JPWO2015059917A1 - マルチレイヤネットワーク制御方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】上位レイヤで要求された経路に応じて下位レイヤの経路を追加可能なマルチレイヤネットワーク制御方法および装置を提供する。【解決手段】複数レイヤのネットワークからなるマルチレイヤネットワークを制御する際に、下位レイヤネットワークのトポロジ情報に基づいて上位レイヤネットワークにおける仮想リンク（Ｌ９０１〜Ｌ９０３）を生成し、上位レイヤネットワークでの与えられた経路（Ｆ７０１）に少なくとも１つの仮想リンクが含まれる場合には、当該仮想リンクに対応する下位レイヤ経路（Ｌ６０１、Ｌ６０２）を下位レイヤネットワークに設定する。【選択図】図１１

Description

本発明はマルチレイヤネットワークの制御技術に関する。

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

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

特開２００８−２１１５５１号公報

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

このために、例えば、下位レイヤのパスを追加すれば更に低遅延の上位レイヤパス経路が得られる場合であっても、上位レイヤの利用可能なネットワークリソースとしてパス設定済の区間のリンクのみを使わざるを得ない。特許文献１によるマルチレイヤパス制御方法でも、リンクの無い区間へのリンク追加を考慮して上位レイヤのパスを設定することはできない。

そこで、本発明の目的は、上位レイヤで要求された経路に応じて下位レイヤの経路を追加可能なマルチレイヤネットワーク制御方法および装置を提供することにある。

本発明によるマルチレイヤネットワーク制御装置は、複数レイヤのネットワークからなるマルチレイヤネットワークを制御する装置であって、下位レイヤネットワークのトポロジ情報に基づいて上位レイヤネットワークにおける仮想リンクを生成する仮想リンク生成手段と、前記上位レイヤネットワークでの与えられた経路に少なくとも１つの仮想リンクが含まれる場合には、当該仮想リンクに対応する下位レイヤ経路を前記下位レイヤネットワークに設定する制御手段と、を有することを特徴とする。
本発明によるマルチレイヤネットワーク制御方法は、複数レイヤのネットワークからなるマルチレイヤネットワークを制御する方法であって、仮想リンク生成手段が、下位レイヤネットワークのトポロジ情報に基づいて上位レイヤネットワークにおける仮想リンクを生成し、制御手段が、前記上位レイヤネットワークでの与えられた経路に少なくとも１つの仮想リンクが含まれる場合には、当該仮想リンクに対応する下位レイヤ経路を前記下位レイヤネットワークに設定する、ことを特徴とする。

本発明によれば、上位レイヤで要求された経路に応じて下位レイヤの経路を追加することで上位レイヤでの有利な経路設定が可能となる。

図１は、本発明の第１実施形態によるマルチレイヤ制御装置の機能的構成を示すブロック図である。 図２は、第１実施形態によるマルチレイヤ制御装置における階層制御部の機能的構成を示すブロック図である。 図３は、第１実施形態によるマルチレイヤ制御装置の動作を説明するためのマルチレイヤネットワークの一例を示す構成図である。 図４は、第１実施形態によるマルチレイヤ制御装置におけるユーザ向けNWDB情報の作成動作を示すフローチャートである。 図５は、図４に示すユーザ向けNWDB情報作成後の各ネットワークデータベース情報の概略的構成を示す模式図である。 図６は、図４に示すユーザ向けNWDB情報作成後のユーザ向けネットワークデータベースのデータ構成の一例を示す模式図である。 図７は、図４に示すユーザ向けNWDB情報作成後の上位レイヤネットワークデータベースのデータ構成の一例を示す模式図である。 図８は、図４に示すユーザ向けNWDB情報作成後の下位レイヤネットワークデータベースのデータ構成の一例を示す模式図である。 図９は、第１実施形態によるマルチレイヤ制御装置における階層制御部が有するレイヤ境界情報の一例を示す模式図である。 図１０は、第１実施形態によるマルチレイヤ制御装置におけるフロー設定動作を示すフローチャートである。 図１１は、図１０に示すフロー設定後の各ネットワークデータベース情報の概略的構成を示す模式図である。 図１２は、図１０に示すフロー設定後のユーザ向けネットワークデータベースのデータ構成の一例を示す模式図である。 図１３は、図１０に示すフロー設定後の上位レイヤネットワークデータベースのデータ構成の一例を示す模式図である。 図１４は、図１０に示すフロー設定後の下位レイヤネットワークデータベースのデータ構成の一例を示す模式図である。 図１５は、本発明の第２実施形態によるマルチレイヤ制御装置の機能的構成を示すブロック図である。 図１６は、第２実施形態によるマルチレイヤ制御装置の各ユーザ向けNWDB情報の作成動作を示すフローチャートである。 図１７は、第２実施形態によるマルチレイヤ制御装置におけるフロー設定動作を示すフローチャートである。

＜実施形態の概要＞
本発明の実施形態によれば、下位レイヤネットワークのトポロジ情報に基づいて上位レイヤネットワークにおける仮想的なリンクを生成しておき、上位レイヤネットワークにおいて要求された経路内に下位レイヤネットワークでパス設定されていない区間があれば、当該区間のパス設定を実行する。このように、上位レイヤでの要求に応じて下位レイヤネットワークのパス設定を実行することにより、上位レイヤにおいてより有利な経路、例えばより低遅延の経路の設定が可能となる。以下、「マルチレイヤネットワーク制御」を「マルチレイヤ制御」と簡略化し、「フロー」という用語を「パス」と同義に用いて、本発明の実施形態について詳細に説明する。

