JP2009060494A

JP2009060494A - ネットワーク制御装置、ネットワーク制御方法、ネットワークシステムおよびプログラム

Info

Publication number: JP2009060494A
Application number: JP2007227534A
Authority: JP
Inventors: Takashi Miyamura; 崇宮村; Kohei Shiomoto; 公平塩本; Eiji Oki; 英司大木; Masayuki Murata; 村田　　正幸; Yuki Koizumi; 佑揮小泉; Shinichi Arakawa; 伸一荒川
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; Osaka University NUC
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; Osaka University NUC
Priority date: 2007-09-03
Filing date: 2007-09-03
Publication date: 2009-03-19
Anticipated expiration: 2027-09-03
Also published as: JP4822446B2

Abstract

【課題】論理的なオーバーレイ網を収容するインフラ網における通信の安定化を図ることを課題とする。
【解決手段】論理的なオーバーレイ網４を収容するインフラ網２の通信を制御するネットワーク制御装置５は、一定以上の性能改善が見込めない場合はＴＥによるルーチング変更を実施せず、一定以上の性能改善が見込める場合はＴＥによるルーチング変更を実施することで、通信の安定化を図ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、通信ネットワークにおける通信経路制御に関する。

近年、電気信号や光信号を用いた通信網の技術が高度化している。これらの通信網は、例えば、ＩＰ（Internet Protocol）やＭＰＬＳ（Multi Protocol Label Switching）などを利用したパケット交換網、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）やＴＤＭ（Time Division Multiplexing）などを利用したパス交換網などによって実現される。遠距離のユーザ端末同士は、このような通信網を介することで、通信を行うことができる。

従来、一般に、ルーチング（適正経路選択）などのサービス機能は、通信事業者が有する通信網（以下、「インフラ網」という。）内に配備されていた。しかし、このようなアーキテクチャでは、サービス仕様の柔軟な変更や追加が困難なため、サービス機能をインフラ網外にあるユーザ端末側に配備するオーバーレイ網技術が提案されている。

オーバーレイ網側では、パケットを流して遅延時間を測定するなどしてインフラ網の状態を推定し、高負荷リンクを回避するオーバーレイ網ルーチングを行うことで、ユーザ端末同士の通信のスループットを向上するなどし、高性能化を図っている。

一方、インフラ網側では、高性能化を目的として、トラヒックの変動に追従し、論理的な接続構成やルーチングを最適化するトラヒックエンジニアリング（ＴＥ）技術が提案されている（例えば非特許文献１，２参照）。
非特許文献１では、トラヒックの変動に応じて、ＭＰＬＳ網上のパスのルーチングを最適化することで網内の輻輳の緩和、リソース利用効率の向上を実現する技術が開示されている。

非特許文献２では、パケット網とＷＤＭをベースにしたパス網の複数レイヤで構成されたインフラ網を前提としたネットワークでのＴＥ技術が開示されている。具体的には、パス網は上位レイヤであるパケット網に対して波長パスで構成される仮想網トポロジ（ＶＮＴ: Virtual Network Topology）を提供し、パケット網上のトラヒックはＶＮＴ上を転送される。ＶＮＴはパス網のパスで構成されているため可変であり、上位レイヤのトラヒック変動に応じてＶＮＴを再編成することで、網内の輻輳緩和やリソース利用効率向上を実現する。なお、非特許文献２で提案されているＴＥ技術を特に仮想網トポロジ制御またはＶＮＴ制御と呼ぶ。

また、非特許文献３では、複数のオーバーレイ網を収容するインフラ網において、オーバーレイ網間の相互作用により性能低下が発生することが報告されている。つまり、各オーバーレイ網が独立して自身の都合のみに基づいてルーチングを行うことにより、インフラ網の特定リンクで輻輳が発生するなどの事態が発生してしまう。

さらに、非特許文献４では、インフラ網のリソース利用効率向上のためにインフラ網側でＴＥ技術を実施すると、オーバーレイ網ルーチングとの間で競合が発生してインフラ網、オーバーレイ網ともに動作の不安定化や性能低下の問題が発生することが報告されている。

そのため、従来のＴＥ技術では、輻輳緩和を図るために、例えば、インフラ網内のリンク利用率から過負荷状態のリンクを検出し、設定によりそのリンクの通信パス数を増やすことなどによって、そのリンクの容量（通信パスによって確保される容量）を増大していた。
Y. Wang, et al., "Explicit Routing Algorithms for Internet Traffic Engineering", Eight International Conference on Computer Communications and Networks, Oct 1999, pp. 582-588 K. Shiomoto, et al., "Distributed virtual network topology control mechanism in GMPLS-based multiregionnetworks", Journal of Selected Areas in Comm., vol. 21, no. 8, Oct. 2003 W. Jianga, D.-M. Chiub, J. Luia, "On the interaction of multiple overlay routing", Performance Evaluation 62 (2005) 229-246 S. Seetharaman and M. Ammar, "On the interaction between Dynamic Routing in the Native and Overlay Layers", Infocom 2006

しかしながら、従来の、過負荷状態のリンクのパス数を増やすなどの方法では、そのリンクの容量が増大するとそのリンクのリンク利用率が低下するため、オーバーレイ網を収容するインフラ網では、オーバーレイ網ルーチングによりそのリンクのリンク利用率を再び高めるように制御する。その結果として、そのリンクなどの特定のリンクへ負荷が集中し、再度輻輳が発生してしまうという問題があった。

