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意味情報を用いたインタフェースマッピング技術
ネットワークオペレーション 次世代フレキシブルオペレーション技術 システム間連携 オントロジ 意味情報を用いたインタフェースマッピング技術 き む ら 技術革新による新しい装置の導入や，さまざまなサービスシステムと既存 たつゆき なかつじ まこと 木村 辰幸 /中辻 真 システムを含むネットワークオペレーションシステム間の連携は，円滑な おおつか サービス提供を行ううえで重要です．本稿では，システム間連携を柔軟かつ 大塚 祥広 よしひろ 迅速に行うための技術を紹介し，特に意味情報を用いてインタフェースを変 NT Tネットワークサービスシステム研究所 換する技術について説明します． インターネットは， 多 数 のネット ネットワークの変化と ワーク・ドメインによる巨大な集合体 オペレーションの課題 ① です．１社だけで魅力あるサービスを 近年のインターネットの普及，ブ 提供することは困難であり，さまざま ロードバンド化に伴い，IP網を基盤と なサービスアプリケーションを必要に応 した各種サービスが増加しています． じて取り込み，新たな付加価値を形成 しかも，サービス競争が激化しており， することが重要です．ユビキタス社会 サービスの開発から提供まで数カ月と を迎えた際には，さらに多くの端末や いった短期間化もみられます．またネッ 通信機器がネットワークを利用して， トワークもIPレイヤに加えて，波 長 状況に応じたネットワークを構築する SDH（ Synchronous Digital Hier- ことになるでしょう． archy）などマルチレイヤ化が進展し， このように変 化 しつつあるネット ワークを安心，安全に運用していくた ます． めのコアネットワークにおける主な課題 ユーザ 他事業者 問い合わせ・ 情報提供 ネットワーク監視，試験 カスタマコンタクト サービス個別 管理機能 事業者間連携 管理機能 課金管理 方法 ② マルチドメインネットワーク管 理方法 ③ システム間の迅速，柔軟な連携 方法 これらの課題を解決するための各技 術を紹介します． またネットワークの変化と必要とな マルチレイヤネットワーク管理技術 アクセスネットワークのブロードバン 保守者 事業者 連携 料金 マルチレイヤネットワーク管理 る管理機能について図１に示します． より高速大容量化の方向に向かってい SO を次に示します． 顧客データベース 利用者 設計者 ネットワーク設定・設計 オペレーション マルチレイヤ・ マルチドメイン管理 設備データベース サービス共通管理 ユーザネットワーク管理 ユーザネットワーク サービスネットワーク制御 プラットフォーム アクセスネットワーク管理 コアネットワーク管理 アクセス ネットワーク コアネットワーク マルチレイヤ/GMPLS 他ドメイン 自ドメイン エンド・ツー・エンド通信サービス 図１ オペレーション機能の配備例 8 NTT技術ジャーナル 2005.8 他網 ユーザ ネットワーク サーバ 特 集 ド化，コアネットワークの大容量化が ようなネットワークにおいては，各種 研究所では，このような要求に対して 進展し，WDM（Wavelength Divi- レイヤのリソース，QoS（Quality of 各レイヤのリンクを一元的に管理する sion Multiplexing）， OXC（ Opti- Service）種別，さらに装置が自律的 マルチレイヤネットワーク管 理 シス cal cross Connect）など波長を扱う に形成したパスとオペレーションから設 テム ，そのリソースをサービスが利 装置の導入，IPから波長までを統一 定したパスの区別等を関連付けて一元 用しやすいかたちで提供するサービス 的 に扱 うG M P L S （ G e n e r a l i z e d 的に管理し，迅速な故障対応を行う リソースエージェント といった２種類 Multi Protocol Label Switching） ことが必要となります． のソリューションを提 案 しています の研究開発が進められています．