JP2015530768A - 制御装置、その制御方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】階層化されたネットワークでは、上位層と下位層とがそれぞれ独立して管理、制御されることが多い。従って、階層化されたネットワークにおいて、ネットワークに要求されるサービス等に応じ、ネットワークの構成を変更するのは困難である。そこで、階層化されたネットワークに対する要求に応じた上位層のトポロジを生成する制御装置を提供する。【解決手段】制御装置は、階層化されたネットワークを制御し、ネットワークの運用ポリシと、ネットワークの第１層のパスと、に基づいて、第１層とは異なる第２層のトポロジを生成する。【選択図】図１

Description

（関連出願についての記載）
本発明は、日本国特許出願：特願２０１２−２２１４８１号（２０１２年１０月０３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、制御装置、その制御方法及びプログラムに関し、特に、階層化されたネットワークを集中制御する制御装置、その制御方法及びプログラムに関する。

近年、オープンフロー（ＯｐｅｎＦｌｏｗ）という技術が提案されている（非特許文献１、２参照）。オープンフローは、通信をエンドツーエンドのフローとして捉え、フロー単位で経路制御、障害回復、負荷分散、最適化を行うものである。非特許文献２に仕様化されているオープンフロースイッチは、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マッチ条件（Ｍａｔｃｈ Ｆｉｅｌｄｓ）と、フロー統計情報（Ｃｏｕｎｔｅｒｓ）と、処理内容を定義したインストラクション（Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓ）と、の組が定義される（非特許文献２の「４．１ Ｆｌｏｗ Ｔａｂｌｅ」の項参照）。

例えば、オープンフロースイッチは、パケットを受信すると、フローテーブルから、受信パケットのヘッダ情報に適合するマッチ条件（非特許文献２の「４．３ Ｍａｔｃｈ Ｆｉｅｌｄｓ」参照）を持つエントリを検索する。検索の結果、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、フロー統計情報（カウンタ）を更新するとともに、受信パケットに対して、当該エントリのインストラクションフィールドに記述された処理内容（指定ポートからのパケット送信、フラッディング、廃棄等）を実施する。一方、検索の結果、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エントリ設定の要求、即ち、受信パケットを処理するための制御情報の送信要求（Ｐａｃｋｅｔ−Ｉｎメッセージ）を送信する。オープンフロースイッチは、処理内容が定められた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。このように、オープンフロースイッチは、フローテーブルに格納されたエントリを制御情報として用いてパケット転送を行う。

特許文献１には、光パス確立手段を備え、外部ＩＰネットワークを光ネットワークに接続する複数の光エッジルータと、光エッジルータ間を光パスで接続するために光パス単位でのスイッチング手段を備える複数の光クロスコネクト装置から構成される光ネットワークシステムが開示されている。

国際公開第２００４／０７１０３３号

Ｎｉｃｋ ＭｃＫｅｏｗｎほか７名、"ＯｐｅｎＦｌｏｗ： Ｅｎａｂｌｉｎｇ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ ｉｎ Ｃａｍｐｕｓ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ"、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成２４（２０１２）年７月１３日検索］、インターネット〈URL:http://www.openflow.org/documents/openflow-wp-latest.pdf〉 "ＯｐｅｎＦｌｏｗ Ｓｗｉｔｃｈ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ" Ｖｅｒｓｉｏｎ １．１．０ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ （Ｗｉｒｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ０ｘ０２）、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成２４（２０１２）年７月１３日検索］、インターネット〈URL:http://www.openflow.org/documents/openflow-spec-v1.1.0.pdf〉

なお、上記先行技術文献の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。以下の分析は、本発明によって与えられたものである。

階層化されたネットワークにおいては、ルータ等の装置により実現される上位層と、上位層のリンクを実現するための装置（例えば、光クロスコネクト等）により実現される下位層に大別できる。光クロスコネクト等は、上位層のリンクを実現する装置であるため、上位層のリンクに要求される帯域等をネットワーク管理者が見積もり、下位層のパスを決定するのが通常である。

一方、ルータ等の装置では、ＯＳＰＦ（Open Shortest Path First）やＢＧＰ（Border Gateway Protocol）等のルーティングプロトコルを利用して、隣接する通信ノード間で情報交換を行わせて、上位層のトポロジを定めることが多い。

また、近年、同一のネットワークを用いて多様なサービスが提供され、多様なユーザが同一のネットワークを使用することが多い。このような状況下において、特定のサービスやユーザに応じて、上位層のトポロジを変更したいという強い要望が存在する。

しかし、階層化されたネットワークにおいて、特定のサービスに係るパケット等に応じて、上位層のトポロジを変更するのは困難である。階層化されたネットワークにおいては、上位層と下位層は、それぞれ独立して管理、制御されることが多い。従って、そのようなネットワークでは、特定のサービス係るパケットと、他のサービス等に係るパケットと、を区別して取り扱うことが難しい。上位層において、特定のサービスに係るパケットの検出を行ったとしても、当該パケットの転送を実現する下位層のパスを適切に選択できないためである。例えば、上位層の装置が、特定のサービス等に係るパケットを所定の帯域以上で転送しようとしても、そのようなパスの切り替えを実現する手段が存在しない。

なお、特許文献１の光クロスコネクト及び光エッジルータに、非特許文献１、２のオープンフロースイッチ相当の機能を持たせることで、きめ細かい粒度で経路制御を行いうる光ＩＰネットワークを構築することができる。しかし、特許文献１が開示する技術を適用したとしても、上位層の装置から下位層のパスを適切に選択することはできない。

以上のような状況を鑑み、本発明は、非特許文献１、２のオープンフローコントローラに代表される制御装置が対象とするネットワークに対する要求に応じた上位層のトポロジの生成に寄与する制御装置、その制御方法及びプログラムを提供することを目的とする。

本発明の第１の視点によれば、階層化されたネットワークを制御し、前記ネットワークの運用ポリシと、前記ネットワークの第１層のパスと、に基づいて、前記第１層とは異なる第２層のトポロジを生成する制御装置が提供される。

本発明の第２の視点によれば、階層化されたネットワークを制御する制御装置の制御方法であって、前記ネットワークの運用ポリシを受け付けるステップと、前記運用ポリシと、前記ネットワークの第１層のパスと、に基づいて、前記第１層とは異なる第２層のトポロジを生成するステップと、を含む制御装置の制御方法が提供される。
なお、本方法は、階層化されたネットワークを制御する制御装置という、特定の機械に結びつけられている。

本発明の第３の視点によれば、階層化されたネットワークを制御する制御装置を構成するコンピュータに、前記ネットワークの運用ポリシを受け付ける処理と、前記運用ポリシと、前記ネットワークの第１層のパスと、に基づいて、前記第１層とは異なる第２層のトポロジを生成する処理と、を実行させるプログラムが提供される。
なお、このプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記録することができる。記憶媒体は、半導体メモリ、ハードディスク、磁気記録媒体、光記録媒体等の非トランジェント（ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｉｅｎｔ）なものとすることができる。本発明は、コンピュータプログラム製品として具現することも可能である。

本発明の各視点によれば、制御装置が対象とするネットワークに対する要求に応じた上位層のトポロジの生成に寄与する制御装置、その制御方法及びプログラムが、提供される。

一実施形態の概要を説明するための図である。 一実施形態の概要を説明するための図である。 第１の実施形態に係る通信システムの一例を示す図である。 各エッジノード間のリンクを実現するトランスポートノードを含む通信システムの一例を示す図である。 エッジノード１０の内部構成の一例を示す図である。 エッジノード１０−１のテーブルＤＢ１３に設定されているテーブルの例である。 トランスポートノード４０の内部構成の一例を示す図である。 制御装置２０の内部構成の一例を示す図である。 上位層リンク情報の一例を示す図である。 パケット転送情報の一例を示す図である。 エッジノード１０−１及びトランスポートノード４０−１のポート間接続の一例を示す図である。 物理層構成情報の一例を示す図である。 ネットワーク管理者が入力する運用ポリシの一例を示す図である。 ネットワーク管理者が予め定める下位層のトポロジの一例を示す図である。 図１４に示す９本の光パスの詳細をまとめた図である。 上位層のトポロジの一例を示す図である。 制御装置２０の動作の一例を示すフローチャートである。 上位層トポロジ生成部２０４におけるリンク演算の一例を示すフローチャートである。 リンク演算により生成された上位層のトポロジの一例を示す図である。 エッジノード１０−１に設定する処理規則の一例を示す図である。 トランスポートノード４０−１に設定する処理規則の一例を示す図である。 運用ポリシの一例を示す図である。 リンク演算により生成された上位層のトポロジの一例を示す図である。 運用ポリシの一例を示す図である。 運用ポリシの一例を示す図である。 リンク演算により生成された上位層のトポロジの一例を示す図である。 運用ポリシの一例を示す図である。 リンク演算により生成された上位層のトポロジの一例を示す図である。 運用ポリシの一例を示す図である。 リンク演算により生成された上位層のトポロジの一例を示す図である。 上位層トポロジ生成部２０４の動作の一例を示すフローチャートである。 下位層のトポロジの一例を示す図である。 リンク演算により生成された上位層のトポロジの一例を示す図である。

