JP2001094573A

JP2001094573A - トラヒックの品質の測定装置

Info

Publication number: JP2001094573A
Application number: JP27024299A
Authority: JP
Inventors: Hisaki Ohara; 久樹大原; Hiroshi Saito; 洋斎藤
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1999-09-24
Filing date: 1999-09-24
Publication date: 2001-04-06

Abstract

(57)【要約】【課題】被測定ネットワークおよびトラヒックに影響
を与えることなくプロトコルの品質を評価し、「パケッ
ト損」、「応答時間」、「コネクション継続時間」、
「セッション継続時間」の４つのサービス品質項目を継
続的に、かつ同時に計測を行うことが可能なトラヒック
の品質の測定装置を提供すること。【解決手段】ＡＴＭ交換機１０１と１０８間の回線１
０５，１０７を光分岐装置１０４，１０６を介してトラ
ヒック自体に変化を与えないまま計測装置１１１に取り
込み、「パケット損」、「応答時間」、「コネクション
継続時間」、「セッション継続時間」の品質測定を同時
に、かつ継続的に行う。計測装置１１１は、トラヒック
収集部１１２，フィルタリング処理部１１３，品質測定
部１１４，ＣＰＵ１１５，メモリ１１６，およびモニタ
（表示装置）１１８およびキーボード１１９を接続する
Ｉ／Ｏ制御部１１７から構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被測定ネットワー
クおよびトラヒックに影響を与えることなく、各種サー
ビス品質項目を継続的に、かつ同時に計測を行うことが
可能なトラヒックの品質の測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ネットワークを介して行われる各
種通信サービスが広く普及してきている。このような状
況において、ネットワークのユーザに、帯域保証や品質
保証等、質の高いサービスを提供するためには、ユーザ
のネットワーク利用状況やネットワークの混み具合を把
握し、回線の監視をするためのトラヒック測定が必要不
可欠である。

【０００３】このために、従来、主に次の三つの方法が
用いられている。第一の方法は、測定用のパケットをネ
ットワークに放出してから着信側のホストで処理されて
再び発信側に戻ってくるまでの時間を測定することによ
って、ネットワークの遅延時間を測定する方法である。
第一の方法を実現する代表的なツールには、ＰＩＮＧ
（Ｐacket ＩnterＮet Ｇroper）がある。

【０００４】第二の方法は、交換機内部におけるトラヒ
ック測定である。これは交換機内でルーテイング処理部
とは別に測定処理部を設けて、ユーザの利用状況、交換
機に接続されている回線の混み具合を測定する方法であ
る。第三の方法は、回線上の測定したいトラヒックの情
報を計測装置のディスク装置にリアルタイムに書き出
し、測定した後にデータを取り出して処理し、必要とす
る品質項目を求める方法である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の方法は次の
ような問題点を有している。上記第一の方法は、特定の
ホスト間の往復遅延時間を測定することが可能である
が、測定用のパケット自身がネットワークに影響を与え
てしまう点、ネットワークにセキュリテイ対策で設置さ
れているファイアウォールに測定用パケットが阻まれて
測定することができない場合がある点、測定を行う特定
のホストを事前に定めるため、ネットワーク全体の混み
具合の評価をするのが困難な点、測定できるのはホスト
間の往復遅延時間だけであり、ＴＣＰ等、ユーザにより
近いレイヤにある上位のプロトコルが与える品質を評価
できない点、などの問題点がある。

【０００６】また、上記第二の方法では、測定するホス
トが多い場合や高トラヒック時には測定処理部が交換機
の負荷を圧迫させてしまうという問題点がある。さら
に、第三の方法では、連続的なサービス品質を測定し続
けることはできない点、高トラヒック時にはディスク装
置への書込みが間に合わずデータが失われる可能性があ
る点、などの問題点がある。

【０００７】本発明の目的は、前述の各問題点を解消
し、被測定ネットワークおよびトラヒックに影響を与え
ることなく、ＩＰ層、ＴＣＰ／ＵＰＤ層のへッダ情報を
得ることによりユーザが利用するプロトコルの品質を評
価し、「パケット損」、「応答時間」、「コネクション
継続時間」、「セッション継続時間」の４つのサービス
品質項目を継続的に、かつ同時に計測を行うことを可能
とするトラヒックの品質測定装置を提供することであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、次のような構成を有している。本発明は、交換機間の回線に分岐装置を挿入し、回線
を通過するパケットを分岐装置を介して測定装置に取り
込み、取り込んだパケット（のヘッダ）に基づいてトラ
ヒックに対応する品質を評価するようにしている。本構
成によれば、ネットワークに対して計測装置の影響を与
えることなく、トラヒックの品質を評価することができ
る。本発明は、従来のようにホスト間でのみ測定を行うの
ではなく、バックボーン等の回線上で測定を行うことに
よって、この回線上を通過する全てのユーザのトラヒッ
クの品質を測定することを可能にしている。本発明は、パケットのへッダからＴＣＰ／ＩＰ（Ｔra
nsmission ＣontrolＰrotocol／Ｉnternet Ｐrotoco
l）プロトコル群のトランスポート層、ネットワーク層
の情報を得ることによって、ユーザが実際に利用するプ
ロトコルの品質を評価するようにしている。本発明は、従来のような往復遅延時間（以下、「応答
時間」と呼ぶ）だけではなく、「パケット損」、「コネ
クション継続時間」、「セッション継続時間」などのサ
ービス品質を同時に、かつ継続的に計測する。以上の構成を設けることにより、上記各問題点を解消
し、本発明の所期の目的を達成している。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施の形態を説
明する前に、まず、本明細書で用いられる「コネクショ
ン」、「パケット損」、「応答時間」、「コネクション
継続時間」、「セッション継続時間」などの用語の定義
を行っておく。

