JP5293162B2 - ネットワークシステムの消費電力低減方法及び低減装置並びにプログラム - Google Patents

Description

本発明はネットワークシステムの消費電力低減方法及び低減装置に係り、特に中継ノードを備えたネットワークシステムの消費電力低減方法及び低減装置に関する。

近年のネットワークは、ライフラインとして社会活動に必要不可欠なものとなっている。これに伴い、ネットワークには、高信頼性、高可用性、広帯域性が求められている。その反面、社会的に消費電力の低減が要求され始めており、その流れはネットワークにも波及している。

そこで、ネットワークの消費電力の低減のため、回線の伝送距離短縮、未使用回線やトラフィック量の少ない回線の電源制御、低消費電力モード（スリープモード）など複数の手段が考えられている。例えば、特許文献１には、未使用回線やトラフィック量の少ない回線に対する電源制御を行うことでネットワークの消費電力を低減する技術が開示されている。

また、特許文献２には、データ集約ノードとデータ送信ノードにおいて、シングルホップの送信とマルチホップの送信を分担し、マルチホップの送信の利点（消費電力の節約）と、シングルホップの送信の利点（データの到達性向上）の両方を得る構成の通信システムが開示されている。

特開２００７−０９７１２６号公報 特開２００６−３４５４１４号公報

しかしながら、特許文献１のような未使用回線やトラフィック量の少ない回線に対する電源制御を行う消費電力低減方法は、システム全体の電源を切断できるわけではなく、消費電力低減にも限度がある。低消費電力モードも同様である。

また、回線の伝送距離短縮による消費電力低減方法は、例えば伝送距離を数分の一まで低下させることで消費電力を２０％程度削減することは可能であるが、使用用途や環境が限られてしまう。

更に、特許文献２記載の消費電力低減方法は、無線ネットワーク（モバイルネットワーク）のアクセス部分（端末−基地局相当間）を対象とし、端末−基地局（相当）間距離の短いものを選択することにより、出力電波強度を低下させ、消費電力を低減する方法である。このため、特許文献２記載の消費電力低減方法では、ネットワーク全般（無線ネットワークの場合はコアネットワークを特に想定）を対象とする消費電力低減ができない。

本発明は以上の点に鑑みなされたもので、必要最小限のネットワーク構成での通信を可能にしつつ、大幅な消費電力削減を実現することができるネットワークシステムの消費電力低減方法及び低減装置並びにプログラムを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明のネットワークシステムの消費電力低減方法は、第１の加入者端末を収容する第１の加入者収容ノードである送信元ノードからのパケットを中継ノードを介して第２の加入者端末を収容する第２の加入者収容ノードである送信先ノードへ転送するネットワークが複数設けられたネットワークシステムにおいて、複数ある中継ノードの現トラフィック量の総和を算出する総和算出ステップと、現トラフィック量の総和が第１の閾値未満となったかどうかを監視する第１の監視ステップと、第１の監視ステップにより現トラフィック量の総和が第１の閾値未満となったことが検出された時に、複数ある中継ノードのうちの一の中継ノードを空きノードとするために、複数ある送信元ノードに対してパケット転送先の中継ノードを切り替えるルート切替指示を行う第１のルート切替指示ステップと、ルート切替指示後に一の中継ノードからパケット流入が無くなったことの通知を受けて、一の中継ノードに対して電源オフを指示する電源オフ指示ステップとを含み、電源オフ指示により一の中継ノードが電源をオフすることを特徴とする。

また、上記の目的を達成するため、本発明のネットワークシステムの消費電力低減装置は、第１の加入者端末を収容する第１の加入者収容ノードである送信元ノードからのパケットを中継ノードを介して第２の加入者端末を収容する第２の加入者収容ノードである送信先ノードへ転送するネットワークが複数設けられたネットワークシステムにおいて、複数ある前記中継ノードの現トラフィック量の総和を算出する総和算出手段と、現トラフィック量の総和が第１の閾値未満となったかどうかを監視する第１の監視手段と、第１の監視手段により前記現トラフィック量の総和が前記第１の閾値未満となったことが検出された時に、複数ある前記中継ノードのうちの一の中継ノードを空きノードとするために、複数ある前記送信元ノードに対してパケット転送先の中継ノードを切り替えるルート切替指示を行う第１のルート切替指示手段と、ルート切替指示後に一の中継ノードからパケット流入が無くなったことの通知を受けて、前記一の中継ノードに対して電源オフを指示する電源オフ指示手段とを有することを特徴とする。

