JP2020510325A - 仮想化デバイス - Google Patents

Abstract

物理ネットワーク基盤を使用して実装用の仮想ネットワークを構成するための仮想化デバイス（３００）が提供され、仮想化デバイスは、物理ネットワーク基盤の１つまたは複数のノードの機能および制約を識別するように構成されたノード機能および制約モジュール（３８０）と、物理ネットワーク基盤の１つまたは複数のリンクの制約を識別するように構成されたリンク制約モジュール（３９０）と、ノードの識別された機能および制約ならびにリンクの識別された制約に基づいて、物理ネットワーク基盤のモデルを生成するように構成されたネットワークモデラモジュール（３７０）と、所望の仮想ネットワークの構成要求を受信し、ネットワークモデリングモジュール（３７０）によって生成されたモデルに基づいて、所望の仮想ネットワークを物理ネットワーク基盤にマッピングするように構成された仮想ネットワークコンポーザモジュール（３２０）と、所望の仮想ネットワークの仮想ノードを物理ネットワーク基盤の１つもしくは複数の物理ノードまたは物理ノードの一部にマッピングすること、および仮想ノードに関連付けられた仮想リンクを物理ネットワーク基盤の１つもしくは複数の物理リンクまたは物理リンクの一部にマッピングすることを同時に行うための、１つまたは複数のノードおよびリンクマッピングモジュール（３４０、３５０）とを備える。

Description

本出願は仮想化デバイスに関する。

インターネットアプリケーションは、それらのネットワーク要件および使用パターンの観点からますます多様化している。したがって、ネットワーク事業者にとっての重要な課題は、各々が独自のアクセスおよびネットワークリソースの使用パターンを有する、すべてのアプリケーションタイプをサポートすることが可能な動的ネットワーク基盤の展開である。

ネットワーク仮想化技術は、この課題に対処することを目的とする。それにより、基盤プロバイダが自社のネットワークリソース（すなわち、スイッチ、ルータ、ポート、リンク、および帯域幅）を仮想リソースに分割または集約し、それらを任意の所望のまたは必要なトポロジーで一緒に接続することが可能になる。そのため、ネットワーク仮想化技術により、共有された物理基盤上で実行されている、複数共存するが分離された仮想ネットワークの構成が可能になる。ネットワーク仮想化技術により、同じ物理基盤上の様々なアプリケーションおよびサービス用の特注仮想ネットワークの構成が可能になり、各仮想ネットワークの独立制御が可能になる。仮想化技術を利用すると、ネットワーク基盤プロバイダは、基礎となる物理基盤に大きな投資または変更を加えることなく、アプリケーション固有の仮想ネットワークを作成および運用することができる。

ネットワーク仮想化はいくつかの利点をもたらす。たとえば、各仮想ネットワークは、異なるネットワークアーキテクチャを持つことができ、同じ物理基盤を共有しながら、異なるネットワークプロトコルの下で動作することができる。結果として、同じ物理ネットワーク基盤が様々な仮想ネットワークに使用されるため、個々のネットワークアーキテクチャの展開のために物理ネットワーク要素を所有するコストが削減される。

さらに、新しい技術、プロトコル、ネットワークアーキテクチャ、およびアプリケーションをテストするために、サービスプロバイダおよびサービス事業者は、専用の仮想ネットワークを使用することができる。したがって、ネットワーク仮想化で、サービスの革新はより簡単かつ安価になる。

ネットワーク仮想化は、サービスクラスまたはアプリケーションタイプごとに個別の仮想ネットワークを確保することにより、サービス品質（ＱｏＳ）、アプリケーションの分離、およびネットワーク上のセキュリティを強化するために使用することができる。

図１は、ネットワーク仮想化の概念を示す概略図である。ネットワーク仮想化は、通常、２つの手法：（１）集約または（２）スライシングのうちの１つを使用して実現される。図１では、仮想基盤は、２つのタイプの仮想ノード、すなわち、集約された物理ノードからなる仮想ノード（仮想ノードＡおよびＢ）と、物理ノードのスライスからなる仮想ノード（仮想ノードＣおよびＤ）とを備える。

図１の右側に示されたように、仮想化メカニズムは、物理ネットワーク基盤とネットワーク制御プレーンの間に位置する別のエンティティによって実行できるミドルウェアとして機能する。あるいは、ネットワーク仮想化メカニズムは、制御プレーンに統合することができる。

仮想ネットワークは、仮想リンクによって相互接続された一組の仮想ネットワークノードである。ネットワーク基盤仮想化プロセスは、２つのサブプロセス：リンク仮想化およびノード仮想化に分割される。仮想化プロセスは、物理ネットワークリソース、すなわち、スイッチ／ルータおよびリンクの容量の分割および／または集約によるネットワークノードおよびリンクの仮想化を含む。

パケット交換ネットワーク（すなわち、レイヤ３（ＩＰ）およびレイヤ２（イーサネット））向けのネットワーク仮想化は、比較的簡単かつ非常にありふれた概念である。さらに、ネットワーク事業者によって広く展開されている利用可能ないくつかの商業的ソリューションがある。バーチャルプライベートネットワーク（ＶＰＮ）およびバーチャルＬＡＮ（ＶＬＡＮ）などの既存のパケット交換ネットワークの仮想化ソリューションは、パケット交換ネットワーク機器およびトランスポートフォーマットのデジタルの性質を利用する。

しかしながら、パケット交換ネットワーク技術と比較すると、光ネットワークおよびワイヤレスネットワークの仮想化はかなり複雑なプロセスである。これは、波長およびスペクトルの連続性および電力の制約、ならびに時変線形チャネルおよび非線形チャネルの障害および制約などの、物理伝送媒体の固有のアナログパラメータおよびアナログ機能を考慮に入れなければならないからである。これらの物理層の機能は、共存する仮想光ネットワークまたは仮想ワイヤレスネットワークの構成および分離に影響を与える。したがって、光またはワイヤレスのネットワーク基盤を仮想化するとき、これらの固有の物理層の特性を考慮に入れる必要がある。

さらに、既存の仮想化メカニズムは、一般にオフラインでしか動作できず、それらは基盤のオンデマンドまたはリアルタイムの仮想化をサポートしない。また、既存の仮想化メカニズムは、２つの連続する段階、すなわち、ノード仮想化とそれに続くリンク仮想化で仮想ネットワーク構成を実行する。この手法によるソリューションは最適とは言えない。

要約すると、既存のネットワーク仮想化メカニズムには以下の欠点がある。
それらは、スライシングまたは集約のいずれかに基づいて仮想化を実行する。両方の方式をサポートする仮想化メカニズムは存在しない。
それらは、１つのタイプのネットワーク要素、すなわち、光またはパケットまたはワイヤレスのみをサポートする。全体的にこれらすべての技術をサポートする仮想化メカニズムは存在しない。
既存の光およびワイヤレスの仮想化技術は、特定の光またはワイヤレスのトランスポートフォーマット、たとえば、ＷＤＭ光またはＷｉ−Ｆｉに特有である。
既存の光およびワイヤレスの仮想化技術は、波長およびスペクトルの連続性および電力の制約、ならびに時変線形チャネルおよび非線形チャネルの障害および制約などの、伝送媒体の固有のアナログ機能を考慮に入れる必要がない。
既存の仮想化メカニズムは、仮想化をオフラインで実行し（「事前」仮想化）、オンデマンド仮想化を実行する機能を欠いている。
既存の仮想化メカニズムは最適ではない。それらは、２つの別々の段階、すなわち、ノード仮想化とそれに続くリンク仮想化で仮想化を実行する。
既存の仮想化メカニズムでは、既存の仮想基盤の修正、たとえば、仮想ネットワークトポロジーの修正、または仮想ネットワーク内の個々の仮想ノードもしくは仮想リンクの機能もしくは容量の修正が可能ではない。

