JP4956380B2 - 通信帯域算出装置、方法、およびプログラム - Google Patents
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Description
本発明は、通信技術に関し、特に複数の回線から発生するトラヒックを１つの通信パスで転送する際に必要となる通信帯域を算出する技術に関する。
一般に、利用者に対して通信サービスを提供する際、各利用者が行う個々の通信を１つの通信パスに重畳してネットワーク内を転送することにより、ネットワーク資源の有効利用が図られている。
このようなネットワーク構成では、将来の目標時点において通信パスで発生するトラヒックを予測して、通信パスで必要となる通信帯域を算出し、この通信帯域に基づき通信パスさらにはネットワークを設計する必要がある。
このようなネットワーク構成では、将来の目標時点において通信パスで発生するトラヒックを予測して、通信パスで必要となる通信帯域を算出し、この通信帯域に基づき通信パスさらにはネットワークを設計する必要がある。
従来、このような通信パスの通信帯域を予測する方法として、対象となる通信パスについて所定の観測期間において観測した時系列トラヒック情報に基づいて、将来の目標時点における通信帯域を予測する技術（例えば、非特許文献１，２など参照）が提案されている。
また、対象となる通信パスで観測した時系列トラヒック情報に、当該ネットワークを利用する利用者の人口構成、世帯属性、さらには事業所属性などの変化を示す環境情報を加えて、将来の目標時点における通信帯域を予測する技術（例えば、非特許文献３，４など参照）が提案されている。
また、対象となる通信パスで観測した時系列トラヒック情報に、当該ネットワークを利用する利用者の人口構成、世帯属性、さらには事業所属性などの変化を示す環境情報を加えて、将来の目標時点における通信帯域を予測する技術（例えば、非特許文献３，４など参照）が提案されている。
川野弘道 他、「マクロ分析のためのトラヒック予測方法とその評価」、電子情報通信学会論文誌、Vol.J82-B,No.6、pp1107-1114、1999年6月
上田徹 他、「電気通信における時系列解析法の応用」、オペレーションズ・リサーチ、Vol.34,No.10、pp530-534、1989年10月号
星合擁湖 他、「通話量に関する重回帰モデルの検討」、1992年電子情報通信学会秋季大会、 B-503、p3-169、1992年
上田徹 他、「統計的手法に基づく通信利用同行の分析」、NTT R&D、 Vol.40,No.12、p1599-1606、1991年
David E.McDysan, Darren L. Spohn著、村田正幸訳、「ＡＴＭネットワーク」、科学技術出版、pp457-459
深谷、「An Optimal Route Computation Method for GMPLS Survivable Network with a Tabu Search Algorithm for the Weighted Constraint Satisfaction Problem」、Networks2006
しかしながら、このような従来技術では、観測期間において予測対象となる通信パスで観測したトラヒック情報、さらには当該ネットワークを利用する利用者に関する環境情報に基づいて通信パスの通信帯域を予測しているため、当該通信パス上で発生する個々の回線の具体的なトラヒック変動要素については考慮されておらず、将来の設計目標時点における通信パスの通信帯域を正確に算出できないという問題点があった。
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、個々のトラヒック変動要素を考慮して、より正確に通信パスの通信帯域を算出できる通信帯域算出装置、方法、およびプログラムを提供することを目的としている。
このような目的を達成するために、本発明にかかる通信帯域算出装置は、複数の回線から発生するトラヒックを並列的に転送する１つの対象通信パスから観測された、回線ごとのトラヒック量の時系列変化を示す観測データを記憶する記憶部と、この記憶部の観測データに基づいて、回線のトラヒック量を変動させる複数の変動要素ごとに、当該変動要素に応じた変動要素通信帯域を算出し、得られた変動要素通信帯域を集計することにより、将来の目標時点において当該対象通信パスに必要となる目標通信帯域を算出する演算処理部とを備え、演算処理部は、既存回線トラヒック量を転送するために必要な既存回線通信帯域、新規回線で発生する新規回線トラヒック量を転送するのに必要な新規回線通信帯域、および短期間で発生するバースト的なトラヒック量に応じた短期間変動通信帯域のうち、少なくともいずれか１つと、障害発生に応じて他の通信パスから対象通信パスへ迂回するトラヒック量に応じた迂回増分通信帯域とを、変動要素通信帯域として算出する。
この際、演算処理部の具体例として、記憶部から読み出した観測データに基づいて通信パス上のすべての既存回線から目標時点に発生する既存回線トラヒック量を推定し、この推定結果に基づいて目標時点に当該既存回線トラヒック量を転送するために必要な既存回線通信帯域を算出する既存回線帯域算出部を備えてもよい。
また、演算処理部の具体例として、記憶部から読み出した観測データと記憶部から読み出した新規回線データに含まれる各新規回線の通信帯域とに基づいて、目標時点にこれら新規回線で発生する新規回線トラヒック量を転送するのに必要な新規回線通信帯域を算出する新規回線帯域算出部を備えてもよい。
また、既存回線帯域算出部で、観測データに含まれるすべての既存回線分の合計トラヒック量の時系列変化に基づいて近似関数予測を行うことにより目標時点における既存回線トラヒック量を推定し、この既存回線トラヒック量を合計トラヒック量の標準偏差に応じて補正することにより既存回線通信帯域を算出するようにしてもよい。
