JP2015231187A - 通信帯域算出装置及び方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 トラヒック予測の精度を損なわない条件で、トラヒックデータの蓄積コストを削減させる。
【解決手段】 本発明は、時系列の観測トラヒック量を利用して、通信設備に対するトラヒック観測周期の最適化評価を行い、最適化したトラヒック収集周期へ設定変更を指示する。観測トラヒック量から異常値を除去した後、残りの観測トラヒック量について時系列で複数の代表値を算出し、該代表値毎にトラヒック利用率を算出し、トラヒック利用率が所定の上限値より大きく、かつ該トラヒック利用率に関する観測トラヒック量が通信リンクの物理帯域に対して所定の許容トラヒック量以下であるトラヒック利用率を該上限値とし、該上限値以下に補正した補正トラヒック利用率を算出し、通信回線毎に、補正トラヒック利用率に基づき、将来の設計目標期に新たに必要となる通信回線の期待利用率を算出し、設計目標期に新たに必要となる通信回線の必要帯域を算出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数以上の通信回線を収容する通信リンクを対象とした、新規の通信回線を追加して収容することを想定した、将来の設計目標期間における必要帯域を算出する通信帯域算出装置及び方法及びプログラムに係り、特に、必要な帯域を算出する際に、設備単位にトラヒック観測周期を最適化して、帯域算出の精度を損なうことなく、トラヒックデータの観測・収集・蓄積コストを削減することを可能とする通信帯域算出装置及び方法及びプログラムに関する。

従来、通信ネットワークでは、トラヒックに関するパラメータ、例えば、平均トラヒック量や最大バーストサイズなどに代表される決定的に与えられるパラメータ、あるいは、統計的モデルを利用して統計的（確率的）に定められるパラメータを用いることにより、トラヒック特性の評価を行う。また、その通信ネットワークを介して提供される通信サービスの品質の目標値として、ＱｏＳ（Quality of Service）を定めることにより、その品質を達成するような通信ネットワークの設計・運用・管理を行っている。このとき、定期的なトラヒック観測を行い、その時系列データの統計量に基づいて、将来時点のトラヒック量を予測する技術が重要となる。

電話サービスのトラヒック量を、観測した時系列トラヒックデータの統計量を用いて予測する技術については、例えば、非特許文献１で参照および提案されている技術がある。

企業や個人に対して、事前の契約に基づき、一定の通信帯域を自由に利用できることを提供する通信サービスがある。この通信サービスでは、複数の企業や個人が、単一の帯域設備を共有して利用することから、帯域共有型の通信サービスと呼ぶことにする。

帯域共用型の通信サービスを対象として、新規の通信回線を追加した場合を想定した設計目標期間における必要帯域の算出に関する技術として、特許文献１〜３が提案されている。

特開２００９−２０６６９８号公報 特開２００９−２１８８２０号公報 特開２０１１−１３０３３０号公報

川野弘道ほか,「マクロ分析のためのトラヒック予測手法とその評価」,信学会B, Vol. J-82-B, No. 6, pp. 1107-1114, 1999.

帯域共用型の通信サービスを提供するとき、複数以上の通信回線を収容する通信リンクを対象とした、新規の通信回線を追加して収容することを想定した、将来の設計目標期間における必要帯域算出を精度高く行うためには、観測周期ができるだけ短いトラヒックデータを長期間に渡って蓄積していることが重要であり、理想的となる。ただし、そのときには、トラヒックデータの収集・蓄積に必要となるサーバ設備およびストレージ設備のコストが増加してしまうというトレードオフが発生する。

また、相対的に長い観測周期でトラヒック量を観測している場合には、その瞬間的な変動としてのトラヒック変動の幅は相対的に大きな数値を想定した余剰の大きな設備設計を行わなければならない。したがって、長い観測周期にすることは、設備量は相対的に余剰となる設計をすることになるため、設備コストの増大に作用する。しかも、この変動幅を評価するためには、一般的に、パケットキャプチャ分析が用いられる。パケットキャプチャ分析は、観測しようとする設備を通過するすべての通信パケット個々に関する情報を蓄積するものであって、蓄積される通信パケットのデータ量は極めて膨大である。そのため、実施には、観測周期の長さに比例した、非常に高いコストを要する分析となる。継続的に、例えば、５分周期でトラヒック観測が実施されているときには、５分間を単位にパケットキャプチャを実施して、短時間変動を評価することになるが、６０分周期でトラヒック観測が継続的に実施されているときには、６０分間を単位にパケットキャプチャを実施する必要がある。つまり、ＭＩＢ(Management Information Base)の観測周期が長いときには、パケットキャプチャをより長い時間実施することになるため、この点では、キャプチャ実施時のコストが増加する要因となり、臨時に精度の高いトラヒック観測をすることが、かえって、より困難となってしまうという側面もある。

