WO2020245948A1 - 要求通信品質推定装置、要求通信品質推定方法、及びプログラム - Google Patents

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communication quality
required communication
microflow
estimation
macroflow
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小林　正裕
友香 駒井
薫明 原田
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日本電信電話株式会社
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    • Y02D30/50—Reducing energy consumption in communication networks in wire-line communication networks, e.g. low power modes or reduced link rate

Definitions

  • the present invention relates to a technique for estimating the required communication quality for each generated macroflow in a network in which a route can be set in units of a macroflow, which is a set of arbitrary traffic flows between the same arrival / departure node pair.
  • SDN Software Defined Network
  • OpenFlow OpenFlow
  • controller can centrally control each node in the network by software, it is possible to realize control with finer particle size and shorter time cycle than conventional traffic control such as OSPF.
  • some flows are aggregated from a flow set having the same arrival / departure network address, and the route is controlled in units of the aggregated flow group.
  • individual flows will be referred to as microflows
  • aggregated flow groups will be referred to as macroflows.
  • a macro flow is generated so that the time-series variation of the traffic amount becomes small.
  • Non-Patent Document 2 a macro flow is generated so that the required communication quality is similar.
  • the traffic control technique calculates the route allocation so as to satisfy the required communication quality of the control unit. If the required communication quality for each macro flow is not clear, the route allocation does not consider the required communication quality, so that the communication quality of the flow may be significantly deteriorated.
  • the present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a technique capable of estimating the required communication quality for each macro flow.
  • a required communication quality estimation device that estimates the required communication quality of macroflow, which is a set of microflows.
  • the first estimation unit that estimates the required communication quality for each microflow that composes the macroflow.
  • a required communication quality estimation device including a second estimating unit that estimates the required communication quality of the macro flow based on the required communication quality for each microflow obtained by the first estimation unit.
  • FIG. 1 shows the overall configuration of the communication system according to the embodiment of the present invention.
  • the communication system in the present embodiment includes a required communication quality estimation device 100, a network 200, a flow collection device 300, a flow aggregation device 400, a route calculation device 500, and a controller 600, and is as shown in the figure. Communication between devices is possible.
  • the network 200 is composed of a plurality of communication devices 210 to be controlled.
  • Each communication device 210 is a device that collects traffic information such as a router or a switch and transfers the traffic.
  • the flow collecting device 300 collects and accumulates the microflow information acquired by the communication device 210.
  • the flow aggregation device 400 reads out the microflow information stored in the flow collection device 300 and generates a macro flow.
  • the flow aggregation device 400 for example, the devices proposed in Patent Document 1 and Non-Patent Document 1 can be used.
  • the required communication quality estimation device 100 is a device related to the present invention, and estimates the required communication quality from macro flow information.
  • the route calculation device 500 calculates the route to be assigned to the macro flow from the macro flow information and the required conditions.
  • the route calculation device 500 for example, the device proposed in Patent Document 2 or the like can be used.
  • the controller 600 sets the traffic transfer information in each communication device 210 based on the macro flow allocation route.
  • FIG. 2 shows a configuration example of the required communication quality estimation device 100.
  • the requirement communication quality estimation device 100 has two modules, a microflow requirement communication quality estimation unit 110 and a macroflow requirement communication quality estimation unit 120.
  • the microflow request communication quality estimation unit 110 may be referred to as a first estimation unit
  • the macroflow request communication quality estimation unit 120 may be referred to as a second estimation unit.
  • the microflow request communication quality estimation unit 110 estimates the communication quality for each microflow constituting the macroflow.
  • the microflow required communication quality estimation unit 110 inputs macroflow configuration information, estimates the required communication quality of microflows 1 to 4 constituting macroflows 1 and 2, and macroflow configuration information. And output the micro flow required communication quality.
  • the required communication quality is the required band and the required delay, but the required communication quality may be other than the required band and the required delay.
  • the macro flow required communication quality estimation unit 120 estimates the required communication quality of the entire macro flow from the required communication quality of each micro flow constituting the macro flow.
  • the macro flow request communication quality estimation unit 120 inputs the macro flow configuration information and the macro flow request communication quality, and outputs the macro flow configuration information and the macro flow request communication quality.
  • the required communication quality of macroflow 1 is estimated from the required communication quality of microflows 1 and 2
  • the required communication quality of macroflow 2 is estimated from the required communication quality of microflows 3 and 4.
  • the microflow request communication quality estimation unit 110 that executes the operation example 1 has a microflow request communication quality DB (Data Base) 111 and a matching unit 112.
  • the required communication quality for each microflow The required communication quality for each microflow declared by the communication source is stored in the DB111.
  • the matching unit 112 matches the information of the microflow constituting the macroflow with the communication quality acquired from the required communication quality DB 111 for each microflow, and outputs the required communication quality for each microflow for each macroflow.
  • the required communication quality declared by the communication source of the microflow 1 is 18 Mbps and 5 ms
  • the required communication quality of the microflow 1 constituting the macro flow 1 is 18 Mbps and 5 ms.
  • the microflow request communication quality estimation unit 110 that executes the operation example 2 has a service-by-service request communication quality DB 113, a service identification unit 114, and a matching unit 112.
  • the service identification unit 114 inputs the macro flow configuration information and estimates the service used for each micro flow that constitutes the macro flow from the communication destination IP address.
  • a conventional technique such as Patent Document 3 can be used.
  • the service identification unit 114 can determine the domain name of the service of the microflow from the communication destination IP address constituting the microflow.
  • the service can be identified by the domain name.
  • the required communication quality for each service is stored in the required communication quality DB 113 for each service.
  • the method of obtaining the required communication quality for each service will be described later.
  • the matching unit 112 matches the service-identified macroflow configuration information input from the service identification unit 114 with the communication quality for each service acquired from the service-specific request communication quality DB 113, and has the required communication quality for each microflow. Output macro flow configuration information.
  • the service of the communication destination of the microflow 1 is identified as the service A, and 20 Mbps and 5 ms are obtained as the required communication quality of the service A from the required communication quality DB 113 for each service. Therefore, the matching 112 is the microflow 1. 20 Mbps and 5 ms are output as the required communication quality of.
  • the first "declaration from the service provider” is a method in which the service provider registers the required communication quality in the required communication quality DB 113 for each service in advance.
