JP5975868B2 - ネットワーク制御システム、ネットワーク制御装置、ネットワーク制御方法およびネットワーク制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、ネットワーク制御システム、ネットワーク制御装置、ネットワーク制御方法およびネットワーク制御プログラムに関する。

インターネットなどの一般的なＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ：インターネットプロトコル）通信網におけるルーティングプロトコルは、ＯＳＰＦ（Ｏｐｅｎ Ｓｈｏｒｔｅｓｔ Ｐａｔｈ Ｆｉｒｓｔ：オーエスピーエフ）などが利用されている。ＯＳＰＦでは、隣接するルータ同士が情報交換を行い、ダイクストラ法などにより最短経路を計算して、ルーティングテーブルを生成する。このため、パケットの通過経路は、最短ホップ数の経路となる。この場合、ネットワーク内のある一部分に通信トラフィックが集中することにより輻輳状態が発生し、輻輳状態にあるノードを通過する通信フローの通信品質のみが著しく低下し、要求される通信品質が確保できなくなるといった欠点があった。非特許文献１に記載の技術は、複数の通信品質指標を全て満足する経路を探索し、要求する品質を確保するものである。また、非特許文献２に記載の技術は、通信をする時間や必要な帯域と、ネットワークのトラフィックの時間変動を考慮した経路制御を行うものである。

"Ｃｏｎｃｅｐｔ ｏｆ Ｅｘａｃｔ ＱｏＳ Ｒｏｕｔｉｎｇ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ"、ＩＥＥＥ／ＡＣＭ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ ｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ、 Ｖｏｌ．１２、Ｎｏ．５、Ｏｃｔｏｂｅｒ ２００４． 藪崎仁史、松原大典、「時間軸を考慮した経路計算アルゴリズムの検討」、電子情報通信学会 新世代ネットワーク時限研究委員会 ワークショップ２００９、プロシーディング［ｏｎｌｉｎｅ］、電子情報通信学会、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ.ｉｅｉｃｅ.ｏｒｇ／~ｎｗｇｎ．／ｆｉｌｅ＿ｗｓ０９／１２＿ｙａｂｕｓａｋｉ．ｐｄｆ。

しかしながら、通信経路における通信トラフィックは、一定ではないため、経路決定時の通信品質が常時維持されない場合がある。非特許文献１や２に記載の技術は、通信経路を一度決定すると、通信が完了するまでの間、その経路を利用するものである。このため、通信トラフィックが時間変動したときに、通信品質を維持することができないという問題があった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、通信トラフィックが時間変動しても通信品質が維持されるように制御ができるネットワーク制御システム、ネットワーク制御装置、ネットワーク制御方法およびネットワーク制御プログラムを提供することを課題とする。

（１）本発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、本発明の一態様は、 複数の中継装置間がリンクで接続されたネットワークに対して、各通信フローの通信経路を制御するネットワーク制御装置を含むネットワーク制御システムであって、前記ネットワークの前記リンク各々の品質値に関する情報を取得するネットワーク情報取得部と、前記ネットワーク情報取得部が取得した前記リンク各々の品質値に関する情報に基づいて、前記リンクのうち輻輳状態にある輻輳リンクを通過する前記通信フローを抽出する抽出部と、前記ネットワーク情報取得部が取得した前記リンク各々の品質値に関する情報に基づいて、前記抽出部が抽出した前記通信フローの前記通信経路を変更させるか否かを決定する決定部と、を備え、前記ネットワーク情報取得部と、前記抽出部と、前記決定部と、における各々の処理を繰り返すこと、を特徴とするネットワーク制御システムである。

（２）本発明の一態様は、上記ネットワーク制御システムであって、前記抽出部は、前記輻輳リンクを通過する通信フローを優先度が高い順に抽出し、前記決定部は、前記抽出部が抽出した前記通信フローの順に前記通信経路を変更させるか否かを決定すること、を特徴とするネットワーク制御システムである。

（３）本発明の一態様は、上記ネットワーク制御システムであって、前記決定部は、前記ネットワークにおける通信経路に関する情報を取得し、取得した前記通信経路に関する情報に基づいて前記通信フローの前記通信経路の変更が可能か否かを判定し、前記通信フローの前記通信経路の変更が不可能であるとき、前記通信フローが通過する前記輻輳リンクの帯域制限をすること、を特徴とするネットワーク制御システムである。

（４）本発明の一態様は、上記ネットワーク制御システムであって、前記抽出部は、前記帯域制限された前記リンクを通過する前記通信フローを抽出し、前記決定部は、前記抽出部が抽出した前記通信フローが通過する前記帯域制限された前記リンクのうち、最も上流に位置する前記リンクに対する前記帯域制限を緩和すること、を特徴とするネットワーク制御システムである。

（５）本発明の一態様は、複数の中継装置間がリンクで接続されたネットワークに対して、各通信フローの通信経路を制御するネットワーク制御装置を含むネットワーク制御システムにおけるネットワーク制御装置であって、前記ネットワークの前記リンク各々の品質値に関する情報を取得するネットワーク情報取得部と、前記ネットワーク情報取得部が取得した前記リンク各々の品質値に関する情報に基づいて、前記リンクのうち輻輳状態にある輻輳リンクを通過する前記通信フローを抽出する抽出部と、前記ネットワーク情報取得部が取得した前記リンク各々の品質値に関する情報に基づいて、前記抽出部が抽出した前記通信フローの前記通信経路を変更させるか否かを決定する決定部と、を備え、前記ネットワーク情報取得部と、前記抽出部と、前記決定部と、における各々の処理を繰り返すこと、を特徴とするネットワーク制御装置である。

（６）本発明の一態様は、複数の中継装置間がリンクで接続されたネットワークに対して、各通信フローの通信経路を制御するネットワーク制御装置を含むネットワーク制御システムにおけるネットワーク制御方法であって、前記ネットワークの前記リンク各々の品質値に関する情報を取得するネットワーク情報取得過程と、前記ネットワーク情報取得過程において取得した前記リンク各々の品質値に関する情報に基づいて、前記リンクのうち輻輳状態にある輻輳リンクを通過する前記通信フローを抽出する抽出過程と、前記ネットワーク情報取得過程において取得した前記リンク各々の品質値に関する情報に基づいて、前記抽出過程において抽出した前記通信フローの前記通信経路を変更させるか否かを決定する決定過程と、を有し、前記ネットワーク情報取得過程と、前記抽出過程と、前記決定過程と、における各々の処理を繰り返すこと、を特徴とするネットワーク制御方法である。

（７）本発明の一態様は、複数の中継装置間がリンクで接続されたネットワークに対して、各通信フローの通信経路を制御するネットワーク制御装置を含むネットワーク制御システムにおけるネットワーク制御プログラムであって、コンピュータに、前記ネットワークの前記リンク各々の品質値に関する情報を取得するネットワーク情報取得ステップと、前記ネットワーク情報取得ステップにおいて取得した前記リンク各々の品質値に関する情報に基づいて、前記リンクのうち輻輳状態にある輻輳リンクを通過する前記通信フローを抽出する抽出ステップと、前記ネットワーク情報取得ステップにおいて取得した前記リンク各々の品質値に関する情報に基づいて、前記抽出ステップが抽出した前記通信フローの前記通信経路を変更させるか否かを決定する決定ステップと、を有し、前記ネットワーク情報取得ステップと、前記抽出ステップと、前記決定ステップと、における各々の処理を繰り返し実行させるためのネットワーク制御プログラムである。

本発明によれば、通信トラフィックが時間変動しても通信品質が維持されるように制御ができる。

本発明の実施形態に係るネットワーク制御システムＳ１の構成の一例を示す概略図である。 本実施形態に係る経路制御装置の構成の一例を示す概略ブロック図である。 本実施形態に係る経路制御装置の処理の流れの一例を説明するフローチャートである。 本実施形態に係る経路制御装置の経路制御決定部の移動・帯域制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。 本実施形態に係る経路制御装置の経路制御決定部における経路制御対象候補通信フローの抽出処理および経路制御実施判断処理を説明する概略図である。 本実施形態に係る経路制御装置の経路制御決定部の経路移動および帯域圧縮処理の流れの一例を示すフローチャートである。 本実施形態に係る制御対象ネットワークの構成の一例を示す概略図である。 本実施形態に係る経路制御装置のフロー情報記憶部が記憶する通信フロー情報の一例を示すテーブルである。 本実施形態に係る経路制御装置のトポロジー情報記憶部が記憶するリンクリストの一例を示すテーブルである。 本実施形態に係る経路制御装置の経路制御決定部が参照するトポロジー情報記憶部およびフロー情報記憶部が記憶するリンクリストおよび通信フロー情報の一例を示すテーブルである。 本実施形態に係る経路制御装置の品質情報テーブル記憶部が記憶する品質情報テーブルの一例を示すテーブルである。 本実施形態に係る経路制御装置の経路制御決定部における経路移動および帯域圧縮処理を説明するための概略図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るネットワーク制御システムＳ１の構成の一例を示す概略図である。
ネットワーク制御システムＳ１は、制御対象ネットワークＮ１と、制御対象ネットワークＮ１とは別のネットワークＮ２と、ネットワーク情報収集装置２と、経路制御装置３と、経路決定装置４と、パケット転送装置制御装置５と、を含んで構成される。

