JP5919046B2 - パス計算方法 - Google Patents

Description

本明細書で開示される主題は、トランスポート制御サーバ（ＴＣＳ：Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｅｒｖｅｒ）に関し、特に、通信経路を計算するためのトランスポート制御サーバに関する。

近年、高信頼化や高品質化を目的に、通信ユーザ拠点間をｅｎｄ−ｔｏ−ｅｎｄで通信経路を繋ぐ、複数のネットワークプロトコルおよびネットワークを制御するトランスポート制御サーバが開発されている。ネットワークプロトコルの例としては、ＭＰＬＳ（Ｍｕｌｔｉ−Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｌａｂｅｌ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）、ＭＰＬＳ−ＴＰ（ＭＰＬＳ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｐｒｏｆｉｌｅ）、ＰＢＢ−ＴＥ（Ｐｒｏｖｉｄｅｒ Ｂａｃｋｂｏｎｅ Ｂｒｉｄｇｅ Ｔｒａｆｆｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）、ＯｐｅｎＦｌｏｗ、ＧＭＰＬＳ（Ｇｅｎｅｒａｌ ＭＰＬＳ）などが挙げられる。

これらのプロトコルはユーザ拠点間やデータセンタ間を繋ぐ広域ネットワーク、データセンタ内、新世代ネットワークで検討されている仮想化ネットワークなどに用いられる。広域ネットワークの例としては、企業用専用線、Ｌ２ＶＰＮ（Ｌａｙｅｒ２ Ｖｉｒｔｕａｌ Ｐｒｉｖａｔｅ Ｌｉｎｅ）、Ｌ３ＶＰＮ（Ｌａｙｅｒ３ ＶＰＮ）などが挙げられる。仮想化ネットワークとは、ＧＥＮＩなどで検討されている、物理的なネットワーク資源を論理的に分割し、柔軟性を持たせるために伝送装置にプログラマビリティなどの機能を持たせたネットワークなどである。

前記トランスポート制御サーバにおいては、スケーラビリティ、フレキシビリティに対応するパス計算が課題である。スケーラビリティとは、伝送装置数の増大、通信経路の増大などである。これらは、通信利用者の増大や一人当たりのトラフィック量の増大、網統合などに起因する。フレキシビリティとは、要求帯域、遅延制約、予備経路の有無、予備経路の帯域確保方法、帯域利用効率などの様々な運用ポリシーを反映させることである。

複数のドメインとして分割管理されるネットワークにおいて、各ドメイン内の複数の通信経路を一つのリンク（本書ではこれを抽象リンクと呼ぶ）として管理する。そして、前記ドメインを複数経由するパスをｅｎｄ−ｔｏ−ｅｎｄで設定する場合に抽象リンクの情報に基づいてパスを計算する。本書では、これを階層型ルーティングと呼ぶ。ユーザ拠点やノード等を繋ぐ論理的な通信経路をパスと呼ぶ。

以下に上記問題に関係する従来技術を説明する。

特許文献１では、階層分散型ルーティングにより最短経路を選択する際に、上位層のＰＣＳ（Ｐａｔｈ Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ Ｓｅｒｖｅｒ）により、下位層のＰＣＳが管理するエリア内最短経路リストから、当該下位サブネットワークの境界ルータ間の最短経路コストを取得してこれを仮想リンクコストと見なし、この取得された境界ノード間の仮想リンクコストと、上位層のＰＣＳが管理するサブネットワーク間のリンクコストとに基づいて、起点から終点までの最短経路を求める。これによって、下位階層の計算ドメイン間の最短経路を選択することを可能にする。

特許文献２では、経路計算ドメインを決定した後に、終点ノードが存在する経路計算ドメイン側から始点ノードが存在する経路計算ドメインに向けて、各経路解決システムにて順次に経路計算部によってドメイン内の冗長パスを計算し、各経路解決システムが計算したドメイン内の冗長パスの経路を繋ぎ合わせることで、始点ノードと終点ノードとの間の冗長パスを計算する。これによって、マルチドメインのネットワークにて、冗長パス（現用パスと予備パス）を効率的に計算できる。

特許文献３では、複数のカスタマ網の各サーバのパス計算プログラムが、配信された網内におけるルート候補をそれぞれ選択し、前記ルート候補を階層的に組み合わせて、前記パス計算プログラムが協働して、最適ルートを決定する。これによって、ＭＰＬＳを用いてユーザのネットワーク（すなわち「カスタマ網」）間を接続するＶＰＮサービスを提供する場合に、カスタマ網内のパスも含めてＥｅｎｄ−ｔｏ−ｅｎｄでユーザの要求品質を満足するパスを決定すると共に、ＳＬＡに応じてカスタマ網の差別化を実現し、更に障害時のためのバックアップ用のパスを決定する技術を提供できる。

特許文献４では、パス計算エレメントを階層化することによって、パス計算エレメントの上位層と下位層とにおいて、パス計算エレメントの計算ドメインをマッピングし、計算タスクの階層的分解を実行し、並列モードにおいてルート計算を実行することによって、各パス計算エレメントが行う計算量を削減できる。

米国特許出願公開第２０１０／０５１２１５号明細書 特開２００８−４２６７０号公報 特開２００７−１９８５２号公報 米国特許出願公開第２００８／０００２６６４号明細書

以下に、従来技術の課題を説明する。

特許文献１では、抽象リンクに単一のコスト情報を持たせて計算するが、遅延や帯域利用率等のリンク属性を保持しない。その結果、遅延制約や余剰帯域を適切な抽象リンクを選択できないため、ＳＬＡ（Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｌｅｖｅｌ Ａｇｒｅｅｍｅｎｔ）を保証できない可能性がある。また、帯域利用率が低い抽象リンクを選択することができないため、一部の抽象リンクにトラフィックが集中してしまう可能性がある。

特許文献２、特許文献３、特許文献４では、特許文献１と同様に、リンク属性を保持しないため特許文献１と同じ欠点を有する。

前記の通り、従来技術では抽象リンクとして、遅延や帯域利用率等のリンク属性を保持しないため、遅延制約や要求帯域等の要求条件や帯域の有効利用等の運用ポリシーを満たす適切な抽象リンクを選択することができない。

他方で、抽象リンク情報を増やして、抽象リンクを具体化すると、1本当たりの抽象リンクの情報が増え、また保持する抽象リンクの本数が増えてしまい、パス計算量が増えてしまう。パス計算量をできる限り増やすことなく、適切な抽象リンクを選択できるようにすることが課題である。

開示されるのは、少ないパス計算量で、遅延制約や要求帯域、パス冗長化、ホップ数制限等のパス要求条件を満たし、適切なパスの選択を可能にするパス計算方法およびそれを用いるパス管理サーバ、パス管理システムである。

開示される第１の特徴は、複数のノードと複数のリンクによって構成される実ネットワークと、実ネットワークを論理的に分割して得られる計算ドメインを一つ以上含む第１階層と、各々が第１階層の計算ドメインを一つ以上含む計算ドメインを一つ以上含み、複数のノードの内、所定の基準で選択したノードを抽象ノードとし、抽象ノードと、抽象ノードを接続する抽象リンクと、を含む第２階層と、を含む階層型ネットワークにおけるパス計算方法において、
抽象ノードに対応する第１階層の複数のノードを端点とする第１階層における１つ以上のパスを候補パスとして、第２階層の計算ドメインにおける一つの抽象リンクと対応づけ、候補パスのパス属性の一部または全てを、対応づけられた第２階層の抽象リンクのリンク属性として管理し、複数のノードの二つを接続するパスを設定する際に、第２階層における抽象ノードの２つを接続するパスを、抽象リンクの組み合わせとして設定する際に、抽象リンクに対応付けて管理されるリンク属性に基づいてパスを計算するパス計算方法である。

これによって、少ないパス計算量で、遅延制約や要求帯域、現用パスと予備パスの両方を用意するパス冗長化、ホップ数制限等のパス要求条件を満たし、帯域利用率の低いリンクを経由するパスやホップ数の少ない適切なパスを選択することが可能になる。

第２の特徴は、前記第１の特徴において、候補パスを第２階層に属する計算ドメインの抽象リンクと対応づける際に、選択したノードを接続する第1階層上の一つ以上のパスの一部または全てを各リンク属性によって並び替えた結果の上位から一つ以上を候補パスとして選択するパス計算方法である。

抽象リンクに対応づける候補パスを上位数本に制限することよって、前記抽象リンクの数を制限し、大量の抽象リンクに基づいてパスを計算することを回避することによって、パス計算量の肥大化を抑制することが可能になる。また、複数のリンク属性から上位候補パスを選択することによって、１つの最短経路の候補パスのみ抽象リンクとして対応づける場合に生じる、複数の要求条件を満たす適切なパスを計算する上で必要となる抽象リンクを管理しないために、適切なパスを選択できなくなる可能性を低減することができる。

