JP2012257128A - 故障回復パス計算方法および故障回復パス計算システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ノード10−n(nは自然数)とノード10−n同士のリンクとを有する通信ネットワーク100において、集中管理サーバ30は、送信元ノードであるノード10−1から宛先ノードであるノード10−10に至る現用パスPPと、送信元ノード10−1から、現用パスとは異なるノード10−nを介して宛先ノード10−nに至る予備パスとからなる1+1冗長構成をとる通信経路に対して、現用パスを構成するリンクのいずれかに故障が発生した際に、予備パスを新たな現用パスとして使用すると共に新たな予備パスを算出する。予備パスを構成するリンクのいずれかに故障が発生した際にも、新たな予備パスを算出する。
【選択図】図1
Description
非特許文献1では、1つの始終点に対し、リンクもしくはノードを共有しない現用パスと予備パスを提供する1+1のパス設計法が提案されている。
非特許文献1には、新たな予備パスを設定するため、1つの送信元と宛先の組合せに対して1+1+1の3ルートを事前に設計する技術が開示されている。
更に、故障箇所に応じて動的にパスを設定することで、Disjoint制約を緩和して実網への適用性を高める方法が知られている。
図10(a)に示す通信ネットワーク100aは、ノード10a−1〜10a−8を有している。ノード10a−1は、送信元ノードである。ノード10a−8は、宛先ノードである。ノード10a−1〜10a−8は、それぞれリンクによって通信可能に接続されている。現用パスPP−0は、送信元ノードである10a−1から、ノード10a−2,10a−5を介して、宛先ノードであるノード10a−8へと至る経路である。予備パスPR−0は、送信元ノードであるノード10a−1から、ノード10a−3,10a−6,10a−7を介して、宛先ノードであるノード10a−8へと至る経路である。
そこで、本発明は、1+1の冗長構成を、ネットワークの残資源を考慮して動的に設定することを課題とする。
図1は、第1の実施形態に於けるネットワーク構造の例を示す図である。
通信ネットワーク100は、複数のノード10−1〜10−10と、この複数のノード10−n間を通信可能に接続するリンクと、網状態情報収集システム20と、集中管理サーバ30とを有している。リンクはノード10−n間を接続することで、各ノード10−n間の通信経路を提供している。通常、ノード10−n間にはトラヒックが発生しており、トラヒックはノード10−n間に設定される伝送パスを用いて転送される。伝送パスは光レイヤの波長パスや、MPLS(Multi-Protocol Label Switching)によるパケットレイヤのパスがある。
動的パス計算部32は、動的に新たな予備パスを計算する。計算処理の詳細は、後述する図5で説明する。
ノード通信部33は、ノード10−1〜10−10との通信を行い、集中管理サーバ30で計算した結果をノード10−1〜10−10のいずれかに転送する。
リンク容量DB34と、網トポロジDB35と、パス情報DB36と、残資源DB37とは、後述する図3(a)で説明する。
ノード10−n(n=1〜10)は、それぞれデータ転送部11と、プロトコル・シグナリング処理部12と、サーバ通信部13と、経路情報DB14と、網トポロジDB15と、パス情報DB16を有している。
データ転送部11は、リンクを介して、ノード10−n相互間に於けるデータの転送処理を行う。
経路情報DB14と、網トポロジDB15と、パス情報DB16とは、後述する図3(b)で説明する。
図3(a)は、第1の実施形態に於ける集中管理サーバの情報要素を示している。
リンク容量DB34には、各リンクの容量が格納されている。この各リンクの容量の情報は、網状態情報収集システム20や、オペレータの投入によって取得される。
パス情報DB36には、各リンクが故障したときの新たな予備パス情報が格納されている。この予備パス情報は、動的パス計算部32によって出力される。
残資源DB37には、リンクの残資源情報が格納されている。このリンクの残資源情報は、網状態情報収集システム20によって取得される。
経路情報DB14には、データ宛先と出力インタフェースとの対応関係が格納されている。このデータ宛先と出力インタフェースとの対応関係の情報は、パス情報やルーチングプロトコルの情報を元に作成される。
図4(a)〜(c)は、第1の実施形態に於ける故障回復パス計算法を示す図である。
図4(a)〜(c)に示す通信ネットワーク100bは、ノード10b−1〜10b−7を有している。
ノード10b−1は、ノード10b−2,10b−3,10b−4と通信可能に接続されている。
ノード10b−2は、ノード10b−1,10b−4,10b−5と通信可能に接続されている。但し、ノード10b−2とノード10b−5との間は、高負荷リンクLK−0である。
ノード10b−3は、ノード10b−1,10b−4,10b−6と通信可能に接続されている。
ノード10b−4は、ノード10b−2,10b−3,10b−5,10b−6と通信可能に接続されている。
ノード10b−6は、ノード10b−3,10b−4,10b−7と通信可能に接続されている。
ノード10b−7は、ノード10b−4,10b−5,10b−6と通信可能に接続されている。
ノード10b−4とノード10b−5との間のリンクの残資源量(未使用帯域)は、5Gbpsである。ノード10b−5とノード10b−7との間のリンクの残資源量(未使用帯域)は、5Gbpsである。ノード10b−4とノード10b−7との間のリンクの残資源量(未使用帯域)は、0.5Gbpsである。
