JP6226463B2

JP6226463B2 - ネットワーク管理システム、ネットワーク装置および制御装置

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Publication number: JP6226463B2
Application number: JP2013204772A
Authority: JP
Inventors: 雅典宮澤; 林　通秋; 通秋林
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2017-11-08
Anticipated expiration: 2033-09-30
Also published as: JP2015070528A

Description

本発明は、ネットワークの障害予兆機能を分散化する技術に関する。

従来から、ネットワークの障害を予兆する技術が提案されている。図７は、従来の障害予兆監視システムの概略構成を示す図である。ネットワーク装置から、ＳＮＭＰ、ＣＳＶ、Ｓｙｓｌｏｇ等のデータを「データ収集部」で集約し、「データ加工部」でそれらのデータを特定のフォーマットに加工し、「履歴データベース（ＤＢ）」に格納する。「障害予兆分析部」では、データベースに格納されているデータに基づいて、各品質データの関連性をモデル化し、その変動の傾向をモニタリングすることによって、障害の予兆監視を行なっている。

また、例えば、特許文献１記載の技術では、監視対象システムの性能を表す時系列データを、一定周期で抽出して過去の時系列データとして格納する。時系列データが、設定された数値や変化のパターンを表す特徴データ等を含む選定条件に適合すると、過去のメタデータとして時系列データと関連付けて格納する。また、リアルタイムの時系列データについて選定条件に適合すると、リアルタイムのメタデータを生成する。リアルタイムのメタデータと過去のメタデータとを照合し、予め設定された一致度が得られると、メタデータに関連付けられた過去の時系列データを参照して設定された時系列データの今後の変化を検出し、出力する。この構成により、特許文献１記載の技術では、監視対象の時系列データの値が異常を表す閾値を超えることを検出することなく、障害の予兆を検出する。

特開２００９−２８９２２１号公報

しかしながら、従来の技術では、監視対象となるネットワーク装置の数が多くなると、「データ収集部」や「データ加工部」の処理が過大となる問題がある。特許文献１記載の技術においても、管理対象となる数が増加すると、処理が多くなり、システムの拡張が不可欠となり、コストが増大してしまう。また、検出精度が劣化してしまう。今後、クラウドなどの仮想化を考慮した場合、障害の監視対象機器が増加する傾向にあり、既存の技術だけでは対応しきれないことが予想される。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、各ネットワーク装置に障害予兆機能を分散化することによって、処理負荷を軽減すると共に予兆精度を高く維持することができるネットワーク管理システム、ネットワーク装置および制御装置を提供することを目的とする。

（１）上記の目的を達成するために、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明のネットワーク管理システムは、複数のネットワーク装置および制御装置で構成され、ネットワークの障害を予兆するネットワーク管理システムであって、前記制御装置は、前記ネットワークの構成情報に基づいて、前記ネットワーク装置毎に障害予兆ルールを作成し、前記作成したネットワーク装置毎の障害予兆ルールを前記各ネットワーク装置に通知し、前記各ネットワーク装置は、前記障害予兆ルールおよび自装置の品質情報に基づいて障害予兆分析を行ない、障害の予兆が認められた場合は、障害の予兆を通知することを特徴とする。

このように、制御装置において、ネットワークの構成情報に基づいて、ネットワーク装置毎に障害予兆ルールを作成し、作成したネットワーク装置毎の障害予兆ルールを各ネットワーク装置に通知し、各ネットワーク装置は、障害予兆ルールおよび自装置の品質情報に基づいて障害予兆分析を行ない、障害の予兆が認められた場合は、障害の予兆を通知するので、各ネットワーク装置に障害予兆機能を分散化することが可能となる。これにより、処理負荷を軽減すると共に予兆精度を高く維持することが可能となる。

（２）また、本発明のネットワーク管理システムにおいて、前記各ネットワーク装置は、自装置の品質情報を収集し、一定の周期で前記収集した品質情報の平均値を算出し、前記制御装置に送信する高速データ処理部と、前記障害予兆ルールと前記品質情報とを対比し、前記品質情報が前記障害予兆ルールから逸脱した場合は、障害の予兆を通知する障害予兆分析部と、ネットワークの構成管理データを含み、他のネットワーク装置との間で共有する構成管理データベースと、を備えることを特徴とする。

