JP2012050025A - Route control device, route control method, and program - Google Patents
Route control device, route control method, and program Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012050025A JP2012050025A JP2010192779A JP2010192779A JP2012050025A JP 2012050025 A JP2012050025 A JP 2012050025A JP 2010192779 A JP2010192779 A JP 2010192779A JP 2010192779 A JP2010192779 A JP 2010192779A JP 2012050025 A JP2012050025 A JP 2012050025A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- node
- packet
- destination
- destination node
- route
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)
Abstract
Description
本発明は、通信ネットワークにおけるパケットの経路制御技術に関する。 The present invention relates to a packet routing technique in a communication network.
通信ネットワークは、ノードおよびリンクによって構成され、ネットワークに配置されるルータ等のノードには、PC(Personal Computer)等の端末が接続される。ノードは、そのノードにおいて発生したパケットや他のノードから転送されてきたパケットを蓄積し、リンクで繋がっているノードへ転送する、中継機能を持つ。なお、発生したとは、そのノードに接続されている端末からパケットを受信することを意味している。任意のノードにおいて発生したパケットは、宛先ノードが定められており、リンクを伝達して宛先ノードまで配送される。そして、ノードは、複数の隣接ノード(リンク)を持つ場合、どの隣接ノードにパケットを伝達するかを決定する。これを経路制御という。 The communication network includes nodes and links, and a terminal such as a PC (Personal Computer) is connected to a node such as a router arranged in the network. Each node has a relay function for accumulating packets generated in the node and packets transferred from other nodes and transferring them to nodes connected by a link. Note that “occurred” means that a packet is received from a terminal connected to the node. A packet generated in an arbitrary node has a destination node, and is transmitted to the destination node through a link. When a node has a plurality of adjacent nodes (links), the node determines to which adjacent node the packet is transmitted. This is called path control.
インターネットでは、通常、パケットの伝達経路の途中に存在するノードを中継ノードと呼び、その中継ノードにおいて、次のノードまでの経路を決定するホップバイホップルーティングを用いて経路制御が行われる。具体的には、各中継ノードは、パケットの目的地となる宛先ノードとその宛先ノードに至る経路とが書き込まれた経路表を備え、受信したパケットの宛先ノードに基づいて、次に経由すべき隣接ノードを決定する。各ノードは、ネットワーク状況に関する情報を交換し合って、必要に応じて経路表を更新する。ネットワーク状況に関する情報を交換し合う方法としては、各ノードがノードの接続情報およびノード間の接続情報を交換するOSPF(Open Shortest Path First)が一般的である。なお、例えば、各ノードの接続情報とはネットワークトポロジやリンクコストのことである。リンクコストは、リンクに割当てたコストであり、一般的に、コストが小さいほどそのリンクが選ばれやすくなっている。そして、これらの交換した情報から、経路を構成するリンクのリンクコストの合計を示す合計コストを最小にする経路表を作成する代表的な方法がダイクストラ法(Dijkstra's algorithm)である(非特許文献1、非特許文献2参照)。 In the Internet, normally, a node existing in the middle of a packet transmission path is called a relay node, and the relay node performs path control using hop-by-hop routing that determines a path to the next node. Specifically, each relay node has a route table in which the destination node that is the destination of the packet and the route to the destination node are written, and should be routed next based on the destination node of the received packet Determine an adjacent node. Each node exchanges information regarding the network status and updates the routing table as necessary. As a method for exchanging information regarding the network status, OSPF (Open Shortest Path First) in which each node exchanges node connection information and node connection information is generally used. For example, the connection information of each node is a network topology and a link cost. The link cost is a cost assigned to the link. Generally, the smaller the cost, the easier the link is selected. A representative method for creating a route table that minimizes the total cost indicating the total link cost of the links constituting the route from the exchanged information is the Dijkstra's algorithm (Non-Patent Document 1). Non-Patent Document 2).
ダイクストラ法は、合計コストが最小となる経路(以降、最小コスト経路と称す。)を計算し、その最小コスト経路に基づいてパケットを配送するものである。そして、発生したパケット数が限りなく0に近い場合には、このダイクストラ法は、最適となる。しかし、発生したパケット数が増大して、その最小コスト経路上のノードに輻輳が発生した場合、その輻輳が発生したノードを避けた経路を再計算し、その再計算した経路に基づいてパケットを配送するようにしなければならない。このように輻輳が発生した場合、従来技術では、一部のパケットを最小コスト経路とは異なる経路を用いて、輻輳が発生したノードを迂回するように配送し、輻輳を回避することが考えられてきた。しかしながら、どれくらいの量のパケットを迂回させれば輻輳が回避できるのかといった問題、および迂回先のノードにおいてパケットが輻輳しないようにするにはどのようにするかといった問題を解決し、輻輳を回避するためのネットワーク全体の経路制御については、未検討である。 In the Dijkstra method, a route having the minimum total cost (hereinafter referred to as a minimum cost route) is calculated, and a packet is delivered based on the minimum cost route. When the number of generated packets is as close to 0 as possible, this Dijkstra method is optimal. However, if the number of generated packets increases and congestion occurs in a node on the minimum cost route, the route avoiding the node where the congestion has occurred is recalculated, and the packet is calculated based on the recalculated route. Must be delivered. When congestion occurs in this way, in the conventional technology, it may be possible to avoid congestion by distributing some packets using a route different from the minimum cost route so as to bypass the node where the congestion has occurred. I came. However, it solves the problem of how many packets can be diverted to avoid congestion and how to prevent the packet from congesting at the detour node to avoid congestion Therefore, the route control of the entire network has not been studied.
そこで、本発明は、輻輳を回避するためのネットワーク全体の経路制御を行う技術を提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a technique for performing route control of the entire network to avoid congestion.
本発明は、ネットワークを構成するノードにおいて、輻輳を回避するために、受信したパケットを次にどのノードへ配送するかを決定する経路制御装置であって、前記ネットワークのネットワークトポロジおよび前記ネットワークを構成するノード間のリンクに割当てたコストを示すリンクコストを記憶している記憶部と、受信したパケットの宛先ノードを読出し、前記宛先ノードが隣接ノードか否かを判定する宛先ノード読出部と、前記宛先ノード読出部によって前記宛先ノードが隣接ノードでないと判定された場合、前記ネットワークトポロジおよび前記リンクコストを用いて、前記宛先ノードに至る経路上のリンクのリンクコストの合計が最小となる最小コスト経路を抽出し、前記抽出した最小コスト経路の総数に対する、次にパケットを配送するノードから前記宛先ノードに至る経路の最小コスト経路数の割合を示すパケット配送確率を算出するとともに、前記パケット配送確率の重みを示すパラメータを、輻輳状態と非輻輳状態との境界点において極値を持つ評価関数の変数に用いて、前記評価関数が前記極値を持つときの前記パラメータの値を算出し、そのパラメータの値を重みとして前記パケット配送確率を補正するパケット配送確率行列演算部と、前記宛先ノード読出部によって前記宛先ノードが隣接ノードであると判定された場合、次に配送するノードを前記宛先ノードに決定し、前記宛先ノード読出部によって前記宛先ノードが隣接ノードでないと判定された場合、乱数を0から1の範囲で発生させ、隣接ノードのパケット配送確率を順番に加算していき、ある隣接ノードで発生した乱数より大きくなったとき、その隣接ノードを次に配送するノードとして決定する配送先決定部と、前記配送先決定部によって決定された前記次に配送するノードを宛先としてパケットを配送するパケット配送部とを備えることを特徴とする。 The present invention relates to a path control apparatus that determines to which node a received packet is to be delivered next in order to avoid congestion in a node constituting the network, comprising the network topology of the network and the network A storage unit that stores a link cost indicating a cost allocated to a link between nodes to be read, a destination node of a received packet, and a destination node reading unit that determines whether the destination node is an adjacent node; When the destination node reading unit determines that the destination node is not an adjacent node, the minimum cost route that minimizes the total link cost of the links on the route to the destination node using the network topology and the link cost To the total number of the extracted minimum cost routes, and then The packet delivery probability indicating the ratio of the minimum cost route number of the route from the node delivering the packet to the destination node, and the parameter indicating the weight of the packet delivery probability at the boundary point between the congestion state and the non-congestion state A packet delivery probability matrix calculation for calculating the value of the parameter when the evaluation function has the extreme value using the variable of the evaluation function having the extreme value, and correcting the packet delivery probability using the parameter value as a weight And the destination node readout unit determine that the destination node is an adjacent node, the next node to be delivered is determined as the destination node, and the destination node readout unit determines that the destination node is not an adjacent node. If determined, random numbers are generated in the range of 0 to 1, and packet delivery probabilities of adjacent nodes are added in order. When it becomes larger than the random number generated in the adjacent node, the destination determination unit that determines the adjacent node as the next node to be delivered, and the packet that is sent to the next node that is determined by the delivery destination determination unit as the destination And a packet delivery unit for delivery.
