(57)【要約】      （修正有）【課題】オンデマンド型で、かつ品質保証型のIP-VPNサービスにおいて、IP網の各リンクの容量のうち、どの程度の量をこのサービス用の帯域として想定しておけばよいか把握する。【解決手段】光ネットワーク上で、あるユーザーグループから帯域保証型のIP-VPNの利用要求が到着したときに、初期値としての帯域を決定し、必要なパスを割当てる。あらかじめ定められた時間間隔で帯域の使用率を測定し、あらかじめ定められた期間の使用率に基づいて次の期間に割り当てる帯域を決定し、必要なパスをあらためて割り当てる光パス設定方法である。【選択図】図１
2005079668.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ネットワーク上で、あるユーザーグループから帯域保証型のIP-VPNの利用要求が到着したときに、前記ユーザーグループのメンバーの端末が属するルータ間に光パスを設定する光パス設定方法であって、
前記光ネットワーク上の各リンクに、前記IP-VPNに必要な帯域を決定する第１のステップと、前記第１のステップで決定した帯域を用いて、前記光ネットワーク上のルータ間に、前記ユーザーグループのIP-VPNに必要な帯域を持つ仮想的な光パスを設定する第２のステップとを有し、
前記第１のステップは、前記光ネットワーク上の各リンクに対して、リンク容量のうちのある割合の帯域をIP-VPN用の初期帯域として割り当てるステップと、前記各リンクに共通した、帯域増加のための閾値及び帯域減少のための閾値を設定するステップと、前記リンク毎に、前記IP-VPN用の帯域の使用率を、あらかじめ定められた時間間隔で測定し、あらかじめ定められた期間の前記帯域の使用率に基づいて、前記リンクの、次の期間のIP-VPN用の帯域を設定するステップと、前記各ステップをあらかじめ定められた日数だけ繰り返して統計処理を行い、前記各リンクの、１日の各時間帯に、IP-VPN用として必要なリンク帯域を設定するステップとを有し、
前記第２のステップは、前記リンク帯域を用いて、前記各リンクの、１日のうちで前記リンク帯域が最大になる時間帯を最繁忙時と定義するステップと、前記最繁忙時のリンク帯域を、ある期間に必要なリンク毎の管理帯域として、前記各リンクに割り当てるステップと、前記各リンクの管理帯域を用いて、前記ルータ間に光パスを割り当てるステップとを有することを特徴とする光パス設定方法。
【請求項２】
前記ルータ間に光パスを割り当てるステップは、前記光ネットワーク全体で使用できる波長数をパラメータとして入力するステップと、前記入力された波長数の範囲内で一対のソース及びシンクに対して使用されている波長数が一波長であり、同一波長かつ同一ノード間上で経路が重複していないことを示す制約条件を定式化するステップと、
ソースとシンクとの間のコストを示す関数を目的関数として設定するステップと、前記定式化された制約条件を満たすと共に、前記設定された目的関数を最小化する解を求め、ソースとシンクとの間の経路を決定するステップとを有することを特徴とする請求項１に記載の光パス設定方法。
【請求項３】
前記ルータ間に光パスを割り当てるステップは、各ノードで切替え可能な波長数を示す波長切替数をパラメータとして入力するステップと、各ノードで使用されている波長切替数が前記入力された波長切替数以下であり、同一波長かつ同一ノード間上で経路が重複していないことを示す制約条件を定式化するステップと、
ソースとシンクとの間のコストを示す関数を目的関数として設定するステップと、前記定式化された制約条件を満たすと共に、前記設定された目的関数を最小化する解を求め、ソースとシンクとの間の経路を決定するステップとを有することを特徴とする請求項１に記載の光パス設定方法。
【請求項４】
前記光パスを割り当てるステップは、ある故障がどの様に発生するかを示す故障シナリオをパラメータとして入力し、前記入力された故障シナリオの影響で必要となる予備パスの制約条件を定式化し、必要予備パスの重みを示す関数を目的関数として設定することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の光パス設定方法。
【請求項５】
前記ルータ間に光パスを割り当てるステップは、各ノードで切替え可能な波長数を示す波長切替数と各ノードで変換可能な波長を示す波長群の情報をパラメータとして入力するステップと、各ノードで使用されている波長切替数が前記入力された波長切替数以下であり、同一波長かつ同一ノード間上で経路が重複していないことを示す制約条件を定式化するステップと、ソースとシンクとの間のコストを示す関数を目的関数として設定するステップと、前記波長群に含まれる波長を探索して波長変換時の波長の割り当てを行い、前記定式化された制約条件を満たすと共に前記設定された目的関数を最小化または最大化する解を求めて、ソースとシンクとの間の経路を決定するステップとを有することを特徴とする請求項１に記載の光パス設定方法。
【請求項６】
その経路の各リンクで使用できる波長数の上限を満たす解候補を求めた後、前記波長群に含まれる波長の探索による波長変換時の波長の割り当てを前記解候補の経路に対して行い、その解候補の中から最終的な解を求めることを特徴とする請求項５に記載の光パス設計方法。
【請求項７】
前記経路の各リンクで使用できる波長数の上限を満たす解候補を求める際に、その目的関数に対する条件を緩和して前記解候補を求めることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の光パス設定方法。
【請求項８】
あるノードの前後に位置する２つのリンクに仮に割り当てられた変換波長の組み合わせが前記波長群に含まれていないものである場合に、一方のリンクの波長を他方のリンクの波長と同一の波長に変更する波長の割り当てと、一方のリンクの波長を前記波長群に含まれる波長の探索により得られた波長に変更する波長の割り当てとを行って、それぞれの場合について前記解を求めることを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれか１項に記載の光パス設定方法。
