JP2003209574A - Ｔｃｐスループット算出方法及びその装置、ｔｃｐスループット算出プログラム - Google Patents
Ｔｃｐスループット算出方法及びその装置、ｔｃｐスループット算出プログラムInfo
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- JP2003209574A JP2003209574A JP2002007956A JP2002007956A JP2003209574A JP 2003209574 A JP2003209574 A JP 2003209574A JP 2002007956 A JP2002007956 A JP 2002007956A JP 2002007956 A JP2002007956 A JP 2002007956A JP 2003209574 A JP2003209574 A JP 2003209574A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 確率的に生起する複数のＴＣＰコネクション
が１つのボトルネックリンクを共有し、それらＴＣＰコ
ネクションによりデータが転送される場合に、そのボト
ルネックリンクの伝送帯域に基づいてＴＣＰコネクショ
ンの平均スループットを精度よく算出することができる
ＴＣＰスループット算出方法を提供する。 【解決手段】 プロセッサシェアリングに基づいた待ち
行列理論モデルによって前記ＴＣＰコネクションの同時
コネクション数についての状態確率を求める過程（ステ
ップＳ１）と、この状態確率に基づいた同時コネクショ
ン数とボトルネックリンクの伝送帯域とから得られるス
ループットの値を、ＴＣＰによる制御を考慮して補正す
る過程（ステップＳ２〜Ｓ４）とを含むこと特徴とす
る。
が１つのボトルネックリンクを共有し、それらＴＣＰコ
ネクションによりデータが転送される場合に、そのボト
ルネックリンクの伝送帯域に基づいてＴＣＰコネクショ
ンの平均スループットを精度よく算出することができる
ＴＣＰスループット算出方法を提供する。 【解決手段】 プロセッサシェアリングに基づいた待ち
行列理論モデルによって前記ＴＣＰコネクションの同時
コネクション数についての状態確率を求める過程（ステ
ップＳ１）と、この状態確率に基づいた同時コネクショ
ン数とボトルネックリンクの伝送帯域とから得られるス
ループットの値を、ＴＣＰによる制御を考慮して補正す
る過程（ステップＳ２〜Ｓ４）とを含むこと特徴とす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＴＣＰ（Transmis
sion Control Protocol）により通信を行う複数の通信
装置が、ボトルネックとなる伝送路（通信回線）を共有
してデータを転送する場合において、単位時間当り平均
データ転送量を算出するＴＣＰスループット算出方法及
びその装置、ＴＣＰスループット算出プログラムに関す
る。
sion Control Protocol）により通信を行う複数の通信
装置が、ボトルネックとなる伝送路（通信回線）を共有
してデータを転送する場合において、単位時間当り平均
データ転送量を算出するＴＣＰスループット算出方法及
びその装置、ＴＣＰスループット算出プログラムに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来から、ＴＣＰによりデータを転送す
る際の単位時間当り平均データ転送量（以下、平均スル
ープットと称する）を算出するＴＣＰスループット算出
方法が、インターネットの主要技術の１つとして知られ
ている。このＴＣＰスループット算出方法においては算
出用のモデルを用いるが、従来のモデルの多くは、１つ
のＴＣＰコネクションのみに着目し、パケットロス率が
与えられることを仮定している。
る際の単位時間当り平均データ転送量（以下、平均スル
ープットと称する）を算出するＴＣＰスループット算出
方法が、インターネットの主要技術の１つとして知られ
ている。このＴＣＰスループット算出方法においては算
出用のモデルを用いるが、従来のモデルの多くは、１つ
のＴＣＰコネクションのみに着目し、パケットロス率が
与えられることを仮定している。
【０００３】このようなモデルを用いた従来のＴＣＰス
ループット算出方法として、例えば、Jitendra Padhye
らによる文献１“Modeling TCP Reno Performance:A S
impleModel and Its Empirical Validation”（IEEE/AC
M Transaction on Networking vol.8，April 2000.）に
記載の方法が知られている。この文献１に記載された方
法では、パケットロス率とパケットの往復遅延時間（Ｒ
ＴＴ；Round Trip Time）から、ＴＣＰによる平均スル
ープットを算出する関数が示されている。
ループット算出方法として、例えば、Jitendra Padhye
らによる文献１“Modeling TCP Reno Performance:A S
impleModel and Its Empirical Validation”（IEEE/AC
M Transaction on Networking vol.8，April 2000.）に
記載の方法が知られている。この文献１に記載された方
法では、パケットロス率とパケットの往復遅延時間（Ｒ
ＴＴ；Round Trip Time）から、ＴＣＰによる平均スル
ープットを算出する関数が示されている。
【０００４】また、複数のＴＣＰコネクションの相互作
用を扱ったモデルとしては、高垣、大崎、村田による文
献２「流体近似法および待ち行列理論を組み合わせたTC
Pのフィードバック型輻輳制御機構のモデル化」（電子
情報通信学会 信学技報SSE2000-298、2001年３月．）
に記載のものが知られている。この文献２では、一定数
のＴＣＰコネクションがボトルネックとなる伝送路（以
下、ボトルネックリンクと称する）を共有し、それらＴ
ＣＰコネクションによりデータが転送される場合におい
て、モデルの解析がなされており、そのモデル特性が開
示されている。
用を扱ったモデルとしては、高垣、大崎、村田による文
献２「流体近似法および待ち行列理論を組み合わせたTC
Pのフィードバック型輻輳制御機構のモデル化」（電子
情報通信学会 信学技報SSE2000-298、2001年３月．）
に記載のものが知られている。この文献２では、一定数
のＴＣＰコネクションがボトルネックとなる伝送路（以
下、ボトルネックリンクと称する）を共有し、それらＴ
ＣＰコネクションによりデータが転送される場合におい
て、モデルの解析がなされており、そのモデル特性が開
示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ＴＣＰを用
いた通信ネットワークの回線容量を設計する際には、一
般的に、ＴＣＰコネクションについての平均スループッ
トが設計情報として用いられる。このため、確率的に生
起する複数のＴＣＰコネクションが１つのボトルネック
リンクを共有し、それらＴＣＰコネクションによりデー
タが転送される場合に、そのボトルネックリンクの伝送
帯域に基づいてＴＣＰコネクションの平均スループット
を算出するＴＣＰスループット算出方法があれば有用と
なる。
いた通信ネットワークの回線容量を設計する際には、一
般的に、ＴＣＰコネクションについての平均スループッ
トが設計情報として用いられる。このため、確率的に生
起する複数のＴＣＰコネクションが１つのボトルネック
リンクを共有し、それらＴＣＰコネクションによりデー
