JP2016032210A - Virtual network allocation method and device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、物理ネットワークのトポロジーおよび既存の仮想ネットワーク割当が既知の状態での新たな仮想ネットワークの割当要求に対して、スケジューリングコストを考慮しながら所要物理リソース量を削減する仮想ネットワーク割当方法および装置に係り、特に、SDN（Software-Defined Network）の各スライス間で、パケット転送キューの共用およびトランザクションキューの共用によるスケジューリングコストの削減を考慮しながら所要物理リソース量の削減を最大化する仮想ネットワーク割当方法および装置に関する。 The present invention relates to a virtual network allocation method and apparatus for reducing a required physical resource amount while considering a scheduling cost in response to a new virtual network allocation request in a state where the topology of the physical network and the existing virtual network allocation are already known. In particular, virtual network allocation that maximizes the reduction in the amount of required physical resources while taking into account the reduction of scheduling costs by sharing packet transfer queues and transaction queues among slices of SDN (Software-Defined Network) It relates to a method and an apparatus.
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.
ここで、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。 Here, each slice of the 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 effectively used. 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 the bandwidth is allocated so that slices A and B share one packet transfer queue for each physical link, each slice A and B can allocate the surplus bandwidth to other slices. The link bandwidth can be effectively used without degrading the service quality of the 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.
このような技術課題に対して、本発明の発明者等は、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し、その際、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方法および装置を発明し、特許出願した（特許文献１）。 In response to such a technical problem, the inventors of the present invention input the network topology information and traffic flow information as input, and assign traffic flow allocation that minimizes the sum of scheduling costs for packet transfer of all links to an integer plan. Calculated as a solution of the legal model, and for each ring of the network, among the slices with one priority class of traffic flow passing through the link, the link bandwidth is set between slices having the same priority class. A method and apparatus for calculating traffic flow allocation under shared conditions was invented and a patent application was filed (Patent Document 1).
特許文献１に開示された整数計画法モデルの直接解法は大量の計算リソースを使用するので、大規模なSDNへの適用が難しいという技術課題があった。 Since the direct solution of the integer programming model disclosed in Patent Document 1 uses a large amount of computational resources, there is a technical problem that it is difficult to apply to a large-scale SDN.
また、特許文献１ではスケジューリングコストとしてパケット転送キューの共用のみに着目し、トランザクションキューの共用によるスケジューリングコストの最小化が考慮されていなかった。 Patent Document 1 focuses only on sharing a packet transfer queue as a scheduling cost, and does not consider minimizing the scheduling cost by sharing a transaction queue.
さらに、仮想ネットワーク間での物理リソース共用に起因する統計多重効果による所要物理リソース量の削減を最大化するような仮想ネットワーク割当が考慮されていなかった。 Furthermore, virtual network allocation that maximizes the reduction in the amount of required physical resources due to the statistical multiplexing effect resulting from the sharing of physical resources between virtual networks has not been considered.
本発明の目的は、上記の技術課題を解決し、複数のサービス優先クラスを指定する仮想ネットワーク割当において、各仮想ノードにおけるサービス品質に影響を及ぼさない範囲で、パケット転送キューの共用のみならず、仮想ノード間でのトランザクションキューの共用による物理ノード処理容量の共用をも促進し、さらには物理リソースの共用に起因する統計多重効果による所要物理リソース量の削減を最大化できる仮想ネットワーク割当方法および装置を提供することにある。なお、本明細書では、物理ノード処理容量を、物理リンク帯域に合わせて、物理ノード帯域と表現する場合もある。 The object of the present invention is to solve the above technical problem, in the virtual network assignment designating a plurality of service priority classes, as long as the service quality in each virtual node is not affected, not only the sharing of the packet transfer queue, Virtual network allocation method and apparatus capable of promoting sharing of physical node processing capacity by sharing transaction queues between virtual nodes and further maximizing reduction of required physical resource amount due to statistical multiplexing effect caused by sharing of physical resources Is to provide. In this specification, the physical node processing capacity may be expressed as a physical node bandwidth in accordance with the physical link bandwidth.
上記の目的を達成するために、本発明は、SDNのスライス間で物理帯域を共用する仮想ネットワークを割り当てる仮想ネットワーク割当装置において、以下の構成を具備した点に特徴がある。 In order to achieve the above object, the present invention is characterized in that a virtual network allocating apparatus for allocating a virtual network that shares a physical bandwidth between SDN slices has the following configuration.
(1) 物理ネットワークのトポロジー情報、物理ネットワークへ割当済の既存仮想ネットワークの情報、および物理ネットワークへ新規に割り当てる割当要求仮想ネットワークの情報を取得する手段と、各情報に基づいて、割当要求仮想ネットワークの各仮想ノードを割り当て可能な物理ノード候補を選択する手段と、割当要求仮想ネットワークの新規割当による所要物理帯域の増分としてのコストを、物理帯域の共用による統計多重効果を反映して計算するコスト計算手段と、割当要求仮想ネットワークの仮想リンクごとに物理ノード候補のペア間に最小コスト経路を計算し、最小コスト経路を与える物理ノード及び物理リンクに各仮想リンクおよび仮想ノードを割り当てる仮想ネットワーク割当手段とを具備し、仮想ネットワーク割当手段は、コスト計算手段により各物理帯域のコストを更新しながら最小コスト経路の計算を繰り返すようにした。 (1) Means for obtaining physical network topology information, information on existing virtual networks allocated to physical networks, and information on allocation request virtual networks newly allocated to physical networks, and allocation request virtual networks based on each information For calculating physical node candidates to which each virtual node can be allocated and the cost as an increase of the required physical bandwidth due to the new allocation of the allocation request virtual network, reflecting the statistical multiplexing effect of sharing the physical bandwidth And a virtual network allocating unit that calculates a minimum cost path between a pair of physical node candidates for each virtual link of the allocation request virtual network, and allocates each virtual link and virtual node to the physical node that gives the minimum cost path and the physical link. The virtual network allocation means The calculation of the minimum cost path is repeated while updating the cost of each physical band by the cost calculation means.
(2) 物理帯域が物理リンク帯域を含み、前記コスト計算手段は、割当要求仮想ネットワークの新規割当による所要物理リンク帯域の増分を物理リンクコストとして計算し、前記仮想ネットワーク割当手段は、物理リンクコストに基づいて最小コスト経路を算出するようにした。 (2) The physical bandwidth includes a physical link bandwidth, and the cost calculation means calculates an increase in a required physical link bandwidth due to a new allocation of an allocation request virtual network as a physical link cost, and the virtual network allocation means The minimum cost route is calculated based on the above.
(3) 物理帯域が物理ノード帯域を含み、前記コスト計算手段は、割当要求仮想ネットワークの新規割当による所要物理ノード帯域の増分を物理ノードコストとして計算し、前記仮想ネットワーク割当手段は、物理ノードコストに基づいて最小コスト経路を算出するようにした。 (3) The physical bandwidth includes a physical node bandwidth, and the cost calculation means calculates an increase in a required physical node bandwidth due to a new assignment of an assignment request virtual network as a physical node cost, and the virtual network assignment means The minimum cost route is calculated based on the above.
本発明によれば、以下のような効果が達成される。
(1)SDNの各スライスにおいて、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するトラヒックフロー割当を実現できるので、リソース利用効率の向上を図ることができる。
According to the present invention, the following effects are achieved.
(1) In each slice of the SDN, traffic flow allocation that promotes sharing of a packet transfer queue and a link band between slices can be realized, so that resource utilization efficiency can be improved.
(2)スライス間のパケット転送スケジューリングコスト期待値の逐次的増加が最小化されるトラヒックフロー経路が算出されるので、スライス間のパケット転送スケジューリングコストを削減するトラヒックフロー割当を実現できる。 (2) Since a traffic flow path that minimizes the sequential increase in expected packet transfer scheduling cost between slices is calculated, traffic flow allocation that reduces the packet transfer scheduling cost between slices can be realized.
