JP3817179B2 - 通信パス設定装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、運用パスと障害時の代替パスを設定する通信パス設定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のネットワークの障害時の切り替え方式に関しては、大きく分けて２つの手段が提案されている。１つは、ネットワークのトポロジー、使用帯域などを分散的に保持し、障害時にお互いに情報交換することで、最適なルートを選択する。
【０００３】
それに対して２つ目は、一元的にネットワークのトポロジー及びパスを管理し、管理する全ての通信ノードから障害情報の収集を行う集中管理装置を設ける方法がある。集中管理装置は、あらかじめ障害時の代替パスも張っておき、通信ノードから障害情報を受け取ったときに該当するパスを代替パスに変えることで、復旧を行うことができる。この方法の長所として、あらかじめ代替パスを集中管理装置が保持しているので、低遅延でコネクションの切り替えを行うことができ、また通信ノード間の複雑な制御のための通信が不要なので、通信ノードの負荷が軽くなるということが挙げられる。これらのメリットから、即時復旧が求められるネットワークでは、集中管理装置によってあらかじめ代替パスを用意しておく方式が適している。
【０００４】
この種の従来例として、特開平９−３２１７７５号公報には、代替パスに関しても、高速にかつ、任意帯域を保証する方法が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、代替パスの帯域を保証するためには、あらかじめその代替パスの使用帯域分を確保しなければならない。すなわち、従来の集中管理装置によるパス切り替え方式には次のような問題点があった。障害時も帯域予約を行うサービスでは、１サービスごとに運用パスと代替パスを張る必要がある。そのため、障害時にも同じ帯域を確保するサービスを提供するためには、それぞれ運用パスと代替パスの２本を１つのサービスで用意する必要がある。そのため、実サービスの２倍の容量のネットワークが必要となり、収容能力が著しく減少する。
【０００６】
したがって本発明では、このような集中管理装置による障害復旧方式に関する上記の問題を解決するために、実サービスの２倍の容量よりも少ない帯域で代替パスを確保できて収容効率を向上させることができる通信パス設定装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、２以上のスイッチから構成されるネットワークを管理領域として前記管理領域内の運用パスと障害時の代替パスを設定する通信パス設定装置において、
前記ネットワークのリンク上に既に張られている運用パスの使用帯域の和ａと、代替パスに対応する運用パスが通るリンクごとの代替パスの使用帯域の和の最大値ｂの和＝ａ＋ｂをそのリンクの使用帯域とし、使用帯域＝ａ＋ｂに基づいてリンクごとの残りの使用可能帯域である残余帯域を求める残余帯域算出手段と、前記残余帯域算出手段により求められた残余帯域に基づいて運用パスを探索して設定する運用パス設定手段と、
前記運用パス設定手段により求められた運用パスの通るリンクを除いたリンクを対象に、前記残余帯域算出手段により求められた残余帯域に基づいて代替パスを探索して設定する代替パス設定手段とを、
有することを特徴とする。
上記構成により、実サービスの２倍の容量よりも少ない帯域で代替パスを確保でき、収容効率を向上させることができる。
【０００８】
また本発明は、２以上のエッジスイッチ及び前記エッジスイッチの間を中継する２以上の中継スイッチから構成されるネットワークを管理領域として前記管理領域内の運用パスと障害時の代替パスを設定する通信パス設定装置において、
前記ネットワークのリンク上に既に張られている運用パスの使用帯域の和ａと、代替パスに対応する運用パスが通る前記中継スイッチごとにリンク上に既に設定されている代替パスの使用帯域の和の最大値ｂ１と、運用パスが対応する前記エッジスイッチの間のリンクごとにリンク上に既に設定されている代替パスの使用帯域の和の最大値ｂ２を求め、和ａと最大値ｂ１、ｂ２の大きいほうｍａｘ[ｂ１，ｂ２］の和＝ａ＋ｍａｘ[ｂ１，ｂ２］をそのリンクの使用帯域とし、使用帯域＝ａ＋ｍａｘ[ｂ１，ｂ２］に基づいてリンクごとの残りの使用可能帯域である残余帯域を求める残余帯域算出手段と、
前記残余帯域算出手段により求められた残余帯域に基づいて運用パスを探索して設定する運用パス設定手段と、
前記運用パス設定手段により求められた運用パスの通るリンク、及び運用パスが通る中継スイッチに接続されるリンクを除いたリンクを対象に、前記残余帯域算出手段により求められた残余帯域に基づいて代替パスを探索して設定する代替パス設定手段とを、
有することを特徴とする。
上記構成により、実サービスの２倍の容量よりも少ない帯域で代替パスを確保でき、収容効率を向上させることができる。
【０００９】
また本発明は、２以上のスイッチから構成されるネットワークを管理領域として前記管理領域内の運用パスと障害時の代替パスを設定する通信パス設定装置において、
前記ネットワークのリンク上に既に張られている運用パスの使用帯域の和ａと、代替パスに対応する運用パスが通るグループごとにリンク上に既に設定されている代替パスの使用帯域の和の最大値ｂ３の和＝ａ＋ｂ３をそのリンクの使用帯域とし、使用帯域＝ａ＋ｂ３に基づいてリンクごとの残りの使用可能帯域である残余帯域を求める残余帯域算出手段と、
前記残余帯域算出手段により求められた残余帯域に基づいて運用パスを探索して設定する運用パス設定手段と、
前記運用パス設定手段により求められた運用パスの通るリンクを除いたリンクを対象に、前記残余帯域算出手段により求められた残余帯域に基づいて代替パスを探索して設定する代替パス設定手段とを、
有することを特徴とする。
上記構成により、実サービスの２倍の容量よりも少ない帯域で代替パスを確保でき、収容効率を向上させることができる。
【００１０】
また本発明は、請求項１から３のいずれか１つに記載の通信パス設定装置において、前記運用パス設定手段及び／又は代替パス設定手段がそれぞれ運用パス、代替パスを探索する場合に、前記残余帯域算出手段により求められた各リンクの残余帯域が運用パス、代替パスの使用帯域より上回っているリンクのみを検索対象とし、前記残余帯域算出手段により求められた残余帯域が最大のパスを求めることを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、請求項１から３のいずれか１つに記載の通信パス設定装置において、前記運用パス設定手段及び／又は代替パス設定手段がそれぞれ運用パス、代替パスを探索する場合に、前記残余帯域算出手段により求められた各リンクの残余帯域が運用パス、代替パスの使用帯域より上回っているリンクのみを検索対象とし、前記管理領域内で通るスイッチの数が最も少ないパスを求めることを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、請求項１から３のいずれか１つに記載の通信パス設定装置において、前記運用パス設定手段及び／又は代替パス設定手段がそれぞれ運用パス、代替パスを探索する場合に、前記残余帯域算出手段により求められた各リンクの残余帯域が運用パス、代替パスの使用帯域より上回っているリンクのみを検索対象とし、前記残余帯域算出手段により求められた残余帯域が最大の運用パス又は代替パスを求め、前記求めた運用パス又は代替パスが複数存在する場合は、求めた運用パス又は代替パスの中で、前記管理領域内で通るスイッチの数が少ないパスを求めることを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、請求項１から３のいずれか１つに記載の通信パス設定装置において、前記運用パス設定手段及び／又は代替パス設定手段がそれぞれ運用パス、代替パスを探索する場合に、前記残余帯域算出手段により求められた各リンクの残余帯域が運用パス、代替パスの使用帯域より上回っているリンクのみを検索対象とし、前記管理領域内で通るスイッチの数が最も少ない運用パス又は代替パスを求め、前記求めた運用パス又は代替パスが複数存在する場合は、求めた運用パス又は代替パスの中で、前記残余帯域算出手段により求められた残余帯域が最大のパスを求めることを特徴とする。
