WO2013128874A1

WO2013128874A1 - ネットワークシステムとトラヒック制御方法とノード装置

Info

Publication number: WO2013128874A1
Application number: PCT/JP2013/001064
Authority: WO
Inventors: 淳西岡
Original assignee: 日本電気株式会社
Priority date: 2012-03-01
Filing date: 2013-02-25
Publication date: 2013-09-06
Also published as: JPWO2013128874A1

Abstract

［課題］トラヒックが実際に経験しているトラヒックの通信品質とＳＬＡで規定される通信品質保証との間に違いが生じた場合であっても、ＳＬＡで結んだ通信品質保証は守りながら効率の良いトラヒックの収容を実現可能とするネットワークシステムと方法の提供。［解決手段］ネットワーク上のノード装置（経路制御装置及び／又は通信装置）は、ＳＬＡに基づき所定期間、通信品質保証対象のトラヒックが実際に経験している通信品質の測定結果と、前記ＳＬＡで規定される通信品質保証との間に、予め定められた所定の差が認められた場合、前記トラヒックが実際に経験する前記通信品質が前記通信品質保証を満たすように、前記トラヒックに対して割当てる帯域を変更する。

Description

ネットワークシステムとトラヒック制御方法とノード装置

　本発明は、ネットワークシステムとトラヒック制御方法とノード装置に関する。

　近年の情報化の進展に伴い、データ通信等によるデータ通信トラヒックの需要が増加している。そこで、ネットワークに対して広帯域化やオペレーションコストの低減が求められている。広帯域の伝送が可能なミリ波帯等の周波数を利用した無線方式を用いる固定無線アクセス（FWA: Fixed broadband Wireless Access）等、無線リンクによって構築されたネットワークが携帯電話網等で利用されている。無線リンクの通信品質は、受信信号のＳＮＲ（Signal to Noise Ratio：信号対雑音比）等によって変動する。

　無線リンクの更なる広帯域化を実現するための技術として、例えば適応変調技術が着目されている。適応変調技術は、伝送路状況（例えば無線リンクの無線状況）に応じて例えばシンボルレート、変調多値数を適応的に選択し、伝送効率が最良の変調方式となるように変調方式を使い分ける。適応変調技術により、無線環境に応じた最適な無線通信を行うことが可能となり、周波数効率の向上が期待できる。
各無線リンクが将来使用する変調方式を予測することができれば、ネットワークを流れるトラヒックの通信品質を保証することができる。

　適応変調技術を用いた無線リンクの一例として特許文献１が参照される。特許文献１には、リンク適応技法（例えば適応変調および符号化：AMC: Adaptive Modulation and Coding）を利用した通信システムのためのチャネル品質予測によって性能を改善する方法が開示されている。

　適応変調技術を用いた無線リンクにおいては、変調方式は過去の履歴とある程度相関を持つことがあることから、無線リンクが使用する変調方式を予測（推定）することが可能である。

　適応変調技術（機能）を用いた無線リンクでは、より最適な変調方式を選択することで高い伝送レートでの通信を行おうとするため、無線環境の変化等に伴う変調方式の変更により、無線リンクの伝送レートが変化する。

　このように、適応変調によって無線リンクの帯域が変化することから、どの程度帯域が安定して使えるかという「安定度」という指標を用い、フローが要求する通信品質を保証する経路制御方式が非特許文献１に開示されている。変調方式ｃの安定度は、変調方式ｃかそれ以上の伝送レートを持つ変調方式が使用された割合を指す。安定度は例えばTintervalのインターバル（時間区間）毎に算出され、ｔ番目のインターバルの変調方式ｃの安定度Ｓt［ｃ］は、以下の式（１）で与えられる。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１）
　ただし、Ｔｍは当該インターバルで変調方式がｍであった時間、Ｍは無線リンクの変調方式のセット（集合）、変調方式ｃはＭに含まれる（非特許文献１の式（３）参照）。

　インターバル毎のＳt［ｃ］を移動平均（EWMA: Exponentially Weighted Moving Average）等を用いて過去の値を反映することで最終的な安定度ＦＳt［ｃ］が例えば次式（２）で求まる（非特許文献１の式（４）参照）。

　ｔ＝０の場合、FＳt[c] = St[c]
　ｔ≧１の場合、FＳt[c] = St[c]*γ+(1-γ)*St-1[c]
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（２）
　但し、γは平滑化因子（smoothing factor）であり、０＜γ＜１である。

　フローが予め指定する閾値を超える安定度ＦＳt［ｃ］を持つ変調方式のうち一番伝送レートの高い変調方式が推定によって求まる変調方式となる。

　フローが要求する通信品質が９９．９５％以上の信頼性でエンドツーエンド（end-to-end：例えば端末間）で１０Ｍｂｐｓ確保する場合、以下のＳＬＡ（Service Level Agreement（サービスレベルアグリーメント）：最低通信速度や利用不能時間の上限等、サービス品質の保証項目や実現できない場合の利用料金の減額等に関する規定のサービス契約）をネットワーク事業者と結び、ＳＬＡで結んだ通信品質保証を満足する経路を、例えば非特許文献１に開示された経路制御方式を用いることにより提供する。非特許文献１には、無線リンクが使用する変調方式を推定し、通信品質を最低時間維持できる伝送レートを見積もることにより、トラヒックの帯域保証を実現する経路制御方式が開示されている。なお、以下のＳＬＡの例において、保証稼働率は保証帯域を満足できる割合である。保証期間の「8/1 12:00-8/10 24:00」は８月１日１２時から８月１０日２４時までの期間を表している。

　＜ＳＬＡの通信品質保証の例＞
保証帯域： 10Mbps（Mega bits per second)
保証稼働率： 99.95％
保証期間： 8/1 12:00-8/10 24:00

特表２００６－５０５２２１号公報特開２００２－３１９９７０号公報特開２００５－８０２０６号公報特表２０１０－５１７３４０号公報

Jun Nishioka and Satoru Yamano "Routing Scheme for Bandwidth Guaranteed Traffic in AMC-Enabled Wireless Mesh Networks", IEICE Vol.E92-D, No. 10, pp 1934-1944, Oct, 2009

