(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノードと、前記複数のノード間を接続する複数の物理リンクとを備えるインフラ網、および、前記インフラ網に収容され、複数の仮想ノードと、前記複数の仮想ノード間を接続する複数の仮想リンクとを備える複数の仮想網から構成されるネットワークシステムにおいて、前記インフラ網に接続され、前記仮想網の前記仮想ノード間のパスを接続する前記インフラ網の物理リソースの割当て行うネットワーク資源管理装置であって、
前記仮想網の前記仮想ノード間の時系列の交流トラヒック量を格納するトラヒック需要情報、および、前記仮想ノード間のパスの経路に対応する、前記インフラ網でのパスの経路が格納される仮想網パス情報を記憶する記憶部と、
前記複数の仮想網から選択した２つの前記仮想網のペア毎に、前記トラヒック需要情報に格納された前記仮想ノード間の時系列の交流トラヒック量を用いて、前記選択した２つの仮想網における同一対地間の前記時系列の交流トラヒック量の相関係数を計算し、前記相関係数が所定の閾値以上で正の相関がある前記同一対地を有する前記仮想網のペアを抽出するトラヒック相関計算部と、
前記抽出した仮想網のペアの正の相関がある前記同一対地について、前記仮想網パス情報を参照し、その対地間のパスに対応する前記インフラ網でのパスの経路を取得し、前記仮想網の当該パスの経路上の前記物理リンクに対して、当該物理リンクにおける前記仮想網の前記対地の所定期間の前記交流トラヒック量の平均値に比例して、前記仮想網毎に、専有型の物理リソースを割り当てる資源割当て部と、
前記割り当てた前記仮想網の前記物理リソースの割当て情報を前記インフラ網に送信する資源割当て情報送信部と、
を備えることを特徴とするネットワーク資源管理装置。
【請求項２】
前記記憶部は、前記物理リンクの前記物理リソースのうち、前記仮想網のペアの前記対地間のパスが共有して使用する共有型の物理リソースの割合を記憶しており、
前記資源割当て部は、
前記物理リンクの前記専有型の物理リソースの割当てを、全物理リソースのうちから前記共有型の物理リソースの割合を除外した前記物理リソースについて実行し、
前記専有型の物理リソースを割り当てた前記仮想網の前記インフラ網でのパスが、前記専有型の物理リソースのみで接続できない場合に、前記除外した共有型の物理リソースから所定量の物理リソースを前記専有型の物理リソースに変更すること
を特徴とする請求項１に記載のネットワーク資源管理装置。
【請求項３】
前記トラヒック相関計算部が、前記正の相関がある前記同一対地を有する前記仮想網のペアを抽出すると、
当該仮想網の正の相関がある対地の迂回経路を計算し、前記計算した迂回経路の数が所定の閾値を超える場合に、当該仮想網の正の相関がある対地の前記インフラ網でのパスの経路を前記迂回経路に変更する迂回経路計算部を、さらに備えること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載のネットワーク資源管理装置。
【請求項４】
複数のノードと、前記複数のノード間を接続する複数の物理リンクとを備えるインフラ網、および、前記インフラ網に収容され、複数の仮想ノードと、前記複数の仮想ノード間を接続する複数の仮想リンクとを備える複数の仮想網から構成されるネットワークシステムにおいて、前記インフラ網に接続され、前記仮想網の前記仮想ノード間のパスを接続する前記インフラ網の物理リソースの割当て行うネットワーク資源管理装置のネットワーク資源管理方法であって、
前記ネットワーク資源管理装置は、
前記仮想網の前記仮想ノード間の時系列の交流トラヒック量を格納するトラヒック需要情報、および、前記仮想ノード間のパスの経路に対応する、前記インフラ網でのパスの経路が格納される仮想網パス情報を記憶する記憶部を備えており、
前記複数の仮想網から選択した２つの前記仮想網のペア毎に、前記トラヒック需要情報に格納された前記仮想ノード間の時系列の交流トラヒック量を用いて、前記選択した２つの仮想網における同一対地間の前記時系列の交流トラヒック量の相関係数を計算し、前記相関係数が所定の閾値以上で正の相関がある前記同一対地を有する前記仮想網のペアを抽出するステップと、
前記抽出した仮想網のペアの正の相関がある前記同一対地について、前記仮想網パス情報を参照し、その対地間のパスに対応する前記インフラ網でのパスの経路を取得し、前記仮想網の当該パスの経路上の前記物理リンクに対して、当該物理リンクにおける前記仮想網の前記対地の所定期間の前記交流トラヒック量の平均値に比例して、前記仮想網毎に、専有型の物理リソースを割り当てるステップと、
前記割り当てた前記仮想網の前記物理リソースの割当て情報を前記インフラ網に送信するステップと、
を実行することを特徴とするネットワーク資源管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インフラ網上に複数の仮想網を構築し、パケットを交換するネットワークのネットワーク資源管理装置およびネットワーク資源管理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、Peer-to-Peer（Ｐ２Ｐ）トラヒックの増加や、インターネットを活用して利用者が直接情報を投稿するＣＧＭ（Consumer Generated Media）の隆盛に伴い、特定人気サイトへのトラヒック集中等、トラヒックパターンの変化が急激に起こることが頻繁に見受けられるようになった。特に、動画投稿サイトの登場以来、トラヒックパターンが特定人気サイトに短期間に集中するケースが多く発生している。今後も、このようなキラーアプリケーションや、キラーサービスが登場するたびに、トラヒックパターンに大きな変化が現れることによって、効率的なネットワーク設備の構築が一層困難になる。特に、複数のオーバーレイ網を収容するインフラ網では、オーバーレイ網間の相互作用により、性能低下が発生することが報告されている（非特許文献１参照）。
【０００３】
この問題に対処する技術としてネットワーク仮想化技術が注目されている。ここで、ネットワーク仮想化技術とは、物理網の資源を仮想的に分割して、その一部を割り当てることで複数の仮想網を構成する技術である。例えば、米国を中心として開発されたPlanetLabが、その代表的なアプリケーション層仮想化技術として挙げられる（非特許文献２参照）。PlanetLabは、IP（Internet Protocol）ネットワーク上で展開されるオーバーレイ網を利用する。このPlanetLabでは参加者が資源を持ち寄り、資源をSliceと呼ばれる単位に仮想的に分割し、Sliceを組み合わせてサービスを実現する。利用者は資源としてサーバを持ち寄り、その上でSliverと呼ばれる複数の仮想マシン（Virtual Machine：VM）に分割し、それらを組み合わせて、サービス網を構成するものである。
【０００４】
また、このPlanetLabの技術での通信速度の低下を改善するため、Supercharging PlanetLabが提案されている（非特許文献３参照）。Supercharging PlanetLabは、PlanetLabにおいてソフトウエアで実現していたパケット転送制御を、ハードウェアにより実現することにより、通信速度の低下を抑制するものである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】W. Jiang, D.-M. Chiub, J. Luia, “On the interaction of multiple overlay routing”, Performance Evaluation 62 (2005) 229-246.
