(57)【要約】【課題】消費電力のより小さい論理トポロジを構築する。【解決手段】論理トポロジを構築する第１のネットワーク装置と、第１のネットワーク装置に接続し、物理トポロジを構築する第２のネットワーク装置とをそれぞれ複数含むネットワークシステムにおいて、情報処理装置は、各第１のネットワーク装置間のパスのトラフィック量を格納する第１の格納部と、第１及び第２のネットワーク装置間のそれぞれの接続に要する消費電力を格納する第２の格納部と、複数の論理トポロジについて、各第１のネットワーク装置間のパスのトラフィック量と第１及び第２のネットワーク装置間の接続に要する消費電力とに基づいて、各第１のネットワーク装置におけるパケット転送処理に係る消費電力と、第１及び第２のネットワーク装置間のそれぞれの接続に係る消費電力と、の総和を算出し、複数の論理トポロジの中から該総和が最も小さい論理トポロジを選択する算出部と、を備える。【選択図】図５
2014116738.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
論理トポロジを構築する第１のネットワーク装置と、前記第１のネットワーク装置に接続し、物理トポロジを構築する第２のネットワーク装置とをそれぞれ複数含むネットワークシステムにおいて、
前記各第１のネットワーク装置間のパスのトラフィック量を格納する第１の格納部と、
前記各第１のネットワーク装置と前記各第２のネットワーク装置とにおいて、それぞれの接続に要する消費電力を格納する第２の格納部と、
複数の論理トポロジについて、前記各第１のネットワーク装置間のパスのトラフィック量と前記それぞれの接続に要する消費電力とに基づいて、各第１のネットワーク装置におけるパケット転送処理に係る消費電力と、各第１のネットワーク装置と各第２のネットワーク装置間の接続に係る消費電力と、の総和を算出し、前記複数の論理トポロジの中から前記総和が最も小さい論理トポロジを選択する算出部と、
を備える情報処理装置。
【請求項２】
前記算出部は、
Ｎ個（Ｎ：正の整数）の論理トポロジの中から、２つの論理トポロジを１組とする、Ｍ組（Ｍ：正の整数）の論理トポロジを選択し、各組について、２つの論理トポロジに基づいて新たに２つの論理トポロジを生成することで２Ｍ個の論理トポロジを生成し、前記Ｎ個の論理トポロジと前記２Ｍ個の論理トポロジとのそれぞれについて、前記総和を算出し、前記総和の小さいＮ個の論理トポロジを選択する処理を、Ｇ回（Ｇ：正の整数）繰り返し行い、前記総和の小さい論理トポロジを決定する、
請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項３】
前記算出部は、論理トポロジを、前記各第１のネットワーク装置間の接続関係を１及び０で表現したビット列に置換し、該ビット列について、前記処理を実行する、
請求項２に記載の情報処理装置。
【請求項４】
前記算出部は、接続不可能な第１のネットワーク装置間についての接続はビット列には含めない、
請求項３に記載の情報処理装置。
【請求項５】
前記算出部は、前記複数の論理トポロジの中から、前記各第１のネットワーク装置の上限リンク数を超過せず、且つ、より前記総和の小さい論理トポロジを選択する、
請求項１から４のいずれか一項に記載の情報処理装置。
【請求項６】
前記算出部は、前記複数の論理トポロジの中に、上限リンク数を超過するリンクを有する第１のネットワーク装置を含む論理トポロジが有る場合には、各論理トポロジについて、前記総和と超過リンク数とからメトリックを算出し、前記メトリックが最も小さい論理トポロジを選択する、
請求項５に記載の情報処理装置。
【請求項７】
論理トポロジを構築する第１のネットワーク装置と、前記第１のネットワーク装置に接続し、物理トポロジを構築する第２のネットワーク装置とをそれぞれ複数含むネットワークシステムにおいて、
コンピュータが、
前記各第１のネットワーク装置間のパスのトラフィック量を格納し、
前記各第１のネットワーク装置と前記各第２のネットワーク装置とにおいて、それぞれの接続に要する消費電力を格納し、
複数の論理トポロジについて、前記各第１のネットワーク装置間のパスのトラフィック
量と前記それぞれの接続に要する消費電力とに基づいて、各第１のネットワーク装置におけるパケット転送処理に係る消費電力と、各第１のネットワーク装置と各第２のネットワーク装置間の接続に係る消費電力と、の総和を算出し、前記複数の論理トポロジの中から前記総和が最も小さい論理トポロジを選択する、
情報処理方法。
【請求項８】
論理トポロジを構築する第１のネットワーク装置と、前記第１のネットワーク装置に接続し、物理トポロジを構築する第２のネットワーク装置とをそれぞれ複数含むネットワークシステムにおいて、
コンピュータに、
前記各第１のネットワーク装置間のパスのトラフィック量を格納させ、
前記各第１のネットワーク装置と前記各第２のネットワーク装置とにおいて、それぞれの接続に要する消費電力を格納させ、
複数の論理トポロジについて、前記各第１のネットワーク装置間のパスのトラフィック量と前記それぞれの接続に要する消費電力とに基づいて、各第１のネットワーク装置におけるパケット転送処理に係る消費電力と、各第１のネットワーク装置と各第２のネットワーク装置間の接続に係る消費電力と、の総和を算出させ、前記複数の論理トポロジの中から前記総和が最も小さい論理トポロジを選択させる、
ための情報処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、論理トポロジの構築を行う情報処理装置，情報処理方法，及び情報処理プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１Ａは、光ネットワークにおける物理トポロジとＩＰ（Internet Protocol）トポロ
ジとの一例を示す図である。光ネットワークでは、ＯＸＣ（Optical Cross-Connect：光
クロスコネクト）間の接続によって物理トポロジが形成される。各ＯＸＣは、トランスポンダによってルータを接続している。ＯＸＣは、光信号と電気信号との変換を行い、ＯＸＣ間では光信号が流され、ＯＸＣとルータ間では電気信号が流される。
【０００３】
ＯＸＣのトランスポンダと、ルータのＯＸＣと接続するポートとは、電源のオン／オフを制御することができる。したがって、ルータ間のリンク（光ダイレクトパス）は、該当するＯＸＣのトランスポンダとルータの接続ポートとをオンにすることによって有効になる。すなわち、ＩＰトポロジは、ＯＸＣのトランスポンダとルータの接続ポートとのリンクを動的にオン／オフすることによって、動的に生成することができる。なお、ＯＸＣ間の接続については、オン／オフは制御することができない。
