JP6826486B2 - Network design equipment and network design method - Google Patents
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Description
本発明は、ネットワーク設計装置およびネットワーク設計方法に関する。 The present invention relates to a network design device and a network design method.
ネットワーク事業者においては、キャリア特有の信頼性や品質に関する様々なポリシを満足しつつトラヒックを効率的に収容するために、通信ネットワークを構成するネットワークトポロジを適切に設計する必要がある。一般的に、物理ノード(局舎ビルに設定される)や物理リンク(例:管路、ファイバ)から構成される物理トポロジが設定されており、そこに伝送レイヤのパス(波長パス、ODU(Optical channel Data Unit)、MPLS-TP(Multi-Protocol Label Switching-Transport Profile)パス)を張ることで、上位のパケットレイヤに対する論理的なトポロジが提供される。すなわち、ネットワークトポロジの設計問題とは、物理トポロジ、および、物理ノード間の交流トラヒックが与えられたときに、設備コスト等の目的関数値を最適化する論理トポロジを設計する問題として定義される。なお、論理トポロジ上のノード(IP(Internet Protocol)ルータ等)は、通常は、局舎に収容されるため物理ノードと一対一となるため、論理トポロジの設計問題は伝送レイヤのパスを設計する問題としても捉えることができる。 Network operators need to properly design the network topologies that make up communication networks in order to efficiently accommodate traffic while satisfying various carrier-specific reliability and quality policies. Generally, a physical topology consisting of physical nodes (set in the station building) and physical links (eg pipelines, fibers) is set, and the transmission layer path (wavelength path, ODU (wavelength path)) is set there. By establishing an Optical channel Data Unit) and an MPaS-TP (Multi-Protocol Label Switching-Transport Profile) path), a logical topology for the upper packet layer is provided. That is, the network topology design problem is defined as a problem of designing a physical topology and a logical topology that optimizes objective function values such as equipment cost when AC traffic between physical nodes is given. Note that nodes on the logical topology (IP (Internet Protocol) routers, etc.) are usually housed in the station building and have a one-to-one relationship with physical nodes. Therefore, the problem of designing the logical topology is to design the path of the transmission layer. It can also be seen as a problem.
論理トポロジの設計問題は古くから数多くの研究がされており、代表的な方法は、非特許文献1,2に記載されている。
Many studies have been conducted on the design problem of the logical topology for a long time, and the typical method is described in
論理トポロジの設計問題に関する従来のアルゴリズムでは、波長衝突の回避や物理ポート数上限等の物理的なネットワーク制約のもとで設備コスト、波長効率、最大リンク使用率等のトラヒック収容効率のみを目的とした最適化を行っている。しかし、現存のキャリアは、キャリアネットワーク特有の、信頼性、品質条件、パケットレイヤのプロトコル特性に起因する(障害)信号伝搬の影響抑制等に関するキャリアポリシを定めているにも関わらず、従来のアルゴリズムでは、このようなキャリアポリシを反映したネットワークトポロジの設計が存在しない。非特許文献1,2の技術も、キャリアポリシを反映した上で、ネットワークトポロジの設計を行っているわけではない。
Conventional algorithms for designing logical topologies aim only at traffic accommodation efficiencies such as equipment cost, wavelength efficiency, and maximum link utilization under physical network constraints such as avoidance of wavelength collisions and upper limits on the number of physical ports. The optimization is done. However, existing carriers have established carrier policies regarding reliability, quality conditions, suppression of the effects of (failure) signal propagation due to the protocol characteristics of the packet layer, etc., which are peculiar to carrier networks, but conventional algorithms. However, there is no network topology design that reflects such carrier policies. The technologies of Non-Patent
このような事情に鑑みて、本発明は、キャリアポリシを反映したネットワークトポロジの設計を実現することを課題とする。 In view of such circumstances, it is an object of the present invention to realize a design of a network topology that reflects a carrier policy.
