JP5901681B2 - Apparatus and method for estimating maximum flow rate in a short time - Google Patents

Apparatus and method for estimating maximum flow rate in a short time Download PDF

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Description

本発明は、短時間内最大流量推定装置及び方法に係り、特に、トラヒックの変動を測定し、短時間内の最大流量を推定するための短時間内最大流量推定装置及び方法に関する。   The present invention relates to a short-time maximum flow rate estimation apparatus and method, and more particularly to a short-time maximum flow rate estimation apparatus and method for measuring traffic fluctuations and estimating a maximum flow rate within a short time.

既存のATM(Asynchronous Transfer Mode)ネットワークでは、トラヒックに関するパラメータ、例えば、ピーク速度や最大バーストサイズなどあらかじめ決定されるパラメータや、確率モデルを利用して統計的に定められるパラメータを用いることでトラヒックの特性を評価し、サービスの品質を定めている(例えば、非特許文献1参照)。   In an existing ATM (Asynchronous Transfer Mode) network, traffic characteristics such as parameters determined in advance such as peak speed and maximum burst size, or parameters statistically determined using a probability model are used. And quality of service is determined (for example, see Non-Patent Document 1).

また、ネットワークを流れるトラヒックの挙動を得るために、ごく短い観測間隔で実際にトラヒック計測を行い、計測した値からトラヒックの長期変動の挙動を除去し、その分散等から短期変動を統計的に予測または計算する方法がある(特許文献1)。   In addition, in order to obtain the behavior of traffic flowing in the network, actual traffic measurement is performed at very short observation intervals, long-term fluctuation behavior of traffic is removed from the measured value, and short-term fluctuation is statistically predicted from its variance. Alternatively, there is a calculation method (Patent Document 1).

しかし、近年高速化が進むネットワークでは、大量のトラヒックを細かい粒度で計測することは非常に負荷がかかり、恒常的な利用は難しい。したがって、トラヒック管理技術において、ネットワークを流れるトラヒックの最大流量を簡便に求める手法が望まれる。非特許文献1に示されるATMネットワークにおける技術に、個別のフロー毎のトラヒック流量を変数として最大流量を見積もる方法がある。フロー毎のトラヒック流量に応じ、最大流量がどう変化するかを見積もるために重要な技術(以下、「従来技術1」と記す)である。ただし、一般的にはフロー毎のトラヒック流量を全て取得することは難しいため、全員のトラヒック流量が均一などの仮定を置くことで評価可能となるが、最大流量の推定精度は落ちる傾向がある。そこで、フロー毎のトラヒック流量がわからないという条件のもとで最大流量を推定するために、非線形計画問題を解く手法(以下、「従来技術2」と記す)も提案されている(特許文献2)。従来技術1および従来技術2に共通な要素として、フロー毎の上限速度をパラメータとして必要とする、という特徴がある。   However, in a network that has recently been increased in speed, it is very burdensome to measure a large amount of traffic with a fine granularity, and it is difficult to use it constantly. Therefore, in the traffic management technique, a method for easily obtaining the maximum flow rate of traffic flowing through the network is desired. As a technique in the ATM network shown in Non-Patent Document 1, there is a method for estimating a maximum flow rate using a traffic flow rate for each individual flow as a variable. This is an important technique (hereinafter referred to as “Prior Art 1”) for estimating how the maximum flow rate changes according to the traffic flow rate for each flow. However, in general, it is difficult to acquire all the traffic flow rates for each flow, and therefore it is possible to evaluate by assuming that the traffic flow rate of all members is uniform. However, the estimation accuracy of the maximum flow rate tends to decrease. In order to estimate the maximum flow rate under the condition that the traffic flow rate for each flow is not known, a method for solving the nonlinear programming problem (hereinafter referred to as “Prior Art 2”) has also been proposed (Patent Document 2). . As an element common to the prior art 1 and the prior art 2, there is a feature that an upper limit speed for each flow is required as a parameter.

特開2004−247957号公報JP 2004-247957 A 特開2009−206698号公報JP 2009-206698 A

ATMネットワーク,村田正幸,科学技術出版、1997年ATM Network, Masayuki Murata, Science and Technology Publishing, 1997

しかしながら、従来の音声通話のような一定速度の通信を除くと、実際の通信では時間とともに通信速度が変化するため、ピーク速度で通信する時間の割合が大きいフローに対しては、ピーク速度の設定を評価に反映させることが有効になるが、ピーク速度はしばしば通信方式上理想的な環境でのみ実現可能な値である場合が多く、実態はピーク速度よりも低速かつ変動が小さいため、実態よりも大きな短時間変動を持つトラヒックとしてみなして、最大流量を過大に推定してしまう傾向がある。   However, if communication at a constant speed such as conventional voice calls is excluded, the communication speed changes with time in actual communication, so the peak speed is set for flows with a large proportion of time to communicate at peak speed. However, the peak speed is often a value that can only be realized in an ideal environment for the communication method, and the actual speed is lower than the peak speed and the fluctuation is smaller. However, the maximum flow rate tends to be excessively estimated as traffic with large short-term fluctuations.