【請求項９】
前記ルータ間に光パスを割り当てるステップは、独立の要求されているパスを示すパス情報をパラメータとして入力して記憶手段へ格納するステップと、光パスのネットワーク上での制約条件を定式化するステップと、前記記憶手段にパス情報が格納されている場合に、ソースとシンクとの間のコストを示す目的関数として、前記パス情報に指定されたパスが独立とならない場合のコストの算出を含む関数を設定するステップと、前記定式化された制約条件を満たすと共に、前記設定された目的関数を最小化または最大化する解を求め、ソースとシンクとの間の経路を決定するステップとを有することを特徴とする請求項１に記載の光パス設定方法。
【請求項１０】
複数の独立のレベル毎に異なるコストを算出する目的関数を設定することにより、要求された独立のレベルを可能な限り満たす経路を求めることを特徴とする請求項９に記載の光パス設定方法。
【請求項１１】
前記パス情報に指定されたパスがルータ独立及びファイバ独立のどちらでもない状態であるかどうかを示す変数と、前記パス情報に指定されたパスがファイバ独立であると共にルータ独立でない状態であるかどうかを示す変数とを含む目的関数を設定することにより、ルータ独立、ファイバ独立、一部独立の各レベルでのコストを算出することを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の光パス設定方法。
【請求項１２】
前記第１のステップは、各ユーザーグループからの利用要求の発生のさせ方を変化させて、特定グループからの要求がトラヒックの大部分を占める場合，不特定多数のグループからの要求がトラヒックの大部分を占める場合，特定グループと不特定グループが適当な比率で混合された場合のいずれかを想定して、前記IP-VPN用の帯域の使用率を測定することを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の光パス設定方法。
【請求項１３】
光ネットワーク上で、あるユーザーグループから帯域保証型のIP-VPNの利用要求が到着したときに、前記ユーザーグループのメンバーの端末が属するルータ間に光パスを設定する手段を備える光パス設定装置であって、
前記光ネットワーク上の各リンクに、前記IP-VPNに必要な帯域を決定する帯域決定手段と、前記第１のステップで決定した帯域を用いて、前記光ネットワーク上のルータ間に、前記ユーザーグループのIP-VPNに必要な帯域を持つ仮想的な光パスを設定する仮想光パス設定手段とを備え、
前記帯域決定手段は、前記光ネットワーク上の各リンクに対して、リンク容量のうちのある割合の帯域をIP-VPN用の初期帯域として割り当てる手段と、前記各リンクに共通した、帯域増加のための閾値及び帯域減少のための閾値を設定する手段と、前記リンク毎に、前記IP-VPN用の帯域の使用率を、あらかじめ定められた時間間隔で測定し、あらかじめ定められた期間の前記帯域の使用率に基づいて、前記リンクの、次の期間のIP-VPN用の帯域を設定する手段と、前記各ステップをあらかじめ定められた日数だけ繰り返して統計処理を行い、前記各リンクの、１日の各時間帯に、IP-VPN用として必要なリンク帯域を設定する手段とを備え、
前記仮想光パス設定手段は、前記リンク帯域を用いて、前記各リンクの、１日のうちで前記リンク帯域が最大になる時間帯を最繁忙時と定義する手段と、前記最繁忙時のリンク帯域を、ある期間に必要なリンク毎の管理帯域として、前記各リンクに割り当てる手段と、前記各リンクの管理帯域を用いて、前記ルータ間に光パスを割り当てる手段とを備えることを特徴とする光パス設定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光パス設定方法及び光パス設定装置に関し、特に、光ネットワーク上で、オンデマンド型であり、かつ品質保証型のIP-VPN（IP-Virtual Private Network）サービスを提供する場合の帯域設計方法に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、通信事業者のネットワークサービスの一つに、VPN（Virtual Private Network）と呼ばれるサービスがある。
【０００３】
前記VPNは、仮想私設網あるいは仮想閉域網と訳され、例えば、企業などのある限られたユーザーグループのメンバー同士が、前記通信事業者のネットワークサービスを利用しながら、自社で構築したネットワークと同じ使い勝手で利用できるネットワークサービスである。このとき、前記VPNでは、公衆電話網、インターネット、IP網等の公衆網を利用しながら、前記限られたユーザーグループのメンバー間の通信の閉域性を確保することができる。すなわち、前記VPNでは、前記公衆網を利用しつつ、ある限られたユーザーグループのメンバー同士が、あたかも専用線で結ばれているように、他のユーザーからは隔離された環境で通信を行うことができる。このとき、例えば、公衆電話網を利用したVPNでは、任意の電話番号体系を設定することにより、公衆電話網を専用線のように利用できる。
【０００４】
また、前記VPNは、以前は、公衆電話網を利用した電話サービスが主であったが、近年は、セキュリティを確保した上でインターネットを経由して接続（通信）を行うインターネットVPNや、前記通信事業者がインターネットとは別に構築したIP網で、ユーザーごとに閉域性を確保するIP-VPNと呼ばれるサービスが注目されている。
【０００５】
また、前記IP-VPNは、どのレイヤーで実現するかにより、レイヤー2-VPN（Layer2-VPN）、レイヤー3-VPN（Layer3-VPN）と分類され、すでにサービスが開始されている（例えば、非特許文献１を参照。）。
【０００６】