前記した課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、物理トポロジおよび交流トラヒックに基づいて論理トポロジを設計するネットワーク設計装置であって、前記物理トポロジを複数の区画に分割し、前記分割した区画を結合して仮想物理トポロジを作成し、前記区画の各々の間を流れるトラヒック量を計算し、前記計算したトラヒック量に基づいて、前記仮想物理トポロジで発生する仮想交流トラヒックを計算し、前記仮想物理トポロジおよび前記仮想交流トラヒックを入力とした最適化演算により仮想論理トポロジを出力し、前記仮想論理トポロジに対して、前記区画の区画内に関しては、前記区画内の局舎を地理的に分散するキャリアポリシに基づく論理トポロジを設計し、前記仮想論理トポロジに対して、前記区画の区画間に関しては、前記最適化演算に基づく論理トポロジを設計する論理トポロジ設計部、を備え、前記論理トポロジ設計部は、前記区画内のリング型の物理網において、前記区画内の物理ノードのうち所定の距離以上隔離された2つの物理ノードを中継ノードとし、残りをエッジノードとしたアクトスタンバイ系の論理トポロジを設計することを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to
また、請求項3に記載の発明は、物理トポロジおよび交流トラヒックに基づいて論理トポロジを設計するネットワーク設計装置におけるネットワーク設計方法であって、前記ネットワーク設計装置は、前記物理トポロジを複数の区画に分割し、前記分割した区画を結合して仮想物理トポロジを計算するステップと、前記区画の各々の間を流れるトラヒック量を計算し、前記計算したトラヒック量に基づいて、前記仮想物理トポロジで発生する仮想交流トラヒックを作成するステップと、前記仮想物理トポロジおよび前記仮想交流トラヒックを入力とした最適化演算により仮想論理トポロジを出力するステップと、前記仮想論理トポロジに対して、前記区画の区画内に関しては、前記区画内の局舎を地理的に分散するキャリアポリシに基づく論理トポロジを設計するステップと、前記仮想論理トポロジに対して、前記区画の区画間に関しては、前記最適化演算に基づく論理トポロジを設計するステップと、を実行し、前記論理トポロジを設計するステップで、前記区画内のリング型の物理網において、前記区画内の物理ノードのうち所定の距離以上隔離された2つの物理ノードを中継ノードとし、残りをエッジノードとしたアクトスタンバイ系の論理トポロジを設計することを特徴とする。
The invention according to
請求項1,3に記載の発明によれば、区画内では、画一的にキャリアポリシを満足する論理トポロジを設計し、区画間では、最適化された論理トポロジを設計することができる。このため、トラヒック収容効率を目的とした最適化に関するネットワークトポロジの設計問題において、キャリアポリシを満足する機構を容易に導入することができる。
したがって、キャリアポリシを反映したネットワークトポロジの設計を実現することができる。
その結果、従来では実現できなかった、平常時、障害時におけるパケットレイヤルーティングのトレーサビリティの提供、区画内におけるアクトスタンバイ系確保による信頼性設計の提供、区画内における局舎を地理的に分散(例えば50km隔離)することによる激甚対策設計の提供、および、障害信号伝搬範囲の区画内への局所化の提供、などといったキャリアポリシにしたがった設計結果を提供することができる。
According to the inventions of
Therefore, it is possible to realize the design of the network topology that reflects the carrier policy.
As a result, it is possible to provide traceability of packet layer routing in normal times and in the event of a failure, to provide a reliability design by securing an act standby system in the partition, and to geographically distribute the station buildings in the partition (for example, which could not be realized in the past. It is possible to provide design results according to the carrier policy, such as providing a severe countermeasure design by isolating 50 km) and providing localization of the fault signal propagation range within the section.
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のネットワーク設計装置であって、前記論理トポロジ設計部は、前記区画の区画間に関する論理トポロジを設計する際、前記論理トポロジの接続関係を変更する制御行列に基づく論理トポロジを設計する、ことを特徴とする。
The invention according to
また、請求項4に記載の発明は、請求項3に記載のネットワーク設計方法であって、前記区画の区画間に関する論理トポロジを設計するステップを実行する際、前記ネットワーク設計装置は、前記論理トポロジの接続関係を変更する制御行列に基づく論理トポロジを設計する、ことを特徴とする。
Further, the invention according to claim 4 is the network design method according to
請求項2,4に記載の発明によれば、制御行列を用いることで、区画間においてもキャリアポリシを反映させることができる。
According to the inventions of
本発明によれば、キャリアポリシを反映したネットワークトポロジの設計を実現することができる。 According to the present invention, it is possible to realize the design of the network topology that reflects the carrier policy.
本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
≪全体構成≫
図1に示すように、本実施形態のシステムは、ネットワーク設計装置1と、ネットワーク運用装置2と、通信NW(ネットワーク)とを備えている。
通信NWは、多数の物理ノードNと、各物理ノードN間を結ぶ物理リンクLとを有する物理トポロジである。物理ノードNは、例えば、局舎に備えた通信設備であり、物理ノードN内部に、ルータ等のパケットノード、または光伝送装置を収容する。物理リンクLは、例えば、管路または光ファイバである。
≪Overall composition≫
As shown in FIG. 1, the system of this embodiment includes a
The communication NW is a physical topology having a large number of physical nodes N and a physical link L connecting each physical node N. The physical node N is, for example, a communication facility provided in a station building, and accommodates a packet node such as a router or an optical transmission device inside the physical node N. The physical link L is, for example, a pipeline or an optical fiber.
