JP2012209794A - ネットワーク資源管理装置およびネットワーク資源管理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ネットワーク資源管理装置10は、各仮想網の仮想ノード間の交流トラヒック量を格納するトラヒック需要情報500を記憶部12に記憶している。そして、ネットワーク資源管理装置10は、複数の仮想網のうちの2つを抽出し、同一対地間の交流トラヒック量の相関係数を計算する。次に、ネットワーク資源管理装置10は、正の相関がある対地について、その対地間のパスに対応するインフラ網のパスの経路上の物理リンクに対して、共有型の物理リソースの割当て分を除外した上で、専有型の物理リソースを割り当てる。
【選択図】図3
Description
よって、本発明によれば、仮想網間の相互作用を抑制し、トラヒックパターンの変動によるネットワークの品質低下を防ぐことができる。
図1は、本実施形態に係るネットワーク資源管理装置10を含むネットワークシステム1の概要を説明するための図である。
図1に示すように、本実施形態に係るネットワークシステム1は、インフラ網200とそのインフラ網200上に構築される複数の仮想網300(300A,300B,…)と、ネットワーク資源管理装置10とを含んで構成される。インフラ網200は、複数のノード20とそのノード20間を接続する物理リンク21とからなり、WDM(Wavelength Division Multiplexing:波長分割多重)やTDM(Time Division Multiplexing:時分割多重)等のレイヤ1技術、Ethernet(登録商標)等のレイヤ2技術、パケット交換等のレイヤ3技術を組み合わせて構築される。そして、各ノード20は、ネットワーク資源管理装置10と通信可能に接続されている。なお、以下、本実施形態に係るインフラ網200は、光ネットワークを想定し、ノード20は、例えば、光クロスコネクト(OXC:Optical Cross Connect)やルータであり、物理リンク21は、光ファイバであるとして説明する。
次に、本実施形態に係るネットワーク資源管理装置10の概要について説明する。
ネットワーク資源管理装置10は、インフラ網200のトポロジ情報や、仮想網300のトポロジ情報(仮想網トポロジ)、トラヒック需要(交流トラヒック量)の情報等を収集し、インフラ網200の資源(「物理リソース」)のうち、仮想網300毎に利用可能な資源を割り当てる。ここで、物理リソースとは、仮想網300に配分可能な単位のインフラ網200の構成要素のことで、例えば、WDMリンクの場合は波長、TDMリンクの場合はTDMタイムスロットを意味する。
なお、本実施形態に係るネットワーク資源管理装置10が、各仮想網300(300A,300B,…)に対し、共有型、専有型の物理リソースをどのように配分するかについては、後記において詳細に説明する。
次に、本発明の第1の実施形態に係るネットワーク資源管理装置10(10a)について説明する。
本発明の第1の実施形態に係るネットワーク資源管理装置10(10a)は、各仮想網300(300A,300B,…)のトラヒック需要に基づき、仮想網300毎に物理リソースの資源属性(共有資源または専有資源)を割り当てる。ここで、トラヒック需要とは、各仮想網300上の任意の2つの仮想ノード30間の交流トラヒック量を意味する。
具体的には、例えば、仮想網300(「A」)のある対地間のトラヒック需要が日中は低下し、深夜に増加する一方で、仮想網300(「B」)の同一対地間のトラヒック需要が日中に増加し、深夜に低下する場合は、両者の交流トラヒック量の時系列データの相関係数を算出すると負の値となる。ここで、例えば、各仮想網300の交流トラヒック量のうち、同一対地間の交流トラヒック量の時系列データの相関係数が閾値TL(閾値TLは−1以上0以下の実数であり、例えば「−0.5」)未満の対地を、「負の相関がある」と規定する。そして、負の相関がある場合に、ネットワーク資源管理装置10(10a)は、仮想網300同士が、共有型の物理リソースを使用することのメリットが大きいと判定することができる。つまり、同じ物理リソースを異なる時間帯に、別々の仮想網300が使用することによって、リンク利用率を向上させることができる。この場合は、ネットワーク資源管理装置10は、各仮想網300に専有型の物理リソースを割り当てる必要はない。