初めに、図１を用いて一実施形態の概要について説明する。なお、この概要に付記した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、この概要の記載はなんらの限定を意図するものではない。

上述したように、階層化されたネットワークでは、上位層と下位層とがそれぞれ独立して管理、制御されることが多い。従って、階層化されたネットワークにおいて、ネットワークに要求されるサービス等に応じ、ネットワークの構成を変更するのは困難である。そのため、階層化されたネットワークに対する要求に応じた上位層のトポロジを生成する制御装置が望まれる。

そこで、一例として制御装置１００を提供する（図１又は図２参照）。制御装置１００は、階層化されたネットワークを制御し、ネットワークの運用ポリシと、ネットワークの第１層のパスに基づいて、第１層とは異なる第２層のトポロジを生成する。

制御装置１００は、少なくとも第１及び第２層に階層化されたネットワークを制御する。制御装置１００が制御するネットワークにおいて、第１層は相対的に第２層の下位に位置する。ネットワーク管理者は、ネットワークを運用する際に、第１層のトポロジを決定する。即ち、第２層のリンクを形成する第１層のパスを用いて、ネットワークの運用を行う。また、ネットワーク管理者は、制御装置１００に、当該ネットワークを運用する際のポリシを入力する。例えば、この運用ポリシには、ネットワークが提供するサービスごとに、第２層のリンクの特性に対する要求が含まれる。なお、第２層のリンクの特性としては、例えば、リンクの帯域、遅延やジッタに関する情報、リンクが冗長化されているかどうか、といった情報が挙げられる。

制御装置１００は、ネットワーク管理者が入力する運用ポリシと、予め定める第１層のパスに基づいて、運用ポリシの要求を満たすことのできる第２層のトポロジを生成する。換言するならば、第２層のリンクを形成する第１層のパスから、運用ポリシに適するパスを選択することで、上位層のトポロジを生成する。なお、制御装置１００が、上位層のトポロジを生成する処理を、リンク演算と表記する。例えば、制御装置１００に、サービスＡに係る運用ポリシを入力すれば、制御装置１００は、サービスＡに適する第２層のトポロジを生成する（図１参照）。一方、制御装置１００に、サービスＢに係る運用ポリシを入力すれば、制御装置１００は、サービスＢに適する第２層のトポロジを生成する（図２参照）。

サービスが異なれば、当該サービスを提供するネットワークに要求される仕様も異なる。そこで、運用ポリシには、サービスごとに、当該サービスを提供するネットワークの第２のリンクに要求する事項（仕様）をきめ細かく規定しておく。制御装置１００では、運用ポリシで規定された仕様の実現に十分な第１層のパスを選択することで、第２層のトポロジを決定する。即ち、階層化されたネットワークに対する要求に応じた上位層のトポロジを生成する制御装置１００が提供できる。

以下に具体的な実施の形態について、図面を参照してさらに詳しく説明する。

［第１の実施形態］
第１の実施形態について、図面を用いてより詳細に説明する。

図３は、第１の実施形態に係る通信システムの一例を示す図である。図３を参照すると、ネットワーク間の接続を実現するエッジノード（ＥＮ；Edge Node）１０−１〜１０−４と、エッジノード１０−１〜１０−４を含むネットワークを制御する制御装置２０と、ネットワーク管理者が使用する通信端末３０と、を含む構成が示されている。例えば、制御装置２０はオープンフローコントローラに相当し、エッジノード１０−１〜１０−４はオープンフロースイッチに相当する。

ネットワーク管理者は、通信端末３０を介して、制御装置２０に対して各種の設定を行い、エッジノード１０−１〜１０−４を含むネットワークの保守及び管理を行う。

ここで、各エッジノード間のリンクの名称を、図３に示すように定める。具体的には、エッジノード間のリンクとその名称を以下の通りとする。
・リンクＬ０１をエッジノード１０−１とエッジノード１０−２の間のリンクとする。
・リンクＬ０２をエッジノード１０−２とエッジノード１０−３の間のリンクとする。
・リンクＬ０３をエッジノード１０−３とエッジノード１０−４の間のリンクとする。
・リンクＬ０４をエッジノード１０−４とエッジノード１０−１の間のリンクとする。
・リンクＬ０５をエッジノード１０−２とエッジノード１０−４の間のリンクとする。
・リンクＬ０６をエッジノード１０−１とエッジノード１０−３の間のリンクとする。

図４は、各エッジノード間のリンクを実現するトランスポートノード（ＴＮ；Transport Node）を含む通信システムの一例を示す図である。図４を参照すると、トランスポートノード４０−１〜４０−９は、各エッジノード間のリンクを実現する。トランスポートノード４０−１〜４０−９は、例えば、物理ケーブルまたは更に下位層のパスにより互いに接続され、パケットパスを設定してパケット通信をするパケットトランスポートノード（ＰＴＮ；Packet Transport Node）に相当する。パケットトランスポートノードに係る通信に適用可能な技術には、例えば、ＭＰＬＳ−ＴＰ（Multi-Protocol Label Switching Transport Profile）が考えられる。さらに、パケットパスは、例えば、ＬＳＰ（Label Switched Path）や疑似回線（ＰＷ；Pseudo Wire）が相当する。

あるいは、トランスポートノード４０−１〜４０−９は、例えば、光ファイバケーブルにより接続され、光データの転送を実現する光クロスコネクト（ＯＸＣ；Optical Cross Connect）に相当する。本実施形態では、トランスポートノード４０−１〜４０−９は、光データの転送を実現する光クロスコネクトとして、説明を行う。

以降の説明において、エッジノード１０−１〜１０−４を相互に接続することで実現される層を上位層、トランスポートノード４０−１〜４０−９を相互に接続することで実現される層を下位層と呼ぶ。なお、上述の第１層が下位層に相当し、第２層が上位層に相当する。また、エッジノード１０−１〜１０−４を特に区別する必要のないときは「エッジノード１０」と表記する。同様に、トランスポートノード４０−１〜４０−９を特に区別する必要のないときは「トランスポートノード４０」と表記する。

上述したように、エッジノード１０−１〜１０−４の間のリンクは、複数のトランスポートノード４０−１〜４０−９を相互に接続することで、実現される。図４に示すネットワークには、エッジノード１０−１〜１０−４の間のリンクを実現する光パスとして、７本の光パス（ＬＰ０１〜ＬＰ０７）が示されている。なお、図４において、トランスポートノード間の実線は光ファイバケーブルを示し、点線は光パスを示す。図４を参照すると、例えば、光パスＬＰ０１はトランスポートノード４０−１と４０−３を接続する。光パスＬＰ０７はトランスポートノード４０−３と４０−７を接続する。

ネットワーク管理者は、ネットワークを運用するにあたり、下位層に属するノードとリンクがどのように接続されているかを規定する情報、即ち、下位層のトポロジを予め定める。ネットワーク管理者は、下位層のトポロジを、通信端末３０を介して制御装置２０に入力する。

制御装置２０は、ネットワークを構成する装置及びケーブルに関する物理的な構成に関する情報を保持する。以降の説明において、制御装置２０が保持する物理的な構成に関する情報を物理層構成情報と呼ぶ。ネットワーク管理者は、ネットワークの運用に先立ち、物理層構成情報を予め制御装置２０に入力する。あるいは、制御装置２０は、制御対象のネットワークに含まれる各ノードから情報を収集することで、物理層構成情報を生成してもよい。

ネットワーク管理者は、ネットワークを運用する際のポリシに基づき、制御装置２０に情報を入力する。例えば、図３に示すネットワークを利用して提供する特定のサービスに対しては、十分な帯域を確保する設定を制御装置２０に入力する。あるいは、ネットワークを使用する別のサービスに対しては、エッジノード１０−１〜１０−４の間の遅延が所定の値以下であることを要求する設定の入力を行う。

制御装置２０は、下位層のパスと、ネットワーク管理者が要求する仕様を含む運用ポリシと、に基づいて、上位層のトポロジを生成する。より具体的には、制御装置２０は、上位層のリンクを形成する下位層のパスの集合から、運用ポリシが要求する仕様を満たすパスを選択することで、上位層のトポロジを生成する。

制御装置２０に入力する運用ポリシが異なると、リンク演算の結果も異なる。そこで、制御装置２０は運用ポリシごとにリンク演算を実行し、その結果（上位層のトポロジ）を記憶する。その際、運用ポリシと、リンク演算により生成した上位層のトポロジと、を関連づけて記憶する。なお、運用ポリシの入力は、ネットワークの運用を開始する前に、予めネットワーク管理者が入力しておく形態であってもよいし、制御装置２０に逐次、必要に応じて運用ポリシを入力する形態であってもよい。