図5は、第1の実施形態に於ける故障回復パス計算法を示すフローチャートである。
集中管理サーバ30が故障リンクXを発見したとき、図5の処理が開始する。
処理が開始すると、ステップS10〜S17に於いて、動的パス計算部32は、故障リンクXを経由する全フローに対して処理を繰り返す。
具体的には、リンクl∈Lのリンク重みをw(l)、リンクlの残資源をA(l)と表現したとき、以下の式1によってリンクlの重みを決定する。
w(l)= int{max_{i∈L}A(i)/ A(l)}・・・(式1)
max_{i∈L}A(i)は、全リンクの中で残資源が最大のリンクの資源量を意味する。int(x)は、xを整数値へ変換することを意味する。
図6の横軸はメンテナンス時間であり、縦軸は故障発生率のCDF(累積分布関数:Cummulative Distribution Function)である。
なお、1+1の冗長構成に復旧できる割合が増加することは、十分なメンテナンス時間を割り当て可能な故障パターンの割合が増加することと等価である。
以上説明した第1の実施形態では、次の(A)〜(C)のような効果がある。
(A) ネットワーク運用後の故障箇所に応じて、新たな予備パスを動的に設定することで、ネットワークが自律的に1+1の冗長構成に自動で復旧し、故障発生後においても高いネットワーク稼働率を保持する。このため、故障復旧のために十分なメンテナンス時間を確保することが可能となり、夜間メンテナンスを不要とするといった運用コスト削減を実現する。
第2の実施形態の通信ネットワーク100の構成は、図1に示す第1の実施形態の通信ネットワーク100の構成と同様である。
図8(a),(b)は、第2の実施形態に於ける故障回復パス計算法を示す図である。図8(a)は、トポロジT2に対する最小コスト経路を示している。図8(b)は、トポロジT3に対する最小コスト経路を示している。
処理が開始したのち、ステップS10〜S15の処理は、図5に示す第1の実施形態の故障回復パス計算法のステップS10〜S15の処理と同様である。
ステップS23に於いて、動的パス計算部32は、トポロジT2に対する最小コスト経路を動的パスとして採用し、ステップS17の処理を行う。
ステップS24に於いて、動的パス計算部32は、トポロジT3に対する最小コスト経路を動的パスとして採用し、ステップS17の処理を行う。
すなわち、第2の要求資源量に対する第3の要求資源量の比率が所定閾値以上のとき、第2のトポロジの最適経路を、新たな予備通信経路としている。
ステップS17以降の処理は、図5に示す第1の実施形態の故障回復パス計算法のステップS17以降の処理と同様である。
以上説明した第2の実施形態では、次の(D)のような効果がある。
(D) トポロジT2に対する最小コスト経路の要求資源量が、トポロジT3に対する最小コスト経路の要求資源量よりも、明らかに少ない場合は、トポロジT2に対する最小コスト経路を採用する。これにより、通信ネットワーク100の収容効率を向上させることが可能である。
本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更実施が可能である。この利用形態や変形例としては、例えば、次の(a)〜(c)のようなものがある。
(c) 第1、第2の実施形態の故障回復パス算出法では、第2のトポロジの各リンクに、当該各リンクの残資源帯域に反比例した重みを与えた第3のトポロジを作成し、この第3のトポロジの最適経路を算出している。しかし、これに限られず、第2のトポロジの各リンクに、当該各リンクの残資源帯域に応じた重みを与えた第3のトポロジを作成し、この第3のトポロジの最適経路を算出しても良い。例えば、1.0から当該各リンクの残資源帯域の割合を除算した重みを、第2のトポロジの各リンクに付与して第3のトポロジを作成し、この第3のトポロジの最適経路を算出しても良い。同様に、残資源帯域の増加に対して単調減少するいずれの関数を用いても良い。
10a−1〜10a−8 ノード
10b−1〜10b−7 ノード
10c−1〜10c−7 ノード
LK−0 高負荷リンク
X,FT−1,FT−2 故障リンク
PP−1,PP 現用パス(現用通信経路)
PF−0,PF−1 故障パス
PR−1〜PR−3 新たな予備パス(新たな予備通信経路)
11 データ転送部
12 プロトコル・シグナリング処理部
13 サーバ通信部
14 経路情報DB
15 網トポロジDB
16 パス情報DB
20 網状態情報収集システム
30 集中管理サーバ
31 現用・予備パス計算部
32 動的パス計算部
33 ノード通信部
34 リンク容量DB
35 網トポロジDB
36 パス情報DB
37 残資源DB
T1 トポロジ(第1のトポロジ)
T2 トポロジ(第2のトポロジ)
T3 トポロジ(第3のトポロジ)
RT2,RT3 要求資源量
100,100a,100b,100c 通信ネットワーク
Claims (6)
- ノードと前記ノード同士のリンクとを有する通信ネットワークの集中管理サーバの処理部が実行する故障回復パス計算方法であって、
前記集中管理サーバは更に、
前記通信ネットワークのトポロジと、
送信元ノードから宛先ノードに至る現用通信経路、および、前記送信元ノードから、前記現用通信経路とは異なるノードを介して前記宛先ノードに至る予備通信経路からなる冗長構成をとる通信経路と、を記憶する記憶部を有しており、
前記処理部は、
前記現用通信経路を構成するリンクのいずれかに故障が発生した際に、前記予備通信経路を新たな現用通信経路とするように前記ノードに指示し、
前記故障が発生したリンク、および、前記新たな現用通信経路を構成するリンクを含まない第1のトポロジを作成し、
