JP2014513448A - 制御サーバ、ネットワーク制御方法、および、プログラム - Google Patents

制御サーバ、ネットワーク制御方法、および、プログラム Download PDF

Info

Publication number
JP2014513448A
JP2014513448A JP2013546108A JP2013546108A JP2014513448A JP 2014513448 A JP2014513448 A JP 2014513448A JP 2013546108 A JP2013546108 A JP 2013546108A JP 2013546108 A JP2013546108 A JP 2013546108A JP 2014513448 A JP2014513448 A JP 2014513448A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
node
communication network
communication
transfer probability
nodes
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.)
Pending
Application number
JP2013546108A
Other languages
English (en)
Inventor
悠介 篠原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP2013546108A priority Critical patent/JP2014513448A/ja
Publication of JP2014513448A publication Critical patent/JP2014513448A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/26—Power supply means, e.g. regulation thereof
    • G06F1/32—Means for saving power
    • G06F1/3203—Power management, i.e. event-based initiation of a power-saving mode
    • G06F1/3234—Power saving characterised by the action undertaken
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/64—Hybrid switching systems
    • H04L12/6418—Hybrid transport
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L45/00—Routing or path finding of packets in data switching networks
    • H04L45/12—Shortest path evaluation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L45/00—Routing or path finding of packets in data switching networks
    • H04L45/12—Shortest path evaluation
    • H04L45/123—Evaluation of link metrics
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L45/00—Routing or path finding of packets in data switching networks
    • H04L45/38—Flow based routing
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L45/00—Routing or path finding of packets in data switching networks
    • H04L45/42—Centralised routing
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L45/00—Routing or path finding of packets in data switching networks
    • H04L45/64—Routing or path finding of packets in data switching networks using an overlay routing layer
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W40/00—Communication routing or communication path finding
    • H04W40/02—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing
    • H04W40/04—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing based on wireless node resources
    • H04W40/08—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing based on wireless node resources based on transmission power
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)

Abstract

【課題】トラヒックに対して十分なスループットを与えつつ、通信ネットワークの消費電力を低減すること。
【解決手段】制御サーバは、第１の通信ネットワークに含まれるノードから一部のノードを選択し、選択したノードから成る第２の通信ネットワークを生成し、第２の通信ネットワークにおいて、ノードとその次ホップノードとの間でのパケットの転送確率を求め、求めた転送確率を用いて所定のトラフィックに対する第２の通信ネットワークに含まれるノード対の間の通信量を算出し、求めた転送確率と算出した通信量に基づいて第２の通信ネットワークに含まれるノード対のリンクコストを算出し、算出されたリンクコストが所定の条件を満たすように、第１の通信ネットワークに含まれるノードを第２の通信ネットワークに追加し、第２の通信ネットワークに含まれないノードを消費電力の少ないモードとする。
【選択図】図６