制御対象ネットワークＮ１は、複数のパケット転送装置１−１、１−２、１−３、１−４、１−５、１−６、１−７を含んで構成される。各パケット転送装置１−１、１−２、１−３、１−４、１−５、１−６、１−７は、近傍のパケット転送装置と接続リンクＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１２で接続されている。制御対象ネットワークＮ１には、制御対象ネットワークＮ１外のネットワークなどから通信フローＣＦ１およびＣＦ２などが流入し、該通信フローＣＦ１、ＣＦ２は、制御対象ネットワークＮ１から別のネットワークなどに流出する。

例えば、制御対象ネットワークＮ１外のネットワークなどから制御対象ネットワークＮ１に流入した通信フローＣＦ１は、パケット転送装置１−１から接続リンクＲ３を通過しパケット転送装置１−２に、接続リンクＲ７を通過しパケット転送装置１−５に、接続リンクＲ１１を通過してパケット転送装置１−７に流れる。通信フローＣＦ１は、パケット転送装置１−７から制御対象ネットワークＮ１外のネットワークなどに流出していく。また、通信フローＣＦ２は、通信フローＣＦ１と同様に外部のネットワークなどから制御対象ネットワークＮ１に流入し、パケット転送装置１−３から接続リンクＲ５を通過しパケット転送装置１−２に流れ、接続リンクＲ４を経由してパケット転送装置１−４に流れ、制御対象ネットワークＮ１外のネットワークなどに流出していく。

ここで、通信フローとは、制御対象ネットワークＮ１のパケット転送装置１−１、１−２、１−３、１−４、１−５、１−６、１−７を経由して転送されるパケットなどの流れのことであり、特に記載しない限り、本実施形態では、ある送信元のソースノードからある送信先のディスティネーションノードまでのエンド−エンド（Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ）を流れる通信フローのうち、制御対象ネットワークＮ１に流入するパケット転送装置と、制御対象ネットワークＮ１から流出するパケット転送装置との各々が共通し、かつ、優先度が同じであるフローの集まりである。また、通信フローには、品質を維持すべき通信フローと、品質を考慮しないベストエフォート（ＢＥ）の通信フローとが存在する。なお、品質を維持すべき通信フローには、通信の種別や緊急呼などの通信の重要度によって優先度が存在する。

ここで、優先度は、ＴＯＳ（Ｔｙｐｅ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ：トス）値、ＤＳＣＰ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｅｄ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｃｏｄｅ Ｐｏｉｎｔ：ディーエスシーピー）値によって設定されるものである。ＴＯＳ値とは、パケットのヘッダを構成するフィールドの一つで、通信サービスの種別を伝達するものであり、転送の際における優先度などを８段階で示すために使用されるヘッダの８ビット（１バイト）が使用され、該８ビットのうち４ビットに、遅延、スループット、信頼性、コストなどの情報があり、該項目の中から重視するものを選択するものである。また、ＤＳＣＰ値とは、８ビットのうち６ビットを用いて６４段階の優先度などの設定を行うものである。

パケット転送装置１−１、１−２、１−３、１−４、１−５、１−６、１−７各々は、パケット転送装置制御装置５とネットワークＮ１およびネットワークＮ２とは別のネットワークであるＳＮで接続される。
パケット転送装置１−１、１−２、１−３、１−４、１−５、１−６、１−７は、制御対象ネットワークＮ１内にあるルータやスイッチなどであり、パケット転送装置制御装置５からの指示により、通信フローの通信経路を変更する。例えば、パケット転送装置１−１、１−２、１−３、１−４、１−５、１−６、１−７は、オープンフロー（Ｏｐｅｎ Ｆｌｏｗ）対応スイッチであり、パケット転送装置制御装置５は、例えば、オープンフロー（Ｏｐｅｎ Ｆｌｏｗ）コントローラである。

ネットワーク情報収集装置２と、経路制御装置３と、経路決定装置４と、パケット転送装置制御装置５とは、制御対象ネットワークＮ１とは別のネットワークＮ２を介して接続され、互いに通信を行う。

ネットワーク情報収集装置２は、各リンクの使用帯域と、各通信フローの使用帯域と、各パケット転送装置１−１、１−２、１−３、１−４、１−５、１−６、１−７のパケット情報とを収集する。ネットワーク情報収集装置２は、各リンクの使用帯域と、各リンクの帯域幅とから、各リンクにおける帯域使用率を算出する。また、ネットワーク情報収集装置２は、各パケット転送装置１−１、１−２、１−３、１−４、１−５、１−６、１−７のパケット情報から、各リンクの品質指標、例えば、ＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ：キューオーエス）などを算出する。以下、リンクの品質指標をリンクの品質値と称する。ネットワーク情報収集装置２は、各リンクの帯域使用率と、各リンクの品質値とを含む品質値情報と、各通信フローの通信経路情報と、各通信フローの使用帯域とを経路制御装置３に送信する。

経路制御装置３は、ネットワーク情報収集装置２が収集した各リンクの品質値情報および通信フロー情報に基づいて、経路制御対象候補通信フローを決定する。また、経路制御装置３は、経路決定装置４が探索した経路情報に対して、経路制御対象候補通信フローの経路変更を実施するか否かを決定する。
経路制御装置３は、決定した経路制御対象候補通信フローの経路変更の実施などをパケット転送装置制御装置５に送信する。
経路決定装置４は、経路制御装置３から経路制御対象候補通信フローの情報を取得すると品質値が最良となる経路を探索し、探索した経路情報を経路制御装置３に送信する。経路決定装置４が用いる探索方法は、公知の技術を用いて経路を探索すればよい。

パケット転送装置制御装置５は、経路制御装置３から受信した経路制御対象候補通信フローの経路変更の実施の指示に基づいて、制御対象ネットワークＮ１内のパケット転送装置１−１、１−２、１−３、１−４、１−５、１−６、１−７に対して、通信フローの経路変更などをさせる指示をする。

図２は、本実施形態に係る経路制御装置３の構成の一例を示す概略ブロック図である。
経路制御装置３は、ＮＷ情報取得部３１と、トポロジー情報記憶部３２と、フロー情報更新部３３と、フロー情報記憶部３４と、経路制御決定部３５と、経路情報送信部３６と、品質情報テーブル記憶部３７とを含んで構成される。また、経路制御決定部３５は、経路制御対象候補抽出部３５１と、経路制御対象フロー決定部３５２とを含んで構成される。

ＮＷ情報取得部３１は、ネットワーク情報収集装置２から各リンクの品質値情報と、各通信フローの通信経路情報と、各通信フローの使用帯域とを取得する。ＮＷ情報取得部３１は、取得した品質値情報を、トポロジー情報記憶部３２に記憶させる。ＮＷ情報取得部３１は、取得した各通信フローの通信経路情報と、各通信フローの使用帯域とをフロー情報更新部３３に出力する。なお、ＮＷ情報取得部３１は、ネットワーク情報収集装置２に対して、取得したいリンクを識別する情報を送信し、当該リンクの情報のみを取得してもよい。
トポロジー情報記憶部３２は、各リンクの品質値情報を、リンクＩＤと、ＳｒｃノードＩＤと、ＤｓｔノードＩＤと、を対応付けて記憶する。ここで、Ｓｒｃノードとは、あるリンクで接続される２つのパケット転送装置のうち、送信元のパケット転送装置であり、Ｄｓｔノードとは、送信先のパケット転送装置である。

フロー情報更新部３３は、ＮＷ情報取得部３１から入力された各通信フローの通信経路情報と、各通信フローの使用帯域とに基づいてフロー情報記憶部３４を更新する。フロー情報更新部３３の詳細な動作については、後述の図３に示すフローチャートを参照して後述する。
フロー情報記憶部３４は、フローＩＤと、始点ノードＩＤと、終点ノードＩＤと、通信フローの通信経路情報と、品質値と、優先度と、使用帯域とを対応付けて記憶する。
ここで、始点ノードとは、制御対象ネットワークＮ１に外部のネットワークなどから通信フローが流入するパケット転送装置であり、終点ノードとは、制御対象ネットワークＮ１から外部のネットワークなどに通信フローを流出させるパケット転送装置である。

経路制御対象候補抽出部３５１は、トポロジー情報記憶部３２に格納されたリンク各々の品質値情報を参照して、複数のリンクのうち輻輳状態にある輻輳リンクを検出し、該輻輳リンクを通過する通信フローを経路制御対象候補通信フローとして抽出する。経路制御対象候補抽出部３５１は、抽出した経路制御対象候補通信フローの通信経路情報を経路決定装置４に送信する。なお、経路制御対象候補抽出部３５１は、経路制御対象候補通信フローを抽出する際に、後述する品質情報テーブルを生成し、品質情報テーブル記憶部３７を更新する。

