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JP2007227997A - Communication path determining method and communication path determining system in overlay network - Google Patents

Communication path determining method and communication path determining system in overlay network Download PDF

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JP2007227997A JP2006043322A JP2006043322A JP2007227997A JP 2007227997 A JP2007227997 A JP 2007227997A JP 2006043322 A JP2006043322 A JP 2006043322A JP 2006043322 A JP2006043322 A JP 2006043322A JP 2007227997 A JP2007227997 A JP 2007227997A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a communication path determining method and a communication path determining system in an overlay network whereby the number of relay node candidates is always limited to a prescribed number or below and a relay node capable of providing a high quality path is selected with a high probability through actual relay node selection acts. <P>SOLUTION: Each node belonging to the overlay network measures communication quality from its own node to a destination node, and acquires a result of communication quality measurement from a relay candidate node to the destination node from the relay candidate node on the other hand. Each node compares both the communication qualities, uses a path of direct transfer to the destination node as a communication path from its own node to the destination node without using the relay node when the former quality is better, or uses a communication path using a relay node providing the highest quality when the latter quality is better. In the case of selecting a relay node candidate next, the probability of selecting a node selected with a high frequency of selection in the past as the relay node is set higher. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、インターネットにおけるエンド・ツー・エンドの通信品質を向上させる技術に関し、特にIPネットワーク上に論理的に形成されたオーバーレイネットワークを用いた通信経路で、エンド・ツー・エンドの通信品質を効率的に向上させるために好適な通信経路決定方法および通信経路決定システムに関する。   The present invention relates to a technology for improving end-to-end communication quality on the Internet, and more particularly, to improve end-to-end communication quality in a communication path using an overlay network logically formed on an IP network. The present invention relates to a communication path determination method and a communication path determination system that are suitable for improving the performance.

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にすべく発展かつ普及してきており、昨今では、VoIP(Voice over IP)やストリーミングに代表されるQoS(Quality of Service)に敏感な実時間アプリケーション等の収容も急速に発展している。   The Internet, which represents an IP network, has been developed and spread to accommodate various applications. Recently, the Internet is sensitive to VoIP (Voice over IP) and QoS (Quality of Service) typified by streaming. The containment of time applications etc. is also developing rapidly.

これに伴って、エンド・ツー・エンドでの輻輳を回避し、品質を向上するための技術(「エンド・ツー・エンドQoS管理技術」)をインターネット上で実現することが重要な課題となっている。しかしながら、このような技術を実現する上では、以下に示す問題点がある。
1)インターネットは既に社会的インフラ化しており、既存のネットワーク構造を大きく変更するような、ネットワークレイヤでの新たな機能拡張は困難である。
2)インターネットは管理主体の異なる複数のAS(Autonomous System)によって形成されており、全てのASに対して一斉に新たな機能を拡張することは困難である。
Along with this, it is an important issue to realize technology ("end-to-end QoS management technology") on the Internet to avoid end-to-end congestion and improve quality. Yes. However, there are the following problems in realizing such a technique.
1) The Internet has already become a social infrastructure, and it is difficult to expand new functions at the network layer, which greatly changes the existing network structure.
2) The Internet is formed by a plurality of ASs (Autonomous Systems) having different management entities, and it is difficult to extend new functions to all ASs simultaneously.

こうした中で、下位のネットワークレイヤを変更することなくエンド・ツー・エンドQoSの向上を可能とする有力な技術として、例えば、L.Zhi and P.Mohapatra,“QRON:QoS−aware routing in overlay net−works,”IEEE J.Select.Areas Commun.,vol.22,pp.29−40,January 2004.(非特許文献1参照)に記載された「オーバ−レイネットワークによるQoS管理技術」が注目されている。   Under such circumstances, as a promising technology capable of improving end-to-end QoS without changing a lower network layer, for example, L.P. Zhi and P.M. Mohapra, “QRON: QoS-aware routing in overlay net-works,” IEEE J. MoI. Select. Areas Commun. , Vol. 22, pp. 29-40, January 2004. The “QoS management technology by overlay network” described in (Non-patent Document 1) is attracting attention.

オーバーレイネットワークとは、例えば、WIDEプロジェクト,“オーバーレイネットワークによる統合分散環境,”WIDEプロジェクト研究報告書,第17部,2002.(非特許文献2参照)においても記載されているように、既存のリンクを用いて、その上位層に目的に応じて論理的(仮想的)なリンクを形成し、構成するネットワークである。   The overlay network is, for example, the WIDE project, “Integrated and distributed environment by overlay network,” WIDE project research report, Part 17, 2002. As described in (Non-patent Document 2), this is a network that uses an existing link to form a logical (virtual) link in the upper layer according to the purpose and configure it.

図1は、オーバーレイネットワークによるQoS管理の基本的な既念を示す図である。
図1において、xからyに向けて、破線矢印で表わされる経路にトラヒックが流れているものとする。また、この経路上には輻輳しているIPルータが存在しており、その結果として、x,y間のQoSが低下しているとする。
このとき、オーバーレイノードa,b,cで形成されるオーバーレイネットワークを用いて、実践矢印で表される経路(x→オーバーレイノードa→オーバーレイノードb→オーバーレイノードc→y)にトラヒックを迂回させることができれば、上記の輻輳を回避できる。
FIG. 1 is a diagram showing a basic concept of QoS management by an overlay network.
In FIG. 1, it is assumed that traffic flows along a route represented by a broken-line arrow from x to y. Further, it is assumed that there is a congested IP router on this route, and as a result, the QoS between x and y is lowered.
At this time, using the overlay network formed by the overlay nodes a, b, and c, the traffic is detoured along the route (x → overlay node a → overlay node b → overlay node c → y) represented by the practical arrow. If this is possible, the above congestion can be avoided.

実際に、亀井,川原,“エンドホストオーバーレイネットワークによるトラヒックオンジニアリングとその有効性,”信学ソ大.BS−5−3,2004.(非特許文献3参照)、あるいは、S.Rewaskar and J.Kaur,“Testing the Scalability of Overlay Routing Infrastructures,”Proc.PAM 2004.April 2004.(非特許文献4参照)、あるいは、S.Banerjee,T.G.Grifin and M.Pias,“The Interdomain Connectivity of PlanetLab Nodes,”Proc.PAM2004,April 2004.(非特許文献5参照)では、上記のような迂回経路が実網において多数存在していることを実測に基づいて示している。   In fact, Kamei and Kawahara, “Traffic on-genering with an end-host overlay network and its effectiveness,” IEICE. BS-5-3, 2004. (See Non-Patent Document 3) or S.A. Rewaskar and J.H. Kaur, “Testing the Scalability of Overlay Infrastructures,” Proc. PAM 2004. April 2004. (See Non-Patent Document 4) or S.A. Banerjee, T .; G. Grifin and M.M. Pias, “The Interdomain Connectivity of PlanetLab Nodes,” Proc. PAM 2004, April 2004. (See Non-Patent Document 5), based on actual measurements, shows that there are many detour paths as described above in the real network.

