WO2017073661A1 - ネットワーク管理装置、ネットワーク管理方法、ネットワーク管理システム、および、プログラム - Google Patents

ネットワーク管理装置、ネットワーク管理方法、ネットワーク管理システム、および、プログラム Download PDF

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WO2017073661A1
WO2017073661A1 PCT/JP2016/081875 JP2016081875W WO2017073661A1 WO 2017073661 A1 WO2017073661 A1 WO 2017073661A1 JP 2016081875 W JP2016081875 W JP 2016081875W WO 2017073661 A1 WO2017073661 A1 WO 2017073661A1
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WO
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state
group
transmission rate
network management
flow
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Application number
PCT/JP2016/081875
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English (en)
French (fr)
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佑樹 林
鈴木　順
真樹 菅
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日本電気株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L41/00—Arrangements for maintenance, administration or management of data switching networks, e.g. of packet switching networks
    • H04L41/08—Configuration management of networks or network elements
    • H04L41/0896—Bandwidth or capacity management, i.e. automatically increasing or decreasing capacities
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L47/00—Traffic control in data switching networks
    • H04L47/10—Flow control; Congestion control
    • H04L47/24—Traffic characterised by specific attributes, e.g. priority or QoS
    • H04L47/2483—Traffic characterised by specific attributes, e.g. priority or QoS involving identification of individual flows
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L47/00—Traffic control in data switching networks
    • H04L47/10—Flow control; Congestion control
    • H04L47/25—Flow control; Congestion control with rate being modified by the source upon detecting a change of network conditions

Definitions

  • the present invention is based on a Japanese patent application: Japanese Patent Application No. 2015-2111524 (filed on Oct. 28, 2015), and the entire description of the application is incorporated herein by reference.
  • the present invention relates to a network management device, a network management method, a network management system, and a program, and more particularly, to a network management device, a network management method, a network management system, and a program that guarantee a communication delay.
  • the control message in the broadcast master system needs to guarantee a communication delay within 16 ms (milliseconds) in order to complete the processing for one frame of video. Therefore, there is a method for reserving a bandwidth of a flow passing through the network and guaranteeing a communication delay. In such a system, it is necessary to reset the reserved bandwidth when a node connected to the network or a flow exchanged between the nodes is added or changed.
  • Patent Document 1 describes a technique in which a plurality of node devices change communication paths in time synchronization with each other.
  • Patent Document 2 when the number of communication devices connected to the network fluctuates, the allowable bandwidth of the network is equally divided according to the number of changed communication devices, and the bandwidth is equally distributed to each communication device. Techniques for assigning are described.
  • the inventors of the present application have proposed a technique for determining a group to which a flow belongs and a set of transmission rates for each group so as to increase the use efficiency of the network (Japanese Patent Application No. 2015-057989).
  • JP 2002-094513 A Japanese Patent Laying-Open No. 2005-064807
  • the flow of data in one direction between two nodes is called “flow”.
  • a group of one or more flows is called a “group”.
  • the sum of the transmission rates will be the network resource capacity ( For example, there is a risk of exceeding the capacity of the link constituting the network.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a network system.
  • the network system includes nodes N1 to N3, and a network management device 36 that sets parameters for the nodes N1 to N3 (for example, a flow included in each group, a transmission rate of each group, and the like). ing.
  • the nodes N 1 to N 3 and the network management device 36 are connected via the network 32.
  • a flow from the node N1 to the node Nx (not shown) (referred to as flow 1)
  • a flow from the node N2 to the node Nx (referred to as flow 2)
  • a flow from the node N3 to the node Nx (referred to as flow 1)
  • a flow from the node N2 to the node Nx (referred to as flow 2)
  • a flow from the node N3 to the node Nx (referred to as flow 1)
  • a flow from the node N2 to the node Nx (referred to as flow 2)
  • a flow from the node N3 to the node Nx (referred to as flow 2)
  • the transmission rate of flow 1 is set to “5” which is the final transmission rate
  • the transmission rates of flows 2 and 3 are Consider a case where an intermediate state is maintained with the transmission rate in the initial state being maintained.
  • the sum of the transmission rates of the flows on the link shared between the flows 1 to 3 is “15”, which exceeds “12” which is the link capacity of the link.
  • the delay for each flow cannot be guaranteed.
  • An object of the present invention is to provide a network management device, a network management system, a network management method, and a program that contribute to solving such problems.
  • a determination unit determines a set of transmission rates in the intermediate state so as to satisfy the restrictions imposed on the band of the passing link. Further, the network management device includes a setting unit that changes the transmission rate set for the plurality of groups in a stepwise manner from a start state to an end state while passing the determined transmission rate set as an intermediate state. ing.
  • the network management method when a set of transmission rates set in a plurality of groups including one or more flows is changed stepwise from a start state to an end state, Determining a set of transmission rates in the intermediate state to satisfy the constraints imposed on the bandwidth of the passing link. Further, the network management method includes a step of changing the transmission rate set for the plurality of groups in a stepwise manner from a start state to an end state while passing through the determined transmission rate set as an intermediate state.
  • a network management system includes a plurality of nodes and a network management device that manages the plurality of nodes.
  • the network management device changes a set of transmission rates set in a plurality of groups including one or more flows exchanged between the plurality of nodes from a start state to an end state in a stepwise manner
  • a determination unit that determines a set of transmission rates in the intermediate state so as to satisfy the constraints imposed on the band of the passing link.
  • the network management device further includes a setting unit that changes the transmission rate set for the plurality of groups in a stepwise manner from a start state to an end state while passing through the determined transmission rate set as an intermediate state. .
  • the program according to the fourth aspect of the present invention allows a flow to pass when a set of transmission rates set in a plurality of groups including one or more flows is changed stepwise from a start state to an end state.
  • a computer is caused to execute a process for determining a set of transmission rates in the intermediate state so as to satisfy the constraints imposed on the bandwidth of the link.
  • the program executes, in the computer, a process of changing the transmission rate set for the plurality of groups in a stepwise manner from a start state to an end state while passing the determined transmission rate set as an intermediate state.
  • the program can also be provided as a program product recorded in a non-transitory computer-readable storage medium.
  • the network management device when changing the transmission rate set in the group of flows while satisfying the restrictions on the link bandwidth, time synchronization between nodes
  • the transmission rate for a group of flows can be set flexibly.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating the configuration of a network management device 2 according to an embodiment.
  • the network management device 2 includes a determination unit 4 and a setting unit 6.
  • the determination unit 4 When the determination unit 4 gradually changes the set of transmission rates set for a plurality of groups including one or more flows from the start state to the end state, the determination unit 4 is imposed on the bandwidth of the link through which the flow passes. A set of transmission rates in the intermediate state is determined so as to satisfy the constraint. Further, the setting unit 6 changes the transmission rate set for a plurality of groups in a stepwise manner from the start state to the end state while passing the determined transmission rate set as an intermediate state.
  • the transmission rate can be flexibly set (for example, for each group). Can be changed individually). Furthermore, by selecting the intermediate state so as to satisfy the constraints imposed on the bandwidth of the link through which the flow passes, the constraints on the link bandwidth can be satisfied over the period from the start state to the end state. .
  • a set of transmission rates set in a plurality of groups including flows can be flexibly changed without requiring synchronization between nodes and satisfying the restrictions on the link bandwidth. It becomes possible to do.
  • FIG. 2 is a diagram for visually grasping the effect of the network management device 2 according to the embodiment.
  • a flow from node N1 to node Nx (not shown) (referred to as node 1 / group 1) and a flow from node N2 to node Nx (referred to as node 2 / group 1).
  • node 1 / group 1 a flow from node N1 to node Nx (not shown)
  • node 2 / group 1 a flow from node N2 to node Nx
  • the transmission rates of the node 1 / group 1 and node 2 / group 1 in the start state are “5” and “5”, respectively, and the node 1 / group 1 and node 2 /
  • the transmission rates of group 1 are “3” and “7”, respectively.
  • the sum of the transmission rates of these groups is “12”, which exceeds “10” which is the link capacity of the bottleneck link.
  • the set of transmission rates in the intermediate state is determined so as to satisfy the constraints imposed on the bandwidth of the link through which the flow passes. For example, as shown in FIG.
  • a transmission rate pair in which the transmission rate of node 1 / group 1 is the final transmission rate and the transmission rate of node 2 / group 1 is the initial transmission rate is intermediate. Determined as a state. At this time, a set of transmission rates for a plurality of groups can be changed stepwise from the start state to the end state without exceeding the link capacity of the bottleneck link.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the configuration of the network management system according to the present embodiment.
  • the network management system 10 is configured to control a flow exchanged between nodes N1 to Nm (m is a natural number of 2 or more) and nodes N1 to Nm connected via a network 32. And.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating the configuration of the network management apparatus 10 shown in FIG.
