JPH09501554A - ファジー論理を利用する通信ネットワーク管理用のシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 この装置（１０）には、通信ネットワーク（８）と結合して、通信ネットワークの少なくとも１つの運用パラメータを表す数値データを提供するネットワーク・モニタ・モジュール（２２）が含まれる。ファジファイヤ・モジュール（２６）は、ネットワーク・モニタ・モジュール（２２）と結合して数値データをファジー入力データに変換する。ファジー推論エンジン（２８）は、ファジファイヤ・モジュールと結合して、少なくとも１つのファジー・ルールに従ってファジー入力データを処理し、通信ネットワークの所望の状態を達成する制御アクションを表すファジー出力データを提供する。デファジファイヤ・モジュール（４６）は、ファジー推論エンジン（２８）と結合してファジー出力データを数値データに変換し、次にこの数値データをネットワーク・コントローラが使用して、出力データに応じて、ネットワーク・パラメータを少なくとも１つ制御することができる。この装置には、オペレータ・インタフェース（３４）を使用すれば、ユーザは、ファジー入力データ、ファジー出力データ、および、ファジー・ルールを変更することができる。通信ネットワークを監視、制御に役立つメンバシップ関数およびファジー・ルールを設計する方法が開示されている。このシステムは、明白な言葉でネットワーク動作を報告し、ネットワークの運用パラメータに関してユーザに勧告することができ、さらに、ある実施例では、ネットワークの運用パラメータの完全自動監視・制御を実行することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 ファジー論理を利用する通信ネットワーク管理用のシステムおよび方法 発明の背景 １．発明の分野 本発明は、一般に、通信ネットワーク、特に通信ネットワークを監視、制御 するための方法および装置に関する。この開示内容の範囲内では、『通信ネット ワーク』という語は、コンピュータを利用するローカル・エリア・ネットワーク 、あるいは、コンピュータを利用する広域ネットワークを例として挙げる任意の 種類のディジタル通信システムをさす目的で用いられる。 ２．関連技術の解説 通信ネットワークにはすべて、ネットワーク運用の監視（ネットワーク性能 の監視）および制御（ネットワーク・パラメータの制御）が必要である。小規模 で安定した同種型の通信ネットワーク（言い換えれば、機器のすべてが同一のベ ンダで提供され、かつ、ネットワーク構成が変わらないもの）では、そのネット ワークの監視および制御が比較的に簡単である。しかしながら、通信ネットワー クがますます大きく、かつ、異種型のもの（言い換えれば、全国のごとく広域に わたって、異なる種類の機器が相互に接続されているもの）になるにつれて、監 視および制御が一層困難となる。 通信ネットワークの監視と制御を強化するために、人工知能システムを利用 できる。このように人工知能を利用する現行システムでは、監視と制御の専門的 知識は、ルール・ベース推論（以後、ＲＢＲと呼ぶ）方式を用いて表すことがで きる。 代表的なＲＢＲシステム（エキスパート・システムもしくは黒板システムと も呼ばれる）には、ワーキング・メモリ、ルール・ベース、および、制御手順が 含まれる。一般にワーキング・メモリには、位相情報や状態情報を含めネットワ ークの特徴を表すものが入っている。ルール・ベースは、ネットワークを制御す るには、どのような運用を実行すべきかに関する知識を表している。ネットワー クが好ましくない状態に進む場合、制御手順は、現行の状態に当てはまるルール を 選択する。当てはまるルールのうちで、あらかじめ定められた制御戦略が、実行 すべきルールを選択する。あるルールは、ネットワークでテストを実行するか、 データ・ベースを問い合わせるか、コマンドをネットワーク構成管理システムに 提供するか、あるいは、別のエキスパート・システムを呼び出すことができる。 エキスパート・システムは、ルールの実行後に得られた結果を用いて、ワーキン グ・メモリの要素の表明、修正、または、削除を行うことにより、ワーキング・ メモリを更新する。このようなサイクルでＲＢＲシステムが動作を続ける期間は 、ワーキング・メモリ内の所望の状態がネットワークの所望の状態を表すまでで ある。ネットワーク管理用のＲＢＲシステムの例は、Ｅ．Ｅｒｉｃｋｓｏｎ、Ｌ ．Ｅｒｉｃｓｏｎ、Ｄ．Ｍｉｎｏｌｉにより編集され１９８９年にＡｒｃｈｔｅ ｃｈ Ｈｏｕｓｅ，Ｉｎｃ．から発行された『統合ネットワーク管理のエキスパ ート・システム・アプリケーション 』の中に記載されている。 ＲＢＲネットワーク監視・制御システムを構築するには、適切に、かつ、十 分にネットワーキングの条件（『ドメイン』）を表現する記述言語を定めること 、ネットワーク内で専門的知識を持っている人（『ドメイン・エキスパート』） および／または障害解析文書から専門的知識を引き出すこと、さらに、その専門 的知識をＲＢＲ形式で表すことが必要である。この手順は、正しいシステムを得 るために、いわゆる『相談／実装／テスト』サイクルの繰返しを何回も必要とす る。相談／実現／テストのサイクルでは、専門家と会見して、その制御手法を決 定し、その手法を当該システムが処理できるルール（１つ、また、複数）で実現 し、さらに、そのルールをテストする。