(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信サービス要求のためのリソース割り当てシステムであって、
複数の仮想ネットワークの構成要素のそれぞれに対する１つ以上のリソース要件と、少なくともサービスに対する信頼度の期待値を示す１つ以上のサービス品質要件とを含む仮想ネットワーク要求を、サービス要求に基づいて導出するサービスモデリング部と、
前記仮想ネットワーク要求に基づいて、物理インフラストラクチャにおける前記仮想ネットワークの構成要素に対する最適マッピングを見つける仮想ネットワークマッピング部とを備え、
前記仮想ネットワークマッピング部は、
前記仮想ネットワークにおける各構成要素の相対的な重要度に基づいて、前記サービスに対する前記信頼度の期待値を各構成要素に分配することによって、信頼性目標を各構成要素に設定し、
前記信頼性目標、前記リソース要件、および前記サービスに対する前記信頼度の期待値に基づいて前記最適マッピングを見つける
リソース割り当てシステム。
【請求項２】
前記仮想ネットワークマッピング部から受信した配置構成テンプレートに記載された仕様に従って、サーバのインスタンス化、帯域幅の確保、前記物理インフラストラクチャにおける接続の設定のようなステップを含む前記サービスを開始させる配置部をさらに備え、
前記サービスモデリング部は、前記サービス要求を受信し、前記仮想ネットワーク要求を導出し、前記仮想ネットワークマッピング部に渡し、当該仮想ネットワークマッピング部は、前記仮想ネットワークの構成要素に前記信頼性目標を設定するために前記サービス要求を前処理し、前記最適マッピングを見つけ、前記サービスに対する前記信頼度の期待値を保証し、マッピング結果と前記仮想ネットワークの各構成要素の前記リソース要件とが記述された前記配置構成テンプレートを前記配置部に転送する
請求項１記載のリソース割り当てシステム。
【請求項３】
異なる種類の前記サービスに適した様々な仮想ネットワークテンプレートに関するテンプレート情報および前記物理インフラストラクチャに関する情報を格納するデータベースをさらに備え、
前記各テンプレート情報は、ネットワーク機能の相互接続、順序、動作挙動、故障特性、回復メカニズム、および信頼性要件のようなテンプレートが示す前記仮想ネットワークに属する１つまたは複数の前記ネットワーク機能に関する知識と、少なくともネットワークトポロジ、場所、利用可能な容量、信頼性または可用性の値を含む前記物理インフラストラクチャに関する情報とを含み、
前記データベースは、前記サービスモデリング部および前記仮想ネットワークマッピング部によってアクセス可能である
請求項１または請求項２記載のリソース割り当てシステム。
【請求項４】
前記仮想ネットワークマッピング部は、前記仮想ネットワークの構成要素の前記相対的な重要度に基づいて、前記サービスに対する前記信頼度の期待値を、前記仮想ネットワークの構成要素に分配する前処理部を含み、
前記前処理部は、複数の要因を考慮して前記仮想ネットワークの構成要素のそれぞれの重み値を計算することによって前記相対的な重要度を決定し、
前記要因には、トポロジにおける位置、前記仮想ネットワークの構成要素の種類、および運用上の機能が含まれる
請求項１から請求項３のうちのいずれかに記載のリソース割り当てシステム。
【請求項５】
前記前処理部は、
仮想ネットワークトポロジにおける前記仮想ネットワークの構成要素の位置を分析する仮想ネットワーク分析モジュールと、
前記仮想ネットワークの構成要素の前記重み値を計算するために重要な前記要因に関連する情報を収集するデータ収集モジュールと、
前記仮想ネットワークの構成要素の信頼性のセットと前記仮想ネットワークにおける前記サービスの信頼性との間の関係が記述された信頼性の式を推定する信頼性推定モジュールと、
前記要因に基づいて前記仮想ネットワークの構成要素の前記重み値を計算する優先度割り当てモジュールと、
前記重み値を使用して、前記サービスに対する前記信頼度の期待値を前記仮想ネットワークの構成要素に分配する信頼性目標設定モジュールとを含む
請求項４記載のリソース割り当てシステム。
【請求項６】
前記仮想ネットワークマッピング部は、前記サービスモデリング部から受信した前記仮想ネットワーク要求に記載されている全ての要件が満たされるように、前記物理インフラストラクチャにおける前記仮想ネットワークの構成要素の最適マッピングを実行するマッピング部をさらに含み、
前記マッピング部は、ノードマッピングおよびリンクマッピングを実行し、前記仮想ネットワークの構成要素の前記信頼性目標と前記物理インフラストラクチャからのリソースの利用可能な信頼度との間の最小の信頼性ギャップを保証する
請求項１から請求項５のうちのいずれかに記載のリソース割り当てシステム。
【請求項７】
前記マッピング部は、
所定の目的および制約に従って最適化問題を解決する最適化モジュールと、
前記最適化モジュールの支援により、前記物理インフラストラクチャの物理ノードにおける前記仮想ネットワークの仮想ノードの最適配置位置を決定するノードマッピングモジュールと、
前記最適化モジュールの支援により、前記物理インフラストラクチャの物理リンクにおける前記仮想ネットワークの仮想リンクの最適配置位置を決定するリンクマッピングモジュールと、
前記サービスに対する実現可能な信頼性を前記サービスに対する前記信頼度の期待値で検証し、ユーザインタフェース層に関連するネゴシエーションを担う信頼性検証およびネゴシエーションモジュールと、
仮想ネットワークの全体的な信頼性を向上させるための最適な場所を特定する重要度分析モジュールとを含む
請求項６記載のリソース割り当てシステム。
【請求項８】
通信サービス要求のためのリソース割り当て方法であって、
複数の仮想ネットワークの構成要素のそれぞれに対する１つ以上のリソース要件と、少なくともサービスに対する信頼度の期待値を示す１つ以上のサービス品質要件とを含む仮想ネットワーク要求を、サービス要求に基づいて導出し、
前記仮想ネットワークにおける各構成要素の相対的な重要性、前記リソース要件、および前記サービスに対する前記信頼度の期待値に基づいて前記サービスに対する前記信頼度の期待値を分配することによって設定される信頼性目標に基づいて、物理インフラストラクチャにおける前記仮想ネットワークの構成要素に対する最適なマッピングを見つける
リソース割り当て方法。
【請求項９】
仮想ネットワークマッピング部から受信される配置構成テンプレートであって、マッピング結果と前記仮想ネットワークの各構成要素の前記リソース要件とが記述されている配置構成テンプレートに記載された仕様に従って、サーバのインスタンス化、帯域幅の確保、前記物理インフラストラクチャにおける接続の設定のようなステップを含むサービスを開始させる
請求項８記載のリソース割り当て方法。
【請求項１０】
通信サービス要求のためのリソース割り当てプログラムであって、
コンピュータに、
複数の仮想ネットワークの構成要素のそれぞれに対する１つ以上のリソース要件と、少なくともサービスに対する信頼度の期待値を示す１つ以上のサービス品質要件とを含む仮想ネットワーク要求を、サービス要求に基づいて導出するサービスモデリング処理と、
前記仮想ネットワークにおける各構成要素の相対的な重要性、前記リソース要件、および前記サービスに対する前記信頼度の期待値に基づいて前記サービスに対する前記信頼度の期待値を分配することによって設定される信頼性目標に基づいて、前記物理インフラストラクチャにおける前記仮想ネットワークの構成要素に対する最適なマッピングを見つける仮想ネットワークマッピング処理と
を実行させるためのリソース割り当てプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、仮想ネットワークのためのリソース割り当てシステム、方法、およびプログラムに関し、特に、仮想ネットワークに対する信頼性保証を満たすための、信頼性を意識したリソース割り当てのシステム、方法、およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、異なるエンティティ間の通信を容易にするために、様々な物理的ネットワーキングデバイスと通信リンクとを含む物理的ネットワークが運用されている。ますます多くのデバイスが互いに通信するようになるにつれて、物理ネットワークの複雑さは急激に増大している。これらのネットワーク上を流れるトラフィック量の継続的な増加は、これらの通信ネットワークの設計においてさらなる問題を引き起こしている。セキュリティ上の脅威の増加、ネットワークの設定に対する頻繁な要求、ビジネスニーズの変化、およびテクノロジの進歩などにより、これらの物理ネットワークを適応させることがさらに困難になり、全体的な発展を減速させるとともに、膨大なコストをもたらす。
【０００３】
しかし、最近の仮想化技術を利用したネットワーク仮想化は、ネットワーク事業者に、通信ネットワークを物理ネットワークから仮想ネットワークに移行させることを可能にしている。仮想ネットワークを使用すると、通信サービスをより迅速に展開し、敏捷性、分離性を提供し、リソースの共有を促進し、コストを削減することが容易になる。これらの仮想ネットワークは、仮想リンクによって相互接続された仮想ノードで構成される。仮想ノードは、サービスの種類に応じて、アプリケーションの構成要素、仮想ネットワーク機能（ＶＮＦ）などを意味することができる。
【０００４】
具体的には、ネットワーク機能仮想化（ＮＦＶ）は、物理ネットワーク機器をその上で実行される機能から切り離すことを可能にする。これらの機能は、仮想ネットワーク機能（ＶＮＦ）とも呼ばれるソフトウェアとして実装可能である。例えば、ファイアウォールなどのネットワーク機能は、簡素なソフトウェアと汎用サーバで実現可能である。仮想ネットワークは、異なるネットワーク機能を、大容量サーバ、スイッチ、および記憶装置に統合することを可能にする。統合は、リソース使用率の増加とコストの削減を実現する。１つ以上のデータセンタ（ＤＣ）に存在する汎用サーバは、これらのＶＮＦを提供可能であり、さらに、分散ＤＣは、サービス品質を高め、様々なサービスレベル要件を満たすことを前提として、顧客の近くにこれらのＶＮＦを配置するために使用されている。
【０００５】
ネットワークの仮想化は、従来のネットワーキングに関連する様々な問題を解決するのに役立つが、真の可能性を実現するには、様々な課題に対処する必要がある。課題の１つは、ハイパーバイザサポートを使用して、これらの仮想ネットワークを分散物理インフラストラクチャに最適に埋め込むことである。物理インフラストラクチャは、容量、帯域幅、場所など、仮想化ネットワークに関連する様々な制約を満たす必要がある。これらのカテゴリの問題は仮想ネットワーク埋め込み（ＶＮＥ）問題と呼ばれ、効率的な資源利用、エネルギー消費の削減、耐障害性など、様々な目標を定めた課題を解決するために多くのアルゴリズムが提案されている。
【０００６】
仮想ネットワークが、電気通信業界でサービスを提供するための主流になろうとするにつれて、テレコムグレードのサービスを提供するための信頼性および可用性の要件を満たすなどの追加の要件がある。冗長性を組み込んだり、ホスティングのために信頼性のある物理リソースを使用することのみによって、仮想ネットワークの信頼性を改善するいくつかの技術がある。
【０００７】
例えば、特許文献１には、仮想インフラの信頼性を向上させるために冗長性を採用し、さらに、冗長リソースを複数の仮想インフラ間で共有する技術が開示されている。
【０００８】