タが転送される場合に、そのボトルネックリンクの伝送
帯域に基づいてＴＣＰコネクションの平均スループット
を算出するＴＣＰスループット算出方法があれば有用と
なる。
【０００６】しかしながら、上述した従来のＴＣＰスル
ープット算出方法では、このような平均スループットを
求めることが困難であるという問題がある。文献１に記
載の方法は、１つのＴＣＰコネクションのみに着目し、
パケットロス率が与えられることを前提としている。し
たがって、この方法を用いるためには、パケットロス率
があらかじめ分かっていなければならない。しかし、Ｔ
ＣＰにおいてはパケットロスによって輻輳を検出し、送
信レートを抑制するフィードバック型の制御を行うた
め、平均スループットとパケットロス率は相互に影響し
あう。このため、平均スループットの算出前に、前提条
件であるパケットロス率だけを決定するのは難しく、こ
の結果、平均スループットを求めることが困難である。
ープット算出方法では、このような平均スループットを
求めることが困難であるという問題がある。文献１に記
載の方法は、１つのＴＣＰコネクションのみに着目し、
パケットロス率が与えられることを前提としている。し
たがって、この方法を用いるためには、パケットロス率
があらかじめ分かっていなければならない。しかし、Ｔ
ＣＰにおいてはパケットロスによって輻輳を検出し、送
信レートを抑制するフィードバック型の制御を行うた
め、平均スループットとパケットロス率は相互に影響し
あう。このため、平均スループットの算出前に、前提条
件であるパケットロス率だけを決定するのは難しく、こ
の結果、平均スループットを求めることが困難である。
【０００７】また、文献２に記載のモデルは、複数のＴ
ＣＰコネクションの相互作用を扱うものであるが、その
コネクション数が一定であることを前提としている。し
かしながら、実際には、各呼源（送信側または受信側の
通信装置）から確率的にコネクションが生起するため
に、同時コネクション数が変動する。このため、このモ
デルではＴＣＰコネクションの生起過程までを考慮した
平均スループットの評価は難しい。
ＣＰコネクションの相互作用を扱うものであるが、その
コネクション数が一定であることを前提としている。し
かしながら、実際には、各呼源（送信側または受信側の
通信装置）から確率的にコネクションが生起するため
に、同時コネクション数が変動する。このため、このモ
デルではＴＣＰコネクションの生起過程までを考慮した
平均スループットの評価は難しい。
【０００８】本発明は、このような事情を考慮してなさ
れたもので、その目的は、確率的に生起する複数のＴＣ
Ｐコネクションが１つのボトルネックリンクを共有し、
それらＴＣＰコネクションによりデータが転送される場
合に、そのボトルネックリンクの伝送帯域に基づいてＴ
ＣＰコネクションの平均スループットを精度よく算出す
ることができるＴＣＰスループット算出方法、及びその
装置を提供することにある。
れたもので、その目的は、確率的に生起する複数のＴＣ
Ｐコネクションが１つのボトルネックリンクを共有し、
それらＴＣＰコネクションによりデータが転送される場
合に、そのボトルネックリンクの伝送帯域に基づいてＴ
ＣＰコネクションの平均スループットを精度よく算出す
ることができるＴＣＰスループット算出方法、及びその
装置を提供することにある。
【０００９】また、本発明は、そのＴＣＰスループット
算出装置をコンピュータを利用して実現するためのＴＣ
Ｐスループット算出プログラムを提供することも目的と
する。
算出装置をコンピュータを利用して実現するためのＴＣ
Ｐスループット算出プログラムを提供することも目的と
する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１に記載のＴＣＰスループット算出方法
は、ＴＣＰコネクションを介してデータを受信する特定
数の通信装置により共有して使用される１つの通信回線
の伝送帯域に基づいて、前記ＴＣＰコネクションの平均
スループットを算出するＴＣＰスループット算出方法で
あって、プロセッサシェアリングに基づいた待ち行列理
論モデルによって前記ＴＣＰコネクションの同時コネク
ション数についての状態確率を求める過程と、前記状態
確率に基づいた同時コネクション数と前記伝送帯域とか
ら得られるスループットの値を、ＴＣＰによる制御を考
慮して補正する補正過程とを含むこと特徴としている。
めに、請求項１に記載のＴＣＰスループット算出方法
は、ＴＣＰコネクションを介してデータを受信する特定
数の通信装置により共有して使用される１つの通信回線
の伝送帯域に基づいて、前記ＴＣＰコネクションの平均
スループットを算出するＴＣＰスループット算出方法で
あって、プロセッサシェアリングに基づいた待ち行列理
論モデルによって前記ＴＣＰコネクションの同時コネク
ション数についての状態確率を求める過程と、前記状態
確率に基づいた同時コネクション数と前記伝送帯域とか
ら得られるスループットの値を、ＴＣＰによる制御を考
慮して補正する補正過程とを含むこと特徴としている。
【００１１】請求項２に記載のＴＣＰスループット算出
方法においては、前記補正過程は、前記ＴＣＰコネクシ
ョンについての同時コネクション数rの場合におけるデ
ータ量vの転送にかかる時間を表す関数tr(v)を、データ
量vが、スループットが飽和するバースト転送における
先頭セグメントに対するＡＣＫ受信時点までの間にＡＣ
Ｋされた累積データ量v'以下の値である場合には、
方法においては、前記補正過程は、前記ＴＣＰコネクシ
ョンについての同時コネクション数rの場合におけるデ
ータ量vの転送にかかる時間を表す関数tr(v)を、データ
量vが、スループットが飽和するバースト転送における
先頭セグメントに対するＡＣＫ受信時点までの間にＡＣ
Ｋされた累積データ量v'以下の値である場合には、
【数３】
但し、RTTrは平均ラウンドトリップ時間
brはラウンドトリップ時間中にボトルネック伝送時間が
占める割合 nはデータ量vの転送にかかるバースト転送回数 n'はスループットが飽和するまでのバースト転送回数 aはデータパケット１個に対して、ＡＣＫが返ってきた
時のウィンドウサイズの増加率を示す定数 cは遅延ＡＣＫを用いた場合に、最初と最後のデータセ
グメントに対するＡＣＫの前に挿入される遅延量を示す
定数なる式により求め、他方、データ量vが、スループ
ットが飽和するバースト転送における先頭セグメントに
対するＡＣＫ受信時点までの間にＡＣＫされた累積デー
タ量v'より大きい値である場合には、
占める割合 nはデータ量vの転送にかかるバースト転送回数 n'はスループットが飽和するまでのバースト転送回数 aはデータパケット１個に対して、ＡＣＫが返ってきた
時のウィンドウサイズの増加率を示す定数 cは遅延ＡＣＫを用いた場合に、最初と最後のデータセ
グメントに対するＡＣＫの前に挿入される遅延量を示す
定数なる式により求め、他方、データ量vが、スループ
ットが飽和するバースト転送における先頭セグメントに
対するＡＣＫ受信時点までの間にＡＣＫされた累積デー
タ量v'より大きい値である場合には、
【数４】
但し、Bは前記通信回線の伝送帯域
n'はスループットが飽和するまでのバースト転送回数な
る式により求める処理と、前記関数tr(v)を用いて前記
同時コネクション数rについての平均スループットを求
める処理とからなることを特徴とする。
る式により求める処理と、前記関数tr(v)を用いて前記
同時コネクション数rについての平均スループットを求
める処理とからなることを特徴とする。
【００１２】請求項３に記載のＴＣＰスループット算出
方法においては、前記状態確率算出用のＴＣＰコネクシ
