KR101085535B1 - 무선 환경에서의 가상 네트워크 요청에 대한 자원 임베딩 시스템 및 그 방법 - Google Patents

무선 환경에서의 가상 네트워크 요청에 대한 자원 임베딩 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 가상 네트워크 요청에 대한 물리 네트워크의 자원 임베딩 시스템에 있어서, 복수의 가상 노드 및 하나 이상의 가상 링크를 포함하는 상기 가상 네트워크 요청을 수신하는 임베딩요청 수신부; 상기 복수의 가상 노드를 물리 노드에 매핑하는 노드매핑부; 상기 하나 이상의 가상 링크를 수신하여 순차적으로 상기 가상 링크에 대한 링크임베딩 요청을 발생하는 링크임베딩 요청부; 상기 링크 임베딩 요청을 수신하여, 상기 가상 링크의 양 끝 가상 노드가 매핑된 물리 노드 사이의 하나 이상의 링크경로를 추출하고 순차적으로 상기 링크경로의 스케쥴링을 요청하는 링크경로 추출부; 상기 링크경로 추출부로부터 수신된 상기 링크경로를 상기 물리 네트워크에 할당하고, 상기 물리 네트워크 내의 할당된 물리 링크간에 간섭없이 동작 가능한 물리 링크 집합을 동시에 스케쥴링하는 작업을 반복하여 기준 단위 시간 내에 모든 물리 링크 스케쥴링이 완료되면 스케쥴링 성공 메시지를 발생하는 링크 스케쥴부; 및 상기 스케쥴링 성공 메시지가 발생한 링크경로 중에서 임베딩 코스트가 가장 적은 링크경로를 선택하는 물리링크 선택부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자원 임베딩 시스템 및 그 방법을 제공한다.

Description

무선 환경에서의 가상 네트워크 요청에 대한 자원 임베딩 시스템 및 그 방법{Method and System for Embedding Resource for Request for Virtual Network in Mobile Environment}
본 발명의 실시예는 무선 환경에서의 가상 네트워크 요청에 대한 자원 임베딩 시스템 및 그 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 무선 네트워크 환경에서 가상 네트워크 요청이 들어왔을 경우 무선링크 간의 간섭을 고려함으로써 효율적으로 무선 네트워크 자원을 할당하고자 하는 무선 환경에서의 가상 네트워크 요청에 대한 자원 임베딩 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
유선 네트워크와 무선 네트워크는 두 가지 큰 차이점이 존재한다. 하나는 무선 네트워크의 토폴로지가 시간에 따라 변할 수 있다는 점이고, 나머지 하나는 무선 링크간에 간섭이 존재한다는 것이다. 무선 네트워크의 토폴로지 시변성에 대한 문제는, 토폴로지가 변할 때 마다 임베딩을 새롭게 하는 방식으로 비교적 쉽게 해결 될 수 있다. 하지만 무선 링크간의 간섭은 링크 자원 할당에 있어서 새로운 제약조건으로 작용하므로, 가상 네트워크 임베딩 방법의 근본적인 변화를 필요로 한다. 즉 유선환경에서의 임베딩 방법은 링크 간의 간섭관계를 전혀 고려하지 않으므로 이를 그대로 무선네트워크 환경에 적용한다면 비효율적인 링크 자원 할당을 초래하는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 실시예는 무선 네트워크 환경에서 가상 네트워크 요청이 들어왔을 경우 무선링크 간의 간섭관계를 고려함으로써 효율적으로 무선 네트워크 자원을 할당한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 가상 네트워크 요청에 대한 물리 네트워크의 자원 임베딩 시스템에 있어서, 복수의 가상 노드를 포함하는 상기 가상 네트워크 요청을 수신하는 임베딩요청 수신부; 상기 가상 노드 중에서 자원요구량이 가장 많은 가상 노드를 남은 자원이 가장 많은 물리 노드에 매핑하는 제1 노드매핑부; 및 상기 가상 네트워크 내의 매핑되지 않은 잉여 가상 노드 중에서 최대 자원요구 가상 노드를 순차적으로 물리 노드에 매핑하되, 물리 노드의 남은 자원량이 상기 최대 자원요구 가상 노드의 자원요구량보다 큰 것들 중에서 기 매핑된 물리 노드로부터의 거리의 총합이 가장 작은 물리 노드를 매핑하는 제2 노드매핑부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자원 임베딩 시스템을 제공한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 가상 네트워크 요청에 대한 물리 네트워크의 자원 임베딩 시스템에 있어서, 복수의 가상 노드를 포함하는 상기 가상 네트워크 요청을 수신하는 임베딩요청 수신부; 상기 가상 노드 중에서 최대 자원요구 가상 노드를 남은 자원이 가장 많은 물리 노드에 매핑하는 제1 노드매핑부; 및 상기 가상 네트워크 내의 매핑되지 않은 잉여 가상 노드 중에서 상기 최대 자원요구 가상 노드와 가까운 인접 가상 노드 순으로 순차적으로 물리 노드에 매핑하되, 물리 노드의 남은 자원량이 상기 인접 가상 노드의 자원요구량보다 큰 것들 중에서 기 매핑된 물리 노드로부터의 거리의 총합이 가장 작은 물리 노드를 매핑하는 제2 노드매핑부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자원 임베딩 시스템을 제공한다.
상기 제2 노드매핑부는, 상기 기 매핑된 물리 노드로부터의 거리의 총합이 가장 작은 최소거리 물리 노드가 복수개인 경우에, 상기 최소거리 물리 노드 중에서 남은 자원량이 가장 큰 물리노드를 매핑할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 가상 네트워크 요청에 대한 자원 임베딩 방법에 있어서, (a) 복수의 가상 노드를 포함하는 상기 가상 네트워크 요청을 수신하는 단계; (b) 상기 가상 노드 중에서 자원요구량이 가장 많은 가상 노드를 남은 자원이 가장 많은 물리 노드에 매핑하는 단계; 및 (c) 상기 가상 네트워크 내의 매핑되지 않은 잉여 가상 노드 중에서 최대 자원요구 가상 노드를 순차적으로 물리 노드에 매핑하되, 물리 노드의 남은 자원량이 상기 최대 자원요구 가상 노드의 자원요구량보다 큰 것들 중에서 기 매핑된 물리 노드로부터의 거리의 총합이 가장 작은 물리 노드를 매핑하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자원 임베딩 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 가상 네트워크 요청에 대한 자원 임베딩 방법에 있어서, (a) 복수의 가상 노드를 포함하는 상기 가상 네트워크 요청을 수신하는 단계; (b) 상기 가상 노드 중에서 최대 자원요구 가상 노드를 남은 자원이 가장 많은 물리 노드에 매핑하는 단계; 및 (c) 상기 가상 네트워크 내의 매핑되지 않은 잉여 가상 노드 중에서 상기 최대 자원요구 가상 노드와 가까운 인접 가상 노드 순으로 순차적으로 물리 노드에 매핑하되, 물리 노드의 남은 자원량이 상기 인접 가상 노드의 자원요구량보다 큰 것들 중에서 기 매핑된 물리 노드로부터의 거리의 총합이 가장 작은 물리 노드를 매핑하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자원 임베딩 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 가상 네트워크 요청에 대한 물리 네트워크의 자원 임베딩 시스템에 있어서, 복수의 가상 노드 및 하나 이상의 가상 링크를 포함하는 상기 가상 네트워크 요청을 수신하는 임베딩요청 수신부; 상기 복수의 가상 노드를 물리 노드에 매핑하는 노드매핑부; 상기 하나 이상의 가상 링크를 수신하여 순차적으로 상기 가상 링크에 대한 링크임베딩 요청을 발생하는 링크임베딩 요청부; 상기 링크 임베딩 요청을 수신하여, 상기 가상 링크의 양 끝 가상 노드가 매핑된 물리 노드 사이의 하나 이상의 링크경로를 추출하고 순차적으로 상기 링크경로의 스케쥴링을 요청하는 링크경로 추출부; 상기 링크경로 추출부로부터 수신된 상기 링크경로를 상기 물리 네트워크에 할당하고, 상기 물리 네트워크 내의 할당된 물리 링크간에 간섭없이 동작 가능한 물리 링크 집합을 동시에 스케쥴링하는 작업을 반복하여 기준 단위 시간 내에 모든 물리 링크 스케쥴링이 완료되면 스케쥴링 성공 메시지를 발생하는 링크 스케쥴부; 및 상기 스케쥴링 성공 메시지가 발생한 링크경로 중에서 임베딩 코스트가 가장 적은 링크경로를 선택하는 물리링크 선택부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자원 임베딩 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 가상 네트워크 요청에 대한 물리 네트워크의 자원 임베딩 방법에 있어서, (a) 복수의 가상 노드 및 하나 이상의 가상 링크를 포함하는 상기 가상 네트워크 요청을 수신하는 단계; (b) 상기 복수의 가상 노드를 물리 노드에 매핑하는 단계; (c) 상기 하나 이상의 가상 링크를 수신하여 순차적으로 상기 가상 링크에 대한 링크임베딩 요청을 발생하는 단계; (d) 상기 링크임베딩 요청을 수신하여 상기 가상 링크의 양 끝 가상 노드가 매핑된 물리 노드 사이의 하나 이상의 링크경로를 추출하고 순차적으로 링크경로의 스케쥴링을 요청하는 단계; (e) 상기 추출된 링크경로를 상기 물리 네트워크에 할당하고, 상기 물리 네트워크 내의 할당된 물리 링크간에 간섭없이 동작 가능한 물리 링크 집합을 동시에 스케쥴링하는 작업을 반복하여 기준 단위 시간 내에 모든 물리 링크 스케쥴링이 완료되면 스케쥴링 성공 메시지를 발생하는 단계; 및 (f) 상기 스케쥴링 성공 메시지가 발생한 링크경로 중에서 임베딩 코스트가 가장 적은 링크경로를 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자원 임베딩 방법을 제공한다.
