JP2000201178A - 集中型通信網観測制御装置 - Google Patents

集中型通信網観測制御装置

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JP2000201178A JP144199A JP144199A JP2000201178A JP 2000201178 A JP2000201178 A JP 2000201178A JP 144199 A JP144199 A JP 144199A JP 144199 A JP144199 A JP 144199A JP 2000201178 A JP2000201178 A JP 2000201178A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 サービスを受けるユーザにより近い情報を通
信制御に反映し、マルチレイヤ構成の通信網の使用効率
を向上させる。 【解決手段】 観測部11は観測／制御対象の通信網10を
構成するノードのうち、上位レイヤと下位レイヤの両方
を終端しているノードの上位レイヤから、その状態をリ
ンク単位で定期的に、または一定時間を超過したときに
観測値として取り込む。記憶部12は予め指定した期間内
の観測値とサービス内容を含む各リンクに関する情報と
を記憶する。計算部14は記憶部12の記憶内容と各レイヤ
の制御内容13の情報とから、下位レイヤを制御した場合
にサービス内容を満足できるか否かまで考慮して、リン
ク容量とリンク経路を含む下位レイヤの構成情報を決定
する。制御部15は該決定された下位レイヤの構成情報を
通信網10に反映させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、音声通信、画像通
信、データ通信等様々な速度を持つマルチメディア通信
でのトラヒック特性を観測し、その結果により通信網構
成を変更していく集中型通信網観測制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】昨今の音声通信、画像通信、データ通信
等の様々な速度をもつマルチメディア通信でのトラヒッ
ク特性を予測することは困難である。従って、一定間隔
で観測したデータ、サービス契約内容を基に、定期的に
論理的通信網構成(論理リンク)を変更していくことは、
通信網の使用率を向上させることにつながる。従来この
種の集中型通信網観測／制御システムが、特開平４−１
３３４３に記載されている。この公報に記載されている
学習型リンク容量制御方式は、交換機間を結ぶ個々のリ
ンクに対する呼量を観測し、観測量に基づいて、個々の
リンク容量の配分比を、リンクを収容する物理回線容量
を超えない範囲内で調整し、決定するリンク容量制御方
式に係わる。
【０００３】本方式の特徴は、多数の入力信号線および
出力信号線と正解出力信号線を有し、内部レジスタの値
の組み合わせによって、入力信号と該入力信号に対する
出力信号との関係を可変可能な関数学習器を設け、該関
数学習器を利用して運用中の通信網から得た観測値を学
習することにより、リンクに加わる負荷に関する観測値
およびリンク容量から呼損率を推定する関数を生成し、
該関数の出力値に基づいてリンク容量割当を評価しなが
ら、最適なリンク容量割当を探索し、決定することにあ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の通信網観測制御方式では、現在の通信網のほと
んどが複数レイヤ構成となっているのに対し、観測対象
と、制御対象に複数レイヤという概念がない。各レイヤ
には、通信網全体を考慮して、再送制御、帯域制御、誤
り制御などが実装されているため、下位レイヤの状態か
ら上位レイヤの状態を予測することは困難である。した
がって、直接、上位レイヤでのトラヒック負荷や実スル
ープットを観測して、下位レイヤをサービス契約内容や
その下位レイヤの状態に応じて制御し、網の使用率を向
上させるべきであるが、前記公報記載の技術には、この
点についての言及がない。
【０００５】また、制御する対象としてリンク容量のみ
を考えていることも課題となる。組み合わせ問題として
有名な３次元積木問題と同様、リンク容量を割当てる位