【０００４】
図１Ａでは、ＩＰトポロジは、各拠点がフルメッシュに接続されているトポロジである。図１ＡのＩＰトポロジにおけるルータ＃１とルータ＃３を結ぶダイレクトパスは、実際の物理トポロジ上では、ルータ＃１，ＯＸＣ＃１，ＯＸＣ＃２，ＯＸＣ＃３，ルータ＃３を通る経路となる。
【０００５】
図１Ｂは、ＩＰリンクに対応する光パスの一例を示す図である。図１Ｂでは、図１Ａにおいて示される物理トポロジ上で、ＩＰトポロジ５０が形成されている。ＩＰトポロジ５０上で、ルータ＃１とルータ＃４との間は、ダイレクトパスは形成されていない。そのため、ルータ＃１とルータ＃４との間のパスは、例えば、ルータ＃３を経由して、ルータ＃１とル−タ＃３との間のＩＰリンクとルータ＃３とル−タ＃４との間のＩＰリンクとを用いた経路になる。このように、ＩＰトポロジ上の２つのルータ間のパスにおいて、他のルータを経由するパスを、以降、マルチホップパスと称する。
【０００６】
物理トポロジ上においても、ルータ＃１とルータ＃４との間のパスは、ルータ＃１とルータ＃３との間のパスと、ルータ＃３とルータ＃４との間のパスとを用いた経路になる。したがって、ルータ＃１の接続ポートとＯＸＣ＃１のトランスポンダ，ルータ＃４の接続ポートとＯＸＣ＃４のトランスポンダがオンになる。さらに、ルータ＃３及びＯＸＣ＃３では、ルータ＃１とルータ＃３との間のパス用の接続ポートとトランスポンダと、ルータ＃３とルータ＃４との間のパス用の接続ポートとトランスポンダと、がそれぞれオンになる。なお、ルータ及びＯＸＣにおいて、接続ポート及びトランスポンダとリンク先のルータとの対応は、設定により変更可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−１６１５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の一態様は、消費電力のより小さい論理トポロジを構築可能な情報処理装置，
情報処理方法，及び情報処理プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の態様の一つは、
論理トポロジを構築する第１のネットワーク装置と、前記第１のネットワーク装置に接続し、物理トポロジを構築する第２のネットワーク装置とをそれぞれ複数含むネットワークシステムにおいて、
前記各第１のネットワーク装置間のパスのトラフィック量を格納する第１の格納部と、
前記各第１のネットワーク装置と前記各第２のネットワーク装置とにおいて、それぞれの接続に要する消費電力を格納する第２の格納部と、
複数の論理トポロジについて、前記各第１のネットワーク装置間のパスのトラフィック量と前記それぞれの接続に要する消費電力とに基づいて、各第１のネットワーク装置におけるパケット転送処理に係る消費電力と、各第１のネットワーク装置と各第２のネットワーク装置間の接続に係る消費電力と、の総和を算出し、前記複数の論理トポロジの中から前記総和が最も小さい論理トポロジを選択する算出部と、
を備える情報処理装置である。
【００１０】
本発明の他の態様の一つは、上述した情報処理装置が上述した処理を実行する情報処理方法である。また、本発明の他の態様は、コンピュータを上述した情報処理装置として機能させるプログラム、及び当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を含むことができる。コンピュータ等が読み取り可能な記録媒体には、データやプログラム等の情報を電気的、磁気的、光学的、機械的、または化学的作用によって蓄積し、コンピュータ等から読み取ることができる記録媒体をいう。
【発明の効果】
【００１１】
開示の情報処理装置，情報処理方法，及び情報処理プログラムによれば、トレードオフの関係にある、パケット転送処理に係る消費電力と、論理トポロジ上のネットワーク装置間の接続に係る消費電力とを考慮して、消費電力のより小さい論理トポロジを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】光ネットワークにおける物理トポロジとＩＰトポロジとの一例を示す図である。
【図１Ｂ】ＩＰリンクに対応する光パスの一例を示す図である。
【図２Ａ】リンク生成電力とトラフィック転送電力との関係を示す図である。
【図２Ｂ】リンク生成電力とトラフィック転送電力との関係を示すグラフの一例である。
【図３】第１実施形態におけるネットワークシステムの構成の一例を示す図である。
【図４】設計サーバのハードウェア構成の一例を示す図である。
【図５】第１実施形態における設計サーバの機能ブロックの一例を示す図である。
【図６】拠点間トラフィックマトリクスの一例を示す図である。
【図７Ａ】トポロジ情報のビット列への置換の例を示す図である。
【図７Ｂ】トポロジ情報のビット列への置換の例を示す図である。
【図７Ｃ】トポロジ情報のビット列への置換の例を示す図である。
【図８】遺伝的アルゴリズムによるＩＰトポロジ探索処理の一例を示す図である。
【図９】ＩＰトポロジ計算部の処理のフローチャートの一例である。
【図１０】図９に示されるＯＰ１４及びＯＰ１７の電力評価処理のフローチャートの一例である。
【図１１Ａ】第１実施形態のシミュレーションの例のトポロジを示す図である。
【図１１Ｂ】図１１Ａに示される各トポロジのシミュレーション結果の比較を示す図である。
【図１２】第２実施形態における電力評価処理のフローチャートの一例である。
【図１３Ａ】第２実施形態のシミュレーションの例のトポロジを示す図である。
【図１３Ｂ】図１３Ａに示される各トポロジのシミュレーション結果の比較を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。以下の実施形態の構成は例示であり、本発明は実施形態の構成に限定されない。
【００１４】
＜第１実施形態＞
例えば、図１Ａに示されるネットワークシステムにおいて、各ルータでは、処理トラフィック量に応じて消費電力が変化する。より具体的には、ルータでは、処理トラフィック量が多くなると、トラフィック転送に要する電力が大きくなる。また、光ネットワークでは、ルータの接続ポートとＯＸＣのトランスポンダとをオン／オフすることによってＩＰトポロジを動的に構築することが可能である。このとき、オン状態のルータの接続ポート及びＯＸＣのトランスポンダの分だけ電力が消費される。すなわち、ＩＰリンクの数が多くなるほど、オン状態のルータの接続ポート及びＯＸＣのトランスポンダによる消費電力が多くなる。なお、光信号はトラフィック量に応じて電力変化しないため、ＯＸＣの消費電力はトラフィック量に応じては変化しないという特性がある。