そこで、本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、論理的なオーバーレイ網を収容するインフラ網において、インフラ網とオーバーレイ網との性能低下を抑制し、インフラ網のリソース利用効率向上を図るＴＥ技術を実現することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明では、論理的なオーバーレイ網を収容するインフラ網の通信を制御するネットワーク制御装置が、複数のノードを有する前記インフラ網における通信パスのトポロジを示す網トポロジ情報と、前記通信パスの始点ノードおよび終点ノードの組み合わせごとに、前記始点ノードから終点ノードまで送信されるデータが経由するリンクを示す通信経路情報と、前記リンクごとに、その識別情報および最大許容帯域を格納するリンク情報と、前記リンクごとのトラヒック量を示すトラヒック情報と、前記インフラ網のトラヒック改善に関する改善閾値と、前記リンクごとの、前記通信パスの合計帯域である最大許容帯域に対するトラヒック量の割合であるリンク利用率と、を記憶する記憶部と、前記網トポロジ情報、前記通信経路情報、前記リンク情報および前記トラヒック情報を参照して、前記リンク利用率を算出する処理部と、を備える。
そして、前記処理部は、前記インフラ網における通信パスのトポロジの変更要求を受け付けた場合、前記通信パスのトポロジの変更後における各リンクのリンク利用率を算出し、前記算出したトポロジ変更後のリンク利用率と、前記記憶部に記憶されたトポロジ変更前のリンク利用率とを用いて、前記通信パスのトポロジ変更後および変更前それぞれにおける前記インフラ網のトラヒックの混み具合を示す指標の値を算出し、前記通信パスのトポロジ変更前の前記指標の値から前記通信パスのトポロジ変更後の前記指標の値への変化の割合が、前記改善閾値よりも小さいとき、前記変更要求に示される前記通信パスのトポロジの変更を実行することを特徴とする。

かかる発明によれば、ネットワーク制御装置の処理部が、インフラ網の一定以上の性能改善が見込めない場合は通信パスのトポロジ変更を実施せず、インフラ網の一定以上の性能改善が見込める場合は通信パスのトポロジ変更を実施することで、論理的なオーバーレイ網を収容するインフラ網において、インフラ網とオーバーレイ網との性能低下を抑制し、インフラ網のリソース利用効率向上を図ることができる。

また、本発明では、論理的なオーバーレイ網を収容するインフラ網の通信を制御するネットワーク制御装置が、複数のノードを有する前記インフラ網における通信パスのトポロジを示す網トポロジ情報と、前記通信パスの始点ノードおよび終点ノードの組み合わせごとに、前記始点ノードから終点ノードまで送信されるデータが経由するリンクを示す通信経路情報と、前記リンクごとに、その識別情報および最大許容帯域を格納するリンク情報と、前記リンクごとのトラヒック量を示すトラヒック情報と、前記インフラ網のトラヒック改善に関する改善閾値と、前記リンクごとの、前記通信パスの合計帯域である最大許容帯域に対するトラヒック量の割合であるリンク利用率と、前記改善閾値を用いた処理を実行するか否かを判断するための閾値であるリンク利用率閾値と、を記憶する記憶部と、前記網トポロジ情報、前記通信経路情報、前記リンク情報および前記トラヒック情報を参照して、前記リンク利用率を算出する処理部と、を備える。
そして、前記処理部は、前記インフラ網における通信パスのトポロジの変更要求を受け付け、前記記憶部に記憶された各リンク利用率のうちの最大値が、前記記憶部に記憶されたリンク利用率閾値よりも小さい場合、前記通信パスのトポロジの変更後における各通信パスのリンク利用率を算出し、前記算出したトポロジ変更後のリンク利用率と、前記記憶部に記憶されたトポロジ変更前のリンク利用率とを用いて、前記通信パスのトポロジ変更後および変更前それぞれにおける前記インフラ網のトラヒックの混み具合を示す指標の値を算出し、前記通信パスのトポロジ変更前の前記指標の値から前記通信パスのトポロジ変更後の前記指標の値への変化の割合が、前記改善閾値よりも小さいとき、前記変更要求に示される前記通信パスのトポロジの変更を実行することを特徴とする。

かかる発明によれば、ネットワーク制御装置の処理部が、インフラ網の一定以上の性能改善が見込め、かつ、最大リンク利用率がリンク利用率閾値よりも小さい場合に通信パスのトポロジ変更を実施することで、論理的なオーバーレイ網を収容するインフラ網において、より柔軟に、インフラ網とオーバーレイ網との性能低下を抑制し、インフラ網のリソース利用効率向上を図ることができる。

また、本発明では、論理的なオーバーレイ網を収容するインフラ網の通信を制御するネットワーク制御装置が、複数のノードを有する前記インフラ網における通信パスのトポロジを示す網トポロジ情報と、前記通信パスの始点ノードおよび終点ノードの組み合わせごとに、前記始点ノードから終点ノードまで送信されるデータが経由するリンクを示す通信経路情報と、前記リンクごとに、その識別情報および最大許容帯域を格納するリンク情報と、前記リンクごとのトラヒック量を示すトラヒック情報と、前記インフラ網のトラヒック改善に関する改善閾値と、前記リンクごとの、前記通信パスの合計帯域である最大許容帯域に対するトラヒック量の割合であるリンク利用率と、を記憶する記憶部と、前記網トポロジ情報、前記通信経路情報、前記リンク情報および前記トラヒック情報を参照して、前記リンク利用率を算出する処理部と、を備える。
そして、前記処理部は、前記通信パスのトポロジを変更せずに、前記始点ノードおよび終点ノードの組み合わせの少なくともいずれかにおける当該始点ノードから終点ノードまで送信されるデータが経由するリンクを変更する要求を受け付けた場合、前記リンク変更後における各リンクのリンク利用率を算出し、前記算出したリンク変更後のリンク利用率と、前記記憶部に記憶されたリンク変更前のリンク利用率とを用いて、前記リンク変更後および変更前それぞれにおける前記インフラ網のトラヒックの混み具合を示す指標の値を算出し、前記リンク変更前の前記指標の値から前記リンク変更後の前記指標の値への変化の割合が、前記改善閾値よりも小さいとき、前記要求に示される前記リンクの変更を実行することを特徴とする。

かかる発明によれば、ネットワーク制御装置の処理部が、インフラ網の一定以上の性能改善が見込める場合、前記通信パスのトポロジを変更せずに、前記始点ノードおよび終点ノードの組み合わせの少なくともいずれかにおける当該始点ノードから終点ノードまで送信されるデータが経由するリンクを変更することで、論理的なオーバーレイ網を収容するインフラ網において、インフラ網とオーバーレイ網との性能低下を抑制し、インフラ網のリソース利用効率向上を図ることができる。