また、本発明にかかる他の通信帯域算出装置は、複数の回線から発生するトラヒックを並列的に転送する１つの対象通信パスから観測された、回線ごとのトラヒック量の時系列変化を示す観測データを記憶する記憶部と、この記憶部の観測データに基づいて、回線のトラヒック量を変動させる複数の変動要素ごとに、当該変動要素に応じた変動要素通信回線帯域を算出し、得られた変動要素通信回線帯域を集計することにより、将来の目標時点において当該対象通信パスに必要となる目標通信帯域を算出する演算処理部とを備え、演算処理部で、既存回線トラヒック量を転送するために必要な既存回線通信帯域、新規回線で発生する新規回線トラヒック量を転送するのに必要な新規回線通信帯域、短期間で発生するバースト的なトラヒック量に応じた短期間変動通信帯域、および障害発生に応じて他の通信パスから対象通信パスへ迂回するトラヒック量に応じた迂回増分通信帯域のうち、いずれか複数または全部を変動要素通信帯域として算出し、さらに、演算処理部に、記憶部から読み出した観測データと記憶部から読み出した新規回線データに含まれる各新規回線の通信帯域とに基づいて、目標時点にこれら新規回線で発生する新規回線トラヒック量を転送するのに必要な新規回線通信帯域を算出する新規回線帯域算出部を備え、この新規回線帯域算出部で、観測データから各既存回線の通信帯域ごとに当該既存回線で発生するトラヒック量の確率密度関数からなる既存回線トラヒック分布を算出し、新規回線データに含まれる各新規回線の通信帯域に対応する既存回線トラヒック分布を、これら新規回線についてたたみ込み演算を行うことにより、これらすべての新規回線分の合計トラヒック量の確率密度関数からなる合計トラヒック分布を算出し、この合成トラヒック分布から得られ累積確率が所望の水準となる合計トラヒック量を新規回線通信帯域として算出する。
また、本発明にかかる通信帯域算出方法は、記憶部と演算処理部とを備えた通信帯域算出装置で用いられ、複数の回線から発生するトラヒックを並列的に転送する１つの対象通信パスから観測された、回線ごとのトラヒック量の時系列変化を示す観測データに基づいて、将来の目標時点において当該対象通信パスに必要となる目標通信帯域を算出する通信帯域算出方法であって、複数の回線から発生するトラヒックを並列的に転送する１つの対象通信パスから観測された、回線ごとのトラヒック量の時系列変化を示す観測データを記憶部で記憶するステップと、演算処理部により、記憶部の観測データに基づいて、既存回線トラヒック量を転送するために必要な既存回線通信帯域、新規回線で発生する新規回線トラヒック量を転送するのに必要な新規回線通信帯域、および短期間で発生するバースト的なトラヒック量に応じた短期間変動通信帯域のうち、少なくともいずれか１つと、障害発生に応じて他の通信パスから対象通信パスへ迂回するトラヒック量に応じた迂回増分通信帯域とを、回線のトラヒック量を変動させる複数の変動要素に応じた変動要素通信帯域として算出するステップと、演算処理部により、得られた変動要素通信帯域を集計することにより目標通信帯域を算出するステップとを備えている。
また、本発明にかかるプログラムは、記憶部と演算処理部とを備え、複数の回線から発生するトラヒックを並列的に転送する１つの対象通信パスから観測された、回線ごとのトラヒック量の時系列変化を示す観測データに基づいて、将来の目標時点において当該対象通信パスに必要となる目標通信帯域を算出する通信帯域算出装置のコンピュータに、複数の回線から発生するトラヒックを並列的に転送する１つの対象通信パスから観測された、回線ごとのトラヒック量の時系列変化を示す観測データを記憶部で記憶するステップと、演算処理部により、記憶部の観測データに基づいて、既存回線トラヒック量を転送するために必要な既存回線通信帯域、新規回線で発生する新規回線トラヒック量を転送するのに必要な新規回線通信帯域、および短期間で発生するバースト的なトラヒック量に応じた短期間変動通信帯域のうち、少なくともいずれか１つと、障害発生に応じて他の通信パスから対象通信パスへ迂回するトラヒック量に応じた迂回増分通信帯域とを、回線のトラヒック量を変動させる複数の変動要素に応じた変動要素通信帯域として算出するステップと、演算処理部により、得られた変動要素通信帯域を集計することにより目標通信帯域を算出するステップとを実行させる。
本発明によれば、従来のような対象通信パスを取り巻く環境情報に基づく予測に比較して、より正確に目標通信帯域を算出することができる。このため、設計時に予め設定した将来の設計期間において、発生しうるトラヒック量を安定して充足させることが可能な対象通信パスを、精度良く設計することができる。
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかる通信帯域算出装置について説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる通信帯域算出装置の構成を示すブロック図である。
［第１の実施の形態］
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかる通信帯域算出装置について説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる通信帯域算出装置の構成を示すブロック図である。
この通信帯域算出装置１０は、全体としてサーバ装置やＰＣ端末などの情報処理装置からなり、複数の回線から発生するトラヒックを並列的に転送する１つの対象通信パスから観測された、これら回線ごとのトラヒック量の時系列変化を示す観測データや、当該対象通信パスを利用する新規回線の通信帯域を示す新規回線データに基づいて、将来の目標時点に当該通信パスで必要となる目標通信帯域を算出する機能を有している。
