JP2003527038A - ネットワーク中で最適データパスを介してデータを通信する方法とシステム - Google Patents

ネットワーク中で最適データパスを介してデータを通信する方法とシステム

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Abstract

(57)【要約】 ルーティングはデータを通信するネットワークにおける主要な問題の１つである。従来、個々のネットワークについてのルーティングの最適化はルーティングプロトコルを改善／変更／拡張することによって達成されている。既存のルーティングプロトコルを変更せずにデータネットワークのルーティングを最適化するため、本発明はネットワーク中で通信されるべきデータのルーティングを最適化する方法とシステムを提供する。すなわち、本発明は、ネットワークのノード間の上限リンク利用率を最小化し、かつ／または平均リンク利用率を最小化することによってネットワーク中のデータ通信トラフィックの均質な分配を達成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 発明の分野 本発明はネットワーク中でデータを通信する方法とシステムに関する。特に、
本発明は、データリンクを介して接続される複数のノードを有するネットワーク
中の送信ノードから受信ノードへの最適データパスを介してデータを通信する方
法とシステムであって、ネットワーク中のデータ通信のために使用される最適デ
ータパスが、ネットワーク中のデータリンクについての最小平均リンク利用率及
び／または最小上限リンク利用率を与えるデータパスとして定められる方法とシ
ステムに関する。
【０００２】 発明の背景 ネットワーク中のデータ通信では、通信されるべきデータはネットワークを通
じてルーティングされる、すなわち、データまたはそのデータパケットは、デー
タ送信ノードからデータ受信ノードにネットワークのデータリンクを介して導か
れる。ネットワークのデータリンクを介しデータリンクによって接続されるネッ
トワークのノード間でデータを正しくルーティングするため、ルーティング戦略
またはルーティング戦略を表すいわゆるルーティングプロトコルが利用される。
最も普及したルーティングプロトコルは、ルーティング情報プロトコル（ＲＩＰ
）、拡張インターネットゲートウェイルーティングプロトコル（ＥＩＧＲＰ）及
びオープンショーテストパスファースト（ＯＳＰＦ）プロトコルである。これら
のプロトコルは、共通ネットワーク管理下にあるネットワーク中でデータをルー
ティングするいわゆる内部ゲートウェイプロトコルとして使用される。データネ
ットワーク（例えば、インターネット）は、固定通信接続を有するネットワーク
（例えば、電話ネットワーク）と対照的に、送信ノードと受信ノードとの間に予
め定められたデータパス／コネクションを有さない。内部ルーティングプロトコ
ルは一般に、送信ノードから受信ノードへのデータ通信が予め定められたデータ
リンク及びネットワークのノードを介して行われないというアプローチに基づい
ている。その代わり、データまたはデータパッケージは１つのノードから別のノ
ードに通信され、その際、次のノードへのどのデータリンクを選択すべきかとい
うルーティングの各決定は、各ノードによって別々に「作り上げ」られる。従っ
て、データを他のノード／ルータに伝送するルータとも呼ばれるノードには、送
信ノードから受信ノードへデータを通信するデータパスを形成する全体のデータ
パスまたはデータリンクが「わからない」。各ノード／ルータは、データまたは
データパッケージが伝送可能な次のノード／ルータはどれかというルーティング
情報に応じて自分でルーティング決定を行う。その結果、ルーティング決定、す
なわちデータが伝送される次のノード／ルータの決定は、それぞれのデータを通
信するノード／ルータによってローカルでなされる。
【０００３】 ネットワーク内の各ノード／ルータの動作条件がわかれば、データまたはデー
タパッケージがネットワークを通じて通信されるデータパス及びデータパスを形
成するデータリンクを決定することが可能である。各ノード／ルータの動作条件
、特に各ノード／ルータのルーティング決定は、リンクのコストを決定するコス
ト関数を介して決定される。コスト関数はプロトコルにより異なり、リンクの容
量、通信されるデータの種類及び／または量、データの送り先となるノードへの
データリンクの利用率、（物理的な）遅延及びネットワーク全体のデータ通信状
況に依存しうる。実際には、コスト関数は、リンクデータベース中で前もって定
められるリンクの容量及びリンクの遅延値といった静的及び／または予め定めら
れた変数だけに依存する。従って、ネットワーク中で誤りが発生しない場合、ネ
ットワークのノード／ルータの動作条件はデータ通信の間変化しないので、デー
タが送信ノードから受信ノードに通信されるデータパスを決定することが可能に
なる。
【０００４】 上記で言及された内部ルーティングプロトコルのさらなる基本的な原理は、送
信ノードと受信ノードとの間の最短データリンクを常に選択するということであ
る。ルーティングプロトコルがデータパスの長さを決定する基準となるメトリッ
クを定め最短データパスの決定に関する情報がネットワーク上で分配される。例
えば、オープンショーテストパスファースト（ＯＳＰＦ）プロトコルは一般に、
データリンク（例えば、ＣＩＳＣＯルータ）のデータ通信容量または／及びデー
タリンク上のデータ通信に関する遅延といった時間に独立なパラメータに基づく
加算的メトリックを使用する。ＯＳＰＦメトリックでは、あるノード／ルータか
らそれに接続される他のノード／ルータへの各データリンクについてのコストが
入力される。あるノード／ルータから次のノード／ルータへの間のデータリンク
のデータ通信パラメータはデータリンク上のデータ通信の方向に依存しうる。す
なわち、データリンクのコストはデータ通信方向に関連して変化することがある
。データパスの総コストは、データパスに含まれるデータリンクの全てのコスト
の加算によって得られる。
【０００５】 拡張インターネットゲートウェイルーティングプロトコル（ＥＩＧＲＰ）のメ
トリックはＯＳＰＦプロトコルのメトリックより複雑であるが、ほとんどの場合
加算的メトリックに簡約化された形態で使用される。
【０００６】 常に最短データパスを選択するこのアプローチは、単一パスルーティング、す
なわち２つのノード／ルータ間のルーティングが全てのデータフローについて同
一であることを含意している。多重パスルーティングを定めることは可能である
が、安定性（例えば、ループ保護）とプロトコルに依存する理由のため使用され
ることはほとんどない。固定コストメトリックと単一パスルーティングの結果、
データパスまたはデータパスに含まれる単一データ／リンクの輻輳が発生するこ
とがある。これは例えばデータの量が単一データ／リンクのデータ通信容量より
大きい場合発生する。同様の問題は、ノード／ルータのデータ通信容量が望まし
い量のデータを通信するのに十分でない場合、例えば、ノード／ルータが異なっ
た送信ノード及び／または異なった受信ノードのデータパスに含まれる場合発生
しうる。
【０００７】 その上、特定のデータパス及び／またはデータリンクが非常に頻繁に利用され
、他のものは時々しか使用されないということもある。データリンク上のデータ
通信のこの不均等な分配の結果、ネットワークデータリンクの不均等なリンク利
用が生じる。この不均等なリンク利用は別のデータリンクの輻輳につながること
もある。高度に利用されたリンクの場合でさえ、負荷と待ち時間との間の非線形
依存性のためネットワークはＩＰ電話のような実時間適用業務に利用できない。