この構成により、障害予兆機能を分散化することが可能となる。

（３）また、本発明のネットワーク管理システムにおいて、前記制御装置は、前記各ネットワーク装置から送信され、一定の周期で算出された品質情報の平均値を格納するデータ蓄積部と、前記ネットワークの構成情報および前記データ蓄積部に格納されている各ネットワーク装置の品質情報に基づいて、前記ネットワーク装置毎に障害予兆ルールを作成し、前記作成したネットワーク装置毎の障害予兆ルールを前記各ネットワーク装置に通知するルール設計部と、を備えることを特徴とする。

この構成により、各ネットワーク装置に障害予兆機能を分散化することが可能となる。これにより、処理負荷を軽減すると共に予兆精度を高く維持することが可能となる。

（４）また、本発明のネットワーク装置は、複数のネットワーク装置および制御装置で構成され、ネットワークの障害を予兆するネットワーク管理システムに適用されるネットワーク装置であって、自装置の品質情報を収集し、一定の周期で前記収集した品質情報の平均値を算出し、前記制御装置に送信する高速データ処理部と、障害予兆ルールと前記品質情報とを対比し、前記品質情報が前記障害予兆ルールから逸脱した場合は、障害の予兆を通知する障害予兆分析部と、ネットワークの構成管理データを含み、他のネットワーク装置との間で共有する構成管理データベースと、を備えることを特徴とする。

（５）また、本発明の制御装置は、複数のネットワーク装置および制御装置で構成され、ネットワークの障害を予兆するネットワーク管理システムに適用される制御装置であって、前記各ネットワーク装置から送信され、一定の周期で算出された品質情報の平均値を格納するデータ蓄積部と、前記ネットワークの構成情報および前記データ蓄積部に格納されている各ネットワーク装置の品質情報に基づいて、前記ネットワーク装置毎に障害予兆ルールを作成し、前記作成したネットワーク装置毎の障害予兆ルールを前記各ネットワーク装置に通知するルール設計部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、各ネットワーク装置に障害予兆機能を分散化することが可能となる。これにより、処理負荷を軽減すると共に予兆精度を高く維持することが可能となる。

本実施形態に係るネットワーク管理システムの概略構成を示すブロック図である。本実施形態に係るネットワーク管理システムの動作を示すフローチャートである。データ蓄積部のデータ構造を示す図である。障害予兆情報ベクトルの例を示す図である。自己組織化マップの概要を示す図である。本発明の実施例を示す図である。従来の障害予兆監視システムの概略構成を示す図である。

図１は、本実施形態に係るネットワーク管理システムの概略構成を示すブロック図である。このネットワーク管理システムは、制御装置１と、複数のネットワーク（ＮＷ）装置１３ａ〜１３ｃから構成されている。便宜上、図１では３つのネットワーク装置を記載してあるが、実際は、多数のネットワーク装置が想定される。

制御装置１は、各ネットワーク装置１３ａ〜１３ｃから、一定の周期、例えば、１０分毎に、性能情報を受信する。性能情報は、例えば、ＣＰＵの稼働率、メモリの使用率、トラヒック量などが該当する。制御装置１は、受信した性能情報を、データ蓄積部３に格納する。

ルール設計部５は、データ蓄積部３に蓄積されたデータおよびネットワーク構成情報に基づいて、ネットワーク装置毎に障害予兆ルールを作成する。作成した各障害予兆ルールを、ルール送信部７を介して、各ネットワーク装置に送信する。

各ネットワーク装置１３ａ〜１３ｃは、同一の構成を有する。ここでは、ネットワーク装置１３ａについて説明する高速データ処理部１７ａは、自装置から取得できる品質情報を、リアルタイムに収集する。一定の周期で収集した品質情報の平均値を算出し、制御装置１のデータ蓄積部３に送信する。また、取得した品質情報を障害予兆分析部１５ａに送信する。

障害予兆分析部１５ａは、制御装置１のルール設計部５が作成した障害予兆ルールと、高速データ処理部１７ａから取得した品質情報とを対比する。もし、品質情報が障害予兆ルールから逸脱した場合は、管理装置２０へアラートを送信する。共有データベース９は、複数のネットワーク装置１３ａ〜１３ｃで構成管理データ（装置構成情報、ネットワークトポロジ情報など）を共有管理する。

