JP3591482B2 - デマンドの収容判定装置、ルートサーバ、ノードおよびデマンドの収容判定方法 - Google Patents
デマンドの収容判定装置、ルートサーバ、ノードおよびデマンドの収容判定方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はデマンドの収容判定装置、ルートサーバ、ノードおよびデマンドの収容判定方法に係わり、特にデマンドの収容を行うデマンドの収容判定装置、ルートサーバ、ノードおよびデマンドの収容判定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基幹サービス網に設置されたＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）ルータやＡＴＭ（Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｄｅ：非同期転送モード）スイッチ等からなるスイッチング手段の間に、ＤＳ−１（１．５Ｍｂｐｓ）、ＯＣ３（ｏｐｔｉｃａｌ ｃａｒｒｉｅｒ−３：１５５Ｍｂｐｓ）、ＯＣ１２、ＯＣ４８、ＯＣ１９２等の伝送速度のリンクを設定するネットワークは、基幹伝送路網と呼ばれている。本明細書では、要求されたある帯域のチャネルを基幹伝送路網に設定することをデマンドの収容と呼ぶことにする。デマンドの収容については、たとえば特開平１０−２０７９３４号公報、特開２０００−１３４１８号公報等に記載の提案が存在している。
【０００３】
デマンドの収容は、一般に次のような（１）〜（３）の特徴をもっている。
【０００４】
（１）チャネルを一度設定したら、障害が起こったような場合を除いて、そのチャネルを張り替えること、すなわち経路を切り替えることはほとんど行われない。
（２）チャネルを一旦設定すると、これを解除する確率は低い。
（３）設定したチャネル上で障害が発生した場合には、障害を迂回する経路に切り替える場合がある。このような経路は予備経路と呼ばれる場合がある。
【０００５】
このうちの特に（２）で示した特徴から、基幹伝送路網内へのチャネルの設定は、一種の詰め込み問題として捉えることができる。したがって、与えられた設備容量に対して、なるべく多くのデマンドが収容されることが望ましい。
【０００６】
基幹伝送路網上のある２地点の間にデマンドを収容する際には、その２地点の間に設定すべきチャネルの経路を探索する必要がある。与えられた２地点の間に、あるアルゴリズムに基づいてそのような経路が見つかった場合には、そのデマンドの収容が可と判断される。そのような経路が見つからなかった場合には、デマンドの収容が不可と判断される。
【０００７】
デマンドの収容の可否を判定する手法が従来から提案されている。これは、容量制約付き最短経路選択あるいはＣＳＰＦ（Ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ Ｐａｓｓ Ｆａｓｔ）と呼ばれるアルゴリズムに基づいている。
【０００８】
図９は、ＣＳＰＦによるアルゴリズムを説明するためのものである。このアルゴリズムが適用される前提として、デマンドを収容するネットワークの各リンクにはコストという経済的な概念とチャネルの容量という通信上の制約の概念が与えられているものとする。まず、ステップＳ１０１では、要求されるデマンド量未満である容量のリンクを、考慮対象外としてネットワークから削除する。次にこのようにして得られたサブネットワーク上で、経由するリンク上のコストの総和が最小となるような最小コスト経路をダイクストラ（Ｄｉｊｋｓｔｒａ）のアルゴリズム等のアルゴリズムに基づいて探索する（ステップＳ１０２）。そして、経路が見つかったかどうかを判別し（ステップＳ１０３）、見つかった場合には（Ｙ）、その経路上の各リンクの容量からデマンド量分だけ削減し、これをその経路が設定された後の新たなリンク容量とする（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０３で経路が見つからなかった場合には（Ｎ）、このアルゴリズムを終了する（エンド）。
【０００９】
ここで、各リンクへのコストの概念の与え方としては、物理的な距離が最も一般的であるが、より多くのデマンドを収容することをコストに反映させるという考え方もある。チャネルを設定したい２点のそれぞれのノードのペアをデマンドペアと呼ぶことにする。あるデマンドペア間である経路上にチャネルを設定したことで、別のデマンドペア間に将来収容するであろうデマンドに対して設定されるチャネルの経路を遮断あるいは干渉してしまうようなことをできるだけ防ぐように、コストを割り当てるのがこの考え方である。
【００１０】
図１０は、チャネルの経路の遮断あるいは干渉の現象を説明するためのものである。この図に示すようにネットワーク上に第１〜第１１のノード１０１１〜１０１１１が存在しているものとする。このうちの第３のノード１０１３と第１１のノード１０１１１の間に経路を設定する場合を考える。今、破線で示した経路１０２に沿って第３のノード１０１３、第５のノード１０１５、第７のノード１０１７、第１１のノード１０１１１を設定したとする。この場合、第１のノード１０１１と第９のノード１０１９の間に、将来新たな経路を設定しようとすると、第５のノード１０１５と第７のノード１０１７の部分が、経路１０２との関係で共通になる。したがって、第１のノード１０１１と第９のノード１０１９のデマンドペア間にデマンドを収容しようとしても、この共通した経路の部分で残余帯域がなくなる可能性がある。同様に第２のノード１０１２と第１０のノード１０１１０の間の経路を将来設定する場合も残余帯域が問題となり、デマンドを収容することが不可能となる可能性が高くなる。
【００１１】
これに対して、第３のノード１０１３と第１１のノード１０１１１の間に一点鎖線で示すように第４のノード１０１４、第６のノード１０１６および第８のノード１０１８を経由する経路１０３を設定すれば、以上説明したようなデマンドペア間の干渉は生じない。
【００１２】
このようにデマンドペア間の干渉をなるべく小さくするような経路をＣＳＰＦと呼ばれるアルゴリズムに基づいて探索できるようにリンクのコストを与える手法が“Ｍ． Ｋｏｄｉａｌａｍ ａｎｄ Ｔ． Ｖ． Ｌａｋｓｈｍａｎ， ”Ｍｉｎｉｍｕｍ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｃｅｎ ｒｏｕｔｉｎｇ ｗｉｔｈ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｔｏ ＭＰＬＳ ｔｒａｆｆｉｃ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，” Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＩＮＦＯＣＯＭ ２０００”で提案されている。この提案では、リンクのコストｘＳ（ｃ）を次の式で表わすことにしている。ここでは、各リンクの容量ｃを（ｃ１、ｃｓ、ｃＳ）で与えたネットワークにおいて、あるデマンドペアｐに対するすべての最小カットの和集合を重要リンク集合としてＭｐ（ｃ）で表わしている。また、あるリンクｓが重要リンク集合に属するデマンドペアに割り当てられた重みαｐのデマンドペアに関する総和をそのリンクｓのコストｘＳ（ｃ）としている。
【００１３】
【数１】
【００１４】
リンクコストとして、容量制約付きで最小コストの経路を選択することは、各デマンドペア間の干渉について経路上での総和がなるべく小さな経路を選択するということを示唆している。そこでこのアルゴリズムは、ＭＩＲＡ（Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｒｏｕｔｉｎｇ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）と呼ばれることがある。ＭＩＲＡは、容量ｃの与えられたネットワークにおいて、リンク容量のベクトルが、リンクｓのコストを上記したコストｘＳ（ｃ）で与え、その上でＣＳＰＦと呼ばれるアルゴリズムで最適な経路を探索する手法である。
【００１５】
次に、あるリンクが上で示した重要リンク集合Ｍｐ（ｃ）に含まれるかどうかを判定する方法について説明する。この判定方法は、“Ｍ． Ｋｏｄｉａｌａｍ ａｎｄ Ｔ． Ｖ． Ｌａｋｓｈｍａｎ， ”Ｍｉｎｉｍｕｍ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｃｅｎ ｒｏｕｔｉｎｇ ｗｉｔｈ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｔｏ ＭＰＬＳ ｔｒａｆｆｉｃ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，” Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＩＮＦＯＣＯＭ ２０００”に述べられているものである。
【００１６】
各リンクを２本の逆向きの有向辺にすると共に、グラフを有向にする。各辺の容量には、元のリンクの容量をそのまま割り当てる。また、発ノードを符号ｓｎで表わし、着ノードを符号ｔｎで表わすものとする。今、発ノードｓｎと着ノードｔｎのデマンドペア間で最大フローが計算され、残余容量ネットワークが求められているものとする。この残余容量ネットワークで、符号Ｓを発ノードｓｎから到達可能なノードの集合とする。また、符号Ｔを残余容量ネットワーク上で着ノードｔｎへ到達可能なノードの集合とする。
【００１７】
このとき、ある辺（ｉ，ｊ）が次の３つの条件（ａ）〜（ｃ）を満たせば、その辺の元となったノードｉとノードｊを結ぶリンクはデマンドペアｓｎ、ｔｎの重要リンク集合に属する。
（ａ）そのリンクに流れるフローの量は容量に等しい。すなわちリンクは飽和している。
（ｂ）ノードｊはノードの集合Ｓに含まれず、かつノードｉは集合Ｔに含まれない。
（ｃ）ノードｉとノードｊの間には経路が存在しない。
【００１８】
ここで、最大フローを計算するために残余容量ネットワークを得るための効率的なアルゴリズムとしては、“Ｇｏｌｄｅｂｅｒｇ−Ｔａｒｊａｎ”アルゴリズムが存在する。このアルゴリズムは、日本評論社刊の「情報の構造 下」の第２７０ページに記載されている。
【００１９】
ところでデマンドに対する経路探索に当たっては、すでに説明したデマンドペア間の干渉の問題を解決するだけでなく、先に示した障害を迂回する経路としての予備経路の確保を考慮することが必要な場合がある。このような場合には、ネットワークが正常な状態でデマンドが収容される現用経路のみならず、現用経路上のノードあるいはリンクが障害になった場合に備えて、デマンドを収容する予備経路を同時に探索しておく必要がある。
【００２０】
予備経路を探索する手法として、従来から“Ｍ． Ｋｏｄｉａｌａｍ ａｎｄ Ｔ． Ｖ． Ｌａｋｓｈｍａｎ， ”Ｍｉｎｉｍｕｍ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｃｅｎ ｒｏｕｔｉｎｇ ｗｉｔｈ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｔｏ ＭＰＬＳ ｔｒａｆｆｉｃ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，” Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＩＮＦＯＣＯＭ ２０００”に次のような手法が示されている。この手法で各ノードは、網内で運用されているＯＳＰＦもしくはＩＳ−ＩＳ等のリンクステートのルーチングプロトコルに参加することで、その網全体の空間的関係としてのトポロジと各リンクの残余帯域を知っているものとする。
【００２１】
あるチャネルの現用経路上に障害が発生した場合を考える。ルーチングプロトコルのリンクステート広告メッセージが障害検出ノードより発信される。このメッセージは、チャネルの終端ノードに届き、そこでルーチングプロトコルの処理の一環としてトポロジデータベースの変更が行われる。このようにして障害箇所がネットワークから除かれるように更新処理されたトポロジ上で、ＣＳＰＦのアルゴリズムに基づいて予備経路の探索が行われる。
【００２２】
しかしながら、リンクステート広告メッセージが障害検出ノードからチャネルの終端ノードに届くまでの間に、そのメッセージを網内で転送するための時間的な遅延が生じてしまう。また、新しいトポロジ上でＣＳＰＦのアルゴリズムに基づいて経路探索を行っても、他の障害の影響を受けたパスを張り替えようとするデマンドペアと資源に関する競合が起こったりすることで、必ずしも予備経路が見つからない場合がある。
【００２３】
そこで、これらの問題を解決して高速かつ確実な障害回復を行うために、予め予備経路と現用経路を同時に選択しておく手法が提案されている。“Ｘ． Ｘｉａｏ， Ａ． Ｈａｎｎａｎ， ａｎｄ Ｂ． Ｂａｉｌｅｙ， ”Ｔｒａｆｆｉｃ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｗｉｔｈ ＭＰＬＳ ｉｎ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ， ” ＩＥＥＥ Ｍａｇａｚｉｎｅ Ｍａｒｃｈ／Ａｐｒｉｌ ２０００， ｐｐ． ２８−３３．”で述べられているこの提案では、まずＣＳＰＦのアルゴリズムで現用経路を探索する。そして、現用経路が見つかった場合には、その現用経路上のリンクをすべて外して得られるサブネットワーク上で、もう一度ＣＳＰＦのアルゴリズムを動作させる。こうして得られた経路が予備経路になる。
【００２４】
ところが、この手法では障害が発生する前から予備経路上に現用経路と同じ帯域を予約することになる。したがって、ネットワーク資源の効率的な運用を図ることができない。
【００２５】
このような問題を解決して、同一の設備量で可能な限り多くのデマンドを障害の回復も考慮して収容できるようにすることが望ましい。このためには、障害が発生したときのために予備経路上に帯域を割り当てるための予備資源が、同時には使用されることのない複数の予備経路で共有されることが好ましい。
【００２６】
図１１はこのような予備経路の共有の概念を説明するためのものである。この図では一例として第１〜第８のノード１１１１〜１１１８を示している。第１のノード１１１１と第７のノード１１１７のデマンドペア間では、破線で示すように第４のノード１１１４を介した経路を現用経路１１２としている。また、一点鎖線で示すように第１のノード１１１１、第３のノード１１１３、第６のノード１１１６および第７のノード１１１７という経路を予備経路１１３としている。
【００２７】
一方、第２のノード１１１２と第８のノード１１１８のデマンドペア間では、破線で示すように第５のノード１１１５を介した経路を現用経路１１４としている。また、一点鎖線で示すように第２のノード１１１２、第３のノード１１１３、第６のノード１１１６および第８のノード１１１８という経路を予備経路１１５としている。
【００２８】
ここで、２つの現用経路１１２、１１４は、これらの間で同時に通過するリンクを１つも有していない。したがって、これらの現用経路１１２、１１４における単一のリンク障害を起因として、それぞれに対する予備経路１１３、１１５が同時に使用されることはない。このため、２つの予備経路１１３、１１５に共通して存在するリンク１１６については、２つの現用経路１１２、１１４上に確保すべき帯域の総和を割り当てる必要はなく、これらの現用経路１１２、１１４上に確保される帯域のうちの大きい方を割り当てれば足りることになる。これが、単一リンク障害に対して予備資源を共有するという意味になる。したがって、リンクあるいはノードを共有しない現有経路同士では、単一リンク障害あるいは単一ノード障害に対して、それぞれ予備資源を共有することができることになる。
【００２９】
“Ｍ． Ｋｏｄｉａｌａｍ ａｎｄ Ｔ． Ｖ． Ｌａｋｓｈｍａｎ， ”Ｄｙｎａｍｉｃ ｒｏｕｔｉｎｇ ｏｆ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ｇｕａｒａｎｔｅｅｄ ｔｕｎｎｌｅｓ ｗｉｔｈ ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ， ” ＩＮＦＯＣＯＭ ２０００”には、現用経路と同時に予備資源を共有可能な予備経路の選択の手法が示されている。この手法では、ある設定要求のあるデマンドを収容するチャネルの現用経路と予備資源とを共有可能な予備経路を設定する。そして、これにより新たに必要となる帯域に関するコストの総和を最小化すべき目的関数として有する数理計画問題を設定してその解法を試みるようにしている。解法が存在しない場合には経路が見つからなかったことになる。解法が得られた場合には、それに基づいて経路を決定することができる。
【００３０】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、従来の手法ではデマンドペア間の干渉の削減を考慮することができるものの、現用および予備資源を共有可能な予備経路を同時に探索することができない。また、現用および予備資源を共有可能な予備経路を同時に探索することができる場合であっても、デマンドペア間の干渉の削減を考慮することができない。
【００３１】
