(57)【要約】【課題】  単一ドメインに閉じず、トラヒックの変動に対応して輻輳を回避して品質を維持できるようなトラヒック制御を行う。【解決手段】  本発明は、エンドホストまたはサーバから、あるフローからのパケットが該ゲートウェイ仮想化ノードに到着すると、ゲートウェイ仮想化ノードが、予め定めた測定期間Tの間に到着したトラヒック量（パケット数またはバイト数）をフロー毎にカウントしておき、該トラヒック量と、予め定めた閾値を比較して、トラヒックが閾値を超えていれば、長大トラヒックと判定し、トラヒック識別情報と、各仮想ネットワーク内のトラヒック情報を用いて、複数存在する仮想ネットワークの中から適切な仮想ネットワークを選択してパケットを転送することでトラヒックを制御する。【選択図】  図２
2012216961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ある物理ネットワークに接続する仮想化ノードによって構築される論理網である仮想ネットワークがあるとし、複数の仮想ネットワークが構成されているとし、該仮想ネットワークの境界においてどの仮想ネットワークへパケットを送信するかを決定するゲートウェイ仮想化ノードが存在し、エンドホストまたはサーバは該ゲートウェイ仮想化ノードを介して仮想ネットワークに接続するようなネットワークにおいて、
エンドホストまたはサーバから、あるフローからのパケットが該ゲートウェイ仮想化ノードに到着すると、
前記ゲートウェイ仮想化ノードは、
トラヒック測定により得られた該フローのトラヒック識別情報と、各仮想ネットワーク内のトラヒック情報を用いて、複数存在する仮想ネットワークの中から適切な仮想ネットワークを選択してパケットを転送することでトラヒックを制御する仮想ネットワーク決定ステップを行う
ことを特徴とするトラヒック制御方法。
【請求項２】
前記仮想ネットワーク決定ステップにおいて、
前記トラヒック識別情報として、予め定めた測定期間Tの間に到着したトラヒック量（パケット数またはバイト数）をフロー毎にカウントしておき、該トラヒック量と、予め定めた閾値を比較して、トラヒックが閾値を超えていれば、長大トラヒックと識別し、識別されたトラヒックに適した仮想ネットワークへ転送する第１のトラヒック識別ステップ、
または、
前記トラヒック識別情報として、パケット間隔およびパケットサイズの分布を測定し、リアルタイム通信トラヒックか否かを判定し、リアルタイム通信トラヒックであると識別された場合は、該トラヒックに適した仮想ネットワークへ転送する第２のトラヒック識別ステップ
のいずれかを行う
請求項１記載のトラヒック制御方法。
【請求項３】
ある事業者がサービス提供のための物理ネットワークを複数の仮想ネットワークにスライスしてサービスを行うとし、その通信事業者内で利用されるアプリケーションに対して、ポート番号をサービス種別毎に割り当てられている場合に、
前記トラヒック識別情報として、前記ポート番号を参照して、リアルタイム性重視トラヒックかスループット重視トラヒックに分類する第３のトラヒック識別ステップを更に行い、
前記仮想ネットワーク決定ステップにおいて、
前記第３のトラヒック識別ステップにおける分類に基づいて、それぞれのQoS要求に適した仮想ネットワークへトラヒックを振り分ける
請求項１記載のトラヒック制御方法。
【請求項４】
ある入側ゲートウェイ仮想化ノードから出側ゲートウェイ仮想化ノードへ向かうフローのうち、前記第１のトラヒック識別ステップで前記長大トラヒックと判定された、または前記第３のトラヒック識別ステップで前記スループット重視トラヒックと判定されたフローに対し、入側 - 出側ゲートウェイ仮想化ノードペアXを接続する仮想ネットワークのうち、該フローが利用可能な仮想ネットワークがM個あるとし、また、各仮想ネットワークi（i=1からM）において、測定区間tにおけるネットワークの輻輳品質状態を表すメトリックr(i、t)を測定する第１の輻輳品質状態測定ステップを更に行い、
前記仮想ネットワーク決定ステップにおいて、
予め定めた閾値Thrに対して、前記メトリックr(i，t)がr(i，t)<Thrを満たす仮想ネットワークのうち、r(i、t)が最大となる仮想ネットワークを選択する
請求項２または３記載のトラヒック制御方法。
【請求項５】
前記仮想ネットワーク決定ステップにおいて、
前記メトリックに対し、重み付け選択確率を用いて仮想ネットワークを選択する
請求項４記載のトラヒック制御方法。
【請求項６】
ある物理ネットワークに接続する仮想化ノードによって構築される論理網である仮想ネットワークがあるとし、複数の仮想ネットワークが構成されているとし、該仮想ネットワークの境界においてどの仮想ネットワークへパケットを送信するかを決定するゲートウェイ仮想化ノードが存在し、エンドホストまたはサーバは該ゲートウェイ仮想化ノードを介して仮想ネットワークに接続するようなネットワークにおけるゲートウェイ仮想化ノード装置であって、
