(57)【要約】【課題】ネットワーク間接続装置については、データの中継をしていない状態でも、消費電力の抑止は行われておらず余剰な消費エネルギーが発生している。【解決手段】過去の通信量の情報をデータベースに保持することで、この情報を基に将来の通信量を予測し装置を最適な消費電力で動作させることで省電力化を行う。ネットワーク間接続装置１０１は、データ量を検出する検出部１０３、データの中継を行う中継処理部１０６、過去の通信量を保持するである過去情報データベース１０４、過去の通信量を基に電力消費を制御する省電力制御部１０３から構成される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の通信路から受信したパケットを第２の通信路に転送する中継装置において、
受信したパケットを解析して、転送先を決定する中継処理部と、受信したデータ量を検出する通信量検出部と、この通信量検出部が検出した単位時間当たりの検出量を複数日分保持するデータベースと、このデータベースに蓄積された複数の時間帯の単位時間当たりの検出量テーブルに基づいて、前記中継処理部のシステムクロック周波数を制御する省電力制御部とからなることを特徴とする中継装置。
【請求項２】
請求項１に記載の中継装置であって、
前記データベースは、さらに単位時間当たりの補正テーブルを保持し、
前記省電力制御部は、さらに前記補正テーブルに基づいて、前記中継処理部のシステムクロック周波数を制御することを特徴とする中継装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の中継装置であって、
前記データベースは、前記通信量検出部が検出した単位時間当たりの検出量を週日と休日とを分けて保持し、
前記省電力制御部は、休日には休日用の検出量テーブルに基づいて、週日には週日用の検出量テーブルに基づいて、前記中継処理部のシステムクロック周波数を制御することを特徴とする中継装置。
【請求項４】
受信したパケットを解析して、転送先を決定する中継処理部と、受信したデータ量を検出する通信量検出部と、予め演算したプロファイルに基づいて、前記中継処理部のシステムクロック周波数を制御する省電力制御部とからなる中継装置であって、
前記省電力制御部は、前記通信量検出部が検出したデータ量が、前記予め演算したプロファイルより低い閾値を一定期間下回ったとき、さらに前記システムクロック周波数を落とすことを特徴とする中継装置。
【請求項５】
請求項４に記載の中継装置であって、
前記省電力制御部は、前記システムクロックをさらに落として期間において、前記通信量検出部が検出したデータ量が、前記閾値を上回ったとき、直ちに前記予め演算したプロファイルに基づいて、前記中継処理部のシステムクロック周波数を制御することを特徴とする中継装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は中継装置に係り、省電力化に配慮した中継装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年地球温暖化現象が問題となっており、消費エネルギーを削減することが社会の急務となっている。これはコンピュータシステムにおいても共通課題であり、使用されていない状態では消費エネルギーを抑止する省電力機能を持ったパーソナルコンピュータなどが広く普及している。一方、ネットワーク間接続装置等の通信装置は、データを受信していない状態でも、消費電力の抑止は行われておらず余剰な消費エネルギーが発生している。
【０００３】
図１を参照して、消費電力を制御する方法を説明する。ここで、図１は省電力方法を説明する図である。また、図１（ａ）は平均通信量にあわせた省電力モードを説明する図である。図１（ｂ）は通信量の増減に応じた省電力モードを説明する図である。図１において、縦軸は通信量、横軸が時刻である。
【０００４】
図１（ａ）は、２つのモードからユーザが指定する省電力方法である。省電力モードで動作中に許容量を超える通信量が発生した場合には、中継処理部が処理をしきれなくなり、通信の即時応答性を損なってしまう。場合によっては通信が不通となる。また、省電力モードで動作中でも、さらに通信量が少ないと余剰な電力を消費してしまう。