そこで本発明の目的は、デマンドペア間の干渉の削減を図りつつ、現用経路と予備資源を共有可能な予備経路を同時に探索することの可能なデマンドの収容判定装置、ルートサーバ、ノードおよびデマンドの収容判定方法を提供することにある。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明では、（イ）ネットワーク上でチャネルを設定したい２点のノードのペアとしてのデマンドペア間に発生したデマンドを収容可能な経路が見つかった場合にはそのデマンドの収容を許可し、見つからなかったときにはこのデマンドの収容を拒否するデマンド収容手法に沿って、各デマンドペア間に設定される各々のパスが１つの現用経路とそれに対応した予備経路とを有しており、あるデマンドペアが使用するパスに確保すべき帯域の総和とデマンドペア間の将来的に収容されることが予想されるデマンドの総量としての仮想デマンド総量との商を求め、これをデマンドペアの満足率とする満足率演算手段と、（ロ）各デマンドペア間でのこの満足率の最小値を最大化すべき目的関数として持ち、あるパスの現用経路上で障害が起きた状態でのみパスの予備経路上に帯域を確保することを制約条件に含む第１の最適化問題を解く、第１の最適化問題演算手段と、（ハ）各パスに確保すべき帯域の全デマンドペアに関する総和を最大化すべき目的関数として持ち、第１の最適化問題演算手段によって第１の最適化問題を解いて得られた各デマンドペア間の最小満足率の値を、各デマンドペアの満足率の下限とすることを制約条件に含む第２の最適化問題を解く第２の最適化問題演算手段と、（ニ）予め各デマンドペアが使用する１つもしくは複数のパスに確保すべき帯域を算出しておき、新たに発生したデマンドの収容判定を、デマンドのデマンド量と、各パスに確保すべき帯域と、各パスに既に収容しているデマンドのデマンド総量に基づいて行う収容判定手段とをデマンドの収容判定装置に具備させる。
【００３３】
請求項２記載の発明のルートサーバは、（イ）ネットワーク上でチャネルを設定したい２点のノードのペアとしてのデマンドペア間に発生したデマンドを収容可能な経路が見つかった場合にはそのデマンドの収容を許可し、見つからなかったときにはこのデマンドの収容を拒否するデマンド収容手法に沿って、各デマンドペア間に設定される各々のパスが１つの現用経路とそれに対応した予備経路とを有しており、あるデマンドペアが使用するパスに確保すべき帯域の総和とデマンドペア間の将来的に収容されることが予想されるデマンドの総量としての仮想デマンド総量との商を求め、これをデマンドペアの満足率とする満足率演算手段と、（ロ）各デマンドペア間でのこの満足率の最小値を最大化すべき目的関数として持ち、あるパスの現用経路上で障害が起きた状態でのみパスの予備経路上に帯域を確保することを制約条件に含む第１の最適化問題を解く、第１の最適化問題演算手段と、（ハ）各パスに確保すべき帯域の全デマンドペアに関する総和を最大化すべき目的関数として持ち、第１の最適化問題演算手段によって第１の最適化問題を解いて得られた各デマンドペア間の最小満足率の値を、各デマンドペアの満足率の下限とすることを制約条件に含む第２の最適化問題を解く第２の最適化問題演算手段と、（ニ）予め各デマンドペアが使用する１つもしくは複数のパスに確保すべき帯域を算出しておき、新たに発生したデマンドの収容判定を、デマンドのデマンド量と、各パスに確保すべき帯域と、各パスに既に収容しているデマンドのデマンド総量に基づいて行う収容判定手段とを備え、（ホ）第１の最適化問題演算手段は、与えられたネットワークの空間的関係としてのトポロジと、各デマンドペア間の仮想デマンド総量と、各リンクの容量とから、各デマンドペア間での満足率の最小値を最大化すべき目的関数として持ち、あるパスの現用経路上で障害が発生した状態でのみパスの予備経路上に帯域を確保することを制約条件に含む第１の最適化問題を解く手段であり、（ヘ）第２の最適化問題演算手段は、第１の最適化問題を解いて得られた各デマンドペア間の最小満足率の値を各デマンドペアの満足率の下限とすることを制約条件に含む第２の最適化問題を解く手段であり、（ト）各デマンドペアが使用する１または複数のパスに確保すべき帯域を演算し、演算結果をパスを終端するノードに配布する演算結果配布手段であることを特徴としている。
【００３４】
請求項３記載の発明では、（イ）ネットワーク上でチャネルを設定したい２点のノードのペアとしてのデマンドペア間に発生したデマンドを収容可能な経路が見つかった場合にはそのデマンドの収容を許可し、見つからなかったときにはこのデマンドの収容を拒否するデマンド収容手法に沿って、各デマンドペア間に設定される各々のパスが１つの現用経路とそれに対応した予備経路とを有しており、あるデマンドペアが使用するパスに確保すべき帯域の総和とデマンドペア間の将来的に収容されることが予想されるデマンドの総量としての仮想デマンド総量との商を求め、これをデマンドペアの満足率とする満足率演算手段と、各デマンドペア間でのこの満足率の最小値を最大化すべき目的関数として持ち、あるパスの現用経路上で障害が起きた状態でのみパスの予備経路上に帯域を確保することを制約条件に含む第１の最適化問題を解く、第１の最適化問題演算手段と、各パスに確保すべき帯域の全デマンドペアに関する総和を最大化すべき目的関数として持ち、第１の最適化問題演算手段によって第１の最適化問題を解いて得られた各デマンドペア間の最小満足率の値を、各デマンドペアの満足率の下限とすることを制約条件に含む第２の最適化問題を解く第２の最適化問題演算手段と、予め各デマンドペアが使用する１つもしくは複数のパスに確保すべき帯域を算出しておき、新たに発生したデマンドの収容判定を、デマンドのデマンド量と、各パスに確保すべき帯域と、各パスに既に収容しているデマンドのデマンド総量に基づいて行う収容判定手段とを備え、第１の最適化問題演算手段は、与えられたネットワークの空間的関係としてのトポロジと、各デマンドペア間の仮想デマンド総量と、各リンクの容量とから、各デマンドペア間での満足率の最小値を最大化すべき目的関数として持ち、あるパスの現用経路上で障害が発生した状態でのみパスの予備経路上に帯域を確保することを制約条件に含む第１の最適化問題を解く手段であり、第２の最適化問題演算手段は、第１の最適化問題を解いて得られた各デマンドペア間の最小満足率の値を各デマンドペアの満足率の下限とすることを制約条件に含む第２の最適化問題を解く手段であり、各デマンドペアが使用する１または複数のパスに確保すべき帯域を演算した演算結果を送信する送信手段とを備えたルートサーバからその演算結果としての帯域を受信する演算結果受信手段と、（ロ）新たに発生したデマンドのデマンド量と、演算結果受信手段が受信した該当するデマンドペアが使用するそれぞれのパスに確保すべき帯域と、これらのパスにすでに収容されているデマンドの総量とを基にして、新たに発生したデマンドの収容が可能であるか否かを判定する収容判定手段とをノードに具備させる。
【００３５】
請求項４記載の発明では、請求項１記載のデマンドの収容判定装置に、（イ）新たに発生したデマンドを、そのデマンドペアが使用すべき各パスに収容できない場合に、このデマンドペアの仮想デマンド総量を発生したデマンド量分だけ増大させる仮想デマンド総量増大手段と、（ロ）各デマンドペア間での満足率の最小値を最大化すべき目的関数として持ち、あるパスの現用経路上で障害が起きた状態においてのみ、仮想デマンド総量増大手段による仮想デマンド総量の増大後にパスの予備経路上に帯域を確保することを制約条件に含む第１の最適化問題を解き、各パスに確保すべき帯域の全デマンドペアに関する総和を最大化すべき目的関数として持ち、第１の最適化問題を解いて得られた各デマンドペア間の最小満足率の値を各デマンドペアの満足率の下限とすることを制約条件に含む第２の最適化問題を解き、次に、新たに確保すべき帯域が算出された各パスに発生したデマンドの収容ができない場合には、デマンドが発生したデマンドペアを除くすべてのデマンドペアの仮想デマンド総量を発生したデマンドペアのデマンド量分だけ削減して第１および第２の最適化問題を連続して解き、これによって新たに帯域の算出された各パスへ発生したデマンドが収容できるか否かを判定する収容可否判定手段とを具備させている。
【００３６】
請求項５記載の発明では、請求項１記載のデマンドの収容判定装置に、（イ）ノードから新たに発生したデマンドの収容判定要求を受信する収容判定要求受信手段と、（ロ）この収容判定要求受信手段が収容判定要求を受信したとき、この新たに発生したデマンドを、そのデマンドペアが使用すべき各パスに収容できない場合に、このデマンドペアの仮想デマンド総量を発生したデマンド量分だけ増大させる仮想デマンド総量増大手段と、（ハ）各デマンドペア間での満足率の最小値を最大化すべき目的関数として持ち、あるパスの現用経路上で障害が起きた状態においてのみ、仮想デマンド総量増大手段による仮想デマンド総量の増大後にパスの予備経路上に帯域を確保することを制約条件に含む第１の最適化問題を解き、各パスに確保すべき帯域の全デマンドペアに関する総和を最大化すべき目的関数として持ち、第１の最適化問題を解いて得られた各デマンドペア間の最小満足率の値を各デマンドペアの満足率の下限とすることを制約条件に含む第２の最適化問題を解き、次に、新たに確保すべき帯域が算出された各パスに発生したデマンドの収容ができない場合には、デマンドが発生したデマンドペアを除くすべてのデマンドペアの仮想デマンド総量を発生したデマンドペアのデマンド量分だけ削減して第１および第２の最適化問題を連続して解き、これによって新たに帯域の算出された各パスへ発生したデマンドが収容できるか否かを判定する収容可否判定手段と、（ニ）この収容可否判定手段の判定したそのデマンドを収容すべき現用経路および予備経路に関する結果をノードに返答する返答手段とを具備させている。
【００３７】
請求項６記載の発明では、（イ）ネットワークのすべての部分が正常な正常状態およびある部分が障害を起こした障害状態を仮定して、各リンクの残余容量としての残余帯域の各状態間での最小値をリンクの容量として与えられたネットワーク上で、現用経路を容量制約付き最短経路選択のアルゴリズムを用いて探索する現用経路探索手段と、（ロ）この現用経路探索手段によって現用経路が見つかった場合には、各リンクの各状態における残余帯域を現用経路上に帯域を確保した分だけ更新する第１の残余帯域更新手段と、（ハ）現用経路上のリンクをすべて除いたサブネットワーク上の各リンクで、残余帯域の現用経路上で障害が存在する各状態間での最小値を新たにリンク容量として与えたサブネットワーク上で予備経路を容量制約付き最短経路選択のアルゴリズムを用いて探索し、予備経路が見つかった場合には、予備経路上の各リンクにおいて、見つかった現用経路上で障害がある各状態における残余帯域を予備経路を収容した分だけ更新する第２の残余帯域更新手段とをデマンドの収容判定装置に具備させる。
【００３８】
請求項７記載の発明では、請求項６記載のデマンドの収容判定装置で、容量制約付き最短経路選択のアルゴリズムで用いる各リンクのコストは、リンクを最小カットに持つデマンドペアの仮想デマンド総量の、リンクを最小カットに持つデマンドペアに関する総和で与えられることを特徴としている。
【００３９】
請求項８記載の発明では、（イ）ノードからのデマンドの収容判定要求を受信する収容判定要求受信手段と、（ロ）ネットワークのすべての部分が正常な正常状態およびある部分が障害を起こした障害状態を仮定して、各リンクの残余容量としての残余帯域の各状態間での最小値をリンクの容量として与えられたネットワーク上で、現用経路を容量制約付き最短経路選択のアルゴリズムを用いて探索する現用経路探索手段と、この現用経路探索手段によって現用経路が見つかった場合には、各リンクの各状態における残余帯域を現用経路上に帯域を確保した分だけ更新する第１の残余帯域更新手段と、現用経路上のリンクをすべて除いたサブネットワーク上の各リンクで、残余帯域の現用経路上で障害が存在する各状態間での最小値を新たにリンク容量として与えたサブネットワーク上で予備経路を容量制約付き最短経路選択のアルゴリズムを用いて探索し、予備経路が見つかった場合には、予備経路上の各リンクにおいて、見つかった現用経路上で障害がある各状態における残余帯域を予備経路を収容した分だけ更新する第２の残余帯域更新手段とを備え、収容判定要求受信手段がデマンドの収容判定要求を受信したとき、この収容判定を行う収容判定手段と、（ハ）この収容判定手段によって判定された収容すべき現用経路あるいは予備経路に関する情報をノードに返答する返答手段とをルートサーバに具備させる。
【００４０】
請求項９記載の発明では、請求項８記載ルートサーバで、容量制約付き最短経路選択のアルゴリズムで用いる各リンクのコストは、リンクを最小カットに持つデマンドペアの仮想デマンド総量の、リンクを最小カットに持つデマンドペアに関する総和で与えられることを特徴としている。
【００４１】
請求項１０記載の発明では、（イ）ネットワーク上でチャネルを設定したい２点のノードのペアとしてのデマンドペア間に発生したデマンドを収容可能な経路が見つかった場合にはそのデマンドの収容を許可し、見つからなかったときにはこのデマンドの収容を拒否するデマンド収容手法に沿って、各デマンドペア間に設定される各々のパスが１つの現用経路とそれに対応した予備経路とを有しており、あるデマンドペアが使用するパスに確保すべき帯域の総和とデマンドペア間の将来的に収容されることが予想されるデマンドの総量としての仮想デマンド総量との商を求め、これをデマンドペアの満足率とする満足率演算ステップと、（ロ）各デマンドペア間でのこの満足率の最小値を最大化すべき目的関数として持ち、あるパスの現用経路上で障害が起きた状態でのみパスの予備経路上に帯域を確保することを制約条件に含む第１の最適化問題を解く、第１の最適化問題演算ステップと、（ハ）各パスに確保すべき帯域の全デマンドペアに関する総和を最大化すべき目的関数として持ち、第１の最適化問題演算ステップによって第１の最適化問題を解いて得られた各デマンドペア間の最小満足率の値を、各デマンドペアの満足率の下限とすることを制約条件に含む第２の最適化問題を解く第２の最適化問題演算ステップと、（ニ）予め各デマンドペアが使用する１つもしくは複数のパスに確保すべき帯域を算出しておき、新たに発生したデマンドの収容判定を、デマンドのデマンド量と、各パスに確保すべき帯域と、各パスに既に収容しているデマンドのデマンド総量に基づいて行う収容判定ステップとをデマンドの収容判定方法に具備させる。
【００４２】
請求項１１記載の発明では、（イ）ネットワークのすべての部分が正常な正常状態およびある部分が障害を起こした障害状態を仮定して、各リンクの残余容量としての残余帯域の各状態間での最小値をリンクの容量として与えられたネットワーク上で、現用経路を容量制約付き最短経路選択のアルゴリズムを用いて探索する現用経路探索ステップと、（ロ）この現用経路探索ステップによって現用経路が見つかった場合には、各リンクの各状態における残余帯域を現用経路上に帯域を確保した分だけ更新する第１の残余帯域更新ステップと、（ハ）現用経路上のリンクをすべて除いたサブネットワーク上の各リンクで、残余帯域の現用経路上で障害が存在する各状態間での最小値を新たにリンク容量として与えたサブネットワーク上で予備経路を容量制約付き最短経路選択のアルゴリズムを用いて探索し、予備経路が見つかった場合には、予備経路上の各リンクにおいて、見つかった現用経路上で障害がある各状態における残余帯域を予備経路を収容した分だけ更新する第２の残余帯域更新ステップとをデマンドの収容判定方法に具備させる。
【００４３】
このうち請求項１〜請求項５、請求項１０または請求項１１記載の発明では、各デマンドペア間での満足率の最小値を最大化すべき目的関数として持ち、あるパスの現用経路上で障害が起きた状態でのみ前記パスの予備経路上に帯域を確保することを制約条件に含む第１の最適化問題を第１の最適化問題演算手段によって解くと共に、各パスに確保すべき帯域の全デマンドペアに関する総和を最大化すべき目的関数として持ち、第１の最適化問題演算手段によって第１の最適化問題を解いて得られた各デマンドペア間の最小満足率の値を、各デマンドペアの満足率の下限とすることを制約条件に含む第２の最適化問題を第２の最適化問題演算手段によって解くことにしたので、各デマンドペアの干渉を考慮しつつ、収容可能なデマンド量を最大化して、予備資源を共有可能な予備経路を、現用経路と同時に探索することができる。
【００４４】
また請求項４および請求項５記載の発明では、仮想デマンド量を修正して第１および第２の最適化問題を解き、その結果、パス網を再編成してからデマンドの収容判定を行うことにしたので、仮定したデマンド量を上回ったチャネル設定要求があっても、それを受け入れる可能性が生じ、ネットワークの有効活用を図ることができる。
【００４５】
更に請求項６〜請求項９記載の発明では、あるリンクが正常なすべての状態における残余帯域の最小値をそのリンクの容量に持つネットワークにおいて、現用経路を容量制約付き最短経路選択（ＣＳＰＦ）のアルゴリズムに基づいて算出した後、現用経路に含まれるリンクをすべて外して、各リンクにおいて現用経路が障害にある各々の状態での残余帯域の最小値をそのリンクの容量とし、このように形成したネットワーク上でＣＳＰＦのアルゴリズムに基づいて予備経路を求めることにした。このため、数理計画法を使用せずにデマンドの収容判定を行うことができる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
【００４７】
【実施例】
以下実施例につき本発明を詳細に説明する。
【００４８】
第１の実施例
【００４９】
図１は本発明の第１の実施例におけるデマンドの収容判定装置の構成を表わしたものである。この装置は、ルートサーバ２０１と、複数のノード２０２１、２０２２、……と、これらのノード２０２１、２０２２、……のうちの任意のものを接続するリンク２０３とからなる。
【００５０】
本明細書では「パス」を、確保すべき帯域と経路という属性を有する実態であると定義する。本実施例では、特に現用経路と予備経路との組み合わせ、および確保すべき帯域で定まるパスを考える。パスは同一の現用経路と予備経路を持ったチャネルの束とみなすことができる。
