JP2006013926A - トラヒック情報処理方法、トラヒック情報処理プログラム、および、トラヒック情報処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＣＳＰＦ計算で必要なトラヒック情報の収集処理の負荷を軽減すること。
【解決手段】 パケットネットワークＮＷ３のルータと、回線交換ネットワークＮＷ２のスイッチとが連携してデータを通信するマルチレイヤネットワークにおいて、トラヒック情報処理装置１が、任意のルータ間を流れるトラヒック量から構成されるトラヒックマトリックスを作成する。つまり、トラヒック情報処理装置１が、ルータ間を流れるトラヒック量の通知契機および通知内容をルータに設定する手順と、通知契機および通知内容に従って、ルータからトラヒック量の通知を受信する手順と、通知されたトラヒック量以外のルータ間を流れるトラヒック量を推測して、トラヒックマトリックスを作成して記憶手段に記憶する手順と、を実行することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、トラヒック情報処理方法、トラヒック情報処理プログラム、および、トラヒック情報処理装置に関する。

近年、ＩＰトラヒックが爆発的に増大している。多数のルータを経由してトラヒックを運ぶ従来のコネクションレス型の方式では、増大するＩＰトラヒックを転送するコアネットワークの設備コストが増加してしまうという問題がある。その為、波長多重やＴＤＭ（Time Division Multiplexing）といった、コネクション型のネットワークでＩＰ（レイヤ３）やイーサネット（登録商標）（レイヤ２）のトラヒックをパススルーすることで、トラヒックの収容効率を上げ、その結果ネットワークの経済化を実現する方法が登場した。このような方法で、大容量ＩＰトラヒック・ネットワークサービス経済化を実現するコアネットワークも提案されている（例えば、非特許文献１参照）。

多数のルータを経由してトラヒックを運ぶ従来のコネクションレス型のネットワークに対して、コネクションを張ってパススルーを行うコネクション型のネットワークでは、トラヒックを流すのに先立ってパスを確立する必要があり、そのための経路を事前に計算しなければならない。なお、経路を計算するルーティングプロトコルは、ＯＳＰＦ（Open Shortest Path First）やＩ−ＢＧＰ（Internal−Border Gateway Protocol）などが一般的に知られている（例えば、非特許文献２、３参照）。
栗本崇、宮村崇、青木道宏、井上一郎、松浦伸明、小島久史、漆谷重雄、"マルチレイヤサービスネットワークアーキテクチャの提案"、信学技法、TECHNICAL REPORT OF IEICE,PN2003-6(2003-09) ＩＥＴＦ（The Internet Engineering Task Force）、"OSPF Version 2"、[online]、［平成１６年６月２３日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.ietf.org/rfc/rfc2328.txt＞ ＩＥＴＦ（The Internet Engineering Task Force）、"A Border Gateway Protocol 4 (BGP-4)"、[online]、［平成１６年６月２３日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.ietf.org/rfc/rfc1771.txt＞

ここで、伝送装置（スイッチ、ルータなど）間には、装置間を接続するリンクが設定される。さらに、所定の伝送装置から別の伝送装置までのトラヒックは、１つ以上のリンクを通過順に接続したパス上を流れる。例えば、レイヤ２などの下位レイヤのネットワークは、スイッチ間を接続する下位リンクおよび下位リンクを順に接続する下位パスによって、レイヤ２のネットワークトポロジを形成する。一方、レイヤ３などの上位レイヤのネットワークは、ルータ間を接続する上位リンクおよび上位リンクを順に接続する上位パスによって、レイヤ３のネットワークトポロジを形成する。

従来、下位パスおよび上位パスは、それぞれ対応するレイヤの経路を基に作成されていた。そして、下位レイヤの経路計算と、上位レイヤの経路計算とは、別々に行われており、ＩＰネットワークのみ、光ネットワークのみ、といった１つのレイヤに閉じた（換言すると、１つのレイヤのみを考慮した）ものとなっていた。これでは、帯域利用効率のいいパス切り替えを行うことが出来ず、効率的なネットワークが構築出来ない。

そこで、上位レイヤと下位レイヤの両方を考慮する必要性が認識され始め、上位レイヤと下位レイヤの両方を考慮して経路計算を行うことが出来るマルチレイヤ用ＣＳＰＦ（Constrained Shortest Path First）アルゴリズムが注目され始めた。マルチレイヤ用ＣＳＰＦアルゴリズムは、従来の経路の計算手法であるＣＳＰＦを、上位レイヤと下位レイヤとの両方の経路を計算するように対応したアルゴリズムである。

ＣＳＰＦとは、シグナリング情報をやり取りするモジュールなど外部からの要求に基づいて、制約を満たすパスの経路を計算し、外部に対して経路を回答する手法、つまり制約付き最短経路計算である。ＣＳＰＦは、ネットワークトポロジの全体を考慮するので、限りある帯域を効率よく利用して、膨大な情報に対処できるような経路を設定することができる。