経路制御対象フロー決定部３５２は、トポロジー情報記憶部３２に格納されたリンク各々の品質値情報を参照して、経路制御対象候補抽出部３５１が抽出した通信フローの通信経路を変更させるか否かを決定する。具体的には、経路制御対象フロー決定部３５２は、経路決定装置４から経路制御対象候補通信フロー移動先の通信経路の候補を表す移動先経路候補情報を受信する。そして、経路制御対象フロー決定部３５２は、受信した移動先経路候補情報と、トポロジー情報記憶部３２に格納されているトポロジー情報とから、通信フローの品質値が改善されているか否か、または、移動先経路候補の空き帯域が、経路制御対象候補通信フローの使用帯域よりも大きいか否かを判定し、移動先経路候補情報にしたがい、通信経路を変更させるか否かを決定する。経路制御対象フロー決定部３５２は、通信経路を変更させると決定したときは、該移動先経路候補情報を経路情報送信部３６に出力する。

一方、通信経路を変更させないと決定したときは、経路制御対象フロー決定部３５２は、経路制御対象候補通信フローが通過する輻輳リンクに対し帯域制限を行うと決定する。経路制御対象フロー決定部３５２は、帯域制限を行うと決定した輻輳リンクのうち、帯域制限をどの優先度のリンクにするかと帯域制限幅を決定し、帯域制限情報として経路情報送信部３６に出力する。ここで、帯域制限幅とは、帯域制限の対象となっているリンクが使用可能な帯域幅のことである。

経路情報送信部３６は、経路制御対象フロー決定部３５２から入力された通信フローの移動先経路候補情報または帯域制限情報をパケット転送装置制御装置５に送信する。
品質情報テーブル記憶部３７は、経路制御対象候補抽出部３５１において生成される品質情報テーブルを記憶する。

図３は、本実施形態に係る経路制御装置３の処理の流れの一例を説明するフローチャートである。
ステップＳＴ１において、ＮＷ情報取得部３１は、ネットワーク情報収集装置２から各リンクの品質値情報および通信フロー情報を取得する。ＮＷ情報取得部３１が取得する各リンクの品質値情報は、リンクを識別する各リンクのリンクＩＤと、リンクのソース側のパケット転送装置を識別するソースノードＩＤ（ＳｒｃノードＩＤ）と、リンクのディスティネーション側のパケット転送装置を識別するディスティネーションノードＩＤ（ＤｓｔノードＩＤ）と、リンクごとの品質値と、リンクごとの帯域使用率と、優先度と、を含む情報である。

なお、ＮＷ情報取得部３１は、制御対象ネットワークＮ１のトポロジー情報、例えば、リンクＩＤ、ＳｒｃノードＩＤ、ＤｓｔノードＩＤについては、予め把握できているものとする。

また、通信フロー情報は、通信フローを識別する各通信フローのフローＩＤと、制御対象ネットワークＮ１において、当該通信フローが入ってきたパケット転送装置を識別する始点ノードＩＤと、制御対象ネットワークにおいて、当該通信フローが出ていくパケット転送装置を識別する終点ノードＩＤと、通信フローが通過するリンクを識別する経路と、通信フローが通過する経路内の各リンクの品質値から算出される通信フローの品質を表す品質値と、データ転送の優先順位を表す優先度とを含む情報である。

ステップＳＴ２において、ＮＷ情報取得部３１は、取得した各リンクの品質値情報および通信フロー情報に基づいてトポロジー情報記憶部３２を更新する。フロー情報更新部３３は、ＮＷ情報取得部３１から入力された通信フローの通過経路の各リンクの品質値情報から、経路制御対象候補通信フローのエンド−エンド（Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄで）の品質値情報を導出する。

フロー情報更新部３３は、ＮＷ情報取得部３１から入力された通信フロー情報に基づいて、フロー情報記憶部３４を更新する。フロー情報更新部３３は、ＮＷ情報取得部３１が取得した通信フロー情報と、フロー情報記憶部３４から読み出した通信フロー情報とを比較し、通信フローの追加または削除など、フロー情報記憶部３４を更新する。

また、フロー情報記憶部３４は、通信フローの品質値情報を記憶する。ここで、通信フローの品質値情報は、リンクの品質値情報と同一の品質指標でなくてもよい。例えば、リンクの品質値情報が単一の品質指標（遅延、ロス、ゆらぎ等のいずれか）である場合には、通信フローの品質値もエンド−エンド（Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ）での当該の品質指標を用いることが想定されるが、リンクの品質値情報が複数の品質指標である場合には、それらを用いて算出される別の品質指標、例えば、ＱｏＥなどを通信フローの品質値情報としてもよい。また、リンクの品質値情報が単一の品質指標であっても、それが帯域利用率等であれば、通信フローの品質値情報は、利用帯域幅等の異なる品質指標となる場合もある。

ステップＳＴ３において、経路制御対象候補抽出部３５１は、フロー情報記憶部３４に格納されている制御対象ネットワークＮ１内の通信フロー情報を参照し、移動対象候補または帯域制御対象候補となる通信フローを決定する。また、経路制御対象フロー決定部３５２は、品質値または帯域使用率が改善されているか否かを判定し、経路制御を実施するか否かを決定する。以降、経路制御を実施すると決定された通信フローを経路制御対象候補通信フローと称する。ステップＳＴ３における経路制御決定部３５の詳細な移動・帯域制御処理は、後述する。

ステップＳＴ４において、経路情報送信部３６は、経路制御決定部３５から入力された経路制御対象候補通信フロー情報と、移動先経路候補情報とをパケット転送装置制御装置５に送信する。パケット転送装置制御装置５は、受信した経路制御対象候補通信フロー情報と、移動先経路候補情報とを、パケット転送装置１−１、１−２、１−３、１−４、１−５、１−６、１−７に送信し、経路の移動処理を実施する。
以上のステップＳＴ１からステップＳＴ４までの処理を一連の処理として、ステップＲＰ１とステップＲＰ２との間のステップＳＴ１からステップＳＴ４の処理を繰り返す。

図４は、本実施形態に係る経路制御装置３の経路制御決定部３５の移動・帯域制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。また、図５は、本実施形態に係る経路制御装置３の経路制御決定部３５における経路制御対象候補通信フローの抽出処理および経路制御実施判断処理を説明する概略図である。
経路制御装置３の経路制御決定部３５における経路制御対象候補通信フローの抽出処理および経路制御実施判断処理は、図５に示すように制御対象ネットワークＮ１内を流れている通信フローＣＦ３＿Ｈ、ＣＦ４＿Ｈ、ＣＦ５＿Ｈ、ＣＦ６＿Ｌ、ＣＦ＿７＿Ｌ１本ずつの制御ではなく、同一優先度かつ同一エンド−エンド（Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ）の通信フローの束ＣＦ＿Ｈとしてまとめて処理する。

図４に戻って、ステップＳＴ３１において、経路制御決定部３５の経路制御対象候補抽出部３５１は、帯域使用率または品質値に基づいて、制御対象ネットワークＮ１内に品質が悪い通信フローが存在するか否かを判定する。品質が悪い通信フローが存在する場合、経路制御対象候補抽出部３５１は、ステップＳＴ３２の処理を行う。一方、品質の悪い通信フローが存在しない場合、経路制御対象候補抽出部３５１は、ステップＳＴ３５に進み、以前に帯域制限を行ったリンクに対し帯域制御緩和処理を実施する。

ステップＳＴ３２において、経路制御対象候補抽出部３５１は、フロー情報記憶部３４およびトポロジー情報記憶部３２に記憶された帯域使用率または品質値を参照し、品質の悪い通信フロー順に経路制御対象候補通信フローとして抽出する。経路制御対象フロー決定部３５２は、経路制御対象候補通信フローに対し、経路の移動経路が可能か否かを判定する。経路制御対象候補通信フローの経路の移動が可能である場合、経路制御対象フロー決定部３５２は、経路情報送信部３６を介し、パケット転送装置制御装置５に通信フローを束で移動させ、通信フローを束で移動できない場合、パケット転送装置制御装置５に通信フローの束を分割して移動させる。一方、経路制御対象候補通信フローの経路の移動が不可能である場合、経路制御対象フロー決定部３５２は、経路情報送信部３６を介し、パケット転送装置制御装置５に経路制御対象候補通信フローの利用帯域を通信フローが必要とする帯域分、経路制御対象候補通信フローの帯域が圧縮させ、リンクの帯域制限を行う。詳細な経路移動および帯域圧縮処理の説明は、後述する。

ステップＳＴ３３において、経路制御対象候補抽出部３５１は、帯域使用率が閾値以上であるリンクが存在するが、該リンクを経由する通信フローの品質が問題ない場合、当該リンクを通過するベストエフォート（Ｂｅｓｔ Ｅｆｆｏｒｔ：ＢＥ）の通信フローを経路制御対象候補通信フローとして抽出する。経路制御対象フロー決定部３５２は、経路制御対象候補抽出部３５１が抽出した経路制御対象候補通信フローであるＢＥの通信フローに対し、後述する経路移動および帯域圧縮処理における経路制御実施判定（帯域値を利用）を実施する。

