JP4496246B2 - ネットワーク管理装置及びネットワーク運用監視システム - Google Patents

Description

本発明は、回線の有無及びその帯域幅を設定可能な複数のネットワーク装置と通信可能に接続され、各ネットワーク装置間の回線の有無及びその帯域幅を設計し、該設計結果に基づき各ネットワーク装置を設定して所望のネットワークを構成するとともに、その運用状態を管理してネットワークの需要を予測し、今後のネットワークの設計に反映させるネットワーク管理装置及びこれを用いたネットワーク運用監視システムに関する。

従来のネットワークは、ユーザの申告やネットワーク設計者の想定する拠点（ネットワーク装置の設置場所）間の需要に基づき、その需要を満足する形でネットワークの設計が行われてきた。しかしこの方法では、拠点間の需要について事前に綿密な調査が必要であり、また調査に対して十分な精度が要求されるという問題があった。

また、需要の変動等によって回線の容量が不足し、あるいは過剰になった際にも、パケットロスや応答遅延といったユーザの申告をもとにネットワーク装置の増減設を行うため、需要に適切に対応するのが難しいという問題があった。

この問題を解決するため、複数のトラヒックパターンに対して設備設計を行った結果から、リソースの一定割合を削減したネットワークの再収容設計を行い、削減量が最大のネットワーク設備構成を解とする方法が存在する（特許文献１参照）。
特開２００５−８６６７５（光ネットワーク設計方法及び光ネットワーク設計プログラム）

しかし、この技術は、あるネットワークトポロジーに対して想定される複数のトラヒックパターンをユーザが作成し、入力する必要がある。ネットワークが大規模である場合、この作業は困難なものとなる。

また、トラヒック量の管理がユーザ単位であるため、その動向の予測もユーザ単位でしかない。しかし企業内ネットワークや通信事業者のネットワークにおいては、複数のユーザを１つのネットワーク内に重畳することが多く、ネットワークに対する設計は複数のユーザの需要全体を反映させ、サービス品質を実現する必要がある。ネットワークの増設はネットワークの構成要素単位で行う必要があり、ユーザ単位のトラヒック量から増設が必要な構成要素を検討する必要がある。

上記の課題を解決するためには、ユーザ毎の動向の予測ではなく、ネットワークの各構成要素に対する需要の予測を行った上でのネットワーク設計が必要となる。

そこで本発明では、管理の対象とする装置の選定を行わず、全てのネットワーク装置、構成要素の運用状態を監視し、その将来予測を行い、予測結果をネットワークの設計に用いることで、ネットワークサービス品質を実現する設計を行うことを目的とする。

本発明のネットワーク管理装置は、回線の有無及びその帯域幅を設定可能な複数のネットワーク装置と通信可能に接続され、各ネットワーク装置間の回線の有無及びその帯域幅を設計し、該設計結果に基づき各ネットワーク装置を設定して所望のネットワークを構成するとともに、その運用状態を管理してネットワークの需要を予測し、前記所望のネットワークの今後の設計に反映させるためのネットワーク管理装置であって、少なくとも２つのネットワーク装置と該少なくとも２つのネットワーク装置を結ぶ回線とを含んで構成される、前記所望のネットワーク内の少なくとも１つのネットワーク構成要素を表す情報を、前記少なくとも２つのネットワーク装置として選択された各ネットワーク装置の情報と、入力された前記少なくとも２つのネットワーク装置を結ぶ回線の帯域幅の情報及びその帯域幅を満足させるための回線に対する条件の情報とから作成し、各ネットワーク構成要素の対象として選択されたネットワーク装置間の回線の有無及びその帯域幅を、各ネットワーク構成要素における帯域幅の情報及びその帯域幅を満足させるための回線に対する条件の情報に基づいて設計し、該設計された各回線の情報を前記ネットワーク構成要素を表す情報に含めて出力するネットワーク設計部と、前記ネットワーク設計部から出力されたネットワーク構成要素を表す情報に応じて、各ネットワーク装置における回線設定を設計する回線設計部と、前記回線設計部で設計された回線設定をネットワーク装置に反映させるための装置設定情報を生成し、各ネットワーク装置へ送出する装置設定情報生成部と、前記回線設計部で設計された回線設定を、前記ネットワーク設計部から出力されたネットワーク構成要素を表す情報とともに登録・保持する接続保持部と、各ネットワーク装置からネットワークのトラヒック量を定期的に取得するトラヒック取得部と、前記トラヒック取得部で取得したトラヒック量を、接続保持部中の回線設定に関連付けて登録するトラヒック情報処理部と、前記接続保持部からネットワーク構成要素を限定して回線設定とそれに関連付けられたトラヒック量を取得し、ネットワーク構成要素ごとに代表トラヒック量の算出を行う構成要素ごとトラヒック集計部と、前記構成要素ごとトラヒック集計部で算出されたネットワーク構成要素ごとの代表トラヒック量を蓄積するトラヒック蓄積部と、前記トラヒック蓄積部に蓄積されたデータをもとに、ネットワーク構成要素ごとに今後のトラヒック量を予測するトラヒック量予測部と、前記トラヒック量予測部で予測されたネットワーク構成要素ごとの今後のトラヒック量を、ネットワーク構成要素ごとの帯域幅に対する需要・許容量オーバーのアラームとしてネットワーク設計部に出力するトラヒック量予測反映部とからなることを特徴とする。