その上、高価なハードウェア及びソフトウェア手段を必要とするネットワーク内
で提供されるデータリンクが使用されないため、ネットワーク中のデータのこう
したルーティングはネットワークの不経済な運用につながる。
【０００８】 ネットワーク中のデータのルーティングを最適化する従来のアプローチは既存
のルーティングプロトコルを改善／拡張するか、または新しいルーティングプロ
トコルを開発するものであった。変更されたかまたは新しいルーティングプロト
コルは普通ネットワーク全体を通じて確立されなければならないので、変更され
たかまたは新しいハードウェア及びソフトウェアが必要である。従って、この最
適化は主として組織上の問題によって制限される。
【０００９】 発明の目的 本発明の目的は、現時点の技術水準の上記で説明された問題を解決することで
ある。すなわち、本発明は、既存のルーティングプロトコルを使用して、すなわ
ちネットワーク中ですでに使用されているルーティングプロトコルとネットワー
クのそれぞれのハードウェア及びソフトウェア構成要素とを修正または再配置せ
ずにネットワーク中のデータのルーティングを最適化する方向に向けられている
。その上、本発明は、ネットワークを通じてそれぞれ通信／ルーティングされる
データまたはデータトラフィックの均質な分配を達成するため、ネットワーク中
でデータをルーティングする方法とシステムを提供する。本方法はまた、ＭＰＬ
Ｓ及び今後の（例えば光／デジタルラッパを伴う）光ネットワークでのルーティ
ングで発生するトラフィックにも適用される。
【００１０】 発明の記述 上記の問題を解決するため、請求項１に記載のネットワーク中でデータを通信
する最適なデータパスを決定する方法を提供する。
【００１１】 本発明による方法は線形最適化問題に基づいてネットワーク中のデータのルー
ティングを最適化するアプローチに基づいている。本発明による線形最適化問題
は、データトラフィックとも呼ばれるネットワーク中でルーティング／通信され
るデータがネットワーク上で均一／均質に分配されるように定義されなければな
らない。本発明の観点では、データトラフィックの「均一／均質な分配」という
表現は、データトラフィックの「均等な分配」として理解されるべきではない。
ネットワークを通じたデータトラフィックの均等な分配とはネットワークのノー
ドを接続する各データリンクについての同一／均等なデータトラフィックに帰結
するものであろう。
【００１２】 データトラフィックの「均等な分配」が本発明による線形最適化問題の最適解
であることもあるが、本発明による方法は特にデータトラフィックの「均等な分
配」を得ることに適用されるのではなく、ネットワーク中のデータリンクのリン
ク利用率が異なっていることもあるネットワーク中でのデータのルーティングの
最適化に向けられる。
【００１３】 本発明による方法は、データリンクによって接続される複数のノードを有する
ネットワーク中で送信ノードから受信ノードに最適なデータパスを介してデータ
を通信するために使用される。以下、「データパス」という用語は、送信ノード
と受信ノードとの間のデータパスについて使用され、その際データパスは対応す
るデータリンクによって形成される。
【００１４】 送信ノードから受信ノードへの最適なデータパスを決定するため、それぞれの
データリンク及びノードを通じた送信ノードから受信ノードへの全てのループな
しデータパスが決定され、２つのノード間の全てのデータ通信が同じデータパス
を介して通信されるようにデータパスが選択される。続いて、選択されたデータ
パスの上限リンク利用率、または平均リンク利用率、または上限リンク利用率と
平均リンク利用率との組み合わせを示す値が決定され、最小リンク利用率、また
は最小平均リンク利用率、または上限リンク利用率と平均リンク利用率との組み
合わせを示す値の最小値を有するデータパスが最適データパスとして定められる
。次に、データが送信ノードから受信ノードに最適データパスを介して通信され
る。
【００１５】 さらに、データパスの選択は、データパスのデータ通信容量を決定し送信ノー
ドから受信ノードにデータを通信するのに十分な通信容量を有するデータパスを
選択すること、及び／または、データパスの物理的遅延を決定し所定の上限物理
的遅延に等しいかまたはそれより小さい物理的遅延を有するデータパスを選択す
ることを含んでもよい。
【００１６】 送信ノードから受信ノードへの最適データパスの決定は線形最適化問題に関す
る方程式系の定義と、最適データパスを定義する方程式系の解とに基づくもので
もよい。
【００１７】 ここで、選択されたデータパスの上限リンク利用率、または平均リンク利用率
、または上限リンク利用率と平均リンク利用率との組み合わせを示す値を決定す
る目的関数が定義される。
【００１８】 目的関数の他に、線形最適化問題は制約の定義を必要とする。本発明によれば
、ループなしデータパスの決定のためトランスポート制約が定義される。
【００１９】 さらに、送信ノードから受信ノードに通信されるべき全てのデータが同じデー
タパスを介して通信されるように、ルーティング制約が定義される。このルーテ
ィング制約の定義によって、ノード／ルータ間の最短データパスを選択し単一パ
スルーティングを利用する既存のプロトコルが利用できるようになる。
【００２０】 さらに、十分なデータ通信容量、通信されるべきデータの量に等しいかまたは
それより大きい好適な上限データ通信容量、及び／または所定の上限リンク利用
率に等しいかまたはそれより小さいデータ通信容量を有するデータパスを決定す
るため容量制約が定義される。
【００２１】 さらに物理的遅延制約を定義することによって、所定の上限物理的遅延に等し
いかまたはそれよりも小さい物理的遅延を有するデータパスが決定できる。本発
明の観点では、物理的遅延とは、それぞれのデータリンクによって接続されるネ
ットワークのノード間でデータを通信するために必要な時間である。最適データ
パスを得るため、線形最適化問題についての方程式系が制約に関する目的関数の
最小化によって解かれる。この方程式系を解くと、送信ノードから受信ノードへ
の全ての可能なデータパスが決定され、最小上限リンク利用率、または最小平均
リンク利用率、または上限リンク利用率と平均リンク利用率との組み合わせを示
す最小値を有するデータパスが最適データパスとして定められる。特に、多くの
ノードと接続データリンクとを含む複雑なネットワークの場合、反復的に目的関
数の最小化を行うことが有利なことがある。
【００２２】 平均リンク利用率と上限リンク利用率との組み合わせを示す値に関連して、互
いに重み付けされた平均リンク利用率と上限リンク利用率とを表す関数を使用し
てもよい。
【００２３】 さらに詳しく言うと、最適データパスの決定についてより大きな影響／重要度
を有する目的関数の成分は、目的関数の他の成分についての重み付け値と比較し
てより大きな値によって重み付けされる。
【００２４】 非常に時間がかかることもある、方程式を解く際の複雑さに関連して、所定の
時間内に決定された方程式系の最新の解を使用することが可能である。例えば、
このアプローチは、所定の時間内で、目的関数が実行可能でない場合、目的関数
について最小値が決定できない場合、または目的関数が収束しない場合好適であ
る。
【００２５】 本発明による方法が使用される対象となるネットワークに応じて、方程式系を
定義するための変数の数は非常に多いことがある。すなわち、Ｎがノード／ルー
タの数を表しＭがデータリンクの数を表す時、目的関数についての変数の数はＮ 2 Ｍ2という大きさになる。ルーティング制約によって決定される、本発明による
制約についての変数の数はＮ3Ｍ2という大きさになる。好適には、大規模ネット