ョン生起率とサービス利用率を前記通信回線のトラヒッ
クを観測して求め更新する過程をさらに含むことを特徴
とする。
方法においては、前記状態確率算出用のＴＣＰコネクシ
ョン生起率とサービス利用率を前記通信回線のトラヒッ
クを観測して求め更新する過程をさらに含むことを特徴
とする。
【００１３】請求項４に記載のＴＣＰスループット算出
方法においては、前記平均スループットが所定閾値を満
足するように、前記通信回線の伝送帯域の値を変化させ
ながら前記平均スループットの計算を繰り返すことを特
徴とする。
方法においては、前記平均スループットが所定閾値を満
足するように、前記通信回線の伝送帯域の値を変化させ
ながら前記平均スループットの計算を繰り返すことを特
徴とする。
【００１４】請求項５に記載のＴＣＰスループット算出
装置は、ＴＣＰコネクションを介してデータを受信する
特定数の通信装置により共有して使用される１つの通信
回線の伝送帯域に基づいて、前記ＴＣＰコネクションの
平均スループットを算出するＴＣＰスループット算出装
置であって、プロセッサシェアリングに基づいた待ち行
列理論モデルによって前記ＴＣＰコネクションの同時コ
ネクション数についての状態確率を求め、前記状態確率
に基づいた同時コネクション数と前記伝送帯域とから得
られるスループットの値を、ＴＣＰによる制御を考慮し
て補正する処理手段を具備すること特徴としている。
装置は、ＴＣＰコネクションを介してデータを受信する
特定数の通信装置により共有して使用される１つの通信
回線の伝送帯域に基づいて、前記ＴＣＰコネクションの
平均スループットを算出するＴＣＰスループット算出装
置であって、プロセッサシェアリングに基づいた待ち行
列理論モデルによって前記ＴＣＰコネクションの同時コ
ネクション数についての状態確率を求め、前記状態確率
に基づいた同時コネクション数と前記伝送帯域とから得
られるスループットの値を、ＴＣＰによる制御を考慮し
て補正する処理手段を具備すること特徴としている。
【００１５】請求項６に記載のＴＣＰスループット算出
プログラムは、ＴＣＰコネクションを介してデータを受
信する特定数の通信装置により共有して使用される１つ
の通信回線の伝送帯域に基づいて、前記ＴＣＰコネクシ
ョンの平均スループットを算出するＴＣＰスループット
算出装置におけるＴＣＰスループット算出処理を行うた
めのＴＣＰスループット算出プログラムであって、プロ
セッサシェアリングに基づいた待ち行列理論モデルによ
って前記ＴＣＰコネクションの同時コネクション数につ
いての状態確率を求める処理と、前記状態確率に基づい
た同時コネクション数と前記伝送帯域とから得られるス
ループットの値を、ＴＣＰによる制御を考慮して補正す
る処理とをコンピュータに実行させることを特徴として
いる。これにより、前述のＴＣＰスループット算出装置
がコンピュータを利用して実現できるようになる。
プログラムは、ＴＣＰコネクションを介してデータを受
信する特定数の通信装置により共有して使用される１つ
の通信回線の伝送帯域に基づいて、前記ＴＣＰコネクシ
ョンの平均スループットを算出するＴＣＰスループット
算出装置におけるＴＣＰスループット算出処理を行うた
めのＴＣＰスループット算出プログラムであって、プロ
セッサシェアリングに基づいた待ち行列理論モデルによ
って前記ＴＣＰコネクションの同時コネクション数につ
いての状態確率を求める処理と、前記状態確率に基づい
た同時コネクション数と前記伝送帯域とから得られるス
ループットの値を、ＴＣＰによる制御を考慮して補正す
る処理とをコンピュータに実行させることを特徴として
いる。これにより、前述のＴＣＰスループット算出装置
がコンピュータを利用して実現できるようになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照し、本発明の一
実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形
態によるＴＣＰスループット算出方法において、平均ス
ループット算出対象として想定する通信ネットワークの
構成例を示すブロック図である。この図１に示す通信ネ
ットワークは、ＴＣＰおよびＩＰ（InternetProtocol）
に基づいたパケットを転送することにより、情報伝達を
行うものである。符号１は、送信側の通信装置（以下、
単に送信側装置と称する）であって、ＴＣＰコネクショ
ンを介して伝達する情報をパケット化して送信する。符
号２は、送信側装置１から送信されたパケットを受信す
る受信側の通信装置（以下、単に受信側装置と称する）
である。この受信側装置２は、送信側装置１との間で確
立されたＴＣＰコネクションを介して情報を受け取る。
このＴＣＰコネクションは、呼源となる送信側装置１ま
たは受信側装置２によって確率的に生起される。送信側
装置１および受信側装置２は、ＴＣＰおよびＩＰに基づ
いてパケットの授受を行う。
実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形
態によるＴＣＰスループット算出方法において、平均ス
ループット算出対象として想定する通信ネットワークの
構成例を示すブロック図である。この図１に示す通信ネ
ットワークは、ＴＣＰおよびＩＰ（InternetProtocol）
に基づいたパケットを転送することにより、情報伝達を
行うものである。符号１は、送信側の通信装置（以下、
単に送信側装置と称する）であって、ＴＣＰコネクショ
ンを介して伝達する情報をパケット化して送信する。符
号２は、送信側装置１から送信されたパケットを受信す
る受信側の通信装置（以下、単に受信側装置と称する）
である。この受信側装置２は、送信側装置１との間で確
立されたＴＣＰコネクションを介して情報を受け取る。
このＴＣＰコネクションは、呼源となる送信側装置１ま
たは受信側装置２によって確率的に生起される。送信側
装置１および受信側装置２は、ＴＣＰおよびＩＰに基づ
いてパケットの授受を行う。
【００１７】符号３は、パケットをルーティングするル
ータである。図１に示す通信ネットワークは３台のルー
タ３を備えている。そして、複数の送信側装置１が、１
つのルータ３に接続されている。また、複数の受信側装
置１が、他の１つのルータ３に接続されている。また、
３台のルータ３によって、送信側装置１と受信側装置２
の間に、伝送路４と伝送路５が構成される。この伝送路
５がボトルネックリンクとなる伝送路である。送信側装
置１と受信側装置２の間で確立された複数のＴＣＰコネ
クションがこの１つのボトルネックリンク（伝送路５）
を共有し、それらＴＣＰコネクションにより、データが
送信側装置１から受信側装置２へ転送される。
ータである。図１に示す通信ネットワークは３台のルー
タ３を備えている。そして、複数の送信側装置１が、１
つのルータ３に接続されている。また、複数の受信側装
置１が、他の１つのルータ３に接続されている。また、
３台のルータ３によって、送信側装置１と受信側装置２
の間に、伝送路４と伝送路５が構成される。この伝送路
５がボトルネックリンクとなる伝送路である。送信側装
置１と受信側装置２の間で確立された複数のＴＣＰコネ
クションがこの１つのボトルネックリンク（伝送路５）
を共有し、それらＴＣＰコネクションにより、データが
送信側装置１から受信側装置２へ転送される。
【００１８】次に、上記図１の通信ネットワークを平均
スループット算出対象として、本発明の一実施形態によ
るＴＣＰスループット算出方法を説明する。図２は、同
実施形態によるＴＣＰスループット算出処理の流れを示
すフローチャートである。本実施形態では、前提条件と
して、ＴＣＰの制御が理想的に作用し、ＴＣＰコネクシ