エンドホストまたはサーバから、あるフローからのパケットが該ゲートウェイ仮想化ノードに到着すると、トラヒック測定により、トラヒック量、パケット間隔およびパケットサイズの分布、ポート番号のいずれかによりトラヒックを識別するトラヒック識別手段と、
測定区間におけるネットワークの輻輳品質状態を表すメトリックを測定する輻輳品質状態管理手段と、
前記トラヒック識別情報、各仮想ネットワーク内のトラヒック情報、前記メトリックを用いて、複数存在する仮想ネットワークの中から適切な仮想ネットワークを選択してパケットを転送することでトラヒックを制御する仮想ネットワーク決定手段と、
を有することを特徴とするゲートウェイ仮想化ノード装置。
【請求項７】
前記トラヒック識別手段は、
前記トラヒック識別情報として、予め定めた測定期間Tの間に到着したトラヒック量（パケット数またはバイト数）をフロー毎にカウントしておき、該トラヒック量と、予め定めた閾値を比較して、トラヒックが閾値を超えていれば、長大トラヒックと判定する第１のトラヒック識別手段、
または、
前記トラヒック識別情報として、パケット間隔およびパケットサイズの分布を測定し、リアルタイム通信トラヒックか否かを判定する第２のトラヒック識別手段、
のいずれかを含む
請求項６記載のゲートウェイ仮想化ノード装置。
【請求項８】
前記トラヒック識別手段は、
ある事業者がサービス提供のための物理ネットワークを複数の仮想ネットワークにスライスしてサービスを行うとし、その通信事業者内で利用されるアプリケーションに対して、ポート番号をサービス種別毎に割り当てられている場合に、
前記トラヒック識別情報として、前記ポート番号を参照して、リアルタイム性重視トラヒックかスループット重視トラヒックに分類する第３のトラヒック識別手段を含み、
前記仮想ネットワーク決定手段は、
前記第３のトラヒック識別手段における分類に基づいて、それぞれのQoS要求に適した仮想ネットワークへトラヒックを振り分ける手段を含む
請求項６記載のゲートウェイ仮想化ノード装置。
【請求項９】
前記輻輳品質測定手段は、
ある入側ゲートウェイ仮想化ノードから出側ゲートウェイ仮想化ノードへ向かうフローのうち、前記第１のトラヒック識別手段で前記長大トラヒックと判定された、または前記第３のトラヒック識別ステップで前記スループット重視トラヒックと判定されたフローに対し、入側 - 出側ゲートウェイ仮想化ノードペアXを接続する仮想ネットワークのうち、該フローが利用可能な仮想ネットワークがM個あるとし、また、各仮想ネットワークi（i=1〜M）において、測定区間tにおけるネットワークの輻輳品質状態を表すメトリックr(i、t)を測定する手段を含み、
前記仮想ネットワーク決定手段は、
予め定めた閾値Thrに対して、前記輻輳品質測定手段で測定された前記メトリックr(i，t)がr(i，t)<Thrを満たす仮想ネットワークのうち、r(i、t)が最大となる仮想ネットワークを選択する手段を含む
請求項６または７記載のゲートウェイ仮想化ノード装置。
【請求項１０】
前記仮想ネットワーク決定手段は、
前記メトリックに対し、重み付け選択確率を用いて仮想ネットワークを選択する手段を含む
請求項６記載のゲートウェイ仮想化ノード装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トラヒック制御方法及びゲートウェイ仮想化ノード装置に係り、特に、仮想ネットワーク技術を用いてネットワークを流れるトラヒックの転送効率を向上させるためのトラヒック制御方法及びゲートウェイ仮想化ノード装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
IＰネットワークを代表するインターネットは、多様なアプリケーションの収容を可能とすべく発展・普及してきており、その一方で、QoS（Quality of Service）に対する要求も高まってきている。
【０００３】
一方で、端末の多様化・高機能化及びアプリケーションの多様化に伴い、ネットワークを流れるトラヒックは年々増加し、またそのトラヒックパターン（交流トラヒックパターンや時間変動パターン）も大きく変動すると予想される。今後、トラヒックの増加に加えて、アクセス帯域や端末の高速化に伴い、ネットワークにトラヒックが集中して輻輳や品質劣化が生じることが問題になってくると考えられる。
【０００４】
現在のIPネットワークでは、トラヒックはOSPF(Open Shortest Path First)のように最短ホップ経路に従うため、トラヒックが集中すると品質が劣化してしまうという問題がある。このような問題を回避する方法として、単一キャリアに閉じてトラヒックエンジニアリングを行う技術として、MPLS(Multi Protocol Label Switching)を用いることが考えられる。しかしながら、MPLS を用いてサービス毎のトラヒックエンジニアリングを実現するには、エッジルータにおいて他の全エッジルータへのLSP(Label Switching Path) を確立する必要がある。この場合、コアルータでは、エッジルータ数の二乗のオーダのさらにサービス数倍のオーダのエントリが必要となる。また、MPLS によるトラヒックエンジニアリングでは、主に予めLSP を張ることを前提としているため、ネットワークの規模が大きくなったり、サービス数が増えるとスケールしないという問題があった。
