(57)【要約】【課題】下位レイヤの物理リンクまたはノードに障害が発生した場合でも、上位レイヤの各ノード間の到達性が確保できる仮想トポロジ設計装置を提供する。【解決手段】仮想トポロジ設計装置１０は、論理トポロジを設計する論理トポロジ設計手段１２と、設計された論理トポロジに対して下位レイヤパスを割り当てる下位レイヤパス割当手段１３と、下位レイヤの物理リンクに障害が発生した場合に、上位レイヤのトラヒック転送機能を有した各ノード間における到達性を保証する条件を示す信頼性条件を論理トポロジが満たすか否かを評価する信頼性評価手段２４と、論理トポロジが信頼性条件を満たさない場合に、割り当てられた下位レイヤパスの終端点を変更させずに下位レイヤパスで経由するノードを変更することで、信頼性条件を満足するように下位レイヤパスの収容変更を設計する下位レイヤパス収容変更設計手段２３とを備える。【選択図】図４
2008211551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
階層化されたネットワーク上の隣接するレイヤのうち相対的に上位に位置するネットワークを示す上位レイヤにおけるトラヒック転送機能を有した複数のノードと、前記隣接するレイヤのうち相対的に下位に位置するネットワークを示す下位レイヤにおける複数のノードとがそれぞれ接続されてなる仮想トポロジ設計システムのネットワークトポロジを設計する仮想トポロジ設計装置であって、
設計対象とするネットワークの物理的な接続を表したトポロジ情報と、前記上位レイヤでどのノードとどのノードとを論理リンクで結合するかを表したトポロジ情報と、あるノードとあるノードとに発生しているトラヒック量の情報とに基づいて、前記上位レイヤの論理トポロジを設計する論理トポロジ設計手段と、
前記設計された論理トポロジに対して、前記下位レイヤにおけるパスを示す下位レイヤパスを割り当てる下位レイヤパス割当手段と、
前記下位レイヤのいずれかの物理リンクまたはノードに障害が発生した場合に、前記上位レイヤの各ノード間における到達性を保証する条件を示す信頼性条件を前記設計された論理トポロジが満たすか否かを評価する信頼性評価手段と、
前記設計された論理トポロジが前記信頼性条件を満たさない場合に、前記割り当てられた下位レイヤパスの終端点を変更させずに前記下位レイヤパスで経由するノードを変更することで、前記信頼性条件を満足するように前記下位レイヤパスの収容変更を設計する下位レイヤパス収容変更設計手段と、を備えることを特徴とする仮想トポロジ設計装置。
【請求項２】
前記下位レイヤは、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）やＴＤＭ（Time Division Multiplexing）などのコネクション型ネットワークであり、かつ、前記上位レイヤは、ＭＰＬＳ（Multi-Protocol Label Switching）などの仮想パスネットワークやＩＰ（Internet Protocol）などのコネクションレス型ネットワークであるトポロジ設計システムのネットワークトポロジを設計することを特徴とする請求項１に記載の仮想トポロジ設計装置。
【請求項３】
同一のリスクを抱えている論理リンクをグループ化したＳＲＬＧ（Shared Risk Link Group）であって前記設計された論理トポロジのカットセットを含むＳＲＬＧのことを示す問題のある１以上のＳＲＬＧの中から特定のＳＲＬＧを選択するＳＲＬＧ選択手段と、
前記選択されたＳＲＬＧに収容された１以上の下位レイヤパスの中から収容変更の対象とする下位レイヤパスを選択する下位レイヤパス選択手段とをさらに備え、
前記下位レイヤパス収容変更設計手段は、前記問題のあるＳＲＬＧに収容された下位レイヤパスの収容変更を設計することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の仮想トポロジ設計装置。
【請求項４】
前記ＳＲＬＧ選択手段は、
前記下位レイヤのいずれかの物理リンクまたはノードに障害が発生した場合に前記上位レイヤにおいて到達性を失うノードの数を算出し、前記算出されたノードの数が多い順に前記問題のあるＳＲＬＧを選択することを特徴とする請求項３に記載の仮想トポロジ設計装置。
【請求項５】
前記下位レイヤパス収容変更設計手段は、
前記問題のあるＳＲＬＧを使用しないことを条件とするか、または、前記問題のあるＳＲＬＧを含めると共に新たに前記問題のあるＳＲＬＧを生じさせないことを条件として、経路を探索し、その探索結果に基づいて、前記下位レイヤパスの収容変更を設計することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の仮想トポロジ設計装置。
【請求項６】
前記問題のある１以上のＳＲＬＧの中から特定のＳＲＬＧを選択する規則を示す１以上のＳＲＬＧ選択則と、前記選択されたＳＲＬＧに収容された１以上の下位レイヤパスの中から収容変更の対象とする下位レイヤパスを選択する規則を示す１以上の下位レイヤパス選択則とを組み合わせて予め作成された複数の下位レイヤパス選択条件ごとに、前記下位レイヤパス収容変更設計手段によって設計された下位レイヤパスの収容変更方針を、記憶手段に記録する収容変更方針記録手段をさらに備えることを特徴とする請求項３ないし請求項５のいずれか一項に記載の仮想トポロジ設計装置。
【請求項７】
前記下位レイヤパス収容変更設計手段によって設計された下位レイヤパスの収容変更方針が前記信頼性条件を満たさない場合に、前記信頼性条件を満たすように新たな下位レイヤパスを追加する下位レイヤパス追加設計手段をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の仮想トポロジ設計装置。
【請求項８】
階層化されたネットワーク上の隣接するレイヤのうち相対的に上位に位置するネットワークを示す上位レイヤにおけるトラヒック転送機能を有した複数のノードと、前記隣接するレイヤのうち相対的に下位に位置するネットワークを示す下位レイヤにおける複数のノードとがそれぞれ接続されてなるトポロジ設計システムのネットワークトポロジを設計する仮想トポロジ設計装置の仮想トポロジ設計方法であって、
論理トポロジ設計手段によって、設計対象とするネットワークの物理的な接続を表したトポロジ情報と、前記上位レイヤでどのノードとどのノードとを論理リンクで結合するかを表したトポロジ情報と、あるノードとあるノードとに発生しているトラヒック量の情報とに基づいて、前記上位レイヤの論理トポロジを設計する論理トポロジ設計ステップと、
下位レイヤパス割当手段によって、前記設計された論理トポロジに対して、前記下位レイヤにおけるパスを示す下位レイヤパスを割り当てる下位レイヤパス割当ステップと、
信頼性評価手段によって、前記下位レイヤのいずれかの物理リンクまたはノードに障害が発生した場合に、前記上位レイヤの各ノード間における到達性を保証する条件を示す信頼性条件を前記設計された論理トポロジが満たすか否かを評価する信頼性評価ステップと、
下位レイヤパス収容変更設計手段によって、前記設計された論理トポロジが前記信頼性条件を満たさない場合に、前記割り当てられた下位レイヤパスの終端点を変更させずに前記下位レイヤパスで経由するノードを変更することで、前記信頼性条件を満足するように前記下位レイヤパスの収容変更を設計する下位レイヤパス収容変更設計ステップと、
下位レイヤパス追加設計手段によって、前記設計された下位レイヤパスの収容変更方針が、前記信頼性条件を満たさない場合に、前記信頼性条件を満たすように新たな下位レイヤパスを追加する下位レイヤパス追加設計ステップと、
を有することを特徴とする仮想トポロジ設計方法。
【請求項９】
ＳＲＬＧ選択手段によって、同一のリスクを抱えている論理リンクをグループ化したＳＲＬＧであって前記設計された論理トポロジのカットセットを含むＳＲＬＧのことを示す問題のある１以上のＳＲＬＧの中から特定のＳＲＬＧを選択するＳＲＬＧ選択ステップと、
下位レイヤパス選択手段によって、前記選択されたＳＲＬＧに収容された１以上の下位レイヤパスの中から収容変更の対象とする下位レイヤパスを選択する下位レイヤパス選択ステップとを有し、
前記下位レイヤパス収容変更設計ステップは、前記問題のあるＳＲＬＧに収容された下位レイヤパスの収容変更を設計することを特徴とする請求項８に記載の仮想トポロジ設計方法。
【請求項１０】
収容変更方針記録手段によって、前記問題のある１以上のＳＲＬＧの中から特定のＳＲＬＧを選択する規則を示す１以上のＳＲＬＧ選択則と、前記選択されたＳＲＬＧに収容された１以上の下位レイヤパスの中から収容変更の対象とする下位レイヤパスを選択する規則を示す１以上の下位レイヤパス選択則とを組み合わせて予め作成された複数の下位レイヤパス選択条件ごとに、前記下位レイヤパス収容変更設計手段によって設計された下位レイヤパスの収容変更方針を、記憶手段に記録する収容変更方針記録ステップを有することを特徴とする請求項９に記載の仮想トポロジ設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＰネットワーク等のコネクションレス型ネットワーク、ＭＰＬＳ等の仮想パス型ネットワーク、ＷＤＭに代表されるコネクション型ネットワーク等の複数のレイヤネットワークから構成される通信ネットワークのトポロジを設計する仮想トポロジ設計装置および仮想トポロジ設計方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
次世代の通信ネットワークであるマルチレイヤネットワークは、例えば、制御プレーンと、サービスネットワークとしての複数のレイヤネットワークを備えている。ここでは、サービスネットワークとして階層化された隣接するレイヤのうち相対的に上位に位置するネットワークを示す上位レイヤ、相対的に下位に位置するネットワークを示す下位レイヤと呼ぶこととする。このサービスネットワークでは、上位レイヤのノードとしてトラヒック転送等の機能を持ったルータが複数存在し、これら上位レイヤのノードと下位レイヤのノードとが接続されている。上位レイヤは、例えば、ＭＰＬＳ（Multi-Protocol Label Switching）などの仮想パス型ネットワーク（あるいはコネクション型ネットワーク）や、ＩＰ（Internet Protocol）などのコネクションレス型ネットワークである。また、下位レイヤは、例えば、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）やＴＤＭ（Time Division Multiplexing：時分割多重）などのコネクション型ネットワークである。
【０００３】
従来、通信ネットワークのトポロジの設計方法では、上位レイヤの経路およびトポロジと、下位レイヤにおけるパス（下位レイヤパス）の経路とを独立に設計していた。近年、仮想トポロジ（ＶＮＴ：Virtual Network Topology）の概念が登場し、仮想トポロジの設計が行われるようになってきた。仮想トポロジの設計では、上位レイヤにおける要求条件を考慮して、上位レイヤのトポロジと、下位レイヤパスの経路とを非独立に設計する。仮想トポロジでは、物理的なリンク（以下、物理リンクという）で構成される物理トポロジ上に設定された下位レイヤのパスが、上位レイヤの論理的なリンク（以下、論理リンクという）を構成する。そして、論理リンクによって構成される上位レイヤのトポロジを論理トポロジと呼ぶ。