本実施の形態は、記憶部により、対象通信パスを利用する回線として目標時点までに新規に増加した新規回線の通信帯域を示す新規回線データを記憶し、演算処理部により、記憶部の観測データに基づいて、既存回線トラヒック量を転送するために必要な既存回線通信帯域、新規回線で発生する新規回線トラヒック量を転送するのに必要な新規回線通信帯域、および短期間で発生するバースト的なトラヒック量に応じた短期間変動通信帯域のうち、少なくともいずれか１つと、障害発生に応じて他の通信パスから対象通信パスへ迂回するトラヒック量に応じた迂回増分通信帯域とを、回線のトラヒック量を変動させる複数の変動要素に応じた変動要素通信帯域として算出し、得られた変動要素通信帯域を集計することにより目標通信帯域を算出する。
次に、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかる通信帯域算出装置の構成について詳細に説明する。
この通信帯域算出装置１０には、主な機能部として、通信Ｉ／Ｆ部１１、操作入力部１２、画面表示部１３、記憶部１４、および演算処理部１５が設けられており、これらが任意にデータ通信可能にデータバスＢを介して接続されている。
この通信帯域算出装置１０には、主な機能部として、通信Ｉ／Ｆ部１１、操作入力部１２、画面表示部１３、記憶部１４、および演算処理部１５が設けられており、これらが任意にデータ通信可能にデータバスＢを介して接続されている。
通信Ｉ／Ｆ部１１は、専用のデータ通信回路からなり、通信回線を介して外部装置とデータ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１５へ出力する機能を有している。
画面表示部１３は、ＬＣＤやＰＤＰなどの画面表示装置からなり、演算処理部１５からの指示に応じて、操作画面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。
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１５へ出力する機能を有している。
画面表示部１３は、ＬＣＤやＰＤＰなどの画面表示装置からなり、演算処理部１５からの指示に応じて、操作画面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。
記憶部１４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１５での処理に用いる各種処理情報およびプログラム１４Ｐを記憶する機能を有している。
プログラム１４Ｐは、演算処理部１５で実行されることにより、各種処理部を実現するプログラムであり、通信Ｉ／Ｆ部１１などのデータ入出力機能により、外部装置や記録媒体から予め読み込まれて記憶部１４へ保存される。
記憶部１４で記憶する主な処理情報として、観測データ１４Ａ、新規回線データ１４Ｂ、帯域算出用パラメータ１４Ｃ、および帯域算出結果１４Ｄがある。
プログラム１４Ｐは、演算処理部１５で実行されることにより、各種処理部を実現するプログラムであり、通信Ｉ／Ｆ部１１などのデータ入出力機能により、外部装置や記録媒体から予め読み込まれて記憶部１４へ保存される。
記憶部１４で記憶する主な処理情報として、観測データ１４Ａ、新規回線データ１４Ｂ、帯域算出用パラメータ１４Ｃ、および帯域算出結果１４Ｄがある。
観測データ１４Ａは、例えば数分間隔のサンプリング周期で、通信帯域算出対象となる対象通信パスに重畳されている回線ごとにトラヒック量を観測して得られた時系列データである。図２は、観測データの構成例である。ここでは、各回線の識別情報である回線ＩＤと、当該回線の回線通信帯域と、当該回線のトラヒック量の時系列変化を示すトラヒック量データとの組からなるエントリが登録されている。
新規回線データ１４Ｂは、観測データ１４Ａの観測終了時点から目標時点までの期間に、対象通信パスを新規に利用開始する新規回線に関するデータである。図３は、新規回線データの構成例である。ここでは、各新規回線の識別情報である回線ＩＤと、当該回線の回線通信帯域との組からなるエントリが登録されている。
新規回線データ１４Ｂは、観測データ１４Ａの観測終了時点から目標時点までの期間に、対象通信パスを新規に利用開始する新規回線に関するデータである。図３は、新規回線データの構成例である。ここでは、各新規回線の識別情報である回線ＩＤと、当該回線の回線通信帯域との組からなるエントリが登録されている。
帯域算出用パラメータ１４Ｃは、演算処理部１５での通信帯域算出処理に用いる各種パラメータである。
帯域算出結果１４Ｄは、演算処理部１５での通信帯域算出処理で得られた、目標時点における対象通信パスの通信帯域を示す算出結果である。
帯域算出結果１４Ｄは、演算処理部１５での通信帯域算出処理で得られた、目標時点における対象通信パスの通信帯域を示す算出結果である。
演算処理部１５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１４のプログラム１４Ｐを読み込んで実行することにより、上記ハードウェアとプログラムとを協働させて各種処理部を実現する機能を有している。
演算処理部１５で実現される主な処理部として、既存回線帯域算出部１５Ａ、新規回線帯域算出部１５Ｂ、短期間変動帯域算出部１５Ｃ、迂回増分帯域算出部１５Ｄ、および帯域集計部１５Ｅがある。
演算処理部１５で実現される主な処理部として、既存回線帯域算出部１５Ａ、新規回線帯域算出部１５Ｂ、短期間変動帯域算出部１５Ｃ、迂回増分帯域算出部１５Ｄ、および帯域集計部１５Ｅがある。
このうち、既存回線帯域算出部１５Ａ、新規回線帯域算出部１５Ｂ、短期間変動帯域算出部１５Ｃ、および迂回増分帯域算出部１５Ｄは、対象通信パスに重畳されている各回線のトラヒック量を変動させる複数の変動要素ごとに、当該変動要素に応じた変動要素通信帯域を算出する機能を有している。