ワークの場合、変数の数を低減するため、かつ／または方程式系を解くために考
慮すべきデータリンクの数を低減するため、本方法は、全てのループなしデータ
パスについて送信ノードから受信ノードへのデータ通信のための時間を決定する
ことを含む。さらに、データパスは、方程式系を解くために考慮すべきデータパ
スのうち、最小データ通信時間及び／または所定の上限データ通信時間が決定さ
れたところのものとして識別される。好適には、上限データ通信時間は最小決定
済データ通信時間に関連して予め定められる。
【００２６】 方程式系について考慮されるデータパスの識別に関連して、可能なデータパス
に含まれるデータリンクだけが使用される。さらに、方程式系を解くため全ての
可能なデータパスに含まれるデータリンクを考慮しないことも可能である。
【００２７】 ネットワークによっては、ノード間のデータ通信についての上限時間を表す所
定のデータ通信時間制限が利用されることがある。こうした所定の通信時間制限
を考慮するため、所定の通信時間制限に基づいて物理的遅延制約を定義すること
が可能である。ここでは、物理的遅延制約は、ノード間のデータの通信のために
必要な実際の時間によって決定されるのではなく、それぞれのデータリンクにつ
いての所定の通信時間制限によって決定される。
【００２８】 同様に、データリンクの帯域幅の結果として得られるネットワークの特性は、
データリンクの帯域幅に基づいて物理的遅延制約を定義することによって考慮さ
れる。ある特定のデータリンク上でのデータの通信のための実際の時間を使用す
る代わりに、データリンクの帯域幅が対応する物理的遅延に変換される。
【００２９】 送信ノードと受信ノードとの間で通信されるべきデータの量は時間と共に変化
しうるという事実により、かついくつかの送信及び／または受信ノードがネット
ワーク上で通信するという事実によれば、本発明による最適データパスの決定を
、所定の時間、または所定の時間間隔中、連続して行うことが好適である。ここ
で、所定の時間、または所定の時間間隔中、通信されるべきデータの量を連続し
て決定することが可能であり、その際最適データパスの決定及び通信すべきデー
タの量の決定のため、異なった所定の時間及び／または異なった所定の時間間隔
を使用してもよい。
【００３０】 代替案として、所定の（例えば上限）量の通信されるべきデータについて最適
データパスを決定することが可能である。好適には、所定の量の通信されるべき
データは感知または近似される。
【００３１】 上記で説明したように、周知のルーティングプロトコルは送信ノードから受信
ノードへのデータ通信のための最短データパスの選択に基づいている。本発明に
よって決定された最適データパスが最短データパスでもあることを証明するため
、それぞれのデータパスを形成するデータリンクを介する全ての可能なデータパ
スについてデータ通信コストが決定される。最適データパスが最小データ通信コ
ストを有する場合、最適データパスは最短データパスであると識別される。
【００３２】 特に非常に大規模／複雑なネットワークの場合、ネットワークが少なくとも２
つの部分または部分ネットワークに分割され、その各々について最適データパス
の決定が個別に行われる可能性が大いにある。最短パス原理によれば、小規模な
ネットワークの連結解は１つの大規模ネットワークの最適化によって得られる値
に等しい。
【００３３】 その上、ネットワークの少なくとも一部を仮想ノードにグループ化することも
可能である。ここで、仮想ノードを含むネットワークの残りの部分の最適データ
パスの決定と、仮想ノードであるネットワークのグループ化された部分の最適デ
ータパスの決定とは個別に行われる。
【００３４】 また、本発明は、最適データパスを介してネットワーク中でデータを通信する
システムを提供する。このシステムは少なくとも１つのノードが送信ノードであ
り少なくとも１つのノードが受信ノードであるデータリンクによって接続される
ノード／ルータを有するネットワークと、ネットワーク中のデータ通信を制御す
るネットワークに接続される制御手段とを備えている。すなわち、制御手段は、
最適データパスを介してデータを通信する本発明による方法の１つを実行するよ
う適用される。
【００３５】 制御手段は、少なくとも１つのノード／ルータ、好適には全てのノード／ルー
タのデータ通信を制御する中央制御システムまたは中央制御システム（例えば、
インターネットサーバ）の構成要素でよい。
【００３６】 さらに、制御手段は、データ通信を制御するため、１つまたはいくつかのノー
ド／ルータに関連する少なくとも１つの制御ユニットを備えてもよい。最適な方
法でデータ通信を制御し、かつ／またはさらに別のノード／ルータのデータ通信
を制御するため、こうした制御ユニットは、ネットワーク内のデータ通信の情報
を得るため、さらに別のノード／ルータ、好適には全てのノード／ルータと通信
すべきである。
【００３７】 特に大規模ネットワーク及び／または大量のデータ通信を示すネットワークの
場合、中央制御システムと少なくとも１つの制御ユニットの組み合わせによって
最適データパスの識別を改善できるが、これは、単一ノードについてのデータ通
信制御機能と、ネットワーク全体に関連するデータ通信制御機能が制御手段の異
なった構成要素にしかるべく分配されるからである。
【００３８】 発明の詳細な実施形態の記述 一般に、ネットワークのノードは、それぞれのノードに接続されたデータリン
クを介してデータを受信及び送信できるコンピュータベースのシステム／ユニッ
ト（サーバ）である。ノードはネットワークに送信されるデータの発信元である
送信ノードとして動作し得る。さらに、ノードは、対応する送信ノードから通信
されるデータを受信する宛先の役目を果たす受信ノードとして動作し得る。その
上、ノードは、送信ノードまたは別のノード／ルータからデータを受信し受信さ
れたデータをさらに別のノード／ルータまたは受信ノードに送信するいわゆるル
ータとして動作し得る。
【００３９】 ネットワークのノード間のデータリンクはインタフェースと呼ばれることが多
いが、これは、データリンクは送信されるべきデータを表す電気／光信号の物理
的送信のための回線だけでなく、データネットワーク中でデータを送信するため
に必要なハードウェア及びソフトウェア構成要素をも含んでいるからである。こ
うしたハードウェア及びソフトウェア構成要素には、従来の電気回線、データバ
ス、バッファ／メモリユニット、プロセッサベースユニット、データ変換及びデ
ータ通信プロトコル（すなわち、ルーティングプロトコル）の実現のためのソフ
トウェアプログラム、等が含まれる。
【００４０】 本発明の目的を達成するため、すなわち、全てのリンク利用率（平均リンク利
用率）を最小化し、上限リンク利用率を最小化し、ネットワークのノード間のデ
ータリンクの物理的遅延をある範囲内に維持するためには、ネットワークとその
データトラフィック、すなわち、ネットワーク中で通信されるデータの量と流れ
を定式化する必要がある。この定式化のため、３つの行列が使用される。
【００４１】 第１に、ＮノードのネットワークはサイズＮ×Ｎを有する容量行列Ｃによって
定義され、その際容量行列Ｃの各エントリはノードｉ及びｊの各対についてリン
ク容量Ｃijを表す。２つのノードの間にデータリンクが存在しない場合、容量行
列Ｃの対応するエントリは０に設定される。
【００４２】 第２の行列はトラフィック行列Ｆであり、ノードｉ及びｊの各対についてエン
トリｆijを備える。各エントリｆijは２つのノードｉ及びｊの間のデータトラフ
ィック／データフローを表す。２つのノード間でデータが交換されない場合、ト
ラフィック行列Ｆ中の対応するエントリは０に設定される。本発明による方法の