ステップＳＴ３４において、経路制御決定部３５は、上述のステップＳＴ３１からステップＳＴ３３までの処理が所定回数以上か否かを判定する。所定回数未満である場合、経路制御決定部３５は、図４に示す処理を終了し、図３に示すステップＳＴ４に戻る。一方、所定回数以上の場合、経路制御決定部３５は、ステップＳＴ３５に進み、回数カウンタをリセットし、ステップ３６に進み、以前に帯域制限を行った通信フローに対し、帯域制限緩和処理を実施する。

ステップＳＴ３６において、経路制御対象候補抽出部３５１は、帯域圧縮処理をされているリンク（以降、制御リンクと称する。）を優先度毎に抽出する。以降、該リンクのリストを制御リンクリストと称する。次いで、経路制御対象候補抽出部３５１は、制御リンクリストに含まれる各リンクを通過する被帯域制限通信フローを全て抽出する。経路制御対象候補抽出部３５１が抽出した被帯域制限通信フローのリストを、以降、フローリストと称する。経路制御対象フロー決定部３５２は、フローリストの中から最も優先度が高く、通過する制御リンク数が多く、かつ通信フロー束アドレス空間が大きい通信フローから順に、帯域制限の緩和が可能か否かを判定する。経路制御対象候補抽出部３５１は、上記順にフローリスト内の全ての通信フローに対して同様の判定を行う。帯域制限の緩和が可能か否かの判定方法は、後述する。

ステップＳＴ３７において、経路制御対象候補抽出部３５１は、後述する経路移動および帯域圧縮処理を実施した通信フローの中で、該処理を実施したタイミングが最も古い通信フローを経路制御対象候補通信フローとして抽出する。ただし、経路制御対象候補抽出部３５１は、抽出した通信フローに帯域制限が実施されている場合は対象外として、該通信フローを抽出しない。次いで、経路制御対象フロー決定部３５２は、当該通信フローを経路移動前の経路（以下、デフォルトルートと称する。）に移動させても問題ないか否かを判定する。

まず、経路制御対象フロー決定部３５２は、当該通信フローのデフォルトルート上のリンクにおいて、帯域制限がされているか否かを判定する。帯域制限がされている場合、経路制御対象フロー決定部３５２は、当該通信フローを対象外とする。次いで、当該通信フローがベストエフォート以外の通信フロー、すなわち、品質を維持したい通信フローである場合、経路制御対象フロー決定部３５２は、当該通信フローをデフォルトルートに戻した際の品質値を推定（推定品質値）し、現在の通信フローの品質値と推定品質値とを比較する。経路制御対象フロー決定部３５２は、推定品質値が所定の閾値以上の改善が見込まれる場合、経路情報送信部３６を介してパケット転送装置制御装置５に当該通信フローの経路をデフォルトルートへ戻す。そして、通信フローの分割処理を実施していた場合、経路制御対象フロー決定部３５２は、分割していた通信フローを統合する。当該通信フローがベストエフォートの通信フローである場合、経路制御対象フロー決定部３５２は、当該通信フローをデフォルトルートに戻した際の各リンクの帯域使用率を推定（推定帯域使用率）する。経路制御対象フロー決定部３５２は、当該通信フローを移動後の帯域使用率が、所定の閾値以下である場合、当該通信フローをデフォルトルートに戻し、分割していた通信フローを統合する。

ここで、ステップＳＴ３６における帯域制限の緩和が可能か否かの判定方法について詳述する。経路制御対象候補抽出部３５１は、制御リンクを抽出する。次いで、経路制御対象候補抽出部３５１は、制御リンクのリストの中から各制御リンクを通過する被帯域制限通信フローを全て抽出する。経路制御対象候補抽出部３５１が抽出した被帯域制限通信フローを、以降、フローリストと称する。経路制御対象フロー決定部３５２は、フローリストの中から最も優先度が高い通信フローのうち、通過する制御リンク数が多くかつ通信フローアドレス空間が大きい通信フローから順に、帯域制限の緩和が可能か否かを判定する。経路制御対象候補抽出部３５１は、上記順にフローリスト内の全ての通信フローに対して同様の判定を行う。

経路制御対象候補抽出部３５１は、経路制御対象候補通信フローが通過するリンクの中で最も上流に位置する、すなわち、ソースノードに近い制御リンクを抽出する。経路制御対象候補抽出部３５１は、当該制御リンクが含まれるリンクに、経路制御対象候補通信フローより優先度の高い通信フローの制御リンクが含まれず、かつ開放フラグが立っていなかった場合、開放フラグをオンにする。また、経路制御対象候補通信フローが通過する最も上流の制御リンク以外の制御リンクについては、開放フラグをオフにする。
経路制御対象候補抽出部３５１は、当該制御リンクにおいて既に開放フラグがオンまたはオフである場合、経路制御対象候補通信フローが通過する当該リンクの下流側に位置する制御リンク全てに対して開放フラグをオフにする。

経路制御対象候補抽出部３５１は、経路制御対象候補通信フローの経路において、当該リンクより下流側の任意のリンクを共有する通信フローがフローリスト内に存在すれば、該通信フローの経路上にある、上記リンクを共有する通信フローの上流側にある最も近い制御リンクの開放フラグをオフにする。
経路制御対象候補抽出部３５１は、上記処理により開放フラグがオンとなった制御リンクの帯域制限の緩和を行う。帯域制限の緩和する量は、当該制御リンクが含まれるリンクに対するトラフィック量の閾値と、リンク内のトラフィック量との差分である。

ただし、以下の場合においては、経路制御対象候補抽出部３５１は、下記のように制御リンクの帯域制限の緩和を行う。
（１） 同一リンクに異なる優先度の通信フローが存在する場合、経路制御対象候補抽出部３５１は、優先度の高い通信フローの開放フラグをオンにし、優先度の低い通信フローの開放フラグをオフにする。
（２） 同一優先度の通信フローが一部の制御リンクを共有している場合、すなわち、通信フローＣＦＸが制御リンクＬＸ、ＬＹの順で帯域制限され、通信フローＣＦＹが制御リンクＬＹで帯域制限されている場合、制御リンクＬＹは、通信フローＣＦＹの最上流の制御リンクであるが、通信フローＣＦＸに対しては、下流の制御リンクであるため、経路制御対象候補抽出部３５１は、通信フローＣＦＸにおける最上流の制御リンクＬＸの開放フラグをオンにし、制御リンクＬＹの開放フラグをオフにする。
（３） 異なる優先度の通信フローが一部で制御リンクを共有している場合、すなわち、優先度が低い通信フローＣＦＹが制御リンクＬＸ、ＬＹの順に帯域制限され、優先度の高い通信フローＣＦＸが制御リンクＬＹで帯域制限されている場合、経路制御対象候補抽出部３５１は、各通信フローＣＦＸ、ＣＦＹの最上流の制御リンクの開放フラグをオンにする。すなわち、経路制御対象候補抽出部３５１は、通信フローＣＦＹに対して、制御リンクＬＸの開放フラグをオンにし、制御リンクＬＹの開放フラグをオフにする。また、経路制御対象候補抽出部３５１は、通信フローＣＦＸに対して、制御リンクＬＸの開放フラグをオンにする。
（４） 異なる優先度の通信フローが一部で制御リンクを共有している場合、すなわち、優先度の低い通信フローＣＦＹが制御リンクＬＹで帯域制限され、優先度の高い通信フローＣＦＸが制御リンクＬＸ、ＬＹの順に帯域制限されている場合、経路制御対象候補抽出部３５１は、制御リンクＬＸの開放フラグをオンにし、制御リンクＬＹにおける通信フローＣＦＸ、ＣＦＹの開放フラグをオフにする。
（５） 優先度の異なる通信フローが任意のリンクを共有する場合、すなわち、優先度の低い通信フローＣＦＹの経路がリンクＬＸ、ＬＹ、ＬＺの順であり、そのうち帯域制限されている制御リンクは、リンクＬＸ、ＬＹであるとする。また、優先度の高い通信フローＣＦＸの経路がリンクＬＷ、ＬＺの順であり、そのうち帯域制限されている制御リンクが、リンクＬＷである場合、経路制御対象候補抽出部３５１は、通信フローＣＦＸの最上流である制御リンクＬＷの開放フラグをオンにし、通信フローＣＦＹに対するリンクＬＹの開放フラグをオフにする。

図６は、本実施形態に係る経路制御装置３の経路制御決定部３５の経路移動および帯域圧縮処理の流れの一例を示すフローチャートである。
ステップＳＴ３２１において、経路制御対象候補抽出部３５１は、帯域使用率がある閾値以上となるリンクを抽出する。以降、このリンクを「輻輳リンク」と称する。経路制御対象候補抽出部３５１は、輻輳リンクを通過する経路制御対象候補通信フローの品質値を抽出する。

