JP2016082519A - Virtual network allocation method and device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、優先クラスの指定された仮想ネットワークを物理ネットワークに割り当てる仮想ネットワーク割当方法および装置に係り、特に、SDN（Software-Defined Network）の各スライスに、指定された優先クラスに基づくサービス品質へ影響が及ばない範囲で、スライス間での物理リンク帯域および物理ノード容量の共用を促進して、統計多重効果による所要物理リソース量の削減を最大化する仮想ネットワークの再割当を実現する仮想ネットワーク割当方法および装置に関する。 The present invention relates to a virtual network assignment method and apparatus for assigning a virtual network with a designated priority class to a physical network, and more particularly, to a quality of service based on a designated priority class for each slice of an SDN (Software-Defined Network). Virtual network allocation that promotes sharing of physical link bandwidth and physical node capacity between slices to the extent that impact is not affected, and realizes reallocation of virtual networks that maximizes the reduction in required physical resource amount due to statistical multiplexing effects It relates to a method and an apparatus.
ソフトウェアによって仮想的なネットワークを作り上げる技術として、非特許文献１，２にSDNが開示されている。SDNでは、一つの物理ネットワーク上に「スライス」と呼ばれる完全に独立した仮想的なネットワークをいくつも構築できるため、スライスごとにユーザの要求に応じた固有のネットワークを構築できる。 Non-Patent Documents 1 and 2 disclose SDN as a technology for creating a virtual network by software. In SDN, since a number of completely independent virtual networks called “slices” can be constructed on one physical network, a unique network corresponding to a user's request can be constructed for each slice.
ここで、SDNの各スライスは物理ネットワークの各リンクを共用できるが、その際、スライスごとに独自のリンク帯域を設定するとリンク帯域を有効利用できない。例えば、帯域が２Gの物理リンクについて、スライスA，Bに1Gずつの帯域が固定的に割り当てられていると、例えばスライスAのトラヒック量が多く、スライスBのトラヒック量が少ない場合でも、スライスAにスライスBの余剰帯域を割り当てられない。 Here, each slice of the SDN can share each link of the physical network. However, if a unique link bandwidth is set for each slice, the link bandwidth cannot be effectively used. For example, if a 1G bandwidth is fixedly allocated to slices A and B for a physical link with a bandwidth of 2G, for example, even if slice A has a large traffic volume and slice B has a small traffic volume, slice A Cannot allocate the surplus bandwidth of slice B.
これに対して、物理リンク毎にスライスA，Bが一つのパケット転送キューを共用するように帯域を割り当てれば、各スライスA，Bは余剰帯域を他のスライスに分け与えることができるので、各スライスのサービス品質を低下させることなくリンク帯域を有効利用できる。しかしながら、これまでSDNの各スライスが物理リンクごとに一つのパケット転送キューを共用して物理リンク帯域を共用することが検討されていなかった。 On the other hand, if the bandwidth is allocated so that slices A and B share one packet transfer queue for each physical link, each slice A and B can allocate the surplus bandwidth to other slices. The link bandwidth can be effectively used without degrading the service quality of the slice. However, until now, it has not been studied that each slice of the SDN shares a physical link bandwidth by sharing one packet transfer queue for each physical link.
このような技術課題に対して、本発明の発明者は、ネットワークのトポロジー情報およびトラヒックフロー情報を入力として、全てのリンクのパケット転送に関するスケジューリングコストの総和を最小化するトラヒックフロー割当を整数計画法モデルの解として計算し、その際、ネットワークのリングごとに、当該リンクを通過するトラヒックフローの優先クラスが１種類である複数のスライスのうち、当該優先クラスが同一のスライス同士に物理リンク帯域を共用させる条件下でトラヒックフロー割当を計算する方法および装置を発明し、特許出願した（特許文献１）。 In response to such a technical problem, the inventor of the present invention uses the network topology information and traffic flow information as inputs, and assigns traffic flow allocation that minimizes the sum of scheduling costs for packet transfer of all links to integer programming. It is calculated as a solution of the model. At this time, for each ring of the network, among the slices having one kind of priority class of traffic flow passing through the link, the physical link bandwidth is set between slices having the same priority class. A method and apparatus for calculating traffic flow allocation under shared conditions was invented and a patent application was filed (Patent Document 1).
さらに、本発明の発明者は、仮想ネットワーク割当において、指定された優先クラスに基づくサービス品質へ影響が及ばない範囲で、仮想ネットワーク間での物理リソース共用を促進して、トラヒックの統計多重効果による所要物理リソース量の削減を最大化する仮想ネットワーク割当を、各仮想リンクを最小の物理パスコストを与える経路に逐次的に割当てることにより、少ない計算量で実現する仮想ネットワーク割当方法および装置を発明し、特許出願した（特許文献２）。 Furthermore, the inventor of the present invention promotes the sharing of physical resources between virtual networks within a range that does not affect the quality of service based on the designated priority class in the virtual network allocation, and is based on the statistical multiplexing effect of traffic. Invented a virtual network allocation method and apparatus that achieves a small amount of calculation by sequentially allocating virtual network allocation that maximizes the reduction in required physical resource amount to a path that gives the minimum physical path cost to each virtual link. Have applied for a patent (Patent Document 2).
特許文献１に開示された整数計画法モデルの直接解法は大量の計算リソースを使用するので、大規模なSDNへの適用が難しいという技術課題があった。 Since the direct solution of the integer programming model disclosed in Patent Document 1 uses a large amount of computational resources, there is a technical problem that it is difficult to apply to a large-scale SDN.
また、特許文献１ではスケジューリングコストとしてパケット転送キューの共用のみに着目し、トランザクションキューの共用によるスケジューリングコストの最小化が考慮されていなかった。 Patent Document 1 focuses only on sharing a packet transfer queue as a scheduling cost, and does not consider minimizing the scheduling cost by sharing a transaction queue.
さらに、仮想ネットワーク間での物理リソース共用に起因する統計多重効果による所要物理リソース量の削減を最大化するような仮想ネットワーク割当が考慮されていなかった。 Furthermore, virtual network allocation that maximizes the reduction in the amount of required physical resources due to the statistical multiplexing effect resulting from the sharing of physical resources between virtual networks has not been considered.
特許文献２に開示された仮想ネットワーク割当方法は、仮想ネットワーク割当要求に応じて、逐次的に仮想ネットワーク割当を行うため、複数の仮想ネットワークの同時割当（再割当）により所要物理リソース量の更なる削減を図ることができなかった。 Since the virtual network allocation method disclosed in Patent Literature 2 performs virtual network allocation sequentially in response to a virtual network allocation request, the required physical resource amount is further increased by simultaneous allocation (reallocation) of a plurality of virtual networks. The reduction could not be achieved.
本発明の目的は、上記の技術課題を解決し、優先クラスの指定された仮想ネットワーク割当において、指定された優先クラスに基づくサービス品質へ影響が及ばない範囲で、各スライス間で物理リンク帯域および物理ノード容量の共用を促進して、統計多重効果による所要物理リソース量の削減を最大化する仮想ネットワーク再割当を実現できる仮想ネットワーク割当方法および装置を提供することにある。 An object of the present invention is to solve the above technical problem, and in a virtual network assignment with a designated priority class, a physical link bandwidth and a slice between slices within a range that does not affect service quality based on the designated priority class. It is an object of the present invention to provide a virtual network assignment method and apparatus capable of realizing virtual network reassignment that promotes sharing of physical node capacity and maximizes reduction of the required physical resource amount due to the statistical multiplexing effect.
上記の目的を達成するために、本発明は、SDNのスライス間で物理リソースを共用する既存仮想ネットワークの一部を再割当する仮想ネットワーク割当装置において、以下の構成を具備した。 In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration in a virtual network allocation apparatus that reallocates a part of an existing virtual network that shares physical resources between SDN slices.
(1) 既存仮想ネットワークから再割当効果が所定の閾値を上回る一部の再割当対象仮想ネットワークを選択する手段と、再割当対象仮想ネットワークの仮想ノードごとに割り当て可能な物理ノード候補を選択する手段と、再割当対象仮想ネットワークの各再割当対象仮想リンクが再割当されたと仮定したときの所要物理リソース量の増分を、その共用による統計多重効果を反映して仮想リンク毎に物理リソースコストとして計算するコスト計算手段と、前記再割当対象仮想リンクよりも後に再割当が予定されている再割当予定仮想リンクの再割当結果を確率的に予測して前記物理リソースコストの計算に反映させる再割当結果予測手段と、前記再割当対象仮想リンクごとに複数の物理ノード候補のペア間に最小コスト経路を計算し、最小コスト経路を与える物理パス経路に仮想リンクを逐次的に割り当てる仮想ネットワーク割当手段とを具備し、仮想ネットワーク割当手段は、仮想リンクの逐次的な割り当てごとに物理リソースコストを更新しながら最小コスト経路の計算を繰り返すようにした。 (1) Means for selecting a part of a reassignment target virtual network whose reassignment effect exceeds a predetermined threshold value from existing virtual networks, and means for selecting a physical node candidate that can be assigned to each virtual node of the reassignment target virtual network And the increment of the required physical resource amount when assuming that each reassigned virtual link of the reassigned virtual network is reassigned, calculates the physical resource cost for each virtual link, reflecting the statistical multiplexing effect of the sharing And a reassignment result for probabilistically predicting a reassignment result of the reassignment virtual link scheduled to be reassigned after the reassignment virtual link and reflecting the result in the calculation of the physical resource cost. The minimum cost path is calculated between the prediction means and a plurality of physical node candidate pairs for each reallocation target virtual link, and the minimum cost is calculated. A virtual network allocating unit that sequentially allocates virtual links to physical paths that give a route, and the virtual network allocating unit calculates a minimum cost path while updating a physical resource cost for each sequential allocation of virtual links. To repeat.
(2) 仮想ネットワーク割当手段は、再割当効果のより高い再割当対象仮想ネットワークの再割当対象仮想リンクから順に再割当を行うようにした。 (2) The virtual network allocating means performs reassignment in order from the reassignment target virtual link of the reassignment target virtual network having a higher reassignment effect.