本発明の第１の態様によれば、物理ネットワーク基盤を使用して実装用の仮想ネットワ
ークを構成するための仮想化デバイスが提供され、仮想化デバイスは、物理ネットワーク基盤の１つまたは複数のノードの機能および制約を識別するように構成されたノード機能および制約モジュールと、物理ネットワーク基盤の１つまたは複数のリンクの制約を識別するように構成されたリンク制約モジュールと、ノードの識別された機能および制約ならびにリンクの識別された制約に基づいて、物理ネットワーク基盤のモデルを生成するように構成されたネットワークモデラモジュールと、所望の仮想ネットワークの構成要求を受信し、ネットワークモデリングモジュールによって生成されたモデルに基づいて、所望の仮想ネットワークを物理ネットワーク基盤にマッピングするように構成された仮想ネットワークコンポーザモジュールと、所望の仮想ネットワークの仮想ノードを物理ネットワーク基盤の１つもしくは複数の物理ノードまたは物理ノードの一部にマッピングすること、および仮想ノードに関連付けられた仮想リンクを物理ネットワーク基盤の１つもしくは複数の物理リンクまたは物理リンクの一部にマッピングすることを同時に行うための、１つまたは複数のノードおよびリンクマッピングモジュールとを備える。

１つまたは複数のノードおよびリンクマッピングモジュールは、１つの仮想ノードを物理ネットワーク基盤の単一の物理ノードもしくは単一の物理ノードの一部にマッピングすること、および／または１つの仮想リンクを物理ネットワーク基盤の単一の物理リンクもしくは単一の物理リンクの一部にマッピングすることを行うように構成されたスライサモジュールを備えてもよい。

１つまたは複数のノードおよびリンクマッピングモジュールは、単一の仮想ノードを物理ネットワーク基盤の複数の物理ノードにマッピングすること、および／または単一の仮想リンクを物理ネットワーク基盤の複数の物理リンクにマッピングすることを行うように構成されたアグリゲータモジュールをさらに備えてもよい。

仮想化デバイスは、スライサモジュールを使用するマッピングの部分的または完全な失敗の場合には、アグリゲータモジュールを動作させるように構成されてもよい。

仮想化デバイスは、２つの隣接する仮想ノードを接続する仮想リンクをマッピングするように構成されたチャネル認識経路計算要素をさらに備えてもよい。

仮想化デバイスは、仮想化デバイスによって構成された仮想ネットワークにより、必要な伝送品質が満たされていることの検査を実行するように構成されたトランスポート品質検査モジュールをさらに備えてもよい。

仮想化デバイスは、物理ネットワーク基盤から受信された仮想ネットワーク制御および監視メッセージを受信し、ソフトウェア定義ネットワーキング（ＳＤＮ）プロトコルにマッピングし、ＳＤＮプロトコルメッセージを物理ネットワーク基盤の仮想ネットワーク制御および監視メッセージにマッピングするように構成された仮想ネットワーク制御および監視モジュールをさらに備えてもよい。

仮想ネットワーク制御および監視モジュールは、外部コントローラから制御および監視メッセージを受信し、それらのメッセージを物理ネットワーク基盤に送信するようにさらに構成されてもよい。

仮想ネットワーク制御および監視モジュールは、物理ネットワーク基盤から仮想ネットワーク制御および監視メッセージを受信し、それらをソフトウェア定義ネットワーキング（ＳＤＮ）プロトコルにマッピングし、それらを外部コントローラに送信するようにさらに構成されてもよい。

仮想ネットワーク制御および監視モジュールは、修正を必要とする既存の仮想ネットワークの一部を閉鎖し、その修正された部分を新しい属性で再マッピングすることにより、既存の仮想ネットワークを修正するように構成されてもよい。

仮想化デバイスは、１つまたは複数の外部ネットワークコントローラに仮想化デバイスを接続するための第１のインターフェースをさらに備えてもよい。

仮想化デバイスは、物理ネットワーク基盤に仮想化デバイスを接続するための第２のインターフェースをさらに備えてもよい。

第２のインターフェースは、以下のインターフェースおよびプロトコル：イーサネット、ＳＳＨ（セキュアシェル）、Ｔｅｌｎｅｔ、ＴＬ１（トランザクション言語１）、ＳＮＭＰ（簡易ネットワーク管理プロトコル）、ＣＡＰＷＡＰ（ワイヤレスアクセスポイントの制御およびプロビジョニング）、ＩＣＭＰ（インターネット制御メッセージングプロトコル）、ならびにＯｐｅｎＦｌｏｗ（登録商標）バージョン１．０補遺０．３、バージョン１．３、バージョン１．４以降のうちの１つまたは複数をサポートすることができる。

物理ネットワーク基盤は、以下のデバイス：光ファイバスイッチ、光ＷＤＭ（波長分割多重）スイッチ、光フレキシＷＤＭスイッチ、光固定グリッドＷＳＳ（波長選択切替え）デバイス、光フレキシグリッドＷＳＳデバイス、（ＷｉＦｉ（登録商標）コントローラ、またはＬＴＥ（ロングタームエボリューション）もしくはＬＴＥ−Ａ（ＬＴＥアドバンスト）ネットワークのｅノードＢ（拡張ノードＢ）を含む）ワイヤレスアクセスポイントコントローラ、ワイヤレスアクセスポイント、およびパケットスイッチのうちの１つまたは複数を備えてもよい。

ノード機能および制約モジュールは、物理ネットワークアーキテクチャのノードに関する以下の情報：ノードの寸法、ノードの切替え機能、切替え制約、ポート機能、ピアリング情報、ノード監視機能を収集するように構成されてもよい。

リンク制約モジュールは、物理ネットワーク基盤のリンクに関する以下の情報：リンクの制約特性、およびリンクの時間、周波数、または空間に依存する特性を収集するように構成されてもよい。

仮想ネットワークコンポーザモジュールは、受信された仮想ネットワーク構成要求に基づいて仮想ネットワークマッピング最適化目標を生成するように構成されてもよい。

仮想ネットワーク最適化目標は、物理ネットワーク基盤内のリソースの可用性、共存する仮想ネットワークの数、およびサービス品質（ＱｏＳ）要件のうちの１つまたは複数に基づいてもよい。

