JP6982601B2 - Coordinated virtual network allocation method and device - Google Patents
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本発明は、サービス連携機能を有する基盤ノードを互いに共用する連携型仮想ネットワークを基盤ネットワークに割当てる方法および装置に係り、特に、サービス連携機能を有する１個の共用基盤ノードに障害が発生しても、他の共用基盤ノードを用いてサービス連携を継続できる連携型仮想ネットワーク割当方法および装置に関する。 The present invention relates to a method and a device for allocating a cooperative virtual network that shares a base node having a service cooperation function to the base network, and in particular, even if a failure occurs in one shared base node having a service cooperation function. , Related to the linked virtual network allocation method and device that can continue service linkage using other shared infrastructure nodes.
非特許文献１には、各仮想ノードと当該仮想ノードの割当てが可能な全ての基盤ノードとを拡張リンクを用いて接続することによって、基盤ネットワークを表すグラフを拡張し、本拡張グラフ上での数理計画法モデルを使って仮想ネットワークの基盤ネットワークへの割当てを実現する方法が開示されている。 In Non-Patent Document 1, the graph representing the infrastructure network is expanded by connecting each virtual node and all the infrastructure nodes to which the virtual node can be assigned by using an expansion link, and the graph on the expansion graph is expanded. A method of realizing the allocation of a virtual network to an underlying network using a mathematical programming model is disclosed.
非特許文献２には、予め予備仮想ノードと予備仮想ノードに接続される予備仮想リンクとを確保しておき、単一基盤ノード障害が発生した際には、予備仮想ノードも含めて仮想ノードを再配置することによって、仮想ネットワーク構成を維持するような高信頼仮想ネットワークの基盤ネットワークへの割当て方法が開示されている。
In Non-Patent
特許文献１には、サービス連携機能を有する基盤ノードを互いに共用する連携型仮想ネットワークの基盤ネットワークへの割当てに関して、連携仮想ノード群の共用基盤ノード群への割当てを最初の基準点として、仮想ネットワーク上の仮想ノード間の距離と基盤ネットワーク上の対応する基盤ノード間の距離との比率が均一かつ最小となるように、逐次的に各仮想ノードを基盤ノードへ割当てる方法が開示されている。 In Patent Document 1, regarding the allocation to the infrastructure network of the cooperation type virtual network that shares the infrastructure nodes having the service cooperation function with each other, the allocation of the cooperation virtual node group to the shared infrastructure node group is set as the first reference point, and the virtual network. A method of sequentially allocating each virtual node to a base node is disclosed so that the ratio between the distance between the above virtual nodes and the distance between the corresponding base nodes on the base network is uniform and minimizes.
特許文献２には、各連携仮想ノードと全ての共用基盤ノードとを拡張リンクを用いて接続し、更に各通常仮想ノードと全ての基盤ノードとを拡張リンクを用いて接続することによって得られる拡張基盤ネットワーク上において、個々の共用基盤ノード障害時にも仮想ネットワークの連結性が維持される制約条件を含む整数計画法モデルを使って、共用基盤ノードに障害が発生した場合でもサービス連携を継続できる高信頼連携型仮想ネットワークを基盤ネットワークへ割当てる方法が開示されている。
非特許文献１では、仮想ノードが割当てられている基盤ノードに障害が発生した場合、当該仮想ノードが持つサービス機能を維持することができない。非特許文献２では、共用基盤ノード障害に備えて、サービス連携機能を有する予備の共用基盤ノードを用意する必要がある。
In Non-Patent Document 1, when a failure occurs in the base node to which the virtual node is assigned, the service function of the virtual node cannot be maintained. In
特許文献１では、連携仮想ノードが割当てられている共用基盤ノードに障害が発生した場合、サービス連携機能を利用できなくなる仮想ノードが発生する恐れがある。特許文献２では、解法すべき整数計画法モデルが大規模化して、解法に要する計算量が増加し、規模が大きな高信頼連携型仮想ネットワークの割当てを実現することができない場合がある。
In Patent Document 1, if a failure occurs in the shared infrastructure node to which the linked virtual node is assigned, there is a possibility that a virtual node may not be able to use the service linkage function. In
本発明の目的は、上記の技術課題を解決し、共用基盤ノードに障害が発生した場合でも、仮想ネットワークの連結性が維持されるための制約条件を必要に応じて追加しつつ、繰り返し整数計画法モデルを解くことによりサービス連携を継続できる、規模の大きな高信頼連携型仮想ネットワークに好適な連携型仮想ネットワーク割当方法および装置を提供することにある。 An object of the present invention is to solve the above technical problems, and to add constraints for maintaining the connectivity of the virtual network as necessary even if a failure occurs in the shared infrastructure node, and iterative integer programming is performed. The purpose of the present invention is to provide a cooperative virtual network allocation method and device suitable for a large-scale highly reliable cooperative virtual network that can continue service cooperation by solving a legal model.
上記の目的を達成するために、本発明は、共用基盤ノードを含む基盤ノード群から構成される基盤ネットワークに、連携仮想ノードを含む仮想ノード群から構成される連携型仮想ネットワークを割当てる方法において、以下の構成を具備した点に特徴がある。 In order to achieve the above object, the present invention relates to a method of allocating a cooperative virtual network composed of a group of virtual nodes including a cooperative virtual node to a infrastructure network composed of a group of infrastructure nodes including a shared infrastructure node. It is characterized by having the following configurations.
(1) 基盤ネットワークを表すグラフに、連携型仮想ネットワークの各仮想ノードに対応する拡張ノードを追加して拡張基盤ネットワークグラフを生成する手順と、拡張基盤ネットワークグラフ上で、基盤ネットワークへ連携型仮想ネットワークを割当てる整数計画法モデルを求解する手順と、前記求解の結果を対象に、各共用基盤ノードの障害を想定した場合の仮想ネットワークの連結性を検査する手順と、非連結とする検査結果に対して、連結性を維持するために前記整数計画法モデルに追加する制約条件を定義する手順とを含み、整数計画法モデルを求解する手順は、制約条件が追加されるごと整数計画法モデルの求解を繰り返すようにした。 (1) A procedure to generate an extended infrastructure network graph by adding expansion nodes corresponding to each virtual node of the cooperative virtual network to the graph representing the infrastructure network, and a linked virtual to the infrastructure network on the extended infrastructure network graph. The procedure for solving the integer programming model that allocates the network, the procedure for checking the connectivity of the virtual network when a failure of each shared infrastructure node is assumed for the result of the solution, and the check result for unconnecting On the other hand, the procedure for solving the integer programming model includes the procedure for defining the constraint condition to be added to the integer programming model in order to maintain the connectivity, and the procedure for solving the integer programming model is the procedure for solving the integer programming model every time the constraint condition is added. I tried to repeat the solution.