また、経路制御対象候補抽出部３５１は、通信フローの帯域使用率の閾値を下回る各通信フローの通過経路内において、帯域使用率が閾値以上となるリンクが無い場合、経路制御対象候補通信フローおよびその品質値を抽出する。経路制御対象候補抽出部３５１は、抽出した経路制御対象候補通信フロー情報、輻輳リンク情報、品質値などに基づいて、品質情報テーブルを生成する。品質情報テーブルは、通信フロー、リンクなどを識別する種別情報と、優先度、例えば、高、中、低の３段階などと、該優先度に対応する通信フローの品質値の情報を関連付けたテーブルである。経路制御対象候補抽出部３５１は、生成した品質情報テーブルを品質情報テーブル記憶部３７に記憶させ、品質情報テーブルを更新する。

このとき、同一リンク内に、同一優先度の通信フローであって、品質の良い通信フローと、悪い通信フローとが混在している場合、当該リンクの影響によって品質の低下となっていると考えられないことから、経路制御対象候補抽出部３５１は、品質情報テーブル内の当該箇所の情報を全て削除し、以降当該箇所には情報追加は行わない。

ステップＳＴ３２２において、経路制御対象候補抽出部３５１は、品質情報テーブル記憶部３７に記憶されている品質情報テーブルを、優先度が高い順にソートする。同一の優先度の場合、経路制御対象候補抽出部３５１は、品質が悪い順に、品質情報テーブルをソートする。経路制御対象候補抽出部３５１は、ソートした品質情報テーブルにおける順位の高いものから順に経路制御対象候補通信フローとして抽出する。経路制御対象候補抽出部３５１は、同一優先度内に同一品質の情報が品質情報テーブル含まれている場合、２番目に悪い品質値を比較してソートする。以降のステップにおける処理は、この品質情報テーブル、１つずつに対してソートした順に実施する。詳細な品質情報テーブルの更新処理については、後述する。

ステップＳＴ３２２１において、経路制御対象候補抽出部３５１は、品質情報テーブルの種別が通信フローであるか否かを判定する。通信フローである場合、ステップＳＴ３２８に進み、経路制御実施判断（品質値を利用）を行う。一方、通信フローでない場合、ステップＳＴ３２３に進み、経路制御対象候補抽出部３５１は、リンクの中にＢＥの通信フローが存在するか否かを判定する。

ステップＳＴ３２３において、経路制御対象候補抽出部３５１は、品質情報テーブルの種別が通信フローでない場合、すなわち、リンクを表している場合、リンク中にベストエフォート（ＢＥ）の通信フローが存在するか否かを判定する。ＢＥの通信フローが存在する場合、ステップＳＴ３２４に進み、経路制御対象候補抽出部３５１は、経路制御実施判断（帯域値を利用）を行う。一方、ＢＥの通信フローが存在しない場合、ステップＳＴ３２８に進み、経路制御対象候補抽出部３５１は、経路制御実施判断（品質値を利用）を行う。

ステップＳＴ３２４において、経路制御対象候補抽出部３５１は、品質情報テーブル記憶部３７から品質情報テーブルを読み出す。読み出した品質情報テーブルの種別にリンクとして登録されている場合は、該リンクの帯域使用率がある閾値を越える状態にあることを意味する。そこで、経路制御対象候補抽出部３５１は、該リンクの帯域使用率と、リンクの帯域使用率の閾値とを比較し、当該リンクが帯域使用率の閾値よりどれだけ帯域使用率を越えているかを算出する。経路制御対象フロー決定部３５２は、リンク中に存在するベストエフォートの通信フローの情報を経路決定装置４に送信し、経路決定装置４から移動先経路候補情報を取得する。

ステップＳＴ３２５において、経路制御対象フロー決定部３５２は、ベストエフォートの通信フローの経路移動が可能か否かを判定する。ベストエフォートの通信フローの経路移動が可能である場合、ステップＳＴ３２６に進み、経路制御対象フロー決定部３５２は、該通信フローを経路移動対象候補フローに決定する。一方、ベストエフォートの通信フローの経路移動が不可能である場合、ステップＳＴ３２７に進み、経路制御対象フロー決定部３５２は、ベストエフォートの通信フローの帯域を圧縮する。

ステップＳＴ３２６において、経路制御対象フロー決定部３５２は、ベストエフォートの通信フローを経路移動対象候補フローに決定する。具体的には、経路制御対象フロー決定部３５２は、ベストエフォートの通信フローの使用帯域と、移動先経路候補情報に含まれる空き帯域の値と比較する。経路制御対象フロー決定部３５２は、移動先経路候補の空き帯域がベストエフォートの通信フローの利用帯域より大きい場合、経路情報送信部３６を介し、パケット転送装置制御装置５にベストエフォートの通信フローを移動先経路候補に移動させる。一方、移動先経路候補の空き帯域が経路制御対象候補通信フローの使用帯域より小さい場合、経路制御対象フロー決定部３５２は、空き帯域に収まる単位にベストエフォートの通信フローを分割し、該ベストエフォートの通信フローを、経路情報送信部３６を介しパケット転送装置制御装置５に移動先経路候補に移動させる。

ステップＳＴ３２７において、経路制御対象フロー決定部３５２は、ベストエフォートの通信フローの帯域を圧縮する。具体的には、移動先経路候補が見つからなかった場合、経路制御対象フロー決定部３５２は、ベストエフォートの通信フローの利用帯域を、ベストエフォートの通信フロー以外の通信フローが必要とする帯域分だけベストエフォートの通信フローに制限をかけ、ベストエフォートの通信フローの帯域を圧縮する。

ステップＳＴ３２８において、経路制御対象候補抽出部３５１は、経路制御対象候補通信フローが最も優先度の低い通信フロー以外の場合、経路制御対象候補通信フローの情報を経路決定装置４に送信し、経路決定装置４から品質値が最良の経路情報（移動先経路候補情報）を取得する。

ステップＳＴ３２９において、経路制御対象フロー決定部３５２は、経路制御対象候補通信フローの経路が移動可能か否かを判定する。経路制御対象候補通信フローの経路が移動可能である場合、経路制御対象フロー決定部３５２は、ステップＳＴ３２１０に進み、経路移動対象候補通信フローの経路移動を決定する。一方、経路制御対象候補通信フローの経路が移動不可能である場合、ステップＳＴ３２１１に進み、経路制御対象フロー決定部３５２は、経路制御対象候補通信フローの必要帯域分を圧縮し、経路移動対象通信フローに決定する。

ステップＳＴ３２１０において、経路制御対象フロー決定部３５２は、経路移動対象候補通信フローの移動を決定する。具体的には、経路制御対象候補抽出部３５１は、移動先経路候補に経路移動対象通信フローを移動させた場合におけるフローの品質値を推定（推定品質値）し、現在の経路移動対象通信フローの品質値と推定品質値とを比較する。改善が見込まれる場合、経路制御対象フロー決定部３５２は、経路情報送信部３６を介しパケット転送装置制御装置５に経路移動対象通信フローを移動先経路候補に移動させる。移動先経路候補に移動しても品質の改善が見込まれない場合、経路制御対象フロー決定部３５２は、Ｓｒｃノード、Ｄｓｔノード、優先度、使用帯域などの情報を含む経路移動対象通信フロー情報を経路決定装置４に送信し、経路決定装置４から新たな移動先経路候補を取得する。

なお、このときに経路制御対象フロー決定部３５２が経路決定装置４から取得する移動先経路候補は、経路移動対象通信フローの利用帯域をＸ ｂｐｓ（ｂｉｔ ｐｅｒ ｓｅｃｏｎｄ：ビーピーエス）、各リンクにおける該経路移動対象通信フローより優先度の低い通信フローの利用帯域Ｙ ｂｐｓ、空き帯域をβ ｂｐｓとしたとき、「（Ｙ＋β）≧Ｘ」の関係が成り立つリンクで構成される有向グラフを用いて探索した結果である。

ステップＳＴ３２１１において、経路制御対象フロー決定部３５２は、再度、経路決定装置４から取得した移動先経路候補に経路移動対象通信フローを移動させた場合に品質の改善が望める場合、当該経路上の優先度の低いフローの利用帯域を経路移動対象通信フローが必要とする帯域分だけ帯域を圧縮し、経路移動対象通信フローを、経路情報送信部３６を介し、パケット転送装置制御装置５に該移動先経路候補に移動させる。