  • the network management apparatus 10 includes an information input I / F (Interface) 12, an information holding unit 14, a rate change procedure determining unit 22, and a parameter setting unit 26.
  • the information holding unit 14 holds network topology information 16, a start state parameter 18, and an end state parameter 20.
  • the right column of FIG. 6A illustrates a network topology between the nodes N1 to N4.
  • the nodes N1 and N2 are connected to the switch S1 via the links L1 and L2, respectively.
  • the nodes N3 and N4 are connected to the switch S2 via links L3 and L4, respectively.
  • the switches S1 and S2 are connected via a link L5.
  • the network topology information 16 includes information regarding the connection configuration and the link capacities of the links L1 to L5.
  • the left column of FIG. 6 (a) shows the flow (Flow) included in each group in the initial state, the minimum guaranteed bandwidth (MinRate) and the transmission rate (Rate) for each group.
  • the group 1 of the node N1 in the initial state, includes a flow toward the node N3, the minimum guaranteed bandwidth is zero, and the transmission rate is “5”.
  • the group 1 of the node N2 includes a flow toward the node N4, the minimum guaranteed bandwidth is zero, and the transmission rate is “5”.
  • the start state parameter 18 includes information related to the information shown in the table in the left column of FIG. 6A (that is, in the start state, a flow included in each group, a minimum guaranteed bandwidth for each group, a transmission rate, and the like).
  • the final state parameter 20 includes information on the information shown in the table in the left column of FIG. 6D (that is, the flow included in each group, the minimum guaranteed bandwidth for each group, the transmission rate, etc. in the final state). Including.
  • the information input I / F 12 receives the network topology information 16, the start state parameter 18, and the end state parameter 20 from, for example, a user, and stores the received information and parameters in the information holding unit 14. Further, when the information input I / F 12 receives a change instruction from the start state to the end state from the user, the information input I / F 12 determines a procedure for changing the transmission rate for each group, and changes the start state to the end state according to the determined procedure. The rate change procedure determination unit 22 and the parameter setting unit 26 are instructed to execute them.
  • the rate change procedure determination unit 22 changes a set of transmission rates set in a plurality of groups in a stepwise manner from the start state to the end state, the rate change procedure determination unit 22 satisfies the constraints imposed on the bandwidth of the link through which the flow passes. , Determine a set of transmission rates in the intermediate state. Further, when a restriction on the minimum guaranteed bandwidth for the flow is imposed, the rate change procedure determining unit 22 satisfies both the restriction imposed on the bandwidth of the link through which the flow passes and the restriction on the minimum guaranteed bandwidth for the flow. Thus, a set of transmission rates in the intermediate state is determined.
  • the rate change procedure determination unit 22 has a parameter change unit 24.
  • the parameter changing unit 24 deletes or adds a transmission rate for the group or a flow included in the group according to the determined procedure. For example, in the example of FIG. 6, the parameter changing unit 24 sequentially changes the parameters as shown in the tables in the left column of FIGS. 6 (a) to 6 (d).
  • the parameter setting unit 26 includes a parameter transmission unit 28 and a setting completion waiting unit 30, and sets transmission rate sets for a plurality of groups while passing the transmission rate set determined by the rate change procedure determination unit 22 as an intermediate state. Change from the start state to the end state step by step. Specifically, the parameter setting unit 26 uses the parameter transmission unit 28 and the setting completion waiting unit 30 to set the calculated intermediate state to each node, and after synchronizing, shifts to the next state. . By repeating this, the set of transmission rates is changed stepwise from the start state to the end state.
  • the parameter transmission unit 28 transmits the parameter changed by the parameter change unit 24 according to the procedure determined by the rate change procedure determination unit 22 to the corresponding node among the nodes N1 to Nm. For example, in the case of changing from the state shown in FIG. 6A to the state shown in FIG. 6B, the parameter transmission unit 28 instructs the node N1 to change the transmission rate for the group 1 and the changed transmission rate. “3” is transmitted.
  • the setting completion waiting unit 30 waits for a notification that the parameter change has been completed from the node that instructed the parameter change.
  • the setting completion waiting unit 30 notifies the parameter transmitting unit 28 to that effect.
  • the parameter transmitting unit 28 transmits the next parameter to the corresponding node among the nodes N1 to Nm according to the procedure determined by the rate change procedure determining unit 22. Thereafter, the parameters are changed stepwise from the start state to the end state according to the same procedure.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating the operation of the rate change procedure determination unit 22 of the network management device 10 in this embodiment.
  • the rate change procedure determination unit 22 determines whether or not the flow can be deleted (step S1). For example, it is possible to delete a flow that is simply deleted or a flow for which the minimum guaranteed bandwidth is not guaranteed even if the flow moves to another group in the final state. On the other hand, for groups that include flows that move to other groups in the final state and whose transmission rate decreases in the final state compared to the initial state, if the transmission rate is the final state transmission rate, the minimum guarantee for that flow Bandwidth constraints may not be met. In such a case, the flow cannot be deleted.
  • step S2 If the flow can be deleted (Yes in step S1), the rate change procedure determination unit 22 deletes the flow (step S2).
  • the rate change procedure determination unit 22 sets the transmission rate for the group whose transmission rate decreases in the final state as compared with the start state to the final state, and increases in the final state compared to the start state.
  • a set of transmission rates with the transmission rate for the group to be set as the transmission rate in the initial state is determined as a set of transmission rates in the intermediate state. That is, after changing the transmission rate of the group whose transmission rate is reduced in the final state (step S3), the rate change procedure determination unit 22 increases the transmission rate of the group whose transmission rate increases in the final state (step S4). ).
  • the rate change procedure determination unit 22 uses the parameter setting unit 26 to execute step S4 after receiving a notification of parameter setting completion in step S3 from the transmission destination node. In FIG. 5, the synchronization performed by the rate change procedure determination unit 22 using the parameter setting unit 26 is indicated by an arrow.
  • the rate change procedure determination unit 22 adds the flow (step S5).
  • step S6 the rate change procedure determination unit 22 can substitute with another group (referred to as an alternative group) other than the group in which the flow could not be deleted. Whether or not (step S6).
  • Substituting here means adjusting the transmission rate of the alternative group (for example, adjusting to a transmission rate smaller than the transmission rate in the final state).
  • the rate change procedure determination unit 22 reports an error to the user via the information input I / F 12 (Step S7).
  • the rate change procedure determination unit 22 adjusts the transmission rate of the alternative group (Step S8).
  • the rate change procedure determination unit 22 reduces the transmission rate of a group other than the alternative group and whose transmission rate decreases in the final state (step S9).
  • the rate change procedure determination unit 22 performs synchronization using the parameter setting unit 26, and increases the transmission rate of a group that is a group other than the alternative group and whose transmission rate increases in the final state (step S9). S10).
  • the rate change procedure determination unit 22 moves the flow that could not be deleted in step S1 to the destination group (step S11).
  • step S11 the rate change procedure determination unit 22 performs synchronization using the parameter setting unit 26, and increases the transmission rate of the alternative group to the final transmission rate (step S12).
  • step S1 may be the group to which the flow that could not be deleted in step S1 may be the group itself or another group.
  • the network management apparatus 10 will be described based on specific operation examples 1 to 3 shown in FIGS.
  • the network topology shown in the right column of FIGS. 6 (a) to 8 (e) is assumed. That is, the nodes N1 and N2 are connected to the switch S1 via the links L1 and L2, respectively.
  • the nodes N3 and N4 are connected to the switch S2 via links L3 and L4, respectively.
  • the switches S1 and S2 are connected via a link L5.
  • the link capacities of the links L1 to L5 are all 10 for simplicity. Note that the number of nodes, network topology, link capacity, group start state and end state in the operation examples 1 to 3 are merely examples, and the application target of the present invention is not limited to such specific examples.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a specific operation example 1 of the network management apparatus 10 according to the present embodiment.
  • group 1 of node N1 in the initial state, group 1 of node N1 includes a flow toward node N3, the minimum guaranteed bandwidth is zero, and the transmission rate is “5”.
  • the group 1 of the node N2 includes a flow toward the node N4, the minimum guaranteed bandwidth is zero, and the transmission rate is “5”.
  • the group 1 of the node N1 includes a flow toward the node N3, the minimum guaranteed bandwidth is zero, and the transmission rate is “3”.
  • the group 1 of the node N2 includes a flow toward the nodes N3 and N4, the minimum guaranteed bandwidth is zero, and the transmission rate is “7”.
  • the rate change procedure determination unit 22 passes Yes and S2 in steps S1, and first, as shown in FIG. 6B, the transmission rate (Rate) of the group 1 of the node N1 whose rate decreases in the final state. ) Is reduced (step S3).