【０００５】
例えば、交流トラヒックが与えられた/測定できたときに、ネットワーク内の各リンク使用率が均一となるようにLSP をエッジルータ間で張る方法が検討されている（例えば、非特許文献１〜３参照）。しかしながら，予めトラヒック交流を予測する必要があるという問題点があった。
【０００６】
また、ingress-egress エッジルータペアの間に複数のLSP を張っておき、ネットワーク内部の各リンク使用率を一定周期毎に監視して、入側エッジルータに新規フローが到着したら、コストの低いパスを高い確率で選択するようにして負荷分散を図る方法がある（例えば、非特許文献４参照）。ネットワーク内部のリンク使用率を監視する代わりに、エッジノードペアの間で試験パケットを用いて各パスの品質を観測する方法もある（例えば、非特許文献５〜１０参照）。いずれの方法もLSP を予め静的に設定することを前提としているため、サービス毎のトラヒックエンジニアリングを実現する場合には、スケーラビリティに問題があった。
【０００７】
また単一ドメインに閉じたケースのみにしか適用できないという課題もあった。
【０００８】
一方、利用者の多様な要求に柔軟に対応できるネットワーク技術としてネットワークの仮想化技術が近年注目されている。ネットワークの仮想化技術は、物理ネットワークを複数の論理ネットワークにスライスして仮想ネットワークを構築する技術である（例えば、非特許文献１１，１２参照）。これら仮想ネットワークの利用形態としては、
・各研究者が独自のプロトコルを検証するために，各仮想ネットワークを提供する（例えば、非特許文献１１，１２参照）；
・物理ネットワークリソースを借りて，仮想ネットワークサービスを提供する仮想ネットワークサービス事業者向けにネットワークを提供する（例えば、非特許文献１３，１４参照）；
・ユーザ毎にスライスを割り当てて，契約に応じてスライス数を変えることで差別化サービスを提供する（例えば、非特許文献１５参照）：
というものが考えられている。このような仮想化技術を使うことで、単一ドメインに閉じずに複数ドメインに跨って仮想ネットワークを構築することも可能となる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Y.Wang, Z.Wang, and L. Zhang, "Internet traffic engineering without full mesh overlaying," IEEE INFOCOM2001, vol.1, pp.565-571, 2001.
【非特許文献２】Y. Wang, and Z. Wang, "Explicit routing algorithms for Internet traffic engineering," IEEE ICCN99, pp.582-588, 1999.
【非特許文献３】X. Xiao, A. Hannan, and B. Bailey,and L.M.Ni, "Traffic Engineering with MPLS in the Internet," IEEE Netw., vol.14, no.2, pp.28-33, March/April 2000.
【非特許文献４】I. Stoica,and H Zhang, "LIRA:An approach for service differentiation in the Internet," Proc. NOSSDAV'98, June 1998.
【非特許文献５】A. Elwalid, C. Jin, S. Low, and I. Widjaja, "MATE: MPLS adaptive traffic engineering," IEEEINFOCOM2001, pp.1300-1309, 2001.
【非特許文献６】D. Gao, Y. Shu, S. Liu, and O.W.W. Yang, "Delaybased adaptive load balancing in MPLS networks," IEEE ICC2002, pp.1184-1188, 2002.
【非特許文献７】T. Saad, T. Yang, D. Makrakis, and V. Groza, "Diffservenabled adaptive traffic engineering over MPLS," IEEE ICII 2001,vol.2, pp.128-133,2001.
