JP5504449B2 - Network control method, control device, and network - Google Patents
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Description
本発明は、IP(Internet Protocol)、Ethernet(登録商標)、P2P(Peer-to-Peer)などを用いる通信ネットワークの監視および制御の技術に関する。 The present invention relates to a technique for monitoring and controlling a communication network using IP (Internet Protocol), Ethernet (registered trademark), P2P (Peer-to-Peer), and the like.
通信ネットワークのトポロジや通信経路は、想定したトラヒックを輻輳等の品質劣化を起こさず、かつ効率的に収容できるように設計される。しかしながら、トラヒック変動が発生し、設計時に想定されたトラヒックと大きく傾向が異なるトラヒックが流れると、輻輳等が発生し、通信品質が維持できなくなることがある。 The topology and communication path of the communication network are designed so that the assumed traffic can be accommodated efficiently without causing quality degradation such as congestion. However, if traffic fluctuations occur and traffic with a tendency that is significantly different from the traffic assumed at the time of design flows, congestion may occur and communication quality may not be maintained.
トラヒック変動発生時にも、輻輳の発生を回避し、適切にトラヒックを収容するための手法として、変動後のトラヒックに合わせて、動的にネットワーク内の通信経路等を再構成するトラヒックエンジニアリング(TE:Traffic Engineering)と呼ばれる手法が重要視されている。特に近年では、P2PやVideo-on-Demand等のアプリケーションが普及するにつれ、トラヒック変動が大きくなっており、急激なトラヒック変動が頻繁に発生する状況においても通信品質を維持するためには、トラヒック変動に合わせて短い周期でトラヒックエンジニアリングを行う必要が生じる。 As a technique for avoiding congestion and appropriately accommodating traffic even when traffic fluctuations occur, traffic engineering (TE: TE) that dynamically reconfigures communication paths and the like in the network according to the traffic after fluctuations. A method called “Traffic Engineering” is regarded as important. Especially in recent years, as applications such as P2P and Video-on-Demand have become widespread, traffic fluctuations have increased, and in order to maintain communication quality even in situations where sudden traffic fluctuations occur frequently, Therefore, it becomes necessary to perform traffic engineering in a short cycle.
TEを行う手法として様々な手法が提案されている(例えば、非特許文献1,2,4)。このうち、非特許文献1,2では、与えられた単一のトラヒック需要行列に対して、そのトラヒック需要を収容する仮想網を設計するための、最適化にもとづく方法、およびヒューリスティックな方法が提案されている。ここでトラヒック需要行列とは、網内の任意の2ノード間のトラヒック需要を行列形式で表示したもので、ネットワーク全体のトラヒック交流を表現する。これら従来のオンライン型TE制御の多くは、ある2つの時刻におけるトラヒック需要行列が取得可能であること、もしくは、トラヒック需要が周期的かつ緩やかに変動することを仮定している。しかし、大規模な通信ネットワークにおいて正確なトラヒック需要行列を取得することは困難である(例えば、非特許文献3参照)。そこで、より取得が容易なリンク使用率のみを収集し、リンク使用率に合致した通信経路を設計する手法も提案されている(例えば、非特許文献4参照)。
Various techniques have been proposed as a technique for performing TE (for example,
しかしながら、この従来の手法では、最適な通信経路を設計する際にかかる計算時間が大きく、大規模ネットワークへの適用は難しい。計算時間の問題に加えて、大規模網では全リンクのトラヒックデータを収集する処理の負荷が高く、実現することが困難である。 However, this conventional method requires a long calculation time when designing an optimal communication path, and is difficult to apply to a large-scale network. In addition to the problem of calculation time, in a large-scale network, the processing load for collecting the traffic data of all links is high and difficult to realize.
また大規模網では、各リンクの輻輳や各ノードの故障の頻度が同一であった場合でも、小規模ネットワークよりも非常に多くの頻度で、ネットワークのいずれかの箇所でトラヒックエンジニアリングによる通信経路等の再構成が行われる。そのため、再構成が必要な度にネットワーク全体で再構成を行うと、ネットワークが不安定になるという問題が生じる。 In a large-scale network, even if the frequency of link congestion and node failure is the same, the communication route by traffic engineering, etc. is much more frequent than in a small-scale network. Reconfiguration is performed. Therefore, if the entire network is reconfigured every time reconfiguration is necessary, there arises a problem that the network becomes unstable.
本発明は、トラヒックデータの収集負荷やネットワークの再構成に係る前記の問題に鑑みてなされたものであり、任意のネットワークトポロジに対して適用可能であって、かつ、制御負荷の削減と安定性の向上を実現するネットワーク制御手法を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems relating to traffic data collection load and network reconfiguration, and can be applied to any network topology, and can reduce control load and stability. It is an object of the present invention to provide a network control method that realizes improvement of the network.
前記の課題を解決するために、本発明は、複数のノードと、前記ノード間で通信を行うためのリンクから構成されるネットワーク内におけるトラヒックを監視し、輻輳の発生を未然に防ぐように通信経路の変更を行うネットワーク制御方法であって、前記ネットワーク全体は、地理的、物理的、または論理的に複数の制御範囲に分割されるとともに、それら制御範囲を複数まとめることで上位の制御範囲が階層的に設定され、それら制御範囲のそれぞれに、当該制御範囲を制御するネットワーク制御装置が対応付けられており、最下位層の制御範囲を制御する前記ネットワーク制御装置は、自身の制御範囲内の前記ノードのそれぞれから当該ノードに接続されている前記各リンクの負荷情報を収集して取得し、前記ネットワーク制御装置のそれぞれは、自身の制御範囲より1つ下位の制御範囲を制御する下位のネットワーク制御装置が存在する場合は、当該下位の制御範囲内を通過する自身の制御対象の各トラヒックについて、当該トラヒックが経由する当該下位の制御範囲内のリンクのなかでリンク負荷の余裕度が最小となっているボトルネックリンクの負荷情報を、当該下位のネットワーク制御装置から取得し、前記ネットワーク制御装置のそれぞれは、自身の制御範囲より1つ上位の制御範囲を制御する上位のネットワーク制御装置が存在する場合は、自身の制御範囲内のノードから当該上位の制御範囲に流出する各トラヒック、及び、当該上位の制御範囲から自身の制御範囲内のノード宛に流入する各トラヒックについて、当該トラヒックが経由する当該上位の制御範囲内のリンクのなかでリンク負荷の余裕度が最小となっているボトルネックリンクの負荷情報を、当該上位のネットワーク制御装置から取得し、前記ネットワーク制御装置のそれぞれは、取得した前記ボトルネックリンクを含む各リンクの負荷情報に基づいて、自身の制御範囲内における輻輳の発生を未然に防ぐために経路制御を行うべき自身の制御範囲内のリンクを特定し、自身の制御範囲内における通信経路を変更するときに、前記ボトルネックリンクを含む各リンクの負荷情報に基づいた線形計画問題を解くことで経路変更後の前記各リンクの最大リンク使用率を算出し、いずれの最大リンク使用率も所定の閾値を超えないような経路を決定することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the present invention monitors traffic in a network composed of a plurality of nodes and links for communication between the nodes so as to prevent the occurrence of congestion. A network control method for changing a route, wherein the entire network is geographically, physically, or logically divided into a plurality of control ranges, and a plurality of control ranges are combined to provide a higher control range. A network control device that is set hierarchically and is associated with each of the control ranges is associated with the control range, and the network control device that controls the control range of the lowest layer is within its own control range. Collect and acquire load information of each link connected to the node from each of the nodes, and If there is a lower level network control device that controls a control range that is one level lower than its own control range, for each traffic to be controlled that passes through the lower control range, the traffic is The load information of the bottleneck link in which the margin of the link load is the smallest among the links within the lower control range that is passed through is acquired from the lower network control device, and each of the network control devices When there is a higher-level network control device that controls a control range that is one level higher than its own control range, each traffic that flows out from a node within its own control range to the higher-level control range, and the higher-level control For each traffic that flows from a range to a node within its own control range, within the higher control range through which the traffic passes The load information of the bottleneck link having the smallest link load margin is acquired from the higher-level network control device, and each of the network control devices includes each of the acquired bottleneck links. When identifying a link within the control range of the own control range to prevent the occurrence of congestion within the control range based on the link load information and changing the communication route within the control range In addition, by solving a linear programming problem based on the load information of each link including the bottleneck link, the maximum link usage rate of each link after the route change is calculated, and any maximum link usage rate has a predetermined threshold value. It is characterized in that a route that does not exceed is determined.
