JP2007043646A - パス容量増減判断方法および通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】 長期および短期のトラフィック変動の双方を考慮したパス容量の増加または減少の判断を行う。
【解決手段】 パス容量増加判断ステップは、２段階以上の判断基準を有する。例えば、トラフィック観測ステップによりサンプリングされたトラフィック量が第１の増加閾値を、所定回数ｍ１連続して上回るか否かである。または、トラフィック観測ステップによりサンプリングされた過去Ｎ回のトラフィック量が第２の増加閾値を、所定回数ｍ２上回るか否かである。さらに、パス容量減少判断ステップは、２段階以上の判断基準を有する。例えば、トラフィック観測ステップによりサンプリングされたトラフィック量が第１の減少閾値を、所定回数Ｍ１連続して下回るか否かである。または、トラフィック観測ステップによりサンプリングされた過去Ｎ回のトラフィック量が第２の減少閾値を、所定回数Ｍ２下回るか否かである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＩＰ(Internet
Protocol)ルータなどの通信装置間で、ＩＰパケット、イーサネット（登録商標）フレームなどによって通信を行うパスネットワークに利用する。特に、パスが伝達するトラフィック量に応じてパス容量増減を行う技術に関する。

インターネットをはじめとするデータ通信トラフィックが急増している。これを支える通信ネットワークには、多量のトラフィックを処理し、通信を行うため、大容量のネットワーク装置および大容量通信方式が必要になっている。

ＩＰやイーサネットなどのネットワークに、その通信路として用いられるＳＯＮＥＴもしくはＳＤＨ等の通信方式は、通信路の始点と終点との間に、パスを固定的に設定する方式である。パスは時分割多重されたＴｉｍｅＳｌｏｔを指定することによって設定され、一度パスを設定すると、ネットワーク内では常に一定の容量が確保される。

近年、波長分割多重（ＷＤＭ）技術を用いた大容量な通信路を提供する技術もあるが、ＳＤＨ、ＳＯＮＥＴと同様に通信路の容量は固定的である。イーサネットにおいては、リンクアグリゲーションと呼ばれるＩＥＥＥ８０２．３ａｄで標準化されている技術を用いて、複数のリンクを仮想的な１本のリンクとする方式が実用化されている。

一方で、下位レイヤにおいては、バーチャルコンカチネーションと呼ばれる技術を用いて、ＳＯＮＥＴ、ＳＤＨの複数のパスを束ねて仮想的な１本の大容量パスを提供できる技術が開発されている。リンクアグリゲーション、バーチャルコンカチネーションは共に、複数のパス、もしくは、物理的なリンクをまとめ、大容量の通信路を提供する技術であり、設定された帯域は固定的なものとなる。

ＩＰルータあるいはイーサネット装置を用いたインターネット等のパケット網の通信路として、上記のＳＤＨ・ＳＯＮＥＴまたはＷＤＭを用いている現状のネットワークにおいては、先に説明したように、通信路の容量は固定的であるため、時間的なトラフィックの変動に追随することができない。このため現状においては、最大のトラフィック量をあらかじめ通信オペレータが予測し、その最大トラフィックを伝送することができる容量の伝送路を余裕をもって用意する必要がある。

この場合には、インターネットのように、トラフィックの変動が大きく、かつ近年の増大したトラフィックに対応する場合においては、平常時において、実際のトラフィック量と比較し、はるかに大きい容量の通信路を確保し続ける必要があり、ネットワーク内の容量を効率的に使用できない。

インターネットのトラフィックは多数のユーザから発生するトラフィックが集束したトラフィックであり、幾つかの特徴がある。一つ目の特徴としては１日の時間変動のように、ネットワークを使用しているユーザ数、使用頻度に依存した、緩やかなトラフィック量の変動があるということである。二つ目の特徴としては、ユーザが実際にネットワークを利用する際に生じる、バースト的なトラフィックに起因するマイクロバーストと呼ばれる、短期的かつランダムな変動があるということである。

短期的な変動の要因としては、インターネット上のＷＷＷ(World Wide Web)サイト閲覧時のＷＷＷサイトからユーザに対してのデータ転送、あるいは、ファイル交換のトラフィックの発生の形態はバースト的であり、そのような形態のトラフィックが多数重ね合わされ、その結果、上位レイヤトラフィックの特性として、短期的かつランダムな変動が生じる。

三つ目の特徴としては、インターネットを構成するＩＰルータの故障等によって生じるトラフィックの変動である。これは、ＩＰルータあるいは通信路の故障により、ルーティングテーブルが変更され、パケットの転送先が変わることによって生じるものである。

故障によるトラフィック変動は、突発的に生じ、予測が不可能である。また、インターネットのように、複数の自律したネットワークが相互に接続されている場合においては、他のネットワークの故障によりトラフィック変動を招く場合があり、さらには、故障を検出することもできない場合が生じる。

図１６および図１７には、それぞれ、長期変動のインターネットトラフィックおよび突発の故障等によるトラフィック変動例を示している。図１６の例では、トラフィックは、午前中に最も低く、夜中近くに最も高くなっている。図１７の例では、故障が発生した直後にトラフィックが急激に上昇している様子がわかる。

また、非特許文献１には、長期変動トラフィックおよびトラフィックの短期変動を考慮した可変容量技術が記述されている。非特許文献１ではトラフィックを観測し、一定時間の過去のトラフィック量を関数近似し、長期の時間変動によるトラフィック量を予測し、さらに、測定データより求めた短期間かつランダムな時間変動量を算出し、予測した長期変動を考慮したトラフィック量と短期のトラフィック変動とを合わせてパス容量の増加または減少の判断を行う可変容量リンクの実現方法が記述されている。

岡崎康敬、渡辺篤、高橋哲夫、築島幸男、"ユーザトラフィックのバースト性を考慮した可変容量光パス方式の提案"、信学技報、ＣＳ２００３−７，ｐｐ．３５−３８，２００３年５月．