상기 링크임베딩 요청부는, 상기 하나 이상의 가상 링크에 대하여 자원요구량이 큰 순서로 상기 링크임베딩 요청을 발생할 수 있다.
상기 링크경로 추출부는, 상기 매핑된 물리 노드 사이를 잇는 링크경로 중에서 경로의 길이가 짧은 순서대로 소정 갯수의 링크경로를 추출할 수 있다.
상기 임베딩 코스트는 상기 링크경로를 구성하는 물리 링크의 자원요구량을 모두 합한 것일 수 있다.
상기 링크경로 스케쥴부는, 상기 물리 네트워크 내의 자원 요구량이 설정된 대상 물리 링크 중에서 링크간 간섭 없이 독립적으로 동작 가능한 최대 물리 링크 집합을 추출하고 상기 최대 물리 링크 집합 내의 물리 링크 중에서 최소 자원 요구량을 갖는 물리 링크의 자원 요구량만큼 상기 최대 물리 링크 집합 내의 모든 물리 링크의 자원 요구량을 차감하고 상기 최소 자원 요구량을 갖는 물리 링크를 상기 대상 물리 링크에서 제외하는 스케쥴링 작업을 반복적으로 수행하여 기준 단위 시간 내에 모든 물리 링크를 스케쥴하게 되면 스케쥴링 성공 메시지를 발생할 수 있다.
상기 링크경로 스케쥴부는, 간섭이 발생하는 물리 링크를 상호 연결된 그래프 노드로 하고 각 그래프 노드의 가중치를 상기 물리 링크의 자원 요구량으로 설정하는 가중 충돌 그래프(Weighted Conflict Graph)를 생성한 후, 상기 가중 충돌 그래프에서 최대한도 독립 노드의 집합을 찾아서 상기 최대한도 독립 노드 집합의 가중치 중에서 최소 가중치만큼 상기 최대한도 독립 노드의 자원 요구량을 차감하고 상기 최소 가중치를 갖는 그래프 노드를 상기 충돌 그래프에서 제외하는 스케쥴링 작업을 반복적으로 수행하여 기준 단위 시간 내에 모든 물리 링크를 스케쥴하게 되면 스케쥴링 성공 메시지를 발생할 수 있다.
상기 가중 충돌 그래프는 PGB(Polynomially Growth Bounded)를 만족하는 것일 수 있다.
무선 네트워크 환경에서 가상 네트워크 요청이 들어왔을 경우 무선링크 간의 간섭관계를 고려함으로써 효율적으로 무선 네트워크 자원을 할당하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자원 임베딩 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 물리 네트워크를 가상화한 개념을 도시한 도면이다.
도 3은 무선 물리 네트워크의 예를 도시한 도면이다.
도 4는 도 3의 무선 물리 네트워크에 대한 충돌 그래프를 나타낸 도면이다.
도 5는 가상 네트워크 요청의 예를 도시한 도면이다.
도 6은 가상 네트워크 임베딩의 예를 도시한 도면이다.
도 7은 가중 충돌 그래프를 예시한 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자원 임베딩 시스템을 도시한 도면이다.
도 1에 도시하듯이 본 발명의 일 실시예에 따른 자원 임베딩 시스템은 임베딩요청 수신부(102), 제1 노드매핑부(104), 제2 노드매핑부(106), 링크임베딩 요청부(107), 링크경로 추출부(108), 링크경로 스케쥴부(110) 및 물리링크 선택부(112)를 포함한다.
임베딩요청 수신부(102)는 복수의 가상 노드를 포함하는 가상 네트워크 요청을 수신한다.
제1 노드매핑부(104)는 가상 노드 중에서 자원요구량이 가장 많은 가상 노드를 남은 자원이 가장 많은 물리 노드에 매핑한다.
제2 노드매핑부(106)는 가상 네트워크 내의 매핑되지 않은 잉여 가상 노드 중에서 최대 자원요구 가상 노드를 순차적으로 물리 노드에 매핑하되, 물리 노드의 남은 자원량이 최대 자원요구 가상 노드의 자원요구량보다 큰 것들 중에서 기 매핑된 물리 노드로부터의 거리의 총합이 가장 작은 물리 노드를 매핑한다.
링크임베딩 요청부(107)는 하나 이상의 가상 링크를 수신하여 순차적으로 가상 링크에 대한 링크임베딩 요청을 발생한다.
링크경로 추출부(108)는 링크임베딩 요청부(107)로부터 링크임베딩 요청을 수신하여, 가상 링크의 양 끝 가상 노드가 매핑된 물리 노드 사이의 하나 이상의 링크경로를 추출하고 순차적으로 링크경로의 스케쥴링을 요청한다.
링크경로 스케쥴부(110)는 링크임베딩 요청부(107)로부터 요청된 가상 링크를 링크경로 추출부(108)로부터 수신된 링크경로(하나 이상의 물리 링크로 구성됨)에 할당하고, 물리 네트워크 내의 할당된 물리 링크간에 간섭없이 동작 가능한 물리 링크 집합을 동시에 스케쥴링하는 작업을 반복하여 기준 단위 시간 내에 모든 물리 링크 스케쥴링이 완료되면 스케쥴링 성공 메시지를 발생한다.
물리링크 선택부(112)는 스케쥴링 성공 메시지가 발생한 링크경로 중에서 임베딩 코스트가 가장 적은 링크경로를 선택한다.
도 2는 물리 네트워크를 가상화한 개념을 도시한 도면이다.
본 발명은 새로운 네트워크를 운영하기 위해서 기존에 자신이 가지고 있던 물리 네트워크의 남는 자원을 활용함으로써 자원을 효율적으로 쓰면서 동시에 비용도 줄일 수 있도록 한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 하나의 공통 물리 네트워크에서 여러 가지 이질적인 네트워크들을 임베딩함으로써 하나의 물리 네트워크에 여러 가상 네트워크를 서로 간섭 없이 동시에 동작시킬 수 있도록 한다.
도 3은 무선 물리 네트워크의 예를 도시한 도면이다.
물리 무선 네트워크는 무방향 그래프 GS를 수학식 1로 나타낼 수 있다.
Figure 112010006037483-pat00001
여기서, NS와 LS는 GS의 모든 노드(vertex) 집합과 링크(edge) 집합을 나타낸다. AN S는 모든 노드들 각각의 프로세스 자원량을, AL s는 모든 링크들 각각의 용량을 나타낸다. 물리 노드 nS의 자원량을 CPUS(nS), 물리 무선 링크 lS의 용량을BWS(lS)라고 표기하고, 물리 네트워크에서의 모든 경로(path)를 PS라고 한다.
도 4는 도 3의 무선 물리 네트워크에 대한 충돌 그래프를 나타낸 도면이다.
도 4와 같이 주어진 물리 무선 네트워크에 대해 무선 링크들 간의 간섭 관계들을 모델링 한 충돌 그래프 GC = (NC, LC)를 그릴 수 있다. 각 물리 무선 링크 lS는 충돌 그래프의 노드(NC)가 된다. (즉 LS의 어느 특정 원소 lS에 일대일로 대응하는 노드 nC가 NC 안에 있음). 물리 무선 네트워크 GS에서 서로 간섭 관계에 있는 두 개의 링크에 대해, 그에 해당하는 충돌 그래프 상의 두 노드들은 하나의 링크로 서로 연결될 수 있다. 이와 같은 방식으로 충돌 그래프를 완성시킬 수 있다.
임베딩요청 수신부(102)는 복수의 가상 노드 및 하나 이상의 가상 링크를 포함하는 가상 네트워크 요청을 수신한다.
도 5는 가상 네트워크 요청의 예를 도시한 도면이다.
임베딩요청 수신부(102)가 수신한 i번째 가상 네트워크를 무방향 그래프 Gi V를 수학식 2로 나타낼 수 있다.
Figure 112010006037483-pat00002
수학식 1에서와 비슷하게, Ni V와 Li V는 각각 Gi V의 모든 노드(vertex) 집합과 링크(edge) 집합을 나타낸다. Ci , n V는 Gi V의 모든 노드들 각각의 프로세스 자원요구량을, Ci , l V는 모든 가상 링크들의 대역(Bandwidth) 요구량을 나타낸다. 가상 노드 ni V의 자원요구량을 CPUV(ni V), 가상 링크 li V의 자원요구량을 BWV(li V)라고 표시할 수 있다. 한편 이하의 설명에서 어떤 물리 링크에 대한 자원 요구량이란 의미는 해당 물리 링크의 전체 자원 용량을 1로 놓았을 때 그에 대한 상대적인 자원 요구량을 의미하며 자원 요구비율이란 말과 의미가 같다. 비슷하게 어떤 물리 링크에 대한 남아 있는 자원량이란 말의 의미도 해당 물리 링크의 전체 자원 용량을 1로 놓았을 때 남아 있는 자원량의 비율을 의미한다.
i번째 가상 네트워크 요청 Gi V에서 GS의 부분집합(subset)으로의 매핑 Mi를 수학식 3과 같이 정의할 수 있다.
Figure 112010006037483-pat00003
여기서
Figure 112010006037483-pat00004
이다. 매핑은 가상 노드와 물리 노드, 가상 링크와 물리 링크경로간의 대응을 나타낸다. 가상 네트워크 요청에 대한 임베딩을 완성시키려면 이러한 매핑 후에 각 물리노드와 각 물리 무선 링크가 해당되는 가상 링크들에게 자원을 할당해줘야 한다. 따라서 이러한 매핑에 자원 할당까지 포함하는 임베딩 Ei를 다음과 같이 수학식 4로 표시할 수 있다.
Figure 112010006037483-pat00005
여기서 RN, RL은 각각 물리 네트워크에서 가상 네트워크에 할당된 노드와 링크 자원량을 나타낸다.