次に、本発明の第1の実施形態に係るネットワーク資源管理装置10(10a)の構成例について詳細に説明する。図3は、本発明の第1の実施形態に係るネットワーク資源管理装置10(10a)の構成例を示す機能ブロック図である。
トラヒック需要情報500は、各仮想網300(300A,300B,…)それぞれに属する仮想ノード30のうちの、接続する2つの仮想ノード30間の交流トラヒック量を示すトラヒック需要の情報(例えば、仮想ノード「X」から仮想ノード「Y」への交流トラヒック量)である。この仮想ノード30間の交流トラヒック量の情報は、所定の間隔で測定される時系列データであり、ネットワーク管理装置(不図示)等が収集したものを、随時、ネットワーク情報収集部111によって入出力部14を介して取得され、記憶部12に記憶される。
仮想網パス情報600は、仮想網300の仮想ノード30間の接続関係を示すトポロジの情報(仮想網トポロジ)と、仮想網300上の仮想ノード30間のパスの経路に対応する、インフラ網200上でのノード20間のパスの経路情報とを記憶している。ノード20間のパスの経路は、網トポロジ情報400を参照して、例えば、ダイクストラアルゴリズムによって計算されたものが、記憶される。
具体的には、トラヒック相関計算部112は、インフラ網200に収容される仮想網300のうち、所定期間(例えば、過去1日や過去1週間等)の同一対地間(仮想ノード30間)の交流トラヒック量を、トラヒック需要情報500から取得し、交流トラヒック量の対地間総和が所定値以上の仮想網300を、高負荷仮想網グループとして抽出する。そして、トラヒック相関計算部112は、高負荷仮想網グループから、2つの仮想網300を抽出して、同一対地間(仮想ノード30間)の交流トラヒック量の相関を計算する。
次に、トラヒック相関計算部112は、正の相関がある対地を有する仮想網300のペアを抽出する。ここで、「正の相関がある」とは、相関係数が、閾値TH(例えば、「0.5」)以上であることを意味する。
次に、図4を参照して、ネットワーク資源管理装置10(10a)による物理リソースの資源属性の割当て処理について説明する。図4は、本発明の第1の実施形態に係るネットワーク資源管理装置10(10a)による物理リソースの資源属性の割当て処理の流れを示すフローチャートである(適宜、図1,3参照)。
また、ネットワーク資源管理装置10(10a)が、この資源属性の割当て処理を開始する契機は、所定の間隔でもよいし、ネットワーク情報収集部111がトラヒック需要情報500を収集する際に、所定の閾値を超える交流トラヒック量の増加を検出した場合や、各仮想網300の仮想リンク31のリンク利用率を監視し、ある仮想リンク31のリンク利用率に所定値以上の偏り(その仮想リンク31のリンク利用率だけ、他のリンク利用率に比べ高いまたは低い)を検出した場合等でもよい。
ここでの資源割当て部113による専有資源の割当ては、各物理リソースに初期値として設定された共有資源への配分(例えば、50%)を除外した上で、残りの資源(物理リソース)について割当てを行う。そして、各仮想網300に配分する専有資源の割合について、資源割当て部113は、記憶部12内に記憶されたトラヒック需要情報500の情報から、割当てを行う当該物理リンク21を通過する所定期間(例えば、過去1時間)の各仮想網300の交流トラヒック量の平均値を算出し、その算出した平均値に比例して、専有資源を割り当てる。