  • the rate change procedure determination unit 22 increases the transmission rate (Rate) of the group 1 of the node 2 whose rate increases in the final state (step S4).
  • the rate change procedure determination unit 22 adds a flow toward the node N3 to the group 1 of the node N2 (step S5).
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a specific operation example 2 of the network management apparatus 10 according to the present embodiment.
  • group 1 of node N1 in the initial state, group 1 of node N1 includes a flow toward node N3, the minimum guaranteed bandwidth is “1”, and the transmission rate is “1”.
  • the group 2 of the node N1 includes a flow toward the node N4, the minimum guaranteed bandwidth is “1”, and the transmission rate is “1”.
  • the group 1 of the node N2 includes a flow toward the node N4, the minimum guaranteed bandwidth is zero, and the transmission rate is “8”.
  • the left column of FIG. 7A in the initial state, group 1 of node N1 includes a flow toward node N3, the minimum guaranteed bandwidth is “1”, and the transmission rate is “1”.
  • the group 2 of the node N1 includes a flow toward the node N4, the minimum guaranteed bandwidth is “1”, and the transmission rate is “1”.
  • the group 1 of the node N2 includes a flow toward the node N4, the minimum guaranteed
  • the group 1 of the node N1 in the final state, includes a flow toward the nodes N3 and N4, the minimum guaranteed bandwidth is “2”, and the transmission rate is “4”. is there.
  • the group 2 of the node N1 there is no flow.
  • the group 1 of the node N2 includes a flow toward the node N4, the minimum guaranteed bandwidth is zero, and the transmission rate is “6”.
  • the rate change procedure determination unit 22 determines whether or not the group 2 flow of the node N1 can be deleted (step S1). If the flow is deleted, the minimum guaranteed bandwidth for the flow cannot be satisfied (No in step S1).
  • the rate change procedure determination unit 22 selects the group 1 of the node N2 as an alternative group (Yes in step S6), and sets the transmission rate of the alternative group to the final transmission rate. It is adjusted to “5” which is smaller than “6” (step S8).
  • the rate change procedure determination unit 22 skips step S9.
  • the rate change procedure determination unit 22 increases the transmission rate other than the alternative group to the final transmission rate (step S10).
  • the rate change procedure determination unit 22 increases the transmission rate of the group 1 of the node N1 to “4” which is the final transmission rate.
  • the rate change procedure determination unit 22 moves the flow that could not be deleted in step S1 (that is, the flow for the node N4 in the group 2 of the node N1). Move to the previous group (that is, group 1 of node N1) (step S11).
  • the rate change procedure determination unit 22 increases the transmission rate of the alternative group to “6” which is the transmission rate of the original final state (step S12).
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a specific operation example 3 of the network management device 10 according to the present embodiment.
  • a group other than the destination group of the flow that has been determined not to be deleted in step S1 is selected as the alternative group.
  • the alternative group the group itself that is the destination of the flow that cannot be deleted in step S1 may be selected. This operation example illustrates the operation in such a case.
  • the rate change procedure determination unit 22 determines whether or not the group 2 flow of the node N1 can be deleted (step S1). If the flow is deleted, the minimum guaranteed bandwidth for the flow cannot be satisfied (No in step S1).
  • the rate change procedure determination unit 22 selects the group 1 of the node N1 as an alternative group (Yes in step S6), and sets the transmission rate of the alternative group to the final transmission rate. It is adjusted to “3” which is smaller than “4” (step S8).
  • the rate change procedure determination unit 22 reduces the transmission rate of the group that should reduce the transmission rate in the final state (that is, group 1 of the node N2) other than the alternative group (step S9).
  • the rate change procedure determination unit 22 skips step S10.
  • the rate change procedure determination unit 22 moves the flow that could not be deleted in step S1 (that is, the flow for the node N4 in the group 2 of the node N1). Move to the previous group (that is, group 1 of node N1) (step S11).
  • the rate change procedure determination unit 22 increases the transmission rate of the alternative group (that is, the group 1 of the node N1) to “4” which is the transmission rate of the original final state. (Step S12).
  • a set of transmission rates for a plurality of groups is changed in stages, so that synchronization is established among a plurality of nodes N1 to Nm that are the sources of flows included in the plurality of groups.
  • the transmission rate in the initial state and the final state is not subject to special restrictions unlike the technique described in Patent Document 2, and the transmission rate can be flexibly changed.
  • the intermediate state so as to satisfy the constraints imposed on the bandwidth of the link through which the flow passes, the constraints on the link bandwidth can be satisfied over the period from the start state to the end state. .
  • the transmission rate for the group whose transmission rate decreases in the final state compared to the initial state is reduced first, and the transmission rate for the group whose transmission rate increases in the final state compared to the initial state is increased later.
  • the transmission rate of a group that includes a flow that moves to another group in the final state and has a constraint on the minimum guaranteed bandwidth is the final transmission rate, the constraint on the minimum guaranteed bandwidth is satisfied.
  • the transmission rate of the other group that is, the alternative group or the destination group itself
  • a set of transmission rates set in a plurality of groups including flows does not require time synchronization between nodes, and is related to a link bandwidth. It is possible to change flexibly while satisfying the constraints.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of a network management system according to the present embodiment.
  • the network management device 10 in the network management system of the present embodiment further includes a parameter determination unit 34 in addition to the network management device 10 (FIG. 3) according to the first embodiment.
  • the information input I / F 12 includes topology information indicating connection between nodes included in the communication system, and a node pair that communicates with each other in a start state and an end state (specifically, a pair of a transmission node and a reception node). That is, node pair information indicating a flow) is received.
  • the parameter determination unit 34 Based on the topology information and the node pair information, the parameter determination unit 34 simultaneously determines a group composed of one or two or more node pairs (flows) and a transmission rate assigned to the group for each of the start state and the end state. That is, the network management apparatus 10 according to the present embodiment includes, for example, a combination of flows included in a start state group as illustrated in FIGS. 6A, 6D, 7A, and 7E, and The transmission rate for each group, the combination of flows included in the final state group, and the transmission rate for each group are determined.
  • the parameter determination unit 34 determines the flow included in the group and the transmission rate for the group based on the predetermined objective function and the constraint conditions described in the first to third embodiments of Japanese Patent Application No. 2015-057989. May be.
  • the operation of the network management system of the present embodiment is the same as the operation of the first embodiment in which the network management apparatus 10 calculates the start state and the end state group and the transmission rate for the group as input information. Is different.
  • movement of the network management apparatus of this embodiment is the same as that of 1st Embodiment, description is abbreviate
  • the transmission rate is determined while grouping as many node pairs (flows) as possible for both the start state and the end state, taking into account the time when the node is not communicating. Can do. Therefore, according to this embodiment, in addition to the effect brought about by the network management system of the first embodiment, the effect of further increasing the network utilization efficiency is brought about.
  • the network management device according to mode 1 or 2, wherein a set of transmission rates that are transmission rates in a starting state is determined as a set of transmission rates in an intermediate state.
  • the setting unit deletes the flow from the group and then sets a transmission rate for the plurality of groups.
  • the network management device according to any one of forms 1 to 3, wherein the network management device is changed stepwise from a start state to an end state.
  • the setting unit changes a set of transmission rates for the plurality of groups in a stepwise manner from a start state to an end state, and then performs the flow for the group.
  • the network management device according to any one of Embodiments 1 to 4, to which is added.
  • the determination unit includes a flow that moves to another group in the final state, and when the transmission rate for the first group in which the transmission rate decreases in the final state compared to the initial state is the final state transmission rate, When the restriction on the minimum guaranteed bandwidth for the flow cannot be satisfied, the transmission rate for the first group is set as the transmission rate in the initial state, and the transmission rate for the second group other than the first group is set as the transmission rate in the final state. A set of transmission rates having a smaller value than the transmission rate set in the intermediate state, and the setting unit moves the flow to the other group after changing to the intermediate state.
  • the network management device according to any one of Embodiments 1 to 5, wherein the transmission rate for the second group is changed to a final state.
  • the transmission rate for a group whose transmission rate decreases in the final state compared to the initial state is the final state transmission rate
  • the transmission rate for the group whose transmission rate increases in the final state compared to the initial state is the initial transmission rate.
  • the network management method according to the ninth or tenth aspect wherein the set of transmission rates is determined as a set of transmission rates in the intermediate state.
  • the set of transmission rates for the plurality of groups is terminated from the start state.
  • the transmission rate set is determined as the transmission rate set in the intermediate state, changed to the intermediate state, the flow is moved to the other group, and then the transmission rate for the second group is finalized.
