(57)【要約】【課題】本発明の目的は、トラヒックモデルを特に仮定せずに、ＱｏＳ目標値を満足する最小の帯域を、測定負荷を上げずに求める帯域設計方法の提供である。【解決手段】本発明の出力帯域推定方法は、パケット網における、あらかじめ決められた目標パケット損失率を満足するのに必要最小限な出力帯域を推定する方法において、予め設定された測定周期Ｔごとに、出力送出待ちバッファ内に溜まっているパケットの総バイト数（キュー長）を計測して記憶手段に記憶し、予め決められた個数（Ｎ）の計測値の中で、該記憶手段に記憶したキュー長の計数結果の最大値（ＭＮ）を求め、その計測値の最大値（ＭＮ）と個数Ｎからキュー長に対する減衰率（θＮ）を求め、前記キュー長に対する減衰率からキュー長分布を求め、そのキュー長分布からあらかじめ決められた目標パケット損失率を満足させるのに必要最小限な出力帯域を推定することを特徴とする。【選択図】  図１
2004320459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パケット網における、あらかじめ決められた目標パケット損失率を満足するのに必要最小限な出力帯域を推定する方法において、
予め設定された測定周期Ｔごとに、出力送出待ちバッファ内に溜まっているパケットの総バイト数（キュー長）を計測して記憶手段に記憶し、予め決められた個数（Ｎ）の計測値の中で、該記憶手段に記憶したキュー長の計数結果の最大値（ＭＮ）を求め、その計測値の最大値（ＭＮ）と個数Ｎからキュー長に対する減衰率（θＮ）を求め、前記キュー長に対する減衰率からキュー長分布を求め、そのキュー長分布からあらかじめ決められた目標パケット損失率を満足させるのに必要最小限な出力帯域を推定することを特徴とする出力帯域推定方法。
【請求項２】
パケット網における、あらかじめ決められた目標パケット損失率を満足するのに必要最小限な出力帯域を推定する方法において、
予め設定された測定周期Ｔごとに、出力送出待ちバッファ内に溜まっているパケットの総バイト数（キュー長）を計測して記憶手段に記憶し、予め決められた個数（Ｎ）の計測値の中で、該記憶手段に記憶したキュー長の計数結果の最大値（ＭＮ）を求め、その計測値の最大値（ＭＮ）と個数Ｎとからキュー長に対する減衰率（θＮ）を次の式
【数１】
2004320459.tif 000021
によって求め、前記キュー長に対する減衰率からキュー長分布を求め、そのキュー長分布からあらかじめ決められた目標パケット損失率を満足させるための必要最小限な出力帯域を推定することを特徴とする出力帯域推定方法。
【請求項３】
あらかじめ決められた目標パケット損失率を満足するのに必要最小限な出力帯域を推定する方法において、前記キュー長に対する減衰率からキュー長分布を求め、そのキュー長分布からパケット損失率を推定し、前記推定されたパケット損失率と目標パケット損失率を比較し、前記推定されたパケット損失率が目標パケット損失率より大きい場合には、予め決められた帯域を追加し、前記推定されたパケット損失率が目標パケット損失率より小さい場合には、予め決められた帯域（修正帯域分）を減らし、あらかじめ決められた目標パケット損失率を満足するのに必要最小限な出力帯域を推定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の出力帯域推定方法。
【請求項４】
前記推定されたパケット損失率と目標パケット損失率との比較から帯域を増減させる方法において、前回の帯域の増減と今回の帯域の増減で異なった操作（前回増加し今回減少、あるいは前回減少し今回増加）を行う際に、前記修正帯域分の値を１より小さいある係数値を乗算することにより、前記修正帯域分の値を小さくすることを特徴とする請求項３記載の出力帯域推定方法。
【請求項５】
パケット網における、あらかじめ決められた目標パケット損失率を満足するのに必要最小限な出力帯域を推定する装置において、
予め設定された測定周期Ｔごとに、出力送出待ちバッファ内に溜まっているパケットの総バイト数（キュー長）を計測して記憶する記憶手段と、予め決められた個数（Ｎ）の計測値の中で、該記憶手段に記憶したキュー長の計数結果の最大値（ＭＮ）を求める手段と、その計測値の最大値（ＭＮ）と個数Ｎとからキュー長に対する減衰率（θＮ）を求める手段と、前記キュー長に対する減衰率からキュー長分布を求める手段と、そのキュー長分布からあらかじめ決められた目標パケット損失率を満足するのに必要最小限な出力帯域を推定する推定手段と、を有すること特徴とする出力帯域設計装置。
【請求項６】
パケット網における、あらかじめ決められた目標パケット損失率を満足するのに必要最小限な出力帯域を推定する装置において、
予め設定された測定周期Ｔごとに、出力送出待ちバッファ内に溜まっているパケットの総バイト数（キュー長）を計測して記憶する記憶手段と、予め決められた個数（Ｎ）の計測値の中で、該記憶手段に記憶したキュー長の計数結果の最大値（ＭＮ）を求める手段と、その計測値の最大値（ＭＮ）と個数Ｎからキュー長に対する減衰率（θＮ）を次の式