(3) 再割当対象仮想ネットワークを選択する手段は、他の仮想ネットワークと物理リンク帯域の共用が行われていない物理リンクをより多く含む既存仮想ネットワークを選択するようにした。 (3) The means for selecting the reallocation target virtual network is to select an existing virtual network that includes more physical links that do not share physical link bandwidth with other virtual networks.
本発明によれば、以下のような効果が達成される。 According to the present invention, the following effects are achieved.
(1) SDNにおいて、物理ネットワークに割り当てられている複数の既存仮想ネットワークの一部を同時に再割当することにより、指定された優先クラスに基づくサービス品質へ影響が及ばない範囲で、各仮想ネットワーク間での物理リンク帯域および物理ノード容量の共用を促進して、統計多重効果による所要物理リソース量の削減を最大化できる仮想ネットワークの再割当を実現できる。 (1) In SDN, by reassigning a part of multiple existing virtual networks assigned to a physical network at the same time, it does not affect the quality of service based on the specified priority class. It is possible to realize the reallocation of the virtual network that can maximize the reduction of the required physical resource amount due to the statistical multiplexing effect by promoting the sharing of the physical link bandwidth and the physical node capacity.
(2) 物理ネットワークに割り当てられている既存仮想ネットワーク群から、再割当効果の高い一部の既存仮想ネットワークを選択して再割当対象とするので、仮想ネットワーク再割当のための処理量が減少し、サービスが中断される仮想ネットワーク数を少なくできる。 (2) Since some existing virtual networks with a high reassignment effect are selected from the group of existing virtual networks assigned to the physical network and are to be reassigned, the amount of processing for virtual network reassignment is reduced. The number of virtual networks where service is interrupted can be reduced.
(3) 選択された複数の仮想ネットワークの再割当を逐次的に実行し、各々の再割当対象仮想ネットワークを構成する各仮想リンクを、最小コスト経路計算法を用いて逐次的に物理パスに再割当するので、少ない計算量で仮想ネットワーク再割当を実現できる。 (3) Reallocate multiple selected virtual networks sequentially, and reallocate each virtual link constituting each reassigned virtual network to a physical path sequentially using the minimum cost path calculation method. Since allocation is performed, virtual network reallocation can be realized with a small amount of calculation.
(4) 各仮想リンクを再割当する物理パス経路の算出に先立って、再割当対象仮想ネットワークとして選択されたが未だ再割当が行われていない再割当予定仮想ネットワークに関しても、再割当結果を確率的に予想して、物理リンクコストおよび発着物理ノードコストを算出するので、所要物理リソース量の削減を最大化できる。 (4) Prior to the calculation of the physical path route for reassigning each virtual link, the probability of reassignment is also obtained for the reassigned virtual network that has been selected as the reassignment virtual network but has not yet been reassigned. Therefore, the physical link cost and the arrival / departure physical node cost are calculated, so that the reduction of the required physical resource amount can be maximized.
(5) 各仮想ノードは、予め当該仮想ノードに対応付けられた物理ノードまたは当該物理ノードに隣接する物理ノードの中の１個に再割当されるので、仮想ノードへのアクセス遅延を抑えることができる。 (5) Since each virtual node is reassigned to one of the physical nodes associated with the virtual node in advance or the physical node adjacent to the physical node, the access delay to the virtual node can be suppressed. it can.
(6) 再割当効果の高い仮想ネットワークから優先して再割当を実行することで、所要物理リソース量の削減を最大化できる。 (6) It is possible to maximize the reduction of the required physical resource amount by executing reassignment with priority from the virtual network with high reassignment effect.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。ここでは初めに、SDNにおけるスライス間での物理リソースの共用によるスケジューリングコストの削減について、(1) パケット転送キューの共用による物理リンク帯域の共用および(2) トランザクションキューの共用による物理ノード容量の共用を例に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Here, first, regarding the reduction of scheduling cost by sharing physical resources between slices in SDN, (1) sharing physical link bandwidth by sharing packet transfer queue and (2) sharing physical node capacity by sharing transaction queue Will be described as an example.
図１は、一の物理リンクに着目して、SDNスライス間でのパケット転送キューの共用による物理リンク帯域の共用方法を模式的に表現した図であり、同図(a)は共用前、同図(b)は共用後を表している。 Fig. 1 is a schematic representation of the physical link bandwidth sharing method by sharing packet transfer queues between SDN slices, focusing on one physical link. Figure (b) shows after sharing.
本発明では、いずれのスライスにおいてもフロー単位で優先度設定が可能であり、高優先のフローを収容する仮想リンクは高優先仮想リンクとされ、低優先のフローを収容する仮想リンクは低優先仮想リンクとされる。 In the present invention, priority can be set for each slice in any slice, a virtual link that accommodates a high priority flow is a high priority virtual link, and a virtual link that accommodates a low priority flow is a low priority virtual link. It is a link.
図示の例では、着目した物理リンクを、スライス#1，#2では高優先仮想リンクおよび低優先仮想リンクが通過し、スライス#3，#4では高優先の仮想リンクのみが通過し、スライス#5，#6では低優先の仮想リンクのみが通過している。高優先仮想リンクのパケット転送キューには、低優先仮想リンクのパケット転送キューよりも高い優先度でスケジューリング機会が与えられる。 In the illustrated example, the focused physical link passes through the high priority virtual link and the low priority virtual link in slices # 1 and # 2, and only the high priority virtual link passes in slices # 3 and # 4. In 5 and # 6, only the low priority virtual link passes. The packet transfer queue of the high priority virtual link is given a scheduling opportunity with a higher priority than the packet transfer queue of the low priority virtual link.
ここで、異なるスライス上の仮想リンク同士であっても、同一の優先クラスに属する仮想リンク同士での物理リンク帯域の共用であれば、一方のスライスにおける仮想リンクのトラヒックフロー量の増加が、他方のスライスにおける仮想リンクのトラヒックフローのパケット転送品質へ与える影響は小さい。しかも、スライス間での物理リンク帯域の共用によって、異なるスライスに対応する仮想リンク間でもトラヒックの統計多重効果が得られ、所要物理リンク帯域を削減できる。 Here, even if the virtual links on different slices are shared by the physical link bandwidth between the virtual links belonging to the same priority class, the traffic flow amount of the virtual link in one slice increases. The influence of the traffic flow of the virtual link in the slice on the packet transfer quality is small. Moreover, by sharing the physical link bandwidth between slices, a traffic statistical multiplexing effect can be obtained even between virtual links corresponding to different slices, and the required physical link bandwidth can be reduced.
そこで、本発明ではスライス#3，#4の組み合わせ、およびスライス#5，#6の組み合わせのように、各物理リンクにおいて、通過する仮想リンクの優先クラスが１種類のみのスライス同士であって、かつ通過する仮想リンクの優先クラスが互いに同一のスライス間でのみ、同図(b)に示したように、パケット転送キューの共用による物理リンク帯域の共用が図られる。 Therefore, in the present invention, like the combination of slices # 3 and # 4, and the combination of slices # 5 and # 6, each physical link is a slice with only one kind of virtual link priority class passing through, In addition, as shown in FIG. 4B, the physical link bandwidth can be shared by sharing the packet transfer queue only between the slices having the same priority class of the virtual link passing through.
これに対して、スライス#1，#2の組み合わせのように、通過する仮想リンクの優先クラスが複数であるようなスライス間では、パケット転送キューおよび物理リンク帯域の共用は行わない。これは、もしパケット転送キューおよびリンク帯域の共用を行うと、一方のスライスにおいて高優先仮想リンクのトラヒックフロー量が増加した場合、他方のスライスにおいて低優先仮想リンクのトラヒックフローのパケット転送品質が不当に劣化する恐れがあるためである。但し、同一スライスに含まれる仮想リンク間では、トラヒックの統計多重効果が得られる。 On the other hand, the packet transfer queue and the physical link bandwidth are not shared between slices having a plurality of priority classes of passing virtual links, such as the combination of slices # 1 and # 2. This is because if the amount of traffic flow of the high priority virtual link increases in one slice when the packet transfer queue and link bandwidth are shared, the packet transfer quality of the traffic flow of the low priority virtual link in the other slice is invalid. This is because it may deteriorate. However, a traffic statistical multiplexing effect can be obtained between virtual links included in the same slice.
図２は、一の物理ノードに着目して、SDNスライス間でのトランザクションキューの共用による物理ノード容量の共用方法を模式的に表現した図であり、同図(a)は共用前、同図(b)は共用後を表している。本発明では、仮想ノードで実行されるサービス処理について、高優先のフローに対応するサービス処理は高優先サービス処理とされ、低優先のフローに対応するサービス処理は低優先サービス処理とされる。 FIG. 2 is a diagram schematically showing a physical node capacity sharing method by sharing a transaction queue between SDN slices, focusing on one physical node. FIG. (b) shows after sharing. In the present invention, in the service process executed in the virtual node, a service process corresponding to a high priority flow is a high priority service process, and a service process corresponding to a low priority flow is a low priority service process.
図示の例では、着目した物理ノードにおいて、スライス#1，#2の仮想ノードは高優先サービス処理および低優先サービス処理を実行し、スライス#3，#4の仮想ノードは高優先のサービス処理のみを実行し、スライス#5，#6の仮想ノードは低優先のサービス処理のみを実行する。高優先サービス処理をスケジューリングするトランザクションキューには、低優先サービス処理のトランザクションキューよりも高い優先度でスケジューリング機会が与えられる。 In the illustrated example, in the focused physical node, the virtual nodes in slices # 1 and # 2 execute high priority service processing and low priority service processing, and the virtual nodes in slices # 3 and # 4 only perform high priority service processing. The virtual nodes in slices # 5 and # 6 execute only the low priority service process. The transaction queue for scheduling high priority service processing is given a scheduling opportunity with higher priority than the transaction queue for low priority service processing.
