JPH11341154A - 多重サ―ビス仮想専用網における資源割当および経路選択 - Google Patents
多重サ―ビス仮想専用網における資源割当および経路選択Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 複数のサブネットワークおよび複数の通信サ
ービスをサポートする、ネットワークで最適な経路選択
および最適な帯域幅割当の複合問題を解決する。 【解決手段】 本発明の方法は、所与のサブネットワー
ク、および所与のサービスの種類を通して通信する、ソ
ース−宛先の各組に対して、所与のサブネットワークお
よびサービスの種類で、上記ソースと上記宛先の間の一
組の各許容ルートに提供されるトラヒック速度の決定を
含む。本発明は、さらに、各サブネットワークの各リン
クへの各帯域幅の割当を含む。重要なことは、提供され
るトラヒック速度の決定、およびサブネットワークの各
リンクへの帯域幅の割当は、相互に反応する方法で行わ
れることである。
ービスをサポートする、ネットワークで最適な経路選択
および最適な帯域幅割当の複合問題を解決する。 【解決手段】 本発明の方法は、所与のサブネットワー
ク、および所与のサービスの種類を通して通信する、ソ
ース−宛先の各組に対して、所与のサブネットワークお
よびサービスの種類で、上記ソースと上記宛先の間の一
組の各許容ルートに提供されるトラヒック速度の決定を
含む。本発明は、さらに、各サブネットワークの各リン
クへの各帯域幅の割当を含む。重要なことは、提供され
るトラヒック速度の決定、およびサブネットワークの各
リンクへの帯域幅の割当は、相互に反応する方法で行わ
れることである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一種類以上のサー
ビスに対応するトラヒックを運ぶ種類の通信ネットワー
クの設計および管理に関し、特に利用することができる
ルートの間でトラヒックを分配し、上記種類の通信ネッ
トワークの上記ルートに帯域幅資源を割り当てるための
方法に関する。
ビスに対応するトラヒックを運ぶ種類の通信ネットワー
クの設計および管理に関し、特に利用することができる
ルートの間でトラヒックを分配し、上記種類の通信ネッ
トワークの上記ルートに帯域幅資源を割り当てるための
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術、及び、発明が解決しようとする課題】ネ
ットワークは、通常、コンピュータ・ターミナル、電
話、ファクシミリおよびコンピュータ・ファイル・サー
バのようなターミナル通信装置の間で情報を交換し、伝
達するために使用される。図１は、例示としてのネット
ワークである。通常のネットワークは、この図のリンク
２０．１−２０．１０のようなリンクで相互に接続して
いる、この図のノード１０．１−１０．８のような交換
ノードを含む。各ターミナル通信装置（図示せず）は、
一般に、上記ノードの一つに関連している。
ットワークは、通常、コンピュータ・ターミナル、電
話、ファクシミリおよびコンピュータ・ファイル・サー
バのようなターミナル通信装置の間で情報を交換し、伝
達するために使用される。図１は、例示としてのネット
ワークである。通常のネットワークは、この図のリンク
２０．１−２０．１０のようなリンクで相互に接続して
いる、この図のノード１０．１−１０．８のような交換
ノードを含む。各ターミナル通信装置（図示せず）は、
一般に、上記ノードの一つに関連している。
【０００３】各リンクは、通常、そのリンクに対する帯
域幅として特徴づけられるある容量を持つ。ネットワー
クは、種々の形で情報を運ぶことができる。しかし、上
記情報は、多くの場合、適当なネットワーク形成プロト
コルにより、パケットまたはセルの形にフォーマットさ
れる。
域幅として特徴づけられるある容量を持つ。ネットワー
クは、種々の形で情報を運ぶことができる。しかし、上
記情報は、多くの場合、適当なネットワーク形成プロト
コルにより、パケットまたはセルの形にフォーマットさ
れる。
【０００４】ネットワーク形成プロトコルの一つに非同
期転送モード（ＡＴＭ）がある。ＡＴＭは、高速デジタ
ル音声およびデータ通信を効率的にサポートするように
設計されたネットワーク形成プロトコルである。
期転送モード（ＡＴＭ）がある。ＡＴＭは、高速デジタ
ル音声およびデータ通信を効率的にサポートするように
設計されたネットワーク形成プロトコルである。
【０００５】一組のターミナル通信装置間で情報が交換
される場合には、ネットワークは、上記装置に関連する
上記ノードの間に経路を確立する。以下の説明におい
て、発呼ノードは、多くの場合「ソース」と呼ばれ、宛
先ノードは、多くの場合「宛先」と呼ばれる。上記確立
した経路を通しての、所与のサービス・タイプの情報の
流れは、多くの場合、ソースから宛先への通信「ストリ
ーム」と呼ばれる。
される場合には、ネットワークは、上記装置に関連する
上記ノードの間に経路を確立する。以下の説明におい
て、発呼ノードは、多くの場合「ソース」と呼ばれ、宛
先ノードは、多くの場合「宛先」と呼ばれる。上記確立
した経路を通しての、所与のサービス・タイプの情報の
流れは、多くの場合、ソースから宛先への通信「ストリ
ーム」と呼ばれる。
【０００６】（もし、存在する場合には）中間ノード、
およびそれらを接続しているリンクも含めて、所与の通
信ストリームに対するソースおよび宛先を、「物理的経
路」という用語で呼ぶことにする。実際の大きさと複雑
な構成を持つネットワークにおいては、多くの場合、一
組の多重物理的経路が存在するが、各物理的経路は所与
のストリームを運ぶことができる。
およびそれらを接続しているリンクも含めて、所与の通
信ストリームに対するソースおよび宛先を、「物理的経
路」という用語で呼ぶことにする。実際の大きさと複雑
な構成を持つネットワークにおいては、多くの場合、一
組の多重物理的経路が存在するが、各物理的経路は所与
のストリームを運ぶことができる。
【０００７】物理的経路は、ソースＳと宛先Ｄとの間に
存在するが、この物理的経路に沿ったリンクの全帯域幅
は、ＳとＤとの間で通信ストリームを運ぶのに使用する
ことはできないことに留意されたい。すなわち、ネット
ワーク・マネージャは、可能な各物理的経路に沿って、
ＳとＤとの間に、ストリームに対して所定の帯域幅を指
定するすることができる。この指定された帯域幅は、全
帯域幅に等しいか、または全帯域幅より少し狭いか、ま
たは帯域幅を全然持たない。もちろん、最後のケース
は、ＳとＤとの間に物理的経路が存在しないのと同じこ
とである。
存在するが、この物理的経路に沿ったリンクの全帯域幅
は、ＳとＤとの間で通信ストリームを運ぶのに使用する
ことはできないことに留意されたい。すなわち、ネット
ワーク・マネージャは、可能な各物理的経路に沿って、
ＳとＤとの間に、ストリームに対して所定の帯域幅を指
定するすることができる。この指定された帯域幅は、全
帯域幅に等しいか、または全帯域幅より少し狭いか、ま
たは帯域幅を全然持たない。もちろん、最後のケース
は、ＳとＤとの間に物理的経路が存在しないのと同じこ
とである。
【０００８】帯域幅の指定により定義された、所与のソ
ースと所与の宛先との間の経路を、「論理的経路」また
は「仮想経路」という用語で呼ぶことにする。これらの
用語を使用する場合には、これら経路が、物理的考慮だ
けでは決定できず、指定でき、また変更できるパラメー
タにより一部定義されることを意味する。
ースと所与の宛先との間の経路を、「論理的経路」また
は「仮想経路」という用語で呼ぶことにする。これらの
用語を使用する場合には、これら経路が、物理的考慮だ
けでは決定できず、指定でき、また変更できるパラメー
タにより一部定義されることを意味する。
【０００９】上記説明から、個々の仮想経路は、多くの
場合、それらが占めるリンク上で物理的に使用すること
ができる全帯域幅より狭いことを理解することができる
だろう。それ故、多くの場合、いくつかの仮想経路が、
物理的経路の一部または全部に沿って共存することにな
る。すなわち、ネットワークの各リンクは、いくつかの
仮想経路を同時にサポートすることができる。
場合、それらが占めるリンク上で物理的に使用すること
ができる全帯域幅より狭いことを理解することができる
だろう。それ故、多くの場合、いくつかの仮想経路が、
物理的経路の一部または全部に沿って共存することにな
る。すなわち、ネットワークの各リンクは、いくつかの
仮想経路を同時にサポートすることができる。
【００１０】仮想経路の重要な利点は、ネットワークの
種々のユーザにサービスを提供するために、この仮想経
路をサブネットワークに分割することができることであ
り、またこれらサブネットワークを変動するトラヒック
要件に対応するために、その時々で、そのサイズを変更
することができることである。（すなわち、種々の仮想
経路に沿った帯域幅の指定を変更することができること
である。）
種々のユーザにサービスを提供するために、この仮想経
路をサブネットワークに分割することができることであ
り、またこれらサブネットワークを変動するトラヒック
要件に対応するために、その時々で、そのサイズを変更
することができることである。（すなわち、種々の仮想
経路に沿った帯域幅の指定を変更することができること
である。）
【００１１】ソース−宛先の組、サブネットワーク、お
よびサービスの種類に従って、ネットワークのすべての
仮想経路へ帯域幅を割り当てる問題は、論理的ネットワ
ーク設計と呼ばれる。論理的ネットワーク設計の一つの
重要な要素は、通信ストリームの推定トラヒックを伝達
するのに十分な容量を持つネットワークを通して、一組
の物理的経路を選択する問題である。この問題を解決す
るこのプロセスは、ネットワーク・トポロジー、ノード
のところで現在使用することができるバッファ空間、お
よび現在使用することができるリンク容量のような要素
を考慮に入れることができる。
よびサービスの種類に従って、ネットワークのすべての
仮想経路へ帯域幅を割り当てる問題は、論理的ネットワ
ーク設計と呼ばれる。論理的ネットワーク設計の一つの
重要な要素は、通信ストリームの推定トラヒックを伝達
するのに十分な容量を持つネットワークを通して、一組
の物理的経路を選択する問題である。この問題を解決す
るこのプロセスは、ネットワーク・トポロジー、ノード
のところで現在使用することができるバッファ空間、お
よび現在使用することができるリンク容量のような要素
を考慮に入れることができる。
【００１２】重要なことは、ネットワーク・オペレータ
が、保証帯域幅または最大セル呼損率のようなその顧客
に関するサービスの質に責任を持つことができることで
ある。経路選択プロセスは、上記責任を考慮に入れるこ
とができる。
が、保証帯域幅または最大セル呼損率のようなその顧客
に関するサービスの質に責任を持つことができることで
ある。経路選択プロセスは、上記責任を考慮に入れるこ
とができる。
【００１３】すでに説明したように、ある種のネットワ
ーク、特に高速ネットワークは、ＡＴＭと呼ばれる、ネ
ットワーク形成プロトコルをサポートすることができ
る。高速ネットワークは、通常、一定のビット速度トラ
ヒックおよび可変ビット速度トラヒックの両方を含む、
異なるトラヒック特性を持つ多重サービスを行う。ＡＴ
Ｍネットワークで可変ビット速度トラヒックを処理する
際の重要な単純化は、「ネットワーク・ノードで、ネッ
トワーク資源を割り当てることによる、受け入れ制御お
よび経路選択のための方法」という名称の、米国特許出
願第０８／５０６，１６０号に詳細な記載がある「効果
的帯域幅」というコンセプトにより行われる。
ーク、特に高速ネットワークは、ＡＴＭと呼ばれる、ネ
ットワーク形成プロトコルをサポートすることができ
る。高速ネットワークは、通常、一定のビット速度トラ
ヒックおよび可変ビット速度トラヒックの両方を含む、
異なるトラヒック特性を持つ多重サービスを行う。ＡＴ
Ｍネットワークで可変ビット速度トラヒックを処理する
際の重要な単純化は、「ネットワーク・ノードで、ネッ
トワーク資源を割り当てることによる、受け入れ制御お
よび経路選択のための方法」という名称の、米国特許出
願第０８／５０６，１６０号に詳細な記載がある「効果
的帯域幅」というコンセプトにより行われる。
【００１４】バッファ処理容量は、帯域幅を補足するも
のとしてＡＴＭネットワークで重要な役割を演じるが、
このモデルは、有効な帯域幅へのバッファ処理に関連す
る考慮を有効帯域幅に導入する。従って、可変ビット速
度トラヒックが、その有効帯域幅により特徴づけられる
場合には、任意のＡＴＭネットワークを、（呼出処理目
的のために）その内部において、各サービスの説明がサ
ービスを行う各リンクに対して特徴を持つ帯域幅要件を
含む、多重速度、回線交換、損失ネットワークと見なす
ことができる。
のとしてＡＴＭネットワークで重要な役割を演じるが、
このモデルは、有効な帯域幅へのバッファ処理に関連す
る考慮を有効帯域幅に導入する。従って、可変ビット速
度トラヒックが、その有効帯域幅により特徴づけられる
場合には、任意のＡＴＭネットワークを、（呼出処理目
的のために）その内部において、各サービスの説明がサ
ービスを行う各リンクに対して特徴を持つ帯域幅要件を
含む、多重速度、回線交換、損失ネットワークと見なす
ことができる。
【００１５】我々の目的にとって役に立つ単一の回線交
換損失ネットワークのモデルにおいては、各サービス・
ルート（または「仮想経路」）は、比較的大きな帯域幅
にまたがっていて、多くのより狭い帯域幅のサブチャネ
ルに分割することができる、通信チャネルとして処理さ
れる。多くの呼出は、仮想経路上で多重化される。各呼
出は、一つまたはそれ以上のサブチャネルを占有する。
我々のモデルの場合には、この占有は、呼出が行われて
いる間中、独占的なものであると仮定した方が便利であ
る。一つの呼出を運ぶサブチャネルは、「交換仮想回
線」または「交換仮想接続」と呼ばれる。ビットは、各
ソースにより、（関連サービスに対する有効帯域幅に対
応する）一定の速度で送信されるものと仮定する。イン
ターネット・プロトコル（ＩＰ）通信をよく知っている
人なら、「流れ」または「接続」と呼ばれるトラヒック
構成要素が、交換仮想回線のＩＰ相対物を指すことを理
解することができるだろう。（ＩＰに関連して、ＲＳＶ
Ｐと呼ばれるプロトコルが、ソース−宛先経路の資源を