非特許文献１の可変容量リンク設定方法では、トラフィック量の長期の緩やかな変動のみを観測してパス容量を増減するため、ユーザ自身のデータの送受信によって生じるバースト性を捉えることができず、トラフィックの短期的かつランダムな変動に対して、パス帯域が不足して、トラフィックロスが発生する可能性がある。トラフィックロスが発生すると、エンドユーザに対し、データ転送の遅延の増大あるいはスループットの低下等の影響が出る。

図１８に非特許文献１記載の可変容量リンク設定方法の模式図を示す。図１８では、トラフィックの観測データを基に、長期変動を考慮したトラフィックを予測し、短期トラフィック変動を予測に加え、帯域の増加または減少の判断を行う。

このように従来の技術においては、長期および短期の変動を考慮した可変容量リンクの設定を行うことが提案されている。

しかしながら、過去のトラフィック量を用い、長期変動分あるいは短期変動分のトラフィック量を予測する非特許文献１の技術では、故障等の突発的に生じるトラフィック変動を予測することは不可能である。

図１９に非特許文献１記載の方法でパス容量判断を行った場合の突発故障時のトラフィック変動を示す。図１９に示すように、増加または減少の判断に時間が生じ、その間に、トラフィックロスが発生し、データ転送の遅延の増大あるいはスループットの低下等の影響が出る課題がある。また、突発的な故障に対して、即座に帯域の減少ができないため、リソースの有効活用ができないという課題がある。

本発明は、上記の点に鑑み、長期および短期のトラフィック変動の双方を考慮したパス容量の増加または減少の判断を行うと共に、突発的なトラフィック変動に対してもトラフィックロスを抑圧することを目的とする。

本発明は、パス容量の増減設判断において、複数の判断基準を設け、特性の異なる揺らぎを含む日常的なトラフィック量の変動および瞬時にトラフィック量が変動する故障等によるトラフィックの変動の双方に対応することを特徴とする。これにより、短期変動の予測値からパス容量の増減設判断を行うことにより、トラフィックロスを防ぎ、常に高品質なパスを上位レイヤネットワークに提供することが可能となる。

すなわち、本発明は、パスによって通信路を提供するパス通信装置が、パスが伝達するトラフィック量をサンプリングによって離散時間のトラフィックとして観測するトラフィック観測ステップと、このトラフィック観測ステップにより観測されたトラフィック量を基にパスの容量を増加させる判断をするパス容量増加判断ステップと、前記トラフィック観測ステップにより観測されたトラフィック量を基にパスの容量を減少させる判断をするパス容量減少判断ステップと、前記パス容量増加判断ステップおよびパス容量減少判断ステップの判断結果を基にパス容量の増加または減少の指示を行うパス容量変更指示ステップとを実行することにより、パスが伝達するトラフィック量に応じて当該パス通信網内におけるパスの容量を変更するパス容量増減判断方法である。

ここで、本発明の特徴とするところは、前記パス容量増加判断ステップは、２段階以上の判断基準を有するところにある。

例えば、前記判断基準の一つは、前記トラフィック観測ステップによりサンプリングされたトラフィック量が、第１の増加閾値を、所定回数ｍ１連続して上回るか否かである。

これによれば、突発的なトラフィック量の増加の際に、短時間にパス容量増加の判断を行うことができる。所定回数ｍ１の値を比較的小さい値とすれば、パス容量増加の判断時間を短くすることができる。しかし、トラフィック量のバラツキ（振動）をトラフィック量の増加として誤判断する確率が高くなる。これに対し、所定回数ｍ１の値を比較的大きい値とすれば、トラフィック量のバラツキをトラフィック量の増加として誤判断する確率は低くなるが、パス容量増加の判断時間は長くなる。よって所定回数ｍ１の値はネットワーク環境によって適宜設定されることがよい。

また、前記判断基準の一つは、前記トラフィック観測ステップによりサンプリングされた過去Ｎ回のトラフィック量が、第２の増加閾値を、所定回数ｍ２上回るか否かであるとすることもできる。

これによれば、過去のトラフィック量の増加の履歴を考慮して今後のトラフィック量の増加を判断することができるため、緩やかなトラフィック量の増加に対してパス容量増加の判断を行うことができる。

この場合に、例えば、
所定回数ｍ２≦（サンプリング回数Ｎ）／２
とすると、バラツキを含むトラフィック量の平均値が第２の増加閾値とほぼ重なる場合に増加の判断を行うことができる。

これにより、本発明の目的であるトラフィック変動に対するトラフィックロスを抑圧することができる。

あるいは、トラフィック量が減少した際に、パス容量を減少させることにより、必要以上のパス容量を省き、ネットワークリソースを有効利用することができる。このようなネットワークリソースの有効利用は、本発明の二次的な目的とすることができる。このときに、上述した本発明のパス容量増加判断手順を逆方向に利用することにより、本発明のパス容量減少判断手順を提案することができる。すなわち、前記パス容量減少判断ステップは、２段階以上の判断基準を有することを特徴とする。

例えば、前記判断基準の一つは、前記トラフィック観測ステップによりサンプリングされたトラフィック量が、第１の減少閾値を、所定回数Ｍ１連続して下回るか否かである。

これによれば、突発的なトラフィック量の減少の際に、短時間にパス容量減少の判断を行うことができる。所定回数Ｍ１の値を比較的小さい値とすれば、パス容量減少の判断時間を短くすることができる。しかし、トラフィック量のバラツキをトラフィック量の減少として誤判断する確率が高くなる。これに対し、所定回数Ｍ１の値を比較的大きい値とすれば、トラフィック量のバラツキをトラフィック量の減少として誤判断する確率は低くなるが、パス容量減少の判断時間は長くなる。よって所定回数Ｍ１の値はネットワーク環境によって適宜設定されることがよい。

一般的に、パス容量減少判断の場合には、当該判断が多少遅延したとしても、これによりトラフィックロスが発生することはないので、前述したパス容量増加判断の場合と比較して判断時間は多少長くても誤判断の確率が低いことの方が望ましい。

あるいは、前記判断基準の一つは、前記トラフィック観測ステップによりサンプリングされた過去Ｎ回のトラフィック量が、第２の減少閾値を、所定回数Ｍ２下回るか否かであることができる。