【０００５】
図１（ｂ）は、特許文献１に記載された通信量を監視し通信量の増減に応じて消費電力を制御する省電力方法である。この方法でも通信量が増加した場合、その増加を検出し対応するまでにタイムラグがあり、即時応答性が損なわれているので、通信の即時応答性を損なってしまう。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−０８７２９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年インターネットの普及により、その利用者が増加している。これに伴い、ネットワーク上を流れるデータ量も増加している。ネットワーク間接続装置は、増加するデータ量を中継する為の性能向上に伴い消費電力が増加している。
【０００８】
ネットワーク間接続装置は、データを常に中継できる状態である必要がある。これは、中継できなかったデータが喪失してしまうことを防ぐ為である。喪失したデータは通信の種別によっては再送されないので宛先に届くことはない。その為に、中継をしていない状態の装置にも電力が供給され余剰な消費エネルギーが発生している。
【０００９】
特許文献１に記載された技術では、データの中継が行われていない状態が続くと低消費電力の状態となり、データの中継が始まると低消費電力から回復することにより、省電力化を図っている。この技術では、低消費電力の状態からデータ中継を検出して、その通信に対応した動作状態となるまでの間に、データの喪失を発生させてしまう問題がある。
【００１０】
本発明の目的は、通信装置の消費電力を効率的に抑止し、且つ通信データの喪失を限りなく少なくする通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した目的は、受信したパケットを解析して、転送先を決定する中継処理部と、受信したデータ量を検出する通信量検出部と、この通信量検出部が検出した単位時間当たりの検出量を複数日分保持するデータベースと、このデータベースに蓄積された複数の時間帯の単位時間当たりの検出量に基づいて、前記中継処理部のシステムクロック周波数を制御する省電力制御部とからなる中継装置により、達成できる。
【００１２】
また、受信したパケットを解析して、転送先を決定する中継処理部と、受信したデータ量を検出する通信量検出部と、予め演算したプロファイルに基づいて、中継処理部のシステムクロック周波数を制御する省電力制御部とからなり、省電力制御部は、通信量検出部が検出したデータ量が、予め演算したプロファイルより低い閾値を一定期間下回ったとき、さらにシステムクロック周波数を落とす中継装置により、達成できる。
【００１３】
これは、ネットワーク間接続装置の１日における通信量の増減曲線は、パターン化することができることによる。その為、過去の時刻ごと通信量の情報から今日の時刻ごと通信量を予測することが可能である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の中継装置装置によれば、効果的に省電力化を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下本発明の実施の形態について、実施例を用い図面を参照しながら説明する。なお、同一部位には同じ参照番号を振り、説明は繰り返さない。
まず、図２を参照して、消費電力を制御する方法を説明する。ここで、図２は省電力方法を説明する図である。
【００１６】
図２において、縦軸は通信量、横軸が時刻である。図２に示す省電力方法は、過去の通信量のデータを元に最適な消費電力を予想する方法である。図２において、許容通信量を与える電力は、過去ｍ日の通信量の時間変化に基づいて、いずれの日の大部分（９９.９％）の時刻の通信量を与える電力以上となるように、設定する。この方法では、過去データから通信の増加する時間帯を予測できる為に、通信の即時応答性を保ちつつ、最適な省電力制御が可能となる。なお、前もって通常よりも多くの通信が見込まれる時間帯は、最適値に補正値を加算する。
【００１７】