図７は、本実施形態に係る制御対象ネットワークＮ１の構成の一例を示す概略図である。
図７において、制御対象ネットワークＮ１は、パケット転送装置１ａ−１、１ａ−２、１ａ−３、１ａ−４、１ａ−５、１ａ−６、１ａ−７、１ａ−８を含んで構成される。パケット転送装置１ａ−１、１ａ−２、１ａ−３、１ａ−４、１ａ−５、１ａ−６、１ａ−７、１ａ−８各々は、所定のリンクＬＸで接続されており、例えば、パケット転送装置１ａ−１と、パケット転送装置１ａ−２とはリンクＬ１で接続され、パケット転送装置１ａ−２と、パケット転送装置１ａ−５とは、リンクＬ２で接続され、パケット転送装置１ａ−５と、パケット転送装置１ａ−８とは、リンクＬ３で接続され、パケット転送装置１ａ−３と、パケット転送装置１ａ−６とは、リンクＬ４で接続されている。また、パケット転送装置１ａ−２と、パケット転送装置１ａ−７とは、リンクＬ５で接続され、パケット転送装置１ａ−２と、パケット転送装置１ａ−６とは、リンクＬ６で接続され、パケット転送装置１ａ−４と、パケット転送装置１ａ−５とは、リンクＬ７で接続されている。

通信フローＣＦ８、ＣＦ９、ＣＦ１０、ＣＦ１１、ＣＦ１２、ＣＦ１３各々は、制御対象ネットワークＮ１内を流れる通信フローの一例を示している。通信フローＣＦ８は、パケット転送装置１ａ−１からパケット転送装置１ａ−８に向けて、リンクＬ１、Ｌ２、Ｌ３の順に制御対象ネットワークＮ１内のパケット転送装置１ａ−２、１ａ−５を経由して流れる。また、通信フローＣＦ９およびＣＦ１０は、パケット転送装置１ａ−１からパケット転送装置１ａ−７に向けて、リンクＬ１、Ｌ５の順に制御対象ネットワークＮ１内のパケット転送装置１ａ−２を経由して流れる。また、通信フローＣＦ１１は、パケット転送装置１ａ−１からパケット転送装置１ａ−６に向けて、リンクＬ１、Ｌ６の順に制御対象ネットワークＮ１内のパケット転送装置１ａ−２を経由して流れる。また、通信フローＣＦ１２は、パケット転送装置１ａ−４からパケット転送装置１ａ−８に向けて、リンクＬ７、Ｌ３の順に制御対象ネットワークＮ１内のパケット転送装置１ａ−５を経由して流れる。また、通信フローＣＦ１３は、パケット転送装置１ａ−３からパケット転送装置１ａ−６に向けてリンクＬ４を流れる。

ここで、リンクＬ１、Ｌ２、Ｌ３は、各リンクＬ１、Ｌ２、Ｌ３の帯域使用率が所定の閾値以上となったリンクとし、リンクＬ４、Ｌ５，Ｌ６、Ｌ７は、リンクＬ４、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７の各々の帯域使用率が所定の閾値未満であるリンクとする。また、通信フローＣＦ８、ＣＦ９、ＣＦ１０、ＣＦ１１、ＣＦ１３は、通信フローＣＦ８、ＣＦ９、ＣＦ１０、ＣＦ１１、ＣＦ１３各々の品質が所定の閾値未満（品質が悪い）の状態とし、通信フローＣＦ１２は、通信フローＣＦ１２の品質が所定の閾値以上の状態であるとしたときの一例である。

図８は、本実施形態に係る経路制御装置３のフロー情報記憶部３４が記憶する通信フロー情報の一例を示すテーブルＴ１、Ｔ２である。
フロー情報テーブルＴ１は、フローＩＤと、始点ノードと、終点ノードと、経路と、品質値と、優先度と、使用帯域の各項目の列を有している。
フロー情報更新部３３は、ネットワーク情報収集装置２からＮＷ情報取得部３１を介し入力されたフロー情報、使用帯域などに基づいて、品質値などのデータを格納し、フロー情報記憶部３２を更新する。なお、フロー情報更新部３３においてネットワーク情報収集装置２からＮＷ情報取得部３１を介し入力されたフロー情報に、フロー情報記憶部３４の記憶するフロー情報テーブルＴ１に含まれない新規の通信フロー情報がある場合、フロー情報更新部３３は、該新規の通信フロー情報、例えば、フローＩＤ、始点ノード、終点ノード、経路などをフロー情報テーブルＴ１に格納し、フロー情報記憶部３４が記憶するフロー情報テーブルＴ１を更新する。

更新されたフロー情報テーブルＴ２は、フローＩＤと、始点ノードと、終点ノードと、経路と、品質値と、優先度と、使用帯域の各項目の列を有している。
フロー情報テーブルＴ２は、例えば、フローＩＤの項目列にＣＦ８を、始点ノードの項目列に１ａ−１を、終点ノードの項目列に１ａ−８を、経路の項目列にＬ１、Ｌ２、Ｌ３を、品質値の項目列に２．６を、優先度の項目列に中を、使用帯域の項目列に５Ｍｂｉｔを各々格納している２次元の表形式のデータである。品質値の項目列には、フロー情報更新部３３がネットワーク情報収集装置２から取得した通信フローＣＦ８の品質値として、例えば、ＱｏＥを用いて算出した値「２．６」である場合の例である。

図９は、本実施形態に係る経路制御装置３のトポロジー情報記憶部３２が記憶するリンクリストの一例を示すテーブルＴ３、Ｔ４である。
リンクリストのテーブルＴ３は、リンクＩＤと、ＳｒｃノードＩＤと、ＤｓｔノードＩＤと、品質値と、帯域使用率との各項目列を有している。
リンクリストのテーブルＴ３は、例えば、１行目には、Ｌ１と、１ａ−１と、１ａ−２とのように各リンクの情報が格納されている。品質値の項目列および帯域使用率の各項目列は、ＮＷ情報取得部３１がネットワーク情報収集装置２から取得した各リンクの情報を参照してトポロジー情報記憶部３２の記憶するリンクリストのテーブルＴ２を更新することで、後述する更新されたリンクリストのテーブルＴ４を生成し、該項目列に品質値および帯域使用率のデータを格納する。

更新されたリンクリストのテーブルＴ４は、リンクＩＤと、ＳｒｃノードＩＤと、ＤｓｔノードＩＤと、品質値と、帯域使用率との各項目列を有している。更新されたリンクリストのテーブルＴ４は、例えば、リンクＩＤの項目列には、Ｌ１と、ＳｒｃノードＩＤの項目列には、１ａ−１と、ＤｓｔノードＩＤの項目列には、１ａ−２と、品質値の項目列には、遅延：１０ｍｓｅｃ、ロス：１％、ゆらぎ：２ｍｓｅｃと、帯域使用率の項目列には、８５％と、各々のデータ格納されている２次元の表形式のテーブルである。ＮＷ情報取得部３１は、ネットワーク情報収集装置２から取得した各リンクの情報を参照して品質値として、遅延、ロス、ゆらぎなどのデータを格納し、当該リンクを通過する通信フロー全ての使用帯域の和と、当該リンクの帯域幅から帯域使用率を算出し、算出した帯域使用率を帯域使用率の項目列に格納することでリンクリストを更新し、トポロジー情報記憶部３２が記憶するリンクリストのテーブルＴ４を生成する。

図１０は、本実施形態に係る経路制御装置３の経路制御決定部３５が参照するトポロジー情報記憶部３２およびフロー情報記憶部３４が記憶するリンクリストおよび通信フロー情報の一例を示すテーブルである。
経路制御装置３の経路制御決定部３５が参照するフロー情報記憶部３４が記憶するフロー情報のテーブルＴ５は、フローＩＤと、経路と、品質値と、優先度との各項目列を有しており、各項目列に各々のデータを格納する２次元の表形式のテーブルである。

例えば、フロー情報テーブルＴ５における１行目の通信フロー情報は、ＣＦ９と、Ｌ１、Ｌ５と、３．８と、中とであり、２行目の通信フロー情報は、ＣＦ１０と、Ｌ１、Ｌ５と、２．９と、高とであり、３行目の通信フロー情報は、ＣＦ８と、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３と、２．６と、中とであることを表している。また、フロー情報テーブルＴ５における４行目の通信フロー情報は、ＣＦ１１と、Ｌ１、Ｌ６と、２．８と、低とであり、５行目の通信フロー情報は、ＣＦ１２と、Ｌ７、Ｌ３と、３．３と、高とであり、６行目の通信フロー情報は、ＣＦ１３と、Ｌ４と、２．０と、低とであることを表している。

また、経路制御装置３の経路制御決定部３５が参照するトポロジー情報記憶部３２が記憶するリンクリストのテーブルＴ６は、リンクＩＤと、帯域使用率との各項目列を有している。
リンクリストのテーブルＴ６は、リンクＩＤ毎に帯域使用率が格納される行と列からなる２次元の表形式のテーブルである。
例えば、リンクリストのテーブルＴ６における１行目のリンクリストは、Ｌ１と、８５％とであり、２行目のリンクリストは、Ｌ２と、８０％とであり、３行目のリンクリストは、Ｌ３と、８５％とであり、４行目のリンクリストは、Ｌ４と、３０％とである。また、５行目のリンクリストは、Ｌ５と、４０％であり、６行目のリンクリストは、Ｌ６と、６０％であり、７行目のリンクリストは、Ｌ７と、７０％とであることを表している。

