JP2008182423A - Point-to-multipoint path route calculating device and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ポイントツーマルチポイントパス経路計算装置およびプログラムに関し、特に、単一リンク障害からの復旧を高速化するための、Fast Reroute方式を適用した最適なポイントツーマルチポイントパスの経路を求めることができるポイントツーマルチポイントパス経路計算装置およびプログラムに関する。 The present invention relates to a point-to-multipoint path calculation apparatus and program, and in particular, to obtain an optimum point-to-multipoint path route applying the Fast Reroute method for speeding up recovery from a single link failure. The present invention relates to a point-to-multipoint path route calculation apparatus and program capable of performing the above.
非特許文献１には、現用パスが通過する各リンクあるいはノードを迂回する予備パス群を設けるFast Reroute方式が提案されている。Fast Reroute方式は、MPLS(multiprotocol label switching)パス用に標準化されており、これによれば一対の発着ノードを接続する現用ポイントツーポイントパスの単一リンク障害あるいは単一ノード障害からの復旧を高速化できる。 Non-Patent Document 1 proposes a Fast Reroute method in which a protection path group that bypasses each link or node through which a working path passes is provided. The Fast Reroute method is standardized for MPLS (multiprotocol label switching) paths. According to this standard, the recovery from a single link failure or a single node failure of the working point-to-point path connecting a pair of nodes is fast. Can be
Fast Reroute方式では、現用パスが通過する各リンクあるいはノードを迂回する予備パス群を予め設定しておき、リンク障害あるいはノード障害が生じたとき、障害となったリンクあるいはノードを使用しないようにトラフィックを予備パスに迂回させる。 In the Fast Reroute method, a backup path group that bypasses each link or node through which the working path passes is set in advance, and when a link failure or node failure occurs, traffic is used so that the failed link or node is not used. To the backup path.
非特許文献２には、現用ポイントツーポイントパスのコストに加えて、Fast Reroute方式によって設定される予備パス群のコストも考慮して、全体のコストを最小化する現用パスおよび予備パス群経路を求める方法が提案されている。
非特許文献１で提案されているのは、一対の発着ノードを接続するポイントツーポイントパスについてのFast Reroute方式であり、これをそのまま発ノードと複数の着ノードを接続するポイントツーマルチポイントパスに対して適用した場合、得られるパスの経路の最適性が劣化する。すなわち、発ノードと各着ノードを接続する現用ポイントツーポイントパスと予備パス群の経路を個別に求め、これにより得られた現用ポイントツーポイントパスの経路および予備パス群の経路を全ての着ノードについて合成した場合、個別には最適な経路であっても全体として最適なものとはならない。 Non-Patent Document 1 proposes a Fast Reroute method for a point-to-point path that connects a pair of departure and arrival nodes, and converts this to a point-to-multipoint path that directly connects a departure node and a plurality of arrival nodes. When applied to the path, the optimality of the path of the obtained path deteriorates. In other words, the working point-to-point path and the backup path group route that connect the originating node and each destination node are individually obtained, and the working point-to-point path route and the backup path group route obtained by this are obtained for all the destination nodes. Are combined, even if it is an optimal route individually, it is not optimal as a whole.
非特許文献２には、Fast Reroute方式を適用した場合の現用パスとそれに伴う予備パスの経路を計算することが提案されている。しかし、これもポイントツーポイントパスについてのものである。しかも、これではホップバイホップで経路を計算するので、必ずしも全体コストを最小化するパスの経路を求めることができない。 Non-Patent Document 2 proposes to calculate the working path and the associated backup path when the Fast Reroute method is applied. However, this is also about point-to-point paths. In addition, since the route is calculated on a hop-by-hop basis, it is not always possible to obtain a route of a path that minimizes the overall cost.
本発明の目的は、上記課題を解決し、単一リンク障害からの復旧を高速化するための、Fast Reroute方式を適用した最適なポイントツーマルチポイントパスの経路を簡単な計算で求めることができるポイントツーマルチポイントパス経路計算装置およびプログラムを提供することにある。 The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to obtain an optimum point-to-multipoint path route to which the Fast Reroute method is applied in order to speed up recovery from a single link failure with a simple calculation. An object is to provide a point-to-multipoint path route calculation apparatus and program.