제1 노드매핑부(104)는 가상 노드 중에서 자원요구량이 가장 많은 가상 노드를 남은 자원이 가장 많은 물리 노드에 매핑하고, 제2 노드매핑부(106)는 가상 네트워크 내의 매핑되지 않은 잉여 가상 노드 중에서 최대 자원요구 가상 노드를 순차적으로 물리 노드에 매핑하되, 물리 노드의 남은 자원량이 최대 자원요구 가상 노드의 자원요구량보다 큰 것들 중에서 기 매핑된 물리 노드로부터의 거리의 총합이 가장 작은 물리 노드를 매핑한다.
한편, 실시예에 따라서는 제2 노드매핑부(106)는 가상 네트워크 내의 매핑되지 않은 잉여 가상 노드 중에서 최대 자원요구 가상 노드와 가까운 인접 가상 노드 순으로 순차적으로 물리 노드에 매핑하되, 물리 노드의 남은 자원량이 인접 가상 노드의 자원요구량보다 큰 것들 중에서 기 매핑된 물리 노드로부터의 거리의 총합이 가장 작은 물리 노드를 매핑할 수도 있다.
여기서, 제2 노드매핑부(106)는 기 매핑된 물리 노드로부터의 거리의 총합이 가장 작은 최소거리 물리 노드가 복수개인 경우에는, 최소거리 물리 노드 중에서 남은 자원량이 가장 큰 물리노드를 매핑할 수 있다.
본 실시예에서 제1 노드매핑부(104) 및 제2 노드매핑부(106)를 별개의 구성요소로 하는 것을 가정하여 설명하였으나, 실시예에 따라서는 제1 노드매핑부(104) 및 제2 노드매핑부(106)의 기능을 하나의 구성요소(예를 들어 노드매핑부(120))로 통합하여 구성될 수도 있다.
물리 네트워크의 노드 자원과 링크 자원을 요구하는 정적 가상 네트워크 임베딩은, 주어진 n개의 가상 네트워크를 물리 무선 네트워크 GS에 임베딩 하고자 할 때, GS의 각 노드들이 실제로 할당하는 프로세스 자원량과 각 링크들이 실제로 할당하는 대역(bandwidth) 자원량의 총합을 최소로 하는 임베딩을 찾는 것이다. 일반적으로 물리 노드의 프로세스 자원할당량은 가상 네트워크의 노드 자원 요구량과 일치하고, 가상 네트워크의 노드 자원 요구에 대하여 임베딩 방법에 따라 실제 할당하는 물리 링크 자원량은 달라질 수 있다.
가상 네트워크 임베딩은 노드 임베딩과 링크 임베딩으로 나뉠 수 있는데, 노드 임베딩을 먼저 수행할 수 있으며, 노드 임베딩 시에 링크 임베딩을 고려한 임베딩을 수행한다. 노드 임베딩이 완료 되면 각각의 가상 링크가 매핑될 물리 경로의 시작점과 도착점은 정해지게 된다. 따라서 노드 임베딩은 이 점을 고려하여 매핑 된 노드들이 물리 네트워크 상에서 가급적 멀리 떨어지지 않도록(물리 경로가 길수록 링크 자원 할당량이 증가할 수 있다.) 한다.
아래와 같이 기호들을 정의하고 노드 임베딩 동작의 예를 설명한다.
NS : 물리 노드들의 집합(전술된 무선 물리 네트워크 및 충돌 그래프에서 정의됨)
Nsel : i번째 가상 네트워크의 노드가 매핑된 물리 노드들의 집합.
Re(v) : 물리 노드 v의 현재 남아있는 프로세스 자원량.
Figure 112010006037483-pat00006
, 여기서 d(u, v)는 물리 노드 u와 물리 노드 v간의 최단 홉-거리.
CPUV(nj V) : 가상 노드 nj V의 자원 요구량
M(nj V) : 가상 노드 nj V가 매핑된 물리 노드
NV : i번째 가상 네트워크의 노드 집합(수학식 2에서 Ni V로 정의했지만 편의를 위해 이하의 설명에서 인덱스 i를 생략함.)
Sort(NV) : 의 노드들을 노드 자원 요구량 내림차순으로 정렬한 집합.
Nj V : Sort(NV)의 j 번째 원소(가상 노드). 즉 j 번째로 노드 자원 요구량이 큰 가상 노드.
제1 노드매핑부(104) 및 제2 노드매핑부(106)에서 수행되는 노드 임베딩 알고리즘은 다음과 같다.
Figure 112010006037483-pat00007
제1 노드매핑부(104)는 노드 임베딩 알고리즘의 step 1 및 step 2를 수행하여, 임베딩 요구된 모든 가상 노드를 자원요구량 내림차 순으로 정렬하고 가상 노드들 중 요구량이 가장 큰 가상 노드를 남은 자원이 가장 많은 물리 노드에 매핑한다.
제2 노드매핑부(106)는 노드 임베딩 알고리즘의 step 3을 수행하여, j 번째로 노드 자원 요구량이 큰 가상 노드를 매핑할 물리 노드를 결정한다. 물리 노드의 남은 자원량이 가상 노드 자원 요구량보다 큰 것들 중에서, 이미 매핑 된 물리노드들로부터의 거리의 총합이 가장 작은 물리 노드를 선택하도록 한다. 이렇게 함으로써 매핑 된 물리 노드들이 서로 아주 멀리 떨어지지 않도록 할 수 있다. 이 과정을 j가 2에서 |NV| 까지 1씩 증가시키면서 step 3의 동작을 수행한다.
전술하였듯이, 노드 자원 요구량이 가장 큰 가상 노드로부터 가까운 순서대로 정렬하고 그 순서대로 임베딩을 수행하기 위하여, 제2 노드매핑부(106)는 노드 자원 요구량이 가장 큰 가상 노드를 제외한 나머지 가상 노드들에 대하여 노드 자원 요구량이 가장 큰 가상 노드로부터 가까운 순서대로 정렬한 후 정렬된 가상 노드의 순서대로 step 3의 동작을 수행할 수 있다.
가상 네트워크의 임베딩 시에는 가상 노드 임베딩 후에 가상 링크를 임베딩 할 수 있다.
링크임베딩 요청부(107) 가상 네트워크 요청에 의해 임베딩 요청된 하나 이상의 가상 링크를 수신하여 순차적으로 가상 링크에 대한 링크임베딩 요청을 발생한다. 이때, 하나 이상의 가상 링크에 대하여 자원요구량이 큰 순서로 링크임베딩 요청을 발생할 수 있다.
예를 들어 어느 한 가상 링크를 어떤 물리 경로로 매핑하기로 결정했다고 하면, 그 물리 경로 상의 각 물리 링크들은 그 가상 링크에게 얼마의 대역을 할당해주어야 될지를 결정해야 한다. 할당된 대역 코스트를 줄이는 방향으로 임베딩 하는 것이 기본적인 원칙이며, 각 경로의 물리 링크들은 그 임베딩이 실현가능(feasible)한 범위 내에서 최소한의 대역 자원을 할당한다. 여기서 어떤 임베딩이 실현가능하다는 것은, 그 임베딩에 따라 물리 네트워크 자원을 할당했을 때, 가상 네트워크의 자원요구량을 만족시키면서 가상 네트워크의 동작이 가능하다는 것을 의미한다.
무선 네트워크에서는 단순히 물리 링크에 해당 가상 링크의 대역 요구량만큼 할당하면 안 된다. 서로 간섭관계에 있는 링크들은 동시에 동작할 수 없기 때문에, 그 이상을 할당해야 가상 링크의 요구조건을 만족시킬 수 있다. 주어진 물리 링크 매핑에 대해 해당 임베딩을 실현가능(feasible)하게 하는 각 물리 링크들의 최소 대역 자원할당량을 계산하는 방법은 아래와 같다.
도 6은 가상 네트워크 임베딩의 예를 도시한 도면이다.
도 6a는 가상 네트워크를 도시한 것이고, 도 6b는 물리 네트워크에 임베딩된 결과를 예시한 것이다.
도 6에 도시하듯이 도 6a의 가상 네트워크가 도 6b와 같이 물리 네트워크 상에 매핑된 경우, 도 6a의 가상 노드 1,2,3은 도 6b의 물리 노드 1,2,3에 매핑되고, 가상 링크(1,2)(가상 링크(a,b)는 가상노드 a와 가상노드 b 사이의 링크를 의미)는 물리 링크 B에, 가상 링크(2,3)은 물리 링크 C에 매핑됨을 나타낸다.
링크경로 추출부(108)에 의해 링크경로가 추출되면, 링크경로 스케쥴부(110)는 링크경로 추출부(108)에서 추출된 물리적 링크경로에 대하여 해당 임베딩이 실현가능한지 여부를 확인을 위하여 스케쥴링을 한다. 즉, 도 6b와 같이 임베딩되도록 물리 경로가 매핑된 경우 이 매핑이 실현 가능한지를 확인한다.
예를 들어, 도 6a의 가상 링크 1, 2의 대대역 요구량은 각각 2 Mbps, 3 Mbps이고, 매핑된 도 6b의 물리 링크들의 용량(capacity)은 100 Mbps, 60 Mbps라고 가정하고, 물리 링크 B와 물리 링크 C는 인접 링크로서 서로 간섭하는 경우에 물리 링크 B와 C는 동시에 동작하면 안 된다.
물리 링크 B는 가상 링크(1,2)의 구현을 위해 최소 2Mbps의 대역을 할당해줘야 한다. 즉, 링크 B는 가상 링크(1,2)가 1초 동안 2Mbit의 데이터를 전송하게 해주면 된다. 그런데 링크 B의 용량은 100Mbps로 2Mbit의 데이터를 전송하는 데에 2Mbit/100Mbps = 0.02 초 이면 된다. 즉, 매 1초마다 링크 B는 0.02초의 시간만 가상 링크(1,2)의 동작에 사용되면 된다. 마찬가지로 물리 링크 C는 가상 링크(2,3)의 동작을 위해 최소 3Mbps의 대역을 할당해줘야 한다. 가상 링크(2,3)이 초당 3Mbit의 데이터를 전송해야 하는데, 물리 링크 C에서는 3Mbit의 데이터 전송에 3Mbit/60Mbps = 0.05 sec 의 시간이 걸린다. 즉, 매 1초마다 링크 C는 0.05초의 시간을 가상 링크(2,3) 구현에 사용된다. 위의 둘을 종합하면 매 1초마다 링크 B는 가상 링크를 위하여 0.02초의 시간을 쓸 뿐만 아니라 링크 C가 사용되는 시간에는 동작을 하지 않아야 하므로 적어도 링크 C가 사용되는 시간인 0.05초의 시간이 더 쓰인다. 따라서, 링크 B는 매 초당 적어도 0.07초 동안을 도 6a의 가상 네트워크 임베딩을 위해 할당한다. 링크 B는 용량이 100 Mbps이므로 (100Mbps x 0.07s/1s = 7Mbps)의 계산에 의해, 이 링크 B의 임베딩에 최소한 7 Mbps의 대역을 할당한다.
