JP2001094597A

JP2001094597A - 方路選択方法及び装置

Info

Publication number: JP2001094597A
Application number: JP26591699A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Yasui; 正信安井
Original assignee: NEC Communication Systems Ltd
Current assignee: NEC Communication Systems Ltd
Priority date: 1999-09-20
Filing date: 1999-09-20
Publication date: 2001-04-06
Anticipated expiration: 2019-09-20
Also published as: JP3394476B2

Abstract

(57)【要約】【課題】配信サービスへの要求に対してネットワーク
のリソースが確保可能な方路を選択する。【解決手段】ネットワーク管理ノード１１０は、ネッ
トワーク１００上の各ノードＡ〜Ｈの方路ａ１〜ｇ１の
実測トラヒックデータを収集して記憶し、このデータを
基に算出した長期移動平均及び短期移動平均を使用し、
予測されるトラヒック量を各方路毎に算出する。サービ
スを提供するサービス提供ノード１２０から方路の選択
要求を受付けると、前記予測されるトラヒック量に基づ
いてトラヒックの少ない方路を選択してノード１２０へ
通知し、ノード１２０は通知された方路にコネクション
を形成してデータを送信する。トラヒックの少ない最適
な方路で配信サービスを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ネットワーク上の
方路選択方式に関し、特に、トラヒック量の移動平均の
情報に基づきネットワーク上でのサービス提供を円滑化
できるような方路選択を行う方路選択方法及び装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】多量のデータをネットワークを利用して
配信するサービスにおいては、リソース面でネットワー
クにかなりの負荷がかかることになる。そのような多量
データの配信サービスには、即時性よりも確実に配信で
きることが重要なものが多々存在している。従来、この
ような配信サービスにおいては、要求を受け付けた後、
当該要求情報をハードディスク等の２次記憶装置に一旦
蓄積しておき、ネットワークの負荷が比較的低くなりそ
うな深夜等の時間帯に方路を選択して当該要求に対する
配信を行うようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の方路選
択方式においては、次のような問題点があった。即ち、
一般にネットワークの負荷は、方路毎等に時期及び時刻
によって変動が生じており、深夜の時間帯といえども負
荷が必ずしも低くなるとは限らないのが実状であり、負
荷状況によってはネットワークのリソース不足等によっ
て深夜の時間帯等でも配信することができないことがあ
る。

【０００４】また、選択した所定ルートを介して大量の
データを配信する場合、当該ルートに関連するネットワ
ークの負荷は必ずしも低いとは限らないから、多量のデ
ータを流すことによってそのルートに関連するネットワ
ークのリソースを占有してしまい、他の要求に対する配
信が不可能となるおそれがあるという問題がある。

【０００５】（目的）本発明の目的は、配信サービスへ
の要求に対してネットワークのリソースが確保可能な方
路を選択できる方路選択方法及び装置を提供することに
ある。

【０００６】本発明の他の目的は、各方路のトラヒック
量を予測して、トラヒックの少ない最適な方路を選択す
る方路選択方法及び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】本発明は、各方路のトラ
ヒック量を、測定値及びそのデータを基にした長期移動
平均及び短期移動平均の２つの移動平均から予測し、サ
ービスを提供するのに最も適した方路を選択する方法及
び装置を提供する。

【０００８】本発明の方路選択方法は、複数のノードを
介してデータを伝送するネットワークにおける方路選択
方法において、各ノード毎の各方路のトラヒック量を収
集し、所定ノードからのデータの送信時に、収集したト
ラヒック量から算出した長期移動平均及び短期移動平均
の２つの移動平均から各方路のトラヒック量の変化を予
測し、前記トラヒック量及び前記トラヒック量の変化の
予測結果に基づきデータ伝送に最も適した送信先までの
方路を選択することを特徴とする。また、複数のノード
を介してデータを伝送するネットワークにおける方路選
択方法において、各ノード毎の各方路のトラヒック量を
収集し、所定ノードからのデータの送信時に、収集した
トラヒック量から算出した長期移動平均及び短期移動平
均の２つの移動平均から各方路のトラヒック量の変化を
予測するとともに、前記トラヒック量の平均値と標準偏
差値に基づくトラヒック量を予測し、前記両予測結果に
基づきトラヒックの少ない送信先までの方路を選択する
ことを特徴とする。また、前記各方路選択方法におい
て、前記所定ノードはデータの送信要求に対して、送信
データを記憶装置に蓄積し、トラヒックが低くなると予
測される時間帯において前記方路の選択を開始すること
ができる。