【００１０】「コネクション」とは、発信側ＩＰアドレ
ス、着信側ＩＰアドレス、発信側ポート番号、着信側ポ
ート番号、プロトコル番号の５つの項目によって定まる
発信側ホストと着信側ホストとの間の通信を表す。測定
するパケットがＴＣＰ／ＩＰのネットワーク層のプロト
コルであれば、このコネクションは発信側ＩＰアドレ
ス、着信側ＩＰアドレス、プロトコル番号によって定ま
る。

【００１１】「パケット損」とは、ＴＣＰプロトコルに
おいて、ＴＣＰへッダ内のシーケンスナンバ（以下、Ｓ
Ｎと記す）を保持することによって、通信路もしくはホ
スト内でパケットが失われた時に送られる再送信パケッ
トを検出した時のパケットサイズをパケット損とする。

【００１２】「応答時間」とは、ＴＣＰプロトコルにお
いて、データを送ってからそのデータのＬバイト後のデ
ータパケットに対するＡＣＫパケットを検出するまでの
時間のことをいう。ここで、ＡＣＫパケットとは、ＴＣ
Ｐへッダ内のフラグビットの中でＡＣＫビットが立って
いるパケットのことである。また、Ｌは、応答時間設定
時に計測装置のユーザによって予め与えられる値であ
る。

【００１３】「コネクション継続時間」は、ＴＣＰプロ
トコルと非ＴＣＰプロトコルとで定義が異なる。（イ）ＴＣＰパケットの場合、ＳＹＮパケットでホスト
間でコネクションが確立されてからＦＩＮパケットでコ
ネクションが終了するまでの時間をコネクション継続時
間と呼ぶ。ここで、ＦＩＮパケットとは、ＴＣＰへッダ
内のフラグビットの中でＦＩＮビットが立っているパケ
ットのことである。

【００１４】（ロ）ＴＣＰ以外のパケットの場合は、あ
るコネクションに対するパケットを検出してから、ある
一定時間の間該当コネクションへのパケットが検出され
なかった時にそのコネクションは終了したとみなし、そ
の終了時点までの時間をコネクション継続時間と呼ぶ。

【００１５】「セッション継続時間」とは、ＴＣＰプロ
トコルにおいて、ホスト間において通信が始まってか
ら、全てのコネクションが終了し、ある一定期間の間こ
のホスト間へのパケットが検出されなかった時にこのセ
ッションは終了したとみなした時、その終了時点までの
時間のことをいう。ここで、“ある一定期間の間ホスト
間へのパケットが検出されない”とは、発信側ＩＰアド
レスと着信側ＩＰアドレスとの間のパケットが検出され
ないということであり、特定のポート番号に関係するも
のではない。

【００１６】本発明は、着目している回線を通過するパ
ケットを分岐し取り込む手段を備え、分岐したパケット
を観測して品質を評価する計測装置とその計測する手段
を提供するものである。

【００１７】ここで、本発明の特徴とするところは、前
記の取り込む手段から観測されるパケットで、ＴＣＰパ
ケットのＳＮの推移のみを見ることによって「パケット
損」を検出する手段と、ある方向の回線上を通過するＴ
ＣＰパケットのＳＹＮパケットとＳＹＮパケットが通過
する回線とは逆方向を通過するＡＣＫパケットのＳＮと
ＡＣＫ値を比較することによって「応答時間」を測定す
る手段と、ＴＣＰプロトコルのＳＹＮパケットもしくは
ＳＹＮ＋ＡＣＫパケットとＦＩＮパケットを検出するこ
とによってＴＣＰプロトコルの「コネクション継続時
間」を測定する手段と、ＴＣＰ以外のプロトコルのコネ
クションにおいて最終修正時刻から一定の時間が経過し
た場合にそのコネクションは終了とみなすことによって
ＴＣＰ以外のパケットの「コネクション継続時間」を計
測する手段と、ＴＣＰパケットにおいて最終修正時刻か
ら一定の時間が経過した場合にそのセッションは終了と
みなすことによって「セッション継続時間」を計測する
手段を備えたところにある。

【００１８】前記の計測装置は、汎用的で安価な計算機
上に処理が軽くサイズの小さなオぺレーティングシステ
ムを搭載したもので構成されるので、回線上のトラヒッ
クの「パケット損」、「応答時間」、「コネクション継
続時間」、「セッション継続時間」を連続的に測定する
ことができるようになる。

【００１９】前記の計測装置は、トラヒック収集部を有
し、トラヒック収集部は取得したトラヒックからパケッ
トの情報すなわちＴＣＰ／ＩＰプロトコル群のへッダ情
報を得ることができるので、ユーザが実際に利用してい
るプロトコルの品質を評価することができるようにな
る。

【００２０】前記の計測装置は、コネクション毎に計測
データを管理する測定処理データべース部を有し、本デ
ータべース上のデータに基づくことによって、「パケッ
ト損」、「応答時間」、「コネクション継続時間」、
「セッション継続時間」の各測定項目を同時に測定する
ことができるようになる。

【００２１】前記の測定処理データべース部においてデ
ータべースにパケットの情報を格納する手段は、計測装
置に回線が２本接続されている時にある回線上でＴＣＰ
のコネクションの確立の為に送信されるＳＹＮパケット
を検出した後、ＳＹＮパケットを検出した回線でない方
の回線上でＳＹＮ＋ＡＣＫパケットを検出した場合、こ
のＳＹＮ＋ＡＣＫパケットのコネクションは、発信側、
着信側のそれぞれの情報を入れ替えることによって、デ
ータべースを検索する。検索に成功した場合、同一エン
トリ上に本パケットの情報を格納する。以上のようにす
ることにより、データべースへの登録エントリ数が膨大
になることを防ぐことが可能になり、管理にかかる時間
を減らすことができるようになる。

