JP5649127B2 - ネットワーク構成方法及びネットワーク構成装置 - Google Patents

Description

本発明は、ネットワークを構成する利用者がネットワーク構成を設定可能なネットワーク構成方法に関する。

仮想ネットワークを構成する技術としてＩＰ−ＶＰＮ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ−Ｖｉｒｔｕａｌ Ｐｒｉｖａｔｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ）技術（参考文献１）およびＶＬＡＮ（Ｖｉｒｔｕａｌ ＬＡＮ）技術（参考文献２）が広く使われている。ＩＰ−ＶＰＮ技術はネットワーク層で実現される。一方、ＶＬＡＮ技術はデータリンク層で実現される。

一般にＩＰ−ＶＰＮ技術は、ポイントツーポイントで線の形態として提供され、ＶＬＡＮ技術はマルチポイントツーマルチポイントで面の形態として提供される。線の形態では、ノード間とその経路が明確であり、性能保証などを提供しやすい一方、接続地点が増えると、各接続地点の設定や地点間の線の設定が増え、それによる運用管理の負荷が高くなる。

ＶＬＡＮ技術は、面として提供できることで、接続地点の増加に対して、中継装置での設定も必要な場合があるが主には各接続地点のみの設定となる。また特に性能保証を必要としない通信の場合、複数拠点間には面としての形態が利用者にとって利便性が高い。しかし、ＶＬＡＮ技術では特定の２点間のみの性能保証は提供しにくい。従来技術では線としての提供技術と面としての提供技術が別々であり、その連携は難しいため、線としての性能保証と、面としての高い利便性の提供を両立させることが難しいという課題がある。

ＢＧＰ／ＭＰＬＳ ＩＰ Ｖｉｒｔｕａｌ Ｐｒｉｖａｔｅ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ（ＶＰＮｓ），ＲＦＣ４３６４ Ｖｉｒｔｕａｌ Ｂｒｉｄｇｅｄ Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ，ＩＥＥＥ Ｓｔｄ．８０２．１Ｑ−２００５

種々の用途に沿ったネットワークをそれぞれ別に設備を敷設することは経済的ではない。そこで各用途において物理的なネットワーク設備は共用しつつ、各用途に適したネットワークを仮想的に構成し提供することは高い経済的効果が期待される。ここで本発明では物理ネットワーク設備から仮想的に構成されたネットワークを仮想ネットワークと呼び、物理ネットワーク設備から仮想ネットワークを構成および提供する主体を提供者、仮想ネットワークを利用する主体を利用者と呼ぶ。この仮想ネットワークの構成および提供で考慮すべき課題は、利用者の利便性の向上及び維持である。

利用者の利便性の向上及び維持には、利用者に物理ネットワーク設備および仮想ネットワークの内部構造を隠蔽し、必要な部分のみを提示する適切な抽象化が必要である。また、利用者の要求に応じて、性能保証通信を提供できることが望ましい。

本発明では、仮想ネットワークを点、面及び線の３つの構成要素を用いて抽象化する。点は利用者に対する仮想ネットワークへのインタフェースである。面とは、点の集合を持ち、各点間のベストエフォートな通信路の集合である。線は特定の２点間を結ぶ性能保証付き通信路である。通常は面として通信路を提供しつつ、必要に応じて線として性能保証付き通信を提供する。

具体的には、本発明のネットワーク構成方法は、物理ネットワークを構成するノードのうち、サービス品質の保証のない仮想ネットワークを構成する利用者のノードを点に抽象化し、当該点の集合からなる面を仮想ネットワークとして表示する表示データを、前記物理ネットワークの設備及び前記仮想ネットワークの内部構造を隠した状態で前記仮想ネットワークを構成する前記利用者のノードに提供する仮想ネットワーク抽象化手順と、
前記仮想ネットワーク抽象化手順で抽象化した点同士を線で接続する旨の命令及び当該線の属性を受信すると、当該線で接続された点で抽象化されているノード間の通信路における通信性能を前記属性に従って設定する通信性能設定手順と、を順に有する。

本発明のネットワーク構成方法は仮想ネットワーク抽象化手順を有するため、利用者に物理ネットワーク設備および仮想ネットワークの内部構造を隠蔽し、必要な部分のみを抽象化して提示することができる。また本発明のネットワーク構成方法は通信性能設定手順を有するため、性能保証付き通信を提供することができる。

本発明のネットワーク構成方法では、前記仮想ネットワーク抽象化手順において、前記点で表されたノードの仮想ネットワーク上のアドレスが表示可能な状態で、前記点を表示してもよい。

