WO2019167838A1 - 収容形態探索装置、収容形態探索方法及びプログラム - Google Patents

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WO2019167838A1
WO2019167838A1 PCT/JP2019/006832 JP2019006832W WO2019167838A1 WO 2019167838 A1 WO2019167838 A1 WO 2019167838A1 JP 2019006832 W JP2019006832 W JP 2019006832W WO 2019167838 A1 WO2019167838 A1 WO 2019167838A1
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accommodated
physical
accommodation form
networks
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泰理 本多
斎藤　洋
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日本電信電話株式会社
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    • H04L41/0895—Configuration of virtualised networks or elements, e.g. virtualised network function or OpenFlow elements

Definitions

  • the present invention relates to a storage form search device, a storage form search method, and a program.
  • Preliminary measures are a method based on equipment design. Even if one device is damaged and cannot be operated, it is designed and deployed in anticipation of a failure at the time of a disaster so that it functions as a network if the other device is operating. It is a method to do.
  • Subsequent measures are a method based on avoidance control, which attempts to continue network services by switching to a spare device or changing the server function or route arrangement to allow a part of the traffic to flow to other routes. It is.
  • Non-Patent Document 3 The disaster tolerance of network control systems (for example, control devices) is an issue.
  • the present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to increase the efficiency of calculation of the accommodation form of the accommodation network.
  • the accommodation type search device is configured using a calculation unit that calculates a failure rate of each physical link that configures the physical network based on information indicating the disaster area, and the physical network.
  • a search unit that searches for an accommodation form in which a disconnection rate calculated based on a failure rate of each physical link is reduced with respect to a route of the accommodated network accommodated in the logical network, and the search unit has a physical route
  • the accommodation form is searched for using a plurality of identical contained networks as a single accommodated network.
  • the physical network means a physical network composed of pipelines, optical fiber cables, and the like
  • the logical network is logically configured using devices or facilities on the physical network, or It means a logical network to be connected.
  • nodes constituting the network are roughly classified into relay nodes that are responsible for only data transfer and server nodes that are computer resources equipped with servers and virtual machines.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a physical network and a logical network.
  • (1) shows a physical network in which relay nodes and server nodes are arranged on a pipeline network.
  • (2) shows a logical network using the physical network of (1).
  • the correspondence between the physical network and the node in (1) is the same.
  • each link of the logical network is configured based on connectivity on the physical network and logical constraints. For example, if there is a conduction relationship between two nodes in a physical network, it is assumed that a logical link exists and the nodes are connected by a link in the logical network.
  • a virtual network means a network that is virtually realized on a logical network in response to a request from a user, and some service is provided in a closed form within the network. It is. For example, a request bandwidth, a server function, etc. are specified in the request from the user. A path that can satisfy the request on the logical network is allocated on the logical network as a virtual network. Therefore, the virtual network includes a server function arranged in the server node on the logical network, a relay node, and a path accommodated on the logical network link between the server node and the relay node.
  • An example of a virtual network is VPN (Virtual Private Network).
  • the network accommodated on the logical network includes a virtual network, a control virtual network, a control logical network, and the like.
  • the control-system virtual network refers to a virtual network for controlling the virtual network.
  • the virtual network is a virtual network accommodated in the logical network in response to a request from the user, but the control virtual network is, for example, a logical network for the network operator to control the virtual network. It is a virtual network to be assigned.
  • the control-system logical network there is a logical network that constitutes an OpenFlow controller, an orchestrator that controls and manages allocation of resources of the physical network, and the like.
  • control network When the virtual network of the control system is not distinguished from the logical network of the control system, it is hereinafter referred to as “control network”. When the virtual network and the control network are not distinguished, they are referred to as “accommodated networks”. That is, the accommodated network is a generic name for networks that can be accommodated in a logical network.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a system configuration example according to the first embodiment.
  • the system shown in FIG. 2 includes a meteorological agency device 20, a local government device 30, a physical network N1, and the like.
  • the physical network N1 includes a pipeline network 12 and a plurality of data centers (or network centers) 13 connected by the pipeline network 12.
  • Each data center (or network center) 13 includes a plurality of switches 11 and servers 10.
  • the switch 11 functions as a relay node.
  • the server 10 functions as a server node.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a hardware configuration example of each server 10 according to the first embodiment.
  • the server 10 in FIG. 3 includes a drive device 100, an auxiliary storage device 102, a memory device 103, a CPU 104, an interface device 105, and the like that are mutually connected by a bus B.
  • a program for realizing processing in the server 10 is provided by a recording medium 101 such as a CD-ROM.
  • a recording medium 101 such as a CD-ROM.
  • the program is installed from the recording medium 101 to the auxiliary storage device 102 via the drive device 100.
  • the program need not be installed from the recording medium 101 and may be downloaded from another computer via a network.
  • the auxiliary storage device 102 stores the installed program and also stores necessary files and data.
  • the memory device 103 reads the program from the auxiliary storage device 102 and stores it when there is an instruction to start the program.
  • the CPU 104 executes a function related to the server 10 in accordance with a program stored in the memory device 103.
  • the interface device 105 is used as an interface for connecting to a network.
  • the operation center 110 is configured using one or more servers 10 having a hardware configuration as shown in FIG.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a functional configuration example of the operation center 110 in the first embodiment.
  • the operation center 110 includes a control unit 111, a disaster area estimation unit 112, an evaluation unit 113, an optimum accommodation form calculation unit 114, a communication unit 115, and the like. Each of these units is realized by processing in which one or more programs installed in any one or more servers 10 are executed by the CPU 104 of the server 10.
  • the operation center 110 also includes a disaster area storage unit 116 and a network information storage unit 117. Each of these storage units can be realized using, for example, the auxiliary storage device 102 of any one or more servers 10.
  • the network information storage unit 117 includes the topology of the physical network, the bandwidth of each physical link constituting the physical network, the topology of the logical network, the usable bandwidth and delay of each link of the logical network, and each of the accommodated items accommodated on the logical network.
  • the storage form (topology) of the network and the required bandwidth of each accommodated network are stored.
  • the control unit 111 functions as a accommodated network control device that controls the placement (accommodation) of the accommodated network with respect to the logical network.
  • the accommodated network control device is connected to the virtual network to be controlled by the control network.
  • an active accommodated network control device active accommodated network control device
  • a standby hosted network control network and virtual network
  • the accommodated network control device itself also constitutes a control network. In other words, the accommodated network control device is configured to be accommodated in the control network.
  • control unit 111 functions of the control unit 111 and functions of other units will be clarified in the description of the processing procedure.
  • FIG. 5 is a flowchart for explaining an example of a processing procedure executed in the operation center 110 according to the first embodiment.
  • step S1 the communication unit 115 receives a warning such as a weather warning transmitted from the device 20 of the Japan Meteorological Agency.
  • a warning such as a weather warning transmitted from the device 20 of the Japan Meteorological Agency.
