JP2006180126A - Device and program for dividing network - Google Patents

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Michi Otani
未稚 大谷
Tatsuyuki Kimura
辰幸 木村
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress traffic intensity between network groups while considering spatial unities by groups obtained by dividing a network. <P>SOLUTION: A network information input means 11 inputs network information regarding the network to be divided to a network dividing device 10, a maximum tree extracting means 12 extracts the maximum tree of the network from the network information, and a base calculating means 13 calculates the base of a cocycle space belonging to the network from an edge of the maximum tree. A cassette calculating means 14 combines bases so that the traffic intensity between the divided networks does not exceed a threshold to calculate a cut set dividing the network. A convex function calculating means 15 calculates a convex function which is an evaluation function of subsets of nodes generated from the cut set and sorts cut sets by inter-class dispersion of the divided network. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明はネットワーク分割装置およびネットワーク分割プログラムに関し、特に、ネットワークを構成するノードが空間的にまとまって配置されるようにネットワークを分割する方法に適用して好適なものである。   The present invention relates to a network partitioning apparatus and a network partitioning program, and is particularly suitable for application to a method of partitioning a network so that nodes constituting the network are spatially arranged.

ネットワークが膨大になると、ネットワークの容量やセキュリティなどの観点から、ネットワークを分割して管理することが行われている。ここで、従来のネットワーク分割方法では、ネットワークの分割により得られたグループ間を流れるトラヒック量が多いと、管理コストが増大することから、グループ間を流れるトラヒック量が最小となる分割を行うグラフ分割問題に落とす手法がよく用いられている。例えば、非特許文献1には、遺伝的アルゴリズムを解いてネットワークを分割する手法が開示されている。また、非特許文献2には、グループのサイズを制限した時のグラフ分割問題を解く手法が開示されている。
野崎、河合「WACNetにおけるネットワーク分割手法の性能評価」、電子情報通信学会総合大会 B−7−49、1993−3 B.W.Kernighan“An Efficient Heuristic Procedure for Partitioning Graph”、Bell System Technical Journal,vol.49,pp291−307,1970
When the network becomes enormous, the network is divided and managed from the viewpoint of network capacity and security. Here, in the conventional network partitioning method, since the management cost increases when the amount of traffic flowing between groups obtained by network partitioning is large, graph partitioning that performs partitioning that minimizes the amount of traffic flowing between groups Techniques that drop the problem are often used. For example, Non-Patent Document 1 discloses a technique for dividing a network by solving a genetic algorithm. Non-Patent Document 2 discloses a technique for solving a graph partitioning problem when the size of a group is limited.
Nozaki, Kawai “Performance Evaluation of Network Partitioning Method in WACNet”, IEICE General Conference B-7-49, 1993-3 B. W. Kernighan “An Effective Heuristic Procedure for Partitioning Graph”, Bell System Technical Journal, vol. 49, pp 291-307, 1970

しかしながら、従来のネットワーク分割方法では、ネットワークの分割により得られたグループ間を流れるトラヒック量を小さく抑えることはできるが、空間的に離れたノードが同一のグループに入るようにネットワークが分割されることがあり、管理コストが却って増大することがあるという問題があった。
そこで、本発明の目的は、グループごとの空間的なまとまりを考慮しつつ、グループ間を流れるトラヒック量を小さく抑えることが可能なネットワーク分割装置およびネットワーク分割プログラムを提供することである。
However, with the conventional network partitioning method, the amount of traffic flowing between the groups obtained by network partitioning can be kept small, but the network is partitioned so that spatially distant nodes belong to the same group. There is a problem that the management cost may increase.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a network partitioning device and a network partitioning program that can suppress the amount of traffic flowing between groups while considering a spatial unit for each group.

上述した課題を解決するために、請求項1記載のネットワーク分割装置によれば、分割されたネットワーク間を流れるトラヒック量に基づいて、前記ネットワークの分割の候補を抽出する分割候補抽出手段と、前記分割候補抽出手段にて抽出された前記ネットワークの分割の候補に対して、前記ネットワークを構成するノードの空間的な配置を評価するノード配置評価手段とを備えることを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, according to the network dividing device according to claim 1, the division candidate extracting unit that extracts the network division candidates based on the traffic amount flowing between the divided networks; Node placement evaluation means for evaluating the spatial placement of nodes constituting the network with respect to the network division candidates extracted by the division candidate extraction means.

これにより、分割されたネットワーク間を流れるトラヒック量が小さくなるようにネットワークの分割の候補を抽出してから、ネットワークを構成するノードの空間的な配置を評価することができる。このため、ノードの空間的なまとまりを考慮しつつ、分割されたネットワーク間を流れるトラヒック量を小さく抑えることが可能となり、ネットワークの管理コストを減らすことができる。   As a result, it is possible to evaluate the spatial arrangement of the nodes constituting the network after extracting network division candidates so that the amount of traffic flowing between the divided networks is reduced. For this reason, it is possible to reduce the amount of traffic flowing between the divided networks while considering the spatial arrangement of the nodes, and the network management cost can be reduced.

また、請求項2記載のネットワーク分割装置によれば、前記分割候補抽出手段は、前記ネットワークを構成するノード間の接続関係および前記ノード間の各エッジを流れるトラヒック量に関する情報を入力するネットワーク情報入力手段と、前記ノード間の接続関係に基づいて、前記ネットワークの極大木を抽出する極大木抽出手段と、前記極大木のエッジから前記ネットワークに属するコサイクル空間の基底を算出する基底算出手段と、前記トラヒック量が閾値を超えないように前記基底を組み合わせることで、前記ネットワークを分割するカットセットを算出するカットセット算出手段とを備え、前記ノード配置評価手段は、前記カットセット算出手段にて算出されたカットセットから作られるノードの部分集合の評価関数となる凸関数を計算する凸関数計算手段を備えることを特徴とする。   Also, according to the network partitioning device according to claim 2, the partition candidate extraction means inputs network information input for inputting information relating to a connection relationship between nodes constituting the network and an amount of traffic flowing through each edge between the nodes. A maximum tree extracting means for extracting a maximal tree of the network based on a connection relation between the nodes; a basis calculating means for calculating a base of a cocycle space belonging to the network from an edge of the maximal tree; Cutset calculation means for calculating a cutset for dividing the network by combining the bases so that the traffic volume does not exceed a threshold value, and the node placement evaluation means is calculated by the cutset calculation means Convex function that is an evaluation function of a subset of nodes created from a cutset Characterized in that it comprises a convex function calculating means for calculating.

これにより、基底を組み合わせることで、ネットワークを分割するすべてのカットセットを求めることが可能となり、トラヒック量が閾値を超えないようなネットワークの分割の候補を漏れなく抽出することができる。このため、トラヒック量が閾値を超えないようなネットワークのすべての分割の候補に対して、ノードの空間的な配置を評価することが可能となり、ノードの空間的な配置が評価される分割の候補を絞り込むことを可能として、凸関数の計算量を減少させることが可能となるとともに、トラヒック量が閾値を超えないようなネットワークの分割の候補がノードの空間的な配置の評価対象からこぼれ落ちることを防止することができ、ネットワークの分割精度の劣化を抑制しつつ、ネットワークの分割を効率よく行うことが可能となる。   As a result, by combining the bases, it becomes possible to obtain all cut sets that divide the network, and it is possible to extract the network division candidates whose traffic volume does not exceed the threshold without omission. For this reason, it becomes possible to evaluate the spatial arrangement of nodes for all network division candidates whose traffic volume does not exceed the threshold, and the division candidates for which the spatial arrangement of nodes is evaluated. It is possible to reduce the amount of calculation of the convex function, and network partition candidates whose traffic volume does not exceed the threshold value spill from the evaluation target of the spatial arrangement of the nodes. Therefore, it is possible to efficiently divide the network while suppressing deterioration in the accuracy of dividing the network.

また、極大木のエッジを1本だけ含むカットセットを抽出することにより、基底を求めることが可能となることから、ネットワークの極大木を抽出することで、基底を求めるために必要な計算量の増大を抑制することが可能となるとともに、枝刈りを効率よく行うことができる。
また、請求項3記載のネットワーク分割装置によれば、前記極大木抽出手段は、前記ネットワークの極大木のうち、エッジのトラヒック量の合計が最大となる極大木を選別する極大木選別手段を備えることを特徴とする。
In addition, since it is possible to obtain the base by extracting a cut set that includes only one edge of the maximal tree, the amount of calculation necessary to obtain the base can be obtained by extracting the maximal tree of the network. The increase can be suppressed and pruning can be efficiently performed.
According to another aspect of the network dividing apparatus of the present invention, the maximal tree extracting means includes maximal tree selecting means for selecting a maximal tree having the maximum total amount of edge traffic among the maximal trees of the network. It is characterized by that.

これにより、極大木のエッジのトラヒック量を大きくすることが可能となり、基底を順次組み合わせてカットセットを求める際に、トラヒック量の大きな極大木のエッジをより早い段階でカットセットに組み込ませることが可能となる。このため、基底の組み合わせ回数がより少ない段階で、トラヒック量が閾値を越えるカットセットを求めることができ、カットセットを求める際のそれ以降の基底の組み合わせを不要とすることができる。この結果、トラヒック量が閾値を超えないようなネットワークの分割の候補を漏らすことなく、ネットワークの分割の候補を求めるための計算量を減らすことができ、ネットワークの分割精度の劣化を抑制しつつ、ネットワークの分割を効率よく行うことが可能となる。   This makes it possible to increase the amount of traffic at the edge of a maximal tree, and when obtaining cut sets by sequentially combining bases, the edge of a maximal tree with a large amount of traffic can be incorporated into the cut set at an earlier stage. It becomes possible. For this reason, when the number of combinations of bases is smaller, a cut set whose traffic amount exceeds the threshold can be obtained, and subsequent base combinations for obtaining the cut set can be made unnecessary. As a result, it is possible to reduce the amount of calculation for obtaining network division candidates without leaking network division candidates whose traffic volume does not exceed the threshold, while suppressing deterioration in network division accuracy, The network can be divided efficiently.

また、請求項4記載のネットワーク分割装置によれば、前記カットセット算出手段は、極大木のエッジのトラヒック量の大きさ及び基底の持つエッジの数のいずれか少なくとも一方に基づいて、基底を組み合わせる順序を設定する組み合わせ順序設定手段を備えることを特徴とする。
ここで、極大木のエッジのトラヒック量の大きさに基づいて基底を組み合わせる順序を設定することにより、トラヒック量の大きな極大木のエッジをより早い段階でカットセットに組み込ませることが可能となる。このため、基底の組み合わせ回数がより少ない段階で、トラヒック量が閾値を越えるとともに、それ以降の基底との対称差によりトラヒック量が閾値以下となることのないカットセットを求めることができ、カットセットを求める際のそれ以降の基底の組み合わせを不要とすることができる。この結果、トラヒック量が閾値を超えないようなネットワークの分割の候補を漏らすことなく、ネットワークの分割の候補を求めるための計算量を減らすことができ、ネットワークの分割精度の劣化を抑制しつつ、ネットワークの分割を効率よく行うことが可能となる。
Further, according to the network dividing apparatus according to claim 4, the cut set calculation means combines the bases based on at least one of the size of the traffic amount of the edge of the maximal tree and the number of edges of the base. A combination order setting means for setting the order is provided.
Here, by setting the order of combining the bases based on the traffic amount of the edge of the maximal tree, the edge of the maximal tree having a large traffic amount can be incorporated into the cut set at an earlier stage. For this reason, it is possible to obtain a cut set in which the traffic volume exceeds the threshold and the traffic volume does not fall below the threshold due to a symmetric difference from the subsequent bases when the number of base combinations is smaller. It is possible to eliminate the combination of the subsequent bases when obtaining. As a result, it is possible to reduce the amount of calculation for obtaining network division candidates without leaking network division candidates whose traffic volume does not exceed the threshold, while suppressing deterioration in network division accuracy, The network can be divided efficiently.

また、基底の持つエッジの数に基づいて基底を組み合わせる順序を設定することにより、組み合わされる可能性のあるサブエッジをより早い段階で減少させることが可能となり、基底の組み合わせ回数がより少ない段階で、基底の対称差により消去される可能性のあるサブエッジの数を減らすことができる。このため、トラヒック量が閾値を越えるカットセットが得られた時に、それ以降のどのような基底を組み合わせてもトラヒック量が閾値以下となることのないカットセットを、基底の組み合わせ回数がより少ない段階で特定することが可能となり、カットセットを求める際のそれ以降の基底の組み合わせを不要とすることができる。この結果、トラヒック量が閾値を超えないようなネットワークの分割の候補を網羅しつつ、ネットワークの分割の候補を求めるための計算量を減らすことができ、ネットワークの分割精度の劣化を抑制しつつ、ネットワークの分割を効率よく行うことが可能となる。   Also, by setting the order of combining the bases based on the number of edges of the bases, it is possible to reduce sub-edges that may be combined at an earlier stage, and at a stage where the number of base combinations is smaller, It is possible to reduce the number of sub-edges that can be erased due to the difference in the basis symmetry. For this reason, when a cut set whose traffic volume exceeds the threshold value is obtained, a cut set in which the traffic volume does not fall below the threshold value regardless of the combination of the subsequent bases is obtained at a stage where the number of base combinations is smaller. Thus, it is possible to eliminate the combination of subsequent bases when obtaining a cut set. As a result, it is possible to reduce the amount of calculation for obtaining network division candidates while covering the network division candidates whose traffic volume does not exceed the threshold value, while suppressing deterioration in network division accuracy, The network can be divided efficiently.

また、請求項5記載のネットワーク分割装置によれば、前記カットセット算出手段は、基底を組み合わせる順序に従って基底のすべての組み合わせを表現する木を生成する木生成手段と、組み合わされた基底が持つ極大木のエッジのトラヒック量の合計に基づいて、前記木の枝刈りを行う枝刈り手段を備えることを特徴とする。   Further, according to the network dividing apparatus according to claim 5, the cut set calculation means includes a tree generation means for generating a tree representing all combinations of the bases according to an order of combining the bases, and a maximum of the combined bases. Pruning means for pruning the tree based on the total amount of traffic at the edge of the tree is provided.