置（物理的通信網）、順序によって割り当てができたリ
ンク容量の合計が変化する。例えば、サービス契約内容
や、上位レイヤに実装された制御機構の内容を考慮し
て、許される範囲で下位レイヤのリンク経路を張り替え
ることで、通信網の使用率を向上させることができるの
だが、前記公報記載の技術にはこの点につい言及されて
いない。
【０００６】したがって、本発明の目的は、まず、複数
レイヤ構成の通信網に対する集中型通信網観測制御装置
を提供することにある。次に、本発明の他の目的は、上
位レイヤを観測することによって、実際にサービスの提
供を受けるユーザにより近い情報を、通信網制御に反映
できる集中型通信網観測制御装置を提供することにあ
る。さらに、本発明の他の目的は、上位レイヤでの再送
制御を行うことによって、契約しているサービス品質を
維持しつつ下位レイヤでの構成変更が可能となる集中型
通信網観測制御装置を提供することにある。さらに、本
発明の他の目的は、リンク経路の変更までを許すことこ
とによって、リンクを張る順序や、トラヒックの組み合
わせに依存せず、通信網の使用率を向上させることがで
きる集中型通信網観測制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】第1の本発明の集中型通
信網観測制御装置は、複数通信プロトコルレイヤ構成の
通信網における上位レイヤの状態を観測し、その観測値
とサービス品質情報とを基に、下位レイヤの網構成に対
して、各レイヤにおける制御機構とリンク容量とリンク
経路の変更とを含めた制御を行うことを特徴とする。ま
た、第2の本発明の集中型通信網観測制御装置は、複数
通信プロトコルレイヤ構成の通信網における集中型通信
網観測制御装置において、観測／制御対象の通信網を構
成するノードのうち、上位レイヤと下位レイヤの両方を
終端しているノードの上位レイヤから、その状態をリン
ク単位で観測値として取り込む観測部と、予め指定した
期間内の前記観測値とサービス内容を含む各リンクに関
する情報とを記憶する記憶部と、前記記憶部の記憶内容
と各レイヤの制御内容の情報とから、下位レイヤを制御
した場合に前記サービス内容を満足できるか否かまで考
慮して、リンク容量とリンク経路を含む下位レイヤの構
成情報を決定する計算部と、該決定された下位レイヤの
構成情報を前記通信網に反映させる制御部とを有するこ
とを特徴とする。本発明は、音声通信、画像通信などの
様々なマルチメディアトラヒックを伝送できる複数通信
プロトコルレイヤからなる通信網を集中的に観測／制御
するシステムにおいて、上位レイヤの状態、例えば、使
用率、パケット破棄率、負荷トラヒック、遅延を定期的
に観測し、それらの値と、その上位レイヤとして提供す
べきサービス品質(契約)情報を基に、予め指定した意思
決定方式や学習に基き、下位レイヤの網構成を制御する
こととし、また、下位レイヤの制御項目としては、各レ
イヤでの再送などの制御機構と、上位レイヤで提供すべ
きサービス品質(契約)情報を基に、既に張られている下
位レイヤのリンク容量のみならず、既に張られているリ
ンク経路の変更（リンクの張り替え）を含めた制御がで
きることを特徴として、通信網の使用率と、顧客満足度
を向上させたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図1は、本発明の集中型通
信網観測制御装置の一実施を示す図である。ここでは、
上位レイヤとしてTCP(Transmission Control Protoco
l)、下位レイヤとしてATM(Asynchronous Transfer Mod
e)、それらの間にはIP(Internet Protocol)のレイヤが
存在する通信網構成を、観測／制御対象の複数通信プロ
トコルレイヤ構成通信網の一例として説明する。
【０００９】観測部11は、観測制御対象の通信網10を構
成する通信装置(ノード)のうち、上位レイヤと下位レイ
ヤの両方を終端しているノードの上位レイヤから、定期
的に、または予め設定された閾値を一定時間超えたとき
に、観測制御システム内へリンク単位で観測値を取り込
む。この観測値としては、例えば上位レイヤでのリンク
使用率(帯域使用率)がある。
【００１０】記憶部12は、予め指定した期間内における