特許文献２には、仮想ネットワークの設計を物理インフラストラクチャにおける配置に関連させる技術が開示されている。信頼性および可用性を満足させるときの、エンドツーエンド動作に関連する様々なエンティティ、および、エンティティ間の一連の動作に関与する様々なエンティティが特許文献２に開示されている。
【０００９】
非特許文献１では、サービス機能チェーンに対するエンドツーエンドの信頼性推定のためのアプローチが議論されている。さらに、ＶＮＦの様々な保護スキーム、ＮＦＶソフトウェアのアップグレード中に直面する信頼性の問題、全体的な信頼性において役割を果たす様々なエンティティ、および、信頼性の高いサービスを展開するための推奨事項も議論されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１１／００２９６７５号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１３／０２１２２８５号明細書
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】European Telecommunications Standards Institute, "Network Functions Virtualisation (NFV); Reliability; Report on Models and Features for End-to-End Reliability", ETSI GS NFV-REL 003 V1.1.1, Apr. 2016
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
仮想ネットワークを実現するために地理的に分散した物理インフラストラクチャを使用すると、多くのメリットがあるが、サービスからの様々な要件を満たしながら、様々な仮想ネットワーク間でこれらの物理リソースを最適に割り当てるという新たな課題が生ずる。さらに、物理インフラストラクチャの制約や仮想ネットワークの要件が異なると、複雑さが増大する。例えば、物理インフラストラクチャには、場所、容量、相互接続性、信頼性および可用性レベルなどの制約があり、仮想ネットワークには、サービスに基づいて容量、帯域幅、信頼性および可用性の期待値などの要件がある。関連技術は、これらの課題に対処しようとしたが、ある程度しか課題に対処できなかった。
【００１３】
すなわち、課題は、単一の仮想ネットワークにおいて複数のサービスフローが存在するような状況で、仮想ネットワークを構成する仮想ネットワークの構成要素が複数の仮想ネットワークで共有され、重要度が異なる動作挙動などを有するだけで、全体の期待信頼度を満たすにすぎず、仮想ネットワークは、サービスのライフサイクル全体にわたって効率的であるかは定かではないということである。
【００１４】
他の課題は、将来的な仮想ネットワークの受け入れを最大にするために、信頼度が異なる物理リソースを最適に割り当てる必要があることである。さらに、状況によっては、期待される信頼性レベルを最小の労力で適合させるために冗長性を組み入れ、冗長性配置のための適切な位置を識別することによって最小のリソースを使用することも極めて重要であり、本発明が目的とする課題の１つとして依然として存在する。
【００１５】
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされた発明であり、本発明の目的は、信頼性のあるネットワークリソースの割り当てを最適化することができるリソース割り当てシステム、リソース割り当て方法およびリソース割り当てプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明による通信サービス要求のためのリソース割り当てシステムは、複数の仮想ネットワークの構成要素のそれぞれに対する１つ以上のリソース要件と、少なくともサービスに対する信頼度の期待値を示す１つ以上のサービス品質要件とを含む仮想ネットワーク要求を、サービス要求に基づいて導出するサービスモデリング部と、仮想ネットワーク要求に基づいて、物理インフラストラクチャにおける仮想ネットワークの構成要素に対する最適マッピングを見つける仮想ネットワークマッピング部とを備え、仮想ネットワークマッピング部は、仮想ネットワークにおける各構成要素の相対的な重要度に基づいて、サービスに対する信頼度の期待値を各構成要素に分配することによって、信頼性目標を各構成要素に設定し、信頼性目標、リソース要件、およびサービスに対する信頼度の期待値に基づいて最適マッピングを見つける。
【００１７】
本発明による通信サービス要求のためのリソース割り当て方法は、複数の仮想ネットワークの構成要素のそれぞれに対する１つ以上のリソース要件と、少なくともサービスに対する信頼度の期待値を示す１つ以上のサービス品質要件とを含む仮想ネットワーク要求を、サービス要求に基づいて導出し、仮想ネットワークにおける各構成要素の相対的な重要度、リソース要件、およびサービスに対する信頼度の期待値に基づいてサービスに対する信頼度の期待値を配分することによって設定される信頼性目標に基づいて、物理インフラストラクチャにおける仮想ネットワークの構成要素に対する最適なマッピングを見つける。
【００１８】
本発明による通信サービス要求のためのリソース割り当てプログラムは、コンピュータに、複数の仮想ネットワークの構成要素のそれぞれに対する１つ以上のリソース要件と、少なくともサービスに対する信頼度の期待値を示す１つ以上のサービス品質要件とを含む仮想ネットワーク要求を、サービス要求に基づいて導出するサービスモデリング処理と、仮想ネットワークにおける各構成要素の相対的な重要度、リソース要件、およびサービスに対する信頼度の期待値に基づいてサービスに対する信頼度の期待値を配分することによって設定される信頼性目標に基づいて、物理インフラストラクチャにおける仮想ネットワークの構成要素に対する最適なマッピングを見つける仮想ネットワークマッピング処理とを実行させる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の効果は、信頼性のあるネットワークリソースの割り当てが最適化されるということである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１の実施形態によるリソース割り当てシステムの構成例を示すブロック図である。
【図２】仮想ネットワークマッピング部２３の構成例を示すブロック図である。
【図３】第１の実施形態によるリソース割り当てシステム２００の動作の概要を示すフローチャートである。
【図４】物理ネットワークへの仮想ネットワークマッピングの概念を示す説明図である。
【図５】第２の実施形態による前処理部２４の動作の一例を示すフローチャートである。
【図６】仮想ネットワークの一例を示す説明図である。
【図７】仮想ネットワーク構成要素の相対重要度を判断するために有用な要素のリストを示す説明図である。
【図８】ネットワーク機能の信頼性ブロックの図表を示す説明図である。
【図９Ａ】第３の実施形態によるマッピング部２５の動作の一例を示すフローチャートである（１／４）。
【図９Ｂ】第３の実施形態によるマッピング部２５の動作の一例を示すフローチャートである（２／４）。
【図９Ｃ】第３の実施形態によるマッピング部２５の動作の一例を示すフローチャートである（３／４）。
【図９Ｄ】第３の実施形態によるマッピング部２５の動作の一例を示すフローチャートである（４／４）。
【図１０】ノードマッピングの信頼度ギャップを最小化するための機能を説明するための説明図である。
【図１１】フォールトトレランス構成の一例を示す説明図である。
【図１２】リンクマッピングの信頼度ギャップを最小化するための機能を説明するための説明図である。
【図１３】ネットワークリンクの信頼性を向上させるための仕組みを説明するための説明図である。
【図１４】第３の実施形態によるリソース割り当てシステムを実現するための情報処理装置の構成例を示すブロック図である。
【図１５】本発明の概要を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。以下の詳細な説明は、本質的に単なる例示であり、本発明または本発明の用途および使用を限定することは意図されていない。さらに、上記の発明の背景または以下の詳細な説明に示されるいかなる理論によっても拘束されることは意図されていない。
【００２２】
当業者は、図中の要素は簡単かつ明確にするために示され、必ずしも一定の縮尺で描かれていないことを理解するであろう。例えば、リソース割り当てシステムのアーキテクチャを示す図中のいくつかの要素の寸法は、提示され、かつ、例示的な実施形態の理解を深めるのを助けるために他の要素に対して誇張されている場合がある。
【００２３】
実施形態１．
図１は、本発明の第１の実施形態におけるリソース割り当てシステム２００の構成例を示すブロック図である。リソース割り当てシステム２００は、１つまたは複数の物理インフラストラクチャ２７から通信サービス要求に最適量のリソースを割り当てる役割を担う。リソース割り当てシステム２００は、信頼性を意識したリソース割り当てシステム２００とも呼ばれる。
【００２４】
通信サービス要求は、サービス要求とともにユーザによって指定された全てのサービスレベルに関する約束および性能期待を満たす。例えば、ユーザは、スループット１００Ｍｂｐｓ、遅延時間１５０ｍｓ、信頼度９９．９９％のVoiceoverIP サービスを要求できる。以下、通信サービス要求を、単に、サービス要求と表現する。サービス要求はオンラインでリソース割り当てシステム２００に到着するので、リソース割り当てシステム２００は将来の着信要求に関して認識できない。リソース割り当てシステム２００は、複数のユーザまたはエンティティから様々な種類のサービス要求を受け取る。運用支援システム（ＯＳＳ：Operation Support System）が最初にユーザからサービスを受け入れ、次に、それをさらなる処理および準備のためにリソース割り当てシステム２００に転送することも可能である。出力において、リソース割り当てシステム２００は、要求されたサービスを物理インフラストラクチャ２７上でインスタンス化し、要求された性能がサービスの有効期間を通して維持されることを保証する。
【００２５】
図１によれば、リソース割り当てシステム２００は、サービスモデリング部２１、データベース２２、仮想ネットワークマッピング部２３、および配置部２６を備える。
【００２６】
サービスモデリング部２１は、サービスの異なる要件に従って仮想ネットワーク要求の立案を担当する。適切な仮想ネットワーク要求を立案し、仮想ネットワークの構成要素を決定するために、サービスモデリング部２１は、入力として機能要件を受け取る。機能要件は、サービス要求とともに言及されるか、または、サービスモデリング部２１によって、サービス要求のタイプを学習することによってデータベース２２から収集される。例えば、機能要件は、ファイアウォール、ＤＨＣＰサーバ、ロードバランサ、暗号化、復号化などの機能を決定することを含み得る。
【００２７】
サービス要求は、遅延時間およびスループットなどの性能要件を含み得る。性能要件に応じて、要求された仮想ネットワークのサイズが決定される。性能要件は、サービスモデリング部２１が要求された仮想ネットワークのサイズを決定するのに役立つ。要求された仮想ネットワークのサイズは、ここでは、ＣＰＵ容量、リンク帯域幅などのサービスに対する期待性能を満たすために必要な仮想ネットワークリソースの量を意味する。サービスモデリング部２１は、仮想ネットワーク要求を生成する。仮想ネットワーク要求は、仮想リンクの仮想ノードと帯域幅の要件を含む。サービスモデリング部２１は、リソースの量を正確に推定するために、性能モデリング、推定などの技術を使用することができる。出力において、サービスモデリング部２１は、仮想ネットワーク要求を仮想ネットワークマッピング部２３に転送する。サービスモデリング部２１は、サービスおよびサービス時間に対する信頼性要件とともに仮想ネットワーク要求を転送する。これらの情報は、サービス要求に含まれるか、またはサービス要求に基づいてサービスモデリング部２１によって生成され得る。