また、前記IP-VPNに利用するIP網は、近年、光ネットワークのように帯域幅の広いIP網が普及しつつあり、大量の情報を一度に送ることができるようになってきている。そのため、前記IP網は、通常、前記VPNサービスを利用しているグループのユーザー（メンバー）の他にも、多数のユーザーが利用（共用）することができる。また、前記VPNサービスを利用するグループも複数存在する。そのため、前記IP-VPNサービスには、前記VPNサービスを利用しているグループ内の通信速度等の品質を一定に保つ品質（帯域）保証型のIP-VPNサービスがある。
【０００７】
また、前記IP-VPNを利用する場合、従来は、前記IP-VPNを利用したいユーザーグループが、前記通信事業者等に利用の申請をした後、前記通信事業者が、前記ユーザーグループの端末が接続されているルータ間のパス（光パス）や使用帯域の設定を行っている。そのため、前記ユーザーグループが前記IP-VPNを利用できるようになるまでに、数日かかることがある。また、前記IP-VPNを利用するユーザーグループが増え、割り当てる帯域が足りなくなった場合には、リンクやルータを増やしてネットワーク（IP網）を強化させる必要があるが、その場合、ルータ間に設定していたパスや使用帯域の見直し等が必要になる。この場合、通信事業者が新しい設定に変更するまで、前記IP-VPNを利用できなくなることがある。
【０００８】
また、従来は、前記ユーザーグループがIP-VPNを利用できるように設定した場合、前記ルータ間のパスや使用帯域が常時設定された状態になっている。そのため、例えば、日中のある限られた時間帯のみに前記IP-VPNを利用するユーザーグループにとっては、通信コストが高くなるという問題があった。また、ある限られた時間帯のみに前記IP-VPNを利用するユーザーグループに対して、パスや使用帯域を常時設定した場合、前記ユーザーグループがIP-VPNを利用していない時間帯は、設定した帯域が無駄になってしまう。
【０００９】
そこで、近年では、従来のように、ルータ間のパスや使用帯域を常時設定しておくサービスの他に、前記ユーザーグループが前記IP-VPNサービスを利用したいときだけ、ルータ間のパス及び使用帯域を設定するオンデマンド型のIP-VPNサービスが提案され、注目されている。
【００１０】
前記オンデマンド型のIP-VPNサービスは、前記ユーザーグループがサービスを利用したいという要求をしてきたときに、前記ユーザーグループの端末が接続されているルータ間のパス及び使用帯域を設定し、前記ユーザーグループがサービスを利用しない時間帯は、前記パス及び使用帯域の設定を解除する。そのため、前記ユーザーグループがサービスを利用していない時間帯は、前記パス及び使用帯域を他のユーザーグループが利用でき、帯域の不足等が起こりにくくなる。また、前記ユーザーグループも、必要なときだけ前記IP-VPNサービスを利用することができるので、通信コストを低減することができる。
【００１１】
なお、オンデマンド型であり、かつ、品質保証型のIP-VPNサービスを提供する場合には、前記IP網上の各リンクにおいて、前記品質保証のために必要な帯域Ａと、それ以外のベストエフォート型のサービスで使用可能な帯域Ｂがそれぞれどの程度で、どのくらいの比率なのかを、リンク毎に把握しておくことが必要であり、重要である。しかしながら、従来、前記帯域Ａと帯域Ｂがどの程度で、どのくらいの比率なのかをリンク毎に知る方法がなかった。
【非特許文献１】マルチメディア通信研究会 編, 是友春樹監修, 「VPN/VLAN教科書」, アスキー出版局, 1999年9月11日発行, p.45-68
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明が解決しようとする問題点は、オンデマンド型であり、かつ、品質（帯域）保証型のIP-VPNサービスにおいて、IP網の各リンクの容量のうち、どの程度の帯域を前記品質保証型のIP-VPNサービス用の帯域として想定しておけばよいか把握することが難しいという点である。そのため、ユーザーグループからオンデマンド型のIP-VPNサービスの利用要求があったときに、効率よく光パスを設定することが難しい。
【００１３】
本発明の目的は、オンデマンド型であり、かつ、品質（帯域）保証型のIP-VPNサービスにおいて、IP網の各リンクの容量のうち、どの程度の量を前記品質保証型のIP-VPNサービス用の帯域として想定しておけばよいか把握することが可能な技術を提供することにある。
【００１４】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、光ネットワーク（IP網）上で、ユーザーグループから要求があったときに、IP-VPNの帯域及びパスを設定する方法において、長期的に見て、計画的に必要なIP-VPN用の帯域を算出する第１のステップと、前記算出したIP-VPN用の帯域に基づいて、前記光ネットワーク上のルータ間に、半固定的に前記IP-VPN用の帯域を持つ仮想的な光パスを設定する第２のステップとを有することを最も主要な特徴とする。
【００１６】
このとき、前記第１のステップは、前記光ネットワーク上の各リンクに対して、リンク容量のうちのある割合の帯域をIP-VPN用の初期帯域として割り当てるステップと、前記各リンクに共通した、帯域増加のための閾値及び帯域減少のための閾値を設定するステップと、前記リンク毎に、前記IP-VPN用の帯域の使用率を、あらかじめ定められた時間間隔で測定し、あらかじめ定められた期間の前記帯域の使用率に基づいて、前記リンクの、次の期間のIP-VPN用の帯域を設定するステップと、前記各ステップをあらかじめ定められた日数だけ繰り返して統計処理を行い、前記各リンクの、１日の各時間帯に、IP-VPN用として必要なリンク帯域を設定するステップとを有する。
【００１７】