  • Network management device 2 Network management device 4 Determination unit 6 Setting unit 10 Network management device 12 Information input I / F 14 Information holding unit 16 Network topology information 18 Start state parameter 20 End state parameter 22 Rate change procedure determining unit 24 Parameter changing unit 26 Parameter setting unit 28 Parameter transmitting unit 30 Setting completion waiting unit 32 Network 34 Parameter determining unit 36 Network management device N1 ⁇ Nm Node L1 ⁇ L5 Link S1, S2 switch

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Abstract

フローを含む複数のグループに設定された送信レートの組を、ノード間の時刻同期を必要とせず、リンク帯域に関する制約を充足しつつ柔軟に変更できるようにする。ネットワーク管理装置は、１または２以上のフローを含む複数のグループに設定された送信レートの組を始状態から終状態へと段階的に変更する際、フローが通過するリンクの帯域に課された制約を満たすように、中間状態における送信レートの組を決定する決定部と、前記決定された送信レートの組を中間状態として経由しつつ、前記複数のグループに対する送信レートの組を始状態から終状態へと段階的に変更する設定部と、を備えている。

Description

ネットワーク管理装置、ネットワーク管理方法、ネットワーク管理システム、および、プログラム
　［関連出願についての記載］
　本発明は、日本国特許出願：特願２０１５－２１１５２４号（２０１５年１０月２８日出願）に基づくものであり、同出願の全記載内容は引用をもって本書に組み込み記載されているものとする。
　本発明は、ネットワーク管理装置、ネットワーク管理方法、ネットワーク管理システム、および、プログラムに関し、特に、通信遅延を保障するネットワーク管理装置、ネットワーク管理方法、ネットワーク管理システム、および、プログラムに関する。
　一般に、リアルタイムシステムにおいては、ネットワークを構成するノード間でやり取りされる１または２以上のフローの通信遅延が一定時間以内となるように保証する必要がある。一例として、放送マスタシステムにおける制御メッセージは、映像１フレームに対して処理を完了させるために、１６ｍｓ（ミリ秒）以内の通信遅延を保証する必要がある。そこで、ネットワーク内を通過するフローの帯域予約を行い、通信遅延を保証する方式が存在する。このような方式では、ネットワークに接続されるノードや、ノード間でやり取りされるフローの追加や変更があると予約帯域を再設定する必要がある。
　関連技術として、特許文献１には、複数のノード装置が互いに時刻同期して通信パスを変更する技術が記載されている。
　また、特許文献２には、ネットワークに接続する通信機器の台数が変動した場合、変更後の通信機器の台数に応じてネットワークの許容帯域を均等に分割し、各通信機器に対して均等に帯域を割り当てる技術が記載されている。
　さらに、ネットワークの利用効率を高めるように、フローが属するグループと、各グループに対する送信レートの組を決定する技術が本願の発明者らにより提案されている（特願２０１５－０５７９８９）。
特開２００２－０９４５１３号公報 特開２００５－０６４８０７号公報
　上記特許文献の全開示内容は、本書に引用をもって繰り込み記載されているものとする。以下の分析は、本発明者によってなされたものである。
　以下では、２つのノード間における一方向へのデータの流れを「フロー」という。また、１または２以上のフローをまとめたものを「グループ」という。一般に、複数のグループに設定された送信レートの組を始状態から終状態へと段階的に変更する際、中間状態として、適切な状態を経由しないと、送信レートの合計がネットワークのリソース容量（例えば、ネットワークを構成するリンクの容量）を超えるおそれがある。
　この点について、図１０を参照して説明する。図１０は、ネットワークシステムの構成を例示する図である。図１０を参照すると、ネットワークシステムは、ノードＮ１～Ｎ３と、ノードＮ１～Ｎ３に対するパラメータ（例えば、各グループに含まれるフロー、各グループの送信レート等）を設定するネットワーク管理装置３６と、を備えている。ノードＮ１～Ｎ３とネットワーク管理装置３６は、ネットワーク３２を介して接続されている。
　ここでは、一例として、ノードＮ１からノードＮｘ（非図示）へのフロー（フロー１という。）と、ノードＮ２からノードＮｘへのフロー（フロー２という。）と、ノードＮ３からノードＮｘへのフロー（フロー３という）の間で、リンク容量が「１２」のリンク（非図示）が共有される場合を考える。また、図１０に示すように、始状態におけるフロー１～３の送信レートを、それぞれ「２」、「５」、「５」とし、終状態におけるフロー１～３の送信レートを、それぞれ「５」、「４」、「３」とする。
　フロー１～３の送信レートの組を始状態から終状態に段階的に変更する際に、フロー１の送信レートを終状態の送信レートである「５」とし、フロー２、３の送信レートを始状態の送信レートのままとした中間状態を経由する場合を考える。この場合、中間状態において、フロー１～３の間で共有されるリンク上のフローの送信レートの和が「１５」となり、当該リンクのリンク容量である「１２」を超えてしまう。このとき、各フローに対する遅延が保証できなくなるおそれがある。
　そこで、送信レートの組を始状態から終状態へ段階的に変更する代わりに、特許文献１に記載された技術と同様に、すべてのノードの間で時刻同期をとり、すべての送信レートを同時に変更することが考えられる。しかしながら、かかる技術によると、ノードの数が増大したときに、多数のノード間における時刻同期を正確に行うことが困難となる。
　また、特許文献２に記載されているように、ネットワークの許容帯域を均等に分割して、各通信機器に均等に割り当てる技術によると、各通信機器に割り当てられる帯域はつねに均等となる。すなわち、通信機器やフローに対して個別に帯域を設定することができないという問題がある。
　そこで、フローを含む複数のグループに設定された送信レートの組を、ノード間の時刻同期を必要とせず、リンク帯域に関する制約を充足しつつ柔軟に変更できるようにすることが課題となる。本発明の目的は、かかる課題解決に寄与するネットワーク管理装置、ネットワーク管理システム、ネットワーク管理方法、および、プログラムを提供することにある。
　本発明の第１の態様に係るネットワーク管理装置は、１または２以上のフローを含む複数のグループに設定された送信レートの組を始状態から終状態へと段階的に変更する際、フローが通過するリンクの帯域に課された制約を満たすように、中間状態における送信レートの組を決定する決定部を備えている。また、前記ネットワーク管理装置は、前記決定された送信レートの組を中間状態として経由しつつ、前記複数のグループに対する送信レートの組を始状態から終状態へと段階的に変更する設定部を備えている。
　本発明の第２の態様に係るネットワーク管理方法は、１または２以上のフローを含む複数のグループに設定された送信レートの組を始状態から終状態へと段階的に変更する際、フローが通過するリンクの帯域に課された制約を満たすように、中間状態における送信レートの組を決定するステップを含む。また、前記ネットワーク管理方法は、前記決定された送信レートの組を中間状態として経由しつつ、前記複数のグループに対する送信レートの組を始状態から終状態へと段階的に変更するステップを含む。
　本発明の第３の態様に係るネットワーク管理システムは、複数のノードと、前記複数のノードを管理するネットワーク管理装置と、を備えている。前記ネットワーク管理装置は、前記複数のノードでやり取りされる１または２以上のフローを含む複数のグループに設定された送信レートの組を始状態から終状態へと段階的に変更する際、フローが通過するリンクの帯域に課された制約を満たすように、中間状態における送信レートの組を決定する決定部を有する。また、前記ネットワーク管理装置は、前記決定された送信レートの組を中間状態として経由しつつ、前記複数のグループに対する送信レートの組を始状態から終状態へと段階的に変更する設定部を有する。
　本発明の第４の態様に係るプログラムは、１または２以上のフローを含む複数のグループに設定された送信レートの組を始状態から終状態へと段階的に変更する際、フローが通過するリンクの帯域に課された制約を満たすように、中間状態における送信レートの組を決定する処理をコンピュータに実行させる。また、前記プログラムは、前記決定された送信レートの組を中間状態として経由しつつ、前記複数のグループに対する送信レートの組を始状態から終状態へと段階的に変更する処理を前記コンピュータに実行させる。なお、プログラムは、非一時的なコンピュータ可読記録媒体（non-transitory computer-readable storage medium）に記録されたプログラム製品として提供することもできる。