【０００４】
仮想トポロジを設計する方法として、入力された交流トラヒック情報に基づいて、トラヒック収容効率（以下、単に収容効率という）の良いＩＰ（Internet Protocol）レイヤの論理トポロジを出力する方法が知られている（例えば、非特許文献１参照）。しかしながら、非特許文献１に記載された設計法では、信頼性条件を満たすことが考慮されていない。ここで、信頼性条件を満たすとは、下位レイヤの任意の物理リンクまたはノードに障害が発生した場合でも、上位レイヤの各ノード間の到達性が確保されることである。現在のネットワーク基盤となりつつあるＩＰ網は、信頼性条件を満たすことが重要である。
【０００５】
信頼性条件を考慮する仮想トポロジ設計方法は、大別して２つのフェーズ（段階）によって構成される。初段階で、収容効率を考慮して初期状態の仮想トポロジを設計する第１フェーズと、次段階で、初期状態の仮想トポロジを基に信頼性条件を満たすか否かの評価（信頼性評価）を行うと共に、信頼性条件を満たす仮想トポロジへと変更および修正する第２フェーズである。この第２フェーズを実現するアプローチとしては、第１フェーズには存在しなかった下位レイヤパスを新規に追加することで信頼性条件を満たす方法（以下、下位レイヤパス追加法という）が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【非特許文献１】Rajiv Ramaswami, Kumar N. Sivarajan,“Design of Logical Topologies for Wavelength-Routed Optical Networks,”IEEE Journal of selected Areas in Communications, vol.14,no.5, June 1996
【特許文献１】特開２００５−２２３５２２号公報（段落００１７−００１８、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
仮想トポロジの設計方法においては、信頼性条件を満たした上で、さらに、網（ネットワーク）リソースの利用効率を向上させるなど網性能の向上を実現することが要望されている。しかしながら、下位レイヤパス追加法では、下位レイヤのパスを追加する際に、上位レイヤのノード（ＩＰルータ等）に余剰ポートが必要であり、また、下位レイヤのリソース（波長等）を必要とする。
【０００７】
そこで、信頼性条件を満たし、かつ、リソースの利用率も下位レイパス追加法と比較して少なくすむ方法として、下位レイヤパスの追加のみではなく削除をも行うことで、仮想トポロジ変更する方法（以下、下位レイヤパス追加・削除法という）が考えられる。下位レイヤパス追加・削除法では、下位レイヤパスの追加および削除を行うことで、既存の下位レイヤパスの終端点や経由ノードを変更する。したがって、上位レイヤの論理トポロジを大幅に変更する可能性がある。
【０００８】
また、前記した下位レイヤパス追加法および下位レイヤパス追加・削除法において、下位レイヤに新規にパスを追加することは、第１フェーズで当初設計された上位レイヤの論理トポロジに対して論理リンクを追加して論理トポロジを無造作に変更してしまうことになる。また、下位レイヤに新規に追加されたパスは、第１フェーズでの設計には含まれていなかったもの、つまり、本来のトラヒック転送には不要なものである。したがって、パスの追加は、収容効率の観点から非効率な論理トポロジを設計していることになる。さらに、上位レイヤの論理トポロジが変更されると、上位レイヤのノード間で転送されるトラヒックの経路が変更される可能性が生じるため、上位レイヤのサービスネットワークの運用性およびサービス品質の観点から好ましくない場合もある。
【０００９】
本発明は、前記した問題に鑑みて創案されたものであり、下位レイヤの物理リンクまたはノードに障害が発生した場合でも、上位レイヤの各ノード間の到達性が確保できる仮想トポロジ設計装置および仮想トポロジ設計方法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】
【００１０】
前記課題を解決するため、請求項１に記載の仮想トポロジ設計装置は、階層化されたネットワーク上の隣接するレイヤのうち相対的に上位に位置するネットワークを示す上位レイヤにおけるトラヒック転送機能を有した複数のノードと、前記隣接するレイヤのうち相対的に下位に位置するネットワークを示す下位レイヤにおける複数のノードとがそれぞれ接続されてなる仮想トポロジ設計システムのネットワークトポロジを設計する仮想トポロジ設計装置であって、設計対象とするネットワークの物理的な接続を表したトポロジ情報と、前記上位レイヤでどのノードとどのノードとを論理リンクで結合するかを表したトポロジ情報と、あるノードとあるノードとに発生しているトラヒック量の情報とに基づいて、前記上位レイヤの論理トポロジを設計する論理トポロジ設計手段と、前記設計された論理トポロジに対して、前記下位レイヤにおけるパスを示す下位レイヤパスを割り当てる下位レイヤパス割当手段と、前記下位レイヤのいずれかの物理リンクまたはノードに障害が発生した場合に、前記上位レイヤの各ノード間における到達性を保証する条件を示す信頼性条件を前記設計された論理トポロジが満たすか否かを評価する信頼性評価手段と、前記設計された論理トポロジが前記信頼性条件を満たさない場合に、前記割り当てられた下位レイヤパスの終端点を変更させずに前記下位レイヤパスで経由するノードを変更することで、前記信頼性条件を満足するように前記下位レイヤパスの収容変更を設計する下位レイヤパス収容変更設計手段と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
かかる構成によれば、仮想トポロジ設計装置は、信頼性評価手段によって、下位レイヤの物理リンクに障害が発生した場合に、設計された論理トポロジが信頼性条件を満たすか否かを評価する。そして、信頼性条件を満たさない場合に、仮想トポロジ設計装置は、下位レイヤパス収容変更設計手段によって、論理トポロジに対して割り当てられた下位レイヤパスの終端点を変更させずに、その下位レイヤパスで経由するノードを変更することで、信頼性条件を満足するように下位レイヤパスの収容変更を設計する。したがって、仮想トポロジ設計装置は、信頼性条件を満足すると共に、下位レイヤパスの終端点を変更させないので、上位レイヤの論理トポロジが変更されることはない。そのため、下位レイヤに新規に追加される場合と比較して網リソースの利用効率および収容効率の高い仮想トポロジを設計できる。
【００１２】
また、請求項２に記載の仮想トポロジ設計装置は、請求項１に記載の仮想トポロジ設計装置において、前記下位レイヤは、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）やＴＤＭ（Time Division Multiplexing）などのコネクション型ネットワークであり、かつ、前記上位レイヤは、ＭＰＬＳ（Multi-Protocol Label Switching）などの仮想パスネットワークやＩＰ（Internet Protocol）などのコネクションレス型ネットワークであるトポロジ設計システムのネットワークトポロジを設計することが好ましい。
【００１３】
また、請求項３に記載の仮想トポロジ設計装置は、請求項１または請求項２に記載の仮想トポロジ設計装置において、同一のリスクを抱えている論理リンクをグループ化したＳＲＬＧ（Shared Risk Link Group）であって前記設計された論理トポロジのカットセットを含むＳＲＬＧのことを示す問題のある１以上のＳＲＬＧの中から特定のＳＲＬＧを選択するＳＲＬＧ選択手段と、前記選択されたＳＲＬＧに収容された１以上の下位レイヤパスの中から収容変更の対象とする下位レイヤパスを選択する下位レイヤパス選択手段とをさらに備え、前記下位レイヤパス収容変更設計手段が、前記問題のあるＳＲＬＧに収容された下位レイヤパスの収容変更を設計することを特徴とする。
【００１４】
かかる構成によれば、仮想トポロジ設計装置は、問題のあるＳＲＬＧごとに下位レイヤパスの収容変更を設計できる。ここで、問題のあるＳＲＬＧが存在すると、下位レイヤのいずれかの物理リンクまたはノードに障害が発生した場合に、上位レイヤの各ノード間における到達性を保証することができなくなる。したがって、仮想トポロジ設計装置は、カットセットを含むＳＲＬＧがない論理トポロジを設計することで、信頼性条件を満たす論理トポロジを設計できる。ここで、カットセットとは、それを除去するとグラフが非連結となる辺の集合（非連結化集合）の中で、そのどのような部分集合も非連結化集合でないものを示し、論理トポロジがグラフ、論理リンクが辺に相当する。
【００１５】
また、請求項４に記載の仮想トポロジ設計装置は、請求項３に記載の仮想トポロジ設計装置において、前記ＳＲＬＧ選択手段が、前記下位レイヤのいずれかの物理リンクまたはノードに障害が発生した場合に前記上位レイヤにおいて到達性を失うノードの数を算出し、前記算出されたノードの数が多い順に前記問題のあるＳＲＬＧを選択することを特徴とすることを特徴とする。
【００１６】
かかる構成によれば、仮想トポロジ設計装置は、ＳＲＬＧ選択手段によって、上位レイヤにおいて到達性を失うノードの数が多い順に、問題のあるＳＲＬＧを選択するので、被害の大きいＳＲＬＧから選択することができる。したがって、ＳＲＬＧを識別する番号等の識別情報に基づいて論理リンクをランダムに選択する場合等と比較して、修復作業等を効率的に実行できるようにＳＲＬＧを選択することが可能である。
【００１７】
また、請求項５に記載の仮想トポロジ設計装置は、請求項３または請求項４に記載の仮想トポロジ設計装置において、前記下位レイヤパス収容変更設計手段が、前記問題のあるＳＲＬＧを使用しないことを条件とするか、または、前記問題のあるＳＲＬＧを含めると共に新たに前記問題のあるＳＲＬＧを生じさせないことを条件として、経路を探索し、その探索結果に基づいて、前記下位レイヤパスの収容変更を設計することを特徴とする。
【００１８】
かかる構成によれば、仮想トポロジ設計装置は、下位レイヤパス収容変更設計手段が、問題のあるＳＲＬＧを使用しないことを条件として経路を探索するように構成した場合には、そのＳＲＬＧについての問題を比較的容易なアルゴリズムで解消することができる。また、仮想トポロジ設計装置は、下位レイヤパス収容変更設計手段が、問題のあるＳＲＬＧを含めると共に新たに前記問題のあるＳＲＬＧを生じさせないことを条件として経路を探索するように構成した場合には、収容変更に成功した後には、問題のあるＳＲＬＧを新たに生じさせることなく新たな迂回経路を設定できる。なお、経路を探索する方法は、例えば、ＣＳＰＦ（Constrained Shortest Path First）法等を用いることができる。