本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、トラヒック予測の精度を損なわない条件で、トラヒック観測周期を最適化することで、トラヒックデータの蓄積コストを削減させることが可能な、通信帯域算出装置及び方法及びプログラムを提供することを目的とする。

一態様によれば、新規に収容する通信回線を追加した場合を想定した将来の設計目標期間における必要帯域を算出する通信帯域算出装置であって、
対象となる１つまたは複数の通信回線を収容する通信リンクについて、該通信リンクから観測した時系列の観測トラヒック量を取得するネットワーク情報収集手段と、
前記時系列の観測トラヒック量を利用して、通信設備に対するトラヒック観測周期の最適化評価を行い、前記ネットワーク情報収集手段に最適化したトラヒック収集周期へ設定変更を指示する観測周期最適化手段と、
前記観測トラヒック量のうちから異常値を除去した後、残りの観測トラヒック量について時系列で複数の代表値を算出し、該代表値毎に、前記通信リンク全体の通信帯域に対する当該代表値の割合を示すトラヒック利用率をそれぞれ算出するトラヒック利用率算出手段と、
前記トラヒック利用率のうち、該トラヒック利用率が予め設定されている上限値より大きく、かつ該トラヒック利用率に関する前記観測トラヒック量が前記通信リンクの物理帯域に対して予め設定されている許容トラヒック量以下であるトラヒック利用率を、該上限値とし、該上限値以下に補正した補正トラヒック利用率を算出するトラヒック利用率補正手段と、
前記通信回線毎に、該通信回線に関する時系列の前記補正トラヒック利用率に基づき、将来の設計目標期間に新たに必要となる通信回線の期待利用率を算出する期待利用率算出手段と、
前記通信回線毎の前記期待利用率に基づいて、前記設計目標期間に新たに必要となる前記通信回線の必要帯域を算出する必要帯域算出手段とを備える通信帯域算出装置が提供される。

一態様によれば、複数の通信回線を収容する通信リンクに必要となる帯域を算出する際に、通信リンク単位にトラヒック観測周期を最適化して、帯域算出の精度を損なうことなく、トラヒックデータの観測・収集・蓄積のコストを削減することが可能となる。

本発明の一実施の形態における通信帯域算出装置の構成例。 本発明の一実施の形態における通信リンクの構成例。 本発明の一実施の形態における通信回線の構成例。 本発明の一実施の形態における通信帯域算出装置の必要帯域算出処理を示すフロー図。 本発明の一実施の形態における観測周期最適化部のブロック図。 本発明の一実施の形態における観測周期最適化部の処理を示すフロー図。

以下、図面と共に本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の一実施の形態における通信帯域算出装置の構成例である。

本発明の一実施の形態では、帯域の算出の実行が、一定の期間を単位に、継続して実施される状況を想定する。つまり、例えば、一カ月あるいは一週間といった、一定期間を単位として、必要となる帯域を算出するものとする。同様に、算出するための観測トラヒック量についても、一定期間分の測定データを集めて統計処理などが実施されるものとする。これらの期間の概念を明確にするために、将来の設計目標期間、あるいは、観測トラヒック量の観測期間のように表現する。

本発明の説明では、帯域算出を実行する時点を設計時点と呼ぶが、観測期間に比べて設計時点は未来であり、設計目標期間に比べて過去になる。

本発明の通信帯域算出装置１０は、全体としてコンピュータを用いたサーバ装置などの情報処理装置からなり、ノード２１，２２を結ぶ設計対象となる通信リンク３０の観測トラヒック量および当該通信リンク３０に重畳されている各通信回線に関する契約情報などを含むネットワーク情報を、通信ネットワーク２０やこの通信ネットワーク２０を管理運用するオペレーションシステム２３から取得し、当該ネットワーク情報に基づいて通信リンク３０の将来の設計目標期間におけるトラヒック量の疎通を担保するのに必要な通信帯域を算出する機能を有している。

