JP2015119408A - Traffic flow allocation method and device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、予め発着ノード等の属性が与えられたトラヒックフロー群に対してネットワーク上の経路を割り当てるトラヒックフロー割当方法および装置に係り、特に、SDN（Software-Defined Network）の各スライス（仮想ネットワーク）間でパケット転送キューの共用によるリンク帯域の共用を実現するトラヒックフロー割当方法および装置に関する。 The present invention relates to a traffic flow assignment method and apparatus for assigning a route on a network to a traffic flow group to which attributes such as arrival and departure nodes are given in advance, and in particular, each slice (virtual network) of an SDN (Software-Defined Network) The present invention relates to a traffic flow allocation method and apparatus that realizes sharing of a link bandwidth by sharing a packet transfer queue between them.
ソフトウェアによって仮想的なネットワークを作り上げる技術として、非特許文献１，２にSDNが開示されている。SDNでは、一つの物理ネットワーク上に「スライス」と呼ばれる完全に独立した仮想的なネットワークをいくつも構築できるため、スライスごとにユーザの要求に応じた固有のネットワークを構築できる。 Non-Patent Documents 1 and 2 disclose SDN as a technology for creating a virtual network by software. In SDN, since a number of completely independent virtual networks called “slices” can be constructed on one physical network, a unique network corresponding to a user's request can be constructed for each slice.
SDNの各スライスは物理ネットワークの各リンクを共用できるが、その際、スライスごとに独自のリンク帯域を設定するとリンク帯域を有効利用できない。例えば、帯域が２Gの物理リンクについて、スライスA，Bに1Gずつの帯域が固定的に割り当てられていると、例えばスライスAのトラヒック量が多く、スライスBのトラヒック量が少ない場合でも、スライスAにスライスBの余剰帯域を割り当てられない。 Each slice of SDN can share each link of the physical network. However, if a unique link bandwidth is set for each slice, the link bandwidth cannot be used effectively. For example, if a 1G bandwidth is fixedly allocated to slices A and B for a physical link with a bandwidth of 2G, for example, even if slice A has a large traffic volume and slice B has a small traffic volume, slice A Cannot allocate the surplus bandwidth of slice B.
これに対して、物理リンク毎にスライスA，Bが一つのパケット転送キューを共用するようにして2Gの帯域を割り当てれば、各スライスA，Bは余剰帯域を他のスライスに分け与えることができるので、各スライスのサービス品質を低下させることなくリンク帯域を有効利用できる。しかしながら、これまでSDNの各スライスが物理リンクごとに一つのパケット転送キューを共用してリンク帯域を共用することが検討されていなかった。 On the other hand, if slices A and B share a single packet transfer queue for each physical link and 2G bandwidth is allocated, each slice A and B can allocate the surplus bandwidth to other slices. Therefore, the link bandwidth can be effectively used without degrading the service quality of each slice. However, until now, it has not been studied that each slice of an SDN shares a link bandwidth by sharing one packet transfer queue for each physical link.
本発明の目的は、上記の技術課題を解決し、SDNの各スライスが物理リンクごとに一つのパケット転送キューを共用してリンク帯域を共用するラヒックフロー割当方法および装置を提供することにある。 An object of the present invention is to solve the above technical problem and to provide a traffic flow allocation method and apparatus in which each slice of an SDN shares one link transfer queue for each physical link and shares a link bandwidth.
上記の目的を達成するために、本発明は、SDNの各スライス間でパケット転送キューの共用によるリンク帯域の共用を実現するトラヒックフロー割当を算出するトラヒックフロー割当装置において、ネットワークのトポロジー情報およびトラヒックフロー情報を取得する手段と、トポロジー情報およびトラヒックフロー情報を入力として、全てのリンクのパケット転送に関するスケジューリングコストの総和を最小化するトラヒックフロー割当を整数計画法モデルの解として計算する手段とを設けた。 In order to achieve the above object, the present invention provides a traffic flow allocation apparatus that calculates traffic flow allocation that realizes sharing of a link bandwidth by sharing a packet transfer queue between slices of an SDN, and includes network topology information and traffic. A means for acquiring flow information and a means for calculating traffic flow allocation that minimizes the sum of scheduling costs for packet transfer of all links as input of topology information and traffic flow information as solutions of an integer programming model are provided. It was.