【００５１】
ルートサーバ２０１は経路候補の与えられたパスに確保すべき帯域を予めオフライン計算する。計算された帯域はそれぞれのパスのエッジノードに配布する。たとえば第１のノード２０２１と第２のノード２０２２の間で、第３のノード２０２３と第４のノード２０２４を経由する経路を現用経路２０５であるとし、第５のノード２０２５を経由する経路を予備経路２０６であるとする。この場合には、これらの経路２０５、２０６のエッジノードとしての第１のノード２０２１と第２のノード２０２２に対して、計算された帯域を示した情報を配布することになる。
【００５２】
図２は、ルートサーバが帯域を示す情報を配布した後に、エッジノードがオフラインでそれぞれのデマンドの要求に対応する様子を表わしたものである。ここでは、第１のノード２０２１にデマンドの設定要求があった場合を示している。
【００５３】
第１のノード２０２１は、デマンドの設定要求２１１があるたびに、図１に示したルートサーバ２０１の配布した情報に基づいて、そのデマンドがパスの残余領域の範囲内に収容可能であるかどうかを判定する。この図２に示した例では、第１のノード２０２１から第３のノード２０２３と第４のノード２０２４を経由して第２のノード２０２２に至るパスと、第１のノード２０２１から第５のノード２０２５を経由して第２のノード２０２２に至るパスについて、現在までに設定されているパスの残余領域の範囲内で新たなパスが設定可能であるかどうかの判定を行う。
【００５４】
収容可能なパスが見つかった場合には、そのパス内にシグナリングでデマンド量に見合うチャネルを設定して、デマンドを収容することになる。ここで、シグナリングとはチャネルを設定するための要求メッセージをその経路上の各ノード２０２に順次転送していって、そのメッセージが経由する各ノード２０２で、しかるべき入ポートと出ポートとを接続させるというチャネルの設定手法をいう。
【００５５】
図２に示した例では、デマンドの設定要求２１１があったエッジノード（ここでは第１のノード２０２１）がオフラインでこのような判定を行っている。すなわち、判定処理を第１のノード２０２１自体が単独で行う。判定処理をルートサーバ２０１に委託して行う手法も存在する。これはオンラインによる判定であるが、これについては後に第２の実施例として説明する。
【００５６】
次に、図２で示したようにルートサーバ２０１がオフラインでパスに確保する帯域を計算する方法について説明する。ここでは次のような数理計画問題が解かれる。これは、リンク２０３における波長資源量と、各デマンドペア間の将来的に収容されることが予想されるデマンドの総量としての仮想デマンドとが与えられた場合に、デマンドペアの仮想デマンド総量を収容することに関する公平性を考慮しつつ、可能な限り多くのデマンドが収容できることを意図するものである。
【００５７】
問題の設定に先立って、必要な記号とそれらの定義を説明する。最初は番号である。
ｐ＝１……Ｐ：デマンドペアに付ける番号である。
ｓ＝１……Ｓ：リンクに付ける番号である。
ｉｐ，ｊｐ＝１ｐ……Ｉｐ：デマンドペアｐが使用するパスの現用経路もしくは予備経路に付ける番号である。
σ＝０，１……Σ：状態に付ける番号である。ここで“σ＝０”は正常な状態を表わしている。“σ＝１……Σ“は障害状態を表わしている。
【００５８】
次に定数について説明する。
ｖｐ：デマンドペアｐの仮想デマンド総量を表わす。これは、ある一定期間に、そのデマンドペアに対して発生が予想されるデマンドの総量である。
ｇｉ ｓ：経路候補ｉがリンクｓを通る場合が“１”、通らない場合が“０”をとるインディケータである。これは、各デマンドペア間に予め現用経路あるいは予備経路の候補を与える必要があることを示唆している。ここで１重リンク障害または１重ノード障害を考える場合には、現用経路と予備経路は同一のリンクおよびノードをそれぞれ共有しないように決定される。
【００５９】
Ｂｓ：リンクｓのリンク容量である。波長チャネルを考える場合には、設定可能な波長チャネルの本数の最大値で与えられる。
Ｒｐ：デマンドペアｐに対して与えられた、ネットワークの予め想定した各々の状態で同時に障害とならない現用経路と予備経路の組み合わせ（ｉｐ，ｊｐ）の集合である。
【００６０】
ｆｓ σ：状態σにおいて、リンクｓが正常の場合が“１”、障害の場合が“０”をとるインディケータである。
【００６１】
【数２】
【００６２】
状態σにおいて、経路ｉを持つパスが正常の場合が“１”、障害の影響を受けた場合が“０”をとるインディケータである。
【数３】
【００６３】
ｉｐを現用経路、ｊｐを予備経路として使うパス内にすでに設定してあるデマンド総量である。新たに構築するネットワークにおいて、パスに確保すべき帯域を算出する場合、このデマンド総量は“０”に設定される。
【００６４】
更に、変数を次のように定義する。
μ：各デマンドペアの満足率の最小値を表わす。
【００６５】
【数４】
【００６６】
デマンドペアｐにおいて、ｉｐを現用経路、ｊｐを予備経路として使うパスに確保すべき帯域を表わす。
【００６７】
以上の記号を用いて各デマンドペア間にその経路候補が与えられたパスに対して、公平性を考慮しつつ、収容デマンド量を最大にするように確保すべき帯域を算出するために解くべき問題を第１の問題とする。また、これに引き続いて解くべき問題を第２の問題とする。これらの問題を次のように設定する。
【００６８】
第１の問題
【００６９】
Ｍａｘｉｍｉｚｅ μ …（１）
【００７０】
【数５】
【００７１】
ここで（１）式は目的関数として満足率の各デマンドペア間での最小値を最大化することを表わしている。（２）式は、符号μが各デマンドペアの満足率の最小値であることを保証する。ここでデマンドペアの満足率とは、各デマンドペア間に設定される各々のパスが１つの現用経路とそれに対応する１つの予備経路を持っているときに、あるデマンドペアが使用するパスに確保すべき帯域の総和とデマンドペア間の仮想デマンド総量との商と定義する。満足率は次の式で表わすことができる。
【００７２】
（満足率）＝
【数６】
【００７３】
（３）式は、あるリンクがある正常な状態において、これを経由する現用経路および予備経路に確保すべき帯域の総和が、そのリンクの総量を超えないことを保証している。この（３）式で
【００７４】
【数７】
【００７５】
で表わされる項は、現用経路ｉｐ上に障害が発生した場合に
【００７６】
【数８】
【００７７】
にのみ予備経路ｊｐ上のリンクｓに
【００７８】
【数９】
【００７９】
に
【００８０】
【数１０】
【００８１】
の値の帯域を確保することを意味する。ここでは、現用経路上に障害が発生しても、その経路上の他の正常なリンクに確保した帯域は開放しないことにしている。仮に、この用場合にその経路上の他の正常なリンクに確保した帯域を開放するものとすると、
【００８２】
【数１１】
【００８３】
の係数は
【００８４】
【数１２】
【００８５】
となる。
【００８６】
（４）式は、各パスに確保すべき帯域が、そのパスにすでに収容しているデマンド総量よりも大きくなければならないことを保証している。これは、すでに設定したデマンドを別のパスに収容し直すことはしないことを意味している。
【００８７】
ここで、新たに定数を定義する。これは第１の問題の次に解くべき第２の問題で使用される。
μ＊：第１の問題を解いて得られる最小満足率の値。
【００８８】
第２の問題は、第１の問題を解いて得られる最小満足率の値を用いて設定される。第２の問題は、第１の問題で得られた各デマンドペア間の最小満足率の値を満たした状態で、ネットワークに収容可能なデマンド量の総和を最大化する問題である。
【００８９】
第２の問題
【００９０】
【数１３】
【００９１】
ここで（５）式は、目的関数として、各パスに確保すべき帯域の全デマンドペアに関する総和を最大化することを意味する。また、（６）式は、第１の問題で得られた各デマンドペア間の最小満足率の最適値を、各デマンドペアの満足率の下限とすることを保証している。（７）式は（３）式と同じであり、（８）式は（４）式と同じである。
【００９２】
図３は、図１に示したルートサーバの処理の流れを表わしたものである。ルートサーバ２０１には、各デマンドペア間の将来的に収容されることの予想されるデマンドの総量としての仮想デマンド総量と、リンク容量およびトポロジが与えられる（ステップＳ３０１）。ルートサーバ２０１は、通常のパーソナルコンピュータと同様に図示しないがＣＰＵ（中央処理装置）と、制御プログラムを格納した磁気ディスク等の記憶媒体およびＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）等の作業用メモリを備えており、与えられたデータを基にして、すでに説明した第１および第２の問題を解き、各パスに確保すべき帯域
【００９３】
【数１４】
【００９４】
を算出する（ステップＳ３０２）。そしてこれをエッジノードに配布することになる（ステップＳ３０３）。
【００９５】
図４は、図２に対応するものでステップＳ３０３でルートサーバから与えられた情報を基にしたエッジノードのオフラインによる動作を示したものである。ここでは、図２に示す第１のノード２０２１（第２のノード２０２２についても同様。）を例に挙げてその処理を説明する。第１のノード２０２１はデマンドの設定要求と設定解除についてそれらが発生するか否かを監視している（ステップＳ３２１、Ｓ３２２）。デマンドの設定要求があった場合（ステップＳ３２１：Ｙ）、第１のノード２０２１は新規要求デマンド量ｄｐ’が各パスの残余帯域の最大値より小さいかどうかを判別する（ステップＳ３２３）。この判別式は次の（９）式で表わされる。
【００９６】
【数１５】
【００９７】
小さいかこれと等しい場合には（Ｙ）、新規要求デマンド量ｄｐ’を収容可能である。そこで、この場合には
【００９８】
【数１６】
【００９９】
の最大値を与えるパス
【０１００】
【数１７】
【０１０１】
に新規要求デマンドｄｐ’を収容することを決定する。そして、パスに設定してあるデマンド総量の既存値を次に示すように更新する。
【０１０２】
【数１８】
【０１０３】
そして、選ばれたパスの現用経路ｉｐ’ ＊上にシグナリングで新規要求デマンドｄｐ’に見合うチャネルを設定してデマンドを収容する（ステップＳ３２４）。
【０１０４】
一方、ステップＳ３２３で新規要求デマンドｄｐ’が各パスの残余帯域の最大値より大きい場合には（Ｎ）、収容が拒否される（ステップＳ３２５）。また、デマンド量ｄｐ’’の解除が要求され（ステップＳ３２２：Ｙ）、これがパス（ｉｐ’’，ｊｐ’’）であったものとすると、次のような更新が行われる（ステップＳ３２６）。
【０１０５】
【数１９】
【０１０６】
第１の実施例の変形可能性
【０１０７】
以上説明した第１の実施例では、１つのデマンドを単一の経路に収容することを前提とした。しかしながら、単一の経路に収容できないデマンド量を複数のデマンドに分割して、分割されたそれぞれのデマンドごとに上記した判定アルゴリズムを実行するようにしてもよい。この場合、要求されるデマンド量は最大
【０１０８】
【数２０】
【０１０９】
の値の複数のデマンドとなる。
【０１１０】
第２の実施例
【０１１１】
図１に示した第１の実施例の収容判定装置では、そのルートサーバが所定のノードを経由する経路の帯域を計算してそれぞれのパスのエッジノードに配布し、これ以後はエッジノードがルートサーバとは無関係にデマンドの設定要求の可否を判定することにした。第２の実施例の収容判定装置では、それぞれのエッジノードにおける収容判定はサーバがオンラインで行うようになっている。この結果として、仮にデマンドペアのパスの残余帯域の最大値を上回ったデマンド設定要求が発生しても、予め仮定したデマンド総量を変更したものに対して最適化問題を新たに解くことで収容可否の判定を行うことが可能になる。
【０１１２】
図５は、本発明の第２の実施例におけるデマンドの収容判定装置の構成を表わしたものである。この装置は、ルートサーバ４０１と、複数のノード４０２１、４０２２、……と、これらのノード４０２１、４０２２、……のうちの任意のものを接続するリンク２０３とからなる。
【０１１３】
エッジノードとしての第１のノード４０２１と第２のノード４０２２との間でチャネルを設定するための設定要求４１１が発生したとする。この場合、第１のノード４０２１はルートサーバ４０１に対して収容判定要求４１２を行う。この収容判定要求４１２を受信したルートサーバ４０１は、所定の手順に沿って収容判定を行う。これについては次に詳細に説明する。収容が可能と判定された場合には、そのパスの現用経路４０５と予備経路４０６をエッジノードとしての第１のノード４０２１に返答４１３として返す。収容ができない旨の判定が行われた場合には、返答４１３として受付不可を第１のノード４０２１に返すことになる。収容が可能と判定された場合、第１のノード４０２１はこの指定されたパスと同じ経路の現用経路４０５上に、デマンド量に見合うチャネルをシグナリングで設定してデマンドを収容する。
【０１１４】
図６は、この第２の実施例におけるルートサーバの処理の流れを表わしたものである。ここでは、図５に示す第１のノード４０２１（第２のノード４０２２についても同様。）から収容判定要求があった場合を例に挙げて説明する。
【０１１５】
ルートサーバ４０１は、図５に示した収容判定要求（ステップＳ４２１）と設定解除（ステップＳ４２２）についての監視を行っている。まず、第１のノード４０２１に対してデマンド設定要求４１１があり、これを基にした収容判定要求があったら（ステップＳ４２１：Ｙ）、ルートサーバ４０１は新規要求デマンド量が各パスの残余帯域の最大値よりも小さいかどうかを判定する（ステップＳ４２３）。具体的には次の（９）式を用いて判定する。
【０１１６】
【数２１】
【０１１７】
この判定で新規要求デマンド量の方が小さいあるいは両者が等しいと判定された場合には（Ｙ）、
【０１１８】
【数２２】
【０１１９】
の最大値を与えるパスを
【０１２０】
【数２３】
【０１２１】
で表わすことにして、そのパスにおける既収容のデマンド総量と既設定のデマンド量を次に示すように更新する。ここで符号ｗｐは、ノードペアｐで既に収容しているデマンドの総量を表わしている。
【０１２２】
【数２４】
【０１２３】
そして、デマンドペアｐ’に対する新規デマンドの収容可能なパス
【０１２４】
【数２５】
【０１２５】
に関する情報を該当するノードとしての第１のノード４０２１に通知する（ステップＳ４２４）。この通知した情報は、パスの現用経路と予備経路を表わす番号であってもよいし、それぞれの経路情報を指定するノードの並びであってもよい。
【０１２６】
一方、ステップＳ４２３で新規要求デマンド量が各パスの残余帯域の最大値よりも大きいと判定された場合（Ｎ）、次に示すようにルートサーバ４０１はパスが現在確保している帯域を保持する。
【０１２７】
【数２６】
【０１２８】
そして、
【０１２９】
【数２７】
【０１３０】
を新たにデマンドペアｐ’に対する仮想デマンド総量として、第１の問題および第２の問題を連続して解き、
【０１３１】
【数２８】
【０１３２】
を更新する（ステップＳ４２５）。ここで、
【０１３３】
【数２９】
【０１３４】
が整数である必要があれば、第１の問題および第２の問題を線形計画問題として解いてから、得られた
【０１３５】
【数３０】
【０１３６】
の値の少数部分をまるめて解とする。これにより、整数計画問題として解いたときにかかる時間を大幅に削減することができる。
【０１３７】
次にルートサーバ４０１は、新規要求デマンド量が各パスの残余帯域の最大値よりも小さいかどうかを再び（９）式を用いて判定する（ステップＳ４２６）。そして、各パスの残余帯域の最大値よりも小さいか両者が等しい場合には（Ｙ）、ステップＳ４２４の処理が行われる。
【０１３８】
ステップＳ４２６の処理で新規要求デマンド量が各パスの残余帯域の最大値よりも大きいと判定された場合には（Ｎ）、次に示すようにデマンドペアｐ’以外のすべてのデマンドペアの仮想デマンドから新規要求デマンド分だけ差し引いたものと、既設定デマンドの大きい方を新たな仮想デマンド総量に設定する。
【０１３９】
【数３１】
【０１４０】
そして、これに対して得られる第１の問題および第２の問題を連続して解き、
【０１４１】
【数３２】
【０１４２】
を更新する（ステップＳ４２７）。
【０１４３】
次に、新規要求デマンド量が各パスの残余帯域の最大値よりも小さいかどうかを再び（９）式を用いて判定する（ステップＳ４２８）。そして、各パスの残余帯域の最大値よりも小さいか両者が等しい場合には（Ｙ）、ステップＳ４２４の処理が行われる。
【０１４４】
ステップＳ４２８の処理で新規要求デマンド量が各パスの残余帯域の最大値よりも大きいと判定された場合には（Ｎ）、パスが確保すべき帯域を次に示すように元に戻す。
【０１４５】
【数３３】
【０１４６】
仮想デマンドも次に示すように元に戻す。
【０１４７】
【数３４】
【０１４８】
そして、収容不可を該当するノードとしての第１のノード４０２１に通知する（ステップＳ４２９）。
【０１４９】
一方、ステップＳ４２２でデマンド量
【０１５０】
【数３５】
【０１５１】
の既収容デマンドの解除がパス
【０１５２】
【数３６】
【０１５３】
であった場合には（Ｙ）、次に示すように更新処理を行う（ステップＳ４３０）。
【０１５４】
【数３７】
【０１５５】
このように第２の実施例の収容判定装置では、ルートサーバ４０１が仮想デマンド総量の変動に対してパス網の再構成を行いながら、集中的に収容判定を行うようにしている。このため、第１の実施例の収容判定装置と比べて、収容判定が可能となるデマンド量を増やすことができる。