【数２】
2004320459.tif 000022
によって求める手段と、前記キュー長に対する減衰率からキュー長分布を求める手段と、そのキュー長分布からあらかじめ決められた目標パケット損失率を満足するのに必要最小限な出力帯域を推定する推定手段とを有することを特徴とする出力帯域設計装置。
【請求項７】
あらかじめ決められた目標パケット損失率を満足するのに必要最小限な出力帯域を推定する装置において、
前記キュー長に対する減衰率からキュー長分布を求め、そのキュー長分布からパケット損失率を推定し、前記推定されたパケット損失率と目標パケット損失率を比較し、前記推定されたパケット損失率が目標パケット損失率より大きい場合には、予め決められた帯域を追加し、前記推定されたパケット損失率が目標パケット損失率より小さい場合には、予め決められた帯域（修正帯域分）を減らし、あらかじめ決められた目標パケット損失率を満足するのに必要最小限な出力帯域を推定することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の出力帯域設定装置。
【請求項８】
前記推定されたバケット損失率と目標パケット損失率との比較から帯域を増減させる装置において、
前回の帯域の増減と今回の帯域の増減で異なった操作（前回増加，今回減少あるいは前回減少，今回増加）を行う際に、前記修正帯域分の値を１より小さい所定の係数値を乗算することにより、前記修正帯域分の値を小さくすることを特徴とする請求項７に記載の出力帯域設計装置。
【請求項９】
パケット網における、あらかじめ決められた目標パケット損失率を満足するのに必要最小限な出力帯域を推定する方法の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
予め設定された測定周期Ｔごとに、出力送出待ちバッファ内に溜まっているパケットの総バイト数（キュー長）を計測して記憶手段に記憶する処理と、予め決められた個数（Ｎ）の計測値の中で、該記憶手段に記憶したキュー長の計数結果の最大値（ＭＮ）を求める処理と、その計測値の最大値（ＭＮ）と個数Ｎからキュー長に対する減衰率（θＮ）を求める処理と、前記キュー長に対する減衰率からキュー長分布を求める処理と、そのキュー長分布からあらかじめ決められた目標パケット損失率を満足するのに必要最小限な出力帯域を推定する処理とをコンピュータにより実行可能なプログラム。
【請求項１０】
パケット網における、あらかじめ決められた目標パケット損失率を満足するのに必要最小限な出力帯域を推定する方法の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
予め設定された測定周期Ｔごとに、出力送出待ちバッファ内に溜まっているパケットの総バイト数（キュー長）を計測して記憶手段に記憶する処理と、予め決められた個数（Ｎ）の計測値の中で、該記憶手段に記憶したキュー長の計数結果の最大値（ＭＮ）を求める処理と、その計測値の最大値（ＭＮ）と個数Ｎからキュー長に対する減衰率（θＮ）を次の式
【数３】
2004320459.tif 000023
によって求める処理と、前記キュー長に対する減衰率からキュー長分布を求める処理と、そのキュー長分布からあらかじめ決められた目標パケット損失率を満足するのに必要最小限な出力帯域を推定する処理とをコンピュータに実行させるコンピュータにより実行可能なプログラム。
【請求項１１】
あらかじめ決められた目標パケット損失率を満足するのに必要最小限な出力帯域を推定する方法の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記キュー長に対する減衰率からキュー長分布を求め、そのキュー長分布からパケット損失率を推定し、前記推定されたパケット損失率と目標パケット損失率を比較し、前記推定されたパケット損失率が目標パケット損失率より大きい場合には、予め決められた帯域を追加し、前記推定されたパケット損失率が目標パケット損失率より小さい場合には、予め決められた帯域（修正帯域分）を減らし、あらかじめ決められた目標バケット損失率を満足するのに必要最小限な出力帯域を推定することをコンピュータに実行可能なプログラム。
【請求項１２】
前記推定されたパケット損失率と目標パケット損失率との比較から帯域を増減させるプログラムにおいて、前回の帯域の増減と今回の帯域の増減で異なった操作を行う際に、前記修正帯域分の値を１より小さいある値を掛けることにより，前記修正帯域分の値を小さくすることを特徴とする請求項１１記載のコンピュータに実行可能なプログラム。
【請求項１３】
