JP4750732B2 - Path capacity increase / decrease judgment method and path communication device - Google Patents
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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、MPLSパケット、イーサネット(登録商標)フレームなどを、TDMパス、MPLSパス、波長パス(光パス)、などを介し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ヒック量に応じてパス容量増減を行う技術に関する。 The present invention communicates IP packets, MPLS packets, Ethernet (registered trademark) frames and the like between communication devices such as IP (Internet Protocol) routers via TDM paths, MPLS paths, wavelength paths (optical paths), and the like. Used for path network In particular, the present invention relates to a technique for increasing / decreasing path capacity in accordance with the traffic volume transmitted by the path.
インターネットをはじめとするデータ通信トラヒ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、多量のトラヒックを処理し、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。 Data communication traffic including the Internet is increasing rapidly. A communication network that supports this requires a large-capacity network device and a large-capacity communication system in order to process a large amount of traffic and perform communication.
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。 A communication system such as SONET or SDH used as a communication path in a network such as IP or Ethernet is a system in which a path is fixedly set between the start point and the end point of the communication path. A path is set by designating a time slot multiplexed time slot. Once a path is set, a certain capacity is always secured in the network.
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、リングアグリケ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。 In recent years, there is a technique for providing a large-capacity communication path using wavelength division multiplexing (WDM) technology, but the capacity of the communication path is fixed as in SDH and SONET. In Ethernet, a method of using a plurality of links as a single virtual link has been put into practical use by using a technique standardized by IEEE 802.3ad called ring aggregation.
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。リングアグリゲーション、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。 On the other hand, in a lower layer, a technology capable of providing a single virtual large-capacity path by bundling a plurality of SONET and SDH paths using a technique called virtual concatenation has been developed. Both ring aggregation and virtual concatenation are technologies that combine a plurality of paths or physical links to provide a large-capacity communication path, and the set bandwidth is fixed.
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、時間的なトラヒ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、最大のトラヒック量を予め通信オペレータが予測し、その最大トラヒ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。 In the current network using the above SDH / SONET or WDM as a communication path of a packet network such as the Internet using an IP router or an Ethernet device, the capacity of the communication path is fixed as described above. For this reason, it is impossible to follow fluctuations in traffic over time. Therefore, at present, it is necessary that a communication operator predicts the maximum traffic amount in advance and prepares a transmission path having a capacity capable of transmitting the maximum traffic with a margin.
この場合には、インターネットのように、トラヒックの変動が大きく、かつ近年の増大したトラヒックに対応する場合においては、平常時において、実際のトラヒック量と比較し、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。 In this case, as in the case of the Internet, when the traffic fluctuation is large and it corresponds to the increased traffic in recent years, a communication path with a much larger capacity is ensured in normal times compared to the actual traffic volume. And the capacity in the network cannot be used efficiently.
インターネットのトラヒックは多数のユーザから発生するトラヒックが集束したトラヒックであり、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、緩やかなトラヒ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、バースト的なトラヒ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。 Internet traffic is traffic in which traffic generated from a large number of users is concentrated, and has several characteristics. The first feature is that there is a gradual change in traffic volume depending on the number of users using the network and the frequency of use, such as the time fluctuation of one day. The second feature is that there is a short-term random fluctuation called microburst caused by bursty traffic that occurs when a user actually uses the network.
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ヒ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ヒックが多数重ね合わされ、その結果、上位レイヤトラヒックの特性として、短期的かつランダムな変動が生じる。 As a factor of short-term fluctuation, the form of data transfer from the WWW site to the user when browsing the WWW (World Wide Web) site on the Internet or the occurrence of file exchange traffic is bursty. As a result, a short-term and random fluctuation occurs as a characteristic of the upper layer traffic.
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ヒック変動である。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。 A third feature is traffic fluctuation caused by a failure of an IP router constituting the Internet. This occurs when the routing table is changed due to a failure of the IP router or the communication path, and the packet transfer destination is changed.
故障によるトラヒック変動は、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ヒ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。 Traffic fluctuations due to failures occur suddenly and cannot be predicted. In addition, when a plurality of autonomous networks are connected to each other like the Internet, there may be a case where other networks fail to cause traffic fluctuations, and furthermore, the failure may not be detected. .
図11および図12には、それぞれ、長期変動のインターネットトラヒックおよび突発の故障等によるトラヒック変動例を示している。図11の例では、トラヒックは、午前中に最も低く、夜中近くに最も高くなっている。図12の例では、故障が発生した直後にトラヒックが急激に上昇している様子がわかる。 FIG. 11 and FIG. 12 show examples of traffic fluctuations caused by long-term fluctuations of Internet traffic and sudden failures, respectively. In the example of FIG. 11, the traffic is lowest in the morning and highest near midnight. In the example of FIG. 12, it can be seen that the traffic is rapidly increasing immediately after the failure occurs.
また、非特許文献1には、長期変動トラヒックおよびトラヒ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ではトラヒックを観測し、一定時間の過去のトラヒック量を関数近似し、長期の時間変動によるトラヒック量を予測し、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ヒック量と短期のトラヒ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。
Non-Patent
また、非特許文献2には、カルマンフィルタを用いてトラヒックを線形増減傾向を示すトレンド成分と周期変動成分とに分解し、それを基に帯域受容予測を行うことにより、周期変動に対して高い追従性を有した容量制御を実現している。
In
非特許文献1または2はいずれも、トラヒック量の周期変動を観測した上で、その変化関数を既知とし、そこから得られる予測値を容量制御に用いている。
In both
しかし、インターネットトラヒックは、トラヒックの発生パターンがモデル化しにくいため、長期的なトラヒック傾向について、その変化関数を既知とすることは困難である。また、ランダムな短期変動に埋もれて周期傾向が必ずしも正確に抽出できない場合も考えられ、正確な容量制御が困難となる。さらに、周期的ではない変動に対しては、非特許文献1または2の技術では対応できない問題がある。
However, in Internet traffic, it is difficult to model the occurrence pattern of traffic, so it is difficult to make known the change function of the long-term traffic tendency. In addition, there may be a case where the periodic tendency is not necessarily extracted accurately because of being buried in random short-term fluctuations, and accurate capacity control becomes difficult. Furthermore, there is a problem that the technique of Non-Patent
本発明は、この点を鑑み、トラヒック変動におけるランダムでない振る舞いをする成分(非ランダム成分)が未知の場合にも、有限のトラヒック観測データから非ランダム成分の振る舞いを抽出し、それに基づいた容量制御によりトラヒックロスを最小限に抑えることを目的とする。 In view of this point, the present invention extracts the behavior of the non-random component from the finite traffic observation data even when the component (non-random component) that exhibits the non-random behavior in the traffic fluctuation is unknown, and the capacity control based on the extracted behavior. The goal is to minimize traffic.
本発明は、有限のトラヒック観測データからランダム成分の特徴を表すパラメータを抽出し、そのパラメータを基にデジタルフィルタ操作を逐次最適化することで、フィルタ出力データとしてトラヒックの非ランダム成分を得ることを特徴とする、パス容量増減判断方法である。パス容量増減判断はこのようにして得られる非ランダム成分に基づいて行われる。 The present invention extracts parameters representing the characteristics of random components from finite traffic observation data, and sequentially optimizes digital filter operations based on the parameters, thereby obtaining non-random traffic components as filter output data. This is a characteristic path capacity increase / decrease determination method. The path capacity increase / decrease determination is performed based on the non-random component obtained in this way.
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ヒック量をサンプリングによって離散時間のトラヒックとして観測するトラヒック観測ステップと、前記トラヒック観測ステップにより観測されたトラヒック量を基にパス容量増加判断を行うパス容量増加判断ステップと、前記トラヒック観測ステップにより観測されたトラヒック量を基にパス容量減少判断を行う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前記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ヒック量に応じて当該パス通信網内におけるパス容量を変更するパス容量増減判断方法である。 That is, the present invention provides a traffic observation step in which a path communication device that provides a communication path by a path observes the traffic amount transmitted by the path as discrete-time traffic by sampling, and the traffic amount observed by the traffic observation step. A path capacity increase determination step for determining a path capacity increase based on the path capacity decrease determination step for determining a path capacity decrease based on the traffic volume observed in the traffic observation step, the path capacity increase determination step, and the path By executing the path capacity change instruction step that instructs to increase or decrease the path capacity based on the determination result of the capacity decrease determination step, the path capacity in the path communication network is determined according to the traffic volume transmitted by the path. This is a path capacity increase / decrease determination method to be changed.