  • the second "utilization of user experience quality evaluation result" is that the communication company measures the user experience quality of a specific service in advance and registers the required communication quality based on the result in the required communication quality DB 113 for each service.
  • the relationship between the communication quality of an IP telephone and the user experience quality (MOS value) is disclosed in Non-Patent Document 2.
  • the DB complement unit 115 can complement the required communication quality DB 113 for each service by estimating the required communication quality of the unknown microflow from the required communication quality of the known microflow. it can.
  • the required communication quality of the service D which is the communication destination of the microflow 5 is estimated to be 29.5 Mbps and 10.5 ms. The details are as follows.
  • microflow groups with similar required communication quality are grouped into the same macroflow is determined by looking at the variation in the required communication quality value of known microflows.
  • the variability of data can be judged numerically by indicators such as variance and standard deviation (the smaller the variance / standard deviation, the smaller the variability of the numerical values).
  • the required communication quality of the unknown microflow is estimated based on the required communication quality value of the known microflow group, and registered in the required communication quality DB 113 for each microflow.
  • Non-Patent Document 1 when the method of Non-Patent Document 1 is used for macroflow generation, microflow groups having similar required communication qualities are generated as the same macroflow, so this method is considered to be particularly effective.
  • the DB complement unit 115 acquires the required communication quality of each of the microflows 1 to 4 constituting the macroflow 1 output from the matching unit 112 as the required communication quality of the known microflow. Further, the DB complement unit 115 grasps that the required communication quality is not registered for the micro flow 5 constituting the macro flow 1.
  • the DB complement unit 115 calculates the variance of the required bandwidth / required delay of the microflows 1 to 4 whose required communication quality is known to be about 3.67. For example, when the DB complement unit 115 compares a predetermined threshold with the variance and determines that the variance is lower, it determines that microflow groups having similar required communication qualities are classified into the same macroflow, and the microflow 5
  • the required communication quality value of (service D) is estimated as the average value (required bandwidth: 29.5 Mbps, required delay 10.5 ms) of each item of microflows 1 to 4, and the required communication quality DB 113 for each service is set to "service D". : 29.5 Mbps, 10.5 ms ”.
  • the required bandwidth estimation method includes the required bandwidth estimation method 1 and the required bandwidth estimation method 2.
  • Request band estimation method 1> the request band of the macro flow is estimated as the total value of the request bands of the micro flow. That is, as shown in FIG. 6, the required communication quality estimating unit 121 provided in the macro flow required communication quality estimating unit 120 constitutes the macro flow based on the input from the microflow required communication quality estimating unit 110. The total value of the request bands 1 to 4 is calculated, and the total value is output as the request band of the macro flow.
  • ⁇ Macroflow request communication quality estimation unit 120 Request band estimation method 2>
  • the required bandwidth of the macro flow is estimated from the past record of the traffic amount for each macro flow.
  • the required bandwidth of the macroflow calculated by the required bandwidth estimation method 1 may be larger than the actual bandwidth. is assumed.
  • the required band estimation method 2 the required band of the macro flow obtained by the required band estimation method 1 is corrected.
  • the macro flow request communication quality estimation unit 120 that executes the request band estimation method 2 includes a request communication quality estimation unit 121, a request communication quality correction unit 122, and a macro flow request communication quality DB 123.
  • the macro flow request communication quality DB 123 includes a request band for each past macro flow (obtained by the request band estimation method 1 by the request communication quality estimation unit 121) and an actual use band (obtained from the flow aggregation device 400). ) Is remembered. Further, the macro flow request communication quality DB 123 calculates and numerically stores the bandwidth utilization improvement rate, which indicates how much the bandwidth utilization rate is improved by the large grouping effect. The bandwidth utilization improvement rate may be calculated by the required communication quality correction unit 122.
  • the required communication quality correction unit 122 When the required communication quality correction unit 122 receives the required band of the macro flow 1 calculated by the required band estimation method 1 from the required communication quality estimation unit 121, the required communication quality correction unit 122 causes the macro flow required communication quality.
  • the bandwidth utilization improvement rate for the macro flow 1 is read from the DB 123, and the required bandwidth of the macro flow 1 obtained by the required bandwidth estimation method 1 is corrected.
  • the corrected required bandwidth of 72 Mbps is calculated and output by dividing the required bandwidth of 90 Mbps of the macro flow 1, which is the output of the required bandwidth estimation method 1, by the bandwidth utilization improvement rate of 1.25.
  • ⁇ Macroflow request communication quality estimation unit 120 Request delay estimation method>
  • the macro flow request delay is estimated as a statistical value of the micro flow request delay.
  • the required communication quality estimation unit 121 provided in the macro flow required communication quality estimation unit 120 uses the statistical values of the required communication quality values of the microflows constituting the macro flow to use the required communication quality of the macro flow. Estimate the value. Statistical values include, for example, mean values, minimum values, percentile values, and the like.
  • the percentile value is a numerical value indicating the number from the smallest or the largest (counting from the larger one when applied to the request delay) with the whole as 100, and the 50th percentile is the median value.
  • the X percentile value is used, the required delay of the total X% of the microflow is satisfied.
  • X 100, it is the same as when the minimum value is set.
  • the request delays of each of the microflows 1 to 10 constituting the macro flow 1 are input to the request communication quality estimation unit 121.
  • the required communication quality estimation unit 121 calculates the average value (31.7 ms), the minimum value (18 ms), or the 80th percentile value (22 ms) of the required delays of the microflows 1 to 10 as the required delays of the macro flow 1. ,Output.
  • any plurality or all of the average value, the minimum value, and the percentile value may be calculated, and all the calculated values may be output.
  • the macro flow request communication quality estimation unit 120 may be set in advance by setting, or the request communication quality estimation unit 121 may set a plurality of request communication. Which of the estimation methods should be applied may be determined by the following method. Further, the parameter adjusting unit 125, which will be described later, may determine which of the plurality of required communication estimation methods is applied by the following method.
  • the required band estimation method 2 since the required band estimation method 2 includes the required band estimation method 1, the required band estimation method 2 having high estimation accuracy may be applied.
  • the suitable estimation method differs depending on the nature of the macro flow.