【非特許文献２】中尾 彰宏、“PlanetLab : Towards Ubiquitous Networking ユビキタス社会における分散コンピューティングの可能性”、電子情報通信学会技術研究報告、 NS, ネットワークシステム、105(357)、p.25-28、 2005-10-13
【非特許文献３】J. Turner, et. Al., “Supercharging PlanetLab - A High Performance, Multi-Application, Overlay Network Platform,”in Proc. of ACM Sigcomm 2007, Kyoto, Japan, August 2007.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、非特許文献２に記載された技術であるPlanetLabにおいては、仮想化する資源としてはサーバの組み合わせであり、ソフトウェアにより仮想網を実現しているため、提供できる通信速度に限界がある。また、非特許文献３に記載された技術であるSupercharging PlanetLabでも、パケットネットワークの上での仮想網の展開であり、パケット転送をハードウェアで実現することで、高速化を図るものの、パケットネットワークによる制限がある。すなわち、非特許文献２と同様に、異なる仮想網が同じパケット転送資源を共有するため、通信速度の低下や仮想網間の相互作用等の課題は解決されていない。
【０００７】
つまり、非特許文献２および非特許文献３のような従来のネットワーク仮想化技術では、複数の仮想網がIPパケットネットワーク上で多重化されるため、トラヒックパターンに大きな変化が現れたことにより発生する仮想網間の相互作用に起因するネットワークの安定性低下の問題を解決できていない。
【０００８】
このような背景に鑑みて本発明がなされたのであり、本発明は、複数の仮想網を収容するインフラ網において、仮想網間の相互作用を抑制し、トラヒックパターンの変動によるネットワークの品質低下を防ぐことができる、ネットワーク資源管理装置およびネットワーク資源管理方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記した課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、複数のノードと、前記複数のノード間を接続する複数の物理リンクとを備えるインフラ網、および、前記インフラ網に収容され、複数の仮想ノードと、前記複数の仮想ノード間を接続する複数の仮想リンクとを備える複数の仮想網から構成されるネットワークシステムにおいて、前記インフラ網に接続され、前記仮想網の前記仮想ノード間のパスを接続する前記インフラ網の物理リソースの割当て行うネットワーク資源管理装置であって、前記仮想網の前記仮想ノード間の時系列の交流トラヒック量を格納するトラヒック需要情報、および、前記仮想ノード間のパスの経路に対応する、前記インフラ網でのパスの経路が格納される仮想網パス情報を記憶する記憶部と、前記複数の仮想網から選択した２つの前記仮想網のペア毎に、前記トラヒック需要情報に格納された前記仮想ノード間の時系列の交流トラヒック量を用いて、前記選択した２つの仮想網における同一対地間の前記時系列の交流トラヒック量の相関係数を計算し、前記相関係数が所定の閾値以上で正の相関がある前記同一対地を有する前記仮想網のペアを抽出するトラヒック相関計算部と、前記抽出した仮想網のペアの正の相関がある前記同一対地について、前記仮想網パス情報を参照し、その対地間のパスに対応する前記インフラ網でのパスの経路を取得し、前記仮想網の当該パスの経路上の前記物理リンクに対して、当該物理リンクにおける前記仮想網の前記対地の所定期間の前記交流トラヒック量の平均値に比例して、前記仮想網毎に、専有型の物理リソースを割り当てる資源割当て部と、前記割り当てた前記仮想網の前記物理リソースの割当て情報を前記インフラ網に送信する資源割当て情報送信部と、を備えることを特徴とするネットワーク資源管理装置とした。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明は、複数のノードと、前記複数のノード間を接続する複数の物理リンクとを備えるインフラ網、および、前記インフラ網に収容され、複数の仮想ノードと、前記複数の仮想ノード間を接続する複数の仮想リンクとを備える複数の仮想網から構成されるネットワークシステムにおいて、前記インフラ網に接続され、前記仮想網の前記仮想ノード間のパスを接続する前記インフラ網の物理リソースの割当て行うネットワーク資源管理装置のネットワーク資源管理方法であって、前記ネットワーク資源管理装置が、前記仮想網の前記仮想ノード間の時系列の交流トラヒック量を格納するトラヒック需要情報、および、前記仮想ノード間のパスの経路に対応する、前記インフラ網でのパスの経路が格納される仮想網パス情報を記憶する記憶部を備えており、前記複数の仮想網から選択した２つの前記仮想網のペア毎に、前記トラヒック需要情報に格納された前記仮想ノード間の時系列の交流トラヒック量を用いて、前記選択した２つの仮想網における同一対地間の前記時系列の交流トラヒック量の相関係数を計算し、前記相関係数が所定の閾値以上で正の相関がある前記同一対地を有する前記仮想網のペアを抽出するステップと、前記抽出した仮想網のペアの正の相関がある前記同一対地について、前記仮想網パス情報を参照し、その対地間のパスに対応する前記インフラ網でのパスの経路を取得し、前記仮想網の当該パスの経路上の前記物理リンクに対して、当該物理リンクにおける前記仮想網の前記対地の所定期間の前記交流トラヒック量の平均値に比例して、前記仮想網毎に、専有型の物理リソースを割り当てるステップと、前記割り当てた前記仮想網の前記物理リソースの割当て情報を前記インフラ網に送信するステップと、を実行することを特徴とするネットワーク資源管理方法とした。
