JPH04157944A - 通信網管理制御方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は通信網の管理および制御に関する。本発明は、
計算機やデータベースからなるエージェントを複数用い
て、そのエージェント間で協調して処理を行うことによ
り、知的通信網を管理制御するものである。

〔従来の技術〕

現在、世界各国でＢ−ＩＳＤＮ（Ｂｒｏａｄｂａｎｄ　
ａｓｐｅｃｔ　ｏｆＩＳＤＮ）の構築を目指して数多く
の研究が進められている。特に、一定ビット長のセルと
呼ばれる情報転送単位により情報を伝送する非同期転送
モード（Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ
　Ｍｏｄｅ、以下ｒＡＴＭ　Ｊという）の伝送技術は、
多くの利点をもつため、精力的に研究が進められている
。しかし、これらの研究が進めば進むほど、これらの大
容量伝送路を有効に使用していかに柔軟な網サービスを
実現するかが重要な課題となっている。

新シいサービスや即時に発生するサービスを柔軟にかつ
即時に提供するためには、通信網にインテリジェンスを
もたせることが要求される。このようなインテリジェン
スをもつ通信網は、インテリジェントネットワークまた
は知的通信網と呼ばれ、通信網に新たな機能を付加して
新しい網サービスを提供するものとして、世界各国で研
究されている。

知的通信網のおおよその概念は固まりつつあり、その構
成を第８図に示す。知的通信網は伝達レイヤと高機能レ
イヤとからなり、高機能レイヤがら伝達レイヤを制御し
て新たな網サービスを提供する。高機能レイヤには、通
信網自体の管理および制御を行うための高機能システム
と、ユーザに対して新しいサービスを提供するためサー
ビスそのものを管理および制御するサービス管理制御シ
ステムとが含まれる。本明細書で「通信網の状態」とは
、通信網そのものの状態だけでなく、サービスの状態も
含むものとする。

通信網自体の管理制御とサービスの管理制御とは、シス
テムアーキテクチャの観点からは同じである。以下では
、通信網自体の管理および制御について説明する。

通信網自体の管理および制御のため、高機能レイヤは、
通信網を管理する網管理システム（ＮＭＳ。

Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｍａｎａｇｉｍｅｎｔ　Ｓｙｓｔｅｍ
）と、通信網を制御する網制御ノード（Ｎｅｔｗｏｒｋ
　　Ｍａｎａｇｉｍｅｎｔ　ＣｏｎｔｒｏｌＰａｉｎｔ
）とを含む。網管理システムや網制御ノードはデータベ
ースや計算機から構成されており、本明細書ではこれら
を総称して「エージェント」という。

エージェントの配置として従来から考えられている例を
第９図と第１０図に示す。第９図は一つのエージェント
９で通信網全体を制御する集中制御型の配置を示し、第
１０図は伝達ノード２毎にエージェント１０を配置する
超分散制御型の配置を示す。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、現在までのところ、知的通信網を管理および制
御する装置はなく、そのため、知的通信網が備えるべき
機能や標準化すべきインタフェースを明らかにすること
が難しく、かつ、知的通信網の内在する能力を明らかに
することが困難であった。

本発明は、以上の課題を解決し、知的通信網を管理およ
び制御する通信網管理制御方法および装置を提供するこ
とを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の通信網管理制御方法は、それぞれが計算機やデ
ータベースにより構成された計算実体である複数のエー
ジェントを通信網の地理的およびまたは機能的に分散さ
れた状態に配置し、通信網の状態を表現する通信網知識
をその複数のエージェントに分割し、解くべき対象とし
ての通信網の問題を部分問題に分割してそれを適切なエ
ージェントに割り当て、各エージェントでその割り当て
られた部分問題を解決し、単体のエージェントでは解決
できなかったり、他のエージェントの問題解決との間で
干渉が生じる場合には、複数のエージェント間で通信網
知識および解析結果を互いに交換することにより協調し
て部分問題の解を統合して、通信網の管理制御のだめの
一つの解を得ることを特徴とする。

ここで、本明細書で用いる用言吾を定義しておく。

まず、「エージェント」とは、網管理システムや網制御
ノードを構成するデータベースや計算機を含む計算実体
をいう。「（通信網）知識」とは、ノード、リンクなど
の状態を表す情報をいう。また、「解析結果」とは、問
題解決実行時の予備評価結果や計算結果などの情報をい
う。