既存回線帯域算出部１５Ａは、記憶部１４の観測データ１４Ａに基づき対象通信パスに重畳されているすべての既存回線のトラヒック量を合計した合計トラヒック量の近似関数式を導出する機能と、この近似関数式に基づき目標時点における既存回線トラヒック量を算出する機能と、これら合計トラヒック量の標準偏差に基づき目標時点における既存回線トラヒック量を補正することにより、変動要素通信帯域の１つとして、目標時点において既存回線トラヒック量を転送するために必要な既存回線通信帯域を算出する機能とを有している。
新規回線帯域算出部１５Ｂは、記憶部１４の観測データ１４Ａに基づき対象通信パスに重畳されている既存回線の回線通信帯域ごとに既存回線トラヒック分布を算出する機能と、得られた既存回線トラヒック分布に基づき記憶部１４の新規回線データ１４Ｂに含まれる新規回線全体の合成トラヒック分布を算出する機能と、所定信頼水準を満たす合成トラヒック分布の信頼区間に基づいて、変動要素通信帯域の１つとして、目標時点において新規回線で発生する新規回線トラヒック量を転送するのに必要な新規回線通信帯域を算出する機能とを有している。
短期間変動帯域算出部１５Ｃは、記憶部１４の観測データ１４Ａに基づいて、変動要素通信帯域の１つとして、観測データ１４Ａのサンプリング期間より短い期間で発生するバースト的なトラヒック量に応じた短期間変動通信帯域を算出する機能を有している。なお、短期間変動帯域算出部１５Ｃにおける短期間変動通信帯域の具体的な算出方法については、公知の算出技術（例えば、非特許文献５など参照）を利用すればよく、ここでの詳細な説明は省略する。
迂回増分帯域算出部１５Ｄは、変動要素通信帯域の１つとして、障害発生に応じて他の通信パスから対象通信パスへ迂回するトラヒック量に応じた迂回増分通信帯域を算出する機能を有している。なお、迂回増分帯域算出部１５Ｄにおける迂回増分通信帯域の算出方法については、例えば、対象通信パスの通信帯域のどの程度を迂回増分として見込むかを帯域算出用パラメータ１４Ｃで予め設定するなど、公知の算出技術（例えば、非特許文献６など参照）を利用すればよく、ここでの詳細な説明は省略する。
［第１の実施の形態の動作］
次に、図４を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかる通信帯域算出装置の動作について説明する。図４は、本発明の第１の実施の形態にかかる通信帯域算出装置の通信帯域算出処理を示すフローチャートである。
以下では、外部装置での観測により得られた観測データ１４Ａと、外部装置での推定処理により得られた新規回線データ１４Ｂとが、記憶部１４に予め保存されているものとする。
次に、図４を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかる通信帯域算出装置の動作について説明する。図４は、本発明の第１の実施の形態にかかる通信帯域算出装置の通信帯域算出処理を示すフローチャートである。
以下では、外部装置での観測により得られた観測データ１４Ａと、外部装置での推定処理により得られた新規回線データ１４Ｂとが、記憶部１４に予め保存されているものとする。
通信帯域算出装置１０の演算処理部１５は、操作入力部１２によりオペレータの処理開始操作が検出された場合、あるいは通信Ｉ／Ｆ部１１により外部装置から処理開始指示が受信された場合、図４の通信帯域算出処理を開始する。なお、以下のステップ１００〜１０３の処理順序については任意であり、並行して実行してもよい。
まず、演算処理部１５は、既存回線帯域算出部１５Ａにより、記憶部１４から読み出した観測データ１４Ａに基づいて、目標時点に対象通信パス上の既存回線全体から発生する既存回線トラヒック量を推定し、この推定結果に基づいて目標時点に当該既存回線トラヒック量を転送するために必要な既存回線通信帯域を算出する（ステップ１００）。
続いて、演算処理部１５は、新規回線帯域算出部１５Ｂにより、記憶部１４から読み出した観測データ１４Ａと新規回線データ１４Ｂとに基づいて、目標時点に当該新規回線全体から発生するトラヒック量を転送するために必要な新規回線通信帯域を算出する（ステップ１０１）。
続いて、演算処理部１５は、新規回線帯域算出部１５Ｂにより、記憶部１４から読み出した観測データ１４Ａと新規回線データ１４Ｂとに基づいて、目標時点に当該新規回線全体から発生するトラヒック量を転送するために必要な新規回線通信帯域を算出する（ステップ１０１）。
次に、演算処理部１５は、短期間変動帯域算出部１５Ｃにより、記憶部１４から読み出した観測データ１４Ａに基づいて、観測データ１４Ａのサンプリング周期より短い期間で発生するバースト的なトラヒック量に応じた短期間変動通信帯域を算出する（ステップ１０２）。
続いて、演算処理部１５は、迂回増分帯域算出部１５Ｄにより、障害発生に応じて他の通信パスから対象通信パスへ迂回するトラヒック量に応じた迂回増分通信帯域を算出する（ステップ１０３）。
続いて、演算処理部１５は、迂回増分帯域算出部１５Ｄにより、障害発生に応じて他の通信パスから対象通信パスへ迂回するトラヒック量に応じた迂回増分通信帯域を算出する（ステップ１０３）。
この後、演算処理部１５は、帯域集計部１５Ｅにより、既存回線帯域算出部１５Ａ、新規回線帯域算出部１５Ｂ、短期間変動帯域算出部１５Ｃ、迂回増分帯域算出部１５Ｄで算出された、既存回線通信帯域Ｖｅ、新規回線通信帯域Ｖｎ、短期間変動通信帯域Ｖｓ、および迂回増分通信帯域Ｖｄを集計することにより、目標時点において対象通信パスで必要となる回線通信帯域Ｖ＝Ｖｅ＋Ｖｎ＋Ｖｓ＋Ｖｄを算出し（ステップ１０４）、得られた回線通信帯域を帯域算出結果１４Ｄとして記憶部１４へ保存し、画面表示部１３で画面表示し、あるいは通信Ｉ／Ｆ部１１から外部装置へ送信する。これにより、一連の通信帯域算出処理が終了する。