【００２８】
データベース２２は、リソース割り当てシステム２００の知識記憶部として機能する。データベース２２は、様々な種類のサービスに関する様々な仮想ネットワークテンプレートについての詳細な情報を保持することができる。仮想ネットワークテンプレートは、異なるネットワーク機能、それらの相互接続、および異なる種類のサービスに適した順序からなりうる。データベース２２は、ネットワーク機能のソフトウェアインスタンスに関する情報も保持することができる。この情報には、他の情報のうち、その動作上の振る舞い、障害の特性、回復メカニズム、信頼性および可用性の値が含まれる。データベース２２は、情報の更新およびデータベース２２への新たな情報の追加を担う運転支援システムまたは外部システムと同期している。
【００２９】
データベース２２はまた、物理インフラストラクチャ２７、詳細なネットワークトポロジ、それらの地理的位置、利用可能な容量、ハードウェアリソースおよびハイパーバイザに対する信頼性値および可用性値などの非機能的パラメータなどに関する知識も保持する。この知識は、通常、リソース監視部およびリソース検出部（図示せず）と同期している。この知識は、物理インフラストラクチャ２７内で変化が起こる場合に、情報を継続的に更新する。
【００３０】
仮想ネットワークマッピング部２３は、仮想ネットワーク要求に基づいて、仮想ネットワークの物理インフラストラクチャ２７へのマッピングを行う。仮想ネットワークマッピング部２３は、サービスに対して期待される信頼度を満たすのに十二分な信頼度を割り当てることによって、信頼性のあるリソースの最適な利用を達成し、最小の追加のリソースおよびコストで仮想ネットワークの全体的な信頼性も改善する。図２は、仮想ネットワークマッピング部２３の構成例を示すブロック図である。仮想ネットワークマッピング部２３は、第１の実施形態による前処理部２４とマッピング部２５とをさらに備える。
【００３１】
前処理部２４のタスクは、仮想ネットワークの構成要素間でサービスに対して期待される信頼度を分配することである。より具体的には、サービスについて期待される信頼度は、サービスを実行している仮想ネットワークにおけるエンドツーエンドの信頼性予想であり得る。分配は、仮想ネットワークの構成要素の相対的な重要度に基づく。タスクを達成するために、前処理部２４は、仮想ネットワーク分析モジュール、データ収集モジュール、信頼性推定モジュール、優先順位割り当てモジュール、信頼性目標設定モジュールなどのような異なる機能モジュールを含み得る。これらのモジュールとそれらの相互接続の詳細は、説明の他の関連部分でカバーされている。出力時には、前処理部２４は、分配結果とともに仮想ネットワーク要求をマッピング部２５に転送する。分配結果は、仮想コンポーネントの信頼性目標および場所の制約として使用される。
【００３２】
マッピング部２５は、前処理部２４からの仮想ネットワーク要求を入力として仮想ネットワークの構成要素の物理インフラストラクチャ２７へのマッピングを行う。仮想ネットワーク要求で指定された仮想ネットワークの構成要素に対する要件を満たすことは、マッピング部２５の役割である。例えば、仮想ノードのＣＰＵ容量、仮想リンクの帯域幅、仮想ノードとリンクとのそれぞれの信頼性目標、ロケーションの制約などの要件がある。マッピング部２５は、物理インフラストラクチャ２７からのリソースを適切に使用することによってより多くの要求を受け入れることにより、収益を最大化する。目標を達成するために、マッピング部２５は、最適化モジュール、重要度分析モジュール、ノードマッピングモジュール、リンクマッピングモジュール、信頼性検証およびネゴシエーションモジュールなどの種々の機能モジュールを使用する。それらのモジュールおよびそれらの相互接続の詳細は、説明の他の関連部分でカバーされている。
【００３３】
マッピング部２５は、マッピング結果に基づいて、仮想ネットワークの構成要素をホスティングするための物理インフラストラクチャ２７からのホストを指定する配置構成テンプレートを出力する。例えば、テンプレートは、仮想ネットワークノードをホスティングするためのサーバＩＤまたはＤＣ ＩＤ 、仮想リンクをホスティングするために２つのサーバを接続する物理リンク、仮想ノードに対するＣＰＵ容量要件、仮想リンクに対する帯域幅要件、仮想ノードのタイプなどを含み得る。
【００３４】
配置部２６は、入力として配置構成テンプレートを受け入れ、配置構成テンプレートに従って物理インフラストラクチャ２７において仮想ネットワークをホストすることによって物理インフラストラクチャ２７においてサービスをインスタンス化する。仮想ネットワークをホストするために、物理インフラストラクチャ２７は、地理的に分散されたハードウェアリソースと仮想化層とを含む。さらに、ハードウェアリソースには、コンピューティング、ネットワーキング、およびストレージリソースが含まれる。配置部２６は、仮想ノードをホストするために仮想マシン（ＶＭ）またはコンテナを使用することができる。
【００３５】
サービスモデリング部２１、仮想ネットワークマッピング部２３（より具体的には、前処理部２４およびマッピング部２５）、および配置部２６は、例えば、コンピュータ動作するＣＰＵによって実現される。コンピュータ読み取り可能な記録媒体、例えばプログラム記憶装置からのリソース割り当てプログラムを実行し、そのプログラムに従ってサービスモデリング部２１、仮想ネットワークマッピング部２３、および配置部２６として動作する。上記の構成要素２１、２３、および２６のそれぞれは、別々のハードウェアによって実現されてもよい。同様に、上記の構成要素２４および２５のそれぞれは、別々のハードウェアによって実現されてもよい。
【００３６】
資源配分システムの運用
次に、動作を説明する。図３は、第１の実施形態によるリソース割り当てシステム２００の動作の概要を示すフローチャートである。ユーザまたはエンティティがサービスポータル上でサービス要求を登録するか、または、オペレーションサポートシステム（ＯＳＳ）が用いられることによって、ステップＳ３１から動作が開始する。その後、サービスポータルまたはＯＳＳは、サービス要求をサービスモデリング部２１に転送する。サービス要求は、機能要件、性能要件、サービスレベルに関する約束（ＳＬＡ）、サービス時間などを含み得る。
【００３７】
次のステップＳ３２において、サービス要求を受けたサービスモデリング部２１は、そのサービス要求を仮想ネットワーク要求に変換する。サービスモデリング部２１は、仮想ネットワークの構成要素を用いて、論理ネットワークからなる仮想ネットワークの構成要素を決定する。サービスモデリング部２１は、サービス要求に記載されている機能要件に従って、またはデータベース２２からサービスの種類の仮想ネットワークテンプレートを選択することによって、それらを決定する。
【００３８】
ステップＳ３２において、サービスモデリング部２１は、さらに、性能推定技術、モデリング技術などを用いて、サービス要求に記載された性能要件に従って、仮想ネットワーク構成要素ごとに、ＣＰＵ容量、リンク帯域幅などのリソース量を決定する。そして、サービスモデリング部２１は、この仮想ネットワーク要求を、信頼性要件やサービス時間などの他のＳＬＡとともに仮想ネットワークマッピング部２３に転送する。
【００３９】
次のステップＳ３３において、仮想ネットワークマッピング部２３は、仮想ネットワーク要求を受信した後、仮想ネットワークの構成要素の相対的な重要度と物理インフラストラクチャ２７における物理リソースの絶対信頼度とに基づいて、仮想ネットワークの構成要素を物理インフラストラクチャ２７にマッピングする。
【００４０】
具体的には、ステップＳ３３ａにおいて、前処理部２４は、仮想ネットワーク解析モジュールなどを用いて、仮想ネットワーク構成要素のトポロジおよび機能特性について仮想ネットワーク要求を解析する。このとき、前処理部２４は、データベース２２を参照する。そして、前処理部２４は、優先順位付けモジュール等を用いて、仮想ネットワークの構成要素の相対的な重要度を決定し、重み付けによる優先順位付けを行う。このとき、前処理部２４は、信頼度推定モジュールなどを用いて、各仮想ネットワーク構成要素による全体的な信頼性への影響を推定して優先度を決定する役割を果たす。優先順位が決定されると、前処理部２４は、信頼性目標設定モジュールを使用して、サービス要求に記載されている期待される信頼度を、対応する重み付けに従って仮想ネットワークの構成要素に分配する。その後、前処理部２４は、仮想ネットワーク要求に分配結果を追加する。
【００４１】
ステップＳ３３ｂにおいて、前処理が完了すると、マッピング部２５は、物理ネットワークについての知識、ノードでの利用可能容量およびリンク上の利用可能帯域幅、ならびに、それらそれぞれについての信頼性値を収集する。次に、マッピング部２５は、最適化モジュールを用いるノードマッピングモジュールなどを使用して、全ての要件が満たされるように、物理ネットワークの物理ノード上の仮想ノードに対する最適マッピングを見つける。
【００４２】
図４は、仮想ネットワークの物理ネットワークへのマッピングの概念を示す説明図である。例えば、図４は、仮想ネットワーク１１の仮想ノードから物理ネットワーク１７の物理ノードへのマッピングを示す。より具体的には、ＤＣ３などにおいての物理ノード１８におけるマッピング仮想ノード１３を示す。信頼性値が満たされない場合、その特定の仮想ノードの信頼性目標を満たすために、冗長ノードが採用される。マッピング部２５は、このようにして全ての仮想ノードについてマッピングを行う。
【００４３】
仮想ネットワークからの全ての仮想ノードがマッピングされた後、マッピング部２５は、最適化モジュールなどの支援を受けてリンクマッピングモジュールを使用して、全ての要件が満たされるように物理ネットワークにおける仮想リンクの最適マッピングを見つける。図４では、例えば、仮想リンク１２を、ＤＣ４をＤＣ５に接続する物理リンクへのマッピングが示されている。マッピング部２５は、このようにして全ての仮想リンクについてマッピングを行う。
【００４４】
その後、マッピング部２５は、信頼性検証およびネゴシエーションモジュールなどを使用して、仮想ネットワークの全体的な実現される信頼性を計算し、サービス要求に記載されている期待される信頼性に対して検証を行う。信頼性が満たされない場合、マルチコモディティフロー技術は、全体的な信頼性を向上させようとする。また、重要度分析モジュールは、マルチコモディティフローを適用するための最適な場所を見つけるのに役立つ。その結果、少ない労力とコストで信頼性が大幅に向上する。マッピング部２５は、これらのモジュールの支援を受けて、再び、全ての仮想ノードおよびリンクを１つまたは複数の物理ネットワークに最適にマッピングする。
【００４５】
次に、マッピング部２５は、マッピング情報を配置構成テンプレートに書き込み、サービスをインスタンス化するために配置部２６に渡す（ステップＳ３４）。この場合、マッピング情報は、全ての仮想ノードの配置場所およびサイズ（各仮想ノードによって使用されるリソースの量）、および全ての仮想リンクの物理パスおよび帯域幅の要件を含む。
【００４６】