ここで、異なるスライス上の仮想ノード同士であっても、同一優先クラスに属するサービス処理同士でのトランザクションキューの共用による物理ノード容量の共用であれば、一方のスライスにおけるサービス処理量の増加が、他方のスライスにおけるサービス処理の実行品質に与える影響は小さい。しかも、スライス間での物理ノード容量の共用によって、異なるスライスに対応する仮想ノード間でもサービス処理量の統計多重効果が得られ、所要物理ノード容量を削減できる。 Here, even if the virtual nodes are on different slices, if the physical node capacity is shared by sharing the transaction queue between service processes belonging to the same priority class, the increase in service throughput in one slice is The influence on the execution quality of service processing in the other slice is small. In addition, by sharing the physical node capacity between slices, a statistical multiplexing effect of service throughput can be obtained even between virtual nodes corresponding to different slices, and the required physical node capacity can be reduced.
そこで、本発明ではスライス#3，#4の組み合わせ、およびスライス#5，#6の組み合わせのように、各物理ノードにおいて、実行されるサービス処理の優先クラスが１種類のみのスライス同士であって、かつ実行されるサービス処理の優先クラスが互いに同一のスライス間でのみ、同図(b)に示したように、トランザクションキューの共用による物理ノード容量の共用が図られる。 Therefore, in the present invention, as in the combination of slices # 3 and # 4 and the combination of slices # 5 and # 6, the priority class of service processing to be executed is only one type of slice in each physical node. In addition, the physical node capacity can be shared by sharing transaction queues only between slices having the same priority class of service processing to be executed as shown in FIG.
これに対して、スライス#1，#2の組み合わせのように、実行されるサービス処理の優先クラスが複数であるようなスライス間では、トランザクションキューおよび物理ノード容量の共用は行わない。これは、もしトランザクションキューおよび物理ノード容量の共用を行うと、一方のスライスで実行される高優先サービス処理量が増加した場合、他方のスライスで実行される低優先サービス処理の実行品質が不当に劣化する恐れがあるためである。但し、同一スライスに含まれるサービス処理間では、トラヒックの統計多重効果が得られる。 On the other hand, transaction queues and physical node capacities are not shared between slices having a plurality of priority classes of service processing to be executed, such as a combination of slices # 1 and # 2. This is because if the transaction queue and physical node capacity are shared, if the amount of high-priority service processing executed in one slice increases, the execution quality of the low-priority service processing executed in the other slice is unreasonable. This is because it may deteriorate. However, a traffic statistical multiplexing effect can be obtained between service processes included in the same slice.
次いで、物理リンク帯域および物理ノード容量の共用を促進して、統計多重効果による所要物理リソース量の削減を最大化できる仮想ネットワークの再割当の方法について説明する。 Next, a virtual network reallocation method capable of maximizing the reduction of the required physical resource amount due to the statistical multiplexing effect by promoting the sharing of the physical link bandwidth and the physical node capacity will be described.
図３は、本発明の一実施形態に係る仮想ネットワーク再割当装置１の主要部の構成を示した機能ブロック図であり、汎用のコンピュータやサーバに各機能を実現するアプリケーション（プログラム）を実装することで構成できる。あるいはアプリケーションの一部がハードウェア化またはROM化された専用機や単能機としても構成できる。 FIG. 3 is a functional block diagram showing the configuration of the main part of the virtual network reallocation apparatus 1 according to an embodiment of the present invention, in which an application (program) for realizing each function is mounted on a general-purpose computer or server. Can be configured. Alternatively, it can be configured as a dedicated machine or a single-function machine in which a part of the application is implemented in hardware or ROM.
仮想ネットワーク再割当装置１には、物理ネットワークのトポロジー情報、物理ネットワークへ割当済の既存仮想ネットワークの情報、および物理ネットワークへの既存仮想ネットワークの再割当要求が入力される。 The virtual network reallocation apparatus 1 receives the topology information of the physical network, the information of the existing virtual network that has been allocated to the physical network, and the reassignment request of the existing virtual network to the physical network.
前記物理ネットワークのトポロジー情報は、物理ネットワークを構成する物理ノード集合および物理リンク集合で表される。既存仮想ネットワーク情報は、各既存仮想ネットワークを構成する各仮想リンクの優先クラスおよび各仮想ノードで実行されるサービス処理の優先クラスと、各仮想リンクおよび仮想ノードが割り当てられている物理パス情報および物理ノード情報によって表される。再割当要求は、周期的または所定のイベントを契機に入力される。 The topology information of the physical network is represented by a set of physical nodes and a set of physical links constituting the physical network. The existing virtual network information includes the priority class of each virtual link constituting each existing virtual network, the priority class of service processing executed in each virtual node, physical path information and physical to which each virtual link and virtual node are allocated. Represented by node information. The reassignment request is input periodically or triggered by a predetermined event.
再割当効果計算部１０は、全ての既存仮想ネットワークを対象に、その再割当により得られる効果を計算する。例えば、他の仮想ネットワーク（スライス）と物理リンク帯域の共用が行われていない物理リンクをより多く含む再割当対象仮想ネットワークほど再割当効果を高く評価することができる。 The reallocation effect calculation unit 10 calculates the effect obtained by the reallocation for all existing virtual networks. For example, the reassignment target virtual network including more physical links that do not share the physical link bandwidth with other virtual networks (slices) can be evaluated more highly.
再割当対象仮想ネットワーク選択部２０は、前記再割当効果の高い一部の既存仮想ネットワークを再割当対象仮想ネットワークとして選択する。物理ノード候補選択部５０は、入力された各情報に基づいて、再割当対象仮想ネットワークの各仮想ノードを割り当て可能な物理ネットワークの物理ノード候補を選択する。 The reallocation target virtual network selection unit 20 selects a part of existing virtual networks having a high reallocation effect as the reallocation target virtual network. The physical node candidate selection unit 50 selects a physical node candidate of a physical network to which each virtual node of the reallocation target virtual network can be allocated based on each input information.
コスト計算部３０は、各物理リンクのコストを、再割当される仮想リンク（再割当対象仮想リンク）が各物理リンクを通過したと仮定したときの所要物理リンク帯域の増分として、その共用による統計多重効果を反映して計算する。このとき、今回の再割当対象仮想リンクの再割当後に再割当される予定の残りの再割当対象仮想リンク（再割当予定仮想リンク）の再割当結果を、再割当結果予測部３０１により確率的に予想してコスト計算に反映させる。 The cost calculation unit 30 calculates the cost of each physical link as the increment of the required physical link bandwidth when the reassigned virtual link (reassignment target virtual link) passes through each physical link, and the statistics of the sharing. Calculate to reflect multiple effects. At this time, the reassignment result prediction unit 301 probabilistically determines the reassignment result of the remaining reassignment target virtual links (reassignment scheduled virtual links) scheduled to be reassigned after reassignment of the current reassignment target virtual link. Predict and reflect in cost calculation.
物理リンクコスト計算部３０２は、再割当対象仮想ネットワークの再割当による所要物理リンク帯域の増分として、物理リンクコストを計算する。物理ノードコスト計算部３０３は、再割当対象仮想ネットワークの再割当による所要物理ノード容量の増分として、物理ノードコストを計算する。 The physical link cost calculation unit 302 calculates the physical link cost as an increase in the required physical link bandwidth due to the reallocation of the reallocation target virtual network. The physical node cost calculation unit 303 calculates the physical node cost as an increase in the required physical node capacity due to the reallocation of the reallocation target virtual network.
仮想ネットワーク再割当部４０は、再割当対象仮想ネットワークを構成する各仮想リンクが接続する仮想ノードを割り当て可能な物理ノード候補のペア間に最小コスト経路を計算する最小コスト経路計算部４０１を含み、最小コスト経路を与える物理パス及び物理ノードに各仮想リンクおよび仮想ノードを割り当てる。 The virtual network reassignment unit 40 includes a minimum cost route calculation unit 401 that calculates a minimum cost route between a pair of physical node candidates to which a virtual node to which each virtual link constituting a reassignment target virtual network is connected can be assigned, Each virtual link and virtual node is assigned to a physical path and a physical node that give the least cost path.
前記仮想ネットワーク割当部４０による仮想ネットワーク割当は、前記各コスト計算部３０２，３０３の計算結果に基づいて物理リンクコストおよび物理ノードコストを更新しながら、物理ノード候補の全ペアおよび全仮想リンクについて繰り返される。 The virtual network allocation by the virtual network allocation unit 40 is repeated for all pairs of physical node candidates and all virtual links while updating the physical link cost and physical node cost based on the calculation results of the cost calculation units 302 and 303. It is.
図４は、前記物理ネットワークのトポロジー情報[同図(a)]、再割当対象仮想ネットワーク[同図(b)]およびその割当結果[同図(c)]の一例を示した図である。 FIG. 4 is a diagram showing an example of the topology information of the physical network [FIG. (A)], the reallocation target virtual network [FIG. (B)], and the allocation result [FIG. (C)].
各仮想ノードNvは１個の物理ノードNpへ割り当てられる。また、複数個の仮想ノードNvが１個の物理ノードNpに割り当てられることはない。一方、各仮想リンクlは、当該仮想リンクlが接続する２個の仮想ノードNvが割り当てられた２個の物理ノードNpを発着ノードとする１本の物理パスへ割り当てられる。 Each virtual node Nv is assigned to one physical node Np. Also, a plurality of virtual nodes Nv are not assigned to one physical node Np. On the other hand, each virtual link l is allocated to one physical path that has two physical nodes Np to which two virtual nodes Nv to which the virtual link l is connected are assigned as the arrival and departure nodes.
図示の例では、物理ノードNp2，Np6，Np11，Np14に仮想ノードNv1，Nv4，Nv2，Nv3がそれぞれ割り当てられている。また、物理リンクl14-15，l1-15，l1-2から構成される物理パスに仮想リンクL1-3が割り当てられ、物理リンクl11-12，l12-13，l13-14から構成される物理パスに仮想リンクL2-3が割り当てられ、物理リンクl6-14から構成される物理パスに仮想リンクL3-4が割り当てられ、物理リンクl2-11から構成される物理パスに仮想リンクL1-2が割り当てられている。 In the illustrated example, virtual nodes Nv1, Nv4, Nv2, and Nv3 are allocated to the physical nodes Np2, Np6, Np11, and Np14, respectively. Also, a virtual path L1-3 is allocated to a physical path composed of physical links l14-15, l1-15, and l1-2, and a physical path composed of physical links l11-12, l12-13, and l13-14 Is assigned virtual link L2-3, virtual link L3-4 is assigned to the physical path consisting of physical link l6-14, and virtual link L1-2 is assigned to the physical path consisting of physical link l2-11 It has been.