　以下に本発明者らによる関連技術の分析を与える。

　帯域の安定度を予測又は推定して経路設定を行う手法は、経路設定時に分かる帯域の安定度しか用いていない。これらの値（帯域の安定度）は、長期間の統計的性質を考慮して求めた値等であり、傾向として保守的に見積もった低い値となる。そのため、実際にトラヒックが経験する通信品質は、経路設定時に想定したものよりも高い場合が多くなる。この場合、当該トラヒックに対して、過剰な通信品質を提供していることになり、ネットワーク事業者にとっては望ましくない、といった課題がある。

　逆に、保証期間中に通信不良が発生した場合、通信断絶時間の長さによっては、保証稼働率を満たすことができなくなる可能性もある。

　以上のことから、トラヒックを収容した後に、実際にトラヒックが実際に経験している通信品質と、予めＳＬＡ等で結んだ通信品質保証との違いを調べ、トラヒックの通信品質がＳＬＡで結んだ通信品質保証に沿うように制御するトラヒック制御方式が必要である。

　なお、ＳＬＡに基づいた資源割当てについての一般的な枠組みを表したものとして、特許文献２の開示がある。特許文献２のネットワーク資源および割当ては、ユーザ端末・ネットワークノード間のデータストリームの所定のサービス品質での伝送を制御するように動作するコントローラを有する。サービス品質はユーザとサービスドメイン間のＳＬＡの条件に依存し、コントローラによって処理されてポリシーのセットに変換され、ポリシーは選択されたサービス品質でデータストリームを伝送する。しかしながら、特許文献１には、トラヒックが実際に経験している通信品質が時間的に変動する場合において、ＳＬＡで結んだ通信品質保証に沿うようにするにはどのようにしたらよいかといったことについては、何ら記載されていない。

　また、特許文献３には、複数の利用者間でネットワーク接続帯域を公平に利用可能とする帯域制御方法と装置が開示されており、特許文献４には、受動光網システムに用いられる動的帯域割当装置と実現方法が開示されている。上記特許文献３や特許文献４に開示された技術では、帯域割当を所定のアルゴリズムに基づいて行っており、主に使える帯域自体は、同じ通信品質であることを前提として、利用帯域がＳＬＡの保証帯域に基づくように制御する。このため、これらの技術は、例えば安定度が異なる帯域が複数存在した場合には、適用できない。

　さらに、経路設定時に用いる帯域の安定度（上式（２））は、統計に基づく値であり、実際にトラヒックが経験する通信品質とは、差異が生じてしまう可能性がある。

　経路設定時に用いる帯域の安定度と、実際にトラヒックが経験する通信品質との間に差異が生じると、当該差異の程度によっては、例えば、以下のような問題が発生する。

　（ｉ）ＳＬＡで結んだ通信品質保証よりも過剰な通信品質を提供することで、ネットワーク利用効率が低下する場合がある。

　（ｉｉ）ＳＬＡで結んだ通信品質保証よりも劣化した通信品質を提供することで、ＳＬＡ違反が発生する場合がある。

　以上は、本発明者らによって新たに解明された問題点・課題である。

　本発明は上記問題点に鑑みて創案されたものであって、その目的は、以下のネットワークシステムと方法と装置を提供することにある。すなわち、トラヒックが実際に経験しているトラヒックの通信品質とＳＬＡで規定される通信品質保証との間に違いが生じても、ＳＬＡで結んだ通信品質保証を守り、効率の良いトラヒック収容を実現可能なネットワークシステムと方法と装置を提供することにある。

　本発明の一つの態様によれば、ネットワーク上の少なくも１つのノード装置が、サービスレベルアグリーメント（ＳＬＡ）に基づき、予め定められた所定期間、通信品質保証の対象となる少なくとも１つのトラヒックに関して、前記トラヒックが実際に経験している通信品質を測定し、前記測定結果と、前記ＳＬＡで規定される通信品質保証との間に予め定められた所定の差が認められる場合、前記トラヒックが実際に経験する前記通信品質が前記通信品質保証を満たすように、前記トラヒックに対して割当てる帯域を変更するネットワークシステムが提供される。

　本発明の別の態様によれば、ネットワーク上の少なくも１つのノード装置が、サービスレベルアグリーメント（ＳＬＡ）に基づき、予め定められた所定期間、通信品質保証の対象となる少なくとも１つのトラヒックに関して、前記トラヒックが実際に経験している通信品質を測定し、前記測定結果と、前記ＳＬＡで規定される通信品質保証との間に、予め定められた所定の差が認められる場合、前記トラヒックが実際に経験する前記通信品質が、前記通信品質保証を満たすように、前記トラヒックに対して割当てる帯域を変更するトラヒック制御方法が提供される。

　本発明のさらに別の態様によれば、サービスレベルアグリーメント（ＳＬＡ）に基づき、予め定められた所定期間、通信品質保証の対象となる少なくとも１つのトラヒックに対して、前記トラヒックが実際に経験している通信品質を測定し、前記測定結果と、前記ＳＬＡで規定される通信品質保証との間に、予め定められた所定の差が認められる場合、前記トラヒックが実際に経験する前記通信品質が、前記通信品質保証を満たすように、前記トラヒックに対して割当てる帯域を変更する手段を備えたノード装置が提供される。

　本発明によれば、トラヒックが経験しているトラヒックの通信品質とＳＬＡにおける通信品質保証との間に違いが生じた場合であっても、ＳＬＡで結んだ通信品質保証は守りながら効率の良いトラヒックの収容を実現可能としている。

本発明の一実施形態のネットワークの一構成例を示す図である。本発明の一実施形態における経路制御装置の基本動作手順を示すフローチャートである。本発明の一実施形態における経路制御装置の一構成例を示す図である。本発明の一実施形態における通信装置の一構成例を示す図である。本発明の一実施形態におけるネットワークの一構成例を示す図である。（Ａ）、（Ｂ）は本発明の一実施形態におけるダウンタイムとダウン間隔の累積分布をそれぞれ示す図である。