ステップＳ３５において、配置部２６は、配置構成テンプレートを受け取った後、テンプレートから仮想ノードの配置位置およびサイズを読み取り、仮想ノードをホストするために、物理ノードにおける仮想マシンまたはコンテナを起動する。次に、配置部２６は、テンプレートに記載されている物理パスに仮想リンクを配置し、テンプレートに記載されている帯域幅の要件に従ってリンク帯域幅を確保することによって、仮想ノードを接続する。配置部２６は、仮想リンクをホストするために、ＶＬＡＮ、ＶＸＬＡＮまたはＶＰＮなどの技術を使用することができる。仮想ノードおよび仮想リンクがホストされると、ユーザが仮想ネットワーク上でそれらのアプリケーションを実行する準備が整う。配置部２６は、ホスト型仮想ネットワークがサービスの有効期間を通して要求された性能を満たすことを保証する。
【００４７】
本実施形態によれば、リソース割り当てシステム２００は、サービスに対する信頼性の期待を満たすのに十分なだけの信頼性を割り当てることによって、信頼性のあるリソースの最適な利用を実現できる。本実施形態では、リソース割り当てシステム２００は、少なくとも仮想構成要素の相対的な重要度に基づいてサービスに対して期待される信頼度を分配し、分配を信頼性目標として仮想的な構成要素を物理的構成要素にマッピングするからである。また、最小限の追加リソースとコストで仮想ネットワークの全体的な信頼性も向上する。
【００４８】
さらに、仮想ネットワークにおける比較的重要な構成要素に対してより高い信頼性を保証するリソース割り当てシステム２００は、障害発生時に実行中のサービスに対する悪影響を最小限に抑える。また、最小限の関連リソースコストで最小限の平均復旧時間を確保し、仮想ネットワーク要求の受け入れ率を向上させる。
【００４９】
実施形態２．
図５は、本発明の第２の実施形態における前処理部２４の動作の一例を示すフローチャートである。リソース割り当てシステム２００の前処理部２４は、第１の実施形態で説明した処理を実現するために必要なシステムの詳細を理解するために参照されうる。
【００５０】
ネットワーク仮想化の１つの分野であるネットワーク機能仮想化（ＮＦＶ）が最近普及し、通信事業者は、削減されたＣＡＰＥＸおよびＯＰＥＸの恩恵を受けるために、急速にネットワークアプローチに適応している。テレコムグレードのサービスを提供するには、サービスの高い信頼性の要求を満たすことが重要である。この実施形態では、当業者が本発明を理解することをより容易にするために、ＮＦＶの観点からプロセスを説明する。しかし、これはＮＦＶに関する発明の範囲を限定するものではなく、同様の利点を有する他の適用可能な分野における手法に適用することができる。本実施形態の他の部分では、仮想ノードについては仮想ネットワーク機能（ＶＮＦ）、仮想ネットワークについてはＶＮＦ転送グラフ（ＶＮＦ−ＦＧ）、およびＶＮＦおよび仮想リンクについては仮想ネットワークの構成要素を、言い換え可能な用語として使用する。
【００５１】
図５によれば、前処理部２４の動作は、仮想ネットワークのトポロジ情報を取得することによってステップＳ４１から開始する。この場合、トポロジ情報は次のように表される。
【数１】
0006881586.tif 000002
【数２】
0006881586.tif 000003
は、仮想ノードのセットである。
【数３】
0006881586.tif 000004
は、仮想リンクのセットである。ＶＮＦ―ＦＧにおけるＶＮＦおよび仮想リンクの相互接続および配置を理解すると、並列配置であるのか直列配置であるのかは、ＶＮＦ−ＦＧの全体的な信頼性推定にとって重要である。
【００５２】
ステップＳ４１において、前処理部２４は、下記のＣＰＵ需要、
【数４】
0006881586.tif 000005
下記の帯域幅、
【数５】
0006881586.tif 000006
下記のサービスの信頼度の期待値、
【数６】
0006881586.tif 000007
サービス時間Ｔなど、の情報も取得する。信頼度の期待値は、サービス品質要件によって示され、ＶＮＦ―ＦＧの全体的なエンドツーエンドの信頼度の期待値と同じ意味を持つ。信頼度の期待値は、仮想ネットワークに対する信頼度の期待値、仮想ネットワークに対する全体的な信頼度の期待値、エンドツーエンドの信頼性期待値などと称されることができる。
【００５３】
図６は、仮想ネットワークの一例としての仮想リンクで接続されたネットワーク機能（ＮＦ）からなるＶＮＦ−ＦＧである。図６は、ファイアウォール（ＦＷ）、ネットワークアドレス変換（ＮＡＴ）、および侵入検知システム（ＩＤＳ）などの異なるＮＦが仮想リンクによって接続されている仮想ネットワークの一例を示す。仮想ネットワークでは、各ＮＦは、それぞれ特定の仮想ノードとして動作するＶＮＦを含む。一般に、ＶＮＦはＮＦの仮想部分に相当する。以下、ＮＦの仮想部分に言及するとき、ＮＦとＶＮＦは区別されない
【００５４】
次に、ステップＳ４２において、前処理部２４は、異なる仮想ネットワークの構成要素を区別するために、データベース２２から情報を収集する。データベース２２は、共通のＶＮＦカタログ、集中オーケストレータ、ＯＳＳ／ＢＳＳ、またはシステム内の他のデータベースなどからこれらの情報を取得することができる。
【００５５】
仮想ネットワークでは、一部の仮想ネットワークの構成要素が他のコンポーネントと比較してより重要性が高いことに注意すべきである。例えば、重要なコンポーネントの障害がサービスの大部分に影響を及ぼしたり、サービスの全体的なダウンタイムを長くしたり、一部の仮想ネットワークの構成要素の復旧時間や復旧コストが他のコンポーネントよりも高くなることがある。すなわち、前処理部２４は、これらの仮想ネットワークの構成要素に対してより高い信頼性を保証し、それらが他と比較して最も低い失敗確率を有することを保証する。ただし、重要度に従って信頼性を割り当てるには、まず、これらの仮想ネットワークの構成要素の相対的重要度を判断するのに役立つ要因を特定することがまず重要である。
【００５６】
図７は、仮想ネットワークの構成要素の相対的な重要度を判断するのに有用な要素の一覧を示す説明図である。これらの要因は、それらの重要性とともに説明される。しかし、このリストは例示的な性質のものであり、これらの要因に限定されず、状況またはサービスを考慮して、拡張または変更されうる。
【００５７】
仮想ネットワークの構成要素の相対的な重要度を判断するのに役立つ要因の最初のカテゴリは、図７に示す要因７２としてのＶＮＦ−ＦＧ内の位置である。これは、サービスの全体的な信頼性に重要な役割を果たす。例えば、複数のサービスフロー間で共有されているＮＦの障害は、共有されていないＮＦと比較してサービスにはるかに影響を及ぼす（図７のコード７２ａを参照）。さらに、縦続的に配置されたＮＦの故障確率はＶＮＦ−ＦＧの全体的なエンドツーエンドの信頼性に直接影響を与えるが、類似または異なるタイプのＶＮＦと並列に配置されたＶＮＦの故障確率は、ＶＮＦ−ＦＧの総合的なエンドツーエンドの信頼性にさほどの影響を与えない（コード７２ｂを参照）。以下、要因７２をＮＦ位置７２と呼ぶことがある。
【００５８】
２つ目のカテゴリは、図７に示す要因７３としてのＶＮＦのタイプである。ＶＮＦの信頼性に対する要件は、ワークロードのタイプによって大きく異なる。例えば、ＶＮＦ操作信号処理、スイッチング/転送、Ｈ−ＱｏＳ、アクセス制御／認証などのようなＶＮＦ処理は、他のタイプのワークロードを処理するものと比較して高い信頼性が求められる（コード７３ａを参照）。ステートレスＶＮＦに比べてステートフルＶＮＦに高い信頼性を割り当てることも重要である（コード７３ｂを参照）。ステートフルＶＮＦが故障した場合、失われた状態を復元することがサービスの継続性にとって非常に重要であり、ステートフルＶＮＦの障害は、サービスのダウンタイムの増加とリカバリコストの増加につながるからである。ＶＮＦを区別するのに役立つもう１つのタイプは、ＶＮＦがサービスのコア機能を実行するか補足機能を実行するかである（コード７３ｃを参照）。構造化ＶＮＦは、単純なＶＮＦインスタンスと比較して故障する可能性が高いので、それらに対する高い信頼性を保証することも重要である（コード７３ｄを参照）。以下、要因７３をＶＮＦタイプ７３と呼ぶことがある。
【００５９】
第３のカテゴリは、図７に示される要因７４としての操作上の特徴である。異なるＶＮＦは、それらの実装、サイズまたは複雑さに基づいて異なる平均復旧時間（ＭＴＴＲ）を有する。したがって、ＭＴＴＲが高いＶＮＦは、サービス全体の可用性に対するボトルネックとなり、これらのＶＮＦに対して高い信頼性を保証することでサービスの全体的な可用性を向上させることができる（コード７４ａを参照）。また、コストの観点からも、一部のＶＮＦを復元すると、他のものに比べてコンピューティング、ネットワーキング、ストレージなどのリソースが増え、ＶＮＦの低い故障率を保証することによって、全体的なコストを削減できる（コード７４ｂを参照）。サービスの種類やホスティングサーバの障害、環境や要件の変更、または最適化の目的によっては、ＶＮＦを別のインフラストラクチャに移行する必要がある場合が多く、サービスの停止時間が長くなることがある。一部のＶＮＦは、移行を完全にサポートせず、移行中にサービスが失敗することにつながるため、それらに対して高い信頼性を保証することも重要である（コード７４ｃを参照）。信頼性の高いリソースでこれらのＶＮＦをホストすることによって、移行の必要性が減り、サービスの全体的な可用性が向上する。
【００６０】
他の特徴は、タイムスロット長、すなわち複数のＶＮＦを含むＶＮＦ?ＦＧ上の１つの特定のサービスフローに対するものである。各ＶＮＦは、合計処理時間から特定の時間部分の情報を処理する。ＶＮＦの障害が全体の処理時間の大きな割合を占めると、他のサービスに比べてサービスの可用性に影響が大きくなる。したがって、それらに対して高い信頼性を保証することも重要である（コード７４ｄを参照）。また、ＶＮＦソフトウェアのアップグレードは、新機能の追加、バグの修正などに不可欠であるが、多い回数は、アップグレード中のＶＮＦの障害やサービスの停止時間につながる。したがって、頻繁なアップグレードが必要なＶＮＦに対して高い信頼性を保証すると、サービスへの悪影響を減らすことができる（コード７４ｅを参照）。以下、要因７４を作業機能７４と呼ぶことがある。
【００６１】
次のステップＳ４３において、前処理部２４は、前のステップＳ４２において収集された全ての情報を使用して、ＶＮＦに対する重みを決定する。重みは、ＶＮＦ−ＦＧにおけるＶＮＦの相対的な重要度を表す。重み値が高いほど重要度が高くなるため、ＶＮＦの重み値に比例した信頼性を保証する必要がある。図７によれば、前処理部２４は、分析階層プロセス（ＡＨＰ）、多基準意思決定（ＭＣＤＭ）、またはファジー集合理論などの技術を採用して、重みを決定することを容易にするために３つのカテゴリにファクタを分類する。例えば、サンプル仮想ネットワークを有する図７では、下記のような異なるＶＮＦに異なる重みを割り当てることができる。
【数７】
0006881586.tif 000008
【００６２】
次のステップＳ４４において、前処理部２４は、仮想ネットワークに対する信頼度の式を導出する。任意の構成要素の信頼性Ｒは、下記のように表される。
【数８】
0006881586.tif 000009
ＭＴＴＦは、構成要素の障害間の平均時間である。
【数９】
0006881586.tif 000010
は故障率、Ｔはサービス時間である。非信頼度Ｆは、Ｆ＝１−Ｒとして計算できる。仮想ネットワークの信頼度Ｒは、仮想ネットワークの構成要素の配置に依存し、例えば、２つの直列構成要素の全体的な信頼度は、各構成要素の信頼度の積である。一方、並列配置では、全体的な非信頼度は、各コンポーネントの非信頼度の積である。