これにより、基底のすべての組み合わせを網羅しつつ、トラヒック量の大きな極大木のエッジをより早い段階でカットセットに組み込ませることが可能となり、基底の組み合わせ回数がより少ない段階で、トラヒック量が閾値を越えるとともに、それ以降の基底の対称差よりトラヒック量が閾値以下となることのないカットセットを求めることができる。このため、トラヒック量が閾値を越えないようなカットセットを求める際に、トラヒック量が閾値を越えないようなカットセットを漏らすことなく、枝刈りされた基底の組み合わせを不要とすることが可能となるとともに、トラヒック量が閾値を超えないようなネットワークの分割の候補がノードの空間的な配置の評価対象からこぼれ落ちることを防止することができ、ネットワークの分割精度の劣化を抑制しつつ、ネットワークの分割を効率よく行うことが可能となる。   This makes it possible to incorporate the edge of a maximal tree with a large amount of traffic into the cut set at an earlier stage while covering all the combinations of the basis, and the traffic amount is set to a threshold value at a stage where the number of combinations of the basis is smaller. In addition, a cut set in which the traffic amount does not fall below a threshold value can be obtained from the difference in the basis symmetry thereafter. For this reason, when obtaining a cut set whose traffic volume does not exceed the threshold, it is possible to eliminate the combination of pruned bases without leaking a cut set whose traffic volume does not exceed the threshold. In addition, it is possible to prevent a network division candidate whose traffic volume does not exceed the threshold from falling out of the evaluation target of the spatial arrangement of the nodes, while suppressing degradation of the network division accuracy. Can be efficiently divided.

また、請求項6記載のネットワーク分割装置によれば、前記枝刈り手段は、基底を組み合わせる順序に従って基底を組み合わせた時に、組み合わされた基底が持つ極大木のエッジのトラヒック量の合計が閾値を超えた場合、その基底より下位の基底の組み合わせを省略することを特徴とする。
これにより、組み合わされた基底が持つ極大木のエッジのトラヒック量の合計に基づいて枝刈りを行うことができ、トラヒック量が閾値を超えないようなカットセットを求めるために必要な時間を短縮することができる。
Further, according to the network dividing device according to claim 6, when the pruning means combines the bases according to the order of combining the bases, the total traffic amount of the edges of the maximal tree possessed by the combined bases exceeds a threshold value. In this case, a combination of bases lower than the base is omitted.
As a result, pruning can be performed based on the total traffic amount of the edges of the maximal tree that the combined base has, and the time required to obtain a cut set that does not exceed the threshold is reduced. be able to.

また、請求項7記載のネットワーク分割装置によれば、前記カットセット算出手段は、基底を組み合わせる順序に従って基底のすべての組み合わせを表現する木を生成する木生成手段と、組み合わされた基底が持つすべてのエッジのトラヒック量の合計およびそれ以降に組み合わされる基底が持つサブエッジの有無またはトラヒック量に基づいて、前記木の枝刈りを行う枝刈り手段を備えることを特徴とする。   Further, according to the network dividing apparatus according to claim 7, the cut set calculation means includes a tree generation means for generating a tree that expresses all combinations of the bases according to an order of combining the bases, and all the combined bases have And pruning means for pruning the tree based on the presence or absence of sub-edges or the traffic amount of the bases combined thereafter, and the traffic amount of the edges.

これにより、基底のすべての組み合わせを網羅しつつ、組み合わされる可能性のあるサブエッジをより早い段階で減少させることが可能となり、基底の組み合わせ回数がより少ない段階で、トラヒック量が閾値を越えるカットセットを求めることができる。このため、カットセットを求める際のそれ以降の基底の組み合わせを不要とすることが可能となるとともに、トラヒック量が閾値を超えないようなネットワークの分割の候補がノードの空間的な配置の評価対象からこぼれ落ちることを防止することができ、ネットワークの分割精度の劣化を抑制しつつ、ネットワークの分割を効率よく行うことが可能となる。   This makes it possible to reduce all possible combinations of sub-edges at an earlier stage while covering all combinations of bases, and cut sets whose traffic volume exceeds the threshold when there are fewer base combinations. Can be requested. For this reason, it is possible to eliminate the subsequent combination of bases when obtaining a cut set, and network partition candidates whose traffic volume does not exceed the threshold are evaluated for the spatial arrangement of nodes. It is possible to prevent spilling from the network, and it is possible to efficiently divide the network while suppressing deterioration in the accuracy of dividing the network.

また、請求項8記載のネットワーク分割装置によれば、前記枝刈り手段は、基底を組み合わせる順序に従って基底を組み合わせた時に、組み合わされた基底が持つすべてのエッジのトラヒック量の合計が、それ以降に組み合わされる基底との対称差により消去される可能性のあるサブエッジのトラヒック量を減算しても閾値を超える場合、その基底より下位の基底の組み合わせを省略することを特徴とする。
これにより、組み合わされた基底が持つすべてのエッジのトラヒック量の合計およびそれ以降に組み合わされる基底が持つサブエッジのトラヒック量に基づいて枝刈りを行うことができ、トラヒック量が閾値を超えないようなカットセットを求めるために必要な時間を短縮することができる。
Further, according to the network dividing apparatus according to claim 8, when the pruning means combines the bases according to the order in which the bases are combined, the total traffic amount of all edges of the combined bases is calculated thereafter. If the threshold value is exceeded even if the traffic amount of the sub-edge that may be erased due to a symmetric difference from the combined base is exceeded, the combination of bases lower than that base is omitted.
As a result, pruning can be performed based on the total traffic amount of all edges of the combined bases and the sub-edge traffic amount of the bases combined thereafter, so that the traffic amount does not exceed the threshold. The time required to obtain the cut set can be shortened.

また、請求項9記載のネットワーク分割装置によれば、前記ノードの部分集合の評価関数としてノードの数を用いることを特徴とする。
これにより、ネットワークの分割で得られた各グループのノードの数の差を小さくすることができ、結果としてトータルの管理コストを下げることができる。
The network partitioning device according to claim 9 is characterized in that the number of nodes is used as an evaluation function of the subset of nodes.
Thereby, the difference in the number of nodes in each group obtained by dividing the network can be reduced, and as a result, the total management cost can be reduced.

また、請求項10記載のネットワーク分割プログラムによれば、ネットワークを構成するノード間の接続関係および前記ノード間の各エッジを流れるトラヒック量に関する情報を取得するステップと、前記ノード間の接続関係に基づいて、前記ネットワークの極大木を抽出するステップと、前記極大木のエッジから前記ネットワークに属するコサイクル空間の基底を算出するステップと、前記トラヒック量が閾値を超えないように前記基底を組み合わせることで、前記ネットワークを分割するカットセットを算出するステップと、前記カットセット算出手段にて算出されたカットセットから作られるノードの部分集合の評価関数となる凸関数を計算するステップと、前記評価関数にて得られた評価結果に基づいて、前記ネットワークの分割位置を提示するステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。   Further, according to the network partitioning program according to claim 10, the step of acquiring information relating to the connection relation between nodes constituting the network and the traffic amount flowing through each edge between the nodes, and the connection relation between the nodes Extracting a maximal tree of the network, calculating a base of a cocycle space belonging to the network from an edge of the maximal tree, and combining the bases so that the traffic amount does not exceed a threshold value. A step of calculating a cut set for dividing the network, a step of calculating a convex function as an evaluation function of a subset of nodes created from the cut set calculated by the cut set calculation means, and the evaluation function Based on the evaluation results obtained by Characterized in that and a step of presenting to the computer.

これにより、トラヒック量が閾値を超えないようなネットワークの分割の候補を漏らすことなく、ノードの空間的な配置が評価される分割の候補を絞り込むことが可能となる。このため、ノードの空間的なまとまりを考慮しつつ、分割されたネットワーク間を流れるトラヒック量を小さく抑えることが可能となるとともに、ノードの空間的なまとまりを考慮してネットワークを分割した場合においても、計算量の増大を抑制することができる。   As a result, it is possible to narrow down candidates for division whose spatial arrangement of nodes is evaluated without leaking candidates for network division whose traffic volume does not exceed the threshold. For this reason, it is possible to reduce the amount of traffic flowing between divided networks while considering the spatial arrangement of nodes, and even when the network is divided in consideration of the spatial arrangement of nodes. , Increase in calculation amount can be suppressed.

以上説明したように、本発明によれば、分割されたネットワーク間を流れるトラヒック量が小さくなるようにネットワークの分割の候補を抽出してから、ネットワークを構成するノードの空間的な配置を評価することにより、ノードの空間的なまとまりを考慮しつつ、分割されたネットワーク間を流れるトラヒック量を小さく抑えることが可能となり、ネットワークの管理コストを減らすことができる。   As described above, according to the present invention, candidates for network division are extracted so that the amount of traffic flowing between the divided networks is reduced, and then the spatial arrangement of the nodes constituting the network is evaluated. As a result, it is possible to reduce the amount of traffic flowing between the divided networks while considering the spatial arrangement of the nodes, and to reduce the network management cost.

以下、本発明の実施形態に係るネットワーク分割装置およびその方法について図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係るネットワーク分割装置の概略構成を示す機能ブロック図である。
図1において、ネットワーク分割装置10は、分割されたネットワーク間を流れるトラヒック量に基づいてネットワークの分割の候補を抽出し、抽出されたネットワークの分割の候補に対して、ネットワークを構成するノードの空間的な配置を評価することができる。ここで、ネットワーク分割装置10には、ネットワーク情報入力手段11、極大木抽出手段12、基底算出手段13、カットセット算出手段14および凸関数計算手段15が設けられている。
Hereinafter, a network dividing device and method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a functional block diagram showing a schematic configuration of a network dividing apparatus according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 1, the network dividing device 10 extracts network division candidates based on the amount of traffic flowing between the divided networks, and the space of the nodes constituting the network with respect to the extracted network division candidates. Can be evaluated. Here, the network dividing device 10 is provided with a network information input unit 11, a maximal tree extraction unit 12, a base calculation unit 13, a cut set calculation unit 14, and a convex function calculation unit 15.

ネットワーク情報入力手段11は、ネットワークを構成するノード間の接続関係およびノード間の各エッジを流れるトラヒック量に関する情報を入力する。なお、ネットワークとしては、例えば、IP通信を行う公衆通信網を用いることができ、インターネットであってもよい。また、企業間の専用通信網であっても、公衆通信網であってもよいが、高信頼性とセキュリティとを備えた専用通信を提供できるIP−VPN(Internet Protocol−Virtual Private Network)のようなインターネットであってもよい。また、ノードは通信の起点や終点や中継点となるもので、ノードとしては、例えば、計算機や移動端末やルータなどを挙げることができる。また、エッジはノード間の結ぶリンクとなるもので、エッジとしては、例えば、光ファイバや同軸ケーブルなどの通信媒体や、無線インターフェースを用いた無線チャンネルなどを挙げることができる。なお、各ノードには、その空間的な位置を特定するための座標を付与することができ、エッジの両端に接続されたノードを指定することで各エッジを特定することができる。   The network information input means 11 inputs information related to the connection relationship between nodes constituting the network and the traffic volume flowing through each edge between the nodes. As the network, for example, a public communication network for performing IP communication can be used, and the Internet may be used. Further, it may be a private communication network between companies or a public communication network, but it is like an IP-VPN (Internet Protocol-Virtual Private Network) that can provide dedicated communication with high reliability and security. The Internet may be good. A node serves as a communication start point, end point, or relay point. Examples of nodes include a computer, a mobile terminal, and a router. The edge is a link between nodes, and examples of the edge include a communication medium such as an optical fiber and a coaxial cable, a wireless channel using a wireless interface, and the like. Each node can be given coordinates for specifying its spatial position, and each edge can be specified by designating nodes connected to both ends of the edge.

極大木抽出手段12は、ノード間の接続関係に基づいて、ネットワークの極大木を抽出する。なお、極大木とは、分割前のネットワークのノードを網羅するようにエッジが選択されたループのないネットワークである。ここで、極大木抽出手段12には極大木選別手段12aが設けられ、極大木選別手段12aは、ネットワークの極大木のうち、エッジのトラヒック量の合計が最大となる極大木を選別することができる。   The maximal tree extracting means 12 extracts a maximal tree of the network based on the connection relationship between the nodes. The maximal tree is a network without a loop in which edges are selected so as to cover the nodes of the network before the division. Here, the maximal tree extracting means 12 is provided with a maximal tree selecting means 12a, and the maximal tree selecting means 12a can select a maximal tree having the maximum total amount of edge traffic among the maximal trees of the network. it can.

基底算出手段13は、極大木のエッジからネットワークに属するコサイクル空間の基底を算出する。なお、コサイクル空間とは、あるネットワークのカットセット同士の対称差が演算として閉じている空間である。ここで、カットセットとは、ネットワークを構成するノードが2つのグループに分かれるようにネットワークを分割した時に、そのグループ間にまたがるすべてのエッジの集合である。カットセット同士の対称差とは、排他的論理和に対応するもので、2つのカットセットを組み合わせて1つのカットセットを形成する時に、2つのカットセットに共通に含まれるエッジを互いに打ち消しながら、2つのカットセットのいずれか一方に含まれるエッジのみを抽出することである。すなわち、偶数本のカットセットで切られるエッジは消去され、奇数本のカットセットで切られるエッジのみが残される。基底とは、基本となるカットセットを組み合わせることで、ネットワークを分割するすべてのカットセットを表現できるカットセットであり、極大木のエッジを1本だけ含むカットセットは基底となることができる。   The basis calculation means 13 calculates the basis of the cocycle space belonging to the network from the edge of the maximal tree. The cocycle space is a space in which a symmetrical difference between cut sets of a certain network is closed as a calculation. Here, a cut set is a set of all edges that span between groups when the network is divided so that nodes constituting the network are divided into two groups. The symmetrical difference between the cut sets corresponds to exclusive OR, and when two cut sets are combined to form one cut set, the edges included in the two cut sets are mutually canceled, Extracting only edges included in one of the two cut sets. That is, an edge cut by an even number of cut sets is erased, and only an edge cut by an odd number of cut sets is left. A base is a cut set that can express all cut sets that divide a network by combining basic cut sets, and a cut set that includes only one edge of a maximal tree can be a base.

カットセット算出手段14は、分割されたネットワーク間を流れるトラヒック量が閾値を超えないように基底を組み合わせることで、ネットワークを分割するカットセットを算出する。ここで、カットセット算出手段14には、組み合わせ順序設定手段14a、木生成手段14bおよび枝刈り手段14cが設けられている。   The cut set calculation means 14 calculates a cut set for dividing the network by combining the bases so that the amount of traffic flowing between the divided networks does not exceed the threshold. Here, the cut set calculation unit 14 includes a combination order setting unit 14a, a tree generation unit 14b, and a pruning unit 14c.