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

１．１）構成
図１において、本実施形態によるマルチレイヤ制御装置１０は、ユーザによるユーザ要求部２０からのフロー要求に従って、下位レイヤネットワーク３１および上位レイヤネットワーク３２を制御する。マルチレイヤ制御部装置１０は、ユーザ向けNWDB（ネットワークデータベース）１０１、上位レイヤNWDB１０２、下位レイヤNWDB１０３および階層制御部１０４を有する。さらに、マルチレイヤ制御部装置１０は、上位レイヤNWDB１０２および下位レイヤNWDB１０３におけるそれぞれの情報変更に従って上位レイヤネットワーク３２および下位レイヤネットワーク３１をそれぞれ制御する上位レイヤ制御部１０５および下位レイヤ制御部１０６を有する。

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

階層制御部１０４は、後述するように、下位レイヤNWDB１０３におけるフロー情報に基づいてユーザ向けNWDB１０１および上位レイヤNWDB１０２のリンクへの変換、仮想リンクの生成、ユーザ向けNWDB１０１への登録等の制御を実行する。

図２に示すように、階層制御部１０４は、全体の制御、外部ネットワークデータベースのアクセス管理等を行う管理部２０１を有し、外部のネットワークデータベース１０１−１０３へのアクセス、情報の取得または更新を外部データベースアクセス部２０２を通して実行する。さらに、階層制御部１０４は、ユーザ向けNWDB１０１の仮想リンク情報および仮想ポート情報を作成する仮想ネットワーク情報作成部２０３、上位レイヤと下位レイヤとのレイヤ境界を管理するレイヤ境界情報管理部２０４、ユーザ向けNWDB１０１、上位レイヤNWDB１０２および下位レイヤNWDB１０３に格納された情報の対応を管理するDB情報間対応管理部２０５、および、ネットワークデータベースのトポロジ情報を基に経路計算および計算した経路の管理を行う経路計算・管理部２０６を有する。

なお、階層制御部１０４は、マルチレイヤ制御装置１０の図示しないメモリに格納されたプログラムをＣＰＵ(Central Processing Unit)等のコンピュータ上で実行することにより、同等の機能を実現することもできる。以下、図３に例示するマルチレイヤネットワークを参照しながら、本実施形態によるマルチレイヤ制御装置１０の動作について説明する。

１．２）マルチレイヤネットワークの構成例
図３に示すように、マルチレイヤネットワークは、下位レイヤネットワーク３１、上位レイヤネットワーク３２およびレイヤ境界４０から構成されるものとする。具体的には、上位レイヤネットワーク３２はノードＮ１１〜Ｎ１３とポートＰ３０１〜Ｐ３１０とを有し、下位レイヤネットワーク３１はノードＮ２１〜Ｎ２３と、ポートＰ４０１〜Ｐ４１２と、リンクＬ６０１〜Ｌ６０３とを有する。

さらに、レイヤ境界４０は、ポートＰ３０５とＰ４０１とを接続する境界コネクションＢ５０１、ポートＰ３０６とＰ４０２とを接続する境界コネクションＢ５０２、ポートＰ３０７とＰ４０３とを接続する境界コネクションＢ５０３、ポートＰ３０８とＰ４０４とを接続する境界コネクションＢ５０４、ポートＰ３０９とＰ４０５とを接続する境界コネクションＢ５０５、および、ポートＰ３１０とＰ４０６とを接続する境界コネクションＢ５０６から構成されるものとする。

マルチレイヤ制御装置１０の上位レイヤ制御部１０５および下位レイヤ制御部１０６は、図３における上位レイヤネットワーク３２の情報と下位レイヤネットワーク３１の情報とをそれぞれのネットワークから取得し、上位レイヤNWDB１０２と下位レイヤNWDB１０３とにそれぞれノード、ポートおよびリンクに関する情報を登録しているものとする。また、レイヤ境界４０の情報は、予め階層制御部１０４に設定されているものとする。

以下、マルチレイヤ制御装置１０のユーザ向けNWDB１０１の作成動作とフロー設定動作について図４〜図１４を参照しながら詳細に説明する。

１．３）仮想リンク作成
図４において、まず、階層制御部１０４の管理部２０１は、外部ＤＢアクセス部２０２を通して上位レイヤNWDB１０２から上位レイヤのトポロジ情報を取り込み、ユーザ向けNWDB１０１へコピーする（動作Ｓ３０１）。このとき、レイヤ境界４０に設定されているポートはコピーしない。

続いて、階層制御部１０４の仮想ＮＷ情報作成部２０３は、上位レイヤネットワーク３２にてレイヤ境界４０のポートを持つノードに対応するユーザNWDB１０１のノードについて仮想ポートを作成する（動作Ｓ３０２）。仮想ポートの数は、作成しようとしている仮想リンクパターンに十分な個数を作成する。例えば、レイヤ境界を持つＮ個のノード間でフルメッシュ接続をする場合には、（Ｎ−１）個の仮想ポートを各ノードに作成する。

続いて、仮想ＮＷ情報作成部２０３は、作成した仮想ポート同士を結ぶリンクの接続可能性の確認と仮想リンクの作成を行う（動作Ｓ３０３）。例えばレイヤ境界を持つノード間でフルメッシュ接続をする場合には、接続するノードの全ペアについて接続可能性確認を行い、仮想リンクを作成する。接続可能性確認とは、具体的には、経路計算・管理部２０６を用いて下位レイヤノード間にて経路計算を行い、経路が見つかれば接続可能性があると判定する。

例えば、図３のノードＮ１１とＮ１２との間の接続可能性確認では、レイヤ境界４０における下位レイヤノードＮ２１とＮ２２との間の経路計算を行う。図３の例では、ノードＮ２１とＮ２２との間はリンクＬ６０１を経由する経路があるので、接続可能性があると判断する。接続可能性がある場合は、仮想ＮＷ情報作成部２０３は、ユーザ向けNWDB１０１に、ノードＮ１１の仮想ポートの１つとノードＮ１２の仮想ポートの１つとを接続する仮想リンクを作成する。