링크 C도 임베딩을 위해 매초 최소한 0.07초의 시간을 할당하므로 (60Mbps x 0.07s/1s = 4.2 Mbps)의 계산에 의해 최소한 4.2 Mbps 이상의 대역을 할당한다. 따라서 도 6의 예에서는 무선 물리 링크 B가 7Mbps 이상이고, 무선 물리 링크 C가 4.2Mbps 이상 가상 링크에 자원을 할당하게 하는 모든 임베딩은 실현가능(feasible)하며 이러한 실현가능한 임베딩을 찾는 기능을 링크경로 스케쥴부(110)가 수행한다.
첫 번째 가상 네트워크부터 i-1 번째 가상 네트워크 까지 이미 임베딩이 완료 되었고 i번째 가상 네트워크를 매핑 π로 매핑하였다고 하자. 이때, 첫 번째 가상 네트워크부터 i 번째 가상 네트워크까지의 가상 링크 중, 그에 해당하는 물리 네트워크상에서의 경로가 물리 링크 lS을 지나가는 것들을 모두 모은 것을 집합 li V(lS)라고 하자. 집합 li V(lS)에 속하는 가상 링크들의 대역 요구량 총합을 reqπ(lS)라고 하자. π로 매핑하고 나면 모든 물리 링크의 reqπ 값을 알 수 있게 되므로 이 정보를 활용하여 i번째 가상네트워크를 π로 매핑하는 것이 가능한지를 알아 보는 방법은 다음과 같다.
먼저, 그래프에서의 “독립 집합(independent set)”이란 개념을 설명한다. 그래프 G=(V,E)의 독립집합은 V의 부분집합으로, 그 부분집합에 속하는 임의의 두 노드가 서로 인접해 있지 않은 것들을 말한다. 어떤 독립집합 V'에 대해, V'에 속하지 않은 모든 노드가 V'의 어떤 노드에 인접할 경우, V'를 최대한도 독립집합(maximal independent set)이라 한다. 수학적으로 표현하면, 어떤 독립집합 V'과 v∈(V-V')인 모든 노드 v에 대해 V'∪{v}가 독립적이지 않으면 V'는 최대한도 독립집합이다. 어떤 그래프의 독립집합 중 크기가 가장 큰 것, 즉 가장 많은 노드를 포함하는 것을 최대치 독립집합(maximum independent set: MIS)이라 한다. MIS는 et도 될 수 있지만 역은 성립하지 않는다.
임베딩 문제에서의 충돌 그래프(conflict graph)의 독립집합은 동시에 사용 가능한 링크들의 집합을 나타낸다. 어떤 물리 무선 네트워크의 충돌 그래프에서의 모든 최대한도 독립집합들을
Figure 112010006037483-pat00008
라고 하자. 또한 물리 무선 링크들이 n개 있다고 하고, 그것들을
Figure 112010006037483-pat00009
라고 하자. 매핑 π에 의해 정해진
Figure 112010006037483-pat00010
에 대해 수학식 5의 조건을 만족하는 음수가 아닌 가중치
Figure 112010006037483-pat00011
가 있으면 매핑 π는 실현가능하다.
Figure 112010006037483-pat00012
매핑이 된 후에 자원할당량을 결정하여 임베딩을 끝마치면, 그 후에는 물리 네트워크의 각 무선 링크들이 간섭에 의한 충돌 없이 가상 링크 역할을 효율적으로 수행하기 위한 스케쥴링 방법을 정한다. 한 기준 단위 시간(time slot)의 크기를 1이라 놓고, 최대한도 독립집합
Figure 112010006037483-pat00013
에 해당하는 물리 링크들이 각각
Figure 112010006037483-pat00014
의 시간만큼 동시에 동작하도록 스케쥴링 할 경우를 가정한다. 이때,
Figure 112010006037483-pat00015
가 1보다 작다면, 한 기준 단위 시간 안에 어느 링크라도 동작하고 있는 시간은
Figure 112010006037483-pat00016
가 되고, 나머지 1-
Figure 112010006037483-pat00017
시간 동안에는 모든 링크들이 동작을 하지 않는다.
여기서
Figure 112010006037483-pat00018
을 "단위동작시간"이라 정하자. 그러면 수학식 5는 한 ㄱ기준 단위 시간 안에 단위동작시간
Figure 112010006037483-pat00019
이 1 이하이고, 모든 무선 링크들에 대해 각 링크 들이 가상 네트워크에 할당할 수 있는 대역 양이 가상 네트워크가 각 링크들에게 요청하는 대역 양 이상이면 그 스케쥴링 방법은 실현가능하다는 것을 나타낸다.
도 7은 가중 충돌 그래프를 예시한 도면이다.
위의 사실을 다른 각도에서 설명하면, 매핑 π에 대해 reqπ가 0이 아닌 물리 무선 링크들에 대해서만, 즉 가상 링크가 매핑되어 트래픽을 실제로 전달하는 물리 링크들만을 고려한 충돌 그래프를 이용하여 스케쥴링할 수 있다. 가상 네트워크를 물리 네트워크에 매핑한 결과는 물리 네트워크에 대한 서브 그래프(subgraph) 형태로 나타나는 데, 이 서브 그래프에 대하여 충돌 그래프로 나타낸다는 의미이다. 이하의 설명에서는 이러한 충돌그래프는 어떤 링크 매핑에 따른 충돌 그래프를 의미한다. 이러한 충돌 그래프의 각 노드는, 그 노드가 A라고 한다면 가중치(weight)로
Figure 112010006037483-pat00020
의 값을 가질 수 있다. 여기서 wA는 CG-node A, 즉 물리 무선 링크 A가 자신에게 링크 매핑된 가상 링크들을 구현하기 위해 매 단위 시간(초)당 ‘동작’에 할당해야 하는 시간이 된다. 도 7에 이러한 가중치의 예를 각 노드에 나타내었다.
도 7에서와 같은 가중 충돌 그래프(weighted conflict graph)의 모든 CG-node들은 1초 안에 최소 자신의 가중치에 해당하는 시간만큼 스케쥴되어 동작해야 하는데, 인접하는 CG-node들은 동시에 스케쥴되어 동작 될 수 없다. 만약 전체 ㅅ스케쥴링 주기 1초안에 인접하는 CG-node들을 동시에 동작시키지 않으면서, 모든 CG-node들을 각자의 가중치 시간만큼 동작하게 스케쥴링 할 수 있으면 매핑 π는 실현가능하다. 그렇지 않고 전체 스케쥴링 주기 1초안에 일부 CG-node들에겐 가중치보다 적은 시간만 동작하도록 할당할 수밖에 없는 경우, 혹은 모든 CG-node들에게 그들의 가중치만큼 동작하도록 시간을 할당할 경우 단위동작시간이 스케쥴링 주기 1초보다 커야 할 경우, 매핑 π는 실현가능하지 않다. 이는 매핑 π의 ㅅ실현가능성에 대한 수학식 5와 같은 맥락의 의미를 지닌다. 수학식 5는 가중 충돌 그래프의 개념을 도입하면 수학식 6과 같이 바꿀 수 있기 때문이다. 매핑 π에 의해 주어진 가중 충돌 그래프에 대해 수학식 6의 조건을 만족하는 음수 아닌 가중치
Figure 112010006037483-pat00021
가 있으면 매핑 π는 실현가능하다.
Figure 112010006037483-pat00022
결국 어떤 임베딩의 실현가능성은 단위동작시간이 1보다 작게 나오는 스케쥴링 방법의 존재 여부와 같은데, 이를 알아보는 방법은, 그 임베딩에 대해 단위동작시간이 가장 작도록 스케쥴링 해 본 후, 그 것의 단위동작시간이 1보다 큰지 작은지 판별하면 된다.
단위동작시간을 가능한 한 최소로 하도록 스케쥴링 하기 위해서는, 즉, 물리 무선 네트워크를 효율적으로 사용하기 위해서는, 간섭을 일으키지 않는 링크들을 동시에 가능한 한 많이 동작시켜야 한다. 충돌 그래프에서 독립집합의 크기가 클수록 물리 링크들을 더 많이 동시에 동작시킬 수 있으므로, 그만큼 효율적으로 네트워크를 사용할 수 있다. 이런 사실을 이용해서 그리디(Greedy)한 스케쥴링 방법 r*을 사용할 수 있다.