また、本発明にかかるプログラムは、前記ネットワーク制御装置によるネットワーク制御方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラムである。

かかる発明によれば、ネットワーク制御装置によるネットワーク制御方法をコンピュータに実行させることができる。

本発明によれば、論理的なオーバーレイ網を収容するインフラ網において、インフラ網とオーバーレイ網との性能低下を抑制し、インフラ網のリソース利用効率向上を図るＴＥ技術を実現することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という。）について、適宜図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態では、インフラ網内の最大リンク利用率を最小化することで性能を改善させる目的でルーチングを変更するＴＥ方式を前提として説明する。

まず、インフラ網とオーバーレイ網とを含めた全体構成について説明する。図１は、インフラ網とオーバーレイ網とを含めた全体構成図である。なお、ここでは構成の概要について説明し、その詳細や具体例については図３〜図５の説明で後記する。
インフラ網２は、ＩＰネットワークや光ネットワークなどの１以上のレイヤから構成されるレイヤネットワークである。インフラ網２は、複数のノード３と、それぞれのノード３間を接続するリンクを含めて構成されている。

ノード３は、例えば、ＭＰＬＳ（Multi Protocol Label Switching）ルータやＧＭＰＬＳ（Generalized ＭＰＬＳ）ルータなどによって実現される。
また、インフラ網２には複数の端末１（１ａ，１ｂ，１ｃ）が接続される。端末１同士は、インフラ網２を介して相互に通信することができる。

さらに、インフラ網２には、各レイヤネットワークの制御を行うネットワーク制御装置５が１つ以上配備される。ネットワーク制御装置５は、対象のレイヤネットワークにおいてＴＥ技術を実現する。ネットワーク制御装置５は、コンピュータ装置であり、記憶部６、処理部７、入力部８、表示部９および通信部１０を備えて構成される。

記憶部６は、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）などから構成され、網状態情報ＤＢ（Data Base）６１、トラヒック情報ＤＢ６２およびＴＥ制御情報ＤＢ６３を備える。網状態情報ＤＢ６１は、リンク利用率、網トポロジ情報、経路情報などを記憶する。

リンク利用率とは、インフラ網２のリンクごとの、通信パスの合計帯域である最大許容帯域に対するトラヒック量の割合である。網トポロジとは、インフラ網２における通信パスの構成に関する情報である。経路情報とは、始点ノードおよび終点ノードの組み合わせごとのデータ送信で経由するリンクに関する情報である。なお、リンクごとの最大許容帯域は網トポロジ情報や各通信パスの帯域情報（不図示）などに基づいて算出することができるが、その算出の他に、網トポロジ情報とは別に、リンクの識別情報およびその最大許容帯域を格納するリンク情報を網状態情報ＤＢ６１に設けてもよい。

トラヒック情報ＤＢ６２は、交流トラヒック情報（トラヒック情報）などを記憶する。交流トラヒック情報とは、インフラ網２上を流れるトラヒックに関する情報である。

ＴＥ制御情報ＤＢ６３は、仮想ルーチング情報、改善閾値などを記憶する。仮想ルーチング情報とは、ＴＥを実施したと仮定した場合のルーチング情報である。改善閾値とは、インフラ網２のトラヒック改善に関する閾値である。

処理部７は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）とメモリから構成され、最適ルーチング計算部７１、ＴＥ実施可否判断部７２、ノード制御部７３および情報収集部７４を有する。
最適ルーチング計算部７１は、網状態情報ＤＢ６１の情報とトラヒック情報ＤＢ６２の情報を用いて各端末１間の最適なルーチングを計算し、その情報をＴＥ制御情報ＤＢ６３に仮想ルーチング情報として格納する。
ＴＥ実施可否判断部７２は、網状態情報ＤＢ６１、トラヒック情報ＤＢ６２およびＴＥ制御情報ＤＢ６３の情報に基づいて、ＴＥ実施の可否を判断する。

ノード制御部７３は、ＴＥ実施可否判断部７２がＴＥの実施を可と判断した場合に、ＴＥ制御情報ＤＢ６３の仮想ルーチング情報などを用いて各ノード３に対してルーチングの制御を行う。
情報収集部７４は、各ノード３から定期的にトラヒックなどの情報を収集し、その情報に基づいて網状態情報ＤＢ６１とトラヒック情報ＤＢ６２の情報を更新する。

なお、ＴＥ実施可否判断部７２によるＴＥ実施の可否の判断は、２段階（第１の判断と第２の判断）で行われる。第１の判断においては、例えば、インフラ網２内の各リンクのリンク利用率の最大値（以下、「最大リンク利用率」という。）が事前設定された閾値（７０％など）を超過したときにＴＥ実施可（ＴＥを実施するべき）と判断する。

第１の判断でＴＥ実施可と判断された場合、最適ルーチング計算部７１は、現在の網状態情報ＤＢ６１とトラヒック情報ＤＢ６２の情報から最適化されたルーチングである仮想ルーチング情報を生成し、ＴＥ制御情報ＤＢ６３に格納する。
次に、ＴＥ実施可否判断部７２は、ＴＥ制御情報ＤＢ６３に格納した仮想ルーチング情報に現在のトラヒック情報ＤＢ６２の交流トラヒック情報を適用し、ＴＥを実施したと仮定した場合の目的関数（トラヒックの混み具合を示す指標）の値を算出する。そして、改善率が一定以上の場合（ルーチング変更前の目的関数の値（目的関数値）からルーチング変更後の目的関数値への変化の割合が、ＴＥ制御情報ＤＢ６３の改善閾値よりも小さい場合）のみ、第２の判断でＴＥ実施可（ＴＥを実施するべき）と判断し、ＴＥを実施する。