その際、階層制御部１０４は、計算した経路情報と、ノードＮ２１とＮ２２間のリンクリスト（ここではリンクＬ６０１のみ）とを仮想リンクに対応づけて保持する。経路計算に失敗した場合は、仮想リンクは作成しない。このとき、両端のノードの仮想ポートを削除してもよい。以上の動作を、ユーザ向けNWDB１０１におけるレイヤ境界４０を持つノードの全ペアについて行うことにより、フルメッシュ接続の仮想リンクを作成することができる。

以上により、図５に示すように、階層制御部１０４は、ユーザ向けNWDB１０１に上位レイヤのノードに関する情報と、その間の接続可能な仮想リンクに関する情報とを格納する。ここでは、ユーザ向けNWDB１０１に、ノードＮ１１〜Ｎ１３と、各ノードにおける点線の円で示す仮想ポートＰ８０１〜Ｐ８０６と、点線で示す仮想リンクＬ９０１〜Ｌ９０３と、が格納される。図６に、図３のマルチレイヤネットワークにおけるユーザ向けNWDB１０１の具体的なデータ構成を示す。

図６に示すように、ユーザ向けNWDB１０１には、ノード情報１０１Ａ、ポート情報１０１Ｂおよびリンク情報１０１Ｃというトポロジ情報が登録されている。ノード情報１０１Ａは各ノードの識別情報を示す。ポート情報１０１Ｂの”Assigned”は、仮想ポートであるかどうかを示す情報であり、TRUEであれば仮想ポートではなく実在のポート、FALSEであれば仮想ポートであることを示す。リンク情報１０１Ｃの”Established”は、リンクが仮想リンクであるかを示す情報であり、TRUEであれば下位レイヤネットワークに実際にフローが設定されている設定済リンク、FALSEであれば仮想リンクであることを示す。また、リンクの遅延(Delay)には、階層制御部１０４が各仮想リンク作成時に計算した経路上のリンク遅延の総和がメトリック情報として登録される。すなわち、遅延(Delay)は、当該区間に下位レイヤのフローを設定してリンクを作成した場合に生じるリンク遅延を表す。

図７および図８は、ユーザ向けNWDB１０１の作成時の上位レイヤNWDB１０２と下位レイヤNWDB１０３をそれぞれ示す。図７に示す上位レイヤNWDB１０２には、下位レイヤネットワークにフローがないためリンクはなく、ノード情報１０２Ａおよびポート情報１０２Ｂのみが登録されている。ただし、ネットワークの構成によっては、レイヤ境界でないポート同士を接続するリンクが登録される場合もある。この場合は、リンクも含めてユーザ向けNWDBへコピーする。

図８に示す下位レイヤNWDB１０３には、ノート情報１０３Ａ、ポート情報１０３Ｂ、リンク情報１０３Ｃというトポロジ情報が登録されている。リンク情報１０３Ｃの遅延情報(Delay)は、例えばリンクの物理的な距離に基づく伝搬遅延であり、下位レイヤ制御部１０６により登録される。なお、下位レイヤNWDB１０３にはフローが登録されていないが、ネットワークの初期状態によってはフローが登録されている場合もある。この場合は、各フローに対応する設定済のリンクを作成してから仮想リンク作成の動作を行う。

図９は、階層制御部１０４のレイヤ境界情報管理部２０４が保持するレイヤ境界４０のデータ構成を示す。

なお、各ネットワークデータベースにおけるノード、ポート、リンクおよびフローの情報は、上述したものに限定されない。例えば、各ポートに最大帯域と残り帯域、フローに確保する帯域情報を追加しても良いし、リンクの遅延以外に経路計算のためのコスト情報をメトリック情報として追加しても良い。また、例えば、制御するネットワークが光レイヤのネットワークであれば、ポートに利用可能リソース情報と空リソース情報を追加しても良い。リソース情報とは、WDMレイヤでは波長、TDMレイヤではタイムスロットに対応する。

１．４）フロー設定動作
次に、ユーザ向けNWDB１０１にフローが追加された場合のマルチレイヤ制御装置１０の動作を図１０〜図１４を参照しながら説明する。

まず、ユーザ要求部２０は、図６に例示するユーザ向けNWDB１０１のトポロジ情報を参照し、設定しようとするフローの要求条件を基にフローの経路計算を行う。ここでは、フローの要求条件として、ノードＮ１１のポートＰ３０１からノードＮ１３のポートＰ３０４の間のフロー（図５参照）を遅延最小で要求するものとする。ノードＮ１１からノードＮ１３までのフローの経路候補としては、図５に示すように、リンクＬ９０１（遅延100msec）とＬ９０２（遅延100msec）を通る第１経路（合計遅延200msec）と、リンクＬ９０３（遅延300msec）の第２経路（合計遅延300msec）とがある。この場合、第１経路の方が遅延が小さいため、ユーザ要求部２０は第１経路（Ｌ９０１−Ｌ９０２）を選択する。遅延最小の経路を計算するアルゴリズムとしては、例えば遅延をリンクのコストと見なしたダイクストラアルゴリズムが考えられる。

図１０において、ユーザ要求部２０は、選択した第１経路（Ｌ９０１−Ｌ９０２）を持つフローＦ７０１をユーザ向けNWDB１０１に登録する（動作Ｓ４０１）。ユーザ向けNWDB１０１におけるフローＦ７０１は図１１に模式的に示されている。このとき、図１２に示すユーザ向けNWDB１０１におけるフロー情報１０１ＤのStatusは「設定中」としておく。

ユーザ要求部２０からユーザ向けNWDB１０１に対してフローＦ７０１が登録されると、階層制御部１０４は、当該フローＦ７０１の経路に仮想リンクが含まれるか否かを確認する（動作Ｓ４０２）。この例では、フローＦ７０１には２つの仮想リンクＬ９０１およびＬ９０２が含まれる。