実現に応じて、トラフィック行列のエントリｆijは静的データフローを表すこと
もあり、また、例えば本発明による方法がネットワークの運用中連続して実行さ
れる場合、エントリｆijはネットワークのノード間の実際のデータフローを表す
こともある。
【００４３】 第３に、データリンクの物理的遅延を記述する行列Ｄが導入される。データリ
ンクの物理的遅延は、対応するデータリンク上の２つのノード間でデータを通信
するために必要な時間を特定する。行列Ｄのエントリｄijは２つのノードｉ及び
ｊを接続するデータリンクの物理的または近似的遅延を表す。
【００４４】 これらの行列に基づいて、本発明によるルーティング最適化が線形最適化問題
として定義できる。周知のように、線形最適化問題は、目的関数と制約という２
つの部分からなる方程式系によって記述される。制約は、目的関数の最適解が決
定されなければならない多次元解空間を定める。目的関数の最適解は、本発明の
場合、目的関数の最小値を生じる解空間内の解である。ネットワーク中のデータ
ルーティングの最適化を達成するため、目的関数の可能な解を制限する異なった
制約を満たさなければならない。
【００４５】 第１に、送信ノードから受信ノードに通信されるデータの場合、データが伝送
／ルーティングされるデータパスを決定しなければならない。送信ノードと受信
ノードとがデータリンクによって直接接続されていない場合、可能なデータパス
には送信及び受信ノードだけでなく、さらに別のノードとそれを接続するデータ
リンクとが含まれる。送信ノードから受信ノードに伝送される異なったデータが
異なったデータパスまたはデータリンク上でそれぞれルーティング伝送されるの
を避けるため、可能なルーティングデータパスはいわゆる単一パスルーティング
に制限されていた。単一パスルーティング制約によれば、目的関数の可能な解に
ついて２つのノード／ルータ間で正確に１つのデータパスが定められる。こうし
た単一パスルーティングの結果が図１に例示されている。使用されるルーティン
グプロトコルメトリックが何であっても、ノード／ルータＣ及びＦの間の最短デ
ータパスはノード／ルータＤ上またはノード／ルータＥ上の何れかである。単一
パスルーティングの結果、２つのデータフローＡ−Ｆ及びＢ−Ｆはまずノード／
ルータＣ上、次にノード／ルータＤまたはノード／ルータＥ上の何れかでルーテ
ィングされるが一方がノード／ルータＤ上を通り、もう一方がノード／ルータＥ
上でルーティングされるということはない。
【００４６】 第２に、容量制約が満たされなければならず、それによれば特定のデータリン
ク上で通信されるデータの量は対応するデータリンクの容量、すなわち対応する
データリンク上で通信できるデータの上限量を越えない。ネットワーク中のデー
タリンクの容量はデータリンクの様々な伝送構成要素（すなわち、電気ワイヤ、
バス、プロセッサ）の物理的伝送容量に制限されないが、それは、伝送されるべ
きデータまたはそのデータパッケージは、伝送前に例えばデータリンク及び／ま
たはノード／ルータの中間メモリに格納できるからである。線形最適化問題の観
点から容量制約を定義するために２つのアプローチが使用できる。１つのアプロ
ーチはパス指向型であり、もう１つはデータリンクに関連するフロー指向型であ
る。ここで、フロー指向型を選択して詳細を示すが、パス指向型アプローチと比
較して含んでいる変数の数が少ないためである。フロー指向型アプローチの説明
の後、パス指向型アプローチの場合の方法の表記の変更が説明される。
【００４７】 既存のルーティングプロトコルと組み合わせて本発明によるルーティング最適
化の方法を適用するため、使用されているルーティングプロトコルによって指定
されるルーティングアルゴリズムを考慮しなければならない。上記で言及された
ように、現在使用されているルーティングプロトコル、すなわちＯＳＰＦプロト
コルとＥＩＧＲＰは、送信ノードから受信ノードにルーティングされるべきデー
タの最短データパスを決定するルーティングアルゴリズムに基づいている。最短
データパスを求めるこうしたアルゴリズムは、２つのノード／ルータ間で通信さ
れる全てのデータが同じデータリンク上でルーティングされることを含意してい
る。
【００４８】 目的関数 目的は、ネットワーク全体を通じてできる限り均質／均一な伝送データの分配
またはデータトラフィック分配を達成することである。別言すれば、ネットワー
クの全てのデータリンクはできる限り低いデータ通信レベルでできる限り均等に
利用されるべきである。データトラフィック行列Ｆ中でデータトラフィックエン
トリＪij≧０を有するノード／ルータｉ及びｊの間の各データフローと、容量行
列Ｃ中で容量エントリＣij＞０を有する各データリンクとについて、フロー指向
型アプローチを利用するため、ブール変数ｘuv ijを導入する。この変数は、送信
ノードｕから受信ノードｖへのデータフローｕｖがノードｉ及びｊの間のデータ
リンクｉｊ上でルーティングされる場合１に設定され、そうでない場合この変数
は０に設定される。さらに、全てのデータリンクのリンク利用率について上しき
い値を定義する変数ｔが導入される。
【００４９】 上限リンク利用率と平均リンク利用率の両方を最小化しなければならない。従
って、目的関数には２つの加法要素が含まれ、その両方を最小化しなければなら
ない。
【００５０】
【数１】
【００５１】 目的関数（１）の左側の加法要素は上限リンク利用率を表し、目的関数（１）の
右側の加法要素は平均リンク利用率を表す。目的関数（１）の上限リンク利用率
部分のパラメータａtは目的関数（１）の平均リンク利用率部分に対して上限リ
ンク利用率部分に重み付けする重み係数として使用される。パラメータａtは、
最適データを選択するための小さい／最小化された上限リンク利用率の影響／重
要度対小さい／最小化された平均リンク利用率の影響／重要度という観点から選
択される。例えば、上限リンク利用率の最小化が平均リンク利用率の最小化と比
較して高い優先度を有する場合、パラメータａtは大きな値を有するべきであり
、その結果データトラフィックを利用率の少ないデータリンクに誘導することに
よって上限リンク利用率が低下する。それと比較して、最適データパスの選択に
対する平均リンク利用率の最小化の影響が上限リンク利用率の最小化の影響より
大きい場合、パラメータａtは小さな値を有するように選択されるべきである。
【００５２】 トランスポート制約 トランスポート制約は、各データフローについて、例えば送信ノードｕから受
信ノードｖへのデータフローについて、目的関数（１）の解から得られる変数ｘ uv ij の値が送信ノードｕから受信ノードｖへの１つのループなしデータパスを確
実に指定することを保証する。ここで、トランスポート制約は各データフローに
対する次の４つの副制約を備えている。
【００５３】 １．ノード／ルータｉ上で伝送される送信ノードｕから受信ノードｖへのデー
タフローはノード／ルータｉから出る１つのデータリンク上でだけルーティング
される。すなわち、
【００５４】
【数２】
【００５５】 ２．送信ノードｕから受信ノードｖへのデータフローｕｖは送信ノードｕから
別のノード／ルータｉへの正確に１つのリンクｕｉを介してルーティングされる
。すなわち、
【００５６】
【数３】
【００５７】 ３．送信ノードｕから受信ノードｖへの全てのデータフローについて、および
送信及び受信ノードｕ及びｖ以外の各ルータｉについて、データフローｕｖによ
って使用されるルータｉに至るデータリンクの数とルータｉから出るデータリン
クの数とは等しい。すなわち、
【００５８】
【数４】
【００５９】 ４．送信ノードｕから受信ノードへのデータフローｕｖは受信ノードｖに至る
正確に１つのデータリンク上でルーティングされる。すなわち、