【００１９】
また、請求項６に記載の仮想トポロジ設計装置は、請求項３ないし請求項５のいずれか一項に記載の仮想トポロジ設計装置において、前記問題のある１以上のＳＲＬＧの中から特定のＳＲＬＧを選択する規則を示す１以上のＳＲＬＧ選択則と、前記選択されたＳＲＬＧに収容された１以上の下位レイヤパスの中から収容変更の対象とする下位レイヤパスを選択する規則を示す１以上の下位レイヤパス選択則とを組み合わせて予め作成された複数の下位レイヤパス選択条件ごとに、前記下位レイヤパス収容変更設計手段によって設計された下位レイヤパスの収容変更方針を、記憶手段に記録する収容変更方針記録手段をさらに備えることを特徴とする。
【００２０】
かかる構成によれば、仮想トポロジ設計装置は、収容変更方針記録手段によって、ＳＲＬＧ選択則と下位レイヤパス選択則とを組み合わせて予め作成された複数の下位レイヤパス選択条件ごとに、設計された下位レイヤパスの収容変更方針を記憶手段に記録する。したがって、様々な下位レイヤパス選択条件を用いることで、問題のあるＳＲＬＧから特定のＳＲＬＧを選択する個々の規則や、その選択されたＳＲＬＧから下位レイヤパスを選択する個々の規則だけに依存することなく、様々なトポロジ、トラヒック量、障害の種類等の個々のケースに対応した最適な収容変更方針を、記録手段に記録された情報から求めることが可能となる。また、単一の下位レイヤパス選択条件しかない場合と比較して、収容変更が失敗する可能性を低減できる。
【００２１】
また、請求項７に記載の仮想トポロジ設計装置は、請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の仮想トポロジ設計装置において、前記下位レイヤパス収容変更設計手段によって設計された下位レイヤパスの収容変更方針が前記信頼性条件を満たさない場合に、前記信頼性条件を満たすように新たな下位レイヤパスを追加する下位レイヤパス追加設計手段をさらに備えることを特徴とする。
【００２２】
かかる構成によれば、仮想トポロジ設計装置は、下位レイヤパス追加設計手段によって、設計された下位レイヤパスの収容変更方針が信頼性条件を満たさない場合に新たな下位レイヤパスを追加できるので、下位レイヤで障害が発生した場合でも、上位レイヤの各ノード間の到達性を確保することが可能となり、この下位レイヤパスの追加を必要最小限に抑制することができる。
【００２３】
また、前記課題を解決するため、請求項８に記載の仮想トポロジ設計方法は、階層化されたネットワーク上の隣接するレイヤのうち相対的に上位に位置するネットワークを示す上位レイヤにおけるトラヒック転送機能を有した複数のノードと、前記隣接するレイヤのうち相対的に下位に位置するネットワークを示す下位レイヤにおける複数のノードとがそれぞれ接続されてなるトポロジ設計システムのネットワークトポロジを設計する仮想トポロジ設計装置の仮想トポロジ設計方法であって、論理トポロジ設計手段によって、設計対象とするネットワークの物理的な接続を表したトポロジ情報と、前記上位レイヤでどのノードとどのノードとを論理リンクで結合するかを表したトポロジ情報と、あるノードとあるノードとに発生しているトラヒック量の情報とに基づいて、前記上位レイヤの論理トポロジを設計する論理トポロジ設計ステップと、下位レイヤパス割当手段によって、前記設計された論理トポロジに対して、前記下位レイヤにおけるパスを示す下位レイヤパスを割り当てる下位レイヤパス割当ステップと、信頼性評価手段によって、前記下位レイヤのいずれかの物理リンクまたはノードに障害が発生した場合に、前記上位レイヤの各ノード間における到達性を保証する条件を示す信頼性条件を前記設計された論理トポロジが満たすか否かを評価する信頼性評価ステップと、下位レイヤパス収容変更設計手段によって、前記設計された論理トポロジが前記信頼性条件を満たさない場合に、前記割り当てられた下位レイヤパスの終端点を変更させずに前記下位レイヤパスで経由するノードを変更することで、前記信頼性条件を満足するように前記下位レイヤパスの収容変更を設計する下位レイヤパス収容変更設計ステップと、下位レイヤパス追加設計手段によって、前記設計された下位レイヤパスの収容変更方針が、前記信頼性条件を満たさない場合に、前記信頼性条件を満たすように新たな下位レイヤパスを追加する下位レイヤパス追加設計ステップと、を有することを特徴とする。
【００２４】
かかる手順によれば、仮想トポロジ設計装置は、信頼性評価ステップで、下位レイヤの物理リンクに障害が発生した場合に、設計された論理トポロジが信頼性条件を満たすか否かを評価する。そして、信頼性条件を満たさない場合に、仮想トポロジ設計装置は、下位レイヤパス収容変更設計ステップで、論理トポロジに対して割り当てられた下位レイヤパスの終端点を変更させずに、その下位レイヤパスで経由するノードを変更することで、信頼性条件を満足するように下位レイヤパスの収容変更を設計する。したがって、仮想トポロジ設計装置は、信頼性条件を満足すると共に、下位レイヤパスの終端点を変更させないので、上位レイヤの論理トポロジが変更されることはない。そのため、下位レイヤに新規に追加される場合と比較して網リソースの利用効率および収容効率の高い仮想トポロジを設計する方法を提供できる。また、設計された下位レイヤパスの収容変更方針が信頼性条件を満たさない場合に、仮想トポロジ設計装置は、下位レイヤパス追加設計ステップで、論理トポロジが信頼性条件を満たすように新たな下位レイヤパスを追加できるので、下位レイヤパスの追加を必要最小限に抑制し、下位レイヤで障害が発生した場合でも、上位レイヤの各ノード間の到達性を確保することが可能となる。
【００２５】
また、請求項９に記載の仮想トポロジ設計方法は、請求項８に記載の仮想トポロジ設計方法において、ＳＲＬＧ選択手段によって、同一のリスクを抱えている論理リンクをグループ化したＳＲＬＧであって前記設計された論理トポロジのカットセットを含むＳＲＬＧのことを示す問題のある１以上のＳＲＬＧの中から特定のＳＲＬＧを選択するＳＲＬＧ選択ステップと、下位レイヤパス選択手段によって、前記選択されたＳＲＬＧに収容された１以上の下位レイヤパスの中から収容変更の対象とする下位レイヤパスを選択する下位レイヤパス選択ステップとを有し、前記下位レイヤパス収容変更設計ステップが、前記問題のあるＳＲＬＧに収容された下位レイヤパスの収容変更を設計することを特徴とする。
【００２６】
かかる手順によれば、仮想トポロジ設計装置は、問題のあるＳＲＬＧごとに下位レイヤパスの収容変更を設計できる。ここで、問題のあるＳＲＬＧが存在すると、下位レイヤのいずれかの物理リンクまたはノードに障害が発生した場合に、上位レイヤの各ノード間における到達性を保証することができなくなる。したがって、仮想トポロジ設計装置は、カットセットを含むＳＲＬＧがない論理トポロジを設計することで、信頼性条件を満たす論理トポロジを設計できる。
【００２７】
請求項１０に記載の仮想トポロジ設計方法は、請求項９に記載の仮想トポロジ設計方法において、収容変更方針記録手段によって、前記問題のある１以上のＳＲＬＧの中から特定のＳＲＬＧを選択する規則を示す１以上のＳＲＬＧ選択則と、前記選択されたＳＲＬＧに収容された１以上の下位レイヤパスの中から収容変更の対象とする下位レイヤパスを選択する規則を示す１以上の下位レイヤパス選択則とを組み合わせて予め作成された複数の下位レイヤパス選択条件ごとに、前記下位レイヤパス収容変更設計手段によって設計された下位レイヤパスの収容変更方針を、記憶手段に記録する収容変更方針記録ステップを有することを特徴とする。
【００２８】
かかる手順によれば、仮想トポロジ設計装置は、収容変更方針記録ステップで、ＳＲＬＧ選択則と下位レイヤパス選択則とを組み合わせて予め作成された複数の下位レイヤパス選択条件ごとに、設計された下位レイヤパスの収容変更方針を記憶手段に記録する。したがって、様々な下位レイヤパス選択条件を用いることで、問題のあるＳＲＬＧから特定のＳＲＬＧを選択する個々の規則や、その選択されたＳＲＬＧから下位レイヤパスを選択する個々の規則だけに依存することなく、個々のケースに対応した最適な収容変更方針を、記録手段に記録された情報から求めることが可能となる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、下位レイヤの物理リンクまたはノードに障害が発生した場合でも、上位レイヤの各ノード間の到達性が確保できる。また、本発明によれば、過剰な網リソースを必要としない利用効率の高い論理トポロジの設計が可能となる。また、本発明によれば、収容効率の高い論理トポロジの設計が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、図面を参照して本発明の仮想トポロジ設計装置および仮想トポロジ設計方法を実施するための最良の形態（以下「実施形態」という）について詳細に説明する。
［仮想トポロジ設計システム］
図１は、本発明の第１実施形態に係る仮想トポロジ設計装置を含む仮想トポロジ設計システムを模式的に示す構成図である。仮想トポロジ設計システム１は、階層化されたネットワーク上の隣接するレイヤのうち相対的に上位に位置するネットワークを示す上位レイヤ２と、隣接するレイヤのうち相対的に下位に位置するネットワークを示す下位レイヤ３とを有している。なお、図１の上段が論理トポロジ、下段が物理トポロジを意味する。
【００３１】
上位レイヤ２は、ＭＰＬＳ（Multi-Protocol Label Switching）などの仮想パスネットワークやＩＰ（Internet Protocol）などのコネクションレス型ネットワークである。
下位レイヤ３は、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）やＴＤＭ（Time Division Multiplexing）などのコネクション型ネットワークである。本実施形態では、上位レイヤ２をＩＰ網、下位レイヤ３をＬ１（レイヤ１）網とした場合について説明する。
【００３２】
上位レイヤ２では、複数（図１で４台）のノードＲ0，Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3が仮想トポロジ設計装置１０に通信可能に接続されている。ノードＲ0，Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3は、上位レイヤ２におけるトラヒック転送機能を有しており、例えば、ＩＰルータから構成される。なお、特に区別しない場合には、ノードＲと表記する。
【００３３】
ノードＲ間を接続するリンクを論理リンクと呼ぶ。具体的には、ノードＲ0，Ｒ1間を接続するリンクを論理リンクｒ1、ノードＲ0，Ｒ2間を接続するリンクを論理リンクｒ2、ノードＲ1，Ｒ2間を接続するリンクを論理リンクｒ3、ノードＲ2，Ｒ3間を接続するリンクを論理リンクｒ4とする。なお、特に区別しない場合には、論理リンクｒと表記する。
【００３４】