【００１５】
以降、ＩＰトポロジにおけるルータのトラフィック転送処理に要する電力を、“トラフィック転送電力”と称する。また、ＩＰトポロジにおけるルータの接続ポートとＯＸＣのトランスポンダとのオン状態での消費電力を“リンク生成電力”と称する。また、以降、単に“リンク”や“リンク数”と称するときには、ＩＰトポロジ上のリンクを示す。
【００１６】
図２Ａは、リンク生成電力とトラフィック転送電力との関係を示す図である。図２Ａでは、ルータ＃１−＃４によって、同一のネットワークにおいて構築された、異なる３つのＩＰトポロジ６０，７０，８０が示される。ＩＰトポロジ６０は、ルータ＃２に他のルータ＃１，＃３，＃４が接続されている、スター型のトポロジである。ＩＰトポロジ８０は、各ルータが互いにダイレクトパスを構築するフルメッシュ型のトポロジである。ＩＰリンク数は、ＩＰトポロジ６０、ＩＰトポロジ７０、ＩＰトポロジ８０の順で多くなる。
【００１７】
ＩＰリンク数が少ない場合には、オンになるルータの接続ポート及びＯＸＣのトランスポンダの数が少ないため、リンク生成電力も小さくなる。しかしながら、リンク数が少ない場合には、マルチホップパスが増えるため、経由点となるルータにおけるトラフィック量が大きくなる。例えば、ＩＰトポロジ６０では、スター型の中心であるルータ＃２では、ルータ＃１とルータ＃３，ルータ＃１とルータ＃４，ルータ＃３とルータ＃４とのトラフィックを中継するため、処理するトラフィック量が多くなる。したがって、ＩＰリンク数が少ない場合には、トラフィック転送電力が大きくなる。
【００１８】
一方、ＩＰリンク数が多くなると、ダイレクトパスが増え、マルチホップパスが減り、経由点となるルータにおけるトラフィック量が小さくなる。したがって、リンク数が多い場合には、トラフィック転送電力が小さくなる。一方、リンク数が多くなると、オンになるルータの接続ポート及びＯＸＣのトランスポンダの数が増えるため、リンク生成電力は大きくなる。
【００１９】
したがって、図２Ａに示されるＩＰトポロジのうち、リンク生成電力は、ＩＰトポロジ６０が一番小さくなり、ＩＰトポロジ８０が一番大きくなる。トラフィック転送電力は、ＩＰトポロジ６０が一番大きくなり、ＩＰトポロジ８０が一番小さくなる。
【００２０】
このように、リンク生成電力とトラフィック転送電力とは、一方が小さくなるともう一方が大きくなるという、トレードオフの関係にある。
【００２１】
図２Ｂは、リンク生成電力とトラフィック転送電力との関係を示すグラフの一例である。上述のように、リンク生成電力とトラフィック転送電力とは、トレードオフの関係にあるため、省電力なＩＰトポロジを構築するために、第１実施形態では、リンク生成電力とトラフィック転送電力の双方を考慮する。
【００２２】
図３は、第１実施形態におけるネットワークシステム１００の構成の一例を示す図である。ネットワークシステム１００は、設計サーバ１と、複数のルータ（ルータ＃１−＃４）と、複数のＯＸＣ（ＯＸＣ＃１−＃４）とを含む。ルータ＃１−＃４と、ＯＸＣ＃１−＃４とは、それぞれ、接続ポートとトランスポンダとで接続されている。ネットワークシステム１００では、ＯＸＣ＃１−＃４によって物理トポロジが構築され、ルータ＃１−＃４によってＩＰトポロジが構築される。設計サーバ１は、「情報処理装置」の一例である。ルータは、「第１のネットワーク装置」の一例である。ＯＸＣは「第２のネットワーク装置」の一例である。ＩＰトポロジは「論理トポロジ」の一例である。
【００２３】
設計サーバ１は、ネットワークシステム１００における、省電力なＩＰトポロジを動的に構築する。設計サーバ１は、ルータ＃１−＃４から、各ＩＰリンクのトラフィック量を所定の周期で収集し、リンク生成電力とトラフィック転送電力との総和が最も小さくなるような省電力な論理トポロジを決定する。設計サーバ１は、各ルータ及び各ＯＸＣに、決定したＩＰトポロジを通知する。各ルータ及び各ＯＸＣは、設計サーバ１からＩＰトポロジが通知されると、ルータとＯＸＣ間の接続ポート及びトランスポンダをオンまたはオフして、ＩＰトポロジを構築する。
【００２４】
図４は、設計サーバ１のハードウェア構成の一例を示す図である。設計サーバ１は、例えば、サーバとしての専用のコンピュータ，汎用のコンピュータである。また、設計サーバ１は、ルータ＃１−＃４のいずれかであってもよい。設計サーバ１は、プロセッサ１０１，主記憶装置１０２，入力装置１０３，出力装置１０４，補助記憶装置１０５，可搬記録媒体駆動装置１０６，ネットワークインタフェース１０７を備える。また、これらはバス１０９により互いに接続されている。
【００２５】
入力装置１０３は、例えば、キーボード，マウス等のポインティングデバイス等である。入力装置１０３から入力されたデータは、プロセッサ１０１に出力される。
【００２６】
可搬記録媒体駆動装置１０６は、可搬記録媒体１１０に記録されるプログラムや各種データを読出し、プロセッサ１０１に出力する。可搬記録媒体１１０は、例えば、ＳＤカード，ｍｉｎｉＳＤカード，ｍｉｃｒｏＳＤカード，ＵＳＢ（Universal Serial Bus）フラッシュメモリ，ＣＤ（Compact Disc），ＤＶＤ(Digital Versatile Disc)，又はフラッシュメモリカードのような記録媒体である。
【００２７】
ネットワークインタフェース１０７は、ネットワークとの情報の入出力を行うインタフェースである。ネットワークインタフェース１０７は、有線のネットワーク、および、無線のネットワークと接続する。設計サーバ１は、ネットワークインタフェース１０７を通じて、ルータ及びＯＸＣと通信を行う。ネットワークインタフェース１０７は、例えば、ＮＩＣ（Network Interface Card），無線ＬＡＮ（Local Area Network）カード等である。ネットワークインタフェース１０７で受信されたデータ等は、プロセッサ１０１に出力される。
【００２８】
補助記憶装置１０５は、様々なプログラムや、各プログラムの実行に際してプロセッサ１０１が使用するデータを格納する。補助記憶装置１０５は、例えば、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ROM）、又はハードディスクドライブ（Hard Disc Drive）等の不揮発性のメモリである。補助記憶装置１０５は、例えば、オペレーティングシステム（ＯＳ），ＩＰトポロジ設計プログラム，その他様々なアプリケーションプログラムを保持する。
