WO2024176296A1 - データ補間装置、データ補間方法、及びデータ補間プログラム - Google Patents

データ補間装置、データ補間方法、及びデータ補間プログラム Download PDF

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WO2024176296A1
WO2024176296A1 PCT/JP2023/005967 JP2023005967W WO2024176296A1 WO 2024176296 A1 WO2024176296 A1 WO 2024176296A1 JP 2023005967 W JP2023005967 W JP 2023005967W WO 2024176296 A1 WO2024176296 A1 WO 2024176296A1
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interface
data
traffic data
interpolation
port
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English (en)
French (fr)
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瑞人 中村
篤 高田
亮介 佐藤
千尋 佐藤
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NTT Inc
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L43/00—Arrangements for monitoring or testing data switching networks
    • H04L43/02—Capturing of monitoring data
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L43/00—Arrangements for monitoring or testing data switching networks
    • H04L43/04—Processing captured monitoring data, e.g. for logfile generation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L43/00—Arrangements for monitoring or testing data switching networks
    • H04L43/08—Monitoring or testing based on specific metrics, e.g. QoS, energy consumption or environmental parameters

Definitions

  • the present invention relates to a data interpolation device, a data interpolation method, and a data interpolation program.
  • Machine learning that uses traffic data obtained in a time series as input is being considered for analytical decisions such as estimating fault locations and traffic demand forecasting in network operations.
  • traffic data is subject to loss. For this reason, when inputting traffic data into a machine learning model, it is necessary to interpolate the missing data.
  • Non-Patent Document 1 discloses a method of interpolating missing data by using data before and after the time when the data is missing and employing a single-substitution method such as linear interpolation or polynomial interpolation.
  • the present disclosure has been made in consideration of the above circumstances, and its purpose is to provide a data interpolation device, a data interpolation method, and a data interpolation program that are capable of highly accurately interpolating traffic data for time periods with missing data, even during periods involving anomalous fluctuations.
  • a data interpolation device includes a connection relationship storage unit that stores the connection relationships of interfaces mounted on multiple network devices, a determination unit that determines a loss occurring in the traffic data of the interface, a search unit that searches for other interfaces that have a connection relationship with one interface when a loss occurs in the traffic data of the one interface, and an interpolation unit that interpolates the loss occurring in the traffic data of the one interface based on the traffic data of the other interfaces.
  • a data interpolation method determines losses occurring in traffic data of interfaces installed in a network device, and when a loss occurs in the traffic data of one interface, references a connection relationship storage unit that stores the connection relationships of the interfaces to search for other interfaces that have a connection relationship with the one interface, and interpolates the losses occurring in the traffic data of the one interface based on the traffic data of the other interfaces.
  • One aspect of the present disclosure is a data interpolation program for causing a computer to function as the data interpolation device.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a network system to which a data interpolation device according to an embodiment is connected.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a data interpolation device according to an embodiment.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing the connection relationships of the interfaces mounted on a plurality of IP devices according to the first embodiment.
  • FIG. 4A is a graph showing traffic data f23(t) of port T23 in which a loss occurs during time period x1.
  • FIG. 4B is a graph showing traffic data f41(t) of port T41 adjacent to port T23.
  • FIG. 4C is a graph showing traffic data f11(t) of port T11 having a logical connection relationship with port T23.
  • FIG. 4D is a graph showing traffic data f'23(t) after the gaps have been filled.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure of the data interpolation device according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing the connection relationships of the interfaces mounted on a plurality of IP devices and a transmission device according to the second embodiment.
  • FIG. 7A is a graph showing traffic data g41(t) of port Q41, in which a loss occurs during time period x3.
  • FIG. 7B is a graph showing traffic data multiplexed in a transmission device having an aggregation function.
  • FIG. 7C is a graph showing traffic data f31(t) of port T31 adjacent to port Q41.
  • FIG. 7D is a graph showing traffic data g11(t) of port Q11 which has a logical connection relationship with port Q41.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing the data length of an IP packet and an Ethernet frame.
  • FIG. 9 is a flowchart showing a processing procedure of the data interpolation device according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing the connection relationships of the interfaces mounted on a plurality of IP devices and a transmission device according to the third embodiment.
  • FIG. 11A is a graph showing traffic data g41(t) of port Q41.
  • FIG. 11B is a graph showing traffic data f21(t) of port T21.
  • FIG. 11C is a graph showing traffic data g'41(t) obtained by multiplying traffic data f21(t) by a coefficient and interpolating traffic data g41(t).
  • FIG. 12 is a block diagram showing the hardware configuration of this embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a network system to which a data interpolation device according to an embodiment is connected.
  • the network system includes a data interpolation device 1, a management device 2, and a network 3.
  • the network 3 includes multiple network devices M (referred to as "NW devices" in the figure).
  • the network devices M are, for example, IP devices Ma provided in the IP layer and transmission devices Mb provided in the transmission layer (see Figures 3 and 6, described below).
  • the network device M is an IP device Ma
  • the IP device Ma is, for example, a router.
  • the management device 2 acquires traffic data for each interface measured by each network device M.
  • the management device 2 transmits the acquired traffic data to the data interpolation device 1.
  • the data interpolation device 1 interpolates missing data when a loss occurs in the traffic data of an interface installed in each network device M.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a detailed configuration of the data interpolation device 1.
  • the data interpolation device 1 includes a storage unit 11, a calculation unit 12, and an input/output unit 13.
  • the memory unit 11 includes a traffic data memory unit 111, a connection relationship memory unit 112, and an interpolation data memory unit 113.
  • the traffic data storage unit 111 stores traffic data of the interfaces installed in each network device M detected by the management device 2.
  • connection relationship storage unit 112 stores information indicating the connection relationships of the interfaces installed in each network device M connected to the network 3.
  • the connection relationships include physical connection relationships and logical connection relationships.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing the connection relationships of the interfaces IF11 to IF14 mounted on multiple IP devices Ma (Ma1 to Ma4).
  • IP device Ma is an example of the network device M shown in FIG. 1.
  • IP device Ma1 when one of the multiple IP devices is specifically referred to, it will be written with a suffix such as "IP device Ma1", and when it is not specified or referred to collectively, it will be written as "IP device Ma”.
  • a suffix such as "interface IF11”
  • Each IP device Ma shown in FIG. 3 has an interface IF.
  • T11 to T44 shown in FIG. 3 indicate the ports of the interface IF mounted on each IP device Ma.
  • interface IF11 of IP device Ma1 has connection ports T11 to T14.
  • port T11 of interface IF11 and port T21 of interface IF12 are adjacent and have a physical connection relationship.
  • packets are not generally generated or lost on the cable, so the traffic data of port T11 of interface IF11 has a correlation with the traffic data of port T21 of interface IF12.
  • the traffic data of port T11 of interface IF11 is transmitted to port T41 of interface IF14 mounted on IP device Ma4 via IP device Ma2. Therefore, a logical path P1 exists between port T11 of interface IF11 and port T41 of interface IF14, and the two have a logical connection relationship.
  • the traffic data of port T11 of interface IF11 has a correlation with the traffic data of port T41 of interface IF14.
  • connection relationship storage unit 112 shown in FIG. 2 stores information indicating the physical connection relationships and logical connection relationships of each of the IP devices Ma described above. In other words, the connection relationship storage unit 112 stores the connection relationships of the interfaces IF mounted on multiple network devices M.
  • the interpolation data storage unit 113 stores traffic data in which missing data has been interpolated by the interpolation unit 124 described below.
  • the calculation unit 12 includes a determination unit 121, a search unit 122, a reference unit 123, and an interpolation unit 124.
  • the determination unit 121 acquires the traffic data of each interface IF stored in the traffic data storage unit 111, and determines any defects that occur in the acquired traffic data.
  • FIG. 4A is a graph showing traffic data f23(t) of port T23 of interface IF12 mounted on IP device Ma2 shown in FIG. 3. As shown in FIG. 4A, there is a loss in traffic data f23(t) during time period x1. The determination unit 121 determines whether or not there is such a loss in traffic data.
  • the search unit 122 refers to the connection relationships between the IP devices Ma stored in the connection relationship storage unit 112, and searches for interfaces that have physical and logical connection relationships with the interface IF that is determined to have a loss in traffic data.