【００２２】ＴＣＰのコネクションが張ってある回線
は、コネクション毎に「upstream」もしくは「downstre
am」に分類される。測定処理データべース部のエントリ
が、ある回線上のＳＹＮパケットによって生成した場
合、その回線を「upstream」と呼ぶ。またＳＹＮ＋ＡＣ
Ｋパケットによって生成した場合、その回線を「downst
ream」と呼ぶ。通常、１本の回線上では、ＴＣＰのサー
バへのリクエストのパケットやサーバからのデータパケ
ットが混在しているので、「upstream」と「downstrea
m」との分類により、リクエストパケットとデータパケ
ット、応答パケットを切り分けて測定することが可能に
なる。

【００２３】「パケット損」を測定する手段は、ＴＣＰ
のコネクションにおいて、パケットが計測装置に到着す
る毎にＴＣＰへッダ内のＳＮを取得して今まで検出した
パケットのＳＮの最大値と比較し、最大値以下であれ
ば、本パケットを再送信パケットとみなし、パケット損
の累積バイト数とパケット損の累積回数を表す統計値を
更新する。また、到着したパケットのＳＮが最大値より
も大きければ、最大値を更新する。

【００２４】「応答時間」を測定する手段は、２本の回
線が計測装置に分岐装置を介して接続されていることが
必要である。ＴＣＰのコネクションにおいて、シーケン
スナンバがｘ番のパケットをあるＡＴＭ回線上で検出し
てから、ｘ＋Ｌ番以上の値を持つＴＣＰのＡＣＫパケッ
トを逆方向のＡＴＭ回線上で検出するまでの時間を応答
時間とし、累積応答時間と累積応答時間計測回数、なら
びに予めユーザによって定められた測定周期内における
応答時間の最大値と最小値を表す統計値を更新する。前
述のＬはユーザによって適当に与えられる応答サイズで
ある。

【００２５】「コネクション継続時間」を測定する手段
は、上記の測定対象となったパケットの中で、テーブル
内に新規にエントリが作成された時間から、コネクショ
ンの終了を表す印のついたパケットを受け取るまでの時
間、もしくは一定の期間の間、該当するコネクション内
においてパケットが検出されなかった時にコネクション
が終了したとみなすまでの時間をコネクション継続時間
とし、累積コネクション継続時間と累積コネクション継
続時間計測回数、ならびに予めユーザによって定められ
た測定周期内におけるコネクション継続時間の最大値と
最小値を表す統計値を更新する。

【００２６】「セッション継続時間」を測定する手段
は、上記の測定対象となったパケットの中で、ＩＰアド
レスの組合せがテーブル内で新規となるエントリ作成の
時間から、そのＩＰアドレスの組合せについて一定の期
間の間、該当するＩＰアドレス間においてトラヒックが
検出されなかった時にセッションが終了したとみなすま
での時間をセッション継続時間とし、累積セッション継
続時間と累積セッション継続時間計測回数、ならびに予
めユーザによって定められた測定周期内におけるセッシ
ョン継続時間の最大値と最小値を表す統計値を更新す
る。

【００２７】以下、本発明の一実施例を、図面を用いて
詳細に説明する。図１は、本発明の実施例を説明するた
めのシステム構成図である。同図において、１０１およ
び１０８はＡＴＭ交換機、１０４および１０６は光分岐
装置、１１１は計測装置である。ＡＴＭ交換機１０１と
１０８間の１回線（１０５または１０７）、もしくは２
回線（１０５と１０７）を計測装置１１１でモニタリン
グし、「パケット損」、「応答時間」、「コネクション
継続時間」、「セッション継続時間」の品質測定を同時
に、かつ継続的に行う構成を示している。ＩＰパケット
はＡＴＭの固定長のセルに分割されて送信される。また
ＩＰパケットはＴＣＰへッダ（ポート番号）を含む。

【００２８】本発明に係る計測装置１１１を回線（ＡＴ
Ｍ回線）１０５、１０７上に適用する。図１に示すよう
に、光分岐装置１０４、１０６が回線１０５、１０７上
に挿入され、回線１０５、１０７を流れるトラヒック
（ＡＴＭセル）を光学的に分岐する。これにより回線１
０５、１０７を流れているトラヒック自体に変化を与え
ないまま、同じトラヒックを計測装置１１１に取り込
む。

【００２９】計測装置１１１は、トラヒック収集部１１
２，フィルタリング処理部１１３，品質測定部１１４，
ＣＰＵ１１５，メモリ１１６，およびモニタ（表示装
置）１１８およびキーボード１１９を接続するＩ／Ｏ制
御部１１７から構成される。

【００３０】回線１０５，１０７から光分岐装置１０
４，１０６を介して計測装置１１１に取り込まれたセル
は、トラヒック収集部１１２において物理レイヤの終端
などの処理が施されて、フィルタリング処理部１１３に
送られる。

【００３１】フィルタリング処理部１１３では、ＶＰ
Ｉ、ＶＣＩ、プロトコル番号、発信側ＩＰアドレス、発
信側ポート番号、着信側ＩＰアドレス、着信側ポート番
号の項目について、予めユーザが定義したフイルタに合
致しているかどうか調べられる。ここでポート番号と
は、ＴＣＰとＵＤＰのへッダに設定されているポート番
号を指す。フイルタに合致していれば、品質測定部１１
４に送られ、合致していない場合は本セルの情報は破棄
される。