(2) 追加する手順では、障害を想定した共用基盤ノードを中継ノードとする基盤パスに割当てられた仮想リンク集合の中から、それらが切断されると仮想ネットワークが非連結となる極小の仮想リンク集合を抽出し、当該仮想リンク集合中の少なくとも一つの仮想リンクが当該共用基盤ノードを回避する基盤パスに割当てられる制約条件を定義して整数計画法モデルに追加するようにした。 (2) In the procedure to add, from the virtual link set assigned to the infrastructure path whose relay node is the shared infrastructure node assuming a failure, the virtual network becomes unconnected when they are disconnected. The set is extracted, and the constraint condition that at least one virtual link in the virtual link set is assigned to the infrastructure path that avoids the shared infrastructure node is defined and added to the integer programming model.
(3) 連結性を検査する手順は、障害を想定した共用基盤ノードに割当てられた連携仮想ノードを除いた仮想ノード集合中の一の仮想ノードと他の全ての仮想ノードとのペア間で経路探索を行い、経路探索できない仮想ノードペアがあれば検査結果を非連結とするようにした。 (3) The procedure for checking the connectivity is a route between a pair of one virtual node and all other virtual nodes in the virtual node set excluding the linked virtual node assigned to the shared infrastructure node assuming a failure. Search is performed, and if there is a virtual node pair that cannot be searched for a route, the inspection result is unconnected.
(4) 求解する手順は、連携型仮想ネットワークから各連携仮想ノードと当該各連携仮想ノードに接続された仮想リンクとを取り除いた各々の仮想ネットワークにおける最小カットセットを抽出し、当該最小カットセットに関する制約条件を、最初に求解する整数計画法モデルに加えるようにした。 (4) The procedure to solve is to extract the minimum cut set in each virtual network from which each linked virtual node and the virtual link connected to each linked virtual node are removed from the linked virtual network, and the minimum cut set is related to the minimum cut set. Constraints are added to the integer programming model to be solved first.
(5) 求解する手順は、連携型仮想ネットワークから各連携仮想ノードと当該各連携仮想ノードに接続された仮想リンクとを取り除いた各々の仮想ネットワークにおいて、当該各連携仮想ノードの隣接仮想ノード群に接続する仮想リンク群によって構成される極小カットセットを抽出し、当該極小カットセットに関する制約条件を、最初に求解する整数計画法モデルに加えるようにした。 (5) The procedure to be solved is to set the adjacent virtual node group of each linked virtual node in each virtual network in which each linked virtual node and the virtual link connected to each linked virtual node are removed from the linked virtual network. The minimum cut set composed of the connected virtual links is extracted, and the constraints related to the minimum cut set are added to the integer programming model to be solved first.
本発明によれば、以下のような効果が達成される。 According to the present invention, the following effects are achieved.
(1) 仮想ネットワークの連結性を維持するために必要な実質的に最低限の制約条件のみが整数計画法モデルに追加されるので、仮想ネットワーク割当てに係る計算負荷を軽減できる。したがって、サービス連携機能を有する１個の共用基盤ノードが障害になった場合でも、他の共用基盤ノードを用いてサービス連携を継続できる規模の大きな高信頼連携型仮想ネットワークを基盤ネットワークへ割当てることができるようになる。 (1) Since only the substantially minimum constraints necessary for maintaining the connectivity of the virtual network are added to the integer programming model, the computational load related to the virtual network allocation can be reduced. Therefore, even if one shared infrastructure node with a service linkage function fails, it is possible to allocate a large-scale, highly reliable linkage virtual network that can continue service linkage using other shared infrastructure nodes to the infrastructure network. become able to.
(2) 障害を想定した共用基盤ノードを中継ノードとする基盤パスに割当てられた仮想リンク集合の中から、それらが切断されると仮想ネットワークが非連結となる極小の仮想リンク集合を抽出し、当該仮想リンク集合中の少なくとも一つの仮想リンクが当該共用基盤ノードを回避する基盤パスに割当てられる制約条件を追加するようにしたので、仮想ネットワークの連結性を維持するために必要な実質的に最低限の制約条件のみを整数計画法モデルに追加できるようになる。 (2) From the virtual link set assigned to the base path whose relay node is the shared base node assuming a failure, the minimum virtual link set that makes the virtual network unconnected when they are disconnected is extracted. Added a constraint that at least one virtual link in the virtual link set is assigned to the infrastructure path that avoids the shared infrastructure node, so that the practical minimum required to maintain the connectivity of the virtual network. Only limit constraints can be added to the integer programming model.
(3) 連結性を検査する手順では、障害を想定した共用基盤ノードに割当てられた連携仮想ノードを除いた仮想ノード集合中の一の仮想ノードと他の全ての仮想ノードとのペア間で経路探索を行い、経路探索できない仮想ノードペアがあれば検査結果を非連結とするので、仮想ネットワークの連結性を容易に検査できるようになる。 (3) In the procedure for checking the connectivity, the route between one virtual node in the virtual node set excluding the linked virtual node assigned to the shared infrastructure node assuming a failure and the pair of all other virtual nodes. If there is a virtual node pair that cannot be searched for a route, the inspection result is unconnected, so that the connectivity of the virtual network can be easily inspected.
(4) 連携型仮想ネットワークから各連携仮想ノードと当該各連携仮想ノードに接続された仮想リンクとを取り除いた各々の仮想ネットワークにおける最小カットセットを抽出し、当該最小カットセットに関する制約条件を、最初に求解する整数計画法モデルに加えるようにしたので、整数計画法モデル解法の繰り返し回数を減じることができる。 (4) Extract the minimum cut set in each virtual network from which each linked virtual node and the virtual link connected to each linked virtual node are removed from the linked virtual network, and first set the constraint conditions for the minimum cut set. Since it is added to the integer programming model to be solved, the number of repetitions of the integer programming model can be reduced.
(5) 連携型仮想ネットワークから各連携仮想ノードと当該各連携仮想ノードに接続された仮想リンクとを取り除いた各々の仮想ネットワークにおいて、当該各連携仮想ノードの隣接仮想ノード群に接続する仮想リンク群によって構成される極小カットセットを抽出し、当該極小カットセットに関する制約条件を、最初に求解する整数計画法モデルに加えるようにしたので、整数計画法モデル解法の繰り返し回数を減じることができる。 (5) In each virtual network in which each linked virtual node and the virtual link connected to each linked virtual node are removed from the linked virtual network, a virtual link group connected to the adjacent virtual node group of each linked virtual node. Since the minimum cut set composed of is extracted and the constraint condition related to the minimum cut set is added to the integer programming model to be solved first, the number of repetitions of the integer programming model solution can be reduced.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は、サービス連携機能を有する共用基盤ノード群を含む基盤ネットワークSNに対して、連携仮想ノード群を含む連携型仮想ネットワークVNを割当てる方法を模式的に示した図であり、図２は、基盤ネットワークSNに対する連携型仮想ネットワークVNの割当て例を示した図である。本実施形態では、サービス連携機能を有する１個の共用基盤ノードに障害が発生しても他の共用基盤ノードを用いてサービス連携を継続できる、高信頼の連携型仮想ネットワークが基盤ネットワークに割当てられる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram schematically showing a method of allocating a linked virtual network VN including a linked virtual node group to a platform network SN including a shared platform node group having a service linkage function, and FIG. 2 is a diagram showing schematically. It is a figure which showed the allocation example of the cooperation type virtual network VN to the base network SN. In the present embodiment, a highly reliable cooperative virtual network that can continue service cooperation using another shared infrastructure node even if a failure occurs in one shared infrastructure node having a service linkage function is assigned to the infrastructure network. ..