本発明によれば、拠点間を結ぶネットワークを設計し、ネットワーク装置に沿う設定を反映し、ネットワークの運用状態を管理し、その運用状態からネットワークの構成要素の設計に用いる需要を算出し、ネットワークの設計に反映させることが可能となる。

以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明のネットワーク管理装置を含むネットワーク運用監視システムの実施の形態の一例を示すもので、本発明のネットワーク管理装置は、入力部１０１と、表示部１０２と、ネットワーク設計部１０３と、回線設計部１０４と、装置設定情報生成部１０５と、接続保持部１０６と、トラヒック取得部１０７と、トラヒック情報処理部１０８と、構成要素ごとトラヒック集計部１０９と、トラヒック蓄積部１１０と、トラヒック量予測部１１１と、トラヒック量予測反映部１１２とからなり、回線の有無及びその帯域幅を設定可能なネットワーク装置と通信可能に接続され、ネットワーク運用監視システムを構成している。

なお、図１ではネットワーク装置を１つのみ示しているが、実際には複数のネットワーク装置があり、本発明のネットワーク管理装置は、これら全てのネットワーク装置と通信可能に接続されているものとする。

入力部１０１は、周知のキーボードやマウスからなり、ユーザからの選択操作や入力操作に基づく情報をネットワーク設計部１０３に送出する。表示部１０２は、周知の液晶あるいはＣＲＴディスプレイからなり、入力部１０１から選択または入力された情報や各部による処理の結果をユーザに表示（提示）する。

ネットワーク設計部１０３は、少なくとも２つのネットワーク装置と該少なくとも２つのネットワーク装置を結ぶ回線とを含んで構成される少なくとも１つのネットワーク構成要素を表す情報を、前記少なくとも２つのネットワーク装置として入力部１０１で選択された各ネットワーク装置の情報と、入力部１０１から入力された前記少なくとも２つのネットワーク装置を結ぶ回線の帯域幅の情報及びその帯域幅を満足させるための回線に対する条件の情報とから作成し、必要に応じて表示部１０２に出力してネットワーク構成要素を表示し、各ネットワーク構成要素の対象として選択されたネットワーク装置間の回線の有無及びその帯域幅を、各ネットワーク構成要素における帯域幅の情報及びその帯域幅を満足させるための回線に対する条件の情報に基づいて設計し、該設計された各回線の情報を前記ネットワーク構成要素を表す情報に含めて回線設計部１０４に出力するとともに、必要に応じて表示部１０２に出力してネットワーク全体を表示する。

また、ネットワーク設計部１０３は、後述するトラヒック量予測反映部１１２から出力されたネットワーク構成要素ごとの帯域幅に対する需要・許容量オーバーのアラームとしての、ネットワーク構成要素ごとの今後のトラヒック量を表示部１０２に出力して表示するとともに、各ネットワーク構成要素における新たな帯域幅の情報として、各ネットワーク構成要素の対象として選択されたネットワーク装置間の回線の有無及びその帯域幅を再設計し、該再設計された各回線の情報を前記ネットワーク構成要素を表す情報に含めて回線設計部１０４に出力するとともに、必要に応じて表示部１０２に出力して再設計されたネットワーク全体を表示する。