【００６３】
ステップＳ４４において、前処理部２４は、これらの要因を考慮して仮想ネットワークの全体的な信頼度の式を推定する。例えば、図４におけるサンプル仮想ネットワークの全体的な信頼度の式は、次のとおりである。
【数１０】
0006881586.tif 000011
ここで、
【数１１】
0006881586.tif 000012
は、ハードウェアにおいてインスタンス化した後に実現されるネットワーク機能（ＦＷ、ＮＡＴ、ＩＤＳ）に対する信頼度を表す。
【数１２】
0006881586.tif 000013
は、物理リンクにおいてインスタンス化した後に実現されるネットワークリンクの信頼性を表す。
【００６４】
次のステップＳ４５において、前処理部２４は、仮想ネットワークに対する信頼度の式を推定した後、上述したサービスに対する信頼度の期待値を構成要素に分配する。数学的には、信頼性の式の左辺に、期待される信頼度が設定され、右辺に、全てのネットワークの機能とリンクとによって実現される信頼度が、共通変数ｒに設定されてから、ｒの値が計算される。例えば、図４において、
【数１３】
0006881586.tif 000014
である。
その後、次のステップで、ｒが、重みに基づいて、コンポーネント間で釣り合うように信頼性目標をバランスさせるために使用される。
【００６５】
次のステップＳ４６において、前処理部２４は、ＶＮＦソフトウェア信頼性値を考慮して、仮想ノードおよび仮想リンクに対する信頼度の期待値を計算する。通常、図１におけるサービスモデリング部２１は、仮想ノードおよびリンクに対するリソース要件を推定しつつ、ネットワーキング機能を実現するために使用されるべきＶＮＦソフトウェアのタイプも考慮する。各ＶＮＦソフトウェアは、独自のソフトウェア信頼性を有し、そのＶＮＦの全体的な実現信頼性において重要な役割を果たす。
【００６６】
図８は、ＮＦの信頼性ブロック図を示す。図８によれば、ＶＮＦソフトウェアはハイパーバイザ上でインスタンス化され、ハイパーバイザはハードウェア上でインスタンス化される。したがって、ＮＦはこれら３つのエンティティについての一連の信頼性ブロック図に変換することができる。換言すれば、ＮＦの実現された信頼性は、ＶＮＦソフトウェア、ハイパーバイザおよびハードウェアの信頼性の積である。ハイパーバイザとハードウェアの組み合わせは変動が少ないため、まとめてＮＦＶインフラストラクチャ（ＮＦＶＩ）、または、単にハードウェアの信頼性と呼ぶことができる。
【００６７】
ステップＳ４６において、前処理部２４は、まず、これらのＶＮＦソフトウェアの信頼度を得る。例えば、図８では、
【数１４】
0006881586.tif 000015
は、下記のそれぞれのためのソフトウェアの信頼性である。
【数１５】
0006881586.tif 000016
そして、前処理部２４は、ステップＳ４３で決定した重みと、ＶＮＦソフトウェアの信頼度と、ステップＳ４５で決定した値ｒとを用いて、仮想ノードおよびリンクに対する信頼度の期待値を算出する。信頼度の期待値は、ハードウェアリソースに対する信頼度の期待値、ネットワークリンク（ＮＬ）やネットワーク機能（ＮＦ）などのネットワーク構成要素に対する信頼度の期待値などとも呼ばれる。例えば、図６では、
【数１６】
0006881586.tif 000017
が、ＶＮＦと仮想リンクをインスタンス化するためのハードウェアの信頼性目標を表す。
【００６８】
本実施形態によれば、リソース割り当てシステム２００は、仮想ネットワーク構成およびネットワーク構成要素の機能に基づいて重みを設定し、その後、ＶＮＦソフトウェアの重みおよび信頼性に基づいて信頼性目標を正確に設定する。したがって、リソース割り当が最適化される。
【００６９】
実施形態３．
図９は、第３の実施の形態によるマッピング部２５の動作の一例を示すフローチャートである。図９Ａ〜図９Ｂは、マッピング部２５による仮想ネットワークマッピング動作のノードマッピングフェーズを示す。また、図９Ｃ〜図９Ｄは、マッピング部２５による仮想ネットワークマッピング動作のリンクマッピングフェーズを示す。リソース割り当てシステム２００のマッピング部２５は、仮想ネットワークマッピング動作を実現するために必要なシステムの詳細を理解するために参照され得る。
【００７０】
まず、図９Ａおよび図９Ｂを用いて、ノードマッピングフェーズを説明する。処理は、ステップＳ８０１から開始する。ステップＳ８０１において、マッピング部２５は、仮想ネットワーク構成テンプレートから情報を取得する。情報は、仮想ネットワークのトポロジ情報などで、次のように表される。
【数１７】
0006881586.tif 000018
上記のトポロジ情報に含まれる各仮想ノードは、次のように表されるＣＰＵ需要と信頼度の期待値に関連付けられている。
【数１８】
0006881586.tif 000019
上記のトポロジ情報に含まれる各仮想リンクは、次のように表される帯域幅要求と信頼度の期待値に関連付けられている。
【数１９】
0006881586.tif 000020
【数２０】
0006881586.tif 000021
は、ハードウェアの信頼性目標と同じ意味を有する。第２実施形態では、それぞれ、下記のように示される。
【数２１】
0006881586.tif 000022
【００７１】
ステップＳ８０１において、マッピング部２５は、下記のような関連付けられた重みやサービス時間Ｔなどの情報をさらに取得する。
【数２２】
0006881586.tif 000023
【００７２】
次のステップＳ８０２において、マッピング部２５は、下記のように示されるトポロジ情報などのサブストレートネットワーク情報を取得する。
【数２３】
0006881586.tif 000024
ここで、下記のものは、サブストレートノードの集合を示す。
【数２４】
0006881586.tif 000025
下記のものは、サブストレートリンクの集合を示す。
【数２５】
0006881586.tif 000026
サブストレートノードは、下記のように示される。
【数２６】
0006881586.tif 000027
サブストレートノードは、上記のトポロジ情報に含まれ、下記のＣＰＵ容量に関連する。
【数２７】
0006881586.tif 000028
サブストレートノードは、下記のノード故障率に関連する。
【数２８】
0006881586.tif 000029
ノード故障率は、下記のように表される信頼性を得るために信頼性の式にサービス時間Ｔを代入したものである。
【数２９】
0006881586.tif 000030
各サブストレートリンクは、下記のように表される。
【数３０】
0006881586.tif 000031
サブストレートリンクは、上記トポロジ情報に含まれ、下記のように表される帯域幅容量に関連する。
【数３１】
0006881586.tif 000032
サブストレートリンクは、下記のように表されるリンク故障率に関連する。
【数３２】
0006881586.tif 000033
リンク故障率は、下記のように表される信頼性を得るために、信頼性の式においてサービス時間Ｔで置き換えられる。
【数３３】
0006881586.tif 000034
【００７３】
以下は、これらのパラメータの使用例である。
【００７４】
サブストレートノードの利用可能／残余ＣＰＵ能力：
【数３４】
0006881586.tif 000035
サブストレートリンクの利用可能／余裕帯域幅：
【数３５】
0006881586.tif 000036
２つのサブストレートノードを結合するパスｒは、複数のサブストレートリンクを含むことがあるので、パスの利用可能な帯域幅容量は、以下のように表すことができる。
【数３６】
0006881586.tif 000037
【００７５】
次のステップＳ８０３において、マッピング部２５は、信頼度の期待値の高い順にＶＮＦをソートする。
【数３７】
0006881586.tif 000038
【００７６】
次のステップＳ８０４において、マッピング部２５は、関連する制約を満たしながら、目的関数に従って信頼度の期待値が最も高いＶＮＦのマッピングを見つける。目的関数は、例えば、信頼度の期待値を満足させること、コストを最小化すること、エネルギーコストを下げることなど、ユーザの要求に従って、複数の目的を考慮することができる。
【００７７】
ノードマッピングは、下記のように表されうる。
【数３８】
0006881586.tif 000039
ノードマッピングは、仮想ノードとサブストレートノードとの間のマッピング機能を表す。
【数３９】
0006881586.tif 000040
上記のものは、下記のように表される仮想ノードのマッピング用に選択されたサブストレートノードを表す。
【数４０】
0006881586.tif 000041
仮想ネットワーク要求に対する受け入れ率が増加するという利点を与える制約条件ではなく、目的関数で信頼性満足度を定式化することを提案する。当業者が本発明を完全に理解するのを助けるために、ここで、式を提示する。
【００７８】
ノードマッピングの信頼性ギャップを最小化する：
【数４１】
0006881586.tif 000042
【数４２】
0006881586.tif 000043
−有利な領域に利益を与え、不利な領域に不利益を与えながら、最小の信頼性ギャップを保証する機能。
【数４３】
0006881586.tif 000044
−仮想ノードがマッピングされるサブストレートノードの信頼性。
【００７９】
図１０は、その機能をグラフで示している。すなわち、以下のようである。
【数４４】
0006881586.tif 000045
−有利な領域。
【数４５】
0006881586.tif 000046
−不利な領域。
【００８０】
また、制約を次のように提示する。
ノード容量の制約（サブストレートノードに埋め込まれる仮想ノードのＣＰＵ需要は、そのサブストレートノードの使用可能なＣＰＵ容量よりも少なくなければならない。）
【数４６】
0006881586.tif 000047
可用性／ノードマッピング制約（１つのサブストレートノードでホストできる同一仮想ネットワーク要求からの仮想ノードの最大数）
【数４７】
0006881586.tif 000048
値ｋは、同じサブストレートノードにマッピングされる同じ仮想要求からの仮想ノードの数を制限する。ｋを選択する柔軟性は、同じサブストレートノードで複数の仮想ノードをホストするのに問題がないようなアプリケーションに効果をもたらす。
ドメイン制約
【数４８】
0006881586.tif 000049
【００８１】
次のステップＳ８０５において、マッピング部２５は、ステップＳ８０４からの選択されたマッピングについてのネットワーク機能（ＮＦ）についての実現可能な信頼性が、その特定のＶＮＦについての期待される信頼度よりも大きいかどうかを検証する。大きければ、図９ＢのステップＳ８０９に移行し、そうでなければステップＳ８０６に移行する。ネットワーク機能（ＮＦ）について実現可能な信頼性は、選択されたサブストレートノード（ハイパーバイザを含む）の信頼性と考慮中のＶＮＦの信頼性との積である。
【００８２】
マッピング部２５は、実現可能な信頼度が期待される信頼度よりも小さいＮＦについて信頼度を改善するためのステップを実行する。２つの方法でそれを改善することが可能である。１つ目のアプローチは障害回避である。これには、ＶＮＦをより信頼性の高いハードウェアに移動することが含まれる。２番目のアプローチはフォールトトレランスである。これには、障害発生時にＶＮＦ用の冗長ハードウェアリソースを追加することが含まれる。