これによれば、過去のトラフィック量の減少の履歴を考慮して今後のトラフィック量の減少を判断することができるため、緩やかなトラフィック量の減少に対してパス容量減少の判断を行うことができる。

この場合に、例えば、
所定回数Ｍ２≧（サンプリング回数Ｎ）／２
とすると、バラツキを含むトラフィック量の平均値が第２の減少閾値とほぼ重なる場合に減少の判断を行うことができる。

また、前記第１および第２の増加閾値または第１および第２の減少閾値は、トラフィックの短期変動のバラツキの標準偏差と、トラフィック損失量と、現在設定されているパスの最大容量とに基づき設定することができる。

この場合に、前記トラフィックの短期変動のバラツキの標準偏差は、前記トラフィック観測ステップにより観測されたトラフィック量に基づき導出することができる。

さらに、パスの容量を増減させて変更するステップとして、前記パスを構成する複数の物理インタフェースを一つの論理インタフェースとして扱い、この複数の物理インタフェースに対してトラフィックを分配することによりパスの容量を変更するステップを有することができる。

あるいは、ＩＥＥＥ８０２．３ａｄで規定されるリンクアグリゲーションを用いて、トラフィックを分配することによりパスの容量を変更するステップを有することができる。

あるいは、パケットをＴＤＭパスにマッピングし、このＴＤＭパスを同期させてさらに大容量のＴＤＭパスを構成することによりパスの容量を変更するステップを有することができる。

あるいは、Ｇｅｎｅｒｉｃ Ｆｒａｍｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ（ＩＴＵ−Ｔ
Ｇ７０４１）、およびｖｉｒｔｕａｌ ｃｏｎｃａｔｉｎａｔｉｏｎ（ＩＴＵ−ＴＧ７０７）によってパスの容量を変更するステップを有することができる。

あるいは、容量もしくはフレームフォーマットの異なる複数の種別のパスが混在する場合には、少なくともひとつの種別のパスが他の種別のパスを収容する形でパスを構成することができる。この場合には、少なくともひとつの種別のパスが、本発明のパス容量増減判断方法に基づいてパス設定が行われる他種別のパスを収容しており、収容している当該他種別のパス容量の合算値に応じて、自種別のパス容量を増減させるステップを有することができる。

これによれば、複数種別のパスが混在するネットワークであっても、種別単位でパスを区別し、種別相互間でパス容量の増減の調整を行うことができるため、異なる種別のパスが混在するネットワークに適したパス容量の増減判断を行うことができる。

また、前記トラフィック観測ステップは、例えば、パスを構成する複数の物理インタフェースをそれぞれ観測対象とする。

また、パスを構成する複数の物理インタフェースにおいてトラフィックの観測を行い、このパスを構成する複数の物理インタフェースのトラフィックの観測結果の合算値をパスを通過するトラフィックとし、パスを構成する物理インタフェースの数またはパスの容量に応じてそれぞれ事前に設定した判断基準を適用するステップを有することができる。

このように、物理インタフェースにおいてトラフィックの観測が可能である場合には、これにより精度の高いトラフィック観測を実現し、トラフィックの実状に則した適切な判断基準を適用することができる。

また、物理インタフェースにおいてトラフィックの観測が困難である場合には、例えは、パスを通過するトラフィックの観測を行い、パスを構成するＴＤＭパスの数またはパスの容量に応じてそれぞれ事前に設定した判断基準を適用するステップを有することができる。

これによれば、物理インタフェースにおいてトラフィックの観測が困難な場合であっても、パスを構成するＴＤＭパスの数またはパスの容量を認識し、ほぼトラフィックの実状を反映した適切な判断基準を適用することができる。

また、前記パスの容量の増減において、増減されるパス容量は、一回の増減判断につき、そのパスを構成するパスの単位容量とすることができる。これによれば、急激なパス容量の増減を回避し、パス容量の増減が行われたことによるネットワーク全体に及ぼす影響を低減させることができる。

また、パス容量増加および減少のそれぞれに対して複数の異なる判断基準を設け、それぞれの判断基準に対して、異なるパス容量の増減を行うことができる。これによれば、上述したパス容量の増加および減少の双方について、本発明を適用することができ、長期および短期のトラフィック変動の双方を考慮したパス容量の増加または減少の判断を行うと共に、突発的なトラフィック変動に対してもトラフィックロスを抑圧することができる。

また、本発明を、パケットを交換する通信装置に接続するための局内側インタフェース部と、伝送路を介して通信拠点間にパスを提供するための局間側インタフェース部と、前記局内側インタフェース部と局間側インタフェース部とを接続してパスを設定するパスクロスコネクト部と、パス設定を制御するパス設定制御部とを有する伝送装置の観点から捉えることができる。

ここで、本発明の特徴とするところは、前記パス設定制御部は、本発明のパス容量増減判断方法に基づきパス設定を制御する手段を備えたところにある。

また、本発明を、パケットを交換する通信装置と、当該通信装置間に伝送路を介して通信路としてのパスを設定する伝送装置とを備えた通信システムの観点から捉えることができる。

ここで、本発明の特徴とするところは、前記通信装置は、本発明のパス容量増減判断方法に基づき前記伝送装置に対してパス容量に関する指示を行う手段を備え、前記伝送装置は、前記指示を受け取りパス容量を増減させる手段を備えたところにある。

また、本発明を、汎用の情報処理装置にインストールすることにより、その情報処理装置に、本発明の伝送装置に相応する機能を実現させるプログラム、あるいは、本発明の通信システムにおける通信装置または伝送装置に相応する機能を実現させるプログラムとして捉えることができる。さらに、本発明を、本発明のプログラムが記録された前記情報処理装置読み取り可能な記録媒体として捉えることができる。

これにより、汎用の情報処理装置を用いて本発明の伝送装置あるいは通信装置を実現し、この伝送装置あるいは通信装置を用いて本発明のパス容量増減判断方法を実行させることができる。

本発明によれば、短期変動の予測値からパス容量の増減設判断を行うことにより、トラフィックロスを防ぎ、常に高品質なパスを上位レイヤネットワークに提供することが可能となる。さらに、トラフィック量の減少に応じてパス容量を減少させることにより、ネットワークリソースを有効利用することができる。