予約するために呼び出され、このプロトコルが、「流
れ」のＩＰコンセプトを交換仮想回線のＡＴＭコンセプ
トにより近いものにする。）
換損失ネットワークのモデルにおいては、各サービス・
ルート（または「仮想経路」）は、比較的大きな帯域幅
にまたがっていて、多くのより狭い帯域幅のサブチャネ
ルに分割することができる、通信チャネルとして処理さ
れる。多くの呼出は、仮想経路上で多重化される。各呼
出は、一つまたはそれ以上のサブチャネルを占有する。
我々のモデルの場合には、この占有は、呼出が行われて
いる間中、独占的なものであると仮定した方が便利であ
る。一つの呼出を運ぶサブチャネルは、「交換仮想回
線」または「交換仮想接続」と呼ばれる。ビットは、各
ソースにより、（関連サービスに対する有効帯域幅に対
応する）一定の速度で送信されるものと仮定する。イン
ターネット・プロトコル（ＩＰ）通信をよく知っている
人なら、「流れ」または「接続」と呼ばれるトラヒック
構成要素が、交換仮想回線のＩＰ相対物を指すことを理
解することができるだろう。（ＩＰに関連して、ＲＳＶ
Ｐと呼ばれるプロトコルが、ソース−宛先経路の資源を
予約するために呼び出され、このプロトコルが、「流
れ」のＩＰコンセプトを交換仮想回線のＡＴＭコンセプ
トにより近いものにする。）
【００１６】有効帯域幅モデルによる便利な機能が、ネ
ットワーク分析に適用された場合でも、帯域幅割当およ
び経路選択の問題が、非常に困難なものになる場合があ
る。この困難の一つの原因は、永久的な仮想回線とは異
なり、仮想回線は形成され、暫くの間ネットワーク資源
を保持するが、その後で消滅するからである。そのた
め、呼出の到着および呼出の保持時間がランダムである
ことを考慮に入れる必要がある。上記困難の第二の原因
は、これらネットワークの潜在的リンク容量が大きいこ
とである。そのため、近い将来、数千または数万もの回
線になる恐れがある。さらに、上記困難の第三の原因
は、これらネットワークが運ぶことができる、異なるサ
ービスの潜在的数が大きいことである。この数は、近い
将来数百のサービスになり、その後ではさらに増大する
ものと考えられている。
ットワーク分析に適用された場合でも、帯域幅割当およ
び経路選択の問題が、非常に困難なものになる場合があ
る。この困難の一つの原因は、永久的な仮想回線とは異
なり、仮想回線は形成され、暫くの間ネットワーク資源
を保持するが、その後で消滅するからである。そのた
め、呼出の到着および呼出の保持時間がランダムである
ことを考慮に入れる必要がある。上記困難の第二の原因
は、これらネットワークの潜在的リンク容量が大きいこ
とである。そのため、近い将来、数千または数万もの回
線になる恐れがある。さらに、上記困難の第三の原因
は、これらネットワークが運ぶことができる、異なるサ
ービスの潜在的数が大きいことである。この数は、近い
将来数百のサービスになり、その後ではさらに増大する
ものと考えられている。
【００１７】単一速度回線交換ネットワークを分析する
ための周知の技術がいくつか存在する。少なくともより
簡単なネットワークにおいては、このような技術の力を
借りて、帯域幅割当および経路選択を有益に行うことが
できる。しかし、多重速度が導入されると、とりわけ、
実際の問題の計算上の使いやすさが低下が上記困難の原
因になる。
ための周知の技術がいくつか存在する。少なくともより
簡単なネットワークにおいては、このような技術の力を
借りて、帯域幅割当および経路選択を有益に行うことが
できる。しかし、多重速度が導入されると、とりわけ、
実際の問題の計算上の使いやすさが低下が上記困難の原
因になる。
【００１８】本明細書に記載した共同発明者は、多重速
度回線交換ネットワークの設計問題に有意に貢献をして
きた。その貢献の中には、経路選択方法が含まれる。以
後ミトラ他と呼ぶ（１９９６年８月の）ネットワーク形
成４に関するＩＥＥＥ／ＡＣＭ会報の、５３１〜５４３
ページ掲載の、Ｄ．ミトラ他の「ＡＴＭネットワーク設
計および最適化；多重速度損失ネットワーク・フレーム
ワーク」に、上記方法が記載されている。１９９５年１
１月７日付の本出願と一緒に共通に譲渡された、「多重
サービス・ネットワークの論理的ネットワーク設計を行
うための方法」という名称の米国特許出願０８／５５
４，５０２も、上記方法を記載している。
度回線交換ネットワークの設計問題に有意に貢献をして
きた。その貢献の中には、経路選択方法が含まれる。以
後ミトラ他と呼ぶ（１９９６年８月の）ネットワーク形
成４に関するＩＥＥＥ／ＡＣＭ会報の、５３１〜５４３
ページ掲載の、Ｄ．ミトラ他の「ＡＴＭネットワーク設
計および最適化；多重速度損失ネットワーク・フレーム
ワーク」に、上記方法が記載されている。１９９５年１
１月７日付の本出願と一緒に共通に譲渡された、「多重
サービス・ネットワークの論理的ネットワーク設計を行
うための方法」という名称の米国特許出願０８／５５
４，５０２も、上記方法を記載している。
【００１９】図２を参照しながら、ミトラ他の経路選択
方法を簡単に説明する。上記経路選択方法の目的は、ネ
ットワークの性能を最適化する一組のソース−宛先の間
の各ルートに提供されたトラヒックの速度を発見するこ
とである。ネットワークの性能は、種々の方法で特徴づ
けることができる。ある例示としての分析の場合には、
ネットワークの性能は、長期ネットワーク収益Ｗにより
特徴づけられる。Ｗは、単位時間当たりに行われた呼出
毎の収益ｅsr、トラヒック密度（トラヒック速度とも呼
ばれる）ρsr、および呼損率Ｌsrにより決まる。下付き
文字ｓは、各サービス・タイプにより異なる数値を取
り、各サービス・タイプが、これらのパラメータに対し
て、それ自身の特殊な一組の数値を持つことを意味す
る。（ネットワーク設計および管理の分野においては、
トラヒック特性およびサービスの品質の基準は、場合に
よっては、関連「用途」により決定され、「サービス」
という用語は、幾分より狭い意味で使用されるといわれ
る。本明細書においては、「サービス」という用語は、
一般的な意味で使用され、「用途」と同義語である。）
方法を簡単に説明する。上記経路選択方法の目的は、ネ
ットワークの性能を最適化する一組のソース−宛先の間
の各ルートに提供されたトラヒックの速度を発見するこ
とである。ネットワークの性能は、種々の方法で特徴づ
けることができる。ある例示としての分析の場合には、
ネットワークの性能は、長期ネットワーク収益Ｗにより
特徴づけられる。Ｗは、単位時間当たりに行われた呼出
毎の収益ｅsr、トラヒック密度（トラヒック速度とも呼
ばれる）ρsr、および呼損率Ｌsrにより決まる。下付き
文字ｓは、各サービス・タイプにより異なる数値を取
り、各サービス・タイプが、これらのパラメータに対し
て、それ自身の特殊な一組の数値を持つことを意味す
る。（ネットワーク設計および管理の分野においては、
トラヒック特性およびサービスの品質の基準は、場合に
よっては、関連「用途」により決定され、「サービス」
という用語は、幾分より狭い意味で使用されるといわれ
る。本明細書においては、「サービス」という用語は、
一般的な意味で使用され、「用途」と同義語である。）
【００２０】下付き文字ｒは、所与のソースと所与の宛
先との間の一組の許容ルートの各ルートに対して異なる
数値をとり、所与のサービス・タイプにおいてすら、各
ルートがそれ自身の特殊な数値の組を持つことを意味す
る。トラヒック密度は、所与のルートに提供された呼出
の平均到着速度に一つの呼出の平均保持時間を掛けたも
のとして定義される。（モデル化するために、呼出到着
はポアソン分布を持つものと仮定する。）呼損率は、阻
止される呼出分と定義される。上記ルートの何等かのリ
ンクが、（そのリンク上の呼出を実行するのに十分な資
源を持っていないために）その呼出を拒否した場合に呼
出の阻止が発生する。
先との間の一組の許容ルートの各ルートに対して異なる
数値をとり、所与のサービス・タイプにおいてすら、各
ルートがそれ自身の特殊な数値の組を持つことを意味す
る。トラヒック密度は、所与のルートに提供された呼出
の平均到着速度に一つの呼出の平均保持時間を掛けたも
のとして定義される。（モデル化するために、呼出到着
はポアソン分布を持つものと仮定する。）呼損率は、阻
止される呼出分と定義される。上記ルートの何等かのリ
ンクが、（そのリンク上の呼出を実行するのに十分な資
源を持っていないために）その呼出を拒否した場合に呼
出の阻止が発生する。
【００２１】呼損率は、提供されたトラヒック速度に対
して複雑な依存性を持つ。より詳しく説明すると、ネッ
トワークの一部でのトラヒック・ローディングの小さな
変化は、ネットワークのより大きな部分上で反動を起こ
す場合がある。そのため、逐次比較法により提供された
トラヒック速度の最適な組にアプローチするために、反
復方法を使用しなければならない。ミトラ他は、最も急
峻な上昇方法のような最適化の周知の技術に基づく方法
を採用する。この方法によれば、種々の各パラメータρ
srに対するＷの感度の知識は、現在の各近似から次の近
似へのステップを形成するために使用される。上記感度
は、「ネットワーク感度」と呼ばれる。
して複雑な依存性を持つ。より詳しく説明すると、ネッ
トワークの一部でのトラヒック・ローディングの小さな
変化は、ネットワークのより大きな部分上で反動を起こ
す場合がある。そのため、逐次比較法により提供された
トラヒック速度の最適な組にアプローチするために、反
復方法を使用しなければならない。ミトラ他は、最も急
峻な上昇方法のような最適化の周知の技術に基づく方法
を採用する。この方法によれば、種々の各パラメータρ
srに対するＷの感度の知識は、現在の各近似から次の近
似へのステップを形成するために使用される。上記感度
は、「ネットワーク感度」と呼ばれる。
【００２２】
【外１】
【００２３】ρsrに対する最初の数値の組が供給される
（ブロック４５）。その後、上記ルートパケット帯域幅
割当データは、呼損率およびネットワーク感度を決定す
るために使用される（ブロック５０）。
（ブロック４５）。その後、上記ルートパケット帯域幅
割当データは、呼損率およびネットワーク感度を決定す
るために使用される（ブロック５０）。
【００２４】その後、ρsrの数値は、例えば、Ｗの改善
された数値を与えるために、最も急峻な上昇法に従って
増分だけ増大する（ブロック５５）。
された数値を与えるために、最も急峻な上昇法に従って
増分だけ増大する（ブロック５５）。
【００２５】その後、ローカル最適値へのアプローチを
測定するための例示としての方法において、Ｗの現在お
よび前の数値を比較することにより、収束に対する試験
が行われる（ブロック６０）。Ｗの変化が十分小さな場
合には、この手順は収束したと宣言され、Ｗの現在の数
値およびパラメータρsrが、最適値として出力される。
そうでない場合には、ρsrの現在の数値を使用して、上
記手順が反復して行われる。
測定するための例示としての方法において、Ｗの現在お
よび前の数値を比較することにより、収束に対する試験
が行われる（ブロック６０）。Ｗの変化が十分小さな場
合には、この手順は収束したと宣言され、Ｗの現在の数
値およびパラメータρsrが、最適値として出力される。
そうでない場合には、ρsrの現在の数値を使用して、上
記手順が反復して行われる。
【００２６】所与のストリームの到着呼出は、そのスト
リームに対する一組の許容ルートの任意のルートに提供
することができる。上記提供は、所定の各確率値に従っ
て、上記一組のルート中のルート上に分配される。すな
わち、各ルートに対して、ランダムに選択した呼出が、
そのルートに提供される確率は、所定の数値を持つ。上
記パラメータρsrの最適化された数値が、上記確率を決
定するために使用される。
リームに対する一組の許容ルートの任意のルートに提供
することができる。上記提供は、所定の各確率値に従っ
て、上記一組のルート中のルート上に分配される。すな
わち、各ルートに対して、ランダムに選択した呼出が、
そのルートに提供される確率は、所定の数値を持つ。上
記パラメータρsrの最適化された数値が、上記確率を決
定するために使用される。
【００２７】ミトラ他の手順からの出力も、各リンクｌ
上のサービス・タイプｓの呼損率Ｂslを含む。この情報
から、各サービス・ルートの各リンクに対する必要な帯
域幅の使用の基準を入手するために、また、上記情報か
ら、各サービス・ルートの各リンクへの、各ストリーム
に対する帯域幅の名目上の割当を行うために複数の手順
を使用することができる。
上のサービス・タイプｓの呼損率Ｂslを含む。この情報
から、各サービス・ルートの各リンクに対する必要な帯
域幅の使用の基準を入手するために、また、上記情報か
ら、各サービス・ルートの各リンクへの、各ストリーム
に対する帯域幅の名目上の割当を行うために複数の手順
を使用することができる。
【００２８】ネットワーク・オペレータにとって、その
顧客に、（例えば、サービス・レベルの契約を通して）
保証した品質のサービス、特に異なるタイプのサービス
に対して（それ故、異なるデータ速度）を提供すること
が、ますます重要になってきている。この問題に対する
一つの非常に魅力的なアプローチは、ネットワークを仮
想私的ネットワーク（ＶＰＮ）に編成することである。
折り合いのついたサービスの質を供給するために、それ
らが占有しているリンク上の種々のＶＰＮに対して、十
分な帯域幅が割り当てられる。顧客の収益を最大にする
ために、ネットワーク・オペレータは、すべての顧客に
トラヒックが、その各ＶＰＮを通して最適に経路選択さ
れた場合、ネットワーク収益Ｗのような、そのネットワ
ークを通して行われた帯域幅の加重総合基準が最大にな
るような方法で、帯域幅の割当を行う必要がある。
顧客に、（例えば、サービス・レベルの契約を通して）
保証した品質のサービス、特に異なるタイプのサービス
に対して（それ故、異なるデータ速度）を提供すること
が、ますます重要になってきている。この問題に対する
一つの非常に魅力的なアプローチは、ネットワークを仮
想私的ネットワーク（ＶＰＮ）に編成することである。
折り合いのついたサービスの質を供給するために、それ
らが占有しているリンク上の種々のＶＰＮに対して、十
分な帯域幅が割り当てられる。顧客の収益を最大にする
ために、ネットワーク・オペレータは、すべての顧客に
トラヒックが、その各ＶＰＮを通して最適に経路選択さ
れた場合、ネットワーク収益Ｗのような、そのネットワ