本実施の形態では、変動要素通信帯域として算出した、既存回線通信帯域Ｖｅ、新規回線通信帯域Ｖｎ、短期間変動通信帯域Ｖｓ、および迂回増分通信帯域Ｖｄを集計することにより目標通信帯域Ｖを算出する場合を例として説明したが、これに限定されるものではなく、これら変動要素通信帯域のうち、いずれか複数または全部を変動要素通信帯域として算出して集計すればよい。
例えば、対象通信パスが新規に設計する通信パスの場合、前述した既存回線は存在しない。このため、このような場合には、既存回線通信帯域Ｖｅ以外の変動要素通信帯域を集計することにより目標通信帯域Ｖを算出すればよい。
一方、対象通信パスが新規回線を増設させない通信パスの場合、前述した新規回線は存在しない。このため、このような場合には、新規回線通信帯域Ｖｎ以外の変動要素通信帯域を集計することにより目標通信帯域Ｖを算出すればよい。
一方、対象通信パスが新規回線を増設させない通信パスの場合、前述した新規回線は存在しない。このため、このような場合には、新規回線通信帯域Ｖｎ以外の変動要素通信帯域を集計することにより目標通信帯域Ｖを算出すればよい。
また、短期間のトラヒック変動が小さい場合には、短期間変動通信帯域Ｖｓ以外の変動要素通信帯域を集計することにより目標通信帯域Ｖを算出すればよく、迂回増分によるトラヒック変動が小さい場合には、迂回増分通信帯域Ｖｄ以外の変動要素通信帯域を集計することにより目標通信帯域Ｖを算出すればよい。
［第１の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態では、対象通信パスで観測した各既存回線のトラヒック量の時系列変化を示す観測データに基づいて、既存回線トラヒック量を転送するために必要な既存回線通信帯域、新規回線で発生する新規回線トラヒック量を転送するのに必要な新規回線通信帯域、障害発生に応じて他の通信パスから対象通信パスへ迂回するトラヒック量に応じた迂回増分通信帯域、および短期間で発生するバースト的なトラヒック量に応じた短期間変動通信帯域のうち、いずれか複数または全部を変動要素通信帯域として算出して集計することにより、目標時点において対象通信パス全体で必要となる目標通信帯域を算出している。
このように、本実施の形態では、対象通信パスで観測した各既存回線のトラヒック量の時系列変化を示す観測データに基づいて、既存回線トラヒック量を転送するために必要な既存回線通信帯域、新規回線で発生する新規回線トラヒック量を転送するのに必要な新規回線通信帯域、障害発生に応じて他の通信パスから対象通信パスへ迂回するトラヒック量に応じた迂回増分通信帯域、および短期間で発生するバースト的なトラヒック量に応じた短期間変動通信帯域のうち、いずれか複数または全部を変動要素通信帯域として算出して集計することにより、目標時点において対象通信パス全体で必要となる目標通信帯域を算出している。
したがって、従来のような対象通信パスを取り巻く環境情報に基づく予測に比較して、より正確に目標通信帯域を算出することができる。このため、設計時に予め設定した将来の設計期間において、発生しうるトラヒック量を安定して充足させることが可能な対象通信パスを、精度良く設計することができる。
［第２の実施の形態］
次に、図５および図６を参照して、本発明の第２の実施の形態にかかる通信帯域算出装置について説明する。図５は、本発明の第２の実施の形態にかかる通信帯域算出装置での既存回線帯域算出処理を示すフローチャートである。図６は、既存回線帯域算出方法を示す説明図である。
次に、図５および図６を参照して、本発明の第２の実施の形態にかかる通信帯域算出装置について説明する。図５は、本発明の第２の実施の形態にかかる通信帯域算出装置での既存回線帯域算出処理を示すフローチャートである。図６は、既存回線帯域算出方法を示す説明図である。
本実施の形態では、第１の実施の形態にかかる通信帯域算出装置１０での具体的な既存回線帯域算出方法について、詳細に説明する。なお、この他の構成については、第１の実施の形態と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。
［既存回線帯域算出処理］
通信帯域算出装置１０の演算処理部１５は、図４のステップ１００において、既存回線帯域算出部１５Ａにより、図５の既存回線帯域算出処理を実行する。ここでは、図６に示すように、通信帯域算出の対象通信パスにおいて、回線ごとに当該回線のトラヒック量が観測開始時点である時刻ｔ0から観測終了時点である時刻ｔ1までの観測期間Ｔｘに計測され、この計測結果が観測データ１４Ａとして記憶部１４に予め保存されているものとする。また、既存回線帯域算出部１５Ａは、観測終了時点ｔ1を設計時点とし、観測期間Ｔｘに得られた観測データ１４Ａの線形近似式などの近似関数に基づいて、設計時点から設計期間Ｔｙを経た時刻ｔ2の目標時点における既存回線分の通信帯域を算出する。
通信帯域算出装置１０の演算処理部１５は、図４のステップ１００において、既存回線帯域算出部１５Ａにより、図５の既存回線帯域算出処理を実行する。ここでは、図６に示すように、通信帯域算出の対象通信パスにおいて、回線ごとに当該回線のトラヒック量が観測開始時点である時刻ｔ0から観測終了時点である時刻ｔ1までの観測期間Ｔｘに計測され、この計測結果が観測データ１４Ａとして記憶部１４に予め保存されているものとする。また、既存回線帯域算出部１５Ａは、観測終了時点ｔ1を設計時点とし、観測期間Ｔｘに得られた観測データ１４Ａの線形近似式などの近似関数に基づいて、設計時点から設計期間Ｔｙを経た時刻ｔ2の目標時点における既存回線分の通信帯域を算出する。
以下、既存回線帯域算出処理について詳細に説明する。