Description

（関連出願についての記載）
本願は日本国特許出願：特願２０１１−０８２８８７号（２０１１年４月４日出願）の優先権主張に基づくものであり、同出願の全記載内容は引用をもって本書に組み込み記載されているものとする。
本発明は、制御サーバ、ネットワーク制御方法、および、プログラムに関し、特に、ネットワークの通信性能を維持しつつ、ネットワークに配置されたノードの電源を制御する制御サーバ、ネットワーク制御方法、および、プログラムに関する。
複数のノードを含む通信ネットワークを管理サーバによって集中的に管理する通信システムが知られている。管理サーバは、トラフィックに関する経路設定要求を受け取ると、通信ネットワークにおける当該トラフィックの通信経路を決定する。以下、トラフィックの通信経路を決定する管理サーバを「制御サーバ」という。
複数のノードを含む通信ネットワークにおいて、トラヒックの発生に備えて、ノードの電源はつねにオン状態とされている。このような電源管理手法は、トラヒックが発生する頻度が高い環境においては有効である。しかし、トラヒックが発生する頻度が低い環境においては、ノードの使用率が低く、ノードが有効に利用されず、通信ネットワークにおいて不要な電力が消費される。
トラヒックが発生する頻度が低い環境において通信ネットワークの消費電力を削減するには、使用率の低いノードの電源を切断するか、省電力モードにすることが好ましい。また、このとき、トラヒックに与えるスループットを低減させないことが必要となる。トラヒックが発生する頻度が低い環境において、トラヒックに十分なスループットを与えつつ、使用率の低いノードの電源を切断し、または省電力モードにする技術として、例えば、以下の技術が知られている。
特許文献１には、通信ネットワークのエッジ部においてトラヒック量を測定し、トラヒック量が少なければノードを省電力モードに移行させ、省電力モードへ移行したノードを迂回するようルーティングを行う方法が記載されている。
非特許文献１には、すべての電源が投入された状態を初期状態とし、経路計算をイコールコストマルチパスで行うものとし、初期状態におけるトラヒックの推定平均スループットおよび推定ノード使用率を算出し、最も推定ノード使用率が低いノードの電源を切断し、電源を切断したノードを除外したネットワークにおけるトラヒックの推定平均スループットが初期状態における推定平均スループットの一定倍以下になるまで、電源切断と推定平均スループットの比較を行う方法（Ｅｎｅｒｇｙ−ａｗａｒｅ Ｒｏｕｔｉｎｇ）が記載されている。この方法によると、スループットを維持しつつ、使用率の低いノードの電源を切断することが可能になる。
特開２０１０−１４８０２３号公報
Ｙｕｎｆｅｉ Ｓｈａｎｇ，Ｄａｎ Ｌｉ，Ｍｉｎｇｗｅｉ Ｘｕ，"Ｅｎｅｒｇｙ−ａｗａｒｅ Ｒｏｕｔｉｎｇ ｉｎ Ｄａｔａ Ｃｅｎｔｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ，"Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＡＣＭ ＳＩＧＣＯＭＭ２０１０ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ Ｇｒｅｅｎ Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ． Ｎ． ＭｃＫｅｏｗｎ， ｅｔ ａｌ．，"ＯｐｅｎＦｌｏｗ： Ｅｎａｂｌｉｎｇ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ ｉｎ Ｃａｍｐｕｓ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ，"［ｏｎｌｉｎｅ］，［平成２３年３月３０日検索］，インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｏｐｅｎｆｌｏｗｓｗｉｔｃｈ．ｏｒｇ／ｄｏｃｕｍｅｎｔｓ／ｏｐｅｎｆｌｏｗ−ｗｐ−ｌａｔｅｓｔ．ｐｄｆ＞ Ｙ．Ｈｏｎｍａ，Ｍ．Ａｉｄａ，Ｈ．Ｓｈｉｍｏｎｉｓｈｉ ａｎｄ Ａ．Ｉｗａｔａ，"Ａ Ｎｅｗ Ｍｕｌｔｉ−ｐａｔｈ Ｒｏｕｔｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｌｏｇｉｔ Ｔｙｐｅ Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ，"Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ２ｎｄ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ ｔｈｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ ｏｆ ｔｈｅ Ｆｕｔｕｒｅ（ＦｕｔｕｒｅＮｅｔ ＩＩ），２００９．
上記の特許文献および非特許文献の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。以下の分析は、本発明者によってなされたものである。
複数のノードを含む通信ネットワークにおいて、トラヒックの発生に備えて、ノードの電源はつねにオン状態とされている。しかし、トラヒックが発生する頻度が低い環境においては、ノードの使用率が低く、ノードが有効に利用されず、ネットワークにおいて不要な電力が消費される。ネットワークを効率的に使用するには、トラヒックが発生する頻度が低い環境において、使用率が低いノードの電源を切断するか、省電力モードとすることが好ましい。
しかしながら、特許文献１に記載された電力制御技術はルーティングを考慮していないため、切断すべきノードを適切に選択することが困難である。
また、非特許文献１に記載された方法によると、相対的な指標に基づいて電源切断を中止するか否かを決定しているため、トラヒックに対して十分なスループットを与えることができない場合や、必要以上のノードの電源がオン状態とされる場合が生じ得る。例えば、すべてのノードの電源がオン状態である場合にすでにトラヒックに対して十分なスループットを与えることができないにも関わらず、ノードの電源が遮断されるおそれがある。
そこで、トラヒックに対して十分なスループットを与えつつ、通信ネットワークの消費電力を低減することが課題となる。本発明の目的は、かかる課題を解決する制御サーバ、通信システム、および、ネットワーク制御方法を提供することにある。
本発明の第１の視点に係る制御サーバは、
第１の通信ネットワークに含まれるノードから一部のノードを選択し、選択したノードから成る第２の通信ネットワークを生成するノード選択部と、
前記第２の通信ネットワークにおいて、ノードとその次ホップノードとの間でのパケットの転送確率を求め、求めた転送確率を用いて所定のトラフィックに対する前記第２の通信ネットワークに含まれるノード対の間の通信量を算出し、求めた転送確率と算出した通信量に基づいて前記第２の通信ネットワークに含まれるノード対のリンクコストを算出するリンクコスト算出部と、
算出されたリンクコストが所定の条件を満たすように、前記第１の通信ネットワークに含まれるノードであって前記第２の通信ネットワークに含まれないノードを前記第２の通信ネットワークに追加するノード追加部と、
前記第２の通信ネットワークに含まれるノードを第１のモードとし、それ以外のノードを第１のモードよりも消費電力の少ない第２のモードとするノード制御部と、を備える。
本発明の第２の視点に係るネットワーク制御方法は、
第１の通信ネットワークに含まれるノードから一部のノードを選択し、選択したノードから成る第２の通信ネットワークを生成する工程と、
前記第２の通信ネットワークにおいて、ノードとその次ホップノードとの間でのパケットの転送確率を求め、求めた転送確率を用いて所定のトラフィックに対する前記第２の通信ネットワークに含まれるノード対の間の通信量を算出し、求めた転送確率と算出した通信量に基づいて前記第２の通信ネットワークに含まれるノード対のリンクコストを算出する工程と、
前記第１の通信ネットワークに含まれるノードであって前記第２の通信ネットワークに含まれないノードを前記第２の通信ネットワークに追加する工程と、
算出されたリンクコストが所定の条件を満たすまで、前記リンクコスト算出工程および前記ノード追加工程を繰り返す工程と、
前記第２の通信ネットワークに含まれるノードを第１のモードとし、それ以外のノードを第１のモードよりも消費電力の少ない第２のモードとする工程と、を含む。
本発明の第３の視点に係るプログラムは、
第１の通信ネットワークに含まれるノードから一部のノードを選択し、選択したノードから成る第２の通信ネットワークを生成する処理と、
前記第２の通信ネットワークにおいて、ノードとその次ホップノードとの間でのパケットの転送確率を求め、求めた転送確率を用いて所定のトラフィックに対する前記第２の通信ネットワークに含まれるノード対の間の通信量を算出し、求めた転送確率と算出した通信量に基づいて前記第２の通信ネットワークに含まれるノード対のリンクコストを算出する処理と、
前記第１の通信ネットワークに含まれるノードであって前記第２の通信ネットワークに含まれないノードを前記第２の通信ネットワークに追加する処理と、
算出されたリンクコストが所定の条件を満たすまで、前記リンクコスト算出処理および前記ノード追加処理を繰り返す処理と、