ネットワーク設計装置1は、通信NWに対するネットワークトポロジの設計問題を解決する装置である。
ネットワーク運用装置2は、通信NWを監視する装置である。ネットワーク運用装置2は、通信NWの監視結果として、例えば、トラヒック発生状態(トラヒック量)の情報を、ネットワーク設計装置1または他の装置(図示せず)に送信する。
The
The
ネットワーク設計装置1およびネットワーク運用装置2は、記憶部、制御部、通信部、入力部、出力部といったハードウェアを備えたコンピュータである。制御部は、例えば、記憶部に記憶されているプログラムを記憶部の記憶領域に展開し実行することにより、以下に示す各処理を実行することができる。
The
<ネットワーク設計装置1の機能構成>
ネットワーク設計装置1の機能構成について説明する。
図2に示すように、ネットワーク設計装置1は、経路設計部11と、論理トポロジ設計部12と、他装置IF13と、パケット経路管理DB14と、論理網構成情報DB15と、物理網構成情報DB16と、トラヒック情報DB17といった機能部を備える。
<Functional configuration of
The functional configuration of the
As shown in FIG. 2, the
経路設計部11は、論理網構成情報DB15に格納された情報に基づいて、パケットレイヤの経路を計算する。
論理トポロジ設計部12は、物理網構成情報DB16の情報、および、トラヒック情報DB17の情報に基づいて、通信NWに対する論理トポロジを計算する。
他装置IF13は、ネットワーク運用装置2とのインタフェース、または、他の装置とのインタフェースである。他の装置とは、例えば、ネットワークオペレータが使用する管理コンソールである。
The
The logical
The other device IF13 is an interface with the
パケット経路管理DB14は、通信NWのパケットレイヤにおける対地ごとの経路情報を格納する。経路情報は、経路設計部11の計算結果として取得されたり、ネットワークオペレータからの投入によって取得されたりする。
The packet route management DB 14 stores route information for each ground in the packet layer of the communication NW. The route information is acquired as a calculation result of the
論理網構成情報DB15は、通信NWの論理トポロジの内容を示す論理トポロジ情報と、通信NWの伝送レイヤにおける伝送パスを示す伝送パス情報を格納する。論理トポロジの内容には、例えば、論理ノードと論理リンクの接続関係が含まれる。伝送パス情報が示す伝送パスは、例えば、対地、経路である。論理トポロジ情報および伝送パス情報は、論理トポロジ設計部12からの出力結果となる。論理リンクの実体は伝送パス(図1の物理リンクLに相当)であることから、論理トポロジ情報と伝送パス情報とを同じDBで管理することが好ましい。しかし、論理トポロジ情報と伝送パス情報とを異なるDBで管理してもよい。
The logical network
物理網構成情報DB16は、通信NWとしての物理トポロジの内容を示す物理トポロジ情報を格納する。物理トポロジの内容には、例えば、物理ノードNと物理リンクLとの接続関係が含まれる。ネットワーク設計装置1は、物理トポロジ情報を、例えば、ネットワーク運用装置2から取得したり、ネットワークオペレータからの投入によって取得したりすることができる。
The physical network
トラヒック情報DB17は、論理リンクごとのトラヒックを示すトラヒック情報や、当該トラヒック情報に基づく物理ノードN(または論理ノード)間の交流トラヒック情報を格納する。ネットワーク設計装置1は、トラヒック情報および交流トラヒック情報を、例えば、ネットワーク運用装置2から取得することができる。
The
<ネットワーク設計装置1の処理>
ネットワーク設計装置1における、通信NW(図1)に対するネットワークトポロジの設計問題を解決するトポロジ設計処理について説明する。
<Processing of
The topology design process for solving the network topology design problem for the communication NW (FIG. 1) in the
図3に示すように、まず、ネットワーク設計装置1は、論理トポロジ設計部12によって、第1の事前処理として、仮想物理トポロジの作成を実行する(ステップS1)。具体的には、ネットワーク設計装置1は、設計対象となる物理トポロジを、一定の規則性(例:物理ノード間の地理的な位置が所定距離内にある:地理特性)を持った区画(クラスタ)に分割し、分割後の各クラスタを結合する。結合されたクラスタ群は、仮想物理トポロジと呼ぶ。
As shown in FIG. 3, first, the
物理トポロジの分割には、例えば、参考文献(鎌村他、“高速グラフマイニングによるネットワークトポロジ主成分分析法、”in IEICE 信学技報 2016年10月13日発行、NS2016-99、pp.57-62)に記載の技術内容を用いることができる。参考文献の技術内容の詳細については説明を省略する。参考文献によれば、クラスタは、サブグラフ(対象のグラフの部分集合となる部分グラフ)であり、本実施形態では、リンググラフ(後記)とする。 For the division of physical topology, for example, see References (Kamamura et al., “Network Topology Principal Component Analysis Method by High-Speed Graph Mining,” in IEICE IEICE Technical Report, October 13, 2016, NS2016-99, pp.57. The technical content described in -62) can be used. Details of the technical contents of the references will be omitted. According to the reference, the cluster is a subgraph (a subgraph that is a subset of the target graph), and in the present embodiment, it is a ring graph (described later).
