JP5167293B2 - 経路制御装置、通信システムおよび経路計算方法 - Google Patents

Description

本発明は、光パスやＭＰＬＳ（Multi-Protocol Label Switching）を用いたネットワークにおける経路計算技術に関する。

ネットワーク事業者において、予期しない故障の発生に対して迅速に代替の転送経路を提供し、転送品質の維持を行うことが重要である。特に重要なデータ送信を扱う基幹通信網インフラでは、高い耐障害性が要求される。従来、１つの始終点（始点ノードと終点ノード）に対し、リンクまたはノードを共有しない現用系パスと予備系パスを提供する１＋１のパス設計方法が提案されている（非特許文献１参照）。このパス設計方法によれば、現用系パスと予備系パスはリンクまたはノードを共有しないパスとして設計されるため、一方のパスの構成要素に故障が発生しても、他方のパスによるデータ転送が可能となる。具体的には、１＋１の二重構成では、現用系パスと予備系パスとが設定されており、両方のパスにデータを流す。そして、現用系パスに故障を検知した場合にはノードの受信端で速やかに、データ受信パスを予備系パスに切り替えることで、データ損失を小さくすることができる。

しかし、現用系パスの経路が故障や工事により不通となると、一時的に予備系パスのみの片側通信となり、通信路の信頼性が低下するという問題がある。また、新たに使用する予備系パスに故障が発生する前に再度１＋１の状態を復元するためには、迅速な障害復旧が必要である。このような問題を解決するため、１つの始終点に対し、１＋１＋１の３つのルートを確保する方法が提案されている。

J. Suurballe, "Disjoint paths in a network," Networks, vol.4, pp.125-145, 1974.

しかし、１つの始終点に対して１＋１＋１の３つのルートを確保する方法において、３つのルート間でリンク（またはノード）を共有しないルートを事前に設計する必要がある。よって、３番目に設計するルートが使用可能なリソースは制限され、非常にホップ数の高い経路となる。このようなホップ数の増加は、利用帯域の増加によるコスト増加や、転送遅延時間の増加による品質劣化の要因となる。

そこで、本発明は、前記した問題を解決し、ネットワークの現用系パスおよび予備系パスの１＋１の二重構成を保持する場合において、利用帯域の増加によるコスト増加や、転送遅延時間の増加による品質劣化を抑制することを目的とする。

前記した課題を解決するため、本発明は、ネットワークの始点ノードと終点ノードとを接続する現用系経路および予備系経路を計算する経路制御装置が、ネットワークを構成するノード、ノードを接続するリンク、およびリンクそれぞれのリンクコストを示すトポロジ情報を記憶する。そして、この経路制御装置は、トポロジ情報を参照して、ネットワークの始点ノードから終点ノードまでの間を接続する現用系経路である第１の経路と、始点ノードと終点ノードとの間を接続し、第１の経路上のいずれのリンクも経由しない予備系経路である第２の経路とを計算する。そして、この計算した第１の経路および第２の経路の経路情報を示したパス情報を作成し、記憶部に記憶する。また、経路制御装置は、パス情報の第１の経路または第２の経路上のいずれかのリンクが不通になる故障パターンを想定し、始点ノードと終点ノードとの間を接続し、かつ、想定した故障パターンにおいて不通になったリンクも、不通にならなかった経路のリンクも経由しない第３の経路を、トポロジ情報を参照して計算する。そして、計算した第３の経路の経路情報を示した動的パス情報を作成し、記憶部に記憶する。また、経路制御装置は、ネットワーク経由で、リンクごとの利用帯域を取得し、取得したリンクごとの利用帯域を利用帯域情報として記憶部に記憶する。その後、利用帯域情報および動的パス情報を参照して、故障パターンごとに、リンクそれぞれの第３の経路の利用帯域を計算し、当該リンクの第３の経路の利用帯域のうち、最大となる帯域を選択する。そして、利用帯域情報に示される当該リンクの利用帯域に、選択した第３の経路の利用帯域を加算した帯域を、当該リンクのリンク設備量として示したリンク容量情報を作成し、記憶部に記憶する。その後、経路制御装置は、このリンク容量情報を出力する。

このようにすることで、経路制御装置は、ネットワーク内に始点ノードから終点ノードまで、リンクを共有しないような２つの経路を計算する場合において、どちらか一方の経路上のリンクに障害が発生しても、その経路を迂回する新たな予備系経路（第３の経路）を設定できる。つまり、ネットワークのパス（経路）の１＋１の二重構成を保持できる。ここで、経路制御装置は、第３の経路を、不通となった箇所に応じてダイナミックに決定する。よって、１つの(始点ノード、終点ノード)ペアに対してパスを１＋１＋１の３ルート確保する方法に比べて、利用帯域の増加によるコスト増加や、転送遅延時間の増加による品質劣化を抑制することができる。また、経路制御装置は、第３の経路を設定することを考慮して、各リンクのリンク設備量を計算することができる。ここで、経路制御装置は、リンク設備量の計算にあたり、故障パターンごとに、ネットワーク内のリンクごとに、そのリンクにおける第３の経路の利用帯域の最大値を計算し、その計算した最大値を当該リンクの利用帯域（第１の経路や第２の経路の帯域）に加算した値を、そのリンクのリンク設備量とする。よって、経路制御装置は、実際に必要とされる帯域に近いリンク設備量を計算できる。これにより、ネットワークの管理者等は、ネットワークの各リンクにどの程度のリンク設備量が必要かを知ることができる。

