JP2006245692A

JP2006245692A - トラヒック負荷評価システムおよび方法、プログラム

Info

Publication number: JP2006245692A
Application number: JP2005054970A
Authority: JP
Inventors: Yasumasa Honda; 泰理本多
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2005-02-28
Filing date: 2005-02-28
Publication date: 2006-09-14

Abstract

【課題】多数の移動端末の移動状況およびエリアの地理的配置等も考慮して、Mobile IPv６システムにおけるホームエージェントに対するトラヒック負荷の評価を実行可能なトラヒック負荷評価システムおよび方法、プログラムを提供する。
【解決手段】ネットワークに接続している端末の移動および通信に係る状況を示す状況情報を入力するための入力手段と、入力手段に入力された状況情報に基いて端末に係る状態遷移図を作成するための評価モデル手段と、評価モデル手段において作成された状態遷移図をマルコフ変調ポアソン過程に基き状態遷移行列の演算式を作成するための状態遷移行列算出手段と、状態遷移行列算出手段により作成された演算式を所定の数値計算アルゴリズムをもって実行しネットワークのトラヒック負荷を算出するための計算実行手段と、計算実行手段により算出されたトラヒック負荷を出力するための計算結果出力手段を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、Mobile IPv６システムのモデル化により、移動端末の移動状況、通信状態、各エリアの地理的配置等を入力値として、同システムにおけるホームエージェントに対するトラヒック負荷を評価するためのトラヒック負荷評価システムおよび方法、プログラムに関する。

従来の技術において、Mobile IPv６システムも含め、ネットワーク性能評価ツールは従来より多々存在している。これらの中にはネットワークの性能評価をプロトコルレベルまで詳細に模擬することを可能とするネットワークシュミレーションソフトも存在する（非特許文献１参照）。
"OPNET"http://www.opnet.com 検索日２００４年１２月２７日

しかしながら、上述した従来技術においては、Mobile IPv６を対象とするモジュールを組み込んだネットワーク性能評価ツールの製品も存在する一方で、これらシミュレーションツールにおいては、多数の移動端末の個々の移動状況、通信状態までを詳細にモデル化し、かつ、それとホームエージェントへのトラヒック負荷を併せて評価することは困難であった。

また、階層化Mobile IPv６の採用時やホームエージェントへの負荷分散機能に対しても、新規に別途モデルを開発する必要があった。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、多数の移動端末の移動状況およびエリアの地理的配置等も考慮して、Mobile IPv６システムにおけるホームエージェントに対するトラヒック負荷の評価を実行可能なトラヒック負荷評価システムおよび方法、プログラムを提供することにある。

課題を解決するために、請求項１に記載の本発明は、Mobile IPv６プロトコルによるネットワークのトラヒック負荷を算出して評価するためのトラヒック負荷評価システムであって、前記ネットワークに接続している端末の移動および通信に係る状況を示す状況情報を入力するための入力手段と、前記入力手段に入力された前記状況情報に基いて前記端末に係る状態遷移図を作成するための評価モデル手段と、前記評価モデル手段において作成された前記状態遷移図をマルコフ変調ポアソン過程に基き状態遷移行列の演算式を作成するための状態遷移行列算出手段と、前記状態遷移行列算出手段により作成された前記演算式を所定の数値計算アルゴリズムをもって実行し前記ネットワークのトラヒック負荷を算出するための計算実行手段と、前記計算実行手段により算出された前記トラヒック負荷を出力するための計算結果出力手段と、を備える。

また、請求項２に記載の本発明は、請求項１において、前記数値計算アルゴリズムは、縮約／非縮約法である。

また、請求項３に記載の本発明は、Mobile IPv６プロトコルによるネットワークのトラヒック負荷を算出して評価するためのトラヒック負荷評価方法であって、入力手段によって、前記ネットワークに接続している端末の移動および通信に係る状況を示す状況情報を入力するステップと、評価モデル手段によって、前記入力手段に入力された前記状況情報に基いて前記端末に係る状態遷移図を作成するステップと、状態遷移行列算出手段によって、前記評価モデル手段において作成された前記状態遷移図をマルコフ変調ポアソン過程に基き状態遷移行列の演算式を作成するステップと、計算実行手段によって、前記状態遷移行列算出手段により作成された前記演算式を所定の数値計算アルゴリズムをもって実行し前記ネットワークのトラヒック負荷を算出するステップと、計算結果出力手段によって、前記計算実行手段により算出された前記トラヒック負荷を出力するステップと、を有する。