図３を参照して、ネットワーク間接続装置の構成を説明する。ここで、図３はネットワーク間接続装置のブロック図である。図３において、ネットワーク間接続装置１０１は、図示しない第１の通信ネットワークと第２の通信ネットワークとに接続されている。ネットワーク間接続装置１０１は、通信量検出部１０７と、中継処理部１０６と、省電力制御部１０３と、過去情報データベース１０４とから構成される。ネットワーク間接続装置１０１は、第１の通信ネットワークからのデータを第２の通信ネットワークに中継する。中継処理部１０６は、受信したパケットを解析し、図示しないルーティングテーブルを参照して、転送先を決定し、転送先の通信路に送出する。ネットワーク間接続装置１０１は、通信量検出部１０７にて通信データの通信量を検出し、過去情報データベース１０４に格納する。過去に格納した通信量のデータから該当時間帯の通信量を予測し、最適な消費電力で中継処理部１０６が動作するように、省電力制御部１０３でシステムクロック周波数を制御する。なお、ネットワーク間接続装置１０１は、電源１０５から電力供給を受けるが、電源１０５を内蔵しても良い。
なお、ネットワーク間接続装置は、ルータ、スイッチを含み、パケット転送装置または中継装置である。
【００１８】
図４を参照して、過去情報データベースに記録されたテーブルを説明する。ここで、図４は、過去情報データベースに記録されたテーブルを説明する図である。過去情報データベース１０４には、当日の単位時間ごとの通信量を記録する当日テーブル３０１、過去ｍ日の単位時間ごとの通信量を記録する過去テーブル３０２、過去テーブル３０２に記録されたデータを統計処理した統計テーブル３０３が記録されている。各テーブル３０１〜３０３は、１日を（ｎ＋１）分割した単位時間毎の値を保持する。また、過去テーブル３０２は、ユーザが前もって通常とは違い通信量がある時間帯で増加するとわかっているときに、通信の不通を防ぐ為の補正値（ｏｆｆｓｅｔ）も持つ。さらに、統計テーブル３０３は、算出基礎データとして、過去テーブル３０２から演算した各時間帯の平均値（ｘ_ｂａｒ）、標準偏差（σ）、ｘ_ｂａｒ＋３σのデータを持つ。
【００１９】
３σは、正規分布を仮定して、ｘ_ｂａｒ±３σで母集団の９９.７％が入るとされる値である。この場合片側なので２σでも９８％程度入り、十分実用的である。また、正規分布でないなら、σの乗数を大きくしても良い。
【００２０】
ネットワーク間接続装置の省電力制御部１０３は、一日が終了すると、過去テーブル３０２のｍ日前の通信量データの上に（ｍ−１）日前のデータを上書きし、当日テーブル３０１の値を１日前の通信量データの上に上書きする。省電力制御部１０３は、過去テーブル３０２の補正値レコードをクリアし、単位時間ごとの統計値を演算して、統計テーブル３０３を更新する。
ネットワーク間接続装置の省電力制御部１０３は、当日の該当時間帯の許容通信量が、最適値（ｘ_ｂａｒ＋３σ＋ｏｆｆｓｅｔ）となるようシステムクロック周波数を制御する。省電力制御部１０３は、また、通信量検出部１０７が検出した通信データ量が許容値を超えたとき、許容値を再演算する。省電力制御部１０３は、さらに、再演算した許容値を使っているとき、通信量検出部１０７が検出した通信データ量が最適値未満となったとき、許容値を最適値とする。
【００２１】
本実施例において、ｎ＝９５であり、このとき時間の刻みは１５分である。しかし、ｎはこれに限らずｎ＝２８７でもよく、このとき時間の刻みは５分である。また、ｍ＝２８であるがｍ＝５６でもよい。ここで、ｍは７の倍数であることが望ましい。これは休日と出勤日の比を一定とするためである。また、過去テーブル３０２と統計テーブル３０３は、出勤日用と休日用の２式を備えて管理すると、さらに好ましい。これは、データのバラツキが少なくなるためである。
【００２２】
図５ないし図７を参照して、非定常時の許容値の変化を説明する。ここで、図５は検出値が最適値を上回ったあと、復旧したときの、許容値の変化を説明する図である。図６は検出値が最適値適用閾値を下回ったときの、許容値の変化を説明する図である。図７は図６の状態から最適値適用閾値を上回ったときの、許容値の変化を説明する図である。
【００２３】