  • the meteorological agency device 20 transmits an alarm when a disaster is expected.
  • the control unit 111 grasps an alarm type, an alarm level, and an alarm target area for the received alarm, and accesses the local government apparatus 30 related to the alarm via the communication unit 115 based on the alarm type, the alarm level, and the alarm target area. Then, the latest related hazard map or the estimated disaster area map of the target area is acquired (S2).
  • the local government apparatus 30 related to the alarm refers to the local government apparatus 30 in the area targeted for the alarm.
  • the control unit 111 accesses the local government apparatus 30 via the communication unit 115 in advance, acquires the hazard map or estimated disaster area map of each region, and receives the acquired hazard map or estimated disaster area map. You may memorize
  • the disaster area estimation unit 112 estimates a disaster area (stricken area) based on the related hazard map or the estimated disaster area map (S3). Information indicating the estimated disaster area (estimated disaster area) is stored in the disaster area storage unit 116. When only the related hazard map is acquired, the disaster area estimation unit 112 estimates the disaster area of the target area based on the related hazard map.
  • the estimation method of a stricken area is not limited to a specific thing, For example, the stricken area included in the related hazard map may be used as an estimated stricken area as it is. Alternatively, the level-specific disaster area in the related hazard map may be selected as the estimated disaster area with a predetermined probability.
  • the evaluation unit 113 determines the failure rate 1510 of each physical link constituting the physical network N1 based on the information stored in the network information storage unit 117 and the estimated disaster area stored in the disaster area storage unit 116. Is evaluated (calculated) (S4).
  • the failure rate of a physical link refers to a probability that communication using the physical link is interrupted when the physical link fails.
  • the calculation method of the value for example, ⁇ H. Saito, Spatial Design Physical Network Robust against Earthquakes, Journal of Lightwave Technology 33 (2015), 443-458. Saito, Generating a network reliability formula by using binary decision diagram, IEICE Communications Express 4 (2015), 299-303.
  • the optimum accommodation form calculation unit 114 based on the failure rate 1510 of each physical link, the accommodation form (route) that minimizes the influence of the disaster targeted for the alarm on each accommodated network. Is searched (calculated) (S5). The search result is hereinafter referred to as “optimum accommodation form 1540”.
  • the control unit 111 executes control for relocation for each of the accommodated networks that are to be relocated (S6).
  • the rearrangement of the accommodated network refers to changing the arrangement of the server function (server node), relay node, route, and the like included in the accommodated network.
  • switching of the accommodated network control device from the active system to the standby system may be executed.
  • the data of the active accommodated network control device is moved to the spare accommodated network control device.
  • the execution method of the movement may follow a known technique.
  • the movement can be easily realized by using a technique such as an SDN controller, OpenStack, or a combination thereof.
  • step S5 the processing contents executed by the optimum accommodation form calculating unit 114 in step S5 will be described in detail.
  • the functional configuration of the optimum accommodation form calculation unit 114 will be described.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a functional configuration example of the optimum accommodation form calculating unit 114 according to the first embodiment.
  • the optimum accommodation form calculation unit 114 includes a conditional branch determination unit 141, a physical logical mapping unit 142, an optimum calculation unit 143, and the like.
  • the conditional branch determination unit 141 determines whether or not relocation is necessary for a set of accommodated networks accommodated (arranged) on the logical network. When the conditional branch determination unit 141 determines that rearrangement is necessary, the conditional branch determination unit 141 causes the optimal calculation unit 143 to calculate the optimal accommodation form 1540.
  • the physical logical mapping unit 142 calculates the disconnection rate 1530 of each accommodated network on the logical network based on the failure rate 1510 output from the evaluation unit 113.
  • the disconnection rate of the accommodated network means that a connection path between any two nodes of the accommodated network is lost due to a failure of a certain physical link (including a plurality of cases) of the physical network. Is the probability of
  • the optimal calculation unit 143 solves the 0-1 integer programming or the mixed integer programming problem and calculates the optimal accommodation form 1540 of the accommodation network based on the obtained solution.
  • the input to the optimum accommodation form calculation unit 114 includes the failure rate 1510 of each physical link output from the evaluation unit 113, information obtained from the network information storage unit 117 (the target physical network and logical network topology, physical network). The available bandwidth and delay of each link, the topology (accommodation form) of each accommodated network, the constraint conditions described later input by the operator 170, and the following parameters.
  • ⁇ 1 Threshold value used for determination of necessity of relocation and determination of a set of accommodated networks to be relocated at the time of partial optimization
  • the output from the optimum accommodation form calculation unit 114 is necessity of relocation of the accommodation target network.
  • the accommodation form after the rearrangement (optimum accommodation form 1540) is also output.
  • the spare accommodated network control device is allowed to have some restrictions on the delay of the accommodated physical network.
  • constraint condition (i) this is referred to as constraint condition (i).
  • FIG. 7 is a flowchart for explaining an example of a processing procedure executed by the optimum accommodation form calculating unit 114 according to the first embodiment.
  • step S101 the physical logical mapping unit 142 calculates the disconnection rate of each accommodated network based on the failure rate 1510 of each physical link.
  • step S102 the conditional branch determination unit 141, based on the termination rate of the working or the accommodating network backup system detainee network control device is connected, the following indicators (candidate node set theta .theta.1 and relocated The accommodation network set T) is calculated for each server 10 that is the end of any of the accommodated networks.
  • V (d) A set of server nodes. ⁇ 1 [s]: A server node that is an end point of the accommodated network s. v: A server node. s: The accommodated network. q [s]: The cutting rate of the accommodated network. S v : A set of accommodated networks having the server node v as an end point.
  • the candidate node set theta .theta.1 it will be housed network that is terminated, it refers to a collection of server nodes, such as an index representing the likelihood of the cutting J (s) exceeds a predetermined threshold.
  • the weighted sum of k 1 and k 2 between the maximum value and the average value of the cutting rate of each network to be terminated is an example of J (s).
  • the maximum value or the average value (average cutting rate) may be used.
  • the relocated detainee network set T a set of prisoners network server node that terminates the detainee network belongs to the candidate node set theta .theta.1.
  • k 1 and k 2 are given positive real constants, and ⁇ 1 is a threshold value having a value on (0, 1).
  • conditional branch determination unit 141 determines whether or not the relocation target accommodated network set T is an empty set (S103).
  • the processing is terminated assuming that there is no relocated target accommodated network.
  • the conditional branch determining unit 141 determines whether or not the total number of accommodated networks #S exceeds a given threshold M. Determine (S104). If the total number of accommodated networks #S does not exceed the threshold value M (No in S104), the optimum calculation unit 143 will be described later in order to consider an optimal (or equivalent) relocation form for each accommodated network.
  • the optimization problem (OP) to be performed is solved (S105).
  • the physical logical mapping unit 142 bundles a plurality of accommodated networks having a predetermined relationship, A storage network is generated (S106).
  • FIG. 8 is a diagram for explaining an upper-layer accommodated network.