次いで、本発明の一実施形態の動作について説明する。本実施形態では、仮想ネットワークの再割当動作が起動された時点で物理ネットワークに割り当てられている既存仮想ネットワーク群から、再割当効果の高い複数の仮想ネットワークを再割当対象仮想ネットワークとして選択し、当該選択された複数の再割当対象仮想ネットワークの中で、再割当効果のより高い仮想ネットワークから優先的に、その仮想リンクの再割当を逐次的に実行する。 Next, the operation of one embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, a plurality of virtual networks having a high reassignment effect are selected as reassignment target virtual networks from the existing virtual network group assigned to the physical network when the virtual network reassignment operation is started, Among the plurality of selected reassignment target virtual networks, reassignment of the virtual links is sequentially executed with priority from the virtual network having the higher reassignment effect.
本実施形態では、他の仮想ネットワーク（スライス）と物理リンク帯域の共用が行われていない物理リンクを予め決められた閾値以上含むような仮想ネットワークを再割当対象として選択し、当該再割当対象仮想ネットワークの中で、他のスライスと物理リンク帯域の共用が行われていない物理リンクをより多く含む再割当対象仮想ネットワークから優先的に仮想リンクの再割当を実行する。 In this embodiment, a virtual network that includes physical links that do not share physical link bandwidths with other virtual networks (slices) is selected as a reallocation target, and the reallocation target virtual network is selected. In the network, virtual link reallocation is executed preferentially from the reallocation target virtual network including more physical links that do not share the physical link bandwidth with other slices.
さらに、本実施形態では再割当対象仮想ネットワークとして選択されたが、未だ再割当が実行されておらず、今後の再割当が予定されている再割当予定仮想ネットワークに関しても、仮想ネットワーク再割当の結果を確率的に予想して、所要物理リソース量をより多く削減できる仮想ネットワーク再割当を実行する。 Further, in the present embodiment, the virtual network is selected as the reassignment target virtual network, but the reassignment virtual network that has not been reassigned yet and is scheduled to be reassigned in the future is the result of the virtual network reassignment. The virtual network reallocation that can reduce the required physical resource amount more is executed.
図５は、本実施形態の動作を示したフローチャートであり、再割当要求が検知されると、ステップＳ１では、全ての既存仮想ネットワークに関して、その再割当効果が前記再割当効果計算部１０により計算される。ステップS２では、再割当効果が所定の閾値を超える一部の既存仮想ネットワークが前記再割当対象仮想ネットワーク選択部２０により選択される。ステップS３では、選択された全ての再割当対象仮想ネットワークの仮想リンクが仮想ネットワーク単位で再割当効果の高い順に仮想リンクリストに登録される。 FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the present embodiment. When a reallocation request is detected, in step S1, the reallocation effect calculation unit 10 calculates the reallocation effect for all existing virtual networks. Is done. In step S2, a part of existing virtual networks whose reassignment effect exceeds a predetermined threshold is selected by the reassignment target virtual network selection unit 20. In step S3, the virtual links of all selected reallocation target virtual networks are registered in the virtual link list in descending order of the reallocation effect in units of virtual networks.
ステップＳ４では、再割当効果のより高い再割当対象仮想ネットワークから順に、その一の仮想リンクが前記仮想リンクリストから今回の注目仮想リンクとして選択される。ステップＳ５では、前記物理ネットワークのトポロジー情報および既存仮想ネットワーク情報に基づいて、各物理リンクのコストが計算される。 In step S4, the one virtual link is selected from the virtual link list as the current attention virtual link in order from the reassignment target virtual network having the higher reassignment effect. In step S5, the cost of each physical link is calculated based on the topology information of the physical network and the existing virtual network information.
以下、ステップＳ５における物理リンクコストの計算方法について説明する。物理リンクコストは、注目仮想リンクが当該物理リンクを通過したと仮定したときの所要物理リンク帯域の増分に設定される。このとき、再割当予定仮想ネットワークの各仮想リンクについても、前記再割当結果予測部３０１により各仮想リンクの再割当結果を確率的に予想して所要物理リンク帯域増加量の算出結果に反映させる。 Hereinafter, the calculation method of the physical link cost in step S5 will be described. The physical link cost is set to the increment of the required physical link bandwidth when it is assumed that the virtual link of interest has passed through the physical link. At this time, also for each virtual link of the virtual network to be reassigned, the reassignment result prediction unit 301 probabilistically predicts the reassignment result of each virtual link and reflects it in the calculation result of the required physical link bandwidth increase amount.
本実施形態では、統計多重されていない１本の仮想リンクiの所要物理リンク帯域Biを次式(1)のように定義する。 In this embodiment, the required physical link bandwidth Bi of one virtual link i that is not statistically multiplexed is defined as in the following equation (1).
k1：物理リンクにおける許容輻輳確率に応じて予め指定された定数
Ti_ave：再割当される仮想リンクiによる使用物理リンク帯域の平均
σ(Ti)：再割当される仮想リンクiによる使用物理リンク帯域の標準偏差
k1: Constant specified in advance according to the allowable congestion probability in the physical link
Ti_ave: Average used physical link bandwidth by reassigned virtual link i σ (Ti): Standard deviation of used physical link bandwidth by reassigned virtual link i
また、各物理リンクのコストClinkは、再割当済みを含む既存仮想リンクによる物理リンク帯域の共用状況および今回の割当対象仮想リンクが割り当てられた後の物理リンク帯域の共用状況が、以下の３つのケースのいずれに該当するのかに応じて、統計多重効果を考慮しながら計算される。 In addition, the cost Clink of each physical link has the following three physical link bandwidth sharing statuses with existing virtual links including those that have been reallocated, and the physical link bandwidth sharing status after the allocation of the current virtual link to be allocated. It is calculated taking into account statistical multiple effects, depending on which case it falls into.
図６は、第１ケースにおける再割当対象仮想リンクの再割当方法を模式的に示した図であり、ここでは一の物理リンクに着目して説明する。 FIG. 6 is a diagram schematically showing a reallocation method of the reallocation target virtual link in the first case, and here, description will be given focusing on one physical link.
第１ケースは、注目している再割当対象仮想リンク[◎]と同一の優先クラス（ここでは、高優先クラス）の仮想リンクのみが当該物理リンクを通過する既存仮想ネットワーク#2，#3が存在しており[同図(a)]、再割当対象仮想リンク[◎]が既存仮想ネットワーク#2，#3の各仮想リンク（既存仮想リンク[〇]）と物理リンク帯域を共用できる場合[同図(b)]である。なお、再割当予定仮想ネットワーク#5，#6，#7の各仮想リンク（再割当予定仮想リンク[●]）については後述する。 In the first case, existing virtual networks # 2 and # 3 in which only virtual links of the same priority class (here, high priority class) as the reassigned virtual link [◎] of interest pass through the physical link If it exists [Figure (a)] and the reassigned virtual link [◎] can share the physical link bandwidth with each virtual link of the existing virtual networks # 2 and # 3 (existing virtual link [O]) [ (B) in FIG. Each virtual link (reassignment scheduled virtual link [●]) of the reassignment scheduled virtual networks # 5, # 6, and # 7 will be described later.
第１ケースでは、図７に示したように、再割当対象仮想ネットワーク#4の先行する仮想リンク再割当によって、再割当対象仮想リンク[◎]と同一の優先クラスにn1個の仮想リンク[〇]が割当済みであっても良い。 In the first case, as shown in FIG. 7, n1 virtual links [0] are assigned to the same priority class as the reallocation target virtual link [[] by the reallocation of the virtual link preceding the reallocation target virtual network # 4. ] May be assigned.
第２ケースは、図８に示したように、再割当対象仮想リンク[◎]の再割当により、それまで他の既存仮想ネットワーク#2，#3との間で物理リンク帯域を共用できていた再割当対象仮想ネットワーク#4[同図(a)]が、当該物理リンクを優先クラスの異なる複数の仮想リンクが通過することになって物理リンク帯域を共用できなくなる場合[同図(b)]である。 In the second case, as shown in FIG. 8, the physical link bandwidth could be shared with other existing virtual networks # 2 and # 3 by reassigning the reassigned virtual link [◎]. When the reassigned virtual network # 4 [Fig. (A)] cannot share the physical link bandwidth because multiple virtual links of different priority classes pass through the physical link [Fig. (B)] It is.
第３ケースは、図９に示したように、再割当対象仮想ネットワーク#4において優先クラスの異なる複数の既存仮想リンクが当該物理リンクを既に通過しており[同図(a)]、再割当対象仮想リンク[◎]も他の仮想ネットワークの既存仮想リンクと物理リンク帯域を共用できない場合[同図(b)]である。 In the third case, as shown in FIG. 9, in the reassignment target virtual network # 4, a plurality of existing virtual links with different priority classes have already passed through the physical link [FIG. The target virtual link [◎] is also the case where the physical link bandwidth cannot be shared with the existing virtual link of another virtual network [(b)].
次いで、各ケースにおける所要物理リンク帯域の増加量の具体的な計算方法について説明する。本実施形態では、再割当対象仮想リンクが消費する物理リンク帯域の変動分を消費物理リンク帯域の標準偏差σで表現する。そして、物理リンク帯域の共用による統計多重効果を計算結果に反映させるために、前記物理リンクコスト計算部３０２は、物理リンク帯域を共用する複数の仮想リンクが消費する総物理リンク帯域の分散を、各仮想リンクが単独で消費する物理リンク帯域の標準偏差σの二乗（分散）の積算値として計算し、総物理リンク帯域の変動分を当該積算値から求めた標準偏差で表現した。 Next, a specific calculation method of the increase amount of the required physical link bandwidth in each case will be described. In this embodiment, the fluctuation of the physical link bandwidth consumed by the reallocation target virtual link is expressed by the standard deviation σ of the consumed physical link bandwidth. In order to reflect the statistical multiplexing effect due to the sharing of the physical link bandwidth in the calculation result, the physical link cost calculation unit 302 calculates the distribution of the total physical link bandwidth consumed by a plurality of virtual links sharing the physical link bandwidth. The calculation was made as an integrated value of the square (dispersion) of the standard deviation σ of the physical link bandwidth consumed by each virtual link independently, and the variation of the total physical link bandwidth was expressed by the standard deviation obtained from the integrated value.