ークを通して行われた帯域幅の加重総合基準が最大にな
るような方法で、帯域幅の割当を行う必要がある。
【００２９】これによる問題は、複雑な内容を抱えてい
て、それは初期の研究ではほとんど正しく研究されなか
った。すなわち、異なるＶＰＮ間でリンクを分割する
と、ＶＰＮの最適な経路選択の問題と、各ＶＰＮへの最
適な帯域幅の割当の問題との間にどうしても関連ができ
てくる。
て、それは初期の研究ではほとんど正しく研究されなか
った。すなわち、異なるＶＰＮ間でリンクを分割する
と、ＶＰＮの最適な経路選択の問題と、各ＶＰＮへの最
適な帯域幅の割当の問題との間にどうしても関連ができ
てくる。
【００３０】すでに説明したように、ミトラ他の方法
は、孤立しているＶＰＮの経路選択問題に有利に適用す
ることができる。しかし、この方法だけでは、ネットワ
ーク資源が複数のＶＰＮに割り当てられる場合には、ネ
ットワーク設計のより大きな問題を解決することはでき
ない。
は、孤立しているＶＰＮの経路選択問題に有利に適用す
ることができる。しかし、この方法だけでは、ネットワ
ーク資源が複数のＶＰＮに割り当てられる場合には、ネ
ットワーク設計のより大きな問題を解決することはでき
ない。
【００３１】
【課題を解決するための手段】本発明は、複数のサブネ
ットワークおよび複数の通信サービスをサポートするネ
ットワークで最適な経路選択および最適な帯域幅割当の
複合問題を解決するためのものである。広い意味でいう
と、本発明は、所与のサブネットワーク、および所与の
サービスの種類を通して通信する、各ソース−宛先の組
に対して、所与のサブネットワークおよびサービスの種
類で、上記ソースと上記宛先の間の一組の各許容ルート
に提供されるトラヒック速度の決定を含む。本発明は、
さらに、各サブネットワークの各リンクへの、各帯域幅
の割当を含む。重要なことは、提供するトラヒック速度
の決定、およびサブネットワークの各リンクへの帯域幅
の割当が、相互に反応する方法で行われることである。
ットワークおよび複数の通信サービスをサポートするネ
ットワークで最適な経路選択および最適な帯域幅割当の
複合問題を解決するためのものである。広い意味でいう
と、本発明は、所与のサブネットワーク、および所与の
サービスの種類を通して通信する、各ソース−宛先の組
に対して、所与のサブネットワークおよびサービスの種
類で、上記ソースと上記宛先の間の一組の各許容ルート
に提供されるトラヒック速度の決定を含む。本発明は、
さらに、各サブネットワークの各リンクへの、各帯域幅
の割当を含む。重要なことは、提供するトラヒック速度
の決定、およびサブネットワークの各リンクへの帯域幅
の割当が、相互に反応する方法で行われることである。
【００３２】
【発明の実施の形態】Ｉ．ミトラ他の最適経路選択問題 本発明を理解するには、上記のミトラ他の特許に記載さ
れている手順の概略を最初に概観することが望ましい。
本明細書においては、ミトラ他の手順により解決しよう
とした問題を最適経路選択問題と呼ぶことにする。
れている手順の概略を最初に概観することが望ましい。
本明細書においては、ミトラ他の手順により解決しよう
とした問題を最適経路選択問題と呼ぶことにする。
【００３３】図２のブロック５０のところですでに説明
したように、（反復）手順の一つのステップは、呼損率
Ｌsrおよびネットワーク感度∂Ｗ／∂ρsrを決定するこ
とである。上記呼損率およびネットワーク感度は、ルー
トｒ上のサービス・タイプｓの、提供された負荷に関す
るネットワーク収益の各派生物と考えると、最もよく理
解することができる。
したように、（反復）手順の一つのステップは、呼損率
Ｌsrおよびネットワーク感度∂Ｗ／∂ρsrを決定するこ
とである。上記呼損率およびネットワーク感度は、ルー
トｒ上のサービス・タイプｓの、提供された負荷に関す
るネットワーク収益の各派生物と考えると、最もよく理
解することができる。
【００３４】図３は、図２にブロック５０として示した
ステップである。このステップは、それぞれ、ブロック
６５、７０および７５で示す三つのより小さいステップ
からなる。ブロック６５は、予め定義した有効帯域幅ｄ
sl、予め定義したリンク容量Ｃl 、および提供された負
荷ρsrの現在の推定値を入力として取り入れる。ブロッ
ク６５で実行される手順は、（各サービスの種類および
リンクｌに対する）連結式の、二つのシステムの自己矛
盾しない回答を反復して発見するステップを含む。固定
点方程式と呼ばれる、上記式については、以下にさらに
詳細に説明する。この式の一つのシステムは、以下に説
明するリンク呼損率Ｂslに対するものである。正確な技
術を使用して計算を行う場合には、Ｂslの計算は、複合
項Ｏ（Ｃ）を持つ。この場合、Ｃはリンク容量の特徴を
示す。（以下に説明するように、漸近技術を使用する
と、この複合項をＯ（１）という簡単な形にすることが
できる。
ステップである。このステップは、それぞれ、ブロック
６５、７０および７５で示す三つのより小さいステップ
からなる。ブロック６５は、予め定義した有効帯域幅ｄ
sl、予め定義したリンク容量Ｃl 、および提供された負
荷ρsrの現在の推定値を入力として取り入れる。ブロッ
ク６５で実行される手順は、（各サービスの種類および
リンクｌに対する）連結式の、二つのシステムの自己矛
盾しない回答を反復して発見するステップを含む。固定
点方程式と呼ばれる、上記式については、以下にさらに
詳細に説明する。この式の一つのシステムは、以下に説
明するリンク呼損率Ｂslに対するものである。正確な技
術を使用して計算を行う場合には、Ｂslの計算は、複合
項Ｏ（Ｃ）を持つ。この場合、Ｃはリンク容量の特徴を
示す。（以下に説明するように、漸近技術を使用する
と、この複合項をＯ（１）という簡単な形にすることが
できる。
【００３５】ブロック６５の結果として計算することが
できる数値は、リンクｌ上のサービスｓの呼出のリンク
呼損率Ｂsl、所与のルートのすべての他のリンクによ
り、独立して間引いた（すなわち、呼出をドロップし
た）後で、ルートｌによりリンクに追加されたサービス
ｓの負荷νsl:r、およびすべての間引いた各負荷に関す
るリンク呼損率の派生物を含む。単位時間毎に行われた
呼出毎に入手した、予め定義したネットワーク収益ｅsr
と共に、上記数値がこの図のブロック７０に入力され
る。ブロック６５の出力は、ネットワークへの参加が行
われた後の均衡確率である、ルート呼損率Ｌsrである。
サービスの種類ｓの呼出は、ルートｒにより放棄され
る。（そのリンクのいずれかが、その呼出を拒否した場
合には、ルートは呼出を放棄する。）
できる数値は、リンクｌ上のサービスｓの呼出のリンク
呼損率Ｂsl、所与のルートのすべての他のリンクによ
り、独立して間引いた（すなわち、呼出をドロップし
た）後で、ルートｌによりリンクに追加されたサービス
ｓの負荷νsl:r、およびすべての間引いた各負荷に関す
るリンク呼損率の派生物を含む。単位時間毎に行われた
呼出毎に入手した、予め定義したネットワーク収益ｅsr
と共に、上記数値がこの図のブロック７０に入力され
る。ブロック６５の出力は、ネットワークへの参加が行
われた後の均衡確率である、ルート呼損率Ｌsrである。
サービスの種類ｓの呼出は、ルートｒにより放棄され
る。（そのリンクのいずれかが、その呼出を拒否した場
合には、ルートは呼出を放棄する。）
【００３６】ブロック７０においては、各サービスの種
類に対して、一組のパラメータｃslの計算が行われる。
この場合、ｌは数値ｌ＝１、２、．．．、Ｌをカバー
し、Ｌは、そのネットワークのリンクの総数である。推
定コストと呼ばれる上記パラメータは、所与のリンク上
の、所与のサービスの種類の呼出を行う際に発生する、
収益の有効な損失を反映し、残りの容量を減少させ、そ
の結果、将来提供される呼出の阻止が行われる際に、増
分だけの増大を起こす。正確な技術を使用するこの計算
の複合項は、Ｏ（Ｓ3Ｌ3）である。
類に対して、一組のパラメータｃslの計算が行われる。
この場合、ｌは数値ｌ＝１、２、．．．、Ｌをカバー
し、Ｌは、そのネットワークのリンクの総数である。推
定コストと呼ばれる上記パラメータは、所与のリンク上
の、所与のサービスの種類の呼出を行う際に発生する、
収益の有効な損失を反映し、残りの容量を減少させ、そ
の結果、将来提供される呼出の阻止が行われる際に、増
分だけの増大を起こす。正確な技術を使用するこの計算
の複合項は、Ｏ（Ｓ3Ｌ3）である。
【００３７】ネットワーク感度は、この図のボックス７
５に示すように、ルート呼損率、収益パラメータ、およ
び推定コストから容易に知ることができる。
５に示すように、ルート呼損率、収益パラメータ、およ
び推定コストから容易に知ることができる。
【００３８】図４について説明すると、この図は、それ
ぞれ、ブロック８０および８５により表される二つの固
定点方程式を示す。ブロック８０においては、各リンク
呼損率は、対応するリンク容量により表され、各サービ
スの種類ｓに対して、ｓ＝１、２、．．．、Ｓ（Ｓは、
サービスの種類の全数である）の場合には、対応する全
間引きリンク負荷、およびリンク帯域幅により表され
る。ブロック８５においては、各全間引きリンク負荷
は、すべてのリンクおよびすべてのサービスの種類に対
して、各リンク呼損率により表される。すでに説明した
ように、自己矛盾のないように、連結式のこれら二つの
システムを解くために、反復技術が使用される。実用上
重要な多くのケースの場合、上記固定点方程式を解き、
正確な技術により推定コストを知るために、経済の上で
も、数字の上でも、実際に使用できないほど、リンク容
量が大きくなりすぎる場合がでてくる。そのような場合
には、ミトラ他の特許に記載されているように、計算の
複雑さを軽減するために、均一漸近近似法（ＵＡＡ）と
呼ばれる漸近近似法を使用することができる。実際に
は、小さなリンクは正確な技術で処理することができ、
一方、同時に、より大きなリンクは、ＵＡＡで処理する
ことができる。上記アプローチを「ハイブリッド」アプ
ローチと呼ぶことにする。
ぞれ、ブロック８０および８５により表される二つの固
定点方程式を示す。ブロック８０においては、各リンク
呼損率は、対応するリンク容量により表され、各サービ
スの種類ｓに対して、ｓ＝１、２、．．．、Ｓ（Ｓは、
サービスの種類の全数である）の場合には、対応する全
間引きリンク負荷、およびリンク帯域幅により表され
る。ブロック８５においては、各全間引きリンク負荷
は、すべてのリンクおよびすべてのサービスの種類に対
して、各リンク呼損率により表される。すでに説明した
ように、自己矛盾のないように、連結式のこれら二つの
システムを解くために、反復技術が使用される。実用上
重要な多くのケースの場合、上記固定点方程式を解き、
正確な技術により推定コストを知るために、経済の上で
も、数字の上でも、実際に使用できないほど、リンク容
量が大きくなりすぎる場合がでてくる。そのような場合
には、ミトラ他の特許に記載されているように、計算の
複雑さを軽減するために、均一漸近近似法（ＵＡＡ）と
呼ばれる漸近近似法を使用することができる。実際に
は、小さなリンクは正確な技術で処理することができ、
一方、同時に、より大きなリンクは、ＵＡＡで処理する
ことができる。上記アプローチを「ハイブリッド」アプ
ローチと呼ぶことにする。
【００３９】図５は、リンク容量、全間引きリンク負
荷、およびリンク帯域幅により表される、リンク呼損率
Ｂslに対するＵＡＡのステートメントを示す。この図の
関数ＢslおよびＢl は、ミトラ他の特許に定義されてい
て、Ｂl はサービスの種類ｓとは無関係であることを説
明するだけにとどめ、詳細な説明は省略する。このこと
は、以下に説明するように、損失および推定コストの計
算の複雑さを軽減するために重要である。
荷、およびリンク帯域幅により表される、リンク呼損率
Ｂslに対するＵＡＡのステートメントを示す。この図の
関数ＢslおよびＢl は、ミトラ他の特許に定義されてい
て、Ｂl はサービスの種類ｓとは無関係であることを説
明するだけにとどめ、詳細な説明は省略する。このこと
は、以下に説明するように、損失および推定コストの計
算の複雑さを軽減するために重要である。
【００４０】図５の第二の式は、ＵＡＡの結果である。
これは、推定コストを入手するためのスタート点であ
る。これも、損失および推定コストの計算の複雑さを軽
減するために重要なことである。記号ｓおよびｔの両方
は、サービスの種類の指数である。関数ａtlは、ミトラ
他の特許に定義されているので、ここでは詳細な説明は
省略する。
これは、推定コストを入手するためのスタート点であ
る。これも、損失および推定コストの計算の複雑さを軽
減するために重要なことである。記号ｓおよびｔの両方
は、サービスの種類の指数である。関数ａtlは、ミトラ
他の特許に定義されているので、ここでは詳細な説明は
省略する。
【００４１】この点について、ミトラ他が解決しようと
した最適経路選択問題に対して、ＵＡＡが役に立つこと
は分かっているが、本発明の最適経路選択問題を解く場
合、異なる漸近近似法を使用するのが好ましいことが分
かったことに留意されたい。本発明の好適な近似は、改
良形均一漸近近似法（ＲＵＡＡ）と呼ぶことにする。Ｒ
ＵＡＡは、好適な近似法である。何故なら、リンク呼損
率に対する、推定コストおよび感度を計算するための、
より正確な方法であるからである。本発明の特徴を説明
した後で、以下にＲＵＡＡについて詳細に説明する。
した最適経路選択問題に対して、ＵＡＡが役に立つこと
は分かっているが、本発明の最適経路選択問題を解く場
合、異なる漸近近似法を使用するのが好ましいことが分
かったことに留意されたい。本発明の好適な近似は、改
良形均一漸近近似法（ＲＵＡＡ）と呼ぶことにする。Ｒ
ＵＡＡは、好適な近似法である。何故なら、リンク呼損
率に対する、推定コストおよび感度を計算するための、
より正確な方法であるからである。本発明の特徴を説明
した後で、以下にＲＵＡＡについて詳細に説明する。
【００４２】図６に示すように、ＵＡＡ（ボックス９
０）を計算に導入すれば、固定点方程式（ボックス９
５）を解く際に、コストを削減することができる。何故
なら、リンク呼損率の計算の複雑さをＯ（１）まで軽減
することができるからであり、（すなわち、Ｃが無制限
に増大した場合、限界内に留まるからであり、）推定コ
スト（ボックス１００）を計算する際の複雑さをＯ（Ｌ
3）まで軽減することができる。それ故、推定コストを