図２は、通信リンクの構成例である。通信リンク３０に対して、複数の通信回線を収容することが可能である。それぞれの通信回線に関する最大通信帯域などの情報を契約情報と定義する。契約情報は、前記ネットワーク情報に含まれる。通信回線iに関する最大通信帯域をB_iとする。最大通信帯域を契約帯域とも呼ぶ。契約帯域は、一般には規格化されており、それぞれの規格を契約帯域カテゴリと呼ぶことにすると、図２の例では、３種類の契約帯域カテゴリである３１，３２，３３が、それぞれ、10Mbps未満, 10Mbps以上100Mbp未満, 100Mbps以上1000Mbps未満と規格化されていて、通信リンク３０に収容されていることを示すものである。

図３は、通信回線の構成例である。通信リンク３０に収容される契約帯域カテゴリ毎の通信回線数の例である。このうち、契約帯域カテゴリ３１である１０Mbps未満の通信回線数は２００回線、契約帯域カテゴリ３２である１０Mbps以上１００Mbps未満の通信回線数は１０回線、契約帯域カテゴリ３３である１００Mbps以上１０００Mbps未満の通信回線数は３回線、それぞれ収容されているような事例となる。

本実施の形態の通信帯域算出装置１０は、
（１）対象となる通信リンク３０から時系列で観測した観測トラヒック量を取得し、
（２）これら観測トラヒック量のうちから異常値を除去した後、残りの観測トラヒック量について時系列で複数の代表値を算出し、
（３）これら代表値毎に、当該通信リンク全体に収容されている通信回線毎の契約帯域の総和（これを「総契約帯域」と呼ぶ）に対する当該代表値の割合を示すトラヒック利用率をそれぞれ算出し、
（４）トラヒック利用率のうち、トラヒック利用率が予め設定されている上限値より大きく、かつ当該トラヒック利用率に関する観測トラヒック量が通信リンクの物理帯域に対して予め設定されている許容トラヒック量以下であるものを、上限値とすることにより、補正した補正トラヒック利用率を算出し、
（５）通信回線毎に、当該通信回線に関する時系列の補正トラヒック利用率に基づき、将来の設計目標期間において、新規に収容する通信回線の期待利用率を算出し、
（６）通信回線ごとの期待利用率に基づいて、設計目標期間に新たに必要となる通信リンクの必要帯域を算出する処理を行う。

次に、図１及び必要帯域算出処理のフローを示す図４を参照して、本実施の形態にかかる通信帯域算出装置１０の構成について詳細に説明する。

通信帯域算出装置１０には、主な機能部として、通信インターフェース部（以下、通信Ｉ／Ｆ部という）１１、操作入力部１２、画面表示部１３、ネットワーク情報データベース（以下、ネットワーク情報ＤＢという）１４、記憶部１５、および演算処理部１６が設けられており、内部バスを介して相互にデータやり取り可能に接続されている。

通信Ｉ／Ｆ部１１は、専用のデータ通信回路からなり、通信ネットワーク２０のノード２１，２２やオペレーションシステム２３などの外部装置とパケット通信を行う機能を有している。

操作入力部１２は、キーボードやマウスなどの操作入力装置からなり、オペレータの操
作を検出して演算処理部１６へ出力する機能を有している。

画面表示部１３は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＰＤＰ（Plasma Display Panel）などの画面表示装置からなり、演算処理部１６からの指示に応じて操作メニューや算出結果などの各種情報を画面表示する機能を有している。

ネットワーク情報ＤＢ１４は、ハードディスクなどの記憶装置からなり、演算処理部１６での必要帯域算出処理に用いる各種処理情報を保存蓄積する機能を有している。具体的には、観測トラヒック量{y(t)}、契約帯域B_i、代表値x(t)毎にトラヒック利用率xr(t)、契約帯域の集合S(t)を格納する。

記憶部１５は、ハードディスクやメモリなどの記憶装置からなり、演算処理部１６での必要帯域算出処理に用いる各種処理情報やプログラムを記憶する機能を有している。

演算処理部１６は、ＣＰＵなどのマイクロプロセッサとその周辺回路を有し、記憶部１５のプログラムを読み込んで実行することにより、主な処理部として、ネットワーク情報収集部１６Ａ、トラヒック利用率算出部１６Ｂ、トラヒック利用率補正部１６Ｃ、期待利用率算出部１６Ｄ、必要帯域算出部１６Ｅ、および、観測周期最適化部１６Ｆを実現する機能を有している。