連携型仮想ネットワークVNは、図１に示したように、ハッチング（●）で示した連携仮想ノードvn（vn1，vn2）と、それ以外の白丸（○）で示した通常仮想ノードvn（vn3，vn4）とを仮想リンクvlで連結して構成される。基盤ネットワークSNは、ハッチングで示した共用基盤ノードsn（sn1，sn6）と、それ以外の白丸で示した通常基盤ノードsn（sn2，sn3…）とを基盤リンクで連結して構成される。 As shown in Fig. 1, the linked virtual network VN is the linked virtual node vn (vn1, vn2) indicated by hatching (●) and the other normal virtual node vn (vn3, vn3, indicated by white circles). It is configured by concatenating vn4) with a virtual link vl. The infrastructure network SN is composed of the shared infrastructure node sn (sn1, sn6) indicated by hatching and the other normal infrastructure nodes sn (sn2, sn3 ...) indicated by white circles connected by an infrastructure link.
連携型仮想ネットワークVNの連携仮想ノードvn（群）および基盤ネットワークSNの共用基盤ノードsn（群）は予め指定されている。共用基盤ノードsn1，sn6には、各連携型仮想ネットワークVNが共有するデータを管理するサーバ（図示省略）が接続されている。 The linked virtual node vn (group) of the linked virtual network VN and the shared platform node sn (group) of the platform network SN are specified in advance. A server (not shown) that manages the data shared by each linked virtual network VN is connected to the shared infrastructure nodes sn1 and sn6.
また、連携型仮想ネットワークVNを構成する各連携仮想ノードvnおよび各通常仮想ノードvn（以下、「仮想ノード」で総称する場合もある）の要求容量および各仮想リンクvlの要求帯域は予め与えられる。同様に、基盤ネットワークSNを構成する各共用基盤ノードsnおよび各通常基盤ノードsn（以下、「基盤ノード」で総称する場合もある）の空き容量および各基盤リンクの空き帯域も予め与えられる。 In addition, the required capacity of each linked virtual node vn and each normal virtual node vn (hereinafter, may be collectively referred to as "virtual node") constituting the linked virtual network VN and the required bandwidth of each virtual link vl are given in advance. .. Similarly, the free capacity of each shared base node sn and each normal base node sn (hereinafter, may be collectively referred to as “base node”) constituting the base network SN and the free bandwidth of each base link are also given in advance.
前記要求容量の指標としては、例えば仮想ノードを構成するコンピュータのリソース（メモリ、CPU、ディスク記録媒体など）の要求容量や要求稼働率を用いることができる。前記空き容量の指標としては、例えば基盤ノードを構成するコンピュータのリソースの空き容量や空き稼働率を用いることができる。 As the index of the required capacity, for example, the required capacity and the required operating rate of the resources (memory, CPU, disk recording medium, etc.) of the computers constituting the virtual node can be used. As the index of the free capacity, for example, the free capacity and the free utilization rate of the resources of the computers constituting the base node can be used.
連携型仮想ネットワークVNを構成する各連携仮想ノードvnは、それぞれ異なる１個の共用基盤ノードsnに割当てられ、各通常仮想ノードvnは、それぞれ異なる１個の基盤ノードsnに割当てられる。図２の例では、連携仮想ノードvn1，vn2が、それぞれ共用基盤ノードsn6，sn1に割当てられ、通常仮想ノードvn3，vn4が、それぞれ基盤ノードsn3，sn7に割当てられている。各仮想ノードvnの割当ては、各基盤ノードsnの空き容量を超えて行う事はできない。 Each cooperative virtual node vn constituting the cooperative virtual network VN is assigned to one different shared infrastructure node sn, and each normal virtual node vn is assigned to one different infrastructure node sn. In the example of FIG. 2, the linked virtual nodes vn1 and vn2 are assigned to the shared infrastructure nodes sn6 and sn1, respectively, and the normal virtual nodes vn3 and vn4 are assigned to the infrastructure nodes sn3 and sn7, respectively. Allocation of each virtual node vn cannot exceed the free space of each infrastructure node sn.
連携型仮想ネットワーVNを構成する各仮想リンクvlは、当該仮想リンクvlの両端に接続された仮想ノードvnが割当てられる基盤ノードsn間を接続する１本の基盤パスに割当てられる。各仮想リンクvlの割当ては、基盤パスを構成する各基盤リンクの空き帯域を超えて行う事はできない。 Each virtual link vl constituting the linked virtual network VN is assigned to one base path connecting between the base nodes sn to which the virtual node vn connected to both ends of the virtual link vl is assigned. The allocation of each virtual link vl cannot exceed the free bandwidth of each infrastructure link that constitutes the infrastructure path.
図３は、本実施形態における連携型仮想ネットワークの基盤ネットワークへの割当て例を、図２に示した従来の割当て例との比較において示した図であり、連携仮想ノードvn1，vn2は、それぞれ共用基盤ノードsn6，sn1に割当てられ、通常仮想ノードvn3，vn4は、それぞれ基盤ノードsn3，sn7に割当てられている。 FIG. 3 is a diagram showing an example of allocation of the cooperative virtual network to the infrastructure network in the present embodiment in comparison with the conventional allocation example shown in FIG. 2, and the linked virtual nodes vn1 and vn2 are shared, respectively. It is assigned to the base nodes sn6 and sn1, and normally the virtual nodes vn3 and vn4 are assigned to the base nodes sn3 and sn7, respectively.
図２の例では、仮想リンクvl4は基盤パスsn3−sn1−sn7に割当てられる。このとき、仮想リンクvl4の割当ては、基盤リンクsn3−sn1および基盤リンクsn1−sn7の空き帯域を超えて行う事はできない。図３の例では、仮想リンクvl4は基盤パスsn3−sn4−sn7に割当てられる。このとき、仮想リンクvl4の割当ては、基盤リンクsn3−sn4および基盤リンクsn4−sn7の空き帯域を超えて行う事はできない。 In the example of FIG. 2, the virtual link vl4 is assigned to the base path sn3-sn1-sn7. At this time, the virtual link vl4 cannot be allocated beyond the free bandwidth of the infrastructure link sn3-sn1 and the infrastructure link sn1-sn7. In the example of FIG. 3, the virtual link vl4 is assigned to the base path sn3-sn4-sn7. At this time, the virtual link vl4 cannot be allocated beyond the free bandwidth of the infrastructure link sn3-sn4 and the infrastructure link sn4-sn7.
図２の割当て例では、共用基盤ノードsn1に障害が発生すると、共用基盤ノードsn1を経由している仮想リンクvl4も障害となり、仮想ノードvn3は正常な連携仮想ノードvn1から連携サービスを受けられなくなる。 In the allocation example shown in FIG. 2, when a failure occurs in the shared infrastructure node sn1, the virtual link vl4 via the shared infrastructure node sn1 also fails, and the virtual node vn3 cannot receive the linkage service from the normal linkage virtual node vn1. ..