스케쥴링 방법 r*는 다음과 같다. 맨 처음 스케쥴링 시에 동작되는 링크들은 가중 충돌 그래프에서 최대 독립집합(Maximun Independent set: MIS)에 해당되는 것들로 한다. 그 MIS 중 weight가 가장 적은 CG-node를 v1이라고 하면, 시간 0부터 wv1시간 까지 그 MIS에 해당하는 링크들이 스케쥴 되도록 한다. 시간 wv1이 되면 MIS의 CG-node의 가중치를 전부 wv1만큼 감소시킨다. CG-node v1은 이제 더 이상 스케쥴될 필요가 없으므로, 가중 충돌 그래프에서 v1을 제거하도록 한다. 그러면 시간 wv1에 그래프의 토폴로지 및 가중치가 새롭게 바뀌었으므로 MIS를 다시 찾는다. 다시 찾은 MIS 중 가중치가 가장 적은 CG-node를 v2라고 한다면, 시간 wv1부터 시간 wv1+w'v2(여기서 w'v2는 새롭게 가중치가 업데이트 된 v2의 가중치로, 맨 처음에 갖고 있었던 v2의 가중치 wv2와 구별된다.)까지는 그 MIS에 해당하는 링크들이 동작하도록 스케쥴한다. 시간 wv1+w'v2이 되면 앞과 마찬가지로 그 MIS에 해당하는 CG-node의 가중치를 전부 w'v2만큼 감소시킨다. 그리고 가중 충돌 그래프에서 CG-node v2를 제거한다. 이 과정을 정확히 CG-node개수 만큼 반복하는 것을 해당 물리 무선 네트워크에 대한 스케쥴링 방법 r*라 한다.
이와 같은 방법으로 각각의 매핑에 대해 스케쥴링 방법 r*에 따른 스케쥴링 결과를 도출할 수 있다. 그러면 한 기준 단위 시간(time slot)안에 각각의 물리 링크들이 어느 시간동안 동작되고, 어느 시간동안 동작되지 않아야 할지(즉, 충돌 그래프에서 이웃한 CG-node가 동작될 때에는 동작하지 않음)에 대한 것을 모두 알 수 있다. 이 때 각각의 물리 링크는 한 기준 단위 시간당 자신들이 동작되어야 하는 시간 및 자신들이 동작 되지 않아야 하는 시간의 동안 가상 링크들에게 자원을 할당하는 셈이므로, 각 물리 링크의 용량에 이 시간을 곱한 값이 결국 각 물리 링크들이 그에 해당하는 가상 링크들에게 할당해준 총 대역 자원량이 된다. 그러므로 이에 따른 임베딩 코스트(cost)도 구할 수 있다.
한편 여기서 주목해야 할 점은, 스케쥴링 방법 r*에 의하면 충돌 그래프 상에서 MIS를 여러 번 찾는데, 이는 충돌 그래프의 노드 수에 지수적인(exponential) 복잡도(complexity)를 갖는 NP-하드(NP-hard)인 문제이다.
이러한 충돌 그래프에서 MIS를 찾는 문제는 NP-hard 문제이지만, 주어진 그래프가 PGB(polynomially growth bounded)하면 PTAS(polynomilly Time Approximation Scheme)하다는 것이 알려져 있으며, 이를 이용하여 근사한 MIS를 찾을 수 있다.
그래프가 PGB하다는 것의 의미는 다음과 같다.
그래프 G(V,E)의 모든 r-이웃(neighborhood)들(어느 특정 노드로부터 r홉 이내에 있는 모든 노드들에 대한 서브그래프)이 최대 f(r)개의 독립적인 노드들을 포함한다고 할 때, 모든 r∈N에 대해, f(r)=O(rc)를 만족하는 c∈N이 존재하면, 그래프 G는 PGB를 만족한다고 한다. PTAS란 “다항 시간 근사 해법”으로 충돌 그래프와 임의의 상수 (ε>0)을 입력으로 받아, 이상적인 답으로부터의 오차범위가 ε배 이내인 답(즉, MIS를 찾는 문제)을 문제의 인스턴스의 크기(즉, 노드의 갯수)에 다항식 시간 내에 푸는 알고리즘이다. 예를 들자면 그래프의 노드의 개수가 n개라고 할 때, MIS 문제에서 임의의 상수 ε>0에 대해 실제 MIS 크기의
Figure 112010006037483-pat00023
배의 크기를 갖는 독립집합(independent set)을 nO (1/ε) 안에 푸는 알고리즘이 있다면 이 알고리즘을 PTAS라 할 수 있다. 이의 예처럼 PTAS에서는 ε가 작아질수록 답도 이상적인 해에 더 가까워지지만 복잡도는 훨씬 더 커진다.
위에서와 같이 어떤 매핑의 실현가능성을 확인하고자 할 때, 그 매핑에 따른 충돌 그래프가 PGB를 만족한다면 충돌 그래프의 노드의 개수에 다항식의 시간 내에 그것을 근사하여서 풀 수 있다. 충돌 그래프는 그에 해당하는 물리 무선 네트워크 토폴로지와 무선 링크간 간섭모델로부터 유도되므로, 물리 네트워크 토폴로지가 같아도 간섭모델이 어떠냐에 따라 충돌 그래프가 달라질 수 있다. 물리 무선 네트워크에 대한 간섭모델은 크게 1홉 거리 모델, 2홉 거리 모델과 같은 링크 간 홉-거리에 따른 간섭모델과, 무선 링크의 중점간의 거리가 어느 기준보다 작으면 간섭, 그렇지 않으면 간섭하지 않는 모델과 같은 링크 간 실제 거리에 따른 간섭 모델이 있다. 링크 간 실제 거리에 따른 간섭 모델인 경우 물리 네트워크 토폴로지가 어떻든 간섭 모델의 정의에 의해 충돌 그래프가 단위 디스크 그래프(unit disk graph)나 단위 볼 그래프(unit ball graph)가 되는데 이들은 PGB를 만족하는 graph들이다. 링크 간 홉-거리 모델일 경우엔 매핑된 결과에 대한 물리 네트워크의 서브그래프가 PGB를 만족시키면, 그에 따른 충돌 그래프도 PGB를 만족시킨다. 만약 물리 네트워크 전체가 PGB를 만족시키면, 물리 네트워크의 어느 서브그래프도 PGB를 만족시킬 수 있다.
결과적으로, 물리 무선 네트워크가 PGB를 만족시키면 간섭모델에 관계없이 어떤 매핑 결과에 따른 충돌 그래프도 PGB를 만족시키고, 따라서 그 매핑의 실현가능성 확인문제를 충돌 그래프의 노드 개수에 다항식의 시간 내에 근사하여 풀 수 있다.
한편, 링크경로 추출부(108)는 하나 이상의 가상 링크 각각에 대하여, 가상 링크의 양 끝 가상 노드가 매핑된 물리 노드 사이의 하나 이상의 링크경로를 추출함에 있어서 물리 네트워크 경로 중에서 짧은 순서대로 소정 갯수의 링크경로를 추출할 수 있다.
본 발명에서는, 주어진 n개의 가상 네트워크를 물리 무선 네트워크 GS에 임베딩 하였을 때, GS의 각 링크들이 실제로 할당하는 대역량의 총합을 최소로 하는 임베딩을 찾는 것이다.
여기서 무선 물리 네트워크 모델에 대한 한 가지 가정을 할 수 있다. 여기서 고려하는 무선 (애드혹) 네트워크의 토폴로지는 임의의 그래프 형태를 갖기 보단 주로 특정 성질 혹은 구조를 갖는 그래프의 형태를 띨수 있다. 무선(애드혹) 네트워크를 모델링하는 주요 방법 중 하나는, 무선(애드혹) 네트워크의 노드 간 링크 형성을 각 노드들의 위치와 전송파워에 의존하게끔 하는 것이다. 이런 모델에선 노드의 전송파워가 커질수록 그 노드의 커버리지 영역 또한 넓어지는데, 두 노드 u와 v가 있어서, u의 커버리지 영역에 v가 속하고, v의 커버리지 영역에 u가 속할 경우 두 노드 u와 v의 사이엔 무선 링크가 형성될 수 있다. 위와 같은 방법으로 모델링 했을 때 무선 (애드혹) 네트워크는 커버리지 영역 그래프(coverage area graph)의 토폴로지를 갖는다. 커버리지 영역 그래프는 PGB를 만족할 수 있다. 따라서 본 실시예에서 주어진 물리 무선 네트워크는 PGB를 만족한다고 가정할 수 있다(이에 따라 충돌 그래프도 항상 PGB를 만족할 수 있다).
한편, 주어진 n개의 가상 네트워크를 임베딩을 함에 있어서 가상 네트워크 1개씩 순차적으로 n번 임베딩할 수 있다. 또한, 임베딩할 가상 네트워크의 임베딩 순서는 가상 네트워크의 자원 요구량이 큰 순서부터 할 수 있다. 가상 네트워크의 자원 요구량은 통상적으로 노드 요구자원과 링크 요구자원의 가중합으로 정해질 수 있다. 따라서 i번째 가상 네트워크 Gi V의 자원 요구량은
Figure 112010006037483-pat00024
로 나타내어질 수 있다. 여기서 α는 0보다 큰 상수로 노드 자원, 링크 자원의 단위나 두 자원 간 상대적인 중요도 등을 고려하여 정해질 수 있다.
가상 네트워크의 자원 요구량이 클수록, 임베딩 방식에 따른 물리 네트워크가 실제 할당하는 자원량이 크게 변할 수 있다. 즉 자원요구량이 큰 가상 네트워크를 어떻게 임베딩 하느냐에 따라 전체 임베딩 결과에 지대한 영향을 미칠 수 있다. 따라서 자원요구량이 큰 가상 네트워크들이 별다른 제약 없이 최적에 가까운 해를 찾는 것이 중요하다. 그러기 위해서 물리 네트워크의 자원이 사용되지 상태에서 이것들을 먼저 임베딩하는 방법을 사용한다. 물리 네트워크 자원이 많은 상태에서 임베딩 할 때가, 물리 네트워크 여분 자원이 별로 없을 때 임베딩 할 때 보다 더 최적에 가까운 해를 찾도록 해줄 수 있다.
가상 네트워크 임베딩은 노드 임베딩과 링크 임베딩으로 나뉠 수 있으며, 전술하였듯이 본 실시예에서는 노드 임베딩을 먼저 한 후에 링크 임베딩을 하는 방식을 사용한다.
전술한 노드 임베딩 알고리즘에 의해 i번째 가상 네트워크의 모든 노드를 임베딩 한 후에는 링크들을 임베딩 한다. 설명을 위해 다음과 같은 기호들을 정의한다.