前記物理リンクコスト計算部３０２はさらに、物理リンク帯域を共用しない複数の仮想リンクが消費する総物理リンク帯域の標準偏差を、各仮想リンクが消費する物理リンク帯域の標準偏差の積算値として計算し、総物理リンク帯域の変動分を当該積算値で表現した。そして、再割当対象仮想リンクの新規割当前後における消費物理リンク帯域の差分を所要物理リンク帯域の増分とするようにした。 The physical link cost calculation unit 302 further calculates the standard deviation of the total physical link bandwidth consumed by a plurality of virtual links that do not share the physical link bandwidth as an integrated value of the standard deviation of the physical link bandwidth consumed by each virtual link. The fluctuation of the total physical link bandwidth is expressed by the integrated value. Then, the difference of the consumed physical link bandwidth before and after the new allocation of the reallocation target virtual link is made the increment of the required physical link bandwidth.
前記第１ケースでは、再割当対象仮想リンクを新たに割り当てることによる所要物理リンク帯域の増分である物理リンクコストClinkが次式(2)で求められる。但し、各シンボルは以下の様に定義される。 In the first case, the physical link cost Clink, which is an increase in the required physical link bandwidth by newly allocating the reallocation target virtual link, is obtained by the following equation (2). However, each symbol is defined as follows.
T_ave：再割当対象仮想リンクによる使用物理リンク帯域の平均
σ(T)：再割当対象仮想リンクによる使用物理リンク帯域の標準偏差
n0：再割当対象仮想リンクと同一優先クラスに属する仮想リンクのみが当該物理リンクを通過している物理リンク帯域共用の対象となる既存仮想ネットワークにおける通過仮想リンク本数
n1：再割当対象仮想リンクと同一優先クラスに属して当該物理リンクに割当済みの再割当対象仮想ネットワークにおける仮想リンク本数
n3：再割当対象仮想リンクと同一優先クラスに属する仮想リンクのみが当該物理リンクを通過し、物理リンク帯域共用の対象となる再割当予定仮想ネットワークにおける通過仮想リンク本数の期待値
T_ave: Average physical link bandwidth used by reallocation target virtual link σ (T): Standard deviation of physical link bandwidth used by reallocation target virtual link
n0: Number of passing virtual links in the existing virtual network subject to physical link bandwidth sharing in which only virtual links belonging to the same priority class as the reassigned virtual link pass through the physical link
n1: Number of virtual links in the reassigned virtual network that belongs to the same priority class as the reassigned virtual link and has been assigned to the physical link
n3: Expected value of the number of virtual links that pass through only the virtual link that belongs to the same priority class as the reassigned virtual link and passes through the physical link and is to be reassigned in the virtual network to be reassigned
定数k1で括られたカッコ内の第１項は、再割当対象仮想リンク追加後の使用物理リンク帯域の変動分、同第２項は、再割当対象仮想リンク割当前の使用物理リンク帯域の変動分であり、第１項のσ2(T)は、再割当対象仮想リンクが新たに消費することになる物理リンク帯域の分散、Σσ2(Ti)は、統計多重効果が反映されたn0+n1+n3本分の仮想リンクが消費することになる物理リンク帯域の分散であり、第１項では分散の和が求まるので統計多重効果が反映された値となる。なお、期待値n3は次式(3)で求められる。但し、各シンボルは以下の様に定義される。 The first term in parentheses surrounded by the constant k1 is the change in the used physical link bandwidth after the addition of the reallocation target virtual link, and the second term is the change in the used physical link bandwidth before the reallocation target virtual link is assigned. Σ 2 (T) in the first term is the distribution of the physical link bandwidth that is newly consumed by the reassigned virtual link, and Σσ 2 (Ti) is n0 + that reflects the statistical multiplexing effect The distribution of the physical link bandwidth consumed by n1 + n3 virtual links. Since the sum of the dispersion is obtained in the first term, the value reflects the statistical multiplexing effect. Note that the expected value n3 is obtained by the following equation (3). However, each symbol is defined as follows.
RS：再割当予定仮想ネットワーク数
nls,q：再割当予定仮想ネットワークsにおける、再割当対象仮想リンクと同じ優先クラスqに属する通過仮想リンク本数の期待値
vls：再割当予定仮想ネットワークsを構成する仮想リンク数
vls,q：再割当予定仮想ネットワークsを構成する再割当対象仮想リンクと同じ優先クラスqに属する仮想リンク数
Pl s,q,i：再割当予定仮想ネットワークsにおいて、再割当対象仮想リンクと同じ優先クラスqに属する仮想リンクi本のみが当該物理リンクを通過する確率
Hs：再割当予定仮想ネットワークsにおける、現在仮想リンクが割当てられている物理パスの平均ホップ数
L：物理リンク総数
上式(3)では、ある仮想リンクが当該物理リンクを通過する確率を、Hs/Lで近似する。
RS: Number of virtual networks to be reassigned
nls, q: Expected value of the number of transit virtual links belonging to the same priority class q as the reassigned virtual link s in the reassigned virtual network s
vls: Number of virtual links that make up the reassigned virtual network s
vls, q: Number of virtual links that belong to the same priority class q as the reassigned virtual links constituting the reassigned virtual network s
Pl s, q, i: Probability that only i virtual links belonging to the same priority class q as the reassigned virtual link pass through the physical link in the reassigned virtual network s
Hs: Average number of hops of the physical path to which the virtual link is currently allocated in the virtual network s to be reassigned
L: Total number of physical links In the above equation (3), the probability that a certain virtual link passes through the physical link is approximated by Hs / L.
前記第２ケースでは、再割当対象仮想リンクを割り当てることによる所要物理リンク帯域の増分である物理リンクコストClinkが、次式(4)で求められる。 In the second case, the physical link cost Clink, which is an increase in the required physical link bandwidth by allocating the reallocation target virtual link, is obtained by the following equation (4).
n0：再割当対象仮想リンクと異なる１つの優先クラスに属する仮想リンクのみが当該物理リンクを通過し、物理リンク帯域共用の対象となっていた既存仮想ネットワークにおいて当該物理リンクを通過する仮想リンク本数
n1：再割当対象仮想リンクと異なる１つの優先クラスに属し、当該物理リンクに割当済みの再割当対象仮想ネットワークにおける仮想リンク本数
n3：再割当対象仮想リンクと異なる１つの優先クラスに属する仮想リンクのみが当該物理リンクを通過する、物理リンク帯域共用の対象となっていた再割当予定仮想ネットワークにおける通過仮想リンク本数の期待値
n0: The number of virtual links that pass through the physical link only in the existing virtual network that is subject to physical link bandwidth sharing, only the virtual link belonging to one priority class different from the reassigned virtual link
n1: Number of virtual links in the reassigned virtual network that belongs to one priority class different from the reassigned virtual link and has been assigned to the physical link
n3: Expected value of the number of passing virtual links in the reassigned virtual network subject to physical link bandwidth sharing, in which only virtual links belonging to one priority class different from the reallocation target virtual link pass through the physical link
なお、期待値n3は次式(5)で求められる。 The expected value n3 is obtained by the following equation (5).
RS：再割当予定仮想ネットワーク数
nls,q：再割当予定仮想ネットワークsにおける、再割当対象仮想リンクと異なる１つの優先クラスqに属する通過仮想リンク本数の期待値
vls：再割当予定仮想ネットワークsを構成する仮想リンク数
vls,q：再割当予定仮想ネットワークsを構成する再割当対象仮想リンクと異なる１つの優先クラスqに属する仮想リンク数
Pls,q,i：再割当予定仮想ネットワークsにおいて、再割当対象仮想リンクと異なる１つの優先クラスqに属する仮想リンクi本のみが当該物理リンクを通過する確率
Hs：再割当予定仮想ネットワークsにおける、現在仮想リンクが割当てられている物理パスの平均ホップ数
L：物理リンク総数
上式では、ある仮想リンクが当該物理リンクを通過する確率を、Hs/Lで近似する。
RS: Number of virtual networks to be reassigned
nls, q: Expected value of the number of transit virtual links belonging to one priority class q different from the reassigned virtual link in the reassigned virtual network s
vls: Number of virtual links that make up the reassigned virtual network s
vls, q: Number of virtual links belonging to one priority class q different from the reallocation target virtual link configuring the reallocation-scheduled virtual network s
Pls, q, i: Probability that only i virtual links belonging to one priority class q different from the reassigned virtual link pass through the physical link in the reassigned virtual network s
Hs: Average number of hops of the physical path to which the virtual link is currently allocated in the virtual network s to be reassigned
L: Total number of physical links In the above equation, the probability that a certain virtual link passes through the physical link is approximated by Hs / L.
前記第３ケースでは、再割当対象仮想リンクを割り当てることによる所要物理リンク帯域の増分である物理リンクコストClinkが次式(6)で求められる。 In the third case, the physical link cost Clink, which is an increase in the required physical link bandwidth by allocating the reallocation target virtual link, is obtained by the following equation (6).
n2：再割当対象仮想ネットワークを構成する当該物理リンクに割当済みの既存再割当仮想リンク本数 n2: Number of existing reallocation virtual links that have already been assigned to the physical link that constitutes the reallocation target virtual network
図５へ戻り、ステップＳ６では、注目する発着物理ノードの絞り込みが、前記物理ノード候補選択部５０により行われる。例えば図４(a)の例において、仮想ノードNv1と物理ノードNp2とが予め対応付けされていれば、仮想ノードNv1にとっては、物理ノードNp2およびその隣接ノードNp1，Np3が発着物理ノードの候補とされる。 Returning to FIG. 5, in step S <b> 6, the physical node candidate selection unit 50 narrows down the arrival and departure physical nodes of interest. For example, in the example of FIG. 4A, if the virtual node Nv1 and the physical node Np2 are associated with each other in advance, for the virtual node Nv1, the physical node Np2 and its adjacent nodes Np1 and Np3 are the arrival and departure physical node candidates. Is done.