計算する際の複雑さが、サービスの種類の数とは無関係
になる。顧客に異なるニーズを供給し、そのため、多く
の異なるサービスの種類でトラヒックを行う、大型の多
重速度ネットワークの場合には、特に重要である。
０）を計算に導入すれば、固定点方程式（ボックス９
５）を解く際に、コストを削減することができる。何故
なら、リンク呼損率の計算の複雑さをＯ（１）まで軽減
することができるからであり、（すなわち、Ｃが無制限
に増大した場合、限界内に留まるからであり、）推定コ
スト（ボックス１００）を計算する際の複雑さをＯ（Ｌ
3）まで軽減することができる。それ故、推定コストを
計算する際の複雑さが、サービスの種類の数とは無関係
になる。顧客に異なるニーズを供給し、そのため、多く
の異なるサービスの種類でトラヒックを行う、大型の多
重速度ネットワークの場合には、特に重要である。
【００４３】II．最適経路選択および資源割当導入の複
合問題 ここで、例示としての実施形態における、本発明の特徴
について説明する。物理的下部構造ネットワークは、複
数のサブネットワークをサポートする。これらサブネッ
トワークを呼ぶのに、多くの場合、仮想専用網（ＶＰ
Ｎ）という用語を使用することにする。例えば、図１の
ネットワークにより、四人の顧客、すなわち、イースト
・コーポレーション、ミッドウェスト・コーポレーショ
ン、ウェスト・コーポレーションおよびサウス・コーポ
レーションにサービスを提供すると仮定しよう。これら
各コーポレーションは、それ自身のＶＰＮを持っている
が、下支えしているネットワークは、種々のＶＰＮの間
で共有される。各コーポレーションは、これら種々のリ
ンクのそれ自身の使用パターンを持つ。例えば、各ＶＰ
Ｎにおいては、ノードの他の組の間より、上記コーポレ
ーションの本店に対応するノードの間の方がトラヒック
量が多い。以下に説明する例示としての実施形態の目的
のために、ウェスト・コーポレーションは、図１のノー
ド１０．１および１０．２のところに本社を持ち、ミッ
ドウェスト・コーポレーションは、ノード１０．３のと
ころに本社を持ち、イースト・コーポレーションはノー
ド１０．４、１０．５および１０．６のところに本社を
持ち、サウス・コーポレーションはノード１０．７およ
び１０．８のところに本社を持つ。（同じ例示としての
目的のために、一つのコーポレーションの本社のない任
意のノードは支店となる。）
合問題 ここで、例示としての実施形態における、本発明の特徴
について説明する。物理的下部構造ネットワークは、複
数のサブネットワークをサポートする。これらサブネッ
トワークを呼ぶのに、多くの場合、仮想専用網（ＶＰ
Ｎ）という用語を使用することにする。例えば、図１の
ネットワークにより、四人の顧客、すなわち、イースト
・コーポレーション、ミッドウェスト・コーポレーショ
ン、ウェスト・コーポレーションおよびサウス・コーポ
レーションにサービスを提供すると仮定しよう。これら
各コーポレーションは、それ自身のＶＰＮを持っている
が、下支えしているネットワークは、種々のＶＰＮの間
で共有される。各コーポレーションは、これら種々のリ
ンクのそれ自身の使用パターンを持つ。例えば、各ＶＰ
Ｎにおいては、ノードの他の組の間より、上記コーポレ
ーションの本店に対応するノードの間の方がトラヒック
量が多い。以下に説明する例示としての実施形態の目的
のために、ウェスト・コーポレーションは、図１のノー
ド１０．１および１０．２のところに本社を持ち、ミッ
ドウェスト・コーポレーションは、ノード１０．３のと
ころに本社を持ち、イースト・コーポレーションはノー
ド１０．４、１０．５および１０．６のところに本社を
持ち、サウス・コーポレーションはノード１０．７およ
び１０．８のところに本社を持つ。（同じ例示としての
目的のために、一つのコーポレーションの本社のない任
意のノードは支店となる。）
【００４４】
【外２】 以下の説明においては、この加重総計基準をネットワー
ク収益と呼ぶ。通常、本明細書においては、そのそれぞ
れ、を記号ｓで示す、複数のサービスの種類のトラヒッ
クを、各ＶＰＮが、サポートしていることに留意するこ
とが重要である。
ク収益と呼ぶ。通常、本明細書においては、そのそれぞ
れ、を記号ｓで示す、複数のサービスの種類のトラヒッ
クを、各ＶＰＮが、サポートしていることに留意するこ
とが重要である。
【００４５】以下の説明においては、ミトラ他の特許の
最適経路選択問題の説明で使用している記号を使用する
ことにする。しかし、特定のＶＰＮに特有の上記数値
は、上記のリンク容量の場合のように、ＶＰＮ指数が上
付き文字で表示されている。
最適経路選択問題の説明で使用している記号を使用する
ことにする。しかし、特定のＶＰＮに特有の上記数値
は、上記のリンク容量の場合のように、ＶＰＮ指数が上
付き文字で表示されている。
【００４６】
【外３】
【００４７】以下の説明においては、全部でＳのサービ
スの種類があり、種類ｓの各呼出は、リンクｌ上で帯域
幅ｄslを必要とするものと仮定する。
スの種類があり、種類ｓの各呼出は、リンクｌ上で帯域
幅ｄslを必要とするものと仮定する。
【００４８】本発明の技術は、実際のネットワークにお
いて、広い用途を持つものと考えるが、以下に説明する
実施形態は、ある理想化した特性を持つモデル・ネット
ワークを参照して、作成したものであることに留意され
たい。すでに説明したように、パケット化したネットワ
ークは、回線交換損失ネットワークとしてモデル化する
ことができること、バッファ処理に関するすべての考慮
は、有効帯域幅に導入することができるものと仮定す
る。
いて、広い用途を持つものと考えるが、以下に説明する
実施形態は、ある理想化した特性を持つモデル・ネット
ワークを参照して、作成したものであることに留意され
たい。すでに説明したように、パケット化したネットワ
ークは、回線交換損失ネットワークとしてモデル化する
ことができること、バッファ処理に関するすべての考慮
は、有効帯域幅に導入することができるものと仮定す
る。
【外４】
【００４９】
【外５】
【００５０】
【外６】
【００５１】III．最適経路選択および資源割当の複合
問題の概観
問題の概観
【外７】 この式に関連所得パラメータを掛けることにより、サー
ビス・ルートに対する長期平均収益が得られる。サブネ
ットワークに対する長期平均収益は、サブネットワーク
のすべてのストリーム（ｓ、σ）上、および各ストリー
ムに対する一組のルートの、すべてのルート上の上記式
を合計することによって得られる。
ビス・ルートに対する長期平均収益が得られる。サブネ
ットワークに対する長期平均収益は、サブネットワーク
のすべてのストリーム（ｓ、σ）上、および各ストリー
ムに対する一組のルートの、すべてのルート上の上記式
を合計することによって得られる。
【００５２】
【外８】
【００５３】少なくともいくつかのケースの場合、サブ
ネットワークのいくつかのそれぞれ、または全部に対し
て確実に約束の品質を提供するために、もっと多くの制
約を課することが望ましい場合がある。そのようなアプ
ローチの一つとしては、指定の数値以下に下がらないよ
うに、影響を受けた各サブネットワークの収益Ｗ(Ω)を
制限する方法がある。
ネットワークのいくつかのそれぞれ、または全部に対し
て確実に約束の品質を提供するために、もっと多くの制
約を課することが望ましい場合がある。そのようなアプ
ローチの一つとしては、指定の数値以下に下がらないよ
うに、影響を受けた各サブネットワークの収益Ｗ(Ω)を
制限する方法がある。
【００５４】図７に示すように、本発明の計算上の手順
は、親のプロセス１１０と、各ＶＰＮに対して一つずつ
ある、子のプロセス１１５との間の相互作用により、有
利に実行することができる。上記親のプロセスは、一組
のサービス−ルート・トラヒック密度が、サブネットワ
ーク・リンク容量に対する最適経路選択に対応する場合
に、資源割当問題を解決するプロセスを含む。子の各プ
ロセスは、その各サブネットワークに対する、リンク容
量の現在の組の場合の、最適経路選択問題を解くプロセ
スを含む。全手順は、リンクの各再割当を行い、その後
で、各サブネットワークに対する最適経路選択問題の、
新しい解を見つけるという方法で、反復して行われる。
全ネットワーク収益が収束することが分かった場合に、
上記反復はストップする。
は、親のプロセス１１０と、各ＶＰＮに対して一つずつ
ある、子のプロセス１１５との間の相互作用により、有
利に実行することができる。上記親のプロセスは、一組
のサービス−ルート・トラヒック密度が、サブネットワ
ーク・リンク容量に対する最適経路選択に対応する場合
に、資源割当問題を解決するプロセスを含む。子の各プ
ロセスは、その各サブネットワークに対する、リンク容
量の現在の組の場合の、最適経路選択問題を解くプロセ
スを含む。全手順は、リンクの各再割当を行い、その後
で、各サブネットワークに対する最適経路選択問題の、
新しい解を見つけるという方法で、反復して行われる。
全ネットワーク収益が収束することが分かった場合に、
上記反復はストップする。
【００５５】適当なコンピュータ・プログラムの制御の
下で、デジタル・コンピュータにより、上記計算のすべ
ての手順を容易に実行することができる。重要なこと
は、子の各プロセスは、他の子のプロセスとは独立して
（各反復の際に）実行されることである。それ故、子の
プロセスは、並列プロセサにより、都合よく有利に実行
することができる。
下で、デジタル・コンピュータにより、上記計算のすべ
ての手順を容易に実行することができる。重要なこと
は、子の各プロセスは、他の子のプロセスとは独立して
（各反復の際に）実行されることである。それ故、子の
プロセスは、並列プロセサにより、都合よく有利に実行
することができる。
【００５６】リアルタイムのネットワーク管理のため
に、実際に使用する場合には、ネットワーク１２０のト
ラヒック特性が測定され、例えば、マトリックスの形を
している親のプロセサ１１０に送られる。（実際のネッ
トワークにおいては、上記測定は、通常、周期的に行わ
れる。例えば、１５分に一回の割当で行われる。
に、実際に使用する場合には、ネットワーク１２０のト
ラヒック特性が測定され、例えば、マトリックスの形を
している親のプロセサ１１０に送られる。（実際のネッ
トワークにおいては、上記測定は、通常、周期的に行わ
れる。例えば、１５分に一回の割当で行われる。
【外９】
【００５７】関連トラヒック測定は、例えば、先行する
周期中に測定を行い、それを現在の周期に外挿するプロ
セスである。別の方法としては、トラヒック特性の関連
記述を、例えば、過去のデータに基づいて行うことがで
きる。
周期中に測定を行い、それを現在の周期に外挿するプロ
セスである。別の方法としては、トラヒック特性の関連
記述を、例えば、過去のデータに基づいて行うことがで
きる。
【００５８】関連測定は、通常、ネットワークの種々の
ノードのところに位置する、交換機により行われ、中央
ネットワーク管理プラットホームにより集められる。
ノードのところに位置する、交換機により行われ、中央
ネットワーク管理プラットホームにより集められる。
【００５９】例えば、図８に示すように、交換機１２１
は、通常、多くの場合、ルート・コントローラと呼ばれ
る中央処理装置（ＣＰＵ）１２２と、高速エサネット・
リンク上の相互通信のルータ１２３を含む。ルート・コ
ントローラ１２２は、特に、ルートの選択を行い、素子
マネージャと呼ばれる、ソフトウエア・モジュール１２
４を通して素子管理機能を行う。ルータは、各入口リン
ク１２６．１に対する各インターフェース・カード１２
５．１、および各入口リンク１２６．２に対する各イン
ターフェース・カード１２５．２を含む。各入口インタ
ーフェース・カード１２５．２は、パケットのスケジュ
ールの作成をする、メモリ１２７を持つＣＰＵを含む。
メモリ１２７は、ルート・コントローラ１２２と共有す
ることができる。（ある場合には、各インターフェース
・カードは、それ自身の各メモリを持つ。）
は、通常、多くの場合、ルート・コントローラと呼ばれ
る中央処理装置（ＣＰＵ）１２２と、高速エサネット・
リンク上の相互通信のルータ１２３を含む。ルート・コ
ントローラ１２２は、特に、ルートの選択を行い、素子
マネージャと呼ばれる、ソフトウエア・モジュール１２
４を通して素子管理機能を行う。ルータは、各入口リン
ク１２６．１に対する各インターフェース・カード１２
５．１、および各入口リンク１２６．２に対する各イン
ターフェース・カード１２５．２を含む。各入口インタ
ーフェース・カード１２５．２は、パケットのスケジュ
ールの作成をする、メモリ１２７を持つＣＰＵを含む。
メモリ１２７は、ルート・コントローラ１２２と共有す
ることができる。（ある場合には、各インターフェース
・カードは、それ自身の各メモリを持つ。）
【００６０】素子マネージャ１２４は、周期的に、入力
パケット（またはセル）上のヘッダを読み出し、それに
より、ソース−宛先トラヒック、および出力リンクの使
用状態についての情報を収集する。重要なことは、ヘッ
ダは、また、サービスの種類およびＶＰＮを識別する情
報を含むことである。管理情報ベース（ＭＩＢ）と呼ば
れるデータベース（図示せず）は、通常、素子マネージ
ャ、および中央ネットワーク管理プラットホーム１２８
のところに、常駐している。（場合によって、ローカル
またはグローバルな）関連データが、ＭＩＢに記憶され
る。各（ローカル）素子マネージャ１２４と、中央ネッ
トワーク管理プラットホーム１２８との間の通信は、簡
単ネットワーク管理プロトコル（ＳＮＭＰ）と呼ばれ
る、プロトコルにより調停される。中央ネットワーク−
管理プラットホームへ情報を送信する他に、各素子マネ
ージャは、また周期的に、そこからグローバルなネット
ワーク・トラヒック情報をダウンロードする。この情報
により、本明細書に記載する計算上の手順を、例えば、
ルート・コントローラ１２２により実行することができ
る。
パケット（またはセル）上のヘッダを読み出し、それに
より、ソース−宛先トラヒック、および出力リンクの使
用状態についての情報を収集する。重要なことは、ヘッ
ダは、また、サービスの種類およびＶＰＮを識別する情
報を含むことである。管理情報ベース（ＭＩＢ）と呼ば
れるデータベース（図示せず）は、通常、素子マネージ
ャ、および中央ネットワーク管理プラットホーム１２８
のところに、常駐している。（場合によって、ローカル