【非特許文献８】E. Dinan, D.O. Awduche, and B. Jabbari, "Analytical framework for dynamic traffic partitioning in MPLS," IEEE ICC2000, pp.1604-1608, 2000.
【非特許文献９】S.D. Patek, R. Venkateswaran,and J. Liebeherr, "Enhancing aggregate QoS through alternate routing," IEEE GLOBECOM'00, vol.1,pp.611-615,2000.
【非特許文献１０】R. Kawahara, "An adaptive load balancing method for multiple paths using flow statstics and its performance analysis," IEICE Trans. Commun., Vol. E87-B, No. 7, July 2004.
【非特許文献１１】Andy Bavier, Nick Feamster, Mark Huang, Larry Peterson, and Jennifer Rexford, "In VINI Veritas: Realistic and controlled network experimentation," Proc. ACM SIGCOMM, September 2006.
【非特許文献１２】GENI http://www.geni.net/wp-content/uploads/2009/04/geni-at-a-glance-final.pdf
【非特許文献１３】Cabo: Concurrent Architectures are Better than One. Nick Feamster, Georgia Tech Lixin Gao, UMass Amherst Jennifer Rexford, Princeton.
【非特許文献１４】G. Schaffrath et al., "Network Virtualization Architecture: Proposal and Initial Prototype," ACM SIGOMM 209 Workshop VISA, 2009.
【非特許文献１５】Katsushi Kobayashi, `` Flexible Arrays of Inexpensive Network (FAIN): Toward global parallelism in the Internet to satisfy future traffic growth,'' ACM CoNEXT 2008 ReArch, 2008.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ネットワークの仮想化技術を使うことで、単一ドメインに閉じずに複数ドメインに跨って仮想ネットワークを構築することも可能となる。しかしながら、上述したように、これら先行検討では、ネットワークを仮想化する方法、または仮想化されたネットワークをユーザやサービスに応じて仮想ネットワークを分けて使う方法についての検討であり、トラヒックエンジニアリングを具現化する方法ではない、という問題点があった。
【００１１】
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、単一ドメインに閉じず、トラヒックの変動に対応して輻輳を回避して品質を維持できるようなトラヒック制御方法及びゲートウェイ仮想化ノード装置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】
【００１２】
上記の課題を解決するため、本発明は、ある物理ネットワークに接続する仮想化ノードによって構築される論理網である仮想ネットワークがあるとし、複数の仮想ネットワークが構成されているとし、該仮想ネットワークの境界においてどの仮想ネットワークへパケットを送信するかを決定するゲートウェイ仮想化ノードが存在し、エンドホストまたはサーバは該ゲートウェイ仮想化ノードを介して仮想ネットワークに接続するようなネットワークにおいて、
前記ゲートウェイ仮想化ノードは、
エンドホストまたはサーバから、あるフローからのパケットが当該ゲートウェイ仮想化ノードに到着すると、
トラヒック測定により得られた該フローのトラヒック識別情報と、各仮想ネットワーク内のトラヒック情報を用いて、複数存在する仮想ネットワークの中から適切な仮想ネットワークを選択してパケットを転送することでトラヒックを制御する仮想ネットワーク決定ステップを行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