入力部８は、ネットワーク制御装置５のユーザが情報を入力する手段であり、例えばキーボードやマウスなどである。
表示部９は、情報を表示するもので、例えばＣＲＴ（Cathode Ray Tube）である。
通信部１０は、ネットワーク制御装置５が接続されたノード３と通信するための通信インタフェースである。

なお、ネットワーク制御装置５において、従来技術と比較した場合の新たな構成は、ＴＥ制御情報ＤＢ６３とＴＥ実施可否判断部７２である。

オーバーレイ網４は、インフラ網２に収容される論理的なネットワークであり、例えばＰ２Ｐ（Peer to Peer）などである。この図１では、端末１ａと端末１ｂの間で通信をするためのオーバーレイ網４を示している。オーバーレイ網４では、例えば端末１ａ，１ｂによって、インフラ網２のネットワーク制御装置５とは独立して、オーバーレイ網４の都合のみに基づいたルーチングが行われる。

次に、ネットワーク制御装置５によるＴＥ実施に関する処理について説明する。図２は、ネットワーク制御装置によるＴＥ実施に関する処理を示したフローチャートである（適宜図１参照）。なお、ここでは処理の概要について説明し、その詳細や具体例については図３〜図５の説明で後記する。

まず、ネットワーク制御装置５の処理部７の情報収集部７４は、各ノード３からトラヒックなどの情報を収集し（ステップＳ１）、網状態情報ＤＢ６１のリンク利用率とトラヒック情報ＤＢ６２の交流トラヒック情報とを更新する（ステップＳ２）。

続いて、ＴＥ実施可否判断部７２は、ＴＥ実施の必要性があるか否か、つまり、ＴＥ実施の可否に関する第１の判断を行う（ステップＳ３）。ここでは、例えば、インフラ網２内の最大リンク利用率が事前設定された閾値（７０％など）を超過したか否かで判断する。ＴＥ実施の必要性がない場合（ステップＳ３でＮｏ）、ステップＳ１に戻る。

ＴＥ実施の必要性がある場合（ステップＳ３でＹｅｓ）、最適ルーチング計算部７１は、現在の網状態情報ＤＢ６１とトラヒック情報ＤＢ６２の各情報から最適化されたルーチングである仮想ルーチング情報を生成（計算）し、ＴＥ制御情報ＤＢ６３に仮想ルーチング情報として格納する（ステップＳ４）。なお、この仮想ルーチング情報を計算する場合、網状態情報ＤＢ６１の網トポロジを変更する方法と変更しない方法とがあるが、その詳細については後記する。

次に、ＴＥ実施可否判断部７２は、ＴＥ制御情報ＤＢ６３に格納した仮想ルーチング情報に現在のトラヒック情報ＤＢ６２の交流トラヒック情報を適用し、ＴＥを実施したと仮定した場合の目的関数値を算出する（ステップＳ５）。目的関数は、例えば最大リンク利用率である。

その後、ＴＥ実施可否判断部７２は、ＴＥを実施するとインフラ網２の性能が改善閾値で決定される改善の度合い（詳細は後記）よりも大きく改善するか否かを判断（第２の判断）し（ステップＳ６）、改善閾値で決定される改善の度合いよりも大きく改善しない場合はステップＳ１に戻り、改善閾値で決定される改善の度合いよりも大きく改善する場合はＴＥを実施して（ステップＳ７）からステップＳ１に戻る。

このように、本実施形態のネットワーク制御装置５によれば、論理的なオーバーレイ網４を収容するインフラ網２において、改善閾値で決定される改善の度合いよりも大きく改善する場合のみＴＥを実施する、つまり、過度なルーチング変更を行わないことで、インフラ網２とオーバーレイ網４との性能低下を抑制し、インフラ網２のリソース利用効率向上を図るＴＥ技術を実現することができる。

次に、図３〜図５を参照しながら、図２のフローチャートの処理の具体例について説明する（適宜他図参照）。図３は、ＴＥ実施の判断前の、前提となるインフラ網や各情報を示した図である。図４は、網トポロジを変える（光パス（通信パス）を追加する）ことでＴＥを実施した場合のインフラ網や各情報を示した図である。図５は、網トポロジを変えずにＴＥを実施した場合のインフラ網や各情報を示した図である。

図３に示したように、Ａ〜Ｅの５つのノード３（以下、「ノードＡ」などともいう。）に対してフルメッシュで物理的なリンクが張られている。
網状態情報ＤＢ６１に格納される網トポロジ情報Ｖ（ｔ）は、各ノード３間に設定されている光パスの本数を示す情報である。例えば、ノードＡ，Ｂ間には２本の光パスが設定され、ノードＢ，Ｃ間には１本の光パスが設定されている。なお、ここでは、光パスの容量は一律１００Ｍｂｐｓ（Mega bits per second）であるものとする。また、光パスが設定された各リンクを、図示したようにそれぞれＩ〜Ｖと呼ぶ。

トラヒック情報ＤＢ６２に格納される交流トラヒック情報Ｄ（ｔ）は、送信側（始点）の各ノード３から受信側（終点）の各ノード３にそのとき送っているトラヒック量（Ｍｂｐｓ）を示す情報である。例えば、ノードＡからノードＢへ送っているトラヒック量は４０Ｍｂｐｓであり、ノードＡからノードＣへ送っているトラヒック量は１０Ｍｂｐｓである。なお、交流トラヒック情報Ｄ（ｔ）の情報は、そのとき送っているトラヒック量でなくても、送るべき（需要としての）トラヒック量であってもよい。

網状態情報ＤＢ６１に格納される経路情報Ａ（ｔ）は、各ノード３から他のノード３へデータ送信する際に経由するリンクを示す情報であり、マトリックス中の「１」はそのリンクが使用されることを示し、「０」はそのリンクが使用されないこと（未使用）を示す。例えば、ノードＡからノードＢへデータ送信する際に経由するリンクは「Ｉ」であり、ノードＡからノードＣへデータ送信する際に経由するリンクは「Ｉ」と「II」である。なお、経路情報Ａ（ｔ）は、ノード間の経由ホップ数が最短になるようなアルゴリズムで生成されてもよいし、他のアルゴリズムで生成されてもよい。