またはグローバルな）関連データが、ＭＩＢに記憶され
る。各（ローカル）素子マネージャ１２４と、中央ネッ
トワーク管理プラットホーム１２８との間の通信は、簡
単ネットワーク管理プロトコル（ＳＮＭＰ）と呼ばれ
る、プロトコルにより調停される。中央ネットワーク−
管理プラットホームへ情報を送信する他に、各素子マネ
ージャは、また周期的に、そこからグローバルなネット
ワーク・トラヒック情報をダウンロードする。この情報
により、本明細書に記載する計算上の手順を、例えば、
ルート・コントローラ１２２により実行することができ
る。
【００６１】計算手順の出力、すなわち、一緒に最適化
されたサービス−ルート・トラヒック密度およびリンク
容量は、例えば、スケジューラおよび待ち行列エンジン
の、パラメータおよび加重を決定することにより、ネッ
トワークの動作特性を更新するために、ルート・コント
ローラにより、容易に適用することができる。
されたサービス−ルート・トラヒック密度およびリンク
容量は、例えば、スケジューラおよび待ち行列エンジン
の、パラメータおよび加重を決定することにより、ネッ
トワークの動作特性を更新するために、ルート・コント
ローラにより、容易に適用することができる。
【００６２】例えば、交換機１２１からの各入口リンク
は、通常、対応するインターフェース・カード１２５．
２上でＣＰＵにより実行される、それ自身のスケジュー
ラを持つ。スケジュール作成機能を実行するために、種
々のスケジュール作成方法を使用することができる。加
重ラウンド・ロビン・スケジュール作成のような、加重
スケジュール作成は、サービス・レベルの協定を強制的
に実行する際に特に役に立つ。加重は、特定の待ち行列
に与えられる、帯域幅の一部として記載することができ
る。それ故、上記加重は、ＶＰＮ間、ＶＰＮのサービス
間、およびこれらサービスの種類のソース−宛先の各組
間の、サービスの品質および資源割当を制御する。加重
は、ルート・コントローラ１２２により計算され、各ス
ケジューラで実行するために、ルータ１２３にダウンロ
ードされる。
は、通常、対応するインターフェース・カード１２５．
２上でＣＰＵにより実行される、それ自身のスケジュー
ラを持つ。スケジュール作成機能を実行するために、種
々のスケジュール作成方法を使用することができる。加
重ラウンド・ロビン・スケジュール作成のような、加重
スケジュール作成は、サービス・レベルの協定を強制的
に実行する際に特に役に立つ。加重は、特定の待ち行列
に与えられる、帯域幅の一部として記載することができ
る。それ故、上記加重は、ＶＰＮ間、ＶＰＮのサービス
間、およびこれらサービスの種類のソース−宛先の各組
間の、サービスの品質および資源割当を制御する。加重
は、ルート・コントローラ１２２により計算され、各ス
ケジューラで実行するために、ルータ１２３にダウンロ
ードされる。
【００６３】この点に関して、図７の計算手順を使用す
れば、サブネットワークを完全に分割することができる
ことに留意されたい。すなわち、たまたま同じリンクを
共有している、任意の二つのサブネットワークの間に割
り当てられた容量を、元来共有していない状態で、リン
ク容量をサブネットワークにより厳格に割り当てること
ができる。非常に驚くべきことに、完全に分割するため
の（損失容量における）コストは、比較的安いことが分
かった。例えば、（そのいくつかのを以下に説明する）
我々の実験シミュレーションにより、モデル・ネットワ
ークの場合には、（サブネットワーク間のネットワーク
資源の完全な共有に基づく、ネットワーク設計と比較す
ることにより）呼出阻止の約２％の原因は、完全な分割
によるものであることが証明された。実際の状況下で
は、コストは、各ＶＰＮを分離し、これらＶＰＮを他の
ＶＰＮによる資源の無拘束の借用から保護することによ
り、大きく変わる場合がある。それ故、各ＶＰＮ上のサ
ービスの約束した品質の実際の供給がさらに保証され
る。
れば、サブネットワークを完全に分割することができる
ことに留意されたい。すなわち、たまたま同じリンクを
共有している、任意の二つのサブネットワークの間に割
り当てられた容量を、元来共有していない状態で、リン
ク容量をサブネットワークにより厳格に割り当てること
ができる。非常に驚くべきことに、完全に分割するため
の（損失容量における）コストは、比較的安いことが分
かった。例えば、（そのいくつかのを以下に説明する）
我々の実験シミュレーションにより、モデル・ネットワ
ークの場合には、（サブネットワーク間のネットワーク
資源の完全な共有に基づく、ネットワーク設計と比較す
ることにより）呼出阻止の約２％の原因は、完全な分割
によるものであることが証明された。実際の状況下で
は、コストは、各ＶＰＮを分離し、これらＶＰＮを他の
ＶＰＮによる資源の無拘束の借用から保護することによ
り、大きく変わる場合がある。それ故、各ＶＰＮ上のサ
ービスの約束した品質の実際の供給がさらに保証され
る。
【００６４】しかし、完全な分割を行った後で、例え
ば、呼出毎の現在の需要に従って、資源の一時的な借用
を認めた方が、有利である場合も出てくるかも知れな
い。（上記借用は、例えば、幹線留保パラメータと呼ば
れる、スケジュール作成加重を設定することによって実
行される。）上記借用に対する種々の手順は、当業者に
とっては周知のものである。例えば、１９９７年のＩＥ
ＥＥ ＧＬＯＢＥＣＯＭ議事録の１７８４〜１７９１ペ
ージ掲載のＤ．ミトラおよびＩ．ジーディンスの「階層
的仮想分割：仮想専用網形成」およびＤ．ミトラおよび
Ｅ．ジーディンスの「仮想分割によるネットワーク資源
の共有方法」という名称の、本出願の共通譲渡の米国特
許出願第０８／６４９，５０２号は、特定の例を開示し
ている。通常、ネットワーク・ノードのところの制御素
子は、要求された再割当を、あるＶＰＮから他のＶＰＮ
に行うことができるかどうかを判断するために、ある基
準を適用する。上記基準は、例えば、影響を受けたサー
ビスの種類、ネットワーク・リンク（または、他の物理
的資源）上の現在の負荷、および借用ＶＰＮ上の現在の
負荷に基づくことができる。（再割当をする決定は、資
源交換機と一つまたはそれ以上の遷移交換機との間の共
同作業を含むことができることに留意されたい。）
ば、呼出毎の現在の需要に従って、資源の一時的な借用
を認めた方が、有利である場合も出てくるかも知れな
い。（上記借用は、例えば、幹線留保パラメータと呼ば
れる、スケジュール作成加重を設定することによって実
行される。）上記借用に対する種々の手順は、当業者に
とっては周知のものである。例えば、１９９７年のＩＥ
ＥＥ ＧＬＯＢＥＣＯＭ議事録の１７８４〜１７９１ペ
ージ掲載のＤ．ミトラおよびＩ．ジーディンスの「階層
的仮想分割：仮想専用網形成」およびＤ．ミトラおよび
Ｅ．ジーディンスの「仮想分割によるネットワーク資源
の共有方法」という名称の、本出願の共通譲渡の米国特
許出願第０８／６４９，５０２号は、特定の例を開示し
ている。通常、ネットワーク・ノードのところの制御素
子は、要求された再割当を、あるＶＰＮから他のＶＰＮ
に行うことができるかどうかを判断するために、ある基
準を適用する。上記基準は、例えば、影響を受けたサー
ビスの種類、ネットワーク・リンク（または、他の物理
的資源）上の現在の負荷、および借用ＶＰＮ上の現在の
負荷に基づくことができる。（再割当をする決定は、資
源交換機と一つまたはそれ以上の遷移交換機との間の共
同作業を含むことができることに留意されたい。）
【００６５】それ故、本発明は、最終的な目的として完
全な分割を行う資源割当および経路選択手順に限定され
ない。それどころか、本発明の目的とする範囲は、完全
な分割は中間段階であって、その後でさらに他の適応を
行う手順を含む。
全な分割を行う資源割当および経路選択手順に限定され
ない。それどころか、本発明の目的とする範囲は、完全
な分割は中間段階であって、その後でさらに他の適応を
行う手順を含む。
【００６６】すでに説明したように、ミトラ他の文献
は、呼損率および推定コストを決定するために、ＵＡＡ
と呼ばれる近似法の使用を記載している。本発明も、同
様に、以下に説明する例示としての実施形態にＲＵＡＡ
と呼ぶ近似を使用している。ＵＡＡもＲＵＡＡも両方と
も、ネットワーク・トラヒックの確率論的モデルに基づ
く、漸近近似技術の例である。当業者であれば、他のモ
デルも同様に使用することができ、またネットワークの
複雑さ、ネットワークの容量およびトラヒック密度のあ
る制度において、適していることを理解することができ
るだろう。
は、呼損率および推定コストを決定するために、ＵＡＡ
と呼ばれる近似法の使用を記載している。本発明も、同
様に、以下に説明する例示としての実施形態にＲＵＡＡ
と呼ぶ近似を使用している。ＵＡＡもＲＵＡＡも両方と
も、ネットワーク・トラヒックの確率論的モデルに基づ
く、漸近近似技術の例である。当業者であれば、他のモ
デルも同様に使用することができ、またネットワークの
複雑さ、ネットワークの容量およびトラヒック密度のあ
る制度において、適していることを理解することができ
るだろう。
【００６７】モデルの上記の一つの種類は、ある意味で
は、連続している流体として、ネットワーク・トラヒッ
クを処理する決定論的流れモデルである。決定論的流れ
モデルは、本明細書に記載する確率論的モデルと比較す
ると、遙かに簡単であるが、本明細書に記載する目的を
達成するために使用する場合、比較的大きな線形プログ
ラミング問題を発生する傾向がある。これらモデルは、
ノードが５００またはそれ以上の、ルータをベースとす
るネットワークのような、大型のネットワークを処理す
るのに特に有利である場合がある。決定論的流れモデル
は、ソース割当手順または経路選択手順、または両方に
適用することができる。
は、連続している流体として、ネットワーク・トラヒッ
クを処理する決定論的流れモデルである。決定論的流れ
モデルは、本明細書に記載する確率論的モデルと比較す
ると、遙かに簡単であるが、本明細書に記載する目的を
達成するために使用する場合、比較的大きな線形プログ
ラミング問題を発生する傾向がある。これらモデルは、
ノードが５００またはそれ以上の、ルータをベースとす
るネットワークのような、大型のネットワークを処理す
るのに特に有利である場合がある。決定論的流れモデル
は、ソース割当手順または経路選択手順、または両方に
適用することができる。
【００６８】実際、種々のハイブリッド・アプローチが
可能であり、事実、ある問題に適用した場合有利な場合
がある。上記の一つのハイブリッド・アプローチの場
合、最適経路選択問題の解決手段は、確率論的モデルを
適用するが、提供されたトラヒックに関するリンク呼損
率、およびその部分的派生物を推定するには、上記解決
手段は、容量の小さいリンクを正確な技術で処理し、容
量の大きいリンクを漸近近似技術により処理する。他の
ハイブリッド・アプローチの場合、最適経路選択問題の
解決手段は、漸近近似技術を適用するが、上記解決手段
は、初期の反復中にはＵＡＡを使用し、最大のネットワ
ーク収益Ｗに収束する最終段階に対しては、ＲＵＡＡへ
切り替える。それ故、ほとんどの反復に対しては、計算
の複雑さが軽減するが、最後の数回の反復中にはもっと
正確な収束が行われる。より高いレベルで、ハイブリッ
ド化が行われたアプローチの場合には、最適経路選択問
題を解くのに決定論的流れモデルが使用されるが、資源
割当問題を解くには確率論的モデルに基づく技術が使用
され、またはその逆が行われる。
可能であり、事実、ある問題に適用した場合有利な場合
がある。上記の一つのハイブリッド・アプローチの場
合、最適経路選択問題の解決手段は、確率論的モデルを
適用するが、提供されたトラヒックに関するリンク呼損
率、およびその部分的派生物を推定するには、上記解決
手段は、容量の小さいリンクを正確な技術で処理し、容
量の大きいリンクを漸近近似技術により処理する。他の
ハイブリッド・アプローチの場合、最適経路選択問題の
解決手段は、漸近近似技術を適用するが、上記解決手段
は、初期の反復中にはＵＡＡを使用し、最大のネットワ
ーク収益Ｗに収束する最終段階に対しては、ＲＵＡＡへ
切り替える。それ故、ほとんどの反復に対しては、計算
の複雑さが軽減するが、最後の数回の反復中にはもっと
正確な収束が行われる。より高いレベルで、ハイブリッ
ド化が行われたアプローチの場合には、最適経路選択問
題を解くのに決定論的流れモデルが使用されるが、資源
割当問題を解くには確率論的モデルに基づく技術が使用
され、またはその逆が行われる。
【００６９】これらの種々の代わりのアプローチおよび
ハイブリッド・アプローチのすべては、本発明の範囲お
よび精神の中に含まれる。
ハイブリッド・アプローチのすべては、本発明の範囲お
よび精神の中に含まれる。
【００７０】本発明の例示としての実施形態の場合に
は、リンク容量へのサブネットワーク収益の依存性を線
形化することによって、計算問題がかなり簡単になる。
は、リンク容量へのサブネットワーク収益の依存性を線
形化することによって、計算問題がかなり簡単になる。
【外１０】 この線形化したアプローチの予想しなかった特徴は、各
リンクに対するＶＰＮへの再割当を独立して行うことが
できるように、資源割当問題が簡単になることである。
さらに、結果として得られる線形プログラミング問題
へ、閉じた形の解を与えることができる。
リンクに対するＶＰＮへの再割当を独立して行うことが
できるように、資源割当問題が簡単になることである。
さらに、結果として得られる線形プログラミング問題
へ、閉じた形の解を与えることができる。
【００７１】もっと一般的にいうと、本発明で、非線形
容量コストを線形コストの代わりに使用することができ
る。非線形容量コストを使用するアプローチも、また本
発明の範囲および精神に含まれる。
容量コストを線形コストの代わりに使用することができ
る。非線形容量コストを使用するアプローチも、また本
発明の範囲および精神に含まれる。
【００７２】IV．本発明の例示としての実施形態
【外１１】
【００７３】図９のボックス１３０示すように、最適経
路選択問題が解かれ（ボックス１３１）、リンク容量の
現在値を使用して、各サブネットワークΩに対する、線
形化した容量コストの計算が行われる（ボックス１３
２）。この点に関して、ボックス１３０に示すプロセス
の各反復において、最適経路選択の解が収束した後でだ
け、線形化した容量コストの計算が行われることに留意
されたい。
路選択問題が解かれ（ボックス１３１）、リンク容量の