こうすることにより、上位のネットワーク制御装置は、自身の制御範囲内の下位のネットワーク制御装置から取得したボトルネックリンクに関する集約された情報に基づいて、上位レベルの経路制御を行うことが可能となるため、各ネットワーク制御装置の制御負荷を削減しつつ、ネットワーク全体を通して新たな輻輳を発生させないことを保証する経路制御を実現することができる。 By doing so, the higher-level network control device can perform higher-level route control based on the aggregated information regarding the bottleneck link acquired from the lower-level network control device within its control range. Therefore, it is possible to realize path control that guarantees that no new congestion occurs throughout the entire network while reducing the control load of each network control device.
また、本発明は、前記のネットワーク制御方法において、前記決定された経路にしたがう経路変更の制御は、当該経路変更の対象となるトラヒックを制御する前記ネットワーク制御装置のうち、より下位の前記ネットワーク制御装置を優先して行うことを特徴とする。 In the network control method according to the present invention, in the network control method, the route change control according to the determined route is performed by the lower-layer network control among the network control devices that control the traffic that is the target of the route change. The apparatus is performed with priority.
こうすることにより、輻輳の発生を回避する際には、より下位の階層における経路変更を優先して実施し、可能な限り局所的な経路変更を行うので、ネットワークの安定性を向上させることができる。 By doing this, when avoiding the occurrence of congestion, priority is given to the route change in the lower hierarchy and the local route change is performed as much as possible, so that the stability of the network can be improved. it can.
また、本発明は、前記のネットワーク制御方法において、ある階層の複数の前記制御範囲の境界線上に位置するノードと、それらのノード間を接続する仮想的な論理リンクによって当該階層の1つ上位の制御範囲のトポロジを構成することを特徴とする。 In the network control method according to the present invention, a node positioned on a boundary line of a plurality of the control ranges in a certain hierarchy and a virtual logical link connecting the nodes are one level higher than the hierarchy. It is characterized by constructing the topology of the control range.
こうすることにより、ある階層の制御範囲におけるボトルネックリンクに関する情報を保持しつつ、1つ上位の階層のトポロジ構造を簡略化することができ、階層のレベルに応じた粒度での制御が可能となる。 By doing this, it is possible to simplify the topology structure of the next higher hierarchy while maintaining information related to the bottleneck link in the control range of a certain hierarchy, and it is possible to control at a granularity according to the level of the hierarchy Become.
本発明によれば、任意のネットワークトポロジに対して適用可能であって、かつ、制御負荷の削減と安定性の向上を実現するネットワーク制御手法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a network control method that can be applied to an arbitrary network topology and that realizes reduction in control load and improvement in stability.
以下、本発明を実施するための形態を、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態に係るネットワークの構成例である。図1に示すように、通信ネットワーク1は、トラヒックの始点及び終点となる多数のノードNと、それらのノード間で通信を行うためのリンクLとから構成される。また、通信ネットワーク1のトラヒックを監視して輻輳の発生を未然に防ぐように通信経路の変更を行うネットワーク制御装置2が複数設置されている。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
FIG. 1 is a configuration example of a network according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the
図2は、ネットワークトポロジと制御範囲の階層化についての説明図である。図2において、太い破線で示した各ネットワーク制御装置2(2L,2M,2H)が受けもつ制御範囲3(3L,3M,3H)は、境界ノードBN(Boundary Node)を境界として他の制御範囲と連結されるとともに、階層的に構成されている。また、制御範囲内に含まれるそれ以外のノードをローカルノードLN(Local Node)と呼ぶ。さらに、自身の制御範囲外のノードであって、自身の制御範囲との間でトラヒックが発生しているノード(図では白い丸印にて表記)を外部ノードEN(External Node)と呼ぶ。 FIG. 2 is an explanatory diagram of the hierarchy of the network topology and the control range. In FIG. 2, the control range 3 (3L, 3M, 3H) that each network control device 2 (2L, 2M, 2H) indicated by a thick broken line represents another control range with a boundary node BN (Boundary Node) as a boundary. And is hierarchically configured. The other nodes included in the control range are called local nodes LN (Local Node). Further, a node that is outside the control range of the traffic and in which traffic occurs with the control range of the node (indicated by a white circle in the figure) is called an external node EN (External Node).
最下位層の制御範囲3Lは、通信ネットワーク全体を適度な大きさの領域に分割することによって設定される。この分割は、ノードやリンクの所在場所などの地理的条件、通信リンクの帯域などの物理的条件、設備の管理元などの論理的条件等、いずれの条件に基づくものであってもよく、最下位層の各ネットワーク制御装置2Lの制御負荷を概ね同等レベルとするために、制御対象のノード数やリンク数が概ね均等となるように分割するのが好ましい。
The
分割の方法としては、任意の分割方法が適用可能であるが、例えば、目標とする最下位層の制御範囲3Lの数と同数のノードを各制御範囲の代表ノードとして通信ネットワーク1内からランダムに選択し、通信ネットワーク1内の各リンクLと選択された各代表ノードとのホップ数を計算して、最もホップ数が小さい代表ノードと同じ制御範囲3Lに当該リンクLを含める、という手順で分割することが考えられる。
As a division method, any division method can be applied. For example, the same number of nodes as the target number of the
また、図2の例では、最下位層の制御範囲3Lを複数まとめることで中位層の制御範囲3Mを設定し、さらにすべての中位層の制御範囲3Mをまとめて通信ネットワーク全体を包含する最上位層の制御範囲3Hを設定している。図2の例では、3階層の制御範囲を設定しているが、ネットワークの規模が小さいときには2階層としてもよく、ネットワークの規模が大きいときには中位層を多段化して4階層以上の構成としてもよい。
In the example of FIG. 2, the
なお、このような階層的な制御範囲の構成は、各ネットワーク制御装置2が制御する範囲を決めるためのものであり、制御対象の通信ネットワーク自体が階層的に構成されている必要はなく、任意のネットワークトポロジに対して適用することができる。
Note that such a hierarchical control range configuration is for determining the range to be controlled by each
それぞれの制御範囲3(3L,3M,3H)には、当該制御範囲内の制御を司るネットワーク制御装置2(2L,2M,2H)が対応付けられる。これらネットワーク制御装置2は、通信機能を有するコンピュータによって構成される。なお、コンピュータの処理性能が高ければ1台のネットワーク制御装置2が複数の制御範囲3を制御するものとしてもよい。
Each control range 3 (3L, 3M, 3H) is associated with a network control device 2 (2L, 2M, 2H) that performs control within the control range. These