しかし、上記非特許文献3と5の結果は、オーバーレイネットワークのトポロジをフルメッシュとし、全てのオーバーレイノード間で測定した品質情報を利用して理想的な通信経路計算を行った場合の評価となっており、オーバーレイノードの総数が増加した場合のスケーラビリティ(システムの拡張性)の低下については考慮されていない。
すなわち、オーバーレイノードの総数が大きい場合には、全てのオーバーレイノード間の品質測定情報を用いて通信経路の計算を行うことは現実的には不可能である、という問題がある。
上記の問題を回避するため、上記非特許文献4では、迂回経路を提供する中継ノード候補数を制限した場合を評価している。しかし、中継ノード候補は単にランダムに選択しているに過ぎず、中継ノード候補の選択方法までは検討していなかった。
However, the results of Non-Patent Documents 3 and 5 are evaluations when the topology of the overlay network is a full mesh and ideal communication path calculation is performed using quality information measured between all overlay nodes. The decrease in scalability (system expandability) when the total number of overlay nodes increases is not considered.
That is, when the total number of overlay nodes is large, there is a problem that it is practically impossible to calculate communication paths using quality measurement information between all overlay nodes.
In order to avoid the above problem, Non-Patent Document 4 evaluates a case where the number of relay node candidates that provide a detour route is limited. However, the relay node candidates are simply selected at random, and the relay node candidate selection method has not been studied.

L.Zhi and P.Mohapatra,“QRON:QoS−aware routing in overlay net−works,”IEEE J.Select.Areas Commun.,vol.22,pp.29−40,January 2004.L. Zhi and P.M. Mohapra, “QRON: QoS-aware routing in overlay net-works,” IEEE J. MoI. Select. Areas Commun. , Vol. 22, pp. 29-40, January 2004. WIDEプロジェクト,“オーバーレイネットワークによる統合分散環境,”WIDEプロジェクト研究報告書,第17部,2002.WIDE Project, “Integrated Distributed Environment with Overlay Network,” WIDE Project Research Report, Part 17, 2002. 亀井,川原,“エンドホストオーバーレイネットワークによるトラヒックオンジニアリングとその有効性,”信学ソ大.BS−5−3,2004.Kamei, Kawahara, “Traffic on-genering with an end-host overlay network and its effectiveness,” IEICE. BS-5-3, 2004. S.Rewaskar and J.Kaur,“Testing the Scalability of Overlay Routing Infrastructures,”Proc.PAM 2004.April 2004.S. Rewaskar and J.H. Kaur, “Testing the Scalability of Overlay Infrastructures,” Proc. PAM 2004. April 2004. S.Banerjee,T.G.Grifin and M.Pias,“The Interdomain Connectivity of PlanetLab Nodes,”Proc.PAM2004,April 2004.S. Banerjee, T .; G. Grifin and M.M. Pias, “The Interdomain Connectivity of PlanetLab Nodes,” Proc. PAM 2004, April 2004. 内田真人,亀井聡,川原亮一、“オーバーレイネットワークによるQoSルーチング制御に関する評価、”電子情報通信学会技術研究報告IN2005−31、pp.13−18、(2005−07).Masato Uchida, Kei Kamei, Ryoichi Kawahara, “Evaluation of QoS Routing Control by Overlay Network,” IEICE Technical Report IN2005-31, pp. 13-18, (2005-07).

一方、内田真人,亀井聡,川原亮一、“オーバーレイネットワークによるQoSルーチング制御に関する評価、”電子情報通信学会技術研究報告IN2005−31、pp.13−18、(2005−07).(非特許文献6参照)において、本発明者等は中継ノード候補を計測データに基づいて適切に制限することにより、全ノードを中継候補として経路探索を行った最適な場合とほぼ同等のQoS向上を図れることを示している。   On the other hand, Masato Uchida, Satoshi Kamei and Ryoichi Kawahara, “Evaluation of QoS Routing Control by Overlay Network,” IEICE Technical Report IN2005-31, pp. 11-27. 13-18, (2005-07). (See Non-Patent Document 6) The present inventors appropriately limit the number of relay node candidates based on the measurement data, thereby improving the QoS almost equivalent to the optimum case where the route search is performed with all nodes as relay candidates. It is shown that it can be planned.

しかしながら、この方法では、全てのノードペアに対する経路について、全ノードを中継ノード候補とした場合の最適な経路を計算しておき、各ノードが最適な経路を提供する中継ノードとして選択される頻度を計算しておき、その頻度の高い上位Mノードを抽出しておき、以上の準備の下で、以降の経路計算時にはM個の中継候補ノードのみを用いていた。従って、一旦、全経路探索を行う必要があり、そのための経路計算コストは依然として存在してしまう、という問題があった。   However, this method calculates the optimal route for all node pairs when all nodes are relay node candidates, and calculates how often each node is selected as a relay node that provides the optimal route. In addition, the top M nodes having a high frequency are extracted, and only M relay candidate nodes are used in the subsequent route calculation based on the above preparation. Therefore, there is a problem that it is necessary to search all routes once, and there is still a route calculation cost for that purpose.

また、上位Mノードを決定した後に、IPネットワークのトラヒック特性が大きく変化した場合に、該Mノードはもはや上位Mノードではなくなっている可能性があり、トラヒック特性の変化に追従できない可能性があった。   In addition, when the traffic characteristics of the IP network change significantly after determining the upper M node, the M node may no longer be the upper M node and may not be able to follow the change in traffic characteristics. It was.

(目的)
本発明の目的は、上述の問題に鑑み、常に中継ノード候補数を一定数以下に抑えておき、実際の中継ノード選択行為を通じて高品質な経路を提供可能な中継ノードが選択される確率が高くなるように、該選択確率を動的に変化させてオーバーレイネットワークにおける高品質な通信経路を決定できる通信経路決定方法および通信経路決定システムを提供することにある。
(the purpose)
In view of the above-described problems, the object of the present invention is to keep the number of candidate relay nodes below a certain number and to select a relay node that can provide a high-quality route through an actual relay node selection act. Thus, an object of the present invention is to provide a communication path determination method and a communication path determination system that can dynamically change the selection probability and determine a high-quality communication path in an overlay network.