回線設計部１０４は、ネットワーク設計部１０３から出力されたネットワーク構成要素を表す情報に応じて、各ネットワーク装置におけるポート設定等の具体的な回線設定を設計する。装置設定情報生成部１０５は、回線設計部１０４で設計された回線設定をネットワーク装置に反映させるための装置設定情報を生成し、各ネットワーク装置へ送出する。接続保持部１０６は、回線設計部１０４で設計された回線設定を、前記ネットワーク設計部１０３から出力されたネットワーク構成要素を表す情報とともに（データベース上に）登録・保持する。

トラヒック取得部１０７は、各ネットワーク装置からネットワークのトラヒック量を定期的に取得する。トラヒック情報処理部１０８は、トラヒック取得部１０７で取得したトラヒック量を、接続保持部１０６中の回線設定に関連付けて登録する。構成要素ごとトラヒック集計部１０９は、接続保持部１０６からネットワーク構成要素を限定して回線設定とそれに関連付けられたトラヒック量を取得し、ネットワーク構成要素ごとに代表トラヒック量の算出を行う。トラヒック蓄積部１１０は、構成要素ごとトラヒック集計部１０９で算出されたネットワーク構成要素ごとの代表トラヒック量を蓄積する。

トラヒック量予測部１１１は、トラヒック蓄積部１１０に蓄積されたデータをもとに、ネットワーク構成要素ごとに今後のトラヒック量を予測する。トラヒック量予測反映部１１２は、トラヒック量予測部１１１で予測されたネットワーク構成要素ごとの今後のトラヒック量を、ネットワーク構成要素ごとの帯域幅に対する需要・許容量オーバーのアラームとしてネットワーク設計部１０３に出力する。

なお、ネットワーク構成要素としては、（１）２つ以上の装置を環状に接続し、トラヒックがループすることを防ぐプロトコルを用いて運用し、帯域幅を満足させるための回線に対する条件として各回線の帯域値の最小値が自己の帯域値に安全率をかけた帯域値を上回ることとするリングと、（２）２つの装置を２以上の回線で接続し、いずれかの回線をトラヒックが通ることとするプロトコルを用いて運用し、帯域幅を満足させるための回線に対する条件として各回線の帯域値の合計値が自己の帯域値に安全率をかけた帯域値を上回ることとするリンクとを用いるものとする。

図２は前述したネットワーク管理装置における処理の流れを示すもので、以下、例を挙げてその動作を詳細に説明する。

まず、ユーザが入力部１０１により、ネットワーク上の少なくとも２つのネットワーク装置を選択し、また、前記少なくとも２つのネットワーク装置を結ぶ回線の帯域幅及びその帯域幅を満足させるための回線に対する条件（の情報）を入力（選択）する（ｓ１）と、ネットワーク設計部１０３が、前記少なくとも２つのネットワーク装置と該少なくとも２つのネットワーク装置を結ぶ回線とを含んで構成されるネットワーク構成要素を表す情報を作成し（ｓ２）、必要に応じて表示部１０２に出力して当該ネットワーク構成要素を表示する。そして、これを作成すべき全てのネットワーク構成要素について繰り返し行う。

図３は作成したネットワーク構成要素の例を示すもので、ここではネットワーク装置１，２，３，４を含み１００Ｍｂｐｓの帯域値をもつリングＡ、ネットワーク装置３，４，６，７を含み５０Ｍｂｐｓの帯域値をもつリングＢ、ネットワーク装置７，９，１０，１１を含み２０Ｍｂｐｓの帯域値をもつリングＣ、ネットワーク装置２，５を含み１０Ｍｂｐｓの帯域値をもつリンクＤ、ネットワーク装置４，８を含み１０Ｍｂｐｓの帯域値をもつリンクＥのネットワーク構成要素を作成している。