本発明の第２の態様によれば、第１の態様による仮想化デバイスを備えるネットワークコントローラが提供される。

本発明の第３の態様によれば、物理ネットワーク基盤を使用して実装用の仮想ネットワークを構成するための仮想化デバイス内で使用するためのソフトウェアモジュールが提供され、ソフトウェアモジュールは、物理ネットワーク基盤の１つまたは複数のノードの機能および制約を識別するように構成されたノード機能および制約モジュールと、物理ネットワーク基盤の１つまたは複数のリンクの制約を識別するように構成されたリンク制約モジュールと、ノードの識別された機能および制約ならびにリンクの識別された制約に基づいて、物理ネットワーク基盤のモデルを生成するように構成されたネットワークモデラモ
ジュールと、所望の仮想ネットワークの構成要求を受信し、ネットワークモデリングモジュールによって生成されたモデルに基づいて、所望の仮想ネットワークを物理ネットワーク基盤にマッピングするように構成された仮想ネットワークコンポーザモジュールと、所望の仮想ネットワークの仮想ノードを物理ネットワーク基盤の１つもしくは複数の物理ノードまたは物理ノードの一部にマッピングすること、および仮想ノードに関連付けられた仮想リンクを物理ネットワーク基盤の１つもしくは複数の物理リンクまたは物理リンクの一部にマッピングすることを同時に行うための、１つまたは複数のノードおよびリンクマッピングモジュールとを備える。

本発明の第４の態様によれば、物理ネットワーク基盤を使用して実装用の仮想ネットワークを構成するためのネットワークオペレーティングシステム内で使用するためのソフトウェアモジュールが提供され、ソフトウェアモジュールは、物理ネットワーク基盤の１つまたは複数のノードの機能および制約を識別するように構成されたノード機能および制約モジュールと、物理ネットワーク基盤の１つまたは複数のリンクの制約を識別するように構成されたリンク制約モジュールと、ノードの識別された機能および制約ならびにリンクの識別された制約に基づいて、物理ネットワーク基盤のモデルを生成するように構成されたネットワークモデラモジュールと、所望の仮想ネットワークの構成要求を受信し、ネットワークモデリングモジュールによって生成されたモデルに基づいて、所望の仮想ネットワークを物理ネットワーク基盤にマッピングするように構成された仮想ネットワークコンポーザモジュールと、所望の仮想ネットワークの仮想ノードを物理ネットワーク基盤の１つもしくは複数の物理ノードまたは物理ノードの一部にマッピングすること、および仮想ノードに関連付けられた仮想リンクを物理ネットワーク基盤の１つもしくは複数の物理リンクまたは物理リンクの一部にマッピングすることを同時に行うための、１つまたは複数のノードおよびリンクマッピングモジュールとを備える。

本発明の第３および第４の態様のソフトウェアモジュールは、第１の態様の仮想化デバイスに関して上記で列挙された機能のうちのいずれかを実装することができる。
詳細には、ソフトウェアモジュールは、物理ネットワーク基盤から受信された仮想ネットワーク制御および監視メッセージを受信し、ソフトウェア定義ネットワーキング（ＳＤＮ）プロトコルにマッピングし、ＳＤＮプロトコルメッセージを物理ネットワーク基盤の仮想ネットワーク制御および監視メッセージにマッピングするように構成された仮想ネットワーク制御および監視モジュールを含んでもよい。仮想ネットワーク制御および監視モジュールは、外部コントローラから制御および監視メッセージを受信し、それらのメッセージを物理ネットワーク基盤に送信するようにさらに構成されてもよく、仮想ネットワーク制御および監視モジュールは、物理ネットワーク基盤から仮想ネットワーク制御およびメッセージを受信し、それらをソフトウェア定義ネットワーキング（ＳＤＮ）プロトコルにマッピングし、それらを外部コントローラに送信するようにさらに構成されてもよい。

本発明の第５の態様によれば、物理ネットワーク基盤を使用して実装用の仮想ネットワークを構成するための方法が提供され、方法は、物理ネットワーク基盤の１つまたは複数のノードの機能および制約を識別するステップと、物理ネットワーク基盤の１つまたは複数のリンクの制約を識別するステップと、ノードの識別された機能および制約ならびにリンクの識別された制約に基づいて、物理ネットワーク基盤のモデルを生成するステップと、所望の仮想ネットワークの構成要求を受信し、生成されたモデルに基づいて、所望の仮想ネットワークを物理ネットワーク基盤にマッピングするステップと、所望の仮想ネットワークの仮想ノードを物理ネットワーク基盤の１つもしくは複数の物理ノードまたは物理ノードの一部にマッピングすること、および仮想ノードに関連付けられた仮想リンクを物理ネットワーク基盤の１つもしくは複数の物理リンクまたは物理リンクの一部にマッピングすることを同時に行うマッピングプロセスを実行するステップとを備える。

マッピングプロセスを実行するステップは、スライシングプロセスを実行するステップを備えてもよく、スライシングプロセスは、所望の仮想ネットワークの仮想ノードまたは仮想リンクを、物理ネットワーク基盤の物理ノード全体の全部もしくは一部または物理リンク全体の全部または一部にマッピングするように動作する。

スライシングプロセスが部分的にしか成功しなかった場合、方法は、スライシングプロセスおよび集約プロセスの組合せを実行するステップを備えてもよく、スライシングプロセスは、所望の仮想ネットワークの仮想ノードを物理ネットワーク基盤の物理ノード全体の全部もしくは一部にマッピングするか、または所望の仮想ネットワークの仮想リンクを物理ネットワーク基盤の物理リンク全体の全部もしくは一部にマッピングするように動作し、集約プロセスは、所望の仮想ネットワークの仮想ノードを物理ネットワーク基盤の複数の物理ノードにマッピングするか、または所望の仮想ネットワークの仮想リンクを物理ネットワーク基盤の複数の物理リンクにマッピングするように動作する。

スライシングプロセスが成功しなかった場合、方法は、集約プロセスを実行するステップを備えてもよく、集約プロセスは、所望の仮想ネットワークの仮想ノードを物理ネットワーク基盤の複数の物理ノードにマッピングし、所望の仮想ネットワークの仮想リンクを物理ネットワーク基盤の複数の物理リンクにマッピングするように動作する。

スライシングプロセスおよび集約プロセスが成功しなかった場合、方法は、仮想ネットワークに対するすべての完了したマッピングを元に戻し、仮想ネットワーク基盤の異なる仮想ノードを開始点として選択し、マッピングプロセスを再度実行するステップを備えてもよい。

方法は、所望の仮想ネットワークの仮想ノードおよび仮想リンクのすべてのマッピングに成功すると、トランスポート品質検査プロセスを実行するステップをさらに備えてもよい。

トランスポート品質検査プロセスが成功しなかった場合、方法は、トランスポート品質検査プロセスに失敗した所望の仮想ネットワークのノードおよびリンクのマッピングを解除し、所望の仮想ネットワークの失敗したノードおよびリンクを異なる物理ネットワークリソースにマッピングするように試みるステップを備えてもよい。

添付の図面を参照して、厳密に単なる例として、本発明の実施形態が次に記載される。

ネットワーク仮想化の概念を示す概略図である。 仮想化デバイスを使用するネットワーク基盤の仮想化を示す概略図である。 仮想化デバイスおよびその主要構成要素を示す概略図である。 図３の仮想化デバイスの動作を示すフローチャートである。 図３の仮想化デバイスの動作を示すフローチャートである。

仮想化の利点を光およびワイヤレスのネットワーク要素を含むネットワークに拡張し、上記で識別された欠陥に対処するために、出願人は、仮想ネットワークの構成または修正に必要なプロセスを実行するネットワークバーチャライザとして機能する（「仮想化ミドルボックス」と呼ばれることがある）仮想化デバイスを考案した。

