JPWO2018029913A1 - リソース割当装置及びリソース割当方法 - Google Patents

Abstract

物理ネットワークのリソースの利用に関する要求条件を、部分区間ごとの分割条件に分割し、部分区間ごとに、当該部分区間に対する分割条件を、当該部分区間に適用されるポリシに従って満たすリソース割当を計算し、リソース割当の結果を統合して、物理ネットワークに対して要求条件を満たすリソース割当についての複数の解候補を計算し、解候補ごとに、各部分区間について、当該部分区間における当該解候補によるリソース割当が、当該部分区間に適用されるポリシに適合している度合いを示す第１の評価値を計算し、解候補ごとに各部分区間について計算された第１の評価値を、各部分区間に適用されるポリシの重要度に応じた重み付けによりスカラー化した第２の評価値を計算して、解候補ごとの第２の評価値の比較に基づいて、解候補を選択することで、ネットワークの部分区間ごとに異なるポリシの重要度を考慮したリソース割当を可能とする。

Description

本発明は、リソース割当装置及びリソース割当方法に関する。

仮想化技術の進展にともない、クラウドコンピューティングの分野のみならず、通信ネットワークの分野においても仮想化が進んでいる。通信ネットワークにおける仮想化では、サービス提供事業者は、ネットワーク上に予め用意されたネットワークリソースとサービス機能を自由に活用することで、柔軟なサービス提供を行うことができる。これを実現する技術がＮＦＶ（Network Functions Virtualization）とＳＦＣ（Service Function Chaining）である。ＮＦＶ技術により、従来はルータやゲートウェイなど専用ハードウェアで実現されていた通信事業者のサービス機能を、汎用サーバ上でソフトウェアとして提供することで、ネットワーク上に存在する全てのサーバにおいてサービス機能の実行が可能となる。また、ＳＦＣ技術により、指定されたサービス機能へ正しい順序でフローを転送することで、自由にサービス機能を提供できるようになる。

この仮想化されたネットワークでは、サービス事業者の要望に基づいて作成された仮想ネットワーク（ＶＮ：Virtual Network）に対して、通信事業者が提供する物理ネットワークのリソースを割当てることで、サービスが提供される。このリソース割当問題は、ＶＮＥ（Virtual Network Embedding）と呼ばれ、多くの技術が提案されている。一般的には、ＶＮの要求条件を満たすように、ある目的関数（ポリシと呼ぶ）に基づいた物理ネットワークリソースの割当が行われる（図１）。

ＶＮＥに関する従来技術は大きく２つに分類される。ネットワーク全体に同じポリシを適用する技術と、複数のポリシを適用する技術である。

単一ポリシに基づいたリソース割当では、ポリシとして、ＣＡＰＥＸ（Capital Expenditure）重視（リソース消費量最小化）、ＱｏＳ（Quality of Service）重視（遅延最小化）、信頼性重視（故障確率最小化）、ＯＰＥＸ重視（消費電力最小化）など、様々なものが提案されている（例えば、非特許文献１）。

複数ポリシに基づいたリソース割当では、ネットワークが複数のドメインに分割され、ドメイン毎に特定のポリシが適用されることを前提としている（図２）。複数ドメインを跨ぐようなリソース割当では、要求をドメイン毎に分割し、ドメイン毎にリソース割当を行った結果を統合することで、全体としてポリシに違反しない割当結果を得る。この際に、従来技術では、ネットワーク全体のリソース消費量が最小となるような結果が選ばれる（例えば、非特許文献２〜４）。

A. Fischer, et al., ``Virtual Network Embedding: A Survey,'' IEEE Communications Surveys & Tutorials, Vol. 15, No. 4, FOURTH QUARTER 2013. Q. Zhong, et al., ``A max-flow/min-cut theory based multi-domain virtual network splitting mechanism,'' in Proc. APNOMS 2015. I. Houidi, et al., ``Virtual network provisioning across multiple substrate networks,'' Computer Networks, Vol. 55, No. 4, March 2011, pp. 1011-1023. D. Dietrich, et al., ``Multi-Domain Virtual Network Embedding with Limited Information Disclosure,'' IFIP Networking Conference 2013.