図3は、下位と上位の制御範囲及びネットワークトポロジの関係についての説明図である。図3の下側のグラフは、下位層側の制御範囲3(この例では3L)に対応するトポロジ構造を示したものであり、太い破線はある制御範囲3Lの境界線を表している。黒い丸印で示す当該制御範囲内の制御対象ノードは、境界線の内部に位置するローカルノードLNと、境界線上に位置する境界ノードBNとに分類される。2つの制御範囲間のトラヒック転送は、すべて境界ノードBNを介して行われる。他の制御範囲については、自身の制御範囲との間のトラヒックが存在する他制御範囲の境界ノードBNを白い丸印で示す外部ノードENとしてトポロジ構造に含め、また、各外部ノードENと自身の境界ノードBNとの間には仮想的なリンクである外部リンクELを設定する。
FIG. 3 is an explanatory diagram regarding the relationship between the lower and upper control ranges and the network topology. The lower graph in FIG. 3 shows a topology structure corresponding to the control range 3 (3L in this example) on the lower layer side, and a thick broken line represents a boundary line of a
図3の上側のグラフは、上位層側の制御範囲3(この例では3M)に対応するトポロジ構造を示したものであり、太い破線は制御範囲3Mの境界線を表している。この上位層側のトポロジ構造には、下位層側の各制御範囲3Lにおける境界ノードBNを制御対象ノードとして含め、また、下位層側の同一の制御範囲3Lに含まれる境界ノードBNに対応する制御対象ノード間には仮想的なリンクである論理リンクLL(Logical Link)を設定する。他の制御範囲については、自身の制御範囲との間のトラヒックが存在する他制御範囲の境界ノードBNを外部ノードENとしてトポロジ構造に含め、各外部ノードENと自身の境界ノードBNとの間には外部リンクELを設定する。
The upper graph in FIG. 3 shows the topology structure corresponding to the upper-layer control range 3 (3M in this example), and the thick broken line represents the boundary of the
このように、上位層側のトポロジ構造を、下位層側の境界ノードBNだけに限定して構成することにより、より広い制御範囲の制御を司る上位層側のネットワーク制御装置2が制御対象とするトポロジ構造を簡略化することができる。
In this way, by configuring the upper layer side topology structure to be limited only to the lower layer side boundary node BN, the upper layer side
図3の太い破線矢印は、それぞれのネットワークトポロジにおいて、経路変更を行うことを許可するトラヒックである制御対象トラヒックの例を示すものである。経路制御を行うことが不適切なトラヒックは制御対象トラヒックから除外される。制御対象トラヒックには、図3の下側のグラフに例示したような、外部ノードENを始点として自身の制御範囲を経由して他の外部ノードENに至るトラヒックや、図3の上側のグラフに例示したような、外部ノードENと自身の制御範囲内のノードのいずれか一方を始点とし他方を終点とするトラヒックのほかに、自身の制御範囲内のノード間のトラヒックがある。 The thick broken-line arrows in FIG. 3 show examples of control target traffic that is traffic that is permitted to be changed in each network topology. Traffic that is inappropriate for route control is excluded from traffic to be controlled. In the traffic to be controlled, as illustrated in the lower graph of FIG. 3, the traffic from the external node EN to the other external node EN through its own control range as illustrated in the lower graph, or the upper graph of FIG. There is traffic between nodes in its own control range in addition to the traffic starting from one of the external node EN and one of the nodes within its own control range and the other as the end point.
図4及び図5は、ネットワーク制御装置2の機能構成を示したブロック図であり、図4には最下位層のネットワーク制御装置2Lの機能構成を、図5には中位層のネットワーク制御装置2Mの機能構成を示している。
4 and 5 are block diagrams showing the functional configuration of the
図4に示すように、最下位層のネットワーク制御装置2Lは、トラヒック情報収集部21、集約情報生成部22L、トラヒック情報交換部23L、経路計算部24L、及び経路制御部25Lを備えて構成される。これらは、ネットワーク制御装置2Lが備える不図示のCPU(Central Processing Unit)が所定のプログラムを実行することによって具現化される。また、ネットワーク制御装置2Lは、ネットワークトポロジの情報を保持するトポロジDB(Database)26、トラヒック情報を保持するトラヒックDB27、及び通信経路情報を保持する経路DB28を備える。
As shown in FIG. 4, the lowest-layer
トラヒック情報収集部21は、自身の制御範囲3L内に含まれる各リンクLの負荷(転送トラヒック量)についての情報である収集トラヒック情報を、定期的に各ノードNから収集する。収集対象のリンクLには、各ノードNに接続される端末などを始点及び終点とする入力リンク及び出力リンク(不図示)を含む。
The traffic
集約情報生成部22Lは、上位のネットワーク制御装置2Mまたは2Hに渡す集約情報を生成する。集約情報の生成方法については後記する。トラヒック情報交換部23Lは、集約情報生成部22Lが生成した集約情報を上位のネットワーク制御装置2Mまたは2Hに送信し、上位のネットワーク制御装置2Mまたは2Hによって生成された外部リンクELの負荷についての集約情報を交換トラヒック情報として受信する。
The aggregate
経路計算部24Lは、収集トラヒック情報及び交換トラヒック情報に基づいて、自身の制御範囲3L内での輻輳の発生を回避するように、自身の制御範囲3L内における代替の通信経路を算出する。このとき、上位のネットワーク制御装置2Mまたは2Hから取得した交換トラヒック情報を参照することにより、いずれの外部リンクELにも輻輳を発生させないような通信経路を選定する。経路制御部25Lは、経路計算部24Lが算出した通信経路となるように、自身の制御範囲3L内の各ノードに指示して実際に通信経路を変更させる処理を行う。
Based on the collected traffic information and the exchange traffic information, the
図5に示すように、中位層のネットワーク制御装置2Mは、集約情報生成部22M、トラヒック情報交換部23M、経路計算部24M、及び経路制御部25Mを備えて構成される。これらは、ネットワーク制御装置2Mが備える不図示のCPUが所定のプログラムを実行することによって具現化される。また、ネットワーク制御装置2Mは、ネットワークトポロジの情報を保持するトポロジDB26、トラヒック情報を保持するトラヒックDB27、及び通信経路情報を保持する経路DB28を備える。図示は省略するが、最上位層のネットワーク制御装置2Hも、同様な構成を有する。
As shown in FIG. 5, the middle-layer
集約情報生成部22Mは、上位のネットワーク制御装置2Mまたは2Hに渡す集約情報及び下位のネットワーク制御装置2Lまたは2Mに渡す集約情報をそれぞれ生成する。集約情報の生成方法については後記する。トラヒック情報交換部23Mは、集約情報生成部22Mが生成したそれぞれの集約情報を上位のネットワーク制御装置2Mまたは2H及び下位のネットワーク制御装置2Lまたは2Mにそれぞれ送信し、下位のネットワーク制御装置2Lまたは2Mによって生成された論理リンクLLの負荷についての集約情報と、上位のネットワーク制御装置2Mまたは2Hによって生成された外部リンクELの負荷についての集約情報とを、それぞれ交換トラヒック情報として受信する。
The aggregate
経路計算部24Mは、交換トラヒック情報に基づいて、自身の制御範囲3M内での輻輳の発生を回避するように、自身の制御範囲3M内における代替の通信経路を算出する。このとき、上位のネットワーク制御装置2Mまたは2Hから取得した交換トラヒック情報を参照することにより、いずれの外部リンクELにも輻輳を発生させない通信経路を選定する。経路制御部25Mは、経路計算部24Mが算出した通信経路となるように、下位のネットワーク制御装置2Lまたは2Mに指示して実際に通信経路を変更させる処理を行う。
Based on the exchange traffic information, the
図6は、ネットワーク制御装置間で交換される集約情報(交換トラヒック情報)の内容である。集約情報は、情報を引き渡す各ボトルネックリンクについての以下のような情報から構成される。
・リンクの帯域: 当該リンクに流せる最大トラヒック量
・リンクの負荷: 当該リンクの現在のトラヒック量
・制御対象トラヒックのノードペアとリンクを経由する割合: 情報送信先のネットワーク制御装置の制御対象トラヒックのうち、当該リンクを経由するものの始点・終点ノードペアの集合と、当該ノードペア間のトラヒックが当該リンクを経由する割合
・制御対象トラヒック量の上限値及び下限値: 当該リンクを流れているトラヒックのうち、情報送信先のネットワーク制御装置の制御対象トラヒック量の上限値及び下限値
FIG. 6 shows the contents of aggregated information (exchange traffic information) exchanged between network control apparatuses. The aggregate information is composed of the following information about each bottleneck link that delivers the information.