ョン同士がボトルネックリンクの伝送帯域を平等に分け
合うものとする。この前提条件下において、同時コネク
ション数に関する状態確率を待ち行列理論モデルの一つ
であるプロセッサシェアリング（以下、ＰＳと称する）
を用いて算出する。そして、同時コネクション数から得
られる大まかなスループットの値を、ＴＣＰの制御を考
慮した計算に基づいて補正することにより、トータルで
の平均スループットを算出する。
スループット算出対象として、本発明の一実施形態によ
るＴＣＰスループット算出方法を説明する。図２は、同
実施形態によるＴＣＰスループット算出処理の流れを示
すフローチャートである。本実施形態では、前提条件と
して、ＴＣＰの制御が理想的に作用し、ＴＣＰコネクシ
ョン同士がボトルネックリンクの伝送帯域を平等に分け
合うものとする。この前提条件下において、同時コネク
ション数に関する状態確率を待ち行列理論モデルの一つ
であるプロセッサシェアリング（以下、ＰＳと称する）
を用いて算出する。そして、同時コネクション数から得
られる大まかなスループットの値を、ＴＣＰの制御を考
慮した計算に基づいて補正することにより、トータルで
の平均スループットを算出する。
【００１９】以下、図２に示すＴＣＰスループット算出
処理を順次説明する。初めに、図２のステップＳ１にお
いて、ＰＳにより、同時コネクション数rについての状
態確率Prを算出する。ここで、ＰＳについて概略を説明
する。ＰＳとは待ち行列理論におけるスケジューリング
の一方式であり、客数がrの場合、全客に全処理能力の1
/rずつを同時に割り当てる。本実施形態ではＰＳ方式の
内、有限呼源のOn/Offモデルを用いる。
処理を順次説明する。初めに、図２のステップＳ１にお
いて、ＰＳにより、同時コネクション数rについての状
態確率Prを算出する。ここで、ＰＳについて概略を説明
する。ＰＳとは待ち行列理論におけるスケジューリング
の一方式であり、客数がrの場合、全客に全処理能力の1
/rずつを同時に割り当てる。本実施形態ではＰＳ方式の
内、有限呼源のOn/Offモデルを用いる。
【００２０】図３にOn/Offモデルの概念図を示す。各呼
源１〜３は、サービスを利用しているOn状態と、サービ
スに対する要求が無いOff状態とを交互に遷移する。同
時にOn状態となっている呼源の数が客数rとなる。ここ
で、呼源をＮ個、平均Off期間長を1/λ（すなわち呼源
あたりのＴＣＰコネクションの生起率がλ）、客数が１
の時の平均サービス時間を1/μ（すなわち呼源あたりの
サービス利用率がμ）とすると、客数がrとなる定常時
の状態確率Prは、（１）式で表される。
源１〜３は、サービスを利用しているOn状態と、サービ
スに対する要求が無いOff状態とを交互に遷移する。同
時にOn状態となっている呼源の数が客数rとなる。ここ
で、呼源をＮ個、平均Off期間長を1/λ（すなわち呼源
あたりのＴＣＰコネクションの生起率がλ）、客数が１
の時の平均サービス時間を1/μ（すなわち呼源あたりの
サービス利用率がμ）とすると、客数がrとなる定常時
の状態確率Prは、（１）式で表される。
【００２１】
【数５】
【００２２】そこで、本実施形態においては、図２のス
テップＳ１において、図１の通信ネットワークのよう
に、Ｎ個の呼源（送信側装置１または受信側装置２）に
よって生起されたＴＣＰコネクションが単一のボトルネ
ックリンク（伝送路５）を共有するモデルを用いて状態
確率Prを算出する。このモデルにおいて、一つの呼源
は、１本のＴＣＰコネクションを確立してデータを転送
中のOn状態と、ＴＣＰコネクションを張らず、データも
転送していないOff状態を交互に遷移する。また、ボト
ルネックリンクの伝送帯域をB、平均Off期間を1/λ、Ｔ
ＣＰコネクションあたりの平均転送デー夕量をB/μとす
る。
テップＳ１において、図１の通信ネットワークのよう
に、Ｎ個の呼源（送信側装置１または受信側装置２）に
よって生起されたＴＣＰコネクションが単一のボトルネ
ックリンク（伝送路５）を共有するモデルを用いて状態
確率Prを算出する。このモデルにおいて、一つの呼源
は、１本のＴＣＰコネクションを確立してデータを転送
中のOn状態と、ＴＣＰコネクションを張らず、データも
転送していないOff状態を交互に遷移する。また、ボト
ルネックリンクの伝送帯域をB、平均Off期間を1/λ、Ｔ
ＣＰコネクションあたりの平均転送デー夕量をB/μとす
る。
【００２３】ここで、上記前提条件により、ボトルネッ
クリンクの伝送帯域が、各ＴＣＰコネクションに同じ帯
域ずつ、公平に分配されるので、同時コネクション数r
についての状態確率Prを、上記（１）式で求めることが
できる。また、同時コネクション数がrの時に、各ＴＣ
Ｐコネクションに与えられる帯域はB/rとなる。
クリンクの伝送帯域が、各ＴＣＰコネクションに同じ帯
域ずつ、公平に分配されるので、同時コネクション数r
についての状態確率Prを、上記（１）式で求めることが
できる。また、同時コネクション数がrの時に、各ＴＣ
Ｐコネクションに与えられる帯域はB/rとなる。
【００２４】なお、上記ボトルネックリンクの伝送帯域
（B）には、通信ネットワークの設計時などに予め決定
された値を使用する。平均Off期間（1/λ）には、予め
実際の呼源について計測して求められた値を使用する。
客数が１の時の平均サービス時間（1/μ）も、予め実際
の呼源を計測して求められた値を使用する。
（B）には、通信ネットワークの設計時などに予め決定
された値を使用する。平均Off期間（1/λ）には、予め
実際の呼源について計測して求められた値を使用する。
客数が１の時の平均サービス時間（1/μ）も、予め実際
の呼源を計測して求められた値を使用する。
【００２５】次に、図２のステップＳ２において、同時
コネクション数rの場合におけるデータ量vの転送にかか
る時間を表す関数tr(v)を求める。この処理は、同時コ
ネクション数から得られる大まかなスループットの値
を、ＴＣＰの制御を考慮した計算に基づいて補正するた
めのものである。
コネクション数rの場合におけるデータ量vの転送にかか
る時間を表す関数tr(v)を求める。この処理は、同時コ
ネクション数から得られる大まかなスループットの値
を、ＴＣＰの制御を考慮した計算に基づいて補正するた
めのものである。
【００２６】一般的に、ＴＣＰについてのスループット
を評価するためには、パケット送信開始時点から送信レ
ートを徐々に上けていくスロースタート制御の影響を考
慮する必要がある。そこで、本実施形態では、前提条件
として、ＴＣＰの受信側バッファサイズ（受信側装置２
のバッファサイズ）が不足することはなく、最初と最後
のデータセグメントに対する送達確認応答パケット（以
下、ＡＣＫと称する）以外では、受信側装置２の遅延Ａ
ＣＫタイマーがタイムアウトすることはないものとす
る。遅延ＡＣＫタイマーは、受信側装置２がいつＡＣＫ
を返信するかを決定するためのものである。
を評価するためには、パケット送信開始時点から送信レ
ートを徐々に上けていくスロースタート制御の影響を考
慮する必要がある。そこで、本実施形態では、前提条件
として、ＴＣＰの受信側バッファサイズ（受信側装置２
のバッファサイズ）が不足することはなく、最初と最後
のデータセグメントに対する送達確認応答パケット（以
下、ＡＣＫと称する）以外では、受信側装置２の遅延Ａ
ＣＫタイマーがタイムアウトすることはないものとす
る。遅延ＡＣＫタイマーは、受信側装置２がいつＡＣＫ
を返信するかを決定するためのものである。
【００２７】なお、以下にステップＳ２の処理を詳細に
説明するが、このステップＳ２においては、データ量の
単位にＭＴＵ（最大パケット長）を使用し、時間の単位