以下、図面と共に本発明の実施の形態を説明する。

（第一実施例）
本発明第一実施例を図１〜図８を参照して説明する。図１に本発明を適用した通信システムの第一の実施例を示す。パス通信網として、ＩＴＵ−Ｔ，Ｇ．７０９の勧告に準拠するフォトニックネットワークを想定する。なお、フォトニックネットワーク以外にも、ＩＴＵ−Ｔ，Ｇ．７０７の勧告に準拠するＳＤＨネットワーク等が想定される。

本構成例では、伝送装置１０として、ＩＰルータ等の上位レイヤ通信装置２０を接続する上位レイヤ装置接続ＩＦ部５と、パスクロスコネクト部６と、光ファイバ等の伝送路を介して対向する伝送装置と接続するためのネットワーク側ＩＦ部７と、パス設定を制御するパス設定制御部１とから構成される装置を用いる。ここで、パス設定制御部１はトラフィック観測部２と、パス容量増減判断部３と、パス容量変更指示部４とにより構成される。

トラフィック観測部２によってトラフィックをサンプリングにより観測し、観測したトラフィックを基に、パス容量の増加または減設の判断をパス容量増減判断部３で行う。判断の結果、パス容量の増加あるいは減少を行う場合には、パス容量変更指示部４により、自装置内のパスクロスコネクト部６と、対向する伝送装置１０に対して、パス設定の指示を出し、パス容量の増加あるいは減少を行う。

具体的なパス容量の増加または減少の手法としては、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴのパスとしてＶＣ−３、ＶＣ−４単位で容量を変更できるバーチャルコンカチネーションやイーサネットで標準化されているリンクアグリゲーション（ＩＥＥＥ８０２．３ａｄ）などを用いることによって複数のパスをまとめて扱うことができ、まとめて扱うパス数を変更することによりパス容量を変更することができる。

すなわち、パスを構成する複数の物理インタフェースを一つの論理インタフェースとして扱い、複数の物理インタフェースに対してトラフィックを分配する。この際に、例えば、ＩＥＥＥ８０２．３ａｄで規定されるリンクアグリゲーションを用い、トラフィックを分配する。あるいは、パケットをＴＤＭパスにマッピングし、このＴＤＭパスを同期させてさらに大容量のＴＤＭパスを構成することによりパスの容量を可変させる。あるいは、Ｇｅｎｅｒｉｃ Ｆｒａｍｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ（ＩＴＵ−ＴＧ７０４１）、およびｖｉｒｔｕａｌ ｃｏｎｃａｔｉｎａｔｉｏｎ（ＩＴＵ−Ｔ
Ｇ７０７）によってパスの容量を可変する。

また、パスを構成する複数の物理インタフェースにおいてトラフィックの観測を行い、それぞれの測定結果に対して以下で説明する本実施例のパス容量増減判断方法を適用する。あるいは、パスを構成する複数の物理インタフェースにおいてトラフィックの観測を行い、このパスを構成する複数の物理インタフェースのトラフィックの観測結果の合算値をパスを通過するトラフィックとし、パスを構成する物理インタフェースの数またはパスの容量に応じてそれぞれ事前に設定した判断基準を有する本実施例のパス容量増減判断方法を適用する。あるいは、パスを通過するトラフィックの観測を行い、パスを構成するＴＤＭパスの数またはパスの容量に応じてそれぞれ事前に設定した判断基準を有する本実施例のパス容量増減判断方法を適用する。

また、本発明は、汎用の情報処理装置にインストールすることにより、その情報処理装置に本実施例の伝送装置１０または上位レイヤ通信装置２０に相応する機能を実現させるプログラムとして実施することができる。このプログラムは、記録媒体に記録されて情報処理装置にインストールされ、あるいは通信回線を介して情報処理装置にインストールされることにより当該情報処理装置に、本実施例の伝送装置１０または上位レイヤ通信装置２０にそれぞれ相応する機能を実現させることができる。

以下では、本実施例のパス容量増減判断方法および通信システムについて詳細に説明する。

図１は伝送装置１０が上位レイヤ通信装置２０からのトラフィックを観測し、パス容量の増加または減少を判断する構成例である。パス容量増減判断部３の判断の方法を図２〜図６に示す。図２は本実施例の容量増減判断のシーケンス例である。容量増加の判断として、故障時等の突発的なトラフィック変動を検出する第１の増加判断手順（Ｓ１→Ｓ２→Ｓ４→Ｓ５）と、日々の変動のように１日間をゆっくりと変動する長期のトラフィック変動を検出する第２の増加判断手順（Ｓ１→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ５）とから構成されている。

また、容量を減少させる判断手順として、増加させる判断手順と同様に故障等の突発的なトラフィック変動に対応する第１の減少判断手順（Ｓ１→Ｓ６→Ｓ８→Ｓ９）と、長期のトラフィック変動を検出する第２の減少判断手順（Ｓ１→Ｓ７→Ｓ８→Ｓ９）とから構成されている。図２では、容量増加の判断の後に容量の減少判断を行っているが、この順番は問わない。

図３および図４は、それぞれパス容量を増加させる場合の判断手順（Ｓ４）のシーケンス例である。図３（Ｓ４−１）および図４（Ｓ４−２）の判断手順は、ステップＳ４において、それぞれ並列処理されている。図３は第１の増加判断手順のシーケンス例である。第１の増加判断手順のシーケンスでは、突発的なトラフィックの増加（急激に増加し、その後、しばらく増加したままの状態が続く）の判断の判断基準である第１の増加閾値の超過によって増加の判断を行う。

先に記述したように、トラフィック変動は長期変動の他に短期のトラフィック変動（急激に増加するがごく短期間で元に戻る）があり、この短期変動によるトラフィックのバラツキ（振動）により、第１の増加閾値を超過したトラフィック量を観測する場合もあるため、確実に突発的なトラフィックの増加による容量超過を検出できるように、観測したトラフィックが連続してｍ１回第１の増加閾値を超過することを条件にすると、トラフィックバラツキによる第１の増加閾値の超過の誤判断を低減できる。具体的な判断のための第１の増加閾値の超過回数は、誤判断の確率と増加判断までの判断時間により決定する。