  • the search unit 122 searches for an interface IF adjacent to port T23.
  • port T41 of interface IF14 is searched for.
  • the search unit 122 further searches for an interface IF that has a logical connection relationship with port T23. Specifically, T41, which is adjacent to port T23 shown in FIG. 3, is logically connected to port T11 via logical path P1, so port T11 of interface IF11 is searched for.
  • the reference unit 123 refers to the traffic data of the interface IF searched by the search unit 122 and determines whether or not there is traffic data to be used to fill in the gap. For example, as shown in FIG. 4A, when a gap occurs in the traffic data f23(t) of the port T23, it determines whether or not there is traffic data to be used to fill in the gap.
  • FIG. 4B is a graph showing traffic data f41(t) of port T41 adjacent to port T23
  • FIG. 4C is a graph showing traffic data f11(t) of port T11, which has a logical connection relationship with port T23.
  • the reference unit 123 references the traffic data f41(t) shown in FIG. 4B and recognizes that data p1 exists that interpolates the time period x1 shown in FIG. 4A.
  • the reference unit 123 references the traffic data f11(t) shown in FIG. 4C and recognizes that data p2 exists that interpolates the time period x1 shown in FIG. 4A.
  • the interpolation unit 124 uses each piece of data recognized by the reference unit 123 to interpolate the gaps that occur in the traffic data f23(t) of port T23 shown in FIG. 3. At this time, the data to be used for the interpolation is selected in order of the highest correlation with port T23.
  • the interpolation unit 124 refers to the traffic data f41(t) (Fig. 4B) of port T41 adjacent to port T23, and uses the data p1 contained therein to interpolate the data of time zone x1 shown in Fig. 4A. Furthermore, the interpolation unit 124 refers to the traffic data f11(t) (Fig. 4C) of port T11, which has a logical connection relationship with port T23, and uses the data p2 contained therein to interpolate the data of time zone x1 shown in Fig. 4A.
  • traffic data f'23(t) is generated in which the missing parts are interpolated using data p1 and p2.
  • the interpolation unit 124 outputs the traffic data f'23(t) after the missing parts have been interpolated to the interpolated data storage unit 113 and the output unit 132, which will be described later.
  • the input/output unit 13 includes an input unit 131 and an output unit 132.
  • the input unit 131 is connected to, for example, an HMI (Human Machine Interface) and inputs operation signals from the user.
  • HMI Human Machine Interface
  • the output unit 132 outputs the traffic data interpolated by the interpolation unit 124 to an external file, etc.
  • the traffic data storage unit 111 acquires and stores the traffic data of the interface IF in each IP device Ma acquired by the management device 2.
  • connection relationship storage unit 112 acquires data indicating the connection relationships of each IP device Ma from the management device 2 and stores the data.
  • the connection relationships include physical connection relationships and logical connection relationships.
  • step S13 the determination unit 121 determines whether or not there is a loss in each traffic data stored in the traffic data storage unit 111. For example, it determines that there is a loss of data in the time period x1 as shown in FIG. 4A in the traffic data f23(t) of the port T23 of the interface IF12 mounted on the IP device Ma2 shown in FIG. 3.
  • step S14 If it is determined in step S14 that there is a defect (S14; YES), the process proceeds to step S15; if not (S14; NO), the process ends.
  • step S15 the search unit 122 searches for an interface IF that has a connection relationship with port T23 of interface IF12 (one interface).
  • step S16 the search unit 122 determines whether or not there is another interface that has a connection relationship with port T23 of interface IF12. If there is (S16; YES), the process proceeds to step S17. If not (S16; NO), the process proceeds to step S21. In step S21, an output unit (not shown) notifies the user that a loss has occurred in the traffic data. Then, this process ends.
  • port T23 of interface IF12 has a connection relationship with port T41 of interface IF14 (another interface).
  • Port T23 also has a logical connection relationship with port T11 of interface IF11 (another interface). Therefore, the processing in step S16 results in a YES judgment.
  • the reference unit 123 references the traffic data of the interface IF that has a connection relationship with port T23. Specifically, during time period x1 in which there is a loss in traffic data f23(t) shown in FIG. 4A, data p1 exists in traffic data f41(t) of port T41 shown in FIG. 4B. In addition, data is lost during time period x2.
  • data p2 exists in the traffic data f11(t) of port T11 shown in FIG. 4C.
  • the reference unit 123 references the traffic data f41(t) of port T41 and the traffic data f11(t) of port T11 to obtain data p1 and p2.
  • step S18 the interpolation unit 124 uses the data acquired by the reference unit 123 to interpolate the missing parts occurring in the traffic data f23(t). Specifically, the missing parts are interpolated using data p1 of the traffic data f41(t) and data p2 of the traffic data f11(t). As a result, as shown in FIG. 4D, the traffic data f'23(t) in which the missing parts have been interpolated is obtained.
  • the interpolation unit 124 uses data p1 of traffic data f41(t) of interface IF14, which is in descending order of correlation with interface IF12 (one interface) among the other interfaces (IF14, IF11) searched for by the search unit 122, and further uses data p2 of traffic data f11(t) of interface IF11, which has a relatively low correlation, to interpolate the loss occurring in the traffic data f23(t).
  • step S19 the interpolation unit 124 stores the interpolated traffic data f'23(t) in the interpolated data storage unit 113.
  • step S20 the interpolation unit 124 outputs the interpolated traffic data f'23(t) to an external file or the like. In this way, the loss that has occurred in the traffic data f23(t) can be interpolated.
  • the data interpolation device 1 includes a connection relationship storage unit 112 that stores the connection relationships of interfaces IF mounted on multiple network devices M (IP devices Ma), a determination unit 121 that determines losses occurring in the traffic data of the interfaces IF, a search unit 122 that searches for other interfaces having a connection relationship with one interface when a loss occurs in the traffic data of one interface, and an interpolation unit 124 that interpolates losses occurring in the traffic data of one interface based on the traffic data of the other interfaces.
  • IP devices Ma IP devices Ma
  • the traffic data of another interface IF that has a physical connection relationship with the one interface IF is referenced. Furthermore, the traffic data of another interface IF that has a logical connection relationship with the one interface IF is referenced.
  • the loss can be interpolated by preferentially referencing the traffic data of an interface IF that has a higher correlation, making it possible to interpolate the missing data with higher accuracy.
  • the network 3 shown in FIG. 1 is a multi-layer network
  • the network 3 is a multi-layer network including an IP layer having a plurality of IP devices Ma and a transmission layer having a plurality of transmission devices Mb
  • the IP layer and the transmission layer are described as an example, but other layers may be used. That is, a network having all layers crossing each other with different packet lengths may be used.
  • the transmission device Mb is, for example, an OXC (optical cross-connect) provided in the transmission layer.
  • the configuration of the data interpolation device according to the second embodiment is the same as that shown in FIG. 2, but the functions of the search unit 122 and the reference unit 123 differ from those of the first embodiment.
  • the connection relationship storage unit 112 stores the connection relationship between interfaces spanning two layers. The configurations of the search unit 122 and the reference unit 123 of the data interpolation device according to the second embodiment are described below.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing the connection relationship between the interfaces IF11, IF13, and IF14 of multiple IP devices Ma (Ma1, Ma3, Ma4) provided in the IP layer, and the interfaces IF21 and IF24 of multiple transmission devices Mb (Mb1, Mb4, Mb5) provided in the transmission layer.
  • the search unit 122 refers to the connection relationships stored in the connection relationship storage unit 112, and searches across layers for interfaces that have a physical connection relationship and a logical connection relationship with the interface IF that has been determined to have a loss in traffic data.
  • Q11, Q12, ... and Q41, Q42, ... shown in Figure 6 indicate the port numbers of the interfaces IF mounted on the transmission devices Mb1 and Mb4. That is, the interface IF21 of the transmission device Mb1 has connection ports Q11, Q12, ..., and the interface IF24 of the transmission device Mb4 has connection ports Q41, Q42, .... For example, port T11 of interface IF11 and port Q11 of interface IF21 have a physical connection relationship.
  • connection relationship storage unit 112 shown in FIG. 2 stores information indicating the physical connection relationship and logical connection relationship as described above.