ステップＳ７では、再割当対象仮想リンクが接続する２つの仮想ノードに関して、割当候補となる全ての物理ノードを発着ノードとする最小コスト経路が順次に算出される。但し、仮想ノードが既に物理ノードに割り当てられている場合は、当該物理ノードに発着ノードが限定される。また、既に他の仮想ノードが割り当てられている物理ノードは発着ノード候補から除外される。 In step S7, for the two virtual nodes to which the reassignment target virtual link is connected, the minimum cost path having all the physical nodes that are candidates for allocation as the arrival and departure nodes is sequentially calculated. However, when the virtual node is already assigned to the physical node, the arrival / departure node is limited to the physical node. In addition, physical nodes to which other virtual nodes have already been assigned are excluded from the arrival / departure node candidates.
ステップＳ８では、前記物理ネットワークのトポロジー情報および既存仮想ネットワーク情報に基づいて、発着物理ノードのコストが計算される。発着物理ノードのコストは、当該発着物理ノードに仮想ノードが割り当てられ、当該仮想ノードで実行すべきサービス処理（再割当対象サービス処理）を当該発着物理ノードで実行すると仮定したときの所要発着物理ノード容量の増分で与えられる。例えば、統計多重されていない１つのサービス処理iを実行する際の所要物理ノード容量Biを次式(7)の様に定義する。 In step S8, the cost of the arrival / departure physical node is calculated based on the topology information of the physical network and the existing virtual network information. The cost of the arrival / departure physical node is a required arrival / departure physical node when it is assumed that a virtual node is allocated to the arrival / departure physical node and a service process to be executed by the virtual node (reassignment target service process) is executed by the arrival / departure physical node. Given in capacity increments. For example, the required physical node capacity Bi when executing one service process i that is not statistically multiplexed is defined as the following equation (7).
k2：物理ノードにおける許容輻輳確率に応じて予め指定された定数
Ti_ave：サービス処理i による使用物理ノード容量の平均
σ(Ti)：サービス処理i による使用物理ノード容量の標準偏差
k2: Constant specified in advance according to the allowable congestion probability in the physical node
Ti_ave: Average physical node capacity used by service processing i σ (Ti): Standard deviation of physical node capacity used by service processing i
また、各物理ノードのコストCnodeは、前記各物理リンクの場合と同様に、既存サービス処理間での物理ノード容量の共用状況および再割当対象サービス処理が追加された後の物理ノード容量の共用状況が、以下の３つのケースのいずれに該当するのかに応じて、統計多重効果を考慮しながら計算される。 Further, the cost Cnode of each physical node is the same as the case of each physical link, the sharing status of the physical node capacity between the existing service processes and the sharing status of the physical node capacity after the reallocation target service process is added. Is calculated in consideration of the statistical multiple effect depending on which of the following three cases is applicable.
図１０は、第１ケースにおける再割当対象サービス処理の再割当方法を模式的に示した図であり、ここでは一の物理ノードに着目して説明する。 FIG. 10 is a diagram schematically showing the reallocation method of the reallocation target service process in the first case, and here, explanation will be given focusing on one physical node.
第１ケースは、注目している再割当対象サービス処理[◎]と同一の優先クラス（ここでは、高優先クラス）のサービス処理のみが当該物理ノードに割り当てられている既存仮想ネットワーク#2，#3が存在しており[同図(a)]、再割当対象サービス処理[◎]が既存仮想ネットワーク#2，#3の各サービス処理と物理ノード容量を共用できる場合[同図(b)]である。 In the first case, the existing virtual network # 2, # in which only the service process of the same priority class (here, the high priority class) as the target reallocation process [◎] of interest is allocated to the physical node 3 exists [Figure (a)], and the reallocation target service process [◎] can share the physical node capacity with each service process of the existing virtual networks # 2 and # 3 [Figure (b)] It is.
なお、第１ケースでは、図１１に示したように、再割当対象仮想ネットワーク#4の先行するサービス処理の再割当によって、再割当対象サービス処理[◎]と同一の優先クラスにn1個のサービス処理[〇]が割当済みであっても良い。 In the first case, as shown in FIG. 11, n1 services are assigned to the same priority class as the reallocation target service process [◎] by the reallocation of the preceding service process of the reallocation target virtual network # 4. The process [◯] may be already assigned.
第２ケースは、図１２に示したように、再割当対象サービス処理[◎]の再割当により、それまで他の既存仮想ネットワーク#2，#3との間で物理ノード容量を共用できていた再割当対象仮想ネットワーク#4[同図(a)]が、当該物理ノードで優先クラスの異なる複数のサービス処理が実行されることになって物理ノード容量を共用できなくなる場合[同図(b)]である。 In the second case, as shown in FIG. 12, the physical node capacity could be shared with the other existing virtual networks # 2 and # 3 so far by the reallocation of the reallocation target service process [◎]. When the reassigned virtual network # 4 [Fig. (A)] cannot share the physical node capacity due to execution of multiple service processes with different priority classes on the physical node [Fig. (B) ].
第３ケースは、図１３に示したように、再割当対象仮想ネットワーク#4において優先クラスの異なる複数のサービス処理が当該物理ノードに既に割り当てられており[同図(a)]、再割当対象サービス処理[◎]も他の仮想ネットワークの既存サービス処理と物理ノード容量を共用できない場合[同図(b)]である。 In the third case, as shown in FIG. 13, in the virtual network # 4 to be reassigned, a plurality of service processes with different priority classes have already been assigned to the physical node [(a) in FIG. The service process [◎] is also the case where the physical node capacity cannot be shared with the existing service process of another virtual network [(b)].
次いで、各ケースにおける所要物理ノード容量の増加量の具体的な計算方法について説明する。 Next, a specific calculation method of the increase amount of the required physical node capacity in each case will be described.
本実施形態では、再割当されるサービス処理が消費する物理ノード容量の変動分を消費物理ノード容量の標準偏差σで表現する。そして、物理ノード容量の共用による統計多重効果を計算結果に反映させるために、前記物理ノードコスト計算部３０３は、物理ノード容量を共用する複数のサービス処理が消費する総物理ノード容量の分散を、各サービス処理が単独で消費する物理ノード容量の標準偏差σの二乗（分散）の積算値として計算し、総物理ノード容量の変動分を当該積算値から求めた標準偏差で表現した。 In the present embodiment, the fluctuation amount of the physical node capacity consumed by the service process to be reassigned is expressed by the standard deviation σ of the consumed physical node capacity. Then, in order to reflect the statistical multiplexing effect due to the sharing of the physical node capacity in the calculation result, the physical node cost calculation unit 303 calculates the distribution of the total physical node capacity consumed by a plurality of service processes sharing the physical node capacity, Each service process is calculated as the integrated value of the square (dispersion) of the standard deviation σ of the physical node capacity consumed independently by each service process, and the variation of the total physical node capacity is expressed by the standard deviation obtained from the integrated value.
前記物理ノードコスト計算部３０３はさらに、物理ノード容量を共用しない複数のサービス処理が消費する総物理ノード容量の標準偏差を、各サービス処理が消費する物理ノード容量の標準偏差の積算値として計算し、総物理ノード容量の変動分を当該積算値で表現した。そして、再割当対象仮想ネットワークの新規割当前後における消費物理ノード容量の差分を所要物理ノード容量の増分とするようにした。 The physical node cost calculation unit 303 further calculates the standard deviation of the total physical node capacity consumed by a plurality of service processes that do not share the physical node capacity as an integrated value of the standard deviation of the physical node capacity consumed by each service process. The variation of the total physical node capacity is expressed by the integrated value. Then, the difference in the consumed physical node capacity before and after the new allocation of the reallocation target virtual network is set as an increase in the required physical node capacity.
前記第１ケースでは、再割当対象サービス処理を新たに割り当てることによる所要物理ノード容量の増分である物理ノードコストCnodeが次式(8)で求められる。但し、各シンボルは以下の様に定義される。 In the first case, the physical node cost Cnode, which is an increase in the required physical node capacity by newly allocating the reassignment target service process, is obtained by the following equation (8). However, each symbol is defined as follows.
T_ave：再割当対象サービス処理による使用物理ノード容量の平均
σ(T)：再割当対象サービス処理による使用物理ノード容量の標準偏差
n0：再割当対象サービス処理と同一優先クラスに属するサービス処理のみを実行する仮想ノードが当該物理ノードに割当てられ、物理ノード容量共用の対象となる既存仮想ネットワークが当該物理ノードで実行するサービス処理数
n1：再割当対象仮想ネットワークにおいて、既に当該物理ノードに割当済みの再割当対象サービス処理と同一優先クラスに属するサービス処理数
n3：再割当対象サービス処理と同一優先クラスに属するサービス処理のみを当該物理ノードで実行し、物理ノード容量共用の対象となる再割当予定仮想ネットワークにおけるサービス処理数の期待値
なお、期待値n3は次式(9)で求められる。但し、各シンボルは以下の様に定義される。
T_ave: Average physical node capacity used by the reallocation target service process σ (T): Standard deviation of physical node capacity used by the reallocation target service process
n0: The number of service processes that are executed on the physical node by the existing virtual network that is allocated to the physical node when a virtual node that executes only a service process that belongs to the same priority class as the reallocation target service process is allocated to the physical node
n1: Number of service processes belonging to the same priority class as the reallocation target service process already allocated to the physical node in the reallocation target virtual network
n3: Expected value of the number of service processes in the reassigned virtual network that is subject to physical node capacity sharing, and executes only the service process belonging to the same priority class as the reallocation target service process. It is obtained by the following equation (9). However, each symbol is defined as follows.