【００１４】
また本発明は、請求項１から７のいずれか１つに記載の通信パス設定装置において、前記運用パス設定手段が運用パスを探索する場合に、各リンクに一定の閾値を設定しておき、すでに設定した運用パスの使用帯域の合計と、現在設定しようとしている運用パスの使用帯域の和が、その各リンクの閾値を超えるリンクをパスの検索対象から外すことを特徴とする。
【００１５】
また本発明は、請求項８に記載の通信パス設定装置において、前記運用パス設定手段が前記閾値を超える経路しか探索できない場合、前記閾値を増加させて再び運用パスを探索することを特徴とする。
【００１６】
また本発明は、請求項１から９のいずれか１つに記載の通信パス設定装置において、前記運用パス設定手段及び／又は代替パス設定手段がそれぞれ、帯域保証しないベストエフォートサービスを行う運用パス又は代替パスを探索する場合に、リンクごとにベストエフォートサービスを行う運用パス又は代替パスの本数をあらかじめ記録し、途中リンクの前記本数が最小の経路を設定することを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
＜第１の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態として、本発明で用いるネットワークの概要を図１に示す。パス設定装置１２は管理領域１０内のネットワークの物理トポロジーと論理パスをすべて管理している。管理領域１０は複数のスイッチ１１１〜１１５から構成され、リンク１３で接続されている。スイッチ１１１〜１１５としては、他のネットワークと接続するエッジスイッチ１１１、１１２、１１５とネットワークドメイン内を中継する中継スイッチ１１３、１１４の２種類が存在する。各スイッチ１１１〜１１５には、スイッチ本体とスイッチの中のポートにそれぞれスイッチＩＤとポートＩＤが割り当てられている。ここでのパス設定装置１２は、運用のために用いる運用パスと、その障害時に代替として用いる代替パスの２種類を設定することができる。
【００１８】
図２はパス設定装置１２の処理を示すフローチャートである。まず、パス設定装置１２は初期動作として、管理する各スイッチ１１１〜１１５の接続情報を収集し、管理領域１０の物理トポロジーを管理、保持する（ステップＡ１）。例えば図１で示したネットワークは、図３のように表わすことができる。接続元スイッチ・ポートの欄には、上３桁にスイッチＩＤ、下３桁にポートＩＤを入れた数値を入れている。例えば００１００２はスイッチＩＤ１のスイッチのポートＩＤ２のポートを指す。ｅｘｔは外部の領域と接続されていることを示す。またリンクごとに使用予約済みの帯域である使用帯域と、残りの設定可能な帯域である残余帯域を記録しておく。
【００１９】
次に以前に設定した運用パスと代替パスから次に各リンクの使用帯域と残余帯域を次の式に従って計算する（ステップＡ２）。すべての物理リンクの集合をＢ、運用ＬＳＰをＬｉ、それに対応する代替ＬＳＰをＭｉ（ｉはＬＳＰのインデックス)とし、ｓ，ｐを任意の物理リンクとする。ｓに属するＬＳＰの集合をＬＳＰ(ｓ)と表わす。またＭｉの使用帯域をＭＲ（Ｍｉ)と表わす。そのとき物理リンクｓの使用帯域及び残余帯域は以下のようになる。
【００２０】
【数１】
【００２１】
リンクｓの残余帯域
＝リンクｓの物理帯域−リンクｓの使用帯域 …（２）
式(１）の第１項が現在使用している運用パスの使用帯域の和ａであり、第２項がそのリンクにある代替パスに対応する運用パスが通るリンクごとの代替パスの使用帯域の和の最大値ｂである。式(１）、（２）より、すべてのリンクの使用帯域及び残余帯域を求める。
【００２２】
次に、パスを設定する要求が来るのを待つ（ステップＡ３）、設定要求が来たら、その要求と通信サービスを基に、通常運用時に用いる運用パスとその障害時に用いる代替パスを張る。まず、検索対象リンクの残余帯域が、新たに張るパスの使用帯域よりも大きくなければならない。この条件を満たさないリンクを通る場合は、使用帯域が保証されないことになる。よって、最初に検索対象から、今から張る残余帯域が使用帯域を下回っているリンクは外す（ステップＡ４）。
【００２３】
次いで、設定するパスが運用パスか代替パスかを判断し（ステップＡ５）、代替パスを検索するときのみ、検索対象からさらに、対応する運用パスの通るリンクを外す（ステップＡ６）。これらのリンクから、設定可能なパスがあるか検索し（ステップＡ７）、存在しなければ容量不足としてステップＡ３に戻る（ステップＡ８）。１つ以上設定可能なパスがあれば、候補から１つのパスを選択し、そのパスのルーティング情報を管理領域１０内のスイッチ１１１〜１１５に設定する（ステップＡ９）。設定した後、ステップＡ２に戻り、再び各リンクの使用帯域と残余帯域を計算しなおす。
【００２４】
このように選択したパスは次のような特徴を持つ。図４は障害時に運用パスから代替パスへ切り替える概念図である。リンク２１には運用パスＡ（使用帯域＝１０Ｍｂｐｓ）が設定され、また、リンク２３には運用パスＢ（使用帯域＝８Ｍｂｐｓ）が、リンク２４には運用パスＣ（使用帯域＝６Ｍｂｐｓ）と運用パスＤ（使用帯域＝５Ｍｂｐｓ）が設定されており、リンク２２には運用パスＡ〜Ｄの代替パスＡ〜Ｄ（使用帯域は運用パスと同じ）が設定されている。
【００２５】
このときリンク２２の使用帯域は、リンク２１、２３、２４上の代替パスの帯域を全てを足す必要はない。それぞれの運用パスが通るリンクごとに、代替パスの使用帯域の和を計算し、その最大値をリンクの使用帯域とする。図４の例ではリンク２１は運用パスＡが通っているので１０Ｍｂｐｓ、リンク２３は運用パスＢが通っているので８Ｍｂｐｓ、リンク２４は運用パスＣ，Ｄが通っているので合わせて１１Ｍｂｐｓとなり、その最大値である１１Ｍｂｐｓがリンク２２の使用帯域となる。リンク２２は１１Ｍｂｐｓ分の帯域があれば、リンク２１、２３、２４のいずれかが障害となって運用パスが代替パスに切り替わったときも、サービスが可能となる。このように１重の障害のみを考えることで、すべて合わせると２９Ｍｂｐｓの代替パスを１１Ｍｂｐｓの帯域で収容が可能となる。
【００２６】
＜第２の実施の形態＞
次に本発明の第２の実施の形態のポイントについて記す。ここで、第１の実施の形態では、代替パスについて、それと対応する運用パスをリンクごとに分けて、使用帯域の和を計算し、最大値のみを使用帯域とすることで、１重のリンク故障に耐えつつ、ネットワークの収容効率を上げたが、第２の実施の形態では、代替パスを、それと対応する運用パスを中継スイッチごとに分けて、使用帯域の和を計算し、最大値のみを使用帯域とする。この場合、ある中継スイッチに接続するリンクが全て故障した場合でも、代替パスの使用が保証される。
【００２７】
本発明の第２の実施の形態についてのフローチャートを図５に示す。図２で示した第１の実施の形態との違いとして、使用帯域と残余帯域の計算を次式（３）、（４）のように行う（ステップＡ２ａ）。管理領域１０内の中継スイッチ１１３、１１４の集合をＣ、運用ＬＳＰをＬｉ、それに対応する代替ＬＳＰをＭｉ（ｉはＬＳＰのインデックス）とし、ｓを任意の物理リンクとし、物理リンクｓ上を通るＬＳＰの集合をＬＳＰ(ｓ)と表わす。またｗを任意の中継スイッチとし、スイッチｗ上を通るＬＳＰの集合をＳＷ(ｗ)と表わす。またＢ'をエッジスイッチとエッジスイッチの間のリンクの集合とし、ｐ'をＢ'の任意の要素とする。またＭｉ の使用帯域をＭＲ(Ｍｉ）と表わす。そのとき物理リンクｓの残余帯域は以下のようになる。
【００２８】
【数２】
【００２９】
リンクｓの残余帯域
＝リンクｓの物理帯域−リンクｓの使用帯域 …（４）
