(57)【要約】【課題】目標性能として設定が容易な平均データ転送時間を用い、さらに測定が簡易なデータ転送要求発生率をパラメータとして、より正確な帯域設計が可能なＶＰＬの帯域設計方法を実現する。【解決手段】本発明では、Ｍ／Ｇ／ｍ／ＰＳモデルを拡張し、サブＬＡＮのアクセス回線競合を考慮した平均データ転送時間Ｔの算出式を求め、当該算出式を用いて平均データ転送時間Ｔを決定する。拠点ＬＡＮ及びサブＬＡＮのアクセス帯域の設計に際し、拠点ＬＡＮのアクセス帯域Ｃを変数として、目標とする平均データ転送時間Ｔ’に最も近い平均データ転送時間を規定する拠点ＬＡＮアクセス帯域Ｃを求める。次に、コスト関数Ｐを用いてコスト値ｎＰ（ｒ）＋Ｐ（Ｃ）が最小となるアクセス帯域Ｃ（ｒ）及びｒを決定する。【選択図】　　　図２
2004064322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｖｉｒｔｕａｌ　Ｐｒｉｖａｔｅ　Ｎｅｔｗｏｒｋ（ＶＰＮ）上の拠点ＬＡＮとｎ個（ｎは１以上の自然数）のサブＬＡＮとの間のデータ転送型通信における平均データ転送時間計算方法であって、
パラメータとして、サブＬＡＮの数をｎとし、拠点ＬＡＮと１つのサブＬＡＮとの間の通信の単位時間当たりのデータ転送要求発生率をλ［１／秒］とし、平均データサイズをｓ［ｂｉｔｓ］とし、拠点ＬＡＮのアクセス帯域をＣ［ｂｉｔ／秒］とし、サブＬＡＮのアクセス帯域をｒ［ｂｉｔ／秒］とした場合に、平均転送時間Ｔ（ｎ，λ，ｓ，Ｃ，ｒ）［秒］を以下の式で与えることを特徴とする平均データ転送時間計算方法。
【数１】
2004064322.tif 000006
ここで、
【数２】
2004064322.tif 000007
【請求項２】
拠点ＬＡＮとＶＰＮコア網とを拠点ＬＡＮアクセス回線を介して接続し、ＶＰＮコア網とｎ個（ｎは１以上の自然数）のサブＬＡＮとをサブＬＡＮアクセス回線を介して接続したＶＰＮの拠点ＬＡＮアクセス回線の帯域設計方法であって、
パラメータとして、目標データ転送時間Ｔ′、サブＬＡＮの数ｎ、拠点ＬＡＮと１つのサブＬＡＮとの間の通信の単位時間当たりデータ転送要求発生率λ［１／秒］、平均データサイズｓ［ｂｉｔｓ］、及び、サブＬＡＮのアクセス帯域ｒ［ｂｉｔ／秒］を入力する工程と、
拠点ＬＡＮのアクセス帯域Ｃを変数として、請求項１に記載の平均データ転送時間計算方法を用いて平均データ転送時間Ｔ（ｎ，λ，ｓ，Ｃ，ｒ）を計算する工程と、
計算により得られた平均データ転送時間Ｔと前記目標データ転送時間Ｔ′とを比較する工程とを具え、
Ｔ＜Ｔ’を満たす最小のアクセス帯域Ｃを拠点ＬＡＮのアクセス帯域Ｃ（ｒ）として算出することを特徴とするＶＰＮアクセス帯域設計方法。
【請求項３】
拠点ＬＡＮとＶＰＮコア網とを拠点ＬＡＮアクセス回線を介して接続し、ＶＰＮコア網とｎ個の（ｎは１以上の自然数）サブＬＡＮとをサブＬＡＮアクセス回線を介して接続したＶＰＮのサブＬＡＮアクセス回線の帯域設計方法であって、
パラメータとして、目標データ転送時間Ｔ′、サブＬＡＮの数ｎ、拠点ＬＡＮと１つのサブＬＡＮとの間の通信の単位時間当たりデータ転送要求発生率λ［１／秒］、平均データサイズｓ［ｂｉｔｓ］、サブＬＡＮのアクセス帯域ｒ［ｂｉｔ／秒］、及び、コスト関数Ｐ（ｘ）を入力する工程と、
拠点ＬＡＮのアクセス帯域Ｃを変数として請求項２に記載の拠点ＬＡＮのアクセス帯域算出方法を用いて拠点ＬＡＮのアクセス帯域を決定する工程と、
決定した拠点ＬＡＮのアクセス帯域Ｃを用い、コスト関数Ｐを用いてコスト値ｎＰ（ｒ）＋Ｐ（Ｃ（ｒ））を求め、サブＬＡＮのアクセス帯域ｒを変数として、コスト値ｎＰ（ｒ）＋Ｐ（Ｃ（ｒ））が最小となるサブＬＡＮのアクセス帯域ｒ及び拠点ＬＡＮアクセス帯域Ｃ（ｒ）をサブＬＡＮ及び拠点ＬＡＮのアクセス帯域として算出する工程とを具えることを特徴とするＶＰＮアクセス帯域設計方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
Ｖｉｒｔｕａｌ　Ｐｒｉｖａｔｅ　Ｎｅｔｗｏｒｋ（ＶＰＮ）上の拠点ＬＡＮと１つ又はそれ以上のサブＬＡＮとの間のデータ転送型通信におけるアクセス回線の帯域設計方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