ここで、前記トラヒックフロー割当を計算する手段は、ネットワークのリンクごとに、当該リンクを通過するトラヒックフローの優先クラスが１種類である複数のスライスのうち、当該優先クラスが同一のスライス同士にリンク帯域を共用させる条件下でトラヒックフロー割当を計算するようにした。 Here, the means for calculating the traffic flow allocation is a link between slices having the same priority class among a plurality of slices having a single priority class of traffic flow passing through the link for each link of the network. The traffic flow allocation is calculated under the condition of sharing the bandwidth.
本発明によれば、以下のような効果が達成される。 According to the present invention, the following effects are achieved.
(1) SDNにおいて、各スライス間でのパケット転送キューおよびリンク帯域の共用を促進して、パケット転送のスケジューリングコストを最小化するトラヒックフロー割当を実現できる。 (1) In SDN, traffic flow allocation that promotes sharing of packet transfer queues and link bandwidths between slices and minimizes scheduling costs of packet transfers can be realized.
(2) 各スライス間でのパケット転送キューおよびリンク帯域の共用が促進されるので、リンク帯域の利用効率が向上する。 (2) Since the sharing of the packet transfer queue and link bandwidth between slices is promoted, link bandwidth utilization efficiency is improved.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。ここでは、初めに本発明におけるパケット転送キューの共用によるリンク帯域の共用について説明し、次いで、リンク帯域の共用によりスケジューリングコストを最小化できる各スライスにおけるトラヒックフロー割り当ての方法について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Here, the sharing of the link bandwidth by sharing the packet transfer queue in the present invention will be described first, and then the traffic flow allocation method in each slice capable of minimizing the scheduling cost by sharing the link bandwidth will be described in detail.
なお、本実施形態におけるスケジューリングコストとは、各ノードが各トラヒックフローのパケットをその優先クラスに応じた優先度で転送するために要する処理コストであり、リンク帯域を共有するスライス数やパケット転送キュー数に依存する。 The scheduling cost in this embodiment is a processing cost required for each node to transfer a packet of each traffic flow with a priority according to its priority class. The number of slices sharing the link bandwidth and the packet transfer queue Depends on the number.
本発明では、典型的には図１に示したように、複数のスライス（ここでは、２つのスライス#1，#2）において同一の物理リンクにそれぞれ設けていたパケット転送キューを一つにまとめ、複数のスライス#1，#2に一つのパケット転送キューを共用させることにより、当該リンクに関してスライス#1，#2のそれぞれに割り当てられていたリンク帯域の総和をスライス#1，#2が共用するトラヒックフロー割当を実現する。 In the present invention, typically, as shown in FIG. 1, the packet transfer queues provided in the same physical link in a plurality of slices (here, two slices # 1 and # 2) are combined into one. By sharing a single packet transfer queue for multiple slices # 1 and # 2, the total of the link bandwidth allocated to each of slices # 1 and # 2 for that link is shared by slices # 1 and # 2 Traffic flow allocation is realized.
一方、トラヒックフローに複数の優先クラスが設けられているスライスでは、一般的に優先クラスに応じて相対的に優劣のある帯域割り当てが行われるが、このような帯域割当は契約サービスの料金等に基づくものなので、優先クラスの高いパケット転送が増えた結果、優先クラスの低いパケット転送機会が失われてサービス品質が低下したとしても、スライス内では不公平感はあまり無い。 On the other hand, in slices in which a plurality of priority classes are provided in the traffic flow, bandwidth allocation with relatively superiority and inferiority is generally performed according to the priority class. Therefore, even if packet transfer opportunities with a low priority class are lost as a result of an increase in packet transfers with a high priority class, the quality of service is reduced, so that there is not much unfairness within a slice.
しかしながら、図２に示したように、トラヒックフローに複数の優先クラスが設けられているスライス（#3，#4）にリンク帯域を共用させると、一方のスライス（ここでは、スライス#4）のトラヒックフローが増加して高優先トラヒックフローが増えると、他方のスライス（ここでは、スライス#3）の、特に低優先トラヒックフローに割り当てられるべき帯域が浸食されてしまい、そのサービス品質に低下が生じるので不公平が生じる。 However, as shown in FIG. 2, when the link bandwidth is shared by slices (# 3, # 4) in which a plurality of priority classes are provided in the traffic flow, one slice (here, slice # 4) If the traffic flow increases and the high-priority traffic flow increases, the bandwidth that should be allocated to the low-priority traffic flow of the other slice (here, slice # 3) is eroded, and the service quality is degraded. So unfairness arises.