下位レイヤ３では、複数（図１で４台）のノードＲ（ノードＲ0，Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3）間に、複数（図１で８台）のノードＮ10〜Ｎ17が通信可能に接続されている。ノードＮ10〜Ｎ17間を接続するリンクを物理リンクｆと呼ぶ。物理リンクｆは、例えば、光ファイバから構成される。ノードＮ10〜Ｎ17は、例えば、Ｌ１スイッチから構成される。なお、特に区別しない場合には、ノードＮと表記する。
【００３５】
下位レイヤ３のパス（下位レイヤパス）をＬ１パスと呼ぶ。Ｌ１パスはパス網トポロジである。上位レイヤ２の論理リンクｒ1は、下位レイヤ３のＬ１パスｐ1を示している。具体的には、Ｌ１パスｐ1は、ノードＲ0，ノードＮ11，ノードＮ13，ノードＲ1を経由する。このＬ１パスｐ1のことを、以下では、「０−１１−１３−１」のように略して示すこととする。また、Ｌ１パスのことを単にパスともいう。
【００３６】
同様に、論理リンクｒ2は、Ｌ１パスｐ2を示しており、Ｌ１パスｐ2は、「０−１１−１４−１７−２」で示される。また、論理リンクｒ3は、Ｌ１パスｐ3を示しており、Ｌ１パスｐ3は、「１−１３−１４−１７−２」で示される。また、論理リンクｒ4は、Ｌ１パスｐ4を示しており、Ｌ１パスｐ4は、「３−１５−１７−２」で示される。なお、特に区別しない場合には、パスｐと表記する。
【００３７】
図１に示した上位レイヤ２のノードＲ0，Ｒ2と、下位レイヤ３のノードＲ0，Ｒ2とをそれぞれ接続する仮想線は、上位レイヤ２のノードＲが下位レイヤ３のノードＮとそれぞれ通信可能に接続されていることを示すためのものである。なお、説明の都合上、ノードＲ1，Ｒ3の仮想線は省略した。
【００３８】
仮想トポロジ設計装置１０は、仮想トポロジ設計システム１のネットワークトポロジを設計するものである。この仮想トポロジ設計装置１０は、仮想トポロジ設計システム１のネットワーク内で、下位レイヤ３のノードＮ間を接続する物理リンクｆに関する情報（物理リンク情報）と、上位レイヤ２のノードＲ間を接続する論理リンクｒに関する情報（論理リンク情報）、および論理リンクｒを構成する下位レイヤ３のパスｐに関する情報（パス情報）を保持している。また、仮想トポロジ設計装置１０は、物理リンク情報、論理リンク情報およびパス情報から、任意の物理リンクｆにおいて障害が発生した場合に、その物理リンクｆに含まれる論理リンクｒが切断されることで、上位レイヤ２のノードＲ間の到達性が失われる障害の発生した物理リンクｆを発見する機能を有している。下位レイヤ３の物理リンクｆに障害が発生した場合でも上位レイヤ２のノードＲ間の到達性を確保することを、「信頼性条件を満たす」という。
【００３９】
［仮想トポロジ設計方法の概要］
仮想トポロジ設計装置１０が信頼性条件を満たすように論理トポロジを設計する方法の概要について、図２および図３を参照して従来の設計方法と比較しながら説明する。図２は、図１に示したシステムの比較例を示す説明図であり、図３は、図１に示したシステムの概要を示す説明図である。まず、図２を参照する。ここでは、比較例として経路計算システム１００を想定する。この経路計算システム１００は、上位レイヤ１０２と下位レイヤ１０３とを有しており、上位レイヤ１０２に複数のノードＲを備え、下位レイヤ１０３に複数のノードＮを備えている。これらノードＲおよびノードＮの配置は、図１に示したものと同一である。相違点は、経路計算システム１００には、各ノードＲに接続された経路計算装置１１０が備えられており、この経路計算装置１１０が、論理トポロジの設計を行うと共に、下位レイヤ１０３の物理リンクｆで障害が発生した場合にＬ１パス（下位レイヤパス）の追加変更を行うことである。つまり、比較例は、下位レイヤパス追加法を示すものである。
【００４０】
図２に示す下位レイヤ１０３のノードＮ14とノードＮ17との間の物理リンクｆにおいて障害が発生した場合を想定する。この場合、この物理リンクｆを通るＬ１パスｐ2，ｐ3が同時に切断される。つまり、論理トポロジにおいて、ノードＲ0−ノードＲ2間の論理リンクｒ2と、ノードＲ1−ノードＲ2間の論理リンクｒ3とがそれぞれ切断される。そのため、ノードＲ0からノードＲ2およびノードＲ3への到達性が失われると共に、ノードＲ1からノードＲ2およびノードＲ3への到達性が失われてしまう。そこで、例えば、ノードＲ0からノードＲ2への到達性を復元するために、経路計算装置１１０は、図２に示す下位レイヤ１０３に破線で示すように、ノードＲ0−ノードＲ3間に、Ｌ１パスｐ5を新規に追加する。このＬ１パスｐ5は、「０−１１−１５−３」で示される。ここで、Ｌ１パスｐ4は、「３−１５−１７−２」で示される。したがって、追加されたパスｐ5および、「３−１５−１７−２」で示されるパスｐ4を用いれば、ノードＲ0からノードＲ3を経由してノードＲ2への到達性が確保されることとなる。これは、論理トポロジの観点では、ノードＲ0−ノードＲ3間に論理リンクｒ5が追加されることを意味する。
【００４１】
次に、図３を参照する。本実施形態において、同様に、図３に示す下位レイヤ３のノードＮ14とノードＮ17との間の物理リンクｆにおいて障害が発生した場合を想定する。例えば、ノードＲ0からノードＲ2への到達性を復元するために、仮想トポロジ設計装置１０は、図１に示す下位レイヤ３に示したＬ１パスｐ2「０−１１−１４−１７−２」を、図３に示す下位レイヤ３に二点鎖線で示すように、「０−１１−１４−１５−１６−１７−２」で示される各ノードを経由するように収容変更を行う。この収容変更されたＬ１パスをＬ１パスｐ6と表記する。このパスｐ6を用いれば、ノードＲ0からノードＲ2への到達性が確保されることとなる。この方法では、論理トポロジは変化しない。このように、本実施形態の仮想トポロジ設計方法は、Ｌ１パス（下位レイヤパス）の収容変更によって、始点および終点の異なる他のＬ１パスを新たに追加することなく、信頼性条件を満たす論理トポロジを設計できる。
【００４２】
（第１実施形態）
［仮想トポロジ設計装置の構成］
図４は、図１に示した仮想トポロジ設計装置を模式的に示す機能ブロック図である。
仮想トポロジ設計装置１０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）と、通信を行うためのＮＩＣ（Network Interface Card）等から構成されている。
【００４３】
仮想トポロジ設計装置１０は、図４に示すように、入力手段１１と、論理トポロジ設計手段１２と、下位レイヤパス割当手段１３と、論理トポロジ高信頼化手段１４と、出力手段１５と、設計論理トポロジ情報記憶手段１６と、設計物理トポロジ情報記憶手段１７と、下位レイヤパス情報記憶手段１８と、ＳＲＬＧ（Shared Risk Link Group）情報作成手段１９と、ＳＲＬＧ情報記憶手段２０とを備えている。
【００４４】
＜入力手段＞
入力手段１１は、所定の情報やコマンドを入力するものであり、例えば、入力インタフェースから構成される。ここで、所定の情報としては、物理トポロジ情報、論理トポロジ情報および交流トラヒック情報を含む。
物理トポロジ情報とは、設計対象とするネットワークの物理的な接続を表したトポロジ情報のことである。
論理トポロジ情報とは、上位レイヤ２でどの対地（ノードＲ）とどの対地（ノードＲ）とを論理リンクで結合するかを表したトポロジ情報のことである。
交流トラヒック情報は、ある対地（ノードＲ）とある対地（ノードＲ）とに発生しているトラヒック量の情報のことである。
【００４５】
＜論理トポロジ設計手段＞
論理トポロジ設計手段１２は、入力手段１１で入力された物理トポロジ情報、論理トポロジ情報および交流トラヒック情報に基づいて、上位レイヤ２の論理トポロジを設計するものである。また、論理トポロジ設計手段１２は、入力された物理トポロジ情報、論理トポロジ情報および交流トラヒック情報を基に、上位レイヤ２におけるどのノードＲ間にどんな付帯条件のＬ１パスｐを張るかということを考慮し、論理トポロジの設計を行う。ここで、付帯条件としては、帯域の情報などがある。以下、設計された論理トポロジおよび物理トポロジを示す情報を、入力された論理トポロジ情報および物理トポロジ情報と区別するために、設計論理トポロジ情報および設計物理トポロジ情報と呼ぶ。論理トポロジ設計手段１２は、設計論理トポロジ情報を設計論理トポロジ情報記憶手段１６に格納すると共に、設計物理トポロジ情報を設計物理トポロジ情報記憶手段１７に格納する。
【００４６】
＜下位レイヤパス割当手段＞
下位レイヤパス割当手段１３は、論理トポロジ設計手段１２で設計された論理トポロジに対して、下位レイヤ３のＬ１パス（下位レイヤパス）ｐを割り当てるものである。下位レイヤパス割当手段１３は、設計された論理トポロジを、対地（ノード）間のパス設定要求として読み替え、論理トポロジの構築に必要なＬ１パスを設定する。Ｌ１パスの設定とは、パスｐと収容媒体との対応付けを行うことである。収容媒体は、例えば、ファイバ心線などである。下位レイヤパス割当手段１３は、設定したＬ１パスに関する情報（Ｌ１パス情報）を下位レイヤパス情報記憶手段１８に格納する。
【００４７】
＜論理トポロジ高信頼化手段＞
論理トポロジ高信頼化手段１４は、ＳＲＬＧ情報記憶手段２０に格納された情報を用いて、評価対象とする論理トポロジが信頼性条件を満たしているかどうかを評価するものである。この論理トポロジ高信頼化手段１４は、論理トポロジ設計手段１２で設計された論理トポロジが信頼性条件を満たす場合に、設計された論理トポロジを通知するメッセージを高信頼論理トポロジ情報として出力手段１５を介して各ノードＲに出力する。また、論理トポロジ高信頼化手段１４は、論理トポロジ設計手段１２で設計された論理トポロジが信頼性条件を満たさない場合に、既存Ｌ１パスの収容換えを行うことで信頼性の確保を試みてＬ１パスの収容変更を行い、Ｌ１パスの収容変更方針の通知メッセージを高信頼論理トポロジ情報として出力する。なお、Ｌ１パスの収容変更の結果、論理トポロジが信頼性条件を満たさない場合には、論理トポロジ高信頼化手段１４は、追加変更された新たなＬ１パスｐの通知メッセージを出力する。
【００４８】
論理トポロジ高信頼化手段１４は、前記した各機能を果たすため、図４に示すように、ＳＲＬＧ選択手段２１と、下位レイヤパス選択手段２２と、下位レイヤパス収容変更設計手段２３と、信頼性評価手段２４と、下位レイヤパス追加設計手段２５と、下位レイヤパス通知手段２６とを備える。
【００４９】
≪ＳＲＬＧ選択手段≫
ＳＲＬＧ選択手段２１は、問題のある１以上のＳＲＬＧの中から特定のＳＲＬＧを選択するものである。ここで、ＳＲＬＧは、同一のリスクを抱えている論理リンク（下位レイヤパス）をグループ化した情報である。そして、「問題のあるＳＲＬＧ」とは、設計された論理トポロジのカットセットを含むＳＲＬＧのことを示す。「問題のあるＳＲＬＧ」は、具体的には、光ファイバ等を指す。
【００５０】