第３の特徴は、前記第１または第２の特徴において、候補パスを抽象リンクと対応づける際に、パス属性が所定の基準に照らして類似する複数の候補パスを同じ抽象リンクと対応づけるパス計算方法である。

類似したパスの定義は、例えば、
・パスの両端点が等しく、
・遅延やホップ数、コスト、帯域等によって、複数のグループに分けた際に、同じグループにマッピングされるもの
である。

例えば、伝送遅延の観点で候補パスをまとめ、リンク属性と候補パスをマッピングする場合、同じリンク属性の候補パス（つまり、類似する候補パス）とは、例えば、リンク属性１を伝送遅延０〜１５ｍｓ、リンク属性２を１５〜３０ｍｓ、リンク属性３を３０ｍｓ以上というように候補パスの伝送遅延の範囲によって規定される。

これによって、前記抽象リンクの数を制限し、大量の抽象リンクに基づいてパスを計算することを回避することによって、パス計算量の肥大化を抑制することが可能になる。

第４の特徴は、第３の特徴に記載の、パス属性が類似する複数の候補パスを同じ抽象リンクと対応づける抽象リンク管理方法において、類似の程度を調整する抽象度調整パラメータを保持するパス計算方法である。

抽象度調整パラメータは、第３の特徴に記載の伝送遅延の範囲の閾値を示す。すなわち、０、１５，３０である。なお、抽象度調整パラメータは、事前に運用管理者によって規定されるものであり、上記の例に示した伝送遅延の他に、抽象リンク情報テーブル３２００に記載のコスト、リンク内ホップ数、帯域、余剰帯域、収容率などのいずれか一種類、または複数種類の組合せで構成される値である。

パス属性が類似する複数の候補パスを同じ抽象リンクと対応づける際に、同じ数の候補パスを抽象リンクと対応づける場合でも、パス属性があまり類似しない候補パスを同じ抽象リンクとして対応づける場合は、パス属性が極めてよく類似する候補パスをリンク属性に対応づけた場合と比べて抽象リンク数が少なくなるためにパス計算量が削減される。しかし前者は後者に比べて抽象リンク属性は各値に幅を持つことになるため、適切な抽象リンクを選択できくなる結果、適切なパスを計算できない可能性がでてくる。第４の特徴によって、パス計算量と適切な抽象リンクを選択する可能性を調整することが可能になり、要求されるパス計算時間の範囲で出来る限り適切な抽象リンクを選択可能になる。

第５の特徴は、上記の各特徴において、抽象リンクのリンク情報として冗長化に関する情報を保持するパス計算方法である。

これによって、現用パスと予備パスが同一抽象リンクを経由するパスを選択する場合に、現用パスと予備パスが同じリンクを経由しないリンクディスジョイントなパスの組合せになる抽象リンクを選択可能になる。

第６の特徴は、第２の特徴において、実ネットワークのネットワークトポロジが変更された場合に、第１階層の候補パスのうち、ネットワークトポロジの変更の影響を受ける候補パスに対応づけられる抽象リンクを特定し、抽象リンクを異なる抽象リンクに変更するパス計算方法である。

これによって、障害などによって既設のパスが使用できなくなり、ネットワークトポロジが変更になった際などに、再計算する範囲を抽象リンクの選択に限定することができ、ｅｎｄ−ｔｏ−ｅｎｄでパスを再計算することを回避することによって、パス計算量を削減可能になる。

第７の特徴は、上記の各特徴において、ネットワークシステムを起動した際やネットワークトポロジを変更した際に、第１階層の計算ドメインを計算し、各ドメインにおいて複数の境界ノード間における候補パスを計算し、第２階層の抽象リンクに対応づけて抽象リンク情報を保持し、パス要求を受信した際に保持する抽象リンク情報を元にパスを計算するパス計算方法である。

起動した際やトポロジ変更した際などパス要求が生じる際より前に、計算しておくことによって、パス要求を受信した際のパス計算量を削減することができ、パス要求を受信してからパスを設定するまでの時間を短縮可能になる。

第８の特徴は、第２の特徴において、実ネットワークのネットワークトポロジが変更された際に、変更の影響を受ける第１階層の計算ドメインを抽出し、抽出した計算ドメインの候補パス、およびパス情報を再計算し、算出したパス情報を抽象リンクのリンク属性に対応づけるパス計算方法である。

これによって、ネットワークのトポロジが変更された際に、再計算する候補パス、および抽象リンクを限定し、ネットワークのトポロジが変更した際の抽象リンクを計算するためのパス計算量を削減可能になる。

第９の特徴は、上記の各特徴において、実ネットワークを複数の第１階層の計算ドメインに分割する際に、計算ドメイン間の境界ノード数が少なくなるように分割するパス計算方法である。

これによって、第２階層のノード数が少なくなり、候補パス数、抽象リンク数が少なくなるため、パス計算量を削減可能になる。

第１０の特徴は、上記の各特徴において、操作画面表示の際に、第１階層で表示されるドメインと第２階層で表示されるドメインを混在させて表示するパス計算方法である。

これによって、ネットワーク運用管理者は、パスを設定する際、または参照する際に、詳細に参照する計算ドメインを第１階層で表示し、その他の計算ドメインを第２階層で表示させることが可能になる。その結果、ネットワーク運用管理者は、限られた操作画面サイズにおいて、詳細を参照する計算ドメインを見やすくなり、ネットワーク運用管理者の設定ミスの抑制効果、操作効率の向上の効果が得られる。

第１１の特徴は、上記の各特徴において、一つ以上の第１階層の計算ドメインを第２階層における一つの抽象ノードと見なし、第１階層の候補パスのパス属性の一部または全てを第２階層の抽象ノードのノード属性として保持し、２つ以上のノード間を接続する１つ以上のパスを計算する際に、抽象ノードのノード属性に基づいてパスを計算するパス計算方法である。

これによって、少ないパス計算量で、遅延制約や要求帯域、現用パスと予備パスの両方を用意するパス冗長化、ホップ数制限等のパス要求条件を満たし、帯域利用率の低いリンクを経由するパスやホップ数の少ない適切なパスを選択することが可能になる。更に、ネットワーク運用管理者は、局舎などの複数のノードの集合を一つの抽象ノードとしてみなすことができ、第２階層のネットワークトポロジを感覚的な理解しやすくなり、ネットワーク運用管理者の設定ミスの抑制効果、操作効率の向上の効果が得られる。

開示によれば、少ないパス計算量で、遅延制約や要求帯域、現用パスと予備パスの両方を用意するパス冗長化、ホップ数制限等のパス要求条件を満たし、帯域利用率の低いリンクを経由するパスやホップ数の少ない適切なパスを選択することが可能になる。

実施形態が適用されるネットワークの構成例を示す図である。 実施形態が適用されるトランスポート制御サーバが管理する階層型ネットワークを例示する図である。 実施形態が適用されるトランスポート制御サーバの構成例を示すブロック図である。 トランスポート制御サーバが保持する抽象リンク情報の構成を例示する図である。 トランスポート制御サーバが保持するノード・ドメインマッピング情報の構成を例示する図である。 トランスポート制御サーバが保持する管理ドメイン情報の構成を例示する図である。 トランスポート制御サーバが保持するノード情報の構成を例示する図である。 トランスポート制御サーバが保持するノード接続情報の構成を例示する図である。 トランスポート制御サーバが保持する候補パス情報の構成を例示する図である。 トランスポート制御サーバが保持するパス要求の構成を例示する図である。 トランスポート制御サーバが保持するリンク情報の構成を例示する図である。 トランスポート制御サーバの初期化時における動作概要を例示するシーケンス図である。 パス設定時におけるトランスポート制御サーバの動作概要を例示するシーケンス図である。 ネットワークトポロジ変更時におけるトランスポート制御サーバの動作概要を例示するシーケンス図である。 経路リソース計算部がドメイン分割する際の動作概要を例示するチャート図である。 経路リソース計算部がパス選択する際の動作概要を例示するチャート図である。 経路リソース計算部がトポロジ更新する際の動作概要を例示するチャート図である。 実施形態が適用されるトランスポート制御サーバの管理端末の操作画面例を示す図である。

以下、図面を参照して実施の形態を詳細に説明する。

本実施形態においては、下位階層のパスを上位階層の抽象リンクと対応づけ、下位階層のパス属性を上位階層のリンク属性として管理する。

図１は、本実施形態におけるネットワークシステムの構成を示すブロック図である。

第１の実施形態のネットワークシステムは、トランスポート制御サーバ１００、及び、ノード１５０（ノード１５０−１〜１５０−ｎ）を備える。第１のネットワークシステムに用いられるネットワークは、ＷＡＮ、又は、インターネットなどの、複数のネットワーク装置を備えるネットワークである。また、本実施形態のネットワークは、仮想的に実装されたネットワークでもよい。