【００８３】
ステップＳ８０６において、マッピング部２５は、サービスの要求に従って、これらのアプローチの適合性を検証する。具体的には、マッピング部２５は、サービス要件によって許可されていることを確認する。故障回避のみであればステップＳ８０７に移行し、フォールトトレランスを含んでいればステップＳ８０８に移行する。
【００８４】
ステップＳ８０７において、マッピング部２５は、信頼性を向上させるための第１の手法である障害回避を行う。マッピング部２５は、制御をステップＳ８０４に進め、制約条件を満たす次の候補を検索する。制約条件を満たす候補が存在しない場合には、制御は次のステップＳ８０８に進む。
【００８５】
ステップＳ８０８において、マッピング部２５は、信頼性を向上させるために第２のアプローチであるフォールトトレランスを採用する。マッピング部２５は、ＶＮＦ用の冗長ハードウェアリソースを追加する。図１１は、フォールトトレランス構成の一態様を示す。冗長なハードウェアが、以下のように割り当てられる。
【数４９】
0006881586.tif 000050
フォールトトレランスポリシーの選択に応じて、冗長構成をアクティブ−パッシブまたはアクティブ−アクティブに設定できる。冗長なリソースを複数の仮想ノード間で共有して、リソース使用量を改善することもできる。ここに示されているフォールトトレランス構成は例示であり、本発明を特定の構成に限定するものではない。
【００８６】
次のステップＳ８０９において、マッピング部２５は、マッピングを仮想ネットワーク構成テンプレートに記録し、サブストレートリソースの空き容量を更新（再計算）する。
【００８７】
次のステップＳ８１０において、マッピング部２５は、ノード配置のための非アフィニティ要件を考慮に入れ、それは、２つの仮想ノードが同じサブストレートノードにマッピングされることを制限する。同じサブストレートノードに２つの仮想ノードが配置されると、特定のサブストレートノードに障害が発生した場合に、両方の仮想ノードに障害が発生する。すなわち、マッピング部２５は、非アフィニティが許可されていることを確認する。許可されていれば、ステップＳ８１１に移行し、そうでなければステップＳ８１２に移行する。
【００８８】
ステップＳ８１１において、マッピング部２５は、同一のサブストレートノードが、同一の仮想ネットワークから他の仮想ノードをマッピングするために選択されないように、選択されたサブストレートノードの空き容量を一時的にゼロに設定する。
【００８９】
次のステップＳ８１２で、マッピング部２５は、実現可能な信頼性値を信頼性の式に挿入し、重み値を使用して残りの構成要素に対する相対的な信頼度の期待値を再計算する。このステップの目的は、信頼性の高いリソースを最小限に使用することで、全体的な信頼度の期待値を満足させ、様々な仮想ノードの優先順位を確保することである。これにより、効果が増大する。
【００９０】
次のステップＳ８１３において、マッピング部２５は、全てのＶＮＦのマッピングが完了したか否かをチェックし、完了していれば、リンクマッピングフェーズに制御を移し、そうでなければステップＳ８０３に制御を移す。
【００９１】
次に、リンクマッピングフェーズを、図９Ｃおよび図９Ｄを用いて説明する。処理は、ステップＳ９０１から始まる。ステップＳ９０１において、マッピング部２５は、信頼性の式に全ＮＦの実現可能な信頼度を代入して、仮想リンクに対する信頼度の期待値を算出する。
【００９２】
次のステップＳ９０２において、マッピング部２５は、ＶＮＦに付加されている仮想リンク間でＶＮＦの重みを共有させることによって、仮想リンクに重みを割り当てる。換言すると、優先順位の高いＶＮＦを接続する仮想リンクは、他のリンクよりも優先順位が高くなる。そして、マッピング部２５は、それらのリンクを使用して接続されたＶＮＦの重みに基づいて、仮想リンクに重みを割り当てる。そして、マッピング部２５は、重みの昇順で仮想リンクをソートする。
【００９３】
次のステップＳ９０３において、マッピング部２５は、最も重みが大きいマッピングされていないリンクの中から仮想リンクを選択し、選択されたリンクに結合するネットワーク機能（ＮＦ）間の最短パスを見つける。２つのノードを結ぶサブストレートネットワークに、複数の最短パスが存在する可能性がある。
【００９４】
次のステップＳ９０４において、マッピング部２５は、選択されたパスについて実現可能な信頼性を計算し、目的関数に従って信頼性を選択し、関連する制約を満たす。目的関数は、例えば、信頼度の期待値を満足させること、コストを最小化すること、エネルギーコストを下げることなど、ユーザの要求に従って複数の目的を考慮することができる。
【００９５】
リンクマッピングは、次のように表されうる。
【数５０】
0006881586.tif 000051
それらは、仮想リンクとサブストレートリンクとの間のマッピング機能を表す。
【数５１】
0006881586.tif 000052
上記の値は、下記の仮想リンクをマッピングするために選択されたサブストレートリンクを表す
【数５２】
0006881586.tif 000053
選択されたサブストレートリンクは、ネットワークリンク（ＮＬ）とも呼ばれる。仮想ネットワーク要求に対する受け入れ率が増加するという利点を与える制約条件ではなく、目的関数で信頼性満足度を定式化することを提案する。当業者が本発明を完全に理解するのを助けるために、ここで、式を提示する。
【００９６】
リンクマッピングの信頼性ギャップを最小化する：
【数５３】
0006881586.tif 000054
【数５４】
0006881586.tif 000055
−有利な領域に利益を与え、不利な領域に不利益を与えながら、最小の信頼性ギャップを保証する機能。
【数５５】
0006881586.tif 000056
−仮想リンクがマッピングされるサブストレートパスｒの信頼性。
サブストレートパスは複数のサブストレートリンクで構成されているので、信頼性は次のように計算されうる。
【数５６】
0006881586.tif 000057
【００９７】
図１２には、この機能がグラフで示されている。
【数５７】
0006881586.tif 000058
−有利な領域
【数５８】
0006881586.tif 000059
−不利な領域
【００９８】
また、制約を次のように提示する。
リンク容量の制限（サブストレートパスに埋め込まれる仮想リンクの帯域幅要求は、そのサブストレートパスの利用可能な帯域幅容量よりも小さくなければならない。）
【数５９】
0006881586.tif 000060
ドメイン制約
【数６０】
0006881586.tif 000061
【００９９】
次のステップＳ９０５において、マッピング部２５は、ステップＳ９０４からの選択されたマッピングについてのネットワークリンクについての実現可能な信頼性（ＮＬ）が、その特定の仮想リンクについての期待される信頼度よりも大きいかどうかを検証する。大きければ、ステップＳ９０７に移行し、そうでなければステップＳ９０６に移行する。
【０１００】
ＮＬの実現可能な信頼性は、選択したサブストレートリンクの信頼性と仮想リンクの配置を考慮した仮想ネットワークプロトコルの信頼性との積である。すなわち、それは、そのリンクで通信を実行することに参加している全てのエンティティに依存する。
【０１０１】
ステップＳ９０６において、マッピング部２５は、実現可能信頼度が期待される信頼度より小さいＮＬについて、信頼度を向上させるためのステップを実行する。ネットワークリンクの信頼性を向上させるために、マッピング部２５は、サービスに対する適合性およびリソースの利用可能性に従って、２つのアプローチのうちの１つを使用することができる。経路分割の第１の手法では、仮想リンクのトラフィックは２つの仮想リンク間で分割され、次いで、サブストレートネットワーク上の２つの異なる最短経路にマッピングされる。２番目の方法では、個別パス用に仮想リンクに等しい専用リンク容量が確保される。
【０１０２】
例示的な図１３は、ネットワークリンク（ＮＬ）の信頼性を向上させるためのメカニズムを示す。最初のアプローチでは、以下の２つの間のトラフィックが、分配される。
【数６１】
0006881586.tif 000062
【数６２】
0006881586.tif 000063
分配は、適切な分割比で、以下に分配される。
【数６３】
0006881586.tif 000064
【数６４】
0006881586.tif 000065
２番目のアプローチでは、これらのパスは同じ容量を有する。それらは、以下の２つの間のトラフィックに等しい。
【数６５】
0006881586.tif 000066
【数６６】
0006881586.tif 000067
２番目のアプローチでは、状況に応じて、共有バックアップ、アクティブ−アクティブまたはアクティブ−パッシブ構成を採用できる。ステップＳ９０６は、ステップＳ９０５の条件が満たされるまで、または、所定の回数終了するまで繰り返される。
【０１０３】
次のステップＳ９０７において、マッピング部２５は、マッピングを仮想ネットワーク構成テンプレートに記録し、サブストレートリソースの空き容量を更新（再計算）する。
【０１０４】
次のステップＳ９０８において、マッピング部２５は、全ての仮想リンクのマッピングが完了したか否かをチェックし、完了していればステップＳ９０３に制御を移し、そうでなければステップＳ９０９に移行する。
【０１０５】
ステップＳ９０９において、マッピング部２５は、信頼度の式にネットワーク機能（ＮＦ）およびネットワークリンク（ＮＬ）の実現可能な信頼度値を代入することによって、仮想ネットワークの全体的な信頼度を算出する。
【０１０６】
次のステップＳ９１０において、マッピング部２５は、仮想ネットワークについて全体的に実現されている信頼性が、サービスについて期待される信頼度より高いかどうかを確かめるためにチェックする。高くなければ、信頼性を向上させるためにステップＳ９１１に制御を渡し、高ければ、ステップＳ９１４に制御を渡す。
【０１０７】
ステップＳ９１１において、マッピング部２５は、全てのネットワークリンク（ＮＬ）についての重要度基準を導出する。重要度基準は、構成要素を特定するのに役立つ。信頼性の向上によって全体的な信頼性が大きく向上するので、仮想ネットワークの全体的な信頼性目標を満たすために必要なリソースが最小化される。
【０１０８】
次のステップＳ９１２において、マッピング部２５は、最も重要度が高い基準を有するネットワークリンクを選択する。次に、ステップＳ９１３において、ステップＳ９０６と同様に、経路分割または専用バックアップによって、選択されたネットワークリンク（ＮＬ）の信頼性を向上させる。次に、ネットワークリンクについて新たに実現された信頼度（ＮＬ）を計算し、制御をステップＳ９０９に渡す。
【０１０９】
ステップＳ９１４において、マッピング部２５は、最終的に、仮想ネットワーク構成テンプレートを配置部２６に転送する。
【０１１０】
本実施形態によれば、マッピング部２５は、仮想コンポーネントを、それらに対して期待される信頼度およびサービスに対して期待される信頼度に基づいて、いくつかの手法を用いてマッピングするので、最適なマッピングが実現される。
【０１１１】
実施形態４．（情報処理装置）
図１４は、本発明の実施形態に係るリソース割り当てシステム２００を実現可能な情報処理装置９００（コンピュータ）の構成を、例示的に示す。すなわち、図１４は、図１や図２のようなシステムや装置を実現することができ、かつ、上述した実施形態を実現することができる個々の機能が発揮されるハードウェア環境を表すコンピュータ（情報処理装置）の構成を示す。実施形態を実施することができる。