　本発明の実施形態について説明する。特に制限されないが、以下の実施形態では、モバイルバックホールネットワークにおける経路制御、特に、適応変調機能を持った無線リンクで構成されたネットワークへの適用例に即して説明する。適応変調機能を持った無線リンクによって構成されたネットワークでは、経路設定時に見込んだ無線リンクのリンク品質（ビットエラーレート、使用可能な変調方式）と、経路設定後にトラヒックが実際に経験する通信品質に違いが生じる可能性がある。

　本発明の一実施形態によれば、経路設定後にトラヒックが実際に経験している通信品質を、例えば定期的に測定し、経路設定時に結んだＳＬＡとの違いを調べ、ＳＬＡで結んだ通信品質保証と実際に経験している通信品質とに所定の差が生じた場合、その差が無くなるように当該トラヒックに割当てる帯域を変更する。

　本発明の例示的な一実施形態によれば、図１に示されるように、経路制御装置（１０１）と、複数の通信装置（１０２～１０５）を含むネットワークに実施される。経路制御装置（１０１）はモバイルバックホールネットワークにおける経路制御を行う。通信装置（１０２～１０５）の各通信装置間は無線リンクで接続され、適応変調機能により、無線環境等に応じて変調方式が制御される。

　以下、図１の経路制御装置（１０１）の動作について図２を参照して説明する。

　経路制御装置（１０１）は、ネットワーク事業者と結ばれたＳＬＡに基づいた経路設定を行う（ステップ２０１）。

　その後、経路制御装置（１０１）は、ネットワークを流れているトラヒックの通信品質を定期的に測定し、トラヒックが実際に経験している通信品質（通信品質の測定結果）とＳＬＡで結んだ通信品質保証の間に差が生じていないか調べる（ステップ２０２）。

　経路制御装置（１０１）は、通信品質の測定結果とＳＬＡで結んだ通信品質保証の間に差がある一定以上の差が認められるトラヒック（ＳＬＡで結んだ通信品質保証値との乖離が大きいトラヒック）を抽出する（ステップ２０３）。

　経路制御装置（１０１）は、ステップ２０３で抽出したトラヒックに対して、ＳＬＡで結んだ通信品質保証を満足しつつ、帯域の割当てを変更することで、過剰な通信品質の提供を止めることができるか否か調べる（ステップ２０４）。

　経路制御装置（１０１）は、該トラヒックに対して、ＳＬＡで結んだ通信品質保証を満足しつつ、帯域割当てを変更することで過剰な通信品質の提供を止めることが可能と判断できた場合、該トラヒックに割当てる帯域を変更する（ステップ２０５）。

　経路制御装置（１０１）は、フローの経路要求やフローの終了といったサービス利用者からネットワーク事業者への通知の処理を行うとともに、各通信装置からリンク情報を取得する。

　なお、ネットワークを流れる各フローには、サービス利用者（ネットワーク利用者）とネットワーク事業者の間の契約（ＳＬＡ）に基づいて経路が設定される。

　経路制御装置（１０１）は、例えば図示されない内部タイマー等を用いることで定期的に（所定のタイムインターバル毎に）、トラヒックが実際に経験している通信品質とＳＬＡで結んだ通信品質に違いが生じているか否かを調べる。すなわち、トラヒックが実際に経験している通信品質と、ＳＬＡに基づく通信品質保証の間に、ある一定以上の差（予め定められた所定値以上の差）が認められるか否かを調べる。

　仮に、トラヒックが実際に経験している通信品質（測定結果）が、ＳＬＡで結んだ通信品質保証よりも過剰であれば、経路制御装置（１０１）は、当初割当てた帯域よりも、安定度が低い帯域の割当てが可能であるか否かを調べる。安定度が低い帯域の割当てが可能であれば、経路制御装置（１０１）は、当該トラヒックへの割当て帯域を変更することで、安定度の高い帯域を他のトラヒックに提供することができる。

　一方、トラヒックが実際に経験している通信品質（測定結果）が、ＳＬＡで結んだ通信品質保証よりも低くなっている場合には、経路制御装置（１０１）は、他に空いている、より安定度の高い帯域を当該トラヒックに割当てることで、当該トラヒックが経験する通信品質の向上を図り、ＳＬＡ違反となることを回避している。

　以下では、図１の経路制御装置１０１と、配下の各通信装置１０２～１０５で構成されたネットワークに対して、本発明を実施した例を説明する。

　経路制御装置１０１は、ネットワーク全体を管理し、例えば新規フローの受付や終了等を行う。経路制御装置１０１は、例えば定期的に各通信装置１０２～１０５から、無線リンクのリンク品質（BER（Bit Error Rate）、現在使用している変調方式等）に関する情報を取得し、各リンクの変調方式毎の安定度（上式（２）参照）を計算する。

　経路制御装置１０１は、図３に示すように、通信部３０１と、経路制御部３０２と、トポロジー情報管理部３０３と、トラヒック情報管理部３０４と、リンク情報管理部３０５を備えている。

　トポロジー情報管理部３０３はネットワークのトポロジー情報（ネットワークのノードの隣接関係やリンク情報）を管理する。

　トラヒック情報管理部３０４は、ネットワークを流れるトラヒックフローを管理する。トラヒック情報管理部３０４は、各トラヒックの使用帯域や経路、さらに各トラヒックが結んだＳＬＡの通信品質指標と当該トラヒックが実際に経験している通信品質情報を管理する。

　リンク情報管理部３０５は、各無線リンクの情報（使用しているフローのリストや空き帯域、現在の変調方式、各変調方式の安定度、ＢＥＲ、ＳＮＲ等のリンク品質）の管理を行う。

　経路制御部３０２は、トポロジー情報管理部３０３、トラヒック情報管理部３０４、リンク情報管理部３０５から必要な情報を取得し、経路の設定や、ＳＬＡで結んだ通信品質保証値と、トラヒックが実際に経験している通信品質の測定結果との差を考慮して、当該トラヒックに対して、帯域の割当ての変更を行う。

　通信装置１０２～１０５は、図４に示すように、通信部４０１と、トラヒック制御部４０２と、リソース管理部４０３を備えている。

　トラヒック制御部４０２は、通信部４０１からの情報とリソース管理部４０３からの情報に基づき、無線リンクを使用するトラヒックフローに対する帯域制御、経路制御を行い、通信部４０１での通信（無線通信）を制御する。