すなわち、第１の増加閾値と観測トラフィックとを比較し（Ｓ４０−１）、観測トラフィックが連続ｍ１回第１の増加閾値より大きい場合には（Ｓ４１−１）、第１の容量増加条件を満足したと判断する（Ｓ４２−１）。また、第１の増加閾値と観測トラフィックとを比較し（Ｓ４０−１）、観測トラフィックが連続ｍ１回第１の増加閾値より大きくならない場合には（Ｓ４１−１）、第１の容量増加条件を満足しないと判断する（Ｓ４３−１）。

次に、長期トラフィック変動による容量の増加を判断する方法を図４で説明する。図４は第２の増加判断手順のシーケンス例である。第２の増加判断手順のシーケンスでは、バースト成分等の短期変動成分を含む長期変動によるトラフィック増を検出し、容量の増加判断を行うものである。

本実施例では、過去Ｎ回サンプリング測定したトラフィックの中で第２の増加閾値を上回るトラフィック量を有する測定点の数をｍ２回とした場合に、その割合により容量の増加の判断を行う。一例として、過去Ｎ回のサンプリングした観測トラフィックの中で、第２の増加閾値を上回る回数ｍ２をＮの１／２とすると、バラツキを含むトラフィックの平均値が第２の増加閾値とほぼ重なる場合に増加の判断が可能になる。

短期変動のトラフィックバラツキを考慮して第２の増加閾値をパスの許容量に対して設定を行う。コアネットワーク内のトラフィックのバラツキは正規分布に近く、これに従う場合の一例として、短期のトラフィックバラツキの標準偏差をσとした場合に、最大容量から３σ低いトラフィック量を第２の増加閾値とする。

この場合には、短期変動を含む長期トラフィック変動によるトラフィックロスを約１．５％程度にできる。また、トラフィックの平均値が第２の増加閾値と等しい場合には、第２の増加閾値を上回る確率分布は二項分布に従うので、二項分布の分布を利用し、過去Ｎ回のサンプリング中の容量を増加させる判断基準である第２の増加閾値を上回る回数ｍ２の割合を決定することにより、さらに正確に第２の増加閾値の設定値をトラフィックロス量に対応させて決定することができる。

すなわち、第２の増加閾値と観測トラフィックとを比較し（Ｓ４０−２）、過去Ｎ回サンプリングした観測トラフィックがｍ２回第２の増加閾値より大きい場合には（Ｓ４１−２）、第２の容量増加条件を満足したと判断する（Ｓ４２−２）。また、第１の増加閾値と観測トラフィックとを比較し（Ｓ４０−２）、過去Ｎ回サンプリングした観測トラフィックがｍ２回第２の増加閾値より大きくならない場合には（Ｓ４１−２）、第２の容量増加条件を満足しないと判断する（Ｓ４３−２）。

図５および図６に本実施例のトラフィック変動に対してパス容量を変更した場合の模式図を示す。図５は長期変動のトラフィックによるパス増加の模式図であり、図６は突発的なトラフィック変動によるパス容量増加の模式図である。図５に示すように、長期変動によるトラフィック変動では、短期変動のトラフィックバラツキを考慮することによって、トラフィックの損失を抑圧することができる。また、図６に示すように、突発的な故障等によるトラフィック変動の場合の第１の増加閾値の超過を連続数回検出することによって、即座にパス容量を増加させるため、従来の技術と比較してトラフィックの損失を抑圧することが可能である。

先に述べたように、トラフィック変動に応じてパス容量を減少させる場合の判断手順も増加させる場合の判断手順と同様に、故障等の突発的なトラフィック変動に対応する第１の減少判断手順と、長期のトラフィック変動を検出する第２の減少判断手順とで構成されている。

図７および図８は、それぞれパス容量を減少させる場合の判断手順（Ｓ８）のシーケンス例である。図７は第１の減少判断手順のシーケンス例であり、図８は第２の減少判断手順のシーケンス例である。図７（Ｓ８−１）および図８（Ｓ８−２）の判断手順は、ステップＳ８において、それぞれ並列処理されている。図７に示す突発的なトラフィック変動に対するパス容量の減少の判断手順は、パス容量の増加の判断手順と同様に、突発的な故障の場合は、第１の減少判断手順により、観測したトラフィック量が連続して第１の減少閾値を下回る場合に減少の判断をする。

すなわち、第１の減少閾値と観測トラフィックとを比較し（Ｓ８０−１）、観測トラフィックが連続Ｍ１回第１の減少閾値より小さければ（Ｓ８１−１）、第１の容量減少条件を満足したと判断する（Ｓ８２−１）。また、第１の減少閾値と観測トラフィックとを比較し（Ｓ８０−１）、観測トラフィックが連続Ｍ１回第１の減少閾値より小さくなければ（Ｓ８１−１）、第１の容量減少条件を満足しないと判断する（Ｓ８３−１）。

また、図８の長期変動トラフィックでは第２の増加判断手順と同様に、第２の減少判断手順として、過去Ｎ回のサンプリングされたトラフィック量の中で第２の減少閾値を下回る回数Ｍ２回の割合によって減少の判断を行う。判断の手順は第２の増加判断手順と同じであり、一例として、過去Ｎ回のサンプリングした観測トラフィックの中で、第２の減少閾値を下回る回数Ｍ２をＮの１／２とすると、バラツキを含むトラフィックの平均値が第２の減少閾値とほぼ重なる場合に減少の判断が可能になる。さらに、前述した第２の増加閾値の場合と同様に、トラフィックの短期変動のバラツキの標準偏差と、トラフィック損失量と、現在設定されているパスの最大容量とに基づき第２の減少閾値を設定することができる。

すなわち、第２の減少閾値と観測トラフィックとを比較し（Ｓ８０−２）、過去Ｎ回サンプリングした観測トラフィックがＭ２回第２の減少閾値より小さければ（Ｓ８１−２）、第２の容量減少条件を満足したと判断する（Ｓ８２−２）。また、第２の減少閾値と観測トラフィックとを比較し（Ｓ８０−２）、過去Ｎ回サンプリングした観測トラフィックがＭ２回第２の減少閾値より小さくなければ（Ｓ８１−２）、第２の容量減少条件を満足しないと判断する（Ｓ８３−２）。