仮想専用線（Ｖｉｒｔｕａｌ　Ｐｒｉｖａｔｅ　Ｎｅｔｗｏｒｋ：　ＶＰＮ）は、現在主に企業の本店ＬＡＮと支店ＬＡＮ等とを安価に接続する技術として用いられている。ＶＰＮは主にＰｉｐｅ−ＶＰＮとＨｏｓｅ−ＶＰＮの二種類に大別される。Ｐｉｐｅ−ＶＰＮは個々のＬＡＮを個別に１対１でメッシュに接続するサービスである。この場合の帯域設計は従来の個々のＬＡＮを専用線で接続する際の手法を用いればよい。一方Ｈｏｓｅ−ＶＰＮは個々のＬＡＮとＶＰＮコア網とを１本のアクセス回線で接続し、他のＬＡＮへの通信は全てこのアクセス回線上に多重される。Ｈｏｓｅ−ＶＰＮの帯域設計では、送信側アクセス回線と受信側アクセス回線の二箇所がボトルネックになる可能性があり、これを考慮したアクセス回線帯域設計が必要とある。なお、ＶＰＮ網の帯域は一般的に契約アクセス帯域の積み上げによって行われる。この場合、コア網がボトルネックになるということはない。
【０００３】
従来のＶＰＮアクセス回線帯域設計方法の一例が、２００１年に電子情報通信学会から発行されたＩＥＩＣＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ　ｏｎ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎの第１０４２頁ないし第１０４５頁に掲載された「Ｃａｐａｃｉｔｙ　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｇｕａｒａｎｔｅｅｄ−ＱｏＳ　ＶＰＮ」と題するＨｏｏｎ　ＬＥＥらによる論文に記載されている。この論文においてはＬＡＮ間トラヒツクが長期間依存性を持つとし、このような長期間依存性を持つトラヒツクをモデル化する際に使われるハーストパラメータ、平均パケット到着率、パケット到着率の標準偏差、および目標バケット損失率を入力パラメータとして、目標パケット損失率を下回る損失率を達成する帯域を算出する方法が述べられている。
【０００４】
また従来技術の第二例として、ダイアルアップ等のエンドユーザアクセス回線を集約する集約回線帯域をパラメータとして平均データ転送時間を求める方法が２００１年にＡＣＭから発行されたＰｒｏｃｅｅｄｉｎｉｇｓ　ｏｆ　ＡＣＭ　ＳＩＧＣＯＭ　２００１の第１１１頁ないし第１２２頁に掲載された「Ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ　Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ　Ｓｈａｒｉｎｇ：Ａ　Ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　Ｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎ　ａｔ　Ｆｌｏｗ　Ｌｅｖｅｌ」と題するＳ．Ｂｅｎ　Ｆｒｅｄｊらによる論文に記載されている。この方法においてはデータコネクション転送要求がポワソン到着し、個々のデー夕転送コネクションが集約回線の帯域を公平に分配され、ある瞬間の総コネクション数がｉであれば、個々のコネクションはｍｉｎ（Ｃ／ｉ，ｒ）［ｂｐｓ］の帯域を得られると仮定して、集約回線帯域をＣ、アクセス回線帯域をｒとしたときにｍをＣ／ｒの整数部分として、Ｍ／Ｇ／ｍ／ＰＳモデルを用いて平均データ転送時間を求めるものである。平均データ転送時間を求める式は１１５頁に記載されており、以下の式（１）で与えられる。
【数３】
2004064322.tif 000003
ここで、Ｒ（ｎ，λ，ｓ，Ｃ，ｒ）は平均データ転送時間、ｎは支店数、λは拠点ＬＡＮとサブＬＡＮとの間の通信の単位時間当たりのデータ転送要求発生率、ｓは平均データサイズ（ｂｉｔｓ）である。また、ρｃ　及びｆ（ρｃ）は以下の式で与えられる。
【数４】
2004064322.tif 000004