上記課題を解決するために、本発明は、Fast Reroute方式を適用してネットワークにおける発ノードと複数の着ノード間の現用パスの経路および該現用パスが通過する各リンクを迂回する予備パス群を求めるポイントツーマルチポイントパス経路計算装置であって、ネットワーク内の各リンクを迂回する予備パスの経路を固定し、整数計画法を用いて、現用パスと現用パスが通過するリンクを迂回する予備パス群全体の経路コストを最小化する現用ポイントツーマルチポイントパスの経路を求める現用パス経路計算手段と、現用ポイントツーマルチポイントパスの経路を前記現用パス経路計算手段で求められた現用ポイントツーマルチポイントパスの経路に固定し、整数計画法を用いて、現用パスと現用パスが通過するリンクを迂回する予備パス群全体の経路コストを最小化する予備パス群の経路を求める予備パス経路計算手段と、前記現用パス経路計算手段および前記予備パス経路計算手段がそれぞれ現用ポイントツーマルチポイントパスの経路および予備パス群を求める際に、現用パスおよび予備パス群全体の最小化経路コストを求める最小化経路コスト計算手段を備え、前記現用パス経路計算手段と前記予備パス経路計算手段での経路計算処理を、固定する予備パスの経路および現用ポイントツーマルチポイントパスの経路を直前に求められたものに更新しつつ交互に繰り返し実行し、前記最小化経路コスト計算手段で順次に求められる最小化経路コスト間での改善度が所定値未満になったときの現用ポイントツーマルチポイントパスおよび予備パス群の経路を出力する点に第１の特徴がある。 In order to solve the above-mentioned problem, the present invention applies a fast reroute method to a path of a working path between a source node and a plurality of destination nodes in a network and a backup path group that bypasses each link through which the working path passes. A desired point-to-multipoint path route calculation device that fixes a path of a backup path that bypasses each link in the network and uses an integer programming method to bypass a work path and a link that the current path passes. A working path route calculating means for obtaining a working point-to-multipoint path route for minimizing the route cost of the entire group, and a working point-to-multipoint path obtained by the working path route calculating means for a working point-to-multipoint path route A backup path that is fixed to the path of the path and bypasses the working path and the link through which the working path passes, using integer programming. A backup path route calculating means for obtaining a route of a backup path group that minimizes the total route cost, and the working path route calculating means and the backup path route calculating means respectively determine a working point-to-multipoint path route and a protection path group. When obtaining, a standby path calculation means for obtaining a minimized path cost of the entire active path and backup path group is provided, and a path calculation process in the active path path calculation means and the backup path path calculation means is fixed in the standby path. The degree of improvement between the minimized path costs sequentially obtained by the minimized path cost calculating means by repeatedly executing the path path and the working point-to-multipoint path path alternately while updating them to those obtained immediately before. The first point is that the route of the working point-to-multipoint path and the backup path group is output when the value becomes less than the predetermined value. There is a feature.
また、本発明は、さらにネットワーク内の各リンクを迂回する予備パスの経路を最小コストの経路の形で予め求める予備パス計算手段を備え、前記現用パス経路計算手段は、前記予備パス計算手段で求められた予備パスの経路を当初に予備パスの経路として固定する点に第２の特徴がある。 The present invention further includes backup path calculation means for previously obtaining a backup path route that bypasses each link in the network in the form of a minimum cost route, and the working path route calculation means is the backup path calculation means. A second feature is that the obtained path of the backup path is initially fixed as the path of the backup path.
また、本発明は、前記現用パス経路計算手段が、発ノードと各着ノード間の現用ポイントツーポイントパスの経路に関する制約式、現用ポイントツーマルチポイントパスの経路に関する制約式および予備パス間でのリソース共用に関する制約式を含み、該制約式の元で、現用ポイントツーマルチポイントパスを構成するリンクと現用パスが通過するリンクを迂回する予備パス群を構成するリンクの距離の総和を目的関数とする整数計画法を解くことにより、前記距離の総和を最小とする現用ポイントツーマルチポイントパスの経路を求める点に第３の特徴がある。 Further, according to the present invention, the working path route calculation means includes a constraint equation regarding a route of a working point-to-point path between a source node and each destination node, a constraint equation regarding a route of a working point-to-multipoint path, and a backup path. Including a constraint equation related to resource sharing, and based on the constraint equation, the sum of the distances of the links constituting the working point-to-multipoint path and the links constituting the backup path group bypassing the link through which the working path passes is defined as an objective function A third feature is that a working point-to-multipoint path route that minimizes the sum of the distances is obtained by solving the integer programming method.
さらに、本発明は、前記予備パス経路計算手段が、現用パスが通過する各リンクを迂回する予備パスの経路に関する制約式および予備パス間でのリソース共用に関する制約式を含み、該制約式の元で、現用パスが通過するリンクを迂回する予備パス群を構成するリンクの距離の総和を目的関数とする整数計画法を解くことにより、前記距離の総和を最小とする予備パス群の経路を求める点に第４の特徴がある。 Furthermore, the present invention includes a backup path route calculating means including a constraint equation related to a route of a backup path that bypasses each link through which a working path passes and a constraint equation related to resource sharing between backup paths. Thus, the path of the backup path group that minimizes the sum of the distances is obtained by solving an integer programming method using the sum of the distances of the links constituting the backup path group that bypasses the link through which the working path passes as an objective function. The point has the fourth feature.
本発明は、ポイントツーマルチポイントパス経路計算装置としてだけでなく、コンピュータを上記各手段として機能させるプログラムとしても実現できる。 The present invention can be realized not only as a point-to-multipoint path route calculation apparatus but also as a program that causes a computer to function as each of the above means.