現在値を使用して、各サブネットワークΩに対する、線
形化した容量コストの計算が行われる（ボックス１３
２）。この点に関して、ボックス１３０に示すプロセス
の各反復において、最適経路選択の解が収束した後でだ
け、線形化した容量コストの計算が行われることに留意
されたい。
【外１２】
【００７４】
【外１３】 本発明のこの実施形態の場合には、図９に示すように、
各リンクに対してプロセス１４５の別の反復が行われ
る。この各リンクを分解することができる能力は、部分
的には、収益−最大化問題に課せられる制約により異な
る。現在、本発明の制約は、全リンク容量が節約して使
用されること、および各新しい容量割当は負の数値であ
ってはならないこと、また個々に任意のリンク容量を超
えてはならないことだけである。すでに説明したよう
に、例えば、一つまたはそれ以上のサブネットワーク
で、指定の最低の品質のサービスを確実に行うために、
他の拘束を追加することができる。例えば、拘束は、サ
ービスの一つまたはそれ以上の種類に、一つまたはそれ
以上のサブネットワークにより実行される各帯域幅が、
（サービスの一つのまたは複数の種類の、関連サブネッ
トワークに提供された、全トラヒックの指定の一部のよ
うな）指定のレベル以下にならないように指定すること
ができる。この指定のレベルは、関連サービスの、一つ
または複数の種類で実行される、全サブネットワーク帯
域幅に適用することもできるし、または指定レベルを、
一つまたはそれ以上の、指定の幾組かのソース−宛先の
間で実行される、帯域幅に適用することもできる。その
ような場合、通常、分解は使用することができない。そ
れ故、各リンクに対してプロセス１４５を反復する代わ
りに、プロセス１４５は、線形プログラミング問題、ま
たは非線形結合最適化問題のような、同時にすべてのリ
ンクを含む問題を解く。
各リンクに対してプロセス１４５の別の反復が行われ
る。この各リンクを分解することができる能力は、部分
的には、収益−最大化問題に課せられる制約により異な
る。現在、本発明の制約は、全リンク容量が節約して使
用されること、および各新しい容量割当は負の数値であ
ってはならないこと、また個々に任意のリンク容量を超
えてはならないことだけである。すでに説明したよう
に、例えば、一つまたはそれ以上のサブネットワーク
で、指定の最低の品質のサービスを確実に行うために、
他の拘束を追加することができる。例えば、拘束は、サ
ービスの一つまたはそれ以上の種類に、一つまたはそれ
以上のサブネットワークにより実行される各帯域幅が、
（サービスの一つのまたは複数の種類の、関連サブネッ
トワークに提供された、全トラヒックの指定の一部のよ
うな）指定のレベル以下にならないように指定すること
ができる。この指定のレベルは、関連サービスの、一つ
または複数の種類で実行される、全サブネットワーク帯
域幅に適用することもできるし、または指定レベルを、
一つまたはそれ以上の、指定の幾組かのソース−宛先の
間で実行される、帯域幅に適用することもできる。その
ような場合、通常、分解は使用することができない。そ
れ故、各リンクに対してプロセス１４５を反復する代わ
りに、プロセス１４５は、線形プログラミング問題、ま
たは非線形結合最適化問題のような、同時にすべてのリ
ンクを含む問題を解く。
【００７５】
【外１４】
【００７６】
【外１５】
【００７７】図１０は、最適経路選択問題を解くための
プロセスを示す、図９のボックス１３１の拡大図であ
る。図１０に示すように、このプロセスに対して、外部
から供給されたもう一つの入力は、現在のサブネットワ
ークの各サービスの種類およびリンクの、一組の有効帯
域幅ｄsl (Ω)である。図に示すように、下記の拘束を受
ける現在のサブネットワークの収益を最大にするため
に、最適サービス−ルート・トラヒック密度が入手され
る。拘束とは、（ｉ）すべての許容ルートに提供され
た、所与のストリームの全トラヒックは、ネットワーク
に到着するそのストリームの全トラヒックを超えてはな
らない。（ii）任意の所与のルートｒに提供されるトラ
ヒック密度ρsr (Ω)は、負の数値であってはならないと
いう内容のものである。
プロセスを示す、図９のボックス１３１の拡大図であ
る。図１０に示すように、このプロセスに対して、外部
から供給されたもう一つの入力は、現在のサブネットワ
ークの各サービスの種類およびリンクの、一組の有効帯
域幅ｄsl (Ω)である。図に示すように、下記の拘束を受
ける現在のサブネットワークの収益を最大にするため
に、最適サービス−ルート・トラヒック密度が入手され
る。拘束とは、（ｉ）すべての許容ルートに提供され
た、所与のストリームの全トラヒックは、ネットワーク
に到着するそのストリームの全トラヒックを超えてはな
らない。（ii）任意の所与のルートｒに提供されるトラ
ヒック密度ρsr (Ω)は、負の数値であってはならないと
いう内容のものである。
【００７８】図１１は、（本明細書においては、リンク
容量に対する、ネットワーク感度とも呼ばれる）、線形
化した容量コストｗl (Ω)を計算するためのプロセスを
示す、図９のボックス１３２の拡大図である。図１１に
示すように、第一の段階は、固定点方程式を解くための
段階である（ボックス１６０）。この段階の出力は、、
（現在のネットワークΩに対する）、リンクｌ提供され
たサービスｓの間引きした全負荷である、ｖsl (Ω)を含
む。この段階の出力は、それぞれが、（現在のネットワ
ークΩに対する）各リンクｌ上の各サービスｓの呼損率
を示す、（呼出阻止関数とも呼ばれる）リンク呼損率を
含む。この段階の出力は、次の段階で、推定コストを計
算するために使用され（ボックス１６５）、この推定コ
ストは、線形化容量コストを計算するために使用される
（ボックス１７０）。
容量に対する、ネットワーク感度とも呼ばれる）、線形
化した容量コストｗl (Ω)を計算するためのプロセスを
示す、図９のボックス１３２の拡大図である。図１１に
示すように、第一の段階は、固定点方程式を解くための
段階である（ボックス１６０）。この段階の出力は、、
（現在のネットワークΩに対する）、リンクｌ提供され
たサービスｓの間引きした全負荷である、ｖsl (Ω)を含
む。この段階の出力は、それぞれが、（現在のネットワ
ークΩに対する）各リンクｌ上の各サービスｓの呼損率
を示す、（呼出阻止関数とも呼ばれる）リンク呼損率を
含む。この段階の出力は、次の段階で、推定コストを計
算するために使用され（ボックス１６５）、この推定コ
ストは、線形化容量コストを計算するために使用される
（ボックス１７０）。
【００７９】すでに説明したように、ＲＵＡＡは、多く
の場合、リンク呼損率を入手するために有利に使用され
る。図１２は、ボックス１７５での、この近似法のステ
ートメントである。図１２の第二の式は、ＲＵＡＡの結
果である。これは推定コストを入手するためのスタート
点である。これは、損失および推定コストの計算を簡単
にするためにも重要である。関数Ｂ(i) およびθ(i) お
よび係数Ａsl (i) の定義を以下に示す。
の場合、リンク呼損率を入手するために有利に使用され
る。図１２は、ボックス１７５での、この近似法のステ
ートメントである。図１２の第二の式は、ＲＵＡＡの結
果である。これは推定コストを入手するためのスタート
点である。これは、損失および推定コストの計算を簡単
にするためにも重要である。関数Ｂ(i) およびθ(i) お
よび係数Ａsl (i) の定義を以下に示す。
【００８０】リンク呼損率に対する関数Ｌs（ｄl 、
ｖl 、Ｃl）は、当業者なら周知のものである。ＩＥＥＥ
トランス・コミュニケーションのＣＯＭ２９巻（１９８
１）の１４７４−１４８１ページ掲載のＪ．Ｓ カウフ
マン．の「共有資源環境の呼出阻止」、および国際テレ
トラヒック会議議事録−１０、セッション１．１、論文
＃２の、Ｊ．Ｗ．ロバートの「テレコム１総合サービス
・ネットワーク用のテレトラヒック・モデル」にその評
価方法が記載されている。機能Ｌs のアーギュメントと
しての記号ｄl は、（ｄ1l，ｄ2l、．．．、ｄsl）を表
す。機能Ｌs のアーギュメントとしての記号ｖl は、
（ｖ1l、ｖ2l、．．．、ｖsl）を表す。
ｖl 、Ｃl）は、当業者なら周知のものである。ＩＥＥＥ
トランス・コミュニケーションのＣＯＭ２９巻（１９８
１）の１４７４−１４８１ページ掲載のＪ．Ｓ カウフ
マン．の「共有資源環境の呼出阻止」、および国際テレ
トラヒック会議議事録−１０、セッション１．１、論文
＃２の、Ｊ．Ｗ．ロバートの「テレコム１総合サービス
・ネットワーク用のテレトラヒック・モデル」にその評
価方法が記載されている。機能Ｌs のアーギュメントと
しての記号ｄl は、（ｄ1l，ｄ2l、．．．、ｄsl）を表
す。機能Ｌs のアーギュメントとしての記号ｖl は、
（ｖ1l、ｖ2l、．．．、ｖsl）を表す。
【００８１】図１３は、ＲＵＡＡを内蔵するように修正
した、図１１のプロセスと同じプロセスである。ボック
ス１８０に示すように、固定点方程式を解くためのプロ
セスは、この場合、出力として、現在のサブネットワー
クに対する（以下に定義する）Ａsl (i)およびａsl (i)を
含む。これら係数は、プロセス１８５中に、推定コスト
を計算するために使用される。プロセス１８０の出力
も、また（現在のサブネットワークに対する）各リン
ク、およびサービス・ルート、ルートｒのすべての他の
リンクにより、独立して間引きを行った後の、リンクｌ
に加算したサービスｓの負荷ｖsl;r (Ω)を含む。この数
値は、また推定コストを計算するために使用される。
した、図１１のプロセスと同じプロセスである。ボック
ス１８０に示すように、固定点方程式を解くためのプロ
セスは、この場合、出力として、現在のサブネットワー
クに対する（以下に定義する）Ａsl (i)およびａsl (i)を
含む。これら係数は、プロセス１８５中に、推定コスト
を計算するために使用される。プロセス１８０の出力
も、また（現在のサブネットワークに対する）各リン
ク、およびサービス・ルート、ルートｒのすべての他の
リンクにより、独立して間引きを行った後の、リンクｌ
に加算したサービスｓの負荷ｖsl;r (Ω)を含む。この数
値は、また推定コストを計算するために使用される。
【００８２】この図に示すように、ＲＵＡＡは、プロセ
ス１８０とプロセス１８５の両方に含まれる。プロセス
１８５の出力は、現在のサブネットワークに対する（以
下に定義する）関数ξl (i)を含む。これら関数は、プロ
セス１９０において、線形化した容量コストを計算する
ために使用される。重要なことは、プロセス１８５の複
雑さは、ＲＵＡＡを使用すると、サービスの種類の全数
Ｓとは無関係なものにすることができるということであ
る。このプロセスの実際の複雑さは、使用する数学的な
技術による異なるけれども、ＲＵＡＡを使用する場合、
推定コストを入手するための通常の複雑さのレベルはＯ
（２７Ｌ3 ）である。
ス１８０とプロセス１８５の両方に含まれる。プロセス
１８５の出力は、現在のサブネットワークに対する（以
下に定義する）関数ξl (i)を含む。これら関数は、プロ
セス１９０において、線形化した容量コストを計算する
ために使用される。重要なことは、プロセス１８５の複
雑さは、ＲＵＡＡを使用すると、サービスの種類の全数
Ｓとは無関係なものにすることができるということであ
る。このプロセスの実際の複雑さは、使用する数学的な
技術による異なるけれども、ＲＵＡＡを使用する場合、
推定コストを入手するための通常の複雑さのレベルはＯ
（２７Ｌ3 ）である。
【００８３】＜数学的詳細＞ １．固定点の式 ＶＰＮ指数Ωは、この節で抑制される。サブネットワー
クに対する固定点方程式（ＦＰＥ）は、リンクの独立性
の周知の仮定に基づいて作成される。サービスのタイプ
ｓのトラヒックを運び、リンクｌを使用する各ルートｒ
は、リンクｌに負荷νsl;rを追加する。この負荷は、そ
のルートのすべての他のリンクによる個々の間引きによ
り低下する速度を持つ、ポワソンであると仮定される。
リンクｌを使用するすべてのルートｒ上のνsl;rを合計
することにより、リンクｌに提供された、サービスｓの
間引きしたすべての負荷νslを入手することができる。
Ｂslがリンクｌ上のサービスｓの呼損率を示し、ｄl ＝
｛ｄsl｝sであり、νl ＝｛νsl｝であるとすると、Ｂsl
＝Ｌs（ｄl 、νl 、Ｃl ）である。この式は、複合項Ｏ
（Ｃl ）により、上記のカウフマン−ロバーツ回帰法に
より計算することができる。別の方法としては、Ｃl ＞
＞１およびνl ＝Ｏ（Ｃl ）である場合には、複合項Ｏ
（１）により、またＲＵＡＡにより、Ｂslへの近似を計
算することができる。いずれの場合でも、φslはこのマ
ッピングを示す。ＦＰＥの補足的な部分は、リンク呼損
率の関数としての、各リンクのところでの間引きし、提
供された負荷を示す。このマッピングは、Ψで示す。完
全なネットワークのＦＰＥは下記式により表される。 Ｂsl＝φsl（νl）（ｓ＝１、２、．．．、Ｓ：ｌ＝１、２、．．．、Ｌ） ν＝Ψ（Ｂ） （１） ここで、ｖは下記式により表される。 ν＝｛νl ｝およびＢ＝｛Ｂsl｝
クに対する固定点方程式（ＦＰＥ）は、リンクの独立性
の周知の仮定に基づいて作成される。サービスのタイプ
ｓのトラヒックを運び、リンクｌを使用する各ルートｒ
は、リンクｌに負荷νsl;rを追加する。この負荷は、そ
のルートのすべての他のリンクによる個々の間引きによ
り低下する速度を持つ、ポワソンであると仮定される。
リンクｌを使用するすべてのルートｒ上のνsl;rを合計
することにより、リンクｌに提供された、サービスｓの
間引きしたすべての負荷νslを入手することができる。
Ｂslがリンクｌ上のサービスｓの呼損率を示し、ｄl ＝
｛ｄsl｝sであり、νl ＝｛νsl｝であるとすると、Ｂsl
＝Ｌs（ｄl 、νl 、Ｃl ）である。この式は、複合項Ｏ
（Ｃl ）により、上記のカウフマン−ロバーツ回帰法に
より計算することができる。別の方法としては、Ｃl ＞
＞１およびνl ＝Ｏ（Ｃl ）である場合には、複合項Ｏ
（１）により、またＲＵＡＡにより、Ｂslへの近似を計
算することができる。いずれの場合でも、φslはこのマ
ッピングを示す。ＦＰＥの補足的な部分は、リンク呼損
率の関数としての、各リンクのところでの間引きし、提
供された負荷を示す。このマッピングは、Ψで示す。完