上述のように、本発明によれば、単一ドメインに閉じず、トラヒックの変動に対応して輻輳を回避して品質を維持できるようなトラヒック制御の方法およびその装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施の形態における仮想ネットワークと物理ネットワークの基本構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるゲートウェイ仮想ノードの構成図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における物理ネットワークサーバの構成例である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下図面と共に、本発明の実施の形態を説明する。
【００１６】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態における仮想ネットワークと物理ネットワークの基本構成を示す。
【００１７】
仮想ネットワーク１０にある仮想化ノード２０は、論理的に接続しているとする。つまり、論理的に接続されているとは、例えば、物理ネットワーク３０がIPネットワークである場合には、その接続先仮想化ノードのIPアドレスを知っており、通信可能な状態にある。また、物理ネットワーク３０はいくつかの物理ルータ４０で構成されている。また、各仮想ネットワーク１０および物理ネットワーク３０には管理サーバ１００，２００が存在する。なお、図１では、長大トラヒックのために用意された仮想ネットワークM個を記載しており、この仮想ネットワーク以外に、非長大トラヒック用の仮想ネットワークが別途存在するものとする。
【００１８】
本図において、各仮想ネットワークi(i=1からM)を構成する仮想化ノード２０は、物理ルータ４０内に存在する。仮想ネットワークiの仮想化ノード２０は、仮想ネットワークiに属するパケットに対するルーチング処理（どのノードへパケットを転送すべきか決定）を行う。また、物理ネットワーク３０と物理的に接続されたゲートウェイ仮想化ノード５０が存在する。
【００１９】
図２は、本発明の第１の実施の形態におけるゲートウェイ仮想化ノードの構成例を示す。
【００２０】
同図に示すゲートウェイ仮想化ノード５０は、トラヒック識別部５１、仮想ネットワーク決定部５２、輻輳品質状態管理部５３から構成される。
【００２１】
トラヒック識別部５１は、エンドホストまたはサーバからパケットが転送されてきたら、予め定めた測定期間Tの間に到着したトラヒック量（パケット数またはバイト数）をフロー毎にカウントし、メモリ（図示せず）に格納しておき、該トラヒック量と、予め定めた閾値と比較してトラヒックが閾値を超えていれば、長大トラヒックと判定する。長大トラヒックと判定されなかったパケットは、非長大トラヒック用の仮想ネットワークへパケットを転送する。長大トラヒックと判定されたパケットは、仮想ネットワーク決定部５２へ転送する。ここで、「フロー」とは、例えば、下位の物理ネットワークがIPネットワークであれば、｛発信元IPアドレス（srcIP）、着信先IPアドレス(dstIP)、発信元ポート番号1(srcPort)、着信先ポート番号(dstPort)、プロトコル（Protocol）｝の５つ組みを同じくするパケット群と定義してもよいし、{srcIP、dstIP}の２つ組みで定義してもよい。
【００２２】
仮想ネットワーク決定部５２は、輻輳品質状態管理部５３から、各仮想ネットワークi（i=1〜M）における測定区間tでのネットワークの輻輳品質状態を表すメトリックr(i,t)を読み出す。r(i,t)と予め定めた閾値Thrを比較し、r(i,t)<Thrを満たす仮想ネットワークのうち、r(i,t)が最大となる仮想ネットワークを選択する。なお、閾値を低めに設定することで、長大トラヒックのようなネットワークに対してインパクトの大きいフローを特定の仮想ネットワーク集約させることができる。その結果生じる空き帯域を他の種別のトラヒック（リアルタイム性重視トラヒック）へと割り当てることが可能となる。
【００２３】
輻輳品質状態管理部５３は、各仮想化ノードにおいて一定周期毎に測定している測定情報（仮想ネットワークiにおける測定区間tでの各仮想化ノード間に張られた仮想リンクjの使用帯域vuij(t)）を収集し、蓄積している。一方、仮想リンクjに割り当てられた仮想リンク帯域をVCijとする。このとき、測定情報を用いて仮想ネットワークのメトリックを
【００２４】
【数１】
2012216961.tif 000003
として計算する。但し、Si(X)は、仮想ネットワークiにおいて該入側 - 出側ゲートウェイノードペアXの通信経路上に存在する仮想リンクの集合である。
【００２５】
この方法は、各仮想ネットワーク１０を構成する仮想リンク２０に対して、使用可能な仮想リンク帯域VCijを割り当てられていることを前提としている。つまり、他の仮想ネットアワークのリンクを流れるトラヒックの影響を受けることなく、割当帯域VCijは仮想ネットワークｉが利用可能としている。