そこで、本発明ではパケット転送キューの共用によるリンク帯域の共用の対象とするスライスを、各リンクに単一かつ同一の優先クラスのトラヒックフローのみが流れるスライス同士に限定した。 Therefore, in the present invention, the slices that are subject to link bandwidth sharing by sharing the packet transfer queue are limited to slices in which only a single and the same priority class traffic flow flows through each link.
なお、このようなスライスの組み合わせには、図１に示したように、優先クラスが唯一であるスライス同士のみならず、図３，４に示したように、スライスとしては優先クラスの異なるトラヒックフローが存在するものの、リンク単位では、高優先トラヒックフローのみが流れるスライス（図３）、低優先トラヒックフローのみが流れるスライス（図４）のように、優先クラスが唯一となるスライス同士でも同様なので、当該スライスについてはリンク帯域の共用対象とした。 In addition, as shown in FIG. 1, the combination of slices includes not only the slices having a unique priority class as shown in FIG. 1, but also traffic flows having different priority classes as slices as shown in FIGS. However, in the link unit, slices in which only the high priority traffic flow flows (FIG. 3) and slices in which only the low priority traffic flow flows (FIG. 4) are also the same in the slices in which the priority class is unique. The slice is a link band sharing target.
なお、図１ないし図４では説明の都合上、２つのスライス間でのリンク帯域の共用を例にして説明したが、図５に示したように、例えば８つのスライス#1〜#8により共用されるリンクでは、スライス#1，#2はリンク帯域を共用し、スライス#3，#4は共用せず、スライス#5，#6は共用し、スライス#7，#8は共用することになる。 For convenience of explanation, FIGS. 1 to 4 have been described with an example of sharing a link band between two slices. However, as shown in FIG. 5, for example, eight slices # 1 to # 8 are shared. In this case, slices # 1 and # 2 share the link bandwidth, slices # 3 and # 4 do not share, slices # 5 and # 6 share, and slices # 7 and # 8 share Become.
本発明では、ネットワーク全体で、上記のようなスライス間のパケット転送キューおよびリンク帯域の共用を促進し、パケット転送のスケジューリングコストを最小化するトラヒックフロー割当を実現する。 The present invention realizes traffic flow allocation that promotes sharing of the packet transfer queue and link bandwidth between slices as described above and minimizes the scheduling cost of packet transfer throughout the network.
最小化されるパケット転送スケジューリングコストは、各リンクにおけるパケット転送スケジューリングコストの総和である。各リンクにおけるパケット転送スケジューリングコストは、スライス間スケジューリングコストとスライス内スケジューリングコストとの和である。 The packet transfer scheduling cost to be minimized is the sum of the packet transfer scheduling costs in each link. The packet transfer scheduling cost in each link is the sum of the inter-slice scheduling cost and the intra-slice scheduling cost.
スライス間スケジューリングコストは、リンク帯域を共用するスライス数が１以下の時はゼロであり、スライス数が２以上の時にはスライス数に比例する。なお、スライス数は、リンク帯域の共用を図った後のスライス数である。したがって、図１，３，４の例では「0」、図５の例では、[#1+#2]，[ #3]，[ #4]，[ #5+#6]および[ #7+#8]の「5」となる。 The inter-slice scheduling cost is zero when the number of slices sharing the link bandwidth is 1 or less, and is proportional to the number of slices when the number of slices is 2 or more. The number of slices is the number of slices after sharing the link bandwidth. Therefore, in the examples of FIGS. 1, 3 and 4, “0” is obtained, and in the example of FIG. 5, [# 1 + # 2], [# 3], [# 4], [# 5 + # 6] and [# 7 +5 of [# 8].
なお、スライス間スケジューリングコストとして、各スライス対応に設けられるパケット転送処理を行う仮想マシンの台数を考える時は、スライス間スケジューリングコストは単純にスライス数に比例する。したがって、図１，３，４の例では「1」、図５の例では、[#1+#2]，[ #3]，[ #4]，[ #5+#6]および[ #7+#8]の「5」となる。 When considering the number of virtual machines performing packet transfer processing provided for each slice as the scheduling cost between slices, the scheduling cost between slices is simply proportional to the number of slices. Therefore, in the examples of FIGS. 1, 3 and 4, “1” is used, and in the example of FIG. 5, [# 1 + # 2], [# 3], [# 4], [# 5 + # 6] and [# 7 +5 of [# 8].