図5(b)は、トラヒック相関計算部112が、仮想網「A」および仮想網「B」における同一対地間であるこの仮想ノード「1」→「5」の交流トラヒック量について、相関係数を計算(図4のS102)した結果が、相関係数「0.9」であることを示す。また、資源割当て部113は、仮想網「A」および「B」上の仮想ノード「1」→「5」に対応する、インフラ網200上のノード「1」→「3」→「5」のパスの経路上の物理リンク21に、割当て可能な全波長数「30」のうちの、共有資源への配分(例えば、50%)である波長数「15」を除いた、波長数「15」を、専有資源として割り当てることを示す。そして、資源割当て部113は、各仮想網「A」「B」それぞれの所定期間の対地間の交流トラヒック量に比例して、仮想網「A」の経路上の物理リンク21(ノード「1」→「3」の物理リンク21、ノード「3」→「5」の物理リンク21)に「8波長」、仮想網「B」の経路上の物理リンク21(ノード「1」→「3」の物理リンク21、ノード「3」→「5」の物理リンク21)に「7波長」を割り当てる。
なお、このステップS110において、共有資源に配分する資源が残っていない場合は、処理を終了してステップS111に進むようにしてもよいし、各物理リンク21において、初期値として共有資源に配分される割合(例えば、50%)の設定を変更して、ステップS105からの処理を行うようにしてもよい。
次に、本発明の第2の実施形態に係るネットワーク資源管理装置10(10b)について説明する。
次に、本発明の第2の実施形態に係るネットワーク資源管理装置10(10b)の構成例について詳細に説明する。図6は、本発明の第2の実施形態に係るネットワーク資源管理装置10(10b)の構成例を示す機能ブロック図である。
一方、迂回経路計算部115は、計算した迂回経路数が閾値D(例えば、「3」)を超えている場合には、その正の相関がある対地を有する仮想網300のペアのうちのどちらか一方のインフラ網200上のパスを、迂回経路の1つに変更する。
次に、図6を参照して、ネットワーク資源管理装置10(10b)による物理リソースの資源属性の割当て処理について説明する。図7は、本発明の第2の実施形態に係るネットワーク資源管理装置10(10b)による迂回経路数判定を含む物理リソースの資源属性の割当て処理の流れを示すフローチャートである。なお、図4に示す資源属性の割当て処理と同様の処理については、同一のステップ番号を付し、説明を省略する。
なお、ステップS202で迂回経路数が閾値Dを超えている(ステップS202→No)とされ、迂回経路に変更された仮想網300については、ステップS109において、専有資源のみでノード間の接続性が維持可能か否かの判定を行わず、ステップS111に進む。
10 ネットワーク資源管理装置
11 制御部
12 記憶部
13 メモリ部
14 入出力部
20 ノード
21 物理リンク
30 仮想ノード
31 仮想リンク
111 ネットワーク情報収集部
112 トラヒック相関計算部
113 資源割当て部
114 資源割当て情報送信部
115 迂回経路計算部
200 インフラ網
300 仮想網
400 網トポロジ情報
500 トラヒック需要情報
600 仮想網パス情報
Claims (4)
- 複数のノードと、前記複数のノード間を接続する複数の物理リンクとを備えるインフラ網、および、前記インフラ網に収容され、複数の仮想ノードと、前記複数の仮想ノード間を接続する複数の仮想リンクとを備える複数の仮想網から構成されるネットワークシステムにおいて、前記インフラ網に接続され、前記仮想網の前記仮想ノード間のパスを接続する前記インフラ網の物理リソースの割当て行うネットワーク資源管理装置であって、
前記仮想網の前記仮想ノード間の時系列の交流トラヒック量を格納するトラヒック需要情報、および、前記仮想ノード間のパスの経路に対応する、前記インフラ網でのパスの経路が格納される仮想網パス情報を記憶する記憶部と、
