JP2003008648A - 通信性能測定装置 - Google Patents
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Abstract
ントと任意のサーバとの間における通信品質を測定可能
な通信性能測定装置を提供する。 【解決手段】 入力されたパラメータに基づいて、通信
制御手段113が通信手段111による通信動作を制御
し、サーバ102から所定のファイルを取得する際に、
第1送出指示手段116からの指示に応じてパケット送
受信手段114により、クライアント101および分岐
点ノード103との間で所定の制御パケットを送受信す
ることにより、状況収集手段115によって収集した通
信環境に関する情報と所定の遅延モデルとに基づいて、
遅延推定手段117によって、サーバ102とクライア
ント101との間に対応する遅延時間を推定し、この遅
延時間に応じて、通信手段111が受信したパケットに
対する応答パケットを送出するタイミングを制御する。
Description
トコルを用いて行なわれる通信について、ネットワーク
の性能を計測するための通信性能測定装置に関するもの
である。近年のパーソナルコンピュータやインターネッ
トに接続可能な携帯電話の普及に伴って、様々な事業者
によって、インターネットを介した様々なサービスが一
般の利用者に提供されるようになってきている。また一
方、一般の利用者からは、単に多種多様なサービスの提
供を受けるだけでなく、そのサービスをより快適に享受
したいという要望が出てきている。
には、利用者が快適にサービスを受けることを可能とす
る環境を整える必要がある。そして、環境を整えるため
に設備の拡充などが必要であるか否かを見極めるために
は、まず、利用者がサービスを受ける現状の環境、すな
わち、サービスを提供する媒体である現実のネットワー
クにおいて、TCP/IPプロトコルを用いてファイル
転送などを行なう際に要する時間などの通信性能を正確
に把握する必要がある。
ついて、ネットワークの性能を計測するために、従来
は、次に挙げる2つの方法のいずれかを採用していた。
図21(a)に、従来の通信性能計測システムの第1の構
成例を示し、また、図21(b)に、従来の通信性能計測
システムの第2の構成例を示す。図21において、クラ
イアント401は、ルータ402clを介してアクセスポ
イント403に接続し、更に、ルータ402a1〜ルータ
402akあるいは、ルータ402b1〜ルータ402blを
介して、それぞれサーバ404aおよびサーバ404b
との間にコネクションを確立し、サーバ404aあるい
はサーバ404bからサービスを受ける。
クセスポイント403に、クライアント401と同等の
通信環境を備えた性能計測装置410を配置し、この性
能計測装置410によって、サーバ404aあるいはサ
ーバ404bとの間にコネクションを確立するまでの時
間や、サーバ404aあるいはサーバ404bからファ
イルをダウンロードするために要した時間などを測定す
ることにより、クライアント401の利用者が体感する
サービス品質を正確に評価することができる。
04aが直接に接続されているルータ402akに別の性
能計測装置420を接続し、この性能計測装置420に
よって、サーバ404aに流入するトラフィックとサー
バ404aから送出されるトラフィックとをそれぞれ記
録し、この記録を分析することにより、サーバ側から見
たネットワークの性能を評価することができる。
来の技術を適用するためには、図21に示したように、
クライアントあるいはサーバに物理的に近接した位置に
性能測定装置を配置し、クライアントから見たネットワ
ークの通信性能およびサーバから見たネットワークの通
信性能をそれぞれ実測する必要がある。一方、ネットワ
ークの利用者、即ちクライアントは急速に増大してお
り、また、その通信環境は多種多様である。また、サー
ビスを提供するサーバもまた急速に増大している。した
がって、上述したような従来方式によって、個々のクラ
イアントあるいは個々のサーバについて通信性能を実測
する技術を適用したのでは、膨大な数のクライアントあ
るいはサーバについてそれぞれの性能を評価するため
に、莫大な時間と労力と費用が費やされてしまう。
かかわらず、ネットワークに接続された任意のクライア
ントと任意のサーバとの間における通信品質を測定可能
な通信性能測定装置を提供することを目的とする。
能測定装置の原理ブロック図を示す。請求項1の発明
は、クライアント101とサーバ102との間の経路上
に存在する分岐点ノード103と通信可能な通信性能測
定装置において、通信性能測定装置110は、TCP/
IPに従って通信を実行する通信手段111と、少なく
ともサーバ識別情報とクライアント識別情報とをパラメ
ータとして受け取る入力手段112と、所定の手順に従
って、所定のファイルをサーバ102から取得するため
の通信手段111による通信動作を制御する通信制御手
段113と、送信指示で指定された識別情報で特定され
る宛先との間で所定の制御パケットを送受信するパケッ
ト送受信手段114、各宛先に送出した所定の制御パケ
ットおよびこの制御パケットに対して各宛先から返され
る所定の制御パケットの送受信状況に関する情報を収集
する状況収集手段115と、通信手段111によるパケ
ットの受信状況に応じて、パケット送受信手段114
に、クライアント101および分岐点ノード103を宛
先として指定する送信指示を入力する第1送出指示手段
116と、所定の制御パケットの送受信状況について収
集された情報に基づいて、所定の遅延モデルに基づい
て、サーバ102からクライアント101にデータパケ
ットを送信する際に発生する遅延時間を推定する遅延推
定手段117と、推定された遅延時間に応じて、データ
パケットあるいは制御パケットを受信したことに対する
応答パケットを通信手段111が送出する時刻を制御す
る応答制御手段118と、通信手段111による通信の
進行状況に関する情報を収集し、収集した情報に基づい
て、指定されたクライアント101と指定されたサーバ
102との間の通信経路についての通信性能を推定する
性能推定手段119とを備えたことを特徴とする。
て入力されたパラメータに基づいて、通信制御手段11
3が通信手段111による通信動作を制御し、サーバ1
02から所定のファイルを取得する際に、第1送出指示
手段116からの指示に応じてパケット送受信手段11
4により、クライアント101および分岐点ノード10
3との間で所定の制御パケットを送受信することによ
り、分岐点ノード103およびクライアント101と通
信性能測定装置110との間それぞれについて、サーバ
102から実際のパケットが伝送される時点における通
信環境に関する情報を、状況収集手段115によって収
集する。このようにして収集された情報と所定の遅延モ
デルとに基づいて、遅延推定手段117は、サーバ10
2とクライアント101との間でパケットが伝送される
際に生じる遅延時間を推定し、この遅延時間に応じて、
通信手段111が受信したパケットに対する応答パケッ
トを送出するタイミングを制御することにより、サーバ
102とクライアント101との間の通信を遅延時間に
関してシミュレートすることができる。したがって、上
述したようにして、サーバ102とクライアント101
との間の通信をシミュレートしつつ、性能推定手段11
9により、通信性能に関する情報を収集することによ
り、クライアント101とサーバ102との間の経路に
ついての通信性能を、通信性能測定装置110の物理的
な位置にかかわらずに推定することが可能である。
遅延モデルについては、後述する。図2に、本発明の通
信性能測定装置の原理ブロック図を示す。請求項2の発
明は、請求項1に記載の通信性能測定装置において、状
況収集手段115は、パケット送受信手段114によっ
て各宛先へ所定の制御パケットが送信された時刻を記録
する送信検出手段121と、宛先から返される応答パケ
ットをパケット送受信手段114が受信した時刻を記録
する受信検出手段122と、各宛先に対応する送信時刻
および受信時刻を遅延推定手段117に通知する時刻通
知手段123とを備えた構成であり、遅延推定手段11
7は、時刻通知手段123から通知された送信時刻およ
び受信時刻に基づいて、クライアント101と通信性能
測定装置110との間でパケットが往復するために要し
た第1往復時間と、分岐点ノード103と通信性能測定
装置110との間でパケットが往復するために要した第
2往復時間を算出する往復時間算出手段124と、第1
往復時間、第2往復時間および遅延モデルに基づいて、
通信手段111によって受信されたパケットが、サーバ
102から通信性能測定装置110に伝達されるのに要
する時間と、サーバ102からクライアント101に伝
達されるまでに要する時間との差を推定する差分推定手
段125とを備えた構成であることを特徴とする。
備えた送信検出手段121と受信検出手段122とによ
り、パケット送受信手段114によって所定の制御パケ
ットが送受信される時刻を記録し、時刻通知手段123
によって遅延推定手段117に通知する。これらの時刻
に基づいて、往復時間算出手段124により、第1往復
時間および第2往復時間を算出し、これらの時間をそれ
ぞれの経路についての遅延モデルに代入して未知数を消
去すれば、差分推定手段125により、通信手段111
によって受信されたパケットのサイズを考慮して、この
パケットがクライアント101に到達するまでに要する