【００３２】図２は、品質測定部１１４の初期化手順を
説明するためのフローチャートである。まず、コネクシ
ョンの管理を行う測定処理データべース部と統計量を保
持する統計データべース部の為のデータ格納領域をメモ
リ１１６上に確保する（ステップ２０１）。次に、計測
装置１１１に接続されているＡＴＭ回線に番号をつける
（ステップ２０２）。この番号は計測装置１１１にある
ＡＴＭのネットワークインタフェースカードの番号と対
応する。次に、「パケット損」、「応答時間」、「コネ
クション継続時間」、「セッション継続時間」の中から
どの品質項目の測定を行うか、ユーザはキーボード１１
９より入力し、ＣＰＵ１１５がＩ／Ｏ制御部１１７を介
して読み込み、メモリ１１６に記憶する（ステップ２０
３）。

【００３３】「パケット損」を測定する場合には（ステ
ップ２０４：Ｙ）、統計データベース部のパケット損検
出回数、到着したパケットの累積サイズ、損失したパケ
ットの累積サイズ、の変数を回線毎、「upstream」、
「downstream」毎に初期化する（ステップ２０５）。

【００３４】「応答時間」を測定する場合には（ステッ
プ２０６：Ｙ）、計測装置１１１がＡＴＭ回線２本１０
５、１０７に光分岐装置１０４、１０６を通じて接続さ
れているかどうか（すなわち両方向の測定かどうか）を
確認し（ステップ２０７）、接続されていない場合には
（ステップ２０７：Ｎ）、ユーザに測定ができない旨の
エラーメッセージを伝える（ステップ２０８）。接続さ
れている場合には（ステップ２０７：Ｙ）、ユーザによ
ってキーボード１１９より入力された応答サイズ（以下
Ｌと表記）を、ＣＰＵ１１５がＩ／Ｏ制御部１１７を介
して読み込み、メモリ１１６に記憶する（ステップ２０
９）。さらに、統計データべース部の応答時間測定回
数、応答時間の累積値、応答時間の最小値、最大値の変
数を、回線毎、「upstream」、「downstream」毎に初期
化する（ステップ２１０）。

【００３５】「コネクション継続時間」を測定する場合
には（ステップ２１１：Ｙ）、統計データべース部のコ
ネクション測定回数、コネクション継続時間の累積値、
コネクション継続時間の最小値、最大値の変数を回線
毎、「upstream」、「downstream」毎に初期化する（ス
テップ２１２）。

【００３６】「セッション継続時間」を測定する場合に
は（ステップ２１３：Ｙ）、統計データベース部のセッ
ション測定回数、セッション継続時間の累積値、セッシ
ョン継続時間の最小値、最大値の変数を回線毎、「upst
ream」、「downstream」毎に初期化する（ステップ２１
４）。

【００３７】次に、「upstream」と「downstream」につ
いて説明する。図３は、「upstream」と「downstream」
を説明するための図である。図３（ａ）のように、ＳＹ
Ｎパケットが流れたコネクションに対して、回線０番を
「upstream」と呼ぶ。また、図３（ｂ）のように、ＳＹ
Ｎ＋ＡＣＫパケットが流れたコネクションに対して、回
線０番を「downstream」と呼ぶ。ＡＴＭ回線２本が光分
岐装置を通じて計測装置に接続されている場合は、図３
（ｃ）のようにＳＹＮパケットが流れた回線０番を「up
stream」と呼び、ＳＹＮ＋ＡＣＫパケットの流れた回線
１番を「downstream」と呼ぶ。図３（ｄ）の場合は、Ｓ
ＹＮ＋ＡＣＫパケットの流れた回線０番を「downstrea
m」、ＳＹＮパケットの流れた回線１番を「upstream」
と呼ぶ。

【００３８】以上の如き「upstream」と「downstream」
を導入することにより、計測装置にＡＴＭ回線が１本の
み接続されている時でも、検出したコネクション上のデ
ータが、サーバ側から来るものなのか、クライアント側
から来るものなのかを判別し、切り分けて計測すること
ができる。また、１回線単位で測定できることにより、
パケットの行きと帰りのルーティングが異なっている場
合でも、応答時間を除く測定項目を観測できる。

【００３９】図４は、測定処理データベース部のエント
リ内に格納されるデータの一覧である。同図において、
「初期回線番号」はコネクションのエントリが作成され
たときのパケットが通った回線の番号を表している。
「フラグ」はそのエントリが「upstream」か「downstre
am」かを表している。両方向で検出された同一コネクシ
ョンであれば、両方にフラグビットが立つ。

【００４０】「down側ＩＰアドレス」、「down側ポート
番号」は、このコネクションが「upstream」であるなら
ば、発信側のＩＰアドレスとポート番号を表し、このコ
ネクションが「downstream」ならば、着信側のＩＰアド
レスとポート番号を表す。「タイムスタンプ」は「upst
ream」、「downstream」それぞれで最も最近に検出され
たパケットの到着した時刻を示している。「ＳＮの最高
値」はパケット損の測定で用いられる項目である。「リ
セットフラグ」と「応答時間測定開始時刻」と「ＡＣＫ
閾値」は応答時間の測定で用いられる項目である。

【００４１】また、「コネクション継続時間測定開始時
刻」はコネクション継続時間の測定で用いられる項目で
ある。「セッション継続時間測定開始時刻」はセッショ
ン継続時間の測定で用いられる項目である。また、「コ
ネクション継続時間最終修正時刻」は、コネクション継
続時間の測定で用いられ、該当エントリのパケットを検
出した最後の時刻である。「セッション継続時間最終修
正時刻」は、セッション継続時間の測定で用いられ、該
当エントリのパケットを検出した最後の時刻である。

