JP6402041B2 - ネットワークリソース割当装置、ネットワークリソース割当方法、及びプログラム - Google Patents
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Description
サービス要求の到着時に、当該到着サービスに対して割り当て可能な前記物理ネットワーク上の候補経路の存在有無を判定する受付可否判定手段と、
前記候補経路が存在する場合に、当該候補経路の中から所定のコストを最小化する最適経路を決定する最適経路決定手段と、
前記候補経路が存在しない場合において、再配置実施有無情報に基づき、再配置を行わなければ前記サービス要求を受付不可とし、再配置を行う場合に、既存サービスを前記物理ネットワークから一旦取り出して、当該既存サービスと前記到着サービスとを当該物理ネットワークに収容させることで再配置を行う再配置手段とを備え、
前記最適経路決定手段は、初期設定時において前記候補経路のホップ数を前記所定のコストとして使用し、所定指標の閾値超過を契機として、前記候補経路における各物理リンクの残余帯域逆数和を前記所定のコストとして使用することにより、前記最適経路を決定する
ことを特徴とするネットワークリソース割当装置が提供される。
サービス要求の到着時に、当該到着サービスに対して割り当て可能な前記物理ネットワーク上の候補経路の存在有無を判定する受付可否判定ステップと、
前記候補経路が存在する場合に、当該候補経路の中から所定のコストを最小化する最適経路を決定する最適経路決定ステップと、
前記候補経路が存在しない場合において、再配置実施有無情報に基づき、再配置を行わなければ前記サービス要求を受付不可とし、再配置を行う場合に、既存サービスを前記物理ネットワークから一旦取り出して、当該既存サービスと前記到着サービスとを当該物理ネットワークに収容させることで再配置を行う再配置ステップとを備え、
前記最適経路決定ステップにおいて、前記ネットワークリソース割当装置は、初期設定時において前記候補経路のホップ数を前記所定のコストとして使用し、所定指標の閾値超過を契機として、前記候補経路における各物理リンクの残余帯域逆数和を前記所定のコストとして使用することにより、前記最適経路を決定する
ことを特徴とするネットワークリソース割当方法が提供される。
まず、本実施の形態で使用される数式について説明する。以下、本実施の形態で使用される主な数式をその説明とともに列挙する。
(2)仮想/物理リンクjが仮想/物理経路kの構成要素である:j<k;
(3)サービスVNiの仮想ノード集合:N(VNi)={Ni,1,Ni,2,...,Ni,Mi};(明細書の記述の便宜上、添え字をMiと記述しているが、これはMiを意図している。以下、同様である)
(4)物理経路の集合:R={R1,R2,....,RmR};
(5)物理ノードの集合:N={N1,N2,....,NmN};
(6)物理リンクの集合:L={L1,L2,....,LmL};
(7)b(Lj):物理リンクLjの残余帯域;
(8)物理経路Rjに属する物理リンクの集合:LRj={l<Rj};
(9)物理経路Rjのホップ数:H(Rj);
(10)重みつき無向グラフgにおけるノードNi、Nj間の局所辺連結度:cn(Ni,Nj|g)。
本実施の形態では、既に説明したように、物理ネットワーク上での展開を求める各種サービス(仮想ネットワークサービス)の要求がそれぞれ独立に到着し、ネットワーク事業者は各サービスに対して物理ネットワークのリソースを割り当て、物理ネットワーク上でサービスを実現することを想定している。各サービスは所定時間経過後に終了し、割り当てられた物理ネットワークのリソースを解放して退去する。各サービスは仮想ネットワークという形で物理ネットワーク上で構成されるが、これは複数の仮想ノードと、その間に流れるトラヒックという形で定式化される。すなわち、ネットワーク事業者は、各仮想ネットワークに対して、物理ネットワークの帯域を割り当てることで、当該サービスを実現する。
図1に、本実施の形態に係るネットワークリソース割当装置の機能構成図を示す。図1に示すように、本実施の形態のネットワークリソース割当装置は、性能評価指標を入力する性能評価指標入力部1と、物理ネットワーク情報を入力する物理ネットワーク入力部21と、各サービス要求の情報を入力するサービス要求入力部22と、サービス到着時にその受付可否を判定する受付可否判定部3と、最適経路決定部4と、再配置の実施有無を入力する再配置有無入力部5と、再配置実行部6と、物理リソース割り当てを決定し出力するリソース割当部7と、選出経路の情報を蓄積する選出経路蓄積部42を有する。