この テム シス ス ビス サー タフェー ン イ (1) (2) NT Tネットワークサービスシステム サービスリソースエージェント エンド・ ツー・エ ンド帯域 予約 （図２）． アプリケー ション別 機能追加 マルチ キャスト 経路管理 コンテンツ サーバ IP IP系 ネット ワーク サービストポロジ アクセス アクセ セ ネットワ ネットワーク ッ ワ ットワ アクセス アクセ クセ セス セ ネットワーク ーク IPネッ IPネットワーク ネットワーク トワーク ク リンク ネットワーク ク ネ マルチレイヤネットワーク 管理システム アクセス網 管理システム アクセス セス セ ネットワーク ワーク ワ ク サ サービスネットワーク ス ービスパ サ サ サービスネットワーク スネ 多様化するネットワーク方 式に対応するネットワーク 管理プラットフォーム 方式別 網設計機能 LS LSP SP 光アクセス 光アクセス サービス プロバイダ コンテンツ サーバ SDH/Ether 社内アプリ ADSL ADSL 宅内 ネットワーク ネ ク 波長パス 波長パス ス ワイヤレス アクセス ユーザ ネットワーク リンク系 ネット ワーク さまざまな ネットワーク上の アプリケーション さまざまな ユーザ端末・ ネットワーク オフィス内 ネットワーク ク 機能追加が 容易なシステム構成 アクセス ネットワーク群 他事業者/ 者 者/ ISP ファイバ マルチレイヤコアネットワーク アクセス ネットワーク群 オフィス内 ケーション サーバ ネットワーク 宅内ネット ワーク ユーザ ネットワーク SDH：Synchronous Digital Hierarchy 図２ マルチレイヤネットワークリソース管理技術 NTT技術ジャーナル 2005.8 9 次世代フレキシブルオペレーション技術 マルチレイヤのネットワークリソース いますが，各ドメインには独自の運用 や CMIP（ Common Management の管理については，リンクとその両端 ポリシーがあるため，ドメインをまた Information Protocol）などを自シ にある終端点，それらを収容する上位 がった経路において，IPパケットの到 ステムに合うかたちに変換します．し ＊２ リンクと終端装置，リンクに収容され 達性欠如，経路欠落，乗っ取り るパスを基本モデルとし，これをマル どが発生し，問題となっています． チレイヤで再帰的に扱いレイヤ独自の な かし，一般にアプリケーションごとに データスキームは異なるため，他シス NTTネットワークサービスシステム テムの情報を利用するにはプロトコル 機能を付加しています．これにより， 研究所では，NTT未来ねっと研究所 変換を行った後，通信相手に応じた すべてのレイヤを同じように扱うことが が考案し基本原理を確立した広域IP データ表現への変換をアプリケーショ (3) できるうえに，レイヤに応じた機能追 網監視診断技術 を受けて商用化す ンレベルでつくり込む必要があります． 加，カスタマイズが容易となります． るとともに，経路の乗っ取り監視，イ 新しいサービスを提供する場合，新 さらに，複数リンクにまたがったサー ンターネット接続の正常性監視など新 たな装置・機能を導入する事例が多 ビスパスの概念を取り入れているため， たな診断知識を研究開発しました． く，ネットワーク管理システム（NMS） 故障時の影響範囲も容易に特定でき この技術は，各ドメインに監視診断 は新しい装置にできるだけ早く対応す 知識を持ったエージェントを配備し， る必要があります．改造規模を極小に りレイヤにまたがったリンクを開通する BGP-4の経路広告情報を利用した監 するため，NMSの装置インタフェース GMPLSも一部管理できますが，今後 視診断を行うことにより，マルチドメ 部分は，装置別のインタフェースアダ さらに研究開発が必要となります． インの経路管理を実現しています．今 プタモジュールとしてNMS本体の変更 サービスリソースの管理技術につい 後は，GMPLSなどシグナリングを用 なく追加可能なアーキテクチャが主流 ては，各種サービスに共通的なリソー いたドメイン間の相互接続が拡大する となっています．しかし，システムの規 スをネットワークなどから収集して保 ものと考えられ，このようなドメイン間 模や新規サービスの追加頻度にもより 有する基盤部と，サービス個別のアプ 管理技術は，一元管理の難しい自律 ますが，こうしたインタフェース変換機 リケーション部により構成され，サー ネットワークの運用においてますます 能のつくり込みに50％近い稼働がか ビスに必要なネットワークリソースを呼 求められていくでしょう． かっているという調査結果もあります． ＊１ ます．装置自らがシグナリング によ び出し，そのサービスに最適なモデル へ変換して提供することができます． マルチキャストサービスにおけるトポロ ジ監視を行うアプリケーションを研究 ネットワークオペレーション領域 におけるシステム間連携技術の 変遷と課題 今後ますます増加が見込まれるネット ワークサービスの迅速な展開には，開 発効率の良いインタフェース整合機能 の実現が重要な課題となっています． 