【００４２】図５は、統計データベース部のエントリ内
に格納されるデータの一覧である。同図において、「累
積パケット損量」は、パケット損の測定で検出されたパ
ケット長の累積値である。回線番号ごとに、「upstrea
m」と「downstream」の２つの値を持つ。これは、以下
に説明する各統計値についても同様である。

【００４３】「パケット損検出回数」は、パケット損を
検出した回数を記録するものである。「最大パケット損
量」と「最小パケット損量」は、パケット損を検出した
ときの該当パケットの長さの最大値と最小値を記録する
ものである。「累積応答時間」は、応答時間の累積値で
あり、「応答時間計測回数」は、応答時間を測定した回
数、「最大応答時間」と「最小応答時間」は、これら応
答時間の最大値と最小値である。

【００４４】「累積コネクション継続時間」は、コネク
ション継続時間の累積値であり、「コネクション継続時
間計測回数」は、コネクション継続時間を測定した回
数、「最大コネクション継続時間」と「最小コネクショ
ン継続時間」は、これらコネクション継続時間の最大値
と最小値である。「累積セッション継続時間」は、セッ
ション継続時間の累積値であり、「セッション継続時間
計測回数」は、セッション継続時間を測定した回数、
「最大セッション継続時間」と「最小セッション継続時
間」は、これらセッション継続時間の最大値と最小値で
ある。

【００４５】図６は、品質測定部の初期化手順が終了し
た後の処理を説明するためのフローチャートである。ま
ず、品質の測定が開始されると（ステップ６０１）、出
力用タイマが初期化される（ステップ６０２）。そし
て、統計データの出力時刻になったら、すなわち、前回
の統計データ出力時から現在までの時間が、予めユーザ
によって設定される統計データべース部からのデータ収
集間隔よりも大きくなれば（ステップ６０３：Ｙ）、統
計データがユーザに出力され（ステップ６０４）、出力
用タイマは初期化される（ステップ６０２）。

【００４６】統計データの出力時刻でなかった場合は
（ステップ６０３：Ｎ）、コネクションタイムアウト用
のタイマを初期化し（ステップ６０５）、タイマを起動
する。

【００４７】さらに、コネクションタイムアウト監視用
のタイマがある一定の期間経過してタイムアウトとなっ
た場合（ステップ６０６：Ｙ）、測定処理データベース
部の各エントリについて現在時刻とパケット検出最終時
刻との差分がタイムアウト用の閾値よりも大きい時（ス
テップ６０７：Ｙ）、そのエントリは削除する（ステッ
プ６０８）。これにより故障などによってコネクション
が切れたことを検出し、エントリを削除することが可能
となる。各エントリの検索が終了すると、コネクション
タイムアウト監視用のタイマが初期化される（ステップ
６０５）。

【００４８】次に、品質測定部１１４にパケットが到着
する毎に（ステップ６０９）、本パケットのup側のＩＰ
アドレスとポート番号、down側のＩＰアドレスのポート
番号、プロトコル番号を検出し、メモリ１１６に書き出
す（ステップ６１０）。

【００４９】次に、本セルで構成されているパケットが
ＴＣＰパケットかどうか、本セル内の所定領域に記載さ
れているプロトコル番号を用いて判断する（ステップ６
１１）。

【００５０】ＴＣＰパケットである場合（ステップ６１
１：Ｙ）、次にセルのぺイロードの中のＴＣＰへッダに
含まれているフラグビットを検出する（ステップ６１
２）。そのフラグビットがＳＹＮならば（ステップ６１
３：Ｙ）、測定処理データべース部にこのコネクション
の情報と本パケットの到着時点のタイムスタンプを付与
して、新規にエントリを作成し格納する（ステップ６１
４）。さらに、このパケットを検出したＡＴＭ回線を
「upstream」と設定する（ステップ６１５）。

【００５１】フラグビットがＳＹＮとＡＣＫの両方なら
ば（以下、ＳＹＮ＋ＡＣＫパケットと表記）（ステップ
６１６：Ｙ）、まずこのＳＹＮ＋ＡＣＫパケットを生成
させる元となったＳＹＮパケットが測定処理データべー
ス部に既に格納されているかどうかを調べる（ステップ
６１７）。

【００５２】格納されている場合には（ステップ６１
８：Ｙ）、本コネクションの情報と本パケットの到着時
点のタイムスタンプを付与して、同じエントリを更新す
る（ステップ６２０）。さらに、このパケットを検出し
たＡＴＭ回線を「downstream」と設定する（ステップ６
２０）。

【００５３】測定処理データべース部にエントリが作成
されていない場合は（ステップ６１８：Ｎ）、本コネク
ションの情報に本セルの到着時点のタイムスタンプを付
与して新規にエントリを作成し格納する（ステップ６１
９）。

【００５４】次に、この到着パケットがＴＣＰパケット
であるがＳＹＮパケットでもＳＹＮ＋ＡＣＫパケットで
もない場合（ステップ６１１：Ｙ，ステップ６１３：
Ｎ、ステップ６１６：Ｎ）、このトラヒックを「upstre
am」もしくはdownstremに分類する必要がある。

【００５５】そのためにまず、本パケットのコネクショ
ンが既にエントリとして登録されているか検索して調べ
る（ステップ６２１）。検索できなかった場合（ステッ
プ６２１：Ｎ）、本パケットの情報は破棄される（ステ
ップ６２８）。検索できた場合は（ステップ６２１：
Ｙ）、エントリ内の「upstream」と「downstream」のフ
ラグを調べる（ステップ６２２）。