既存回線帯域算出部１５Ａは、まず、記憶部１４から観測データ１４Ａを読み出し（ステップ１１０）、これら観測データ１４Ａに含まれている各回線のトラヒック量を、それぞれの観測時刻ごとに合計し、対象通信パス全体におけるトラヒック量の時系列変化を示す合計トラヒック量Ｘ(ｔ)（但し、ｔ＝ｔ0〜ｔ1）を算出する（ステップ１１１）。
次に、既存回線帯域算出部１５Ａは、得られた合計トラヒック量Ｘ(ｔ)の近似関数式Ｙ(ｔ)を導出し（ステップ１１２）、この近似関数式に基づいて、目標時点ｔ2において既存回線全体から発生する既存回線トラヒック量Ｙ(ｔ2)を算出する（ステップ１１３）。
既存回線帯域算出部１５Ａは、まず、記憶部１４から観測データ１４Ａを読み出し（ステップ１１０）、これら観測データ１４Ａに含まれている各回線のトラヒック量を、それぞれの観測時刻ごとに合計し、対象通信パス全体におけるトラヒック量の時系列変化を示す合計トラヒック量Ｘ(ｔ)（但し、ｔ＝ｔ0〜ｔ1）を算出する（ステップ１１１）。
次に、既存回線帯域算出部１５Ａは、得られた合計トラヒック量Ｘ(ｔ)の近似関数式Ｙ(ｔ)を導出し（ステップ１１２）、この近似関数式に基づいて、目標時点ｔ2において既存回線全体から発生する既存回線トラヒック量Ｙ(ｔ2)を算出する（ステップ１１３）。
続いて、既存回線帯域算出部１５Ａは、合計トラヒック量Ｘ(ｔ)の標準偏差σを算出し（ステップ１１４）、この標準偏差σ、水準α、および設計期間ＴYから、次式（１）に基づいて、既存回線トラヒック量Ｙ(ｔ2)の推定変動トラヒック量ΔＹを算出する（ステップ１１５）。
次に、既存回線帯域算出部１５Ａは、既存回線トラヒック量Ｙ(ｔ2)と推定変動トラヒック量ΔＹとから、次式（２）に基づいて既存回線通信帯域Ｖｅを算出する（ステップ１１６）。
なお、水準αは、対象通信パスの帯域設計において、トラヒックの帯域充足性を示す水準であり、予め記憶部１４の帯域算出用パラメータ１４Ｃで指定されているものとする。
このようにして、既存回線帯域算出部１５Ａは、観測データ１４Ａに基づき既存回線通信帯域Ｖｅを算出し、一連の既存回線帯域算出処理を終了する。
このようにして、既存回線帯域算出部１５Ａは、観測データ１４Ａに基づき既存回線通信帯域Ｖｅを算出し、一連の既存回線帯域算出処理を終了する。
［第２の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、既存回線通信帯域を算出する際、観測データに含まれるすべての既存回線分の合計トラヒック量の時系列変化に基づいて近似関数予測を行うことにより目標時点における既存回線トラヒック量を推定し、この既存回線トラヒック量を合計トラヒック量の標準偏差に応じて補正することにより既存回線通信帯域を算出するようにしたので、極めて精度良く既存回線通信帯域を算出することが可能となる。
このように、本実施の形態は、既存回線通信帯域を算出する際、観測データに含まれるすべての既存回線分の合計トラヒック量の時系列変化に基づいて近似関数予測を行うことにより目標時点における既存回線トラヒック量を推定し、この既存回線トラヒック量を合計トラヒック量の標準偏差に応じて補正することにより既存回線通信帯域を算出するようにしたので、極めて精度良く既存回線通信帯域を算出することが可能となる。
［第３の実施の形態］
次に、図７〜図１０を参照して、本発明の第３の実施の形態にかかる通信帯域算出装置での新規回線帯域算出処理について説明する。図７は、本発明の第３の実施の形態にかかる通信帯域算出装置での新規回線帯域算出処理を示すフローチャートである。図８は、新規回線帯域算出方法を示す説明図である。図９は、既存回線トラヒック分布を示す説明図である。図１０は、合成トラヒック分布（累積）を示す説明図である。
次に、図７〜図１０を参照して、本発明の第３の実施の形態にかかる通信帯域算出装置での新規回線帯域算出処理について説明する。図７は、本発明の第３の実施の形態にかかる通信帯域算出装置での新規回線帯域算出処理を示すフローチャートである。図８は、新規回線帯域算出方法を示す説明図である。図９は、既存回線トラヒック分布を示す説明図である。図１０は、合成トラヒック分布（累積）を示す説明図である。
本実施の形態では、第１の実施の形態にかかる通信帯域算出装置１０での具体的な新規回線帯域算出方法について、詳細に説明する。なお、なお、この他の構成については、第１の実施の形態と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。
［新規回線帯域算出処理］
通信帯域算出装置１０の演算処理部１５は、図４のステップ１０１において、新規回線帯域算出部１５Ｂにより、図７の既存回線帯域算出処理を実行する。ここでは、図８に示すように、設計時点ｔ1から目標時点ｔ2までの設計期間において、通信帯域算出の対象通信パスの利用を開始する新規回線とその回線通信帯域が公知の技術に基づき推定され、その推定結果が新規回線データ１４Ｂとして記憶部１４に予め保存されているものとする。また、新規回線帯域算出部１５Ｂは、観測データ１４Ａから得られた図９の既存回線トラヒック分布に基づいて図１０の合成トラヒック分布を算出し、この合成トラヒック分布に基づき目標時点における新規回線分の通信帯域を算出する。
通信帯域算出装置１０の演算処理部１５は、図４のステップ１０１において、新規回線帯域算出部１５Ｂにより、図７の既存回線帯域算出処理を実行する。ここでは、図８に示すように、設計時点ｔ1から目標時点ｔ2までの設計期間において、通信帯域算出の対象通信パスの利用を開始する新規回線とその回線通信帯域が公知の技術に基づき推定され、その推定結果が新規回線データ１４Ｂとして記憶部１４に予め保存されているものとする。また、新規回線帯域算出部１５Ｂは、観測データ１４Ａから得られた図９の既存回線トラヒック分布に基づいて図１０の合成トラヒック分布を算出し、この合成トラヒック分布に基づき目標時点における新規回線分の通信帯域を算出する。