上述の観測値を保存する。これは、過去の観測値も考慮
に入れた通信網制御を可能にするためである。従って、
この期間の長さは需要発生パターンと記憶部１２の記憶
領域の容量制限による。
【００１１】観測値以外にも、各リンクに関係した情
報、例えば、そのリンクのサービス契約内容、現在のリ
ンク容量、リンク経路等がリンク単位で記憶部１２に記
憶される。サービス契約情報には、契約サービス品質、
契約リンク容量、リンク容量確保の優先度が含まれる。
【００１２】各レイヤの制御内容13には、各レイヤにお
ける制御機構、例えば、再送制御の有無、再送までの待
ち時間、確認型または非確認型であるかの情報等が含ま
れる。
【００１３】計算部14は、記憶部12の情報と、各レイヤ
の制御内容13の情報から、下位レイヤを制御した場合、
サービス契約内容を満足できるか否かまで考慮して、リ
ンク容量値とリンク経路を決定する。この問題は、組み
合わせ問題となるので、大規模通信網となった場合、シ
ミュレーションに基く方式ではリアルタイム制御は困難
となる。従って、一定期間の情報から学習し網構成を決
定する方式、或いは、経験則に基く高速な発見的手法(H
euristic Algorithm)を用いて新しい通信網構成を決定
する。
【００１４】制御部15は、決定した下位レイヤ構成情報
を実際の通信網10に反映させるべく、複数通信装置(ノ
ード)に設定する。
【００１５】図2は、図１における観測／制御対象の通
信網10の内部構造を、ノード間のリンクとともに例示す
る図である。観測／制御対象の通信網10は、ATMスイッ
チなどの３つの物理ノードＡ，Ｂ，Ｃ（参照番号21で代
表する。）と、論理的な接続を意味するリンク23を包含
する光ファイバなどの物理リンク22から構成される。
【００１６】物理ノード21には、上位レイヤ24(本例で
はTCP)、下位レイヤ25(本例ではATM)から成る複数プロ
トコルレイヤが含まれており、それぞれのレイヤでリン
ク23が終端され、各レイヤに割当てられた、ウィンドウ
制御、再送制御などの制御機構が働いている。
【００１７】上位レイヤ24と下位レイヤ25の関係は、一
般には、Ｎ対1の関係で多重化されているが、１対１で
もよい。下位レイヤ25に収容される際には、上位レイヤ
24のパケットが分割され、分割されたパケットに下位レ
イヤ25のオーバヘッド情報が付加される。
【００１８】上位レイヤ24、下位レイヤ25でのデータ転
送を具体的に記述すると、アプリケーション側の各ポー
トから送受信される最大65kバイトのTCPパケットは、IP
パケットのレベルで必要に応じてフラグメンテーション
処理が施され、47バイトのATMペイロードに収容され
る。TCPは、指定されたウィンドウサイズでデータを転
送する確認型のプロトコルであり、再送制御まで含まれ
ている。
【００１９】このマルチプロトコル構成の場合、上位レ
イヤ24でスループット(単位時間に転送したTCPパケット
数)を直接観測をすることは、ユーザに提供しているサ
ービスの状態を知るということで重要となる。
【００２０】なぜなら、例えば、ATMレイヤである下位
レイヤ25で、無線伝送などの為に誤り率が増加したり、
遅延時間が増加したりすると、下位レイヤ25では一部は
伝送しているものの、上位レイヤ24でのパケット単位で
転送できていないために、上位レイヤ24のスループット
が著しく低下してしまう場合があるからである。この場
合、下位レイヤ25のスループットを観測しても、ユーザ
により近いサービスを提供する上位レイヤ24のスループ
ットを把握することは困難である。従って、上位レイヤ
24の状態を観測することは重要である。
【００２１】実際の観測では、リンク単位に、観測部11
経由で定期的に通信網から情報を収集し、記憶部12に保
存し、予め設定しておいた閾値を一定時間以上超過した
場合に、計算部14を起動する。この計算部14は、上位レ
イヤ24での変化に対応するために下位レイヤ25を制御す
る。
【００２２】次に、下位レイヤ25の制御について説明す
る。リンク23は、TCPレイヤの論理リンクを表してい
る。このリンク23はATMレベルのリンクに収容され、更
にＮ対1の関係で光ファイバなどの物理リンク22に束ね
られる。