本発明の通信網管理制御装置は以上の方法を実現する装
置であり、通信網の状態を管理および制御する複数の処
理手段（エージェント）を備えた通信網管理制御装置に
おいて、それぞれの処理手段には、通信網の状態を表す
情報を他の処理手段との間で分割して蓄える手段と、解
くべき対象としての通信網の問題を部分問題に分割して
適切な処理手段に割り当てる手段と、割り当てられた部
分問題を解決する手段と、割り当てられた部分問題を解
決できない場合および他の処理手段との間で不都合が生
じる場合には複数の処理手段の間で協調して一つの解を
得る手段とを含むことを特徴とする。

複数のエージェントは地理的およびまたは通信網の機能
により分散配置される。

割り当てる手段は同報通信手段を含むことが望ましい。

〔作　用〕

エージェントと計算機とデータベースから構成される計
算実体であり、通信網の管理および制御の問題は、エー
ジェントがどのように伝達レイヤの通信網を管理および
制御するかという問題に帰着する。本発明は、通信網を
管理制御するため、複数のエージェントという問題解決
器（ＰｒｏｂｌｅｍＳｏｌｖｅｒ）が、解決すべき対象
としての通信網を分散協調型管理制御アルゴリズムによ
り管理制御する。

〔実施例〕

第１図は本発明実施例の通信網管理制御装置とこの装置
により管理制御される通信網とを示す。

この装置は、通信網の状態を管理および制御する複数の
処理手段としてエージェント１を備える。

個々のエージェント１は、それぞれが複数の伝達ノード
２を制御する。

第２図はこの装置が実行する分散協調型管理制御アルゴ
リズムを示す。このアルゴリズムの原理を順に説明する
。

（ａ）　　エージェントの配置 解決すべき問題、すなわち通信網の各種の管理制御問題
に対して、どのようにエージェントを配置するかは分散
協調問題解決器のアーキテクチャを決定する重要な項目
である。一つであれば集中型問題解決器であり、反対に
、伝達ノード毎にエージェントを配置すれは超分散型と
なる。また、エージェントの配置が地理的制約や機能的
制約により決定される場合があり、理想的な配置を実現
できない場合もある。

（ｂ）　　知識の分割 通信網に関する知識を各エージェントにどのように割り
当てるかを決定する。知識の分割にあたっては、（１）
知識の分割の度合いと、（２）分割された知識の管理と
が重要な点となる。まず、知識の分割の度合いについて
は、知識の分割が細かければ問題解決の並列度は増加す
るが、エージェント間の通信は急増するため、問題にあ
った知識の分割が重要となる。分割された知識の管理は
、通信網のデータベースをどのように維持管理するかの
問題を提起する。エージェントが一つの集中型問題解決
決定方法であれば、知識を分割する必要はなく、巨大な
一つの集中型データベースを利用すればよい。また、複
数のエージェントの場合は分散データベースを利用する
。

（Ｃ）　　問題の分割 問題が与えられると、エージェントの知識、数に応じて
部分問題に分割し、その分散アルゴリズムを適用する。

この場合に、問題によって分散アルコリズムの開発の難
易度が異なるため、エージェントの配置および問題の分
割と組み合わせて考慮する。

（ｄ）　　エージェントへの問題の割当部分問題を効率
的な同報通信プロトコルを用いて各々のエージェントに
割り当てる。

（ｅ）　　問題の解決と解の統合 分散アルゴリズムを実行することにより部分問題を解決
する。エージェント単独では解決できなかったり、他の
エージェントの問題解決と干渉が生じる場合には、エー
ジェント間で知識を情報交換することによって問題を解
決する。その後、部分問題の解を統合して一つの解を得
る。

次に、この通信網管理制御装置（分散協調制御型）と、
第９図に示した集中制御型の装置および第１０図に示し
た超分散制御型の装置とを比較する。

分散協調制御型の通信網管理制御装置は、網の高信頼対
策が容易であり、柔軟性および拡張性が高く、異種ベン
ダ構成が容易である特徴がある。

適用分野としては、全国網の網制御やサービス制御、異
種通信網の制御が挙げられる。

集中制御型の通信網管理制御装置は、網の一元管理が容
易であるが、網の高信頼度対策に難がある。適用分野と
しては、小規模ローカルエリアネットワークや、全国網
の中の個別網が考えられる。