しかしながら、複数ポリシに基づいたリソース割当においては、従来技術では、ドメイン毎に適用されるポリシの重要度が考慮されていない。例えば、図３に示すように、あるＶＮの要求条件を満たす解候補が２つ探索できたとする。従来技術だとネットワーク全体で消費リソースが小さい解候補１が選ばれる。

しかし、現実のオペレーション環境では、リソース消費量が最小になることが、必ずしも重視されない場合が存在する。図３の例だと、解候補１と２で、経由するドメインが異なる（解候補１はドメインＣ経由、解候補２はドメインＤ経由）。ドメインＣが被災中で信頼性重視のポリシが適用されており、被災リソースの利用を極力避けたい場合には、解候補１ではなく、多少リソース使用量が増えても、解候補２を解として採用した方が、通信事業者にとって好ましい場合も有る。このようにポリシの重要度を考慮したリソース割当を行う必要がある。

また、全体のリソース使用量は解候補１が小さいが、ドメイン別に見ると、ドメインＡにおいては解候補１の方が、ドメインＢでは解候補２の方が、リソース使用量が小さい。仮に、ドメインＡよりもドメインＢの設備コストが圧倒的に小さい場合には、解候補２を解として選択した方が、通信事業者にとって好ましいかもしれない。このように、同じポリシが適用されるドメイン間でも、重要度を考慮する必要がある。上記のように全体のリソース利用量を最小化するだけでなく、各ドメインのポリシの重要度に応じたリソース割当が求められる。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、ネットワークの部分区間ごとに異なるポリシの重要度を考慮したリソース割当を可能とすることを目的とする。

そこで上記課題を解決するため、リソース割当装置は、リソースの割当に関して部分区間ごとに異なるポリシが適用される物理ネットワークのリソースの利用に関する要求条件を、前記部分区間ごとの分割条件に分割する分割部と、前記部分区間ごとに、当該部分区間に対する分割条件を、当該部分区間に適用されるポリシに従って満たすリソース割当を計算する計算部と、前記計算部によるリソース割当の結果を統合して、前記物理ネットワークに対して前記要求条件を満たすリソース割当についての複数の解候補を計算する統合部と、前記解候補ごとに、前記各部分区間について、当該部分区間における当該解候補によるリソース割当が、当該部分区間に適用されるポリシに適合している度合いを示す第１の評価値を計算する評価部と、前記解候補ごとに前記各部分区間について計算された前記第１の評価値を、前記各部分区間に適用されるポリシの重要度に応じた重み付けによりスカラー化した第２の評価値を計算して、前記解候補ごとの前記第２の評価値の比較に基づいて、解候補を選択する選択部と、を有する。

ネットワークの部分区間ごとに異なるポリシの重要度を考慮したリソース割当を可能とすることができる。

サービス要求への物理リソースの割当の一例を示す図である。 １つのネットワーク上でポリシの異なる複数のリソース割当が動作する例を示す図である。 ドメインごとのポリシの重要度を考慮しないリソース割当の例を示す図である。 本発明の実施の形態におけるオーケストレータのハードウェア構成例を示す図である。 本発明の実施の形態におけるオーケストレータの機能構成例を示す図である。 オーケストレータが実行する処理手順の一例を説明するためのシーケンス図である。 物理ネットワークの具体例を示す図である。 物理ネットワークに対する解候補の例を示す図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。本実施の形態では、リソース割当解の評価値として、ドメイン毎のポリシへの適合の度合いを示すネットワークの評価値を、ポリシの重要度を反映した重みを考慮してスカラー化した値を用いる。新規サービスにリソースを割当てる際に、上記評価値が最良となる解を探索することで、重要なポリシへ優先的に適合した解を得ることが可能となる。

本システムを動作させるにあたり前提となる動作環境は、図１に示されるような仮想化されたネットワークである。単一の物理ネットワーク上で複数のサービスを提供するサービス提供形態において、各サービスに対して、指定されたポリシに基づきリソースを割当てることとする。

物理ネットワークは、重み付き無向グラフＧとしてモデル化され、ルータに代表される転送ノードＮｒと、サービス機能を実行するサーバノードＮｓ、それらをつなぐリンクから構成される。物理ネットワークのリソースは、転送系リソースとサーバ系リソースの２つに分けられる。

転送系リソースは、主に転送ノードＮｒ間のリンクのリソースを指し、具体的には、リンク毎に設定されている転送帯域などである。各リンクには、転送帯域の他に転送遅延、故障率などが設定されている。

サーバ系リソースは、サーバノードＮｓのリソースを指し、具体的にはＣＰＵ・メモリ・ストレージなどである。ここでは、説明の簡易化のため、各種のサーバ系リソースを処理リソースとしてまとめ、そのリソース量を単一の数値で表す。

転送ノードＮｒには、ＳＤＮ（Software Defined Network）などのソフトウェア的にネットワークの経路を制御できる機能が具備されており、経路はオーケストレータ１０によって集中的に制御される。オーケストレータ１０は、ネットワーク全体のリソースの割当て状況を管理及び制御するコンピュータである。

サーバノードＮｓでは、ソフトウェア化されたサービス機能が共通で動作できるものとし、或るサービス機能はどのサーバノードＮｓでも実行可能であるとする。各サービス機能の実行ノードの管理は、経路管理と同様に、オーケストレータ１０が行う。この管理のための動作は、一般的なＮＦＶ、ＳＦＣの動作を想定している。