上記のように、ピーク速度の理論値を用いる最大流量推定方法は、短時間変動を大きく見積もり、最大流量を大きめに推定する傾向があるが、実際のトラヒックを短時間間隔で測定することは困難である。   As described above, the maximum flow rate estimation method using the theoretical value of peak speed tends to estimate short-term fluctuations and estimate the maximum flow rate to a large extent, but it is difficult to measure actual traffic at short-time intervals. It is.

本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、測定に関する負荷をできるだけ抑え、かつ、実際のトラヒックの短時間変動を過大に評価することを避けることで、通信網を流れるトラヒックの最大流量を推測可能にする短時間内最大流量推定装置及び方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and suppresses the load related to measurement as much as possible, and avoids overestimating short-term fluctuations in actual traffic, thereby reducing the maximum flow rate of traffic flowing through a communication network. It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for estimating a maximum flow rate within a short time that can be estimated.

一態様によれば、トラヒック短期変動を考慮して通信網内のトラヒック流量を推定する短時間内最大流量推定装置であって、
フロートラヒックを収集するフロートラヒック抽出手段と、
前記フロートラヒックを分析して統計量を算出するフロートラヒック分析手段と、
前記統計量により、パラメータ推定により一種類以上のトラヒックモデルに分類し、フロー情報蓄積手段に蓄積するフローモデル推定手段と、
前記フロー情報蓄積手段に蓄積されたトラヒックモデルで表現されるフローを、トラヒックモデル別に仮想的に多重化したトラヒックモデル別のフロー多重度を決定するモデル別多重度算出手段と、
前記統計量及び個々のトラヒックモデルから前記フロー多重度に基づいて多重化した後のトラヒックモデルを算出し、該多重化した後のトラヒックモデルの短時間変動特性を算出する多重トラヒックモデル構築手段と、
前記短時間変動特性から、最大流量の大きさを推定する最大流量算出手段と、を有する短時間内最大流量推定装置が提供される。
According to one aspect, a short-time maximum flow rate estimation device that estimates traffic flow rate in a communication network in consideration of short-term traffic fluctuations,
A flow traffic extracting means for collecting the flow traffic;
Flow traffic analysis means for analyzing the flow traffic and calculating statistics;
According to the statistic, a flow model estimation unit that classifies into one or more types of traffic models by parameter estimation and accumulates in a flow information accumulation unit;
A multiplicity calculation unit for each model for determining a flow multiplicity for each traffic model obtained by virtually multiplexing the flow represented by the traffic model accumulated in the flow information accumulation unit for each traffic model;
Multiple traffic model construction means for calculating a traffic model after multiplexing based on the flow multiplicity from the statistics and individual traffic models, and calculating a short-time variation characteristic of the traffic model after the multiplexing,
There is provided a short-time maximum flow rate estimation device comprising: a maximum flow rate calculation means for estimating the magnitude of the maximum flow rate from the short-time fluctuation characteristics.

一態様によれば、通信網におけるトラヒック測定を行う際に、大量のフローが同時に存在するトラヒック全体を詳細に測定するのではなく、個別に抽出したフローのトラヒックのみを測定することでトラヒック測定に関する負荷を軽減している。さらに、フロートラヒックの詳細情報に基づき構成されたトラヒックモデルをもとに全体トラヒックの短時間変動特性を評価することで、フロー毎ピーク速度情報に基づくトラヒックモデルをもとに評価した全体トラヒックの短時間変動特性を利用するよりも精度の高い最大流量推定が可能となる。最大流量は通信リンクや通信装置の増設判断基準として用いられるため、より小さな最大流量が正しく推定できることにより、通信設備のより効率的な設計を可能とする効果がある。   According to one aspect, when performing traffic measurement in a communication network, it does not measure in detail the entire traffic in which a large number of flows exist at the same time, but relates to traffic measurement by measuring only the traffic of individually extracted flows. The load is reduced. Furthermore, by evaluating the short-term fluctuation characteristics of the overall traffic based on the traffic model constructed based on the detailed information of the flow traffic, the shortness of the overall traffic evaluated based on the traffic model based on the peak speed information for each flow. It is possible to estimate the maximum flow rate with higher accuracy than using the time variation characteristic. Since the maximum flow rate is used as an extension determination criterion for communication links and communication devices, the smaller maximum flow rate can be correctly estimated, which has the effect of enabling more efficient design of communication equipment.

本発明のシステム構成例。The system configuration example of this invention. 本発明の第1の実施の形態における最大流量推定装置の構成例。The structural example of the maximum flow volume estimation apparatus in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における最大流量推定装置の処理のフローチャート。The flowchart of the process of the maximum flow volume estimation apparatus in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態における最大流量推定装置の構成例。The structural example of the maximum flow volume estimation apparatus in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態における最大流量推定装置の処理のフローチャート。The flowchart of the process of the maximum flow volume estimation apparatus in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の実施例で用いる数値。Numerical values used in the examples of the present invention. 本発明の実施例での最大流量推定値の例。The example of the maximum flow volume estimated value in the Example of this invention.