　本発明に係るネットワーク管理装置、ネットワーク管理方法、ネットワーク管理システム、および、プログラムによると、フローのグループに設定された送信レートをリンク帯域に関する制約を充足しつつ変更する際に、ノード間の時刻同期を必要とせず、フローのグループに対する送信レートを柔軟に設定することができる。
一実施形態に係るネットワーク管理装置の構成を例示するブロック図である。 一実施形態に係るネットワーク管理装置の効果を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態に係るネットワーク管理システムの構成を例示する図である。 第１の実施形態におけるネットワーク管理装置の構成を例示するブロック図である。 第１の実施形態におけるネットワーク管理装置の動作を例示するフロー図である。 第１の実施形態におけるネットワーク管理装置の具体的な動作例１を示す図である。 第１の実施形態におけるネットワーク管理装置の具体的な動作例２を示す図である。 第１の実施形態におけるネットワーク管理装置の具体的な動作例３を示す図である。 第２の実施形態に係るネットワーク管理システムの構成を例示する図である。 関連技術の問題点について説明するための図である。
　はじめに、一実施形態の概要について説明する。なお、この概要に付記する図面参照符号は、専ら理解を助けるための例示であり、本発明を図示の態様に限定することを意図するものではない。
　図１は一実施形態に係るネットワーク管理装置２の構成を例示するブロック図である。図１を参照すると、ネットワーク管理装置２は、決定部４および設定部６を備えている。
　決定部４は、１または２以上のフローを含む複数のグループに設定された送信レートの組を始状態から終状態へと段階的に変更する際、フローが通過するリンクの帯域に課された制約を満たすように、中間状態における送信レートの組を決定する。また、設定部６は、決定された送信レートの組を中間状態として経由しつつ、複数のグループに対する送信レートの組を始状態から終状態へと段階的に変更する。
　このとき、複数のグループに対する送信レートの組は段階的に（すなわち、逐次的に）変更されるため、当該複数のグループに含まれるフローの送出元の複数のノードの間で同期をとる必要はない。また、始状態および終状態における送信レートに対して、特許文献２に記載された技術のように特別な制約が課されることがないため、送信レートを柔軟に（例えば、各グループに対して個別的に）変更することができる。さらに、フローが通過するリンクの帯域に課された制約を満たすように中間状態を選択することにより、始状態から終状態に至るまでの期間に亘って、リンク帯域に関する制約を充足することができる。
　したがって、一実施形態に係るネットワーク管理装置２によると、フローを含む複数のグループに設定された送信レートの組を、ノード間の同期を必要とせず、リンク帯域に関する制約を充足しつつ柔軟に変更することが可能となる。
　図２は、一実施形態に係るネットワーク管理装置２の効果を視覚的に把握するための図である。ここでは、一例として、ノードＮ１からノードＮｘ（非図示）へのフロー（ノード１／グループ１とする。）と、ノードＮ２からノードＮｘへのフロー（ノード２／グループ１とする。）との間で、リンク容量が「１０」のボトルネックリンク（非図示）が共有される場合を考える。また、図２に示すように、始状態におけるノード１／グループ１、ノード２／グループ１の送信レートを、それぞれ「５」、「５」とし、終状態におけるノード１／グループ１、ノード２／グループ１の送信レートを、それぞれ「３」、「７」とする。
　このとき、図２（ａ）の比較例に示すように、ノード１／グループ１の送信レートを始状態の送信レートとし、ノード２／グループ１の送信レートを終状態の送信レートとした中間状態を選択した場合、これらのグループの送信レートの和は「１２」となり、ボトルネックリンクのリンク容量である「１０」を超えてしまう。一方、本発明の一実施形態によると、フローが通過するリンクの帯域に課された制約を満たすように、中間状態における送信レートの組を決定する。例えば、図２（ｂ）に示すように、ノード１／グループ１の送信レートを終状態の送信レートとし、ノード２／グループ１の送信レートを始状態の送信レートとした送信レートの組が中間状態として決定される。このとき、ボトルネックリンクのリンク容量を超えることなく、複数のグループに対する送信レートの組を、始状態から終状態まで段階的に変更することが可能となる。
＜実施形態１＞
　次に、第１の実施形態に係るネットワーク管理システムについて、図面を参照して説明する。
［構成］
　図３は、本実施形態に係るネットワーク管理システムの構成を例示する図である。図３を参照すると、ネットワーク管理システムは、ネットワーク３２を介して接続されたノードＮ１～Ｎｍ（ｍは２以上の自然数）と、ノードＮ１～Ｎｍ間でやり取りされるフローを制御するネットワーク管理装置１０とを備えている。
　図４は、図３に示したネットワーク管理装置１０の構成を例示するブロック図である。図４を参照すると、ネットワーク管理装置１０は、情報入力Ｉ／Ｆ（インタフェース、Interface）１２、情報保持部１４、レート変更手順決定部２２、および、パラメータ設定部２６を備えている。
　情報保持部１４は、ネットワークトポロジ情報１６、始状態パラメータ１８、および、終状態パラメータ２０を保持している。図６（ａ）の右欄は、ノードＮ１～Ｎ４の間のネットワークトポロジを例示している。図６（ａ）の右欄では、ノードＮ１、Ｎ２は、それぞれ、リンクＬ１、Ｌ２を介してスイッチＳ１に接続されている。また、ノードＮ３、Ｎ４は、それぞれ、リンクＬ３、Ｌ４を介してスイッチＳ２に接続されている。さらに、スイッチＳ１、Ｓ２は、リンクＬ５を介して接続されている。ネットワークトポロジ情報１６は、かかる接続構成、および、リンクＬ１～Ｌ５のリンク容量に関する情報を含む。
　図６（ａ）の左欄は、始状態において各グループに含まれるフロー（Flow）と、各グループに対する最低保証帯域（MinRate）および送信レート（Rate）を示している。図６（ａ）に示す例では、始状態において、ノードＮ１のグループ１は、ノードＮ３に向かうフローを含み、最低保証帯域はゼロ、送信レートは「５」である。また、ノードＮ２のグループ１は、ノードＮ４に向かうフローを含み、最低保証帯域はゼロ、送信レートは「５」である。始状態パラメータ１８は、図６（ａ）の左欄の表に示す情報（すなわち、始状態において、各グループに含まれるフロー、各グループに対する最低保証帯域、送信レート等）に関する情報を含む。同様に、終状態パラメータ２０は、図６（ｄ）の左欄の表に示す情報（すなわち、終状態において、各グループに含まれるフロー、各グループに対する最低保証帯域、送信レート等）に関する情報を含む。
　情報入力Ｉ／Ｆ１２は、ネットワークトポロジ情報１６、始状態パラメータ１８、および、終状態パラメータ２０を、例えば、ユーザから受け付け、受け付けた情報およびパラメータを情報保持部１４に格納する。また、情報入力Ｉ／Ｆ１２は、始状態から終状態への変更指示をユーザから受け付けると、各グループに対する送信レートを変更する手順を決定し、決定した手順に従って始状態から終状態への変更を実行するように、レート変更手順決定部２２およびパラメータ設定部２６に指示する。
　レート変更手順決定部２２は、複数のグループに設定された送信レートの組を始状態から終状態へと段階的に変更する際、フローが通過するリンクの帯域に課された制約を満たすように、中間状態における送信レートの組を決定する。また、フローに対する最低保障帯域に関する制約が課されている場合、レート変更手順決定部２２は、フローが通過するリンクの帯域に課された制約と、フローに対する最低保障帯域に関する制約の双方を充足するように、中間状態における送信レートの組を決定する。
　レート変更手順決定部２２は、パラメータ変更部２４を有する。パラメータ変更部２４は、決定された手順に従って、グループに対する送信レートや、グループに含まれるフローの削除、追加を実施する。例えば、図６の例では、パラメータ変更部２４は、図６（ａ）～図６（ｄ）の左欄の表に示すように、順次、パラメータを変更する。
　パラメータ設定部２６は、パラメータ送信部２８および設定完了待ち受け部３０を備え、レート変更手順決定部２２により決定された送信レートの組を中間状態として経由しつつ、複数のグループに対する送信レートの組を始状態から終状態へと段階的に変更する。具体的には、パラメータ設定部２６は、パラメータ送信部２８と設定完了待ち受け部３０を用いることにより、算出された中間状態を各ノードへ設定し、同期をとった後、次の状態へ移行する。これを繰り返すことにより、送信レートの組を始状態から終状態へと段階的に変更する。
　パラメータ送信部２８は、レート変更手順決定部２２によって決定された手順に従ってパラメータ変更部２４が変更したパラメータを、ノードＮ１～Ｎｍのうちの対応するノードに送信する。例えば、図６（ａ）から図６（ｂ）の状態に変更する場合、パラメータ送信部２８は、ノードＮ１に対して、グループ１に対する送信レートを変更する指示と、変更後の送信レートである「３」を送信する。
　設定完了待ち受け部３０は、パラメータの変更を指示したノードから、パラメータの変更が完了した旨の通知を待ち受ける。設定完了待ち受け部３０は、完了通知を受けると、パラメータ送信部２８にその旨を通知する。パラメータ送信部２８は、かかる通知を受けると、レート変更手順決定部２２によって決定された手順に従って、次のパラメータを、ノードＮ１～Ｎｍのうちの対応するノードに送信する。以下、同様の手順に従って、始状態から終状態へとパラメータの変更が段階的に、実施される。