トランスポート制御サーバ１００は、ネットワークを通過するトラフィックを制御するための計算機である。トランスポート制御サーバ１００は、画面表示及びシステム操作の手段を、管理者等に提供する管理端末を備える。

トランスポート制御サーバ１００は、複数のノード１５０に接続される。トランスポート制御サーバ１００は、各ノード１５０を接続するパス（すなわち、通信経路）を設定する。パスを設定する技術には、例えば、ＭＰＬＳ（Ｍｕｌｔｉ−Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｌａｂｅｌ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）、ＭＰＬＳ−ＴＰ（ＭＰＬＳ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｐｒｏｆｉｌｅ）、ＰＢＢ−ＴＥ（Ｐｒｏｖｉｄｅｒ Ｂａｃｋｂｏｎｅ Ｂｒｉｄｇｅ Ｔｒａｆｆｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）、ＯｐｅｎＦｌｏｗ、ＧＭＰＬＳ（Ｇｅｎｅｒａｌ ＭＰＬＳ）などがある。ノード１５０を接続するパスは、各ノード１５０が扱うＶＰＮ、音声、又は、動画などのサービスに対応して設定される。

ノード１５０は、トランスポート制御サーバ１００によって管理されるネットワーク装置である。ノード１５０は、トラフィックが通過するための経路を、ＭＰＬＳ等によって選択する、ルータ又はスイッチ等のネットワーク装置である。また、本実施形態のノード１５０は、仮想的に実装されたスイッチ等でもよい。

図２は、本実施形態におけるパス計算する例を示す説明図である。

図２は、実際のネットワークを示す実ネットワーク１４０、実ネットワークを論理的に複数に分割した第１階層の計算ドメイン１４１−１，１４１−２、および第１階層の計算ドメインを抽象化させた第２階層の計算ドメイン１４２−１で構成される。

実ネットワーク１４０は、ノード１５０−１〜ノード１５０−８、および前記ノード間を接続するリンク１８０−１〜リンク１８０−１０によって構成される。

第１階層は計算ドメイン１４１−１と１４１−２で構成される。計算ドメイン１４１−１はノード５５０−１〜ノード５５０−４、およびリンク５８０−１〜５８０−４で構成され、計算ドメイン１４１−２はノード５５０−５〜ノード５５０−８、およびリンク５８０−６〜リンク５８０−９で構成される。また、計算ドメイン１４１−１と計算ドメイン１４１−２をリンク５８０−５と５８０−１０が接続する。第１階層の計算ドメイン１４１のノード５５０、およびリンク５８０は、それぞれ実ネットワーク１４０のノード１５０、およびリンク１８０に対応づけられる。

第２階層の計算ドメイン１４２−１は抽象ノード６５０−１、抽象ノード６５０−３、抽象ノード６５０−４，抽象ノード６５０−５，抽象ノード６５０−８、および抽象リンク６７０−１〜リンク６７０−５で構成される。第２階層の計算ドメイン１４２における抽象ノード６５０は、第１階層のノード５５０のうち、計算ドメイン１４１−１と計算ドメイン１４１−２の境界ノード、または、後述するパス要求において、送信元ノードＩＤ、若しくは、送信先ノードＩＤとなり得るノード（企業ユーザ拠点に繋がるノード、異なる通信事業者のネットワークと繋がるノードなど）に対応づけられる。

第２階層のリンク６８０は第１階層で算出されたパスに対応づけられる。例えば、リンク６８０−１はノード５５０−１とノード５５０−３を経由するパス、またはノード５５０−１とノード５５０−２とノード５５０−４とノード５５０−３を経由するパス、またはその両方に対応づけられる。

ここで、トランスポート制御サーバ１００が、運用管理者からパス要求として、送信元がノード１５０−１で、送信先ノードがノード１５０−８を受け付けた場合、第２階層の６５０−１から６５０−５までのパスを第２階層の計算ドメイン１４２−１を元に経由する抽象ノード６５０として、例えば抽象ノード６５０−１、抽象ノード６５０−２、抽象ノード６５０−４、抽象ノード６５０−５を経由するパス、または抽象ノード６５０−１、抽象ノード６５０−３、抽象ノード６５０−４、抽象ノード６５０−５を経由するパス、またはその両方が計算する。トランスポート制御サーバ１００が、経由する抽象リンク６８０と第１階層のパスを対応づけることによって、実ネットワークにおいて経由するノード１５０、およびリンク１８０を算出する。

上記において、第１階層で算出されたパスのコストとは別に、パス属性を第２階層の抽象リンク６８０のリンク属性として保持する。これによって、例えば、パス要求の条件として、通信データが送信元から送信先まで移動するのにかかる時間である遅延が遅延制約３０ｍｓ以内、送信元から送信先まで確保する帯域である要求帯域が１００Ｍｂｐｓであることが含まれていた場合においても、第２階層においてパスを計算する際に適切なノード、抽象リンクを経由するパスを計算可能になる。

図３は、本実施形態におけるトランスポート制御サーバ１００の機能構成を示すブロック図である。

トランスポート制御サーバ１００は、通信ＩＦ２１０、データ記憶部２１１、及び、制御処理部２００を備える。

通信ＩＦ２１０は、直接あるいはＥＭＳ（Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）を介して、ノード１５０にパスを設定、削除、又は変更する。また、通信ＩＦ２１０は、ノード１５０が保持する情報を送信する指示を含むメッセージを、ノード１５０に送信する。そして、情報を含むメッセージをノード１５０から受信する。

データ記憶部２１１は、制御処理部２００によって値を参照されたり、値を更新されたりする。データ記憶部２１１は、トランスポート制御サーバ１００に備わる不揮発性の記憶装置等に構築される。データ記憶部２１１は、パス情報記憶部２０８、トポロジ情報記憶部２０９、及び、論理トポロジ情報記憶部２１２を備える。以下にデータ記憶部２１１が保持する情報を示す。

パス情報記憶部２０８は、各ノードに設定されたパス、未設定の候補パスの情報を保持する記憶部である。パス情報記憶部２０８は後述する候補パス情報テーブル３３００、パス要求情報テーブル３６００を保持する。

トポロジ情報記憶部２０９は、各ノード１５０が接続されるリンク及び他のノード１５０を示す情報を保持する記憶部である。トポロジ情報記憶部２０９は、後述するノード情報テーブル３４００、ノード接続情報テーブル３５００、管理ドメイン情報テーブル３７００、リンク情報テーブル３９００を保持する。

論理トポロジ情報記憶部２１２は、ネットワーク１４０を論理的に複数に分割した第１階層の複数の計算ドメイン１４１、およびこれを抽象化した第２階層の計算ドメイン１４２に関する情報を保持する記憶部である。論理トポロジ情報記憶部２１２は、後述する抽象リンク情報テーブル３２００、ノード・ドメインマッピング情報テーブル３１００を保持する。

制御処理部２００は、データ記憶部２１１に保持される値を参照し、各トラフィックの帯域を算出し、算出された各トラフィックの帯域をノード１５０に指示する。制御処理部２００は、パス設定部２０１、サービス受付部２０２、経路・リソース計算部２０４、及びメッセージ送受信部２０６の機能を含む。

パス設定部２０１は、経路・リソース計算部２０４が計算した結果に基づいて、各ノード１５０にパスを設定するためにデータを生成する機能である。

経路・リソース計算部２０４は、パス要求とトポロジ情報に基づいてパス、抽象リンクを算出し、算出されたパス情報を、データ記憶部２１１に格納するための機能である。

サービス受付部２０２は、トランスポート制御サーバ１００に接続される管理端末の操作画面等を介して、トラフィックの帯域を表示するための機能である。サービス受付部２０２は、パス設定部２０１によってパスを設定するためのデータが生成され、パスに関する情報を表示するよう、ネットワーク運用管理者によって要求された際に、パス、抽象リンクを表示してもよい。

メッセージ送受信部２０６は、パス設定部２０１によって生成されたデータに基づいて、パスを設定、変更、又は、削除するためのメッセージを作成し、通信ＩＦ２１０を介してノード１５０に送信する。

また、メッセージ送受信部２０６は、通信ＩＦ２１０がノード１５０の情報に関するメッセージを、ノード１５０から収集した際、収集されたメッセージを解釈し、経路・リソース計算部２０４に送信する。

トランスポート制御サーバ１００は、プロセッサ、通信装置、揮発性の記憶装置（DRAMなど）、及び、不揮発性の記憶装置（フラッシュメモリ、ハードディスクドライブなど）等を備える計算機を用いて実現可能である。