【００２９】
主記憶装置１０２は、プロセッサ１０１に、補助記憶装置１０５に格納されているプログラムをロードする記憶領域および作業領域を提供したり、バッファとして用いられたりする。主記憶装置１０２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）のような半導体メモリである。
【００３０】
プロセッサ１０１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）である。プロセッ
サ１０１は、補助記憶装置１０５又は可搬記録媒体１１０に保持されたＯＳや様々なアプリケーションプログラムを主記憶装置１０２にロードして実行することによって、様々な処理を実行する。プロセッサ１０１は、１つに限られず、複数備えられてもよい。
【００３１】
出力装置１０４は、プロセッサ１０１の処理の結果を出力する。出力装置１０４は、例えば、スピーカ等の音声出力装置，ディスプレイ，プリンタを含む。
【００３２】
例えば、設計サーバ１は、プロセッサ１０１が補助記憶装置１０５に保持されるＩＰトポロジ設計プログラムを主記憶装置１０２にロードして実行する。設計サーバ１は、ＩＰトポロジ設計プログラムの実行を通じて、各ルータから各ＩＰリンクのトラフィック量を収集し、省電力なＩＰトポロジを求め、各ルータ及び各ＯＸＣに通知する。なお、設計サーバ１のハードウェア構成は、一例であり、上記に限られず、実施の形態に応じて適宜構成要素の省略や置換、追加が可能である。ＩＰトポロジ設計プログラムは、例えば、可搬記録媒体１１０に記録されていてもよい。ＩＰトポロジ設計プログラムは、「情報処理プログラム」の一例である。
【００３３】
図５は、第１実施形態における設計サーバ１の機能ブロックの一例を示す図である。設計サーバ１は、例えば、プロセッサ１０１が補助記憶装置１０５に格納されるＩＰトポロジ設計プログラムを実行することによって、ＩＰトポロジ計算部１１，トラフィック計測部１２，機器電力管理部１３，ＩＰトポロジ制御部１４として動作する。なお、設計サーバ１の各機能ブロックは、プロセッサ１０１のソフトウェア処理によって実現されることに限られず、ハードウェアによって実現されてもよい。例えば、設計サーバ１の各機能ブロックを実現するハードウェアには、ＬＳＩ（Large Scale Integration），ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等がある。
【００３４】
機器電力管理部１３は、例えば、各ルータの電力特性情報，各ルータのポート消費電力情報，各ＯＸＣのトランスポンダ消費電力情報を保持する。各ルータの電力特性情報は、例えば、単位データ量当たりの転送処理に要する電力（以降、“トラフィック転送電力パラメータ［Ｗ／Ｇｂｐs］”）である。各ルータのポート消費電力情報は、例えば、ルー
タのＯＸＣとの接続ポート１つ当たりのオン状態の消費電力（以降、“ＩＰポート電力パラメータ［Ｗ／ポート］”）である。各ＯＸＣのトランスポンダ消費電力情報は、例えば、ＯＸＣのトランスポンダ１つ当たりのオン状態での消費電力（以降、“トランスポンダ転送電力パラメータ［Ｗ／トランスポンダ］”）である。
【００３５】
機器電力管理部１３は、例えば、主記憶装置１０２の記憶領域の一部である。例えば、図３に示されるルータ＃１とルータ＃２との間のＩＰリンク（光ダイレクトパス）が有効になる場合には、ルータ＃１の接続ポートとＯＸＣ＃１のトランスポンダ，ルータ＃２の接続ポートとＯＸＣ＃２トランスポンダがオンになる。したがって、１つのＩＰリンクを
生成するのに要する電力は、２つのルータの接続ポートと２つのＯＸＣのトランスポンダの消費電力の総和になる。各ルータの電力特性情報，各ルータのポート消費電力情報，及び各ＯＸＣのトランスポンダ消費電力情報は、例えば、予め管理者によって入力されることによって保持されていてもよいし、各装置に電力ＭＩＢ（Management Information Base）等が設定されている場合には、各装置から取得されることによって保持されてもよい
。機器電力管理部１３は、「第２の格納部」の一例である。
【００３６】
トラフィック計測部１２は、各ルータから各ＩＰリンクのトラフィック情報を収集する。例えば、トラフィック情報は、ＳＮＭＰ（Simple Network Management Protocol）等を用いて定期的に収集される。トラフィック情報の収集は、例えば、５分おき，１０分おき等の周期で行われる。トラフィック情報は、例えば、各ルータのＯＸＣとの接続ポートにおける、宛先ＩＰアドレス毎の送信パケットのカウンタ情報である。トラフィック計測部１２は、各ルータから収集したトラフィック情報から、各ＩＰリンクのトラフィック量を算出し、拠点間トラフィックマトリクスを生成する。
【００３７】
図６は、拠点間トラフィックマトリクスの一例を示す図である。拠点とは、各ルータを示す。例えば、各ルータから収集されるトラフィック情報が、ＯＸＣとの接続ポートにおける、宛先ＩＰアドレス毎の送信パケットのカウンタ情報（個／秒）である場合には、１のルータから他の１のルータへのトラフィック量は、カウンタ情報（個／秒）×１パケットのサイズ（ｂｉｔ）により求められる。拠点間トラフィックマトリクスは、例えば、格納部１２ｍに格納される。格納部１２ｍは、例えば、主記憶装置１０２の記憶領域の一部である。また、格納部１２ｍには、ネットワークシステム１００の物理トポロジも保持されてもよい。格納部１２ｍは、「第１の格納部」の一例である。
【００３８】
ＩＰトポロジ制御部１４は、ＩＰトポロジ計算部１１によって決定されたＩＰトポロジを各ルータ及び各ＯＸＣに通知する。各ルータへのＩＰトポロジの通知は、例えば、ルーティング情報を通知することによって行われる。各ＯＸＣへのＩＰトポロジの通知は、例えば、ＯＸＣ間の波長及び光パスの割り当ての設定を通知することによって行われる。
【００３９】
ＩＰトポロジ計算部１１は、各リンクのトラフィック量に基づいて、リンク生成電力とトラフィック転送電力との総和が小さくなるようなＩＰトポロジを探索する。第１実施形態では、ＩＰトポロジ計算部１１は、トポロジ情報をビット列に表現し、遺伝的アルゴリズムを用いて、ＩＰトポロジの探索を行う。ＩＰトポロジ計算部１１は、「算出部」の一例である。
【００４０】