ＲＢＲシステムが動作する条件すなわち ドメインが、比較的に安定した状態を続ける場合、いったん正しいシステムが得 られると、最低限の保守が必要となる。とはいえ、当該システムを用いて、予測 できないドメイン、あるいは、急に変化するドメインで監視および制御する場合 には、一般に、２つの問題が発生する。第１に、ＲＢＲシステムが『もろさ』の 問題を欠点として持っている。もろさとは、適用できるルールのない新奇な問題 が当該システムに発生する時、システムが障害を起こすことである。システムの もろさの原因は、当該システムが現行の知識を新奇な事態に合わせることができ ないか、あるいは、将来利用のため新奇な経験から新たな情報を得ることができ ないこと である。第２の問題は、『知識獲得のボトルネック』として周知のものである。 ナレッジ・エンジニアが、変更、新規のパラメータ、または、その他の不測の事 態に対処するために、特別のルールおよび制御手順を案出して手作業でルール・ ベースを変更しようとする時に、前述の知識獲得のボトルネックが発生する。こ のような修正の結果、ＲＢＲシステムは、一般に、扱いにくく、予測できず、し かも、保守できない。さらに、ＲＢＲシステムが動作するドメインが、急に変わ るものであれば、当該システムは、比較的に短期間のうちに使いものにならなく なる。 ＲＢＲシステムにかかわるもう１つの問題は、このシステムが、いわゆる『 クリスプ論理』を利用していることである。これは、システム運用に関する決定 が下される変数が『真』または『偽』という２つの値しか持たないことを意味し ている。『クリスプ論理』システムには、それ以外の可能性はない。 例えば、ネットワークの負荷について通知を出すために１組のルールを描く 下記の単純な関数を考えてみよう： この手法は、『しきい値処理手法』とも呼ばれている。 この１組のルールは、図１にグラフで表されている。この１組のルールの場 合、２つのワーキング・メモリの要素、ネットワーク負荷、および、ネットワー ク・モニタで更新される通知がある。ネットワーク負荷の値は、あらかじめ定め られた時間増分において、これらのルールと比較され、また、当該ルールのうち の１つが『発火して』（すなわち、可変ネットワーク負荷の値に応じて実行する ）通知を出す。ネットワーク負荷 ＝ ９．９９の値が警報を出し、１０．０１ の値が警告を出すが、しかるに、１０．０１と１９．９９の値が両方とも警告を 出 すことに注目すること。ある場合に、長さ０．０２の間隔に沿って値を読み取る ことが重要であるといえるが、それ以外の場合には、長さ９．９８の間隔に沿っ て値を読み取ってもかまわない。この理由は、この通知関数を描くルール・セッ トが不連続であって、当該ルール・セットは、クリスプ論理で実現される場合で も不連続でなければならないからである。 ネットワーク・パラメータを表す数値の変数に対して、ルール・セットの連 続性を欠くことは問題となる。その理由の１つはルールがもろいからである。ル ールを起動するためには、ルールの前件（条件部）は、真か偽のいずれかでなけ ればならない。その上、個々のルールを細かくする範囲は相互排除的であるから 、どんな時でも、ルールが１つしか発火しえない。もろさの問題を回避する１つ の手法は、ルールをさらに追加することである。とはいえ、この手法は、ルール を急増させそうであり、従って、知識獲得のボトルネックの問題を発生させる。 さらに、クリスプ論理は、真または偽以外の変数の状態はまったく考慮に入 れていない。従って、図１に例証されるルール・セットでは、ネットワーク負荷 の値がわずかに変化しても、直ちに当該システムは、警告通知でなく警報通知を 出しかねない。このことから、ネットワークの運用を監視しているユーザは、当 該システムが望ましくない状態に近づいているかどうか柔軟に確認することがで きなくなる。 従って、本発明の目的は、手法が従来技術よりも柔軟である通信ネットワー クの監視、制御用の方法および装置を提供することである。 本発明のもう１つの目的は、ファジー論理を用いてデータを処理する通信ネ ットワークの監視、制御用の方法および装置を提供することである。 発明の要約 本発明は、通信ネットワークを監視、制御するための改良された方法および 装置を提供することにより、従来技術の欠点を克服している。この装置には、通 信ネットワークと結合して、通信ネットワークの少なくとも１つの運用パラメー タを表す数値データを提供するネットワーク・モニタが含まれる。ファジファイ ヤ・モジュールは、ネットワークモニタと結合して数値データをファジー入力デ ー タに変換する。ファジー推論エンジンは、ファジファイヤ・モジュールと結合し て、少なくとも１つのファジー・ルールに従ってファジー入力データを処理し、 通信ネットワークの所望の状態を達成する制御アクションを表すファジー出力デ ータを提供する。デファジファイヤ・モジュールは、ファジー推論エンジンと結 合してファジー出力データを数値データに変換し、次に、この数値データをネッ トワーク・コントローラが使用して、出力データに従って、ネットワーク・パラ メータを少なくとも１つ制御することができる。