にＭＴＵサイズパケットのRTT（往復遅延時間）を使用
する。また、スループットはＡＣＫが返される速度とす
る。
説明するが、このステップＳ２においては、データ量の
単位にＭＴＵ（最大パケット長）を使用し、時間の単位
にＭＴＵサイズパケットのRTT（往復遅延時間）を使用
する。また、スループットはＡＣＫが返される速度とす
る。
【００２８】同時コネクション数がrの時に、ＭＴＵサ
イズパケットのボトルネックリンク伝送時間はr/Bであ
る。そして、見かけ上の平均ラウンドトリップ時間RTTr
は（２）式で表される。
イズパケットのボトルネックリンク伝送時間はr/Bであ
る。そして、見かけ上の平均ラウンドトリップ時間RTTr
は（２）式で表される。
【００２９】
RTTr＝(1-(1/B))+(r/B)・a/(2(a-1)) ・・・（２）
但し、定数aは、データパケット１個に対して、ＡＣＫ
が返ってきた時のウィンドウサイズの増加率を表すパラ
メータである。具体的には、遅延ＡＣＫ無しの場合にa
を2とし、遅延ＡＣＫ有りの場合にはaを1.5とする。な
お、通常、受信側装置２はデータパケットを２個受信す
る度にＡＣＫを１個返すので、遅延ＡＣＫ有りの1.5を
ａに用いる。
が返ってきた時のウィンドウサイズの増加率を表すパラ
メータである。具体的には、遅延ＡＣＫ無しの場合にa
を2とし、遅延ＡＣＫ有りの場合にはaを1.5とする。な
お、通常、受信側装置２はデータパケットを２個受信す
る度にＡＣＫを１個返すので、遅延ＡＣＫ有りの1.5を
ａに用いる。
【００３０】また、ラウンドトリップ時間中にボトルネ
ック伝送時間が占める割合brは（３）式で表される。 br＝(r/B)/RTTr ・・・（３）
ック伝送時間が占める割合brは（３）式で表される。 br＝(r/B)/RTTr ・・・（３）
【００３１】ここで、データ量vの転送にn回のバースト
転送が必要であるとすると、転送回数nは（４）式で表
される。 n＝min[loga((a-1)v+1)] ・・・（４） 但し、min[ｘ]はｘ以上の最小の整数である。
転送が必要であるとすると、転送回数nは（４）式で表
される。 n＝min[loga((a-1)v+1)] ・・・（４） 但し、min[ｘ]はｘ以上の最小の整数である。
【００３２】また、スループットが飽和するのがn'回目
のバースト転送における先頭セグメントに対するＡＣＫ
受信の時点とすれば、その転送回数n'は（５）式で表さ
れる。 n'＝min[loga(1/br)+1] ・・・（５）
のバースト転送における先頭セグメントに対するＡＣＫ
受信の時点とすれば、その転送回数n'は（５）式で表さ
れる。 n'＝min[loga(1/br)+1] ・・・（５）
【００３３】このＡＣＫ受信時点までの間にＡＣＫされ
た累積データ量v'は、（６）式で表される。 v'＝{(a(n'-1)-1)/(a-1)}+1 ・・・（６）
た累積データ量v'は、（６）式で表される。 v'＝{(a(n'-1)-1)/(a-1)}+1 ・・・（６）
【００３４】そして、最初のデータセグメント送信か
ら、データ量vに対するＡＣＫ受信までの時間を表す関
数tr(v)は、（７）式および（８）式で表される。
ら、データ量vに対するＡＣＫ受信までの時間を表す関
数tr(v)は、（７）式および（８）式で表される。
【００３５】
【数６】
【００３６】但し、この（７）式が成立するのは、vが
v'以下の値の場合である。これは、スループットが飽和
するまでに、データの転送が完了する場合に対応する。
v'以下の値の場合である。これは、スループットが飽和
するまでに、データの転送が完了する場合に対応する。
【００３７】
【数７】
【００３８】但し、この（８）式が成立するのは、vが
v'より大きい値の場合である。これは、スループットが
飽和した後に、データの転送が完了する場合に対応す
る。なお、（７）、（８）式において、定数ｃは、遅延
ＡＣＫを用いた場合に、最初と最後のデータセグメント
に対するＡＣＫの前に挿入される遅延量を表す。
v'より大きい値の場合である。これは、スループットが
飽和した後に、データの転送が完了する場合に対応す
る。なお、（７）、（８）式において、定数ｃは、遅延
ＡＣＫを用いた場合に、最初と最後のデータセグメント
に対するＡＣＫの前に挿入される遅延量を表す。
【００３９】上記（７）および（８）式で示される関数
tr(v)により、データ量vの転送に必要な時間が求まる。
ステップＳ２においては、上記（２）〜（６）式と、
（７）および（８）式とから、データ量vの転送に必要
な時間を表す関数tr(v)を求める。
tr(v)により、データ量vの転送に必要な時間が求まる。
ステップＳ２においては、上記（２）〜（６）式と、
（７）および（８）式とから、データ量vの転送に必要
な時間を表す関数tr(v)を求める。
【００４０】この関数tr(v)の具体的な算出例を示す。
図４は、a＝2，br＝1/4，c＝0，v＝9の場合のパケット
転送の流れを示すシーケンス図である。この場合には、
先ず、（５）式により、スループットが飽和するまでの
バースト転送回数n'を以下のように、n'＝３として求め
る。 n'＝min[log2(1/br)+1]＝min[log24+1]＝min[2+1]＝３
図４は、a＝2，br＝1/4，c＝0，v＝9の場合のパケット
転送の流れを示すシーケンス図である。この場合には、
先ず、（５）式により、スループットが飽和するまでの
バースト転送回数n'を以下のように、n'＝３として求め
る。 n'＝min[log2(1/br)+1]＝min[log24+1]＝min[2+1]＝３
【００４１】次いで、（６）式により、このスループッ
トが飽和する３回目のバースト転送における先頭セグメ
ントに対するＡＣＫ受信時点までの間にＡＣＫされた累
積データ量v'を、以下のように、v'＝４として求める。 v'＝{(2(n'-1)-1)/(2-1)}+1＝2(3-1)-1+1＝４
トが飽和する３回目のバースト転送における先頭セグメ
ントに対するＡＣＫ受信時点までの間にＡＣＫされた累
積データ量v'を、以下のように、v'＝４として求める。 v'＝{(2(n'-1)-1)/(2-1)}+1＝2(3-1)-1+1＝４
【００４２】次いで、vが9であり、vがv'の4より大きい
値であるので、（８）式により、以下のように、関数tr
(v)＝4.25×RTTrとして求める。 tr(v)＝RTTr・n'+(r/B)・(v-v') さらに、（３）式により、 ＝3×RTTr+RTTr・br・(9-4)＝RTTr・(3+5br)＝4.25×RTTr なお、この関数tr(v)において、RTTrには（２）式を代
入して使用する。
値であるので、（８）式により、以下のように、関数tr
(v)＝4.25×RTTrとして求める。 tr(v)＝RTTr・n'+(r/B)・(v-v') さらに、（３）式により、 ＝3×RTTr+RTTr・br・(9-4)＝RTTr・(3+5br)＝4.25×RTTr なお、この関数tr(v)において、RTTrには（２）式を代
入して使用する。
【００４３】次に、図２のステップＳ３において、上記
ステップＳ２で求めた関数tr(v)と、転送データ量分布f
(v)を用いて、同時コネクション数がrの場合の平均スル
ープットTrの算出式を求める。
ステップＳ２で求めた関数tr(v)と、転送データ量分布f
(v)を用いて、同時コネクション数がrの場合の平均スル
ープットTrの算出式を求める。
【００４４】同時コネクション数がrの場合の平均スル
ープットTrは、平均データ量を平均転送時間で割った値
であることから、平均スループットTrは（９）式で表さ
れる。
ープットTrは、平均データ量を平均転送時間で割った値