一方、図３の割当て例では、共用基盤ノードsn1に障害が発生しても、仮想ノードvn3と正常な連携仮想ノードvn1の接続性が保たれるので、仮想ノードvn3は連携仮想ノードvn1から継続して連携サービスを受けられる。そこで、本実施形態では、図２に例示した連携型仮想ネットワークの割当ては避けて、図３に例示した高信頼を実現する連携型仮想ネットワークの割当てを実現する。 On the other hand, in the allocation example shown in FIG. 3, even if a failure occurs in the shared infrastructure node sn1, the connectivity between the virtual node vn3 and the normal cooperation virtual node vn1 is maintained, so the virtual node vn3 continues from the cooperation virtual node vn1. And receive the cooperation service. Therefore, in the present embodiment, the allocation of the cooperative virtual network illustrated in FIG. 2 is avoided, and the allocation of the cooperative virtual network that realizes the high reliability illustrated in FIG. 3 is realized.
図４は、本発明の一実施形態に係る高信頼を実現する連携型仮想ネットワークの基盤ネットワークへの割当方法を適用した高信頼連携型仮想ネットワーク割当装置１の主要部の構成を示した機能ブロック図であり、拡張基盤ネットワークグラフ生成部１０、整数計画法モデル求解部２０、連結性検査部３０および制約条件生成および追加部４０を主要な構成としている。
FIG. 4 is a functional block showing the configuration of the main part of the highly reliable cooperative virtual network allocation device 1 to which the method of allocating the cooperative virtual network that realizes high reliability according to the embodiment of the present invention to the infrastructure network is applied. In the figure, the main components are an extended infrastructure network graph generation unit 10, an integer programming
このような連携型仮想ネットワーク割当装置１は、汎用のコンピュータやサーバに各機能を実現するアプリケーション（プログラム）を実装することで構成できる。あるいはアプリケーションの一部がハードウェア化またはROM化された専用機や単能機としても構成できる。 Such a cooperative virtual network allocation device 1 can be configured by implementing an application (program) that realizes each function on a general-purpose computer or server. Alternatively, it can be configured as a dedicated machine or a single-purpose machine in which a part of the application is made into hardware or ROM.
本実施形態では、基盤ネットワーク情報および連携型仮想ネットワーク割当要求が入力情報として与えられる。前記基盤ネットワーク情報は、基盤ネットワークのトポロジー情報、共用基盤ノードを識別する共用基盤ノード情報、各基盤ノードの空き容量および各基盤リンクの空き帯域で構成される。前記高信頼連携型仮想ネットワーク割当要求は、仮想ネットワークのトポロジー情報、連携仮想ノードを識別する連携仮想ノード情報、各仮想ノードの要求容量および各仮想リンクの要求帯域で構成される。 In the present embodiment, the infrastructure network information and the linked virtual network allocation request are given as input information. The infrastructure network information is composed of the topology information of the infrastructure network, the shared infrastructure node information for identifying the shared infrastructure node, the free capacity of each infrastructure node, and the free band of each infrastructure link. The highly reliable cooperation type virtual network allocation request is composed of the topology information of the virtual network, the cooperation virtual node information for identifying the cooperation virtual node, the required capacity of each virtual node, and the request band of each virtual link.
前記拡張基盤ネットワークグラフ生成部１０は、前記２つの入力情報に基づき、整数計画法モデルの対象となる拡張グラフを生成する。拡張グラフでは、図５に示したように、連携仮想ノードに対応する拡張ノードvn1，vn2が、拡張リンクによって共用基盤ノードsn1，sn6のみに接続される。一方、通常仮想ノードに対応する拡張ノードvn3，vn4は、拡張リンクによって全ての基盤ノードsn1−sn8に接続される。 The expanded infrastructure network graph generation unit 10 generates an expanded graph that is a target of an integer programming model based on the two input information. In the expanded graph, as shown in FIG. 5, the extended nodes vn1 and vn2 corresponding to the linked virtual nodes are connected only to the shared infrastructure nodes sn1 and sn6 by the extended link. On the other hand, the extended nodes vn3 and vn4 corresponding to the normal virtual nodes are connected to all the base nodes sn1−sn8 by the extended link.
整数計画法モデル求解部２０は、前記生成した拡張グラフ上の整数計画法モデルを、所定の制約条件下で求解することによって連携型仮想ネットワークの基盤ネットワークへの割当てを行う。連結性検査部３０は、整数計画法モデルの解法によって得られた連携型仮想ネットワークの連結性を検査する。制約条件生成および追加部４０は、連結性が維持されていないとする検査結果に応答して、個々の共用基盤ノードに障害が発生した際にも仮想ネットワークの連結性が維持されるための制約条件を前記整数計画法モデルに追加する。
The integer programming
前記整数計画法モデル求解部２０は、前記制約条件が追加されるごとに、拡張基盤ネットワークグラフ上の整数計画法モデルを繰り返し求解することによって、高信頼な連携型仮想ネットワークの基盤ネットワークへの割当てを実現する。
The integer programming
本実施形態の整数計画法モデルは、連携型仮想ネットワーク割当てに要求される一般的な制約条件（一般的制約条件：次式(1)−(10)）および目的関数（次式(12)−(14)）を含み、さらに仮想ネットワークの連結性を維持するための制約条件（連結性制約条件：次式(11)）が繰り返し追加される。 The integer programming model of this embodiment has general constraints (general constraints: the following equations (1)-(10)) and objective functions (the following equations (12)-) required for linked virtual network allocation. (14)) is included, and a constraint condition for maintaining the connectivity of the virtual network (connectivity constraint condition: the following equation (11)) is repeatedly added.
本実施形態では、整数計画法モデルにおける各定数および各集合が以下の様に定義される。
SN：基盤ノード集合（基盤ネットワークのトポロジー情報）
SSN：共用基盤ノード集合（共用基盤ノード情報）
SL：基盤リンク集合（基盤ネットワークのトポロジー情報）
EN：拡張（仮想）ノード集合（仮想ネットワークのトポロジー情報）
CEN：連携仮想ノード群に対応する拡張（仮想）ノード集合（連携仮想ノード情報）
EL：拡張リンク集合
VL：仮想リンク集合（仮想ネットワークのトポロジー情報）
SC w：基盤ノードwの空き容量
SB u, v：基盤リンク(u, v)の空き帯域
VC m：仮想ノードmの要求容量
VB i：仮想リンクiの要求帯域
INOUT n：拡張グラフ上のノードnに接続しているリンクの集合
s i：仮想リンクiの始点拡張（仮想）ノード
t i：仮想リンクiの終点拡張（仮想）ノード
CS cvn：連携仮想ノードcvnと当該連携仮想ノードcvnに接続した仮想リンクを取り除いた仮想ネットワークにおけるカットセットの集合
α u, v：基盤リンク(u, v)の重み（単位帯域当たりのコスト）
β w：基盤ノードwの重み（単位容量当たりのコスト）
In this embodiment, each constant and each set in the integer programming model is defined as follows.
