JP5501297B2

JP5501297B2 - ネットワーク収容状況管理装置

Info

Publication number: JP5501297B2
Application number: JP2011138700A
Authority: JP
Inventors: 寛吉田; 主税黒沢; 智暁吉田; 勝也南
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2011-06-22
Filing date: 2011-06-22
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2031-06-22
Also published as: JP2013009042A

Description

本発明は、ネットワーク装置とネットワーク装置間を結ぶパスとからなり、ユーザの拠点間を結ぶ仮想的な回線（仮想ネットワーク）を提供する階層構造の通信ネットワークにおいて、前記回線の契約帯域に対応するトラヒックが疎通可能となるよう当該回線を構成するパスの帯域を管理する技術に関する。

現在の通信ネットワークの主な構造として、階層構造およびメッシュ構造のものが存在する。階層構造は、主に通信キャリアが県または全国に及ぶような広域に通信ネットワークを構築する際に用いられ、電話網やイーサネット（登録商標）網を経済的に構築するのに適している。構成としては、例えば下位のネットワークを市町村単位で構成し、更にそのネットワークを上位で集線するような県単位のネットワーク、そして県単位のネットワークを更に上位で集線するような構成が考えられる。これとは対象的に、インターネットサービスを提供するプロバイダなどによって構成されるメッシュ構造の通信ネットワークが知られている。

それぞれのネットワーク構成においては、いずれも通信を行う上での経路設定および帯域管理が必要となる。例えば、企業などのユーザが拠点間を結ぶような通信を行う場合には、メッシュ構造の通信ネットワークにおいては、ネットワークのリソースに応じた最短ルートでの経路選択をほぼ自動的に行うことが可能である（特許文献１参照）。しかしながら、帯域管理についてはあまり厳密には行っていない。

そこで、ユーザが拠点間通信において帯域保障を求める場合には、通信キャリアが提供する階層構造のネットワークが使用される。階層構造の通信ネットワークでは、ネットワークリソースをオペレータが管理することで、拠点間を結ぶ契約帯域とそれに必要なリソースとを確保することが可能であるが、将来、企業が拠点を増やした場合を想定し、過剰に帯域を確保している。

階層化された広域の通信ネットワークにおいて拠点間の通信を行う場合、従来技術（特許文献１）のような技術により、予め定められた拠点間の経路選択は可能である。しかし、急遽、他の地点に拠点が増えるなど、上位のネットワークを経由するような回線が追加され、更にその分のリソースを確保しなければならない場合においては、そのときに十分なリソースを柔軟に確保できないといった課題がある。それは、階層化された通信ネットワークほど、下位のトラヒックが上位に集線されるため、上位のネットワークがボトルネックとなり易く、急激なリソースの需要に対応し難いからである。動的にリソースを管理した場合、上位のネットワークにおいて、突然、リソース不足になる事態が発生する。

このような事態を回避するために、階層化された通信ネットワークにおいては、リソースの動的管理は行わない。そして、オペレータの操作により、将来、トラヒックが流れる可能性を見越し、拠点が下位のネットワークに最初に接続された時点で、下位の拠点に流れるトラヒックのリソースを最上位のネットワークまで確保するよう、当該通信ネットワークを構成するネットワーク装置に設定を行っている。

ここでのネットワークのリソースとは、レイヤ２の場合、ユーザトラヒックを識別するＶＬＡＮ−ＩＤであったり、パスの帯域である。トラヒックの疎通は設計されたリソース内で行われるが、確保されたリソースのうち、実際、どの程度使用されるかは、ユーザの都合によって時間的に常に変動する。

このように、階層化された通信ネットワークにおいて、下位の拠点に流れるトラヒック量を、最上位のネットワークまで確保するような手法では、ユーザの回線追加に伴う突然の帯域変更に柔軟に対応できる利点はあるものの、上位のネットワークにいくほど、確保しているリソースと実際に疎通しているトラヒック量との乖離が大きくなるという問題があった。

この問題を図１を用いて説明する。図１は階層構造の通信ネットワークの一例を示すもので、同図（ａ）は物理的な構成を、また、同図（ｂ）は論理的な構成を示している。

図１（ａ）において、パスとはネットワーク装置間を接続する物理的な通信媒体を指す。ここではネットワーク装置１，２間を接続するパスとしてパス１、ネットワーク装置２，３間を接続するパスとしてパス２、…ネットワーク装置５，６間を接続するパスとしてパス５を備えている。