各サービスには、要求条件として、サービスの提供に必要な転送帯域ｂ、転送遅延ｄ、経由するサービス機能ｆ＝［ｆ_１，ｆ_２，…，ｆ_ｎ］（ｆ_ｘはサービス機能を示し、ｎは経由するサービス機能数を示す。）、サービスの始点ｓ、終点ｅなどが設定されている。図１のユーザＢの場合であれば、ｂ＝５０Ｍｂｐｓ、ｄ＝２０ｍｓ、ｆ＝［ａ，ｂ］、ｓ＝１、ｅ＝６である。

また、図２に示す通り、物理ネットワークは、複数の部分区間（以下、「ドメイン」という。）に分割されており、ドメイン毎に異なるポリシが適用されている。ドメインの名称（集合をＤとする、図２の例だとＤ＝［Ａ，Ｂ］となる。）、各ドメインに対応する部分的なネットワークであるサブネットワーク（ドメインｘ∈ＤのサブネットワークをＧ_ｘと示す）、各ドメインに適用するポリシの種類（ドメインｘ∈Ｄに適用するポリシをＰ_ｘと示す）、ポリシの重要度については、予めオペレータから与えられており、オーケストレータ１０内で保持されている。

図４は、本発明の実施の形態におけるオーケストレータのハードウェア構成例を示す図である。図４のオーケストレータ１０は、それぞれバスＢで相互に接続されているドライブ装置１００、補助記憶装置１０２、メモリ装置１０３、ＣＰＵ１０４、インタフェース装置１０５、表示装置１０６、及び入力装置１０７等を有する。

オーケストレータ１０での処理を実現するプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体１０１によって提供される。プログラムを記憶した記録媒体１０１がドライブ装置１００にセットされると、プログラムが記録媒体１０１からドライブ装置１００を介して補助記憶装置１０２にインストールされる。但し、プログラムのインストールは必ずしも記録媒体１０１より行う必要はなく、ネットワークを介して他のコンピュータよりダウンロードするようにしてもよい。補助記憶装置１０２は、インストールされたプログラムを格納すると共に、必要なファイルやデータ等を格納する。

メモリ装置１０３は、プログラムの起動指示があった場合に、補助記憶装置１０２からプログラムを読み出して格納する。ＣＰＵ１０４は、メモリ装置１０３に格納されたプログラムに従ってオーケストレータ１０に係る機能を実現する。インタフェース装置１０５は、ネットワークに接続するためのインタフェースとして用いられる。表示装置１０６はプログラムによるＧＵＩ（Graphical User Interface）等を表示する。入力装置１０７はキーボード及びマウス等で構成され、様々な操作指示を入力させるために用いられる。

図５は、本発明の実施の形態におけるオーケストレータの機能構成例を示す図である。図５において、オーケストレータ１０は、入力部１１、割当候補計算部１２、ドメインごとのリソース割当計算部１３、割当結果決定部１４、ドメインごとの評価値計算部１５、ネットワーク経路制御部１６、及びサービス機能制御部１７等を有する。これら各部は、オーケストレータ１０にインストールされた１以上のプログラムが、ＣＰＵ１０４に実行させる処理により実現される。オーケストレータ１０は、また、ドメインＤＢ２１、サービス機能ＤＢ２２、設備情報ＤＢ２３、及びリソース割当ＤＢ２４等のデータベースを利用する。これら各データベース（記憶部）は、例えば、補助記憶装置１０２、又はオーケストレータ１０にネットワークを介して接続可能な記憶装置等を用いて実現可能である。

リソース割当ＤＢ２４には、既存のサービスに対して割当済みのリソース情報が記憶されている。既存のサービスとは、既にリソースが割当てられたサービスをいう。

サービス機能ＤＢ２２には、サービス機能ごとに、当該サービス機能の実行に必要な処理リソース量（機能Ａ：５、機能Ｂ：２、など）が記憶されている。

設備情報ＤＢ２３には、物理ネットワークのトポロジ情報（転送ノードＮｒ／サーバノードＮｓ間の接続情報、各リンクの転送帯域／転送遅延／故障率、サーバノードＮｓの処理リソースの総量など）が記憶されている。

ドメインＤＢ２１には、ドメインの名称、各ドメインのサブネットワークの区間を示す情報、各ドメインに適用されるポリシの種類、各ドメインに適用されるポリシの重要度が記憶されている。

以下、オーケストレータ１０が実行する処理手順について説明する。図６は、オーケストレータが実行する処理手順の一例を説明するためのシーケンス図である。

入力部１１は、新規サービスへの要求条件の入力をサービス提供事業者のオペレータから受け付けると（Ｓ１０１）、当該サービスに対するリソース割当要求を割当候補計算部１２に送信する（Ｓ１０２）。当該リソース割当要求には、入力された要求条件が指定される。