また、本発明の経路制御装置は、トポロジ情報を参照して、ネットワークの始点ノードから終点ノードまでの間を接続する現用系経路である第１の経路と、始点ノードと終点ノードとの間を接続し、第１の経路上のいずれのノードも経由しない予備系経路である第２の経路とを計算する。また、パス情報の第１の経路または第２の経路上のいずれかのノードにおけるデータ転送ができなくなる故障パターンを想定し、経路の始点ノードと終点ノードとの間を接続し、想定した故障パターンにおいてデータ転送ができなくなったノードも、データ転送ができる経路のノードも経由しない第３の経路を計算し、計算した第３の経路を動的パス情報に記憶する。

このようにすることで、経路制御装置は、ネットワーク内に始点ノードから終点ノードまで、ノードを共有しないような２つの経路を設定する場合において、どちらか一方の経路上のノードに故障やメンテナンスのためデータ転送ができない事態が発生しても、新たな予備系経路（第３の経路）を設定できる。また、経路制御装置は、第３の経路を設定することも考慮して、各リンクのリンク設備量を計算することができる。

また、本発明の経路制御装置は、ネットワーク全体で各リンクに割り当て可能な帯域が限られている場合、リンクそれぞれの最大利用可能帯域として、リンク容量情報に示されるリンクそれぞれのリンク設備量を参照して、計算した第３の経路それぞれについて、第３の経路の経由するリンクのうち、リンク設備量の大きいリンクから優先的に、各リンクに割り当て可能な帯域の範囲内で、リンク設備量に示される帯域を割り当て、割り当てた各リンクの最大利用可能帯域を記憶部に記憶する。

このようにすることで、経路制御装置は、ネットワーク全体で各リンクに割り当て可能な帯域（リソース量）が限られている場合に、よりリンク設備量の大きいリンクから優先的に帯域の割り当てをする。よって、より利用帯域の大きいリンクから優先的に帯域を確保できる。

また、本発明の経路制御装置は、ネットワーク全体で各リンクに割り当て可能な帯域が限られている場合、リンクそれぞれの最大利用可能帯域として、リンク容量情報に示されるリンクそれぞれのリンク設備量を参照して、計算した第３の経路それぞれについて、第３の経路の経由するリンクのうち、各リンクに割り当て可能な帯域の範囲内で、リンク設備量の小さいリンクから優先的にリンク設備量に示される帯域を割り当て、割り当てた各リンクの最大利用可能帯域を記憶部に記憶する。

このようにすることで、経路制御装置は、ネットワーク全体で各リンクに割り当て可能な帯域が限られている場合に、よりリンク設備量の小さいリンクから優先的に帯域の割り当てをする。よって、より多くのリンクに対し帯域を確保できる。

また、本発明の経路制御装置は、ネットワーク全体で各リンクに割り当て可能な帯域が限られている場合、リンクそれぞれの最大利用可能帯域として、リンク容量情報に示されるリンクそれぞれのリンク設備量および動的パス情報を参照して、リンクのうち第３の経路の収容数が多いものから優先的に、各リンクに割り当て可能な帯域の範囲内で、リンク設備量に示される帯域を割り当て、割り当てた各リンクの最大利用可能帯域を記憶部に記憶する。

このようにすることでも、経路制御装置は、ネットワーク全体で各リンクに割り当て可能な帯域が限られている場合に、より多くのリンクに対し帯域を確保できる。

本発明によれば、経路制御装置は、ネットワークに現用系経路および予備系経路の１＋１の二重構成を保持する場合において、利用帯域の増加によるコスト増加や、転送遅延時間の増加による品質劣化を抑制することができる。また、経路制御装置は、新たな予備系経路（第３の経路）を設定する場合を考慮して、各リンクのリンク設備量を計算することができる。