まず、本実施の形態に係るネットワークリソース割当装置の利用者、すなわちネットワーク事業者は、性能評価指標入力部1を通じて、最適化対象の性能指標を入力し、物理ネットワーク入力部21を通じて、対象とする物理ネットワークの情報を入力し、サービス要求入力部22を通じて各サービス要求の到着・退去時刻及び各サービスの仮想ネットワーク情報(利用する物理ノード及びノード間の要求トラヒックの情報)を入力し、また、再配置有無入力部5を通じて、再配置実施有無を入力する。ここで再配置実施無しとは、前述したパターン(1)を示し、再配置実施有りとはパターン(2)を示す。
(ii)limT→∞E[Ns(T;t)/Nr(T;t)]、ここでNr(T;t):時間区間(t;T)におけるVN要求数;
(iii)limT→∞E[R(T;t)]、ここでR(T;t):時間区間(t;T)におけるレベニューの総和。
(iv)limT→∞E[Nrc(T;t)];
(v)limT→∞E[Nrc(T;t)/Ns(T;t)]、ここでNrc(T;t):時間区間(t;T)における再配置発生数;
(vi)limT→∞E[NRrc(T;t)]、ここでNRrc(T;t):時間区間(t;T)における再配置実行設備量。
次に、本実施の形態のネットワークリソース割当装置が実行する全体の処理の流れを説明する。ネットワークリソース割当装置では、サービス要求入力22により入力されたサービス要求情報における時系列(各時刻)でのサービス要求(サービス到着)に基づき、順次リソース割当処理が実行される。
次に、ネットワークリソース割当装置の処理手順をフローチャートを参照して詳細に説明する。以下では、特に、最適経路決定部4にて実行される最適経路決定処理について詳しく説明する。最適経路決定部4により実行される、各性能指標を最大化もしくは最小化する問題は、一般にはNP困難な整数計画問題であり、実時間における確定的な理論解の算出は困難である。そこで、本実施の形態では、物理経路選出過程において、いくつかのコスト関数を定め、それを最小化するヒューリスティックなアプローチを採用することにより、実時間での実現を図ることとしている。以下、手順例1〜4を説明する。
図3は、手順例1を示すフローチャートである。なお、図3〜図6に示す各フローチャートにおけるS101、S102,....等の符号は、処理ステップを参照するための参照符号である。手順例1での最適経路決定方法を「方式1」と呼ぶ。
次に、手順例2を説明する。図4に手順例2のフローチャートを示す。手順例1と同様の処理については同じ参照符号を付している。以下では、手順例1と異なる部分を中心に説明する。手順例2での最適経路決定方法を「方式2」と呼ぶ。
(i)物理リンク上のフローの物理ネットワーク全体に亘る標準偏差;
(ii)物理ネットワーク上の各物理リンクの帯域から所定値xを差し引き、新たな重み付き無向グラフgcを作成する。その場合における各ノード間の局所辺連結度の値が"0"となるノードペアの数;
(iii)上記手順(ii)における各ノードペアの局所辺連結度の値の、初期値に対する比率の10%値。
次に、手順例3を説明する。図5に手順例3のフローチャートを示す。手順例1と同様の処理については同じ参照符号を付している。以下では、手順例1と異なる部分を中心に説明する。手順例3での最適経路決定方法を「方式3」と呼ぶ。
次に、図3〜図5のフローチャートにおいて、S113で示される再配置処理を手順例4として説明する。候補経路がなく、なおかつ、パターン(2)の場合、再配置実行部6において再配置処理を実施する。再配置処理は既に説明しているが、ここでは、図6のフローチャートを参照してその手順を説明する。
上述した技術を具体例に適用した数値実験結果について説明する。この数値実験では、時間は無次元の実数で表すこととし、各サービスの要求はパラメータλ=1のポアソン過程に従い到着し、サービスの滞在時間は平均100の指数分布に従い、退去するモデルを用いる。簡単のため、各サービスを構成する仮想ネットワークは、2ノード間の単一経路とし、当該仮想経路を流れるデマンドトラヒックは最小5、最大30、5間隔の自然数からランダムに抽出された値とする。また物理ネットワークは、結合係数0.05の無向ランダムグラフで30ノードから構成され、各物理リンクの帯域は最小50、最大100、10間隔の自然数からランダムに選択された値とする。