【０００９】また、本発明の方路選択装置は、複数のノ
ード間でデータを伝送するネットワークにおける方路選
択装置において、ネットワーク上の各ノード毎の各方路
のトラヒック量を収集して記憶するデータ収集部と、収
集されたトラヒック量から長期移動平均及び短期移動平
均の２つの移動平均を算出し、前記トラヒック量と前記
２つの移動平均とから予測されるトラヒック量を算出す
る予測トラヒック算出部と、所定ノードからの要求によ
り前記予測されるトラヒック量に基づいて、データ送信
先までのトラヒックの少ない方路を選択する方路選択要
求受付部とを有することを特徴とする。また、前記予測
トラヒック算出部は、前記トラヒック量の平均値及び標
準偏差値に基づくトラヒック量と、前記２つの移動平均
によるトラヒック量の変化の予測から、前記予測される
トラヒック量を算出することを特徴とする。

【００１０】本発明の方路選択装置は、より具体的に
は、ネットワーク上の各ノードから方路の実測トラヒッ
クデータを収集して記憶しておくデータ収集部（図２の
２００）、収集されたデータを基に算出した長期移動平
均及び短期移動平均を使用し、予測されるトラヒック量
を算出する予測トラヒック算出部（図２の２１０）、サ
ービスを提供するノードからトラヒックの少ない方路の
選択要求を受付ける方路選択要求受付部（図２の２２
０）とから構成される（図２）。

【００１１】（作用）収集された各ノードの方路毎の実
測トラヒック量、又はトラヒックの変化が正規分布に従
うとして前記実測トラヒック量の平均値及び標準偏差値
とから算出した各方路の予測トラヒック量と、更に実測
トラヒック量から長期移動平均と短期移動平均の２つの
移動平均を算出して、前記実測トラヒック量又は前記予
測トラヒック量を補正し、補正後の実測トラヒック量又
は予測トラヒック量に基づいてサービスに最も適した方
路を選択する。

【００１２】方路選択要求元すなわちネットワークのサ
ービスを提供するノードであるサービス提供ノードは、
前記方法により選択された方路を使用することにより、
ネットワークのトラヒックの影響によるリソース不足等
の問題を最小限にする事ができ、かつネットワークのバ
ースト的あるいは局部的なトラヒック上昇を抑え、サー
ビスの提供を円滑化することを可能とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】（構成の説明）本発明の移動平均
を利用した方路選択方法及び装置の一実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。

【００１４】図１は、本発明の一実施の形態を示す図で
ある。本実施の形態はトラヒック予測により方路選択を
行う機能を有し、多量データの配信時等に適したネット
ワーク構成を採用する。

【００１５】本実施の形態では、ネットワークを構成す
るところのネットワーク構成ノード１００と、ネットワ
ークのトラヒック状況等を管理するネットワーク管理ノ
ード１１０とから構成される。ネットワーク構成ノード
１００は、複数のノードＡ〜Ｈと各ノード間を接続する
方路コネクション（方路）ａ１、ａ２、〜ｇ１とで構成
され、本例ではノードＡがサービスを提供するところの
サービス提供ノード１２０である。また、ネットワーク
管理ノード１１０は、各ノードＡ〜Ｈから実測トラヒッ
ク量のトラヒックデータの報告を受け、収集したトラヒ
ックデータに基づきトラヒック量の予測を行いサービス
提供ノード１２０に対し、方路の予約情報を提供、通知
するトラヒック予約機能を有する。