RS：再割当予定仮想ネットワーク数
nns,q：再割当予定仮想ネットワークs において、再割当対象サービス処理と同じ優先クラスqに属するサービス処理のみを実行する仮想ノードが、当該物理ノードに再割当される場合における、当該物理ノードで実行されるサービス処理数の期待値
vns：再割当予定仮想ネットワークs を構成する仮想ノード数
vns,q：再割当予定仮想ネットワークs を構成する再割当対象サービス処理と同じ優先クラスqに属するサービス処理のみを実行する仮想ノード数
sci：再割当予定仮想ネットワークs において、再割当対象サービス処理と同じ優先クラスqに属するサービス処理のみを実行する仮想ノードi（i = 1〜vns,q）で実行されるサービス処理数
Pn s,i：再割当予定仮想ネットワークs において、再割当対象サービス処理と同じ優先クラスqに属するサービス処理のみを実行する仮想ノードi（i = 1〜vns,q）が、当該物理ノードに再割当される確率
N：物理ノード総数
RS: Number of virtual networks to be reassigned
nns, q: Executed in the physical node when a virtual node that executes only a service process belonging to the same priority class q as the reassigned service process in the virtual network s to be reassigned is reassigned to the physical node Expected number of processed services
vns: Number of virtual nodes composing the reassigned virtual network s
vns, q: Number of virtual nodes that execute only service processes that belong to the same priority class q as the reassignment target service processes constituting the reassigned virtual network s
sci: Number of service processes executed in virtual node i (i = 1 to vns, q) that executes only service processes belonging to the same priority class q as the reallocation target service process in the reassigned virtual network s
Pns, i: In the virtual network s scheduled for reassignment, virtual node i (i = 1 to vns, q) that executes only the service process belonging to the same priority class q as the reassigned service process is reassigned to the physical node. Probability assigned
N: Total number of physical nodes
上式(9)では、ある仮想ノードが当該物理ノードに再割当される確率を、1/Nで近似する。 In the above equation (9), the probability that a certain virtual node is reallocated to the physical node is approximated by 1 / N.
前記第２ケースでは、再割当対象サービス処理を割り当てることによる所要物理ノード容量の増分である物理ノードコストCnodeが、次式(10)で求められる。 In the second case, the physical node cost Cnode, which is an increase in the required physical node capacity by assigning the reallocation target service process, is obtained by the following equation (10).
n0：再割当対象サービス処理と異なる１つの優先クラスに属するサービス処理のみを実行する仮想ノードが当該物理ノードに割当てられ、物理ノード容量共用の対象となっていた既存仮想ネットワークが当該物理ノードで実行するサービス処理数
n1：再割当対象仮想ネットワークにおいて、再割当対象サービス処理と異なる１つの優先クラスに属し、当該物理ノードに割当済みであるサービス処理数
n3：再割当対象サービス処理と異なる１つの優先クラスに属するサービス処理のみを実行する仮想ノードが当該物理ノードに再割当され、物理ノード容量共用の対象となっていた再割当予定仮想ネットワークにおいて、当該物理ノードで実行されるサービス処理数の期待値であり、本実施形態では次式(11)で求められる。
n0: A virtual node that executes only service processing belonging to one priority class different from the reallocation target service processing is allocated to the physical node, and the existing virtual network that was the target of physical node capacity sharing is executed on the physical node Service processing count
n1: Number of service processes that belong to one priority class different from the reallocation target service process and have been allocated to the physical node in the reallocation target virtual network
n3: A virtual node that executes only a service process belonging to one priority class different from the service process to be reassigned is reassigned to the physical node, and This is an expected value of the number of service processes executed on the physical node, and is obtained by the following equation (11) in this embodiment.
RS：再割当予定仮想ネットワーク数
nns,q：再割当予定仮想ネットワークsにおいて、再割当対象サービス処理と異なる１つの優先クラスqに属するサービス処理のみを実行する仮想ノードが、当該物理ノードに再割当される場合における、当該物理ノードで実行されるサービス処理数の期待値
vns：再割当予定仮想ネットワークsを構成する仮想ノード数
vns,q：再割当予定仮想ネットワークsを構成する再割当対象サービス処理と異なる１つの優先クラスqに属するサービス処理のみを実行する仮想ノード数
sci：再割当予定仮想ネットワークsにおいて、再割当対象サービス処理と異なる１つの優先クラスqに属するサービス処理のみを実行する仮想ノードi（i=1〜vns,q）で実行されるサービス処理数
Pn s,i：再割当予定仮想ネットワークsにおいて、再割当対象サービス処理と異なる１つの優先クラスqに属するサービス処理のみを実行する仮想ノードi（i = 1〜vns,q）が、当該物理ノードに再割当される確率
N：物理ノード総数
上式(11)では、ある仮想ノードが当該物理ノードに再割当される確率を、1/Nで近似する。
RS: Number of virtual networks to be reassigned
nns, q: Physical node in the case where a virtual node that executes only a service process belonging to one priority class q different from the reallocation target service process is reassigned to the physical node in the reallocation-scheduled virtual network s Expected value of the number of service processes executed in
vns: Number of virtual nodes composing the reassigned virtual network s
vns, q: Number of virtual nodes that execute only service processing belonging to one priority class q different from the reassignment target service processing constituting the reassigned virtual network s
sci: Number of service processes executed in virtual node i (i = 1 to vns, q) that executes only service processes belonging to one priority class q different from the reallocation target service process in the virtual network s to be reassigned
Pns, i: In the reassigned virtual network s, a virtual node i (i = 1 to vns, q) that executes only a service process belonging to one priority class q different from the service process to be reassigned is the physical node Probability of being reassigned to
N: Total number of physical nodes In the above equation (11), the probability that a virtual node is reallocated to the physical node is approximated by 1 / N.
前記第３ケースでは、再割当対象サービス処理を新たに割り当てることによる所要物理ノード容量の増分である物理ノードコストCnodeが次式(12)で求められる。 In the third case, the physical node cost Cnode, which is an increase in the required physical node capacity by newly assigning the reallocation target service process, is obtained by the following equation (12).
ステップＳ９では、今回の発着物理ノードペアに対して算出された最小コスト経路に対応する物理パス経路のコストが算出される。物理パス経路のコストは、当該物理パス経路を構成する各物理リンクのコストClinkと発着物理ノードのコストCnodeとの重み付き総和である。 In step S9, the cost of the physical path route corresponding to the minimum cost route calculated for the current arrival / departure physical node pair is calculated. The cost of the physical path route is a weighted sum of the cost Clink of each physical link constituting the physical path route and the cost Cnode of the arrival and departure physical nodes.
ステップＳ１０では、全ての発着物理ノードペアに関して物理パス経路のコスト算出が完了したか否かが判断される。完了していなければステップＳ７へ戻り、注目する発着物理ノードペアを変更して発着物理ノードコストの計算および物理パス経路のコスト算出が繰り返される。 In step S10, it is determined whether or not the cost calculation of the physical path route has been completed for all the incoming / outgoing physical node pairs. If it has not been completed, the process returns to step S7, and the target physical node pair is changed to repeat the calculation of the physical node path cost and the physical path route cost.
ステップＳ１１では、最小コストの物理パス経路に仮想リンクが割り当てられる。ステップＳ１２では、全ての再割当対象仮想ネットワークの全ての仮想リンクの割り当てが完了したか否かが判断される。完了していなければステップＳ４へ戻り、注目する仮想リンクを変更して物理パス経路のコスト算出および仮想リンクの割り当てが繰り返される。 In step S11, a virtual link is assigned to the physical path route with the lowest cost. In step S12, it is determined whether or not all the virtual links of all the reallocation target virtual networks have been allocated. If not completed, the process returns to step S4, the target virtual link is changed, and the cost calculation of the physical path route and the virtual link assignment are repeated.
本実施形態によれば、SDNにおいて、物理ネットワークに割当てられている複数の仮想ネットワークを同時に再割当することにより、指定された優先クラスに基づくサービス品質へ影響が及ばない範囲で、各スライス間での物理リンク帯域および物理ノード容量の共用を促進して、統計多重効果による所要物理リソース量の削減を最大化できる仮想ネットワークの再割当を実現できる。 According to the present embodiment, in the SDN, by simultaneously reassigning a plurality of virtual networks assigned to the physical network, the service quality based on the designated priority class is not affected, so that each slice is not affected. It is possible to realize the reallocation of the virtual network that can maximize the reduction of the required physical resource amount due to the statistical multiplexing effect by promoting the sharing of the physical link bandwidth and the physical node capacity.
また、本実施形態によれば、物理ネットワークに割当てられている仮想ネットワーク群から、再割当効果の高い一部の仮想ネットワークを選択して再割当対象とするので、仮想ネットワーク再割当のための処理量が減少し、サービスが中断される仮想ネットワーク数を少なくできる。 Further, according to the present embodiment, a part of virtual networks having a high reassignment effect is selected from the group of virtual networks assigned to the physical network and set as a reassignment target. The amount is reduced and the number of virtual networks where service is interrupted can be reduced.
さらに、本実施形態によれば、再割当効果の高い仮想ネットワークから優先して再割当を実行することで、所要物理リソース量の削減を最大化できる。 Furthermore, according to the present embodiment, it is possible to maximize the reduction of the required physical resource amount by executing the reallocation preferentially from the virtual network having a high reallocation effect.
さらに、本実施形態によれば、選択された複数の仮想ネットワークの再割当を逐次的に実行し、各々の再割当対象仮想ネットワークを構成する各仮想リンクを、最小コスト経路計算法を用いて逐次的に物理パスに再割当するため、少ない計算量で仮想ネットワーク再割当を実現できる。 Furthermore, according to the present embodiment, reassignment of a plurality of selected virtual networks is executed sequentially, and each virtual link constituting each reassignment target virtual network is sequentially used by using the minimum cost route calculation method. Therefore, the virtual network reallocation can be realized with a small amount of calculation.
さらに、本実施形態によれば、各仮想リンクを再割当する物理パス経路の算出に先立って、再割当対象仮想ネットワークとして選択されたが未だ再割当が行われていない再割当予定仮想ネットワークに関しても、仮想ネットワーク再割当結果を確率的に予想して、物理リンクコストおよび発着物理ノードコストを算出するため、所要物理リソース量の削減を最大化できる。 Furthermore, according to the present embodiment, prior to calculation of a physical path route for reallocating each virtual link, a reassignment scheduled virtual network that has been selected as a reassignment target virtual network but has not yet been reassigned is also provided. Since the physical link cost and the arrival and departure physical node cost are calculated by probabilistically predicting the virtual network reassignment result, the reduction in the required physical resource amount can be maximized.