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および前記パス容量減少判断ステップでは、前記トラヒック観測ステップによる過去の実測データを基にデジタルフィルタ操作を行うことにより、前記実測データがランダムなトラヒックバラツキを示す場合においても、ランダム成分を除去することでトラヒックの増加傾向または減少傾向を抽出し、ランダム成分をマージンとして扱うところにある。 Here, a feature of the present invention is that in the path capacity increase determination step and the path capacity decrease determination step, the actual measurement data is obtained by performing digital filter operation on the basis of past actual measurement data in the traffic observation step. Even when random traffic fluctuations are present, the tendency to increase or decrease the traffic is extracted by removing the random component, and the random component is handled as a margin.
例えば、前記トラヒックを、ランダム成分と非ランダム成分とからなるトラヒックと仮定したとき、前記パス容量増加判断ステップおよび前記パス容量減少判断ステップは、前記トラヒックと過去の実測データとの相関から前記トラヒックのランダム成分の特徴を抽出する第一のステップと、実測データにデジタルフィルタ操作を施すことにより、トラヒックの非ランダム成分を算出する第二のステップと、実測データと、前記第二のステップにより算出したトラヒックの非ランダム成分とに基づいて、デジタルフィルタ操作の影響を反映したトラヒックのランダム成分の特徴を抽出する第三のステップと、前記第一および第三のステップからそれぞれ得られたトラヒックのランダム成分の特徴を基に、フィルタ操作の演算を補正する第四のステップと、この第四のステップにより得られたフィルタ操作の演算の補正値を基に、次の実測データに対して施すべき、最新のデジタルフィルタ操作の演算を決定する第五のステップとを実行し、実測データを取得する毎に、前記第一から第五のステップを繰り返し実行することによりトラヒックの増加傾向または減少傾向を逐次抽出する。
For example, when the traffic is assumed to be traffic composed of a random component and a non-random component, the path capacity increase determination step and the path capacity decrease determination step are performed based on the correlation between the traffic and past measured data. The first step of extracting the characteristics of the random component, the second step of calculating the non-random component of traffic by applying a digital filter operation to the actual measurement data, the actual measurement data, and the second step A third step of extracting the characteristics of the random component of the traffic reflecting the influence of the digital filter operation based on the non-random component of the traffic, and the random component of the traffic obtained from the first and third steps, respectively. Based on the characteristics of the fourth to correct the calculation of the
例えば、過去j個の実測データを、順に遡ってx(n−1)、x(n−2)、…、x(n−j)とすると、前記パス容量増加判断ステップおよび前記パス容量減少判断ステップにおける前記デジタルフィルタ操作は、j個の実測データのうち、時間的に連続する二つの実測データから For example, assuming that the past j actually measured data are x (n−1), x (n−2),..., X (n−j) in order, the path capacity increase determination step and the path capacity decrease determination. The digital filter operation in the step is performed from two actually measured data continuously in time among the j actually measured data.
Δwi(n)=α(pi(n)+σs 2(n)δ0i)
(但し、kは任意の整数、i=0、1、…、k、δはクロネッカーデルタ、αは実数)
によりフィルタ係数w0(n)、w1(n)、…、wk(n)の補正値Δw0(n)、Δw1(n)、…、Δwk(n)を求める第九のステップと、補正値を考慮した最新のフィルタを
wi(n+1)=wi(n)+Δwi(n) (但し、i=0、1、…、k)
として構成する第十のステップとを有する。
Δw i (n) = α (p i (n) + σ s 2 (n) δ 0i )
(Where k is an arbitrary integer, i = 0, 1,..., K, δ is a Kronecker delta, α is a real number)
Filter coefficients w 0 (n), w 1 (n) by, ..., the correction value [Delta] w of w k (n) 0 (n ), Δw 1 (n), ..., the ninth step of obtaining a Δw k (n) And the latest filter considering the correction value w i (n + 1) = w i (n) + Δw i (n) (where i = 0, 1,..., K)
And a tenth step.
あるいは、過去j個の実測データを、順に遡ってx(n−1)、x(n−2)、…、x(n−j)とすると、前記パス容量増加判断ステップおよび前記パス容量減少判断ステップにおける前記デジタルフィルタ操作は、j個の実測データのうち、時間的に連続する二つの実測データから Alternatively, assuming that the past j actually measured data are sequentially x (n−1), x (n−2),..., X (n−j), the path capacity increase determination step and the path capacity decrease determination. The digital filter operation in the step is performed from two actually measured data continuously in time among the j actually measured data.
Δwi(n)=αpi(n)
(但し、kは任意の整数、i=0、1、…、k、αは実数)
によりフィルタ係数w0(n)、w1(n)、…、wk(n)の補正値Δw0(n)、Δw1(n)、…、Δwk(n)を求める第十四のステップと、補正値を考慮した最新のフィルタを
wi(n+1)=wi(n)+Δwi(n) (但し、i=0、1、…、k)
として構成する第十五のステップとを有する。
Δw i (n) = αp i (n)
(Where k is an arbitrary integer, i = 0, 1,..., K, α are real numbers)
, The filter coefficients w 0 (n), w 1 (n) by ..., the correction value [Delta] w of w k (n) 0 (n ), Δw 1 (n), ..., 14th seeking Δw k (n) The latest filter considering the step and the correction value is represented by w i (n + 1) = w i (n) + Δw i (n) (where i = 0, 1,..., K)
And the fifteenth step.
例えば、前記デジタルフィルタ操作の前記第七のステップにおけるフィルタ形状が、 For example, the filter shape in the seventh step of the digital filter operation is
あるいは、前記デジタルフィルタ操作の前記第十二のステップにおけるフィルタ形状が、 Alternatively, the filter shape in the twelfth step of the digital filter operation is
あるいは、前記デジタルフィルタ操作の前記第七または第十二のステップにおけるフィルタ形状が、 Alternatively, the filter shape in the seventh or twelfth step of the digital filter operation is
あるいは、前記デジタルフィルタ操作の前記第七または第十二のステップにおけるフィルタ形状が、 Alternatively, the filter shape in the seventh or twelfth step of the digital filter operation is
例えば、前記パス容量増加判断ステップおよび前記パス容量減少判断ステップにおいて、パスの増減単位の容量をLとし、リンクの最大容量をMとしたときに、M=bL(bは自然数)であって、パスa本のときに前記トラヒック観測ステップにおける実測データが、パスa本を通過するトラヒックの総和であったときに、
y(n)+p・σd(n)>aL (aはb未満の自然数、pは正の実数)
の場合にパスを増設し、
y(n)+q・σd(n)<(a−1)L (qはp以上の正の実数)
の場合にパスを減設する。
For example, in the path capacity increase determination step and the path capacity decrease determination step, when the capacity of the path increase / decrease unit is L and the maximum capacity of the link is M, M = bL (b is a natural number), When the actually measured data in the traffic observation step for the path a is the sum of the traffic passing through the path a,
y (n) + p · σ d (n)> aL (a is a natural number less than b, p is a positive real number)
In the case of
y (n) + q · σ d (n) <(a−1) L (q is a positive real number greater than or equal to p)
In case of, reduce the path.
あるいは、前記パス容量増加判断ステップおよび前記パス容量減少判断ステップにおいて、パスの増減単位の容量をLとし、リンクの最大容量をMとしたときに、M=bL(bは自然数)であって、前記トラヒック観測ステップにおける実測データが、パス1本毎のトラヒック量であったときに、
既設のパス本数がaのとき、
y(n)+p・σd(n)>L (pは正の実数)
の場合にパスを増設し、a本のパスの全てにおいて、
y(n)+q・σd(n)<L (qはp以上の正の実数)
の場合にパスを減設することができる。
Alternatively, in the path capacity increase determination step and the path capacity decrease determination step, when the capacity of the path increase / decrease unit is L and the maximum capacity of the link is M, M = bL (b is a natural number), When the actual measurement data in the traffic observation step is the traffic amount for each path,
When the number of existing paths is a,
y (n) + p · σ d (n)> L (p is a positive real number)
In the case of, increase the number of paths, and in all the a paths,
y (n) + q · σ d (n) <L (q is a positive real number greater than or equal to p)
In the case of, it is possible to reduce the path.