遺伝的アルゴリズムとは、ランダムに生成されたＮ個（Ｎ：正の整数）の個体（現世代）について、評価関数により適応度を求め、現世代の個体間で交叉及び突然変異により新たに個体を生成し、生成した個体からＮ個の個体（次世代）を淘汰することをＧ回（Ｇ：正の整数）繰り返し行い、解を求める方法である。ＩＰトポロジ計算部１１は、個体として、ＩＰトポロジを表わすビット列を用い、適応度として、トポロジの消費電力、すなわち、リンク生成電力とトラフィック転送電力との総和を用いて、遺伝的アルゴリズムによりＩＰトポロジを探索する。
【００４１】
（ビット列の生成）
図７Ａ，図７Ｂ，図７Ｃは、それぞれ、トポロジ情報のビット列への置換の例を示す図である。このビット列が、遺伝的アルゴリズムにおける個体となる。図７Ａ，図７Ｂ，図７Ｃでは、いずれも、物理トポロジは、共通しており、ルータ４台及びＯＸＣ４台によって構築される。ただし、図７Ａ，図７Ｂ，図７Ｃにおいて、ＯＸＣは省略されている。また、図７Ａ，図７Ｂ，図７Ｃでは、ルータ＃１とルータ＃４とは、伝送距離が長く、光ダイレクトパスを構築できないものとする。
【００４２】
ＩＰトポロジ計算部１１は、まず、拠点（ルータ）間のリンク（光ダイレクトパス）生成の有無を示すリンクマトリクスを生成する。リンクマトリクスの、リンクが生成される拠点間に該当する成分は「１」となり、リンクが生成されない拠点間に該当する成分は「０」となる。また、拠点間の距離が長すぎる等で、ダイレクトパスを構築できない拠点間に該当する成分は「ｎｕｌｌ」となる。図７Ａ，図７Ｂ、図７Ｃでは、ルータ＃１とルータ＃４との間では、ダイレクトパスを構築できないため、ルータ＃１（Ｆｒｏｍ）とル−タ＃４（Ｔｏ）に該当する成分，及び，ルータ＃４（Ｆｒｏｍ）とルータ＃１（Ｔｏ）に該当する成分は、「ｎｕｌｌ」となる。また、リンクマトリクスでは、Ｆｒｏｍ(行)とＴｏ（列）とを入れ替えた成分は同じリンクを示すので、対称となる。
【００４３】
トポロジ情報を示すビット列は、例えば、対称により重複する成分と「ｎｕｌｌ」である成分とを除外したリンクマトリクスの成分を並べて生成される。図７Ａ，図７Ｂ，図７Ｃに示されるネットワークでは、ルータ＃１（Ｆｒｏｍ）とルータ＃２（Ｔｏ），ルータ＃１（Ｆｒｏｍ）とルータ＃３（Ｔｏ），ルータ＃２（Ｆｒｏｍ）とルータ＃３（Ｔｏ），ルータ＃２（Ｆｒｏｍ）とルータ＃４（Ｔｏ），ルータ＃３（Ｆｒｏｍ）とルータ＃４（Ｔｏ）に該当する成分を、この順番に並べてビット列が生成される。ただし、ビット列の生成は、これに限られない。
【００４４】
図７Ａに示される例では、ルータ＃１，ルータ＃３，ルータ＃４は、それぞれルータ＃２とリンクを生成し、ルータ＃２以外のルータとはリンクを生成していない。したがって、図７Ａに示されるＩＰトポロジのビット列は、「１０１１０」となる。
【００４５】
図７Ｂに示される例では、ルータ＃１とルータ＃２，ルータ＃２とルータ＃４，ルータ＃４とルータ＃３，ルータ＃３とルータ＃１との間でリンクが生成される。したがって、図７Ｂに示されるＩＰトポロジのビット列は、「１１０１１」となる。
【００４６】
図７Ｃに示される例では、ルータ＃１とルータ＃４との間以外でリンクが生成される。したがって、図７Ｃに示されるＩＰトポロジのビット列は、「１１１１１」となる。
【００４７】
（トポロジ消費電力の算出）
トポロジ計算部１１は、トポロジ情報からビット列を生成したら、次に、トポロジの消費電力を算出する。このトポロジ消費電力が、遺伝的アルゴリズムにおける適応度となる。トポロジの消費電力は、リンク生成電力と、トラフィック転送電力との総和として求められる。
【００４８】
まず、リンク生成電力は、機器電力管理部１３によって保持される、トランスポンダ消費電力情報とポート消費電力情報とを用いて求められる。
【００４９】
１つのＩＰリンク（ダイレクトパス）が生成される場合には、２つのルータの接続ポートと、２つのＯＸＣのトランスポンダとがオンになる。例えば、各ルータのＩＰポート電力パラメータが同じで、且つ、各ＯＸＣのトランスポンダ電力パラメータが同じである場合には、リンク生成電力は、ＩＰリンク数×２×（ＩＰポート電力パラメータ＋トランスポンダ電力パラメータ）で求められる。
【００５０】
図７Ａ，図７Ｂ，図７Ｃにおいて、各ルータのＩＰポート電力パラメータが同じ、且つ、各ＯＸＣのトランスポンダ電力パラメータが同じであると想定する。また、リンク生成電力パラメータ＝２×（ＩＰポート電力パラメータ＋トランスポンダ電力パラメータ）＝３０（Ｗ／リンク）であると想定する。この場合には、図７Ａに示されるＩＰトポロジはＩＰリンクを３本持つので、リンク生成電力は、３０（Ｗ／リンク）×３（リンク）＝９
０（Ｗ）である。図７Ｂに示されるＩＰトポロジはＩＰリンクを４本持つので、リンク生成電力は、３０（Ｗ／リンク）×４（リンク）＝１２０（Ｗ）である。図７Ｃに示されるＩＰトポロジはＩＰリンクを５本持つので、リンク生成電力は、３０（Ｗ／リンク）×５（リンク）＝１５０（Ｗ）である。
【００５１】
次に、トラフィック転送電力は、例えば、以下のようにして求められる。
（１）各拠点間の最短経路が算出される。
（２）各拠点間の最短経路上にある各ルータに、トラフィックマトリクスから取得される該拠点間のトラフィック量が加算され、各ルータ上を流れるトラフィック量が求められる。
（３）各ルータにおけるトラフィック転送電力パラメータ（Ｗ／Ｇｂｐｓ）に該ルータの転送トラフィック量が積算されて、各ルータのトラフィック転送に要するルータ転送電力が算出される。各ルータのルータ転送電力の総和がトラフィック転送電力として算出される。
【００５２】
例えば、各拠点間のトラフィック量が一律１Ｇｂｐｓ、各ルータのトラフィック転送電力パラメータが５（Ｗ／Ｇｂｐｓ）である場合の、図７ＡのＩＰトポロジのトラフィック転送電力の算出について説明する。
【００５３】
図７Ａでは、拠点間の最短経路が以下のように求められる。各拠点間のトラフィック量は、１Ｇｂｐｓである。
・ルータ＃１→ルータ＃２
・ルータ＃１→ルータ＃２→ルータ＃３
・ルータ＃１→ルータ＃２→ルータ＃４
・ルータ＃２→ルータ＃１
・ルータ＃２→ルータ＃３
・ルータ＃２→ルータ＃４
・ルータ＃３→ルータ＃２→ルータ＃１
・ルータ＃３→ルータ＃２
・ルータ＃３→ルータ＃２→ルータ＃４
・ルータ＃４→ルータ＃２→ルータ＃１
・ルータ＃４→ルータ＃２
・ルータ＃４→ルータ＃２→ルータ＃３
【００５４】
各拠点間のトラフィック量が１Ｇｂｐｓより、図７Ａの各ルータで処理される転送トラフィック量は、以下の通りである。
・ルータ＃１：６Ｇｂｐｓ
・ルータ＃２：１２Ｇｂｐｓ
・ルータ＃３：６Ｇｂｐｓ
・ルータ＃４：６Ｇｂｐｓ
【００５５】
したがって、各ルータのルータ転送電力と、その総量、すなわち、図７ＡのＩＰトポロジのトラフィック転送電力は以下の通りである。