本実施形態では、ＳＲＬＧ選択手段２１は、最大喪失対地数選択法によって、「問題のあるＳＲＬＧ」を選択することとする。最大喪失対地数選択法は、物理リンク（光ファイバ）が切断されることで失われる対地（ノード）数が多い物理リンクに該当するＳＲＬＧから優先的に選択する方法である。具体的には、ＳＲＬＧ選択手段２１は、下位レイヤ３のいずれかの物理リンクまたはノードに障害が発生した場合に上位レイヤ２において到達性を失うノードＲの数を算出し、算出されたノードＲの数が多い順に「問題のあるＳＲＬＧ」を選択する。この方法によれば、被害の大きいＳＲＬＧから優先的に選択することができるので、復旧にとって効果的な効率のよい選択が可能である。
【００５１】
ＳＲＬＧ選択手段２１が、「問題のあるＳＲＬＧ」を選択する方法は、最大喪失対地数選択法に限定されるものではなく、例えば、ランダム選択法やＬ１パス収容数選択法等を挙げることができる。
ランダム選択法は、ＳＲＬＧを識別する番号の数値が小さいものから優先的に選択するか、または、数値が大きいものから優先的に選択する方法である。このランダム選択方法は、ＳＲＬＧの特性を考慮するものではないが、そのアルゴリズムの実現が容易である。
Ｌ１パス収容数選択法は、物理リンク（ファイバ）に収容されているＬ１パスの数が少ないＳＲＬＧから優先的に選択するか、または、多いものから優先的に選択するものである。このＬ１パス収容数選択法によれば、物理リンクに収容されているＬ１パスの数が多いときには、物理リンクの切断によって失われる対地（ノードＲ）数が多い場合があるので、この場合には、ランダム選択法と比較して、復旧にとって効果的な効率のよい選択が可能である。ただし、同じ対地（ノードＲ）を結ぶＬ１パスが複数本ある場合もあり、Ｌ１パスの数に応じて失われる対地数が変化するとは必ずしも限らない。
【００５２】
≪下位レイヤパス選択手段≫
下位レイヤパス選択手段２２は、ＳＲＬＧ選択手段２１で選択されたＳＲＬＧに収容された１以上のＬ１パス（下位レイヤパス）の中から収容変更の対象とするＬ１パスを選択するものである。下位レイヤパス選択手段２２が、ＳＲＬＧに収容された複数のＬ１パスの中から特定のＬ１パスを選択する方法は、特に限定されるものではないが、例えば、ランダム選択法、収容変更前のＨＯＰ数選択法、収容変更後のＨＯＰ数選択法が挙げられる。
【００５３】
ランダム選択法は、Ｌ１パスのＩＤ（パスＩＤ）を示す数値が小さいものから優先的に選択するか、または、数値が大きいものから優先的に選択する方法である。このランダム選択方法は、Ｌ１パスの特性を考慮するものではないが、そのアルゴリズムの実現が容易である。
【００５４】
収容変更前のＨＯＰ数選択法は、Ｌ１パスで経由するノード（ノードＲおよびノードＮ）の数（ＨＯＰ数）が少ないＬ１パスから優先的に選択するか、または、多いものから優先的に選択するものである。例えば、経由するノード数が多いＬ１パスから優先的に選択する（降順で選択する）場合には、選択されたＬ１パスの収容変更を行った後に、その収容変更後のＬ１パスで経由するノード数が、収容変更前のノード数よりも少なくなる可能性があり、効果的である。また、Ｌ１パスを降順で選択する場合には、経由するノード数が少ないＬ１パス、すなわち、効率的な収容が行われているＬ１パスが結果的に選択されないうちに収容変更が完了できるため、収容効率が悪化しないという効果もある。
【００５５】
収容変更後のＨＯＰ数選択法は、収容変更後のＬ１パスで経由するノード（ノードＲおよびノードＮ）の数（ＨＯＰ数）が少ないＬ１パスから優先的に選択するか、または、多いものから優先的に選択するものである。例えば、収容変更後のＬ１パスで経由するノード数が少ないＬ１パスから優先的に選択する（昇順で選択する）場合には、結果的に選択されたＬ１パスが、効率的な収容が行われているものであるため、ネットワーク全体として収容効率の良い経路の割当が実現できるという効果がある。
【００５６】
≪下位レイヤパス収容変更設計手段≫
下位レイヤパス収容変更設計手段２３は、設計された論理トポロジが信頼性条件を満たさない場合に、下位レイヤパス割当手段１３で割り当てられたＬ１パス（下位レイヤパス）の終端点を変更させずにＬ１パスで経由するノードを変更することで、信頼性条件を満足するようにＬ１パスの収容変更を設計するものである。
本実施形態では、下位レイヤパス収容変更設計手段２３は、下位レイヤパス選択手段２２で選択されたＬ１パスの収容変更を設計する。また、下位レイヤパス収容変更設計手段２３は、Ｌ１パスの収容変更の設計において、信頼性評価手段２４と協働して論理トポロジが信頼性条件を満たすようにＬ１パスの収容変更を行う。そして、下位レイヤパス収容変更設計手段２３は、信頼性条件を満たすようにＬ１パスの収容変更ができない場合には、その旨を下位レイヤパス追加設計手段２５に通知する。
【００５７】
下位レイヤパス収容変更設計手段２３は、ＳＲＬＧ選択手段２１によって選択された「問題のあるＳＲＬＧ」を使用しないことを条件とするか、または、「問題のあるＳＲＬＧ」を含めると共に新たに「問題のあるＳＲＬＧ」を生じさせないことを条件として、経路を探索し、その探索結果に基づいて、Ｌ１パス（下位レイヤパス）の収容変更を設計する。ここで、経路探索方法としては、例えば、ＣＳＰＦ（Constrained Shortest Path First）を用いることができる。なお、ＣＳＰＦは、経路の探索において、経由するノード数で定められる指標であるリンクコストだけではなく、経路の帯域幅等の付加的な情報をも考慮した指標を決めて経路探索を行う方法である。この下位レイヤパス収容変更設計手段２３による収容変更の設計方法は、特に限定されるものではないが、例えば、該当ＳＲＬＧ除去法や、ＳＲＬＧ問題回避法を用いることが好ましい。
【００５８】
該当ＳＲＬＧ除去法は、現在選択されている「問題のあるＳＲＬＧ」を使用しないことを条件としてＣＳＰＦなどを用いて経路を探索し、その結果を基に収容変更する方法である。この該当ＳＲＬＧ除去法は、現在選択されている「問題のあるＳＲＬＧ」に該当する物理リンクのリンクコストを最大であるものとしてＣＳＰＦ計算を行うことで、該当する物理リンクを利用しない経路を定める。その結果、現在選択されているＳＲＬＧについての問題が解消することになる。該当ＳＲＬＧ除去法は、そのアルゴリズムの実現が容易である。ただし、別の物理リンク上で、「問題のあるＳＲＬＧ」を新たに生じさせる可能性があり、ネットワーク全体を見ると、必ずしも信頼性条件を満たすとは限らないことに注意が必要である。
【００５９】
ＳＲＬＧ問題回避法は、現在選択されている「問題のあるＳＲＬＧ」を含めると共に、「問題のあるＳＲＬＧ」を新たに生じさせないことを条件としてＣＳＰＦなどを用いて経路を探索し、その結果を基に収容変更する方法である。このＳＲＬＧ問題回避法では、すべての「問題のあるＳＲＬＧ」に該当する物理リンクのリンクコストを最大であるものとしてＣＳＰＦ計算を行う。結果として、収容変更後には「問題のあるＳＲＬＧ」が新たには生じないことになる。なお、前記した該当ＳＲＬＧ除去法やＳＲＬＧ問題回避法のように経路探索条件が適切でない場合、例えば、リンクコストを最大とした物理リンクを利用しないことを条件として経路を探索した場合には、新たな迂回経路が求められない場合が生じる可能性があるので注意が必要である。
【００６０】
≪信頼性評価手段≫
信頼性評価手段２４は、論理トポロジ設計手段１２で設計された論理トポロジが信頼性条件を満たすか否かを評価するものである。ここで、信頼性条件は、下位レイヤ３のいずれかの物理リンクまたはノードに障害が発生した場合に、上位レイヤ２の各ノードＲ間における到達性を保証する条件を示す。つまり、「信頼性条件を満たす」とは、上位レイヤ２の各ノードＲ間における到達性が保証されていることを示す。また、論理トポロジが信頼性条件を満たしているかどうかを判定することを「信頼性評価を行う」ともいう。
【００６１】
本実施形態では、信頼性評価として、信頼性評価手段２４は、後記するＳＲＬＧテーブルを用いて、論理トポロジ設計手段１２で設計された論理トポロジのカットセットを含むＳＲＬＧがあるか否かを判別する。ここで、カットセットを含むＳＲＬＧがあると判別されたときの判別対象のＳＲＬＧとは、「問題のあるＳＲＬＧ」のことである。そして、信頼性評価手段２４は、「問題のあるＳＲＬＧ」が１つでも存在する場合には、設計された論理トポロジが信頼性条件を満たさないと判定する。
【００６２】
≪下位レイヤパス追加設計手段≫
下位レイヤパス追加設計手段２５は、
下位レイヤパス収容変更設計手段２３によって設計されたＬ１パス（下位レイヤパス）の収容変更方針が信頼性条件を満たさない場合に、信頼性条件を満たすように新たなＬ１パスを追加するものである。この下位レイヤパス追加設計手段２５は、下位レイヤパス収容変更設計手段２３でＬ１パスの収容変更を試みた論理トポロジに対して、信頼性条件を満たすように、新たなＬ１パスの追加を行うことで、論理トポロジを設計する。この下位レイヤパス追加設計手段２５による設計方法としては、公知の下位レイヤパス追加法や下位レイヤパス追加・削除法を用いることができる。
【００６３】
なお、本実施形態では、下位レイヤパス追加設計手段２５を論理トポロジ高信頼化手段１４に備えるものとしたがこれに限定されず、論理トポロジ設計手段１２に持たせておくように構成してもよい。この場合には、下位レイヤパス収容変更設計手段２３は、信頼性条件を満たすようにＬ１パスの収容変更ができない旨を、下位レイヤパス追加設計手段２５を備える論理トポロジ設計手段１２に対して通知することで同等の効果を奏することができる。
【００６４】
≪下位レイヤパス通知手段≫
下位レイヤパス通知手段２６は、論理トポロジ設計手段１２で設計されて信頼性条件を満たすＬ１パスがある場合、または、下位レイヤパス収容変更設計手段２３によって設計されて信頼性条件を満たすＬ１パスがある場合、あるいは、下位レイヤパス追加設計手段２５によって信頼性条件を満たすように追加変更された新たなＬ１パスがある場合に、当該Ｌ１パスの設定を各ノードＲに通知するための通知メッセージを出力手段１５に出力するものである。
【００６５】
＜出力手段＞
出力手段１５は、論理トポロジ高信頼化手段１４の処理結果を出力するものであり、例えば、出力インタフェースで構成される。論理トポロジ高信頼化手段１４の処理結果としては、論理トポロジ設計手段１２で設計されて信頼性条件を満たすＬ１パスのパス設定通知メッセージやＬ１パスの収容変更方針の通知メッセージを高信頼論理トポロジ情報として有している。なお、論理トポロジ高信頼化手段１４の処理結果として、追加変更された新たなＬ１パスの通知メッセージも含む。
【００６６】
＜設計論理トポロジ情報記憶手段＞
設計論理トポロジ情報記憶手段１６は、論理トポロジ設計手段１２によって作成された設計論理トポロジ情報を記憶するものであって、例えば、一般的なメモリやハードディスク等から構成される。この設計論理トポロジ情報記憶手段１６は、設計論理トポロジ情報を、例えば、図５（ａ）に示す論理トポロジテーブル５１０の形式で格納している。図５は、図４に示した仮想トポロジ設計装置に記憶されるデータの一例を示す図である。
【００６７】
≪論理トポロジテーブル≫
論理トポロジテーブル５１０は、フィールドとして、リンクＩＤ５１１と、論理リンクの始点５１２と、論理リンクの終点５１３と、リンクの帯域情報５１４とを有する。