この装置には、ユーザ・インタ フェースとディスプレイも備えられており、ファジー入力データおよび／または ファジー出力データをユーザに表示することができる。ユーザ・インタフェース を使用すれば、ユーザは、ファジー入力データおよび／またはファジー・ルール を変更してから、ファジー推論エンジンで、そのデータを処理することができる 。さらに、ユーザ・インタフェースを使用すれば、ユーザはファジー出力データ を変更してから、そのデータをデファジー化することができる。 本発明の１つの実施例では、当該装置は、ネットワークの運用パラメータを 自動的に監視し、また、運用パラメータを表すファジー入力データをファジー論 理を用いて処理してファジー出力データを提供し、さらに、この出力データを使 用して、ネットワーク・コントローラのパラメータを調整することによりネット ワークの運用を制御している。 別の実施例では、本発明は、数値データ形式で提供されるネットワークの運 用パラメータを少なくとも１つ監視し、その数値データをファジー入力データに 変換し、さらに、そのファジー入力データをユーザに表示する。 本発明はまた、通信ネットワークの少なくとも１つの運用パラメータを表す 数値データを、ネットワーク・モニタから受け取る工程と、少なくとも１つの運 用パラメータを表す数値データをファジー入力データに変換する工程と、少なく とも１つのファジー・ルールに従ってファジー入力データを処理して、通信ネッ トワークの所望の状態を達成する制御アクションを表すファジー出力データを提 供する工程と、そのファジー出力データを数値データに変換する工程と、さらに 、その数値データに応じて少なくとも１つのネットワーク・パラメータを制御す る工程とを含む通信ネットワークを監視、制御するための方法を提供する。この 方 法により、ユーザは、入力を追加して通信ネットワークを制御するため、ファジ ー入力データおよびファジー・ルールを修正することもできる。 本発明はまた、通信ネットワークの監視、制御に役立つメンバシップ関数お よびファジー・ルールを設計する方法も提供する。このシステムは、明白な言葉 でネットワーク動作を報告し、ネットワークの運用パラメータに関してユーザに 勧告することかでき、さらに、ある実施例ではネットワークの運用パラメータの 完全自動監視・制御を実行することができる。 本発明の特徴と利点は、以下に示す本発明の詳細な説明を添付図面を参照し ながら読めば、また、詳細な説明の末尾に添えた特許請求の範囲を読めば、容易 に理解できるようになり、明白となる。 図面の簡単な説明 図面は参照として本書に組み入れられており、この図面では、類似の要素に は類似の参照文字が付けられている。本図面において、 図１は、可変ネットワーク負荷パラメータの数値と、いわゆるクリスプ論理 に従って出された通知の種類との関係を図解したグラフである。 図２は、本発明の監視・制御システムのブロック図である。 図３Ａは、クリスプ論理に従って、可変ネットワーク負荷のヘビーの言語値 における可変ネットワーク負荷の数値のメンバシップ度を図解したグラフである 。 図３Ｂは、ファジー論理に従って、可変ネットワーク負荷のヘビーの言語値 における可変ネットワーク負荷の数値のメンバシップ度を図解したグラフである 。 図３Ｃは、ファジー論理に従って、可変ネットワーク負荷のライト、ノーマ ル、ヘビーの言語値における可変ネットワーク負荷の数値のメンバシップ度を図 解したグラフである。 図４は、図２に図解されるファジー論理コントローラで実行される処理工程 を図解したフローチャートである。 詳細な説明 図解だけのために、また、一般性を制限しないように、本発明は、代表的な コンピュータ利用のローカル・エリア・ネットワークを監視、制御する時に使用 する件に関して、これから説明する。とはいえ、当業者は、本発明がその他の種 類の通信ネットワークにも使用できることがわかる。それに加え、また、その代 わりとして、本発明は、通信ネットワークと結合した単一のデバイスの中で、制 御システムとして使用できる。 図２は、本発明を取り入れている通信ネットワークの監視・制御システム１ ０の総合ブロック図である。当該システムには、通信リンク１４を介してローカ ル・エリア・ネットワーク８と結合されるネットワーク監視システム１２が含ま れている。ネットワーク監視システム１２は、通信リンク１６を介してファジー 論理制御システム１８と結合される。『通信リンク』とは、任意の種類のソフト ウェア／ハードウェア・データの送信／受信媒体をさす。 ある実施例では、ネットワーク監視システム１２は、ＣａｂｌｅｔｒｏｎＳ ｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．、Ｒｏｃｈｅｓｔｅｒ、Ｎｅｗ Ｈａｍｐｓｈｉｒｅで 製造されたＳＰＥＣＴＲＵＭローカル・エリア・ネットワーク監視システムであ る。ＳＰＥＣＴＲＵＭシステムは、１９９０年９月１７日に提出された『モデル ・ベースのインテリジェンスを利用するネットワーク管理システム』と題する公 認の米国出願番号０７／５８３，５０９；１９９１年１１月７日に提出された『 状態抑制を用いてネットワーク障害を隔離するネットワーク管理システム』と題 する米国出願番号０７／７８９，０００； １９９１年１１月７日に提出された 『相互接続された階層を用いて様々な次元を表すネットワーク管理システム』と 題する米国出願番号０７／７９０，４０８； １９９１年１１月７日に提出され た『多機能アイコンを用いるネットワーク管理システム』と題する米国出願番号 ０７／７８８，９３６； １９９１年１１月２２日に提出された『コンピュータ ・ネットワーク上のノン・ポラーブル・デバイスの状態を監視するための方法お よび装置』と題する米国出願番号０７／７９７，１２１の書類の中で説明されて いる。