本実施の形態の経路制御装置を含むシステムの構成例を示した図である。 本実施の形態の経路制御装置による経路計算例を示した図である。 本実施の形態の経路制御装置のブロック構成図である。 図３の経路制御装置の処理手順を示した図である。 図３の経路制御装置の処理手順を示した図である。 図３の経路制御装置によるリンク設備量の計算を説明するための図である。 図３の経路制御装置による各リンクへの帯域の割り当てを説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態を説明する。本実施の形態のシステム（通信システム）は、図１に示すように、ネットワークと、経路制御装置１０と、網状態情報収集装置２０とを含んで構成される。経路制御装置１０は、ネットワーク内の各ノード間を接続するパスの経路計算を行い、そのパスの設定指示を行う。網状態情報収集装置２０は、ネットワーク内の各リンクを流れるトラヒック量（利用帯域）を取得する。ネットワークは、図１に示すように、複数のノードを含んでなり、これらのノードはリンクにより接続される。ノード間にはトラヒックが流れる。このトラヒックは、経路制御装置１０からの指示に基づきノード間に設定されるパス（伝送パス）により転送される。このパスの設定は、ノード間のシグナリング等により行われ、設定されるパスは、例えば、光パスやＭＰＬＳ（Multi-Protocol Label Switching）パス等である。この経路制御装置１０は、始点ノードから終点ノードまでの経路計算を行うと、その経路上のリンクに必要な帯域（リンク設備量）を計算する。ここで計算されたリンク設備量は、オペレータ等が参照可能である。これにより、オペレータはネットワーク内の各リンクにどの程度の帯域を確保すればよいかを確認できる。なお、この経路制御装置１０は、例えば、ＰＣＥ（経路計算サーバ）により実現される。

なお、以下の説明において、経路制御装置１０の計算する第２の経路は、第１の経路とリンクが重複しない経路とし、第３の経路は、第１の経路および第２の経路のうち、不通にならなかった経路とリンクが重複しないような経路とする。この第１の経路のパスと第２の経路のパスの両方にデータが流れ、第１の経路に故障を検知した場合、ノードは、自身の受信端で速やかに、データ受信パスを第２の経路に切り替える。

ここで、この経路制御装置１０は、図２（ａ）に示すように、１つのペア（始点ノードと終点ノードのペア）に対してパスを２つ設定する。すなわち、経路制御装置１０は、図２（ａ）の始点ノードと終点ノードとの間に符号１０１に示す現用系経路のパスと符号１０２に示す予備系経路のパスとを設定する。このように２つのパスを確保する方法において、経路制御装置１０がどちらか一方のパスに故障が発生すると、経路制御装置１０は、新たな予備系経路（第３の経路）上にパスを設定する。そして、ノードは、この第３の経路を用いてトラヒックを転送する。ここで、経路制御装置１０が、現用系経路の故障を検知した場合、図２（ｂ）に示すように、現用系経路を、符号１０３に示す第３の経路に切り替える。つまり、第３の経路にパスを設定し、このパスを用いてトラヒックを転送するようにする。一方、経路制御装置１０が、予備系経路の故障を検知した場合、図２（ｃ）に示すように、予備系経路を、符号１０４に示す第３の経路に切り替える。つまり、第３の経路にパスを設定し、このパスを用いてトラヒックを転送するようにする。

このように、経路制御装置１０は、始点ノードから終点ノードまでの経路を２つ用意しておく。そして、そのどちらかの経路の故障等により不通になったとき、さらにもう１つの経路（第３の経路）のパスを設定する。つまり、経路制御装置１０は、現用系経路、予備系経路のどちらが不通になったときにも、第３の経路を用意するので、ネットワークは現用系パスおよび予備系パスの１＋１の二重構成を保持することができる。これにより、通信の信頼性を向上させることができる。また、このようにネットワークに１＋１の二重構成を保持する場合において、故障発生時等において第３の経路を設定するので、利用帯域の増加によるコスト増加や、転送遅延時間の増加による品質劣化を抑制することができる。また、詳細は後記するが、経路制御装置１０は、この第３の経路を設定する場合を考慮して、各リンクのリンク設備量（帯域）を計算する。よって、経路制御装置は、この第３の経路を設定する場合、実際に各リンクに確保すべき帯域を推測できる。

＜構成＞
次に、図３を用いて、経路制御装置１０を説明する。この経路制御装置１０は、ネットワーク内の現用系経路または予備系経路が不通になったとき、さらにもう１つの経路（第３の経路）のパスを設定する。また、経路制御装置１０は、この第３の経路を設定する場合を考慮して、ネットワーク内のリンク設備量を計算する。

経路制御装置１０は、ネットワーク内のノードや、網状態情報収集装置２０と通信可能なコンピュータにより実現され、入出力部（入力部および出力部）１１、処理部１２、記憶部１３および通信部１４を備える。

入出力部１１は、入出力インタフェースから構成される。通信部１４は、ノードや、網状態情報収集装置２０との間で通信を行うための通信インタフェースから構成される。また、処理部１２は、この経路制御装置１０が備えるＣＰＵ（Central Processing Unit）によるプログラム実行処理や、専用回路等により実現される。さらに、記憶部１３は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、フラッシュメモリ等の記憶媒体から構成される。なお、経路制御装置１０をプログラム実行処理により実現する場合、記憶部１３には、この経路制御装置１０の機能を実現するためのプログラムが格納される。

まず、記憶部１３に記憶される情報を説明する。記憶部１３は、トポロジ情報１３１、パス情報１３２、動的パス情報１３３、リンク容量情報１３４および利用帯域情報１３５を記憶する。