また、本発明をパス通信装置の観点から観ることもできる。すなわち、本発明は、パスが伝達するトラヒック量をサンプリングし、離散時間のトラヒックとして観測するトラヒック観測手段と、このトラヒック観測手段により観測されたトラヒック量と過去の実測データとに基づきトラヒックの非ランダム成分を表すフィルタ出力データおよびこのフィルタ出力データに対する前記トラヒック量の標準偏差を算出するデジタルフィルタ手段と、前記フィルタ出力データおよび前記標準偏差に基づき、トラヒックの増加傾向を逐次抽出するパス容量増加判断手段と、前記フィルタ出力データおよび前記標準偏差に基づき、トラヒックの減少傾向を逐次抽出するパス容量減少判断手段と、前記パス容量増加判断手段または前記パス容量減少判断手段の判断結果に基づきパス容量増減を行うパス容量変更指示手段とを備えたパス通信装置である。 The present invention can also be viewed from the viewpoint of a path communication device. That is, the present invention samples traffic volume transmitted by a path and observes it as discrete-time traffic, and non-random traffic based on the traffic volume observed by the traffic monitoring means and past measured data. Filter output data representing a component, digital filter means for calculating a standard deviation of the traffic amount with respect to the filter output data, and path capacity increase determination means for sequentially extracting an increase tendency of traffic based on the filter output data and the standard deviation And a path capacity decrease determination means for sequentially extracting a traffic decrease tendency based on the filter output data and the standard deviation, and a path capacity increase / decrease based on a determination result of the path capacity increase determination means or the path capacity decrease determination means. Instruction to change path capacity The path communication device and a stage.
例えば、前記デジタルフィルタ手段は、前記トラヒック観測手段により観測されたトラヒック量と過去の実測データとの相関からトラヒックのランダム成分の特徴を抽出すると共に、前記トラヒック量にデジタルフィルタ操作を施すことにより、トラヒックの非ランダム成分を表すフィルタ出力データを算出し、このフィルタ出力データと前記トラヒック量とからランダム成分の特徴を抽出し、これら二つの異なる方法で抽出したランダム成分の特徴を基に、デジタルフィルタ操作における演算の補正値を算出し、この補正値に基づいて、次の実測データに対して施すデジタルフィルタ操作の演算を決定する動作を、前記トラヒック観測手段から実測データを取得する毎に繰り返し実行し、前記フィルタ出力データに対する前記トラヒック量の標準偏差を算出する手段を含む。 For example, the digital filter means extracts a feature of a random component of traffic from the correlation between the traffic amount observed by the traffic observation means and past measured data, and performs a digital filter operation on the traffic amount. Calculates filter output data representing non-random traffic components, extracts the random component features from the filter output data and the traffic volume, and creates a digital filter based on the random component features extracted by these two different methods. The calculation value of the calculation in the operation is calculated, and the operation for determining the calculation of the digital filter operation to be performed on the next actual measurement data based on the correction value is repeatedly executed every time the actual measurement data is acquired from the traffic observation means. And the traffic volume for the filter output data Comprising means for calculating a standard deviation.
例えば、過去j個の実測データを、順に遡ってx(n−1)、x(n−2)、…、x(n−j)とすると、前記デジタルフィルタ手段は、前記デジタルフィルタ操作のための手段として、j個の実測データのうち、時間的に連続する二つの実測データから For example, assuming that the past j actual measurement data are sequentially x (n−1), x (n−2),..., X (n−j), the digital filter means performs the digital filter operation. As a means of the above, from two actually measured data continuously in time among the j actually measured data
Δwi(n)=α(pi(n)+σs 2(n)δ0i)
(但し、kは任意の整数、i=0、1、…、k、δはクロネッカーデルタ、αは実数)
によりフィルタ係数w0(n)、w1(n)、…、wk(n)の補正値Δw0(n)、Δw1(n)、…、Δwk(n)を求める手段と、補正値を考慮した最新のフィルタを
wi(n+1)=wi(n)+Δwi(n) (但し、i=0、1、…、k)
として構成する手段とを含む。
Δw i (n) = α (p i (n) + σ s 2 (n) δ 0i )
(Where k is an arbitrary integer, i = 0, 1,..., K, δ is a Kronecker delta, α is a real number)
Filter coefficients w 0 (n), w 1 (n) by, ..., the correction value [Delta] w of w k (n) 0 (n ), Δw 1 (n), ..., and means for determining the [Delta] w k (n), corrected The latest filter in consideration of the value w i (n + 1) = w i (n) + Δw i (n) (where i = 0, 1,..., K)
And means for configuring as follows.
あるいは、過去j個の実測データを、順に遡ってx(n−1)、x(n−2)、…、x(n−j)とすると、前記デジタルフィルタ手段は、前記デジタルフィルタ操作のための手段として、j個の実測データのうち、時間的に連続する二つの実測データから Alternatively, assuming that the past j actual measurement data are sequentially x (n−1), x (n−2),..., X (n−j), the digital filter means performs the digital filter operation. As a means of the above, from two actually measured data continuously in time among the j actually measured data
Δwi(n)=αpi
(但し、kは任意の整数、i=0、1、…、k、αは実数)
によりフィルタ係数w0(n)、w1(n)、…、wk(n)の補正値Δw0(n)、Δw1(n)、…、Δwk(n)を求める手段と、補正値を考慮した最新のフィルタを
wi(n+1)=wi(n)+Δwi(n) (但し、i=0、1、…、k)
として構成する手段とを含む。
Δw i (n) = αp i
(Where k is an arbitrary integer, i = 0, 1,..., K, α are real numbers)
Filter coefficients w 0 (n), w 1 (n) by, ..., the correction value [Delta] w of w k (n) 0 (n ), Δw 1 (n), ..., and means for determining the [Delta] w k (n), corrected The latest filter in consideration of the value w i (n + 1) = w i (n) + Δw i (n) (where i = 0, 1,..., K)
And means for configuring as follows.
例えば、前記y(n−j)〜y(n)を求める手段におけるフィルタ形状が、 For example, the filter shape in the means for obtaining y (n−j) to y (n) is
あるいは、前記y(n−j)〜y(n)を求める手段におけるフィルタ形状が、 Alternatively, the filter shape in the means for obtaining y (n−j) to y (n) is
あるいは、前記y(n−j)〜y(n)を求める手段におけるフィルタ形状が、 Alternatively, the filter shape in the means for obtaining y (n−j) to y (n) is
あるいは、前記y(n−j)〜y(n)を求める手段におけるフィルタ形状が、 Alternatively, the filter shape in the means for obtaining y (n−j) to y (n) is
例えば、前記パス容量増加判断手段および前記パス容量減少判断手段は、パスの増減単位の容量をLとし、リンクの最大容量をMとしたときに、M=bL(bは自然数)であって、パスa本のときに前記トラヒック観測手段における実測データが、パスa本を通過するトラヒックの総和であったときに、
y(n)+p・σd(n)>aL (aはb未満の自然数、pは正の実数)
の場合にパスを増設し、
y(n)+q・σd(n)<(a−1)L (qはp以上の正の実数)
の場合にパスを減設する手段を含む。
For example, the path capacity increase determination means and the path capacity decrease determination means have M = bL (b is a natural number) where L is the capacity of the path increase / decrease unit and M is the maximum capacity of the link, When the measured data in the traffic observing means at the time of path a is the sum of traffic passing through path a,
y (n) + p · σ d (n)> aL (a is a natural number less than b, p is a positive real number)
In the case of
y (n) + q · σ d (n) <(a−1) L (q is a positive real number greater than or equal to p)
In this case, means for reducing the path is included.
あるいは、前記パス容量増加判断手段および前記パス容量減少判断手段は、パスの増減単位の容量をLとし、リンクの最大容量をMとしたときに、M=bL(bは自然数)であって、前記トラヒック観測手段における実測データが、パス1本毎のトラヒック量であったときに、
既設のパス本数がaのとき、
y(n)+p・σd(n)>L (pは正の実数)
の場合にパスを増設し、a本のパスの全てにおいて、
y(n)+q・σd(n)<L (qはp以上の正の実数)
の場合にパスを減設する手段を含むこともできる。
Alternatively, the path capacity increase determination unit and the path capacity decrease determination unit have M = bL (b is a natural number), where L is the capacity of the path increase / decrease unit and M is the maximum capacity of the link, When the measured data in the traffic observation means is the traffic amount for each path,
When the number of existing paths is a,
y (n) + p · σ d (n)> L (p is a positive real number)
In the case of, increase the number of paths, and in all the a paths,
y (n) + q · σ d (n) <L (q is a positive real number greater than or equal to p)
In this case, a means for reducing the path may be included.