　リソース管理部４０３は、トラヒックフローに関する情報（無線リンクを使用するトラヒックフローの割当て帯域や転送先）を管理する。

　各通信装置１０２～１０５は、経路制御装置１０１から送られてくるリソース割当て情報（各トラヒックフローに対する割当て帯域や、各トラヒックフローの転送先）をリソース管理部４０３に保存し、トラヒック制御部４０２は、リソース管理部４０３に保存した情報を基にトラヒック制御を行う。

　リソース管理部４０３は、各トラヒックフローが実際に経験している通信品質の測定と記録を行い、情報（通信品質の測定）を通信部４０１を介して経路制御装置（図１の１０１）に対して、例えば定期的に通知する。

　経路制御装置１０１の動作の一具体例を図２を参照して説明する。ネットワーク事業者はトラヒックを設定するにあたって、以下のような通信品質指標に基づくＳＬＡをネットワーク利用者との間で結ぶ。

　＜通信品質指標＞
保証稼働率： Target
保証帯域： 40Mbps
保証期間： [t1, t2]
　経路制御装置１０１は、上記通信品質指標を満たす経路を探し、ネットワークに設定する（図２のステップ２０１）。このとき、経路制御装置１０１は、統計的な計算により求められる各無線リンクの帯域毎の安定度（上式（２）参照）を基に、経路探索を行う。

　経路制御装置１０１は、経路設定後、定期的に、トラヒックが実際に経験している稼働率（トラヒックが要求する帯域を提供できている割合）を測定し、経路設定時に結んだＳＬＡの通信品質指標との間に差が生じていないか調べる（図２のステップ２０２）。

　仮に、上記ＳＬＡを結んだトラヒックに関してある時刻ｔｎ（ｔｎ＞ｔ１であり、ｔ１よりも後の時刻）における、時間区間［ｔ１，ｔｎ］での稼働率ｐＳＬＡを次のように計算する。

　pSLA = ts / (tn - t1)　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（４）
　ここで、ｔｓは、時刻ｔｎの時点（時間区間［ｔｎ－ｔ１］）で帯域保証できた時間であり、稼働率ｐＳＬＡは、ｔｓの時間区間［ｔｎ－ｔ１］に対する割合である。

　次に、経路制御装置１０１は、時刻ｔｎからｔ２（ｔ２＞ｔｎ）の間までにＳＬＡの保証稼働率Targetを満足する上で、目標とする稼働率ｎＳＬＡを計算する。

　Target = (pSLA*(tn - t1) + nSLA*(t2 - tn)) / (t2 - t1)　　　・・・（５）
　したがって、ｎＳＬＡは次のように求まる。

　nSLA = ((Target*(t2 - t1) - pSLA*(tn - t1)) / (t2 - tn)　　　・・・（６）
　経路制御装置１０１は、上記計算をネットワークを流れるトラヒックに対して行い、ｎＳＬＡと、現在割当てられている帯域の安定度に違いがあるトラヒックを抽出する（図２のステップ２０３）。

　経路制御装置１０１は、抽出したトラヒックに対して、次の比較（判断）を行い、割当て帯域の変更を行う。

　ｎＳＬＡ＜ｐＳＬＡの場合、経路制御装置１０１は、ｎＳＬＡに該当する現在割当てられている帯域とは異なる帯域が存在するか調べる（図２のステップ２０４）。

　ｎＳＬＡに該当する現在割当てられている帯域が存在した場合、経路制御装置１０１は、当該トラヒックに対する割当て帯域を変更する（図２のステップ２０５）。

　このように、ｎＳＬＡ＜ｐＳＬＡであれば、図２のステップ２０５の実行の結果、図２のステップ２０５を実行するまで当該トラヒックで使用していた、より安定度が高い帯域が空くことになる。したがって、この空き帯域となった、より安定度が高い帯域を、他のトラヒックに対して割当てることが可能になる。

　逆に、ｎＳＬＡ＞ｐＳＬＡの場合、経路制御装置１０１は、当該トラヒックが現在使用している帯域よりも、より安定度が高い帯域を割当てることが可能か否かを調べ（図２のステップ２０４）、可能であれば当該トラヒックの帯域の割当てを変更し、稼働率の向上を図る（図２のステップ２０５）。当該トラヒックに対して帯域を再割当てすることで、ＳＬＡ違反の回避を図る。

　以上により、トラヒックが経験する通信品質が、もともとＳＬＡで結んだ通信品質保証と乖離しないように制御される。
＜実施形態１＞
　以下、実施形態１の説明を、図５のネットワーク図と表１のリンク情報を用いて行う。

　図５のネットワークの説明をする。ネットワークは、経路制御装置５００と通信装置５０１を結ぶ無線リンク５９１と、
通信装置５０１と通信装置５０３を結ぶ無線リンク５１１と、
通信装置５０１と通信装置５０２を結ぶ無線リンク５１２と、
通信装置５０２と通信装置５０３を結ぶ無線リンク５１３と、
を含む。また、無線リンク５１１、５１２、５１３に関して各変調方式の安定度と、確保できる帯域を表１に示す（なお、変調方式の安定度と確保帯域各無線リンクに共通である）。表１では、変調方式のセットとしてＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）、１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）、３２ＱＡＭを備えている（ただし、本発明を制限するものではない）。
表１：無線リンクの変調方式とその安定度

　通信装置５０１、５０３間に発生したトラヒックフローに関して結んだＳＬＡが以下であったとする。

　＜ＳＬＡ１＞
保証稼働率(Target): 99.95％、
保証帯域： 25Mbps、
保証期間： [0, 100]
　ここで、トラヒックには、通信装置５０１－無線リンク５１１－通信装置５０３の経路が設定され、無線リンク５１１のＱＰＳＫで確保される安定度９９．９９％の帯域２５Ｍｂｐｓが割当てられる。