時間と通信性能測定装置110に到達した時間との差分
を推定することができる。そして、このように推定され
た差分に応じて、応答制御手段118が、通信手段11
1による応答パケットの送出動作を遅延させれば、通信
性能測定装置110は、その位置にかかわらず、クライ
アント101から応答パケットが返されるべきタイミン
グでサーバ102に応答パケットを返すことができる。
られる入力手段の第1の構成を示す。請求項3の発明
は、請求項1に記載の通信性能測定装置において、入力
手段112は、自装置からクライアントまでの経路上に
存在する各ノードを特定する識別情報からなる第1経路
情報と、自装置からサーバまでの経路上に存在する各ノ
ードを特定する識別情報からなる第2経路情報を収集す
る経路情報収集手段131と、第1経路情報と第2経路
情報とを比較して分岐点ノードを示す識別情報を検出
し、この識別情報をパラメータの一部として入力する分
岐検出手段132とを備えた構成であることを特徴とす
る。
られた経路情報収集手段131により、第1経路情報と
第2経路情報とを収集し、これらを分岐検出手段132
によって比較することにより、分岐点ノード103の識
別情報を自動的に検出することができる。これにより、
通信性能測定装置110とサーバ102およびクライア
ント101とがネットワークにおいて占めている位置関
係を自動的に把握して測定を行なうことが可能となるの
で、通信性能測定装置110を操作する操作者の負担を
軽減し、ネットワークの通信性能を正確に測定すること
ができる。
られる入力手段の第2の構成を示す。請求項4の発明
は、請求項1に記載の通信性能測定装置において、入力
手段112は、それぞれ異なるデータ長をする2つの制
御パケットをクライアント101に送出する旨をパケッ
ト送受信手段114に指示する第2送出指示手段133
と、2つの制御パケットそれぞれについて、往復時間を
計測する往復時間計測手段134と、2つの制御パケッ
トそれぞれの往復時間に基づいて、分岐点ノード103
とクライアント101との間のデータ伝送を表す所定の
遅延モデルにおいて、伝送されるパケットのサイズによ
って変動する要素にかかわる係数の値を推定し、パラメ
ータの一部として入力する要素推定手段135とを備え
た構成であることを特徴とする。
3による指示に応じて、パケット送受信手段114が異
なるデータ長を有する2つの制御パケットをクライアン
ト101との間で送受信する際に、往復時間計測手段1
34により、上述した2つの制御パケットの往復時間を
計測する。このように、サイズの異なる制御パケットに
ついてそれぞれの往復時間を計測し、要素推定手段13
5により、これらの往復時間を分岐点ノード103とク
ライアント101との間の遅延モデルに代入することに
より、この遅延モデルにおいて、伝送されるパケットの
サイズによって変動する要素にかかわる係数を推定する
ことができる。
られる遅延推定手段の構成を示す。請求項5の発明は、
請求項2に記載の通信性能測定装置において、遅延推定
手段117は、バースト的に送信されるデータパケット
の蓄積によって発生する遅延時間の成分を所定のモデル
に基づいて算出し、この成分に相当する補正値を出力す
る補正値算出手段141と、差分推定手段125によっ
て得られた推定値に上述した補正値を加えた値を推定値
として出力する差分値出力手段142とを備えた構成で
あることを特徴とする。
によって算出された補正値を用いて、差分値出力手段1
42により、差分推定手段125によって得られた差分
値を補正するので、バースト的に送信されるデータパケ
ット自身の蓄積によって発生する成分を含めて、遅延時
間を正確に推定することができる。請求項6の発明は、
請求項5に記載の通信性能測定装置において、遅延推定
手段117は、補正値算出手段141によって算出され
た補正値と所定の閾値とを比較し、この比較結果に応じ
て、応答制御手段118に応答パケットの送出を停止す
る旨を指示する停止判定手段143を備えた構成である
ことを特徴とする。
より、例えば、上述した補正値が所定の閾値を超えたと
きに、応答制御手段118に対して、応答パケットの送
出を停止する旨を指示することにより、クライアント1
01に備えられた有限のキューからパケットがあふれた
場合に発生するパケット廃棄を考慮して、クライアント
101とサーバ102との間のデータ伝送をシミュレー
トすることができる。
られる性能推定手段の構成を示す。請求項7の発明は、
請求項1に記載の通信性能測定装置において、性能推定
手段119は、通信手段111によって実行される制御
パケットおよびデータパケットの送受信動作を監視し、
HTTPにおいて規定された各手順の開始時刻および終
了時刻を手順ごとに記録する第1記録手段144と、記
録された開始時刻と終了時刻との差分を所要時間として
手順ごとに算出する時間算出手段145とを備えた構成
であることを特徴とする。
より、HTTPにおいて規定された各手順の開始時刻お
よび終了時刻を記録し、この記録された時刻に基づい
て、時間算出手段145によって各手順の実行に要した
所要時間を算出するので、例えば、コネクションを確立
するために必要な一連の手順の実行に要する時間や、個
々のファイルあるいは複数のファイルを一括して取得す
るために必要な一連の手順の実行に要する時間など、H
TTPに従って行なわれる様々な手順の連鎖に応じて、
個々の手順に対応する所要時間を積算していくことによ
り、利用者が通信性能を意識する様々な場面に対応して
柔軟に通信性能を測定することができる。
性能測定装置において、性能推定手段119は、通信手
段111によって実行される制御パケットおよびデータ
パケットの送受信動作を監視し、FTPにおいて規定さ
れた各手順の開始時刻および終了時刻を手順ごとに記録
する第2記録手段146と、手順ごとに記録された開始
時刻と終了時刻との差分を手順ごとの所要時間として算
出する時間算出手段145とを備えた構成であることを
特徴とする。
より、FTPにおいて規定された各手順の開始時刻およ
び終了時刻を記録し、この記録された時刻に基づいて、
時間算出手段145によって各手順の実行に要した所要
時間を算出するので、例えば、コネクションを確立する
ために必要な一連の手順の実行に要する時間や、個々の
ファイルあるいは複数のファイルを一括して取得するた
めに必要な一連の手順の実行に要する時間など、FTP
に従って行なわれる様々な手順の連鎖に応じて、個々の
手順に対応する所要時間を積算していくことにより、利
用者が通信性能を意識する様々な場面に対応して柔軟に
通信性能を測定することができる。
において利用する遅延モデルについて説明する。一般
に、i番目のルータR(i)から次のルータR(i+1)にサイ
ズS(bit) のパケットが伝送される際に生じる遅延時間
Ti(sec)は、注目しているルータR(i) のキューに他の
トラフィックも流入していることによって発生するキュ
ーイング遅延qi(sec)と、次のルータR(i+1)までの伝
送路における物理的な伝播遅延di(sec) と、ルータR
(i) がパケットを伝送路に出力する速度すなわちルータ
の伝送速度bi(bps)とを用いて、式1のように表すこと
ができる。
ケットが伝送される際に生じる遅延時間Tは、各ルータ
に対応する遅延時間Tiの総和であるので、当然なが
ら、遅延時間Tiの各成分、すなわち、キューイング遅
延qi、伝播遅延diおよびルータ自身による伝送速度
biおよびパケットのサイズSに依存する処理遅延S/
biをそれぞれ加え合わせた総和に等しい。
遅延qiの総和Qと、伝播遅延diの総和Dと、伝送速
度の逆数1/biの総和の逆数Bとを用いて、式2のよ
うに表すことができる。 T=Q+S/B+D ・・・(2) つまり、経路上に存在するn個のルータを、これらのル
ータの特性を反映した特性値を持つ一つのルータに置き
換えることができる。これにより、複雑なネットワーク
を単純化した遅延モデルを形成することができる。
する図を示す。図7において、符号C,符号A,符号
I,符号Mおよび符号Wは、それぞれクライアント、ア
クセスポイント、分岐点ノード、通信性能測定装置およ
びサーバを示している。また、図7において、符号L(X
Y)は、ノードXからノードYへの経路に存在する少なく
とも一つのルータに相当する仮想的なルータの遅延モデ
ルを示しており、例えば、符号L(AI)は、アクセスポイ
ントから分岐点ノードに向かう経路に対応する仮想的な
ルータの遅延モデルを示している。
いて、サイズSのパケットが遅延モデルL(XY)で表され
るルータを通過するのに要する時間T(S,L(XY))は、
上述した遅延モデルL(XY)におけるキュー遅延q(L(X
Y))、伝送速度b(L(XY))および伝送遅延d(L(XY))を
用いて、式3のように表すことができる。 T(S,L(XY))=q(L(XY))+S/b(L(XY))+d(L(XY)) ・・・(3) この遅延モデルを用いれば、ノードXからノードYに至
る経路上に存在する各ルータを通過するために要する時
間を加え合わせることにより、ネットワークに接続され
た任意のノードから別の任意のノードにサイズSのパケ
ットを伝送するために要する時間を求めることができ
る。
な構成について説明する。図8に、本発明の通信性能測
定装置の実施形態を示す。図8に示した通信性能測定装
置において、通信実行部210は、計測制御部220か
らの指示に応じて図7に示したサーバ102との間にコ