【００６０】
【数５】
【００６１】 送信ノードｕから受信ノードｖへの正確に１つのループなしデータパスを定義す
るトランスポート制約の結果は図２に例示されている。式（３）によれば、ノー
ドｕとノードａを接続するデータリンクｕａだけがデータフローｕｖを伝える。
１つのデータリンクが各ノード／ルータａ、ｂ及びｃに至るものとする。式（４
）によれば、データフローｕｖについて１つのデータリンクが各ノード／ルータ
ａ、ｂ及びｃから出る。式（５）の条件では、データフローｕｖについてのデー
タパスはノード／ルータｃと受信ノードｖとの間のデータリンクｃｖに向けられ
、受信ノードｖで終了する。
【００６２】 それにもかかわらず、データフローｕｖについて選択されたデータパス以外に
ループ付きデータパスが存在することはありうるが、それは、こうしたループは
トランスポート制約によっては回避できないからである。しかし、こうしたルー
プは目的関数（１）中の平均リンク利用率の最小化によって回避される。
【００６３】 容量制約 容量制約によって、データリンク上のデータの量またはデータトラフィックは
対応するデータリンクの容量を越えないようになる。容量制約はノードｉ及びｊ
間の各データリンクｉｊについて２つの副制約を備えている。
【００６４】 第１の副制約は、リンク利用率がパラメータａcによって定義される一定のレ
ベル以下になるようにする。すなわち、
【００６５】
【数６】
【００６６】 前述したように、データネットワーク内のデータリンクは、短期間であれば対応
するデータリンクの物理的伝送容量より大きなデータトラフィックを処理できる
。従って、パラメータａcは０と１との間の値に制限されない。１より大きいパ
ラメータを設定することは、輻輳の場合最初のボトルネックになるリンクを識別
するためにも有用である。本発明による方法の場合、パラメータａcはデフォル
ト値として１に設定される。
【００６７】 式（７）によって与えられる第２の副制約はリンク利用率について上しきい値
を定める。目的関数（１）で使用される変数ｔは全てのリンクの利用率について
上限を定める。パラメータａcが固定値であるのに対して、変数ｔは最小化され
る。第２の副制約は全てのリンク利用率がパラメータｔの値より低い値を有する
ようにする。すなわち、
【００６８】
【数７】
【００６９】 ルーティング制約 ルーティング制約は最も重要な制約であるが、それは、ルーティング制約が、
線形最適化問題について方程式系を解くことによって得られるデータ通信／ルー
ティングのコストをそれぞれ計算するのに十分なデータリンクまたはデータパス
の組み合わせだけを定めるからである。上記で言及されたルーティングプロトコ
ルを使用すると、データは常に、各データリンクについてのあるルーティングプ
ロトコルメトリックによって定められる最短データパス上で通信／ルーティング
される。その結果、ノード／ルータｉからノード／ルータｊへの全てのデータフ
ローは、ノード／ルータｉ及びｊ間の同一のデータリンク上で通信／ルーティン
グされなければならない。
【００７０】 こうした制約は次のような副制約の再帰的システムによって達成される。
【００７１】
【数８】
【００７２】
【数９】
【００７３】 式（８）及び（９）の反復的または再帰的適用を考えると、ノード／ルータｉ及
びｊの間のルーティングはこれらのノード／ルータを通る全てのデータフローに
ついて同一である。従って、ルーティング制約に基づいて発見される解はルーテ
ィングプロトコルの実現に対応する。
【００７４】 図３は、ルーティング制約の結果を例示する。データフローｕｂがノードｕ、
ａ及びｂ上でルーティングされるとすると、データフローａｃはノードａ、ｂ及
びｃ上でルーティングされ、データフローｃｖはノードｃ、ｄ及びｖ上でルーテ
ィングされ、式（８）及び（９）によれば、送信ノードｕから受信ノードｖへの
データフローｕｖはノードｕ、ａ、ｂ、ｃ、ｄ及びｖ上でルーティングされなけ
ればならない。
【００７５】 データフローｕｃについて、ノードａ’またはノードｂ’の何れかを通る２つ
のさらに別のデータパスが存在する。ノードａ’を含むデータパスは、ノードａ
を含んでおらず、これは式（９）と矛盾するので、データフローｕｃのために使
用することはできない。さらに、ノードｂ’を含むデータパスはノードｂを含ん
でおらず、これは式（８）と矛盾するので、データフローｕｃのために使用する
ことはできない。別言すれば、ノードａ’を含むデータパスと、ノードｂ’を含
むデータパスとは、全てのデータフローｕｃ、ａｃ及びｂｖを同じデータリンク
上でルーティングするルーティング制約を満たしていないので、データフローｕ
ｃのために使用することはできない。
【００７６】 物理的遅延制約 トランスポート制約、容量制約及びルーティング制約と組み合わされた目的関
数（１）に基づいて、データトラフィックが均質、均等に分配された最短パスル
ーティングを有するデータルーティングが達成される。ネットワーク中のデータ
通信の物理的遅延をある範囲内に維持するという目標を得るため、以下説明され
る物理的遅延制約を適用しなければならない。
【００７７】 可能な物理的遅延の範囲はパラメータａrによって定義され、データフローの
最低物理的遅延は変数ｄmin uvによって表される。Ｐがノードｕからノードｖへ
の全てのループなしデータパスの集合であり、ｄpがパスｐのデータリンクの全
ての物理的遅延の合計である場合、最小物理的遅延ｄmin uvは物理的遅延ｄｐが
最小であるノードｕからノードｖへのパスｐの遅延である。すなわち、
【００７８】
【数１０】
【００７９】 最小物理的遅延の値は、ノードｕからノードｖへの全ての可能なループなしデー
タパスの全ての物理的遅延を計算することによって得られる。パラメータａrを
導入すると、各データフローについて上限物理的遅延を表す上しきい値ａrｄmin uv が下記のように定義できる。
【００８０】
【数１１】
【００８１】 線形最適化問題についての方程式系の複雑さの低減 目的関数（１）を解くため、考慮されるべき変数の数は、Ｎがノード／ルータ
の数を表しＭがデータリンクの数を表す時、Ｎ2Ｍ2という大きさになる。ルーテ
ィング制約によって決定される、制約の数はＮ3Ｍ2の大きさになる。特に多くの
ノード／ルータとデータリンクを含む大規模ネットワークの場合、本発明による
線形最適化問題の方程式系を解くのは非常に時間がかかり、複雑で、不可能なこ
とさえある。従って、方程式系を解くために重要なデータパスだけを考慮するこ
とで変数と制約の数を低減するいわゆるプリソルバーが使用される。
【００８２】 重要なデータパスはそれぞれの物理的遅延に基づいて識別される。２つのノー
ド／ルータ間の各データフローについて、ループなしパスである全てのデータパ
スが決定される。こうしたループなしデータパス各々についての物理的遅延、す
なわちそれぞれのデータパスを形成するデータリンクの物理的遅延の合計が計算
される。最小物理的遅延を有し、かつ上物理的遅延しきい値ａrｄmin uvより低い
遅延を有するデータパスが重要なデータパスとして識別される。さらに、重要な
データパスの全てのデータリンクが全ての重要なデータパスに含まれるかまたは
重要なデータパスのどれにも含まれないかが検査される。全ての重要なデータパ
スに含まれるデータリンクがそのデータリンク上でそれぞれのデータフローをル
ーティングするために使用される。重要なデータパスのどれにも含まれないデー
タリンクは、線形最適化問題の方程式系を解く際考慮されないので、対応するデ
ータリンクはそのデータリンクを介してルーティングされることはない。重要な
データパスの一部にだけ含まれるデータリンクは方程式系を解くために考慮され