また、請求項４に記載の本発明は、請求項３において、前記数値計算アルゴリズムは、縮約／非縮約法である。

また、請求項５に記載の本発明は、Mobile IPv６プロトコルによるネットワークのトラヒック負荷を算出して評価するためのトラヒック負荷評価プログラムであって、入力手段によって、前記ネットワークに接続している端末の移動および通信に係る状況を示す状況情報を入力するステップと、評価モデル手段によって、前記入力手段に入力された前記状況情報に基いて前記端末に係る状態遷移図を作成するステップと、状態遷移行列算出手段によって、前記評価モデル手段において作成された前記状態遷移図をマルコフ変調ポアソン過程に基き状態遷移行列の演算式を作成するステップと、計算実行手段によって、前記状態遷移行列算出手段により作成された前記演算式を所定の数値計算アルゴリズムをもって実行し前記ネットワークのトラヒック負荷を算出するステップと、計算結果出力手段によって、前記計算実行手段により算出された前記トラヒック負荷を出力するステップと、を有する。

また、請求項６に記載の本発明は、請求項５において、前記数値計算アルゴリズムは、縮約／非縮約法である。

また、請求項７に記載の本発明は、請求項５または６のいずれか１項に記載のトラヒック負荷評価プログラムは前記ネットワーク上のサーバにインストールされて実行可能である。

本発明によれば、多数の移動端末の移動状況およびエリアの地理的配置等も考慮して、Mobile IPv６システムにおけるホームエージェントに対するトラヒック負荷の評価を実行可能なトラヒック負荷評価システムおよび方法、プログラムを提供することができる。

＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明のトラヒック負荷評価システムの第１の実施の形態に係る、性能評価装置１の構成図である。この図１において、性能評価装置（トラヒック負荷評価システム）１と、この性能評価装置１を利用して図示しないネットワークのトラヒック負荷を評価する性能評価装置利用者７と、が示されている。

また、性能評価装置１の内部構成として、入力手段２と、評価モデル手段３と、状態遷移行列算出手段４と、計算実行手段５と、計算結果出力手段６と、が示されている。

こうした構成による性能評価装置１において、この性能評価装置１を用いて図示しないネットワークのトラヒック負荷の評価を行うために、性能評価装置利用者７は入力手段２を介して所定の入力項目を入力する。なお、性能評価装置１はトラヒック負荷評価の対象となるネットワークに接続されている。

ここで、入力手段２を介して入力される所定の入力項目とは、例えば、対象とするネットワークのプロトコルがMobile IPv６である場合に含まれるエリアの数や、隣接関係、あるいはトラヒック負荷評価の対象となるネットワーク上に存在する移動端末についてのエリア間移動状況の確率的情報、通信状態の状態遷移や各通信状態におけるデータ転送レートの確率的情報、等である。

入力手段２に入力された各種情報は、次に、評価モデル手段３に送られて、ここでネットワーク上に存在する図示しない移動端末の状態遷移モデルを作成する。ここでの状態遷移モデルの作成においては、該当する移動端末の状態遷移図が作成され、個々の状態遷移に対応する確率と、および各状態におけるデータ送出レートと、が入力手段２に入力された情報に基き設定される。

次に、作成された状態遷移図は状態遷移移行列算出手段４に入力され、ここで、ＭＭＰＰ（Markov Modulated Poisson Process：マルコフ変調ポアソン過程）に基き状態遷移行列の演算式が作成される。