本発明のネットワーク構成方法では、前記通信性能は、前記通信路の遅延量又は保証帯域であってもよい。

本発明のネットワーク構成方法では、前記仮想ネットワーク抽象化手順において、複数のノードを１つの点に抽象化してもよい。

具体的には、本発明のネットワーク構成装置は、物理ネットワークを構成するノードのうち、サービス品質の保証のない仮想ネットワークを構成するノードを点に抽象化し、当該点の集合からなる面を仮想ネットワークとして表示する表示データを、前記物理ネットワークの設備及び前記仮想ネットワークの内部構造を隠した状態で前記仮想ネットワークを構成する前記利用者のノードに提供するとともに、当該点同士を線で接続する旨の命令及び当該線の属性を受信する仮想ネットワーク抽象化部と、前記仮想ネットワーク抽象化部の受信した命令において前記線で接続された点で抽象化されているノード間の通信路における通信性能を前記属性に従って設定する通信性能設定部と、を備える。

本発明のネットワーク構成装置は仮想ネットワーク抽象化部を備えるため、利用者に物理ネットワーク設備および仮想ネットワークの内部構造を隠蔽し、必要な部分のみを抽象化して提示することができる。また本発明のネットワーク構成装置は通信性能設定部を備えるため、性能保証付き通信を提供することができる。

本発明のネットワーク構成装置では、前記仮想ネットワーク抽象化部は、前記点で表されたノードの仮想ネットワーク上のアドレスが表示可能な状態で、前記点を表示してもよい。

本発明のネットワーク構成装置では、前記通信性能は、前記通信路の遅延量又は保証帯域であってもよい。

本発明のネットワーク構成装置では、前記仮想ネットワーク抽象化部は、複数のノードを１つの点に抽象化してもよい。

本発明によれば、通信路の物理的構成を認識することなく、仮想ネットワーク上で性能保証付き通信路を特定することで、性能保証サービスを実現することができ、性能保証と高い利便性を同時に提供することができる。

本実施形態に係る物理ネットワークの一例を示す。 本実施形態に係るネットワーク構成装置の一例を示す。 仮想ネットワークの構成例を示す。 性能保証付き通信路の第１の設定例を示す。 性能保証付き通信路の第２の設定例を示す。 仮想ネットワークと物理ネットワークの機器との対応関係の一例を示す。

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

図１の物理ネットワークから仮想ネットワークを構成し提供する例を説明する。本実施形態の物理ネットワークは、中継系ノード１、２、３、４、アクセス系ノード１．１〜１．４、２．１〜２．４、３．１〜３．４、４．１〜４．４、利用者端末１．１．１、１．１．２、１．２．１、２．１．１、２．１．２、２．２．１、３．３．１、３．４．２、３．４．１、４．３．１、４．４．１、４．４．２から構成される。

図２に、本実施形態に係るネットワーク構成装置の一例を示す。本実施形態に係るネットワーク構成装置は、仮想ネットワークを管理する仮想ネットワーク制御管理部として、経路制御機構などを有する各種装置に搭載される。仮想ネットワーク制御管理部は、ＩＳＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ Ｐｒｏｖｉｄｅｒ）やキャリアなどの提供者が操作する。仮想ネットワーク制御管理部１０は、物理ネットワーク資源管理部１４と、仮想ネットワーク抽象化部１１と、通信性能設定部１２と、物理ネットワーク設定部１３と、を備える。物理ネットワーク資源管理部１４は、物理ネットワーク１００の情報を取得する。例えば、物理ネットワーク１００に管理信号を送信して、物理ネットワーク１００を構成する各ノードにリンク情報や各種設定を返信させる。このようにして、物理ネットワーク資源管理部１４は物理ネットワーク１００の情報を常時把握する。本実施形態に係るネットワーク構成方法は、仮想ネットワーク抽象化手順と、通信性能設定手順と、を順に有する。

仮想ネットワーク抽象化手順では、仮想ネットワーク抽象化部１１が、図１に示す物理ネットワークを構成するノードのうち、サービス品質の保証のない仮想ネットワーク２００を構成するノードを点に抽象化し、当該点の集合からなる面を仮想ネットワーク２００として表示する。これにより、図１に示す物理ネットワーク１００に接続されている各ノードは、抽象化された仮想ネットワーク２００の表示データを取得することができる。