ネクションを確立し、このコネクションを介して、デー
タパケットや制御パケットのやり取りを実行する。ま
た、図8において、計測実行部230は、計測制御部2
20からの指示に応じて、図7に示した分岐点ノード1
03あるいはクライアント101との間で、ICMP(I
nternet Control Message Protocol)で規定された手順
に従って所定のフレームをやり取りする動作、いわゆる
ping(Packet Internet Groper)動作を実行すること
により、通信性能測定装置と分岐点ノード103あるい
はクライアント101との間の経路に関する情報を収集
する。また、図8において、性能評価部240は、通信
実行部210によって実行される通信を監視し、通信の
実行に要した時間に基づいて、クライアント101とサ
ーバ102との間の経路について、その通信性能を評価
する。また、図8において、係数推定部250は、計測
制御部220からの指示に応じて、計測実行部230の
動作を制御し、この計測実行部230から得られたデー
タに基づいて、上述した指示によって指定された遅延モ
デルの係数を推定し、その推定値を計測制御部220に
返す。また、図8に示した分岐検出部260は、計測制
御部220からの指示に応じて、指定された接続相手と
の間の経路に関する情報を収集し、この情報に基づい
て、分岐点ノード103を検出して、これを特定する識
別情報を探査パケット送受信部231に渡す。
入力受付部221は、図7に示したサーバ102を特定
するための識別情報およびクライアント101あるいは
アクセスポイントを特定するための識別情報を含んだパ
ラメータの入力を受け付ける。例えば、入力受付部22
1は、サーバ識別情報として、サーバ102が提供して
いるコンテンツのURLを受け取って、このサーバ識別
情報をコネクション管理部223に渡す。また、入力受
付部221は、クライアント識別情報として、クライア
ント101あるいはアクセスポイントのIPアドレスを
受け取り、このクライアント識別情報を計測実行部23
0に渡す。
101の通信環境を示すパラメータとして、クライアン
ト101とアクセスポイントとの間の経路に対応する遅
延モデルL(AC)における各係数の入力を受け付け、これ
らの値を遅延モデル適用部224の処理に供する。例え
ば、クライアント101がアナログモデムを介してアク
セスポイントに接続する場合には、伝送速度b(L(A
C)),b(L(CA))としてアナログモデムの伝送速度を入力
し、伝送遅延d(L(AC)),d(L(CA))としてクライアン
ト101とアクセスポイントとの距離に応じた値を入力
し、キュー遅延q(L(AC))、q(L(CA))の推定値として
数値「0」を入力すればよい。なお、クライアント101
の通信環境が、ADSLなどを用いた常時接続環境であ
る場合には、後述する方法を用いて、キュー遅延q(L
(AC))、q(L(CA))の値を推定することも可能である。
101とサーバ102との間の経路の通信性能を評価す
るために出力するべき出力パラメータを指定する情報を
受け取り、この情報を手順制御部222と性能評価部2
40とに渡す。図8に示した手順制御部222は、受け
取ったパラメータに基づいて、計測を実行する手順を組
み立て、コネクション管理部223を介して通信実行部
210の動作を制御するとともに、係数推定部250に
必要な係数の推定処理を指示する。
は、入力受付部221から受け取ったURLを解析して
おき、手順制御部222からの指示に応じて、通信実行
部210に備えられたコネクション制御部211に、上
述したURLの解析結果で示されるサーバ102との間
にコネクションを確立する旨を指示するとともに、この
コネクションを介するパケットのやり取りを管理する。
通信実行部210に備えられたコネクション制御部21
1およびデータパケット受信部212から、制御パケッ
トあるいはデータパケットを受信した旨の通知を受け
て、計測実行部230に備えられた探査パケット送受信
部231にping動作の実行を指示する。一方、図8
に示した遅延モデル適用部224は、計測実行部230
に備えられた時間計測部232によって記録された各p
ing動作に関する時間と、上述した遅延モデルとに基
づいて、各パケットが通信性能測定装置に到達した時刻
とそれぞれのパケットがクライアント101に到達する
であろう時刻との差分を推定する。
定値と、上述した通知を受け取った時刻とに基づいて、
図8に示した応答制御部226は、通信性能測定装置が
受信したパケットに対する応答パケットを返すべきタイ
ミングを求め、適切なタイミングで応答パケット送信部
213に応答パケットの送信を指示する。また、図8に
示した性能評価部240において、時刻収集部241
は、通信実行部210に備えられた各部、即ち、コネク
ション制御部211、データパケット受信部212およ
び応答パケット送信部213の動作を監視し、各部がT
CP/IPに従って実行している個々の手順の開始時刻
および完了時刻を逐次に記録し、特性値算出部242の
処理に供する。これらの時刻に関する情報と入力受付部
221から受け取った情報に基づいて、特性値算出部2
42は、通信性能をあらわすパラメータとして出力する
ことが指示された特性値を算出する。
6に示した各手段との対応関係を説明する。図8に示し
た通信実行部210は、図1に示した通信手段111に
相当する。また、図1に示した通信制御手段113の機
能は、コネクション管理部223が手順制御部222か
らの指示に応じて動作することによって果たされる。ま
た、図8に示した入力受付部221は、図1に示した入
力手段112に相当する。一方、図1に示したパケット
送受信手段114は、図8に示した探査パケット送受信
部231に相当し、図1に示した状況収集手段115
は、図8に示した時間計測部232に相当する。また、
図8に示した遅延モデル適用部224は、図1に示した
遅延推定手段117に相当し、図8に示した応答制御部
226は、図1に示した応答制御手段118に相当す
る。また、図8に示した分岐検出部260は、図3に示
した入力手段112に備えられた経路情報収集手段13
1および分岐検出手段132に相当する。一方、図4に
示した入力手段112において、第2送出指示手段13
3は、図8に示した手順制御部222が係数推定部25
0の処理を起動することによって果たされ、また、この
係数推定部250により、図4に示した往復時間計測手
段134および要素推定手段135の機能が果たされ
る。また、図5に示した遅延推定手段117に備えられ
る各手段の機能は、図8に示した遅延モデル適用部22
4によって果たされる。図6に示した性能推定手段11
9に備えられる第1記録手段144および第2記録手段
146の機能は、図8に示した入力受付部221からの
指示に応じて、時刻収集部241が通信実行部210の
各部によって通信手順が実行される時刻を収集すること
によって果たされ、また、図6に示した時間算出手段1
45の機能は、図8に示した特性値算出部242によっ
て果たされる。
する。図9に、通信性能測定装置の動作の概略を示す流
れ図を示す。まず、入力受付部221は、コンテンツの
URLおよびクライアント101に関する情報を含んだ
測定環境パラメータと、出力すべき特性値を指定する出
力パラメータとの入力を受け付けて、これらのパラメー
タの解析を行なう(ステップ301)。
介して入力されていない測定環境パラメータが有るか否
かを判定し(ステップ302)、不足パラメータが有る場
合(ステップ302の肯定判定)には、ステップ303に
進んで必要な測定環境パラメータを推定する。このと
き、手順制御部222は、不足パラメータの種類に応じ
て、係数推定部250と分岐検出部260とに対して、
それぞれ必要な指示を入力する。
スが測定環境パラメータとして入力されなかった場合に
は、分岐点ノード103の識別情報そのものとともに、
分岐点ノードと通信性能測定装置との間の伝送速度b
(L(IM)),b(L(MI))および分岐点ノードとアクセスポ
イントとの間の伝送速度b(L(IA)),b(L(AI))もまた
不足パラメータである。この場合に、手順制御部222
は、入力受付部221を介して入力されたパラメータを
解析することによって、不足となっている測定環境パラ
メータを判別し、まず、分岐検出部260に分岐点ノー
ド103のIPアドレスを検出する旨を指示し、次い
で、係数推定部250に、上述した伝送速度b(L(I
M)),b(L(MI)),b(L(IA)),b(L(AI))の推定を指示す
る。
部260の詳細構成および動作を説明する。図10に、
係数推定部および分岐検出部の詳細構成を示す。図10
に示した係数推定部250において、送出指示部251
は、手順制御部222から伝送速度を推定すべき経路
(X、Y)を特定する情報を受け取り、この情報に基づ
いて、探査パケット送受信部231に、データ長S1を
有する探査パケットP1とこの探査パケットP1とは異
なるデータ長S2を有する探査パケットP2とを用いた
ping動作を指示する。また、図10において、時刻
データ収集部252は、探査パケット231によって上
述した探査パケットP1,P2が送受信される時刻をパ
ケットごとに収集し、往復時間算出部253に渡す。こ
の往復時間算出部253は、受け取った時刻データに基
づいて、各探査パケットが上述した経路を往復するため
に要した時間を算出し、得られた往復時間RTT1,R