網状態情報ＤＢ６１に格納されるリンク利用率Ｒ（ｔ）は、各リンクの双方向それぞれのリンクのリンク利用率を示す情報である。例えば、ノードＡからノードＢへのリンクのリンク利用率は２５％（交流トラヒック情報Ｄ（ｔ）におけるノードＡ→Ｂの「４０（Ｍｂｐｓ）」とノードＡ→Ｃの「１０（Ｍｂｐｓ）」を足した「５０（Ｍｂｐｓ）」を光パス２本分の容量「２００（Ｍｂｐｓ）」で割った値に％値換算のための「１００」をかけた値）である。

目的関数Ｏ（ｔ）は、トラヒックの混み具合を示す指標で、ここでは最大リンク利用率であり、リンク利用率Ｒ（ｔ）のマトリックス中の最大値である「９０（％）」が該当する。
改善閾値Ｈは、ここでは例として「０．９５」としており、この改善閾値Ｈの値と目的関数Ｏ（ｔ）を乗算することで目的関数改善閾値Ｏ^ｂ（ｔ）が算出される（ここでは「８５．５％」）。

このような状況下（前提）で、網トポロジを変えることでＴＥを実施する場合について、図４を参照しながら説明する（適宜他図参照）。
ネットワーク制御装置５のＴＥ実施可否判断部７２は、ＴＥ実施の可否に関する第１の判断を行う、つまり、目的関数Ｏ（ｔ）（最大リンク利用率）の値が事前設定された閾値（７０％）を超過したか否か判断する（図２のステップＳ３）。

ここでは、目的関数Ｏ（ｔ）＝９０％（図３参照）なのでステップＳ３から「Ｙｅｓ」に進み、最適ルーチング計算部７１は、最大リンク利用率の該当リンクであるノードＢ，Ｃ間のリンク利用率を下げるべくノードＡ，Ｃ間に光パスを１本追加して網トポロジ情報Ｖ^ｈ１（ｔ）（仮想ルーチング情報：図３の網トポロジ情報Ｖ（ｔ）からの変更箇所にハッチング（以下、他の情報についても同様））とし、それに連動して経路情報Ａ（ｔ）を更新して経路情報Ａ^ｈ１（ｔ）（仮想ルーチング情報）とする（図２のステップＳ４）。

次に、ＴＥ実施可否判断部７２は、網トポロジ情報Ｖ^ｈ１（ｔ）と経路情報Ａ^ｈ１（ｔ）とに交流トラヒック情報Ｄ（ｔ）を適用してリンク利用率Ｒ^ｈ１（ｔ）（仮想ルーチング情報）を生成し、リンク利用率Ｒ^ｈ１（ｔ）のマトリックス中の最大値である「８０（％）」を目的関数Ｏ^ｈ１（ｔ）とする（図２のステップＳ５）。

そして、ＴＥ実施可否判断部７２は、ＴＥを実施するとインフラ網２の性能が改善閾値で決定される改善の度合いよりも大きく改善するか否かを判断（第２の判断）する（図２のステップＳ６）。つまり、目的関数Ｏ^ｈ１（ｔ）（＝８０％）と目的関数改善閾値Ｏ^ｂ（ｔ）（＝８５．５％）を比較し、前者のほうが小さい、すなわち、ＴＥを実施すると性能が改善閾値Hで決定される改善の度合いよりも大きく改善すると判断し（ステップＳ６でＹｅｓ）、ＴＥを実施する（ステップＳ７）。なお、この第２の判断では、目的関数Ｏ（ｔ）（＝９０％）から目的関数Ｏ^ｈ１（ｔ）（＝８０％）への変化の割合（０．８９≒８０／９０）が、改善閾値Ｈ（＝０．９５）よりも小さいか否かで判断してもよい。

このようにして、ＴＥを実施するとインフラ網２の性能が改善閾値で決定される改善の度合いよりも大きく改善する場合に、網トポロジを変えることでＴＥを実施する。つまり、インフラ網２において過度なルーチング変更を行わないので、インフラ網２とオーバーレイ網４との性能低下を抑制し、インフラ網２のリソース利用効率向上を図ることができる。

次に、図３の状況下（前提）で、網トポロジを変えずにＴＥを実施する場合について、図５を参照しながら説明する（適宜他図参照）。
ネットワーク制御装置５のＴＥ実施可否判断部７２は、ＴＥ実施の可否に関する第１の判断を行う、つまり、目的関数Ｏ（ｔ）（最大リンク利用率）が事前設定された閾値（７０％）を超過したか否か判断する（図２のステップＳ３）。

ここでは、目的関数Ｏ（ｔ）＝９０％（図３参照）なのでステップＳ３から「Ｙｅｓ」に進み、最適ルーチング計算部７１は、最大リンク利用率のリンクであるノードＢ，Ｃ間のリンク利用率を下げるべく、ノードＡからノードＣへの通信経路をリンクＩ，IIからリンクＶ，IＶ，IIIに変更する、つまり、経路情報Ａ（ｔ）を変更して経路情報Ａ^ｈ２（ｔ）（仮想ルーチング情報）とする（図２のステップＳ４）。

次に、ＴＥ実施可否判断部７２は、網トポロジ情報Ｖ（ｔ）と経路情報Ａ^ｈ２（ｔ）とに交流トラヒック情報Ｄ（ｔ）を適用してリンク利用率Ｒ^ｈ２（ｔ）（仮想ルーチング情報）を生成し、リンク利用率Ｒ^ｈ２（ｔ）のマトリックス中の最大値である「８０（％）」を目的関数Ｏ^ｈ２（ｔ）とする（図２のステップＳ５）。

そして、ＴＥ実施可否判断部７２は、ＴＥを実施するとインフラ網２の性能が改善閾値で決定される改善の度合いよりも大きく改善するか否かを判断（第２の判断）する（図２のステップＳ６）。つまり、目的関数Ｏ^ｈ２（ｔ）（＝８０％）と目的関数改善閾値Ｏ^ｂ（ｔ）（＝８５．５％）を比較し、前者のほうが小さい、すなわち、ＴＥを実施すると性能が改善閾値Hで決定される改善の度合いよりも大きく改善すると判断し（ステップＳ６でＹｅｓ）、ＴＥを実施する（ステップＳ７）。