しかし、ＣＳＰＦアルゴリズムの問題として、ネットワークの規模が大きくなるにつれて、ＣＳＰＦ計算で必要なトラヒック情報を収集するプロセスに大きな負担がかかってしまう。特に、ルータ間の上位パス上を流れるトラヒック情報を全て収集する場合には、上位レイヤで張られた上位パスが、全てのルータ間を網羅するために、フルメッシュに張られている必要がある。フルメッシュの構成では、上位パスの数がルータ数の二乗に比例するため、ルータ数が数百から数千の大規模ネットワークでは大変な負担になってしまう。

そこで、本発明は、前記した問題を解決し、ＣＳＰＦ計算で必要なトラヒック情報の収集処理の負荷を軽減することを主な目的とする。

前記課題を解決するため、本発明は、上位レイヤネットワークのルータと、下位レイヤネットワークのスイッチとが連携してデータを通信するマルチレイヤネットワークにおいて、トラヒック情報処理装置が、前記任意のルータ間を流れるトラヒック量から構成されるトラヒックマトリックスを作成するトラヒック情報処理方法であって、前記トラヒック情報処理装置が、
前記ルータ間を流れるトラヒック量の通知契機および通知内容を前記ルータに設定する手順と、前記通知契機および通知内容に従って、前記ルータから前記トラヒック量の通知を受信する手順と、
前記通知されたトラヒック量以外の前記ルータ間を流れるトラヒック量を推測して、前記トラヒックマトリックスを作成して記憶手段に記憶する手順と、
を実行することを特徴とする。

これにより、通知するトラヒック量に制限を設けることで、ＣＳＰＦ計算で必要なトラヒック情報の収集処理の負荷を軽減することができる。

本発明は、前記通知契機は、所定のルータが受信したトラヒック量の変化量が、所定の閾値よりも大きい場合に、前記トラヒック量を通知する契機とすることを特徴とする。

これにより、輻輳の発生などの必要な時だけ情報を収集することになり、無駄がないという利点がある。

本発明は、前記通知契機は、周期的に設定された通知時刻を、前記トラヒック量を通知する契機とすることを特徴とする。

これにより、ネットワークの管理者が、ネットワークの管理をする手間を削減するという利点がある。

本発明は、前記通知契機は、受信したトラヒック量が所定の閾値を下回ったルータの数が所定数以上になった際に、前記トラヒック量を通知する契機とすることを特徴とする。

これにより、輻輳の発生などの必要な時だけ情報を収集することになり、無駄がないという利点がある。

本発明は、前記通知内容は、ホップ数が多いルータ間のトラヒック量を、通知するトラヒック量として選択することを特徴とする。

これにより、所定の上位パスについて、ネットワーク資源を多く使用しているホップ数が多いルート（通り道）から、ネットワーク資源が少なくて済むホップ数が少ないルート（通り道）に切り替えることを、他のパスよりも優先的に促進する。

本発明は、前記通知内容は、混雑しているスイッチ間のリンクを使用するルータ間のトラヒック量を、通知するトラヒック量として選択することを特徴とする。

これにより、少しのトラヒック変化で上位パスが追加され易いため、これらの上位パスの情報を収集することで、より帯域利用効率のよい（または、障害に強い）トポロジを作成することが出来る。

本発明は、前記通知内容は、所定の条件を満たすルータの集合として定義されるグループに属するルータ間のトラヒック量を、通知するトラヒック量として選択し、
前記所定の条件は、ルータが所定の地域内に位置すること、同じ属性をもつユーザのルータであること、または、特定のルータからの利用可能帯域ごとに分類されたルータであること、のうち少なくとも１つの条件であることを特徴とする。

これにより、管理者は、個々の上位パスを逐一指定する必要がなくなるので、管理がしやすくなる。

本発明は、前記通知内容は、受信したトラヒック量が所定の閾値を上回ったルータ間のトラヒック量を、通知するトラヒック量として選択することを特徴とする。

これにより、帯域を多く必要とするトラヒックを優先に経路の設定が出来る為、帯域利用効率のよいトポロジを作成することが出来る、という利点がある。

本発明は、前記ルータ間を流れるトラヒック量を推測して、前記トラヒックマトリックスを作成する手順は、推測対象のルータ間以外のルータ間を流れるトラヒック量の時系列変化の規則性から、推測対象のルータ間のトラヒック量を推測することを特徴とする。

これにより、保持しておくべき情報や必要な情報が少なくて済むという利点がある。

本発明は、前記ルータ間を流れるトラヒック量を推測して、前記トラヒックマトリックスを作成する手順は、推測対象のルータ間の過去のトラヒック量をもとに、前記ルータ間の現在のトラヒック量を推測することを特徴とする。