であることから、平均スループットTrは（９）式で表さ
れる。
【００４５】
【数８】
【００４６】なお、転送データ量分布f(v)は１コネクシ
ョンで送信されるデータ量の分布である。この転送デー
タ量分布f(v)には、予め実際の呼源の転送データ量を計
測し、この計測結果に基づいて求められた分布データを
使用する。
ョンで送信されるデータ量の分布である。この転送デー
タ量分布f(v)には、予め実際の呼源の転送データ量を計
測し、この計測結果に基づいて求められた分布データを
使用する。
【００４７】次に、図２のステップＳ４において、上記
ステップＳ１で求めた状態確率Prと上記ステップＳ３で
求めた平均スループットTrの算出式とを用いて、トータ
ルの平均スループットTを算出する。この平均スループ
ットTは、（１０）式により求めることができる。
ステップＳ１で求めた状態確率Prと上記ステップＳ３で
求めた平均スループットTrの算出式とを用いて、トータ
ルの平均スループットTを算出する。この平均スループ
ットTは、（１０）式により求めることができる。
【００４８】
【数９】
【００４９】図５は、本実施形態のＴＣＰスループット
算出方法を用いた場合の平均スループットの算出値（PS
+SlowStartの□付きのグラフ線で示す）と、計算機シミ
ュレーションによる算出値（Simulationの△付きのグラ
フ線で示す）とを示すグラフである。計算機シミュレー
ションによる算出値は、実シミュレーションとして、送
信側装置と受信側装置との間でボトルネックリンクを介
してパケット転送を行い、このシミュレーション結果か
ら求めたものである。
算出方法を用いた場合の平均スループットの算出値（PS
+SlowStartの□付きのグラフ線で示す）と、計算機シミ
ュレーションによる算出値（Simulationの△付きのグラ
フ線で示す）とを示すグラフである。計算機シミュレー
ションによる算出値は、実シミュレーションとして、送
信側装置と受信側装置との間でボトルネックリンクを介
してパケット転送を行い、このシミュレーション結果か
ら求めたものである。
【００５０】図５に示す算出値の算出処理においては、
遅延ＡＣＫ有り、ＴＣＰバージョンはReno、B＝1Mbps、
c＝100ms、RTT＝22ms（図５（ａ））及び112ms（図５
（ｂ））、MTU=1500Byte、Off期間長は平均25秒の指数
分布、コネクションあたりのデータ量は平均32KBのパレ
ート分布という条件を設定した。
遅延ＡＣＫ有り、ＴＣＰバージョンはReno、B＝1Mbps、
c＝100ms、RTT＝22ms（図５（ａ））及び112ms（図５
（ｂ））、MTU=1500Byte、Off期間長は平均25秒の指数
分布、コネクションあたりのデータ量は平均32KBのパレ
ート分布という条件を設定した。
【００５１】図５に示すように、本実施形態のＴＣＰス
ループット算出方法を用いた場合の平均スループットの
算出値は、計算機シミュレーションによる算出値に略一
致しており、該ＴＣＰスループット算出方法は有効なも
のである。したがって、本実施形態のＴＣＰスループッ
ト算出方法によって、同時コネクション数が確率的に変
動する状況下でのＴＣＰについての平均スループットを
算出し、この平均スループットをＴＣＰを用いた通信ネ
ットワークの回線容量の設計時に、回線容量設計の定量
的な指標として活用することが可能である。この結果、
ＴＣＰのようなベストエフォート型サービスの平均的な
品質を事前に把握できるようになるので、通信事業者に
とっては、通信ネットワーク運用時におけるサービス品
質の向上に処することができるという効果が得られる。
ループット算出方法を用いた場合の平均スループットの
算出値は、計算機シミュレーションによる算出値に略一
致しており、該ＴＣＰスループット算出方法は有効なも
のである。したがって、本実施形態のＴＣＰスループッ
ト算出方法によって、同時コネクション数が確率的に変
動する状況下でのＴＣＰについての平均スループットを
算出し、この平均スループットをＴＣＰを用いた通信ネ
ットワークの回線容量の設計時に、回線容量設計の定量
的な指標として活用することが可能である。この結果、
ＴＣＰのようなベストエフォート型サービスの平均的な
品質を事前に把握できるようになるので、通信事業者に
とっては、通信ネットワーク運用時におけるサービス品
質の向上に処することができるという効果が得られる。
【００５２】上述したように本実施形態によれば、ＰＳ
に基づいた待ち行列理論モデルによって同時コネクショ
ン数を近似的に求め、さらに、実際のＴＣＰによる制御
を考慮してスループットを補正することにより、同時コ
ネクション数が確率的に変動する状況下でのＴＣＰにつ
いての平均スループットを算出する。これにより、確率
的に生起する複数のＴＣＰコネクションが１つのボトル
ネックリンクを共有し、それらＴＣＰコネクションによ
りデータが転送される場合に、そのボトルネックリンク
の伝送帯域に基づいてＴＣＰコネクションの平均スルー
プットを精度よく算出することができる。
に基づいた待ち行列理論モデルによって同時コネクショ
ン数を近似的に求め、さらに、実際のＴＣＰによる制御
を考慮してスループットを補正することにより、同時コ
ネクション数が確率的に変動する状況下でのＴＣＰにつ
いての平均スループットを算出する。これにより、確率
的に生起する複数のＴＣＰコネクションが１つのボトル
ネックリンクを共有し、それらＴＣＰコネクションによ
りデータが転送される場合に、そのボトルネックリンク
の伝送帯域に基づいてＴＣＰコネクションの平均スルー
プットを精度よく算出することができる。
【００５３】なお、上述した実施形態のＴＣＰスループ
ット算出処理において、ＴＣＰコネクションの生起率λ
とサービス利用率μを実際のトラヒックを観測して求
め、随時更新するようにしてもよい。例えば図１の伝送
路５と受信側装置２の間に位置するルータ３において、
伝送路５から流入するパケットを観測する。そして、こ
の観測結果から、単位時間当りに生起するＴＣＰコネク
ションの数、すなわちＴＣＰコネクションの生起率λを
求める。
ット算出処理において、ＴＣＰコネクションの生起率λ
とサービス利用率μを実際のトラヒックを観測して求
め、随時更新するようにしてもよい。例えば図１の伝送
路５と受信側装置２の間に位置するルータ３において、
伝送路５から流入するパケットを観測する。そして、こ
の観測結果から、単位時間当りに生起するＴＣＰコネク
ションの数、すなわちＴＣＰコネクションの生起率λを
求める。
【００５４】また、サービス利用率μについては、伝送
路５から流入するパケットの観測結果から全転送データ
量と全コネクション数（観測された累計のコネクション
数）を求めて、１ＴＣＰコネクション当りの平均転送デ
ー夕量を、 平均転送デー夕量＝全転送データ量／全コネクション数 なる式により求める。そして、 μ＝（伝送路５の伝送帯域B）／（ＴＣＰコネクション
当りの平均転送デー夕量） なる式により、サービス利用率μを求める。
路５から流入するパケットの観測結果から全転送データ
量と全コネクション数（観測された累計のコネクション
数）を求めて、１ＴＣＰコネクション当りの平均転送デ
ー夕量を、 平均転送デー夕量＝全転送データ量／全コネクション数 なる式により求める。そして、 μ＝（伝送路５の伝送帯域B）／（ＴＣＰコネクション
当りの平均転送デー夕量） なる式により、サービス利用率μを求める。
【００５５】このように、ＴＣＰコネクションの生起率
λとサービス利用率μを実際のトラヒックに基づいて随
時更新するようにすれば、通信ネットワーク運用中にお
けるＴＣＰコネクションの平均スループットを把握して