また、本発明は、ネットワークを構成するノードにおいて、輻輳を回避するために、受信したパケットを次にどのノードへ配送するかを決定する経路制御装置において用いられる経路制御方法であって、前記経路制御装置が、前記ネットワークのネットワークトポロジおよび前記ネットワークを構成するノード間のリンクに割当てたコストを示すリンクコストを記憶している記憶部と、処理部とを備え、前記処理部が、受信したパケットの宛先ノードを読出し、前記宛先ノードが隣接ノードか否かを判定する宛先ノード読出ステップと、前記宛先ノード読出ステップによって前記宛先ノードが隣接ノードでないと判定された場合、前記ネットワークトポロジおよび前記リンクコストを用いて、前記宛先ノードに至る経路上のリンクのリンクコストの合計が最小となる最小コスト経路を抽出し、前記抽出した最小コスト経路の総数に対する、次にパケットを配送するノードから前記宛先ノードに至る経路の最小コスト経路数の割合を示すパケット配送確率を算出するとともに、前記パケット配送確率の重みを示すパラメータを、輻輳状態と非輻輳状態との境界点において極値を持つ評価関数の変数に用いて、前記評価関数が前記極値を持つときの前記パラメータの値を算出し、そのパラメータの値を重みとして前記パケット配送確率を補正するパケット配送確率行列演算ステップと、前記宛先ノード読出ステップによって前記宛先ノードが隣接ノードであると判定された場合、次に配送するノードを前記宛先ノードに決定し、前記宛先ノード読出ステップによって前記宛先ノードが隣接ノードでないと判定された場合、乱数を0から1の範囲で発生させ、隣接ノードのパケット配送確率を順番に加算していき、ある隣接ノードで発生した乱数より大きくなったとき、その隣接ノードを次に配送するノードとして決定する配送先決定ステップと、前記配送先決定ステップによって決定された前記次に配送するノードを宛先としてパケットを配送するパケット配送ステップとを実行することを特徴とする。 The present invention also relates to a route control method used in a route control apparatus for determining to which node a received packet is to be delivered next in order to avoid congestion in nodes constituting the network, The control device includes a storage unit that stores a network topology of the network and a link cost that indicates a cost assigned to a link between nodes configuring the network, and a processing unit, and the processing unit receives the received packet A destination node reading step for determining whether or not the destination node is an adjacent node, and when the destination node reading step determines that the destination node is not an adjacent node, the network topology and the link cost Is used to link the link on the route to the destination node. A packet delivery probability indicating a ratio of a minimum cost route number of a route from a node to which the next packet is delivered to the destination node to a total number of the extracted minimum cost routes. And a parameter indicating the weight of the packet delivery probability is used as a variable of an evaluation function having an extreme value at a boundary point between a congestion state and a non-congestion state, and when the evaluation function has the extreme value When it is determined that the destination node is an adjacent node by a packet delivery probability matrix calculation step for calculating the value of the parameter and correcting the packet delivery probability using the parameter value as a weight, and the destination node reading step, Next, a node to be delivered is determined as the destination node, and the destination node is adjacent to the destination node by the destination node reading step. If it is determined that the node is not a node, a random number is generated in the range from 0 to 1, and the packet delivery probability of the adjacent node is added in order. A delivery destination determination step for determining as a node to be delivered next, and a packet delivery step for delivering a packet with the next delivery node determined in the delivery destination determination step as a destination are executed.
このような構成によれば、経路制御装置は、宛先ノードに至る最小コスト経路の数を用いて算出したパケット配送確率に対して、そのパケット配送確率の重みを表すパラメータを、輻輳状態と非輻輳状態との境界点において極値を持つ評価関数の変数として、前記評価関数が前記極値を持つときの前記パラメータの値を算出し、そのパラメータの値を重みとして前記パケット配送確率を補正する。このように、重みによって補正したパケット配送確率(以降、重み付きパケット配送確率と称す。)を用いることによって、輻輳状態と非輻輳状態との境界点において、輻輳を回避するためのネットワーク全体の経路制御を行うことができる。 According to such a configuration, the path control device uses a parameter representing the weight of the packet delivery probability for the packet delivery probability calculated using the number of minimum cost routes to the destination node, and indicates the congestion state and non-congestion. The parameter value when the evaluation function has the extreme value is calculated as a variable of the evaluation function having the extreme value at the boundary point with the state, and the packet delivery probability is corrected using the parameter value as a weight. In this way, the route of the entire network for avoiding congestion at the boundary point between the congestion state and the non-congestion state by using the packet delivery probability corrected by the weight (hereinafter referred to as the weighted packet delivery probability). Control can be performed.
また、本発明は、前記経路制御方法を、コンピュータである前記経路制御装置に実行させるためのプログラムとした。このようなプログラムをインストールされたコンピュータは、このプログラムに基づいた機能を実現することができる。 In the present invention, the route control method is a program for causing the route control device, which is a computer, to execute. A computer in which such a program is installed can realize functions based on this program.
本発明によれば、輻輳を回避するためのネットワーク全体の経路制御を行う技術を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the technique which performs the route control of the whole network for avoiding congestion can be provided.
