JP2003110620A - パケット通信網の遅延測定方法及びシステム並びにゲートウェイ装置 - Google Patents

パケット通信網の遅延測定方法及びシステム並びにゲートウェイ装置

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JP2003110620A
JP2003110620A JP2001295786A JP2001295786A JP2003110620A JP 2003110620 A JP2003110620 A JP 2003110620A JP 2001295786 A JP2001295786 A JP 2001295786A JP 2001295786 A JP2001295786 A JP 2001295786A JP 2003110620 A JP2003110620 A JP 2003110620A
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JP2001295786A
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Toshiyuki Kanazawa
俊之 金澤
Keisuke Ishibashi
圭介 石橋
Masaki Aida
雅樹 会田
Takenori Okuya
武則 奥谷
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 パケット通信網の遅延測定を高精度に行う。 【解決手段】 端末収容網と前記中継網との間に配備さ
れるゲートウェイ装置１２１，１２２，１２３を含み、
前記端末収容網と中継網がパケット交換を行うパケット
通信網にて、パケットが中継網１１１にて受ける遅延を
求めるのに、各ゲートウェイ装置をそれぞれ互いに時刻
同期させ、ゲートウェイ装置１２１から前記中継網１１
１へ送出されるパケットのうち、所定番目毎のパケット
を試験パケットとし、該試験パケットに識別子を付与
し、該識別子は、それが付与される時刻と特定のビット
列を含み、前記中継網から出る前記識別子が付与されて
いる試験パケットだけの情報を別のゲートウェイ装置１
２２にて収集すると共に該試験パケットを、パケット宛
先端末収容網１３２へ送出する時刻と前記識別子が付与
された時刻との差から前記中継網で受けた遅延を求め
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、パケット通信網の
遅延測定を、網負荷／装置負荷を抑えて高精度に行う方
法及びシステムに関するものである。さらに本発明は、
パケット通信網の遅延測定に供するゲートウェイ装置に
も関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、輻輳対策に供するために、パケッ
ト通信網上で遅延を測定する方法として、パッシブ測定
方式や、アクティブ測定方式及びＩＰヘッダのオプショ
ン項目を用いた測定方式が提案されている。しかし、こ
れらの方式で遅延を測定するには問題がある。
【０００３】先ず、パッシブ測定方式は、網内のあるノ
ードまたはリンクを通過するパケットを見て、そこから
遅延を測定する方式である。このパッシブ測定方式で片
道遅延測定を行うには、時刻同期させた２点間にて、通
過するパケットを比較する手法が考えられる。しかし、
この場合には、同じ内容のパケットがあるときに誤認識
したり、膨大なデータを処理する必要があることからし
て計算量が大きくなるために、規模拡張性に乏しい等の
問題がある。また、往復遅延測定を行うには、片道遅延
測定を組み合わせたり、ＴＣＰのＡｃｋが返るまでの時
間を測る等の手法が採られるが、前者には上述した片道
遅延測定の場合と同じ問題があり、後者では、ＴＣＰ通
信を行うサーバ装置の処理がＴＣＰレイヤまで必要にな
るため、処理遅延が大きくなり、遅延の精度が低くなる
と云う問題がある。
【０００４】アクティブ測定方式は、試験パケットを定
期的またはユーザパケット生起パターンを擬似して送信
するエージェントと、その試験パケットを受信するエー
ジェントを網内に配備して、試験パケット自身の遅延か
らエージェント間の遅延を推量する方式である。このア
クティブ測定方式では、ユーザパケット以外に、試験パ