図２は、本実施形態に係るネットワーク管理システムの動作を示すフローチャートである。まず、各ネットワーク装置１３ａ〜１３ｃの高速データ処理部１７ａ〜１７ｃが、自装置で取得できる品質情報を収集する（ステップＳ１）。ここでは、例えば、自装置のＣＰＵの稼働率、メモリの使用率、通信インタフェース毎の帯域などを収集する。次に、高速データ処理部１７ａ〜１７ｃは、取得したデータ毎に予め決められた時間（例えば、Ｘ分）の平均値を算出する（ステップＳ２）。次に、高速データ処理部１７ａ〜１７ｃは、算出した平均値を、制御装置１のデータ蓄積部３に定期的に送信し、データ蓄積部３は、各ネットワーク装置１３ａ〜１３ｃから送信された平均値を保存する（ステップＳ３）。データ蓄積部３では、例えば、図３に示すようなデータ構造を有する。

次に、制御装置１のルール設計部５は、データ蓄積部３に蓄積されているデータに基づいて、ネットワーク装置１３ａ〜１３毎に障害予兆ルールを作成する（ステップＳ４）。また、データ蓄積部３にはすべてのネットワークの値が格納されているため、共有データベース（構成管理）に格納されているネットワーク構成情報に基づいて、関連性のあるネットワーク装置のデータのみを抽出して障害予兆ルールを作成する。次に、ルール設計部５は、作成した障害予兆ルールを、ルール送信部７を介して、各ネットワーク装置１３ａ〜１３に送信する（ステップＳ５）。

各ネットワーク装置１３ａ〜１３は、それぞれ、制御装置１から取得した障害予兆ルールを、障害予兆分析部１５ａ〜１５ｃに設定する（ステップＳ６）。障害予兆分析部１５ａ〜１５ｃは、設定された障害予兆ルールを読み出し（ステップＳ７）、障害予兆ルールに基づいて、取得した品質情報を分析する（ステップＳ８）。この分析により、異常があるかどうかを判断し（ステップＳ９）、異常がある場合は、管理装置へ警報を送信し（ステップＳ１０）、ステップＳ１に遷移する。一方、ステップＳ９において、異常が無い場合は、そのままステップＳ１へ遷移する。

次に、ルール設計部５について説明する。ルール設計部５は、ネットワーク構成情報に基づいて、関連するネットワーク装置の品質情報を、クラスタリング型推定アルゴリズム（自己組織化マップ）を用いて障害予兆ルールを作成する。自己組織化マップの入力情報は、図４に示されるように、各ネットワーク装置から入手可能な品質情報、例えば、ＣＰＵ稼働率、メモリ使用率、帯域使用率、温度（気温）などである。

図５は、自己組織化マップの概要を示す図である。この自己組織化マップは、左上が異常であり、右下が正常であることを示している。また、図５には、障害予兆情報ベクトル２０７−１Ａ〜Ｃを示している。ルール設計部５は、データ蓄積部３が持っている全ネットワークの品質情報に基づいて、障害予兆情報ベクトルを定期的（例えば、１０分おき、１時間おき）にクラスタリングアルゴリズム（自己組織化マップ）に入力し、各ネットワーク装置１３ａ〜１３ｃの品質状態に類似する障害予兆情報ベクトルをマッピングする。これにより、ネットワーク全体のネットワーク装置の品質情報の類似度をグループ化することができる。このように、障害予兆情報ベクトルを２次元空間上にマッピングすることによって、似た特徴のデータをそれぞれ近接した場所にマッピングすることができ、また、異なる特徴のデータをそれぞれ遠隔した場所にマッピングすることができる。

ルール設計部５は、分類された各ネットワーク装置１３ａ〜１３ｃのマップ情報（位相マップ：Topographic Map）と、各ネットワーク装置１３ａ〜１３ｃが位置しているベクトル情報を各ネットワーク装置１３ａ〜１３ｃに送信する。

各ネットワーク装置１３ａ〜１３ｃの障害予兆分析部１５ａ〜１５ｃは、品質情報に基づいて、リアルタイムにそのベクトル位置から逸脱しないかどうかを監視する。もし、逸脱した場合は、障害の傾向があるとみなし、管理装置２０へ情報を送信する。