仮想リンクが含まれていれば（動作Ｓ４０２；Ｙｅｓ）、階層制御部１０４は、まず１つの仮想リンク（ここではＬ９０１）に対応するフローを下位レイヤNWDB１０３に登録する（動作Ｓ４０３）。具体的には、図１１を参照すると、仮想リンクＬ９０１に対応する下位レイヤの経路は、ノードＮ２１とＮ２２との間のリンクＬ６０１を通る経路であり、フローの端点としてレイヤ境界４０に含まれるノードＮ２１のポートＰ４０２とノードＮ２２のポートＰ４０３とが選択されたものとする。したがって、階層制御部１０４は、図１４に示すように、下位レイヤNWDB１０３に対し、リンクＬ６０１を経路としポートＰ４０２とポートＰ４０３とを端点とするフローＦ７０３を登録する。ただし、この時点ではフローＦ７０３のStatusは「設定中」としておく。

下位レイヤNWDB１０３にフローＦ７０３が登録されると、下位レイヤ制御部１０６は登録されたフローＦ７０３の情報に従って下位レイヤネットワーク３１の各ネットワーク装置に実際にフローを設定する（動作Ｓ４０４）。フロー設定が完了すると、下位レイヤ制御部１０６は、図１４に示すように、下位レイヤNWDB１０３におけるフローＦ７０３のStatusを「設定済」に変更する。

下位レイヤ制御部１０６によるフロー設定が完了すると、階層制御部１０４は、設定したフローＦ７０３に対応するユーザ向けNWDB１０１における仮想リンクを「設定済」に変更する（動作Ｓ４０５）。具体的には、図１２に示すように、仮想リンクＬ９０１のEstablished（設定済）を”TRUE”に変更する。また、仮想リンクＬ９０１の端点の仮想ポートＰ８０２およびＰ８０３と、上位レイヤNWDB１０２のポートとの対応づけも併せて行う。下位レイヤNWDB１０３のフローＦ７０３の端点ポートはノードＮ２１のポートＰ４０２とノードＮ２２のポートＰ４０３であるから、図９に示すレイヤ境界情報を参照することで、これらのポートに対応する上位レイヤネットワーク３２のポートは、それぞれＰ３０６およびＰ３０７であることがわかる。したがって、階層制御部１０４のＤＢ情報間対応管理部２０５は、ユーザ向けNWDB１０１の仮想ポートＰ８０２に上位レイヤNWDB１０２のノードＮ１１のポートＰ３０６を、ユーザ向けNWDB１０１の仮想ポートＰ８０３に上位レイヤNWDB１０２のノードＮ１２のポートＰ３０７を、それぞれ対応させ、このポート対応関係を保持する。階層制御部１０４の管理部は、図１２に示すように、ユーザ向けNWDB１０３のポート情報１０１Ｂにおける仮想ポートＰ８０２およびＰ８０３のAssignedをそれぞれ”TRUE”に変更する。

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

上位レイヤNWDB１０２へのリンク登録が終わると、階層制御部１０４は、仮想リンクの再配置を行う（動作Ｓ４０７）。具体的には、上位レイヤネットワーク３２のノードのうち、ここまでのリンク・フロー設定によってレイヤ境界のポート全てにリンクが設定されたノードを、ユーザ向けNWDB１０１の仮想ポート作成対象ノードから除外する。これにより除外されたノードの仮想ポートおよび仮想リンクもユーザ向けNWDB１０１から削除される。逆に、上位レイヤにてリンクの設定されていないレイヤ境界のポートがあるにも拘わらず、ユーザ向けNWDB１０１に仮想ポートのないノードがあれば、仮想ポートおよび仮想リンクを追加する。例えば、仮想リンクをフルメッシュで作成している場合、そのノードを含む全ての仮想ポート作成対象ノードに仮想ポートを追加し、図４の動作Ｓ３０３と同様の動作により、仮想リンクの作成を行う。仮に、この仮想リンク再配置によりユーザ向けNWDB１０１へ登録されたフローが通る仮想リンクがなくなれば、フローの設定失敗となるため、フローのStatus情報を設定失敗に変更する。この場合は、例えばユーザ要求部２０が、ユーザ向けNWDB１０１のトポロジ情報を用いて、別の経路にフローを設定し直す。

階層制御部１０４は、以上の動作Ｓ４０３〜Ｓ４０７を、最初にユーザ向けNWDB１０１へ登録されたフローの通る全ての仮想リンクに対して行う（動作Ｓ４０８）。上述したように、フローＦ７０１に含まれる２つの仮想リンクＬ９０１およびＬ９０２のうち仮想リンクＬ９０１に対しての処理は完了したが、他方の仮想リンクＬ９０２が残っている（動作Ｓ４０８；Ｎｏ）。したがって、仮想リンクＬ９０２に対して、上記動作Ｓ４０３〜Ｓ４０７を実行する。

全ての仮想リンクに対してパス設定が完了した場合（動作Ｓ４０８；Ｙｅｓ）、またはフローＦ７０１の経路に仮想リンクが含まれない場合（動作Ｓ４０２；Ｎｏ）、階層制御部１０４は、ユーザ向けNWDB１０１へ登録されたフローの情報を上位レイヤNWDB１０２へコピーする（動作Ｓ４０９）。この例では、ユーザ向けNWDB１０１におけるフローＦ７０１の情報がコピーされ、上位レイヤNWDB１０２のフロー情報１０２ＤにフローＦ７０２として登録されるが、図１３に示すフローＦ７０２のStatusは「設定中」とされる。

上位レイヤNWDB１０２にフローが登録されると、上位レイヤ制御部１０５が登録されたフローＦ７０２の情報に従い、上位レイヤネットワーク３２の各ネットワーク装置に実際にフローを設定する（動作Ｓ４１０）。設定が完了すると、上位レイヤ制御部１０５は、図１３に示すように、上位レイヤNWDB１０２のフローＦ７０２のStatus情報を「設定済」に変更する。階層制御部１０４は、この変更を検出すると、図１２に示すように、ユーザ向けNWDB１０１におけるフローＦ７０１のStatusを「設定済」に変更する。ユーザ要求部２０は、このユーザ向けNWDB１０１のフロー情報変更により、フロー設定完了を知ることができる。