以上の出願書類は、参考として、完全な形で本書に取り入れられている。 別の実施例では、ネットワーク監視システム１２は、Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｇｒ ａｐｈｉｃｓ Ｎｅｔｖｉｓｕａｌｉｚｅｒのネットスヌープ・ユティリティを 備えて、生ネットワーク・データを監視し、戻すことができる。 ＳＰＥＣＴＲＵＭとＮｅｔｖｉｓｕａｌｉｚｅｒが特記されているが、本発 明を使用すれば、どのような種類のネットワーク監視システムからでもデータを 処理することができる。 ネットワーク監視システム１２には、構成管理モジュール２０とネットワー ク・モニタ・モジュール２２が含まれる。構成管理モジュール２０は、ソフトウ ェアのアップロードまたはダウンロード、メモリの割付け、および、ネットワー ク編成などのネットワーク運用のいくつかの面を監視、制御することができる。 構成管理モジュール２０はまた、運用パラメータを受け取って、ネットワークの 制御パラメータを実行する。ネットワーク・モニタ・モジュール２２は、通信リ ンク１４、構成管理モジュール２０、および、通信リンク２４を介して、ローカ ル・エリア・ネットワーク８を監視してネットワーク運用パラメータの変更を検 知し、ネットワークの制御を達成する。ネットワーク・モニタ２２は、ネットワ ーク運用パラメータに関する情報を自動的に収集して、その情報を通信リンク１ ６を介してファジー論理制御システム１８に送る。 ファジー論理制御システム１８には、ファジファイヤ・モジュール２６が含 まれており、当該モジュールは、監視されるネットワーク・パラメータの値を数 値データの形式で受け取って、この数値データを記述言語の言葉に変換して、フ ァジー入力データを提供する。ファジファイヤ・モジュール２６からのファジー 入力データは、通信リンク３０を介してファジー推論エンジン２８に送られる。 ファジー推論エンジン２８は、ファジー・ルール・メモリ３２に格納された少な くとも１つのファジー・ルールに従って、ファジー入力データを処理してファジ ー出力データを提供し、この出力データを用いれば通信ネットワーク８のパラメ ータを制御することができる。ＲＢＲの手法と異なり、ファジー推論エンジンで は、ファジー入力データの『真理』に関係するファジー・ルールのメモリ３２内 のすべてのファジー・ルールは発火し、従って、総合解法に寄与する。 自動プロセスの代わりとして、あるいは、自動プロセスに加えて、ファジフ ァイヤ２６からのファジー入力データは、通信リンク３０を介してユーザ・イン タフェース・モジュール３４に送られる。ユーザ・インタフェース・モジュール ３４により、ユーザは、ファジー入力データ、および、ファジー推論エンジン ２８の動作を、通信リンク３６を介して見て（ディスプレイ４４上で）、編集し 、制御することができる。さらに、ユーザが提案された解法を見て（ディスプレ イ４４上で）から、その解法を通信ネットワーク８上で実現できるように、通信 リンク３８は、ファジー出力データをユーザ・インタフェース３４に送ることが できる。 プリンタ４０により、永久記録、並びに、データのロギングや、その他の作 業を実行することができる。キーボード４２により、ユーザは、ファジー入力デ ータ、ファジー出力データ、および、推論エンジン２８が使用するファジー・ル ールを修正することができる。 いったん、適切なファジー出力データがファジー推論エンジン２８で生成さ れると、このデータは、通信リンク３８を介してデファジファイヤ・モジュール ４６に送られる。デファジファイヤ・モジュール４６は、ファジー出力データを 数値データに復元し、言い換えれば、ネットワーク・コントローラで実行される 適切な形式に復元する。次に、この数値データは、通信リンク４８を介して構成 管理モジュール２０に送って、ネットワーク８の制御に利用する。 ファジー論理制御システム１８で実行される機能は、汎用コンピュータにプ ログラムを組み込めば実現できる。これは、後で、さらに詳しく説明する。汎用 コンピュータは、ネットワーク・ファイル・サーバか、ネットワークに接続され たクライアント・ワークステーションか、あるいは、保守・修理要員専用のワー クステーションである。もう１つの方法としては、ファジー論理制御システム１ ８で実行される機能は、専用ハードウェア、あるいは、専用集積回路で実現でき る。 ファジー論理制御システムは、技術的に公知のものである。ファジー論理の 概念およびシステムを説明する参考文献は多数ある。参考として本書に取り入れ られている参考文献は、以下の３つである。すなわち、Ｅ．Ｃｏｘの『ファジー の原理 』；Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ／Ｃｉｒｃｕｉｔｓ、ＩＥ ＥＥ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ、１９９２年１０月発行、５８〜６１ページと、Ｄ．