embodiment of the present invention. The communication network includes a plurality of nodes A to D and communication links that connect the nodes. In the communication network, there are one or more pairs of source nodes and destination nodes (SD pairs: Source-Destination pairs). It is assumed that a working path and a detour path are set in advance between the SD pairs. The working path is a path that is used during normal times when no failure occurs, and the detour path is a path that is used when a failure occurs on the working path. Note that the bandwidth of the detour path can be shared by a plurality of working paths.
図１（Ａ）は、故障前の現用パスの例を示しており、現用パスAD、DC、DB、BA、BAD、DCB、CBAが設定されている。現用パスが設定されているノードAとノードBの間の通信リンクａに障害が発生した場合、ＳＤペア間のトラヒックは、迂回用パスに流れる。現用パスBAは迂回用パスBCDAに流れ、現用パスBADは迂回用パスBCDに流れ、現用パスCBAは迂回用パスCDAに流れる。 FIG. 1A shows an example of a working path before a failure, and working paths AD, DC, DB, BA, BAD, DCB, and CBA are set. When a failure occurs in the communication link a between the node A and the node B for which the working path is set, the traffic between the SD pairs flows to the detour path. The working path BA flows to the detour path BCDA, the working path BAD flows to the detour path BCD, and the working path CBA flows to the detour path CDA.
図１（Ｂ）は、故障後の迂回用パスで、ノードAとノードDとの間のリンクbを疎通するものを示している。具体的には、現用パスBAの迂回用パスBCDAと、現用パスCBAの迂回用パスCDAとが、リンクbを疎通する。この場合、迂回用パスに必要な帯域が予め設定されていなければ、通信品質が低下する。このため、本発明の実施例では、障害が発生していないときに通信網上の通信リンクを流れるトラヒック量を観測しておき、観測されたトラヒック量から、迂回用パスの特定の通信リンクに必要な帯域上限値を算出する。ここで、迂回用パスに必要な帯域上限値を算出する通信リンクを「設計対象リンク」と呼ぶ。障害は、同時に単一の通信リンクで発生することを想定する。 FIG. 1B shows a detour path after a failure that communicates with the link b between the node A and the node D. Specifically, the detour path BCDA of the working path BA and the detour path CDA of the working path CBA communicate with the link b. In this case, if the bandwidth necessary for the detour path is not set in advance, the communication quality is degraded. For this reason, in the embodiment of the present invention, the amount of traffic flowing through the communication link on the communication network when no failure occurs is observed, and the specific amount of traffic on the detour path is determined from the observed amount of traffic. Calculate the required bandwidth upper limit. Here, a communication link for calculating a bandwidth upper limit value necessary for a detour path is referred to as a “design target link”. Assume that failures occur on a single communication link at the same time.
この帯域上限値を算出するために、設計対象リンクに設定されている迂回用パスに対応する現用パスが経由する通信リンクで障害が発生したことを想定し、その際の設計対象リンクでの影響を考える。ここで、障害の発生を想定する通信リンクを「障害想定リンク」と呼ぶ。この障害想定リンクの障害に伴う迂回用パスが設計対象リンクで必要とする帯域上限値を算出する問題は、最大化問題として定式化できる。本発明の実施例では、最大化問題を線形計画法を用いて解くのではなく、通信網を有向グラフとみなした最大流問題によって帯域上限値を算出する。そして、全体の通信網上での必要帯域の算出を行う。 In order to calculate this bandwidth upper limit value, it is assumed that a failure has occurred in the communication link through the working path corresponding to the detour path set in the design target link, and the effect on the design target link at that time think of. Here, a communication link that assumes the occurrence of a failure is referred to as a “failure assumed link”. The problem of calculating the bandwidth upper limit value required for the design target link by the detour path due to the failure of the assumed failure link can be formulated as a maximization problem. In the embodiment of the present invention, instead of solving the maximization problem using linear programming, the upper limit value of the bandwidth is calculated by the maximum flow problem in which the communication network is regarded as a directed graph. Then, the necessary bandwidth on the entire communication network is calculated.
＜通信システムの構成＞
図２は、本発明の実施例に係る通信システムを示す図である。本発明の実施例に係る通信システムは、図１に示すような通信網と、オペレーションシステム１０と、帯域算出装置２０と、帯域表示装置３０とを有する。
<Configuration of communication system>
FIG. 2 is a diagram illustrating a communication system according to an embodiment of the present invention. The communication system according to the embodiment of the present invention includes a communication network as shown in FIG. 1, an operation system 10, a bandwidth calculation device 20, and a bandwidth display device 30.
オペレーションシステム１０は、通信網上のノード及び通信リンクを運用管理する装置である。オペレーションシステム１０は、機能部としてのネットワークデータ収集部１０１と、データベースとしてのネットワーク情報データベース１１１とを有する。 The operation system 10 is a device that manages and manages nodes and communication links on a communication network. The operation system 10 includes a network data collection unit 101 as a functional unit and a network information database 111 as a database.
ネットワークデータ収集部１０１は、オペレーションシステム１０が管理する通信網上のノードに接続する通信リンクを流れるトラヒック量を収集し、トラヒック情報としてネットワーク情報データベース１１１に蓄積する。また、通信網の運用者等により設定された現用パス及び迂回用パスに関する情報は、パス情報としてネットワーク情報データベース１１１に蓄積される。 The network data collection unit 101 collects the traffic amount flowing through the communication link connected to the node on the communication network managed by the operation system 10 and accumulates it in the network information database 111 as traffic information. Information regarding the working path and the detour path set by the operator of the communication network is stored in the network information database 111 as path information.