本発明を実施するための形態(以降、「本実施形態」と称す。)について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。 A mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “the present embodiment”) will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
本実施形態におけるネットワーク構成例について、図1を用いて説明する。図1に示すように、ネットワーク20は、ルータ等のノード10(10A,10B,10C,10D,10E,10F)と各ノード10間のリンクとによって構成されている。PC等の端末30は、いずれかのノード10に接続される。図1では、端末30Aはノード10Bに接続され、端末30Bはノード10Eに接続されている。各ノード10は、それぞれ経路制御装置11を備えている。経路制御装置11は、どの隣接ノードにパケットを配送するかについて、所定の演算に基づいて決定する。そして、ノード10は、端末30から受信したパケット(以降、発生したパケットと称す。)や、他のノード10から到着したパケットを、経路制御装置11によって決定した隣接ノードに配送する。
A network configuration example according to this embodiment will be described with reference to FIG. As illustrated in FIG. 1, the network 20 includes nodes 10 (10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F) such as routers and links between the
(経路制御装置の構成)
次に、経路制御装置11の構成例について、図2を用いて説明する。図2に示すように、経路制御装置11は処理部12、記憶部13、通信部14を備える。処理部12は、図示しないCPU(Central Processing Unit)およびメインメモリによって構成され、記憶部13に記憶されているアプリケーションプログラムをメインメモリに展開して、後記するパケット取得部121、宛先ノード読出部122、パケット配送確率行列演算部123、配送先決定部124、およびパケット配送部125を具現化する。
(Configuration of path control device)
Next, a configuration example of the
パケット取得部121は、後記する記憶部13のバッファ131に一時的に蓄積されたパケットの中から、最も古くに到着していたパケットを取得する。
宛先ノード読出部122は、パケット取得部121によって取得したパケットの宛先ノードを読出す。
パケット配送確率行列演算部123は、どの隣接ノードに配送するかを決定するために、後記するパケット配送確率を演算し、パケット配送確率行列を生成する。
配送先決定部124は、隣接ノードごとに図示しない乱数発生手段に乱数(0〜1)を発生させ、その乱数とパケット配送確率行列のパケット配送確率とを比較して、パケットを配送する隣接ノードを確率的に決定する。例えば、乱数を0から1の範囲で発生させ、隣接ノードのパケット配送確率を順番に加算していき、ある隣接ノードで発生した乱数より大きくなったとき、その隣接ノードを、次にパケットを配送するノードとして決定する。
パケット配送部125は、配送先決定部124によって決定された隣接ノードを宛先としてパケットを配送する。
The
The destination
The packet delivery probability
The delivery
The
記憶部13は、ネットワークトポロジ132、キュー長133、リンクコスト134、および配送確率行列135を記憶し、バッファ131を備えている。
バッファ131は、宛先ノードに辿り着く途中のパケットや、発生したパケットを一時的に蓄積する。新しく蓄積するパケットは、既に蓄積されているパケットの最後尾に追加される。そして、パケット取得部121によって、最も古くに蓄積されているパケットから読み出される。
ネットワークトポロジ132は、各ノード10の接続形態に関する情報である。例えば、図1では、ノード10Aが、ノード10B,10D,10E,10Fと接続されているという情報である。
キュー長133は、バッファ131で配送を待っているパケットのことをキューと呼び、そのキューの数をキュー長として表したものである。
リンクコスト134は、ノード10間のリンクに割当てたコストのことである
配送確率行列135は、他のノード10において算出されたパケット配送確率を記憶している。これは、パケット配送確率は、自身のノードと隣接ノードとに関係するものしか演算できないので、他のノード10のパケット配送確率については、他のノード10から受信する必要があるからである。
The
The
The
The
The
通信部14は、隣接ノードと通信を行うためのインタフェースあり、パケットの送受信制御を行う。
The
(経路制御装置の処理フロー)
次に、経路制御装置11の処理フローの例について、図3を用いて説明する(適宜、図2参照)。
ステップS301では、パケット取得部121が、バッファ131から、キューの先頭の(最も古くに蓄積された)パケットを取得する。
ステップS302では、宛先ノード読出部122が、パケット取得部121によって取得したパケットの宛先ノードを読出す。
ステップS303では、宛先ノード読出部122が、宛先ノードが隣接ノードであるか否かを判定する。宛先ノードが隣接ノードでない場合(ステップS303でNo)、処理はステップS304へ進む。また、宛先ノードが隣接ノードである場合(ステップS303でYes)、処理はステップS306へ進む。
(Processing flow of the route control device)
Next, an example of the processing flow of the
In step S <b> 301, the
In step S <b> 302, the destination
In step S303, the destination
ステップS304では、パケット配送確率行列演算部123が、パケット配送確率を演算し、パケット配送確率行列を生成する。このパケット配送確率の演算の詳細については、後記する。
ステップS305では、配送先決定部124が、乱数を発生させ、その乱数とパケット配送確率行列から算出されるパケット配送確率とに基づいて、配送先(配送する隣接ノード)を確率的に決定する。そして、処理は、ステップS307へ進む。
ステップS306では、配送先決定部124が、隣接ノードを配送先に設定する。
ステップS307では、パケット配送部125が、ステップS305またはステップS306において決定した配送先へ、パケットを配送する。そして、処理は、ステップS301へ進む。
In step S304, the packet delivery probability
In step S305, the delivery
In step S306, the delivery
In step S307, the
(パケット配送確率の算出)
次に、パケット配送確率の算出例について、以下に説明する。
まず、パケット配送確率行列を生成するときの前提条件(a)〜(e)を示す。
(a)パケットは、各ノード10において任意の時間に生成される。
(b)パケットは、そのパケットが発生したノードにおいて、その目的に応じて宛先ノードが決められる。
(c)パケットの宛先ノードは、パケットのヘッダ部分等、パケット内部に記述されている。
(d)宛先ノードは、必ずパケットが発生したノード以外のノードである。
(e)1つのノードにおいて、同時に複数のパケットが発生することがある。
(Calculation of packet delivery probability)
Next, an example of calculating the packet delivery probability will be described below.
First, preconditions (a) to (e) for generating a packet delivery probability matrix are shown.
(A) A packet is generated at an arbitrary time in each
(B) The destination node of a packet is determined according to its purpose at the node where the packet is generated.
(C) The destination node of the packet is described inside the packet, such as the header part of the packet.
(D) The destination node is a node other than the node where the packet always occurs.
(E) A plurality of packets may be generated simultaneously in one node.
(パケット配送確率行列とパケット到着率)
次に、パケット配送確率行列とパケット到着率について説明する。図3のステップS305に示したように、パケットを次にどのノードへ配送するかは、パケット配送確率と乱数とに基づいて確率的に決められる。ここで、パケット配送確率行列Pの行列要素であるパケット配送確率をpijと表記する。パケット配送確率pijは、いまノードiにあるパケットが次に隣接ノードjへ配送される確率を表す。そして、パケット配送確率行列Pは、すべてのiおよびjの組についてパケット配送確率pijを2次元配列状に並べたものとなる。このようなパケット配送確率行列Pに基づく経路制御は、これまで辿ってきた過去の経路の記憶に因らずマルコフ性に基づいた制御となる。ここで、本実施形態では、パケット配送確率pijが、比較的少数の変数rでパラメータ化されている場合を考える。すなわち、パケット配送確率pijの値が、あるポリシに基づいて決められるようにするために、パラメータrを導入する。なお、ポリシを、パラメータrを変数とする評価関数によって表現する。例えば、そのポリシとは、ネットワーク内のパケット数を最小化することによって輻輳を回避する、または、輻輳状態に陥るパケットの発生数を最大化する、といったものである。評価関数の具体例は、ネットワーク内のパケット数を最小化するための関数、または、輻輳状態に陥るパケットの発生数を最大化するための関数である。これらの評価関数は、その値が極値となるときに、輻輳状態と非輻輳状態との境界点を表すような関数とする。また、前記した評価関数では、ノードにおける輻輳状態を示すパケット到着率(後記)を変数として用いる。このパケット到着率は、パラメータrを変数として表現され、輻輳状態の判定のために重要となる。例えば、パケット到着率が大きい場合には、輻輳状態が発生しやすくなると考えられる。そこで、パラメータrによって決定されるパケット配送確率行列とパケット到着率について、以下に説明する。
(Packet delivery probability matrix and packet arrival rate)
Next, the packet delivery probability matrix and the packet arrival rate will be described. As shown in step S305 in FIG. 3, the node to which the packet is to be delivered next is determined stochastically based on the packet delivery probability and the random number. Here, a packet delivery probability that is a matrix element of the packet delivery probability matrix P is expressed as p ij . The packet delivery probability p ij represents the probability that the packet at the current node i is next delivered to the adjacent node j. The packet delivery probability matrix P is obtained by arranging packet delivery probabilities p ij in a two-dimensional array for all i and j pairs. Such route control based on the packet delivery probability matrix P is based on Markov property regardless of the storage of the past route traced so far. Here, in the present embodiment, a case is considered where the packet delivery probability p ij is parameterized by a relatively small number of variables r. That is, the parameter r is introduced so that the value of the packet delivery probability p ij can be determined based on a certain policy. The policy is expressed by an evaluation function using the parameter r as a variable. For example, the policy is to avoid congestion by minimizing the number of packets in the network or to maximize the number of packets that fall into a congestion state. A specific example of the evaluation function is a function for minimizing the number of packets in the network or a function for maximizing the number of occurrences of packets falling into a congestion state. These evaluation functions are functions that represent boundary points between the congestion state and the non-congestion state when the value is an extreme value. In the evaluation function described above, a packet arrival rate (to be described later) indicating a congestion state at a node is used as a variable. This packet arrival rate is expressed using the parameter r as a variable, and is important for determining the congestion state. For example, when the packet arrival rate is large, a congestion state is likely to occur. Therefore, the packet delivery probability matrix and the packet arrival rate determined by the parameter r will be described below.