【００１１】
このようにすることで、ネットワーク資源管理装置は、トラヒック相関計算部が正の相関がある同一対地を有する仮想網のペアを抽出し、資源割当て部が、対地間のパスの経路上の物理リンクに対して、当該物理リンクにおける仮想網の対地の所定期間の交流トラヒック量の平均値に比例して、仮想網毎に専有型の物理リソースを割り当てることができる。
よって、本発明によれば、仮想網間の相互作用を抑制し、トラヒックパターンの変動によるネットワークの品質低下を防ぐことができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、前記記憶部が、前記物理リンクの前記物理リソースのうち、前記仮想網のペアの前記対地間のパスが共有して使用する共有型の物理リソースの割合を記憶しており、前記資源割当て部が、前記物理リンクの前記専有型の物理リソースの割当てを、全物理リソースのうちから前記共有型の物理リソースの割合を除外した前記物理リソースについて実行し、前記専有型の物理リソースを割り当てた前記仮想網の前記インフラ網でのパスが、前記専有型の物理リソースのみで接続できない場合に、前記除外した共有型の物理リソースから所定量の物理リソースを前記専有型の物理リソースに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資源管理装置とした。
【００１３】
このようにすることにより、専有型の物理リソースのみで、仮想網のパスを接続できない場合に、共有型の物理リソースを専有型の物理リソースに変更することにより、さらに仮想網間の相互作用の発生を抑制し、トラヒックパターンの変動によるネットワークの品質低下を防ぐことができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、前記トラヒック相関計算部が、前記正の相関がある前記同一対地を有する前記仮想網のペアを抽出すると、当該仮想網の正の相関がある対地の迂回経路を計算し、前記計算した迂回経路の数が所定の閾値を超える場合に、当該仮想網の正の相関がある対地の前記インフラ網でのパスの経路を前記迂回経路に変更する迂回経路計算部を、さらに備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のネットワーク資源管理装置とした。
【００１５】
このようにすることで、ネットワーク資源管理装置は、迂回経路計算部が、仮想網の正の相関がある対地について、迂回経路を計算し、その迂回経路数が所定の閾値を超える場合に、その対地のインフラ網でのパスの経路を迂回経路に変更する。よって、本発明によれば、インフラ網の資源利用効率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、複数の仮想網を収容するインフラ網において、仮想網間の相互作用を抑制し、トラヒックパターンの変動によるネットワークの品質低下を防ぐことができる、ネットワーク資源管理装置およびネットワーク資源管理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態に係るネットワーク資源管理装置を含むネットワークシステムの概要を説明するための図である。
【図２】本実施形態に係るネットワーク資源管理装置による物理リソースの割当ての概要を説明するための図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るネットワーク資源管理装置の構成例を示す機能ブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るネットワーク資源管理装置による物理リソースの資源属性の割当て処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る資源割当て部による専有資源の割当て処理を説明するための図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るネットワーク資源管理装置の構成例を示す機能ブロック図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るネットワーク資源管理装置による迂回経路数判定を含む物理リソースの資源属性の割当て処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。まず、本実施形態に係るネットワーク資源管理装置１０を含むネットワークシステム１について説明する。
【００１９】
＜ネットワークシステムの概要＞
図１は、本実施形態に係るネットワーク資源管理装置１０を含むネットワークシステム１の概要を説明するための図である。
図１に示すように、本実施形態に係るネットワークシステム１は、インフラ網２００とそのインフラ網２００上に構築される複数の仮想網３００（３００Ａ，３００Ｂ，…）と、ネットワーク資源管理装置１０とを含んで構成される。インフラ網２００は、複数のノード２０とそのノード２０間を接続する物理リンク２１とからなり、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing：波長分割多重）やＴＤＭ（Time Division Multiplexing：時分割多重）等のレイヤ１技術、Ethernet（登録商標）等のレイヤ２技術、パケット交換等のレイヤ３技術を組み合わせて構築される。そして、各ノード２０は、ネットワーク資源管理装置１０と通信可能に接続されている。なお、以下、本実施形態に係るインフラ網２００は、光ネットワークを想定し、ノード２０は、例えば、光クロスコネクト（ＯＸＣ：Optical Cross Connect）やルータであり、物理リンク２１は、光ファイバであるとして説明する。