【０１５６】
第２の実施例の変形可能性
【０１５７】
以上説明した第２の実施例では、１つのデマンドを単一の経路に収容することを前提とした。第２の実施例の変形としては、ルートサーバ４０１がそのデマンドを収容することができない場合に、（９）式で示したそのときの各パスの残余帯域の最大値をノードに通知して、通知されたノードは要求されるデマンド量から
【０１５８】
【数３８】
【０１５９】
の値を有するデマンドを切り出して順番に設定要求を行う。これにより、収容判定が可能となるデマンド量を更に増加することができる。
【０１６０】
第３の実施例
【０１６１】
図７は本発明の第３の実施例におけるデマンドの収容判定装置の構成を表わしたものである。この第３の実施例の収容判定装置の構成は、ルートサーバ５０１の制御プログラムあるいはこれに対応するハードウェアが第２の実施例のルートサーバ４０１（図５参照）と一部相違しているだけで、その他の部分は相違しない。そこで、図７で図５と同一部分には同一の符号を付しており、これらの説明を適宜省略する。第３の実施例のデマンドの収容判定装置では、デマンドの収容判定をルートサーバ５０１がオンラインで行う点で第２の実施例と一致するが、数理計画問題を解く処理を行わない点で第２の実施例と相違する。
【０１６２】
図８は本実施例におけるルートサーバの処理の流れを表わしたものである。この処理で使用する記号と式についてまず説明する。
【０１６３】
【数３９】
【０１６４】
ここで残余帯域とは、その状態において設定すべき現用経路あるいは予備経路に確保すべき帯域を、リンク容量から差し引いた分である。現用経路および予備経路を収容するたびに残余帯域は更新される。この残余帯域を使用することで現用資源は次の（１０）式で、また予備資源は（１１）式で計算することができる。
【０１６５】
【数４０】
【０１６６】
【数４１】
【０１６７】
【数４２】
【０１６８】
現用経路は、現用資源および予備資源を差し引いた残りの資源から帯域を確保する必要がある。そこで、残余帯域の最小値が用いられる。
【０１６９】
【数４３】
【０１７０】
Ｍｐ（ｔ）：各リンクの容量ｃ＝（ｃ１ …ｃｓ …ｃＳ）を与えられたネットワークにおいて、デマンドペアｐに対する重要リンク集合。
【０１７１】
【数４４】
【０１７２】
以上の記号と式を使用して、ルートサーバ５０１の処理を図７と共に説明する。ここでは、図７に示す第１のノード４０２１（第２のノード４０２２についても同様。）から収容判定要求があった場合を例に挙げて説明する。
【０１７３】
ネットワークの運用の初期に、次に示すように各状態における各リンクの残余帯域に与えられたリンク容量を設定しておく。
【０１７４】
【数４５】
【０１７５】
ルートサーバ５０１は、図７に示した収容判定要求（ステップＳ５２１）と設定解除（ステップＳ５２２）についての監視を行っている。まず、第１のノード４０２１に対してデマンドペアｐ’についてのデマンド設定要求４１１があり、これを基にした収容判定要求があったとする（ステップＳ５２１：Ｙ）。ルートサーバ５０１はリンクｓの容量をそのリンクが正常な各状態間での残余帯域の最小値
【０１７６】
【数４６】
【０１７７】
で与え、リンクｓのコストをｘｓ（ｑ）で与えたネットワーク上にＣＳＰＦアルゴリズムを使用して、デマンドペアｐ’のデマンド
【０１７８】
【数４７】
【０１７９】
を収容可能な経路を探索する（ステップＳ５２３）。そして、現用経路が見つかったかどうかを判別して（ステップＳ５２４）、見つかった場合には（Ｙ）、その見つかった経路を現用経路
【０１８０】
【数４８】
【０１８１】
とする。そして、リンク（ｓ）の各状態（σ）における残余帯域を表わす変数
【０１８２】
【数４９】
【０１８３】
を、次に示すように後で予備経路が見つからなかった場合を想定して退避させる。
【０１８４】
【数５０】
【０１８５】
そして、現用経路上の各リンク
【０１８６】
【数５１】
【０１８７】
において、次に示すように現用経路を収容した分だけ更新する（ステップＳ５２５）。
【０１８８】
【数５２】
【０１８９】
ここでは、現用経路上に障害が発生しても、その経路上の他の正常なリンクに確保した帯域は開放しないとしている。仮に開放する処理を行う場合には、次のように更新する。
【０１９０】
【数５３】
【０１９１】
現用経路上に障害が発生しても、その経路上の他の正常なリンクに確保した帯域は開放しないので、予備経路上に確保する帯域は、現用経路上の帯域の確保を前提としない。このため、障害回復を高速に実現可能である。
【０１９２】
次に、現用経路
【０１９３】
【数５４】
【０１９４】
上のリンクをすべて除いたサブグラフを作り、リンクｓの容量をそのリンクが正常でかつ現用経路
【０１９５】
【数５５】
【０１９６】
に発生した障害を回復させるために、予備経路上に帯域を確保すべき各状態間でのリンクｓの残余帯域の最小値
【０１９７】
【数５６】
【０１９８】
で与え、リンクｓのコストを
【０１９９】
【数５７】
【０２００】
で与えたネットワーク上で、ＣＳＰＦアルゴリズムを使用して、デマンドｄｐを収容する経路を探索する（ステップＳ５２６）。経路が見つかった場合には（ステップＳ５２７：Ｙ）、これを予備経路として符号
【０２０１】
【数５８】
【０２０２】
で表わす。そして、変数
【０２０３】
【数５９】
【０２０４】
を、現用経路が障害を起こす各状態
【０２０５】
【数６０】
【０２０６】
なるσにおいて、予備経路が経由する各リンク
【０２０７】
【数６１】
【０２０８】
で、予備経路を収容した分だけ、次のように更新する。
【０２０９】
【数６２】
【０２１０】
そして、収容判定の要求を行ったノードとしての第１のノード４０２１に対して、見つかった現用経路と予備経路に関する情報を返答４１３（図７参照）として通知する（ステップＳ５２８）。ステップＳ５２７で予備経路が見つからなかった場合には（Ｎ）、変数
【０２１１】
【数６３】
【０２１２】
を元に戻し（ステップＳ５２９）、収容判定の要求を行ったノードとしての第１のノード４０２１に対して収容が不可能であることを返答４１３として通知する（ステップＳ５３０）。
【０２１３】
一方、現用経路
【０２１４】
【数６４】
【０２１５】
および予備経路
【０２１６】
【数６５】
【０２１７】
に既存収容デマンドの解除がデマンドペアｐ’’であったら（ステップＳ５２２：Ｙ）、次に示すように各リンクの各状態における残余帯域を現用経路と予備経路を削除した分だけ更新する（ステップＳ５３１）。
【０２１８】
【数６６】
【０２１９】
これにより、数理計画法を使用しなくても、デマンドペア間の干渉を考慮しつつ現用経路と予備資源を共用可能で、かつ想定した障害状態に対して１００パーセント障害が回復可能な予備経路を現用経路と同時に探索することができる。すなわち、あるリンクにおいて、ステップＳ５２５で予備経路上のリンクで、対応する現用経路が障害を起こすそれぞれの状態に関して、更新を行った後の残余帯域が、割り当てを行う前のすべての障害状態の残余帯域の最小値よりも小さくならないような場合を考えてみると、この場合には、新たに予備資源が増加しないで、予備資源を共有することができるからである。ここで、予備資源とは、各状態においてそのリンクを予備経路が経由する各々のパスに確保すべき帯域の総和の、各状態に関する最大値を考えている。
【０２２０】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１〜請求項５、請求項１０または請求項１１記載の発明によれば、各デマンドペア間での満足率の最小値を最大化すべき目的関数として持ち、あるパスの現用経路上で障害が起きた状態でのみ前記パスの予備経路上に帯域を確保することを制約条件に含む第１の最適化問題を第１の最適化問題演算手段によって解くと共に、各パスに確保すべき帯域の全デマンドペアに関する総和を最大化すべき目的関数として持ち、第１の最適化問題演算手段によって第１の最適化問題を解いて得られた各デマンドペア間の最小満足率の値を、各デマンドペアの満足率の下限とすることを制約条件に含む第２の最適化問題を第２の最適化問題演算手段によって解くことにしたので、各デマンドペアの干渉を考慮しつつ、収容可能なデマンド量を最大化して、予備資源を共有可能な予備経路を、現用経路と同時に探索することができる。
【０２２１】
また請求項４および請求項５記載の発明によれば、仮想デマンド量を修正して第１および第２の最適化問題を解き、その結果、パス網を再編成してからデマンドの収容判定を行うことにしたので、仮定したデマンド量を上回ったチャネル設定要求があっても、それを受け入れる可能性が生じ、ネットワークの有効活用を図ることができる。
【０２２２】
更に請求項６〜請求項９記載の発明によれば、あるリンクが正常なすべての状態における残余帯域の最小値をそのリンクの容量に持つネットワークにおいて、現用経路を容量制約付き最短経路選択（ＣＳＰＦ）のアルゴリズムに基づいて算出した後、現用経路に含まれるリンクをすべて外して、各リンクにおいて現用経路が障害にある各々の状態での残余帯域の最小値をそのリンクの容量とし、このように形成したネットワーク上でＣＳＰＦのアルゴリズムに基づいて予備経路を求めることにした。このため、数理計画法を使用せずにデマンドの収容判定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例でルートサーバがエッジノードに計算された帯域を示す情報を配布する様子示した説明図である。
【図２】第１の実施例でルートサーバが帯域を示す情報を配布した後に、エッジノードがオフラインでそれぞれのデマンドの要求に対応する様子を表わした説明図である。
【図３】第１の実施例におけるルートサーバの処理の流れを表わした流れ図である。
【図４】ステップＳ３０３でルートサーバから与えられた情報を基にしたエッジノードのオフラインによる動作を示した流れ図である。
【図５】本発明の第２の実施例におけるデマンドの収容判定装置の構成を表わした概略構成図である。
【図６】第２の実施例におけるルートサーバの処理の流れを表わした流れ図である。
【図７】本発明の第３の実施例におけるデマンドの収容判定装置の構成を表わした概略構成図である。
【図８】本実施例におけるルートサーバの処理の流れを表わした流れ図である。
【図９】ＣＳＰＦによるアルゴリズムを示した流れ図である。
【図１０】ネットワークにおけるチャネルの経路の遮断あるいは干渉の現象を示した説明図である。
【図１１】ネットワークにおける予備経路の共有の概念を示した説明図である。
【符号の説明】
２０１、４０１、５０１ ルートサーバ
２０２、４０２ ノード
２０３ リンク
２０５、４０５ 現用経路
２０６、４０６ 予備経路
２１１、４１１ デマンドの設定要求
４１２ 収容判定要求
４１３ 返答
【発明の属する技術分野】
本発明はデマンドの収容判定装置、ルートサーバ、ノードおよびデマンドの収容判定方法に係わり、特にデマンドの収容を行うデマンドの収容判定装置、ルートサーバ、ノードおよびデマンドの収容判定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基幹サービス網に設置されたＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）ルータやＡＴＭ（Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｄｅ：非同期転送モード）スイッチ等からなるスイッチング手段の間に、ＤＳ−１（１．５Ｍｂｐｓ）、ＯＣ３（ｏｐｔｉｃａｌ ｃａｒｒｉｅｒ−３：１５５Ｍｂｐｓ）、ＯＣ１２、ＯＣ４８、ＯＣ１９２等の伝送速度のリンクを設定するネットワークは、基幹伝送路網と呼ばれている。本明細書では、要求されたある帯域のチャネルを基幹伝送路網に設定することをデマンドの収容と呼ぶことにする。デマンドの収容については、たとえば特開平１０−２０７９３４号公報、特開２０００−１３４１８号公報等に記載の提案が存在している。
【０００３】
デマンドの収容は、一般に次のような（１）〜（３）の特徴をもっている。
【０００４】
（１）チャネルを一度設定したら、障害が起こったような場合を除いて、そのチャネルを張り替えること、すなわち経路を切り替えることはほとんど行われない。
（２）チャネルを一旦設定すると、これを解除する確率は低い。
（３）設定したチャネル上で障害が発生した場合には、障害を迂回する経路に切り替える場合がある。このような経路は予備経路と呼ばれる場合がある。
【０００５】
このうちの特に（２）で示した特徴から、基幹伝送路網内へのチャネルの設定は、一種の詰め込み問題として捉えることができる。したがって、与えられた設備容量に対して、なるべく多くのデマンドが収容されることが望ましい。
【０００６】
基幹伝送路網上のある２地点の間にデマンドを収容する際には、その２地点の間に設定すべきチャネルの経路を探索する必要がある。与えられた２地点の間に、あるアルゴリズムに基づいてそのような経路が見つかった場合には、そのデマンドの収容が可と判断される。そのような経路が見つからなかった場合には、デマンドの収容が不可と判断される。
【０００７】
デマンドの収容の可否を判定する手法が従来から提案されている。これは、容量制約付き最短経路選択あるいはＣＳＰＦ（Ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ Ｐａｓｓ Ｆａｓｔ）と呼ばれるアルゴリズムに基づいている。
【０００８】
図９は、ＣＳＰＦによるアルゴリズムを説明するためのものである。このアルゴリズムが適用される前提として、デマンドを収容するネットワークの各リンクにはコストという経済的な概念とチャネルの容量という通信上の制約の概念が与えられているものとする。まず、ステップＳ１０１では、要求されるデマンド量未満である容量のリンクを、考慮対象外としてネットワークから削除する。次にこのようにして得られたサブネットワーク上で、経由するリンク上のコストの総和が最小となるような最小コスト経路をダイクストラ（Ｄｉｊｋｓｔｒａ）のアルゴリズム等のアルゴリズムに基づいて探索する（ステップＳ１０２）。そして、経路が見つかったかどうかを判別し（ステップＳ１０３）、見つかった場合には（Ｙ）、その経路上の各リンクの容量からデマンド量分だけ削減し、これをその経路が設定された後の新たなリンク容量とする（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０３で経路が見つからなかった場合には（Ｎ）、このアルゴリズムを終了する（エンド）。
【０００９】
ここで、各リンクへのコストの概念の与え方としては、物理的な距離が最も一般的であるが、より多くのデマンドを収容することをコストに反映させるという考え方もある。チャネルを設定したい２点のそれぞれのノードのペアをデマンドペアと呼ぶことにする。あるデマンドペア間である経路上にチャネルを設定したことで、別のデマンドペア間に将来収容するであろうデマンドに対して設定されるチャネルの経路を遮断あるいは干渉してしまうようなことをできるだけ防ぐように、コストを割り当てるのがこの考え方である。
【００１０】
図１０は、チャネルの経路の遮断あるいは干渉の現象を説明するためのものである。この図に示すようにネットワーク上に第１〜第１１のノード１０１１〜１０１１１が存在しているものとする。このうちの第３のノード１０１３と第１１のノード１０１１１の間に経路を設定する場合を考える。今、破線で示した経路１０２に沿って第３のノード１０１３、第５のノード１０１５、第７のノード１０１７、第１１のノード１０１１１を設定したとする。この場合、第１のノード１０１１と第９のノード１０１９の間に、将来新たな経路を設定しようとすると、第５のノード１０１５と第７のノード１０１７の部分が、経路１０２との関係で共通になる。したがって、第１のノード１０１１と第９のノード１０１９のデマンドペア間にデマンドを収容しようとしても、この共通した経路の部分で残余帯域がなくなる可能性がある。同様に第２のノード１０１２と第１０のノード１０１１０の間の経路を将来設定する場合も残余帯域が問題となり、デマンドを収容することが不可能となる可能性が高くなる。
【００１１】
これに対して、第３のノード１０１３と第１１のノード１０１１１の間に一点鎖線で示すように第４のノード１０１４、第６のノード１０１６および第８のノード１０１８を経由する経路１０３を設定すれば、以上説明したようなデマンドペア間の干渉は生じない。
【００１２】
このようにデマンドペア間の干渉をなるべく小さくするような経路をＣＳＰＦと呼ばれるアルゴリズムに基づいて探索できるようにリンクのコストを与える手法が“Ｍ． Ｋｏｄｉａｌａｍ ａｎｄ Ｔ． Ｖ． Ｌａｋｓｈｍａｎ， ”Ｍｉｎｉｍｕｍ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｃｅｎ ｒｏｕｔｉｎｇ ｗｉｔｈ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｔｏ ＭＰＬＳ ｔｒａｆｆｉｃ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，” Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＩＮＦＯＣＯＭ ２０００”で提案されている。この提案では、リンクのコストｘＳ（ｃ）を次の式で表わすことにしている。ここでは、各リンクの容量ｃを（ｃ１、ｃｓ、ｃＳ）で与えたネットワークにおいて、あるデマンドペアｐに対するすべての最小カットの和集合を重要リンク集合としてＭｐ（ｃ）で表わしている。また、あるリンクｓが重要リンク集合に属するデマンドペアに割り当てられた重みαｐのデマンドペアに関する総和をそのリンクｓのコストｘＳ（ｃ）としている。