図２は、仮想化デバイスを使用するネットワーク基盤の仮想化を示す概略図である。図２から分かるように、仮想化デバイス３００は、（ネットワークコントローラ２００とし
て図２に示された）ネットワークの制御プレーンと、物理ネットワーク基盤（図２の概略図では、レガシーパケット要素２１０、光要素２２０、およびワイヤレス要素２３０として示されているが、物理ネットワーク基盤はこれらのデバイスの任意の組合せを備えるネットワークであり得ることが当業者には諒解されよう）との間に位置する。

仮想化デバイス３００は、ネットワークデバイスと（ワイヤレス、光、またはレガシーパケットの技術に基づいてもよい）リンクの両方の仮想化を実行するプラグアンドプレイ可能なデバイスである。仮想化デバイス３００は、特定のベンダからのデバイスでの動作用に、および／または特定の技術での動作用に（設置前に事前構成されるか、または設置後に事後構成されるかのいずれかで）構成される。

仮想化デバイス３００は、ベンダ固有のインターフェースまたはＯｐｅｎＦｌｏｗ（登録商標）プロトコルなどの国際規格に基づくＳＤＮ（ソフトウェア定義ネットワーキング）インターフェースを介して、物理ネットワーク基盤のネットワーク要素と通信する。仮想化デバイス３００は、ＲＥＳＴｆｕｌ ＡＰＩ（アプリケーションプログラミングインターフェース）またはＯｐｅｎＦｌｏｗ（登録商標）プロトコルなどのＳＤＮプロトコルをサポートするＡＰＩを介して、制御プレーンおよびネットワークコントローラ２００と通信する。

物理ネットワーク基盤のネットワーク要素は、以下のデバイス：光ファイバスイッチ、光ＷＤＭ（波長分割多重）スイッチ、光フレキシＷＤＭスイッチ、光固定グリッドＷＳＳ（波長選択切替え）デバイス、光フレキシグリッドＷＳＳデバイス、（ＷｉＦｉ（登録商標）コントローラ、またはＬＴＥ（ロングタームエボリューション）もしくはＬＴＥ−Ａ（ＬＴＥアドバンスト）ネットワークのｅノードＢ（拡張ノードＢ）を含む）ワイヤレスアクセスポイントコントローラ、ワイヤレスアクセスポイント、およびパケットスイッチのうちの１つまたは複数を含む。

図３は仮想化デバイス３００の概略図である。仮想化デバイス３００は、たとえば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）プラットフォーム、ＡＲＭによって提供される半導体ＩＰに基づくプラットフォーム、専用ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）に基づくプラットフォーム、または汎用プロセッサを使用するサーバおよび組込み型プラットフォーム（たとえば、インテル社もしくはＡＭＤによるサーバもしくはプラットフォーム）を含むプラットフォームであってもよいハードウェアプラットフォームを備える。

図３から分かるように、仮想化デバイス３００は、仮想ネットワーク制御および監視モジュール３１０と、仮想ネットワーク構成モジュール３２０と、トランスポート品質検査モジュール３３０と、アグリゲータモジュール３４０と、スライサモジュール３５０と、チャネル認識経路計算要素（ＰＣＥ）モジュール３６０と、ネットワークモデリングモジュール３７０と、ノード機能および制約データベースモジュール３８０と、リンク制約データベースモジュール３９０とを含む。モジュール３１０〜３９０は、ハードウェアプラットフォーム上で実行されるソフトウェアモジュールとして、または個々のハードウェアモジュールとして実装されてもよい。

仮想化デバイス３００はまた、１つまたは複数のネットワークコントローラに仮想化デバイス３００を接続する第１のノースバウンドインターフェース３０５と、光、パケット、またはワイヤレスのトラフィックまたは帯域幅の切替えおよび／またはルーティングの機能を有するネットワークデバイスに、それらのデバイスの制御および管理インターフェースを介して仮想化デバイス３００を接続する第２のサウスバウンドインターフェース３９５とを含む。

ノースバウンドインターフェース３０５は、以下のインターフェースおよびプロトコル：ＲＥＳＴｆｕｌ ＡＰＩまたはＯｐｅｎＦｌｏｗ（登録商標）バージョン１．０補遺０．３、バージョン１．３、バージョン１．４以降をサポートするＡＰＩの任意の組合せをサポートする１つまたは複数のネットワークコントローラに接続される。インターフェースはイーサネットソケットレイヤ上でサポートされる。

ノースバウンドインターフェース３０５は、同時に複数の外部ネットワークコントローラに接続することができ、任意の外部ネットワークコントローラが、仮想化デバイス３００によって構成された仮想ネットワークを制御、監視、および操作することを可能にする。さらに、ノースバウンドインターフェース３０５は、任意の外部ネットワークコントローラが、いつでも新しい仮想ネットワークを要求するか、または既存の仮想ネットワークの修正を要求することを可能にする。

サウスバウンドインターフェース３９５は、以下のデバイス：光ファイバスイッチ、光ＷＤＭ（波長分割多重）スイッチ、光フレキシＷＤＭスイッチ、光固定グリッドＷＳＳ（波長選択切替え）デバイス、光フレキシグリッドＷＳＳデバイス、（ＷｉＦｉ（登録商標）コントローラ、またはＬＴＥ（ロングタームエボリューション）もしくはＬＴＥ−Ａ（ＬＴＥアドバンスト）ネットワークのｅノードＢ（拡張ノードＢ）を含む）ワイヤレスアクセスポイントコントローラ、ワイヤレスアクセスポイント、あるいはパケットスイッチのいずれか（またはすべて）に仮想化デバイスを接続することが可能である。

サウスバウンドインターフェース３９５は、以下のインターフェースおよびプロトコル：イーサネット、ＳＳＨ（セキュアシェル）、Ｔｅｌｎｅｔ、ＴＬ１（トランザクション言語１）、ＳＮＭＰ（簡易ネットワーク管理プロトコル）、ＣＡＰＷＡＰ（ワイヤレスアクセスポイントの制御およびプロビジョニング）、ＩＣＭＰ（インターネット制御メッセージングプロトコル）、またはＯｐｅｎＦｌｏｗ（登録商標）バージョン１．０補遺０．３、バージョン１．３、バージョン１．４以降の任意の組合せをサポートする。

下記でより詳細に説明されるように、モジュール３１０〜３９０は、集約および／またはスライシングによって基礎となるネットワーク基盤の仮想化を実行し、複数の共存する仮想ネットワークの構成および保守を実行するように構成される。モジュール３１０〜３９０は、個々の仮想ネットワークのＱｏＳを維持および保証し、個々の仮想ネットワーク間の分離を維持し、個々の仮想ネットワークの独立した制御および動作を可能にするようにさらに構成される。

次に、個々のモジュール３１０〜３９０の動作の詳細について説明する。

仮想ネットワーク制御および監視モジュール３１０は、仮想ネットワークの制御および監視に関する機能を実行するように構成される。したがって、仮想ネットワーク制御および監視モジュール３１０は、ノースバウンドインターフェース３０５を介して、外部コントローラが（その仮想ネットワークの構成に成功すると）仮想ネットワークを制御、監視、および操作することを可能にする。