また、図１（ｂ）において、回線とはユーザが契約したＶＬＡＮ等の仮想ネットワーク上の論理的な通信媒体を指し、拠点間のエンド・エンドで終端する。また、回線自体のリソースは、回線を識別するためのＩＤ（ＶＬＡＮ−ＩＤ等）が管理されているものの、各回線毎に帯域を管理することはない。

ここで、ユーザは拠点Ａ，Ｂ，Ｃを結ぶ回線として、設計トラヒック量がそれぞれ「１０」の回線１，２，３と、設計トラヒック量がそれぞれ「１５」の回線４，５，６とを契約し、実際には拠点Ａ，Ｂ間を結ぶ回線として回線１，２，３を使用し、拠点Ａ，Ｃ間を結ぶ回線として回線４，５，６を使用しているものとする。

つまり、回線１，２，３のトラヒックは、現状、拠点Ａ，Ｂ間の通信に必要な装置１，２，３およびパス１，２を疎通できれば十分であるが、将来、回線１，２，３が拠点Ａ，Ｃ間または拠点Ｂ，Ｃ間の通信にも使われることを見越して、装置４およびパス３についても回線１，２，３を合わせたリソースが確保された状態となることから、合計「３０」のトラヒック量の帯域が無駄となっていることがわかる。

本発明は、階層構造の通信ネットワークの上位のネットワークに対する過剰な帯域設定を防止し、効率的なネットワークリソースの配分を可能とすることを目的とする。

本発明のネットワーク収容状況管理装置は、いずれかの階層に所属するネットワーク装置と当該ネットワーク装置間を接続する物理的な通信媒体であるパスとからなり、ユーザの拠点間を接続する論理的な通信媒体である回線を提供する階層数Ｎの階層構造の通信ネットワークにおいて、前記回線の契約帯域に対応するトラヒックが疎通可能となるよう当該回線を構成するパスの帯域を管理するネットワーク収容状況管理装置であって、各ネットワーク装置から通知されてきたトラヒック量に基づき、第ｎ階層（但し、ｎは２以上かつ（Ｎ−１）以下の整数）と第（ｎ＋１）階層との間で流通するトラヒック量を合計した値Ａと、第ｎ階層と第（ｎ−１）階層との間で流通するトラヒック量を合計した値Ｂとを算出し、前記Ａを前記Ｂで除した値を第ｎ階層の折り返し率として算出する折り返し率算出部と、第ｎ階層に所属するネットワーク装置を含んで提供される回線の契約帯域に前記第ｎ階層の折り返し率を乗算した値を、当該第ｎ階層に所属するネットワーク装置から上位のネットワーク装置へ接続するパスの最大帯域として算出する収容帯域算出部とを少なくとも有することを特徴とする。

本発明によれば、上位のネットワーク装置と接続されるパス当たりのトラヒック量に基づいて折り返し率を算出し、回線の契約帯域に前記折り返し率を乗算した値を上位のネットワーク装置へ接続するパスの最大帯域として算出することで、上位のネットワークに対する過剰な帯域設定を防止でき、効率的なネットワークリソースの配分が可能となる。

階層構造の通信ネットワークの一例を示す構成図本発明のネットワーク収容状況管理装置とともにその管理対象ネットワークの全体を示す構成図管理対象ネットワークの階層構造の説明図各ネットワーク装置およびパスに対する回線の割り当て状況とトラヒック量を示す説明図本発明のネットワーク収容状況管理装置の実施の形態の一例を示す構成図

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

図２は本発明のネットワーク収容状況管理装置、ここでは１０とともにその管理対象ネットワークの全体を示すもので、同図（ａ）は物理的な構成を、また、同図（ｂ）は論理的な構成を示している。ここで、管理対象ネットワークは、いずれかの階層に所属する複数のネットワーク装置と当該ネットワーク装置間を接続する物理的な通信媒体であるパスとからなり、ユーザの拠点間を接続する論理的な通信媒体である回線を提供する階層数Ｎの階層構造を有している。

図２において、各ネットワーク装置はそれぞれ装置１、装置２、…装置６と表記し、各パスはそれぞれパス１、パス２、…パス５と表記し、各拠点はそれぞれ拠点Ａ、拠点Ｂ、拠点Ｃと表記するものとし、この際、装置１，２間はパス１により接続され、装置２，３間はパス２により接続され、…装置５，６間はパス５により接続されているものとする。