この組み合わせ順序設定手段14aは、極大木のエッジのトラヒック量の大きさ及び基底の持つエッジの数のいずれか少なくとも一方に基づいて、基底を組み合わせる順序を設定することができる。木生成手段14bは、基底を組み合わせる順序に従って基底のすべての組み合わせを表現する木を生成することができる。枝刈り手段14cは、組み合わされた基底が持つ極大木のエッジのトラヒック量の合計に基づいて木の枝刈りを行ったり、組み合わされた基底が持つすべてのエッジのトラヒック量の合計およびそれ以降に組み合わされる基底が持つサブエッジの有無またはトラヒック量に基づいて木の枝刈りを行ったりすることができる。なお、サブエッジとは、極大木に含まれないエッジである。   The combination order setting unit 14a can set the order of combining the bases based on at least one of the size of the traffic amount of the edge of the maximal tree and the number of edges of the base. The tree generation unit 14b can generate a tree that represents all combinations of bases according to the order in which the bases are combined. The pruning means 14c performs tree pruning based on the total traffic amount of the edges of the maximal tree possessed by the combined base, or adds the traffic amount of all the edges possessed by the combined base and thereafter. Trees can be pruned based on the presence or absence of sub-edges of the bases to be combined or the amount of traffic. The sub-edge is an edge that is not included in the maximal tree.

例えば、枝刈り手段14cは、基底を組み合わせる順序に従って基底を組み合わせた時に、組み合わされた基底が持つ極大木のエッジのトラヒック量の合計が閾値を超えた場合、その基底より下位の基底の組み合わせを省略することができる。また、例えば、枝刈り手段14cは、基底を組み合わせる順序に従って基底を組み合わせた時に、組み合わされた基底が持つすべてのエッジのトラヒック量の合計が、それ以降に組み合わされる基底との対称差により消去される可能性のあるサブエッジのトラヒック量を減算しても閾値を超える場合、その基底より下位の基底の組み合わせを省略することができる。   For example, when the pruning means 14c combines the bases according to the order in which the bases are combined, if the total traffic amount at the edge of the maximal tree of the combined bases exceeds the threshold, the pruning means 14c selects a combination of bases lower than the bases. Can be omitted. Further, for example, when the pruning means 14c combines the bases according to the order in which the bases are combined, the total traffic amount of all the edges of the combined bases is eliminated due to the symmetric difference from the bases combined thereafter. If the threshold value is exceeded even after subtracting the traffic volume of the sub-edges that can be detected, combinations of bases lower than that base can be omitted.

凸関数計算手段15は、カットセット算出手段14にて算出されたカットセットから作られるノードの部分集合の評価関数となる凸関数を計算する。なお、凸関数とは、ノードの部分集合とその補集合がそれぞれ空間的にまとまって配置されているかを評価する関数で、凸関数としては、例えば、クラス間分散などを挙げることができる。
図2は、本発明の一実施形態に係るネットワーク分割方法の一例を示すフローチャートである。
The convex function calculation unit 15 calculates a convex function that is an evaluation function of a subset of nodes created from the cut set calculated by the cut set calculation unit 14. The convex function is a function for evaluating whether a subset of nodes and its complement are arranged spatially, and examples of the convex function include interclass variance.
FIG. 2 is a flowchart illustrating an example of a network partitioning method according to an embodiment of the present invention.

図2において、ネットワーク情報入力手段11は、分割対象となるネットワークに関するネットワーク情報をネットワーク分割装置10に入力する(ステップS11)。ここで、ネットワーク情報としては、例えば、ネットワークを構成するノードの座標、それらのノード間に接続されたエッジの情報およびそのエッジを流れるトラヒック量に関する情報などを含むことができる。
そして、ネットワーク情報がネットワーク分割装置10に入力されると、極大木抽出手段12は、そのネットワーク情報からネットワークの極大木を抽出する(ステップS12)。ここで、ネットワークの極大木を抽出することにより、基底を容易に求めることが可能となり、基底を求めるために必要な計算量の増大を抑制することができる。
In FIG. 2, the network information input means 11 inputs network information related to the network to be divided into the network dividing device 10 (step S11). Here, the network information can include, for example, the coordinates of nodes constituting the network, information on edges connected between the nodes, information on the amount of traffic flowing through the edges, and the like.
When the network information is input to the network dividing device 10, the maximal tree extracting means 12 extracts the maximal tree of the network from the network information (step S12). Here, by extracting the maximal tree of the network, the base can be easily obtained, and an increase in the amount of calculation necessary for obtaining the base can be suppressed.

なお、極大木を求める場合、エッジのトラヒック量の合計が最大となる極大木を選別することが好ましい。これにより、極大木のエッジのトラヒック量を大きくすることが可能となり、基底を順次組み合わせてカットセットを求める際に、トラヒック量の大きな極大木のエッジをより早い段階でカットセットに組み込ませることが可能となる。このため、基底の組み合わせ回数がより少ない段階で、トラヒック量が閾値を越えるカットセットを求めることができ、カットセットを求める際のそれ以降の基底の組み合わせを不要とすることができる。この結果、トラヒック量が閾値を超えないようなネットワークの分割の候補を漏らすことなく、ネットワークの分割の候補を求めるための計算量を減らすことができ、ネットワークの分割精度の劣化を抑制しつつ、ネットワークの分割を効率よく行うことが可能となる。   When obtaining a maximal tree, it is preferable to select the maximal tree that maximizes the total amount of edge traffic. This makes it possible to increase the amount of traffic at the edge of a maximal tree, and when obtaining cut sets by sequentially combining bases, the edge of a maximal tree with a large amount of traffic can be incorporated into the cut set at an earlier stage. It becomes possible. For this reason, when the number of combinations of bases is smaller, a cut set whose traffic amount exceeds the threshold can be obtained, and subsequent base combinations for obtaining the cut set can be made unnecessary. As a result, it is possible to reduce the amount of calculation for obtaining network division candidates without leaking network division candidates whose traffic volume does not exceed the threshold, while suppressing deterioration in network division accuracy, The network can be divided efficiently.

次に、基底算出手段13は、ネットワークの極大木が極大木抽出手段12にて抽出されると、極大木のエッジからネットワークに属するコサイクル空間の基底を算出する(ステップS13)。ここで、基底を算出することにより、基底となるカットセットを用いてネットワークを分割するすべてのカットセットを求めることができ、計算量の増大を抑制しつつ、ネットワークの分割の候補を漏れなく抽出することができる。   Next, when the maximal tree of the network is extracted by the maximal tree extracting unit 12, the basis calculating unit 13 calculates the basis of the cocycle space belonging to the network from the edge of the maximal tree (step S13). Here, by calculating the base, all cut sets that divide the network using the base cut set can be obtained, and the network division candidates are extracted without omission while suppressing an increase in the amount of calculation. can do.

次に、カットセット算出手段14は、基底算出手段13にて基底が算出されると、分割されたネットワーク間を流れるトラヒック量が閾値を超えないように基底を組み合わせることで、ネットワークを分割するカットセットを算出する(ステップS14)。なお、分割されたネットワーク間を流れるトラヒック量は、ネットワークを分割するカットセットに含まれるエッジを流れるトラヒック量の合計で表すことができる。   Next, when the base is calculated by the base calculation unit 13, the cut set calculation unit 14 combines the bases so that the amount of traffic flowing between the divided networks does not exceed the threshold, thereby cutting the network to be divided. A set is calculated (step S14). Note that the amount of traffic flowing between the divided networks can be represented by the total amount of traffic flowing through the edges included in the cut set dividing the network.

これにより、トラヒック量が閾値を超えないようなネットワークの分割の候補を漏れなく抽出することができ、トラヒック量が閾値を超えないようなネットワークのすべての分割の候補に対して、ノードの空間的な配置を評価することが可能となる。このため、ノードの空間的な配置が評価される分割の候補を絞り込むことを可能として、凸関数の計算量を減少させることが可能となるとともに、トラヒック量が閾値を超えないようなネットワークの分割の候補がノードの空間的な配置の評価対象からこぼれ落ちることを防止することができ、ネットワークの分割精度の劣化を抑制しつつ、ネットワークの分割を効率よく行うことが可能となる。   As a result, network segmentation candidates whose traffic volume does not exceed the threshold can be extracted without omission, and for all network segmentation candidates whose traffic volume does not exceed the threshold, the node spatial It is possible to evaluate the correct arrangement. For this reason, it is possible to narrow down the candidates for division whose spatial arrangement of nodes is evaluated, it is possible to reduce the calculation amount of the convex function, and the network division so that the traffic amount does not exceed the threshold value Can be prevented from spilling from the evaluation target of the spatial arrangement of the nodes, and the network can be efficiently divided while suppressing the degradation of the network division accuracy.

次に、凸関数計算手段15は、トラヒック量が閾値を超えないようなカットセットがカットセット算出手段14にて算出されると、そのカットセットから作られるノードの部分集合の評価関数となる凸関数を計算する(ステップS15)。これにより、分割されたネットワーク間を流れるトラヒック量が小さくなるようにネットワークの分割の候補を抽出してから、ネットワークを構成するノードの空間的な配置を評価することができる。このため、ノードの空間的なまとまりを考慮しつつ、分割されたネットワーク間を流れるトラヒック量を小さく抑えることが可能となり、ネットワークの管理コストを減らすことができる。   Next, when a cut set whose traffic volume does not exceed the threshold is calculated by the cut set calculation unit 14, the convex function calculation unit 15 is a convex function that is an evaluation function of a subset of nodes created from the cut set. A function is calculated (step S15). As a result, it is possible to evaluate the spatial arrangement of the nodes constituting the network after extracting network division candidates so that the amount of traffic flowing between the divided networks is reduced. For this reason, it is possible to reduce the amount of traffic flowing between the divided networks while considering the spatial arrangement of the nodes, and the network management cost can be reduced.

そして、分割されたネットワークの凸関数が凸関数計算手段15にて計算されると、例えば、分割されたネットワークのクラス間分散でカットセットをソートし、分割されたネットワークをランキングして提示することができる(ステップS16)。
なお、ネットワーク情報入力手段11、極大木抽出手段12、基底算出手段13、カットセット算出手段14および凸関数計算手段15は、これらの手段で行われる処理を遂行させる命令が記述されたプログラムをコンピュータに実行させることにより実現することができる。
When the convex function of the divided network is calculated by the convex function calculating means 15, for example, the cut set is sorted by the class distribution of the divided network, and the divided network is ranked and presented. (Step S16).
Note that the network information input means 11, the maximum tree extraction means 12, the base calculation means 13, the cut set calculation means 14, and the convex function calculation means 15 execute a program in which instructions for executing the processing performed by these means are described in a computer. This can be realized by executing the command.

そして、このプログラムをCD−ROMなどの記憶媒体に記憶しておけば、その記憶媒体をコンピュータに装着し、そのプログラムをコンピュータにインストールすることにより、ネットワーク情報入力手段11、極大木抽出手段12、基底算出手段13、カットセット算出手段14および凸関数計算手段15で行われる処理を実現することができる。また、このプログラムをインターネットを介してダウンロードすることにより、このプログラムを容易に普及させることができる。   Then, if this program is stored in a storage medium such as a CD-ROM, the network information input means 11, the maximum tree extraction means 12, and the like are installed in the computer and the program is installed in the computer. The processing performed by the base calculation means 13, the cut set calculation means 14, and the convex function calculation means 15 can be realized. Moreover, this program can be easily spread by downloading this program via the Internet.

また、ネットワーク情報入力手段11、極大木抽出手段12、基底算出手段13、カットセット算出手段14および凸関数計算手段15で行われる処理を遂行させる命令が記述されたプログラムをコンピュータに実行させる場合、スタンドアロン型コンピュータで実行させるようにしてもよく、ネットワークに接続された複数のコンピュータに分散処理させるようにしてもよい。   Further, when causing a computer to execute a program in which instructions for performing processing performed by the network information input unit 11, the maximum tree extraction unit 12, the base calculation unit 13, the cut set calculation unit 14, and the convex function calculation unit 15 are described. It may be executed by a stand-alone computer or may be distributed to a plurality of computers connected to a network.

図3は、本発明の一実施形態に係るネットワークの構成例を示す図である。
図3において、例えば、ネットワークは、ノードN1〜N7とエッジE1〜E9で構成され、ノードN2、N3間にはエッジE1が接続され、ノードN1、N3間にはエッジE2が接続され、ノードN1、N4間にはエッジE3が接続され、ノードN3、N4間にはエッジE4が接続され、ノードN3、N5間にはエッジE5が接続され、ノードN4、N5間にはエッジE6が接続され、ノードN4、N6間にはエッジE7が接続され、ノードN5、N7間にはエッジE8が接続され、ノードN6、N7間にはエッジE9が接続されている。ここで、エッジE1を流れるトラヒック量は1、エッジE2を流れるトラヒック量は3、エッジE3を流れるトラヒック量は2、エッジE4を流れるトラヒック量は5、エッジE5を流れるトラヒック量は6、エッジE6を流れるトラヒック量は6、エッジE7を流れるトラヒック量は3、エッジE8を流れるトラヒック量は1、エッジE9を流れるトラヒック量は1であるものとする。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of a network according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 3, for example, the network includes nodes N1 to N7 and edges E1 to E9, an edge E1 is connected between the nodes N2 and N3, an edge E2 is connected between the nodes N1 and N3, and a node N1. , N4, the edge E3 is connected, the nodes N3, N4 are connected to the edge E4, the nodes N3, N5 are connected to the edge E5, the nodes N4, N5 are connected to the edge E6, An edge E7 is connected between the nodes N4 and N6, an edge E8 is connected between the nodes N5 and N7, and an edge E9 is connected between the nodes N6 and N7. Here, the traffic volume flowing through the edge E1 is 1, the traffic volume flowing through the edge E2 is 3, the traffic volume flowing through the edge E3 is 2, the traffic volume flowing through the edge E4 is 5, the traffic volume flowing through the edge E5 is 6, and the edge E6 It is assumed that the amount of traffic flowing through the edge E7 is 3, the amount of traffic flowing through the edge E7 is 3, the amount of traffic flowing through the edge E8 is 1, and the amount of traffic flowing through the edge E9 is 1.

図4は、図3のネットワークにおける極大木の例を示す図である。
図4(a)において、例えば、図3のネットワークの極大木として、エッジE1、E2、E5、E6、E7、E8が抽出されたものとする。ここで、これらのエッジE1、E2、E5、E6、E7、E8で構成されたネットワークは、図3のネットワークを構成するすべてのノードN1〜N7を網羅するとともに、ループになっていないので、これらのエッジE1、E2、E5、E6、E7、E8で構成されたネットワークは極大木を構成する。
そして、これらのエッジE1、E2、E5、E6、E7、E8のトラヒック量は、それぞれ1、3、6、6、1、1であるので、図4の極大木のエッジE1、E2、E5、E6、E7、E8のトラヒック量の合計は18となる。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a maximal tree in the network of FIG.
In FIG. 4A, for example, edges E1, E2, E5, E6, E7, and E8 are extracted as the maximal tree of the network in FIG. Here, the network constituted by these edges E1, E2, E5, E6, E7, E8 covers all the nodes N1 to N7 constituting the network of FIG. 3 and is not a loop. A network composed of the edges E1, E2, E5, E6, E7, and E8 constitutes a maximal tree.
Since the traffic amounts of these edges E1, E2, E5, E6, E7, E8 are 1, 3, 6, 6, 1, 1, respectively, the edges E1, E2, E5, The total traffic volume of E6, E7, and E8 is 18.