LS : 물리 링크들의 집합
Req(lS) : 물리 링크 lS가 포함된 path로 매핑 된 가상 링크들의 링크 자원 요구량 총합
BWS(lS) : 물리 링크 lS의 용량
Figure 112010006037483-pat00025
: 가중 충돌 그래프에서 CG-node(물리 링크)의 가중치.
BWV(lj S) : 가상 링크 lj S의 자원 요구량
LV : i번째 가상 네트워크의 링크 집합(수학식 2에서 Ni V로 정의했지만 설명의 편의를 위해 이하의 설명에서 인덱스 i를 생략함.)
Sort(LV): LV의 링크들을 링크 자원 요구량 내림차순으로 정렬한 집합.
Lj V : Sort(LV)의 j 번째 원소(가상 링크). 즉 j 번째로 링크 자원 요구량이 큰 가상 링크
링크임베딩 요청부(107), 링크경로 추출부(108), 링크경로 스케쥴부(110) 및 물리링크 선택부(112)에서 수행되는 링크 임베딩 알고리즘은 다음과 같다(제1단계~제6단계).
제1단계: 링크임베딩 요청부(107)는 임베딩 요청된 i번째 가상 네트워크의 모든 가상 링크를 대역 요구량(=자원요구량)에 대해 내림차순으로 정렬한다. 즉, 링크임베딩 요청부(107)는 가상 링크에 대하여 임의의 순서로 임베딩을 하도록 가상 링크의 임베딩 순서를 정할 수도 있으나, 하나 이상의 가상 링크에 대하여 자원요구량이 큰 순서로 링크임베딩 요청을 할 수도 있다.
링크경로 추출부(108)는 가상 링크의 양 끝 가상 노드가 매핑된 물리 노드 사이의 하나 이상의 링크경로를 추출하고 순차적으로 링크경로의 스케쥴링을 요청할 수 있다.
정렬된 LV에 대하여 j 를 1 부터 |LV|(가상 링크의 갯수를 의미)까지 1씩 증가시키며 제2단계부터 제5단계까지를 반복한다.
제2단계: 링크경로 추출부(108)는 가상 링크 LV의 양 끝 가상 노드가 어느 물리 노드에 매핑되었는지 확인하고, Lj V=(n1 V,n2 V)이라 할 때, n1 V이 물리 노드 n1 S에, n2 V가 물리 노드 n2 S에 매핑되었다면. n1 S와 n2 S를 잇는 k개의 최단경로(shortest path)를 찾는다. k개의 최단경로란 두 물리 노드를 잇는 경로 중 길이가 가장 짧은 k개의 링크경로를 의미한다.
제3단계: 링크경로 스케쥴부(110)는 수신되는 k개의 최단경로에 대해 가상 링크를 한 번씩 매핑할 수 있다. 가상 링크를 어떤 경로(=링크경로)에 매핑했을 때, 그 경로로의 매핑까지의 모든 매핑 결과(첫 번째 가상 네트워크부터 i-1번째 가상 네트워크의 모든 매핑 결과 및 i번째 가상 네트워크의 이미 완료된 링크 매핑 결과까지 합한 것을 의미)에 대해 가중 충돌 그래프를 만든다. 도 7의 설명에서 전술한 바와 같이 가중 충돌 그래프에서 스케쥴링 방법 r*을 이용하여 단위동작시간 및 임베딩 코스트를 구한다.
제4단계: 링크경로 스케쥴부(110)는 가상 링크 Lj V에 대한 k개의 최단경로 후보들 모두 그에 따른 단위동작시간이 1보다 크다면 이 매핑을 실현가능성이 없다고(infeasible) 판정하여 전체 임베딩 과정을 종료하고, 어느 하나의 경로에 대해서도 스케쥴링 한 결과 단위동작시간이 1보다 작은 것이 발견되면 스케쥴링 성공 메시지를 발생한다.
제5단계: 물리링크 선택부(112)는 k개의 경로 후보들 가운데 단위동작시간이 1보다 작은 것들 중에서, Lj V을 제일 작은 임베딩 cost를 갖게 하는 경로로 매핑한다.
제6단계: 물리링크 선택부(112)는 i 번째 가상 네트워크에서 모든 가상 링크들에 대한 매핑이 완료되면, 지금까지의(첫 번째 가상 네트워크부터 i 번째 가상 네트워크까지의) 모든 매핑 결과에 대해 대역 자원을 새롭게 할당하여 i 번째 가상 네트워크까지의 임베딩을 완료할 수 있다.
위의 링크 임베딩 알고리즘은 어떤 가상 링크가 매핑될 경로는, 미리 정해진 시작점과 도착점을 잇는 많은 경로들 가운데 짧은 순서대로 k개를 뽑고 그 중에서 하나를 고르도록 한다. 유선 네트워크의 경우엔 경로가 짧을수록 코스트가 줄어들 수 있으며, 무선에서도 경로가 짧을수록 자원을 그만큼 덜 사용할 가능성이 높아진다. 하지만 경로가 짧다고 임베딩 코스트가 항상 작은 것은 아니다. 믈리 링크간 간섭 때문에 실제로 경로의 길이에 비례하지 않을 수 있다. 따라서, 어떤 두 물리 노드를 잇는 경로들 중에서 가장 짧은 경로만 찾는 것이 아니라, 길이가 짧은 순으로 k개의 가장 짧은 경로들을 모두 찾아보고, 실제 그 경로들을 매핑했을 시 가장 적은 자원으로 임베딩을 실현가능하게 하는 경로를 선택한다. 여기서, 임베딩 코스트는 링크경로를 구성하는 물리 링크의 자원요구량을 모두 합한 것일 수 있다.
한편, 링크 임베딩 알고리즘 제3단계에서, 주어진 가중 충돌 그래프에 스케쥴링 방법 r*을 이용하여 단위동작시간을 구하는 알고리즘은 다음과 같다.
링크경로 스케쥴부(110)는 간섭이 발생하는 물리 링크를 상호 연결된 그래프 노드로 하고 각 그래프 노드의 가중치를 물리 링크의 자원 요구량으로 설정하는 가중 충돌 그래프(Weighted Conflict Graph)를 생성하고, 생성된 가중 충돌 그래프에서 최대한도 독립 노드의 집합을 찾아서 최대한도 독립 노드 집합의 가중치 중에서 최소 가중치만큼 최대한도 독립 노드 내의 모든 노드의 자원 요구량을 차감하고 최소 가중치를 갖는 그래프 노드를 충돌 그래프에서 제외하는 스케쥴링 작업을 반복적으로 수행한다. 반복적인 스케쥴링 작업의 결과 기준 단위 시간 내에 모든 물리 링크를 스케쥴 가능하게 하는 경로가 추출되면 스케쥴링 성공 메시지를 발생한다. 물리링크 선택부(112)는 스케쥴링 성공 메시지가 발생한 링크경로 중에서 임베딩 코스트가 가장 적은 링크경로를 선택한다. 링크경로 스케쥴부(110) 및 물리링크 선택부(112)에 의한 위와 같은 스케쥴링 작업 및 링크경로 선택 과정을 모든 가상 링크에 대하여 수행한다. 전술하였듯이, 가중 충돌 그래프는 PGB(Polynomially Growth Bounded)를 만족할 수 있다.
스케쥴링 방법 r*을 이용하여 단위동작시간을 구하는 알고리즘을 단계적으로 다시 한번 나타내면 다음과 같다.
단계1: TUO(단위동작시간)를 0으로 둔다.
가중 충돌 그래프가 Φ(공집합)이 될 때까지 다음의 단계2 내지 단계5를 반복한다.
단계2: 현재의 가중 충돌 그래프에서 MIS의 근사값을 찾는다.
단계3: 선택된 MIS 중 가장 작은 가중치를 갖는 CG-node를 찾고, 그것의 가중치 값을 wmin이라 둔다.
단계4: TUO의 값을 wmin만큼 증가시키고, MIS 내의 모든 CG-node의 가중치를 모두 wmin만큼 감소시킨다.
단계5: 가중치가 0이 된 CG-node들을 모두 충돌 그래프에서 제거한다.
위의 단위동작시간을 구하는 알고리즘 단계2에서, 물리 네트워크가 PGB를 만족한다고 가정하였므로 그에 따른 충돌 그래프도 PGB가 되어 MIS의 근사값을 구하는 PTAS가 존재한다. MIS에 대한 PTAS로 다음의 근사알고리즘을 사용할 수 있다.
Figure 112010006037483-pat00026
위의 PTAS 근사 알고리즘에서 G가 PGB를 만족한다면, 임의의 노드 v에 대해
Figure 112010006037483-pat00027
을 만족하지 못하게 되는 최소 r값 r'이 r'
Figure 112010006037483-pat00028
c가 되도록 만족시키는 상수 c(ε)가 항상 존재한다. 이런 성질에 의해 위의 알고리즘은 그래프의 노드에 다항식의 시간 내에 근사값을 산출할 수 있다.
한편, 링크 임베딩 알고리즘에서, 제6단계를 실행하기 직전까지 i번째 가상 네트워크의 링크 매핑이 완료되며, 첫 번째 가상 네트워크부터 i 번째 가상 네트워크까지의 모든 가상 링크 매핑 결과에 대해, 매핑의 실현가능성을 확인하고자 스케쥴링 방법 r*의 알고리즘을 사용하여 스케쥴링 결과를 유도하였다.
따라서, 첫 번째 가상 네트워크부터 i 번째 가상 네트워크까지의 모든 가상 링크 매핑이 완료된 시점에서, 제6단계를 실행하기 직전까지 얻은 스케쥴링 방법 r*로 가상 링크들에게 자원을 할당하도록 하며, 이 과정을 링크 임베딩 알고리즘 제6단계에서 한다. 제 6단계에서는 다음과 같이 링크 자원들을 할당한다. i 번째 가상 네트워크까지의 매핑 결과에 대해, 스케쥴링 방법 r*에 따른 스케쥴링 결과를 구하고, 그것을 이용하여 물리 링크 lS가 가상 링크들에게 할당해주는 자원량 총량 AlS(lS)을 구한다. 한편 물리 링크 lS가 포함된 경로에 매핑된 가상 링크들이
Figure 112010006037483-pat00029
이라면 물리 링크 lS가 가상링크 에 할당해주는 대역 자원량은
Figure 112010006037483-pat00030
가 된다.