  • the transmission device Mb5 shown in FIG. 6 has an aggregation function that aggregates traffic transmitted from the transmission device Mb1. Specifically, the transmission device Mb5 aggregates traffic from each port Q11, Q12, ... of the transmission device Mb1 and transmits it to the transmission device Mb4.
  • the connection section between the transmission devices Mb1 and Mb5 and the connection section between the transmission devices Mb5 and Mb4 are sections where traffic is aggregated and transmitted.
  • at least one of the multiple network devices M arranged in the network 3 has an aggregation function that aggregates multiple traffic streams. Note that "aggregating traffic" includes not only aggregating traffic, but also multiplexing traffic.
  • the search unit 122 searches for ports T31, T11, and Q11 that have a connection relationship with port Q41.
  • the search unit 122 searches while excluding the traffic data of the above-mentioned transmission device Mb5 (a network device with an aggregation function).
  • the traffic data of the transmission device Mb5 which is a network device with an aggregation function, is an aggregate of multiple traffic streams, and therefore cannot be used as data to fill in gaps.
  • the search unit 122 excludes this traffic data from the traffic data to be searched.
  • the search unit 122 searches for other interfaces that have a connection relationship with one interface from interfaces other than those of the network device M with an aggregation function.
  • the interpolation unit 124 references the traffic data of the port with the higher correlation among ports T31, T11, and Q11 that have a connection relationship with port Q41, and interpolates the missing traffic data g41(t) of port Q41. Specifically, since port Q11 exists at the connection point between layers, the traffic data g11(t) of port Q11 is considered to be highly correlated with the traffic data g41(t) of port Q41.
  • ports T31 and T11 are on a different layer from port Q41, a difference occurs in the traffic data. That is, when crossing layers, even if the interfaces have a connection relationship, a difference in packet length exists between the IP packet and the Ethernet frame as shown in FIG. 8. That is, since a header and an FCS (Frame Check Sequence) are added to the Ethernet frame transmitted by transmission device Mb4 for the IP packets transmitted by IP devices Ma1 and Ma3, the traffic data f31(t) and f11(t) are not equal to g41(t).
  • FCS Frae Check Sequence
  • the interpolation unit 124 interpolates missing data by preferentially referencing traffic data g11(t) of port Q11, which has a higher correlation with traffic data g41(t) of port Q41. Furthermore, if no interpolation data exists in traffic data g11(t), the interpolation unit 124 interpolates missing data by using traffic data f31(t) or f11(t), which has a relatively lower correlation.
  • FIG. 7A is a graph showing traffic data g41(t) of port Q41 of interface IF24 mounted on transmission device Mb4 shown in FIG. 6. Traffic data g41(t) is missing during time period x3.
  • FIG. 7B is a graph showing traffic data ⁇ g1i(t) passing through transmission device Mb5
  • FIG. 7C is a graph showing traffic data f31(t) of port T31
  • FIG. 7D is a graph showing traffic data g11(t) of port Q11.
  • port Q41 is adjacent to port T31 of interface IF13 mounted on IP device Ma3, and they are physically connected.
  • traffic data g41(t) of port Q41 and traffic data f31(t) of port T31 are in different layers, so it is believed that a difference occurs. Therefore, data p11 and p12 in time slot x3 of traffic data f31(t) shown in FIG. 7C are not used as data to fill in the gaps in traffic data g41(t).
  • port Q41 has a logical connection with port Q11 of interface IF21 mounted on transmission device Mb1. It is considered that traffic data g41(t) of port Q41 and traffic data g11(t) of port Q11 are almost the same. Therefore, as shown in FIG. 7D, traffic data g41(t) is interpolated using data p21 and p22 of time zone x3 of traffic data g11(t).
  • the interpolation unit 124 references the traffic data g11(t) of interface IF21 (another interface) that has a connection relationship with the one interface and exists at the connection point between two layers (IP layer, transmission layer) to interpolate the loss of the one interface.
  • the transmission device Mb5 shown in FIG. 6 aggregates multiple traffic streams. Therefore, the traffic data ⁇ g1i(t) passing through the transmission device Mb5 is data in which multiple traffic streams are aggregated, as shown in FIG. 7B. Therefore, this traffic data is not used to fill in the gaps.
  • the interpolation unit 124 references the traffic data of another interface that has a connection relationship with the one interface and exists at the connection point between the layers, and interpolates the loss in the one interface.
  • Steps S31 to S35 shown in FIG. 9 are similar to steps S11 to S15 shown in FIG. 5.
  • Steps S39 to S41 shown in FIG. 9 are similar to steps S18 to S20 shown in FIG. 5. Therefore, the processing of steps S36 to S38 will be explained below.
  • step S34 of FIG. 9 when it is detected that a loss has occurred in the traffic data g41(t) of port Q41 of interface IF24 mounted on transmission device Mb4 shown in FIG. 6, in step S35 the search unit 122 searches for an interface IF that has a connection relationship with port Q41.
  • interface IF13 of IP device Ma3, transmission device Mb5, interface IF21 of transmission device Mb1, and interface IF11 of IP device Ma1 are searched for.
  • step S36 the search unit 122 excludes traffic data of the network device M that has an aggregation function.
  • the transmission device Mb5 shown in FIG. 6 has an aggregation function that aggregates multiple traffic streams.
  • the search unit 122 excludes the transmission device Mb5 from the searched interfaces.
  • step S37 the search unit 122 determines whether or not there is another interface that has a connection relationship with port Q41 of interface IF24. If there is (S37; YES), the process proceeds to step S38; if not (S37; NO), the process proceeds to step S42. In step S42, an output unit (not shown) notifies the user that a loss has occurred in the traffic data. Then, this process ends.
  • port Q41 of interface IF24 has a connection relationship with port Q11 of interface IF21 (another interface).
  • Port Q41 also has a connection relationship with ports T31 and T11.
  • step S38 the reference unit 123 references the traffic data g11(t) of port Q11. Specifically, during time period x3 in which a loss occurs in the traffic data g41(t) shown in FIG. 7A, data p21 and p22 exist in the traffic data g11(t) of port Q11 shown in FIG. 7D. Then, in step S39, the interpolation unit 124 uses the data p21 and p22 to interpolate the loss.
  • steps S40 and S41 is similar to the processing in steps S19 and S20 shown in FIG. 5, so a description thereof will be omitted.
  • the loss can be interpolated using traffic data of other interfaces that have a connection relationship with this one interface.
  • the traffic data includes peculiar fluctuations such as bursts, as in the first embodiment described above, it is possible to interpolate the loss with high precision.
  • the interpolation unit 124 references traffic data g11(t) of port Q11 mounted on interface IF21 that has a connection relationship with port Q41 and exists at the connection point between layers, and interpolates the loss of port Q41. This makes it possible to avoid referring to traffic data in different layers and prevent errors from occurring due to differences in data length.
  • Fig. 10 is a block diagram showing the configuration of a network connected to a data interpolation device according to the third embodiment.
  • the network shown in Fig. 10 is a multi-layer network consisting of an IP layer including IP devices Ma1 and Ma2, and a transmission layer including transmission devices Mb1 to Mb4.
  • the data intervals of traffic data in the IP layer and traffic data in the transmission layer differ, the data intervals are unified by interpolating the data.
  • traffic data g41(t) at port Q41 of interface IF24 mounted on transmission device Mb4 shown in FIG. 10 has a long data interval as shown in FIG. 11A
  • traffic data f21(t) at port T21 of interface IF12 mounted on IP device Ma2 has a short data interval as shown in FIG. 11B.
  • a difference occurs between the Ether Frame transmitted by the transmission device Mb4 and the IP packet transmitted by the IP device Ma2.
  • an Ether Frame has a 26-byte header and a 4-byte FCS added per frame for the IP layer. If the payload of an IP packet is 1500 bytes, the difference can be corrected by multiplying the traffic data f21(t) by a predetermined coefficient "1.02".
  • the interpolation unit 124 interpolates the loss of the one interface by using corrected data (data multiplied by a coefficient) of the traffic data of the other interface.
  • traffic data g41(t) of port Q41 shown in FIG. 11A obtained by multiplying traffic data f21(t) of port T21 shown in FIG. 11B by "1.02"
  • traffic data g'41(t) with a shorter data interval can be generated as shown in FIG. 11C.
  • the data interpolation device makes it possible to standardize data intervals when network devices M (e.g., IP device Ma and transmission device Mb) with different data intervals are mixed.