このようにして、ＴＥを実施するとインフラ網２の性能が改善閾値で決定される改善の度合いよりも大きく改善する場合にＴＥを実施するが、ここでは網トポロジを変えないので、処理の負荷が軽くて済むなどの効果も奏する。

次に、ネットワーク制御装置５によるＴＥ実施に関する処理の変形例について説明する。図６は、ネットワーク制御装置によるＴＥ実施に関する処理の変形例を示したフローチャートである（適宜他図参照）。なお、図２のフローチャートと同様の処理には同様の符号（「Ｓ１」など）を付して説明を省略する。

ステップＳ３でＹｅｓの場合（ＴＥ実施の必要性がある場合）、ＴＥ実施可否判断部７２は、目的関数値が目的関数閾値（リンク利用率閾値）以上か否かを判断し（ステップＳ３１）、ＹｅｓであればステップＳ７に進み、ＮｏであればステップＳ４に進む。目的関数が最大リンク利用率の場合、現在の目的関数の値が、事前に設定された目的関数閾値以上か否かを判断すればよい。

目的関数閾値（θ）は、予め「９０％」といった値に設定しておいてもよいが、その他に、例えば次の式（１）によって算出するようにしてもよい。
θ＝Ｏ_ｍｉｎ＋（Ｏ_ｍａｘ−Ｏ_ｍｉｎ）／ｋ・・・式（１）
ここで、Ｏ_ｍｉｎとＯ_ｍａｘは、現在時刻以前の所定期間内における、目的関数の最小値と最大値である。また、ｋは所定の係数で、例えば１以上であり、好ましくは３〜５程度である。

インフラ網２は、一般に、目的関数値が、前記した最小値から最大値までの区間における、最小値側から数十％内に収まっていれば、性能的に特に問題がなく、ルーチング変更の緊急性などが低いと考えられている。
この式（１）によれば、目的関数閾値（θ）を、前記した最小値から最大値までの区間における、最小値側から１／ｋの地点の値として算出することができる。例えば、ｋが「５」であれば「１／ｋ」は「０．２」となり、θは最小値から最大値までの区間における、最小値側から２０％の地点の値となる。
θの値を単に「９０％」などと設定する場合に比べて、この式（１）を使用すれば、最小値と最大値の数値に対応したθの値を算出することができるという効果を奏する。なお、このθの値は、例えばＴＥ制御情報ＤＢ６３に保存しておけばよい。

このようにして、前記したステップＳ３１の処理を導入することで、目的関数値が目的関数閾値（θ）以上の場合はすぐにＴＥを実施し、目的関数値が目的関数閾値（θ）未満の場合はインフラ網２の性能が改善閾値で決定される改善の度合いよりも大きく改善するときにのみＴＥを実施する。これにより、ＴＥ実施の必要性が高いときは迅速に（すぐに）ＴＥを実施し、ＴＥ実施の必要性が比較的高くないときは過度なルーチング変更を行わず、インフラ網２とオーバーレイ網４との性能を安定させることができる。

なお、前記したネットワーク制御装置５によるインフラ網２の制御方法（ネットワーク制御方法）は、前記した各フローチャートを実行するプログラムを作成することで、コンピュータ（装置）において実現することができる。

以上の説明からわかるように、従来のＴＥ方式では最大リンク利用率が改善される場合はすぐにＴＥによるルーチング変更を実施していたが、本実施形態のネットワーク制御装置５によれば、一定以上の性能改善が見込めない場合はＴＥによるルーチング変更を実施しないため、インフラ網２やオーバーレイ網４の安定性が向上する。

つまり、従来の方法では、オーバーレイ網を収容するインフラ網において、輻輳が起きているリンクのリンク利用率を何らかの手段で下げても、その下げ幅（度合い）が小さいと、そのリンク利用率が低下したリンクに再びトラヒックが集中して輻輳が起きることなどが多く、安定性の面で問題があった。しかし、本実施形態のネットワーク制御装置５によれば、最大リンク利用率が一定割合以上低下する場合のみＴＥによるルーチング変更を実施するので、その後、オーバーレイ網ルーチングによってリンク利用率が低下したリンクに再びトラヒックが集中しても輻輳の起きる可能性が低い。

以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこれらに限定されるものではない。
たとえば、目的関数は、最大リンク利用率でなくても、光パスの本数やトラヒック量などを用いたものであってもよい。

また、インフラ網２の通信パスは、光パスでなくても、ＳＤＨ（Synchronous Digital Hierarchy）パスなどの別のパスであってもよい。
その他、具体的な構成について、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

インフラ網とオーバーレイ網とを含めた全体構成図である。ネットワーク制御装置によるＴＥ実施に関する処理を示したフローチャートである。ＴＥ実施の判断前の、前提となるインフラ網や各情報を示した図である。網トポロジを変えることでＴＥを実施した場合のインフラ網や各情報を示した図である。網トポロジを変えずにＴＥを実施した場合のインフラ網や各情報を示した図である。ネットワーク制御装置によるＴＥ実施に関する処理の変形例を示したフローチャートである。