-Link bandwidth: Maximum amount of traffic that can flow through the link-Link load: Current traffic amount of the link-Ratio of control target traffic via node pairs and links: Of the control target traffic of the network controller of the information transmission destination The ratio of the set of start / end node pairs passing through the link and the traffic between the node pairs via the link. Upper limit value and lower limit value of the traffic volume to be controlled: Information among the traffic flowing through the link. Upper and lower limits of the traffic volume to be controlled by the destination network controller
図7は、下位側のネットワーク制御装置から上位側のネットワーク制御装置へ渡す集約情報の生成についての説明図である。図7の下側のグラフは、下位側のネットワーク制御装置2Lまたは2Mが保持しているトポロジ構造とトラヒック情報を表し、図7の上側のグラフは、それが集約されて上位側のネットワーク制御装置2Mまたは2Hに引き渡されるトポロジ構造とトラヒック情報を表している。丸印はノードN、矢印はリンクLを表す。各リンクLは、送信側のノード名と受信側のノード名との組合せにより、例えばA→Bのように表すものとする。また、各リンクに付されている「100M」などの値は、当該リンクのリンク負荷であり、「M」は、「メガビット/秒」を意味する。
FIG. 7 is an explanatory diagram for the generation of aggregate information to be passed from the lower-level network control device to the higher-level network control device. The lower graph in FIG. 7 represents the topology structure and traffic information held by the lower
図8は、下位から上位へ渡す集約情報の生成結果のデータ例である。図8の左上の表に示したリンク負荷情報は、図7の下側のグラフの各リンクのリンク負荷を表したものである。また、図8の右上の表に示した制御対象トラヒックと経路情報は、上位側のネットワーク制御装置2Mまたは2Hの制御対象トラヒックの下位側の制御範囲における通信経路の情報を表したものである。この例では、上位側のノードペアA→Dを経由する制御対象トラヒックは、100%の割合で下位側のA→B→C→Dの経路を経由し、上位側のノードペアA→Cを経由する制御対象トラヒックは、100%の割合で下位側のA→B→Cの経路を経由し、上位側のノードペアC→Dを経由する制御対象トラヒックは、100%の割合で下位側のC→Dの経路を経由するものとなっている。
FIG. 8 is a data example of a generation result of aggregated information that is passed from lower to higher. The link load information shown in the upper left table of FIG. 8 represents the link load of each link in the lower graph of FIG. Further, the control target traffic and route information shown in the upper right table of FIG. 8 represent information on communication routes in the control range on the lower side of the control target traffic of the upper
説明を簡単にするために、ここでは、下位側の各リンクの帯域はすべて等しいものと仮定すると、リンク負荷が大きいほど輻輳が発生するまでのトラヒックの余裕度が小さくなるので、例えば、上位側のノードペアA→Dを経由する制御対象トラヒックに対しては、そのトラヒックが経由する3つのリンクA→B、リンクB→C、リンクC→Dのうちリンク負荷が最も大きいリンクB→Cがボトルネックリンクとなる。同様に、リンクB→Cは、上位側のノードペアA→Cを経由する制御対象トラヒックに対してもボトルネックリンクとなり、上位側のノードペアC→Dを経由する制御対象トラヒックに対しては、リンクC→Dがボトルネックリンクとなる。 For the sake of simplicity, here, assuming that the bandwidth of each link on the lower side is the same, the margin of traffic until congestion occurs decreases as the link load increases. For the control target traffic passing through the node pair A → D, the link B → C having the largest link load among the three links A → B, link B → C, and link C → D via the traffic is the bottle. It becomes a neck link. Similarly, the link B → C is a bottleneck link for the control target traffic passing through the upper node pair A → C, and the link B → C is the link for the control target traffic passing through the upper node pair C → D. C → D is the bottleneck link.
このようにして特定されるそれぞれの上位側の制御対象トラヒックに対するボトルネックリンクの情報をまとめてテーブル化したものが、図8の下側の表に示した集約情報である。なお、集約情報のうちの上限値及び下限値については、後記にて説明する。また、集約情報のうちのリンク識別情報は、リンク負荷情報との対応を示すために便宜的に付加したものであり、上位側のネットワーク制御装置2Mまたは2Hに引き渡す集約情報に含めなくてもよい。また、図8の下側の表に示した集約情報に対応するトポロジ構造は、図7の上側のグラフのように、下位側のトポロジ構造における各境界ノードBN同士が、それぞれ上位側の制御対象トラヒックに対応するボトルネックリンクの属性を有する仮想的なリンクである論理リンクLLによって接続されているものとして表すことができる。
The aggregated information shown in the lower table of FIG. 8 is a table in which the information of the bottleneck links for the respective higher-level control target traffics identified in this way is tabulated. Note that the upper limit value and the lower limit value of the aggregated information will be described later. Further, the link identification information in the aggregate information is added for convenience in order to show correspondence with the link load information, and may not be included in the aggregate information delivered to the higher-level
図9は、上位側のネットワーク制御装置から下位側のネットワーク制御装置へ渡す集約情報の生成についての説明図である。図9の上側のグラフは、上位側のネットワーク制御装置2Mまたは2Hが保持しているトポロジ構造とトラヒック情報を表し、図9の下側のグラフは、それが集約されて下位側のネットワーク制御装置2Lまたは2Mに引き渡されるトポロジ構造とトラヒック情報を表している。
FIG. 9 is an explanatory diagram for the generation of aggregate information to be passed from the upper network control apparatus to the lower network control apparatus. The upper graph in FIG. 9 represents the topology structure and traffic information held by the upper
図10は、上位から下位へ渡す集約情報の情報集約結果のデータ例である。図10の上側の表に示したトラヒック情報は、図9の上側のグラフの各論理リンクLLのリンク負荷等を表したものである。これらの情報は、下位側の各ネットワーク制御装置2Lまたは2Mから引き渡される集約情報を統合することによって生成される。
FIG. 10 is a data example of the information aggregation result of the aggregate information passed from the upper level to the lower level. The traffic information shown in the upper table of FIG. 10 represents the link load of each logical link LL in the upper graph of FIG. These pieces of information are generated by integrating the aggregate information delivered from each
ここでは、上位側のネットワーク制御装置2Mまたは2Hから、図9の破線で示した制御範囲を受けもつ下位側のネットワーク制御装置2Lまたは2Mに引き渡す集約情報の生成方法について説明する。上位から下位へ引き渡す集約情報は、下位側の制御範囲内のノードを終点とする制御対象トラヒックに対するボトルネックリンクの情報と、下位側の制御範囲内のノードを始点とする制御対象トラヒックに対するボトルネックリンクの情報である。
Here, a description will be given of a method for generating aggregate information to be transferred from the higher-level
例えば、図10の上側の表に示したトラヒック情報において、ノードGからノードAに流入する制御対象トラヒックについては、制御対象ノードペアG→Aが制御対象ノードペアのリストに含まれる、リンクG→H(リンク負荷:100M)とリンクH→A(リンク負荷:400M)の2つのリンクを経由するが、そのうちリンク負荷が大きいリンクH→Aの方がボトルネックリンクとなる。同様に、ノードA、ノードC、ノードDに流入するすべての制御対象トラヒックと、ノードA、ノードC、ノードDから流出するすべての制御対象トラヒックについて、当該トラヒックが経由するリンクのうち最もリンク負荷が大きいリンクがボトルネックリンクとなる。 For example, in the traffic information shown in the upper table of FIG. 10, for the control target traffic flowing from the node G to the node A, the control target node pair G → A is included in the list of control target node pairs. The link H: A (link load: 100M) and the link H → A (link load: 400M) are routed. Of these, the link H → A with the higher link load is the bottleneck link. Similarly, for all controlled traffic that flows into node A, node C, and node D and all controlled traffic that flows out from node A, node C, and node D, the most link load among the links that the traffic passes through A link with a large is a bottleneck link.