また、本発明をプログラムの観点から観ることもできる。すなわち、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、その汎用の情報処理装置に、本発明のパス通信装置に相応する機能を実現させるプログラムである。 The present invention can also be viewed from the viewpoint of a program. That is, the present invention is a program that, when installed in a general-purpose information processing apparatus, causes the general-purpose information processing apparatus to realize functions corresponding to the path communication apparatus of the present invention.
本発明のプログラムは記録媒体に記録されることにより、前記汎用の情報処理装置は、この記録媒体を用いて本発明のプログラムをインストールすることができる。あるいは、本発明のプログラムを保持するサーバからネットワークを介して直接前記汎用の情報処理装置に本発明のプログラムをインストールすることもできる。 By recording the program of the present invention on a recording medium, the general-purpose information processing apparatus can install the program of the present invention using this recording medium. Alternatively, the program of the present invention can be directly installed on the general-purpose information processing apparatus via a network from a server that holds the program of the present invention.
これにより、汎用の情報処理装置を用いて、本発明のパス通信装置に相応する機能を実現することができる。 Thereby, a function corresponding to the path communication device of the present invention can be realized using a general-purpose information processing device.
なお、本発明のプログラムは、汎用の情報処理装置によって直接実行可能なものだけでなく、ハードディスクなどにインストールすることによって実行可能となるものも含む。また、圧縮されたり、暗号化されたりしたものも含む。 The program of the present invention includes not only a program that can be directly executed by a general-purpose information processing apparatus but also a program that can be executed by installing it on a hard disk or the like. Also included are those that are compressed or encrypted.
本発明によれば、トラヒック変動における非ランダム成分が未知の場合でも、有限のトラヒック観測データに基づき容量制御を行うことができるようになり、トラヒックロスを最小限に抑えることができる。 According to the present invention, capacity control can be performed based on finite traffic observation data even when non-random components in traffic fluctuation are unknown, and traffic crossing can be minimized.
(第一実施例)
本発明の第一実施例を、図1ないし図4を参照して説明する。図1はトラヒックの増減傾向の抽出を行うための機能ブロック構成図である。図2はパス通信装置のブロック構成図である。
(First Example)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a functional block configuration diagram for extracting an increase / decrease tendency of traffic. FIG. 2 is a block diagram of the path communication apparatus.
本実施例は、実測データx(n)から、デジタルフィルタ操作により逐次そのランダム成分r(n)の特徴と、非ランダム成分s(n)の特徴とを抽出することで、トラヒックの増加傾向および減少傾向を抽出する様子を示す実施例である。ここでは、トラヒックはランダム成分r(n)と、非ランダム成分s(n)とからなる。すなわち、
x(n)=s(n)+r(n)
であると仮定する。
In the present embodiment, the feature of the random component r (n) and the feature of the non-random component s (n) are sequentially extracted from the actually measured data x (n) by digital filter operation. It is an Example which shows a mode that a decreasing tendency is extracted. Here, the traffic is composed of a random component r (n) and a non-random component s (n). That is,
x (n) = s (n) + r (n)
Assume that
パスによって通信路を提供するパス通信装置は、図2に示すようなブロック構成を有し、トラヒック観測ステップを担うトラヒック観測部1にて、パスが伝達するトラヒック量x(n)をサンプリングし、離散時間のトラヒックとして観測する(図1の“1”)。
A path communication device that provides a communication path by a path has a block configuration as shown in FIG. 2 and samples the traffic amount x (n) transmitted by the path in the
次に、デジタルフィルタステップを担うデジタルフィルタ部2にて、該トラヒック観測ステップにより観測されたトラヒック量x(n)と、実測データ保持部6に保持されている過去の実測データとの相関から、トラヒックのランダム成分r(n)の特徴を抽出する(図1の“2”)。
Next, in the
次に、デジタルフィルタ部2は、x(n)にデジタルフィルタ操作を施すことにより、トラヒックの非ランダム成分を表す、フィルタ出力データy(n)を算出し(図1の“3”)、ここで得られたy(n)とx(n)とからランダム成分r(n)の特徴を抽出する(図1の“4”)。
Next, the
次に、デジタルフィルタ部2は、これら二つの異なる方法で抽出したランダム成分の特徴を基に、デジタルフィルタ操作における演算の補正値を算出する(図1の“5”)。この補正値は、フィルタ係数保持部7またはパラメータ保持部8に保持される。
Next, the
さらに、デジタルフィルタ部2は、この保持されている補正値に基づいて、次の実測データx(n+1)に対して施すデジタルフィルタ操作の演算を決定する(図1の“6”)。デジタルフィルタ部2は、この動作を、トラヒック観測部1から実測データを取得する毎に繰り返し実行する。また、フィルタ出力データy(n)に対するトラヒック量x(n)の標準偏差σd(n)を算出する。
Furthermore, the
パス容量増加判断部3およびパス容量減少判断部4は、フィルタ出力データy(n)およびフィルタ出力データy(n)に対するトラヒック量x(n)の標準偏差σd(n)に基づき、トラヒックの増加傾向および減少傾向を逐次抽出し、パス容量変更指示部5が非ランダム成分の振る舞いのみに基づいたパス容量増減を実現する。
The path capacity
次に、デジタルフィルタ部2の動作を図3および図4を参照して説明する。デジタルフィルタ部2では、デジタルフィルタ操作によるフィルタ出力の算出だけでなく、フィルタ係数wi(n)に対する補正も行われる。
Next, the operation of the
まず、実測データx(n)から、トラヒックのランダム成分の特徴σs(n)を抽出する。次に、フィルタ出力データy(n)と、実測データx(n)とから、フィルタ操作の影響を反映した、トラヒックのランダム成分の特徴pi(n)を抽出する。次に、それぞれの方法で抽出したランダム成分の特徴σs(n)、pi(n)から、フィルタ係数に対する補正値Δwi(n)を算出する。この補正値Δwi(n)はフィルタ係数保持部7に保持される。次に、その補正値を基に、最新のフィルタ係数wi(n+1)を決定する。 First, a feature σ s (n) of a random component of traffic is extracted from the actually measured data x (n). Next, a feature p i (n) of a random component of traffic reflecting the influence of the filter operation is extracted from the filter output data y (n) and the actually measured data x (n). Next, a correction value Δw i (n) for the filter coefficient is calculated from the features σ s (n) and p i (n) of the random components extracted by the respective methods. The correction value Δw i (n) is held in the filter coefficient holding unit 7. Next, the latest filter coefficient w i (n + 1) is determined based on the correction value.
図3と図4とではフィルタ操作が異なり、図3では The filter operation is different between FIG. 3 and FIG.
ここで、図3に示す方法では、σs 2−σd 2=0を満足するw0がs2/σs 2よりも十分に小さくするようなトラヒックに対してのみ、そのランダム成分を除去できるという特徴を持つ。すなわち、必ずしもいかなる特徴を持つトラヒックに対しても、そのランダム成分を除去できるわけではない。しかし、インターネットサービスプロバイダ(ISP)のバックボーンネットワークにおいて交換されるトラヒックのように、多数のユーザから構成されるトラヒックに対しては、w0についての上記の条件が満足されるので、そのようなトラヒックに対するランダム成分の除去には有効である。 Here, in the method shown in FIG. 3, the random component is removed only for traffic in which w 0 satisfying σ s 2 −σ d 2 = 0 is sufficiently smaller than s 2 / σ s 2. It has the feature that it can. That is, the random component cannot always be removed from traffic having any characteristics. However, for traffic composed of a large number of users, such as traffic exchanged in an Internet service provider (ISP) backbone network, the above condition for w 0 is satisfied, so such traffic This is effective for removing random components.