前記第２の通信ネットワークに含まれるノードを第１のモードとし、それ以外のノードを第１のモードよりも消費電力の少ない第２のモードとする処理とを、コンピュータに実行させる。
プログラムは、コンピュータ読み取り可能で非トランジエント（non-transient）な記録媒体に記録されることができる。
本発明に係る制御サーバ、ネットワーク制御方法、および、プログラムによると、トラフィックに対して十分なスループットを与えつつ、通信ネットワークの消費電力を低減することができる。
実施形態に係る制御サーバを備えた通信システムを模式的に示す図である。 送信元ノードから送信先ノードへの通信経路を示す概念図である。 実施形態に係る制御サーバにおける転送確率テーブルを示す図である。 実施形態に係る制御サーバの構成を示すブロック図である。 実施形態に係る制御サーバの次ホップ決定部およびノード設定部の動作を示すフローチャートである。 実施形態に係る制御サーバの電力制御部の構成を示すブロック図である。 実施形態に係る制御サーバの電力制御部の動作を示すフローチャート（その１）である。 実施形態に係る制御サーバの電力制御部の動作を示すフローチャート（その２）である。
はじめに、本発明の概要について説明する。なお、この概要に付記する図面参照符号は、専ら理解を助けるための例示であり、本発明を図示の態様に限定することを意図するものではない。
図６を参照すると、制御サーバ（１００）は、第１の通信ネットワークに含まれるノードから一部のノードを選択し、選択したノードから成る第２の通信ネットワークを生成するノード選択部（５１）と、第２の通信ネットワークにおいて、ノードとその次ホップノードとの間でのパケットの転送確率を求め、求めた転送確率を用いて所定のトラフィックに対する第２の通信ネットワークに含まれるノード対の間の通信量を算出し、求めた転送確率と算出した通信量に基づいて第２の通信ネットワークに含まれるノード対のリンクコストを算出するリンクコスト算出部（５２）と、算出されたリンクコストが所定の条件を満たすように、第１の通信ネットワークに含まれるノードであって第２の通信ネットワークに含まれないノードを第２の通信ネットワークに追加するノード追加部（５３）と、第２の通信ネットワークに含まれるノードを第１のモードとし、それ以外のノードを第１のモードよりも消費電力の少ない第２のモードとするノード制御部（５４）と、を備えることが好ましい。
ノード追加部（５３）は、第２の通信ネットワークに含まれるノード対のリンクコストの最大値が所定の閾値よりも小さい場合に、上記の所定の条件が満たされたものと判定するようにしてもよい。
また、ノード追加部（５３）は、第１の通信ネットワークにおいて、ノードとその次ホップノードとの間での転送確率を求め、求めた転送確率を用いて所定のトラフィックに対する第１の通信ネットワークに含まれるノード対の間の通信量を算出し、算出した通信量に基づいて第１の通信ネットワークに含まれる各ノードにおける通信量を求め、通信量が最大のノードを第２の通信ネットワークに追加するようにしてもよい。一方、ノード追加部（５３）は、第１の通信ネットワークにおいて、ノードとその次ホップノードとの間でのパケットの転送確率を求め、求めた転送確率を用いて所定のトラフィックに対する第１の通信ネットワークに含まれるノード対の間の通信量を算出し、求めた転送確率と算出した通信量に基づいて第１の通信ネットワークに含まれるノード対のリンクコストを求め、自身を含むノード対のリンクコストの和が最大のノードを第２の通信ネットワークに追加するようにしてもよい。
リンクコスト算出部（５２）は、所定のトラフィックに対するエッジノードにおける送信データ量または受信データ量を取得し、取得した送信データ量または受信データ量と求めた転送確率とを用いて所定のトラフィックに対する第２の通信ネットワークに含まれるノード対の間の通信量を算出するようにしてもよい。
また、ノード選択部（５１）は、第１の通信ネットワークから、すべてのエッジノードを選択するとともに、すべてのエッジノードの対を結ぶ最短経路上のノードを選択するようにしてもよい。
さらに、ノード制御部（５４）は、第２の通信ネットワークに含まれないノードの電源を遮断するようにしてもよい。
本発明に係る制御サーバは、第１のネットワークに含まれるノードの中から、トラフィックに対して十分なスループットを与えるために必要とされるノードを抽出して、第２のネットワークを構成するとともに、第２のネットワークに含まれないノードの消費電力を抑える。これにより、トラフィックに対して十分なスループットを与えつつ、通信ネットワークの消費電力を低減することが可能となる。
本発明において、下記の形態が可能である。
［形態１］
第１の視点に係る制御サーバのとおりである。
［形態２］
前記ノード追加部は、前記第２の通信ネットワークに含まれるノード対のリンクコストの最大値が所定の閾値よりも小さい場合に、前記所定の条件が満たされたものと判定するようにしてもよい。
［形態３］
前記ノード追加部は、前記第１の通信ネットワークにおいて、ノードとその次ホップノードとの間でのパケットの転送確率を求め、求めた転送確率を用いて前記所定のトラフィックに対する前記第１の通信ネットワークに含まれるノード対の間の通信量を算出し、算出した通信量に基づいて前記第１の通信ネットワークに含まれる各ノードにおける通信量を求め、通信量が最大のノードを前記第２の通信ネットワークに追加するようにしてもよい。
［形態４］
前記ノード追加部は、前記第１の通信ネットワークにおいて、ノードとその次ホップノードとの間でのパケットの転送確率を求め、求めた転送確率を用いて前記所定のトラフィックに対する前記第１の通信ネットワークに含まれるノード対の間の通信量を算出し、求めた転送確率と算出した通信量に基づいて前記第１の通信ネットワークに含まれるノード対のリンクコストを求め、自身を含むノード対のリンクコストの和が最大のノードを前記第２の通信ネットワークに追加するようにしてもよい。
［形態５］
前記リンクコスト算出部は、前記所定のトラフィックに対するエッジノードにおける送信データ量または受信データ量を取得し、取得した送信データ量または受信データ量と求めた転送確率とを用いて前記所定のトラフィックに対する前記第２の通信ネットワークに含まれるノード対の間の通信量を算出するようにしてもよい。
［形態６］
前記ノード選択部は、前記第１の通信ネットワークから、すべてのエッジノードを選択するとともに、すべてのエッジノードの対を結ぶ最短経路上のノードを選択するようにしてもよい。
［形態７］
前記ノード制御部は、前記第２の通信ネットワークに含まれないノードの電源を遮断するようにしてもよい。
［形態８］
前記第１の通信ネットワークと、上記の形態に記載された制御サーバと、を備える通信システムが提供される。
［形態９］
第２の視点に係るネットワーク制御方法のとおりである。
［形態１０］
前記第２の通信ネットワークに含まれるノード対のリンクコストの最大値が所定の閾値よりも小さい場合に、前記所定の条件が満たされるようにしてもよい。
［形態１１］
ネットワーク制御方法は、前記第１の通信ネットワークにおいて、ノードとその次ホップノードとの間でのパケットの転送確率を求め、求めた転送確率を用いて前記所定のトラフィックに対する前記第１の通信ネットワークに含まれるノード対の間の通信量を算出し、算出した通信量に基づいて前記第１の通信ネットワークに含まれる各ノードにおける通信量を求め、通信量が最大のノードを前記第２の通信ネットワークに追加する工程を含んでいてもよい。
［形態１２］
ネットワーク制御方法は、前記第１の通信ネットワークにおいて、ノードとその次ホップノードとの間でのパケットの転送確率を求め、求めた転送確率を用いて前記所定のトラフィックに対する前記第１の通信ネットワークに含まれるノード対の間の通信量を算出し、求めた転送確率と算出した通信量に基づいて前記第１の通信ネットワークに含まれるノード対のリンクコストを求め、自身を含むノード対のリンクコストの和が最大のノードを前記第２の通信ネットワークに追加する工程を含んでいてもよい。
［形態１３］
ネットワーク制御方法は、前記所定のトラフィックに対するエッジノードにおける送信データ量または受信データ量を取得し、取得した送信データ量または受信データ量と求めた転送確率とを用いて前記所定のトラフィックに対する前記第２の通信ネットワークに含まれるノード対の間の通信量を算出する工程を含んでいてもよい。
［形態１４］
上記第３の視点に係るプログラムのとおりである。
［形態１５］
プログラムは、前記第２の通信ネットワークに含まれるノード対のリンクコストの最大値が所定の閾値よりも小さい場合に、前記所定の条件が満たされるようにしてもよい。
［形態１６］
プログラムは、前記第１の通信ネットワークにおいて、ノードとその次ホップノードとの間でのパケットの転送確率を求め、求めた転送確率を用いて前記所定のトラフィックに対する前記第１の通信ネットワークに含まれるノード対の間の通信量を算出し、算出した通信量に基づいて前記第１の通信ネットワークに含まれる各ノードにおける通信量を求め、通信量が最大のノードを前記第２の通信ネットワークに追加する処理を、コンピュータに実行させるようにしてもよい。
［形態１７］
