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技術 ネットワーク性能予測システム、ネットワーク性能予測方法およびプログラム

出願人 三菱電機株式会社
発明者 高野啓
出願日 2007年11月27日 (12年8ヶ月経過) 出願番号 2007-305759
公開日 2009年6月11日 (11年1ヶ月経過) 公開番号 2009-130800
状態 特許登録済
技術分野 計算機・データ通信 広域データ交換 デジタル伝送の保守管理
主要キーワード 当てはまりの良さ 閾値線 計測値情報 計測値取得 予測期間内 予測線 回帰関数 パラメータ設定ステップ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2009年6月11日)のものです。
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図面 (6)

課題

ネットワーク内に多くの機器回線がある場合にも作業負荷なく、例えば顧客との契約といった外部条件に応じた適切な予測範囲回帰分析による予測が行えるようにすることを目的としている。

解決手段

ネットワーク性能予測システムにおいて、ネットワークの通信性能を示す計測値に対応する計測値情報を取得する計測値取得部と、外部から外部情報を読み取るとともに、この外部情報により回帰分析の予測範囲を求める外部情報読取部と、前記外部情報読取部で求めた予測範囲を設定するパラメータ設定部と、前記計測値取得部で取得した計測値情報に基づく回帰分析により、前記パラメータ設定部で設定した予測範囲で予測値を求める回帰分析部と、を備えた。

概要

背景

従来、時系列のデータから未来予測するとき、回帰分析の手法が用いられている。この回帰分析は、時系列のデータを近似する回帰方程式を求め、その回帰方程式を未来に向けて外挿することにより、将来の値を予測するものである。回帰方程式は、自ずとその適用範囲予測範囲)がある(例えば非特許文献1参照)。

また、特許文献1には、ソフトウェア品質分析に回帰分析を適用する場合の予測範囲の設定について開示されている。ソフトウェアの品質分析においては、ソフトウェアの不具合件数成長曲線と呼ばれる関数仮定し、実際の不具合件数が成長曲線モデルに沿って計測されるならば、成長曲線の上限付近に到達した場合に品質が安定したと見なされる。このとき、予測範囲としての成長曲線の収束の上限については、特許文献1には目標収束件数を入力装置から入力することが記載されている。

特開平5−113910号公報
涌井良幸著「図解でわかる回帰分析」日本実業出版社2002年6月20日(116〜119頁)

概要

ネットワーク内に多くの機器回線がある場合にも作業負荷なく、例えば顧客との契約といった外部条件に応じた適切な予測範囲で回帰分析による予測が行えるようにすることを目的としている。ネットワーク性能予測システムにおいて、ネットワークの通信性能を示す計測値に対応する計測値情報を取得する計測値取得部と、外部から外部情報を読み取るとともに、この外部情報により回帰分析の予測範囲を求める外部情報読取部と、前記外部情報読取部で求めた予測範囲を設定するパラメータ設定部と、前記計測値取得部で取得した計測値情報に基づく回帰分析により、前記パラメータ設定部で設定した予測範囲で予測値を求める回帰分析部と、を備えた。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

ネットワーク通信性能を示す計測値に対応する計測値情報を取得する計測値取得部と、外部から外部情報を読み取るとともに、この外部情報により回帰分析予測範囲を求める外部情報読取部と、前記外部情報読取部で求めた予測範囲を設定するパラメータ設定部と、前記計測値取得部で取得した計測値情報に基づく回帰分析により、前記パラメータ設定部で設定した予測範囲で予測値を求める回帰分析部と、を備えたことを特徴とするネットワーク性能予測システム

請求項2

前記外部情報が、顧客との契約情報および/またはMIB(ManagementInformationBase)情報であることを特徴とする請求項1に記載のネットワーク性能予測システム。

請求項3

前記計測値取得部で取得した計測値情報に基づいて分析用データを作成する分析用データ作成部と、を備え、前記回帰分析部は、前記分析用データ作成部で作成した分析用データの回帰分析により、前記パラメータ設定部で設定した予測範囲で予測値を求めることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のネットワーク性能予測システム。

請求項4

前記回帰分析部による回帰分析結果の当てはまりの良さを評価する分散分析部と、前記回帰分析部による回帰分析結果を示すレポート文面を決める判定部と、前記回帰分析部による回帰分析結果を示すレポートを作成するレポート作成部と、を備えたことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載のネットワーク性能予測システム。