図4(a)に示すように、地理的に異なる位置に配置されている物理ノードと物理リンクとの集合からなる物理トポロジに対して、参考文献による分割を行う。すると、図4(b)に示すような複数個のリンググラフ(各物理ノードに少なくとも2個の物理リンクが接続しているグラフ)を作成する。リンググラフとなる各クラスタは、仮想物理トポロジのノードとして登録される。図4(c)には、丸付き数字0〜7で表現されるクラスタ群がリンク(実線で示す)で接続されてなる仮想物理トポロジが図示されている。クラスタ同士を接続するリンクに関しては、例えば、クラスタiに所属する物理ノードlとクラスタjに所属する物理ノードm(i、j、l、mはすべての組み合わせ)が接続している場合に、クラスタi、j間にリンクが追加されるとすることができるが、これに限らない。
As shown in FIG. 4A, a physical topology consisting of a set of physical nodes and physical links arranged at geographically different positions is divided by reference. Then, a plurality of ring graphs (graphs in which at least two physical links are connected to each physical node) as shown in FIG. 4B are created. Each cluster that becomes a ring graph is registered as a node of the virtual physical topology. FIG. 4C illustrates a virtual physical topology in which clusters represented by circled
分割後の複数の区画に関して、区画内では、例えば、OSPF(Open Shortest Path First)によるルーティングを実行し、区画間では、例えば、BGP(Border Gateway Protocol)によるルーティングを実行するという態様をとることができる。 With respect to a plurality of partitions after division, for example, routing by OSPF (Open Shortest Path First) may be executed within the partition, and routing by BGP (Border Gateway Protocol) may be executed between partitions. it can.
従来のように、区画として分割をせず、1つの大規模な物理トポロジに対してルーティング設計を行う場合は、リンクコストなどのトラヒック収容効率に基づく間接的なルーティング設計となってしまうため、所望のルーティングを実現できない可能性が高かった。これに対し、本実施形態のように、物理トポロジを複数の区画に分割することにより、区画内では画一的なルーティング設計を実現することができ、所望のルーティングを容易に実現できるようになる。 When the routing design is performed for one large-scale physical topology without dividing as a partition as in the conventional case, the routing design is indirect based on the traffic accommodation efficiency such as the link cost, which is desirable. There was a high possibility that the routing could not be realized. On the other hand, by dividing the physical topology into a plurality of partitions as in the present embodiment, it is possible to realize a uniform routing design within the partition, and it becomes possible to easily realize a desired routing. ..
また、従来のように、区画として分割をしない物理トポロジでは、概して訪路に規則性が存在せず、経路トレーサビリティが低かった。これに対し、本実施形態によれば、高い経路トレーサビリティが提供可能となるような区画分割を実行することができる。また、区画として分割すれば、障害伝搬を1つの区画内に抑制することができ、高信頼性のネットワークトポロジ設計を実現することができる。 In addition, as in the past, in a physical topology that does not divide as a partition, there is generally no regularity in visiting routes, and route traceability is low. On the other hand, according to the present embodiment, it is possible to execute the division so as to be able to provide high route traceability. Further, if it is divided as a partition, fault propagation can be suppressed in one partition, and a highly reliable network topology design can be realized.