帯域算出装置２０は、オペレーションシステム１０に接続されており、オペレーションシステム１０からトラヒック情報及びパス情報を取得し、取得したデータを用いて迂回用パスの設計対象リンクに必要な帯域を算出する。帯域算出装置２０は、通信網の運用者又は設計者が直接操作する帯域算出装置２０からの要求を受け付け、算出した必要な帯域に関する情報を帯域表示装置３０に送信する。 The bandwidth calculation device 20 is connected to the operation system 10, acquires traffic information and path information from the operation system 10, and calculates a bandwidth required for the design target link of the detour path using the acquired data. The bandwidth calculation device 20 receives a request from the bandwidth calculation device 20 that is directly operated by the operator or designer of the communication network, and transmits information about the calculated necessary bandwidth to the bandwidth display device 30.
帯域算出装置２０は、機能部としてのデータ取得部２０１及び帯域算出部２０２を有し、データベースとしてのパス情報データベース２１１及びトラヒック情報データベース２１２を有する。 The bandwidth calculation device 20 includes a data acquisition unit 201 and a bandwidth calculation unit 202 as functional units, and includes a path information database 211 and a traffic information database 212 as databases.
データ取得部２０１は、オペレーションシステム１０がネットワーク情報データベース１１１で管理する情報のうち、帯域の算出に必要な情報として、パス情報及びトラヒック情報を取得し、それぞれ、パス情報データベース２１１及びトラヒック情報データベース２１２に蓄積する。 The data acquisition unit 201 acquires path information and traffic information as information necessary for bandwidth calculation among the information managed by the operation system 10 in the network information database 111, and the path information database 211 and the traffic information database 212, respectively. To accumulate.
帯域算出部２０２は、パス情報データベース２１１及びトラヒック情報データベース２１２に蓄積されたパス情報及びトラヒック情報を用いて、迂回用パスの設計対象リンクに必要な帯域上界値及び帯域上限値を計算する。帯域上限値を算出するための帯域算出アルゴリズムについては、後述する。 The bandwidth calculation unit 202 uses the path information and traffic information stored in the path information database 211 and the traffic information database 212 to calculate a bandwidth upper limit value and a bandwidth upper limit value required for the design target link of the detour path. A bandwidth calculation algorithm for calculating the bandwidth upper limit will be described later.
帯域表示装置３０は、帯域算出装置２０に接続されており、算出された帯域上限値を表示する。 The bandwidth display device 30 is connected to the bandwidth calculation device 20 and displays the calculated bandwidth upper limit value.
帯域表示装置３０は、機能部としての帯域表示部３０１を有する。 The band display device 30 includes a band display unit 301 as a functional unit.
帯域表示部３０１は、通信網の運用者又は設計者による操作を受け付け、帯域算出装置２０に対して、設計対象リンクについて算出された帯域上限値の取得要求を実施し、帯域算出装置２０から取得した値を表示する。 The bandwidth display unit 301 accepts an operation by the operator or designer of the communication network, performs an acquisition request for the bandwidth upper limit value calculated for the design target link to the bandwidth calculation device 20, and obtains it from the bandwidth calculation device 20. Display the value.
＜線形計画法による帯域算出アルゴリズム＞
次に、帯域算出部２０２で用いられる帯域算出アルゴリズムについて説明する。本発明の実施例では、通信網を有向グラフとみなした最大流問題によって帯域上限値を算出するが、比較のため、線形計画法による帯域算出アルゴリズムについて説明する。
<Band calculation algorithm by linear programming>
Next, a band calculation algorithm used in the band calculation unit 202 will be described. In the embodiment of the present invention, the band upper limit value is calculated by the maximum flow problem in which the communication network is regarded as a directed graph. For comparison, a band calculation algorithm based on linear programming will be described.
対象とする通信網を有向グラフG={N,E}とする。但し、N及びEは、それぞれ通信網に属するノード及び通信リンクの集合とする。 A target communication network is a directed graph G = {N, E}. Here, N and E are a set of nodes and communication links belonging to the communication network, respectively.
Fij≧0をノードiからノードjへのトラヒック量とする。 Let F ij ≧ 0 be the traffic volume from node i to node j.
rij e∈{0,1}によってノードi及びj間の現用パスの経路を示す。具体的には、ノードi及びj間の現用パスがリンクeを通る場合、rij e=1とし、通らない場合、rij e=0とする。なお、現用パスの経路は、パス情報データベース２１１に格納されている。 The route of the working path between nodes i and j is indicated by r ij e ε {0,1}. Specifically, r ij e = 1 when the working path between the nodes i and j passes through the link e, and r ij e = 0 when the working path does not pass through the link e. The path of the working path is stored in the path information database 211.
traf(e)によって、リンクe上のトラヒックの観測値を示す。extin(i)によって、ノードiに流入するトラヒックの観測値を示す。extout(j)によって、ノードjから流出するトラヒックの観測値を示す。これらのトラヒックの観測値は、トラヒック情報データベース２１２に格納されている。 Traf (e) indicates the observed traffic on link e. The ext in (i) indicates the observed value of traffic flowing into node i. By ext out (j), the observed value of traffic flowing out from node j is shown. These traffic observation values are stored in the traffic information database 212.