【００５６】どちらか一方のみにフラグが立っている場
合（ステップ６２２：“１”）、エントリ内の初期回線
番号と本パケットが流れていた回線番号を比較し（ステ
ップ６２３）、同じならば（ステップ６２３：Ｙ）、そ
の立っている方をstreamの方向として（ステップ６２
４）、異なっている場合には（ステップ６２３：Ｎ）、
そのパケットの情報を破棄する（ステップ６２８）。こ
のようにＳＹＮ＋ＡＣＫパケットを検出しなかったもの
の、ＳＹＮパケットとは逆の方向の回線にデータパケッ
ト等を検出した時、これらのパケットは計測しないもの
とする。

【００５７】両方のフラグが立っている場合には（ステ
ップ６２２：“２”）、エントリ内の初期回線番号と本
パケットが流れていた回線番号を比較し（ステップ６２
５）、同じならば（ステップ６２５：Ｙ）、「upstrea
m」（ステップ６２６）とし、異なるならば（ステップ
６２５：Ｎ）、「downstream」（ステップ６２７）とす
る。

【００５８】次に、到着したセルがＴＣＰ以外の場合
（ステップ６１１：Ｎ）、本パケットのコネクションが
既にエントリとして測定処理データベース部に登録され
ているかどうか調べる（ステップ６３７）。登録されて
いない場合は（ステップ６３７：Ｎ）、本コネクション
の情報に本セルの到着時点のタイムスタンプを付与して
新規にエントリを作成し格納する（ステップ６３８）。
ＴＣＰ以外のパケットに対する測定項目はコネクション
継続時間のみである。本項目を測定する場合には（ステ
ップ６３９：Ｙ）、モジュールＣ’へ移動する（ステッ
プ６４０）。

【００５９】以上のように、測定処理データべース部の
更新を行った後、ユーザによる測定項目をメモリ１１６
から読み出し、測定項目毎に、パケット損を測定する場
合には（ステップ６２９：Ｙ）、モジュールＡに（ステ
ップ６３０）、応答時間測定ならば（ステップ６３１：
Ｙ）、モジュールＢに（ステップ６３２）、コネクショ
ン継続時間測定ならば（ステップ６３３：Ｙ）、モジュ
ールＣに（ステップ６３４）、セッション計測時間測定
ならば（ステップ６３５：Ｙ）、モジュールＤに（ステ
ップ６３６）、それぞれ移動する。次に、それぞれのモ
ジュールＡ〜Ｄについて説明する。

【００６０】図７は、パケット損を測定するモジュール
Ａのフローチャートである。図６の品質測定のフローチ
ャートより、本パケットが「upstream」上のトラヒック
であると仮定する（ステップ７０１）。まず、到着した
パケットのバイト数（ＩＰへッダを含む）を累積パケッ
トサイズに加える（ステップ７０２）。次に、本パケッ
トのＴＣＰへッダからＳＮを読み出し（ｘと仮定する）
（ステップ７０３）、エントリ内の「upstream」のＳＮ
の最高値（ｙと仮定する）と比較する（ステップ７０
４）。

【００６１】ここで、ｘがｙ以下であれば（ステップ７
０４：Ｙ）、本パケットは再送信のパケットであると認
識して、統計データベース部のパケット損検出回数を１
つカウントアップし、累積パケット損量に本パケットの
バイト数（ＩＰへッダを含む）を加える（ステップ７０
５）。ｘがｙよりも大きければ（ステップ７０４：
Ｎ）、ｙの値をｘとする（ステップ７０６）。パケット
損のみの測定でかつ、ＦＩＮもしくはＲＳＴパケットの
場合には（ステップ７０７：Ｙ）、測定処理データベー
ス部からエントリを削除する（ステップ７０８）。

【００６２】本パケットが「downstream」上のトラヒッ
クである場合には、上記の「upstream」と「downstrea
m」を入れ替えれば同じ議論ができる。

【００６３】図８は、応答時間を測定するモジュールＢ
のフローチャートである。図６の品質測定のフローチャ
ートより、本パケットが「upstream」上のトラヒックで
あると仮定する（ステップ８０１）。次に、本セルのぺ
イロード部分のＴＣＰヘッダからフラグビットを検出す
る。

【００６４】応答時間のみの測定でかつ、ＦＩＮもしく
はＲＳＴパケットの場合には（ステップ８０２：Ｙ）、
測定処理データベース部から該当エントリを削除する
（ステップ８１５）。

【００６５】ＳＹＮもしくはＳＹＮ＋ＡＣＫパケットの
場合には（ステップ８０３：Ｙ）、リセットフラグを１
とする（ステップ８０４）。リセットフラグが立ってい
ると、本トラヒックを検出してから「downstream」に流
れる次のパケットを検出した時に、応答時間測定開始時
刻をそのパケットの到着時のタイムスタンプとすること
ができる。

【００６６】ＡＣＫパケットの場合には（ステップ８０
５：Ｙ）、ＴＣＰへッダ内からＡＣＫ値ｙを読み取る
（ステップ８０６）。後述のステップ８１４で更新され
るエントリ内の「upstream」のＡＣＫ閾値よりも、この
ＡＣＫ値ｙが小さくなければ（ステップ８０７：Ｙ）、
本パケットのタイムスタンプと応答時間測定開始時刻と
の差分を、大きさＬバイトの応答時間とし、「downstre
am」の累積応答時間に加える。さらに「downstream」の
応答時間計測回数を１つカウントアップし、現時点での
応答時間の最大値、最小値と比較し、必要であれば更新
する（ステップ８０８）。さらにリセットフラグを１と
して立てる（ステップ８０９）。

【００６７】その他のパケットである場合（ステップ８
０５：Ｎ）、もしくはＡＣＫパケットでＴＣＰのぺイロ
ードの大きさが０でない場合（piggy-backパケットと一
般に呼ばれる）（ステップ８１１：Ｙ）、本パケットの
ＴＣＰヘッダからＳＮxを読み出す（ステップ８１
２）。