【００２０】
仮想網３００は、複数の仮想ノード３０とその仮想ノード３０間を接続する仮想リンク３１とから構成される。そして、各仮想網３００（３００Ａ，３００Ｂ，…）は、動的トポロジ最適化制御が行われる。つまり、各仮想網３００（３００Ａ，３００Ｂ，…）は、トラヒック量の変化等に応じて、パスの経路をＧＭＰＬＳ（Generalized Multi-Protocol Label Switching）等を用いて変更することにより、動的に仮想網トポロジを再構築する。
【００２１】
本実施形態に係るネットワークシステム１では、ネットワーク資源管理装置１０の制御により、仮想網３００毎に独立のレイヤ１等の低位レイヤを設定する。つまり、インフラ網２００の資源（後記する「物理リソース」）を仮想的に分割した上で、各仮想網３００（３００Ａ，３００Ｂ，…）を構築することで、パケット網上でのネットワーク仮想化技術の問題点であった、仮想網間の相互作用を回避する。なお、詳細は後記する。
【００２２】
＜ネットワーク資源管理装置の概要＞
次に、本実施形態に係るネットワーク資源管理装置１０の概要について説明する。
ネットワーク資源管理装置１０は、インフラ網２００のトポロジ情報や、仮想網３００のトポロジ情報（仮想網トポロジ）、トラヒック需要（交流トラヒック量）の情報等を収集し、インフラ網２００の資源（「物理リソース」）のうち、仮想網３００毎に利用可能な資源を割り当てる。ここで、物理リソースとは、仮想網３００に配分可能な単位のインフラ網２００の構成要素のことで、例えば、ＷＤＭリンクの場合は波長、ＴＤＭリンクの場合はＴＤＭタイムスロットを意味する。
【００２３】
各仮想網３００（３００Ａ，３００Ｂ，…）のトラヒックパターンの変化に応じて、適切なインフラ網２００の物理リソースを利用可能とするために、本実施形態に係るネットワーク資源管理装置１０では、共有型と専有型の２種類の属性の物理リソースを各仮想網３００（３００Ａ，３００Ｂ，…）に提供する。ネットワーク資源管理装置１０は、配分可能な単位（例えば、ＷＤＭリンクの場合は１波長、ＴＤＭリンクの場合は１タイムスロット）で、物理リソースに対して、共有型か専有型かのいずれかの属性（資源属性）を設定する。
【００２４】
共有型の物理リソース（以下、「共有資源」というときがある）については、複数の仮想網３００が利用可能な権限を持つ。一方、専有型の物理リソース（以下、「専有資源」というときがある）は、特定の仮想網３００のみが利用することができる。各仮想網３００（３００Ａ，３００Ｂ，…）は、自身に利用権限がある専有型または共有型の属性の物理リソースを組み合わせて、仮想網トポロジを構成する。
【００２５】
本実施形態に係るネットワーク資源管理装置１０は、個々の仮想網３００の交流トラヒック量やリンク利用率等の状態に基づいて、共有型の物理リソース（共有資源）を専有型の物理リソース（専有資源）に切り替えて、仮想網３００間の相互作用を回避する。
【００２６】
図２は、本実施形態に係るネットワーク資源管理装置１０による物理リソースの割当ての概要を説明するための図である。図２（ａ）に示すように、仮想網「Ａ」と仮想網「Ｂ」とが、共有型の物理リソースとして波長「１」〜「１０」を利用していたとする。一方の仮想網のトラヒック量が増大する等して、仮想網「Ａ」と仮想網「Ｂ」との間で干渉が大きくなり、どちらかの仮想網の品質が満足できないものとなった場合に、ネットワーク資源管理装置１０は、共有型の物理リソースの一部を、品質が低下した仮想網の専有型の物理リソースとして割り当てる。図２（ｂ）は、波長「１」〜「５」を仮想網「Ａ」が専有し、波長「６」〜「１０」を仮想網「Ａ」と仮想網「Ｂ」とが共有するように、ネットワーク資源管理装置１０が割り当てた例を示している。
なお、本実施形態に係るネットワーク資源管理装置１０が、各仮想網３００（３００Ａ，３００Ｂ，…）に対し、共有型、専有型の物理リソースをどのように配分するかについては、後記において詳細に説明する。
【００２７】
≪本発明の第１の実施形態≫
次に、本発明の第１の実施形態に係るネットワーク資源管理装置１０（１０ａ）について説明する。
本発明の第１の実施形態に係るネットワーク資源管理装置１０（１０ａ）は、各仮想網３００（３００Ａ，３００Ｂ，…）のトラヒック需要に基づき、仮想網３００毎に物理リソースの資源属性（共有資源または専有資源）を割り当てる。ここで、トラヒック需要とは、各仮想網３００上の任意の２つの仮想ノード３０間の交流トラヒック量を意味する。
【００２８】
そして、本発明の第１の実施形態に係るネットワーク資源管理装置１０（１０ａ）（後記する、トラヒック相関計算部１１２）は、各仮想網３００間の相互作用を回避するため、各仮想網３００同士で共通する対地のトラヒック需要について、相関係数を計算する。
【００２９】
そして、ネットワーク資源管理装置１０（１０ａ）は、計算した相関係数により、各仮想網３００に専有型の物理リソース（専有資源）を割り当てる必要があるか否かを決定する。
具体的には、例えば、仮想網３００（「Ａ」）のある対地間のトラヒック需要が日中は低下し、深夜に増加する一方で、仮想網３００（「Ｂ」）の同一対地間のトラヒック需要が日中に増加し、深夜に低下する場合は、両者の交流トラヒック量の時系列データの相関係数を算出すると負の値となる。ここで、例えば、各仮想網３００の交流トラヒック量のうち、同一対地間の交流トラヒック量の時系列データの相関係数が閾値ＴＬ（閾値ＴＬは−１以上０以下の実数であり、例えば「−0.5」）未満の対地を、「負の相関がある」と規定する。そして、負の相関がある場合に、ネットワーク資源管理装置１０（１０ａ）は、仮想網３００同士が、共有型の物理リソースを使用することのメリットが大きいと判定することができる。つまり、同じ物理リソースを異なる時間帯に、別々の仮想網３００が使用することによって、リンク利用率を向上させることができる。この場合は、ネットワーク資源管理装置１０は、各仮想網３００に専有型の物理リソースを割り当てる必要はない。