さらに、本実施形態によれば、各仮想ノードは、予め当該仮想ノードに対応付けられた物理ノードまたは当該物理ノードに隣接する物理ノードの中の１個に再割当されるので、仮想ノードへのアクセス遅延を抑えることができる。 Furthermore, according to the present embodiment, each virtual node is reassigned to one of the physical nodes associated with the virtual node in advance or the physical node adjacent to the physical node. Access delay can be suppressed.
１…仮想ネットワーク再割当装置，１０…再割当効果計算部，２０…再割当対象仮想ネットワーク選択部，３０…コスト計算部，４０…仮想ネットワーク割当部，５０…物理ノード候補選択部，３０１…再割当結果予測部，３０２…物理リンクコスト計算部，３０３…物理ノードコスト計算部，４０１…最小コスト経路計算部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Virtual network reallocation apparatus, 10 ... Reallocation effect calculation part, 20 ... Reallocation target virtual network selection part, 30 ... Cost calculation part, 40 ... Virtual network allocation part, 50 ... Physical node candidate selection part, 301 ... Re- Allocation result prediction unit, 302 ... physical link cost calculation unit, 303 ... physical node cost calculation unit, 401 ... minimum cost path calculation unit
Claims (11)
既存仮想ネットワークから再割当効果が所定の閾値を上回る一部の再割当対象仮想ネットワークを選択する手段と、
再割当対象仮想ネットワークの仮想ノードごとに割り当て可能な物理ノード候補を選択する手段と、
再割当対象仮想ネットワークの各再割当対象仮想リンクが再割当されたと仮定したときの所要物理リソース量の増分を、その共用による統計多重効果を反映して仮想リンク毎に物理リソースコストとして計算するコスト計算手段と、
今回の再割当対象仮想リンクよりも後に再割当が予定されている他の再割当予定仮想リンクの再割当結果を確率的に予測して前記物理リンクコストの計算に反映させる再割当結果予測手段と、
前記再割当対象仮想リンクごとに複数の物理ノード候補のペア間に最小コスト経路を計算し、最小コスト経路を与える物理パス経路に仮想リンクを逐次的に割り当てる仮想ネットワーク割当手段とを具備し、
前記仮想ネットワーク割当手段は、仮想リンクの逐次的な割り当てごとに物理リソースコストを更新しながら最小コスト経路の計算を繰り返すことを特徴とする仮想ネットワーク割当装置。 In a virtual network allocation device that reallocates part of an existing virtual network that shares physical resources between SDN slices,
Means for selecting a part of the reassignment target virtual network whose reassignment effect exceeds a predetermined threshold value from the existing virtual network;
Means for selecting physical node candidates that can be allocated for each virtual node of the reallocation target virtual network;
Cost to calculate the increase in the required physical resource amount when assuming that each reallocation target virtual link of the reallocation target virtual network has been reallocated, as a physical resource cost for each virtual link, reflecting the statistical multiplexing effect of the sharing Calculation means;
Reassignment result prediction means for probabilistically predicting reassignment results of other reassignment virtual links scheduled to be reassigned after the current reassignment virtual link and reflecting them in the calculation of the physical link cost; ,
Virtual network allocating means for calculating a minimum cost path between a plurality of physical node candidate pairs for each reallocation target virtual link and sequentially allocating virtual links to the physical path path giving the minimum cost path;
The virtual network allocation device repeats calculation of a minimum cost path while updating a physical resource cost for each sequential allocation of virtual links.
前記コスト計算手段は、再割当対象仮想リンクの新規割当による所要物理リンク帯域の増分を物理リンクコストとして計算し、
前記仮想ネットワーク割当手段は、物理リンクコストに基づいて最小コスト経路を算出することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の仮想ネットワーク割当装置。 The physical resource includes a physical link bandwidth;
The cost calculating means calculates an increase in required physical link bandwidth due to new allocation of a virtual link to be reassigned as a physical link cost,
The virtual network allocation apparatus according to claim 1, wherein the virtual network allocation unit calculates a minimum cost path based on a physical link cost.
前記コスト計算手段は、再割当対象仮想リンクの新規割当による所要物理ノード容量の増分を物理ノードコストとして計算し、
前記仮想ネットワーク割当手段は、物理ノードコストに基づいて最小コスト経路を算出することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の仮想ネットワーク割当装置。 The physical resource includes physical node capacity;
The cost calculating means calculates an increase in required physical node capacity due to new allocation of a reallocation target virtual link as a physical node cost,
4. The virtual network allocation apparatus according to claim 1, wherein the virtual network allocation unit calculates a minimum cost path based on a physical node cost.
前記コスト計算手段は、再割当対象仮想リンクの新規割当による所要物理リンク帯域および所要物理ノード容量の各増分を物理リンクコストおよび物理ノードコストとして計算し、
前記仮想ネットワーク割当手段は、物理リンクコストおよび物理ノードコストの重み付き総和に基づいて最小コスト経路を算出することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の仮想ネットワーク割当装置。 The physical resources include physical link bandwidth and physical node capacity;
The cost calculating means calculates each increment of the required physical link bandwidth and the required physical node capacity due to the new allocation of the virtual link to be reassigned as a physical link cost and a physical node cost,
4. The virtual network allocation apparatus according to claim 1, wherein the virtual network allocation unit calculates a minimum cost path based on a weighted sum of a physical link cost and a physical node cost.
物理リンク帯域を共用する複数の仮想リンクが消費する総物理リンク帯域の分散を、各仮想リンクが単独で消費する物理リンク帯域の標準偏差の二乗（分散）の積算値として計算し、総物理リンク帯域を当該積算値から求めた標準偏差を使って表し、
物理リンク帯域を共用しない複数の仮想リンクが消費する総物理リンク帯域の標準偏差を、各仮想リンクが消費する物理リンク帯域の標準偏差の積算値として計算し、総物理リンク帯域を計算した標準偏差を使って表し、
再割当対象仮想リンクの新規割当前後における消費物理リンク帯域の差分を前記所要物理リンク帯域の増分とすることを特徴とする請求項４または６に記載の仮想ネットワーク割当装置。 The cost calculation means includes
The distribution of the total physical link bandwidth consumed by multiple virtual links sharing the physical link bandwidth is calculated as the integrated value of the square (dispersion) of the standard deviation of the physical link bandwidth consumed by each virtual link. The band is expressed using the standard deviation obtained from the integrated value,
The standard deviation of the total physical link bandwidth calculated by calculating the standard deviation of the total physical link bandwidth consumed by multiple virtual links that do not share the physical link bandwidth as the integrated value of the standard deviation of the physical link bandwidth consumed by each virtual link. Is expressed using
The virtual network allocation apparatus according to claim 4 or 6, wherein a difference in consumed physical link bandwidth before and after new allocation of a virtual link to be reassigned is an increment of the required physical link bandwidth.
物理ノード容量を共用する複数のサービス処理が消費する総物理ノード容量の分散を、各サービス処理が単独で消費する物理ノード容量の標準偏差の二乗（分散）の積算値として計算し、総物理ノード容量を当該積算値から求めた標準偏差を使って表し、
物理ノード容量を共用しない複数のサービス処理が消費する総物理ノード容量の標準偏差を、各サービス処理が消費する物理ノード容量の標準偏差の積算値として計算し、総物理ノード容量を計算した標準偏差を使って表し、
再割当対象仮想リンクの新規割当前後における消費物理ノード容量の差分を前記所要物理ノード容量の増分とすることを特徴とする請求項５または６に記載の仮想ネットワーク割当装置。 The cost calculation means includes
The distribution of the total physical node capacity consumed by multiple service processes sharing the physical node capacity is calculated as the integrated value of the square (distribution) of the standard deviation of the physical node capacity consumed by each service process. The capacity is expressed using the standard deviation obtained from the integrated value,
The standard deviation of the total physical node capacity is calculated by calculating the standard deviation of the total physical node capacity consumed by multiple service processes that do not share physical node capacity as the integrated value of the standard deviation of the physical node capacity consumed by each service process. Is expressed using
The virtual network allocation device according to claim 5 or 6, wherein a difference in consumed physical node capacity before and after new allocation of a virtual link to be reassigned is an increment of the required physical node capacity.
既存仮想ネットワークから再割当効果が所定の閾値を上回る一部の再割当対象仮想ネットワークを選択する手順と、
再割当対象仮想ネットワークの仮想ノードごとに割り当て可能な物理ノード候補を選択する手順と、
再割当対象仮想ネットワークの各再割当対象仮想リンクが再割当されたと仮定したときの所要物理リソース量の増分を、その共用による統計多重効果を反映して仮想リンク毎に物理リソースコストとして計算する手順と、
前記再割当対象仮想リンクよりも後に再割当が予定されている再割当予定仮想リンクの再割当結果を確率的に予測して前記物理リソースコストの計算に反映させる手順と、
前記再割当対象仮想リンクごとに複数の物理ノード候補のペア間に最小コスト経路を計算し、最小コスト経路を与える物理パス経路に仮想リンクを逐次的に割り当てる手順とを含み、
仮想リンクの逐次的な割り当てごとに物理リソースコストを更新しながら最小コスト経路の計算を繰り返すことを特徴とする仮想ネットワーク割当方法。 In a virtual network assignment method in which a computer reassigns a part of an existing virtual network that shares physical resources between SDN slices to a physical network,
A procedure for selecting a part of the reassignment target virtual network whose reassignment effect exceeds a predetermined threshold value from the existing virtual network;
A procedure for selecting candidate physical nodes that can be allocated for each virtual node of the reassigned virtual network;
A procedure for calculating the increment of the required physical resource amount when it is assumed that each reallocation target virtual link of the reallocation target virtual network has been reallocated, as a physical resource cost for each virtual link, reflecting the statistical multiplexing effect of the sharing When,
A step of probabilistically predicting a reallocation result of a reallocation-scheduled virtual link scheduled to be reallocated after the reallocation-target virtual link and reflecting it in the calculation of the physical resource cost;
Calculating a minimum cost path between a plurality of physical node candidate pairs for each reallocation target virtual link, and sequentially assigning virtual links to a physical path path giving the minimum cost path,
A virtual network allocation method characterized by repeating calculation of a minimum cost path while updating a physical resource cost for each sequential allocation of virtual links.
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