以下、図面と共に本発明の実施の形態を説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明のシステム構成例を示す。   FIG. 1 shows a system configuration example of the present invention.

本発明が適用される通信網のシステムは、通信リンク101を介して通信装置A102と通信装置B103が接続され、同図の例では、最大流量推定装置104は一方の通信装置A102に接続される。最大流量推定装置104は、測定対象をミラーリングなどにより取り込むと共に、MIB(Management Information base)情報から平均トラヒック流量を取得する。   In a communication network system to which the present invention is applied, a communication apparatus A102 and a communication apparatus B103 are connected via a communication link 101. In the example of FIG. 1, the maximum flow rate estimation apparatus 104 is connected to one communication apparatus A102. . The maximum flow rate estimation device 104 captures a measurement target by mirroring or the like, and acquires an average traffic flow rate from MIB (Management Information base) information.

[第1の実施の形態]
図2は、本発明の第1の実施の形態における最大流量推定装置の構成例を示す。
[First Embodiment]
FIG. 2 shows a configuration example of the maximum flow rate estimation apparatus in the first embodiment of the present invention.

同図に示す最大流量推定装置104は、フロートラヒック抽出部201、フロートラヒック分析部202、フローモデル推定部203、フロー情報蓄積DB204、モデル別多重度算出部205、多重トラヒックモデル構築部206、最大流量算出部207を有する。   The maximum flow rate estimation apparatus 104 shown in the figure includes a flow traffic extraction unit 201, a flow traffic analysis unit 202, a flow model estimation unit 203, a flow information accumulation DB 204, a model-specific multiplicity calculation unit 205, a multiple traffic model construction unit 206, a maximum A flow rate calculation unit 207 is included.

以下に、上記の構成における最大流量推定装置104の処理を示す。   The processing of the maximum flow rate estimation device 104 in the above configuration is shown below.

図3は、本発明の第1の実施の形態における最大流量推定装置の動作のフローチャートである。   FIG. 3 is a flowchart of the operation of the maximum flow rate estimation apparatus according to the first embodiment of the present invention.

ステップ101) フロートラヒック抽出部201は、接続されている通信装置A102より、無作為に特定のフローを選び、当該フローのトラヒックのみのデータを取り出す。   Step 101) The flow traffic extracting unit 201 randomly selects a specific flow from the connected communication device A102, and extracts data of only the traffic of the flow.

ステップ102) フロートラヒック分析部202は、フロートラヒック抽出部201で取り出された当該フローのトラヒックデータを分析し、平均、分散、ピーク速度等の統計量を算出する。   Step 102) The flow traffic analysis unit 202 analyzes the traffic data of the flow extracted by the flow traffic extraction unit 201, and calculates statistics such as average, variance, and peak speed.

ステップ103)フローモデル推定部203では、フロートラヒック分析部202で算出した統計量に基づき、当該フローに対し一種類以上の適切なトラヒックモデルを決定する。トラヒックモデルとしては、0、ピーク値、中間値の3種類の通信レートで表現されるモデルを用いる方法や、通信レートの分布を正規分布で近似するモデルを用いる方法がある。   Step 103) The flow model estimation unit 203 determines one or more appropriate traffic models for the flow based on the statistics calculated by the flow traffic analysis unit 202. As a traffic model, there are a method using a model expressed by three types of communication rates of 0, a peak value, and an intermediate value, and a method using a model that approximates a distribution of communication rates with a normal distribution.

ステップ104)フロー情報蓄積DB204は、フローモデル推定部203で得られたフローのトラヒックモデルおよび統計量、通信開始や終了時刻等のフロー情報を記録する。   Step 104) The flow information accumulation DB 204 records flow information such as the traffic model and statistics, communication start and end times of the flow obtained by the flow model estimation unit 203.

ステップ105)モデル別多重度算出部205は、フロー情報蓄積DB204に記録されたすべてあるいは一部のフロー情報を読み出して、通信装置A102から取得した平均トラヒック流量、あるいは、予め定めた平均トラヒック流量に一致するよう、フロー情報蓄積DB204に記録されたトラヒックモデル別に、仮想的なフロー多重度を決定する。   Step 105) The model-specific multiplicity calculation unit 205 reads all or a part of the flow information recorded in the flow information accumulation DB 204, and sets the average traffic flow acquired from the communication device A102 or a predetermined average traffic flow. The virtual flow multiplicity is determined for each traffic model recorded in the flow information accumulation DB 204 so as to match.