リンク演算を行うと、ネットワーク管理者により予め入力された下位層の光パス（上位層のリンクを形成する光パス）から、運用ポリシに適するパスが選択される。制御装置２０は、エッジノード１０及びトランスポートノード４０に対して、上位層及びリンク演算により選択された光パスを実現する処理規則を設定する。エッジノード１０及びトランスポートノード４０は、制御装置２０が設定する処理規則に従い、パケット処理（パケットの転送）を行う。即ち、制御装置２０は、リンク演算の結果に基づき、エッジノード１０及びトランスポートノード４０に対して設定する処理規則を生成する。

エッジノード１０及びトランスポートノード４０に、受信パケットのマッチフィールドに適合する処理規則が存在しない場合には、エッジノード１０及びトランスポートノード４０は、当該受信パケットに対する処理を制御装置２０に問い合わせる。問い合わせを受けた制御装置２０は、当該受信パケットに対する処理規則を計算し、エッジノード１０又はトランスポートノード４０に設定する。

以上のように、本実施形態に係る通信システムにおいては、エッジノード１０及びトランスポートノード４０が制御装置２０の制御対象である。

図５は、エッジノード１０の内部構成の一例を示す図である。エッジノード１０は、通信部１１と、テーブル管理部１２と、テーブルデータベース（テーブルＤＢ）１３と、転送処理部１４と、を含んで構成されている。

通信部１１は、エッジノード１０に処理規則を設定する制御装置２０との通信を実現する手段である。本実施形態では、通信部１１は、非特許文献２のオープンフロープロトコルを用いて制御装置２０と通信するものとする。但し、通信部１１と制御装置２０との通信プロトコルは、オープンフロープロトコルに限定されるものではない。

テーブル管理部１２は、テーブルＤＢ１３に保持されているテーブルを管理する手段である。より具体的には、テーブル管理部１２は、制御装置２０から指示された処理規則をテーブルＤＢ１３に登録し、転送処理部１４から新規パケットを受信したことを通知されると、制御装置２０に対し、処理規則の設定を要求する。また、テーブル管理部１２は、各テーブルに格納された処理規則の失効条件が成立する場合に当該処理規則を削除又は失効させる処理を行う。

テーブルＤＢ１３は、転送処理部１４が受信パケットの処理を行う際に参照するテーブルを１つ以上格納可能なデータベースによって構成される。

転送処理部１４は、テーブル検索部１４１と、アクション実行部１４２と、を含んで構成される。テーブル検索部１４１は、テーブルＤＢ１３に格納されたテーブルから、受信パケットに適合するマッチフィールドを持つ処理規則を検索する手段である。アクション実行部１４２は、テーブル検索部１４１にて検索された処理規則のインストラクションフィールドに示す処理内容に従ってパケット処理を行う手段である。

転送処理部１４は、受信パケットに適合するマッチフィールドを持つ処理規則が見つからなかった場合は、その旨をテーブル管理部１２に通知する。さらに、転送処理部１４は、パケット処理に応じて、テーブルＤＢ１３に登録されている統計情報を更新する。

図６は、エッジノード１０−１のテーブルＤＢ１３に設定されているテーブルの例である。図６の例では、エッジノード１０−１は受け付けた受信パケットをエッジノード１０−２又は１０−４のいずれかへの転送を実現する処理規則が設定されている。例えば、ポート番号にＡ１が設定され、宛先ＩＰアドレスにＡ２が設定されたパケットを受信した場合、図６の上から１番目の処理が実行される。

エッジノード１０−１が、受信パケット（ポート番号＝Ａ１、宛先ＩＰアドレス＝Ａ２）を受信すると、エッジノード１０−１のテーブル検索部１４１は、図６のテーブルの上から１番目の処理規則を、受信パケットに適合する処理規則として探し出す。エッジノード１０−１のアクション実行部１４２は、そのインストラクションフィールドに示された内容に従って、当該受信パケットをエッジノード１０−２に向けて転送する。同様に、エッジノード１０−１が、ポート番号にＢ１が設定され、宛先ＩＰアドレスにＢ２が設定されたパケットを受け付けた場合、当該パケットをエッジノード１０−４に向けて転送する。エッジノード１０は、受信パケットに対応する処理規則が存在しない場合、制御装置２０に対して処理規則の設定を要求する。

また、図６の例では、各処理規則の失効条件に、それぞれ生存時間（ＴＴＬ；Time To Live）としてＴ１時間とＴ２時間が設定されている。例えば、テーブル管理部１２は、図６の上から１番目の処理規則がＴ１時間実行されない場合に、当該処理規則を削除する動作を行う。転送処理部１４は、各処理規則が実行されるたびに生存時間を管理するタイマーを初期化する。各処理規則に対応した統計情報は、当該処理規則が実行されるたびに更新される。以上のような処理規則は、エッジノード１０−２〜１０−４にも同様に設定される。

図７は、トランスポートノード４０の内部構成の一例を示す図である。トランスポートノード４０の主たる内部構成と、図５に示すエッジノード１０の主たる内部構成は一致する。そのため、トランスポートノード４０の内部構成に関し、さらなる説明は省略する。エッジノード１０とトランスポートノード４０の相違点は、それぞれのテーブルＤＢ１３に登録される内容が異なる点である。テーブルＤＢ１３に登録される処理規則が異なれば、アクション実行部１４２が、当該処理規則に従って実行するパケット処理の内容も相違する。

図８は、制御装置２０の構成例を表したブロック図である。制御装置２０は、上位層管理部２０１と、下位層管理部２０２と、操作管理部２０３と、上位層トポロジ生成部２０４と、上位層処理規則生成部２０５と、下位層処理規則生成部２０６と、上位層管理データベース（上位層管理ＤＢ）２０７と、下位層管理データベース（下位層管理ＤＢ）２０８と、運用ポリシデータベース（運用ポリシＤＢ）２０９と、上位層トポロジデータベース（上位層トポロジＤＢ）２１０と、上位層処理規則データベース（上位層処理規則ＤＢ）２１１と、下位層処理規則データベース（下位層処理規則ＤＢ）２１２と、エッジノード１０及びトランスポートノード４０との通信を行うノード通信部２１３と、を含んで構成される。

上位層管理部２０１は、上位層リンク情報及びパケット転送情報を管理する。より具体的には、上位層管理部２０１は、制御対象のネットワークに含まれるエッジノード１０−１〜１０−４間のリンクを上位層リンク情報として管理する。例えば、図３に示すネットワークには、４個のエッジノードが含まれ、これらを相互に接続するリンクはＬ０１〜Ｌ０６である。このようなリンク（Ｌ０１〜Ｌ０６）と、それぞれのリンクに対応したエッジノード１０−１〜１０−４との関係を規定する情報が、上位層リンク情報である。

図９は、上位層リンク情報の一例を示す図である。図９を参照すると、エッジノード１０−１〜１０−４の間に形成された６本のリンクに対応したエッジノード１０が把握できる。

ネットワーク管理者は、通信端末３０を使用して、上位層リンク情報を制御装置２０に入力する。上位層管理部２０１は、通信端末３０と通信を行うノード通信部２１３を介して入力された上位層リンク情報を、上位層管理ＤＢ２０７に登録する。

さらに、上位層管理部２０１は、ネットワークに含まれるエッジノード１０−１〜１０−４間の経路情報をパケット転送情報として管理する。パケット転送情報は、例えば、ネットワーク層（第３層）におけるルーティングテーブルに相当する。

図１０は、パケット転送情報の一例を示す図である。図１０に示すように、パケット転送情報は、それぞれのエッジノード１０−１〜１０−４が受信したパケットの宛先ＩＰアドレスに応じて、当該受信パケットをいずれのエッジノードに向けて転送すべきかを規定する情報である。ネットワーク管理者は、パケット転送情報を決定し、通信端末３０を用いて制御装置２０にパケット転送情報を入力する。上位層管理部２０１は、パケット転送情報を上位層管理ＤＢ２０７に登録する。

下位層管理部２０２は、物理層構成情報を管理する。図１１は、エッジノード１０−１及びトランスポートノード４０−１のポート間接続の一例を示す図である。図１１において、エッジノード１０−１のポートＰ０１は外部ネットワークとポートＰ０２はトランスポートノード４０−１のポートＰ０４と、ポートＰ０３はトランスポートノード４０−１のポートＰ０５と、それぞれ接続されている。また、トランスポートノード４０−１のポートＰ０６は、トランスポートノード４０−８のポートＰ０８と接続され、トランスポートノード４０−１のポートＰ０７は、トランスポートノード４０−２のポートＰ０９と接続されている。

下位層管理部２０２は、図１１に示すような、ノード間（エッジノード１０及びトランスポートノード４０）の物理的な接続情報を、物理層構成情報として管理する。ネットワーク管理者は、通信端末３０を使用して、物理層構成情報を制御装置２０に入力する。下位層管理部２０２は、物理層構成情報を下位層管理ＤＢ２０８に登録する。