これにより、これまでの情報の統計から推測するので正確さがある、という利点がある。

本発明は、前記ルータ間を流れるトラヒック量を推測して、前記トラヒックマトリックスを作成する手順は、推測対象のルータ間の前回のトラヒック量と同じ値を、前記ルータ間の現在のトラヒック量と推測することを特徴とする。

これにより、複雑な計算や保持しておくべき情報が必要ないという利点がある。

本発明は、前記トラヒック情報処理方法は、前記記憶されたトラヒックマトリックスから、前記上位レイヤネットワークおよび前記下位レイヤネットワークの経路を計算する手順をさらに含むことを特徴とする。

これにより、別々のレイヤで独立に経路を計算する方式にくらべ、計算量が少なくて済む。

本発明は、前記トラヒック情報処理方法をコンピュータに実行させるためのトラヒック情報処理プログラムである。

これにより、通知するトラヒック量に制限を設けることで、ＣＳＰＦ計算で必要なトラヒック情報の収集処理の負荷を軽減することができる。

本発明は、上位レイヤネットワークのルータと、下位レイヤネットワークのスイッチとが連携してデータを通信するマルチレイヤネットワークにおいて、前記任意のルータ間を流れるトラヒック量から構成されるトラヒックマトリックスを作成するトラヒック情報処理装置であって、
前記ルータ間を流れるトラヒック量の通知契機および通知内容を前記ルータに設定し、前記通知契機および前記通知内容に従って、前記ルータから前記トラヒック量の通知を受信するトラヒック情報収集部と、
前記通知されたトラヒック量以外の前記ルータ間を流れるトラヒック量を推測して、前記トラヒックマトリックスを作成するトラヒック情報推測部と、
前記作成されたトラヒックマトリックスから、前記上位レイヤネットワークおよび前記下位レイヤネットワークの経路を計算する経路計算部と、
を含めて構成されることを特徴とする。

これにより、通知するトラヒック量に制限を設けることで、ＣＳＰＦ計算で必要なトラヒック情報の収集処理の負荷を軽減することができる。

本発明は、前記トラヒック情報収集部は、接続される１台のルータからトラヒック量の通知を受けることを特徴とする。

この分散管理型は、トラヒック情報が分散されるため、部分的な障害に強いという利点がある。

本発明は、前記トラヒック情報収集部は、任意のルータからトラヒック量の通知を受けることを特徴とする。

この集中管理型は、トラヒック情報が一ヶ所にまとまるため、ネットワークの管理者にとって管理がしやすい（同期が取り易い）という利点がある。

本発明により、通知するトラヒック量に制限を設けることで、ＣＳＰＦ計算で必要なトラヒック情報の収集処理の負荷を軽減することができる。

以下に、本発明が適用されるトラヒック通信システムの一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。まず、本実施形態のトラヒック通信システムの構成について、図１から図３を参照して説明する。

まず、本実施形態によるトラヒック通信システムのネットワーク構造について説明する。図１は、回線交換ネットワークＮＷ２にパケットネットワークＮＷ３が収容されているネットワークの概念図である。

まず、下位レイヤのネットワークである回線交換ネットワークＮＷ２は、下位レイヤのパケット（波長やＴＤＭのデータ）を中継する交換機であるスイッチが、物理リンク（下位リンク）によって互いに接続されることによって構成される。下位レイヤとしてはＴＤＭやＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）ネットワークを対象とする。

次に、上位レイヤのネットワークであるパケットネットワークＮＷ３は、上位レイヤのパケットを中継する交換機であるルータが、論理パス（上位パス）によってパケットを通信するネットワーク形態である。上位レイヤとしては、ＩＰやイーサネット（登録商標）、またはＩＰのパケットにラベルをつけて転送するＭＰＬＳ（Multiprotocol Label Switching）のネットワークを対象とする。

そして、回線交換ネットワークＮＷ２とパケットネットワークＮＷ３とは、各構成要素である交換機が、互いに接続されている。具体的には、図１において、スイッチＳＷ１とルータＲ１、スイッチＳＷ２とルータＲ２、スイッチＳＷ３とルータＲ３、および、スイッチＳＷ４とルータＲ４が、互いに接続されている。各ルータは、各スイッチにデータを受け渡すことでパケットを転送する機能を持つ。このような上位ネットワークと下位ネットワークが連携するネットワークは、上位レイヤが下位レイヤに収容され、下位レイヤが上位レイヤヘ仮想トポロジを提供するネットワークともいえる。