式（３）の第１項がネットワークのリンク上に既に張られている運用パスの使用帯域の和ａであり、第２項のｍａｘ[ｂ１,ｂ２]内のｂ１が代替パスに対応する運用パスが通る中継スイッチごとにリンク上に既に設定されている代替パスの使用帯域の和の最大値であり、ｂ２が運用パスが対応するエッジスイッチの間のリンクごとにリンク上に既に設定されている代替パスの使用帯域の和の最大値である。また、（３）におけるｍａｘ[ｂ１,ｂ２]は、ｂ１＞ｂ２のときはｂ１、ｂ１＜ｂ２のときはｂ２を意味する。また、代替パスの検索対象について、対応する運用パスが通るリンク及び運用パスが通るスイッチに接続するリンクは検討結果から外す（ステップＡ６ａ）。それ以外（ステップＡ１、Ａ３〜Ａ５、Ａ７〜Ａ９）は図２と全く同じである。
【００３０】
このように選択したパスは次のような特徴を持つ。図６は本発明の第２の実施の形態において障害時に運用パスから代替パスへ切り替える概念図である。中継スイッチ３１上には運用パスＡ（使用帯域＝１０Ｍｂｐｓ）と運用パスＢ（使用帯域＝８Ｍｂｐｓ）が設定され、また、中継スイッチ３３上には運用パスＣ（使用帯域６Ｍｂｐｓ）、エッジスイッチ間のリンク３４上には運用パスＤ（使用帯域＝５Ｍｂｐｓ）が設定されており、エッジスイッチ間のリンク３２には運用パスＡ〜Ｄの代替パス（使用帯域は運用パスと同じ）が設定されている。
【００３１】
このときリンク３２の使用帯域は、それぞれの運用パスが通るスイッチが接続されるリンクごとに、代替パスの使用帯域の和を計算し、その最大値をリンクの使用帯域とする。図６の例では中継スイッチ３１上に１０＋８＝１８Ｍｂｐｓ、中継スイッチ３３上に６Ｍｂｐｓ、リンク３４上に５Ｍｂｐｓとなり、その最大値＝１８Ｍｂｐｓ分だけ、リンク３２の使用帯域に繰り入れればよい。すなわち、１つのリンクの故障だけでなく、ある１つの中継スイッチが故障して、それに接続するリンクが使えなくなったとしても、そのリンク上の運用パス全て、代替パスに切り替わっても収容することができる。
【００３２】
＜第３の実施の形態＞
次に本発明の第３の実施の形態についてのポイントを記す。第３の実施の形態では、代替パスを、それと対応する運用パスを任意に設定したリンクのグループ（以後リンクグループと呼ぶ）ごとに分けて、使用帯域の和を計算し、最大値のみを使用帯域とする。図７は、図１で示したネットワークのリンクグループＧ１〜Ｇ４の例である。また、図８は図７で示したリンクグループＧ１〜Ｇ４を図２の物理トポロジーに書き加えたものである。
Ｇ１：中継スイッチ１１３、エッジスイッチ１１５
Ｇ２：エッジスイッチ１１１、中継スイッチ１１３
Ｇ３：エッジスイッチ１１１、１１２、中継スイッチ１１４、エッジスイッチ１１５
Ｇ４：エッジスイッチ１１２、中継スイッチ１１３、１１４
【００３３】
図７において、リンクが同時に壊れるリスクを考慮に入れて、リンクグループＧ１〜Ｇ４を作る。例えば中継スイッチ１１３とエッジスイッチ１１５との間の２本のリンクは、まとめられているのでグループＧ１にまとめるというような方針でグループ分けを行う。中継スイッチ１１４が壊れる可能性が高い場合、それに接続するすべてのリンクは同じグループにする。複数箇所の障害でも同じグループ内の障害の場合は復旧可能であり、なおかつ、そのまま代替パスの使用帯域とするより、使用帯域は少ないので、収容効率は上がる。
【００３４】
本発明の第３の実施の形態のフローチャートを図９に示す。図９のステップＡ１ａ、Ａ２ｂにおいて、式（５）、（６）により各リンクの使用帯域と残余帯域を計算する。すべてのリンクグループの集合をＤ、ある運用ＬＳＰをＬｉ、それに対応する代替ＬＳＰをＭｉ（ｉはＬＳＰのインデックス)とする。またｓを任意の物理リンクとし、ｎをある任意のリンクグループとする。リンクｓに属するＬＳＰの集合をＬＳＰ(ｓ)と表わし、リンクグループｎに属するＬＳＰの集合をＬＧ(ｎ)と表わす。またＭｉの使用帯域をＭＲ(Ｍｉ)と表わす。そのとき物理リンクｓの使用帯域及び残余帯域は以下のようになる。
【００３５】
【数３】
【００３６】
リンクｓの残余帯域
＝リンクｓの物理帯域−リンクｓの使用帯域 …（６）
式（５）の第１項はネットワークのリンク上に既に張られている運用パスの使用帯域の和ａであり、第２項は代替パスに対応する運用パスが通るグループごとにリンク上に既に設定されている代替パスの使用帯域の和の最大値ｂ３である。第３の実施の形態ではまた、代替パスの検索対象について、対応する運用パスが通るリンク及び運用パスが通るリンクグループに属するリンクは検討結果から外す（ステップＡ６ｂ）。それ以外は図２と全く同じである。
【００３７】
このように選択したパスは次のような特徴を持つ。図１０は本発明の第３の実施の形態において障害時に運用パスから代替パスへ切り替える概念図である。リンクグループＧ１上には運用パスＡ（使用帯域＝１０Ｍｂｐｓ）と運用パスＢ（使用帯域＝８Ｍｂｐｓ）が、リンクグループＧ３上には運用パスＣ（使用帯域＝６Ｍｂｐｓ）、リンクグループＧ４上には運用パスＤ（使用帯域＝５Ｍｂｐｓ）が設定されており、リンク４２には運用パスＡ〜Ｄの代替パス（使用帯域は運用パスと同じ）が設定されている。
【００３８】
このときリンク４２の使用帯域は、それぞれの代替パスに対応する運用パスが通るリンクグループごとに代替パスの使用帯域の和を計算し、その最大値をリンクの使用帯域とする。図９の例ではリンクグループＧ１上には１８Ｍｂｐｓ、リンクグループＧ３上には６Ｍｂｐｓ、リンクグループＧ４上には５Ｍｂｐｓとなり、その最大値＝１８Ｍｂｐｓ分だけ、リンク４２の使用帯域に繰り入れればよい。すなわちリンクグループ内が全て壊れて、運用パスが代替パスに切り替わっても収容できるように設計されており、１リンクグループ内の多重故障に対応できる。
【００３９】
＜第４の実施の形態＞
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。図２、図５、図９におけるステップＡ７において検索対象中のパスを選ぶ方法を説明する。次の２つの方法で選択する。まず１番目はその候補のパスの中で、最小残余帯域が最大のパスを選択する方法（以後、分散選択と呼ぶ）であり、２番目は、その候補のパスの通るスイッチの数の少ない方を選ぶ方法（以後、最短選択と呼ぶ）である。
【００４０】
分散選択によりパスを選択すると、ネットワークの中でなるべく空きが大きいところを選ぶようになり、分散的なネットワークの利用が可能となる。ただし、経路が考慮されないので、遅延が大きい経路を選択する可能性もある。最短選択によりパスを選択すると、常に最短ルートで選択するようになるので、遅延が少なくなるように設定できる。ただし、常にネットワークの最短経路を選ぶので、パスの利用が使っているところと使っていないところで極端に差がつく可能性があり、余剰帯域の利用などの点で効率的でない可能性がある。
【００４１】
上記の選択方法を用いたパスの選択方法としては、以下の方法が挙げられる。１．分散選択をする。それでも複数のパスがある場合は、どれか１つを適当に選択する。
２．最短選択をする。それでも複数のパスがある場合は、どれか１つを適当に選択する。
３．分散選択をする。それでも複数のパスがある場合は、最短選択をする。それでも複数のパスがある場合はどれか１つを適当に選択する。
４．最短選択をする。それでも複数のパスがある場合は、分散選択をする。それでも複数のパスがある場合はどれか１つを適当に選択する。
【００４２】
１．２．に関しては、それぞれの選択方法しか行わないので、計算量が少なくて済む。３．に関しては、ネットワークの分散を優先した上で、遅延も考慮に入れたパス設計が可能となる。４．に関しては、最短経路を必ず選択することで、遅延が抑えられ、なおかつ、その中で最も残余帯域が残っているパスを選択するので、分散も考慮に入れたパス設計が可能となる。
【００４３】
＜第５の実施の形態＞