図５において、許容値を過去の通信量のデータに基づく最適値として動作させている状態にて、許容値を上回る通信量を検出した場合の動作を説明する。図５（ａ）において、検出値が許容値を上回ったとき、省電力制御部１０３は、検出値と過去データから許容値の再計算を直ちに行い、許容値を検出値＋σとして図５（ｂ）に示すように許容値を増加させる。その後、ｘカウント未満で検出値が最適値を下回ると、省電力制御部１０３は、許容値を最適値に戻して、動作する。動作の処理フローは、追って図１０、図１１を参照して説明する。
【００２４】
図６において、許容値を過去の通信量のデータに基づく最適値として動作させている状態にて、閾値（最適値での動作を継続させるかの境界値）を下回る通信量の検出が連続した場合の動作を説明する。図６（ａ）において、検出値が閾値（ここではｘ_ｂａｒとする）を連続して１分（ｘカウント）下回ったとき、省電力制御部１０３は、検出値から許容値の再計算を直ちに行い、図６（ｂ）に示すように許容値を減少させる。なお、閾値はｘ_ｂａｒに限らず、（ｘ_ｂａｒ−σ）等でも良く、下回りの連続時間も１分に限らず、５分程度でも良い。
【００２５】
図７において、閾値を連続で下回り、検出値を基に許容値を設定して動作している状態にて、許容値を上回る通信量を検出した場合の動作を説明する。図７（ａ）において、検出値が許容値を上回ったとき、省電力制御部１０３は、図６（ｂ）に示すように、許容値を直ちに最適値に戻す。
【００２６】
図８ないし図１１を参照し、ネットワーク間接続装置の処理フローを説明する。ここで、図８はネットワーク間接続装置の全体フローチャートである。図９は初期学習処理を説明するフローチャートである。図１０は省電力制御部の予測モードでの処理を説明するフローチャートである。図１１は省電力制御部の自動モードでの処理を説明するフローチャートである。なお、図８において、太枠のステップは、別のフローチャートに詳細を記載している。
【００２７】
図８において、ネットワーク間接続装置１０１の通信量検出部１０７は、まず初期学習処理として一定期間（ｍ日間）通信量の情報を採取する（Ｓ７０１）。ネットワーク間接続装置１０１の省電力制御部１０３は、次に各カウンタ、各フラグを初期化する（Ｓ７０２）。各フラグ、各カウンタの機能は、以下の通りである。なお、各フラグ、各カウンタは、図３に図示されていないが、省電力制御部１０３のレジスタで実現される。
【００２８】
管理モードフラグは、ネットワーク間接続装置が過去データに基づく最適値にて動作（予測モード）するか、または検出した通信量に応じて消費電力の設定値を算出（自動モード）するかのモードの制御に用いる。
【００２９】
データ保存フラグは、当日の単位時間毎データを過去テーブル３０２に保存するかの判断に用いるフラグである。データ保存フラグがＯＮの場合は、過去テーブル３０２に保存し、データ保存フラグがＯＦＦの場合は過去テーブル３０２へは保存しない。データ保存フラグは、管理モードフラグがＯＦＦになるとステップ７０６にてＯＦＦとする。ＯＮ／ＯＦＦの値は日が変わるとステップ７０２にてリセット（ＯＮ）される。
【００３０】
単位時間カウンタは、１日を（ｎ＋１）分割した何番目の単位時間の区間かを示す。単位時間カウンタは、１日を（ｎ+１）分割した時間ごとにカウントアップする。
【００３１】
管理外カウンタは、過去データに基づく最適値（予測モード）を許容値として動作中に、さらに低い値または最適値より高い値を許容値とするモード（自動モード）への切り替えに用いる。過去データに基づく最適値にて動作中に過去データに基づく最適値での動作を継続するかの閾値を下回った場合にカウントアップされる。閾値を上回った場合、もしくは日が変わるとリセット（０クリア）される。管理外カウントがｘとなったら過去データに基づく最適値での動作から検出した通信量に応じて消費電力の設定値を算出するモードに切替わる。
【００３２】
管理内カウンタは、検出した通信量に応じて消費電力の設定値を算出するモード（自動モード）にて動作中に過去データに基づく最適値での動作モードへの切り替えに用いる。検出した通信量に応じて消費電力の設定値を算出するモードにて動作中に過去データに基づく最適値での動作を継続する（切戻す）かの閾値を上回った場合にカウントアップする。管理内カウンタがｙとなると過去データに基づく最適値での動作モード（予測モード）に切戻る。