本実施の形態の技術にれば、物理ネットワーク上で仮想ネットワークとしてのサービス提供を要求する各要求に対し、当該サービスを収容する物理ネットワークのリソースを割り当てるためのネットワークリソース割当装置であって、サービス要求の到着時に、当該到着サービスに対して割り当て可能な前記物理ネットワーク上の候補経路の存在有無を判定する受付可否判定手段と、前記候補経路が存在する場合に、当該候補経路の中から所定のコストを最小化する最適経路を決定する最適経路決定手段と、前記候補経路が存在しない場合において、再配置実施有無情報に基づき、再配置を行わなければ前記サービス要求を受付不可とし、再配置を行う場合に、既存サービスを前記物理ネットワークから一旦取り出して、当該既存サービスと前記到着サービスとを当該物理ネットワークに収容させることで再配置を行う再配置手段とを備えるネットワークリソース割当装置が提供される。
物理ネットワーク上で仮想ネットワークとしてのサービス提供を要求する各要求に対し、当該サービスを収容する物理ネットワークのリソースを割り当てるためのネットワークリソース割当装置であって、
サービス要求の到着時に、当該到着サービスに対して割り当て可能な前記物理ネットワーク上の候補経路の存在有無を判定する受付可否判定手段と、
前記候補経路が存在する場合に、当該候補経路の中から所定のコストを最小化する最適経路を決定する最適経路決定手段と、
前記候補経路が存在しない場合において、再配置実施有無情報に基づき、再配置を行わなければ前記サービス要求を受付不可とし、再配置を行う場合に、既存サービスを前記物理ネットワークから一旦取り出して、当該既存サービスと前記到着サービスとを当該物理ネットワークに収容させることで再配置を行う再配置手段と
を備えることを特徴とするネットワークリソース割当装置。
(第2項)
前記最適経路決定手段は、前記候補経路における各物理リンクの残余帯域逆数和を前記所定のコストとして使用することにより、前記最適経路を決定する
ことを特徴とする第1項に記載のネットワークリソース割当装置。
(第3項)
前記最適経路決定手段は、初期設定時において前記候補経路のホップ数を前記所定のコストとして使用し、所定指標の閾値超過を契機として、前記候補経路における各物理リンクの残余帯域逆数和を前記所定のコストとして使用することにより、前記最適経路を決定する
ことを特徴とする第1項に記載のネットワークリソース割当装置。
(第4項)
前記最適経路決定手段は、前記候補経路における各物理リンクの残余帯域から所定値を差し引いたグラフ上において、ノード間の局所辺連結度が零となるノードペア数を前記所定のコストとして使用することにより、前記最適経路を決定する
ことを特徴とする第1項に記載のネットワークリソース割当装置。
(第5項)
前記再配置手段は、前記既存サービスと前記到着サービスを前記物理ネットワークに収容するにあたり、それぞれのサービスを収容する最適経路の決定を前記最適経路決定手段に行わせる
ことを特徴とする第1項ないし第4項のうちいずれか1項に記載のネットワークリソース割当装置。
(第6項)
前記再配置手段は、前記到着サービスと組み合わせる前記既存サービスの数を順次増加させながら、当該既存サービスを前記物理ネットワークから一旦取り出して、当該既存サービスと前記到着サービスとを当該物理ネットワークに収容させる処理を、収容に成功するまで繰り返し実行する
ことを特徴とする第1項ないし第5項のうちいずれか1項に記載のネットワークリソース割当装置。
(第7項)
物理ネットワーク上で仮想ネットワークとしてのサービス提供を要求する各要求に対し、当該サービスを収容する物理ネットワークのリソースを割り当てるためのネットワークリソース割当装置が実行するネットワークリソース割当方法であって、
サービス要求の到着時に、当該到着サービスに対して割り当て可能な前記物理ネットワーク上の候補経路の存在有無を判定する受付可否判定ステップと、
前記候補経路が存在する場合に、当該候補経路の中から所定のコストを最小化する最適経路を決定する最適経路決定ステップと、