図１２は、物理層構成情報の一例を示す図である。なお、図１２以降の図面に記載する帯域、遅延及びジッタ等の値は、理解の容易のための例示であって、これらの値を図示する値に限定する趣旨ではない。

図１２に示すように、物理層構成情報には、ノード間を接続するケーブル（イーサネット（登録商標）ケーブル又は光ファイバケーブル）ごとに、接続ノード、接続ポート、当該ケーブルを使用した際の最大帯域、遅延量及びジッタ等に関する情報が含まれる。例えば、図１１に示すポートＰ０２とポートＰ０４を接続するケーブルにおける帯域の最大値は１００Ｇｂｐｓ、遅延量は４ｍｓ、ジッタは１ｍｓであることが理解できる。なお、以降の説明では、理解の容易のため、１本の光ファイバケーブルにおける帯域の最大値は１００Ｇｂｐｓ、遅延は４ｍｓ、ジッタは１ｍｓとする。さらに、１本の光ファイバケーブルに設定する光パスの帯域を１０Ｇｂｐｓとする。但し、光ファイバケーブルの特性を、上記の値に限定する趣旨ではないことは勿論である。

操作管理部２０３は、ネットワーク管理者が制御装置２０に対して行った操作（入力した情報）を解析する。解析した結果、ネットワーク管理者が新たな運用ポリシを入力する場合には、操作管理部２０３は、当該運用ポリシを運用ポリシＤＢ２０９に登録する。

図１３は、ネットワーク管理者が入力する運用ポリシの一例を示す図である。図１３を参照すると、ネットワーク管理者は、ネットワークが提供するサービスごとに、上位層のリンクについて帯域、遅延、ジッタ及び冗長化に関する要求の入力が可能であると理解できる。なお、図１３において、各項目におけるブランク（「−」）は、ネットワーク管理者からの要求が存在しないことを意味する。例えば、リンクＬ０５及びＬ０６の帯域には、「−」が記載されているが、これは当該リンクが形成されても、又は、形成されなくても良いことを示している。同様に、図１３の運用ポリシには、それぞれのリンクに対して、遅延、ジッタ及びパスの冗長化に関する要求は存在しないことを意味している。パスの冗長化とは、当該リンクを実現する際に使用する光パス（又は、パケットパス）の物理的な経路（パスの設定される物理ケーブルや装置）が異なることの要求である。つまり、同一の物理的経路上に複数の光パスを形成することは、パスの冗長化に該当しない。

図１３に示す運用ポリシは、制御装置２０が制御対象とするネットワークが受信するパケットが、ＦＴＰ（File Transfer Protocol）サービスに係るパケットである場合に、リンクＬ０２に２０Ｇｂｐｓ以上の帯域確保を要求し、リンクＬ０１、Ｌ０３及びＬ０４に１０Ｇｂｐｓ以上の帯域確保を要求する。

操作管理部２０３は、運用ポリシを運用ポリシＤＢ２０９に登録すると、上位層トポロジ生成部２０４に対してリンク演算の実行を指示する。また、操作管理部２０３は、ネットワーク管理者が予め定める下位層のトポロジの入力を受けた場合には、入力された下位層のトポロジと併せて、その旨を下位層管理部２０２に通知する。通知を受けた下位層管理部２０２は、下位層のトポロジを下位層管理ＤＢ２０８に登録する。

上位層トポロジ生成部２０４は、下位層のパスと、運用ポリシと、に基づいて上位層のリンクに対する要求（運用ポリシ）を満たすことのできる上位層のトポロジを生成する。上位層トポロジ生成部２０４は、生成した上位層のトポロジを上位層トポロジＤＢ２１０に登録する。なお、後述するように、上位層トポロジ生成部２０４は、必要に応じて、下位層管理ＤＢ２０８が記憶する物理層構成情報も参照する。上位層トポロジ生成部２０４におけるリンク演算の詳細については、後述する。

上位層処理規則生成部２０５は、上位層リンク情報と、パケット転送情報と、物理層構成情報と、に基づいてエッジノード１０に設定する処理規則を生成する。上位層処理規則生成部２０５は、リンク演算により生成された上位層のトポロジを実現するために必要なエッジノード１０−１〜１０−４の動作を規定する処理規則を生成する。上位層処理規則生成部２０５は、生成した処理規則を上位層処理規則ＤＢ２１１に登録すると共に、ノード通信部２１３を介して、エッジノード１０−１〜１０−４に設定する。

下位層処理規則生成部２０６は、上位層リンク情報と、パケット転送情報と、物理層構成情報と、に基づいてトランスポートノード４０に設定する処理規則を生成する。下位層処理規則生成部２０６は、リンク演算により生成された上位層のトポロジを実現するために必要なトランスポートノード４０−１〜４０−９の動作を規定する処理規則を生成する。下位層処理規則生成部２０６は、生成した処理規則を下位層処理規則ＤＢ２１２に登録すると共に、ノード通信部２１３を介して、トランスポートノード４０−１〜４０−９に設定する。

上位層処理規則生成部２０５及び下位層処理規則生成部２０６が、各ノード（エッジノード１０及びトランスポートノード４０）に処理規則を設定するタイミングには、ネットワーク管理者が制御装置２０に入力しておいた運用ポリシを実際にネットワークに適用するタイミングが考えられる。ネットワーク管理者は、将来のネットワークの運用に備えて、それぞれのサービスについて運用ポリシを制御装置２０に入力する。制御装置２０は、入力された運用ポリシに基づいて、上位層のトポロジを生成する。そして、実際に、運用ポリシで規定したサービスを開通する際に、ネットワーク管理者は、サービス開通の指示を制御装置２０に行う。指示を受けた制御装置２０は、当該運用ポリシで生成した上位層のトポロジを基に、サービスの上位層での経路の決定と各ノードの処理規則を生成し、各ノードに設定する。

あるいは、上位層トポロジ生成部２０４がリンク演算を行った際に、上位層トポロジ生成部２０４から上位層処理規則生成部２０５及び下位層処理規則生成部２０６に対して、上位層のトポロジを生成した旨を通知し、通知に応じて処理規則が生成され、かつ、処理規則が設定されてもよい。

なお、図８に示す制御装置２０の各部（処理手段）は、制御装置２０を構成するコンピュータに、そのハードウェアを用いて、後述する各処理を実行させるコンピュータプログラムにより実現することもできる。

次に、制御装置２０の動作について説明する。

制御装置２０の動作の説明に先立ち、ネットワーク管理者がネットワークを運用する際に予め定める下位層のトポロジについて説明する。

図１４は、ネットワーク管理者が予め定める下位層のトポロジの一例を示す図である。ネットワーク管理者は、図３に示すネットワークを運用するにあたり、図１４に示すような下位層のパスを決定する。図１４に示す下位層のパスは、９本の光パスＬＰ０１〜ＬＰ０９から構成されている。図１５は、図１４に示す９本の光パスの詳細をまとめた図である。図１４及び図１５を参照すると、光パスＬＰ０１は、トランスポートノード４０−１、４０−２及び４０−３を経由する。また、光パスＬＰ０１に設定される波長はλ０１である。また、光パスＬＰ０１とＬＰ０２は、経路は同一であるが、設定される波長が異なる。従って、エッジノード１０−１及び１０−２は、これらの光パスを、異なるパスとして扱う。また、光パスＬＰ０３とＬＰ０８は、それぞれトランスポートノード４０−１と４０−７をパスの端点としているので、光パスを集約（リンクアグリゲーション）して使用する。従って、エッジノード１０−１及び１０−４は、これらの光パスを上位層での１本のパスとして扱う。なお、図１５以降の図面において、光パスに設定される波長を区別して説明する必要がない場合には、波長をλ０ｘと表記する。

図１４及び図１５を参照すると、上位層のトポロジは、図１６のように表現できる。図１６を参照すると、エッジノード１０−１及び１０−２間には、２本のパスが設定され、それぞれの帯域は１０Ｇｂｐｓである。一方、エッジノード１０−１及び１０−４間には、１本のリンクが形成され、帯域は２０Ｇｂｐｓである。エッジノード１０−１及び１０−４間のリンクの帯域が２０Ｇｂｐｓである理由は、光パスＬＰ０３とＬＰ０８を集約しているためである。なお、リンクの参照番号に併記する数字は、当該リンクの特性値（図１６では、帯域）である。

続いて、ネットワーク管理者が、通信端末３０を介して、制御装置２０に新たな運用ポリシを入力し、上位層のトポロジを生成する動作について説明する。その際、入力する運用ポリシは、図１３に示す内容とする。

図１７は、制御装置２０の動作の一例を示すフローチャートである。

ステップＳ０１において、操作管理部２０３は、ネットワーク管理者から入力された運用ポリシを運用ポリシＤＢ２０９に登録する。さらに、操作管理部２０３は、上位層トポロジ生成部２０４に対して、新たな運用ポリシに対するリンク演算の実行を指示する。