Ｓ ｃｈｗａｒｔｚの『日本におけるファジー論理の開花』；Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏ ｎｓ／Ｃｏｎｔｒｏｌ、ＩＥＥＥ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ、 １９９２年７月発行、３２〜３５ページと、Ｄ．Ｂｒｕｂａｋａｒの『ファジー 論理の基礎：直観ルールが複雑な数学に取って代わる 』；ＥＤＮ−Ｄｅｓｉｇｎ Ｆｅａｔｕｒｅ、ＥＤＮ、１９９２年６月１８日発行、１１１〜１２７ページで ある。 ファジー論理制御システム１８を運用するためには、まず、ネットワーク動 作を記述した記述言語を定める。記述言語は、ネットワーキングの条件と制御ア クション（『ドメイン』）を表すあらかじめ定められた構文を持つ形式言語であ る。記述言語には、いくつかの言語変数が含まれる。言語変数は、数値ではなく て言語値を利用して言語変数の大きさを述べる変数である。言語変数の１例は、 可変ネットワーク負荷である。数値で表現すると、この変数は、ネットワーク使 用量として０〜１００％の値を取る。言語で表現すると、この変数は、ネットワ ーク使用量として、ライト、ノーマル、ヘビーの言語値を取る。言語変数は、ネ ットワークの現行状態を表す入力変数であるか、あるいは、通信ネットワークを 制御するために変える出力変数である。記述言語は、ネットワーク監視・制御シ ステム１２からの入力変数、ユーザが感知するネットワーク動作を表す入力変数 、ネットワーク・パラメータの変更を述べる出力変数などの項目を記述する。 一度、記述言語が開発されると、ネットワーク・パラメータの数値をファジ ー集合の中でメンバシップ度に変換するメンバシップ関数が指定される。メンバ シップ関数は、変数の数値を言語値に変換し、特定の数値が言語値に関係する度 合いを述べる重み関数を提供する。これは、ファジファイイングまたはファジフ ィケーションとして知られている。メンバシップ関数は、ファジファイヤ・モジ ュール２６で処理される。次に、解決戦略は、入力変数と出力変数を結び付ける ファジー・ルールである。ファジー・ルールは、ファジー入力変数の状態に応じ て、ネットワーク制御の解法を提供する。ファジー・ルールは、ファジー推論エ ンジン２８で処理される。最後に、デファジフィケーション戦略を決定して、フ ァジー出力データの言語値を数値データに復元し、この数値データを構成管理モ ジュール２０で使用する。デファジフィケーションは、デファジファイヤ・モジ ュール４６で行われる。 メンバシップ関数およびファジー・ルールが本発明に従って、どのように設 計されているか１例が図解する。図３Ａは、クリスプ論理において、ネットワー クの可変ネットワーク負荷に対して『ヘビー』の言語値を図解している。図３Ａ に図解されているように、ネットワーク負荷の値は、容量の０〜２５％のネット ワーク負荷では、ヘビー値で０のメンバシップ度を持つ。ネットワーク負荷の値 が２５％を越えるとすぐに、そのメンバシップ度が１となる。所定の別の方法で は、『ヘビー』と『ヘビーでない』という２つの可能性しかない。２５％よりも 小さいネットワーク負荷はヘビーでなく、ヘビーの言語値において０のメンバシ ップ度を持つ。同様に、２５％以上のネットワーク負荷はヘビーであって、ヘビ ーの言語値において、１のメンバシップ度を持つ。 可変ネットワーク負荷の可能値が、０〜１００％の間隔に広がっている。ヘ ビーの言語値においてネットワーク負荷の数値のメンバシップ度を述べる少なく とも１つのメンバシップ関数を表しているファジー集合を、ファジー論理の体系 を用いて、以下のように定める： 図３Ｂは、このようなファジー論理メンバシップ関数を図解したものである 。この関数は、『ヘビー』の値がネットワーク・ユーザに対して意味するものを 、より適切に述べる。図３Ｂに記されているように、ネットワーク負荷の数値が 大きくなるにつれて、ヘビーの言語値での対応するメンバシップ度が、メンバシ ップ関数（１）に従って大きくなる。２５％よりも小さいネットワーク負荷の数 値は、ヘビーの言語値において０．０のメンバシップ度を持ち、また、３０の数 値は０．２のメンバシップ度を持ち、さらに、４０の数値は０．６のメンバシッ プ度を持つ。 このような体系を用いて、その他のメンバシップ関数を設計することができ る。例えば、ファジー論理の体系では、『ライト』ネットワーク負荷の言語値は 、以下のように定めることができる： 別の例として、ファジー論理の体系では、『ノーマル』ネットワーク負荷の言語 値は、以下のように定めることができる： 図３Ｃは、（１）、（２）、（３）のメンバシップ関数を図解したグラフで ある。とくに、図３Ｃは、可変ネットワーク負荷の数値と、ライト、ノーマル、 ヘビーの言語値のそれぞれのメンバシップ度との関係を図解したものである。当 業者は、日常の経験から、以上の様々な言語値の間に、ある程度の重なりがある ことがわかる。例えば、３０％の数値は、ノーマルな言語値においては０．５の メンバシップ度、また、ヘビーの言語値においては０．２のメンバシップ度を持 っている。従って、ファジー推論エンジン２８は、ファジー出力変数の値を決定 しようとする時、これらの言語値のそれぞれに対応するいくつかのファジー・ル ールを引用することができる。 