図3に戻って、次に、ネットワーク設計装置1は、論理トポロジ設計部12によって、第2の事前処理として、仮想交流トラヒックの計算を実行する(ステップS2)。具体的には、ネットワーク設計装置1は、トラヒック情報DB17に基づいて、第1の事前処理で作成された仮想物理トポロジで発生する交流トラヒックを仮想交流トラヒックとして計算する。仮想交流トラヒックの計算の際、例えば、仮想物理トポロジを構成するすべてのクラスタに対して、クラスタiからクラスタjへ流れるトラヒック量を、クラスタiに所属する各物理ノードからクラスタjに所属する各物理ノードへ流れるトラヒック量の総和とする。
Returning to FIG. 3, the
次に、ネットワーク設計装置1は、論理トポロジ設計部12によって、本処理として、論理トポロジの設計問題に関する最適化演算を行う(ステップS3)。具体的には、ネットワーク設計装置1は、第1の事前処理で作成した仮想物理トポロジと、第2の事前処理で作成した仮想交流トラヒックとを入力として最適化演算を行い、その演算結果を仮想論理トポロジとして出力する。最適化演算の手法は、既存の手法でよく、例えば、非特許文献1で提案されているI−MLTDA法を用いることができる。
Next, the
次に、ネットワーク設計装置1は、論理トポロジ設計部12によって、第1の事後処理として、ステップS3で出力された仮想論理トポロジに対する区画内の設計を実行する(ステップS4)。区画内の設計とは、キャリアポリシに基づいたマニュアル設計である。本実施形態では、区画内の物理網はリング型となるため、区画内の物理ノードのうち2つを中継ノードとして選択し、残りをエッジノードとすることで、物理的にも排他的な経路を選択可能なアクトスタンバイ系をなす論理トポロジを設計することができる。
Next, the
例えば、図5(a)に示す区画C(図4(b)に示す区画Cに相当し、図4(c)に示す丸付き数字7で表現されるクラスタに相当)に対して、図5(b)に示すように2つの中継ノードr1,r2と、6つのエッジノードe1〜e6とを選択する。また、図5(b)には、最適化演算(ステップS3)によって、区画Cに対応する仮想論理トポロジを構成する論理ノードL1〜L8および論理リンク(太線で図示)が設定されている。論理ノードL1〜L8はそれぞれ、中継ノードr1,r2およびエッジノードe1〜e6に対して用意されている。また、図5(b)には、アクト系となる論理ノードとスタンバイ系となる論理ノードとの組を2点鎖線で表現しており(例:アクト系となる論理ノードL3と、スタンバイ系となる論理ノードL4)、2階梯アクトスタンバイ論理トポロジが示されている。 For example, with respect to the section C shown in FIG. 5A (corresponding to the section C shown in FIG. 4B and corresponding to the cluster represented by the circled number 7 shown in FIG. 4C), FIG. As shown in (b), two relay nodes r1 and r2 and six edge nodes e1 to e6 are selected. Further, in FIG. 5B, the logical nodes L1 to L8 and the logical links (shown by thick lines) constituting the virtual logical topology corresponding to the partition C are set by the optimization operation (step S3). The logical nodes L1 to L8 are prepared for the relay nodes r1 and r2 and the edge nodes e1 to e6, respectively. Further, in FIG. 5B, a pair of a logical node serving as an act system and a logical node serving as a standby system is represented by a two-point chain line (example: a logical node L3 serving as an act system and a standby system). Logical node L4), the second-order act standby logical topology is shown.
図5(c)は、中継ノードr1,r2の論理ノードL1,L2と、エッジノードe1〜e6の論理ノードL3〜L8との配置を変更して、中継ノードとエッジノードとの関係性、および、アクトスタンバイ系の関係性を見やすくしたものである。なお、論理ノードL1はアクト系であり、論理ノードL2はスタンバイ系である。 FIG. 5C shows the relationship between the relay node and the edge node by changing the arrangement of the logical nodes L1 and L2 of the relay nodes r1 and r2 and the logical nodes L3 to L8 of the edge nodes e1 to e6. , The relationship of the act standby system is easy to see. The logical node L1 is an act system, and the logical node L2 is a standby system.
ステップS4による論理トポロジの設計の際、所定の距離以上に隔離された中継ノードを2つ選択することで、激甚災害による障害は、片方の中継ノードにしか発生しないように済ませることができるため、激甚災害の対策が可能となる。
論理トポロジ設計部12は、第1の事後処理の最終出力となる論理トポロジを論理トポロジ情報として論理網構成情報DB15に格納する。また、論理トポロジ設計部12は、出力された仮想論理トポロジに対する区画について、伝送レイヤにおける伝送パス情報も出力し、論理網構成情報DB15に格納する。この伝送パス情報は、区画内の論理ノードおよび論理リンクに関する接続関係を表す。
When designing the logical topology according to step S4, by selecting two relay nodes isolated by a predetermined distance or more, it is possible to prevent a failure due to a catastrophic disaster from occurring in only one relay node. It is possible to take measures against catastrophic disasters.
The logical
図3に戻って、次に、ネットワーク設計装置1は、論理トポロジ設計部12によって、第2の事後処理として、ステップS3で出力された仮想論理トポロジに対する区画間の設計を実行する(ステップS5)。具体的には、ネットワーク設計装置1は、クラスタ間の接続を計算し、ステップS3の最適化演算に基づく論理トポロジを設計する。その計算の際、各クラスタにおいて、クラスタを構成する物理ノードのうち1つを代表ノードとして選択する。代表ノードは、例えば、ネットワークオペレータからの投入によって事前パラメータとして与えられている。
Returning to FIG. 3, the
クラスタiに所属する代表ノードと、クラスタjに所属する代表ノードとの間にリンクを接続することで、クラスタi、j(i、jはすべての組み合わせ)間に仮想リンクを設定することができ、区画間の設計を実現することができる。区画間の設計に要する、異なるクラスタの代表ノード同士の接続は、ステップS3の最適化演算の結果に従う。 By connecting a link between the representative node belonging to cluster i and the representative node belonging to cluster j, a virtual link can be set between clusters i and j (i and j are all combinations). , it is possible to realize the design of inter-district image. Required to design between ward image, connection of the primary node between different clusters, according to the result of the optimization calculation of step S3.