プログラムは、前記第１の通信ネットワークにおいて、ノードとその次ホップノードとの間でのパケットの転送確率を求め、求めた転送確率を用いて前記所定のトラフィックに対する前記第１の通信ネットワークに含まれるノード対の間の通信量を算出し、求めた転送確率と算出した通信量に基づいて前記第１の通信ネットワークに含まれるノード対のリンクコストを求め、自身を含むノード対のリンクコストの和が最大のノードを前記第２の通信ネットワークに追加する処理を、コンピュータに実行させるようにしてもよい。
［形態１８］
プログラムは、前記所定のトラフィックに対するエッジノードにおける送信データ量または受信データ量を取得し、取得した送信データ量または受信データ量と求めた転送確率とを用いて前記所定のトラフィックに対する前記第２の通信ネットワークに含まれるノード対の間の通信量を算出する処理を、コンピュータに実行させるようにしてもよい。
［形態１９］
上記の形態に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
［形態２０］
送信元から宛先へ複数の経路が存在するネットワークと、ノード間トラフィック転送確率に基づいて該ネットワークを制御する経路選択方法において、すべての送信元から宛先のペアを結ぶ経路上のノードを起動した状態を、起動するノードで構成されるネットワークの初期状態とし、
該起動するノードで構成されるネットワークにおけるノード間トラフィック転送確率を算出し、
該転送確率と将来に発生すると仮定した通信量とを用いることによって、該ネットワークの将来のリンクコストを推定し、
該コストが閾値を下回るまで、起動した場合に最も使用されるノードを、起動するノードで構成されるネットワークに追加し、
該コストが閾値を下回ると、該ネットワークに含まれるノードを起動し、含まれないノードの電源を切断する、ノード電力制御方法が提供される。
［形態２１］
ノード電力制御方法において、すべての送信元から宛先のペアを結ぶ経路上のノードを起動した状態を、すべての送信元から宛先のペアの最短経路上のノードを起動した状態としてもよい。
［形態２２］
ノード電力制御方法において、全ノード対間の将来に発生すると仮定した通信量と、起動済みノードで構成されるネットワークにおけるノード間トラフィック転送確率に基づいて、起動済みノードで構成されるネットワークにおける全リンクの将来のリンクコストを推定するようにしてもよい。
［形態２３］
ノード電力制御方法において、トラフィックの経路を管理し、トラフィックが経由しているエッジスイッチから全ノード対間の通信量を取得し、将来に発生すると仮定した通信量としてもよい。
［形態２４］
ノード電力制御方法において、全ノード対間の将来に発生すると仮定した通信量と、全ノードで構成されるネットワークにおけるノード間トラフィック転送確率に基づいて、全リンクの将来のリンクコストを推定し、起動していないノードの中で最もリンクコストの合計値が高いノードを、起動した場合に最も使用されるノードとしてもよい。
（実施形態）
実施形態に係る通信システムについて、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る通信システム１を模式的に示す図である。図１を参照すると、通信システム１は、複数のノードを含む通信ネットワークＮ１と、制御サーバ１００とを備えている。通信ネットワークＮ１は、ｎ個（ｎは２以上の整数）のノード５−１〜５−ｎを含む。
トラフィックの通信経路が決定されると、制御サーバ１００は、決定された通信経路上の各ノード５−ｉに対して、トラフィックのデータ（パケット、フレーム等）を、決定された通信経路に沿って転送するように指示する。各ノード５−ｉは、制御サーバ１００からの指示に従って、自身の設定を行う。
各ノード５−ｉは、例えば、転送テーブルを備えている。ここで、転送テーブルとは、トラフィックの入力元と送信先との対応関係を示すテーブルをいう。各ノード５−ｉは、転送テーブルを参照することによって、入力元から受け取ったトラフィックを指定された送信先に転送する。この場合、制御サーバ１００は、上記決定された通信経路に沿ってトラフィックが転送されるように、各ノード５−ｉに対して転送テーブルを設定するよう指示する。各ノード５−ｉは、制御サーバ１００からの指示に従って、自身の転送テーブルの内容を設定する。
このような処理を実現するための制御サーバ１００とノード５−ｉとの間のインターフェイス方式として、非特許文献２にオープンフロー（ＯｐｅｎＦｌｏｗ）という技術が提案されている。オープンフローは、通信をフローとして捉え、フロー単位で経路制御、障害回復、負荷分散および最適化を行う。ノードとして機能するオープンフロースイッチは、制御サーバとして機能するオープンフローコントローラとの通信用のセキュアチャネルを備え、オープンフローコントローラから適宜追加または書き換えを指示されるフローテーブルに従って動作する。フローテーブルには、フロー毎に、パケットヘッダと照合するルールと、処理内容を定義したアクションと、フロー統計情報との組が定義される。
例えば、オープンフロースイッチは、最初のパケット（ｆｉｒｓｔ ｐａｃｋｅｔ）を受信すると、受信パケットのヘッダ情報に適合するルール（ＦｌｏｗＫｅｙ）を持つエントリをフローテーブルから検索する。受信パケットに適合するエントリが見つかった場合、オープンフロースイッチは、受信パケットに対して、当該エントリのアクションフィールドに記述された処理内容を実施する。一方、受信パケットに適合するエントリが見つからなかった場合、オープンフロースイッチは、セキュアチャネルを介して、オープンフローコントローラに対して受信パケットを転送し、受信パケットの送信元・送信先に基づいたパケットの経路の決定を依頼し、これを実現するフローエントリを受け取ってフローテーブルを更新する。
図２は、送信元ノード５−Ｓから送信先ノード５−Ｄへの複数の通信経路を示す概念図である。図２に示すように、多くの場合、送信元ノード５−Ｓから送信先ノード５−Ｄへの複数の通信経路が存在する。各通信経路はいくつかの中継ノード５−ｒを含んでおり、異なる通信経路は異なる中継ノード５−ｒの組み合わせから成る。
通信ネットワークからのリンクコストおよびトポロジ情報を含んだネットワーク情報に基づいて、転送確率テーブルを構成することができる。図面を参照して、転送確率テーブルについて説明する。図３は、対象ノード５−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）に対する転送確率テーブル３０−ｉを一例として示す図である。
ここで、対象ノード５−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）は、図１におけるノード５−１〜５−ｎのいずれかである。また、送信先ノード５−ｊ（ｊ＝１〜ｎ、ｊ≠ｉ）は、ノード５−１〜５−ｎのいずれかのノードであって、対象ノード５−ｉ以外のノードをいう。
対象ノード５−ｉから送信先ノード５−ｊへトラフィックを伝達することを考える。このとき、対象ノード５−ｉからのトラフィックの送信先となる次のノードが、「次ホップノード５−ｉｊ」である。すなわち、次ホップノード５−ｉｊは、トラフィックが経由する対象ノード５−ｉの次のホップのノードである。対象ノード５−ｉに関して、複数の次ホップノード５−ｉｊの候補が存在し得る。次ホップノードの候補をｍ個（ｍは自然数）とすると、これらを５−ｉｊ（１）〜５−ｉｊ（ｍ）のように表すことができる。すなわち、対象ノード５−ｉに関して、次ホップノード候補５−ｉｊ（ｋ）（ｋ＝１〜ｍ）存在する。なお、次ホップノード候補５−ｉｊ（ｋ）は、送信先ノード５−ｊから遠ざかるようなノードであってもよい。
以上のように、転送確率テーブル３０は、次ホップノードの候補を示す「次ホップ情報」である。転送確率テーブル３０−１〜３０−ｎは、ノード５−１〜５−ｎのそれぞれに対して設けられる。すなわち、対象ノード５−ｉと転送確率テーブル３０−ｉとは、互いに関連付けられており、転送確率テーブル３０−ｉは、対象ノード５−ｉに関する次ホップノード候補５−ｉｊ（ｋ）を示す。
図３を参照すると、転送確率テーブル３０−ｉは、送信先ノード５−ｊ（ｊ＝１〜ｎ、ｊ≠ｉ）毎に、次ホップノード候補５−ｉｊ（ｋ）を示す。さらに、転送確率テーブル３０−ｉは、各次ホップノード候補５−ｉｊ（ｋ）に対して規定される転送確率Ｐｉｊ（ｋ）を示す。転送確率Ｐｉｊ（ｋ）は、ｍ個の次ホップノード候補５−ｉｊ（１）〜５−ｉｊ（ｍ）の中から次ホップノード５−ｉｊ（ｋ）が選択される確率を表す。
制御サーバ１００は、転送確率テーブル３０に基づいて確率的にトラフィックを転送させる。
なお、制御サーバ１００は、経路設定プログラムを実行することにより、以上の経路設定処理を実現するようにしてもよい。また、経路設定プログラムは、制御サーバ１００によって実行されるコンピュータプログラムであり、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されていてもよい。
図４は、制御サーバ１００の構成を一例として示すブロック図である。図４を参照すると、制御サーバ１００は、次ホップ決定部１０、ノード設定部２０、転送確率テーブル３０、経路ノードリスト４０、電力制御部５０、および、トラフィック情報管理部６０を備えている。