請求項９から請求項１２のいずれかに記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、あらかじめ決められた目標パケット損失率が存在するネットワークの目標パケット損失率を満足させるため、必要最小限な出力帯域を推定する方法、装置および、目標パケット損失率を満足するのに必要最小限な出力帯域を推定する手順をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み出し可能な記録媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
あらかじめ決められた品質を満足するための設計技術としては、ＡＴＭ（Ａｓｙｎ−ｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｍｏｄｅ，  非同期転送モード）網におけるＡＴＭ仮想パスの設計技術として研究，開発がなされてきた。
ＡＴＭ仮想パスとは、２つの交換機の間において使用可能な帯域を論理的に設定したパスである。
ＡＴＭ仮想パスにおける目標セル損失率を満足するＡＴＭ仮想パス容量設計法の中において、出力送信待ちバッファ内のキュー長を測定することによる方法として、特許文献１に記載されている方法がある。
【０００３】
この特許文献１には、実施の形態として３つの形態が記載されている。
そして、３つの形態の全てに共通する構成は、図３に示すようにＡＴＭ交換機の仮想パスに対応する出力送信待ちバッファに、各々キュー長を測定する装置（図３の１５１，１５２）が設けられ、測定周期Ｔごとに各出力送信待ちバッファのキュー長を測定する点である。
ここで、第一と第二の実施形態においては、キュー長分布が漸近的に指数分布に従うと仮定している。
また、第三の実施形態においては、キュー長分布が指数分布であると仮定している。
【０００４】
第一の実施形態では、出力送信待ちバッファ内（バッファ長Ｋ）に仮想的に、閾値αＫ（０＜α＜１）をひとつ設置し，周期Ｔごとにキュー長が前記閾値を超過したか否かを判定し、超過した場合の頻度Ｐを求める。
たとえば、測定回数Ｎに対して、Ｍ回超過していたとすると
【数４】
2004320459.tif 000003
である。
【０００５】
キュー長分布が漸近的に指数分布に従うという仮定からセル損失率Ｒを
【数５】
2004320459.tif 000004
のように推定する。
そして、目標セル損失率をＲｏｂｊとすると、目標セル損失率を満足する必要帯域Ｂは、
【数６】
2004320459.tif 000005
として求められる。
【０００６】
次に，第二の実施形態においては、出力送信待ちバッファ内（バッファ長Ｋ）に仮想的に２つの閾値α１Ｋ，α２Ｋ（０＜α１＜αａ２＜１）を設置し、周期的にキュー長が上記閾値を超過したか否かを判定し、各閾値に対応する頻度Ｐ１及びＰ２を求める。
たとえば、測定回数Ｎに対して、閾値αａＫをＭ１回、閾値α２ＫをＭ２回超過していたとすると、それぞれの閾値超過頻度Ｐ１及びＰ２は、
【数７】
2004320459.tif 000006
となる。
【０００７】
そして、セル損失率Ｒを
【数８】
2004320459.tif 000007
によって推定する。
このセル損失率Ｒと目標セル損失率Ｒｏｂｊとを比較して、目標セル損失率を満足する必要帯域を求める。
【０００８】
最後に第三の実施形態においては、周期Ｔごとにキュー長を計測し、その計測結果からキュー長分布確率Ｐ｛キュー長＞ｋ｝を求める。
上記計測結果からのキュー長分布確率Ｐ｛キュー長＞ｋ｝が
【数９】
2004320459.tif 000008
と表されると仮定し、ｋとＰ｛キュー長＞ｋ｝との片対数グラフにプロットすることによりθを求め、セル損失率Ｒを
【数１０】
2004320459.tif 000009
によって推定する。
このセル損失率Ｒと目標セル損失率Ｒｏｂｊとを比較して、目標セル損失率を満足する必要帯域を求める。
【０００９】
【特許文献１】
特開２０００−１０１５７９号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の仮想パス容量設定方法の第一の形態においては、設定した閾値に対する閾値超過頻度の精度を１／Ｎ  （Ｎは測定回数）より高くすることができないという問題がある。
測定周期Ｔを一定にし、十分な数の測定回数Ｎにすると、セル損失率Ｒ及び目標セル損失率Ｒｏｂｊを満足する帯域を計算するために必要な測定時間が非常に長くなり、一日の中でのトラヒック変動の影響がでてきてしまうという問題がある。
【００１１】
目標セル損失率は一般的に１０−６〜１０−９程度に設定されるため、十分な精度を得るためには、Ｎは１０９〜１０１２程度必要となる。
ここで、測定周期Ｔを短く設定することにより、十分な数の測定回数Ｎを確保し、測定時間を短くすることも考えられる。
しかしながら、測定周期Ｔを短くすることは、測定負荷を増大し、ＡＴＭ交換機のセルの交換処理能力の性能劣化を招いてしまうという問題が発生する（また、従来方法をルータのパケット処理に用いた場合、ルータにおけるパケットのルーティング処理において性能劣化を招くこととなる）。