【００３３】
ネットワーク間接続装置は、管理モードフラグの状態を参照し処理を分岐する（Ｓ７０３）。
具体的には、管理モードフラグ＝ＯＮの場合、ネットワーク間接続装置は、過去データに基づく最適値での動作モード（予測モード）と判断し処理を実施する（Ｓ７０４）。詳細フローは図１０に示す。
管理モードフラグ＝ＯＦＦの場合、ネットワーク間接続装置は、検出した通信量に応じて消費電力の設定値を算出するモード（自動モード）にて動作と判断し、処理を実施する（Ｓ７０５）。詳細フローは図１１に示す。管理モードフラグ＝ＯＦＦの場合にはデータ保存フラグをＯＦＦにする（Ｓ７０６）。すなわち、データ保存フラグがＯＦＦの場合は単位時間毎過去データには当日の情報を保存しない。
【００３４】
ステップ７０４またはステップ７０６の処理後、ネットワーク間接続装置は、単位時間カウンタをインクリメントし（Ｓ７０７）、当日テーブル３０１を更新する（Ｓ７０８）。ネットワーク間接続装置は、単位時間カウンタを確認し“ｎ”より小さければステップ７０３の処理へ戻る（Ｓ７０９）。ステップ７０９で単位時間カウンタが”ｎ”以上であれば、ネットワーク間接続装置は、データ保存フラグの判定を実施する（Ｓ７１０）。データ保存フラグがＯＮの場合は、過去テーブル３０２から最も古い日のデータを削除し、当日の単位時間毎データを保存する（Ｓ７１１）。ネットワーク間接続装置は、当日テーブル３０１をリセットし（Ｓ７１２）、統計テーブル７１３のデータを演算し、ステップ７０２の処理に戻る。ステップ７１０で、データ保存フラグがＯＦＦの場合は、ネットワーク間接続装置は、過去テーブル３０２へのデータ保存は実施せずに、ステップ７１２の処理に遷移する。
なお、ステップ７０６をスキップして、自動モードで動作した時間を含む当日データを過去テーブル３０２に書き込んでも良い。１日を（ｎ＋１）分割した間隔時間のタイマ（単位時間カウンタ）は、ステップ７０３で起動し、ステップ７０９がＹＥＳでリセットされるが図示の簡便のためステップの記載を省いた。
【００３５】
図９は、図８のステップ７０１に示す初期学習期間の処理フローである。ネットワーク間接続装置は、初期学習期間、消費電力の制御は行わずに通常消費電力での動作を行う（Ｓ８０１）。１日を（ｎ＋１）分割した時間毎に通信量を採取し保存する（Ｓ８０２）。通信量の採取は、図３の通信量検出部１０７にて実施する。ステップ８０２をｍ日間行う（Ｓ８０３）。
【００３６】
図１０は、図８のステップ７０４に示す予測モード時の処理フローである。省電力制御部１０３は、最初に通信量検出部１０７から通信量を検出する（Ｓ９０１）。省電力制御部１０３は、検出した値（通信量）を当日テーブル３０１の該当時間部に保存する（Ｓ９０２）。省電力制御部１０３は、過去テーブル３０２から当該時間帯の消費電力の最適値を取得する（Ｓ９０３）。この際に、ユーザが前もって補正値を設定していた場合は、補正値を加算して最適値を算出する。補正値は予め、ある時間帯において通常より通信量が多くなることが分かっている際に利用する。省電力制御部１０３は、検出値と過去データを基にした最適値とを比較する（Ｓ９０４）。検出値が過去データを基にした最適値を上回った場合、省電力制御部１０３は、許容値に（検出値＋σ）をセットし（Ｓ９０５）、管理外カウンタをインクリメントする（Ｓ９１３）。その後、省電力制御部１０３は、管理外カウンタがｘ以上か確認する（Ｓ９１４）。管理外カウンタがｘ未満の場合は、省電力制御部１０３は、ステップ９１９に遷移する。ステップ９１４で、管理外カウンタがｘ以上の場合、省電力制御部１０３は、管理モードフラグをＯＦＦとし（Ｓ９１５）する。次に省電力制御部１０３は、管理外カウンタを０クリアし（Ｓ９１７）、許容値を検出値＋σとする（Ｓ９１８）。その後、省電力制御部１０３は、中継処理部１０６に許容値に相当するシステムクロック周波数を供給する（Ｓ９１９）。なお、ステップ９１５で管理モードをＯＦＦとしたので、次の処理は自動モードでの動作となる。
【００３７】