【００３０】
一方、例えば、各仮想網３００の交流トラヒック量のうち、同一対地間の交流トラヒック量の時系列データの相関係数が閾値ＴＨ（閾値ＴＨは０以上１以下の実数であり、例えば「0.5」）以上の対地を、「正の相関がある」と規定する。そして、正の相関がある場合に、ネットワーク資源管理装置１０（１０ａ）は、仮想網３００同士の物理リソースの競合が発生しやすいと判定し、その物理リソースの所定量を専有型の物理リソースに割り当てる処理を行う。
【００３１】
（ネットワーク資源管理装置１０ａのシステム構成）
次に、本発明の第１の実施形態に係るネットワーク資源管理装置１０（１０ａ）の構成例について詳細に説明する。図３は、本発明の第１の実施形態に係るネットワーク資源管理装置１０（１０ａ）の構成例を示す機能ブロック図である。
【００３２】
図３に示すように、ネットワーク資源管理装置１０（１０ａ）は、制御部１１と、記憶部１２と、メモリ部１３と、入出力部１４とを備える。
【００３３】
入出力部１４は、インフラ網２００の各ノード２０との間のデータの入出力を司るネットワークインタフェースと、不図示のキーボードやマウス等の入力装置や、モニタ等の出力装置との間のデータの入出力を司る入出力インタフェースとから構成される。
【００３４】
制御部１１は、ネットワーク情報収集部１１１と、トラヒック相関計算部１１２と、資源割当て部１１３と、資源割当て情報送信部１１４とを含んで構成される。なお、制御部１１は、例えば、ネットワーク資源管理装置１０の記憶部１２に格納されたプログラムをＣＰＵ（Central Processing Unit）が、メモリ部１３であるＲＡＭ（Random Access Memory）に展開し実行することで実現される。
【００３５】
ネットワーク情報収集部１１１は、入出力部１４を介して、インフラ網２００の各ノード２０や、不図示のネットワーク管理装置等から、網トポロジ情報４００、トラヒック需要情報５００、仮想網パス情報６００を取得し、記憶部１２に記憶する。
【００３６】
網トポロジ情報４００は、インフラ網２００における各ノード２０同士の物理リンク２１による接続関係を示す情報である。
トラヒック需要情報５００は、各仮想網３００（３００Ａ，３００Ｂ，…）それぞれに属する仮想ノード３０のうちの、接続する２つの仮想ノード３０間の交流トラヒック量を示すトラヒック需要の情報（例えば、仮想ノード「Ｘ」から仮想ノード「Ｙ」への交流トラヒック量）である。この仮想ノード３０間の交流トラヒック量の情報は、所定の間隔で測定される時系列データであり、ネットワーク管理装置（不図示）等が収集したものを、随時、ネットワーク情報収集部１１１によって入出力部１４を介して取得され、記憶部１２に記憶される。
仮想網パス情報６００は、仮想網３００の仮想ノード３０間の接続関係を示すトポロジの情報（仮想網トポロジ）と、仮想網３００上の仮想ノード３０間のパスの経路に対応する、インフラ網２００上でのノード２０間のパスの経路情報とを記憶している。ノード２０間のパスの経路は、網トポロジ情報４００を参照して、例えば、ダイクストラアルゴリズムによって計算されたものが、記憶される。
【００３７】
次に、トラヒック相関計算部１１２は、複数の仮想網３００のうちから抽出した、２つの仮想網３００について、同一対地間（仮想ノード３０間）の相関係数を計算する。
具体的には、トラヒック相関計算部１１２は、インフラ網２００に収容される仮想網３００のうち、所定期間（例えば、過去１日や過去１週間等）の同一対地間（仮想ノード３０間）の交流トラヒック量を、トラヒック需要情報５００から取得し、交流トラヒック量の対地間総和が所定値以上の仮想網３００を、高負荷仮想網グループとして抽出する。そして、トラヒック相関計算部１１２は、高負荷仮想網グループから、２つの仮想網３００を抽出して、同一対地間（仮想ノード３０間）の交流トラヒック量の相関を計算する。
次に、トラヒック相関計算部１１２は、正の相関がある対地を有する仮想網３００のペアを抽出する。ここで、「正の相関がある」とは、相関係数が、閾値ＴＨ（例えば、「0.5」）以上であることを意味する。
【００３８】
資源割当て部１１３は、正の相関がある対地について、その対地間（仮想ノード３０間）のパスに対応するインフラ網２００上でのパスの経路情報を、仮想網パス情報６００から取得し、そのパスの経路上の物理リンク２１に対して、専有型の物理リソース（専有資源）を割り当てる。このとき、資源割当て部１１３は、初期値として共有型の物理リソース（共有資源）に配分される割合（例えば、５０％）を除外した上で、専有資源を割り当てる。そして、この資源割当て部１１３による専有資源の割当ては、記憶部１２内に記憶されたトラヒック需要情報５００の情報から、割当てを行う物理リンク２１を通過する所定期間（例えば、過去１時間）の各仮想網３００（３００Ａ，３００Ｂ，…）それぞれの交流トラヒック量の平均値を算出し、その算出した平均値に比例して物理リソースを割り当てる。
【００３９】
また、資源割当て部１１３は、各仮想網３００について、専有資源のみで、対地間の接続が維持できるか否かを判定し、専有資源のみで、対地間の接続が維持できない場合には、初期値として設定した共有資源から１配分単位（ＷＤＭリンクの場合は１波長、ＴＤＭリンクの場合は１タイムスロット）ずつを、その仮想網３００の専有資源として配分する。そして、資源割当て部１１３は、専有資源のみでノード２０間の接続性が維持できるまで（つまり、パスのフローが経路上の物理リンク２１において、共有資源を利用せず専有資源のみで接続されるようになるまで）、共有資源からの配分を繰り返すことにより、専有資源の割当てを行う。