  • network devices M e.g., IP device Ma and transmission device Mb
  • the traffic data f21(t) shown in FIG. 11B is multiplied by a fixed ratio of "1.02" to generate the traffic data g'41(t) shown in FIG. 11C, but the traffic data g'41(t) may also be generated by subtracting or adding a fixed numerical value.
  • the data interpolation device 1 of the present embodiment described above can be, for example, a general-purpose computer system including a CPU (Central Processing Unit, processor) 901, memory 902, storage 903 (HDD: Hard Disk Drive, SSD: Solid State Drive), communication device 904, input device 905, and output device 906, as shown in FIG. 12.
  • the memory 902 and storage 903 are storage devices.
  • the CPU 901 executes a predetermined program loaded onto the memory 902, thereby realizing each function of the data interpolation device 1.
  • the data interpolation device 1 may be implemented in one computer, or in multiple computers.
  • the data interpolation device 1 may also be a virtual machine implemented in a computer.
  • the program for the data interpolation device 1 can be stored on a computer-readable recording medium such as a HDD, SSD, USB (Universal Serial Bus) memory, CD (Compact Disc), or DVD (Digital Versatile Disc), or can be distributed via a network.
  • a computer-readable recording medium such as a HDD, SSD, USB (Universal Serial Bus) memory, CD (Compact Disc), or DVD (Digital Versatile Disc), or can be distributed via a network.
  • the computer-readable recording medium is, for example, a non-transitory recording medium.

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Abstract

ネットワークに設置された複数のネットワーク装置（Ｍ）に搭載されるインタフェース（ＩＦ）の接続関係を記憶する接続関係記憶部（１１２）と、インタフェースのトラヒックデータに生じる欠損を判定する判定部（１２１）と、一のインタフェースのトラヒックデータに欠損が生じたときに、一のインタフェースと接続関係を有する他のインタフェースを検索する検索部（１２２）と、他のインタフェースのトラヒックデータに基づいて、一のインタフェースのトラヒックデータに生じた欠損を補間する補間部（１２４）を備える。

Description

データ補間装置、データ補間方法、及びデータ補間プログラム
　本発明は、データ補間装置、データ補間方法、及びデータ補間プログラムに関する。
　ネットワークオペレーションにおける障害箇所の推定やトラヒック需要予測等の分析判断に、時系列的に得られるトラヒックデータをインプットとして扱う機械学習が検討されている。実ネットワークではトラヒックデータの欠損が発生する。このため、トラヒックデータを機械学習モデルへインプットする際に、欠損したデータを補間する必要がある。
　非特許文献１には、データが欠損した時刻の前後のデータを利用し、線形補間、多項式補間などの単一代入法を採用して欠損データを補間する方法が開示されている。
辰巳 憲一, 松葉 育雄, "時系列データにおける補間方法の分析と考察", 学習院大学経済経営研究所年報, 第22巻, pp.35-43, 2008-12.
　上述した非特許文献１では、時系列に得られるトラヒックデータが定常的に変動している期間においては欠損した時間帯のデータを精度良く補間することができる。しかし、バーストなどの特異な変動を伴う期間においてデータの欠損が発生した場合には、データの補間精度が低下する。
　本開示は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、特異な変動を伴う期間においても、データが欠損した時間帯のトラヒックデータを高精度に補間することが可能なデータ補間装置、データ補間方法、及びデータ補間プログラムを提供することにある。
　本開示の一態様のデータ補間装置は、複数のネットワーク装置に搭載されるインタフェースの接続関係を記憶する接続関係記憶部と、前記インタフェースのトラヒックデータに生じる欠損を判定する判定部と、一のインタフェースのトラヒックデータに欠損が生じたときに、前記一のインタフェースと接続関係を有する他のインタフェースを検索する検索部と、前記他のインタフェースのトラヒックデータに基づいて、前記一のインタフェースのトラヒックデータに生じた欠損を補間する補間部とを備える。
　本開示の一態様のデータ補間方法は、ネットワーク装置に搭載されるインタフェースのトラヒックデータに生じる欠損を判定し、一のインタフェースのトラヒックデータに欠損が生じたときに、前記インタフェースの接続関係が記憶されている接続関係記憶部を参照して前記一のインタフェースと接続関係を有する他のインタフェースを検索し、前記他のインタフェースのトラヒックデータに基づいて、前記一のインタフェースのトラヒックデータに生じた欠損を補間する。
　本開示の一態様は、上記データ補間装置としてコンピュータを機能させるためのデータ補間プログラムである。
　本開示によれば、特異な変動を伴う期間においても、データが欠損した時間帯のトラヒックデータを高精度に補間することが可能になる。
図１は、実施形態に係るデータ補間装置が接続されるネットワークシステムの構成を示すブロック図である。 図２は、実施形態に係るデータ補間装置の構成を示すブロック図である。 図３は、第１実施形態に係り、複数のＩＰ装置に搭載される各インタフェースの接続関係を示す説明図である。 図４Ａは、時間帯ｘ1において欠損が生じているポートＴ23のトラヒックデータｆ23(t)を示すグラフである。 図４Ｂは、ポートＴ23に隣接するポートＴ41のトラヒックデータｆ41(t)を示すグラフである。 図４Ｃは、ポートＴ23と論理的に接続関係を有するポートＴ11のトラヒックデータｆ11(t)を示すグラフである。 図４Ｄは、欠損を補間した後のトラヒックデータｆ’23(t)を示すグラフである。 図５は、第１実施形態に係るデータ補間装置の処理手順を示すフローチャートである。 図６は、第２実施形態に係り、複数のＩＰ装置及び伝送装置に搭載される各インタフェースの接続関係を示す説明図である。 図７Ａは、時間帯ｘ3において欠損が生じているポートＱ41のトラヒックデータｇ41(t)を示すグラフである。 図７Ｂは、集約機能を有する伝送装置で多重化されたトラヒックデータを示すグラフである。 図７Ｃは、ポートＱ41に隣接するポートＴ31のトラヒックデータｆ31(t)を示すグラフである。 図７Ｄは、ポートＱ41と論理的に接続関係を有するポートＱ11のトラヒックデータｇ11(t)を示すグラフである。 図８は、ＩＰパケット及びイーサフレームのデータ長を示す説明図である。 図９は、第２実施形態に係るデータ補間装置の処理手順を示すフローチャートである。 図１０は、第３実施形態に係り、複数のＩＰ装置及び伝送装置に搭載される各インタフェースの接続関係を示す説明図である。 図１１Ａは、ポートＱ41のトラヒックデータｇ41(t)を示すグラフである。 図１１Ｂは、ポートＴ21のトラヒックデータｆ21(t)を示すグラフである。 図１１Ｃは、トラヒックデータｆ21(t)に係数を乗じて、トラヒックデータｇ41(t)を補間したトラヒックデータｇ'41(t)を示すグラフである。 図１２は、本実施形態のハードウェア構成を示すブロック図である。