以上の動作により、階層制御部１０４は、図１１に示すように、下位レイヤネットワーク３１および上位レイヤネットワーク３２に必要なフローの設定を行う。上述したように、図１１に示すユーザ向けNWDB１０１、上位レイヤNWDB１０２および下位レイヤNWDB１０３のそれぞれのデータ構成が図１２、図１３および図１４に例示されている。

図１２に示すユーザ向けNWDB１０１では、トポロジ情報（１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃ）に加えて、フロー情報１０１Ｄが追加されている。また、設定済になったリンクのEstablished情報が”TRUE”に、上位レイヤネットワークのポートと対応づけられたポートのAssigned情報が”TRUE”になっている。このようにユーザ向けNWDB１０１にフローが追加された場合、マルチレイヤ制御装置１０が下位レイヤネットワーク３１、上位レイヤネットワーク３２のそれぞれに必要な設定を行う。

図１３に示す上位レイヤNWDB１０２では、下位レイヤネットワーク３１にフローが設定されたためにリンクＬ００１、Ｌ００２が追加されている。また、設定されたフローの情報も追加されている。

図１４に示す下位レイヤNWDB１０３では、トポロジ情報（１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃ）に加え、フロー情報１０３Ｄが追加されている。Pathに経路情報が経由するリンクのリストの形で保持される。また、Matchにはフローの入力側端点のノードとポートの情報が、Actionにはフローの出力側端点のノードとポートの情報が保持される。

１．５）効果
以上述べたように、本発明の第１実施形態によれば、ユーザ向けNWDB１０１に仮想リンクを作成し、下位レイヤにフローを設定した場合の遅延などの見込み情報を入れる。これにより、まだ下位レイヤにフローが設定されておらず上位レイヤにリンクの無い状態であっても、ユーザがリンク追加を考慮して、設定しようとするフローの要求に合う経路を決定しパス設定をすることができる。すなわち、下位レイヤネットワーク３１でリンクの無い区間に対するリンク追加を考慮してパス設定を行うことができる。

２．第２実施形態
本発明の第２実施形態によるマルチレイヤ制御装置は３レイヤのネットワークを制御対象とする。下位のレイヤから順に第１レイヤ、第２レイヤ、第３レイヤとする。

２．１）構成
図１５において、本実施形態によるマルチレイヤ制御装置５０は、ユーザによるユーザ要求部２０からのフロー要求に従って、第１レイヤネットワーク３３、第２レイヤネットワーク３４および第３レイヤネットワーク３５を制御する。マルチレイヤ制御装置５０は、第１および第２階層制御部５１０１および５１０２、第１および第２ユーザ向けNWDB５２０１および５２０２、第１、第２および第３レイヤNWDB５３０１〜５３０３、第１、第２および第３レイヤ制御部５４０１〜５４０３を有する。

第１ユーザ向けNWDB５２０１は、第１階層制御部５１０１のユーザ向けNWDBであり、かつ第２階層制御部５１０２の下位レイヤNWDBである。第２ユーザ向けNWDB５２０２は、第２階層制御部５１０２のユーザ向けNWDBである。

第１レイヤNWDB５３０１は、第１階層制御部５１０１の下位レイヤNWDBであり、第１レイヤネットワーク３３のネットワーク情報を保持する。第２レイヤNWDB５３０２は、第１階層制御部５１０１の上位レイヤNWDBであり、第２レイヤネットワーク３３のネットワーク情報を保持する。第３レイヤNWDB５３０３は、第２階層制御部５１０２の上位レイヤNWDBであり、第３レイヤネットワーク３３のネットワーク情報を保持する。

第１、第２および第３レイヤ制御部５４０１〜５４０３は、第１、第２および第３レイヤNWDB５３０１〜５３０３におけるそれぞれの情報変更に従って第１、第２および第３レイヤネットワーク３３〜３５をそれぞれ制御する。

２．２）ユーザ向けNWDBの作成
前提として、マルチレイヤ制御装置５０の第１レイヤ制御部５４０１、第２レイヤ制御部５４０２および第３レイヤ制御部５４０３は、第１、第２および第３レイヤネットワーク３３〜３５からそれぞれのネットワーク情報を取得し、第１、第２および第３レイヤNWDB５３０１〜５３０３に、ノード、ポートおよびリンクの情報をそれぞれ登録しているものとする。また、第１レイヤと第１レイヤとのレイヤ境界情報、第２レイヤと第３レイヤとのレイヤ境界情報は、それぞれ第１階層制御部５１０１および第２階層制御部５１０２に設定されているものとする。

図１６において、第１階層制御部５１０１は、第１レイヤNWDB５３０１を下位レイヤNWDBとし、第２レイヤNWDB５３０２を上位レイヤNWDBとして、第１ユーザ向けNWDB５２０１の情報を作成する（動作Ｓ５５０１）。具体的な生成動作は、図４に示す第１実施形態と同様である。

次に、第２階層制御部５１０２は、第１ユーザ向けNWDB５２０１を下位レイヤNWDBとし、第３レイヤNWDB５３０３を上位レイヤNWDBとして、第２ユーザ向けNWDB５２０２の情報を作成する（動作Ｓ５５０２）。具体的な生成動作は、図４に示す第１実施形態と同様である。以上の動作により、第１および第２ユーザ向けNWDB５２０１および５２０２の情報作成が完了する。