請求項5

ネットワークの通信性能を示す計測値に対応する計測値情報を取得する計測値取得ステップと、外部から外部情報を読み取るとともに、この外部情報により回帰分析の予測範囲を求める外部情報読取ステップと、前記外部情報読取ステップで求めた予測範囲を設定するパラメータ設定ステップと、前記計測値取得ステップで取得した計測値情報に基づく回帰分析により、前記パラメータ設定ステップで設定した予測範囲で予測値を求める回帰分析ステップと、を備えたことを特徴とするネットワーク性能予測方法。

請求項6

請求項5に記載のネットワーク性能予測方法を電子計算機に実行させるプログラム

技術分野

0001

この発明は、ネットワークの性能の予測を行うネットワーク性能予測システムネットワーク性能予測方法およびプログラムに関するものである。

背景技術

0002

従来、時系列のデータから未来を予測するとき、回帰分析の手法が用いられている。この回帰分析は、時系列のデータを近似する回帰方程式を求め、その回帰方程式を未来に向けて外挿することにより、将来の値を予測するものである。回帰方程式は、自ずとその適用範囲予測範囲)がある(例えば非特許文献1参照)。

0003

また、特許文献1には、ソフトウェア品質分析に回帰分析を適用する場合の予測範囲の設定について開示されている。ソフトウェアの品質分析においては、ソフトウェアの不具合件数成長曲線と呼ばれる関数仮定し、実際の不具合件数が成長曲線モデルに沿って計測されるならば、成長曲線の上限付近に到達した場合に品質が安定したと見なされる。このとき、予測範囲としての成長曲線の収束の上限については、特許文献1には目標収束件数を入力装置から入力することが記載されている。

0004

特開平5−113910号公報
涌井良幸著「図解でわかる回帰分析」日本実業出版社2002年6月20日(116〜119頁)

発明が解決しようとする課題

0005

非特許文献1に開示されているような回帰分析をネットワークの性能予測に用いる場合、例えば顧客との契約に基づく回線帯域幅といった外部条件に基づく予測範囲を、ネットワーク内にある多くの機器や回線に対応して設定する必要がある。しかし、特許文献1に記載のもののように、例えば手作業で入力装置から入力すると、多くの機器や回線それぞれに対応する予測範囲の入力の作業負荷が高くなるという問題点があった。

0006

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ネットワーク性能予測システムにおいて、ネットワーク内に多くの機器や回線がある場合にも作業負荷なく、例えば顧客との契約といった外部条件に応じた適切な予測範囲で回帰分析による予測が行えるようにすることを目的としている。

課題を解決するための手段

0007

この発明に係るネットワーク性能予測システムは、ネットワークの通信性能を示す計測値に対応する計測値情報を取得する計測値取得部と、外部から外部情報を読み取るとともに、この外部情報により回帰分析の予測範囲を求める外部情報読取部と、前記外部情報読取部で求めた予測範囲を設定するパラメータ設定部と、前記計測値取得部で取得した計測値情報に基づく回帰分析により、前記パラメータ設定部で設定した予測範囲で予測値を求める回帰分析部と、を備えたものである。

発明の効果

0008

この発明は、ネットワーク性能予測システムにおいて、ネットワーク内に多くの機器や回線がある場合にも作業負荷なく、外部条件に応じた適切な予測範囲で回帰分析による予測を行うようにすることができる。

発明を実施するための最良の形態

0009

実施の形態1.
この発明の実施の形態1によるネットワーク性能予測システムは、ネットワークの通信性能を示す計測値に基づく回帰分析により、顧客との契約情報としての外部情報から求めた予測範囲で予測値を求めるようにしたものである。これにより、ネットワーク内に多くの機器や回線がある場合にも作業負荷なく、外部条件に応じた適切な予測範囲で回帰分析による予測を行うようにすることができる。

0010

図1は、この発明の実施の形態1によるネットワーク性能予測システムを示す構成図である。なお、各図において、同一符号は同一または相当部分を示す。図1において、11は、ネットワーク性能計測システムであり、所定の間隔で通信ネットワークの各種性能値の計測を行い、時刻毎の計測値をレポートしたり、異常の有無を診断したりすることができるものである。また、定期的に計測し、その計測結果を蓄積検索できるデータベース機能をもつものである。なお、計測する性能値や異常診断の方法はどのようなものでも良い。例えば、計測され予測されるネットワークの通信性能としては、通信回線におけるトラヒック量帯域使用率パケット応答時間、ネットワーク機器におけるCPU(Central Processing Unit)の使用率メモリーの使用率がある。