また、前記第２のステップは、前記リンク帯域を用いて、前記各リンクの、１日のうちで前記リンク帯域が最大になる時間帯を最繁忙時と定義するステップと、前記最繁忙時のリンク帯域を、ある期間に必要なリンク毎の管理帯域として、前記各リンクに割り当てるステップと、前記各リンクの管理帯域を用いて、前記ルータ間に光パスを割り当てるステップとを有する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の光パス設定方法は、前記光ネットワーク上の各リンクに対して、IP-VPN用の帯域の使用率をシミュレーションすることで、前記各リンクの容量のうち、どの程度の割合の帯域を前記IP-VPN用の帯域とすればよいかを容易に想定することができる。また、前記帯域使用率のシミュレーションの結果を用いることで、半固定的に前記光ネットワーク上のルータ間に設定する光パスを推定することができる。そのため、オンデマンド型であり、かつ品質（帯域）保証型のIP-VPNサービスにおいて、前記IP-VPNサービスの利用要求があったときに、効率よく光パスを設定することができる。
【００１９】
また、前記光パス設定方法を用いて、ある期間毎に、IP-VPNサービス用の帯域を見直すとともに、仮想的な光パスを設定することで、IP-VPNサービスの利用要求があったときに要求された帯域が確保できないというような問題を回避しやすくなる。
【００２０】
また、シミュレーションを行う際に、特定グループからの要求がトラヒックの大部分を占める場合、不特定グループからの要求がトラヒックの大部分を占める場合、特定グループ及び不特定グループからの要求が適当な比率で混合された場合のいずれかを仮定して、前記IP-VPN用の帯域の使用率を測定することで、実際の光ネットワーク上でのトラヒックに近い結果を得ることが容易になる。そのため、前記品質保証型のIP-VPN用の帯域と、それ以外のベストエフォート型の帯域の効率のよい設定が可能となり、帯域の圧迫等の少ないネットワーク運用が可能となる。
【００２１】
以下、本発明について、図面を参照して実施の形態（実施例）とともに詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは、同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の帯域設定方法を説明するために、IP網のある任意の網構成を仮定する。このとき、前記IP網は、光ネットワークであるとする。また、この網内にはルータが存在し、任意の形態で各ルータは接続されているとする。また、前記各ルータは、中継のためのコアルータと、実際に多数の端末を配下に接続しているエッジルータに分類され、それぞれが任意の数だけ存在すると仮定する。また、ここで想定する品質保証型サービスは、IP-VPNのみであり、他のサービスはベストエフォートであると仮定する。
【００２３】
また、前記IP網には、オンデマンド型のIP-VPNサービスにおける使用帯域及び光パスを設定する帯域設定装置が接続されており、各エッジルータに属する多数の端末から、このオンデマンド型のIP-VPNサービスヘの接続要求が到着する。このとき、前記IP-VPNサービスは品質保証型であるため、サービス中は、要求されただけの帯域が確保されていなければならない。そのために仮想的な光パスを設定することになる。なお、実際には、各ルータ内でのパケットの優先処理のための具体的なしくみ、例えば、Diffserv（Differentiated services。例えば、マルチメディア通信研究会 編, 瀬戸康一郎, 末永正彦, 二木均, 大橋信孝 監修, 「ギガビットEthernet教科書」, 1999年3月11日発行, p.312-323を参照。）やWFQ（Weighted Fair Queueing。例えば、Paul Ferguson, Geoff Huston 共著, 戸田巌 監訳, 「インターネットQoS」, オーム社, 2000年5月15日発行, p.83-86を参照。）が別途必要になるが、本特許の対象範囲外であるため、説明は省略する。
【００２４】
本発明の帯域設定方法の特徴は、ある期間、例えば、あるユーザーグループが前記IP-VPNサービスを利用する期間は、光パスの経路や帯域を変化させずに、固定的にこの光パスを設定しておくための手法である。
具体的には、次の手順により各光パスの経路や帯域を決定する。
【００２５】
図１乃至図３は、本発明による光パス設定方法を説明するための模式図であり、図１はIP網上の各リンクに対して必要な帯域を設定するステップの処理手順を示すフローチャート、図２はIP-VPNサービス用の帯域の割合の変化の一例を示す図、図３はルータ間に半固定的にパスを設定するステップの処理手順を示すフローチャートである。
【００２６】
本発明による帯域設定方法は、前記IP網（光ネットワーク）上の各リンクに、前記IP-VPNサービス用として必要な帯域を設定する第１のステップと、前記第１のステップで設定した帯域を利用して、前記IP網上のルータ間に、半固定的に前記IP-VPNサービス用として必要な帯域を持つパスを設定する第２のステップを有する。
【００２７】
前記第１のステップでは、まず、図１に示すように、あるリンクｋに対して、リンク容量のうちの割合Ｂ１の帯域を、前記リンクｋのIP-VPNサービス用の帯域の初期値として割り当てる（ステップ１０１）。
【００２８】
次に、前記IP網上の各リンクに共通した、帯域増加のための閾値Ｓｉ及び帯域減少のための閾値Ｓｄを設定する（ステップ１０２）。その後、変数ｐをｐ＝１とする（ステップ１０３）。
【００２９】
次に、前記リンクｋのIP-VPNサービス用の帯域使用率を、時間間隔Ｔｚで測定する（ステップ１０４）。この測定は、例えば、コンピュータによるシミュレーションであり、前記IP網上に任意のトラヒックを発生させたときの、前記リンクｋのトラヒックを測定する。そして、IP-VPNサービスで使用される帯域の合計値とリンク容量の比率を、前記帯域使用率とする。また、測定して得られた帯域使用率は、あらかじめ定められた期間ＴpからＴp+1までの間の帯域使用率のサンプル値として蓄積する。このとき、前記期間ＴpからＴp+1は、（Ｔp+1−Ｔp）／Ｔｚ＝ｎ（ｎは１以上の整数）となるように設定する。