ステップ106)多重トラヒックモデル構築部206は、モデル別多重度算出部205で決定された数のフローを多重した後のトラヒックモデルを、統計量および個々のフローのトラヒックモデルをもとに算出し、算出されたトラヒックモデルの短時間変動特性を算出する。従来の短時間変動特性を把握する技術は、フロー多重化された後のトラヒック全体の挙動を観測してモデル化するのが一般的であったが、本発明では、フロー単体の挙動を、測定に基づいてモデル化し、さらに、全体トラヒックの特性を、モデル化されたフローを重畳したものとして評価する。   Step 106) The multiple traffic model construction unit 206 calculates the traffic model after multiplexing the number of flows determined by the model-specific multiplicity calculation unit 205 based on the statistics and the traffic model of each flow, The short-time fluctuation characteristic of the calculated traffic model is calculated. Conventional techniques for grasping characteristics of short-term fluctuations are generally modeled by observing the behavior of the entire traffic after flow multiplexing, but in the present invention, the behavior of a single flow is measured. And the characteristics of the entire traffic are evaluated as those obtained by superimposing the modeled flows.

ステップ107)最大流量算出部207は、多重トラヒックモデル構築部206で算出した短時間変動特性から、多重トラヒックが生み出す最大トラヒック流量あるいは一定確率以下に抑えられる上限値を、最大流量として算出する。   Step 107) The maximum flow rate calculation unit 207 calculates, as the maximum flow rate, the maximum traffic flow generated by the multiple traffic or the upper limit value that can be suppressed to a certain probability or less from the short-time fluctuation characteristics calculated by the multiple traffic model construction unit 206.

[第2の実施の形態]
本実施の形態では、上記の第1の実施の形態の処理に加え、伝送路の容量を超えない最大流量を満たす最大のフロー多重度を求める例を示す。
[Second Embodiment]
In this embodiment, in addition to the processing of the first embodiment, an example in which the maximum flow multiplicity satisfying the maximum flow rate that does not exceed the capacity of the transmission path is obtained is shown.

図4は、本実施の第2の実施の形態における最大流量推定装置の構成例を示す。同図において、図2の構成と同一部分には同一符号を付す。図4に示す構成は、図2の構成に、最大流量判定部308を付加した構成である。   FIG. 4 shows an example of the configuration of the maximum flow rate estimation apparatus in the second embodiment. In this figure, the same parts as those in FIG. The configuration shown in FIG. 4 is a configuration in which a maximum flow rate determination unit 308 is added to the configuration of FIG.

図5は、本発明の第2の実施の形態における最大流量推定装置の処理のフローチャートである。   FIG. 5 is a flowchart of the process of the maximum flow rate estimation apparatus in the second embodiment of the present invention.

ステップ201) フロートラヒック抽出部201は、接続されている通信装置A102より、特定のフローを選び、当該フローのトラヒックのみのデータを取り出す。   Step 201) The flow traffic extraction unit 201 selects a specific flow from the connected communication device A102, and extracts data of only the traffic of the flow.

ステップ202) フロートラヒック分析部202は、フロートラヒック抽出部201で取り出された当該フローのトラヒックデータを分析し、平均、分散、ピーク速度等の統計量を算出する。   Step 202) The flow traffic analysis unit 202 analyzes the traffic data of the flow extracted by the flow traffic extraction unit 201, and calculates statistics such as average, variance, and peak speed.

ステップ203)フローモデル推定部203では、フロートラヒック分析部202で算出した統計量に基づき、当該フローに対し適切なトラヒックモデルを決定する。   Step 203) The flow model estimation unit 203 determines an appropriate traffic model for the flow based on the statistics calculated by the flow traffic analysis unit 202.

ステップ204)フロー情報蓄積DB204は、フローモデル推定部203で得られたフローのトラヒックモデルおよび統計量、通信開始や終了時刻等のフロー情報を記録する。   Step 204) The flow information accumulation DB 204 records flow information such as the flow traffic model and statistics, communication start and end times obtained by the flow model estimation unit 203.

ステップ205)モデル別多重度算出部205は、フロー情報蓄積DB204に記録されたすべてあるいは一部のフロー情報を読み出して、通信装置A102から取得した平均トラヒック流量、あるいは、予め定めた平均トラヒック流量に一致するよう、フロー情報蓄積DB204に記録されたトラヒックモデル別に、フロー多重度を決定する。なお、平均トラヒック流量及びフロー多重度は、伝送路の収容可能な容量を超えない最大流量を満たすものとする。   Step 205) The model-specific multiplicity calculation unit 205 reads all or a part of the flow information recorded in the flow information accumulation DB 204, and sets the average traffic flow acquired from the communication device A102 or a predetermined average traffic flow. The flow multiplicity is determined for each traffic model recorded in the flow information accumulation DB 204 so as to match. The average traffic flow rate and flow multiplicity satisfy the maximum flow rate that does not exceed the capacity that can be accommodated in the transmission path.

ステップ206)多重トラヒックモデル構築部206は、モデル別多重度算出部205で決定された数(フロー多重度)のフローを多重した後のトラヒックモデルを、統計量および個々のフローのトラヒックモデルをもとに算出し、算出されたトラヒックモデルの短時間変動特性を算出する。   Step 206) The multi-traffic model construction unit 206 uses the traffic model after multiplexing the number of flows (flow multiplicity) determined by the multiplicity calculation unit 205 for each model as a statistic and the traffic model of each flow. And the short-time fluctuation characteristic of the calculated traffic model is calculated.