一方、図4(b)において、例えば、エッジE1、E3、E4、E6、E8、E9で構成されたネットワークは、図3のネットワークを構成するすべてのノードN1〜N7を網羅するとともに、ループになっていないので、これらのエッジE1、E3、E4、E6、E8、E9で構成されたネットワークも極大木を構成することができる。
そして、これらのエッジE1、E3、E4、E6、E8、E9のトラヒック量は、それぞれ1、2、5、6、1、1であるので、図4の極大木のエッジE1、E3、E4、E6、E8、E9のトラヒック量の合計は16となる。
On the other hand, in FIG. 4B, for example, the network constituted by the edges E1, E3, E4, E6, E8, E9 covers all the nodes N1 to N7 constituting the network of FIG. Therefore, the network constituted by these edges E1, E3, E4, E6, E8, and E9 can also constitute a maximal tree.
Since the traffic amounts of these edges E1, E3, E4, E6, E8, E9 are 1, 2, 5, 6, 1, 1, respectively, the edges E1, E3, E4, The total traffic volume of E6, E8, and E9 is 16.

そして、図3のネットワークのすべての極大木のエッジのトラヒック量の合計を調べ、これらの極大木のうち、エッジのトラヒック量の合計が最大となる極大木を選別することができる。例えば、図3のネットワークのすべての極大木のエッジのトラヒック量の合計を調べると、エッジE1、E2、E5、E6、E7、E8で構成された極大木のトラヒック量が最も大きいので、図3のネットワークの極大木として、エッジE1、E2、E5、E6、E7、E8で構成された極大木を選択することができる。なお、図3のネットワークのすべての極大木を調べなくても、例えば、KruskalのアルゴリズムやPrimのアルゴリズムを用いてもよい。   Then, the total traffic amount of the edges of all the maximal trees in the network of FIG. 3 is examined, and the maximal tree having the maximum total traffic amount of the edges can be selected from these maximal trees. For example, when the total traffic amount of the edges of all the maximal trees in the network of FIG. 3 is examined, the traffic amount of the maximal tree composed of the edges E1, E2, E5, E6, E7, and E8 is the largest. As the maximal tree of the network, a maximal tree composed of edges E1, E2, E5, E6, E7, and E8 can be selected. For example, the Kruskal algorithm or the Prim algorithm may be used without examining all the maximal trees in the network of FIG.

図5は、図4(a)の極大木を設定した時の基底の例を示す図である。
図5において、カットセットb1は、エッジE2、E3にまたがることにより、ノードN1のグループとノードN2〜N7のグループとにネットワークを分割するとともに、極大木のエッジE2を1本だけ含むため、基底の要素となる。カットセットb2は、エッジE3、E4、E6、E9にまたがることにより、ノードN1〜N3、N5、N7のグループとノードN4、N6のグループとにネットワークを分割するとともに、極大木のエッジE6を1本だけ含むため、基底の要素となる。カットセットb3は、エッジE3〜E5にまたがることにより、ノードN1〜N3のグループとノードN4〜N7のグループとにネットワークを分割するとともに、極大木のエッジE5を1本だけ含むため、基底の要素となる。カットセットb4は、エッジE3、E4、E6、E9にまたがることにより、ノードN1〜N5、N7のグループとノードN6のグループとにネットワークを分割するとともに、極大木のエッジE7を1本だけ含むため、基底の要素となる。カットセットb5は、エッジE1にまたがることにより、ノードN1、N3〜N7のグループとノードN2のグループとにネットワークを分割するとともに、極大木のエッジE1を1本だけ含むため、基底の要素となる。カットセットb6は、エッジE8、E9にまたがることにより、ノードN1〜N6のグループとノードN7のグループとにネットワークを分割するとともに、極大木のエッジE8を1本だけ含むため、基底の要素となる。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a base when the maximal tree in FIG. 4A is set.
In FIG. 5, the cut set b1 extends over the edges E2 and E3 to divide the network into the group of the node N1 and the groups of the nodes N2 to N7 and includes only one edge E2 of the maximal tree. It becomes the element of. The cut set b2 spans the edges E3, E4, E6, and E9, thereby dividing the network into a group of nodes N1 to N3, N5, and N7 and a group of nodes N4 and N6, and the edge E6 of the maximal tree to 1 Since only books are included, it becomes the base element. The cut set b3 extends over the edges E3 to E5, thereby dividing the network into a group of nodes N1 to N3 and a group of nodes N4 to N7 and including only one edge E5 of the maximal tree. It becomes. The cut set b4 spans the edges E3, E4, E6, and E9, thereby dividing the network into a group of nodes N1 to N5 and N7 and a group of node N6 and including only one edge E7 of the maximal tree. , It becomes the base element. The cut set b5 spans the edge E1 to divide the network into a group of nodes N1, N3 to N7 and a group of node N2 and includes only one edge E1 of the maximal tree, and thus becomes a base element. . The cut set b6 divides the network into a group of nodes N1 to N6 and a group of node N7 by straddling the edges E8 and E9 and includes only one edge E8 of the maximal tree, and thus becomes a base element. .

そして、図4(a)の極大木には、6本のエッジE1、E2、E5、E6、E7、E8が含まれているので、これらの6個のカットセットb1〜b6にて、図3のネットワークに属するコサイクル空間の基底を構成することができる。
そして、基底となるカットセットb1〜b6が抽出されると、基底となるカットセットb1〜b6を組み合わせることにより、図3のネットワークを2つに分割するすべてのカットセットを求めることができる。ここで、図1のカットセット算出手段14は、分割されたネットワーク間を流れるトラヒック量が閾値を超えないように、基底となるカットセットb1〜b6を組み合わせることができる。そして、基底となるカットセットb1〜b6を組み合わせ回数がより少ない段階で、トラヒック量が閾値を超えるようなネットワークの分割が求まるように、基底となるカットセットb1〜b6を組み合わせる順序を設定することができる。
The maximum tree in FIG. 4A includes six edges E1, E2, E5, E6, E7, and E8. Therefore, in these six cut sets b1 to b6, FIG. The base of the cocycle space belonging to the network of can be configured.
When the base cut sets b1 to b6 are extracted, all the cut sets that divide the network of FIG. 3 into two can be obtained by combining the base cut sets b1 to b6. Here, the cut set calculation unit 14 in FIG. 1 can combine the cut sets b1 to b6 serving as the base so that the traffic amount flowing between the divided networks does not exceed the threshold value. Then, the order of combining the base cut sets b1 to b6 is set so that the division of the network such that the traffic volume exceeds the threshold is obtained at a stage where the number of combinations of the base cut sets b1 to b6 is smaller. Can do.

例えば、図1の組み合わせ順序設定手段14aは、図4(a)の極大木のエッジE1、E2、E5、E6、E7、E8のトラヒック量の大きさ及び基底となるカットセットb1〜b6の持つエッジの数のいずれか少なくとも一方に基づいて、基底を組み合わせる順序を設定することができる。
図6は、図4(a)の極大木に含まれるエッジのトラヒック量の大きさでソートされた基底の例を示す図である。
For example, the combination order setting means 14a in FIG. 1 has the traffic volume and the base cut sets b1 to b6 of the edges E1, E2, E5, E6, E7, and E8 of the maximal tree in FIG. The order of combining the bases can be set based on at least one of the number of edges.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of bases sorted according to the amount of edge traffic included in the maximal tree of FIG.

図5のカットセットb1〜b6において、カットセットb1〜b6にそれぞれ含まれる極大木のエッジE2、E6、E5、E7、E1、E8のトラヒック量はそれぞれ、3、6、6、3、1、1である。このため、極大木のエッジE2、E6、E5、E7、E1、E8のトラヒック量でカットセットb1〜b6の順序を並べ替えると、図5の基底となるカットセットb1〜b6を組み合わせる順序は、図6に示すように、b1_m→b2_m→b3_m→b4_m→b5_m→b6_mとなる。
そして、カットセットb1_m〜b6_mを組み合わせる順序が求まると、b1_m→b2_m→b3_m→b4_m→b5_m→b6_mの順序でカットセットb1_m〜b6_mを組み合わせることにより、トラヒック量が閾値を超えないようにネットワークを分割するカットセットをすべて求める。
In the cut sets b1 to b6 in FIG. 5, the traffic amounts of the edges E2, E6, E5, E7, E1, and E8 of the maximum trees included in the cut sets b1 to b6 are 3, 6, 6, 3, 1, 1. For this reason, when the order of the cut sets b1 to b6 is rearranged by the traffic amount of the edges E2, E6, E5, E7, E1, and E8 of the maximal tree, the order of combining the cut sets b1 to b6 serving as the basis of FIG. As shown in FIG. 6, b1_m → b2_m → b3_m → b4_m → b5_m → b6_m.
When the order of combining the cut sets b1_m to b6_m is obtained, the network is divided so that the traffic amount does not exceed the threshold by combining the cut sets b1_m to b6_m in the order of b1_m → b2_m → b3_m → b4_m → b5_m → b6_m. Find all the cut sets you want.

ここで、極大木のエッジE1、E2、E5、E6、E7、E8のトラヒック量の大きさに基づいてカットセットb1_m〜b6_mを組み合わせる順序を設定することにより、トラヒック量の大きな極大木のエッジE1、E2、E5、E6、E7、E8をより早い段階でカットセットに組み込ませることが可能となる。このため、基底の組み合わせ回数がより少ない段階で、トラヒック量が閾値を越えるとともに、それ以降の基底の対称差よりトラヒック量が閾値以下となることのないカットセットを求めることができる。従って、トラヒック量が閾値を越えないようなカットセットを求める際に、トラヒック量が閾値を越えないようなカットセットを漏らすことなく、無駄な基底の組み合わせを不要とすることができ、トラヒック量が閾値を超えないようにネットワークを分割するカットセットを効率よく求めることができる。   Here, by setting the order of combining the cut sets b1_m to b6_m based on the traffic amount of the edges E1, E2, E5, E6, E7, and E8 of the maximal tree, the edge E1 of the maximal tree having a large traffic amount is set. , E2, E5, E6, E7, E8 can be incorporated into the cut set at an earlier stage. For this reason, it is possible to obtain a cut set in which the traffic amount exceeds the threshold value and the traffic amount does not become lower than the threshold value due to the symmetric difference between the bases thereafter when the number of base combinations is smaller. Therefore, when a cut set whose traffic amount does not exceed the threshold value is obtained, a wasteful combination of bases can be eliminated without leaking a cut set whose traffic amount does not exceed the threshold value. A cut set for dividing the network so as not to exceed the threshold can be efficiently obtained.

図7は、図6の基底を組み合わせることで生成されたカットセットの例を示す図である。
図7(a)において、例えば、分割されたネットワーク間を流れるトラヒック量の閾値が10に設定されているものとする。そして、カットセットb1_mとカットセットb2_mとを最初に組み合わせると、エッジE3、E4はカットセットb1_m、b2_mに共通に含まれているため、エッジE3、E4は消去され、エッジE5、E6、E9のみを含むカットセットb1b2_mが生成される。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a cut set generated by combining the bases of FIG.
In FIG. 7A, for example, it is assumed that the threshold of the traffic amount flowing between the divided networks is set to 10. When the cut set b1_m and the cut set b2_m are first combined, since the edges E3 and E4 are included in the cut sets b1_m and b2_m, the edges E3 and E4 are deleted, and only the edges E5, E6, and E9 are included. A cut set b1b2_m including is generated.

ここで、エッジE5、E6は極大木に含まれており、これらのエッジE5、E6のトラヒック量の合計は12となるため、カットセットb1b2_mのトラヒック量は閾値=10を超えている。また、基底となるカットセットb1_m〜b6_mには、極大木のエッジE6、E5、E2、E7、E1、E8がそれぞれ1本だけしか含まれていないため、カットセットb1b2_mにどのようなカットセットb3_m〜b6_mをさらに組み合わせても、カットセットb1b2_mに含まれる極大木のエッジE5、E6が消去されることはない。従って、カットセットb1b2_mにさらにカットセットb3_m〜b6_mを組み合わせて新たなカットセットを生成しても、そのカットセットのトラヒック量の合計が閾値=10以下となることはなく、カットセットb1b2_mにさらにカットセットb3_m〜b6_mを組み合わせる操作を省略することができる。   Here, the edges E5 and E6 are included in the maximal tree, and the total traffic volume of these edges E5 and E6 is 12, so the traffic volume of the cut set b1b2_m exceeds the threshold = 10. In addition, since the base cut sets b1_m to b6_m include only one edge E6, E5, E2, E7, E1, and E8 of the maximal tree, any cut set b3_m in the cut set b1b2_m is included. Even when .about.b6_m is further combined, the edges E5 and E6 of the maximal tree included in the cut set b1b2_m are not erased. Therefore, even if the cut sets b3_m to b6_m are further combined with the cut set b1b2_m to generate a new cut set, the total traffic volume of the cut set does not become the threshold = 10 or less, and the cut set b1b2_m is further cut. The operation of combining the sets b3_m to b6_m can be omitted.

一方、図7(b)に示すように、カットセットb1_mとカットセットb3_mとを最初に組み合わせると、エッジE3はカットセットb1_m、b3_mに共通に含まれているため、エッジE3は消去され、エッジE2、E4、E6、E9のみを含むカットセットb1b3_mが生成される。ここで、エッジE2、E6は極大木に含まれており、これらのエッジE2、E6のトラヒック量の合計は9となるため、カットセットb1b3_mのトラヒック量は閾値=10以下である。このため、カットセットb1_mとカットセットb3_mとを組み合わせた段階では、カットセットb1b3_mにさらにカットセットb2_m、b4_m〜b6_mを組み合わせて新たなカットセットを生成すると、そのカットセットのトラヒック量の合計が閾値=10以下となる可能性があるので、カットセットb1b3_mにさらにカットセットb2_m、b4_m〜b6_mを組み合わせる操作を行う必要がある。   On the other hand, as shown in FIG. 7B, when the cut set b1_m and the cut set b3_m are first combined, the edge E3 is included in the cut sets b1_m and b3_m, so the edge E3 is erased and the edge A cut set b1b3_m including only E2, E4, E6, and E9 is generated. Here, the edges E2 and E6 are included in the maximal tree, and the total traffic volume of these edges E2 and E6 is 9, so the traffic volume of the cut set b1b3_m is equal to or less than the threshold = 10. Therefore, at the stage where the cut set b1_m and the cut set b3_m are combined, if a new cut set is generated by further combining the cut sets b2_m and b4_m to b6_m with the cut set b1b3_m, the total traffic amount of the cut set is the threshold value. = 10 or less, there is a need to perform an operation for further combining the cut sets b2_m and b4_m to b6_m with the cut set b1b3_m.