具体的には、仮想ネットワーク制御管理部１０は、仮想ネットワーク２００を、利用者へのインタフェースである「点」と、点をつなぐ「面」という構成として、利用者に提供する。例えば、仮想ネットワーク抽象化部１１は、物理ネットワーク資源管理部１４の管理する物理ネットワーク１００の情報から仮想ネットワーク２００を構成するノードの情報を取得し、利用者へのインタフェースである「点」を抽出して「面」を構成する。そして、仮想ネットワーク抽象化部１１は、抽象化した仮想ネットワーク２００の表示データを仮想ネットワーク２００に提供する。ここで、表示データには、以下で説明する図３から図５に示すように、ネットワークトポロジやノードの通信性能が含まれていてもよい。

ここでは、仮想ネットワーク抽象化部１１が図３のような仮想ネットワークＡを提供するとする。点Ａ．１、点Ａ．２、点Ａ．３、点Ａ．４は仮想ネットワークＡへのインタフェースであり、ベストエフォート通信路の集合である面で接続されている。図の各点間は点Ａ．１、点Ａ．２、点Ａ．３、点Ａ．４にそれぞれ５Ｇｂｐｓ、１Ｇｂｐｓ、５Ｇｂｐｓ、１Ｇｂｐｓのリソースが与えられている。このリソースは点を通る入出力帯域の上限を表す。入力方向と出力方向とで独立に異なる上限値を与えることもできる。各点からは与えられたリソースの範囲において自由に通信可能である。図１のように面での接続の限りでは、各点間はベストエフォート通信が行える。

通信性能設定手順では、仮想ネットワーク制御管理部１０は、以下のように動作する。
仮想ネットワーク抽象化部１１が、仮想ネットワーク抽象化部１１で抽象化した点同士を線で接続する旨の命令及び当該線の属性を受信する。この命令は、例えば、提供者によって入力される。仮想ネットワーク抽象化部１１は、当該命令を受信すると、受信した点に対応するノードを特定し、特定したノードの情報と線の属性を通信性能設定部１２に出力する。通信性能設定部１２は、仮想ネットワーク抽象化部１１の受信した命令に従って仮想ネットワーク２００を設定して物理ネットワーク設定部１３に出力する。物理ネットワーク設定部１３は、通信性能設定部１２からの設定に従い、物理ネットワーク１００を設定する。これにより、仮想ネットワーク２００の構成が更新される。このとき、物理ネットワーク資源管理部１４は、設定後の物理ネットワーク１００の情報を取得する。そして、仮想ネットワーク抽象化部１１は、最新の仮想ネットワーク２００を抽象化し、抽象化後の設定データを仮想ネットワーク２００に提供する。

具体的には、点Ａ．１から点Ａ．３へ性能保証付き通信路が必要となった場合は、物理ネットワーク１００の利用者のノードは、図４のように点Ａ．１から点Ａ．３を結ぶ線を設定する。線は保証遅延量と保証帯域の属性を持つ。これにより、通信性能設定部１２が、ノード間の通信路における通信性能を取得する。すると、物理ネットワーク設定部１３は、通信性能設定部１２の取得した属性になるように、物理ネットワーク１００を設定する。

ここで、線は片方向ごと、もしくは双方向として追加可能である。また要求に応じて、削除や属性値の変更が可能である。また、点Ａ．１から点Ａ．３への通信は、ベストエフォートおよび性能保証の両方が可能となる。明示的に性能保証またはベストエフォートを指定することも可能である。通信トラヒックが帯域保証値を超えた場合は、超過分はベストエフォートとして扱われる。

各点間のすべての通信を十分に保証させたい場合は、図５のように全地点を結ぶ木構造かもしくはフルメッシュに線で接続する。各点に対応するノードは、接続された各線のトラヒックを転送する。

各インタフェースに対応する機器は、仮想ネットワークインタフェース機能を持つ。仮想ネットワークインタフェースの基本機能は宛先点に配送されるように物理ネットワークのアドレスに変換もしくはカプセル化するマッピング機能である。物理ネットワーク１００はあるアドレス体系における経路制御機構が動作し、経路、各リンク帯域及びトラヒック情報は集中または分散管理される。物理ネットワーク設定部１３は、経路、各リンク帯域及びトラヒック情報を取得するとともに設計変更も行う。

仮想ネットワーク２００は物理ネットワーク１００とは別なアドレス体系を利用できる。仮想ネットワーク２００のアドレス体系と物理ネットワーク１００のアドレス体系のマッピング情報は、集中または分散管理される。物理ネットワーク設定部１３は、仮想ネットワーク２００のアドレス体系と物理ネットワーク１００のアドレス体系のマッピング情報を取得するとともに設計変更も行う。