　以下、実施形態について図面を参照して説明する。
　［第１実施形態の説明］
　図１は、実施形態に係るデータ補間装置が接続されるネットワークシステムの構成を示すブロック図である。図１に示すように、ネットワークシステムは、データ補間装置１と、管理装置２と、ネットワーク３を備えている。
　ネットワーク３は、複数のネットワーク装置Ｍ（図では「ＮＷ装置」と表記）を備えている。ネットワーク装置Ｍは、例えばＩＰレイヤに設けられるＩＰ装置Ｍa、伝送レイヤに設けられる伝送装置Ｍbである（後述する図３、図６参照）。第１実施形態では、ネットワーク装置ＭがＩＰ装置Ｍaである場合を例に挙げて説明する。ＩＰ装置Ｍaは、例えばルータである。
　管理装置２は、各ネットワーク装置Ｍにて測定された、各インタフェースのトラヒックデータを取得する。管理装置２は、取得したトラヒックデータをデータ補間装置１に送信する。
　データ補間装置１は、各ネットワーク装置Ｍに搭載されるインタフェースのトラヒックデータに欠損が発生した際に、欠損したデータを補間する。
　図２は、データ補間装置１の詳細な構成を示すブロック図である。図２に示すようにデータ補間装置１は、記憶部１１と、演算部１２と、入出力部１３を備えている。
　記憶部１１は、トラヒックデータ記憶部１１１と、接続関係記憶部１１２と、補間データ記憶部１１３を備えている。
　トラヒックデータ記憶部１１１は、管理装置２で検出された各ネットワーク装置Ｍに搭載されるインタフェースのトラヒックデータを記憶する。
　接続関係記憶部１１２は、ネットワーク３に接続された各ネットワーク装置Ｍに搭載されるインタフェースの接続関係を示す情報を記憶する。接続関係は、物理的な接続関係、及び論理的な接続関係を含む。
　図３は、複数のＩＰ装置Ｍa（Ｍa1～Ｍa4）に搭載される各インタフェースＩＦ11～ＩＦ14の接続関係を示す説明図である。ＩＰ装置Ｍaは、図１に示したネットワーク装置Ｍの一例である。なお、以下では、複数のＩＰ装置のうちのいずれかを特定して示す場合には「ＩＰ装置Ｍa1」のようにサフィックスを付して表記し、特定しない場合及び総称して示す場合には「ＩＰ装置Ｍa」と表記する。同様に、複数のインタフェースのうちのいずれかを特定して示す場合には「インタフェースＩＦ11」のようにサフィックスを付して表記し、特定しない場合及び総称して示す場合には「インタフェースＩＦ」と表記する。
　図３に示す各ＩＰ装置Ｍaは、それぞれインタフェースＩＦを備えている。図３に示すＴ11～Ｔ44は、各ＩＰ装置Ｍaに搭載されるインタフェースＩＦのポートを示している。例えば、ＩＰ装置Ｍa1のインタフェースＩＦ11は、接続用のポートＴ11～Ｔ14を備えている。
　図３において、例えばインタフェースＩＦ11のポートＴ11と、インタフェースＩＦ12のポートＴ21は隣接しており、物理的な接続関係を有している。隣接関係を有するインタフェースにおいては、ケーブル上でパケットの発生、消滅が基本的に起こらないため、インタフェースＩＦ11のポートＴ11のトラヒックデータは、インタフェースＩＦ12のポートＴ21のトラヒックデータとの間で相関性を有している。
　また、インタフェースＩＦ11のポートＴ11のトラヒックデータは、ＩＰ装置Ｍa2を経由してＩＰ装置Ｍa4に搭載されるインタフェースＩＦ14のポートＴ41に伝送される。従って、インタフェースＩＦ11のポートＴ11とインタフェースＩＦ14のポートＴ41との間には、論理パスＰ１が存在し、双方は論理的な接続関係を有している。インタフェースＩＦ11のポートＴ11のトラヒックデータは、インタフェースＩＦ14のポートＴ41のトラヒックデータとの間で相関性を有している。
　図２に示す接続関係記憶部１１２には、上記した各ＩＰ装置Ｍaの物理的な接続関係、及び論理的な接続関係を示す情報が記憶されている。即ち、接続関係記憶部１１２は、複数のネットワーク装置Ｍに搭載されるインタフェースＩＦの接続関係を記憶する。
　補間データ記憶部１１３は、後述する補間部１２４により欠損したデータが補間されたトラヒックデータを記憶する。
　演算部１２は、判定部１２１と、検索部１２２と、参照部１２３と、補間部１２４を備えている。
　判定部１２１は、トラヒックデータ記憶部１１１に記憶されている各インタフェースＩＦのトラヒックデータを取得し、取得したトラヒックデータに生じる欠損を判定する。
　図４Ａは、図３に示すＩＰ装置Ｍa2に搭載されるインタフェースＩＦ12の、ポートＴ23のトラヒックデータｆ23(t)を示すグラフである。図４Ａに示すように、トラヒックデータｆ23(t)には、時間帯ｘ１において欠損が生じている。判定部１２１は、このようなトラヒックデータの欠損の有無を判定する。
　検索部１２２は、接続関係記憶部１１２に記憶されている各ＩＰ装置Ｍaどうしの接続関係を参照して、トラヒックデータに欠損が発生していると判定されたインタフェースＩＦとの間で、物理的な接続関係、及び論理的な接続関係を有するインタフェースを検索する。
　例えば、図３に示したポートＴ23のトラヒックデータｆ23(t)に欠損が生じた場合には、検索部１２２はポートＴ23に隣接するインタフェースＩＦを検索する。図３に示す例では、インタフェースＩＦ14のポートＴ41が検索される。
　検索部１２２は更に、ポートＴ23との間で論理的な接続関係を有するインタフェースＩＦを検索する。具体的には、図３に示すポートＴ23に隣接するＴ41は、ポートＴ11との間で論理パスＰ１により論理的に接続されているので、インタフェースＩＦ11のポートＴ11が検索される。
　参照部１２３は、検索部１２２で検索されたインタフェースＩＦのトラヒックデータを参照し、欠損の補間に用いるトラヒックデータが存在するか否かを判定する。例えば、図４Ａに示したように、ポートＴ23のトラヒックデータｆ23(t)に欠損が生じた場合に、この欠損の補間に用いるトラヒックデータが存在するか否かを判定する。
　図４Ｂは、ポートＴ23に隣接するポートＴ41のトラヒックデータｆ41(t)を示すグラフ、図４Ｃは、ポートＴ23との間で論理的な接続関係を有するポートＴ11のトラヒックデータｆ11(t)を示すグラフである。
　参照部１２３は、図４Ｂに示すトラヒックデータｆ41(t)を参照し、図４Ａに示した時間帯ｘ1を補間するデータｐ1が存在することを認識する。参照部１２３は、図４Ｃに示すトラヒックデータｆ11(t)を参照し、図４Ａに示した時間帯ｘ1を補間するデータｐ2が存在することを認識する。
　補間部１２４は、参照部１２３で認識された各データを用いて、図３に示したポートＴ23のトラヒックデータｆ23(t)に生じている欠損を補間する。この際、ポートＴ23に対して相関性の高い順に、補間に用いるデータを選択する。
　具体的に補間部１２４は、ポートＴ23に隣接するポートＴ41のトラヒックデータｆ41(t)（図４Ｂ）を参照し、これに含まれるデータｐ1を用いて、図４Ａに示した時間帯ｘ1のデータを補間する。更に補間部１２４は、ポートＴ23との間で論理的な接続関係を有するポートＴ11のトラヒックデータｆ11(t)（図４Ｃ）を参照し、これに含まれるデータｐ2を用いて、図４Ａに示した時間帯ｘ1のデータを補間する。
　その結果、図４Ｄに示すように、データｐ1、ｐ2を用いて欠損が補間されたトラヒックデータｆ'23(t)が生成される。補間部１２４は、欠損を補間した後のトラヒックデータｆ'23(t)を補間データ記憶部１１３、及び後述する出力部１３２に出力する。
　図２に戻って入出力部１３は、入力部１３１と、出力部１３２を備えている。
　入力部１３１は、例えばＨＭＩ(Human MachineInterface)に接続されており、ユーザによる操作信号を入力する。