【００２６】
上記のゲートウェイ仮想化ノード５０は、上記の手順でいずれかの仮想ネットワーク１０を選択し、その仮想ネットワーク１０にパケットを転送する。仮想ネットワーク１０上でパケットを転送する方法としては、例えば、物理ネットワーク３０がIPネットワークだとすると、仮想化ノード間をIP上でトンネルを設定し、それを仮想リンクとして使用する。例えば、ゲートウェイ仮想化ノード５０で、このパケットは仮想ネットワークＡに向けて転送すると決定した場合は、パケットを該仮想ネットワークＡを構成する仮想リンク（トンネル）を通過させる。
【００２７】
次に、物理ネットワーク管理サーバ２００について説明する。
【００２８】
図３は、本発明の第１の実施の形態における物理ネットワーク管理サーバの構成例を示す。
【００２９】
同図に示す物理ネットワーク管理サーバ２００は、物理リンク状態管理部２１０、仮想リンク状態管理部２２０、仮想リンクウェイト変更部２３０から構成される。
【００３０】
物理リンク状態管理部２１０では、測定区間tにおける物理リンクjの使用帯域uj(t)を測定している。また物理リンクjの帯域をCjとして、メトリック（Cj−uj(t)）を計算し、その値が予め定めた閾値を下回ったら、該リンクj*が輻輳していると判断し、その旨を仮想リンク状態管理部２２０へ通知する。
【００３１】
仮想リンク状態管理部２２０では、各仮想ネットワークiの仮想化ノードから仮想リンクjの使用帯域vuij(t)を収集し管理している。物理リンク状態管理部２１０からの通知（物理リンクj*が輻輳している旨の通知）を受信したら、該物理リンクを経由する仮想リンクj*の使用帯域vuij*(t)を読み出して、仮想リンクウェイト変更部２３０へ通知する。
【００３２】
仮想リンクウェイト変更部２３０では、使用帯域vuij*(t)に関する上位N個の各仮想ネットワークiに対して、該仮想ネットワークiの仮想リンクjのリンクウェイトをVijとして、Vij*をX倍(X>1)とし、Vij(j≠j*)をY倍(Y<1)する。但し、Xは、予め定めた増加係数α(α>1)と、リンク使用帯域xに関する単調増加関数f(x)を用いて、
【００３３】
【数２】
2012216961.tif 000004
とする。またYについては、ウェイト変更後のVijの和が変更前と等しくなるように、Yを設定する。以上の設定変更後のウェイトの値を、仮想化ノード２０へ通知する。
【００３４】
仮想化ノード２０では、各仮想ネットワークiでの経路制御アルゴリズムとしてOSPFを用い、OSPFで使用される仮想リンクのリンクウェイトを物理ネットワーク管理サーバ２００からの指示に従って変更する。これにより、特定の物理リンクにトラヒック集中しないようにする。
【００３５】
以上の手順を、一定周期毎に実施することで、特定リンクへの負荷集中を回避する。
【００３６】
また、一定周期毎に実施する代わりに、以下の手順で実施してもよい。
【００３７】
測定区間ｔにおける、入側−出側ゲートウェイ仮想化ノードペア間の仮想ネットワークｉでの交流トラヒックが測定できているとする。その場合、上記の手順でリンクウェイトを調整した後に、該交流トラヒックがどのルートにどれだけ流れるかを推定する（OSPFを前提としているので、リンクウェイトが決定すれば、ダイクストラ法により各入側−出側ゲートウェイ仮想化ノードペアのルートが決定し、そのルートに沿って、交流トラヒックが流れるとして、各リンクへのトラヒック量を算出可能である）。つまり、現在輻輳しているリンクj*の使用帯域がどの程度削減されるかを推定でき、制御後の使用帯域推定値uj(t)estを用いて、メトリック（Cj− uj（t)est）を計算し、その値が予め定められた閾値を下回っていたら、リンクウェイトを再度同じ手順で増加させる。以上を、メトリック（Cj− uj（t) est）が予め定めた閾値を上回るまで繰り返し、その最終的なリンクウェイトを次測定区間t+1でのリンクウェイトとして決定する。
【００３８】
上記の方法において、メトリックが、ネットワークの空きリンク帯域、あるいは、スループットを表しているため、その値が最も大きいネットワークを選択することで、高スループットを実現しようとしている。
【００３９】
なお、この方法で仮想ネットワークを選定するタイミングとしては、新規に発生したフローについて仮想ネットワークを決定し、そのフローは通信が終了するまで同じ仮想ネットワークを使用する方法、あるいは、一定周期毎に仮想ネットワークを選択し直す方法等がある。
【００４０】
［第２の実施の形態］
第１の実施の形態では、長大トラヒックまたはスループット重視トラヒックを対象にしていたのに対して、本実施の形態では、音声通信サービスのようなリアルタイム性重視トラヒックを対象にした場合について述べる。
【００４１】
本実施の形態における第１の実施の形態からの変更点は以下の通りである。
【００４２】