第２の減少閾値の設定に関しては、パス容量を減少させた場合においても、即座に増加の判断を行わないように、容量を減少させた場合の第２の増加閾値に対して余裕をもって第２の減少閾値を設定した方が、増加減少の繰り返し等のばたつきを抑制できる。

減少判断手順に関しては、突発的なトラフィック変動による減少判断を行わない場合は、つまり、第１の減少判断手順を用いないこともあり得る。第１の減少判断を用いることにより突発的なトラフィック変動が急激に減少した場合に、設定した回数連続して第１の減少閾値を下回ることにより、容量の減少の判断を行う。このため、比較的早い容量を減少させる判断が可能である。

この判断手順は利用していない容量を有効に利用する観点では、有効的に機能すると考えられる。しかし、トラフィックロスを抑制させる観点では突発的なトラフィック変動に対していち早く容量を増加させる必要があると考えられるが、容量を減少させる場合には、即時性は必要としない。このため、第１の減少判断手順を用いない場合においても、トラフィックロスを抑圧する観点では有効である。

（第二実施例）
本発明第二実施例を図９を参照して説明する。第一実施例では、ＩＰルータ等の上位レイヤ通信装置４０が送出または受信するトラフィック量を伝送装置３０において観測し、パス容量の増加または減少の判断を行い、自装置および対向している伝送装置に対してパス設定を行い、容量の変更を行うものである。

図９に本発明を適用した通信システムの第二の実施例を示す。第二の実施例では上位レイヤ通信装置４０が送出または受信するトラフィック量を観測し、パス容量の変更の判断を行う実施例である。図１の第一実施例と比較し、上位レイヤ通信装置４０がトラフィック量を観測し、判断を行うところが、第一実施例と異なっている。

このため、上位レイヤ通信装置４０が伝送装置３０に対してパス設定の指示を行う必要がある。上位レイヤ通信装置４０が伝送装置３０に対してパス設定を行う方法として具体的には、ＧＭＰＬＳ等のプロトコルを適用可能である。パス容量の増加減少の判断は先の実施例と同様である。

装置構成としては、第一実施例では、伝送装置１０がパス設定制御部１を実装していたのに対し、第二実施例では、伝送装置３０には、パス容量変更指示部３１のみを実装すればよく、パス設定制御部４１は、上位レイヤ通信装置４０に実装される。

（第三実施例）
本発明第三実施例を図１０〜図１２を参照して説明する。図１０に本発明を適用した通信システムの第三の実施例を示す。パス通信網として、ＩＴＵ−Ｔ，Ｇ．７０９の勧告に準拠するフォトニックネットワークとＩＴＵ−Ｔ，Ｇ．７０７の勧告に準拠するＳＤＨネットワークとが混在するネットワークを想定する。

第三の実施例では、第一種の伝送装置３０−１と第二種の伝送装置３０−２とがそれぞれ別の種別のパス容量の増減を行う。第一種のパスは第二種のパスに収容されている。第一種の伝送装置３０−１は、送出または受信するトラフィック量を観測し、第一種のパスの容量の増減判断を行う。また、第一種の伝送装置３０−１は、第二種のパスが収容している第一種のパスの容量を確認することにより、第二種のパスの増減判断を行う。

このため、第一種の伝送装置３０−１が第二種の伝送装置３０−２に対してパス設定の指示を行う必要がある。第一種の伝送装置３０−１が第二種の伝送装置３０−２に対してパス設定を行う方法として具体的には、ＧＭＰＬＳ等のプロトコルを適用可能である。

図１１に本実施例の容量増加判断のシーケンス例を示す。第一種のパスの容量に対する増加判断（Ｓ１０、Ｓ１１）は先の実施例と同様であるが、容量の増加設定（Ｓ１３、Ｓ１４）は第二種のパスの増加判断が行われた後に行われる。第二種のパスの容量に対する増加判断は、第二種のパスに収容されている第一種のパスの容量を確認し、第二種のパスが増加後の第一種のパスを収容できるか否かを判断する（Ｓ１２）ことで行われる。

図１６に本実施例の容量減少判断のシーケンス例を示す。パス容量の減少判断は、第一種のパスの容量に対しては先の実施例と同様である（Ｓ２０〜Ｓ２２）。第二種のパスの容量に対しては、第二種のパスに収容されている第一種のパスの容量を確認することで、その第二種のパスに第一種のパスが収容されているか否か判断して減少判断を行う（Ｓ２３、Ｓ２４）。

装置構成としては、第二種の伝送装置３０−２にはパス容量変更指示部３１−２を実装すればよく、パス設定制御部１−１は、第一種の伝送装置３０−１に実装される。

（第四実施例）
本発明第四実施例を図１、図１３、図１４を参照して説明する。本発明を適用した通信システムの第四の実施例は図１に示されたものと同様である。パス通信網として、ＩＴＵ−Ｔ，Ｇ．７０９の勧告に準拠するフォトニックネットワークを想定する。なお、フォトニックネットワーク以外にも、ＩＴＵ−Ｔ，Ｇ．７０７の勧告に準拠するＳＤＨネットワーク等が想定される。

具体的なパス容量の増加または減少の手法としては、イーサネットで標準化されているリングアグリゲーション（ＩＥＥＥ８０２．３ａｄ）などを用いることによって複数のパスをまとめて扱うことができ、まとめて扱うパス数を変更することによりパス容量を変更することができる。

すなわち、パスを構成する複数の物理インタフェースをひとつの論理インタフェースとして扱い、複数の物理インタフェースに対してトラフィックを分配する。この際、例えば、ＩＥＥＥ８０２．３ａｄで規定されるリングアグリゲーションを用い、トラフィックを分配する。

パスを構成する複数の物理インタフェースにおいてトラフィックの観測を行い、それぞれの測定結果に対し、先の実施例と同様のパス容量増減判断方法を適用する。一回の増減判断毎に増減設定されるパスの容量は、そのパスを構成するパスの単位容量である。