(3)各トラヒックフローに対して最小コスト経路計算を２回実行するのみなので、スライス数の多い大規模なSDNにおいても、スライス間のパケット転送スケジューリングコストを削減するトラヒックフロー割当を少ない計算量で実現できる。 (3) Since the minimum cost route calculation is only executed twice for each traffic flow, traffic flow allocation to reduce the packet transfer scheduling cost between slices can be performed with a small amount of calculation even in a large-scale SDN with a large number of slices. realizable.
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、SDNにおけるスライス間での物理帯域の共用によるスケジューリングコストの削減について、(1)パケット転送キューの共用による物理リンク帯域の共用および(2)トランザクションキューの共用による物理ノード帯域の共用を例に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Here, first, regarding the reduction of scheduling cost by sharing physical bandwidth between slices in SDN, (1) sharing physical link bandwidth by sharing packet transfer queue and (2) sharing physical node bandwidth by sharing transaction queue Will be described as an example.
図１は、一の物理リンクに着目して、SDNスライス間でのパケット転送キューの共用による物理リンク帯域の共用方法を模式的に表現した図であり、同図(a)は共用前、同図(b)は共用後を表している。 Fig. 1 is a schematic representation of the physical link bandwidth sharing method by sharing packet transfer queues between SDN slices, focusing on one physical link. Figure (b) shows after sharing.
本発明では、いずれのスライスにおいても、フロー単位で優先度設定が可能であり、高優先のフローを収容する仮想リンクは高優先仮想リンクとされ、低優先のフローを収容する仮想リンクは低優先仮想リンクとされる。 In the present invention, priority can be set for each slice in any slice, and a virtual link accommodating a high priority flow is a high priority virtual link, and a virtual link accommodating a low priority flow is low priority. It is a virtual link.
図示の例では、着目した物理リンクを、スライス#1，#2では高優先仮想リンクおよび低優先仮想リンクが通過し、スライス#3，#4では高優先の仮想リンクのみが通過し、スライス#5，#6では低優先の仮想リンクのみが通過している。高優先仮想リンクのパケット転送キューには、低優先仮想リンクのパケット転送キューよりも高い優先度でスケジューリング機会が与えられる。 In the illustrated example, the focused physical link passes through the high priority virtual link and the low priority virtual link in slices # 1 and # 2, and only the high priority virtual link passes in slices # 3 and # 4. In 5 and # 6, only the low priority virtual link passes. The packet transfer queue of the high priority virtual link is given a scheduling opportunity with a higher priority than the packet transfer queue of the low priority virtual link.
ここで、異なるスライス上の仮想リンク同士であっても、同一の優先クラスに属する仮想リンク同士での物理リンク帯域の共用であれば、一方のスライスにおける仮想リンクのトラヒックフロー量の増加が、他方のスライスにおける仮想リンクのトラヒックフローのパケット転送品質へ与える影響は小さい。しかも、スライス間での物理リンク帯域の共用によって、異なるスライスに対応する仮想リンク間でもトラヒックの統計多重効果が得られ、所要物理リンク帯域を削減できる。 Here, even if the virtual links on different slices are shared by the physical link bandwidth between the virtual links belonging to the same priority class, the traffic flow amount of the virtual link in one slice increases. The influence of the traffic flow of the virtual link in the slice on the packet transfer quality is small. Moreover, by sharing the physical link bandwidth between slices, a traffic statistical multiplexing effect can be obtained even between virtual links corresponding to different slices, and the required physical link bandwidth can be reduced.
そこで、本発明ではスライス#3，#4の組み合わせ、およびスライス#5，#6の組み合わせのように、各物理リンクにおいて、通過する仮想リンクの優先クラスが１種類のみのスライス同士であって、かつ通過する仮想リンクの優先クラスが互いに同一のスライス間でのみ、同図(b)に示したように、パケット転送キューの共用による物理リンク帯域の共用が図られる。 Therefore, in the present invention, like the combination of slices # 3 and # 4, and the combination of slices # 5 and # 6, each physical link is a slice with only one kind of virtual link priority class passing through, In addition, as shown in FIG. 4B, the physical link bandwidth can be shared by sharing the packet transfer queue only between the slices having the same priority class of the virtual link passing through.
これに対して、スライス#1，#2の組み合わせのように、通過する仮想リンクの優先クラスが複数であるようなスライス間では、パケット転送キューおよび物理リンク帯域の共用は行わない。これは、もしパケット転送キューおよびリンク帯域の共用を行うと、一方のスライスにおいて高優先仮想リンクのトラヒックフロー量が増加した場合、他方のスライスにおいて低優先仮想リンクのトラヒックフローのパケット転送品質が不当に劣化する恐れがあるためである。但し、同一スライスに含まれる仮想リンク間では、トラヒックの統計多重効果が得られる。 On the other hand, the packet transfer queue and the physical link bandwidth are not shared between slices having a plurality of priority classes of passing virtual links, such as the combination of slices # 1 and # 2. This is because if the amount of traffic flow of the high priority virtual link increases in one slice when the packet transfer queue and link bandwidth are shared, the packet transfer quality of the traffic flow of the low priority virtual link in the other slice is invalid. This is because it may deteriorate. However, a traffic statistical multiplexing effect can be obtained between virtual links included in the same slice.
図２は、一の物理ノードに着目して、SDNスライス間でのトランザクションキューの共用による物理ノード帯域の共用方法を模式的に表現した図であり、同図(a)は共用前、同図(b)は共用後を表している。本発明では、仮想ノードで実行されるサービス処理について、高優先のフローに対応するサービス処理は高優先サービス処理とされ、低優先のフローに対応するサービス処理は低優先サービス処理とされる。 FIG. 2 is a diagram schematically showing a method of sharing a physical node bandwidth by sharing a transaction queue between SDN slices, focusing on one physical node. (b) shows after sharing. In the present invention, in the service process executed in the virtual node, a service process corresponding to a high priority flow is a high priority service process, and a service process corresponding to a low priority flow is a low priority service process.
図示の例では、着目した物理ノードにおいて、スライス#1，#2の仮想ノードは高優先サービス処理および低優先サービス処理を実行し、スライス#3，#4の仮想ノードは高優先のサービス処理のみを実行し、スライス#5，#6の仮想ノードは低優先のサービス処理のみを実行する。高優先サービス処理をスケジューリングするトランザクションキューには、低優先サービス処理のトランザクションキューよりも高い優先度でスケジューリング機会が与えられる。 In the illustrated example, in the focused physical node, the virtual nodes in slices # 1 and # 2 execute high priority service processing and low priority service processing, and the virtual nodes in slices # 3 and # 4 only perform high priority service processing. The virtual nodes in slices # 5 and # 6 execute only the low priority service process. The transaction queue for scheduling high priority service processing is given a scheduling opportunity with higher priority than the transaction queue for low priority service processing.
ここで、異なるスライス上の仮想ノード同士であっても、同一優先クラスに属するサービス処理同士でのトランザクションキューの共用による物理ノード帯域の共用であれば、一方のスライスにおけるサービス処理量の増加が、他方のスライスにおけるサービス処理の実行品質に与える影響は小さい。しかも、スライス間での物理ノード帯域の共用によって、異なるスライスに対応する仮想ノード間でもサービス処理量の統計多重効果が得られ、所要物理ノード帯域を削減できる。 Here, even if the virtual nodes are on different slices, if the physical node bandwidth is shared by sharing the transaction queue between service processes belonging to the same priority class, the increase in the service processing amount in one slice The influence on the execution quality of service processing in the other slice is small. Moreover, by sharing the physical node bandwidth between the slices, a statistical multiplexing effect of the service processing amount can be obtained even between virtual nodes corresponding to different slices, and the required physical node bandwidth can be reduced.
そこで、本発明ではスライス#3，#4の組み合わせ、およびスライス#5，#6の組み合わせのように、各物理ノードにおいて、実行されるサービス処理の優先クラスが１種類のみのスライス同士であって、かつ実行されるサービス処理の優先クラスが互いに同一のスライス間でのみ、同図(b)に示したように、トランザクションキューの共用による物理ノード帯域の共用が図られる。 Therefore, in the present invention, as in the combination of slices # 3 and # 4 and the combination of slices # 5 and # 6, the priority class of service processing to be executed is only one type of slice in each physical node. In addition, as shown in FIG. 4B, the physical node bandwidth can be shared by sharing the transaction queue only between slices having the same service processing priority class to be executed.
これに対して、スライス#1，#2の組み合わせのように、実行されるサービス処理の優先クラスが複数であるようなスライス間では、トランザクションキューおよび物理ノード帯域の共用は行わない。これは、もしトランザクションキューおよび物理ノード帯域の共用を行うと、一方のスライスで実行される高優先サービス処理量が増加した場合、他方のスライスで実行される低優先サービス処理の実行品質が不当に劣化する恐れがあるためである。但し、同一スライスに含まれるサービス処理間では、トラヒックの統計多重効果が得られる。 In contrast, like the combination of slices # 1 and # 2, the transaction queue and the physical node bandwidth are not shared between slices having a plurality of priority classes of service processing to be executed. This is because if the transaction queue and physical node bandwidth are shared, if the amount of high-priority service processing executed in one slice increases, the execution quality of the low-priority service processing executed in the other slice is unreasonable. This is because it may deteriorate. However, a traffic statistical multiplexing effect can be obtained between service processes included in the same slice.
次いで、物理リンク帯域および物理ノード帯域の共用を促進して、統計多重効果による所要物理リソース量の削減を最大化できる仮想ネットワーク割当の方法について説明する。 Next, a virtual network allocation method capable of maximizing the reduction of the required physical resource amount due to the statistical multiplexing effect by promoting the sharing of the physical link band and the physical node band will be described.
図３は、本発明の一実施形態に係る仮想ネットワーク割当装置１の主要部の構成を示した機能ブロック図であり、汎用のコンピュータやサーバに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も構成できる。 FIG. 3 is a functional block diagram showing the configuration of the main part of the virtual network allocation device 1 according to an embodiment of the present invention, in which an application (program) for realizing each function is mounted on a general-purpose computer or server. Can be configured. Alternatively, it can be configured as a dedicated machine or a single-function machine in which a part of the application is implemented in hardware or ROM.
ネットワーク情報入力部１０には、物理ネットワークのトポロジー情報、物理ネットワークへ割当済の既存仮想ネットワークの情報、および物理ネットワークへの仮想ネットワークの新規割り当てを要求する仮想ネットワーク割当要求が入力される。 The network information input unit 10 receives physical network topology information, information on existing virtual networks already assigned to the physical network, and a virtual network assignment request for requesting new assignment of the virtual network to the physical network.
前記物理ネットワークのトポロジー情報は、物理ネットワークを構成する物理ノード集合および物理リンク集合で表される。既存仮想ネットワーク情報は、各既存仮想ネットワークを構成する各仮想リンクの優先クラスおよび各仮想ノードで実行されるサービス処理の優先クラスと、各仮想リンクおよび仮想ノードが割り当てられている物理パス情報および物理ノード情報によって表される。 The topology information of the physical network is represented by a set of physical nodes and a set of physical links constituting the physical network. The existing virtual network information includes the priority class of each virtual link constituting each existing virtual network, the priority class of service processing executed in each virtual node, physical path information and physical to which each virtual link and virtual node are allocated. Represented by node information.
前記仮想ネットワーク割当要求では、新たに割り当てられる仮想ネットワーク（割当要求仮想ネットワーク）の仮想ノードおよび仮想リンクで構成される仮想ネットワークトポロジーと、各仮想リンクが属する優先クラスとが指定される。各仮想リンク上では、指定された優先クラスに基づくパケット転送が行われ、各仮想リンクが接続する仮想ノードペア上では、指定された優先クラスに基づくサービス処理が実行される。 In the virtual network allocation request, a virtual network topology composed of virtual nodes and virtual links of a newly allocated virtual network (allocation request virtual network) and a priority class to which each virtual link belongs are specified. Packet transfer based on the designated priority class is performed on each virtual link, and service processing based on the designated priority class is executed on the virtual node pair to which each virtual link is connected.
物理ノード候補選択部２０は、入力された各情報に基づいて、割当要求仮想ネットワークの各仮想ノードを割り当て可能な物理ネットワークの物理ノード候補を選択する。コスト計算部３０は、割当要求仮想ネットワークの新規割当による所要物理帯域の増分として、物理リンク帯域の増加量を計算する物理リンクコスト計算部３０１および物理ノード帯域の増加量を計算する物理ノードコスト計算部３０２を含み、所要物理帯域の増分としてのコストを、物理帯域の共用による統計多重効果を反映して計算する。 The physical node candidate selection unit 20 selects a physical node candidate of a physical network to which each virtual node of the allocation request virtual network can be allocated based on each input information. The cost calculation unit 30 includes a physical link cost calculation unit 301 that calculates an increase amount of a physical link band as an increase of a required physical band due to a new allocation of an allocation request virtual network, and a physical node cost calculation that calculates an increase amount of a physical node band. The cost as an increment of the required physical bandwidth is calculated by reflecting the statistical multiplexing effect by sharing the physical bandwidth.
仮想ネットワーク割当部４０は、割当要求仮想ネットワークを構成する仮想リンクが接続する仮想ノードを割り当て可能な物理ノード候補のペア間に最小コスト経路を計算し、最小コスト経路を与える物理ノード及び物理リンクに各仮想リンクおよび仮想ノードを割り当てる。前記仮想ネットワーク割当部４０による仮想ネットワーク割当は、前記コスト計算部３０１，３０２により各物理帯域（物理リンク帯域および物理ノード帯域）の増分に基づいて各物理リンクコストおよび各物理ノードコストを更新しながら物理ノード候補の全ペアおよび全仮想リンクについて繰り返される。 The virtual network allocation unit 40 calculates a minimum cost path between a pair of physical node candidates to which a virtual node to which a virtual link constituting an allocation request virtual network is connected can be allocated, and determines the physical node and physical link that give the minimum cost path. Assign each virtual link and virtual node. In the virtual network allocation by the virtual network allocation unit 40, the cost calculation units 301 and 302 update each physical link cost and each physical node cost based on the increment of each physical band (physical link band and physical node band). Repeat for all pairs of physical node candidates and all virtual links.
図４は、前記ネットワーク情報入力部１０に入力される物理ネットワークのトポロジー情報[同図(a)]、割当要求仮想ネットワーク[同図(b)]および仮想ネットワークの割当結果[同図(c)]の一例を示した図である。 FIG. 4 shows the topology information [physical figure (a)] of the physical network inputted to the network information input unit 10, the allocation request virtual network [figure (b)], and the allocation result of the virtual network [figure (c)]. FIG.
各仮想ノードNは１個の物理ノードqへ割り当てられる。また、複数個の仮想ノードNが１個の物理ノードqに割り当てられることはない。一方、各仮想リンクlは、当該仮想リンクlが接続する２個の仮想ノードNが割り当てられた２個の物理ノードqを発着ノードとする１本の物理パスへ割り当てられる。 Each virtual node N is assigned to one physical node q. A plurality of virtual nodes N are not assigned to one physical node q. On the other hand, each virtual link l is assigned to one physical path that has two physical nodes q to which two virtual nodes N to which the virtual link l is connected are assigned as arrival and departure nodes.
図示の例では、物理ノードq2，q6，q11，q14に仮想ノードN1，N4，N2，N3がそれぞれ割り当てられている。また、物理リンクl14-15，l1-15，l1-2から構成される物理パスに仮想リンクL1-3が割り当てられ、物理リンクl11-12，l12-13，l13-14から構成される物理パスに仮想リンクL2-3が割り当てられ、物理リンクl6-14から構成される物理パスに仮想リンクL3-4が割り当てられ、物理リンクl2-11から構成される物理パスに仮想リンクL1-2が割り当てられている。 In the illustrated example, virtual nodes N1, N4, N2, and N3 are assigned to the physical nodes q2, q6, q11, and q14, respectively. Also, a virtual path L1-3 is allocated to a physical path composed of physical links l14-15, l1-15, and l1-2, and a physical path composed of physical links l11-12, l12-13, and l13-14 Is assigned virtual link L2-3, virtual link L3-4 is assigned to the physical path consisting of physical link l6-14, and virtual link L1-2 is assigned to the physical path consisting of physical link l2-11 It has been.
次いで、本実施形態の動作について説明する。本実施形態では、ネットワーク全体で、スライス間の物理リンク帯域および物理ノード帯域の共用を促進し、統計多重効果によって所要物理リソース量を最小化する仮想ネットワーク割当を実現する。ここで、最小化される所要物理リソース量は、各物理リンクにおける所要物理リンク帯域および各物理ノードにおける所要物理ノード帯域の重み付き総和である。 Next, the operation of this embodiment will be described. In this embodiment, sharing of the physical link band and the physical node band between slices is promoted in the entire network, and virtual network allocation that minimizes the required physical resource amount by the statistical multiplexing effect is realized. Here, the required physical resource amount to be minimized is a weighted sum of the required physical link bandwidth in each physical link and the required physical node bandwidth in each physical node.
そのために、本実施形態では全ての仮想リンクに関して、逐次的に所用物理リソース量の増加を最小化するような物理パス経路を算出して割り当てる。逐次的な仮想リンク割当において、一旦、仮想ノードが物理ノードに割り当てられた場合は、以後、当該仮想ノードの割当てを固定する。本実施形態では、仮想ノードへのアクセス遅延の観点から、各仮想ノードは、予め当該仮想ノードに対応付けられている物理ノードまたは当該物理ノードに隣接する物理ノードの中の１個に割り当てられる。最後に、逐次的に算出した物理パス経路が、仮想ネットワーク割当の結果として出力される。 For this purpose, in this embodiment, for all virtual links, a physical path route that sequentially minimizes the increase in the amount of required physical resources is calculated and assigned. In the sequential virtual link assignment, once a virtual node is assigned to a physical node, the assignment of the virtual node is fixed thereafter. In the present embodiment, from the viewpoint of delaying access to a virtual node, each virtual node is assigned to one of the physical nodes associated with the virtual node in advance or the physical node adjacent to the physical node. Finally, the sequentially calculated physical path route is output as a result of the virtual network assignment.
図５は、本実施形態の動作を示したフローチャートであり、ステップＳ１では、入力された仮想ネットワークの割当要求に基づいて、割当要求仮想ネットワークを構成する仮想リンクの一覧がリスト形式で作成される。ステップＳ２では、仮想リンクの一つが今回の注目仮想リンクとして選択される。ステップＳ３では、前記物理ネットワークのトポロジー情報および既存仮想ネットワーク情報に基づいて、各物理リンクのコストが計算される。 FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the present embodiment. In step S1, a list of virtual links constituting the allocation request virtual network is created in a list format based on the input virtual network allocation request. . In step S2, one of the virtual links is selected as the current attention virtual link. In step S3, the cost of each physical link is calculated based on the topology information of the physical network and the existing virtual network information.
以下、ステップＳ３における物理リンクコストの設定方法について説明する。物理リンクコストは、今回の注目仮想リンクが当該物理リンクを通過したと仮定したときの所要物理リンク帯域の増分に設定される。例えば、統計多重されていない１本の仮想リンクiの所要物理リンク帯域Biを次式(1)の様に定義する。 The physical link cost setting method in step S3 will be described below. The physical link cost is set to an increase in the required physical link bandwidth when it is assumed that the current virtual link has passed through the physical link. For example, the required physical link bandwidth Bi of one virtual link i that is not statistically multiplexed is defined as in the following equation (1).
k1：物理リンクにおける許容輻輳確率に応じて予め指定された定数
Ti_ave：仮想リンクiによる使用物理リンク帯域の平均
σ：仮想リンクiによる使用物理リンク帯域の標準偏差
k1: Constant specified in advance according to the allowable congestion probability in the physical link
Ti_ave: Average physical link bandwidth used by virtual link i σ: Standard deviation of physical link bandwidth used by virtual link i
また、各物理リンクのコストClinkは、既存仮想リンク間でのリンク帯域の共用状況および割当要求仮想リンクが割り当てられた後のリンク帯域の共用状況が、以下の３つのケースのいずれに該当するのかに応じて、統計多重効果を考慮しながら計算される。 Also, the cost Clink of each physical link is the link bandwidth sharing status between existing virtual links and the link bandwidth sharing status after the allocation request virtual link is allocated, which of the following three cases Depending on the statistical multiple effect.
第１ケースは、図６に示したように、割当要求仮想リンク[●]（ここでは、高優先クラス）と同一の優先クラスの仮想リンクのみが当該物理リンクを通過する既存スライス（ここでは、スライス#3，#4）が存在しており[同図(a)]、割当要求仮想リンク[●]が既存仮想リンク[〇]とリンク帯域を共用できる場合[同図(b)]である。 In the first case, as shown in FIG. 6, an existing slice (here, the virtual link of the same priority class as the allocation request virtual link [●] (here, the high priority class) passes through the physical link) Slice # 3, # 4) exists [Figure (a)], and the allocation request virtual link [●] can share the link bandwidth with the existing virtual link [O] [Figure (b)] .
なお、第１ケースでは、図７に示したように、割当要求スライスにおける先行する仮想リンク割当によって、割当要求仮想リンク[●]と同一の優先クラスの既存仮想リンクのみが当該物理リンクを通過していても良い。 In the first case, as shown in FIG. 7, due to the preceding virtual link allocation in the allocation request slice, only the existing virtual link of the same priority class as the allocation request virtual link [●] passes through the physical link. May be.
第２ケースは、図８に示したように、割当要求スライスに割当要求仮想リンクを追加することにより、それまで他のスライス（ここでは、既存スライス#3，#4）との間で物理リンク帯域を共用できていた割当要求スライス[同図(a)]が、当該物理リンクを優先クラスの異なる複数の仮想リンクが通過することになって物理リンク帯域を共用できなくなる場合[同図(b)]である。 In the second case, as shown in FIG. 8, by adding an allocation request virtual link to an allocation request slice, a physical link with other slices (existing slices # 3 and # 4 in this case) until then. If the allocation request slice that was able to share the bandwidth [Fig. (A)] is unable to share the physical link bandwidth because multiple virtual links with different priority classes pass through the physical link [Fig. )].
第３ケースは、図９に示したように、割当要求スライスにおいて優先クラスの異なる複数の既存仮想リンクが当該物理リンクを既に通過しており[同図(a)]、割当要求仮想リンクも異なるスライスの既存仮想リンクとリンク帯域を共用できない場合[同図(b)]である。 In the third case, as shown in FIG. 9, a plurality of existing virtual links having different priority classes have already passed through the physical link in the allocation request slice [FIG. 9 (a)], and the allocation request virtual links are also different. This is the case [Fig. (B)] when the link bandwidth cannot be shared with the existing virtual link of the slice.
以下、各ケースにおける所要物理リンク帯域の増加量の具体的な計算方法について説明する。本実施形態では、各仮想リンクが消費する物理リンク帯域の変動分を消費物理リンク帯域の標準偏差σで表現する。そして、物理リンク帯域の共用による統計多重効果を計算結果に反映させるために、前記コスト計算部３０は、物理リンク帯域を共用する複数の仮想リンクが消費する総物理リンク帯域の分散を、各仮想リンクが単独で消費する物理リンク帯域の標準偏差σの二乗の積算値として計算し、総物理リンク帯域の変動分を当該積算値から求めた標準偏差で表現した。 Hereinafter, a specific calculation method of the increase amount of the required physical link bandwidth in each case will be described. In this embodiment, the fluctuation of the physical link bandwidth consumed by each virtual link is expressed by the standard deviation σ of the consumed physical link bandwidth. Then, in order to reflect the statistical multiplexing effect due to sharing of the physical link bandwidth in the calculation result, the cost calculation unit 30 calculates the distribution of the total physical link bandwidth consumed by the plurality of virtual links sharing the physical link bandwidth for each virtual link. It was calculated as the integrated value of the square of the standard deviation σ of the physical link bandwidth consumed by the link alone, and the fluctuation of the total physical link bandwidth was expressed by the standard deviation obtained from the integrated value.
前記コスト計算部３０はさらに、物理リンク帯域を共用しない複数の仮想リンクが消費する総物理リンク帯域の標準偏差を、各仮想リンクが消費する物理リンク帯域の標準偏差の積算値として計算し、総物理リンク帯域の変動分を当該積算値で表現した。そして、割当要求仮想ネットワークの新規割当前後における消費物理リンク帯域の差分を所要物理リンク帯域の増分とするようにした。 The cost calculation unit 30 further calculates the standard deviation of the total physical link bandwidth consumed by a plurality of virtual links not sharing the physical link bandwidth as an integrated value of the standard deviation of the physical link bandwidth consumed by each virtual link, The fluctuation of the physical link bandwidth is expressed by the integrated value. Then, the difference of the consumed physical link bandwidth before and after the new allocation of the allocation request virtual network is set as the increment of the required physical link bandwidth.
前記第１ケースでは、割当要求仮想リンクを新たに割り当てることによる所要物理リンク帯域の増分である物理リンクコストClinkが次式(2)で求められる。但し、各シンボルは以下の様に定義される。 In the first case, the physical link cost Clink, which is an increase in the required physical link bandwidth by newly allocating the allocation request virtual link, is obtained by the following equation (2). However, each symbol is defined as follows.
T_ave：割当要求仮想リンクによる使用物理リンク帯域の平均
σ(T) ：割当要求仮想リンクによる使用物理リンク帯域の標準偏差
n0：割当要求仮想リンクと同一優先クラスに属する仮想リンクのみが当該物理リンクを通過している物理リンク帯域共用の対象となる既存仮想ネットワークにおける通過仮想リンク本数
n1：割当要求仮想リンクと同一優先クラスに属する当該物理リンクを通過している割当要求仮想ネットワークにおける仮想リンク本数
T_ave: Average physical link bandwidth used by allocation request virtual link σ (T): Standard deviation of physical link bandwidth used by allocation request virtual link
n0: Number of passing virtual links in the existing virtual network subject to physical link bandwidth sharing in which only virtual links belonging to the same priority class as the allocation request virtual link pass through the physical link
n1: Number of virtual links in the allocation request virtual network passing through the physical link belonging to the same priority class as the allocation request virtual link
すなわち、定数k1で括られたカッコ内の第１項は、割当要求仮想リンク追加後の使用物理リンク帯域の変動分、同第２項は、割当要求仮想リンクの割当前の使用物理リンク帯域の変動分であり、第１項のσ2(T)は、割当要求仮想リンクが新たに消費することになる物理リンク帯域の分散、Σσ2(Ti)は、統計多重効果が反映されたn0+n1本分の既存仮想リンクが現に消費している物理リンク帯域の分散であり、第１項では分散の和が求まるので統計多重効果が反映された値となる。 In other words, the first term in parentheses enclosed by the constant k1 is the fluctuation of the used physical link bandwidth after the addition of the allocation request virtual link, and the second term is the used physical link bandwidth before the allocation request virtual link is allocated. Σ 2 (T) in the first term is the distribution of the physical link bandwidth that is newly consumed by the allocation request virtual link, and Σσ 2 (Ti) is n0 + that reflects the statistical multiplexing effect This is the distribution of the physical link bandwidth currently consumed by n1 existing virtual links. Since the sum of the distributions is obtained in the first term, the value reflects the statistical multiplexing effect.
前記第２ケースでは、割当要求仮想リンクを割り当てることによる所要物理リンク帯域の増分である物理リンクコストClinkが次式(3)で与えられる。 In the second case, the physical link cost Clink, which is an increase in the required physical link bandwidth by allocating the allocation request virtual link, is given by the following equation (3).
n0：割当要求仮想リンクと異なる１つの優先クラスに属する仮想リンクのみが当該物理リンクを通過している物理リンク帯域共用の対象となっていた既存仮想ネットワークにおける通過仮想リンク本数
n1：割当要求仮想リンクと異なる１つの優先クラスに属する当該物理リンクを通過している割当要求仮想ネットワークにおける仮想リンク本数
n0: The number of passing virtual links in the existing virtual network that is the target of sharing the physical link bandwidth in which only the virtual link belonging to one priority class different from the allocation request virtual link passes through the physical link
n1: Number of virtual links in the allocation request virtual network passing through the physical link belonging to one priority class different from the allocation request virtual link
前記第３ケースでは、割当要求仮想リンクを割り当てることによる所要物理リンク帯域の増分である物理リンクコストClinkが次式(4)で与えられる。 In the third case, the physical link cost Clink, which is an increase in the required physical link bandwidth by allocating the allocation request virtual link, is given by the following equation (4).
n2：割当要求仮想ネットワークを構成する当該物理リンクを通過している仮想リンク本数 n2: Number of virtual links passing through the physical link constituting the allocation request virtual network
図５へ戻り、ステップＳ４では、注目する発着物理ノードの絞り込みが行われる。例えば図４(a)の例において、仮想ノードN1と物理ノードq2とが予め対応付けされていれば、仮想ノードN1にとっては、物理ノードn2およびその隣接ノードn1，n3が発着物理ノードの候補とされる。 Returning to FIG. 5, in step S4, the focused arrival / departure physical nodes are reduced. For example, in the example of FIG. 4A, if the virtual node N1 and the physical node q2 are associated in advance, for the virtual node N1, the physical node n2 and its adjacent nodes n1 and n3 Is done.
ステップＳ５では、前記物理ネットワークのトポロジー情報および既存仮想ネットワーク情報に基づいて、各物理ノードのコストが計算される。各物理ノードのコストは、当該物理ノードに仮想ノードが割り当てられ、当該仮想ノードで実行すべきサービス処理（割当対象サービス処理）を当該物理ノードで実行すると仮定したときの所要物理ノード帯域の増分で与えられる。例えば、統計多重されていない１つのサービス処理iを実行する際の所要物理ノード帯域Biを次式(5)の様に定義する。 In step S5, the cost of each physical node is calculated based on the topology information of the physical network and the existing virtual network information. The cost of each physical node is the increase in the required physical node bandwidth when it is assumed that a virtual node is allocated to the physical node and the service process to be executed on the virtual node (allocation target service process) is executed on the physical node. Given. For example, the required physical node bandwidth Bi for executing one service process i that is not statistically multiplexed is defined as in the following equation (5).
k2：物理ノードにおける許容輻輳確率に応じて予め指定された定数
Ti_ave：サービス処理i による使用物理ノード帯域の平均
σ(Ti)：サービス処理i による使用物理ノード帯域の標準偏差
k2: Constant specified in advance according to the allowable congestion probability in the physical node
Ti_ave: Average of used physical node bandwidth by service processing i σ (Ti): Standard deviation of used physical node bandwidth by service processing i
また、各物理ノードのコストは、前記各物理リンクの場合と同様に、既存サービス処理間でのノード帯域の共用状況および割当対象サービス処理が追加された後のノード帯域の共用状況が、以下の３つのケースのいずれに該当するのかに応じて、統計多重効果を考慮しながら計算される。 Also, the cost of each physical node is the same as in the case of each physical link described above. The sharing status of the node bandwidth between the existing service processes and the sharing status of the node band after the allocation target service process is added are as follows. Depending on which of the three cases is applicable, the calculation is performed considering the statistical multiple effect.
第１ケースは、図１０に示したように、割当対象サービス処理[●]（ここでは、高優先クラス）と同一の優先クラスのサービス処理のみを当該物理ノードに割り当てる既存スライス#3，#4が存在しており、割当対象サービス処理[●]が既存サービス処理[〇]と物理ノード帯域を共用できる場合である。 In the first case, as shown in FIG. 10, existing slices # 3 and # 4 in which only the service process of the same priority class as the allocation target service process [●] (here, the high priority class) is allocated to the physical node. Is present, and the allocation target service process [●] can share the physical node bandwidth with the existing service process [◯].
なお、第１ケースでは、図１１に示したように、割当要求スライスにおける先行する仮想リンク割当によって、割当対象サービス処理[●]と優先クラスが同一のサービス処理が当該物理ノードで実行されていても良い。 In the first case, as shown in FIG. 11, a service process having the same priority class as the allocation target service process [●] is executed on the physical node by the preceding virtual link allocation in the allocation request slice. Also good.
第２ケースは、図１２に示したように、割当要求スライスに割当対象サービス処理を割り当てることにより、それまで他の既存スライス#3，#4との間で物理ノード帯域を共用できていた割当要求スライスが、当該物理ノードで優先クラスの異なる複数のサービス処理が実行されることになって物理リンク帯域を共用できなくなる場合である。 In the second case, as shown in FIG. 12, by assigning the allocation target service process to the allocation request slice, the allocation of the physical node bandwidth that has been shared with other existing slices # 3 and # 4 until then can be performed. This is a case where the request slice cannot share the physical link bandwidth because a plurality of service processes with different priority classes are executed in the physical node.
第３ケースは、図１３に示したように、割当要求スライスにおいて優先クラスの異なる複数のサービス処理が当該物理ノードに既に割り当てられており、割当対象サービス処理が異なるスライスの既存サービス処理とノード帯域を共用できない場合である。 In the third case, as shown in FIG. 13, in the allocation request slice, a plurality of service processes with different priority classes have already been allocated to the physical node, and the existing service process and the node bandwidth of the slice with different allocation target service processes Is not possible to share.
以下、各ケースにおける所要物理ノード帯域の増加量の具体的な計算方法について説明する。本実施形態では、各サービス処理が消費する物理ノード帯域の変動分を消費物理ノード帯域の標準偏差σで表現する。そして、物理ノード帯域の共用による統計多重効果を計算結果に反映させるために、前記コスト計算部３０は、物理ノード帯域を共用する複数のサービス処理が消費する総物理ノード帯域の分散を、各サービス処理が単独で消費する物理ノード帯域の標準偏差σの二乗の積算値として計算し、総物理ノード帯域の変動分を当該積算値から求めた標準偏差で表現した。 Hereinafter, a specific calculation method of the increase amount of the required physical node bandwidth in each case will be described. In this embodiment, the fluctuation of the physical node bandwidth consumed by each service process is expressed by the standard deviation σ of the consumed physical node bandwidth. Then, in order to reflect the statistical multiplexing effect due to the sharing of the physical node bandwidth in the calculation result, the cost calculation unit 30 determines the distribution of the total physical node bandwidth consumed by a plurality of service processes sharing the physical node bandwidth for each service. The calculation is performed as an integrated value of the square of the standard deviation σ of the physical node bandwidth consumed by the process alone, and the variation of the total physical node bandwidth is expressed by the standard deviation obtained from the integrated value.
前記コスト計算部３０はさらに、物理ノード帯域を共用しない複数のサービス処理が消費する総物理ノード帯域の標準偏差を、各サービス処理が消費する物理ノード帯域の標準偏差の積算値として計算し、総物理ノード帯域の変動分を当該積算値で表現した。そして、割当要求仮想ネットワークの新規割当前後における消費物理ノード帯域の差分を所要物理ノード帯域の増分とするようにした。 The cost calculation unit 30 further calculates the standard deviation of the total physical node bandwidth consumed by a plurality of service processes not sharing the physical node bandwidth as an integrated value of the standard deviation of the physical node bandwidth consumed by each service processing, The fluctuation amount of the physical node band is expressed by the integrated value. Then, the difference of the consumed physical node bandwidth before and after the new allocation of the allocation request virtual network is set as the increment of the required physical node bandwidth.
前記第１ケースでは、割当対象サービス処理を新たに割り当てることによる所要物理ノード帯域の増分である物理ノードコストCnodeが次式(6)で求められる。但し、各シンボルは以下の様に定義される。 In the first case, the physical node cost Cnode, which is an increase in the required physical node bandwidth by newly allocating the allocation target service process, is obtained by the following equation (6). However, each symbol is defined as follows.
T_ave：割当対象サービス処理による使用物理ノード帯域の平均
σ(T)：割当対象サービス処理による使用物理ノード帯域の標準偏差
n0：割当対象サービス処理と同一優先クラスに属するサービス処理のみを実行する仮想ノードが当該物理ノードに割当てられている物理ノード帯域共用の対象となる既存仮想ネットワークにおける当該物理ノードで実行されるサービス処理数
n1：割当対象サービス処理と同一優先クラスに属する割当要求仮想ネットワークにおける当該物理ノードで実行されるサービス処理数
T_ave: Average used physical node bandwidth by allocation target service processing σ (T): Standard deviation of used physical node bandwidth by allocation target service processing
n0: Service process executed on the physical node in the existing virtual network that is the target of the physical node bandwidth sharing to which the virtual node that executes only the service process belonging to the same priority class as the allocation target service process is assigned to the physical node number
n1: Number of service processes executed on the physical node in the allocation request virtual network belonging to the same priority class as the allocation target service process
前記第２ケースでは、割当対象サービス処理を新たに割り当てることによる所要物理ノード帯域の増分である物理ノードコストCnodeが次式(7)で与えられる。 In the second case, the physical node cost Cnode, which is an increase in the required physical node bandwidth by newly allocating the allocation target service process, is given by the following equation (7).
n0：割当対象サービス処理と異なる１つの優先クラスに属するサービス処理のみを実行する仮想ノードが当該物理ノードに割当てられている物理ノード帯域共用の対象となっていた既存仮想ネットワークにおける当該物理ノードで実行されるサービス処理数
n1：割当対象サービス処理と異なる１つの優先クラスに属する割当要求仮想ネットワークにおける当該物理ノードで実行されるサービス処理数
n0: A virtual node that executes only a service process belonging to one priority class different from the allocation target service process is executed on the physical node in the existing virtual network that is the target of the physical node bandwidth sharing allocated to the physical node Service processing count
n1: Number of service processes executed on the physical node in the allocation request virtual network belonging to one priority class different from the allocation target service process
前記第３ケースでは、割当対象サービス処理を新たに割り当てることによる所要物理ノード帯域の増分である物理ノードコストCnodeが次式(8)で与えられる。 In the third case, the physical node cost Cnode, which is an increase in the required physical node bandwidth by newly allocating the allocation target service process, is given by the following equation (8).
n2：割当要求仮想ネットワークにおいて、当該物理ノードに割り当てられた仮想ノードで実行されているサービス処理数 n2: Number of service processes executed on the virtual node assigned to the physical node in the assignment request virtual network
図５へ戻り、ステップＳ６では、割当要求仮想リンクが接続する２つの仮想ノードに関して、割当候補となる全ての物理ノードを発着ノードとする最小コスト経路が順次に算出される。但し、仮想ノードが既に物理ノードに割り当てられている場合は、当該物理ノードに発着ノードが限定される。また、既に他の仮想ノードが割り当てられている物理ノードは発着ノード候補から除外される。 Returning to FIG. 5, in step S <b> 6, for the two virtual nodes to which the allocation request virtual link is connected, the minimum cost path having all the physical nodes as allocation candidates as the arrival and departure nodes is sequentially calculated. However, when the virtual node is already assigned to the physical node, the arrival / departure node is limited to the physical node. In addition, physical nodes to which other virtual nodes have already been assigned are excluded from the arrival / departure node candidates.
さらに、今回の発着ノードペアに対して算出された最小コスト経路に対応する物理パス経路のコストを算出し、最小のコストを与える物理パス経路を選択して仮想リンクを割り当てる。物理パス経路のコストは、当該物理パス経路を構成する各物理リンクのコストClinkと発着物理ノードのコストCnodeとの重み付き総和である。 Further, the cost of the physical path route corresponding to the minimum cost route calculated for the current arrival / departure node pair is calculated, the physical path route giving the minimum cost is selected, and the virtual link is assigned. The cost of the physical path route is a weighted sum of the cost Clink of each physical link constituting the physical path route and the cost Cnode of the arrival and departure physical nodes.