次ホップ決定部１０は、対象ノードに関する次ホップノードの候補と各候補に対する転送確率を転送確率テーブル３０から取得し、次ホップノードの候補から１つのノードを選択する。また、次ホップ決定部１０は、対象ノードを選択された１つの次ホップノードに更新し、経路ノードリスト４０に追記する。
電力制御部５０は、電力削減のために電源を切断するか、または省電力モードにするノードを決定する。電力制御部５０は、全ノード対間の通信量を把握するために、トラフィック情報管理部６０からトラフィックが通過しているエッジノードを取得する。
次に、本実施形態に係る経路設定処理について、図面を参照して説明する。図５は、次ホップ決定部１０による経路設定処理を一例として示すフローチャートである。
トラフィックが発生すると、次ホップ決定部１０は、当該トラフィックに関する経路設定要求ＲＥＱを通信ネットワークＮ１から受け取る（ステップＳ１０）。経路設定要求ＲＥＱは、当該トラフィックの送信元ノード５−Ｓおよび送信先ノード５−Ｄを示す。
次ホップ決定部１０は、経路設定要求ＲＥＱを受け取り、送信元ノード５−Ｓと送信先ノード５−Ｄを認識する。次に、次ホップ決定部１０は、送信元ノード５−Ｓを対象ノード５−ｉの初期値として設定する（ステップＳ１１）。
次ホップ決定部１０は、対象ノード５−ｉに関連付けられた転送確率テーブル３０−ｉにおいて、送信先ノード５−ｊが５−Ｄである行を参照して、次ホップノードの候補と各候補に対する転送確率を取得する（ステップＳ１２）。
次ホップ決定部１０は、転送確率テーブル３０−ｉから次ホップ候補と転送確率を取得し、次ホップノード候補５−ｉｊ（１）〜５−ｉｊ（ｍ）の中から１つの次ホップノード５−ｉｊをランダムに選択する（ステップＳ１３）。例えば、次ホップ決定部１０は、乱数と転送確率Ｐｉｊ（ｋ）を利用する。ここで、転送確率の合計値は必ずしも１でなくてもよい。
一例として、次ホップノードの個数が３個（ｍ＝３）であり、次ホップノード候補５−ｉｊ（１）〜５−ｉｊ（３）の転送確率Ｐｉｊ（１）〜Ｐｉｊ（３）がそれぞれ０．２、０．３、０．６である場合を考える。このとき、次ホップノード候補５−ｉｊ（１）〜５−ｉｊ（３）に関し、それぞれの転送確率Ｐｉｊ（１）〜Ｐｉｊ（３）に応じた数値範囲が規定される。例えば、次ホップ決定部１０は、０以上０．２未満の範囲を次ホップノード候補５−ｉｊ（１）に対応づけ、０．２以上０．５未満の範囲を次ホップノード候補５−ｉｊ（２）に対応づけ、０．５以上１．１未満の範囲を次ホップノード候補５−ｉｊ（３）に対応づける。転送確率の合計値が１でない場合には、次ホップ決定部１０は、０以上転送確率の合計値未満の範囲の一様乱数Ｘを生成する。そして、次ホップ決定部１０は、生成した乱数Ｘを含む数値範囲に対応付けられた次ホップノード候補を選択する。例えば、生成した乱数Ｘが０．３である場合には、次ホップ決定部１０は次ホップノード候補５−ｉｊ（２）を選択する。このように、次ホップ決定部１０は、転送確率Ｐｉｊ（ｋ）に応じてランダムに１つの次ホップノード５−ｉｊを選択する。
次ホップノード５−ｉｊを選択すると、次ホップ決定部１０は、選択した次ホップノード５−ｉｊを中継ノード５−ｒとして経路ノードリスト４０に保持する。さらに、次ホップ決定部１０は、対象ノード５−ｉを選択した次ホップノード５−ｉｊに更新する（ステップＳ１４）。
次ホップ決定処理が完了すると、次ホップ決定部１０は、更新後の対象ノード５−ｉ（すなわち、選択した次ホップノード）が送信先ノード５−Ｄと一致しているか否かを調べる（ステップＳ１５）。すなわち、次ホップ決定部１０は、対象ノード５−ｉが送信先ノード５−Ｄまで到達したか否かを調べる。
対象ノード５−ｉが送信先ノード５−Ｄに到達していない場合には（ステップＳ１５のＮＯ）、処理はステップＳ１２に戻り、次ホップ決定部１０は、新たな対象ノード５−ｉに関する次ホップ決定処理を実行する。
以上の処理を繰り返すことで（ステップＳ１２〜Ｓ１５）、次ホップ決定部１０は、送信元ノード５−Ｓから送信先ノード５−Ｄに向かって１ホップずつランダムに中継ノード５−ｒを決定していく。
最終的に、対象ノード５−ｉは送信先ノード５−Ｄに到達する（ステップＳ１５のＹＥＳ）。このとき、送信元ノード５−Ｓから送信先ノード５−Ｄへの通信経路が決定される。以上のように、次ホップ決定部１０は、次ホップ決定処理を繰り返すことによって、送信元ノード５−Ｓから送信先ノード５−Ｄへの通信経路を１ホップずつランダムに決定する。
次ホップ決定部により通信経路が決定されると（ステップＳ１５のＹＥＳ）、ノード設定部２０は、決定された通信経路に沿ってトラフィックを転送するように、決定された通信経路上の各ノード５に指示する（ステップＳ１６）。ノード設定部２０は、経路ノードリスト４０に登録されている各ノード５−ｉに対して、転送テーブル設定コマンドＣＭＤを送出する。ここで、転送テーブル設定コマンドＣＭＤは、決定された通信経路に沿ってトラフィックが転送されるように転送テーブルを設定するよう指示するコマンドである。
決定された通信経路上の各ノード５は、制御サーバ１００から転送テーブル設定コマンドＣＭＤを受け取り、転送テーブル設定コマンドＣＭＤに従って、自身の転送テーブルの内容を設定する。以上により、トラフィックのデータは、送信元ノード５−Ｓから送信先ノード５−Ｄまで伝達される。
なお、ここでは集中制御による経路設定方法について説明したが、分散制御による経路設定方法を採用することもできる。
次に、電力制御部５０による電力制御方法について、図面を参照して説明する。図６は、電力制御部５０の構成を示すブロック図である。図６を参照すると、電力制御部５０は、ノード選択部５１、リンクコスト算出部５２、ノード追加部５３、および、ノード制御部５４を備えている。
ノード選択部５１は、第１の通信ネットワークＮ１（例えば、すべてのノードを含むネットワーク）に含まれるノードから一部のノードを選択し、選択したノードから成る第２の通信ネットワークＮ２を生成する。リンクコスト算出部５２は、第２の通信ネットワークＮ２において、ノードとその次ホップノードとの間でのパケットの転送確率を求め、求めた転送確率を用いて所定のトラフィックに対する第２の通信ネットワークＮ２に含まれるノード対の間の通信量を算出し、求めた転送確率と算出した通信量に基づいて第２の通信ネットワークＮ２に含まれるノード対のリンクコストを算出する。ノード追加部５３は、算出されたリンクコストが所定の条件を満たすように、第１の通信ネットワークＮ１に含まれるノードであって第２の通信ネットワークＮ２に含まれないノードを第２の通信ネットワークＮ２に追加する。ノード制御部５４は、第２の通信ネットワークＮ２に含まれるノードを第１のモード（例えば、通常の電力消費モード）とし、それ以外のノードを第１のモードよりも消費電力の少ない第２のモード（例えば、低消費電力モードまたは休止モード）とする。
本実施形態では、起動すべきノードを、起動ノードで構成される通信ネットワークＮ２に追加する。また、通信ネットワークＮ２に含まれるノードを起動するとともに、通信ネットワークＮ２に含まれないノードの電源を切断するか、または、省電力モードとする。
全送信元と送信先のペア間の最短経路上のノードを起動した状態を通信ネットワークＮ２の初期状態とし、通信ネットワークＮ２の転送確率テーブル３２（非図示）を構築し、転送確率テーブル３２と全ノード対間の通信量とに基づいて、通信ネットワークＮ２の将来のリンクコストＬＣ２’を推定する。推定した将来のリンクコストＬＣ２’の最大値が閾値ｔｈ以上である場合には、これを低減させるために、ネットワーク中のすべてのノードが起動した場合のネットワークである全ノードで構成される通信ネットワークＮ１に対する転送確率テーブル３１（非図示）を構築し、起動していないノードの中で最も利用率が高くなるノードを通信ネットワークＮ２に追加する。再度、通信ネットワークＮ２の転送確率テーブル３２を構築し、転送確率テーブル３２と全ノード対間の通信量とに基づいて、将来のリンクコストＬＣ２’を推定し、推定した将来のリンクコストが閾値ｔｈを下回るまで、通信ネットワークＮ２へのノードの追加と、将来のリンクコストＬＣ２’の推定を繰り返す。推定した将来のリンクコストＬＣ２’が閾値ｔｈを下回った場合には、通信ネットワークＮ２に含まれるノードを起動し、通信ネットワークＮ２に含まれないノードの電源を切断するか、または省電力モードとする。
次に、電力制御部５０の動作について、詳細に説明する。図７および図８は、電力制御部５０による電力制御方法を示すフローチャートである。図７は、ノード選択部５１の動作（ステップＳ２０〜Ｓ２４）を示す。一方、図８は、リンクコスト算出部５２の動作（ステップＳ２５、Ｓ２６）、ノード追加部５３の動作（ステップＳ２７〜Ｓ３０）、および、ノード制御部５４の動作（ステップＳ３１）を示す。なお、図７と図８とは、結合子Ａにおいて結合される。
図７を参照すると、ノード選択部５１は、起動ノードで構成される通信ネットワークＮ２を空集合とし、すべての送信元ノードと送信先ノードのペアに対し、送信元から送信先への最短経路上のノードを探索するため、送信元ノードから送信先へ、転送確率テーブル３０において最も転送確率の高いノードをたどり、経由したノードを起動ノードで構成される通信ネットワークＮ２に追加する（ステップＳ２０）。
ノード選択部５１は、トラフィック情報管理部６０から、トラフィックｆの送信元エッジノードＥＩＤまたは送信先エッジノード番号ＩＩＤを取得する（ステップＳ２１）。