仮想ネットワーク制御および監視モジュール３１０は、仮想ネットワーク制御および監視メッセージを、（限定されないが）ＯｐｅｎＦｌｏｗ（登録商標）バージョン１．０補遺０．３、バージョン１．３、バージョン１．４以降、またはＲＥＳＴｆｕｌ ＡＰＩなどのＳＤＮベースのプロトコルにマッピングする。これらの仮想ネットワーク制御および監視メッセージは、仮想ネットワークをマッピングするために使用される物理基盤の部分（ノードおよびリンク）から、サウスバウンドインターフェース３９５を介して受信される。

仮想ネットワーク制御および監視モジュール３１０は、仮想化デバイス３００の外部のコントローラから、ノースバウンドインターフェース３０５を介して、（限定されないが）ＯｐｅｎＦｌｏｗ（登録商標）バージョン１．０補遺０．３、バージョン１．３、バージョン１．４以降、またはＲＥＳＴｆｕｌ ＡＰＩなどのＳＤＮベースのプロトコルを通して、制御および監視メッセージを受信し、これらのメッセージを、サウスバウンドインターフェース３９５を介して、仮想ネットワークをマッピングするために使用される物理基盤の部分（ノードおよびリンク）に送信する。

さらに、仮想ネットワーク制御および監視モジュール３１０は、外部ネットワークコントローラが、既存の（既に構成されている）仮想ネットワークに対する修正を要求することを可能にする。仮想ネットワーク制御および監視モジュール３１０は、既存の仮想ネットワークのトポロジー、リンク容量、およびノードサイズならびに機能を変更することができる。これを行うために、仮想ネットワーク制御および監視モジュール３１０は、修正を必要とする仮想ネットワークの部分を「マッピング解除」（すなわち、閉鎖）し、修正された部分に対する（下記に記載される）マッピングプロセスをトリガする。

仮想ネットワークコンポーザモジュール３２０は、仮想化デバイス３００のノースバウンドインターフェース３０５を介して、外部コントローラから仮想ネットワークの構成要求を受信するように構成される。仮想ネットワークコンポーザモジュール３２０は、トランスポート品質チェッカモジュール３３０、アグリゲータモジュール３４０、スライサモジュール３５０、およびチャネル認識経路計算要素（ＰＣＥ）モジュール３６０を使用して、ネットワークモデラモジュール３７０から受信された情報に基づいて、任意の仮想ネットワークを利用可能な物理ネットワーク基盤にマッピングする。仮想ネットワークコンポーザ３２０によって実行されるプロセスは、図４ａおよび図４ｂを参照して下記でより詳細に説明される。

ネットワークモデラモジュール３７０は、ノード機能および制約データベースモジュール３８０およびリンク制約データベースモジュール３９０によって収集された情報を使用して、そのトポロジー、通信リンクの特性、機能および動作範囲、ならびに時間領域、周波数領域、および空間領域におけるネットワークノードの制約を含む、利用可能な物理ネットワーク基盤の正確なモデルを生成する。生成されたモデルは、ネットワークモデラモジュール３７０によって仮想ネットワークコンポーザモジュール３２０に渡される。

ノード機能および制約データベースモジュール３８０は、サウスバウンドインターフェース３９５を介して、物理基盤内の個々のネットワークノード（すなわち、トラフィックまたは帯域幅の切替え／ルーティングの機能を有するネットワークデバイス）と通信して、以下の情報を収集する。
・そのポート数を単位とするノードの寸法
・ノードの切替え機能これは、時間領域、周波数領域、または空間領域におけるトポロジー、動作範囲、スループット、および処理電力を切り替えることを含む（最新の全光切替えデバイスおよびワイヤレスデバイスは、アナログ帯域幅の切替えおよび伝送に効果がある。これは、それらが時間領域、周波数領域、もしくは空間領域、または時間領域、周波数領域、および空間領域の任意の組合せにおいて、ワイヤレスまたは光の帯域幅の伝送および切替えに効果があることを意味する。）
・切替え制約、たとえば、切替え速度またはポート間の待ち時間
・制約および動作範囲を含むポート機能、たとえば、最小電力および最大電力、ならびに、時間領域、周波数領域、または空間領域において動作（データを送受信）するためのポート機能
・ピアリング情報ノードごとに、この情報は、その直接隣接するノードについてのアド
レスおよび／または識別番号を含む。それは、２つの隣接するノードを相互接続するポートの詳細も含む。
・ノード監視機能これは、その切替え性能および伝送品質を監視するノードの機能を含む。

リンク制約データベースモジュール３９０は、ネットワーク内のリンクまたはチャネル（たとえば、光ファイバまたはワイヤレスチャネル）の伝送特性に関する情報を収集する。それは２つのタイプの情報を含む。
・ファイバのタイプ（たとえば、シングルモードもしくはマルチモード）またはワイヤレスチャネルのタイプ（たとえば、屋内もしくは屋外）などの不変特性
・ファイバの減衰量およびファイバの偏波モード分散またはワイヤレスチャネルのフェージングなどの時間および／または周波数および／またはビットレートに依存する特性伝送リンクはパッシブなネットワーク要素であるため、それらは仮想化デバイス３００と直接通信することができない。したがって、利用可能なリンクパラメータは、手動で入力されるか、またはネットワークノードの監視機能を介して収集される必要がある。

新しい仮想ネットワークを構成する要求が、ノースバウンドインターフェース３０５を介して外部コントローラから仮想化デバイス３００によって受信されると、次に図４ａおよび図４ｂのフローチャート４００を参照して記載されるように、仮想ネットワークコンポーザモジュール３２０は仮想ネットワークマッピングプロセスを開始する。

新しい仮想ネットワークを構成する要求は、所望の仮想ネットワークのトポロジー、その仮想ノード、およびそれらの接続性に関する詳細情報を含む。要求はまた、仮想ノードの位置、機能、および能力、ならびに予想されるＱｏＳを含んでもよい。

（図４ａのステップ４１０において）新しい仮想ネットワークを構成する要求を受信した後、受信された要求は、必要な物理ノードおよび伝送技術、ならびに要求のＱｏＳ要件を満たすために必要な伝送品質を決定するために、ステップ４２０において仮想ネットワークコンポーザモジュール３２０によって分析される。分析はまた、仮想ネットワークマッピング最適化目標を決定する。これは、物理ネットワーク基盤内のリソースの可用性、共存する仮想ネットワークの数、およびＱｏＳ要件に基づいて、要求ごとに決定することができる。たとえば、最適化目標は、コストを最小化するために最も少ない物理ノードでマッピングを生成することであってもよく、物理層リソースにわたって仮想ネットワークを均一に分散させるために負荷分散マッピングを生成することであってもよい。最適化目標はまた、仮想化デバイス３００内で固定および事前構成することができるか、あるいは仮想ネットワーク要求ごとに１つのネットワークコントローラまたは複数のネットワークコントローラによって決定することができる。

分析ステップ４２０に続いて、ステップ４３０において、マッピングする第１の仮想ノードとして任意の仮想ノードが選択される。重要なことに、選択された仮想ノードは、マッピングする第１の仮想ノードとして以前選択された仮想ノードであってはならない。次いで、選択された第１の仮想ノードは、ステップ４４０において、ネットワークモデラモジュール３７０によって収集された情報を使用して物理層にマッピングされる。スライシングが可能でない場合、このマッピングは、スライサモジュール３５０またはアグリゲータモジュール３４０によって実現される。ステップ４４０において実行されたマッピングプロセスが成功しなかった場合、ステップ４５０において、仮想ネットワークの構成要求は拒否される。