２．３）フロー設定動作
次に、図１７を参照しながら、第２ユーザ向けNWDB５２０２にフローが追加された場合の第２実施形態によるマルチレイヤ制御動作を説明する。

ユーザ要求部２０は、第２ユーザ向けNWDB５２０２のトポロジ情報を参照し、設定しようとするフローの要求条件を基に、フローの経路計算を行い、第２ユーザ向けNWDB５２０２にフローを登録する（動作Ｓ５６０１）。具体的な動作は図１０の動作Ｓ４０１と同様である。

ユーザ要求部２０から第２ユーザ向けNWDB５２０２にフローが登録されると、第２階層制御部５１０２は、登録されたフローの経路に仮想リンクが含まれるか否かを確認する（動作Ｓ５６０２）。仮想リンクが含まれる場合（動作Ｓ５６０２；Ｙｅｓ）、第２階層制御部５１０２は、自身からみて下位レイヤNWDBに相当する第１ユーザ向けNWDB５２０１に仮想リンクに対応するフローを登録する（動作Ｓ５６０３）。具体的な動作は図１０の動作Ｓ４０１と同様である。

第１ユーザ向けNWDB５２０１にフローが登録されると、第１階層制御部５１０１は登録されたフローの経路に仮想リンクが含まれるか否かを確認する（動作Ｓ５６０４）。仮想リンクが含まれる場合（動作Ｓ５６０４；Ｙｅｓ）、第１階層制御部５１０１による第１レイヤNWDB５３０１へのフロー登録、第１レイヤ制御部５４０１によるフロー設定、第１階層制御部５１０１による第１ユーザ向けNWDB５２０１のリンク情報変更、第２レイヤNWDB５３０２のリンク情報変更が実行される（動作Ｓ５６０５）。具体的な動作は、第１実施形態と同様であり、図１０の動作Ｓ４０３〜Ｓ４０８（Ｙｅｓ）までの動作である。

動作Ｓ５６０５の完了後、または仮想リンクが含まれない場合（動作Ｓ５６０４；Ｎｏ）、第１ユーザ向けNWDB５２０１に登録されたフローについて、第１階層制御部５１０１による第２レイヤNWDB５３０２へのフロー情報コピー、第２レイヤ制御部５４０２による第２レイヤネットワーク３４へのフローの設定が行われる（動作Ｓ５６０６）。具体的な動作は、第１実施形態と同様であり、図１０の動作Ｓ４０９〜Ｓ４１０である。

動作Ｓ５６０６により第２階層制御部５１０２の下位レイヤNWDBである第１ユーザ向けNWDB５２０１のフロー設定が完了したので、第２階層制御部５１０２は、第２ユーザ向けNWDB５２０２の仮想リンクの設定済リンクへの変更および第３レイヤNWDB５３０３のリンク情報登録を行う（動作Ｓ５６０７）。具体的な動作は、第１実施形態と同様であり、図１０の動作Ｓ４０５〜Ｓ４０７である。

動作Ｓ５６０７の完了後、または登録されたフローの経路に仮想リンクが含まれない場合（動作Ｓ５６０２；Ｎｏ）、第２階層制御部５１０２は、動作Ｓ５６０１で登録されたフローを第３レイヤNWDB５３０３へ登録し、第３レイヤ制御部５４０３が第３レイヤネットワーク３５へフローを設定する（動作Ｓ５６０８）。

以上のようにして、第２ユーザ向けNWDB５２０２にフローが追加された場合、マルチレイヤ制御装置５０が第１レイヤ、第２レイヤおよび第３レイヤのネットワーク３３〜３５にそれぞれ必要な設定を行う。

ここでは、３レイヤから構成されるマルチレイヤネットワークの例を示したが、同様にして、マルチレイヤ制御装置が［(レイヤ数)-1］個の階層制御部を含むことにより、３レイヤ以上のマルチレイヤネットワークを制御することができる。

以上述べたように、第１実施形態のマルチレイヤ制御装置の内部構成を図１５に例示するように２以上組み合わせることにより、３レイヤ以上のネットワークへの制御に適用することが可能となる。