【００３０】
次に、前記期間ＴpからＴp+1までのｎ個のサンプル値が得られたか確認し、ｎ個に満たない場合には、前記ステップ１０４に戻る。また、ｎ個のサンプル値を得られた場合は、その平均値Ｕpを算出し、次の期間Ｔp+1からＴp+2の、IP-VPNサービス用の帯域Ｂp+1を設定する。今の場合、前記変数ｐは１であるので、前記期間Ｔ1からＴ2までのｎ個のサンプル値の平均値Ｕ1から、次の期間Ｔ2からＴ3までの、前記リンクｋのIP-VPNサービス用の帯域Ｂ2を算出する。
【００３１】
このとき、次の期間Ｔp+1からＴp+2までの前記IP-VPNサービス用の帯域の割合Ｂp+1は、例えば、下記数式１に基づいて求め、設定する。
【００３２】
数１
Ｕp＞Ｓｉならば、Ｂp+1＝Ｂp＋ｗ
Ｕp＜Ｓｄならば、Ｂp+1＝Ｂp−ｗ
Ｓｄ≦Ｕp≦Ｓｉならば、Ｂp+1＝Ｂp
ここで，ｗは帯域の変更率の幅である。
【００３３】
前記数式１を用いて、次の期間Ｔp+1からＴp+2までの帯域の割合Ｂp+1を求めるときには、例えば、図１に示したように、まず、前記平均値Ｕpと前記帯域増加のための閾値Ｓｉとを比較（ステップ１０６）し、Ｕp＞Ｓｉの場合は、Ｂp+1＝Ｂp＋ｗとする（ステップ１０７）。また、前記ステップ１０１ｅでＵp≦Ｓｉであった場合は、前記平均値Ｕpと前記帯域減少のための閾値Ｓｄとを比較（ステップ１０８）し、Ｕp＜Ｓｄの場合は、Ｂp+1＝Ｂp−ｗとする（ステップ１０９）。また、前記ステップ１０８でＵp＞Ｓｄであった場合は、Ｂp+1＝Ｂpとする（ステップ１１０）。
【００３４】
次に、１日分の、前記IP-VPNサービス用の帯域の割合Ｂpの測定を終了したか判定（ステップ１１１）する。このとき、１日分の測定が終わっていなければ、変数ｐを更新してｐ＝ｐ＋１（ステップ１１２）とし、前記新しい帯域の割合Ｂpを利用して、前記ステップ１０４からステップ１１０までの処理を繰り返す。そして、新しい期間ＴpからＴp+1までの、実際のIP-VPNサービス用の帯域の使用率に基づいて、平均値Ｕp及び次の期間Ｔp+1からＴp+2までのIP-VPNサービス用の帯域Ｂp+1を求める。今の場合、変数ｐ＝１であったので、前記ステップ１１２で変数ｐ＝２となり、前記新しい帯域の割合Ｂ2を利用して、新しい期間Ｔ2からＴ3までの、実際のIP-VPNサービス用の帯域使用率（サンプル値）を測定し、その平均値Ｕ2及び次の期間Ｔ3からＴ4までのIP-VPNサービス用の帯域Ｂ3を求める。以降、この処理を１日分繰り返す。なお、この処理は、前記光ネットワーク（IP網）上の全てのリンクに対して行う。
【００３５】
こうして、前記ステップ１０４からステップ１１２までの処理を繰り返し行うと、例えば、図２に示すようなグラフが得られる。このとき、例えば、前記初期帯域の割合Ｂ1を0.95，前記帯域増加のための閾値Ｓｉを0.75，前記帯域減少のための閾値Ｓｄを0.5，前記帯域の変更率の幅ｗを0.2とする。ここで、例えば、前記期間Ｔ1からＴ2の間の点Ａ，点Ｂ，点Ｃ，点Ｄの各点で測定した帯域使用率（サンプル値）がそれぞれ、0.6，0.5，0.4，0.3であったとすると、前記期間Ｔ1からＴ2までのサンプル値の平均値Ｕ1は0.45となる。そのため、前記数式１より、次の期間Ｔ2からＴ3までの帯域の割合Ｂ2は0.75となる。
【００３６】
前記ステップ１０４からステップ１１２までの処理を繰り返し、前記１日分の測定が終了したら、今度は、その測定をＮ日分（Ｎは１以上の整数）行ったか確認する（ステップ１１３）。ここで、測定日数Ｎは任意の値に設定することができ、１日でもよいし、例えば、７日，３０日といった長期的な設定であってもよい。このとき、指定されたＮ日分の測定が終わっていなければ、例えば、最初のステップ１０１に戻り、次の１日分の測定を行う。また、Ｎ日分の測定が終わっていれば、そのＮ日分のデータによる統計処理を行う（ステップ１１４）。
【００３７】
前記Ｎ日分の測定をすることで、前記リンクｋの、１日におけるある時間帯、例えば、期間ＴpからＴp+1までの時間帯のIP-VPNサービス用の帯域ＢpのデータがＮ個得られる。このとき、前記Ｎ個の帯域Ｂpの値は、通常、初期帯域Ｂ1の値やトラヒックの発生方法等によりそれぞれ異なった値になる。そこで、前記ステップ１１４の統計処理では、ある時間帯Ｔｉにおける、前記Ｎ個の帯域Ｂpの平均値Ｂｋｉを、前記リンクｋのその時間帯Ｔｉに、前記IP-VPNサービス用に必要なリンク帯域Ｂｋｉとして設定する。
【００３８】
前記手順により、前記IP網（光ネットワーク）上の各リンクの、各時間帯Ｔｉに必要な前記IP-VPNサービス用のリンク帯域Ｂｋｉを設定した状態で、次のステップ、すなわち、前記光ネットワーク上のルータ間で、品質保証型のVPNサービスに必要な帯域を持つ、半固定的な光パスを設定する第２のステップの処理を行う。
【００３９】
前記半固定的な光パスを設定するステップでは、例えば、図３に示すように、まず、前記手順で算出されたリンク帯域Ｂｋｉを用いて、１日における各時間帯のリンク帯域のうちで最大の値をとる時間帯を、最繁忙時と定義する（ステップ２０１）。
【００４０】
次に、前記最繁忙時におけるリンクｋの帯域Ｂｋｉを、ある一定期間に、IP-VPNサービス用に必要なリンク毎の管理帯域Ｂｂｋとして、各リンクに割り当てる（ステップ２０２）。
【００４１】
そしてその後、前記各リンクの管理帯域Ｂｂｋを用いて、各ルータ間に必要な光パスを割り当てる（ステップ２０３）。前記ステップ２０３により光パスを割り当てるときには、例えば、特開2002-241466号，特開2003-069093号，特開2003-104247号等に記載された光パス設計方法を用いればよいので、ここでは、詳細な説明を省略する。
【００４２】