【００１２】
また、第二の形態でも、第一の形態と異なり、閾値超過頻度Ｐから直接にセル損失率を求めていないため、多少の精度向上が見込めるが、第一の形態と同様の問題点がある。
さらに、閾値を多少変動させても、閾値超過頻度Ｐの対数，すなわちｌｏｇＰｉの値は変わらないことが充分起きうる。
これは、（８）式の右辺の分母は閾値を変動させることにより変動するが、分子が不変ということが生じうることを意味している。
【００１３】
すなわち、（８）式の測定精度は、いかなる閾値を設定しても、その閾値に対する閾値超過頻度が、その閾値に対して変わらなければ正確な測定はできない。
そして、バースト的なトラヒックの場合、このような閾値に対して連続的に閾値超過頻度が変化することがないため、第二の形態においては、正確な測定ができない。
一般にＡＴＭ網（あるいはＩＰ（インターネットプロトコル）網を含むパケット網）は、バースト的なトラヒックが多いため、この測定上の問題は影響が大きい。
【００１４】
また、特許文献１においては、キュー長分布の指数分布に従うとする仮定と、セル損失率Ｒの計算とが一致していない。
ここで、キュー長分布の仮定が正しいとするならば、キュー長に対する減衰率θを
【数１１】
2004320459.tif 000010
によって求め、セル損失率Ｒは、
【数１２】
2004320459.tif 000011
と求められる。
【００１５】
一方、第三の形態においては、ｋと、キュー長分布率Ｐ｛キュー長＞ｋ｝との片対数グラフにプロットすることによりθを求めている。
これは、実質的にキュー長分布を指数分布と仮定していることと同様であり、限定された仮定を使用しているという問題もある。
さらに、閾値を多少変動させても閾値超過頻度の対数、すなわちｌｏｇＰｉの値は変わらないという問題は、第二の形態と同様である。
したがって、片対数グラフのプロットから得られる結果に誤差が多く含まれている可能性がある。
【００１６】
精度を高めるには、データの数を多くしなければならず、第一の形態で指摘した問題と同様の問題も生じる。
本発明が解決しようとする課題は、トラヒックモデルを特に仮定せずに、ＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ  ｏｆ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）目標値（パケット損失目標率）を満足する最小の帯域を推定することであり、この推定の過程において、キュー長に対する減衰率θの測定精度の向上を、測定負荷を上げずに行うことである。
さらに、本発明が解決しようとする課題は、キュー長分布が指数分布であるといった限定的な仮定を設けずに、上記の課題を解決することである。
本発明の目的は，
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、一定の測定周期Ｔごとに、出力送出待ちバッファの総バイト数（キュー長）を計測することにより閾値設定をせずに出力帯域推定を行っている。
同時に一定の測定周期Ｔごとに、計測を行うことにより計測負荷の軽減も行っている。
【００１８】
すなわち、本発明の出力帯域推定方法は、パケット網における、あらかじめ決められた目標パケット損失率を満足するのに必要最小限な出力帯域を推定する方法において、予め設定された測定周期Ｔごとに、出力送出待ちバッファ内に溜まっているパケットの総バイト数（キュー長）を計測して記憶手段に記憶し、予め決められた測定回数（Ｎ；実施形態における個数値）の計測値の中で、該記憶手段に記憶したキュー長の計数結果の最大値（ＭＮ）を求め、その計測値の最大値（ＭＮ）と個数Ｎからキュー長に対する減衰率（θＮ）を求め、前記キュー長に対する減衰率からキュー長分布を求め、そのキュー長分布からあらかじめ決められた目標パケット損失率を満足させるのに必要最小限な出力帯域を推定することを特徴とする。
【００１９】
本発明の出力帯域推定方法は、パケット網における、あらかじめ決められた目標パケット損失率を満足するのに必要最小限な出力帯域を推定する方法において、予め設定された測定周期Ｔごとに、出力送出待ちバッファ内に溜まっているパケットの総バイト数（キュー長）を計測して記憶手段に記憶し、予め決められた個数（Ｎ）の計測値の中で、該記憶手段に記憶したキュー長の計数結果の最大値（ＭＮ）を求め、その計測値の最大値（ＭＮ）と個数Ｎとからキュー長に対する減衰率（θＮ）を次の式
【数１３】
2004320459.tif 000012
によって求め、前記キュー長に対する減衰率からキュー長分布を求め、そのキュー長分布からあらかじめ決められた目標パケット損失率を満足させるための必要最小限な出力帯域を推定することを特徴とする。
【００２０】