前記複数の仮想網から選択した2つの前記仮想網のペア毎に、前記トラヒック需要情報に格納された前記仮想ノード間の時系列の交流トラヒック量を用いて、前記選択した2つの仮想網における同一対地間の前記時系列の交流トラヒック量の相関係数を計算し、前記相関係数が所定の閾値以上で正の相関がある前記同一対地を有する前記仮想網のペアを抽出するトラヒック相関計算部と、
前記抽出した仮想網のペアの正の相関がある前記同一対地について、前記仮想網パス情報を参照し、その対地間のパスに対応する前記インフラ網でのパスの経路を取得し、前記仮想網の当該パスの経路上の前記物理リンクに対して、当該物理リンクにおける前記仮想網の前記対地の所定期間の前記交流トラヒック量の平均値に比例して、前記仮想網毎に、専有型の物理リソースを割り当てる資源割当て部と、
前記割り当てた前記仮想網の前記物理リソースの割当て情報を前記インフラ網に送信する資源割当て情報送信部と、
を備えることを特徴とするネットワーク資源管理装置。 - 前記記憶部は、前記物理リンクの前記物理リソースのうち、前記仮想網のペアの前記対地間のパスが共有して使用する共有型の物理リソースの割合を記憶しており、
前記資源割当て部は、
前記物理リンクの前記専有型の物理リソースの割当てを、全物理リソースのうちから前記共有型の物理リソースの割合を除外した前記物理リソースについて実行し、
前記専有型の物理リソースを割り当てた前記仮想網の前記インフラ網でのパスが、前記専有型の物理リソースのみで接続できない場合に、前記除外した共有型の物理リソースから所定量の物理リソースを前記専有型の物理リソースに変更すること
を特徴とする請求項1に記載のネットワーク資源管理装置。 - 前記トラヒック相関計算部が、前記正の相関がある前記同一対地を有する前記仮想網のペアを抽出すると、
当該仮想網の正の相関がある対地の迂回経路を計算し、前記計算した迂回経路の数が所定の閾値を超える場合に、当該仮想網の正の相関がある対地の前記インフラ網でのパスの経路を前記迂回経路に変更する迂回経路計算部を、さらに備えること
を特徴とする請求項1または請求項2に記載のネットワーク資源管理装置。 - 複数のノードと、前記複数のノード間を接続する複数の物理リンクとを備えるインフラ網、および、前記インフラ網に収容され、複数の仮想ノードと、前記複数の仮想ノード間を接続する複数の仮想リンクとを備える複数の仮想網から構成されるネットワークシステムにおいて、前記インフラ網に接続され、前記仮想網の前記仮想ノード間のパスを接続する前記インフラ網の物理リソースの割当て行うネットワーク資源管理装置のネットワーク資源管理方法であって、
前記ネットワーク資源管理装置は、
前記仮想網の前記仮想ノード間の時系列の交流トラヒック量を格納するトラヒック需要情報、および、前記仮想ノード間のパスの経路に対応する、前記インフラ網でのパスの経路が格納される仮想網パス情報を記憶する記憶部を備えており、
前記複数の仮想網から選択した2つの前記仮想網のペア毎に、前記トラヒック需要情報に格納された前記仮想ノード間の時系列の交流トラヒック量を用いて、前記選択した2つの仮想網における同一対地間の前記時系列の交流トラヒック量の相関係数を計算し、前記相関係数が所定の閾値以上で正の相関がある前記同一対地を有する前記仮想網のペアを抽出するステップと、
前記抽出した仮想網のペアの正の相関がある前記同一対地について、前記仮想網パス情報を参照し、その対地間のパスに対応する前記インフラ網でのパスの経路を取得し、前記仮想網の当該パスの経路上の前記物理リンクに対して、当該物理リンクにおける前記仮想網の前記対地の所定期間の前記交流トラヒック量の平均値に比例して、前記仮想網毎に、専有型の物理リソースを割り当てるステップと、
前記割り当てた前記仮想網の前記物理リソースの割当て情報を前記インフラ網に送信するステップと、
を実行することを特徴とするネットワーク資源管理方法。
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