更に、上記の目的を達成するため、本発明のネットワークシステムの消費電力低減プログラムは、ネットワーク・マネージメント・システムを構成するコンピュータに、
第１の加入者端末を収容する第１の加入者収容ノードである送信元ノードからのパケットを中継ノードを介して第２の加入者端末を収容する第２の加入者収容ノードである送信先ノードへ転送するネットワークが複数設けられたネットワークシステムにおいて、複数ある中継ノードの現トラフィック量の総和を算出する総和算出ステップと、現トラフィック量の総和が第１の閾値未満となったかどうかを監視する第１の監視ステップと、第１の監視ステップにより現トラフィック量の総和が第１の閾値未満となったことが検出された時に、複数ある中継ノードのうちの一の中継ノードを空きノードとするために、複数ある送信元ノードに対してパケット転送先の中継ノードを切り替えるルート切替指示を行う第１のルート切替指示ステップと、ルート切替指示後に一の中継ノードからパケット流入が無くなったことの通知を受けて、一の中継ノードに対して電源オフを指示する電源オフ指示ステップとを実行させることを特徴とする。

本発明によれば、必要最小限のネットワーク構成での通信を可能にしつつ、大幅な消費電力削減を実現することができる。

次に、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明になるネットワークシステムの消費電力低減方法の一実施形態を適用するネットワークシステムの構成図を示す。図１に示すネットワークシステムは、加入者収容ノード１０、２０、３０及び４０と、加入者端末１１、２１、３１及び４１と、中継ノード５０及び６０と、ネットワーク・マネージメント・システム（ＮＭＳ:Network Management System)７０とから構成される。

加入者収容ノード１０、２０、３０及び４０は、それぞれ加入者端末１１、２１、３１及び４１を収容している。加入者収容ノード１０、２０、３０及び４０は、加入者端末１１、２１、３１及び４１の接続要求に基づき、最短ルートを算出して、パケットを該当する中継ノードへ送出又は該当する中継ノードから受信する。

中継ノード５０は、加入者収容ノード１０からのパケットを受信した後加入者ノード３０へ送信する中継動作を行う。中継ノード６０は、加入者ノード１０又は２０からのパケットを受信した後加入者ノード３０又は４０へ送信する中継動作を行う。また、中継ノード５０及び６０は、ＮＭＳ７０に対して、監視している各回線のトラフィック量を通知し、ＮＭＳ７０から電源オフの指示があったときは、自中継ノードの電源を切断し、電源オンの指示があったときは、自中継ノードの電源を投入する。

ＮＭＳ７０は、加入者収容ノード１０、２０、３０及び４０や中継ノード５０及び６０で構成されるトポロジや、中継ノード５０及び６０のトラフィック量の監視を行う。また、ＮＭＳ７０は、中継ノード５０及び６０の現トラフィック量の総和Σを次式により計算する。

Σ＝Σ（５０）＋Σ（６０） （１）
ただし、（１）式中、Σ（５０）は中継ノード５０の現トラフィック量、Σ（６０）は中継ノード６０の現トラフィック量を示す。

そして、ＮＭＳ７０は、上記の総和Σが第１の閾値ＴＨＤより小であるか否か、また第２の閾値ＴＨＵより大であるか否かを監視し、その監視結果に基づいて、加入者収容ノード１０、２０、３０及び４０に対しルート切替指示を行うと共に、中継ノード５０及び６０に対し電源オン／オフ指示を行う。なお、ＴＨＵ≧ＴＨＤである。