ステップ207)最大流量算出部207は、多重トラヒックモデル構築部206で算出した短時間変動特性から、多重トラヒックが生み出す最大トラヒック流量あるいは一定確率以下に抑えられる上限値を、最大流量として算出する。   Step 207) The maximum flow rate calculation unit 207 calculates, as the maximum flow rate, the maximum traffic flow generated by the multiple traffic or the upper limit value suppressed to a certain probability or less from the short-time fluctuation characteristics calculated by the multiple traffic model construction unit 206.

ステップ208)最大流量判定部308は、算出された最大流量が測定対象トラヒックの流れる通信リンクに設定された最大許容流量より小さい場合にはステップ209に移行する。算出された最大流量が測定対象トラヒックの流れる通信リンクに設定された最大許容流量以上の場合には、ステップ210に移行する。   Step 208) When the calculated maximum flow rate is smaller than the maximum allowable flow rate set for the communication link through which the traffic to be measured flows, the maximum flow rate determination unit 308 proceeds to Step 209. If the calculated maximum flow rate is equal to or greater than the maximum allowable flow rate set for the communication link through which the traffic to be measured flows, the process proceeds to step 210.

ステップ209)再度、モデル別多重度算出部205でフロー多重度を増加させて、ステップ207に移行し、最大流量算出を繰り返し、最大流量算出値が最大許容流量を超える直前の算出時に用いられた平均トラヒック流量を最大収容トラヒック流量とする。   Step 209) The model multiplicity calculation unit 205 again increases the flow multiplicity, and the process proceeds to Step 207, where the maximum flow rate calculation is repeated and used for the calculation just before the maximum flow rate calculation value exceeds the maximum allowable flow rate. Let the average traffic flow be the maximum accommodated traffic flow.

ステップ210)再度、モデル別多重度算出部205でフロー多重度を減少させて、ステップ107に移行し、最大流量算出を繰り返し、最大流量算出値が最大許容流量を初めて下回った算出時に用いられた平均トラヒック流量を最大収容トラヒック流量とする。   Step 210) Again, the multiplicity calculation unit 205 for each model decreases the flow multiplicity, and the process proceeds to Step 107, where the maximum flow rate calculation is repeated and used when the maximum flow rate calculation value is below the maximum allowable flow rate for the first time. Let the average traffic flow be the maximum accommodated traffic flow.

以下に、上記の処理を具体的に説明する。   The above processing will be specifically described below.

スマートホンに代表される、モバイル系の高速通信を収容するリンクでの最大流量推定の例を以下に示す。図6に示すように、高速通信を収容するリンクの容量を10Gbps、平均トラヒック流量を3Gbps、リンクを流れる平均フロー数が7,500であったと仮定すると、フローあたりの平均速度は0.4Mbpsとなる。モバイル通信のフローあたりピーク速度を112.5Mbpsとすると、従来技術の例では、各フローをピークR1=112.5Mbps、平均A1=0.4Mbpsのオンオフモデルとみなして、全体のトラヒックの短時間変動を評価してきた。具体的には、N番目のフローの通信速度をXNと表すと、
P{XN =ピーク速度}=p1=A1/P1=0.4/112.5=0.0036
P{XN =0}=p2=1-P{XN =ピーク速度}=0.9964
と仮定し、十分小さいα(例えば、10-3等)に対し、
P{X1+X2+・・・+X7,500≧+BW1}<α
を満たす最小のBW1を直接計算、あるいは近似により求めてきた。例えば正規分布を用いて近似した場合、フローあたりの通信速度の分散は、
V1=A1×(R1―A1)
=0.4×(112.5-0.4)
=44.84
となり、多重されたトラヒックの分散は、
V1all=V1×(総フロー数)
=44.84×7,500
=336,300
となり、標準偏差は、
S1=V1all1/2=579.9 (Mbps)
となり、α=10-3に対するBW1の値は、
BW1=0.4×7,500+3.09×579.9=4,791.891 (Mbps)
と算出される。
An example of maximum flow rate estimation in a link that accommodates mobile high-speed communication, represented by a smart phone, is shown below. As shown in FIG. 6, assuming that the capacity of the link accommodating high-speed communication is 10 Gbps, the average traffic flow rate is 3 Gbps, and the average number of flows flowing through the link is 7,500, the average speed per flow is 0.4 Mbps. Assuming that the peak speed per flow of mobile communication is 112.5 Mbps, in the conventional technology example, each flow is regarded as an on / off model with a peak R1 = 112.5 Mbps and an average A1 = 0.4 Mbps, and short-term fluctuations in the overall traffic are evaluated. It was. Specifically, if the communication speed of the Nth flow is expressed as XN,
P {X N = peak speed} = p1 = A1 / P1 = 0.4 / 112.5 = 0.0036
P {X N = 0} = p2 = 1-P {X N = peak speed} = 0.964
And for a sufficiently small α (eg 10 -3 etc.)
P {X 1 + X 2 + ... + X 7,500 ≧ + BW1} <α
The minimum BW1 that satisfies the above has been obtained by direct calculation or approximation. For example, when approximated using a normal distribution, the distribution of communication speed per flow is
V1 = A1 × (R1-A1)
= 0.4 × (112.5-0.4)
= 44.84
And the distribution of the multiplexed traffic is
V1all = V1 x (total number of flows)
= 44.84 × 7,500
= 336,300
And the standard deviation is
S1 = V1all 1/2 = 579.9 (Mbps)
The value of BW1 for α = 10 -3 is
BW1 = 0.4 × 7,500 + 3.09 × 579.9 = 4,791.891 (Mbps)
Is calculated.