  • the application rule of the request delay estimation method there is a method of determining whether or not microflow groups having similar request communication qualities are grouped into the same macroflow.
  • macroflow the variation in required communication quality value is small, so no matter which estimation method is applied, the estimation result does not change significantly and the quality deteriorates significantly. There is little flow.
  • the request delay estimation method is the X percentile value
  • ⁇ Macroflow request communication quality estimation unit 120 Route calculation result feedback method> A method of feeding back the route allocation result and adjusting the parameters of the required communication quality estimation will be described with reference to FIG.
  • the macro flow request communication quality estimation unit 120 when parameter adjustment is performed by route calculation result feedback, includes a calculation result determination unit 124, a parameter adjustment unit 125, and a request communication quality estimation unit 121.
  • the route calculation device 500 calculates the route assigned to the macro flow based on the required communication quality of the macro flow output from the required communication quality estimation unit 121.
  • the route allocation result is input to the calculation result determination unit 124.
  • the calculation result determination unit 124 determines whether or not parameter adjustment is necessary by looking at the result of the route calculation. When the calculation result determination unit 124 determines that the route allocation has failed (determines that parameter adjustment is necessary), the calculation result determination unit 124 sends a parameter adjustment instruction to the parameter adjustment unit 125.
  • the case where it is determined that the parameter adjustment is necessary is, for example, when X is too large when the request delay estimation method is the X percentile value as described above.
  • the parameter adjustment unit 125 adjusts the parameters for the required communication quality estimation, and sends the adjusted parameters to the required communication quality estimation unit 121.
  • the required communication quality estimation unit 121 re-executes the required communication quality estimation and the route calculation instruction.
  • the calculation result determination unit 124 determines that the route allocation is successful, the calculation result determination unit 124 transmits the route allocation result to the controller 600 and controls the network 200.
  • the above method shows the request delay estimation method as an example, but there is no particular limitation on its application as long as it is a parameter used for request communication quality estimation.
  • the required communication quality estimation device 100 may be a system composed of a plurality of computers, or may be a device realized by one computer. Further, the computer may be a physical machine or a virtual machine.
  • the required communication quality estimating device 100 When the required communication quality estimating device 100 is realized by a computer, the required communication quality estimating device 100 is implemented by the required communication quality estimating device 100 by using hardware resources such as a CPU and a memory built in the computer. It can be realized by executing the program corresponding to the processing.
  • the above program can be recorded on a computer-readable recording medium (portable memory, etc.), stored, and distributed. It is also possible to provide the above program through a network such as the Internet or e-mail.
  • FIG. 10 is a diagram showing a hardware configuration example of the computer.
  • the computer of FIG. 10 has a drive device 1000, an auxiliary storage device 1002, a memory device 1003, a CPU 1004, an interface device 1005, a display device 1006, an input device 1007, and the like, each of which is connected to each other by a bus B.
  • the program that realizes the processing on the computer is provided by, for example, a recording medium 1001 such as a CD-ROM or a memory card.
  • a recording medium 1001 such as a CD-ROM or a memory card.
  • the program is installed in the auxiliary storage device 1002 from the recording medium 1001 via the drive device 1000.
  • the program does not necessarily have to be installed from the recording medium 1001, and may be downloaded from another computer via the network.
  • the auxiliary storage device 1002 stores the installed program and also stores necessary files, data, and the like.
  • the memory device 1003 reads and stores the program from the auxiliary storage device 1002 when the program is instructed to start.
  • the CPU 1004 realizes the function related to the required communication quality estimation device 100 according to the program stored in the memory device 1003.
  • the interface device 1005 is used as an interface for connecting to a network, and functions as an input means and an output means via the network.
  • the display device 1006 displays a programmatic GUI (Graphical User Interface) or the like.
  • the input device 157 is composed of a keyboard, a mouse, buttons, a touch panel, and the like, and is used for inputting various operation instructions.
  • the route calculation device 500 can calculate the route considering the required communication quality for each macro flow, which improves the communication quality of the user. Connect.
  • the required communication quality estimation device It is a required communication quality estimation device that estimates the required communication quality of macroflow, which is a set of microflows.
  • the first estimation unit that estimates the required communication quality for each microflow that composes the macroflow
  • a required communication quality estimation device including a second estimating unit that estimates the required communication quality of the macro flow based on the required communication quality for each microflow obtained by the first estimation unit.
  • the first estimation unit is the required communication quality estimation device according to the first item, which estimates the required communication quality for each microflow constituting the macro flow based on the required communication quality registered in advance for each microflow.
  • the first estimation unit identifies the service of the communication destination for each microflow constituting the macroflow, and estimates the required communication quality for each microflow based on the required communication quality registered in advance for each service.
  • the required communication quality estimation device according to item 1.
  • the required communication quality has a required band and a required delay.
  • the request according to any one of the first to third terms, in which the second estimation unit estimates the required band of the macro flow based on the total of the required bands of each micro flow constituting the macro flow.
  • Communication quality estimator (Section 5)
  • the second estimation unit uses the bandwidth utilization improvement rate obtained from the total required bandwidth for each microflow constituting the macroflow and the total actually used bandwidth for each microflow, and uses the required bandwidth of the macroflow.
  • the required communication quality estimation device according to the fourth item.
  • the required communication quality has a required bandwidth and a required delay.
  • the second estimation unit is described in any one of the first to third terms for estimating the request delay of the macro flow based on the statistical value of the request delay for each micro flow constituting the macro flow.
  • Required communication quality estimator It is a required communication quality estimation method executed by a required communication quality estimation device that estimates the required communication quality of macroflow, which is a set of microflows.
  • the first estimation step for estimating the required communication quality for each microflow that composes the macroflow A required communication quality estimation method including a second estimation step for estimating the required communication quality of a macro flow based on the required communication quality for each microflow obtained in the first estimation step.