このようにして特定されるそれぞれのボトルネックリンクの情報をまとめてテーブル化したものが、図10の下側の表に示した集約情報である。なお、集約情報のうちの上限値及び下限値については、後記にて説明する。また、集約情報のうちのリンク識別情報は、トラヒック情報との対応を示すために便宜的に付加したものであり、下位側のネットワーク制御装置2Lまたは2Mに引き渡す集約情報に含めなくてもよい。また、図10の下側の表に示した集約情報に対応するトポロジ構造は、図9の下側のグラフのように、上位側のトポロジ構造におけるノードが下位側の外部ノードENとなり、各外部ノードENと各境界ノードBN(ノードA,ノードC,ノードD)間が、それぞれ上位側の制御対象トラヒックに対応するボトルネックリンクの属性を有する仮想的なリンクである外部リンクELによって接続されているものとして表すことができる。
The aggregated information shown in the lower table of FIG. 10 is a table in which the information of the bottleneck links identified in this way is collected into a table. Note that the upper limit value and the lower limit value of the aggregated information will be described later. Further, the link identification information in the aggregate information is added for convenience in order to show the correspondence with the traffic information, and may not be included in the aggregate information delivered to the lower
図11は、情報集約処理の手順を示すフローチャートである。以下、図11のフローチャートに沿って各ネットワーク制御装置2の集約情報生成部22が実行する情報集約処理の動作を詳しく説明する。
FIG. 11 is a flowchart illustrating a procedure of information aggregation processing. Hereinafter, the operation of the information aggregation process executed by the aggregation
トラヒック情報収集部21やトラヒック情報交換部23による定期的なトラヒック情報の収集が完了すると、集約情報の送信先のネットワーク制御装置2ごとに、この情報集約処理が起動される。
When the collection of periodic traffic information by the traffic
まず、ステップS11では、集約の対象となる制御対象トラヒックに該当するノードペアである制御対象ノードペアを選択し、ステップS12では、すべての制御対象ノードペアの選択が終了したか否かを判定する。 First, in step S11, a control target node pair that is a node pair corresponding to control target traffic to be aggregated is selected, and in step S12, it is determined whether or not all control target node pairs have been selected.
すべての制御対象ノードペアの選択が終了した場合、つまり、まだ選択していない制御対象ノードペアがなかった場合は(ステップS12で「Yes」)、処理を終了する。制御対象ノードペアが選択された場合、つまり、まだ選択していない制御対象ノードペアがあった場合は(ステップS12で「No」)、ステップS13にて、そのノードペア間のトラヒックが自身の制御範囲を経由する通信経路のなかで、輻輳までのトラヒックの余裕度が最小となっているリンクであるボトルネックリンクを特定する。このとき、最も少ないトラヒック量の増加によって、リンクの使用率(=リンク負荷/リンクの帯域)が所定の閾値を超えるリンクを余裕度が最小であると判定する。 If the selection of all control target node pairs is completed, that is, if there is no control target node pair that has not been selected (“Yes” in step S12), the process ends. When a control target node pair is selected, that is, when there is a control target node pair that has not yet been selected (“No” in step S12), traffic between the node pairs passes through its own control range in step S13. Among the communication paths to be performed, the bottleneck link, which is the link having the minimum traffic margin until congestion, is specified. At this time, a link whose utilization rate (= link load / link bandwidth) exceeds a predetermined threshold due to the smallest increase in traffic is determined to have a minimum margin.
次に、ステップS14では、特定したボトルネックリンクを経由する制御対象トラヒックが当該リンクを経由する割合を経路情報(経路DB28)から抽出し、集約情報に含める。次に、ステップS15では、それら制御対象トラヒックの合計トラヒック量の上限値及び下限値を算出して、集約情報に含める。このとき、集約情報の送信先が上位側のネットワーク制御装置2である場合は、当該リンクを経由する制御対象トラヒックのうち、自身の制御範囲外が始点及び終点となる(自身の制御範囲内を通過する)トラヒックの合計トラヒック量の上限値及び下限値を、自身が取得したトラヒック情報を制約条件とする線形計画問題を解くことによって算出する。また、集約情報の送信先が下位側のネットワーク制御装置2である場合は、当該リンクを経由する制御対象トラヒックのうち、当該下位側のネットワーク制御装置2の制御範囲内のノードがそれぞれ始点及び終点となるトラヒックの合計トラヒック量の上限値及び下限値を、自身が取得したトラヒック情報を制約条件とする線形計画問題を解くことによって算出する。ステップS15を実行したのち、ステップS11に戻って前記の処理を繰り返す。
Next, in step S14, the ratio of the control target traffic passing through the identified bottleneck link passing through the link is extracted from the route information (route DB 28) and included in the aggregate information. Next, in step S15, an upper limit value and a lower limit value of the total traffic amount of the control target traffic are calculated and included in the aggregate information. At this time, when the transmission destination of the aggregate information is the higher-level
ここで、集約情報に含める前記上限値及び下限値の算出方法について説明する。この上限値及び下限値は、それぞれのボトルネックリンクを流れているトラヒックのうちの、集約情報の送信先のネットワーク制御装置2が通信経路を変更可能なトラヒックの総量の範囲を示すものである。この上限値及び下限値は、以下のような線形計画問題を解くことによって算出することができる。
Here, a method of calculating the upper limit value and the lower limit value included in the aggregate information will be described. The upper limit value and the lower limit value indicate the range of the total amount of traffic that can be changed by the
すべての始点・終点のノードペア間の各トラヒック量(0以上の値であり、負となることはない)を変数として、自身の制御範囲内に含まれるそれぞれのリンクについて、「各ノードペア間のトラヒック量に当該リンクを経由する割合を掛けた値を総和して求められる総トラヒック量は、実際に計測された当該リンクの負荷(=トラヒック量)に等しい」という、リンク数分の式からなる連立方程式を作成する。そして、この連立方程式が成り立つという制約条件の下で、当該ボトルネックリンクを流れているトラヒックのうちの、集約情報の送信先のネットワーク制御装置2が通信経路を変更可能なトラヒックの総量を目的関数として、その目的関数の最大化及び最小化を行う2つの線形計画問題を解く。これによって求められたトラヒックの総量の最大値及び最小値を、それぞれ前記の上限値及び下限値として集約情報に埋め込む。
For each link included in its own control range, the traffic between each node pair of all start points and end points (a value greater than or equal to 0 and never negative) The total traffic amount obtained by summing the amount multiplied by the ratio of passing through the link is equal to the actually measured load (= traffic amount) of the link. Create an equation. Under the constraint that this simultaneous equation holds, the total amount of traffic that can be changed by the
これにより、下位側のネットワーク制御装置2Lまたは2Mは、自身の制御範囲内の境界ノードBN同士の間を通過する各制御対象トラヒックについて、自身の制御範囲内を流れる経路におけるボトルネックリンクを特定し、そのボトルネックリンクを流れている他の制御対象トラヒックをも含めた制御対象トラヒックの総量の上限値及び下限値を上位側のネットワーク制御装置2Mまたは2Hに通知する。また、上位側のネットワーク制御装置2Mまたは2Hは、下位側の制御範囲内のノードを始点または終点とする各制御対象トラヒックについて、自身の制御範囲内を流れる経路におけるボトルネックリンクを特定し、そのボトルネックリンクを流れている他の制御対象トラヒックをも含めた制御対象トラヒックの総量の上限値及び下限値を下位側のネットワーク制御装置2Lまたは2Mに通知する。
As a result, the
次に、 集約情報に基づいて新たな輻輳を生じないことを保証しつつ通信経路の変更を行うための経路計算処理について説明する。この経路計算処理においては、各ネットワーク制御装置2は、自身の制御範囲内のトラヒック情報に加え、上位側のネットワーク制御装置2から取得した自身の制御範囲外についての集約されたトラヒック情報に基づいて、自身の制御範囲外においても新たな輻輳を生じさせないことを保証しつつ、自身の制御範囲内における代替の通信経路を計算する。
Next, a route calculation process for changing the communication route while ensuring that no new congestion will occur based on the aggregated information will be described. In this route calculation process, each
図12は、経路計算処理の手順を示すフローチャートである。以下、図12のフローチャートに沿って各ネットワーク制御装置2の経路計算部24が実行する経路計算処理の動作を詳しく説明する。
FIG. 12 is a flowchart illustrating a procedure of route calculation processing. Hereinafter, the operation of the route calculation process executed by the
トラヒック情報収集部21やトラヒック情報交換部23による定期的なトラヒック情報の収集が完了すると、この経路計算処理が起動される。
When the periodic traffic information collection by the traffic
まず、ステップS21では、取得した自身の制御範囲内のトラヒック情報から輻輳対策が必要なリンクを特定する。このとき、リンクの使用率が所定の閾値(例えば0.8)を超えているリンクは輻輳対策が必要と判定する。ここでは、輻輳対策が必要なリンクが特定されたものとして説明を続ける。 First, in step S21, a link that needs congestion countermeasures is specified from the acquired traffic information within its own control range. At this time, it is determined that a link whose link usage rate exceeds a predetermined threshold (for example, 0.8) needs a countermeasure against congestion. Here, the description will be continued on the assumption that a link that needs congestion countermeasures has been identified.