アクセス回線の平均データ転送時間が式（１）に得られれば、エンドユーザ回線をサブＬＡＮアクセス回線、集約回線を拠点ＬＡＮアクセス回線として、目標平均デー夕転送時間を与えることによりＶＰＮの帯域設計が可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
第１の例の、第１の問題点は、目標性能がパケット損失率であり、通常ＬＡＮ間通信で利用されるＴＣＰファイル転送に対する適切な目標パケット損失率を設定することが困難であるということである。
第２の問題点は入力パラメー夕として、ハーストパラメータ、平均パケット到着率、パケット到着率の標準偏差を測定することは困難ということである。
【０００６】
また第２の例の問題点は、ある瞬間の総コネクション数をｉとしたときに、個々のデータ転送の帯域をｍｉｎ（Ｃ／ｉ，ｒ）としていることである。この場合、コネクションの競合は全て拠点ＬＡＮアクセス回線で発生するものと仮定し、たとえば全てのデータ転送があるサブＬＡＮから行われている場合、個々のコネクションが得られる帯域はｒ／ｉとなり、Ｃ＞ｒの場合に実際よりスループットを多め（転送時間を少なめに）に見積もることになる。結果的に帯域を少なめに設計することにつながり、目標平均データ転送時間を達成できない可能性がある。
【０００７】
本発明の目的は、目標性能として設定が容易な平均データ転送時間を用い、さらに測定が簡易なデータ転送要求発生率をパラメータとして、より正確な帯域設計が可能なＶＰＮの帯域設計方法を実現することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、まずＭ／Ｇ／ｍ／ＰＳモデルを拡張し、サブＬＡＮアクセス回線におけるコネクション競合を考慮する。Ｍ／Ｇ／ｍ／ＰＳモデルにおいては、拠点ＬＡＮのアクセス回線帯域（Ｃ）が十分大きい場合、ボトルネックはサブＬＡＮアクセス回線（帯域ｒ）のみとなり、総コネクション数ｉの場合に１コネクションが得られる帯域であるｍｉｎ（Ｃ／ｉ、ｒ）は常にｒとなる。
従って、各コネクションは常にサブＬＡＮアクセス帯域ｒ［ｂｐｓ］を得ることになり、このモデルに基づけば、平均データ転送時間はｓ／ｒ［秒］となる。ところが、実際には帯域Ｃが十分に大きくても、同一サブＬＡＮから複数のコネクションが発生するため、サブＬＡＮアクセス回線においてコネクション間で帯域の競合が発生する。帯域Ｃが十分に大の場合の支店アクセス回線における平均同時接続コネクション数はサブＬＡＮアクセス回線を対象としたＭ／Ｇ／１／ＰＳモデルにより得られることがわかっており、例えば上記文献Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ＡＣＭ　ＳＩＧＣＯＭＭ　２００１の第１１１頁〜第１２２頁に掲載された「Ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ　Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ　Ｓｈａｒｉｎｇ：　Ａ　Ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　Ｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎ　ａｔ　Ｆｌｏｗ　Ｌｅｖｅｌ」と題するＳ．　Ｂｅｎ　Ｆｒｅｄｊらによる論文の１１５頁にその求め方が記載されている。平均同時接続コネクション数がわかれば平均データ転送時間はリトルの公式から求めることができ、それはｓ／（ｒ（１−λｓ／ｒ））となる。従って、Ｍ／Ｇ／Ｒ／ＰＳモデルで得られる値に１／（１−λｓ／ｒ）倍した値を用いることにより、サブＬＡＮアクセス回線におけるコネクション競合を考慮した平均データ転送時間算出式である式（２）が得られる。
【数５】
2004064322.tif 000005
【０００９】