従って、カットセットb1b3_mにさらにカットセットb2_mを組み合わせて新たなカットセットを生成しても、そのカットセットのトラヒック量の合計が閾値=10以下となることはないにもかかわらず、カットセットb1_mとカットセットb3_mとを最初に組み合わせると、カットセットb1b3_mにさらにカットセットb2_mを組み合わせる操作を行う必要があり、無駄な組み合わせ操作が発生する。   Therefore, even when a new cut set is generated by further combining the cut set b1b3_m with the cut set b2_m, the total traffic amount of the cut set does not become the threshold = 10 or less, but the cut set b1_m When the cut set b3_m is first combined, it is necessary to perform an operation of further combining the cut set b1_b3_m with the cut set b2_m, resulting in a wasteful combination operation.

一方、カットセットb1_mとカットセットb2_mとを最初に組み合わせると、カットセットb1_mとカットセットb2_mとを組み合わせた段階で、それ以上カットセットb3_m〜b6_mをカットセットb1b2_mに組み合わせても、トラヒック量の合計が閾値=10以下となる場合がないと判るので、それ以上カットセットb3_m〜b6_mをカットセットb1b2_mに組み合わせる操作を行う必要がないと判断することができる。   On the other hand, when the cut set b1_m and the cut set b2_m are first combined, the total traffic amount is obtained even if the cut sets b3_m to b6_m are further combined with the cut set b1b2_m when the cut set b1_m and the cut set b2_m are combined. Therefore, it can be determined that there is no need to perform an operation for further combining the cut sets b3_m to b6_m with the cut set b1b2_m.

このため、極大木のエッジE1、E2、E5、E6、E7、E8のトラヒック量の大きさに基づいてカットセットb1_m〜b6_mを組み合わせる順序を設定することにより、トラヒック量が閾値を超えないようなカットセットb1_m〜b6_mの組み合わせを漏らすことなく、カットセットb1_m〜b6_mの組み合わせ回数を減らすことができ、トラヒック量が閾値を超えないようなネットワークの分割を効率よく行うことができる。   Therefore, by setting the order of combining the cut sets b1_m to b6_m based on the traffic amount of the edges E1, E2, E5, E6, E7, and E8 of the maximal tree, the traffic amount does not exceed the threshold value. Without leaking the combinations of the cut sets b1_m to b6_m, the number of combinations of the cut sets b1_m to b6_m can be reduced, and the network can be efficiently divided so that the traffic amount does not exceed the threshold value.

図8は、図5の基底が持つエッジ数でソートされた基底の例を示す図である。
図5のカットセットb1〜b6において、カットセットb1にはエッジE2、E3が含まれ、カットセットb2にはエッジE3、E4、E6、E9が含まれ、カットセットb3にはエッジE3〜E5が含まれ、カットセットb4にはエッジE3、E4、E6、E9が含まれ、カットセットb5にはエッジE1が含まれ、カットセットb6にはエッジE8、E9が含まれている。このため、基底となるカットセットb1〜b6が持つエッジ数はそれぞれ2、4、3、4、1、2である。従って、カットセットb1〜b6がそれぞれ持つエッジ数でカットセットb1〜b6の順序を並べ替えると、図5の基底となるカットセットb1〜b6を組み合わせる順序は、図8に示すように、b1_s→b2_s→b3_s→b4_s→b5_s→b6_sとなる。
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of bases sorted by the number of edges that the base of FIG. 5 has.
In the cut sets b1 to b6 in FIG. 5, the cut set b1 includes edges E2 and E3, the cut set b2 includes edges E3, E4, E6, and E9, and the cut set b3 includes edges E3 to E5. The cut set b4 includes edges E3, E4, E6, and E9, the cut set b5 includes edge E1, and the cut set b6 includes edges E8 and E9. For this reason, the number of edges of the base cut sets b1 to b6 are 2, 4, 3, 4, 1, and 2, respectively. Therefore, when the order of the cut sets b1 to b6 is rearranged according to the number of edges that each of the cut sets b1 to b6 has, the order of combining the cut sets b1 to b6 that are the basis of FIG. 5 is b1_s → b2_s → b3_s → b4_s → b5_s → b6_s.

そして、カットセットb1_s〜b6_sを組み合わせる順序が求まると、b1_s→b2_s→b3_s→b4_s→b5_s→b6_sの順序でカットセットb1_s〜b6_sを組み合わせることにより、トラヒック量が閾値を超えないようなネットワークの分割をすべて求める。
ここで、基底となるカットセットb1〜b6の持つエッジの数に基づいてカットセットb1_s〜b6_sを組み合わせる順序を設定することにより、より多くのサブエッジをより早い段階でカットセットb1_s〜b6_sに組み込ませることが可能となり、基底の組み合わせ回数がより少ない段階で、基底の対称差により消去される可能性のあるサブエッジの数を減らすことができる。このため、トラヒック量が閾値を越えるカットセットが得られた時に、それ以降のどのような基底を組み合わせてもトラヒック量が閾値以下となることのないカットセットを、基底の組み合わせ回数がより少ない段階で特定することが可能となり、カットセットを求める際のそれ以降の基底の組み合わせを不要として、トラヒック量が閾値を超えないようなネットワークの分割を効率よく行うことができる。
When the order of combining the cut sets b1_s to b6_s is obtained, the network is divided so that the traffic amount does not exceed the threshold by combining the cut sets b1_s to b6_s in the order of b1_s → b2_s → b3_s → b4_s → b5_s → b6_s. Ask all.
Here, by setting the order of combining the cut sets b1_s to b6_s based on the number of edges of the base cut sets b1 to b6, more sub-edges are incorporated into the cut sets b1_s to b6_s at an earlier stage. Therefore, the number of sub-edges that can be erased due to the difference in the basis symmetry can be reduced at a stage where the number of base combinations is smaller. For this reason, when a cut set whose traffic volume exceeds the threshold value is obtained, a cut set in which the traffic volume does not fall below the threshold value regardless of the combination of the subsequent bases is obtained at a stage where the number of base combinations is smaller. Therefore, it is possible to efficiently divide the network so that the traffic amount does not exceed the threshold value without using the combination of the subsequent bases when obtaining the cut set.

図9は、図8の基底を組み合わせることで生成されたカットセットの例を示す図である。
図9(a)において、例えば、分割されたネットワーク間を流れるトラヒック量の閾値が10に設定されているものとする。そして、カットセットb1_sとカットセットb2_sとを最初に組み合わせると、エッジE5、E6、E9を含むカットセットb1b2_sが生成される。
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a cut set generated by combining the bases of FIG.
In FIG. 9A, for example, it is assumed that the threshold of the traffic amount flowing between the divided networks is set to 10. Then, when the cut set b1_s and the cut set b2_s are first combined, a cut set b1b2_s including the edges E5, E6, and E9 is generated.

ここで、エッジE5、E6、E9のトラヒック量はそれぞれ6、6、1であり、これらのエッジE5、E6、E9のトラヒック量の合計は13となるため、カットセットb1b2_sのトラヒック量は閾値=10を超えている。ここで、カットセットb1b2_sには、サブエッジE9が含まれているため、カットセットb1b2_sにさらにカットセットb3_s〜b6_sを組み合わせた時に、対称差の演算により消去される可能性のあるエッジはE9である。しかし、エッジE9のトラヒック量はそれぞれ1であり、カットセットb1b2_sのサブエッジE9が消去されても、カットセットb1b2_s全体のトラヒック量が閾値=10以下となることはない。従って、カットセットb1b2_sにさらにカットセットb3_s〜b6_sを組み合わせて新たなカットセットを生成しても、そのカットセットのトラヒック量の合計が閾値=10以下となることはなく、カットセットb1b2_sにさらにカットセットb3_s〜b6_sを組み合わせる操作を省略することができる。   Here, the traffic volumes of the edges E5, E6, and E9 are 6, 6, and 1, respectively, and the total traffic volume of these edges E5, E6, and E9 is 13, so the traffic volume of the cut set b1b2_s is the threshold = 10 is exceeded. Here, since the cut set b1b2_s includes the sub-edge E9, when the cut sets b3_s to b6_s are further combined with the cut set b1b2_s, the edge that may be erased by the calculation of the symmetric difference is E9. . However, the traffic amount of the edge E9 is 1, and even if the sub-edge E9 of the cut set b1b2_s is deleted, the traffic amount of the entire cut set b1b2_s does not become the threshold value = 10 or less. Therefore, even if a new cut set is generated by further combining the cut sets b1_2 to b6_s with the cut set b1b2_s, the total traffic amount of the cut sets does not become the threshold = 10 or less, and the cut set b1b2_s is further cut. The operation of combining the sets b3_s to b6_s can be omitted.

一方、図9(b)に示すように、カットセットb1_sとカットセットb3_sとを最初に組み合わせると、エッジE2、E4、E6、E9を含むカットセットb1b3_sが生成される。ここで、エッジE2、E4、E6、E9のトラヒック量はそれぞれ3、5、6、1であり、これらのエッジE2、E4、E6、E9のトラヒック量の合計は15となるため、カットセットb1b3_sのトラヒック量は閾値=10を超えている。ここで、カットセットb1b3_sにはサブエッジE4、E9が含まれているため、カットセットb1b3_sにさらにカットセットb2、b4〜b6を組み合わせた時に、対称差の演算により消去される可能性のあるエッジはE4、E9であるが、エッジE4、E9のトラヒック量はそれぞれ5、1である。このため、カットセットb1_sとカットセットb3_sとを組み合わせた段階では、カットセットb1b3_sにさらにカットセットb2_s、b4_s〜b6_sを組み合わせて新たなカットセットを生成すると、そのカットセットのトラヒック量の合計が閾値=10以下となる可能性があるので、カットセットbb3_sにさらにカットセットb2_s、b4_s〜b6_sを組み合わせる操作を行う必要がある。   On the other hand, as shown in FIG. 9B, when the cut set b1_s and the cut set b3_s are first combined, the cut set b1b3_s including the edges E2, E4, E6, and E9 is generated. Here, the traffic volume of the edges E2, E4, E6, and E9 is 3, 5, 6, and 1, respectively, and the total traffic volume of these edges E2, E4, E6, and E9 is 15, so the cut set b1b3_s The amount of traffic exceeds the threshold = 10. Here, since the cut set b1b3_s includes sub-edges E4 and E9, when the cut sets b2 and b4 to b6 are further combined with the cut set b1b3_s, the edges that may be deleted by the calculation of the symmetric difference are E4 and E9, but the traffic amounts of the edges E4 and E9 are 5 and 1, respectively. For this reason, at the stage where the cut set b1_s and the cut set b3_s are combined, if a new cut set is generated by further combining the cut sets b1_3 and b4_s to b6_s with the cut set b1b3_s, the total traffic amount of the cut sets is the threshold value. = 10 or less, there is a need to perform an operation of further combining the cut sets b2_s and b4_s to b6_s with the cut set bb3_s.

従って、カットセットb1b3_sにさらにカットセットb2_sを組み合わせて新たなカットセットを生成しても、そのカットセットのトラヒック量の合計が閾値=10以下となることはないにもかかわらず、カットセットb1_sとカットセットb3_sとを最初に組み合わせると、カットセットb1b3_sにさらにカットセットb2_sを組み合わせる操作を行う必要があり、無駄な組み合わせ操作が発生する。   Therefore, even if the cut set b2_s is further combined with the cut set b2_s to generate a new cut set, the total traffic amount of the cut set does not fall below the threshold = 10, but the cut set b1_s When the cut set b3_s is first combined, it is necessary to perform an operation of further combining the cut set b2_s with the cut set b1b3_s, resulting in a wasteful combination operation.

一方、カットセットb1_sとカットセットb2_sとを最初に組み合わせると、カットセットb1_sとカットセットb2_sとを組み合わせた段階で、それ以上カットセットb3_s〜b6_sをカットセットb1b2_sに組み合わせても、トラヒック量の合計が閾値=10以下となる場合がないと判るので、それ以上カットセットb3_s〜b6_sをカットセットb1b2_sに組み合わせる操作を行う必要がないと判断することができる。このため、基底となるカットセットb1〜b6の持つエッジの数に基づいてカットセットb1_s〜b6_sを組み合わせる順序を設定することにより、トラヒック量が閾値を超えないようなカットセットb1_s〜b6_sの組み合わせを漏らすことなく、カットセットb1_s〜b6_sの組み合わせ回数を減らすことができ、トラヒック量が閾値を超えないようなネットワークの分割を効率よく行うことができる。   On the other hand, when the cut set b1_s and the cut set b2_s are first combined, even if the cut sets b3_s to b6_s are further combined with the cut set b1b2_s at the stage of combining the cut set b1_s and the cut set b2_s, the total traffic amount Therefore, it can be determined that there is no need to perform an operation for further combining the cut sets b3_s to b6_s with the cut sets b1b2_s. Therefore, by setting the order in which the cut sets b1_s to b6_s are combined based on the number of edges of the base cut sets b1 to b6, combinations of the cut sets b1_s to b6_s that do not exceed the threshold value are set. Without leaking, the number of combinations of the cut sets b1_s to b6_s can be reduced, and the network can be efficiently divided so that the traffic amount does not exceed the threshold value.

図10は、図8の基底が持つエッジ数が同じものに関して、図4の極大木に含まれるエッジのトラヒック量の大きさでソートされた基底の例を示す図である。
図5のカットセットb1_s〜b6_sにおいて、基底となるカットセットb1_s〜b6_sが持つエッジ数はそれぞれ4、4、3、2、2、1である。このため、カットセットb1_s、b2_sが持つエッジ数はそれぞれ4で互いに等しい。また、カットセットb4_s、b5_sが持つエッジ数はそれぞれ2で互いに等しい。このため、エッジ数が互いに等しいカットセットb1_s、b2_sについて、各カットセットb1_s、b2_sに含まれる極大木に含まれるエッジE6、E5のトラヒック量の大きさでカットセットb1_s、b2_sを並べ替えるとともに、各カットセットb4_s、b5_sに含まれる極大木に含まれるエッジE7、E8のトラヒック量の大きさでカットセットb4_s、b5_sを並べ替える。この結果、図5の基底となるカットセットb1〜b6を組み合わせる順序は、図10に示すように、b1_ms→b2_ms→b3_ms→b4_ms→b5_ms→b6_msとなる。
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of bases sorted according to the amount of edge traffic included in the maximal tree of FIG. 4 for the same number of edges of the base of FIG.
In the cut sets b1_s to b6_s in FIG. 5, the number of edges of the base cut sets b1_s to b6_s is 4, 4, 3, 2, 2, 1 respectively. For this reason, the cut sets b1_s and b2_s each have 4 edges, which are equal to each other. Further, the number of edges of the cut sets b4_s and b5_s is 2 and equal to each other. For this reason, for the cut sets b1_s and b2_s having the same number of edges, the cut sets b1_s and b2_s are rearranged according to the traffic amount of the edges E6 and E5 included in the maximal trees included in the cut sets b1_s and b2_s. The cut sets b4_s and b5_s are rearranged according to the traffic amount of the edges E7 and E8 included in the maximal tree included in each of the cut sets b4_s and b5_s. As a result, the order of combining the cut sets b1 to b6 serving as the basis of FIG. 5 is as follows: b1_ms → b2_ms → b3_ms → b4_ms → b5_ms → b6_ms.