線形計画法によって、通信リンクaが故障したときに通信リンクbにおいて必要になる迂回用パスの帯域を求める式は、次の式(1)で表される。 An equation for obtaining the bandwidth of the detour path required in the communication link b when the communication link a fails by the linear programming method is expressed by the following equation (1).
従って、迂回用パスのリンクbで必要となる帯域上限値を算出するためには、式(1)〜式(5)を全ての障害想定リンクaについて計算し、その最大値を算出する必要がある。しかし、線形計画法を繰り返し単純に計算するのでは時間がかかる。本発明の実施例では、以下に説明するように、通信網を有向グラフとみなした最大流問題によって帯域上限値を算出する。 Therefore, in order to calculate the bandwidth upper limit value required for the link b of the detour path, it is necessary to calculate Equation (1) to Equation (5) for all possible failure links a and to calculate the maximum value. is there. However, it takes time to simply calculate linear programming repeatedly. In the embodiment of the present invention, as described below, the band upper limit value is calculated by the maximum flow problem in which the communication network is regarded as a directed graph.
＜最大流問題による帯域算出アルゴリズム＞
次に、帯域算出部２０２で用いられる帯域算出アルゴリズムについて説明する。帯域算出部２０２は、通信網を有向グラフとみなした最大流問題によって帯域上限値を算出する。
<Band calculation algorithm using maximum flow problem>
Next, a band calculation algorithm used in the band calculation unit 202 will be described. The bandwidth calculation unit 202 calculates a bandwidth upper limit value using a maximum flow problem in which the communication network is regarded as a directed graph.
最大流問題によって帯域上限値を算出するために、通信網に仮の送信元ノードs及び仮の宛先ノードdを追加する。仮の送信元ノードs及び仮の宛先ノードdを通信網の各通信リンクに接続した仮の通信網において、リンクaに障害が発生した場合に、仮の送信元ノードsから出る最大の流量φを算出する。そして、障害想定リンクaを変化させて、トラヒックの最大値を求めることで、設計対象リンクbの迂回用パスで必要となる帯域上限値が求められる。 In order to calculate the bandwidth upper limit value due to the maximum flow problem, a temporary transmission source node s and a temporary destination node d are added to the communication network. In the temporary communication network in which the temporary transmission source node s and the temporary destination node d are connected to each communication link of the communication network, the maximum flow rate φ from the temporary transmission source node s when a failure occurs in the link a. Is calculated. Then, the bandwidth upper limit value required for the detour path of the design target link b is obtained by changing the assumed failure link a and obtaining the maximum traffic value.
具体的には、以下のステップで求める。 Specifically, it is obtained by the following steps.
ステップ１：障害想定リンクa及び設計対象リンクb（a≠b）を選択する。 Step 1: A failure assumption link a and a design target link b (a ≠ b) are selected.
ステップ２： Step 2:
ステップ３：通信網に属するノードの集合Nに、仮の送信元ノードs及仮の宛先ノードdを追加して以下のN'を作る。 Step 3: A temporary transmission source node s and a temporary destination node d are added to a set N of nodes belonging to the communication network to create the following N ′.
N':=N∪{s}∪{d}
更に、通信網に属するリンクの集合Eに、リンクsi:=(s,i), i∈N及びdi:=(j,d), j∈Nを追加して以下のE'を作る。
N ': = N∪ {s} ∪ {d}
Furthermore, link s i : = (s, i), i∈N and d i : = (j, d), j∈N are added to the set E of links belonging to the communication network to create the following E ′ .
E':=E∪{si|i∈N}∪{dj|j∈N}
更に、traf(e)をリンクe上のトラヒックの観測値とし、extin(i)をノードiに流入するトラヒックの観測値とし、extout(j)をノードjから流出するトラヒックの観測値とする。これらのトラヒックの観測値は、トラヒック情報データベース２１２に格納されている。この場合、traf'(si):=extin(i), i∈N、traf'(dj):=extout(j), j∈N及びtraf'(e):=traf(e), e∈Eとし、traf'(e), e∈Eをtraf'(e), e∈E'に拡張して以下のEab及びNabを算出する。
E ': = E∪ {s i | i∈N} ∪ {d j | j∈N}
Furthermore, traf (e) is an observed value of traffic on link e, ext in (i) is an observed value of traffic flowing into node i, and ext out (j) is an observed value of traffic flowing out of node j. To do. These traffic observation values are stored in the traffic information database 212. In this case, traf '(s i ): = ext in (i), i∈N, traf' (d j ): = ext out (j), j∈N and traf '(e): = traf (e) , e∈E, traf ′ (e) and e∈E are expanded to traf ′ (e) and e∈E ′, and the following E ab and N ab are calculated.
Eab:={e∈E|rij e=1, (i,j)∈Uab}∪{si|(i,*)∈Uab}∪{dj|(*,j)∈Uab}⊂E'
Nab:={i∈N'|(i,*)∈Eab}∪{j∈N'|(*,j)∈Eab}
traf'(e)は、トラヒック情報データベース２１２に格納される。
E ab : = {e∈E | r ij e = 1, (i, j) ∈U ab } ∪ {s i | (i, *) ∈U ab } ∪ {d j | (*, j) ∈U ab } ⊂E '
N ab : = {i∈N '| (i, *) ∈E ab } ∪ {j∈N' | (*, j) ∈E ab }
traf ′ (e) is stored in the traffic information database 212.