  • the upper-layer accommodated network has a single accommodated network in which the start point, the end point, and the route are the same (that is, the physical route is the same) on the physical network. This is what is regarded as a non-contained network (integrated into a single contained network). Thereafter, the to-be-terminated network integrated into the higher-order accommodated network is processed as one accommodated network (such as a search for accommodation form).
  • the optimal calculation unit 143 solves an optimization problem (OP ') described later for considering an optimal rearrangement form (or in accordance with it) for each accommodated network unit (S107).
  • the conditional branch determination unit 141 calculates an average value p cur of the disconnection rates of all the accommodated networks that are currently connected to the accommodated network control apparatus (S108). At the present time means the state before optimization.
  • conditional branch determination unit 141 is realized by the optimum solution output from the optimum calculation unit 143, and is an average value of the disconnection rates of the higher-order accommodated networks connected to the active accommodated network control device or the spare accommodated network control device.
  • p opt is calculated (S109).
  • the conditional branch determination unit 141 determines that the optimal solution is adopted as the optimal accommodation form 1540 and the controlled network is relocated, and the optimal solution is determined. Is output to the control unit 111 (S111). Therefore, in this case, the control unit 111 executes the transition to the optimal solution.
  • it may be determined to switch the accommodated network control device from the active system to the standby system.
  • step S101 details of step S101 will be described.
  • the physical logical mapping unit 142 When calculating the disconnection rate of each accommodated network, the physical logical mapping unit 142 first lists all combinations (failure occurrence patterns) of each state of connection or disconnection (presence or absence of failure) of each physical link. Subsequently, the physical logical mapping unit 142 extracts a failure occurrence pattern in which the target accommodated network is disconnected from the listed failure occurrence patterns. Since the failure of each physical link is considered to occur independently, these failure occurrence patterns can be considered as events that occur independently of each other. Therefore, by determining the total probability of occurrence of each extracted failure occurrence pattern, the disconnection rate of the accommodated network can be obtained.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a list of failure occurrence patterns of each physical link on the physical network.
  • each row corresponds to a failure occurrence pattern of a physical link.
  • the physical logical mapping unit 142 calculates the probability of occurrence of other failure occurrence patterns in Y.
  • nodes 4 and E are sub-rings, both nodes lose continuity only when both the clockwise and counterclockwise physical links are disconnected.
  • the probability q is calculated as follows.
  • the value of q is the disconnection rate of the accommodated network and is an output from the physical logical mapping unit 142.
  • step S105 or S107 calculation of a solution by the optimum calculation unit 143 in step S105 or S107 will be described.
  • the optimum calculation unit 143 is included in the relocation target accommodated network set T selected by the conditional branch determination unit 141, the accommodated network disconnection rate 1530, which is output from the physical logical mapping unit 142, and the input from the operator 170. Input parameters and constraint conditions (i) are input, and optimal calculation is performed.
  • the optimum calculation unit 143 lists all the paths on the logical network corresponding to the accommodated network for each of the accommodated networks or higher-order accommodated networks belonging to the relocation target accommodated network set T. In step S105, the optimal calculation unit 143 solves the following 0-1 linear plan based on this.
  • R (s) A set of paths satisfying the required delay of the accommodated network among the paths on the physical network that can accommodate the accommodated network s.
  • R (s) makes the delay time of each physical link constituting the physical network a constraint.
  • step S107 the optimum calculation unit 143 solves the following optimization problem (OP ′).
  • the allowable delay of each higher-order accommodated network is the maximum value among the accommodated networks accommodated in the upper-order accommodated network. Based on this, R (s) is calculated. Further, the disconnection rate of each higher-order accommodated network is equal to the disconnection rate of the physical route through which the upper-order accommodated network passes.
  • the bandwidth is the sum of the used bandwidths of the accommodated networks accommodated in the higher-order accommodated network.
  • the objective function is to minimize the weighted sum of k 1 and k 2 between the maximum value and the average value of the cutting rate of each network to be terminated (the minimization is realized).
  • the objective function may be, for example, minimization of the maximum value or minimization of the average value (average cutting rate). .
  • the disaster area estimation unit 112 calculates a cumulative rainfall index in each region divided by a 5 km mesh, and estimates a hazard area (S3 in FIG. 5). Further, the evaluation unit 113 calculates the failure rate of each physical link based on the hazard area estimation result and the like (S4 in FIG. 5).
  • FIG. 11 is a diagram showing a time transition of rainfall and a time transition of failure rate of each physical link in a specific example.
  • the upper part shows the time transition of the average value of rainfall per unit time in all meshes.
  • the value of the failure rate 1510 output for each of the ten physical links is shown in time series.
  • FIG. 12 is a diagram comparing the transition of the average disconnection rate of the accommodated network when the present embodiment is applied and not applied in a situation where 10500 accommodated networks are accommodated. That is, in FIG. 12, using the failure rate 1510 shown in the lower part of FIG. 11, the average disconnection rate (upper part) calculated by applying this embodiment to the accommodated network (here, a single route). And the time required for the optimization calculation in that case (lower stage) is shown. In the upper part, the average cutting rate calculated without applying this embodiment (“not controlled”) is indicated by a thin solid line. Note that the case where the present embodiment is not applied refers to the case where the relocation of the accommodated network is not executed.
  • the results are shown when relocation is performed in units of accommodated networks and when relocation is performed by configuring a higher-order accommodated network. Due to the relocation time, when relocation is performed in units of accommodated networks, the optimization calculation time is set to a maximum of 200 seconds. If the calculation does not end even if the time is exceeded, relocation is not performed. It was decided.
  • the lower part of FIG. 12 shows transition of the time required for the optimization calculation for the two forms in which the rearrangement is performed.
  • the calculation time often reaches the upper limit of 200 seconds.
  • the calculation time is at most 100 seconds. Is suppressed within. In other words, it can be confirmed that the time required for the optimization calculation is reduced by configuring the host accommodated network, and more desirable effects are obtained.
  • all of the accommodated networks that are accommodated in the same host accommodated network are randomly and uniformly connected to server nodes capable of deploying the respective virtual machines. .
  • each accommodated network has a random endpoint at each relay node. Other specifications are shown in Table 1 and Display 2.
  • the required bandwidth is common to each accommodated network. Also, the available bandwidth of each physical link is common to each physical link.
  • the first embodiment it is possible to reduce the time required for optimization calculation by integrating a plurality of accommodated networks having the same physical path into one accommodated network. Can do. That is, the calculation of the accommodation form of the accommodation network can be made efficient.
  • the route of the detained network related to the area where the occurrence of a predictable or predictable disaster is estimated is rearranged so that the influence of the disaster is reduced.
  • the accommodated networks to be rearranged include not only virtual networks but also control networks for controlling the virtual networks. That is, the geographical configuration of the virtual network and the control system of the virtual network can be optimized in terms of disaster tolerance. Therefore, according to this Embodiment, the controllability with respect to a disaster can be improved about a to-be-contained network.
