(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレイヤを垂直に横断して接続されかつ同一レイヤ上で水平に接続された複数のネットワークエンティティに属する特定のネットワークエンティティがソフトウェア定義のSDエンティティであり、残りのネットワークエンティティが非SDエンティティであり、一部の非SDネットワークエンティティが前記SDエンティティの少なくとも１つと接続されている前記複数のネットワークエンティティのネットワーク構成と、
ネットワークエンティティを制御する集中化されたソフトウェア定義コントローラと、を有し、非SDエンティティは、前記コントローラによって制御できず、前記コントローラは、２つのエンティティ間の通信路の要求に応じて、すべての関係するエンティティに、その要求に従って行動することを通知し、前記エンティティ自身がローカルでの実行および構成について責任を有する状態で、前記コントローラが、前記関係するエンティティへの通知とリソースの割当についてのみ責任を有し、
前記集中化されたコントローラは、パラレルのコンフィグレーションメッセージを、インターネットとTCPプロトコルを介するような帯域外のコネクションを使って、関係のあるすべてのエンティティに送信し、前記関係のあるすべてのエンティティは、ピアエンティティ間のハンドシェイクの必要性がない即座のアクションを起こすことができ、次に、前記関係のあるすべてのエンティティは、アクノレッジメントメッセージを前記集中化されたコントローラに単に送信し、すべてのエンティティがそのようなアクノレッジメントを送信すると、通信路が設立されたと考えられる、ネットワークエンティティを接続するための集中化されたソフトウェア定義ネットワーキング構成。
【請求項２】
前記コントローラは、前記SDネットワークエンティティの全てを追跡し、前記SDネットワークエンティティが互いに垂直または水平に全て接続されている限りは前記SDネットワークエンティティの間に通信路を設立でき、前記集中化されたコントローラは、前記コントローラの管理領域内で始まり、横切り、終端する通信路を設立する、請求項１のネットワーキング構成。
【請求項３】
コントローラの管理領域内を流れるデータは、前記管理領域の外のエンティティに到達する必要が実際にあり、そして、既存のプロトコルおよび技術が、前記データを目的地に持っていくことを引き継ぎ、前記コントローラの管理領域は、接続グラフを形成する垂直および水平の全てのエンティティである、請求項２のネットワーキング構成。
【請求項４】
ソフトウェア定義のSDプロトコルスタックをさらに含み、前記SDプロトコルスタックは、１つのスタック内の異なる複数のレイヤに位置する複数のSDネットワークエンティティを含み、通信路コマンドは、任意のプロトコルを使って実行可能なパラレルのコンフィグレーションメッセージを使って前記コントローラによって発行される、請求項１のネットワーキング構成。
【請求項５】
前記コントローラからパラレルのコンフィグレーションメッセージを受信する、ソフトウェア定義のSDプロトコルスタックをさらに含み、前記プロトコルスタックは、ソースSDプロトコルスタックを含み、前記ソースSDプロトコルスタックでは、前記コントローラからのコマンドが、最も高いレイヤのSDネットワークエンティティから最も低いレイヤのSDネットワークエンティティへのホップの垂直バイパスを可能にし、それによって、処理遅延またはレイテンシを減らす、請求項１のネットワーキング構成。
【請求項６】
前記コントローラからパラレルのコンフィグレーションメッセージを受信する、ソフトウェア定義のSDプロトコルスタックをさらに含み、前記プロトコルスタックは、ソースSDプロトコルスタックを含み、前記ソースSDプロトコルスタックでは、前記コントローラから並列に配布された集中化コマンドが、前記ソースプロトコルスタックから目的地プロトコルスタックへの一方向のバイパスを、その路に沿ったいかなる２つの中間のプロトコルスタックの間の２方向のハンドシェイクを取り除くことによって可能にする、請求項１のネットワーキング構成。
【請求項７】
前記コントローラからパラレルのコンフィグレーションメッセージを受信する、ソフトウェア定義のSDプロトコルスタックをさらに含み、前記プロトコルスタックは、ソースSDプロトコルスタックと目的地プロトコルスタックを含み、SD垂直バイパス通信が、前記目的地スタックでプロトコルスタックを上がっていく関係のない中間の移動を行うことなく、最も低いレイヤのネットワークエンティティを使って直接実行され、そして、他のSDで可能にされたホップの垂直バイパスが、全体的な処理レイテンシを最小化するために利用される、請求項１のネットワーキング構成。
【請求項８】
複数のレイヤを垂直に横断して接続されかつ同一レイヤ上で水平に接続された複数のネットワークエンティティに属する特定のネットワークエンティティがソフトウェア定義のSDエンティティであり、残りのネットワークエンティティが非SDエンティティであり、一部の非SDネットワークエンティティが前記SDエンティティの少なくとも１つと接続されている前記複数のネットワークエンティティのネットワーク構成を接続し、