線形関数が図解されてきたが、メンバシップ関数は非線形関数でもある。 同様に、パッケット衝突率、パッケット伝送速度、パッケット延期率、およ び、チャネル捕捉時間のように、ネットワーク監視システム１２を表す変数の言 語値用のメンバシップ関数、（ii）遅いファイル転送スループットおよびコマン ド実行応答時間のように、ユーザが感知するネットワーク動作を示すその他の入 力変数を表す変数の言語値用のメンバシップ関数、および、（iii）通知、ネッ トワーク負荷の調整、および、送信バッファ時間調整のような出力変数を表す変 数の言語値用のメンバシップ関数、を定めることができる。 一度、メンバシップ関数が定められると、解決戦略、言い換えれば、ファジ ー・ルールを定めて、ファジー入力変数とファジー出力変数とを結び付ける。模 範となるファジー・ルールは、以下の通りである： （４）ネットワーク負荷がヘビーであって、ファイル転送スループットが遅い 場合には、帯域幅の調整は、わずかな増加である。 （５）ネットワーク負荷がヘビーではなくて、パッケット衝突率が大きい場合 には、送信バッファ時間調整は、わずかな増加である。 （６）ネットワーク負荷が非常にヘビーである場合には、通知は強い警告であ って、リルート％は、中くらいの減少である。 （７）ネットワーク負荷がノーマルであって、負荷変化率が大きい場合には、 通知は警告であって、リルート％はわずかな減少である。 ファジー・ルールは、ファジー・ルール・メモリ３２に格納し、ファジー推 論エンジン２８を用いて、入力変数の言語値、例えば、ネットワークの可変ネッ トワーク負荷のライト、ノーマル、ヘビーで働かせる。 説明された原理を用いれば、通信ネットワーク用の完全なファジー・ルール を開発することができる。 図４は、本発明に従って、監視および制御の方法を図解したものである。こ の方法は、ファジー論理制御システム１８がネットワーク監視システム１２から 数値データを受け取ると、工程１００から始まる。当該システムは、工程１００ から、工程１０２に進んで、この数値データを、例えば、ファジファイヤ・モジ ュール２６を用いて、ファジー入力データに変換する。当該システムは、工程１ ０２から、工程１０４に進んで、ファジー入力データをユーザに表示し、また、 必要であれば処理する。工程１０４は任意選択であって、ネットワーク・パラメ ータを自動的に監視し、ファジー論理を使ってネットワークを制御するシステム を設計することができる。システムは、工程１０４から工程１０６に進んで、格 納されたファジー・ルールおよび／またはユーザからの入力に従って、ファジー 入力データを処理して、例えば、ファジー推論エンジン２８を用いてファジー出 力データを提供する。工程１０６では、入力データの『真理』に関係するルール がすべて発火し、総合解法に寄与する。システムは、工程１０６から工程１０８ に進んで、例えば、デファジファイヤ・モジュール４６を用いて、ファジー出力 データを数値データに復元する。システムは、工程１０８から工程１１０に進ん で、デファジファイヤ・モジュール４６からの数値データに従って、通信ネット ワー クの運用パラメータを調整する。この方法は、工程１１０から工程１００に進み 、そこから前述の通りに繰り返す。 本発明を効果的に利用すれば、ユーザが容易に理解できる明白な言葉でネッ トワーク運用条件を報告することができる。また、当該システムを利用すれば、 例えば、方法の工程１００、１０２、１０４に従って、ネットワーク運用に関す る報告および性能統計を作り出すこともできる。さらに、当該システムを利用す れば、解法をユーザに表示して、もしユーザに要望があれば、例えば方法の工程 １００〜１０６に従って、その解法を修正できるよう勧告することができる。 通信ネットワークを監視、制御する目的で使用できる模範となるファジー・ ルールが説明されてきた。当業者は、本発明の構想に従えば、様々なメンバシッ プ関数とファジー・ルールを設計できることがわかる。 ファジー推論エンジン２８は、Ｃ．Ｌｅｅの『制御システムにおけるファジ ー論理：ファジー論理コントローラ（パートIとパートII） 』、ＩＥＥＥ Ｔｒ ａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ、Ｍａｎ、ａｎｄ Ｃｙｂｅｒｎ ｅｔｉｃｓ、第２０巻、第２号、１９９０年３月／４月、４０４〜４３５ページ 、および、Ｌ．Ｚａｄｅｈの『複雑なシステムおよび決定プロセスの解析の新手 法の概要 』、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎＳｙｓｔｅｍｓ、Ｍａ ｎ、ａｎｄ Ｃｙｂｅｒｎｅｔｉｃｓ、ＳＭＣ−３、１９７３年、２８〜４４ペ ージ、に説明されている推論の合成ルールを用いて設計することができる。ファ ジファイヤ・モジュール２６と、デファジファイヤ・モジュール４６も、以上の ２つの参考文献に説明された技法に従って設計することができる。 通信ネットワークの監視と制御のファジー論理手法のいくつかの利点は、数 値ネットワーク・データが、理解できる明白な言葉で表現されることと、ファジ ー・ルールが、解法に寄与するのに入力データと完全に一致する必要はないこと と、知識のインプリメンテーションが直観的であることと、さらに、当該システ ムについて、しっかりした数学的基礎があることである。 