実際には、フロー単位のトラヒックでピーク速度が出続けることはごく稀であり、フローの通信速度の分散はV1よりかなり小さいことが予想される。いま、フロートラヒック分析部202における個別フロー測定により、フローの平均速度A2、分散V2、通信速度が0より大きい確率q1、フローの通信速度が0の確率がq2(=1-q1)で求められたとする。このとき、フローの通信速度が0以上の時の通信速度の平均A2'、分散V2'は、
A2'=A2/q1, V2'=(V2+A22)/q1−A2'2
で求められる。フローの通信速度が0以上時の値として、ピーク速度R1およびもう1種類の速度R2がとられるモデルを仮定する。フローの通信速度がR1となる確率をr1、R2となる確率をr2(=q1−r1)とすると、R2,r1,r2は、
(r1/q1)R1+(r2/q1)R2=A2',
(r1/q1)R12+(r2/q1)R22=V2'+A2'2
の解として計算できる。いま、フローの平均速度A2=0.4Mbps、分散V2=17.66、ピーク速度R1=112.5Mbps、通信速度が0より大きい確率q1=0.021が得られたとする。この時、
A2'=0.4/0.021=19.04Mbps,V2'=(17.66+0.42)/0.021-19.042=486.05
と計算され、R2,r1,r2は連立方程式の解として、
R2=13.84Mbps,r1=0.00111,r2=0.0199
が得られる。したがって、フローモデル推定部203において、確率1-q1=0.979で速度0、確率0.0199で速度R2=13.84Mbps、確率0.00111で速度R1=112.5Mbpsで通信するフローとしてモデル化される。本フローは従来のオンオフモデルよりも短時間変動が抑えられるため、
P{X1+X2+・・・+X7,500≧+BW2}<α
を満たすBW2の値は、既存方式で求められるBW1よりも小さく推定ができる。正規分布を用いて近似した場合、多重されたトラヒックの分散は、
V2all=V2×(総フロー数)
=17.66×7,500
=132,450
標準偏差は、
S2=V2all1/2=363.9 (Mbps)
となり、α=10-3に対するBW2の値は、
BW2=0.4×7,500+3.09×363.9=4,124.451 (Mbps)
と算出される。結果として最大流量推定値BW2はBW1の86%の値に抑えることができた。
Actually, it is rare that the peak speed continues to appear in the traffic per flow, and the variance of the communication speed of the flow is expected to be considerably smaller than V1. Now, by the individual flow measurement in the flow traffic analysis unit 202, the average flow rate A2, the variance V2, the probability q1 that the communication speed is greater than 0, and the probability that the communication speed of the flow is 0 are obtained by q2 (= 1−q1). Suppose. At this time, the average A2 ′ of communication speed when the communication speed of the flow is 0 or more, and the variance V2 ′ are
A2 '= A2 / q1, V2' = (V2 + A2 2 ) / q1-A2 ' 2
Is required. A model is assumed in which the peak speed R1 and another speed R2 are taken as values when the flow communication speed is 0 or more. When the probability that the communication speed of the flow is R1 is r1, and the probability that it is R2 is r2 (= q1-r1), R2, r1, and r2 are
(r1 / q1) R1 + (r2 / q1) R2 = A2 ',
(r1 / q1) R1 2 + (r2 / q1) R2 2 = V2 '+ A2' 2
It can be calculated as a solution of Assume that the average flow rate A2 = 0.4 Mbps, the variance V2 = 17.66, the peak rate R1 = 112.5 Mbps, and the probability that the communication rate is greater than 0 q1 = 0.021. At this time,
A2 '= 0.4 / 0.021 = 19.04Mbps , V2' = (17.66 + 0.4 2) /0.021-19.04 2 = 486.05
R2, r1, and r2 are the solutions of the simultaneous equations,
R2 = 13.84Mbps, r1 = 0.00111, r2 = 0.0199
Is obtained. Therefore, the flow model estimation unit 203 is modeled as a flow communicating at a rate of 0 with probability 1-q1 = 0.979, a rate of R2 = 13.84 Mbps with a probability of 0.0199, and a rate of R1 = 112.5 Mbps with a probability of 0.00111. Because this flow can suppress fluctuations for a shorter time than the conventional on-off model,
P {X 1 + X 2 + ... + X 7,500 ≧ + BW2} <α
The value of BW2 that satisfies the condition can be estimated smaller than BW1 obtained by the existing method. When approximated using a normal distribution, the variance of the multiplexed traffic is
V2all = V2 x (total number of flows)
= 17.66 x 7,500
= 132,450
Standard deviation is
S2 = V2all 1/2 = 363.9 (Mbps)
The value of BW2 for α = 10 -3 is
BW2 = 0.4 x 7,500 + 3.09 x 363.9 = 4,124.451 (Mbps)
Is calculated. As a result, the maximum flow rate estimate BW2 could be suppressed to 86% of BW1.