一方、図4に示す方法は、トラヒックの持つ特徴によらず、そのランダム成分を除去できるという特徴を持つ。しかし、図3の方法に比べて、フィルタ係数の調整におけるランダム成分の除去を実現する値への収束性に劣るという特徴を持つ。 On the other hand, the method shown in FIG. 4 has a feature that the random component can be removed regardless of the feature of the traffic. However, compared with the method of FIG. 3, it has a feature that it is inferior in convergence to a value that realizes removal of random components in the adjustment of the filter coefficient.
ここでは、デジタルフィルタ操作は一般のフィルタ操作としているが、後述の移動平均フィルタやローパスフィルタ、ウェーブレット変換を用いた操作でフィルタ出力データy(n)を算出してもよい。 Here, although the digital filter operation is a general filter operation, the filter output data y (n) may be calculated by an operation using a moving average filter, a low-pass filter, or a wavelet transform described later.
(第二実施例)
本発明の第二実施例を、図5および図6を参照して説明する。本実施例は、第一実施例におけるフィルタの形状が一つのパラメータT(n)で表される場合で、特に移動平均フィルタである場合、すなわちフィルタ出力y(n)が
(Second embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment is a case where the shape of the filter in the first embodiment is represented by one parameter T (n), particularly when it is a moving average filter, that is, the filter output y (n) is
パス容量増減判断の対象としているトラヒックが、特に低周波成分に非ランダム成分を有する場合に、移動平均フィルタにおいて平均を算出するために用いる過去データ数T(n)を逐次補正することで、その非ランダム成分をフィルタ操作により分離することが可能である。 By sequentially correcting the past data number T (n) used for calculating the average in the moving average filter when the traffic that is subject to path capacity increase / decrease determination has a non-random component in the low frequency component, Non-random components can be separated by filtering.
また、このように補正するべきパラメータが一つである場合は、第一実施例のような多くのパラメータを逐次補正する場合と比べ、その演算量は軽減され、より短時間での補正が実現できる。パス通信装置の各機能部で行われる処理は、デジタルフィルタ部2’を除いて、第一実施例と同様である。 In addition, when there is only one parameter to be corrected in this way, the amount of calculation is reduced compared to the case where many parameters are sequentially corrected as in the first embodiment, and correction in a shorter time is realized. it can. The processing performed in each functional unit of the path communication apparatus is the same as that in the first embodiment except for the digital filter unit 2 '.
以下では、デジタルフィルタ部2’の動作について説明する。まず、実測データx(n)から、トラヒックのランダム成分の特徴σs(n)を算出する。 Below, operation | movement of digital filter part 2 'is demonstrated. First, the characteristic σ s (n) of the random component of traffic is calculated from the actually measured data x (n).
次に、フィルタ出力データy(n)に対する実測データx(n)の標準偏差σd(n)を算出する。本実施例では、この標準偏差がフィルタ操作の影響を反映した、トラヒックのランダム成分の特徴となる。 Next, the standard deviation σ d (n) of the actual measurement data x (n) with respect to the filter output data y (n) is calculated. In the present embodiment, this standard deviation is a feature of a random component of traffic that reflects the influence of the filter operation.
次に、それぞれの方法で算出したランダム成分の特徴σs(n)、σd(n)から、パラメータT(n)に対する補正値ΔT(n)を算出する。この補正値ΔT(n)はパラメータ保持部8に保持される。次に、その補正値を基に、最新のパラメータT(n+1)を決定する。 Next, a correction value ΔT (n) for the parameter T (n) is calculated from the features σ s (n) and σ d (n) of the random components calculated by the respective methods. This correction value ΔT (n) is held in the parameter holding unit 8. Next, the latest parameter T (n + 1) is determined based on the correction value.
図5と図6とではフィルタ操作が異なり、図5では The filter operation is different between FIG. 5 and FIG.
図5および図6におけるフィルタ操作の差異による効果については、図3および図4におけるフィルタ操作の差異による効果と同様である。 The effect due to the difference in filter operation in FIGS. 5 and 6 is the same as the effect due to the difference in filter operation in FIGS. 3 and 4.
(第三実施例)
本発明の第三実施例を、図7および図8を参照して説明する。本実施例は、第一実施例におけるフィルタの形状が一つのパラメータT(n)で表される場合で、特にローパスフィルタである場合、すなわちフィルタ出力y(n)が
(Third embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment is a case where the shape of the filter in the first embodiment is represented by one parameter T (n), particularly when it is a low-pass filter, that is, the filter output y (n) is
パス容量増減判断の対象としているトラヒックが、特に低周波成分に非ランダム成分を有する場合に、ローパスフィルタにおけるカットオフ周波数1/T(n)を逐次補正することで、その非ランダム成分をフィルタ操作により分離することが可能である。
When the traffic that is subject to path capacity increase / decrease judgment has a non-random component in the low-frequency component, filter the non-random component by sequentially correcting the
また、このように補正するべきトラヒックが一つである場合は、第一実施例のような多くのパラメータを逐次補正する場合と比べ、その演算量は軽減され、より短時間での補正が実現できる。 In addition, when there is only one traffic to be corrected in this way, the amount of calculation is reduced compared to the case where many parameters are sequentially corrected as in the first embodiment, and correction in a shorter time is realized. it can.
同様の効果は第二実施例でも得られるが、第二実施例ではその都度平均を算出するために必要となる過去データの数が変化するので、フィルタ操作を実現するためには常に多くの過去データを保持する必要がある。 The same effect can be obtained in the second embodiment, but in the second embodiment, the number of past data necessary for calculating the average changes each time. You need to retain the data.
一方で本実施例における図7のフィルタ操作 On the other hand, the filter operation of FIG.
このとき、このフィルタ操作を実現するために必要な過去データはy(n−1)の一つとなる。このように本実施例では第二実施例とは異なり、フィルタ操作のために多くの過去データを保持する必要がないという利点がある。パス通信装置の各機能部で行われる処理は、デジタルフィルタ部2”を除いて、第一実施例と同様である。
At this time, the past data necessary for realizing this filter operation is one of y (n−1). Thus, unlike the second embodiment, this embodiment has an advantage that it is not necessary to store a lot of past data for the filter operation. The processing performed by each functional unit of the path communication device is the same as that of the first embodiment except for the
以下では、デジタルフィルタ部2”の動作について説明する。まず、実測データx(n)から、トラヒックのランダム成分の特徴σs(n)を算出する。次に、フィルタ出力データy(n)に対する実測データx(n)の標準偏差σd(n)を算出する。本実施例では、この標準偏差がフィルタ操作の影響を反映した、トラヒックのランダム成分の特徴となる。
Hereinafter, the operation of the
次に、それぞれの方法で算出したランダム成分の特徴σs(n)、σd(n)から、パラメータT(n)に対する補正値ΔT(n)を算出する。この補正値ΔT(n)はパラメータ保持部8に保持される。次に、その補正値を基に、最新のパラメータT(n+1)を決定する。 Next, a correction value ΔT (n) for the parameter T (n) is calculated from the features σ s (n) and σ d (n) of the random components calculated by the respective methods. This correction value ΔT (n) is held in the parameter holding unit 8. Next, the latest parameter T (n + 1) is determined based on the correction value.
なお、図8の例は、フィルタ操作が In the example of FIG. 8, the filter operation is
図7および図8におけるフィルタ操作の差異による効果については、図3および図4におけるフィルタ操作の差異による効果と同様である。 The effect due to the difference in filter operation in FIGS. 7 and 8 is the same as the effect due to the difference in filter operation in FIGS.
(第四実施例)
本発明の第四実施例を、図9を参照して説明する。本実施例は、TDMパスのように、パスa本のときに、トラヒック観測部1における実測データがパスa本を通過するトラヒックの総和であるときの、パス容量増加判断部3およびパス容量減少判断部4の動作を示す実施例である。
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the path capacity
パス容量の増減は、デジタルフィルタ部2にて算出された、トラヒックの非ランダム成分を表すフィルタ出力y(n)と、y(n)に対する実測データx(n)の標準偏差σd(n)を基に、パス容量増加判断部3(S1)およびパス容量減少判断部4(S2)にて行われる。
The increase / decrease of the path capacity is calculated by the
以下では、パス容量の増減単位をL、リンクの最大容量をMとし、M=bL(bは自然数)とする。また、aはb未満の自然数とする。 Hereinafter, the path capacity increase / decrease unit is L, the maximum link capacity is M, and M = bL (b is a natural number). A is a natural number less than b.