ノード選択部５１は、送信元エッジノード番号ＥＩＤまたは送信先エッジノード番号ＩＩＤから、トラフィックｆの送信元エッジノードにおける送信データ量、または、送信先エッジノードにおける受信データ量を取得し、全ノード対間の通信量に加算する（ステップＳ２２）。なお、ネットワークにおけるパケットロスを無視した場合には、送信データ量と受信データ量は一致する。
次に、ノード選択部５１は、送信データ量または受信データ量を取得したトラフィック数が、調査すべきフロー数ｆｍａｘまで探したか否かをチェックする（ステップＳ２３）。なお、調査すべきフロー数ｆｍａｘは十分に大きい値とし、管理しているトラフィック数よりも小さい値とすることが好ましい。
ノード選択部５１は、送信データ量または受信データ量を取得したトラフィック数が調査すべきトラフィック数ｆｍａｘに達していない場合には（ステップＳ２３のＮＯ）、トラフィックｆの個数を１つ加算し（ステップＳ２４）、ステップＳ２１〜Ｓ２３の処理を繰り返す。
図７および図８を参照すると、送信データ量または受信データ量を取得したトラフィック数が調査すべきトラフィック数ｆｍａｘに達した場合には（ステップＳ２３のＹＥＳ）、リンクコスト算出部５２は、通信ネットワークＮ２におけるリンクコストＬＣ２から、通信ネットワークＮ２における転送確率テーブル３２を構築する（ステップＳ２５）。
ここで、起動ノードで構成される通信ネットワークＮ２におけるリンクコストＬＣ２を決定する方法として、様々な方法を採用することができる。例えば、現在のリンクコストを用いる方法、リンクコストを一定の値に決定する方法等を用いることができる。
また、通信ネットワークＮ２とリンクコストＬＣ２から通信ネットワークＮ２における転送確率テーブル３２を構築する方法として、転送確率テーブル３０を構築する方法と同様に、様々な方法を用いることができる。例えば、非特許文献３では、以下の式に基づいて、転送確率テーブル３０を構築している。
Figure 2014513448
ここで、式（１）のｐ（ｊ｜ｉ）は転送確率テーブル３０の要素であり、送信先ノードがｄである場合における、対象ノードｉから次ホップノードｊへの転送確率を表す。また、式（２）のＩは単位行列を表す。さらに、式（３）のγは設定パラメータを表し、ｃｉｊはノードｉ、ｊ間のリンクコストを表す。また、式（１）のＷｊｄ、Ｗｉｄ、および、式（３）のａｉｊは、それぞれ、式（２）における行列Ｗおよび行列Ａの要素である。
次に、リンクコスト算出部５２は、通信ネットワークＮ２における転送確率テーブル３２と全ノード対間の通信量とに基づいて、通信ネットワークＮ２における将来のリンクコストＬＣ２’を推定する（ステップＳ２６）。
リンクコスト算出部５２は、送信元ノードｓから送信先ノードｄ間の通信において、ノードｉ、ｊ間のリンクが使用される確率を、通信ネットワークＮ２における転送確率テーブル３２を用いて算出する。次に、リンクコスト算出部２６は、全ノード対間の通信量から得られる送信元ノードｓから送信先ノードｄ間の通信量を、算出した転送確率に乗じることで、ノードｉ、ｊ間のリンクに流れる通信量を求める。リンクコスト算出部５２は、以上の処理をすべての送信元ノードｓ、送信先ノードｄについて実施することにより、ノードｉ、ｊ間のリンクの使用量を算出する。さらに、リンクコスト算出部５２は、算出したリンクの使用量に基づいて、通信ネットワークＮ２における将来のリンクコストＬＣ２’を推定する。
将来のリンクコストＬＣ２’の推定方法として、様々な方法を用いることができる。例えば、リンクコストＬＣをリンク利用率として定義した場合には、以下の式（４）ないし式（６）に従ってリンクコストを算出することができる。
Figure 2014513448
式（５）のＯｓｄは送信元ノードｓから送信先ノードｄへの送受信データ量を表す。式（６）によると、時間ｔ後のリンクコストＬＣ２’が算出される。式（６）のｃ’ｉｊは、時間ｔ後のノードｉ、ｊ間のリンクコストＬＣ２’を表す。また、式（６）のｂｗｉｊはノードｉ、ｊ間のリンク容量を示す。
次に、ノード追加部５３は、推定した起動ノードによって構成される通信ネットワークＮ２における将来のリンクコストＬＣ２’の最大値が閾値ｔｈより小さいか否か、および、通信ネットワークＮ１に含まれる全ノードが起動ノードで構成される通信ネットワークＮ２に追加されているか否かを調べる（ステップＳ２７）。
将来の起動ノードで構成される通信ネットワークＮ２におけるリンクコストＬＣ２’の最大値が閾値ｔｈ以上であり、かつ、通信ネットワークＮ１に含まれる全ノードが起動ノードで構成される通信ネットワークＮ２に追加されていない場合には（ステップＳ２７のＮＯ）、ノード追加部５３は、全ノードで構成される通信ネットワークＮ１のリンクコストを、起動ノードで構成される通信ネットワークＮ２に含まれるノード同士をつなぐリンクのリンクコストをＣｕｐ、それ以外のリンクコストをＣｄｏｗｎとし、通信ネットワークＮ１における転送確率テーブル３１を構築する（ステップＳ２８）。ここで、通信ネットワークＮ１における転送確率テーブル３１は、転送確率テーブル３０と同様の方法で構築することができる。
次に、ノード追加部５３は、全ノードで構成される通信ネットワークＮ１の転送確率テーブル３１と全ノード対間の通信量とに基づいて、通信ネットワークＮ１における将来のノード使用量ＮＵを推定する（ステップＳ２９）。
ノード追加部５３は、送信元ノードｓから送信先ノードｄ間の通信において、ノードｉ、ｊ間のリンクが使用される確率を、全ノードで構成される通信ネットワークＮ１における転送確率テーブル３１を用いて算出する。次に、ノード追加部５３は、全ノード対間の通信量から得られる送信元ノードｓから送信先ノードｄ間の通信量を、算出した転送確率に乗じることで、ノードｉ、ｊ間のリンクに流れる通信量を求める。ノード追加部５３は、以上の処理をすべての送信元ノードｓ、送信先ノードｄについて実施することにより、ノードｉ、ｊ間リンクの使用量を算出する。さらに、ノード追加部５３は、ノードが保持するすべてのリンクのリンク使用量の合計値から、全ノードで構成される通信ネットワークＮ１における将来のノード使用量ＮＵを推定する。
次に、ノード追加部５３は、通信ネットワークＮ１に含まれるノードのうちの、将来の推定ノード使用量ＮＵの合計値が最も高いノードを、通信ネットワークＮ２に追加する（ステップＳ３０）。
ノード追加部５３がノードを追加した後、再度、リンクコスト算出部５２はステップＳ２５およびＳ２６を実施する。ノード追加部５３は、起動ノードで構成される通信ネットワークＮ２の推定リンクコストＬＣ２’の最大値が閾値ｔｈより小さいか否か、および、全ノードが通信ネットワークＮ２に追加されているか否かを調べる（ステップＳ２７）。
通信ネットワークＮ２におけるリンクコストＬＣ２’の最大値が閾値ｔｈより小さい、または、通信ネットワークＮ１に含まれる全ノードが通信ネットワークＮ２に追加されている場合には（ステップＳ２７のＹＥＳ）、ノード制御部５４は、通信ネットワークＮ２に含まれるノードを起動するとともに、含まれないノードの電源を切断するか、または省電力モードとする（ステップＳ３１）。
本実施形態の制御サーバ１００によると、送信元から宛先へ複数の経路が存在する通信ネットワークとノード間トラフィック転送確率に基づいて、通信ネットワークを制御する経路選択方法において、すべての送信元から宛先のペアを結ぶ経路上のノードを起動した状態を初期状態とし、起動済みノードで構成される通信ネットワークＮ２におけるノード間トラフィック転送確率を算出し、転送確率と将来に発生すると仮定した通信量とを用いることによって通信ネットワークＮ２の将来のリンクコストを推定し、該コストが閾値を下回るまで、起動した場合に最も使用されるノードを起動する。これにより、トラフィックに対して十分なスループットを与えつつ、通信ネットワークの消費電力を低減することができる。
なお、上記の特許文献１および非特許文献１−３の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素の多様な組み合わせないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
１ 通信システム
５−１〜５−ｎ ノード
５−Ｄ 送信先ノード
５−Ｓ 送信元ノード
５−ｉ 対象ノード
５−ｊ 隣接ノード
５−ｒ 中継ノード
１０ 次ホップ決定部
２０ ノード設定部
３０ 転送確率テーブル
３０−ｉ ノード５−ｉに対する転送確率テーブル
３１ 通信ネットワークＮ１における転送確率テーブル
３２ 通信ネットワークＮ２における転送確率テーブル
４０ 経路ノードリスト
５０ 電力制御部
５１ ノード選択部
５２ リンクコスト算出部
５３ ノード追加部
５４ ノード制御部
６０ トラフィック情報管理部
１００ 制御サーバ
ＣＭＤ 転送テーブル設定コマンド
ｆｍａｘ 調査すべきトラフィック数
γ 設定パラメータ
ＬＣ１ 通信ネットワークＮ１におけるリンクコスト
ＬＣ２ 通信ネットワークＮ２におけるリンクコスト
ＬＣ２’ 通信ネットワークＮ２における将来のリンクコスト
Ｎ１ 全ノードで構成される通信ネットワーク
Ｎ２ 起動ノードで構成される通信ネットワーク
ＮＵ 通信ネットワークＮ１における将来のノード使用量
Ｐｉｊ（ｋ） 転送確率
ＲＥＱ 経路設定要求
ｔｈ 閾値