トポロジ情報１３１は、ネットワークを構成するノードの接続関係を示した情報であり、各ノードを接続するリンク、および各リンクのリンクコストを含む。このトポロジ情報１３１は、通信部１４や入出力部１１経由で入力される。

パス情報１３２は、ネットワーク内のノード間に設定されたパスごとに、当該パスの経路情報を示した情報である。このパス情報１３２には、設定されたパスの始点ノードおよび終点ノードのノードＩＤや、始点ノードから終点ノードまでの間で経由するノードのノードＩＤ、リンクＩＤ、始点ノードおよび終点ノードで当該パスに用いられるインタフェース（ＩＦ）のインタフェースＩＤ（ＩＦ ＩＤ）、当該パスの帯域等が含まれる（表１参照）。なお、表１において経由ノードＩＤは省略した。このパス情報１３２は、パス情報作成部１２２（後記）により作成され、パス通信部１２５がノード間にパスを設定する際に参照される。なお、このパス情報１３２には第１の経路の経路情報と、その第１の経路と始点ノードおよび終点ノードが同じである第２の経路のパスの経路情報とが対応付けて記憶される。

動的パス情報１３３は、故障パターンごとに、第１の経路および第２の経路の予備経路である第３の経路の経路情報を示した情報である。この第３の経路は、第１の経路または第２の経路上のいずれかのリンクが不通になった場合の予備経路である。この第３の経路は、具体的には、第１の経路の始点ノードと終点ノード（つまり、この始点ノードと終点ノードは、第２の経路の始点ノードと終点ノードでもある）との間を接続し、不通になったリンクも、不通にならなかった方の経路のリンクも経由しない経路である。例えば、不通になった経路が第１の経路であれば、この第１の経路に対する第３の経路は、不通になった第１の経路上のリンクも、第２の経路のいずれのリンクも経由しない経路である。この動的パス情報１３３は、故障リンクと、故障経路のパスＩＤごとに、その経路に対する第３の経路のパスＩＤ、始点ノード、始点ノードのＩＦ ＩＤ、終点ノード、終点ノードのＩＦ ＩＤ、経由リンク、帯域等を示した情報である（表２参照）。動的パス情報１３３はは、パス情報作成部１２２（後記）により作成される。なお、第３の経路の帯域は、この第３の経路に対応する第１の経路および第２の経路の帯域と同じ値である。

リンク容量情報１３４は、ネットワークのリンクごとに、このリンクに用意すべきリンク設備量（帯域）を示した情報である（表３参照）。このリンク容量情報１３４は、リンク容量計算部１２４（後記）により作成される。このリンク容量情報１３４は、入出力部１１経由で、オペレータの端末装置等、外部装置により読み出される。

利用帯域情報１３５は、ネットワーク内のリンクごとに、当該リンクのトラヒック量（利用帯域）を示した情報である（表４参照）。この利用帯域情報１３５は、利用帯域取得部１２３（後記）により作成される。この利用帯域情報１３５は、各リンクの最大利用可能帯域に対する、利用帯域の割合（リンク利用率）を示した情報であってもよい。

次に、処理部１２を説明する。処理部１２は、経路制御装置１０全体の制御を司り、ここでは主に第１の経路、第２の経路および第３の経路の経路計算と、各リンクのリンク設備量の計算を行う。この処理部１２は、経路計算部１２０、動的経路計算部１２１、パス情報作成部１２２、利用帯域取得部１２３、リンク容量計算部１２４およびパス通信部１２５を備える。破線で示したリソース配分部１２６については、後記する。

経路計算部１２０は、ネットワークの始点ノードと終点ノードの指示入力を受け付ける。そして、経路計算部１２０は、トポロジ情報１３１を参照して、この始点ノードから終点ノードまでの間を接続する現用系経路である第１の経路と、始点ノードと終点ノードとの間を接続し、第１の経路上のいずれのリンクも経由しない予備系経路である第２の経路とを計算する。ここでの経路計算は、例えば、非特許文献１に記載される経路計算法が用いられる。最短経路の計算には、トポロジ情報１３１に示されるノード間の接続関係や、各リンクのリンクコストの情報を参照する。

動的経路計算部１２１は、パス情報１３２に示されるすべての第１の経路および第２の経路の組み合わせについて、第１の経路または第２の経路上のいずれかのリンクが不通になる故障パターンを想定し、第１の経路および第２の経路の予備経路である第３の経路を計算する。この第３の経路の計算も、トポロジ情報１３１に示されるノード間の接続関係や、各リンクのリンクコストの情報を参照して行う。

パス情報作成部１２２は、パス通信部１２５（後記）がパス設定指示を行った経路の経路情報をパス情報１３２として記憶部１３に記憶する。

利用帯域取得部１２３は、網状態情報収集装置２０からネットワーク内の各リンクを流れるトラヒック量（利用帯域）を取得する。そして、取得したトラヒック量（利用帯域）をもとに、利用帯域情報１３５を作成する。ここでの利用帯域の取得は、例えば、所定期間ごとに行う。