図11は、本発明の一実施形態に係る基底を組み合わせる順序の一例を示す図である。
図11において、図1の木生成手段14bは、例えば、図5のカットセットb1〜b6をb1→b2→b3→b4→b5→b6の順序で組み合わせるものとすると、b1→b2→b3→b4→b5→b6の順序で枝分かれした木を生成する。そして、左から順に深さ優先探索にてカットセットb1〜b6を組み合わせることにより、b1→b2→b3→b4→b5→b6の順序で組み合わされたすべてのカットセットを生成することができる。例えば、□で示した箇所は、カットセットb1、b3、b4が組み合わされたカットセットb1b3b4、○で示した箇所は、カットセットb2、b4、b5、b6が組み合わされたカットセットb2b4b5b6、△で示した箇所は、カットセットb4のみからなるカットセットb4を示している。
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of an order of combining bases according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 11, if the tree generation means 14b of FIG. 1 combines the cut sets b1 to b6 of FIG. 5 in the order of b1, b2, b3, b4, b5, b6, for example, b1 → b2 → b3 → b4. A tree branched in the order of b5 b6 is generated. Then, by combining the cut sets b1 to b6 in the depth-first search in order from the left, all cut sets combined in the order of b1, b2, b3, b4, b5, and b6 can be generated. For example, a portion indicated by □ is a cut set b1b3b4 in which cut sets b1, b3, and b4 are combined, and a portion indicated by ◯ is a cut set b2b4b5b6, in which cut sets b2, b4, b5, and b6 are combined. The indicated part shows a cut set b4 including only the cut set b4.

図12は、本発明の一実施形態に係る基底の組み合わせの実行結果と枝刈りの一例を示す図である。
図12において、分割されたネットワーク間を流れるトラヒック量の閾値が10に設定され、図5のカットセットb1〜b6をb1→b2→b3→b4→b5→b6の順序で組み合わせるものとする。
FIG. 12 is a diagram showing an example of execution results of the combination of bases and pruning according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 12, the threshold value of the traffic amount flowing between the divided networks is set to 10, and the cut sets b1 to b6 in FIG. 5 are combined in the order of b1 → b2 → b3 → b4 → b5 → b6.

ここで、カットセットb2、b3には極大木のエッジE6、E5がそれぞれ含まれ、これらのエッジE6、E5のトラヒック量はそれぞれ6、6である。このため、カットセットb2、b3を組み合わせてカットセットb2b3を生成すると、カットセットb2b3の極大木のエッジE6、E5のトラヒック量の合計は12となる。従って、カットセットb2b3の極大木のエッジE6、E5のトラヒック量の合計は閾値=10を超え、カットセットb2b3にカットセットb4、b5、b6をさらに組み合わせたカットセットを生成しても、そのカットセットのトラヒック量が閾値=10以下となることはないと判断することができる。このため、カットセットb2、b3より下位にあるカットセットb4、b5、b6(範囲R1、R4)の枝刈りK1、K4を行うことができ、カットセットb2b3にカットセットb4、b5、b6をさらに組み合わせる操作を省略することができる。   Here, the cut sets b2 and b3 include edges E6 and E5 of maximal trees, respectively, and the traffic amounts of these edges E6 and E5 are 6 and 6, respectively. Therefore, when the cut set b2b3 is generated by combining the cut sets b2 and b3, the total traffic amount of the edges E6 and E5 of the maximal tree of the cut set b2b3 is 12. Therefore, the total traffic amount of the edges E6 and E5 of the maximal tree of the cut set b2b3 exceeds the threshold = 10, and even if a cut set is generated by further combining the cut sets b4, b5, and b6 with the cut set b2b3, the cut It can be determined that the traffic volume of the set does not become the threshold = 10 or less. Therefore, pruning K1 and K4 of the cut sets b4, b5, and b6 (ranges R1 and R4) that are lower than the cut sets b2 and b3 can be performed, and the cut sets b4, b5, and b6 are further added to the cut set b2b3. The combining operation can be omitted.

また、カットセットb1にはエッジE2、E3が含まれ、カットセットb2にはエッジE3、E4、E6、E9が含まれるため、カットセットb1、b2を組み合わせると、エッジE2、E4、E6、E9が含まれるカットセットb1b2が生成される。そして、エッジE2、E4、E6、E9のトラヒック量はそれぞれ3、5、6、1であるため、カットセットb1b2全体のトラヒック量は15となり、カットセットb1b2全体のトラヒック量は閾値=10を超える。ここで、カットセットb1b2にはサブエッジE4、E9が含まれているため、カットセットb1b2にさらにカットセットb4、b5、b6を組み合わせた時に、対称差の演算により消去される可能性のあるエッジはE4、E9である。しかし、エッジE4はカットセットb4、b5、b6には含まれておらず、カットセットb1b2にさらにカットセットb4、b5、b6を組み合わせても、カットセットb1b2のサブエッジE4が消去されることはない。また、エッジE9のトラヒック量は1であり、カットセットb1b2のサブエッジE9が消去されても、カットセットb1b2全体のトラヒック量が閾値=10以下となることはない。   Further, since the cut set b1 includes edges E2 and E3, and the cut set b2 includes edges E3, E4, E6, and E9, when the cut sets b1 and b2 are combined, the edges E2, E4, E6, and E9 are combined. A cut set b1b2 is generated. Since the traffic amounts of the edges E2, E4, E6, and E9 are 3, 5, 6, and 1, respectively, the traffic amount of the entire cut set b1b2 is 15, and the traffic amount of the entire cut set b1b2 exceeds the threshold = 10. . Here, since the cut set b1b2 includes sub-edges E4 and E9, when the cut sets b4, b5, and b6 are further combined with the cut set b1b2, the edges that may be deleted by the calculation of the symmetric difference are E4 and E9. However, the edge E4 is not included in the cut sets b4, b5, and b6, and even if the cut sets b4, b5, and b6 are further combined with the cut set b1b2, the sub-edge E4 of the cut set b1b2 is not erased. . Further, the traffic amount of the edge E9 is 1, and even if the sub-edge E9 of the cut set b1b2 is deleted, the traffic amount of the entire cut set b1b2 does not become the threshold value = 10 or less.

従って、カットセットb1b2にカットセットb4、b5、b6をさらに組み合わせたカットセットを生成しても、そのカットセットのトラヒック量が閾値=10以下となることはないと判断することができる。このため、カットセットb1、b2より下位にあるカットセットb4、b5、b6(範囲R2)の枝刈りK2を行うことができ、カットセットb1b2にカットセットb4、b5、b6をさらに組み合わせる操作を省略することができる。   Therefore, even if a cut set in which the cut sets b4, b5, and b6 are further combined with the cut set b1b2 is generated, it can be determined that the traffic amount of the cut set does not become the threshold value = 10 or less. Therefore, the pruning K2 of the cut sets b4, b5, b6 (range R2) lower than the cut sets b1, b2 can be performed, and the operation of further combining the cut sets b4, b5, b6 with the cut set b1b2 is omitted. can do.

また、カットセットb1にはエッジE2、E3が含まれ、カットセットb3にはエッジE3、E4、E5が含まれるため、カットセットb1、b3を組み合わせると、エッジE2、E4、E5が含まれるカットセットb1b3が生成される。そして、エッジE2、E4、E5のトラヒック量はそれぞれ3、5、6であるため、カットセットb1b3全体のトラヒック量は14となり、カットセットb1b3全体のトラヒック量は閾値=10を超える。ここで、カットセットb1b3にはサブエッジE4が含まれているため、カットセットb1b3にさらにカットセットb4、b5、b6を組み合わせた時に、対称差の演算により消去される可能性のあるエッジはE4である。しかし、エッジE4はカットセットb4、b5、b6には含まれておらず、カットセットb1b3にさらにカットセットb4、b5、b6を組み合わせても、カットセットb1b3のサブエッジE4が消去されることはない。   In addition, since the cut set b1 includes edges E2 and E3, and the cut set b3 includes edges E3, E4, and E5, when the cut sets b1 and b3 are combined, a cut that includes the edges E2, E4, and E5 A set b1b3 is generated. Since the traffic amounts of the edges E2, E4, and E5 are 3, 5, and 6, respectively, the traffic amount of the entire cut set b1b3 is 14, and the traffic amount of the entire cut set b1b3 exceeds the threshold = 10. Here, since the sub-edge E4 is included in the cut set b1b3, when the cut sets b4, b5, and b6 are further combined with the cut set b1b3, the edge that may be deleted by the calculation of the symmetric difference is E4. is there. However, the edge E4 is not included in the cut sets b4, b5, and b6, and even if the cut sets b4, b5, and b6 are further combined with the cut set b1b3, the sub-edge E4 of the cut set b1b3 is not erased. .

従って、カットセットb1b3にカットセットb4、b5、b6をさらに組み合わせたカットセットを生成しても、そのカットセットのトラヒック量が閾値=10以下となることはないと判断することができる。このため、カットセットb1、b3より下位にあるカットセットb4、b5、b6(範囲R3)の枝刈りK3を行うことができ、カットセットb1b3にカットセットb4、b5、b6をさらに組み合わせる操作を省略することができる。   Therefore, even if a cut set in which the cut sets b4, b5, and b6 are further combined with the cut set b1b3 is generated, it can be determined that the traffic amount of the cut set does not become the threshold value = 10 or less. Therefore, the pruning K3 of the cut sets b4, b5, b6 (range R3) lower than the cut sets b1, b3 can be performed, and the operation of further combining the cut sets b4, b5, b6 with the cut set b1b3 is omitted. can do.

また、カットセットb2にはエッジE3、E4、E6、E9が含まれている。そして、エッジE3、E4、E6、E9のトラヒック量はそれぞれ2、5、6、1であるため、カットセットb2全体のトラヒック量は14となり、カットセットb2全体のトラヒック量は閾値=10を超える。ここで、カットセットb2にはサブエッジE3、E4、E9が含まれているため、カットセットb2にさらにカットセットb4、b5、b6を組み合わせた時に、対称差の演算により消去される可能性のあるエッジはE3、E4、E9である。しかし、エッジE4はカットセットb4、b5、b6には含まれておらず、カットセットb1b2にさらにカットセットb4、b5、b6を組み合わせても、カットセットb1b2のサブエッジE4が消去されることはない。また、エッジE3、E9のトラヒック量はそれぞれ2、1であり、カットセットb2のサブエッジE3、E9が消去されても、カットセットb2全体のトラヒック量が閾値=10以下となることはない。   The cut set b2 includes edges E3, E4, E6, and E9. Since the traffic amounts of the edges E3, E4, E6, and E9 are 2, 5, 6, and 1, respectively, the traffic amount of the entire cut set b2 is 14, and the traffic amount of the entire cut set b2 exceeds the threshold = 10. . Here, since the sub-edges E3, E4, and E9 are included in the cut set b2, when the cut sets b4, b5, and b6 are further combined with the cut set b2, there is a possibility that the cut set b2 may be erased by calculating the symmetrical difference. The edges are E3, E4, and E9. However, the edge E4 is not included in the cut sets b4, b5, and b6, and even if the cut sets b4, b5, and b6 are further combined with the cut set b1b2, the sub-edge E4 of the cut set b1b2 is not erased. . Further, the traffic amounts of the edges E3 and E9 are 2 and 1, respectively, and even if the sub-edges E3 and E9 of the cut set b2 are deleted, the traffic amount of the entire cut set b2 does not become the threshold value = 10 or less.

従って、カットセットb2にカットセットb4、b5、b6をさらに組み合わせたカットセットを生成しても、そのカットセットのトラヒック量が閾値=10以下となることはないと判断することができる。このため、カットセットb2より下位にあるカットセットb4、b5、b6(範囲R5)の枝刈りK5を行うことができ、カットセットb2にカットセットb4、b5、b6をさらに組み合わせる操作を省略することができる。   Therefore, even if a cut set in which the cut sets b4, b5, and b6 are further combined with the cut set b2 is generated, it can be determined that the traffic amount of the cut set does not become the threshold value = 10 or less. Therefore, the pruning K5 of the cut sets b4, b5, and b6 (range R5) lower than the cut set b2 can be performed, and the operation of further combining the cut sets b4, b5, and b6 with the cut set b2 is omitted. Can do.

また、カットセットb3にはエッジE3、E4、E5が含まれている。そして、エッジE3、E4、E5のトラヒック量はそれぞれ2、5、6であるため、カットセットb3全体のトラヒック量は13となり、カットセットb3全体のトラヒック量は閾値=10を超える。ここで、カットセットb3にはサブエッジE3、E4が含まれているため、カットセットb3にさらにカットセットb4、b5、b6を組み合わせた時に、対称差の演算により消去される可能性のあるエッジはE3、E4である。しかし、エッジE4はカットセットb4、b5、b6には含まれておらず、カットセットb3にさらにカットセットb4、b5、b6を組み合わせても、カットセットb3のサブエッジE4が消去されることはない。また、エッジE3のトラヒック量は2であり、カットセットb3のサブエッジE3が消去されても、カットセットb3全体のトラヒック量が閾値=10以下となることはない。   The cut set b3 includes edges E3, E4, and E5. Since the traffic amounts of the edges E3, E4, and E5 are 2, 5, and 6, respectively, the traffic amount of the entire cut set b3 is 13, and the traffic amount of the entire cut set b3 exceeds the threshold = 10. Here, since the cut set b3 includes the sub-edges E3 and E4, when the cut set b3 is further combined with the cut sets b4, b5, and b6, the edge that may be deleted by the calculation of the symmetric difference is E3 and E4. However, the edge E4 is not included in the cut sets b4, b5, and b6, and even if the cut sets b4, b5, and b6 are further combined with the cut set b3, the sub-edge E4 of the cut set b3 is not erased. . Further, the traffic amount of the edge E3 is 2, and even if the sub-edge E3 of the cut set b3 is deleted, the traffic amount of the entire cut set b3 does not become the threshold value = 10 or less.