【００６８】リセットフラグが１として立っていれば
（ステップ８１３：Ｙ）、「upstream」のＡＣＫ閾値を
本セルのＳＮにＬを足したものとする。さらにリセット
フラグを０として、応答時間測定開始時刻を本パケット
のタイムスタンプ（到着時刻）とする（ステップ８１
４）。本パケットが「downstream」上のトラヒックであ
る場合には、上記の「upstream」と「downstream」を入
れ替えれば同じ議論ができる。

【００６９】図９は、ＴＣＰパケットのコネクション継
続時間を測定するモジュールＣのフローチャートであ
る。図６の品質測定のフローチャートより、本パケット
が「upstream」上のトラヒックであると仮定する（ステ
ップ９０１）。次に本セルのぺイロード部分のＴＣＰへ
ッダからフラグビットを検出する。

【００７０】ＳＹＮもしくはＳＹＮ＋ＡＣＫパケットの
場合には（ステップ９０２）、このパケットの到着時の
タイムスタンプでコネクション時間計測開始時刻を初期
化する（ステップ９０３）。（「downstream」である場
合には、ＳＹＮ＋ＡＣＫビットが立っている時に初期化
する。）

【００７１】ＦＩＮもしくはＲＳＴパケットの場合には
（ステップ９０４）、このパケットの到着時のタイムス
タンプとコネクション時間計測開始時刻との差分値をコ
ネクション継続時間とし、「upstream」のコネクション
計測回数を１つカウントアップし、累積コネクション継
続時間にコネクション継続時間を加える。また現時点で
のコネクション継続時間の最大値、最小値と比較し、必
要であれば更新する（ステップ９０５）。

【００７２】さらに、コネクション時間のみの測定の場
合（ステップ９０６）、測定処理データべース部から該
当エントリを削除する（ステップ９０７）。本パケット
が「downstream」上のトラヒックである場合には、上記
の「upstream」と「downstream」を入れ替えれば同じ議
論ができる。

【００７３】図１０は、ＴＣＰ以外のパケットのコネク
ション時間を測定するモジュールＣのフローチャートで
ある。ＴＣＰパケット以外である場合、アプリケーショ
ン層より低位の層において、コネクションの終わりがパ
ケットの中身から明示的に分からないので、以下のよう
にしてコネクションの終了を判断する。

【００７４】まず、パケットが到着した場合には（ステ
ップ１００１）、このパケットが該当エントリへの最初
のパケットであれば（ステップ１００２）、このパケッ
トの到着時刻をコネクション時間測定開始時刻とする
（ステップ１００３）。既にエントリがあるパケットの
場合は、エントリ内の最終修正時刻を現在の時刻とす
る。

【００７５】また、パケットが到着した場合のフローチ
ャートとは別に、コネクション継続時間を設定すると以
下のプロセスが起動する（ステップ１００５）。まず、
測定用のタイマが初期化される（ステップ１００６）。
ある一定の時間が経過してタイムアウトとなると（ステ
ップ１００７：Ｙ）、まず各エントリの最終修正時刻を
取得する（ステップ１００８）。そして現在の時刻（タ
イムアウトした時間）と最終修正時刻との差分が、コネ
クション終了閾値Ｔ以上であれば（ステップ１００９：
Ｙ）、このエントリのコネクションは終了したとみな
す。ここで、コネクション終了閾値Ｔはユーザによって
事前に与えられる。

【００７６】そして、統計データべース部のコネクショ
ン計測回数を１つカウントアップし、現在の時刻（タイ
ムアウトした時間）と最終修正時刻との差分をコネクシ
ョン継続時間として累積コネクション継続時間に加え
る。また、現時点でのコネクション継続時間の最大値、
最小値と比較し、必要であれば更新する（ステップ１０
１０）。そして、このエントリを測定処理データべース
部から削除する（ステップ１０１１）。エントリの最終
修正時刻の比較は、ＴＣＰ以外のパケットの全エントリ
に対して行われる。

【００７７】図１１は、ＴＣＰパケットのセッション時
間を測定するモジュールＤのフローチャートである。セ
ッションは特定のホスト間の複数のコネクションから構
成されているが、別々に作成されている測定処理データ
べース部のエントリ内のコネクション情報を保持するこ
とは、処理が煩雑になるだけでなく計測装置の処理能力
の低下をもたらす。まず、パケットが到着した場合には
（ステップ１１０１）、このパケットの発信側と着信側
のポート番号を「６５５３５」（ポート番号の上限値）
とした時に、測定処理データべース部にエントリがある
かどうか検索する（ステップ１１０２）。

【００７８】発見できなかった場合には（ステップ１１
０２：Ｎ）、ポート番号を「６５５３５」としてエント
リを新規に作成し（ステップ１１０３）、このパケット
の到着時刻をエントリ内のセッション時間測定開始時刻
とする（ステップ１１０４）。検索に成功した場合には
（ステップ１１０２：Ｙ）、現在の時刻を最終修正時刻
とする（ステップ１１０５）。このようにセッション継
続時間測定用のエントリを作成することによって、処理
の煩雑さを防ぐことができる。

【００７９】また、パケットが到着した場合のフローチ
ャートとは別に、セッション継続時間を設定すると以下
のプロセスが起動する（ステップ１１０６）。まず、測
定用のタイマが初期化される（ステップ１１０７）。こ
の測定用のタイマは、ＴＣＰ以外のコネクション継続時
間の測定の時に使われるタイマ（ステップ１００６参
照）と同じものを用いて良い。