すなわち、制御処理部２００に含まれる機能は、トランスポート制御サーバ１００に備わる不揮発性の記憶装置に保持されたプログラムが、プロセッサによって揮発性の記憶装置において実行されることによって、実現される。またこれらのプログラムは、あらかじめ不揮発性記憶装置に格納されていてもよいし、ネットワークを介してまたは可搬型記憶媒体を介して外部装置から導入されても良い。

管理端末の操作画面例を、図１８を用いて説明する。ネットワーク運用管理者がパス設定する際、計算ドメイン３１４１〜３１４３が表示される。その際、計算ドメイン３１４１や３１４３に示す第２階層の計算ドメイン、および計算ドメイン３１４２に示す第１階層の計算ドメインの双方が表示される。これによって、ネットワーク運用管理者は一部の計算ドメインを操作画面上に詳細に参照することが可能になる。これによって、ネットワーク運用管理者は、限られた操作画面サイズにおいて、詳細を参照する計算ドメインを見やすくなり、ネットワーク運用管理者の設定ミスの抑制効果、操作効率の向上の効果が得られる。

また、ネットワーク運用管理者が抽象リンクを選択すると、抽象情報３０２０などが表示される。これによって、詳細に設定せずに自動的に計算する計算ドメイン３１４１や３１４３において、抽象リンクの情報を見て、パスを選択、または変更することが可能になる。なお、抽象リンク情報ではなく、抽象ノード情報が表示されてもよい。

さらに、詳細計算ドメイン３１４２において選択可能なパスをパス情報３０１０として表示することによって、パス要求には存在しなかった情報も考慮して適切なパスを選択することができる。なお、これらの表示はデータ記憶部２１１が、後述する、候補パス情報テーブル３３００、抽象リンク情報テーブル３２００を保持することによって、実現可能となる。

以下、本実施形態において、データ記憶部２１１が管理する情報について説明する。

まず、論理トポロジ情報記憶部２１２が管理する、抽象リンク情報テーブル３２００とノード・ドメインマッピング情報テーブル３１００について説明する。

図４は、抽象リンク情報テーブル３２００を示す説明図である。

抽象リンク情報テーブル３２００は、計算ドメインＩＤ、抽象リンクＩＤ、ＵＰ側ノードＩＤ、ＤＯＷＮ側ノードＩＤ、リンク属性、コスト、リンク内パスＩＤ、リンク内ホップ数、冗長パス、伝送遅延、帯域、余剰帯域、収容率などを含む。

計算ドメインＩＤは第１階層の計算ドメイン１４１を示す識別子である。抽象リンクＩＤは第２階層の抽象リンク６８０を示す識別子である。ＵＰ側ノードＩＤおよびＤＯＷＮ側ノードＩＤは抽象リンク６８０が接続するノードＩＤである。リンク属性は、抽象リンク６８０にマッピングされる、特徴が類似したパスをまとめたパス群を区別する識別子である。リンク内パスＩＤは抽象リンク６８０にマッピングされる第１階層のパスを識別する識別子である。

リンク内ホップ数は前記第１階層のパスが経由する第１階層のノード５５０の数である。冗長パスは同じ抽象リンクであるパス内において、ノードディスジョイント、あるいはリンクディスジョイントなパスの識別子を示す。

伝送遅延は前記パス内を通信データが移動するのに所要すると予測される最大遅延、あるいは平均遅延である。帯域は前記パスが経由するリンクの回線帯域の平均値、あるいは最低値である。余剰帯域は前記パスが経由するリンクの確保されていない帯域の平均値、あるいは最低値である。収容率は前記余剰帯域を前記帯域で割った算出した値である。抽象リンク情報テーブル３２００の各値は図１２のドメイン分割計算１０３０、図１３のパス計算１１３０、図１４のドメイン分割再計算１３３０によって計算される。

ここで、抽象リンク情報として、リンク内ホップ数、伝送遅延、帯域、余剰帯域、収容率等の情報を保持することによって、前述の通りパス要求の条件を考慮して適切なパスを選択することが可能になる。また、リンク属性、またはリンク内パスＩＤを保持することによって、抽象リンクに複数のパスの情報を対応させることが可能になる。これによって、幅優先探索や深さ優先探索、ＣＢＦ（Ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ Ｂｅｌｌｍａｎ Ｆｏｒｄ）法、ＣＰ（Ｃａｎｄｉｄａｔｅｄ Ｐａｔｈ）法などによって複数の経路探索する際に、一つのリンクとしてパスを探索し、その後、リンク属性やコストに基づいてパスを選択でき、パスを探索する際の計算量を削減することが可能になる。

なお、パス属性があまり類似しない候補パスを同じ抽象リンクとして対応づける場合は、パス属性が極めてよく類似する候補パスをリンク属性に対応づけた場合と比べて抽象リンク数が少なくなるためにパス計算量が削減される。しかし前者は後者に比べて抽象リンク属性は各値に幅を持つことになるため、適切な抽象リンクを選択できにくくなる結果、適切なパスを計算できない可能性がでてくる。そこで、リンク属性と候補パスのマッピングする数を変更する抽象度調整パラメータを保持することによって、複数の候補パスの間で類似の程度を調整することが可能になる。これによって、パス計算量と適切な抽象リンクを選択する可能性を調整することが可能になり、要求されるパス計算時間の範囲で出来る限り適切な抽象リンクを選択可能になる。

上記、抽象度調整パラメータについて説明する。例えば、伝送遅延の観点で候補パスをまとめ、リンク属性と候補パスをマッピングする場合、同じリンク属性の候補パス（つまり、類似する候補パス）とは、例えば、リンク属性１を伝送遅延０〜１５ｍｓ、リンク属性２を１５〜３０ｍｓ、リンク属性３を３０ｍｓ以上というように候補パスの伝送遅延の範囲によって規定される。

ここで、抽象度調整パラメータは、前記伝送遅延の範囲の閾値（すなわち、上記の例における０、１５，３０）を示す。なお、抽象度調整パラメータは、事前に運用管理者によって規定されるものであり、上記の例に示した伝送遅延を含め、抽象リンク情報テーブル３２００に記載のコスト、リンク内ホップ数、帯域、余剰帯域、収容率などのいずれか一種類、または複数種類の組合せで構成される値である。

また、ドメイン分割によるパス計算において、抽象リンク情報は計算ドメインＩＤに紐づけられて参照することが多いが、抽象リンク情報テーブルに計算ドメインＩＤを含めることによって、例えば、データ記憶部２１１がデータベースで構成される場合に計算ドメインＩＤ内に含まれる抽象リンクの抽象リンク情報を参照する際に、データベースアクセスの回数が少なくなり、パス計算の高速化の効果が得られる。

さらに、冗長パスとして、複数のパスＩＤを保持することによって、第1の障害に対する予備パスに加えて、第２の障害、第３の障害が発生した際の第２の予備パス、第３の予備パスを少ない計算量で算出することが可能になる。その結果、大規模災害時などにおいて、素早い障害復旧が可能になる。

図５は、ノード・ドメインマッピング情報テーブル３１００を示す説明図である。

ノード・ドメインマッピング情報テーブル３１００は、上位計算ドメインＩＤ、計算ドメインＩＤ、ノードＩＤ、エッジフラグ、下位計算ドメインＩＤ、上位計算ドメインのノードＩＤ，下位計算ドメインのノードＩＤなどを含む。ノード・ドメインマッピング情報テーブル３１００において、上位計算ドメインＩＤ、エッジフラグ、下位計算ドメインＩＤは図１２のドメイン分割計算１０３０、図１３のパス計算１１３０、図１４のドメイン分割再計算１３３０によって計算され、その他はネットワークシステム構築時に保存される。

上位計算ドメインＩＤは、より抽象度が高い計算ドメインの識別子を示す。例えば、ノードＩＤに示されるノードが第１階層に所属する場合、上位計算ドメインは第２階層、上位計算ドメインのノードＩＤは上位計算ドメインにおけるノードの識別子を示し、下位計算ドメインは実ネットワーク、下位計算ドメインのノードＩＤは実ネットワークにおけるノード識別子を示す。上位計算ドメインのノードＩＤ、および下位計算ドメインのノードＩＤはノードＩＤと同じであってもよい。

エッジフラグはノードＩＤが当該計算ドメイン（ここでは１４１）の境界ノードか否かを示す。下位計算ドメインＩＤは、抽象化が１階層だけでなく、２階層以上で行われる場合に、より抽象度が低い計算ドメインの識別子を示す。用いられる。すなわち、ノードＩＤに示されるノードが第２階層を抽象化した第３階層に所属する場合、下位計算ドメインは第２階層を示す。

これによって、多段階に分けて計算ドメインを分割して階層管理できるため、管理する階層を増やすことによって、ノード数増加に伴うネットワークの大規模化に対して、パス計算量の増大を抑制することが可能になる。