まず、パス容量増加判断部3にて、y(n)、σd(n)が、
y(n)+pσd(n)>aL
を満足しているか否かを調べる(S1)。ここで、上式を満足していれば、パス容量変更指示部5にパス容量増加の指示を出し(S3)、y(n)、σd(n)に対する動作を終了する。上式を満足していなければ(S1)、続いて、パス容量減少判断部4にて、
y(n)+qσd(n)<aL
を満足しているか否かを調べる(S2)。ここで、上式を満足していれば(S2)、パス容量変更指示部5にパス容量減少の指示を出し(S4)、y(n)、σd(n)に対する動作を終了する。上式を満足していなければ(S2)、パス容量変更指示部5にパス容量変更の指示を出さずに(S5)、y(n)、σd(n)に対する動作を終了する。ここで、p、qは任意の実数である。
First, in the path capacity
y (n) + pσ d (n)> aL
Is checked (S1). If the above expression is satisfied, an instruction to increase the path capacity is issued to the path capacity change instruction unit 5 (S3), and the operation for y (n) and σ d (n) is terminated. If the above equation is not satisfied (S1), then, at the path capacity
y (n) + qσ d (n) <aL
Is checked (S2). If the above equation is satisfied (S2), an instruction to decrease the path capacity is issued to the path capacity change instruction unit 5 (S4), and the operation for y (n) and σ d (n) is terminated. If the above equation is not satisfied (S2), the path capacity
なお、増加判断に用いるy(n)と、減少判断に用いるy(n)とを、それぞれ異なるフィルタを用いたデジタルフィルタ処理により算出する場合も考えられる。例としては、増加判断に用いるy(n)は可変パラメータT(n)を持つローパスフィルタによるデジタルフィルタ処理により算出し、減少判断に用いるy(n)は固定パラメータTを持つローパスフィルタによるデジタルフィルタ処理により算出する、といった場合が挙げられる。 It is also conceivable that y (n) used for increase determination and y (n) used for decrease determination are calculated by digital filter processing using different filters. As an example, y (n) used for increase determination is calculated by a digital filter process using a low-pass filter having a variable parameter T (n), and y (n) used for decrease determination is a digital filter using a low-pass filter having a fixed parameter T. For example, it is calculated by processing.
(第五実施例)
本発明の第五実施例を、図10を参照して説明する。本実施例は、波長パスのように、トラヒック観測部1における実測データがパス1本毎のトラヒック量であるときの、パス容量増加判断部3およびパス容量減少判断部4の動作を示す実施例である。
(Fifth embodiment)
A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the operation of the path capacity
パス容量の増減は、デジタルフィルタ部2にて算出された、トラヒックの非ランダム成分を表すフィルタ出力y(n)と、y(n)に対する実測データx(n)の標準偏差σd(n)とを基に、パス容量増加判断部3(S10)およびパス容量減少判断部4(S11)にて行われる。以下では、パス容量の増減単位をL、リンクの最大容量をMとし、M=bL(bは自然数)とする。また、aはb未満の自然数とする。
The increase / decrease of the path capacity is calculated by the
まず、パス容量増加判断部3にて、a本のパスいずれかにおいて、y(n)、σd(n)が、
y(n)+pσd(n)>L
を満足しているか否かを調べる(S10)。ここで、1本でも、上式を満足しているパスが存在するならば、パス容量変更指示部5にパス容量増加の指示を出し(S12)、y(n)、σd(n)に対する動作を終了する。1本も上式を満足しているパスが存在しなければ(S12)、続いて、パス容量減少判断部4の動作へ移る。
First, in the path capacity
y (n) + pσ d (n)> L
Is checked (S10). Here, if even one path satisfies the above equation, the path capacity
パス容量減少判断部4にて、a本のパス全てにおいて、
y(n)+qσd(n)<L
を満足しているか否かを調べる(S11)。ここで、全てのパスが上式を満足していれば(S11)、パス容量変更指示部5にパス容量減少の指示を出し(S13)、y(n)、σd(n)に対する動作を終了する。1本でも上式を満足していないパスが存在するならば、パス容量変更指示部5にパス容量変更の指示を出さずに(S14)、y(n)、σd(n)に対する動作を終了する。ここで、p、qは任意の実数である。
In the path capacity
y (n) + qσ d (n) <L
Is checked (S11). Here, if all the paths satisfy the above equation (S11), the path capacity
なお、増加判断に用いるy(n)と、減少判断に用いるy(n)とを、それぞれ異なるフィルタを用いたデジタルフィルタ処理により算出する場合も考えられる。例としては、増加判断に用いるy(n)は可変パラメータT(n)を持つローパスフィルタによるデジタルフィルタ処理により算出し、減少判断に用いるy(n)は固定パラメータTを持つローパスフィルタによるデジタルフィルタ処理により算出する、といった場合が挙げられる。 It is also conceivable that y (n) used for increase determination and y (n) used for decrease determination are calculated by digital filter processing using different filters. As an example, y (n) used for increase determination is calculated by a digital filter process using a low-pass filter having a variable parameter T (n), and y (n) used for decrease determination is a digital filter using a low-pass filter having a fixed parameter T. For example, it is calculated by processing.
(第六実施例)
第六実施例は、汎用の情報処理装置にインストールすることにより、その汎用の情報処理装置に、本実施例のパス通信装置に相応する機能を実現させるプログラムである。
(Sixth embodiment)
The sixth embodiment is a program that, when installed on a general-purpose information processing apparatus, causes the general-purpose information processing apparatus to realize functions corresponding to the path communication apparatus of the present embodiment.
本実施例のプログラムは記録媒体に記録されることにより、前記汎用の情報処理装置は、この記録媒体を用いて本実施例のプログラムをインストールすることができる。あるいは、本実施例のプログラムを保持するサーバからネットワークを介して直接前記汎用の情報処理装置に本実施例のプログラムをインストールすることもできる。 By recording the program of this embodiment on a recording medium, the general-purpose information processing apparatus can install the program of this embodiment using this recording medium. Alternatively, the program of this embodiment can be installed directly on the general-purpose information processing apparatus via a network from a server holding the program of this embodiment.
これにより、汎用の情報処理装置を用いて、本実施例のパス通信装置に相応する機能を実現することができる。 Thereby, a function corresponding to the path communication apparatus of the present embodiment can be realized using a general-purpose information processing apparatus.
なお、本実施例のプログラムは、汎用の情報処理装置によって直接実行可能なものだけでなく、ハードディスクなどにインストールすることによって実行可能となるものも含む。また、圧縮されたり、暗号化されたりしたものも含む。 The program of this embodiment includes not only a program that can be directly executed by a general-purpose information processing apparatus but also a program that can be executed by installing it on a hard disk or the like. Also included are those that are compressed or encrypted.
本発明によれば、インターネットなどのトラヒックの発生パターンがモデル化しにくいネットワークにおいてもトラヒックロスを最小限に抑えることができるため、ネットワークのユーザおよび運営事業者の双方にとって利用価値は大きい。 According to the present invention, traffic crossing can be suppressed to a minimum even in a network such as the Internet where it is difficult to model traffic generation patterns, so that the utility value is great for both network users and operators.