［動作］
　次に、図面を参照して、本実施形態のネットワーク管理装置１０の動作について説明する。図５は、本実施形態におけるネットワーク管理装置１０のレート変更手順決定部２２の動作を例示するフロー図である。
　図５を参照すると、レート変更手順決定部２２は、終状態において削除されるフローを含むグループが存在する場合、当該フローが削除可能かどうか判定する（ステップＳ１）。例えば、単に削除されるフローや、終状態において他のグループに移動するフローであっても最低保証帯域が保証されていないフローについては削除することができる。一方、終状態において他のグループに移動するフローを含み、終状態において始状態と比較して送信レートが減少するグループについては、送信レートを終状態の送信レートとした場合、当該フローに対する最低保証帯域に関する制約を満たすことができないことがある。かかる場合には、当該フローは削除不可能である。
　レート変更手順決定部２２は、フローが削除可能であれば（ステップＳ１のＹｅｓ）、当該フローを削除する（ステップＳ２）。
　次に、レート変更手順決定部２２は、終状態において始状態と比較して送信レートが減少するグループに対する送信レートを終状態の送信レートとし、終状態において始状態と比較して送信レートが増大するグループに対する送信レートを始状態の送信レートとした送信レートの組を、中間状態における送信レートの組として決定する。すなわち、レート変更手順決定部２２は、終状態において送信レートが削減されるグループの送信レートを削減した後（ステップＳ３）、終状態において送信レートが増大するグループの送信レートを増大させる（ステップＳ４）。なお、レート変更手順決定部２２は、パラメータ設定部２６を用いることで、ステップＳ３のパラメータの設定完了の通知を送信先のノードから受けた後、ステップＳ４を実行する。図５において、レート変更手順決定部２２がパラメータ設定部２６を用いて行う同期を矢印で示す。
　次に、レート変更手順決定部２２は、終状態においてフローが追加されるグループが存在する場合、当該フローを追加する（ステップＳ５）。
　一方、ステップＳ１でフロー削除ができない場合（ステップＳ１のＮｏ）、レート変更手順決定部２２は、フローの削除ができなかったグループ以外の他のグループ（代替グループという。）によって代替することができるかどうか判定する（ステップＳ６）。ここで代替するとは、代替グループの送信レートを調整（例えば、終状態の送信レートよりも小さい送信レートに調整）することをいう。代替グループが存在しない場合（ステップＳ６のＮｏ）、レート変更手順決定部２２は、情報入力Ｉ／Ｆ１２を介して、ユーザにエラーを報告する（ステップＳ７）。
　一方、レート変更手順決定部２２は、代替グループが存在する場合（ステップＳ６のＹｅｓ）、代替グループの送信レートを調整する（ステップＳ８）。
　次に、レート変更手順決定部２２は、代替グループ以外のグループであって、終状態において送信レートが減少するグループの送信レートを削減する（ステップＳ９）。
　レート変更手順決定部２２は、ステップＳ９の後、パラメータ設定部２６を用いて同期を行い、代替グループ以外のグループであって、終状態において送信レートが増加するグループの送信レートを増大させる（ステップＳ１０）。
　レート変更手順決定部２２は、ステップＳ１で削除することができなかったフローを、移動先のグループに移動する（ステップＳ１１）。
　次に、レート変更手順決定部２２は、ステップＳ１１の後、パラメータ設定部２６を用いて同期を行い、代替グループの送信レートを、終状態の送信レートにまでに増大させる（ステップＳ１２）。
　なお、代替グループは、ステップＳ１でフロー削除することができなかったフローの移動先のグループ自身であってもよいし、他のグループであってもよい。
　次に、図６～図８に示す具体的な動作例１～３に基づいて、ネットワーク管理装置１０の動作について説明する。以下の動作例では、図６（ａ）～図８（ｅ）の右欄示すネットワークトポロジを想定する。すなわち、ノードＮ１、Ｎ２は、それぞれ、リンクＬ１、Ｌ２を介してスイッチＳ１に接続されている。また、ノードＮ３、Ｎ４は、それぞれ、リンクＬ３、Ｌ４を介してスイッチＳ２に接続されている。さらに、スイッチＳ１、Ｓ２は、リンクＬ５を介して接続されている。リンクＬ１～Ｌ５のリンク容量は、簡単のため、いずれも１０とする。なお、動作例１～３におけるノードの数、ネットワークトポロジ、リンク容量、グループの始状態、終状態は、いずれも例示に過ぎず、本発明の適用対象はかかる具体例に限定されない。
（動作例１）
　図６は、本実施形態におけるネットワーク管理装置１０の具体的な動作例１を示す図である。図６（ａ）の左欄を参照すると、始状態において、ノードＮ１のグループ１は、ノードＮ３に向かうフローを含み、最低保証帯域はゼロ、送信レートは「５」である。また、ノードＮ２のグループ１は、ノードＮ４に向かうフローを含み、最低保証帯域はゼロ、送信レートは「５」である。一方、図６（ｄ）の左欄を参照すると、終状態において、ノードＮ１のグループ１は、ノードＮ３に向かうフローを含み、最低保証帯域はゼロ、送信レートは「３」である。また、ノードＮ２のグループ１は、ノードＮ３、Ｎ４に向かうフローを含み、最低保証帯域はゼロ、送信レートは「７」である。
　動作例１では、削除されるフローが存在しない。そこで、レート変更手順決定部２２は、ステップＳ１のＹｅｓ、Ｓ２をパスして、まず、図６（ｂ）に示すように、終状態においてレートが減少するノードＮ１のグループ１の送信レート（Rate）を削減する（ステップＳ３）。
　次に、レート変更手順決定部２２は、図６（ｃ）に示すように、終状態においてレートが増加するノード２のグループ１の送信レート（Rate）を増大させる（ステップＳ４）。
　次に、レート変更手順決定部２２は、図６（ｄ）に示すように、ノードＮ２のグループ１に対して、ノードＮ３に向かうフローを追加する（ステップＳ５）。
（動作例２）
　図７は、本実施形態におけるネットワーク管理装置１０の具体的な動作例２を示す図である。図７（ａ）の左欄を参照すると、始状態において、ノードＮ１のグループ１は、ノードＮ３に向かうフローを含み、最低保証帯域は「１」、送信レートは「１」である。また、ノードＮ１のグループ２は、ノードＮ４に向かうフローを含み、最低保証帯域は「１」、送信レートは「１」である。さらに、ノードＮ２のグループ１は、ノードＮ４に向かうフローを含み、最低保証帯域はゼロ、送信レートは「８」である。一方、図７（ｅ）の左欄を参照すると、終状態において、ノードＮ１のグループ１は、ノードＮ３、Ｎ４に向かうフローを含み、最低保証帯域は「２」、送信レートは「４」である。また、ノードＮ１のグループ２は、フローが存在しない。さらに、ノードＮ２のグループ１は、ノードＮ４に向かうフローを含み、最低保証帯域はゼロ、送信レートは「６」である。
　まず、レート変更手順決定部２２は、ノードＮ１のグループ２のフローを削除可能かどうか判定する（ステップＳ１）。当該フローを削除すると、当該フローに対する最低保証帯域を満たすことができない（ステップＳ１のＮｏ）。
　そこで、図７（ｂ）に示すように、レート変更手順決定部２２は、ノードＮ２のグループ１を代替グループとして選択し（ステップＳ６のＹｅｓ）、当該代替グループの送信レートを終状態の送信レートである「６」よりも小さい「５」に調整する（ステップＳ８）。
　ここでは、代替グループ以外に終状態において送信レートを削減すべきグループが存在しないことから、レート変更手順決定部２２はステップＳ９をスキップする。
　次に、レート変更手順決定部２２は、代替グループ以外の送信レートを終状態の送信レートに増大させる（ステップＳ１０）。ここでは、図７（ｃ）に示すように、レート変更手順決定部２２は、ノードＮ１のグループ１の送信レートを、終状態の送信レートである「４」に増大させる。
　次に、図７（ｄ）に示すように、レート変更手順決定部２２は、ステップＳ１で削除することができなかったフロー（すなわち、ノードＮ１のグループ２のノードＮ４向けのフロー）を、移動先のグループ（すなわち、ノードＮ１のグループ１）に移動する（ステップＳ１１）。
　さらに、図７（ｅ）に示すように、レート変更手順決定部２２は、代替グループの送信レートを、本来の終状態の送信レートである「６」に増大させる（ステップＳ１２）。
（動作例３）
　図８は、本実施形態におけるネットワーク管理装置１０の具体的な動作例３を示す図である。上記の動作例２では、代替グループとして、ステップＳ１において削除不可とされたフローの移動先のグループ以外のグループを選択した。一方、代替グループとして、ステップＳ１で削除不可とされたフローの移動先のグループ自身を選択してもよい。本動作例では、かかる場合の動作を例示する。
　まず、レート変更手順決定部２２は、ノードＮ１のグループ２のフローを削除可能かどうか判定する（ステップＳ１）。当該フローを削除すると、当該フローに対する最低保証帯域を満たすことができない（ステップＳ１のＮｏ）。
　そこで、図８（ｂ）に示すように、レート変更手順決定部２２は、ノードＮ１のグループ１を代替グループとして選択し（ステップＳ６のＹｅｓ）、当該代替グループの送信レートを終状態の送信レートである「４」よりも小さい「３」に調整する（ステップＳ８）。