また、1つのクラスタについて代表ノードは複数定義することが可能であり、この場合、例えば、ラウンドロビン方式によって接続する代表ノードを順次変更することができる。
論理トポロジ設計部12は、第2の事後処理の最終出力となる、区画間の接続を表す仮想リンクを、論理トポロジ情報として論理網構成情報DB15に格納する。
Further, a plurality of representative nodes can be defined for one cluster, and in this case, for example, the representative nodes connected by the round robin method can be sequentially changed.
Logical
次に、ネットワーク設計装置1は、論理トポロジ設計部12によって、第3の事後処理として、制御行列を用いた設計を実行する(ステップS6)。第2の事後処理までの処理によって、区画内についてはキャリアポリシに従って接続関係が決定された論理トポロジが設計され、区画間については最適化演算に基づいて接続関係が決定された論理トポロジが設計された。区画間の接続も含めてキャリアポリシを適用したい場合には、つまり、キャリアポリシに基づく区画間の接続関係を決定したい場合には、第3の事後処理として、制御行列を用いた設計を行う。
Next, the
制御行列は、論理トポロジの接続関係を所望の接続関係に強制的に変更する作用を有する。図6(a)に示すように、制御行列は、任意の行列「A」に和算される制御行列演算子を有する。制御行列演算子は、「−1」、「1」、「0」という3種類の値をとる。 The control matrix has the function of forcibly changing the connection relationship of the logical topology to the desired connection relationship. As shown in FIG. 6A, the control matrix has a control matrix operator that is summed to any matrix "A". The control matrix operator takes three types of values: "-1", "1", and "0".
制御行列演算子「−1」は、ドントケアを表し、行列「A」を変更しない。
制御行列演算子「1」は、ノード間の接続有りを表し、行列「A」の成分のうち、ノード間の接続無しを表す成分をノード間の接続有りの成分に変更する。
制御行列演算子「0」は、ノード間の接続無しを表し、行列「A」の成分のうち、ノード間の接続有りを表す成分をノード間の接続無しの成分に変更する。
The control matrix operator "-1" represents don't care and does not change the matrix "A".
The control matrix operator "1" represents that there is a connection between the nodes, and among the components of the matrix "A", the component that represents no connection between the nodes is changed to a component that has a connection between the nodes.
The control matrix operator "0" represents no connection between nodes, and among the components of the matrix "A", the component representing the connection between nodes is changed to the component without connection between nodes.
論理トポロジの接続関係は、接続有りのノード間について「1」、接続無しのノード間について「0」という値を持つ隣接行列(Adjacency Matrix)として表現することができる。この隣接行列に制御行列を和算することで、論理トポロジの形状を強制的に変更することができる。 The connection relationship of the logical topology can be expressed as an adjacency matrix having a value of "1" between nodes with a connection and "0" between nodes without a connection. By adding the control matrix to this adjacency matrix, the shape of the logical topology can be forcibly changed.
図6(b)に示すように、Osaka(a0)、Tokyo(a1)、Nagoya(a2)のラベル値を持つノード群の接続関係を表す隣接行列に制御行列を和算する場合を説明する。Osaka(a0)とNagoya(a2)とのノード間、および、Tokyo(a1)とNagoya(a2)とのノード間に接続が有るため、隣接行列の該当成分は、「1」となり、Osaka(a0)とTokyo(a1)とのノード間には接続が無いため、隣接行列の該当成分は、「0」となる。隣接行列の対角成分は、自分自身のノードとの接続を表してしまい、意味のない成分なので、便宜上「0」となる。 As shown in FIG. 6B, a case where the control matrix is added to the adjacency matrix representing the connection relationship of the node groups having the label values of Osaka (a0), Tokyo (a1), and Nagoya (a2) will be described. Since there is a connection between the nodes between Osaka (a0) and Nagoya (a2) and between the nodes between Tokyo (a1) and Nagoya (a2), the corresponding component of the adjacency matrix is "1" and Osaka (a0). ) And Tokyo (a1) have no connection, so the corresponding component of the adjacency matrix is "0". The diagonal component of the adjacency matrix represents the connection with its own node and is a meaningless component, so it is set to "0" for convenience.