【００１６】図２は、本実施の形態のトラヒック予測機
能を有するネットワーク管理ノード１１０の詳細構成を
示す図である。ネットワーク管理ノード１１０は、各ノ
ードＡ〜Ｈからのトラヒックデータの報告を受け、デー
タ収集、更新するデータ収集部２００と、収集したトラ
ヒックデータから予測トラヒック量の予測演算を行う予
測トラヒック算出部２１０と、予測トラヒック量に基い
て方路選択要求に対し、最適方路を選択して方路の予約
情報を通知する機能を有する方路選択要求受付部２２０
とから構成されている。各部の構成概要は以下のとおり
である。

【００１７】データ収集部２００は、収集データ受付部
２０１と、データ更新部２０２と、データ取出し部２０
３とを有する。予測トラヒック算出部２１０は、データ
取出し部２１１と、正規分布グループ及びセンタ値算出
部２１２と、移動平均算出部２１３と、補正値算出部２
１４と、予測値算出部２１５とを有する。方路選択要求
受付部２２０は、要求受付部２２１と、方路割出し部２
２２と、予測値要求部２２３と、予約状況確認部２２４
と、最適方路選択部２２５と、予約更新部２２６とを有
する。

【００１８】（動作の説明）次に、本実施の形態の動作
について図３〜５を参照して詳細に説明する。

【００１９】ネットワーク構成ノード１００におけるネ
ットワークを構成する各ノードＡ〜Ｈは、それぞれの方
路ａ１、ａ２、〜ｇ１毎のトラヒックデータを毎時間、
ネットワーク管理ノード１１０のデータ収集部２００に
報告する。

【００２０】ネットワーク管理ノード１１０のデータ収
集部２００では、収集データ受付部２０１が各ノードか
らの各方路毎のトラヒックデータを受信し、データ更新
部２０２は、各ノードの各方路毎のトラヒックデータ及
びこのデータに基づき算出したトラヒックの平均値及び
標準偏差からなるデータベースを作成し、実測データと
して更新、記憶する。

【００２１】図３は、データベースとして記憶された前
記実測データ等のデータ構成を示す図である。各ノード
毎の方路別のトラヒックデータ、平均値及び標準偏差値
を各曜日毎に１時間単位で記録されたデータ構成を採用
している。

【００２２】サービス提供ノード１２０は、図示しない
複数の端末等が接続されており、常時その端末等からユ
ーザーの配信サービスの要求を受付けており、配信サー
ビスの要求を受け付けると、ネットワーク管理ノード１
１０の方路選択要求部２２０に対し、配信サービス情報
を送るのに最も適したトラヒックが低いと予測される方
路の選択を要求する。

【００２３】ネットワーク管理ノード１１０では、ユー
ザからの方路の選択要求を方路選択要求受付部２２０の
要求受付部２２１で受け付け、方路割出し部２２２は要
求された配信データの配信先ノードに関連する全ての方
路を割り出し、予測値要求部２２３は、予測トラヒック
算出部２１０に対し予測トラヒック量のデータの算出を
要求する。

【００２４】予測トラヒック算出部２１０では、データ
取出し部２１１は、収集されている図３に示す方路デー
タのなかで、要求に関連する全ての方路、すなわちサー
ビス提供ノード１２０から、サービス情報を送る先のノ
ード（例えば、ノードＨ）までの全ての方路１３０の実
績データを取り出す。

【００２５】正規分布グループ及びセンタ値算出部２１
２では、データ取り出し部２１１で取り出した受付時の
トラヒック量の実測データ、平均値及び標準偏差値を設
定、記録するとともに、トラヒックの変動幅を正規分布
と考え、センタ値及びグループ番号を算出して記録す
る。

【００２６】例えば、要求受付時の実績データに対する
正規分布の２４分割のグループとそのセンタ値を求め
る。前記センタ値及びグループ番号を次の方法により求
める。つまり、ある方路のトラヒックの変動を正規分布
と考え、これをモデル化して予測トラヒック量を算出す
る。正規分布は、図４に示すように平均値Ｔ０（M.V）
と標準偏差（σ）があれば乱数を基に数値群を算出する
ことで作成することができる。一般式としては各グルー
プのセンタ値は、１２分割の場合、Ｔｎ＝Ｔ０＋０.５（ｎ−１２.２５）×σ ここで、Ｔ０（M.V）＝１３５.０９（例えば、トラヒッ
クの平均値） σ ＝８.４６例えば、グループ番号ｎ＝６のグループ（グループ６）
は、Ｔ６＝１３５.０９＋０.５（６−１２.２５）×８.
４６＝１０８.６５２５となり、従って、グループ６は
センタ値１０８.６５２５、センタ値に対する上限値及
び下限値の範囲はセンタ値±１.０５７５として求める
ことができる。