　次に、レート変更手順決定部２２は、代替グループ以外に終状態において送信レートを削減すべきグループ（すなわち、ノードＮ２のグループ１）の送信レートを削減する（ステップＳ９）。
　ここでは、代替グループ以外のグループであって、終状態において送信レートが増大するグループが存在しないため、レート変更手順決定部２２は、ステップＳ１０をスキップする。
　次に、図８（ｄ）に示すように、レート変更手順決定部２２は、ステップＳ１で削除することができなかったフロー（すなわち、ノードＮ１のグループ２のノードＮ４向けのフロー）を、移動先のグループ（すなわち、ノードＮ１のグループ１）に移動する（ステップＳ１１）。
　さらに、図８（ｅ）に示すように、レート変更手順決定部２２は、代替グループ（すなわち、ノードＮ１のグループ１）の送信レートを、本来の終状態の送信レートである「４」に増大させる（ステップＳ１２）。
（他の動作例）
　上記動作例１～３において、フローが追加される場合（動作例１）、フローの所属先グループが変更される場合（動作例２、３）、グループが削除される場合（動作例２、３）、または、グループに対する送信レートが増大もしくは減少する場合（動作例１～３）の動作例を示した。その他の動作例として、フローが削除される場合、図５のステップＳ２において、フローを削除すればよい。また、グループが追加される場合、図５のステップＳ４、または、ステップＳ１０のタイミングで、グループを追加することができる。
［効果］
　本実施形態のネットワーク管理システムよると、複数のグループに対する送信レートの組が段階的に変更されるため、複数のグループに含まれるフローの送出元の複数のノードＮ１～Ｎｍの間で同期をとる必要はない。また、始状態および終状態における送信レートに対して、特許文献２に記載された技術のように特別な制約が課されることがなく、送信レートを柔軟に変更することが可能となる。さらに、フローが通過するリンクの帯域に課された制約を満たすように中間状態を選択することにより、始状態から終状態に至るまでの期間に亘って、リンク帯域に関する制約を充足することができる。
　特に、終状態において始状態と比較して送信レートが減少するグループに対する送信レートを先に削減し、終状態において始状態と比較して送信レートが増大するグループに対する送信レートを後から増大させることにより、リンク帯域に関する制約を満たすことが可能となる。また、終状態において他のグループに移動するフローであって最低保証帯域に関する制約が課されたフローを含むグループの送信レートを終状態の送信レートとした場合、当該最小保証帯域に関する制約を満たすことができないケースがある。かかる場合には、他のグループ（すなわち、代替グループ、移動先のグループ自身であってもよい）の送信レートを一時的に終状態の送信レートよりも低い値とし、かかるフローを移動先のグループに移動した後、代替グループの送信レートを本来の終状態の送信レートに変更する。
　かかる構成および動作を採用したことにより、本実施形態に係るネットワーク管理装置によると、フローを含む複数のグループに設定された送信レートの組を、ノード間の時刻同期を必要とせず、リンク帯域に関する制約を充足しつつ柔軟に変更することが可能となる。
＜実施形態２＞
　次に、第２の実施形態に係るネットワークについて、図面を参照して説明する。
［構成］
　図９は、本実施形態に係るネットワーク管理システムの構成を例示する図である。図９を参照すると、本実施形態のネットワーク管理システムにおけるネットワーク管理装置１０は、第１の実施形態に係るネットワーク管理装置１０（図３）に対して、さらに、パラメータ決定部３４を備えている。
　情報入力Ｉ／Ｆ１２は、通信システムに含まれるノード間の接続を表すトポロジ情報と、始状態および終状態のそれぞれにおいて、互いに通信を行うノード対（具体的には、送信ノードと受信ノードの対、すなわち、フロー）を示すノード対情報を受け付ける。パラメータ決定部３４は、トポロジ情報およびノード対情報に基づいて、始状態および終状態のそれぞれついて、１または２以上のノード対（フロー）から成るグループと該グループに割り当てる送信レートを同時に決定する。すなわち、本実施形態のネットワーク管理装置１０は、例えば、図６（ａ）、（ｄ）、図７（ａ）、（ｅ）に示すような、始状態のグループに含まれるフローの組み合わせ、および、各グループに対する送信レート、ならびに、終状態のグループに含まれるフローの組み合わせ、および、各グループに対する送信レートを決定する。
　ここで、パラメータ決定部３４は、特願２０１５－０５７９８９の実施形態１ないし３に記載された所定の目的関数と制約条件に基づいて、グループに含まれるフローおよびグループに対する送信レートを決定するようにしてもよい。
［動作］
　本実施形態のネットワーク管理システムの動作は、始状態および終状態のグループ、および、グループに対する送信レートをネットワーク管理装置１０が計算する点において、これらを入力情報として受け付ける第１の実施形態の動作と相違する。その他の点については、本実施形態のネットワーク管理装置の動作は、第１の実施形態と同様であることから、説明を省略する。
［効果］　
　本実施形態のネットワーク管理システムによると、ノードが通信していない時間を加味し、始状態および終状態の双方について、ノード対（フロー）を可能な限り多くグループ化しつつ、送信レートを決定することができる。したがって、本実施形態によると、第１の実施形態のネットワーク管理システムによってもたらされる効果に加えて、さらに、ネットワークの利用効率を高めるという効果がもたらされる。
　なお、上記特許文献の全開示内容は、本書に引用をもって繰り込み記載されているものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態の変更・調整が可能である。また、本発明の全開示の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施形態の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせ、ないし、選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。特に、本書に記載した数値範囲については、当該範囲内に含まれる任意の数値ないし小範囲が、別段の記載のない場合でも具体的に記載されているものと解釈されるべきである。
　なお、上記実施形態の一部または全部は以下の付記のようにも記載することができるが、以下に限定されない。
［形態１］
　上記第１の態様に係るネットワーク管理装置のとおりである。
［形態２］
　前記決定部は、フローが通過するリンクの帯域に課された制約と、フローに対する最低保障帯域に関する制約を満たすように、中間状態における送信レートの組を決定する、形態１に記載のネットワーク管理装置。
［形態３］
　前記決定部は、終状態において始状態と比較して送信レートが減少するグループに対する送信レートを終状態の送信レートとし、終状態において始状態と比較して送信レートが増大するグループに対する送信レートを始状態の送信レートとした送信レートの組を、中間状態における送信レートの組として決定する、形態１または２に記載のネットワーク管理装置。
［形態４］
　前記設定部は、変更後に削除されるフローであって最低保証帯域が課されていないフローを含むグループが存在する場合、該グループから該フローを削除した後、前記複数のグループに対する送信レートの組を始状態から終状態へと段階的に変更する、形態１ないし３のいずれか一に記載のネットワーク管理装置。
［形態５］
　前記設定部は、終状態においてフローが追加されるグループが存在する場合、前記複数のグループに対する送信レートの組を始状態から終状態へと段階的に変更した後、該グループに対して該フローを追加する、形態１ないし４のいずれか一に記載のネットワーク管理装置。
［形態６］
　前記決定部は、終状態において他のグループに移動するフローを含み、終状態において始状態と比較して送信レートが減少する第１のグループに対する送信レートを終状態の送信レートとした場合、当該フローに対する最低保証帯域に関する制約を満たすことができないとき、前記第１のグループに対する送信レートを始状態の送信レートとし、前記第１のグループ以外の第２のグループに対する送信レートを終状態の送信レートよりも小さい値とした送信レートの組を、中間状態における送信レートの組として決定し、前記設定部は、前記中間状態に変更した後、前記フローを前記他のグループに移動し、その後、前記第２のグループに対する送信レートを終状態に変更する、形態１ないし５のいずれか一に記載のネットワーク管理装置。
［形態７］
　前記第２のグループは、前記他のグループ以外のグループである、形態６に記載のネットワーク管理装置。
［形態８］
　前記第２のグループは、前記他のグループである、形態６に記載のネットワーク管理装置。
［形態９］
　上記第２の態様に係るネットワーク管理方法のとおりである。
［形態１０］
　フローが通過するリンクの帯域に課された制約と、フローに対する最低保障帯域に関する制約を満たすように、中間状態における送信レートの組を決定する、形態９に記載のネットワーク管理方法。
［形態１１］
　終状態において始状態と比較して送信レートが減少するグループに対する送信レートを終状態の送信レートとし、終状態において始状態と比較して送信レートが増大するグループに対する送信レートを始状態の送信レートとした送信レートの組を、中間状態における送信レートの組として決定する、形態９または１０に記載のネットワーク管理方法。