本発明の第1の方法は、IPネットワークに接続するN個のオーバーレイノードによって構成される論理網であるオーバーレイネットワークの、発信元ノードから着信先ノードへの通信経路を決定する通信経路決定方法において、上記オーバーレイネットワークに属する各ノードi(i=1〜N)は、自ノードを発信元とし他のノードj(iを除く全て)を着信先ノードjとして、発信元ノードiと着信先ノードjの間の通信品質を測定しておき、その一方でN個のノードの中からM個のノードを中継ノード候補として選択し、該中継候補ノードkから着信先ノードjの間の通信品質測定結果を該中継候補ノードから取得し、自ノードiと着信先ノードjの間の通信品質と、自ノードiから中継候補ノードkを経由して着信先ノードjに到達するときの通信品質を比較し、前者の方がよい品質を与える場合には中継ノードは用いずに着信先ノードjへ直接転送する経路を自ノードiから着信先ノードjへの通信経路とし、後者がよい品質を与える場合には、その中でも最も高品質を提供するノードk*を中継ノードとし、通信経路を自ノード→中継ノードk*→着信先ノードjと決定し、次回の中継ノード候補選択時には、過去に中継ノードとして選択された頻度が高いノードが選択される確率を大きくしておくことを特徴とする。   A first method of the present invention is a communication path determination method for determining a communication path from a source node to a destination node in an overlay network that is a logical network composed of N overlay nodes connected to an IP network. Each node i (i = 1 to N) belonging to the overlay network has its own node as a source and other nodes j (all except i) as destination nodes j, and the source node i and destination node j Communication quality between the relay candidate node k and the destination node j, while selecting the M nodes from among the N nodes as relay node candidates. Is obtained from the relay candidate node, and the communication quality between the own node i and the destination node j and the destination node j are reached from the own node i via the relay candidate node k. If the former gives better quality, the route directly transferred to the destination node j without using the relay node is set as the communication route from the own node i to the destination node j, If the latter gives good quality, the node k * providing the highest quality among them is set as a relay node, the communication path is determined as self node → relay node k * → destination node j, and the next relay node candidate At the time of selection, the probability that a node having a high frequency selected as a relay node in the past is selected is increased.

本発明の第2の方法は、上記第1の方法において、オーバーレイネットワーク内に中継ノード候補の情報を管理するサーバが存在し、該サーバは各ノードkのn番目の測定周期(時点n)での得点C(n,k)を管理している。時点nにおいて発信元ノードiは着信先ノードjへの経路を決定する際に、該サーバから各ノードk(k=1〜N)の得点C(n,k)を読み出し、確率p_k=C(n,k)/ΣC(n,k)でノードk(kはi以外)を中継候補ノードとして選択し、これをM個の中継候補ノードが決定するまで繰り返す。発信元ノードiは着信先ノードjへの経路を上記第1の方法で決定する。その際に、ノードk*が中継ノードとして決定されたならば、該ノードk*は該サーバへその旨を通知する。同様の手順は全ての発信元−着信先ノードのペアについて実施される。該サーバは、各ノードから自身が中継ノードとして決定された旨を受信し、各ノードkが時点nに中継ノードとなった回数C’(n,k)をカウントする。その値を用いて、次の時点n+1における各ノードkの得点をC(n+1,k)=(1−α)C(n,k)+αC’(n,k)により更新する。なお、ここで、αは予め定める平滑化パラメータで0<α<1であり、C(n,k)の初期値はC(0,k)=1(全てのk)とすることを特徴とする。
ここで、ノードの得点C(n,k)は、ノードkが高品質な経路を提供すると増加していき、そうでないと減少するように更新している。従って、この得点に比例して中継ノード候補を選択することにより、高品質な経路を提供した中継ノードが次回の中継ノード候補選択時に選ばれ易くなるようにしている。
According to a second method of the present invention, in the first method, there is a server that manages information on candidate relay nodes in the overlay network, and the server is in the nth measurement period (time point n) of each node k. Score C (n, k) is managed. When the source node i determines a route to the destination node j at the time point n, the score C (n, k) of each node k (k = 1 to N) is read from the server, and the probability p_k = C ( n, k) / Σ k C (n, k) selects node k (k is other than i) as a relay candidate node, and this is repeated until M relay candidate nodes are determined. The source node i determines the route to the destination node j by the first method. At this time, if the node k * is determined as the relay node, the node k * notifies the server to that effect. A similar procedure is performed for all source-destination node pairs. The server receives from each node that it has been determined as a relay node, and counts the number of times C ′ (n, k) at which each node k has become a relay node at time n. Using the value, the score of each node k at the next time point n + 1 is updated by C (n + 1, k) = (1−α) C (n, k) + αC ′ (n, k). Here, α is a smoothing parameter determined in advance, 0 <α <1, and the initial value of C (n, k) is C (0, k) = 1 (all k). To do.
Here, the score C (n, k) of the node is updated so as to increase when the node k provides a high-quality route, and to decrease otherwise. Therefore, by selecting a relay node candidate in proportion to the score, a relay node that provides a high-quality route is easily selected at the next relay node candidate selection.

本発明の第3の方法は、上記第2の方法に記載の中継ノードの得点C(n,k)を更新する方法において、第2の方法のように更新する代わりに、予め定めるパラメータβ(>0)とc(>1)を用いてt’=min{n+β,c}を計算し、C(n+1)=(1−1/t’)C(n,k)+1/t’C’(n,k)により得点を更新することを特徴とする。
n+βとcの最小値をとって、得点更新の平滑化パラメータ1/t’として用いる理由は、学習の初期の段階(つまり、nが小さい段階)では、そのときの中継ノードとして選択された回数C’(n,k)を積極的に反映するようにするためである。このようにすることにより、目標値へ迅速に収束させることが可能になる。
According to the third method of the present invention, in the method of updating the score C (n, k) of the relay node described in the second method, instead of updating as in the second method, a predetermined parameter β ( > 0) and c (> 1) to calculate t ′ = min {n + β, c} and C (n + 1) = (1-1 / t ′) C (n, k) + 1 / t′C ′ The score is updated by (n, k).
The reason why the minimum value of n + β and c is taken and used as the smoothing parameter 1 / t ′ for score update is that the number of times selected as a relay node at the initial stage of learning (that is, the stage where n is small) This is to positively reflect C ′ (n, k). By doing so, it becomes possible to quickly converge to the target value.

本発明の第4の方法は、上記第2の方法に記載の中継ノード候補を選択する方法において、第2の方法のように選択する代わりに、p_k={exp(C(n,k))−1}/Σ{exp(C(n,k)−1)}とすることを特徴とする。
exponentialをとることにより、C(n,k)の値が大きいノードkがより選ばれ易くしている。
In the fourth method of the present invention, in the method of selecting relay node candidates described in the second method, p_k = {exp (C (n, k)) instead of selecting as in the second method. −1} / Σ k {exp (C (n, k) −1)}.
By taking the exponential, the node k having a large value of C (n, k) is more easily selected.

本発明の第5の方法は、上記第1の方法において、自ノードiと着信先ノードjの間の通信品質として、遅延時間d(i,j)を用い、自ノードiから着信先ノードjへの経路を決定するときにM個の中継候補ノードのいずれかを用いて迂回するか否かを決定する際には、自ノードiから中継候補ノードkの遅延時間d(i,k)と中継候補ノードkと着信先ノードjの間の遅延時間d(k,j)を用いて、d(i,j)>d(i,k)+d(k,j)を満たすkが存在するかを調べ、存在しない場合には、ノードiからjの直通を該通信経路として決定し、存在する場合には、右辺を最小にするkの中継ノードk*とし、通信経路を自ノードi→中継ノードk*→着信先ノードjと決定することを特徴とする。   The fifth method of the present invention uses the delay time d (i, j) as the communication quality between the own node i and the destination node j in the first method, and the destination node j When deciding whether to make a detour using any of the M relay candidate nodes when determining the route to the node, the delay time d (i, k) from the node i to the relay candidate node k Is there a k that satisfies d (i, j)> d (i, k) + d (k, j) using the delay time d (k, j) between the relay candidate node k and the destination node j? If it does not exist, the direct communication from node i to j is determined as the communication path. It is characterized by determining node k * → destination node j.