TT2を係数算出部254に渡す。係数算出部254
は、この経路における遅延を表す遅延モデルL(XY)、L
(YX)に従って往復時間RTT1,RTT2を表す式を伝
送速度について解くことにより、伝送速度を表す係数b
(L(XY)),b(L(YX))を求め、遅延モデル適用部224
にこれらの係数の推定値を渡す。
103との間の伝送速度を推定する場合に、手順制御部
222は、この経路を特定する情報として、分岐点ノー
ド103のIPアドレスを係数推定部250の送出指示
部251に渡す。これに応じて、この送出指示部251
は、探査パケット送受信部231に、上述した探査パケ
ットP1および探査パケットp2を分岐点ノード103
に対応するIPアドレスを宛先として送出する旨を指示
する。
って収集された時刻データに基づいて、往復時間算出部
253により、探査パケットP1の往復時間RTT1と
探査パケットP2の往復時間RTT2とが算出される。
ここで、往復時間RTT1,RTT2は、通信性能測定
装置Mと分岐点ノードIとの間の経路についての遅延モ
デルL(MI)、L(IM)を用いて、式4、式5のように表す
ことができる。
の伝送速度b(L(IM))とが等しいと仮定すると、この伝
送速度b(L(MI))は、探査パケットのデータ長S1,S
2と往復時間RTT1,RTT2とを用いて、式6のよ
うに表すことができる。
いては、式4に含まれるキュー遅延q(L(MI)),q(L(I
M))と、式5に含まれるキュー遅延q(L(MI)),q(L(I
M))とを同一の値として消去している。しかしながら、
探査パケットP1と探査パケットP2とはそれぞれ別の
時点において送受信されているので、これらのキュー遅
延q(L(MI)),q(L(IM))の値は必ずしも互いに同一で
あるとはいえない。
るために、送出指示部251により、上述した探査パケ
ットの送出を複数回にわたって繰り返して探査パケット
送受信部231に指示し、係数算出部254によって、
その都度、往復時間算出部253によって算出された往
復時間RTT1,RTT2および探査パケットのデータ
長S1,S2を上述した式6に代入して係数値を算出
し、これらの係数値の平均値もしくは中間値を求める。
そして、係数算出部254は、このようにして得られた
平均値もしくは中間値を伝送速度b(L(XY)),b(L(Y
X))として遅延モデル適用部224に渡せばよい。
アドレスを探査パケットの宛先として、同様の手順を実
行することにより、分岐点ノードIとアクセスポイント
Aとの間の伝送速度b(L(IA)),b(L(AI))を推定する
ことができる。一方、図10に示した分岐検出部260
において、コマンド発行部261は、手順制御部222
からサーバWのIPアドレスとアクセスポイントAのI
Pアドレスとを受け取り、サーバWおよびアクセスポイ
ントAに対して、tracerouteコマンドをそれぞれ発行す
る。なお、このtracerouteコマンドは、UNIX(登録
商標)やWINDOWS(登録商標)などのオペレーテ
ィングシステムによって、接続相手までの経路に存在す
るルータのIPアドレスを調べるための標準機能として
用意されているコマンドである。また、図10におい
て、応答収集部262は、上述したtracerouteコマンド
に対する応答としてそれぞれの経路上に存在するルータ
から返されたIPアドレスを、通信性能測定装置からの
ホップ数が少ない順に並べて、通信性能測定装置Mとア
クセスポイントAとの間の経路上に存在するルータを示
すIPアドレスの集合A(A1,A2,・・・An)およ
び通信性能測定装置MとサーバWとの間の経路上に存在
するルータを示すIPアドレスの集合B(B1,B2,
・・・Bm)を作成し、アドレス照合部263に渡す。
このアドレス照合部263は、上述した集合Aに含まれ
る要素と集合Bに含まれる同一のホップ数に対応する要
素とを照合していき、初めて互いの要素が不一致となっ
たホップ数の一つ手前のホップ数に対応する要素を、分
岐点ノードIのIPアドレスとして検出し、手順制御部
222にこのIPアドレスを返す。
を推定した後に、手順制御部222は、コネクション管
理部223に、サーバWとの間のコネクションを介して
通信に関する計測動作を開始する旨を指示し、これに応
じて、コネクション管理部223は、まず、入力受付部
221から受け取った通信環境パラメータで指定された
DNS(Domain Name System)から、サーバWのIPアド
レスを取得するまでに要する時間、即ち、DNSアクセ
ス時間を計測する。また、もちろん、図9に示したステ
ップ301において、全てのパラメータが入力されてい
た場合は、ステップ302の否定判定となり、上述した
パラメータの推定処理(ステップ303)をスキップして
ステップ304に進めばよい。
ン管理部223は、まず、入力受付部221から受け取
った通信環境パラメータで指定されたDNS(Domain Na
me System)に対して、同じく通信環境パラメータで指定
されたURLで示されるコンテンツを保持しているサー
バWのIPアドレスを問い合わせる。このとき、性能評
価部240に備えられた時刻収集部241は、DNSに
対する問い合わせを送信した時刻と、この問い合わせに
対する応答としてIPアドレスを受信した時刻とを収集
し、特性値算出部242は、これらの時刻の差からDN
Sアクセス時間Tiを算出し、特性値の一つとして出力
する。なお、DNSアクセスに要する時間を出力パラメ
ータとして指定しない場合は、予め、サーバWのIPア
ドレスを指定するとともに、コネクション管理部223
において、この処理をスキップしてもよい。
メータで指定されたURLに基づいて、以降の計測動作
において採用すべき手順がHTTPであるかFTPであ
るかを判定し(ステップ305)、この判定結果に応じ
て、コネクション管理部223にそれぞれ必要な指示を
入力する。ステップ305においてHTTP手順を採用
するとされた場合に、コネクション管理部223は、コ
ネクション制御部211を介してサーバWとの間のコネ
クションを確立するための処理をHTTP手順に従って
実行し、コネクションの確立に要する時間(以下、コネ
クション確立時間と称する)を評価する(ステップ30
6)。
動作について説明する。コネクション管理部223から
サーバWとの間にコネクションを確立する旨が指示され
たときに、コネクション制御部211は、所定の手順
(以下、3wayハンドシェイクと称する)に従って制御
パケットを交換することにより、コネクションを確立す
る。
コネクション確立手順を説明する図を示す。また、図1
2に、コネクション確立に関する性能を評価する動作を
表す流れ図を示す。TCPに従ってコネクションを確立
する際には、図11に示すように、クライアントCから
サーバWに接続要求パケット(以下、SYNパケットと
称する)を送信し、サーバWからの接続応答兼接続要求
パケット(以下、SYN+ACKパケットと称する)を受
信した後に、クライアントCが応答パケット(以下、A
CKパケットと称する)を送信する。そして、このAC
Kパケットを伝送経路に送出した時点において、クライ
アントCにおけるコネクション接続処理が完了し、ま
た、ACKパケットがサーバWに到達した時点で接続手
順が完了する。したがって、クライアント側から見た場
合に、クライアントCがサーバWとの間にコネクション
を接続するために要する時間(以下、コネクション確立
時間と称する)Tcは、SYNパケットをクライアント
CからサーバWに伝送するために要する時間(図11に
おいて符号Tcsを付して示す)と、SYN+ACKパ
ケットをサーバWからクライアントCに伝送するために
要する時間(図11において符号Tcaを付して示す)
と、クライアントCがACKパケットを伝送経路にそれ
ぞれのパケットを送出するために要する時間(図11に
おいて符号Tccを付して示す)との和である。ゆえ
に、コネクション確立時間Tcは、SYNパケットのデ
ータ長SSYN、SYN+ACKパケットのデータ長S
SYN+ACK、ACKパケットのデータ長SACKおよび図7に
示したネットワークの遅延モデルを用いて、式7のよう
に表すことができる。
ping機能を利用して、式11に示したコネクション
確立時間Tcを求める方法について説明する。まず、図
8に示したコネクション管理部223からの指示に応じ
て、コネクション制御部211は、サーバWを宛先とし
てSYNパケットを送信し、このとき、時刻収集部24
1は現在時刻T0を記録する(図12に示したステップ
321、322)。
受信したときに、ステップ323の肯定判定としてステ
ップ324に進み、図8に示した時刻収集部241は、
現在時刻T1を記録する。また、探査制御部225は、
制御パケットを受信した旨の通知をコネクション制御部
211から受け取り、これに応じて、探査パケット送受
信部231に対してping動作の実行を指示する。こ
の指示に応じて、探査パケット送受信部231は、分岐
点ノードIとアクセスポイントAとを宛先として、それ
ぞれデータ長Spingの探査パケットを送出する(図12
に示したステップ325)。
は、探査パケット送受信部231によって分岐点ノード
IおよびアクセスポイントAに探査パケットが送出され
た時刻と、これらの探査パケットに対する応答パケット
が探査パケット送受信部231に到達した時刻とを記録
し、それぞれの差を分岐点ノードIおよびアクセスポイ
ントAと通信性能測定装置Mとの間で探査パケットが往