続いて、割当候補計算部１２は、ドメインＤＢ２１、サービス機能ＤＢ２２、設備情報ＤＢ２３、及びリソース割当ＤＢ２４に記憶されている情報を取得する（Ｓ１０３、Ｓ１０４）。続いて、割当候補計算部１２は、取得された情報を利用して、ネットワーク全体への要求条件をドメイン毎の要求条件に分割する（Ｓ１０５）。以下、ドメイン毎に分割された要求条件を「分割条件」という。

要求条件の分割の一例について説明する。要求条件は、前述したように、転送帯域ｂ、転送遅延ｄ、経由するサービス機能ｆ＝［ｆ_１，ｆ_２，…，ｆ_ｎ］、サービスの始点ｓ、終点ｅから構成される。ここで、サービスの始点ｓ及び終点ｅについては、ドメインｘごとに、サービスの始点ｓ_ｘ及び終点ｅ_ｘに分割される。各ドメインｘの始点ｓ_ｘは、ドメインｘ内において始点ｓ方向に隣接する他のドメインとの境界に位置する転送ノードＮｒである。各ドメインｘの終点ｅ_ｘは、ドメインｘ内において終点ｅ方向に隣接する他のドメインとの境界に位置する転送ノードＮｒである。但し、始点ｓを含むドメイン（図３の例では、ドメインＡ）の始点ｓ_ｘは、始点ｓに一致する。また、終点ｅを含むドメイン（図３の例では、ドメインＢ）の終点ｅ_ｘは、終点ｅ_ｘに一致する。

また、転送帯域ｂ、転送遅延ｄ、及びサービス機能ｆについては、各ドメインに等分に割当てられてもよいし、ドメインの規模に比例して割当てられてもよいし、他の規則に基づいて割当てられてもよい。ドメインの規模は、例えば、ノード数やリンク数によって評価されてもよい。

上記より明らかなように、要求条件の分割は様々なパターン（以下、「分割パターン」という。）において可能である。本実施の形態においては、複数の分割パターンによって、要求条件が分割される。その結果、各ドメインには、分割パターンごとに、分割条件が割当てられる。

続いて、割当候補計算部１２は、各ドメインに対応するリソース割当計算部１３に対して、分割パターンごとに、当該ドメインに対応する分割条件及びポリシに従ったリソース割当の計算を要求する（Ｓ１０６）。この際、割当候補計算部１２は、設備情報ＤＢ２３から取得された物理ネットワークのトポロジ情報に基づいて、無向グラフＧを生成する。更に、割当候補計算部１２は、リソース割当ＤＢ２４から取得された割当済みのリソース情報に基づいて、既存サービスに割当てられているリソース容量を無向グラフＧから差し引いた仮想的なネットワーク（以下、「残余ネットワークＧ⁻」という。）を生成する。割当候補計算部１２は、残余ネットワークＧ⁻に対する、各ドメインへのリソース割当の計算を、各ドメインに対応するリソース割当計算部１３へ要求する。

各リソース割当計算部１３は、分割パターンごとに、それぞれに対して指定された分割条件を、当該ドメインに対するポリシに従って満たす、ドメイン内におけるリソース割当を残余ネットワークＧ⁻の制約に基づいて計算し（Ｓ１０７）、分割パターンごとのリソース割当結果を割当候補計算部１２に返信する（Ｓ１０８）。例えば、１つのドメインにおける１つの分割パターンに対するリソース割当結果は、経路割当ｒ＝［ｎ_１，ｎ_２，…，ｎ_ｍ］（ｍは経路長）とサーバ割当ｓ＝［ｓ_１，ｓ_２，…，ｓ_ｎ］（ｎは経由サービス機能数、ｓ_ｘはｘ番目に経由するサービス機能ｆｘが実行されるノードである。）とから構成される情報である。

なお、各ドメインにおけるポリシに従ったリソース割当は、公知技術に基づいて行うことができる。例えば、ポリシに適合する最適経路が、リソース割当結果として計算される。ポリシに適合する最適経路は、ポリシに応じて異なる。例えば、ＣＡＰＥＸ重視であれば、リソースの消費量が最小となる経路が最適経路である。

続いて、割当候補計算部１２は、各リソース割当計算部１３からのリソース割当結果を分割パターンごとに統合して、要求条件を満たす複数の解候補群を生成する（Ｓ１０９）。すなわち、１つの分割パターンに対して１つの解候補が生成される。なお、或る分割パターンについてのリソース割当結果の統合では、当該分割パターンに関して各ドメインにおいて計算された最適経路を接続した経路についての経路割当ｒ及びサーバ割当ｓが生成される。