リンク容量計算部１２４は、利用帯域情報１３５および動的パス情報１３３を参照して、故障パターンごとに、各リンクにおける第３の経路の利用帯域を計算し、リンクごとに第３の経路の利用帯域のうち最大値を選択する。次に、リンク容量計算部１２４は、利用帯域情報１３５に示される当該リンクの利用帯域（つまり、他のパスの第１の経路や第２の経路で利用されている帯域）に、選択した第３の経路の利用帯域を加算した帯域を、リンク設備量としてリンク容量情報１３４に記録する。例えば、リンク容量計算部１２４は、表１に示すように、リンクＩＤごとに、そのリンクのリンク設備量と、そのリンク設備量の内訳である、利用帯域および第３の経路の利用帯域（予備リソース量）とをリンク容量情報１３４に記録する。このようなリンク容量情報１３４を参照することで、ネットワークの管理者は、第３の経路を設定する経路計算を行う場合に、各リンクにどの程度の予備リソース量を用意すればよいかを把握することができる。

パス通信部１２５は、経路計算部１２０により計算された第１の経路および第２の経路のパスの設定指示を、ネットワーク内の各ノードへ送信する。また、パス通信部１２５は、ネットワーク内の第１の経路または第２の経路上のリンク故障等、データ通信が不能になったことを検知したとき、動的パス情報１３３に示される、当該第１の経路または第２の経路に対する第３の経路の経路情報を読み出し、当該第３の経路の設定指示を行う。

＜処理手順＞
次に、図４，５を用いて、経路制御装置１０の処理手順を説明する。まず、図４を用いて、経路制御装置１０のパスの設定指示の処理手順を説明する。

図３の経路制御装置１０の経路計算部１２０は、ネットワークの始点ノードと終点ノードの指示入力を受け付けると、トポロジ情報１３１を参照して、この始点ノードから終点ノードまでの間を接続する第１の経路と、第２の経路とを計算する（Ｓ１）。そして、パス通信部１２５は、この第１の経路および第２の経路のパスの設定指示を各ノードへ送信する（Ｓ２）。設定指示を行ったパスの経路情報は、パス情報作成部１２２がパス情報１３２に記録する。ここで、経路制御装置１０が、この第１の経路または第２の経路の故障等、データ通信が不能になったこと（不通になったこと）を検知したとき（Ｓ３のＹｅｓ）、パス通信部１２５は、予め動的パス情報１３３に記録しておいた、この不通となった経路に対する第３の経路の経路情報を読み出し、この第３の経路のパスの設定指示を行う（Ｓ４）。なお、Ｓ３において第１の経路の不通も、第２の経路の不通も検知しなければ（Ｓ３のＮｏ）、Ｓ３へ戻る。

次に、図５を用いて動的パス情報１３３およびリンク容量情報１３４の作成手順を説明する。

経路制御装置１０は、図３の網状態情報収集装置２０から各リンクの利用帯域を取得すると（Ｓ１１）、この利用帯域の情報を利用帯域情報１３５に記録する。

そして、動的経路計算部１２１は、パス情報１３２に示されるすべての第１の経路および第２の経路の組み合わせについて、第１の経路または第２の経路上のいずれかのリンクが不通になる故障パターンを想定する。そして、その故障パターンごとに、第３の経路を計算する。動的経路計算部１２１は、この計算した第３の経路を示した動的パス情報１３３を作成する（Ｓ１２）。

リンク容量計算部１２４は、利用帯域情報１３５および動的パス情報１３３を参照して、故障パターンごとに、リンクそれぞれの利用帯域を計算する。そして、その計算した利用帯域のうち最大の利用帯域を当該リンクのリンク設備量として示したリンク容量情報１３４を作成する（Ｓ１３）。そして、このリンク容量情報１３４を、記憶部１３に記憶する。つまり、リンク容量計算部１２４は、動的パス情報１３３から、各パスの第３の経路で利用するリンクと、その利用帯域とを読み出す。そして、すべての故障パターンごとに、その故障パターンにおいて第３の経路が利用する帯域を計算し、各リンクにおいて最大となる帯域を選択する。次に、当該リンクの利用帯域（つまり、他のパスの第１の経路や第２の経路で利用されている帯域）に、選択した第３の経路の利用帯域を加算した帯域を、リンク設備量としてリンク容量情報１３４に記録する。