集中化されたソフトウェア定義コントローラによって、ネットワークエンティティを制御し、非SDエンティティは、前記コントローラによって制御できず、前記コントローラは、２つのエンティティ間の通信路の要求に応じて、すべての関係するエンティティに、その要求に従って行動することを通知し、前記エンティティ自身がローカルでの実行および構成について責任を有する状態で、前記コントローラが、前記関係するエンティティへの通知とリソースの割当についてのみ責任を有し、
前記集中化されたコントローラは、パラレルのコンフィグレーションメッセージを、インターネットとTCPプロトコルを介するような帯域外のコネクションを使って、関係のあるすべてのエンティティに送信し、前記関係のあるすべてのエンティティは、ピアエンティティ間のハンドシェイクの必要性がない即座のアクションを起こすことができ、次に、前記関係のあるすべてのエンティティは、アクノレッジメントメッセージを前記集中化されたコントローラに単に送信し、すべてのエンティティがそのようなアクノレッジメントを送信すると、通信路が設立されたと考えられる、ネットワークエンティティを接続するためのコンピュータで実行される集中化されたソフトウェア定義ネットワーキング方法。
【請求項９】
前記コントローラは、前記SDネットワークエンティティの全てを追跡し、前記SDネットワークエンティティが互いに垂直または水平に全て接続されている限りは前記SDネットワークエンティティの間に通信路を設立でき、前記集中化されたコントローラは、前記コントローラの管理領域内で始まり、横切り、終端する通信路を設立する、請求項８のコンピュータで実行される方法。
【請求項１０】
コントローラの管理領域内を流れるデータは、前記管理領域の外のエンティティに到達する必要が実際にあり、そして、既存のプロトコルおよび技術が、前記データを目的地に持っていくことを引き継ぎ、前記コントローラの管理領域は、接続グラフを形成する垂直および水平の全てのエンティティである、請求項９のコンピュータで実行される方法。
【請求項１１】
ソフトウェア定義のSDプロトコルスタックをさらに含み、前記SDプロトコルスタックは、１つのスタック内の異なる複数のレイヤに位置する複数のSDネットワークエンティティを含み、通信路コマンドは、任意のプロトコルを使って実行可能なパラレルのコンフィグレーションメッセージを使って前記コントローラによって発行される、請求項８のコンピュータで実行される方法。
【請求項１２】
前記コントローラからパラレルのコンフィグレーションメッセージを受信する、ソフトウェア定義のSDプロトコルスタックをさらに含み、前記プロトコルスタックは、ソースSDプロトコルスタックを含み、前記ソースSDプロトコルスタックでは、前記コントローラからのコマンドが、最も高いレイヤのSDネットワークエンティティから最も低いレイヤのSDネットワークエンティティへのホップの垂直バイパスを可能にし、それによって、処理遅延またはレイテンシを減らす、請求項８のコンピュータで実行される方法。
【請求項１３】
前記コントローラからパラレルのコンフィグレーションメッセージを受信する、ソフトウェア定義のSDプロトコルスタックをさらに含み、前記プロトコルスタックは、ソースSDプロトコルスタックを含み、前記ソースSDプロトコルスタックでは、前記コントローラから並列に配布された集中化コマンドが、前記ソースプロトコルスタックから目的地プロトコルスタックへの一方向のバイパスを、その路に沿ったいかなる２つの中間のプロトコルスタックの間の２方向のハンドシェイクを取り除くことによって可能にする、請求項８のコンピュータで実行される方法。
【請求項１４】
前記コントローラからパラレルのコンフィグレーションメッセージを受信する、ソフトウェア定義のSDプロトコルスタックをさらに含み、前記プロトコルスタックは、ソースSDプロトコルスタックと目的地プロトコルスタックを含み、SD垂直バイパス通信が、前記目的地スタックでプロトコルスタックを上がっていく関係のない中間の移動を行うことなく、最も低いレイヤのネットワークエンティティを使って直接実行され、そして、他のSDで可能にされたホップの垂直バイパスが、全体的な処理レイテンシを最小化するために利用される、請求項８のコンピュータで実行される方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２０１２年１１月３日に出願された仮出願番号６１／７０９２６２の優先権を主張し、その内容が参照によって含まれる。
【０００２】
本発明は、一般的には光システムに関し、特には、一方向バイパス通信のレイテンシを伴うソフトウェア定義ネットワーキングのための一般的な集中化アーキテクチャに関する。
【背景技術】
【０００３】