図7に、従来のオンオフモデルによる最大流量推定値と本発明のフロー測定に基づく最大流量推定値を示す。   FIG. 7 shows the maximum flow rate estimated value based on the conventional on / off model and the maximum flow rate estimated value based on the flow measurement of the present invention.

さらに、既存手法では平均、分散以上の高次モーメントは利用できないため、近似できるモデルが限られていたが、本発明の方法では3次以上のモーメントも利用できるため、より広い範囲の確率モデルにより近似精度を上げることも可能になる。   Furthermore, since higher-order moments above the average and variance cannot be used with existing methods, models that can be approximated are limited, but with the method of the present invention, third-order or higher moments can also be used, so a wider range of probability models can be used. It is also possible to increase the approximation accuracy.

なお、図2、図4に示す最大流量推定装置104の構成要素の動作をプログラムとして構築し、最大流量推定装置として利用されるコンピュータにインストールして実行させる、または、ネットワークを介して流通させることが可能である。   The operation of the constituent elements of the maximum flow rate estimation device 104 shown in FIGS. 2 and 4 is constructed as a program and installed in a computer used as the maximum flow rate estimation device, or distributed via a network. Is possible.

本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲内において、種々変更・応用が可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and applications are possible within the scope of the claims.

101 通信リンク
102 通信装置A
103 通信装置B
104 最大流量推定装置
201 フロートラヒック抽出部
202 フロートラヒック分析部
203 フローモデル推定部
204 フロー情報蓄積DB
205 モデル別多重度算出部
206 多重トラヒックモデル構築部
207 最大流量算出部
308 最大流量判定部
101 communication link 102 communication device A
103 Communication device B
104 Maximum flow rate estimation device 201 Flow traffic extraction unit 202 Flow traffic analysis unit 203 Flow model estimation unit 204 Flow information storage DB
205 Multiplicity Calculation Unit by Model 206 Multiple Traffic Model Construction Unit 207 Maximum Flow Rate Calculation Unit 308 Maximum Flow Rate Determination Unit

Claims (8)