本発明の出力帯域推定方法は、あらかじめ決められた目標パケット損失率を満足するのに必要最小限な出力帯域を推定する方法において、前記キュー長に対する減衰率からキュー長分布を求め、そのキュー長分布からパケット損失率を推定し、前記推定されたパケット損失率と目標パケット損失率を比較し、前記推定されたパケット損失率が目標パケット損失率より大きい場合には、予め決められた帯域を追加し、前記推定されたパケット損失率が目標パケット損失率より小さい場合には、予め決められた帯域（修正帯域分）を減らし、あらかじめ決められた目標パケット損失率を満足するのに必要最小限な出力帯域を推定することを特徴とする。
【００２１】
本発明の出力帯域推定方法は、前記推定されたパケット損失率と目標パケット損失率との比較から帯域を増減させる方法において、前回の帯域の増減と今回の帯域の増減で異なった操作（前回増加，今回減少あるいは前回減少，今回増加）を行う際に、前記修正帯域分の値を１より小さいある係数値を乗算することにより、前記修正帯域分の値を小さくすることを特徴とする。
【００２２】
本発明の出力帯域設計装置は、パケット網における、あらかじめ決められた目標パケット損失率を満足するのに必要最小限な出力帯域を推定する装置において、予め設定された測定周期Ｔごとに、出力送出待ちバッファ内に溜まっているパケットの総バイト数（キュー長）を計測して記憶する記憶手段と、予め決められた個数（Ｎ）の計測値の中で、該記憶手段に記憶したキュー長の計数結果の最大値（ＭＮ）を求める手段と、その計測値の最大値（ＭＮ）と個数Ｎとからキュー長に対する減衰率（θＮ）を求める手段と、前記キュー長に対する減衰率からキュー長分布を求める手段と、そのキュー長分布からあらかじめ決められた目標パケット損失率を満足するのに必要最小限な出力帯域を推定する推定手段と、を有すること特徴とする。
【００２３】
本発明の出力帯域設計装置は、パケット網における、あらかじめ決められた目標パケット損失率を満足するのに必要最小限な出力帯域を推定する装置において、予め設定された測定周期Ｔごとに、出力送出待ちバッファ内に溜まっているパケットの総バイト数（キュー長）を計測して記憶する記憶手段と、予め決められた個数（Ｎ）の計測値の中で、該記憶手段に記憶したキュー長の計数結果の最大値（ＭＮ）を求める手段と、その計測値の最大値（ＭＮ）と個数Ｎからキュー長に対する減衰率（θＮ）を次の式
【数１４】
2004320459.tif 000013
によって求める手段と、前記キュー長に対する減衰率からキュー長分布を求める手段と、そのキュー長分布からあらかじめ決められた目標パケット損失率を満足するのに必要最小限な出力帯域を推定する推定手段とを有することを特徴とする。
【００２４】
本発明の出力帯域設計装置は、あらかじめ決められた目標パケット損失率を満足するのに必要最小限な出力帯域を推定する装置において、前記キュー長に対する減衰率からキュー長分布を求め、そのキュー長分布からパケット損失率を推定し、前記推定されたパケット損失率と目標パケット損失率を比較し、前記推定されたパケット損失率が目標パケット損失率より大きい場合には、予め決められた帯域を追加し、前記推定されたパケット損失率が目標パケット損失率より小さい場合には、予め決められた帯域（修正帯域分）を減らし、あらかじめ決められた目標パケット損失率を満足するのに必要最小限な出力帯域を推定することを特徴とする。
【００２５】
本発明の出力帯域設計装置は、前記推定されたバケット損失率と目標パケット損失率との比較から帯域を増減させる装置において、前回の帯域の増減と今回の帯域の増減で異なった操作（前回増加，今回減少あるいは前回減少，今回増加）を行う際に、前記修正帯域分の値を１より小さい所定の係数値を乗算することにより、前記修正帯域分の値を小さくすることを特徴とする。
【００２６】
本発明のプログラムは、パケット網における、あらかじめ決められた目標パケット損失率を満足するのに必要最小限な出力帯域を推定する方法の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、予め設定された測定周期Ｔごとに、出力送出待ちバッファ内に溜まっているパケットの総バイト数（キュー長）を計測して記憶手段に記憶する処理と、予め決められた個数（Ｎ）の計測値の中で、該記憶手段に記憶したキュー長の計数結果の最大値（ＭＮ）を求める処理と、その計測値の最大値（ＭＮ）と個数Ｎからキュー長に対する減衰率（θＮ）を求める処理と、前記キュー長に対する減衰率からキュー長分布を求める処理と、そのキュー長分布からあらかじめ決められた目標パケット損失率を満足するのに必要最小限な出力帯域を推定する処理とをコンピュータにより実行可能なプログラムである。
【００２７】