また本発明の第５の実施の形態として、各リンクに一定の閾値を設定する。例えばリンクの物理的帯域の７０％というような値を運用パスの上限として閾値に設定する。なお、各リンクの閾値は物理的な帯域によらず、管理者が設定してもよい。図１１は第５の実施の形態を示すフローチャートである。図１１では、分岐ステップＡ５において運用パスを設定するときに、既に設定されている運用パスの使用帯域の合計と、今設定しようとしている運用パスの使用帯域の和が閾値を超えている場合、そのリンクは検索対象から外すという処理（ステップＡ６ａ）が追加されている。
【００４４】
この処理により、各リンクの運用パスは閾値以下に抑えることができ、障害がない通常運用時のパスの偏りが抑えられる。なお図１１はステップＡ６ａ以外は全て図２と同じである。なお、図１１は第１の実施の形態の変形例として記述しているが、第２、第３の実施の形態のフローチャートの図５、図７においても、分岐ステップＡ５において運用パスを設定するときにステップＡ６ａを付け加えることで、同じ効果が得られる。
【００４５】
＜第６の実施の形態＞
また本発明の第６の実施の形態のフローチャートを図１２に示す。ステップＡ７において検索対象のリンクを通るパスが１つも見つからない場合は、ステップＡ８においてパス検索失敗となるが、もしステップＡ６ａで外したリンクが検索対象にあれば、そのリンクを通るパスが存在する場合、運用パスの閾値を高くして、もう一度検索をかける（ステップＡ１０、Ａ１１）。このとき、ステップＡ１１において少しずつ閾値を上げて、ステップＡ６ａに戻る。最終的に閾値を物理リンクの帯域と同じまで上げることで、必ずパスを見つけることができる。この形態では、最初に各リンクの閾値を低めに設定しておき、運用パスの設定に従って、徐々に閾値を高くすることで、より効果的に分散的な運用パスの設定を行うことができる。
【００４６】
＜第７の実施の形態＞
また本発明の第７の実施の形態では、使用帯域保証がないベストエフォートサービスを担う運用パス及び代替パスに関して、各リンクにそのサービスの収容数をＢＦ数としてパス設定装置１２に記録しておく。パスを決定する際、途中リンクの最大ＢＦ数が最も少ない経路を選択する。
【００４７】
なお通信パスはＶＰＩ、ＶＣＩによるＡＴＭパス、ＭＰＬＳシムヘッダによるＭＰＬＳパスなど論理的にコネクションを張ることのできるすべてのプロトコルに対応できる。
【００４８】
以上の説明のとおり、本発明の通信パス設定方式により、各リンクの収容計算に関して、代替パスの使用帯域の和を、対応する運用パスが通るリンクの和、又は中継スイッチごとに計算し、最大値のみを使用帯域に繰り入れることで、１リンク又は、１中継スイッチの故障時のサービスを保証しつつ、そのまま代替パスの和を使用帯域に繰り入れるよりも、収容能力を上げることができる。
【００４９】
各リンクの収容計算に基づいて、収容可能なリンクを通るパスを探索する際、最短ルートを探索する方法か、より残余帯域が大きいルートを探索する方法を組み合わせて、要求サービスに合った探索サービスを行うことができる。また各リンクに閾値を設けて運用パスをある一定の閾値以下に抑えるようすることで、通常運用時の余剰帯域をある一定以上取ることができ、ネットワーク利用の分散化を図ることができる。
【００５０】
またベストエフォートのパスの数を各リンクに数え、ベストエフォートパスを探索する際、途中リンクの最大ベストエフォートのパスの数が最小のルートを選ぶことで、ベストエフォートパスのネットワークの分散配置が可能となり、ネットワークの資源を有効に利用できる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、実サービスの２倍の容量よりも少ない帯域で代替パスを確保でき、収容効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるネットワークの構成の概要を示す概要図
【図２】図１のパス設定装置の処理を示すフローチャート
【図３】図１のパス設定装置が保持する管理領域の各ポート間のトポロジーを示す説明図
【図４】本発明の第１の実施の形態の運用パスと代替パスを示す概念図
【図５】本発明の第２の実施の形態のパス設定装置の処理を示すフローチャート
【図６】本発明の第２の実施の形態の運用パスと代替パスを示す概念図
【図７】図１で示したネットワークのリンクに対するグループ分けの例を示す図
【図８】第３の実施の形態のパス設定装置が保持する管理領域の各ポート間のトポロジーを示す説明図
【図９】本発明の第３の実施の形態のパス設定装置の処理を示すフローチャート
【図１０】本発明の第３の実施の形態の運用パスと代替パスを示す概念図
【図１１】本発明の第５の実施の形態のパス設定装置の処理を示すフローチャート
【図１２】本発明の第６の実施の形態のパス設定装置の処理を示すフローチャート
【符号の説明】
１０ 管理領域
１１１、１１２、１１５ エッジスイッチ
１１３，１１４ 中継スイッチ
１２ パス設定装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、運用パスと障害時の代替パスを設定する通信パス設定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のネットワークの障害時の切り替え方式に関しては、大きく分けて２つの手段が提案されている。１つは、ネットワークのトポロジー、使用帯域などを分散的に保持し、障害時にお互いに情報交換することで、最適なルートを選択する。
【０００３】
それに対して２つ目は、一元的にネットワークのトポロジー及びパスを管理し、管理する全ての通信ノードから障害情報の収集を行う集中管理装置を設ける方法がある。集中管理装置は、あらかじめ障害時の代替パスも張っておき、通信ノードから障害情報を受け取ったときに該当するパスを代替パスに変えることで、復旧を行うことができる。この方法の長所として、あらかじめ代替パスを集中管理装置が保持しているので、低遅延でコネクションの切り替えを行うことができ、また通信ノード間の複雑な制御のための通信が不要なので、通信ノードの負荷が軽くなるということが挙げられる。これらのメリットから、即時復旧が求められるネットワークでは、集中管理装置によってあらかじめ代替パスを用意しておく方式が適している。
【０００４】
この種の従来例として、特開平９−３２１７７５号公報には、代替パスに関しても、高速にかつ、任意帯域を保証する方法が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、代替パスの帯域を保証するためには、あらかじめその代替パスの使用帯域分を確保しなければならない。すなわち、従来の集中管理装置によるパス切り替え方式には次のような問題点があった。障害時も帯域予約を行うサービスでは、１サービスごとに運用パスと代替パスを張る必要がある。そのため、障害時にも同じ帯域を確保するサービスを提供するためには、それぞれ運用パスと代替パスの２本を１つのサービスで用意する必要がある。そのため、実サービスの２倍の容量のネットワークが必要となり、収容能力が著しく減少する。
【０００６】
したがって本発明では、このような集中管理装置による障害復旧方式に関する上記の問題を解決するために、実サービスの２倍の容量よりも少ない帯域で代替パスを確保できて収容効率を向上させることができる通信パス設定装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、２以上のスイッチから構成されるネットワークを管理領域として前記管理領域内の運用パスと障害時の代替パスを設定する通信パス設定装置において、
前記ネットワークのリンク上に既に張られている運用パスの使用帯域の和ａと、代替パスに対応する運用パスが通るリンクごとの代替パスの使用帯域の和の最大値ｂの和＝ａ＋ｂをそのリンクの使用帯域とし、使用帯域＝ａ＋ｂに基づいてリンクごとの残りの使用可能帯域である残余帯域を求める残余帯域算出手段と、前記残余帯域算出手段により求められた残余帯域に基づいて運用パスを探索して設定する運用パス設定手段と、