・ルータ＃１：６［Ｇｂｐs］×５［Ｗ／Ｇｂｐｓ］＝３０［Ｗ］
・ルータ＃２：１２［Ｇｂｐs］×５［Ｗ／Ｇｂｐｓ］＝６０［Ｗ］
・ルータ＃３：６［Ｇｂｐs］×５［Ｗ／Ｇｂｐｓ］＝３０［Ｗ］
・ルータ＃４：６［Ｇｂｐs］×５［Ｗ／Ｇｂｐｓ］＝３０［Ｗ］
・トラフィック転送電力：３０［Ｗ］＋６０［Ｗ］＋３０［Ｗ］＋３０［Ｗ］＝１５０［Ｗ］
【００５６】
同様にして、図７Ｂ及び図７ＣのＩＰトポロジのトラフィック転送電力も求められる。図７ＢのＩＰトポロジのトラフィック転送電力は１４０Ｗ、図７ＣのＩＰトポロジのトラフィック転送電力は１３０Ｗであるとする。
【００５７】
リンク生成電力とトラフィック転送電力とが算出されたら、これらの総和がトポロジの消費電力となる。図７Ａに示されるＩＰトポロジの消費電力は、リンク生成電力９０［Ｗ］＋トラフィック転送電力１５０［Ｗ］＝２４０［Ｗ］である。図７Ｂに示されるＩＰトポロジの消費電力は、リンク生成電力１２０［Ｗ］＋トラフィック転送電力１４０［Ｗ］＝２６０［Ｗ］である。図７Ｃに示されるＩＰトポロジの消費電力は、リンク生成電力１５０［Ｗ］＋トラフィック転送電力１３０［Ｗ］＝２８０［Ｗ］である。
【００５８】
（遺伝的アルゴリズムによるＩＰトポロジ探索処理）
図８は、遺伝的アルゴリズムによるＩＰトポロジ探索処理の一例を示す図である。ＩＰトポロジ計算部１１は、遺伝的アルゴリズムにおける個体としてＩＰトポロジから生成されるビット列、適応度としてＩＰトポロジの消費電力を用いる。
【００５９】
ＩＰトポロジ計算部１１は、Ｋ世代として、例えば、１０個の個体、すなわち、ビット列に置換されたＩＰトポロジを選択する（ＯＰ１：初期化）。なお、Ｋ＝１、すなわち、第１世代の場合には、ＩＰトポロジ計算部１１は、ランダムに１０個体（ビット列）を生成する。Ｋ＝２以上、すなわち、第２世代以降は、Ｋ−１世代の淘汰の結果である１０個体（ビット列）が用いられる。
【００６０】
次に、ＩＰトポロジ計算部１１は、１０個体について、トポロジの消費電力を求める（ＯＰ２：電力評価）。トポロジの消費電力の算出処理は、上述の通りである。次に、ＩＰトポロジ計算部１１は、１０個体から２個体を選択して１組として、５組選択し、各組の個体を組み替え（交叉）、ビット反転を起こし（変異）、１０の子個体を生成する（ＯＰ３：交叉、変異）。
【００６１】
例えば、交叉及び突然変異は、親個体Ａ，Ｂの一部を入れ替え（交叉）、更に、ビット列の一部を反転させる（突然変異）ことによって、子個体ＡＡ，ＡＢを生成することである。
【００６２】
例えば、親個体Ａ：１１００１、親個体Ｂ：１００１０の２−４ビット目が入れ替えられて交叉されると、子個体ＡＡ´：１００１１、子個体ＡＢ´：１１０００が生成される。さらに、この子個体ＡＡ´：１００１１、子個体ＡＢ´：１１０００の３ビット目が反転され突然変異されると、子個体ＡＡ：１０１１１、子個体ＡＢ：１１１００が生成される。このようにして、ＩＰトポロジ計算部１１は、２つの親個体Ａ、Ｂから、２つの子個体ＡＡ，ＡＢを生成する。ＩＰトポロジ計算部１１は、これを５組の親個体について行い、１０の子個体を生成する。なお、このときの子個体の生成方法、すなわち、交叉及び変異の方法は特定の１の方法に限られず、既知の方法のいずれが用いられてもよい。
【００６３】
ＩＰトポロジ計算部１１は、新たに生成された１０の子個体について、トポロジの消費電力を求める（ＯＰ４：電力評価）。ＩＰトポロジ計算部１１は、１０の親個体，１０の子個体の、合わせて２０個体の中から、トポロジの消費電力の小さい１０個体を選択する（ＯＰ５：淘汰）。この選択された１０個体がＫ＋１世代の個体となる。
【００６４】
ＩＰトポロジ計算部１１は、上述の遺伝的アルゴリズムによるＩＰトポロジ探索処理を、例えば、１０世代分繰り返し行う。ＩＰトポロジ計算部１１は、１０世代目の淘汰により選択された１０個体の中で、最もトポロジの消費電力が小さい個体を、ネットワークシステム１００に適用するＩＰトポロジとして選択する。
【００６５】
（処理の流れ）
図９は、ＩＰトポロジ計算部１１の処理のフローチャートの一例である。図９に示されるフローチャートは、例えば、トリガとなるイベントの発生時、又は、所定の周期で実行される。トリガとなるイベントとは、例えば、ルータ又はＯＸＣが追加又は削除される等のネットワークの物理トポロジの変更等である。また、所定の周期は、例えば、５分おき、１時間おきである。
【００６６】
ＯＰ１１では、ＩＰトポロジ計算部１１は、トラフィックマトリクスを格納部１２ｍから読出し、各ＩＰリンク間のトラフィック量（トラフィックデマンド）を収集する。ＯＰ１２では、ＩＰトポロジ計算部１１は、物理トポロジを取得する。物理トポロジは、例えば、各ルータから、トラフィック情報とともに接続関係の情報（例えば、ルーティング情報）を収集して、これを基に取得されてもよいし、予め管理者によって設定されていてもよい。物理トポロジは、例えば、格納部１２ｍにトラフィックマトリクスとともに格納されていてもよいし、トラフィックマトリクスは別の、主記憶装置１０２の記憶領域の一部に格納されていてもよい。なお、物理トポロジは、ダイレクトパスを形成できない拠点（ルータ）間を検出するために用いられる。
【００６７】
ＯＰ１３−ＯＰ１８は遺伝的アルゴリズムによるＩＰトポロジ探索処理である。ＯＰ１３では、ＩＰトポロジ計算部１１は、ランダムに選択した１０のＩＰトポロジから、それぞれに対応する１０のビット列を定義する。ＯＰ１４では、ＩＰトポロジ計算部１１は、１０のＩＰトポロジについて、トポロジの消費電力を算出し、電力評価を行う。ＯＰ１５，ＯＰ１６では、ＩＰトポロジ計算部１１は、１０のＩＰトポロジから２個体で１組の５組を選択し、各組の個体を交叉及び突然変異させることにより、１０の子個体を生成する。ＯＰ１７では、ＩＰトポロジ計算部１１は、新たに生成された１０の子個体について、トポロジの消費電力を算出し、電力評価を行う。ＯＰ１８では、１０の親個体と１０の子個体の中から、消費電力が小さい１０個体を選択して淘汰する。
【００６８】
ＯＰ１９では、ＩＰトポロジ計算部１１は、終了条件が満たされたか否かを判定する。終了条件は、例えば、１０世代分の遺伝的アルゴリズムによるＩＰトポロジ探索処理が終了することである。終了条件が満たされた場合には（ＯＰ１９：Ｙｅｓ）、図９に示される処理が終了する。終了条件が満たされない場合には（ＯＰ１９：Ｎｏ）、すなわち、遺伝的アルゴリズムによるＩＰトポロジ探索処理が、例えば、１０世代分行われていない場合には、処理がＯＰ１４にもどって、遺伝的アルゴリズムによるＩＰトポロジ探索処理が繰り返し実行される。