本発明によれば、単一リンク障害からの復旧を高速化するための、Fast Reroute方式を適用したポイントツーマルチポイントパスの最小コスト経路を、整数計画法を用いて求めることができる。その際、現用パスの経路と現用パスが通過するリンクを迂回する予備パス群の経路を個別に交互に繰り返し求めるので、整数計画法を用いて一括計算して求める場合に比べて問題規模を小さくでき、計算を簡単化することができ、かつ十分な最適性を有する経路を求めることができる。 According to the present invention, the minimum cost route of a point-to-multipoint path to which the Fast Reroute method is applied for speeding up recovery from a single link failure can be obtained using integer programming. At that time, since the path of the working path and the path of the backup path group that bypasses the link through which the working path passes are separately and repeatedly obtained, the problem scale is reduced as compared with the case where the calculation is performed collectively using integer programming. A path that can simplify the calculation and has sufficient optimality.
以下、図を参照して本発明を説明する。図１は、本発明が適用されるネットワークの例を示す概念図である。図１は、発ノードをA、着ノードをB,C,E,H,Jとする現用ポイントツーマルチポイントパス(図示実線)が設定された例であり、発ノードを白丸で示し、着ノードを黒丸で示している。なお、D,F,G,Iは中継ノードである。 The present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a conceptual diagram showing an example of a network to which the present invention is applied. FIG. 1 shows an example in which a working point-to-multipoint path (solid line in the figure) is set with the source node being A and the destination node being B, C, E, H, J. Is indicated by a black circle. D, F, G, and I are relay nodes.
Fast Reroute方式では、発ノードと複数の着ノード間を接続する現用ポイントツーマルチポイントパスの単一リンク障害からの復旧を高速化するために、ネットワーク内において、個々のリンクを迂回する予備パス群を設定する。すなわち、ネットワーク内の個々のリンクに対して該リンクの始点を発ノード、該リンクの終点を着ノードとして該リンクを迂回する予備パスを設定する。 In the Fast Reroute method, in order to speed up the recovery from a single link failure of the working point-to-multipoint path connecting the source node and multiple destination nodes, a group of backup paths that bypass individual links in the network Set. That is, for each link in the network, a backup path that bypasses the link is set with the start point of the link as the source node and the end point of the link as the destination node.
図１では、例えばリンクB-Cに対する予備パスの経路はB-E-D-C、リンクC-Dに対する予備パスの経路はC-F-E-D、リンクC-Gに対する予備パスの経路はC-I-H-Gである。これらの予備パスの経路をそれぞれ破線で示している。ここでは単一のリンク障害を想定しているので、リンクB-Cに対する予備パスとリンクC-Dに対する予備パスは、リンクE-Dのリソースを共用することができる。 In FIG. 1, for example, the backup path route for link B-C is B-E-D-C, the backup path route for link C-D is C-F-E-D, and the backup path route for link C-G is C-I-H-G. The paths of these backup paths are indicated by broken lines. Here, since a single link failure is assumed, the protection path for link B-C and the protection path for link C-D can share the resources of link E-D.
本発明は、Fast Reroute方式を適用して単一リンク障害を復旧することを想定し、現用ポイントツーマルチポイントパスの経路コストに加え、単一リンク障害に対応してFast Reroute方式によって現用パスが通過するリンクを迂回するように設定される予備パス群の経路コストも考慮して、最小経路コストとなる現用パスおよび予備パス群を求めるものである。以下、実施形態を詳細に説明する。 The present invention assumes that a single link failure is recovered by applying the Fast Reroute method, and in addition to the route cost of the working point-to-multipoint path, the working path is changed by the Fast Reroute method in response to the single link failure. The working path and the backup path group having the minimum path cost are obtained in consideration of the path cost of the backup path group set to bypass the passing link. Hereinafter, embodiments will be described in detail.
図２は、本発明の一実施形態におけるパス経路の計算処理を示すフローチャートである。なお、本発明は、以下に説明する各処理を実行する手段を備えたパス経路計算装置として実現できるが、コンピュータを、各処理を実行する手段として機能させるプログラムとしても実現できる。 FIG. 2 is a flowchart showing a path route calculation process according to an embodiment of the present invention. Note that the present invention can be realized as a path route calculation apparatus including means for executing each process described below, but can also be realized as a program that causes a computer to function as means for executing each process.
まず、ネットワーク内の各リンクを迂回する予備パスの経路を予め求める(S21)。ここで求める予備パスは各リンクを迂回する任意のものとしてもよいが、効率的に最適経路を求めるという面からは、各リンクを迂回する最小コスト経路の形で予め求めるのが好ましい。最小コスト経路は、経路を構成するリンクのコスト累積値が最小となるようにして求めることができる。 First, a path of a backup path that bypasses each link in the network is obtained in advance (S21). The backup path obtained here may be any path that bypasses each link. However, from the viewpoint of efficiently obtaining the optimum path, it is preferable to obtain in advance a minimum cost path that bypasses each link. The minimum cost route can be obtained such that the cost accumulated value of the links constituting the route is minimized.