リンクＩＤ５１１は、この論理トポロジテーブル５１０の特定のレコードを一意に定めるためのテーブルレコードＩＤである。
論理リンクの始点５１２は、論理トポロジにおいて特定の論理リンクに注目した際にその論理リンクの始点となる対地（ノードＲ）を識別するものである。
論理リンクの終点５１３は、論理トポロジにおいて特定の論理リンクに注目した際にその論理リンクの終点となる対地（ノードＲ）を識別するものである。
リンクの帯域情報５１４は、論理リンクの始点から終点までを結ぶリンクの帯域情報を定義したものである。
【００６８】
＜設計物理トポロジ情報記憶手段＞
設計物理トポロジ情報記憶手段１７は、論理トポロジ設計手段１２によって作成された設計物理トポロジ情報を記憶するものであって、例えば、一般的なメモリやハードディスク等から構成される。この設計物理トポロジ情報記憶手段１７は、設計物理トポロジ情報を、例えば、図５（ｂ）に示す物理トポロジテーブル５２０の形式で格納している。
【００６９】
≪物理トポロジテーブル≫
物理トポロジテーブル５２０は、フィールドとして、コネクトＩＤ５２１と、物理リンクの始点５２２と、物理リンクの終点５２３と、接続状態５２４とを有する。
コネクトＩＤ５２１は、この物理トポロジテーブル５２０の特定のレコードを一意に定めるためのテーブルレコードＩＤである。
物理リンクの始点５２２は、物理トポロジにおいて特定の物理リンクに注目した際にその物理リンクの始点となる対地（ノードＮまたはノードＲ）を識別するものである。
物理リンクの終点５２３は、物理トポロジにおいて特定の物理リンクに注目した際にその物理リンクの終点となる対地（ノードＮまたはノードＲ）を識別するものである。
接続状態５２４は、物理リンクの始点から終点までが接続されているか、もしくは接続されていないかという情報を持つ。ここで、接続を「１」、未接続を「０」のように表すことができる。
【００７０】
＜下位レイヤパス情報記憶手段＞
下位レイヤパス情報記憶手段１８は、下位レイヤパス割当手段１３で割り当てられたＬ１パス情報を記憶するものであって、例えば、一般的なメモリやハードディスク等から構成される。この下位レイヤパス情報記憶手段１８は、Ｌ１パス情報を、例えば、図５（ｃ）に示すＬ１パステーブル５３０の形式で格納している。
【００７１】
≪Ｌ１パステーブル≫
Ｌ１パステーブル５３０は、フィールドとして、パスＩＤ５３１と、リンクＩＤ５３２と、経路５３３とを有する。
パスＩＤ５３１は、このＬ１パステーブル５３０の特定のレコードを一意に定めるためのテーブルレコードＩＤである。
リンクＩＤ５３２は、該当するＬ１パスと対応関係にある論理トポロジテーブル５１０のテーブルレコードＩＤである。
経路５３３は、該当するＬ１パスが経由する物理トポロジ上の経路である。
【００７２】
このＬ１パステーブル５３０を利用することによって、下位レイヤパス選択手段２２は、収容変更後のＨＯＰ数選択法によって、収容変更の対象とするＬ１パスを選択することが可能となる。この場合、下位レイヤパス収容変更設計手段２３が、収容変更を試みた後のＬ１パスの経路を、Ｌ１パステーブル５３０に一時的に格納しておき、下位レイヤパス選択手段２２が、Ｌ１パステーブル５３０に一時記憶された経路で経由するノードの情報を基にどのＬ１パスを選択すべきか判断できることとなる。
【００７３】
≪ＳＲＬＧ情報記憶手段≫
ＳＲＬＧ情報記憶手段２０は、後記するＳＲＬＧ情報作成手段１９で作成された情報を記憶するものであって、例えば、一般的なメモリやハードディスク等から構成される。このＳＲＬＧ情報記憶手段２０は、ＳＲＬＧ情報作成手段１９で作成された情報を、例えば、図５（ｄ）に示すＳＲＬＧテーブル５４０と、図５（ｅ）に示すカットセットテーブル５５０の形式で格納している。
【００７４】
≪ＳＲＬＧテーブル≫
ＳＲＬＧテーブル５４０は、フィールドとして、ＳＲＬＧ識別番号５４１と、ＳＲＬＧに含まれるＬ１パスのＩＤ５４２と、フラグ５４３とを有する。
ＳＲＬＧ識別番号５４１は、このＳＲＬＧテーブル５４０の特定のレコードを一意に定めるものである。
ＳＲＬＧに含まれるＬ１パスのＩＤ５４２は、そのＳＲＬＧに所属するＬ１パスのＩＤの集合である。
フラグ５４３は、ＳＲＬＧが「問題のあるＳＲＬＧ」か否かを識別するものであり、例えば、フラグがオン（on）のときには「問題のあるＳＲＬＧ」を示し、フラグがオフ（off）のときには問題のないＳＲＬＧを示す。
【００７５】
このＳＲＬＧテーブル５４０および前記したＬ１パステーブル５３０（図５（ｃ）参照）の情報を用いることで、ＳＲＬＧ選択手段２１は、最大喪失対地数選択法によって「問題のあるＳＲＬＧ」を選択する。また、ＳＲＬＧ選択手段２１が、ランダム選択法またはＬ１パス収容数選択法によって「問題のあるＳＲＬＧ」を選択する場合には、このＳＲＬＧテーブル５４０を利用すればよい。
【００７６】
また、下位レイヤパス選択手段２２が、ランダム選択法によって、収容変更の対象とするＬ１パスを選択する場合には、このＳＲＬＧテーブル５４０を利用すればよい。
また、このＳＲＬＧテーブル５４０および前記したＬ１パステーブル５３０（図５（ｃ）参照）の情報を用いることで、下位レイヤパス選択手段２２は、収容変更前のＨＯＰ数選択法によって、収容変更の対象とするＬ１パスを選択する。
【００７７】
≪カットセットテーブル≫
カットセットテーブル５５０は、フィールドとして、カットセット識別番号５５１と、カットセットを構成するＬ１パスのＩＤ５５２とを有する。
カットセット識別番号５５１は、このカットセットテーブル５５０の特定のレコードを一意に定めるものである。
カットセットを構成するＬ１パスのＩＤ５５２は、論理トポロジのカットセットを構成するリンク群に対応するＬ１パスのＩＤの集合を記述したものである。
【００７８】
このカットセットテーブル５５０および前記したＳＲＬＧテーブル５４０（図５（ｄ）参照）を利用することによって、下位レイヤパス収容変更設計手段２３は、該当ＳＲＬＧ除去法やＳＲＬＧ問題回避法の制約条件を作成することができる。
【００７９】
ここで、カットセットとは、グラフ理論において、それを除去するとグラフが非連結となる辺の集合（非連結化集合）の中で、そのどのような真部分集合も非連結化集合でないものを指しており、本実施形態では、論理トポロジがグラフに相当し、論理リンクが辺に相当している。グラフ理論については、例えば、R.J.ウイルソン著、西関隆夫、西関裕子共訳、“グラフ理論入門，”近代科学社２００１に詳述されている。
【００８０】
＜ＳＲＬＧ情報作成手段＞
ＳＲＬＧ情報作成手段１９は、設計論理トポロジ情報記憶手段１６と、下位レイヤパス情報記憶手段１８とに格納された情報に基づいて、ＳＲＬＧに関する情報を作成し、作成した情報を、ＳＲＬＧ情報記憶手段２０に格納するものである。具体的には、ＳＲＬＧ情報作成手段１９は、物理トポロジテーブル５２０（図５（ｂ）参照）に格納された設計物理トポロジ情報から所定の物理リンクを選択し、選択した物理リンクに収容されるＬ１パスをＬ１パステーブル５３０（図５（ｃ）参照）から選択することで、ＳＲＬＧテーブル５４０（図５（ｄ）参照）を作成する。
【００８１】
本実施形態では、ＳＲＬＧ情報作成手段１９は、ＳＲＬＧが「問題のあるＳＲＬＧ」であるのか否かの判定をカットセットテーブル５５０（図５（ｅ）参照）を用いて行う。カットセットテーブル５５０において、Ｌ１パスのＩＤの集合Ｐ（カットセットを構成するＬ１パスのＩＤ５５２：図５（ｅ）参照）が、判定対象とするＳＲＬＧに所属するＬ１パスのＩＤの集合Ｑ（ＳＲＬＧに含まれるＬ１パスのＩＤ５４２：図５（ｄ）参照）の部分集合である場合に、ＳＲＬＧ情報作成手段１９は、判定対象とするＳＲＬＧが「問題のあるＳＲＬＧ」であると判定し、対応するフラグをＳＲＬＧテーブル５４０に記録する。言い換えると、前記した集合Ｐが集合Ｑの部分集合であるとき、その集合Ｑを持つＳＲＬＧテーブル５４０のレコードは「問題のあるＳＲＬＧ」である。
【００８２】
また、ＳＲＬＧ情報作成手段１９は、論理トポロジテーブル５１０（図５（ａ）参照）に格納された設計論理トポロジ情報を基に、すべての論理リンクの組み合わせに対して、組み合わせた論理リンクを削除した場合にノードＲの到達性が確保されるか否かという判定を順次行うことで、カットセットテーブル５５０（図５（ｅ）参照）を作成する。
【００８３】
なお、前記した論理トポロジ設計手段１２、下位レイヤパス割当手段１３、論理トポロジ高信頼化手段１４およびＳＲＬＧ情報作成手段１９は、ＣＰＵがＨＤＤ等に格納された所定のプログラムをＲＡＭに展開して実行することにより実現されるものである。
【００８４】
［仮想トポロジ設計装置の動作］
図４に示した仮想トポロジ設計装置１０の全体動作について図６を参照（適宜図１ないし図５参照）して説明する。図６は、図４に示した仮想トポロジ設計装置による仮想トポロジ設計方法を示すフローチャートである。まず、仮想トポロジ設計装置１０は、論理トポロジ設計手段１２によって、入力情報である物理トポロジ情報、論理トポロジ情報、交流トラヒック情報から論理トポロジを設計する（ステップＳ１：論理トポロジ設計ステップ）。そして、仮想トポロジ設計装置１０は、下位レイヤパス割当手段１３によって、設計された論理トポロジを対地（ノードＲ）間のパス設定要求として読み替え、論理トポロジの構築に必要なＬ１パスを設定する（ステップＳ２：下位レイヤパス割当ステップ）。
【００８５】
そして、仮想トポロジ設計装置１０は、論理トポロジ高信頼化手段１４の信頼性評価手段２４によって、設計された論理トポロジは信頼性条件を満たさないか否かを判別する（ステップＳ３：信頼性評価ステップ）。論理トポロジが信頼性条件を満たす場合（ステップＳ３：Ｎｏ）、仮想トポロジ設計装置１０は、ステップＳ７に進み、下位レイヤパス通知手段２６によって、設計されたＬ１パス情報を通知する。この場合には、仮想トポロジ設計装置１０は、論理トポロジ高信頼化手段１４の処理結果として、論理トポロジ設計手段１２で設計されて信頼性条件を満たすＬ１パスのパス設定通知メッセージを高信頼論理トポロジ情報として出力手段１５を介して各ノードＲに通知する。
【００８６】
ステップＳ３において、論理トポロジが信頼性条件を満たさない場合（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、仮想トポロジ設計装置１０は、論理トポロジ高信頼化手段１４によって、Ｌ１パスの収容変更設計処理を行う（ステップＳ４：下位レイヤパス収容変更設計ステップ）。この収容変更設計処理については、後記する。収容変更設計処理が終わった後で、仮想トポロジ設計装置１０は、信頼性評価手段２４によって、論理トポロジは信頼性条件を満たさないか否かを再び判別する（ステップＳ５）。論理トポロジが信頼性条件を満たす場合（ステップＳ５：Ｎｏ）、仮想トポロジ設計装置１０は、ステップＳ７に進み、下位レイヤパス通知手段２６によって、設計されたＬ１パス情報を通知する。この場合には、仮想トポロジ設計装置１０は、論理トポロジ高信頼化手段１４の処理結果として、Ｌ１パスの収容変更方針の通知メッセージを高信頼論理トポロジ情報として出力手段１５を介して各ノードＲに通知する。
