JP5392010B2 - ネットワーク管理装置、エッジルータ、階層生成方法、および制御パケット通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、省電力の通信ネットワークに関する。

近年、情報通信ネットワークを流れるトラフィック量が大きく増加しており、それに伴いネットワーク全体の消費電力も増加している。特に、ルータの消費電力が著しく増加し、ルータにおけるパケットバッファリングおよびルーティングテーブル検索処理による消費電力は全体の３割以上を占めている。

図１４は、省電力の通信ネットワーク例を示した図である。図１４に示すように、通信ネットワークは、エッジルータ２０１〜２０４、中継ルータ２１１〜２１４、および管理サーバ２２１を有している。

図１４の上部には、各タイムスロット（以下、スロット）＃１〜＃ｎにおけるエッジルータ２０１〜２０４間のパケットの疎通ルートが示してある。スロット＃１〜＃ｎのそれぞれに示す丸は、エッジルータ２０１〜２０４に対応し、スロット＃１では、エッジルータ２０１，２０３間でパケットが疎通し、また、エッジルータ２０２，２０４間でパケットが疎通することが示してある。スロット＃ｎでは、エッジルータ２０１，２０４間でパケットが疎通することが示してある。

中継ルータ２１１〜２１４は、各スロット＃１〜＃ｎにおける経路情報を有している。中継ルータ２１１〜２１４は、経路情報に基づいて、受信したパケットの出力インタフェースを各スロット＃１〜＃ｎで切り替える。これにより、中継ルータ２１１〜２１４は、パケットを保持するバッファや高速のルーティングメモリを具備しなくて済み、通信ネットワークの省電力化を図ることができる。

エッジルータ２０１〜２０４は、図示していない外部ネットワークと接続されている。エッジルータ２０１〜２０４は、外部ネットワークから受信したパケットを保持するバッファとパケットをルーティングするためのメモリとを有している。

エッジルータ２０１〜２０４は、外部ネットワークから受信したパケットを宛先エッジルータごとに分類し、バッファに記憶する。エッジルータ２０１〜２０４は、保持したパケットを宛先のエッジルータ２０１〜２０４に送信するためのスロット＃１〜＃ｎがすでに割り当てられているか判断する。

エッジルータ２０１〜２０４は、スロット＃１〜＃ｎがすでに割り当てられていれば、そのスロット＃１〜＃ｎにて、受信したパケットを中継ルータ２１１〜２１４に送出する。中継ルータ２１１〜２１４は、スロット＃１〜＃ｎにおける経路情報に基づいて、受信したパケットを所定の出力インタフェースへと送出する。

エッジルータ２０１〜２０４は、スロット＃１〜＃ｎが割り当てられていなければ、管理サーバ２２１に対し、スロット割り当て要求を行う。管理サーバ２２１は、エッジルータ２０１〜２０４からスロット割り当て要求を受けると、スロットの割り当て（予約）を行う。また、管理サーバ２２１は、スロット割り当て要求を行ったエッジルータ２０１〜２０４のパケットが宛先のエッジルータ２０１〜２０４に到達するための経路情報を生成する。管理サーバ２２１は、予約スロットＩＤと経路情報とをスロット割り当て要求を行ったエッジルータ２０１〜２０４に送信する。

例えば、エッジルータ２０１は、図１４の矢印Ａ２０１に示すように、管理サーバ２２１にスロット割り当て要求を行ったとする。管理サーバ２２１は、エッジルータ２０１のパケットが宛先のエッジルータ２０２〜２０４に到達するための経路情報を生成し、スロット＃ｉを予約したとする。管理サーバ２２１は、予約スロットＩＤ＃ｉと生成した経路情報とを図１４の矢印Ａ２０２に示すように、エッジルータ２０１へ送信する。

エッジルータ２０１〜２０４は、管理サーバ２２１から予約スロットＩＤと経路情報とを受信すると、受信した予約スロットＩＤのスロット＃１〜＃ｎにて、受信した経路情報を中継ルータ２１１〜２１４に送出する。

例えば、上記例の場合、エッジルータ２０１は、スロット＃ｉにて受信した経路情報を送出する。これにより、中継ルータ２１１〜２１４は、新たにスロット＃ｉにおける経路情報を取得することができる。

エッジルータ２０１は、経路情報を送信した次のフレーム（１フレームはスロット＃１〜＃ｎで形成される）のスロット＃ｉにて、スロット割り当て要求前のスロット割り当てされていないかったデータパケットを中継ルータ２１１に送出する。中継ルータ２１１〜２１４は、スロット＃ｉで受信したデータパケットを、前フレームで受信した経路情報に基づいて所定の出力インタフェースに送出する。これにより、エッジルータ２０１は、スロット割り当てされていないかったパケットを、所定のエッジルータ２０２〜２０４へ送信することができる。

なお、ルータ負荷およびネットワーク負荷を軽くし、リアルタイムに通信品質の確保を図り、大規模なネットワークに適応できるようにしたリアルタイム通信品質管理システムおよび方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−２５８８５５号公報

しかし、従来の通信ネットワークでは、制御ネットワークをデータネットワークとは別に構築していたという問題点があった。
例えば、図１４において、エッジルータ２０１〜２０４が管理サーバ２２１に対してスロット割り当て要求（矢印Ａ２０１）を行い、その応答（矢印Ａ２０２）を受信する制御ネットワークは、エッジルータ２０１〜２０４と中継ルータ２１１〜２１４のデータネットワークとは別に構築していた。

本件はこのような点に鑑みてなされたものであり、制御ネットワークとデータネットワークを同一のネットワークで構築できるネットワーク管理装置、エッジルータ、階層生成方法、および制御パケット通信方法を提供することを目的とする。

時分割された複数のスロットを用いてパケット通信を行う複数のエッジルータを備えたネットワークの管理を行うネットワーク管理装置が提供される。このネットワーク管理装置は、前記複数のエッジルータに関する階層構造情報を生成する生成部と、生成された該階層構造情報を前記複数のエッジルータに通知する通知部と、を備え、前記階層構造情報において、下位の階層に対応するエッジルータは、より上位の階層に属するエッジルータに対して前記複数のスロットのうちデータスロットを用いて制御パケットを送信し、最上位の階層に属するエッジルータは、前記複数のスロットのうち制御スロットを用いて下位の階層から受信した制御パケットを送信し、前記生成部は、各階層の前記複数のエッジルータの数が階層数に逆比例するように前記階層構造情報を生成する。

制御ネットワークとデータネットワークを同一のネットワークで構築できる。

第１の実施の形態に係るネットワーク管理装置を示した図である。 第２の実施の形態に係る通信ネットワークを示した図である。 フレームとスロットの関係を示した図である。 中継ルータの有するスロットテーブルの一例を示した図である。 制御スロットと制御パケットを説明する図である。 スロットにおいて送出されるパケットを示した図である。 管理サーバの階層の生成を説明する図である。 管理サーバの階層の生成動作を示したフローチャートである。 管理サーバのブロック図である。 エッジルータのブロック図である。 管理サーバがエッジルータの階層を生成しない場合の制御スロットの通信を示した図である。 第３の実施の形態に係るエッジルータの階層の生成を説明する図である。 エッジルータの階層の生成動作を示したフローチャートである。 省電力の通信ネットワーク例を示した図である。