【００２７】次に、前記センター値に対する補正値を、
過去のデータの長期移動平均及び短期移動平均から求め
て、これにより補正する。

【００２８】まず、移動平均算出部２１３は、要求受付
時の１週間前の同時刻より２４時間前からの１時間単位
の２４時間分のデータの平均値である長期移動平均、及
び要求受付時の３時間前から１時間単位の３時間分のデ
ータの平均値である短期移動平均を求め、前記データと
ともに記憶する。補正値算出部２１４は、前記長期移動
平均及び短期移動平均の差分の２分の１を補正値として
算出して記憶する。

【００２９】予測値算出部２１５は、算出された前記セ
ンタ値及び補正値から、要求受付時の実績データに対す
るセンタ値に前記補正値を足して補正後の予測トラヒッ
ク値を算出する。また、要求受付時の実測トラヒック値
に対する標準偏差値から、前記補正後の予測トラヒック
値の予測上限値及び予測下限値を求めて要求受付後のト
ラヒック変動幅として予測し、トラヒック量の予測情報
である予測値として前記予測上限値及び予測下限値を記
憶する。

【００３０】図５は、以上のデータを長期短期移動平均
算出データとして方路毎に記憶したデータ構造を示す図
である。主にセンタ値、グループ番号、短期及び長期移
動平均、補正値、予測上限値及び予測下限値等からなる
データ構造を有する。予測トラヒック値は、前記長期移
動平均が短期移動平均より上回る場合は増加傾向にあ
り、下回る場合は減少傾向にあるといえる。

【００３１】ネットワーク管理ノード１１０の方路選択
要求受付部２２０では、予測トラヒック算出部２１０で
関連する全ての方路の予測値が求まったところで、予約
状況確認部２２５は、予測値要求部２２３を介して図５
に示す情報を入力して確認し、最適方路選択部２２５
は、サービス提供ノード１２０等からの同様の要求に対
し既に最適方路として通知済みの方路は予約方路とし、
方路選択時の選択する優先度を下げ、同一ルートに負荷
が集中しないようにしてトラヒックが少ないと予測され
る方路を組み合わせて方路を決定する。方路の決定は具
体的には予測値に基づいて決定すると好適であり、例え
ば、予測下限値の小さい方路及び予測上限値と予測下限
値の差が小さい方路を選択して予約方路とする。決定し
た予約方路は、予約更新部２２６に記録し、予約更新部
２２６から最適方路として要求受付部２２１を介してサ
ービス提供ノード１２０に通知される。

【００３２】図６は、予約更新部２２６において方路予
約状況データとして記録された予約方路のデータ構成を
示す図である。同図では、サービス提供ノード１２０か
ら送信先ノードまでの方路として、時刻１時の要求の場
合は方路ａ１、ｂ１、…ｇ１が、時刻２３時の要求の場
合は方路ａ１、ｂ２、…が予約方路として選択、記録さ
れ、サービス提供ノード１２０に通知されていることが
示されている。

【００３３】サービス提供ノード１２０は、ネットワー
ク管理ノード１１０から通知された方路からなるルート
に対しコネクションを張り、配信データ情報を所定の送
信先ノードに送る。また、サービス提供ノード１２０が
当該ノードまでのコネクションを張ることができなかっ
た場合には、要求された配信データ情報を２次記憶装置
に蓄積し、要求を出したユーザに対しては、要求を受付
けた旨を伝え受付後の処理を一旦終了させる。その後、
一定のタイミングにおいてリトライを行い処理を再開す
る。このようなリトライ動作を一定回数繰り返してもコ
ネクションを張ることができない場合には、ネットワー
ク管理ノード１１０に対し通知された方路が使用できな
い旨を通知して再度方路の選択を要求する。方路選択の
要求を規定回数行っても送信先ノードに配信データ情報
を送れなかった場合は、ユーザの希望によって指定され
た端末に配送失敗の通知を行う。