さらに、各ルータと接続されるトラヒック情報処理装置１は、上位パスを流れるトラヒック量の計測結果を接続されるルータから取得し、回線交換ネットワークＮＷ２およびパケットネットワークＮＷ３の経路を計算する。そして、計算された経路をもとに、回線交換ネットワークＮＷ２のパス（下位パス）およびパケットネットワークＮＷ３の論理パス（上位パス）が、決定される。これにより、トラヒック情報処理装置１は、例えば、一部の下位リンクにトラヒックが集中することで輻輳が発生した場合、その下位リンクを回避するような経路を計算し、その経路に基づいたパスをトラヒックの転送に使用する。よって、輻輳を回避し、安定したネットワークの運営ができる。

なお、トラヒック情報処理装置１は、経路を計算する際には、パケットネットワークＮＷ３の任意の上位パス上を流れるトラヒック量を、方向別に（行きと帰りとを別々に）取得する必要がある。換言すると、上位パス上を流れるトラヒック量を方向別に示した表であるトラヒックマトリックス（図３参照）の値を網羅する必要がある。しかし、トラヒックマトリックスの大きさは、ルータ数の２乗に比例するので、全てのルータのトラヒック量を実測することは、負荷が大きすぎ、容易ではない。そこで、本実施形態は、トラヒックマトリックスの値のうち、重要な上位パスの値については実測値を使い、重要ではない上位パスの値については推測値を算出することとする。これにより、トラヒックマトリックスの作成処理の処理量を低減することが出来る。

図２は、図１のトラヒック情報処理装置１のブロック図である。なお、トラヒック情報処理装置１は、演算処理を行う際に用いられる記憶手段としてのメモリと、前記演算処理を行う演算処理装置とを少なくとも備えるコンピュータとして構成される。なお、メモリは、ＲＡＭ（Random Access Memory）などにより構成される。演算処理は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）によって構成される演算処理装置が、メモリ上のプログラムを実行することで、実現される。

まず、トラヒック情報処理装置１は、トラヒックマトリックスを作成するために、収集または推測されたトラヒック情報を、トラヒックマトリックスとして管理するトラヒック情報記憶部１０と、上位レイヤのパスを流れるトラヒックに関する情報を格納するトラヒック情報収集部１１と、収集しなかったトラヒック情報を推測するトラヒック情報推測部１２と、を含めて構成される。

次に、トラヒック情報処理装置１は、トラヒックマトリックスから経路を算出するために、上位レイヤのパス情報、ならびに、下位レイヤのパス情報およびリンク情報を格納するパス情報記憶部２０と、上位および下位レイヤのトポロジ情報、リンクコスト（ネットワーク内のリンクにコストをつけるための情報）、残余帯域情報を格納する経路記憶部２１と、トラヒックマトリックスからネットワークの経路を計算する経路計算部２２と、をさらに含めて構成される。

さらに、トラヒック情報処理装置１は、外部の装置と通信するために、例えば、パス確立やパス解除の命令などの外部の装置を制御する信号を送信する外部装置制御部４０と、外部の装置に経路を送信する経路情報制御部４１と、をさらに含めて構成される。

そして、トラヒック情報処理装置１は、収集するトラヒック情報を一部に限定するために、グループ情報の管理を行うグループ情報記憶部３０と、パス情報記憶部２０とグループ情報記憶部３０の情報からグループ情報を作成するグループ情報作成部３１と、をさらに含めて構成される。つまり、トラヒック情報処理装置１は、ネットワーク内にグループが複数存在する場合に、対象となるグループのみの経路計算に必要な情報を収集し、その情報をもとに、同じグループに属するルータ間のみでパス設計を行うための経路計算を行う。

よって、グループ情報は、例えば、ユーザ情報（同じ会社や学校などのユーザの属性情報）、ルータの位置情報（近くのルータ同士を集めた地域、ホップ数などのネットワークトポロジによってルータ間の距離が規定されるようなネットワーク上の位置情報）、ある特定のルータからの利用可能帯域状況などであり、これらのグループ情報をもとに、グループが特定される。つまり、グループ情報は、パケットネットワークＮＷ３上の全ての上位パスから、トラヒック情報を取得する一部の上位パスを限定するためグループを特定するための、あらゆる属性情報である。

次に、本実施形態のトラヒック情報記憶部１０が管理するトラヒックマトリクスについて、図３を用いて説明する。トラヒックマトリクスとは、上位レイヤのルータ同士で交換されるトラヒック量の情報のことである。図３の例では、表の横軸は上位パスの始点ルータ、縦軸は上位パスの終点ルータを表している。例えば、ルータＲ１とルータＲ２との間の上位パスについて、ルータＲ１からルータＲ２へのトラヒック量“５０”と、ルータＲ２からルータＲ１へのトラヒック量“４０”との組で、表される。つまり、方向別に（行きと帰りとを別々に）トラヒック量が定義される。