SN: Base node set (topology information of base network)
SSN: Shared infrastructure node set (shared infrastructure node information)
SL: Infrastructure link set (topology information of infrastructure network)
EN: Extended (virtual) node set (virtual network topology information)
CEN: Extended (virtual) node set (cooperative virtual node information) corresponding to the linked virtual node group
EL: Extended link set
VL: Virtual link set (topology information of virtual network)
SC w : Free space of base node w
SB u, v : Free bandwidth of infrastructure link (u, v)
VC m : Required capacity of virtual node m
VB i : Bandwidth required for virtual link i
INOUT n : A set of links connecting to node n on the expanded graph
s i : Start point extension (virtual) node of virtual link i
t i : End point extension (virtual) node of virtual link i
CS cvn: Set of cut sets in the virtual network from which the virtual link connected to the linked virtual node cvn and the linked virtual node cvn is removed α u, v : Weight of the base link (u, v) (cost per unit bandwidth)
β w : Weight of base node w (cost per unit capacity)
また、整数計画法モデルにおける変数が以下の様に定義される。
x i u, v：仮想リンクiが割当てられた基盤パスが基盤・拡張リンク(u, v)を通過するか否かを示すバイナリ変数。
y i w：仮想リンクiが割当てられた基盤パスが基盤ノードwを通過するか否かを示すバイナリ変数。
zm, w：拡張ノードmに対応する仮想ノードが基盤ノードwに割当てられたか否かを示すバイナリ変数。
In addition, the variables in the integer programming model are defined as follows.
x i u, v : A binary variable that indicates whether the underlying path to which the virtual link i is assigned passes through the underlying / extended link (u, v).
y i w : A binary variable that indicates whether the underlying path to which the virtual link i is assigned passes through the underlying node w.
z m, w : A binary variable that indicates whether the virtual node corresponding to the extension node m has been assigned to the base node w.
整数計画法モデルにおける一般的制約条件は、次式(1)−(10) の通りであり、仮想ネットワークの連結性を維持するための連結性制約条件は、次式(11)の通りである。 The general constraints in the integer programming model are as shown in the following equations (1)-(10), and the connectivity constraints for maintaining the connectivity of the virtual network are as shown in the following equation (11). ..
（基盤ノードの容量制約）
仮想ノードの要求容量が割当先の基盤ノードの空き容量よりも小さくなければならない制約条件であり、次式(1)で与えられる。
(Capacity constraint of base node)
It is a constraint condition that the required capacity of the virtual node must be smaller than the free capacity of the base node to which it is allocated, and is given by the following equation (1).
（基盤リンクの帯域制約）
仮想リンクの要求帯域が割当先の基盤リンクの空き帯域よりも小さくなければならない制約条件であり、次式(2)で与えられる。
(Bandwidth constraint of board link)
This is a constraint that the required bandwidth of the virtual link must be smaller than the free bandwidth of the base link to which it is allocated, and is given by the following equation (2).
（仮想リンクが割当てられた基盤パス制約）
仮想リンクが割当てられた基盤パスは、出リンクおよび入リンクとして中継基盤ノードの接続リンクを２回通り、非中継基盤ノードの接続リンクは１回も通らず、更に始点ノードの接続リンクおよび終点ノードの接続リンクを１回だけ通るというパス保存則であり、次式(3)，(4)で与えられる。
(Base path constraint to which a virtual link is assigned)
The infrastructure path to which the virtual link is assigned passes through the connection link of the relay infrastructure node twice as the outgoing link and the incoming link, never passes through the connection link of the non-relay infrastructure node, and further, the connection link of the start point node and the end point node. It is a path preservation law that passes through the connection link of the above only once, and is given by the following equations (3) and (4).
（変数の関係制約） (Variable relationship constraints)
（仮想ノードの割当制約）
各拡張ノードは各基盤ノードに１回だけ割当てられ、各基盤ノードには高々１個の拡張ノードが割当てられるという制約条件であり、次式(6)，(7)で与えられる。
(Virtual node allocation constraint)
Each expansion node is assigned to each infrastructure node only once, and at most one expansion node is assigned to each infrastructure node, which is a constraint condition given by the following equations (6) and (7).
（変数の値域制約） (Variable range constraint)
次いで、共用基盤ノード障害時に仮想ネットワークの連結性を維持するための制約条件について説明する。 Next, the constraint conditions for maintaining the connectivity of the virtual network in the event of a shared infrastructure node failure will be described.
本実施形態では、連携仮想ノードcvnが共用基盤ノードssnに割当てられた場合、連携仮想ノードcvnと当該連携仮想ノードcvnに接続した仮想リンクとを取り除いた仮想ネットワークにおいて、その連結性を妨げる仮想リンク集合をカットセットCSとしたとき、当該カットセットCS中の少なくとも１本の仮想リンクが共用基盤ノードssnを回避する基盤パスに割当てられるようにする制約条件が次式(11)で定義される。 In the present embodiment, when the linked virtual node cvn is assigned to the shared infrastructure node ssn, the virtual link that hinders the connectivity in the virtual network from which the linked virtual node cvn and the virtual link connected to the linked virtual node cvn are removed. When the set is a cut set CS, the constraint condition that at least one virtual link in the cut set CS is assigned to the base path that avoids the shared base node ssn is defined by the following equation (11).
整数計画法モデルにおいて最少化すべき総コストは、各基盤ノードに確保する容量および各基盤リンクに確保する帯域の総和であり、次式(12)で与えられる。 The total cost to be minimized in the integer programming model is the sum of the capacity reserved for each infrastructure node and the bandwidth reserved for each infrastructure link, and is given by the following equation (12).
上式(13)，(14)で表される重みは、所要基盤リンク帯域および所要基盤ノード容量の削減に加えて、各基盤リンクへのトラヒック負荷および各基盤ノードへの処理負荷の均一化を目的としている。すなわち基盤リンクの空き帯域および基盤ノードの空き容量に反比例する重みを用いることによって、大きな帯域を要求する仮想リンクは大きな空き帯域を有する基盤リンクに割当てられ易くなり、大きな容量を要求する仮想ノードは大きな空き容量を有する基盤ノードに割当てられ易くなる。各基盤リンクへのトラヒック負荷および各基盤ノードへの処理負荷の均一化を図ることにより、割当て可能な高信頼連携型仮想ネットワーク数の増加が期待される。 The weights represented by the above equations (13) and (14), in addition to reducing the required infrastructure link bandwidth and required infrastructure node capacity, equalize the traffic load on each infrastructure link and the processing load on each infrastructure node. I am aiming. That is, by using a weight that is inversely proportional to the free bandwidth of the base link and the free capacity of the base node, a virtual link that requires a large bandwidth can be easily assigned to a base link that has a large free bandwidth, and a virtual node that requires a large capacity can be easily assigned. It becomes easy to be allocated to the base node having a large free space. It is expected that the number of highly reliable cooperative virtual networks that can be allocated will increase by equalizing the traffic load on each infrastructure link and the processing load on each infrastructure node.