例えば、図６（ａ）に示すように、故障発生前に、始点ノード１と終点ノード１との間を流れるトラヒック量１０Ｇ（ｂｐｓ）のトラヒックと、始点ノード２と終点ノード２との間を流れるトラヒックと量５Ｇ（ｂｐｓ）のトラヒックがある場合を考える。このような場合に、故障パターンとして、図６（ｂ）の故障１と、図６（ｃ）の故障２とのパターンがあるとする。ここで図６（ｂ）に示す故障１が発生した場合、始点ノード１と終点ノード１との間を流れるトラヒックの経路は、第３の経路である符号６０１に示す経路に変更される。一方、故障パターンとして、図６（ｃ）に示すような故障２が発生した場合、始点ノード２と終点ノード２との間を流れるトラヒックの経路は、例えば、第３の経路である符号６０２に示す経路に変更される。このような２つの故障パターンを考えた場合のリンクＸのリンク設備量は、以下のように計算される。すなわち、リンクＸには、第３の経路である符号６０１に示すトラヒックまたは符号６０２に示すトラヒックが流れる。よって、このリンクＸの第３の経路の利用帯域は、１０Ｇ（ｂｐｓ）になるときと、５Ｇ（ｂｐｓ）になるときがある。すると、このリンクＸの第３の経路の利用帯域は最大１０Ｇ（ｂｐｓ）である。よって、この１０Ｇ（ｂｐｓ）を、リンクＸの利用帯域（第１の経路や第２の経路で利用される帯域）に加算した値をリンク設備量として、リンク容量情報１３４に記録する。リンク容量計算部１２４は、このような処理を、あらゆる故障パターンを想定して各リンクに実行し、リンク容量情報１３４を作成する。

以上説明した経路制御装置１０によれば、ネットワーク内に始点ノードから終点ノードまで、リンクを共有しないような２つの経路を設定する場合において、どちらか一方の経路上のリンクに障害が発生しても、新たな予備系経路（第３の経路）のパスを設定できる。つまり、ネットワークのパス（経路）の１＋１の二重構成を保持できる。また、経路制御装置１０は、第３の経路のパスを設定する場合を考慮して、リンク設備量を計算することができる。

なお、前記した実施の形態において、経路制御装置１０が、ネットワーク内のリンク故障を想定して経路計算を行う場合について説明したが、これに限定されない。例えば、経路制御装置１０はネットワーク内のノード故障を想定して経路計算を行うようにしてもよい。この場合、経路制御装置１０の経路計算部１２０は、非特許文献１に記載の方法を用いて同じノードを共用しない第１の経路と第２の経路を計算する。また、動的経路計算部１２１は、第１の経路または第２の経路上のいずれかのノードにデータ通信が不可能になる事態が発生する故障パターンを想定する。そして、（１）この経路の始点ノードと終点ノードとの間を接続し、（２）想定した故障パターンにおいて不通になったノードを経由せず、かつ、（３）不通にならなかった方の経路上のいずれのノードも経由しない第３の経路を計算すればよい。

また、経路制御装置１０は、図３に示すリソース配分部１２６を含んでいてもよい。このリソース配分部１２６は、ネットワーク全体で各リンクに割り当て可能な帯域が限られている場合の各リンクの最大利用可能帯域を決定する。例えば、リソース配分部１２６は、以下の（１）〜（３）のいずれかの方法により、各リンクの最大利用可能帯域を決定する。
（１）各リンクのうち、リンク容量情報１３４に示される第３の経路のパスが要求するリンク設備量の大きいリンクから優先的に、当該リンクのリンク設備量の帯域を割り当てる方法（降順選択法）。
（２）各リンクのうち、リンク容量情報１３４に示される第３の経路のパスが要求するリンク設備量の少ないリンクから優先的に、当該リンクのリンク設備量の帯域を割り当てる方法（昇順選択法）。
（３）動的パス情報１３３を参照して、各リンクの経由する第３の経路の収容数を計算し、各リンクのうち、この第３の経路の収容数が多いものから優先的に、リンク容量情報１３４に示される当該リンクのリンク設備量の帯域を割り当てる方法（収容フロー数降順選択法）。

例えば、図７の（ａ）に示すトポロジのリンクＩＤ=１〜４のリンクにおいて新たな予備系パス（第３の経路のパス）が要求するリンク設備量がそれぞれ、（ｂ）に示す値であり、また、第３の経路のパスの収容数が、（ｃ）に示す値であった場合に、以下のようにして帯域の割り当てを行うリンクの優先順位を選択する。

＜（１）降順選択法＞
リソース配分部１２６は、リンク容量情報１３４に示される当該リンクのリンク設備量の帯域を割り当てるとき、例えば、リンク設備量が大きい順に、図７（ａ）のリンクＩＤ「４」のリンク→リンクＩＤ「２」のリンク→リンクＩＤ「３」のリンク→リンクＩＤ「１」のリンクという優先順位で帯域を割り当てる。よって、リソース配分部１２６は、より利用帯域の大きいリンクから優先的に帯域を割り当てることができる。

＜（２）昇順選択法＞
リソース配分部１２６は、リンク容量情報１３４に示される当該リンクのリンク設備量の帯域を割り当てるとき、例えば、リンク設備量が小さいものから優先的に、図７（ａ）のリンクＩＤ「１」のリンク→リンクＩＤ「３」のリンク→リンクＩＤ「２」のリンク→リンクＩＤ「４」のリンクという順で帯域を割り当てる。よって、リソース配分部１２６は、より多くのリンクに対し帯域を割り当てることができる。