ここで、経路制御対象候補抽出部３５１は、リンクリストのテーブルＴ６を参照し、各リンクの帯域使用率と閾値とを比較し、輻輳リンクを抽出する。例えば、該閾値が８０％であるとすると、経路制御対象候補抽出部３５１は、リンクリストのテーブルＴ６を参照し、各リンクの帯域使用率が閾値未満である（帯域使用率が所定の品質を満たさない）リンクＬ１、Ｌ２、Ｌ３を輻輳リンクとして抽出する。経路制御決定部３５の経路制御対象候補抽出部３５１は、フロー情報テーブルＴ５を参照し、各通信フローの品質値と閾値とを比較し、経路内に輻輳リンクが含まれない品質の悪い通信フローを抽出する。例えば、該閾値が３．５であるとすると、経路制御対象候補抽出部３５１は、フロー情報テーブルＴ５を参照し、各通信フローの品質値が該閾値未満であり（品質値が所定の品質を満たさず）、輻輳リンクＬ１、Ｌ２、Ｌ３が経路に含まれない通信フローＣＦ１３を品質の悪い通信フローとして抽出する。

図１１は、本実施形態に係る経路制御装置３の品質情報テーブル記憶部３７が記憶する品質情報テーブルＴ７、Ｔ８、Ｔ９の一例を示すテーブルである。
品質情報テーブルＴ７、Ｔ８、Ｔ９は、種別と、優先度：高と、優先度：中と、優先度：低との各項目列を有している。品質情報テーブルＴ７、Ｔ８、Ｔ９は、通信フローまたはリンクなどを表す種別ごとに、優先度：高、優先度：中、優先度：低のうち少なくともいずれかの項目列に品質値のデータが格納される２次元の表形式のテーブルである。

例えば、品質情報テーブルＴ７の１行目は、種別の項目列にＬ１を、優先度：高の項目列に３．８、２．６を、優先度：中の項目列に２．９を、優先度：低の項目列に２．８を格納し、２行目は、種別の項目列にＬ２を、優先度：高の項目列に２．６を格納し、３行目は、種別の項目列にＬ３を、優先度：高の項目列に２．６、３．３を格納し、４行目は、種別の項目列にＣＦ１３を、優先度：低の項目列に２．０を格納していることを表している。

このとき、経路制御対象候補抽出部３５１は、品質情報テーブルＴ７を参照し、リンクＬ１の優先度：高の項目列に品質値の閾値以上である品質が良い品質値３．８と、該閾値未満である品質が悪い品質値２．６とが混在するデータを処理対象から除外する。
該データを除外した品質情報テーブルの一例は、品質情報テーブルＴ８である。
該品質情報テーブルＴ８は、１行目のＬ１の優先度：高の項目列の品質値が（除外）とされている。その他の各項目列および該データ項目列に格納されるデータは、品質情報テーブルＴ７と同様であるので説明は省略する。

次いで、経路制御対象候補抽出部３５１は、品質情報テーブルＴ８を品質情報テーブル記憶部３７から読み出して、種別と対応付けられた優先度毎の品質値の該品質情報テーブルの行の情報を優先度、品質値の順に昇順にソートし、優先度が高く、品質が悪い順に経路制御対象候補通信フローとして抽出する。具体的には、経路制御対象候補抽出部３５１は、品質情報テーブルＴ８を参照し、優先度：高の項目列に品質値が格納されている種別、Ｌ２、Ｌ３を経路制御対象候補通信フローとして抽出する。

経路制御対象候補抽出部３５１は、複数の経路制御対象候補通信フローが抽出された場合、当該項目内の各品質値を比較し、品質値の悪い通信フローを経路制御対象候補通信フローとして抽出する。ここで、複数の経路制御対象候補通信フローが抽出され、かつ同一の品質値が同一項目列に格納されている場合において、該経路制御対象候補通信フローの複数の項目列に品質値が格納されている、例えば、優先度：高と優先度：中とに品質値が格納されている通信フローを経路制御対象候補通信フローとして抽出する。また、経路制御対象候補抽出部３５１は、複数の経路制御対象候補通信フローが抽出され、かつ同一の品質値が同一項目列に格納されている場合において、該経路制御対象候補通信フローの優先度の高い項目列に品質値が多い通信フロー、例えば、優先度：高の項目列に１つの品質値が格納された通信フローと、該項目列に２つの品質値が格納された通信フローとを比較し、該項目列に２つの品質値が格納されている通信フローを経路制御対象候補通信フローとして抽出する。

経路制御対象候補抽出部３５１は、品質情報テーブルＴ８を参照して、種別Ｌ３のリンクリストが格納された行を最上位に、次いでＬ２のリンクリストが格納された行を、次いでＬ１のリンクリストが格納された行を、次いで、ＣＦ１３のリンクリストが格納された行の順にソートして品質情報テーブルＴ８を更新し、品質情報テーブルＴ９を生成する。

例えば、品質情報テーブルＴ９の１行目は、種別の項目列にＬ３を、優先度：高の項目列に２．６、３．３を格納し、２行目は、種別の項目列にＬ２を、優先度：高の項目列に２．６を格納し、３行目は、種別の項目列にＬ１を、優先度：高の項目列に（除外）を、優先度：中の項目列に２．９を、優先度：低の項目列に２．８を格納し、４行目は、種別の項目列にＣＦ１３を、優先度：低の項目列に２．０を格納していることを表している。
このように、経路制御対象候補抽出部３５１は、更新した品質情報テーブルＴ９を参照し、最上位の通信フロー、すなわち品質が悪く、優先度の高い通信フローから順に経路制御対象候補通信フローとして抽出する。

図１２は、本実施形態に係る経路制御装置３の経路制御決定部３５における経路移動および帯域圧縮処理を説明するための概略図である。
通信フローＣＦＨ１、ＣＦＨ２、ＣＦＭ、ＣＦＢＥ各々は、ある２つのパケット転送装置間のリンクＬＸを通過している。該通信フローは、優先度が高である通信フローＣＦＨ１、ＣＦＨ２と、優先度が中である通信フローＣＦＭと、ベストエフォートの通信フローＣＦＢＥとである。例えば、リンクＬＸの帯域幅が１００Ｍとし、各通信フローＣＦＨ１、ＣＦＨ２、ＣＦＭ、ＣＦＢＥの合計の帯域使用率ＵＢが８５％であり、閾値ＳＨが８０％であるとした場合、経路制御対象フロー決定部３５２は、当該リンクＬＸの品質を改善するための帯域幅（要求帯域幅ＲＢ）を５Ｍと算出する。経路制御対象フロー決定部３５２は、算出した要求帯域幅ＲＢ分、経路制御対象候補抽出部３５１が抽出した経路制御対象候補通信フローに対し、経路移動もしくは帯域圧縮処理する。

ここで、当該リンクＬＸには、ベストエフォートの通信フローＣＦＢＥが存在する。経路制御対象候補抽出部３５１は、該通信フローＣＦＢＥを経路制御対象候補通信フローとして抽出する。経路制御対象フロー決定部３５２は、経路制御対象候補通信フローである通信フローＣＦＢＥに対し、経路移動および帯域圧縮処理における経路制御実施判定を行う。

このように、本実施形態によれば、複数の中継装置（パケット転送装置１−１、１−２、１−３、１−４、１−５、１−６、１−７、１ａ−１、１ａ−２、１ａ−３、１ａ−４、１ａ−５、１ａ−６、１ａ−７、１ａ−８）間がリンクで接続されたネットワーク（制御対象ネットワークＮ１）に対して、各通信フローの通信経路を制御するネットワーク制御装置（経路制御装置３）を含むネットワーク制御システムＳ１であって、ネットワーク（制御対象ネットワークＮ１）のリンク各々の品質に関する情報を取得するネットワーク情報取得部（ＮＷ情報取得部３１）と、ネットワーク情報取得部（ＮＷ情報取得部３１）が取得したリンク各々の品質に関する情報に基づいて、リンクのうち輻輳状態にある輻輳リンクを通過する通信フローを抽出する抽出部（経路制御対象候補抽出部３５１）と、ネットワーク情報取得部（ＮＷ情報取得部３１）が取得したリンク各々の品質に関する情報に基づいて、抽出部（経路制御対象候補抽出部３５１）が抽出した通信フローの通信経路を変更させるか否かを決定する決定部（経路制御対象フロー決定部３５２）と、を備え、ネットワーク情報取得部（ＮＷ情報取得部３１）と、抽出部（経路制御対象候補抽出部３５１）と、決定部（経路制御対象フロー決定部３５２）と、における各々の処理を繰り返す。

これにより、通信トラフィックが時間変動しても通信品質が維持されるように制御できる。

また、抽出部（経路制御対象候補抽出部３５１）は、通信フローを品質が悪く優先度が高い順に、抽出する。決定部（経路制御対象フロー決定部３５２）は、抽出部（経路制御対象候補抽出部３５１）が抽出した通信フローの順に通信経路を変更させるか否かを決定する。