次に、S21で求められた予備パスの経路を固定し、整数計画法を用いて、現用パスと現用パスが通過する各リンクを迂回する予備パス群全体の経路コストを最小化する現用ポイントツーマルチポイントパスの経路を求め(S22)、求められた現用ポイントツーマルチポイントパスの経路を保存する。なお、ここで求められた経路を保存するのは、現用ポイントツーマルチポイントパスの経路が初めて求められたからであり、後述するように、それ以前に求められた現用ポイントツーマルチポイントパスの経路が存在する場合にはその経路を今回求められた経路に更新する。 Next, the path of the backup path obtained in S21 is fixed, and the working point-to-point that minimizes the path cost of the entire protection path group that bypasses the working path and each link through which the working path passes by using integer programming. A multipoint path route is obtained (S22), and the obtained working point-to-multipoint path route is stored. The reason why the route obtained here is stored is because the working point-to-multipoint path route is obtained for the first time. As will be described later, the working point-to-multipoint path route previously obtained is saved. If it exists, the route is updated to the route obtained this time.
S22で現用ポイントツーマルチポイントパスの経路を求める整数計画法における制約式は次の通りである。
(発ノードと各着ノード間の現用ポイントツーポイントパスの経路に関する制約式)
The constraint equation in the integer programming method for obtaining the working point-to-multipoint path in S22 is as follows.
(Restriction formula for the working point-to-point path between the source node and each destination node)
ここで、各シンボルの意味は次の通りである。
N：ネットワークを構成するノードの集合
n：ネットワークを構成するノード
Link：ネットワークを構成するリンクの集合
l,l′：ネットワークを構成するリンク(式中で定義)
s：発ノード
D:着ノードの集合
d：１つの着ノード
nｉｎ：ノードnへの入リンクの集合
nｏｕｔ：ノードnからの出リンクの集合
sｉｎ：発ノードsへの入リンクの集合
sｏｕｔ：発ノードsからの出リンクの集合
dｉｎ：着ノードdへの入リンクの集合
dｏｕｔ：着ノードdからの出リンクの集合
BLｌ：リンクlを迂回する予備パスの経路を構成するリンクの集合
wｄ，ｌ：リンクlが着ノードdへの現用ポイントツーポイントパスの経路に含まれる時１、含まれない時０となるバイナリー変数
Wｌ：リンクlが現用ポイントツーマルチポイントパスの経路に含まれる時１、含まれない時０となるバイナリー変数
Bｌ′：リンクl′が現用パスが通過するリンクを迂回する予備パス群の経路に含まれる時１、含まれない時０となるバイナリー変数
Here, the meaning of each symbol is as follows.
N: Set of nodes that make up the network
n: Node constituting the network
Link: A set of links that make up the network
l, l ′: Links that make up the network (defined in the formula)
s: Originating node
D: Set of destination nodes
d: one destination node
n in : set of incoming links to node n
n out : set of outgoing links from node n
s in : set of incoming links to source node s
s out : set of outgoing links from source node s
d in : set of incoming links to destination node d
d out : set of outgoing links from destination node d
BL l : A set of links that make up a backup path that bypasses link l
w d, l : A binary variable that becomes 1 when the link l is included in the route of the working point-to-point path to the destination node d, and 0 when it is not included
W l : A binary variable that becomes 1 when link l is included in the route of the working point-to-multipoint path and 0 when it is not included
B l ′ : A binary variable that becomes 1 when the link l ′ is included in the path of the backup path group that bypasses the link through which the working path passes, and 0 when it is not included.
上記式(1)は、発ノードsと各着ノードd間の現用ポイントツーポイントパスの経路について、発ノードsからその現用ポイントツーポイントパスが必ず１本出て行き、また、発ノードsにその現用ポイントツーポイントパスが入ることはないこと(上段の式)、着ノードdにはその現用ポイントツーポイントパスが必ず１本入り、また、着ノードdからその現用ポイントツーポイントパスが出ることはないこと(中段の式)、発ノードsと着ノードd以外のノードn(中継ノード)では、その現用ポイントツーポイントパスが入っていなければ、その現用ポイントツーポイントパスが出ることはなく、その現用ポイントツーポイントパスが入っていれば、その現用ポイントツーポイントパスが出て行き、また、その現用ポイントツーポイントパスの出入りは、１本だけであること(下段の式)を制約している。 The above equation (1) indicates that for the working point-to-point path between the originating node s and each terminating node d, one working point-to-point path always exits from the originating node s, and also to the originating node s. The working point-to-point path is never entered (top equation), the working node d always has one working point-to-point path, and the working point-to-point path comes out from the terminating node d There is no (middle expression), and in the node n (relay node) other than the source node s and the destination node d, if the current point-to-point path is not entered, the current point-to-point path will not come out, If the working point-to-point path is in, the working point-to-point path goes out, and there is only one working point-to-point path in and out Are constraints that the (lower formula) is only.