すなわち、ＮＭＳ７０は、中継ノード５０及び６０のトラフィック量の総和Σが、閾値ＴＨＤを下回った場合、トポロジを再計算して最小構成を割り出し、最小構成には不必要な中継ノード５０又は６０に対してはパケットを送出しないように、加入者収容ノード１０、２０、３０及び４０に対しルート切替指示を行う。その後、ＮＭＳ７０は、最小構成に不必要な中継ノード５０又は６０にパケットが流れていないことを確認した後、不必要な中継ノード５０又は６０に電源オフ指示を行う。

他方、ＮＭＳ７０は、中継ノード５０及び６０のトラフィック量の総和Σが、閾値ＴＨＵを上回った場合、トポロジを再計算して最小構成を割り出し、最小構成に追加で必要な中継ノード５０又は６０に対して電源オン指示を行う。その後、ＮＭＳ７０は、加入者収容ノード１０、２０、３０及び４０に対して、追加で必要な中継ノード５０又は６０へパケットを供給するようにルート切替指示を行う。

次に、本実施形態の動作について図２のフローチャートを併せ参照して説明する。図２は、ＮＭＳ７０の動作説明用フローチャートである。まず、ＮＭＳ７０は、中継ノード５０及び６０の現トラフィック量の総和Σを（１）式により計算する（ステップＳ１）。この時点では、図１に破線の矢印で示すように、加入者収容ノード１０から送信されたパケットが中継ノード５０で中継されて加入者収容ノード３０へ転送されている。また、これと同時に、図１に実線の矢印で示すように、加入者収容ノード２０から送信されたパケットが中継ノード６０で中継されて加入者収容ノード４０へ転送されている。

この状態でＮＭＳ７０は、上記の総和Σが予め設定した第１の閾値ＴＨＤより小になったかどうかを監視する（ステップＳ２）。ＮＭＳ７０は、上記の総和Σが第１の閾値ＴＨＤより小になったと判定したときは（ステップＳ２のＹ）、転送される現トラフィック量の総和が１台の中継ノード６０のみで取り扱える程度の少量であると判断し、ＮＭＳ７０は加入者収容ノード１０に対して中継ノード５０へパケット転送を中止し、かつ、中継ノード６０に対してパケットを転送するようにルート切替指示を出す（ステップＳ３）。

これにより、図１に太実線の矢印で示すように、加入者収容ノード１０から送信されたパケットが中継ノード６０で中継されて加入者収容ノード３０へ転送される。また、これと同時に、図１に実線の矢印で示すように、加入者収容ノード２０から送信されたパケットは引き続き中継ノード６０で中継されて加入者収容ノード４０へ転送される。従って、全パケットが中継ノード６０に流入し、中継ノード５０へのパケット流入が無くなる。

中継ノード５０、６０は、パケットのトラフィック状況を監視し、パケット流入が無くなった時にそのことを示す監視情報をＮＭＳ７０に通知する監視・通知手段を有している。ここでは、中継ノード５０からパケット流入が無くなったことを示す監視情報がＮＭＳ７０に通知される。

ＮＭＳ７０は、中継ノード５０からパケット流入が無くなったことを示す監視情報を受信すると（ステップＳ４のＹ）、中継ノード５０が空きノードになったと判断して、その中継ノード５０に対して電源オフを指示する（ステップＳ５）。これにより、中継ノード５０は電源オフ指示に基づき、自ノードの電源をオフする。

また、ＮＭＳ７０は、（１）式で表された中継ノードの現トラフィック量の総和Σが第２の閾値ＴＨＵより大となったかどうかを監視する（ステップＳ６）。この時点では、（１）式中のΣ（５０）は０であるから、現トラフィック量の総和Σは、
Σ＝Σ（６０） （２）
である。

ＮＭＳ７０は、現トラフィック量の総和Σが閾値ＴＨＵより大になったことを検出すると（ステップＳ６のＹ）、中継ノード６０の負担がパケット廃棄を生じさせる程度付近まで大きくなったと判断し、それまで空きノードにしていた中継ノード５０に対して電源オンを指示する（ステップＳ７）。

なお、閾値ＴＨＵは閾値ＴＨＤ以上であるが、好ましくはＴＨＵ＞ＴＨＤであることが望ましい。これはＴＨＵ＝ＴＨＤの場合は、トラフィック量の総和ΣがＴＨＵ（＝ＴＨＤ）の付近で推移した場合、中継ノードのトポロジ変更が度々発生してしまい、ネットワークが不安定となるためである。