한편, 단위동작시간을 구하는 알고리즘을 충돌그래프를 사용하지 않고 일반화하면 다음과 같다.
링크경로 스케쥴부(110)는 물리 네트워크 내의 자원 요구량이 설정된 대상 물리 링크 중에서 링크간 간섭 없이 독립적으로 동작 가능한 최대 물리 링크 집합을 추출하고 최대 물리 링크 집합 내의 물리 링크 중에서 최소 자원 요구량을 갖는 물리 링크의 자원 요구량만큼 최대 물리 링크 집합 내의 모든 물리 링크의 자원 요구량을 차감하고 최소 자원 요구량을 갖는 물리 링크를 대상 물리 링크에서 제외하는 스케쥴링 작업을 반복적으로 수행하여 기준 단위 시간 내에 모든 물리 링크를 스케쥴하게 되면 스케쥴링 성공 메시지를 발생하도록 구현할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 자원 임베딩 방법을 도시한 흐름도이다.
도 1 내지 도 8을 함께 참조하면서 본 발명의 일 실시예에 따른 자원 임베딩 방법을 설명한다.
도 8에 도시하듯이 본 발명의 일 실시예에 따른 자원 임베딩 방법에서, 먼저 복수의 가상 노드를 포함하는 가상 네트워크 요청을 수신하는 S802 단계로부터 시작될 수 있다.
가상 네트워크 요청이 수신되면 가상 노드 중에서 자원요구량이 가장 많은 가상 노드를 남은 자원이 가장 많은 물리 노드에 매핑한다(S804).
가상 네트워크 내의 매핑되지 않은 잉여 가상 노드 중에서 최대 자원요구 가상 노드를 순차적으로 물리 노드에 매핑하되, 물리 노드의 남은 자원량이 최대 자원요구 가상 노드의 자원요구량보다 큰 것들 중에서 기 매핑된 물리 노드로부터의 거리의 총합이 가장 작은 물리 노드를 매핑한다(S806).
한편, S806단계는 가상 네트워크 내의 매핑되지 않은 잉여 가상 노드 중에서 상기 최대 자원요구 가상 노드와 가까운 인접 가상 노드 순으로 순차적으로 물리 노드에 매핑하되, 물리 노드의 남은 자원량이 상기 인접 가상 노드의 자원요구량보다 큰 것들 중에서 기 매핑된 물리 노드로부터의 거리의 총합이 가장 작은 물리 노드를 매핑할 수도 있다.
가상 노드의 매핑이 완료된 후에는 순차적으로 링크임베딩 요청을 발생한다(S807).
링크임베딩 요청된 하나의 가상 링크에 대하여 가상 링크의 양 끝 가상 노드가 매핑된 물리 노드 사이의 하나 이상의 링크경로를 추출하고, 순차적으로 링크경로의 스케쥴링을 요청한다(S808).
S808단계에서 링크임베딩 요청된 링크경로를 물리 네트워크에 할당하고, 스케쥴링 대상이 되는 물리 네트워크(대상 물리 네트워크) 내의 할당된 물리 링크간에 간섭없이 동작 가능한 물리 링크 집합을 동시에 스케쥴링하는 작업을 반복하여 기준 단위 시간 내에 모든 물리 링크를 스케쥴링 가능하게 되면 스케쥴링 성공 메시지를 발생하고(S810), 스케쥴링 성공 메시지가 발생한 링크경로 중에서 임베딩 코스트가 가장 적은 링크경로를 선택한다(S812). S810단계에서 스케쥴링 해준다는 의미는 실제로 임베딩된 동작상황을 가정하여 간섭없이 동작 가능한 물리 링크 집합을 스케쥴하면 자원 요구량이 충족된 물리 링크는 스케쥴링 대상이 되는 물리 링크에서 제외되어 업데이트되고 또다시 업데이트된 스케쥴링 대상이 되는 물리 링크를 대상으로 간섭없이 동작 가능한 물리 링크 집합을 구하고 이 물리 링크 집합을 동시에 스케쥴링하는 작업을 반복적으로 수행한다.
한편 S807단계에서, 하나 이상의 가상 링크에 대하여 자원요구량이 큰 순서로 가상 링크를 정렬하여 링크임베딩을 요청할 수 있다.
또한, S808단계에서, 매핑된 물리 노드 사이를 잇는 링크경로 중에서 경로의 길이가 짧은 순서대로 소정 갯수의 링크경로를 추출할 수 있다.
S810 단계에서, 해당 링크경로가 스케쥴링이 실현가능한지 여부를 판단하는 방법으로, 간섭이 발생하는 물리 링크를 상호 연결된 그래프 노드로 하고 각 그래프 노드의 가중치를 물리 링크의 자원 요구량으로 설정하는 가중 충돌 그래프를 생성하는 단계; 및 가중 충돌 그래프에서 최대한도 독립 노드의 집합을 찾아서 최대한도 독립 노드 집합의 가중치 중에서 최소 가중치만큼 최대한도 독립 노드의 자원 요구량을 차감하고 최소 가중치를 갖는 그래프 노드를 가중 충돌 그래프에서 제외하는 스케쥴링 작업을 반복적으로 수행하여 기준 단위 시간 내에 모든 물리 링크를 스케쥴링 가능하게 되면 해당 링크경로를 할당될 가상 링크의 링크경로 후보로 설정할 수 있다.
이를 충돌 그래프로 한정하지 않고 설명하면, 해당 링크경로가 스케쥴링이 실현가능한지 여부를 판단하는 방법으로, 물리 네트워크 내의 자원 요구량이 설정된 대상 물리 링크 중에서 링크간 간섭 없이 독립적으로 동작 가능한 최대 물리 링크 집합을 추출하고 최대 물리 링크 집합 내의 물리 링크 중에서 최소 자원 요구량을 갖는 물리 링크의 자원 요구량만큼 최대 물리 링크 집합 내의 모든 물리 링크의 자원 요구량을 차감하고 최소 자원 요구량을 갖는 물리 링크를 대상 물리 링크에서 제외하는 스케쥴링 작업을 반복적으로 수행하여 기준 단위 시간 내에 모든 물리 링크를 스케쥴링 가능하게 되면 해당 링크경로를 할당될 가상 링크의 링크경로 후보로 설정하고 스케쥴링 성공 메시지를 발생할 수 있다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 이와 명시적으로 상반되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
102: 임베딩요청 수신부
104: 제1 노드매핑부
106: 제2 노드매핑부
108: 링크경로 추출부
110: 링크경로 스케쥴부
112: 물리링크 선택부
120: 노드매핑부

Claims (20)

  1. 가상 네트워크 요청에 대한 물리 네트워크의 자원 임베딩 시스템에 있어서,
    복수의 가상 노드를 포함하는 상기 가상 네트워크 요청을 수신하는 임베딩요청 수신부;
    상기 가상 노드 중에서 자원요구량이 가장 많은 가상 노드를 남은 자원이 가장 많은 물리 노드에 매핑하는 제1 노드매핑부; 및
    상기 가상 네트워크 내의 매핑되지 않은 잉여 가상 노드 중에서 최대 자원요구 가상 노드를 순차적으로 물리 노드에 매핑하되, 물리 노드의 남은 자원량이 상기 최대 자원요구 가상 노드의 자원요구량보다 큰 것들 중에서 기 매핑된 물리 노드로부터의 거리의 총합이 가장 작은 물리 노드를 매핑하는 제2 노드매핑부
    를 포함하고,
    상기 제2 노드매핑부는,
    상기 기 매핑된 물리 노드로부터의 거리의 총합이 가장 작은 최소거리 물리 노드가 복수개인 경우에, 상기 최소거리 물리 노드 중에서 남은 자원량이 가장 큰 물리노드를 매핑하는 것을 특징으로 하는 자원 임베딩 시스템.
  2. 가상 네트워크 요청에 대한 물리 네트워크의 자원 임베딩 시스템에 있어서,
    복수의 가상 노드를 포함하는 상기 가상 네트워크 요청을 수신하는 임베딩요청 수신부;
    상기 가상 노드 중에서 최대 자원요구 가상 노드를 남은 자원이 가장 많은 물리 노드에 매핑하는 제1 노드매핑부; 및
    상기 가상 네트워크 내의 매핑되지 않은 잉여 가상 노드 중에서 상기 최대 자원요구 가상 노드와 가까운 인접 가상 노드 순으로 순차적으로 물리 노드에 매핑하되, 물리 노드의 남은 자원량이 상기 인접 가상 노드의 자원요구량보다 큰 것들 중에서 기 매핑된 물리 노드로부터의 거리의 총합이 가장 작은 물리 노드를 매핑하는 제2 노드매핑부
    를 포함하고,
    상기 제2 노드매핑부는,
    상기 기 매핑된 물리 노드로부터의 거리의 총합이 가장 작은 최소거리 물리 노드가 복수개인 경우에, 상기 최소거리 물리 노드 중에서 남은 자원량이 가장 큰 물리노드를 매핑하는 것을 특징으로 하는 자원 임베딩 시스템.