　経路制御装置１０１は、定期的にトラヒックが実際に経験している稼働率を測定する。ここで、時刻８０においてトラヒックが実際に経験している稼働率がｐＳＬＡ＝９９．９７％であったとする。このとき、経路制御装置１０１は、時刻８０から時刻１００の間でＳＬＡを満足するために、トラヒックが目標とすべき稼働率ｎＳＬＡを計算する。

　nSLA = ((Target * (t2 - t1) - pSLA * (tn - t1)) / (t2 - tn)
　　　= (99.95 * 100 - 99.97 * 80) / 20
　　　= 99.87　　　・・・（７）
　ｎＳＬＡ＝９９．８７％（＜ｐＳＬＡ＝９９．９７％）と求まり、当該トラヒックに割当てる帯域を安定度が９９．９％の帯域にして、ＳＬＡで結んだ保証稼働率Ｔａｒｇｅｔ＝９９．９５％を満足できると考えられる。

　そこで、経路制御装置１０１は、トラヒックに割当てる帯域をＱＰＳＫで確保できる帯域から１６ＱＡＭで確保できる帯域に変更する。安定度９９．９９％の帯域のうちトラヒックに割当てられていた２５Ｍｂｐｓ分が空くことになる。このため、空いた安定度９９．９９％の帯域２５Ｍｂｐｓを他のトラヒックに割当てることができる。この結果、新たに発生した、同じ無線リンクの安定度が高い帯域を必要とするトラヒックと高い保証稼働率のＳＬＡを結ぶことができる。以上により、ネットワーク利用率の向上が可能となる。
＜実施形態２＞
　実施形態２では、前記実施形態１とは逆に、トラヒックが実際に経験している通信品質が、ＳＬＡで結んだ通信品質保証よりも低くなった場合における動作について説明する。

　通信装置５０１、５０３間に発生したトラヒックフローが結んだＳＬＡが以下であったとする。
＜ＳＬＡ２＞
保証稼働率： 99.9％、
保証帯域： 10Mbps、
保証期間： [0, 100]
　ここで、トラヒックには、通信装置５０１－無線リンク５１１－通信装置５０３の経路が設定され、無線リンク５１１の１６ＱＡＭで確保される安定度９９．９％の帯域１０Ｍｂｐｓが割当てられる。

　経路制御装置１０１は、定期的にトラヒックが実際に経験している稼働率を測定する。ここで、時刻２０において、トラヒックが実際に経験している稼働率がｐＳＬＡ＝９９．７％であったとする。

　このとき、経路制御装置１０１は、時刻８０から時刻１００の間でＳＬＡを満足するために、トラヒックが目標とすべき稼働率ｎＳＬＡを計算する。

　nSLA = ((Target * (t2 - t1) -pSLA * (tn - t1)) / (t2 - tn)
　　　　= (99.9 * 100 - 99.7 * 20) / 80
　　　　= 99.95　　・・・（８）
　ｎＳＬＡ＝９９．９５％（＞ｐＳＬＡ=９９．７％で）と求まり、ＳＬＡを満足するためには、トラヒックに割当てる帯域として、安定度が９９．９５％以上の帯域を割当てる必要がある。そこで、経路制御装置１０１は、当該トラヒックの帯域として、ＱＰＳＫで確保できる、安定度が９９．９９％の帯域を、割当てし直す。これにより、ＳＬＡ違反を回避することができるようになる。
＜実施形態３＞
　実施形態３では、トラヒックの帯域割当ての変更を、通信装置で行う。実施形態３では、１又は複数の無線リンクを用いて接続している通信装置に流れている複数のトラヒックに対して本発明を適用した一例である。

　図５において、通信装置５０１、５０３間に複数のトラヒックが発生し、それらのトラヒックが全て無線リンク５１１を経由して流れているとする。これらのトラヒックＡ、Ｂ、Ｃに関して結んだＳＬＡが、それぞれ次のようなものであったとする。
＜トラヒックＡ＞
　保証稼働率： 99.95％、
　保証帯域： 40Mbps、
　保証期間： [0, 100]
＜トラヒックＢ＞
　保証稼働率： 99.5％、
　保証帯域： 25Mbps、
　保証期間： [20, 80]
＜トラヒックＣ＞
　保証稼働率： 99％、
　保証帯域： 25Mbps、
　保証期間： [25, 75]
　当初は、
・ＱＰＳＫの４０ＭｂｐｓをトラヒックＡ、
・１６ＱＡＭの４０ＭｂｐｓをトラヒックＢ、
・３２ＱＡＭの２０ＭｂｐｓをトラヒックＣ
に割当てる。

　無線リンクは、時間区間［０－４９．５］において３２ＱＡＭを使い、伝送レート＝１０８Ｍｂｐｓを維持していたが、時間区間［４９．６５－５０］では一時的に１６ＱＡＭに変調方式を変更し、その間、伝送レートが８０Ｍｂｐｓに低下する。当該無線リンクは、時刻５０からは３２ＱＡＭにより伝送レートが１０８Ｍｂｐｓに戻り、そのまま継続したとする。

　時刻５０において各トラヒックが実際に経験している稼働率は上式（４）から次のようになる。
・トラヒックＡ＝１００％、
・トラヒックＢ＝１００％、
・トラヒックＣ＝９８．６％
　なお、上記トラヒックＣの稼働率（pSLA）は、(25 - 0.35) / (50 - 25) = 0.986による。

　実施形態３では、ＳＬＡで保証した稼働率（保証稼働率）と、実際に経験した稼働率の差が大きいトラヒックに対して、割当てる帯域を、より安定度の高い帯域に単純に変更する。

　そこで、
・トラヒックＣに割当てる帯域をＱＰＳＫの２０Ｍｂｐｓに変更し、
・トラヒックＡに割当てる帯域は１６ＱＡＭの４０Ｍｂｐｓに変更し、
・トラヒックＢに割当てる帯域は３２ＱＡＭの２５Ｍｂｐｓに変更する。