本発明の第6の方法は、上記第5の方法のように遅延時間を品質として用いる代わりに、ノードiとjの間のパケット損失率p(i,j)を用い、自ノードiから着信先ノードjへの経路を決定するときにM個の中継候補ノードのいずれかを用いて迂回するか否かを決定する際には、自ノードiから中継候補ノードkのパケット損失率p(i,k)と中継候補ノードkから着信先ノードjのパケット損失率p(k,j)を用いて、p(i,j)>1−{1−p(i,k)}{1−p(k,j)}を満たすkが存在するか否かを調べ、存在しない場合には、ノードiからjの直通を該通信経路として決定し、存在する場合には、右辺を最小にするkを中継ノードk*とし、通信経路を自ノードi→中継ノードk*→着信先ノードjと決定することを特徴とする。   The sixth method of the present invention uses the packet loss rate p (i, j) between the nodes i and j and uses the packet loss rate p (i, j) between the nodes i and j instead of using the delay time as the quality as in the fifth method. When deciding whether to make a detour using any of the M relay candidate nodes when determining the route to the destination node j, the packet loss rate p (i) of the relay candidate node k from its own node i is determined. , K) and the packet loss rate p (k, j) from the relay candidate node k to the destination node j, p (i, j)> 1- {1-p (i, k)} {1-p It is checked whether or not k satisfying (k, j)} exists. If there is no k, the direct communication from the node i to j is determined as the communication path, and if it exists, the right side is minimized k Is determined as relay node k *, and the communication path is determined as own node i → relay node k * → destination node j. The features.

本発明の第7の方法は、上記第5の方法のように遅延時間を品質として用いる代わりに、ノードiとjの間の利用可能帯域B(i,j)を用い、自ノードiから着信先ノードjへの経路を決定するときにM個の中継候補ノードのいずれかを用いて迂回するか否かを決定する際には、自ノードiから中継候補ノードkの利用可能帯域B(i,k)と中継候補ノードkと着信先ノードjの間のそれB(k,j)を用いて、B(i,j)<min{B(i,k),B(k,j)}を満たすkが存在するか否かを調べ、存在しない場合には、ノードiからjの直通を該通信経路として決定し、存在する場合には、右辺を最大にするkを中継ノードk*とし、通信経路を自ノードi→中継ノードk*→着信先ノードjと決定することを特徴とする。   The seventh method of the present invention uses the available bandwidth B (i, j) between the nodes i and j and uses the available bandwidth B (i, j) instead of using the delay time as the quality as in the fifth method. When determining whether to make a detour using any of the M relay candidate nodes when determining the route to the destination node j, the available bandwidth B (i , K) and B (k, j) between the relay candidate node k and the destination node j, B (i, j) <min {B (i, k), B (k, j)} If there is no k that satisfies the condition, if it does not exist, the direct communication from node i to j is determined as the communication path. If it exists, k that maximizes the right side is set as the relay node k *. The communication path is determined as self node i → relay node k * → destination node j.

本発明の第8の方法は、上記第2の方法に記載の中継ノード候補管理サーバにおいて、各ノードkが時点nに中継ノードとなった回数C’(n,k)をカウントしておき、その合計値ΣC’(n,k)が予め定めた閾値よりも小さい場合には、各ノードの得点C(n,k)を再び初期化してC(0,k)(k=1〜N)とすることを特徴とする。
ΣC’(n,k)は、高品質な経路を提供するノードが適切に選ばれた回数を表すので、この値が小さくなるということは、IPレイヤのトラヒック条件やIPレイヤのルーチングが変わった等の要因で、これまでの学習結果(つまり、各ノードの得点C(n,k))は不適切となっていることを意味する。従って、得点をリセットすることにより、得点を学習し直して、新たなトラヒック条件に適した状態に迅速に対応できるようにしている。
In the eighth method of the present invention, in the relay node candidate management server described in the second method, the number of times C ′ (n, k) at which each node k becomes a relay node at time n is counted. When the total value Σ k C ′ (n, k) is smaller than a predetermined threshold value, the score C (n, k) of each node is initialized again and C (0, k) (k = 1˜ N).
Since Σ k C ′ (n, k) represents the number of times a node providing a high-quality route has been appropriately selected, the fact that this value is small means that the traffic conditions of the IP layer and the routing of the IP layer This means that the learning result so far (that is, the score C (n, k) of each node) is inappropriate due to factors such as change. Therefore, by resetting the score, the score is learned again so that a state suitable for the new traffic condition can be quickly dealt with.

本発明の第9のシステムは、上記第1,5,6,7のいずれかの方法で、ノード間の通信品質を測定し、それを用いて迂回するか否かを決定する手段、上記第2,3,4,8のいずれかの方法で、中継候補ノードを選択し、中継ノードを決定する手段を具備することを特徴とする。   According to a ninth system of the present invention, means for measuring communication quality between nodes by any one of the first, fifth, sixth and seventh methods, and determining whether or not to make a detour using the measured communication quality, A means for selecting a relay candidate node and determining a relay node by any one of methods 2, 3, 4, and 8 is provided.

本発明によれば、オーバーレイネットワークにおける通信経路計算に伴うコストを削減しながら、通信品質の改善を図ることが可能になる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to aim at the improvement of communication quality, reducing the cost accompanying the communication path calculation in an overlay network.

以下、本発明の実施例を、図面により詳細に説明する。
(実施例1)
図2は、本発明の実施例1に係るオーバーレイネットワークの基本構成図である。
各オーバーレイノード1〜5は、他のノードと論理的に接続している。すなわち、オーバレイノード1〜5は、オーバーレイネットワークに存在する他のノードのIPアドレスを知っており、通信可能な状態にある。また、中継ノード候補を管理する管理サーバ10が存在する。各ノード1〜5は、他ノードとの通信経路を一定周期毎に更新する。
以下、ノード1に着目して説明を進める(他のノード2〜5も、各々が独立に同様の振る舞いを行う)。なお、図2の実線は通信経路、破線は管理サーバ10から各オーバレイノード1〜5への制御線である。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
Example 1
FIG. 2 is a basic configuration diagram of the overlay network according to the first embodiment of the present invention.
Each overlay node 1-5 is logically connected to other nodes. That is, the overlay nodes 1 to 5 know the IP addresses of other nodes existing in the overlay network and are in a communicable state. In addition, there is a management server 10 that manages relay node candidates. Each of the nodes 1 to 5 updates the communication path with other nodes at regular intervals.
Hereinafter, the description will be focused on the node 1 (the other nodes 2 to 5 perform the same behavior independently). The solid line in FIG. 2 is a communication path, and the broken line is a control line from the management server 10 to each overlay node 1-5.