  • Required communication quality estimation device 110 Microflow required communication quality estimation unit 111 Microflow required communication quality DB 112 Matching unit 113 Requested communication quality DB for each service 114 Service identification unit 115 DB Complementary unit 120 Macroflow request communication quality estimation unit 121 Request communication quality estimation unit 122 Request communication quality correction unit 123 Macroflow request communication quality DB 124 Calculation result judgment unit 125 Parameter adjustment unit 200 Network 210 Communication device 300 Flow collection device 400 Flow aggregation device 500 Route calculation device 600 Controller 1000 Drive device 1001 Recording medium 1002 Auxiliary storage device 1003 Memory device 1004 CPU 1005 Interface device 1006 Display device 1007 Input device

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Abstract

ミクロフローの集合であるマクロフローの要求通信品質を推定する要求通信品質推定装置において、マクロフローを構成するミクロフロー毎の要求通信品質を推定する第１推定部と、前記第１推定部で得られたミクロフロー毎の要求通信品質に基づいてマクロフローの要求通信品質を推定する第２推定部とを備える。

Description

要求通信品質推定装置、要求通信品質推定方法、及びプログラム
　本発明は、同一発着ノードペア間の任意のトラヒックフローの集合であるマクロフローを単位に経路設定が可能なネットワークにおいて、生成されたマクロフロー毎の要求通信品質を推定する技術に関するものである。
　近年、通信ネットワークでは、ＯｐｅｎＦｌｏｗに代表されるＳＤＮ（Ｓｏｆｔｗａｒｅ　Ｄｅｆｉｎｅｄ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）技術が導入されつつある。ＳＤＮでは、パケットの発着ＩＰアドレス、発着ポート番号、プロトコル番号等のヘッダ情報を任意に組合せたものでフローを定義し、フロー単位に経路を制御できる。
　また、コントローラがネットワーク内の各ノードをソフトウェア的に集中制御できるため、ＯＳＰＦなどの従来のトラヒック制御よりも、細かい粒度、かつ短い時間周期での制御を実現できる。
　一方で、各ノードやコントローラはフロー単位の経路情報を保持する必要があり、管理すべき情報数が膨大となる。そのため、大規模ネットワークへの適用が困難となることが想定される。そのため、個別フローよりも大きく、かつ同一目的ネットワークアドレスよりは小さな粒度で、トラヒックを制御する技術が提案されている（特許文献１、非特許文献１）。
　具体的には、同一発着ネットワークアドレスを有するフロー集合から一部のフローを集約し、集約したフロー群の単位で経路を制御する。以降、個別フローをミクロフロー、集約したフロー群をマクロフローと呼ぶ。特許文献１の技術では、トラヒック量の時系列変動が小さくなるようにマクロフローを生成する。また、非特許文献２では、要求通信品質が類似するようにマクロフローを生成する。
特許第５７４７３９３号 特許第６４７０４２６号 特許第６３４７４３１号
　しかし、上記の従来技術は、マクロフローを生成できるが、マクロフロー毎の要求通信品質（要求帯域、要求遅延など）は推定されない。一方、トラヒック制御技術（特許文献２）は、制御単位の要求通信品質を満たすように、経路割当を計算する。マクロフロー毎の要求通信品質が明らかでない場合は、要求通信品質を考慮しない経路割当となるため、フローの通信品質が大きく低下してしまう可能性がある。
　本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、マクロフロー毎の要求通信品質を推定することを可能とする技術を提供することを目的とする。
　開示の技術によれば、ミクロフローの集合であるマクロフローの要求通信品質を推定する要求通信品質推定装置であって、
　マクロフローを構成するミクロフロー毎の要求通信品質を推定する第１推定部と、
　前記第１推定部で得られたミクロフロー毎の要求通信品質に基づいてマクロフローの要求通信品質を推定する第２推定部と
　を備える要求通信品質推定装置が提供される。
　開示の技術によれば、マクロフロー毎の要求通信品質を推定することを可能とする技術が提供される。
全体のシステム構成を示す図である。 要求通信品質推定装置の構成図である。 ミクロフロー要求通信品質推定部の動作例１を説明するための図である。 ミクロフロー要求通信品質推定部の動作例２を説明するための図である。 ミクロフロー要求通信品質推定部の動作例２におけるＤＢ補完方法を説明するための図である。 マクロフロー要求通信品質推定部における要求帯域推定方法１を説明するための図である。 マクロフロー要求通信品質推定部における要求帯域推定方法２を説明するための図である。 マクロフロー要求通信品質推定部における要求遅延推定方法を説明するための図である。 マクロフロー要求通信品質推定部における経路計算結果フィードバック方法を説明するための図である。 装置のハードウェア構成例を示す図である。
　以下、図面を参照して本発明の実施の形態（本実施の形態）を説明する。以下で説明する実施の形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施の形態は、以下の実施の形態に限られるわけではない。