　出力部１３２は、補間部１２４で補間されたトラヒックデータを外部のファイル等に出力する。
　次に、上述した第１実施形態に係るデータ補間装置１の動作を、図５に示すフローチャートを参照して説明する。
　初めに図５に示すステップＳ１１においてトラヒックデータ記憶部１１１は、管理装置２で取得された各ＩＰ装置ＭaにおけるインタフェースＩＦのトラヒックデータを取得して記憶する。
　ステップＳ１２において接続関係記憶部１１２は、管理装置２から各ＩＰ装置Ｍaの接続関係を示すデータを取得して記憶する。接続関係は、物理的な接続関係、及び論理的な接続関係を含む。
　ステップＳ１３において判定部１２１は、トラヒックデータ記憶部１１１に記憶されている各トラヒックデータの欠損の有無を判定する。例えば、図３に示すＩＰ装置Ｍa2に搭載されるインタフェースＩＦ12の、ポートＴ23のトラヒックデータｆ23(t)において、図４Ａに示したように時間帯ｘ1のデータが欠損していることを判定する。
　ステップＳ１４において欠損があると判定された場合には（Ｓ１４；ＹＥＳ）、ステップＳ１５に処理を進め、そうでなければ（Ｓ１４；ＮＯ）、本処理を終了する。
　ステップＳ１５において検索部１２２は、インタフェースＩＦ12（一のインタフェース）のポートＴ23と接続関係を有するインタフェースＩＦを検索する。
　ステップＳ１６において検索部１２２は、インタフェースＩＦ12のポートＴ23と接続関係を有する他のインタフェースが存在するか否かを判定する。存在する場合には（Ｓ１６；ＹＥＳ）、ステップＳ１７に処理を進め、そうでなければ（Ｓ１６；ＮＯ）、ステップＳ２１に処理を進める。ステップＳ２１において、図示省略の出力部は、トラヒックデータに欠損が発生していることをユーザに通知する。その後、本処理を終了する。
　図３に示した例では、インタフェースＩＦ12のポートＴ23は、インタフェースＩＦ14（他のインタフェース）のポートＴ41と接続関係を有する。また、ポートＴ23は、インタフェースＩＦ11（他のインタフェース）のポートＴ11と論理的な接続関係を有する。従って、ステップＳ１６の処理でＹＥＳ判定となる。
　ステップＳ１７において参照部１２３は、ポートＴ23と接続関係を有するインタフェースＩＦのトラヒックデータを参照する。具体的に、図４Ａに示すトラヒックデータｆ23(t)に欠損が生じている時間帯ｘ1において、図４Ｂに示すポートＴ41のトラヒックデータｆ41(t)には、データｐ1が存在している。また、時間帯ｘ2のデータが欠損している。
　更に時間帯ｘ2において、図４Ｃに示すポートＴ11のトラヒックデータｆ11(t)には、データｐ2が存在している。参照部１２３は、ポートＴ41のトラヒックデータｆ41(t)、及びポートＴ11のトラヒックデータｆ11(t)を参照し、データｐ1、ｐ2を取得する。
　ステップＳ１８において補間部１２４は、参照部１２３で取得したデータを用いて、トラヒックデータｆ23(t)に生じている欠損を補間する。具体的には、トラヒックデータｆ41(t)のデータｐ1、及びトラヒックデータｆ11(t)のデータｐ2を用いて欠損を補間する。その結果、図４Ｄに示すように、欠損が補間されたトラヒックデータｆ'23(t)が得られる。
　即ち補間部１２４は、検索部１２２で検索された他のインタフェース（ＩＦ14、ＩＦ11）のうち、インタフェースＩＦ12（一のインタフェース）との相関性が高い順となるインタフェースＩＦ14のトラヒックデータｆ41(t)のデータｐ1を用い、更に、相関性が相対的に低いインタフェースＩＦ11のトラヒックデータｆ11(t)のデータｐ2を用いてトラヒックデータｆ23(t)に生じている欠損を補間する。
　ステップＳ１９において補間部１２４は、補間後のトラヒックデータｆ'23(t)を補間データ記憶部１１３に記憶する。
　ステップＳ２０において補間部１２４は、補間後のトラヒックデータｆ'23(t)を外部のファイルなどに出力する。こうしてトラヒックデータｆ23(t)に生じた欠損を補間することができるのである。
　このように、第１実施形態に係るデータ補間装置１は、複数のネットワーク装置Ｍ（ＩＰ装置Ｍa）に搭載されるインタフェースＩＦの接続関係を記憶する接続関係記憶部１１２と、インタフェースＩＦのトラヒックデータに生じる欠損を判定する判定部１２１と、一のインタフェースのトラヒックデータに欠損が生じたときに、一のインタフェースと接続関係を有する他のインタフェースを検索する検索部１２２と、他のインタフェースのトラヒックデータに基づいて、一のインタフェースのトラヒックデータに生じた欠損を補間する補間部１２４を備える。
　本実施形態では、トラヒックデータに、バーストなどの特異な変動を伴う期間においてデータの欠損が生じた場合でも、この欠損を高精度に補間することが可能になる。即ち、トラヒック変動は、ネットワーク３或いは各ネットワーク装置Ｍが高負荷状態になっているなどの異常時に多く発生する。本実施形態では、このようなトラヒック変動に起因して生じるトラヒックデータの欠損を高精度に補間することが可能になる。
　本実施形態では、一のインタフェースＩＦのトラヒックデータに欠損が生じた場合には、一のインタフェースＩＦに対して物理的な接続関係を有する他のインタフェースＩＦのトラヒックデータを参照する。更に、一のインタフェースＩＦに対して論理的な接続関係を有する他のインタフェースＩＦのトラヒックデータを参照する。即ちより相関性の高いインタフェースＩＦのトラヒックデータを優先的に参照して欠損を補間することができ、欠損したデータをより高精度に補間することが可能になる。
　［第２実施形態の説明］
　次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態では、図１に示したネットワーク３がマルチレイヤである場合について説明する。第２実施形態ではネットワーク３が、複数のＩＰ装置Ｍaを備えるＩＰレイヤ、及び複数の伝送装置Ｍbを備える伝送レイヤを含むマルチレイヤである場合について説明する。なお、第２実施形態では、一例としてＩＰレイヤ及び伝送レイヤである場合について説明するが、他のレイヤであってもよい。即ち、パケット長が異なる全てのレイヤ跨ぎを有するネットワークであってもよい。伝送装置Ｍbは、例えば伝送レイヤに設けられるＯＸＣ（optical cross-connect）である。
　第２実施形態に係るデータ補間装置の構成は、前述した図２と同様であり、検索部１２２、及び参照部１２３の機能が前述した第１実施形態と相違する。また、接続関係記憶部１１２には、２つのレイヤ間を跨ぐインタフェースどうしの接続関係が記憶されている。以下では、第２実施形態に係るデータ補間装置の検索部１２２、及び参照部１２３の構成について説明する。
　図６は、ＩＰレイヤに設けられる複数のＩＰ装置Ｍa（Ｍa1、Ｍa3、Ｍa4）の各インタフェースＩＦ11、ＩＦ13、ＩＦ14、及び伝送レイヤに設けられる複数の伝送装置Ｍb（Ｍb1、Ｍb4、Ｍb5）の各インタフェースＩＦ21、ＩＦ24の接続関係を示す説明図である。
　第２実施形態に係る検索部１２２は、接続関係記憶部１１２に記憶されている接続関係を参照して、トラヒックデータに欠損が発生していると判定されたインタフェースＩＦとの間で、物理的な接続関係及び論理的な接続関係を有するインタフェースを、レイヤ間を跨いで検索する。
　図６に示すＱ11、Ｑ12、・・、及びＱ41、Ｑ42、・・は、伝送装置Ｍb1、Ｍb4に搭載されるインタフェースＩＦのポート番号を示している。即ち、伝送装置Ｍb1のインタフェースＩＦ21は接続用のポートＱ11、Ｑ12、・・を備え、伝送装置Ｍb4のインタフェースＩＦ24は接続用のポートＱ41、Ｑ42、・・を備えている。例えば、インタフェースＩＦ11のポートＴ11とインタフェースＩＦ21のポートＱ11は物理的な接続関係を有している。
　また、インタフェースＩＦ11のポートＴ11のトラヒックデータは、インタフェースＩＦ13のポートＴ31に伝送される。従って、ポートＴ11とポートＴ31との間には論理パスＰ２が存在しており、双方は論理的な接続関係を有している。即ち、図２に示した接続関係記憶部１１２には、上述のような物理的な接続関係、及び論理的な接続関係を示す情報が記憶されている。
