JP3512896B2 - 同時リクエストからの情報に基づいて仮想回路のためのリクエストを経路づける方法 - Google Patents
同時リクエストからの情報に基づいて仮想回路のためのリクエストを経路づける方法Info
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Description
仮想回路の経路付けに関する。
接続されたホストマシーン間で情報(例えば、データ、
音声、テキスト、ビデオ等)を交換し伝達する基本的手
段である。ネットワークは、リンクにより、互いに接続
され、またホストに接続されたノードを有する。一般
に、各リンクは双方向性であり、即ち、情報は順方向と
逆方向に運ばれ、各リンクは各方向のバンド幅容量によ
り特徴づけられる。
報がどのように経路づけられるかを考えることである。
情報が2つの特定のホスト間で交換されるべきとき、双
方向性経路がネットワークのそれらの間で確立される。
一般に、確立される経路は、いわゆる”仮想回路”(V
C)であり、それにより、ホストは情報の宛先を単に特
定するだけであり、回路が宛先に接続されているかのよ
うにネットワークは情報を配給することを意味する。情
報を配給するために多くの異なるルートと技術のうちの
1つが選択できるが、特定の選択はホストには関係な
い。経路付けのタスクは、ノード間のリンクとノードを
選択することであり、VCにより取られる経路であるリ
ンクは、ネットワークの資源を効率的に利用するよう
に、例えば、特定のリンクのバンド幅容量を超えること
なく、できるだけ多くのVCを決定するように取られ
る。このことは、選択された経路のために必要なネット
ワークの資源の量を反映するあるコスト関数を最小にす
るように経路を選択することによりしばしば達成され
る。種々のコスト関数が使用できるが、一般にコスト関
数は現在のネットワークの状態(即ち、ネットワークト
ポロジーとネットワークの資源の現在の割り当て)、ネ
ットワークでの遅延等を考慮している。重要なことは、
経路付けの問題は、”オンライン”即ち、将来の経路付
けの需要がネットワークの資源にどのような影響を持つ
かの知識なしに、経路付けが実行されなければならない
という点にあり、しばしばかなり複雑である。この問題
は、いわゆる”ダイナミック再経路付け”技術により解
決されるが、これらの技術は一般にネットワークのユー
ザーに提供されるサービスの質に悪影響を及ぼす。
されている。そのような技術の1つは、最小ホップ経路
付けであり、それでは、最小ノード数を通る経路が選択
される。提案されている他の技術では、指数コスト関数
とスケーリングが使用される。J.アスプネス等によ
る”マシンスケジューリングと仮想回路経路付けへの応
用に関するオンライン負荷バランス”(1993年5
月、カリフォルニア、サンディエゴでの計算理論につい
てのProc.23回Annualシンポジウム)を参
照。スケーリング技術では、各リンクのバンド幅容量の
一部γが最初に割り当てられ、コスト関数がその割り当
てられたバンド幅に与えられた経路を決定するために計
算される。経路付けがその割り当てられたバンド幅でネ
ットワーク内ではもはや達成することができないとき、
より多くのバンド幅が割り当てられる。即ちγが増加さ
せられる。一般に、リクエストされたVCに対する経路
内のあるリンクのためのコストを決定するための関数は
に対するコストであり、aは定数、xl は使用中のリン
クのバンド幅容量の分数であり、Δxl はVCによりリ
クエストされるリンクのバンド幅容量の分数である。
る。特に、従来の経路付けの方法が”多数のVCリクエ
スト”が存在する状況で使用できる情報を考慮していな
いことが認識される。そのような状況では、あるときに
は、ネットワークはVCを確立するための2以上のリク
エストを同時に受信する。従来の方法では、VCに対す
る多数のリクエストのうちの1つに単に応答して、他の
リクエストによる需要を決定するためのチェックなし
に、例えば、先入れ先出し原理に従って、リクエストさ
れたVCを決定している。こうして、経路付けは、真に
上記の”オンライン”形式であり、他のリクエストが同
時に受信されたという事実の結果として更なるネットワ
ーク経路付けによる需要がどれだけあるかについての情
報をネットワークは持たない。
ストにより経路づけを行う際に、同時にリクエストされ
た仮想回路についてのその情報が使用できるのは有利で