全てのネットワーク構成要素を表す情報の作成が終了する（ｓ３）と、ネットワーク設計部１０３が、各ネットワーク構成要素の対象として選択されたネットワーク装置間の回線の有無及びその帯域幅を、各ネットワーク構成要素における帯域幅の情報及びその帯域幅を満足させるための回線に対する条件の情報に基づいて設計し、該設計された各回線の情報を前記ネットワーク構成要素を表す情報に含めて回線設計部１０４に出力する（ｓ４）とともに、必要に応じて表示部１０２に出力してネットワーク全体を表示する。

図４は図３に示した各ネットワーク構成要素に含まれるネットワーク装置１〜１１間に、各ネットワーク構成要素における帯域幅の情報及びその帯域幅を満足させるための回線に対する条件に基づいて設計した、各ネットワーク構成要素を実現するために必要な回線、ここでは回線１〜１５を設定してネットワーク全体を示した例である。

前記ネットワーク設計部１０３において、各ネットワーク構成要素の対象として選択されたネットワーク装置間の回線の有無及びその帯域幅を、各ネットワーク構成要素における帯域幅の情報及びその帯域幅を満足させるための回線に対する条件の情報に基づいて設計する具体的な手順は以下の通りである。

まず、全ての回線の帯域幅を０とする。

次に全てのリングにおいて、リングに属する個々の回線の帯域幅の最小値としてリングの帯域値に安全率を掛けたものを加える。

次に全てのリンクにおいて、リンクに属する個々の回線の帯域幅の合計値としてリンクの帯域値に安全率を掛けたものを加える。

これによりに個々の回線の帯域幅を決定することができる。なお、この際、帯域幅が０の回線を回線無しとする。また、安全率は、例えば１．２倍、１．５倍、２倍など、予め適宜設定できる。

次に、回線設計部１０４が、ネットワーク設計部１０３から出力されたネットワーク構成要素を表す情報に応じて、各ネットワーク装置におけるポート設定等の具体的な回線設定を設計する（ｓ５）。また、装置設定情報生成部１０５が、回線設計部１０４で設計された回線設定をネットワーク装置に反映させるための装置設定情報を生成し、各ネットワーク装置へ送出する（ｓ６）。また、接続保持部１０６が、回線設計部１０４で設計された回線設定を、前記ネットワーク設計部１０３から出力されたネットワーク構成要素を表す情報とともに登録・保持する（ｓ７）。

次に、トラヒック取得部１０７が、各ネットワーク装置からネットワークのトラヒック量を定期的に取得する（ｓ８）。なお、トラヒック量の取得方法としては、ネットワーク装置が提供するインタフェースを用いる、あるいは専用の取得装置を設置する等があるが、これらに限定されない。図５は図４に示したネットワーク中のあるネットワーク装置の１つのポートから取得したトラヒック量の一例を示している。

次に、トラヒック情報処理部１０８が、トラヒック取得部１０７で取得したトラヒック量を、接続保持部１０６中の回線設定に関連付けて登録する（ｓ９）。図６、図７は取得したトラヒック量を回線設定、ここではネットワーク装置のポートに関連付けて登録したようすを示すもので、図６はネットワーク全体に関連付けて登録した例を、また、図７はネットワーク中のあるネットワーク構成要素（ここではリングＡ）に関連付けて登録した例を示している。

次に、構成要素ごとトラヒック集計部１０９が、接続保持部１０６からネットワーク構成要素を限定して回線設定とそれに関連付けられたトラヒック量を取得し、ネットワーク構成要素ごとに代表トラヒック量の算出を行う（ｓ１０）。なお、代表トラヒック量の算出方法としては、該当するネットワーク構成要素に対応する回線設定に関連付けられたトラヒック量の最大値、平均値、重みづけ平均値などを用いる方法等があるが、これらに限定されない。図８はネットワーク構成要素ごとの代表トラヒック量、ここでは図７に示したリングＡのトラヒック量に対応する代表トラヒック量（平均値）の一例を示している。

次に、トラヒック蓄積部１１０が、構成要素ごとトラヒック集計部１０９で算出されたネットワーク構成要素ごとの代表トラヒック量を蓄積する（ｓ１１）。図９は一定期間に亘って蓄積したネットワーク構成要素ごとの代表トラヒック量の一例を示している。