以下、第１の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、第１の実施の形態に係るネットワーク管理装置を示した図である。図１には、ネットワーク管理装置１の他にエッジルータ２ａ〜２ｄおよび中継ルータ３ａ〜３ｄが示してある。エッジルータ２ａ〜２ｄは、パケットを保持するバッファを有し、中継ルータ３ａ〜３ｄは、パケットを保持するバッファを有していない。

また、図１には、ネットワーク管理装置１が生成するエッジルータ２ａ〜２ｄの階層構造が示してある。図１の階層構造に示すＭは、ネットワーク管理装置１に対応し、ＥＲ１〜ＥＲ４は、それぞれエッジルータ２ａ〜２ｄに対応している。

また、図１には、スロットが示してある。ネットワーク管理装置１、エッジルータ２ａ〜２ｄ、および中継ルータ３ａ〜３ｄによって形成されているネットワークは、時分割された複数のスロットによってパケットの疎通ルートが決定されている。

ネットワーク管理装置１は、生成部１ａおよび通信部１ｂを有している。生成部１ａは、複数のエッジルータ２ａ〜２ｄに関する階層構造情報を生成する。階層構造情報は、下位の階層に対応するエッジルータ２ａ〜２ｄが、より上位の階層に属するエッジルータ２ａ〜２ｄに対して複数のスロットのうちデータスロットを用いて制御パケットを送信し、最上位の階層に属するエッジルータ２ａ〜２ｄが、複数のスロットのうち制御スロットを用いて下位の階層から受信した制御パケットを送信するように生成される。

通信部１ｂは、生成部１ａの生成したエッジルータ２ａ〜２ｄの階層の階層構造情報をエッジルータ２ａ〜２ｄに通知する。通信部１ｂは、例えば、ネットワーク管理装置１、エッジルータ２ａ〜２ｄ、および中継ルータ３ａ〜３ｄのネットワークを運用する前に、階層情報をエッジルータ２ａ〜２ｄに通知する。これにより、エッジルータ２ａ〜２ｄは、自分の上位の階層にどのエッジルータが存在し、下位の階層にどのエッジルータが存在するか認識することができる。

例えば、生成部１ａは、図１の階層構造に示すように、ＥＲ１，ＥＲ２を第１階層、ＥＲ３，ＥＲ４を第２階層として階層構造情報を生成する。この場合、下位の階層のエッジルータ２ｃ，２ｄは、図１に示す制御パケットＢ，Ｃをネットワーク管理装置１に送信するのに、ネットワーク管理装置１から受信した階層構成情報に基づき、スロットのデータスロットを用いて上位の階層のエッジルータ２ａ，２ｂに送信する。

エッジルータ２ａ，２ｂは、バッファを有しており、下位階層のエッジルータ２ｃ，２ｄの制御パケットを保持することができる。第１階層のエッジルータ２ａ，２ｂは、制御スロットを用いて、自分の制御パケットおよび下位の階層の第２階層のエッジルータ２ｃ，２ｄの制御パケットをネットワーク管理装置１に送信する。

このように、生成部１ａは、エッジルータ２ａ〜２ｄの階層を生成し、下位の階層のエッジルータ２ｃ，２ｄが上位階層のエッジルータ２ａ，２ｂに制御パケットを送信し、第１階層のエッジルータ２ａ，２ｂが制御スロットを用いて、自分または下位の階層のエッジルータ２ｃ，２ｄの制御パケットをネットワーク管理装置１に送信するようにした。これにより、制御ネットワークとデータネットワークを同一のネットワークで構築できる。また、制御ネットワークとデータネットワークを同一のネットワークで構築できるので、コストを低減することができる。

次に、第２の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図２は、第２の実施の形態に係る通信ネットワークを示した図である。図２に示すように、通信ネットワークは、エッジルータ１１〜１４、中継ルータ２１〜２４、および管理サーバ３１を有している。なお、管理サーバ３１は、例えば、図１のネットワーク管理装置に対応する。

エッジルータ１１〜１４は、図示していない外部ネットワークと接続されている。エッジルータ１１〜１４は、外部ネットワークから受信したパケットを保持するバッファとパケットをルーティングするためのメモリとを有している。

中継ルータ２１〜２４は、各スロット＃１〜＃ｎにおける経路情報を有している。中継ルータ２１〜２４は、各スロット＃１〜＃ｎにおける経路情報に基づいて、受信したパケットを所定の出力インタフェースに出力する。これにより、中継ルータ２１〜２４は、パケットを保持するバッファや高速のルーティングメモリを具備しなくて済み、通信ネットワークの省電力化を図ることができる。

管理サーバ３１は、エッジルータ１１〜１４と中継ルータ２１〜２４とによって形成されている通信ネットワークに接続されている。図２の例の場合、管理サーバ３１は、中継ルータ２１に接続されている。すなわち、管理サーバ３１は、エッジルータ１１〜１４と中継ルータ２１〜２４とによって形成されている通信ネットワークとは別のネットワークを構築することなく、エッジルータ１１〜１４および中継ルータ２１〜２４とデータの送受信を行うことができる。

図３は、フレームとスロットの関係を示した図である。図３に示すように、フレーム＃ｋには、スロット＃１〜＃ｎが含まれる。
それぞれのスロット＃１〜＃ｎの前後には、中継ルータ２１〜２４にスロットの開始と終了のタイミングを知らせるための制御パケットが含まれる。例えば、図３に示すように、スロット＃２には、スロット＃２の開始を示す制御パケット４１とスロット＃２の終了を示す制御パケット４２とが含まれる。制御パケット４１，４２の間に、エッジルータ１１〜１４で送受信されるデータパケットが含まれる。

図４は、中継ルータの有するスロットテーブルの一例を示した図である。図４に示すように、中継ルータ２１のスロットテーブル５１には、入力（ＩＮ）の列と、出力インタフェース（ＯＵＴ（ＩＦ））の列とが含まれる。また、入力の列は、入力インタフェース（ＩＦ）と、スロットＩＤの列とに分かれている。入力インタフェースの列と、出力インタフェースの列とには、スロット＃１，＃２におけるパケット通信で用いられる入力インタフェースの識別子と出力インタフェースの識別子の例が示してある。例えば、中継ルータ２１は、スロット＃１のスロットタイミングでは、入力インタフェース‘ｅｔｈ０’から入力されるデータを、出力インタフェース‘ｅｔｈ１’に出力することになる。