　本実施の形態では、マクロフローを構成するミクロフローの情報から、マクロフロー全体の要求通信品質を推定する技術について説明する。
　（システムの全体構成）
　図１に本発明の実施の形態における通信システムの全体構成を示す。図１に示すように、本実施の形態における通信システムは、要求通信品質推定装置１００、ネットワーク２００、フロー収集装置３００、フロー集約装置４００、経路計算装置５００、コントローラ６００を有し、図示するように装置間での通信が可能である。
　ネットワーク２００は、制御対象である複数の通信装置２１０からなる。各通信装置２１０は、ルータやスイッチなどのトラヒック情報を収集し、トラヒックを転送する装置である。
　フロー収集装置３００は、通信装置２１０で取得したミクロフロー情報を収集し、蓄積する。フロー集約装置４００は、フロー収集装置３００に蓄積されているミクロフロー情報を読み出し、マクロフローを生成する。このフロー集約装置４００として、例えば、特許文献１及び非特許文献１などで提案されている装置を使用することができる。
　要求通信品質推定装置１００は、本発明に関わる装置であり、マクロフロー情報から、要求通信品質を推定する。経路計算装置５００は、マクロフロー情報と要求条件から、マクロフローに割り当てる経路を計算する。この経路計算装置５００として、例えば、特許文献２などで提案されている装置を使用することができる。コントローラ６００は、マクロフローの割当経路に基づき、各通信装置２１０にトラヒックの転送情報を設定する。
　以下、要求通信品質推定装置１００の構成とその動作のついて説明する。
　（要求通信品質推定装置１００の構成と動作の概要）
　図２に、要求通信品質推定装置１００の構成例を示す。図２に示すように、要求通信品質推定装置１００は、ミクロフロー要求通信品質推定部１１０とマクロフロー要求通信品質推定部１２０の２つのモジュールを有する。なお、ミクロフロー要求通信品質推定部１１０を第１推定部と呼び、マクロフロー要求通信品質推定部１２０を第２推定部と呼んでもよい。
　ミクロフロー要求通信品質推定部１１０は、マクロフローを構成するミクロフロー毎の通信品質を推定する。図２に示す例では、ミクロフロー要求通信品質推定部１１０は、マクロフロー構成情報を入力し、マクロフロー１～２を構成するミクロフロー１～４の要求通信品質を推定し、マクロフロー構成情報とミクロフロー要求通信品質を出力する。本実施の形態では、要求通信品質は要求帯域と要求遅延であるが、要求通信品質として要求帯域と要求遅延以外のものを対象としてもよい。
　マクロフロー要求通信品質推定部１２０は、マクロフローを構成するミクロフロー毎の要求通信品質からマクロフロー全体の要求通信品質を推定する。図２に示す例では、マクロフロー要求通信品質推定部１２０は、マクロフロー構成情報とミクロフロー要求通信品質を入力し、マクロフロー構成情報とマクロフロー要求通信品質を出力する。具体的には、ミクロフロー１～２の要求通信品質から、マクロフロー１の要求通信品質を推定し、ミクロフロー３～４の要求通信品質から、マクロフロー２の要求通信品質を推定する。
　以降、各モジュールの構成と動作例を詳細に説明する。
　（ミクロフロー要求通信品質推定部１１０の動作例１）
　まず、ミクロフロー要求通信品質推定部１１０の動作例１を図３を参照して説明する。動作例１では、通信元から申告された要求通信品質に基づいてミクロフローの要求通信品質を推定する。
　図３に示すとおり、動作例１を実行するミクロフロー要求通信品質推定部１１０は、ミクロフロー毎要求通信品質ＤＢ（Ｄａｔａ　Ｂａｓｅ）１１１とマッチング部１１２を有する。
　ミクロフロー毎要求通信品質ＤＢ１１１には、通信元からの申告されたミクロフロー毎の要求通信品質が格納される。マッチング部１１２は、マクロフローを構成するミクロフローの情報と、ミクロフロー毎要求通信品質ＤＢ１１１から取得した通信品質とを適合させ、マクロフロー毎のミクロフロー毎の要求通信品質を出力する。図３の例において、ミクロフロー１の通信元からの申告された要求通信品質は１８Ｍｂｐｓ、５ｍｓなので、マクロフロー１を構成するミクロフロー１の要求通信品質は１８Ｍｂｐｓ、５ｍｓになる。
　（ミクロフロー要求通信品質推定部１１０の動作例２）
　次に、ミクロフロー要求通信品質推定部１１０の動作例２を図４を参照して説明する。動作例２では、通信先のサービスに基づいてミクロフローの要求通信品質を推定する。
　図４に示すとおり、動作例２を実行するミクロフロー要求通信品質推定部１１０は、サービス毎要求通信品質ＤＢ１１３、サービス識別部１１４、マッチング部１１２を有する。
　サービス識別部１１４は、マクロフロー構成情報を入力し、マクロフローを構成するミクロフロー毎の利用サービスを通信先ＩＰアドレスから推定する。サービス識別方法については、例えば、特許文献３などの従来技術を用いることができる。
　特許文献３に開示された技術を使用する場合、サービス識別部１１４は、ミクロフローを構成する通信先ＩＰアドレスから、当該ミクロフローのサービスのドメイン名を判別することができる。ドメイン名によりサービスを識別することができる。
　サービス毎要求通信品質ＤＢ１１３には、サービス毎の要求通信品質が格納される。サービス毎の要求通信品質を求める方法については後述する。マッチング部１１２は、サービス識別部１１４から入力されたサービス識別済みのマクロフロー構成情報と、サービス毎要求通信品質ＤＢ１１３から取得したサービス毎の通信品質をマッチングし、ミクロフロー毎の要求通信品質を有するマクロフロー構成情報を出力する。
　図４の例において、ミクロフロー１の通信先のサービスがサービスＡと識別され、サービス毎要求通信品質ＤＢ１１３からサービスＡの要求通信品質として２０Ｍｂｐｓ、５ｍｓが得られるため、マッチング１１２は、ミクロフロー１の要求通信品質として２０Ｍｂｐｓ、５ｍｓを出力する。
　サービス毎の要求通信品質を求める方法として、「サービス提供者からの申告」、「ユーザ体感品質評価結果の活用」、「過去のミクロフロー要求通信品質推定結果から推測」の３つがある。
　１つ目の「サービス提供者からの申告」は、サービスの提供事業者が、必要な通信品質をサービス毎要求通信品質ＤＢ１１３に予め登録しておく方法である。
　２つ目の「ユーザ体感品質評価結果の活用」は、特定サービスのユーザ体感品質を通信事業者が予め測定しておき、その結果に基づく要求通信品質をサービス毎要求通信品質ＤＢ１１３に登録するものである。例えば、ＩＰ電話の通信品質とユーザ体感品質（ＭＯＳ値）の関係については、非特許文献２に開示されている。この開示技術を用いることで、要求されるユーザ体感品質に基づき、ＩＰ電話サービスの要求通信品質を得ることができる。