符号の説明

２インフラ網
３ノード
４オーバーレイ網
５ネットワーク制御装置
６記憶部
７処理部

Claims

論理的なオーバーレイ網を収容するインフラ網の通信を制御するネットワーク制御装置であって、
複数のノードを有する前記インフラ網における通信パスのトポロジを示す網トポロジ情報と、
前記通信パスの始点ノードおよび終点ノードの組み合わせごとに、前記始点ノードから終点ノードまで送信されるデータが経由するリンクを示す通信経路情報と、
前記リンクごとに、その識別情報および最大許容帯域を格納するリンク情報と、
前記リンクごとのトラヒック量を示すトラヒック情報と、
前記インフラ網のトラヒック改善に関する改善閾値と、
前記リンクごとの、前記通信パスの合計帯域である最大許容帯域に対するトラヒック量の割合であるリンク利用率と、を記憶する記憶部と、
前記網トポロジ情報、前記通信経路情報、前記リンク情報および前記トラヒック情報を参照して、前記リンク利用率を算出する処理部と、を備え、
前記処理部は、
前記インフラ網における通信パスのトポロジの変更要求を受け付けた場合、
前記通信パスのトポロジの変更後における各リンクのリンク利用率を算出し、前記算出したトポロジ変更後のリンク利用率と、前記記憶部に記憶されたトポロジ変更前のリンク利用率とを用いて、前記通信パスのトポロジ変更後および変更前それぞれにおける前記インフラ網のトラヒックの混み具合を示す指標の値を算出し、
前記通信パスのトポロジ変更前の前記指標の値から前記通信パスのトポロジ変更後の前記指標の値への変化の割合が、前記改善閾値よりも小さいとき、前記変更要求に示される前記通信パスのトポロジの変更を実行することを特徴とするネットワーク制御装置。
論理的なオーバーレイ網を収容するインフラ網の通信を制御するネットワーク制御装置であって、
複数のノードを有する前記インフラ網における通信パスのトポロジを示す網トポロジ情報と、
前記通信パスの始点ノードおよび終点ノードの組み合わせごとに、前記始点ノードから終点ノードまで送信されるデータが経由するリンクを示す通信経路情報と、
前記リンクごとに、その識別情報および最大許容帯域を格納するリンク情報と、
前記リンクごとのトラヒック量を示すトラヒック情報と、
前記インフラ網のトラヒック改善に関する改善閾値と、
前記リンクごとの、前記通信パスの合計帯域である最大許容帯域に対するトラヒック量の割合であるリンク利用率と、
前記改善閾値を用いた処理を実行するか否かを判断するための閾値であるリンク利用率閾値と、を記憶する記憶部と、
前記網トポロジ情報、前記通信経路情報、前記リンク情報および前記トラヒック情報を参照して、前記リンク利用率を算出する処理部と、を備え、
前記処理部は、
前記インフラ網における通信パスのトポロジの変更要求を受け付け、前記記憶部に記憶された各リンク利用率のうちの最大値が、前記記憶部に記憶されたリンク利用率閾値よりも小さい場合、
前記通信パスのトポロジの変更後における各通信パスのリンク利用率を算出し、前記算出したトポロジ変更後のリンク利用率と、前記記憶部に記憶されたトポロジ変更前のリンク利用率とを用いて、前記通信パスのトポロジ変更後および変更前それぞれにおける前記インフラ網のトラヒックの混み具合を示す指標の値を算出し、
前記通信パスのトポロジ変更前の前記指標の値から前記通信パスのトポロジ変更後の前記指標の値への変化の割合が、前記改善閾値よりも小さいとき、前記変更要求に示される前記通信パスのトポロジの変更を実行することを特徴とするネットワーク制御装置。
論理的なオーバーレイ網を収容するインフラ網の通信を制御するネットワーク制御装置であって、
複数のノードを有する前記インフラ網における通信パスのトポロジを示す網トポロジ情報と、
前記通信パスの始点ノードおよび終点ノードの組み合わせごとに、前記始点ノードから終点ノードまで送信されるデータが経由するリンクを示す通信経路情報と、
前記リンクごとに、その識別情報および最大許容帯域を格納するリンク情報と、
前記リンクごとのトラヒック量を示すトラヒック情報と、
前記インフラ網のトラヒック改善に関する改善閾値と、
前記リンクごとの、前記通信パスの合計帯域である最大許容帯域に対するトラヒック量の割合であるリンク利用率と、を記憶する記憶部と、
前記網トポロジ情報、前記通信経路情報、前記リンク情報および前記トラヒック情報を参照して、前記リンク利用率を算出する処理部と、を備え、
前記処理部は、
前記通信パスのトポロジを変更せずに、前記始点ノードおよび終点ノードの組み合わせの少なくともいずれかにおける当該始点ノードから終点ノードまで送信されるデータが経由するリンクを変更する要求を受け付けた場合、
前記リンク変更後における各リンクのリンク利用率を算出し、前記算出したリンク変更後のリンク利用率と、前記記憶部に記憶されたリンク変更前のリンク利用率とを用いて、前記リンク変更後および変更前それぞれにおける前記インフラ網のトラヒックの混み具合を示す指標の値を算出し、
前記リンク変更前の前記指標の値から前記リンク変更後の前記指標の値への変化の割合が、前記改善閾値よりも小さいとき、前記要求に示される前記リンクの変更を実行することを特徴とするネットワーク制御装置。
論理的なオーバーレイ網を収容するインフラ網の通信を制御するネットワーク制御装置によるネットワーク制御方法であって、
前記ネットワーク制御装置は、
複数のノードを有する前記インフラ網における通信パスのトポロジを示す網トポロジ情報と、
前記通信パスの始点ノードおよび終点ノードの組み合わせごとに、前記始点ノードから終点ノードまで送信されるデータが経由するリンクを示す通信経路情報と、
前記リンクごとに、その識別情報および最大許容帯域を格納するリンク情報と、
前記リンクごとのトラヒック量を示すトラヒック情報と、
前記インフラ網のトラヒック改善に関する改善閾値と、
前記リンクごとの、前記通信パスの合計帯域である最大許容帯域に対するトラヒック量の割合であるリンク利用率と、を記憶する記憶部と、
前記網トポロジ情報、前記通信経路情報、前記リンク情報および前記トラヒック情報を参照して、前記リンク利用率を算出する処理部と、を備え、
前記処理部は、