【００８７】
ステップＳ５において、論理トポロジが信頼性条件を満たさない場合（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、仮想トポロジ設計装置１０は、下位レイヤパス追加設計手段２５によって、Ｌ１パスの追加変更を設計する（ステップＳ６：下位レイヤパス追加設計ステップ）。そして、仮想トポロジ設計装置１０は、下位レイヤパス通知手段２６によって、設計されたＬ１パス情報を通知する（ステップＳ７）。この場合には、仮想トポロジ設計装置１０は、論理トポロジ高信頼化手段１４の処理結果として、追加変更された新たなＬ１パスの通知メッセージを出力手段１５を介して各ノードＲに通知する。
【００８８】
＜収容変更設計処理＞
次に、論理トポロジ高信頼化手段１４が前記したステップＳ４で行う収容変更設計処理について図７を参照（適宜図１ないし図６参照）して説明する。図７は、図６に示した収容変更設計処理の一例を示すフローチャートである。
まず、仮想トポロジ設計装置１０の論理トポロジ高信頼化手段１４は、ＳＲＬＧ選択手段２１によって、１以上の「問題のあるＳＲＬＧ」から特定の「問題のあるＳＲＬＧ」を選択する（ステップＳ１１：ＳＲＬＧ選択ステップ）。次に、論理トポロジ高信頼化手段１４は、下位レイヤパス選択手段２２によって、選択したＳＲＬＧに含まれる１以上のＬ１パスの中から特定のＬ１パスを選択する（ステップＳ１２：下位レイヤパス選択ステップ）。
【００８９】
次に、論理トポロジ高信頼化手段１４は、下位レイヤパス収容変更設計手段２３によって、ステップＳ１２で選択したＬ１パスを収容変更する（ステップＳ１３）。次に、論理トポロジ高信頼化手段１４は、信頼性評価手段２４によって、論理トポロジの信頼性評価を行う。すなわち、信頼性評価手段２４は、論理トポロジのカットセットを含むＳＲＬＧが存在するか否かを判別する（ステップＳ１４）。論理トポロジのカットセットを含むＳＲＬＧが存在する場合（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、論理トポロジ高信頼化手段１４は、引き続いて、終了条件を満たすか否かを判別し（ステップＳ１５）、終了条件を満たしていない場合（ステップＳ１５：Ｎｏ）、ステップＳ１１に戻る。一方、論理トポロジのカットセットを含むＳＲＬＧが存在しない場合（ステップＳ１４：Ｎｏ）、または、終了条件を満たす場合（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）、論理トポロジ高信頼化手段１４は、この収容変更設計処理を終了する。ここで、終了条件とは、収容変更をし続けてもカットセットを含むＳＲＬＧが存在し続ける場合に、収容変更設計処理を終了して前記したステップＳ５（図６参照）に移行するための条件である。例えば、このステップＳ１５の処理やＳ１４の処理の実行回数が予め定められた上限値に達した場合に終了条件を満たすものとしてもよい。ステップＳ１５で終了条件を満たすと判定された場合には、仮想トポロジ設計装置１０は、前記したステップＳ５（図６参照）に移行した後で、Ｌ１パスの追加を行う。
なお、ステップＳ１４でＮｏと判定されて終了した場合には、信頼性条件を満たしているので、前記したステップＳ５（図６参照）に移行した後で、仮想トポロジ設計装置１０は、Ｌ１パスの追加を行うことなく、設計した論理トポロジを通知する。
【００９０】
本実施形態によれば、下位レイヤ３の物理リンクまたはノードに障害が発生した場合でも、上位レイヤ２の各ノードＲ間の到達性が確保できる。また、信頼性条件を満たす論理トポロジを設計するために、Ｌ１パス（下位レイヤパス）の収容変更を行うことで、過剰なリソースを必要としない利用効率の高い論理トポロジの設計ができる。また、収容効率の高い論理トポロジを設計することができる。さらに、本実施形態によれば、Ｌ１パス（下位レイヤパス）の収容変更だけでは信頼性条件を満たないような場合にも対応できる。この場合にもＬ１パスの追加数が削減されるため、論理トポロジを再構成する必要が生じた場合には、ネットワーク設計者が当初に行う論理トポロジ設計指針からの変更を減少させることが可能である。
【００９１】
（第２実施形態）
図８は、本発明の第２実施形態に係る仮想トポロジ設計装置を模式的に示す機能ブロック図である。図８に示す仮想トポロジ設計装置１０Ａは、論理トポロジ高信頼化手段１４Ａの機能と、ＳＲＬＧ情報記憶手段２０Ａに格納される情報とが異なる点を除いて、図４に示した仮想トポロジ設計装置１０と同様な構成なので、同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【００９２】
＜論理トポロジ高信頼化手段＞
論理トポロジ高信頼化手段１４Ａは、収容変更方針記録手段３０をさらに備えている。
収容変更方針記録手段３０は、複数の下位レイヤパス選択条件ごとに、下位レイヤパス収容変更設計手段２３によって設計されたＬ１パスの収容変更方針を、ＳＲＬＧ情報記憶手段２０Ａに記録するものである。ここで、下位レイヤパス選択条件とは、１以上のＳＲＬＧ選択則と、１以上の下位レイヤパス選択則とを組み合わせて予め作成される。また、ＳＲＬＧ選択則は、１以上の「問題のあるＳＲＬＧ」の中から特定のＳＲＬＧを選択する規則を示す。また、下位レイヤパス選択則は、選択されたＳＲＬＧに収容された１以上のＬ１パス（下位レイヤパス）の中から収容変更の対象とするＬ１パスを選択する規則を示す。なお、収容変更方針記録手段３０は、ＣＰＵがＨＤＤ等に格納された所定のプログラムをＲＡＭに展開して実行することにより実現されるものである。
【００９３】
＜ＳＲＬＧ情報記憶手段＞
ＳＲＬＧ情報記憶手段２０Ａは、図５に示したＳＲＬＧテーブル５４０およびカットセットテーブル５５０の他に、収容変更方針記録手段３０によって記録された情報を、図９に示すソートテーブル９００の形式で格納している。図９は、図８に示した仮想トポロジ設計装置に記憶されるデータの一例を示す図である。
【００９４】
≪ソートテーブル≫
ソートテーブル９００とは、Ｌ１パスの収容変更を行う際に、複数の「問題のあるＳＲＬＧ」の中からどのＳＲＬＧを選択するか、また、そのＳＲＬＧの中に複数のＬ１パスが存在するときに、どのＬ１パスに対し収容変更を行うかという、基準を決定するテーブルである。
【００９５】
ソートテーブル９００は、図９に示すように、フィールドとして、ソートリストＩＤ９１１と、ＳＲＬＧのソート条件９１２と、Ｌ１パスのソート条件９１３と、Ｌ１パス数９２１と、Ｌ１パスの収容変更方針９２２とを有する。
ソートリストＩＤ９１１は、このソートテーブル９００において、予め作成された下位レイヤパス選択条件を示す各レコードを一意に定めるテーブルレコードである。
【００９６】
ＳＲＬＧのソート条件９１２は、ＳＲＬＧ選択則を示すものであり、Ｌ１パスの収容変更を行う際に、どのような基準で「問題のあるＳＲＬＧ」を選択していくかという条件を示している。この条件としては、例えば、最大喪失対地数選択法、ランダム選択法、Ｌ１パス収容数選択法等の複数の条件を用いることができる。なお、図９に例示した「ＩＤ  Ｄｅｓｃ」は、ランダム選択法によって、ＳＲＬＧを識別する番号の数値が大きいものから優先的に選択する方法（降順で選択する方法）を示している。
【００９７】
Ｌ１パスのソート条件９１３は、下位レイヤパス選択則を示すものであり、Ｌ１パスの収容変更を行う際に、どのような基準で障害の発生しているＬ１パスを選択していくかという条件を示している。この条件としては、例えば、ランダム選択法、収容変更前のＨＯＰ数選択法、収容変更後のＨＯＰ数選択法等の複数の条件を用いることができる。なお、図９に例示した「ＩＤ  Ｄｅｓｃ」は、ランダム選択法によって、Ｌ１パスのＩＤ（パスＩＤ）を示す数値が大きいものから優先的に選択する方法（降順で選択する方法）を示している。
【００９８】
Ｌ１パス数９２１は、該当するレコードの下位レイヤパス選択条件によって収容変更を行った結果、収容変更が成功したＬ１パスの数を示す。よって、このフィールド値は、収容変更を行う前には設定されておらず（ｎｕｌｌ）、収容変更が成功した後に値が更新されるものである。
【００９９】
Ｌ１パスの収容変更方針９２２は、下位レイヤパス選択条件毎に、どのＬ１パスをどの経路に収容し直すかという情報を示すものである。このＬ１パスの収容変更方針９２２は、下位レイヤパス選択条件毎に、収容変更が成功したＬ１パスの数だけ含まれている。また、収容変更の成功したＬ１パスが複数存在する場合には、その収容変更を実行する順番も情報として有している。よって、このフィールド値は、収容変更を行う前には設定されておらず（ｎｕｌｌ）、収容変更が成功した後に値が更新される。
【０１００】
［仮想トポロジ設計装置の動作］     
図８に示した仮想トポロジ設計装置１０Ａの動作について図１０を参照（適宜図５、図８および図９を参照）して説明する。図１０は、図８に示した仮想トポロジ設計装置による仮想トポロジ設計方法を示すフローチャートである。
仮想トポロジ設計装置１０Ａは、論理トポロジ高信頼化手段１４Ａの収容変更方針記録手段３０によって、ソートテーブル９００を作成し（ステップＳ２１）、作成したソートテーブル９００から、最初に初期値として与えるレコード（ソート初期値）を決定する（ステップＳ２２）。
【０１０１】
そして、仮想トポロジ設計装置１０Ａは、信頼性評価手段２４によって、論理トポロジの信頼性評価を行う。すなわち、信頼性評価手段２４は、論理トポロジのカットセットを含むＳＲＬＧが存在するか否かを判別する（ステップＳ２３）。ここで、信頼性評価手段２４は、ＳＲＬＧテーブル５４０に存在するすべてのレコードと、カットセットテーブル５５０に存在するすべてのレコードとに対し順次判定する。具体的には、信頼性評価手段２４は、ＳＲＬＧテーブル５４０のすべてのレコードに対して走査した結果、判定対象のＳＲＬＧを、「問題のあるＳＲＬＧ」と判定した場合、すなわち、論理トポロジのカットセットを含むＳＲＬＧが存在する場合（ステップＳ２３：Ｙｅｓ）、ＳＲＬＧテーブル５４０において、「問題のあるＳＲＬＧ」のレコードに対してフラグ５４３の値を「ｏｎ」に設定する。そして、仮想トポロジ設計装置１０Ａは、論理トポロジ高信頼化手段１４Ａによって、図７に示したＬ１パスの収容変更設計処理を行い、Ｌ１パス収容変更方針を決定する（ステップＳ２４）。
【０１０２】
Ｌ１パスの収容変更設計処理において、論理トポロジ高信頼化手段１４Ａは、下位レイヤパス収容変更設計手段２３によって、ＳＲＬＧテーブル５４０、カットセットテーブル５５０、および、ソートテーブル９００から選択された値を入力として、収容変更を行うべきＬ１パスを決定する。ここで、下位レイヤパス収容変更設計手段２３は、収容変更に成功した場合に、収容変更を行うＬ１パスの新規経路情報および収容変更可能である旨を伝えるメッセージを出力する。また、収容変更に成功しなかった場合に、収容変更が不可能である旨を示すメッセージを出力する。
【０１０３】