これにより、中継ノード５０は、電源オン指示に基づき、自ノードの電源をオンする。また、中継ノード５０は、自ノードが復旧してパケットの送受信ができるようになったら、その旨をＮＭＳ７０へ通知する。

ＮＭＳ７０は、電源オン指示後に中継ノード５０からの復旧通知を受信するか否かを監視している（ステップＳ８）。ＮＭＳ７０は、中継ノード５０から復旧通知を受信すると（ステップＳ８のＹ）、加入者収容ノード１０に対して中継ノード５０へパケット転送し、かつ、中継ノード６０に対するパケット転送を中止するようにルート切替指示を出す（ステップＳ９）。これにより、加入者収容ノード１０から中継ノード５０へのパケット転送が再開される。

このように、本実施形態によれば、ネットワークシステム全体のトラフィック量の総和Σを監視し、その総和Σが所定値ＴＨＤ未満になった時にパケット転送経路を変更して一つの中継ノード５０を空きノードとし、その空きノードの電源をオフするようにしたため、必要最小限のネットワーク構成での通信を可能にしつつ、大幅な消費電力削減を実現することができる。

なお、本発明は以上の実施の形態に限定されるものではなく、例えば、ＮＭＳ７０が図２のフローチャートを実現するプログラムも包含する。

本発明のネットワークシステムの消費電力低減方法の一実施形態を適用するネットワークシステムの構成図である。 本発明のネットワークシステムの消費電力低減方法の一実施形態のフローチャートである。

符号の説明

１０、２０、３０、４０ 加入者収容ノード
１１、２１、３１、４１ 加入者端末
５０、６０ 中継ノード
７０ ネットワーク・マネージメント・システム（ＮＭＳ:Network Management System)

Claims (9)