上記式(2)は、あるリンクに関して、着ノードdへの現用ポイントツーポイントパスの経路に含まれれば、該リンクのリソースは現用ポイントツーマルチポイントパスによって使用されること、すなわち、各着ノードdへの現用ポイントツーポイントパスを合成したものが現用ポイントツーマルチポイントパスであることを制約している。 If the above equation (2) is included in the path of the working point-to-point path to the destination node d for a certain link, that link resource is used by the working point-to-multipoint path, that is, each destination node The combination of the working point-to-point path to d is constrained to be a working point-to-multipoint path.
上記式(3)は、あるリンクに関して、現用パスが通過する各リンクに対応する予備パス群の経路の少なくとも１つに含まれれば、該リンクのリソースが予備パスによって使用されること、また、予備パスによって使用されるリンクのリソース量は、含まれる予備パスの経路の数には依存しないことを制約している。 If the above equation (3) is included in at least one of the paths of the protection path group corresponding to each link through which the working path passes for a certain link, the resource of the link is used by the protection path, and It is constrained that the resource amount of the link used by the backup path does not depend on the number of paths of the backup path included.
整数計画法において最小とすべき目的関数は、下記式(4)で与えられる。ここで、distｌはリンクlのコストである。式(4)は、現用ポイントツーマルチポイントパスの経路を構成するリンクと現用パスが通過する各リンクに対応する予備パス群の経路を構成するリンクの距離の総和Sum Distanceを求めるものである。なお、リンクコストdistｌがリンクlの距離に対応するものとしている。 The objective function to be minimized in integer programming is given by the following equation (4). Here, dist l is the cost of link l. Expression (4) is to obtain the sum Sum Distance of the distances between the links constituting the working point-to-multipoint path route and the links constituting the backup path group route corresponding to each link through which the working path passes. It is assumed that the link cost dist l corresponds to the distance of the link l.
上記(1)〜(3)の制約式を条件とし、上記式(4)を目的関数とする整数計画法を解くことによってWｌの値(1か0のバイナリ変数)を求める。これによって求められたWｌの値(=1)は現用ポイントツーマルチポイントパスの経路を示す。 The value of W l (1 or 0 binary variable) is obtained by solving the integer programming method using the above equation (4) as an objective function, with the constraint equations (1) to (3) as conditions. The value of W 1 (= 1) obtained by this indicates the working point-to-multipoint path.
次に、現用パスと現用パスが通過する各リンクを迂回する予備パス群全体の経路コストを求める(S23)。なお、経路コストは上記式(4)で求めることができる。 Next, the path cost of the entire protection path group that bypasses the working path and each link through which the working path passes is obtained (S23). The route cost can be obtained by the above equation (4).
次に、S23で求められた経路コストの改善度が予め設定した閾値よりも小さいか否かを判定する(S24)。経路コストの改善度とは、それ以前に求められた経路コストから改善(低下)した度合を意味する。当初では以前に求められた経路コストが存在しないのでS25に進む。 Next, it is determined whether or not the improvement degree of the route cost obtained in S23 is smaller than a preset threshold value (S24). The improvement degree of the route cost means the degree of improvement (decrease) from the route cost obtained before that. Initially, there is no route cost that has been obtained before, so the process proceeds to S25.
S25では、S22で求められた現用ポイントツーマルチポイントパスの経路を固定し、整数計画法を用いて、現用パスが通過する各リンクに対して、コストを最小化する予備パスの経路を求める。そして、現用パスが通過する各リンクに対する予備パスの経路をここで求められた予備パスの経路に更新する。S25で新たに予備パスの経路を求める整数計画法における制約式は次の通りである。
(現用パスが通過する各リンクを迂回する予備パスの経路に関する制約式)
In S25, the working point-to-multipoint path route obtained in S22 is fixed, and the path of the backup path that minimizes the cost is obtained for each link through which the working path passes using integer programming. Then, the backup path route for each link through which the working path passes is updated to the backup path route obtained here. The constraint equation in the integer programming method for newly obtaining the path of the backup path in S25 is as follows.
(Restriction formula for the route of the backup path that bypasses each link that the working path passes)
ここで、新たに出てきた各シンボルの意味は次の通りである。それ以外の各シンボルの意味は上記と同じである。
ｓｌ：リンクlの始点ノード
ｄｌ：リンクlの終点ノード
sｌｉｎ：始点ノードｓｌへの入リンクの集合
sｌｏｕｔ：始点ノードｓｌからの出リンクの集合
dｌｉｎ：終点ノードｄｌへの入リンクの集合
dｌｏｕｔ：終点ノードｄｌからの出リンクの集合
WL：現用ポイントツーマルチポイントパスの経路を構成するリンクの集合
bｌ，ｌ′：リンクl′が、現用パスが通過するリンクlを迂回する予備パスの経路に含まれる時１、含まれない時０となるバイナリー変数
Bｌ′：リンクl′が現用パスが通過するリンクを迂回する予備パス群の経路に含まれる時１、含まれない時０となるバイナリー変数
Here, the meaning of each newly appearing symbol is as follows. The meanings of the other symbols are the same as described above.
s l : start node of link l d l : end node of link l
s lin : set of incoming links to the start node s l
s lout : set of outgoing links from the start node s l
d lin : set of incoming links to the destination node d l
d lout : a set of outgoing links from the end node d l
WL: A set of links that make up the working point-to-multipoint path
b l, l ′ : A binary variable that becomes 1 when the link l ′ is included in the route of the backup path that bypasses the link l through which the working path passes, and 0 when it is not included
B l ′ : A binary variable that becomes 1 when the link l ′ is included in the path of the backup path group that bypasses the link through which the working path passes, and 0 when it is not included.