前記パスとしては、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）フレームを導通するものであれば、メタル、光ケーブルの他、無線であっても良い。また、回線とは、ＶＬＡＮ等により仮想化された論理的な通信媒体を指し、拠点間のエンド・エンドで終端する。また、回線自体のリソースは、回線を識別するためのＩＤ（ＶＬＡＮ−ＩＤ等）の他、各回線が導通可能とする最大帯域（契約帯域）がある。

また、図３に示すように、各ネットワーク装置を各階層のグループとして定義する。即ち、ユーザの拠点と直接接続される装置１，３，６を第１階層（最下層）のグループとし、第１階層の装置と上位で接続する装置２，５を第２階層のグループとし、第２階層の装置を更に上位で接続する装置４を第３階層（最上層）のグループとする。図２、図３では、第３階層までの例（階層数Ｎ＝３）を示しているが、実際にはそれ以上の階層を定義可能であることは言うまでもない。

ここで、拠点Ａ，Ｂ間を接続する回線として設計トラヒック量がそれぞれ「１０」の回線１，２，３があり、また、拠点Ａ，Ｃ間を接続する回線として設計トラヒック量がそれぞれ「１５」の回線４，５，６があり、各回線１，２，３，４，５，６はパス１、パス２を通じて装置１から装置３まで、のリソースが確保された状態を説明する。但し、実トラヒックのルートの決定は、ネットワーク装置内のＦＤＢ（Forwarding Data Base）機構により自律的に行われるものとし、ネットワーク装置に設定されたパスの最大帯域とは関係なく設定されるものである。

また、各ネットワーク装置は、上位のネットワーク装置と接続されるパス当たりのトラヒック量を定期的に測定し、専用ネットワーク（図示せず）を通じてネットワーク収容状況管理装置１０へ通知する機能（測定・通知機能）を有するものとする。前記トラヒック量としては上り方向のみ、下り方向のみ、上り方向および下り方向の合計のいずれのでもかまわないが、統一された考え方で取得する。

図２においては、例えば、ネットワーク装置１において、パス１のトラヒック量として回線１，２，３，４，５，６のトラヒック量の合計「７５」が測定され、また、ネットワーク装置２において、パス３のトラヒック量として回線４，５，６のトラヒック量の合計「４５」が測定される。これら測定された値は、ネットワーク収容状況管理装置１０へ定期的に通知される。

図４に各ネットワーク装置およびパスに対する回線の割り当て状況（登録状況）とトラヒック量を示す。図中、○は割り当てられた状態（登録状態）、×は割り当てられていない状態（未登録状態）、△は割り当てられているが未使用の状態をそれぞれ表す。

ネットワーク収容状況管理装置１０では、各階層に所属する全てのネットワーク装置から通知されたトラヒック量に基づき、第ｎ階層における折り返し率を計算する。但し、最下層に当たるｎ＝１と最上層に当たるｎ＝Ｎの場合は除かれるため、ｎは２以上かつ（Ｎ−１）以下の整数である。

第ｎ階層における、隣接する二つの階層において、上位の第（ｎ＋１）階層との間のユーザトラヒック量の合計値を、下位の第（ｎ−１）階層との間のユーザトラヒック量の合計値で除した値を折返し率として、
第ｎ階層の折り返し率＝第ｎ階層と第（ｎ＋１）階層との間のトラヒック量の合計値／第ｎ階層と第（ｎ−１）階層との間のトラヒック量の合計値
のように算出する。

図２において、例えば第２階層の折返し率は、第２階層と第３階層との間のトラヒック量の合計値（パス３のトラヒック量＋パス４のトラヒック量）と、第２階層と第１階層との間のトラヒック量の合計値（パス１のトラヒック量＋パス２のトラヒック量＋パス５のトラヒック量）から計算される。

つまり、
第２階層の折り返し率＝第２階層と第３階層との間のトラヒック量の合計値／第２階層と第１階層との間のトラヒック量の合計値
＝（パス３のトラヒック量＋パス４のトラヒック量）／（パス１のトラヒック量
＋パス２のトラヒック量＋パス５のトラヒック量）
＝（４５＋４５）／（７５＋３０＋４５）
＝０．６
となる。

このネットワーク収容状況管理装置１０において計算された折返し率を、第ｎ階層から上位のネットワーク装置へ接続するパスの最大帯域として設定する。つまり、回線設定においてパス３の帯域を無駄に積むことがなくなる。