図４は、本発明の光パス設定方法を実行する光パス設定装置の概略構成を示す模式図である。
【００４３】
本発明の光パス設定方法を実行する光パス設定装置３は、図４に示すように、各種情報を処理するプロセッシング手段３０１と、光パスの設定に必要な情報を管理する情報管理手段３０２と、定期的に測定要求情報をIP網４に送出する測定要求送信手段３０３と、定期的に測定された各種情報をIP網４から受信する測定情報受信手段３０４とを備える。
【００４４】
また、前記プロセッシング手段３０１は、前記ステップ１０４で測定したサンプル値と、前記閾値Ｓｉ，Ｓｄとを比較して、その結果を判定する閾値判定手段３０１ａと、各種情報の詳細な解析を行う情報解析手段３０１ｂとを備える。
【００４５】
また、前記情報管理手段３０２は、どの情報がどこに格納されているかを管理するデータ管理手段３０２ａと、測定結果やネットワーク内の状態などの情報を蓄える情報蓄積手段３０２ｂとを備える。
【００４６】
図４に示したような光パス設定装置３を用いて、図１及び図３に示したような手順で仮想的な光パスを設定するときには、例えば、帯域の見直しが必要なときに、まず、前記情報蓄積手段３０２ｂから前記IP網４の構成情報、例えば、リンクやルータの数、位置等を読み出し、前記閾値判定手段３０１ａ及び前記情報解析手段３０１ｂで、図１に示したような処理を行い、前記IP網（光ネットワーク）上の各リンクのリンク帯域Ｂｋｉを算出する。このとき、１日における各期間の帯域Ｂpは前記情報蓄積手段３０２ｂに蓄積しておく。そして、Ｎ日間の測定が終了した段階で、前記情報蓄積手段３０２ｂからＮ日分の各リンクの帯域Ｂpのデータを読み出し、前記リンク帯域Ｂｋｉを算出し、前記情報蓄積手段３０２ｂに蓄積する。また、前記リンク帯域を用いて仮想的な光パスを設定するときには、前記情報蓄積手段３０２ｂから前記リンク帯域Ｂｋｉ及び前記IP網４の構成情報を読み出し、前記情報解析手段３０１ｂで、図３に示したような処理を行う。
【００４７】
以上説明したように、本発明の光パス設定方法では、まず、図１に示したような手順で、前記IP網（光ネットワーク）上の各リンクの、IP-VPN用の帯域の使用率をシミュレーションすることで、前記各リンクのリンク容量のうち、どれだけの割合の帯域をIP-VPNサービス用として設定すればよいか、容易に把握することができる。また、前記各リンクに前記リンク帯域を設定し、それを用いて、半固定的に、前記IP-VPNサービスで必要とする帯域を確保した仮想的な光パスを設定することができる。そのため、ユーザーグループからオンデマンド型のIP-VPNサービスの利用要求があったときに、効率よく光パスを設定することができる。
【実施例１】
【００４８】
図５は、本発明による実施例１の光パスの設定方法を説明するための模式図であり、前記ステップ２０３の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【００４９】
本発明の光パス設定方法は、図１及び図３に示したような手順で、前記リンク毎に、IP-VPNサービスに必要な帯域を設定し、その帯域を確保する仮想的な光パスを設定する。ここでは、図１に示した処理、すなわち前記第１のステップがすでに計算済みであり、また前記第２のステップの前記管理帯域Ｂｂｋを割り当てられているとして、前記ステップ２０３、すなわち各ルータ間に必要なパスを割り当てる方法について説明する。
【００５０】
前記ステップ２０３において、前記各ルータ間に必要なパスを割り当てるときには、例えば、図５に示すように、まず、前記ルータ間の各パスの帯域を一律、最小限の帯域Ｂminとする（ステップ２０３ａ）。このとき、前記最小限の帯域Ｂminは、ユーザーグループがIP-VPNサービスを利用する際の最低単位の帯域とする。
【００５１】
次に、仮設定帯域ＢｃをＢminとし、変数ｎを２にセットする（ステップ２０３ｂ）。そして、パスを設定するグループのメンバー数Ｎ及び各メンバーの端末が属するルータの位置を設定する（ステップ２０３ｃ）。
【００５２】
次に、前記各メンバーの端末が属するルータ間に、前記仮設定帯域Ｂｃを確保できる空き容量が存在するか調べる（ステップ２０３ｄ）。前記確保できる空き容量が存在するか調べるときには、例えば、特開2002-241466号，特開2003-069093号，特開2003-104247号等に記載された光パス設計方法を用いればよいので、詳細な説明は省略する。
【００５３】
こうして、前記グループ内の全メンバーのルータ間、言い換えると、前記各メンバーの端末同士を接続するリンクに、前記仮設定帯域Ｂｃを確保できる空き容量が存在する場合は、前記仮設定帯域ＢｃをＢmin×ｎに更新するとともに、変数ｎを更新してｎ＝ｎ＋１とし（ステップ２０３ｅ）、前記ステップ２０３ｄを繰り返す。このようにして、前記仮設定帯域Ｂｃを、Ｂmin，Ｂmin×２，Ｂmin×３，…と大きくしていき、どこかのルータ間に、前記仮設定帯域Ｂｃを確保できる空き容量が存在しなくなる、すなわち、どこかのリンク容量が不足して、パスを割り当てられなくなるまで続ける。そして、前記ユーザーグループ内の全てのルータ間にパスを割り当てられる最大の帯域Ｂｃ＝Ｂmin×（ｎ−１）を前記グループに保証できる帯域とし、その帯域を確保できるパスを固定パスとして各ルータ間に設定する（ステップ２０３ｆ）。
【実施例２】
【００５４】
前記実施例１では、前記最小限の帯域Ｂminを設定し、前記仮設定帯域Ｂｃ＝Ｂmin×ｎとして最大帯域を求め、パスを設定する方法を説明したが、これに限らず、他の方法で設定してもよい。そこで、本実施例２では、前記最小限の帯域Ｂminの代わりに、前記第１のステップで求めた各ルータ間のパスの各時間帯の平均帯域を用いて設定する方法について説明する。
【００５５】