開発しましたが，拡張性に優れた構 ネットワークオペレーションにおい こうした下位システムインタフェー 成であり，今後さらに増加するであろ て，装置やサーバなどの管理対象シス スに加 え， 将 来 のユビキタスネット うネットワークサービスの基盤技術と テム，上位のサービスオペレーション ワーク時代においては，ユーザがスト して活用できると考えています． システム等と情報を流通させるために レスなくサービスを享受するために，上 マルチドメインネットワーク 管理技術 複数の企業，大学などのネットワー クから構成されるインターネットでは， は，インタフェースを変換する必要が あり，これまでプロトコルレベル，デー いられてきました（表）． 市販プラットフォームを利用したプ BGP-4（ Border Gateway Proto- ロトコルレベルの変換では，標準化さ col-4）といった標準プロトコルにより れたプロトコルであるSNMP（Simple ドメインをまたがった経路を決定して Network Management Protocol） 10 NTT技術ジャーナル 2005.8 ＊1 タレベルなどいくつかのアプローチが用 ＊2 シグナリング：管理システムからの制御で はなく，あらかじめ装置側で設定された条 件に従い，ユーザからの要求を通信装置が 解釈し，装置間のやりとりによって通信経 路の設定を行う方式． 乗っ取り：ISP間のルーチングプロトコル で，不正な経路情報を送ることによって， 本来通るべきではない経路にトラヒックを 送り込み，他ISPのネットワークソースを 無断で利用すること． 特 集 表 オペレーション領域におけるシステム間連携技術例 連携レベル プロトコル レベル アプローチ 技術の特徴 標準化された通信プロトコルだけを用いて， EAIツールによるプロトコル変換例 システム間インタフェースの共通化を行う 外部システム 既存システム 新規システム アダプタ CORBAアダプタ EAI-PF製品 EAI-PF製品 EAI-PF製品 特に連携が必要な一部システム間のインタ フェースについて，独自プロトコル部分も含 EAI (Enterprise Application Interface) Bus め通信プロトコルを合わせて設計する 市販のEAIツールによって，個々のシステムを 共通プロトコルでシステムバスに接続するこ とで，個別変換よりも効率よくシステム間イ ンタフェースを実現する プロトコルの共通化をしても，流通するデータは別途変換を行う必要がある 前提条件 ・連携システム間のデータ定義が同じように定まっている，もしくは変換が容易 ・共通のプラットフォーム製品を利用できる ・共通データ定義に沿わない新規システムの接続が少ない 共通のスキームによる標準データベースを用 いた情報連携を行う 既存システム 対象となる既存データベースの一部を共通ス キームとし，限定的な流通情報を共有する データレベル 特定のシステムについてだけ，共通データベー ス化することで密に連携を行う 個別インタ フェース 共通データ ベース 新規システム データベースクエリ ビュ− 変換 市販システム 共有データベースとすることで，流通するデータ仕様が同じように定まるため，ア プリケーションはつくりやすい．複数システムを考慮したデータベースのチューニ ングが必要になる場合もある 前提条件 ・他システムのデータ参照が主たる目的の場合 ・共通のDBMS（Database Management System）製品を利用できることが望ましい 特定の情報についてだけメッセージ整合を行い， データベースそのものは共有しない．プロトコルレベルの連携と組み合わせて利用 内部データベース表現はシステム別とする される技術である その他 システムごとのユーザインタフェースをWebブ ラウザなどにより画面統合する 連携制御まではできないが，端末数を減らす効果は高い．ブラウザの種類，版数が 異なると使えなくなる事態も発生するため，設計ガイドラインなどを用意し，個々 のシステムがガイドラインを遵守する必要がある 位システムとなるさまざまなサービスア 近年，インタフェースアダプタにス スクリプト言語を用い，インタフェー プリケーションとNMS間の連携につい クリプトを用い，NMSが用意するAPI スアダプタに関するスクリプトを自動 ても同様にインタフェース整合の必要 を利用する製品がみられるようになり 生成する新たな試みです．既存アダプ 性が高まるでしょう． ましたが，単に装置情報の収集，記録 タのスクリプトを参考に作成した触診 した操作の再現レベルにとどまってい 用スクリプトを用いて，ネットワーク ます．