【００４０】
資源割当て情報送信部１１４は、資源割当て部１１３が割り当てた各仮想網３００の物理リソースの資源属性（共有資源と専有資源）の情報を、資源割当て情報として、インフラ網２００の各ノード２０に送信することにより、各仮想網３００の物理リソースを再設定させる。
【００４１】
次に、記憶部１２は、ハードディスクやフラッシュメモリ等の記憶装置からなり、網トポロジ情報４００、トラヒック需要情報５００、および仮想網パス情報６００を記憶している。
【００４２】
メモリ部１３は、ＲＡＭ等の一次記憶装置からなり、制御部１１の処理に必要な情報を一次的に記憶している。
【００４３】
（資源属性の割当て処理）
次に、図４を参照して、ネットワーク資源管理装置１０（１０ａ）による物理リソースの資源属性の割当て処理について説明する。図４は、本発明の第１の実施形態に係るネットワーク資源管理装置１０（１０ａ）による物理リソースの資源属性の割当て処理の流れを示すフローチャートである（適宜、図１，３参照）。
【００４４】
なお、記憶部１２には、インフラ網２００の網トポロジ情報４００と、所定時間毎の仮想ノード３０間の交流トラヒック量の情報であるトラヒック需要情報５００と、仮想網３００上の仮想ノード３０間のパスに対応した、インフラ網２００上での経路情報を示す仮想網パス情報６００とが、予め、ネットワーク情報収集部１１１により、記憶部１２に格納されているものとして説明する。また、各物理リンク２１における、共有型の物理リソース（共有資源）に配分される初期の割合（例えば、５０％）の情報が、予め記憶部１２に記憶され設定されているものとする。
また、ネットワーク資源管理装置１０（１０ａ）が、この資源属性の割当て処理を開始する契機は、所定の間隔でもよいし、ネットワーク情報収集部１１１がトラヒック需要情報５００を収集する際に、所定の閾値を超える交流トラヒック量の増加を検出した場合や、各仮想網３００の仮想リンク３１のリンク利用率を監視し、ある仮想リンク３１のリンク利用率に所定値以上の偏り（その仮想リンク３１のリンク利用率だけ、他のリンク利用率に比べ高いまたは低い）を検出した場合等でもよい。
【００４５】
図４に示すように、先ず、トラヒック相関計算部１１２は、インフラ網２００に収容される複数の仮想網３００について、所定期間（例えば、過去１日）の対地間（仮想ノード３０間）の交流トラヒック量を、トラヒック需要情報５００から取得し、交流トラヒック量の対地間総和が所定値以上の仮想網３００を、高負荷仮想網グループとして抽出する（ステップＳ１０１）。
【００４６】
次に、トラヒック相関計算部１１２は、高負荷仮想網グループから、２つの仮想網３００を抽出して、同一対地間（仮想ノード３０間）の交流トラヒック量の相関係数を計算する（ステップＳ１０２）。
【００４７】
そして、トラヒック相関計算部１１２は、高負荷仮想網グループとして抽出された仮想網３００について、すべてのペアを処理したか否かを判定する（ステップＳ１０３）。ここで、まだ処理していない高負荷仮想網グループに属する仮想網３００のペアがある場合には（ステップＳ１０３→Ｎｏ）、ステップＳ１０２に戻り処理を続ける。一方、高負荷仮想網グループに属する仮想網３００のペアのすべての処理を終えた場合には（ステップＳ１０３→Ｙｅｓ）、次のステップＳ１０４へ進む。
【００４８】
次に、トラヒック相関計算部１１２は、高負荷仮想網グループの各仮想網３００のペアのうち、正の相関がある対地を有する仮想網３００のペア、つまり、ステップＳ１０２で計算された相関係数が閾値ＴＨ（例えば0.5）以上の対地を有する仮想網３００のペアを抽出する（ステップＳ１０４）。
【００４９】
続いて、資源割当て部１１３は、ステップＳ１０４で抽出した仮想網３００のペアのうちの１つを選択する（ステップＳ１０５）。
【００５０】
そして、資源割当て部１１３は、選択した仮想網３００のペアの正の相関がある対地について、当該対地間（仮想ノード３０間）のパスに対応するインフラ網２００上でのパスの経路情報を、記憶部１２内の仮想網パス情報６００から取得する。そして、資源割当て部１１３は、そのパスの経路上の物理リンク２１に対して、専有型の物理リソース（専有資源）を割り当てる（ステップＳ１０６）。
ここでの資源割当て部１１３による専有資源の割当ては、各物理リソースに初期値として設定された共有資源への配分（例えば、５０％）を除外した上で、残りの資源（物理リソース）について割当てを行う。そして、各仮想網３００に配分する専有資源の割合について、資源割当て部１１３は、記憶部１２内に記憶されたトラヒック需要情報５００の情報から、割当てを行う当該物理リンク２１を通過する所定期間（例えば、過去１時間）の各仮想網３００の交流トラヒック量の平均値を算出し、その算出した平均値に比例して、専有資源を割り当てる。
【００５１】
ここで、図５を用いて、本発明の第１の実施形態に係る資源割当て部１１３による専有資源の割当て処理について説明する。図５（ａ）に示すように、インフラ網２００上に、仮想網「Ａ」と仮想網「Ｂ」が構築されている。そして、仮想網「Ａ」の仮想ノード「１」→仮想ノード「５」の交流トラヒック量が８Ｇｂｐｓであり、仮想網「Ｂ」の仮想ノード「１」→仮想ノード「５」の交流トラヒック量が７Ｇｂｐｓである。