全なネットワークのＦＰＥは下記式により表される。 Ｂsl＝φsl（νl）（ｓ＝１、２、．．．、Ｓ：ｌ＝１、２、．．．、Ｌ） ν＝Ψ（Ｂ） （１） ここで、ｖは下記式により表される。 ν＝｛νl ｝およびＢ＝｛Ｂsl｝
【００８４】ＦＰＥを解くための数値技術は、多くの場
合、ダンプされた逐次比較法である。最後に、ＦＰＥを
解くことにより、ルートｒ上のサービスｓの呼損率Ｌsr
が得られる。それ故、下記式のようになる。
合、ダンプされた逐次比較法である。最後に、ＦＰＥを
解くことにより、ルートｒ上のサービスｓの呼損率Ｌsr
が得られる。それ故、下記式のようになる。
【数１】
【００８５】２．ネットワーク推定コスト ＶＰＮ指数Ωはこの節で抑制される。下記式で示す推定
コスト｛Ｃsl｝の役割の一つは、提供された負荷へのサ
ブネットワークの感度を決定することである。
コスト｛Ｃsl｝の役割の一つは、提供された負荷へのサ
ブネットワークの感度を決定することである。
【数２】
【００８６】この式は、決定変数が｛ρsr｝の場合に、
トラヒック経路選択に対する推定コストの重要性を強調
している。ここで、容量コストに焦点を当てる。この場
合、推定コストは、また重要な役割を演じているが、そ
れは後で説明するが全然異なる方法で行われる。
トラヒック経路選択に対する推定コストの重要性を強調
している。ここで、容量コストに焦点を当てる。この場
合、推定コストは、また重要な役割を演じているが、そ
れは後で説明するが全然異なる方法で行われる。
【００８７】｛Ｃsl｝を計算するには、ＳＬ一次方程式
の一つのシステムの解を求めなければならない。
の一つのシステムの解を求めなければならない。
【数３】 ここで、｛νl｝は、ＦＰＥ（１）を解くことにより得
られる。
られる。
【数４】
【００８８】３．単一リンクの漸近近似法 ＶＰＮ指数Ωはこの節で抑制される。この節で導入され
る記号については、表Ａに定義する。
る記号については、表Ａに定義する。
【００８９】サブネットワークへ進む前に、単一リンク
に対するＲＵＡＡの使用に焦点を当てる。またこの小節
でリンク指数ｌを抑制する。リンク容量Ｃは大きく、ト
ラヒック密度｛Ｖs ｝も大きく、Ｏ（Ｃ）であると仮定
する。リンク上のサービスｓに対する呼損率Ｂs へのＲ
ＵＡＡは、下記式で表される。
に対するＲＵＡＡの使用に焦点を当てる。またこの小節
でリンク指数ｌを抑制する。リンク容量Ｃは大きく、ト
ラヒック密度｛Ｖs ｝も大きく、Ｏ（Ｃ）であると仮定
する。リンク上のサービスｓに対する呼損率Ｂs へのＲ
ＵＡＡは、下記式で表される。
【数５】
【００９０】ここで、Ｂ(i)（ｉ＝１、２、３）は、ｓ
に依存しない。以下の二つの小節で、容量の変化による
呼損率の変化を近似する必要がある。ｎ＝Ｏ（１）が正
または負の整数である場合には、ＲＵＡＡは下記式で表
される。
に依存しない。以下の二つの小節で、容量の変化による
呼損率の変化を近似する必要がある。ｎ＝Ｏ（１）が正
または負の整数である場合には、ＲＵＡＡは下記式で表
される。
【数６】
【００９１】Θ(i)（ｎ）は、ｎの分析関数であり、Θ
(i)（０）＝０、ｉ＝１、２、３である。Ｃが整数でな
い場合には、Ｌs （ｄ、ｖ、「Ｃ」）＝Ｌs （ｄ、ν、
「Ｃ」）であるが、ｎが整数でない場合、近似法（７）
を使用する。特に、式（７）をｎで割った場合で、ｎ−
＞０の場合には、下記式の容量勾配が得られる。
(i)（０）＝０、ｉ＝１、２、３である。Ｃが整数でな
い場合には、Ｌs （ｄ、ｖ、「Ｃ」）＝Ｌs （ｄ、ν、
「Ｃ」）であるが、ｎが整数でない場合、近似法（７）
を使用する。特に、式（７）をｎで割った場合で、ｎ−
＞０の場合には、下記式の容量勾配が得られる。
【数７】
【００９２】ここで、σ(i)＝ｌｉｍn→0Θ(i)（ｎ）／
ｎである。これらの数値は、厳密な凹関数を最小値にす
る一意の整数ｚ*によりはっきりと表すことができる。
ｎである。これらの数値は、厳密な凹関数を最小値にす
る一意の整数ｚ*によりはっきりと表すことができる。
【数８】
【００９３】関数Ｆ（ｚ）およびｚ*は、ＵＡＡおよび
ＲＵＡＡに共通のものである。式（９）のミニマイザｚ
*は、二等分することにより容易に計算することができ
る。下記式は、後で必要になるΘ(i)に対するものであ
る。
ＲＵＡＡに共通のものである。式（９）のミニマイザｚ
*は、二等分することにより容易に計算することができ
る。下記式は、後で必要になるΘ(i)に対するものであ
る。
【数９】
【００９４】４．推定コストのＲＵＡＡ ＶＰＮ指数Ωはこの節で抑制される。ＦＰＥ（１）およ
び推定コストの式（４）に対するＲＵＡＡの内容につい
て検討する。ＲＵＡＡは、すでに説明したように、式
（１）の関数φslを評価する際に使用することができ
る。また、式（７）から、リンク指数ｌを再度導入し
て、下記式が得られる。
び推定コストの式（４）に対するＲＵＡＡの内容につい
て検討する。ＲＵＡＡは、すでに説明したように、式
（１）の関数φslを評価する際に使用することができ
る。また、式（７）から、リンク指数ｌを再度導入し
て、下記式が得られる。
【数１０】
【００９５】ここで、式（６）から、ａtl (i)＝Θl (i)
（ｄtl）／（１−Ｂtl）。式（４）から、ＲＵＡＡ（１
２）がそのサブネットワークのすべてのリンクに適用す
ることができる場合には、推定コストは下記式に従って
漸近近似法により求められる。
（ｄtl）／（１−Ｂtl）。式（４）から、ＲＵＡＡ（１
２）がそのサブネットワークのすべてのリンクに適用す
ることができる場合には、推定コストは下記式に従って
漸近近似法により求められる。
【数１１】
【００９６】ここで、ξl (i)は、下記式で表される。
【数１２】
【００９７】式（１４）は、｛ξl (i)｝の式の完全なシ
ステムである。パラメータ｛Ａsl (i)｝、｛νsl;r｝お
よび｛ａsk (j)｝は、すべてのＦＰＥ（１）を解くこと
により求められる。３Ｌ一次方程式（１４）のシステム
の解を求める複雑のレベルはＯ（２７Ｌ3 ）であり、一
方、推定コストに対して、直接ＳＬ一次方程式（４）の
システムの解を求める複雑のレベルは、Ｏ（Ｓ3 Ｌ3 ）
である。Ｓが大きい場合の、大きな利点は、サービスＳ
の数からの独立性性である。いずれの場合でも、リンク
ｌに対して適用できる場合には、式（１２）の近似法
は、式（４）で使用することができる。
ステムである。パラメータ｛Ａsl (i)｝、｛νsl;r｝お
よび｛ａsk (j)｝は、すべてのＦＰＥ（１）を解くこと
により求められる。３Ｌ一次方程式（１４）のシステム
の解を求める複雑のレベルはＯ（２７Ｌ3 ）であり、一
方、推定コストに対して、直接ＳＬ一次方程式（４）の
システムの解を求める複雑のレベルは、Ｏ（Ｓ3 Ｌ3 ）
である。Ｓが大きい場合の、大きな利点は、サービスＳ
の数からの独立性性である。いずれの場合でも、リンク
ｌに対して適用できる場合には、式（１２）の近似法
は、式（４）で使用することができる。
【００９８】５．リンク容量に対する収益感度 ＶＰＮ指数Ωはこの節で抑制される。リンク容量に対す
るサブネットワーク収益の感度に対する、ＲＵＡＡの内
容について検討する。すでに説明したように、Ｃの非整
数値に対するＬs（ｄ、ｖ、Ｃ）の滑らかな連続性を使
用して、リンクｌの容量に関するサブネットワーク収益
の対応する勾配が、下記式により表されることを証明す
ることができた。
るサブネットワーク収益の感度に対する、ＲＵＡＡの内
容について検討する。すでに説明したように、Ｃの非整
数値に対するＬs（ｄ、ｖ、Ｃ）の滑らかな連続性を使
用して、リンクｌの容量に関するサブネットワーク収益
の対応する勾配が、下記式により表されることを証明す
ることができた。
【数１３】
【００９９】それ故、式（８）、（１３）および（１
４）から、下記式を得ることができる。
４）から、下記式を得ることができる。
【数１４】
【０１００】要するに、大きなリンク容量Ｃlおよび同
じ程度のトラヒック密度に対しては、下記式が適用され
る。
じ程度のトラヒック密度に対しては、下記式が適用され
る。
【数１５】
【０１０１】ここで、ｗl は、下記式により表すことが
できる。
できる。
【数１６】
【０１０２】この場合、σl (i)、ｉ＝１、２、３、は、
ｚ*の代わりにｚl *を使用することにより、式（１０）
および（１１）で表される。また、ξl (i)は、式（１
４）の３Ｌ一次方程式のシステムの解を求めることによ
り、得ることができる。数値ｗlを線形化容量コストと
呼ぶことにする。
ｚ*の代わりにｚl *を使用することにより、式（１０）
および（１１）で表される。また、ξl (i)は、式（１
４）の３Ｌ一次方程式のシステムの解を求めることによ
り、得ることができる。数値ｗlを線形化容量コストと
呼ぶことにする。
【０１０３】６．アルゴリズムの数学的基礎 式（１７）に注目して、それを各リンクｌ上のそれに割
り当てられた帯域幅Ｃl (Ω)を持つサブネットワークΩ
に適用することにより、サブネットワークに対する収益
の線形化外挿は下記式で表される。
り当てられた帯域幅Ｃl (Ω)を持つサブネットワークΩ
に適用することにより、サブネットワークに対する収益
の線形化外挿は下記式で表される。
【数１７】
【０１０４】この場合、Ｗl (Ω)（ｌ＝１、
２、．．．、Ｌ）は、式（１８）により得られる線形化
容量コストであり、整数ｎl (Ω)は、現在の容量割当を
修正するための候補である。後者の数値は、適応する式
（１９）に対してＯ（１）でなければならない。
２、．．．、Ｌ）は、式（１８）により得られる線形化
容量コストであり、整数ｎl (Ω)は、現在の容量割当を
修正するための候補である。後者の数値は、適応する式
（１９）に対してＯ（１）でなければならない。
【０１０５】Ｃ(Ω) は、（Ｃl (Ω)、．．．、ＣL (Ω)）
として定義され、ｎ(Ω) は、（ｎl (Ω)、．．．、ｎL
(Ω)）として定義される。また、Ｃは、｛Ｃl (Ω)｝と
して定義される。
として定義され、ｎ(Ω) は、（ｎl (Ω)、．．．、ｎL
(Ω)）として定義される。また、Ｃは、｛Ｃl (Ω)｝と
して定義される。
【０１０６】ネットワーク収益がサブネットワーク収益
の合計であるために、下記式のようになることに留意さ
れたい。
の合計であるために、下記式のようになることに留意さ
れたい。
【数１８】
【０１０７】Ｗ（Ｃ−ｎ）を最大にするようなｎの選択
に進む。すなわち、下記式を参照されたい。
に進む。すなわち、下記式を参照されたい。
【数１９】
【０１０８】第二の拘束は、新しい容量割当は負の数値
であってはならず、それぞれ、任意のリンク容量を超え
ることができないという要件を単に反映しているに過ぎ
ない。二つのステップが行われる。これは全く個人的な
見解だが、コスト関数の線形構造が与えられ、リンクに
よる拘束が分離できる場合には、第一のステップは、式
（２１）は、各リンクに対する一つずつという形で、Ｌ
個の問題に分解されるようにする。すなわち、下記式を
使用した場合、
であってはならず、それぞれ、任意のリンク容量を超え
ることができないという要件を単に反映しているに過ぎ
ない。二つのステップが行われる。これは全く個人的な
見解だが、コスト関数の線形構造が与えられ、リンクに
よる拘束が分離できる場合には、第一のステップは、式
（２１）は、各リンクに対する一つずつという形で、Ｌ
個の問題に分解されるようにする。すなわち、下記式を
使用した場合、
【数２０】
【０１０９】ｌ（ｌ＝１、２、．．．、Ｌ）で表される
問題は、下記式で表される。
問題は、下記式で表される。
【数２１】
【０１１０】式（２３）においては、式（１９）の近似
が無効になるほど決定変数が、さらに、決して大きくな
らないように、第二の拘束（２１）は厳しいものになっ
ている。
が無効になるほど決定変数が、さらに、決して大きくな
らないように、第二の拘束（２１）は厳しいものになっ
ている。
【数２２】
【０１１１】ここで、定数（ｃｏｎｓｔ）の合理的な数
値は、約０．５である。以下に説明するステップにおい
て、最適な解、すなわち、新しい容量割当が整数値にな
るように、上記境界を確実に整数値になるようにするこ
とが重要である。下記式に留意されたい。
値は、約０．５である。以下に説明するステップにおい
て、最適な解、すなわち、新しい容量割当が整数値にな
るように、上記境界を確実に整数値になるようにするこ
とが重要である。下記式に留意されたい。
【０１１２】Ｃl (Ω)＞０の場合には、下記式のように
なる。
なる。
【数２３】
【０１１３】式（２３）のプログラミング問題の検討へ
進み、明らかな解を示す。この場合、下付き文字ｌは、
余分なものなので、表記を簡単にするためにｌを削除す
る。また、下記式の一般的な損失はないものと仮定す
る。
進み、明らかな解を示す。この場合、下付き文字ｌは、
余分なものなので、表記を簡単にするためにｌを削除す
る。また、下記式の一般的な損失はないものと仮定す
る。
【数２４】
【０１１４】すなわち、サブネットワークｌは「最も安
いもので」で、サブネットワーク−Ωは「最も高いも
の」である。以下同じ。それ故、Ω1＜Ω2の場合には、
同じ量だけｎ(Ω2)が減少し、ｎ(Ω1)が増大すると、何
時でも目的関数は減少する。それ故、式（２３）の解
は、グローバルな拘束Σｎ(Ω)＝０が満足するように、
ｉの小さな数値をもつ最大化するｎ(i)と、ｉの大きな
数値を持つ最小化ｎ(i)からなる。
いもので」で、サブネットワーク−Ωは「最も高いも
の」である。以下同じ。それ故、Ω1＜Ω2の場合には、
同じ量だけｎ(Ω2)が減少し、ｎ(Ω1)が増大すると、何
時でも目的関数は減少する。それ故、式（２３）の解
は、グローバルな拘束Σｎ(Ω)＝０が満足するように、
ｉの小さな数値をもつ最大化するｎ(i)と、ｉの大きな
数値を持つ最小化ｎ(i)からなる。
【０１１５】すこし考えれば、式（２６）および（２
７）により、下記式のような一意のサブネットワーク指
数Ｉが存在することが分かる。
７）により、下記式のような一意のサブネットワーク指
数Ｉが存在することが分かる。
【数２５】
【０１１６】
【外１６】
【数２６】
【表１】
【０１１７】＜例＞上記方法に基づく計算上の実験の結
果について簡単に説明する。図１の下部構造ネットワー
クは、八つのノードと、両方向に１０組のノードを接続
している、２４のＯＣ３リンクを含む。六種類のサービ
スがあり、個々の呼出の有効帯域幅は、すべてのリンク
上において、それぞれ、１６、４８、６４、９６、３８
