JP6699654B2 - ネットワーク制御装置、ネットワーク制御方法、および、プログラム - Google Patents

Description

本発明はネットワーク制御装置、ネットワーク制御方法、および、プログラムに関し、特に、マルチレイヤネットワークおよびマルチドメインネットワークの制御技術および設計技術に関する。

通信キャリアのネットワークは、複数のレイヤ（ネットワークレイヤ）で構成されている。例えば、統計多重効果によりネットワークリソースを効率良く使えるパケットのレイヤと、長距離・大容量伝送に適した光のレイヤを組み合わせたネットワークが構築されている。パケットのレイヤ技術としては、例えばＭＰＬＳ（Multi-Protocol Label Switching）やＭＰＬＳ−ＴＰ（Multi-Protocol Label Switching-Transport Profile）などが知られている。また、光のレイヤは一般に回線交換型のネットワークであり、代表的な技術としては、ＯＴＮ（Optical Transport Network）が知られている。ＯＴＮは、さらにその内部において、パスの切り替え方法の違いで、ＴＤＭ（Time Division Multiplexing）と、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）のレイヤなどに分かれる。これらのネットワークに対しては、一般に、レイヤごとで独立した制御がなされる。

これに対して、マルチレイヤネットワークの制御を統合する技術が注目されている。その理由は、マルチレイヤネットワークの設定を自動化することで運用コストを削減することができ、また、複数のレイヤの情報を基にリソースをより効率的に利用することで設備コストを削減することができるからである。一例として、特許文献１には、パケットとＷＤＭの２レイヤネットワークにおいて集中的なトポロジ設計によるマルチレイヤパス制御技術が開示されている。

また、特許文献２には、最適なパスを設定できるようにするために、下位レイヤで設定可能なパスの情報をノードまたはリンクの形で抽象化し、上位レイヤのルーティングプロトコルで広告する方法が記載されている。

さらに、特許文献３に記載された技術では、パケットネットワークと回線交換ネットワークから成るマルチレイヤネットワークにおいて、上位パス（パケットネットワークの論理パス）を流れるトラヒック量の計測結果が取得される。そして、回線交換ネットワークおよびパケットネットワークの経路が計算され、一部の下位リンクにトラヒックが集中することで輻輳が発生した場合、その下位リンクを回避する経路が計算される。

また、特許文献４には、上位レイヤトラフィック量を測定し、トラフィック量に基づき下位レイヤパスの設定変更（例えば、下位レイヤパスの本数の制御）を行うことが記載されている。特許文献５には、起点ノードと宛先ノードとの間の接続を短時間で確立するための技術が記載されており、特許文献６には、目的地ノードに対する新しい経路を生成するための技術が記載されている。

特開２００８−２１１５５１号公報 米国特許第７８８９６７５号明細書 特開２００６−０１３９２６号公報 特開２００３−３２４４７３号公報 特開平１０−０７０５７１号公報 特表２００７−５３０９６７号公報

上記特許文献の全開示内容は、本書に引用をもって繰り込み記載されているものとする。以下の分析は、本発明者によってなされたものである。

上述したマルチレイヤネットワークの制御統合技術では、上位レイヤネットワークでパス経路を探索する場合、下位レイヤでパス設定済の区間のリンクのみが考慮される。例えば、先に述べたマルチレイヤネットワークでは、パスとリンクとが入れ子状の構成となる。すなわち、下位レイヤネットワークでは、下位レイヤのノード、ポート、リンクをネットワークリソースとして利用してパスを設定する。上位レイヤネットワークでは、下位レイヤで設定済のパスがノード間のリンクとして扱われ、これにノードとポートの情報を加えたものが上位レイヤのネットワークリソースとなり、これを利用して上位レイヤのパスを設定する。

当技術では、例えば、下位レイヤのパスを追加で設定し、上位レイヤのリンクを増やせば、さらに低遅延な上位レイヤのパスが設定できるような場合であっても、上位レイヤはネットワーク全体がそのような状態にあることを知ることができない。このため、上位レイヤでは下位レイヤのパスが設定済みで、上位レイヤのリンクとして既に存在するリソースのみを使わざるを得ない。特許文献１によるマルチレイヤパス制御方法でも、上位レイヤにおいて、未設定なリンクの追加を考慮して上位レイヤのパスを計算・設定することはできない。

特許文献２に記載された、下位レイヤで設定可能なパスの情報をノードまたはリンクの形で抽象化し、上位レイヤのルーティングプロトコルで広告する方法によると、このようなケースにおいても最適なパスを設定することが可能となる。しかしながら、特許文献２の方法によると、広告された下位レイヤのリソース情報を含めても、帯域や遅延などの要求を満たすような上位レイヤのパスが計算できない場合は、パスの設定に失敗することになる。これは、上位レイヤにおいて求められるパスの要件が適切に下位レイヤへ伝えられないことに起因する。

また、特許文献３乃至６に記載された技術によっても、かかる問題を解消することはできない。

したがって、上位レイヤが下位レイヤから所望のリソースの供給を受けられるようにすることが望まれる。

ところで、上位レイヤによる下位レイヤのリソースの消費が増大すると、下位レイヤのリソースが不足するおそれがある。特許文献４に記載された技術は、上位レイヤのトラフィック量に応じて下位レイヤパスのリソースの使用態様が変更されるにすぎない。例えば、上位レイヤで特定のリンクを張るために必要とされる下位レイヤのノード、リンク、ポートのような、下位レイヤのリソースに対する詳細なニーズやその動向を把握することができない。

そこで、上位レイヤが下位レイヤから所望のリソースの供給を受けられるようにするとともに、下位レイヤのリソースに対する要求の動向を適切に把握できるようにすることが課題となる。本発明の目的は、かかる課題解決に寄与するネットワーク制御装置、ネットワーク制御方法、および、プログラムを提供することにある。

本発明の第１の態様に係るネットワーク制御装置は、上位レイヤネットワークに接続するユーザのポート間を接続するために設定可能な上位仮想リンクの要求を受け付け、前記設定可能な上位仮想リンクの性能を求めるとともに関連付けて保持する上位階層制御部と、下位レイヤネットワークを介して前記上位レイヤネットワーク内のポート間を接続するために設定可能な下位仮想リンクの要求を受け付け、前記設定可能な下位仮想リンクの性能を求めるとともに関連付けて保持する下位階層制御部と、を備えている。前記上位階層制御部は、複数の前記設定可能な上位仮想リンクの要求の履歴に基づいて、将来の前記上位仮想リンクの要求を予測するリソース需要予測部と、予測した前記上位仮想リンクの要求に対して前記上位仮想リンクを供給するために必要な前記下位レイヤネットワークのリソースを算出する容量設計部と、をさらに有し、前記容量設計部により算出された追加リソースに相当する、前記設定可能な下位仮想リンクを前記下位階層制御部に要求し、前記設定可能な上位仮想リンクおよび前記設定可能な上位リンクの性能に応じて選択された上位仮想リンクの要求を受け付け、要求された前記上位仮想リンクに対応するフローの経路に前記設定可能な下位仮想リンクが含まれる場合、前記下位階層制御部に対して前記設定可能な下位仮想リンクを要求し、前記設定可能な下位仮想リンクに対応するフローを前記下位レイヤネットワークに設定する。

本発明の第２の態様に係るネットワーク制御方法は、ネットワーク制御装置が、上位レイヤネットワークに接続するユーザのポート間を接続するために設定可能な上位仮想リンクの要求を受け付け、前記設定可能な上位仮想リンクの性能を求めるとともに関連付けて保持するステップと、下位レイヤネットワークを介して前記上位レイヤネットワーク内のポート間を接続するために設定可能な下位仮想リンクの要求を受け付け、前記設定可能な下位仮想リンクの性能を求めるとともに関連付けて保持するステップと、前記設定可能な上位仮想リンクおよび前記設定可能な上位リンクの性能に応じて選択された上位仮想リンクの要求を受け付けるステップと、要求された前記上位仮想リンクに対応するフローの経路に前記設定可能な下位仮想リンクが含まれる場合、前記設定可能な下位仮想リンクに対応するフローを前記下位レイヤネットワークに設定するステップと、複数の前記設定可能な上位仮想リンクの要求の履歴に基づいて、将来の前記上位仮想リンクの要求を予測するステップと、予測した前記上位仮想リンクの要求に対して前記上位仮想リンクを供給するために必要な前記下位レイヤネットワークのリソースを算出するステップと、を含む。