パケット配送確率pijは、式(1)のように表される。なお、以降、数式中の文字の上部に矢印(→)を付した文字は、ベクトルを表している。ただし、文中では、→を省略して記載する。
ここで、ノードjへの平均パケット到着率bjは、ノードjで単位時間当りに発生したパケットの数(パケット発生率)λと、単位時間当りに隣接ノードiから転送されてきたパケット数bipijとの和になり、式(2)で表される。
式(2)を、e=(1,1,…,1)t(ただし、行列要素1の数がn個)、b=(b1, b2, …, bn)t、r=(r1, r2, …, rn)t、[P(r)]ij=pij(r)を用いて、行列で表現すると式(3)で表せる。なお、上付きtは転置を表す。
したがって、式(3)を解くことにより、平均パケット到着率b(パラメータrの関数)は式(4)となる。
ただし、式(4)中のIは単位行列を示す。
Therefore, by solving the equation (3), the average packet arrival rate b (a function of the parameter r) becomes the equation (4).
However, I in Formula (4) shows a unit matrix.
ここで、最短経路制御等のように、各パケットの宛先ノードkによってパケット配送確率が異なる場合のパケット配送確率を
のように表す。
Here, the packet delivery probability when the packet delivery probability differs depending on the destination node k of each packet as in the shortest path control, etc.
It expresses like this.
この場合、宛先ノードkの平均パケット到着率bkは、宛先ノードが自分のノード以外でランダムに選ばれるとすると、式(5)のように表される。
ただし、ekは、(1,…,1,0,1,…,1)t、つまり、k番目の要素だけ0であとはすべて1のベクトルのことである。また、Nは、ノード数である。
In this case, the average packet arrival rate b k of the destination node k is expressed as Expression (5) if the destination node is randomly selected other than its own node.
However, e k is (1,..., 1,0, 1,..., 1) t , that is, if only the k-th element is 0, it is a vector of all 1s. N is the number of nodes.
したがって、全宛先ノードに関する平均パケット到着率b(r)は、式(6)として求まる。
(パラメータrの決定)
ここで、パラメータrの決定方法について説明する。まず、パケットの配送に関して、以下の2事案をポリシの例として説明する。
(事案A)ネットワーク内のパケット数を最小化すること
(事案B)輻輳状態に陥るパケット発生数を最大化すること
(Determination of parameter r)
Here, a method for determining the parameter r will be described. First, regarding the packet delivery, the following two cases will be described as policy examples.
(Case A) Minimize the number of packets in the network (Case B) Maximize the number of packets that fall into a congestion state
((事案A)ネットワーク内のパケット数を最小化するケース)
Littleの法則によれば、ネットワーク内のパケット数はパケットの平均配送時間(パケットが発生したノードから宛先ノードに配送されるのに掛かる時間の平均値)に比例する。したがって、ネットワーク内のパケット数を減少させれば、目的地となる宛先ノードに至るまでに要する時間を減少させられることになる。
あるノードiでバッファ131に溜ったパケット数qiは、待ち行列理論より、式(7)で表せる。
According to Little's law, the number of packets in the network is proportional to the average packet delivery time (the average time taken to deliver a packet from the node where the packet occurred to the destination node). Therefore, if the number of packets in the network is reduced, the time required to reach the destination destination node can be reduced.
The number of packets q i accumulated in the
ただし、μは、ノードiが単位時間当りに転送する平均パケット数、転送レート、または待ち行列理論でいうところの、サービスレートである。
したがって、全パケット数N(r)は、qiの合計なので、式(8)で表せる。つまり、式(8)が前記した評価関数である。
Therefore, the total number of packets N (r) is the sum of q i and can be expressed by Expression (8). That is, Expression (8) is the evaluation function described above.
そこで、ネットワーク内のパケット数N(r)を最小化するケースでは、N(r)が極値となるときのパラメータrmの値は、式(9)として定式化される。
つまり、N(r)が最小となるパラメータrが、ネットワーク内のパケット数を最小化するパケット配送確率のパラメータとなる。
Therefore, the number of packets in the network N to (r) in case that minimizes the value of the parameter r m when N (r) is an extreme value is formulated as equation (9).
That is, the parameter r that minimizes N (r) is a packet delivery probability parameter that minimizes the number of packets in the network.
((事案B)輻輳状態に陥るパケット発生数を最大化するケース)
次に、事案Bの場合について説明する。時刻t=0でパケットが発生し始め、現在、時刻tまでに発生したパケット総数をG(t)とすると、<G(t)>=λNtとなる。ここで、< >は期待値を表し、λはパケット発生率を表し、Nはノード数を表す。また、現在、ネットワーク中に滞在しているパケット数をM(t)とすると、過渡期の影響を無視できる充分大きな時間tで考えると、M(t)は、式(10)で表される。
Next, Case B will be described. Packets start to be generated at time t = 0, and if the total number of packets generated up to time t is G (t), <G (t)> = λNt. Here, <> represents an expected value, λ represents a packet generation rate, and N represents the number of nodes. Further, assuming that the number of packets currently staying in the network is M (t), M (t) is expressed by Expression (10) when considering a sufficiently large time t in which the influence of the transition period can be ignored. .
パケット発生率λがある閾値λcより小さい場合、ネットワーク中のパケット総数はパケット発生率λによって決まる一定値f(λ)となる。この場合、Littleの法則によれば、パケットは有限時間で宛先ノードに到着することになる。そして、この状態は、ネットワークが非輻輳状態にあるという。それに対して、λが閾値λc以上の場合、ネットワーク中のパケット総数は一定率h(λ)で時間tに比例して増加する。この場合には、パケット到着時間はいくらでも大きくなることになり、この状態は、ネットワークが輻輳状態にあるという。
ここで、ネットワークの輻輳状態を判定する指標として、式(11)に示すηを用いる。
Here, η shown in Expression (11) is used as an index for determining the congestion state of the network.