前記運用パス設定手段により求められた運用パスの通るリンクを除いたリンクを対象に、前記残余帯域算出手段により求められた残余帯域に基づいて代替パスを探索して設定する代替パス設定手段とを、
有することを特徴とする。
上記構成により、実サービスの２倍の容量よりも少ない帯域で代替パスを確保でき、収容効率を向上させることができる。
【０００８】
また本発明は、２以上のエッジスイッチ及び前記エッジスイッチの間を中継する２以上の中継スイッチから構成されるネットワークを管理領域として前記管理領域内の運用パスと障害時の代替パスを設定する通信パス設定装置において、
前記ネットワークのリンク上に既に張られている運用パスの使用帯域の和ａと、代替パスに対応する運用パスが通る前記中継スイッチごとにリンク上に既に設定されている代替パスの使用帯域の和の最大値ｂ１と、運用パスが対応する前記エッジスイッチの間のリンクごとにリンク上に既に設定されている代替パスの使用帯域の和の最大値ｂ２を求め、和ａと最大値ｂ１、ｂ２の大きいほうｍａｘ[ｂ１，ｂ２］の和＝ａ＋ｍａｘ[ｂ１，ｂ２］をそのリンクの使用帯域とし、使用帯域＝ａ＋ｍａｘ[ｂ１，ｂ２］に基づいてリンクごとの残りの使用可能帯域である残余帯域を求める残余帯域算出手段と、
前記残余帯域算出手段により求められた残余帯域に基づいて運用パスを探索して設定する運用パス設定手段と、
前記運用パス設定手段により求められた運用パスの通るリンク、及び運用パスが通る中継スイッチに接続されるリンクを除いたリンクを対象に、前記残余帯域算出手段により求められた残余帯域に基づいて代替パスを探索して設定する代替パス設定手段とを、
有することを特徴とする。
上記構成により、実サービスの２倍の容量よりも少ない帯域で代替パスを確保でき、収容効率を向上させることができる。
【０００９】
また本発明は、２以上のスイッチから構成されるネットワークを管理領域として前記管理領域内の運用パスと障害時の代替パスを設定する通信パス設定装置において、
前記ネットワークのリンク上に既に張られている運用パスの使用帯域の和ａと、代替パスに対応する運用パスが通るグループごとにリンク上に既に設定されている代替パスの使用帯域の和の最大値ｂ３の和＝ａ＋ｂ３をそのリンクの使用帯域とし、使用帯域＝ａ＋ｂ３に基づいてリンクごとの残りの使用可能帯域である残余帯域を求める残余帯域算出手段と、
前記残余帯域算出手段により求められた残余帯域に基づいて運用パスを探索して設定する運用パス設定手段と、
前記運用パス設定手段により求められた運用パスの通るリンクを除いたリンクを対象に、前記残余帯域算出手段により求められた残余帯域に基づいて代替パスを探索して設定する代替パス設定手段とを、
有することを特徴とする。
上記構成により、実サービスの２倍の容量よりも少ない帯域で代替パスを確保でき、収容効率を向上させることができる。
【００１０】
また本発明は、請求項１から３のいずれか１つに記載の通信パス設定装置において、前記運用パス設定手段及び／又は代替パス設定手段がそれぞれ運用パス、代替パスを探索する場合に、前記残余帯域算出手段により求められた各リンクの残余帯域が運用パス、代替パスの使用帯域より上回っているリンクのみを検索対象とし、前記残余帯域算出手段により求められた残余帯域が最大のパスを求めることを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、請求項１から３のいずれか１つに記載の通信パス設定装置において、前記運用パス設定手段及び／又は代替パス設定手段がそれぞれ運用パス、代替パスを探索する場合に、前記残余帯域算出手段により求められた各リンクの残余帯域が運用パス、代替パスの使用帯域より上回っているリンクのみを検索対象とし、前記管理領域内で通るスイッチの数が最も少ないパスを求めることを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、請求項１から３のいずれか１つに記載の通信パス設定装置において、前記運用パス設定手段及び／又は代替パス設定手段がそれぞれ運用パス、代替パスを探索する場合に、前記残余帯域算出手段により求められた各リンクの残余帯域が運用パス、代替パスの使用帯域より上回っているリンクのみを検索対象とし、前記残余帯域算出手段により求められた残余帯域が最大の運用パス又は代替パスを求め、前記求めた運用パス又は代替パスが複数存在する場合は、求めた運用パス又は代替パスの中で、前記管理領域内で通るスイッチの数が少ないパスを求めることを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、請求項１から３のいずれか１つに記載の通信パス設定装置において、前記運用パス設定手段及び／又は代替パス設定手段がそれぞれ運用パス、代替パスを探索する場合に、前記残余帯域算出手段により求められた各リンクの残余帯域が運用パス、代替パスの使用帯域より上回っているリンクのみを検索対象とし、前記管理領域内で通るスイッチの数が最も少ない運用パス又は代替パスを求め、前記求めた運用パス又は代替パスが複数存在する場合は、求めた運用パス又は代替パスの中で、前記残余帯域算出手段により求められた残余帯域が最大のパスを求めることを特徴とする。
【００１４】
また本発明は、請求項１から７のいずれか１つに記載の通信パス設定装置において、前記運用パス設定手段が運用パスを探索する場合に、各リンクに一定の閾値を設定しておき、すでに設定した運用パスの使用帯域の合計と、現在設定しようとしている運用パスの使用帯域の和が、その各リンクの閾値を超えるリンクをパスの検索対象から外すことを特徴とする。
【００１５】
また本発明は、請求項８に記載の通信パス設定装置において、前記運用パス設定手段が前記閾値を超える経路しか探索できない場合、前記閾値を増加させて再び運用パスを探索することを特徴とする。
【００１６】
また本発明は、請求項１から９のいずれか１つに記載の通信パス設定装置において、前記運用パス設定手段及び／又は代替パス設定手段がそれぞれ、帯域保証しないベストエフォートサービスを行う運用パス又は代替パスを探索する場合に、リンクごとにベストエフォートサービスを行う運用パス又は代替パスの本数をあらかじめ記録し、途中リンクの前記本数が最小の経路を設定することを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
＜第１の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態として、本発明で用いるネットワークの概要を図１に示す。パス設定装置１２は管理領域１０内のネットワークの物理トポロジーと論理パスをすべて管理している。管理領域１０は複数のスイッチ１１１〜１１５から構成され、リンク１３で接続されている。スイッチ１１１〜１１５としては、他のネットワークと接続するエッジスイッチ１１１、１１２、１１５とネットワークドメイン内を中継する中継スイッチ１１３、１１４の２種類が存在する。各スイッチ１１１〜１１５には、スイッチ本体とスイッチの中のポートにそれぞれスイッチＩＤとポートＩＤが割り当てられている。ここでのパス設定装置１２は、運用のために用いる運用パスと、その障害時に代替として用いる代替パスの２種類を設定することができる。
【００１８】
図２はパス設定装置１２の処理を示すフローチャートである。まず、パス設定装置１２は初期動作として、管理する各スイッチ１１１〜１１５の接続情報を収集し、管理領域１０の物理トポロジーを管理、保持する（ステップＡ１）。例えば図１で示したネットワークは、図３のように表わすことができる。接続元スイッチ・ポートの欄には、上３桁にスイッチＩＤ、下３桁にポートＩＤを入れた数値を入れている。例えば００１００２はスイッチＩＤ１のスイッチのポートＩＤ２のポートを指す。ｅｘｔは外部の領域と接続されていることを示す。またリンクごとに使用予約済みの帯域である使用帯域と、残りの設定可能な帯域である残余帯域を記録しておく。
【００１９】