ネットワーク情報収集部１６Ａは、対象となる通信リンクについて、当該通信リンクを時系列で観測した観測トラヒック量{y(t)}、および、当該通信リンクに収容されている通信回線iに関する契約帯域B_iを含むネットワーク情報を取得し、ネットワーク情報ＤＢ１４へ保存する機能を有している（図４，ステップ１００）。

トラヒック利用率算出部１６Ｂは、ネットワーク情報ＤＢ１４から当該観測トラヒック量{y(t)}と契約帯域B_iを受け取り（図４，ステップ１１０）、異常値を除去し、残りの観測トラヒック量について、観測期間毎に観測トラヒック量の代表値をそれぞれ算出する機能（図４，ステップ１２０）と、これら代表値毎に、通信リンク３０の総契約帯域に対する当該代表値の割合を示すトラヒック利用率をそれぞれ算出し、ネットワーク情報ＤＢ１４へ保存する機能（図４，ステップ１３０）とを有している。

以下に、ステップ１２０について、詳しく説明する。

統計多重効果が得られるほど十分な通信回線が通信リンク３０に収容されていない過渡的な期間には、任意の通信リンクについて、極めて大きな観測トラヒック量が瞬時的に観測される場合がある。このように帯域を算出するために参照することが適切ではない極めて大きな観測トラヒック量を排除するために、例えば、ある観測期間Tに観測された観測トラヒック量のうち最も大きな値を示すものから順に、予め設定されている除去しきい値分の数だけ異常値として除去すればよい。当該観測期間をtとするとき、当該期間内で観測されたトラヒック量であって帯域算出において参照すべきトラヒック量を代表値x(t)と定義する。ここでは、異常値を除去した後の観測トラヒック量の最大値を代表値x(t)として具体的に定めるものとする。これ以外の当該代表値の算出方法については、必要帯域算出ポリシーに基づいて、最大値、平均値などの一般的な統計処理を用いて算出してもよい。

以下に、ステップ１３０について、詳しく説明する。

当該通信リンク３０の観測期間tの代表値x(t)に対する、トラヒック利用率xr(t)は、次の式（１）で算出される。つまり、当該観測期間tにおいて、当該通信リンク３０に収容されて既に利用されている通信回線の契約帯域の集合S(t)とすると、S(t)に含まれる通信回線iの契約帯域Biの和、つまり、総契約帯域で、当該代表値x(t)を除した値として、定義する。

トラヒック利用率補正部１６Ｃは、ネットワーク情報ＤＢ１４のトラヒック利用率xr(t)を受け取り（図４，ステップ１４０）、予め設定されている上限値ubより大きな値を示し、かつ当該トラヒック利用率xr(t)に関する観測トラヒック量x(t)が通信リンク３０の物理帯域 pbに対して予め設定されている定数ξによって定まる許容トラヒック量pb×ξ以下であるものを、上限値ubとすることにより、トラヒック利用率を上限値以下に補正した補正トラヒック利用率xr_B(t)を算出する機能を有している（図４，ステップ１５０）。

以下に、ステップ１５０について、詳しく説明する。

通信リンクにトラヒック量が少ない時期においては、不安定もしくは高い値を持つトラヒック利用率を算出することがある。そのため、このようなトラヒック利用率を用いて、将来の必要帯域を計算した場合、不安定な帯域設計、過剰な必要帯域を算出してしまう要因となる。したがって、十分なトラヒック量が出ていない場合には、トラヒック利用率に上限値を設けることで、安定的なトラヒック利用率の算出を行う。

例えば、通信リンク３０の物理帯域をpbとし、この物理帯域pbに対するトラヒック量の割合の閾値をξとし、トラヒック利用率の上限値をubとしたとき、次の式(2)により、将来の設計目標期間t+の補正トラヒック利用率xr_B(t+)を求める。

期待利用率算出部１６Ｄは、通信リンク毎に、トラヒック利用率補正部１６Ｃで補正された、将来の設計目標期間t+の補正トラヒック利用率xr_B(t+)を受け取り（図４，ステップ１６０）、将来の設計目標期間t+に通信リンク３０で新たに利用開始となる通信回線の期待利用率 Q(t+)を算出する機能を有している（図４，ステップ１７０）。