【００１３】
【数１】
リンクコストとして、容量制約付きで最小コストの経路を選択することは、各デマンドペア間の干渉について経路上での総和がなるべく小さな経路を選択するということを示唆している。そこでこのアルゴリズムは、ＭＩＲＡ（Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｒｏｕｔｉｎｇ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）と呼ばれることがある。ＭＩＲＡは、容量ｃの与えられたネットワークにおいて、リンク容量のベクトルが、リンクｓのコストを上記したコストｘＳ（ｃ）で与え、その上でＣＳＰＦと呼ばれるアルゴリズムで最適な経路を探索する手法である。
【００１５】
次に、あるリンクが上で示した重要リンク集合Ｍｐ（ｃ）に含まれるかどうかを判定する方法について説明する。この判定方法は、“Ｍ． Ｋｏｄｉａｌａｍ ａｎｄ Ｔ． Ｖ． Ｌａｋｓｈｍａｎ， ”Ｍｉｎｉｍｕｍ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｃｅｎ ｒｏｕｔｉｎｇ ｗｉｔｈ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｔｏ ＭＰＬＳ ｔｒａｆｆｉｃ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，” Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＩＮＦＯＣＯＭ ２０００”に述べられているものである。
【００１６】
各リンクを２本の逆向きの有向辺にすると共に、グラフを有向にする。各辺の容量には、元のリンクの容量をそのまま割り当てる。また、発ノードを符号ｓｎで表わし、着ノードを符号ｔｎで表わすものとする。今、発ノードｓｎと着ノードｔｎのデマンドペア間で最大フローが計算され、残余容量ネットワークが求められているものとする。この残余容量ネットワークで、符号Ｓを発ノードｓｎから到達可能なノードの集合とする。また、符号Ｔを残余容量ネットワーク上で着ノードｔｎへ到達可能なノードの集合とする。
【００１７】
このとき、ある辺（ｉ，ｊ）が次の３つの条件（ａ）〜（ｃ）を満たせば、その辺の元となったノードｉとノードｊを結ぶリンクはデマンドペアｓｎ、ｔｎの重要リンク集合に属する。
（ａ）そのリンクに流れるフローの量は容量に等しい。すなわちリンクは飽和している。
（ｂ）ノードｊはノードの集合Ｓに含まれず、かつノードｉは集合Ｔに含まれない。
（ｃ）ノードｉとノードｊの間には経路が存在しない。
【００１８】
ここで、最大フローを計算するために残余容量ネットワークを得るための効率的なアルゴリズムとしては、“Ｇｏｌｄｅｂｅｒｇ−Ｔａｒｊａｎ”アルゴリズムが存在する。このアルゴリズムは、日本評論社刊の「情報の構造 下」の第２７０ページに記載されている。
【００１９】
ところでデマンドに対する経路探索に当たっては、すでに説明したデマンドペア間の干渉の問題を解決するだけでなく、先に示した障害を迂回する経路としての予備経路の確保を考慮することが必要な場合がある。このような場合には、ネットワークが正常な状態でデマンドが収容される現用経路のみならず、現用経路上のノードあるいはリンクが障害になった場合に備えて、デマンドを収容する予備経路を同時に探索しておく必要がある。
【００２０】
予備経路を探索する手法として、従来から“Ｍ． Ｋｏｄｉａｌａｍ ａｎｄ Ｔ． Ｖ． Ｌａｋｓｈｍａｎ， ”Ｍｉｎｉｍｕｍ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｃｅｎ ｒｏｕｔｉｎｇ ｗｉｔｈ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｔｏ ＭＰＬＳ ｔｒａｆｆｉｃ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，” Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＩＮＦＯＣＯＭ ２０００”に次のような手法が示されている。この手法で各ノードは、網内で運用されているＯＳＰＦもしくはＩＳ−ＩＳ等のリンクステートのルーチングプロトコルに参加することで、その網全体の空間的関係としてのトポロジと各リンクの残余帯域を知っているものとする。
【００２１】
あるチャネルの現用経路上に障害が発生した場合を考える。ルーチングプロトコルのリンクステート広告メッセージが障害検出ノードより発信される。このメッセージは、チャネルの終端ノードに届き、そこでルーチングプロトコルの処理の一環としてトポロジデータベースの変更が行われる。このようにして障害箇所がネットワークから除かれるように更新処理されたトポロジ上で、ＣＳＰＦのアルゴリズムに基づいて予備経路の探索が行われる。
【００２２】
しかしながら、リンクステート広告メッセージが障害検出ノードからチャネルの終端ノードに届くまでの間に、そのメッセージを網内で転送するための時間的な遅延が生じてしまう。また、新しいトポロジ上でＣＳＰＦのアルゴリズムに基づいて経路探索を行っても、他の障害の影響を受けたパスを張り替えようとするデマンドペアと資源に関する競合が起こったりすることで、必ずしも予備経路が見つからない場合がある。
【００２３】
そこで、これらの問題を解決して高速かつ確実な障害回復を行うために、予め予備経路と現用経路を同時に選択しておく手法が提案されている。“Ｘ． Ｘｉａｏ， Ａ． Ｈａｎｎａｎ， ａｎｄ Ｂ． Ｂａｉｌｅｙ， ”Ｔｒａｆｆｉｃ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｗｉｔｈ ＭＰＬＳ ｉｎ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ， ” ＩＥＥＥ Ｍａｇａｚｉｎｅ Ｍａｒｃｈ／Ａｐｒｉｌ ２０００， ｐｐ． ２８−３３．”で述べられているこの提案では、まずＣＳＰＦのアルゴリズムで現用経路を探索する。そして、現用経路が見つかった場合には、その現用経路上のリンクをすべて外して得られるサブネットワーク上で、もう一度ＣＳＰＦのアルゴリズムを動作させる。こうして得られた経路が予備経路になる。
【００２４】
ところが、この手法では障害が発生する前から予備経路上に現用経路と同じ帯域を予約することになる。したがって、ネットワーク資源の効率的な運用を図ることができない。
【００２５】
このような問題を解決して、同一の設備量で可能な限り多くのデマンドを障害の回復も考慮して収容できるようにすることが望ましい。このためには、障害が発生したときのために予備経路上に帯域を割り当てるための予備資源が、同時には使用されることのない複数の予備経路で共有されることが好ましい。
【００２６】
図１１はこのような予備経路の共有の概念を説明するためのものである。この図では一例として第１〜第８のノード１１１１〜１１１８を示している。第１のノード１１１１と第７のノード１１１７のデマンドペア間では、破線で示すように第４のノード１１１４を介した経路を現用経路１１２としている。また、一点鎖線で示すように第１のノード１１１１、第３のノード１１１３、第６のノード１１１６および第７のノード１１１７という経路を予備経路１１３としている。
【００２７】
一方、第２のノード１１１２と第８のノード１１１８のデマンドペア間では、破線で示すように第５のノード１１１５を介した経路を現用経路１１４としている。また、一点鎖線で示すように第２のノード１１１２、第３のノード１１１３、第６のノード１１１６および第８のノード１１１８という経路を予備経路１１５としている。
【００２８】
ここで、２つの現用経路１１２、１１４は、これらの間で同時に通過するリンクを１つも有していない。したがって、これらの現用経路１１２、１１４における単一のリンク障害を起因として、それぞれに対する予備経路１１３、１１５が同時に使用されることはない。このため、２つの予備経路１１３、１１５に共通して存在するリンク１１６については、２つの現用経路１１２、１１４上に確保すべき帯域の総和を割り当てる必要はなく、これらの現用経路１１２、１１４上に確保される帯域のうちの大きい方を割り当てれば足りることになる。これが、単一リンク障害に対して予備資源を共有するという意味になる。したがって、リンクあるいはノードを共有しない現有経路同士では、単一リンク障害あるいは単一ノード障害に対して、それぞれ予備資源を共有することができることになる。
【００２９】
“Ｍ． Ｋｏｄｉａｌａｍ ａｎｄ Ｔ． Ｖ． Ｌａｋｓｈｍａｎ， ”Ｄｙｎａｍｉｃ ｒｏｕｔｉｎｇ ｏｆ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ｇｕａｒａｎｔｅｅｄ ｔｕｎｎｌｅｓ ｗｉｔｈ ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ， ” ＩＮＦＯＣＯＭ ２０００”には、現用経路と同時に予備資源を共有可能な予備経路の選択の手法が示されている。この手法では、ある設定要求のあるデマンドを収容するチャネルの現用経路と予備資源とを共有可能な予備経路を設定する。そして、これにより新たに必要となる帯域に関するコストの総和を最小化すべき目的関数として有する数理計画問題を設定してその解法を試みるようにしている。解法が存在しない場合には経路が見つからなかったことになる。解法が得られた場合には、それに基づいて経路を決定することができる。
【００３０】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、従来の手法ではデマンドペア間の干渉の削減を考慮することができるものの、現用および予備資源を共有可能な予備経路を同時に探索することができない。また、現用および予備資源を共有可能な予備経路を同時に探索することができる場合であっても、デマンドペア間の干渉の削減を考慮することができない。
【００３１】
そこで本発明の目的は、デマンドペア間の干渉の削減を図りつつ、現用経路と予備資源を共有可能な予備経路を同時に探索することの可能なデマンドの収容判定装置、ルートサーバ、ノードおよびデマンドの収容判定方法を提供することにある。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明では、（イ）ネットワーク上でチャネルを設定したい２点のノードのペアとしてのデマンドペア間に発生したデマンドを収容可能な経路が見つかった場合にはそのデマンドの収容を許可し、見つからなかったときにはこのデマンドの収容を拒否するデマンド収容手法に沿って、各デマンドペア間に設定される各々のパスが１つの現用経路とそれに対応した予備経路とを有しており、あるデマンドペアが使用するパスに確保すべき帯域の総和とデマンドペア間の将来的に収容されることが予想されるデマンドの総量としての仮想デマンド総量との商を求め、これをデマンドペアの満足率とする満足率演算手段と、（ロ）各デマンドペア間でのこの満足率の最小値を最大化すべき目的関数として持ち、あるパスの現用経路上で障害が起きた状態でのみパスの予備経路上に帯域を確保することを制約条件に含む第１の最適化問題を解く、第１の最適化問題演算手段と、（ハ）各パスに確保すべき帯域の全デマンドペアに関する総和を最大化すべき目的関数として持ち、第１の最適化問題演算手段によって第１の最適化問題を解いて得られた各デマンドペア間の最小満足率の値を、各デマンドペアの満足率の下限とすることを制約条件に含む第２の最適化問題を解く第２の最適化問題演算手段と、（ニ）予め各デマンドペアが使用する１つもしくは複数のパスに確保すべき帯域を算出しておき、新たに発生したデマンドの収容判定を、デマンドのデマンド量と、各パスに確保すべき帯域と、各パスに既に収容しているデマンドのデマンド総量に基づいて行う収容判定手段とをデマンドの収容判定装置に具備させる。
【００３３】
請求項２記載の発明のルートサーバは、（イ）ネットワーク上でチャネルを設定したい２点のノードのペアとしてのデマンドペア間に発生したデマンドを収容可能な経路が見つかった場合にはそのデマンドの収容を許可し、見つからなかったときにはこのデマンドの収容を拒否するデマンド収容手法に沿って、各デマンドペア間に設定される各々のパスが１つの現用経路とそれに対応した予備経路とを有しており、あるデマンドペアが使用するパスに確保すべき帯域の総和とデマンドペア間の将来的に収容されることが予想されるデマンドの総量としての仮想デマンド総量との商を求め、これをデマンドペアの満足率とする満足率演算手段と、（ロ）各デマンドペア間でのこの満足率の最小値を最大化すべき目的関数として持ち、あるパスの現用経路上で障害が起きた状態でのみパスの予備経路上に帯域を確保することを制約条件に含む第１の最適化問題を解く、第１の最適化問題演算手段と、（ハ）各パスに確保すべき帯域の全デマンドペアに関する総和を最大化すべき目的関数として持ち、第１の最適化問題演算手段によって第１の最適化問題を解いて得られた各デマンドペア間の最小満足率の値を、各デマンドペアの満足率の下限とすることを制約条件に含む第２の最適化問題を解く第２の最適化問題演算手段と、（ニ）予め各デマンドペアが使用する１つもしくは複数のパスに確保すべき帯域を算出しておき、新たに発生したデマンドの収容判定を、デマンドのデマンド量と、各パスに確保すべき帯域と、各パスに既に収容しているデマンドのデマンド総量に基づいて行う収容判定手段とを備え、（ホ）第１の最適化問題演算手段は、与えられたネットワークの空間的関係としてのトポロジと、各デマンドペア間の仮想デマンド総量と、各リンクの容量とから、各デマンドペア間での満足率の最小値を最大化すべき目的関数として持ち、あるパスの現用経路上で障害が発生した状態でのみパスの予備経路上に帯域を確保することを制約条件に含む第１の最適化問題を解く手段であり、（ヘ）第２の最適化問題演算手段は、第１の最適化問題を解いて得られた各デマンドペア間の最小満足率の値を各デマンドペアの満足率の下限とすることを制約条件に含む第２の最適化問題を解く手段であり、（ト）各デマンドペアが使用する１または複数のパスに確保すべき帯域を演算し、演算結果をパスを終端するノードに配布する演算結果配布手段であることを特徴としている。
【００３４】
請求項３記載の発明では、（イ）ネットワーク上でチャネルを設定したい２点のノードのペアとしてのデマンドペア間に発生したデマンドを収容可能な経路が見つかった場合にはそのデマンドの収容を許可し、見つからなかったときにはこのデマンドの収容を拒否するデマンド収容手法に沿って、各デマンドペア間に設定される各々のパスが１つの現用経路とそれに対応した予備経路とを有しており、あるデマンドペアが使用するパスに確保すべき帯域の総和とデマンドペア間の将来的に収容されることが予想されるデマンドの総量としての仮想デマンド総量との商を求め、これをデマンドペアの満足率とする満足率演算手段と、各デマンドペア間でのこの満足率の最小値を最大化すべき目的関数として持ち、あるパスの現用経路上で障害が起きた状態でのみパスの予備経路上に帯域を確保することを制約条件に含む第１の最適化問題を解く、第１の最適化問題演算手段と、各パスに確保すべき帯域の全デマンドペアに関する総和を最大化すべき目的関数として持ち、第１の最適化問題演算手段によって第１の最適化問題を解いて得られた各デマンドペア間の最小満足率の値を、各デマンドペアの満足率の下限とすることを制約条件に含む第２の最適化問題を解く第２の最適化問題演算手段と、予め各デマンドペアが使用する１つもしくは複数のパスに確保すべき帯域を算出しておき、新たに発生したデマンドの収容判定を、デマンドのデマンド量と、各パスに確保すべき帯域と、各パスに既に収容しているデマンドのデマンド総量に基づいて行う収容判定手段とを備え、第１の最適化問題演算手段は、与えられたネットワークの空間的関係としてのトポロジと、各デマンドペア間の仮想デマンド総量と、各リンクの容量とから、各デマンドペア間での満足率の最小値を最大化すべき目的関数として持ち、あるパスの現用経路上で障害が発生した状態でのみパスの予備経路上に帯域を確保することを制約条件に含む第１の最適化問題を解く手段であり、第２の最適化問題演算手段は、第１の最適化問題を解いて得られた各デマンドペア間の最小満足率の値を各デマンドペアの満足率の下限とすることを制約条件に含む第２の最適化問題を解く手段であり、各デマンドペアが使用する１または複数のパスに確保すべき帯域を演算した演算結果を送信する送信手段とを備えたルートサーバからその演算結果としての帯域を受信する演算結果受信手段と、（ロ）新たに発生したデマンドのデマンド量と、演算結果受信手段が受信した該当するデマンドペアが使用するそれぞれのパスに確保すべき帯域と、これらのパスにすでに収容されているデマンドの総量とを基にして、新たに発生したデマンドの収容が可能であるか否かを判定する収容判定手段とをノードに具備させる。
【００３５】
請求項４記載の発明では、請求項１記載のデマンドの収容判定装置に、（イ）新たに発生したデマンドを、そのデマンドペアが使用すべき各パスに収容できない場合に、このデマンドペアの仮想デマンド総量を発生したデマンド量分だけ増大させる仮想デマンド総量増大手段と、（ロ）各デマンドペア間での満足率の最小値を最大化すべき目的関数として持ち、あるパスの現用経路上で障害が起きた状態においてのみ、仮想デマンド総量増大手段による仮想デマンド総量の増大後にパスの予備経路上に帯域を確保することを制約条件に含む第１の最適化問題を解き、各パスに確保すべき帯域の全デマンドペアに関する総和を最大化すべき目的関数として持ち、第１の最適化問題を解いて得られた各デマンドペア間の最小満足率の値を各デマンドペアの満足率の下限とすることを制約条件に含む第２の最適化問題を解き、次に、新たに確保すべき帯域が算出された各パスに発生したデマンドの収容ができない場合には、デマンドが発生したデマンドペアを除くすべてのデマンドペアの仮想デマンド総量を発生したデマンドペアのデマンド量分だけ削減して第１および第２の最適化問題を連続して解き、これによって新たに帯域の算出された各パスへ発生したデマンドが収容できるか否かを判定する収容可否判定手段とを具備させている。