【００３４】サービス提供ノード１２０は、ネットワー
ク管理ノード１１０で決定した方路（ルート）のコネク
ションが張れ、データを送信先ノードに送り終わった時
に、予約方路の解放をネットワーク管理ノード１１０に
要求する。また、ユーザの希望によって、指定された端
末に配送完了の通知を行う。ネットワーク管理ノード１
１０は、解放要求された方路が予約方路となっていた場
合は解放する。

【００３５】（他の実施の形態）以上の実施の形態で
は、長期移動平均及び短期移動平均をそれぞれ２４時間
及び３時間で平均して算出したが、この期間はそれぞれ
１ヶ月及び１日とすることができる。また、正規分布の
分割数等も適宜変更することができる。本実施の形態に
おいても各ノードでの動作は同様である。つまり、ネッ
トワークの各ノード１００は、方路１３０毎のトラヒッ
クデータを毎時間ネットワーク管理ノード１１０のデー
タ収集部２００に報告する。ネットワーク管理ノードの
データ収集部２００では、報告された各ノードの各方路
のトラヒックデータを実測データ及び平均値及び標準偏
差を図３と同様に記憶する。

【００３６】ネットワーク管理ノード１１０の予測トラ
ヒック算出部２１０は、収集している各方路データを基
に、全ての方路の収集データを取り出し、要求受付の１
ヶ月前の１ヶ月移動平均、１日移動平均を求める。次に
要求受付時の実績値に対する正規分布の３０分割のグル
ープとそのセンタ値を求める。更に１ヶ月移動平均、１
日移動平均の差分の２分の１を補正値とする。これらの
値から１日の予測トラヒック変動幅を求める。全ての方
路の予測トラヒックが求まったところで、ネットワーク
管理ノード１１０の方路選択要求受付部２２０では、１
日の優先選択方路を各ノードへ通知する。

【００３７】各ノード１００は、ネットワーク管理ノー
ド１１０から通知された方路を優先的に選択する。方路
故障等が発生した場合は、ネットワーク管理ノード１１
０が新たに優先選択方路を算出し、各ノード１００に通
知する。

【００３８】以上の実施の形態において、各データはテ
ーブル形式で記憶する例として説明したが、必ずしもこ
のような記憶手段を必須とするものではなく、図３、図
５、図６に示すデータはそのうちの最小限の情報を各部
で記憶するように構成することができることは言うまで
もない。また、前記実施の形態では、実測トラヒック量
から平均値と標準偏差値を算出して正規分布に従うとし
てトラヒック量の予測を行うように構成したが、トラヒ
ック量の予測としては実測トラヒック量に前記長期移動
平均及び短期移動平均による補正を加えることにより行
うことができる。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、各ノードの各方路毎の
実測トラヒック量、又はその正規分布に基づくトラヒッ
ク量と、実測トラヒック量から算出した長期移動平均及
び短期移動平均の２つの移動平均によりそれぞれの方路
のトラヒック量を予測するように構成しているから、方
路毎により正確なトラヒック量を予測することができ、
トラヒックが低いと予測される方路を選択することがで
き、特定方路にトラヒックが集中することを回避するこ
とができるから、ネットワークにかなりの負荷がかかる
サービスを提供する場合でも、リソース不足等によるサ
ービス提供不可、あるいはリソースを占有してしまうこ
とによる他のサービスに対する影響を最小限にする事が
可能となり、ネットワークのバースト的あるいは局部的
なトラヒック上昇を抑え、安定したサービス提供が可能
となり、ネットワークの各方路のトラヒック量を最適に
制御する事が可能となる。

【００４０】また、各ノードは、サービスの要求を受付
けても、記憶装置に蓄積させることにより、トラヒック
が低くなると予測される時間帯に情報の送信を開始する
ようにしているので、トラヒックの高い時刻にサービス
の要求を受付けてもすぐに情報を送る必要がなく、ネッ
トワークに負担をかけることがない。