以上、トラヒック通信システムの構成について、説明した。次に、本実施形態のトラヒック通信システムの動作について、図１から図３を参照しつつ、図４から図７に沿って説明する。

図４は、本発明の実施形態によるトラヒックマトリクスを作成する処理を説明するためのフローチャートである。このフローチャートは、マルチレイヤネットワーク内の一部の交流トラヒック情報だけを収集した後に、残りの情報を推測してＣＳＰＦ計算に必要なネットワーク全体のトラヒックマトリクスを作成することを特徴とする。

まず、トラヒック情報処理装置１は、トラヒック情報の収集対象となるルータに、トリガを設定する（Ｓ１）。このトリガは、各ルータが、自装置を端点とする上位パスのトラヒック情報を、通知する契機（タイミング）および通知する内容を規定するものである。

次に、各ルータは、Ｓ１のトリガによって規定された通知契機により、トラヒック情報処理装置１に、トラヒック情報を通知する（Ｓ２）。このように、各ルータには、トラヒック情報を通知する契機が設定されているので、トラヒック情報処理装置１は、所定の時刻において、全てのルータからのトラヒック情報の通知を受けずに済み、処理量（ＣＰＵ使用率、メッセージの伝送に使用されるネットワーク帯域）が低減される。

なお、各ルータは、Ｓ２において通知するトラヒック情報を、自装置を端点とする全ての上位パスのトラヒック情報ではなく、予め設定された条件を満たす一部の通知内容に限定する。これにより、トラヒック情報処理装置１は、全てのトラヒック情報を処理する必要がなくなるため、処理量（ＣＰＵ使用率、メッセージの伝送に使用されるネットワーク帯域）が低減される。

そして、トラヒック情報処理装置１は、収集したトラヒック情報からトラヒックマトリックスを作成する（Ｓ３）。Ｓ１およびＳ２において、収集されるトラヒック情報は一部に限定されているので、収集されなかったトラヒック情報、つまり、推測すべきトラヒック情報が、どの上位パスのものかが判明する。

さらに、トラヒック情報処理装置１は、トラヒックマトリックスの未収集部分を推測する（Ｓ４）。これにより、トラヒックマトリックスは、収集された一部のトラヒック情報および推測された残りのトラヒック情報により、全て値が入力される。

そして、トラヒック情報処理装置１は、作成したトラヒックマトリックスからＣＳＰＦ計算により、経路を計算する（Ｓ５）。経路の計算方法は、例えば、ダイクストラ法が挙げられる。さらに、トラヒック情報処理装置１は、計算した経路を、各ルータに配布する（Ｓ６）。

以上、本実施形態のトラヒック通信システムの動作の概要について、説明した。ここで、トリガの設定処理（Ｓ１）の具体的な一例を、図５に沿って説明する。つまり、トリガの種別によって、Ｓ１１からＳ１２のいずれかが、実行される。

トラヒック情報処理装置１は、管理者の運営方針に従って、様々な種別のトリガを、各ルータに設定する。例えば、トラヒック情報処理装置１は、周期的にトラヒック情報を通知するトリガを、各ルータに設定する（Ｓ１１）。これにより、管理が楽に行えるという利点がある。または、トラヒック情報処理装置１は、トラヒックの変化量が所定の閾値を超えたときに、トラヒック情報を通知するトリガを設定する（Ｓ１２）。これにより、輻輳の発生などの必要な時だけ情報を収集することになり、無駄がないという利点がある。

さらに別の一例として、トラヒック情報処理装置１は、所定のルータが所定の上位パスを介して受信したトラヒック量について、所定の閾値を下回ったときに（換言すると、トラヒック品質がある程度劣化したときに）、トラヒック情報を通知するトリガを設定してもよい。または、トラヒック情報処理装置１は、受信したトラヒック量が所定の閾値を下回ったルータの数が所定数以上になった際に（換言すると、トラヒック品質がある程度劣化したユーザが所定の割合以上になった際に）、トラヒック情報を通知するトリガを設定してもよい。または、トラヒック情報処理装置１は、今すぐにトラヒック情報を通知する指示を、トリガとしてルータに通知してもよい。

次に、トラヒック情報の通知処理（Ｓ２）の具体的な一例を、図６に沿って説明する。トラヒック情報処理装置１は、管理者の運営方針に従って、様々な種別の通知処理を、各ルータに設定する。以下、通知処理の一例を列挙する。つまり、所定のトラヒック情報が通知内容として選択されるかどうかの判定（通知判定）によって、Ｓ２１からＳ２５のいずれかが、実行される。

例えば、トラヒック情報処理装置１は、トラヒックの変化量が大きい（つまり、予め決めた閾値以上に増減した）上位パスのトラヒック情報を通知する（Ｓ２１）。これにより、経路の再計算が必要な部分の情報収集や経路計算を、高精度に行うことが出来るという利点がある。