1. 第１の加入者端末を収容する第１の加入者収容ノードである送信元ノードからのパケットを中継ノードを介して第２の加入者端末を収容する第２の加入者収容ノードである送信先ノードへ転送するネットワークが複数設けられたネットワークシステムにおいて、
   複数ある前記中継ノードの現トラフィック量の総和を算出する総和算出ステップと、
   前記現トラフィック量の総和が第１の閾値未満となったかどうかを監視する第１の監視ステップと、
   前記第１の監視ステップにより前記現トラフィック量の総和が前記第１の閾値未満となったことが検出された時に、複数ある前記中継ノードのうちの一の中継ノードを空きノードとするために、複数ある前記送信元ノードに対してパケット転送先の中継ノードを切り替えるルート切替指示を行う第１のルート切替指示ステップと、
   前記ルート切替指示後に前記一の中継ノードからパケット流入が無くなったことの通知を受けて、前記一の中継ノードに対して電源オフを指示する電源オフ指示ステップと
   を含み、前記電源オフ指示により前記一の中継ノードが電源をオフすることを特徴とするネットワークシステムの消費電力低減方法。
2. 前記現トラフィック量の総和が前記第１の閾値以上の値の第２の閾値より大となったかどうかを監視する第２の監視ステップと、
   前記第２の監視ステップにより前記現トラフィック量の総和が前記第２の閾値より大となったことが検出された時に、前記空きノードとされていた前記一の中継ノードに対して電源オンを指示する電源オン指示ステップと、
   前記電源オン指示により電源をオンとした前記一の中継ノードに対してパケットを転送するように、複数ある前記送信元ノードに対してパケット転送先の中継ノードを切り替えるルート切替指示を行う第２のルート切替指示ステップと、
   を更に含むことを特徴とする請求項１記載のネットワークシステムの消費電力低減方法。
3. 前記第２のルート切替指示ステップは、前記電源オンを指示した前記一の中継ノードからの復旧通知を受けて、複数ある前記送信元ノードに対してパケット転送先の中継ノードを切り替えるルート切替指示を行うことを特徴とする請求項２記載のネットワークシステムの消費電力低減方法。
4. 第１の加入者端末を収容する第１の加入者収容ノードである送信元ノードからのパケットを中継ノードを介して第２の加入者端末を収容する第２の加入者収容ノードである送信先ノードへ転送するネットワークが複数設けられたネットワークシステムにおいて、
   複数ある前記中継ノードの現トラフィック量の総和を算出する総和算出手段と、
   前記現トラフィック量の総和が第１の閾値未満となったかどうかを監視する第１の監視手段と、
   前記第１の監視手段により前記現トラフィック量の総和が前記第１の閾値未満となったことが検出された時に、複数ある前記中継ノードのうちの一の中継ノードを空きノードとするために、複数ある前記送信元ノードに対してパケット転送先の中継ノードを切り替えるルート切替指示を行う第１のルート切替指示手段と、
   前記ルート切替指示後に前記一の中継ノードからパケット流入が無くなったことの通知を受けて、前記一の中継ノードに対して電源オフを指示する電源オフ指示手段と
   を有することを特徴とするネットワークシステムの消費電力低減装置。
5. 前記現トラフィック量の総和が前記第１の閾値以上の値の第２の閾値より大となったかどうかを監視する第２の監視手段と、
   前記第２の監視手段により前記現トラフィック量の総和が前記第２の閾値より大となったことが検出された時に、前記空きノードとされていた前記一の中継ノードに対して電源オンを指示する電源オン指示手段と、
   前記電源オン指示により電源をオンとした前記一の中継ノードに対してパケットを転送するように、複数ある前記送信元ノードに対してパケット転送先の中継ノードを切り替えるルート切替指示を行う第２のルート切替指示手段と、
   を更に有することを特徴とする請求項４記載のネットワークシステムの消費電力低減装置。
6. 前記第２のルート切替指示手段は、前記電源オンを指示した前記一の中継ノードからの復旧通知を受けて、複数ある前記送信元ノードに対してパケット転送先の中継ノードを切り替えるルート切替指示を行うことを特徴とする請求項５記載のネットワークシステムの消費電力低減装置。
7. ネットワーク・マネージメント・システムを構成するコンピュータに、
   第１の加入者端末を収容する第１の加入者収容ノードである送信元ノードからのパケットを中継ノードを介して第２の加入者端末を収容する第２の加入者収容ノードである送信先ノードへ転送するネットワークが複数設けられたネットワークシステムにおいて、
   複数ある前記中継ノードの現トラフィック量の総和を算出する総和算出ステップと、
   前記現トラフィック量の総和が第１の閾値未満となったかどうかを監視する第１の監視ステップと、
   前記第１の監視ステップにより前記現トラフィック量の総和が前記第１の閾値未満となったことが検出された時に、複数ある前記中継ノードのうちの一の中継ノードを空きノードとするために、複数ある前記送信元ノードに対してパケット転送先の中継ノードを切り替えるルート切替指示を行う第１のルート切替指示ステップと、
   前記ルート切替指示後に前記一の中継ノードからパケット流入が無くなったことの通知を受けて、前記一の中継ノードに対して電源オフを指示する電源オフ指示ステップと
   を実行させることを特徴とするネットワークシステムの消費電力低減用プログラム。
8. 前記コンピュータに、
   前記現トラフィック量の総和が前記第１の閾値以上の値の第２の閾値より大となったかどうかを監視する第２の監視ステップと、
   前記第２の監視ステップにより前記現トラフィック量の総和が前記第２の閾値より大となったことが検出された時に、前記空きノードとされていた前記一の中継ノードに対して電源オンを指示する電源オン指示ステップと、
   前記電源オン指示により電源をオンとした前記一の中継ノードに対してパケットを転送するように、複数ある前記送信元ノードに対してパケット転送先の中継ノードを切り替えるルート切替指示を行う第２のルート切替指示ステップと、
   を更に実行させることを特徴とする請求項７記載のネットワークシステムの消費電力低減プログラム。
9. 前記第２のルート切替指示ステップは、前記電源オンを指示した前記一の中継ノードからの復旧通知を受けて、複数ある前記送信元ノードに対してパケット転送先の中継ノードを切り替えるルート切替指示を行うことを特徴とする請求項８記載のネットワークシステムの消費電力低減プログラム。

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