ステップ９０４にて検出値が最適値以下であった場合、省電力制御部１０３は、検出値と過去データに基づく最適値での動作を継続するかの閾値と比較する（Ｓ９０９）。その結果閾値を検出値が上回った場合、省電力制御部１０３は、管理外カウンタを０クリアする（Ｓ９１０）。省電力制御部１０３は、許容値に最適値をセットして（Ｓ９１２）、ステップ９１９に遷移する。なお、ここで、ステップ９０９では、閾値を当該時間帯の過去平均値から標準偏差を減算した値（ｘ_ｂａｒ−σ）としている。
【００３８】
ステップ９０９で、逆に検出値が閾値を下回った場合は、省電力制御部１０３は、許容値に最適値をセットし（Ｓ９１１）、ステップ９１３に遷移する。なお、ステップ９１９で中継処理部１０６に供給するシステムクロック周波数は、ステップ９１２またはステップ９１８でセットされた許容値に基づいて定める。
【００３９】
図１１は、図８のステップ７０５に示す自動モードの処理フローである。最初に、省電力制御部１０３は、通信量検出部１０７から通信量（検出値）を取得する（Ｓ６０１）。次に、省電力制御部１０３は、検出値が最適値以上であるかまたは閾値（ｘ_ｂａｒ−σ）以下であるか判定する（Ｓ６０２）。ＮＯであれば、省電力制御部１０３は、切り戻し判定用の管理内カウンタをインクリメントする（Ｓ６０３）。管理内カウンタをインクリメント後に、省電力制御部１０３は、管理内カウンタを確認する（Ｓ６０４）。ｙ以上であれば（ＹＥＳ）、省電力制御部１０３は、管理モードフラグをＯＮにする（Ｓ６０５）。次に管理内カウンタをリセット（０クリア）し（Ｓ６０６Ａ）、許容値に最適値（または最適値＋補正値）をセットして（Ｓ６０６Ｂ）、ステップ６１０に遷移する。ここで管理モードフラグがＯＮなので、これ以降予想モードで動作する。なお、ステップ６０４でＮＯならばステップ６０８に遷移する。
【００４０】
ステップ６０２で、ＹＥＳならば、省電力制御部１０３は、管理内カウンタを０クリアする（Ｓ６０７）。省電力制御部１０３は、過去テーブル３０２から該当時間帯のσを取得し（Ｓ６０８）、検出値＋σ＋補正値を許容値とする（Ｓ６０９）。省電力制御部１０３は、中継処理部１０６に許容値に相当するシステムクロック周波数を供給し（Ｓ６１０）、終了する。
【００４１】
上述したネットワーク間接続装置を企業内ネットワークに用いることにより、企業の電力消費量を節約することができる。企業では営業日は始業時間とともに、通信量が増加していき、終業時間になると通信量は減少していく。その為、通信量の遷移はある程度パターン化される為、将来の通信量の予測がし易く効率的は省電力化が行える。
【００４２】
本実施例の省電力化ネットワーク間接続装置によれば、効果的に省電力化しつつ通信への影響も最小限に抑える効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】省電力方法を説明する図である。
【図２】省電力方法を説明する図である。
【図３】ネットワーク間接続装置のブロック図である。
【図４】過去情報データベースに記録されたテーブルを説明する図である。
【図５】検出値が最適値を上回ったあと、復旧したときの、許容値の変化を説明する図である。
【図６】検出値が最適値適用閾値を下回ったときの、許容値の変化を説明する図である。
【図７】最適値適用閾値を上回ったときの、許容値の変化を説明する図である。
【図８】省電力制御部の全体フローチャートである。
【図９】初期学習処理を説明するフローチャートである。
【図１０】予測モードでの処理を説明するフローチャートである。
【図１１】自動モードでの処理を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００４４】
１０１…通信ネットワーク間接続装置、１０３…省電力制御部、１０４…過去情報データベース、１０５…電源、１０６…中継処理部、１０７…通信量検出部、３０１…当日テーブル、３０２…過去テーブル、３０３…統計テーブル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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