  • the telecommunications carrier can place a service to be provided in a controllable state even in the event of a disaster.
  • the objective function in the optimization problem solved by the optimum calculation unit 143 is different from that in the first embodiment. That is, in the second embodiment, the objective function is used to minimize the disconnection rate average value of the to-be-accepted networks (a specific subset of the to-be-accepted networks) with the disconnection rate upper ⁇ % (predetermined upper ratio).
  • the optimal calculation unit 143 outputs the component whose value of the variable x r (s) is 1 as a combination of optimal paths, and ends the process.
  • time limit an upper limit of calculation time (hereinafter referred to as “time limit”) is imposed on the optimization problem solved by the optimal calculation unit 143.
  • time limit an upper limit of calculation time
  • the operation center 110 is an example of a storage form searching device.
  • the physical logical mapping unit 142 is an example of a calculation unit.
  • the optimum calculation unit 143 is an example of a search unit.

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Abstract

収容形態探索装置は、災エリアを示す情報に基づき、物理網を構成する各物理リンクの故障率を算出する算出部と、前記物理網を利用して構成される論理網に収容される被収容網の経路について、各物理リンクの故障率に基づき算出される切断率が小さくなる収容形態を探索する探索部と、を有し、前記探索部は、物理経路が同一である複数の被収容網を単一の被収容網として前記収容形態を探索することで、被収容網の収容形態の計算を効率化する。

Description

収容形態探索装置、収容形態探索方法及びプログラム
　本発明は、収容形態探索装置、収容形態探索方法及びプログラムに関する。
　ネットワーク上のサービスにおいては、自然災害に対して、事前措置及び事後措置の２つの方法が用いられる。事前措置は、設備設計による方法であり、１つの装置が被災し稼動できない状態となっても、もう一方の装置が稼動していればネットワークとして機能するよう、被災時故障を予め見込んで設計配備する方法である。事後措置は、回避制御による方法であり、予備装置に切り替えたり、サーバ機能や経路の配置を変更したりして他の経路にもトラヒックの一部を流すことで、ネットワークサービスの継続を試みるものである。
　これらの技術は、故障のような予測不可能な事象に対応するための方法を災害にも適用しただけに過ぎず、災害時に限定して用いられる方法ではない（例えば、非特許文献１、２）。
Aun Haider and Richard Harris, Recovery Techniques in Next Generation Networks, IEEE Communications Surveys, 9, 3, 2007. David R. Smith, Walter J. Cybrowski, Frank Zawislan, Donald Arnstein, Allen D. Dayton, and Theodore D. Studwell, Contingency / Disaster Recovery Planning for Transmission Systems of the Defense Information System Network, IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 12 , 1, 1994. 佃昌宣,佐藤陽一,キャリアネットワークにおけるSDN適用と運用管理技術,電子情報通信学会誌, 96, 12, 2013.
　気象学等の進展により、台風や津波等の災害を予報することが可能となっている。また、各自治体は、災害に対してハザードマップ等を整備し、災害時の被災想定について情報提供するようになっている。しかしながら、こうした状況がネットワークの災害耐力向上
に利用されているとは言い難い。更に、ネットワークの仮想化技術の進展（例えば、非特許文献３）によりネットワークの制御の自由度が拡大する一方、物理網及び論理網に収容される仮想化ネットワーク（仮想網）の災害耐力や仮想網の制御系（例えば、制御装置）の災害耐力が課題となっている。
　一方で、被収容網の再配置を行うためには最適計算が必要であるが、当該計算は一般には被収容網の数やネットワークの規模に依存して計算量が飛躍的に増大することが知られている。特に、広域網上で多数の被収容網の再配置を計算する場合には、計算リソースの制約から、ごく限られた数量の被収容網しか移動できない可能性が高いことが課題となる。
　本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、被収容網の収容形態の計算を効率化することを目的とする。
　そこで上記課題を解決するため、収容形態探索装置は、災エリアを示す情報に基づき、物理網を構成する各物理リンクの故障率を算出する算出部と、前記物理網を利用して構成される論理網に収容される被収容網の経路について、各物理リンクの故障率に基づき算出される切断率が小さくなる収容形態を探索する探索部と、を有し、前記探索部は、物理経路が同一である複数の被収容網を単一の被収容網として前記収容形態を探索する。
　被収容網の収容形態の計算を効率化することができる。
物理網と論理網との一例を示す図である。 第１の実施の形態におけるシステム構成例を示す図である。 第１の実施の形態における各サーバ１０のハードウェア構成例を示す図である。 第１の実施の形態におけるオペレーションセンタ１１０の機能構成例を示す図である。 第１の実施の形態のオペレーションセンタ１１０において実行される処理手順の一例を説明するためのフローチャートである。 第１の実施の形態の最適収容形態算出部１１４の機能構成例を示す図である。 第１の実施の形態の最適収容形態算出部１１４が実行する処理手順の一例を説明するためのフローチャートである。 上位被収容網を説明するための図である。 被収容網の切断率の算出方法の説明において想定する物理網及び論理網の一例を示す図である。 物理網上の各物理リンクの故障発生パターンの列挙の一例を示す図である。 具体例における雨量の時間推移と各物理リンクの故障率の時間推移とを示す図である。 １０５００個の被収容網を収容する状況において本実施の形態を適用した場合と適用しない場合との被収容網の平均切断率の推移を比較した図である。