前記第1のトポロジから、要求帯域よりも残資源帯域が少ないリンクを除去した第2のトポロジを作成し、
前記第2のトポロジの各リンクに、当該各リンクの残資源帯域に応じた重みを与えた第3のトポロジを作成し、
前記第3のトポロジの最適経路を算出し、
算出した最適経路を新たな予備通信経路として前記記憶部に記憶させる
ことを特徴とする故障回復パス計算方法。 - ノードと前記ノード同士のリンクとを有する通信ネットワークの集中管理サーバの処理部が実行する故障回復パス計算方法であって、
前記集中管理サーバは更に、
前記通信ネットワークのトポロジと、
送信元ノードから宛先ノードに至る現用通信経路、および、前記送信元ノードから、前記現用通信経路とは異なるノードを介して前記宛先ノードに至る予備通信経路からなる冗長構成をとる通信経路と、を記憶する記憶部を有しており、
前記処理部は、
前記予備通信経路を構成するリンクのいずれかに故障が発生した際に、前記故障が発生したリンク、および、前記現用通信経路を構成するリンクを含まない第1のトポロジを作成し、
前記第1のトポロジから、要求帯域よりも残資源帯域が少ないリンクを除去した第2のトポロジを作成し、
前記第2のトポロジの各リンクに、当該各リンクの残資源帯域に応じた重みを与えた第3のトポロジを作成し、
前記第3のトポロジの最適経路を算出し、
算出した最適経路を新たな予備通信経路として前記記憶部に記憶させる
ことを特徴とする故障回復パス計算方法。 - 前記処理部は、
前記第3のトポロジの最適経路を、ダイクストラ法、ベルマン−フォード法、ワーシャル−フロイド法のいずれか1つによって算出する
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の故障回復パス計算方法。 - 前記処理部は、
前記第2のトポロジの最適経路と、前記第2のトポロジの最適経路が要求する資源量である第2の要求資源量と、前記第3のトポロジの最適経路が要求する資源量である第3の要求資源量とを算出し、
前記第2の要求資源量に対する前記第3の要求資源量の比率が所定閾値以上のとき、前記第2のトポロジの最適経路を、前記新たな予備通信経路とする
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の故障回復パス計算方法。 - 前記処理部は、
前記第2のトポロジの最適経路と前記第3のトポロジの最適経路とは、ダイクストラ法、ベルマン−フォード法、ワーシャル−フロイド法のいずれか1つによって算出する
ことを特徴とする請求項4に記載の故障回復パス計算方法。 - 請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の故障回復パス計算方法によって、冗長構成をとる通信経路を算出する集中管理サーバと、前記集中管理サーバが管理する通信ネットワークと、
を備えたことを特徴とする故障回復パス計算システム。
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JP2011129671A JP2012257128A (ja) | 2011-06-10 | 2011-06-10 | 故障回復パス計算方法および故障回復パス計算システム |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017038102A (ja) * | 2015-08-06 | 2017-02-16 | 日本電信電話株式会社 | 伝送パスの管理装置および管理方法 |
CN113721110A (zh) * | 2019-08-28 | 2021-11-30 | 三峡大学 | 一种节点故障域时差法的区域电网故障单/双端定位方法 |
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- 2011-06-10 JP JP2011129671A patent/JP2012257128A/ja active Pending
Non-Patent Citations (4)
Title |
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CSNJ201110035721; Shohei Kamamura,Takashi Miyamura,Kohei Shiomoto: 'Minimizing Blocking Probability Problem under the Dynamic 1+1 Path Protection Environment' 電子情報通信学会2011年総合大会講演論文集 通信2 BS-4-39, 20110228, S-85, 電子情報通信学会 * |
JPN6014005442; Shohei Kamamura,Takashi Miyamura,Kohei Shiomoto: 'Minimizing Blocking Probability Problem under the Dynamic 1+1 Path Protection Environment' 電子情報通信学会2011年総合大会講演論文集 通信2 BS-4-39, 20110228, S-85, 電子情報通信学会 * |
JPN6014039386; 山本 寛、山田 亜紀子、仲道 耕二、宗宮 利夫、中後 明: 'マルチドメインネットワークにおけるエンドツーエンドQoS制御方式の提案と評価' 電子情報通信学会技術研究報告 Vol.107 No.134 , 20070705, p.7-12, 社団法人電子情報通信学会 * |
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