  3. 삭제
  4. 가상 네트워크 요청에 대한 물리 네트워크의 자원 임베딩 시스템에 있어서,
    복수의 가상 노드 및 하나 이상의 가상 링크를 포함하는 상기 가상 네트워크 요청을 수신하는 임베딩요청 수신부;
    상기 복수의 가상 노드를 물리 노드에 매핑하는 노드매핑부;
    상기 하나 이상의 가상 링크를 수신하여 순차적으로 상기 가상 링크에 대한 링크임베딩 요청을 발생하는 링크임베딩 요청부;
    상기 링크임베딩 요청을 수신하여, 상기 가상 링크의 양 끝 가상 노드가 매핑된 물리 노드 사이의 하나 이상의 링크경로를 추출하고 순차적으로 상기 링크경로의 스케쥴링을 요청하는 링크경로 추출부;
    상기 링크경로 추출부로부터 수신된 상기 링크경로를 상기 물리 네트워크에 할당하고, 상기 물리 네트워크 내의 할당된 물리 링크들에 대해 간섭관계에 있지 않아서 동시에 동작가능한 물리링크 집합 중 가장 링크 갯수가 많은 집합을 골라 스케쥴링하는 작업을 반복하여 기준 단위 시간 내에 모든 물리 링크 스케쥴링이 완료되면 스케쥴링 성공 메시지를 발생하는 링크경로 스케쥴부; 및
    상기 스케쥴링 성공 메시지가 발생한 링크경로 중에서 임베딩 코스트가 가장 적은 링크경로를 선택하는 물리링크 선택부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자원 임베딩 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 링크임베딩 요청부는, 상기 하나 이상의 가상 링크에 대하여 자원요구량이 큰 순서로 상기 링크임베딩 요청을 발생하는 것을 특징으로 하는 자원 임베딩 시스템.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 링크경로 추출부는, 상기 매핑된 물리 노드 사이를 잇는 링크경로 중에서 경로의 길이가 짧은 순서대로 소정 갯수의 링크경로를 추출하는 것을 특징으로 하는 자원 임베딩 시스템.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 임베딩 코스트는 상기 링크경로를 구성하는 물리 링크의 자원요구량을 모두 합한 것을 특징으로 하는 자원 임베딩 시스템.
  8. 제 4항에 있어서,
    상기 링크경로 스케쥴부는,
    상기 물리 네트워크 내의 자원 요구량이 설정된 대상 물리 링크 중에서 링크간 간섭 없이 독립적으로 동작 가능한 최대 물리 링크 집합을 추출하고 상기 최대 물리 링크 집합 내의 물리 링크 중에서 최소 자원 요구량을 갖는 물리 링크의 자원 요구량만큼 상기 최대 물리 링크 집합 내의 모든 물리 링크의 자원 요구량을 차감하고 상기 최소 자원 요구량을 갖는 물리 링크를 상기 대상 물리 링크에서 제외하는 스케쥴링 작업을 반복적으로 수행하여 기준 단위 시간 내에 모든 물리 링크를 스케쥴하게 되면 스케쥴링 성공 메시지를 발생하는 것을 특징으로 하는 자원 임베딩 시스템.
  9. 제 4항에 있어서,
    상기 링크경로 스케쥴부는,
    간섭이 발생하는 물리 링크를 상호 연결된 그래프 노드로 하고 각 그래프 노드의 가중치를 상기 물리 링크의 자원 요구량으로 설정하는 가중 충돌 그래프(Weighted Conflict Graph)를 생성한 후, 상기 가중 충돌 그래프에서 최대한도 독립 노드의 집합을 찾아서 상기 최대한도 독립 노드 집합의 가중치 중에서 최소 가중치만큼 상기 최대한도 독립 노드의 자원 요구량을 차감하고 상기 최소 가중치를 갖는 그래프 노드를 상기 충돌 그래프에서 제외하는 스케쥴링 작업을 반복적으로 수행하여 기준 단위 시간 내에 모든 물리 링크를 스케쥴하게 되면 스케쥴링 성공 메시지를 발생하는 것을 특징으로 하는 자원 임베딩 시스템.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 가중 충돌 그래프는 PGB(Polynomially Growth Bounded)를 만족하는 것을 특징으로 하는 자원 임베딩 시스템.
  11. 가상 네트워크 요청에 대한 자원 임베딩 방법에 있어서,
    (a) 복수의 가상 노드를 포함하는 상기 가상 네트워크 요청을 수신하는 단계;
    (b) 상기 가상 노드 중에서 자원요구량이 가장 많은 가상 노드를 남은 자원이 가장 많은 물리 노드에 매핑하는 단계; 및
    (c) 상기 가상 네트워크 내의 매핑되지 않은 잉여 가상 노드 중에서 최대 자원요구 가상 노드를 순차적으로 물리 노드에 매핑하되, 물리 노드의 남은 자원량이 상기 최대 자원요구 가상 노드의 자원요구량보다 큰 것들 중에서 기 매핑된 물리 노드로부터의 거리의 총합이 가장 작은 물리 노드를 매핑하는 단계
    를 포함하고,
    상기 단계 (c)에서,
    상기 기 매핑된 물리 노드로부터의 거리의 총합이 가장 작은 최소거리 물리 노드가 복수개인 경우에, 상기 최소거리 물리 노드 중에서 남은 자원량이 가장 큰 물리노드를 매핑하는 것을 특징으로 하는 자원 임베딩 방법.
  12. 가상 네트워크 요청에 대한 자원 임베딩 방법에 있어서,
    (a) 복수의 가상 노드를 포함하는 상기 가상 네트워크 요청을 수신하는 단계;
    (b) 상기 가상 노드 중에서 최대 자원요구 가상 노드를 남은 자원이 가장 많은 물리 노드에 매핑하는 단계; 및
    (c) 상기 가상 네트워크 내의 매핑되지 않은 잉여 가상 노드 중에서 상기 최대 자원요구 가상 노드와 가까운 인접 가상 노드 순으로 순차적으로 물리 노드에 매핑하되, 물리 노드의 남은 자원량이 상기 인접 가상 노드의 자원요구량보다 큰 것들 중에서 기 매핑된 물리 노드로부터의 거리의 총합이 가장 작은 물리 노드를 매핑하는 단계
    를 포함하고,
    상기 단계 (c)에서,
    상기 기 매핑된 물리 노드로부터의 거리의 총합이 가장 작은 최소거리 물리 노드가 복수개인 경우에, 상기 최소거리 물리 노드 중에서 남은 자원량이 가장 큰 물리노드를 매핑하는 것을 특징으로 하는 자원 임베딩 방법.
  13. 삭제
  14. 가상 네트워크 요청에 대한 물리 네트워크의 자원 임베딩 방법에 있어서,
    (a) 복수의 가상 노드 및 하나 이상의 가상 링크를 포함하는 상기 가상 네트워크 요청을 수신하는 단계;
    (b) 상기 복수의 가상 노드를 물리 노드에 매핑하는 단계;
    (c) 상기 하나 이상의 가상 링크를 수신하여 순차적으로 상기 가상 링크에 대한 링크임베딩 요청을 발생하는 단계;
    (d) 상기 링크임베딩 요청을 수신하여 상기 가상 링크의 양 끝 가상 노드가 매핑된 물리 노드 사이의 하나 이상의 링크경로를 추출하고 순차적으로 링크경로의 스케쥴링을 요청하는 단계;
    (e) 상기 추출된 링크경로를 상기 물리 네트워크에 할당하고, 상기 물리 네트워크 내의 할당된 물리 링크들에 대해 간섭관계에 있지 않아서 동시에 동작가능한 물리링크 집합 중 가장 링크 갯수가 많은 집합을 골라 스케쥴링하는 작업을 반복하여 기준 단위 시간 내에 모든 물리 링크 스케쥴링이 완료되면 스케쥴링 성공 메시지를 발생하는 단계; 및
    (f) 상기 스케쥴링 성공 메시지가 발생한 링크경로 중에서 임베딩 코스트가 가장 적은 링크경로를 선택하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자원 임베딩 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 단계 (c)에서, 상기 하나 이상의 가상 링크에 대하여 자원요구량이 큰 순서로 상기 링크임베딩 요청을 발생하는 것을 특징으로 하는 자원 임베딩 방법.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 단계 (d)에서, 상기 매핑된 물리 노드 사이를 잇는 링크경로 중에서 경로의 길이가 짧은 순서대로 소정 갯수의 링크경로를 추출하는 것을 특징으로 하는 자원 임베딩 방법.
  17. 제 14항에 있어서,
    상기 임베딩 코스트는 상기 링크경로를 구성하는 물리 링크의 자원요구량을 모두 합한 것을 특징으로 하는 자원 임베딩 방법.
  18. 제 14항에 있어서,
    상기 단계 (e)는,
    상기 물리 네트워크 내의 자원 요구량이 설정된 대상 물리 링크 중에서 링크간 간섭 없이 독립적으로 동작 가능한 최대 물리 링크 집합을 추출하고 상기 최대 물리 링크 집합 내의 물리 링크 중에서 최소 자원 요구량을 갖는 물리 링크의 자원 요구량만큼 상기 최대 물리 링크 집합 내의 모든 물리 링크의 자원 요구량을 차감하고 상기 최소 자원 요구량을 갖는 물리 링크를 상기 대상 물리 링크에서 제외하는 스케쥴링 작업을 반복적으로 수행하여 기준 단위 시간 내에 모든 물리 링크를 스케쥴링하게 되면 스케쥴링 성공 메시지를 발생하는 것을 특징으로 하는 자원 임베딩 방법.
  19. 제 14항에 있어서,
    상기 단계 (e)는,
    간섭이 발생하는 물리 링크를 상호 연결된 그래프 노드로 하고 각 그래프 노드의 가중치를 상기 물리 링크의 자원 요구량으로 설정하는 가중 충돌 그래프를 생성하는 단계; 및
    상기 가중 충돌 그래프에서 최대한도 독립 노드의 집합을 찾아서 상기 최대한도 독립 노드 집합의 가중치 중에서 최소 가중치만큼 상기 최대한도 독립 노드의 자원 요구량을 차감하고 상기 최소 가중치를 갖는 그래프 노드를 상기 가중 충돌 그래프에서 제외하는 스케쥴링 작업을 반복적으로 수행하여 기준 단위 시간 내에 모든 물리 링크를 스케쥴링하게 되면 스케쥴링 성공 메시지를 발생하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자원 임베딩 방법.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 가중 충돌 그래프는 PGB(Polynomially Growth Bounded)를 만족하는 것을 특징으로 하는 자원 임베딩 방법.
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