　前述の２つの方法を用いても、全てのサービスの要求通信品質を網羅的に推定できない場合は、３つ目の「過去のミクロフロー要求通信品質推定結果から推測」を実施する。なお、前述の２つの方法の実施の有無に関わらずに「過去のミクロフロー要求通信品質推定結果から推測」を実施してもよい。
　「過去のミクロフロー要求通信品質推定結果から推測」の処理は、図５に示されるＤＢ補完部１１５が実行する。
　マクロフロー分類の結果、同様の要求通信品質のミクロフロー群が同一のマクロフローとしてまとめられていれば、未知のミクロフローの要求通信品質も既知のものと類似していると考えられる。そのため、図５に示すように、ＤＢ補完部１１５は、既知のミクロフローの要求通信品質から、未知のミクロフローの要求通信品質を推定することで、サービス毎要求通信品質ＤＢ１１３を補完することができる。図５の例では、ミクロフロー５の通信先であるサービスＤの要求通信品質が２９．５Ｍｂｐｓ、１０．５ｍｓとして推定されている。詳細は下記のとおりである。
　要求通信品質の類似するミクロフロー群が同一のマクロフローにまとめられているかどうかは、既知のミクロフローの要求通信品質値のばらつきの大小を見て判断する。データのばらつきは、分散や標準偏差などの指標で数値的に判断できる（分散／標準偏差は小さいほど、数値のばらつきが小さい）。ばらつきが小さい場合、未知のミクロフローの要求通信品質を、既知のミクロフロー群の要求通信品質値を基に推定し、ミクロフロー毎要求通信品質ＤＢ１１３へ登録する。
　特に、マクロフロー生成に、非特許文献１の手法を用いる場合、要求通信品質が類似したミクロフロー群が同一マクロフローとして生成されるので、この手法は特に効果的であると考えられる。
　図５の例では、ＤＢ補完部１１５は、既知のミクロフローの要求通信品質として、マッチング部１１２から出力された、マクロフロー１を構成するミクロフロー１～４それぞれの要求通信品質を取得する。また、ＤＢ補完部１１５は、マクロフロー１を構成するミクロフロー５については要求通信品質の登録がないことを把握する。
　ＤＢ補完部１１５は、要求通信品質が既知であるミクロフロー１～４の要求帯域／要求遅延の分散を両方とも約３．６７と算出する。ＤＢ補完部１１５は、例えば所定の閾値と分散を比較し、分散のほうが低いと判定すると、要求通信品質の類似したミクロフロー群が同一のマクロフローに分類されていると判断し、ミクロフロー５（サービスＤ）の要求通信品質値を、ミクロフロー１～４の各項目の平均値（要求帯域：２９．５Ｍｂｐｓ、要求遅延１０．５ｍｓ）として推定し、サービス毎要求通信品質ＤＢ１１３を「サービスＤ：２９．５Ｍｂｐｓ、１０．５ｍｓ」で更新する。
　（マクロフロー要求通信品質推定部１２０の動作例）
　次に、マクロフロー要求通信品質推定部１２０の動作例として、要求帯域推定方法と要求遅延推定方法について説明する。
　要求帯域推定方法には要求帯域推定方法１と要求帯域推定方法２がある。
　＜マクロフロー要求通信品質推定部１２０：要求帯域推定方法１＞
　要求帯域推定方法１では、マクロフローの要求帯域をミクロフローの要求帯域の合計値として推定する。すなわち、図６に示すように、マクロフロー要求通信品質推定部１２０に備えられる要求通信品質推定部１２１が、ミクロフロー要求通信品質推定部１１０からの入力に基づいて、マクロフローを構成するミクロフロー１～４の要求帯域の合計値を算出し、当該合計値を、マクロフローの要求帯域として出力する。
　＜マクロフロー要求通信品質推定部１２０：要求帯域推定方法２＞
　要求帯域推定方法２では、過去のマクロフロー毎のトラヒック量の実績から、マクロフローの要求帯域を推定する。
　一般的に、複数のミクロフローを束ねるほど、大群化効果により、帯域の利用率が向上するため、要求帯域推定方法１で計算されたマクロフローの要求帯域は、実利用帯域より大きくなることが想定される。
　そこで、要求帯域推定方法２では、要求帯域推定方法１で得られたマクロフローの要求帯域を補正することとしている。
　図７に示すように、要求帯域推定方法２を実行するマクロフロー要求通信品質推定部１２０は、要求通信品質推定部１２１、要求通信品質補正部１２２、マクロフロー要求通信品質ＤＢ１２３を有する。
　マクロフロー要求通信品質ＤＢ１２３には、過去のマクロフロー毎の要求帯域（要求通信品質推定部１２１により要求帯域推定方法１で得られたもの）と実利用帯域（フロー集約装置４００から得られたもの）を記憶しておく。また、マクロフロー要求通信品質ＤＢ１２３は、大群化効果により帯域利用率がどの程度向上するかを示す帯域利用改善率を算出し、数値的に記憶する。なお、帯域利用改善率は要求通信品質補正部１２２が算出してもよい。
　図７の例では、過去のマクロフロー１の要求帯域が９０Ｍｂｐｓであるのに対して、実利用帯域が７２Ｍｂｐｓなので、帯域利用改善率は１．２５倍（＝９０Ｍｂｐｓ／７２Ｍｂｐｓ）となっている。
　要求通信品質補正部１２２に、要求通信品質推定部１２１から、要求帯域推定方法１で算出されたマクロフロー１の要求帯域が入力されると、要求通信品質補正部１２２は、マクロフロー要求通信品質ＤＢ１２３からマクロフロー１についての帯域利用改善率を読み出し、要求帯域推定方法１で得られたマクロフロー１の要求帯域を補正する。図７の例では、要求帯域推定方法１の出力であるマクロフロー１の要求帯域９０Ｍｂｐｓを帯域利用改善率１．２５で割ることで、補正後の要求帯域７２Ｍｂｐｓを算出し、出力している。
　＜マクロフロー要求通信品質推定部１２０：要求遅延推定方法＞
　本実施の形態では、マクロフローの要求遅延を、ミクロフローの要求遅延の統計値として推定する。
　具体的には、マクロフロー要求通信品質推定部１２０に備えられる要求通信品質推定部１２１は、マクロフローを構成するミクロフローの各要求通信品質値の統計値を用いて、マクロフローの要求通信品質値を推定する。統計値としては、例えば、平均値、最小値、パーセンタイル値などがある。
　パーセンタイル値は、全体を１００として小さい方、もしくは大きい方から数えて（要求遅延に適用する場合は大きい方から数える）何番目になるのかを示す数値で、５０パーセンタイルが中央値となる。Ｘパーセンタイル値とした場合、全体のＸパーセントのミクロフローの要求遅延を満たすことになる。Ｘ＝１００とした場合、最小値とした場合と同一となる。