ステップ４４０において第１の仮想ノードのマッピングが成功した後、ステップ４６０において、以前マッピングされた仮想ノードに隣接する任意のマッピングされていない仮
想ノードが選択される。ネットワークモデラモジュール３７０によって収集された情報を使用して、選択された仮想ノードおよびその相互接続する仮想リンクは、物理層にマッピングされる（これらは、選択された仮想ノードをその以前マッピングされた隣接する仮想ノードに接続したリンクである）。これを行うために、ステップ４７０において、候補物理ノードの検索が行われる。この検索が成功した場合、ステップ４８０、４９０、５００、および５１０において、スライサモジュール３５０および／またはアグリゲータモジュール３４０ならびにチャネル認識ＰＣＥモジュール３６０は、選択された仮想ノードおよびその仮想リンクの物理層へのマッピングを実行する。

リンクおよびノードの２段階マッピングを実行する従来のネットワーク仮想化技法とは異なり、仮想化デバイス３００では、ノードおよびリンクのマッピングは同時に実行される。

最初に（ステップ４８０において）、マッピングプロセスは、スライサモジュール３５０を使用して仮想ノードとそのリンクの両方を同時にマッピングすることを目的とする。これは、仮想ノードが物理ノードまたは物理ノードの一部に直接マッピングされ、各仮想リンクが物理リンクまたは物理リンクの一部に直接マッピングされることを意味する（物理リンクはいくつかのノードを横断する複数の連結されたリンクから構成できることに留意されたい）。

スライサモジュール３５０およびステップ４８０で実行されるスライシングプロセスは、仮想ノードまたは仮想リンクを物理リソース（ノードもしくはリンク）全体または物理リソース（ノードもしくはリンク）の一部にマッピングすることを目的とする。スライシングは、時間領域、空間領域、および周波数領域における仮想ノードおよび仮想リンクの要件に基づいて実行される。スライシングプロセスは、仮想ノードおよび仮想リンクの要件、ステップ４２０で定義されたトランスポート品質および最適化目標、ならびに既存の仮想ネットワークと新しくマッピングされたノードおよびリンクとの間の分離を考慮に入れる。

２つの隣接する仮想ノードを相互接続する仮想リンクをマッピングするために、チャネル認識ＰＣＥモジュール３６０が使用される。これは、リンクの時間、周波数、およびビットレートに依存するアナログ機能、ならびにリンクの不変（すなわち、時間、周波数、およびビットレートに依存しない）機能を考慮に入れる。

スライシングに基づくマッピングプロセスが部分的にしか成功しなかった場合、すなわち、仮想ノードまたはその相互接続する仮想リンクのうちの１つがスライシングを使用してマッピングすることができなかった場合、マッピングは、ステップ４９０および５１０において、集約およびスライシングの組合せに基づいて実行される。ステップ４９０において、（スライサモジュール３５０を介して）スライシングを使用してノードマッピングが実行され、同時に（アグリゲータモジュール３４０を介して）集約を使用してリンクマッピングが実行される。ステップ５１０において、（アグリゲータモジュール３４０を介して）集約を使用してノードマッピングが実行され、同時に（スライサモジュール３５０を介して）スライシングを使用してリンクマッピングが実行される。

スライシングに基づくマッピングプロセスが完全に失敗した場合、ステップ５００において、仮想ノードとその仮想リンクの両方を同時にマッピングするためのマッピングプロセスを実行するために、アグリゲータモジュール３４０が使用される。

ステップ５００および５１０において実行される集約プロセスならびにアグリゲータモジュール３４０は、１つの仮想ノードを複数の物理ノードにマッピングすることを目的と
する。ステップ４９０および５００で実行される集約プロセスならびにアグリゲータモジュール３４０も、１つの仮想リンクを複数の物理リンクにマッピングすることを目的とする。集約は、時間領域、空間領域、および周波数領域における仮想ノードおよびそのリンクの要件に基づいて実行される。集約プロセスは、仮想ノードおよびその相互接続するリンクの要件、ステップ４２０で定義されたトランスポート品質および最適化目標、ならびに既存の仮想ネットワークと新しくマッピングされたノードおよびリンクとの間の分離を考慮に入れる。仮想ノードに集約された物理ノードは、チャネル認識ＰＣＥモジュール３６０によって計算されたネットワークリンクと相互接続される。これは、ノードの時間、周波数、およびビットレートに依存するアナログ機能、ならびにノードの不変（すなわち、時間、周波数、およびビットレートに依存しない）アナログ機能を考慮に入れる。仮想リンクに集約された物理リンクも、チャネル認識ＰＣＥモジュール３６０によって計算される。やはり、これは、リンクの不変かつ時間、周波数、およびビットレートに依存するアナログ機能を考慮に入れる。

マッピングステップがスライシング、集約、または両方の組合せで実行に成功しなかった場合、仮想ネットワークのために実行されたすべてのマッピングプロセスは、ステップ５２０において元に戻され、プロセスはステップ４３０に戻って、マッピングプロセス用の開始点として異なる仮想ネットワークを選択することによって再開する。

マッピングステップが、スライシング、集約、または組合せ、およびマッピングプロセス用の開始点として試みられた仮想ネットワーク要求内のすべての仮想ノードでの実行にも成功しなかった場合、ステップ４５０において、仮想ネットワーク要求は拒否される。

すべての仮想ノードおよび仮想リンクのマッピングが成功した後、ステップ５３０において、最終的なトランスポート品質検査プロセスが実行される。トランスポート品質チェッカモジュール３３０を使用するこのプロセスは、新たに構成された（マッピングされた）仮想ネットワーク内のすべての可能なエンドツーエンドパスの組合せを調査して、それらがステップ４２０の要求分析プロセスによって決定された必要な伝送品質を満たすことを保証する。このトランスポート品質検査プロセスは、新しく構成された仮想ネットワークと既存の仮想ネットワークとの間で分離が保証されていることも検査する。このプロセスは、伝送品質と、既存の仮想リンクと新たにマッピングされたノードおよびリンクとの間の分離の両方を保証するために、リンクおよびノードの不変かつ時間、周波数、およびビットレートに依存するアナログ機能を考慮に入れる。

トランスポート品質検査プロセスの実行に成功した場合、仮想ネットワークの構成が正常に完了し、利用可能な物理基盤への仮想ネットワーク要求のマッピングが正常に完了する（ステップ５４０）。

一方、トランスポート品質検査プロセスが失敗した場合、ステップ５５０において、失敗したノードおよびリンクのマッピングが解除され、失敗したノードおよびリンクに対して、開始点として異なる仮想ノードを選択してステップ４６０から始まり、マッピングプロセスが繰り返されて、マッピング向けのすべての可能なソリューションが尽きるまで、仮想ネットワークの失敗したノードおよびリンクを異なる物理ネットワークリソースにマッピングするように試みる。

仮想ネットワークの構成に成功すると、仮想ネットワークコンポーザ３１０は、仮想ネットワークの仮想ノードおよび仮想リンクを実現するために、サウスバウンドインターフェース３０５を介して、物理ノードを構成することによってマッピングプロセスの結果を実装する。