上記式(5)は、現用パスが通過する始点ノードｓｌと終点ノードｄｌ間のリンクlを迂回する予備パスの経路について、リンクl以外の出リンクを使用して、始点ノードｓｌから予備パスが必ず１本出て行き、また、始点ノードｓｌにその予備パスが入ることはないこと(上段の式)、リンクl以外の入リンクを使用して、終点ノードｄｌにはその予備パスが必ず１本入り、また、終点ノードｄｌからその予備パスが出ることはないこと(中段の式)、始点ノードｓｌと終点ノードｄｌ以外のノードでは、その予備パスが入っていなければ、その予備パスが出ることはなく、その予備パスが入っていれば、その予備パスが出て行き、また、その予備パスの出入りは、１本だけであること(下段の式)を制約している。 The formula (5), the route of the protection path that bypasses the link l between the start node s l and the end node d l which working path passes, using outgoing links other than the link l, from the start node s l backup path exits always one, also, it is not that the backup path enters the start node s l (the upper part of the formula), using the incoming link other than the link l, the end-point node d l the backup path is always 1 bottles, also, it is not that the backup path from the end point node d l leaves (middle of expression), in the start node s l and the end node d l other than the node, contains the the backup path Otherwise, the backup path will not come out, and if the backup path is in, the backup path will go out, and that there is only one backup path in and out (the lower equation). There are constraints.
上記式(6)は、あるリンクに関して、現用パスが通過する各リンクに対応する予備パス群の経路の少なくとも１つに含まれれば、該リンクのリソースが予備パスによって使用されること、また、使用される該リンクのリソース量は、含まれる予備パスの経路数には依存しないことを制約している。 If the above equation (6) is included in at least one of the paths of the protection path group corresponding to each link through which the working path passes for a certain link, the resource of the link is used by the protection path, and It is constrained that the resource amount of the link used does not depend on the number of paths in the included backup path.
この場合、現用パスの経路コストは固定であるので、整数計画法において最小とすべき目的関数は、下記式(7)で与えることができる。式(7)は、現用パスが通過する各リンクに対応する予備パス群の経路を構成するリンクの距離の総和Sum Distanceを求めるものである。 In this case, since the path cost of the working path is fixed, the objective function to be minimized in the integer programming method can be given by the following equation (7). Expression (7) is to obtain the sum Sum Distance of the distances of the links constituting the route of the backup path group corresponding to each link through which the working path passes.
上記(5)、(6)の制約式を条件とし、上記式(7)を目的関数とする整数計画法を解くことによってbｌ，ｌ′の値(1か0のバイナリ変数)を求める。これによって計算されたbｌ，ｌ′の値(=1)は、現用パスが通過する各リンクを迂回する予備パス群の新たな経路を示す。 The values of b l and l ′ (binary variables of 1 or 0) are obtained by solving the integer programming method using the constraint equation (5) and (6) above as a condition and the above equation (7) as an objective function. The value of b l, l ′ (= 1) calculated by this indicates a new route of the protection path group that bypasses each link through which the working path passes.
次に、現用パスと現用パスが通過する各リンクを迂回する予備パス群全体の経路コストを求める(S26)。なお、経路コストは上記式(7)に現用パスの経路コストを加算することにより求めることができる。 Next, the path cost of the entire protection path group that bypasses the working path and each link through which the working path passes is obtained (S26). The route cost can be obtained by adding the route cost of the working path to the equation (7).
次に、S23で求められた経路コストに対するS26で求められた経路コストの改善度が予め設定した閾値よりも小さいか否かを判定する(S27)。そして、経路コストの改善度が予め設定した閾値よりも小さいと判定された場合には経路計算処理を終了する。そうでないと判定された場合はまだコスト改善の余地があるとしてS22に戻り、新たに経路計算処理を繰り返す。 Next, it is determined whether or not the improvement degree of the route cost obtained in S26 with respect to the route cost obtained in S23 is smaller than a preset threshold value (S27). Then, when it is determined that the improvement degree of the route cost is smaller than a preset threshold value, the route calculation process ends. If it is determined that this is not the case, it is determined that there is still room for cost improvement, the process returns to S22, and the route calculation process is newly repeated.
S27で経路計算処理を終了する場合には、S22で求められた経路を現用ポイントツーマルチポイントパスの経路として出力する。予備パス群の経路としては、S25で更新後あるいは更新前の経路を出力する。 When the route calculation process ends in S27, the route obtained in S22 is output as a route of the working point-to-multipoint path. As the route of the protection path group, the route after or before updating is output in S25.