割当候補計算部１２は、生成された解候補群と、残余ネットワークＧ⁻とを割当結果決定部１４へ入力する（Ｓ１１０）。なお、各解候補は、経路割当及びサーバ割当から構成される。

続いて、割当結果決定部１４は、当該解候補群から、ネットワーク全体の評価値が最も良い解候補を解として選択するための処理を実行する。

まず、割当結果決定部１４は、ドメインＤＢ２１、サービス機能ＤＢ２２、設備情報ＤＢ２３、及びリソース割当ＤＢ２４に記憶されている情報を取得する（Ｓ１１１、Ｓ１１２）。続いて、割当結果決定部１４は、各評価値計算部１５に対して、各解候補について、それぞれに対応するドメインのポリシへの適合度を表す評価値の計算を要求する（Ｓ１１３）。この際、解候補ごとに、残余ネットワークＧ⁻から、当該解候補にしたがってリソースを割当てた後の残余ネットワークが残余ネットワークＧ⁻として生成され、解候補ごとの残余ネットワークＧ⁻が、各評価値計算部１５に入力される。

各評価値計算部１５は、解候補ごとに、当該評価値計算部１５が対応するドメインのポリシへの適合度を表す評価値を計算する（Ｓ１１４）。

具体的には、各評価値計算部１５は、当該評価値計算部１５が対応するドメイン毎ｘ∈Ｄに、現在のドメインｘにおける残余ネットワークＧ⁻ _ｘの状態が、ポリシＰ_ｘにどれだけ適合しているか、を表す評価値Ｅ_ｘを、解候補ごとに計算する。評価値の計算例として、ポリシＰ_ｘがＣＡＰＥＸ重視、ＱｏＳ重視、信頼性重視の場合の計算式の例を以下示す。

［ＣＡＰＥＸ重視の場合］
サブネットワークのＧ⁻ _ｘにおける、割当て済みのリソース量の合計値を評価値Ｅ_ｘとする。評価値をこのように定義した場合、当該ドメインのリソース利用量が小さいほど評価値が小さくなり、よりＣＡＰＥＸ重視のポリシに適合していることになる。

ここで、Ｌ'は、Ｇ⁻ _ｘにおけるリンクの集合、ｂ_ｌは、リンクｌ∈Ｌ'の物理帯域、ｂ'_ｌは、リンクｌ∈Ｌ'の残余帯域、Ｎ^ｓは、Ｇ⁻ _ｘにおけるサーバノードＮｓの集合、ｃ_ｎは、サーバノードｎ∈Ｎ^ｓの処理リソース総量、ｃ'_ｎは、サーバノードｎ∈Ｎ^ｓの残余処理リソース量である。そのため、式中の（ｂ_ｌ−ｂ'_ｌ）、および（ｃ_ｎ−ｃ'_ｎ）の項は、既存サービスに対して割当て済みの帯域と処理リソース量とを示している。

［ＱｏＳ重視の場合］
各リンクにおける（消費帯域×転送遅延）の和の合計を評価値Ｅ_ｘとする。評価値をこのように定義した場合、なるべく最短経路上のリンクに優先的にリソースを割当てるほど評価値が小さくなり、よりＱｏＳのポリシに適合していることになる。

ここで、ｄ_ｌは、リンクｌ∈Ｌ'における遅延を示す。

［信頼性重視の場合］
各リンクにおける（消費帯域×故障率）の和の合計を評価値Ｅ_ｘとする。評価値をこのように定義した場合、なるべく故障率の少ないリンクに優先的にリソースを割当てるほど評価値が小さくなり、より信頼性重視のポリシに適合していることになる。

ここで、ｆ_ｌはリンクｌ∈Ｌ'における故障率を示す。

続いて、各評価値計算部１５は、各評価値を正規化する。まず、評価値が［０，１］の区間に収まるようにする。上記の３つの例だと、リソースを全て利用した残余ネットワークにおける評価値が一番大きく（Ｅ_ｍａｘとする）、リソースを全く利用していない場合の残余ネットワークの評価値が一番小さく０となる。そのため、評価値Ｅ_ｘをＥ_ｍａｘで除算すれば、評価値が［０、１］の区間に収まるようになる。なお、ポリシに適合する程評価値が大きくなる場合は、評価値が小さくなるように補正する。例えば、［０，１］への変換が終了していれば、１から評価値を減算すれば、斯かる補正が可能である。正規化後の評価値をＥ^Ｎ _ｘとして表す。

続いて、各評価値計算部１５は、解候補ごとに、正規化された評価値Ｅ^Ｎ _ｘを割当結果決定部１４に返信する（Ｓ１１５）。

続いて、割当結果決定部１４は、解候補ごとに、各評価値計算部１５からの当該解候補の評価値Ｅ^Ｎ _ｘと、各ドメインのポリシの重要度とに基づいて、当該解候補についてのネットワーク全体の評価値Ｅ_{ｔｏｔａｌ}を計算し、解候補ごとの評価値Ｅ_{ｔｏｔａｌ}を比較して、一つの解候補をリソース割当の解として選択する（Ｓ１１６）。すなわち、最小の評価値Ｅ_{ｔｏｔａｌ}がリソース割当の解として選択される。