図3は、本発明の第2の方法で中継候補を選択し、第5の方法でノード間の通信品質を測定し、それを用いて迂回するか否かを決定するオーバーレイノード1の構成例を示すブロック図であり、図6は管理サーバの構成例を表すブロック図である。
図3に示すように、通信品質測定部21は、測定周期τ毎に自身(オーバーレイノード1)と他のノードj(j=2〜5)との間の遅延時間d(1,j)を測定する(同様に、ノードi(i=2〜5)も、他のノードj(j=iを除くj=1〜5のいずれか)との遅延時間d(i,j)を測定している)。遅延時間の測定を実施したならば、その旨を中継候補選択部24に通知する。また、他ノードの通信品質取得部22からの指示に従って、遅延時間測定結果を通知する。
FIG. 3 shows a configuration example of the overlay node 1 that selects a relay candidate by the second method of the present invention, measures the communication quality between the nodes by the fifth method, and determines whether or not to make a detour by using the communication quality. FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration example of the management server.
As shown in FIG. 3, the communication quality measuring unit 21 calculates a delay time d (1, j) between itself (overlay node 1) and another node j (j = 2 to 5) every measurement period τ. Measure (similarly, the node i (i = 2 to 5) also measures the delay time d (i, j) with other nodes j (j = 1 to 5 excluding j = i)) ) If the delay time is measured, the relay candidate selection unit 24 is notified of this. Further, the delay time measurement result is notified in accordance with an instruction from the communication quality acquisition unit 22 of another node.

中継候補選択部24は、管理サーバ10から、各ノードkのn番目の測定周期(以下、時点nと呼ぶ)での得点C(n,k)をダウンロードし、確率p_k=C(n,k)/ΣC(n,k)でノードk(kはi以外)を中継候補ノードとして選択し、これをM個の中継候補ノードが選択されるまで繰り返す。選択されたM個の中継候補ノードを、中継ノード決定部23に通知する。 The relay candidate selection unit 24 downloads the score C (n, k) at the n-th measurement period (hereinafter referred to as time point n) of each node k from the management server 10 and the probability p_k = C (n, k ) / Σ k C (n, k), node k (k is other than i) is selected as a relay candidate node, and this is repeated until M relay candidate nodes are selected. The relay node determination unit 23 is notified of the selected M relay candidate nodes.

中継ノード決定部23は、通信品質取得部22に対して、該中継候補ノードkからノードkとノードjの遅延時間測定結果d(k,j)を取得するように指示する。通信品質取得部22は、d(k,j)を取得した後、中継ノード決定部23にそれを通知する。
以上の手順を、全ての中継候補ノードに対して実施する。
The relay node determination unit 23 instructs the communication quality acquisition unit 22 to acquire the delay time measurement result d (k, j) of the nodes k and j from the relay candidate node k. After acquiring d (k, j), the communication quality acquisition unit 22 notifies the relay node determination unit 23 of it.
The above procedure is performed for all relay candidate nodes.

中継ノード決定部23は、自ノード1から中継候補ノードkの遅延時間d(k,j)を通信品質測定部22から取得し、それと中継候補ノードkと着信先ノードjの間に遅延時間d(k,j)を用いて、d(1,j)>d(1,k)+d(k,j)を満たすkがM個の候補の中に存在するか否かを調べ、存在しない場合には、ノード1からjの直通路を該通信経路として決定し、存在する場合には、右辺を最小にするkを中継ノードk*として決定する。
決定後、ノードk*に対して、通信経路を自ノード1→中継ノードk*→着信先ノードjと設定するように要求する。以上の手順を、全ての着信先ノードj(j=2〜5)に対して実施する。
The relay node determination unit 23 acquires the delay time d (k, j) of the relay candidate node k from the own node 1 from the communication quality measurement unit 22, and delay time d between the relay candidate node k and the destination node j. (K, j) is used to check whether or not k satisfying d (1, j)> d (1, k) + d (k, j) exists in M candidates. In this case, the direct path from node 1 to j is determined as the communication path, and if it exists, k that minimizes the right side is determined as the relay node k *.
After the determination, the node k * is requested to set the communication path as self node 1 → relay node k * → destination node j. The above procedure is performed for all destination nodes j (j = 2 to 5).

中継ノードk*は、ノード1→中継ノードk*→着信先ノードjの経路を設定する。その後、自身が中継ノードとして選択された旨を管理サーバ10に通知する。   The relay node k * sets a route of node 1 → relay node k * → destination node j. Thereafter, it notifies the management server 10 that it has been selected as a relay node.

管理サーバ10は、中継ノードk*からの通知を受けたならば、中継ノード選択回数管理部31においてノードk*が中継ノードとなった回数C’(n,k)を、C’(n,k)←C’(n,k)+1とカウントアップする。以上の動作を、n番目の測定周期が終わるまで繰り返して、各ノードの中継ノードとなった回数を数える。
n+1番目の測定周期になったならば、管理サーバ10のノード得点更新部32において全てのノードの得点C(n+1,k)をC(n+1,k)=(1−α)C(n,k)+αC’(n,k)により更新する。なお、ここで、αは予め定められる平滑化パラメータで0<α<1であり、C(n,k)の初期値はC(0,k)=1(全てのk)とする。
When the management server 10 receives a notification from the relay node k *, the management server 10 determines the number C ′ (n, k) at which the node k * has become a relay node in the relay node selection count management unit 31 as C ′ (n, k, k) Count up to ← C ′ (n, k) +1. The above operation is repeated until the n-th measurement cycle ends, and the number of times that each node becomes a relay node is counted.
When the (n + 1) th measurement cycle is reached, the node score update unit 32 of the management server 10 sets the scores C (n + 1, k) of all nodes to C (n + 1, k) = (1-α) C (n, k ) + ΑC ′ (n, k). Here, α is a smoothing parameter determined in advance, 0 <α <1, and the initial value of C (n, k) is C (0, k) = 1 (all k).

(実施例2)
以下、実施例2について、実施例1の変更点のみを記述し、それ以外は実施例1と同じ処理を行うので、それ以外の説明を省略する。
実施例2では、実施例1における管理サーバ10で得点を更新する手順を、実施例1のように行う代わりに、予め定めるパラメータβ(>0)とc(>1)を用いてt’=min{n+β,c}を計算し、C(n+1)=(1−1/t’)C(n,k)+1/t’C’(n,k)により得点を更新する。
(Example 2)
Hereinafter, only the changes in the first embodiment are described in the second embodiment, and the other processes are the same as those in the first embodiment, and thus the other description is omitted.
In the second embodiment, instead of performing the procedure for updating the score in the management server 10 in the first embodiment as in the first embodiment, t ′ = using predetermined parameters β (> 0) and c (> 1). min {n + β, c} is calculated, and the score is updated by C (n + 1) = (1-1 / t ′) C (n, k) + 1 / t′C ′ (n, k).

(実施例3)
以下、実施例3について、実施例1の変更点のみを記述し、それ以外は実施例1と同じ処理を行うので、それ以外の説明を省略する。
実施例1における中継(ノード)候補選択部24において、確率p_k=C(n,k)/ΣC(n,k)でノードk(kはi以外)を中継候補ノードとして選択していた代わりに、p_k={exp(C(n,k)−1)/Σ(exp(C(n,k)−1)}で中継ノードを選択する。
(Example 3)
Hereinafter, only the changes in the first embodiment will be described in the third embodiment, and the other processes are the same as those in the first embodiment, and thus the other description is omitted.
In the relay (node) candidate selection unit 24 in the first embodiment, the node k (k is other than i) is selected as the relay candidate node with the probability p_k = C (n, k) / Σ k C (n, k). Instead, a relay node is selected by p_k = {exp (C (n, k) −1) / Σ k (exp (C (n, k) −1)}.