こうしたインタフェースアダプ へ追加する装置を触診・診断し，その タ開発の簡単化，および膨大なネット 結果により追加装置用のスクリプトを 従来のNMSの多くは，独自開発し ワークへの設定業務の効率化を目指し 調合するものです． た装置別のインタフェースアダプタを て，NT Tネットワークサービスシステ (2) 組み込む形式を取っていたため，イン ム研究所では２つの基盤的技術を研究 この技術は，管理対象のシステムに タフェース仕様の変更において，開発 開発しています． 設定業務の効率化とアダプタ開発 期間の短縮に向けた取り組み IPサービス設定制御システム 応じた，汎用スクリプト言語による設 コスト，柔軟性の面で問題となってい (1) インタフェース触診・調合技術 定シーケンスを用意することで，サー ました． この技術は，EXPECTという汎用 ビスのアクティベーション業務を簡易 NTT技術ジャーナル 2005.8 11 次世代フレキシブルオペレーション技術 化し，管理対象の追加変更を柔軟に システムA とシステムC のインタ メタデータは，コンテンツがどのよう なものかを示す見出しのようなもので， フェース変換を行う場合（図３），こ これらの技術は，設定業務の効率 極論をいえば，検索キーワードのよう れまでの固定的なアダプタでは，イン 化，アダプタ開発期間の短縮に有効で なものです．ただ，このメタデータに入 タフェース仕様書を見て人手で対応付 あり，柔軟，迅速な機能追加および装 るキーワード自身も自由に選択された けを行っていたため，仕様変更時の柔 置更改が可能になります．詳細は本特 単語であるため，“ネットワーク障害状 軟性，迅速性に欠けていました．NT T 集で紹介します． 況”を例に取ると，「障害情報」「故 ネットワークサービスシステム研究所 障速報」などさまざまに表現されます． では，意味情報に着目し，インタフェー 人間には類似性の判別がつきますが， ス仕様に書かれたAPIの情報規定をオ 機械的に処理するためには語彙の標 ントロジと呼ばれる，木構造をした意 前述のシステム間連携におけるイン 準化が不可欠であり，結局標準インタ 味情報で表現しインタフェースの整合 タフェース整合機能は，管理する対象 フェース規定を強いるか，個別に変換 機能に利用するインタフェースマッピ が装置，サーバなどでありデータの意 辞書を持つ必要がありました． ング技術 行います． メタデータを用いたフレキシブル なインタフェース技術 (7) を提案しています． 味が１つに定まるような場合への適用 セマンティックWebでは，このメタ システムAのインタフェースをメッ が前提です．しかし，今後のユビキタ データの持つ意味情報の要素を，オン セージフォーマットと意味情報に分離 ス社会においては，新たな装置，セン トロジという概 念 構 造 として扱 い， し，それぞれをオントロジを使って対 サネットワーク，サービスなどをさまざ OWL（ Web Ontology Language） 応付けします（図４）．システムBも同 まな方法でネットワークにつなげること と呼ばれるXML言語で記述します．オ 様です．意味情報は，インタフェース が想定されます．このような高度なネ ントロジは，概念と概念との関係を表 マッピング技術を用いて近似度を計測 ットワークリソースの利用においては， しており，先の例の「故障」と「障 して自動的にマッピングされるため，イ ネットワークオペレーションにも迅速， 害」が同じものである，「故障」の下 ンタフェースを自動変換することがで 柔軟にサービスなどをネットワークへ 位概念として「インタフェース故障」 きます． 組み込むための，新たなシステム間連 があるといった構造を表現できます． オペレーション領域においては，シ 携技術が必要となります． Webサービスは，サービスシステム 間のインタフェースとして現在もっと も有 力 な連 携 技 術 であり， W S D L （ Web Services Description Language）などで書かれたインタフェー ス定義を基にメッセージの動的な整合 を行うことも可能です．しかし，値を システムＣ インタフェース仕様 書を見て，人手で対 応付け． 迅速なアダプタ開発， 柔軟な変更が難しい． 固定 アダプタＡ 読み出すことはできても，非標準の情 には型の判定だけでなく，その情報要 要があります．