エッジルータ１１〜１４は、外部ネットワークから受信したパケット（データパケット）を宛先のエッジルータ１１〜１４ごとに分類し、分類したパケットを宛先のエッジルータ１１〜１４に送信するためのスロット＃１〜＃ｎがすでに割り当てられているか判断する。

エッジルータ１１〜１４は、スロット＃１〜＃ｎがすでに割り当てられていれば、そのスロット＃１〜＃ｎにて、受信したパケットを中継ルータ２１〜２４に送出する。中継ルータ２１〜２４は、スロットテーブル５１に基づいて、受信したパケットをスロット＃１〜＃ｎに対応する所定の出力インタフェースへと送出する。

エッジルータ１１〜１４は、スロット＃１〜＃ｎが割り当てられていなければなければ、管理サーバ３１に対し、スロット割り当て要求を行う。管理サーバ３１は、エッジルータ１１〜１４からのスロット割り当て要求を受けると、スロットの予約を行う。また、管理サーバ３１は、スロット割り当て要求を行ったエッジルータ１１〜１４のパケットが宛先のエッジルータ１１〜１４に到達するための経路情報を生成する。経路情報には、例えば、パケットを中継する中継ルータ２１〜２４のＩＰアドレスが含まれる。管理サーバ３１は、スロット割り当て要求を行ったエッジルータ１１〜１４に、予約スロットＩＤと経路情報とを送信する。

なお、エッジルータ１１〜１４も図４のスロットテーブル５１と同様に、外部ネットワークから受信したパケットを出力する出力インタフェースとスロットＩＤとを対応付けたスロット予約テーブルを有している。

ここで、管理サーバ３１とエッジルータ１１〜１４が通信するための制御パケットと制御スロットについて説明する。
図５は、制御スロットと制御パケットを説明する図である。図５において、図２と同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。

図５には、エッジルータ１１，１３，１４が外部ネットワークから受信したパケット（データパケット）ｘ１〜ｘ４，ｙ１〜ｙ４，ｚ１〜ｚ４が示してある。エッジルータ１１，１３，１４は、外部ネットワークから受信したパケットｘ１〜ｘ４，ｙ１〜ｙ４，ｚ１〜ｚ４を宛先エッジルータごとに分類し、バッファに保持する。エッジルータ１１，１３，１４は、バッファに保持したパケットを所定のスロット＃１〜＃ｎにて送信する。

例えば、エッジルータ１１は、図５に示すフレーム＃ｋ，＃（ｋ＋１）のスロットＸにて、バッファに保持したパケットｘ１〜ｘ４を送信し、エッジルータ１３は、図５に示すフレーム＃ｋ，＃（ｋ＋１）のスロットＹにて、バッファに保持したパケットｙ１〜ｙ４を送信する。

図５には、エッジルータ１１〜１４が管理サーバ３１に送信する制御パケットＡ〜Ｄが示してある。図５の制御パケットＡ〜Ｄは、管理サーバ３１と通信を行うパケットであり、図３に示した制御パケットとは種別が異なる。

制御パケットＡ〜Ｄは、例えば、上記のスロット割り当て要求である。制御パケットＡ〜Ｄは、管理サーバ３１と通信するためのパケットであり、スロット割り当て要求に限定されるものではない。

ここで、後述するが、管理サーバ３１は、通信ネットワークを運用する前（データパケットの通信を開始する前）に、エッジルータ１１〜１４が制御パケットを用いて、管理サーバ３１と通信するためのエッジルータ１１〜１４の階層を生成する。

例えば、管理サーバ３１は、所定の制約条件と自分を頂点としたホップ数に基づき、エッジルータ１１〜１４の階層を生成する。管理サーバ３１は、所定の制約条件を満たすように、ホップ数の小さいエッジルータ１１，１２を第１階層のエッジルータとし、エッジルータ１１，１２のホップ数より大きいホップ数のエッジルータ１３，１４を第２階層のエッジルータとして階層を生成する。管理サーバ３１は、生成したエッジルータの階層構造の情報を、通信ネットワークを運用する前に、エッジルータ１１〜１４に通知する。これにより、例えば、エッジルータ１３は、自分の上の階層にエッジルータ１１が存在していることを認識できる。また、エッジルータ１３は、仮にエッジルータ１３の下の階層にエッジルータが存在すれば、そのエッジルータを認識することができる。

管理サーバ３１の直下にある第１階層のエッジルータ１１は、スロット＃１〜＃ｎのうち、予め決められている制御スロットを用いて、自分の制御パケットＡと、自分の下層にあるエッジルータ１３の制御パケットＢを管理サーバ３１に送信する。同様に、管理サーバ３１の直下にある第１階層のエッジルータ１２は、スロット＃１〜＃ｎのうち、予め決められている制御スロットを用いて、自分の制御パケットＤと、自分の下層にあるエッジルータ１４の制御パケットＣを管理サーバ３１に送信する。

図５の例では、例えば、フレーム＃ｋの先頭から１番目と２番目の２つのスロット（制御スロット）が制御パケットの通信に割り当てられ、残りのスロット（データスロット）がデータパケットの通信に割り当てられている。そして、１番目の制御スロットは、エッジルータ１１，１２の制御パケットＡ，Ｄを送信するために割り当てられ、２番目の制御スロットは、エッジルータ１３，１４の制御パケットＢ，Ｃを送信するために割り当てられている。なお、制御スロットの割り当ては、例えば、通信ネットワークを運用する前に管理サーバ３１によって決められ、エッジルータ１１，１２に通知される。また、エッジルータ１１，１２が制御パケットＡ，Ｄを用いて、管理サーバ３１に対し、制御スロットの割り当て要求を行うようにしてもよい。

第２階層のエッジルータ１３は、自分の制御パケットＢを管理サーバ３１に送信するには、自分の上の階層にあるエッジルータ１１に制御パケットＢを送信する。エッジルータ１３は、エッジルータ１３からエッジルータ１１にデータパケットを送信するデータスロットにて、制御パケットＢをエッジルータ１１に送信する。なお、図５のフレーム＃ｋ，＃（ｋ＋１）では、エッジルータ１３からエッジルータ１１にパケットを送信するスロットを示してないがそのスロットはフレーム＃ｋ，＃（ｋ＋１）に存在しているものとする。また、第２階層のエッジルータ１４も自分の制御パケットＣを管理サーバ３１に送信するには、上記と同様に自分の上の階層にあるエッジルータ１２に制御パケットＣを送信する。

エッジルータ１１〜１４は、制御パケットを保持するバッファを有している。エッジルータ１１，１２は、エッジルータ１３，１４から受信した制御パケットＢ，Ｃをバッファに保持し、自分に割り当てられた制御スロットのタイミングで、自分の制御パケットＡ，Ｄまたはバッファに保持したエッジルータ１３，１４の制御パケットＢ，Ｃを管理サーバ３１に送信する。また、エッジルータ１１，１２は、自分の制御パケットＡ，Ｄおよびエッジルータ１３，１４の制御パケットＢ，Ｃを管理サーバ３１に送信する。