仮想化デバイス３００は、制御プレーン（たとえば、ネットワークコントローラ）と物理ネットワーク基盤との間に位置する物理デバイスとして上述されている。しかしながら、仮想化デバイスのハードウェアは、ネットワークコントローラなどの制御プレーンデバイスにも同じように組み込むことができる。あるいは、仮想化デバイス３００は、適切に構成されたスタンドアロンハードウェアプラットフォーム上で実行するための、またはネットワーク内のネットワークデバイス間のデータフローを監視および調整するネットワークオペレーティングシステムの一部として含めるための、１つまたは複数のソフトウェアモジュールとして実装することができる。

本発明の仮想化デバイス３００は、スライシングと集約の両方を使用して、光、ワイヤレス、およびパケットベースのネットワーク要素の任意の組合せを含む、物理ネットワーク基盤のためのオンデマンドネットワーク仮想化を実行することができる。

仮想ネットワークは、要件が進化および変化するにつれて、動的に構成および修正することができる。したがって、ネットワーク仮想化デバイス３００は、同じ物理ネットワーク基盤を使用して、堅牢で効率的な共存する仮想ネットワークの迅速かつ柔軟な展開および修正を可能にする。

Claims (28)

1. 物理ネットワーク基盤を使用して実装用の仮想ネットワークを構成するための仮想化デバイスであって、
   前記物理ネットワーク基盤の１つまたは複数のノードの機能および制約を識別するように構成されたノード機能および制約モジュールと、
   前記物理ネットワーク基盤の１つまたは複数のリンクの制約を識別するように構成されたリンク制約モジュールと、
   前記ノードの前記識別された機能および制約ならびに前記リンクの前記識別された制約に基づいて、前記物理ネットワーク基盤のモデルを生成するように構成されたネットワークモデラモジュールと、
   所望の仮想ネットワークの構成要求を受信し、前記ネットワークモデリングモジュールによって生成された前記モデルに基づいて、前記所望の仮想ネットワークを前記物理ネットワーク基盤にマッピングするように構成された仮想ネットワークコンポーザモジュールと、
   前記所望の仮想ネットワークの仮想ノードを前記物理ネットワーク基盤の１つもしくは複数の物理ノードまたは物理ノードの一部にマッピングすること、および前記仮想ノードに関連付けられた仮想リンクを前記物理ネットワーク基盤の１つもしくは複数の物理リンクまたは物理リンクの一部にマッピングすることを同時に行うための、１つまたは複数のノードおよびリンクマッピングモジュールと
   を備える、仮想化デバイス。
2. 前記１つまたは複数のノードおよびリンクマッピングモジュールが、１つの仮想ノードを前記物理ネットワーク基盤の単一の物理ノードもしくは単一の物理ノードの一部にマッピングすること、および／または１つの仮想リンクを前記物理ネットワーク基盤の単一の物理リンクもしくは単一の物理リンクの一部にマッピングすることを行うように構成されたスライサモジュールを備える、請求項１に記載の仮想化デバイス。
3. 前記１つまたは複数のノードおよびリンクマッピングモジュールが、単一の仮想ノードを前記物理ネットワーク基盤の複数の物理ノードにマッピングすること、および／または単一の仮想リンクを前記物理ネットワーク基盤の複数の物理リンクにマッピングすることを行うように構成されたアグリゲータモジュールをさらに備える、請求項２に記載の仮想化デバイス。
4. 前記仮想化デバイスが、前記スライサモジュールを使用するマッピングの部分的または完全な失敗の場合には、前記アグリゲータモジュールを動作させるように構成される、請求項３に記載の仮想化デバイス。
5. 前記仮想化デバイスが、２つの隣接する仮想ノードを接続する仮想リンクをマッピングするように構成されたチャネル認識経路計算要素をさらに備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の仮想化デバイス。
6. 前記仮想化デバイスによって構成された前記仮想ネットワークにより、必要な伝送品質が満たされていることの検査を実行するように構成されたトランスポート品質検査モジュールをさらに備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の仮想化デバイス。
7. 前記物理ネットワーク基盤から受信された仮想ネットワーク制御および監視メッセージを受信し、ソフトウェア定義ネットワーキング（ＳＤＮ）プロトコルにマッピングし、ＳＤＮプロトコルメッセージを物理ネットワーク基盤の仮想ネットワーク制御および監視メッセージにマッピングするように構成された仮想ネットワーク制御および監視モジュール
   をさらに備える、請求項１から６のいずれか一項に記載の仮想化デバイス。
8. 前記仮想ネットワーク制御および監視モジュールが、外部コントローラから制御および監視メッセージを受信し、それらのメッセージを前記物理ネットワーク基盤に送信するようにさらに構成される、請求項７に記載の仮想化デバイス。
9. 前記仮想ネットワーク制御および監視モジュールが、修正を必要とする既存の仮想ネットワークの一部を閉鎖し、前記修正された部分を新しい属性で再マッピングすることにより、既存の仮想ネットワークを修正するように構成される、請求項７または８に記載の仮想化デバイス。
10. １つまたは複数の外部ネットワークコントローラに前記仮想化デバイスを接続するための第１のインターフェースをさらに備える、請求項１から９のいずれか一項に記載の仮想化デバイス。
11. 前記物理ネットワーク基盤に前記仮想化デバイスを接続するための第２のインターフェースをさらに備える、請求項１から１０のいずれか一項に記載の仮想化デバイス。
12. 前記第２のインターフェースが、以下のインターフェースおよびプロトコル：イーサネット、ＳＳＨ（セキュアシェル）、Ｔｅｌｎｅｔ、ＴＬ１（トランザクション言語１）、ＳＮＭＰ（簡易ネットワーク管理プロトコル）、ＣＡＰＷＡＰ（ワイヤレスアクセスポイントの制御およびプロビジョニング）、ＩＣＭＰ（インターネット制御メッセージングプロトコル）、ならびにＯｐｅｎＦｌｏｗ（登録商標）バージョン１．０補遺０．３、バージョン１．３、バージョン１．４以降のうちの１つまたは複数をサポートする、請求項１１に記載の仮想化デバイス。
13. 前記物理ネットワーク基盤が、以下のデバイス：光ファイバスイッチ、光ＷＤＭ（波長分割多重）スイッチ、光フレキシＷＤＭスイッチ、光固定グリッドＷＳＳ（波長選択切替え）デバイス、光フレキシグリッドＷＳＳデバイス、（ＷｉＦｉ（登録商標）コントローラ、またはＬＴＥ（ロングタームエボリューション）もしくはＬＴＥ−Ａ（ＬＴＥアドバンスト）ネットワークのｅノードＢ（拡張ノードＢ）を含む）ワイヤレスアクセスポイントコントローラ、ワイヤレスアクセスポイント、およびパケットスイッチのうちの１つまたは複数を備える、請求項１から１２のいずれか一項に記載の仮想化デバイス。
14. 前記ノード機能および制約モジュールが、前記物理ネットワークアーキテクチャのノードに関する以下の情報：ノードの寸法、ノードの切替え機能、切替え制約、ポート機能、ピアリング情報、ノード監視機能を収集するように構成される、請求項１から１３のいずれか一項に記載の仮想化デバイス。
15. 前記リンク制約モジュールが、前記物理ネットワーク基盤のリンクに関する以下の情報：前記リンクの制約特性、および前記リンクの時間、周波数、または空間に依存する特性を収集するように構成される、請求項１から１４のいずれか一項に記載の仮想化デバイス。