拠点ＬＡＮアクセス回線の帯域設計は、サブＬＡＮアクセス回線ｒを固定した場合に、上記式を用いて目標平均転送時間を達成する最小の帯域Ｃを拠点ＬＡＮアクセス帯域Ｃ（ｒ）として算出すればよい。また、コスト関数Ｐ（ｘ）が得られれば、サブＬＡＮアクセス回線ｒを変数として、上記方法で拠点ＬＡＮアクセス回線Ｃ（ｒ）を算出し、支店数ｎの場合の総コストｎＰ（ｒ）＋Ｐ（Ｃ（ｒ））を最小とするｒおよびその際のアクセス帯域Ｃ（ｒ）をもって、目標平均転送時間を達成し、かつコスト最小となるサブおよび拠点ＬＡＮのアクセス帯域が得られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明によるＶＰＮアクセス網の一例の構成を示す線図である。拠点ＬＡＮ１を拠点ＬＡＮアクセス回線２を介してＶＰＮコア網３に接続する。ＶＰＮコア網３には、１つ又はそれ以上のサブＬＡＮ４ａ〜４ｎをサブＬＡＮアクセス回線５ａ〜５ｎを介して接続する。拠点ＬＡＮ１及びサブＬＡＮ４ａ〜４ｎは、例えば企業における本店ＬＡＮ及び支店ＬＡＮにそれぞれ対応する。そして、拠点ＬＡＮ１とサブＬＡＮ４ａ〜４ｎとの間において、拠点ＬＡＮアクセス回線２及びサブＬＡＮアクセス回線５ａ〜５ｎを介してデータ転送が行われる。
【００１１】
次に、図２のフローチャートを参照して本発明による例えば設計方法について説明する。まず入力パラメータとして、サブＬＡＮ数ｎ、１つのサブＬＡＮのデータ転送要求発生率λ（１／秒）、平均データサイズｓ（ｂｉｔｓ）、目標データ転送時間Ｔ′（秒）、帯域ｘ（ｂｉｔ／秒）のコスト関数Ｐ（ｘ）を入力する。また、拠点ＬＡＮのアクセス帯域Ｃ及びサブＬＡＮのアクセス帯域ｒのインクリメント量としてそれぞれΔ，Δ′を設定する（ステップ１００）。
【００１２】
次に、サブＬＡＮのアクセス帯域の暫定初期値としてｒ０を設定し（ステップ１０１）、拠点ＬＡＮのアクセス帯域の暫定初期値としてＣ０を設定する（ステップ１０２）。
【００１３】
さらに、上述したサブＬＡＮのアクセス回線のコネクション競合を考慮した平均データ転送時間の計算式（２）を用いて平均データ転送時間Ｔ（ｎ，λ，ｓ，Ｃ，ｒ）を計算する（ステップ１０３）。
【００１４】
次に、計算により得られた平均データ転送時間Ｔを目標転送時間Ｔ′と比較し（ステップ１０４）、目標転送時間の方が小であれば、拠点ＬＡＮのアクセス帯域ＣをΔだけインクリメントし（ステップ１０５）、ステップ１０３に戻る。目標転送時間の方が大であればその際のアクセス帯域Ｃを、Ｔ＜Ｔ‘を満たす最小アクセス帯域とし、拠点ＬＡＮアクセス帯域Ｃ（ｒ）として設定する（ステップ１０６）。
【００１５】
次に、サブＬＡＮのアクセス帯域ｒが初期値ｒ０か否かをチェックし（ステップ１０７）、初期値であれば暫定コスト値Ｐ′としてｎＰ（ｒ）＋Ｐ（Ｃ）を設定し（ステップ１０８）、ステップ１０２に戻る。初期値でなければｎＰ（ｒ）＋Ｐ（Ｃ）を前回暫定コスト値Ｐ′と比較し（ステップ１０９）、小であればまだ最小値に達してないものとしてサブＬＡＮのアクセス帯域ｒをΔ′だけインクリメントし（ステップ１１０）、ステップ１０２に戻る。大であれば、前回の暫定コスト値が最小値であるものと判断し、サブＬＡＮアクセス帯域としてｒ−Δ′を、コスト値ｎＰ（ｒ）＋Ｐ（Ｃ（ｒ））が最小となるサブＬＡＮアクセス帯域として出力すると共に拠点ＬＡＮアクセス帯域としてＣ（ｒ−Δ′）を出力する（ステップ１１１）。
【００１６】
【発明の効果】
第１の効果は、性能目標として設定が容易な平均データ転送時間を用い、入力パラメータとして測定が簡易なデータ転送要求発生率、平均データサイズを利用できることにある。
第２の効果は、Ｍ／Ｇ／ｍ／ＰＳモデルを利用した場合と比較してより正確な帯域設計手法を提供できることにある。その理由は、支店ＬＡＮであるサブＬＡＮのアセス回線におけるコネクション競合を考慮しているためである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるＨｏｓｅ−ＶＰＮのデータ転送システムの一例を示す線図である。
【図２】拠点ＬＡＮ及びサブＬＡＮのアクセス帯域を決定するアルゴリズムを記載したフローチャートである。
【符号の説明】
１　拠点ＬＡＮ
２　拠点ＬＡＮアクセス回線
３　ＶＰＮコア網
４ａ〜４ｎ　サブＬＡＮ
５ａ〜５ｎ　サブＬＡＮアクセス回線
【図１】
2004064322.tif 000008
【図２】
2004064322.tif 000009