【０１１２】
図１４に示す情報処理装置９００は、以下のものを構成要素として含む。
−ＣＰＵ９０１（中央処理装置）；
−ＲＯＭ９０２（Read Only Memory）；
−ＲＡＭ９０３（Random Access Memory)；
−ハードディスク９０４（記憶装置）：
−外部機器との通信インタフェース９０５（インタフェース：以下「Ｉ／Ｆ」と呼ぶ）
−ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory ）等の記憶媒体９０７に記憶されたデータを読み書きすることができるリーダ／ライタ９０８；および
−入出力インタフェース９０９
【０１１３】
情報処理装置９００は、これらがバス９０６（伝達ライン）を介して接続された一般的なコンピュータである。
【０１１４】
上述した実施形態を例として説明した本発明は、図１４に示した情報処理装置９００に、ブロック図（図１、２）に示した機能を実現することが可能なコンピュータプログラム、または、実施形態の説明において参照されたフローチャート（図３、５、９Ａ〜９Ｄ）を提供し、そして、コンピュータプログラムをそのようなハードウェアのＣＰＵ９０１に読み込ませ、解釈して実行させることによって達成される。装置に提供されるコンピュータプログラムを、揮発性の読み書き可能な記憶メモリ（ＲＡＭ９０３）またはハードディスク９０４などの不揮発性の記憶装置に格納することができる。
【０１１５】
さらに、上記の場合、一般的な手順を使用してそのようなハードウェアにコンピュータプログラムを提供することができる。それらの手順として、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ等の各種記憶媒体９０７を介してコンピュータプログラムを装置にインストールしたり、インターネット等の通信回線を介して外部からダウンロードすることが挙げられる。この場合、本発明を、そのようなコンピュータプログラムを構成するコードから構成されているか、または、コードを格納した記憶媒体９０７から構成されていると見なすことができる。
【０１１６】
実施形態の以上の説明は、当業者が本発明を作成し使用することを可能にするために提供されている。さらに、これらの例示的な実施形態に対する様々な改変は当業者には容易に明らかになり、本明細書で定義された一般的な原理および特定の例は、創作力を用いることなく他の実施形態に適用され得る。したがって、本発明は、本明細書に記載されている例示的な実施形態に限定されることは意図されず、特許請求の範囲および均等物の限定によって定義される最も広い範囲を与えられるべきである。さらに、特許請求の範囲が審査中に修正されたとしても、発明者の意図は特許請求された発明の全ての均等物を保持することであることに留意されたい。
【０１１７】
図１５は、本発明の概要を示すブロック図である。通信サービス要求のためのリソース割り当てシステム５００は、サービスモデリング部５０１と仮想ネットワークマッピング部５０２とを備える。
【０１１８】
サービスモデリング部５０１（例えば、サービスモデリング部２１）は、複数の仮想ネットワークの構成要素のそれぞれに対する１つ以上のリソース要件と、少なくともサービスに対する信頼度の期待値を示す１つ以上のサービス品質要件とを含む仮想ネットワーク要求を、サービス要求に基づいて導出する。
【０１１９】
仮想ネットワークマッピング部５０２（例えば、仮想ネットワークマッピング部２３）は、仮想ネットワーク要求に基づいて、物理インフラストラクチャにおける仮想ネットワークの構成要素に対する最適なマッピングを見つける。仮想ネットワークマッピング部５０２は、ネットワークにおける各構成要素の相対的な重要度に基づいて、サービスに対する信頼度の期待値を各構成要素に分配することによって、信頼性目標を各構成要素に設定し、信頼性目標、リソース要件、およびサービスに対する信頼度の期待値に基づいて最適マッピングを見つける。サービスに対する信頼性の期待信頼性目標を設定するとき、仮想ネットワークマッピング部は、仮想ネットワークの比較的重要な仮想ネットワーク構成要素に対するより高い信頼性を保証して、イベントにおける実行中のサービスへの悪影響を最小限に抑えることができる。
【０１２０】
上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下に限定されるわけではない。
【０１２１】
（付記１）通信サービス要求のためのリソース割り当てシステムであって、
複数の仮想ネットワークの構成要素のそれぞれに対する１つ以上のリソース要件と、少なくともサービスに対する信頼度の期待値を示す１つ以上のサービス品質要件とを含む仮想ネットワーク要求を、サービス要求に基づいて導出するサービスモデリング部と、
前記仮想ネットワーク要求に基づいて、物理インフラストラクチャにおける仮想ネットワークの構成要素に対する最適マッピングを見つける仮想ネットワークマッピング部とを備え、
前記仮想ネットワークマッピング部は、
仮想ネットワークにおける各構成要素の相対的な重要度に基づいて、サービスに対する前記信頼度の期待値を各構成要素に分配することによって、前記信頼性目標を各構成要素に設定し、
前記信頼性目標、前記リソース要件、およびサービスに対する前記信頼度の期待値に基づいて前記最適マッピングを見つける
リソース割り当てシステム。
【０１２２】
（付記２）前記仮想ネットワークマッピング部から受信した配置構成テンプレートに記載された仕様に従って、サーバのインスタンス化、帯域幅の確保、物理インフラストラクチャにおける接続の設定のようなステップを含むサービスを開始させる配置部をさらに備え、
前記サービスモデリング部は、前記サービス要求を受信し、前記仮想ネットワーク要求を導出し、前記仮想ネットワークマッピング部に渡し、当該仮想ネットワークマッピング部は、仮想ネットワークの構成要素に前記信頼性目標を設定するために前記サービス要求を前処理し、前記最適マッピングを見つけ、サービスに対する前記信頼度の期待値を保証し、マッピング結果と仮想ネットワークの各構成要素のリソース要件とが記述された前記配置構成テンプレートを前記配置部に転送する
付記１のリソース割り当てシステム。
【０１２３】
（付記３）異なる種類のサービスに適した様々な仮想ネットワークテンプレートに関するテンプレート情報および物理インフラストラクチャに関する情報を格納するデータベースをさらに備え、
各テンプレート情報は、ネットワーク機能の相互接続、順序、動作挙動、故障特性、回復メカニズム、および信頼性要件のようなテンプレートが示す仮想ネットワークに属する１つまたは複数のネットワーク機能に関する知識と、少なくともネットワークトポロジ、場所、利用可能な容量、信頼性または可用性の値を含む物理インフラストラクチャに関する情報とを含み、
前記データベースは、前記サービスモデリング部および前記仮想ネットワークマッピング部によってアクセス可能である
付記１または付記２のリソース割り当てシステム。
【０１２４】
（付記４）前記仮想ネットワークマッピング部は、仮想ネットワークの構成要素の相対的な重要度に基づいて、サービスに対して期待される信頼度を、仮想ネットワークの構成要素に分配する前処理部を含み、
前記前処理部は、複数の要因を考慮して仮想ネットワークの構成要素のそれぞれの重み値を計算することによって相対的な重要度を決定し、
前記要因には、トポロジにおける位置、仮想ネットワークの構成要素の種類、および運用上の機能が含まれる
付記１から付記３のうちのいずれかのリソース割り当てシステム。
【０１２５】
（付記５）前記前処理部は、
仮想ネットワークトポロジにおける仮想ネットワークの構成要素の位置を分析する仮想ネットワーク分析モジュールと、
仮想ネットワークの構成要素の重み値を計算するために重要な要因に関連する情報を収集するデータ収集モジュールと、
仮想ネットワークの構成要素の信頼性のセットと仮想ネットワークにおけるサービスの信頼性との間の関係が記述された信頼性の式を推定する信頼性推定モジュールと、
前記要因に基づいて仮想ネットワークの構成要素の前記重み値を計算する優先度割り当てモジュールと、
前記重み値を使用して、サービスに対して期待される信頼度を仮想ネットワークの構成要素に分配する信頼性目標設定モジュールとを含む
付記４のリソース割り当てシステム。
【０１２６】
（付記６）前記仮想ネットワークマッピング部は、前記サービスモデリング部から受信した前記仮想ネットワーク要求に記載されている全ての要件が満たされるように、物理インフラストラクチャにおける仮想ネットワークの構成要素の最適マッピングを実行するマッピング部をさらに含み、
前記マッピング部は、ノードマッピングおよびリンクマッピングを実行し、仮想ネットワークの構成要素の前記信頼性目標と物理インフラストラクチャからのリソースの利用可能な信頼度との間の最小の信頼性ギャップを保証する
付記１から付記５のうちのいずれかのリソース割り当てシステム。
【０１２７】
（付記７）前記マッピング部は、
所定の目的および制約に従って最適化問題を解決する最適化モジュールと、
前記最適化モジュールの支援により、物理インフラストラクチャの物理ノードにおける仮想ネットワークの仮想ノードの最適配置位置を決定するノードマッピングモジュールと、
前記最適化モジュールの支援により、物理インフラストラクチャの物理リンクにおける仮想ネットワークの仮想リンクの最適配置位置を決定するリンクマッピングモジュールと、
サービスに対する実現可能な信頼性をサービスに対する前記信頼度の期待値で検証し、ユーザインタフェース層に関連するネゴシエーションを担う信頼性検証およびネゴシエーションモジュールと、
仮想ネットワークの全体的な信頼性を向上させるための最適な場所を特定する重要度分析モジュールとを含む
付記６のリソース割り当てシステム。
【０１２８】
（付記８）通信サービス要求のためのリソース割り当て方法であって、
複数の仮想ネットワークの構成要素のそれぞれに対する１つ以上のリソース要件と、少なくともサービスに対する信頼度の期待値を示す１つ以上のサービス品質要件とを含む仮想ネットワーク要求を、サービス要求に基づいて導出し、
仮想ネットワークにおける各構成要素の相対的な重要度、リソース要件、およびサービスに対する前記信頼度の期待値に基づいてサービスに対する前記信頼度の期待値を配分することによって設定される信頼性目標に基づいて、物理インフラストラクチャにおける仮想ネットワークの構成要素に対する最適なマッピングを見つける
リソース割り当て方法。
【０１２９】
（付記９）仮想ネットワークマッピング部から受信される配置構成テンプレートであって、マッピング結果と仮想ネットワークの各構成要素のリソース要件とが記述されている配置構成テンプレートに記載された仕様に従って、サーバのインスタンス化、帯域幅の確保、物理インフラストラクチャにおける接続の設定のようなステップを含むサービスを開始させる
付記８のリソース割り当て方法。
【０１３０】
（付記１０）通信サービス要求のためのリソース割り当てプログラムであって、
コンピュータに、
複数の仮想ネットワークの構成要素のそれぞれに対する１つ以上のリソース要件と、少なくともサービスに対する信頼度の期待値を示す１つ以上のサービス品質要件とを含む仮想ネットワーク要求を、サービス要求に基づいて導出するサービスモデリング処理と、
仮想ネットワークにおける各構成要素の相対的な重要度、リソース要件、およびサービスに対する前記信頼度の期待値に基づいてサービスに対する前記信頼度の期待値を配分することによって設定される信頼性目標に基づいて、物理インフラストラクチャにおける仮想ネットワークの構成要素に対する最適なマッピングを見つける仮想ネットワークマッピング処理と