次に、トラヒック情報処理装置１は、光パスや下位レイヤリンクなどのホップ数が大きい上位パスのトラヒック情報を通知する（Ｓ２２）。これにより、所定の上位パスについて、ネットワーク資源を多く使用しているホップ数が多いルート（通り道）から、ネットワーク資源が少なくて済むホップ数が少ないルート（通り道）に切り替えることを、他のパスよりも優先的に促進する。よって、ネットワーク資源全体の使用効率を向上させるという利点がある。

そして、トラヒック情報処理装置１は、混雑している下位リンクを使用する上位パスのトラヒック情報を通知する（Ｓ２３）。これにより、少しのトラヒック変化で上位パスが追加され易いため、これらの上位パスの情報を収集することで、より帯域利用効率のよい（または、障害に強い）トポロジを作成することが出来る。具体的には、光ネットワーク網には複数本の光ファイバが束ねて敷設されている下位リンクがあり、このような下位リンクばかりを経路に設定してしまうと、この下位リンクの障害時に非常に多くの通信が中断してしまう。そのため、混雑している下位リンクについて、上位レイヤと下位レイヤとを相互に考慮しながら経路計算することで、上位レイヤのパスが、下位（物理）レイヤの特定のリンクに集中せず互いに重ならない経路を通過するようにすることができる。

ここで、“下位リンクを使用する上位パス”の概念を、図１を用いて説明する。図１には、パケットネットワークＮＷ３上に、１つの上位パスＰ１４が示されている。この上位パスＰ１４は、ルータＲ１とルータＲ４とを端点とするパスであり、ルータＲ３を経由している。そして、図１は、回線交換ネットワークＮＷ２上に、符号の付された２つの下位リンクＬ１３、Ｌ３４が示されている。下位リンクＬ１３は、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ３とを接続し、下位リンクＬ３４は、スイッチＳＷ３とスイッチＳＷ４とを接続する。上位パスＰ１４のルート（通り道）は、回線交換ネットワークＮＷ２上では、ＳＷ１、ＳＷ３、ＳＷ４の順となる。そして、通り道となる３つのスイッチ（ＳＷ１、ＳＷ３、ＳＷ４）は、２つの下位リンク（Ｌ１３、Ｌ３４）によって、接続されている。つまり、上位パスＰ１４は、２つの下位リンク（Ｌ１３、Ｌ３４）を使用する。

さらに、トラヒック情報処理装置１は、予め分けた所定のグループに属する上位パスのトラヒック情報を通知する（Ｓ２４）。これにより、管理者は、個々の上位パスを逐一指定する必要がなくなるので、管理がしやすくなる。

そして、トラヒック情報処理装置１は、転送されるトラヒックの多い（ある閾値以上の）上位パスのトラヒック情報を通知する（Ｓ２５）。トラヒックが予め決めた閾値以上に増減した上位パスのみを選択する場合には、帯域を多く必要とするトラヒックを優先に経路の設定が出来る為、帯域利用効率のよいトポロジを作成することが出来る、という利点がある。

さらに、トラヒック情報の推測処理（Ｓ４）の具体的な一例を、図７に沿って説明する。トラヒック情報処理装置１は、管理者の運営方針に従って、様々な種別の推測処理を、活用する。以下、推測処理の一例を列挙する。つまり、推測処理の種別によって、Ｓ３１からＳ３３のいずれかが、実行される。

まず、トラヒック情報処理装置１は、推測対象の上位パス以外の上位パスのトラヒック情報をもとに推測する（Ｓ３１）。この推測方法は、例えば、収集した情報をサンプルとしてその合計値或いは平均値などの統計情報と直前まで使用していたトラヒック情報の対応する部分の合計値或いは平均値などの統計情報とを比較してその倍率から推測する方法である。これにより、保持しておくべき情報や必要な情報が少なくて済むという利点がある。

次に、トラヒック情報処理装置１は、推測対象の上位パスの過去のトラヒック情報をもとに推測する（Ｓ３２）。この推測方法は、例えば、過去の情報を基にして統計を取り、対象としている時間帯における対象としている上位パスのトラヒック量を推測する方法である。これにより、これまでの情報の統計から推測するので正確さがある、という利点がある。

そして、トラヒック情報処理装置１は、推測対象の上位パスの前回のトラヒック情報と同じ値として推測する（Ｓ３３）。これにより、複雑な計算や保持しておくべき情報が必要ないという利点がある。

以上、トラヒック情報の推測処理を３つ例示した。これら３つの推測処理を適用した具体例を、図８に示す。図８は、縦軸がトラヒック情報の取得時刻、横軸がトラヒック情報の対象となる上位パスとなり、各セルの値が、実測値（括弧なしの数字）または推測値（括弧ありの数字）となる。