ステップ４：ネットワークGab={Nab,Eab}と各リンクの正の容量traf':Eab→R+を入力として、各リンクの流量φ:Eab→R+の中で仮の送信元ノードsから出る流量が最大となるφを求める。φは、以下の制約条件を満たす。 Step 4: Using network G ab = {N ab , E ab } and the positive capacity of each link traf ': E ab → R + as input, provisional transmission within the flow rate φ: E ab → R + of each link Find φ that maximizes the flow rate from the source node s. φ satisfies the following constraints.
これらの制約条件の下で、sから出るφを最大化した値が、通信リンクaが故障したときに、迂回用パスが通信リンクbを疎通する最大トラヒックとなる。より具体的には、リンクaに障害が発生した場合にリンクbで必要となる帯域上限値Cabを以下の式： Under these constraints, the value obtained by maximizing φ from s is the maximum traffic through which the detour path communicates with the communication link b when the communication link a fails. More specifically, the bandwidth upper limit value C ab required for link b when a failure occurs in link a is expressed by the following formula:
ステップ５：通信リンクaを変化させて、トラヒックの最大値を求める。より具体的には、以下の式： Step 5: Change the communication link a to obtain the maximum traffic value. More specifically, the following formula:
上記の最大流問題は、Dinicの増加道法により高速に解くことができる（非特許文献３参照）。 The above maximum flow problem can be solved at high speed by Dinic's incremental path method (see Non-Patent Document 3).
＜計算量の比較＞
線形計画法による解法と最大流問題による解法の計算量を比較すると、次のようになる。
<Comparison of calculation amount>
Comparing the computational complexity of the linear programming method and the maximum flow problem, it is as follows.
線形計画法はシンプレックス法と内点法があるが、ここではシンプレックス法を取り扱う。シンプレックス法は多項式オーダーで解けることが証明されていないが、通常は高速に解くことができる。制約式の個数をp、変数の個数をqとおくと、１回のピボット演算にかかる計算量は、改訂シンプレックス法を用いれば、たかだかO(p2q)程度の計算量ですんでしまう。シンプレックス法が収束するまでの総ピボット数は、現存するほとんどのピボット規則が採用しているアドミッシブルピボット（admissible pivot）という枠組みにおいて、任意の基底解から最適基底解へ、たかだか(p+q)回のアドミッシブルピボットで到達可能であることが証明されている（非特許文献４参照）。これを通常に解かれている状況であると解釈すれば、シンプレックス法では、通常p2(p+q)qで解けることになる。これ以上の計算が必要なことも当然あるが、これを速く計算できた場合の計算量ととらえて、最大流問題を用いた場合にはこれよりも速いことを示せばよい。 There are two types of linear programming methods: simplex method and interior point method. Here, simplex method is treated. The simplex method has not been proven to be solved in polynomial order, but can usually be solved at high speed. If the number of constraint expressions is p and the number of variables is q, the amount of computation required for a single pivot operation is at most about O (p 2 q) if the revised simplex method is used. The total number of pivots until the simplex method converges is at most (p + q) from an arbitrary basis solution to an optimal basis solution in the framework of an admissible pivot adopted by most existing pivot rules. It has been proved that it can be reached with a single-time admissible pivot (see Non-Patent Document 4). If we interpret this as a situation that is normally solved, the simplex method can usually be solved with p 2 (p + q) q. Of course, more calculations are necessary, but this can be regarded as the amount of calculation when it can be calculated quickly, and it can be shown that it is faster than this when the maximum flow problem is used.
|N|=n,|E|=mとおく。上記の線形計画問題では、p=n(n-1),q=2n+m、線形計画法の繰り返し数：m(m-1)より、トータルの計算量のオーダはn2(n-1)2(n(n-1)+l+2n)(2n+m)m(m-1)となる。 Let | N | = n, | E | = m. In the above linear programming problem, since p = n (n-1), q = 2n + m and the number of linear programming iterations: m (m-1), the total computational complexity order is n 2 (n-1 ) 2 (n (n-1) + l + 2n) (2n + m) m (m-1).
一方、上記の最大流問題では、ステップ２:n(n-1)、ステップ４:n2m、最大流問題の繰り返し数：m(m-1)となる。なお、ステップ４はDinicの増加道法による。トータルの計算量のオーダはn3(n-1)m2(m-1)となる。この式自体が線形計画法の計算量のオーダよりも小さいが、ステップ２は実際には、|Uab|(<<n(n-1))のオーダなので計算はもっと速くなる。 On the other hand, in the above maximum flow problem, Step 2: n (n-1), Step 4: n 2 m, and the number of repetitions of the maximum flow problem: m (m-1). Step 4 is based on Dinic's increasing road method. The order of the total calculation amount is n 3 (n-1) m 2 (m-1). Although this equation itself is smaller than the order of computational complexity of linear programming, since step 2 is actually in the order of | U ab | (<< n (n-1)), the calculation is faster.