ステップＳ０２において、上位層トポロジ生成部２０４は、新たな運用ポリシに対するリンク演算を実行する。

ステップＳ０２が終了すると、入力された運用ポリシに対応した上位層のトポロジが生成される。その後は、上位層処理規則生成部２０５及び下位層処理規則生成部２０６が、必要に応じて処理規則を生成し、エッジノード１０及びトランスポートノード４０に処理規則を設定する。

次に、上位層トポロジ生成部２０４におけるリンク演算について説明する。

図１８は、上位層トポロジ生成部２０４におけるリンク演算の一例を示すフローチャートである。なお、図１８に示す処理の動作主体は、上位層トポロジ生成部２０４である。

ステップＳ１０１において、上位層を形成するリンクの中から、１本のリンクを選択する。例えば、図３に示す６本のリンクのうち、リンクＬ０１を選択する。

ステップＳ１０２において、選択したリンクを実現する光パスの候補を下位層のパスから選択する。例えば、リンクＬ０１に対し、光パスＬＰ０１及びＬＰ０２が選択される（図１４及び図１５参照）。

ステップＳ１０３において、ステップＳ１０１で選択したリンクに関する要求を、運用ポリシから取得する。図１３に示す運用ポリシを参照すると、リンクＬ０１に対し、１０ＧＢｐｓ以上の帯域確保が要求されている。

ステップＳ１０４において、ステップＳ１０２で選択した光パスの候補により、前ステップで認識した要求を満たすリンクを形成できるか否かを判断する。例えば、リンクＬ０１を実現する光パスの候補は、光パスＬＰ０１及びＬＰ０２であるが、いずれの光パスの帯域は１０Ｇｂｐｓであるので、どちらの光パスを使用してもよい。従って、リンクＬ０１に対する本ステップの判断は、真（Ｔｒｕｅ；Ｙｅｓ分岐）となる。

ステップＳ１０５において、ステップＳ１０１で選択したリンクに対する光パスを確定する。例えば、リンクＬ０１については、光パスＬＰ０１又は光パスＬＰ０２のいずれでも運用ポリシが要求する仕様を満たすので、いずれかを選択する。ここでは、光パスＬＰ０１を選択するものとする。

ステップＳ１０６において、全てのリンクについての選択が終了したか否かを判断する。ここでは、リンクＬ０１について光パスが確定した段階であるので、ステップＳ１０１に遷移する（ステップＳ１０６、Ｎｏ分岐）。

リンクＬ０２を選択したステップＳ１０２では、光パスＬＰ０４とＬＰ０５が候補となる。運用ポリシを参照し、リンクＬ０２に関する要求仕様を確認すると、２０Ｇｂｐｓ以上の帯域確保が要求されている（図１３の上から２番目）。ネットワーク管理者が予め定める下位層のトポロジでは、光パスＬＰ０４とＬＰ０５を個別に使用することが規定されている。そのため、それぞれの光パス単独では、運用ポリシが要求する仕様（２０Ｇｂｐｓ以上の帯域確保）を満たすことができない（ステップＳ１０４、Ｎｏ分岐）。

その場合、ステップＳ１０７において、光パスの候補の追加が可能か否かを判断する。リンクＬ０２に対する要求は、帯域の確保であるため、本ステップでは光パスの集約が可能か否か判断される。光パスの候補の追加が可能（光パスの集約が可能）であれば、ステップＳ１０８において、光パスの集約が行われる。さらに、集約後の光パス（集約後の光パスを光パスＬＰ４５と呼ぶ）について、再び、ステップＳ１０４の判断を行う。光パスＬＰ４５は、２本の光パスを集約するものであるので、その帯域は２０Ｇｂｐｓである。従って、運用ポリシの要求を満たす。ステップＳ１０５において、リンクＬ０２についての光パスとして、光パスＬＰ４５が確定する。

リンクＬ０３〜Ｌ０６についても、同様の処理がなされ、全てのリンクについて選択が終了すると、図１８に示す処理が終了する。

図１９は、リンク演算が終了し、生成された上位層のトポロジの一例を示す図である。図１６及び図１９に示す上位層のトポロジを比較すると、リンクＬ０１、Ｌ０３及びＬ０４を形成するパスが、２本の光パスから１本の光パスに変更となっている。また、リンクＬ０２は、２本の光パスを集約することで実現されている。さらに、リンクＬ０５は消滅している。上位層トポロジ生成部２０４は、リンク演算を実行することにより、ネットワーク管理者が運用ポリシに規定する要求仕様を満たすのに十分な上位層のトポロジを生成する。上位層トポロジ生成部２０４は、生成した上位層のトポロジを上位層トポロジＤＢ２１０に登録する。

上位層処理規則生成部２０５及び下位層処理規則生成部２０６は、リンク演算により生成された上位層のトポロジを基に、サービス開通時に、エッジノード１０及びトランスポートノード４０に設定する処理規則を生成する。例えば、上位層処理規則生成部２０５は、エッジノード１０−１に設定する処理規則として、図２０に示すような処理規則を生成する。図２０に示す処理規則では、ＦＴＰサービスに係るパケットであって、宛先ＩＰアドレスがＩＰ１のパケットは、トランスポートノード４０−１向きのポートから転送することを示す。また、下位層処理規則生成部２０６は、トランスポートノード４０−１に対する処理規則として、図２１に示すような処理規則を生成する。図２１に示す処理規則では、ＦＴＰサービスに係るパケットであって、宛先ＩＰアドレスがＩＰ１のパケットは、トランスポートノード４０−２向きのポートから転送することを示す。

なお、本実施形態においては、ネットワーク管理者による制御装置２０に対する運用ポリシの入力を契機として、上位層トポロジ生成部２０４が、上位層のトポロジを生成する場合について説明した。しかし、各ノード（エッジノード１０又はトランスポートノード４０）が、その処理規則に記載されていないサービス（ポート番号）や転送先（宛先ＩＰアドレス）に係るパケットを受信した際の問い合わせを契機に、上位層トポロジ生成部２０４が、リンク演算を実行し、上位層のトポロジを生成してもよい。

また、制御装置２０が記憶するパケット転送情報は、ネットワーク管理者が設定するものとして説明をした。しかし、各ノード（エッジノード１０やトランスポートノード４０）が、ＢＧＰ等のルーティングプロトコルをサポートし、自律的にルーティングテーブルを作成する場合には、経路交換に係る広告を制御装置２０が収集し、制御装置２０が各ノードに設定するルーティングテーブルを作成、管理してもよい。

さらに、本実施形態に係るトランスポートノード４０は、光クロスコネクトとして説明を行った。即ち、エッジノード間のリンクを形成するパスは、光パスとして説明した。しかし、トランスポートノード４０は、パケットトランスポートノードのように、パケットパスを形成する装置であってもよい。

さらにまた、制御装置２０が制御の対象とする機器は、エッジノード１０及びトランスポートノード４０として説明を行った。しかし、ネットワークの構成によっては、制御装置２０が制御の対象とする機器は、エッジノード１０又はトランスポートノード４０のいずれかに限られる場合も存在する。また、制御装置２０は、上位層及び下位層に属する複数の機器（エッジノード１０及びトランスポートノード４０）を制御の対象とする場合について説明した。しかし、ネットワークの構成によっては、制御装置２０が制御の対象とする機器が、複数存在しない場合も存在する。

以上のように、本実施形態に係る制御装置２０が実行するリンク演算は、予め定める下位層のパスから、運用ポリシが要求する仕様を満たすことのできる上位層のトポロジを生成する。換言するならば、上位層のリンクを形成する下位層のパスから、運用ポリシに適するパスを選択し、上位層のトポロジを生成する。そのため、運用ポリシが規定するサービスとその内容（リンクに求める帯域等）を保証する上位層のトポロジを生成することができる。即ち、特定のサービスに係るパケットごとに、適切な上位層のトポロジを決定する。あるいは、運用ポリシが規定するサービスの内容を超えて、ネットワークの資源を使用することがなく、使用するネットワークの資源が変動することもない。その結果、ネットワークを適正、効率的、安定的に運用することができる。

［第２の実施形態］
続いて、第２の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

本実施形態においては、第１の実施形態とは異なる運用ポリシについてのリンク演算を説明する。本実施形態に係る制御装置２０、エッジノード１０及びトランスポートノード４０の内部構成等は、第１の実施形態において説明した内容と相違する点は存在しないので、さらなる説明を省略する。

図２２は、運用ポリシの一例を示す図である。図２２に示す運用ポリシと、図１３に示す運用ポリシの相違点は、ネットワーク管理者が設定するサービスがＩＰ（Internet Protocol）電話サービスであると点と、各リンクに関する要求が遅延に関する要求である点である。