【００８０】ある一定の時間が経過してタイムアウトと
なると（ステップ１１０８：Ｙ）、まず各エントリの最
終修正時刻を取得する（ステップ１１０９）。そして現
在の時刻（タイムアウトした時間）と最終修正時刻との
差分が、セッション終了閾値Ｓ以上であれば（ステップ
１１１０：Ｙ）、このエントリのセッションは終了した
とみなす。ここでセッション終了閾値Ｓはユーザによっ
て事前に与えられる。

【００８１】そして、統計データベース部のセッション
計測回数を１つカウントアップし、現在の時刻（タイム
アウトした時間）と最終修正時刻との差分をセッション
継続時間として累積セッション継続時間に加える。ま
た、現時点でのセッション継続時間の最大値、最小値と
比較し、必要であれば更新する（ステップ１１１１）。
そして、このエントリを測定処理データベース部から削
除する（ステップ１１１２）。エントリの最終修正時刻
の比較は、発着のポート番号が「６５５３５」である全
エントリに対して行われる。

【００８２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
被測定ネットワークおよびトラヒックに影響を与えるこ
となく、ＩＰ層、ＴＣＰ／ＵＰＤ層のへッダ情報を得る
ことによりユーザが利用するプロトコルの品質を評価
し、「パケット損」、「応答時間」、「コネクション継
続時間」、「セッション継続時間」の４つのサービス品
質項目を継続的に、かつ同時に計測を行うことが可能に
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のトラヒックのサービス品質
計測装置の要部ブロック構成図である。

【図２】品質測定部の初期化手順のフローチャートであ
る。

【図３】「upstream」と「downstream」を説明するため
の図である。

【図４】測定処理データベース部の具体例を示す図であ
る。

【図５】統計データベース部の具体例を示す図である。

【図６】品質測定のフローチャートである。

【図７】パケット損測定のフローチャートである。

【図８】応答時間測定のフローチャートである。

【図９】ＴＣＰのコネクション継続時間測定のフローチ
ャートである。

【図１０】ＴＣＰ以外のコネクション継続時間測定のフ
ローチャートである。

【図１１】セッション継続時間測定のフローチャートで
ある。

【符号の説明】

１０１，１０８：ＡＴＭ交換機、１０２，１１０：セル出力部、１０３，１０９：セル入力部、１０４，１０６：光分岐装置、１０５，１０７：回線、１１１：計測装置、１１２：トラヒック収集部、１１３：フィルタリング処理部、１１４：品質測定部、１１５：ＣＰＵ、１１６：メモリ、１１７：Ｉ／Ｏ制御部、１１８：モニタ、１１９：キーボード。

【手続補正書】

【提出日】平成１２年１１月６日（２０００．１１．
６）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０４Ｍ 3/36 Ｈ０４Ｌ 11/20 １０２ＡＦターム(参考） 5K019 AB06 BB21 CB04 CC09 DB08 5K030 GA11 HA08 JA10 JL03 MB01 MB13 5K051 AA03 BB02 CC02 DD14 FF03 HH27

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交換機間を接続する回線のトラヒックの
品質の測定装置であって、前記交換機間の回線を通過す
るパケットを分岐して取り込み、該取り込んだパケット
に基づいて該回線のトラヒックに対応する品質を測定す
るようにしたことを特徴とするトラヒックの品質の測定
装置。
【請求項２】前記交換機はＡＴＭ交換機であり、前記
パケットはＴＣＰ／ＩＰプロトコル群のトランスポート
層とネットワーク層に属するプロトコルのパケットであ
ることを特徴とする請求項１記載のトラヒックの品質の
測定装置。
【請求項３】前記品質の測定項目は、パケット損、応
答時間、コネクション継続時間、セッション継続時間か
ら構成されることを特徴とする請求項２記載のトラヒッ
クの品質の測定装置。
【請求項４】前記品質を測定する手段は、前記パケッ
トに含まれている情報を元に定まる通信単位毎にデータ
を管理することによって、パケット損、応答時間、コネ
クション継続時間、セッション継続時間のうちのいくつ
かあるいは全てを同時に、かつ連続的に観測を行うこと
を可能としたことを特徴とする請求項３記載のトラヒッ
クの品質の測定装置。
【請求項５】前記パケット損は、ＴＣＰパケットのへ
ッダ情報にあるシーケンス番号を同じ通信単位内で検出
されたシーケンス番号の最大値と比較して大きくない時
に、パケットの損失が起きたと判断することを特徴とす
る請求項３または４に記載のトラヒックの品質の測定装
置。
【請求項６】前記応答時間は、ＴＣＰプロトコルにお
いて、データを送ってからそのデータのＬバイト後（Ｌ
はユーザによって設定される）のデータパケットに対す
る着信側からのＴＣＰパケット内ヘッダのフラグでＡＣ
Ｋにビットが立ったパケットを検出するまでの時間であ
ることを特徴とする請求項３または４記載のトラヒック
の品質の測定装置。
【請求項７】前記コネクション継続時間は、ＴＣＰの
場合、ＴＣＰパケット内へッダのフラグでＳＹＮにビッ
トが立ったパケットでホスト間でコネクションが確立さ
れてから、ＴＣＰパケット内ヘッダのフラグでＦＩＮに
ビットが立ったパケットでＴＣＰの通信単位が終了する
までの時間であり、ＴＣＰ以外の場合は、ある通信単位
上のパケットを検出してから、ある一定時間の間通信単
位のパケットが検出されなかった時までの時間であるこ
とを特徴とする請求項３または４記載のトラヒックの品
質の測定装置。
【請求項８】前記セッション継続時間は、ＴＣＰプロ
トコルにおいて、ホスト間において通信が始まってか
ら、全ての通信単位が終了し、ある一定期間の間このホ
スト間へのパケットが検出されなかった時までの時間で
あることを特徴とする請求項３または４記載のトラヒッ
クの品質の測定装置。