次に、ステップS22では、特定された当該リンクを経由する制御対象トラヒックに該当するノードペアを選択し、ステップS23では、すべての制御対象ノードペアの選択が終了したか否かを判定する。すべての制御対象ノードペアの選択が終了した場合、つまり、まだ選択していない制御対象ノードペアがなかった場合は(ステップS23で「Yes」)、ステップS29にて代替経路なしと判断して処理を終了する。制御対象ノードペアが選択された場合、つまり、まだ選択していない制御対象ノードペアがあった場合は(ステップS23で「No」)、ステップS24にて、そのノードペア間のトラヒックについて、ステップS21で特定されたリンクを通らない他の通信経路の候補を任意の経路選択手法によって選択し、ステップS25では、すべての経路の候補の選択が終了したか否かを判定する。 Next, in step S22, a node pair corresponding to the control target traffic passing through the identified link is selected, and in step S23, it is determined whether or not all control target node pairs have been selected. When selection of all control target node pairs is completed, that is, when there is no control target node pair that has not yet been selected (“Yes” in step S23), it is determined in step S29 that there is no alternative route, and the process ends. To do. When the control target node pair is selected, that is, when there is a control target node pair that has not been selected (“No” in step S23), the traffic between the node pairs is specified in step S21 in step S24. Other communication route candidates that do not pass through the selected link are selected by an arbitrary route selection method, and in step S25, it is determined whether or not selection of all route candidates has been completed.
すべての経路の候補の選択が終了した場合、つまり、まだ選択していない経路の候補がなかった場合は(ステップS25で「Yes」)、当該ノードペア間のトラヒックについては適当な候補の経路がないので、ステップS22に戻って次の制御対象ノードペアを選択して前記の処理を繰り返す。他の経路の候補が選択された場合、つまり、まだ選択していない経路の候補があった場合は(ステップS25で「No」)、ステップS26にて、自身がトラヒック情報を有するすべてのリンクについて経路変更後の最大トラヒック量を算出し、ステップS27にていずれかのリンクに輻輳が発生するか否か、つまり、リンクの使用率が所定の閾値を超えるリンクが生じるか否かを判定する。 When selection of all the route candidates is completed, that is, when there is no route candidate that has not been selected yet (“Yes” in step S25), there is no suitable candidate route for traffic between the node pairs. Therefore, the process returns to step S22 to select the next control target node pair and repeat the above process. When another route candidate is selected, that is, when there is a route candidate that has not been selected yet (“No” in step S25), in step S26, all links for which the traffic information itself has traffic information. The maximum traffic amount after the route change is calculated, and it is determined in step S27 whether or not congestion occurs in any of the links, that is, whether or not there is a link whose link usage rate exceeds a predetermined threshold.
このとき、ステップS26では、収集したトラヒック情報や集約情報から、経路変更が必要なリンクを特定するとともに、自身が制御可能なトラヒックの総量の上限値及び下限値を取得したのち、前記のような各リンクの総トラヒック量についての連立方程式に加えて、当該制御対象トラヒックの総量が前記上限値と下限値との範囲内に収まるという制約条件を付加した上で、すべての始点・終点のノードペア間の各トラヒック量を変数として、経路変更後の全リンクのなかの最大リンク使用率を求めるという線形計画問題を解く。 At this time, in step S26, from the collected traffic information and aggregated information, the link that needs to be changed is specified, and the upper limit value and the lower limit value of the total amount of traffic that can be controlled by itself are acquired. In addition to the simultaneous equations for the total traffic volume of each link, the constraint that the total traffic volume to be controlled falls within the range between the upper limit value and the lower limit value is added. Is used as a variable to solve the linear programming problem of obtaining the maximum link usage rate among all links after the route change.
いずれかのリンクに輻輳が発生する場合は(ステップS27で「Yes」)、ステップS24に戻って別の経路の候補を選択して前記の処理を繰り返す。いずれのリンクにも輻輳が発生しない場合は(ステップS27で「No」)、ステップS28にて、選択している候補の経路を代替経路として確定して処理を終了する。 If congestion occurs in any of the links (“Yes” in step S27), the process returns to step S24, selects another route candidate, and repeats the above processing. If congestion does not occur in any of the links (“No” in step S27), the selected candidate route is determined as an alternative route in step S28, and the process ends.
ここで、経路変更後の各リンクの最大トラヒック量は、
(当該リンクを経由する制御対象トラヒック以外のトラヒックの最大トラヒック量)
+(当該リンクを経由する制御対象トラヒックの最大トラヒック量)
である。このうち、(当該リンクを経由する制御対象トラヒック以外のトラヒックの最大トラヒック量)は、自身が有している当該リンクのリンク負荷と、当該リンクを経由している制御対象トラヒックの合計トラヒック量の上限値及び下限値から求めることができる。また、(当該リンクを経由する制御対象トラヒックの最大トラヒック量)は、
(各制御対象トラヒックのトラヒック量)
×(当該制御対象トラヒックが当該リンクを経由する割合)
を各制御対象トラヒックについて合計した値である。この(各制御対象トラヒックのトラヒック量)は、各制御対象トラヒックのトラヒック量を変数とし、自身が有しているトラヒック情報に含まれる、各リンク上の制御対象トラヒックの合計トラヒック量の上限値及び下限値を制約条件とする線形計画問題を解くことによって、求めることができる。
Here, the maximum traffic volume of each link after the route change is
(Maximum traffic volume of traffic other than controlled traffic via the link)
+ (Maximum amount of traffic to be controlled via the link)
It is. Of these, (the maximum traffic volume of traffic other than the control target traffic that passes through the link) is the link load of the link that it has and the total traffic volume of the control target traffic that passes through the link It can be determined from the upper limit value and the lower limit value. In addition, (the maximum traffic volume of the control target traffic via the link) is
(Traffic volume of each control target traffic)
× (Percentage of the controlled traffic passing through the link)
Is the total value for each control target traffic. This (traffic volume of each control target traffic) uses the traffic volume of each control target traffic as a variable, and includes the upper limit value of the total traffic volume of the control target traffic on each link included in the traffic information possessed by itself. It can be obtained by solving a linear programming problem with the lower limit as a constraint.