従来の光ネットワークアーキテクチャでは、データが複数のネットワーキングプロトコルレイヤを上下に流れるようなプロトコルスタックが使用される。この双方向の通信は、１つのレイヤから次（上または下）への複数のホップによって発生し、データは、間のレベルごとに、特別なインターフェースによって処理されなければならない。これは、すべてのプロトコルが、自己の行うべき特別な役割を有しており、かつ、データの運搬、処理、データ転送のための役割も有するために生じる。適例は今日のインターネットであり、今日のインターネットは、特定の機能を実行する６個ほどのプロトコルの各々を有するプロトコルスタックを利用する。しかしながら、インターネット上の通信はパケット交換に基づいているので、これらのパケットの各々は、複数のプロトコルレイヤによって実行される一連のデータカプセル化を必要とする。結果として生じるマルチレイヤプロトコル構成は、間のステップごとに、処理遅延および待ち行列（queuing）遅延を招く。さらに、インターネットのパケット交換通信のこの特定の状況以外にも、マルチホップは、一般的に変換され、その結果インターフェースステップごとに遅延し、低レイテンシのアプリケーション／サービスの出現を妨げている。
【０００４】
レイテンシを減らすために、従来のいくつかのアプローチが、ネットワーキングプロトコルスタック内のレイヤのバイパスまたはスキップに基づいて提案されている。例えば、インターネットプロトコル（IP）オーバ波長分割多重通信（WDM）すなわち略してIPoWDMは、確立されたコンセプトであり、そこでは、IPレイヤがWDMレイヤの上に直接存在し、中間のすべてのレイヤをスキップする。さらに最近では、他の従来の研究において、著者らは、光クロスコネクト（OXC）を制御するためのオープンフローベースタイプのソリューションを使って、ソフトウェア定義の集中化ネットワーク制御を開発し、これと、ネットワークリソースを予約するためにピアエンティティ間でハンドシェイクが行われる集中化された一般的なマルチプロトコルラベルスイッチング（GMPLS）ベースのソリューションと、を比較した。パラレルの集中制御を可能にすることにより、オープンフローベースのソリューションは、優れた性能を示した。最後に、別の従来の研究において、試用試験のデモンストレーションが実行され、エレメントが属するレイヤと関係なく、IPレイヤから直接WDMレイヤへと再度IPレイヤへとの間の通信路が、全てのエレメントを構成するためのオープンフローを使ったソフトウェア定義の方法で設立可能なことが示された。異なる複数のレイヤから複数のネットワークエレメントを統合することに加えて、これも、レイヤバイパス（不要な中間インターフェースステップのスキップ）の１つの例である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、以前の研究でのプロトコルとトポロジの一定の制限を克服する、ネットワークエンティティを接続するための汎用的な集中化されたソフトウェア定義ネットワーキングアーキテクチャが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様では、ネットワークエンティティを接続するための集中化されたソフトウェア定義ネットワーキング構成は、複数のレイヤを垂直に横断して接続されかつ同一レイヤ上で水平に接続された複数のネットワークエンティティに属する特定のネットワークエンティティがソフトウェア定義のSDエンティティであり、残りのネットワークエンティティが非SDエンティティであり、一部の非SDネットワークエンティティが前記SDエンティティの少なくとも１つと接続されている前記複数のネットワークエンティティのネットワーク構成と、自己の権限の下にあるネットワークエンティティを制御する集中化されたソフトウェア定義コントローラと、を有し、非SDエンティティは、前記コントローラによって制御できず、前記コントローラは、２つのエンティティ間の通信路の要求に応じて、すべての関係するエンティティに、その要求に従って行動することを通知し、前記エンティティ自身がローカルでの実行および構成について責任を有する状態で、前記コントローラが、前記関係するエンティティへの通知とリソースの割当についてのみ責任を有する。
【０００７】
本発明の類似の態様では、診断分析を使った電池寿命管理のための命令で構成されたコンピュータシステムは、電池の等価回路モデルと、該電池の回路パラメータのバリエーションをキャプチャするオフラインモデルと、を組み合わせ、該等価回路モデルの構成要素は決定された該電池の内部状態に依存し、該オフラインモデルのパラメータは該等価回路モデルを考慮し、オンラインデータ動作モードでは該電池の動作の様々なモードをキャプチャするための実際の動作データと異なる放電レートとを使って該オフラインモデルのパラメータを調整し、上記からの完了した分析を使って、該電池が動作している間、電池内部状態の推定を調整するために、該オフラインモデルがオンラインフェーズで使われることを可能にする。
【０００８】