前記平均帯域を用いる場合は、前記平均帯域を、前記ルータ間のパスの基底帯域とし、まずその基底帯域のパスを前記各ルータ間に張る。次に、前記基底帯域を２倍，３倍，…と増加させる。このとき、前記基底帯域は、どこかのリンクのリンク容量が足りなくなり、パスを張ることができなくなるまで増加させる。そして、パスを張ることができる帯域のうちの最大の帯域を、前記グループに保証できる帯域とし、その帯域を確保できるパスを固定パスとして各ルータ間に設定する。
【実施例３】
【００５６】
図６乃至図８は、本発明による実施例３の光パス設定方法を説明するための模式図であり、図６はオンデマンド型のIP-VPNの設定方法を説明するためのフローチャート、図７はパスを設定する際の処理手順を示すフローチャート、図８はシミュレーションを行うステップの処理手順の一例を示すフローチャートである。
【００５７】
本発明の光パス設定方法は、光ネットワーク（IP網）上で、オンデマンド型であり、かつ品質保証型のIP-VPNサービスを提供する場合に、前記IP-VPN用として必要な帯域を半固定的に設定し、必要に応じて見直しが可能な設定方法である。
【００５８】
前記オンデマンド型のIP-VPNサービスを提供する場合、例えば、図６に示すように、まず、特定グループからの利用要求の度合いｉ、及び不特定グループからの利用要求の度合いｊを初期化し、ｉ＝０，ｊ＝０としておく（ステップ５０１）。このとき、前記特定グループは、例えば、以前にIP-VPNサービスを利用したことがあるユーザーグループであり、前記不特定グループは、例えば、以前にサービスを利用したことがない、あるいは一定期間サービスを利用していないユーザーグループであるとする。
【００５９】
この状態で、例えば、前記IP-VPNサービスを提供する通信事業者等は、前記光ネットワーク上の各リンクに設定したIP-VPN用として必要な帯域を見直す必要があるか判定する（ステップ５０２）。ここではまず、見直す必要がないとして、一般的なオンデマンド型のIP-VPNの設定方法について説明する。
【００６０】
前記帯域を見直す必要がない場合、ユーザーグループからの利用要求が到着するのを待つ（ステップ５０３）。そして、前記利用要求が到着した場合には、要求してきたユーザーグループのメンバー数Ｎ，前記各メンバーの端末が属するルータ（エッジルータ）の位置，要求帯域（Mb/s）を確認する（ステップ５０４）。
【００６１】
前記メンバー数，ルータの位置，要求帯域の確認が済んだら、前記ユーザーグループが、以前に、同じ帯域での利用要求をしたことがあるか調べる（ステップ５０５）。
【００６２】
このとき、以前に、同じ帯域での利用要求をしたことがあれば、前記ユーザーグループを特定グループとし、前記特定グループからの利用要求の度合いｉを更新する（ステップ５０６）。その後、設定する光パスは以前利用したときと同じ設定でよいか、すなわち、以前利用したときに設定したパスで、前記要求帯域を確保することができるか調べる（ステップ５０７）。ここで、以前利用したときと同じパス設定でよければ、要求帯域及び以前利用したときのパスでIP-VPNサービスを利用できるように設定する。そしてその後、前記ステップ５０２に戻り、帯域を見直す必要が生じるか、別のユーザーグループからの利用要求が到着するまで待機する。
【００６３】
一方、以前利用したときに設定したパスでは、前記要求帯域を確保できない場合、前記ユーザーグループを新規グループとして、前記要求帯域を確保できるパス及び波長を算出する（ステップ５０８）。
【００６４】
前記新規グループとして前記パス及び波長を算出するときには、例えば、図７に示すように、まず、前記グループのメンバー数Ｎ，ルータの位置，要求帯域を把握する（ステップ５０８ａ）。次に、変数ｉをｉ＝１にセットし、変数ｊをｊ＝ｉ＋１とする。ここで、前記変数ｉは、前記メンバーのうちの１人を特定するための変数である。また、前記変数ｊは、前記変数ｉで特定されるメンバー以外のメンバーを特定するための変数である。
【００６５】
次に、前記変数ｉ及び変数ｊを用いて、前記ユーザーグループのメンバーのうちの２人を選択し、前記変数ｉで特定したメンバーｉの端末が属するエッジルータと、前記変数ｊの端末が属するエッジルータの間のパスに、前記要求帯域を確保できる帯域の空きがあるか調べる（ステップ５０８ｄ）。ここで、帯域の空きがなければ、前記要求された帯域を保証することができない。そのため、前記ユーザーグループに対して、要求された帯域ではIP-VPNサービスを利用できないことを通知し、処理を終了する（ステップ５０８ｅ）。
【００６６】
また、前記パスに、要求された帯域を確保できる帯域の空きがあれば、前記変数ｊがメンバー数Ｎと等しい、すなわち、ｊ＝Ｎであるか判定する（ステップ５０８ｆ）。このとき、ｊ≠Ｎであれば、前記変数ｊを更新してｊ＝ｊ＋１とし（ステップ５０８ｇ）、前記ステップ５０８ｄの処理を繰り返す。そして、ｊ＝Ｎ、すなわち、前記変数ｉで特定されるメンバーｉと、それ以外のメンバーとの全ての組み合わせにおいて、前記ステップ５０８ｄの処理を行ったら、今度は、前記変数ｉを更新してｉ＝ｉ＋１（ステップ５０８ｈ，ステップ５０８ｉ）としてステップ５０８ｃに戻り、同様の処理を繰り返す。このように、前記ユーザーグループの各メンバーの端末を接続する際に必要な全てのパスについて、前記要求帯域を確保できる帯域の空きがあると判定されたら、前記ユーザーグループの利用要求を受け付ける（ステップ５０８ｊ）。そして、前記ユーザーグループ及び帯域管理装置へ要求を受け付けたことを通知し、管理情報をアップデートする。その後、前記要求帯域を確保できるパスを前記光ネットワーク（IP網)上に設定すれば、前記ユーザーグループに対してIP-VPNサービスを提供することができる。
【００６７】
また、前記ステップ５０５において、前記ユーザーグループが、以前に、同じ帯域で利用要求をしたことはないと判定されれば、前記ユーザーグループを不特定グループとし、前記不特定グループからの利用要求の度合いｊを更新する（ステップ５０９）。その後、前記ユーザーグループを新規グループとして、前記要求帯域を確保できるパス及び波長を算出する（ステップ５１０）。このとき、前記ステップ５１０の処理は、前記ステップ５０８の処理と同様でよいので、詳細な説明は省略する。