0011

また、図1に示すネットワーク性能予測システム1において、2は、ネットワーク性能計測システム11から、計測結果の時系列データや閾値データを取得する計測値取得部である。3は、計測値取得部2で得た計測値から分析用データを作成する分析用データ作成部である。4は、分析用データ作成部3で得た分析用データを用いて回帰分析を行う回帰分析部である。5は、回帰分析部4での分析結果の当てはめの良さを評価する分散分析部である。6は、回帰分析の結果を用いて、結論としてレポートに記載する文面の内容を決めるための判定部である。7は、回帰分析の結果を用いてグラフや表によるレポートを作るレポート作成部である。8は、回帰分析の予測範囲としての上限値および/または下限値を回帰分析部4に設定するパラメータ設定部である。9は,回帰分析の上限値および/または下限値を、外部のシステムから検索し取得するための外部情報読取部である。

0012

また、図1において、21は、外部情報読取部9がデータを取得する対象となるシステムの一例であり、顧客との契約に基づく各種の情報が管理されている顧客情報システムである。

0013

次に、動作について説明する。ネットワーク性能の計測値は時々刻々と計測され蓄積されていくものであり、実施の形態1によるネットワーク性能予測システム1も定期的に予測が実行され、更新された予測結果を得るようにしている。あるいは指定により、随時予測結果を得るようにしても良い。いずれにしても、定期的あるいは指定の時刻に所定の機能を実行する方式としては、unixのcronシステムなどが適用可能である。

0014

まず、計測値取得部2は、定められた期間の計測結果をネットワーク性能計測システム11から取得する。定期的に予測を行う場合は、例えば前回の予測実施日から本日までのように差分だけ取得するようにしても良い。データ取得の方法としては、例えばデータベースシステムで良く用いられるSQL(Structured Query Language)が適用可能であり、ネットワーク性能計測システム11がサポートしている方法であればどのようなものでも良い。

0015

次に計測値取得部2で取得した時系列データを用いて、分析用データ作成部3により、回帰分析用のデータを作成する。ただし、この機能は、オプション的な機能である。計測値取得部2で得た計測値をそのまま用いて回帰分析部4で回帰分析を行っても良い。しかし、ネットワーク性能の計測は、例えば数分間隔など頻繁に行われることが多く、また、計測対象となる機器やMIB(Management Information Base)値も多数であることが考えられる。このため、計測値をそのまま回帰分析すると、計算量が多くなる懸念がある。そこで、分析用データ作成部3で、例えば計測値の1日毎の平均値を算出し、この平均値を回帰分析用のデータとして用いることにより、回帰分析に使うデータ量を減らし、計算量を削減するようにしている。なお、作成された回帰分析用データは蓄積しておき、過去に算出した分析用データも使えるようにしても良い。また、上述の例では1日平均を使うこととしたが、これに限るものではない。例えば、1時間毎の平均や1週間毎の平均を使う、平日分のデータのみ使い休日のデータは使わない,9時〜17時など営業時間帯のデータのみ使う、平均ではなく平均+標準偏差を使う、等でも良い。

0016

次に、得られた分析用データを用いて、回帰分析部4により、単変数の回帰分析を行う。この回帰分析では,一次関数(直線)、二次関数指数関数対数関数など、各種の関数が適用可能であり、それぞれの関数に応じた分析方法としては、例えば直線回帰の場合は、非特許文献1に開示されている方法が適用可能である。この直線回帰の場合は、回帰関数y=Ax+BにおけるパラメータであるAとBの値を求める。

0017

次に、分散分析部5において、回帰分析部4で得た各関数の当てはまりの良さを評価する。分散分析は、回帰関数の実測値に対する当てはまりの良さ(回帰関数の精度の高さ)を評価する手法である。すなわち、所定の時刻に対し、回帰関数で計算された値(予測値)と、その時刻において実際に計測された値(実測値)の差分を集計し、当てはまりの良さを表わす指標を求めるものである。このような指標として、例えば、予測値の分散と実測値の分散との比で定義される決定係数(または寄与率)と呼ばれる指標を用いることができる。決定係数が1に近ければ回帰関数は定量的に精度が良いことが確かめられる(例えば非特許文献1参照)。回帰分析部4は、分散分析部5の結果を用いて、最終的に当てはまりの良い回帰関数を選択する。

0018

次に、判定部6は、回帰分析部4による回帰分析の結果に対し、わかりやすさのためにレポートに含める文面を規定する機能をもつ。この機能もオプショナルである。すなわち、判定部6は、回帰分析の結果に応じ、次のように文面を設定する。(1)回帰関数は一次関数で、傾きの検定により傾きは0の場合、「安定しています。」との文面が設定される。(2)回帰関数は一次関数で、傾きは0でない場合、「線形に増加または減少しています。」との文面が設定される。(3)回帰関数は線形でなく、増加している場合、「急な立ち上がりがあります。」との文面が設定される。(4)予測期間内閾値超過すると予想される場合、「Y1年M1月D1日〜Y2年M2月D2日に閾値を超える可能性があります。」との文面が設定される。