制御行列の成分の値が「1」、「0」の場合は、図6(a)に示すように、これらの値で隣接行列の成分の値を上書きする。その結果、図6(b)に示す制御行列を、Osaka(a0)、Tokyo(a1)、Nagoya(a2)に関する隣接行列に和算した場合、隣接行列の各成分の値が上書きされ、修正した隣接行列が算出される。結果としては、Osaka(a0)とNagoya(a2)とのノード間の接続が無しに変更され、Osaka(a0)とTokyo(a1)とのノード間には接続が有りに変更される。このように、ネットワーク設計装置1は、制御行列を用いて、Osaka(a0)、Nagoya(a2)のラベル値を持つノードは、Tokyo(a1)のラベル値を持つノードと接続を行うように規制を書けることができる。
When the values of the components of the control matrix are "1" and "0", these values overwrite the values of the components of the adjacency matrix as shown in FIG. 6A. As a result, when the control matrix shown in FIG. 6B was added to the adjacency matrix related to Osaka (a0), Tokyo (a1), and Nagoya (a2), the values of each component of the adjacency matrix were overwritten and corrected. The adjacency matrix is calculated. As a result, the connection between the nodes between Osaka (a0) and Nagoya (a2) is changed to no, and the connection between the nodes between Osaka (a0) and Tokyo (a1) is changed to yes. In this way, the
以上で、図3に示す、ネットワーク設計装置1におけるトポロジ設計処理が完了する。
なお、図3に示すトポロジ設計処理の後、ネットワーク設計装置1は、経路設計部11によって、パケットレイヤの経路を計算する。経路設計部11による計算結果は、パケット経路管理DB14に格納される。
This completes the topology design process in the
After the topology design process shown in FIG. 3, the
(まとめ)
本実施形態によれば、区画内では、画一的にキャリアポリシを満足する論理トポロジを設計し、区画間では、最適化された論理トポロジを設計することができる。このため、トラヒック収容効率を目的とした最適化に関するネットワークトポロジの設計問題において、キャリアポリシを満足する機構を容易に導入することができる。
したがって、キャリアポリシを反映したネットワークトポロジの設計を実現することができる。
(Summary)
According to the present embodiment, it is possible to design a logical topology that uniformly satisfies the carrier policy within the partition, and to design an optimized logical topology between the partitions. Therefore, it is possible to easily introduce a mechanism that satisfies the carrier policy in the design problem of the network topology related to the optimization for the purpose of traffic accommodation efficiency.
Therefore, it is possible to realize the design of the network topology that reflects the carrier policy.
その結果、従来では実現できなかった、平常時、障害時におけるパケットレイヤルーティングのトレーサビリティの提供、区画内におけるアクトスタンバイ系確保による信頼性設計の提供、区画内における局舎を地理的に分散(例えば50km隔離)することによる激甚対策設計の提供、および、障害信号伝搬範囲の区画内への局所化の提供、などといったキャリアポリシにしたがった設計結果を提供することができる。 As a result, it is possible to provide traceability of packet layer routing in normal times and in the event of a failure, to provide a reliability design by securing an act standby system in the partition, and to geographically distribute the station buildings in the partition (for example, which could not be realized in the past. It is possible to provide design results according to the carrier policy, such as providing a severe countermeasure design by isolating 50 km) and providing localization of the fault signal propagation range within the section.
また、制御行列を用いることで、区画間においてもキャリアポリシを反映させることができる。 Further, by using the control matrix, the carrier policy can be reflected even between the sections.
≪変形例≫
本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更実施が可能であり、例えば、物理トポロジを分割したときの複数の区画の各々に対して異なるキャリアポリシを適用することができる。
≪Modification example≫
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified without departing from the spirit of the present invention. For example, different carriers are used for each of a plurality of partitions when the physical topology is divided. The policy can be applied.
また、本実施形態で説明した種々の技術を適宜組み合わせた技術を実現することもできる。
また、本実施形態で説明したソフトウェアをハードウェアとして実現することもでき、ハードウェアをソフトウェアとして実現することもできる。
その他、ハードウェア、ソフトウェア、処理手順などについて、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
Further, it is also possible to realize a technique in which various techniques described in the present embodiment are appropriately combined.
Further, the software described in the present embodiment can be realized as hardware, and the hardware can be realized as software.
In addition, the hardware, software, processing procedure, and the like can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention.