・ゲートウェイ仮想ノード５０内のトラヒック識別部５１において、パケット間隔およびパケットサイズの分布を測定し、例えば、文献「太井, 阿多, 岡, "環境非依存型オンラインリアルタイムトラヒック識別手法," 信学技報NS2007-34, 2007年6月．」の技術を用いてリアルタイム通信トラヒックか否かを判定する。
【００４３】
・ゲートウェイ仮想ノード５０内の輻輳品質状態推定部５３において、各仮想ネットワークi（i=1〜M）における測定区間tでのネットワークの品質状態を表すメトリックr(i,t)として、試験パケットあるいは通信中のフローを測定することで得られる遅延時間やパケット損失率とする。
【００４４】
具体的には、仮想ネットワークiにおいて該入側 - 出側ゲートウェイ仮想化ノードペアXの間における遅延時間またはパケット損失率をr(i,t)、あるいは、そのようにゲートウェイペア毎ではなく仮想ネットワーク全体としての遅延時間またはパケット損失率の平均あるいはXパーセンタイル値をr(i,t)とする。
【００４５】
・仮想ネットワーク決定部５２において、まず、測定区間tにおける仮想ネットワークiに対する重みをw(i,t)とおく。その初期値をw(i,1)=1（全てのiについて）とする。そして、区間t=1においては、仮想ネットワークiを確率w(i,1)/Σw(i,1)で選択する。区間tにおいてメトリックr(i,t)を測定したら、次周期で用いる重みを
【００４６】
【数３】
2012216961.tif 000005
と更新する。ただし、βは、0＜β＜1を満たす予め定めるパラメータであり、rmaxも予め設定するパラメータでr(i,t)の取りうる値の最大値に設定する。つまり、
0≦r(i,t)/rmax≦1
となるようにする。そして、区間t(>1)においては、仮想ネットワークiを確率w(i,t)/Σw(i,t)で選択する。
【００４７】
［第３の実施の形態］
第１の実施の形態では、ゲートウェイ仮想ノード５０内のトラヒック識別部５１において、フロー毎のトラヒック量を測定して長大トラヒックを識別していたのに対して、通信事業者がサービス提供のための物理ネットワーク３０を複数の仮想ネットワークにスライスしてサービスを行うとし、その通信事業者内で利用されるアプリケーションに対して、ポート番号をサービス種別毎に割り当てて、ゲートウェイ仮想化ノード５０では、ポート番号をみて、リアルタイム性重視トラヒックかスループット重視トラヒックかといった分類を行ってもよい。
【００４８】
上記の具体的サービス例としては、背景技術の項で述べたように、仮想ネットワークサービス事業者が複数の仮想ネットワークを用意してサービスする形態が考えられる。あるいは、別の例として、物理ネットワークを有する通信事業者が自身の提供するサービスの効率的な提供を目的として仮想ネットワークを利用する形態も考えられる。
【００４９】
後者の具体例として、例えば、音声通信サービスX（リアルタイム性重視）とデータ通信サービスY（スループット重視）を提供するとし、各サービス向けの仮想ネットワークを各々複数面用意し、まずフローが発生するとXかYのいずれのサービスを判断する．例えばXだったとすると、次にX用に用意された複数の仮想ネットワークのうち、各仮想ネットワークのトラヒック状況に応じて，適切な仮想ネットワークを選択する。
【００５０】
なお具体的な仮想ネットワーク選択方法については、後述する。
【００５１】
［第４の実施の形態］
第１の実施の形態で用いたメトリックの代わりとして以下を用いてもよい。
【００５２】
仮想ネットワークiにおいて、測定区間tにおける各仮想化ノード間に張られた仮想リンクjの使用帯域vuij(t)を測定しているとし、また仮想リンクjに割り当てられた仮想リンク帯域をVCijとする。このとき、
【００５３】
【数４】
2012216961.tif 000006
をメトリックとする。ただし、Siは、仮想ネットワークi上の全ての仮想リンクの集合である。
【００５４】
第１の実施の形態では、入側−出側仮想化ゲートウェイノードペア毎にメトリック計算しているのに対し、本実施の形態では、ペア毎に情報管理せず、仮想ネットワーク全体でメトリックを計算している。こうすることで管理すべき情報の量を削減している。
【００５５】
［第５の実施の形態］
第１の実施の形態で用いたメトリックの代わりとして、以下を用いてもよい。
【００５６】
各仮想ネットワークiに対して、試験パケットを用いて測定区間tにおける該入側 - 出側ゲートウェイノードペアXのスループットを測定し、それをメトリックr(i,t)とする。あるいは，試験パケットを用いる代わりに測定区間tにおいて実際に通信中のフローのスループットを測定してもよい。
【００５７】
［第６の実施の形態］
第１の実施の形態で用いたメトリックの代わりとして以下を用いてもよい。
【００５８】
各仮想ネットワークi(i=1〜M)に対して、孤立した仮想リンク帯域を割り当てる代わりに、M個の仮想ネットワークで物理リンク帯域（あるいはそのM個の仮想ネットワークで共有して利用可能な仮想リンク帯域）を共有しているとする。このとき、測定区間tにおける物理リンクjの使用帯域ujを測定しているとし、また物理リンクｊのリンク帯域をCjとする。このとき、