管理サーバ３１は、エッジルータ１１〜１４から制御パケットを受信すると、応答の制御パケットを、制御スロットを用いてエッジルータ１１〜１４に返す。もちろん、管理サーバ３１は、制御パケットの内容によっては、応答の制御パケットをエッジルータ１１〜１４に返さない場合もある。

例えば、制御パケットが上記のスロット割り当て要求の場合、管理サーバ３１は、スロット予約を行う。また、管理サーバ３１は、スロット割り当て要求を行ったエッジルータ１１〜１４のパケットが宛先のエッジルータ１１〜１４に到達するための経路情報を生成する。管理サーバ３１は、予約スロットＩＤと経路情報とを含む制御パケットを生成し、制御スロットを用いてエッジルータ１１，１２に送信する。なお、スロットは、全二重通信である。

第１階層のエッジルータ１１，１２は、管理サーバ３１から自分宛の制御パケットを受信する。また、第１階層のエッジルータ１１，１２は、第２階層のエッジルータ１３，１４宛の制御パケットを管理サーバ３１から受信した場合、バッファに保持し、エッジルータ１３，１４にデータパケットを送信するスロットにて、制御パケットをエッジルータ１３，１４へ送信する。

ここで、エッジルータ１３が予約スロットＩＤと経路情報を含む制御パケットを受信した場合について説明する。
図６は、スロットにおいて送出されるパケットを示した図である。例えば、エッジルータ１３は、制御パケットを用いて管理サーバ３１にスロット割り当て要求を行い、時間ｔ１において、予約スロットＩＤと経路情報を含む制御パケットを受信したとする。割り当てられた予約スロットＩＤは、＃ｉとする。エッジルータ１３は、受信した予約スロットＩＤと経路情報とに基づいて、スロット予約テーブルのレコードを更新する。

エッジルータ１３は、スロット予約テーブルのレコードを更新すると、受信した予約スロットＩＤ＃ｉにて、経路情報を送出する。図６の例では、エッジルータ１３は、時間ｔ１に予約スロットＩＤと経路情報とを受信し、その受信から最初のフレーム＃ｋのスロット＃ｉにて経路情報を送出している。経路情報は、制御種別が‘予約’を示す制御パケットにて送出される。

経路情報は、中継ルータ２１〜２４を経由して宛先のエッジルータ１１〜１４へ到達する。中継ルータ２１〜２４と宛先のエッジルータ１１〜１４は、送信された経路情報に基づいて、スロットテーブル５１のレコードを更新する。

フレーム＃（ｋ＋１）以降の各フレーム内のスロット＃ｉでは、複数のデータパケットが送信される。複数のデータパケットの前後には、スロット＃ｉの開始と終了を示す制御種別が‘開始’と‘終了’の制御パケットが送信される。

次に、管理サーバ３１の階層の生成について説明する。
図７は、管理サーバの階層の生成を説明する図である。管理サーバ３１は、次の制約条件を満たすようにエッジルータの階層を生成する。

制約条件１：第１階層のエッジルータの数が許容制御スロット数Ｎ以下
制約条件２：第１階層のエッジルータとそれをルートとする配下のエッジルータとの数が許容制御パケット集約数Ｍ以下
制約条件３：エッジルータの階層数が許容階層数Ｌ以下
ここで、許容制御スロット数Ｎは、１フレームに含まれる制御スロットの数である。許容制御パケット集約数Ｍは、１制御スロットに格納できる制御パケットの数である。Ｍは、例えば、Ｍ≒制御スロット幅÷（制御パケット幅＋δ））を満たすように設定する。δはガードタイム（微細量）である。許容階層数Ｌは、エッジルータの許容される階層数である。Ｌは、管理サーバ３１へ到達する制御パケットの最大遅延を考慮して設定する。

（１）管理サーバ３１は、管理サーバ３１から最小ホップ数で到達するエッジルータを探索する。管理サーバ３１は、同一の最小ホップ数で到達するエッジルータが複数存在する場合は、エッジルータの総数が許容制御スロット数Ｎを超えない範囲でエッジルータを探索する。なお、ホップ数とは、例えば、管理サーバ３１、エッジルータ、および中継ルータを結ぶリンク数である。

（２）管理サーバ３１は、探索したエッジルータ数が許容制御スロット数Ｎ未満なら、最小ホップ数に１を加算したホップ数でエッジルータを探索する。管理サーバ３１は、（１）と同様に同一のホップ数で到達するエッジルータが複数存在する場合は、（１）の探索も含めたエッジルータの総数が許容制御スロット数Ｎを超えない範囲で探索する。

（３）管理サーバ３１は、この時点までのエッジルータ（第１階層）が許容制御スロット数Ｎ未満なら、さらにホップ数に１を加算して（２）の手順を繰り返し、エッジルータの数が許容制御スロット数Ｎになるまで、または、通信ネットワークの全てのエッジルータを収容するまで行う。なお、ここまでが第１階層の生成手順である。

（４）管理サーバ３１は、以上で探索した第１階層のエッジルータを起点に、最小ホップ数または第１階層の探索処理で増加したホップ数で到達するまだ探索されていないエッジルータを第２階層として探索する。

（５）管理サーバ３１は、第１階層のエッジルータにつながるエッジルータ数が各階層で設定された所定数（各階層の所定数は、その合計値がＭ−１を満たす数）に達したら探索を停止して、次の第１階層のエッジルータにおける第２階層のエッジルータの探索を行う。なお、ここまでが第２階層の生成手順である。

（６）管理サーバ３１は、許容階層数Ｌ以下でホップ数を漸増させながらエッジルータの探索を繰り返す。
（７）管理サーバ３１は、収容できなかったエッジルータが存在する場合は、制約条件を見直して処理をやり直す。

すなわち、管理サーバ３１は、第１階層のエッジルータ数がＮとなるように第１階層を生成する。そして、管理サーバ３１は、第１階層のエッジルータをルートするその配下のエッジルータの総数がＭ−１以下で、階層数がＬ階層以下となるように第２階層から第Ｌ階層を生成する。なお、図７の各点線枠内に示すエッジルータの総数は、許容制御パケット集約数Ｍ以下である。

管理サーバ３１は、生成したエッジルータの階層の階層情報を、通信ネットワークを運用する前に全エッジルータに通知する。これにより、全エッジルータは、自分の１つ上および１つ下の階層のエッジルータを認識することができる。そして、例えば、第Ｌ階層のエッジルータは、制御パケットを管理サーバ３１に送信するには、１つ上の第（Ｌ−１）階層のエッジルータにデータスロットを用いて送信することを認識できる。第（Ｌ−１）階層のエッジルータは、第Ｌ階層の制御パケットをさらに上位のエッジルータに送信することを認識できる。そして、第１階層のエッジルータは、受信した制御パケットを制御スロットにて管理サーバ３１に送信することを認識できる。