＜帯域算出アルゴリズムの具体例＞
以上のアルゴリズムを図１及び図３によって説明する。図１はノードA〜Dからなるリング型通信網を示す。通信リンクb=ADを迂回用パスの帯域を求めたい通信リンクとする。このときリンクa=BAが故障していて使えないとする。ここで図１（Ａ）の矢印の示すように故障前に現用パスのトラヒックが流れていたものとする。各矢印のトラヒックは、すべて１とする。通信リンクaの故障後、迂回用パスで通信リンクbを疎通するものは、図１（Ｂ）右図の実線矢印となる。この２つの迂回用パスを流れるトラヒックは、対応する点線の矢印で示した現用パスを流れるトラヒックと量的に等しい。したがって、この２つの迂回用パスを流れる最大のトラヒックは、対応する現用パスのトラヒックを最大化した値に等しい。現用パスBAを流れるトラヒックをt(BA)、現用パスCBAを流れるトラヒックをt(CBA)とする。以下同様の表記法を用いる。線形計画法によるモデルは以下のようになる。
<Specific example of bandwidth calculation algorithm>
The above algorithm will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a ring communication network composed of nodes A to D. The communication link b = AD is a communication link for which the bandwidth of the detour path is desired. Assume that link a = BA is broken and cannot be used. Here, it is assumed that traffic on the working path flows before the failure as indicated by the arrow in FIG. The traffic of each arrow is all 1. After the failure of the communication link a, the communication path b that communicates with the detour path becomes a solid line arrow in the right diagram of FIG. The traffic flowing through the two detour paths is quantitatively equal to the traffic flowing through the working path indicated by the corresponding dotted arrows. Therefore, the maximum traffic flowing through the two detour paths is equal to the value obtained by maximizing the traffic of the corresponding working path. It is assumed that traffic flowing through the working path BA is t (BA) and traffic flowing through the working path CBA is t (CBA). Hereinafter, the same notation is used. The model by linear programming is as follows.
目的関数：
Max t(BA)+t(CBA) (6)
制約条件：
t(BA)+t(CBA)+t(BAD)≦3 (7)
t(CB)+t(CBA)+t(DCB)≦3 (8)
t(DC)+t(DCB)≦2 (9)
t(AD)+t(BAD)≦2 (10)
t(AD)≦1 (11)
t(DC)+t(DCB)≦2 (12)
t(CB)+t(CBA)≦2 (13)
t(BA)+t(BAD)≦2 (14)
t(BA)+t(CBA)≦2 (15)
t(AD)+t(BAD)≦2 (16)
t(DC)≦1 (17)
t(CB)+t(DCB)≦2 (18)
但し、各変数の値は0以上である。
Objective function:
Max t (BA) + t (CBA) (6)
Restrictions:
t (BA) + t (CBA) + t (BAD) ≦ 3 (7)
t (CB) + t (CBA) + t (DCB) ≦ 3 (8)
t (DC) + t (DCB) ≦ 2 (9)
t (AD) + t (BAD) ≦ 2 (10)
t (AD) ≦ 1 (11)
t (DC) + t (DCB) ≦ 2 (12)
t (CB) + t (CBA) ≦ 2 (13)
t (BA) + t (BAD) ≦ 2 (14)
t (BA) + t (CBA) ≦ 2 (15)
t (AD) + t (BAD) ≦ 2 (16)
t (DC) ≦ 1 (17)
t (CB) + t (DCB) ≦ 2 (18)
However, the value of each variable is 0 or more.
このモデルを解いたとき、目的関数の最大値が通信リンクaが故障したときに、故障リンクbを疎通する迂回用パスが取りうるトラヒックの最大値となる。 When this model is solved, the maximum value of the objective function becomes the maximum value of traffic that can be taken by the detour path that communicates with the failed link b when the communication link a fails.
このモデルを、先に述べた最大流問題に変換すると、計算が簡単化し、高速計算が可能になる。目的関数は同じくt(BA)+t(CBA)に相当し、これを最大化させるが、最大流問題では、この２つの現用パスを拡張したネットワークの中で最大流問題を解くことに帰着させる。 Converting this model to the maximum flow problem described above simplifies the calculation and enables high-speed calculation. The objective function is also equivalent to t (BA) + t (CBA) and maximizes it. However, in the maximum flow problem, it results in solving the maximum flow problem in a network that extends these two working paths. .
図３に示すように仮の送信元ノードs及び宛先ノードdを設け、現用パスBAとCBAの始点と終点を延長する。図１（Ａ）と比べ合わせて、リンクsB,sCでは流量は2以下、リンクCBでは流量は3以下、リンクBAでは流量は3以下、リンクAdでは流量は2以下となる。これは各リンクまたはノードで観測されたトラヒック以上のトラヒックは流れていないという制約である。このとき、流量のボトルネックとなるのはリンクAdの流量制約2なので、最大流は2であることが分かる。この最大流の値が通信リンクaが故障したときに通信リンクbを疎通する迂回用パスの最大トラヒックとなる。実際には最大流はDinicの増加道法を用いて求めることができる。 As shown in FIG. 3, provisional transmission source nodes s and destination nodes d are provided, and the start and end points of the working paths BA and CBA are extended. Compared with FIG. 1A, the flow rate is 2 or less for links sB and sC, 3 or less for link CB, 3 or less for link BA, and 2 or less for link Ad. This is a restriction that no traffic more than the traffic observed in each link or node flows. At this time, since the bottleneck of the flow rate is the flow restriction 2 of the link Ad, it can be seen that the maximum flow is 2. This maximum flow value is the maximum traffic of the detour path that communicates with the communication link b when the communication link a fails. In practice, the maximum flow can be determined using Dinic's incremental path method.