Claims (19)

  1. 第１の通信ネットワークに含まれるノードから一部のノードを選択し、選択したノードから成る第２の通信ネットワークを生成するノード選択部と、
    前記第２の通信ネットワークにおいて、ノードとその次ホップノードとの間でのパケットの転送確率を求め、求めた転送確率を用いて所定のトラフィックに対する前記第２の通信ネットワークに含まれるノード対の間の通信量を算出し、求めた転送確率と算出した通信量に基づいて前記第２の通信ネットワークに含まれるノード対のリンクコストを算出するリンクコスト算出部と、
    算出されたリンクコストが所定の条件を満たすように、前記第１の通信ネットワークに含まれるノードであって前記第２の通信ネットワークに含まれないノードを前記第２の通信ネットワークに追加するノード追加部と、
    前記第２の通信ネットワークに含まれるノードを第１のモードとし、それ以外のノードを第１のモードよりも消費電力の少ない第２のモードとするノード制御部と、を備える、制御サーバ。
  2. 前記ノード追加部は、前記第２の通信ネットワークに含まれるノード対のリンクコストの最大値が所定の閾値よりも小さい場合に、前記所定の条件が満たされたものと判定する、請求項１に記載の制御サーバ。
  3. 前記ノード追加部は、前記第１の通信ネットワークにおいて、ノードとその次ホップノードとの間でのパケットの転送確率を求め、求めた転送確率を用いて前記所定のトラフィックに対する前記第１の通信ネットワークに含まれるノード対の間の通信量を算出し、算出した通信量に基づいて前記第１の通信ネットワークに含まれる各ノードにおける通信量を求め、通信量が最大のノードを前記第２の通信ネットワークに追加する、請求項１または２に記載の制御サーバ。
  4. 前記ノード追加部は、前記第１の通信ネットワークにおいて、ノードとその次ホップノードとの間でのパケットの転送確率を求め、求めた転送確率を用いて前記所定のトラフィックに対する前記第１の通信ネットワークに含まれるノード対の間の通信量を算出し、求めた転送確率と算出した通信量に基づいて前記第１の通信ネットワークに含まれるノード対のリンクコストを求め、自身を含むノード対のリンクコストの和が最大のノードを前記第２の通信ネットワークに追加する、請求項１または２に記載の制御サーバ。
  5. 前記リンクコスト算出部は、前記所定のトラフィックに対するエッジノードにおける送信データ量または受信データ量を取得し、取得した送信データ量または受信データ量と求めた転送確率とを用いて前記所定のトラフィックに対する前記第２の通信ネットワークに含まれるノード対の間の通信量を算出する、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の制御サーバ。
  6. 前記ノード選択部は、前記第１の通信ネットワークから、すべてのエッジノードを選択するとともに、すべてのエッジノードの対を結ぶ最短経路上のノードを選択する、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の制御サーバ。
  7. 前記ノード制御部は、前記第２の通信ネットワークに含まれないノードの電源を遮断する、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の制御サーバ。
  8. 前記第１の通信ネットワークと、
    請求項１ないし７のいずれか１項に記載の制御サーバと、を備える通信システム。
  9. 第１の通信ネットワークに含まれるノードから一部のノードを選択し、選択したノードから成る第２の通信ネットワークを生成する工程と、
    前記第２の通信ネットワークにおいて、ノードとその次ホップノードとの間でのパケットの転送確率を求め、求めた転送確率を用いて所定のトラフィックに対する前記第２の通信ネットワークに含まれるノード対の間の通信量を算出し、求めた転送確率と算出した通信量に基づいて前記第２の通信ネットワークに含まれるノード対のリンクコストを算出する工程と、
    前記第１の通信ネットワークに含まれるノードであって前記第２の通信ネットワークに含まれないノードを前記第２の通信ネットワークに追加する工程と、
    算出されたリンクコストが所定の条件を満たすまで、前記リンクコスト算出工程および前記ノード追加工程を繰り返す工程と、
    前記第２の通信ネットワークに含まれるノードを第１のモードとし、それ以外のノードを第１のモードよりも消費電力の少ない第２のモードとする工程と、を含む、ネットワーク制御方法。
  10. 前記第２の通信ネットワークに含まれるノード対のリンクコストの最大値が所定の閾値よりも小さい場合に、前記所定の条件が満たされる、請求項９に記載のネットワーク制御方法。
  11. 前記第１の通信ネットワークにおいて、ノードとその次ホップノードとの間でのパケットの転送確率を求め、求めた転送確率を用いて前記所定のトラフィックに対する前記第１の通信ネットワークに含まれるノード対の間の通信量を算出し、算出した通信量に基づいて前記第１の通信ネットワークに含まれる各ノードにおける通信量を求め、通信量が最大のノードを前記第２の通信ネットワークに追加する工程を含む、請求項９または１０に記載のネットワーク制御方法。
  12. 前記第１の通信ネットワークにおいて、ノードとその次ホップノードとの間でのパケットの転送確率を求め、求めた転送確率を用いて前記所定のトラフィックに対する前記第１の通信ネットワークに含まれるノード対の間の通信量を算出し、求めた転送確率と算出した通信量に基づいて前記第１の通信ネットワークに含まれるノード対のリンクコストを求め、自身を含むノード対のリンクコストの和が最大のノードを前記第２の通信ネットワークに追加する工程を含む、請求項９または１０に記載のネットワーク制御方法。
  13. 前記所定のトラフィックに対するエッジノードにおける送信データ量または受信データ量を取得し、取得した送信データ量または受信データ量と求めた転送確率とを用いて前記所定のトラフィックに対する前記第２の通信ネットワークに含まれるノード対の間の通信量を算出する工程を含む、請求項９ないし１２のいずれか１項に記載のネットワーク制御方法。
  14. 第１の通信ネットワークに含まれるノードから一部のノードを選択し、選択したノードから成る第２の通信ネットワークを生成する処理と、
    前記第２の通信ネットワークにおいて、ノードとその次ホップノードとの間でのパケットの転送確率を求め、求めた転送確率を用いて所定のトラフィックに対する前記第２の通信ネットワークに含まれるノード対の間の通信量を算出し、求めた転送確率と算出した通信量に基づいて前記第２の通信ネットワークに含まれるノード対のリンクコストを算出する処理と、
    前記第１の通信ネットワークに含まれるノードであって前記第２の通信ネットワークに含まれないノードを前記第２の通信ネットワークに追加する処理と、
    算出されたリンクコストが所定の条件を満たすまで、前記リンクコスト算出処理および前記ノード追加処理を繰り返す処理と、
    前記第２の通信ネットワークに含まれるノードを第１のモードとし、それ以外のノードを第１のモードよりも消費電力の少ない第２のモードとする処理とを、コンピュータに実行させる、プログラム。
  15. 前記第２の通信ネットワークに含まれるノード対のリンクコストの最大値が所定の閾値よりも小さい場合に、前記所定の条件が満たされる、請求項１４に記載のプログラム。
  16. 前記第１の通信ネットワークにおいて、ノードとその次ホップノードとの間でのパケットの転送確率を求め、求めた転送確率を用いて前記所定のトラフィックに対する前記第１の通信ネットワークに含まれるノード対の間の通信量を算出し、算出した通信量に基づいて前記第１の通信ネットワークに含まれる各ノードにおける通信量を求め、通信量が最大のノードを前記第２の通信ネットワークに追加する処理を、コンピュータに実行させる、請求項１４または１５に記載のプログラム。
  17. 前記第１の通信ネットワークにおいて、ノードとその次ホップノードとの間でのパケットの転送確率を求め、求めた転送確率を用いて前記所定のトラフィックに対する前記第１の通信ネットワークに含まれるノード対の間の通信量を算出し、求めた転送確率と算出した通信量に基づいて前記第１の通信ネットワークに含まれるノード対のリンクコストを求め、自身を含むノード対のリンクコストの和が最大のノードを前記第２の通信ネットワークに追加する処理を、コンピュータに実行させる、請求項１４または１５に記載のプログラム。
  18. 前記所定のトラフィックに対するエッジノードにおける送信データ量または受信データ量を取得し、取得した送信データ量または受信データ量と求めた転送確率とを用いて前記所定のトラフィックに対する前記第２の通信ネットワークに含まれるノード対の間の通信量を算出する処理を、コンピュータに実行させる、請求項１４ないし１７のいずれか１項に記載のプログラム。
  19. 請求項１４ないし１８のいずれか１項に記載のプログラムを記録するコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
JP2013546108A 2011-04-04 2012-04-04 制御サーバ、ネットワーク制御方法、および、プログラム Pending JP2014513448A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013546108A JP2014513448A (ja) 2011-04-04 2012-04-04 制御サーバ、ネットワーク制御方法、および、プログラム