0019

次に、レポート作成部7は、これまでの処理の結果を用いて、レポートを作成する。レポートは、基本的には図2に示すように、回帰関数による予測線を示すグラフである。あわせて、実測値や分析用データの値を示す点や閾値線プロットし、予測線が閾値線を超過する時期である超過時期を表示するようにしても良い。あるいは、予測値に関する95%信頼区間(実測値が95%の確率で分布する範囲)などを表示するようにしても良い。また、レポートはグラフでなく、表でも良い。参照方法としては、WEBブラウザで参照できるようにしても良いし、また、所定のユーザに対し電子メールで通知するようにしても良い。

0020

次に、この発明による実施の形態1の特長である諸機能の動作について詳細に説明する。回帰分析部4は、予測値の上限値および/または下限値を得るため、パラメータ設定部8を使用する。パラメータ設定部8は、実施の形態1では、外部情報読取部9を使用して予測値の上限値もしくは下限値を得る。まず、外部情報読取部9の動作について説明する。

0021

外部情報読取部9は、分析対象の「顧客名、機器名、インタフェース名、計測対象データ(MIB名)」などを検索キーとし、これに対応する上限値および/または下限値を外部のシステムから得る。例えば、トラヒック量に関する予測を行うために上限値を得る場合は、トラヒック量の上限は機器のインタフェースの帯域幅や顧客と契約した帯域幅により規定されるため、例えば顧客との契約内容を管理するシステムである顧客情報システム21からデータを得る。このとき、「顧客名、機器名、インタフェース名」を検索キーとして、対応する「顧客名、機器名、インタフェース名、帯域幅」のデータを得て、目的の帯域幅の値を得ることになる。あるいは、顧客情報システム21の代わりに、機器仕様の情報を管理するネットワーク機器の構成管理システムから、「機器名、インタフェース名」を検索キーとして、対応するインタフェースの帯域幅を得るようにしても良い。

0022

次に、パラメータ設定部8は、外部情報読取部9で得た上限値および/または下限値を回帰分析部4のパラメータとして指定する。回帰分析部4は、指定された範囲で予測値を示す。つまり、予測値が上限値または下限値を超える値になったら、回帰関数による予測値の算出を停止する。

0023

この結果、図2に示すような回帰分析結果のレポートにおいて、上述のように決定した上限値または下限値を超える予測値、すなわち、ありえない値を表示することを避け、より適切な予測結果を示すことができる。前述のように上限値または下限値の決定は自動的に行われるので、運用管理者負荷を増やすこともない。

0024

以上のように、この発明の実施の形態1によるネットワーク性能予測システムにおいては、ネットワークの通信性能を示す計測値に基づく回帰分析により、顧客との契約情報としての外部情報から求めた予測範囲で予測値を求めるようにしている。これにより、ネットワーク内に多くの機器や回線がある場合にも作業負荷なく、例えば顧客との契約または機器の仕様に基づく通信回線の割り当て帯域幅といった外部条件に応じた適切な予測範囲で回帰分析による予測を行うようにすることができる。

0025

実施の形態2.
この発明の実施の形態2によるネットワーク性能予測システムは、ネットワークの通信性能を示す計測値に基づく回帰分析により、MIB(Management Information Base)情報としての外部情報から求めた予測範囲で予測値を求めるようにしたものである。これにより、ネットワーク内に多くの機器や回線がある場合にも作業負荷なく、外部条件に応じた適切な予測範囲で回帰分析による予測を行うようにすることができる。

0026

図3は、この発明の実施の形態2によるネットワーク性能予測システムを示す構成図である。なお、各図において、同一符号は同一または相当部分を示す。図3において、ネットワーク性能計測システム11から取得したMIB情報を格納したMIB情報部10を加え、外部情報読取部9がMIB情報部10からMIB情報を読み取るように構成した以外は、図1に示した実施の形態1によるネットワーク性能予測システムと同様の構成である。