図１３に本実施例の容量増加判断のシーケンス例を示す。それぞれの物理インタフェースにおいてトラフィックが観測され（Ｓ３０）、それぞれの測定結果に対してパス容量増加判断が行われる。それぞれの測定結果に対して、ひとつでもパス容量増加条件を満足するものがあったならば（Ｓ３１）、そのパスを構成するパスの単位容量分だけパス容量の増加設定が行われる（Ｓ３２）。

図１４に本実施例の容量減少判断のシーケンス例を示す。それぞれの物理インタフェースにおいてトラフィックが観測され（Ｓ４０）、それぞれの測定結果に対してパス容量減少判断が行われる。それぞれの測定結果に対して、ひとつでもパス容量減少条件を満足するものがあったならば（Ｓ４１）、そのパスを構成するパスの単位容量分だけパス容量の減少設定が行われる（Ｓ４２）。

（第五実施例）
本発明第五実施例を図１および図１５を参照して説明する。本発明を適用した通信システムの第五の実施例は図１に示されたものと同様である。パス通信網として、ＩＴＵ−Ｔ，Ｇ．７０９の勧告に準拠するフォトニックネットワークを想定する。なお、フォトニックネットワーク以外にも、ＩＴＵ−Ｔ，Ｇ．７０７の勧告に準拠するＳＤＨネットワーク等が想定される。

ＩＰルータ等の上位レイヤ通信装置２０が送出するトラフィック量を伝送装置１０において観測し、パス容量の増加または減少の判断を行い、自装置および対向している伝送装置に対してパス設定を行い、容量の変更を行う。

事前にパス容量増加または減少のそれぞれに対して複数の異なる判断基準を設定しておき、それぞれの判断基準に対して先の実施例と同様のパス容量増減判断方法を適用する。それぞれの判断基準に対して、それぞれ異なったパス容量を規定しておく。

図１５に本実施例の容量増減判断のシーケンス例を示す。伝送装置１０は上位レイヤ通信装置２０から送出されるトラフィックを観測し（Ｓ５０）、その測定結果がどの判断基準に対するパス容量増加条件を満足するかを確認する（Ｓ５１）。パス容量増加条件を満足する判断基準のうち、最も大きな容量の判断基準に対してあらかじめ規定しておいたパス容量と、既に設定されているパス容量とを比較し（Ｓ５２、Ｓ５４）、その差分の容量を増加（Ｓ５３）もしくは減少（Ｓ５５）させる。

本発明によれば、ネットワークユーザに対しては、常に高品質なパスを提供することが可能となる。また、ネットワーク運営事業者に対しては、ネットワークリソースの有効利用に資することができる。

本発明を適用した通信システムの第一の実施例を示す図。 本実施例の容量増減判断のシーケンス例を示すフローチャート。 第１の増加判断手順のシーケンス例を示すフローチャート。 第２の増加判断手順のシーケンス例を示すフローチャート。 長期変動のトラフィックによるパス増加の模式図。 突発的なトラフィック変動によるパス容量増加の模式図。 第１の減少判断手順のシーケンス例を示すフローチャート。 第２の減少判断手順のシーケンス例を示すフローチャート。 本発明を適用した通信システムの第二の実施例を示す図。 本発明を適用した通信システムの第三の実施例を示す図。 第三の実施例の容量増加判断のシーケンス例を示すフローチャート。 第三の実施例の容量減少判断のシーケンス例を示すフローチャート。 第四の実施例の容量増加判断のシーケンス例を示すフローチャート。 第四の実施例の容量減少判断のシーケンス例を示すフローチャート。 第五の実施例の容量増減判断のシーケンス例を示すフローチャート。 一日間のトラフィック変動を示す図。 故障によるトラフィック変動を示す図。 従来のパス容量判断方法を示す模式図。 従来のパス容量判断方法で突発故障時を示す模式図。

符号の説明

１、１−１、４１ パス設定制御部
２ トラフィック観測部
３ パス容量増減判断部
４、３１、３１−２ パス容量変更指示部
５ 上位レイヤ装置接続ＩＦ部
６ パスクロスコネクト部
７ ネットワーク側ＩＦ部
１０、３０ 伝送装置
２０、４０ 上位レイヤ通信装置
３０−１ 第一種の伝送装置
３０−２ 第二種の伝送装置

Claims (26)