あるという認識であった。従って、各リクエストが1以
上のパラメーターにより特定される仮想回路の同時のリ
クエストの組を、複数のリクエストの1以上のパラメー
ターの関数としてその組の各リクエストに対して経路づ
けることにより、経路づける方法が開示される。本発明
の一実施例では、同時リクエストの組が、1以上のパラ
メーターにしたがって並べられリクエストがその順番に
経路づけられる。本発明の特徴によれば、仮想回路の多
数のリクエストから使用可能な情報をより広く活用する
ようにローカルサーチを用いることにより経路付けが改
善できる。
示す。ホスト102−i(i=1、2、・・・)はネッ
トワーク106を介して情報を交換する。ネットワーク
106は、ノード108−j(j=1、2、・・・)を
互いに接続し、ホスト102−iに接続するリンク11
0−k(k=1,2,・・・)を具備する。ノード対は
1以上のリンクにより接続されていてもよい。
システムであり、ネットワーク106は、そこで中央経
路付けリクエストプロセッサ111の使用を通して経路
付けのための完全な情報を利用する。リクエストプロセ
ッサ111はホスト102−i(i=1,2,・・・)
と接続され、ネットワークの状態について完全な情報を
える。こうして、ネットワークを通る何らかの経路(即
ち。何らかの経路のために必要な付加的なネットワーク
資源)に対するコストが決定でき、以下に説明する本発
明の方法を使用して、図1のネットワーク106内の全
てのVCが、ある基準、例えば決定されるバンド幅の全
体量を最大化する観点で効率的に経路付けされる。
ャートを示す。図2のステップ200で、あるときに、
ネットワークはVCを確立するためのimax (imax =
0,1,2,・・・)のリクエストの組に応答しなけれ
ばならない。各個別のリクエストVCi req(i=1,・
・・、imax )は1以上のパラメーターにより特定され
る。例えば、各VCireq はソースホストSi 、宛先ホ
ストDi 、送信方向にリクエストされるバンド幅Bi f、
及び逆方向にリクエストされる帯域Bi rにより特定され
る。こうして、VCi req=(Si ,Di ,Bi f,Bi r)
である。
クエストがある状況で使用可能な情報が経路付けに際し
て使用される。特に、リクエストの組のうちの各個々の
リクエストに対して、経路はその組の複数のリクエスト
の1以上のパラメーターの関数に従って選択される。本
方法の実施例は、共通に譲渡され、同時に出願された同
時継続米国出願”永久仮想回路の経路付けの方法”に述
べられており、それは引用によりここに組み込まれる。
この実施例では、リクエストのパラメーター、例えば、
バンド幅に従ってリクエストを最初に並べ(順序づ
け)、その後、指数コスト関数を用いてリクエストを経
路づけることにより、永久VC(時間、あるいは日の間
動作するように設計された切り換えVCとは反対に、年
のオーダーの間動作し確立されたままであるように設計
されたVC)を経路づけている。順序づけのプロセスで
は、これらのリクエストのうち、コスト関数に従って最
多のネットワーク資源を要求し、こうして経路付けに際
して最多の柔軟性を要求するものが最初に経路づける。
経路付けの目的が、バンド幅を保存することであれば、
要求された全体のバンド幅(順方向と逆方向)の大きい
順にVCi reqを並べることが有利であり、その結果
大きなバンド幅を要求するリクエストを、あるリンクの
バンド幅容量を超える危険性を増加させることなく収納
することができる。
VCリクエストが存在する状況で使用可能な情報が種々
の手法で、必ずしも指数関数ではない種々のコスト関数
と共に使用できるということを認識するであろう。例え
ば、リクエストは先入れ先出しに基づいているが、リク
エストの組のうちのリクエストの平均バンド幅要求が何
であるかについての知識を用いて経路づけすることもで
きる。こうして、特定のリクエストが経路づけられると
き、経路付けのためのコスト関数は、リクエストがその
組の他のリクエストに比べて大きいあるいは小さいバン
ド幅を要求するか否かを反映することができ、それによ
り、大きなバンド幅を必要とするリクエストに対する他
のリンク上のバンド幅を保存するように、比較的小さい
バンド幅を必要とするリクエストをほとんど容量一杯に
近いリンク上に経路づける。
が決定されると、オプションとしてのローカルサーチが
以下のように実行され、経路選択の組を改善する。図2