　トラヒックＣが実際に経験する稼働率がＳＬＡでの保証稼働率（９９％）と同じになる時刻６０において元の割当て帯域に戻す。

　つまり、
・ＱＰＳＫの４０ＭｂｐｓをトラヒックＡ、
・１６ＱＡＭの４０ＭｂｐｓをトラヒックＢ、
・３２ＱＡＭの２０ＭｂｐｓをトラヒックＣ、
に割当てる。

　以上の動作を行うことで、通信装置のみの動作により、同一の無線リンクを使用するトラヒックの稼働率がそれぞれＳＬＡで結んだ保証稼働率と同等に近づけることができる。
＜実施形態４＞
　実施形態４では、再割当てを行う帯域を調べるにあたって、過去の統計的な変調方式毎のダウンタイムを用いる方法について説明する。ここで、ダウンタイムとは、天候等により、その変調方式を用いて通信することができない状態が継続した時間を表す。

　以下では、前記実施形態１の場合と同じ状況を想定する。前記実施形態１と同様に、トラヒックが時刻８０において実際に経験しているｐＳＬＡが９９．９７％であった場合、ｎＳＬＡ＝９９．８７％となる（式（７）参照）。

　ｎＳＬＡ＝９９．８７を実現するには、残り時間２０（＝時刻１００－８０）におけるダウンタイムは合計で０．０２６（＝許容ダウンタイム）以下にする必要がある。許容ダウンタイムｔｄｏｗｎとすると、式（６）の右辺の値が、左辺のＴａｒｇｅｔ以上となるという条件から、
　(t2 - tdown - tn) >= ((Target * (t2 - t1) -pSLA * (tn - t1)) / nSLA
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（９）
　ここで、Ｔａｒｇｅｔ＝９９．９、ｔ２＝１００、ｔ１＝０、ｔｎ＝８０、ｐＳＬＡ＝９９．９７を代入すると、
　tdown =< 20- (99.9*100 - 99.97*80)/nSLA
　　　　= 20 - 1997.4/nSLA　　　　　　　　・・・（１０）
　許容ダウンタイムは式（１０）において、例えばｎＳＬＡ＝１００に対するｔｄｏｗｎとして０．０２６となる。

　経路制御装置１０１（図１）は、各変調方式のダウンタイムに関する統計情報を用いて、割当て直す帯域を探す。

　まず、図６（Ａ）、（Ｂ）にそれぞれ示すように、過去のダウンタイムおよびダウン間隔の値をもとに累積分布図を作成する。

　次に、経路制御装置１０１（図１）は、図６（Ａ）のダウンタイムの累積分布図（情報）をもとに、まず、ダウンタイムの９５パーセンタイルとなる値ｘを調べる。ここで求める値ｘは、過去記録したダウンタイムの値の９５％がｘ以下であったことを意味する。また同様に、図６（Ｂ）のダウン間隔の累積分布図（情報）をもとに、ダウン間隔について、５パーセンタイルとなる値ｙを調べる。ここで求めるｙは、過去記録したダウン間隔の値の５％がｙ以下であったことを意味する。逆に捉えると、９５％のダウン間隔の値はｙより大きいことを意味する。

　このとき、１６ＱＡＭ、３２ＱＡＭのそれぞれのダウンタイムとダウン間隔が以下であったとする。
・１６ＱＡＭ：ダウンタイム０．０２０、ダウン間隔１００、
・３２ＱＡＭ：ダウンタイム０．０２０、ダウン間隔５０
　ダウン間隔の値から、各変調方式において、残り時間２０において変調方式が使えなくなる状態が発生するのは、高々１回であることが予想される（１６ＱＡＭ：２０／１００＜１、３２ＱＡＭ：２０／５０＜１より）。

　残り時間２０における各変調方式の予想最悪ダウンタイムはそれぞれ、
１６ＱＡＭ：１＊０．０２０＝０．０２０、
３２ＱＡＭ：１＊０．０２０＝０．０２０
となる。

　トラヒックの許容ダウンタイム＝０．０２６と比較すると、各変調方式の最悪のダウンタイムは、許容範囲内（＜０．０２６）であることが分かる。そこで、ＱＰＳＫの２５Ｍｂｐｓの帯域から、３２ＱＡＭの２５Ｍｂｐｓの帯域に割当てし直す。

　本発明の他の実施形態として、その基本的構成は上記の通りであるが、経路制御装置の機能を、通信装置が具備する構成としてもよい。

　上記実施形態によれば、経路設定後に、トラヒックが実際に経験している通信品質を経路設定時にネットワーク事業者と結んだＳＬＡに近い通信品質になるように帯域割当てを変更するため、過剰な通信品質を提供したり、劣化した通信品質を提供したりすることを回避できるため、ネットワークの利用効率を向上できる。