　図６に示す伝送装置Ｍb5は、伝送装置Ｍb1から送信されるトラヒックを集約する集約機能を備えている。具体的に伝送装置Ｍb5は、伝送装置Ｍb1の各ポートＱ11、Ｑ12、・・のトラヒックを集約して、伝送装置Ｍb4に送信する。伝送装置Ｍb1とＭb5の間の接続区間、及び伝送装置Ｍb5とＭb4の間の接続区間は、トラヒックを集約して伝送する区間である。即ち、ネットワーク３に配置されている複数のネットワーク装置Ｍのうちの少なくとも一つは、複数のトラヒックを集約する集約機能を備えている。なお、「トラヒックを集約する」とは、トラヒックを集約する以外にも、トラヒックを多重化することを含む。
　例えば図６に示す伝送装置Ｍb4のインタフェースＩＦ24に搭載されるポートＱ41のトラヒックデータｇ41(t)に欠損が発生した場合に、検索部１２２は、ポートＱ41との間で接続関係を有するポートＴ31、Ｔ11、Ｑ11を検索する。検索部１２２は、上述した伝送装置Ｍb5（集約機能を有するネットワーク装置）のトラヒックデータを除外して検索する。
　即ち、集約機能を有するネットワーク装置である伝送装置Ｍb5のトラヒックデータは、複数のトラヒックが集約されているため、欠損を補間するデータとして使用することはできない。このため検索部１２２は、検索対象とするトラヒックデータからこれらのトラヒックデータを除外する。即ち、検索部１２２は、集約機能を有するネットワーク装置Ｍ以外のインタフェースから、一のインタフェースと接続関係を有する他のインタフェースを検索する。
　補間部１２４は、ポートＱ41との間で接続関係を有するポートＴ31、Ｔ11、Ｑ11のうち、より相関性の高いポートのトラヒックデータを参照して、ポートＱ41のトラヒックデータｇ41(t)の欠損を補間する。具体的には、ポートＱ11はレイヤどうしの接続点に存在しているため、ポートＱ11のトラヒックデータｇ11(t)は、ポートＱ41のトラヒックデータｇ41(t)と相関性が高いと考えられる。
　また、ポートＴ31及びポートＴ11は、ポートＱ41とは異なるレイヤであるため、トラヒックデータに差分が生じる。即ち、レイヤを跨ぐ場合には、接続関係を有するインタフェースどうしであっても、図８に示すようにＩＰパケットとイーサフレームとの間のパケット長の差分が存在する。即ち、ＩＰ装置Ｍa1、Ｍa3を伝送するＩＰパケットに対して、伝送装置Ｍb4を伝送するイーサフレームにはヘッダ、及びＦＣＳ（Frame CheckSequence）が付加されるため、トラヒックデータｆ31(t)及びｆ11(t)と、ｇ41(t)は等しくならない。
　従って、補間部１２４は、ポートＱ41のトラヒックデータｇ41(t)に対してより相関性が高いポートＱ11のトラヒックデータｇ11(t)を優先的に参照して欠損したデータを補間する。また、トラヒックデータｇ11(t)に補間データが存在しない場合には、相関性が相対的に低いトラヒックデータｆ31(t)またはｆ11(t)を用いて欠損したデータを補間する。
　図７Ａは、図６に示す伝送装置Ｍb4に搭載されるインタフェースＩＦ24の、ポートＱ41のトラヒックデータｇ41(t)を示すグラフである。トラヒックデータｇ41(t)は、時間帯ｘ3において欠損が生じている。
　図７Ｂは、伝送装置Ｍb5を経由するトラヒックデータΣｇ1i(t)を示すグラフ、図７Ｃは、ポートＴ31のトラヒックデータｆ31(t)を示すグラフ、図７Ｄは、ポートＱ11のトラヒックデータｇ11(t)を示すグラフである。
　図６に示したようにポートＱ41は、ＩＰ装置Ｍa3に搭載されるインタフェースＩＦ13のポートＴ31に隣接しており、物理的な接続関係を有している。しかし、図８に示したように、ポートＱ41のトラヒックデータｇ41(t)とポートＴ31のトラヒックデータｆ31(t)は、レイヤが異なるため、差分が生じていると考えられる。従って、図７Ｃに示すトラヒックデータｆ31(t)の、時間帯ｘ３のデータｐ11、p12は、トラヒックデータｇ41(t)の欠損を補間するデータとして使用しない。
　また、図６に示したようにポートＱ41は、伝送装置Ｍb1に搭載されるインタフェースＩＦ21のポートＱ11との間で論理的な接続関係を有している。ポートＱ41のトラヒックデータｇ41(t)とポートＱ11のトラヒックデータｇ11(t)はほぼ一致していると考えられる。従って、図７Ｄに示すようにトラヒックデータｇ11(t)の、時間帯ｘ3のデータｐ21、p22を用いてトラヒックデータｇ41(t)を補間する。
　即ち補間部１２４は、インタフェースＩＦ24（一のインタフェース）のトラヒックデータｇ41(t)に欠損が生じたときに、一のインタフェースと接続関係を有し、且つ、２つのレイヤ（ＩＰレイヤ、伝送レイヤ）間の接続点に存在するインタフェースＩＦ21（他のインタフェース）のトラヒックデータｇ11(t)を参照して、一のインタフェースの欠損を補間する。
　なお、図７Ｃに示したデータｐ11、p12に所定の係数を乗じる、或いはデータｐ11、p12から一定値を減算するなどの補整を加えることにより、トラヒックデータｇ41(t)の欠損を補間するデータとして使用することも可能である。
　一方、図６に示した伝送装置Ｍb5は、複数のトラヒックを集約している。従って、伝送装置Ｍb5を経由するトラヒックデータΣｇ1i(t)は、図７Ｂに示すように、複数のトラヒックが集約されたデータとなる。従って、このトラヒックデータを欠損の補間に使用しない。
　即ち補間部１２４は、一のインタフェースのトラヒックデータに欠損が生じたときに、一のインタフェースと接続関係を有し、且つ、レイヤどうしの接続点に存在する他のインタフェースのトラヒックデータを参照して、一のインタフェースの欠損を補間する。
　次に、上述のように構成された第２実施形態に係るデータ補間装置の動作を、図９に示すフローチャートを参照して説明する。
　図９に示すステップＳ３１～Ｓ３５は、図５に示したステップＳ１１～Ｓ１５と同様である。図９に示すステップＳ３９～Ｓ４１は、図５に示したステップＳ１８～Ｓ２０と同様である。従って、以下ではステップＳ３６～Ｓ３８の処理について説明する。
　図９のステップＳ３４において、図６に示す伝送装置Ｍb4に搭載されるインタフェースＩＦ24の、ポートＱ41のトラヒックデータｇ41(t)に欠損が生じたことが検出されると、ステップＳ３５において検索部１２２は、ポートＱ41との間で接続関係を有するインタフェースＩＦを検索する。
　その結果、ＩＰ装置Ｍa3のインタフェースＩＦ13、伝送装置Ｍb5、伝送装置Ｍb1のインタフェースＩＦ21、ＩＰ装置Ｍa1のインタフェースＩＦ11が検索される。
　ステップＳ３６において検索部１２２は、集約機能を有するネットワーク装置Ｍトラヒックデータを除外する。具体的には、図６に示した伝送装置Ｍb5は、複数のトラヒックを集約する集約機能を有している。検索部１２２は、検索したインタフェースから、伝送装置Ｍb5を除外する。
　ステップＳ３７において検索部１２２は、インタフェースＩＦ24のポートＱ41と接続関係を有する他のインタフェースが存在するか否かを判定する。存在する場合には（Ｓ３７；ＹＥＳ）、ステップＳ３８に処理を進め、そうでなければ（Ｓ３７；ＮＯ）、ステップＳ４２に処理を進める。ステップＳ４２において、図示省略の出力部は、トラヒックデータに欠損が発生していることをユーザに通知する。その後、本処理を終了する。
　図６に示した例では、インタフェースＩＦ24のポートＱ41は、インタフェースＩＦ21（他のインタフェース）のポートＱ11と接続関係を有する。また、ポートＱ41は、ポートＴ31、ポートＴ11と接続関係を有する。
　ステップＳ３８において参照部１２３は、ポートＱ11のトラヒックデータｇ11(t)を参照する。具体的に、図７Ａに示すトラヒックデータｇ41(t)に欠損が生じている時間帯ｘ3において、図７Ｄに示すポートＱ11のトラヒックデータｇ11(t)には、データｐ21、ｐ22が存在している。その後、ステップＳ３９において補間部１２４は、データｐ21、ｐ22を用いて欠損を補間する。
　ステップＳ４０、Ｓ４１の処理は、図５に示したステップＳ１９、Ｓ２０の処理と同様であるので説明を省略する。
　このように第２実施形態に係るデータ補間装置では、ネットワーク３がマルチレイヤ構成を有する場合であって、レイヤ間を跨いで接続関係を有するインタフェースを検索する際には、複数のトラヒックが集約されている区間を除外する。即ち、複数のトラヒックを集約する機能を有するネットワーク装置Ｍを除外する。
　従って、一のインタフェースのトラヒックデータに欠損が発生した場合には、この一のインタフェースと接続関係を有する他のインタフェースのトラヒックデータを用いて、欠損を補間することができる。このため、複数のレイヤを跨ぐ場合でも、前述した第１実施形態と同様に、トラヒックデータに、バーストなどの特異な変動を伴う期間においてデータの欠損が生じた場合でも、この欠損を高精度に補間することが可能になる。