仮想ネットワークインタフェースのマッピング機能は、同一機器内にあるマッピング情報または集中管理機器にあるマッピング情報をもとに物理ネットワークのアドレス体系に変換またはカプセル化して送信する。受信側では、同様にマッピング情報にもとづいて仮想ネットワーク２００のアドレス体系へ変換またはデカプセル化をして受信し、必要であればそれを仮想ネットワークアドレス体系にもとづいて転送する。

図６の破線は、インタフェースに接続された物理ネットワークの機器との対応関係を表す。点Ａ．１のように利用者端末１．１．１が接続されている場合、利用者端末が仮想ネットワークインタフェース機能を持つ。他方、点Ａ．２のようにアクセス系ノードが接続されている場合、アクセス系ノードが仮想ネットワークインタフェース機能を持ち、配下の利用者端末は仮想ネットワークインタフェース機能を持つ必要はない。利用者端末４．３．１のように、複数のインタフェースとなることもできる。経路制御の仕組みを利用して、通信相手ごとやアプリケーションごとにインタフェースを割り振る。また、点Ａ．３のように１つのインタフェースに２つ以上のノードを対応させることができる。複数のノードを仮想ネットワーク２００上では同一に見せることで、仮想ネットワーク２００に影響なしに、仮想ネットワークインタフェースのマッピング情報を、負荷分散や故障時切換として機能させるように設定できる。

本発明は情報通信産業に適用することができる。

１、２、３、４：中継系ノード
１．１〜１．４、２．１〜２．４、３．１〜３．４、４．１〜４．４：アクセス系ノード
１．１．１、１．１．２、１．２．１、２．１．１、２．１．２、２．２．１、３．３．１、３．４．２、３．４．１、４．３．１、４．４．１、４．４．２：利用者端末
１０：仮想ネットワーク制御管理部
１１：仮想ネットワーク抽象化部
１２：通信性能設定部
１３：物理ネットワーク設定部
１００：物理ネットワーク
２００：仮想ネットワーク

Claims (8)

1. 物理ネットワークを構成するノードのうち、サービス品質の保証のない仮想ネットワークを構成する利用者のノードを点に抽象化し、当該点の集合からなる面を仮想ネットワークとして表示する表示データを、前記物理ネットワークの設備及び前記仮想ネットワークの内部構造を隠した状態で前記仮想ネットワークを構成する前記利用者のノードに提供する仮想ネットワーク抽象化手順と、
   前記仮想ネットワーク抽象化手順で抽象化した点同士を線で接続する旨の命令及び当該線の属性を受信すると、当該線で接続された点で抽象化されているノード間の通信路における通信性能を前記属性に従って設定する通信性能設定手順と、
   を順に有するネットワーク構成方法。
2. 前記仮想ネットワーク抽象化手順において、前記点で表されたノードの仮想ネットワーク上のアドレスが表示可能な状態で、前記点を表示することを特徴とする請求項１に記載のネットワーク構成方法。
3. 前記通信性能は、前記通信路の遅延量又は保証帯域であることを特徴とする請求項１又は２に記載のネットワーク構成方法。
4. 前記仮想ネットワーク抽象化手順において、複数のノードを１つの点に抽象化することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のネットワーク構成方法。
5. 物理ネットワークを構成するノードのうち、サービス品質の保証のない仮想ネットワークを構成するノードを点に抽象化し、当該点の集合からなる面を仮想ネットワークとして表示する表示データを、前記物理ネットワークの設備及び前記仮想ネットワークの内部構造を隠した状態で前記仮想ネットワークを構成する前記利用者のノードに提供するとともに、当該点同士を線で接続する旨の命令及び当該線の属性を受信する仮想ネットワーク抽象化部と、
   前記仮想ネットワーク抽象化部の受信した命令において前記線で接続された点で抽象化されているノード間の通信路における通信性能を前記属性に従って設定する通信性能設定部と、
   を備えるネットワーク構成装置。
6. 前記仮想ネットワーク抽象化部は、前記点で表されたノードの仮想ネットワーク上のアドレスが表示可能な状態で、前記点を表示することを特徴とする請求項５に記載のネットワーク構成装置。
7. 前記通信性能は、前記通信路の遅延量又は保証帯域であることを特徴とする請求項５又は６に記載のネットワーク構成装置。
8. 前記仮想ネットワーク抽象化部は、複数のノードを１つの点に抽象化することを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載のネットワーク構成装置。

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