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011082887 2011-04-04
JP2011082887 2011-04-04
JP2013546108A JP2014513448A (ja) 2011-04-04 2012-04-04 制御サーバ、ネットワーク制御方法、および、プログラム
PCT/JP2012/002369 WO2012137501A1 (en) 2011-04-04 2012-04-04 Control server, network control method, and program

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2014513448A true JP2014513448A (ja) 2014-05-29

Family

ID=46968910

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013546108A Pending JP2014513448A (ja) 2011-04-04 2012-04-04 制御サーバ、ネットワーク制御方法、および、プログラム

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9250689B2 (ja)
EP (1) EP2695336A4 (ja)
JP (1) JP2014513448A (ja)
CN (1) CN103493444A (ja)
WO (1) WO2012137501A1 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6248469B2 (ja) * 2013-08-26 2017-12-20 富士通株式会社 通信方法、通信システム、及び通信装置
US9634867B2 (en) 2014-05-02 2017-04-25 Futurewei Technologies, Inc. Computing service chain-aware paths
CN107404439B (zh) * 2016-05-18 2020-02-21 华为技术有限公司 用于重定向数据流的方法和系统、网络设备和控制设备
US11005777B2 (en) * 2018-07-10 2021-05-11 At&T Intellectual Property I, L.P. Software defined prober

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4606333B2 (ja) * 2005-09-20 2011-01-05 富士通株式会社 ルーティング制御方法
CN101087220A (zh) 2006-06-09 2007-12-12 中国科学院软件研究所 无线传感器网络mac层监听休眠方法
US7653009B2 (en) 2007-09-10 2010-01-26 Juniper Networks, Inc. Routing network packets based on electrical power procurement arrangements
CN101217381A (zh) 2008-01-18 2008-07-09 北京航空航天大学 基于跨层的无线传感器网络节能方法
JP5166227B2 (ja) * 2008-12-22 2013-03-21 アラクサラネットワークス株式会社 パケット転送方法、パケット転送装置及びパケット転送システム
WO2010144001A1 (en) 2009-06-09 2010-12-16 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) A communications network and a method in a communications network
JP5434443B2 (ja) * 2009-09-30 2014-03-05 富士通株式会社 経路制御方式，経路制御システム及び経路制御プログラム
US20120263062A1 (en) * 2009-12-10 2012-10-18 Hitachi, Ltd. Transport control server, transport control system, and transport control method
JP5678573B2 (ja) * 2010-02-24 2015-03-04 富士通株式会社 経路計算システム、経路計算方法及び経路計算プログラム
CN101841482B (zh) * 2010-05-07 2012-09-05 清华大学 一种数据中心网络节能路由方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP2695336A4 (en) 2014-09-10
EP2695336A1 (en) 2014-02-12
CN103493444A (zh) 2014-01-01
US9250689B2 (en) 2016-02-02
US20140025970A1 (en) 2014-01-23
WO2012137501A1 (en) 2012-10-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5915545B2 (ja) 経路選択方法および制御サーバ
JP4757233B2 (ja) 経路計算方法、装置及びプログラム
US8559308B2 (en) Data transmission apparatus for distributing packets
JP5771748B2 (ja) ネットワーク要素の電力消費状態によるネットワークのグリーニング
JP5943431B2 (ja) ネットワーク、データ転送ノード、通信方法およびプログラム
JP2005110261A (ja) 多数のサービスプロバイダ間で出口トラフィック負荷平衡を制御する方法及びシステム
Ibrahim et al. A multi-objective routing mechanism for energy management optimization in SDN multi-control architecture
JP6323547B2 (ja) 通信システム、制御装置、通信制御方法、および、プログラム
CN108476170B (zh) 双向约束路径搜索方法及装置
JP2014513448A (ja) 制御サーバ、ネットワーク制御方法、および、プログラム
WO2011118574A1 (ja) 通信システム、制御装置、遅延測定方法およびプログラム
JP5870995B2 (ja) 通信システム、制御装置、計算機、ノードの制御方法およびプログラム
JP5682620B2 (ja) 経路選択方法、情報処理装置、ネットワークシステムおよび経路選択プログラム
Awad et al. A greedy power-aware routing algorithm for software-defined networks
JP5212503B2 (ja) 通信制御装置、通信制御方法、および、通信制御プログラム
JP4852568B2 (ja) オーバーレイネットワーク通信経路決定方法とシステムおよびプログラム
JP2015154168A (ja) 経路制御システム、経路制御装置および経路制御方法
Orojloo et al. Energy and path aware ant colony optimization based routing algorithm for wireless sensor networks
Chellappan et al. Application of entropy of centrality measures to routing in tactical wireless networks
JP2013046134A (ja) パケット転送ノード、その制御装置、パケット転送方法およびプログラム
Alleema et al. Cooperative and fresher encounter algorithm for reducing delay in MANET
Rus et al. Case study of a gearbox-like routing algorithm selection in runtime
WO2014123194A1 (ja) 通信システム、制御装置、通信制御方法およびプログラム
JP2013197734A (ja) 経路選択装置、経路選択方法および経路選択プログラム
Charkari Data Plane Resource Optimization for Multipath Flows