、そのデータリンクの利用率は方程式系を解くことで決定される。
【００８３】 次善のルーティング 場合によっては、例えば非常に複雑なネットワークの場合など、方程式系全体
を使用してルーティングを計算するのではなく、以下説明されるアプローチを利
用して結果として次善の（次善：実際的な時間内に最適に近い解を得ること）ル
ーティングを得るのが有利なこともある。上記で説明された手順と対照的に、上
限リンク利用率を直接最小化するのではない。ここでは、上限リンク利用率の最
小化は、異なった、簡約化された目的関数と、異なった、簡約化された容量制約
とを有する線形最適化問題の反復解によって達成される。
【００８４】 上限リンク利用率を最小化する目的関数（１）の成分ａt *ｔは省略される。そ
の結果、様々なデータリンクの利用率をリンク利用率の上しきい値以下にする式
（７）によって表される容量制約についての副制約はもはや必要ない。他方、式
（６）によって表される容量制約についてのもう一方の副制約はより厳密に定義
される。パラメータａcについてデフォルト値１を使用する代わりに、パラメー
タａcは反復的に最小化される。
【００８５】 パラメータａcの値が１であるところから始めて、簡約化された目的関数を含
む方程式系が解かれる。単一データリンクのリンク利用率は簡約化された方程式
系の発見された解に基づいて決定される。次のステップでは、パラメータａcは
最小決定済リンク利用率よりわずかに小さい値に設定される。この手順は、簡約
化された方程式系の解が収束するまで繰り返される。方程式系が所定の時間間隔
内に収束しないか方程式系の解が存在しない場合、方程式系の最後の解によって
決定されるルーティングが線形最適化問題の次善の解と考えられる。
【００８６】 リンクコストの特定 方程式系または簡約化方程式系によって決定されるルーティングについてデー
タリンクコストを特定するため、発見されたルーティング及び最適化されたデー
タパスがそれぞれ最短パスルーティングに対応するようにリンクコストを決定し
なければならない。これは、線形最適化問題についての方程式系によって達成さ
れる。この場合、データリンクコストについての望ましい解は不等式系を計算す
ることによって得られるので、目的関数はあまり重要ではない。線形最適化問題
は、目的関数と組み合わされた不等式系によって表される。従って、インタフェ
ースコストの決定は線形最適化問題についての方程式系を使用して計算できる。
その結果、線形最適化問題についての標準ソルバーがデータリンクコストの決定
のために使用できる。
【００８７】 上記で言及されたプリソルバーを使用して、データフローについての全ての重
要な／可能なループなしデータパスが決定された。望ましい／最適なデータパス
以外の各データパスについて、それぞれのデータパスを形成するデータリンクに
ついてのデータリンクコストの合計は、望ましい／最適なデータパスについての
データリンクコストの合計より大きくなければならない。この制約を定義する不
等式系は非常に複雑なものになりうる。従って、不等式の数を低減することが望
ましい。これは、送信ノードから受信ノードへの全てのデータフローは同じデー
タパス上でルーティングされなければならないため達成可能である。あるデータ
フローについての全てのデータパスを考慮して、不等式系を定義しなければなら
ないのは、望ましい／最適なデータパスに含まれないノード／ルータだけを含む
データパスについてだけである。
【００８８】 こうした不等式系を解くことで、望ましい／最適なデータパス以外の全てのデ
ータパスについて、データパスのデータリンクコストの合計が望ましい／最適な
データパスのリンクコストの合計より大きいことが示されたならば、望ましい／
最適なデータパスは最短データパスに対応する。
【００８９】 パス指向型アプローチ 前に言及したように、問題をパス指向型アプローチとして定式化することが可
能である。この方法はフロー指向型アプローチに等しいが、以下の変更を伴って
いる。
【００９０】 変数 ブール変数ｘk uvが導入される。この変数は、送信ノードｕから受信ノードｖ
へのデータフローｕｖがデータパスｋ上でルーティングされる場合１に設定され
、そうでない場合変数は０に設定される。ｋは、ｕ、ｂ、…、ｖがパスを構築す
る符号である場合、ｕ、ｂ、…、ｖに等しい指標である。
【００９１】 目的関数 フロー指向型アプローチと同様、パス指向型アプローチの目的関数には２つの
加法要素が含まれ、その両方を最小化すべきである。
【００９２】
【数１２】
【００９３】 トランスポート制約 トランスポート制約によって、送信ノードｕから受信ノードｖへの１つのルー
プなしデータパスが確実に存在するようになる。
【００９４】
【数１３】
【００９５】 容量制約 各リンク上のフローの合計はリンクの容量より小さくなければならない。
【００９６】
【数１４】
【００９７】 ルーティング制約 ｘuvがｕからｖへのパスを定め、ｘkvがｋからｖへのパスを定め、両方のパス
がｉ上でルーティングされる時、両方のパスはパスｉからｖについて同一である
ので、次式が成り立つ。
【００９８】 ｐuv−ｐiv＜１ このルーティング制約は指数パラメータｋの再帰的反復として書くことができ
る。例えば、ｕからｖへのパスはａ、ｂ及びｃ上でルーティングされる。すなわ
ち、ｋはｋ＝ｕ、ａ、ｂ、ｃ、ｖとして定義されるのでａからｖへのフローはパ
スａ、ｂ、ｃ、ｖを使用しなければならず、またｂからｖへのフローはパスｂ、
ｃ、ｖを使用しなければならない、等である。この再帰的反復は指標パラメータ
ｋの反対方向でも真である。
【００９９】 例 本発明による方法の効果を実証するため、例示的なネットワークの最適化され
たルーティングの結果を以下説明する。使用されるネットワークを図４に示す。
図４の右側の６ノード／ルータだけのネットワークが選択されたのは、このサイ
ズならば結果として得られるパスを例示することができるからである。８及び１
４のノード／ルータを有するネットワークが選択されたのはそれらの複雑な構造
のため多くの異なったデータパスが可能だからである。一例として、６ノード／
ルータを有するネットワークについてリンク容量行列Ｃとデータフロー行列Ｆが
表１及び表２に示される。
【０１００】
【表１】
【０１０１】
【表２】
【０１０２】 データリンクの物理的遅延ｈはすべて１に設定され、パラメータａrはすべての
最適化において３に設定された。例えば、上記で説明されたプリソルバーを使用
すると、１４ノード／ルータを有するネットワークについての変数の数は８８０
０という値から４７１４という値に減少した。さらに、制約の数も半分未満に減
らすことができた。
【０１０３】 全てのネットワークについて、いくつかのパラメータ設定による最適化が行わ
れた。まず、上限リンク利用率について有効な上しきい値がない状態で最適化が
行われた。これは、（「次善の最適化」の節で説明されたように）上限リンク利
用率をパラメータｔ以下に維持する制約を省略し、パラメータａcを１０という
値に設定することによって達成された。６ノード／ルータを有するネットワーク
について結果として得られるルーティングを図５に例示する。４２．９％という
最高利用率を有するデータリンクはデータリンク４−３である。最小平均リンク
利用率の値は２２．４％と計算された。
【０１０４】 次に、パラメータａcを、４２．９％という計算された上限リンク利用率より
わずかに小さい０．４（＝４０％）という値に設定した。パラメータａcを反復
的に、すなわち０．３７５（＝３７．５％）及び０．３６（＝３６％）という値
に減らすことで、パラメータａcについての最適なルーティングが発見されたが
、これはデフォルト最適化の結果に対応する０．３６という値を有した。