前記候補経路が存在しない場合において、再配置実施有無情報に基づき、再配置を行わなければ前記サービス要求を受付不可とし、再配置を行う場合に、既存サービスを前記物理ネットワークから一旦取り出して、当該既存サービスと前記到着サービスとを当該物理ネットワークに収容させることで再配置を行う再配置ステップと
を備えることを特徴とするネットワークリソース割当方法。
(第8項)
コンピュータを、第1項ないし第6項のうちいずれか1項に記載のネットワークリソース割当装置の各手段として機能させるためのプログラム。
本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲内において、種々変更・応用が可能である。
3 受付可否判定部
4 最適経路決定部
5 再配置有無入力部
6 再配置実行部
7 リソース割当部
21 物理ネットワーク入力部
22 サービス要求入力部
42 選出経路蓄積部
Claims (8)
- 物理ネットワーク上で仮想ネットワークとしてのサービス提供を要求する各要求に対し、当該サービスを収容する物理ネットワークのリソースを割り当てるためのネットワークリソース割当装置であって、
サービス要求の到着時に、当該到着サービスに対して割り当て可能な前記物理ネットワーク上の候補経路の存在有無を判定する受付可否判定手段と、
前記候補経路が存在する場合に、当該候補経路の中から所定のコストを最小化する最適経路を決定する最適経路決定手段と、
前記候補経路が存在しない場合において、再配置実施有無情報に基づき、再配置を行わなければ前記サービス要求を受付不可とし、再配置を行う場合に、既存サービスを前記物理ネットワークから一旦取り出して、当該既存サービスと前記到着サービスとを当該物理ネットワークに収容させることで再配置を行う再配置手段とを備え、
前記最適経路決定手段は、初期設定時において前記候補経路のホップ数を前記所定のコストとして使用し、所定指標の閾値超過を契機として、前記候補経路における各物理リンクの残余帯域逆数和を前記所定のコストとして使用することにより、前記最適経路を決定する
ことを特徴とするネットワークリソース割当装置。 - 物理ネットワーク上で仮想ネットワークとしてのサービス提供を要求する各要求に対し、当該サービスを収容する物理ネットワークのリソースを割り当てるためのネットワークリソース割当装置であって、
サービス要求の到着時に、当該到着サービスに対して割り当て可能な前記物理ネットワーク上の候補経路の存在有無を判定する受付可否判定手段と、
前記候補経路が存在する場合に、当該候補経路の中から所定のコストを最小化する最適経路を決定する最適経路決定手段と、
前記候補経路が存在しない場合において、再配置実施有無情報に基づき、再配置を行わなければ前記サービス要求を受付不可とし、再配置を行う場合に、既存サービスを前記物理ネットワークから一旦取り出して、当該既存サービスと前記到着サービスとを当該物理ネットワークに収容させることで再配置を行う再配置手段とを備え、
前記最適経路決定手段は、前記候補経路における各物理リンクの残余帯域から所定値を差し引いたグラフ上において、ノード間の局所辺連結度が零となるノードペア数を前記所定のコストとして使用することにより、前記最適経路を決定する
ことを特徴とするネットワークリソース割当装置。 - 物理ネットワーク上で仮想ネットワークとしてのサービス提供を要求する各要求に対し、当該サービスを収容する物理ネットワークのリソースを割り当てるためのネットワークリソース割当装置であって、
サービス要求の到着時に、当該到着サービスに対して割り当て可能な前記物理ネットワーク上の候補経路の存在有無を判定する受付可否判定手段と、
前記候補経路が存在する場合に、当該候補経路の中から所定のコストを最小化する最適経路を決定する最適経路決定手段と、
前記候補経路が存在しない場合において、再配置実施有無情報に基づき、再配置を行わなければ前記サービス要求を受付不可とし、再配置を行う場合に、既存サービスを前記物理ネットワークから一旦取り出して、当該既存サービスと前記到着サービスとを当該物理ネットワークに収容させることで再配置を行う再配置手段とを備え、
前記再配置手段は、前記到着サービスと組み合わせる前記既存サービスの数を順次増加させながら、当該既存サービスを前記物理ネットワークから一旦取り出して、当該既存サービスと前記到着サービスとを当該物理ネットワークに収容させる処理を、収容に成功するまで繰り返し実行する