本発明の類似の形態では、ネットワークエンティティを接続するためのコンピュータで実行される集中化されたソフトウェア定義ネットワーキング構成は、複数のレイヤを垂直に横断して接続されかつ同一レイヤ上で水平に接続された複数のネットワークエンティティに属する特定のネットワークエンティティがソフトウェア定義のSDエンティティであり、残りのネットワークエンティティが非SDエンティティであり、一部の非SDネットワークエンティティが前記SDエンティティの少なくとも１つと接続されている前記複数のネットワークエンティティのネットワーク構成を接続し、集中化されたソフトウェア定義コントローラによって、前記コントローラの権限の下にあるネットワークエンティティを制御し、非SDエンティティは、前記コントローラによって制御できず、前記コントローラは、２つのエンティティ間の通信路の要求に応じて、すべての関係するエンティティに、その要求に従って行動することを通知し、前記エンティティ自身がローカルでの実行および構成について責任を有する状態で、前記コントローラが、前記関係するエンティティへの通知とリソースの割当についてのみ責任を有する。
【０００９】
本発明のこれらおよび他の利点は、以下の詳細な説明および添付の図面を参照することにより当業者にとって明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に応じたもので、集中化されたソフトウェア定義の一方向バイパスアーキテクチャの図であり、このアーキテクチャでは、明細書に記載されているように、ソフトウェア定義のエンティティのみが集中化コントローラによって制御可能である。
【図２】本発明に応じたもので、本発明のアーキテクチャの論理的なシングルレイヤのトポロジの図であり、このアーキテクチャでは、通信路の設立時に集中化コントローラがすべてのエンティティに並列に通知し、ハンドシェイク通信の必要性が無く、通信設立が複数のレイヤおよび複数のドメインにわたってシームレスであり、その結果、図１の実際のトポロジは、ソフトウェア定義の複数のネットワークエンティティのみで構成された１つの論理的なトポロジに変わる。
【図３】本発明に応じたもので、提案のネットワークの正式な定義の数値例を示す図である。
【図４】本発明に応じたもので、提案のソフトウェア定義バイパスネットワークアーキテクチャの高レベルブロック図である。
【図５】本発明に応じたもので、ソフトウェア定義集中化コントローラ（100）の詳細な動作を示すブロック図である。
【図６】本発明に応じたもので、本発明のソフトウェア定義バイパスネットワークアーキテクチャを実行する例示的なコンピュータを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、以前の研究でのプロトコルとトポロジの一定の制限を克服する、ネットワークエンティティを接続するための汎用的な集中化されたソフトウェア定義ネットワーキングアーキテクチャを定義することによって解決される問題に導かれている。提案のアーキテクチャでは、複数のネットワークエンティティは、特定のネットワークセグメント（すなわち、光アクセス／メトロ／コア）の一部として、予め定義されていない。その代わりに、本アーキテクチャは、一般的なマルチレイヤトポロジとして定義され、そのトポロジでは、使用されるネットワークトポロジ／グラフ（すなわち、メッシュ、ツリー、リングなど）に関わらず、複数のネットワークエンティティは、垂直に（異なるレイヤ間の複数のエンティティの接続）または水平に（同一レイヤの複数のピアエレメントの間）相互接続されている。この集中化アーキテクチャのメインのゴールは、１）間のプロトコルレイヤをバイバスすることによって、および、２）同一レイヤの複数のピアエレメント間のいかなるハンドシェイクを除外することによって、いかなる２つのネットワーキングエンティティの間の接続の設立を可能にすることである。集中化されたソフトウェア定義コントローラは、新たな接続を設立するために必要な全てのアクション（すなわち、再構成）を行うことを、接続路に沿った全ての関係のあるネットワークエンティティに、並列に通知を行う。しかしながら、集中化コントローラは、そのようなソフトウェアで可能な再構成可能性をサポートする（すなわち、ソフトウェア定義（SD）の）複数のエンティティのみを制御する権限を有する。そのやり方では、そのコントローラは、「アプリ」（すなわちSD）をインストールした全てのエンティティの知識および制御を有し、水平または垂直に連続するSDエンティティが存在する限り、それらの間で接続（フロー）を設立できる。この方法では、任意のマルチレイヤネットワークは、ソフトウェア定義方法で、低レイテンシなシングルレイヤのアーキテクチャに変換されることができる。結果として、データは、あたかも遅延なしでネットワークを通り抜けることを可能にする垂直なパイプが単に存在するかのように、実際に存在するレイヤに対して透過的に不必要なレイヤをバイパスすることができる。
【００１２】