S22に戻った場合には、新たにS22以下の経路計算処理を繰り返す。繰り返しの経路計算処理でのS22では、S25で更新された予備パスの経路を固定して現用ポイントツーマルチポイントパスの経路を求め、それ以前に求められた現用ポイントツーマルチポイントパスの経路を今回求められた経路に更新する。そして、更新後の現用パスと現用パスが通過する各リンクを迂回する予備パス群全体の経路コストを求め(S23)、この経路コストがS26で求められた経路コストより予め設定した閾値以上に改善されたか否かを判定する(S24)。ここで経路コストの改善度が予め設定した閾値よりも小さいと判定された場合には経路計算処理を終了し、そうでないと判定された場合はS25に進む。 When the process returns to S22, the route calculation process after S22 is newly repeated. In S22 of the repetitive route calculation process, the working path-to-multipoint path route obtained previously is obtained by fixing the backup path route updated in S25, and the working point-to-multipoint path route obtained before this time Update to the requested route. Then, calculate the route cost of the updated working path and the entire backup path group that bypasses each link through which the working path passes (S23), and this route cost is improved to a preset threshold value or more than the route cost obtained in S26. It is determined whether or not it has been done (S24). Here, when it is determined that the improvement degree of the route cost is smaller than a preset threshold value, the route calculation process is terminated, and when it is determined that it is not, the process proceeds to S25.
S24で経路計算処理を終了する場合には、S22で更新後あるいは更新前の経路を現用ポイントツーマルチポイントパスの経路として出力する。予備パス群の経路としては、S25で求められた経路を出力する。 When the route calculation process is ended in S24, the route updated or not updated in S22 is output as the route of the working point-to-multipoint path. The route obtained in S25 is output as the route of the backup path group.
S26〜S27では、前回と同様に、現用パスが通過する各リンクを迂回する予備パス群の経路、現用パスと現用パスが通過する各リンクを迂回する予備パス群全体の経路コストを求め、経路コストの改善度が予め設定した閾値より小さければ経路計算処理を終了し、そうでなければS22に戻る。以下、同様に経路計算処理を繰り返す。 In S26 to S27, as in the previous case, the path of the backup path group that bypasses each link through which the working path passes, the path cost of the entire backup path group that bypasses each link through which the working path and the working path pass are obtained, and the path If the degree of cost improvement is smaller than a preset threshold value, the route calculation process is terminated, otherwise the process returns to S22. Thereafter, the route calculation process is repeated in the same manner.
本発明では、整数計画法を用いて現用パスの経路と現用パスが通過する各リンクを迂回する予備パス群の経路を交互に繰り返し求めるので、十分に最適性を有する経路を簡単に求めることができる。現用パスの経路と現用パスが通過する各リンクを迂回する予備パス群の経路を同時に求めようとすると、整数計画法におけるバイナリー変数の数が、(全リンク数)*((着信ノード数)+(全リンク数))よりも多くなって問題規模が非常に大きくなり、処理負担が増大する。 In the present invention, since the path of the working path and the path of the backup path group that bypasses each link through which the working path passes are alternately and repeatedly obtained using integer programming, it is possible to easily obtain a path having sufficiently optimality. it can. When trying to obtain the path of the working path and the path of the backup path group that bypasses each link through which the working path passes at the same time, the number of binary variables in integer programming is (total number of links) * ((number of incoming nodes) + (The total number of links)), the problem scale becomes very large, and the processing load increases.
しかし、本発明では、S22の計算でのバイナリー変数の数は(全リンク数)*(着信ノード数)、S25の計算でのバイナリー変数の数は(全リンク数)*(現用パスが通過するリンク数)程度となって問題規模を小さくでき、処理負担を軽減することができる。 However, in the present invention, the number of binary variables in the calculation of S22 is (total number of links) * (number of incoming nodes), and the number of binary variables in the calculation of S25 is (total number of links) * (the working path passes). The number of links) can be reduced to reduce the problem scale and reduce the processing burden.
本発明によれば、ポイントツーマルチポイント通信サービスを高信頼かつリソースの利用効率よく実現することができ、これによって複数拠点への映像配信サービスなどを高信頼かつ低コストで提供することができるようになる。 According to the present invention, it is possible to realize a point-to-multipoint communication service with high reliability and efficient use of resources, and thereby it is possible to provide video distribution services and the like to a plurality of bases with high reliability and low cost. become.