図２２に示す運用ポリシが、ネットワーク管理者から入力された場合のリンク演算について説明する。図２２に示す運用ポリシが、ネットワーク管理者から入力されると、上位層トポロジ生成部２０４は、各リンクについて、第１の実施形態において説明したリンク演算と同様の処理を実行する。その際、各リンクに対する要求が帯域ではなく、遅延に関する要求であるので、候補となる光パスにより形成するリンクの遅延と、運用ポリシが要求する遅延とを比較し、要求を満たす光パスを選択する。

図２３は、リンク演算が終了し、生成された上位層のトポロジの一例を示す図である。図２３に示す上位層のトポロジは、リンクＬ０１〜Ｌ０４について、それぞれ１本の光パスにより形成されている。リンクＬ０１〜Ｌ０３については、それぞれ２本の光パスが候補に選択され、いずれの光パスであっても運用ポリシが要求する遅延量を満たす。上述したように、光ファイバケーブルの遅延量を４ｍｓとすれば、リンクＬ０１〜Ｌ０３の候補となる光パスは２本の光ファイバケーブルを使用するため、総遅延量は８ｍｓとなるからである。リンクＬ０４についても、光パスの候補は２本（光パスＬＰ０３及びＬＰ０８）である。しかし、光パスＬＰ０３を、リンクＬ０４を実現する光パスと確定することはできない。光パスＬＰ０３は、４本の光ファイバケーブルを使用するため、総遅延量は１６ｍｓとなり、要求仕様を満たさない。従って、リンクＬ０４を実現する光パスは、光パスＬＰ０８に確定する。

また、例えば、ネットワークが提供するサービスが動画のストリーミングサービス等である場合には、図２４に示すような運用ポリシが入力される。このようにジッタに対する要求の場合であっても、遅延に関する運用ポリシと同様に、上位層トポロジ生成部２０４は、上位層のトポロジを生成する。

以上のように、運用ポリシが遅延やジッタ等の場合であっても、通信システムに要求される仕様を満たす上位層のトポロジを生成することができる。

［第３の実施形態］
続いて、第３の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

本実施形態においては、第１の実施形態とは異なる運用ポリシについてのリンク演算を説明する。本実施形態に係る制御装置２０、エッジノード１０及びトランスポートノード４０の内部構成等は、第１の実施形態において説明した内容と相違する点は存在しないので、さらなる説明を省略する。

図２５は、運用ポリシの一例を示す図である。図２５に示す運用ポリシと、図１３に示す運用ポリシの相違点は、ネットワーク管理者が設定するサービスが高信頼ＶＰＮ（Virtual Private Network）サービスである点と、リンクＬ０４の冗長化を求める点である。なお、ネットワークにおける最低限の接続性（Reachability）を確保する目的で、リンクＬ０３〜Ｌ０５に要求する帯域として１０Ｇｂｐｓを設定している。

図２５に示す運用ポリシが、ネットワーク管理者から入力された場合のリンク演算について説明する。図２５に示す運用ポリシが、ネットワーク管理者から入力されると、リンクＬ０３及びＬ０５については、第１の実施形態において説明した方法と同様の手法により、光パスを確定させる。より具体的には、リンクＬ０３については光パスＬＰ０６を、リンクＬ０５については光パスＬＰ０９を、それぞれ選択し、それぞれのリンクを実現する光パスとして確定する。

一方、リンクＬ０４については、パスの冗長化が要求されているので、図１８を用いて説明したステップＳ１０７の処理を変更する。リンクＬ０４に対する要求仕様は、パスの冗長化であるため、単一の光パス（光パスＬＰ０３又はＬＰ０８）では要求を満たすことはできない。そのため、必然的に、ステップＳ１０７の処理を実行することになる。

この場合、ステップＳ１０７では、ステップＳ１０１で選択されたリンクを実現する光パスが複数存在し、かつ、それぞれの光パスが使用する物理的な経路が異なるか否かを判断する。このような複数の光パスが存在すれば、パスの冗長化に係る要求を満たすと判断する。例えば、リンクＬ０４については、光パスＬＰ０３とＬＰ０８では使用する物理的な経路（経由するトランスポートノード４０）が異なるため、光パスＬＰ０３とＬＰ０８がリンクＬ０４に対する冗長化を満たすものと確定する。

図２６は、リンク演算が終了し、生成された上位層のトポロジの一例を示す図である。図２６に示す上位層のトポロジは、リンクＬ０３及びＬ０５について、それぞれ１本の光パスにより形成されている。リンクＬ０４については、光パスＬＰ０３とＬＰ０８の双方を使用する。そのため、リンクＬ０４を形成するパスの冗長化が実現できる。

以上のように、運用ポリシがパスの冗長化を要求するものであっても、その要求を満たす上位層のトポロジを生成することができる。

［第４の実施形態］
続いて、第４の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

本実施形態では、ネットワーク管理者が入力する運用ポリシのリンクに対する要求が複数であっても、上位層トポロジ生成部２０４におけるリンク演算が可能であることを説明する。本実施形態に係る制御装置２０、エッジノード１０及びトランスポートノード４０の内部構成等は、第１の実施形態において説明した内容と相違する点は存在しないので、さらなる説明を省略する。

図２７は、運用ポリシの一例を示す図である。図２７を参照すると、ネットワーク管理者は、リンクＬ０２の帯域について２０Ｇｂｐｓ以上確保し、かつ、リンクＬ０１〜Ｌ０４の遅延が１０ｍｓ以内であることを要求している。

このような運用ポリシの場合、上位層トポロジ生成部２０４は、帯域に関する要求を満たす上位層のトポロジと、遅延に関する要求を満たす上位層のトポロジと、を個別に算出する。その後、２つの上位層のトポロジを統合することで、当該運用ポリシに対する上位層のトポロジとする。

上位層トポロジ生成部２０４が、帯域に関する要求を満たす上位層のトポロジを算出するリンク演算は、第１の実施形態において説明したリンク演算と同様である。また、上位層トポロジ生成部２０４が、遅延に関する要求を満たす上位層のトポロジを算出するリンク演算は、第２の実施形態において説明したリンク演算と同様である。

上位層トポロジ生成部２０４が、図２７の運用ポリシが要求する仕様であって、帯域に関する要求に対してリンク演算を行うと、図１９に示す上位層のトポロジが得られる。一方、上位層トポロジ生成部２０４が、図２７の運用ポリシが要求する仕様であって、遅延に関する要求に対してリンク演算を行うと、図２３に示す上位層のトポロジが得られる。図１９及び図２３を参照すると、リンクＬ０１、Ｌ０３及びＬ０４に関しては同一の光パスにより形成すればよいことが理解できる。また、光パスＬＰ４５は、光パスＬＰ０４とＬＰ０５を集約した光パスであるので、光パスＬＰ０４は光パスＬＰ４５に含まれる。図１９及び図２３に示す上位層のトポロジを統合すると、図２８に示す上位層のトポロジが生成できる。

本実施形態において、個別に算出した複数の上位層のトポロジを統合する例について説明したが、以下のように動作させることも可能である。上位層トポロジ生成部２０４は、帯域に関する要求を満たす上位層のトポロジを算出するリンク演算と、遅延に関する要求を満たす上位層のトポロジを算出するリンク演算と、を組み合わせても良い。例えば、上位層トポロジ生成部２０４は、まず、下位層のパスに対して、帯域に関するリンク演算を行う。その後、上位層トポロジ生成部２０４は、遅延に関するリンク演算を行う。このように、複数のリンク演算を順に行うことで、上記動作の結果と同一の上位層トポロジを得ることができる。

以上のように、運用ポリシに含まれる要求が複数の場合であっても、その要求を満たす上位層のトポロジを生成することができる。

［第５の実施形態］
続いて、第５の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

第４の実施形態において、運用ポリシの要求が複数の場合であっても、上位層のトポロジの生成が可能であることを説明した。しかし、運用ポリシの内容によっては、複数の運用ポリシを組み合わせてトポロジを生成しようとすると、上位層のトポロジに矛盾が生じてしまう場合が存在する。本実施形態においては、そのような場合の対応について説明する。なお、本実施形態に係る制御装置２０、エッジノード１０及びトランスポートノード４０の内部構成等は、第１の実施形態において説明した内容と相違する点は存在しないので、さらなる説明を省略する。

図２９は、運用ポリシの一例を示す図である。図２７に示す運用ポリシと図２９に示す運用ポリシの相違点は、２０Ｇｂｐｓの帯域を要求するリンクが、リンクＬ０２からリンクＬ０４に変更となった点である。

図２９に示す運用ポリシが要求する帯域と遅延について個別にリンク演算をする。帯域に関するリンク演算を実行すると、図３０に示す上位層のトポロジが生成される。一方、遅延に関するリンク演算を実行すると、図２３に示す上位層のトポロジが生成される。

これらの上位層のトポロジを統合しようとすると、リンクＬ０４は実現できない。即ち、遅延が１０ｍｓ以下という要求を実現しようとすれば、リンクＬ０４については、図２３に示すように、光パスＬＰ０８を使用する必要がある。一方で、リンクＬ０４について、帯域を２０Ｇｂｐｓ以上確保しようとすれば、光パスＬＰ０３とＬＰ０８を集約した光パスＬＰ３８を使用する必要がある。