前記インフラ網における通信パスのトポロジの変更要求を受け付けた場合、
前記通信パスのトポロジの変更後における各リンクのリンク利用率を算出し、前記算出したトポロジ変更後のリンク利用率と、前記記憶部に記憶されたトポロジ変更前のリンク利用率とを用いて、前記通信パスのトポロジ変更後および変更前それぞれにおける前記インフラ網のトラヒックの混み具合を示す指標の値を算出し、
前記通信パスのトポロジ変更前の前記指標の値から前記通信パスのトポロジ変更後の前記指標の値への変化の割合が、前記改善閾値よりも小さいとき、前記変更要求に示される前記通信パスのトポロジの変更を実行することを特徴とするネットワーク制御方法。
論理的なオーバーレイ網を収容するインフラ網の通信を制御するネットワーク制御装置によるネットワーク制御方法であって、
前記ネットワーク制御装置は、
複数のノードを有する前記インフラ網における通信パスのトポロジを示す網トポロジ情報と、
前記通信パスの始点ノードおよび終点ノードの組み合わせごとに、前記始点ノードから終点ノードまで送信されるデータが経由するリンクを示す通信経路情報と、
前記リンクごとに、その識別情報および最大許容帯域を格納するリンク情報と、
前記リンクごとのトラヒック量を示すトラヒック情報と、
前記インフラ網のトラヒック改善に関する改善閾値と、
前記リンクごとの、前記通信パスの合計帯域である最大許容帯域に対するトラヒック量の割合であるリンク利用率と、
前記改善閾値を用いた処理を実行するか否かを判断するための閾値であるリンク利用率閾値と、を記憶する記憶部と、
前記網トポロジ情報、前記通信経路情報、前記リンク情報および前記トラヒック情報を参照して、前記リンク利用率を算出する処理部と、を備え、
前記処理部は、
前記インフラ網における通信パスのトポロジの変更要求を受け付け、前記記憶部に記憶された各リンク利用率のうちの最大値が、前記記憶部に記憶されたリンク利用率閾値よりも小さい場合、
前記通信パスのトポロジの変更後における各通信パスのリンク利用率を算出し、前記算出したトポロジ変更後のリンク利用率と、前記記憶部に記憶されたトポロジ変更前のリンク利用率とを用いて、前記通信パスのトポロジ変更後および変更前それぞれにおける前記インフラ網のトラヒックの混み具合を示す指標の値を算出し、
前記通信パスのトポロジ変更前の前記指標の値から前記通信パスのトポロジ変更後の前記指標の値への変化の割合が、前記改善閾値よりも小さいとき、前記変更要求に示される前記通信パスのトポロジの変更を実行することを特徴とするネットワーク制御方法。
論理的なオーバーレイ網を収容するインフラ網の通信を制御するネットワーク制御装置によるネットワーク制御方法であって、
前記ネットワーク制御装置は、
複数のノードを有する前記インフラ網における通信パスのトポロジを示す網トポロジ情報と、
前記通信パスの始点ノードおよび終点ノードの組み合わせごとに、前記始点ノードから終点ノードまで送信されるデータが経由するリンクを示す通信経路情報と、
前記リンクごとに、その識別情報および最大許容帯域を格納するリンク情報と、
前記リンクごとのトラヒック量を示すトラヒック情報と、
前記インフラ網のトラヒック改善に関する改善閾値と、
前記リンクごとの、前記通信パスの合計帯域である最大許容帯域に対するトラヒック量の割合であるリンク利用率と、を記憶する記憶部と、
前記網トポロジ情報、前記通信経路情報、前記リンク情報および前記トラヒック情報を参照して、前記リンク利用率を算出する処理部と、を備え、
前記処理部は、
前記通信パスのトポロジを変更せずに、前記始点ノードおよび終点ノードの組み合わせの少なくともいずれかにおける当該始点ノードから終点ノードまで送信されるデータが経由するリンクを変更する要求を受け付けた場合、
前記リンク変更後における各リンクのリンク利用率を算出し、前記算出したリンク変更後のリンク利用率と、前記記憶部に記憶されたリンク変更前のリンク利用率とを用いて、前記リンク変更後および変更前それぞれにおける前記インフラ網のトラヒックの混み具合を示す指標の値を算出し、
前記リンク変更前の前記指標の値から前記リンク変更後の前記指標の値への変化の割合が、前記改善閾値よりも小さいとき、前記要求に示される前記リンクの変更を実行することを特徴とするネットワーク制御方法。
論理的なオーバーレイ網を収容するインフラ網と、当該インフラ網の通信を制御するネットワーク制御装置と、を備えたネットワークシステムであって、
前記ネットワーク制御装置は、
複数のノードを有する前記インフラ網における通信パスのトポロジを示す網トポロジ情報と、
前記通信パスの始点ノードおよび終点ノードの組み合わせごとに、前記始点ノードから終点ノードまで送信されるデータが経由するリンクを示す通信経路情報と、
前記リンクごとに、その識別情報および最大許容帯域を格納するリンク情報と、
前記リンクごとのトラヒック量を示すトラヒック情報と、
前記インフラ網のトラヒック改善に関する改善閾値と、
前記リンクごとの、前記通信パスの合計帯域である最大許容帯域に対するトラヒック量の割合であるリンク利用率と、を記憶する記憶部と、
前記網トポロジ情報、前記通信経路情報、前記リンク情報および前記トラヒック情報を参照して、前記リンク利用率を算出する処理部と、を備え、
前記処理部は、
前記インフラ網における通信パスのトポロジの変更要求を受け付けた場合、
前記通信パスのトポロジの変更後における各リンクのリンク利用率を算出し、前記算出したトポロジ変更後のリンク利用率と、前記記憶部に記憶されたトポロジ変更前のリンク利用率とを用いて、前記通信パスのトポロジ変更後および変更前それぞれにおける前記インフラ網のトラヒックの混み具合を示す指標の値を算出し、
前記通信パスのトポロジ変更前の前記指標の値から前記通信パスのトポロジ変更後の前記指標の値への変化の割合が、前記改善閾値よりも小さいとき、前記変更要求に示される前記通信パスのトポロジの変更を実行することを特徴とするネットワークシステム。
請求項４ないし請求項６のいずれか１項に記載のネットワーク制御方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。