1 ネットワーク設計装置
11 経路設計部
12 論理トポロジ設計部
13 他装置IF
14 パケット経路管理DB
15 論理網構成情報DB
16 物理網構成情報DB
17 トラヒック情報DB
1
14 Packet route management DB
15 Logical network configuration information DB
16 Physical network configuration information DB
17 Traffic Information DB
Claims (4)
前記物理トポロジを複数の区画に分割し、前記分割した区画を結合して仮想物理トポロジを作成し、
前記区画の各々の間を流れるトラヒック量を計算し、前記計算したトラヒック量に基づいて、前記仮想物理トポロジで発生する仮想交流トラヒックを計算し、
前記仮想物理トポロジおよび前記仮想交流トラヒックを入力とした最適化演算により仮想論理トポロジを出力し、
前記仮想論理トポロジに対して、前記区画の区画内に関しては、前記区画内の局舎を地理的に分散するキャリアポリシに基づく論理トポロジを設計し、
前記仮想論理トポロジに対して、前記区画の区画間に関しては、前記最適化演算に基づく論理トポロジを設計する論理トポロジ設計部、を備え、
前記論理トポロジ設計部は、前記区画内のリング型の物理網において、前記区画内の物理ノードのうち所定の距離以上隔離された2つの物理ノードを中継ノードとし、残りをエッジノードとしたアクトスタンバイ系の論理トポロジを設計する
ことを特徴とするネットワーク設計装置。 A network design device that designs a logical topology based on physical topology and AC traffic.
The physical topology is divided into a plurality of partitions, and the divided partitions are combined to create a virtual physical topology.
The amount of traffic flowing between each of the compartments is calculated, and the virtual AC traffic generated in the virtual physical topology is calculated based on the calculated traffic amount.
The virtual logic topology is output by the optimization operation with the virtual physical topology and the virtual AC traffic as inputs.
For the virtual logic topology, with respect to the inside of the section, a logic topology based on a carrier policy that geographically distributes the station buildings in the section is designed.
The relative virtual logical topology, with respect to the inter-section of the compartment, Bei give a logical topology designing unit, for designing the logical topology based on the optimization operation,
In the ring-shaped physical network in the partition, the logical topology design unit uses two physical nodes isolated by a predetermined distance or more as relay nodes and the rest as edge nodes in the act standby. A network design device characterized by designing the logical topology of a system.
前記論理トポロジの接続関係を変更する制御行列に基づく論理トポロジを設計する、
ことを特徴とする請求項1に記載のネットワーク設計装置。 When designing the logical topology between the partitions, the logical topology design unit
Design a logical topology based on a control matrix that changes the connection relationship of the logical topology.
The network design apparatus according to claim 1.
前記ネットワーク設計装置は、
前記物理トポロジを複数の区画に分割し、前記分割した区画を結合して仮想物理トポロジを作成するステップと、
前記区画の各々の間を流れるトラヒック量を計算し、前記計算したトラヒック量に基づいて、前記仮想物理トポロジで発生する仮想交流トラヒックを計算するステップと、
前記仮想物理トポロジおよび前記仮想交流トラヒックを入力とした最適化演算により仮想論理トポロジを出力するステップと、
前記仮想論理トポロジに対して、前記区画の区画内に関しては、前記区画内の局舎を地理的に分散するキャリアポリシに基づく論理トポロジを設計するステップと、
前記仮想論理トポロジに対して、前記区画の区画間に関しては、前記最適化演算に基づく論理トポロジを設計するステップと、を実行し、
前記論理トポロジを設計するステップで、前記区画内のリング型の物理網において、前記区画内の物理ノードのうち所定の距離以上隔離された2つの物理ノードを中継ノードとし、残りをエッジノードとしたアクトスタンバイ系の論理トポロジを設計する
ことを特徴とするネットワーク設計方法。 A network design method in a network design device that designs a logical topology based on physical topology and AC traffic.
The network design device is
A step of dividing the physical topology into a plurality of partitions and combining the divided partitions to create a virtual physical topology.
A step of calculating the amount of traffic flowing between each of the compartments and calculating the virtual AC traffic generated in the virtual physical topology based on the calculated traffic amount.
A step of outputting a virtual logic topology by an optimization operation using the virtual physical topology and the virtual AC traffic as inputs, and
With respect to the virtual logic topology, with respect to the inside of the section, a step of designing a logic topology based on a carrier policy that geographically distributes the station buildings in the section,
To the virtual logical topology, the terms Between Lot, perform the steps of: designing a logical topology based on the optimization operation,
In the step of designing the logical topology, in the ring-shaped physical network in the partition, two physical nodes isolated by a predetermined distance or more among the physical nodes in the partition are set as relay nodes, and the rest are set as edge nodes. A network design method characterized by designing an act-standby logical topology .
前記論理トポロジの接続関係を変更する制御行列に基づく論理トポロジを設計する、
ことを特徴とする請求項3に記載のネットワーク設計方法。 When the network design device performs the steps of designing a logical topology for the partitions of the partition,
Design a logical topology based on a control matrix that changes the connection relationship of the logical topology.
The network design method according to claim 3 , characterized in that.
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