【００２３】ATMレベルのリンクは、動的にユーザが使
用するときにコネクションが張られる方式であるSVC (S
witched Virtual Connection)の場合もあるが、現状で
は、通信業者が通信網のオペレーション・システムか
ら、サービス契約に基づき、静的に、帯域と経路情報を
もつコネクションを張る方式であるPVC(Permanent Virt
ual Connection)の方が普及している。 また、一般の回
線通信／交換、例えば、クロスコネクト、SDH(Synchron
ous Digital Hierarchy)、WDM(Wavelength Division Mu
ltiplex)なども、中央から集中的に帯域と経路情報を基
に、静的に回線を設定す方式である。従って、このATM
のPVCを仮定した中央からの制御は、他の回線通信／交
換へと応用範囲が広い。
【００２４】この下位レイヤ25の契約形態は、通信事業
者により様々であるが、帯域幅、誤り率、呼損率、帯域
確保の優先度などがある。呼損率と帯域幅のみに着眼す
ると、この部分に、例えば、前述の学習型リンク容量制
御方式（公報番号特開平４−１３３４３）を適用すれ
ば、実現できる。
【００２５】この他に、経験側を基にした発見的手法(H
euristic Algorithm)で帯域割り当てを変更することで
使用率を向上させることもできる。例えば、使用帯域が
予め設定された値よりも一定時間以上少なく、且つサー
ビス契約形態が「帯域を一時的に削減してもよい」とな
っていれば、帯域を一定の割合で削減していき、別のユ
ーザに割当てていく方法がそれである。サービス契約形
態の情報に、ある優先度で「帯域を一時的に削減しても
よい」としておく方式もある。
【００２６】通信網の使用率を向上させるには、以上に
述べたリンク容量制御のみを変更するだけでは限界があ
る。例えば、現在使用中のリンク26(破線)に、より広い
帯域の需要が発生した場合を考える。ノードAとノードB
間を結ぶ物理リンク22の使用可能帯域幅が不足している
ため、リンク26を張ることができないとする。
【００２７】計算部14は先ず、通信網の中で使用可能な
別経路を探索する。この探索手法としては、経験に基づ
く発見的手法(Heuristic Algorithm)などが簡単な方法
としてあげられる。
【００２８】次に、サービス契約形態（例えば、誤り
率、遅延、保証帯域、上位レイヤに再送制御機構がある
否 など）に含まれている制限値を満足するという条件
下で、例えば、簡単な例として、条件を満足する経路の
うち、経路長が最短なものを選択する手法により経路を
決定し切り替える。この経路変更制御は、容量が増加し
たリンクにのみ限らなくてもよい。容量に変化がないあ
るは減少したリンク経路を、他のリンクを効率よく割当
てるために、経路変更することもある。図2において、
リンク26は物理リンクに空きがなく張れない追加リン
ク、リンク27は経路変更により張られた追加リンクを示
す。
【００２９】なお、以上に説明した実施例は、TCP、I
P、ATM から成る通信網構成に関するものであったが、
本発明はこれに限定されることはなく、IP、WDM（Wavel
engthDivision Multiplex：波長分割多重） 等の複数プ
ロトコルレイヤで構成される通信網全般に適用すること
ができる。
【００３０】なお、本発明におけるリンクなる語は、必
ずしも１対１の接続の意味に限定されるものではなく、
例えば大規模な通信網において、２つのノード間に、同
一の契約サービスを要求している接続が複数存在した場
合、集中型観測制御装置とノード間における情報伝達量
低減と、集中型観測制御装置での処理軽減を目的とし
て、それらの接続を集合させて扱う場合をも含むもので
ある。この場合、集合された単位で、ノードから要約し
た情報（例えば最悪値、平均値など）が集中型観測制御
装置へ転送され、集中型観測制御装置は前記集合の単位
で制御を掛けることとなる。
【００３１】
【発明の効果】本発明では、上位レイヤの状態を観測す
ることとしたため、実際にサービスの提供を受けるユー
ザにより近い情報を、通信網制御に反映できるようにな
るという第１の効果がある。また、マルチプロトコルレ
イヤの各レイヤでの制御機構を考慮に入れて、下位レイ