また、第１階層のエッジルータは、例えば、管理サーバ３１から第Ｌ階層のエッジルータ宛に送信される制御パケットを、制御スロットを用いて受信することを認識できる。制御パケットを受信した第１階層のエッジルータは、データスロットを用いて第２階層のエッジルータに制御パケットを送信することを認識できる。以下同様に、下位のエッジルータは、データスロットを用いて順次下位のエッジルータへ制御パケットを送信し、第Ｌ階層のエッジルータに送信することを認識できる。

図８は、管理サーバの階層の生成動作を示したフローチャートである。管理サーバ３１は、通信ネットワークを運用する前に、エッジルータ１１〜１４と管理サーバ３１とが制御パケットを用いて通信するためのエッジルータ１１〜１４の階層を生成する。

〔ステップＳ１〕管理サーバ３１は、最初、最小のホップ数ｈｏｐ（変数）のエッジルータ（ＥＲ）を探索し、自分の配下に配置する。
〔ステップＳ２〕管理サーバ３１は、エッジルータの総数がＮより小さく、かつ、残りのエッジルータが存在するか判断する。管理サーバ３１は、エッジルータの総数がＮより小さく、かつ、残りのエッジルータが存在すれば、ステップＳ３へ進む。管理サーバ３１は、エッジルータの総数がＮ以上になった場合、または、残りのエッジルータが存在しない場合、ステップＳ４へ進む。

〔ステップＳ３〕管理サーバ３１は、ホップ数ｈｏｐに１を加算する。なお、上記のステップＳ１〜Ｓ３までの処理は、第１階層を生成する処理である。
〔ステップＳ４〕管理サーバ３１は、階層ｌ（変数）に‘２’を格納する。

〔ステップＳ５〕管理サーバ３１は、ｉ（変数）に‘１’を格納する。
〔ステップＳ６〕管理サーバ３１は、第ｌ−１階層の第‘ｉ’番目のエッジルータから、ホップ数ｈｏｐのエッジルータを所定数探索し、配下に配置する。各階層の所定数は、その合計値が第１階層のエッジルータをルートするその配下のエッジルータの総数Ｍ−１を満たすように決められる。

〔ステップＳ７〕管理サーバ３１は、第ｌ−１階層の全エッジルータの探索が終了したか判断する。管理サーバ３１は、全エッジルータの探索が終了していない場合、ステップＳ８へ進む。管理サーバ３１は、全エッジルータの探索が終了した場合、ステップＳ９へ進む。

〔ステップＳ８〕管理サーバ３１は、ｉに１を加算し、ステップＳ６へ進む。
〔ステップＳ９〕管理サーバ３１は、階層ｌが許容階層数Ｌであるか判断する。管理サーバ３１は、階層ｌが許容階層数Ｌでない場合、ステップＳ１０へ進む。管理サーバ３１は、階層ｌが許容階層数Ｌである場合、処理を終了する。

〔ステップＳ１０〕管理サーバ３１は、階層ｌに１を加算し、ホップ数ｈｏｐに１を加算して、ステップＳ５へ進む。
図９は、管理サーバのブロック図である。図９に示すように、管理サーバ３１は、階層生成部６１、階層情報記憶部６２、および通信部６３を有している。

階層生成部６１は、通信ネットワークを運用する前に、制約条件に基づき、図７に示したような管理サーバ３１を頂点するエッジルータの階層を生成する。階層生成部６１は、例えば、第ｎ階層のあるエッジルータは、第ｎ−１階層のどのエッジルータと接続され、第ｎ＋１階層のどのエッジルータと接続されているという階層情報を階層情報記憶部６２に記憶する。また、階層生成部６１は、第１階層のエッジルータがどの制御スロットで制御パケットを送信するかの制御スロット割り当て情報を生成する。

階層情報記憶部６２は、階層生成部６１によって生成された階層情報を記憶する。例えば、階層情報記憶部６２は、第１階層〜第Ｌ階層のそれぞれにおけるエッジルータの識別子で階層情報を記憶する。また、階層情報記憶部６２は、階層生成部６１によって生成された、制御スロット割り当て情報を記憶する。

通信部６３は、エッジルータおよび中継ルータと通信を行う。通信部６３は、通信ネットワークを運用する前に、階層生成部６１によって生成された階層情報と制御スロット割り当て情報を隣接するエッジルータまたは中継ルータに送信する。なお、エッジルータまたは中継ルータは、受信した階層情報を隣接するエッジルータまたは中継ルータに送信する。これにより、通信ネットワークの全エッジルータは、階層情報を取得することができる。制御スロット割り当て情報は、第１階層のエッジルータが受信すればよく、他の階層のエッジルータは、受信しなくてもよい。

また、通信部６３は、エッジルータの制御パケットに対する応答パケットを送信するとき、階層情報記憶部６２を参照して、応答パケットを所定の制御スロットに格納して送信する。

図１０は、エッジルータのブロック図である。図１０に示すように、エッジルータ１１は、通信部７１、階層情報記憶部７２、およびバッファ７３を有している。
通信部７１は、管理サーバ３１および中継ルータと通信を行う。通信部７１は、通信ネットワークを運用する前に受信する階層情報と制御スロット割り当て情報を受信する。通信部７１は、受信した階層情報を階層情報記憶部７２に記憶する。制御スロット割り当て情報は、エッジルータ１１が第１階層のエッジルータの場合、階層情報記憶部７２に記憶する。

階層情報記憶部７２には、当該エッジルータの上の階層および下の階層のエッジルータの識別子が格納される。なお、エッジルータ１１が第１階層のエッジルータである場合、上の階層のエッジルータは存在しない。また、第Ｌ階層のエッジルータである場合、下の階層のエッジルータは存在しない。バッファ７３は、制御パケットを保持するバッファである。

通信部７１は、管理サーバ３１に制御パケットを送信する場合、階層情報記憶部７２を参照して、管理サーバ３１に送信する。例えば、エッジルータ１１が第１階層の場合、階層情報記憶部７２に記憶されている制御スロット割り当て情報に基づいて、自分の制御パケットまたはバッファ７３に保持されている下の階層の制御パケットを制御スロットに格納して管理サーバ３１に送信する。

また、通信部７１は、エッジルータ１１が第２階層または第Ｌ階層のエッジルータの場合、下の階層から送信される制御パケットをバッファ７３に保持し、また、上の階層から送信される制御パケットをバッファ７３に保持する。通信部７１は、バッファ７３に保持した制御パケットを階層情報記憶部７２に基づいて、データスロットを用いて上の階層または下の階層のエッジルータに送信する。

図１１は、管理サーバがエッジルータの階層を生成しない場合の制御スロットの通信を示した図である。図１１には、エッジルータ８１〜８４、中継ルータ９１〜９４、および管理サーバ１０１が示してある。