ケットを追加して流すために、網に負荷を与えると云う
問題がある。特に、ユーザパケット生起パターンを擬似
して試験パケットを送信する場合には、網へかかる負荷
がユーザの増加と同程度に増えることになり、無視でき
ない大きさとなる。また、定期的に試験パケットを送信
する場合には、実際の遅延とは異なる結果が観測される
ことになる。これは、定期的な測定で得られる遅延分布
は時間の分布になるのに対して、実際の遅延はパケット
数の分布で表されるからである。
【０００５】パッシブ測定方式及びアクティブ測定方式
とは異なるアプローチとして、例えばＩＰ通信では、Ｉ
Ｐヘッダのオプション項目を用いてホップ毎の通過時刻
をパケットに記録し、受信側で遅延を測定する方式があ
る。しかしこの方式では、端末がヘッダにオプションの
設定をする必要があること、経路上のＩＰルータ全てが
時刻をパケットに書き込むために処理負荷が大きくなる
こと、全てのＩＰルータの時刻同期をとる必要があるこ
となどからして、この方式は現実的ではない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の遅延測定技術で
は、上述したように、精度、規模拡張性、網負荷、端末
非依存性の点で課題があった。そこで、本発明目的は、
上述したような従来技術の欠点に鑑みて、パケット通信
網の遅延測定精度を高め、且つ計算量及び網負荷を軽減
し、端末には測定処理を隠蔽し得る、パケット通信網の
遅延測定方法及びシステムを提供することにある。本発
明の他の目的は、パケット通信網の遅延測定に供するゲ
ートウェイ装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明によれば、ユーザパケットを送受信する複数の
ユーザ端末、これらのユーザ端末を収容する端末収容
網、中継網及び前記端末収容網と前記中継網との間に配
備されるゲートウェイ装置を含み、前記端末収容網と中
継網がパケット交換を行い、前記ゲートウェイ装置が、
該装置を通過するパケットの情報を収集・記録し、或る
パケットが前記中継網へ入る時刻と、該パケットが中継
網から出る時刻とから、前記中継網における該パケット
の遅延を測定するパケット通信網の遅延測定方法におい
て、各ゲートウェイ装置をそれぞれ互いに時刻同期さ
せ、ゲートウェイ装置から前記中継網へ送出されるパケ
ットのうち、所定の条件を満たすパケットを試験パケッ
トとし、該試験パケットに識別子を付与し、該識別子
は、それが付与される時刻と特定のビット列を含み、当
該ゲートウェイ装置を通過して前記中継網から出る前記
識別子が付与されている試験パケットだけの情報を別の
ゲートウェイ装置にて収集すると共に前記識別子を除去
して、該試験パケットを、パケット宛先ユーザ端末を収
容している端末収容網へ送出し、該送出時刻と前記識別
子が付与された時刻との差から、前記試験パケットが前
記中継網で受けた遅延を求めることを特徴とする。
【０００８】本発明によれば、従来技術とは異なり、測
定のためのパケット自体を生成しないで、ユーザパケッ
トを用いて遅延測定を行うことにより、網負荷が軽減
し、また、ユーザパケット生起パターンに従った測定を
おこなうことにより、遅延測定精度を向上させることが
できる。また、中継網の入口でユーザパケットに識別子
を付加することにより、該ユーザパケットをアクティブ
測定方式の場合における試験パケットとしての役割を果
たさせる。さらに、中継網の出口でユーザパケットから
識別子を消去するので、ユーザにとっては透過的な転送
を確保することができる。
【０００９】本発明の好適例によれば、前記所定の条件
を満たすパケットとして、前記端末収容網から前記中継
網へ向かうパケットのうち、発信元アドレスの端末から
宛先アドレスの端末へ送信されるパケットの或る所定個
数番目毎のパケットを試験パケットとして選択する。
【００１０】本発明の他の好適例によれば、前記所定の
条件を満たすパケットとして、前記端末収容網から前記
中継網へ向かうパケットのうち、発信元アドレスの端末
から宛先アドレスの端末へ送信されるパケットの或る所
定時間経過毎のパケットを試験パケットとして選択す
る。
【００１１】さらに本発明の他の好適例によれば、前記
識別子をパケットペイロードの先頭又は末尾に配置し、
該識別子に巡回冗長符号による誤り検出ビットを付加す
る。