【００６９】
なお、第１実施形態では、遺伝的アルゴリズムによるＩＰトポロジ探索処理において、親個体、子個体ともに１０ずつ用いたが、これに限られず、親個体，子個体の数はネットワークの規模（拠点数等）によって適宜設定される。また、親個体と子個体とは、同数でなくともよい。また、第１実施形態では、１０世代分の遺伝的アルゴリズムによるＩＰトポロジ探索処理が実行されるが、該処理を繰り返す回数は、１０回に限られない。
【００７０】
図１０は、図９に示されるＯＰ１４及びＯＰ１７の電力評価処理のフローチャートの一例である。図１０に示されるフローチャートは、選択されている各個体（ＩＰトポロジ）について、実行される。
【００７１】
ＯＰ２１は、リンク生成電力の算出処理を示す。ＯＰ２１では、ＩＰトポロジ計算部１１は、各ルータのオン状態の接続ポートの総消費電力（図中“ＩＰポート電力”）と、各ＯＸＣのオン状態のトランスポンダの総消費電力（図中“トランスポンダ電力”）との総和をリンク生成電力として算出する。
【００７２】
ＯＰ２２−ＯＰ２５は、トラフィック転送電力の算出処理を示す。ＯＰ２２では、ＩＰトポロジ計算部１１は、拠点間の最短経路を算出する。ＯＰ２３では、ＩＰトポロジ計算部１１は、トラフィックマトリクスから各拠点間のトラフィック量を取得し、ＩＰリンク毎に、流れるトラフィック量を算出する。ＯＰ２４では、ＩＰトポロジ計算部１１は、ＩＰリンク上を流れるトラフィック量から、各ルータの転送トラフィック量を算出する。ＯＰ２５では、ＩＰトポロジ計算部１１は、各ルータのルータ転送電力を算出し、ルータ転送電力の総和をトラフィック転送電力として算出する。
【００７３】
ＯＰ２６では、ＯＰ２１で算出されたリンク生成電力と、ＯＰ２５で算出されたトラフィック転送電力との総和を、該当トポロジの消費電力として算出する。その後、図１０に示される処理が終了する。
【００７４】
なお、図１０では、リンク生成電力の算出処理と、トラフィック転送電力の算出処理トが並行して行われることが示されるが、これに限られず、リンク生成電力，トラフィック転送電力の順、または逆の順番で算出されてもよい。
【００７５】
（第１実施形態の作用及び効果）
図１１Ａは、第１実施形態のシミュレーションの例のトポロジを示す図である。図１１Ａでは、２４拠点を有するネットワークにおけるＩＰトポロジの構築について示される。トポロジ１は、物理トポロジと同じトポロジである。トポロジ２は、第１実施形態における設計サーバ１によって設計されたトポロジである。トポロジ３は、フルメッシュトポロジである。
【００７６】
図１１Ａに示されるシミュレーションでは、設計条件は以下のように設定されている。
・各拠点間のトラフィック量（トラフィックマトリクス）：すべて１Ｇｂｐｓ
・リンク生成電力パラメータ：３０［Ｗ／リンク］
・トラフィック転送電力パラメータ：５［Ｗ／Ｇｂｐｓ］
なお、リンク生成電力パラメータは、１つのＩＰリンクを生成するのに要する電力であって、（ＩＰポート電力パラメータ＋トランスポンダ電力パラメータ）×２である。
【００７７】
なお、図１１Ａに示されるシミュレーションでは、各ビット列の世代交代数は３０００エピソード，交叉率は０．５，突然変異率は０．００７と設定されている。
【００７８】
図１１Ｂは、図１１Ａに示される各トポロジのシミュレーション結果の比較を示す図である。各トポロジのシミュレーション結果は、以下の通りである。
【００７９】
トポロジ１（ＩＰトポロジ＝物理トポロジ）
・リンク生成電力：１２９０［Ｗ］（リンク数４３本）
・トラフィック転送電力：１１１４０［Ｗ］
・トポロジ消費電力：１２４３０［Ｗ］
トポロジ２（ＩＰトポロジ＝設計トポロジ）
・リンク生成電力：１９８０［Ｗ］（リンク数６６本）
・トラフィック転送電力：７６６０［Ｗ］
・トポロジ消費電力：９６８０［Ｗ］
トポロジ３（ＩＰトポロジ＝フルメッシュ）
・リンク生成電力：８２８０［Ｗ］（リンク数２７６本）
・トラフィック転送電力：５６４０［Ｗ］
・トポロジ消費電力：１３９２０［Ｗ］
【００８０】
したがって、トポロジ２、すなわち、第１実施形態の設計サーバ１によって設計されたＩＰトポロジが最も消費電力が小さいことが分かる。また、トポロジ２は、リンク生成電力、トラフィック転送電力、それぞれ個別では、３つのトポロジの中で最も小さいわけではない。しかしながら、トポロジ２のトラフィック転送電力とリンク生成電力との総和、すなわち、トポロジの消費電力は最も小さい。したがって、第１実施形態によれば、リンク生成電力とトラフィック転送電力とのトレードオフの関係を考慮した省電力なＩＰトポロジを構築することができる。
【００８１】
また、ＩＰトポロジをビット列に置換し、トポロジの消費電力を適応度として、遺伝的アルゴリズムを用いてＩＰトポロジを探索することによって、より効率良く省電力なＩＰトポロジを構築することができる。
【００８２】
＜第２実施形態＞
ルータが保持するポート数には限りがあり、ルータが構築できるダイレクトパスの数にも限りがある。第２実施形態では、設計サーバ１は、各ルータが保持するポート数、すなわち、各ルータが構築できるＩＰリンク数の上限を考慮して、省電力なＩＰトポロジを構築する。なお、第２実施形態では、第１実施形態と重複する説明は、省略される。
【００８３】
第２実施形態では、設計サーバ１の構成は、第１実施形態と共通する。第２実施形態では、遺伝的アルゴリズムによるＩＰトポロジの探索処理において、選択した個体（ＩＰトポロジ）の中に、リンク数が超過する個体がある場合には、用いる適応度を変更する点が、第１実施形態と異なる。第２実施形態における、適応度はトポロジメトリックと称する。
【００８４】
図１２は、第２実施形態における電力評価処理のフローチャートの一例である。図１２に示されるフローチャートは、図９に示されるＯＰ１４及びＯＰ１７における電力評価の処理に相当する。
【００８５】
ＯＰ３１では、ＩＰトポロジ計算部１１は、図１０に示されるＯＰ２１−ＯＰ２６を各個体（ＩＰトポロジ）について実行し、全個体の消費電力を算出する。
【００８６】
ＯＰ３２では、ＩＰトポロジ計算部１１は、選択されている１０個体（ＯＰ１４）又は２０個体（ＯＰ１７）中に、リンク数が超過するトポロジが有るか否かを判定する。この判定は、例えば、各ルータの保有ポート数（上限リンク数）を含む構成情報と、リンクマトリクス（図７Ａ−図７Ｃ参照）とから、判定される。
【００８７】