図５（ｂ）は、トラヒック相関計算部１１２が、仮想網「Ａ」および仮想網「Ｂ」における同一対地間であるこの仮想ノード「１」→「５」の交流トラヒック量について、相関係数を計算（図４のＳ１０２）した結果が、相関係数「0.9」であることを示す。また、資源割当て部１１３は、仮想網「Ａ」および「Ｂ」上の仮想ノード「１」→「５」に対応する、インフラ網２００上のノード「１」→「３」→「５」のパスの経路上の物理リンク２１に、割当て可能な全波長数「３０」のうちの、共有資源への配分（例えば、５０％）である波長数「１５」を除いた、波長数「１５」を、専有資源として割り当てることを示す。そして、資源割当て部１１３は、各仮想網「Ａ」「Ｂ」それぞれの所定期間の対地間の交流トラヒック量に比例して、仮想網「Ａ」の経路上の物理リンク２１（ノード「１」→「３」の物理リンク２１、ノード「３」→「５」の物理リンク２１）に「８波長」、仮想網「Ｂ」の経路上の物理リンク２１（ノード「１」→「３」の物理リンク２１、ノード「３」→「５」の物理リンク２１）に「７波長」を割り当てる。
【００５２】
図４に戻り、ステップＳ１０７において、資源割当て部１１３が、ステップＳ１０４で抽出した仮想網３００のペアのすべてを処理したか否かを判定する。ここで、まだ処理していない仮想網３００のペアがある場合には（ステップＳ１０７→Ｎｏ）、ステップＳ１０５に戻り処理を続ける。一方、仮想網３００のペアのすべての処理を終えた場合には（ステップＳ１０７→Ｙｅｓ）、次のステップＳ１０８へ進む。
【００５３】
ステップＳ１０８において、資源割当て部１１３は、ステップＳ１０１で抽出した高負荷仮想網グループの仮想網３００のうち、交流トラヒック量の対地間総和が多い順に１つ選択する。
【００５４】
続いて、資源割当て部１１３は、選択した仮想網３００について、専有資源のみでノード２０間の接続性が維持可能か否かを判定する（ステップＳ１０９）。
【００５５】
そして、資源割当て部１１３は、ステップＳ１０９で、専有資源のみでノード間の接続性が維持可能であると判定した場合には（ステップＳ１０９→Ｙｅｓ）、次のステップＳ１１１へ進む。一方、資源割当て部１１３は、ステップＳ１０９で、専有資源のみでノード間の接続性が維持可能でない（つまり共有資源も必要である）と判定した場合には（ステップＳ１０９→Ｎｏ）、共有資源から１配分単位（ＷＤＭリンクの場合は１波長、ＴＤＭリンクの場合は１タイムスロット）を、当該仮想網３００の専有資源として配分する（ステップＳ１１０）。そして、ステップＳ１０９へ戻る。つまり、ステップＳ１０８で選択した高負荷仮想網グループの仮想網３００について、専有資源のみでノード２０間の接続性が維持できるまで、共有資源からの専有資源への配分を繰り返す。
なお、このステップＳ１１０において、共有資源に配分する資源が残っていない場合は、処理を終了してステップＳ１１１に進むようにしてもよいし、各物理リンク２１において、初期値として共有資源に配分される割合（例えば、５０％）の設定を変更して、ステップＳ１０５からの処理を行うようにしてもよい。
【００５６】
そして、資源割当て情報送信部１１４は、処理結果として、各仮想網３００に割り当てた物理リソースの資源属性を、資源割当て情報として、インフラ網２００の各ノード２０に送信する（ステップＳ１１１）。
【００５７】
このようにすることで、本発明の第１の実施形態に係るネットワーク資源管理装置１０は、インフラ網２００の資源（物理リソース）を、各仮想網３００毎に、専有資源と共有資源とに配分することにより、仮想網３００間の相互作用を抑制することができる。よって、トラヒックパターンの変動によるネットワークの品質低下を防ぐことができる。また、共有資源を仮想網３００間で融通することで、トラヒック変動への耐障害性の向上を図ることができる。
【００５８】
≪本発明の第２の実施形態≫
次に、本発明の第２の実施形態に係るネットワーク資源管理装置１０（１０ｂ）について説明する。
【００５９】
本発明の第１の実施形態に係るネットワーク資源管理装置１０（ａ）では、正の相関がある対地を有する仮想網３００のペアを抽出し、その対地間（仮想ノード３０間）のパスに対応するインフラ網２００上でのパスの経路の物理リンク２１に対して、仮想網３００毎に専有資源を割り当てた。しかし、同一対地間の交流トラヒック量において正の相関がある場合でも、その対地間のフローをそれぞれの仮想網３００で別の資源を使って送信することによって、少ない網資源でネットワークの運用ができる場合もある。
【００６０】
本発明の第２の実施形態に係るネットワーク資源管理装置１０（ｂ）は、同一対地間の交流トラヒック量が正の相関となる対地を有する仮想網３００同士であっても、重複しない物理リンク２１を選択する対地間のパス（迂回経路）を、所定の閾値（所定の迂回経路数）を超えて設定できる場合には、物理リソースの専有資源の割当てを行わない。その代わりに、ネットワーク資源管理装置１０（ｂ）は、その仮想網３００について、インフラ網２００上でのパスの経路を変更することで、インフラ網２００の資源利用効率を向上させるものである。
【００６１】
（ネットワーク資源管理装置１０ｂのシステム構成）
次に、本発明の第２の実施形態に係るネットワーク資源管理装置１０（１０ｂ）の構成例について詳細に説明する。図６は、本発明の第２の実施形態に係るネットワーク資源管理装置１０（１０ｂ）の構成例を示す機能ブロック図である。
【００６２】
図３に示す第１の実施形態に係るネットワーク資源管理装置１０（１０ａ）との違いは、図６に示すように、制御部１１内に、迂回経路計算部１１５を備えていることである。なお、図３に示したネットワーク資源管理装置１０（１０ａ）と同じ機能を備える構成については、同一の符号と同一の名称とを付し、説明を省略する。
【００６３】
トラヒック相関計算部１１２が高負荷仮想網グループの仮想網３００のペアのうち、正の相関がある対地を有する仮想網３００のペアを選択すると、迂回経路計算部１１５は、その仮想網３００のペアの正の相関がある対地の迂回経路数（disjoint経路数）を計算する。この迂回経路計算部１１５による迂回経路数の計算は、例えば、k-shortest path等の既存のアルゴリズムを用いて迂回経路を計算することにより求めることができる。