このように、本発明の特定の実施例を説明してきたが、当業者には、すぐに 様々な変更、修正、改良が発生することになる。このような変更、修正、改良は 、 この開示内容の一部であり、本発明の趣旨と適用範囲の中にあることになってい る。それゆえ、上述の説明は、例証としてのみ挙げられ、制限を設けるつもりは ない。本発明は、以下の特許請求の範囲、および、それと同等なものの中に定め られたものとしてのみ、制限を受ける。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年１１月２２日 【補正内容】 特許請求の範囲 １． 通信ネットワークと結合して、通信ネットワークの少なくとも１つの運用 パラメータを表す数値データを提供し、かつ、少なくとも１つのネットワーク・ パラメータを制御する独立したネットワーク・モニタとコントローラ（１２）を 含む通信ネットワークを監視、制御するための装置であって、通信ネットワーク を制御するのにファジー論理の運用だけを必要とする独立したシステム（１８） を含むことを特徴とするものにおいて、 ネットワーク・モニタと結合して、ネットワーク・モニタからの数値データ をファジー入力データに変換するファジファイヤ・モジュール（２６）と、 ファジファイヤ・モジュールと結合して、少なくとも１つのファジー・ルー ルに従ってファジー入力データを処理し、通信ネットワークの所望の状態を達成 する制御アクションを表すファジー出力データを提供するファジー推論エンジン （２８）と、 ファジー推論エンジンと結合して、独立したネットワーク・モニタとコント ローラ用に、ファジー出力データを数値データに変換し、その数値データに応じ て、少なくとも１つのネットワーク・パラメータを制御するデファジファイヤ・ モジュール（４６）と、 を備え、 さらに、ファジー入力データとファジー出力データの少なくとも１つをユー ザに表示し、事によると、そのデータをユーザが修正できるようなオペレータ・ インタフェース（３４）を含むことを特徴とする装置。 ２． ファジー入力データは、言語変数を少なくとも１つ含むことを特徴とする 請求項１記載の装置。 ３． ファジファイヤ・モジュールは、少なくとも１つのメンバシップ関数を用 いて数値データをファジー入力データに変換することを特徴とする請求項２記載 の装置。 ４． メンバシップ関数は、特定の数値が言語変数に関係する度合いを述べる重 み関数をさらに含むことを特徴とする請求項３記載の装置。 ５． 言語変数ごとに少なくとも２つのメンバシップ関数があることと、各メン バシップ関数は、同一の数値データに対して様々なファジー入力データを生成す ることを特徴とする請求項４記載の装置。 ６． デファジファイヤ・モジュールは、少なくとも１つのメンバシッブ関数を 用いてファジー出力データを数値データに変換することを特徴とする請求項５記 載の装置。 ７． 通信ネットワークを監視、制御するための方法であって、 通信ネットワークの少なくとも１つの運用パラメータを表す数値データを、 独立したネットワーク・モニタとコントローラから受け取る工程と、 少なくとも１つの運用パラメータを表す数値データをファジー入力データに 変換する工程と、 少なくとも１つのファジー・ルールに従ってファジー入力データを処理して 、通信ネットワークの所望の状態を達成する制御アクションを表すファジー出力 データを提供する工程と、 ファジー入力データとファジー出力データの少なくとも１つを、修正の可能 性のためにユーザに表示する工程と、 ファジー出力データを数値データに変換する工程と、 さらに、その数値データに応じて、少なくとも１つのネットワーク・パラメ ータを制御する工程と、 を含むことと、 この方法が、通信ネットワークを制御するのにファジー論理の運用だけを用 いていることを特徴とする方法。 ８． ファジー入力データは、言語変数を少なくとも１つ含むことを特徴とする 請求項７記載の方法。 ９． 数値データをファジー入力データに変換する工程は、メンバシップ関数を 少なくとも１つ用いて数値データをファジー入力データに変換する工程を含むこ とを特徴とする請求項８記載の方法。 １０． メンバシップ関数は、特定の数値が言語変数に関係する度合いを述べる 重み関数をさらに含むことを特徴とする請求項９記載の方法。 １１． 数値データをファジー入力データに変換する工程は、言語変数ごとに少 なくとも２つのメンバシップ関数を用いて数値データをファジー入力データに変 換する工程を含むことと、各メンバシップ関数は、同一の数値データに対して様 々なファジー入力データを生成することを特徴とする請求項１０記載の方法。 １２． ファジー出力データを数値データに変換する工程は、メンバシップ関数 を少なくとも１つ用いてファジー出力データを数値データに変換する工程を含む ことを特徴とする請求項１１記載の方法。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 できる。通信ネットワークを監視、制御に役立つメンバ シップ関数およびファジー・ルールを設計する方法が開 示されている。