　図８に示す例では、要求通信品質推定部１２１に、マクロフロー１を構成するミクロフロー１～１０それぞれの要求遅延が入力される。要求通信品質推定部１２１は、マクロフロー１の要求遅延として、ミクロフロー１～１０の要求遅延の平均値（３１．７ｍｓ）、最小値（１８ｍｓ）、又は、８０パーセンタイル値（２２ｍｓ）を算出し、出力する。なお、平均値、最小値、パーセンタイル値のうちのいずれか複数又は全部を算出し、算出した全ての値を出力してもよい。
　＜マクロフローの要求通信品質推定方法の選択について＞
　これまでに説明した複数の要求通信推定方法のうちのどれを適用するかに関して、基本的にはどの要求通信推定方法を用いてもよい。ただし、下記の方法で適用されてもよい。なお、複数の要求通信推定方法のうちのどれを適用するかに関して、予め設定によりマクロフロー要求通信品質推定部１２０に設定されていてもよいし、要求通信品質推定部１２１が、複数の要求通信推定方法のうちのどれを適用するかを下記の方法で決定することとしてもよい。また、後述するパラメータ調整部１２５が、複数の要求通信推定方法のうちのどれを適用するかを下記の方法で決定することとしてもよい。
　要求帯域については、要求帯域推定方法２は要求帯域推定方法１を包含しているので、推定精度が高い要求帯域推定方法２を適用すればよい。
　一方で、要求遅延については、マクロフローの性質により、適する推定方法が異なる。要求遅延推定方法の適用ルールの一例として、要求通信品質が類似するミクロフロー群が同一のマクロフローにまとめられているかどうかにより、判断する方法がある。要求通信品質が類似するミクロフローがマクロフローとしてまとめられている場合は、要求通信品質値のばらつきが少ないので、どの推定方法を適用しても、推定結果は大きく変わらず、品質が大きく劣化するフローも少ない。
　一方、多様な通信品質のミクロフローがまとめられているマクロフローについては、要求通信品質のばらつきが大きいため、要求遅延推定方法を平均値とした場合、通信品質が大きく劣化するフローが存在する。そのため、通信品質が劣化するフロー数を少なくするため、最小値やパーセンタイル値を用いた方がよい。
　要求遅延推定方法をＸパーセンタイル値とした場合、Ｘをどのように決めるかが重要である。Ｘ＝１００とすれば、全てのフローの要求通信品質を満たせるが、ネットワークの残余帯域が逼迫している場合、経路割当が失敗する可能性がある。その場合、ある程度のフローの品質劣化は許容し、経路を割り当てる必要がある。要求遅延は大きいほど、候補経路のバリエーションが増加するため、経路割り当てが成功しやすくなる。そのため、Ｘを大きく設定し経路割り当てが失敗する場合は、Ｘを小さくすればよい。
　＜マクロフロー要求通信品質推定部１２０：経路計算結果フィードバック方法＞
　経路割り当て結果をフィードバックし、要求通信品質推定のパラメータを調整する方法について、図９を参照して説明する。
　図９に示すように、経路計算結果フィードバックによるパラメータ調整を行う場合において、マクロフロー要求通信品質推定部１２０は、計算結果判断部１２４、パラメータ調整部１２５、要求通信品質推定部１２１を有する。
　図９に示すように、経路計算装置５００は、要求通信品質推定部１２１から出力されるマクロフローの要求通信品質に基づいて、マクロフローに割り当てる経路を計算する。その経路割り当て結果が計算結果判断部１２４に入力される。
　計算結果判断部１２４は、経路計算した結果を見て、パラメータ調整が必要かどうかを判断する。計算結果判断部１２４は、経路割り当てが失敗したと判断した場合（パラメータ調整が必要であると判断した場合）、パラメータ調整指示をパラメータ調整部１２５に送る。パラメータ調整が必要であると判断する場合とは、例えば、前述したように、要求遅延推定方法をＸパーセンタイル値とする場合において、Ｘが大きすぎた場合である。
　パラメータ調整部１２５は、要求通信品質推定のパラメータを調整し、調整したパラメータを要求通信品質推定部１２１に送る。要求通信品質推定部１２１は、要求通信品質推定と経路計算指示を再度実行する。
　計算結果判断部１２４は、経路割り当てが成功したと判断した場合、経路割り当て結果をコントローラ６００に送信し、ネットワーク２００を制御する。上記の方法は、一例として要求遅延推定方法について示したが、要求通信品質推定に用いるパラメータならば、特に適用の制限はない。
　（装置のハードウェア構成例）
　要求通信品質推定装置１００は、複数のコンピュータにより構成されるシステムであってもよいし、１つのコンピュータで実現される装置であってもよい。また、当該コンピュータは物理マシンであってもよいし仮想マシンであってもよい。
　要求通信品質推定装置１００がコンピュータで実現される場合において、要求通信品質推定装置１００は、コンピュータに内蔵されるＣＰＵやメモリ等のハードウェア資源を用いて、要求通信品質推定装置１００で実施される処理に対応するプログラムを実行することによって実現することが可能である。上記プログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体（可搬メモリ等）に記録して、保存したり、配布したりすることが可能である。また、上記プログラムをインターネットや電子メール等、ネットワークを通して提供することも可能である。
　図１０は、上記コンピュータのハードウェア構成例を示す図である。図１０のコンピュータは、それぞれバスＢで相互に接続されているドライブ装置１０００、補助記憶装置１００２、メモリ装置１００３、ＣＰＵ１００４、インタフェース装置１００５、表示装置１００６、及び入力装置１００７等を有する。
　当該コンピュータでの処理を実現するプログラムは、例えば、ＣＤ－ＲＯＭ又はメモリカード等の記録媒体１００１によって提供される。プログラムを記憶した記録媒体１００１がドライブ装置１０００にセットされると、プログラムが記録媒体１００１からドライブ装置１０００を介して補助記憶装置１００２にインストールされる。但し、プログラムのインストールは必ずしも記録媒体１００１より行う必要はなく、ネットワークを介して他のコンピュータよりダウンロードするようにしてもよい。補助記憶装置１００２は、インストールされたプログラムを格納すると共に、必要なファイルやデータ等を格納する。
　メモリ装置１００３は、プログラムの起動指示があった場合に、補助記憶装置１００２からプログラムを読み出して格納する。ＣＰＵ１００４は、メモリ装置１００３に格納されたプログラムに従って、要求通信品質推定装置１００に係る機能を実現する。インタフェース装置１００５は、ネットワークに接続するためのインタフェースとして用いられ、ネットワークを介した入力手段及び出力手段として機能する。表示装置１００６はプログラムによるＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ　Ｕｓｅｒ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）等を表示する。入力装置１５７はキーボード及びマウス、ボタン、又はタッチパネル等で構成され、様々な操作指示を入力させるために用いられる。