例えば、図７Ａにおいて、各ルータの上限リンク数を２とする。この場合、リンクマトリクスにおいて、ルータ＃２の行または列には、「１」が３つ含まれており、ルータ＃２の構築するリンク数が３本であることが示される。ルータ＃１、＃３、＃４については、リンクマトリクスにおいて、各ルータの該当行または列には、「１」が２つ以下であるので、それぞれ上限リンク数を超えてリンクを構築していないことが示される。したがって、図７Ａに示されるＩＰトポロジの超過リンク数は１となる。
【００８８】
ルータの構成情報は、例えば、ＳＮＭＰ等で各ルータから収集されてもよいし、予め管理者によって設定されてもよい。また、ルータの構成情報は、機器電力管理部１３に保持されてもよいし、機器電力管理部１３とは異なる主記憶装置１０２の記憶領域の一部に保持されてもよい。
【００８９】
リンク数が超過するトポロジが有る場合には（ＯＰ３２：Ｙｅｓ）、全てのトポロジに対して、トポロジメトリックが以下のように設定される（ＯＰ３３）。δは、０＜δであ
って、δ×消費電力＜１となるような微小定数である。
トポロジメトリック＝超過リンク数＋（δ×消費電力）
【００９０】
リンク数が超過するトポロジが無い場合には（ＯＰ３２：Ｎｏ）、全てのトポロジに対して、トポロジメトリックは消費電力に設定される（ＯＰ３４）。
【００９１】
ＯＰ３３及びＯＰ３４の後、トポロジメトリックの大小によって、選択又は淘汰される個体（ＩＰトポロジ）が決定される（図９参照）。具体的には、トポロジメトリックの小さい１０個体が選択される。
【００９２】
このように、第２実施形態では、設計サーバ１は、リンク数が超過するトポロジが有る場合には、トポロジメトリックを超過リンク数に応じた大きさにスケーリングする。これによって、超過リンク数の多いＩＰトポロジほどトポロジメトリックが大きくなり、超過リンク数のより少ないＩＰトポロジが選択されるようになる。
【００９３】
（第２実施形態の作用及び効果）
図１３Ａは、第２実施形態のシミュレーションの例のトポロジを示す図である。図１３Ａでは、２４拠点を有するネットワークにおけるＩＰトポロジの構築について示される。トポロジ１−３は、いずれも、第２実施形態の設計サーバ１によって設計されたＩＰトポロジである。ただし、トポロジ１−３では、各ルータのリンク上限が異なっている。トポロジ１では、各ルータのリンク上限は、３本である。トポロジ２では、各ルータのリンク上限は、６本である。トポロジ３では、各ルータのリンク上限は、１０本である。
【００９４】
図１３Ａに示されるシミュレーションでは、設計条件は以下のように設定されている。
・各拠点間のトラフィック量（トラフィックマトリクス）：すべて１Ｇｂｐｓ
・リンク生成電力パラメータ：３０［Ｗ／リンク］
・トラフィック転送電力パラメータ：５［Ｗ／Ｇｂｐｓ］
なお、リンク生成電力パラメータは、１つのＩＰリンクを生成するのに要する電力であって、（ＩＰポート電力パラメータ＋トランスポンダ電力パラメータ）×２である。
【００９５】
なお、図１３Ａに示されるシミュレーションでは、各ビット列の世代交代数は３０００エピソード，交叉率は０．５，突然変異率は０．００７と設定されている。
【００９６】
図１３Ｂは、図１３Ａに示される各トポロジのシミュレーション結果の比較を示す図である。各トポロジのシミュレーション結果は、以下の通りである。
【００９７】
トポロジ１（リンク上限：３）
・リンク生成電力：１０８０［Ｗ］（リンク３６本）
・トラフィック転送電力：１０２９０［Ｗ］
・トポロジ消費電力：１１３７０［Ｗ］
・ルータが持つ最大リンク数：３本
・ルータが持つ最小リンク数：３本
トポロジ２（リンク上限：６）
・リンク生成電力：１９８０［Ｗ］（リンク６６本）
・トラフィック転送電力：７７００［Ｗ］
・トポロジ消費電力：９６８０［Ｗ］
・ルータが持つ最大リンク数：６本
・ルータが持つ最小リンク数：５本
トポロジ３（リンク上限：１０）
・リンク生成電力：１９８０［Ｗ］（リンク数６６本）
・トラフィック転送電力：７６６０［Ｗ］
・トポロジ消費電力：９６４０［Ｗ］
・ルータが持つ最大リンク数：１０本
・ルータが持つ最小リンク数：４本
【００９８】
したがって、第２実施形態の設計サーバによれば、トポロジ１−３のいずれにおいても、各ルータのリンク上限数を満たすような省電力のＩＰトポロジを構築することができる。
【００９９】
＜その他＞
第１及び第２実施形態では、遺伝的アルゴリズムを用いて省電力なＩＰトポロジの探索が行われる。ただし、これに限られず、例えば、設計サーバ１は、全ＩＰトポロジに対して消費電力を求めて、最も消費電力の小さいＩＰトポロジを特定してもよい。
【０１００】
また、第１及び第２実施形態では、論理トポロジを構築する第１のネットワーク装置としてルータを、物理トポロジを構築する第２のネットワーク装置としてＯＸＣを想定して説明した。ただし、これに限られず、第１及び第２実施形態は、例えば、論理トポロジを構築する第１のネットワーク装置としてルータやＭＰＬＳ（Multi-Protocol Label Switching）装置、物理トポロジを構築する第２のネットワーク装置としてＷＤＭ（Wavelength
Division Multiplexing）伝送装置の組み合わせに適用することもできる。また、第１及び第２実施形態は、例えば、論理トポロジを構築する第１のネットワーク装置としてトンネリングを構築する装置（ルータ、サーバ等）、物理トポロジを構築する第２のネットワーク装置としてルータの組み合わせにも適用することができる。
【符号の説明】
【０１０１】
１      設計サーバ
１１    ＩＰトポロジ計算部
１２    トラフィック計測部
１３    機器電力管理部
１４    ＩＰトポロジ制御部
【図１Ａ】
2014116738.tif 000003
【図１Ｂ】
2014116738.tif 000004
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2014116738.tif 000009
【図６】
2014116738.tif 000010
【図７Ａ】
2014116738.tif 000011
【図７Ｂ】
2014116738.tif 000012
【図７Ｃ】
2014116738.tif 000013
【図８】
2014116738.tif 000014
【図９】
2014116738.tif 000015
【図１０】
2014116738.tif 000016
【図１１Ａ】
2014116738.tif 000017
【図１１Ｂ】
2014116738.tif 000018
【図１２】
2014116738.tif 000019
【図１３Ａ】
2014116738.tif 000020
【図１３Ｂ】
2014116738.tif 000021