1 トラヒック観測部
2、2’、2” デジタルフィルタ部
3 パス容量増加判断部
4 パス容量減少判断部
5 パス容量変更指示部
6 実測データ保持部
7 フィルタ係数保持部
8 パラメータ保持部
DESCRIPTION OF
Claims (19)
パスが伝達するトラヒック量をサンプリングによって離散時間のトラヒックとして観測するトラヒック観測ステップと、
前記トラヒック観測ステップにより観測されたトラヒック量を基にパス容量増加判断を行うパス容量増加判断ステップと、
前記トラヒック観測ステップにより観測されたトラヒック量を基にパス容量減少判断を行う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前記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ヒック量に応じて当該パス通信網内におけるパス容量を変更するパス容量増減判断方法であって、
前記パス容量増加判断ステップおよび前記パス容量減少判断ステップでは、前記トラヒック観測ステップによる過去の実測データを基にデジタルフィルタ操作を行うことにより、前記実測データがランダムなトラヒックバラツキを示す場合においても、ランダム成分を除去することでトラヒックの増加傾向または減少傾向を抽出し、ランダム成分をマージンとして扱い、
前記トラヒックを、ランダム成分と非ランダム成分とからなるトラヒックと仮定したとき、前記パス容量増加判断ステップおよび前記パス容量減少判断ステップは、
前記トラヒックと過去の実測データとの相関から前記トラヒックのランダム成分の特徴を抽出する第一のステップと、
実測データにデジタルフィルタ操作を施すことにより、トラヒックの非ランダム成分を算出する第二のステップと、
実測データと、前記第二のステップにより算出したトラヒックの非ランダム成分とに基づいて、デジタルフィルタ操作の影響を反映したトラヒックのランダム成分の特徴を抽出する第三のステップと、
前記第一および第三のステップからそれぞれ得られたトラヒックのランダム成分の特徴を基に、フィルタ操作の演算を補正する第四のステップと、
この第四のステップにより得られたフィルタ操作の演算の補正値を基に、次の実測データに対して施すべき、最新のデジタルフィルタ操作の演算を決定する第五のステップと
を実行し、
実測データを取得する毎に、前記第一から第五のステップを繰り返し実行することによりトラヒックの増加傾向または減少傾向を逐次抽出する
ことを特徴とするパス容量増減方法。 A path communication device that provides a communication path by path,
A traffic observation step of observing the amount of traffic transmitted by the path as discrete-time traffic by sampling;
A path capacity increase determination step for determining a path capacity increase based on the traffic amount observed in the traffic observation step;
A path capacity decrease determination step for performing a path capacity decrease determination based on the traffic amount observed in the traffic observation step;
And a path capacity change instruction step for instructing an increase or decrease in the path capacity based on the determination results of the path capacity increase determination step and the path capacity decrease determination step, and according to the traffic volume transmitted by the path. A path capacity increase / decrease determination method for changing a path capacity in the path communication network,
In the path capacity increase determination step and the path capacity decrease determination step, a digital filter operation is performed based on the past actual measurement data in the traffic observation step, so that even when the actual measurement data shows random traffic variations, random extracting an increasing trend or decreasing trend of traffic in the removal of components, it treats the random component as a margin,
When the traffic is assumed to be traffic composed of a random component and a non-random component, the path capacity increase determination step and the path capacity decrease determination step include:
A first step of extracting features of random components of the traffic from a correlation between the traffic and past measured data;
A second step of calculating a non-random component of traffic by applying a digital filter operation to the measured data;
A third step of extracting the characteristics of the random component of the traffic reflecting the influence of the digital filter operation based on the measured data and the non-random component of the traffic calculated in the second step;
A fourth step of correcting the calculation of the filter operation based on the characteristics of the random components of the traffic obtained from the first and third steps,
A fifth step of determining the latest digital filter operation calculation to be performed on the next actual measurement data based on the correction value of the filter operation calculation obtained in the fourth step;
Run
A path capacity increasing / decreasing method characterized by sequentially extracting an increasing tendency or decreasing tendency of traffic by repeatedly executing the first to fifth steps each time when actual measurement data is acquired .
前記パス容量増加判断ステップおよび前記パス容量減少判断ステップにおける前記デジタルフィルタ操作は、
j個の実測データのうち、時間的に連続する二つの実測データから
最新のフィルタ出力データをy(n)とし、
フィルタ出力データy(l)と、実測データx(l)とを基に、
前記第六および第八のステップのそれぞれで算出したランダム成分の特徴σs、piを基に、
Δwi(n)=α(pi(n)+σs 2(n)δ0i)
(但し、kは任意の整数、i=0、1、…、k、δはクロネッカーデルタ、αは実数)
によりフィルタ係数w0(n)、w1(n)、…、wk(n)の補正値Δw0(n)、Δw1(n)、…、Δwk(n)を求める第九のステップと、
補正値を考慮した最新のフィルタを
wi(n+1)=wi(n)+Δwi(n) (但し、i=0、1、…、k)
として構成する第十のステップと
を有する請求項1記載のパス容量増減方法。 When the past j actual measurement data are traced back to x (n−1), x (n−2),..., X (n−j),
The digital filter operation in the path capacity increase determination step and the path capacity decrease determination step includes:
From two actual measurement data that are continuous in time among j actual measurement data
Let y (n) be the latest filter output data,
Based on the filter output data y (l) and the actual measurement data x (l),
Based on the characteristics σ s and p i of the random component calculated in each of the sixth and eighth steps,
Δw i (n) = α (p i (n) + σ s 2 (n) δ 0i )
(Where k is an arbitrary integer, i = 0, 1,..., K, δ is a Kronecker delta, α is a real number)
Filter coefficients w 0 (n), w 1 (n) by, ..., the correction value [Delta] w of w k (n) 0 (n ), Δw 1 (n), ..., the ninth step of obtaining a Δw k (n) When,
The latest filter in consideration of the correction value is w i (n + 1) = w i (n) + Δw i (n) (where i = 0, 1,..., K)
Path capacity controller method according to claim 1, further comprising a tenth step of configuring a.
前記パス容量増加判断ステップおよび前記パス容量減少判断ステップにおける前記デジタルフィルタ操作は、
j個の実測データのうち、時間的に連続する二つの実測データから
最新のフィルタ出力データをy(n)とし、
フィルタ出力データy(l)と、実測データx(l)とを基に、
前記第十一および第十三のステップのそれぞれで算出したランダム成分の特徴σs、piを基に、
Δwi(n)=αpi(n)
(但し、kは任意の整数、i=0、1、…、k、αは実数)
によりフィルタ係数w0(n)、w1(n)、…、wk(n)の補正値Δw0(n)、Δw1(n)、…、Δwk(n)を求める第十四のステップと、
補正値を考慮した最新のフィルタを
wi(n+1)=wi(n)+Δwi(n) (但し、i=0、1、…、k)
として構成する第十五のステップと
を有する請求項1記載のパス容量増減方法。 When the past j actual measurement data are traced back to x (n−1), x (n−2),..., X (n−j),
The digital filter operation in the path capacity increase determination step and the path capacity decrease determination step includes:
From two actual measurement data that are continuous in time among j actual measurement data
Let y (n) be the latest filter output data,
Based on the filter output data y (l) and the actual measurement data x (l),
Based on the characteristics σ s and p i of the random component calculated in each of the eleventh and thirteenth steps,
Δw i (n) = αp i (n)
(Where k is an arbitrary integer, i = 0, 1,..., K, α are real numbers)
, The filter coefficients w 0 (n), w 1 (n) by ..., the correction value [Delta] w of w k (n) 0 (n ), Δw 1 (n), ..., 14th seeking Δw k (n) Steps,
The latest filter in consideration of the correction value is w i (n + 1) = w i (n) + Δw i (n) (where i = 0, 1,..., K)
The path capacity increasing / decreasing method according to claim 1, further comprising :
y(n)+p・σd(n)>aL (aはb未満の自然数、pは正の実数)
の場合にパスを増設し、
y(n)+q・σd(n)<(a−1)L (qはp以上の正の実数)
の場合にパスを減設する
請求項1ないし7のいずれかに記載のパス容量増減方法。 In the path capacity increase determination step and the path capacity decrease determination step, when the capacity of the path increase / decrease unit is L and the maximum capacity of the link is M, M = bL (b is a natural number), and the path a When the actual measurement data in the traffic observation step at the time of the book is the sum of the traffic passing through the path a,
y (n) + p · σ d (n)> aL (a is a natural number less than b, p is a positive real number)
In the case of
y (n) + q · σ d (n) <(a−1) L (q is a positive real number greater than or equal to p)
The path capacity increasing / decreasing method according to any one of claims 1 to 7 , wherein a path is reduced in the case of.
既設のパス本数がaのとき、
y(n)+p・σd(n)>L (pは正の実数)
の場合にパスを増設し、
a本のパスの全てにおいて、
y(n)+q・σd(n)<L (qはp以上の正の実数)
の場合にパスを減設する
請求項1ないし7のいずれかに記載のパス容量増減方法。 In the path capacity increase determination step and the path capacity decrease determination step, when the capacity of the path increase / decrease unit is L and the maximum capacity of the link is M, M = bL (b is a natural number), and the traffic When the measured data in the observation step is the traffic volume for each path,
When the number of existing paths is a,
y (n) + p · σ d (n)> L (p is a positive real number)
In the case of
In all a passes,
y (n) + q · σ d (n) <L (q is a positive real number greater than or equal to p)
The path capacity increasing / decreasing method according to any one of claims 1 to 7 , wherein a path is reduced in the case of.