【００６８】
以上の手順により、前記光ネットワーク上で、オンデマンド型であり、かつ、品質（帯域）保証型のIP-VPNサービスを提供することができる。しかしながら、オンデマンド型のサービスを提供する場合、前記ユーザーグループからの利用要求が、どのくらいの頻度、あるいは要求帯域はどの程度であるか、また、利用要求をするユーザーグループの数等は、時間毎、曜日毎等で違いがある。そのため、前記ユーザーグループからの利用要求に応えるには、前記IP-VPNサービスの利用状況に応じて、前記光ネットワーク上の各リンクにIP-VPN用として割り当てる帯域の値を適時見直す必要がある。そこで、例えば、前記ステップ５０２において、前記IP-VPNサービスを提供する通信事業者、あるいは帯域設定装置の管理者等が、帯域を見直す必要があると判断したときには、図６に示したように、帯域見直しのシミュレーションを行う（ステップ５１１）。
【００６９】
前記帯域見直しのシミュレーションを行うステップ５１１では、例えば、図８に示すように、前記特定グループの利用要求の度合いｉと前記不特定グループの利用要求の度合いｊを用いて、ｉ／ｊ＞ａであるか判定する（ステップ５１１ａ）。このとき、パラメータａは、任意の数である。ここで、ｉ／ｊ＞ａであれば、特定グループからの要求がトラヒックの大部分を占めるとして、シミュレーションを実行する（ステップ５１１ｂ）。
【００７０】
前記シミュレーションを行うときには、例えば、図１及び図３に示したような処理手順で、仮想的な光パス及び帯域を設定すればよいので、詳細な説明は省略する。このとき、前記特定グループからの要求がトラヒックの大部分を占めるという想定は、前記リンクｋのIP-VPNサービス用の帯域の使用率を測定する際に反映される。
【００７１】
また、前記ステップ５１１ａにおいて、ｉ／ｊ≦ａであった場合は、次に、ｊ／ｉ＞ｂであるか判定する（ステップ５１１ｃ）。このときも、パラメータｂは任意の数である。ここで、ｊ／ｉ＞ｂであれば、不特定グループからの要求がトラヒックの大部分を占めるとして、図１及び図３に示したようなシミュレーションを実行する（ステップ５１１ｄ）。
【００７２】
また、前記ステップ５１１ｃにおいて、ｊ／ｉ≦ｂであった場合は、前記特定グループからの要求と不特定グループからの要求が適度な比率で混合されたトラヒックとして、図１及び図３に示したようなシミュレーションを実行する（ステップ５１１ｅ）。
【００７３】
このようにして、前記特定グループからの利用要求の度合いｉと前記不特定グループからの利用要求の度合いｊの比率に基づいて、前記特定グループからの要求がトラヒックの大部分を占める場合、不特定グループからの要求がトラヒックの大部分を占める場合、前記特定グループからの要求と不特定グループからの要求が適度な比率で混合された場合のいずれかを選択してシミュレーションを行い、仮想的な光パスを求めたら、その結果に基づいて、対応するパスの帯域設定を実行する（ステップ５１２）。
【００７４】
以上説明したように、本実施例３の光パス設定方法によれば、必要なときに、IP網（光ネットワーク）上の各リンクの、IP-VPNサービスで必要な帯域の見直しや、ルータ間の仮想的な光パスの設定の変更を行うことができる。そのため、オンデマンド型のIP-VPNサービスの利用要求が到着したときに、効率よく光パスを設定することができる。
【００７５】
また、トラヒックの状況を場合分けすることで、実際のIP網上のトラヒックに近いシミュレーションをすることができるので、各リンクのIP-VPNサービスに必要な帯域を容易に把握することができる。
【００７６】
以上、本発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々変更可能であることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明による光パス設定方法を説明するための模式図であり、IP網上の各リンクに対して必要な帯域を設定するステップの処理手順を示すフローチャートである。
【図２】本発明による光パス設定方法を説明するための模式図であり、IP-VPNサービス用の帯域の割合の変化方法の一例を示す図である。
【図３】本発明による光パス設定方法を説明するための模式図であり、ルータ間に半固定的に光パスを設定するステップの処理手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明の光パス設定方法を実行する光パス設定装置の概略構成を示す模式図である。
【図５】本発明による実施例１の光パスの設定方法を説明するための模式図であり、ステップ２０３の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図６】本発明による実施例３の光パス設定方法を説明するための模式図であり、オンデマンド型のIP-VPNの設定方法を説明するためのフローチャートである。
【図７】本発明による実施例３の光パス設定方法を説明するための模式図であり、パスを設定する際の処理手順を示すフローチャートである。
【図８】本発明による実施例３の光パス設定方法を説明するための模式図であり、シミュレーションを行うステップの処理手順の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７８】
３…光パス設定装置
３０１…プロセッシング手段
３０１ａ…閾値判定手段
３０１ｂ…情報解析手段
３０２…情報管理手段
３０２ａ…データ管理手段
３０２ｂ…情報蓄積手段
３０３…測定要求送信手段
３０４…測定情報受信手段
【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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