次に、トポロジ情報記憶部２０９が管理する、管理ドメイン情報テーブル３７００、ノード情報テーブル３４００、ノード接続情報テーブル３５００について説明する。

図６は、管理ドメイン情報テーブル３７００を示す説明図である。

管理ドメイン情報テーブル３７００は、管理ドメインＩＤおよびノードＩＤなどを含む。本テーブルはネットワークの障害監視などのＯＡＭ（Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）などを行うためにネットワークを論理的に複数に分割した管理ドメインの情報である。管理ドメイン情報テーブル３７００の各値はネットワークシステム構築時に保存される。

このテーブルを活用することによって、管理ドメインを参照して、計算ドメインを決定することが可能になる。管理ドメインと計算ドメインを一致または類似させることによって、計算ドメインを分割する手順を省略することが可能になる。また、ネットワーク運用管理者は管理ドメインと計算ドメインが一致または類似していることによって、容易に計算ドメインを把握でき、設定に所要する時間を削減、設定ミスを削減する効果が得られる。

図７は、ノード情報テーブル３４００を示す説明図である。

ノード情報テーブル３４００は、計算ドメインＩＤ、ノードＩＤ、入力ＩＦ、出力ＩＦ、転送遅延、帯域、使用帯域、収容率などを含む。入力ＩＦ、出力ＩＦはノードのポートなどのインタフェースの識別子を示す。転送遅延はノード内におけるパケット処理に要する平均時間、または最大時間を示す。帯域、使用帯域は、それぞれノード内のスイッチング処理などの処理能力における最大帯域と使用可能な帯域を示す。収容率は使用率を最大帯域で割って算出する値である。ノード情報テーブル３４００において、計算ドメインＩＤは図１２のドメイン分割計算１０３０、図１４のドメイン分割再計算１３３０によって計算され、その他の値はネットワークシステム構築時に保存される。

ドメイン分割によるパス計算において、ノード情報は計算ドメインＩＤに紐づけられて参照することが多いが、ノード情報に計算ドメインＩＤを含めることによって、例えば、データ記憶部２１１がデータベースで構成される場合に計算ドメインＩＤ内に含まれるノードのノード情報を参照する際に、データベースアクセスの回数が少なくなり、パス計算の高速化の効果が得られる。

なお、ノード情報は物理的なノード単位ではなく、一つのノードを論理的に複数に分割した仮想ノードであっても、複数のノードを論理的に一つに結合した仮想ノードであってもよい。そのため、本実施形態は、新世代ネットワークで検討されているネットワーク仮想化ノードにも適用可能である。

図８は、ノード接続情報テーブル３５００を示す説明図である。ノード接続情報テーブル３５００は、計算ドメインＩＤ、ノードＩＤ、エッジフラグ、ポートＩＤ、接続リンクＩＤ、隣接ノードＩＤ接続ノードポートＩＤなどを含む。エッジフラグはノードが、当該計算ドメイン（ここでは１４２）の境界ノードであるか否かを示す識別子である。ポートＩＤ、接続リンクＩＤはそれぞれ隣接するノードに接続するポートの識別子、およびリンクの識別子であり、隣接ノードＩＤ、隣接ノードのポートＩＤはそれぞれ、隣接するノードの識別子、および隣接ノードが接続リンクに接続するポートの識別子である。ノード接続情報テーブル３５００において、計算ドメインＩＤは図１２のドメイン分割計算１０３０、図１３のパス計算１１３０、図１４のドメイン分割再計算１３３０によって計算され、その他の値はネットワークシステム構築時に保存される。

ノード接続情報３５００は計算ドメイン内のノード、リンクの接続情報として定義することによって、計算ドメイン内におけるパス計算に、従来の計算ドメインを分割しないパス計算方法を適用することが可能になる。

なお、ノード接続情報は物理的なノードやリンク単位ではなく、論理的なノードやリンク単位であってもよい。そのため、本実施形態は、オーバーレイネットワークや、マルチレイヤネットワーク、新世代ネットワークで検討されているネットワーク仮想化にも適用可能である。

図１１は、トポロジ情報記憶部２０９が管理するリンク情報テーブル３９００を示す説明図である。リンク情報テーブル３９００は、計算ドメインＩＤ、リンクＩＤ、ＵＰ側ノードＩＤ、ＤＯＷＮ側ノードＩＤ、伝送遅延、帯域、余剰帯域、収容率などを含む。リンク情報テーブル３９００の計算ドメインＩＤは図１２のドメイン分割計算１０３０、図１４のドメイン分割再計算１３３０によって計算され、その他はネットワークシステム構築時に保存される。

ドメイン分割によるパス計算において、リンク情報は計算ドメインＩＤに紐づけられて参照することが多いが、リンク情報に計算ドメインＩＤを含めることによって、例えば、データ記憶部２１１がデータベースで構成される場合に計算ドメインＩＤ内に含まれるリンクのリンク情報を参照する際に、データベースアクセスの回数が少なくなり、パス計算の高速化の効果が得られる。

なお、リンク情報は物理的なリンク単位ではなく、一つのリンクを論理的に複数に分割した仮想リンクであっても、複数のリンクを論理的に一つに結合した仮想リンクであってもよい。そのため、本実施形態は、新世代ネットワークで検討されているネットワーク仮想化にも適用可能である。

次に、パス情報記憶部２０８が管理する、候補パス情報テーブル３３００、パス要求情報テーブル３６００について説明する。

図９は、候補パス情報テーブル３３００を示す説明図である。候補パス情報テーブル３３００は、第２階層の抽象リンクにマッピングされる第１階層の一つ以上のパスに係る情報、すなわち、計算ドメインＩＤ、パスＩＤ、ノード属性、コスト、遅延、リンク属性、コスト、遅延、冗長パス、ホップ数、最低回線帯域、余剰帯域、収容率、経由ノードＩＤ、経由リンクＩＤなどを示す。候補パス情報テーブル３３００の各値は図１２のドメイン分割計算１０３０、図１３のパス計算１１３０、または、図１４のドメイン分割再計算１３３０によって計算される。

抽象リンクとして採用されないパス情報も候補パスとして保持することによって、例えば、ネットワーク障害や大規模災害が発生し、既設の現用パスや予備パス、および上位階層の抽象リンクが使用できない場合に、パスを再探索することなく、候補パスから新たな抽象リンクを生成することができ、障害復旧時間を短縮でき、またパス計算サーバの負荷を軽減することが可能になる。

また、ドメイン分割によるパス計算において、候補パス情報は計算ドメインＩＤに紐づけられて参照することが多いが、候補パス情報に計算ドメインＩＤを含めることによって、例えば、データ記憶部２１１がデータベースで構成される場合に計算ドメインＩＤ内に含まれる候補パスの候補パス情報を参照する際に、データベースアクセスの回数が少なくなり、パス計算の高速化の効果が得られる。

図１０は、パス要求情報テーブル３６００を示す説明図である。パス要求情報テーブル３６００は、パス要求ＩＤ、送信元ノードＩＤ、送信先ノードＩＤ、指定/非指定ノードＩＤ、経由/非経由ノードＩＤ、詳細指定ドメインＩＤ、優先度、遅延制約、要求帯域、予備パスの有無、ジッター、パケットロス率、予備パス帯域確保方法、方向性、候補パス、パスの選択などを含む。パス要求情報テーブル３６００の各値はパス設定時にネットワーク運用管理者によって操作画面などを通じて入力される。

詳細指定ドメインＩＤによって、ネットワーク運用管理者は操作画面上に詳細に参照する計算ドメインを指定することができ、詳細に表示する計算ドメインを第１階層で表示し、その他の計算ドメインを第２階層で表示することが可能になる。これによって、ネットワーク運用管理者は、限られた操作画面サイズにおいて、詳細を参照する計算ドメインを見やすくなり、ネットワーク運用管理者の設定ミスの抑制効果、操作効率の向上の効果が得られる。

図１２は、本実施形態における論理的に複数の計算ドメインに分割する処理を示すシーケンス図である。

シーケンス１０００において、ネットワーク運用管理者は、操作画面などを通じてトランスポート制御サーバにドメイン分割計算を要求する。ドメイン分割計算は、トランスポート制御サーバの初期起動時、ノードやリンクの追加や削除や設定変更時、ネットワーク障害発生時などがある。

シーケンス１０１０において、サービス受付部２０２は、経路・リソース計算部２０１に、ドメイン分割要求を送信する。

シーケンス１０２０において、経路リソース計算部２０４は、データ記憶部２１１のノード接続情報３５００を参照する。また、管理ドメイン情報を活用して計算ドメインを計算する場合には、更に、管理ドメイン情報３７００を参照する。

シーケンス１０３０において、経路・リソース計算部２０４はドメイン分割計算を行い、抽象リンク情報３２００、ノード・ドメインマッピング情報３１００、候補パス情報３３００、ノード情報３４００に算出結果を加える。