式(11)では、非輻輳状態の場合にはη=0となり、輻輳状態の場合にはη=b(λ)/(λN)>0となるので、ηの値が0か正かを判定することによって、非輻輳状態か輻輳状態かを判別することができる。ここで、非輻輳状態から輻輳状態に転移するλcを臨界パケット発生率と呼ぶと、すべてのノードiに対して、式(12)を満足する場合、式(7),(8)より、ネットワーク内のパケット数はほぼ一定に保たれるので、η=0となり、非輻輳状態にあると言える。
なお、λを徐々に大きくしていったときに、初めて式(13)を満たすλがλcであり、当然、λcもrの関数である。つまり、式(13)が前記した評価関数である。
この場合、輻輳状態に陥るパケット発生数を最大化するケースでは、λcを最大にするパラメータrmの値は、式(14)として定式化される。
つまり、λc(r)を最大とするrが、非輻輳状態から輻輳状態に転移するパケット発生率を最大化するときの、パケット配送確率のパラメータとなる。 That is, r that maximizes λc (r) is a parameter of the packet delivery probability when maximizing the packet occurrence rate of transition from the non-congested state to the congested state.
以上、前記した事案(A),(B)で説明した処理フローをまとめて、パケット配送確率行列演算部123において、評価関数が極値となるパラメータrを算出するための処理フローについて、図4を用いて説明する。
ステップS401では、パケット配送確率を、式(1)のように、パラメータrの関数で表現する。
ステップS402では、各ノード10における平均パケット到着率を算出する。平均パケット到着率は、式(6)で表される。
ステップS403では、評価関数(変数r)が極値となるパラメータrを算出する。例えば、パラメータrは、事案(A)については式(9)、事案(B)については式(14)によって算出される。そして、パラメータrが算出されれば、式(1)で定義したパケット配送確率pij(r)を算出することができる。
The processing flow described in the above cases (A) and (B) is summarized, and the processing flow for calculating the parameter r at which the evaluation function has an extreme value in the packet delivery probability
In step S401, the packet delivery probability is expressed as a function of the parameter r as shown in equation (1).
In step S402, the average packet arrival rate at each
In step S403, a parameter r at which the evaluation function (variable r) is an extreme value is calculated. For example, the parameter r is calculated by the equation (9) for the case (A) and the equation (14) for the case (B). When the parameter r is calculated, the packet delivery probability p ij (r) defined by the equation (1) can be calculated.
なお、パラメータrを算出する方法としては、式(15)に示すように、事案(A)については式(9)のN(r)を微分して極値を算出する。また、事案(B)については式(14)のλc(r)を微分して極値を算出する。なお、線形計画法、2次計画法、または最急降下法等を用いても構わない。
(パケット配送確率行列演算部の処理フロー)
次に、パケット配送確率計算部の処理フローについて以下に説明する。その処理フローにおいて、パケットが次にどのノードへ配送されるかは、パケット配送確率と乱数とによって確率的に決められる。パケット配送確率pij kは、いまノードiにあるパケットの宛先ノードがkである場合、次に隣接ノードjへ配送される確率を表している。このようなパケット配送確率pij kを行列要素とするパケット配送確率行列を導入することによって、これまで辿ってきた過去の経路の記憶に因らないような経路制御を実現することができる(第1処理)。さらに、第1処理において最短経路制御を可能とするパケット配送確率pij kを算出した上で、そのパケット配送確率pij kに各ノード毎の配送重みを付加することで、特定のノードのパケット集中を回避することができる(第2処理)。
そこで、まず、第1処理として、最短経路制御を可能とするパケット配送確率行列を算出する処理フローについて説明する。次に、第2処理として、配送重みを考慮したパケット配送確率行列を算出する処理フローについて説明する。
(Processing flow of packet delivery probability matrix calculator)
Next, the processing flow of the packet delivery probability calculation unit will be described below. In the processing flow, to which node a packet is delivered next is stochastically determined by a packet delivery probability and a random number. The packet delivery probability p ij k represents the probability that the packet at node i is next delivered to the adjacent node j when the destination node of the packet is k. By introducing such a packet delivery probability matrix having the packet delivery probability p ij k as a matrix element, it is possible to realize route control that does not depend on the storage of past routes that have been traced so far (No. 1). 1 treatment). Further, after calculating the packet delivery probability p ij k that enables the shortest path control in the first processing, and adding the delivery weight for each node to the packet delivery probability p ij k , the packet of a specific node Concentration can be avoided (second process).
First, a processing flow for calculating a packet delivery probability matrix that enables shortest path control will be described as the first processing. Next, as a second process, a processing flow for calculating a packet delivery probability matrix taking delivery weights into account will be described.
(第1処理)
ここでは、最短経路として、合計コストが最小となる最小コスト経路を用いる。最小コスト経路によってパケットを配送する場合には、パケットの発生したノードSから宛先ノードまでのリンクコストの合計が最小となるようなノード系列の経路が用いられる。また、宛先ノードまでの最小コスト経路が複数ある場合、それぞれの最小コスト経路は等確率でランダムに選ばれるものとする。つまり、パケット配送確率pij kは、隣接ノードjを通る最小コスト経路の数を宛先ノードkへの最小コスト経路総数で割ったもので表される。以下に、具体的なパケット配送確率の計算アルゴリズムについて説明する。
(First process)
Here, as the shortest path, the minimum cost path that minimizes the total cost is used. When delivering a packet by a minimum cost route, a route of a node series that uses the minimum link cost from the node S where the packet is generated to the destination node is used. When there are a plurality of minimum cost routes to the destination node, each minimum cost route is selected at random with equal probability. That is, the packet delivery probability p ij k is expressed by dividing the number of minimum cost paths passing through the adjacent node j by the total number of minimum cost paths to the destination node k. A specific packet distribution probability calculation algorithm will be described below.
まず、あるノードkを固定する。ノードkを宛先ノードとした場合、各ノードiでのパケット配送確率pij kを求める。パケット配送確率pij kは、kは固定であるので、簡略表記して、上付きのkは省略する。また、アルゴリズムで用いる記号は次の通りである。
V: 全ノード集合
P: 最小コストが確定したノード集合
Ej: ノードjから配送されるべきノード集合
Nj: ノードjからの最短コスト経路の数
dj: ノードjからノードkまでのコストの合計;すなわち、ノードjからノードkに至る経路上のノード間のリンクコストcをすべて加算した値
cij: ノードiからノードjへのリンクコスト
First, a certain node k is fixed. When the node k is the destination node, the packet delivery probability p ij k at each node i is obtained . Since the packet delivery probability p ij k is fixed, k is abbreviated and the superscript k is omitted. The symbols used in the algorithm are as follows.
V: All node set P: Node set with minimum cost E j : Node set to be delivered from node j N j : Number of shortest cost paths from node j d j : Cost of node j to node k Total; that is, a value obtained by adding all link costs c between nodes on the path from node j to node k c ij : link cost from node i to node j
パケット配送確率行列演算部123における、第1処理の処理フローについて、図5を用いて説明する(適宜、図2参照)。
ステップS501では、パケット配送確率行列演算部123は、ネットワークトポロジ132およびリンクコスト134を記憶部13から取得する。
ステップS502では、パケット配送確率行列演算部123は、演算用の変数の初期化を、式(16)のように行う。なお、式(16)中のバックスラッシュは、除外することを意味する。また、{S}は、経路の起点となるノードSを含むノード集合を表す。
In step S <b> 501, the packet delivery probability
In step S502, the packet delivery probability
ステップS503では、パケット配送確率行列演算部123は、最小コストが確定したノードを抽出し、そのノードのパケット配送確率を算出する。
具体的には、式(17)を満足するノード集合Qを算出する。
Specifically, a node set Q that satisfies Expression (17) is calculated.