(実施例4)
以下、実施例4について、実施例1の変更点のみを記述し、それ以外は実施例1と同じ処理を行うので、それ以外の説明を省略する。
実施例1における通信品質測定部21において、遅延時間を品質として用いた代わりに、ノードiとjの間のパケット損失率p(i,j)を用い、中継ノード決定部23においては、M個の中継候補ノードのいずれかを用いて迂回するか否かを決定する際に、自ノードiから中継候補ノードkのパケット損失率p(i,k)と中継候補ノードkと着信先ノードjの間のパケット損失率p(k,j)を用いて、p(i,j)>1−{1−p(i,k)}{1−p(k,j)}を満たすkが存在するか否かを調べ、存在しない場合には、ノードiからjの直通を該通信経路として決定し、存在する場合には、右辺を最小にするkを中継ノードk*として決定する。
Example 4
Hereinafter, only the changes in the first embodiment are described in the fourth embodiment, and the other processes are the same as those in the first embodiment.
In the communication quality measuring unit 21 according to the first embodiment, instead of using the delay time as the quality, the packet loss rate p (i, j) between the nodes i and j is used, and the relay node determining unit 23 uses M packets. When determining whether to make a detour using any one of the relay candidate nodes, the packet loss rate p (i, k) from the local node i to the relay candidate node k, the relay candidate node k, and the destination node j K that satisfies p (i, j)> 1- {1-p (i, k)} {1-p (k, j)} using the packet loss rate p (k, j) between If it does not exist, the direct communication from the node i to j is determined as the communication path, and if it exists, k that minimizes the right side is determined as the relay node k *.

(実施例5)
以下、実施例5について、実施例1の変更点のみを記述し、それ以外は実施例1と同じ処理を行うので、それ以外の説明を省略する。
実施例1における通信品質測定部21において、遅延時間を品質として用いていた代わりに、ノードiとjの間の利用可能帯域B(i,j)を用い、中継ノード決定部23においては、M個の中継候補ノードkの利用可能帯域B(i,k)と中継候補ノードkと着信先ノードjの間のそれB(k,j)を用いて、B(i,j)<min{B(i,k),B(k,j)}を満たすkが存在するか否かを調べ、存在しない場合には、ノードiからjの直通を該通信経路として決定し、存在する場合には、右辺を最大にするkを中継ノードk*として決定する。
(Example 5)
Hereinafter, only the changes in the first embodiment are described in the fifth embodiment, and the other processes are the same as those in the first embodiment, and thus the other description is omitted.
Instead of using the delay time as the quality in the communication quality measuring unit 21 in the first embodiment, the available bandwidth B (i, j) between the nodes i and j is used, and the relay node determining unit 23 uses the M B (i, j) <min {B using the available bandwidth B (i, k) of the relay candidate nodes k and that B (k, j) between the relay candidate nodes k and the destination node j It is checked whether or not k satisfying (i, k), B (k, j)} exists. If not, the direct communication from node i to j is determined as the communication path. Then, k that maximizes the right side is determined as the relay node k *.

(実施例6)
以下、実施例6について、実施例1〜5の変更点のみを記述し、それ以外は実施例1と同じ処理を行うので、それ以外の説明を省略する。
実施例1から5に記載の管理サーバ10において、各ノードkが時点nに中継ノードとなった回数C’(n,k)をカウントしておき、その合計値ΣC’(n,k)が予め定めた閾値よりも小さい場合には、各ノードの得点C(n,k)を再び初期化してC(0,k)とする。
(Example 6)
Hereinafter, only the changes of the first to fifth embodiments will be described with respect to the sixth embodiment, and the other processes are the same as those of the first embodiment, and thus other explanations are omitted.
In the management server 10 according to the first to fifth embodiments, the number of times C ′ (n, k) at which each node k becomes a relay node at time n is counted, and the total value Σ k C ′ (n, k ) Is smaller than a predetermined threshold value, the score C (n, k) of each node is initialized again to C (0, k).

(実施例の評価)
以下、本発明の実施例2の手順を実行したときの評価結果を記述する。
図4は、全ノードペアの遅延時間の累積分布を示す図である。
本評価においては、国内で適当に地理的に離れた18箇所のISPに利用者として契約したコンピュータ端末において、各端末間において1時間毎に毎秒1パケットを3分間送出して、遅延時間(3分間での最大遅延)を測定したデータを用いた。n時間目(n=1,2,・・・24)における端末iとjの間の遅延時間d(n,i,j)を用い、18個の端末をオーバーレイノードとみなし、各ノードiは他のノードjへの通信経路を本発明の実施例の手順に従って決定していく。なお、中継ノード候補数M=4とし、β=0.5、c=4とした。このときの全ノードペアの遅延時間の累積分布(24時間分)を、図4に示している。図中、proposedが実施例2の場合である。
(Evaluation of Examples)
Hereinafter, the evaluation result when the procedure of Example 2 of the present invention is executed will be described.
FIG. 4 is a diagram illustrating a cumulative distribution of delay times of all node pairs.
In this evaluation, a computer terminal contracted as a user with 18 ISPs that are geographically separated in Japan as a user sends out one packet every second for 3 minutes between each terminal, and the delay time (3 Data measuring the maximum delay in minutes) were used. Using the delay time d (n, i, j) between the terminals i and j at the n-th time (n = 1, 2,..., 24), 18 terminals are regarded as overlay nodes, and each node i is A communication path to another node j is determined according to the procedure of the embodiment of the present invention. Note that the number of candidate relay nodes M = 4, β = 0.5, and c = 4. FIG. 4 shows a cumulative distribution (24 hours) of delay times of all node pairs at this time. In the figure, “proposed” is the case of the second embodiment.

なお、図4においては、比較するために、経路制御を行わなかった場合、つまり、全ての直通路を選択した場合を、defaultで示している。また、中継ノード候補数を制限せずにN=18個の全ノードを中継候補として利用できる最適な場合を、optimalで示している。また、中継ノード候補を単純にランダムに4個選択するようにした場合を、randomで示している。
これにより、本発明では、全経路探索時(optimal)とほぼ同等の品質改善ができていることが分かる。
In FIG. 4, for comparison, the case where the route control is not performed, that is, the case where all the straight paths are selected is indicated by default. Also, the optimal case where all N = 18 nodes can be used as relay candidates without limiting the number of relay node candidates is indicated by “optimal”. In addition, a case where four relay node candidates are simply selected at random is indicated by random.
Thereby, in the present invention, it can be seen that the quality improvement is almost the same as that in the entire route search (optimal).