期待利用率Q(t+)は、将来の設計目標期間ｔ+に新たにトラヒック量を加える通信回性の利用率であり、品質劣化を起こさないために、既に通信リンク３０に収容している通信回線の補正トラヒック利用率xr_B(t+)に、適切なリスク量を加えた値であるものとすべきである。

未知な新規の通信回線の期待利用率Q(t+)としては、例えば、xr_B(t+)の平均値に所定の係数を乗算した値や、xr_B(t+)の標準偏差値に所定の係数を乗算した値をxr_B(t+)の平均値に加えた値などを用いればよい。

必要帯域算出部１６Ｅは、当該通信リンクの期待利用率Q(t+)を受け取り（図４，ステップ１８０）、将来の設計目標期間t+に必要となる当該通信リンクの必要帯域を算出する機能を有している（図４，ステップ１９０）。

ここでは、例えば、ネットワーク情報収集部１６Ａにより、観測トラヒック量と比較できる観測可能な単位での帯域の算出を行い、さらに、その観測単位間に発生しうる短時間変動に対する帯域との和として、将来の設計目標期間t+の当該通信リンクに対する必要帯域の計算を行う。

将来の設計目標期間t+において、利用開始されている通信回線の集合をS(t+)とすると、
ネットワーク情報ＤＢ１４から取得することができる（図４、ステップ１９５）。

将来の設計目標期間t+における必要帯域をF(t+)とする。上記の観測可能な単位での帯域をFm(t+)とし、短時間変動に対する帯域をFsd(t+)とする。各式は、以下の式（３）から（７）を用いて算出する。

ただし、
S0は、観測期間tで既に利用されている通信回線であって、かつ、将来の設計目標期間t+でも継続して利用されている通信回線の集合とする。
S1は、観測期間tでは未だ利用されていない通信回線であって、かつ、将来の設計目標期間t+では利用されている通信回線の集合とする。
つまり、

ここで、集合演算子−は、差・相対補の演算子を表す。

ただし、p(t+)は、以下で定義される利用率である。

次に、図４を参照して、本実施の形態にかかる通信帯域算出装置１０の動作について説明する。図４は、本発明の一実施の形態における通信帯域算出装置の必要帯域算出処理を示すフロー図である。

ステップ１００）まず、通信帯域算出装置１０の演算処理部１６は、ネットワーク情報収集部１６Ａにより、対象となる通信リンク３０に収容されている１つまたは複数の通信回線について、当該通信回線から時系列で観測した観測トラヒック量｛y(t)｝、さらには当該通信回線の最大通信帯域B_ｉを取得し、ネットワーク情報ＤＢ１４へ保存する。

ステップ１１０）次に、演算処理部１６は、トラヒック利用率算出部１６Ｂにより、ネットワーク情報ＤＢ１４に保存された時系列の観測トラヒック量{y(t)}と通信回線の最大通信帯域B_ｉを取得する。

ステップ１２０）トラヒック利用率算出部１６Ｂは、時系列の観測トラヒック量 {y(t)}
のうちから異常値を除去した後、残りの観測トラヒック量 について観測期t毎に代表値x(t)を算出し、代表値x(t)毎に、当該通信リンク３０全体の通信帯域に対する代表値x(t)の割合を示すトラヒック利用率xr(t)を、前述した式(1)に基づき算出する。

ステップ１３０）トラヒック利用率算出部１６Ｂは、算出されたトラヒック利用率xr(t)をネットワーク情報ＤＢ１４へ保存する。

ステップ１４０）続いて、演算処理部１６は、トラヒック利用率補正部１６Ｃにより、前述した式(2)に基づいて、ネットワーク情報ＤＢ１４に保存されたトラヒック利用率xr(t)を読み出す。

ステップ１５０）トラヒック利用率補正部１６Ｃは、トラヒック利用率xr(t)のうち、記憶部１５に予め設定されている予め設定されている上限値ubより大きな値を示し、かつ当該トラヒック利用率xr(t)に関する時系列の観測トラヒック量｛y(t)｝が通信リンク３０の物理帯域pbに対して、記憶部１５で予め設定されている許容トラヒック量pb×ξ以下であるものを、上限値ubとすることにより、トラヒック利用率を上限値以下に補正した補正トラヒック利用率xr_B(t+)を算出する。