【００３６】
請求項５記載の発明では、請求項１記載のデマンドの収容判定装置に、（イ）ノードから新たに発生したデマンドの収容判定要求を受信する収容判定要求受信手段と、（ロ）この収容判定要求受信手段が収容判定要求を受信したとき、この新たに発生したデマンドを、そのデマンドペアが使用すべき各パスに収容できない場合に、このデマンドペアの仮想デマンド総量を発生したデマンド量分だけ増大させる仮想デマンド総量増大手段と、（ハ）各デマンドペア間での満足率の最小値を最大化すべき目的関数として持ち、あるパスの現用経路上で障害が起きた状態においてのみ、仮想デマンド総量増大手段による仮想デマンド総量の増大後にパスの予備経路上に帯域を確保することを制約条件に含む第１の最適化問題を解き、各パスに確保すべき帯域の全デマンドペアに関する総和を最大化すべき目的関数として持ち、第１の最適化問題を解いて得られた各デマンドペア間の最小満足率の値を各デマンドペアの満足率の下限とすることを制約条件に含む第２の最適化問題を解き、次に、新たに確保すべき帯域が算出された各パスに発生したデマンドの収容ができない場合には、デマンドが発生したデマンドペアを除くすべてのデマンドペアの仮想デマンド総量を発生したデマンドペアのデマンド量分だけ削減して第１および第２の最適化問題を連続して解き、これによって新たに帯域の算出された各パスへ発生したデマンドが収容できるか否かを判定する収容可否判定手段と、（ニ）この収容可否判定手段の判定したそのデマンドを収容すべき現用経路および予備経路に関する結果をノードに返答する返答手段とを具備させている。
【００３７】
請求項６記載の発明では、（イ）ネットワークのすべての部分が正常な正常状態およびある部分が障害を起こした障害状態を仮定して、各リンクの残余容量としての残余帯域の各状態間での最小値をリンクの容量として与えられたネットワーク上で、現用経路を容量制約付き最短経路選択のアルゴリズムを用いて探索する現用経路探索手段と、（ロ）この現用経路探索手段によって現用経路が見つかった場合には、各リンクの各状態における残余帯域を現用経路上に帯域を確保した分だけ更新する第１の残余帯域更新手段と、（ハ）現用経路上のリンクをすべて除いたサブネットワーク上の各リンクで、残余帯域の現用経路上で障害が存在する各状態間での最小値を新たにリンク容量として与えたサブネットワーク上で予備経路を容量制約付き最短経路選択のアルゴリズムを用いて探索し、予備経路が見つかった場合には、予備経路上の各リンクにおいて、見つかった現用経路上で障害がある各状態における残余帯域を予備経路を収容した分だけ更新する第２の残余帯域更新手段とをデマンドの収容判定装置に具備させる。
【００３８】
請求項７記載の発明では、請求項６記載のデマンドの収容判定装置で、容量制約付き最短経路選択のアルゴリズムで用いる各リンクのコストは、リンクを最小カットに持つデマンドペアの仮想デマンド総量の、リンクを最小カットに持つデマンドペアに関する総和で与えられることを特徴としている。
【００３９】
請求項８記載の発明では、（イ）ノードからのデマンドの収容判定要求を受信する収容判定要求受信手段と、（ロ）ネットワークのすべての部分が正常な正常状態およびある部分が障害を起こした障害状態を仮定して、各リンクの残余容量としての残余帯域の各状態間での最小値をリンクの容量として与えられたネットワーク上で、現用経路を容量制約付き最短経路選択のアルゴリズムを用いて探索する現用経路探索手段と、この現用経路探索手段によって現用経路が見つかった場合には、各リンクの各状態における残余帯域を現用経路上に帯域を確保した分だけ更新する第１の残余帯域更新手段と、現用経路上のリンクをすべて除いたサブネットワーク上の各リンクで、残余帯域の現用経路上で障害が存在する各状態間での最小値を新たにリンク容量として与えたサブネットワーク上で予備経路を容量制約付き最短経路選択のアルゴリズムを用いて探索し、予備経路が見つかった場合には、予備経路上の各リンクにおいて、見つかった現用経路上で障害がある各状態における残余帯域を予備経路を収容した分だけ更新する第２の残余帯域更新手段とを備え、収容判定要求受信手段がデマンドの収容判定要求を受信したとき、この収容判定を行う収容判定手段と、（ハ）この収容判定手段によって判定された収容すべき現用経路あるいは予備経路に関する情報をノードに返答する返答手段とをルートサーバに具備させる。
【００４０】
請求項９記載の発明では、請求項８記載ルートサーバで、容量制約付き最短経路選択のアルゴリズムで用いる各リンクのコストは、リンクを最小カットに持つデマンドペアの仮想デマンド総量の、リンクを最小カットに持つデマンドペアに関する総和で与えられることを特徴としている。
【００４１】
請求項１０記載の発明では、（イ）ネットワーク上でチャネルを設定したい２点のノードのペアとしてのデマンドペア間に発生したデマンドを収容可能な経路が見つかった場合にはそのデマンドの収容を許可し、見つからなかったときにはこのデマンドの収容を拒否するデマンド収容手法に沿って、各デマンドペア間に設定される各々のパスが１つの現用経路とそれに対応した予備経路とを有しており、あるデマンドペアが使用するパスに確保すべき帯域の総和とデマンドペア間の将来的に収容されることが予想されるデマンドの総量としての仮想デマンド総量との商を求め、これをデマンドペアの満足率とする満足率演算ステップと、（ロ）各デマンドペア間でのこの満足率の最小値を最大化すべき目的関数として持ち、あるパスの現用経路上で障害が起きた状態でのみパスの予備経路上に帯域を確保することを制約条件に含む第１の最適化問題を解く、第１の最適化問題演算ステップと、（ハ）各パスに確保すべき帯域の全デマンドペアに関する総和を最大化すべき目的関数として持ち、第１の最適化問題演算ステップによって第１の最適化問題を解いて得られた各デマンドペア間の最小満足率の値を、各デマンドペアの満足率の下限とすることを制約条件に含む第２の最適化問題を解く第２の最適化問題演算ステップと、（ニ）予め各デマンドペアが使用する１つもしくは複数のパスに確保すべき帯域を算出しておき、新たに発生したデマンドの収容判定を、デマンドのデマンド量と、各パスに確保すべき帯域と、各パスに既に収容しているデマンドのデマンド総量に基づいて行う収容判定ステップとをデマンドの収容判定方法に具備させる。
【００４２】
請求項１１記載の発明では、（イ）ネットワークのすべての部分が正常な正常状態およびある部分が障害を起こした障害状態を仮定して、各リンクの残余容量としての残余帯域の各状態間での最小値をリンクの容量として与えられたネットワーク上で、現用経路を容量制約付き最短経路選択のアルゴリズムを用いて探索する現用経路探索ステップと、（ロ）この現用経路探索ステップによって現用経路が見つかった場合には、各リンクの各状態における残余帯域を現用経路上に帯域を確保した分だけ更新する第１の残余帯域更新ステップと、（ハ）現用経路上のリンクをすべて除いたサブネットワーク上の各リンクで、残余帯域の現用経路上で障害が存在する各状態間での最小値を新たにリンク容量として与えたサブネットワーク上で予備経路を容量制約付き最短経路選択のアルゴリズムを用いて探索し、予備経路が見つかった場合には、予備経路上の各リンクにおいて、見つかった現用経路上で障害がある各状態における残余帯域を予備経路を収容した分だけ更新する第２の残余帯域更新ステップとをデマンドの収容判定方法に具備させる。
【００４３】
このうち請求項１〜請求項５、請求項１０または請求項１１記載の発明では、各デマンドペア間での満足率の最小値を最大化すべき目的関数として持ち、あるパスの現用経路上で障害が起きた状態でのみ前記パスの予備経路上に帯域を確保することを制約条件に含む第１の最適化問題を第１の最適化問題演算手段によって解くと共に、各パスに確保すべき帯域の全デマンドペアに関する総和を最大化すべき目的関数として持ち、第１の最適化問題演算手段によって第１の最適化問題を解いて得られた各デマンドペア間の最小満足率の値を、各デマンドペアの満足率の下限とすることを制約条件に含む第２の最適化問題を第２の最適化問題演算手段によって解くことにしたので、各デマンドペアの干渉を考慮しつつ、収容可能なデマンド量を最大化して、予備資源を共有可能な予備経路を、現用経路と同時に探索することができる。
【００４４】
また請求項４および請求項５記載の発明では、仮想デマンド量を修正して第１および第２の最適化問題を解き、その結果、パス網を再編成してからデマンドの収容判定を行うことにしたので、仮定したデマンド量を上回ったチャネル設定要求があっても、それを受け入れる可能性が生じ、ネットワークの有効活用を図ることができる。
【００４５】
更に請求項６〜請求項９記載の発明では、あるリンクが正常なすべての状態における残余帯域の最小値をそのリンクの容量に持つネットワークにおいて、現用経路を容量制約付き最短経路選択（ＣＳＰＦ）のアルゴリズムに基づいて算出した後、現用経路に含まれるリンクをすべて外して、各リンクにおいて現用経路が障害にある各々の状態での残余帯域の最小値をそのリンクの容量とし、このように形成したネットワーク上でＣＳＰＦのアルゴリズムに基づいて予備経路を求めることにした。このため、数理計画法を使用せずにデマンドの収容判定を行うことができる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
【００４７】
【実施例】
以下実施例につき本発明を詳細に説明する。
【００４８】
第１の実施例
【００４９】
図１は本発明の第１の実施例におけるデマンドの収容判定装置の構成を表わしたものである。この装置は、ルートサーバ２０１と、複数のノード２０２１、２０２２、……と、これらのノード２０２１、２０２２、……のうちの任意のものを接続するリンク２０３とからなる。
【００５０】
本明細書では「パス」を、確保すべき帯域と経路という属性を有する実態であると定義する。本実施例では、特に現用経路と予備経路との組み合わせ、および確保すべき帯域で定まるパスを考える。パスは同一の現用経路と予備経路を持ったチャネルの束とみなすことができる。
【００５１】
ルートサーバ２０１は経路候補の与えられたパスに確保すべき帯域を予めオフライン計算する。計算された帯域はそれぞれのパスのエッジノードに配布する。たとえば第１のノード２０２１と第２のノード２０２２の間で、第３のノード２０２３と第４のノード２０２４を経由する経路を現用経路２０５であるとし、第５のノード２０２５を経由する経路を予備経路２０６であるとする。この場合には、これらの経路２０５、２０６のエッジノードとしての第１のノード２０２１と第２のノード２０２２に対して、計算された帯域を示した情報を配布することになる。
【００５２】
図２は、ルートサーバが帯域を示す情報を配布した後に、エッジノードがオフラインでそれぞれのデマンドの要求に対応する様子を表わしたものである。ここでは、第１のノード２０２１にデマンドの設定要求があった場合を示している。
【００５３】
第１のノード２０２１は、デマンドの設定要求２１１があるたびに、図１に示したルートサーバ２０１の配布した情報に基づいて、そのデマンドがパスの残余領域の範囲内に収容可能であるかどうかを判定する。この図２に示した例では、第１のノード２０２１から第３のノード２０２３と第４のノード２０２４を経由して第２のノード２０２２に至るパスと、第１のノード２０２１から第５のノード２０２５を経由して第２のノード２０２２に至るパスについて、現在までに設定されているパスの残余領域の範囲内で新たなパスが設定可能であるかどうかの判定を行う。
【００５４】
収容可能なパスが見つかった場合には、そのパス内にシグナリングでデマンド量に見合うチャネルを設定して、デマンドを収容することになる。ここで、シグナリングとはチャネルを設定するための要求メッセージをその経路上の各ノード２０２に順次転送していって、そのメッセージが経由する各ノード２０２で、しかるべき入ポートと出ポートとを接続させるというチャネルの設定手法をいう。
【００５５】
図２に示した例では、デマンドの設定要求２１１があったエッジノード（ここでは第１のノード２０２１）がオフラインでこのような判定を行っている。すなわち、判定処理を第１のノード２０２１自体が単独で行う。判定処理をルートサーバ２０１に委託して行う手法も存在する。これはオンラインによる判定であるが、これについては後に第２の実施例として説明する。
【００５６】
次に、図２で示したようにルートサーバ２０１がオフラインでパスに確保する帯域を計算する方法について説明する。ここでは次のような数理計画問題が解かれる。これは、リンク２０３における波長資源量と、各デマンドペア間の将来的に収容されることが予想されるデマンドの総量としての仮想デマンドとが与えられた場合に、デマンドペアの仮想デマンド総量を収容することに関する公平性を考慮しつつ、可能な限り多くのデマンドが収容できることを意図するものである。
【００５７】
問題の設定に先立って、必要な記号とそれらの定義を説明する。最初は番号である。
ｐ＝１……Ｐ：デマンドペアに付ける番号である。
ｓ＝１……Ｓ：リンクに付ける番号である。
ｉｐ，ｊｐ＝１ｐ……Ｉｐ：デマンドペアｐが使用するパスの現用経路もしくは予備経路に付ける番号である。
σ＝０，１……Σ：状態に付ける番号である。ここで“σ＝０”は正常な状態を表わしている。“σ＝１……Σ“は障害状態を表わしている。
【００５８】
次に定数について説明する。
ｖｐ：デマンドペアｐの仮想デマンド総量を表わす。これは、ある一定期間に、そのデマンドペアに対して発生が予想されるデマンドの総量である。
ｇｉ ｓ：経路候補ｉがリンクｓを通る場合が“１”、通らない場合が“０”をとるインディケータである。これは、各デマンドペア間に予め現用経路あるいは予備経路の候補を与える必要があることを示唆している。ここで１重リンク障害または１重ノード障害を考える場合には、現用経路と予備経路は同一のリンクおよびノードをそれぞれ共有しないように決定される。
【００５９】
Ｂｓ：リンクｓのリンク容量である。波長チャネルを考える場合には、設定可能な波長チャネルの本数の最大値で与えられる。
Ｒｐ：デマンドペアｐに対して与えられた、ネットワークの予め想定した各々の状態で同時に障害とならない現用経路と予備経路の組み合わせ（ｉｐ，ｊｐ）の集合である。
【００６０】
ｆｓ σ：状態σにおいて、リンクｓが正常の場合が“１”、障害の場合が“０”をとるインディケータである。
【００６１】
【数２】
状態σにおいて、経路ｉを持つパスが正常の場合が“１”、障害の影響を受けた場合が“０”をとるインディケータである。
【数３】
ｉｐを現用経路、ｊｐを予備経路として使うパス内にすでに設定してあるデマンド総量である。新たに構築するネットワークにおいて、パスに確保すべき帯域を算出する場合、このデマンド総量は“０”に設定される。
【００６４】
更に、変数を次のように定義する。
μ：各デマンドペアの満足率の最小値を表わす。
【００６５】
【数４】
デマンドペアｐにおいて、ｉｐを現用経路、ｊｐを予備経路として使うパスに確保すべき帯域を表わす。
【００６７】
以上の記号を用いて各デマンドペア間にその経路候補が与えられたパスに対して、公平性を考慮しつつ、収容デマンド量を最大にするように確保すべき帯域を算出するために解くべき問題を第１の問題とする。また、これに引き続いて解くべき問題を第２の問題とする。これらの問題を次のように設定する。
【００６８】
第１の問題
【００６９】
Ｍａｘｉｍｉｚｅ μ …（１）
【００７０】
【数５】
ここで（１）式は目的関数として満足率の各デマンドペア間での最小値を最大化することを表わしている。（２）式は、符号μが各デマンドペアの満足率の最小値であることを保証する。ここでデマンドペアの満足率とは、各デマンドペア間に設定される各々のパスが１つの現用経路とそれに対応する１つの予備経路を持っているときに、あるデマンドペアが使用するパスに確保すべき帯域の総和とデマンドペア間の仮想デマンド総量との商と定義する。満足率は次の式で表わすことができる。
【００７２】
（満足率）＝
【数６】
（３）式は、あるリンクがある正常な状態において、これを経由する現用経路および予備経路に確保すべき帯域の総和が、そのリンクの総量を超えないことを保証している。この（３）式で
【００７４】
【数７】
で表わされる項は、現用経路ｉｐ上に障害が発生した場合に
【００７６】
【数８】
にのみ予備経路ｊｐ上のリンクｓに
【００７８】
【数９】
に
【００８０】
【数１０】
の値の帯域を確保することを意味する。ここでは、現用経路上に障害が発生しても、その経路上の他の正常なリンクに確保した帯域は開放しないことにしている。仮に、この用場合にその経路上の他の正常なリンクに確保した帯域を開放するものとすると、
【００８２】
【数１１】
の係数は
【００８４】
【数１２】
となる。
【００８６】
（４）式は、各パスに確保すべき帯域が、そのパスにすでに収容しているデマンド総量よりも大きくなければならないことを保証している。これは、すでに設定したデマンドを別のパスに収容し直すことはしないことを意味している。
【００８７】
ここで、新たに定数を定義する。これは第１の問題の次に解くべき第２の問題で使用される。
μ＊：第１の問題を解いて得られる最小満足率の値。