一方、スライス内のスケジューリングコストは、各スライスにおけるスケジューリングコストの総和である。各スライスにおけるスケジューリングコストは、パケット転送キューの個数が１以下の時はゼロであり、パケット転送キューの個数が２以上の時には、パケット転送キュー数に比例する。したがって、図１，３，４の例では「0」、図５の例では、スライス#3における「2」およびスライス#4における「2」の計「4」となる。 On the other hand, the scheduling cost in a slice is the sum of the scheduling costs in each slice. The scheduling cost in each slice is zero when the number of packet transfer queues is 1 or less, and is proportional to the number of packet transfer queues when the number of packet transfer queues is 2 or more. Therefore, in the example of FIGS. 1, 3, and 4, “0” is obtained, and in the example of FIG. 5, “2” in slice # 3 and “2” in slice # 4 are “4” in total.
本発明では、まず厳密にリンク帯域制御を行う必要があるスライス間のスケジューリングコストを最小化するトラヒックフロー割当を実現し、さらにスライス間スケジューリングコストが等しい場合には、スライス内のスケジューリングコストを最小化するトラヒックフロー割当を実現する。 In the present invention, traffic flow allocation that minimizes the scheduling cost between slices that require strict link bandwidth control is realized, and if the scheduling cost between slices is equal, the scheduling cost within the slice is minimized. Traffic flow allocation is realized.
図６は、本発明の一実施形態に係るトラヒックフロー割当装置１の主要部の構成を示した機能ブロック図である。このようなトラヒックフロー割当装置１は、汎用のコンピュータやサーバに、後述する各機能を実現するアプリケーション（プログラム）を実装することで構成できる。あるいは、アプリケーションの一部がハードウェア化またはROM化された専用機や単能機として構成しても良い。 FIG. 6 is a functional block diagram showing the configuration of the main part of the traffic flow allocation apparatus 1 according to one embodiment of the present invention. Such a traffic flow allocation apparatus 1 can be configured by installing an application (program) for realizing each function described later on a general-purpose computer or server. Alternatively, a part of the application may be configured as a dedicated machine or a single-function machine in which hardware or ROM is implemented.
入力インタフェース（I/F）１０は、ネットワークのトポロジー情報の入力を受け付けて記憶するトポロジー情報受付部１０ａ、およびトラヒックフロー情報の入力を受け付けて記憶するトラヒックフロー情報受付部１０ｂを含む。 The input interface (I / F) 10 includes a topology information receiving unit 10a that receives and stores input of network topology information, and a traffic flow information receiving unit 10b that receives and stores input of traffic flow information.
トラヒックフロー割当計算部２０は、前記トポロジー情報およびトラヒックフロー情報を入力とする整数計画法モデルを解いて、パケット転送のスケジューリングコストを最小化するトラヒックフローの割当結果を出力する。 The traffic flow allocation calculation unit 20 solves the integer programming model having the topology information and the traffic flow information as inputs, and outputs a traffic flow allocation result that minimizes the scheduling cost of packet transfer.
ネットワークのトポロジー情報は、ネットワークを構成するノード集合およびリンク集合を含む。トラヒックフロー情報は、各トラヒックフローの発ノード、着ノード、所属優先クラス、所属スライスによって構成される。整数計画法モデルにおける定数および集合は以下のように定義される。
Node：ノード集合
node：ノード
s：発ノード
d：着ノード
t：中継ノード
Link：リンク集合
link：リンク
node inout：ノードnodeに接続するリンクの集合
Flow：トラヒックフロー集合
f：トラヒックフロー
Pr：優先クラス集合
pr：優先クラス
Sl：スライス集合
sl：スライス
FPr (pr)：優先クラスprに属するトラヒックフロー集合
FSl (sl)：スライスslに属するトラヒックフロー集合
A：十分大きな値を持つ定数
The topology information of the network includes a node set and a link set constituting the network. The traffic flow information is composed of a source node, a destination node, a belonging priority class, and a belonging slice of each traffic flow. Constants and sets in the integer programming model are defined as follows:
Node: Node set
node: Node
s: Originating node
d: destination node
t: Relay node
Link: Link set
link
node inout : A set of links connected to the node node
Flow: Traffic flow set
f: Traffic flow
Pr: Priority class set
pr: Priority class
Sl: Slice set
sl: Slice
FPr (pr): Traffic flow set belonging to the priority class pr
FSl (sl): traffic flow set belonging to slice sl
A: Constant with a sufficiently large value
また、各変数は以下のように定義される。
X f, link：トラヒックフローfが、リンクlinkを通過する時に「1」、そうでない時に「0」であるバイナリー変数
Y f, node：トラヒックフローfが、ノードnodeを通過する時に「1」、そうでない時に「0」であるバイナリー変数
Q pr, sl (link)：スライスslにおいて優先クラスpr に属するトラヒックフローが、リンクlink を通過する時に「1」、そうでない時に「0」であるバイナリー変数
Q1 sl (link)：スライスslにおいて１つ以上の優先クラスに属するトラヒックフローが、リンクlink を通過する時に「1」、そうでない時に「0」であるバイナリー変数
Q2 sl (link)：スライスslにおいて２つ以上の優先クラスに属するトラヒックフローが、リンクlink を通過する時に「1」、そうでない時に「0」であるバイナリー変数
NQ pr (link)：あるスライスにおいて、優先クラスpr に属するトラヒックフローのみが、リンクlink を通過する時に「1」、そうでない時に「0」であるバイナリー変数
SQ (link)：２つ以上のスライスに属するトラヒックフローが、リンクlink を通過する時に「1」、そうでない時に「0」であるバイナリー変数
Each variable is defined as follows.