　上記した実施形態は以下のように付記される（ただし、以下に制限されない）。
（付記１）
　ネットワーク上の少なくも１つのノード装置が、サービスレベルアグリーメント（ＳＬＡ）に基づき、予め定められた所定期間、通信品質保証の対象となる少なくとも１つのトラヒックに関して、前記トラヒックが実際に経験している通信品質を測定し、前記測定結果と、前記ＳＬＡで規定される通信品質保証との間に予め定められた所定の差が認められる場合、前記トラヒックが実際に経験する前記通信品質が前記通信品質保証を満たすように、前記トラヒックに対して割当てる帯域を変更する、ことを特徴とするネットワークシステム。
（付記２）
　前記通信品質保証は、前記トラヒックに対して、予め定められた値以上の帯域が予め定められた期間使えることを保証するものである、付記１に記載のネットワークシステム。
（付記３）
　前記ノード装置が、前記トラヒックの経路を設定する経路制御装置を含み、
　前記経路制御装置は、前記トラヒックのエンドツーエンドでの通信品質が前記ＳＬＡで規定される通信品質保証を満足するように、前記トラヒックの経路中の前記通信装置に対して前記トラヒックに対する帯域の割当てを制御する、ことを特徴とする付記１又は２に記載のネットワークシステム。
（付記４）
　前記ノード装置が、前記ネットワーク上の他の通信装置とリンクを介して接続する通信装置を含み、
　前記通信装置は、前記通信装置を経由する前記トラヒックの通信品質が、それぞれの前記通信品質保証に近づくように、前記トラヒックに割当てる帯域を変更する、ことを特徴とする付記１又は２に記載のネットワークシステム。
（付記５）
　前記ネットワークが適応変調機能を持つ無線リンクを含む、ことを特徴とする付記１乃至４のいずれか１項に記載のネットワークシステム。
（付記６）
　前記ノード装置が、前記無線リンクの変調方式を予測し、予測した変調方式に基づいて前記無線リンクの安定度を算出する、ことを特徴とする付記５に記載のネットワークシステム。
（付記７）
　前記ノード装置が、前記無線リンクで使用された変調方式の履歴、及び／又は、前記無線リンクの電波環境を示す情報の履歴に基づいて、前記無線リンクの安定度を算出する、ことを特徴とする付記５又は６に記載のネットワークシステム。
（付記８）
　前記ノード装置が、前記無線リンクで使用された変調方式の履歴から、前記変調方式が使えなかった時間とその時間間隔の統計情報を取得し、前記トラヒックの通信品質が前記ＳＬＡで規定される前記通信品質保証を満たすように前記トラヒックの帯域割当を制御することを特徴とする、付記５乃至７のいずれか１項に記載のネットワークシステム。
（付記９）
　ネットワーク上の少なくも１つのノード装置が、サービスレベルアグリーメント（ＳＬＡ）に基づき、予め定められた所定期間、通信品質保証の対象となる少なくとも１つのトラヒックに関して、前記トラヒックが実際に経験している通信品質を測定し、前記測定結果と、前記ＳＬＡで規定される通信品質保証との間に、予め定められた所定の差が認められる場合、前記トラヒックが実際に経験する前記通信品質が、前記通信品質保証を満たすように、前記トラヒックに対して割当てる帯域を変更する、ことを特徴とするトラヒック制御方法。
（付記１０）
　前記通信品質保証は、前記トラヒックに対して、予め定められた値以上の帯域が予め定められた期間使えることを保証するものである、付記９に記載のトラヒック制御方法。
（付記１１）
　前記ノード装置が、前記トラヒックの経路を設定する経路制御装置を含み、
　前記経路制御装置は、前記トラヒックのエンドツーエンドでの通信品質が前記ＳＬＡで規定される通信品質保証を満足するように、前記トラヒックの経路中の前記通信装置に対して前記トラヒックに対する帯域の割当てを制御する、ことを特徴とする付記９又は１０に記載のトラヒック制御方法。
（付記１２）
　前記ノード装置が、前記ネットワーク上の他の通信装置とリンクを介して接続する通信装置を含み、
　前記通信装置は、前記通信装置を経由するトラヒックの通信品質が、それぞれの前記通信品質保証に近づくように、前記トラヒックに割当てる帯域を変更する、ことを特徴とする付記９又は１０に記載のトラヒック制御方法。
（付記１３）
　前記ネットワークが適応変調機能を持つ無線リンクを含む、ことを特徴とする付記９乃至１２のいずれか１項に記載のトラヒック制御方法。
（付記１４）
　前記ノード装置が、前記無線リンクの変調方式を予測し、予測した変調方式に基づいて前記無線リンクの安定度を算出する、ことを特徴とする付記１３に記載のトラヒック制御方法。
（付記１５）
　前記ノード装置が、前記無線リンクで使用された変調方式の履歴、及び／又は、前記無線リンクの電波環境を示す情報の履歴に基づいて、前記無線リンクの安定度を算出する、ことを特徴とする付記１３又は１４に記載のトラヒック制御方法。
（付記１６）
　前記ノード装置が、前記無線リンクで使用された変調方式の履歴から、前記変調方式が使えなかった時間とその時間間隔の統計情報を取得し、前記トラヒックの通信品質が前記ＳＬＡで規定される前記通信品質保証を満たすように前記トラヒックの帯域割当を制御することを特徴とする、付記１３乃至１５のいずれか１項に記載のトラヒック制御方法。
（付記１７）
　サービスレベルアグリーメント（ＳＬＡ）に基づき、予め定められた所定期間、通信品質保証の対象となる少なくとも１つのトラヒックに対して、前記トラヒックが実際に経験している通信品質を測定し、前記測定結果と、前記ＳＬＡで規定される通信品質保証との間に、予め定められた所定の差が認められる場合、前記トラヒックが実際に経験する前記通信品質が、前記通信品質保証を満たすように、前記トラヒックに対して割当てる帯域を変更する手段を備えた、ことを特徴とするノード装置。
（付記１８）
　前記通信品質保証は、前記トラヒックに対して、予め定められた値以上の帯域が予め定められた期間使えることを保証するものである、付記１７に記載のノード装置。
（付記１９）
　前記トラヒックのエンドツーエンドでの通信品質が前記ＳＬＡで規定される通信品質保証を満足するように、前記トラヒックの経路中の前記通信装置に対して前記トラヒックに対する帯域の割当てを制御する、ことを特徴とする付記１７又は１８に記載のノード装置。
（付記２０）
　トラヒックの通信品質が、それぞれの前記通信品質保証に近づくように、前記トラヒックに割当てる帯域を変更する、ことを特徴とする付記１７又は１８に記載のノード装置。
（付記２１）
　前記ネットワークが適応変調機能を持つ無線リンクを含む、ことを特徴とする付記１７乃至２０のいずれか１項に記載のノード装置。
（付記２２）
　前記無線リンクの変調方式を予測し、予測した変調方式に基づいて前記無線リンクの安定度を算出する、ことを特徴とする付記２１に記載のノード装置。
（付記２３）
　前記無線リンクで使用された変調方式の履歴、及び／又は、前記無線リンクの電波環境を示す情報の履歴に基づいて、前記無線リンクの安定度を算出する、ことを特徴とする付記２１又は２２に記載のノード装置。
（付記２４）
　前記無線リンクで使用された変調方式の履歴から、前記変調方式が使えなかった時間とその時間間隔の統計情報を取得し、前記トラヒックの通信品質が前記ＳＬＡで規定される前記通信品質保証を満たすように前記トラヒックの帯域割当を制御することを特徴とする、付記２１乃至２３のいずれか１項に記載のノード装置。
（付記２５）
　前記ＳＬＡを結んだ前記トラヒックに関して、前記所定期間における第１、第３の時刻（ｔ１、ｔｎ）で画定される第１の時間区間での第１の稼働率（ｐＳＬＡ）を、
　前記第１の時間区間（ｔｎ－ｔ１）において帯域保証できた時間期間（ｔｓ）を、前記第１の時間区間（ｔｎ－ｔ１）で除して求め、
　前記第１の時間区間に続く、第３、第２の時刻（ｔｎ、ｔ２）で画定される第２の時間区間（ｔ２－ｔｎ）での第２の稼働率（ｎＳＬＡ）を、
　前記第１の稼働率（ｐＳＬＡ）と前記第１の時間区間（ｔｎ－ｔ１）の積と、前記第２の稼働率（ｎＳＬＡ）と前記第２の時間区間（ｔ２－ｔｎ）の積の和を、前記第１、第２の時刻で確定される時間区間（ｔ２－ｔ１）で除した値が、前記ＳＬＡで規定される保証稼働率（Ｔａｒｇｅｔ）と等しくなるようにして求め、
　求めた前記第２の稼働率（ｎＳＬＡ）が、前記第１の稼働率（ｐＳＬＡ）よりも小さい場合、前記第２の稼働率（ｎＳＬＡ）に対応する前記時刻で割当てられている帯域とは異なる帯域が存在するか否かを調べ、前記帯域が存在した場合、前記トラヒックに対する割当て帯域を変更し、
　前記第２の稼働率（ｎＳＬＡ）が前記第１の稼働率（ｐＳＬＡ）よりも大であれば、現在使用している帯域よりも、より安定度が高い帯域を割当てることが可能か否かを調べ、可能であれば、前記トラヒックに対する割当てを変更する、ことを特徴とする、付記２１乃至２３のいずれか１項に記載のノード装置。
（付記２６）
　前記第２の稼働率を実現するために、前記第２の時間区間で必要な変調方式のダウンタイムに関する統計情報に基づき、再割当てする帯域を探す、ことを特徴とする、付記２１乃至２３のいずれか１項に記載のノード装置。
（付記２７）
　前記ノード装置が、経路制御装置又は通信装置である、付記２１乃至２６のいずれか１項に記載のノード装置。