［形態１２］
　変更後に削除されるフローであって最低保証帯域が課されていないフローを含むグループが存在する場合、該グループから該フローを削除した後、前記複数のグループに対する送信レートの組を始状態から終状態へと段階的に変更する、形態９ないし１１のいずれか一に記載のネットワーク管理方法。
［形態１３］
　終状態においてフローが追加されるグループが存在する場合、前記複数のグループに対する送信レートの組を始状態から終状態へと段階的に変更した後、該グループに対して該フローを追加する、形態９ないし１２のいずれか一に記載のネットワーク管理方法。
［形態１４］
　終状態において他のグループに移動するフローを含み、終状態において始状態と比較して送信レートが減少する第１のグループに対する送信レートを終状態の送信レートとした場合、当該フローに対する最低保証帯域に関する制約を満たすことができないとき、前記第１のグループに対する送信レートを始状態の送信レートとし、前記第１のグループ以外の第２のグループに対する送信レートを終状態の送信レートよりも小さい値とした送信レートの組を、中間状態における送信レートの組として決定し、前記中間状態に変更した後、前記フローを前記他のグループに移動し、その後、前記第２のグループに対する送信レートを終状態に変更する、形態９ないし１３のいずれか一に記載のネットワーク管理方法。
［形態１５］
　前記第２のグループは、前記他のグループ以外のグループである、形態１４に記載のネットワーク管理方法。
［形態１６］
　前記第２のグループは、前記他のグループである、形態１４に記載のネットワーク管理方法。
［形態１７］
　上記第３の態様に係るネットワーク管理システムのとおりである。
［形態１８］
　上記第４の態様に係るプログラムのとおりである。
２　　ネットワーク管理装置
４　　決定部
６　　設定部
１０　　ネットワーク管理装置
１２　　情報入力Ｉ／Ｆ
１４　　情報保持部
１６　　ネットワークトポロジ情報
１８　　始状態パラメータ
２０　　終状態パラメータ
２２　　レート変更手順決定部
２４　　パラメータ変更部
２６　　パラメータ設定部
２８　　パラメータ送信部
３０　　設定完了待ち受け部
３２　　ネットワーク
３４　　パラメータ決定部
３６　　ネットワーク管理装置
Ｎ１～Ｎｍ　　ノード
Ｌ１～Ｌ５　　リンク
Ｓ１、Ｓ２　　スイッチ

Claims (18)

  1. 　１または２以上のフローを含む複数のグループに設定された送信レートの組を始状態から終状態へと段階的に変更する際、フローが通過するリンクの帯域に課された制約を満たすように、中間状態における送信レートの組を決定する決定部と、
    　前記決定された送信レートの組を中間状態として経由しつつ、前記複数のグループに対する送信レートの組を始状態から終状態へと段階的に変更する設定部と、を備える、
    　ことを特徴とする、ネットワーク管理装置。
  2. 　前記決定部は、フローが通過するリンクの帯域に課された制約と、フローに対する最低保障帯域に関する制約を満たすように、中間状態における送信レートの組を決定する、
    　請求項１に記載のネットワーク管理装置。
  3. 　前記決定部は、終状態において始状態と比較して送信レートが減少するグループに対する送信レートを終状態の送信レートとし、終状態において始状態と比較して送信レートが増大するグループに対する送信レートを始状態の送信レートとした送信レートの組を、中間状態における送信レートの組として決定する、
    　請求項１または２に記載のネットワーク管理装置。
  4. 　前記設定部は、変更後に削除されるフローであって最低保証帯域が課されていないフローを含むグループが存在する場合、該グループから該フローを削除した後、前記複数のグループに対する送信レートの組を始状態から終状態へと段階的に変更する、
    　請求項１ないし３のいずれか１項に記載のネットワーク管理装置。
  5. 　前記設定部は、終状態においてフローが追加されるグループが存在する場合、前記複数のグループに対する送信レートの組を始状態から終状態へと段階的に変更した後、該グループに対して該フローを追加する、
    　請求項１ないし４のいずれか１項に記載のネットワーク管理装置。
  6. 　前記決定部は、終状態において他のグループに移動するフローを含み、終状態において始状態と比較して送信レートが減少する第１のグループに対する送信レートを終状態の送信レートとした場合、当該フローに対する最低保証帯域に関する制約を満たすことができないとき、前記第１のグループに対する送信レートを始状態の送信レートとし、前記第１のグループ以外の第２のグループに対する送信レートを終状態の送信レートよりも小さい値とした送信レートの組を、中間状態における送信レートの組として決定し、
    　前記設定部は、前記中間状態に変更した後、前記フローを前記他のグループに移動し、その後、前記第２のグループに対する送信レートを終状態に変更する、
    　請求項１ないし５のいずれか１項に記載のネットワーク管理装置。
  7. 　前記第２のグループは、前記他のグループ以外のグループである、
    　請求項６に記載のネットワーク管理装置。
  8. 　前記第２のグループは、前記他のグループである、
    　請求項６に記載のネットワーク管理装置。
  9. 　１または２以上のフローを含む複数のグループに設定された送信レートの組を始状態から終状態へと段階的に変更する際、フローが通過するリンクの帯域に課された制約を満たすように、中間状態における送信レートの組を決定するステップと、
    　前記決定された送信レートの組を中間状態として経由しつつ、前記複数のグループに対する送信レートの組を始状態から終状態へと段階的に変更するステップと、を含む、
    　ことを特徴とする、ネットワーク管理方法。
  10. 　フローが通過するリンクの帯域に課された制約と、フローに対する最低保障帯域に関する制約を満たすように、中間状態における送信レートの組を決定する、
    　請求項９に記載のネットワーク管理方法。
  11. 　終状態において始状態と比較して送信レートが減少するグループに対する送信レートを終状態の送信レートとし、終状態において始状態と比較して送信レートが増大するグループに対する送信レートを始状態の送信レートとした送信レートの組を、中間状態における送信レートの組として決定する、
    　請求項９または１０に記載のネットワーク管理方法。
  12. 　変更後に削除されるフローであって最低保証帯域が課されていないフローを含むグループが存在する場合、該グループから該フローを削除した後、前記複数のグループに対する送信レートの組を始状態から終状態へと段階的に変更する、
    　請求項９ないし１１のいずれか１項に記載のネットワーク管理方法。
  13. 　終状態においてフローが追加されるグループが存在する場合、前記複数のグループに対する送信レートの組を始状態から終状態へと段階的に変更した後、該グループに対して該フローを追加する、
    　請求項９ないし１２のいずれか１項に記載のネットワーク管理方法。
  14. 　終状態において他のグループに移動するフローを含み、終状態において始状態と比較して送信レートが減少する第１のグループに対する送信レートを終状態の送信レートとした場合、当該フローに対する最低保証帯域に関する制約を満たすことができないとき、前記第１のグループに対する送信レートを始状態の送信レートとし、前記第１のグループ以外の第２のグループに対する送信レートを終状態の送信レートよりも小さい値とした送信レートの組を、中間状態における送信レートの組として決定し、
    　前記中間状態に変更した後、前記フローを前記他のグループに移動し、その後、前記第２のグループに対する送信レートを終状態に変更する、
    　請求項９ないし１３のいずれか１項に記載のネットワーク管理方法。
  15. 　前記第２のグループは、前記他のグループ以外のグループである、
    　請求項１４に記載のネットワーク管理方法。
  16. 　前記第２のグループは、前記他のグループである、
    　請求項１４に記載のネットワーク管理方法。
  17. 　複数のノードと、
    　前記複数のノードを管理するネットワーク管理装置と、を備え、
    　前記ネットワーク管理装置は、前記複数のノードでやり取りされる１または２以上のフローを含む複数のグループに設定された送信レートの組を始状態から終状態へと段階的に変更する際、フローが通過するリンクの帯域に課された制約を満たすように、中間状態における送信レートの組を決定する決定部と、
    　前記決定された送信レートの組を中間状態として経由しつつ、前記複数のグループに対する送信レートの組を始状態から終状態へと段階的に変更する設定部と、を有する、
    　ことを特徴とする、ネットワーク管理システム。
  18. 　１または２以上のフローを含む複数のグループに設定された送信レートの組を始状態から終状態へと段階的に変更する際、フローが通過するリンクの帯域に課された制約を満たすように、中間状態における送信レートの組を決定する処理と、
    　前記決定された送信レートの組を中間状態として経由しつつ、前記複数のグループに対する送信レートの組を始状態から終状態へと段階的に変更する処理と、をコンピュータに実行させる、
    　ことを特徴とする、プログラム。
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