図１は、提案のアーキテクチャを示す。上述したように、アーキテクチャは、集中化されたソフトウェア定義コントローラ（100）に依存しており、コントローラ（100）の役割は、その権限の下にあるネットワークエンティティのセット全体（図１の（210-510））の「頭脳」として行動することである。２つのエンティティの間の通信路の要求に応じて、コントローラは、それに応じて行動することを、関係のある全てのエンティティに通知する。ただし、コントローラは、関係のあるエンティティへの通知およびリソースの割り当てのみに責任を負い、エンティティ自身が、ローカルでの実行／構成の責任を負う。しかしながら、コントローラは、ソフトウェア定義された（SD）エンティティについてのみの権限を有し、例えば、図１のグローイング（glowing）エレメントのみ、すなわち、（201）、（501）、（210）-（510）、（220）および（230）-（530）が、SDであって（100）によって制御可能である。図１のノングローイング（non-glowing）のエンティティおよびエンティティのレイヤ、すなわち（502）-（504）、（320）および（420）によって示されたように、SDエンティティと垂直（レイヤを横切って）または水平（同一レイヤ上）に接続されコントローラによって制御できないエンティティも存在してもよい。
【００１３】
コントローラ（100）は、SDであるネットワークエンティティの全てを監視し、それらが互いに垂直または水平に全て接続されている限り、それらの間の通信路を設立できる（言い換えれば、ネットワークエンティティの分離されたアイランドは存在できない。）。図１にも示されたように、定められたネットワークセグメントおよびレイヤにおいて、SDネットワークエンティティと非SDネットワークエンティティの混合（例えば、（500）であって、そこでは、（501）のみがSDで、一方、このネットワークセグメント内のレイヤn上の他のエンティティは非SDである）が存在できる。別のネットワークセグメントでは、全てのレイヤ上の全てのエンティティがSDであることが可能である（例えば、図１のレイヤ（210）-（510）内に全てSDエンティティを有する中間のセグメント）。最後に、さらに別のネットワークセグメントでは、SDエンティティが１つのレイヤだけに存在することができる（例えば、図１の右側のセグメント内の最も低いレイヤ（220））。もちろん、集中化コントローラは、コントローラの所有領域（domain）内で始まり、横切り、終了する通信路（すなわち、接続グラフを形成する全ての垂直／水平エンティティ）を設立する。コントローラの所有領域内を実際に流れるデータが、外部のエンティティに到達する必要がある場合、従来のプロトコルと技術は、そのデータを目的地に持っていくことを引き継ぐことになる。このため、図１に示されたトポロジは、ソフトウェア定義方法で、図２の論理的なトポロジに変形可能であり、そこでは、“グローイング（glowing）”（すなわちSD）ネットワークエンティティのみが集中化コントローラ（100）に対して可視化されており、通信が、最も低いSD可能なレイヤ上で発生する（すなわち、（501）から（200）と（210）を通りレイヤ（310）、（410）および（510）をバイパス（飛越）して（530）内の目的地エンティティへ）。図２に示したように、コントローラ（100）は、パラレルのコンフィグレーションメッセージ（110）を、帯域外接続を使って（例えば、インターネットとTCPプロトコルを通じて）、全ての関係のあるエンティティに送り、そのエンティティは、その後、ピアエンティティ間のハンドシェイクを必要としない即時のアクションをすることができる。次に、全ての関係のあるエンティティは、単に、アクノレッジメント（肯定応答）メッセージを、集中化コントローラに送る。全てのエンティティがそのようなアクノレッジメントを送ると、通信路が設立されたと考えられる。
【００１４】
図２の論理的なトポロジでは、複数のレイヤ（すなわち、図１の（501）-（201）、（210）-（510）および（230）-（530））は、実質的に合併し、１つのレイヤとして考えることができる。これは、レイヤのソフトウェア定義バイパスの結果であり、マルチレイヤ処理遅延が減る。ある意味では、SDの特徴は、エンティティが実際に属しているネットワークセグメントまたはレイヤに関わらず、エンティティ間の連続した通信路を設立するために、コントローラが複数の古いインターフェースおよび技術をバイパスすることを可能にする。集中化コントローラによって制御できない（SDでない）エンティティが存在してもよいという事実を支えるアイデアは、これらのエンティティが「アップグレード」されインクリメント手法においてコントローラのエンティティのセットに追加されてもよい、ということである。
【００１５】
ネットワークエンティティの５つのカテゴリが、このアーキテクチャのために定義されている。
ソース（source）エンティティ（Tx）。
目的地（destination）エンティティ（Rx）。