式(17)の右辺は、djが最小になるノードkを返す関数である。つまり、ノード集合Qは、今回最小コストが確定したノード集合となる。そして、ノード集合Qに含まれるすべてのノードjの最小コスト経路数Njと、そのノードjから配送されるべきノードlの最小コスト経路数Nlについて、式(18)に示すように、パケット配送確率をpijを定義する。
そして、式(19)に示すように、現在のノード集合P(最小コストが確定したノード集合)にノード集合Qを加えたものを、新たなノード集合Pとする。
次に、ステップS504では、パケット配送確率行列演算部123は、最小コストが未確定のノードの仮最小コストを更新し、その仮最小コストを実現する配送先ノードを抽出し、その時の最小コスト経路数を算出する。また、パケット配送確率行列演算部123は、算出した最小コスト経路数を式(18)に適用して、パケット配送確率を算出する。
具体的には、式(20)に示すように、ノードjから配送されるべきノード集合Ejと、ノードjからノードkまでのコストdjと、ノードjからの最小コスト経路数Njとを更新する。
Specifically, as shown in Expression (20), the node set E j to be delivered from the node j , the cost d j from the node j to the node k, the minimum cost path number N j from the node j , Update.
ステップS505では、パケット配送確率行列演算部123は、最小コストが未確定のノードがあるか否かを判定する。具体的には、P=V(最小コストがすべて確定した)か否かを判定する。最小コストが未確定のノードがある場合(ステップS505でYes)、処理はステップS503へ戻る。また、最小コストが未確定のノードがない場合(ステップS505でNo)、ステップS506では、パケット配送部125は、算出したパケット配送確率を、他のノードにおけるパケット配送確率行列の生成のために配送する。
In step S505, the packet delivery probability
(第2処理)
第2処理では、パケット配送確率行列演算部123は、第1処理において算出した最小コスト経路のパケット配送確率に対して、各ノードに配送重みを勘案した、重み付きパケット配送確率を算出する。なお、配送重みは、第1処理において算出した最小コスト経路のパケット配送確率を、前記したポリシによって調整することを意味する。ここで、第1処理において算出した最小コスト経路のパケット配送確率を下記のように表す。なお、(S)は、最小コスト経路であることを意味している。
In the second process, the packet delivery probability
ここで、ノードiに割当てる配送重みをriとすると、パケット配送確率は、式(21)で表せる。
式(21)を正規化した値を、重み付きパケット配送確率として、式(22)のように表し直す。
すなわち、第2処理においては、平均パケット到着率bjは、式(2)を変形して式(23)として表される。ただし、式(23)の右辺のciは、式(24)で表せる。つまり、式(2)の右辺のpij(r)を、pijrj(r)で置き換えて表せる。
式(23)を、行列で表現すると、式(25)のように表される。
ただし、diag(r)は、対角成分が、r1,r2,・・,rnである対角行列を表し、1./cは、各成分が1/cjのベクトルを表す。したがって、平均パケット到着率bは、式(26)のように表される。
そして、式(26)のb(r)を、式(6)に適用して、前記した事案(A),(B)に示したような式(9),(14)の極値を算出することによって、評価関数が極値となるパラメータrを算出することができる。そして、算出した当該パラメータrを式(21)に適用することによって、第1処理において算出したパケット配送確率を補正する。 Then, b (r) of the equation (26) is applied to the equation (6) to calculate the extreme values of the equations (9) and (14) as shown in the above cases (A) and (B). By doing so, it is possible to calculate the parameter r at which the evaluation function becomes an extreme value. Then, the packet delivery probability calculated in the first process is corrected by applying the calculated parameter r to Equation (21).
(シミュレーション例)
計算機シミュレーションにより、ランダムネットワークにおいて、前記した第2処理に示した、重み付き最小コスト経路制御を行った場合の評価結果について以下に説明する。
計算機シミュレーションでは、各ノードのパケット発生率を、単位時間当り0.1とし、ネットワーク内のパケット数を最小化する事案(A)の場合について、ネットワーク内のパケット数を最小化するための最適重みrを算出した。
パケットの配送モデルは、前記した、パケット配送確率行列を生成するときの前提条件(a)〜(e)に基づいて、図3のステップS301〜S307を実行した。また、配送重みrは、前記した第2処理に従って算出した。なお、極値の算出は、matlab(登録商標)のoptimization tool boxを用いて実行した。また、ランダムネットワークは、人為的に構成し、そのノード数は10とした。
(Simulation example)
The evaluation results when the weighted minimum cost path control shown in the second process described above is performed in the random network by computer simulation will be described below.
In the computer simulation, the optimum weight for minimizing the number of packets in the network in the case (A) in which the packet generation rate of each node is 0.1 per unit time and the number of packets in the network is minimized. r was calculated.
As the packet delivery model, steps S301 to S307 in FIG. 3 are executed based on the preconditions (a) to (e) when the packet delivery probability matrix is generated. The delivery weight r was calculated according to the second process described above. The extreme values were calculated using an optimization tool box of matlab (registered trademark). In addition, the random network is artificially configured, and the number of nodes is 10.
計算機シミュレーションの結果を、表1に示す。表1中の「重みなし」の場合は、重みrがすべて等しい(1.00の)ケースであり、ネットワーク内パケット数の平均値は7.35であった。また、「最適重み」の場合は、ネットワーク内パケット数の平均値は6.78であり、明らかに「重みなし」の場合より小さくなっている。
したがって、本実施形態で説明した計算方法によって各ノードへ割当てる重みを算出することによって、ネットワーク内のパケット数が減少し、輻輳状態を緩和する効果があることが分かった。 Therefore, it has been found that calculating the weight assigned to each node by the calculation method described in the present embodiment has the effect of reducing the number of packets in the network and alleviating the congestion state.
(変形例1)
前記した経路制御手法は、一般のネットワークを対象として、ハードウェアおよびソフトウェア上で処理可能であるが、この変形例1では、前記した経路制御手法が、仮想的に生成されるオーバーレイネットワークにおいても適用できることを説明する。
オーバーレイネットワークは、端末間で確立されるコネクションによって構築されるネットワークである。端末は、ソフトウェア、またはサーバ等のハードウェア機器であってもよい。低遅延および高スループットが求められるオーバーレイネットワークの経路制御に、前記した経路制御手法を適用することで、輻輳状態を回避する経路遅延およびスループットが実現される。さらに,本実施形態では、各ノードにおける平均パケット到着率を算出しているが、オーバーレイネットワークにおいて端末をノードと考えた場合、端末はルータ機器に比べてパケット処理能力が劣る。そのため、端末については、算出した平均パケット到着率に小さな重みを付加して評価関数に組み入れることで端末の処理負荷を低減可能にする等、評価関数を工夫することにより、様々な観点からの輻輳状態の回避を行うことができる。
(Modification 1)
The routing control method described above can be processed on hardware and software for a general network, but in the first modification, the routing control method described above is also applied to a virtually generated overlay network. Explain what you can do.
An overlay network is a network constructed by a connection established between terminals. The terminal may be software or a hardware device such as a server. By applying the route control method described above to route control of an overlay network that requires low delay and high throughput, route delay and throughput that avoid a congestion state are realized. Furthermore, in the present embodiment, the average packet arrival rate at each node is calculated. However, when the terminal is considered as a node in the overlay network, the terminal is inferior in packet processing capability as compared with the router device. Therefore, for the terminal, congestion from various viewpoints can be achieved by devising the evaluation function, such as reducing the processing load on the terminal by adding a small weight to the calculated average packet arrival rate and incorporating it into the evaluation function. It is possible to avoid the situation.