　以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。本実施の形態において、物理網とは、管路や光ファイバーケーブルなどから構成される物理的なネットワークを意味し、論理網とは、物理網上の装置又は設備を利用して論理的に構成又は接続される論理的なネットワークを意味する。また、物理網及び論理網のいずれにおいても、ネットワークを構成するノードは、データの転送のみを担う中継ノードと、サーバやヴァーチャルマシンを搭載するコンピュータリソースであるサーバノードとに大別される。
　図１は、物理網と論理網との一例を示す図である。図１において、（１）は、管路ネットワーク上に中継ノード及びサーバノードが配備されている物理網を示す。（２）は、（１）の物理網を利用した論理網を示す。当該論理網は、（１）の物理網とノードの対応関係は同一である。但し、当該論理網の各リンクは、物理網上でコネクティビティが有ることと、論理的な制約とに基づいて構成される。例えば、物理網における或る２つのノード間に導通関係が有れば、論理的なリンクが存在するものとして、当該ノード間は論理網においてリンクによって接続される。
　また、本実施の形態において、仮想網とは、ユーザからの要求に応じて論理網上で仮想的に実現されるネットワークを意味し、当該ネットワーク内に閉じた形で何らかのサービスが提供されるものである。例えば、ユーザからの要求には、要求帯域やサーバ機能等が指定される。論理網上において当該要求を満たすことが可能な経路が、仮想網として論理網上に割り当てられる。したがって、仮想網は、論理網上でサーバノードに配置されるサーバ機能と、中継ノードと、サーバノードや中継ノードの間の論理網のリンク上に収容される経路とから構成される。仮想網の一例としてＶＰＮ（Virtual Private Network）が挙げられる。
　なお、論理網上に収容されるネットワークとして、本実施の形態では、仮想網、制御系の仮想網、及び制御系の論理網等が有る。制御系の仮想網とは、仮想網を制御するための仮想網をいう。すなわち、仮想網は、ユーザからの要求に応じて論理網に収容される仮想的なネットワークであるが、制御系の仮想網は、例えば、ネットワーク事業者が仮想網を制御するために論理網に割り当てる仮想的なネットワークである。また、制御系の論理網の一例として、ＯｐｅｎＦｌｏｗのコントローラや、物理網のリソースの割当を制御及び管理するオーケストレータ等を構成する論理的なネットワークが挙げられる。制御系の仮想網と制御系の論理網とを区別しない場合、以下「制御網」という。また、仮想網と制御網とを区別しない場合、「被収容網」という。すなわち、被収容網とは、論理網への収容対象となりうるネットワークの総称である。
　なお、以下では、被収容網の災害耐性の向上を達成するための例を説明するが、制御系の物理網について、本実施の形態が適用されてもよい。
　図２は、第１の実施の形態におけるシステム構成例を示す図である。図２に示されるシステムは、気象庁の装置２０、各自治体の装置３０、及び物理網Ｎ１等を含む。
　物理網Ｎ１は、管路網１２と、管路網１２によって接続される複数のデータセンタ（又はネットワークセンタ）１３とを含む。各データセンタ（又はネットワークセンタ）１３は、複数のスイッチ１１及びサーバ１０等を含む。スイッチ１１は、中継ノードとして機能する。サーバ１０は、サーバノードとして機能する。
　図３は、第１の実施の形態における各サーバ１０のハードウェア構成例を示す図である。図３のサーバ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、及びインタフェース装置１０５等を有する。
　サーバ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サーバ１０に係る機能を実行する。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。
　本実施の形態では、図３に示されるようなハードウェア構成を有する１以上のサーバ１０を用いて、オペレーションセンタ１１０が構成される。
　図４は、第１の実施の形態におけるオペレーションセンタ１１０の機能構成例を示す図である。図４において、オペレーションセンタ１１０は、制御部１１１、被災エリア推定部１１２、評価部１１３、最適収容形態算出部１１４、及び通信部１１５等を含む。これら各部は、いずれか１以上のサーバ１０にインストールされた１以上のプログラムが、当該サーバ１０のＣＰＵ１０４に実行させる処理により実現される。オペレーションセンタ１１０は、また、被災エリア記憶部１１６及びネットワーク情報記憶部１１７を含む。これら各記憶部は、例えば、いずれか１以上のサーバ１０の補助記憶装置１０２等を用いて実現可能である。
　ネットワーク情報記憶部１１７は、物理網のトポロジ、物理網を構成する各物理リンクの帯域、論理網のトポロジ、論理網の各リンクの可用帯域及び遅延、並びに論理網上に収容された各被収容網の収容形態（トポロジ）及び各被収容網の要求帯域等を記憶する。
　制御部１１１は、論理網に対する被収容網の配置（収容）を制御する被収容網制御装置として機能する。本実施の形態では、被収容網制御装置が現用系と予備系の２つに分かれている例について説明するが、被収容網制御装置の構成はこれに限定されない。また、被収容網制御装置は、制御対象の仮想網と、制御網によって接続される。なお、現用系の被収容網制御装置（現用被収容網制御装置）には、現用系の被収容網（制御網及び仮想網）が接続される。予備系の被収容網制御装置（予備被収容網制御装置）には、予備系の被収容網（制御網及び仮想網）が接続される。また、被収容網制御装置自体も、制御網を構成する。換言すれば、被収容網制御装置は、制御網に収容されて構成される。
　制御部１１１のその他の機能、及び他の各部の機能については、処理手順の説明において明らかにする。
　以下、オペレーションセンタ１１０において実行される処理手順について説明する。図５は、第１の実施の形態のオペレーションセンタ１１０において実行される処理手順の一例を説明するためのフローチャートである。
　ステップＳ１において、通信部１１５は、気象庁の装置２０から送信された気象警報等の警報を受信する。なお、気象庁の装置２０は、例えば、災害の発生が予期される場合に警報を送信する。
　なお、本実施の形態では、一例として、気象庁の警報が発令された場合を例として説明するが、この例に限定されることなく、配信された災害予測情報や、天気予報が用いられてもよい。
　続いて、制御部１１１は、受信された警報について、警報種別、警報レベル、警報対象地域を把握し、それらに基づいて、通信部１１５を介して当該警報に関連する各自治体の装置３０にアクセスし、最新の関連ハザードマップ、又は対象地域の推定被災エリアマップを取得する（Ｓ２）。警報に関連する各自治体の装置３０とは、警報の対象とされている地域の各自治体の装置３０をいう。なお、制御部１１１は、事前に通信部１１５を介して各自治体の装置３０にアクセスし、各地域のハザードマップ又は推定被災エリアマップを取得しておき、取得されたハザードマップ又は推定被災エリアマップを被災エリア記憶部１１６に記憶しておいてもよい。この場合、ステップＳ２では、被災エリア記憶部１１６から、関連ハザードマップ又は警報の対象の地域の推定被災エリアマップが取得されてもよい。