【００４１】更に、指定した時刻あるいは時間帯のトラ
ヒックを予測する為、特定の時間帯だけではなく、いつ
の時間帯でもトラヒックの低い方路を選択することによ
りサービスを実現することから、情報の配送をトラヒッ
クが低いと予想される夜間帯のみに限定する必要がな
く、サービスの幅を広げることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方路選択方法及び装置の一実施の形態
のネットワーク構成を示す図である。

【図２】本実施の形態の機能ブロック構成を示す図であ
る。

【図３】本実施の形態のトラヒックデータのデータ構成
を示す図である。

【図４】トラヒックの正規分布を示す図である。

【図５】本実施の形態の長期短期移動平均算出データの
データ構成を示す図である。

【図６】本実施の形態の方路予約状況データのデータ構
成を示す図である。

【符号の説明】

１００ネットワーク構成ノード１１０ネットワーク管理ノード１２０サービス提供ノード１３０方路２００データ収集部２０１収集データ受付部２０２データ更新部２０３、２１１データ取出し部２１０予測トラヒック算出部２１２正規分布グループ及びセンタ値算出部２１３移動平均算出部２１４補正値算出部２１５予測値算出部２２０方路選択要求受付部２２１要求受付部２２２方路割出し部２２３予測値要求部２２４予約状況確認部２２５最適方路選択部２２６予約更新部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5K019 AA01 BA53 BA65 BB22 DC01 EA01 EA14 5K030 GA13 HA08 JA11 JL07 KA01 KA05 LC11 LE03 MA01 MB02 MB09 MB16 5K051 AA01 BB02 CC02 DD01 DD11 EE02 FF01 FF03 FF16 GG01 GG11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のノードを介してデータを伝送する
ネットワークにおける方路選択方法において、各ノード毎の各方路のトラヒック量を収集し、所定ノー
ドからのデータの送信時に、収集したトラヒック量から
算出した長期移動平均及び短期移動平均の２つの移動平
均により各方路のトラヒック量の変化を予測し、前記ト
ラヒック量及び前記トラヒック量の変化の予測結果に基
づきトラヒックの少ない送信先までの方路を選択するこ
とを特徴とする方路選択方法。
【請求項２】複数のノードを介してデータを伝送する
ネットワークにおける方路選択方法において、各ノード毎の各方路のトラヒック量を収集し、所定ノー
ドからのデータの送信時に、収集したトラヒック量から
算出した長期移動平均及び短期移動平均の２つの移動平
均により各方路のトラヒック量の変化を予測するととも
に、前記トラヒック量の平均値と標準偏差値に基づくト
ラヒック量を予測し、前記両予測結果に基づきトラヒッ
クの少ない送信先までの方路を選択することを特徴とす
る方路選択方法。
【請求項３】前記所定ノードはデータの送信要求に対
して、送信データを記憶装置に蓄積し、トラヒックが低
くなると予測される時間帯において前記方路の選択を開
始することを特徴とする請求項１又は２記載の方路選択
方法。
【請求項４】複数のノード間でデータを伝送するネッ
トワークにおける方路選択装置において、ネットワーク上の各ノード毎の各方路のトラヒック量を
収集して記憶するデータ収集部と、収集されたトラヒッ
ク量から長期移動平均及び短期移動平均の２つの移動平
均を算出し、前記トラヒック量と前記２つの移動平均と
から予測されるトラヒック量を算出する予測トラヒック
算出部と、所定ノードからの要求により前記予測される
トラヒック量に基づいて、データ送信先までのトラヒッ
クの少ない方路を選択する方路選択要求受付部とを有す
ることを特徴とする方路選択装置。
【請求項５】前記予測トラヒック算出部は、前記トラ
ヒック量の平均値及び標準偏差値に基づくトラヒック量
と、前記２つの移動平均によるトラヒック量の変化の予
測から、前記予測されるトラヒック量を算出することを
特徴とする請求項４記載の方路選択装置。