【００１２】さらに本発明の他の好適例によれば、前記
識別子をパケットヘッダのオプション項目として配置
し、該識別子として、標準で未使用のヘッダオプション
番号を用いる。
【００１３】本発明のさらに他の好適例では、前記識別
子の付与により、パケット長が転送可能な上限を超える
場合に、該識別子を分割しないように、試験パケットを
ＩＰパケットとして分割する。
【００１４】本発明はさらに、ユーザパケットを送受信
する複数のユーザ端末、これらのユーザ端末を収容する
端末収容網、中継網及び前記端末収容網と前記中継網と
の間に配備されるゲートウェイ装置を含み、前記端末収
容網と中継網がパケット交換を行い、前記ゲートウェイ
装置が、該装置を通過するパケットの情報を収集・記録
し、或るパケットが前記中継網へ入る時刻と、該パケッ
トが中継網から出る時刻とから、前記中継網における該
パケットの遅延を測定するパケット通信網の遅延測定シ
ステムにおいて、各ゲートウェイ装置が複数の他のゲー
トウェイ装置と時刻同期をとる機能を有し、且つ該ゲー
トウェイ装置が、該装置を経て前記中継網へ送出される
パケットに対し、所定の条件を満たすパケットにのみ識
別子を付与し、該識別子は、それが付与される時刻と特
定のビット列を含み、且つ前記ゲートウェイ装置が、前
記中継網から該ゲートウェイ装置に転送されるパケット
に対しては、前記識別子が付与されているパケットだけ
の情報を収集すると共に前記識別子を除去して、パケッ
ト宛先ユーザ端末を収容している端末収容網へ送出する
と共に、該送出時刻と前記識別子が付与された時刻との
差から、前記パケットが前記中継網で受けた遅延を求め
るようにしたことを特徴とするパケット通信網の遅延測
定システムにある。
【００１５】本発明はさらに、ユーザパケットを送受信
する複数のユーザ端末を収容する端末収容網と中継網と
の間に配備され、前記端末収容網から中継網へ送信され
るパケットの情報を収集・記録し、或るパケットが前記
中継網へ入る時刻と、該パケットが中継網から出る時刻
とから、前記中継網における該パケットの遅延を測定す
るパケット通信網の遅延測定に供するゲートウェイ装置
において、該ゲートウェイ装置が、それぞれ他のゲート
ウェイ装置と互いに時刻同期をとる機能を有し、且つ該
装置を経て前記中継網へ送出されるパケットに対し、所
定の条件を満たすパケットにのみ識別子を付与し、該識
別子は、それが付与される時刻と特定のビット列を含
み、前記中継網から該ゲートウェイ装置に転送されるパ
ケットに対しては、前記識別子が付与されているパケッ
トだけの情報を収集すると共に前記識別子を除去して、
パケット宛先ユーザ端末を収容している端末収容網へ送
出し、該送出時刻と前記識別子が付与された時刻との差
から、前記パケットが前記中継網で受けた遅延を求める
機能を有するようにしたことを特徴とするゲートウェイ
装置にある。
【００１６】
【作用】本発明で試験パケットとするパケットは、ユー
ザパケットが元になるため、ユーザパケット生起パター
ンに従って試験パケットを送出できる。そのため、時間
の分布でなく、実際の遅延分布を測定することが可能で
ある。本発明では試験パケットのみ測定対象とするた
め、計算量は大きくなく、規模の拡張にも対応できる。
本発明で試験パケットとするパケットは、ユーザパケッ
トに情報を付加したものであるため、測定によるパケッ
ト数の増加はない。付加する情報は大きくないため、網
へかかる付加も大きくない。ＩＰ網におけるＩＰルータ
等の経路上のパケット交換機は、試験パケットを通常の
パケットとして扱うため、試験パケットによる負荷増大
はほとんどない。また、通信経路のゲートウェイ装置で
閉じる処理を行うため、端末には遅延測定に係わる処理
を隠蔽できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明をより詳細に説述するため
に、添付の図面に従ってこれを説明する。
【００１８】図1は本発明によるパケット通信網の遅延
測定システムの一実施例を示す図であって、１１１はＩ
Ｐによる中継網、１２１，１２２，１２３はパケットの
情報を収集・記録するゲートウェイ装置、１３１，１３
２，１３３はＩＰ端末収容網、１４１，１４２，１４３
はユーザ用のＩＰ端末である。
【００１９】ゲートウェイ装置１２１，１２２，１２３
は、ＩＰルータ機能を有し、ＩＰ端末収容網１３１，１