復するのに要する往復時間RTTa,RTTbとして遅
延モデル適用部224に渡す(図12のステップ32
6)。
順制御部222からの指示に応じて、上述した往復時間
RTTa,RTTbとステップ321,324において
記録された時刻T0,T1と図7に示したネットワーク
の遅延モデルとに基づいて、クライアントCにおけるコ
ネクション確立時間Tcを推定する処理を実行する(ス
テップ327)。
び通信性能測定装置MからSYNパケットを送出してか
らサーバWからSYN+ACKパケットを受信するまで
の時間(T1−T0)は、遅延モデルを適用することに
より、それぞれ式8〜式10のように表すことができ
る。
書き換えることにより、式11に示すように、コネクシ
ョン確立時間Tcを、計測値である往復時間RTTa、
RTTbおよび時間(T1−T0)と、既知となってい
る遅延モデルの各係数および各制御パケットのサイズに
よって表すことができる。
32から受け取った往復時間RTTa,RTTbおよび
時間(T1−T0)とともに遅延モデルの各係数を、こ
の式11に代入してコネクション確立時間Tcを求め、
図8に示した応答制御部226に渡せばよい。
時刻と上述した時刻T1にコネクション確立時間Tcを
加算した時刻とを比較し、これらが一致したときに、ス
テップ328の肯定判定とし、図8に示した応答パケッ
ト送信部213にACKパケットの送信を指示する。こ
の指示に応じて、この応答パケット送信部213によ
り、ACKパケットが送信され(ステップ329)、通信
性能測定装置MとサーバWとの間にコネクションが確立
される。
ョンが確立された後に、コネクション管理部223は、
通信環境パラメータとして指定されたURLに基づい
て、目的とするファイルあるいはコンテンツの取得をコ
ネクション制御部211に指示し、このファイルあるい
はコンテンツのダウンロードに要する時間、即ち、ダウ
ンロード時間Tdの評価を行なう(図9に示したステッ
プ307参照)。
について説明する。図13に、HTTP手順によるデー
タ通信を説明するシーケンス図を示す。HTTP手順に
おいては、上述したコネクション確立手順によってコネ
クションが確立した後に、クライアントCがサーバWに
HTTP GETリクエストを送信することにより、目
的のファイルあるいはコンテンツを要求する。この要求
に応じて、サーバWは、指定されたファイルあるいはコ
ンテンツを複数のデータパケット(図13において、符
号DATAを付して示した)に分割して送信し、クライ
アントCは、これらのデータパケットを受信するごと
に、ACKパケットをサーバWに返す。そして、全ての
データパケットの送信が完了したときに、サーバWは、
ダウンロードの完了を示すFINパケットを送信し、こ
れに応じて、クライアントCとサーバWとの間のコネク
ションを解放する手順が開始される。
間における各データパケットについての送受信シーケン
スは、図14(a)に示すように、データパケットがサー
バWから送信され、分岐点ノードIおよびアクセスポイ
ントAを経由してクライアントCに到達するまでと、ク
ライアントCから送信されるACKパケットがアクセス
ポイントAおよび分岐点ノードIを経由してサーバWに
到達するまでとからなっている。一方、通信性能測定装
置MとサーバWとの間における各データパケットの送受
信シーケンスは、図7から分かるように、データパケッ
トがサーバWから分岐点ノードIを経由して通信性能測
定装置Mに到達するまでと、この通信性能測定装置Mか
ら分岐点ノードIを経由してACKパケットがサーバW
に到達するまでとからなっている。
の間において、j番目のデータパケットを送受信する送
受信シーケンスに要する時間RTTWC(j)と、通信性
能測定装置MとサーバWとの間で同じデータパケットを
送受信する送受信シーケンスに要する時間との差分Xj
を推定し、図14(b)に示すように、サーバWからj番
目のデータパケットを受信した後、この差分Xjだけ待
機した後に、ACKパケットをサーバWに送信すれば、
通信性能測定装置Mの配置にかかわらず、クライアント
CとサーバWとの間の送受信シーケンスを擬似的に再現
することができる。
作を表す流れ図を示す。図8に示したコネクション管理
部223からの指示に応じて、コネクション制御部21
1は、サーバWに対してHTTP GETリクエストを
送信し、コンテンツのダウンロードを要求する(ステッ
プ331)。このとき、図8に示した性能評価部240
の時刻収集部241は、現在時刻T0を記録する(ステ
ップ332)。
を受信するごとに、そのパケットがデータパケットであ
るかデータ転送の終了を示すFINパケットであるかを
判定し(ステップ334)、データパケットである場合は
(ステップ334の肯定判定)、図8に示したデータパケ
ット受信部212からの通知に応じて、応答制御部22
6は、現在時刻をデータパケットの受信順jに対応し
て、受信時刻T(j)として記録する(ステップ335)。
査制御部225は、分岐点ノードIおよびアクセスポイ
ントAに対して探査パケットを送出する旨の指示を出力
し、これに応じて、探査パケット送受信部231が、指
定されたノードを宛先として探査パケットを送出するこ
とにより、通信性能測定装置Mと分岐点ノードIおよび
アクセスポイントAとの間について、それぞれ経路状態
の計測を行なう(ステップ336)。このとき、図8に示
した時間計測部232は、分岐点ノードIを宛先として
探査パケットを送出してからこの探査パケットに対する
応答パケットが返されるまでの往復時間RTTMI(j)
と、アクセスポイントAを宛先として探査パケットを送
出してからこの探査パケットに対する応答パケットが返
されるまでの往復時間RTTMA(j)とを計測し、これ
らの往復時間を遅延モデル適用部224に渡す。 これ
らの往復時間RTTMI(j)、RTTMA(j)と探査パ
ケットのデータ長Spingおよびj番目のデータパケット
のデータ長Sdata(j)に基づいて、遅延モデル適用部
224は、図14に示した遅延時間の差分(以下、待機
時間と称する)Xjを推定し(ステップ337)、応答制
御部226に渡す。
いて説明する。上述したように、待機時間Xjは、クラ
イアントCとサーバWとの間でj番目のデータパケット
を受け渡しするために要するデータ受信時間RTT
WC(j)と、通信性能測定装置MとサーバWとの間で同
じデータパケットを受け渡しするために要するデータ受
信時間RTTWM(j)とを用いて、式12のように表す
ことができる。
れば、j番目のデータパケットのデータ長S
data(j)、ACKパケットのデータ長Sackおよび探
査パケットのデータ長Spingを用いて、上述したステッ
プ335において実測された往復時間RTTMI(j)、
RTTMA(j)を式13,14のように表すことがで
き、また、データ受信時間RTTWM(j)を式15のよ
うに表すことができる。
データパケットの送受信を行なう場合には、図13にお
いて符号で示したように、サーバWからデータパケッ
トがバースト的に送信される場合がある。このような場
合には、式3に示した遅延モデルに、サーバWからクラ
イアントCに伝送されるデータパケット自身によるキュ
ーイング遅延を表す成分qbottle(j)を追加する必要が
ある。このため、データ受信時間RTTWC(j)は、式1
6のように表される。
ることにより、待機時間Xjを、式17に示すように、
往復時間RTTMI(j)、RTTMA(j)の実測値と、各パ
ケットのデータ長Sdata(j)、Sack、Spingと、各経
路についてのルータモデルの係数および上述したキュー
イング遅延成分qbottle(j)を用いて表すことができ
る。
バWとクライアントCとの間でデータパケットとACK
パケットをやり取りする経路の少なくとも一部におい
て、その経路が次の経路にパケットを出力する速度を超
える速度でパケットが入力されているときに発生する。
したがって、図16に示すように、パケットが蓄積され
るリンクに、j−1番目のパケットが入力される時点、
即ち、時刻t(j−1)においてキューイング遅延q
bottle(j−1)が存在する場合に、このj−1番目のパ
ケットの到着によって、このリンクのキューイング遅延
は、このパケットのサイズSをリンクの伝送速度Bによ
って除算した分だけ増大する。したがって、その後、時
刻t(j)にj番目のパケットがこのリンクに到着した時
点におけるキューイング遅延成分qbottle(j)は、時刻
t(j−1)、t(j)、パケットのサイズSおよびリンク
の伝送速度Bを用いて、式18のように表すことができ
る。
アントCへの経路について適用すると、分岐点ノードI
とクライアントCとの間における自トラフィックによる
キューイング遅延qbottle(j)を、各パケットのサイズ
と、各経路についてのルータモデルの係数とを用いて、
式19のように表すことができる。
(j)の値をこの式19に基づいて算出し、この値を上述
した式18に代入することにより、j番目のデータパケ
ットがサーバWから送信された時点におけるサーバW−
アクセスポイントA間の経路状態を反映した待機時間X
jを求め、応答制御部226に入力することができる。
刻を監視し、図15に示したステップ335において記
録した受信時刻T(j)から上述した待機時間Xjが経過
したときに、ステップ338の肯定判定として応答パケ
ット送信部213にACKパケットの送信を指示する。
そして、この指示に応じて、応答パケット送信部213
は、サーバWを宛先としてACKパケットを送出し(ス