＜（３）収容フロー数降順選択法＞
リソース配分部１２６は、リンク容量情報１３４に示される当該リンクのリンク設備量の帯域を割り当てるとき、例えば、各リンクのうち、第３の経路の収容数が多いものから優先的に、図７（ａ）のリンクＩＤ「３」のリンク→リンクＩＤ「４」のリンク→リンクＩＤ「１」のリンク→リンクＩＤ「２」のリンクという順で帯域を割り当てる。よって、リソース配分部１２６は、より多くのリンクに対し帯域を割り当てることができる。

リソース配分部１２６は、このようにして、ネットワーク全体で各リンクに割り当て可能な帯域を各リンクに割り当てると、その帯域を当該リンクの最大利用可能帯域として記憶部１３に記憶する。

また、（１）〜（３）の選択方法それぞれにおいて、（ａ）１つのリンクに、リンク容量情報１３４に記憶された当該リンクのリンク設備量の帯域を割り当ててから、次の順番のリンクへの帯域の割り当てを行ってもよいし、（ｂ）（１）〜（３）の選択方法で選択した順に従って、ネットワーク全体で各リンクに割り当て可能な帯域を比例配分してもよい。例えば、（１）降順選択法において（ａ）を用いる場合を考える。この場合、割り当て可能な帯域が、トータルで１０Ｇ（ｂｐｓ）であるとすると、リソース配分部１２６は、図７（ａ）のリンクＩＤ「１」のリンクに、１０Ｇ（ｂｐｓ）を割り当て、リンクＩＤ「２」のリンクに０Ｇ（ｂｐｓ）を割り当てる。一方、（１）降順選択法において（ｂ）を用いる場合、リソース配分部１２６は、図７（ａ）のリンクＩＤ「１」のリンクに６．６Ｇ（ｂｐｓ）を割り当て、リンクＩＤ「２」のリンクに３．３Ｇ（ｂｐｓ）を割り当てる。

このようにすることで、経路制御装置１０は、ネットワークの管理者の所望するポリシーに従って、各リンクへの帯域の割り当てを行うことができる。

なお、前記した実施の形態において、故障発生時の経路の切り替えは、経路制御装置１０で行うものとして説明したが、これに限定されない。例えば、ネットワーク内の各ノードに図３の経路制御装置１０の構成を実装し、ノード自身がリンクまたはノードの故障を検知したとき、第３の経路を計算し、その第３の経路へパスを切り替えるようにしてもよい。

また、前記した実施の形態において、経路制御装置１０は、予め動的経路計算部１２１が、第３の経路を計算しておく場合を例に説明したが、これに限定されない。例えば、経路制御装置１０の動的経路計算部１２１は、ノードまたはリンクの故障等、データが不通になったことを検知したとき、これをトリガとして、第３の経路を計算し、この第３の経路の設定を行うようにしてもよい。

１０ 経路制御装置
１１ 入出力部
１２ 処理部
１３ 記憶部
１４ 通信部
２０ 網状態情報収集装置
１２０ 経路計算部
１２１ 動的経路計算部
１２２ パス情報作成部
１２３ 利用帯域取得部
１２４ リンク容量計算部
１２５ パス通信部
１２６ リソース配分部
１３１ トポロジ情報
１３２ パス情報
１３３ 動的パス情報
１３４ リンク容量情報
１３５ 利用帯域情報

Claims (7)