管理サーバ１０１は、エッジルータ８１〜８４の階層を生成しない場合、中継ルータ９１〜９４はパケットを保持するバッファを有さないので、１つの制御スロットに１つのエッジルータを割り当てることになる。例えば、図１１に示すように、エッジルータ８１〜８４が制御パケットＡ〜Ｄを送信する場合、管理サーバ１０１に制御パケットＡ〜Ｄを送信するための制御スロットを４つ用意する。この場合、図５に比べ、制御スロット数が‘２’増加し、データスロットの数が制御スロットによって圧迫される。

一方、図５では、管理サーバ３１は、エッジルータの階層を生成する。そして、第１のエッジルータ１１，１２が制御スロットに自分の制御パケットを格納しまたは下位のエッジルータ１３，１４の制御パケットを格納して管理サーバ３１に送信する。これにより、図５の通信ネットワークでは、制御スロットの数を抑制することができ、データトラフィックの低下を抑制することができる。

このように、管理サーバ３１は、バッファを有するエッジルータの階層を生成する。これにより、制御パケット用の専用のネットワークを生成しなくて済む。また、データトラフィックの低下を抑制することができる。

なお、通信部７１は、自分の制御パケットを管理サーバ３１または上位のエッジルータに送信する場合において、バッファに保持している下位のエッジルータの制御パケットを優先して管理サーバ３１または上位のエッジルータに送信する。この場合、下位のエッジルータほど、制御パケットの管理サーバ３１への送信順位を有利とすることができる。

また、通信部７１は、自分の制御パケットを優先して管理サーバ３１または上位のエッジサーバに送信するようにしてもよい。この場合、上位のエッジルータほど、制御パケットの管理サーバ３１への送信順位を有利とすることができる。

また、通信部７１は、バッファに保持している制御パケットと、自分の制御パケットとを交互に管理サーバ３１または上位のエッジサーバに送信するようにしてもよい。この場合、全エッジルータの送信順位を同様にすることができる。

また、通信部７１は、バッファに保持している制御パケットの数に応じて、バッファに保持している制御パケットまたは自分の制御パケットを管理サーバ３１または上位のエッジサーバに送信するようにしてもよい。例えば、制御パケットのバッファに保持されている数が所定の閾値より大きければ、バッファに保持されている制御パケットを管理サーバ３１または上位のエッジサーバに送信する。この場合、閾値の設定によって、制御パケットの管理サーバ３１への送信順位を調整することができる。

次に、第３の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。第３の実施の形態では、各階層のエッジルータの数が階層数の増加に伴って（下位の階層に向かうに従って）逆比例するように階層を生成する。

図１２は、第３の実施の形態に係るエッジルータの階層の生成を説明する図である。管理サーバ１１１は、次の制約条件を基に、エッジルータの階層を生成する。
制約条件１：第１階層のエッジルータの数が許容制御スロット数Ｎ以下
制約条件２：第１階層のエッジルータとそれをルートとする配下のエッジルータとの数が許容制御パケット集約数Ｍ以下
制約条件３：エッジルータの階層数が許容階層数Ｌ以下
管理サーバ１１１は、図７の説明と同様に、エッジルータの階層を生成する。ただし、管理サーバ１１１は、第１階層以下におけるエッジルータの数が次の式（１）で示される値となるように生成する。

Ｍ（ｎ）＝ｋ／ｎ …（１）
なお、ｋは正の整数、ｎは階層の段数である。
例えば、図１２に示すように、第１階層の最も左側にあるエッジルータをルートとする第２階層のエッジルータ数は、次の式（２）に示すようになる。

Ｍ（２）＝ｋ／２ …（２）
また、第１階層の最も左側にあるエッジルータをルートとする第Ｌ階層のエッジルータ数は、次の式（３）に示すようになる。

Ｍ（Ｌ）＝ｋ／Ｌ …（３）
このように、管理サーバ１１１は、第１階層のエッジルータをルートとするその配下のエッジルータの数を、式（１）を満たすように生成する。ただし、管理サーバ１１１は、図７の各点線枠内に示すエッジルータの総数を、許容制御パケット集約数Ｍ以下となるように生成する。すなわち、管理サーバ１１１は、１＋Ｍ（２）＋…＋Ｍ（Ｌ）≦Ｍとなるようにエッジルータの階層を生成する。

図１３は、エッジルータの階層の生成動作を示したフローチャートである。管理サーバ１１１は、通信ネットワークを運用する前に、エッジルータと管理サーバ１１１とが制御パケットを用いて通信するためのエッジルータの階層を生成する。

〔ステップＳ２１〕管理サーバ１１１は、最初、最小のホップ数ｈｏｐ（変数）のエッジルータ（ＥＲ）を探索し、自分の配下に配置する。
〔ステップＳ２２〕管理サーバ１１１は、エッジルータの総数がＮより小さく、かつ、残りのエッジルータが存在するか判断する。管理サーバ１１１は、エッジルータの総数がＮより小さく、かつ、残りのエッジルータが存在すれば、ステップＳ２３へ進む。管理サーバ１１１は、エッジルータの総数がＮ以上になった場合、または、残りのエッジルータが存在しなくなれば、ステップＳ２４へ進む。

〔ステップＳ２３〕管理サーバ１１１は、ホップ数ｈｏｐに１を加算する。なお、上記のステップＳ２１〜Ｓ２３までの処理は、第１階層のエッジルータを生成する処理である。

〔ステップＳ２４〕管理サーバ１１１は、階層ｎ（変数）に‘２’を格納する。
〔ステップＳ２５〕管理サーバ１１１は、ｉ（変数）に‘１’を格納する。
〔ステップＳ２６〕管理サーバ１１１は、第ｎ−１階層の第‘ｉ’番目のエッジルータからホップ数ｈｏｐのエッジルータをＭ（ｎ）個探索し、配下に配置する。

〔ステップＳ２７〕管理サーバ１１１は、エッジルータの接続数がＭ（ｎ）より小さく、かつ、残りのエッジルータが存在するか判断する。管理サーバ１１１は、エッジルータの総数がＭ（ｎ）より小さく、かつ、残りのエッジルータが存在すれば、ステップＳ２８へ進む。管理サーバ１１１は、エッジルータの総数がＭ（ｎ）以上になった場合、または、残りのエッジルータが存在しなくなれば、ステップＳ２９へ進む。

〔ステップＳ２８〕管理サーバ１１１は、ホップ数ｈｏｐに１を加算する。
〔ステップＳ２９〕管理サーバ１１１は、第ｎ−１階層の全エッジルータの探索が終了したか判断する。管理サーバ１１１は、全エッジルータの探索が終了していない場合、ステップＳ３０へ進む。管理サーバ１１１は、全エッジルータの探索が終了した場合、ステップＳ３１へ進む。