X f, link : A binary variable that is “1” when the traffic flow f passes through the link link and “0” otherwise.
Y f, node : A binary variable that is “1” when the traffic flow f passes through the node node, and “0” otherwise.
Q pr, sl (link): A binary variable whose traffic flow belonging to priority class pr in slice sl is “1” when passing through link link, and “0” otherwise.
Q1 sl (link): A binary variable that is “1” when a traffic flow belonging to one or more priority classes in the slice sl passes the link link, and “0” otherwise.
Q2 sl (link): A binary variable that is “1” when a traffic flow belonging to two or more priority classes in slice sl passes the link link, and “0” otherwise.
NQ pr (link): A binary variable that is “1” when only traffic flows belonging to the priority class pr pass through the link link and “0” otherwise.
SQ (link): A binary variable that is “1” when a traffic flow belonging to two or more slices passes through the link link, and “0” otherwise.
整数計画法モデルにおける制約式は次式(1)〜(3)で与えられる。これらはトラヒックフロー経路の保存則であり、(1)式は、発ノードsから出る各フローの経路数が「１」であるという制約である。(2)式は、着ノードdに入る各フローの経路数が「１」であるという制約である。(3)式は、発着ノードs，d以外のノードtについて、各フローの経路が通過しないか、もしくは１回のみ通過するという制約である。 The constraint equations in the integer programming model are given by the following equations (1) to (3). These are traffic flow path conservation rules, and equation (1) is a constraint that the number of paths of each flow exiting the source node s is “1”. Equation (2) is a constraint that the number of paths of each flow entering the destination node d is “1”. Equation (3) is a constraint that the path of each flow does not pass or passes only once for nodes t other than the arrival and departure nodes s and d.
次式(4)は、各スライスにおいて各優先クラスに属するトラヒックフローが各リンクを通過する条件であり、Q pr, sl (link)は、ΣX f, linkが０以下であれば「0」、１以上であれば「1」となる。 The following equation (4) is a condition that traffic flows belonging to each priority class pass through each link in each slice, and Q pr, sl (link) is “0” if ΣX f, link is 0 or less, If it is 1 or more, it is “1”.
次式(5)は、各スライスにおいて、１つ以上の優先クラスに属するトラヒックフローがリンクを通過する条件であり、Q1 sl (link)は、ΣQ pr, sl (link)が０以下であれば「0」、１以上であれば「１」となる。 The following equation (5) is a condition that traffic flows belonging to one or more priority classes pass through the link in each slice, and Q1 sl (link) is ΣQ pr, sl (link) is 0 or less “0”, “1” if 1 or more.
次式(6)は、各スライスにおいて、２つ以上の優先クラスに属するトラヒックフローがリンクを通過する条件であり、Q2 sl (link)は、ΣQ pr, sl (link)-1が０以下であれば「0」、１以上であれば「１」となる。 The following equation (6) is a condition that traffic flows belonging to two or more priority classes pass through the link in each slice. Q2 sl (link) is ΣQ pr, sl (link) -1 is 0 or less. “0” if present, “1” if greater than or equal to “1”.
次式(7)は、あるスライスにおいて、各優先クラスに属するトラヒックフローのみがリンクを通過する条件である。 The following equation (7) is a condition that only a traffic flow belonging to each priority class passes through the link in a certain slice.