(変形例2)
前記した実施形態では、図1に示すように、各ノード10に、経路制御装置11を備える構成について説明した。この変形例2では、経路制御装置11のパケット配送確率行列演算部123および配送先決定部124の処理を、図6に示す経路制御装置41において実行させる。すなわち、経路制御装置41は、ネットワーク20を構成するノード10すべてについて、パケット配送確率を算出し、配送先を決定する。なお、経路制御装置41は、ネットワーク20を構成するノード10のいずれかと通信可能に接続する。そして、ノード10の配送先取得装置51は、経路制御装置41によって決定された配送先の情報を受信して、その配送先にパケットを配送する。以下に、経路制御装置41および配送先取得装置51の構成例について説明する。なお、図6では、経路制御装置41を1台しか記載していないが、配送先の決定を担当するノード10を2以上のグループに分割して、そのグループごとに経路制御装置41を備えるようにしても構わない。
(Modification 2)
In the above-described embodiment, as illustrated in FIG. 1, the configuration in which each
まず、経路制御装置41の構成例について、図7を用いて説明する。なお、図2と同じ構成には、同じ符号を付し、説明を省略する。
図7に示すように、経路制御装置41は処理部42、記憶部43、通信部14を備える。処理部42は、図示しないCPUおよびメインメモリによって構成され、記憶部43に記憶されているアプリケーションプログラムをメインメモリに展開して、宛先ノード情報取得部421、パケット配送確率行列演算部123、配送先決定部124、および配送先情報送信部422を具現化する。
First, a configuration example of the route control device 41 will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure as FIG. 2, and description is abbreviate | omitted.
As illustrated in FIG. 7, the route control device 41 includes a
宛先ノード情報取得部421は、バッファ131を介して、ノード10の配送先取得装置51から宛先ノードに関する情報を取得する。
配送先情報送信部422は、パケット配送確率行列演算部123および配送先決定部124によって決定された配送先に関する情報を、宛先ノードに関する情報を送信してきたノード10の配送先取得装置51に送信する。
記憶部43は、少なくとも、バッファ131、ネットワークトポロジ132、およびリンクコスト134を記憶している。
The destination node
The delivery destination
The
次に、配送先取得装置51の構成例について、図8を用いて説明する。図8に示すように、配送先取得装置51は処理部52、記憶部53、通信部14を備える。処理部52は、図示しないCPUおよびメインメモリによって構成され、記憶部53に記憶されているアプリケーションプログラムをメインメモリに展開して、パケット取得部121、宛先ノード読出部122、宛先ノード情報送信部523、配送先情報取得部524、およびパケット配送部125を具現化する。
Next, a configuration example of the delivery
宛先ノード情報送信部523は、宛先ノードに関する情報を経路制御装置41に送信する。
配送先情報取得部524は、経路制御装置41から、配送先に関する情報を取得する。
The destination node
The delivery destination
なお、図6に示すように、経路制御装置41を、ノード10とは独立して備える利点は、図5に示すステップS506において他のノード10にパケット配送確率を配送する必要がなくなること、および、ノード10におけるパケット配送確率を算出するための処理負荷を軽減することができること、である。
As shown in FIG. 6, the advantage that the route control device 41 is provided independently of the
以上、本実施形態で説明した経路制御装置11のパケット配送確率行列演算部123は、パケットを次にどのノードへ配送するかを、パケット配送確率と乱数とに基づいて決定する。具体的には、パケット配送確率の算出に用いるパラメータrを導入し、輻輳状態と非輻輳状態との境界点を算出するための評価関数の変数となる平均パケット到着率を算出する。すなわち、平均パケット到着率は、パラメータrを変数として表される。次に、評価関数において、境界点となるパラメータrの値を算出し、そのパラメータrの値を用いてパケット配送確率を算出する。このようにして算出したパケット配送確率を用いることよって、輻輳を回避するためのネットワーク全体の経路制御を行うことができる。
なお、第1処理では、最短経路として最小コスト経路を用いたが、リンクのコストの代わりに、リンクのホップ数が最小となる経路を最短経路としても構わない。
As described above, the packet delivery probability
In the first process, the minimum cost route is used as the shortest route, but instead of the link cost, the route with the smallest number of link hops may be used as the shortest route.
また、本実施形態において説明した、経路制御装置11は、一般的なコンピュータに、前記した各処理のプログラムを実行させることで実現することができる。このプログラムは、通信回線を介して提供することが可能であるし、CD−ROM(Compact Disc-Read Only Memory)等の記録媒体に書き込んで配布することも可能である。
Further, the
10 ノード
11,41 経路制御装置
12,42 処理部
13,43 記憶部
121 パケット取得部
122 宛先ノード読出部
123 パケット配送確率行列演算部
124 配送先決定部
125 パケット配送部
131 バッファ
134 リンクコスト
135 配送確率行列
10
Claims (3)
前記ネットワークのネットワークトポロジおよび前記ネットワークを構成するノード間のリンクに割当てたコストを示すリンクコストを記憶している記憶部と、
受信したパケットの宛先ノードを読出し、前記宛先ノードが隣接ノードか否かを判定する宛先ノード読出部と、
前記宛先ノード読出部によって前記宛先ノードが隣接ノードでないと判定された場合、前記ネットワークトポロジおよび前記リンクコストを用いて、前記宛先ノードに至る経路上のリンクのリンクコストの合計が最小となる最小コスト経路を抽出し、前記抽出した最小コスト経路の総数に対する、次にパケットを配送するノードから前記宛先ノードに至る経路の最小コスト経路数の割合を示すパケット配送確率を算出するとともに、前記パケット配送確率の重みを示すパラメータを、輻輳状態と非輻輳状態との境界点において極値を持つ評価関数の変数に用いて、前記評価関数が前記極値を持つときの前記パラメータの値を算出し、そのパラメータの値を重みとして前記パケット配送確率を補正するパケット配送確率行列演算部と、
前記宛先ノード読出部によって前記宛先ノードが隣接ノードであると判定された場合、次に配送するノードを前記宛先ノードに決定し、前記宛先ノード読出部によって前記宛先ノードが隣接ノードでないと判定された場合、乱数を0から1の範囲で発生させ、隣接ノードのパケット配送確率を順番に加算していき、ある隣接ノードで発生した乱数より大きくなったとき、その隣接ノードを次に配送するノードとして決定する配送先決定部と、
前記配送先決定部によって決定された前記次に配送するノードを宛先としてパケットを配送するパケット配送部と
を備えることを特徴とする経路制御装置。 A path control device that determines to which node a received packet is to be delivered next in order to avoid congestion in a node constituting the network,
A storage unit storing a link cost indicating a network topology of the network and a cost assigned to a link between nodes constituting the network;
A destination node reading unit that reads a destination node of the received packet and determines whether the destination node is an adjacent node;
When the destination node reading unit determines that the destination node is not an adjacent node, the minimum cost that minimizes the total link cost of the links on the route to the destination node using the network topology and the link cost A route is extracted, and a packet delivery probability indicating a ratio of a minimum cost route number of a route from a node to which a packet is delivered next to the destination node to a total number of the extracted minimum cost routes is calculated, and the packet delivery probability Using the parameter indicating the weight of the evaluation function as a variable of the evaluation function having the extreme value at the boundary point between the congestion state and the non-congestion state, and calculating the value of the parameter when the evaluation function has the extreme value, A packet delivery probability matrix calculation unit for correcting the packet delivery probability using a parameter value as a weight;
When the destination node reading unit determines that the destination node is an adjacent node, the next node to be delivered is determined as the destination node, and the destination node reading unit determines that the destination node is not an adjacent node In this case, random numbers are generated in the range of 0 to 1, and the packet delivery probabilities of the adjacent nodes are added in order. A delivery destination determination unit to be determined;
A route control apparatus comprising: a packet delivery unit that delivers a packet with the next delivery node determined by the delivery destination determination unit as a destination.