通信ネットワークの性能評価を精度よく行うことができ
る。
λとサービス利用率μを実際のトラヒックに基づいて随
時更新するようにすれば、通信ネットワーク運用中にお
けるＴＣＰコネクションの平均スループットを把握して
通信ネットワークの性能評価を精度よく行うことができ
る。
【００５６】また、上述した実施形態のＴＣＰスループ
ット算出処理において、ＴＣＰコネクションの平均スル
ープットが通信ネットワークの目標性能に対して適切な
値となるように、繰り返し計算するようにしてもよい。
具体的には、平均スループットの目標値として閾値を設
定し、この閾値を満足する平均スループットとなるよう
に、伝送帯域Bの値を変化させながら平均スループット
を繰り返し計算する。このようにすれば、算出結果の平
均スループットが適切な値よりも低すぎたり、あるいは
高すぎたりすることを防止することができる。これによ
り、より最適な通信ネットワークの構築を行うことが可
能となる。
ット算出処理において、ＴＣＰコネクションの平均スル
ープットが通信ネットワークの目標性能に対して適切な
値となるように、繰り返し計算するようにしてもよい。
具体的には、平均スループットの目標値として閾値を設
定し、この閾値を満足する平均スループットとなるよう
に、伝送帯域Bの値を変化させながら平均スループット
を繰り返し計算する。このようにすれば、算出結果の平
均スループットが適切な値よりも低すぎたり、あるいは
高すぎたりすることを防止することができる。これによ
り、より最適な通信ネットワークの構築を行うことが可
能となる。
【００５７】なお、上述した実施形態においては図１に
示す構成の通信ネットワークに適用する場合ついて説明
したが、具体的には、例えば図６に示す企業内通信ネッ
トワークに適用することができる。図６の企業内通信ネ
ットワークにおいては、企業（東京本社）内ＬＡＮ１１
０と企業（大阪支社）内ＬＡＮ１２０が、通信事業者の
通信ネットワーク（キャリア網）１３０を介して接続さ
れている。ＬＡＮ１１０，１２０は、キャリア網１３０
と通信回線１５０，１６０を介して接続するためのルー
タ３を各々備える。このルータ３には、ＴＣＰ／ＩＰパ
ケットによりデータ通信を行う通信装置１４０が複数接
続される。通常、企業内ＬＡＮとキャリア網との間の通
信回線としては、コスト面から必要最小限の伝送帯域を
有するものが望ましい。
示す構成の通信ネットワークに適用する場合ついて説明
したが、具体的には、例えば図６に示す企業内通信ネッ
トワークに適用することができる。図６の企業内通信ネ
ットワークにおいては、企業（東京本社）内ＬＡＮ１１
０と企業（大阪支社）内ＬＡＮ１２０が、通信事業者の
通信ネットワーク（キャリア網）１３０を介して接続さ
れている。ＬＡＮ１１０，１２０は、キャリア網１３０
と通信回線１５０，１６０を介して接続するためのルー
タ３を各々備える。このルータ３には、ＴＣＰ／ＩＰパ
ケットによりデータ通信を行う通信装置１４０が複数接
続される。通常、企業内ＬＡＮとキャリア網との間の通
信回線としては、コスト面から必要最小限の伝送帯域を
有するものが望ましい。
【００５８】このような場合、企業内通信ネットワーク
としての目標性能を確保するために、上述した実施形態
のＴＣＰスループット算出方法を用いれば、各通信回線
１５０，１６０について目標の平均スループットに適し
た伝送帯域を求めることができる。このように、本実施
形態は、ＴＣＰコネクションを介してデータを受信する
特定数の通信装置により共有して使用される１つの通信
回線の伝送帯域に基づいて、ＴＣＰコネクションの平均
スループットを算出する場合にも、適宜適用することが
できる。
としての目標性能を確保するために、上述した実施形態
のＴＣＰスループット算出方法を用いれば、各通信回線
１５０，１６０について目標の平均スループットに適し
た伝送帯域を求めることができる。このように、本実施
形態は、ＴＣＰコネクションを介してデータを受信する
特定数の通信装置により共有して使用される１つの通信
回線の伝送帯域に基づいて、ＴＣＰコネクションの平均
スループットを算出する場合にも、適宜適用することが
できる。
【００５９】なお、本実施形態によるＴＣＰスループッ
ト算出方法を実現するＴＣＰスループット算出装置は、
上述したＴＣＰスループット算出処理を実行する処理部
を具備する。この処理部は、専用のハードウェアにより
実現されるものであってもよく、また、その処理部はメ
モリおよびＣＰＵ（中央処理装置）により構成され、Ｔ
ＣＰスループット算出機能を実現するためのプログラム
をメモリにロードして実行することによりその機能を実
現させるものであってもよい。
ト算出方法を実現するＴＣＰスループット算出装置は、
上述したＴＣＰスループット算出処理を実行する処理部
を具備する。この処理部は、専用のハードウェアにより
実現されるものであってもよく、また、その処理部はメ
モリおよびＣＰＵ（中央処理装置）により構成され、Ｔ
ＣＰスループット算出機能を実現するためのプログラム
をメモリにロードして実行することによりその機能を実
現させるものであってもよい。
【００６０】また、上述したＴＣＰスループット算出処
理の各ステップを実現するためのプログラムをコンピュ
ータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体
に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み
込ませ、実行することによりＴＣＰスループット算出処
理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシ
ステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含む
ものであってもよい。また、「コンピュータシステム」
は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホー
ムページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとす
る。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」と
は、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、
ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内
蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。
理の各ステップを実現するためのプログラムをコンピュ
ータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体
に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み
込ませ、実行することによりＴＣＰスループット算出処
理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシ
ステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含む
ものであってもよい。また、「コンピュータシステム」
は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホー
ムページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとす
る。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」と