次式(8)は、２つ以上のスライスに属するトラヒックフローがリンクを通過する条件であり、SQ (link)は、ΣQ2 sl (link)+ΣNQ pr (link)-1が０以下であれば「0」、１以上であれば「１」となる。 The following equation (8) is a condition for traffic flows belonging to two or more slices to pass through the link, and SQ (link) is ΣQ2 sl (link) + ΣNQ pr (link) -1 if 0 or less “0”, “1” if 1 or more.
最小化すべきパケット転送のスケジューリングコストは、次式(9)のように表される。 The scheduling cost of packet transfer to be minimized is expressed by the following equation (9).
上式(9)において、上段の定数W1に乗じられる項は、スライス間のスケジューリングコストを表し、定数W1は、スライス数をスライス間スケジューリングコストに換算する比例定数を表している。下段の定数W2に乗じられる項は、スライス内のスケジューリングコストを表し、定数W2は、パケット転送キュー数をスライス内スケジューリングコストに換算する比例定数を表している。 In the above equation (9), the term multiplied by the upper constant W1 represents the scheduling cost between slices, and the constant W1 represents a proportionality constant for converting the number of slices into the inter-slice scheduling cost. The term multiplied by the lower constant W2 represents the scheduling cost in the slice, and the constant W2 represents a proportional constant for converting the number of packet transfer queues into the scheduling cost in the slice.
前記定数W1に乗じられる項において、第１項（ΣQ2sl…）は、今回の着目リンクlink（∈Link）に、同一スライス内で優先クラスの異なる複数のトラヒックフローが流れるスライス総数、すなわち当該着目リンクに関して、単独でスライス間スケジューリングが必要となるスライス総数であり、前記スライス#3，#4に相当する。 In the term multiplied by the constant W1, the first term (ΣQ2sl...) Is the total number of slices in which a plurality of traffic flows with different priority classes flow in the current target link link (∈Link), that is, the target link. Is the total number of slices that need to be scheduled independently between slices, and corresponds to the slices # 3 and # 4.
第２項（ΣNQ…）は、今回の着目リンクlink（∈Link）に、当該優先クラスに属するトラヒックフローのみが流れるスライスが存在するような優先クラス（pr）の総数であり、前記スライス[#1+#2]，[ #5+#6]，[ #7+#8]に対応する優先クラスに相当する。すなわち、当該着目リンクに関して、１つの優先クラスに属するトラヒックフローのみが流れるリンク帯域共用の対象と成り得るスライスについて、リンク帯域の共用が図られた後のスライス総数を表す。 The second term (ΣNQ...) Is the total number of priority classes (pr) in which the current link link (∈Link) includes a slice through which only a traffic flow belonging to the priority class flows, and the slice [# Corresponds to the priority class corresponding to [1 + # 2], [# 5 + # 6], [# 7 + # 8]. That is, regarding the link of interest, the total number of slices after the sharing of the link bandwidth is represented for the slice that can be the link bandwidth sharing target through which only traffic flows belonging to one priority class flow.
ただし、着目リンクが複数のスライスで共用されていなければ、当該着目リンクに関するスライス間スケジューリングは不要なので、これらの和にはSQ (link)が乗じられる。なお、スライス間スケジューリングコストとして、各スライス対応に設けられるパケット転送処理を行うための仮想マシンの台数を考える時は、SQ (link)を乗じない。 However, if the target link is not shared by a plurality of slices, scheduling between slices regarding the target link is unnecessary, and these sums are multiplied by SQ (link). Note that when considering the number of virtual machines for performing packet transfer processing provided for each slice as the scheduling cost between slices, SQ (link) is not multiplied.
前記定数W2に乗じられる項は、今回の着目リンクlinkにおいて、スライス内のスケジューリングが必要となる、複数の異なる優先クラスのトラヒックフローが流れるスライスslに含まれる、パケット転送キューの総数であり、前記スライス#3，#4において２つずつ設けられるパケット転送キューに相当する。 The term multiplied by the constant W2 is the total number of packet transfer queues included in the slice sl in which traffic flows of a plurality of different priority classes that require scheduling in the slice in the current link link of interest, This corresponds to two packet transfer queues provided in slices # 3 and # 4.
本実施形態では、W2の値に比べてW1の値が十分大きく設定される。これにより、スライス間のスケジューリングコストを最小化するトラヒックフロー割当が実現され、更にスライス間スケジューリングコストが等しい場合には、スライス内のスケジューリングコストを最小化するトラヒックフロー割当が実現される。各トラヒックフローの割当結果は、変数X f, linkまたはY f, nodeの値で示される。 In the present embodiment, the value of W1 is set sufficiently larger than the value of W2. As a result, traffic flow allocation for minimizing the scheduling cost between slices is realized, and when the scheduling cost between slices is equal, traffic flow allocation for minimizing the scheduling cost within the slice is realized. The assignment result of each traffic flow is indicated by the value of the variable X f, link or Y f, node .