【００５９】
【数５】
2012216961.tif 000007
をメトリックとする。但し、Si(X)は仮想ネットワークｉにおいて、該入側−出側ゲートウェイノードペアXの通信経路上に存在する仮想リンクの集合である。
【００６０】
仮想ネットワーク決定部５２では、上記のr(i，t)をメトリックとして仮想ネットワーク１〜Mの中から仮想ネットワークを選択する。
【００６１】
［第７の実施の形態］
第１の実施の形態での仮想ネットワーク決定部５２の動作を以下に置き換えてもよい。
【００６２】
測定区間tにおける仮想ネットワークiに対する重みをw(i,t)とおく。まず、仮想ネットワークiの重みの初期値をw(i,1)=1（全てのiについて）とする。そして、区間t=1においては、メトリックr(i，t)がr(i,t)<Thrを満たす仮想ネットワークの中から仮想ネットワークiを確率w(i,1)/Σw(i,1)で選択する。Thrは予め定めた閾値である。区間tにおいてメトリックr(i,t)を測定したら、次周期で用いる重みを
【００６３】
【数６】
2012216961.tif 000008
と更新する。ただし、βは、0<β<1を満たす予め定めるパラメータであり、rmaxも予め設定するパラメータでr(i,t)の取りうる値の最大値に設定する。つまり、
0≦r(i,t)/rmax≦1
となるようにする。そして、区間t(>1)においては、メトリックr(i，t)がr(i,t)<Thrを満たす仮想ネットワークの中から仮想ネットワークiを確率w(i,t)/Σw(i,t)で選択する。
【００６４】
第１の実施の形態では、最もメトリック値が大きいネットワークを選択していたが、本実施の形態は、第１，４，５，６の実施の形態のいずれかで定義されたメトリックについて、上記の重み選択確率を用いて仮想ネットワークを選択する。このようにする理由について述べる。単純にメトリック値が最大なネットワークを選んだ場合、いくつかの入側-出側ゲートウェイ仮想化ノードペアが同時に独立に仮想ネットワークを選択する場合、空き帯域の大きい仮想ネットワークにトラヒックが集中してしまい制御が安定しない、あるいは一期前に空いていたネットワークが却って輻輳してしまうという可能性が考えられる。そこで、このように確率的に選択させることで、一部のネットワークへのトラヒック集中を回避しつつ、空いているネットワークを効率的に利用できるようにしている。
【００６５】
［第８の実施の形態］
本実施の形態では、ある入側ゲートウェイ仮想化ノードから出側ゲートウェイ仮想化ノードへ向かうフローのうち、第２の実施の形態及び第３の実施の形態では、リアルタイム性重視トラヒックと判定されたフローに対し、以下の手順で仮想ネットワークを選択する。
【００６６】
入側 - 出側ゲートウェイ仮想化ノードペアXを接続する仮想ネットワークのうち、該フローが利用可能な仮想ネットワークがM個あるとし、また、各仮想ネットワークi（i=1からM）において、測定区間tにおけるネットワークの品質状態を表すメトリックr(i,t)を測定しておき、このメトリックを用いて転送すべき仮想ネットワークを決定する。
【００６７】
なお、品質状態としては、試験パケットあるいは通信中のフローを測定することで得られる遅延時間やパケット損失率とする。具体的には、仮想ネットワークiにおいて該入側 - 出側ゲートウェイ仮想化ノードペアXの間における遅延時間またはパケット損失率をr(i,t)、あるいは、そのようにゲートウェイペア毎ではなく仮想ネットワーク全体としての遅延時間またはパケット損失率の平均あるいはXパーセンタイル値をr(i,t)とする。
【００６８】
なお、図２に示すゲートウェイ仮想化ノードの各構成要素の動作をプログラムとして構築し、ゲートウェイ仮想化ノードとして利用されるコンピュータにインストールして実行させる、または、ネットワークを介して流通させることが可能である。
【００６９】
本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲内において種々変更・応用が可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１０  仮想ネットワーク
２０  仮想化ノード
３０  物理ネットワーク
５０  ゲートウェイ仮想化ノード
５１  トラヒック識別部
５２  仮想ネットワーク決定部
５３  輻輳品質状態管理部
１００  仮想ネットワーク管理サーバ
２００  物理ネットワーク管理サーバ
２１０  物理リンク状態管理部
２２０  仮想リンク状態管理部
２３０  仮想リンクウェイト変更部
【図１】
2012216961.tif 000009
【図２】
2012216961.tif 000010
【図３】
2012216961.tif 000011