本実施形態では、制約条件(11)として考慮する共用基盤ノード障害時における仮想ネットワークのカットセットCSを必要に応じて追加しながら、前記整数計画法モデル求解部２０が、繰り返し整数計画法モデルの解法を行う。前記連結性検査部３０は、整数計画法モデルの解法によって得られた高信頼連携型仮想ネットワークの割当て結果に対して、各共用基盤ノードの障害を想定して仮想ネットワークの連結性を検査する。
In the present embodiment, the integer programming
図６は、連結性検査部３０において、共用基盤ノードの障害時に仮想ネットワークの連結性が維持されるか否かを検査する手順を示したフローチャートであり、全ての共用基盤ノードsnの障害を順次に想定して仮想ノード間の連結性が検査される。 FIG. 6 is a flowchart showing a procedure in which the connectivity inspection unit 30 inspects whether or not the connectivity of the virtual network is maintained when the shared infrastructure node fails, and all the shared infrastructure node sn failures are sequentially performed. The connectivity between virtual nodes is checked assuming that.
ステップＳ１では、未検査の共用基盤ノードssnの一つが今回の検査対象として選択される。ステップＳ２では、連携型仮想ネットワークから、選択した共用基盤ノードssnに障害が発生したと想定した場合に障害となる連携仮想ノードcvnおよび仮想リンクが取り除かれる。本実施形態では、選択した共用基盤ノードssnに割当てられた連携仮想ノードcvnと、当該連携仮想ノードcvnに接続している仮想リンクとが取り除かれる。 In step S1, one of the uninspected shared infrastructure nodes ssn is selected as the inspection target this time. In step S2, the cooperation virtual node cvn and the virtual link that become a failure when it is assumed that a failure occurs in the selected shared infrastructure node ssn are removed from the cooperation virtual network. In the present embodiment, the linked virtual node cvn assigned to the selected shared infrastructure node ssn and the virtual link connected to the linked virtual node cvn are removed.
ステップＳ３では、選択した共用基盤ノードssnを通過する基盤パスに割当てられた仮想リンクが存在すれば、当該仮想リンクも連携型仮想ネットワークから取り除かれる。以下、前記ステップＳ２，Ｓ３において、検査対象の共用基盤ノードssnと直接的に関連する連携仮想ノードcvnおよび仮想リンクが除去された後の連携型仮想ネットワークを、「除去後連携型仮想ネットワーク」と表現する場合もある。 In step S3, if the virtual link assigned to the infrastructure path passing through the selected shared infrastructure node ssn exists, the virtual link is also removed from the cooperative virtual network. Hereinafter, in steps S2 and S3, the linked virtual node cvn directly related to the shared infrastructure node ssn to be inspected and the linked virtual network after the virtual link is removed are referred to as "post-removed linked virtual network". Sometimes expressed.
ステップＳ４では、除去後連携型仮想ネットワークを構成する任意の仮想ノードが一つ選択される。ステップＳ５では、当該選択した任意の仮想ノードから他の全ての仮想ノードまでの最小コスト経路が計算される。ステップＳ６では、全ての仮想ノードまでの最小コスト経路が存在するか否かが判断される。 In step S4, one arbitrary virtual node constituting the post-removal cooperative virtual network is selected. In step S5, the minimum cost route from any selected virtual node to all other virtual nodes is calculated. In step S6, it is determined whether or not there is a minimum cost route to all virtual nodes.
最小コスト経路が存在すれば、除去後連携型仮想ネットワークを構成する全ての仮想ノードが、少なくとも前記選択した仮想ノードを中継することで連結性を維持できるのでステップＳ７へ進む。ステップＳ７では、今回の除去後連携型仮想ネットワークを、前記選択した共用基盤ノードssnの障害時にも「連結」になると判定する。 If the minimum cost route exists, all the virtual nodes constituting the cooperative virtual network after removal can maintain connectivity by relaying at least the selected virtual node, so the process proceeds to step S7. In step S7, it is determined that the post-removal cooperative virtual network will be "connected" even when the selected shared infrastructure node ssn fails.
これに対して、何れかの仮想ノードまでの最小コスト経路が存在しなければステップＳ８へ進み、今回の除去後連携型仮想ネットワークは、前記選択した共用基盤ノードssnの障害時に「非連結」になると判定する。 On the other hand, if the minimum cost route to any virtual node does not exist, the process proceeds to step S8, and the post-removal cooperative virtual network becomes "unconnected" when the selected shared infrastructure node ssn fails. Judged to be.
ステップＳ９では、全ての共用基盤ノードに対する検査が完了したか否かが判断される。未検査の共用基盤ノードが存在すればステップＳ１へ戻り、検査対象の共用基盤ノードを切り替えながら上記の検査が繰り返される。 In step S9, it is determined whether or not the inspection for all the shared infrastructure nodes is completed. If there is an uninspected shared infrastructure node, the process returns to step S1 and the above inspection is repeated while switching the shared infrastructure node to be inspected.
前記連結性検査部３０による連結性に関する検査の結果、全ての共用基盤ノード障害において除去後連携型仮想ネットワークが連結であると判定された場合、現時点での割当てが最終的な基盤ネットワークへの割当て結果となる。 As a result of the connectivity inspection by the connectivity inspection unit 30, if it is determined that the post-removal linked virtual network is connected in all shared infrastructure node failures, the current allocation is the final allocation to the infrastructure network. The result is.
これに対して、何れかの共用基盤ノード障害により非連結になると判定された場合、前記制約条件生成および追加部４０が、前記最小コスト経路が存在しないと判断された仮想ノード間に経路を構築するための制約条件(11)を前記整数計画法モデルに新たに追加して、再び整数計画法モデルの解法を試みる。
On the other hand, when it is determined that the connection is not established due to any shared infrastructure node failure, the constraint condition generation and
図７は、制約条件生成および追加部４０が仮想ネットワークの連結性を維持する制約条件(11)を定義する手順を示したフローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart showing a procedure in which the constraint condition generation and the
ステップＳ２１では、障害を想定する共用基盤ノードssnが選択される。ステップＳ２２では、選択された共用基盤ノードssnの障害時における仮想ネットワークの連結性に関する前記連結性検査部３０が実施した検査の結果がチェックされる。検査結果が非連結であればステップＳ２３へ進み、連携型仮想ネットワークから、前記選択した共用基盤ノードssnに割当てられた連携仮想ノードcvnと当該連携仮想ノードcvnに接続している仮想リンクとが取り除かれる。 In step S21, the shared infrastructure node ssn assuming a failure is selected. In step S22, the result of the inspection performed by the connectivity inspection unit 30 regarding the connectivity of the virtual network at the time of failure of the selected shared infrastructure node ssn is checked. If the inspection result is unconnected, the process proceeds to step S23, and whether the linked virtual node cvn assigned to the selected shared infrastructure node ssn and the virtual link connected to the linked virtual node cvn are removed from the linked virtual network. Is done.
ステップＳ２４−Ｓ３７では、選択されている共用基盤ノードssnを通過する基盤パスに割当てられたことにより障害となる仮想リンク集合に含まれる極小カットセットCSを抽出し、当該極小カットセットCSに関する前記式(11)の制約条件が整数計画法モデルに追加される。ここで、極小カットセットとは、その中の１本のリンクでも接続されればグラフが連結になる様なカットセットを意味するものとする。 In steps S24-S37, the minimum cut set CS included in the virtual link set that becomes an obstacle due to being assigned to the infrastructure path passing through the selected shared infrastructure node ssn is extracted, and the above equation relating to the minimum cut set CS is extracted. The constraint of (11) is added to the integer programming model. Here, the extremely small cut set means a cut set in which the graph is connected if even one of the links is connected.