３２，１３３と中継網１１１とを接続する。また、それ
ぞれのゲートウェイ装置１２１，１２２，１２３は互い
に時刻同期させておく。
【００２０】任意のユーザ端末の組み合わせでＩＰ通信
が行われているものとし、例えば、端末１４１から端末
１４２へ向かうパケット（測定対象パケット）が中継網
１１１で受ける遅延分布を測定する場合につき説明す
る。
【００２１】損失しない全ての測定対象パケットはゲー
トウェイ装置１２１及び１２２を経由する。ゲートウェ
イ装置１２１は、端末収容網１３１から中継網１１１へ
向かうパケットのうち、発信元アドレス（ＳＡ）が端末
１４１のもので、しかも宛先アドレス（ＤＡ）が端末１
４２のものであるパケットの個数を数え、これらパケッ
トの或る個数毎に、該パケットを試験パケットとみな
し、これらの各試験パケットに試験パケット識別子を付
与する。試験パケット識別子は、それが付与される時刻
と、特定のビットパターンを含むようにする。試験パケ
ット識別子の付与により、パケット長が転送可能な上限
を超えるような場合には、試験パケット識別子を分割し
ないように、試験パケットをＩＰパケットとして分割す
る。
【００２２】試験パケットは、端末収容網１３１から中
継網１１１へ向かうパケットのうち、発信元アドレス
（ＳＡ）の端末１４１から宛先アドレス（ＤＡ）の端末
１４２へ送信されるパケットの或る所定時間経過毎のパ
ケットを試験パケットとして選択することもできる。
【００２３】図２は試験パケット識別子の配置例を示し
た図である。試験パケット形式１では、試験パケット識
別子をパケットペイロードの先頭に配置している。試験
パケット形式２では、試験パケット識別子をパケットペ
イロードの末尾に配置している。試験パケット形式３で
は、試験パケット識別子をパケットヘッダのオプション
項目として配置している。試験パケット形式１及び２で
は、長い特定ビット列を用い、且つ試験パケット識別子
に巡回冗長符号（ＣＲＣ）による誤り検出ビットを付加
することにより、試験パケット誤認識の確率を十分小さ
くするのが好適である。試験パケット形式３では、標準
で未使用のヘッダオプション番号を用いて、試験パケッ
トの誤認識を避ける。なお、転送網は該ヘッダオプショ
ン番号を処理しないようにする必要がある。
【００２４】試験パケットは、通常のパケットと同様に
中継網１１１に転送され、ゲートウェイ装置１２２を通
過する。ゲートウェイ装置１２２は、中継網１１１から
端末収容網１３２へ向かうパケットのうち、試験パケッ
ト識別子の特定のビットパターンを含み、且つ識別子配
置１または識別子配置２の採用時には誤り検出の結果、
誤りの無いものを試験パケットとみなし、この試験パケ
ットから試験パケット識別子を除去してから端末収容網
１３２へと送出する。また、ゲートウェイ装置１２２
は、斯かる処理を行った時刻と試験パケット識別子に含
まれていた時刻との差から、該試験パケットが中継網１
１１で受けた遅延を求め、記録する。或る時間経過後、
ゲートウェイ装置１２２は、記録した複数の試験パケッ
トの遅延から遅延分布を求める。
【００２５】このように、本発明によれば、端末１４
１，１４２，１４３が通常の通信と何ら変わることなく
通信を行いながら、パケット通信網の遅延測定を行うこ
とができるのであって、ゲートウェイ装置以外は通常の
通信を行い、ゲートウェイ装置は選択的にパケットの処
理を行うのみなので、処理負荷が小さくて済む。さら
に、ゲートウェイ装置１２１が試験パケットを選択する
ときに、端末１４１から端末１４２へ向かうパケット全
てを試験パケットとすれば、端末１４１から１４２へ向
かうパケットが中継網１１１で受けた遅延の分布を正確
に求めることができ、通信品質の低下や、輻輳などに適
切に対処することができる。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
精度及び規模拡張性、端末への非依存性に優れた遅延測
定が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるパケット通信網の遅延測定シス
テムの一実施例を示す図である。
【図２】 試験パケット識別子の配置例を示した図であ
る。
【符号の説明】
１１１ 中継網 １２１，１２２，１２３ ゲートウェイ装置 １３１，１３２，１３３ 端末収容網 １４１，１４２，１４３ 端末