本発明のプログラムは、パケット網における、あらかじめ決められた目標パケット損失率を満足するのに必要最小限な出力帯域を推定する方法の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、予め設定された測定周期Ｔごとに、出力送出待ちバッファ内に溜まっているパケットの総バイト数（キュー長）を計測して記憶手段に記憶する処理と、予め決められた個数（Ｎ）の計測値の中で、該記憶手段に記憶したキュー長の計数結果の最大値（ＭＮ）を求める処理と、その計測値の最大値（ＭＮ）と個数Ｎからキュー長に対する減衰率（θＮ）を次の式
【数１５】
2004320459.tif 000014
によって求める処理と、前記キュー長に対する減衰率からキュー長分布を求める処理と、そのキュー長分布からあらかじめ決められた目標パケット損失率を満足するのに必要最小限な出力帯域を推定する処理とをコンピュータに実行させるコンピュータにより実行可能なプログラムである。
【００２８】
本発明のプログラムは、あらかじめ決められた目標パケット損失率を満足するのに必要最小限な出力帯域を推定する方法の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記キュー長に対する減衰率からキュー長分布を求め、そのキュー長分布からパケット損失率を推定し、前記推定されたパケット損失率と目標パケット損失率を比較し、前記推定されたパケット損失率が目標パケット損失率より大きい場合には、予め決められた帯域を追加し、前記推定されたパケット損失率が目標パケット損失率より小さい場合には、予め決められた帯域（修正帯域分）を減らし、あらかじめ決められた目標バケット損失率を満足するのに必要最小限な出力帯域を推定することをコンピュータに実行可能なプログラムである。
【００２９】
本発明のプログラムは、前記推定されたパケット損失率と目標パケット損失率との比較から帯域を増減させる方法において，前回の帯域の増減と今回の帯域の増減で異なった操作（前回増加，今回減少あるいは前回減少，今回増加）を行う際に，前記修正帯域分の値を１より小さいある値を掛けることにより，前記修正帯域分の値を小さくすることを特徴とするコンピュータに実行可能なプログラムである。
本発明の記録媒体は、上記記載のプログラムのいずれかを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態による出力帯域設定装置４００を図面を参照して説明する。
図１は、本発明のパケット網（ＩＰ網を含む）出力帯域設計装置（出力帯域設定装置４００）の構成例を示すブロック図である。図１における構成において、図３の従来例と同様なものについては同一の符号を付け説明を省略する。
パケット送出装置１００は、回線３０１，３０２，…から入力されるパケットを、伝送媒体２００へ送出する出力待ちバッファ１２１，１２２，…（帯域別）へそれぞれ送出する。
【００３１】
キュー長測定部１は、パケットが到着して入力される毎に、各出力送出待ちバッファ１２１，１２２，…に留まっているキュー長（すなわち、保存されているパケットの総バイト数）の計数を行い内部の記憶手段に記憶する。
キュー長測定部１は、測定周期Ｔ毎に、バッファカウンタ１５１，１５２，…から、各々の出力送信待ちバッファ１２１，１２２，…のキュー長を読み出し、単位期間におけるキュー長の測定（計測）を行う。
【００３２】
時間周期カウンタ２は、図示しないタイマが測定する測定周期Ｔの経過回数、すなわち、何回目のキュー長の測定であるかを周期回数ｎとして出力する。
上記タイマは、測定周期Ｔ経過する毎にリセットされ、新たに０から測定周期の時間の計数を行う。
パケット損失率推定部３は、上述した周期回数ｎが予め設定した回数値Ｎに達したことを検出すると、最大キュー長ＭＮからキュー長に対する減衰率θＮを求め、この減衰率θＮと、パケット送出装置１００（スイッチまたはルータ）のバッファ（出力送出待ちバッファ１２１，１２２，…）のバッファ容量Ｌとから推定パケット損失率ｐを求める。
ここで、最大キュー長ＭＮは、回数値Ｎにおける測定において、出力送出待ちバッファ１２１，１２２，…それぞれにおいて最大のキュー長を示している。
【００３３】
帯域変更部４は、パケット損失率推定部３にて求められた推定パケット損失率ｐに基づき、現在の帯域Ｃに対して修正帯域ΔＣを加算または減算することで、スケジューラ１５０を介して、送信する帯域の変更を行う。
ＣＰＵ５は、メモリ６のプログラムに従い、上記キュー長測定部１，時間周期カウンタ２，パケット損失率推定部３，帯域変更部４，パケット送出装置１００及びタイマとの各データの送受信を制御する。
Ｉ／Ｏ制御部７は、外部入出力機器、例えばキーボード８からのデータの入力や出力の制御を上記ＣＰＵ５の制御下において行う。
【００３４】
次に、パケット損失率推定部３において行われるパケット損失率ｐの推定の演算について説明する。
まず、キュー長を表す確率変数をＸとして
【数１６】
2004320459.tif 000015
ここで、Ｘ１，．．．，Ｘｎは確率変数Ｘのサンプルパスとする。