テップ339)、その後、ステップ333に戻って、次
のパケットを受信する。
パケットがFINパケットであった場合(ステップ33
4の否定判定)に、性能評価部240の時刻収集部24
1は、例えば、上述したFINパケットを受信した時刻
T1を記録して、この時刻T1をステップ332におい
て記録しておいた時刻t0とともに特性値算出部242
に渡す。そして、特性値算出部242において、この時
刻T1から時刻t0を差し引いた時間、即ち、ダウンロ
ード時間Tdを算出し(ステップ340)、ダウンロー
ド時間の評価処理を終了する。
07の処理が完了した後に、ステップ308に進んで、
サーバWとクライアントCとの間のコネクションを解放
するために要する時間、即ち、コネクション解放時間を
評価する。次に、コネクション解放時間を評価する動作
について説明する。図17に、コネクション解放時間を
説明する図を示す。
ションが確立されていた場合に、このコネクションは、
図17に示すように、サーバWとクライアントCとの間
で、FINパケットおよびACKパケットをやり取りし
た後に解放される。クライアントCに着目した場合に、
サーバWとのコネクションが解放される時点は、サーバ
Wによって送出されたACKパケットがクライアントC
に到達した時点となるので、クライアントCにおけるコ
ネクション解放時間Trは、サーバWからのFINパケ
ットが到達してから、このACKパケットがサーバWか
ら返されるまでの時間となる。したがって、コネクショ
ン解放時間Trは、FINパケットのデータ長SFIN、
ACKパケットのデータ長SackおよびサーバWとクラ
イアントCとの間の経路に存在する各ルータモデルの係
数とを用いて、式20のように表すことができる。
流れ図を示す。サーバWからのFINパケットが通信性
能測定装置Mに到達したときに、図8に示した性能評価
部240の時刻収集部241は、FIN到着時刻T0を
記録する(ステップ341)。次いで、通信実行部210
により、TCPに従ってACKパケットおよびFINパ
ケットをサーバWに送信する(ステップ342)。
信したときに、ステップ343の肯定判定としてステッ
プ344に進み、現在時刻T1からFIN到着時刻T0
を差し引いた値を、サーバWと通信性能測定装置Mとの
間でコネクションを解放するために必要なコネクション
解放時間TrMWの計測値として遅延モデル適用部224
に渡す。
からの指示に応じて、探査パケット送受信部231は、
分岐点ノードIおよびアクセスポイントAに探査パケッ
トをそれぞれ送出し(ステップ345)、時間計測部23
2により、これらの探査パケットについて、それぞれの
往復時間RTTa,RTTbを計測する(ステップ34
6)。
346において計測された往復時間RTTa,RTTb
およびコネクション解放時間TrMWの計測値とに基づい
て、サーバWとクライアントCとの間についてのコネク
ション解放時間Trを推定する(ステップ347)。ここ
で、サーバWと通信性能測定装置との間のコネクション
解放時間TrMWは、FINパケットのデータ長SFIN、
ACKパケットのデータ長SackおよびサーバWと通信
性能測定装置Mとの間の経路に存在する各ルータモデル
の係数とを用いて、式21のように表すことができ、ま
た、往復時間RTTa,RTTbは、それぞれ式8、式
9のように表すことができる。
サーバWとクライアントCとの間のコネクション解放時
間Trを、式22のように、コネクション解放時間Tr
MWの計測値と、往復時間RTTa,RTTbと、各パケ
ットのデータ長およびサーバWとクライアントCとの間
に存在するルータモデルの各係数とを用いて表すことが
できる。
たコネクション解放時間Trを図8に示した応答制御部
226に渡せばよい。この応答制御部226は、FIN
到着時刻T0からこのコネクション解放時間Trだけ経
過した後に、図18に示したステップ348の肯定判定
として、応答パケット送信部213にACKパケットの
送出を指示し、これに応じて、ステップ349におい
て、応答パケット送信部213により、ACKパケット
をサーバWに返すことにより、サーバWと通信性能測定
装置Mとの間のコネクションを解放する手順が完了す
る。
プ304,ステップ306,ステップ307およびステ
ップ308において、DNSアクセス時間Ti,コネク
ション確立時間Tc,ダウンロード時間Tdおよびコネ
クション解放時間Trを評価した後、図8に示した特性
値算出部242は、例えば、これらの値を加え合わせる
ことにより、通信環境パラメータで指定されたURLで
示されるコンテンツを、クライアントCがサーバWから
取得するために要する取得時間Thttpの推定値を算出し
て出力する(ステップ313)。また、特性値算出部24
2において、この取得時間Thttpの推定値によって、上
述したコンテンツのサイズScを除算し、その値をスル
ープットの推定値Tphttpとして出力してもよい。
データパケットを受信するごとに、探査パケットを分岐
点ノードIおよびアクセスポイントAに送出し、通信性
能測定装置Mと分岐点ノードIとの間の経路および通信
性能測定装置MとアクセスポイントAとの間の経路の状
況に関する情報を収集して、この情報に基づいて、各パ
ケットおよびその応答パケットをサーバWと通信性能測
定装置Mとの間でやり取りする時間と、サーバWとクラ
イアントCとの間でやり取りする時間との差を推定し
て、その分だけ応答パケットを遅延させることにより、
サーバWとクライアントCとの間でパケットをやり取り
する場合と同等の遅延を持って、サーバWと通信性能測
定装置Mとの間でパケットをやり取りすることができ
る。つまり、通信性能測定装置Mの配置にかかわらず、
サーバWとクライアントCとの間のHTTPによるデー
タ通信を、サーバWとクライアントCとの間の経路にお
ける遅延について擬似的に再現し、指定されたURLで
示されるコンテンツをサーバWから取得するために要す
る時間やその際のスループットなどを正確に評価するこ
とができる。
の間で行なわれるFTPによるデータ通信を擬似的に再
現し、クライアントCとサーバWとの間の経路につい
て、通信性能を評価することもできる。通信環境パラメ
ータによって、FTPによって少なくとも一つのファイ
ルを取得する旨を指示された場合に、手順制御部222
は、コネクション管理部223にFTPに従って指定さ
れたファイルを取得する旨を指示し、これに応じて、ス
テップ309からステップ312において、FTPに則
ったデータ通信において、それぞれの手順を実行すると
ともに、そのために要する時間をそれぞれ評価する。
するシーケンス図を示す。まず、ステップ309におい
て、図19に符号(1)で示したシーケンスによって、ク
ライアントCがサーバWとの間に制御コネクションを確
立する手順を実行し、このシーケンスに要する時間、即
ち、制御コネクション確立時間Tf1を評価する。図1
9から明らかなように、この制御コネクションを確立す
るシーケンスは、HTTPにおいて、コネクションを確
立するシーケンスと同等であるので、上述したステップ
306において、コネクション確立時間Tcを求める処
理と同様にして、制御コネクション確立時間Tf1を評
価すればよい。
おいて符号(2)〜(4)で示したシーケンスによって、ク
ライアントCがportコマンドを送出してから、デー
タコネクションの接続が完了するまでの手順を実行する
とともに、このシーケンスに要する時間、即ち、データ
コネクション確立時間Tf2を評価する。このデータコ
ネクション確立時間Tf2は、図19に符号(2)〜(4)
で示したシーケンスの各段階を実行するために要する時
間要素Tf2a,Tf2b,Tf2cの和であり、これ
らの時間要素Tf2a,Tf2b,Tf2cは、上述し
たシーケンスで送受信される各パケットのデータ長S
port,Sreter,Ssuccを用いて、それぞれ式23,2
4,25のように表すことができる。
2aを求めるために、図8に示したコネクション制御部
211は、データコネクションのためのポート番号を通
知するためにportコマンドをサーバWに送信し、こ
のとき、時刻収集部241は、port送信時刻T0を
記録する。その後、サーバWからの応答として、port s
uccessfulパケットが返されたときに、現在時刻T1か
らport送信時刻T0を差し引いた値を、サーバWと
通信性能測定装置Mとの間で上述した段階を実行するた
めに必要な時間要素Tf2aMWの計測値として遅延モデ
ル適用部224に渡す。
からの指示に応じて、探査パケット送受信部231は、
分岐点ノードIおよびアクセスポイントAに探査パケッ
トをそれぞれ送出し、時間計測部232により、これら
の探査パケットについて、それぞれの往復時間RTT
a,RTTbを計測する。遅延モデル適用部224は、
計測された往復時間RTTa,RTTbおよび上述した
時間要素Tf2aMWの計測値とに基づいて、サーバWと
クライアントCとの間についての対応する時間要素Tf
2aを推定する。
の間の時間要素Tf2aMWは、上述した段階において送
受信される各パケットのデータ長Sport、Ssuccおよび
サーバWと通信性能測定装置Mとの間の経路に存在する
各ルータモデルの係数とを用いて、式26のように表す
ことができ、また、往復時間RTTa,RTTbは、そ
れぞれ式8、式9のように表すことができる。
サーバWとクライアントCとの間で上述した段階(2)を
実行するために要する時間要素Tf2aを、式27のよ