次に、トラヒック量予測部１１１が、トラヒック蓄積部１１０に蓄積されたデータをもとに、ネットワーク構成要素ごとに今後のトラヒック量を予測する（ｓ１２）。なお、今後のトラヒック量（需要）の予測方法としては、例えば特開２０００−６９１６５号公報（時系列データ変換を用いたトラヒック予測方法及びその装置）に記載された方法があるが、これに限定されない。図１０は今後のトラヒック量の予測結果の一例を示している。

次に、トラヒック量予測反映部１１２が、トラヒック量予測部１１１で予測されたネットワーク構成要素ごとの今後のトラヒック量を、ネットワーク構成要素ごとの帯域幅に対する需要・許容量オーバーのアラームとしてネットワーク設計部１０３に出力する（ｓ１３）。

ネットワーク設計部１０３は、トラヒック量予測反映部１１２から出力されたネットワーク構成要素ごとの帯域幅に対する需要・許容量オーバーのアラームとしての、ネットワーク構成要素ごとの今後のトラヒック量を表示部１０２に出力して表示するとともに、各ネットワーク構成要素における新たな帯域幅の情報として、各ネットワーク構成要素の対象として選択されたネットワーク装置間の回線の有無及びその帯域幅を再設計する（ｓ４）。

図１１はネットワーク設計部１０３に出力され表示部１０２に表示された、ネットワーク構成要素ごとの帯域幅に対する需要・許容量オーバーのアラーム（予測されたトラヒック量が閾値を超過する場合に増設が必要な構成要素）の一例を示している。ここではリングＡ、リングＣ、リンクＥの増設が必要であることが示されており、この情報を基にネットワーク設計部１０３によりリングＡ、リングＣ、リンクＥの帯域値を増やし、それに基づいて各ネットワーク構成要素内の回線を増速させることができる。

このように、本実施の形態によれば、管理の対象とする装置の選定を行なわず、全てのネットワーク装置、構成要素の運用状態を監視し、その将来予測を行い、予測結果をネットワークの設計に用いることで、ネットワークサービス品質を実現する設計を行うことが可能となる。

本発明のネットワーク管理装置を含むネットワーク運用監視システムの実施の形態の一例を示す構成図 図１のネットワーク管理装置における処理の流れを示すフローチャート 本発明装置で作成したネットワーク構成要素の例を示す説明図 本発明装置で作成したネットワーク全体を示す説明図 ネットワーク装置から取得したトラヒック量の一例を示す説明図 トラヒック量を回線設定に関連付けて登録したようすの一例を示す説明図 トラヒック量を回線設定に関連付けて登録したようすの他の例を示す説明図 ネットワーク構成要素ごとの代表トラヒック量の一例を示す説明図 一定期間に亘って蓄積した代表トラヒック量の一例を示す説明図 今後のトラヒック量の予測結果の一例を示す説明図 ネットワーク構成要素ごとの帯域幅に対する需要・許容量オーバーのアラームの一例を示す説明図

符号の説明

１０１：入力部、１０２：表示部、１０３：ネットワーク設計部、１０４：回線設計部、１０５：装置設定情報生成部、１０６：接続保持部、１０７：トラヒック取得部、１０８：トラヒック情報処理部、１０９：構成要素ごとトラヒック集計部、１１０：トラヒック蓄積部、１１１：トラヒック量予測部、１１２：トラヒック量予測反映部。

Claims (7)