従って、カットセットb3にカットセットb4、b5、b6をさらに組み合わせたカットセットを生成しても、そのカットセットのトラヒック量が閾値=10以下となることはないと判断することができる。このため、カットセットb3より下位にあるカットセットb4、b5、b6(範囲R6)の枝刈りK6を行うことができ、カットセットb3にカットセットb4、b5、b6をさらに組み合わせる操作を省略することができる。   Therefore, even if a cut set in which the cut sets b4, b5, and b6 are further combined with the cut set b3 is generated, it can be determined that the traffic amount of the cut set does not become the threshold value = 10 or less. Therefore, pruning K6 can be performed on the cut sets b4, b5, and b6 (range R6) that are lower than the cut set b3, and the operation of further combining the cut sets b4, b5, and b6 with the cut set b3 is omitted. Can do.

図13は、本発明の一実施形態に係る基底を組み合わせる順序を変更した時の枝刈りの一例を示す図である。
図13において、分割されたネットワーク間を流れるトラヒック量の閾値が10に設定され、図5のカットセットb1〜b6をb5→b6→b1→b2→b3→b4の順序で組み合わせるものとする。この場合、枝刈りK11を引き起こす基底の要素が木の末端の方に組み合わされる。このため、枝刈りK11によりカットセットの組み合わせ操作を省略できる回数が減少することが判る。
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of pruning when the order of combining bases according to an embodiment of the present invention is changed.
In FIG. 13, it is assumed that the threshold of the traffic amount flowing between the divided networks is set to 10, and the cut sets b1 to b6 of FIG. 5 are combined in the order of b5 → b6 → b1 → b2 → b3 → b4. In this case, the underlying elements that cause pruning K11 are combined towards the end of the tree. For this reason, it turns out that the frequency | count that the combination operation of a cut set can be abbreviate | omitted by pruning K11 decreases.

例えば、カットセットb5にはエッジE1が含まれ、カットセットb6にはエッジE8、E9が含まれるため、カットセットb5、b6を組み合わせると、エッジE1、E8、E9が含まれるカットセットb5b6が生成される。そして、エッジE1、E8、E9のトラヒック量はそれぞれ1、1、1であるため、カットセットb5b6全体のトラヒック量は3となり、カットセットb5b6全体のトラヒック量は閾値=10以下となる。このため、カットセットb5b6にさらにカットセットb1、b2、b3、b4を組み合わせたカットセットを生成すると、そのカットセットのトラヒック量が閾値=10以下となる可能性があるので、カットセットb5b6にさらにカットセットb1を組み合わせたカットセットb5b6b1を生成する。   For example, the cut set b5 includes the edge E1, and the cut set b6 includes the edges E8 and E9. Therefore, when the cut sets b5 and b6 are combined, the cut set b5b6 including the edges E1, E8, and E9 is generated. Is done. Since the traffic volumes of the edges E1, E8, and E9 are 1, 1, and 1, respectively, the traffic volume of the entire cut set b5b6 is 3, and the traffic volume of the entire cut set b5b6 is equal to or less than the threshold = 10. For this reason, if a cut set in which the cut sets b1, b2, b3, and b4 are further combined with the cut set b5b6 is generated, the traffic amount of the cut set may be equal to or less than the threshold = 10. A cut set b5b6b1 is generated by combining the cut sets b1.

ここで、カットセットb1にはエッジE2、E3が含まれているため、カットセットb5b6にさらにカットセットb1を組み合わせると、エッジE1、E2、E3、E8、E9が含まれるカットセットb5b6b1が生成され、そのカットセットb5b6bb1のトラヒック量は8となる。このため、カットセットb5b6bb1のトラヒック量は閾値=10以下となり、カットセットb5b6b1にさらにカットセットb2、b3、b4を組み合わせたカットセットを生成すると、そのカットセットのトラヒック量が閾値=10以下となる可能性があるので、カットセットb5b6b1にさらにカットセットb2を組み合わせたカットセットb5b6b1b2を生成する。   Here, since the cut set b1 includes edges E2 and E3, when the cut set b1 is further combined with the cut set b5b6, a cut set b5b6b1 including the edges E1, E2, E3, E8, and E9 is generated. The traffic volume of the cut set b5b6bb1 is 8. For this reason, the traffic amount of the cut set b5b6bb1 is equal to or less than the threshold value = 10, and when a cut set in which the cut sets b2, b3, and b4 are further combined with the cut set b5b6b1 is generated, the traffic amount of the cut set becomes the threshold value = 10 or less. Since there is a possibility, the cut set b5b6b1b2 is generated by further combining the cut set b2 with the cut set b5b6b1.

ここで、カットセットb2にはエッジE3、E4、E6、E9が含まれているため、カットセットb5b6b1にさらにカットセットb2を組み合わせると、エッジE1、E2、E4、E6、E8が含まれるカットセットb5b6b1b2が生成され、そのカットセットb5b6b1b2のトラヒック量は16となる。ここで、カットセットb5b6bb1に含まれるエッジE1、E2、E4、E6、E8のうち、エッジE1、E2、E6、E8は極大木に含まれ、カットセットb5b6b1b2の極大木のエッジE1、E2、E6、E8のトラヒック量の合計は11となる。   Here, since the cut set b2 includes the edges E3, E4, E6, and E9, when the cut set b2 is further combined with the cut set b5b6b1, the cut set that includes the edges E1, E2, E4, E6, and E8. b5b6b1b2 is generated, and the traffic volume of the cut set b5b6b1b2 is 16. Here, of the edges E1, E2, E4, E6, and E8 included in the cut set b5b6bb1, the edges E1, E2, E6, and E8 are included in the maximal tree, and the edges E1, E2, and E6 of the maximal tree of the cut set b5b6b1b2 are included. The total traffic volume of E8 is 11.

従って、カットセットb5b6bb1b2bの極大木のエッジE1、E2、E6、E8のトラヒック量の合計は閾値=10を超え、カットセットb5b6b1b2にカットセットb3、b4をさらに組み合わせたカットセットを生成しても、そのカットセットのトラヒック量が閾値=10以下となることはないと判断することができる。このため、カットセットb5、b6、b1、b2より下位にあるカットセットb3、b4(範囲R11)の枝刈りK11を行うことができ、カットセットb5、b6、b1、b2にカットセットb3、b4をさらに組み合わせる操作を省略することができる。   Therefore, even if the total traffic amount of the edges E1, E2, E6, and E8 of the maximal tree of the cut set b5b6bb1b2b exceeds the threshold = 10, and the cut set that further combines the cut sets b3 and b4 with the cut set b5b6b1b2 is generated, It can be determined that the traffic volume of the cut set does not become the threshold = 10 or less. Therefore, the pruning K11 of the cut sets b3, b4 (range R11) lower than the cut sets b5, b6, b1, b2 can be performed, and the cut sets b3, b4 are added to the cut sets b5, b6, b1, b2. The operation of further combining the can be omitted.

このように、カットセットb1〜b6を組み合わせる順序によって、枝刈りを行うことが可能なカットセットb1〜b6の組み合わせ回数が異なることが判る。そして、カットセットb1〜b6の組み合わせ回数が少ない段階で枝刈りが行なえるようにするためには、極大木のエッジのトラヒック量の大きさ及び基底の持つエッジの数のいずれか少なくとも一方に基づいて、基底を組み合わせる順序を設定することが好ましい。
そして、トラヒック量が閾値を超えないようなカットセットが算出されると、そのカットセットから作られるノードの部分集合の評価関数となる凸関数を計算する。ここで、凸関数としては、例えば、以下の式に示すように、クラス間分散を用いることができるなお、クラス間分散の値が大きいほど、大きく分かれたグループとみなすことができる。
Thus, it turns out that the frequency | count of combination of the cut sets b1-b6 which can perform pruning changes with the order which combines the cut sets b1-b6. In order to enable pruning at a stage where the number of combinations of the cut sets b1 to b6 is small, based on at least one of the size of the traffic amount of the edge of the maximal tree and the number of edges of the base Thus, it is preferable to set the order of combining the bases.
When a cut set whose traffic amount does not exceed the threshold value is calculated, a convex function that is an evaluation function of a subset of nodes created from the cut set is calculated. Here, as the convex function, for example, as shown in the following formula, inter-class variance can be used. As the inter-class variance value is larger, it can be regarded as a group that is largely divided.

Figure 2006180126
Figure 2006180126

ただし、Vはすべてのノードの集合、Xはノードの部分集合、Xのバーはノードの部分集合の補集合、c(X)はXの重心、d(x、y)はxとyをノードの座標とした時のxとyの間の距離を表す。
なお、分割により得られたネットワークのノードのグループが大きく分かれているかを評価する場合、ノードの部分集合の評価関数としてノードの数を用いるようにしてもよい。
Where V is a set of all nodes, X is a subset of nodes, X bar is a complement of a subset of nodes, c (X) is the centroid of X, d (x, y) is a node of x and y This represents the distance between x and y with the coordinates of.
When evaluating whether a group of nodes of the network obtained by the division is largely divided, the number of nodes may be used as an evaluation function of a subset of nodes.

本発明の効果を評価するために、ランダムに作成したネットワークを用いてシミュレーションを行った。ここで、ネットワークの作成は以下のように行った。
まず、ノードとエッジの数およびトラヒック量の最大値を設定した。エッジの数は、ノードの数以上かつノードの数の10倍以下とした。次に、600×600の2次元空間にノードをランダムに配置し、続いてエッジを配置した。ここで、実際のネットワークに近くなるようにするために、まずエッジの距離の合計が最小となるような極大木を作った。そして、ランダムに選んだノードが近くのノードに結ばれるように残りのエッジを配置した。最後に、トラヒック量の最大値以下になるように、各エッジのトラヒック量をランダムに設定した。
In order to evaluate the effect of the present invention, a simulation was performed using a randomly created network. Here, the network was created as follows.
First, the maximum number of nodes and edges and the traffic volume were set. The number of edges is greater than or equal to the number of nodes and less than or equal to 10 times the number of nodes. Next, nodes were randomly arranged in a 600 × 600 two-dimensional space, followed by edges. Here, in order to be close to the actual network, we first created a maximal tree that minimizes the total edge distance. Then, the remaining edges are arranged so that randomly selected nodes are connected to nearby nodes. Finally, the traffic volume at each edge was set at random so that the traffic volume was below the maximum value.

図14は、本発明の評価に用いたネットワークの一例を示す図である。
図14の例では、ノードの数を100、エッジの数を150、トラヒック量の最大値を10とした。なお、図14のエッジ上に付されている番号はトラヒック量である。
図15は、図14のネットワークの分割例を示す図である。
図15において、トラヒック量が閾値を15とし、分割されたネットワーク間を流れるトラヒック量が閾値を超えないようにして、ネットワークを構成するノードのクラス間分散の値が最も大きくなるようなカットセットKSを求めた。ここで、このカットセットKSには、極大木のエッジE11、E12とサブエッジE13、E14が含まれている。なお、図15の例では、分割されたネットワーク間を流れるトラヒック量が閾値=15を超えないカットセットを持つノードの部分集合は10676通り得られた。この図15の例では、ネットワークの分割により得られたノードのグループが空間的にまとまりを保ちながら分かれて配置されていることが判る。
FIG. 14 is a diagram showing an example of a network used for the evaluation of the present invention.
In the example of FIG. 14, the number of nodes is 100, the number of edges is 150, and the maximum traffic amount is 10. The number given on the edge in FIG. 14 is the traffic amount.
FIG. 15 is a diagram illustrating an example of division of the network of FIG.
In FIG. 15, a cut set KS in which the traffic amount is set to 15 and the traffic amount flowing between the divided networks does not exceed the threshold value so that the inter-class variance value of the nodes constituting the network becomes the largest. Asked. Here, the cut set KS includes edges E11 and E12 of the maximal tree and sub-edges E13 and E14. In the example of FIG. 15, 10676 subsets of nodes having cut sets in which the amount of traffic flowing between the divided networks does not exceed threshold = 15 are obtained. In the example of FIG. 15, it can be seen that the group of nodes obtained by dividing the network is divided and arranged while maintaining a spatial unity.

図16は、極大木の違いによるトラヒック量が閾値以下のカットセットの作成にかかる時間の比較例を示す図である。なお、図16の列は、ネットワークの作成条件を示す。また、図16の行は、ネットワークをランダムに10回だけ作成した時に、トラヒック量が閾値以下となるカットセットを持つノードを分割するのにかかった時間をmsで示す。
図16において、ノードの数を100、エッジの数を150、トラヒック量の閾値を10とした場合、エッジのトラヒック量の合計が最大となる極大木を選別した場合には、そうでない場合に比べて、トラヒック量が閾値以下となるカットセットを持つノードを分割するのにかかった時間が概ね減少することが判る。また、ノードの数を300、エッジの数を600、トラヒック量の閾値を10とした場合には、エッジのトラヒック量の合計が最大となる極大木を選別した場合とそうでない場合とで、トラヒック量が閾値以下となるカットセットを持つノードを分割するのにかかった時間を一桁程度減少させることができ、ノードの数が多いと効果が大きくなることが判る。
FIG. 16 is a diagram illustrating a comparative example of the time taken to create a cut set whose traffic volume is equal to or less than a threshold value due to a difference in a maximal tree. Note that the columns in FIG. 16 indicate network creation conditions. Further, the row in FIG. 16 shows in ms the time taken to divide a node having a cut set whose traffic volume is equal to or less than a threshold when a network is created 10 times at random.
In FIG. 16, assuming that the number of nodes is 100, the number of edges is 150, and the traffic amount threshold is 10, the case where the maximal tree that maximizes the total traffic amount of the edges is selected is compared to the case where it is not so. Thus, it can be seen that the time taken to divide a node having a cut set whose traffic volume is equal to or less than the threshold value is substantially reduced. Also, assuming that the number of nodes is 300, the number of edges is 600, and the threshold of traffic volume is 10, the traffic depending on whether the maximum tree having the maximum total traffic volume of the edge is selected or not. It can be seen that the time taken to divide a node having a cut set whose amount is equal to or less than the threshold can be reduced by an order of magnitude, and that the effect is increased when the number of nodes is large.

また、また、ノードの数を100、エッジの数を400、トラヒック量の閾値を40とした場合にも、エッジのトラヒック量の合計が最大となる極大木を選別すると、トラヒック量が閾値以下となるカットセットを持つノードを分割するのにかかった時間が減少することが判り、エッジの数が多い場合にもそれなりの効果あることが判る。   In addition, even when the number of nodes is 100, the number of edges is 400, and the traffic amount threshold is 40, if the maximal tree that maximizes the total traffic amount of the edges is selected, the traffic amount is less than the threshold. It can be seen that the time taken to divide a node having a cut set becomes smaller, and that it has a certain effect even when the number of edges is large.