シーケンス１０３０における処理の詳細を、図１５を用いて説明する。

図１５は、本実施形態において、ドメイン分割計算する処理を示すフローチャートである。

ステップ２１１０において、経路・リソース計算部２０４は管理ドメイン情報テーブル３７００の管理ドメインＩＤとノードＩＤを把握し、前記管理ドメインＩＤの値を、ノード情報テーブル３４００の計算ドメインＩＤの欄に保存することによって、上位階層の計算ドメインを生成する。

同様にして、ノード接続情報テーブル３５００の計算ドメインＩＤの欄にも保存する。また、同様にして、管理ドメインＩＤ、ノードＩＤを、ノード・ドメインマッピング情報の上位計算ドメインＩＤ、ノードＩＤに保存し、エッジフラグにＮＯを保存する。

また、ノード接続情報テーブル３５００において、計算ドメインＩＤが同じで、かつ隣接ノードＩＤに互いのノードＩＤが含まれる行の、リンクＩＤと計算ドメインＩＤをすべて把握する。そして、前記管理ドメインＩＤの値を、リンク情報テーブル３９００のリンクＩＤが把握したリンクＩＤと同じ行の計算ドメインＩＤの欄に保存する。

さらに、ノード接続情報テーブル３５００において、計算ドメインＩＤが異なり、かつ隣接ノードＩＤに互いのノードＩＤが含まれる行の、計算ドメインＩＤ、接続リンクＩＤ、ノードＩＤ，接続ノードＩＤをすべて把握し、抽象リンク情報３２００の計算ドメインＩＤ，抽象リンクＩＤ、ＵＰ側ノードＩＤ、ＤＯＷＮ側ノードＩＤにそれぞれ保存する。また、同様にして、前記計算ドメインＩＤ、ノードＩＤを、ノード・ドメインマッピング情報テーブル３１００の計算ドメインＩＤ、ノードＩＤに保存し、エッジフラグにＹＥＳを保存する。

なお、管理ドメイン情報を用いる代わりに、ネットワーク運用管理者がトランスポート制御サーバ１００の操作画面上を通じて各値を入力し、経路・リソース計算部２０４がそれらの値を保存してもよい。

あるいは、経路・リソース計算部２０４は、管理ドメイン情報を用いる代わりに、ドメイン分割アルゴリズムに基づいて計算した結果を保存してもよい。ドメイン分割アルゴリズムの例としては、ＳＮＳ（ＳＯＣＩＡＬ ＮＥＴＷＯＲＫ ＳＹＳＴＥＭ）などのコミュニティ分析に用いられている、ＮＥＷＭＡＮアルゴリズムに代表されるグラフクラスタリングのアルゴリズムなどを活用できる。これらのアルゴリズムを活用して計算すると、計算ドメインの境界ノードが少なくなるように計算ドメインが計算されるため、第２階層のノード数が少なくなり、第２階層におけるパス計算量を削減することができる。

ステップ２１２０において、経路・リソース計算部２０４は、生成した上位階層のドメインそれぞれに対して、さらに分割して階層管理するかを、計算ドメイン内のノード数やリンク数と予め設定された閾値を比べて判断する。更に分割すると判断した場合、ノード・ドメインマッピング情報テーブル３１００に、新規の行を更に分割する計算ドメインＩＤに属するノードＩＤ分だけ生成し、前記計算ドメインＩＤを、下位計算ドメインＩＤに保存し、ステップ２１１０に進む。ステップ２１１０に進む場合、ノード・ドメインマッピング情報３１００を更新する際に、本ステップで新規に追加した行に追記する。これ以上分割しないと判断した場合、ステップ２１３０に進む。

ステップ２１３０において、経路・リソース計算部２０４は、抽象リンク属性を事前に計算するかを、事前にネットワーク運用管理者に指定された値を元に判断する。事前に計算しない場合、処理を終了する。事前に計算する場合は、ステップ２１４０に進む。

事前に抽象リンク属性を計算して、保持することによって、同じ抽象リンクを経由するパスをパス設定する度に計算する必要がなくなり、トランスポート制御サーバ１００は、パス要求を受けた際に速やかにパスを計算することが可能になる。例えば、特に大量のパスが使えなくなる大規模障害や大規模災害の際に、トランスポート制御サーバ１００は他の抽象リンクを使える場合には、既に計算されたリンク属性に基づいてパスを計算することができる。そのため、複数のパスを計算するのにかかる時間が大幅に削減され、短い通信断時間で復旧することが可能になる。

ステップ２１４０において、経路・リソース計算部２０４は、各ドメインにおける全エッジノード間において、複数のパスを計算し、パス情報に保存する。具体的には、抽象リンク情報テーブル３２００の計算ドメインＩＤと抽象リンクＩＤ、およびＵＰ側ノードＩＤとＤＯＷＮ側ノードＩＤを把握し、計算ドメインＩＤがノード接続情報３５００のそれと同じ行を参照して、ＵＰ側ノードＩＤとＤＯＷＮ側ノードＩＤを端点とするパスを計算する。

パスの計算方法は、例えば、幅優先探索によって複数のパスが計算され、算出結果を候補パス情報３３００のパスＩＤ、コスト、遅延、冗長パス、ホップ数、最低回線帯域、余剰帯域、収容率、経由ノードＩＤ、経由リンクＩＤに保存する。以下、算出したパスを候補パスと呼ぶ。

なお幅優先探索で計算する際にパスが経由するノードやリンクの合計遅延、あるいは経由するノード数がある制約値に達した探索中のパスの計算を中止することよって、算出するパス数を制限して計算してもよい。これによってパス計算量、および候補パスとして保持する情報量を削減することができる。

ステップ２１５０において、経路・リソース計算部２０４は、ステップ２１４０において保存した候補パスを候補パス情報テーブル３３００のコスト、遅延、冗長パスの数、ホップ数、最低回線帯域、余剰帯域、収容率のいずれか一つ以上の大きさによって並び替え、各値で並び替えられた状態で、予め規定された上位数本のパスの情報の各項目、すなわち、パスＩＤ、コスト、ホップ数、冗長パス、遅延、最低回線帯域、余剰帯域収容率などを、抽象リンク情報テーブル３２００の本ステップで先に参照した行の、対応する各項目、すなわち、リンク内パスＩＤ、コスト、リンク内ホップ数、冗長パス、伝送遅延、帯域、余剰帯域、収容率などに保存する（パスＩＤはリンク内パスＩＤに対応する）。さらに、候補パス情報テーブル３３００のリンク属性と抽象リンク情報テーブル３２００のリンク属性に同じ値を保存する。予め規定された上位数本のパスとして選択されなかったパスは、パスの端点が候補パス情報テーブル３３００のＵＰ側ノードＩＤ、ＤＯＷＮ側ノードＩＤである行のリンク属性に抽象リンクＩＤを保存する。

これによって、候補パスと抽象リンクを対応づけることが可能になる。また、候補パス情報のうち、コスト、遅延、ホップ数、最低回線帯域、余剰帯域、収容率のそれぞれにおいて上位数本の候補パスをリンク属性として保持することによって、経路・リソース計算部２０４は、パス要求情報テーブル３６００に示す遅延制約や要求帯域、予備パスの有無などの様々な要求条件に対して、要求条件を満たす適切なリンク属性を持つ抽象リンクを選択することが可能になる。

また、経路探索に基づいて抽象リンクを計算するため、ネットワーク運用管理者がパスを設定する際に送信元ノードＩＤや送信先ノードＩＤとして指定する可能性があるノードはパスの端点となるために、第２階層においてノードとして残るため、パス設定時に第１階層を参照することなく、第２階層でパスの端点となるノードを把握することが可能になる。

以上が、シーケンス１０３０の詳細な説明である。以下、図１２の説明に戻る。

シーケンス１０４０において、経路・リソース計算部２０４は、抽象リンク情報テーブル３２００、ノード・ドメインマッピング情報テーブル３１００、ノード情報テーブル３４００、ノード接続情報テーブル３５００、候補パス情報３３００を、データ記憶部２１１に保存する。

シーケンス１３５０において、経路・リソース計算部２０４は、計算終了通知をサービス受付部２０２に送信する。

シーケンス１３６０において、サービス受付部２０２はトランスポート制御サーバ１００の操作画面を通してネットワーク運用管理者にネットワーク更新完了通知を通知する。

図１３は、本実施形態におけるパスを設定する処理を示すシーケンス図である。

シーケンス１１００において、ネットワーク運用管理者が、トランスポート制御サーバ１００の操作画面を通じて、サービス受付部にパス要求１１００を渡す。パス要求の内容は、例えば、パス要求情報テーブル３６００である。

シーケンス１１１０において、サービス受付部２０２はパス設定部２０１に、シーケンス１１００において受け取った情報であるパス条件１１１０を渡す。

シーケンス１１２０において、経路・リソース計算部２０４は、データ記憶部２１１を参照して、抽象リンク情報テーブル３２００、ノード・ドメインマッピング情報テーブル３１００、ノード情報テーブル３４００、ノード接続情報テーブル３５００、候補パス情報テーブル３３００を把握する。