〔ステップＳ３０〕管理サーバ１１１は、ｉに１を加算し、ステップＳ２６へ進む。
〔ステップＳ３１〕管理サーバ１１１は、階層ｎが許容階層数Ｌであるか判断する。管理サーバ１１１は、階層ｎが許容階層数Ｌでない場合、ステップＳ３２へ進む。管理サーバ１１１は、階層ｎが許容階層数Ｌである場合、処理を終了する。なお、管理サーバ３１は、生成した階層構造が制約条件を満たさない場合、制約条件を変更し、上記の処理を再度行う。

〔ステップＳ３２〕管理サーバ１１１は、ｎに１を加算し、ステップＳ２５へ進む。
このように、管理サーバ１１１は、各階層のエッジルータの数を、階層数が増えるに従って逆比例するように、階層を生成する。これにより、管理サーバ１１１に近いところのエッジルータの制御パケットをまとめて制御スロットにて送信することになり、各制御パケット間のギャップを小さくでき、多くの制御パケットを１つのスロットに収容することが可能となる。

なお、管理サーバ１１１の階層生成部は、ダイクストラ法を用いて、エッジルータの階層構造を生成することもできる。ただし、管理サーバ１１１は、第２の実施の形態および第３の実施の形態と同様に、許容制御スロット数Ｎ、許容制御パケット集約数Ｍ、および許容階層数Ｌの制約条件を満たすように階層を生成する。

例えば、管理サーバ１１１は、管理サーバ１１１およびエッジルータをノードとして、各ノード間のホップ数を定義する。管理サーバ１１１は、定義したホップ数をメトリックとして、ダイクストラ法により管理サーバ１１１を基点とした各ノードのコストを計算する。そして、管理サーバ１１１は、コストの小さい方から、Ｎ個のエッジルータを選択し、第１階層のエッジルータとする。なお、第１階層（管理サーバ１１１の直下）のエッジルータは、Ｎ個存在しない場合もあるが、許容制御スロット数Ｎの制約条件を満たせばよいので、その場合はＮ個の範囲内で第１階層のエッジルータを選択する。

管理サーバ１１１は、階層構造に含まれていないエッジルータが通信ネットワークに存在すれば、第１階層のエッジルータからダイクストラ法の基点となるエッジルータを１つ選択する。管理サーバ１１１は、ダイクストラ法の基点として選択した第１階層のエッジルータ以外の第１階層のエッジルータおよび管理サーバ１１１を通信ネットワークから除き、その通信ネットワークにおいて、ダイクストラ法により各ノードのコストを計算する。管理サーバ１１１は、コストの小さい方から、例えば、ｐ個のエッジルータを選択し、第２階層のエッジルータとする。管理サーバ１１１は、選択した第２階層のエッジルータをさらに通信ネットワークから除き、別の第１階層のエッジルータを基点としてダイクストラ法を走らせ、別の第１階層のエッジルータにおける第２階層のエッジルータを選択する。以下、管理サーバ１１１は、第１階層の他のエッジルータにおいて同様の処理を行い、第２階層のエッジルータを選択する。

管理サーバ１１１は、まだ、階層構造に含まれていないエッジルータが通信ネットワークに存在すれば、第２階層のエッジルータを基点として、上記と同様にダイクストラ法を走らせ、第３階層のエッジルータを選択する。管理サーバ１１１は、通信ネットワークの全てのエッジルータを階層構造に含めることができると、処理を終了する。もちろん、管理サーバ１１１は、制約条件を満たすように階層を生成する。管理サーバ１１１は、制約条件を満たさなければ、上記のｐ値や制約条件を変更し、エッジルータの階層を生成する。

上記では、管理サーバ１１１は、ホップ数をメトリックとしてダイクストラ法を用いて階層構造を生成したが、エッジルータ間の遅延を定義してこれをメトリックとし、ダイクストラ法を用いて階層構造を生成することもできる。

（付記１） 時分割された複数のスロットを用いてパケット通信を行う複数のエッジルータを備えたネットワークの管理を行うネットワーク管理装置において、
前記複数のエッジルータに関する階層構造情報を生成する生成部と、
生成された該階層構造情報を前記複数のエッジルータに通知する通知部と、
を備え、
前記階層構造情報において、下位の階層に対応するエッジルータは、より上位の階層に属するエッジルータに対して前記複数のスロットのうちデータスロットを用いて制御パケットを送信し、最上位の階層に属するエッジルータは、前記複数のスロットのうち制御スロットを用いて下位の階層から受信した制御パケットを送信する、
ことを特徴とするネットワーク管理装置。

（付記２） 前記生成部は、前記最上位の階層に属するエッジルータの数が前記制御スロットの数以下であり、前記最上位の階層に属するエッジルータとそれをルートとする配下のエッジルータとの数が前記制御スロットに格納される前記制御パケットの数以下であり、前記複数のエッジルータの階層数が所定の階層数以下であるように、当該ネットワーク管理装置を頂点としたホップ数に基づき、前記階層構造情報を生成することを特徴とする付記１記載のネットワーク管理装置。

（付記３） 前記生成部は、各階層の前記複数のエッジルータの数が階層数に逆比例するように前記階層構造情報を生成することを特徴とする付記２記載のネットワーク管理装置。

（付記４） 前記生成部は、前記最上位の階層に属するエッジルータの数が前記制御スロットの数以下であり、前記最上位の階層に属するエッジルータとそれをルートとする配下のエッジルータとの数が前記制御スロットに格納される前記制御パケットの数以下であり、前記複数のエッジルータの階層数が所定の階層数以下であるように、前記複数のエッジルータ間のホップ数をメトリックとしたダイクストラ法によって前記階層構造情報を生成することを特徴とする付記１記載のネットワーク管理装置。

（付記５） 前記生成部は、前記最上位の階層に属するエッジルータの数が前記制御スロットの数以下であり、前記最上位の階層に属するエッジルータとそれをルートとする配下のエッジルータとの数が前記制御スロットに格納される前記制御パケットの数以下であり、前記複数のエッジルータの階層数が所定の階層数以下であるように、前記複数のエッジルータ間の遅延をメトリックとしたダイクストラ法によって前記階層構造情報を生成することを特徴とする付記１記載のネットワーク管理装置。

（付記６） 時分割された複数のスロットを用いてパケット通信を行うエッジルータにおいて、
ネットワーク管理装置によって生成された、下位の階層に対応するエッジルータは、より上位の階層に属するエッジルータに対して前記複数のスロットのうちデータスロットを用いて制御パケットを送信し、最上位の階層に属するエッジルータは、前記複数のスロットのうち制御スロットを用いて下位の階層から受信した制御パケットを送信する階層構造情報を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記階層構造情報に基づいて前記制御パケットを送受信する通信部と、
を有することを特徴とするエッジルータ。

（付記７） 前記通信部は、自分の前記制御パケットよりバッファに保持している前記下位の階層に対応するエッジルータの前記制御パケットを優先して前記上位の階層に属するエッジルータまたは前記ネットワーク管理装置に送信することを特徴とする付記６記載のエッジルータ。