次に以前に設定した運用パスと代替パスから次に各リンクの使用帯域と残余帯域を次の式に従って計算する（ステップＡ２）。すべての物理リンクの集合をＢ、運用ＬＳＰをＬｉ、それに対応する代替ＬＳＰをＭｉ（ｉはＬＳＰのインデックス)とし、ｓ，ｐを任意の物理リンクとする。ｓに属するＬＳＰの集合をＬＳＰ(ｓ)と表わす。またＭｉの使用帯域をＭＲ（Ｍｉ)と表わす。そのとき物理リンクｓの使用帯域及び残余帯域は以下のようになる。
【００２０】
【数１】
リンクｓの残余帯域
＝リンクｓの物理帯域−リンクｓの使用帯域 …（２）
式(１）の第１項が現在使用している運用パスの使用帯域の和ａであり、第２項がそのリンクにある代替パスに対応する運用パスが通るリンクごとの代替パスの使用帯域の和の最大値ｂである。式(１）、（２）より、すべてのリンクの使用帯域及び残余帯域を求める。
【００２２】
次に、パスを設定する要求が来るのを待つ（ステップＡ３）、設定要求が来たら、その要求と通信サービスを基に、通常運用時に用いる運用パスとその障害時に用いる代替パスを張る。まず、検索対象リンクの残余帯域が、新たに張るパスの使用帯域よりも大きくなければならない。この条件を満たさないリンクを通る場合は、使用帯域が保証されないことになる。よって、最初に検索対象から、今から張る残余帯域が使用帯域を下回っているリンクは外す（ステップＡ４）。
【００２３】
次いで、設定するパスが運用パスか代替パスかを判断し（ステップＡ５）、代替パスを検索するときのみ、検索対象からさらに、対応する運用パスの通るリンクを外す（ステップＡ６）。これらのリンクから、設定可能なパスがあるか検索し（ステップＡ７）、存在しなければ容量不足としてステップＡ３に戻る（ステップＡ８）。１つ以上設定可能なパスがあれば、候補から１つのパスを選択し、そのパスのルーティング情報を管理領域１０内のスイッチ１１１〜１１５に設定する（ステップＡ９）。設定した後、ステップＡ２に戻り、再び各リンクの使用帯域と残余帯域を計算しなおす。
【００２４】
このように選択したパスは次のような特徴を持つ。図４は障害時に運用パスから代替パスへ切り替える概念図である。リンク２１には運用パスＡ（使用帯域＝１０Ｍｂｐｓ）が設定され、また、リンク２３には運用パスＢ（使用帯域＝８Ｍｂｐｓ）が、リンク２４には運用パスＣ（使用帯域＝６Ｍｂｐｓ）と運用パスＤ（使用帯域＝５Ｍｂｐｓ）が設定されており、リンク２２には運用パスＡ〜Ｄの代替パスＡ〜Ｄ（使用帯域は運用パスと同じ）が設定されている。
【００２５】
このときリンク２２の使用帯域は、リンク２１、２３、２４上の代替パスの帯域を全てを足す必要はない。それぞれの運用パスが通るリンクごとに、代替パスの使用帯域の和を計算し、その最大値をリンクの使用帯域とする。図４の例ではリンク２１は運用パスＡが通っているので１０Ｍｂｐｓ、リンク２３は運用パスＢが通っているので８Ｍｂｐｓ、リンク２４は運用パスＣ，Ｄが通っているので合わせて１１Ｍｂｐｓとなり、その最大値である１１Ｍｂｐｓがリンク２２の使用帯域となる。リンク２２は１１Ｍｂｐｓ分の帯域があれば、リンク２１、２３、２４のいずれかが障害となって運用パスが代替パスに切り替わったときも、サービスが可能となる。このように１重の障害のみを考えることで、すべて合わせると２９Ｍｂｐｓの代替パスを１１Ｍｂｐｓの帯域で収容が可能となる。
【００２６】
＜第２の実施の形態＞
次に本発明の第２の実施の形態のポイントについて記す。ここで、第１の実施の形態では、代替パスについて、それと対応する運用パスをリンクごとに分けて、使用帯域の和を計算し、最大値のみを使用帯域とすることで、１重のリンク故障に耐えつつ、ネットワークの収容効率を上げたが、第２の実施の形態では、代替パスを、それと対応する運用パスを中継スイッチごとに分けて、使用帯域の和を計算し、最大値のみを使用帯域とする。この場合、ある中継スイッチに接続するリンクが全て故障した場合でも、代替パスの使用が保証される。
【００２７】
本発明の第２の実施の形態についてのフローチャートを図５に示す。図２で示した第１の実施の形態との違いとして、使用帯域と残余帯域の計算を次式（３）、（４）のように行う（ステップＡ２ａ）。管理領域１０内の中継スイッチ１１３、１１４の集合をＣ、運用ＬＳＰをＬｉ、それに対応する代替ＬＳＰをＭｉ（ｉはＬＳＰのインデックス）とし、ｓを任意の物理リンクとし、物理リンクｓ上を通るＬＳＰの集合をＬＳＰ(ｓ)と表わす。またｗを任意の中継スイッチとし、スイッチｗ上を通るＬＳＰの集合をＳＷ(ｗ)と表わす。またＢ'をエッジスイッチとエッジスイッチの間のリンクの集合とし、ｐ'をＢ'の任意の要素とする。またＭｉ の使用帯域をＭＲ(Ｍｉ）と表わす。そのとき物理リンクｓの残余帯域は以下のようになる。
【００２８】
【数２】
リンクｓの残余帯域
＝リンクｓの物理帯域−リンクｓの使用帯域 …（４）
式（３）の第１項がネットワークのリンク上に既に張られている運用パスの使用帯域の和ａであり、第２項のｍａｘ[ｂ１,ｂ２]内のｂ１が代替パスに対応する運用パスが通る中継スイッチごとにリンク上に既に設定されている代替パスの使用帯域の和の最大値であり、ｂ２が運用パスが対応するエッジスイッチの間のリンクごとにリンク上に既に設定されている代替パスの使用帯域の和の最大値である。また、（３）におけるｍａｘ[ｂ１,ｂ２]は、ｂ１＞ｂ２のときはｂ１、ｂ１＜ｂ２のときはｂ２を意味する。また、代替パスの検索対象について、対応する運用パスが通るリンク及び運用パスが通るスイッチに接続するリンクは検討結果から外す（ステップＡ６ａ）。それ以外（ステップＡ１、Ａ３〜Ａ５、Ａ７〜Ａ９）は図２と全く同じである。
【００３０】
このように選択したパスは次のような特徴を持つ。図６は本発明の第２の実施の形態において障害時に運用パスから代替パスへ切り替える概念図である。中継スイッチ３１上には運用パスＡ（使用帯域＝１０Ｍｂｐｓ）と運用パスＢ（使用帯域＝８Ｍｂｐｓ）が設定され、また、中継スイッチ３３上には運用パスＣ（使用帯域６Ｍｂｐｓ）、エッジスイッチ間のリンク３４上には運用パスＤ（使用帯域＝５Ｍｂｐｓ）が設定されており、エッジスイッチ間のリンク３２には運用パスＡ〜Ｄの代替パス（使用帯域は運用パスと同じ）が設定されている。
【００３１】
このときリンク３２の使用帯域は、それぞれの運用パスが通るスイッチが接続されるリンクごとに、代替パスの使用帯域の和を計算し、その最大値をリンクの使用帯域とする。図６の例では中継スイッチ３１上に１０＋８＝１８Ｍｂｐｓ、中継スイッチ３３上に６Ｍｂｐｓ、リンク３４上に５Ｍｂｐｓとなり、その最大値＝１８Ｍｂｐｓ分だけ、リンク３２の使用帯域に繰り入れればよい。すなわち、１つのリンクの故障だけでなく、ある１つの中継スイッチが故障して、それに接続するリンクが使えなくなったとしても、そのリンク上の運用パス全て、代替パスに切り替わっても収容することができる。
【００３２】
＜第３の実施の形態＞
次に本発明の第３の実施の形態についてのポイントを記す。第３の実施の形態では、代替パスを、それと対応する運用パスを任意に設定したリンクのグループ（以後リンクグループと呼ぶ）ごとに分けて、使用帯域の和を計算し、最大値のみを使用帯域とする。図７は、図１で示したネットワークのリンクグループＧ１〜Ｇ４の例である。また、図８は図７で示したリンクグループＧ１〜Ｇ４を図２の物理トポロジーに書き加えたものである。
Ｇ１：中継スイッチ１１３、エッジスイッチ１１５
Ｇ２：エッジスイッチ１１１、中継スイッチ１１３
Ｇ３：エッジスイッチ１１１、１１２、中継スイッチ１１４、エッジスイッチ１１５
Ｇ４：エッジスイッチ１１２、中継スイッチ１１３、１１４
【００３３】
図７において、リンクが同時に壊れるリスクを考慮に入れて、リンクグループＧ１〜Ｇ４を作る。例えば中継スイッチ１１３とエッジスイッチ１１５との間の２本のリンクは、まとめられているのでグループＧ１にまとめるというような方針でグループ分けを行う。中継スイッチ１１４が壊れる可能性が高い場合、それに接続するすべてのリンクは同じグループにする。複数箇所の障害でも同じグループ内の障害の場合は復旧可能であり、なおかつ、そのまま代替パスの使用帯域とするより、使用帯域は少ないので、収容効率は上がる。