次に、状態遷移移行列算出手段４にて作成された状態遷移行列の演算式は計算実行手段５に入力される。入力された演算式に基いて計算実行手段５では演算が実行され、この演算結果と、および評価モデル手段３にて作成された状態遷移図における各状態のデータ送出レートと、に基いてネットワーク上のホームエージェントにおけるトラヒック負荷を算出する。

なお、ここでの演算に際しては、例えば既知の縮約／非縮約法等の数値計算アルゴリズムを用いることができる。こうした数値演算アルゴリズムを適用することにより、遷移する状態数が多く、状態遷移行列が高次の場合においても、この演算の完了が実用的な有限時間内にて完了可能とすることができる。

この演算が完了すると、性能評価装置１は計算結果出力手段６を介して性能評価装置利用者７に対して演算結果を出力する。

＜第２の実施の形態＞
本発明のトラヒック負荷評価システムによれば、ホームエージェントの多様な配置方法において、それぞれの各ホームエージェントに対するトラヒック負荷評価を行うことも可能である。

図２に示すのは、本発明のトラヒック負荷評価システムの第２の実施の形態に係る、全体構成を説明するための構成図である。この図２に示されるのは、既に説明した第１の実施の形態における性能評価装置１と同様の構成を備えた性能評価装置１０と、この性能評価装置１０が接続されてトラヒック負荷評価の対象となるネットワーク上に存在する移動端末８と、同じく複数のホームエージェント（ＨＡ）９と、である。

ネットワーク上に複数のホームエージェント９が配置され、この配置によって相互の荷状況に応じて互いの負荷分散を行うＤＨＡＡＤ（Dynamic Home Agent Address Discovery）を実施している。移動端末８は、ホームエージェント９に対してＨＡリストの要求（ＩＣＭＰ：Internet Control Message Protocol）を行い、ホームエージェント９はこの要求に対してＨＡリストの送付（ＩＣＭＰ）を行っている。これにより、移動端末８は最適なホームエージェントを選択している。この場合、図１に参照される性能評価装置利用者７は、移動端末８の状態遷移情報を性能評価装置１０の入力手段２に入力するのみで、それ以降の手順は本発明の第１の実施の形態と同様にして、各ホームエージェントに対するトラヒック負荷の算出をすることができる。

＜第３の実施の形態＞
既に説明した本発明の第２の実施の形態の一つの変形例として、図３に示すような階層化Mobile IPv６システムの構成に、性能評価装置１０を適用することもできる。

この図３においては、性能評価装置１０と、ホームエージェント９と、複数のＭＡＰ（Mobile Anchor Point）１１と、複数の移動端末８と、が示されている。移動端末８はＭＡＰ１１にて管理されるエリア毎に複数台がそれぞれ接続している。

性能評価装置１とホームエージェント９とを接続し、図１に参照される性能評価装置利用者７は、移動端末８の状態遷移情報を性能評価装置１０の入力手段２に入力するのみで、それ以降の手順は本発明の第１および第２の実施の形態と同様にして、各ホームエージェントに対するトラヒック負荷の算出をすることができる。

以上説明した本発明の実施の形態においては、移動端末の状態遷移に着目したモデル化を行うことにより、移動端末の通信状態の遷移、移動状況、およびエリアの地理的配置等の要素を考慮にいれたホームエージェントにおけるトラヒック負荷の算出を可能としている。すなわち、Mobile IPv６およびその多様なバリエーションにより構成されるネットワークシステムにおいても、入力項目における移動端末の状態遷移情報入力変更のみによって、ホームエージェントにおけるトラヒック負荷の評価が可能である。

また、計算実行時に所定のアルゴリズムを適用することにより、エリア数や移動端末の状態数が多数である場合にも現実的な計算時間により算出を完了することを可能としている。すなわち、多数の移動端末やエリア数が存在するMobile IPv６システムにおいても、所定のアルゴリズムによる計算量の削減により、現実時間内で計算結果の出力を行うことができる。

このように、本発明の実施の形態によれば、多数の移動端末の移動状況およびエリアの地理的配置等も考慮して、Mobile IPv６システムにおけるホームエージェントに対するトラヒック負荷の評価を実行可能なトラヒック負荷評価システムおよび方法、プログラムを提供することができる。