本発明の第３の態様に係るプログラムは、上位レイヤネットワークに接続するユーザのポート間を接続するために設定可能な上位仮想リンクの要求を受け付け、前記設定可能な上位仮想リンクの性能を求めるとともに関連付けて保持する処理と、下位レイヤネットワークを介して前記上位レイヤネットワーク内のポート間を接続するために設定可能な下位仮想リンクの要求を受け付け、前記設定可能な下位仮想リンクの性能を求めるとともに関連付けて保持する処理と、前記設定可能な上位仮想リンクおよび前記設定可能な上位仮想リンクの性能に応じて選択された上位仮想リンクの要求を受け付ける処理と、要求された前記上位仮想リンクに対応するフローの経路に前記設定可能な下位仮想リンクが含まれる場合、前記設定可能な下位仮想リンクに対応するフローを前記下位レイヤネットワークに設定する処理と、複数の前記設定可能な上位仮想リンクの要求の履歴に基づいて、将来の前記上位仮想リンクの要求を予測する処理と、予測した前記上位仮想リンクの要求に対して前記上位仮想リンクを供給するために必要な前記下位レイヤネットワークのリソースを算出する処理と、をコンピュータに実行させる。なお、プログラムは、非一時的なコンピュータ可読記録媒体（non-transitory computer-readable storage medium）に記録されたプログラム製品として提供することもできる。

本発明に係るネットワーク制御装置、ネットワーク制御方法、および、プログラムによると、上位レイヤが下位レイヤから所望のリソースの供給を受けられるようにするとともに、下位レイヤのリソースに対する要求の動向を適切に把握することが可能となる。

一実施形態に係るネットワーク制御装置の構成を例示するブロック図である。 第１の実施形態に係るネットワーク制御装置の構成を例示するブロック図である。 第１の実施形態に係るネットワーク制御装置の階層制御部の構成を例示するブロック図である。 第１の実施形態に係るネットワーク制御装置の潜在リンク情報管理部の構成を例示するブロック図である。 第１の実施形態に係るネットワーク制御装置の動作を説明するためのマルチレイヤネットワークの構成を例示する図である。 第１の実施形態に係るネットワーク制御装置における潜在リンクデータベースが保持する情報を作成する動作を例示するフローチャートである。 図６に示す潜在リンクデータベース情報作成後の各ネットワークデータベースが保持する情報を説明するための図である。 図６に示す潜在リンクデータベース情報作成後の潜在リンクデータベースのデータ構成を例示する図である。 図６に示す潜在リンクデータベース情報作成後の上位レイヤネットワークデータベースのデータ構成を例示する図である。 図６に示す潜在リンクデータベース情報作成後の下位レイヤネットワークデータベースのデータ構成を例示する図である。 第１の実施形態に係るネットワーク制御装置のレイヤ境界情報管理部が保持するレイヤ境界情報を例示する図である。 第１の実施形態に係るネットワーク制御装置のユーザ向けＮＷＤＢ情報の作成動作を例示するフローチャートである。 図１２に示すユーザ向けネットワークデータベース情報作成後のユーザ向けネットワークデータベースのデータ構成を例示する図である。 第１の実施形態に係るネットワーク制御装置によるフロー設定動作を例示するフローチャートである。 図１４に示すフロー設定後の各ネットワークデータベース情報が保持する情報を説明するための図である。 図１４に示すフロー設定後のユーザ向けネットワークデータベースのデータ構成を例示する図である。 図１４に示すフロー設定後の上位レイヤネットワークデータベースのデータ構成を例示する図である。 図１４に示すフロー設定後の下位レイヤネットワークデータベースのデータ構成を例示する図である。 第２の実施形態に係るネットワーク制御装置の潜在リンク更新動作を例示するフローチャートである。 第３の実施形態に係るネットワーク制御装置の潜在リンク更新動作を例示するフローチャートである。

はじめに、一実施形態の概要について説明する。なお、この概要に付記する図面参照符号は、専ら理解を助けるための例示であり、本発明を図示の態様に限定することを意図するものではない。また、図面に示されたブロック間の矢印は信号の方向の例を示すものであり、信号の方向を限定しない。

図１は、一実施形態に係るネットワーク制御装置１の構成を例示するブロック図である。図１を参照すると、ネットワーク制御装置１は、上位階層制御部２と下位階層制御部３を備えている。上位階層制御部２は、さらに、リソース需要予測部２０８と容量設計部２０９を有する。一実施形態の動作は、図１５に例示される。

上位階層制御部２は、上位レイヤネットワークに含まれるノードのポート間（例えば、図１５のポートＰ８０２、Ｐ８０３間、ポートＰ８０４、Ｐ８０５間、ポートＰ８０１、Ｐ８０６間）を接続する要求を受け付ける。下位階層制御部３は、下位レイヤネットワークを介して前記ポート間を接続するリンク（例えば、図１５のリンクＬ９０１〜Ｌ９０３）と前記リンクの性能（例えば、リンクの帯域、遅延など）を求めるとともに関連付けて保持する。さらに、上位階層制御部２は、上位レイヤネットワークに含まれるノード間のフローであって、前記リンクおよび前記性能に応じて選択されたフローを受け付ける。上位階層制御部２は、前記フローの経路に前記リンク（例えば、図１５のリンクＬ９０１、Ｌ９０２）が含まれる場合、前記リンクに対応するフローを下位レイヤネットワークに設定する。

リソース需要予測部２０８は、複数の前記要求（すなわち、上位レイヤネットワークに含まれるノードのポート間を接続する要求）の履歴に基づいて、将来のかかる要求を予測する。容量設計部２０９は、予測した要求に対して前記リンクを供給するために必要な下位レイヤネットワークのリソースを算出する。

すなわち、一実施形態のネットワーク制御装置１は、複数レイヤのネットワークから成るマルチレイヤネットワークを制御する際、以下の手順を実施する。すなわち、ネットワーク制御装置１は、下位レイヤネットワークのトポロジ情報と、ユーザから提示される上位レイヤネットワークに含まれるノードのポート間を接続する要求と、に基づいて上位レイヤネットワークにおけるリンクを生成する。以下では、ユーザから提示される上位レイヤネットワークに含まれるノードのポート間を接続する要求を「潜在リンク要求」といい、潜在リンク要求に基づいて生成されたリンクを「潜在リンク」という。生成されたリンクは、例えば、図１５のリンクＬ９０１〜Ｌ９０３である。上位レイヤネットワークでの与えられた経路（例えば、図１５のフローＦ７０１）に少なくとも１つの潜在リンクが含まれる場合には、当該潜在リンクに対応する下位レイヤ経路（例えば、図１５のリンクＬ６０１、Ｌ６０２）を下位レイヤネットワークに設定する。

ネットワーク制御装置１によれば、上位レイヤは事前に自らが望むリソース（リンク）の要件を下位レイヤに伝えることができる。下位レイヤに対してリソースを設計・準備するために必要な情報を事前に与えることにより、上位レイヤはつねに所望のリソースの供給が受けられるようになる。また、下位レイヤは複数の上位レイヤから、個々が望むリソースの要件を収集し、これらを総合してパス設計を行うことで、リソース割り当てを最適化することができる。また、ネットワーク制御装置１によれば、下位のネットワーク側では、上位のレイヤから与えられる潜在リンク要求に基づいた潜在リンクの生成・消滅の過程を監視することにより、上位レイヤネットワークのリソース使用の挙動の傾向を知ることができる。これにより、その情報に基づくリソース配備計画を立てることができる。

次に、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。後述する本発明の実施形態によれば、下位レイヤネットワークのトポロジ情報に基づき、上位レイヤネットワークに対して事前に指定された要件を満たす潜在リンク情報を提供する。上位レイヤネットワークは自レイヤのトポロジ情報に、下位レイヤから提供される潜在リンク情報を加えたトポロジを用いてパスを計算する。これにより、下位レイヤから上位レイヤに対して提供可能なリソース情報も考慮に入れたパスの設計および設定を効率良く行うことができる。以下、「マルチレイヤネットワーク制御」を「マルチレイヤ制御」と簡略化し、「フロー」という用語を「パス」と同義に用いて、本発明の実施形態について詳細に説明する。

＜実施形態１＞
本発明の第１実施形態では、２レイヤからなるマルチレイヤネットワークを制御する制御装置の構成および動作について詳細に説明する。

［構成］
図２において、本実施形態によるネットワーク制御装置１０は、ユーザによるユーザ要求部２０からのフロー要求に従って、下位レイヤネットワーク３１および上位レイヤネットワーク３２を制御する。ネットワーク制御装置１０は、ユーザ向けＮＷＤＢ（Network Database：ネットワークデータベース）１０１、上位レイヤＮＷＤＢ１０２、下位レイヤＮＷＤＢ１０３、上位階層制御部１０４、潜在リンクＤＢ１０７、下位階層制御部１０８を有する。さらに、ネットワーク制御装置１０は、上位レイヤ制御部１０５および下位レイヤ制御部１０６を有する。上位レイヤ制御部１０５および下位レイヤ制御部１０６は、上位レイヤＮＷＤＢ１０２および下位レイヤＮＷＤＢ１０３におけるそれぞれの情報変更に従って、上位レイヤネットワーク３２および下位レイヤネットワーク３１をそれぞれ制御する。なお、ここでユーザの代わりに、以降の説明で記述される役割を果たす、計算機上で実行されるプログラムまたはプログラム群を用いてもよい。また、以降では、単一のユーザを対象に説明するが、ユーザは複数存在しても構わない。

ユーザ向けＮＷＤＢ１０１はユーザ要求部２０からアクセスされ、ユーザが利用可能なリソース情報を格納する。上位レイヤＮＷＤＢ１０２は、上位レイヤネットワーク３２の情報を保持する。一方、下位レイヤＮＷＤＢ１０３は、下位レイヤネットワーク３１の情報を保持する。各ネットワークデータベースは、ノード、ポート、リンクを含むトポロジ情報と、そこに設定されるフロー（パス相当）情報とを含むネットワーク情報を保持する。

下位階層制御部１０８は、後述するように、下位レイヤＮＷ３１が潜在的に上位レイヤＮＷ３２に提供可能なリンク（潜在リンク）の情報を、潜在リンクＤＢ１０７を介して、上位階層制御部１０４へ提供する。また、潜在リンクＤＢ１０７を介して、上位階層制御部１０４から潜在リンク要求、および、潜在リンクの開通要求を受ける。

上位階層制御部１０４は、後述するように、潜在リンクＤＢ１０７で得られる潜在リンクと、上位レイヤＮＷＤＢ１０２に格納されている上位レイヤＮＷ３２のトポロジ情報から、ユーザに対して提供可能な潜在リンクの情報を、ユーザ要求部２０へ提供する。この情報は、ユーザ向けＮＷＤＢ１０１を介して提供される。また、上位階層制御部１０４は、ユーザ向けＮＷＤＢ１０１を介して、ユーザ要求部２０から潜在リンク要求、および、潜在リンクの開通要求を受ける。

図３に示すように、上位階層制御部１０４は、外部のデータベースである、ユーザ向けＮＷＤＢ１０１、上位レイヤＮＷＤＢ１０２及び潜在リンクＤＢ１０７へのアクセス、情報の取得または更新を、外部データベース（ＤＢ）アクセス部２０２を通して実行する。さらに、上位階層制御部１０４は、潜在リンク情報管理部２０３と、レイヤ境界情報管理部２０４と、ＤＢ情報間対応管理部２０５と、パス計算部２０６と、リソース需要予測部２０８と、容量設計部２０９を有する。潜在リンク情報管理部２０３は、ユーザ向けＮＷＤＢ１０１の潜在リンク情報および仮想ポート情報を作成・管理する。レイヤ境界情報管理部２０４は、上位レイヤおよび下位レイヤそれぞれとのレイヤ境界を管理する。ＤＢ情報間対応管理部２０５は、ユーザ向けＮＷＤＢ１０１、上位レイヤＮＷＤＢ１０２、潜在リンクＤＢ１０７に格納された情報の対応を管理する。パス計算部２０６は、ネットワークデータベースのトポロジ情報を基に経路計算を行う。リソース需要予測部２０８は、上位レイヤネットワークからの潜在リンク要求ならびに、潜在リンクの利用状況を監視・記録し、その履歴情報を用いて上位レイヤの需要を予測する。容量設計部２０９は、リソース需要予測部２０８による予測結果を元に必要となるリソースの量および配置パターンを見積る。

図４に示すように、潜在リンク情報管理部２０３は、パス計算スケジューラ３０１と、パス計算要求データベース３０２と、潜在リンク要求データベース３０３を有する。パス計算スケジューラ３０１は、パス計算イベントを管理する。パス計算要求データベース３０２は、潜在リンク要求の情報を格納する。潜在リンク要求データベース３０３は、潜在リンク要求に応じて計算したパスと潜在リンクの対応関係を保持する。

下位階層制御部１０８は、図３に示す上位階層制御部１０４と同様にして構成される。ただし、下位階層制御部１０８が外部ＤＢアクセス部２０２からアクセスするデータベースは、下位レイヤＮＷＤＢ１０３と潜在リンクＤＢ１０７の２つである。

なお、１つの上位レイヤネットワークに対して、下位レイヤネットワークは複数存在しても構わない。この場合、上位階層制御部１０４は、複数の潜在リンクＤＢ１０７と接続することになる。ただし、ここでは簡単のために、１つの下位レイヤネットワークが存在する場合について説明する。

また、上位階層制御部１０４および下位階層制御部１０８は、ネットワーク制御装置１０の図示しないメモリに格納されたプログラムをＣＰＵ（Central Processing Unit）等のコンピュータ上で実行することにより、同等の機能を実現することもできる。以下、図５に例示するマルチレイヤネットワークを参照しながら、本実施形態によるネットワーク制御装置１０の動作について説明する。

図５に示すように、マルチレイヤネットワークは、下位レイヤネットワーク３１、上位レイヤネットワーク３２およびレイヤ境界４０を含むものとする。具体的には、上位レイヤネットワーク３２は、ノードＮ１１〜Ｎ１３とポートＰ３０１〜Ｐ３１０とを有する。一方、下位レイヤネットワーク３１は、ノードＮ２１〜Ｎ２３と、ポートＰ４０１〜Ｐ４１２と、リンクＬ６０１〜Ｌ６０３とを有する。

さらに、レイヤ境界４０は、境界コネクションＢ５０１〜Ｂ５０６を有する。境界コネクションＢ５０１〜Ｂ５０６は、ポート間を接続するリンクである。境界コネクションＢ５０１は、ポートＰ３０５とＰ４０１を接続する。境界コネクションＢ５０２は、ポートＰ３０６とＰ４０２を接続する。境界コネクションＢ５０３は、ポートＰ３０７とＰ４０３を接続する。境界コネクションＢ５０４は、ポートＰ３０８とＰ４０４を接続する。境界コネクションＢ５０５は、ポートＰ３０９とＰ４０５を接続する。境界コネクションＢ５０６は、ポートＰ３１０とＰ４０６を接続する。

ネットワーク制御装置１０の上位レイヤ制御部１０５および下位レイヤ制御部１０６は、図５における上位レイヤネットワーク３２の情報と下位レイヤネットワーク３１の情報とをそれぞれのネットワークから取得する。さらに、上位レイヤ制御部１０５および下位レイヤ制御部１０６は、上位レイヤＮＷＤＢ１０２と下位レイヤＮＷＤＢ１０３とにそれぞれノード、ポートおよびリンクに関する情報を登録しているものとする。また、レイヤ境界４０の情報は、予め下位階層制御部１０８に記録されているものとする。同様に、上位階層制御部１０４は、上位レイヤＮＷ３２とユーザのネットワークとのレイヤ境界の情報を保持するものとする。

［動作］
以下、ネットワーク制御装置１０の潜在リンク作成動作（例えば、潜在リンクＤＢ１０７内に作成）と、フロー設定動作について、図６〜図１８を参照しつつ詳細に説明する。

「潜在リンク作成動作」
まず、下位階層制御部１０８の潜在リンク情報管理部２０３は外部ＤＢアクセス部２０２を通して潜在リンクＤＢ１０７へ、下位レイヤネットワーク３１と接続されている上位レイヤネットワーク３２の境界ポートの情報を書き込む（図６のステップＳ３０１）。上位レイヤネットワークの境界ポートの情報は、上位階層制御部１０４のレイヤ境界情報管理部２０４で保持されている情報から得られる。上位階層制御部１０４の潜在リンク情報管理部２０３は、外部ＤＢアクセス部２０２を介して、潜在リンクＤＢ１０７に追加されたポートの情報を取得する。これは潜在リンクＤＢ１０７から外部ＤＢアクセス部２０２に対する、または、これを介したコールバックもしくはメッセージ通知によって行われる。あるいは、外部ＤＢアクセス部２０２またはこれを介した、潜在リンクＤＢ１０７に対するポーリングによって行われる。潜在リンク情報管理部２０３は、取得したポートの情報をパス計算要求データベース３０２に記録する。ここで、潜在リンクＤＢ１０７に追加される、これらのポートの情報は物理ポートを表現するものでも構わないし、物理ポートを抽象化した仮想ポートでも構わない。仮想ポートは、任意の物理ポートと関連づけることができる。したがって、実際の物理ポート数よりも少ない数の仮想ポートで、上位レイヤネットワーク３２の下位レイヤネットワーク３１への接続を表現することができる。以下では、仮想ポートを用いて説明する。

続いて、上位階層制御部１０４の潜在リンク情報管理部２０３は、外部ＤＢアクセス部２０２を介して潜在リンクＤＢ１０７に、潜在リンク要求を追加する（ステップＳ３０２）。潜在リンク要求は２つの仮想ポートと関連付けられ、両仮想ポートを接続し得る潜在リンクに関する要件を記述する。要件の例として、帯域、遅延、信頼性、優先度などが挙げられる。ユーザは潜在リンク要求を作成するために必要な仮想ポートも作成する。このとき、ユーザは少なくとも、仮想ポートの位置、すなわち、仮想ポートが関連付けられるノードと仮想ポートの数を指定する。これら、潜在リンク要求の内容は、図３に図示されていない、上位階層制御部１０４のレイヤ境界情報管理部２０４に対する入力インタフェースを介して指定されてもよい。また、レイヤ境界情報管理部２０４が参照すべきデフォルトの要求内容が予め設定されていても構わない。あるいは、後述するように、ユーザ向けネットワークＤＢ１０１に格納される潜在リンク要求および潜在リンクの情報が取得され、これらに基づいて要求内容が決定されてもよい。下位階層制御部１０８の潜在リンク情報管理部２０３は、外部ＤＢアクセス部２０２を介して潜在リンクＤＢ１０７に追加された潜在リンク要求を取得する。これは潜在リンクＤＢ１０７から外部ＤＢアクセス部２０２に対する、または、これを介したコールバックもしくはメッセージ通知によって行われる。あるいは、外部ＤＢアクセス部２０２による、または、これを介した、潜在リンクＤＢ１０７に対するポーリングによって行われる。下位階層制御部１０８の潜在リンク情報管理部２０３は、取得した潜在リンク要求をパス計算要求データベース３０２に記録する。

続いて、下位階層制御部１０８の潜在リンク情報管理部２０３は、作成した仮想ポート同士を結ぶリンクの接続可能性の確認と潜在リンクの作成を行う（ステップＳ３０３）。パス計算スケジューラ３０１はパス計算要求データベース内の潜在リンク要求から、パス計算要求を生成する。このとき、先のステップでパス計算要求データベースに記録された潜在リンク要求はそれぞれ、２つの仮想ポートを指定の要件で接続するパスの要求として読み替えられる。これらのパス計算要求には、先のステップで追加された潜在リンク要求の他、それ以前からユーザ向けＮＷＤＢ１０１および、パス計算要求データベース３０２に格納されていた潜在リンク要求に対するパス計算要求が含まれていても構わない。各パス計算要求は、対応する潜在リンク要求を一意に特定可能な情報（例えば、潜在リンク要求の識別子など）を有する。

パス計算スケジューラ３０１はこれらのパス計算要求に対するパス計算を行う時刻を決定する。この時刻は即時、または、現在からある時間経過後となる。現在からある時間経過後にパス計算を行う場合、その経過時間は、事前にプログラムまたは設定・指定された値に基づいて固定的または動的に決定しても構わないし、ネットワーク制御装置１０の負荷状況などを考慮して決定しても構わない。また、ステップＳ３０２で作成される潜在リンク要求のパラメータとして、時刻、時間、または、これらを導出するために用いられる情報を付与し、その情報に基づいて決定しても構わない。

パス計算スケジューラ３０１は所定の時刻にパス計算要求をパス計算部２０６へ渡す。パス計算部２０６は、パス計算スケジューラ３０１から渡されたパス計算要求に対してパス計算を行う。パス計算部２０６は、下位レイヤネットワーク３１のトポロジにおいて、パスの計算をＣＳＰＦ（Constrained Shortest Path First）、遺伝法などのヒューリスティック法、数理計画法、または、その他のパス計算アルゴリズムを用いて行う。また、パス計算部２０６は、パス計算の中で、潜在リンクの接続可能性を確認する。接続可能性の確認では、潜在リンクの端点として指定されている仮想ポートに対応する上位レイヤのポートが、下位レイヤのポートと物理的に接続されていることを確認する。これは、レイヤ境界情報管理部２０４に記録されている情報を参照して確認される。

例えば、図５のノードＮ１１とＮ１２は接続可能である。ノードＮ１１のポートＰ３０５またはＰ３０６はノードＮ２１のポートＰ４０１またはＰ４０２と境界コネクションＢ５０１またはＢ５０２で接続されている。同様に、ノードＮ１２もノードＮ２２と境界コネクションＢ５０３またはＢ５０４で接続されている。このとき、ノードＮ２１からノードＮ２２までにパスが設定可能ならば、ノードＮ１１およびＮ１２間には潜在リンクを設定できる。

ここで、物理的に接続されているとは、文字通り物理的に接続されていることを意味する。なお、上下レイヤのポートが１以上の切換え可能なスイッチなどの装置を挟んで物理的に接続されている場合、同装置内で両ポート間が短絡されていないときでも、同装置の切換え制御により両ポート間を短絡することができるならば、接続可能と判定する。

パス計算部２０６は、パス計算の結果を潜在リンク情報管理部２０３へ渡す。各パス計算の結果は、対応するパス計算要求、または、そのパス計算要求が対応する潜在リンク要求を一意に特定可能な情報を有する。潜在リンク情報管理部２０３は、パス計算部２０６から受け取ったパス計算結果をパス計算要求データベース３０２内の潜在リンク要求と照合する。また、潜在リンク要求に対応する潜在リンク情報を作成し、それとパス計算結果の組み合わせを潜在リンク要求データベース３０３へ格納する。ここで潜在リンク情報は、潜在リンク要求を一意に特定可能な情報に加え、潜在リンク要求で指定された仮想ポート間を同パスで接続する場合のリンクの諸元（帯域、遅延、信頼性、優先度などの性能）を有する。この諸元値は、パスの諸元をそのまま使用しても構わないし、パスの諸元を加工して（帯域の値をパスの帯域よりも小さくする、遅延の値をパスの遅延よりも大きくする、など）得られる値を用いても構わない。なお、パス計算部２０６によってパスが発見されなかった潜在リンクに対しては、パスの情報に代えて、パスが存在しない旨を示す情報とともに潜在リンクを潜在リンク要求データベース３０３へ格納するか、または、当潜在リンクを格納しない。これにより、潜在リンクが存在しないことを表現する。

続いて、潜在リンク情報を潜在リンクＤＢ１０７へ追加するために、パス計算スケジューラ３０１または潜在リンク要求データベース３０３は、外部ＤＢアクセス部２０２を介して潜在リンクＤＢ１０７に潜在リンクの情報を通知する（ステップＳ３０３）。本通知には、潜在リンクの諸元および、対応する潜在リンク要求を一意に特定可能な情報が含まれる。

潜在リンクはステップＳ３０１において付与された仮想ポート間を繋ぐリンクとして潜在リンクＤＢ１０７内に記録される。ただし、潜在リンクは通常のリンクとは異なり、実際には設定のされていないリンクのため、潜在リンク情報あるいは、潜在リンクＤＢ１０７には、両者の違いを判別するための情報が含まれる。

以上により、例えば、図５に示すマルチレイヤネットワークにおいて、３つのノードＮ１１、Ｎ１２、Ｎ１３の間で、上位階層制御部１０４からフルメッシュ状に潜在リンク要求がある場合の、潜在リンクＤＢ１０７に格納される情報が、図７に示される。すなわち、下位階層制御部１０８は、潜在リンクＤＢ１０７に、上位レイヤの境界ポート間に接続可能な潜在リンクに関する情報を格納する。ここでは、潜在リンクＤＢ１０７に、ノードＮ１１〜Ｎ１３の物理境界ポートに対応する仮想ポートＰ８０１〜Ｐ８０６と、点線の囲みで示す潜在リンクＬ９０１〜Ｌ９０３と、が格納されている。図８に、図５のマルチレイヤネットワークにおける潜在リンクＤＢ１０７の具体的なデータ構成を示す。

図８に示すように、潜在リンクＤＢ１０７には、ポート情報１０７Ｂおよびリンク情報１０７Ｃというトポロジ情報が登録されている。ポート情報１０７Ｂの”Assigned”は、仮想ポートであるかどうかを示す情報であり、TRUEであれば仮想ポートではなく実在のポート、FALSEであれば仮想ポートであることを示す。リンク情報１０７Ｃの”Established”は、リンクが潜在リンクであるかを示す情報であり、TRUEであれば下位レイヤネットワークに実際にフローが設定されている設定済リンク、FALSEであれば潜在リンクであることを示す。また、リンクの遅延（Delay）には、下位階層制御部１０８が各潜在リンク作成時に計算した経路上のリンク遅延の総和がメトリック情報として登録される。すなわち、遅延（Delay）は、当該区間に下位レイヤのフローを設定してリンクを作成した場合に生じるリンク遅延を表す。

図９および図１０は、潜在リンクＤＢ１０７の作成時の上位レイヤネットワークＤＢ１０２と下位レイヤネットワークＤＢ１０３をそれぞれ示す。図９に示す上位レイヤＮＷＤＢ１０２には、下位レイヤネットワークにフローがないためリンクはなく、ノード情報１０２Ａおよびポート情報１０２Ｂのみが登録されている。ただし、ネットワークの構成によっては、レイヤ境界でないポート同士を接続するリンクが登録される場合もある。この場合は、リンクも含めてユーザ向けＮＷＤＢへコピーする。

図１０に示す下位レイヤＮＷＤＢ１０３には、ノード情報１０３Ａ、ポート情報１０３Ｂ、リンク情報１０３Ｃというトポロジ情報が登録されている。リンク情報１０３Ｃの遅延情報（Delay）は、例えばリンクの物理的な距離に基づく伝搬遅延であり、下位レイヤ制御部１０６により登録される。なお、下位レイヤＮＷＤＢ１０３にはフローが登録されていないが、ネットワークの初期状態によってはフローが登録されている場合もある。この場合は、各フローに対応する設定済のリンクを作成してから潜在リンク作成の動作を行う。

図１１は、下位階層制御部１０８のレイヤ境界情報管理部２０４が保持するレイヤ境界４０のデータ構成を示す。

なお、各ネットワークデータベースにおけるノード、ポート、リンクおよびフローの情報は、上述したものに限定されない。例えば、各ポートに最大帯域と残り帯域、フローに確保する帯域情報を追加してもよいし、リンクの遅延以外に経路計算のためのコスト情報をメトリック情報として追加してもよい。また、例えば、制御するネットワークが光レイヤのネットワークであれば、ポートに利用可能リソース情報と空リソース情報を追加してもよい。リソース情報とは、ＷＤＭレイヤでは波長、ＴＤＭレイヤではタイムスロット、パケット交換に基づくレイヤでは、ヘッダ内のフロー識別情報（ＭＰＬＳではシムヘッダ内のラベル、ＶＬＡＮ（Virtual Local Area Network）ではＶＩＤ（VLAN Identifier）、OpenFlowではマッチング可能なタプルの組み合わせ、など）に対応する。

「フロー設定動作」
次に、ユーザ向けＮＷＤＢ１０１にフローが追加された場合のネットワーク制御装置１０の動作を、図５および図７の構成を例に、図１２〜図１８を参照しつつ説明する。

まず、ユーザ要求部２０と上位階層制御部１０４は、ユーザ向けネットワークＤＢ１０１を介して、図６と同様の処理によって、上位レイヤネットワーク３２がユーザに対して提供可能な潜在リンク情報の要求および提供を行う（図１２）。ただし、上位階層制御部１０４のパス計算部２０６は、上位レイヤネットワークＤＢ１０２に格納されているトポロジに、潜在リンクＤＢ１０７に格納されている潜在リンクをリンクとして付与した合成トポロジにおいてパス計算を行う。

ここでは、一例として、ユーザはノードＮ１１とＮ１３と接続されたポートを使用しており、両ポート間で遅延が最小となる潜在リンクを要求するものとする。上位階層制御部１０４において、ノードＮ１１からノードＮ１３までのフローの経路候補としては、図７に２つの経路が示される。すなわち、経路候補には、リンクＬ９０１（遅延100msec）とＬ９０２（遅延100msec）を経由する第１経路（合計遅延200msec）と、リンクＬ９０３（遅延300msec）を経由する第２経路（合計遅延300msec）とがある。この場合、第１経路の遅延の方が小さいため、第１経路（Ｌ９０１−Ｌ９０２）に基づく潜在リンク（Ｘとする）が作成される。

続いて、図１３のように、ユーザ要求部２０は、ユーザ向けネットワークＤＢ１０１に格納されている潜在リンクの中で、使用したい潜在リンクを選択し、それに対応するフローをユーザ向けネットワークＤＢ１０１に追加する（ステップＳ４０１）。このとき、図１３に示すユーザ向けＮＷＤＢ１０１におけるフロー情報１０１ＤのStatusは「設定中」としておく。上位階層制御部１０４の潜在リンク情報管理部２０３は、このユーザ向けネットワークＤＢ１０１の更新を、ユーザ向けネットワークＤＢ１０１から外部ＤＢアクセス部２０２に対する、または、これを介したコールバックもしくはメッセージ通知によって検知する。または、外部ＤＢアクセス部２０２、または、これを介した、ユーザ向けネットワークＤＢ１０１に対するポーリングによって検知する。

ユーザ要求部２０からフロー設定要求を受けた上位階層制御部１０４は、当フローが使用する潜在リンクＸを設定するためのフロー設定処理を開始する。まず、指定されたフローに対応する潜在リンクが、上位レイヤネットワーク３２のみで提供されるかどうかを判定する（ステップＳ４０２）。例として挙げた、潜在リンクＸに対応する上位レイヤネットワークでの経路はＬ９０１−Ｌ９０２である（ステップＳ４０２のＹｅｓ）。このため、それぞれの潜在リンクを通過するフローを設定するために、潜在リンクＤＢ１０７へ当該フローを登録する（ステップＳ４０３）。潜在リンクＤＢ１０７におけるフローＦ７０１は図１５に模式的に示されている。このとき、図１６に示す潜在リンクＤＢ１０７におけるフロー情報１０７ＤのStatusは「設定中」としておく。

上位階層制御部１０４からフロー設定要求を受けた下位階層制御部１０８は、当フローが使用する潜在リンクを設定するための処理を開始する。潜在リンクＤＢ１０７にフローＦ９０１とＦ９０２が登録されると、下位階層制御部１０８の潜在リンク情報管理部２０３は、フローＦ９０１とＦ９０２に対応する潜在リンクＬ９０１およびＬ９０２を、実際のリンクとして設定する。このために、下位レイヤ制御部１０６は、両潜在リンクを成すフローＦ７０３およびＦ７０４を設定する（ステップＳ４０４）。フロー設定が完了すると、下位レイヤ制御部１０６は、図１８に示すように、下位レイヤＮＷＤＢ１０３におけるフローＦ７０３のStatusを「設定済」に変更する。

下位レイヤ制御部１０６によるフロー設定が完了すると、下位階層制御部１０８は、設定したフローＦ７０３に対応する潜在リンクＤＢ１０７における潜在リンクＬ９０１を「設定済」に変更する（ステップＳ４０５）。具体的には、図１６に示すように、潜在リンクＬ９０１のEstablished（設定済）を”TRUE”に変更する。また、潜在リンクＬ９０１の端点の仮想ポートＰ８０２およびＰ８０３と、上位レイヤＮＷＤＢ１０２のポートとの対応づけも併せて行う。下位レイヤＮＷＤＢ１０３のフローＦ７０３の端点ポートはノードＮ２１のポートＰ４０２とノードＮ２２のポートＰ４０３である。このため、図１１に示すレイヤ境界情報を参照することで、これらのポートに対応する上位レイヤネットワーク３２のポートは、それぞれＰ３０６およびＰ３０７であることが分かる。したがって、下位階層制御部１０８のＤＢ情報間対応管理部２０５は、潜在リンクＤＢ１０７の仮想ポートＰ８０２に上位レイヤネットワークＤＢ１０２のノードＮ１１のポートＰ３０６を対応させる。ＤＢ情報間対応管理部２０５は、さらに、潜在リンクＤＢ１０７の仮想ポートＰ８０３に上位レイヤネットワークＤＢ１０２のノードＮ１２のポートＰ３０７を対応させ、これらのポート対応関係を保持する。下位階層制御部１０８の潜在リンク情報管理部２０３は、図１６に示すように、潜在リンクＤＢ１０７のポート情報１０７Ｂにおける仮想ポートＰ８０２およびＰ８０３のAssignedをそれぞれ”TRUE”に変更する。

続いて、上位階層制御部１０４は、前ステップで設定済に変更した潜在リンクＤＢ１０７のリンクを上位レイヤネットワークＤＢ１０２にリンクとして登録する（ステップＳ４０６）。具体的には、先に保持したＤＢ情報間対応を基に、上位レイヤＮＷＤＢ１０２のポートＰ３０６とＰ３０７との間にユーザ向けＮＷＤＢ１０１のリンクＬ９０１に対応するリンクＬ００１を登録する。その際、遅延などリンクの他の情報も併せてコピーする。また、ＤＢ情報間対応管理部２０５は、ユーザ向けＮＷＤＢ１０１のリンクＬ９０１と上位レイヤＮＷＤＢ１０２のリンクＬ００１との対応関係もＤＢ情報間対応として保持する。

また、下位階層制御部１０８は、潜在リンクの再計算を行う（ステップＳ４０７）。具体的には、上位レイヤネットワーク３２のノードのうち、ここまでのリンク・フロー設定によって使用されたレイヤ境界のポートを除外した上で、図６の処理を行う。

上位階層制御部１０４は、以上のステップＳ４０３〜Ｓ４０７を、最初にユーザ向けＮＷＤＢ１０１へ登録されたフローの通るすべての潜在リンクに対して行う（ステップＳ４０８）。上述したように、フローＦ７０１に含まれる２つの潜在リンクＬ９０１およびＬ９０２のうち潜在リンクＬ９０１に対しての処理は完了したものの、他方の潜在リンクＬ９０２が残っている（ステップＳ４０８のＮｏ）。したがって、潜在リンクＬ９０２に対して、上記ステップＳ４０３〜Ｓ４０７を実行する。

すべての潜在リンクに対してパス設定が完了した場合（ステップＳ４０８のＹｅｓ）、または、フローＦ７０１の経路に潜在リンクが含まれない場合（ステップＳ４０２のＮｏ）、上位レイヤネットワーク３２にフローが設定される（ステップＳ４１０）。ステップＳ４１０では、上位レイヤ制御部１０５が登録されたフローＦ７０１の情報に従い、上位レイヤネットワーク３２の各ネットワーク装置に実際にフローが設定される。設定が完了すると、上位レイヤ制御部１０５は、図１７に示すように、上位レイヤＮＷＤＢ１０２のフローＦ７０２のStatus情報を「設定済」に変更する。上位階層制御部１０４は、この変更を検出すると、図１３に示すように、ユーザ向けＮＷＤＢ１０１におけるフローＦ７０１のStatusを「設定済」に変更する。ユーザ要求部２０は、このユーザ向けＮＷＤＢ１０１のフロー情報変更により、フロー設定完了を知ることができる。

以上の動作により、上位階層制御部１０４は、図１５に示すように、下位レイヤネットワーク３１および上位レイヤネットワーク３２に必要なフローの設定を行う。上述したように、図１５に示す潜在リンクＤＢ１０７、上位レイヤＮＷＤＢ１０２および下位レイヤＮＷＤＢ１０３のそれぞれのデータ構成が図１６、図１７および図１８に例示されている。

図１６に示す潜在リンクＤＢ１０７では、トポロジ情報（１０７Ｂ、１０７Ｃ）に加えて、フロー情報１０７Ｄが追加されている。また、設定済になったリンクのEstablished情報が”TRUE”に、上位レイヤネットワークのポートと対応づけられたポートのAssigned情報が”TRUE”になっている。このように潜在リンクＤＢ１０７にフローが追加された場合、ネットワーク制御装置１０が下位レイヤネットワーク３１、上位レイヤネットワーク３２のそれぞれに必要な設定を行う。

図１７に示す上位レイヤＮＷＤＢ１０２では、下位レイヤネットワーク３１にフローが設定されたためにリンクＬ００１、Ｌ００２が追加されている。また、設定されたフローの情報も追加されている。

図１８に示す下位レイヤＮＷＤＢ１０３では、トポロジ情報（１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ）に加え、フロー情報１０３Ｄが追加されている。Pathには、フローの経路情報が、経由するリンクのリストの形で保持される。また、Matchにはフローの入力側端点のノードとポートの情報が保持される。さらに、Actionにはフローの出力側端点のノードとポートの情報が保持される。

「リソースの需要予測」
上位階層制御部１０４のリソース需要予測部２０８は、図１４のフローチャートのステップＳ４０２からＳ４０８までの動作においてリンクとして設定される潜在リンクの情報を監視する。これは、ユーザ向けＮＷＤＢ１０１の潜在リンク情報について、ユーザ向けＮＷＤＢ１０１をポーリングするか、または、同データベースから変更通知を受けることで知ることができる。

リソース需要予測部２０８は監視によって得られる潜在リンク要求の数・諸元・分布などの変動を記録し、その履歴に基づいて将来の需要を予測する。予測結果は潜在リンク要求の数・諸元・分布として得る。

容量設計部２０９はリソース需要予測部２０８によって予測された潜在リンク要求の数・諸元・分布を元に、それら潜在リンク要求に対して接続可能な潜在リンクを供給するために必要なリソースの量および分布を計算する。この計算は、上位レイヤＮＷＤＢ１０２に存在するリンクおよび、潜在リンクＤＢ１０７に記録されている潜在リンクに由来する使用中または使用可能なリソースを考慮して行う。予測された潜在リンク要求に対する潜在リンクが現在のリソースのみで提供できない場合、容量設計部２０９は追加で必要となるリソースの量および配置を算出する。また、追加で必要となるリソースの量および配置の情報を元に、対応する潜在リンク要求を生成し、潜在リンクＤＢ１０７へ新たに登録し、下位レイヤからの潜在リンクの追加供給を受ける。

以上のリソース需要予測および容量設計は下位階層制御部１０８においても同様にして行うことができる。ただし、下位レイヤネットワーク３１がＷＤＭ網など、物理的に最下層に位置するネットワークである場合、容量設計部２０９が算出したリソースの追加配備は、物理的な設備追加を伴う。

また、上位階層制御部１０４と下位階層制御部１０８の双方において、容量設計部２０９が算出したリソース量を確保するための境界ポート数が不足している場合は、物理的な設備追加によって補充される。

［効果］
以上述べたように、第１の実施形態によれば、ユーザ向けＮＷＤＢ１０１および潜在リンクＤＢ１０７に、性能等の諸元も含めた潜在リンクの情報を格納する。事前に下位のレイヤに対して要求を通知することにより、まだ下位のレイヤでフローが設定されておらず、上位レイヤにリンクが存在しない状態であっても、上位のレイヤでは、所望のリンクの供給を前提に、フローの要求に合うパスを設計・設定することができる。また、下位のネットワーク側では、上位のレイヤから与えられる潜在リンク要求に基づいた潜在リンクの生成・消滅の過程を監視することにより、上位レイヤネットワークのリソース使用の挙動の傾向を知ることができる。このため、その情報に基づくリソース配備計画を立てることができる。

＜実施形態２＞
本発明の第２の実施形態に係るネットワーク制御装置は、第１の実施形態に係るネットワーク制御装置と同様の構成を有する。動作に関して、本実施形態と第１の実施形態との差分を説明する。

［動作］
第２の実施形態によるネットワーク制御装置は、第１の実施形態で説明した動作の他、図１９に示した動作を行う。

上位階層制御部１０４の潜在リンク情報管理部２０３は、定期的に潜在リンク要求情報を更新する（ステップＳ５０２）。ステップＳ５０２で行われる処理は、第１の実施形態におけるステップＳ３０２の処理と同等のものである。

潜在リンク情報管理部２０３は、最新の潜在リンク要求情報を潜在リンクＤＢ１０７へ通知する（ステップＳ５０３）。ステップＳ５０３で行われる処理は、第１の実施形態におけるステップＳ３０３の処理と同等のものである。

これらのステップを繰り返し行う際の前後の時間間隔は、パス計算スケジューラ３０１によって決定される。この時間は、事前にプログラムまたは設定・指定された値に基づいて固定的または動的に決定しても構わないし、ネットワーク制御装置１０の負荷状況などを考慮して決定しても構わない。また、ステップＳ５０２で作成される潜在リンク要求のパラメータとして、時刻、時間、または、これらを導出するために用いられる情報を付与し、その情報に基づいて決定しても構わない。

なお、上位階層制御部１０４の潜在リンク情報管理部２０３による潜在リンク要求情報の更新は、ユーザ向けＮＷＤＢ１０１に対する、ユーザからの潜在リンク要求情報の更新と同期させても構わない。すなわち、ステップＳ５０２と同様にして、ユーザが潜在リンク要求情報を更新してユーザ向けＮＷＤＢ１０１へ通知すると、ステップＳ５０３と同様にして、上位階層制御部１０４はユーザ向けＮＷＤＢ１０１内の潜在リンクを再計算し、更新する。これにより、ユーザ向けＮＷＤＢ１０１内で潜在リンクと関連付けられる経路が変わった場合、上位階層制御部１０４は、追加のリソースを確保、もしくは余剰リソースを解放するために、下位レイヤに対する潜在リンク要求を変更する(ステップＳ５０２)。

［効果］
本発明の第２実施形態によれば、潜在リンクＤＢ１０７に記録される潜在リンク情報を更新し続けることができる。これにより、第１の実施形態による効果を持続することができる。

＜実施形態３＞
本発明の第３の実施形態に係るネットワーク制御装置は、第１および第２の実施形態に係るネットワーク制御装置と同様の構成を有する。動作に関して、本実施形態と第１および第２の実施形態との差分を説明する。

［動作］
図２０のフローチャートを参照して第３の実施形態の動作を説明する。潜在リンク情報管理部２０３は上位レイヤＮＷＤＢ１０２または下位レイヤＮＷＤＢ１０３を介して、上位レイヤネットワーク３２および下位レイヤネットワーク３１のいずれかのレイヤのネットワークの状態に変化が起きたことを検知する（ステップＳ６０１）。
これは、上位レイヤＮＷＤＢ１０２または下位レイヤＮＷＤＢ１０３から外部ＤＢアクセス部２０２に対するコールバックまたはメッセージ通知によって行われる。あるいは、外部ＤＢアクセス部２０２による上位レイヤＮＷＤＢ１０２または下位レイヤＮＷＤＢ１０３に対するポーリングによって行われる。

続いて、潜在リンク情報管理部２０３は、潜在リンク要求情報を更新して、潜在リンクＤＢ１０７へ最新の潜在リンク要求情報を通知する（ステップＳ６０２）。ステップＳ６０２で行われる処理は、第２の実施形態におけるステップＳ５０２の処理と同等のものである。

続いて、潜在リンクＤＢ１０７内の潜在リンクは、潜在リンク情報管理部２０３から通知されたもので更新される（ステップＳ６０３）。ステップＳ６０３で行われる処理は、第２の実施形態におけるステップＳ５０３の処理と同等のものである。

［効果］
本発明の第３実施形態によれば、ネットワーク制御装置１０に依らない事由による上位レイヤネットワーク３２または下位レイヤネットワーク３１の状態変化に応じて、潜在リンクＤＢ１０７に記録される潜在リンク情報を直ちに更新できる。これにより、潜在リンクＤＢ１０７に記録されている潜在リンクの接続可能性を維持できる。なお、ネットワーク制御装置１０によらない事由には、障害、別系統からの制御や設定変更、設備工事、などがある。

＜実施形態４＞
本発明の第４の実施形態に係るネットワーク制御装置は、第１ないし第３の実施形態に係るネットワーク制御装置と同様の構成を有する。動作に関して、本実施形態と第１ないし第３の実施形態との差分を説明する。

［動作］
本発明の第４の実施形態によると、ユーザはユーザ要求部２０を介して任意のタイミングで潜在リンクＤＢ１０７内の潜在リンク要求を更新できる。これに伴い、潜在リンクＤＢ１０７内の潜在リンク要求情報が更新される。潜在リンク情報管理部２０３は本更新を第１の実施形態におけるステップＳ３０２と同様の動作によって検知し、第２の実施形態のステップＳ５０２と同様の動作によって潜在リンク情報を更新し、潜在リンクＤＢ１０７へ最新の潜在リンク情報を通知する。潜在リンクＤＢ１０７は、第２の実施形態のステップＳ５０３と同様の動作によって、通知された最新の潜在リンク情報によって更新される。

ユーザが潜在リンク要求を追加する場合、ユーザはユーザ要求部２０を介して任意のタイミングで潜在リンクＤＢ１０７に潜在リンク要求を追加する。潜在リンク要求を追加した後の動作は、第１の実施形態の動作に準ずる。

ユーザが潜在リンク要求を削除する場合、ユーザはユーザ要求部２０を介して任意のタイミングで潜在リンクＤＢ１０７から潜在リンク要求を削除する。潜在リンク要求を削除した後の動作は、第３の実施形態のステップＳ６０２以降の動作に準ずる。あるいは、ユーザ向けＮＷＤＢ１０１が潜在リンク要求をソフトステートで管理しても構わない。すなわち、ユーザ向けＮＷＤＢ１０１が各潜在リンク要求に対してタイマを保持し、タイマが所定時間を経過すると、潜在リンク情報を削除する。同タイマが所定時間を経過するまでにユーザから同じ潜在リンク要求、または、同一の要求に対する更新があった場合、同タイマはリセットされる。

［効果］
本発明の第４の実施形態によれば、ユーザは潜在リンクに対する要求の変化をつねに潜在リンクＤＢ１０７を介してネットワーク制御装置１０へ伝えることが可能となる。これにより、ユーザはつねに自身が望む潜在リンクの供給を受けることができる。

＜変形例＞
上記実施形態において、潜在リンク要求を含むメッセージ、または、生成された潜在リンクを（例えば、下位のレイヤから上位のレイヤへ）通知するメッセージとして、ＰＣＥＰ（Path Computation Element communication Protocol）メッセージの所定のフィールドに所定の値を設定したものを用いることができる。

また、上記実施形態では、説明の簡単化のため、上位レイヤネットワークおよび下位レイヤネットワークの数がいずれも１つの場合について説明したが、少なくともいずれかのレイヤのネットワークが複数であってもよい。

さらに、複数の上位レイヤが存在する場合には、各上位レイヤに対する潜在リンクの開示に関するポリシを保持する記憶手段を設けてもよい。このとき、パス計算の入力、および／または、各上位レイヤに通知する潜在リンク情報は、ポリシに従って変更される。かかる構成によると、複数の上位レイヤのそれぞれに対してポリシに従った柔軟な制御が可能になる。

＜適用例＞
本発明は、例えばキャリアがユーザに対し、オンデマンドにて迅速に仮想ネットワークを提供するサービスについて、適用することができる。具体的には、ユーザの拠点ネットワーク同士を接続するＶＰＮ（Virtual Private Network）サービスや、データセンタとユーザ拠点、または、データセンタ同士を接続するクラウドサービスのネットワーク制御部分などに適用することができる。

なお、本発明の実施形態は、以下の付記のようにも記載されうるが、これらには限定されない。
［付記１］
上記第１の態様に係るネットワーク制御装置のとおりである。
［付記２］
前記設定可能な下位仮想リンクの性能は、前記設定可能な下位仮想リンクの帯域、遅延、信頼性、および、優先度のうちの少なくともいずれかを含む、
付記１に記載のネットワーク制御装置。
［付記３］
前記下位階層制御部は、前記上位レイヤネットワークと前記下位レイヤネットワークの間のレイヤ境界のトポロジ情報、および、前記下位レイヤネットワークのトポロジ情報に基づいて、前記設定可能な下位仮想リンクと前記設定可能な下位仮想リンクの性能を求める、
付記１または２に記載のネットワーク制御装置。
［付記４］
前記上位階層制御部は、前記上位レイヤネットワークのトポロジ情報、および、前記設定可能な下位仮想リンクに基づいて、前記フローの経路を求める、
付記１ないし３のいずれか一に記載のネットワーク制御装置。
［付記５］
前記下位階層制御部は、前記設定可能な下位仮想リンクと前記設定可能な下位仮想リンクの性能を求めるとともに関連付けて保持する動作を、定期的に行う、
付記１ないし４のいずれか一に記載のネットワーク制御装置。
［付記６］
前記下位階層制御部は、前記設定可能な下位仮想リンクと前記設定可能な下位仮想リンクの性能を求めるともに関連付けて保持する動作を、前記上位レイヤネットワークおよび前記下位レイヤネットワークのうちの少なくともいずれかのネットワークの状態が変化した場合に行う、
付記１ないし５のいずれか一に記載のネットワーク制御装置。
［付記７］
上記第２の態様に係るネットワーク制御方法のとおりである。
［付記８］
前記設定可能な下位仮想リンクの性能は、前記設定可能な下位仮想リンクの帯域、遅延、信頼性、および、優先度のうちの少なくともいずれかを含む、
付記７に記載のネットワーク制御方法。
［付記９］
前記ネットワーク制御装置は、前記上位レイヤネットワークと前記下位レイヤネットワークの間のレイヤ境界のトポロジ情報、および、前記下位レイヤネットワークのトポロジ情報に基づいて、前記設定可能な下位仮想リンクと前記設定可能な下位仮想リンクの性能を求める、
付記７または８に記載のネットワーク制御方法。
［付記１０］
前記ネットワーク制御装置が、前記上位レイヤネットワークのトポロジ情報、および、前記設定可能な下位仮想リンクに基づいて、前記フローの経路を求めるステップを含む、
付記７ないし９のいずれか一に記載のネットワーク制御方法。
［付記１１］
前記ネットワーク制御装置は、前記設定可能な下位仮想リンクと前記設定可能な下位仮想リンクの性能を求めるとともに関連付けて保持する動作を、定期的に行う、
付記７ないし１０のいずれか一に記載のネットワーク制御方法。
［付記１２］
前記ネットワーク制御装置は、前記設定可能な下位仮想リンクと前記設定可能な下位仮想リンクの性能を求めるともに関連付けて保持する動作を、前記上位レイヤネットワークおよび前記下位レイヤネットワークのうちの少なくともいずれかのネットワークの状態が変化した場合に行う、
付記７ないし１１のいずれか一に記載のネットワーク制御方法。
［付記１３］
上記第３の態様に係るプログラムのとおりである。
［付記１４］
前記設定可能な下位仮想リンクの性能は、前記設定可能な下位仮想リンクの帯域、遅延、信頼性、および、優先度のうちの少なくともいずれかを含む、
付記１３に記載のプログラム。
［付記１５］
前記上位レイヤネットワークと前記下位レイヤネットワークの間のレイヤ境界のトポロジ情報、および、前記下位レイヤネットワークのトポロジ情報に基づいて、前記設定可能な下位仮想リンクと前記設定可能な下位仮想リンクの性能を求める処理を、前記コンピュータに実行させる、
付記１３または１４に記載のプログラム。
［付記１６］
前記上位レイヤネットワークのトポロジ情報、および、前記設定可能な下位仮想リンクに基づいて、前記フローの経路を求める処理を、前記コンピュータに実行させる、
付記１３ないし１５のいずれか一に記載のプログラム。
［付記１７］
前記設定可能な下位仮想リンクと前記設定可能な下位仮想リンクの性能を求めるとともに関連付けて保持する動作を、定期的に行う処理を、前記コンピュータに実行させる、
付記１３ないし１６のいずれか一に記載のプログラム。
［付記１８］
前記設定可能な下位仮想リンクと前記設定可能な下位仮想リンクの性能を求めるともに関連付けて保持する動作を、前記第１レイヤネットワークおよび前記第２レイヤネットワークのうちの少なくともいずれかのネットワークの状態が変化した場合に行う処理を、前記コンピュータに実行させる、
付記１３ないし１７のいずれか一に記載のプログラム。

なお、上記特許文献の全開示内容は、本書に引用をもって繰り込み記載されているものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態の変更・調整が可能である。また、本発明の全開示の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施形態の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせ、ないし、選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。特に、本書に記載した数値範囲については、当該範囲内に含まれる任意の数値ないし小範囲が、別段の記載のない場合でも具体的に記載されているものと解釈されるべきである。この出願は、２０１５年３月６日に出願された日本出願特願２０１５−０４４７３８を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１ ネットワーク制御装置
２ 上位階層制御部
３ 下位階層制御部
１０ ネットワーク制御装置
２０ ユーザ要求部
３１ 下位レイヤネットワーク
３２ 上位レイヤネットワーク
４０ レイヤ境界
１０１ ユーザ向けネットワークデータベース
１０１Ｂ、１０２Ｂ、１０３Ｂ、１０７Ｂ ポート情報
１０１Ｃ、１０２Ｃ、１０３Ｃ、１０７Ｃ リンク情報
１０１Ｄ、１０２Ｄ、１０３Ｄ、１０７Ｄ フロー情報
１０２ 上位レイヤネットワークデータベース
１０２Ａ、１０３Ａ ノード情報
１０３ 下位レイヤネットワークデータベース
１０４ 上位階層制御部
１０５ 上位レイヤ制御部
１０６ 下位レイヤ制御部
１０７ 潜在リンクデータベース
１０８ 下位階層制御部
２０２ 外部データベースアクセス部
２０３ 潜在リンク情報管理部
２０４ レイヤ境界情報管理部
２０５ データベース情報間対応管理部
２０６ パス計算部
２０８ リソース需要予測部
２０９ 容量設計部
３０１ パス計算スケジューラ
３０２ パス計算要求データベース
３０３ 潜在リンク要求データベース
Ｂ５０１〜Ｂ５０６ 境界コネクション（リンク）
Ｆ７０１ 要求されたフロー
Ｆ７０２ 上位レイヤフロー
Ｆ７０３、Ｆ７０４ 下位レイヤの設定されたフロー
Ｌ００１、Ｌ００２ 上位レイヤリンク
Ｌ６０１〜Ｌ６０３ 下位レイヤリンク
Ｌ９０１〜Ｌ９０３ 潜在リンク
Ｎ１１〜Ｎ１３、Ｎ２１〜Ｎ２３ ノード
Ｐ３０１〜Ｐ３１０、Ｐ４０１〜Ｐ４１２ ポート
Ｐ８０１〜Ｐ８０６ 仮想ポート

Claims (10)

1. 上位レイヤネットワークに接続するユーザのポート間を接続するために設定可能な上位仮想リンクの要求を受け付け、前記設定可能な上位仮想リンクの性能を求めるとともに関連付けて保持する上位階層制御手段と、
   下位レイヤネットワークを介して前記上位レイヤネットワーク内のポート間を接続するために設定可能な下位仮想リンクの要求を受け付け、前記設定可能な下位仮想リンクの性能を求めるとともに関連付けて保持する下位階層制御手段と、を備え、
   前記上位階層制御手段は、複数の前記設定可能な上位仮想リンクの要求の履歴に基づいて、将来の前記上位仮想リンクの要求を予測するリソース需要予測手段と、
   予測した前記上位仮想リンクの要求に対して前記上位仮想リンクを供給するために必要な前記下位レイヤネットワークのリソースを算出する容量設計手段と、をさらに有し、
   前記容量設計手段により算出された追加リソースに相当する、前記設定可能な下位仮想リンクを前記下位階層制御手段に要求し、
   前記設定可能な上位仮想リンクおよび前記設定可能な上位リンクの性能に応じて選択された上位仮想リンクの要求を受け付け、要求された前記上位仮想リンクに対応するフローの経路に前記設定可能な下位仮想リンクが含まれる場合、前記下位階層制御手段に対して前記設定可能な下位仮想リンクを要求し、前記設定可能な下位仮想リンクに対応するフローを前記下位レイヤネットワークに設定する、
   ことを特徴とする、ネットワーク制御装置。
2. 前記設定可能な下位仮想リンクの性能は、前記設定可能な下位仮想リンクの帯域、遅延、信頼性、および、優先度のうちの少なくともいずれかを含む、
   請求項１に記載のネットワーク制御装置。
3. 前記下位階層制御手段は、前記上位レイヤネットワークと前記下位レイヤネットワークの間のレイヤ境界のトポロジ情報、および、前記下位レイヤネットワークのトポロジ情報に基づいて、前記設定可能な下位仮想リンクと前記設定可能な下位仮想リンクの性能を求める、
   請求項１または２に記載のネットワーク制御装置。
4. 前記上位階層制御手段は、前記上位レイヤネットワークのトポロジ情報、および、前記設定可能な上位仮想リンクに基づいて、前記フローの経路を求める、
   請求項１ないし３のいずれか１項に記載のネットワーク制御装置。
5. 前記下位階層制御手段は、前記設定可能な下位仮想リンクと前記設定可能な下位仮想リンクの性能を求めるとともに関連付けて保持する動作を、定期的に行う、
   請求項１ないし４のいずれか１項に記載のネットワーク制御装置。
6. 前記下位階層制御手段は、前記設定可能な下位仮想リンクと前記設定可能な下位仮想リンクの性能を求めるともに関連付けて保持する動作を、前記上位レイヤネットワークおよび前記下位レイヤネットワークのうちの少なくともいずれかのネットワークの状態が変化した場合に行う、
   請求項１ないし５のいずれか１項に記載のネットワーク制御装置。
7. ネットワーク制御装置が、上位レイヤネットワークに接続するユーザのポート間を接続するために設定可能な上位仮想リンクの要求を受け付け、前記設定可能な上位仮想リンクの性能を求めるとともに関連付けて保持し、
   下位レイヤネットワークを介して前記上位レイヤネットワーク内のポート間を接続するために設定可能な下位仮想リンクの要求を受け付け、前記設定可能な下位仮想リンクの性能を求めるとともに関連付けて保持し、
   前記設定可能な上位仮想リンクおよび前記設定可能な上位リンクの性能に応じて選択された上位仮想リンクの要求を受け付け、
   要求された前記上位仮想リンクに対応するフローの経路に前記設定可能な下位仮想リンクが含まれる場合、前記設定可能な下位仮想リンクに対応するフローを前記下位レイヤネットワークに設定し、
   複数の前記設定可能な上位仮想リンクの要求の履歴に基づいて、将来の前記上位仮想リンクの要求を予測し、
   予測した前記上位仮想リンクの要求に対して前記上位仮想リンクを供給するために必要な前記下位レイヤネットワークのリソースを算出する、
   ことを特徴とする、ネットワーク制御方法。
8. 前記設定可能な下位仮想リンクの性能は、前記設定可能な下位仮想リンクの帯域、遅延、信頼性、および、優先度のうちの少なくともいずれかを含む、
   請求項７に記載のネットワーク制御方法。
9. 前記ネットワーク制御装置は、前記上位レイヤネットワークと前記下位レイヤネットワークの間のレイヤ境界のトポロジ情報、および、前記下位レイヤネットワークのトポロジ情報に基づいて、前記設定可能な下位仮想リンクと前記設定可能な下位仮想リンクの性能を求める、
   請求項７または８に記載のネットワーク制御方法。
10. 上位レイヤネットワークに接続するユーザのポート間を接続するために設定可能な上位仮想リンクの要求を受け付け、前記設定可能な上位仮想リンクの性能を求めるとともに関連付けて保持する処理と、
    下位レイヤネットワークを介して前記上位レイヤネットワーク内のポート間を接続するために設定可能な下位仮想リンクの要求を受け付け、前記設定可能な下位仮想リンクの性能を求めるとともに関連付けて保持する処理と、
    前記設定可能な上位仮想リンクおよび前記設定可能な上位仮想リンクの性能に応じて選択された上位仮想リンクの要求を受け付ける処理と、
    要求された前記上位仮想リンクに対応するフローの経路に前記設定可能な下位仮想リンクが含まれる場合、前記設定可能な下位仮想リンクに対応するフローを前記下位レイヤネットワークに設定する処理と、
    複数の前記設定可能な上位仮想リンクの要求の履歴に基づいて、将来の前記上位仮想リンクの要求を予測する処理と、
    予測した前記上位仮想リンクの要求に対して前記上位仮想リンクを供給するために必要な前記下位レイヤネットワークのリソースを算出する処理と、をコンピュータに実行させる、ことを特徴とするプログラム。
    

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