Ｓ３１では、時刻Ｔ３におけるＰ２のトラヒック量を、１５と推測している。これは、Ｐ１のトラヒック量をもとに推測されたものである。つまり、Ｐ１は、Ｔ１からＴ３まで比例して増加しているので、Ｐ２のトラヒック量も、Ｔ１からＴ３まで比例して増加していると推測し、１５と推測する。

Ｓ３２では、時刻Ｔ３におけるＰ３のトラヒック量を、２０と推測している。これは、Ｐ３の過去のトラヒック量をもとに推測されたものである。つまり、Ｐ３のトラヒック量は、Ｔ１からＴ２まで同じ値なので、Ｐ３のＴ３におけるトラヒック量も、同じ値の２０と推測する。

Ｓ３３では、時刻Ｔ３におけるＰ４のトラヒック量を、６０と推測している。これは、Ｐ４の直前の（つまり、時刻Ｔ２の）トラヒック量を、そのままＴ３におけるトラヒック量として推測するものである。

以上説明した本発明は、以下のようにその趣旨を逸脱しない範囲で広く変形実施することができる。

例えば、トラヒック情報処理装置１が実行するプログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、前記プログラムは、上述した処理の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前記した処理を別の装置に既に記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

また、図１に示す前記一実施形態の構成は、特定のトラヒック情報処理装置１が、複数台のルータからのトラヒック情報を集中的に管理する集中管理型である。この集中管理型は、トラヒック情報が一ヶ所にまとまるため、ネットワークの管理者にとって管理がしやすい（同期が取り易い）という利点がある。

そこで、図１の代わりに、図９に示すような特定のトラヒック情報処理装置１が、特定のルータからのトラヒック情報を分散的に管理する、つまり、各ルータ間でトラヒック情報をやり取りする分散管理型を用いてもよい。この方式は、各トラヒック情報処理装置１が、ネットワーク内の各ルータに付属して各ルータを管理および制御する。これにより、トラヒック情報が一ヶ所に集中せずに分散するため、１台のトラヒック情報処理装置１の故障などによる障害に対して強い構成となる。

以上述べた集中管理型または分散管理型のいずれの方式を使用する場合においても、本実施形態が示した一部のトラヒック情報を収集する方式により、全てのトラヒック情報を収集するためのフルメッシュのパスを張ることなく、大規模ネットワークに対するスケーラビリティを向上させる効果を得る。まず、集中管理型の場合、カウンタを用いる場合にはルータ数に比例してカウンタが必要、またフルメッシュにパスを張る場合にはルータの二乗に比例してパスが必要となり、どちらの場合でも交流トラヒック情報の収集に伴うルータとサーバ間のメッセージ量も増えるなど大規模ネットワークに対するスケーラビリティがよくない、という問題を解決する。次に、分散管理型では、情報収集を行うことが出来る高機能なルータが必要、そして複数のルータが同時に情報を管理するために同期をとるのが難しい、またＩ−ＢＧＰにおいてはフルメッシュにパスを張る必要がありスケーラビリティがよくない、などの問題を解決する。

さらに、図１および図９では、レイヤごとに交換機およびトラヒック情報処理装置１を、別々の装置として図示したが、これはあくまで一例であり、レイヤを跨って互いに接続されている装置（ＳＷ１とＲ１など）を、１つの筐体内に収容するような交換機として、構成してもよい。さらに、交換機とトラヒック情報処理装置１とを、１つの筐体内に収容するように装置を構成してもよい。

本発明の一実施形態に関する回線交換ネットワークにパケットネットワークが収容されているネットワークの概念図である。 本発明の一実施形態に関するトラヒック情報処理装置のブロック図である。 本発明の一実施形態に関するトラヒック情報記憶部が管理するトラヒックマトリクスの図である。 本発明の一実施形態に関するトラヒックマトリクスを作成する処理のフローチャートである。 本発明の一実施形態に関するトリガの設定処理のフローチャートである。 本発明の一実施形態に関するトラヒック情報の通知処理のフローチャートである。 本発明の一実施形態に関するトラヒック情報の推測処理のフローチャートである。 本発明の一実施形態に関するトラヒック情報の推測処理の説明図である。 本発明の一実施形態に関する回線交換ネットワークにパケットネットワークが収容されているネットワークの概念図である。

符号の説明

ＮＷ２ 回線交換ネットワーク
ＮＷ３ パケットネットワーク
Ｒ ルータ
ＳＷ スイッチ
１ トラヒック情報処理装置
１０ トラヒック情報記憶部
１１ トラヒック情報収集部
１２ トラヒック情報推測部

Claims (16)