以下、図８を参照してＳ２４−Ｓ２８の手順を具体的に説明する。ここでは、仮想ノードvn11−vn19間で最小コスト経路を計算できなかった場合を例にして説明する。 Hereinafter, the procedure of S24-S28 will be specifically described with reference to FIG. Here, the case where the minimum cost route cannot be calculated between the virtual nodes vn11 and vn19 will be described as an example.
前記ステップＳ２４では、選択した共用基盤ノードssnを通過する基盤パスに割当てられたために障害となる仮想リンク集合から順番に１本ずつ仮想リンクが取り出される。ここでは、仮想リンク集合に４つの仮想リンクvL12-15，vL13-16，vL14-17，vL17-18が含まれている。ステップＳ２５では、取り出した仮想リンクが障害にならないと仮定しても依然として仮想ネットワークが非連結であるか否かが判断される。 In step S24, one virtual link is sequentially taken out from the virtual link set that becomes an obstacle because it is assigned to the board path passing through the selected shared board node ssn. Here, the virtual link set contains four virtual links vL12-15, vL13-16, vL14-17, and vL17-18. In step S25, it is still determined whether or not the virtual network is unconnected even if it is assumed that the extracted virtual link does not become an obstacle.
例えば、仮想リンクvL12-15またはvL13-16が選択された場合、当該仮想リンクが障害にならないと仮定すれば当該仮想リンクを経由するパスにより仮想ネットワークが連結になるのでステップＳ２６へ進む。ステップＳ２６では、当該仮想リンクを極小カットセットに含め、更に当該仮想リンクは障害であると見なして処理を進める。 For example, when the virtual link vL12-15 or vL13-16 is selected, assuming that the virtual link does not become an obstacle, the virtual network is connected by the path passing through the virtual link, so the process proceeds to step S26. In step S26, the virtual link is included in the minimum cut set, and the virtual link is further regarded as a failure and the process proceeds.
これに対して、仮想リンクvL14-17またはvL17-18が選択された場合、一方が障害にならないと仮定しても、他方に障害が残ることが原因で依然として仮想ネットワークが非連結となるのでステップＳ２７へ進む。ステップＳ２７では、選択されている仮想リンクが接続されているものと見なして処理を進める。 On the other hand, if the virtual link vL14-17 or vL17-18 is selected, even if one is assumed not to fail, the virtual network will still be unconnected due to the remaining failure of the other, so step. Proceed to S27. In step S27, it is assumed that the selected virtual link is connected, and the process proceeds.
したがって、仮想リンクvL14-17がvL17-18よりも先に選択された場合、仮想リンクvL14-17は極小カットセットに含まれないが正常とみなされるので、次に仮想リンクvL17-18が選択されると、ステップＳ２６へ進んで極小カットセットに含まれることになる。同様に、仮想リンクvL14-18がvL14-17よりも先に選択された場合、仮想リンクvL14-18は極小カットセットに含まれないが正常とみなされるので、次に仮想リンクvL14-17が選択されると、ステップＳ２６へ進んで極小カットセットに含まれることになる。 Therefore, if the virtual link vL14-17 is selected before the vL17-18, the virtual link vL14-17 is not included in the tiny cut set but is considered normal, so the virtual link vL17-18 is selected next. Then, the process proceeds to step S26 and is included in the minimum cut set. Similarly, if virtual link vL14-18 is selected before vL14-17, then virtual link vL14-17 is not included in the tiny cut set but is considered normal, so virtual link vL14-17 is selected next. Then, the process proceeds to step S26 and is included in the minimum cut set.
ステップＳ２８では、未選択の仮想リンクが存在するか否かが判断される。未選択の仮想リンクが存在すれば、ステップＳ２４へ戻って上記の各処理が繰り返される。本実施形態では、当該処理が４つの仮想リンクvL12-15，vL13-16，vL14-17，vL17-18に対して繰り返され、未選択の仮想リンクが存在しなくなるとステップＳ２９へ進む。 In step S28, it is determined whether or not there is an unselected virtual link. If there is an unselected virtual link, the process returns to step S24 and each of the above processes is repeated. In the present embodiment, the process is repeated for the four virtual links vL12-15, vL13-16, vL14-17, vL17-18, and when there are no unselected virtual links, the process proceeds to step S29.
このとき、本実施形態では図９に示したように、３つの仮想リンクvL12-15，vL13-16，vL14-17（または、vL12-15，vL13-16，vL17-18）が、極小カットセットとして抽出される。すなわち、前記ステップＳ２４において、２つの仮想リンクvL14-17，vL17-18のうち仮想リンクvL14-17がvL17-18よりも早く選択されていれば３つの仮想リンクvL12-15，vL13-16，vL17-18が極小カットセットCS1として抽出される。これに対して、仮想リンクvL17-18がvL14-17よりも早く選択されていれば３つの仮想リンクvL12-15，vL13-16，vL14-17が極小カットセットCS2として抽出される。 At this time, as shown in FIG. 9, in the present embodiment, the three virtual links vL12-15, vL13-16, vL14-17 (or vL12-15, vL13-16, vL17-18) are the minimum cut set. Is extracted as. That is, in step S24, if the virtual link vL14-17 is selected earlier than the vL17-18 among the two virtual links vL14-17 and vL17-18, the three virtual links vL12-15, vL13-16 and vL17. -18 is extracted as a tiny cut set CS1. On the other hand, if the virtual link vL17-18 is selected earlier than vL14-17, the three virtual links vL12-15, vL13-16 and vL14-17 are extracted as the minimum cut set CS2.
ステップＳ２９では、前記極小カットセットCSに関する制約式(11)が生成される。ステップＳ３０では、障害を想定していない共用基盤ノードが存在するか否かが判断される。障害が未想定の共用基盤ノードが存在すればステップＳ２１へ戻り、障害を想定する共用基盤ノードを切り替えながら上記の各処理が実施されて極小カットセットCSが抽出され、当該極小カットセットCSに対応した制約式(11)がさらに生成される。 In step S29, the constraint equation (11) relating to the minimum cut set CS is generated. In step S30, it is determined whether or not there is a shared infrastructure node that does not assume a failure. If there is a shared infrastructure node for which a failure is not assumed, the process returns to step S21, and each of the above processes is performed while switching the shared infrastructure node for which a failure is assumed, the minimum cut set CS is extracted, and the minimum cut set CS is supported. The constraint equation (11) is further generated.