前記経路制御装置は、
前記ネットワークのネットワークトポロジおよび前記ネットワークを構成するノード間のリンクに割当てたコストを示すリンクコストを記憶している記憶部と、処理部とを備え、
前記処理部は、
受信したパケットの宛先ノードを読出し、前記宛先ノードが隣接ノードか否かを判定する宛先ノード読出ステップと、
前記宛先ノード読出ステップによって前記宛先ノードが隣接ノードでないと判定された場合、前記ネットワークトポロジおよび前記リンクコストを用いて、前記宛先ノードに至る経路上のリンクのリンクコストの合計が最小となる最小コスト経路を抽出し、前記抽出した最小コスト経路の総数に対する、次にパケットを配送するノードから前記宛先ノードに至る経路の最小コスト経路数の割合を示すパケット配送確率を算出するとともに、前記パケット配送確率の重みを示すパラメータを、輻輳状態と非輻輳状態との境界点において極値を持つ評価関数の変数に用いて、前記評価関数が前記極値を持つときの前記パラメータの値を算出し、そのパラメータの値を重みとして前記パケット配送確率を補正するパケット配送確率行列演算ステップと、
前記宛先ノード読出ステップによって前記宛先ノードが隣接ノードであると判定された場合、次に配送するノードを前記宛先ノードに決定し、前記宛先ノード読出ステップによって前記宛先ノードが隣接ノードでないと判定された場合、乱数を0から1の範囲で発生させ、隣接ノードのパケット配送確率を順番に加算していき、ある隣接ノードで発生した乱数より大きくなったとき、その隣接ノードを次に配送するノードとして決定する配送先決定ステップと、
前記配送先決定ステップによって決定された前記次に配送するノードを宛先としてパケットを配送するパケット配送ステップと
を実行することを特徴とする経路制御方法。 A path control method used in a path control device that determines to which node a received packet is to be delivered next in order to avoid congestion in nodes constituting the network,
The route control device
A storage unit storing a link cost indicating a network topology of the network and a cost allocated to a link between nodes constituting the network, and a processing unit,
The processor is
A destination node reading step of reading a destination node of the received packet and determining whether the destination node is an adjacent node;
If the destination node read step determines that the destination node is not an adjacent node, the minimum cost that minimizes the total link cost of the links on the route to the destination node using the network topology and the link cost A route is extracted, and a packet delivery probability indicating a ratio of a minimum cost route number of a route from a node to which a packet is delivered next to the destination node to a total number of the extracted minimum cost routes is calculated, and the packet delivery probability Using the parameter indicating the weight of the evaluation function as a variable of the evaluation function having the extreme value at the boundary point between the congestion state and the non-congestion state, and calculating the value of the parameter when the evaluation function has the extreme value, Packet delivery probability matrix calculation step for correcting the packet delivery probability using a parameter value as a weight ,
When the destination node reading step determines that the destination node is an adjacent node, the next node to be delivered is determined as the destination node, and the destination node reading step determines that the destination node is not an adjacent node In this case, random numbers are generated in the range of 0 to 1, and the packet delivery probabilities of the adjacent nodes are added in order. A delivery destination determination step to be determined;
And a packet delivery step of delivering a packet to the next delivery node determined in the delivery destination determination step as a destination.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010192779A JP5361001B2 (en) | 2010-08-30 | 2010-08-30 | ROUTING CONTROL DEVICE, ROUTING CONTROL METHOD, AND PROGRAM |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010192779A JP5361001B2 (en) | 2010-08-30 | 2010-08-30 | ROUTING CONTROL DEVICE, ROUTING CONTROL METHOD, AND PROGRAM |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012050025A true JP2012050025A (en) | 2012-03-08 |
JP5361001B2 JP5361001B2 (en) | 2013-12-04 |
Family
ID=45904329
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010192779A Active JP5361001B2 (en) | 2010-08-30 | 2010-08-30 | ROUTING CONTROL DEVICE, ROUTING CONTROL METHOD, AND PROGRAM |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5361001B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20160103121A (en) * | 2013-12-31 | 2016-08-31 | 후아웨이 테크놀러지 컴퍼니 리미티드 | Sdn controller, data centre system, and router connection method |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63207242A (en) * | 1987-02-24 | 1988-08-26 | Hitachi Ltd | Routing control system for packet switching network |
JP2010130032A (en) * | 2008-11-25 | 2010-06-10 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | System and method for selecting overlay network path, and program |
JP2010178062A (en) * | 2009-01-29 | 2010-08-12 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Packet route controller, packet route control method, packet route control program, and recording medium with the program recorded therein |
-
2010
- 2010-08-30 JP JP2010192779A patent/JP5361001B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63207242A (en) * | 1987-02-24 | 1988-08-26 | Hitachi Ltd | Routing control system for packet switching network |
JP2010130032A (en) * | 2008-11-25 | 2010-06-10 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | System and method for selecting overlay network path, and program |
JP2010178062A (en) * | 2009-01-29 | 2010-08-12 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Packet route controller, packet route control method, packet route control program, and recording medium with the program recorded therein |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20160103121A (en) * | 2013-12-31 | 2016-08-31 | 후아웨이 테크놀러지 컴퍼니 리미티드 | Sdn controller, data centre system, and router connection method |
KR101869902B1 (en) | 2013-12-31 | 2018-06-21 | 후아웨이 테크놀러지 컴퍼니 리미티드 | Sdn controller, data centre system, and router connection method |
US10454806B2 (en) | 2013-12-31 | 2019-10-22 | Huawei Technologies Co., Ltd. | SDN controller, data center system, and routing connection method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5361001B2 (en) | 2013-12-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10129043B2 (en) | Apparatus and method for network flow scheduling | |
EP3186928B1 (en) | Bandwidth-weighted equal cost multi-path routing | |
CN107294852B (en) | Network routing method using topology dispersed short path set | |
CN109617810B (en) | Data transmission method and device | |
WO2009113106A2 (en) | Network communication | |
JPWO2019026684A1 (en) | Route control method and route setting device | |
CN113271256B (en) | Information age multi-path transmission method and system | |
CN111865781A (en) | Method, apparatus and computer program product for path optimization | |
CN109257282B (en) | Data transmission method and device | |
JP6084583B2 (en) | Flow path change calculation device and flow path change calculation system | |
CN106105282B (en) | The system and method for carrying out traffic engineering using link buffer zone state | |
CN107770083B (en) | Switching network, controller and load balancing method | |
JP5361001B2 (en) | ROUTING CONTROL DEVICE, ROUTING CONTROL METHOD, AND PROGRAM | |
CN102447625A (en) | Node state control method based on feedback control mechanism of link between nodes | |
JP7156410B2 (en) | Communication device, communication control system, method and program | |
CN110213170A (en) | A kind of method and device of message transmissions | |
CN112019443A (en) | Multi-path data transmission method and device | |
Moza et al. | Finding K shortest paths in a network using genetic algorithm | |
JP6082330B2 (en) | Communication apparatus, program, and method for increasing accommodation efficiency of aggregated packets for each path in consideration of allowable waiting time | |
JP2013058895A (en) | Network control method, network control device, and network control system | |
JP5732995B2 (en) | Packet relay system, packet relay method, and packet relay program | |
JP4977677B2 (en) | Edge node and bandwidth control method | |
Ali | Dynamic model of multipath routing supporting traffic engineering queues with packets priorities | |
JP2004172708A (en) | Path control method | |
CN117978737A (en) | Message transmission method, device, storage medium and program product |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20120113 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20120113 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20121221 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20121221 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20130201 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130823 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130827 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130830 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5361001 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |