特許 5914753 電力を意識した接続拠点の設計および自動設定

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5914753

(24)【登録日】2016年4月8日

(45)【発行日】2016年5月11日

(54)【発明の名称】電力を意識した接続拠点の設計および自動設定

(51)【国際特許分類】

   H04L 12/751 20130101AFI20160422BHJP

   H04L 12/46 20060101ALI20160422BHJP

【ＦＩ】

   H04L12/751

   H04L12/46 M

【請求項の数】2

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2015-510485(P2015-510485)

(86)(22)【出願日】2013年5月3日

(65)【公表番号】特表2015-519826(P2015-519826A)

(43)【公表日】2015年7月9日

(86)【国際出願番号】US2013039492

(87)【国際公開番号】WO2013166404

(87)【国際公開日】20131107

【審査請求日】2014年12月24日

(31)【優先権主張番号】13/464,651

(32)【優先日】2012年5月4日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】391030332

【氏名又は名称】アルカテル−ルーセント

(74)【代理人】

【識別番号】110001173

【氏名又は名称】特許業務法人川口國際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ベジェラーノ，イーガイ

(72)【発明者】

【氏名】バスデバン，スダルシャン

【審査官】 安藤 一道

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１９９８３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１４６７８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／０２０１３８０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−０１９３０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 河野 義幸、他４名，動的な物理リンク数制御によるスイッチ省電力化手法の提案，電子情報通信学会技術研究報告，社団法人電子情報通信学会，２００８年 ２月２８日，第107巻 第525号，pp.343-348

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｌ １２／７５１

Ｈ０４Ｌ １２／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１のコアルータを有する接続拠点ノードの内部にあるネットワーク要素をアクティブ化する方法であって、前記第１のコアルータが１又は複数のラインカードを有し、前記ラインカードの各々が複数のポートを有しており、前記アクティブ化は接続拠点ノードの前記ポートの各々に接続された各アクセスノードのトラフィック需要に関するものである、方法において、
前記アクセスノードの極大トラフィック需要に基づいて、前記アクセスノードがそれぞれ接続された前記ポートのそれぞれのアクティブ化しきい値を計算するステップと、
特定の時点におけるトラフィック需要を決定するステップと、
それぞれのアクティブ化しきい値をトラフィック需要が超える場合には、ラインカード上の特定のポートをアクティブ化するステップと、
それぞれのアクティブ化しきい値をトラフィック需要が超えない場合には、前記特定のポートを電力最小化モードに設定するステップと
を含み、前記ラインカード上のいずれのポートもアクティブ化されない場合には、前記複数のラインカードの中の１つのラインカードが電力最小化モードに設定される、方法。

【請求項2】

第１のコアルータを有する接続拠点ノードの内部にあるネットワーク要素をアクティブ化するシステムであって、前記第１のコアルータが１又は複数のラインカードを有し、前記ラインカードの各々が複数のポートを有しており、前記アクティブ化は接続拠点ノードの前記ポートの各々に接続された各アクセスノードのトラフィック需要に関するものである、システムにおいて、
前記アクセスノードの極大トラフィック需要に基づいて計算された、前記アクセスノードがそれぞれ接続された前記ポートのそれぞれのアクティブ化しきい値を有するメモリと、
トラフィック需要がそのポートと関連するそれぞれのアクティブ化しきい値を超える場合には、ラインカード上の特定のポートをアクティブ化し、
トラフィック需要がそれぞれのアクティブ化しきい値を超えない場合には、前記特定のポートを電力最小化モードに設定し、
前記ラインカード上のいずれのポートもアクティブ化されない場合には、前記複数のラインカードの中の１つのラインカードを電力最小化モードに設定するコントローラと
を備えている、システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、一般に、接続拠点の間の接続に関し、特に、電力消費を最小化しながら、予想されるトラフィックに適応するように、１つの接続拠点の内部においてどのネットワーク要素が給電されるのかを設定する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

現在の通信ネットワークは、トラフィック負荷とは独立に、ほぼ一定の電力で動作する。一時的トラフィック需要が、ネットワーク容量全体よりも、実質的に小さいことがあり得る。トラフィック需要とネットワーク容量との間の著しい不一致は、ネットワークサービスプロバイダによる容量の過剰供給だけではなく、時間経過に伴うネットワークトラフィックの著しい変動の結果であるということが、一般的に受け入れられている。

【0003】

インターネットのバックボーンは、接続拠点（ＰｏＰ）からなるネットワークで構成されているため、各個別のＰｏＰのエネルギ消費を最適化することは、ネットワーク全体にわたる電力効率性を達成する手段として機能し得る。

【0004】

現代のＩＰネットワークでは、各ＰｏＰは、同じ位置に配置され以下のように相互に接続されている複数のコアルータとアクセスルータとから構成されている。アクセスルータは、地域ネットワークの端点として機能し、コアルータに接続されている。所与のＰｏＰのコアルータは、典型的には、フルメッシュで共に接続されている。それに加えて、１つのＰｏＰのコアルータは、１つまたは複数の異なるＰｏＰのコアルータに接続されている。更に、現在の実務においては、異なるＰｏＰのコアルータの間の接続性は、複数の物理リンクを結合して単一の論理リンクとするリンクアグリゲーション（または、リンクバンドリングとも等しく称される）を用いるのが典型的である。

【0005】

利用可能なネットワーク容量と一時的なトラフィック需要との間にギャップがあることにより、ネットワークの電力消費を削減しながら、ネットワークのパフォーマンスに著しく影響することなく、ネットワークコンポーネントを非アクティブ化する機会が与えられる。従って、ネットワークのパフォーマンスに著しく影響することなく、ＰｏＰ内部での電力消費を削減するために、どのネットワークコンポーネントを非アクティブ化すべきか、またはその代わりにアクティブ化すべきかを決定することができるシステムまたは方法を有することが望ましい。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ネットワークのパフォーマンスに著しく影響することなく、ＰｏＰにおける電力消費を最小化するための方法およびシステムを提供することが、本発明の目的である。

【課題を解決するための手段】

【0007】

よって、本発明の一態様によると、第１のコアルータを有する接続拠点ノードの内部にあるネットワーク要素をアクティブ化する方法であって、１組のラインカードが第１のコアルータと関連するそれぞれのポートを有しており、アクティブ化は接続拠点ノードと関連するトラフィック需要に関するものである、方法が提供され、この方法は、１組のラインカードの各ポートがそれぞれのアクティブ化しきい値（ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）を有する１組のアクティブ化しきい値を計算するステップと、特定の時点におけるトラフィック需要を決定するステップと、それぞれのアクティブ化しきい値をトラフィック需要が超える場合には、ラインカード上の特定のポートをアクティブ化するステップと、それぞれのアクティブ化しきい値をトラフィック需要が超えない場合には、特定のポートを電力最小化モードに設定するステップとを含んでおり、ラインカード上のいずれのポートもアクティブ化されない場合には、１組のラインカードの中の１つのラインカードが電力最小化モードに設定される。

【0008】

本発明の別の態様によると、第１のコアルータを有する接続拠点ノードの内部にあるシステムであって、１組のラインカードが、第１のコアルータと関連するそれぞれのポートと、接続拠点ノードと関連するトラフィック需要とを有している、システムが提供され、このシステムは、アクティブ化しきい値が１組のラインカードのポートと関連している１組のアクティブ化しきい値を有するメモリと、トラフィック需要がそのポートと関連するそれぞれのアクティブ化しきい値を超える場合には、ラインカード上の特定のポートをアクティブ化し、トラフィック需要がそれぞれのアクティブ化しきい値を超えない場合には、特定のポートを電力最小化モードに設定し、ラインカード上のいずれのポートもアクティブ化されない場合には、１組のラインカードの中の１つのラインカードを電力最小化モードに設定するコントローラと、を備えている。

【0009】

注記：以下では、説明と図面とは、単に、本発明の原理を例証しているに過ぎない。よって、当業者であれば、本明細書において明示的に記載または図示されていなくとも、本発明の原理を具体化しその精神および範囲に含まれる様々なアレンジメントを工夫することができるということが、認識されるであろう。更に、本明細書に記載されているすべての例は、本発明の原理とこの技術分野を進展させるように発明者らによって貢献がなされた概念とを理解する際に、明確に読者の助けとなる教育的目的のみのためのものであることが主に意図されており、そのように特に記載されている例および条件に限定されることのないものとして、解釈されるべきである。更には、その特定の例だけではなく、本発明の原理、態様、および実施形態を記載している本明細書におけるすべての言明は、その均等物に及ぶことが意図されている。

【0010】

本発明は、図面を参照しながらの本発明の実施形態に関する以下の詳細な説明から、更に理解されるであろう。なお、図面においては、同様の参照番号が、同様の要素を表すために用いられている。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】従来技術による接続用のリンクを有するＰｏＰのネットワークを示す図である。

【図2】本発明の一実施形態による接続用のリンクを有するＰｏＰのネットワークを示す図である。

【図3A】本発明の一実施形態によるＰｏＰとそのアクセスポート構成とを示す図である。

【図3B】本発明の一実施形態によるＰｏＰとそのアクセスポート構成とを示す図である。

【図4A】本発明の別の実施形態によるＰｏＰとそのアクセスポート構成とを示す図である。

【図4B】本発明の別の実施形態によるＰｏＰとそのアクセスポート構成とを示す図である。

【図5】本発明の別の実施形態によるＰｏＰを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下の説明においては、多数の特定の詳細が、述べられている。しかし、本発明の実施形態はこれらの特定の詳細なしで実現され得ると、理解される。他の場合には、この説明の理解を曖昧にしないために、広く知られている回路、構造および技術が、詳細に示されていない。しかし、当業者には、本発明がそのような特定の詳細なしで実現され得ることが、認識されるであろう。他の場合には、本発明を曖昧にしないために、制御構造、ゲートレベル回路および完全なソフトウェア命令シーケンスが、詳細に示されていない。当業者であれば、含まれている説明を用いることにより、不要な実験をしなくとも、適切な機能性を実現することができるであろう。

【0013】

本明細書において「一実施形態」、「ある実施形態」、「例示的な実施形態」などに言及していることは、記載されている実施形態はある特定の特徴、構造、または特性を含み得るが、すべての実施形態がその特定の特徴、構造、または特性を必ずしも含むとは限らないことを示している。更に、そのような字句が、必ずしも、同一の実施形態に言及しているとは限らない。更に、ある特定の特徴、構造、または特性がある実施形態と共に記載されているときには、そのような特徴、構造、または特性を、明示的に記載されているかどうかとは関係なく、他の実施形態と共に実現することは当業者の知識の範囲内であるということが、提示されている。

【0014】

以下の説明と特許請求の範囲とにおいては、「結合されている」および「接続されている」という用語が、それらの派生語と共に、用いられることがあり得る。これらの用語が相互に対して同意語としては意図されていない、ということを理解すべきである。「結合されている」とは、２またはそれよりも多くの要素が、相互に直接の物理的または電気的接触関係にある場合またはそのような関係にない場合もあり得るが、相互に対して協働または相互作用することを示すために用いられる。「接続されている」とは、相互に結合されている２つまたはそれよりも多くの要素の間の通信の確立を示すために用いられる。

【0015】

図に示されている技術は、１つまたは複数の電子デバイス（例えば、ネットワーク要素）上に記憶され、その上で実行されるコードおよびデータを用いて、実装され得る。そのような電子デバイスは、（例えば、磁気ディスク、光ディスク、ランダムアクセスメモリ、リードオンリメモリ、フラッシュメモリデバイスなどの）マシン記憶媒体および（例えば、搬送波、赤外信号、デジタル信号など、伝播される信号の電気的、光学的、音響的、または他の形式などの）マシン通信媒体などのマシン可読な媒体を用いて、コードおよびデータを、（内部的に、および、ネットワークを経由して他の電子デバイスを用いて）記憶および通信する（内部的に、および、ネットワークを経由して他の電子デバイスを用いて）。更に、そのような電子デバイスは、典型的には、記憶デバイス、１つまたは複数のユーザ入力／出力デバイス（例えば、キーボードおよび／またはディスプレイ）、ならびにネットワーク接続など、１つまたは複数の他のコンポーネントに結合されている１つまたは複数のプロセッサの集合を含む。プロセッサの集合と他のコンポーネントとの結合は、典型的には、１つまたは複数のバスおよびブリッジ（バスコントローラとも称される）を通じて、である。記憶デバイスとネットワークトラフィックを運ぶ信号とは、それぞれが、１つまたは複数のマシン記憶媒体とマシン通信媒体とを表す。よって、所与の電子デバイスの記憶デバイスは、典型的には、その電子デバイスの１つまたは複数のプロセッサの集合上で実行されるためのコードおよび／またはデータを記憶する。もちろん、本発明の一実施形態の１つまたは複数の部分が、ソフトウェア、ファームウェア、および／またはハードウェアの異なる組合せを用いて実装されることは、あり得る。

【0016】

本明細書において用いられているネットワーク要素（例えば、ルータ、スイッチ、ブリッジ）とは、ネットワーク（例えば、他のネットワーク要素、コンピュータ端末局など）上の他の機器と通信により相互接続するハードウェアおよびソフトウェアを含むネットワーク接続機器の１つである。顧客のコンピュータ端末局（例えば、ワークステーション、ラップトップ、パームトップ、携帯電話など）は、インターネット経由で提供されるコンテンツ／サービス、および／または、インターネットなどの関連するネットワーク上に提供されるコンテンツ／サービスに、アクセスする。これらのコンテンツおよび／またはサービスは、典型的には、サービスまたはコンテンツプロバイダに属する１つまたは複数のサーバ計算端末局によって提供され、公開ウェブページ（無料コンテンツ、店先、サーチサービスなど）、私的なウェブページ（例えば、電子メールサービスを提供するユーザ名／パスワードによってアクセスされるウェブページなど）、ＶＰＮ経由の企業ネットワークなどを含み得る。典型的には、顧客の計算端末局は、（例えば、アクセスネットワークに結合されている顧客宅の機器を経由し、アクセスネットワークには無線で）エッジネットワーク要素に結合されており、これらのエッジネットワーク要素は、インターネットのコアネットワーク要素経由で、サーバ計算端末局に結合されている。

【0017】

以下の図面では、同様の参照番号が、同様の要素を表すのに用いられている。

【0018】

第１の例
電力を意識したＰｏＰ設計および自動設定の効果を示唆している例証のための例を、図１および図２で見ることができる。図１に示されている３つのＰｏＰ１０２、１０４、および１０６を備えたネットワークを考察しよう。この例の目的は、ＰｏＰ−Ｂ１０４およびＰｏＰ−Ｃ１０６と称されている他の２つのＰｏＰとのＰｏＰ−Ａ１０２の相互接続に着目することである。どのコアルータもすべての地域ネットワーク１３２、１３４、および１３６に接続されていることが仮定される。ＰｏＰ−Ａは、４つのコアルータ（ＣＲ）１１２、１１４、１１６、および１１８を含んでおり、これらのコアルータは、それぞれが、２つの１００Ｇｂｐｓのポートである１２２ａおよび１２２ｂ、１２２ｃおよび１２２ｄ、１２２ｅおよび１２２ｆ、１２２ｇおよび１２２ｈをＰｏＰ間での通信のためにそれぞれ有している。この例では、ＰｏＰ−Ａと他のＰｏＰのそれぞれとの間のトラフィック需要は、ピーク需要の期間の間は２００Ｇｂｐｓであり、谷に対応する期間の間はわずか１００Ｇｂｐｓである。図１は、これらのＰｏＰが、２倍も過剰提供されていることを示している。図１の例により、ＰｏＰ−Ａ１０２と他の２つのＰｏＰ１０４および１０６との間の相互接続のために、２つの可能性が許容されることに気付くべきである。この例では、ポートの電力消費を除外して、各ルータ（シャーシ）は１０ｋＷの電力フットプリントを有し、各ポートは５ｋＷの電力フットプリントを有すると仮定する。

【0019】

次に、４つの異なるシナリオにおける電力消費が、列挙される。最初の３つでは、図１に示されているリンクアグリゲーション（リンクバンドリングとも称される）に基づくＰｏＰの接続性について考察し、他方で、別のＰｏＰ設計の効果は、図２に示されている。

【0020】

常にオン：この場合は、すべてのネットワーク要素が、常に電力を供給されている。単純な計算によると、全電力消費は、次の通りである。
４・（１０＋２・５）＝８０ｋＷ

【0021】

明示的な過剰提供：この場合は、ネットワークはピーク需要の下で動作していると仮定し、ネットワークが２倍の比率で過剰提供されているという事実を、単純に利用する。よって、例えば、ピーク需要を満たし、
２・（１０＋２・５）＝４０ｋＷ
という全電力消費を生じながら、コアルータの２つを付随的なリンクと共にオフにすることが可能である。

【0022】

トラフィック変動の利用：次のシナリオは、図１に示されている接続性を仮定して、昼間のトラフィック変動を利用することによるエネルギの節約を示している。需要が低い状況の下では、それぞれが単一のアクティブなポートを備えた２つのアクティブなルータだけが必要とされる。単純な計算によると、この場合の全電力消費は、次の通りであることが示される。
２・（１０＋５）＝３０ｋＷ

【0023】

代替的なネットワーク設計：このシナリオは、ＰｏＰ内部のトポロジを再設計することの結果として生じる省エネルギの例証である。同様の参照番号が同様のＰｏＰとネットワーク要素とを指している図２に示されているトポロジを、考察しよう。図２におけるトポロジの変更は、図１のＰｏＰ内部リンク１２２ａ−１２２ｈと比較すると、ＰｏＰ内部リンク２２４ａ−２２４ｈのための接続が異なることである。トラフィック需要が低い場合には、
（１０＋２・５）＝２０ｋＷ
という全電力消費を生じる単一のルータ以外のすべてをオフにできることが、容易にわかる。

【0024】

最後の２つのシナリオのそれぞれの結果として、２つのアクティブなポートが生じる。

【0025】

電力消費の差は、これら２つのシナリオが異なる数のアクティブなコアルータを必要とすることから生じる。このように、「常にオン」であるネットワークから、注意深く設計されており過剰提供とトラフィック変動とを利用可能であるネットワークに移行することにより、電力を４分の１に削減することが、観察され得る。

【0026】

上述した例は、２つのルータと２つのポート／ルータとから構成される単純な場合においても、注意深いネットワーク設計と自動設定とを用いることで、著しい電力の節約が達成され得ることを示している。

【0027】

ネットワークモデル
一般的な表現として、２つのレベルのＩＰバックボーンネットワークが考察される。ネットワークレベルと称される高い方のレベルでは、ネットワークは、複数の接続拠点（ＰｏＰ）で構成されている。各ＰｏＰは、地域ネットワークに通信サービスを提供し、また、いくつかの他のＰｏＰにも接続されている。ＰｏＰのネットワークを表しているグラフは、ネットワークグラフと称される。

【0028】

各ＰｏＰの内部トポロジが、ＩＰバックボーンネットワークの低い方のレベルを構成する。この場合、各ＰｏＰは、複数のＩＰコアルータ（ＣＲ）で構成されている。ＣＲは、内部リンクと外部リンクとの両方を有するが、内部リンクとは、同一のＰｏＰの内部にある２つのＣＲの間の接続であり、他方で、外部リンクとは、異なるＰｏＰにおける２つのＣＲの間の接続か、または、ＣＲとアクセスネットワークとの間の接続である。個々のＰｏＰと、他のＰｏＰおよびアクセスネットワークに対するそのリンクとの内部トポロジは、ＰｏＰグラフと称される。

【0029】

一般的な表現として、２つのレベルのＩＰバックボーンネットワークが考察される。ネットワークレベルと称される高い方のレベルでは、ネットワークは、複数の接続拠点（ＰｏＰ）で構成されている。各ＰｏＰは、地域ネットワークに通信サービスを提供し、また、いくつかの他のＰｏＰにも接続されている。ＰｏＰのネットワークを表しているグラフは、ネットワークグラフと称される。

【0030】

各ＰｏＰの内部トポロジが、ＩＰバックボーンネットワークの低い方のレベルを構成する。この場合、各ＰｏＰは、複数のＩＰコアルータ（ＣＲ）で構成されている。ＣＲは、内部リンクと外部リンクとの両方を有するが、内部リンクとは、同一のＰｏＰの内部にある２つのＣＲの間の接続であり、他方で、外部リンクとは、異なるＰｏＰにおける２つのＣＲの間の接続か、または、ＣＲとアクセスネットワークとの間の接続である。個々のＰｏＰと、他のＰｏＰおよびアクセスネットワークに対するそのリンクとの内部トポロジは、ＰｏＰグラフと称される。

【0031】

各ＰｏＰであるＡは、Ｇ（Ｖ，Ｕ，Ｅ）によって示され、ここで、Ｖ＝｛ｖ_１，・・・，ｖ_Ｎ｝は、このＰｏＰの内部にあるＮ個の同一のＣＲの集合を表している。Ｕ＝｛ｕ_１，・・・，ｕ_Ｍ｝は、他のＰｏＰとＰｏＰであるＡに接続された地域ネットワークとを表すＭ個のアクセスノード（ＡＮ）の集合である。ＡＮは、このモデルにおけるトラフィックのソースと宛先とを構成する。集合Ｅは、ＰｏＰであるＡの内部および外部接続を定義する。各リンクは、１単位に正規化された容量を備えている。集合ＥはＡＮの間のどのようなリンクも含まないことに注意すべきである。また、グラフＧはマルチグラフであり得る、すなわち、２つの隣接するノードは複数のリンクで接続され得る、ということにも注意すべきである。以下のように、２つの可能性のあるＰｏＰアーキテクチャが考察される：

【0032】

１．複数のシングルシャーシシステム：このアーキテクチャでは、各ＣＲはシングルシャーシシステムであり、その結果、ルータポートの中のいくつかは、ＰｏＰ内部の通信のために用いられる。このアーキテクチャを考察するときには、システムがＮ個のＣＲを備えていると仮定する。

【0033】

２．単一のマルチシャーシシステム：マルチシャーシルータにより、複数のシャーシが相互に集まって単一の論理ルータを形成することが可能になる。このようなアーキテクチャでは、いくつかのラインカードシャーシが、それらのバックプレーンを経由して、ノンブロッキングでスケーラブルなスイッチファブリックマトリクス（ｎｏｎ−ｂｌｏｃｋｉｎｇ ｓｃａｌａｂｌｅ ｓｗｉｔｃｈ ｆａｂｒｉｃ ｍａｔｒｉｘ）に接続される。よって、すべてのポートが、外部リンクのために用いられる。このアーキテクチャを考察するときには、単一のＣＲがＮ個のシャーシを備えていると仮定する。

【0034】

考察されているアーキテクチャとは関係なく、１シャーシ当たりＬ個のラインカードと、１ラインカードあたりＰ個のポートとを仮定する。更に、ネットワークにおけるすべてのコンポーネント、シャーシ、ラインカードまたはポートが、動作のスリープモードをサポートすると仮定する。すなわち、各デバイスは、要求に応じて、スリープモードに切り替えることが可能である。デバイスは、スリープモードでは電力を消費しない、と仮定する。特に、ＣＲの全電力消費Ｔは、次の数式によって与えられる。

【0035】

【数1】

【0036】

この数式において、Ｗ_ｃ、Ｗ_ｌ、およびＷ_ｐは、各シャーシ、ラインカードおよびポートの電力消費をそれぞれ示す。Ｎ_ａ≦ＮはアクティブなＣＲの数を示し、Ｌ_ｉ（１≦ｉ≦Ｎ_ａ）はｉ番目のアクティブなＣＲにおけるアクティブなラインカードの個数を示し、Ｐ_ｉｊ（１≦ｉ≦Ｎ_ａ，１≦ｊ≦Ｌ_ｉ）はｉ番目のアクティブなＣＲのｊ番目のアクティブなラインカードにおけるアクティブなポートの個数を示す。

【0037】

１対のＡＮであるｕ_ｉおよびｕ_ｊ∈Ｕの間にある時間変動するトラフィック需要ｆ_ｉ，ｊ（ｔ）は予め知られていること、そして、すべての需要は一時的需要行列Ｆ（ｔ）によって表されることが、仮定される。この行列の（ｉ，ｊ）番目のエントリは、ｆ_ｉ，ｊ（ｔ）によって示され、ＡＮであるｕ_ｉとｕ_ｊとの間の一時的な需要を表している。ここでの議論は、異なるソースと宛先との対の間でのトラフィック需要が相関関係にある、すなわち、一様な縮尺関係を有する状況を扱っている。一般に、一時的需要行列Ｆ（ｔ）が、

【0038】

ｆ（ｔ）＝［ｆ_ｉ，ｊ（ｔ）］＝［Ｆ_ｉ，ｊ］・α（ｔ），∀_{ｉ，ｊ，ｔ}
で与えられるとき、トラフィック需要は相関関係にあると考えられる。

【0039】

なお、この数式において、Ｆ_ｉ，ｊは正の定数でｕ_ｉとｕ_ｊとの間の極大トラフィック需要を示し、一時的負荷であるα（ｔ）は範囲［０．．．１］における、知られている時間変動関数である。相関関係にあるトラフィック需要に対して、α（ｔ）は、すべての時刻において、すべてのソースと宛先との対に対して同一であることに注意すべきである。ｒ_ｉ（ｔ）＝Ｒ_ｉ・α（ｔ）は、ノードｕ_ｉのアグリゲート一時的需要を示すものとする。なお、ここで、

【0040】

【数2】

であり、ノードｕ_ｉの極大トラフィック需要を表す。

【0041】

方法の概観
ｎ（ｔ）によって表されるアクティブなＣＲの個数に加えて、ｅ（ｔ）で表されるアクティブなポートの個数と、ｌ（ｔ）で表されるアクティブなラインカードの個数とが最小化されるとき、ＰｏＰにおける最適な電力消費が得られる。アクティブなポートの個数は、任意の所与の時刻ｔにおいて、各アクセスノードｕ_ｉ∈Ｕの

【0042】

【数3】

個のポートを正確にアクティブ化することにより、最小化することが可能である。しかし、アクティブなＣＲおよびラインカードの個数を最小化するという問題はより困難であり、その理由は、アクティブ化のために選択されるポートの集合が、どのＣＲおよびラインカードがアクティブであるかを決定するからである。主要な困難は、ｅ（ｔ）、ｌ（ｔ）、およびｎ（ｔ）を最小化するＣＲポートとＡＮポートとの組合せ（ｍａｔｃｈｉｎｇ）を見つけることである。

【0043】

１からＮまでの番号が付されており、各ラインカードがＰ個のポートを有するＬ個のラインカードをそれぞれが備えている、Ｎ個のコアルータを備えたＰｏＰを考察する。様々なＣＲにわたるラインカードには、１，・・・，Ｎ・Ｌの番号が付される。同様に、様々なＣＲにわたるポートには、１，・・・，Ｎ・Ｌ・Ｐの番号が付される。特に、第１のＣＲのポートには１，・・・，Ｌ・Ｐの番号が付され、他方で、このＣＲの第１のラインカードのポートは、１からＰまで数え上げられる。第２のＣＲのポートは、Ｐ・Ｌ＋１，・・・，２・Ｐ・Ｌの番号が付される、等である。ＣＲポートとＡＮポートとの間の接続性を表す組合せは、Λによって表されるＮＫＰ個の組（ＮＫＰ−ｔｕｐｌｅ）である。Λのｊ番目の成分は、ＣＲのポートｊに接続するＡＮのポートに対応する。

【0044】

この方法の背後にある主なアイデアは、ＡＮのポートを、それらがトラフィック需要に応えるようにアクティブ化される順序に、配列することである。更に詳しくは、組Λが、任意のＣＲポートｊは、ＣＲポートｊ−１よりも後（または同時）であり、ポートｊ＋１よりも前（または同時）に、アクティブ化されることを保証するのである。

【0045】

これは、以下の性質を考察することによって、よりよく理解されるであろう。

【0046】

グラフＧ（Ｖ，Ｕ，Ｅ）によって表現されるＰｏＰの設計は、行列Ｆ_ｍａｘによって特定される極大トラフィック需要を満たす場合に、有効である。

【0047】

以上が与えられると、自動設定法の目標は、ＰｏＰの全電力消費を最小化しながら、トラフィック需要がすべての時刻においてアクティブなコンポーネントによって満足されるように、有効なＰｏＰ設計Ｇ（Ｖ，Ｕ，Ｅ）と、各ＣＲ、ラインカードおよびポートのアクティブおよびスリープ時間を特定するスケジュールＳとを見つけることである。

【0048】

ｒ_ｉ（ｔ）を、ＡＮであるｕ_ｉ∈Ｕのアグリゲート需要とする。時刻ｔにおけるアクティブなポートの最小個数は、

【0049】

【数4】

である。アクティブなラインカードの最小個数は、

【0050】

【数5】

であり、要求されるアクティブなコアルータの最小個数は、

【0051】

【数6】

である。

【0052】

これは、時刻ｔにおける任意のアクセスノードｕ_ｉ∈Ｕのアグリゲート需要ｒ_ｉ（ｔ）を考察することによって、示され得る。各リンクの容量は１単位であるから、アクセスノードｕ_ｉとコアルータとの間のアクティブなリンクの個数は、少なくとも、

【0053】

【数7】

でなければならない。時刻ｔにおいて要求されるアクティブなポートの個数の下限ｅ_ｍｉｎ（ｔ）は、直ちにわかる。すべてのコアルータは、それぞれがＰ個のポートを有するＬ個のラインカードを有しているのであるから、アクティブなラインカードとコアルータとの要求される個数は、それぞれが、少なくとも、ｌ_ｍｉｎ（ｔ）とｎ_ｍｉｎ（ｔ）となる。

【0054】

ＰｏＰの設計は、トラフィック需要が、任意の所与の時刻ｔにおいて、最初のｅ_ｍｉｎ（ｔ）個のＣＲポートと、最初のｌ_ｍｉｎ（ｔ）個のラインカードと、最初のｎ_ｍｉｎ（ｔ）個のＣＲとだけをアクティブ化することによって満足される場合に、入れ子状（ｎｅｓｔｅｄ）であると考えられる。

【0055】

以上の議論から、入れ子状のＰｏＰ設計が最適なリンクのアクティブ化を生じることがわかる。

【0056】

トラフィック需要が変化すると、自動設定方式は、新たな需要を満足させるために、最小の回数のアクティブ化および非アクティブ化動作を要求する、という重要な結果も、入れ子型の性質によって保証される。この結果は、トポロジの変化によって生じるルーティングの不安定性を制限するために重要である。

【0057】

マルチシャーシシステムのための方法の詳細
ＡＮであるｕ_ｉ∈Ｕの各ＡＮポートｐ∈｛１，・・・，Ｒ_ｉ｝に対し、Ｒ_ｉはＡＮであるｕ_ｉの極大アグリゲート需要を表すものとして、次の数式によって与えられる組が定義される：

【0058】

【数8】

【0059】

この数式で、ｈ_ｉ，ｐは、ポートｐのアクティブ化しきい値と称される。更に詳しくは、ポートｐは、α（ｔ）＞ｈ_ｉ，ｐである場合にアクティブ化される。ポート配列Λは、次に、辞書型順序に従って、すなわち、組ｗ_ｉ，ｐに基づいて、ＡＮポートをソートすることによって、得られる。ノードｕ_ｉの各ＡＮポートｐとそれに対応するＣＲポートとは、一時的負荷（ｔ）がｈ_ｉ，ｐを超えるときに、アクティブ化される。同様に、ＣＲは、そのポートの少なくとも１つがアクティブである場合に、アクティブモードに切り替えられる。そうでない場合には、それは、スリープモードに留まる。

【0060】

この方法の擬似コード表現は、次の通りである。

【0061】

Ｆｏｒ すべてのＡＮであるｕ_ｉ∈Ｕ、すべてのポートｐ∈［１，Ｒ_ｉ］に対して、
ｄｏ

【0062】

【数9】

とし、
ｆｏｒ すべてのＣＲであるｊ∈Ｎに対して、
ｄｏ
ラインカードを考察するときには、ＣＲであるｊを、ΛにおけるＡＮポート（ｊ−１）・Ｌ・Ｐ＋１からｊ・Ｌ・Ｐまでと接続する。

【0063】

この方法によって定義された接続は、入れ子型性質を満足する。この方法が

【0064】

【数10】

個のリンクだけをアクティブ化することを、見ることができる。ＡＮであるｕ_ｉを考察する。時刻ｔにおいて、このポートのソート方法は、ｈ_ｉ，ｐ＜α（ｔ）である場合に限り、ｕ_ｉのポートｐをアクティブ化する。それにより、ＡＮであるｕ_ｉのアクティブなポートの個数が、

【0065】

【数11】

であることがわかる。よって、ｕ_ｉのアクティブなポートの総数は、アクティブなポートの最小個数に対する下限を満たす。

【0066】

更に、この方法は、

【0067】

【数12】

個のラインカードと

【0068】

【数13】

個のコアルータのみを、アクティブ化する。ＡＮのポートは、そのアクティブ化しきい値に従ってソートされているので、ソートされた順序においてノードｕ_ｉのポートｐよりも前に現れるＡＮであるｕ_ｊのすべてのポートｐ’は、次の数式を満足する。

【0069】

【数14】

【0070】

そして、従って、ｐ’は、ポートｐがアクティブであるときは常にアクティブとなる。これにより、Λにおける最初のｅ_ｍｉｎ（ｔ）個のＡＮポートだけが時刻ｔにおいてアクティブであることになる。その結果、ｅ_ｍｉｎ（ｔ）よりも小さいまたはｅ_ｍｉｎ（ｔ）に等しいインデックスを備えたＣＲポートだけが、時刻ｔでアクティブである。

【0071】

図３ａを参照すると、本発明のポートソート法の動作を実証する実施形態の例を見ることができる。図３では、Ｎ＝３のＣＲ３４０、３４２、および３４４を有するＰｏＰ３００を見ることができ、各ＣＲがＬ＝３のラインカード３４１ａ、３４１ｂ、３４１ｃと、３４３ａ、３４３ｂ、３４３ｃと、３４５ａ、３４５ｂ、３４５ｃを有し、各ラインカードがＰ＝２のポートをそれぞれ有している。更に、Ｕ＝｛ｕ_１，・・・，ｕ_４｝としてそれぞれが示されている４つのＡＮ３５１、３５２、３５３、および３５４を見ることができる。第１のＡＮは隣接のＰｏＰであり、他の３つは地域ネットワークを表している。単純にするため、ＡＮである｛ｕ_２，ｕ_３，ｕ_４｝のそれぞれとＰｏＰであるｕ_１との間だけにトラフィックが存在し（すなわち、ＡＮの間にはトラフィックが存在しない）、ＡＮの極大トラフィック需要はＲ_２＝４、Ｒ_３＝Ｒ_４＝２であり、他方で、残りのＰｏＰであるｕ_１は極大トラフィック需要Ｒ_１＝８を有する、と仮定される。図３は、ポートソート法の結果として得られるＰｏＰ設計を示しており、他方で、図３ｂの表１は、ポート配列である組Λを示している。表１における表示を容易にするために、ＡＮポートは４つの列として配列されており、各列が、ＡＮの１つのポートに対応している。この設計では、ＣＲ−１である３４０と、その第１の３４１ａおよび第２の３４１ｂのラインカードとだけが、常にアクティブであることに注意すべきである。α（ｔ）が増加されるにつれて、追加的なＣＲおよびラインカードがアクティブ化される。例えば、ＣＲ−２である３４２は、α（ｔ）＞１／４であるときにアクティブ化され、ＣＲ−３である３４４は、α（ｔ）＞５／８であるときにアクティブ化される。後者に関しては、トラフィックが、ＣＲ−２である３４２とＣＲ−３である３４４との間で交換される必要があり、従って、これら２つのＣＲは接続されていなければならない。この状況では、後で更に説明されるように、この方法において追加的な処理が必要となる。

【0072】

シングルシャーシシステムのための方法の詳細
いくつかのＰｏＰ設計では、内部トラフィック（すなわち、ＰｏＰ内部にあるＣＲの間のトラフィック）が不可避である。このセクションでは、ＰｏＰの内部にあるＣＲを相互接続するための星状トポロジが提案される。ここで、ハブノードと称される追加的なＣＲが、他のすべてのＣＲに接続され、ＰｏＰ内部のすべてのトラフィックを中継する。

【0073】

（ハブノードを除く）すべてのＣＲは、そのＬ・Ｐ個のポートの中のＱ個をＰｏＰ内部のトラフィックの専用とし、他方で、残りのＫ＝Ｌ・Ｐ−Ｑ個のポートは外部トラフィックのために用いられる、と仮定される。内部トラフィックのための専用とされるＱ個のポートは、各ＣＲのラインカードの間で一様に分散されるか、または、それとは異なり、１つまたは数個のラインカードと関連することがあり得る。この設計選択は、ＣＲのアクティブなラインカードの個数に影響するが、ＰｏＰ内部のトラフィックの量には影響しない。Ｑは、トラフィック行列と、ＡＮとＰｏＰ内部のＣＲとの間の接続性とに依存するから、ＫおよびＱを計算するためには、反復的なプロセスが用いられる。プロセスは、Ｑ＝０およびＫ＝Ｐ・Ｌを初期化することによって開始する。各反復では、トラフィック需要を満足させるＰｏＰ設定が見つかるまで、Ｑを１だけ増加させ、Ｋ＝Ｐ−Ｑと設定する。このような設計は、Ｑ≧Ｌ・Ｐ／２であるＱに対して、見つけられ得ることに注意すべきである。各反復において、この方法は、次の２つのステップを実行する：
１．第１に、この方法は、上述したポートソート法を用いることにより、ＰｏＰ設定を計算する。

【0074】

２．この方法は、次に、線形計画法ＬＰ１を用いて、極大のトラフィック負荷すなわちα（ｔ）＝１の下でＰｏＰ内部のトラフィックをサポートするために、Ｑ個のポートで十分であるかどうかをチェックする。

【0075】

この方法の形式的な記述は、次のように、擬似コードとして与えられる：

【0076】

Ｑ＝−１；Ｆｏｕｎｄ＝ＦＡＬＳＥ
ｒｅｐｅａｔ 次を反復
Ｑ＝Ｑ＋１，Ｋ＝Ｌ・Ｐ−Ｑ
Ｋ個のポートを備えた各ＣＲについて、ＰｏＰ設定を計算

【0077】

【数15】

ｉｆ（ＬＰ１が実行可能な解を有する）および

【0078】

【数16】

である場合は
ｔｈｅｎ
Ｆｏｕｎｄ＝ＴＲＵＥ
とする
ｕｎｔｉｌ
該反復は（ｆｏｕｎｄ＝＝ＴＲＵＥ）が成立するまでおこなう
Ｒｅｔｕｒｎ ＰｏＰ設定およびＱを返す。

【0079】

次に、線形計画法ＬＰ１について、説明される。極大需要行列Ｆ_ｍａｘとＰｏＰ設計Ｇ（Ｖ，Ｕ，Ｅ）とを、ＡＮであるｕ_ｉ∈ＵとＣＲであるｖ_ｉ∈Ｖとの間にある

【0080】

【数17】

個のリンクと共に、考察する。このＬＰは、以下の変数を用いる：

【0081】

ＡＮであるｕ_ｉ，ｕ_ｊ∈ＵとＣＲであるｖ_ａ，ｖ_ｂ∈Ｖとのすべての対に対し、

【0082】

【数18】

は、ＣＲであるｖ_ａを通過するｕ_ｉからｕ_ｊまでのトラフィックの量を示すものとする。更に、

【0083】

【数19】

は、経路｛ｕ_ｉ，ｖ_ａ，ハブ，ｖ_ｂ，ｕ_ｊ｝に沿ってハブノードを通過するｕ_ｉからｕ_ｊまでのトラフィックの量を示すものとする。

【0084】

この定式化では、ＡＮの任意の対に対し、両方向のトラフィック需要が同一であるとは仮定していないことに注意すべきである。

【0085】

後述する線形計画法ＬＰ１では、制約条件（２ａ）および（２ｂ）により、Ｑが、ハブノードと各ＣＲとの間の各方向のトラフィックに対する上限であることが確認される。制約条件（２ｃ）は、このＬＰの解がすべてのソースと宛先との対の間のトラフィック需要を満たすことを保証するためのフロー制約条件である。制約条件（２ｄ）および（２ｅ）は、フローの割り当てがすべてのＣＲとＡＮとの対の間の利用可能な容量に違反しないことを確認する容量制約条件である。

【0086】

ＬＰ１は、以下のように、次の７つの数式によって表される制約条件の下におけるＱの最小化として、表現され得る：

【0087】

【数20】

【0088】

【数21】

【0089】

【数22】

【0090】

【数23】

【0091】

【数24】

【0092】

【数25】

【0093】

【数26】

【0094】

図４ａを参照して、次に、ＰｏＰ内部のトラフィックの問題について、詳細に考察がなされ得る。図３ａを参照しながら既に述べたように、α（ｔ）＞５／８であるときには、ＣＲ−２である３４２とＣＲ−３である３４４とが、接続されなければならない。図４ａの別の構成では、各ＣＲ４４０、４４２、および４４４は、単一のリンクを用いて、ハブノード４４６と接続されている。すなわち、Ｑ＝１である。この追加的な接続性は、極小のＱを用いて極大のトラフィック需要をサポートするのに十分である。図４ｂの表２は、ポートソート法によって計算されるものとして、ポートのアクティブ化しきい値を提示している。

【0095】

図４ａに示されている構成は、ＣＲ−１である４４０とＣＲ−２である４４２とを直接に接続し、ＡＮであるｕ_１をハブノード４４６からＣＲ−３である４４４にシフトすることによって、改善され得ることに着目すべきである。図５に示されているこの別の構成によると、極大トラフィック需要を継続して満たしながら、図４ａのハブノード４４６を除去することが可能になる。

【0096】

自動設定法
所与のα（ｔ）に対する一時的トラフィック需要を満たしながら、アクティブなコンポーネントの総数を最小化するための自動設定法が、ここで与えられる。この自動設定法は、また、ＰｏＰ内部の接続性も考慮する。ＰｏＰの一時的トラフィック需要を説明する際に、追加的な外部リンクのアクティブ化が必要となることがあり得る。

【0097】

上述されているように、α（ｔ）が

【0098】

【数27】

によって示されるソートされたベクトルによって与えられる特定のしきい値を超えるときに限り、新たなリンクがアクティブ化される。

【0099】

【数28】

によって表される２つの連続する値が与えられると、

【0100】

【数29】

によって表される所与の一時的負荷に対し、以下のプロセスが、自動設定を決定する。この方法は、より高いインデクスを備えたＣＲに付属するリンクをアクティブ化する前に、低いインデクスを備えたＣＲに接続されているリンクをアクティブ化することにより、入れ子型の特性を満足させることを目指している。ウェイトｗ_ａ＝ｊは、インデクスｊを備えたＣＲであるｖ_ａ∈Ｖに付属するすべてのリンクと関連し、ウェイトｗ_ｈは、ハブノードに付属するすべてのリンクと関連している。この方法では、追加的な外部リンクよりも、内部リンクを用いることの方が好まれる。結果的に、用いられる設定はｗ_ｈ＝１である。次に、ＣＲとＡＮとの間を流れる全ウェイトを最小化するために、線形計画法ＬＰ２が、用いられる。線形計画法ＬＰ２は、以下の新たな変数だけでなく、線形計画法ＬＰ１と同じ変数を有する。

【0101】

【数30】

によって表される各変数が、ＡＮであるｕ_ｉとＣＲであるｖ_ａとの間のトラフィックに対する上限として用いられ、他方で、ｘ^ａ≧０が、ＣＲであるｖ_ａ∈Ｖとハブノードとの間のトラフィックに対する上限である。

【0102】

線形計画法ＬＰ２は、以下の制約条件を有する：すなわち、制約条件（３ａ）、（３ｂ）および（３ｃ）により、ＡＮであるｕ_ｉとＣＲであるｖ_ａとの間のトラフィックの上限が、これら２つのノードの間の容量に違反することなく

【0103】

【数31】

によって表される値であることが確認される。制約条件（３ｄ）、（３ｅ）および（３ｆ）は、ＣＲとハブノードとの間における類似の条件を保証し、他方で、制約条件（３ｇ）は、ＬＰ２がトラフィック要件を満たすことを保証する。結果として、

【0104】

【数32】

によって表される所与の負荷に対し、ＬＰ２によって出力される任意のＡＮとＣＲとの対ｕ_ｉおよびｖ_ａの間のアクティブなリンクの個数は、

【0105】

【数33】

によって表される値であり、任意のＣＲであるｖ_ａ∈Ｖとハブノードとの間のアクティブなリンクの個数は、

【0106】

【数34】

によって表される値である。

【0107】

いくつかの小さな修正を伴う線形計画法ＬＰ２は、図５に示されている構成のためのポートの最適なアクティブ化しきい値を見つけるのに用いられ得るということを、思い出してほしい。結果として、

【0108】

【数35】

に対し、極小の個数のコンポーネントを用いて、一時的トラフィック需要を満たすことになる。
次の数式によって、ＬＰ２が示されている。

【0109】

【数36】

そして、次の７つの数式によって、これらの下で最小化が行われる制約条件が与えられている。

【0110】

【数37】

【0111】

【数38】

【0112】

【数39】

【0113】

【数40】

【0114】

【数41】

【0115】

【数42】

【0116】

【数43】

【0117】

シミュレーション結果
開示されている様々なエネルギ節約方法は、単一のＰｏＰ（以下では、ＰｏＰであるＡと称される）に配備されると仮定される。シミュレーション設定において、ＰｏＰであるＡは、４つの隣接するＰｏＰと、１０の隣接する地域ネットワークとを有する。これら１４のＡＮ（４つのＰｏＰ＋１０の地域ネットワーク）は、シミュレーション設定における生成されたすべてのトラフィックのソースおよび宛先であり、そのトラフィックすべてが、ＰｏＰであるＡを通過すると仮定される。

【0118】

一般性を失うことなく、シミュレーションは、全体を通じ、１つのＣＲ当たり１つのラインカードを仮定する。この仮定により、提示される結果の一般性に影響を与えることなく、議論が単純化される。ＰｏＰであるＡの内部の各ＣＲは、それぞれが１単位のトラフィックを運ぶＰ個（このシミュレーションでは、Ｐ＝８、１２、１６である）のポートを有する（このセクションでは、Ｐはコアルータのポートの総数を表すことに注意すべきである）。これらのポートのいくつかは外部トラフィックを運び、他方で、残りのポートはＰｏＰであるＡの内部のＣＲの間のトラフィックを運ぶ。上述されたように、コアルータは、ハブノードを経由して相互に接続されていると仮定され、ハブノードも、やはりＰ個のポートを有すると仮定される。シミュレーションのために、それぞれのアクティブなポートの電力消費は０．５ｋＷであると仮定され、他方で、ＣＲシャーシの電力消費は、それが有するポートの個数に依存する。シミュレーションのために、８個、１２個および１６個のポートを備えたＣＲのための電力消費はそれぞれ４ｋＷ、６ｋＷおよび８ｋＷであると仮定されていた。評価対象である異なるアルゴリズムの絶対的な電力消費は異なる仮定の下で変動し得るが、それらの異なるアルゴリズムの相対的なパフォーマンスは類似することが予想されると強調することが重要である。

【0119】

以下の方法は、ソースと宛先との各対の間でのトラフィック需要を特定するために用いられる。ＰｏＰであるＡによって扱われる極大トラフィック（入ってくる場合および出て行く場合）は固定されているが、次に３つのクラスに分割される。すなわち、固定された配分（シミュレーション設定では、それぞれ、３０％、４０％および３０％）に従って、ＰｏＰとＰｏＰとの間、ＰｏＰと地域ネットワークとの間、および地域ネットワークと地域ネットワークトラフィックとの間に分割される。各クラス内部のトラフィックは、更に、そのクラスに属するソースと宛先とのすべての対の間で等しく分割される。現実的なトラフィックパターンの生成を保証するため、当初の需要に、範囲［１／４，７／４］において一様に分散されているランダムな変数が、乗算される。シミュレーションでは、４０個の異なるトラフィックのインスタンスが生成されるが、各インスタンスのピークトラフィック需要をサポートするために要求される容量は、６０から８０トラフィック単位までの間である。

【0120】

シミュレーション比較のための候補アルゴリズム
様々な候補アルゴリズムは、以下に基づいて、異なる：
（ｉ）ＰｏＰの内部にあるＡＮとＣＲとの間の接続性を決定するために用いられるアルゴリズム、および
（ｉｉ）自動設定プロセス。

【0121】

ランダムなスキーム：この場合、ＰｏＰであるＡ（ハブノードは除外する）のＡＮからＣＲへのリンクは、複数のＣＲにわたって、一様にランダムに分散されている。より正確には、各リンクは、接続すべき複数のＣＲにわたり、利用可能なポートをランダムに選択する。所与のＡＮからのリンクの総数は、そのピーク需要によって決定される。更に、ＰｏＰ内部のトラフィックを最小化するランダムな設計が選択された。すなわち、すべてのトラフィックインスタンスに対して、ならびに、ＫおよびＱのすべての値に対して、１０個のランダムなＰｏＰ設計が生成された。内部リンクの極小の個数すなわち極小値であるＱ個の内部リンクを備えた設計が、トラフィック需要を満足させながら、選択された。各ＡＮに対して、そのリンクの部分集合が、そのトラフィックを運ぶために、一様でランダムに選択された。

【0122】

貪欲なスキーム：このスキームでは、ＡＮとＣＲとの間の相互接続が、ランダムなスキームの場合と同一の態様で決定される。そして、貪欲なヒューリスティックが、ＣＲをアクティブ化するために用いられる。各ステップにおいて、ウェイトが、すべてのＣＲと関連する計算対象であり、ＣＲは、それが満たすことができるアクセスノードからの（まだ）配分されていないトラフィック需要の総量を表している。次に、最大のウェイトを備えたコアルータがアクティブ化され、このプロセスが、各アクセスノードのトラフィック需要が満たされるまで反復される。

【0123】

バンドルされたリンクＰｏＰ設計スキーム：このスキームは、複数の物理リンクを結合して単一の論理リンクにする一般的に用いられているバンドルされたリンク技術によって示唆されている。このスキームでは、アクセスノードのトラフィックが、少数の論理リンクにわたってバンドルされることにより、各アクセスノードが、高々２個のＣＲに物理的に接続される。外部リンクとコアルータとの個数に関して、下限が計算される。これらの計算では、内部トラフィックを無視し、すべてのＣＲポートが外部トラフィックのためだけに用いられると仮定する。

【0124】

シミュレーション結果は、他の候補解決策と比較して、ポートソート方法の著しい効果を示した。この方法は、Ｐ＝１２、１６のときに特に魅力的であり、その場合、結果として生じるＰｏＰ構成は、ほぼ最適な電力消費を生じ、通常トラフィックの状況下では、どの可能性がある常にオンの戦略と比較しても、３倍を超える電力節約を提供する。

【0125】

シミュレーション結果から、バンドルされたリンクのスキームに基づくＰｏＰ設計は、他の候補アルゴリズムよりも、著しく多くの個数のアクティブなＣＲを必要とする。特に、極大のトラフィック需要をサポートするのに必要とされるＰｏＰであるＡにおけるＣＲの個数が、α＝１００％の場合にシミュレートされた。これは、ＰｏＰに配備される必要があるＣＲの個数である。この結果は、バンドルされたリンクのアプローチは、本発明によるポートソート方法によって必要とされるＣＲの個数の２倍を超える個数のＣＲを必要とするということを示した。これは、本発明の方法が、電力消費を削減するだけではなく、顕著な機器コストの節約による利点も生じさせることを証明している。

【0126】

従って、要約するならば、すべてのネットワークコンポーネントを常に動作状態に維持することになる現在の技術と比較して、本発明の実施形態による自動設定法は、需要と容量との比率の広範囲な値にわたり、３倍またはそれより多くの省エネルギを達成する。シミュレーションは、また、リンクのバンドリングに基づくネットワーク設計と比較する場合の著しい省エネルギ（５倍）に加え、このスキームによると、極大トラフィック需要をサポートするために必要となるコアルータの個数について、２倍（またはそれ以上）の削減も達成できることを示している。このような節約は、大量のＰｏＰ内部のトラフィックを生じるリンクバンドリングアプローチとは対照的に、ＰｏＰ内部のトラフィックをほとんど完全に除去することによって、達成される。

【0127】

従って、以上で開示されているのは、一時的トラフィック需要がそのポートと関連するアクティブ化しきい値を超えるという条件の下でのみ所与のポートがアクティブ化されるように、１組のアクティブ化しきい値と、アクセスノードとコアルータとを接続するポートの順序付けとを決定するための方法およびシステムである。所与のラインカードは、そのポートの中の少なくとも１つがアクティブ化される場合に限り、アクティブ化される。同様に、所与のコアルータは、そのラインカードの中の１つがアクティブ化されるときに限り、アクティブ化される。デバイスがアクティブ化されていない場合には、そのデバイスはスリープモードにあることで、電力消費が最小化される。提供されているポートのソート方法は、外部（ＰｏＰからＰｏＰ）リンクと内部（ＰｏＰ内部におけるＣＲからＣＲ）リンクとの両方に対して、トラフィック需要を説明する。自動設定方法は、また、新たな需要を満たすために最小回数のアクティブ化および非アクティブ化だけが必要とされるように、ポートがアクティブ化される順序を決めるという効果も有する。この性質は、トポロジの変化によって生じるルーティングの不安定性を制限するために有益である。

【0128】

以上の議論では、当業者であれば、様々な上述された方法のステップは適切に設定されたネットワークプロセッサによって実行され得ることを容易に認識するであろうことに注意すべきである。本明細書では、いくつかの実施形態は、また、例えばデジタルデータ記憶媒体などのプログラム記憶装置にも及ぶことが意図されている。なお、プログラム記憶装置とは、マシンまたはコンピュータ可読であって、命令から構成されるマシン実行可能またはコンピュータ実行可能なプログラムをエンコードしており、前記命令が、上述された方法のステップの一部または全部を実行する。プログラム記憶装置は、すべてが、有体的かつ非一時的な記憶媒体であり、例えば、デジタルメモリ、磁気ディスクおよび磁気テープなどの磁気記憶媒体、ハードドライブ、または光学的に可読なデジタルデータ記憶媒体であり得る。実施形態は、また、上述された方法の前記ステップを実行するようにプログラムされているネットワーク要素プロセッサにも及ぶことが意図されている。

【0129】

上述された本発明の実施形態に対しては、特許請求の範囲において定義されている本発明の範囲から逸脱することなく、多数の修正、改変および適応が行われ得る。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図5】