具体的には、割当結果決定部１４は、ドメインｘ∈Ｄ毎のポリシの重要度を反映した重みをｗ_ｘとし、正規化済みのドメイン毎の評価値Ｅ^Ｎ _ｘをスカラー化した値を、ネットワーク全体の評価値Ｅ_{ｔｏｔａｌ}として計算する。スカラー化の方法は、線形加重和、Ｔｃｈｅｂｙｓｈｅｖスカラー化関数、拡大Ｔｃｈｅｂｙｓｈｅｖスカラー化関数など、様々ものが知られている。ここでは、代表的な上記３つの例を示す。

［線形加重和］

［Ｔｃｈｅｂｙｓｈｅｖスカラー化関数］

［拡大Ｔｃｈｅｂｙｓｈｅｖスカラー化関数］

重みｗ_ｘが大きいほど、ドメインｘのポリシの重要度が高いことになる。Ｅ_{ｔｏｔａｌ}が小さいほど、重要なポリシに適合したリソース割当が実現されていることになる。

リソース割当の解は、経路割当ｒ＝［ｎ_１，ｎ_２，…，ｎ_ｍ］（ｍは経路長）と、サーバ割当ｓ＝［ｓ_１，ｓ_２，…，ｓ_ｎ］（ｎは経由サービス機能数、ｓ_ｘはｘ番目に経由するサービス機能ｆ_ｘが実行されるノードである）とで示される。図１のユーザＢの例であれば、リソース割当結果は、経路割当ｒ＝［１，２，７，２，４，８，４，６］、サーバ割当ｓ＝［７，８］となる。

続いて、割当結果決定部１４は、リソース割当の解に基づいて、ネットワーク経路制御部１６及びサービス機能制御部１７のそれぞれに対してリソースの割当てを命令する（Ｓ１１７、Ｓ１１８）。ネットワーク経路制御部１６は、命令に応じ、サービス機能に対してリソースを割当てるための設定を転送ノードＮｒに対して行う（Ｓ１１９）。サービス機能制御部１７は、命令に応じ、サービス機能に対してリソースを割当てるための設定をサーバノードＮｓに対して行う（Ｓ１２０）。

続いて、割当結果決定部１４は、リソースの割当て結果をリソース割当ＤＢ２４に反映する（Ｓ１２１）。

なお、割当候補計算部１２による解候補群の計算においては、全解候補が探索されてもよいし、評価値が良いと予想される一部の解候補がヒューリスティックに探索されてもよい。全解候補の探索の場合は、ネットワーク全体への要求条件を、ドメイン毎の要求条件に分割する際に、全ての分割パターンでリソース割当計算を行えばよい。一部の解候補の探索では、割当結果決定部１４における評価値の計算を、探索中に逐次的に行い、ドメイン毎の評価値が経験的に高いことが予想される分割パターンのみを優先的に選択することで、探索経路数を削減することができる。

次に、本実施の形態の具体例を以下に示す。図７の物理ネットワークに対して、以下の条件でリソースを割当てる場合を考える。物理ネットワークは４つのドメインＡ〜Ｄに分割されており、ドメインＡとＢはＣＡＰＥＸ重視、ドメインＣは信頼性重視、ドメインＤはＱｏＳ重視のポリシが適用される。ドメインＣは、被災中で、ドメインＡ及びＢは、設備コストが高く、ドメインＤは、設備コストが低い場合を想定している。新規サービス要求は、始点がドメインＡ内のノード、終点はドメインＢ内のノードであるため、ドメインを跨った割当となる。ポリシの重みは、ドメインＣ（信頼性重視）＞ドメインＢ（ＣＡＰＥＸ重視）＞ドメインＡ（ＣＡＰＥＸ重視）＞ドメインＤ（ＱｏＳ重視）となるように指定している。