また、予め決められた回数値Ｎと最大キュー長ＭＮとから減衰率θＮを求める数式は、「Ａ．Ｊ．  Ｚｅｅｖｉ  ａｎｄ  Ｐ．Ｗ．  Ｇｌｙｎｎ：  Ｅｓｔｉｍａｔｉｎｇ  Ｔａｉｌ  Ｄｅｃａｙ  ｆｏｒ  Ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ  Ｓｅｑｕｅｎｃｅｓｖｉａ  Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｖａｌｕｅｓ，ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ・ｇｓｂ．ｃｏｌｕｍｂｉａ．ｅｄｕ／ｆａｃｕｌｔｙ／ａｚｅｅｖｉ／」に記載されているものであり、理論的には、
【数１７】
2004320459.tif 000016
により求められる。
【００３５】
ここで、キュー長がｘを越える確率として、
【数１８】
2004320459.tif 000017
である。
これに関する文献としては、「Ｐ．  Ｈａｌｌ，  Ｊ．Ｌ．  Ｔｅｕｇｌｅｓ  ａｎｄ  Ａ．  Ｖａｎｍａｒｃｋｅ：  Ｔｈｅ  ａｂｓｃｉｓｓａ  ｏｆ  ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｌａｐｌａｃｅ  ｔｒａｎｓｆｏｒｍ，  Ｊ．  ｏｆ  Ａｐｐｌ．  Ｐｒｏｂ・，  ２９  （１９９２）３５３−３６２．あるいは，  Ａ．Ｊ．  Ｚｅｅｖｉ  ａｎｄ  ＲＷ．  Ｇｌｙｎｎ：  Ｅｓｔｉｍａｔｉｎｇ  Ｔａｉｌ  Ｄｅｃａｙ  ｆｏｒ  Ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ  Ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ  ｖｉａ  Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｖａｌｕｅｓ，  ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ・ｇｓｂ．ｃｏｌｕｍｂｉａ．ｅｄｕ／ｆａｃｕｌｔｙ／ａｚｅｅｖｉ／」に詳細に述べられている。
このように、本発明においては、キュー長を表す確率変数をＸとしてキュー長分布を求め、さらにキュー長の挙動（変化履歴）のすべてを観測するのではなく、一定時間、すなわち測定周期Ｔごとに観測することにより、測定負荷を軽減している。
【００３６】
さらに、測定回数を有限個Ｎとして、上記（１１）式を近似することにより、
【数１９】
2004320459.tif 000018
ここで、
【数２０】
2004320459.tif 000019
である。
そして、バッファ容量をＬとして次の式から推定パケット損失率ｐ（Ｐ｛Ｘ＞Ｌ｝；すなわちキュー長がバッファ容量を超える確率）を求めている。
【数２１】
2004320459.tif 000020
【００３７】
次に、本発明のパケット網出力帯域設計装置４００の一処理動作例を図１及び図２を参照して行う。図２は、図１のパケット網出力帯域設計装置の動作例を示すフローチャートである。以下、本発明の一実施形態を図２のフローチャートに従って説明する。
ステップＳ１において、ＣＰＵ５は、パケット網出力帯域設計装置４００の初期化を行う。
具体的には、タイマの計数値ｔを０とし、時間周期カウンタ２の測定回数ｎを１とし、キュー長最大値の初期値Ｍ０を０とし、帯域増減識別子ｓｉｇｎを１とし、１回の帯域修正で修正する帯域（修正帯域分）の値を△Ｃ０とする。
【００３８】
次に、ステップＳ２において、キュー長測定部１は、時間周期カウンタ２の回数値ｎが予め決められた回数値（Ｎ）を越えているか否かの判定を行い、越えていると判定した場合ステップＳ３へ、また、越えていないと判定した場合ステップＳ５へ処理を進める。
そして、ステップＳ３において、キュー長測定部１は、タイマが測定周期Ｔ以上であるか否かを判定し，周期Ｔ以上であると判定した場合、ステップＳ４へ処理を進め、一方、測定周期Ｔに満たないと判定した場合、ステップＳ２へ処理を戻す。
【００３９】
次に、ステップＳ４において、キュー長測定部１は、計測周期Ｔ毎に、計測した測定回数ｎでのキュー長と、時間周期カウンタ２の測定回数ｎ−１での最大キュー長Ｍｎ−１（すなわち、前回までの全ての測定周期における最大キュー長）とを比較し、値の大きい方を新たな最大キュー長Ｍｎの値として記憶し、タイマの計数値から時間周期Ｔだけ減らした値（すなわち、リセットして「０」）を、あらためてタイマの値として、時間周期カウンタ２の測定回数ｎの値を１増加させて、ステップＳ２へ処理を進める。
【００４０】
そして、ステップＳ５において、パケット損失率推定部４は、予め決められた回数値（Ｎ）と最大キュー長ＭＮとからキュー長に対する減衰率（θＮ）を既に述べた（１３）式及び（１４）式により求め、前測定周期で求めたキュー長に対する減衰率（θＮ）と、出力送信待ちバッファのバッファ容量Ｌとから、（１５）式により推定パケット損失率ｐを演算して求める。