【００３４】
本発明の第３の実施の形態のフローチャートを図９に示す。図９のステップＡ１ａ、Ａ２ｂにおいて、式（５）、（６）により各リンクの使用帯域と残余帯域を計算する。すべてのリンクグループの集合をＤ、ある運用ＬＳＰをＬｉ、それに対応する代替ＬＳＰをＭｉ（ｉはＬＳＰのインデックス)とする。またｓを任意の物理リンクとし、ｎをある任意のリンクグループとする。リンクｓに属するＬＳＰの集合をＬＳＰ(ｓ)と表わし、リンクグループｎに属するＬＳＰの集合をＬＧ(ｎ)と表わす。またＭｉの使用帯域をＭＲ(Ｍｉ)と表わす。そのとき物理リンクｓの使用帯域及び残余帯域は以下のようになる。
【００３５】
【数３】
リンクｓの残余帯域
＝リンクｓの物理帯域−リンクｓの使用帯域 …（６）
式（５）の第１項はネットワークのリンク上に既に張られている運用パスの使用帯域の和ａであり、第２項は代替パスに対応する運用パスが通るグループごとにリンク上に既に設定されている代替パスの使用帯域の和の最大値ｂ３である。第３の実施の形態ではまた、代替パスの検索対象について、対応する運用パスが通るリンク及び運用パスが通るリンクグループに属するリンクは検討結果から外す（ステップＡ６ｂ）。それ以外は図２と全く同じである。
【００３７】
このように選択したパスは次のような特徴を持つ。図１０は本発明の第３の実施の形態において障害時に運用パスから代替パスへ切り替える概念図である。リンクグループＧ１上には運用パスＡ（使用帯域＝１０Ｍｂｐｓ）と運用パスＢ（使用帯域＝８Ｍｂｐｓ）が、リンクグループＧ３上には運用パスＣ（使用帯域＝６Ｍｂｐｓ）、リンクグループＧ４上には運用パスＤ（使用帯域＝５Ｍｂｐｓ）が設定されており、リンク４２には運用パスＡ〜Ｄの代替パス（使用帯域は運用パスと同じ）が設定されている。
【００３８】
このときリンク４２の使用帯域は、それぞれの代替パスに対応する運用パスが通るリンクグループごとに代替パスの使用帯域の和を計算し、その最大値をリンクの使用帯域とする。図９の例ではリンクグループＧ１上には１８Ｍｂｐｓ、リンクグループＧ３上には６Ｍｂｐｓ、リンクグループＧ４上には５Ｍｂｐｓとなり、その最大値＝１８Ｍｂｐｓ分だけ、リンク４２の使用帯域に繰り入れればよい。すなわちリンクグループ内が全て壊れて、運用パスが代替パスに切り替わっても収容できるように設計されており、１リンクグループ内の多重故障に対応できる。
【００３９】
＜第４の実施の形態＞
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。図２、図５、図９におけるステップＡ７において検索対象中のパスを選ぶ方法を説明する。次の２つの方法で選択する。まず１番目はその候補のパスの中で、最小残余帯域が最大のパスを選択する方法（以後、分散選択と呼ぶ）であり、２番目は、その候補のパスの通るスイッチの数の少ない方を選ぶ方法（以後、最短選択と呼ぶ）である。
【００４０】
分散選択によりパスを選択すると、ネットワークの中でなるべく空きが大きいところを選ぶようになり、分散的なネットワークの利用が可能となる。ただし、経路が考慮されないので、遅延が大きい経路を選択する可能性もある。最短選択によりパスを選択すると、常に最短ルートで選択するようになるので、遅延が少なくなるように設定できる。ただし、常にネットワークの最短経路を選ぶので、パスの利用が使っているところと使っていないところで極端に差がつく可能性があり、余剰帯域の利用などの点で効率的でない可能性がある。
【００４１】
上記の選択方法を用いたパスの選択方法としては、以下の方法が挙げられる。１．分散選択をする。それでも複数のパスがある場合は、どれか１つを適当に選択する。
２．最短選択をする。それでも複数のパスがある場合は、どれか１つを適当に選択する。
３．分散選択をする。それでも複数のパスがある場合は、最短選択をする。それでも複数のパスがある場合はどれか１つを適当に選択する。
４．最短選択をする。それでも複数のパスがある場合は、分散選択をする。それでも複数のパスがある場合はどれか１つを適当に選択する。
【００４２】
１．２．に関しては、それぞれの選択方法しか行わないので、計算量が少なくて済む。３．に関しては、ネットワークの分散を優先した上で、遅延も考慮に入れたパス設計が可能となる。４．に関しては、最短経路を必ず選択することで、遅延が抑えられ、なおかつ、その中で最も残余帯域が残っているパスを選択するので、分散も考慮に入れたパス設計が可能となる。
【００４３】
＜第５の実施の形態＞
また本発明の第５の実施の形態として、各リンクに一定の閾値を設定する。例えばリンクの物理的帯域の７０％というような値を運用パスの上限として閾値に設定する。なお、各リンクの閾値は物理的な帯域によらず、管理者が設定してもよい。図１１は第５の実施の形態を示すフローチャートである。図１１では、分岐ステップＡ５において運用パスを設定するときに、既に設定されている運用パスの使用帯域の合計と、今設定しようとしている運用パスの使用帯域の和が閾値を超えている場合、そのリンクは検索対象から外すという処理（ステップＡ６ａ）が追加されている。
【００４４】
この処理により、各リンクの運用パスは閾値以下に抑えることができ、障害がない通常運用時のパスの偏りが抑えられる。なお図１１はステップＡ６ａ以外は全て図２と同じである。なお、図１１は第１の実施の形態の変形例として記述しているが、第２、第３の実施の形態のフローチャートの図５、図７においても、分岐ステップＡ５において運用パスを設定するときにステップＡ６ａを付け加えることで、同じ効果が得られる。
【００４５】
＜第６の実施の形態＞
また本発明の第６の実施の形態のフローチャートを図１２に示す。ステップＡ７において検索対象のリンクを通るパスが１つも見つからない場合は、ステップＡ８においてパス検索失敗となるが、もしステップＡ６ａで外したリンクが検索対象にあれば、そのリンクを通るパスが存在する場合、運用パスの閾値を高くして、もう一度検索をかける（ステップＡ１０、Ａ１１）。このとき、ステップＡ１１において少しずつ閾値を上げて、ステップＡ６ａに戻る。最終的に閾値を物理リンクの帯域と同じまで上げることで、必ずパスを見つけることができる。この形態では、最初に各リンクの閾値を低めに設定しておき、運用パスの設定に従って、徐々に閾値を高くすることで、より効果的に分散的な運用パスの設定を行うことができる。
【００４６】
＜第７の実施の形態＞
また本発明の第７の実施の形態では、使用帯域保証がないベストエフォートサービスを担う運用パス及び代替パスに関して、各リンクにそのサービスの収容数をＢＦ数としてパス設定装置１２に記録しておく。パスを決定する際、途中リンクの最大ＢＦ数が最も少ない経路を選択する。
【００４７】
なお通信パスはＶＰＩ、ＶＣＩによるＡＴＭパス、ＭＰＬＳシムヘッダによるＭＰＬＳパスなど論理的にコネクションを張ることのできるすべてのプロトコルに対応できる。
【００４８】
以上の説明のとおり、本発明の通信パス設定方式により、各リンクの収容計算に関して、代替パスの使用帯域の和を、対応する運用パスが通るリンクの和、又は中継スイッチごとに計算し、最大値のみを使用帯域に繰り入れることで、１リンク又は、１中継スイッチの故障時のサービスを保証しつつ、そのまま代替パスの和を使用帯域に繰り入れるよりも、収容能力を上げることができる。
【００４９】
各リンクの収容計算に基づいて、収容可能なリンクを通るパスを探索する際、最短ルートを探索する方法か、より残余帯域が大きいルートを探索する方法を組み合わせて、要求サービスに合った探索サービスを行うことができる。また各リンクに閾値を設けて運用パスをある一定の閾値以下に抑えるようすることで、通常運用時の余剰帯域をある一定以上取ることができ、ネットワーク利用の分散化を図ることができる。
【００５０】