このトラヒック観測手段により観測されたトラヒック量と過去の実測データとに基づきトラヒックの非ランダム成分を表すフィルタ出力データおよびこのフィルタ出力データに対する前記トラヒック量の標準偏差を算出するデジタルフィルタ手段と、
前記フィルタ出力データおよび前記標準偏差に基づき、トラヒックの増加傾向を逐次抽出するパス容量増加判断手段と、
前記フィルタ出力データおよび前記標準偏差に基づき、トラヒックの減少傾向を逐次抽出するパス容量減少判断手段と、
前記パス容量増加判断手段または前記パス容量減少判断手段の判断結果に基づきパス容量増減を行うパス容量変更指示手段と
を備え、
前記デジタルフィルタ手段は、
前記トラヒック観測手段により観測されたトラヒック量と過去の実測データとの相関からトラヒックのランダム成分の特徴を抽出すると共に、前記トラヒック量にデジタルフィルタ操作を施すことにより、トラヒックの非ランダム成分を表すフィルタ出力データを算出し、このフィルタ出力データと前記トラヒック量とからランダム成分の特徴を抽出し、これら二つの異なる方法で抽出したランダム成分の特徴を基に、デジタルフィルタ操作における演算の補正値を算出し、この補正値に基づいて、次の実測データに対して施すデジタルフィルタ操作の演算を決定する動作を、前記トラヒック観測手段から実測データを取得する毎に繰り返し実行し、前記フィルタ出力データに対する前記トラヒック量の標準偏差を算出する手段を含む
ことを特徴とするパス通信装置。 A traffic observation means for sampling the traffic volume transmitted by the path and observing it as discrete-time traffic;
Filter output data representing non-random components of traffic based on the traffic amount observed by the traffic observation means and past measured data, and digital filter means for calculating a standard deviation of the traffic amount with respect to the filter output data;
Based on the filter output data and the standard deviation, path capacity increase determination means for sequentially extracting an increase tendency of traffic,
Based on the filter output data and the standard deviation, path capacity decrease determination means for sequentially extracting a traffic decrease tendency;
A path capacity change instructing means for increasing or decreasing a path capacity based on a determination result of the path capacity increase determining means or the path capacity decrease determining means ,
The digital filter means includes
A filter representing a non-random component of traffic by extracting features of a random component of traffic from a correlation between a traffic amount observed by the traffic observation means and past measured data, and applying a digital filter operation to the traffic amount. Calculates output data, extracts features of random components from the filter output data and the traffic volume, and calculates correction values for operations in digital filter operations based on the features of random components extracted by these two different methods Then, based on this correction value, the operation of determining the calculation of the digital filter operation to be performed on the next actual measurement data is repeatedly executed every time the actual measurement data is acquired from the traffic observation means, and the filter output data is Includes means to calculate standard deviation of traffic volume
A path communication device characterized by that .
前記デジタルフィルタ手段は、前記デジタルフィルタ操作のための手段として、j個の実測データのうち、時間的に連続する二つの実測データから
最新のフィルタ出力データをy(n)とし、
フィルタ出力データy(l)と、実測データx(l)とを基に、
前記特徴σs(n)を算出する手段および特徴piを算出する手段のそれぞれで算出したランダム成分の特徴σs、piを基に、
Δwi(n)=α(pi(n)+σs 2(n)δ0i)
(但し、kは任意の整数、i=0、1、…、k、δはクロネッカーデルタ、αは実数)
によりフィルタ係数w0(n)、w1(n)、…、wk(n)の補正値Δw0(n)、Δw1(n)、…、Δwk(n)を求める手段と、
補正値を考慮した最新のフィルタを
wi(n+1)=wi(n)+Δwi(n) (但し、i=0、1、…、k)
として構成する手段と
を含む請求項10記載のパス通信装置。 When the past j actual measurement data are traced back to x (n−1), x (n−2),..., X (n−j),
The digital filter means, as means for operating the digital filter, from two actually measured data that are temporally continuous from among the j actually measured data.
Let y (n) be the latest filter output data,
Based on the filter output data y (l) and the actual measurement data x (l),
Based on the random component features σ s and p i calculated by the means for calculating the feature σ s (n) and the means for calculating the feature p i , respectively,
Δw i (n) = α (p i (n) + σ s 2 (n) δ 0i )
(Where k is an arbitrary integer, i = 0, 1,..., K, δ is a Kronecker delta, α is a real number)
Filter coefficients w 0 (n), w 1 (n) by, ..., the correction value [Delta] w of w k (n) 0 (n ), Δw 1 (n), ..., and means for determining the [Delta] w k (n),
The latest filter in consideration of the correction value is w i (n + 1) = w i (n) + Δw i (n) (where i = 0, 1,..., K)
The path communication device according to claim 10 , comprising: means configured as:
前記デジタルフィルタ手段は、前記デジタルフィルタ操作のための手段として、j個の実測データのうち、時間的に連続する二つの実測データから
最新のフィルタ出力データをy(n)とし、
フィルタ出力データy(l)と、実測データx(l)とを基に、
前記特徴σs(n)を算出する手段および特徴piを算出する手段のそれぞれで算出したランダム成分の特徴σs、piを基に、
Δwi(n)=αpi
(但し、kは任意の整数、i=0、1、…、k、αは実数)
によりフィルタ係数w0(n)、w1(n)、…、wk(n)の補正値Δw0(n)、Δw1(n)、…、Δwk(n)を求める手段と、
補正値を考慮した最新のフィルタを
wi(n+1)=wi(n)+Δwi(n) (但し、i=0、1、…、k)
として構成する手段と
を含む請求項10記載のパス通信装置。 When the past j actual measurement data are traced back to x (n−1), x (n−2),..., X (n−j),
The digital filter means, as means for operating the digital filter, from two actually measured data that are temporally continuous from among the j actually measured data.
Let y (n) be the latest filter output data,
Based on the filter output data y (l) and the actual measurement data x (l),
Based on the random component features σ s and p i calculated by the means for calculating the feature σ s (n) and the means for calculating the feature p i , respectively,
Δw i (n) = αp i
(Where k is an arbitrary integer, i = 0, 1,..., K, α are real numbers)
Filter coefficients w 0 (n), w 1 (n) by, ..., the correction value [Delta] w of w k (n) 0 (n ), Δw 1 (n), ..., and means for determining the [Delta] w k (n),
The latest filter in consideration of the correction value is w i (n + 1) = w i (n) + Δw i (n) (where i = 0, 1,..., K)
The path communication apparatus according to claim 10 , comprising means configured as:
y(n)+p・σd(n)>aL (aはb未満の自然数、pは正の実数)
の場合にパスを増設し、
y(n)+q・σd(n)<(a−1)L (qはp以上の正の実数)
の場合にパスを減設する手段を含む
請求項10ないし16のいずれかに記載のパス通信装置。 The path capacity increase determination means and the path capacity decrease determination means have M = bL (b is a natural number), where L is the capacity of the path increase / decrease unit and M is the maximum capacity of the link, and the path a When the actual measurement data in the traffic observation means at the time of the book is the sum of the traffic passing through the path a,
y (n) + p · σ d (n)> aL (a is a natural number less than b, p is a positive real number)
In the case of
y (n) + q · σ d (n) <(a−1) L (q is a positive real number greater than or equal to p)
Path communication apparatus according to any one of claims 10 to 16 including means for degrowth paths in case of.
既設のパス本数がaのとき、
y(n)+p・σd(n)>L (pは正の実数)
の場合にパスを増設し、a本のパスの全てにおいて、
y(n)+q・σd(n)<L (qはp以上の正の実数)
の場合にパスを減設する手段を含む
請求項10ないし16のいずれかに記載のパス通信装置。 The path capacity increase determination means and the path capacity decrease determination means have M = bL (b is a natural number), where L is the capacity of the path increase / decrease unit and M is the maximum capacity of the link, and the traffic When the measured data in the observation means is the traffic volume for each path,
When the number of existing paths is a,
y (n) + p · σ d (n)> L (p is a positive real number)
In the case of, increase the number of paths, and in all the a paths,
y (n) + q · σ d (n) <L (q is a positive real number greater than or equal to p)
Path communication apparatus according to any one of claims 10 to 16 including means for degrowth paths in case of.
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