　また、第２実施形態では、補間部１２４は、インタフェースＩＦ24に搭載されるポートＱ41のトラヒックデータｇ41(t)に欠損が生じたときに、このポートＱ41と接続関係を有し、且つ、レイヤ間の接続点に存在するインタフェースＩＦ21に搭載されるポートＱ11のトラヒックデータｇ11(t)を参照して、ポートＱ41の欠損を補間する。このため、異なるレイヤにおけるトラヒックデータを参照することを回避し、データ長の相違による誤差の発生を防止できる。
　［第３実施形態の説明］
　次に、第３実施形態について説明する。図１０は、第３実施形態に係るデータ補間装置に接続されるネットワークの構成を示すブロック図である。図１０に示すネットワークは、ＩＰ装置Ｍa1、Ｍa2を含むＩＰレイヤ、及び、伝送装置Ｍb1～Ｍb4を含む伝送レイヤからなるマルチレイヤとされている。
　第３実施形態では、ＩＰレイヤにおけるトラヒックデータと、伝送レイヤにおけるトラヒックデータのデータ間隔が相違する場合に、データを補間することにより、データ間隔を統一する。
　例えば図１０に示す伝送装置Ｍb4に搭載されるインタフェースＩＦ24の、ポートＱ41のトラヒックデータｇ41(t)が、図１１Ａに示すようにデータ間隔が長く、ＩＰ装置Ｍa2に搭載されるインタフェースＩＦ12の、ポートＴ21のトラヒックデータｆ21(t)が、図１１Ｂに示すようにデータ間隔が短い場合を想定する。
　このような場合に、図１１Ａに示すトラヒックデータｇ41(t)に欠損が生じているものとし、図１１Ｂに示すトラヒックデータｆ21(t)を用いて補間する。
　前述した図８に示したように、伝送装置Ｍb4を伝送するイーサフレームと、ＩＰ装置Ｍa2を伝送するＩＰパケットには差分が生じている。具体的には、図８に示したようにイーサフレームは、ＩＰレイヤに対して１フレーム当たり２６バイトのヘッダ、４バイトのＦＣＳが付加されている。ＩＰパケットのペイロードを１５００バイトとすると、トラヒックデータｆ21(t)に所定の係数「１．０２」を乗じることにより上記の差分を補正することができる。
　即ち補間部１２４は、一のインタフェースと他のインタフェースが異なるレイヤに存在する場合に、他のインタフェースのトラヒックデータを補正したデータ（係数を乗じたデータ）を用いて一のインタフェースの欠損を補間する。
　具体的に、図１１Ｂに示したポートＴ21のトラヒックデータｆ21(t)に「１．０２」を乗じたデータを用いて、図１１Ａに示したポートＱ41のトラヒックデータｇ41(t)を補間することにより、図１１Ｃに示すように、データ間隔を短くしたトラヒックデータｇ'41(t)を生成することができる。
　このように、第３実施形態に係るデータ補間装置では、異なるデータ間隔のネットワーク装置Ｍ（例えば、ＩＰ装置Ｍaと伝送装置Ｍb）が混在する場合に、データ間隔を統一することが可能になる。
　なお、第３実施形態では、図１１Ｂに示したトラヒックデータｆ21(t)に一定の比率「１．０２」を乗じて図１１Ｃに示したトラヒックデータｇ'41(t)を生成する例について説明したが、一定の数値を減算、或いは加算してトラヒックデータｇ'41(t)を生成してもよい。
　上記説明した本実施形態のデータ補間装置１には、図１２に示すように例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit、プロセッサ）９０１と、メモリ９０２と、ストレージ９０３（ＨＤＤ：Hard Disk Drive、ＳＳＤ：Solid StateDrive）と、通信装置９０４と、入力装置９０５と、出力装置９０６とを備える汎用的なコンピュータシステムを用いることができる。メモリ９０２およびストレージ９０３は、記憶装置である。このコンピュータシステムにおいて、ＣＰＵ９０１がメモリ９０２上にロードされた所定のプログラムを実行することにより、データ補間装置１の各機能が実現される。
　なお、データ補間装置１は、１つのコンピュータで実装されてもよく、あるいは複数のコンピュータで実装されても良い。また、データ補間装置１は、コンピュータに実装される仮想マシンであっても良い。
　なお、データ補間装置１用のプログラムは、ＨＤＤ、ＳＳＤ、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ、ＣＤ (Compact Disc)、ＤＶＤ (Digital Versatile Disc)などのコンピュータ読取り可能な記録媒体に記憶することも、ネットワークを介して配信することもできる。コンピュータ読取り可能な記録媒体は、例えば非一時的な（non-transitory）記録媒体である。
　なお、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。
  １　データ補間装置
　２　管理装置
　３　ネットワーク
　１１　記憶部
　１２　演算部
　１３　入出力部
　１１１　トラヒックデータ記憶部
　１１２　接続関係記憶部
　１１３　補間データ記憶部
　１２１　判定部
　１２２　検索部
　１２３　参照部
　１２４　補間部
　１３１　入力部
　１３２　出力部
　Ｍ　ネットワーク装置
　Ｍa（Ｍa1～Ｍa4）　ＩＰ装置
　Ｍb（Ｍb1～Ｍb5）　伝送装置

Claims (8)

  1. 　複数のネットワーク装置に搭載されるインタフェースの接続関係を記憶する接続関係記憶部と、
    　前記インタフェースのトラヒックデータに生じる欠損を判定する判定部と、
    　一のインタフェースのトラヒックデータに欠損が生じたときに、前記一のインタフェースと接続関係を有する他のインタフェースを検索する検索部と、
    　前記他のインタフェースのトラヒックデータに基づいて、前記一のインタフェースのトラヒックデータに生じた欠損を補間する補間部と、
    　を備えたデータ補間装置。
  2. 　前記接続関係は、各インタフェースの物理的な接続関係及び論理的な接続関係の少なくとも一方を含む
    　請求項１に記載のデータ補間装置。
  3. 　前記検索部は、前記一のインタフェースとの相関性が高い順に、複数の他のインタフェースを検索し、
    　前記補間部は、前記検索部で検索された前記他のインタフェースのうち、前記一のインタフェースとの相関性が高い順となるインタフェースのトラヒックデータに基づいて前記欠損を補間する
    　請求項１または２に記載のデータ補間装置。
  4. 　前記複数のネットワーク装置のうちの少なくとも一つは、複数のトラヒックを集約する集約機能を備えており、
    　前記検索部は、前記集約機能を有するネットワーク装置以外のインタフェースから、前記一のインタフェースと接続関係を有する他のインタフェースを検索する
    　請求項１または２に記載のデータ補間装置。
  5. 　前記複数のネットワーク装置が配置されるネットワークは複数のレイヤを含み、
    　前記補間部は、
    　前記一のインタフェースのトラヒックデータに欠損が生じたときに、前記一のインタフェースと接続関係を有し、且つ、レイヤどうしの接続点に存在する前記他のインタフェースのトラヒックデータに基づいて、前記一のインタフェースの欠損を補間する
    　請求項１に記載のデータ補間装置。
  6. 　前記複数のネットワーク装置が配置されるネットワークは複数のレイヤを含み、
    　前記補間部は、
    　前記一のインタフェースと前記他のインタフェースが異なるレイヤに存在する場合に、前記他のインタフェースのトラヒックデータを補正したデータを用いて前記一のインタフェースの欠損を補間する
    　請求項１に記載のデータ補間装置。
  7. 　ネットワーク装置に搭載されるインタフェースのトラヒックデータに生じる欠損を判定し、
    　一のインタフェースのトラヒックデータに欠損が生じたときに、前記インタフェースの接続関係が記憶されている接続関係記憶部を参照して前記一のインタフェースと接続関係を有する他のインタフェースを検索し、
    　前記他のインタフェースのトラヒックデータに基づいて、前記一のインタフェースのトラヒックデータに生じた欠損を補間する
    　データ補間方法。
  8. 　請求項１または２に記載のデータ補間装置としてコンピュータを機能させるデータ補間プログラム。
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