ステップ１６０）トラヒック利用率補正部１６Ｃは、算出した補正トラヒック利用率xr_B(t+)を期待利用率算出部１６Ｄに出力する。

ステップ１７０）次に、演算処理部１６は、期待利用率算出部１６Ｄにより、通信回線毎に、トラヒック利用率補正部１６Ｃで補正された、当該通信回線に関する時系列の補正トラヒック利用率 xr_B(t+)に基づき、将来の設計目標期に通信リンク３０で新たに必要となる通信回線の期待利用率Q(t+)を算出する。

ステップ１８０）期待利用率算出部１６Ｄは、通信回線の期待利用率Q(t+)を必要帯域算出部１６Ｅに出力する。

ステップ１９０）この後、演算処理部１６は、必要帯域算出部１６Ｅにより、トラヒック利用率補正部１６Ｃで算出した期待利用率Q(t+)と、ネットワーク情報ＤＢ１４から取得した計算対象とする通信回線の集合S(t+)、外部から与えられたパラメータc1,c2,c3とを用いて、前述した式(3)〜(7)に基づき、設計目標期間t+に必要となる通信リンクの必要帯域F(t+)を算出する。

以下に、観測周期最適化部１６Ｆの動作を詳しく説明する。

図５は、本発明の一実施の形態における観測周期最適化部のブロック図である。観測周期最適化部１６Ｆは、トラヒック分布作成部１６Ｆａ、比較評価部１６Ｆｂ、最適周期決定部１６Ｆｃ、観測周期設定部１６Ｆｄから構成される。

図６は、本発明の一実施の形態における観測周期最適化部の処理を示すフロー図である。

ステップ２００）トラヒック分布作成部１６Ｆａでは、まず、ネットワーク情報ＤＢ１４から、観測周期を最適化しようとする設備の時系列の観測トラヒック量を受け取る。ここで、当該観測トラヒック量の観測周期は５分であるものとするが、説明を分かりやすくするためであり、異なる周期であっても同様となる。次に、通信サービスの提供品質の維持・管理する目的から、当該設備の観測トラヒック量からトラヒック分布を作成する。より具体的には、トラヒック分布のあらかじめ設定するパーセント点、例えば、９９％点の算出を行っているものとする。この機能により、５分周期のトラヒックデータでの９９％点が、例えば、１００Mbpsであるという結果が算出されているものとする。

次に、観測周期を延長した場合のトラヒック分布を作成する。ここでは、６０分周期に延長した場合のトラヒック分布を作成するものとして説明議論を進めるが、５分周期の観測周期の定数倍のトラヒック分布を作成できることは自明である。６０分周期に延長した場合のトラヒック分布では、例えば、９９％点が１０３Mbpsであるということが算出されたものとする。ここでは、トラヒック分布の９９％点として議論したが、より一般には、時間に依存して大きく変動する多数のトラヒック観測値を入力として、あらかじめ定めた任意の計算手順によって求められる統計的な数値を出力として作成してもよい。

ステップ２１０）比較評価部１６Ｆｂでは、観測周期延長によるコスト削減効果の比較評価を行う。前記の例では、５分周期と６０分周期では、トラヒックデータ量は１２分の１になるので、トラヒックデータの観測・収集・蓄積に関わるコストも、単純には、１２分の１に変わると考えることができる。一方、観測されるトラヒック分布の９９％値が、３％増加したため、当該設備において同等品質の通信サービスを提供するために、単純には設備量を３％多く必要とすると考えれば、設備コストが３％程度増大すると評価することができる。観測、収集及び蓄積のコスト情報と設備コストの情報を内部に所持させることで、トラヒック観測が５分周期であるのに対して、６０分周期に変更することによる全体コストへの効果を評価することができる。

より一般的には、観測周期lでのトラヒックデータの観測、収集及び蓄積に関わるコスト関数Co(l)とし、設備量の設計基準となるトラヒック分布の％値を、Bp(l)としたとき、設備量のコスト関数をK（Bp(l)）とする。このとき、現在の観測周期がｌ＝τであるとき、周期をｌ＝τ'に延長する場合には、全体コストの削減効果は、
Co（τ）−Co（τ'）＋K（Bp（τ））−K（Bp（τ'））
となる。このようなコスト関数を、観測周期ｌをパラメータとする多項式として、あらかじめ内部に備えてもよい。

ステップ２２０）最適周期決定部１６Ｆｃでは、比較評価部１６Ｆｂからのコスト評価を入力として、現在の５分周期のままでよいのか、周期延長の候補としての６０分周期に変更するのかを、コスト削減効果の尺度から決定する。あるいは、６０分に加えて、２０分、３０分など他の周期と比較して、コスト削減効果が最適な観測周期を選択的に決定してもよい。