＜実施例の効果＞
本発明の実施例によれば、通信網においてトラヒックを転送する現用パス及び迂回用パスの情報が与えられており、障害がなく現用パスを流れるトラヒックが、通信リンクにおいて観測されているが、個々のＳＤペア間を流れる交流トラヒックが分からない状況において、迂回用パスに必要な設計対象リンクの帯域を算出することができる。なお、迂回用パスの帯域は、複数の現用パスにより共用可能である。
<Effect of Example>
According to the embodiment of the present invention, the information on the working path and the detour path for transferring traffic in the communication network is given, and traffic flowing through the working path without failure is observed in the communication link. In a situation where the AC traffic flowing between the SD pairs is unknown, the bandwidth of the design target link necessary for the detour path can be calculated. Note that the bandwidth of the detour path can be shared by a plurality of working paths.
帯域の算出に際して、本発明の実施例では、通信網を有向グラフとみなした最大流問題によって帯域上限値を算出する。線形計画法では、帯域の算出に時間がかかるが、本発明の実施例によれば、最大流問題を解くことで迂回用パスの必要最低限の帯域を高速に算出することができる。 In calculating the bandwidth, in the embodiment of the present invention, the bandwidth upper limit value is calculated by the maximum flow problem in which the communication network is regarded as a directed graph. In the linear programming method, it takes time to calculate the bandwidth. However, according to the embodiment of the present invention, the necessary minimum bandwidth of the detour path can be calculated at high speed by solving the maximum flow problem.
説明の便宜上、本発明の実施例に係るシステムは機能的なブロック図を用いて説明しているが、本発明のシステムは、ハードウエア、ソフトウェア又はそれらの組み合わせで実現されてもよい。例えば、帯域算出装置２０の各機能部がソフトウェアで実現され、オペレーションシステム１０内にインストールされてもよい。また、２以上の実施例が必要に応じて組み合わせて使用されてもよい。 For convenience of explanation, the system according to the embodiment of the present invention is described using a functional block diagram, but the system of the present invention may be realized by hardware, software, or a combination thereof. For example, each functional unit of the bandwidth calculation device 20 may be realized by software and installed in the operation system 10. Two or more embodiments may be used in combination as necessary.
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は、上記の実施例に限定されることなく、特許請求の範囲内において、種々の変更・応用が可能である。 As mentioned above, although the Example of this invention was described, this invention is not limited to said Example, A various change and application are possible within a claim.
１０ オペレーションシステム
２０ 帯域算出装置
３０ 帯域表示装置
１０１ ネットワークデータ収集部
１１１ ネットワーク情報データベース
２０１ データ取得部
２０２ 帯域算出部
２１１ パス情報データベース
２１２ トラヒック情報データベース
３０１ 帯域表示部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Operation system 20 Band calculation apparatus 30 Band display apparatus 101 Network data collection part 111 Network information database 201 Data acquisition part 202 Band calculation part 211 Path information database 212 Traffic information database 301 Band display part
Claims (3)
通信リンクを流れるトラヒック量を取得するステップと、
現用パス上で障害の発生を想定する第１の通信リンクを選択し、前記第１の通信リンクに障害が発生した場合に迂回用パスの第２の通信リンクで必要となる帯域上限値を、通信網を有向グラフとみなした最大流問題を解くことによって算出するステップと、
前記第１の通信リンクを選択し直して前記算出するステップを繰り返すことにより、迂回用パスで必要となる通信リンクの帯域上限値を算出するステップと、
を有し、
前記算出するステップは、前記第１の通信リンクをaとし、前記第２の通信リンクをbとした場合、
通信網に属するノードの集合Nに、仮の送信元ノードs及仮の宛先ノードdを追加して以下のN’を作り、
N’:=N∪{s}∪{d}
更に、通信網に属するリンクの集合Eに、リンクs i :=(s,i), i∈N及びd i :=(j,d), j∈Nを追加して以下のE’を作り、
E’:=E∪{s i |i∈N}∪{d j |j∈N}
更に、traf(e)をリンクe上のトラヒックの観測値とし、ext in (i)をノードiに流入するトラヒックの観測値とし、ext out (j)をノードjから流出するトラヒックの観測値とした場合、traf’(s i ):=ext in (i), i∈N、traf’(d j ):=ext out (j), j∈N及びtraf’(e):=traf(e), e∈Eとし、traf’(e), e∈Eをtraf’(e), e∈E’に拡張して以下のE ab 及びN ab を算出し、
E ab :={e∈E|r ij e =1, (i,j)∈U ab }∪{s i |(i,*)∈U ab }∪{d j |(*,j)∈U ab }⊂E’
N ab :={i∈N’|(i,*)∈E ab }∪{j∈N’|(*,j)∈E ab }
仮の通信網G ab ={N ab ,E ab }と各リンクの正の容量traf’:E ab →R + を入力として、各リンクの流量φ:E ab →R + の中で仮の送信元ノードsから出る流量が最大となるφを、以下の制約条件：
前記第１の通信リンクaに障害が発生した場合に前記第２の通信リンクbで必要となる帯域上限値C ab を以下の式：
前記繰り返すステップは、前記第２の通信リンクbで必要となる帯域上限値を以下の式：
Obtaining the amount of traffic flowing through the communication link;
Select a first communication link that assumes the occurrence of a failure on the working path, and set a bandwidth upper limit value required for the second communication link of the detour path when a failure occurs in the first communication link, Calculating by solving a maximum flow problem in which the communication network is regarded as a directed graph;