を実行させるためのリソース割り当てプログラム。
【０１３１】
（付記１１）通信サービス要求に対する信頼性保証を費用効率よく満たす、信頼性を意識したリソース割り当てシステムであって、
コンピューティングおよびネットワーキングのリソース要求、要求されたサービスについて期待される性能を保証することができるサービス品質要求を含む仮想ネットワーク要求を導出するサービスモデリング部と、
物理インフラストラクチャにおける仮想ネットワーク要求に対する最適マッピングを見つけ、信頼性目標を複数の仮想ネットワークの構成要素に割り当てる前処理を実行し、最適マッピングを見つけ、仮想ネットワーク要求の信頼性保証を満たすために必要な処理を実行し、配置構成テンプレートを生成する仮想ネットワークマッピング部と、
前記仮想ネットワークマッピング部から受信した配置構成テンプレートに記載された仕様に従って、サーバのインスタンス化、帯域幅の確保、物理インフラストラクチャにおける接続の設定のようなステップを含むサービスを開始させる配置部とを備え、
前記サービスモデリング部は、前記サービス要求を受信し、前記仮想ネットワーク要求を導出し、前記仮想ネットワークマッピング部に渡し、当該仮想ネットワークマッピング部は、前記サービス要求を前処理し、前記最適マッピングを見つけ、前記信頼性保証を保証し、要求されたサービスを採取的に提供するために前記配置構成テンプレートを前記配置部に転送する
信頼性を意識したリソース割り当てシステム。
【０１３２】
それによって、信頼性を意識したリソース割り当てシステムは、仮想ネットワークの比較的重要な仮想ネットワークの構成要素に対してより高い信頼性を保証することによって、障害発生時に実行中のサービスに対する悪影響を最小限に抑える。信頼性を意識したリソース割り当てシステムは、また、最小の関連リソースコストで最小の平均復旧時間を保証し、仮想ネットワーク要求の受け入れ率を改善する。
【０１３３】
（付記１２）様々な種類のサービスに適した様々な仮想ネットワークテンプレートに関する情報を格納するためのデータベースをさらに備えた付記１１の信頼性を意識したリソース割り当てシステム。情報は、異なるネットワーク機能、それらの相互接続および順序、動作挙動、故障特性、回復メカニズム、および信頼性に関する知識を含む。データベースは、リソース監視部およびリソース発見部によって収集された物理インフラストラクチャ、ネットワークトポロジ、位置、利用可能な容量、信頼性および可用性の値に関する情報も格納する。
データベースは、サービスモデリング部および仮想ネットワークマッピング部によってアクセス可能である。
【０１３４】
（付記１３）前記仮想ネットワークマッピング部が、仮想ネットワークの構成要素の相対的な重要度に基づいて、サービスに対して期待される信頼度を、仮想ネットワークの構成要素に分配する前処理部を含む付記１１または付記１２の信頼性を意識したリソース割り当てシステム。前記前処理部は、複数の要因を考慮して仮想ネットワークの構成要素のそれぞれの重み値を計算することによって相対的な重要度を決定する。また、要因は、複数フロー間で共有されるか否か、並列または直列、ワークロードタイプなどの仮想ネットワークの構成要素のタイプ、ステートフルまたはステートレス、コアまたは補足機能、リカバリコストなどの運用上の機能、アップグレードサポート、回復までの時間、移行サポートなどのトポロジにおける位置を含む。
【０１３５】
（付記１４）前記前処理部は、
仮想ネットワークトポロジにおける仮想ネットワークの構成要素の位置を分析する仮想ネットワーク分析モジュールと、
仮想ネットワークの構成要素の重み値を計算するために重要な要因に関連する情報を収集するデータ収集モジュールと、
仮想ネットワークの構成要素の信頼性のセットと仮想ネットワークにおけるサービスの信頼性との間の関係が記述された信頼性の式を推定する信頼性推定モジュールと、
前記要因に基づいて仮想ネットワークの構成要素の前記重み値を計算する優先度割り当てモジュールと、
前記重み値を使用して、サービスに対して期待される信頼度を仮想ネットワークの構成要素に分配する信頼性目標設定モジュールとを含む
付記１３の信頼性を意識したリソース割り当てシステム。
【０１３６】
（付記１５）前記仮想ネットワークマッピング部は、前記サービスモデリング部から受信した前記仮想ネットワーク要求に記載されている全ての要件が満たされるように、物理インフラストラクチャにおける仮想ネットワークの最適マッピングを実行するマッピング部を含み、
前記マッピング部は、ノードマッピングおよびリンクマッピングを実行し、仮想ネットワークの構成要素に期待される信頼度と物理インフラストラクチャからのリソースの利用可能な信頼性値との間の最小の信頼性ギャップを保証する
付記１１または付記１２の信頼性を意識したリソース割り当てシステム。
【０１３７】
それによって、前記マッピング部は、十二分な信頼度を割り当てることによって信頼性のあるリソースの最適な利用を達成し、最小限の追加のリソースおよびコストで仮想ネットワークの全体的な信頼性を改善する。
【０１３８】
（付記１６）前記マッピング部は、
所定の目的および制約に従って最適化問題を解決する最適化モジュールと、
前記最適化モジュールの支援により、物理インフラストラクチャの物理ノードにおける仮想ネットワークの仮想ノードの最適配置位置を決定するノードマッピングモジュールと、
前記最適化モジュールの支援により、物理インフラストラクチャの物理リンクにおける仮想ネットワークの仮想リンクの最適配置位置を決定するリンクマッピングモジュールと、
実現可能な信頼性を期待される信頼度で検証し、ユーザインタフェース層に関連するネゴシエーションを担う信頼性検証およびネゴシエーションモジュールと、
仮想ネットワークの全体的な信頼性を向上させるための最適な場所を特定する重要度分析モジュールとを含む
付記１５の信頼性を意識したリソース割り当てシステム。
【０１３９】
（付記１７）通信サービス要求のための、信頼性を意識したリソース割り当て方法であって、
コンピューティングおよびネットワーキングのリソース要求、要求されたサービスについて期待される性能を保証することができるサービス品質要求を含む、通信サービス要求のための仮想ネットワーク要求を導出し、
物理インフラストラクチャにおける仮想ネットワーク要求に対する最適位置を見つけ、信頼性目標を複数の仮想ネットワークの構成要素に割り当てる前処理を実行し、最適マッピングを見つけ、仮想ネットワーク要求の信頼性保証を満たすために必要な処理を実行し、配置構成テンプレートを生成し、
前記配置構成テンプレートに記載された仕様に従って、サーバのインスタンス化、帯域幅の確保、物理インフラストラクチャにおける接続の設定のようなステップを含むサービスを開始させる
信頼性を意識したリソース割り当て方法。
【０１４０】
（付記１８）仮想ネットワークの構成要素の相対的な重要度に基づいて、サービスに対する期待される信頼度を仮想ネットワークの構成要素に分配するために仮想ネットワーク要求を前処理する付記１７の信頼性を意識したリソース割り当て方法。前記前処理は、複数の要因を考慮して仮想ネットワークの構成要素のそれぞれの重み値を計算することによって相対的な重要度を決定する。また、要因は、複数フロー間で共有されるか否か、並列または直列、ワークロードタイプなどの仮想ネットワークの構成要素のタイプ、ステートフルまたはステートレス、コアまたは補足機能、リカバリコストなどの運用上の機能、アップグレードサポート、回復までの時間、移行サポートなどのトポロジにおける位置を含む。
【０１４１】
（付記１９）前記仮想ネットワーク要求に記載されている全ての要件が満たされるように、物理インフラストラクチャにおける仮想ネットワークの最適マッピングを実行する付記１７または付記１８の信頼性を意識したリソース割り当て方法。マッピング段階は、ノードマッピングおよびリンクマッピングを含み、仮想ネットワークの構成要素に期待される信頼度と物理インフラストラクチャからのリソースの利用可能な信頼性値との間の最小の信頼性ギャップを確認する。
【０１４２】
（付記２０）信頼度の期待値の降順で仮想ノードをソートし、信頼度の期待値が最も高い仮想ノードに対する最適マッピングを見つけ、残りの仮想ノードに対する信頼度の期待値を再計算し、全ての仮想ノードがマッピングされるまでプロセスを繰り返し実行し、
仮想ネットワークの仮想ノードに接続される仮想リンクに重みを割り当て、信頼度の期待値の降順で仮想リンクをソートし、最適マッピングを見つけ、仮想リンクに対して期待される信頼度を満たすように信頼度を改善する
付記１９のリソース割り当て方法。
【０１４３】
（付記２１）１つの仮想ネットワークの複数の仮想ノードの障害を回避するためにあらかじめ定められた規則に従って、ノードマッピングステップに非アフィニティの考慮を適用する
付記２０のリソース割り当て方法。
【０１４４】
（付記２２）仮想ネットワークの実現可能な信頼性を推定し、仮想ネットワークの信頼度の期待値と比較し、信頼度の期待値を満たす最適化されたマッピングで仮想ネットワーク構成テンプレートを更新する
付記２１のリソース割り当て方法。
【０１４５】
（付記２３）仮想ネットワークに対する信頼性要件を満たすように、ボトルネックになる仮想ネットワークの構成要素に対するフォールトトレランス機構のための追加の最小リソースを追加することによって最適化されたマッピングを修正する
付記２２のリソース割り当て方法。
【０１４６】
（付記２４）仮想ネットワークの全体的な信頼性を向上させるための最適な場所を特定するための重要度基準を適用する
付記２３のリソース割り当て方法。
【０１４７】
それによって、信頼度の期待値は、最小の物理リソースを利用し、信頼性目標に従って最適に割り当てることによって満たされ、より多くの仮想ネットワークに適応させることにつながる。
【符号の説明】
【０１４８】
２００  リソース割り当てシステム
２１，５０１  サービスモデリング部
２２    データベース
２３，５０２  仮想ネットワークマッピング部
２４    前処理部
２５    マッピング部
２６    配置部
２７    物理インフラストラクチャ
９００  情報処理装置
９０１  ＣＰＵ
９０２  ＲＯＭ
９０３  ＲＡＭ
９０４  ハードディスク
９０５  通信インタフェース
９０６  バス
９０７  記憶媒体
９０８  リーダ/ライタ
９０９  入出力インタフェース
【図１】
0006881586.tif 000068
【図２】
0006881586.tif 000069
【図３】
0006881586.tif 000070
【図４】
0006881586.tif 000071
【図５】
0006881586.tif 000072
【図６】
0006881586.tif 000073
【図７】
0006881586.tif 000074
【図８】
0006881586.tif 000075
【図９Ａ】
0006881586.tif 000076
【図９Ｂ】
0006881586.tif 000077
【図９Ｃ】
0006881586.tif 000078
【図９Ｄ】
0006881586.tif 000079
【図１０】
0006881586.tif 000080
【図１１】
0006881586.tif 000081
【図１２】
0006881586.tif 000082
【図１３】
0006881586.tif 000083
【図１４】
0006881586.tif 000084
【図１５】
0006881586.tif 000085