A・・・発ノード、B,C,E,H,J・・・着ノード、D,F,G,I・・・中継ノード A ... Originating node, B, C, E, H, J ... Destination node, D, F, G, I ... Relay node
Claims (8)
ネットワーク内の各リンクを迂回する予備パスの経路を固定し、整数計画法を用いて、現用パスと現用パスが通過するリンクを迂回する予備パス群全体の経路コストを最小化する現用ポイントツーマルチポイントパスの経路を求める現用パス経路計算手段と、
現用ポイントツーマルチポイントパスの経路を前記現用パス経路計算手段で求められた現用ポイントツーマルチポイントパスの経路に固定し、整数計画法を用いて、現用パスと現用パスが通過するリンクを迂回する予備パス群全体の経路コストを最小化する予備パス群の経路を求める予備パス経路計算手段と、
前記現用パス経路計算手段および前記予備パス経路計算手段がそれぞれ現用ポイントツーマルチポイントパスの経路および予備パス群を求める際に、現用パスおよび予備パス群全体の最小化経路コストを求める最小化経路コスト計算手段を備え、
前記現用パス経路計算手段と前記予備パス経路計算手段での経路計算処理を、固定する予備パスの経路および現用ポイントツーマルチポイントパスの経路を直前に求められたものに更新しつつ交互に繰り返し実行し、前記最小化経路コスト計算手段で順次に求められる最小化経路コスト間での改善度が所定値未満になったときの現用ポイントツーマルチポイントパスおよび予備パス群の経路を出力することを特徴とするポイントツーマルチポイントパス経路計算装置。 A point-to-multipoint path route calculation apparatus that obtains a path of a working path between a source node and a plurality of destination nodes in a network by applying a Fast Reroute method and a backup path group that bypasses each link through which the working path passes. ,
A working point-to-multi which fixes the path of the backup path that bypasses each link in the network and minimizes the path cost of the entire protection path group that bypasses the working path and the link through which the working path passes by using integer programming. A working path route calculating means for obtaining a point path route;
The working point-to-multipoint path route is fixed to the working point-to-multipoint path route obtained by the working path route calculation means, and the working path and the link through which the working path passes are detoured using integer programming. A backup path route calculating means for obtaining a route of the backup path group that minimizes the route cost of the entire backup path group;
When the working path route calculating unit and the backup path route calculating unit obtain the working point-to-multipoint path route and the protection path group, respectively, the minimized route cost for obtaining the minimized path cost of the entire working path and the protection path group With calculation means,
Route calculation processing by the working path route calculating unit and the backup path route calculating unit is repeatedly performed alternately while updating the fixed backup path route and the working point-to-multipoint path route to those obtained immediately before. And outputting the path of the working point-to-multipoint path and the backup path group when the degree of improvement between the minimized path costs sequentially obtained by the minimized path cost calculating means is less than a predetermined value. A point-to-multipoint path calculation device.
ネットワーク内の各リンクを迂回する予備パスの経路を固定し、整数計画法を用いて、現用パスと現用パスが通過するリンクを迂回する予備パス群全体の経路コストを最小化する現用ポイントツーマルチポイントパスの経路を求める現用パス経路計算手段、現用ポイントツーマルチポイントパスの経路を前記現用パス経路計算手段で求められた現用ポイントツーマルチポイントパスの経路に固定し、整数計画法を用いて、現用パスと現用パスが通過するリンクを迂回する予備パス群全体の経路コストを最小化する予備パス群の経路を求める予備パス経路計算手段、前記現用パス経路計算手段および前記予備パス経路計算手段がそれぞれ現用ポイントツーマルチポイントパスの経路および予備パス群を求める際に、現用パスと現用パスが通過する各リンクを迂回する予備パス群全体の最小化経路コストを求める最小化経路コスト計算手段として機能させ、
前記現用パス経路計算手段と前記予備パス経路計算手段での経路計算処理を、固定する予備パスの経路および現用ポイントツーマルチポイントパスの経路をそれ以前に求められたものに更新しつつ、交互に繰り返し行わせ、前記最小化経路コスト計算手段で順次に求められる最小化経路コスト間での改善度が所定値未満になったときの現用ポイントツーマルチポイントパスおよび予備パス群の経路を出力させるためのプログラム。 In order to obtain a path of a working path between a source node and a plurality of destination nodes in a network by applying the Fast Reroute method and a backup path group that bypasses each link through which the working path passes,
A working point-to-multi which fixes the path of the backup path that bypasses each link in the network and minimizes the path cost of the entire protection path group that bypasses the working path and the link through which the working path passes by using integer programming. The working path route calculating means for obtaining the path of the point path, the working point-to-multipoint path route is fixed to the working point-to-multipoint path route obtained by the working path route calculating means, and using integer programming, A protection path route calculating means for obtaining a route of a protection path group that minimizes a route cost of the entire protection path group that bypasses the working path and a link through which the working path passes, the working path route calculation means, and the protection path route calculation means; When determining the working point-to-multipoint path route and the backup path group, the working path and working path pass through. To function as a minimization path cost calculation means for calculating a minimization path cost of the entire backup path groups to bypass each link,
The path calculation processing in the working path route calculating means and the backup path route calculating means is alternately performed while updating the fixed backup path route and the working point-to-multipoint path route to those previously obtained. In order to repeatedly perform and output the path of the working point-to-multipoint path and the backup path group when the degree of improvement between the minimized path costs sequentially obtained by the minimized path cost calculation means becomes less than a predetermined value Program.
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