前記整数計画法モデル求解部２０は、このようにして生成された制約式(11)を制約条件に追加して整数計画法モデルの求解を繰り返す。
The integer programming
なお、上記の実施形態では、整数計画法モデル求解部２０による求解の結果を対象に連結性検査部３０が仮想ネットワークの連結性を検査し、この検査結果に基づいて整数計画法モデルに追加する制約条件を追加している。したがって、最初の求解時には、前記ステップＳ２４−Ｓ２７で説明したような、求解の結果を反映した制約条件（式(11)）を含ませることはできない。しかしながら、整数計画法モデル解法の繰り返し回数を減らすためには、最初の求解時から仮想ネットワークの連結性を維持するための制約条件を含ませることが望ましい。
In the above embodiment, the connectivity inspection unit 30 inspects the connectivity of the virtual network for the result of the solution by the integer programming
そこで、本実施形態では、連携型仮想ネットワークから各連携仮想ノードと当該各連携仮想ノードに接続した仮想リンクとを取り除いた各々の仮想ネットワークにおける最小カットセットを抽出し、この最小カットセットに関する制約条件を、最初に求解する整数計画法モデルに加えるようにしても良い。ここで、最小カットセットとは、含まれるリンク数が最小の（極小）カットセットを意味するものとする。 Therefore, in the present embodiment, the minimum cut set in each virtual network obtained by removing each linked virtual node and the virtual link connected to each linked virtual node is extracted from the linked virtual network, and the constraint conditions related to this minimum cut set are extracted. May be added to the integer programming model to be solved first. Here, the minimum cut set means a (minimum) cut set containing the minimum number of links.
あるいは、各連携仮想ノードの隣接仮想ノード群に接続する仮想リンク群は、当該連携仮想ノードに近く、障害となった共用基盤ノードを通過する基盤パスに割当てられる可能性が高い。したがって、連携型仮想ネットワークから各連携仮想ノードと当該各連携仮想ノードに接続した仮想リンクを取り除いた各々の仮想ネットワークにおいて、当該各連携仮想ノードの隣接仮想ノード群に接続する仮想リンク群によって構成される極小カットセットを抽出し、この極小カットセットに関する制約条件を、最初に求解する整数計画法モデルに加えるようにしても良い。 Alternatively, the virtual link group connected to the adjacent virtual node group of each linked virtual node is close to the linked virtual node and is likely to be assigned to the infrastructure path passing through the failed shared infrastructure node. Therefore, in each virtual network in which each linked virtual node and the virtual link connected to each linked virtual node are removed from the linked virtual network, the virtual link group connected to the adjacent virtual node group of each linked virtual node is configured. The minimum cut set may be extracted and the constraints related to this minimum cut set may be added to the integer programming model to be solved first.
このようにすれば、共用基盤ノード障害時に連携型仮想ネットワークの非連結性をもたらす可能性が高いカットセットに関する制約条件を、最初の求解時から整数計画法モデルに含めることができるので、数計画法モデル解法の繰り返し回数を減らすことができる。 In this way, constraints on cut sets that are likely to result in unconnected virtual networks in the event of a shared infrastructure node failure can be included in the integer programming model from the time of the first solution. The number of iterations of the method model solution can be reduced.
１...高信頼連携型仮想ネットワーク割当装置，１０...拡張基盤ネットワークグラフ生成部，２０...整数計画法モデル求解部，３０...連結性検査部，４０...制約条件生成および追加部 1 ... Highly reliable cooperative virtual network allocation device, 10 ... Extended infrastructure network graph generation unit, 20 ... Integer programming model solving unit, 30 ... Connectivity check unit, 40 ... Constraints Generation and additions
Claims (7)
基盤ネットワークを表すグラフに連携型仮想ネットワークの各仮想ノードに対応する拡張ノードを追加して拡張基盤ネットワークグラフを生成する手順と、
拡張基盤ネットワークグラフ上で基盤ネットワークへ連携型仮想ネットワークを割当てる整数計画法モデルを求解する手順と、
前記求解の結果を対象に、各共用基盤ノードの障害を想定した場合の仮想ネットワークの連結性を検査する手順と、
非連結とする検査結果に対して、連結性を維持するために前記整数計画法モデルに追加する制約条件を定義する手順とを含み、
前記整数計画法モデルを求解する手順は、前記制約条件が追加されるごと整数計画法モデルの求解を繰り返すことを特徴とする連携型仮想ネットワーク割当方法。 In the method of allocating a cooperative virtual network composed of virtual nodes including linked virtual nodes to a infrastructure network composed of a group of infrastructure nodes including shared infrastructure nodes.
The procedure for generating an extended infrastructure network graph by adding expansion nodes corresponding to each virtual node of the cooperative virtual network to the graph representing the infrastructure network, and
The procedure for solving the integer programming model that allocates the cooperative virtual network to the infrastructure network on the extended infrastructure network graph, and
Based on the results of the above solution, the procedure for checking the connectivity of the virtual network when a failure of each shared infrastructure node is assumed, and the procedure.
It includes a procedure for defining constraints to be added to the integer programming model to maintain connectivity for unconnected inspection results.
The procedure for solving the integer programming model is a collaborative virtual network allocation method characterized in that the solution of the integer programming model is repeated every time the constraint condition is added.
仮想ネットワークのトポロジー情報、連携仮想ノードの識別情報、各仮想ノードの要求容量および各仮想リンクの要求帯域を含む連携型仮想ネットワーク割当要求を取得する手順とを含み、
前記基盤ネットワーク情報および連携型仮想ネットワーク割当要求に基づいて拡張基盤ネットワークグラフを生成することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の連携型仮想ネットワーク割当方法。 The procedure for acquiring the infrastructure network information including the topology information of the infrastructure network, the identification information of the shared infrastructure node, the free space of the infrastructure node, and the free bandwidth of each infrastructure link,
Includes the procedure for acquiring a linked virtual network allocation request including the topology information of the virtual network, the identification information of the linked virtual node, the required capacity of each virtual node, and the required bandwidth of each virtual link.
The cooperative virtual network allocation method according to any one of claims 1 to 3, wherein an extended infrastructure network graph is generated based on the infrastructure network information and the cooperative virtual network allocation request.
基盤ネットワークを表すグラフに、連携型仮想ネットワークの各仮想ノードに対応する拡張ノードを追加して拡張基盤ネットワークグラフを生成する手段と、
拡張基盤ネットワークグラフ上で、基盤ネットワークへ連携型仮想ネットワークを割当てる整数計画法モデルを求解する手段と、
前記求解の結果を対象に、各共用基盤ノードの障害を想定した場合の仮想ネットワークの連結性を検査する手段と、
非連結とする検査結果に対して、連結性を維持するため前記整数計画法モデルに追加する制約条件を定義する手段とを含み、
前記整数計画法モデルを求解する手段は、前記制約条件が追加されるごと整数計画法モデルの求解を繰り返すことを特徴とする連携型仮想ネットワーク割当装置。 In the cooperative virtual network allocation device that allocates the cooperative virtual network composed of the virtual node group including the cooperative virtual node to the infrastructure network composed of the infrastructure node group including the shared infrastructure node.
A means to generate an extended infrastructure network graph by adding expansion nodes corresponding to each virtual node of the cooperative virtual network to the graph representing the infrastructure network.
A means to solve an integer programming model that allocates a cooperative virtual network to the infrastructure network on the extended infrastructure network graph.
A means for inspecting the connectivity of the virtual network when a failure of each shared infrastructure node is assumed based on the result of the above solution.
Includes means for defining constraints to be added to the integer programming model to maintain connectivity for unconnected inspection results.
The means for solving the integer programming model is a cooperative virtual network allocation device characterized in that the solution of the integer programming model is repeated every time the constraint condition is added.
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