の方法のステップ275で、リクエストの組は経路Pの
組上で経路付けされる。
チは、経路の選択を改善するために使用され、全てのV
Cを経路づけるための全体のコストを減少させることが
できる。ステップ265のローカルサーチの一実施例で
のステップは図3のフローチャートに示される。ステッ
プ305では、変数が初期化される。特に、Pは、経路
付け方法、例えば、図2の方法により決定されるimax
VCリクエストと関連する経路{p1 ,p2 ,・・・,
pimax}の組として定義される。経路付けのための最良
の経路の現在の組は、P* 内に格納され、最良の経路の
現在の組を決定するコストはC* である。初めに、P*
=P、C* =C(P)であり、ここで、Cは以下に説明
する第二のコスト関数であり、それは全てのVCi reqを
経路づけるコストを決定する。ステップ310では、イ
ンプフラグ(impflag)と呼ばれるフラグが0に
セットされ、カウンタi(i=1,2、・・・,i
max )は1にセットされる。
i reqに対して繰り返される。全てのi(i=1,
2,...,imax )が潜在的再経路付けのために調べ
られたとき、インプフラグは経路付けの改善が可能かど
うかを知るためにチェックされる。インプフラグが0な
らば、いずれのVCi reqの他の経路付けによっても全て
のVCi reqの経路付けのコストが減少せず、そのサーチ
は終了される。ステップ345に示されるように、イン
プフラグが1にセットされていれば、1つのVCi reqに
対する他の経路付け(即ち、新しい最短経路)が存在
し、経路付けコストの最大の減少をもたらす。ステップ
355で、P* に反映された新しい最低のコスト経路は
Pとなる。今やVCi reqがコストC(P* )でPに従っ
て経路づけられる。ステップ310−355が、コスト
を減少させる新しい経路が見つからなくなるまで繰り返
される。
変数は、式1に関して定義され、各指数項と線形項の合
計は関連する経路が外側の合計内でリンクを使用するよ
うに全てのVCi reqに渡っている。こうして、第二のコ
スト関数は関連する経路上の多数のVCi reqを経路づけ
る全体のコストを与える。
帰納的な方法を反映し、それでは各VCi reqに対する各
可能な他の経路が、何であれ、他の経路のどれが最大量
だけ経路付けコストを減少させるかを知るために調べら
れる。その後この他の経路がVCと関連する新しい経路
として選択される。このプロセスは、何れのVCi
reqに対する他の経路も全てのリクエストを経路づけ
るコストを減少させなくなるまで繰り返される。当業者
は、他のサーチ基準を使用する他のローカルサーチが使
用できることを認識できるであろう。例えば、全てのV
Ci reqを経路づけるコストを最大に減少させるもの
を見つけるために全ての他の経路を通るサーチに代え
て、いくらかの量だけコスト減少させる最初の他の経路
を単に見つけるだけで十分であってもよい。その後、サ
ーチは単に次のVCi reqに進む。この”どん欲でない”
帰納的な方法は別に解空間をサーチし、”どん欲な”帰
納的な方法よりよい”ローカルミニマム”に潜在的に収
束することができる。これは、ネットワークの現在の状
態と経路づけられるべきVCi reqのリストに大いに依存
する。
それはノード418−mとリンク420−nを具備し、
本発明の方法が適用されている。ネットワーク416
は、分散経路付けシステムであり、各ノード418−m
は周期的に状態情報を交換する。この状態情報は、ある
ノードから各隣のノードまでリンク上の使用可能なある
いは使用中のネットワーク資源の量を反映する。こうし
て、ネットワークを通してのある経路に対するコストが
決定できる。しかしながら、VCi reqが確立され、ある
いは裂かれた速度に関して状態情報が急速に伝搬しなけ
れば、情報は不完全である(たとえば、日時が決められ
る)。こうして、各ノードはネットワークの状態の異な
る記述を持ち、今記述はローカルネットワーク状態と呼
ばれる。上記の方法は、不完全な状態情報(即ちローカ
ルネットワーク状態)が使用されることを除いて分散経
路付けシステム内で使用できる。しかしながら、(図2
のステップ275の経路付けの例に関して)VCi reqが
実際に経路付けされるべき時、不完全な情報に基づいて
決定された経路はもはや使用することはできない(例え
ば、最も最近の状態情報が受信されてからリンクの容量
が用い尽くされている)場合があることに注意すべきで