続いて、階層化された複数のネットワーク制御装置が連係して輻輳の発生を回避する動作について説明する。図13は、下位と上位の2台のネットワーク制御装置間の動作の連係を説明するためのシーケンスチャートである。ここでは、最下位層のネットワーク制御装置2Lとその上位のネットワーク制御装置2Mとが連係する場合を例に説明する。
Next, an operation in which a plurality of hierarchical network control devices cooperate to avoid the occurrence of congestion will be described. FIG. 13 is a sequence chart for explaining the linkage of operations between the lower and upper two network control devices. Here, a case will be described as an example where the lowest layer
下位のネットワーク制御装置2Lは、自身の制御範囲内の各ノードから定期的にトラヒック情報を収集し(ステップS31)、収集したトラヒック情報から上位のネットワーク制御装置2Mに送信すべき集約情報を生成する(ステップS32)。次に、生成した集約情報を上位のネットワーク制御装置2Mに送信し(ステップS33:トラヒック情報交換)、上位のネットワーク制御装置2Mはその集約情報を受信する(ステップS41:トラヒック情報交換)。
The lower
上位のネットワーク制御装置2Mは、他の下位のネットワーク制御装置2L及び自身の上位のネットワーク制御装置2Mまたは2Hからも必要な集約情報を取得したのち、下位のネットワーク制御装置2Lに送信すべき集約情報を生成し(ステップS42)、生成した集約情報を下位のネットワーク制御装置2Lに送信する(ステップS43:トラヒック情報交換)。
The upper
下位のネットワーク制御装置2Lは、その集約情報を受信し(ステップS34:トラヒック情報交換)、自身が収集した制御範囲内のトラヒック情報と、上位のネットワーク制御装置2Mから取得した集約情報に含まれるトラヒック情報とに基づいて、輻輳の発生を未然に防ぐための経路計算を行い(ステップS35)、自身の制御範囲内で適切な代替経路が見つかった場合は(ステップS36で「Yes」)、その代替経路へ移行するための経路制御を実行する(ステップS38)。
The lower
他方、自身の制御範囲内では適切な代替経路が見つからない場合は(ステップS36で「No」)、上位のネットワーク制御装置2Mから新たな経路設定情報が送信されてくるのを待ち、当該情報を受信したら(ステップS37)、経路設定情報で指示された経路に切り替える経路制御を実行する(ステップS38)。
On the other hand, if an appropriate alternative route is not found within its own control range (“No” in step S36), it waits for new route setting information to be transmitted from the higher-level
一方、上位のネットワーク制御装置2Mも、自身の下位の各ネットワーク制御装置2Lから取得した集約情報に含まれるボトルネックリンクについてのトラヒック情報に基づいて、自身の制御範囲内での経路変更によって輻輳の発生を未然に防ぐための経路計算を行い(ステップS44)、適切な代替経路が見つかった場合は(ステップS45で「Yes」)、その代替経路へ移行するための経路設定情報を生成して該当する下位のネットワーク制御装置2Lに通知する(ステップS46)。適切な代替経路が見つからなかった場合については(ステップS45で「No」)図示を省略するが、さらに上位のネットワーク制御装置2Mまたは2Hがあればその指示を待ち、なければ何もしない。
On the other hand, the upper
このように、下位のネットワーク制御装置2Lが適切な代替経路を見つけた場合は、その代替経路への移行を優先して行い、適切な代替経路が見つからない場合に上位のネットワーク制御装置2Mが見つけた広範囲に亘る代替経路を採用することにより、経路変更の影響範囲をできるだけ局所化し、ネットワーク全体の安定性向上を実現することができる。
As described above, when the lower
最後に、輻輳の発生を未然に防ぐための経路制御の例を説明する。図14及び図15は、輻輳の発生を未然に防ぐための経路制御の例である。ここでは、各リンクの帯域はすべて1ギガビット/秒であり、リンク使用率が0.8以上となったリンクを経路制御の対象とするものとする。 Finally, an example of path control for preventing the occurrence of congestion will be described. 14 and 15 are examples of path control for preventing the occurrence of congestion. Here, it is assumed that the bandwidth of each link is 1 gigabit / second, and a link whose link usage rate is 0.8 or more is subject to path control.
図14の上側のグラフでは、経路変更前の状態において、ノードEからノードFに至る400メガビット/秒の制御対象トラヒックと、ノードAからノードCに至る400メガビット/秒の制御対象トラヒックとが、いずれもリンクA→DとリンクD→Cを経由しているために、この2つのリンクのリンク使用率が0.8となっている。この場合、例えばノードAからノードCに至る制御対象トラヒックの経路をA→B→Cのように変更すれば、下側のグラフのように、すべてのリンクのリンク使用率を0.4とすることができる。 In the upper graph of FIG. 14, in the state before the path change, the control target traffic of 400 Mbit / sec from the node E to the node F and the control target traffic of 400 Mbit / sec from the node A to the node C are as follows: Since both link A → D and link D → C, the link usage rate of these two links is 0.8. In this case, for example, if the route of the controlled traffic from node A to node C is changed as A → B → C, the link usage rate of all links is set to 0.4 as shown in the lower graph. be able to.
図15の上側のグラフでは、経路変更前の状態において、ノードGからノードHに至る400メガビット/秒の制御対象トラヒックと、ノードDからノードIに至る400メガビット/秒の制御対象トラヒックとが、いずれもリンクD→Cを経由しているために、このリンクのリンク使用率が0.8となっている。この場合、例えばノードGからノードHに至る制御対象トラヒックの経路をG→A→B→Hのように変更すれば、下側のグラフのように、すべてのリンクのリンク使用率を0.4以下とすることができる。 In the upper graph of FIG. 15, the control target traffic of 400 Mbit / sec from the node G to the node H and the control target traffic of 400 Mbit / sec from the node D to the node I in the state before the path change are as follows: Since both link via the link D → C, the link usage rate of this link is 0.8. In this case, for example, if the route of the control target traffic from the node G to the node H is changed as G → A → B → H, the link usage rate of all the links is set to 0.4 as shown in the lower graph. It can be as follows.
以上説明したように、本発明によれば、最下位層のネットワーク制御装置は、収集するトラヒック情報の範囲が局所化されるので、高速かつ頻繁に情報収集を行うことが可能となる。また、より広い範囲のトラヒック情報を把握すべき上位のネットワーク制御装置も、自身の配下や上位のネットワーク制御装置から集約された少量のトラヒック情報を収集すればよいので、収集する情報量が削減され高速かつ頻繁な情報収集が可能となる。また、輻輳の発生を未然に防ぐ際には、可能な限り下位層での局所的な経路変更を優先させることにより、ネットワークの安定性を向上することができる。 As described above, according to the present invention, the network control device in the lowest layer can collect information at high speed and frequently because the range of the traffic information to be collected is localized. In addition, since the host network control device that needs to grasp traffic information in a wider range only needs to collect a small amount of traffic information that is subordinate to itself or from the host network control device, the amount of information to be collected is reduced. High-speed and frequent information collection is possible. In addition, when preventing the occurrence of congestion, the network stability can be improved by giving priority to the local route change in the lower layer as much as possible.
以上にて本発明を実施するための形態の説明を終えるが、本発明の実施の態様はこれに限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で各種の変更が可能である。 Although description of the form for implementing this invention is finished above, the aspect of this invention is not restricted to this, A various change is possible within the range which does not deviate from the meaning of this invention.