ことを特徴とするネットワークリソース割当装置。 - 前記再配置手段は、前記既存サービスと前記到着サービスを前記物理ネットワークに収容するにあたり、それぞれのサービスを収容する最適経路の決定を前記最適経路決定手段に行わせる
ことを特徴とする請求項1ないし3のうちいずれか1項に記載のネットワークリソース割当装置。 - 物理ネットワーク上で仮想ネットワークとしてのサービス提供を要求する各要求に対し、当該サービスを収容する物理ネットワークのリソースを割り当てるためのネットワークリソース割当装置が実行するネットワークリソース割当方法であって、
サービス要求の到着時に、当該到着サービスに対して割り当て可能な前記物理ネットワーク上の候補経路の存在有無を判定する受付可否判定ステップと、
前記候補経路が存在する場合に、当該候補経路の中から所定のコストを最小化する最適経路を決定する最適経路決定ステップと、
前記候補経路が存在しない場合において、再配置実施有無情報に基づき、再配置を行わなければ前記サービス要求を受付不可とし、再配置を行う場合に、既存サービスを前記物理ネットワークから一旦取り出して、当該既存サービスと前記到着サービスとを当該物理ネットワークに収容させることで再配置を行う再配置ステップとを備え、
前記最適経路決定ステップにおいて、前記ネットワークリソース割当装置は、初期設定時において前記候補経路のホップ数を前記所定のコストとして使用し、所定指標の閾値超過を契機として、前記候補経路における各物理リンクの残余帯域逆数和を前記所定のコストとして使用することにより、前記最適経路を決定する
ことを特徴とするネットワークリソース割当方法。 - 物理ネットワーク上で仮想ネットワークとしてのサービス提供を要求する各要求に対し、当該サービスを収容する物理ネットワークのリソースを割り当てるためのネットワークリソース割当装置が実行するネットワークリソース割当方法であって、
サービス要求の到着時に、当該到着サービスに対して割り当て可能な前記物理ネットワーク上の候補経路の存在有無を判定する受付可否判定ステップと、
前記候補経路が存在する場合に、当該候補経路の中から所定のコストを最小化する最適経路を決定する最適経路決定ステップと、
前記候補経路が存在しない場合において、再配置実施有無情報に基づき、再配置を行わなければ前記サービス要求を受付不可とし、再配置を行う場合に、既存サービスを前記物理ネットワークから一旦取り出して、当該既存サービスと前記到着サービスとを当該物理ネットワークに収容させることで再配置を行う再配置ステップとを備え、
前記最適経路決定ステップにおいて、前記ネットワークリソース割当装置は、前記候補経路における各物理リンクの残余帯域から所定値を差し引いたグラフ上において、ノード間の局所辺連結度が零となるノードペア数を前記所定のコストとして使用することにより、前記最適経路を決定する
ことを特徴とするネットワークリソース割当方法。 - 物理ネットワーク上で仮想ネットワークとしてのサービス提供を要求する各要求に対し、当該サービスを収容する物理ネットワークのリソースを割り当てるためのネットワークリソース割当装置が実行するネットワークリソース割当方法であって、
サービス要求の到着時に、当該到着サービスに対して割り当て可能な前記物理ネットワーク上の候補経路の存在有無を判定する受付可否判定ステップと、
前記候補経路が存在する場合に、当該候補経路の中から所定のコストを最小化する最適経路を決定する最適経路決定ステップと、
前記候補経路が存在しない場合において、再配置実施有無情報に基づき、再配置を行わなければ前記サービス要求を受付不可とし、再配置を行う場合に、既存サービスを前記物理ネットワークから一旦取り出して、当該既存サービスと前記到着サービスとを当該物理ネットワークに収容させることで再配置を行う再配置ステップとを備え、
前記再配置ステップにおいて、前記ネットワークリソース割当装置は、前記到着サービスと組み合わせる前記既存サービスの数を順次増加させながら、当該既存サービスを前記物理ネットワークから一旦取り出して、当該既存サービスと前記到着サービスとを当該物理ネットワークに収容させる処理を、収容に成功するまで繰り返し実行する
ことを特徴とするネットワークリソース割当方法。 - コンピュータを、請求項1ないし4のうちいずれか1項に記載のネットワークリソース割当装置の各手段として機能させるためのプログラム。
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