次に、ステップＳ６において、帯域変更部４は、上記推定パケット損失率ｐと目標パケット損失率Ｒｏｂｊとを比較（一方から他方を減算）し、その差の絶対値があらかじめ決められた値εよりも小さいと判定した場合に処理を終了し、差の絶対値が値ε以上であると判定した場合に処理をステップＳ７へ進める。
【００４１】
そして、ステップＳ７において、帯域変更部４は、上記推定パケット損失率ｐと目標パケット損失率Ｒｏｂｊとを比較し、推定パケット損失率ｐの方が大きいと判定した場合、処理をステップＳ８へ進め、等しいか目標パケット損失率Ｒｏｂｊの方が大きいと判定した場合、処理をステップＳ９へ進める。
次に、ステップＳ８において、帯域変更部４は、現在の出力帯域Ｃに対して、１回の帯域修正で修正する帯域（修正帯域分）△Ｃを加算した結果を、新に出力帯域Ｃとし、現在の帯域増減識別子ｓｉｇｎの値に「１」を乗算した結果を、新に帯域増減識別子ｓｉｇｎの値として、ステップＳ１０へ処理を進める。
【００４２】
一方、ステップＳ９において、帯域変更部４は、出力帯成Ｃに修正帯域分△Ｃを減算した結果を、新に出力帯域Ｃとし，現在のｓｉｇｎの値に「−１」を乗算した結果を新にｓｉｇｎの値として、処理をステップＳ１０へ進める。
次に、ステップＳ１１において、帯域変更部４は、帯域増減識別子ｓｉｇｎの値が「１」かどうか判定し、「１」であると判定した場合、処理をステップＳ１２へ進め、「１」でないと判定した場合、処理をステップＳ１１へ進める。
【００４３】
そして、ステップＳ１１において、帯域変更部４は、修正帯域△Ｃに「１／２（１よりも小さい正値であれば良い）」を乗算した結果を、新に修正帯成分△Ｃとして、処理をステップ１２へ進める。
次に、ステップＳ１２  において、キュー長測定部１は、タイマの計数値ｔを「０」とし、時間周期カウンタ２の測定回数ｎを「１」とし、キュー長最大値の初期値Ｍ０を「０」として、処理をステップＳ２へ戻す。
上述のようにして、帯域変更部４は、目標パケット損失率Ｒｏｂｊを満足させるために必要最小限な出力帯域の推定の演算及び処理を行う。
【００４４】
また、図１におけるキュー測定部１，時間周期カウンタ２，パケット損失率推定部３，帯域変更部４等からなる出力帯域設定装置４００を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより施工管理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可般媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、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を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすで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であっても良い。
【００４５】
以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による帯域設計装置によれば、パケット網に流れるトラヒックに対して（あるいは、ＡＴＭ交換機におけるセルのトラヒックに対して）、特定のモデル化を行うことなく、また、従来技術の持つ閥値超過回数の測定誤差の問題を発生させず、さらに、一定の測定周期Ｔごとに、キュー長を計測することにより、測定処理負荷を軽減させ、目標セル損失率を満たす最小の出力帯域をより正確に設計することができ、パケット網（あるいはＡＴＭ網）資源の効率的な運用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のパケット網出力帯域設計装置（出力帯域設計装置４００）の構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明のパケット網出力帯域設計装置（出力帯域設計装置４００）の動作例を説明するフローチャートである。
【図３】従来技術によるルータまたはスイッチにおけるパケット送出装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  キュー長測定部
２  時間周期カウンタ
３  パケット損失率推定部
４  帯域変更部
５  ＣＰＵ
６  メモリ
７  Ｉ／Ｏ制御部
８  キーボード
１００  パケット送出装置
１０１  インターフェース
１２１，１２２  出力送信待ちバッファ
１５０  スケジューラ
１５１，１５２  キュー長測定部
２００  伝送媒体
４００  パケット網出力帯域設計装置（帯域設計装置）
【図１】
2004320459.tif 000024
【図２】
2004320459.tif 000025
【図３】
2004320459.tif 000026