16. 前記仮想ネットワークコンポーザモジュールが、前記受信された仮想ネットワーク構成要求に基づいて仮想ネットワークマッピング最適化目標を生成するように構成される、請求項１から１５のいずれか一項に記載の仮想化デバイス。
17. 前記仮想ネットワーク最適化目標が、前記物理ネットワーク基盤内のリソースの可用性、共存する仮想ネットワークの数、およびサービス品質（ＱｏＳ）要件のうちの１つまた
    は複数に基づく、請求項１６に記載の仮想化デバイス。
18. 請求項１から１７のいずれか一項に記載の仮想化デバイスを備える、ネットワークコントローラ。
19. 物理ネットワーク基盤を使用して実装用の仮想ネットワークを構成するための仮想化デバイス内で使用するためのソフトウェアモジュールであって、
    前記物理ネットワーク基盤の１つまたは複数のノードの機能および制約を識別するように構成されたノード機能および制約モジュールと、
    前記物理ネットワーク基盤の１つまたは複数のリンクの制約を識別するように構成されたリンク制約モジュールと、
    前記ノードの前記識別された機能および制約ならびに前記リンクの前記識別された制約に基づいて、前記物理ネットワーク基盤のモデルを生成するように構成されたネットワークモデラモジュールと、
    所望の仮想ネットワークの構成要求を受信し、前記ネットワークモデリングモジュールによって生成された前記モデルに基づいて、前記所望の仮想ネットワークを前記物理ネットワーク基盤にマッピングするように構成された仮想ネットワークコンポーザモジュールと、
    前記所望の仮想ネットワークの仮想ノードを前記物理ネットワーク基盤の１つもしくは複数の物理ノードまたは物理ノードの一部にマッピングすること、および前記仮想ノードに関連付けられた仮想リンクを前記物理ネットワーク基盤の１つもしくは複数の物理リンクまたは物理リンクの一部にマッピングすることを同時に行うための、１つまたは複数のノードおよびリンクマッピングモジュールと
    を備える、ソフトウェアモジュール。
20. 物理ネットワーク基盤を使用して実装用の仮想ネットワークを構成するためのネットワークオペレーティングシステム内で使用するためのソフトウェアモジュールであって、
    前記物理ネットワーク基盤の１つまたは複数のノードの機能および制約を識別するように構成されたノード機能および制約モジュールと、
    前記物理ネットワーク基盤の１つまたは複数のリンクの制約を識別するように構成されたリンク制約モジュールと、
    前記ノードの前記識別された機能および制約ならびに前記リンクの前記識別された制約に基づいて、前記物理ネットワーク基盤のモデルを生成するように構成されたネットワークモデラモジュールと、
    所望の仮想ネットワークの構成要求を受信し、前記ネットワークモデリングモジュールによって生成された前記モデルに基づいて、前記所望の仮想ネットワークを前記物理ネットワーク基盤にマッピングするように構成された仮想ネットワークコンポーザモジュールと、
    前記所望の仮想ネットワークの仮想ノードを前記物理ネットワーク基盤の１つもしくは複数の物理ノードまたは物理ノードの一部にマッピングすること、および前記仮想ノードに関連付けられた仮想リンクを前記物理ネットワーク基盤の１つもしくは複数の物理リンクまたは物理リンクの一部にマッピングすることを同時に行うための、１つまたは複数のノードおよびリンクマッピングモジュールと
    を備える、ソフトウェアモジュール。
21. 前記ソフトウェアモジュールが、請求項２から１８のいずれか一項に記載の前記機能を実装するように構成される、請求項１９または請求項２０に記載のソフトウェアモジュール。
22. 物理ネットワーク基盤を使用して実装用の仮想ネットワークを構成するための方法であ
    って、
    前記物理ネットワーク基盤の１つまたは複数のノードの機能および制約を識別するステップと、
    前記物理ネットワーク基盤の１つまたは複数のリンクの制約を識別するステップと、
    前記ノードの前記識別された機能および制約ならびに前記リンクの前記識別された制約に基づいて、前記物理ネットワーク基盤のモデルを生成するステップと、
    所望の仮想ネットワークの構成要求を受信し、前記生成されたモデルに基づいて、前記所望の仮想ネットワークを前記物理ネットワーク基盤にマッピングするステップと、
    前記所望の仮想ネットワークの仮想ノードを前記物理ネットワーク基盤の１つもしくは複数の物理ノードまたは物理ノードの一部にマッピングすること、および
    前記仮想ノードに関連付けられた仮想リンクを前記物理ネットワーク基盤の１つもしくは複数の物理リンクまたは物理リンクの一部にマッピングすること
    を同時に行うマッピングプロセスを実行するステップと
    を備える、方法。
23. 前記マッピングプロセスを実行するステップが、スライシングプロセスを実行するステップを備え、前記スライシングプロセスが、前記所望の仮想ネットワークの仮想ノードまたは仮想リンクを、前記物理ネットワーク基盤の物理ノード全体の全部もしくは一部または物理リンク全体の全部または一部にマッピングするように動作する、請求項２２に記載の方法。
24. 前記スライシングプロセスが部分的にしか成功しなかった場合、前記方法が、スライシングプロセスおよび集約プロセスの組合せを実行するステップを備え、前記スライシングプロセスが、前記所望の仮想ネットワークの仮想ノードを前記物理ネットワーク基盤の物理ノード全体の全部もしくは一部にマッピングするか、または前記所望の仮想ネットワークの仮想リンクを前記物理ネットワーク基盤の物理リンク全体の全部もしくは一部にマッピングするように動作し、前記集約プロセスが、前記所望の仮想ネットワークの仮想ノードを前記物理ネットワーク基盤の複数の物理ノードにマッピングするか、または前記所望の仮想ネットワークの仮想リンクを前記物理ネットワーク基盤の複数の物理リンクにマッピングするように動作する、請求項２３に記載の方法。
25. 前記スライシングプロセスが成功しなかった場合、前記方法が、集約プロセスを実行するステップを備え、前記集約プロセスが、前記所望の仮想ネットワークの仮想ノードを前記物理ネットワーク基盤の複数の物理ノードにマッピングし、前記所望の仮想ネットワークの仮想リンクを前記物理ネットワーク基盤の複数の物理リンクにマッピングするように動作する、請求項２３に記載の方法。
26. 前記スライシングプロセスおよび前記集約プロセスが成功しなかった場合、前記方法が、前記仮想ネットワークに対するすべての完了したマッピングを元に戻し、前記仮想ネットワーク基盤の異なる仮想ノードを開始点として選択し、前記マッピングプロセスを再度実行するステップを備える、請求項２５に記載の方法。
27. 前記方法が、前記所望の仮想ネットワークの前記仮想ノードおよび仮想リンクのすべてのマッピングに成功すると、トランスポート品質検査プロセスを実行するステップをさらに備える、請求項２１から２６のいずれか一項に記載の方法。
28. 前記トランスポート品質検査プロセスが成功しなかった場合、前記方法が、前記トランスポート品質検査プロセスに失敗した前記所望の仮想ネットワークのノードおよびリンクのマッピングを解除し、前記所望の仮想ネットワークの前記失敗したノードおよびリンクを異なる物理ネットワークリソースにマッピングするように試みるステップを備える、請
    求項２７に記載の方法。

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