シーケンス１１３０において、経路・リソース計算部はパス計算を行う。シーケンス１１３０における処理の詳細を、図１６を用いて説明する。

図１６は、本実施形態において、パス計算する処理を示すフローチャートである。

ステップ２２００において、経路・リソース計算部２０４は、パス要求に基づいて、最上階層のドメインを選択する。具体的には、パス要求情報テーブル３６００の送信元ノードＩＤと送信先ノードＩＤを把握し、ノード・ドメインマッピング情報テーブル３１００のノードＩＤと上位計算ドメインのノードＩＤを参照して、それぞれが所属する計算ドメインを、ノード・ドメインマッピング情報３１００の上位計算ドメインＩＤから選択する。複数の上位計算ドメインＩＤが選択された場合には、最下位の階層である上位計算ドメインＩＤを選択する。

これによって、パス計算する領域を限定することができ、パス計算量を削減することができる。

ステップ２２１０において、経路・リソース計算部２０４は、ノード・リンク属性の有無を判断する。具体的には、抽象リンク情報テーブル３２００において、計算ドメインＩＤ、ＵＰ側ノードＩＤ、ＤＯＷＮ側ノードＩＤが、ステップ２２００において選択した上位計算ドメインＩＤ、パス要求情報テーブル３６００の送信元ノードＩＤ、送信先ノードＩＤである行のリンク属性に値が保存されているか否かを確認する。保存されている場合（ありの場合）には、ステップ２２６０に進む。保存されていない場合（なしの場合）には、ステップ２２２０に進む。

ステップ２２２０において、経路・リソース計算部２０４は、パスの端点がパス要求情報テーブル３６００の送信元ノードＩＤ、送信先ノードＩＤである複数のパスを、例えば、幅優先探索によって計算し、パスが経由する経由ノード・経由リンクを把握する。

関連するノードとリンクを抽出することによって、計算する下位計算ドメインのリンク属性を限定することができ、パス計算量を削減することが可能になる。

ステップ２２３０において、経路・リソース計算部２０４は、ノード・ドメインマッピング情報テーブル３１００を参照して、前ステップ（ステップ２２２０またはステップ２２４０）において把握したノードＩＤが属する下位計算ドメインＩＤを把握する。そして、抽象リンク情報３２００を参照して、把握した下位計算ドメインＩＤに属する抽象リンクＩＤのリンク属性が既に保存されているか否かを判断することによって、前記下位計算ドメインＩＤに属する抽象リンクのリンク属性の有無を判断する。前記リンク属性が既に保存されている場合はステップ２２５０に進む。前記リンク属性が保存されていない場合には、ステップ２２４０に進む。

ステップ２２４０において、経路・リソース計算部２０４は、ノード・ドメインマッピング情報テーブル３１００を参照して、ステップ３２００で参照したノードＩＤ・抽象リンクＩＤの下位計算ドメインを把握する。把握したドメインにおいて、端点が抽象リンク情報テーブル３２００のＵＰ側ノードＩＤとＤＯＷＮ側ノードＩＤである複数のパスを、例えば、幅優先探索によって計算し、パスが経由する経由ノード・経由リンクを把握する。そして、ステップ２２３０に進む。

ステップ２２５０において、経路・リソース計算部２０４は、例えば、幅優先探索によって複数のパスが計算し、算出結果を候補パス情報３３００のパスＩＤ、コスト、遅延、冗長パス、ホップ数、最低回線帯域、余剰帯域、収容率、経由ノードＩＤ、経由リンクＩＤに保存する。

さらに、保存した候補パスを候補パス情報テーブル３３００のコスト、遅延、冗長パスの数、ホップ数、最低回線帯域、余剰帯域、収容率のそれぞれの大きさによって並び替え、各値で並び替えられた状態で、予め規定された上位数本のパスのパスＩＤ、コスト、ホップ数、冗長パス、遅延、最低回線帯域、余剰帯域収容率を、抽象リンク情報テーブル３２００の本ステップで先に参照した行のリンク内パスＩＤ、コスト、リンク内ホップ数、冗長パス、伝送遅延、帯域、余剰帯域、収容率に保存し、候補パス情報テーブル３３００のリンク属性と抽象リンク情報テーブル３２００のリンク属性に同じ値を保存する。そして、ステップ２２１０に進む。

ステップ２２５０において、算出した上位数本のパスを候補パス、抽象リンク属性として保存しておくことによって、同じ抽象リンクを経由するパスを再度計算する際に同じ計算を行うことなくパスを計算することが可能になる。なお、図１５のステップ２１４０、２１５０において上位数本のパスを保存した場合も同様の効果が得られる。

ステップ２２１０において、ありの場合、ステップ２２６０において、経路・リソース計算部２０４は、抽象リンク情報テーブル３２００を参照して、ＵＰ側ノードＩＤ、ＤＯＷＮ側ノードＩＤが、パス要求情報テーブル３６００の送信元ノードＩＤ、送信先ノードＩＤであるリンク属性が保存されているか否かを確認し、ある場合には同行の抽象リンクＩＤ、リンク属性、コスト、リンク内ホップ数、冗長パス、伝送遅延、余剰帯域、余剰帯域、収容率を把握する。

保存されていない場合には、パスの端点がパス要求情報テーブル３６００の送信元ノードＩＤ、送信先ノードＩＤである複数のパスを、例えば、幅優先探索によって計算する。そして、算出結果を候補パス情報３３００のパスＩＤ、コスト、遅延、冗長パス、ホップ数、最低回線帯域、余剰帯域、収容率、経由ノードＩＤ、経由リンクＩＤに保存する。

ステップ２２７０において、経路・リソース計算部２０４は、ステップ２２６０において計算したパスのうち、パス要求情報テーブル３６００の条件に合うパスを、複数ある場合には複数抽出する。条件に合うパスがある場合、処理を終了する。条件に合うパスがない場合には、ステップ２２８０に進む。

ステップ２２８０において、経路・リソース計算部２０４は、各抽象リンクのリンク属性が抽象リンクＩＤである候補パス情報を前記抽象リンク情報と併せてリンクとしてみなし、パスを計算する。パスの計算方法はステップ２２６０と同じである。

ステップ２２９０において、経路・リソース計算部２０４は、ステップ２２８０で計算されたパスがパス要求を満たすか、ステップ２２７０と同様にして、判断する。パス要求を満たすパスが存在しない場合には、パス計算失敗とする。以上で、処理を終了する。

以上が、シーケンス１１３０の詳細な説明である。以下、図１３の説明に戻る。

ステップ１１４０において、経路・リソース計算部２０４は、データ記憶部２１１に算出結果を保存する。なお、図１６で示したように、計算途中でデータ記憶部２１１に計算結果を保存してもよい。

シーケンス１１５０において、経路・リソース計算部２０４はシーケンス１１３０で計算した候補パスをサービス受付部２０２に渡す。

シーケンス１１６０において、サービス受付部２０２はトランスポート制御サーバ１００の操作画面等を通じて、ネットワーク運用管理者に計算結果を通知する。

シーケンス１１７０において、ネットワーク運用管理者はトランスポート制御サーバ１００の操作画面等を通じて、算出された候補パスの中から設定するパスを選択する。その際、操作画面には、第１階層で表示される計算ドメインと第２階層で表示される計算ドメインが混在させて表示される。

これによって、ネットワーク運用管理者は、パスを設定する際、または参照する際に、詳細に参照する計算ドメインを第１階層で表示し、その他の計算ドメインを第２階層で表示させることが可能になる。その結果、ネットワーク運用管理者は、限られた操作画面サイズにおいて、詳細を参照する計算ドメインを見やすくなり、ネットワーク運用管理者の設定ミスの抑制効果、操作効率の向上の効果が得られる。

シーケンス１１８０において、ネットワーク運用管理者は、トランスポート制御サーバ１００の操作画面などを通じて、サービス受付部２０２にパス設定を通知する。

シーケンス１１９０において、サービス受付部２０２は、経路・リソース計算部２０４に、シーケンス１１８０で受け取った選択パス情報を渡す。

シーケンス１２００において、経路・リソース計算部２０４は選択パス情報をデータ記憶部２１１に保存する。

シーケンス１２１０において、経路・リソース計算部２０４は、パス設定部２０１にパス設定要求を渡す。

シーケンス１２２０において、パス設定部２０１はパス設定情報を生成して、メッセージ送受信部２０６にパス設定を渡す。

シーケンス１２３０において、メッセージ送受信部２０６は、ノード１５０にパス設定を行う。その際、ＥＭＳ（ＥＬＥＭＥＮＴ ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ ＳＹＳＴＥＭ）を通して設定してもよい。