［リソース割当条件］
・既存サービス：なし
・新規リソース割当要求：始点＝１、終点＝１４、帯域ｂ＝１０Ｍｂｐｓ、遅延ｄ＝２０、経由サービス機能ｆ＝［ａ］
・機能ａの消費リソース量：１
・物理ネットワーク：図７の通り。
・ポリシ毎の重み：ｗ_Ａ＝０．２、ｗ_Ｂ＝０．３、ｗ_Ｃ＝０．５、ｗ_Ｄ＝０．１
・リソース消費最小化の評価値計算における重み：ｗ_ｂ＝１、ｗ_ｃ＝１０^７
新規リソース割当の要求条件を満たす解候補として、図８に示す通りの４つの解候補が探索できたこととする。それぞれの評価値Ｅ_{ｔｏｔａｌ}は、以下の通りである。評価値計算におけるスカラー化の方法は、線形加重和を用いている。
［解候補］
（１）解候補１：経路割当ｒ＝［１，１５，１，２，４，６，７，１２，１４］，サーバ割当ｓ＝［１５］
・Ｅ_Ａ＝（１×１０Ｍ×３＋１０^７×１）／（１×１００Ｍ×３＋１Ｇ×１＋１０×１０^７×１０）≒０．０１７３９
・Ｅ_Ｂ＝（１０Ｍ×１）／（１００Ｍ×３）≒０．０３３３３
・Ｅ_Ｃ＝（１０Ｍ×４％＋１０Ｍ×１％）／（１００Ｍ×（４％＋５％＋３０％））≒０．０１２８２
・Ｅ_Ｄ＝０
・Ｅ_{ｔｏｔａｌ}＝０．２×０．０１７３９＋０．３×０．０３３３３＋０．５×０．０１２８２＋０．１×０≒０．０１９８９

（２）解候補２：経路割当ｒ＝［１，１５，１，２，５，７，１２，１４］，サーバ割当ｓ＝［１５］
・Ｅ_Ａ＝（１０Ｍ×３＋１０^７×１）／（１×１００Ｍ×３＋１Ｇ×１＋１０×１０^７×１０）≒０．０１７３９
・Ｅ_Ｂ＝（１０Ｍ×１）／（１００Ｍ×３）≒０．０３３３３
・Ｅ_Ｃ＝（１０Ｍ×３０％）／（１００Ｍ×（４％＋５％＋３０％））≒０．０７６９２
・Ｅ_Ｄ＝０
・Ｅ_{ｔｏｔａｌ}＝０．２×０．０１７３９＋０．３×０．０３３３３＋０．５×０．０７６９２＋０．１×０≒０．０５１９４

（３）解候補３：経路割当ｒ＝［１，１５，１，３，８，１１，１０，１３，１４］，サーバ割当ｓ＝［１５］
・Ｅ_Ａ＝（１０Ｍ×３＋１０^７×１）／（１×１００Ｍ×３＋１Ｇ×１＋１０×１０^７×１０）≒０．０１７３９
・Ｅ_Ｂ＝（１０Ｍ×１）／（１００Ｍ×３）≒０．０３３３３
・Ｅ_Ｃ＝０
・Ｅ_Ｄ＝（１０Ｍ×（５ｍ＋５ｍ））／（１００Ｍ×（５ｍ＋５ｍ＋５ｍ＋１ｍ＋４ｍ））≒０．０５
・Ｅ_{ｔｏｔａｌ}＝０．２×０．０１７３９＋０．３×０．０３３３３＋０．５×０＋０．１×０．０５≒０．０１８４８

（４）解候補４：経路割当ｒ＝［１，３，８，９，１６，９，１０，１３，１４］，サーバ割当ｓ＝［１６］
・Ｅ_Ａ＝（１０Ｍ×１）／（１×１００Ｍ×３＋１Ｇ×１＋１０×１０^７×１０）≒０．００４３４７
・Ｅ_Ｂ＝（１０Ｍ×１）／（１００Ｍ×３）≒０．０３３３３
・Ｅ_Ｃ＝０
・Ｅ_Ｄ＝（１０Ｍ×（５ｍ＋１ｍ＋１ｍ＋４ｍ））／（１００Ｍ×（５ｍ＋５ｍ＋５ｍ＋１ｍ＋４ｍ））≒０．０５５
・Ｅ_{ｔｏｔａｌ}＝０．２×０．００４３４７＋０．３×０．０３３３３＋０．５×０＋０．１×０．０５５＝０．０１６３６８

解としては、評価値Ｅ_{ｔｏｔａｌ}が最良（最小）の解候補４が選択される。評価値Ｅ_{ｔｏｔａｌ}を比較すると、ポリシの重要度を高く設定したドメインＣを通らない経路を選択する解候補３と４が、該当ドメインを通る解候補１と２よりも、良い評価値となっていることがわかる。また、解候補４は、解候補３と比較して、ドメインＡでのリソース消費量が小さく、ドメインＢのリソース消費量が同一で、ドメインＤでの転送遅延が大きくなっている。ドメインＤのポリシより、ドメインＡのポリシの重要度を高く設定したため、よりドメインＡでのポリシへの適合度が高い解候補４の方が、評価値Ｅ_{ｔｏｔａｌ}が良くなっていることが分かる。上記の通り、設定した重要度に従った解の選択が行われていることが分かる。