このシステムは、明白な言葉でネットワ ーク動作を報告し、ネットワークの運用パラメータに関 してユーザに勧告することができ、さらに、ある実施例 では、ネットワークの運用パラメータの完全自動監視・ 制御を実行することができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．通信ネットワークを監視、制御するための装置であって、 通信ネットワークと結合して、通信ネットワークの少なくとも１つの運用パ ラメータを表す数値データを提供するネットワーク・モニタと、 ネットワーク・モニタと結合して数値データをファジー入力データに変換す るファジファイヤ・モジュールと、 ファジファイヤ・モジュールと結合して、少なくとも１つのファジー・ルー ルに従ってファジー入力データを処理し、通信ネットワークの所望の状態を達成 する制御アクションを表すファジー出力データを提供するファジー推論エンジン と、 ファジー推論エンジンと結合してファジー出力データを数値データに変換す るデファジファイヤ・モジュールと、 デファジファイヤ・モジュールと結合して、数値データを受け取り、その数 値データに応じて、ネットワーク・パラメータを少なくとも１つ制御するネット ワーク・コントローラと、 を備えることを特徴とする装置。 ２．通信ネットワークを監視、制御するための方法であって、 通信ネットワークの少なくとも１つの運用パラメータを表す数値データを、 ネットワーク・モニタから受け取る工程と、 少なくとも１つの運用パラメータを表す数値データをファジー入力データに 変換する工程と、 少なくとも１つのファジー・ルールに従ってファジー入力データを処理して 、通信ネットワークの所望の状態を達成する制御アクションを表すファジー出力 データを提供する工程と、 そのファジー出力データを数値データに変換する工程と、 さらに、その数値データに応じて、少なくとも１つのネットワーク・パラメ ータを制御する工程と、 を含むことを特徴とする方法。 ３．通信ネットワークを監視、制御するための装置であって、 通信ネットワークの少なくとも１つの運用パラメータを表す数値データを受 け取る手段と、 少なくとも１つの運用パラメータを表す数値データをファジー入力データに 変換する手段と、 少なくとも１つのファジー・ルールに従ってファジー入力データを処理して 、通信ネットワークの所望の状態を達成する制御アクションを表すファジー出力 データを提供する手段と、 そのファジー出力データを数値データに変換する手段と、 さらに、その数値データに応じて、少なくとも１つのネットワーク・パラメ ータを制御する手段と、 を備えることを特徴とする装置。 ４．ファジー入力データは言語変数を少なくとも１つ含むことを特徴とする 請求項１記載の装置。 ５．ファジファイヤ・モジュールは、少なくとも１つのメンバシップ関数を 用いて数値データをファジー入力データに変換することを特徴とする請求項４記 載の装置。 ６．メンバシップ関数は、特定の数値が言語変数に関係する度合いを述べる 重み関数をさらに含むことを特徴とする請求項５記載の装置。 ７．言語変数ごとに少なくとも２つのメンバシップ関数があることと、各メ ンバシップ関数は、同一の数値データに対して様々なファジー入力データを生成 することを特徴とする請求項６記載の装置。 ８．デファジファイヤ・モジュールは、少なくとも１つのメンバシップ関数 を用いてファジー出力データを数値データに変換することを特徴とする請求項７ 記載の装置。 ９．ファジー入力データは、言語変数を少なくとも１つ含むことを特徴とす る請求項２記載の方法。 １０．数値データをファジー入力データに変換する工程は、メンバシップ関 数を少なくとも１つ用いて数値データをファジー入力データに変換する工程を含 むことを特徴とする請求項３記載の方法。 １１．メンバシップ関数は、特定の数値が言語変数に関係する度合いを述べ る重み関数をさらに含むことを特徴とする請求項１０記載の方法。 １２．数値データをファジー入力データに変換する工程は、言語変数ごとに 少なくとも２つのメンバシップ関数を用いて数値データをファジー入力データに 変換する工程を含むことと、各メンバシップ関数は、同一の数値データに対して 様々なファジー入力データを生成することを特徴とする請求項１１記載の方法。 １３．ファジー出力データを数値データに変換する工程は、メンバシップ関 数を少なくとも１つ用いてファジー出力データを数値データに変換する工程を含 むことを特徴とする請求項１２記載の方法。 １４．ファジー入力データは、言語変数を少なくとも１つ含むことを特徴と する請求項３記載の装置。 １５．数値データをファジー入力データに変換する手段は、メンバシップ関 数を少なくとも１つ用いて数値データをファジー入力データに変換する手段を含 むことを特徴とする請求項１４記載の方法。 １６．メンバシップ関数は、特定の数値が言語変数に関係する度合いを述べ る重み関数をさらに含むことを特徴とする請求項１５記載の装置。 １７．言語変数ごとに少なくとも２つのメンバシップ関数があることと、各 メンバシップ関数は、同一の数値データに対して様々なファジー入力データを生 成することを特徴とする請求項１６記載の装置。 １８．ファジー出力データを数値データに変換する手段は、メンバシップ関 数を少なくとも１つ用いてファジー出力データを数値データに変換する手段を含 むことを特徴とする請求項１７記載の装置。