図17は、極大木の違いによる基底の作成にかかる時間の比較例を示す図である。なお、図17の例では、ネットワークの作成条件は図16の例と同一にし、基底の作成にかかる時間をmsで示した。
図17において、エッジのトラヒック量の合計が最大となる極大木を選別した場合には、そうでない場合に比べて、基底の作成にかかる時間が増大し、ノードの数が多くなると、その差は大きくなることが判る。しかし、エッジのトラヒック量の合計が最大となる極大木を選別すると、基底の作成にかかる時間が増大するが、基底の組み合わせにかかる時間がそれ以上に削減され、ネットワークの分割にかかる時間を全体として減少させることができる。
FIG. 17 is a diagram illustrating a comparative example of the time taken to create the base due to the difference in the maximal tree. In the example of FIG. 17, the network creation conditions are the same as those in the example of FIG. 16, and the time taken to create the base is shown in ms.
In FIG. 17, when the maximal tree having the maximum amount of traffic at the edge is selected, the time required to create the base is increased compared to the case where the maximum is not so, and when the number of nodes is increased, the difference is as follows. It turns out that it grows. However, selecting the maximal tree that maximizes the amount of traffic on the edge increases the time taken to create the bases, but the time taken to combine the bases is further reduced and the time taken to divide the network is reduced. As can be reduced.

図18は、基底の順序の違いによるトラヒック量が閾値以下のカットセットの作成にかかる時間の比較例を示す図である。なお、図17の例では、ネットワークの作成条件は図16の例と同一にし、ネットワークをランダムに10回だけ作成した時に、トラヒック量が閾値以下となるカットセットを持つノードを分割するのにかかった時間をmsで示した。また、実施例1、4、7では、極大木のエッジのトラヒック量の大きさに基づいて基底を組み合わせる順序を設定し、実施例2、5、8では、基底の持つエッジの数に基づいて基底を組み合わせる順序を設定し、実施例3、6、9では、極大木のエッジのトラヒック量の大きさに基づいて基底を組み合わせる順序を設定するとともに、極大木のエッジのトラヒック量の大きさが同じものについては、基底の持つエッジの数に基づいて基底を組み合わせる順序を設定した。   FIG. 18 is a diagram illustrating a comparative example of the time taken to create a cut set whose traffic amount is equal to or less than a threshold value due to the difference in the order of bases. In the example of FIG. 17, the network creation conditions are the same as those in the example of FIG. 16, and when the network is randomly created only 10 times, it takes time to divide a node having a cut set whose traffic volume is equal to or less than the threshold. The time was shown in ms. In the first, fourth, and seventh embodiments, the order of combining the bases is set based on the traffic amount of the edge of the maximal tree. In the second, fifth, and eighth embodiments, the order of the edges of the bases is set. The order of combining the bases is set. In the third, sixth, and ninth embodiments, the order of combining the bases is set based on the size of the traffic amount of the edge of the maximal tree, and the size of the traffic amount of the edge of the maximal tree is set. For the same thing, the order of combining the bases was set based on the number of edges of the bases.

図18において、極大木のエッジのトラヒック量の大きさまたは基底の持つエッジの数に基づいて基底を組み合わせる順序を設定することにより、トラヒック量が閾値以下のカットセットの作成にかかる時間を削減できることが判る。また、極大木のエッジのトラヒック量の大きさおよび基底の持つエッジの数の両方に基づいて基底を組み合わせる順序を設定すると、その効果が大きいことが判る。   In FIG. 18, by setting the order of combining the bases based on the size of the traffic amount of the edge of the maximal tree or the number of edges of the base, it is possible to reduce the time taken to create a cut set whose traffic amount is equal to or less than the threshold value. I understand. It can also be seen that the effect is great if the order of combining bases is set based on both the amount of traffic at the edges of the maximal tree and the number of edges of the bases.

本発明は、インターネットなどのネットワークを分割して管理する方法の他、無線インターフェースを有したモバイルホスト群がローカルに一時的なネットワークを形成するアドホックネットワークの分割方法などにも利用することができる。   The present invention can be used not only for dividing and managing a network such as the Internet but also for dividing an ad hoc network in which a mobile host group having a wireless interface locally forms a temporary network.

本発明の一実施形態に係るネットワーク分割装置の概略構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows schematic structure of the network division | segmentation apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るネットワーク分割方法の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the network division | segmentation method which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るネットワークの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the network which concerns on one Embodiment of this invention. 図3のネットワークにおける極大木の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the maximum tree in the network of FIG. 図4(a)の極大木を設定した時の基底の例を示す図である。It is a figure which shows the example of a base when the maximum tree of Fig.4 (a) is set. 図4(a)の極大木に含まれるエッジのトラヒック量の大きさでソートされた基底の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the base sorted by the magnitude | size of the traffic amount of the edge contained in the maximal tree of Fig.4 (a). 図6の基底を組み合わせることで生成されたカットセットの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the cut set produced | generated by combining the base of FIG. 図5の基底が持つエッジ数でソートされた基底の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the base sorted by the edge number which the base of FIG. 5 has. 図8の基底を組み合わせることで生成されたカットセットの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the cut set produced | generated by combining the base of FIG. 図8の基底が持つエッジ数が同じものに関して、図4の極大木に含まれるエッジのトラヒック量の大きさでソートされた基底の例を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating an example of bases sorted according to the amount of traffic of edges included in the maximal tree of FIG. 4 with respect to the same number of edges in the base of FIG. 8. 本発明の一実施形態に係る基底を組み合わせる順序の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the order which combines the base which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る基底の組み合わせの実行結果と枝刈りの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the execution result and pruning of the combination of the base which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る基底を組み合わせる順序を変更した時の枝刈りの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of pruning when the order which combines the base which concerns on one Embodiment of this invention is changed. 本発明の評価に用いたネットワークの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the network used for evaluation of this invention. 図14のネットワークの分割例を示す図である。It is a figure which shows the example of a division | segmentation of the network of FIG. 極大木の違いによるトラヒック量が閾値以下のカットセットの作成にかかる時間の比較例を示す図である。It is a figure which shows the comparative example of the time concerning creation of the cut set whose traffic amount by the difference of local maximum trees is below a threshold value. 極大木の違いによる基底の作成にかかる時間の比較例を示す図である。It is a figure which shows the comparative example of the time concerning creation of the base by the difference in the maximum tree. 基底の順序の違いによるトラヒック量が閾値以下のカットセットの作成にかかる時間の比較例を示す図である。It is a figure which shows the comparative example of the time concerning preparation of the cut set whose traffic amount by the difference in the order of a base is below a threshold value.

符号の説明Explanation of symbols

10 ネットワーク分割装置
11 ネットワーク情報入力手段
12 極大木抽出手段
12a 極大木選別手段
13 基底算出手段
14 カットセット算出手段
14a 組み合わせ順序設定手段
14b 木生成手段
14c 枝刈り手段
15 凸関数計算手段
N1〜N7 ノード
E1〜E9 エッジ
b1〜b6、b1_m〜b6_m、b1b3b5_m、b2b6_m、b1_s〜b6_s、b1_ms〜b6_ms カットセット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Network dividing device 11 Network information input means 12 Maximum tree extraction means 12a Maximum tree selection means 13 Base calculation means 14 Cutset calculation means 14a Combination order setting means 14b Tree generation means 14c Pruning means 15 Convex function calculation means N1 to N7 nodes E1 to E9 Edge b1 to b6, b1_m to b6_m, b1b3b5_m, b2b6_m, b1_s to b6_s, b1_ms to b6_ms Cutset

Claims (10)

分割されたネットワーク間を流れるトラヒック量に基づいて、前記ネットワークの分割の候補を抽出する分割候補抽出手段と、
前記分割候補抽出手段にて抽出された前記ネットワークの分割の候補に対して、前記ネットワークを構成するノードの空間的な配置を評価するノード配置評価手段とを備えることを特徴とするネットワーク分割装置。
Division candidate extraction means for extracting candidates for division of the network based on the amount of traffic flowing between the divided networks;
A network partitioning apparatus comprising: a node placement evaluation unit that evaluates a spatial placement of nodes constituting the network with respect to the network partition candidate extracted by the partition candidate extraction unit.
前記分割候補抽出手段は、
前記ネットワークを構成するノード間の接続関係および前記ノード間の各エッジを流れるトラヒック量に関する情報を入力するネットワーク情報入力手段と、
前記ノード間の接続関係に基づいて、前記ネットワークの極大木を抽出する極大木抽出手段と、
前記極大木のエッジから前記ネットワークに属するコサイクル空間の基底を算出する基底算出手段と、
前記トラヒック量が閾値を超えないように前記基底を組み合わせることで、前記ネットワークを分割するカットセットを算出するカットセット算出手段とを備え、
前記ノード配置評価手段は、
前記カットセット算出手段にて算出されたカットセットから作られるノードの部分集合の評価関数となる凸関数を計算する凸関数計算手段を備えることを特徴とする請求項1記載のネットワーク分割装置。
The division candidate extraction means includes
Network information input means for inputting information relating to the connection relationship between the nodes constituting the network and the amount of traffic flowing through each edge between the nodes;
Maximal tree extracting means for extracting a maximal tree of the network based on a connection relation between the nodes;
Basis calculation means for calculating a basis of a cocycle space belonging to the network from an edge of the maximal tree;
A cut set calculating means for calculating a cut set for dividing the network by combining the bases so that the traffic amount does not exceed a threshold;
The node arrangement evaluation means includes:
2. The network dividing apparatus according to claim 1, further comprising a convex function calculating unit that calculates a convex function that is an evaluation function of a subset of nodes created from the cut set calculated by the cut set calculating unit.
前記極大木抽出手段は、
前記ネットワークの極大木のうち、エッジのトラヒック量の合計が最大となる極大木を選別する極大木選別手段を備えることを特徴とする請求項2記載のネットワーク分割装置。
The maximum tree extracting means includes:
3. The network dividing apparatus according to claim 2, further comprising: a maximal tree selecting unit that selects a maximal tree having a maximum total amount of edge traffic among the maximal trees of the network.
前記カットセット算出手段は、
極大木のエッジのトラヒック量の大きさ及び基底の持つエッジの数のいずれか少なくとも一方に基づいて、基底を組み合わせる順序を設定する組み合わせ順序設定手段を備えることを特徴とする請求項2または3記載のネットワーク分割装置。
The cut set calculation means includes
4. The combination order setting means for setting a combination order of bases based on at least one of the size of the traffic amount of the edge of the maximal tree and the number of edges of the bases. Network partition device.
前記カットセット算出手段は、
基底を組み合わせる順序に従って基底のすべての組み合わせを表現する木を生成する木生成手段と、
組み合わされた基底が持つ極大木のエッジのトラヒック量の合計に基づいて、前記木の枝刈りを行う枝刈り手段を備えることを特徴とする請求項2から4のいずれか1項記載のネットワーク分割装置。
The cut set calculation means includes
Tree generating means for generating a tree representing all combinations of the bases according to the order of combining the bases;
5. The network partition according to claim 2, further comprising a pruning unit that prunes the tree based on a total traffic amount of edges of the maximal tree included in the combined base. apparatus.
前記枝刈り手段は、基底を組み合わせる順序に従って基底を組み合わせた時に、組み合わされた基底が持つ極大木のエッジのトラヒック量の合計が閾値を超えた場合、その基底より下位の基底の組み合わせを省略することを特徴とする請求項5記載のネットワーク分割装置。   The pruning means omits a combination of bases lower than the base when the total traffic amount of the edge of the maximal tree of the combined base exceeds a threshold when the bases are combined in the order in which the bases are combined. 6. The network dividing apparatus according to claim 5, wherein 前記カットセット算出手段は、
基底を組み合わせる順序に従って基底のすべての組み合わせを表現する木を生成する木生成手段と、
組み合わされた基底が持つすべてのエッジのトラヒック量の合計およびそれ以降に組み合わされる基底が持つサブエッジの有無またはトラヒック量に基づいて、前記木の枝刈りを行う枝刈り手段を備えることを特徴とする請求項2から4のいずれか1項記載のネットワーク分割装置。
The cut set calculation means includes
Tree generating means for generating a tree representing all combinations of the bases according to the order of combining the bases;
Pruning means is provided for pruning the tree based on the total traffic amount of all edges of the combined bases and the presence or absence of sub-edges of the bases combined thereafter or the traffic amount. The network dividing device according to any one of claims 2 to 4.
前記枝刈り手段は、基底を組み合わせる順序に従って基底を組み合わせた時に、組み合わされた基底が持つすべてのエッジのトラヒック量の合計が、それ以降に組み合わされる基底との対称差により消去される可能性のあるサブエッジのトラヒック量を減算しても閾値を超える場合、その基底より下位の基底の組み合わせを省略することを特徴とする請求項7記載のネットワーク分割装置。   In the pruning means, when the bases are combined according to the order in which the bases are combined, the total traffic amount of all edges of the combined bases may be erased due to a symmetric difference from the bases combined thereafter. 8. The network dividing apparatus according to claim 7, wherein when a traffic amount of a certain sub-edge is subtracted and the threshold value is exceeded, a combination of bases lower than the base is omitted. 前記ノードの部分集合の評価関数としてノードの数を用いることを特徴とする請求項2から8のいずれか1項記載のネットワーク分割装置。   9. The network dividing device according to claim 2, wherein the number of nodes is used as an evaluation function of the subset of nodes. ネットワークを構成するノード間の接続関係および前記ノード間の各エッジを流れるトラヒック量に関する情報を取得するステップと、
前記ノード間の接続関係に基づいて、前記ネットワークの極大木を抽出するステップと、
前記極大木のエッジから前記ネットワークに属するコサイクル空間の基底を算出するステップと、
前記トラヒック量が閾値を超えないように前記基底を組み合わせることで、前記ネットワークを分割するカットセットを算出するステップと、
前記カットセット算出手段にて算出されたカットセットから作られるノードの部分集合の評価関数となる凸関数を計算するステップと、
前記評価関数にて得られた評価結果に基づいて、前記ネットワークの分割位置を提示するステップとをコンピュータに実行させることを特徴とするネットワーク分割プログラム。
Obtaining information relating to the connection relationship between nodes constituting the network and the amount of traffic flowing through each edge between the nodes;
Extracting a maximal tree of the network based on a connection relationship between the nodes;
Calculating a base of a cocycle space belonging to the network from an edge of the maximal tree;
Calculating a cut set for dividing the network by combining the bases so that the traffic volume does not exceed a threshold; and
Calculating a convex function which is an evaluation function of a subset of nodes created from the cut set calculated by the cut set calculation means;
A network partitioning program that causes a computer to execute a step of presenting a network partitioning position based on an evaluation result obtained by the evaluation function.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012244282A (en) * 2011-05-17 2012-12-10 Kddi Corp Priority class control system
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