　続いて、被災エリア推定部１１２は、関連ハザードマップ又は推定被災エリアマップに基づき被災エリア（被災範囲）を推定する（Ｓ３）。推定された被災エリア（推定被災エリア）を示す情報は、被災エリア記憶部１１６に記憶される。関連ハザードマップのみ取得された場合、被災エリア推定部１１２は、関連ハザードマップに基づき、対象地域の被災エリアを推定する。被災エリアの推定方法は特定のものに限定されないが、例えば、関連ハザードマップに含まれている被災エリアがそのまま推定被災エリアとされてもよい。又は、関連ハザードマップに有るレベル別被災エリアが、予め定められた確率で推定被災エリアとして選択されてもよい。
　続いて、評価部１１３は、ネットワーク情報記憶部１１７に記憶されている情報と、被災エリア記憶部１１６に記憶された推定被災エリアとに基づき、物理網Ｎ１を構成する各物理リンクの故障率１５１０を評価（算出）する（Ｓ４）。物理リンクの故障率とは、当該物理リンクが故障することで、当該物理リンクを用いた通信が不通となる確率をいう。当該値の算出方法については、例えば、「H.Saito, Spatial Design of Physical Network Robust against Earthquakes, Journal of Lightwave Technology 33 (2015), 443-458.」、「Y. Ikeda, R. Kawahara and H.Saito, Generating a network reliability formula by using binary decision diagram, IEICE Communications Express 4 (2015), 299-303.」等が参考とされてもよい。
　続いて、最適収容形態算出部１１４は、各物理リンクの故障率１５１０等に基づき、各被収容網について、警報の対象とされている災害の影響が出来るだけ小さくなるような収容形態（経路）を探索（算出）する（Ｓ５）。探索結果を、以下「最適収容形態１５４０」という。
　続いて、制御部１１１は、最適収容形態算出部１１４によって算出された最適収容形態１５４０において、再配置対象となった各被収容網について、再配置のための制御を実行する（Ｓ６）。本実施の形態において、被収容網の再配置とは、当該被収容網に含まれるサーバ機能（サーバノード）、中継ノード及び経路等の配置を変更することをいう。なお、この際、被収容網制御装置について、現用系から予備系への切り換えが実行されてもよい。この場合、現用被収容網制御装置のデータ等が、予備被収容網制御装置に移動される。移動の実行方法は公知技術に従えばよい。例えば、ＳＤＮコントローラやＯｐｅｎＳｔａｃｋ等の技術又はその組み合わせ等を利用して、当該移動を容易に実現可能である。
　続いて、ステップＳ５において最適収容形態算出部１１４によって実行される処理内容について詳細に説明する。まず、最適収容形態算出部１１４の機能構成について説明する。
　図６は、第１の実施の形態の最適収容形態算出部１１４の機能構成例を示す図である。図６において、最適収容形態算出部１１４は、条件分岐判断部１４１、物理論理マッピング部１４２及び最適計算部１４３等を含む。
　条件分岐判断部１４１は、論理網上に収容（配置）された被収容網の集合について再配置の要否判定を行う。条件分岐判断部１４１は、再配置が必要であると判定した場合、最適収容形態１５４０を最適計算部１４３に算出させる。
　物理論理マッピング部１４２は、評価部１１３から出力された故障率１５１０に基づき、論理網上の各被収容網の切断率１５３０を算出する。被収容網の切断率とは、物理網の或る物理リンク（複数の場合も含む）の故障が発生したことにより、当該被収容網のいずれかの２ノード間の接続経路が失われる状態となる確率をいう。
　最適計算部１４３は、０－１整数計画又は混合整数計画問題等を解き、得られた解に基づき被収容網の最適収容形態１５４０を計算する。
　なお、最適収容形態算出部１１４への入力は、評価部１１３が出力した各物理リンクの故障率１５１０、ネットワーク情報記憶部１１７から得られる情報（対象とする物理網及び論理網のトポロジ、物理網の各リンクの可用帯域と遅延、各被収容網のトポロジ（収容形態））、並びにオペレータ１７０によって入力される、後述される制約条件と、以下のパラメータである。
θ１：再配置要否判定及び部分最適化時の再配置対象の被収容網集合の決定に利用される閾値
ε２：最適解候補と現状の収容形態との比較に利用される閾値
ｋｉ（ｉ＝１，２）：目的関数の重み付けに利用される正定数
　また、最適収容形態算出部１１４からの出力は、被収容網の再配置の実行の要否である。再配置が必要である場合には、再配置後の収容形態（最適収容形態１５４０）も出力される。
　なお、本実施の形態では、予備被収容網制御装置については、収容される物理網の遅延に関して何らかの制約を持つことが許容される。以下、これを制約条件（ｉ）という。
　図７は、第１の実施の形態の最適収容形態算出部１１４が実行する処理手順の一例を説明するためのフローチャートである。
　ステップＳ１０１において、物理論理マッピング部１４２は、各物理リンクの故障率１５１０に基づき、各被収容網の切断率を算出する。
　続いて、ステップＳ１０２において、条件分岐判断部１４１は、現用又は予備系の被収容網制御装置が接続する被収容網の切断率に基づき、以下の指標（候補ノード集合Θθ１及び再配置対象被収容網集合Ｔ）をいずれかの当該被収容網の終端となるサーバ１０ごと算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 以下に、上記の数式の記号を説明する。
Ｖ（ｄ）：サーバノードの集合である。
τ１［ｓ］：被収容網ｓの終点となるサーバノードである。
ｖ：サーバノードである。
ｓ：被収容網である。
ｑ［ｓ］：当該被収容網の切断率である。
Ｓｖ：サーバノードｖを終点とする被収容網の集合である。
　また、候補ノード集合Θθ１とは、それに終端される被収容網について、その切断に至る可能性を表す指標Ｊ（ｓ）が所定の閾値を超過しているようなサーバノードの集合をいう。なお、上記の数式では、各被終了網の切断率の最大値と平均値とのｋ１及びｋ２による加重和がＪ（ｓ）の一例とされているが、Ｊ（ｓ）は、例えば、当該最大値であってもよいし、当該平均値（平均切断率）であってもよい。
　また、再配置対象被収容網集合Ｔとは、当該被収容網を終端するサーバノードが候補ノード集合Θθ１に属している被収容網の集合である。
　ここでｋ１，ｋ２は、所与の正の実定数であり、θ１は、（０，１）上に値をとる閾値である。
　続いて、条件分岐判断部１４１は、再配置対象被収容網集合Ｔが空集合であるか否かを判定する（Ｓ１０３）。再配置対象被収容網集合Ｔが空集合の場合（Ｓ１０３でＹｅｓ）、再配置対象の被収容網は存在しないものとして、処理が終了する。
　一方、再配置対象被収容網集合Ｔが空集合でない場合（Ｓ１０３でＮｏ）、条件分岐判断部１４１は、全被収容網数＃Ｓが、所与の閾値Ｍを超過しているか否かを判定する（Ｓ１０４）。全被収容網数＃Ｓが閾値Ｍを超過していない場合（Ｓ１０４でＮｏ）、最適計算部１４３は、各被収容網単位で最適な（又はそれに準じた）再配置形態を考えるための後述される最適化問題（ＯＰ）を解く（Ｓ１０５）。
　一方、全被収容網数＃Ｓが、所与の閾値Ｍを超過している場合（Ｓ１０４でＹｅｓ）、物理論理マッピング部１４２は、所定の関係を有する複数の被収容網を束ね、上位被収容網を生成する（Ｓ１０６）。
　図８は、上位被収容網を説明するための図である。図８に示されるように、上位被収容網は、物理網上において始点、終点、及び経路が相互に同じである（すなわち、物理的な経路が同一である）複数の被収容網を単一の被収容網とみなしたもの（単一の被収容網に統合したもの）である。以降、上位被収容網に統合された被終了網については、１つの被収容網として処理（収容形態の探索等）される。
　続いて、最適計算部１４３は、各被収容網単位で最適な（又はそれに準じた）再配置形態を考えるための後述される最適化問題（ＯＰ’）を解く（Ｓ１０７）。