うに、時間要素Tf2aMWの計測値と、往復時間RTT
a,RTTbと、各パケットのデータ長およびサーバW
とクライアントCとの間に存在するルータモデルの各係
数とを用いて表すことができる。
素Tf2aを推定し、その値を性能評価部240に渡す
とともに、図8に示したコネクション管理部223に渡
せばよい。これに応じて、コネクション管理部223
は、上述したport送信時刻T0から時間要素Tf2
aが経過した後に、図19において符号(3)で示した段
階に対応する時間要素Tf2bの評価を開始するため
に、コネクション制御部211に対してRETRコマン
ドの送出を指示する。
11は、RETRコマンドを送信してサーバWに対して
コンテンツを要求する。また、このとき、コネクション
管理部223は、現在時刻をRETR送信時刻T0とし
て記録する。その後、上述した時間要素Tf2aの評価
処理と同様に、サーバWからSYNパケットを受信した
ときに、その時点の現在時刻T1からRETR送信時刻
T0を差し引いた値を時間要素Tf2bMWの計測値とし
て遅延モデル適用部224に渡すとともに、探査制御部
225および探査パケット送受信部231により、探査
パケットによる経路状況の探査を実行して往復時間RT
Ta、RTTbを計測する。
理において述べた手法と同様にして、時間要素Tf2b
を、図19において符号(3)で示した段階において送受
信されるパケットのデータ長SRETR,SSYNを用いて表
す式28を導くことができる。
それぞれ適切な値を代入して、時間要素Tf2bを推定
し、その値を性能評価部240に渡すとともに、図8に
示したコネクション管理部223に渡せばよい。
は、上述したRETR送信時刻T0から時間要素Tf2
bが経過した後に、図19において符号(4)で示した段
階に対応する時間要素Tf2cの評価を開始する。この
場合に、コネクション管理部223は、コネクション制
御部211に対して、上述したSYNパケットに対する
応答としてSYN+ACKパケットを送出する旨を指示
する。
11は、SYN+ACKパケットをサーバWに送信す
る。また、このとき、コネクション管理部223は、現
在時刻をS+A送信時刻T0として記録する。その後、
上述した時間要素Tf2aの評価処理と同様に、サーバ
WからACKパケットを受信したときに、その時点の現
在時刻T1からS+A送信時刻T0を差し引いた値を時
間要素Tf2cMWの計測値として遅延モデル適用部22
4に渡すとともに、探査制御部225および探査パケッ
ト送受信部231により、探査パケットによる経路状況
の探査を実行して往復時間RTTa、RTTbを計測す
る。
理において述べた手法と同様にして、時間要素Tf2c
を、図19において符号(4)で示した段階において送受
信されるパケットのデータ長SSYN+ACK、SACKと探査パ
ケットのデータ長Spingとを用いて表す式29を導くこ
とができる。
それぞれ適切な値を代入して時間要素Tf2cを推定
し、その値を性能評価部240に渡す。
f2a,Tf2bおよびTf2cの和を算出し、この値
をデータコネクション確立時間Tf2とする。次に、ス
テップ311において、図19に符号(5)および符号
(6)、(7)で示したシーケンスによって、サーバWがA
CKパケットを返してから、データコネクションによる
データ伝送を実行し、このデータ伝送が完了してデータ
コネクションが解放されるまでの手順を実行するととも
に、このシーケンスに要する時間、すなわち、データ伝
送時間Tf3を評価する。
たACKパケットをサーバWから受信した後に、データ
コネクションにおいてデータパケットと応答とをやり取
りする手順およびこのデータコネクションを解放する手
順は、図13に示したHTTP通信によるデータ通信に
含まれるデータ伝送手順およびコネクション解放手順と
同一である。
たACKパケットを受信したときに、現在時刻を受信開
始時刻T0として記録した後に、図15に示したHTT
Pによるファイルのダウンロード時間を評価する処理お
よび図18に示したコネクション解放時間を評価する処
理と同様にして通信実行部210および探査実行部23
0の動作を制御することにより、ダウンロード時間Td
およびコネクション解放時間Trを計測すればよい。こ
こで、図15に示したステップ340の説明から明らか
なように、ダウンロード時間Tdは、上述した受信開始
時刻T0からデータ伝送の完了を示すFINパケットを
受信した時刻T1までの経過時間、即ち、時刻T1と受
信開始時刻T0との差分(T1−T0)として得られ
る。したがって、性能評価部240は、上述した差分
(T1−T0)を、時刻収集部241が通信実行部21
0の動作を監視することによって得るとともに、遅延モ
デル適用部224からコネクション解放時間Trの推定
値を受け取り、これらを加算することにより、データ伝
送時間Tf3を求めればよい。
て、図19に符号(8)〜(12)で示したシーケンス、す
なわち、クライアントCがデータコネクションが解放さ
れたことを通知するACKパケットをサーバWに返して
から、転送完了メッセージ(図19において、符号compl
eteとして示す)やログオフのための quitコマン
ド、goodbyeメッセージなどのやり取りを経て、
最終的に制御コネクションが解放されるまでの手順を実
行するとともに、このシーケンスに要する時間、即ち、
制御コネクション解放時間Tf4を評価する。
てFTPによってクライアントCとサーバWとの間でデ
ータ転送を行なった場合には、図19に符号(7)で示し
た段階においてデータコネクションが解放された時点
で、データそのものの転送は終了している。したがっ
て、クライアントCの利用者から見た場合に、FTPに
よるデータ転送処理は、データコネクションの解放と同
時に終了したように見え、図19に符号(8)〜(12)で
示したシーケンスにおいてやり取りされるパケットにつ
いては、その送受信に要する遅延時間が利用者に意識さ
れることはない。
は、利用者に意識されない時間として、その値を数値
「0」としてしまってよい。もちろん、上述した手法を用
いれば、遅延モデルを用いて制御コネクション解放時間
Tf4を表すことができるので、必要に応じて、その値
を評価することは可能である。上述したようにして、制
御コネクション確立時間Tf1、データコネクション確
立時間Tf2、データ伝送時間Tf3および制御コネク
ション解放時間Tf4を評価した後に、図8に示した特
性値算出部242は、図9に示したステップ313にお
いて、これらの値の和を求めて、その値をFTPによっ
てファイルを取得するために要する取得時間Tftpの推
定値として出力する。また、ファイルのサイズSfをこ
の取得時間Tftpの推定値で除算し、FTPによるデー
タ転送のスループットTpftpとして出力してもよい。
もFTPによるデータ通信においても、通信環境パラメ
ータにより複数のファイルを指定することにより、上述
した各手順を実行する時間を評価する処理において、指
定された複数のファイルを並行して取得する処理が実行
され、そのような条件において、個々のファイルを取得
するために要する取得時間や指定された全てのファイル
を取得するために要した時間を評価することができる。
また、もちろん、URLで指定されるコンテンツに含ま
れる単一のファイルをそれぞれ通信環境パラメータによ
って指定することにより、Webページを構成するテキ
ストや画像などの部品ごとに、それぞれの取得に要する
時間を評価することも可能である。
のサイズが有限であることを考慮して、クライアントC
に到達したデータパケットが廃棄される場合をも想定し
て、サーバWとクライアントCとの間のデータ転送をシ
ミュレートすることも可能である。図20に、ダウンロ
ード時間を評価する動作を表す別の流れ図を示す。
流れ図のステップ337の後に、遅延時間の差分Xjを
推定する過程で算出したキューイング遅延qbottle(j)
(式18参照)と所定の閾値Qmaxとの比較結果に基づ
いて、j番目のデータパケットを廃棄するか否かを判定
する処理(ステップ351)を含んでいる。ここで、デー
タパケットの廃棄は、j番目のデータパケットがクライ
アントCのキューに到達した際に、キューイング遅延q
bottle(j)が、クライアントCのキューサイズNbとク
ライアントCのMTU(Maximum Transmission Unit)お
よびアクセスポイントAからクライアントCへの経路に
ついてのルータモデルの伝送速度b(L(AC))を用いて式
30を用いて表される閾値Qmaxを超えた場合におい
て発生する。
7の処理において得られたキューイング遅延q
bottle(j)と上述した閾値Qmaxとを比較し、キュー
イング遅延qbottle(j)が閾値Qmaxを超えた場合に
は、ステップ351の肯定判定として、応答制御部22
6にACKパケットを送出しない旨を指示してステップ
333に戻る。一方、ステップ351の否定判定の場合
は、そのままステップ338に進み、待機時間Xjの終
了を待てばよい。
たデータパケットが廃棄される場合をも想定して、サー
バWとクライアントCとの間のデータ転送をシミュレー
トすることができる。
によれば、通信性能測定装置がネットワークにおいて占
める位置にかかわらず、サーバと通信性能測定装置との
間の通信によって、サーバとクライアントとの間のデー
タ転送を、その経路に存在するルータの遅延モデルに基
づいてシミュレートし、サーバとクライアントとの間の