３．付記
上述した実施形態の一部あるいは全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、これらに限定されるものではない。
（付記１）
複数レイヤのネットワークからなるマルチレイヤネットワークを制御する装置であって、
下位レイヤネットワークのトポロジ情報に基づいて上位レイヤネットワークにおける仮想リンクを生成する仮想リンク生成手段と、
前記上位レイヤネットワークでの与えられた経路に少なくとも１つの仮想リンクが含まれる場合には、当該仮想リンクに対応する下位レイヤ経路を前記下位レイヤネットワークに設定する制御手段と、
を有することを特徴とするマルチレイヤネットワーク制御装置。
（付記２）
前記仮想リンク生成手段は、前記下位レイヤネットワークにおけるノード間の経路計算により前記仮想リンクを生成することを特徴とする付記１に記載のマルチレイヤネットワーク制御装置。
（付記３）
前記仮想リンク生成手段は、前記経路計算のためのメトリック情報を前記仮想リンクの付加情報として登録することを特徴とする付記２に記載のマルチレイヤネットワーク制御装置。
（付記４）
前記仮想リンク生成手段は、前記上位レイヤネットワークに含まれる複数のノード間を所望のパターンで接続するように前記仮想リンクを生成することを特徴とする付記１−３のいずれか１項に記載のマルチレイヤネットワーク制御装置。
（付記５）
前記与えられた経路は、前記仮想リンク生成手段により生成された仮想リンクに基づいてユーザ要求手段により選択されることを特徴とする付記１−４のいずれか１項に記載のマルチレイヤネットワーク制御装置。
（付記６）
複数レイヤのネットワークからなるマルチレイヤネットワークを制御する方法であって、
仮想リンク生成手段が、下位レイヤネットワークのトポロジ情報に基づいて上位レイヤネットワークにおける仮想リンクを生成し、
制御手段が、前記上位レイヤネットワークでの与えられた経路に少なくとも１つの仮想リンクが含まれる場合には、当該仮想リンクに対応する下位レイヤ経路を前記下位レイヤネットワークに設定する、
ことを特徴とするマルチレイヤネットワーク制御方法。
（付記７）
前記仮想リンク生成手段が前記下位レイヤネットワークにおけるノード間の経路計算により前記仮想リンクを生成する、ことを特徴とする付記６に記載のマルチレイヤネットワーク制御方法。
（付記８）
前記仮想リンク生成手段が前記経路計算のためのメトリック情報を前記仮想リンクの付加情報として登録する、ことを特徴とする付記７に記載のマルチレイヤネットワーク制御方法。
（付記９）
前記仮想リンク生成手段が前記上位レイヤネットワークに含まれる複数のノード間を所望のパターンで接続するように前記仮想リンクを生成する、ことを特徴とする付記６−８のいずれか１項に記載のマルチレイヤネットワーク制御方法。
（付記１０）
前記与えられた経路は、前記仮想リンク生成手段により生成された仮想リンクに基づいてユーザ要求手段により選択されることを特徴とする付記６−９のいずれか１項に記載のマルチレイヤネットワーク制御方法。
（付記１１）
複数レイヤのネットワークからなるマルチレイヤネットワークを制御する装置としてコンピュータを機能させるプログラムであって、
下位レイヤネットワークのトポロジ情報に基づいて上位レイヤネットワークにおける仮想リンクを生成する仮想リンク生成機能と、
前記上位レイヤネットワークでの与えられた経路に少なくとも１つの仮想リンクが含まれる場合には、当該仮想リンクに対応する下位レイヤ経路を前記下位レイヤネットワークに設定する制御機能と、
を前記コンピュータに実現することを特徴とするプログラム。
（付記１２）
前記仮想リンク生成機能が前記下位レイヤネットワークにおけるノード間の経路計算により前記仮想リンクを生成することを特徴とする付記１１に記載のプログラム。
（付記１３）
前記仮想リンク生成機能が前記経路計算のためのメトリック情報を前記仮想リンクの付加情報として登録することを特徴とする付記１２に記載のプログラム。
（付記１４）
前記仮想リンク生成機能が前記上位レイヤネットワークに含まれる複数のノード間を所望のパターンで接続するように前記仮想リンクを生成する、ことを特徴とする付記１１−１３のいずれか１項に記載のプログラム。
（付記１５）
前記与えられた経路は、前記仮想リンク生成手段により生成された仮想リンクに基づいてユーザ要求手段により選択されることを特徴とする付記１１−１４のいずれか１項に記載のプログラム。
（付記１６）
第１レイヤのネットワークに設定したフローが第２レイヤのネットワークのリンクとして使われるマルチレイヤネットワークを制御するマルチレイヤ制御装置であって、
ユーザが利用可能なリソース情報を格納するユーザ向けネットワークデータベースと、
第１レイヤのネットワーク情報を保持する第１レイヤネットワークデータベースと、
第２レイヤのネットワーク情報を保持する第２レイヤネットワークデータベースと、
前記ユーザ向けネットワークデータベース、前記第１レイヤネットワークデータベースおよび前記第２レイヤネットワークデータベースにアクセスして、前記第２レイヤネットワークデータベースにおけるフローの情報を、前記ユーザ向けネットワークデータベースおよび前記第２レイヤネットワークデータベースにおけるリンクに変換し、前記第１レイヤネットワークデータベースのトポロジ情報を基にして前記第１レイヤネットワークデータベースに未登録のフローに対応する仮想的なリンクを前記ユーザ向けネットワークに作成する階層制御手段と、
前記第１レイヤネットワークデータベースへのフロー情報変更に基づき前記第１レイヤネットワークの各ノードの設定を変更する第１レイヤ制御手段と、
前記第２レイヤネットワークデータベースへのフロー情報変更に基づき前記第２レイヤネットワークの各ノードの設定を変更する第２レイヤ制御手段と、
を備えることを特徴とするマルチレイヤ制御装置。
（付記１７）
付記１６に記載のマルチレイヤ制御装置であって、
前記階層制御手段は、前記仮想的なリンクをユーザ向けネットワークに作成する際に、前記第１レイヤネットワークデータベースの情報を用いてノード間について経路計算し、成功すれば仮想リンクとして登録することを特徴とするマルチレイヤ制御装置。
（付記１８）
付記１７に記載のマルチレイヤ制御装置であって、
前記階層制御手段は、前記仮想的なリンクをユーザ向けネットワークに作成する際に、前記第１レイヤネットワークデータベースの情報を用いて計算した経路の情報を基に、ユーザ向けネットワークの経路計算のためのメトリック情報を前記仮想的なリンクの付加情報として登録することを特徴とするマルチレイヤ制御装置。
（付記１９）
第１レイヤのネットワークに設定したフローが第２レイヤのネットワークのリンクとして使われるマルチレイヤネットワークを制御するマルチレイヤ制御方法であって、
ユーザがアクセス可能なユーザ向けネットワーク情報データベースのトポロジ情報を作成する際に、前記第１レイヤのネットワークに未設定のフロー情報に対応する仮想リンク情報を作成して前記ユーザ向けネットワーク情報データベースに追加するステップと、
前記ユーザ向けネットワーク情報データベースのフロー情報が追加された場合、追加されたフローが仮想リンクを通るかを判断するステップと、
前記フローが通る仮想リンクに対応するフローを前記第１レイヤのネットワークに設定するステップと、
前記第１レイヤのネットワークに設定したフローに対応する仮想リンクを設定済の通常のリンクに変更するステップと、
前記追加されたフローの通る仮想リンクが全て設定済の通常のリンクに変更した後、前記追加されたフローを前記第２レイヤのネットワークに設定するステップと、
を含むことを特徴とするマルチレイヤ制御方法。
（付記２０）
第１レイヤのネットワークに設定したフローが第２レイヤのネットワークのリンクとして使われるマルチレイヤネットワークを制御する装置としてコンピュータを機能させるプログラムであって、
ユーザがアクセス可能なユーザ向けネットワーク情報データベースのトポロジ情報を作成する際に、前記第１レイヤのネットワークに未設定のフロー情報に対応する仮想リンク情報を作成して前記ユーザ向けネットワーク情報データベースに追加するステップと、
前記ユーザ向けネットワーク情報データベースのフロー情報が追加された場合、追加されたフローが仮想リンクを通るかを判断するステップと、
前記フローが通る仮想リンクに対応するフローを前記第１レイヤのネットワークに設定するステップと、
前記第１レイヤのネットワークに設定したフローに対応する仮想リンクを設定済の通常のリンクに変更するステップと、
前記追加されたフローの通る仮想リンクが全て設定済の通常のリンクに変更した後、前記追加されたフローを前記第２レイヤのネットワークに設定するステップと、
を含むように前記コンピュータを動作させることを特徴とするプログラム。