こうした意味情報を フレキシブル アダプタＢ インタフェースマッピング技 術を用いたフレキシブルアダ プタのメリット ①インタフェース変換を自動 的に行うことで，アダプタ 開発を迅速化 報が格納されたメッセージを利用する 素が表している意味をすり合わせる必 共通インタ フェース アダプタ作成 支援ツール （インタフェース 仕様の対応付け を支援） インタ フェースＡ システムＡ ②インタフェース仕様の変更 に対し，マッピングルール インタ フェースＢ の変更で柔軟に対応でき， 開発稼働を削減 システムＢ メッセージに付加することを提案した のがメタデータであり，セマンティック Webサービスです 12 (4)∼(6) ． NTT技術ジャーナル 2005.8 図３ インタフェースの仕様の柔軟・迅速な変更 特 集 として提案していく予定です． システムＡのインタフェース システムＢのインタフェース メッセージフォーマット 送信先APPID メッセージ フォーマット クラス インスタンス メッセージフォーマット 共有メモリ 76-77（byte） 2 1 データ固有部 A-B間の インタフェース マッピング 21-22（byte） 10 0 8 対応付け 重要作業中 クラス ファイル更新 インス タンス 更新 7 5 装置状態 取得情報 意味情報 電文方向 発生 復旧 ファイル更新情報 意味情報を 用いた自動マッ ピング 更新中 更新なし 転送中 要求中 プロセス更新 ■参考文献 (1) 柳沼・老松・木村：“GMPLS対応マルチレ イヤネットワーク管理に関する一検討，”信 学技報，TM2004-31，pp.19-24，2004.7． (2) 三好・木村・大塚・藤田・馬島・須田：“An Implementation of Service Resource Management Architecture，” WTC2002， Paris，France，2002.9． (3) 田原・明石・丸山・安田・須田・小柳：“広 域IP網監視・診断システム（ENCORE）の展 開構想，”信学技報TM2002-8，2002.1． (4) http://www.w3.org/DesignIssues/Semantic. html (5) http://www.daml.org/services/owl-s/ (6) 城田：“ユビキタスネットワーク時代のイン テグレーション動向，”NRI 技術創発，2004． (7) 中辻・三好・木村：“意味情報に基づくイン タフェースマッピングによるシステム連携手 法の提案と評価，”DEWS2005，2005.3． 図４ インタフェースマッピング技術の基本原理 ステムが異なっても操作が類似してい が期待できます．これにより，インタ るため，意味情報でマッピングするこ フェース変換を行うアダプタ設計にか とに親和性があります．しかし， 「bit8」 かる稼働を大幅に削減できます． のようなほぼ意味を持たない属性名を 持つ場合もあるため，オントロジ上で の枝のつながり方を特徴としてとらえ， 今後の課題 オントロジの作成方法として，一部 その相似性を利用してマッピングの精 UML（ Unified Modeling Lan- 度を向上させるといった工夫もしてい guage）からの自動生成等が提案され ます． ていますが，データマイニング技術を これまで述べてきたインタフェース 活用した対象の拡大など，まだ今後の マッピング技術を試作し，商用化され 課題が残されています．この技術は， ているオペレーションシステムにおける アプリケーション上の条件検索にも適 下位システムとのインタフェース15種 用可能な基盤技術であり，今後のユビ に関して評価しました．システム間イ キタス社会に向けたネットワークオペ ンタフェースにおける約２万5,000も レーションシステム−アプリケーション の属性の組み合わせに対し，本技術に 間でのインタフェース変換技術として， よるマッピングを利用すると，単純な インタフェース触診・調合技術と合わ クラス間マッピングによる近似度計測 せて，管理アプリケーションプラット で468通りの候補に絞り込むことがで フォームを研究開発していく予定です． きました．さらに，トポロジを用いた さらに，インタフェースマッピング 近似度計測，過去のマッピング結果の 技 術 を利 用 したサービスアプリケー 再利用によって，マッピング精度向上 ションへの展開についても，応用技術 （左から）木村 辰幸/ 中辻 真/ 大塚 祥広 迅速・簡単に新しい装置や他システムと ネットワーク管理システムをつなぎ，柔軟 に連携する高度なサービスを実現するため の研究開発に取り組んでいきます． ◆問い合わせ先 NTTネットワークサービスシステム研究所 ネットワークソフトウェアサービス プロジェクト TEL 0422-59-6051 FAX 0422-59-4475 E-mail [email protected] NTT技術ジャーナル 2005.8 13