シーケンス１２４０において、ノード１５０がメッセージ送受信部２０６に設定完了通知を渡す。

シーケンス１２５０において、メッセージ送受信部２０６は、設定完了通知をサービス受付部２０２に渡す。

シーケンス１２６０において、サービス受付部２０２はトランスポート制御サーバ１００の操作画面等を通じて、設定完了したことを通知する。

図１４は、本実施形態におけるネットワークトポロジを変更する際に行う処理を示すシーケンス図である。

シーケンス１３００において、ネットワーク運用管理者が、トランスポート制御サーバ１００の操作画面を通じて、サービス受付部にネットワーク更新１３００を渡す。ドメイン更新要求には、更新ノード接続情報、更新リンク情報ル、更新ノード情報が含まれる。更新ノード接続情報、更新リンク情報、更新ノード情報の項目は、それぞれ、ノード接続情報テーブル３５００、リンク情報テーブル３９００、ノード情報テーブル３４００の項目と同じであり、値として更新された情報が含まれている。

シーケンス１３１０において、サービス受付部２０２は、経路・リソース計算部２０４に、シーケンス１３００において受け取った情報であるドメイン更新要求を渡す。

経路・リソース計算部２０４は、ネットワーク運用管理者ではなく、メッセージ送受信部２０６がノード１５０から収集して生成した更新ノード接続情報、更新リンク情報、更新ノード情報を受け取ってもよい。

シーケンス１３２０において、経路・リソース計算部２０４は、データ記憶部２１１を参照して、抽象リンク情報テーブル３２００、ノード・ドメインマッピング情報テーブル３１００、ノード情報テーブル３４００、ノード接続情報テーブル３５００、候補パス情報テーブル３３００を把握する。

シーケンス１１３０において、経路・リソース計算部２０４はドメイン分割再計算を行う。シーケンス１１３０における処理の詳細を、図１７を用いて説明する。

図１７は、本実施形態において、ドメイン分割再計算する処理を示すフローチャートである。

ステップ２４００において、経路・リソース計算部２０４は、更新ノード接続情報、更新リンク情報、更新ノード情報と、ノード接続情報テーブル３５００、リンク情報テーブル３９００、ノード情報テーブル３４００の内容を比較し、異なる内容が含まれる計算ドメインＩＤを選択する。

ステップ２４１０において、経路・リソース計算部２０４は、計算ドメイン内のパスを再計算し、パス情報に保存し、上位階層抽象リンク属性に保存する。ドメイン内のパスの計算方法は、図１５のステップ２１２０〜２１６０と同じである。

ステップ２４２０において、経路・リソース計算部２０４は、上位階層の抽象リンク属性に更新情報があるか判断する。更新する情報がある場合には、ステップ２４１０に進む。更新する情報がない場合には処理を終了する。

以上が、シーケンス１３３０の詳細な説明である。以下、図１４の説明に戻る。

シーケンス１３４０において、シーケンス１３３０において算出した結果をデータ記憶部２１１に保存する。

シーケンス１３５０において、経路・リソース計算部２０４は、計算終了通知をサービス受付部２０２に渡す。

シーケンス１３６０において、サービス受付部２０２はトランスポート制御サーバ１００の操作画面等を通じて、ネットワーク運用管理者に更新完了通知をする。

なお、上記実施形態においては、下位階層のパスを上位階層の抽象リンクと対応づけ、下位階層のパス属性を上位階層のリンク属性として管理したが、下位階層の一部、または全ての計算ドメインを上位階層の一つの抽象ノードと見なし、下位階層のパス属性を上位階層のノード属性として管理してもよい。

１００：トランスポート制御サーバ
１４０：管理対象のネットワーク
１４１、１４１-１、１４１-２：第１階層計算ドメイン
１４３：第２階層計算ドメイン
１５０、１５０-１〜１５０-８：ノード
１６０、１６０-１〜１６０-２：抽象ノード
１７０、１７０-１〜１７０-５：抽象リンク
１８０、１８０-１〜１８０-１０：リンク
５５０、５５０-１〜５５０-８：第１階層のノード
５６０、５８０-１〜５８０-１０：第１階層のリンク
６５０、６５０-１〜６５０-５：第２階層の抽象ノード
６６０、６８０-１〜６８０-５：第２階層の抽象リンク
７８０、７８０-１〜７８０-２：第２階層のリンク
３１４１，３１４２，３１４３：管理端末画面における計算ドメイン
３０１０：管理端末画面におけるパス情報
３０２０：管理端末画面における抽象リンク情報
２００：制御処理部
２０１：パス設定部
２０４：経路・リソース計算部
２０２：サービス受付部
２０６：メッセージ送受信部
２１０：通信インタフェース
２１１：データ記憶部
２０８：パス情報記憶部
２０９：トポロジ情報記憶部
２１２：論理トポロジ情報記憶部
２１３：帯域情報記憶部

Claims (11)

1. 階層型ネットワークにおけるパス計算方法において、
   前記階層型ネットワークは、実ネットワークと、抽象化ネットワークと、を含み、
   前記実ネットワークは、複数の実ノードと、前記実ノードを繋ぐ複数の実リンクと、によって構成され、
   前記抽象化ネットワークは、抽象ノードと、前記抽象ノードを繋ぐ抽象リンクと、によって構成され、
   一つの前記抽象ノードは、所定の基準で選択した前記実ノードと、互いに前記実リンクで接続された前記実ノードと、のいずれか一方または両方に対応づき、
   前記抽象リンクの各々は、特定の実パスの集合に相当し、
   前記実パスは、２つの前記実ノードを接続する、一つ以上の前記実リンクで構成され、
   各々の前記抽象リンクについて、一つ以上の前記特定の実パス毎に有する特定の実パス情報から選択された複数種類の項目に基づき前記抽象リンクの一組の抽象リンク情報を生成し、
   受け付けたパス要求情報に示される一つ以上の前記抽象ノードが関連付けられた前記複数の実ノードの二つを接続する前記実パスの実パス情報を、生成した前記抽象リンク情報を用いて、計算する
   ことを特徴とするパス計算方法。
2. 請求項１に記載のパス計算方法において、
   前記パス要求情報と、前記一組の抽象リンク情報と、を比較し、
   前記パス要求情報に合致する一つ以上の「一つ以上の抽象リンクの組合せ」を選択し、
   それぞれの前記「一つ以上の抽象リンクの組合せ」に相当する一つ以上の前記実パスから、前記パス要求情報にあう一つ以上の前記実パスをさらに選択する
   ことを特徴とするパス計算方法。
3. 請求項１または２に記載のパス計算方法において、
   前記一組の抽象リンク情報の生成に用いる前記選択した実パスは、当該実パスの前記実パス情報の一つ以上の前記項目に従って、一つ以上の候補として選択する
   ことを特徴とするパス計算方法。
4. 請求項３に記載のパス計算方法において、
   前記選択において、所定の基準に従って前記実パス情報が類似する複数の前記実パスを選択する
   ことを特徴とするパス計算方法。
5. 請求項４に記載のパス計算方法において、
   前記所定の基準は、抽象度調整パラメータにより調整可能である。
   ことを特徴とするパス計算方法。
6. 請求項１から５のいずれか一に記載のパス計算方法において、
   前記一組の抽象リンク情報は、冗長化に関する情報を含む
   ことを特徴とするパス計算方法。
7. 請求項４に記載のパス計算方法において、
   前記実ネットワークのネットワークトポロジが変更されたことをきっかけとして、前記実パスのうち、リンクが追加または削除された前記実パスに対応づけられる前記抽象リンクを特定し、
   前記抽象リンクのリンク属性を更新する
   ことを特徴とするパス計算方法。
8. 請求項１から７のいずれか一に記載のパス計算方法において、
   ネットワークシステムを起動した際やネットワークトポロジを変更した際に、前記抽象リンク情報を生成して保持し、
   前記パス要求情報を受信した際に、保持している前記抽象リンク情報を元にパスを計算する
   ことを特徴とするパス計算方法。
9. 請求項１から８のいずれか一に記載のパス計算方法において、
   前記実ノードがいずれかの計算ドメインに属するように、前記実ネットワークを複数の計算ドメインに分割し、
   前記抽象ノードを、前記計算ドメインの境界ノードに対応付ける
   ことを特徴とするパス計算方法。
10. 請求項９に記載のパス計算方法において、
    前記抽象ノードの数が少なくなるように、前記計算ドメインを構成する
    ことを特徴とするパス計算方法。
11. 請求項９に記載のパス計算方法において、
    ノードが追加、または、削除された、前記実ネットワークの前記計算ドメインを特定し、
    特定した前記計算ドメインの前記実パス情報を再計算し、
    前記一組の抽象リンク情報を再生成する
    ことを特徴とするパス計算方法。

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