本発明のトラヒック負荷評価システムの第１の実施の形態に係る、全体構成を説明するための構成図を示す。本発明のトラヒック負荷評価システムの第２の実施の形態に係る、全体構成を説明するための構成図を示す。本発明のトラヒック負荷評価システムの第３の実施の形態に係る、全体構成を説明するための構成図を示す。

符号の説明

１、１０性能評価装置（トラヒック負荷評価システム）
２入力手段
３評価モデル手段
４状態遷移行列算出手段
５計算実行手段
６計算結果出力手段
７性能評価装置利用者
８移動端末
９ホームエージェント（ＨＡ）
１１ＭＡＰ

Claims

Mobile IPv６プロトコルによるネットワークのトラヒック負荷を算出して評価するためのトラヒック負荷評価システムであって、
前記ネットワークに接続している端末の移動および通信に係る状況を示す状況情報を入力するための入力手段と、
前記入力手段に入力された前記状況情報に基いて前記端末に係る状態遷移図を作成するための評価モデル手段と、
前記評価モデル手段において作成された前記状態遷移図をマルコフ変調ポアソン過程に基き状態遷移行列の演算式を作成するための状態遷移行列算出手段と、
前記状態遷移行列算出手段により作成された前記演算式を所定の数値計算アルゴリズムをもって実行し前記ネットワークのトラヒック負荷を算出するための計算実行手段と、
前記計算実行手段により算出された前記トラヒック負荷を出力するための計算結果出力手段と、
を備えることを特徴とするトラヒック負荷評価システム。
前記数値計算アルゴリズムは、
縮約／非縮約法であることを特徴とする請求項１に記載のトラヒック負荷評価システム。
Mobile IPv６プロトコルによるネットワークのトラヒック負荷を算出して評価するためのトラヒック負荷評価方法であって、
入力手段によって、前記ネットワークに接続している端末の移動および通信に係る状況を示す状況情報を入力するステップと、
評価モデル手段によって、前記入力手段に入力された前記状況情報に基いて前記端末に係る状態遷移図を作成するステップと、
状態遷移行列算出手段によって、前記評価モデル手段において作成された前記状態遷移図をマルコフ変調ポアソン過程に基き状態遷移行列の演算式を作成するステップと、
計算実行手段によって、前記状態遷移行列算出手段により作成された前記演算式を所定の数値計算アルゴリズムをもって実行し前記ネットワークのトラヒック負荷を算出するステップと、
計算結果出力手段によって、前記計算実行手段により算出された前記トラヒック負荷を出力するステップと、
を有することを特徴とするトラヒック負荷評価方法。
前記数値計算アルゴリズムは、
縮約／非縮約法であることを特徴とする請求項３に記載のトラヒック負荷評価方法。
Mobile IPv６プロトコルによるネットワークのトラヒック負荷を算出して評価するためのトラヒック負荷評価プログラムであって、
入力手段によって、前記ネットワークに接続している端末の移動および通信に係る状況を示す状況情報を入力するステップと、
評価モデル手段によって、前記入力手段に入力された前記状況情報に基いて前記端末に係る状態遷移図を作成するステップと、
状態遷移行列算出手段によって、前記評価モデル手段において作成された前記状態遷移図をマルコフ変調ポアソン過程に基き状態遷移行列の演算式を作成するステップと、
計算実行手段によって、前記状態遷移行列算出手段により作成された前記演算式を所定の数値計算アルゴリズムをもって実行し前記ネットワークのトラヒック負荷を算出するステップと、
計算結果出力手段によって、前記計算実行手段により算出された前記トラヒック負荷を出力するステップと、
を有することを特徴とするトラヒック負荷評価プログラム。
前記数値計算アルゴリズムは、
縮約／非縮約法であることを特徴とする請求項５に記載のトラヒック負荷評価プログラム。
請求項５または６のいずれか１項に記載のトラヒック負荷評価プログラムは前記ネットワーク上のサーバにインストールされて実行可能なことを特徴とするトラヒック負荷評価プログラム。