これにより、ネットワーク制御システムＳ１は、制御対象ネットワークＮ１に流れる優先度の高い順に通信フローを抽出でき、優先度に応じて制御対象ネットワークＮ１中の制御ができ、通信トラフィックが時間変動しても通信品質が維持されるように制御することができる。

また、決定部（経路制御対象フロー決定部３５２）は、ネットワーク（制御対象ネットワークＮ１）における通信経路に関する情報を取得し、取得した通信経路に関する情報に基づいて通信フローの通信経路の変更が可能か否かを判定し、通信フローの通信経路の変更が不可能であるとき、通信フローが通過する輻輳リンクの帯域制限をする。

これにより、ネットワーク制御システムＳ１は、ベストエフォートなどの通信フローに対して通信帯域の制限を行うことで、通信フローの通信経路の変更ができない場合においても、通信フローの品質を向上させることができる。

また、抽出部（経路制御対象候補抽出部３５１）は、帯域制限されたリンクを通過する通信フローを抽出し、決定部（経路制御対象フロー決定部３５２）は、抽出部（経路制御対象候補抽出部３５１）が抽出した通信フローが通過する帯域制限されたリンクのうち、最も上流に位置するリンクに対する帯域制限を緩和する。

これにより、ネットワーク制御システムＳ１は、帯域制限された通信フローに対し、該帯域制限の緩和をすることができ、通信トラフィックが時間変動しても通信品質が維持されるように制御できる。

なお、上述した実施形態における経路制御装置３（ネットワーク制御装置）の一部、または全部をコンピュータで実現するようにしても良い。その場合、この制御機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現しても良い。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、経路制御装置３（ネットワーク制御装置）に内蔵されたコンピュータシステムであって、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。

また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでも良い。

また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。

また、上述した実施形態における経路制御装置３（ネットワーク制御装置）の一部、または全部を、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の集積回路として実現しても良い。経路制御装置３（ネットワーク制御装置）の各機能ブロックは個別にプロセッサ化してもよいし、一部、または全部を集積してプロセッサ化しても良い。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いても良い。

以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。

１−１、１−２、１−３、１−４、１−５、１−６、１−７、１ａ−１、１ａ−２、１ａ−３、１ａ−４、１ａ−５、１ａ−６、１ａ−７、１ａ−８ パケット転送装置（中継装置）
２ ネットワーク情報収集装置
３ 経路制御装置（ネットワーク制御装置）
４ 経路決定装置
５ パケット転送装置制御装置
３１ ＮＷ情報収集部（ネットワーク情報取得部）
３２ トポロジー情報記憶部
３３ フロー情報更新部
３４ フロー情報記憶部
３５ 経路制御決定部
３５１ 経路制御対象候補抽出部（抽出部）
３５２ 経路制御対象フロー決定部（決定部）
３６ 経路情報送信部
３７ 品質情報テーブル記憶部

Claims (7)

1. 複数の中継装置間がリンクで接続されたネットワークに対して、各通信フローの通信経路を制御するネットワーク制御装置を含むネットワーク制御システムであって、
   前記ネットワークの前記リンク各々の品質値に関する情報を取得するネットワーク情報取得部と、
   前記ネットワーク情報取得部が取得した前記リンク各々の品質値に関する情報に基づいて、前記リンクのうち輻輳状態にある輻輳リンクを通過する前記通信フローを抽出する抽出部と、
   前記ネットワーク情報取得部が取得した前記リンク各々の品質値に関する情報に基づいて、前記抽出部が抽出した前記通信フローの前記通信経路を変更させるか否か、又は前記輻輳リンクの帯域制限をするか否かを、前記品質値に関する情報が改善されているか否かを判定することで前記通信経路の変更又は前記帯域制限を実施するよりも前に決定する決定部と、
   を備え、
   前記ネットワーク情報取得部と、前記抽出部と、前記決定部と、における各々の処理を繰り返し、
   前記リンク各々の品質値に関する情報は品質指標ＱｏＥであること、
   を特徴とするネットワーク制御システム。
2. 前記抽出部は、前記輻輳リンクを通過する通信フローを優先度が高い順に抽出し、
   前記決定部は、前記抽出部が抽出した前記通信フローの順に前記通信経路を変更させるか否かを決定すること、
   を特徴とする請求項１に記載のネットワーク制御システム。
3. 前記決定部は、前記ネットワークにおける通信経路に関する情報を取得し、取得した前記通信経路に関する情報に基づいて前記通信フローの前記通信経路の変更が可能か否かを判定し、前記通信フローの前記通信経路の変更が不可能であるとき、前記通信フローが通過する前記輻輳リンクの前記帯域制限し、
   前記通信経路の変更は、複数の前記通信フローの束ごとに実施され、複数の前記通信フローの束で実施不可能なときに、前記束を分割して前記通信経路を変更すること、
   を特徴とする請求項１に記載のネットワーク制御システム。
4. 前記抽出部は、前記帯域制限された前記リンクを通過する前記通信フローを優先度が高い順に抽出し、
   前記決定部は、前記帯域制限をしてから所定時間経過したときに、前記抽出部が前記優先度が高い順に抽出した前記通信フローが通過する前記帯域制限された前記リンクごとに前記帯域制限の緩和が可能か否かを判定し、前記帯域制限の緩和が可能であると判定した前記帯域制限された前記リンクのうち、最も上流に位置する前記リンクに対する前記帯域制限を緩和すること、
   を特徴とする請求項３に記載のネットワーク制御システム。
5. 複数の中継装置間がリンクで接続されたネットワークに対して、各通信フローの通信経路を制御するネットワーク制御装置を含むネットワーク制御システムにおけるネットワーク制御装置であって、
   前記ネットワークの前記リンク各々の品質値に関する情報を取得するネットワーク情報取得部と、
   前記ネットワーク情報取得部が取得した前記リンク各々の品質値に関する情報に基づいて、前記リンクのうち輻輳状態にある輻輳リンクを通過する前記通信フローを抽出する抽出部と、
   前記ネットワーク情報取得部が取得した前記リンク各々の品質値に関する情報に基づいて、前記抽出部が抽出した前記通信フローの前記通信経路を変更させるか否か、又は前記輻輳リンクの帯域制限をするか否かを、前記品質値に関する情報が改善されているか否かを判定することで前記通信経路の変更又は前記帯域制限を実施するよりも前に決定する決定部と、
   を備え、
   前記ネットワーク情報取得部と、前記抽出部と、前記決定部と、における各々の処理を繰り返すし、
   前記リンク各々の品質値に関する情報は品質指標ＱｏＥであること、
   を特徴とするネットワーク制御装置。
6. 複数の中継装置間がリンクで接続されたネットワークに対して、各通信フローの通信経路を制御するネットワーク制御装置を含むネットワーク制御システムにおけるネットワーク制御方法であって、
   前記ネットワークの前記リンク各々の品質値に関する情報を取得するネットワーク情報取得過程と、
   前記ネットワーク情報取得過程において取得した前記リンク各々の品質値に関する情報に基づいて、前記リンクのうち輻輳状態にある輻輳リンクを通過する前記通信フローを抽出する抽出過程と、
   前記ネットワーク情報取得過程において取得した前記リンク各々の品質値に関する情報に基づいて、前記抽出過程において抽出した前記通信フローの前記通信経路を変更させるか否か、又は前記輻輳リンクの帯域制限をするか否かを、前記品質値に関する情報が改善されているか否かを判定することで前記通信経路の変更又は前記帯域制限を実施するよりも前に決定する決定過程と、
   を有し、
   前記ネットワーク情報取得過程と、前記抽出過程と、前記決定過程と、における各々の処理を繰り返すし、
   前記リンク各々の品質値に関する情報は品質指標ＱｏＥであること、
   を特徴とするネットワーク制御方法。
7. 複数の中継装置間がリンクで接続されたネットワークに対して、各通信フローの通信経路を制御するネットワーク制御装置を含むネットワーク制御システムにおけるネットワーク制御プログラムであって、
   コンピュータに、
   前記ネットワークの前記リンク各々の品質値に関する情報を取得するネットワーク情報取得ステップと、
   前記ネットワーク情報取得ステップにおいて取得した前記リンク各々の品質値に関する情報に基づいて、前記リンクのうち輻輳状態にある輻輳リンクを通過する前記通信フローを抽出する抽出ステップと、
   前記ネットワーク情報取得ステップにおいて取得した前記リンク各々の品質値に関する情報に基づいて、前記抽出ステップが抽出した前記通信フローの前記通信経路を変更させるか否か、又は前記輻輳リンクの帯域制限をするか否かを、前記品質値に関する情報が改善されているか否かを判定することで前記通信経路の変更又は前記帯域制限を実施するよりも前に決定する決定ステップと、
   を有し、
   前記ネットワーク情報取得ステップと、前記抽出ステップと、前記決定ステップと、における各々の処理を繰り返し実行させるためのプログラムであって、
   前記リンク各々の品質値に関する情報は品質指標ＱｏＥである、
   ネットワーク制御プログラム。

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