ステップＳ２３において、ＳＲＬＧテーブル５４０の５３の値が「ｏｎ」となったＳＲＬＧのレコードが１つも存在しない場合、すなわち、論理トポロジのカットセットを含むＳＲＬＧが存在しない場合（ステップＳ２３：Ｎｏ）、仮想トポロジ設計装置１０Ａは、処理を終了する。
【０１０４】
ステップＳ２４でＬ１パスの収容変更方針が決定し、そのＬ１パスの収容変更が成功した場合には（ステップＳ２５：Ｙｅｓ）、仮想トポロジ設計装置１０Ａは、ＳＲＬＧ情報作成手段１９によって、下位レイヤパス収容変更設計手段２３が設計したＬ１パスの経路（成功した収容変更方針）を用いて、ＳＲＬＧテーブル５４０をアップデートする（ステップＳ２６）。ここで、ＳＲＬＧテーブル５４０のアップデートとは、ＳＲＬＧ情報作成手段１９が、ＳＲＬＧテーブル５４０のフラグ５４３の値を「ｏｎ」から「ｏｆｆ」に変更することを示す。なお、この処理は、選択した収容対象とするＬ１パスの問題が解消したために行うものである。
【０１０５】
そして、仮想トポロジ設計装置１０Ａは、論理トポロジ高信頼化手段１４Ａの収容変更方針記録手段３０によって、成功した収容変更方針を用いて、ソートテーブル９００をアップデートする（ステップＳ２７：収容変更方針記録ステップ）。ここで、ソートテーブル９００のアップデートとは、ソートテーブル９００において、成功した収容変更方針に用いた下位レイヤパス選択条件のレコードに対して、Ｌ１パス数９２１のフィールド値を「１」だけ増加すると共に、Ｌ１パスの収容変更方針９２２を示すフィールドに、収容対象とするＬ１パスの収容変更方針、すなわち、Ｌ１パスの経路を設定することを示す。
【０１０６】
次に、仮想トポロジ設計装置１０Ａは、信頼性評価手段２４によって、論理トポロジの信頼性評価を再び行う。すなわち、信頼性評価手段２４は、論理トポロジのカットセットを含むＳＲＬＧが存在するか否かを判別する（ステップＳ２８）。問題のあるＳＲＬＧ」がまだ存在する場合、すなわち、論理トポロジのカットセットを含むＳＲＬＧが存在する場合（ステップＳ２８：Ｙｅｓ）、仮想トポロジ設計装置１０Ａは、ステップＳ２４に戻り、Ｌ１パスの収容変更設計処理を再度行う。
【０１０７】
一方、ステップＳ２８において、ＳＲＬＧテーブル５４０のフラグ５４３の値が「ｏｎ」となったＳＲＬＧのレコードが１つも存在しない場合、すなわち、論理トポロジのカットセットを含むＳＲＬＧが存在しない場合（ステップＳ２８：Ｎｏ）、仮想トポロジ設計装置１０Ａは、ソートテーブル９００において選択しているＬ１パスの収容変更方針９２２のフィールド値（Ｌ１パスの収容変更出力）を基に、実際に収容変更を実施する（ステップＳ２９）。すなわち、仮想トポロジ設計装置１０Ａは、下位レイヤパス割当手段１３によって、下位レイヤパス情報記憶手段１８に格納された情報（Ｌ１パステーブル５３０）を更新する。そして、仮想トポロジ設計装置１０Ａは、論理トポロジ高信頼化手段１４Ａの処理結果として、Ｌ１パスの収容変更方針の通知メッセージを高信頼論理トポロジ情報として出力手段１５を介して各ノードＲに通知して処理を終了する。
【０１０８】
また、Ｌ１パスの収容変更において、下位レイヤパス収容変更設計手段２３が収容変更不可能である旨を示すメッセージを出力した場合、すなわち、Ｌ１パスの収容変更が失敗した場合（ステップＳ２５：Ｎｏ）、収容変更方針記録手段３０は、ソートテーブル９００において、ソート初期値を次の値に変更する（ステップＳ３０）。つまり、ソートテーブル９００より、次のレコードを選択する。なお、次のレコードの選択方法は、最初に決めた方法に従って昇順もしくは降順に選択していく。
【０１０９】
そして、仮想トポロジ設計装置１０Ａは、収容変更方針記録手段３０によって、ソートテーブル９００のすべての値（下位レイヤパス選択条件のすべてのレコード）を探索したか否かを判別する（ステップＳ３１）。ソートテーブル９００のすべての値を探索し終わっていない場合（ステップＳ３１：Ｎｏ）、仮想トポロジ設計装置１０Ａは、ステップＳ２４に戻る。つまり、仮想トポロジ設計装置１０Ａは、ソートテーブル９００において、次のレコードが存在する場合には、そのレコードで示される下位レイヤパス選択条件をソート初期値として、Ｌ１パスの収容変更設計処理を再び行う。
【０１１０】
一方、ソートテーブル９００のすべての値を探索し終わった場合（ステップＳ３１：Ｙｅｓ）、Ｌ１パスの収容変更が不可能であると判定されたこととなる。そのため、仮想トポロジ設計装置１０Ａは、収容変更方針記録手段３０によって、ソートテーブル９００より、収容変更できたＬ１パス数９２１のフィールド値が最も多いレコードを選択する（ステップＳ３２）。そして、仮想トポロジ設計装置１０Ａは、選択したレコードのＬ１パスの収容変更出力（Ｌ１パスの収容変更方針９２２のフィールド値）を基に、実際にＬ１パスの収容変更を実施する（ステップＳ３３）。すなわち、仮想トポロジ設計装置１０Ａは、下位レイヤパス割当手段１３によって、下位レイヤパス情報記憶手段１８に格納された情報（Ｌ１パステーブル５３０）を更新する。また、「問題のあるＳＲＬＧ」がすべて解消したわけではないため、続いて、仮想トポロジ設計装置１０Ａは、下位レイヤパス追加設計手段２５によって、Ｌ１パスの追加変更を設計する（ステップＳ３４）。そして、仮想トポロジ設計装置１０Ａは、下位レイヤパス通知手段２６によって、設計されたＬ１パス情報を通知して（ステップＳ３５）、処理を終了する。
【０１１１】
本実施形態によれば、仮想トポロジ設計装置１０Ａは、ＳＲＬＧ選択則と下位レイヤパス選択則とを組み合わせて予め作成された複数の下位レイヤパス選択条件ごとに、設計されたＬ１パスの経路をＳＲＬＧ情報記憶手段２０Ａに記録し、収容変更の成否の情報を保存する。特定のＳＲＬＧ選択法、Ｌ１パス選択法、およびＬ１パスの収容変更法を用いただけでは、必ずしも最適な収容変更が実現できるとは限らないが、本実施形態のように、様々な下位レイヤパス選択条件を用いることで、様々なトポロジ、トラヒック量、障害の種類等の個々のケースに対応した最適な収容変更方針を、ＳＲＬＧ情報記憶手段２０Ａに記録されたソートテーブル９００から求めることが可能となる。さらに、単一の下位レイヤパス選択条件しかない場合と比較して、収容変更が失敗する可能性を低減できる。
【０１１２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その趣旨を変えない範囲で実施することができる。例えば、仮想トポロジ設計装置１０（１０Ａ）が、上位レイヤ２のノードＲと独立に構成されているものとして説明したが、これに限定されるものではなく、上位レイヤ２のノードＲに、仮想トポロジ設計装置１０（１０Ａ）を組み込んで構成するようにしてもよい。
【０１１３】
また、各実施形態では、仮想トポロジ設計装置１０の論理トポロジ設計手段１２、下位レイヤパス割当手段１３、論理トポロジ高信頼化手段１４、ＳＲＬＧ情報作成手段１９、および、仮想トポロジ設計装置１０Ａの収容変更方針記録手段３０は、ＣＰＵがＲＯＭ等に格納された所定のプログラムをＲＡＭに展開して実行することによりその機能が実現されるものとして説明した。したがって、仮想トポロジ設計装置１０（１０Ａ）は、一般的なコンピュータに、前記した各手段の機能を実行させる仮想トポロジ設計プログラムを実行することで実現することもできる。このプログラムは、通信回線を介して配布することも可能であるし、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に書き込んで配布することも可能である。
【０１１４】
また、各実施形態では、仮想トポロジ設計装置１０（１０Ａ）は、任意の物理リンクにおいて障害が発生した場合に、上位レイヤ２のノードＲ間の到達性が失われる障害の発生した物理リンクを発見する機能を有しているものとして説明したが、このような発見機能を備えずに、他のネットワーク装置において、障害の発生した物理リンクを発見し、この情報を受け取ってＬ１パスの収容変更を実行するように構成してもよい。
【０１１５】
また、各実施形態では、信頼性条件を満たした上でのＬ１パスの収容変更が不可能である場合に、Ｌ１パスを新規に追加するベストモードとして説明したが、Ｌ１パスを新規に追加するための構成は必須ではない。
また、各実施形態では、上位レイヤ２をＩＰ網、下位レイヤ３をＬ１網とした場合について説明したが、これらに限定されるものではない。
また、仮想トポロジ設計システム１の上位レイヤ２のノードＲの個数は、複数であれば特に限定されるものではない。また、下位レイヤ３のノードＮの個数も特に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る仮想トポロジ設計装置を含む仮想トポロジ設計システムを模式的に示す構成図である。
【図２】図１に示したシステムの比較例を示す説明図である。
【図３】図１に示したシステムの概要を示す説明図である。
【図４】図１に示した仮想トポロジ設計装置を模式的に示す機能ブロック図である。
【図５】図４に示した仮想トポロジ設計装置に記憶されるデータの一例を示す図である。
【図６】図４に示した仮想トポロジ設計装置による仮想トポロジ設計方法を示すフローチャートである。
【図７】図６に示した収容変更設計処理の一例を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第２実施形態に係る仮想トポロジ設計装置を模式的に示す機能ブロック図である。
【図９】図８に示した仮想トポロジ設計装置に記憶されるデータの一例を示す図である。
【図１０】図８に示した仮想トポロジ設計装置による仮想トポロジ設計方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１１７】
１      仮想トポロジ設計システム
２      上位レイヤ
３      下位レイヤ
１０，１０Ａ  仮想トポロジ設計装置
１２    論理トポロジ設計手段
１３    下位レイヤパス割当手段
１４，１４Ａ  論理トポロジ高信頼化手段
１６    設計論理トポロジ情報記憶手段
１７    設計物理トポロジ情報記憶手段
１８    下位レイヤパス情報記憶手段
１９    ＳＲＬＧ情報作成手段
２０，２０Ａ  ＳＲＬＧ情報記憶手段
２１    ＳＲＬＧ選択手段
２２    下位レイヤパス選択手段
２３    下位レイヤパス収容変更設計手段
２４    信頼性評価手段
２５    下位レイヤパス追加設計手段
２６    下位レイヤパス通知手段
３０    収容変更方針記録手段
【図１】
2008211551.tif 000003
【図２】
2008211551.tif 000004
【図３】
2008211551.tif 000005
【図４】
2008211551.tif 000006
【図５】
2008211551.tif 000007
【図６】
2008211551.tif 000008
【図７】
2008211551.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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