ただし、以下の考慮を加えることを特徴とする。一般に、観測周期が長ければ長いほど、トラヒックデータの観測・収集・蓄積に関する設備コストは削減できるが、逆に、パケットレベルの瞬間的な短時間変動の推定が難しくなり、その分余計に安全側に設備量を増やす必要が生じる、というトレードオフの側面が存在する。パケットレベルの瞬間的な短時間変動は、利用される通信アプリケーションの進展・進化や通信端末・サーバの転送性能の向上、通信プロトコルの機能開発などによって、従来、次第に変動が大きくなっている。適切な精度での短時間変動推定を行うためには、可能な限り短い周期でトラヒックデータを一貫継続して観測・蓄積していることの重要性が存在する。

そのため、一部の通信設備に対しては、トラヒック観測周期は最小時間（例えば、５分）を一貫して維持するものとする。通信設備には多様な種類が存在すること、通信サービスの種類によって短時間変動の特徴が異なるため、同じ観測周期で観測されるトラヒック量が同等であっても必要となる設備量を変える必要があること、トラヒックデータは一定以上の長い期間（例えば、少なくとも2年以上）のデータ蓄積が無ければ有効な統計的処理が出来ないことなどを考慮しなければならない。そのため、設備の種類や、設備を経由するトラヒック量を占める主要な通信サービスの組合せ条件などによらず、少なくとも１台以上の設備が含まれるような設備グループを設定し、あるいは、設備の利用率に関して上位設備が含まれるような設備グループを設定し、トラヒック観測周期を最短周期のまま維持する設備グループリストを保持することを特徴とする。その設備グループに含まれない設備に対しては、コスト削減効果が見込まれることを考慮して、最適な観測周期への変更を決定するものとする。前記最短周期を維持する設備グループリストに変更があれば、追加登録・削除などの更新処理を行う。

ステップ２３０）観測周期設定部１６Ｆｄでは、最適周期決定部１６Ｆｃから入力を受けて、ネットワーク情報収集部１６Ａに対して、各設備のトラヒックデータ観測周期を設定・変更を実施する。

なお、上記の図１の通信帯域算出装置１０の演算処理部１６の各構成要素の動作をプログラムとして構築し、通信帯域算出装置として利用されるコンピュータにインストールして実行させる、または、ネットワークを介して流通させることが可能である。

本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲内において、種々変更・応用が可能である。

１０ 通信帯域算出装置
１１ 通信I/F部
１２ 操作入力部
１３ 画面表示部
１４ ネットワーク情報ＤＢ
１５ 記憶部
１６ 演算処理部
１６Ａ ネットワーク情報収集部
１６Ｂ トラヒック利用率算出部
１６Ｃ トラヒック利用率補正部
１６Ｄ 期待利用率算出部
１６Ｅ 必要帯域算出部
１６Ｆ 観測周期最適化部
１６Ｆａ トラヒック分布作成部
１６Ｆｂ 比較評価部
１６Ｆｃ 最適周期決定部
１６Ｆｄ 観測周期設定部
３０ 通信リンク
３１，３２，３３ 契約帯域カテゴリ

Claims (7)