経路の通信性能を正当に評価することができる。また、
請求項2の発明によれば、サーバからパケットを受信す
るごとに、サーバと通信性能測定装置との間でパケット
を送受信するために要する時間と、同一のパケットをサ
ーバとクライアントとの間で送受信するために要する時
間との差分を求め、この差分だけ通信性能測定装置から
サーバに返す応答パケットを遅延させることにより、各
パケットが送受信されるタイミングにおけるネットワー
クの通信環境を反映しつつ、サーバとクライアントとの
間のデータ転送を精密にシミュレートすることができ
る。
れば、入力すべきパラメータの一部を推定することによ
り、通信性能測定装置の操作者の作業負担を軽減するこ
とができる。また、請求項5の発明は、バースト的に送
信されるデータパケット自身の蓄積によって発生する成
分を含めて、遅延時間を正確に推定することができるの
で、HTTPなどの高度なプロトコルによるデータ通信
も精密にシミュレートすることができる。
備えられた有限のキューからパケットがあふれた場合に
発生するパケット廃棄を考慮して、クライアントとサー
バとの間のデータ伝送をシミュレートすることができ
る。また、請求項7および請求項8の発明によれば、H
TTPまたはFTPに従って行なわれる様々な手順の連
鎖に応じて、個々の手順に対応する所要時間を積算して
いくことにより、利用者が通信性能を意識する様々な場
面に対応して柔軟に通信性能を測定することができる。
ある。
ある。
段の第1の構成を示す図である。
段の第2の構成を示す図である。
定手段の構成を示す図である。
定手段の構成を示す図である。
る。
である。
示す図である。
す図である。
確立手順を説明する図である。
流れ図である。
ーケンスを示す図である。
ある。
図である。
流れ図である。
ス図である。
流れを示す図である。
図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 少なくとも一つのクライアントと少なく
とも一つのサーバとが、複数のルータを含んで構成され
るネットワークを介して接続された通信システムの通信
性能を測定する装置であって、前記少なくとも一つのク
ライアントと前記少なくとも一つのサーバとの間の経路
上に存在する分岐点ノードと通信可能な通信性能測定装
置において、 通信性能測定装置は、 TCP/IPに従って前記ネットワークを介した通信を
実行する通信手段と、 少なくともサーバを特定するためのサーバ識別情報とク
ライアントあるいはクライアントが利用するアクセスポ
イントを特定するためのクライアント識別情報とを含
み、測定対象となる通信環境を表すパラメータを受け取
る入力手段と、 所定の手順に従って、所定のファイルを前記サーバから
取得するための前記通信手段による通信動作を制御する
通信制御手段と、 送信指示で指定された識別情報で特定される宛先との間
で所定の制御パケットを送受信するパケット送受信手
段、 各宛先に送出した前記所定の制御パケットおよびこの制
御パケットに対して各宛先から返される所定の制御パケ
ットの送受信状況に関する情報を収集する状況収集手段
と、 前記通信手段によるデータパケットあるいは制御パケッ
トの受信状況に応じて、前記パケット送受信手段に対し
て、前記クライアント識別情報および分岐点ノードを特
定する識別情報をそれぞれ宛先として指定した送信指示
を入力する第1送出指示手段と、 前記所定の制御パケットの送受信状況について収集され
た情報に基づいて、所定の遅延モデルに基づいて、サー
バからクライアントにデータパケットを送信する際に発
生する遅延時間を推定する遅延推定手段と、 推定された遅延時間に応じて、データパケットあるいは
制御パケットを受信したことに対する応答パケットを前
記通信手段が送出する時刻を制御する応答制御手段と、 前記通信手段による通信の進行状況に関する情報を収集
し、収集した情報に基づいて、前記クライアントと前記
サーバとの間の通信経路についての通信性能を推定する
性能推定手段とを備えたことを特徴とする通信性能測定
装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載の通信性能測定装置にお
いて、 状況収集手段は、 パケット送受信手段によって各宛先へ所定の制御パケッ
トが送信されたことを検出し、その時刻を送信時刻とし
て宛先ごとに記録する送信検出手段と、 各宛先へ送信された所定の制御パケットに対する応答と
して宛先から返される制御パケットをパケット送受信手
段が受信したことを検出し、その時刻を受信時刻として
宛先ごとに記録する受信検出手段と、 各宛先に対応する送信時刻および受信時刻を遅延推定手
段に通知する時刻通知手段とを備えた構成であり、 遅延推定手段は、 時刻通知手段から通知された送信時刻および受信時刻に
基づいて、クライアントと通信性能測定装置との間で前
記所定の制御パケットが往復するために要した第1往復
時間と、分岐点ノードと通信性能測定装置との間で前記
所定の制御パケットが往復するために要した第2往復時
間を算出する往復時間算出手段と、 第1往復時間、第2往復時間および遅延モデルに基づい
て、通信手段によって受信されたデータパケットあるい
は制御パケットが、サーバから通信性能測定装置に伝達
されるのに要する時間と、サーバからクライアントに伝
達されるまでに要する時間との差を推定する差分推定手
段とを備えた構成であることを特徴とする通信性能測定
装置。 - 【請求項3】 請求項1に記載の通信性能測定装置にお
いて、 入力手段は、 自装置からクライアントまでの経路上に存在する各ノー
ドを特定する識別情報からなる第1経路情報と、自装置
からサーバまでの経路上に存在する各ノードを特定する
識別情報からなる第2経路情報を収集する経路情報収集
手段と、 前記第1経路情報と前記第2経路情報とを比較すること
によって分岐点ノードの識別情報を検出し、この識別情
報をパラメータの一部として入力する分岐検出手段とを
備えた構成であることを特徴とする通信性能測定装置。 - 【請求項4】 請求項1に記載の通信性能測定装置にお
いて、 入力手段は、 それぞれ異なるデータ長を有し、所定の形式を持つ2つ
の制御パケットをクライアントに送出する旨をパケット
送受信手段に指示する第2送出指示手段と、 前記2つの制御パケットそれぞれについて、制御パケッ
トを送信してからその制御パケットに対する応答パケッ
トを受信するまでに要する往復時間を計測する往復時間
計測手段と、 前記2つの制御パケットについてそれぞれ得られた往復
時間に基づいて、分岐点ノードとクライアントとの間の
データ伝送を表す所定の遅延モデルにおいて、伝送され
るパケットのサイズによって変動する要素にかかわる係
数の値を推定し、この値をパラメータの一部として入力
する要素推定手段とを備えた構成であることを特徴とす
る通信性能測定装置。 - 【請求項5】 請求項2に記載の通信性能測定装置にお
いて、 遅延推定手段は、 サーバからクライアントにデータパケットがバースト的
に送信される場合に、これらのデータパケットの蓄積に
よって発生する遅延時間の成分を所定のモデルに基づい
て算出し、差分推定手段によって得られた差分値に対す
る補正値として出力する補正値算出手段と、 前記差分推定手段によって得られた推定値に、前記補正
値を加えた値を推定値として出力する差分値出力手段と
を備えた構成であることを特徴とする通信性能測定装
置。 - 【請求項6】 請求項5に記載の通信性能測定装置にお
いて、 遅延推定手段は、補正値算出手段によって算出された補
正値と所定の閾値とを比較し、この比較結果に応じて、
応答制御手段に応答パケットの送出を停止する旨を指示
する停止判定手段を備えた構成であることを特徴とする
通信性能測定装置。 - 【請求項7】 請求項1に記載の通信性能測定装置にお
いて、 性能推定手段は、 通信手段によって実行される制御パケットおよびデータ
パケットの送受信動作を監視し、HTTPにおいて規定
された各手順の開始時刻および終了時刻を手順ごとに記
録する第1記録手段と、 手順ごとに記録された開始時刻と終了時刻との差分を手
順ごとの所要時間として算出するとともに、各手順の所
要時間の総和を算出する時間算出手段とを備えた構成で
あることを特徴とする通信性能測定装置。 - 【請求項8】 請求項1に記載の通信性能測定装置にお
いて、 性能推定手段は、 通信手段によって実行される制御パケットおよびデータ
パケットの送受信動作を監視し、FTPにおいて規定さ
れた各手順の開始時刻および終了時刻を手順ごとに記録
する第2記録手段と、 手順ごとに記録された開始時刻と終了時刻との差分を手
順ごとの所要時間として算出するとともに、各手順の所
要時間の総和を算出する時間算出手段とを備えた構成で
あることを特徴とする通信性能測定装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001185348A JP3696806B2 (ja) | 2001-06-19 | 2001-06-19 | 通信性能測定装置 |
US10/025,861 US7120125B2 (en) | 2001-06-19 | 2001-12-26 | Communication capability measuring equipment |
Applications Claiming Priority (1)
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