1. 上位レイヤネットワークのルータと、下位レイヤネットワークのスイッチとが連携してデータを通信するマルチレイヤネットワークにおいて、トラヒック情報処理装置が、前記任意のルータ間を流れるトラヒック量から構成されるトラヒックマトリックスを作成するトラヒック情報処理方法であって、前記トラヒック情報処理装置が、
   前記ルータ間を流れるトラヒック量の通知契機および通知内容を前記ルータに設定する手順と、前記通知契機および通知内容に従って、前記ルータから前記トラヒック量の通知を受信する手順と、
   前記通知されたトラヒック量以外の前記ルータ間を流れるトラヒック量を推測して、前記トラヒックマトリックスを作成して記憶手段に記憶する手順と、
   を実行することを特徴とするトラヒック情報処理方法。
2. 前記通知契機は、所定のルータが受信したトラヒック量の変化量が、所定の閾値よりも大きい場合に、前記トラヒック量を通知する契機とすることを特徴とする請求項１に記載のトラヒック情報処理方法。
3. 前記通知契機は、周期的に設定された通知時刻を、前記トラヒック量を通知する契機とすることを特徴とする請求項１に記載のトラヒック情報処理方法。
4. 前記通知契機は、受信したトラヒック量が所定の閾値を下回ったルータの数が所定数以上になった際に、前記トラヒック量を通知する契機とすることを特徴とする請求項１に記載のトラヒック情報処理方法。
5. 前記通知内容は、ホップ数が多いルータ間のトラヒック量を、通知するトラヒック量として選択することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のトラヒック情報処理方法。
6. 前記通知内容は、混雑しているスイッチ間のリンクを使用するルータ間のトラヒック量を、通知するトラヒック量として選択することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のトラヒック情報処理方法。
7. 前記通知内容は、所定の条件を満たすルータの集合として定義されるグループに属するルータ間のトラヒック量を、通知するトラヒック量として選択し、
   前記所定の条件は、ルータが所定の地域内に位置すること、同じ属性をもつユーザのルータであること、または、特定のルータからの利用可能帯域ごとに分類されたルータであること、のうち少なくとも１つの条件であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のトラヒック情報処理方法。
8. 前記通知内容は、受信したトラヒック量が所定の閾値を上回ったルータ間のトラヒック量を、通知するトラヒック量として選択することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のトラヒック情報処理方法。
9. 前記ルータ間を流れるトラヒック量を推測して、前記トラヒックマトリックスを作成する手順は、推測対象のルータ間以外のルータ間を流れるトラヒック量の時系列変化の規則性から、推測対象のルータ間のトラヒック量を推測することを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のトラヒック情報処理方法。
10. 前記ルータ間を流れるトラヒック量を推測して、前記トラヒックマトリックスを作成する手順は、推測対象のルータ間の過去のトラヒック量をもとに、前記ルータ間の現在のトラヒック量を推測することを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のトラヒック情報処理方法。
11. 前記ルータ間を流れるトラヒック量を推測して、前記トラヒックマトリックスを作成する手順は、推測対象のルータ間の前回のトラヒック量と同じ値を、前記ルータ間の現在のトラヒック量と推測することを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のトラヒック情報処理方法。
12. 前記トラヒック情報処理方法は、前記記憶されたトラヒックマトリックスから、前記上位レイヤネットワークおよび前記下位レイヤネットワークの経路を計算する手順をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載のトラヒック情報処理方法。
13. 請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載されたトラヒック情報処理方法をコンピュータに実行させるためのトラヒック情報処理プログラム。
14. 上位レイヤネットワークのルータと、下位レイヤネットワークのスイッチとが連携してデータを通信するマルチレイヤネットワークにおいて、前記任意のルータ間を流れるトラヒック量から構成されるトラヒックマトリックスを作成するトラヒック情報処理装置であって、
    前記ルータ間を流れるトラヒック量の通知契機および通知内容を前記ルータに設定し、前記通知契機および前記通知内容に従って、前記ルータから前記トラヒック量の通知を受信するトラヒック情報収集部と、
    前記通知されたトラヒック量以外の前記ルータ間を流れるトラヒック量を推測して、前記トラヒックマトリックスを作成するトラヒック情報推測部と、
    前記作成されたトラヒックマトリックスから、前記上位レイヤネットワークおよび前記下位レイヤネットワークの経路を計算する経路計算部と、
    を含めて構成されることを特徴とするトラヒック情報処理装置。
15. 前記トラヒック情報収集部は、接続される１台のルータからトラヒック量の通知を受けることを特徴とする請求項１４に記載のトラヒック情報処理装置。
16. 前記トラヒック情報収集部は、任意のルータからトラヒック量の通知を受けることを特徴とする請求項１４に記載のトラヒック情報処理装置。

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