図5は、n時間毎の遅延時間の時系列を示す図である。
ここでは、n時間毎、つまりn番目の測定周期の遅延時間の時系列を示している。すなわち、n時間目における、全ノードペアの遅延時間の95パーセンタイルをプロットしている。この図からも、本発明は安定して低遅延時間を維持できていることが確認できる。
FIG. 5 is a diagram showing a time series of delay times every n hours.
Here, a time series of delay times every n hours, that is, the nth measurement period is shown. That is, the 95th percentile of the delay time of all node pairs at the nth time is plotted. Also from this figure, it can be confirmed that the present invention can stably maintain the low delay time.

オーバーレイネットワークによる経路制御の概念を説明する図である。It is a figure explaining the concept of the route control by an overlay network. 本発明の実施例1に係るオーバーレイネットワークの基本構成図である。1 is a basic configuration diagram of an overlay network according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明におけるオーバレイノードの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the overlay node in this invention. 本発明の効果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the effect of this invention. 本発明を適用した場合の遅延時間の振る舞いを示した図である。It is the figure which showed the behavior of the delay time at the time of applying this invention. 本発明における管理サーバの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the management server in this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1,2,3,4,5 オーバーレイノード
10 管理サーバ
21 通信品質測定部
22 通信品質取得部
23 中継ノード決定部
24 中継候補選択部
31 中継ノード選択回数管理部
32 ノード得点更新部
a,b,c オーバーレイノード
1, 2, 3, 4, 5 Overlay node 10 Management server 21 Communication quality measurement unit 22 Communication quality acquisition unit 23 Relay node determination unit 24 Relay candidate selection unit 31 Relay node selection frequency management unit 32 Node score update unit a, b, c Overlay node

Claims (9)