1. パスによって通信路を提供するパス通信装置が、
   パスが伝達するトラフィック量をサンプリングによって離散時間のトラフィックとして観測するトラフィック観測ステップと、
   このトラフィック観測ステップにより観測されたトラフィック量を基にパスの容量を増加させる判断をするパス容量増加判断ステップと、
   前記トラフィック観測ステップにより観測されたトラフィック量を基にパスの容量を減少させる判断をするパス容量減少判断ステップと、
   前記パス容量増加判断ステップおよびパス容量減少判断ステップの判断結果を基にパス容量の増加または減少の指示を行うパス容量変更指示ステップと
   を実行することにより、パスが伝達するトラフィック量に応じて当該パス通信網内におけるパスの容量を変更するパス容量増減判断方法において、
   前記パス容量増加判断ステップは、２段階以上の判断基準を有することを特徴とするパス容量増減判断方法。
2. 前記判断基準の一つは、前記トラフィック観測ステップによりサンプリングされたトラフィック量が、第１の増加閾値を、所定回数ｍ１連続して上回るか否かである請求項１記載のパス容量増減判断方法。
3. 前記判断基準の一つは、前記トラフィック観測ステップによりサンプリングされた過去Ｎ回のトラフィック量が、第２の増加閾値を、所定回数ｍ２上回るか否かである請求項１または２記載のパス容量増減判断方法。
4. 所定回数ｍ２≦（サンプリング回数Ｎ）／２
   である請求項３記載のパス容量増減判断方法。
5. パスによって通信路を提供するパス通信装置が、
   パスが伝達するトラフィック量をサンプリングによって離散時間のトラフィックとして観測するトラフィック観測ステップと、
   このトラフィック観測ステップにより観測されたトラフィック量を基にパスの容量を増加させる判断をするパス容量増加判断ステップと、
   前記トラフィック観測ステップにより観測されたトラフィック量を基にパスの容量を減少させる判断をするパス容量減少判断ステップと、
   前記パス容量増加判断ステップおよびパス容量減少判断ステップの判断結果を基にパス容量の増加または減少の指示を行うパス容量変更指示ステップと
   を実行することにより、パスが伝達するトラフィック量に応じて当該パス通信網内におけるパスの容量を変更するパス容量増減判断方法において、
   前記パス容量減少判断ステップは、２段階以上の判断基準を有することを特徴とするパス容量増減判断方法。
6. 前記判断基準の一つは、前記トラフィック観測ステップによりサンプリングされたトラフィック量が、第１の減少閾値を、所定回数Ｍ１連続して下回るか否かである請求項５記載のパス容量増減判断方法。
7. 前記判断基準の一つは、前記トラフィック観測ステップによりサンプリングされた過去Ｎ回のトラフィック量が、第２の減少閾値を、所定回数Ｍ２下回るか否かである請求項５または６記載のパス容量増減判断方法。
8. 所定回数Ｍ２≧（サンプリング回数Ｎ）／２
   である請求項７記載のパス容量増減判断方法。
9. 前記第１および第２の増加閾値または第１および第２の減少閾値は、トラフィックの短期変動のバラツキの標準偏差と、トラフィック損失量と、現在設定されているパスの最大容量とに基づき設定される請求項２、３、６、７のいずれかに記載のパス容量増減判断方法。
10. 前記トラフィックの短期変動のバラツキの標準偏差は、前記トラフィック観測ステップにより観測されたトラフィック量に基づき導出される請求項９記載のパス容量増減判断方法。
11. 前記パスを構成する複数の物理インタフェースを一つの論理インタフェースとして扱い、この複数の物理インタフェースに対してトラフィックを分配することによりパスの容量を変更するステップを有する請求項１ないし１０のいずれかに記載のパス容量増減判断方法。
12. ＩＥＥＥ８０２．３ａｄで規定されるリンクアグリゲーションを用いて、トラフィックを分配することによりパスの容量を変更するステップを有する請求項１ないし１０のいずれかに記載のパス容量増減判断方法。
13. パケットをＴＤＭパスにマッピングし、このＴＤＭパスを同期させてさらに大容量のＴＤＭパスを構成することによりパスの容量を変更するステップを有する請求項１ないし１０のいずれかに記載のパス容量増減判断方法。
14. Ｇｅｎｅｒｉｃ Ｆｒａｍｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ（ＩＴＵ−Ｔ
    Ｇ７０４１）、およびｖｉｒｔｕａｌ ｃｏｎｃａｔｉｎａｔｉｏｎ（ＩＴＵ−ＴＧ７０７）によってパスの容量を変更するステップを有する請求項１ないし１０のいずれかに記載のパス容量増減判断方法。
15. 容量もしくはフレームフォーマットの異なる複数の種別のパスが混在し、少なくともひとつの種別のパスが他の種別のパスを収容してパスが構成される請求項１ないし１０のいずれかに記載のパス容量増減判断方法。
16. 少なくともひとつの種別のパスが、請求項１ないし１０のいずれかに記載のパス容量増減判断方法に基づいてパス設定が行われる他種別のパスを収容しており、収容している当該他種別のパス容量の合算値に応じて、自種別のパス容量を増減させるステップを有する請求項１５記載のパス容量増減判断方法。
17. 前記トラフィック観測ステップは、パスを構成する複数の物理インタフェースをそれぞれ観測対象とする請求項１ないし１０のいずれかに記載のパス容量増減判断方法。
18. パスを構成する複数の物理インタフェースにおいてトラフィックの観測を行い、このパスを構成する複数の物理インタフェースのトラフィックの観測結果の合算値をパスを通過するトラフィックとし、パスを構成する物理インタフェースの数またはパスの容量に応じてそれぞれ事前に設定した判断基準を適用するステップを有する請求項１ないし１０のいずれかに記載のパス容量増減判断方法。
19. パスを通過するトラフィックの観測を行い、パスを構成するＴＤＭパスの数またはパスの容量に応じてそれぞれ事前に設定した判断基準を適用するステップを有する請求項１ないし１０のいずれかに記載のパス容量増減判断方法。
20. 前記パスの容量の増減において、増減されるパス容量は、一回の増減判断につき、そのパスを構成するパスの単位容量とする請求項１ないし１０のいずれかに記載のパス容量増減判断方法。
21. パス容量増加および減少のそれぞれに対して複数の異なる判断基準を設け、それぞれの判断基準に対して、異なるパス容量の増減を行う請求項１ないし１０のいずれかに記載のパス容量増減判断方法。
22. パケットを交換する通信装置に接続するための局内側インタフェース部と、伝送路を介して通信拠点間にパスを提供するための局間側インタフェース部と、前記局内側インタフェース部と局間側インタフェース部とを接続してパスを設定するパスクロスコネクト部と、パス設定を制御するパス設定制御部とを有する伝送装置において、
    前記パス設定制御部は、請求項１ないし２１のいずれかに記載のパス容量増減判断方法に基づきパス設定を制御する手段を備えた
    ことを特徴とする伝送装置。
23. パケットを交換する通信装置と、
    当該通信装置間に伝送路を介して通信路としてのパスを設定する伝送装置と
    を備えた通信システムにおいて、
    前記通信装置は、請求項１ないし２１のいずれかに記載のパス容量増減判断方法に基づき前記伝送装置に対してパス容量に関する指示を行う手段を備え、
    前記伝送装置は、前記指示を受け取りパス容量を増減させる手段を備えた
    ことを特徴とする通信システム。
24. 汎用の情報処理装置にインストールすることにより、その情報処理装置に、請求項２２記載の伝送装置に相応する機能を実現させるプログラム。
25. 汎用の情報処理装置にインストールすることにより、その情報処理装置に、請求項２３記載の通信システムにおける通信装置または伝送装置に相応する機能を実現させるプログラム。
26. 請求項２４または２５記載のプログラムが記録された前記情報処理装置読み取り可能な記録媒体。

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