またベストエフォートのパスの数を各リンクに数え、ベストエフォートパスを探索する際、途中リンクの最大ベストエフォートのパスの数が最小のルートを選ぶことで、ベストエフォートパスのネットワークの分散配置が可能となり、ネットワークの資源を有効に利用できる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、実サービスの２倍の容量よりも少ない帯域で代替パスを確保でき、収容効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるネットワークの構成の概要を示す概要図
【図２】図１のパス設定装置の処理を示すフローチャート
【図３】図１のパス設定装置が保持する管理領域の各ポート間のトポロジーを示す説明図
【図４】本発明の第１の実施の形態の運用パスと代替パスを示す概念図
【図５】本発明の第２の実施の形態のパス設定装置の処理を示すフローチャート
【図６】本発明の第２の実施の形態の運用パスと代替パスを示す概念図
【図７】図１で示したネットワークのリンクに対するグループ分けの例を示す図
【図８】第３の実施の形態のパス設定装置が保持する管理領域の各ポート間のトポロジーを示す説明図
【図９】本発明の第３の実施の形態のパス設定装置の処理を示すフローチャート
【図１０】本発明の第３の実施の形態の運用パスと代替パスを示す概念図
【図１１】本発明の第５の実施の形態のパス設定装置の処理を示すフローチャート
【図１２】本発明の第６の実施の形態のパス設定装置の処理を示すフローチャート
【符号の説明】
１０ 管理領域
１１１、１１２、１１５ エッジスイッチ
１１３，１１４ 中継スイッチ
１２ パス設定装置
Claims (10)
- ２以上のスイッチから構成されるネットワークを管理領域として前記管理領域内の運用パスと障害時の代替パスを設定する通信パス設定装置において、
前記ネットワークのリンク上に既に張られている運用パスの使用帯域の和ａと、代替パスに対応する運用パスが通るリンクごとの代替パスの使用帯域の和の最大値ｂの和＝ａ＋ｂをそのリンクの使用帯域とし、使用帯域＝ａ＋ｂに基づいてリンクごとの残りの使用可能帯域である残余帯域を求める残余帯域算出手段と、前記残余帯域算出手段により求められた残余帯域に基づいて運用パスを探索して設定する運用パス設定手段と、
前記運用パス設定手段により求められた運用パスの通るリンクを除いたリンクを対象に、前記残余帯域算出手段により求められた残余帯域に基づいて代替パスを探索して設定する代替パス設定手段とを、
有することを特徴とする通信パス設定装置。 - ２以上のエッジスイッチ及び前記エッジスイッチの間を中継する２以上の中継スイッチから構成されるネットワークを管理領域として前記管理領域内の運用パスと障害時の代替パスを設定する通信パス設定装置において、
前記ネットワークのリンク上に既に張られている運用パスの使用帯域の和ａと、代替パスに対応する運用パスが通る前記中継スイッチごとにリンク上に既に設定されている代替パスの使用帯域の和の最大値ｂ１と、運用パスが対応する前記エッジスイッチの間のリンクごとにリンク上に既に設定されている代替パスの使用帯域の和の最大値ｂ２を求め、和ａと最大値ｂ１、ｂ２の大きいほうｍａｘ[ｂ１，ｂ２］の和＝ａ＋ｍａｘ[ｂ１，ｂ２］をそのリンクの使用帯域とし、使用帯域＝ａ＋ｍａｘ[ｂ１，ｂ２］に基づいてリンクごとの残りの使用可能帯域である残余帯域を求める残余帯域算出手段と、
前記残余帯域算出手段により求められた残余帯域に基づいて運用パスを探索して設定する運用パス設定手段と、
前記運用パス設定手段により求められた運用パスの通るリンク、及び運用パスが通る中継スイッチに接続されるリンクを除いたリンクを対象に、前記残余帯域算出手段により求められた残余帯域に基づいて代替パスを探索して設定する代替パス設定手段とを、
有することを特徴とする通信パス設定装置。 - ２以上のスイッチから構成されるネットワークを管理領域として前記管理領域内の運用パスと障害時の代替パスを設定する通信パス設定装置において、
前記ネットワークのリンク上に既に張られている運用パスの使用帯域の和ａと、代替パスに対応する運用パスが通るグループごとにリンク上に既に設定されている代替パスの使用帯域の和の最大値ｂ３の和＝ａ＋ｂ３をそのリンクの使用帯域とし、使用帯域＝ａ＋ｂ３に基づいてリンクごとの残りの使用可能帯域である残余帯域を求める残余帯域算出手段と、
前記残余帯域算出手段により求められた残余帯域に基づいて運用パスを探索して設定する運用パス設定手段と、
前記運用パス設定手段により求められた運用パスの通るリンクを除いたリンクを対象に、前記残余帯域算出手段により求められた残余帯域に基づいて代替パスを探索して設定する代替パス設定手段とを、
有することを特徴とする通信パス設定装置。 - 前記運用パス設定手段及び／又は代替パス設定手段はそれぞれ運用パス、代替パスを探索する場合に、前記残余帯域算出手段により求められた各リンクの残余帯域が運用パス、代替パスの使用帯域より上回っているリンクのみを検索対象とし、前記残余帯域算出手段により求められた残余帯域が最大のパスを求めることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の通信パス設定装置。
- 前記運用パス設定手段及び／又は代替パス設定手段はそれぞれ運用パス、代替パスを探索する場合に、前記残余帯域算出手段により求められた各リンクの残余帯域が運用パス、代替パスの使用帯域より上回っているリンクのみを検索対象とし、前記管理領域内で通るスイッチの数が最も少ないパスを求めることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の通信パス設定装置。
- 前記運用パス設定手段及び／又は代替パス設定手段はそれぞれ運用パス、代替パスを探索する場合に、前記残余帯域算出手段により求められた各リンクの残余帯域が運用パス、代替パスの使用帯域より上回っているリンクのみを検索対象とし、前記残余帯域算出手段により求められた残余帯域が最大の運用パス又は代替パスを求め、前記求めた運用パス又は代替パスが複数存在する場合は、求めた運用パス又は代替パスの中で、前記管理領域内で通るスイッチの数が少ないパスを求めることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の通信パス設定装置。
- 前記運用パス設定手段及び／又は代替パス設定手段はそれぞれ運用パス、代替パスを探索する場合に、前記残余帯域算出手段により求められた各リンクの残余帯域が運用パス、代替パスの使用帯域より上回っているリンクのみを検索対象とし、前記管理領域内で通るスイッチの数が最も少ない運用パス又は代替パスを求め、前記求めた運用パス又は代替パスが複数存在する場合は、求めた運用パス又は代替パスの中で、前記残余帯域算出手段により求められた各リンクの残余帯域が最大のパスを求めることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の通信パス設定装置。
- 前記運用パス設定手段は運用パスを探索する場合に、各リンクに一定の閾値を設定しておき、すでに設定した運用パスの使用帯域の合計と、現在設定しようとしている運用パスの使用帯域の和が、その各リンクの閾値を超えるリンクをパスの検索対象から外すことを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の通信パス設定装置。
- 前記運用パス設定手段は前記閾値を超える経路しか探索できない場合、前記閾値を増加させて再び運用パスを探索することを特徴とする請求項８に記載の通信パス設定装置。
- 前記運用パス設定手段及び／又は代替パス設定手段はそれぞれ、帯域保証しないベストエフォートサービスを行う運用パス又は代替パスを探索する場合に、リンクごとにベストエフォートサービスを行う運用パス又は代替パスの本数をあらかじめ記録し、途中リンクの前記本数が最小の経路を設定することを特徴とする請求項１から９のいずれか１つに記載の通信パス設定装置。
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