【００８８】
第２の問題は、第１の問題を解いて得られる最小満足率の値を用いて設定される。第２の問題は、第１の問題で得られた各デマンドペア間の最小満足率の値を満たした状態で、ネットワークに収容可能なデマンド量の総和を最大化する問題である。
【００８９】
第２の問題
【００９０】
【数１３】
ここで（５）式は、目的関数として、各パスに確保すべき帯域の全デマンドペアに関する総和を最大化することを意味する。また、（６）式は、第１の問題で得られた各デマンドペア間の最小満足率の最適値を、各デマンドペアの満足率の下限とすることを保証している。（７）式は（３）式と同じであり、（８）式は（４）式と同じである。
【００９２】
図３は、図１に示したルートサーバの処理の流れを表わしたものである。ルートサーバ２０１には、各デマンドペア間の将来的に収容されることの予想されるデマンドの総量としての仮想デマンド総量と、リンク容量およびトポロジが与えられる（ステップＳ３０１）。ルートサーバ２０１は、通常のパーソナルコンピュータと同様に図示しないがＣＰＵ（中央処理装置）と、制御プログラムを格納した磁気ディスク等の記憶媒体およびＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）等の作業用メモリを備えており、与えられたデータを基にして、すでに説明した第１および第２の問題を解き、各パスに確保すべき帯域
【００９３】
【数１４】
を算出する（ステップＳ３０２）。そしてこれをエッジノードに配布することになる（ステップＳ３０３）。
【００９５】
図４は、図２に対応するものでステップＳ３０３でルートサーバから与えられた情報を基にしたエッジノードのオフラインによる動作を示したものである。ここでは、図２に示す第１のノード２０２１（第２のノード２０２２についても同様。）を例に挙げてその処理を説明する。第１のノード２０２１はデマンドの設定要求と設定解除についてそれらが発生するか否かを監視している（ステップＳ３２１、Ｓ３２２）。デマンドの設定要求があった場合（ステップＳ３２１：Ｙ）、第１のノード２０２１は新規要求デマンド量ｄｐ’が各パスの残余帯域の最大値より小さいかどうかを判別する（ステップＳ３２３）。この判別式は次の（９）式で表わされる。
【００９６】
【数１５】
小さいかこれと等しい場合には（Ｙ）、新規要求デマンド量ｄｐ’を収容可能である。そこで、この場合には
【００９８】
【数１６】
の最大値を与えるパス
【０１００】
【数１７】
に新規要求デマンドｄｐ’を収容することを決定する。そして、パスに設定してあるデマンド総量の既存値を次に示すように更新する。
【０１０２】
【数１８】
そして、選ばれたパスの現用経路ｉｐ’ ＊上にシグナリングで新規要求デマンドｄｐ’に見合うチャネルを設定してデマンドを収容する（ステップＳ３２４）。
【０１０４】
一方、ステップＳ３２３で新規要求デマンドｄｐ’が各パスの残余帯域の最大値より大きい場合には（Ｎ）、収容が拒否される（ステップＳ３２５）。また、デマンド量ｄｐ’’の解除が要求され（ステップＳ３２２：Ｙ）、これがパス（ｉｐ’’，ｊｐ’’）であったものとすると、次のような更新が行われる（ステップＳ３２６）。
【０１０５】
【数１９】
第１の実施例の変形可能性
【０１０７】
以上説明した第１の実施例では、１つのデマンドを単一の経路に収容することを前提とした。しかしながら、単一の経路に収容できないデマンド量を複数のデマンドに分割して、分割されたそれぞれのデマンドごとに上記した判定アルゴリズムを実行するようにしてもよい。この場合、要求されるデマンド量は最大
【０１０８】
【数２０】
の値の複数のデマンドとなる。
【０１１０】
第２の実施例
【０１１１】
図１に示した第１の実施例の収容判定装置では、そのルートサーバが所定のノードを経由する経路の帯域を計算してそれぞれのパスのエッジノードに配布し、これ以後はエッジノードがルートサーバとは無関係にデマンドの設定要求の可否を判定することにした。第２の実施例の収容判定装置では、それぞれのエッジノードにおける収容判定はサーバがオンラインで行うようになっている。この結果として、仮にデマンドペアのパスの残余帯域の最大値を上回ったデマンド設定要求が発生しても、予め仮定したデマンド総量を変更したものに対して最適化問題を新たに解くことで収容可否の判定を行うことが可能になる。
【０１１２】
図５は、本発明の第２の実施例におけるデマンドの収容判定装置の構成を表わしたものである。この装置は、ルートサーバ４０１と、複数のノード４０２１、４０２２、……と、これらのノード４０２１、４０２２、……のうちの任意のものを接続するリンク２０３とからなる。
【０１１３】
エッジノードとしての第１のノード４０２１と第２のノード４０２２との間でチャネルを設定するための設定要求４１１が発生したとする。この場合、第１のノード４０２１はルートサーバ４０１に対して収容判定要求４１２を行う。この収容判定要求４１２を受信したルートサーバ４０１は、所定の手順に沿って収容判定を行う。これについては次に詳細に説明する。収容が可能と判定された場合には、そのパスの現用経路４０５と予備経路４０６をエッジノードとしての第１のノード４０２１に返答４１３として返す。収容ができない旨の判定が行われた場合には、返答４１３として受付不可を第１のノード４０２１に返すことになる。収容が可能と判定された場合、第１のノード４０２１はこの指定されたパスと同じ経路の現用経路４０５上に、デマンド量に見合うチャネルをシグナリングで設定してデマンドを収容する。
【０１１４】
図６は、この第２の実施例におけるルートサーバの処理の流れを表わしたものである。ここでは、図５に示す第１のノード４０２１（第２のノード４０２２についても同様。）から収容判定要求があった場合を例に挙げて説明する。
【０１１５】
ルートサーバ４０１は、図５に示した収容判定要求（ステップＳ４２１）と設定解除（ステップＳ４２２）についての監視を行っている。まず、第１のノード４０２１に対してデマンド設定要求４１１があり、これを基にした収容判定要求があったら（ステップＳ４２１：Ｙ）、ルートサーバ４０１は新規要求デマンド量が各パスの残余帯域の最大値よりも小さいかどうかを判定する（ステップＳ４２３）。具体的には次の（９）式を用いて判定する。
【０１１６】
【数２１】
この判定で新規要求デマンド量の方が小さいあるいは両者が等しいと判定された場合には（Ｙ）、
【０１１８】
【数２２】
の最大値を与えるパスを
【０１２０】
【数２３】
で表わすことにして、そのパスにおける既収容のデマンド総量と既設定のデマンド量を次に示すように更新する。ここで符号ｗｐは、ノードペアｐで既に収容しているデマンドの総量を表わしている。
【０１２２】
【数２４】
そして、デマンドペアｐ’に対する新規デマンドの収容可能なパス
【０１２４】
【数２５】
に関する情報を該当するノードとしての第１のノード４０２１に通知する（ステップＳ４２４）。この通知した情報は、パスの現用経路と予備経路を表わす番号であってもよいし、それぞれの経路情報を指定するノードの並びであってもよい。
【０１２６】
一方、ステップＳ４２３で新規要求デマンド量が各パスの残余帯域の最大値よりも大きいと判定された場合（Ｎ）、次に示すようにルートサーバ４０１はパスが現在確保している帯域を保持する。
【０１２７】
【数２６】
そして、
【０１２９】
【数２７】
を新たにデマンドペアｐ’に対する仮想デマンド総量として、第１の問題および第２の問題を連続して解き、
【０１３１】
【数２８】
を更新する（ステップＳ４２５）。ここで、
【０１３３】
【数２９】
が整数である必要があれば、第１の問題および第２の問題を線形計画問題として解いてから、得られた
【０１３５】
【数３０】
の値の少数部分をまるめて解とする。これにより、整数計画問題として解いたときにかかる時間を大幅に削減することができる。
【０１３７】
次にルートサーバ４０１は、新規要求デマンド量が各パスの残余帯域の最大値よりも小さいかどうかを再び（９）式を用いて判定する（ステップＳ４２６）。そして、各パスの残余帯域の最大値よりも小さいか両者が等しい場合には（Ｙ）、ステップＳ４２４の処理が行われる。
【０１３８】
ステップＳ４２６の処理で新規要求デマンド量が各パスの残余帯域の最大値よりも大きいと判定された場合には（Ｎ）、次に示すようにデマンドペアｐ’以外のすべてのデマンドペアの仮想デマンドから新規要求デマンド分だけ差し引いたものと、既設定デマンドの大きい方を新たな仮想デマンド総量に設定する。
【０１３９】
【数３１】
そして、これに対して得られる第１の問題および第２の問題を連続して解き、
【０１４１】
【数３２】
を更新する（ステップＳ４２７）。
【０１４３】
次に、新規要求デマンド量が各パスの残余帯域の最大値よりも小さいかどうかを再び（９）式を用いて判定する（ステップＳ４２８）。そして、各パスの残余帯域の最大値よりも小さいか両者が等しい場合には（Ｙ）、ステップＳ４２４の処理が行われる。
【０１４４】
ステップＳ４２８の処理で新規要求デマンド量が各パスの残余帯域の最大値よりも大きいと判定された場合には（Ｎ）、パスが確保すべき帯域を次に示すように元に戻す。
【０１４５】
【数３３】
仮想デマンドも次に示すように元に戻す。
【０１４７】
【数３４】
そして、収容不可を該当するノードとしての第１のノード４０２１に通知する（ステップＳ４２９）。
【０１４９】
一方、ステップＳ４２２でデマンド量
【０１５０】
【数３５】
の既収容デマンドの解除がパス
【０１５２】
【数３６】
であった場合には（Ｙ）、次に示すように更新処理を行う（ステップＳ４３０）。
【０１５４】
【数３７】
このように第２の実施例の収容判定装置では、ルートサーバ４０１が仮想デマンド総量の変動に対してパス網の再構成を行いながら、集中的に収容判定を行うようにしている。このため、第１の実施例の収容判定装置と比べて、収容判定が可能となるデマンド量を増やすことができる。
【０１５６】
第２の実施例の変形可能性
【０１５７】
以上説明した第２の実施例では、１つのデマンドを単一の経路に収容することを前提とした。第２の実施例の変形としては、ルートサーバ４０１がそのデマンドを収容することができない場合に、（９）式で示したそのときの各パスの残余帯域の最大値をノードに通知して、通知されたノードは要求されるデマンド量から
【０１５８】
【数３８】
の値を有するデマンドを切り出して順番に設定要求を行う。これにより、収容判定が可能となるデマンド量を更に増加することができる。
【０１６０】
第３の実施例
【０１６１】
図７は本発明の第３の実施例におけるデマンドの収容判定装置の構成を表わしたものである。この第３の実施例の収容判定装置の構成は、ルートサーバ５０１の制御プログラムあるいはこれに対応するハードウェアが第２の実施例のルートサーバ４０１（図５参照）と一部相違しているだけで、その他の部分は相違しない。そこで、図７で図５と同一部分には同一の符号を付しており、これらの説明を適宜省略する。第３の実施例のデマンドの収容判定装置では、デマンドの収容判定をルートサーバ５０１がオンラインで行う点で第２の実施例と一致するが、数理計画問題を解く処理を行わない点で第２の実施例と相違する。
【０１６２】
図８は本実施例におけるルートサーバの処理の流れを表わしたものである。この処理で使用する記号と式についてまず説明する。
【０１６３】
【数３９】
ここで残余帯域とは、その状態において設定すべき現用経路あるいは予備経路に確保すべき帯域を、リンク容量から差し引いた分である。現用経路および予備経路を収容するたびに残余帯域は更新される。この残余帯域を使用することで現用資源は次の（１０）式で、また予備資源は（１１）式で計算することができる。
【０１６５】
【数４０】
【数４１】
【数４２】
現用経路は、現用資源および予備資源を差し引いた残りの資源から帯域を確保する必要がある。そこで、残余帯域の最小値が用いられる。
【０１６９】
【数４３】
Ｍｐ（ｔ）：各リンクの容量ｃ＝（ｃ１ …ｃｓ …ｃＳ）を与えられたネットワークにおいて、デマンドペアｐに対する重要リンク集合。
【０１７１】
【数４４】
以上の記号と式を使用して、ルートサーバ５０１の処理を図７と共に説明する。ここでは、図７に示す第１のノード４０２１（第２のノード４０２２についても同様。）から収容判定要求があった場合を例に挙げて説明する。
【０１７３】
ネットワークの運用の初期に、次に示すように各状態における各リンクの残余帯域に与えられたリンク容量を設定しておく。
【０１７４】
【数４５】
ルートサーバ５０１は、図７に示した収容判定要求（ステップＳ５２１）と設定解除（ステップＳ５２２）についての監視を行っている。まず、第１のノード４０２１に対してデマンドペアｐ’についてのデマンド設定要求４１１があり、これを基にした収容判定要求があったとする（ステップＳ５２１：Ｙ）。ルートサーバ５０１はリンクｓの容量をそのリンクが正常な各状態間での残余帯域の最小値
【０１７６】
【数４６】
で与え、リンクｓのコストをｘｓ（ｑ）で与えたネットワーク上にＣＳＰＦアルゴリズムを使用して、デマンドペアｐ’のデマンド
【０１７８】
【数４７】
を収容可能な経路を探索する（ステップＳ５２３）。そして、現用経路が見つかったかどうかを判別して（ステップＳ５２４）、見つかった場合には（Ｙ）、その見つかった経路を現用経路
【０１８０】
【数４８】
とする。そして、リンク（ｓ）の各状態（σ）における残余帯域を表わす変数
【０１８２】
【数４９】
を、次に示すように後で予備経路が見つからなかった場合を想定して退避させる。
【０１８４】
【数５０】
そして、現用経路上の各リンク
【０１８６】
【数５１】
において、次に示すように現用経路を収容した分だけ更新する（ステップＳ５２５）。
【０１８８】
【数５２】
ここでは、現用経路上に障害が発生しても、その経路上の他の正常なリンクに確保した帯域は開放しないとしている。仮に開放する処理を行う場合には、次のように更新する。
【０１９０】
【数５３】
現用経路上に障害が発生しても、その経路上の他の正常なリンクに確保した帯域は開放しないので、予備経路上に確保する帯域は、現用経路上の帯域の確保を前提としない。このため、障害回復を高速に実現可能である。
【０１９２】
次に、現用経路
【０１９３】
【数５４】
上のリンクをすべて除いたサブグラフを作り、リンクｓの容量をそのリンクが正常でかつ現用経路
【０１９５】
【数５５】
に発生した障害を回復させるために、予備経路上に帯域を確保すべき各状態間でのリンクｓの残余帯域の最小値
【０１９７】
【数５６】
で与え、リンクｓのコストを
【０１９９】
【数５７】
で与えたネットワーク上で、ＣＳＰＦアルゴリズムを使用して、デマンドｄｐを収容する経路を探索する（ステップＳ５２６）。経路が見つかった場合には（ステップＳ５２７：Ｙ）、これを予備経路として符号
【０２０１】
【数５８】
で表わす。そして、変数
【０２０３】
【数５９】
を、現用経路が障害を起こす各状態
【０２０５】
【数６０】
なるσにおいて、予備経路が経由する各リンク
【０２０７】
【数６１】
で、予備経路を収容した分だけ、次のように更新する。
【０２０９】
【数６２】
そして、収容判定の要求を行ったノードとしての第１のノード４０２１に対して、見つかった現用経路と予備経路に関する情報を返答４１３（図７参照）として通知する（ステップＳ５２８）。ステップＳ５２７で予備経路が見つからなかった場合には（Ｎ）、変数
【０２１１】
【数６３】
を元に戻し（ステップＳ５２９）、収容判定の要求を行ったノードとしての第１のノード４０２１に対して収容が不可能であることを返答４１３として通知する（ステップＳ５３０）。
【０２１３】
一方、現用経路
【０２１４】
【数６４】
および予備経路
【０２１６】
【数６５】
に既存収容デマンドの解除がデマンドペアｐ’’であったら（ステップＳ５２２：Ｙ）、次に示すように各リンクの各状態における残余帯域を現用経路と予備経路を削除した分だけ更新する（ステップＳ５３１）。
【０２１８】
【数６６】
これにより、数理計画法を使用しなくても、デマンドペア間の干渉を考慮しつつ現用経路と予備資源を共用可能で、かつ想定した障害状態に対して１００パーセント障害が回復可能な予備経路を現用経路と同時に探索することができる。すなわち、あるリンクにおいて、ステップＳ５２５で予備経路上のリンクで、対応する現用経路が障害を起こすそれぞれの状態に関して、更新を行った後の残余帯域が、割り当てを行う前のすべての障害状態の残余帯域の最小値よりも小さくならないような場合を考えてみると、この場合には、新たに予備資源が増加しないで、予備資源を共有することができるからである。ここで、予備資源とは、各状態においてそのリンクを予備経路が経由する各々のパスに確保すべき帯域の総和の、各状態に関する最大値を考えている。
【０２２０】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１〜請求項５、請求項１０または請求項１１記載の発明によれば、各デマンドペア間での満足率の最小値を最大化すべき目的関数として持ち、あるパスの現用経路上で障害が起きた状態でのみ前記パスの予備経路上に帯域を確保することを制約条件に含む第１の最適化問題を第１の最適化問題演算手段によって解くと共に、各パスに確保すべき帯域の全デマンドペアに関する総和を最大化すべき目的関数として持ち、第１の最適化問題演算手段によって第１の最適化問題を解いて得られた各デマンドペア間の最小満足率の値を、各デマンドペアの満足率の下限とすることを制約条件に含む第２の最適化問題を第２の最適化問題演算手段によって解くことにしたので、各デマンドペアの干渉を考慮しつつ、収容可能なデマンド量を最大化して、予備資源を共有可能な予備経路を、現用経路と同時に探索することができる。