ソースおよび目的地エンティティ（TR）。 
クロスコネクティング（cross-connecting）エンティティ（XC）。 
ソース／目的地能力付きクロスコネクティングエンティティ（Xtr）。
【００１６】
いかなるネットワークエンティティも、これらのカテゴリのいずれか１つのみに属することができる。通信路は、その後、SDエンティティ間に設立でき、ソース能力を有するいかなるエンティティによって開始でき、目的地能力を有するいかなるエンティティで終端できる。集中化コントローラは、制御下の全てのエンティティの完全な知識とそれらのトラフィック状況とを有しているため、経路の計算について責任を負う。
【００１７】
ルーティングプロセスは、３つの非常にシンプルな汎用的なルールに従う：
1）通信路は、できるだけ最下のレイヤに形成される（このため、垂直ホップを最小限にする）。
2）通信路は、エンドツーエンドで同一のレイヤ内の複数のエンティティを横断する（traverse）。
3）同じレイヤの２つのエンティティ間に唯一の通信路がある。
【００１８】
本発明のアーキテクチャは、それから、以下のように正式に定義される。
パラメータおよび変数（1）
Eは、ネットワーク全体でのエンティティのセットとする（レイヤまたはセグメントに関係なく）。
Vは、エンティティのスタックを表すベクトルのセットとする。
Kは、レイヤのセットとし、K={1,2,3...}。
エンティティeは、ネットワーク全体の中で一意に識別され、ここで、
【数１】
0005917771.tif 000002
である。
vkは、エンティティの垂直位置を表すベクトルであり、vk(i)は、レイヤi上のベクトルkに位置するエンティティを表し、vk(i+1)は、vk(i)上に直接位置するエンティティを表し、ここで、
【数２】
0005917771.tif 000003
である。
Links（水平論理的または物理的な相互接続）は、行列
【数３】
0005917771.tif 000004
で表され、ここで、R(m, n)＝1は、エンティティmがエンティティnと接続されていることを示し、R(m, n)＝0は、それらが接続されていないことを示す。
keは、エンティティeが属するベクトルidとする。
ieは、vk(ie)=eのように、エンティティのレベル（レイヤ）とする。
Eiは、同じレイヤiに属するエンティティのセットとし、
【数４】
0005917771.tif 000005
である。
teは、エンティティeのタイプとし、ここで、
【数５】
0005917771.tif 000006
（1＝ソース、2＝目的地、3＝ソース／送信先、4＝クロスコネクティングエンティティ、5＝クロスコネクティング／ソース／目的地）である。
sweは、エンティティeがSDか否かを示すブール変数とし、
【数６】
0005917771.tif 000007
である。
E’は、SDであるエンティティのセットとし、
【数７】
0005917771.tif 000008
である。
Tは、トラフィック行列とし、
【数８】
0005917771.tif 000009
とし、ここで、
T(s,d)＝1は、複数のエンティティの間の接続要求を示し、
【数９】
0005917771.tif 000010
である。
Piは、レイヤiを横断する経路のセットとする。
isdは、経路（s,d）のレイヤとする。
psdiはブール変数で、経路がレイヤi内の（s,d）ペア間で設立されると、psdi＝1となる。
Lsdiは、レイヤi上の経路（s,d）によって横切られるリンクのセットとする。
Esdiは、レイヤi上の経路（s,d）によって横切られるエンティティのセットとする。
【数１０】
0005917771.tif 000011
レイヤiの経路（s,d）がエンティティ（m,n）の間のリンクを横切る場合、
【数１１】
0005917771.tif 000012
となる。
目的関数（2）
【数１２】
0005917771.tif 000013
すなわち、できるだけ最も低いレイヤを使った経路を見つけてホップ数を最小にする。
制約（3）
【数１３】
0005917771.tif 000014
リンク（水平の相互接続が、同一のレイヤのエンティティ間でのみ許可されている。）
【数１４】
0005917771.tif 000015
レイヤi上のエンティティsおよびdの間の唯一の経路。
【数１５】
0005917771.tif 000016
経路によって横切られるすべてのエンティティが、同じレイヤ上に存在する必要がある。
【数１６】
0005917771.tif 000017
経路によって横切られるすべてのエンティティが、集中化コントローラによって制御される必要がある。
【数１７】
0005917771.tif 000018
ソース側でのレイヤのバイパス。
【数１８】
0005917771.tif 000019
目的地側でのレイヤのバイパス。
【数１９】
0005917771.tif 000020
ソースおよび目的地のエンティティsおよびdが、同じレイヤ上に存在する必要がある。