ステップＳ７では、全ての発着ノードペアに関して物理パス経路のコスト算出が完了したか否かが判断される。完了していなければステップＳ５へ戻り、注目する発着ノードペアを変更して物理ノードコストの計算および物理パス経路のコスト算出が繰り返される。 In step S7, it is determined whether or not the cost calculation of the physical path route has been completed for all the incoming / outgoing node pairs. If it has not been completed, the process returns to step S5, the attention node pair is changed, and the calculation of the physical node cost and the cost calculation of the physical path route are repeated.
ステップＳ８では、最小コストの物理パス経路に仮想リンクが割り当てられる。ステップＳ９では、全ての仮想リンクの割り当てが完了したか否かが判断される。完了していなければステップＳ２へ戻り、注目する仮想リンクを変更して物理パス経路のコスト算出および仮想リンクの割り当てが繰り返される。 In step S8, a virtual link is assigned to the physical path route with the lowest cost. In step S9, it is determined whether or not all virtual links have been assigned. If not completed, the process returns to step S2, the target virtual link is changed, and the cost calculation of the physical path route and the allocation of the virtual link are repeated.
本実施形態によれば、SDNにおいて、指定された優先クラスに基づくサービス品質へ影響が及ばない範囲で、各スライス間での物理リンク帯域および物理ノード帯域の共用を促進して、統計多重効果による所要物理リソース量の削減を最大化する仮想ネットワーク割当を実現できる。 According to this embodiment, in SDN, sharing of physical link bandwidth and physical node bandwidth between slices is promoted within a range that does not affect service quality based on a specified priority class, and statistical multiplexing effects are used. It is possible to realize virtual network allocation that maximizes the reduction of the required physical resource amount.
また、最小コスト経路計算を繰り返し実行することによって、所用物理リソース量の増加を最小化する物理パス経路に逐次的に各仮想リンクを割り当てるため、少ない計算量で仮想ネットワーク割当を実現できる。 Further, by repeatedly executing the minimum cost route calculation, each virtual link is sequentially assigned to the physical path route that minimizes the increase in the required physical resource amount, so that the virtual network assignment can be realized with a small amount of calculation.
更に、各仮想ノードは、予め当該仮想ノードに対応付けられた物理ノードまたは当該物理ノードに隣接する物理ノードの中の１個に割り当てられるため、仮想ノードへのアクセス遅延を抑えることができる。 Furthermore, since each virtual node is assigned to one of the physical nodes associated with the virtual node in advance or the physical node adjacent to the physical node, an access delay to the virtual node can be suppressed.
１…仮想ネットワーク割当装置，１０…ネットワーク情報入力部，２０…物理ノード候補選択部，３０…コスト計算部，３０１…物理リンクコスト計算部，３０２…物理ノードコスト計算部，４０…仮想ネットワーク割当部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Virtual network allocation apparatus, 10 ... Network information input part, 20 ... Physical node candidate selection part, 30 ... Cost calculation part, 301 ... Physical link cost calculation part, 302 ... Physical node cost calculation part, 40 ... Virtual network allocation part
Claims (12)
物理ネットワークのトポロジー情報、物理ネットワークへ割当済の既存仮想ネットワークの情報、および物理ネットワークへ新規に割り当てる割当要求仮想ネットワークの情報を取得する手段と、
前記各情報に基づいて、割当要求仮想ネットワークの各仮想ノードを割り当て可能な物理ノード候補を選択する手段と、
割当要求仮想ネットワークの新規割当による所要物理帯域の増分としてのコストを、物理帯域の共用による統計多重効果を反映して計算するコスト計算手段と、
割当要求仮想ネットワークの仮想リンクごとに物理ノード候補のペア間に最小コスト経路を計算し、最小コスト経路を与える物理ノード及び物理リンクに各仮想リンクおよび仮想ノードを割り当てる仮想ネットワーク割当手段とを具備し、
前記仮想ネットワーク割当手段は、前記コスト計算手段によりコストを更新しながら最小コスト経路の計算を繰り返すことを特徴とする仮想ネットワーク割当装置。 In a virtual network allocation device that allocates a virtual network that shares a physical bandwidth between SDN slices,
Means for acquiring physical network topology information, information on an existing virtual network allocated to the physical network, and information on an allocation request virtual network newly allocated to the physical network;
Means for selecting physical node candidates to which each virtual node of the allocation request virtual network can be allocated based on each information;
A cost calculating means for calculating a cost as an increase of a required physical bandwidth due to a new allocation of an allocation request virtual network, reflecting a statistical multiplexing effect due to sharing of the physical bandwidth;
A virtual network allocation means for calculating a minimum cost path between a pair of physical node candidates for each virtual link of an allocation request virtual network, and allocating each virtual link and virtual node to the physical link giving the minimum cost path; ,
The virtual network allocation device, wherein the virtual network allocation unit repeats calculation of a minimum cost path while updating the cost by the cost calculation unit.
前記コスト計算手段は、割当要求仮想ネットワークの新規割当による所要物理リンク帯域の増分を物理リンクコストとして計算し、
前記仮想ネットワーク割当手段は、物理リンクコストに基づいて最小コスト経路を算出することを特徴とする請求項１に記載の仮想ネットワーク割当装置。 The physical band includes a physical link band;
The cost calculating means calculates an increase of a required physical link bandwidth due to a new allocation of an allocation request virtual network as a physical link cost,
The virtual network allocation apparatus according to claim 1, wherein the virtual network allocation unit calculates a minimum cost path based on a physical link cost.
前記コスト計算手段は、割当要求仮想ネットワークの新規割当による所要物理ノード帯域の増分を物理ノードコストとして計算し、
前記仮想ネットワーク割当手段は、物理ノードコストに基づいて最小コスト経路を算出することを特徴とする請求項１に記載の仮想ネットワーク割当装置。 The physical band includes a physical node band;
The cost calculating means calculates an increase in required physical node bandwidth due to new allocation of an allocation request virtual network as a physical node cost,
The virtual network allocation apparatus according to claim 1, wherein the virtual network allocation unit calculates a minimum cost path based on a physical node cost.
前記コスト計算手段は、割当要求仮想ネットワークの新規割当による所要物理リンクコストおよび所要物理ノードコストの各増分を物理リンクコストおよび物理ノードコストとして計算し、
前記仮想ネットワーク割当手段は、物理リンクコストおよび物理ノードコストの重み付き総和に基づいて最小コスト経路を算出することを特徴とする請求項１に記載の仮想ネットワーク割当装置。 The physical band includes a physical link band and a physical node band;
The cost calculating means calculates each increment of a required physical link cost and a required physical node cost due to a new allocation of an allocation request virtual network as a physical link cost and a physical node cost,
The virtual network allocation apparatus according to claim 1, wherein the virtual network allocation unit calculates a minimum cost path based on a weighted sum of a physical link cost and a physical node cost.
物理リンク帯域を共用する複数の仮想リンクが消費する総物理リンク帯域の分散を、各仮想リンクが単独で消費する物理リンク帯域の標準偏差の二乗の積算値として計算し、総物理リンク帯域を当該積算値から求めた標準偏差を使って表し、
物理リンク帯域を共用しない複数の仮想リンクが消費する総物理リンク帯域の標準偏差を、各仮想リンクが消費する物理リンク帯域の標準偏差の積算値として計算し、総物理リンク帯域を計算した標準偏差を使って表し、
割当要求仮想ネットワークの新規割当前後における消費物理リンク帯域の差分を前記所要物理リンク帯域の増分とすることを特徴とする請求項２または４に記載の仮想ネットワーク割当装置。 The cost calculation means includes
Calculate the distribution of the total physical link bandwidth consumed by multiple virtual links sharing the physical link bandwidth as the integrated value of the square of the standard deviation of the physical link bandwidth consumed by each virtual link, and calculate the total physical link bandwidth Expressed using the standard deviation obtained from the integrated value,
The standard deviation of the total physical link bandwidth calculated by calculating the standard deviation of the total physical link bandwidth consumed by multiple virtual links that do not share the physical link bandwidth as the integrated value of the standard deviation of the physical link bandwidth consumed by each virtual link. Is expressed using
5. The virtual network allocation apparatus according to claim 2, wherein a difference in consumed physical link bandwidth before and after new allocation of an allocation request virtual network is set as an increment of the required physical link bandwidth.