　ステップＳ１０５又はＳ１０７に続いて、条件分岐判断部１４１は、現時点において現用被収容網制御装置が接続する全ての被収容網の切断率の平均値ｐｃｕｒを算出する（Ｓ１０８）。現時点においてとは、最適化前の状態を意味する。
　続いて、条件分岐判断部１４１は、最適計算部１４３が出力した最適解により実現される、現用被収容網制御装置又は予備被収容網制御装置に接続する上位被収容網の切断率の平均値ｐｏｐｔを算出する（Ｓ１０９）。
　ｐｃｕｒ－ε２＞ｐｏｐｔが成立する場合（Ｓ１１０でＹｅｓ）、条件分岐判断部１４１は、最適解を最適収容形態１５４０として採用して被制御網を再配置することを決定し、最適解を制御部１１１へ出力する（Ｓ１１１）。したがって、この場合、制御部１１１によって、最適解への移行が実行される。なお、ここで、被収容網制御装置の現用系から予備系への切り替えを行うことが決定されてもよい。
　ｐｃｕｒ－ε２＞ｐｏｐｔが成立しない場合（Ｓ１１０でＮｏ）、被収容網全体を対象として制御を実施してもこれ以上の効果は見込めない（すなわち、再配置不要）と判断し、処理を終了する。
　続いて、ステップＳ１０１の詳細について説明する。
　物理論理マッピング部１４２は、各被収容網の切断率の算出に際して、まず、各物理リンクの接続又は切断（故障の有無）の各状態の全ての組み合わせ（故障発生パターン）を列挙する。続いて、物理論理マッピング部１４２は、列挙した故障発生パターンの中から、対象の被収容網が切断状態となる故障発生パターンを抽出する。各物理リンクの故障は独立に発生するものと考えられるので、これらの故障発生パターンは互いに独立に発生する事象と考えることができる。従って、抽出された各故障発生パターンの発生する確率の総和を求めることで、当該被収容網の切断率を得ることができる。
　例えば、簡単のため、図９の（２）に示される物理網と（１）に示される論理網とを想定する。ここで、論理網上の被収容網“０－４－Ｅ”の切断率を考える。
　図１０は、物理網上の各物理リンクの故障発生パターンの列挙の一例を示す図である。図１０において、各行は、物理リンクの故障発生パターンに対応している。また、表の最右列は、各行の故障発生パターンにおいて、被収容網“０－４－Ｅ”が導通状態か、切断状態に陥るかを示している（○は導通状態、×は切断状態を示す）。したがって、当該被収容網が切断状態となる故障発生パターンの番号の集合は、
Ｙ＝｛４，６，７，８，１０，１２，１４，１６，１８，２０，２２，２４，２６，２８，３０，３２｝
の１６パターンである。
　ここで、ノードｘ，ｙ間の物理リンクの故障率をｐｘｙで表すとすると、例えば、番号４の発生確率Ｐ４はＰ４＝（１－ｐ０１）（１－ｐ１２）（１－ｐ２３）ｐ３４ｐ４０と表される。物理論理マッピング部１４２は、同様にしてＹのうちの他の故障発生パターンについても、その発生確率を算出する。一方、ノード４とＥの間はサブリングであるから、その右回り、左回りの物理リンクともが切断された場合に限り両ノードは導通を失う。右回り、左回りの物理リンクともが切断される確率をｑ４Ｅと表すと、確率ｑは以下のように算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 当該ｑの値が、当該被収容網の切断率であり、物理論理マッピング部１４２からの出力である。
　続いて、ステップＳ１０５又はＳ１０７における最適計算部１４３による解の計算について説明する。
　最適計算部１４３は、条件分岐判断部１４１が選出した再配置対象被収容網集合Ｔ、物理論理マッピング部１４２からの出力である、被収容網の切断率１５３０、並びにオペレータ１７０からの入力に含まれるパラメータ及び制約条件（ｉ）を入力として、最適計算を行う。
　まず、最適計算部１４３は、再配置対象被収容網集合Ｔに属する被収容網又は上位被収容網ごとに、当該被収容網に対応する論理網上の経路を全て列挙する。ステップＳ１０５において、最適計算部１４３は、このもとで以下の０－１線型計画を解く。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 　以下に、上記の数式（ＯＰ）の記号を説明する。
Ｒ（ｓ）：被収容網ｓを収容可能な物理網上の経路のうち、当該被収容網の要求遅延を満たす経路の集合である。Ｒ（ｓ）により、物理網を構成する各物理リンクの遅延時間が制約条件とされる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 　また、ステップＳ１０７において、最適計算部１４３は、以下の最適化問題（ＯＰ’）を解く。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 　（ＯＰ）’においては、各上位被収容網の許容遅延は、当該上位被収容網に収容された被収容網の中の最大値とする。これに基づき、Ｒ（ｓ）を算出する。また、各上位被収容網の切断率は、当該上位被収容網が通る物理経路の切断率に等しい。また、帯域は当該上位被収容網に収容された被収容網の使用帯域の和とする。
　以下に、上記の数式（ＯＰ）’の記号を説明する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 　但し、ＯＰ又はＯＰ’について、同一目的関数値をとる解が複数存在する場合は、ランダムにそのうちのいずれか一つが採用されることとする。このようにして最適化問題の解が得られると、各々の変数ｘｒ （ｓ）の値が１である成分は各被収容網の候補経路を示すものであるから、最適計算部１４３は、変数ｘｒ （ｓ）の値が１である成分を最適経路の組み合わせとして出力して処理を終える。
　なお、数３及び数５では、各被終了網の切断率の最大値と平均値とのｋ１及びｋ２による加重和の最小化が目的関数とされている（当該最小化が実現される被収容網の収容形態が探索されている）が、当該目的関数は、例えば、当該最大値の最小化であってもよいし、当該平均値（平均切断率）の最小化であってもよい。
　次に、本実施の形態の具体例として、気象庁が公開する過去の実際の雨量データに基づき、当該データを所定のネットワーク設備上に当てはめて、上記した計算を行った例を示す。想定する物理網及び論理網は、図１に示した通りである。利用される雨量データは、２０１２年７月に観測された大分地域における豪雨の雨量データである。
　まず、被災エリア推定部１１２は、５ｋｍメッシュで区切った各領域における累積雨量指数を計算し、ハザードエリア推定する（図５のＳ３）。また、評価部１１３は、ハザードエリアの推定結果等に基づき、各物理リンクの故障率を算出する（図５のＳ４）。
　図１１は、具体例における雨量の時間推移と各物理リンクの故障率の時間推移とを示す図である。図１１において、上段には、全メッシュでの単位時間あたり雨量の平均値の時間推移が示されている。下段には、１０本の各物理リンクについて出力された故障率１５１０の値が、時系列に示されている。
　図１１より、各物理リンクの故障率１５１０の推移は、上段の雨量の推移と類似した傾向をとることが確認できる。
　図１２は、１０５００個の被収容網を収容する状況において本実施の形態を適用した場合と適用しない場合との被収容網の平均切断率の推移を比較した図である。すなわち、図１２では、図１１の下段に示される故障率１５１０を用いて、被収容網（ここでは単一経路）に対して本実施の形態を適用して算出された平均切断率（上段）と、その場合の最適化計算の所要時間（下段）が示されている。上段では、本実施の形態を適用しない（「制御せず」）で算出された平均切断率が細い実線で示されている。なお、本実施の形態を適用しない場合とは、被収容網の再配置を実行しない場合をいう。上段及び下段のいずれにおいても、被収容網単位で再配置を実施した場合と、上位被収容網を構成して再配置を実施した場合の結果を示している。移設時間の関係上、被収容網単位で再配置を実施する場合は、最適化計算の時間を最大２００秒としており、それを超過しても計算が終了しない場合には、再配置を実施しないこととした。