0027

次に、動作について説明する。外部情報読取部9は、MIB情報部10に格納された各種のMIB定義を解析して回帰分析の予測範囲としての上限値および/または下限値を得る。MIBの定義は、標準化団体IETF(Internet Engineering Task Force)やネットワーク機器の各ベンダから提供されており、所定の言語構造記述されている。図4において、例えば、”sampleMibObject”という名前オブジェクトがあるとすると、その定義の中に,”SYNTAX”というがあり、SYNTAX句の中に、オブジェクトの値域が指定されていることがある。図4では”Gauge32(0..100)”と書かれた部分がこれにあたり、sampleMibObjectは値域として0以上100以下であることがわかる。別の方法として、図4における”UNITS”という句を使用することも可能である。これは、データの「単位」を意味するものなので,UNITS句の値によってはおのずと値域が定まるものがある。例えばパーセンテージである。従って、MIB定義ファイル構文解析することにより、上下限値が得られることになる。

0028

以下、実施の形態1と同様に、パラメータ設定部8が回帰分析の予測値の範囲を規定し、回帰分析部4が回帰分析を行うことにより、実施の形態1と同様に負荷なく適切な予測を行うことができる。

0029

以上のように、この発明の実施の形態2によるネットワーク性能予測システムにおいては、ネットワークの通信性能を示す計測値に基づく回帰分析により、MIB情報としての外部情報から求めた予測範囲で予測値を求めるようにしている。これにより、ネットワーク内に多くの機器や回線がある場合にも作業負荷なく、例えばネットワーク機器のCPUの使用率の制限といった外部条件に応じた適切な予測範囲で回帰分析による予測を行うようにすることができる。

0030

実施の形態3.
この発明の実施の形態3によるネットワーク性能予測システムは、ネットワークの通信性能を示す計測値に基づく回帰分析により、顧客との契約情報およびMIB(Management Information Base)情報としての外部情報から求めた予測範囲で予測値を求めるようにしたものである。これにより、ネットワーク内に多くの機器や回線がある場合にも作業負荷なく、外部条件に応じた適切な予測範囲で回帰分析による予測を行うようにすることができる。

0031

図5は、この発明の実施の形態3によるネットワーク性能予測システムを示す構成図である。なお、各図において、同一符号は同一または相当部分を示す。図5において、外部情報読取部9が顧客情報システム21から顧客との契約情報(またはネットワーク機器の構成管理システムから機器仕様の情報)を読み取るとともに、MIB情報部10からMIB情報を読み取るように構成した以外は、図1、3に示した実施の形態1、2によるネットワーク性能予測システムと同様の構成である。

0032

次に、動作について説明する。各部の動作も、パラメータ設定部8と外部情報読取部9以外は,実施の形態1、2の動作と同様である。外部情報読取部9は、まず、契約情報およびMIB情報のそれぞれで上下限値を得る。次に、パラメータ設定部8は、実際に回帰分析に使用する予測範囲としての上下限値を次の(1)、(2)式により選択して設定する。
設定する上限値=min(契約情報による上限値、MIB情報による上限値) (1)
設定する下限値=max(契約情報による下限値、MIB情報による下限値) (2)

0033

以下、実施の形態1と同様に、パラメータ設定部8が回帰分析の予測値の範囲を規定し、回帰分析部4が回帰分析を行うことにより、実施の形態1と同様に負荷なく適切な予測を行うことができる。さらに、顧客との契約情報(または機器仕様の情報)とMIB情報のいずれかから上限値が得られない場合にも、他方の値を使用できるようになるため、本発明の適用範囲を拡大することができる。

0034

以上のように、この発明の実施の形態3によるネットワーク性能予測システムにおいては、ネットワークの通信性能を示す計測値に基づく回帰分析により、顧客との契約情報およびMIB情報としての外部情報から求めた予測範囲で予測値を求めるようにしている。これにより、ネットワーク内に多くの機器や回線がある場合にも作業負荷なく、例えば顧客との契約または機器の仕様に基づく通信回線の割り当て帯域幅といった外部条件やネットワーク機器のCPUの使用率の制限といった外部条件に応じた適切な予測範囲で回帰分析による予測を行うようにすることができる。

0035

なお、上述の実施の形態1〜3によるネットワーク性能予測システムに対応するネットワーク性能予測方法は、マイクロコンピュータ等に実行させるプログラムを用いてソフトウエア処理により実現するようにしても良い。

図面の簡単な説明

0036

この発明の実施の形態1によるネットワーク性能予測システムを示す構成図
この発明の実施の形態1によるネットワーク性能予測システムを説明するための説明図
この発明の実施の形態2によるネットワーク性能予測システムを示す構成図
この発明の実施の形態2によるネットワーク性能予測システムを説明するための説明図
この発明の実施の形態3によるネットワーク性能予測システムを示す構成図

符号の説明

0037

1ネットワーク性能予測システム
2計測値取得部
3分析用データ作成部
4回帰分析部
5分散分析部
6 判定部
7レポート作成部
8パラメータ設定部
9外部情報読取部

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