1 通信ネットワーク
2(2L,2M,2H) ネットワーク制御装置
3(3L,3M,3H) 制御範囲
L リンク
N ノード
BN 境界ノード
LN ローカルノード
EN 外部ノード
LL 論理リンク
EL 外部リンク
21 トラヒック情報収集部
22(22L,22M) 集約情報生成部
23(23L,23M) トラヒック情報交換部
24(24L,24M) 経路計算部
25(25L,25M) 経路制御部
26 トポロジDB
27 トラヒックDB
28 経路DB
1 Communication Network 2 (2L, 2M, 2H) Network Controller 3 (3L, 3M, 3H) Control Range L Link N Node BN Boundary Node LN Local Node EN External Node LL Logical Link
27 Traffic DB
28 Route DB
Claims (7)
前記ネットワーク全体は、地理的、物理的、または論理的に複数の制御範囲に分割されるとともに、それら制御範囲を複数まとめることで上位の制御範囲が階層的に設定され、それら制御範囲のそれぞれに、当該制御範囲を制御するネットワーク制御装置が対応付けられており、
最下位層の制御範囲を制御する前記ネットワーク制御装置は、自身の制御範囲内の前記ノードのそれぞれから当該ノードに接続されている前記各リンクの負荷情報を収集して取得し、
前記ネットワーク制御装置のそれぞれは、自身の制御範囲より1つ下位の制御範囲を制御する下位のネットワーク制御装置が存在する場合は、当該下位の制御範囲内を通過する自身の制御対象の各トラヒックについて、当該トラヒックが経由する当該下位の制御範囲内のリンクのなかでリンク負荷の余裕度が最小となっているボトルネックリンクの負荷情報を、当該下位のネットワーク制御装置から取得し、
前記ネットワーク制御装置のそれぞれは、自身の制御範囲より1つ上位の制御範囲を制御する上位のネットワーク制御装置が存在する場合は、自身の制御範囲内のノードから当該上位の制御範囲に流出する各トラヒック、及び、当該上位の制御範囲から自身の制御範囲内のノード宛に流入する各トラヒックについて、当該トラヒックが経由する当該上位の制御範囲内のリンクのなかでリンク負荷の余裕度が最小となっているボトルネックリンクの負荷情報を、当該上位のネットワーク制御装置から取得し、
前記ネットワーク制御装置のそれぞれは、取得した前記ボトルネックリンクを含む各リンクの負荷情報に基づいて、自身の制御範囲内における輻輳の発生を未然に防ぐために経路制御を行うべき自身の制御範囲内のリンクを特定し、自身の制御範囲内における通信経路を変更するときに、前記ボトルネックリンクを含む各リンクの負荷情報に基づいた線形計画問題を解くことで経路変更後の前記各リンクの最大リンク使用率を算出し、いずれの最大リンク使用率も所定の閾値を超えないような経路を決定する
ことを特徴とするネットワーク制御方法。 A network control method for monitoring traffic in a network composed of a plurality of nodes and a link for communicating between the nodes, and changing a communication path so as to prevent occurrence of congestion,
The entire network is divided into a plurality of control ranges geographically, physically, or logically, and a higher control range is set hierarchically by combining a plurality of control ranges. , Associated with a network control device for controlling the control range,
The network control device that controls the control range of the lowest layer collects and acquires load information of each link connected to the node from each of the nodes within its control range,
When there is a lower level network control device that controls a control range that is one level lower than its own control range, each of the network control devices is associated with each traffic to be controlled that passes through the lower level control range. The load information of the bottleneck link having the smallest link load margin among the links in the lower control range through which the traffic passes is acquired from the lower network control device,
Each of the network control devices, when there is an upper network control device that controls a control range that is one level higher than its own control range, flows out from a node within its own control range to the upper control range. For traffic and each traffic that flows from the upper control range to a node within its own control range, the link load margin is minimized among the links in the upper control range through which the traffic passes. The load information of the bottleneck link being
Each of the network control devices, based on the acquired load information of each link including the bottleneck link, in order to prevent the occurrence of congestion in its own control range in the control range of its own When the link is specified and the communication path within its own control range is changed, the maximum link of each link after the path change is solved by solving the linear programming problem based on the load information of each link including the bottleneck link A network control method characterized by calculating a usage rate and determining a route in which any maximum link usage rate does not exceed a predetermined threshold.
前記決定された経路にしたがう経路変更の制御は、当該経路変更の対象となるトラヒックを制御する前記ネットワーク制御装置のうち、より下位の前記ネットワーク制御装置を優先して行う
ことを特徴とするネットワーク制御方法。 The network control method according to claim 1,
Control of route change according to the determined route is performed by giving priority to the lower network control device among the network control devices that control traffic to be changed. Method.
ある階層の複数の前記制御範囲の境界線上に位置するノードと、それらのノード間を接続する仮想的な論理リンクによって当該階層の1つ上位の制御範囲のトポロジを構成する
ことを特徴とするネットワーク制御方法。 In the network control method according to claim 1 or 2,
A network comprising a node located on a boundary line of a plurality of control ranges in a hierarchy and a virtual logical link connecting these nodes to form a topology of a control range one level higher in the hierarchy Control method.
前記ネットワーク全体は、地理的、物理的、または論理的に複数の制御範囲に分割されるとともに、それら制御範囲を複数まとめることで上位の制御範囲が階層的に設定され、それら制御範囲のそれぞれに、当該制御範囲を制御する前記ネットワーク制御装置が対応付けられており、
最下位層の制御範囲を制御する前記ネットワーク制御装置は、自身の制御範囲内の前記ノードのそれぞれから当該ノードに接続されている前記各リンクの負荷情報を収集して取得する情報収集手段を備え、
前記ネットワーク制御装置のそれぞれは、
自身の制御範囲より1つ下位の制御範囲を制御する下位のネットワーク制御装置が存在する場合は、当該下位の制御範囲内を通過する自身の制御対象の各トラヒックについて、当該トラヒックが経由する当該下位の制御範囲内のリンクのなかでリンク負荷の余裕度が最小となっているボトルネックリンクの負荷情報を、当該下位のネットワーク制御装置から取得し、
自身の制御範囲より1つ上位の制御範囲を制御する上位のネットワーク制御装置が存在する場合は、自身の制御範囲内のノードから当該上位の制御範囲に流出する各トラヒック、及び、当該上位の制御範囲から自身の制御範囲内のノード宛に流入する各トラヒックについて、当該トラヒックが経由する当該上位の制御範囲内のリンクのなかでリンク負荷の余裕度が最小となっているボトルネックリンクの負荷情報を、当該上位のネットワーク制御装置から取得する情報交換手段と、
取得した前記ボトルネックリンクを含む各リンクの負荷情報に基づいて、自身の制御範囲内における輻輳の発生を未然に防ぐために経路制御を行うべき自身の制御範囲内のリンクを特定し、自身の制御範囲内における通信経路を変更するときに、前記ボトルネックリンクを含む各リンクの負荷情報に基づいた線形計画問題を解くことで経路変更後の前記各リンクの最大リンク使用率を算出し、いずれの最大リンク使用率も所定の閾値を超えないような経路を決定する経路計算手段と
を備えることを特徴とするネットワーク制御装置。 A network control device that monitors traffic in a network composed of a plurality of nodes and a link for performing communication between the nodes, and changes a communication path so as to prevent occurrence of congestion,
The entire network is divided into a plurality of control ranges geographically, physically, or logically, and a higher control range is set hierarchically by combining a plurality of control ranges. , The network control device for controlling the control range is associated,
The network control device that controls the control range of the lowest layer includes information collection means that collects and acquires load information of each link connected to the node from each of the nodes within its control range. ,
Each of the network control devices
When there is a lower level network control apparatus that controls a control range that is one level lower than its own control range, for each traffic to be controlled that passes through the lower level control range, the lower level through which the traffic passes The load information of the bottleneck link that has the smallest link load margin among the links within the control range is acquired from the lower network control device,
When there is a higher-level network control device that controls a control range that is one level higher than its own control range, each traffic that flows out from a node within its own control range to the higher-level control range, and the higher-level control For each traffic that flows from a range to a node within its own control range, the load information of the bottleneck link that has the smallest link load margin among the links in the higher control range through which the traffic passes Information exchange means for obtaining the information from the higher-level network control device,
Based on the acquired load information of each link including the bottleneck link, in order to prevent the occurrence of congestion within its own control range, the link within its own control range should be identified and controlled by itself. When changing the communication route within the range, the maximum link usage rate of each link after the route change is calculated by solving the linear programming problem based on the load information of each link including the bottleneck link, A network control apparatus comprising: a route calculation unit that determines a route in which the maximum link usage rate does not exceed a predetermined threshold.
前記決定された経路にしたがう経路変更の制御は、当該経路変更の対象となるトラヒックを制御する前記ネットワーク制御装置のうち、より下位の前記ネットワーク制御装置を優先して行う
ことを特徴とするネットワーク制御装置。 The network control device according to claim 4,
Control of route change according to the determined route is performed by giving priority to the lower network control device among the network control devices that control traffic to be changed. apparatus.
ある階層の複数の前記制御範囲の境界線上に位置するノードと、それらのノード間を接続する仮想的な論理リンクによって当該階層の1つ上位の制御範囲のトポロジを構成する
ことを特徴とするネットワーク制御装置。 In the network control device according to claim 4 or 5,
A network comprising a node located on a boundary line of a plurality of control ranges in a hierarchy and a virtual logical link connecting these nodes to form a topology of a control range one level higher in the hierarchy Control device.
を備えることを特徴とするネットワーク。 A network comprising: a plurality of nodes; a link for performing communication between the nodes; and the network control device according to any one of claims 4 to 6.
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