以下、新規回線帯域算出処理について詳細に説明する。
新規回線帯域算出部１５Ｂは、まず、記憶部１４から観測データ１４Ａを読み出し（ステップ１２０）、これら観測データ１４Ａに含まれている各回線の回線通信帯域ｈごとにトラヒック量を集計し、図９に示すような既存回線トラヒック分布を算出する（ステップ１２１）。この既存回線トラヒック分布は、任意の回線通信帯域ｈを持つ回線で発生するトラヒックの発生確率密度を示しており、回線通信帯域ｈにおけるトラヒック量ｘの発生確率密度は、関数ｆh(x)で表される。
新規回線帯域算出部１５Ｂは、まず、記憶部１４から観測データ１４Ａを読み出し（ステップ１２０）、これら観測データ１４Ａに含まれている各回線の回線通信帯域ｈごとにトラヒック量を集計し、図９に示すような既存回線トラヒック分布を算出する（ステップ１２１）。この既存回線トラヒック分布は、任意の回線通信帯域ｈを持つ回線で発生するトラヒックの発生確率密度を示しており、回線通信帯域ｈにおけるトラヒック量ｘの発生確率密度は、関数ｆh(x)で表される。
次に、新規回線帯域算出部１５Ｂは、記憶部１４から新規回線データ１４Ｂを読み出し（ステップ１２２）、既存回線トラヒック分布に基づいて、目標時点ｔ2において新規回線全体から発生する合成トラヒック分布を算出する（ステップ１２３）。この際、合成トラヒック分布は、すべての新規回線について、当該回線通信帯域分の既存回線トラヒック分布をたたみ込み演算することにより求められる。
したがって、新規回線の集合をＩとし、集合Ｉのうち任意の新規回線ｉの回線通信帯域をＢ(ｉ)とし、回線通信帯域Ｂ(ｉ)の回線で発生するトラヒック量の確率密度関数をｆB(i)とし、回線通信帯域の集合をＨとし、集合Ｈのうち任意の回線通信帯域をｈとし、集合Ｉに属するすべての新規回線ｉの確率密度関数ｆB(i)に関するたたみ込み演算を示すたたみ込み演算子をΠとした場合、合成トラヒック分布Ｆは、次式（３）により算出できる。
なお、相互に相関関係がある新規回線ｉ，ｊについては、これら新規回線ｉ，ｊから発生するトラヒックの和の確率密度関数をｆi,j(ｘ)とし、式（３）において、(ｆB(i)×ｆB(j))(ｘ)を、ｆi,j(ｘ)に置き換えて算出してもよい。
続いて、新規回線帯域算出部１５Ｂは、得られた合成トラヒック分布に基づいて、図１０に示すように、合成トラヒック量の小さい方から発生確率密度を累積積分していき、得られた累積積分結果すなわち合成トラヒック量の発生確率が、予め記憶部１４の帯域算出用パラメータ１４Ｃで指定された水準βに達した時点の合成トラヒック量ｕすなわち信頼区間を、新規回線通信帯域Ｖｎとして算出する（ステップ１２４）。したがって、合成トラヒック分布Ｆと新規回線通信帯域Ｖｎとの関係は、次式（４）により表すことができる。
このようにして、新規回線帯域算出部１５Ｂは、観測データ１４Ａと新規回線データ１４Ｂとに基づき新規回線通信帯域Ｖｎを算出し、一連の新規回線帯域算出処理を終了する。
［第３の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、新規回線通信帯域を算出する際、観測データから各既存回線の通信帯域ごとに当該既存回線で発生するトラヒック量の確率密度関数からなる既存回線トラヒック分布を算出し、新規回線データに含まれる各新規回線の通信帯域に対応する既存回線トラヒック分布を、これら新規回線についてたたみ込み演算を行うことにより、これらすべての新規回線分の合計トラヒック量の確率密度関数からなる合計トラヒック分布を算出し、この合成トラヒック分布から得られ累積確率が所望の水準となる合計トラヒック量を新規回線通信帯域として算出するようにしたので、極めて精度良く新規回線通信帯域を算出することが可能となる。
このように、本実施の形態は、新規回線通信帯域を算出する際、観測データから各既存回線の通信帯域ごとに当該既存回線で発生するトラヒック量の確率密度関数からなる既存回線トラヒック分布を算出し、新規回線データに含まれる各新規回線の通信帯域に対応する既存回線トラヒック分布を、これら新規回線についてたたみ込み演算を行うことにより、これらすべての新規回線分の合計トラヒック量の確率密度関数からなる合計トラヒック分布を算出し、この合成トラヒック分布から得られ累積確率が所望の水準となる合計トラヒック量を新規回線通信帯域として算出するようにしたので、極めて精度良く新規回線通信帯域を算出することが可能となる。
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…記憶部、１４Ａ…観測データ、１４Ｂ…新規回線データ、１４Ｃ…帯域算出用パラメータ、１４Ｄ…帯域算出結果、１４Ｐ…プログラム、１５…演算処理部、１５Ａ…既存回線帯域算出部、１５Ｂ…新規回線帯域算出部、１５Ｃ…短期間変動帯域算出部、１５Ｄ…迂回増分帯域算出部、１５Ｅ…帯域集計部。
Claims (7)
- 複数の回線から発生するトラヒックを並列的に転送する１つの対象通信パスから観測された、前記回線ごとのトラヒック量の時系列変化を示す観測データを記憶する記憶部と、
この記憶部の観測データに基づいて、前記回線のトラヒック量を変動させる複数の変動要素ごとに、当該変動要素に応じた変動要素通信帯域を算出し、得られた変動要素通信帯域を集計することにより、将来の目標時点において当該対象通信パスに必要となる目標通信帯域を算出する演算処理部と
を備え、
前記演算処理部は、既存回線トラヒック量を転送するために必要な既存回線通信帯域、新規回線で発生する新規回線トラヒック量を転送するのに必要な新規回線通信帯域、および短期間で発生するバースト的なトラヒック量に応じた短期間変動通信帯域のうち、少なくともいずれか１つと、障害発生に応じて他の通信パスから対象通信パスへ迂回するトラヒック量に応じた迂回増分通信帯域とを、前記変動要素通信帯域として算出する