例えば、拠点Ａからの回線として設計トラヒック量「１００」の回線７を、新たにパス１，３、装置１，２，４に疎通できるようにしたとする。この回線７が拠点Ａ，Ｂ間を接続する回線であってパス３を経由しないのか、それとも拠点Ａ，Ｃ間を接続する回線であってパス３を経由するのかは、回線７の設計の段階では分からない。しかし、パス３に対して常にトラヒック量「１００」が流れると見込むと過大な設計になってしまう。そこで、パス３に対してはトラヒック量「１００」について上記折返し率０．６を乗じたトラヒック量「６０」が流れると見込んで設計を行うことで、妥当な設計とすることができる。

なお、この回線７について設計が完了し、実際にトラヒックが流れ始めると、その値は新たな折返し率の値に反映されるため、折返し率は常にその時点で最も妥当な値に更新される。

図５は本発明のネットワーク収容状況管理装置１０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収容状況管理装置１０は、トラヒック量受信部１１と、記憶部１２と、折り返し率算出部１３と、収容帯域算出部１４とから構成されている。

トラヒック量受信部１１は、各ネットワーク装置で定期的に測定され通知されてきた、上位のネットワーク装置と接続されるパス当たりのトラヒック量を受信する。

記憶部１２は、トラヒック量受信部１１で受信した、各ネットワーク装置からの上位のネットワーク装置と接続されるパス当たりのトラヒック量を一時記憶するとともに、予め図示しないキーボード等から直接入力され又は記憶媒体から読み出されて入力され又は通信媒体を介して他の装置等から入力された、ユーザの契約回線の設計トラヒック量（契約帯域）を記憶している。

折り返し率算出部１３は、各ネットワーク装置からのトラヒック量を記憶部１２より読み出し、第ｎ階層（但し、ｎは２以上かつ（Ｎ−１）以下の整数）と第（ｎ＋１）階層との間で流通するトラヒック量を合計した値Ａと、第ｎ階層と第（ｎ−１）階層との間で流通するトラヒック量を合計した値Ｂとを算出し、前記Ａを前記Ｂで除した値を第ｎ階層の折り返し率として算出する。

収容帯域算出部１４は、第ｎ階層に所属するネットワーク装置を含んで提供される回線の契約帯域を記憶部１２より読み出し、これに前記折り返し率算出部１３で求めた第ｎ階層の折り返し率を乗算した値を、当該第ｎ階層に所属するネットワーク装置から上位のネットワーク装置へ接続するパスの最大帯域として算出する。

１０：ネットワーク収容状況管理装置、１１：トラヒック量受信部、１２：記憶部、１３：折り返し率算出部、１４：収容帯域算出部。

特許４５８９８４７号公報（「動的制御用ネットワークリソース制御方法および動的制御用ネットワークリソース制御装置」）

Claims

いずれかの階層に所属するネットワーク装置と当該ネットワーク装置間を接続する物理的な通信媒体であるパスとからなり、ユーザの拠点間を接続する論理的な通信媒体である回線を提供する階層数Ｎの階層構造の通信ネットワークにおいて、前記回線の契約帯域に対応するトラヒックが疎通可能となるよう当該回線を構成するパスの帯域を管理するネットワーク収容状況管理装置であって、
各ネットワーク装置から通知されてきたトラヒック量に基づき、第ｎ階層（但し、ｎは２以上かつ（Ｎ−１）以下の整数）と第（ｎ＋１）階層との間で流通するトラヒック量を合計した値Ａと、第ｎ階層と第（ｎ−１）階層との間で流通するトラヒック量を合計した値Ｂとを算出し、前記Ａを前記Ｂで除した値を第ｎ階層の折り返し率として算出する折り返し率算出部と、
第ｎ階層に所属するネットワーク装置を含んで提供される回線の契約帯域に前記第ｎ階層の折り返し率を乗算した値を、当該第ｎ階層に所属するネットワーク装置から上位のネットワーク装置へ接続するパスの最大帯域として算出する収容帯域算出部とを少なくとも有する
ことを特徴とするネットワーク収容状況管理装置。
前記に加え、
各ネットワーク装置で定期的に測定され通知されてきた、上位のネットワーク装置と接続されるパス当たりのトラヒック量を受信するトラヒック量受信部と、
トラヒック量受信部で受信した、各ネットワーク装置からの上位のネットワーク装置と接続されるパス当たりのトラヒック量を記憶する記憶部とを有する
ことを特徴とする請求項１に記載のネットワーク収容状況管理装置。