　図１２によれば、雨量が増大し、物理リンクの故障率１５１０が増大する時間帯において、上位被収容網を構成して再配置を実施した場合には被収容網の平均切断率が１／１２程度に低減し、本実施の形態の適用による効果が顕著であることが確認できる。
　図１２の下段では、再配置を実施した２形態について、最適化計算の所要時間推移を示している。被収容網単位での再配置実施時は、計算時間が上限の２００秒に到達している場合が多いのに対して、上位被収容網を構成した場合には、計算時間が最大でも１００秒以内に抑制されている。つまり上位被収容網を構成することにより最適化計算の所要時間が低減し、望ましい効果がより多く得られていることが確認できる。なお、ここでは、初期配置として、各被収容網のうち、同一の上位被収容網に収容されるものは、いずれもランダムに一様にそれぞれのヴァーチャルマシン配備可能なサーバノードに接続している。また、いずれの被収容網も各中継ノードにランダムに端点を持つものと仮定した。その他の諸元について、表１及び表示２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
 　なお、表２について、要求帯域は、各被収容網について共通である。また、各物理リンクの可用帯域も、各物理リンクについて共通である。
　上述したように、第１の実施の形態によれば、物理的な経路が同一である複数の被収容網を１つの被収容網に統合することにより、最適化計算の所要時間を低減させることができる。すなわち、被収容網の収容形態の計算を効率化することができる。
　また、予報可能又は予測可能な災害の発生が推定されるエリアに係る被収容網の経路は、当該災害による影響が小さくなるように再配置される。ここで、再配置対象となる被収容網には、仮想網のみならず、仮想網を制御するための制御網も含まれる。すなわち、仮想網や仮想網の制御系の地理的構成を災害耐性の点で最適化することができる。したがって、本実施の形態によれば、被収容網について災害に対する可制御性を向上させることができる。例えば、通信事業者は、災害切迫時においても提供するサービスを制御可能な状態に置くことができる。
　次に、第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態では第１の実施の形態と異なる点について説明する。第２の実施の形態において特に言及されない点については、第１の実施の形態と同様でもよい。
　第２の実施の形態では、最適計算部１４３が解く最適化問題における目的関数が、第１の実施の形態と異なる。すなわち、第２の実施の形態では、切断率上位α％（上位の所定の割合）の被収容網（被収容網のうちの特定の部分集合）の切断率平均値の最小化を当該目的関数とする。ここで、αは、０＜α＜１００なる実数である。すなわち、Ｋ＝α＃Ｈとして、（ＯＰ）、（ＯＰ）’をそれぞれ以下の問題に置き換えたものを考える。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
 　同一の目的関数値をとる解が複数存在する場合は、ランダムにいずれか一つが採用されることとする。このようにして最適化問題の解が得られると、各々の変数ｘｒ （ｓ）の値が１である成分は、各被収容網又は上位被収容網の候補経路を示すものであるから、最適計算部１４３は、変数ｘｒ （ｓ）の値が１である成分を最適経路の組み合わせとして出力して処理を終える。
　次に、第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態では第１又は第２の実施の形態と異なる点について説明する。第３の実施の形態において特に言及されない点については、第１又は第２の実施の形態と同様でもよい。
　第３の実施の形態では、最適計算部１４３が解く最適化問題において、計算時間の上限（以下「制限時間」という。）が課される。この場合、当該制限時間までに解が得られない場合には、実行可能解が無いものと見做し、条件分岐判断部１４１において再配置を行うことなく処理を終了する。
　なお、上記各実施の形態において、オペレーションセンタ１１０は、収容形態探索装置の一例である。物理論理マッピング部１４２は、算出部の一例である。最適計算部１４３は、探索部の一例である。
　以上、本発明の実施の形態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、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。
１０　　　　　サーバ
１１　　　　　スイッチ
１２　　　　　管路網
１３　　　　　データセンタ（又はネットワークセンタ）
２０　　　　　気象庁の装置
３０　　　　　各自治体の装置
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
１１０　　　　オペレーションセンタ
１１１　　　　制御部
１１２　　　　被災エリア推定部
１１３　　　　評価部
１１４　　　　最適収容形態算出部
１１５　　　　通信部
１１６　　　　被災エリア記憶部
１１７　　　　ネットワーク情報記憶部
１４１　　　　条件分岐判断部
１４２　　　　物理論理マッピング部
１４３　　　　最適計算部
Ｂ　　　　　　バス
Ｎ１　　　　　物理網

Claims (7)

  1. 　被災エリアを示す情報に基づき、物理網を構成する各物理リンクの故障率を算出する算出部と、
    　前記物理網を利用して構成される論理網に収容される被収容網の経路について、各物理リンクの故障率に基づき算出される切断率が小さくなる収容形態を探索する探索部と、
    を有し、
    　前記探索部は、物理経路が同一である複数の被収容網を単一の被収容網として前記収容形態を探索する、
    ことを特徴とする収容形態探索装置。
  2. 　前記探索部は、前記各被収容網の切断率の平均値、平均値及び最大値の加重和、又は被収容網のうち特定の部分集合における切断率の平均値を目的として前記収容形態を探索することを特徴とする、請求項１記載の収容形態探索装置。
  3. 　前記探索部は、物理網を構成する各物理リンクの遅延時間を制約条件として前記収容形態を探索する、
    ことを特徴とする請求項１又は２記載の収容形態探索装置。
  4. 　被災エリアを示す情報に基づき、物理網を構成する各物理リンクの故障率を算出する算出手順と、
    　前記物理網を利用して構成される論理網に収容される被収容網の経路について、各物理リンクの故障率に基づき算出される切断率が小さくなる収容形態を探索する探索手順と、
    をコンピュータが実行し、
    　前記探索手順は、物理経路が同一である複数の被収容網を単一の被収容網として前記収容形態を探索する、
    ことを特徴とする収容形態探索方法。
  5. 　前記探索手順は、前記各被収容網の切断率の平均値、平均値及び最大値の加重和、又は被収容網のうち特定の部分集合における切断率の平均値を目的として前記収容形態を探索することを特徴とする、請求項４記載の収容形態探索方法。
  6. 　前記探索手順は、物理網を構成する各物理リンクの遅延時間を制約条件として前記収容形態を探索する、
    ことを特徴とする請求項４又は５記載の収容形態探索方法。
  7. 　請求項１乃至３いずれか一項記載の各部としてコンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。
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