物理ノード帯域を共用する複数のサービス処理が消費する総物理ノード帯域の分散を、各サービス処理が単独で消費する物理ノード帯域の標準偏差の二乗の積算値として計算し、総物理ノード帯域を当該積算値から求めた標準偏差を使って表し、
物理ノード帯域を共用しない複数のサービス処理が消費する総物理ノード帯域の標準偏差を、各サービス処理が消費する物理ノード帯域の標準偏差の積算値として計算し、総物理ノード帯域を計算した標準偏差を使って表し、
割当要求仮想ネットワークの新規割当前後における消費物理ノード帯域の差分を前記所要物理ノード帯域の増分とすることを特徴とする請求項３または４に記載の仮想ネットワーク割当装置。 The cost calculation means includes
The variance of the total physical node bandwidth consumed by multiple service processes sharing the physical node bandwidth is calculated as an integrated value of the square of the standard deviation of the physical node bandwidth consumed by each service process, and the total physical node bandwidth is calculated Expressed using the standard deviation obtained from the integrated value,
The standard deviation of the total physical node bandwidth is calculated by calculating the standard deviation of the total physical node bandwidth consumed by multiple service processes that do not share the physical node bandwidth as the integrated value of the standard deviation of the physical node bandwidth consumed by each service process. Is expressed using
5. The virtual network allocation apparatus according to claim 3, wherein a difference in consumed physical node bandwidth before and after new allocation of an allocation request virtual network is set as an increment of the required physical node bandwidth.
物理ネットワークのトポロジー情報、物理ネットワークへ割当済の既存仮想ネットワークの情報、および物理ネットワークへ新規に割り当てられる割当要求仮想ネットワークの情報を取得する手順と、
前記各情報に基づいて、割当要求仮想ネットワークの各仮想ノードを割り当て可能な物理ネットワークの物理ノード候補を選択する手順と、
割当要求仮想ネットワークの新規割当による所要物理帯域の増分としてのコストを、物理帯域の共用による統計多重効果を反映して計算する手順と、
割当要求仮想ネットワークの一の仮想リンクに接続する物理ノード候補のペア間に最小コスト経路を計算する手順とを含み、
仮想リンクおよび物理ノード候補のペアごとに、各物理帯域のコストを更新しながら最小コスト経路の計算を繰り返し、最小コスト経路を与える物理ノード及び物理リンクに各仮想リンクおよび仮想ノードを割り当てることを特徴とする仮想ネットワーク割当方法。 In a virtual network allocation method for calculating a virtual network allocation that shares a physical bandwidth between SDN slices,
A procedure for acquiring physical network topology information, information on an existing virtual network allocated to the physical network, and information on an allocation request virtual network newly allocated to the physical network;
A procedure for selecting physical node candidates of a physical network to which each virtual node of the allocation request virtual network can be allocated based on each information;
A procedure for calculating a cost as an increase of a required physical bandwidth due to a new allocation of an allocation request virtual network reflecting a statistical multiplexing effect due to sharing of the physical bandwidth;
Calculating a minimum cost path between a pair of physical node candidates connected to one virtual link of an allocation request virtual network,
For each virtual link and physical node candidate pair, the calculation of the minimum cost path is repeated while updating the cost of each physical band, and each virtual link and virtual node is assigned to the physical node and physical link that give the minimum cost path A virtual network allocation method.
割当要求仮想ネットワークの新規割当による所要物理リンク帯域の増分を物理リンクコストとして最小コスト経路を算出することを特徴とする請求項７に記載の仮想ネットワーク割当方法。 The physical band includes a physical link band;
8. The virtual network allocation method according to claim 7, wherein the minimum cost path is calculated using an increase in required physical link bandwidth due to new allocation of an allocation request virtual network as a physical link cost.
割当要求仮想ネットワークの新規割当による所要物理ノード帯域の増分を物理ノードコストとして最小コスト経路を算出することを特徴とする請求項７に記載の仮想ネットワーク割当方法。 The physical band includes a physical node band;
8. The virtual network allocation method according to claim 7, wherein a minimum cost path is calculated by using an increase in required physical node bandwidth due to new allocation of an allocation request virtual network as a physical node cost.
割当要求仮想ネットワークの新規割当による所要物理リンクコストおよび所要物理ノードコストの各増分を物理リンクコストおよび物理ノードコストとして計算し、当該物理リンクコストおよび物理ノードコストの重み付き総和に基づいて最小コスト経路を算出することを特徴とする請求項７に記載の仮想ネットワーク割当方法。 The physical band includes a physical link band and a physical node band;
Calculate the increments of the required physical link cost and the required physical node cost due to the new allocation of the allocation request virtual network as the physical link cost and the physical node cost, and based on the weighted sum of the physical link cost and the physical node cost, the minimum cost path The virtual network allocation method according to claim 7, wherein the virtual network allocation method is calculated.
物理リンク帯域を共用する複数の仮想リンクが消費する総物理リンク帯域の分散を、各仮想リンクが単独で消費する物理リンク帯域の標準偏差の二乗の積算値として計算し、総物理リンク帯域を当該積算値から求めた標準偏差を使って表し、
物理リンク帯域を共用しない複数の仮想リンクが消費する総物理リンク帯域の標準偏差を、各仮想リンクが消費する物理リンク帯域の標準偏差の積算値として計算し、総物理リンク帯域を計算した標準偏差を使って表し、
割当要求仮想ネットワークの新規割当前後における消費物理リンク帯域の差分を前記所要物理リンク帯域の増分とすることを特徴とする請求項８または１０に記載の仮想ネットワーク割当方法。 The procedure for calculating the cost is as follows:
Calculate the distribution of the total physical link bandwidth consumed by multiple virtual links sharing the physical link bandwidth as the integrated value of the square of the standard deviation of the physical link bandwidth consumed by each virtual link, and calculate the total physical link bandwidth Expressed using the standard deviation obtained from the integrated value,
The standard deviation of the total physical link bandwidth calculated by calculating the standard deviation of the total physical link bandwidth consumed by multiple virtual links that do not share the physical link bandwidth as the integrated value of the standard deviation of the physical link bandwidth consumed by each virtual link. Is expressed using
11. The virtual network allocation method according to claim 8, wherein a difference in consumed physical link bandwidth before and after new allocation of an allocation request virtual network is set as an increment of the required physical link bandwidth.
物理ノード帯域を共用する複数のサービス処理が消費する総物理ノード帯域の分散を、各サービス処理が単独で消費する物理ノード帯域の標準偏差の二乗の積算値として計算し、総物理ノード帯域を当該積算値から求めた標準偏差を使って表し、
物理ノード帯域を共用しない複数のサービス処理が消費する総物理ノード帯域の標準偏差を、各サービス処理が消費する物理ノード帯域の標準偏差の積算値として計算し、総物理ノード帯域を計算した標準偏差を使って表し、
割当要求仮想ネットワークの新規割当前後における消費物理ノード帯域の差分を前記所要物理ノード帯域の増分とすることを特徴とする請求項９または１０に記載の仮想ネットワーク割当方法。 The procedure for calculating the cost is as follows:
The variance of the total physical node bandwidth consumed by multiple service processes sharing the physical node bandwidth is calculated as an integrated value of the square of the standard deviation of the physical node bandwidth consumed by each service process, and the total physical node bandwidth is calculated Expressed using the standard deviation obtained from the integrated value,
The standard deviation of the total physical node bandwidth is calculated by calculating the standard deviation of the total physical node bandwidth consumed by multiple service processes that do not share the physical node bandwidth as the integrated value of the standard deviation of the physical node bandwidth consumed by each service process. Is expressed using
The virtual network allocation method according to claim 9 or 10, wherein a difference in consumed physical node bandwidth before and after new allocation of an allocation request virtual network is set as an increment of the required physical node bandwidth.
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