上述したように、本実施の形態によれば、ネットワークのドメイン（部分区間）ごとに異なるポリシの重要度を考慮したリソース割当を可能とすることができる。

なお、本実施の形態において、オーケストレータ１０は、リソース割当装置の一例である。割当候補計算部１２は、分割部及び統合部の一例である。リソース割当計算部１３は、計算部の一例である。評価値計算部１５は、評価部の一例である。割当結果決定部１４は、選択部の一例である。評価値計算部１５によって算出される評価値は、第１の評価値の一例である。割当結果決定部１４によって算出される評価値Ｅ_{ｔｏｔａｌ}は、第２の評価値の一例である。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は斯かる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

本出願は、２０１６年８月９日に出願された日本国特許出願第２０１６−１５６７０８号に基づきその優先権を主張するものであり、同日本国特許出願の全内容を参照することにより本願に援用する。

１０ オーケストレータ
１１ 入力部
１２ 割当候補計算部
１３ リソース割当計算部
１４ 割当結果決定部
１５ 評価値計算部
１６ ネットワーク経路制御部
１７ サービス機能制御部
２１ ドメインＤＢ
２２ サービス機能ＤＢ
２３ 設備情報ＤＢ
２４ リソース割当ＤＢ
１００ ドライブ装置
１０１ 記録媒体
１０２ 補助記憶装置
１０３ メモリ装置
１０４ ＣＰＵ
１０５ インタフェース装置
１０６ 表示装置
１０７ 入力装置
Ｂ バス

Claims (4)

1. リソースの割当に関して部分区間ごとに異なるポリシが適用される物理ネットワークのリソースの利用に関する要求条件を、前記部分区間ごとの分割条件に分割する分割部と、
   前記部分区間ごとに、当該部分区間に対する分割条件を、当該部分区間に適用されるポリシに従って満たすリソース割当を計算する計算部と、
   前記計算部によるリソース割当の結果を統合して、前記物理ネットワークに対して前記要求条件を満たすリソース割当についての複数の解候補を計算する統合部と、
   前記解候補ごとに、前記各部分区間について、当該部分区間における当該解候補によるリソース割当が、当該部分区間に適用されるポリシに適合している度合いを示す第１の評価値を計算する評価部と、
   前記解候補ごとに前記各部分区間について計算された前記第１の評価値を、前記各部分区間に適用されるポリシの重要度に応じた重み付けによりスカラー化した第２の評価値を計算して、前記解候補ごとの前記第２の評価値の比較に基づいて、解候補を選択する選択部と、
   を有することを特徴とするリソース割当装置。
2. 前記分割部は、複数の分割パターンによって前記要求条件を前記部分区間ごとの分割条件に分割し、
   前記計算部は、前記分割パターンごとに、前記各部分区間について、当該部分区間に対する当該分割パターンに係る分割条件を、当該部分区間に適用されるポリシに従って満たすリソース割当を計算し、
   前記統合部は、前記分割パターンごとに、前記計算部によるリソース割当の結果を統合して、前記物理ネットワークに対して前記要求条件を満たすリソース割当についての解候補を計算する、
   ことを特徴とする請求項１記載のリソース割当装置。
3. リソースの割当に関して部分区間ごとに異なるポリシが適用される物理ネットワークのリソースの利用に関する要求条件を、前記部分区間ごとの分割条件に分割する分割手順と、
   前記部分区間ごとに、当該部分区間に対する分割条件を、当該部分区間に適用されるポリシに従って満たすリソース割当を計算する計算手順と、
   前記計算手順によるリソース割当の結果を統合して、前記物理ネットワークに対して前記要求条件を満たすリソース割当についての複数の解候補を計算する統合手順と、
   前記解候補ごとに、前記各部分区間について、当該部分区間における当該解候補によるリソース割当が、当該部分区間に適用されるポリシに適合している度合いを示す第１の評価値を計算する評価手順と、
   前記解候補ごとに前記各部分区間について計算された前記第１の評価値を、前記各部分区間に適用されるポリシの重要度に応じた重み付けによりスカラー化した第２の評価値を計算して、前記解候補ごとの前記第２の評価値の比較に基づいて、解候補を選択する選択手順と、
   をコンピュータが実行することを特徴とするリソース割当方法。
4. 前記分割手順は、複数の分割パターンによって前記要求条件を前記部分区間ごとの分割条件に分割し、
   前記計算手順は、前記分割パターンごとに、前記各部分区間について、当該部分区間に対する当該分割パターンに係る分割条件を、当該部分区間に適用されるポリシに従って満たすリソース割当を計算し、
   前記統合手順は、前記分割パターンごとに、前記計算手順によるリソース割当の結果を統合して、前記物理ネットワークに対して前記要求条件を満たすリソース割当についての解候補を計算する、
   ことを特徴とする請求項３記載のリソース割当方法。

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