トラヒック短期変動を考慮して通信網内のトラヒック流量を推定する短時間内最大流量推定装置であって、
フロートラヒックを収集するフロートラヒック抽出手段と、
前記フロートラヒックを分析して統計量を算出するフロートラヒック分析手段と、
前記統計量により、パラメータ推定により一種類以上のトラヒックモデルに分類し、フロー情報蓄積手段に蓄積するフローモデル推定手段と、
前記フロー情報蓄積手段に蓄積されたトラヒックモデルで表現されるフローを、トラヒックモデル別に仮想的に多重化したトラヒックモデル別のフロー多重度を決定するモデル別多重度算出手段と、
前記統計量及び個々のトラヒックモデルから前記フロー多重度に基づいて多重化した後のトラヒックモデルを算出し、該多重化した後のトラヒックモデルの短時間変動特性を算出する多重トラヒックモデル構築手段と、
前記短時間変動特性から、最大流量の大きさを推定する最大流量算出手段と、
を有することを特徴とする短時間内最大流量推定装置。
A short-time maximum flow rate estimation device that estimates traffic flow rate in a communication network in consideration of short-term traffic fluctuations,
A flow traffic extracting means for collecting the flow traffic;
Flow traffic analysis means for analyzing the flow traffic and calculating statistics;
According to the statistic, a flow model estimation unit that classifies into one or more types of traffic models by parameter estimation and accumulates in a flow information accumulation unit;
A multiplicity calculation unit for each model for determining a flow multiplicity for each traffic model obtained by virtually multiplexing the flow represented by the traffic model accumulated in the flow information accumulation unit for each traffic model;
Multiple traffic model construction means for calculating a traffic model after multiplexing based on the flow multiplicity from the statistics and individual traffic models, and calculating a short-time variation characteristic of the traffic model after the multiplexing,
Maximum flow rate calculating means for estimating the maximum flow rate from the short-time fluctuation characteristics;
A short-term maximum flow rate estimation device characterized by comprising:
前記モデル別多重度算出手段は、
前記モデル別のフロー多重度を、予め定めた平均トラヒック流量に一致するように、前記フロー情報蓄積手段に記録されたトラヒックモデル別のフロー多重度を決定する手段を含む
請求項1記載の短時間内最大流量推定装置。
The model-specific multiplicity calculating means includes:
2. The short time according to claim 1, further comprising means for determining the flow multiplicity for each traffic model recorded in the flow information storage means so that the flow multiplicity for each model matches a predetermined average traffic flow rate. Maximum flow rate estimation device.
前記最大流量算出手段は、
伝送路の容量を超えない最大流量を満たす最大のフロー多重度と平均トラヒック流量を求めることで、伝送路に収容可能な平均トラヒック流量の最大値を求める手段を含む
請求項1記載の短時間内最大流量推定装置。
The maximum flow rate calculating means includes
2. The method according to claim 1, further comprising means for obtaining a maximum value of the average traffic flow rate that can be accommodated in the transmission line by obtaining a maximum flow multiplicity and an average traffic flow rate that satisfy a maximum flow rate that does not exceed the capacity of the transmission line. Maximum flow rate estimation device.
前記フローモデル推定手段は、
トラヒックモデルとして、0、ピーク値、中間値の3種類の通信レートで表現されるモデルを用いる
請求項1記載の短時間内最大流量推定装置。
The flow model estimation means includes:
2. The short-time maximum flow rate estimation device according to claim 1, wherein a model represented by three types of communication rates of 0, a peak value, and an intermediate value is used as a traffic model.
前記フローモデル推定手段は、
通信レートの分布を正規分布で近似するトラヒックモデルとする
請求項1記載の短時間内最大流量推定装置。
The flow model estimation means includes:
2. The short-time maximum flow rate estimating apparatus according to claim 1, wherein the traffic rate model approximates a communication rate distribution by a normal distribution.
トラヒック短期変動を考慮して通信網内のトラヒック流量を推定する装置における短時間内最大流量推定方法であって、
フロートラヒックを収集するフロートラヒック抽出ステップと、
前記フロートラヒックを分析して統計量を算出するフロートラヒック分析ステップと、
前記統計量により、パラメータ推定により一種類以上のトラヒックモデルに分類し、フロー情報蓄積手段に蓄積するフローモデル推定ステップと、
前記フロー情報蓄積手段に蓄積されたトラヒックモデルで表現されるフローを、トラヒックモデル別に仮想的に多重化したトラヒックモデル別のフロー多重度を決定するモデル別多重度算出ステップと、
前記統計量及び個々のトラヒックモデルから前記フロー多重度に基づいて多重化した後のトラヒックモデルを算出し、該多重化した後のトラヒックモデルの短時間変動特性を算出する多重トラヒックモデル構築ステップと、
前記短時間変動特性から、最大流量の大きさを推定する最大流量算出ステップと、
を行うことを特徴とする短時間内最大流量推定方法。
A method for estimating a maximum flow rate in a short time in a device for estimating a traffic flow rate in a communication network in consideration of short-term traffic fluctuations,
A flow traffic extraction step for collecting flow traffic; and
A flow traffic analysis step of analyzing the flow traffic and calculating a statistic;
According to the statistics, a flow model estimation step for classifying into one or more types of traffic models by parameter estimation and storing in a flow information storage unit;
A model-specific multiplicity calculation step for determining a flow multiplicity for each traffic model obtained by virtually multiplexing the flow represented by the traffic model stored in the flow information storage means, for each traffic model;
A multi-traffic model construction step of calculating a traffic model after multiplexing based on the flow multiplicity from the statistics and individual traffic models, and calculating a short-time variation characteristic of the traffic model after the multiplexing,
A maximum flow rate calculating step for estimating the maximum flow rate from the short-time fluctuation characteristics;
A method for estimating a maximum flow rate in a short time, characterized by:
前記モデル別多重度算出ステップにおいて、
前記モデル別のフロー多重度を、予め定めた平均トラヒック流量に一致するように、前記フロー情報蓄積手段に記録されたトラヒックモデル別のフロー多重度を決定する
請求項6記載の短時間内最大流量推定方法。
In the model-specific multiplicity calculation step,
7. The maximum flow rate in a short time according to claim 6, wherein the flow multiplicity for each traffic model recorded in the flow information storage means is determined so that the flow multiplicity for each model matches a predetermined average traffic flow rate. Estimation method.
前記最大流量算出ステップにおいて、
伝送路の容量を超えない最大流量を満たす最大のフロー多重度と平均トラヒック流量を求めることで、伝送路に収容可能な平均トラヒック流量の最大値を求める
請求項6記載の短時間内最大流量推定方法。
In the maximum flow rate calculating step,
The maximum flow rate estimation within a short time according to claim 6, wherein the maximum value of the average traffic flow rate that can be accommodated in the transmission line is obtained by obtaining the maximum flow multiplicity and the average traffic flow rate that satisfy the maximum flow rate not exceeding the capacity of the transmission line. Method.
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