Re-selecting the first communication link and repeating the calculating step to calculate a bandwidth upper limit value of the communication link required for the detour path;
I have a,
In the calculating step, when the first communication link is a and the second communication link is b,
Add the temporary source node s and the temporary destination node d to the set N of nodes belonging to the communication network to create the following N ′,
N ': = N∪ {s} ∪ {d}
Furthermore, link s i : = (s, i), i∈N and d i : = (j, d), j∈N are added to the set E of links belonging to the communication network to create E ′ below. ,
E ': = E∪ {s i | i∈N } ∪ {d j | j∈N}
Furthermore, traf (e) is an observed value of traffic on link e, ext in (i) is an observed value of traffic flowing into node i, and ext out (j) is an observed value of traffic flowing out of node j. Traf '(s i ): = ext in (i), i∈N, traf' (d j ): = ext out (j), j∈N and traf '(e): = traf (e) , e∈E, traf '(e), e∈E is expanded to traf' (e), e∈E ' to calculate the following E ab and N ab ,
E ab : = {e∈E | r ij e = 1, (i, j) ∈U ab } ∪ {s i | (i, *) ∈U ab } ∪ {d j | (*, j) ∈U ab } ⊂E '
N ab : = {i∈N '| (i, *) ∈E ab } ∪ { j∈N ' | (*, j) ∈E ab }
Temporary communication network G ab = {N ab , E ab } and the positive capacity of each link traf ': E ab → R + are used as inputs, and the provisional transmission in the flow rate φ: E ab → R + of each link The φ that maximizes the flow rate from the source node s has the following constraints:
The bandwidth upper limit value C ab necessary for the second communication link b when a failure occurs in the first communication link a is expressed by the following formula:
In the repeating step, a bandwidth upper limit value required for the second communication link b is expressed by the following formula:
通信リンクを流れるトラヒック量を取得するトラヒック取得部と、
現用パス及び迂回用パスの情報を格納するパス情報格納部と、
前記パス情報格納部から、現用パス上で障害の発生を想定する第１の通信リンクを選択し、前記第１の通信リンクに障害が発生した場合に迂回用パスの第２の通信リンクで必要となる帯域上限値を、通信網を有向グラフとみなした最大流問題を解くことによって算出する帯域算出部と、
を有し、
前記帯域算出部は、前記第１の通信リンクをaとし、前記第２の通信リンクをbとした場合、
通信網に属するノードの集合Nに、仮の送信元ノードs及仮の宛先ノードdを追加して以下のN’を作り、
N’:=N∪{s}∪{d}
更に、通信網に属するリンクの集合Eに、リンクs i :=(s,i), i∈N及びd i :=(j,d), j∈Nを追加して以下のE’を作り、
E’:=E∪{s i |i∈N}∪{d j |j∈N}
更に、traf(e)をリンクe上のトラヒックの観測値とし、ext in (i)をノードiに流入するトラヒックの観測値とし、ext out (j)をノードjから流出するトラヒックの観測値とした場合、traf’(s i ):=ext in (i), i∈N、traf’(d j ):=ext out (j), j∈N及びtraf’(e):=traf(e), e∈Eとし、traf’(e), e∈Eをtraf’(e), e∈E’に拡張して以下のE ab 及びN ab を算出し、
E ab :={e∈E|r ij e =1, (i,j)∈U ab }∪{s i |(i,*)∈U ab }∪{d j |(*,j)∈U ab }⊂E’
N ab :={i∈N’|(i,*)∈E ab }∪{j∈N’|(*,j)∈E ab }
仮の通信網G ab ={N ab ,E ab }と各リンクの正の容量traf’:E ab →R + を入力として、各リンクの流量φ:E ab →R + の中で仮の送信元ノードsから出る流量が最大となるφを、以下の制約条件：
前記第１の通信リンクaに障害が発生した場合に前記第２の通信リンクbで必要となる帯域上限値C ab を以下の式：
前記帯域算出部は、前記第１の通信リンクを選択し直し、前記第２の通信リンクbで必要となる帯域上限値を以下の式：
A traffic acquisition unit for acquiring the amount of traffic flowing through the communication link;
A path information storage unit for storing information on the working path and the detour path;
Necessary for the second communication link of the detour path when a failure occurs in the first communication link by selecting the first communication link assuming the occurrence of the failure on the working path from the path information storage unit. A bandwidth calculating unit that calculates a bandwidth upper limit value by solving a maximum flow problem in which the communication network is regarded as a directed graph;
Have
When the first communication link is a and the second communication link is b, the bandwidth calculator
Add the temporary source node s and the temporary destination node d to the set N of nodes belonging to the communication network to create the following N ′,
N ': = N∪ {s} ∪ {d}
Furthermore, link s i : = (s, i), i∈N and d i : = (j, d), j∈N are added to the set E of links belonging to the communication network to create E ′ below. ,
E ': = E∪ {s i | i∈N } ∪ {d j | j∈N}
Furthermore, traf (e) is an observed value of traffic on link e, ext in (i) is an observed value of traffic flowing into node i, and ext out (j) is an observed value of traffic flowing out of node j. Traf '(s i ): = ext in (i), i∈N, traf' (d j ): = ext out (j), j∈N and traf '(e): = traf (e) , e∈E, traf '(e), e∈E is expanded to traf' (e), e∈E ' to calculate the following E ab and N ab ,