1. ネットワークの始点ノードと終点ノードとを接続する現用系経路および予備系経路を計算する経路制御装置であって、
   前記ネットワークを構成するノード、前記ノードを接続するリンク、および前記リンクそれぞれのリンクコストを示すトポロジ情報を記憶する記憶部と、
   前記トポロジ情報を参照して、前記ネットワークの始点ノードから終点ノードまでの間を接続する前記現用系経路である第１の経路と、前記始点ノードと終点ノードとの間を接続し、前記第１の経路上のいずれのリンクも経由しない前記予備系経路である第２の経路とを計算する経路計算部と、
   前記計算した第１の経路および第２の経路の経路情報を示したパス情報を作成し、前記記憶部に記憶するパス情報作成部と、
   前記パス情報の前記第１の経路または第２の経路上のいずれかのリンクが不通になる故障パターンを想定し、前記始点ノードと終点ノードとの間を接続し、かつ、前記想定した故障パターンにおいて前記不通になったリンクも、前記不通にならなかった経路のリンクも経由しない第３の経路を、前記トポロジ情報を参照して計算し、前記計算した第３の経路の経路情報を示した動的パス情報を作成し、前記記憶部に記憶する動的経路計算部と、
   前記ネットワーク経由で、前記リンクごとの利用帯域を取得し、前記取得したリンクごとの利用帯域を利用帯域情報として前記記憶部に記憶する利用帯域取得部と、
   前記利用帯域情報および前記動的パス情報を参照して、前記故障パターンごとに、当該故障パターンにおける前記リンクそれぞれの第３の経路の利用帯域を計算し、当該リンクの第３の経路の利用帯域のうち、最大となる帯域を選択し、前記利用帯域情報に示される当該リンクの利用帯域に、前記選択した第３の経路の利用帯域を加算した帯域を、当該リンクのリンク設備量として示したリンク容量情報を作成し、前記記憶部に記憶するリンク容量計算部と、
   前記リンク容量情報を出力する出力部とを備えることを特徴とする経路制御装置。
2. 前記経路計算部は、前記トポロジ情報を参照して、前記ネットワークの始点ノードから終点ノードまでの間を接続する前記現用系経路である第１の経路と、前記始点ノードと終点ノードとの間を接続し、前記第１の経路上のいずれのノードも経由しない前記予備系経路である第２の経路とを計算し、
   前記動的経路計算部は、前記パス情報の前記第１の経路または第２の経路上のいずれかのノードにおけるデータ転送ができなくなる故障パターンを想定し、前記経路の始点ノードと終点ノードとの間を接続し、前記想定した故障パターンにおいて前記データ転送ができなくなったノードも、前記データ転送ができる経路のノードも経由しない第３の経路を計算し、前記計算した第３の経路を動的パス情報に記憶することを特徴とする請求項１に記載の経路制御装置。
3. 前記ネットワーク全体で各リンクに割り当て可能な帯域が限られている場合、
   前記リンクそれぞれの最大利用可能帯域として、前記リンク容量情報に示されるリンクそれぞれのリンク設備量を参照して、前記計算した第３の経路それぞれについて、前記第３の経路の経由するリンクのうち、前記リンク設備量の大きいリンクから優先的に、前記各リンクに割り当て可能な帯域の範囲内で、前記リンク設備量に示される帯域を割り当て、前記割り当てた各リンクの最大利用可能帯域を前記記憶部に記憶するリソース配分部を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の経路制御装置。
4. 前記ネットワーク全体で各リンクに割り当て可能な帯域が限られている場合、
   前記リンクそれぞれの最大利用可能帯域として、前記リンク容量情報に示されるリンクそれぞれのリンク設備量を参照して、前記計算した第３の経路それぞれについて、前記第３の経路の経由するリンクのうち、前記リンク設備量の小さいリンクから優先的に、前記各リンクに割り当て可能な帯域の範囲内で、前記リンク設備量に示される帯域を割り当て、前記割り当てた各リンクの最大利用可能帯域を前記記憶部に記憶するリソース配分部を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の経路制御装置。
5. 前記ネットワーク全体で各リンクに割り当て可能な帯域が限られている場合、
   前記リンクそれぞれの最大利用可能帯域として、前記リンク容量情報に示されるリンクそれぞれのリンク設備量および動的パス情報を参照して、前記リンクのうち前記第３の経路の収容数が多いものから優先的に、前記各リンクに割り当て可能な帯域の範囲内で、前記リンク設備量に示される帯域を割り当て、前記割り当てた各リンクの最大利用可能帯域を前記記憶部に記憶するリソース配分部を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の経路制御装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の経路制御装置と、前記経路制御装置からのパス設定指示に基づき、他のノードとの間にパスを設定するノードとを備える通信システム。
7. ネットワークの始点ノードと終点ノードとを接続する現用系経路および予備系経路を計算する経路制御装置が、
   前記ネットワークを構成するノード、前記ノードを接続するリンク、および前記リンクそれぞれのリンクコストを示すトポロジ情報を参照して、前記ネットワークの始点ノードから終点ノードまでの間を接続する前記現用系経路である第１の経路と、前記始点ノードと終点ノードとの間を接続し、前記第１の経路上のいずれのリンクも経由しない前記予備系経路である第２の経路とを計算するステップと、
   前記計算した第１の経路および第２の経路の経路情報を示したパス情報を作成し、記憶部に記憶するステップと、
   前記パス情報の前記第１の経路または第２の経路上のいずれかのリンクが不通になる故障パターンを想定し、前記始点ノードと終点ノードとの間を接続し、かつ、前記想定した故障パターンにおいて前記不通になったリンクも、前記不通にならなかった経路のリンクも経由しない第３の経路を、前記トポロジ情報を参照して計算し、前記計算した第３の経路の経路情報を示した動的パス情報を作成し、前記記憶部に記憶するステップと、
   前記ネットワーク経由で、前記リンクごとの利用帯域を取得し、前記取得したリンクごとの利用帯域を利用帯域情報として前記記憶部に記憶するステップと、
   前記利用帯域情報および前記動的パス情報を参照して、前記故障パターンごとに、前記リンクそれぞれの第３の経路の利用帯域を計算し、当該リンクの第３の経路の利用帯域のうち、最大となる帯域を選択し、前記利用帯域情報に示される当該リンクの利用帯域に、前記選択した第３の経路の利用帯域を加算した帯域を、当該リンクのリンク設備量として示したリンク容量情報を作成し、前記記憶部に記憶するステップと、
   前記リンク容量情報を出力するステップとを実行する経路計算方法。

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