ヤでのリンクの構成変更を検討することとしたため、例
え下位レイヤで瞬断が起きても、上位レイヤでの再送制
御により、契約しているサービス品質を提供できるの
で、下位レイヤでの構成変更が可能となるという第２の
効果がある。さらに、従来技術によるリンク容量の変更
だけでは、リンクを張る順序や、通信網に流れ込むトラ
ヒックの組み合わせにより、通信網の使用率を向上させ
るには限界があるが、本発明では、リンク経路の変更ま
でを許すこととしたため、リンクを張る順序や、トラヒ
ックの組み合わせに依存せず、通信網の使用率を向上さ
せることができるという第３の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の集中型通信網観測制御装置の一実施
を示す図。
【図２】 図１における観測／制御対象の通信網10の内
部構造を、ノード間のリンクとともに例示する図。
【符号の説明】
10 観測／制御対象の通信網 11 観測部 12 記憶部 13 各レイヤの制御内容 14 計算部 15 制御部 21 物理ノード 22 物理リンク 23 リンク 24 上位レイヤ 25 下位レイヤ 26 リンク 27 リンク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5K030 GA03 HA10 HB21 KA05 LA17 LB05 MA01 MB01 MD09 5K035 AA01 AA02 BB04 DD01 EE01 EE21 KK01 LL17 5K051 AA05 AA09 BB00 CC02 EE01 FF01 FF03 FF07 FF12 FF16 9A001 CC03 CC07 KK56

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】複数通信プロトコルレイヤ構成の通信網に
    おける上位レイヤの状態を観測し、その観測値とサービ
    ス品質情報とを基に、下位レイヤの網構成に対して、各
    レイヤにおける制御機構とリンク容量とリンク経路の変
    更とを含めた制御を行うことを特徴とする集中型通信網
    観測制御装置。
  2. 【請求項２】複数通信プロトコルレイヤ構成の通信網に
    おける集中型通信網観測制御装置において、 観測／制御対象の通信網を構成するノードのうち、上位
    レイヤと下位レイヤの両方を終端しているノードの上位
    レイヤから、その状態をリンク単位で観測値として取り
    込む観測部と、 予め指定した期間内の前記観測値とサービス内容を含む
    各リンクに関する情報とを記憶する記憶部と、 前記記憶部の記憶内容と各レイヤの制御内容の情報とか
    ら、下位レイヤを制御した場合に前記サービス内容を満
    足できるか否かまで考慮して、リンク容量とリンク経路
    を含む下位レイヤの構成情報を決定する計算部と、 該決定された下位レイヤの構成情報を前記通信網に反映
    させる制御部とを有することを特徴とする集中型通信網
    観測制御装置。
  3. 【請求項３】前記上位レイヤはTCP、下位レイヤはATMで
    あり、またこれらのレイヤの間にはIPのレイヤが存在す
    る通信網であることを特徴とする請求項１または請求項
    ２記載の集中型通信網観測制御装置。
  4. 【請求項４】前記レイヤとして、IPとWDMとを有するこ
    とを特徴とする請求項1または請求項２記載の集中型通
    信網観測制御装置。
  5. 【請求項５】前記観測部は、前記上位レイヤの観測値を
    定期的に、または予め設定された閾値を一定時間超えた
    ときに取りこむことを特徴とする請求項２ないし請求項
    ４のいずれかに記載の集中型通信網観測制御装置。
  6. 【請求項６】前記各リンクに関する情報は、リンクのサ
    ービス契約内容、現在のリンク容量とリンク経路を含
    み、また、前記サービス内容は、契約サービス品質、契
    約リンク容量、リンク確保の優先度を含むことを特徴と
    する請求項２ないし請求項５のいずれかに記載の集中型
    通信網観測制御装置。
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