本発明によれば、SDNにおいて、他スライスのパケット転送品質へ影響を及ばさない範囲で、各スライス間でのパケット転送キューおよびリンク帯域の共用が促進され、パケット転送のスケジューリングコストを最小化するトラヒックフロー割当を実現できる。また、各スライス間でのパケット転送キューおよびリンク帯域の共用が促進されるので、リンク帯域の利用効率が向上する。 According to the present invention, in SDN, sharing of a packet transfer queue and a link band between slices is promoted within a range that does not affect the packet transfer quality of other slices, and the scheduling cost of packet transfer is minimized. Traffic flow allocation can be realized. Further, since the sharing of the packet transfer queue and the link band between the slices is promoted, the utilization efficiency of the link band is improved.
なお、上記の実施形態では、リンク帯域の共用対象となるスライス組を、リンクを通過するトラヒックフローの優先クラスが唯一かつ同一のスライス同士とし、優先クラスの異なる複数のトラヒックフローが通過するスライス同士は共用の対象外であるものとして説明した。 In the above-described embodiment, the slice set that is the target of sharing the link band is the same and the same slice of the priority class of the traffic flow passing through the link, and the slices through which a plurality of traffic flows of different priority classes pass. Was described as being out of scope for sharing.
しかしながら、優先クラスの異なる複数のトラヒックフローが通過するスライス同士であっても、図７に示したように、スライス内の各優先クラスにリンク帯域が固定的に割り当てられていれば、対応する優先クラス同士でパケット転送キューを一つにまとめて共用させることで、優先クラスごとに各リンク帯域の総和を共用させても良い。このとき、各スライスの対応する優先クラスに割り当てられていた帯域は必ずしも同一でなくて良い。 However, even if the slices pass through a plurality of traffic flows with different priority classes, as shown in FIG. 7, if the link bandwidth is fixedly assigned to each priority class in the slice, the corresponding priority is set. By summarizing and sharing the packet transfer queue between classes, the sum of the link bandwidths may be shared for each priority class. At this time, the bandwidth allocated to the corresponding priority class of each slice does not necessarily have to be the same.
このようにすれば、優先クラスが同一のパケット同士は公平に扱われ、一方のスライスの高優先トラヒックフローが増加しても、他方のスライスの低優先トラヒックフローに割り当てられるべき帯域は確保される。したがって、サービス品質を不公平に低下させることなくリンク帯域の利用効率を向上させることができる。 In this way, packets with the same priority class are treated fairly, and even if the high-priority traffic flow of one slice increases, the bandwidth to be allocated to the low-priority traffic flow of the other slice is secured. . Therefore, link bandwidth utilization efficiency can be improved without unfairly degrading service quality.
１…トラヒックフロー割当装置，１０…入力インタフェース，１０ａ…トポロジー情報受付部，１０ｂ…トラヒックフロー情報受付部，２０…トラヒックフロー割当計算部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Traffic flow allocation apparatus, 10 ... Input interface, 10a ... Topology information reception part, 10b ... Traffic flow information reception part, 20 ... Traffic flow allocation calculation part
Claims (9)
ネットワークのトポロジー情報およびトラヒックフロー情報を取得する手段と、
前記トポロジー情報およびトラヒックフロー情報を入力として、全てのリンクのパケット転送に関するスケジューリングコストの総和を最小化するトラヒックフロー割当を整数計画法モデルの解として計算する手段とを具備し、
前記トラヒックフロー割当を計算する手段は、ネットワークのリングごとに、当該リンクを通過するトラヒックフローの優先クラスが１種類である複数のスライスのうち、当該優先クラスが同一のスライス同士にリンク帯域を共用させる条件下でトラヒックフロー割当を計算することを特徴とするトラヒックフロー割当装置。 In a traffic flow allocation device that calculates traffic flow allocation that realizes link bandwidth sharing by sharing packet transfer queues between each slice of SDN,
Means for obtaining network topology information and traffic flow information;
Means for inputting the topology information and traffic flow information as input and calculating traffic flow allocation that minimizes the sum of scheduling costs for packet transfer of all links as a solution of an integer programming model;
The means for calculating the traffic flow allocation is to share a link bandwidth between slices having the same priority class among a plurality of slices having a single priority class of traffic flow passing through the link for each ring of the network. A traffic flow allocation apparatus for calculating a traffic flow allocation under a condition to be performed.