【００６４】
また、迂回経路計算部１１５は、計算した迂回経路数が、閾値Ｄ（例えば、「３」）以下であるか否かを判定する。そして、迂回経路計算部１１５は、計算した迂回経路数が閾値Ｄ以下であれば、その情報を資源割当て部１１３に引き渡し、本発明の第１の実施形態と同様の処理を行い、インフラ網２００の資源（物理リソース）を、仮想網３００毎に、専有資源と共有資源とに配分する。
一方、迂回経路計算部１１５は、計算した迂回経路数が閾値Ｄ（例えば、「３」）を超えている場合には、その正の相関がある対地を有する仮想網３００のペアのうちのどちらか一方のインフラ網２００上のパスを、迂回経路の１つに変更する。
【００６５】
なお、この迂回経路計算部１１５が迂回経路に変更するかの判定に用いる閾値Ｄ（例えば、「３」）は、次のようなポリシーで決定される。例えば、多くの迂回経路（例えば、迂回経路数が４経路以上）を選択できる場合には、資源の競合が起きる可能性は少ないので、迂回経路計算部１１５は、迂回経路を設定する処理に進むようにする。一方、迂回経路計算部１１５は、迂回経路が多くない場合（例えば、迂回経路が１〜３経路）には、迂回経路を設定しても、資源の競合が起きる可能性があるので、専有資源を割り当てる処理に進むようにする。
【００６６】
（迂回経路数判定を含む資源属性の割当て処理）
次に、図６を参照して、ネットワーク資源管理装置１０（１０ｂ）による物理リソースの資源属性の割当て処理について説明する。図７は、本発明の第２の実施形態に係るネットワーク資源管理装置１０（１０ｂ）による迂回経路数判定を含む物理リソースの資源属性の割当て処理の流れを示すフローチャートである。なお、図４に示す資源属性の割当て処理と同様の処理については、同一のステップ番号を付し、説明を省略する。
【００６７】
図７に示すように、トラヒック相関計算部１１２が行うステップＳ１０１〜Ｓ１０４までの処理は、図４に示す処理と同様である。
【００６８】
このステップＳ１０４において、トラヒック相関計算部１１２が、高負荷仮想網グループの各仮想網３００のペアのうち、正の相関がある対地を有する仮想網３００のペアを抽出すると、資源割当て部１１３は、ステップＳ１０５において、抽出した仮想網３００のペアのうちの１つ選択し、その情報を迂回経路計算部１１５に引き渡す。
【００６９】
迂回経路計算部１１５は、ステップＳ１０５で選択された仮想網３００のペアの正の相関がある対地のうちの１つを選択し、迂回経路数を計算する（ステップＳ２０１）。
【００７０】
そして、迂回経路計算部１１５は、計算した迂回経路数が閾値Ｄ（例えば、「３」）以下であるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。そして、迂回経路計算部１１５は、計算した迂回経路数が閾値Ｄ以下であれば（ステップＳ２０２→Ｙｅｓ）、その情報を、資源割当て部１１３に引き渡し、図４のステップＳ１０６と同様に、資源割当て部１１３が、そのパスの経路上の物理リンク２１に対して、専有資源を割り当てる。そして、ステップＳ２０４へ進む。
【００７１】
一方、迂回経路計算部１１５は、ステップＳ２０２において、計算した迂回経路数が閾値Ｄ（例えば、「３」）を超えていれば（ステップＳ２０２→Ｎｏ）、その情報を、資源割当て部１１３に引き渡し、当該対地（仮想ノード３０間）を有する仮想網３００のペアのうちのどちらか一方のインフラ網２００上でのパスを、迂回経路計算部１１５が計算した迂回経路のうちの１つの変更し（ステップＳ２０３）、ステップＳ２０４へ進む。
【００７２】
次に、ステップＳ２０４において、資源割当て部１１３は、ステップＳ２０１で選択した仮想網３００のペアの正の相関がある対地のすべてを処理したか否かを判定する。ここで、まだ処理していない対地がある場合には（ステップＳ２０４→Ｎｏ）、ステップＳ２０１に戻り処理を続ける。一方、仮想網３００のペアの正の相関がある対地のすべてを処理した場合には（ステップＳ２０４→Ｙｅｓ）、次のステップＳ１０７の処理に進み、さらに、図４のステップＳ１０８〜Ｓ１１１と同様の資源属性の割当て処理を行う。
なお、ステップＳ２０２で迂回経路数が閾値Ｄを超えている（ステップＳ２０２→Ｎｏ）とされ、迂回経路に変更された仮想網３００については、ステップＳ１０９において、専有資源のみでノード間の接続性が維持可能か否かの判定を行わず、ステップＳ１１１に進む。
【００７３】
このようにすることで、仮想網３００間において、同一対地間の交流トラヒックの正の相関がある場合であっても、その対地間のパスの経路を変更し、それぞれの仮想網３００で、重複しない物理リンク２１を設定することによって、インフラ網２００の資源利用効率を向上させることができる。
【符号の説明】
【００７４】
１      ネットワークシステム
１０    ネットワーク資源管理装置
１１    制御部
１２    記憶部
１３    メモリ部
１４    入出力部
２０    ノード
２１    物理リンク
３０    仮想ノード
３１    仮想リンク
１１１  ネットワーク情報収集部
１１２  トラヒック相関計算部
１１３  資源割当て部
１１４  資源割当て情報送信部
１１５  迂回経路計算部
２００  インフラ網
３００  仮想網
４００  網トポロジ情報
５００  トラヒック需要情報
６００  仮想網パス情報
【図１】
0005200133.tif 000002
【図２】
0005200133.tif 000003
【図３】
0005200133.tif 000004
【図４】
0005200133.tif 000005
【図５】
0005200133.tif 000006
【図６】
0005200133.tif 000007
【図７】
0005200133.tif 000008