この装置の研究課題としては、大規模データベース管理
システムの実現、超高速並列制御アルゴリズムの開発な
どがある。

超分散制御型の通信網管理制御装置は、簡易な個別制御
であり、小規模データベースで構成可能である特徴があ
るが、網金体での整合が困難であり、デッドロック、す
なわちメツセージ転送の爆発的増大の可能性がある。適
用分野としては、既存の回線交換網や、フラッドルーチ
ングが考えられる。研究課題としては、効率的な制御ア
ルゴリズムの開発、網の信頼性の研究などがある。

通信網管理制御装置には、一般に、 （１）高信頼性 （２）高速応答性 （３）通信網の拡張あるいは再構築に対しての柔軟性 （４）本来は独立て運用されている複数の異なった部分
通信網（サブネットワーク）どうしのための高度な網運
用 などが要求される。これらの中で、高信頼性、高速応答
性は上述したいずれの装置でも達成可能であるが、網の
柔軟性、拡張性の点では分散協調制御が優れている。ま
た、分散協調制御型の通信網管理制御装置は、種々の形
態の通信網に適用できる。このような例を第３図および
第４図に示す。

第３図はエージェントが地理的に分散された場合を示し
、第４図は機能的に分散された場合の例を示す。第３図
に示された三つのエージェント１は、それぞれ地域３１
．３２．３３の制御を個別に行う。

また、第４図に示した三つのエージェント１は、それぞ
れ地域４１．４２．４３の通信網に異なる通信サービス
を提供する。このようなサービスとしては、将来的には
、エンドカスタマ・コントロールが考えられる。

このように、分散協調制御型の通信網管理制御装置は、
地域分散や機能分散などの柔軟な形態が可能である。

第５図は第２図に示した管理制御アルゴリズムを実行す
る分散協調知識ベースシステムを示す。

このシステムは、複数のサブシステムから成り立ってお
り、下のレイヤから、 （１）ネットワーク・サブシステム （２）分散データベースサブシステム （３）分散知識処理サブシステム （４）網制御アルゴリズム・サブシステムとなっている
。ネットワーク・サブシステムでは、従来からのＴＣＰ
／ＩＰのような低速プロトコルや、ＳＤＨのＳＯＨある
いはＡＴＭ網の埋め込まれた高速の網制御信号プロトコ
ルを使用する。

第６図は分散協調制御型通信網管理制御装置をワークス
テーションで実現した具体例を示す。

この装置は、エージェントとして３台のワークステーシ
ョン（ＳＵＮ４）を使用し、イーサネットにより互いに
接続したものである。

網のダイナミックな再構成サービスは、技術的に表現す
ると、与えられた通信網に対して、任意の開始点および
終点をもつ複数の回線あるいはパスを割り当てることで
ある。もし、一つの回線あるいはパスのみを割り当てる
とすると、これは、それらの最短距離を求めることとな
り、従来からグイクストラの方法が知られている。しか
し、腹腔の回線を割り当てる方法は、ノード数が２０〜
３０を越えるとグラフ理論でいうＮＰ完全問題となり、
有限の時間内に解くことが困難であることが知られてい
る。

これを解決する一つの方法として、カーマーカーにより
、線形計画法の超高速内点法アルゴリズムが１９８４年
に提案された（Ｎ、　Ｋ、　Ｋａｒｍａｒｋａｒ、　”
八ｎｅｗｐｏｌｙｎｏｍｉｎａｌ−ｔｉｍｅ　　ａｌｇ
ｏｌｉｔｈｍ　ｆｏｒ　１ｉｎｅａｒ　　ｐｒｏ−ｇｒ
ａｍｍｉｎｇ”、　Ｃｏｍｂｉｎａｔｏｒｉｃａ、　Ｎ
ｏ、４．　ｐｐ、３７３．１９８４）。

しかし、このアルゴリズムが適用できる網規模は限られ
ており、そのため、他のヒユーリスティツタなアルゴリ
ズムが研究されている（出渠、「ＤＳｌ’１方式におけ
る切替パターン設計法」、昭和５１年電子通信学会全国
大会１５２４　：長谷用、他「将来の伝達網における網
ザパイバビリティ技術」、第１回情報伝送と信号処理ワ
ークショップ、１９８９年３月）。その代表例は伝送路
切替方式に使われているＤＳＩＩＩアルゴリズムである
。