これらの上位層のトポロジは互いに矛盾し、両者を成り立たせる上位層のトポロジを得ることはできない。換言するならば、個別にリンク演算した上位層のトポロジを統合すると、そのままではリンクＬ０４についての運用ポリシを満たすことができない。このような場合、上位層トポロジ生成部２０４は、ネットワーク管理者が予め定めた下位層のトポロジに縛られず、新たな光パスを下位層のトポロジに追加することで、運用ポリシの要求を満たす上位層のトポロジを生成する。

図３１は、上位層トポロジ生成部２０４の動作の一例を示すフローチャートである。

ステップＳ２０１において、上位層トポロジ生成部２０４は、運用ポリシを満たせないリンクを特定する。図２９の運用ポリシに対しては、リンクＬ０４が運用ポリシを満たせないリンクとして特定される。

ステップＳ２０２において、特定したリンクを実現可能な最短経路（使用するトランスポートノード４０の数が最小）を選択する。例えば、リンクＬ０４については、トランスポートノード４０−１、４０−８及び４０−７を使用する経路が最短であるので、トランスポートノード４０−１、４０−８及び４０−７を使用する経路が最短経路として選択される。

ステップＳ２０３において、前ステップで選択した最短経路に光パスの形成が可能であるか判断する。上位層トポロジ生成部２０４は、その判断の際に、物理層構成情報を利用する。例えば、図１２に示す物理層構成情報を参照すると、トランスポートノード４０−１及び４０−８の間の光ファイバケーブルと、トランスポートノード４０−８と４０−７の間の光ファイバケーブルの最大帯域は、それぞれ１００Ｇｂｐｓである。一方、図１５に示す下位層のトポロジを参照すると、トランスポートノード４０−１、４０−８及び４０−７を経路とする光パスは光パスＬＰ０８の１本（１０Ｇｂｐｓ）であることが分かる。従って、物理層構成情報及び下位層のトポロジを参照することで、トランスポートノード４０−１、４０−８及び４０−７の経路には、９０Ｇｂｐｓ相当の光パスが形成可能であることが分かる（ステップＳ２０３はＹｅｓに分岐する）。

一方、トランスポートノード４０−１、４０−８及び４０−７の経路に、これ以上の光パスを形成できない場合（ステップＳ２０３、Ｎｏ分岐）には、ステップＳ２０４において、当該経路（例えば、トランスポートノード４０−１、４０−８及び４０−７）を除外する。その後、再び、ステップＳ２０２で、ステップＳ１０１で特定したリンクを実現する最短経路の候補が選択される。例えば、トランスポートノード４０−１、４０−８及び４０−７の経路に次いで、使用するトランスポートノードの数が少ない経路は、トランスポートノード４０−１、４０−２、４０−３、４０−９及び４０−７を使用する経路である。経路が選択されれば、再び、ステップＳ２０３において、光パスの追加が可能か否か判断される。

ステップＳ２０５では、ステップＳ２０３の判断が真（Ｔｕｒｅ；Ｙｅｓ分岐）となる光パスを下位層に追加する（下位層管理ＤＢ２０８に登録する）。図３２は、下位層のパスの一例を示す図である。ステップＳ２０５が終了すると、図３２に示すような下位層のパスが、下位層管理ＤＢ２０８に登録される。図３２を参照すると、新たに光パスＬＰ１０が追加となっている。上位層トポロジ生成部２０４は、更新後の下位層のパスを使用して、運用ポリシが要求する仕様を満たす上位層のトポロジを生成する。

上位層トポロジ生成部２０４が、更新後の下位層のパスと、図２９に示す運用ポリシと、に基づいて、リンク演算を実行すると、図３３に示す上位層のトポロジが生成される。即ち、リンクＬ０４は、光パスＬＰ０８と光パスＬＰ１０を集約して実現される。また、これらの光パスが使用する光ファイバケーブルの本数は、２本であるので、総遅延量も８ｍｓとなり、運用ポリシが要求する仕様（１０ｍｓ以内の遅延）も満たすことができる。

以上のように、運用ポリシに含まれる要求が複数の場合であって、そのままでは運用ポリシを満たせない場合には、下位層のパスを更新し、再びリンク演算をすることで、運用ポリシを満たす上位層のトポロジを生成することができる。

上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。

［付記１］
上記第１の視点に係る制御装置のとおりである。
［付記２］
前記第２層のリンクを形成する前記第１層のパスから、前記運用ポリシに適するパスを選択することで、前記第２層のトポロジを生成する付記１の制御装置。
［付記３］
前記運用ポリシは、前記第２層のリンクに対する要求を含み、
前記要求された第２層のリンクを形成する前記第１層のパスから、前記運用ポリシの要求を満たすパスを選択することで、前記第２層のトポロジを生成する付記２の制御装置。
［付記４］
前記第２層のリンクを形成する、前記第１層の複数のパスを集約することで、前記第２層のトポロジを生成する付記２又は３の制御装置。
［付記５］
前記第２層のリンクを形成する、前記第１層の複数のパスから、経路が互いに異なるパスを前記運用ポリシに適するパスとして選択することで、前記第２層のトポロジを生成する付記２乃至４のいずれか一に記載の制御装置。
［付記６］
前記運用ポリシが前記第２層のリンクに対し複数の要求を含む場合に、前記複数の要求のそれぞれに対して生成された前記第２層のトポロジを統合することで、前記複数の要求を含む運用ポリシに対する前記第２層のトポロジとする付記２乃至５のいずれか一に記載の制御装置。
［付記７］
前記第１層のトポロジに、前記第２層のリンクを形成するパスを追加することで、前記第１層のトポロジを更新し、前記更新された第１層のトポロジを使用して、前記第２層のトポロジを生成する付記６の制御装置。
［付記８］
前記統合された第２層のトポロジでは、複数の要求を含む前記運用ポリシに適するパスを選択できない場合に、前記第１層のトポロジにパスを追加する付記７の制御装置。
［付記９］
前記運用ポリシは、前記ネットワークがサービスを提供する際の前記第２層のリンクに対する要求を含み、
前記第２層のトポロジに基づいて、前記サービスに係るパケットの処理規則を、前記第１層及び／又は第２層に属する通信機器に設定する付記１乃至８のいずれか一に記載の制御装置。
［付記１０］
上記第２の視点に係る制御装置の制御方法のとおりである。
［付記１１］
前記第２層のトポロジを生成するステップは、
前記第２層のリンクを形成する前記第１層のパスから、前記運用ポリシに適するパスを選択することで、前記第２層のトポロジを生成する付記１０の制御装置の制御方法。
［付記１２］
前記運用ポリシは、前記第２層のリンクに対する要求を含み、
前記第２層のトポロジを生成するステップは、
前記要求された第２層のリンクを形成する前記第１層のパスから、前記運用ポリシの要求を満たすパスを選択することで、前記第２層のトポロジを生成する付記１１の制御装置の制御方法。
［付記１３］
前記第２のトポロジを生成するステップは、
前記第２層のリンクを形成する、前記第１層の複数のパスを集約することで、前記第２のトポロジを生成する付記１１又は１２の制御装置の制御方法。
［付記１４］
前記第２層のトポロジを生成するステップは、
前記第２層のリンクを形成する、前記第１層の複数のパスから、経路が互いに異なるパスを前記運用ポリシに適するパスとして選択することで、前記第２層のトポロジを生成する付記１１乃至１３のいずれか一に記載の制御装置の制御方法。
［付記１５］
前記第２層のトポロジを生成するステップは、
前記運用ポリシが前記第２層のリンクに対し複数の要求を含む場合に、前記複数の要求のそれぞれに対して生成された前記第２層のトポロジを統合することで、前記複数の要求を含む運用ポリシに対する前記第２層のトポロジとする付記１１乃至１４のいずれか一に記載の制御装置の制御方法。
［付記１６］
前記第１層のトポロジに、前記第２層のリンクを形成するパスを追加することで、前記第１層のトポロジを更新するステップと、
前記更新された第１層のトポロジを使用して、前記第２層のトポロジを生成するステップと、
を含む付記１５の制御装置の制御方法。
［付記１７］
前記第１層のトポロジを更新するステップは、
前記統合された第２層のトポロジでは、複数の要求を含む前記運用ポリシに適するパスを選択できない場合に、前記第１層のトポロジにパスを追加する付記１６の制御装置の制御方法。
［付記１８］
前記運用ポリシは、前記ネットワークがサービスを提供する際の前記第２層のリンクに対する要求を含み、
前記第２層のトポロジに基づいて、前記サービスに係るパケットの処理規則を、前記第１層及び／又は第２層に属する通信機器に設定するステップを含む付記１０乃至１７のいずれか一に記載の制御装置の制御方法。
［付記１９］
上記第３の視点に係るプログラムのとおりである。
［付記２０］
前記第２層のトポロジを生成する処理は、
前記第２層のリンクを形成する前記第１層のパスから、前記運用ポリシに適するパスを選択することで、前記第２層のトポロジを生成する付記１９のプログラム。
［付記２１］
前記運用ポリシは、前記第２層のリンクに対する要求を含み、
前記第２層のトポロジを生成する処理は、
前記要求された第２層のリンクを形成する前記第１層のパスから、前記運用ポリシの要求を満たすパスを選択することで、前記第２層のトポロジを生成する付記２０のプログラム。
［付記２２］
前記第２層のトポロジを生成する処理は、
前記第２層のリンクを形成する、前記第１層の複数のパスを集約することで、前記第２層のトポロジを生成する付記２０又は２１のプログラム。
［付記２３］
前記第２層のトポロジを生成する処理は、
前記第２層のリンクを形成する、前記第１層の複数のパスから、経路が互いに異なるパスを前記運用ポリシに適するパスとして選択することで、前記第２層のトポロジを生成する付記２０乃至２２のいずれか一に記載のプログラム。
［付記２４］
前記第２層のトポロジを生成する処理は、
前記運用ポリシが前記第２層のリンクに対し複数の要求を含む場合に、前記複数の要求のそれぞれに対して生成された前記第２層のトポロジを統合することで、前記複数の要求を含む運用ポリシに対する前記第２層のトポロジとする付記２０乃至２３のいずれか一に記載のプログラム。
［付記２５］
前記第１層のトポロジに、前記第２層のリンクを形成するパスを追加することで、前記第１層のトポロジを更新する処理と、
前記更新された第１層のトポロジを使用して、前記第２層のトポロジを生成する処理と、
を含む付記２４のプログラム。
［付記２６］
前記第１層のトポロジを更新する処理は、
前記統合された第２層のトポロジでは、複数の要求を含む前記運用ポリシに適するパスを選択できない場合に、前記第１層のトポロジにパスを追加する付記２５のプログラム。
［付記２７］
前記運用ポリシは、前記ネットワークがサービスを提供する際の前記第２層のリンクに対する要求を含み、
前記第２層のトポロジに基づいて、前記サービスに係るパケットの処理規則を、前記第１層及び／又は第２層に属する通信機器に設定する処理を実行させる付記１９乃至２６のいずれか一に記載のプログラム。
［付記２８］
付記１乃至９のいずれか一に記載の制御装置を含むことを特徴とする通信システム。