なお、本実施形態では、判断の結果を「異常があるまたは無い」で表わしたが、本発明は、これに限定されず、複数の段階に分けて異常の存在を表わすことも可能である。

図６は、本発明の実施例を示す図である。この実施例は、予兆監視機能を装置個別に配備した分散管理アーキテクチャである。制御装置１０１のＡＰＩ１０７は、各ネットワーク装置１０３−１〜１０３−４から取得したデータに基づいて、動的に監視ルール（障害予兆ルール）を作成する。各ネットワーク装置１０３−１〜１０３−４は、制御装置１０１で作成されたルールに基づいて、分散化した予兆監視機能を発揮する。各ネットワーク装置１０３−１〜１０３−４は、それぞれ、共有ＡＰＩ１０９、予兆監視機能１１１、構成管理（共有ＤＢ）１１３を備えており、配下のネットワーク１０５との間で、分散予兆監視を行なう。

以上説明したように、本実施形態によれば、各ネットワーク装置に障害予兆機能を分散化し、することが可能となる。これにより、処理負荷を軽減すると共に予兆精度を高く維持することが可能となる。

１制御装置
３データ蓄積部
５ルール設計部
７ルール送信部
９共有データベース（構成管理）
１３ａ〜１３ｃネットワーク装置
１５ａ〜１５ｃ障害予兆分析部
１７ａ〜１７ｃ高速データ処理部
２０管理装置

Claims

複数のネットワーク装置および制御装置で構成され、ネットワークの障害を予兆するネットワーク管理システムであって、
前記制御装置は、前記各ネットワーク装置から送信され、一定の周期で算出された品質情報の平均値を格納するデータ蓄積部と、前記ネットワークの構成情報および前記データ蓄積部に格納されている各ネットワーク装置の品質情報に基づいて前記各ネットワーク装置の品質情報の類似度をグループ化したクラスタリングマップを作成し、前記クラスタリングマップ上で近接した場所にマッピングされたネットワーク装置のデータのみを抽出して、前記ネットワーク装置毎に障害予兆ルールを作成し、前記作成したネットワーク装置毎の障害予兆ルールを前記各ネットワーク装置に通知するルール設計部と、を備え、
前記各ネットワーク装置は、前記障害予兆ルールおよび自装置の品質情報に基づいて障害予兆分析を行ない、障害の予兆が認められた場合は、障害の予兆を通知することを特徴とするネットワーク管理システム。
前記各ネットワーク装置は、
自装置の品質情報を収集し、一定の周期で前記収集した品質情報の平均値を算出し、前記制御装置に送信する高速データ処理部と、
前記障害予兆ルールと前記品質情報とをリアルタイムに対比し、前記品質情報が前記障害予兆ルールから逸脱した場合は、障害の予兆を通知する障害予兆分析部と、
ネットワークの構成管理データを含み、他のネットワーク装置との間で共有する構成管理データベースと、を備えることを特徴とする請求項１記載のネットワーク管理システム。
複数のネットワーク装置および制御装置で構成され、ネットワークの障害を予兆するネットワーク管理システムに適用されるネットワーク装置であって、
自装置の品質情報を収集し、一定の周期で前記収集した品質情報の平均値を算出し、前記制御装置に送信する高速データ処理部と、
前記制御装置によりネットワーク装置毎に作成され、位相マップのマップ情報を含む障害予兆ルールと前記品質情報とをリアルタイムに対比し、前記品質情報が前記障害予兆ルールから逸脱した場合は、障害の予兆を通知する障害予兆分析部と、
ネットワークの構成管理データを含み、他のネットワーク装置との間で共有する構成管理データベースと、を備えることを特徴とするネットワーク装置。
複数のネットワーク装置および制御装置で構成され、ネットワークの障害を予兆するネットワーク管理システムに適用される制御装置であって、
前記各ネットワーク装置から送信され、一定の周期で算出された品質情報の平均値を格納するデータ蓄積部と、
前記ネットワークの構成情報および前記データ蓄積部に格納されている各ネットワーク装置の品質情報に基づいて前記各ネットワーク装置の品質情報の類似度をグループ化したクラスタリングマップを作成し、前記クラスタリングマップ上で近接した場所にマッピングされたネットワーク装置のデータのみを抽出して、前記ネットワーク装置毎に障害予兆ルールを作成し、前記作成したネットワーク装置毎の障害予兆ルールを前記各ネットワーク装置に通知するルール設計部と、を備えることを特徴とする制御装置。