E ab : = {e∈E | r ij e = 1, (i, j) ∈U ab } ∪ {s i | (i, *) ∈U ab } ∪ {d j | (*, j) ∈U ab } ⊂E '
N ab : = {i∈N '| (i, *) ∈E ab } ∪ { j∈N ' | (*, j) ∈E ab }
Temporary communication network G ab = {N ab , E ab } and the positive capacity of each link traf ': E ab → R + are used as inputs, and the provisional transmission in the flow rate φ: E ab → R + of each link The φ that maximizes the flow rate from the source node s has the following constraints:
The bandwidth upper limit value C ab necessary for the second communication link b when a failure occurs in the first communication link a is expressed by the following formula:
The band calculation unit reselects the first communication link, and calculates a band upper limit value required for the second communication link b by the following formula:
通信リンクを流れるトラヒック量を取得するトラヒック取得手段、
前記パス情報格納部から、現用パス上で障害の発生を想定する第１の通信リンクを選択し、前記第１の通信リンクに障害が発生した場合に迂回用パスの第２の通信リンクで必要となる帯域上限値を、通信網を有向グラフとみなした最大流問題を解くことによって算出する帯域算出手段、
として機能させ、
前記帯域算出手段は、前記第１の通信リンクをaとし、前記第２の通信リンクをbとした場合、
通信網に属するノードの集合Nに、仮の送信元ノードs及仮の宛先ノードdを追加して以下のN’を作り、
N’:=N∪{s}∪{d}
更に、通信網に属するリンクの集合Eに、リンクs i :=(s,i), i∈N及びd i :=(j,d), j∈Nを追加して以下のE’を作り、
E’:=E∪{s i |i∈N}∪{d j |j∈N}
更に、traf(e)をリンクe上のトラヒックの観測値とし、ext in (i)をノードiに流入するトラヒックの観測値とし、ext out (j)をノードjから流出するトラヒックの観測値とした場合、traf’(s i ):=ext in (i), i∈N、traf’(d j ):=ext out (j), j∈N及びtraf’(e):=traf(e), e∈Eとし、traf’(e), e∈Eをtraf’(e), e∈E’に拡張して以下のE ab 及びN ab を算出し、
E ab :={e∈E|r ij e =1, (i,j)∈U ab }∪{s i |(i,*)∈U ab }∪{d j |(*,j)∈U ab }⊂E’
N ab :={i∈N’|(i,*)∈E ab }∪{j∈N’|(*,j)∈E ab }
仮の通信網G ab ={N ab ,E ab }と各リンクの正の容量traf’:E ab →R + を入力として、各リンクの流量φ:E ab →R + の中で仮の送信元ノードsから出る流量が最大となるφを、以下の制約条件：
前記第１の通信リンクaに障害が発生した場合に前記第２の通信リンクbで必要となる帯域上限値C ab を以下の式：
前記帯域算出手段は、前記第１の通信リンクを選択し直し、前記第２の通信リンクbで必要となる帯域上限値を以下の式：
Traffic acquisition means for acquiring the amount of traffic flowing through the communication link;
Necessary for the second communication link of the detour path when a failure occurs in the first communication link by selecting the first communication link assuming the occurrence of the failure on the working path from the path information storage unit. A bandwidth calculating means for calculating a bandwidth upper limit value by solving a maximum flow problem in which the communication network is regarded as a directed graph,
Function as
When the first communication link is a and the second communication link is b, the bandwidth calculating means
Add the temporary source node s and the temporary destination node d to the set N of nodes belonging to the communication network to create the following N ′,
N ': = N∪ {s} ∪ {d}
Furthermore, link s i : = (s, i), i∈N and d i : = (j, d), j∈N are added to the set E of links belonging to the communication network to create E ′ below. ,
E ': = E∪ {s i | i∈N } ∪ {d j | j∈N}
Furthermore, traf (e) is an observed value of traffic on link e, ext in (i) is an observed value of traffic flowing into node i, and ext out (j) is an observed value of traffic flowing out of node j. Traf '(s i ): = ext in (i), i∈N, traf' (d j ): = ext out (j), j∈N and traf '(e): = traf (e) , e∈E, traf '(e), e∈E is expanded to traf' (e), e∈E ' to calculate the following E ab and N ab ,
E ab : = {e∈E | r ij e = 1, (i, j) ∈U ab } ∪ {s i | (i, *) ∈U ab } ∪ {d j | (*, j) ∈U ab } ⊂E '
N ab : = {i∈N '| (i, *) ∈E ab } ∪ { j∈N ' | (*, j) ∈E ab }
Temporary communication network G ab = {N ab , E ab } and the positive capacity of each link traf ': E ab → R + are used as inputs, and the provisional transmission in the flow rate φ: E ab → R + of each link The φ that maximizes the flow rate from the source node s has the following constraints:
The bandwidth upper limit value C ab necessary for the second communication link b when a failure occurs in the first communication link a is expressed by the following formula:
The band calculation means reselects the first communication link, and sets a band upper limit value required for the second communication link b by the following formula:
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