【００１９】
上記（1）の1-19の正式のパラメータおよび変数の定義の実際の使用を説明するために、数値例が図３に示されており、図３は、２つのプロトコルスタック（v1、v2）の３つのレイヤネットワーク（L1、L2、L3）と、５つがSDである６つのネットワークエンティティ（e1-e5）を示している。制約（3）のセットに従う（2）の目標関数を、よく知られた最適化アルゴリズムを使って最適化することによって、最小のホップ数を有する目標通信路がコントローラ（100）によって計算可能である。図１〜３と（1）〜（3）の正式な定義とから、提案の集中化アーキテクチャは、全てのネットワークエンティティまたはレイヤの実際の機能性の観点において完全に一般的であると述べられるであろう。換言すると、所定のネットワークエンティティが、IPルータであるか光受信機であるかは問題ではない。現実に存在するネットワークエンティティが何でどこのあるかに関わらず、集中化されたソフトウェア定義の一方向バイパスアーキテクチャは、容易に、できるだけ多くの中間プロトコルをバイパスすることを求め、かつ、複数のピアエンティティ間のいかなるハンドシェイク通信を減らすこと求める。
【００２０】
図４は、提案のアーキテクチャの最も広範な発明の特徴を示している。図４に示すように、これらは、集中化コントローラ（100）と、ソフトウェア定義プロトコルスタック（600）−（620）で構成される。ここで、SDプロトコルスタックは、スタック内の異なる複数のレイヤに位置するSDネットワークエンティティ（200）−（520）で構成される。通信路コマンドが、パラレルのコンフィグレーションメッセージ（110）を通じてコントローラ（100）によって発行され、該メッセージは、任意のプロトコル（例えば、OpenFlow（オープンフロー））を使って実行されてもよい。ソースSDプロトコルスタック（600）では、コントローラ（100）からのコマンドは、最も高いレイヤのSDネットワークエンティティ（500）から最も低いレイヤのSDネットワークエンティティ（200）への（i-1）ホップ（700）の垂直バイパスを可能にして、特に、処理遅延／レイテンシを減らす。さらに、コントローラ（100）からパラレルに配布された集中化コマンドは、ソースプロトコルスタック（600）から目的地プロトコルスタック（620）への一方向のバイパス（800）を、その経路に沿ったいかなる２つの中間プロトコルスタックの間の２方向ハンドシェイキング（例えば、中間プロトコルスタック（610）での）を取り除くことによって可能にする。最後に、SD垂直バイパス（700）のため、（610）を介した（600）から（620）への通信が、プロトコルスタックを上がっていく関係のない中間の移動（trips）を行うことなく、最も低いレイヤのネットワークエンティティ（200）,（210）,（220）を使いながら直接実行される。目的地（620）では、もう１つの（i-1）ホップのSDで可能にされた垂直バイパス（700）が、全体の処理レイテンシを最小にするために利用される。
【００２１】
図５は、SD集中化コントローラの詳細な動作原理を示しており、SD集中化コントローラは、その制御下にある全てのSDネットワークエンティティの使用リスト（living list）を収集し保持する。このエレメントのリストは、（1）に列挙されたようにパラメータと変数の形式でコントローラ（100）によって記憶される。このリストを収集した後（101）、コントローラは、最小ホップ（すなわち、最も低いレイテンシ）の通信路を計算するための目的関数（2）の最適化を実行する（102）。（102）の結果に基づいて、目標のSDソース−目的地エンティティペアが定義され（103）、結果として生じた決定が、一般的な並列化されたコンフィグレーションメッセ―ジの送信によって、SDネットワークエンティティに通信される（110）。（110）に続いて、コントローラ（100）は、ネットワークエンティティからのアクノレッジメントメッセージを待ち（104）、それに基づいて、新たな経路計算を開始および／または（101）のパラメータ／変数収集の更新を行うことができる。
【００２２】
本発明は、ハードウェア、ファームウェアまたはソフトウェア、あるいはこれら３つの組み合わせで実施されてもよい。本発明の一部がコンピュータプログラムで実装される場合、それらは、プロセッサ、データ記憶システム、揮発性および不揮発性メモリおよび／または記憶素子、少なくとも１つの入力装置、および、少なくとも１つの出力装置を有するプログラム可能なコンピュータで実行されてもよい。
【００２３】