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 会田 雅樹 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 奥谷 武則 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 5K030 HA08 HB12 HB15 HB16 HD03 HD08 KA21 LA15 LD18 MB06

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ユーザパケットを送受信する複数のユー
    ザ端末、これらのユーザ端末を収容する端末収容網、中
    継網及び前記端末収容網と前記中継網との間に配備され
    るゲートウェイ装置を含み、前記端末収容網と中継網が
    パケット交換を行い、前記ゲートウェイ装置が、該装置
    を通過するパケットの情報を収集・記録し、或るパケッ
    トが前記中継網へ入る時刻と、該パケットが中継網から
    出る時刻とから、前記中継網における該パケットの遅延
    を測定するパケット通信網の遅延測定方法において、各
    ゲートウェイ装置をそれぞれ互いに時刻同期させ、ゲー
    トウェイ装置から前記中継網へ送出されるパケットのう
    ち、所定の条件を満たすパケットを試験パケットとし、
    該試験パケットに識別子を付与し、該識別子は、それが
    付与される時刻と特定のビット列を含み、当該ゲートウ
    ェイ装置を通過して前記中継網から出る前記識別子が付
    与されている試験パケットだけの情報を別のゲートウェ
    イ装置にて収集すると共に前記識別子を除去して、該試
    験パケットを、パケット宛先ユーザ端末を収容している
    端末収容網へ送出し、該送出時刻と前記識別子が付与さ
    れた時刻との差から、前記試験パケットが前記中継網で
    受けた遅延を求めることを特徴とするパケット通信網の
    遅延測定方法。
  2. 【請求項２】 前記所定の条件を満たすパケットとし
    て、前記端末収容網から前記中継網へ向かうパケットの
    うち、発信元アドレスの端末から宛先アドレスの端末へ
    送信されるパケットの或る所定個数番目毎のパケットを
    試験パケットとして選択することを特徴とする請求項１
    に記載のパケット通信網の遅延測定方法。
  3. 【請求項３】 前記所定の条件を満たすパケットとし
    て、前記端末収容網から前記中継網へ向かうパケットの
    うち、発信元アドレスの端末から宛先アドレスの端末へ
    送信されるパケットの或る所定時間経過毎のパケットを
    試験パケットとして選択することを特徴とする請求項１
    に記載のパケット通信網の遅延測定方法。
  4. 【請求項４】 前記識別子をパケットペイロードの先頭
    又は末尾に配置し、該識別子に巡回冗長符号による誤り
    検出ビットを付加することを特徴とする請求項１〜３の
    いずれか1項に記載のパケット通信網の遅延測定方法。
  5. 【請求項５】 前記識別子をパケットヘッダのオプショ
    ン項目として配置し、該識別子として、標準で未使用の
    ヘッダオプション番号を用いることを特徴とする請求項
    １〜３のいずれか1項に記載のパケット通信網の遅延測
    定方法。
  6. 【請求項６】 前記識別子の付与により、パケット長が
    転送可能な上限を超える場合に、該識別子を分割しない
    ように、試験パケットをＩＰパケットとして分割するこ
    とを特徴とする請求項１に記載のパケット通信網の遅延
    測定方法。
  7. 【請求項７】 ユーザパケットを送受信する複数のユー
    ザ端末、これらのユーザ端末を収容する端末収容網、中
    継網及び前記端末収容網と前記中継網との間に配備され
    るゲートウェイ装置を含み、前記端末収容網と中継網が
    パケット交換を行い、前記ゲートウェイ装置が、該装置
    を通過するパケットの情報を収集・記録し、或るパケッ
    トが前記中継網へ入る時刻と、該パケットが中継網から
    出る時刻とから、前記中継網における該パケットの遅延