なお、引用した上記の特許文献等の各開示は、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（各請求項の各要素、各実施形態ないし実施例の各要素、各図面の各要素等を含む）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。特に、本書に記載した数値範囲については、当該範囲内に含まれる任意の数値ないし小範囲が、別段の記載のない場合でも具体的に記載されているものと解釈されるべきである。

１０、１０−１〜１０−４ エッジノード
１１ 通信部
１２ テーブル管理部
１３ テーブルデータベース（テーブルＤＢ）
１４ 転送処理部
２０、１００ 制御装置
３０ 通信端末
４０、４０−１〜４０−９ トランスポートノード
１４１ テーブル検索部
１４２ アクション実行部
２０１ 上位層管理部
２０２ 下位層管理部
２０３ 操作管理部
２０４ 上位層トポロジ生成部
２０５ 上位層処理規則生成部
２０６ 下位層処理規則生成部
２０７ 上位層管理データベース（上位層管理ＤＢ）
２０８ 下位層管理データベース（下位層管理ＤＢ）
２０９ 運用ポリシデータベース（運用ポリシＤＢ）
２１０ 上位層トポロジデータベース（上位層トポロジＤＢ）
２１１ 上位層処理規則データベース（上位層処理規則ＤＢ）
２１２ 下位層処理規則データベース（下位層処理規則ＤＢ）
２１３ ノード通信部

Claims (19)

1. 階層化されたネットワークを制御し、前記ネットワークの運用ポリシと、前記ネットワークの第１層のパスと、に基づいて、前記第１層とは異なる第２層のトポロジを生成することを特徴とする制御装置。
2. 前記第２層のリンクを形成する前記第１層のパスから、前記運用ポリシに適するパスを選択することで、前記第２層のトポロジを生成する請求項１の制御装置。
3. 前記運用ポリシは、前記第２層のリンクに対する要求を含み、
   前記要求された第２層のリンクを形成する前記第１層のパスから、前記運用ポリシの要求を満たすパスを選択することで、前記第２層のトポロジを生成する請求項２の制御装置。
4. 前記第２層のリンクを形成する、前記第１層の複数のパスを集約することで、前記第２層のトポロジを生成する請求項２又は３の制御装置。
5. 前記第２層のリンクを形成する、前記第１層の複数のパスから、経路が互いに異なるパスを前記運用ポリシに適するパスとして選択することで、前記第２層のトポロジを生成する請求項２乃至４のいずれか一項に記載の制御装置。
6. 前記運用ポリシが前記第２層のリンクに対し複数の要求を含む場合に、前記複数の要求のそれぞれに対して生成された前記第２層のトポロジを統合することで、前記複数の要求を含む運用ポリシに対する前記第２層のトポロジとする請求項２乃至５のいずれか一項に記載の制御装置。
7. 前記第１層のトポロジに、前記第２層のリンクを形成するパスを追加することで、前記第１層のトポロジを更新し、前記更新された第１のトポロジを使用して、前記第２層のトポロジを生成する請求項６の制御装置。
8. 前記統合された第２層のトポロジでは、複数の要求を含む前記運用ポリシに適するパスを選択できない場合に、前記第１層のトポロジにパスを追加する請求項７の制御装置。
9. 前記運用ポリシは、前記ネットワークがサービスを提供する際の前記第２層のリンクに対する要求を含み、
   前記第２層のトポロジに基づいて、前記サービスに係るパケットの処理規則を、前記第１層及び／又は第２層に属する通信機器に設定する請求項１乃至８のいずれか一項に記載の制御装置。
10. 階層化されたネットワークを制御する制御装置の制御方法であって、
    前記ネットワークの運用ポリシを受け付けるステップと、
    前記運用ポリシと、前記ネットワークの第１層のパスと、に基づいて、前記第１層とは異なる第２層のトポロジを生成するステップと、
    を含むことを特徴とする制御装置の制御方法。
11. 前記第２層のトポロジを生成するステップは、
    前記第２層のリンクを形成する前記第１層のパスから、前記運用ポリシに適するパスを選択することで、前記第２層のトポロジを生成する請求項１０の制御装置の制御方法。
12. 前記運用ポリシは、前記第２層のリンクに対する要求を含み、
    前記第２層のトポロジを生成するステップは、
    前記要求された第２層のリンクを形成する前記第１層のパスから、前記運用ポリシの要求を満たすパスを選択することで、前記第２層のトポロジを生成する請求項１１の制御装置の制御方法。
13. 前記第２層のトポロジを生成するステップは、
    前記第２層のリンクを形成する、前記第１層の複数のパスを集約することで、前記第２層のトポロジを生成する請求項１１又は１２の制御装置の制御方法。
14. 前記第２層のトポロジを生成するステップは、
    前記第２層のリンクを形成する、前記第１層の複数のパスから、経路が互いに異なるパスを前記運用ポリシに適するパスとして選択することで、前記第２層のトポロジを生成する請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載の制御装置の制御方法。
15. 前記第２層のトポロジを生成するステップは、
    前記運用ポリシが前記第２層のリンクに対し複数の要求を含む場合に、前記複数の要求のそれぞれに対して生成された前記第２層のトポロジを統合することで、前記複数の要求を含む運用ポリシに対する前記第２層のトポロジとする請求項１１乃至１４のいずれか一項に記載の制御装置の制御方法。
16. 前記第１層のトポロジに、前記第２層のリンクを形成するパスを追加することで、前記第１層のトポロジを更新するステップと、
    前記更新された第１層のトポロジを使用して、前記第２層のトポロジを生成するステップと、
    を含む請求項１５の制御装置の制御方法。
17. 前記第１層のトポロジを更新するステップは、
    前記統合された第２層のトポロジでは、複数の要求を含む前記運用ポリシに適するパスを選択できない場合に、前記第１層のトポロジにパスを追加する請求項１６の制御装置の制御方法。
18. 前記運用ポリシは、前記ネットワークがサービスを提供する際の前記第２層のリンクに対する要求を含み、
    前記第２層のトポロジに基づいて、前記サービスに係るパケットの処理規則を、前記第１層及び／又は第２層に属する通信機器に設定するステップを含む請求項１０乃至１７のいずれか一項に記載の制御装置の制御方法。
19. 階層化されたネットワークを制御する制御装置を構成するコンピュータに、
    前記ネットワークの運用ポリシを受け付ける処理と、
    前記運用ポリシと、前記ネットワークの第１層のパスと、に基づいて、前記第１層とは異なる第２層のトポロジを生成する処理と、
    を実行させるプログラム。

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