ことを特徴とする通信帯域算出装置。 - 請求項１に記載の通信帯域算出装置において、
前記演算処理部は、前記記憶部から読み出した観測データに基づいて前記通信パス上のすべての既存回線から前記目標時点に発生する既存回線トラヒック量を推定し、この推定結果に基づいて前記目標時点に当該既存回線トラヒック量を転送するために必要な既存回線通信帯域を算出する既存回線帯域算出部を備えることを特徴とする通信帯域算出装置。 - 請求項１に記載の通信帯域算出装置において、
前記演算処理部は、前記記憶部から読み出した観測データと前記記憶部から読み出した新規回線データに含まれる各新規回線の通信帯域とに基づいて、前記目標時点にこれら新規回線で発生する新規回線トラヒック量を転送するのに必要な新規回線通信帯域を算出する新規回線帯域算出部を備えることを特徴とする通信帯域算出装置。 - 請求項２に記載の通信帯域算出装置において、
前記既存回線帯域算出部は、前記観測データに含まれるすべての既存回線分の合計トラヒック量の時系列変化に基づいて近似関数予測を行うことにより前記目標時点における前記既存回線トラヒック量を推定し、この既存回線トラヒック量を前記合計トラヒック量の標準偏差に応じて補正することにより前記既存回線通信帯域を算出することを特徴とする通信帯域算出装置。 - 複数の回線から発生するトラヒックを並列的に転送する１つの対象通信パスから観測された、前記回線ごとのトラヒック量の時系列変化を示す観測データを記憶する記憶部と、
この記憶部の観測データに基づいて、前記回線のトラヒック量を変動させる複数の変動要素ごとに、当該変動要素に応じた変動要素通信回線帯域を算出し、得られた変動要素通信回線帯域を集計することにより、将来の目標時点において当該対象通信パスに必要となる目標通信帯域を算出する演算処理部と
を備え、
前記演算処理部は、既存回線トラヒック量を転送するために必要な既存回線通信帯域、新規回線で発生する新規回線トラヒック量を転送するのに必要な新規回線通信帯域、短期間で発生するバースト的なトラヒック量に応じた短期間変動通信帯域、および障害発生に応じて他の通信パスから対象通信パスへ迂回するトラヒック量に応じた迂回増分通信帯域のうち、いずれか複数または全部を前記変動要素通信帯域として算出し、
さらに、前記演算処理部は、前記記憶部から読み出した観測データと前記記憶部から読み出した新規回線データに含まれる各新規回線の通信帯域とに基づいて、前記目標時点にこれら新規回線で発生する新規回線トラヒック量を転送するのに必要な新規回線通信帯域を算出する新規回線帯域算出部を備え、
前記新規回線帯域算出部は、前記観測データから各既存回線の通信帯域ごとに当該既存回線で発生するトラヒック量の確率密度関数からなる既存回線トラヒック分布を算出し、前記新規回線データに含まれる各新規回線の通信帯域に対応する既存回線トラヒック分布を、これら新規回線についてたたみ込み演算を行うことにより、これらすべての新規回線分の合成トラヒック量の確率密度関数からなる合成トラヒック分布を算出し、この合成トラヒック分布から得られる累積確率が所望の水準となる合計トラヒック量を前記新規回線通信帯域として算出する
ことを特徴とする通信帯域算出装置。 - 記憶部と演算処理部とを備えた通信帯域算出装置で用いられ、複数の回線から発生するトラヒックを並列的に転送する１つの対象通信パスから観測された、前記回線ごとのトラヒック量の時系列変化を示す観測データに基づいて、将来の目標時点において当該対象通信パスに必要となる目標通信帯域を算出する通信帯域算出方法であって、
複数の回線から発生するトラヒックを並列的に転送する１つの対象通信パスから観測された、前記回線ごとのトラヒック量の時系列変化を示す観測データを記憶部で記憶するステップと、
前記演算処理部により、前記記憶部の観測データに基づいて、既存回線トラヒック量を転送するために必要な既存回線通信帯域、新規回線で発生する新規回線トラヒック量を転送するのに必要な新規回線通信帯域、および短期間で発生するバースト的なトラヒック量に応じた短期間変動通信帯域のうち、少なくともいずれか１つと、障害発生に応じて他の通信パスから対象通信パスへ迂回するトラヒック量に応じた迂回増分通信帯域とを、前記回線のトラヒック量を変動させる複数の変動要素に応じた変動要素通信帯域として算出するステップと、
前記演算処理部により、得られた変動要素通信帯域を集計することにより前記目標通信帯域を算出するステップと
を備えることを特徴とする通信帯域算出方法。 - 記憶部と演算処理部とを備え、複数の回線から発生するトラヒックを並列的に転送する１つの対象通信パスから観測された、前記回線ごとのトラヒック量の時系列変化を示す観測データに基づいて、将来の目標時点において当該対象通信パスに必要となる目標通信帯域を算出する通信帯域算出装置のコンピュータに、
複数の回線から発生するトラヒックを並列的に転送する１つの対象通信パスから観測された、前記回線ごとのトラヒック量の時系列変化を示す観測データを記憶部で記憶するステップと、
前記演算処理部により、前記記憶部の観測データに基づいて、既存回線トラヒック量を転送するために必要な既存回線通信帯域、新規回線で発生する新規回線トラヒック量を転送するのに必要な新規回線通信帯域、および短期間で発生するバースト的なトラヒック量に応じた短期間変動通信帯域のうち、少なくともいずれか１つと、障害発生に応じて他の通信パスから対象通信パスへ迂回するトラヒック量に応じた迂回増分通信帯域とを、前記回線のトラヒック量を変動させる複数の変動要素に応じた変動要素通信帯域として算出するステップと、
前記演算処理部により、得られた変動要素通信帯域を集計することにより前記目標通信帯域を算出するステップと
を実行させるプログラム。
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