ある。成功裏に経路付けされないVCに対するリクエス
ト、たとえば選択された経路が使用できないリクエスト
は、リクエストの次の組に含めてもよいし、あるいはリ
クエストの新たな組を形成してもよい。分散経路付けシ
ステムで経路付けするとき、リクエストの組の全体が経
路付けされるまで、ローカルネットワークの状態を更新
しないことは有利であることに注意すべきである。これ
により、図3のサーチルーチンのような手順が終了でき
ることが保証される。
いて使用可能な情報を用いて多数仮想回路リクエストを
経路づける方法を説明する。個々に開示された方法は、
特定のハードウェアあるいはソフトウェアを参照するこ
となしに説明された。代わって、方法は、当業者が使用
可能なハードウェアとソフトウェアを容易に適応させ、
あるいは特定の応用のために好ましく適応させることが
可能なように説明した。
ある。
る。
ローチャートである。
図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 仮想回路に対するリクエストの組を経路
づける方法であって、 仮想回路に対するリクエストの組を受信するステップ
と、ここで、各リクエストは1以上のパラメーターによ
り特定され、及びネットワークを通る経路上に前記リク
エストの組の各リクエストを経路づけるステップとを含
み、該経路は、複数の該リクエストと共に運ばれる1以
上のパラメータに基づく関数を適用することによって選
択される方法。 - 【請求項2】 ネットワークにおいて仮想回路に対する
リクエストを経路づける方法であって、 リクエストの組を受信するステップと、ここで、前記リ
クエストの組の各リクエストは前記ネットワークを通し
て永久仮想回路を経路づけるリクエストを表し、各リク
エストは1以上のパラメーターにより特定され、及び前
記ネットワークを通る経路上に各リクエストを経路づけ
るステップと、ここで前記経路は第一のコスト関数に従
って選択されており、かつ各リクエストを特定する前記
パラメーターを満足し、前記第一のコスト関数は複数の
前記リクエストの前記1以上のパラメーターの関数であ
るを含む方法。 - 【請求項3】 前記ネットワークは前記ネットワークの
状態を有し、前記方法は、前記選択された経路を反映す
るように前記ネットワークの状態を更新するステップを
更に含む請求項2記載の方法。 - 【請求項4】 前記経路付けするステップに先立ち前記
1以上のパラメータの関数に従う順番で前記リクエスト
を確立するステップを更に具備し、前記経路付けステッ
プは前記順番で前記リクエストを経路付けする請求項2
記載の方法。 - 【請求項5】 前記ネットワークは、リンクの組とノー
ドの組を具備し、ここで、第一のノードと第二のノード
は前記リンクの組の1以上のリンクにより接続され、前
記ネットワークを通る各選択された経路はリンクの組に
より特定される請求項2記載の方法。 - 【請求項6】 各選択された経路は第一のホストと第二
のホストを接続する請求項2記載の方法。 - 【請求項7】 前記選択された経路の1つに対して他の
経路を選択するステップと、 前記他の経路を用いて第二のコスト関数の値を決定する
ステップと、及び前記選択された経路を用いて前記第二
のコスト関数の値を決定するステップとを含み、前記他
の経路が前記選択された経路と比べて前記第二のコスト
関数の値を改善すれば、 前記他の経路で前記選択された経路を置換するステップ
とを更に含む請求項2記載の方法。 - 【請求項8】 他の経路を選択するステップと、前記第
二の関数の値を決定するステップと、及び置換するステ
ップを、他の経路の選択が前記第二の関数を改善しなく
なるまで繰り返すステップを更に含む請求項7記載の方
法。 - 【請求項9】 前記ネットワークは前記ネットワークの
状態を有し、前記第二の関数は前記パラメーターの1以
上のものと前記ネットワークの状態との関数である請求
項7記載の方法。
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郭 昴、寺岡 正也、寺崎 健,ネットワーク資源の割当問題への遺伝的アルゴリズムの適用,19回システムシンポジウム・第18回知能システムシンポジウム 合同シンポジウム講演論文集,社団法人計測自動制御学会,1993年 5月12日,pp.113−118 |
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