IPネットワークに接続するN個のオーバーレイノードによって構成される論理網であるオーバーレイネットワークの、発信元ノードから着信先ノードへの通信経路を決定する通信経路決定方法において、
上記オーバーレイネットワークに属する各ノードi(i=1〜N)は、自ノードを発信元とし他のノードj(iを除く全て)を着信先ノードjとして、発信元ノードiと着信先ノードjの間の通信品質を測定し、
また、上記各ノードiは、N個のノードの中からM個のノードを中継ノード候補として選択し、該中継候補ノードkから着信先ノードjの間の通信品質測定結果を該中継候補ノードから取得し、
該各ノードiは、自ノードiと着信先ノードjの間の通信品質と、自ノードiから中継候補ノードkを経由して着信先ノードjに到達するときの通信品質を比較し、前者の方がよい品質を与える場合には、中継ノードは用いることなく、着信先ノードjへ直接転送する経路を自ノードiから着信先ノードjへの通信経路とし、後者の方がよい品質を与える場合には、その中でも最も高品質を提供するノードk*を中継ノードとし、通信経路を自ノード→中継ノードk*→着信先ノードjと決定し、
次回の中継ノード候補選択時には、過去に中継ノードとして選択された頻度が高いノードが選択される確率を大きくしておくことを特徴とするオーバーレイネットワークにおける通信経路決定方法。
In a communication path determination method for determining a communication path from an origination node to a destination node in an overlay network, which is a logical network composed of N overlay nodes connected to an IP network,
Each node i (i = 1 to N) belonging to the overlay network has its own node as a source and other nodes j (all except i) as destination nodes j, and the source node i and destination node j Measure the communication quality between
Each node i selects M nodes from among the N nodes as relay node candidates, and the communication quality measurement result between the relay candidate node k and the destination node j is transmitted from the relay candidate node. Acquired,
Each node i compares the communication quality between its own node i and the destination node j with the communication quality when it reaches the destination node j via the relay candidate node k from its own node i. When better quality is given, the relay node is not used, and the route directly transferred to the destination node j is the communication route from the own node i to the destination node j, and the latter gives better quality. The node k * that provides the highest quality among them is the relay node, and the communication path is determined as the local node → the relay node k * → the destination node j,
A method for determining a communication path in an overlay network, characterized in that, when selecting a relay node candidate next time, a probability of selecting a node having a high frequency selected as a relay node in the past is increased.
請求項1に記載のオーバーレイネットワークにおける通信経路決定方法において、
前記オーバーレイネットワーク内に中継ノード候補の情報を管理するサーバを配置し、
該サーバは、各ノードkのn番目の測定周期での得点C(n,k)を管理し、
時点nにおいて、発信元ノードiは、着信先ノードjへの経路を決定する際に、該サーバから各ノードk(k=1〜N)の得点C(n,k)を読み出し、確率p_k=C(n,k)/ΣC(n,k)でノードk(kはi以外)を中継候補ノードとして選択し、これをM個の中継候補ノードが決定するまで繰り返し、
発信元ノードiは、着信先ノードjへの経路を請求項1に記載の方法で決定し、
その際に、ノードk*が中継ノードとして決定されたならば、該ノードk*は該サーバへその旨を通知し、
同様の手順を、全ての発信元−着信先ノードのペアについて実施し、
上記サーバは、各ノードから自身が中継ノードとして決定された旨を受信し、各ノードkが時点nに中継ノードとなった回数C’(n,k)をカウントし、
該サーバは、カウントした値を用いて、次の時点n+1における各ノードkの得点をC(n+1,k)=(1−α)C(n,k)+αC’(n,k)により更新することを特徴とするオーバーレイネットワークにおける通信経路決定方法。
(αは予め定める平滑化パラメータで0<α<1、C(n,k)の初期値はC(0,k)=1(全てのk))
The communication path determination method in the overlay network according to claim 1,
A server for managing information on candidate relay nodes is arranged in the overlay network,
The server manages the score C (n, k) in the nth measurement period of each node k,
At time n, the source node i reads the score C (n, k) of each node k (k = 1 to N) from the server when determining the route to the destination node j, and the probability p_k = C (n, k) / Σ k C (n, k) selects node k (k is other than i) as a relay candidate node, and repeats this until M relay candidate nodes are determined.
The source node i determines a route to the destination node j by the method according to claim 1,
At that time, if the node k * is determined as the relay node, the node k * notifies the server to that effect,
Perform the same procedure for all source-destination node pairs,
The server receives from each node that it has been determined as a relay node, counts the number of times C ′ (n, k) each node k has become a relay node at time n,
The server uses the counted value to update the score of each node k at the next time point n + 1 by C (n + 1, k) = (1−α) C (n, k) + αC ′ (n, k). A method for determining a communication path in an overlay network.
(Α is a predetermined smoothing parameter, 0 <α <1, and the initial value of C (n, k) is C (0, k) = 1 (all k))
請求項2に記載オーバーレイネットワークにおける通信経路決定方法において、
前記中継ノードの得点C(n,k)を更新する場合、請求項2に記載のように更新する代わりに、予め定めるパラメータβ(>0)とc(>1)を用いてt’=min{n+β,c}を計算し、
C(n+1)=(1−1/t’)C(n,k)+1/t’C’(n,k)により得点を更新することを特徴とするオーバーレイネットワークにおける通信経路決定方法。
The communication path determination method in the overlay network according to claim 2,
When updating the score C (n, k) of the relay node, instead of updating as described in claim 2, t ′ = min using predetermined parameters β (> 0) and c (> 1) {N + β, c} is calculated,
A method for determining a communication path in an overlay network, wherein the score is updated by C (n + 1) = (1-1 / t ′) C (n, k) + 1 / t′C ′ (n, k).
請求項2に記載のオーバーレイネットワークにおける通信経路決定方法において、
前記中継ノード候補を選択する場合、請求項2に記載のように選択する代わりに、
p_k={exp(C(n,k))−1}/Σ{exp(C(n,k)−1)}の確率でノードkを中継ノード候補とすることを特徴とするオーバーレイネットワークにおける通信経路決定方法。
The method for determining a communication path in an overlay network according to claim 2,
When selecting the relay node candidate, instead of selecting as in claim 2,
p_k = {exp (C (n, k)) − 1} / Σ k {exp (C (n, k) −1)} in an overlay network characterized by having node k as a relay node candidate with a probability of Communication path determination method.
請求項1に記載のオーバーレイネットワークにおける通信経路決定方法において、
前記通信品質を測定する場合、自ノードiと着信先ノードjの間の通信品質として、遅延時間d(i,j)を用い、自ノードiから着信先ノードjへの経路を決定するときにM個の中継候補ノードのいずれかを用いて迂回するか否かを決定する際には、自ノードiから中継候補ノードkの遅延時間d(i,k)と中継候補ノードkと着信先ノードjの間の遅延時間d(k,j)を用いて、d(i,j)>d(i,k)+d(k,j)を満たすkが存在するか否かを判断し、
存在しない場合には、ノードiからjの直通を該通信経路として決定し、存在する場合には、右辺を最小にするkの中継ノードk*とし、通信経路を自ノードi→中継ノードk*→着信先ノードjと決定することを特徴とするオーバーレイネットワークにおける通信経路決定方法。
The communication path determination method in the overlay network according to claim 1,
When measuring the communication quality, the delay time d (i, j) is used as the communication quality between the own node i and the destination node j, and the route from the own node i to the destination node j is determined. When deciding whether to make a detour using any of the M relay candidate nodes, the delay time d (i, k) from the node i to the relay candidate node k, the relay candidate node k, and the destination node Using the delay time d (k, j) between j, it is determined whether or not k satisfying d (i, j)> d (i, k) + d (k, j) exists.
If it does not exist, the direct communication from the node i to j is determined as the communication path. If it exists, the relay node k * of k that minimizes the right side is set, and the communication path is changed from the own node i to the relay node k *. -> A communication path determination method in an overlay network, characterized in that it is determined as a destination node j.
請求項1から請求項5のいずれかに記載のオーバーレイネットワークにおける通信経路決定方法において、
請求項5に記載の方法のように前記遅延時間を品質として用いる代わりに、ノードiとjの間のパケット損失率p(i,j)を用い、自ノードiから着信先ノードjへの経路を決定するときにM個の中継候補ノードのいずれかを用いて迂回するか否かを決定する際には、自ノードiから中継候補ノードkのパケット損失率p(i,k)と中継候補ノードkから着信先ノードjのパケット損失率p(k,j)を用いて、p(i,j)>1−{1−p(i,k)}{1−p(k,j)}を満たすkが存在するか否かを調べ、存在しない場合には、ノードiからjの直通を該通信経路として決定し、存在する場合には、右辺を最小にするkを中継ノードk*とし、通信経路を自ノードi→中継ノードk*→着信先ノードjと決定することを特徴とするオーバーレイネットワークにおける通信経路決定方法。
In the communication path determination method in the overlay network according to any one of claims 1 to 5,
The path from the node i to the destination node j using the packet loss rate p (i, j) between the nodes i and j instead of using the delay time as the quality as in the method according to claim 5 When determining whether to bypass using any of the M relay candidate nodes when determining the packet loss rate p (i, k) from the node i to the relay candidate node k and the relay candidate Using packet loss rate p (k, j) from node k to destination node j, p (i, j)> 1- {1-p (i, k)} {1-p (k, j)} If there is no k that satisfies the condition, the direct communication from node i to j is determined as the communication path, and if it exists, k that minimizes the right side is set as the relay node k *. , And determining the communication path from its own node i → relay node k * → destination node j Communication route determination method in the overlay network.
請求項1から請求項5のいずれかに記載のオーバーレイネットワークにおける通信経路決定方法において、
請求項5に記載の方法のように前記遅延時間を品質として用いる代わりに、ノードiとjの間の利用可能帯域B(i,j)を用い、自ノードiから着信先ノードjへの経路を決定するときにM個の中継候補ノードのいずれかを用いて迂回するか否かを決定する際には、自ノードiから中継候補ノードkの利用可能帯域B(i,k)と中継候補ノードkと着信先ノードjの間の上記B(k,j)を用いて、B(i,j)<min{B(i,k),B(k,j)}を満たすkが存在するか否かを調べ、存在しない場合には、ノードiからjの直通を該通信経路として決定し、存在する場合には、右辺を最大にするkを中継ノードk*とし、通信経路を自ノードi→中継ノードk*→着信先ノードjと決定することを特徴とするオーバーレイネットワークにおける通信経路決定方法。
In the communication path determination method in the overlay network according to any one of claims 1 to 5,
A route from the local node i to the destination node j using the available bandwidth B (i, j) between the nodes i and j instead of using the delay time as the quality as in the method according to claim 5 When deciding whether to make a detour using any of the M relay candidate nodes, the available bandwidth B (i, k) from the node i to the relay candidate node k and the relay candidate Using B (k, j) between the node k and the destination node j, there exists k satisfying B (i, j) <min {B (i, k), B (k, j)}. If it does not exist, the direct communication from nodes i to j is determined as the communication path. If it exists, k that maximizes the right side is set as the relay node k *, and the communication path is the own node. Overlay net characterized in that i → relay node k * → destination node j Communication route determination method in over click.
請求項2に記載のオーバーレイネットワークにおける通信経路決定方法において、
前記中継ノード候補を管理するサーバは、各ノードkが時点nに中継ノードとなった回数C’(n,k)をカウントしておき、その合計値ΣC’(n,k)が予め定めた閾値よりも小さい場合には、各ノードの得点C(n,k)を再び初期化してC(0,k)(k=1〜N)とすることを特徴とするオーバーレイネットワークにおける通信経路決定方法。
The method for determining a communication path in an overlay network according to claim 2,
The server managing the relay node candidates counts the number of times C ′ (n, k) at which each node k becomes a relay node at time n, and the total value Σ k C ′ (n, k) is preliminarily determined. If it is smaller than the predetermined threshold, the score C (n, k) of each node is initialized again to C (0, k) (k = 1 to N), and the communication path in the overlay network Decision method.
請求項1,5,6,7に記載のいずれかの方法でノード間の通信品質を測定し、測定結果を用いて迂回するか否かを決定する手段、および、請求項2,3,4,8に記載のいずれかの方法で中継候補ノードを選択し、中継ノードを決定する手段を具備することを特徴とするオーバーレイネットワークにおける通信経路決定システム。   Means for measuring communication quality between nodes by the method according to any one of claims 1, 5, 6, and 7, and determining whether or not to make a detour using the measurement result, and claims 2, 3, and 4 , 8 comprises a means for selecting a relay candidate node and determining a relay node by any one of the methods described in claim 8.
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