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

１０ マルチレイヤ制御装置
２０ ユーザ要求部
３１ 下位レイヤネットワーク
３２ 上位レイヤネットワーク
３３ 第１レイヤネットワーク
３４ 第２レイヤネットワーク
３５ 第３レイヤネットワーク
４０ レイヤ境界
５０ マルチレイヤ制御装置
１０１ ユーザ向けネットワークデータベース
１０２ 上位レイヤネットワークデータベース
１０３ 下位レイヤネットワークデータベース
１０４ 階層制御部
１０５ 上位レイヤ制御部
１０６ 下位レイヤ制御部
２０１ 管理部
２０２ 外部データベースアクセス部
２０３ 仮想ネットワーク情報作成部
２０４ レイヤ境界情報管理部
２０５ データベース情報間対応管理部
２０６ 経路計算・管理部
５１０１ 第１階層制御部
５１０２ 第２階層制御部
５２０１ 第１ユーザ向けネットワークデータベース
５２０２ 第２ユーザ向けネットワークデータベース
５３０１ 第１レイヤネットワークデータベース
５３０２ 第２レイヤネットワークデータベース
５３０３ 第３レイヤネットワークデータベース
５４０１ 第１レイヤ制御部
５４０２ 第２レイヤ制御部
５４０３ 第３レイヤ制御部
Ｌ００１、Ｌ００２ 上位レイヤリンク
Ｌ６０１〜Ｌ６０３ 下位レイヤリンク
Ｌ９０１〜Ｌ９０３ 仮想リンク
Ｆ７０１ 要求されたフロー
Ｆ７０２ 上位レイヤフロー
Ｆ７０３、Ｆ７０４ 下位レイヤの設定されたフロー

Claims (10)

1. 複数レイヤのネットワークからなるマルチレイヤネットワークを制御する装置であって、
   下位レイヤネットワークのトポロジ情報に基づいて上位レイヤネットワークにおける仮想リンクを生成する仮想リンク生成手段と、
   前記上位レイヤネットワークでの与えられた経路に少なくとも１つの仮想リンクが含まれる場合には、当該仮想リンクに対応する下位レイヤ経路を前記下位レイヤネットワークに設定する制御手段と、
   を有することを特徴とするマルチレイヤネットワーク制御装置。
2. 前記仮想リンク生成手段は、前記下位レイヤネットワークにおけるノード間の経路計算により前記仮想リンクを生成することを特徴とする請求項１に記載のマルチレイヤネットワーク制御装置。
3. 前記仮想リンク生成手段は、前記経路計算のためのメトリック情報を前記仮想リンクの付加情報として登録することを特徴とする請求項２に記載のマルチレイヤネットワーク制御装置。
4. 前記仮想リンク生成手段は、前記上位レイヤネットワークに含まれる複数のノード間を所望のパターンで接続するように前記仮想リンクを生成することを特徴とする請求項１−３のいずれか１項に記載のマルチレイヤネットワーク制御装置。
5. 前記与えられた経路は、前記仮想リンク生成手段により生成された仮想リンクに基づいてユーザ要求手段により選択されることを特徴とする請求項１−４のいずれか１項に記載のマルチレイヤネットワーク制御装置。
6. 複数レイヤのネットワークからなるマルチレイヤネットワークを制御する方法であって、
   仮想リンク生成手段が、下位レイヤネットワークのトポロジ情報に基づいて上位レイヤネットワークにおける仮想リンクを生成し、
   制御手段が、前記上位レイヤネットワークでの与えられた経路に少なくとも１つの仮想リンクが含まれる場合には、当該仮想リンクに対応する下位レイヤ経路を前記下位レイヤネットワークに設定する、
   ことを特徴とするマルチレイヤネットワーク制御方法。
7. 前記仮想リンク生成手段が前記下位レイヤネットワークにおけるノード間の経路計算により前記仮想リンクを生成する、ことを特徴とする請求項６に記載のマルチレイヤネットワーク制御方法。
8. 前記仮想リンク生成手段が前記経路計算のためのメトリック情報を前記仮想リンクの付加情報として登録する、ことを特徴とする請求項７に記載のマルチレイヤネットワーク制御方法。
9. 前記与えられた経路は前記仮想リンク生成手段により生成された仮想リンクに基づいてユーザ要求手段により選択されることを特徴とする請求項６−８のいずれか１項に記載のマルチレイヤネットワーク制御方法。
10. 複数レイヤのネットワークからなるマルチレイヤネットワークを制御する装置としてコンピュータを機能させるプログラムであって、
    下位レイヤネットワークのトポロジ情報に基づいて上位レイヤネットワークにおける仮想リンクを生成する仮想リンク生成機能と、
    前記上位レイヤネットワークでの与えられた経路に少なくとも１つの仮想リンクが含まれる場合には、当該仮想リンクに対応する下位レイヤ経路を前記下位レイヤネットワークに設定する制御機能と、
    を前記コンピュータに実現することを特徴とするプログラム。

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