    を測定するパケット通信網の遅延測定システムにおい
    て、各ゲートウェイ装置が複数の他のゲートウェイ装置
    と時刻同期をとる機能を有し、且つ該ゲートウェイ装置
    が、該装置を経て前記中継網へ送出されるパケットに対
    し、所定の条件を満たすパケットにのみ識別子を付与
    し、該識別子は、それが付与される時刻と特定のビット
    列を含み、且つ前記ゲートウェイ装置が、前記中継網か
    ら該ゲートウェイ装置に転送されるパケットに対して
    は、前記識別子が付与されているパケットだけの情報を
    収集すると共に前記識別子を除去して、パケット宛先ユ
    ーザ端末を収容している端末収容網へ送出すると共に、
    該送出時刻と前記識別子が付与された時刻との差から、
    前記パケットが前記中継網で受けた遅延を求めるように
    したことを特徴とするパケット通信網の遅延測定システ
    ム。
  8. 【請求項８】 前記所定の条件を満たすパケットを、前
    記端末収容網から前記中継網へ向かうパケットのうち、
    発信元アドレスの端末から宛先アドレスの端末へ送信さ
    れるパケットの或る所定個数番目毎のパケットとするこ
    とを特徴とする請求項７に記載のパケット通信網の遅延
    測定システム。
  9. 【請求項９】 前記所定の条件を満たすパケットを、前
    記端末収容網から前記中継網へ向かうパケットのうち、
    発信元アドレスの端末から宛先アドレスの端末へ送信さ
    れるパケットの或る所定時間経過毎のパケットとするこ
    とを特徴とする請求項７に記載のパケット通信網の遅延
    測定システム。
  10. 【請求項１０】 前記識別子をパケットペイロードの先
    頭又は末尾に配置し、該識別子に巡回冗長符号による誤
    り検出ビットを付加することを特徴とする請求項７に記
    載のパケット通信網の遅延測定システム。
  11. 【請求項１１】 ユーザパケットを送受信する複数のユ
    ーザ端末を収容する端末収容網と中継網との間に配備さ
    れ、前記端末収容網から中継網へ送信されるパケットの
    情報を収集・記録し、或るパケットが前記中継網へ入る
    時刻と、該パケットが中継網から出る時刻とから、前記
    中継網における該パケットの遅延を測定するパケット通
    信網の遅延測定に供するゲートウェイ装置において、該
    ゲートウェイ装置が、それぞれ他のゲートウェイ装置と
    互いに時刻同期をとる機能を有し、且つ該装置を経て前
    記中継網へ送出されるパケットに対し、所定の条件を満
    たすパケットにのみ識別子を付与し、該識別子は、それ
    が付与される時刻と特定のビット列を含み、前記中継網
    から該ゲートウェイ装置に転送されるパケットに対して
    は、前記識別子が付与されているパケットだけの情報を
    収集すると共に前記識別子を除去して、パケット宛先ユ
    ーザ端末を収容している端末収容網へ送出し、該送出時
    刻と前記識別子が付与された時刻との差から、前記パケ
    ットが前記中継網で受けた遅延を求める機能を有するよ
    うにしたことを特徴とするゲートウェイ装置。
  12. 【請求項１２】 前記所定の条件を満たすパケットを、
    前記端末収容網から前記中継網へ向かうパケットのう
    ち、発信元アドレスの端末から宛先アドレスの端末へ送
    信されるパケットの或る所定個数番目毎のパケットとす
    ることを特徴とする請求項１０に記載のゲートウェイ装
    置。
  13. 【請求項１３】 前記所定の条件を満たすパケットを、
    前記端末収容網から前記中継網へ向かうパケットのう
    ち、発信元アドレスの端末から宛先アドレスの端末へ送
    信されるパケットの或る所定時間経過毎のパケットとす
    ることを特徴とする請求項１０に記載のゲートウェイ装
    置。
  14. 【請求項１４】 前記識別子をパケットペイロードの先
    頭又は末尾に配置し、該識別子に巡回冗長符号による誤
    り検出ビットを付加することを特徴とする請求項１１に
    記載のゲートウェイ装置。
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