４および６４０Ｋｂｐｓである。
果について簡単に説明する。図１の下部構造ネットワー
クは、八つのノードと、両方向に１０組のノードを接続
している、２４のＯＣ３リンクを含む。六種類のサービ
スがあり、個々の呼出の有効帯域幅は、すべてのリンク
上において、それぞれ、１６、４８、６４、９６、３８
４および６４０Ｋｂｐｓである。
【０１１８】ウェスト・コーポレーション、ミッドウェ
スト・コーポレーション、イースト・コーポレーション
およびサウス・コーポレーションに対して四つのＶＰＮ
が存在する。これらコーポレーションは、各サービスに
対して各ノードから各ノードへのトラヒックを含み、そ
の名称に対応する地理上の地域内の、ノードへまたノー
ドからのある程度の重要性を示す、個々のコーポレーシ
ョンに対するトラヒック・パターンを持つ、国内の顧客
である。許容ルートは、そのルートに最大四つのホップ
を持つようなルートである。
スト・コーポレーション、イースト・コーポレーション
およびサウス・コーポレーションに対して四つのＶＰＮ
が存在する。これらコーポレーションは、各サービスに
対して各ノードから各ノードへのトラヒックを含み、そ
の名称に対応する地理上の地域内の、ノードへまたノー
ドからのある程度の重要性を示す、個々のコーポレーシ
ョンに対するトラヒック・パターンを持つ、国内の顧客
である。許容ルートは、そのルートに最大四つのホップ
を持つようなルートである。
【０１１９】表Ｉは、最適化した設計に対するＶＰＮ上
の提供され、実行された帯域幅の要約である。特に重要
なことは、ＶＰＮに対する呼出阻止に有意な変動がない
ことである。
の提供され、実行された帯域幅の要約である。特に重要
なことは、ＶＰＮに対する呼出阻止に有意な変動がない
ことである。
【表２】
【０１２０】上記結果を、ＶＰＮ構造が除去され、総計
トラヒックが最適に経路選択される、完全共有設計によ
り得られる結果と比較する。完全共有の解の実行された
帯域幅の合計は、７３，７９５である。これは１．２％
の呼出阻止を示す。それ故、ＶＰＮの間での資源分割に
より、呼出阻止は約１８．５％増大する。
トラヒックが最適に経路選択される、完全共有設計によ
り得られる結果と比較する。完全共有の解の実行された
帯域幅の合計は、７３，７９５である。これは１．２％
の呼出阻止を示す。それ故、ＶＰＮの間での資源分割に
より、呼出阻止は約１８．５％増大する。
【０１２１】表IIの場合には、リンク２０．２（図１参
照）を考慮の対象とし、最適化した設計でＶＰＮに容量
の割当を行う。
照）を考慮の対象とし、最適化した設計でＶＰＮに容量
の割当を行う。
【表３】
【０１２２】１０-3の収束域値にＤ適合するために必要
な外部反復は、１０回だけであった。表IIIは、偶数回
の反復の後での、実行帯域幅の合計を示す。完全な共有
解に基づく、ＶＰＮ設計である、初期設計の適合度に特
に注目されたい。
な外部反復は、１０回だけであった。表IIIは、偶数回
の反復の後での、実行帯域幅の合計を示す。完全な共有
解に基づく、ＶＰＮ設計である、初期設計の適合度に特
に注目されたい。
【表４】
【図１】例示としての通信ネットワークの略図である。
【図２】多重サービス・ネットワークの最適経路選択問
題を解決するためのミトラ他の方法のフローチャートで
ある。
題を解決するためのミトラ他の方法のフローチャートで
ある。
【図３】呼損率およびネットワーク感度を決定する際に
含まれる他のステップを示す図２のフローチャートの拡
大詳細図である。
含まれる他のステップを示す図２のフローチャートの拡
大詳細図である。
【図４】固定点の式を示す図３の拡大詳細図である。
【図５】図３の手順と一緒に使用することができる均一
漸近近似法（ＵＡＡ）の図である。
漸近近似法（ＵＡＡ）の図である。
【図６】ＵＡＡおよび図３の手順との間の相互作用を示
す略図である。
す略図である。
【図７】本発明のある実施形態の最適経路選択および最
適帯域幅割当の複合問題を解決するためのプロセスのフ
ローチャートである。
適帯域幅割当の複合問題を解決するためのプロセスのフ
ローチャートである。
【図８】本発明を実行する際に役に立つ、通常のネット
ワーク交換機の簡単なブロック図である。
ワーク交換機の簡単なブロック図である。
【図９】図７のプロセスの詳細なフローチャートであ
る。
る。
【図１０】複数のサブネットワークをサポートする多重
サービス・ネットワークの最適経路選択問題を示す図９
のフローチャートの拡大詳細図である。
サービス・ネットワークの最適経路選択問題を示す図９
のフローチャートの拡大詳細図である。
【図１１】線形化した容量コストを計算するためのプロ
セスを示す図１０のフローチャートの拡大詳細図であ
る。
セスを示す図１０のフローチャートの拡大詳細図であ
る。
【図１２】図１１の手順と一緒に使用することができる
改良形均一漸近近似法（ＲＵＡＡ）の図である。
改良形均一漸近近似法（ＲＵＡＡ）の図である。
【図１３】ＲＵＡＡを内蔵するように修正した図１１の
プロセスのフローチャートである。
プロセスのフローチャートである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン エー．モリソン アメリカ合衆国 07974 ニュージャーシ ィ，ニュープロヴィデンス，アッシュウッ ド ロード 28 (72)発明者 カジャマライ ゴパラスワミー ラマクリ シュナン アメリカ合衆国 07922 ニュージャーシ ィ，バークレイ ハイツ，メイプル アヴ ェニュー 146
Claims (29)
- 【請求項１】 複数のサブネットワークおよび複数の通
信サービスをサポートし、その内部において、いくつか
の組の許容ルートが、前記各サブネットワークおよびサ
ービスに対する、各ソース−宛先の組の間で定義される
通信ネットワークのリンクに帯域幅を割り当てるための
方法であって、 各サブネットワークにおいて、 （ａ）各サービスおよびそれによりサービス受けるソー
ス−宛先の各組に対して、前記ソース−宛先の組の間で
許容ルートに提供されるトラヒック速度を決定するステ
ップと、 （ｂ）（ａ）のステップと（ｂ）のステップが、相互に
反応する方法で実行される場合に、前記サブネットワー
クの各リンクに各帯域幅を割り当てるステップとを含む
方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の方法において、前記ネ
ットワークにより実行される帯域幅の、ネットワーク収
益と呼ばれる、基準の加重総計を最大にするために、ス
テップ（ａ）とステップ（ｂ）とを実行する方法。 - 【請求項３】 請求項２に記載の方法において、少なく
とも一つのサブネットワークのサービスの最低品質を指
定する拘束の適用を受けるネットワーク収益を最大にす
る方法。 - 【請求項４】 請求項３に記載の方法において、前記拘
束が、サービスの少なくとも一つの種類の少なくとも一
つの前記サブネットワークにより実行される各帯域幅
が、指定のレベル以下に下がらないように指定する方
法。 - 【請求項５】 請求項４に記載の方法において、前記帯
域幅が、少なくとも一つの前記サービスの種類で実行さ
れる全サブネットワーク帯域幅である方法。 - 【請求項６】 請求項４に記載の方法において、前記帯
域幅が、少なくとも一つの指定したソース−宛先の組の
間のサービスの前記一つの種類で実行される、サブネッ
トワーク帯域幅である方法。 - 【請求項７】 請求項４に記載の方法において、前記指
定のレベルが、サービスの少なくとも一つの種類の関連
サブネットワークに提供された全トラヒックの指定部分
である方法。 - 【請求項８】 請求項２に記載の方法において、各リン
クに割り当てらた帯域幅が、サブネットワークの間で完
全に分割されるようにステップ（ｂ）が実行される方
法。 - 【請求項９】 請求項８に記載の方法において、ステッ
プ（ａ）の各反復が、リンクに対する帯域幅の前の割当
に反応し、少なくともステップ（ｂ）の第二およびそれ
以降の反復が、提供されるトラヒックの前の決定に、そ
れぞれ反応するように、ステップ（ａ）および（ｂ）が
反復して実行される方法。 - 【請求項１０】 請求項９に記載の方法において、各反
復中に、ネットワーク・トラヒックの決定論的流れモデ
ルを使用して、ステップ（ａ）が実行される方法。 - 【請求項１１】 請求項９に記載の方法において、各反
復中に、ネットワーク・トラヒックの決定論的流れモデ
ルを使用して、ステップ（ｂ）が実行される方法。 - 【請求項１２】 請求項９に記載の方法において、各反
復中に、ネットワーク・トラヒックの確率論的モデルを
使用して、ステップ（ａ）が実行され、ネットワーク・
トラヒックの決定論的モデルを使用して、ステップ
（ｂ）が実行される方法。 - 【請求項１３】 請求項９に記載の方法において、各反
復中に、ネットワーク・トラヒックの決定論的モデルを
使用して、ステップ（ａ）が実行され、ネットワーク・
トラヒックの確率論的モデルを使用して、ステップ
（ｂ）が実行される方法。 - 【請求項１４】 請求項９に記載の方法において、各反
復中に、各ネットワークに対して、ステップ（ａ）が独
立して実行される方法。 - 【請求項１５】 請求項１４に記載の方法において、各
ネットワークに対する各計算を並列に行うことによっ
て、各サブネットワークに対してステップ（ａ）が独立
して実行される方法。 - 【請求項１６】 請求項１４に記載の方法において、各
反復中に、帯域幅が各リンクに別々に再割り当てされる
ように、ステップ（ｂ）が実行される方法。 - 【請求項１７】 請求項１４に記載の方法において、各
サブネットワークから、各サブネットワーク収益を合計
することによって、前記ネットワーク収益を評価し、さ
らに、各反復中に、 （ａ）各サブネットワークの各リンクに対して、前記サ
ブネットワークに対する前記リンクへ割り当てられた帯
域幅に対する、関連サブネットワーク収益の感度を表す
容量コストを計算するステップと、 （ｂ）前記帯域幅の再割当に基づいて、新しいサブネッ
トワークに対する、前記帯域幅の割当の現在の組に基づ
いて、現在のサブネットワーク収益から外挿するため
に、前記容量コストを使用するステップとを含む方法。 - 【請求項１８】 請求項１７に記載の方法において、各
容量コストが、線形化された容量コストである方法。 - 【請求項１９】 請求項１７に記載の方法において、 各推定コストと呼ばれる各ペナルティが、それぞれの各
サービスに対する各サブネットワークの各リンクに関連
していて、 各推定コストが、関連サブネットワークの呼出毎の有効
収益、および前記関連リンクに経路選択されるサービス
を少なくする働きをし、推定コストが、各サブネットワ
ークの種々のリンク上の帯域幅が不十分なために、呼出
が失われる確率を反映し、ステップ（ｃ）が推定コスト
の評価を含む方法。 - 【請求項２０】 請求項１９に記載の方法において、確
率論的モデルが、ネットワーク・トラヒックを表示する
ために使用され、少なくともいくつかのリンク上の呼損
率を表すために、より精度の高い均一漸近近似を使用し
て推定コストの評価が行われる方法。 - 【請求項２１】 請求項１９に記載の方法において、確
率論的モデルが、ネットワーク・トラヒックを表示する
ために使用され、少なくともいくつかのリンクに対して
前記リンク上の呼損率を表すために、正確な方法を使用
して、推定コストの評価が行われる方法。 - 【請求項２２】 請求項１９に記載の方法において、推
定コストの評価が、前記リンク上の呼損率を表すための
決定論的モデルを使用して行われる方法。 - 【請求項２３】 請求項１９に記載の方法において、確
率論的モデルが、ネットワーク・トラヒックを表すため
に使用され、推定コストの評価が、比較的小さな容量を
持つ少なくともいくつかのリンク上の呼損率を表すため
の正確な方法を使用して行われ、漸近近似法が、比較的
大きな容量を持つ少なくともいくつかのリンク上の呼損
率を表すために使用される方法。 - 【請求項２４】 請求項１９に記載の方法において、確
率論的モデルが、ネットワーク・トラヒックを表すため
に使用され、少なくともいくつかの比較的早期の反復中
に、少なくとも何本かのリンク上の呼損率を表す均一漸
近近似法を使用して、推定コストの評価が行われ、少な
くとも何回かの比較的後期の反復中に、少なくとも何本
かのリンク上の呼損率を表すための近似法に対するより
精度の高い均一漸近近似を使用して推定コストの評価が
行われる方法。 - 【請求項２５】 請求項９に記載の方法において、さら
に、ステップ（ｂ）の最後の反復の後で、少なくとも一
つの他のサブネットワークに、少なくとも一つのサブネ
ットワークからの、少なくとも一本のリンクで、帯域幅
を一時的に再度割り当てる方法。 - 【請求項２６】 請求項１に記載の方法において、前記
方法が、さらに、少なくとも一つのサブネットワーク
の、少なくとも一つのソース−宛先の組に提供されたサ
ービスの少なくとも一つの種類での、トラヒック密度の
測定を含み、 ステップ（ａ）および（ｂ）が前記測定ステップに応じ
て実行され、 前記方法が、さらに、ステップ（ａ）および（ｂ）に応
じて、ネットワーク素子の少なくとも一つの動作パラメ
ータの設定を含む方法。 - 【請求項２７】 請求項２６に記載の方法において、ネ
ットワーク素子の少なくとも一つの動作パラメータを設
定するステップが、スケジュール作成加重の設定を含む
方法。 - 【請求項２８】 請求項１に記載の方法において、前記
方法が、さらに、少なくとも一つのサブネットワーク
の、少なくとも一つのソース−宛先の組に提供された、
サービスの少なくとも一つの種類での、トラヒック密度
の測定を含み、 ステップ（ａ）および（ｂ）が、前記測定ステップに応
じて実行され、 前記方法が、さらに、ステップ（ａ）および（ｂ）の後
で、少なくとももう一度のトラヒック密度の測定を含
み、 前記方法が、さらに、トラヒック密度の少なくとももう
一度の測定に応じて、少なくとも一つのサブネットワー
クから少なくとも一つの他のサブネットワークへの、少
なくとも一本のリンクでの帯域幅の一時的な再割当を含
む方法。 - 【請求項２９】 請求項２８に記載の方法において、少
なくとも一つのリンクでの一時的な帯域幅の再割当の前
記ステップが、幹線留保パラメータの設定を含む方法。
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