【０１０５】 目的関数（１）を使用するデフォルト最適化では、パラメータａtを１０００
という値に設定した。６ノード／ルータを有するネットワークについてのこの最
適化の結果を図６に例示する。ここでも最も利用されたデータリンクは再び４−
３であったが、その利用率は３５．７％という値に低下した。その代わり、平均
リンク利用率は２２．７％という値まで増大した。
【０１０６】 図５及び図６に示されるように、データフロー５−０はデータリンク４−３か
ら外され、ノード／ルータ２及び１上でルーティングされた。従って、データフ
ロー２−０についてのデータパスもノード／ルータ１上でルーティングされた。
さらに、データリンク３−４のリンク利用率を４０％という値から３５．７％と
いう値に下げるため、データフロー２−４はノード／ルータ３の代わりにノード
／ルータ５上でルーティングされた。
【０１０７】 上記で説明されたデータリンクコストの決定に基づいて、最短パスルーティン
グが上記の最適化によって定められるルーティングと同等になるように、できる
限り小さいデータリンクコストが指定された。図７及び図８は計算されたデータ
リンクコストを例示するが、ここでは対応するデータリンクコストと対応する物
理的遅延が灰色の四角形の中に書かれている。図７に示されるように、データフ
ロー５−０全体のデータリンクコストは３である。データフロー５−０について
の他の可能なデータパスにはノード／ルータ２と１またはノード／ルータ２と３
が含まれる。これらのパス全体の物理的遅延はそれぞれ５及び４である。最短パ
スは、最小化された平均リンク利用率を有する望ましいパスと同じである。
【０１０８】 図８では、上限リンク利用率の最小化に関する最適化に基づいて、データフロ
ー５−０のデータパスについての物理的遅延はやはり３である。ノード／ルータ
４と３またはノード／ルータ２と３上の他の可能なデータパスの物理的遅延はそ
れぞれ４及び６である。ここでも、最短データパスは望ましい／最適なデータパ
スに対応する。
【０１０９】 ８及び１４ノード／ルータを有するネットワークについてのデータルーティン
グの最適化も同様に行われた。第１に、上限リンク利用率の制限なしで平均リン
ク利用率が最小化された。次に、上限リンク利用率を反復的に減らした。最後に
、最適化が行われ可能な最小の上限リンク利用率が得られた。しかし、１４ノー
ド／ルータを有するネットワークは最適解を得るには複雑すぎることが判明して
いる。上限リンク利用率は３８．８％まで減少したが、上限リンク利用率の最小
値は未知である。しかし、最小リンク利用率は３２％という値より大きいはずで
あるが、それはこの値については線形最適化問題の方程式系が実行不可能だから
である。
【０１１０】 図９及び図１０では、８及び１４ノード／ルータを有するネットワークについ
て上限リンク利用率の上しきい値が選択されたルーティング最適化の結果が示さ
れる。上限リンク利用率は低下することがあるが、平均リンク利用率はほとんど
変化しない。最大及び最小利用データリンクのリンク利用率の差を示す棒グラフ
によって表されるように、データトラフィック分配はより均質になり、上限リン
ク利用率の上しきい値はより厳密になっている。すなわち、差は８ノード／ルー
タを有するネットワークについてほぼ４分の１に減らすことができた（図９参照
）。１４ノード／ルータを有するネットワークの場合、最適化効果はあまり明瞭
でないが、それは、このネットワークでは、上限リンク利用率についての上しき
い値の選択と無関係に約１％しか利用率のないリンクが存在しているからである
（図１０参照）。
【０１１１】 最適化は上限リンク利用率の最高値の低減に帰結するので、個々のリンクのリ
ンク利用率はその代わりに増大するはずである。図１１に例示されるように、選
択されたデータリンクのリンク利用率が上限リンク利用率の様々な上しきい値に
ついて示される。当初利用率の高かったデータリンクのリンク利用率は上限リン
ク利用率の上しきい値を下げると低下する。これは例えばデータリンク９−４、
４−９及び４−２に当てはまる。その結果、データリンク８−５、５−８及び３
−１のデータリンクのリンク利用率が増大する。
【０１１２】
【表３】
【０１１３】 より小規模なネットワークの場合、必要な情報を収集し、ルーティングプロト
コルによって（例えば、ルーティングプロトコルを変更または追加プロトコルを
使用するなどして）行列を形成しルータ毎に最適ルーティングパラメータを計算
することも可能である。この場合、中央ユニットは必要ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ネットワーク中のデータパスに対する単一パスルーティングの結果を例示する
。
【図２】 ネットワーク中のデータパスに対するトランスポート制約の結果を例示する。
【図３】 ネットワーク中のデータパスに対する本発明によるルーティング制約の結果を
例示する。
【図４】 ６、８及び１４ノード／ルータのネットワークの例を示す。
【図５】 ６ノードネットワークについて、平均リンク利用率を最小にする本発明による
データルーティングを例示する。
【図６】 ６ノードネットワークについて、上限リンク利用率を最小にする本発明による
データルーティングを例示する。
【図７】 本発明による平均リンク利用率が最小化された６ノードネットワークのリンク
コストを例示する。
【図８】 本発明による上限リンク利用率が最小化された６ノードネットワークのリンク
コストを例示する。
【図９】 ８ノードネットワークについて本発明によるリンク利用率の変化に関する図で
ある。
【図１０】 １４ノードネットワークについて本発明によるリンク利用率の変化に関する図
である。
【図１１】 １４ノードネットワークの選択されたデータリンクについて本発明によるリン
ク利用率に関する図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１４年４月１５日（２００２．４．１５）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 コールハース，ウテ ドイツ連邦共和国，デー−52062 アーヘ ン，アダルベルトシュトラーセ 65 (71)出願人 トラン−ジア，フオク ドイツ連邦共和国，デー−97076 ビュル ツブルク，ヨーゼフ−サイツ−シュトラー セ 49 (72)発明者 コーラー，シュテファン ドイツ連邦共和国，デー−97218 ゲルブ ルン，サントシュトラーセ １ (72)発明者 シュタエーレ，ディルク ドイツ連邦共和国，デー−97076 ビュル ツブルク，アウフ ダー シャンツ 50 (72)発明者 コールハース，ウテ ドイツ連邦共和国，デー−52062 アーヘ ン，アダルベルトシュトラーセ 65 (72)発明者 トラン−ジア，フオク ドイツ連邦共和国，デー−97076 ビュル ツブルク，ヨーゼフ−サイツ−シュトラー セ 49 Ｆターム(参考） 5K030 HD03 LB05 LC01 MB09

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 データリンクを介して接続される複数のノード（ｕ、ｖ、ａ
    、ｂ、ｃ、ｄ）を有するネットワーク中の最適データパスを介してデータを通信
    する方法であって、前記方法が、 −−各データリンク及びノード（ｕ、ｖ、ａ、ｂ、ｃ、ｄ）を介する送信ノー
    ド（ｕ）から受信ノード（ｖ）への全てのループなしデータパスの決定と、 −−２つのノード間で通信されるべき全てのデータが同じデータパスを介して
    通信されるようなデータパスの選択と、 −−選択されたデータパスの上限リンク利用率か、または平均リンク利用率か