しかし、ＤＳｌｌＩアルゴリズムは、逐次計算を行うた
め、最適解を見つけることが難しい。複数の回線を割り
当てるヒユーリスティツタなアルゴリズムの要点は、 （１）一つの回線のみを割り当てるのは最短経路法で可
能である、 （２）シかし、通信網上のリンク容量が限られたリンク
に複数の回線を割り当てる場合は、リンク上での複数の
回線の一部の重なりを検出して調整する必要がある ということである。

さて、第６図に示した具体例のアルゴリズムについて説
明する。この具体例では、複数回線設定の分散アルゴリ
ズムとして、第７図に示す分散割付法を案出して用いた
。

この分散割付法は、経路探索フェーズと、輻較確認フェ
ーズとにより構成される。まず、経路探索フェーズでは
、複数、例えば１０００回線のそれぞれの最短経路をグ
イクストラの方法により探索して、与えられた網に割り
付ける。次に、輻軽確認フェーズで、あるリンクにおい
て許容量以上の輻鮫した回線を削除する。網への割付が
なされなかった回線については、再度、経路探索フェー
ズに割り付ける。このような構成となっているので、分
散環境への実装が容易であり、輻軽確認フェーズで自エ
ージェントの回線と他のエージェントの回線とを同等に
扱うことができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の通信網管理制御方法およ
び装置は、通信網を柔軟に管理および制御することがで
き、サービスの管理および制御も同様に行うことができ
る。本発明は、知的通信網を実現するうえて大きな効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の通信網管理制御装置と１に の装置により管理制御される通信網とを示す図。 第２図はこの装置が実行する分散協調型管理制御アルゴ
リズムを示す図。 第３図はエージェントが地理的に分散された例を示す図
。 第４図はエージェントが機能的に分散された例を示す図
。 第５図は第２図に示した管理制御アルゴリズムを実行す
る分散協調知識ベースシステムを示す図。 第６図は分散協調制御型通信網管理制御装置をワークス
テーションで実現した具体例を示す図。 第７図は複数回線設定の分散アルゴリズムである分散割
付法を示す図。 第８図は知的通信網の構成を示す図。 第９図は従来例集中制御型通信網管理制御装置と通信網
の構成を示す図。 第１０図は従来例超分散制御型通信網管理制御装置と通
信網の構成を示す図。 １．９．１０・・・エージェント、２・・・伝達ノード
。 茄４　も灼Ａ楊 亮　３　図 ヅ臣≧肩っ３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、それぞれが計算機やデータベースにより構成された
   計算実体である複数のエージェントを通信網の地理的お
   よびまたは機能的に分散された状態に配置し、 通信網の状態を表現する通信網知識をその複数のエージ
   ェントに分割し、 解くべき対象としての通信網の問題を部分問題に分割し
   てそれを適切なエージェントに割り当て、各エージェン
   トでその割り当てられた部分問題を解決し、 単体のエージェントでは解決できなかったり、他のエー
   ジェントの問題解決との間で干渉が生じる場合には、複
   数のエージェント間で通信網知識および解析結果を互い
   に交換することにより協調して部分問題の解を統合して
   、通信網の管理制御のための一つの解を得る 通信網管理制御方法。 ２、通信網の状態を管理および制御する複数の処理手段
   を備えた通信網管理制御装置において、それぞれの処理
   手段には、 通信網の状態を表す情報を他の処理手段との間で分割し
   て蓄える手段と、 解くべき対象としての通信網の問題を部分問題に分割し
   て適切な処理手段に割り当てる手段と、割り当てられた
   部分問題を解決する手段と、割り当てられた部分問題を
   解決できない場合および他の処理手段との間で不都合が
   生じる場合には複数の処理手段の間で協調して一つの解
   を得る手段と を含む ことを特徴とする通信網管理制御装置。 ３、複数の処理手段は地理的に分散配置された請求項２
   記載の通信網管理制御装置。 ４、複数の処理手段は通信網の機能により分散配置され
   た請求項２記載の通信網管理制御装置。 ５、複数の処理手段はそれぞれが計算機およびデータベ
   ースを備えた請求項２記載の通信網管理制御装置。 ６、割り当てる手段は同報通信手段を含む請求項２記載
   の通信網管理制御装置。