（付記８） 前記通信部は、バッファに保持している前記下位の階層に属するエッジルータの前記制御パケットより自分の前記制御パケットを優先して前記上位の階層に属するエッジルータまたは前記ネットワーク管理装置に送信することを特徴とする付記６記載のエッジルータ。

（付記９） 前記通信部は、バッファに保持している前記下位の階層に属するエッジルータの前記制御パケットと自分の前記制御パケットとを交互に前記上位の階層に属するエッジルータまたは前記ネットワーク管理装置に送信することを特徴とする付記６記載のエッジルータ。

（付記１０） 前記通信部は、バッファに保持している前記下位の階層に属するエッジルータの前記制御パケットの数に応じて、前記バッファに保持している前記制御パケットまたは自分の前記制御パケットを前記上位の階層に属するエッジルータまたは前記ネットワーク管理装置に送信することを特徴とする付記６記載のエッジルータ。

（付記１１） 時分割された複数のスロットを用いてパケット通信を行う複数のエッジルータを備えたネットワークの管理を行うネットワーク管理装置の階層生成方法において、
前記複数のエッジルータに関する階層構造情報を生成し、
生成された該階層構造情報を前記複数のエッジルータに通知し、
前記階層構造情報において、下位の階層に対応するエッジルータは、より上位の階層に属するエッジルータに対して前記複数のスロットのうちデータスロットを用いて制御パケットを送信し、最上位の階層に属するエッジルータは、前記複数のスロットのうち制御スロットを用いて下位の階層から受信した制御パケットを送信する、
ことを特徴とする階層生成方法。

（付記１２） 時分割された複数のスロットを用いてパケット通信を行うエッジルータの制御パケット通信方法において、
ネットワーク管理装置によって生成された、下位の階層に対応するエッジルータは、より上位の階層に属するエッジルータに対して前記複数のスロットのうちデータスロットを用いて制御パケットを送信し、最上位の階層に属するエッジルータは、前記複数のスロットのうち制御スロットを用いて下位の階層から受信した制御パケットを送信する階層構造情報を記憶し、
前記記憶部に記憶された前記階層構造情報に基づいて前記制御パケットを送受信する、
ことを特徴とする制御パケット通信方法。

１ ネットワーク管理装置
１ａ 生成部
１ｂ 通信部
２ａ〜２ｄ エッジルータ
３ａ〜３ｄ 中継ルータ

Claims (7)

1. 時分割された複数のスロットを用いてパケット通信を行う複数のエッジルータを備えたネットワークの管理を行うネットワーク管理装置において、
   前記複数のエッジルータに関する階層構造情報を生成する生成部と、
   生成された該階層構造情報を前記複数のエッジルータに通知する通知部と、
   を備え、
   前記階層構造情報において、下位の階層に対応するエッジルータは、より上位の階層に属するエッジルータに対して前記複数のスロットのうちデータスロットを用いて制御パケットを送信し、最上位の階層に属するエッジルータは、前記複数のスロットのうち制御スロットを用いて下位の階層から受信した制御パケットを送信し、
   前記生成部は、各階層の前記複数のエッジルータの数が階層数に逆比例するように前記階層構造情報を生成する、
   ことを特徴とするネットワーク管理装置。
2. 前記生成部は、前記最上位の階層に属するエッジルータの数が前記制御スロットの数以下であり、前記最上位の階層に属するエッジルータとそれをルートとする配下のエッジルータとの数が前記制御スロットに格納される前記制御パケットの数以下であり、前記複数のエッジルータの階層数が所定の階層数以下であるように、当該ネットワーク管理装置を頂点としたホップ数に基づき、前記階層構造情報を生成することを特徴とする請求項１記載のネットワーク管理装置。
3. 前記生成部は、前記最上位の階層に属するエッジルータの数が前記制御スロットの数以下であり、前記最上位の階層に属するエッジルータとそれをルートとする配下のエッジルータとの数が前記制御スロットに格納される前記制御パケットの数以下であり、前記複数のエッジルータの階層数が所定の階層数以下であるように、前記複数のエッジルータ間のホップ数をメトリックとしたダイクストラ法によって前記階層構造情報を生成することを特徴とする請求項１記載のネットワーク管理装置。
4. 前記生成部は、前記最上位の階層に属するエッジルータの数が前記制御スロットの数以下であり、前記最上位の階層に属するエッジルータとそれをルートとする配下のエッジルータとの数が前記制御スロットに格納される前記制御パケットの数以下であり、前記複数のエッジルータの階層数が所定の階層数以下であるように、前記複数のエッジルータ間の遅延をメトリックとしたダイクストラ法によって前記階層構造情報を生成することを特徴とする請求項１記載のネットワーク管理装置。
5. 時分割された複数のスロットを用いてパケット通信を行うエッジルータにおいて、
   ネットワーク管理装置によって生成された、下位の階層に対応するエッジルータは、より上位の階層に属するエッジルータに対して前記複数のスロットのうちデータスロットを用いて制御パケットを送信し、最上位の階層に属するエッジルータは、前記複数のスロットのうち制御スロットを用いて下位の階層から受信した制御パケットを送信する階層構造情報を記憶する記憶部と、
   前記記憶部に記憶された前記階層構造情報に基づいて前記制御パケットを送受信する通信部と、
   を備え、前記階層構造情報は、各階層の複数のエッジルータの数が階層数に逆比例するように生成されている、
   ことを特徴とするエッジルータ。
6. 時分割された複数のスロットを用いてパケット通信を行う複数のエッジルータを備えたネットワークの管理を行うネットワーク管理装置の階層生成方法において、
   前記複数のエッジルータに関する階層構造情報を生成し、
   生成された該階層構造情報を前記複数のエッジルータに通知し、
   前記階層構造情報において、下位の階層に対応するエッジルータは、より上位の階層に属するエッジルータに対して前記複数のスロットのうちデータスロットを用いて制御パケットを送信し、最上位の階層に属するエッジルータは、前記複数のスロットのうち制御スロットを用いて下位の階層から受信した制御パケットを送信し、
   各階層の前記複数のエッジルータの数が階層数に逆比例するように前記階層構造情報を生成する、
   ことを特徴とする階層生成方法。
7. 時分割された複数のスロットを用いてパケット通信を行うエッジルータの制御パケット通信方法において、
   ネットワーク管理装置によって生成された、下位の階層に対応するエッジルータは、より上位の階層に属するエッジルータに対して前記複数のスロットのうちデータスロットを用いて制御パケットを送信し、最上位の階層に属するエッジルータは、前記複数のスロットのうち制御スロットを用いて下位の階層から受信した制御パケットを送信する階層構造情報を記憶し、
   記憶部に記憶された前記階層構造情報に基づいて前記制御パケットを送受信し、
   前記階層構造情報は、各階層の複数のエッジルータの数が階層数に逆比例するように生成されている、
   ことを特徴とする制御パケット通信方法。
   

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