　（実施の形態の効果）
　要求通信品質推定装置１００によりマクロフロー毎の要求通信品質を推定できることで、経路計算装置５００にてマクロフロー毎の要求通信品質を考慮した経路が計算できるようになり、ユーザの通信品質の向上につながる。
　（実施の形態のまとめ）
　本明細書には、少なくとも下記各項の要求通信品質推定装置、要求通信品質推定方法、及びプログラムが記載されている。
（第１項）
　ミクロフローの集合であるマクロフローの要求通信品質を推定する要求通信品質推定装置であって、
　マクロフローを構成するミクロフロー毎の要求通信品質を推定する第１推定部と、
　前記第１推定部で得られたミクロフロー毎の要求通信品質に基づいてマクロフローの要求通信品質を推定する第２推定部と
　を備える要求通信品質推定装置。
（第２項）
　前記第１推定部は、ミクロフロー毎に予め登録された要求通信品質に基づいて、マクロフローを構成するミクロフロー毎の要求通信品質を推定する
　第１項に記載の要求通信品質推定装置。
（第３項）
　前記第１推定部は、マクロフローを構成するミクロフロー毎の通信先のサービスを識別し、サービス毎に予め登録された要求通信品質に基づいて、当該ミクロフロー毎の要求通信品質を推定する
　第１項に記載の要求通信品質推定装置。
（第４項）
　前記要求通信品質は要求帯域と要求遅延を有し、
　前記第２推定部は、マクロフローを構成するミクロフロー毎の要求帯域の合計に基づいて、当該マクロフローの要求帯域を推定する
　第１項ないし第３項のうちいずれか１項に記載の要求通信品質推定装置。
（第５項）
　前記第２推定部は、マクロフローを構成するミクロフロー毎の要求帯域の合計と、当該ミクロフロー毎の実利用帯域の合計とから得られる帯域利用改善率を用いて、当該マクロフローの要求帯域を推定する第４項に記載の要求通信品質推定装置。
（第６項）
　前記要求通信品質は要求帯域と要求遅延を有し、
　前記第２推定部は、マクロフローを構成するミクロフロー毎の要求遅延の統計値に基づいて、当該マクロフローの要求遅延を推定する
　第１項ないし第３項のうちいずれか１項に記載の要求通信品質推定装置。
（第７項）
　ミクロフローの集合であるマクロフローの要求通信品質を推定する要求通信品質推定装置が実行する要求通信品質推定方法であって、
　マクロフローを構成するミクロフロー毎の要求通信品質を推定する第１推定ステップと、
　前記第１推定ステップで得られたミクロフロー毎の要求通信品質に基づいてマクロフローの要求通信品質を推定する第２推定ステップと
　を備える要求通信品質推定方法。
（第８項）
　コンピュータを、請求項１ないし６のうちいずれか１項に記載の要求通信品質推定装置における各部として機能させるためのプログラム。
　以上、本実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
１００　要求通信品質推定装置
１１０　ミクロフロー要求通信品質推定部
１１１　ミクロフロー毎要求通信品質ＤＢ
１１２　マッチング部
１１３　サービス毎要求通信品質ＤＢ
１１４　サービス識別部
１１５　ＤＢ補完部
１２０　マクロフロー要求通信品質推定部
１２１　要求通信品質推定部
１２２　要求通信品質補正部
１２３　マクロフロー要求通信品質ＤＢ
１２４　計算結果判断部
１２５　パラメータ調整部
２００　ネットワーク
２１０　通信装置
３００　フロー収集装置
４００　フロー集約装置
５００　経路計算装置
６００　コントローラ
１０００　ドライブ装置
１００１　記録媒体
１００２　補助記憶装置
１００３　メモリ装置
１００４　ＣＰＵ
１００５　インタフェース装置
１００６　表示装置
１００７　入力装置

Claims (8)

  1. 　ミクロフローの集合であるマクロフローの要求通信品質を推定する要求通信品質推定装置であって、
    　マクロフローを構成するミクロフロー毎の要求通信品質を推定する第１推定部と、
    　前記第１推定部で得られたミクロフロー毎の要求通信品質に基づいてマクロフローの要求通信品質を推定する第２推定部と
    　を備える要求通信品質推定装置。
  2. 　前記第１推定部は、ミクロフロー毎に予め登録された要求通信品質に基づいて、マクロフローを構成するミクロフロー毎の要求通信品質を推定する
    　請求項１に記載の要求通信品質推定装置。
  3. 　前記第１推定部は、マクロフローを構成するミクロフロー毎の通信先のサービスを識別し、サービス毎に予め登録された要求通信品質に基づいて、当該ミクロフロー毎の要求通信品質を推定する
    　請求項１に記載の要求通信品質推定装置。
  4. 　前記要求通信品質は要求帯域と要求遅延を有し、
    　前記第２推定部は、マクロフローを構成するミクロフロー毎の要求帯域の合計に基づいて、当該マクロフローの要求帯域を推定する
    　請求項１ないし３のうちいずれか１項に記載の要求通信品質推定装置。
  5. 　前記第２推定部は、マクロフローを構成するミクロフロー毎の要求帯域の合計と、当該ミクロフロー毎の実利用帯域の合計とから得られる帯域利用改善率を用いて、当該マクロフローの要求帯域を推定する請求項４に記載の要求通信品質推定装置。
  6. 　前記要求通信品質は要求帯域と要求遅延を有し、
    　前記第２推定部は、マクロフローを構成するミクロフロー毎の要求遅延の統計値に基づいて、当該マクロフローの要求遅延を推定する
    　請求項１ないし３のうちいずれか１項に記載の要求通信品質推定装置。
  7. 　ミクロフローの集合であるマクロフローの要求通信品質を推定する要求通信品質推定装置が実行する要求通信品質推定方法であって、
    　マクロフローを構成するミクロフロー毎の要求通信品質を推定する第１推定ステップと、
    　前記第１推定ステップで得られたミクロフロー毎の要求通信品質に基づいてマクロフローの要求通信品質を推定する第２推定ステップと
    　を備える要求通信品質推定方法。
  8. 　コンピュータを、請求項１ないし６のうちいずれか１項に記載の要求通信品質推定装置における各部として機能させるためのプログラム。
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