ネットワークのトポロジー情報およびトラヒックフロー情報を取得する手段と、
前記トポロジー情報およびトラヒックフロー情報を入力として、全てのリンクのパケット転送に関するスケジューリングコストの総和を最小化するトラヒックフロー割当を整数計画法モデルの解として計算する手段とを具備し、
前記トラヒックフロー割当を計算する手段は、ネットワークのリングごとに、当該リンクを通過するトラヒックフローの優先クラスが複数であるスライスのうち、相互に対応する優先クラスを有し、かつ各優先クラスにリンク帯域が固定的に割り当てられているスライス同士に、対応する優先クラスのリンク帯域を共用させる条件下でトラヒックフロー割当を計算することを特徴とするトラヒックフロー割当装置。 In a traffic flow allocation device that calculates traffic flow allocation that realizes link bandwidth sharing by sharing packet transfer queues between each slice of SDN,
Means for obtaining network topology information and traffic flow information;
Means for inputting the topology information and traffic flow information as input and calculating traffic flow allocation that minimizes the sum of scheduling costs for packet transfer of all links as a solution of an integer programming model;
The means for calculating traffic flow allocation has a priority class corresponding to each other among slices having a plurality of priority classes of traffic flows passing through the link for each ring of the network, and links to each priority class. A traffic flow allocation apparatus that calculates traffic flow allocation under a condition in which a link band of a corresponding priority class is shared between slices to which bands are fixedly allocated.
ネットワークのトポロジー情報およびトラヒックフロー情報を取得する手順と、
前記トポロジー情報およびトラヒックフロー情報を入力として、全てのリンクのパケット転送に関するスケジューリングコストの総和を最小化するトラヒックフロー割当を整数計画法モデルの解として計算する手順とをコンピュータに実行させ、
前記トラヒックフロー割当の計算では、ネットワークのリングごとに、当該リンクを通過するトラヒックフローの優先クラスが１種類である複数のスライスのうち、当該優先クラスが同一のスライス同士にリンク帯域を共用させる条件下でトラヒックフロー割当を計算することを特徴とするトラヒックフロー割当方法。 In a traffic flow allocation method for calculating traffic flow allocation that realizes sharing of a link bandwidth by sharing a packet transfer queue between slices of SDN,
Procedure to obtain network topology information and traffic flow information;
With the topology information and traffic flow information as inputs, the computer executes a procedure for calculating traffic flow allocation that minimizes the sum of scheduling costs for packet transfer of all links as a solution of an integer programming model,
In the calculation of the traffic flow allocation, for each ring of the network, a condition for sharing a link bandwidth among slices having the same priority class among a plurality of slices having a single priority class of traffic flow passing through the link. A traffic flow allocation method comprising calculating traffic flow allocation below.
ネットワークのトポロジー情報およびトラヒックフロー情報を取得する手順と、
前記トポロジー情報およびトラヒックフロー情報を入力として、全てのリンクのパケット転送に関するスケジューリングコストの総和を最小化するトラヒックフロー割当を整数計画法モデルの解として計算する手順手段とをコンピュータに実行させ、
前記トラヒックフロー割当の計算では、ネットワークのリングごとに、当該リンクを通過するトラヒックフローの優先クラスが複数であるスライスのうち、相互に対応する優先クラスを有し、かつ各優先クラスのリンク帯域が固定的なスライス同士に、対応する優先クラスのリンク帯域を共用させる条件下でトラヒックフロー割当を計算することを特徴とするトラヒックフロー割当方法。 In a traffic flow allocation method for calculating traffic flow allocation that realizes sharing of a link bandwidth by sharing a packet transfer queue between slices of SDN,
Procedure to obtain network topology information and traffic flow information;
With the topology information and traffic flow information as inputs, the computer executes a procedural means for calculating traffic flow allocation that minimizes the sum of scheduling costs for packet transfer of all links as an integer programming model solution,
In the calculation of traffic flow allocation, for each ring of the network, among slices having a plurality of priority classes of traffic flows passing through the link, the priority classes corresponding to each other are included, and the link bandwidth of each priority class is A traffic flow allocation method, wherein traffic flow allocation is calculated under a condition in which a fixed priority link bandwidth is shared between fixed slices.
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