1. トラヒックの観測状況を考慮して、新規の通信回線を追加した場合を想定した設計目標期における必要帯域を算出する通信帯域算出装置であって、
   対象となる通信リンクに収容されている１つまたは複数の通信回線について、該通信リンクから観測した時系列の観測トラヒック量を取得するネットワーク情報収集手段と、
   前記時系列の観測トラヒック量を利用して、通信設備に対するトラヒック観測周期の最適化評価を行い、前記ネットワーク情報収集手段に最適化したトラヒック収集周期へ設定変更を指示する観測周期最適化手段と、
   前記観測トラヒック量のうちから異常値を除去した後、残りの観測トラヒック量について時系列で複数の代表値を算出し、該代表値毎に、前記通信リンク全体の通信帯域に対する当該代表値の割合を示すトラヒック利用率をそれぞれ算出するトラヒック利用率算出手段と、
   前記トラヒック利用率のうち、該トラヒック利用率が予め設定されている上限値より大きく、かつ該トラヒック利用率に関する前記観測トラヒック量が前記通信リンクの物理帯域に対して予め設定されている許容トラヒック量以下であるトラヒック利用率を、該上限値とし、該上限値以下に補正した補正トラヒック利用率を算出するトラヒック利用率補正手段と、
   前記通信回線毎に、該通信回線に関する時系列の前記補正トラヒック利用率に基づき、将来の設計目標期に新たに必要となる通信回線の期待利用率を算出する期待利用率算出手段と、
   前記通信回線毎の前記期待利用率に基づいて、前記設計目標期に新たに必要となる前記通信回線の必要帯域を算出する必要帯域算出手段と
   を備えることを特徴とする通信帯域算出装置。
2. 前記観測周期最適化手段は、
   通信設備に対するトラヒック観測周期の最適化評価を行う際に、周期Tでのトラヒックデータの観測、収集、及び、蓄積に関わるコスト関数と、設備量のコスト関数のそれぞれを、周期Tをパラメータとする多項式として用いる手段を含む
   請求項１記載の通信帯域算出装置。
3. 前記観測周期最適化手段は、
   各設備単位にトラヒック観測周期の最適化評価を行う際に、
   設備の種類や該設備を経由するトラヒック量を占める主要な通信サービスの組合せ条件毎に少なくとも１台以上の設備が含まれるような設備グループを設定し、あるいは、設備の利用率に関して上位設備が含まれるような設備グループを設定し、トラヒック観測周期を最短周期のまま維持する設備グループリストを有し、該設備グループリストに含まれない設備に対して最適な観測周期を決定する手段を含む
   請求項１記載の通信帯域算出装置。
4. 前記必要帯域算出手段は、
   観測単位時間に発生しうる短時間変動に対する帯域の和として前記新規の通信回線に対する必要帯域の求める手段を含む
   請求項１記載の通信帯域算出装置。
5. 前記必要帯域算出手段は、
   観測期tを代表する観測トラヒック量に相当する帯域成分であるトラヒックの平均量と、該観測トラヒック量の観測周期より短い短期時間における観測トラヒック量の変動分に相当する必要帯域成分である短期時間変動量の和を用いて、前記通信回線の必要帯域を算出する手段を含む
   請求項４記載の通信帯域算出装置。
6. トラヒックの観測状況を考慮して、新規の通信回線を追加した場合を想定した設計目標期における必要帯域を算出する装置における通信帯域算出方法であって、
   ネットワーク情報収集手段、観測周期最適化手段、トラヒック利用率算出手段、トラヒック利用率補正手段、期待利用率算出手段、必要帯域算出手段を有する装置において、
   前記ネットワーク情報収集手段が、対象となる通信リンクに収容されている１つまたは複数の通信回線について、該通信リンクから観測した時系列の観測トラヒック量を取得するネットワーク情報収集ステップと、
   前記観測周期最適化手段が、前記時系列の観測トラヒック量を利用して、通信設備に対するトラヒック観測周期の最適化評価を行い、前記ネットワーク情報収集手段に最適化したトラヒック収集周期へ設定変更を指示する観測周期最適化ステップと、
   前記トラヒック利用率算出手段が、前記観測トラヒック量のうちから異常値を除去した後、残りの観測トラヒック量について時系列で複数の代表値を算出し、該代表値毎に、前記通信リンク全体の通信帯域に対する当該代表値の割合を示すトラヒック利用率をそれぞれ算出するトラヒック利用率算出ステップと、
   前記トラヒック利用率補正手段が、前記トラヒック利用率のうち、該トラヒック利用率が予め設定されている上限値より大きく、かつ該トラヒック利用率に関する前記観測トラヒック量が前記通信リンクの物理帯域に対して予め設定されている許容トラヒック量以下であるトラヒック利用率を該上限値とし、該上限値以下に補正した補正トラヒック利用率を算出するトラヒック利用率補正ステップと、
   前記期待利用率算出手段が、前記通信回線毎に、該通信回線に関する時系列の前記補正トラヒック利用率に基づき、将来の設計目標期に新たに必要となる通信回線の期待利用率を算出する期待利用率算出ステップと、
   前記必要帯域算出手段が、前記通信回線毎の前記期待利用率に基づいて、前記設計目標期に新たに必要となる前記通信回線の必要帯域を算出する必要帯域算出ステップと
   を行うことを特徴とする通信帯域算出方法。
7. コンピュータを、
   請求項１ないし５のいずれか１項に記載の通信帯域算出装置の各手段として機能させるための通信帯域算出プログラム。

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