一例として、そのシステムをサポートするコンピュータのブロック図が、図６において次に説明される。コンピュータは、好ましくは、CPUバスによって接続されたプロセッサ、ランダムアクセスメモリ（RAM）、プログラムメモリ（好ましくはフラッシュROMのような書き込み可能なリードオンリメモリ（ROM））および入力／出力（I/O）コントローラを含む。コンピュータは、必要に応じて、ハードディスクやCPUバスに接続されているハードドライブコントローラを含んでもよい。ハードディスクは、本発明のようなアプリケーションプログラムとデータを格納するために使用されてもよい。あるいは、アプリケーションプログラムは、RAMまたはROMに格納されてもよい。I/Oコントローラは、I/Oバスを介してI/Oインターフェースに接続されている。I/Oインターフェースは、シリアルリンク、ローカルエリアネットワーク、無線リンク、光リンクおよびパラレルリンクのような１以上の通信リンク上で、アナログまたはデジタルの形式のうちの１つまたは組合せのデータを送受信する。必要に応じて、ディスプレイ、キーボードおよびポインティングデバイス（マウス）も、I/Oバスに接続されてもよい。あるいは、別個の接続部（別個のバス）が、I/Oインターフェース、ディスプレイ、キーボードおよびポインティングデバイスのために用いられてもよい。プログラム可能な処理システムは、予めプログラムされてもよいし、あるいは別のソース（例えば、フロッピーディスク、CD-ROM、または他のコンピュータ）からプログラムをダウンロードすることによってプログラム（および再プログラム）されてもよい。
【００２４】
各コンピュータプログラムは、マシン読取可能な記憶媒体、または、汎用または専用のプロクラム可能なコンピュータによって読取可能な装置（例えば、プログラムメモリまたは磁気ディスク）に実際に記憶され、上述した手順を実行するためにその記憶媒体または装置がコンピュータによって読まれたときに構成しそのコンピュータの動作を制御する。本発明のシステムは、コンピュータプログラムが構成されたコンピュータ読取可能な記憶媒体において具体化されると考えられてもよく、そのように構成された記憶媒体は、コンピュータに、上述した機能を実行するための特別で予め定義された手法を動作させる。
【００２５】
以上のことからも、本発明は、従来のソリューションとは異なり、特定のネットワークセグメントやプロトコル（例えばIPoWDMおよびコア光ネットワーク）に限らず、異なるセグメントにまたがる任意のマルチレイヤネットワークにも適用可能であることが分かる。これは、低レイテンシのアプリケーション用の低レイテンシの光メトロ／アクセスネットワーク（例えば、モバイルバックホール、データセンター）を定めることを探しているオペレータにとって魅力的でありうる。また、提案のソリューションは、ソフトウェア定義手法において既存のインフラストラクチャをコスト効率よくアップグレードするために、今日のマルチレイヤ化された混成のネットワークにおいて直接的に適用可能である。そのような特性は、複数のオペレータに、集中化されたハードウェア透過制御を介して彼らのインフラストラクチャを統合する権限と、効率的なネットワーク設計を可能にするための管理の容易さと同様に低レイテンシサービスのためのエンドツーエンドのより短い遅延を可能にする権限と、の両方を与える。つまり、提案のソリューションの競争力のある／商業的なアドバンテージは、以下のように要約される：1）ピアエンティティ間の通信の信号方式またはハンドシェイクタイプのための必要性を取り除く並列なネットワークエンティティ構成、そしてこの方法において、エンドツーエンド遅延を最小限にする；2）遅延とリソース使用とエネルギー消費を最小限にするための、中間／無関係なレイヤのバイパスとできるだけ低いレイヤ内のネットワークエンティティの直接の構成；3）容易な管理と効率的な複雑設計のため、特定のネットワークセグメントやプロトコルレイヤに関わらず、すべてのネットワークエレメントの統一；4）既存の異質の複数のマルチレイヤネットワークにおいて抽象化のレベルを上げるため、多数の異なる技術が存在する現在のネットワークアーキテクチャの平易化；5）既存のインフラストラクチャが、コストが効率的でインクリメンタルな手法においてソフトウェアでアップグレードされる、ソフトウェア定義アーキテクチャに対するスムーズなマイグレーション。
【００２６】
上記は、説明的で例示的な各事項であると理解されるべきであり、限定されるものではなく、上述した発明のスコープは、詳細な説明から決定されるべきではなく、むしろ、特許法にて許容される十分な範囲に従って解釈されるようなクレームから決定されるべきである。ここに示され記述された複数の実施形態は本発明の原理の単なる例示であり、当業者は本発明のスコープおよび趣旨から逸脱することなく種々の変形を実施し得ることが理解されるべきである。当業者は、本発明のスコープおよび趣旨から逸脱することなく他の様々な特徴の組み合わせを実行することができる。
【符号の説明】
【００２７】
１００  コントローラ
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図１】
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【図２】
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