1. 回線の有無及びその帯域幅を設定可能な複数のネットワーク装置と通信可能に接続され、各ネットワーク装置間の回線の有無及びその帯域幅を設計し、該設計結果に基づき各ネットワーク装置を設定して所望のネットワークを構成するとともに、その運用状態を管理してネットワークの需要を予測し、前記所望のネットワークの今後の設計に反映させるためのネットワーク管理装置であって、
   少なくとも２つのネットワーク装置と該少なくとも２つのネットワーク装置を結ぶ回線とを含んで構成される、前記所望のネットワーク内の少なくとも１つのネットワーク構成要素を表す情報を、前記少なくとも２つのネットワーク装置として選択された各ネットワーク装置の情報と、入力された前記少なくとも２つのネットワーク装置を結ぶ回線の帯域幅の情報及びその帯域幅を満足させるための回線に対する条件の情報とから作成し、各ネットワーク構成要素の対象として選択されたネットワーク装置間の回線の有無及びその帯域幅を、各ネットワーク構成要素における帯域幅の情報及びその帯域幅を満足させるための回線に対する条件の情報に基づいて設計し、該設計された各回線の情報を前記ネットワーク構成要素を表す情報に含めて出力するネットワーク設計部と、
   前記ネットワーク設計部から出力されたネットワーク構成要素を表す情報に応じて、各ネットワーク装置における回線設定を設計する回線設計部と、
   前記回線設計部で設計された回線設定をネットワーク装置に反映させるための装置設定情報を生成し、各ネットワーク装置へ送出する装置設定情報生成部と、
   前記回線設計部で設計された回線設定を、前記ネットワーク設計部から出力されたネットワーク構成要素を表す情報とともに登録・保持する接続保持部と、
   各ネットワーク装置からネットワークのトラヒック量を定期的に取得するトラヒック取得部と、
   前記トラヒック取得部で取得したトラヒック量を、接続保持部中の回線設定に関連付けて登録するトラヒック情報処理部と、
   前記接続保持部からネットワーク構成要素を限定して回線設定とそれに関連付けられたトラヒック量を取得し、ネットワーク構成要素ごとに代表トラヒック量の算出を行う構成要素ごとトラヒック集計部と、
   前記構成要素ごとトラヒック集計部で算出されたネットワーク構成要素ごとの代表トラヒック量を蓄積するトラヒック蓄積部と、
   前記トラヒック蓄積部に蓄積されたデータをもとに、ネットワーク構成要素ごとに今後のトラヒック量を予測するトラヒック量予測部と、
   前記トラヒック量予測部で予測されたネットワーク構成要素ごとの今後のトラヒック量を、ネットワーク構成要素ごとの帯域幅に対する需要・許容量オーバーのアラームとしてネットワーク設計部に出力するトラヒック量予測反映部とからなる
   ことを特徴とするネットワーク管理装置。
2. ネットワーク設計部は、
   各ネットワーク構成要素の対象として選択されたネットワーク装置間の回線の有無及びその帯域幅を、トラヒック量予測反映部から出力されたネットワーク構成要素ごとの今後のトラヒック量及びそのトラヒック量を満足させるための回線に対する条件の情報に基づいて設計する
   ことを特徴とする請求項１記載のネットワーク管理装置。
3. ネットワーク構成要素として、少なくとも２つの装置を回線で環状に接続し、トラヒックがループすることを防ぐプロトコルを用いて運用し、帯域幅を満足させるための回線に対する条件として各回線の帯域値の最小値が自己の帯域値に安全率をかけた帯域値を上回ることとするリングを用いる
   ことを特徴とする請求項１または２記載のネットワーク管理装置。
4. ネットワーク構成要素として、２つの装置を２以上の回線で接続し、いずれかの回線をトラヒックが通ることとするプロトコルを用いて運用し、帯域幅を満足させるための回線に対する条件として各回線の帯域値の合計値が自己の帯域値に安全率をかけた帯域値を上回ることとするリンクを用いる
   ことを特徴とする請求項３記載のネットワーク管理装置。
5. 各ネットワーク構成要素の対象として選択されたネットワーク装置間の回線の有無及びその帯域幅は、
   全ての回線の帯域幅を０とし、
   全てのリングにおいて、リングに属する個々の回線の帯域幅の最小値としてリングの帯域値に安全率を掛けたものを加え、
   全てのリンクにおいて、リンクに属する個々の回線の帯域幅の合計値としてリンクの帯域値に安全率を掛けたものを加えることにより決定する
   ことを特徴とする請求項４記載のネットワーク管理装置。
6. 代表トラヒック量として、該当するネットワーク構成要素に対応する回線設定に関連付けられたトラヒック量の最大値を用いる
   ことを特徴とする請求項１乃至５いずれか記載のネットワーク管理装置。
7. 請求項１乃至６いずれか記載のネットワーク管理装置と、複数のネットワーク装置と、該複数のネットワーク装置を結ぶ回線とを含んで構成される
   ことを特徴とするネットワーク運用監視システム。

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