　なお、上記の特許文献、非特許文献の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素（各付記の各要素、各実施形態の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。

　以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

　この出願は、２０１２年３月１日に出願された日本出願特願２０１２－０４５８３７を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

　１０１　経路制御装置
　１０２～１０５　通信装置
　３０１　通信部
　３０２　経路制御部
　３０３　トポロジー情報管理部
　３０４　トラヒック情報管理部
　３０５　リンク情報管理部
　４０１　通信部
　４０２　トラヒック制御部
　４０３　リソース管理部
　５００　経路制御装置
　５０１～５０３　通信装置
　５１１～５１３、５９１　無線リンク

Claims

　ネットワーク上の少なくも１つのノード装置が、
　サービスレベルアグリーメント（ＳＬＡ）に基づき、予め定められた所定期間、通信品質保証の対象となる少なくとも１つのトラヒックに関して、前記トラヒックが実際に経験している通信品質を測定し、前記測定結果と、前記ＳＬＡで規定される通信品質保証との間に予め定められた所定の差が認められる場合、前記トラヒックが実際に経験する前記通信品質が前記通信品質保証を満たすように、前記トラヒックに対して割当てる帯域を変更する、ことを特徴とするネットワークシステム。
　前記通信品質保証は、前記トラヒックに対して、予め定められた値以上の帯域が予め定められた期間使えることを保証するものである、請求項１に記載のネットワークシステム。
　前記ノード装置が、前記トラヒックの経路を設定する経路制御装置を含み、
　前記経路制御装置は、前記トラヒックのエンドツーエンドでの通信品質が前記ＳＬＡで規定される通信品質保証を満足するように、前記トラヒックの経路中の前記通信装置に対して前記トラヒックに対する帯域の割当てを制御する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のネットワークシステム。
　前記ノード装置が、前記ネットワーク上の他の通信装置とリンクを介して接続する通信装置を含み、
　前記通信装置は、前記通信装置を経由する前記トラヒックの通信品質が、それぞれの前記通信品質保証に近づくように、前記トラヒックに割当てる帯域を変更する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のネットワークシステム。
　前記ネットワークが適応変調機能を持つ無線リンクを含む、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のネットワークシステム。
　前記ノード装置が、前記無線リンクの変調方式を予測し、予測した変調方式に基づいて前記無線リンクの安定度を算出する、ことを特徴とする請求項５に記載のネットワークシステム。
　前記ノード装置が、前記無線リンクで使用された変調方式の履歴、及び／又は、前記無線リンクの電波環境を示す情報の履歴に基づいて、前記無線リンクの安定度を算出する、ことを特徴とする請求項５又は６に記載のネットワークシステム。
　前記ノード装置が、前記無線リンクで使用された変調方式の履歴から、前記変調方式が使えなかった時間とその時間間隔の統計情報を取得し、前記トラヒックの通信品質が前記ＳＬＡで規定される前記通信品質保証を満たすように前記トラヒックの帯域割当を制御することを特徴とする、請求項５乃至７のいずれか１項に記載のネットワークシステム。
　ネットワーク上の少なくも１つのノード装置が、サービスレベルアグリーメント（ＳＬＡ）に基づき、予め定められた所定期間、通信品質保証の対象となる少なくとも１つのトラヒックに関して、前記トラヒックが実際に経験している通信品質を測定し、前記測定結果と、前記ＳＬＡで規定される通信品質保証との間に、予め定められた所定の差が認められる場合、前記トラヒックが実際に経験する前記通信品質が、前記通信品質保証を満たすように、前記トラヒックに対して割当てる帯域を変更する、ことを特徴とするトラヒック制御方法。
　サービスレベルアグリーメント（ＳＬＡ）に基づき、予め定められた所定期間、通信品質保証の対象となる少なくとも１つのトラヒックに対して、前記トラヒックが実際に経験している通信品質を測定し、前記測定結果と、前記ＳＬＡで規定される通信品質保証との間に、予め定められた所定の差が認められる場合、前記トラヒックが実際に経験する前記通信品質が、前記通信品質保証を満たすように、前記トラヒックに対して割当てる帯域を変更する手段を備えた、ことを特徴とするノード装置。