    、または上限リンク利用率と平均リンク利用率との組み合わせを示す値かの決定
    と、 −−最小上限リンク利用率か、または最小平均リンク利用率か、または上限リ
    ンク利用率と平均リンク利用率との組み合わせを示す値の最小値かを有するデー
    タパスを最適データパスとして定めることと、 −による前記送信ノード（ｕ）から前記受信ノード（ｖ）への最適データパス
    の決定と、 −最適データパスを介する前記送信ノード（ｕ）から前記受信ノード（ｖ）へ
    のデータの通信とを含む方法。
  2. 【請求項２】 データパスの選択が、 −データパスのデータ通信容量の決定と、前記データを前記送信ノード（ｕ）
    から前記受信ノード（ｖ）に通信するのに十分なデータ通信容量を有するデータ
    パスの選択とを含む、請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 データパスの選択が、 −データパスの物理的遅延の決定と、所定の上限物理的遅延に等しいかそれよ
    り小さい物理的遅延を有するデータパスの選択とを含む、請求項１または２に記
    載の方法。
  4. 【請求項４】 最適データパスの決定が、 −最適データパスを識別する線形最適化問題に関する方程式系の定義と、 −最適データパスを定めるため前記方程式系を解くこととを含む、請求項１〜
    ３の１つに記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記方程式系の定義が、 −上限リンク利用率か、または平均リンク利用率か、または上限リンク利用率
    と平均リンク利用率との組み合わせを示す値かを決定する目的関数の定義を含む
    、請求項４に記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記方程式系の定義が、 −ループなしデータパスを決定するトランスポート制約を定めることを含む、
    請求項４または５に記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記方程式系の定義が、 −２つのノード間で通信されるべき全てのデータが確実に同じデータパスを介
    して通信されるようにするルーティング制約を定めることを含む、請求項４〜６
    の１つに記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記方程式系の定義が、 −十分なデータ通信容量を有するデータパスを決定する容量制約を定めること
    を含む、請求項４〜７の１つに記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記方程式系の定義が、 −対応するデータリンクについて、所定の上限物理的遅延に等しいかそれより
    小さい物理的遅延を有するデータパスを決定する物理的遅延制約を定めることを
    含む、請求項４〜８の１つに記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記方程式系を解くことが、 −全ての可能なデータパスを決定し、最小上限リンク利用率か、または最小平
    均リンク利用率か、または上限リンク利用率と平均リンク利用率との組み合わせ
    を示す値の最小値かを有するデータパスを最適データパスとして定めるための制
    約に関する目的関数の最小化を含む、請求項５〜９の１つに記載の方法。
  11. 【請求項１１】 −平均リンク利用率と上限リンク利用率との組み合わせが
    、互いに重み付けされた平均リンク利用率と上限リンク利用率とを含む関数によ
    って表される、請求項１〜１０の１つに記載の方法。
  12. 【請求項１２】 −−現在の前記方程式系を解くことができないか、または −−目的関数について最小値が決定されないか、 −−または目的関数が収束しない場合、 −所定の時間内に決定される前記方程式系の最後の解が最適データパスを特定
    する請求項４〜１１の１つに記載の方法。
  13. 【請求項１３】 −−前記送信ノードから前記受信ノードへの全てのループ
    なしデータパスについてデータ通信のための時間を決定し、 −−最小データ通信時間及び／または所定の上限データ通信時間より小さいデ
    ータ通信時間を決定する前記方程式系を解くために考慮されるべきでないデータ
    パスを識別することと、 −によって前記方程式系の変数の数が低減されかつ／または前記方程式系を解
    くために考慮されるべきデータリンクが決定される、請求項４〜１２の１つに記
    載の方法。
  14. 【請求項１４】 −全ての可能なデータパスに含まれるデータリンクが前記
    方程式系を解くために考慮され、かつ／または −前記可能なデータリンクのどれにも含まれないデータリンクが前記方程式系
    を解くために考慮されない、請求項１３に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 −前記物理的遅延制約が、前記ネットワークの前記ノード
    間の前記データリンクについての所定のデータ通信時間によって定められ、かつ
    ／または −前記物理的遅延制約が、データの帯域幅を対応する物理的遅延に変換するこ
    とによって定められる、請求項４〜１４の１つに記載の方法。
  16. 【請求項１６】 −前記最適データパスの決定が、連続的に、または所定の
    回数で、または所定の時間間隔で行われる一方、通信されるべきデータの量が連
    続的に、または所定の回数で、または所定の時間間隔で決定される、請求項１〜
    １５の１つに記載の方法。
  17. 【請求項１７】 −前記最適データパスの決定が、通信されるべき所定また
    は上限量のデータについて行われる、請求項１〜１６の１つに記載の方法。
  18. 【請求項１８】 −−データパスを介するデータ通信のコストを決定するこ
    とであって、それによって、前記最適データパスが最小コストを有する場合前記
    最適データパスが最短データパスとして識別されることによって、 −前記最適データパスが最短データパスであると証明される、請求項１〜１７
    の１つに記載の方法。
  19. 【請求項１９】 −前記データ通信コストが、前記ネットワークの異なった
    ノードを含むデータリンクについてのみ決定され、かつ／または −前記最適データパスの識別が、前記ネットワークの少なくとも２つの部分に
    ついて個別に行われ、かつ／または −前記ネットワークの少なくとも一部が仮想ノードにグループ化され、前記ネ
    ットワークの前記グループ化された部分の前記仮想ノードと前記最適データパス
    とを含む前記ネットワークの残りの部分の最適データパスが個別に識別される、
    請求項１８に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 最適データパスを介してネットワーク中でデータを通信す
    るシステムであって、前記システムが、 −データリンクによって接続されるノードを有するネットワークであって、前
    記ノードの少なくとも１つが送信ノード（ｕ）であり前記ノードの少なくとも１
    つが受信ノード（ｖ）であるネットワークと、 −前記ネットワーク中のデータ通信を制御するため前記ネットワークに接続さ
    れる制御手段とを含み、 −前記制御手段が請求項１〜１９の１つに記載の方法を実行するに適するシス
    テム。
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