【０２２１】
また請求項４および請求項５記載の発明によれば、仮想デマンド量を修正して第１および第２の最適化問題を解き、その結果、パス網を再編成してからデマンドの収容判定を行うことにしたので、仮定したデマンド量を上回ったチャネル設定要求があっても、それを受け入れる可能性が生じ、ネットワークの有効活用を図ることができる。
【０２２２】
更に請求項６〜請求項９記載の発明によれば、あるリンクが正常なすべての状態における残余帯域の最小値をそのリンクの容量に持つネットワークにおいて、現用経路を容量制約付き最短経路選択（ＣＳＰＦ）のアルゴリズムに基づいて算出した後、現用経路に含まれるリンクをすべて外して、各リンクにおいて現用経路が障害にある各々の状態での残余帯域の最小値をそのリンクの容量とし、このように形成したネットワーク上でＣＳＰＦのアルゴリズムに基づいて予備経路を求めることにした。このため、数理計画法を使用せずにデマンドの収容判定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例でルートサーバがエッジノードに計算された帯域を示す情報を配布する様子示した説明図である。
【図２】第１の実施例でルートサーバが帯域を示す情報を配布した後に、エッジノードがオフラインでそれぞれのデマンドの要求に対応する様子を表わした説明図である。
【図３】第１の実施例におけるルートサーバの処理の流れを表わした流れ図である。
【図４】ステップＳ３０３でルートサーバから与えられた情報を基にしたエッジノードのオフラインによる動作を示した流れ図である。
【図５】本発明の第２の実施例におけるデマンドの収容判定装置の構成を表わした概略構成図である。
【図６】第２の実施例におけるルートサーバの処理の流れを表わした流れ図である。
【図７】本発明の第３の実施例におけるデマンドの収容判定装置の構成を表わした概略構成図である。
【図８】本実施例におけるルートサーバの処理の流れを表わした流れ図である。
【図９】ＣＳＰＦによるアルゴリズムを示した流れ図である。
【図１０】ネットワークにおけるチャネルの経路の遮断あるいは干渉の現象を示した説明図である。
【図１１】ネットワークにおける予備経路の共有の概念を示した説明図である。
【符号の説明】
２０１、４０１、５０１ ルートサーバ
２０２、４０２ ノード
２０３ リンク
２０５、４０５ 現用経路
２０６、４０６ 予備経路
２１１、４１１ デマンドの設定要求
４１２ 収容判定要求
４１３ 返答
Claims (11)
- ネットワーク上でチャネルを設定したい２点のノードのペアとしてのデマンドペア間に発生したデマンドを収容可能な経路が見つかった場合にはそのデマンドの収容を許可し、見つからなかったときにはこのデマンドの収容を拒否するデマンド収容手法に沿って、各デマンドペア間に設定される各々のパスが１つの現用経路とそれに対応した予備経路とを有しており、あるデマンドペアが使用するパスに確保すべき帯域の総和と前記デマンドペア間の将来的に収容されることが予想されるデマンドの総量としての仮想デマンド総量との商を求め、これを前記デマンドペアの満足率とする満足率演算手段と、
各デマンドペア間でのこの満足率の最小値を最大化すべき目的関数として持ち、あるパスの現用経路上で障害が起きた状態でのみ前記パスの予備経路上に帯域を確保することを制約条件に含む第１の最適化問題を解く、第１の最適化問題演算手段と、
各パスに確保すべき帯域の全デマンドペアに関する総和を最大化すべき目的関数として持ち、前記第１の最適化問題演算手段によって第１の最適化問題を解いて得られた各デマンドペア間の最小満足率の値を、各デマンドペアの満足率の下限とすることを制約条件に含む第２の最適化問題を解く第２の最適化問題演算手段と、
予め各デマンドペアが使用する１つもしくは複数のパスに確保すべき帯域を算出しておき、新たに発生したデマンドの収容判定を、前記デマンドのデマンド量と、前記各パスに確保すべき帯域と、前記各パスに既に収容しているデマンドのデマンド総量に基づいて行う収容判定手段
とを具備することを特徴とするデマンドの収容判定装置。 - ネットワーク上でチャネルを設定したい２点のノードのペアとしてのデマンドペア間に発生したデマンドを収容可能な経路が見つかった場合にはそのデマンドの収容を許可し、見つからなかったときにはこのデマンドの収容を拒否するデマンド収容手法に沿って、各デマンドペア間に設定される各々のパスが１つの現用経路とそれに対応した予備経路とを有しており、あるデマンドペアが使用するパスに確保すべき帯域の総和と前記デマンドペア間の将来的に収容されることが予想されるデマンドの総量としての仮想デマンド総量との商を求め、これを前記デマンドペアの満足率とする満足率演算手段と、
各デマンドペア間でのこの満足率の最小値を最大化すべき目的関数として持ち、あるパスの現用経路上で障害が起きた状態でのみ前記パスの予備経路上に帯域を確保することを制約条件に含む第１の最適化問題を解く、第１の最適化問題演算手段と、
各パスに確保すべき帯域の全デマンドペアに関する総和を最大化すべき目的関数として持ち、前記第１の最適化問題演算手段によって第１の最適化問題を解いて得られた各デマンドペア間の最小満足率の値を、各デマンドペアの満足率の下限とすることを制約条件に含む第２の最適化問題を解く第２の最適化問題演算手段と、
予め各デマンドペアが使用する１つもしくは複数のパスに確保すべき帯域を算出しておき、新たに発生したデマンドの収容判定を、前記デマンドのデマンド量と、前記各パスに確保すべき帯域と、前記各パスに既に収容しているデマンドのデマンド総量に基づいて行う収容判定手段とを備え、
前記第１の最適化問題演算手段は、与えられたネットワークの空間的関係としてのトポロジと、各デマンドペア間の仮想デマンド総量と、各リンクの容量とから、各デマンドペア間での前記満足率の最小値を最大化すべき目的関数として持ち、あるパスの現用経路上で障害が発生した状態でのみ前記パスの予備経路上に帯域を確保することを制約条件に含む第１の最適化問題を解く手段であり、
前記第２の最適化問題演算手段は、第１の最適化問題を解いて得られた各デマンドペア間の最小満足率の値を各デマンドペアの満足率の下限とすることを制約条件に含む第２の最適化問題を解く手段であり、
各デマンドペアが使用する１または複数のパスに確保すべき帯域を演算し、演算結果を前記パスを終端するノードに配布する演算結果配布手段
を具備することを特徴とするルートサーバ。 - ネットワーク上でチャネルを設定したい２点のノードのペアとしてのデマンドペア間に発生したデマンドを収容可能な経路が見つかった場合にはそのデマンドの収容を許可し、見つからなかったときにはこのデマンドの収容を拒否するデマンド収容手法に沿って、各デマンドペア間に設定される各々のパスが１つの現用経路とそれに対応した予備経路とを有しており、あるデマンドペアが使用するパスに確保すべき帯域の総和と前記デマンドペア間の将来的に収容されることが予想されるデマンドの総量としての仮想デマンド総量との商を求め、これを前記デマンドペアの満足率とする満足率演算手段と、各デマンドペア間でのこの満足率の最小値を最大化すべき目的関数として持ち、あるパスの現用経路上で障害が起きた状態でのみ前記パスの予備経路上に帯域を確保することを制約条件に含む第１の最適化問題を解く、第１の最適化問題演算手段と、各パスに確保すべき帯域の全デマンドペアに関する総和を最大化すべき目的関数として持ち、前記第１の最適化問題演算手段によって第１の最適化問題を解いて得られた各デマンドペア間の最小満足率の値を、各デマンドペアの満足率の下限とすることを制約条件に含む第２の最適化問題を解く第２の最適化問題演算手段と、予め各デマンドペアが使用する１つもしくは複数のパスに確保すべき帯域を算出しておき、新たに発生したデマンドの収容判定を、前記デマンドのデマンド量と、前記各パスに確保すべき帯域と、前記各パスに既に収容しているデマンドのデマンド総量に基づいて行う収容判定手段とを備え、前記第１の最適化問題演算手段は、与えられたネットワークの空間的関係としてのトポロジと、各デマンドペア間の仮想デマンド総量と、各リンクの容量とから、各デマンドペア間での前記満足率の最小値を最大化すべき目的関数として持ち、あるパスの現用経路上で障害が発生した状態でのみ前記パスの予備経路上に帯域を確保することを制約条件に含む第１の最適化問題を解く手段であり、前記第２の最適化問題演算手段は、第１の最適化問題を解いて得られた各デマンドペア間の最小満足率の値を各デマンドペアの満足率の下限とすることを制約条件に含む第２の最適化問題を解く手段であり、各デマンドペアが使用する１または複数のパスに確保すべき帯域を演算した演算結果を送信する送信手段とを備えたルートサーバからその演算結果としての帯域を受信する演算結果受信手段と、
新たに発生したデマンドのデマンド量と、前記演算結果受信手段が受信した該当するデマンドペアが使用するそれぞれのパスに確保すべき帯域と、これらのパスにすでに収容されているデマンドの総量とを基にして、新たに発生したデマンドの収容が可能であるか否かを判定する収容判定手段
とを具備することを特徴とするノード。 - 新たに発生したデマンドを、そのデマンドペアが使用すべき各パスに収容できない場合に、このデマンドペアの仮想デマンド総量を前記発生したデマンド量分だけ増大させる仮想デマンド総量増大手段と、
各デマンドペア間での前記満足率の最小値を最大化すべき目的関数として持ち、あるパスの現用経路上で障害が起きた状態においてのみ、前記仮想デマンド総量増大手段による仮想デマンド総量の増大後に前記パスの予備経路上に帯域を確保することを制約条件に含む第１の最適化問題を解き、各パスに確保すべき帯域の全デマンドペアに関する総和を最大化すべき目的関数として持ち、前記第１の最適化問題を解いて得られた各デマンドペア間の最小満足率の値を各デマンドペアの満足率の下限とすることを制約条件に含む第２の最適化問題を解き、次に、新たに確保すべき帯域が算出された各パスに前記発生したデマンドの収容ができない場合には、デマンドが発生したデマンドペアを除くすべてのデマンドペアの仮想デマンド総量を前記発生したデマンドペアのデマンド量分だけ削減して前記第１および第２の最適化問題を連続して解き、これによって新たに帯域の算出された各パスへ前記発生したデマンドが収容できるか否かを判定する収容可否判定手段
とを具備することを特徴とする請求項１記載のデマンドの収容判定装置。 - ノードから新たに発生したデマンドの収容判定要求を受信する収容判定要求受信手段と、
この収容判定要求受信手段が収容判定要求を受信したとき、この新たに発生したデマンドを、そのデマンドペアが使用すべき各パスに収容できない場合に、このデマンドペアの仮想デマンド総量を前記発生したデマンド量分だけ増大させる仮想デマンド総量増大手段と、
各デマンドペア間での前記満足率の最小値を最大化すべき目的関数として持ち、あるパスの現用経路上で障害が起きた状態においてのみ、前記仮想デマンド総量増大手段による仮想デマンド総量の増大後に前記パスの予備経路上に帯域を確保することを制約条件に含む第１の最適化問題を解き、各パスに確保すべき帯域の全デマンドペアに関する総和を最大化すべき目的関数として持ち、前記第１の最適化問題を解いて得られた各デマンドペア間の最小満足率の値を各デマンドペアの満足率の下限とすることを制約条件に含む第２の最適化問題を解き、次に、新たに確保すべき帯域が算出された各パスに前記発生したデマンドの収容ができない場合には、デマンドが発生したデマンドペアを除くすべてのデマンドペアの仮想デマンド総量を前記発生したデマンドペアのデマンド量分だけ削減して前記第１および第２の最適化問題を連続して解き、これによって新たに帯域の算出された各パスへ前記発生したデマンドが収容できるか否かを判定する収容可否判定手段と、
この収容可否判定手段の判定したそのデマンドを収容すべき現用経路および予備経路に関する結果を前記ノードに返答する返答手段
とを具備することを特徴とする請求項１記載のデマンドの収容判定装置。 - ネットワークのすべての部分が正常な正常状態およびある部分が障害を起こした障害状態を仮定して、各リンクの残余容量としての残余帯域の各状態間での最小値をリンクの容量として与えられたネットワーク上で、現用経路を容量制約付き最短経路選択のアルゴリズムを用いて探索する現用経路探索手段と、
この現用経路探索手段によって現用経路が見つかった場合には、各リンクの各状態における残余帯域を前記現用経路上に帯域を確保した分だけ更新する第１の残余帯域更新手段と、
前記現用経路上のリンクをすべて除いたサブネットワーク上の各リンクで、残余帯域の前記現用経路上で障害が存在する各状態間での最小値を新たにリンク容量として与えた前記サブネットワーク上で予備経路を容量制約付き最短経路選択のアルゴリズムを用いて探索し、予備経路が見つかった場合には、前記予備経路上の各リンクにおいて、見つかった前記現用経路上で障害がある各状態における残余帯域を予備経路を収容した分だけ更新する第２の残余帯域更新手段
とを具備することを特徴とするデマンドの収容判定装置。 - 容量制約付き最短経路選択のアルゴリズムで用いる各リンクのコストは、リンクを最小カットに持つデマンドペアの仮想デマンド総量の、前記リンクを最小カットに持つデマンドペアに関する総和で与えられることを特徴とする請求項６記載のデマンドの収容判定装置。
- ノードからのデマンドの収容判定要求を受信する収容判定要求受信手段と、
ネットワークのすべての部分が正常な正常状態およびある部分が障害を起こした障害状態を仮定して、各リンクの残余容量としての残余帯域の各状態間での最小値をリンクの容量として与えられたネットワーク上で、現用経路を容量制約付き最短経路選択のアルゴリズムを用いて探索する現用経路探索手段と、この現用経路探索手段によって現用経路が見つかった場合には、各リンクの各状態における残余帯域を前記現用経路上に帯域を確保した分だけ更新する第１の残余帯域更新手段と、前記現用経路上のリンクをすべて除いたサブネットワーク上の各リンクで、残余帯域の前記現用経路上で障害が存在する各状態間での最小値を新たにリンク容量として与えた前記サブネットワーク上で予備経路を容量制約付き最短経路選択のアルゴリズムを用いて探索し、予備経路が見つかった場合には、前記予備経路上の各リンクにおいて、見つかった前記現用経路上で障害がある各状態における残余帯域を予備経路を収容した分だけ更新する第２の残余帯域更新手段とを備え、前記収容判定要求受信手段がデマンドの収容判定要求を受信したとき、この収容判定を行う収容判定手段と、
この収容判定手段によって判定された収容すべき現用経路あるいは予備経路に関する情報を前記ノードに返答する返答手段
とを具備することを特徴とするルートサーバ。 - 容量制約付き最短経路選択のアルゴリズムで用いる各リンクのコストは、リンクを最小カットに持つデマンドペアの仮想デマンド総量の、前記リンクを最小カットに持つデマンドペアに関する総和で与えられることを特徴とする請求項８記載ルートサーバ。
- ネットワーク上でチャネルを設定したい２点のノードのペアとしてのデマンドペア間に発生したデマンドを収容可能な経路が見つかった場合にはそのデマンドの収容を許可し、見つからなかったときにはこのデマンドの収容を拒否するデマンド収容手法に沿って、各デマンドペア間に設定される各々のパスが１つの現用経路とそれに対応した予備経路とを有しており、あるデマンドペアが使用するパスに確保すべき帯域の総和と前記デマンドペア間の将来的に収容されることが予想されるデマンドの総量としての仮想デマンド総量との商を求め、これを前記デマンドペアの満足率とする満足率演算ステップと、
各デマンドペア間でのこの満足率の最小値を最大化すべき目的関数として持ち、あるパスの現用経路上で障害が起きた状態でのみ前記パスの予備経路上に帯域を確保することを制約条件に含む第１の最適化問題を解く、第１の最適化問題演算ステップと、
各パスに確保すべき帯域の全デマンドペアに関する総和を最大化すべき目的関数として持ち、前記第１の最適化問題演算ステップによって第１の最適化問題を解いて得られた各デマンドペア間の最小満足率の値を、各デマンドペアの満足率の下限とすることを制約条件に含む第２の最適化問題を解く第２の最適化問題演算ステップと、
予め各デマンドペアが使用する１つもしくは複数のパスに確保すべき帯域を算出しておき、新たに発生したデマンドの収容判定を、前記デマンドのデマンド量と、前記各パスに確保すべき帯域と、前記各パスに既に収容しているデマンドのデマンド総量に基づいて行う収容判定ステップ
とを具備することを特徴とするデマンドの収容判定方法。 - ネットワークのすべての部分が正常な正常状態およびある部分が障害を起こした障害状態を仮定して、各リンクの残余容量としての残余帯域の各状態間での最小値をリンクの容量として与えられたネットワーク上で、現用経路を容量制約付き最短経路選択のアルゴリズムを用いて探索する現用経路探索ステップと、
この現用経路探索ステップによって現用経路が見つかった場合には、各リンクの各状態における残余帯域を前記現用経路上に帯域を確保した分だけ更新する第１の残余帯域更新ステップと、
前記現用経路上のリンクをすべて除いたサブネットワーク上の各リンクで、残余帯域の前記現用経路上で障害が存在する各状態間での最小値を新たにリンク容量として与えた前記サブネットワーク上で予備経路を容量制約付き最短経路選択のアルゴリズムを用いて探索し、予備経路が見つかった場合には、前記予備経路上の各リンクにおいて、見つかった前記現用経路上で障害がある各状態における残余帯域を予備経路を収容した分だけ更新する第２の残余帯域更新ステップ
とを具備することを特徴とするデマンドの収容判定方法。
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