は、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、
ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内
蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。
【００６１】さらに「コンピュータ読み取り可能な記録
媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回
線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合の
サーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部
の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラ
ムを保持しているものも含むものとする。また、上記プ
ログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコ
ンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるい
は、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステ
ムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する
「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通
信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報
を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記
プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのも
のであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュー
タシステムにすでに記録されているプログラムとの組み
合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分
プログラム）であっても良い。
媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回
線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合の
サーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部
の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラ
ムを保持しているものも含むものとする。また、上記プ
ログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコ
ンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるい
は、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステ
ムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する
「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通
信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報
を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記
プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのも
のであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュー
タシステムにすでに記録されているプログラムとの組み
合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分
プログラム）であっても良い。
【００６２】以上、本発明の実施形態を図面を参照して
詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られ
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計
変更等も含まれる。
詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られ
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計
変更等も含まれる。
【００６３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
プロセッサシェアリングに基づいた待ち行列理論モデル
によってＴＣＰコネクションの同時コネクション数につ
いての状態確率を求め、この状態確率に基づいた同時コ
ネクション数と通信回線の伝送帯域とから得られるスル
ープットの値を、ＴＣＰによる制御を考慮して補正する
ようにしたので、確率的に生起する複数のＴＣＰコネク
ションが１つのボトルネックリンクを共有し、それらＴ
ＣＰコネクションによりデータが転送される場合に、そ
のボトルネックリンクの伝送帯域に基づいてＴＣＰコネ
クションの平均スループットを精度よく算出することが
できるという効果が得られる。
プロセッサシェアリングに基づいた待ち行列理論モデル
によってＴＣＰコネクションの同時コネクション数につ
いての状態確率を求め、この状態確率に基づいた同時コ
ネクション数と通信回線の伝送帯域とから得られるスル
ープットの値を、ＴＣＰによる制御を考慮して補正する
ようにしたので、確率的に生起する複数のＴＣＰコネク
ションが１つのボトルネックリンクを共有し、それらＴ
ＣＰコネクションによりデータが転送される場合に、そ
のボトルネックリンクの伝送帯域に基づいてＴＣＰコネ
クションの平均スループットを精度よく算出することが
できるという効果が得られる。
【００６４】さらに、ＴＣＰコネクションについての同
時コネクション数rの場合におけるデータ量vの転送にか
かる時間を表す関数tr(v)を、データ量vが、スループッ
トが飽和するバースト転送における先頭セグメントに対
するＡＣＫ受信時点までの間にＡＣＫされた累積データ
量v'以下の値である場合と、データ量vが、スループッ
トが飽和するバースト転送における先頭セグメントに対
するＡＣＫ受信時点までの間にＡＣＫされた累積データ
量v'より大きい値である場合とに分けて求め、この関数
tr(v)を用いて同時コネクション数rについての平均スル
ープットを求めるようにすれば、パケット送信開始時点
から送信レートを徐々に上けていくスロースタート制御
の影響を考慮して補正することができるので、より精度
よく平均スループットを算出することができるという効
果が得られる。
時コネクション数rの場合におけるデータ量vの転送にか
かる時間を表す関数tr(v)を、データ量vが、スループッ
トが飽和するバースト転送における先頭セグメントに対
するＡＣＫ受信時点までの間にＡＣＫされた累積データ
量v'以下の値である場合と、データ量vが、スループッ
トが飽和するバースト転送における先頭セグメントに対
するＡＣＫ受信時点までの間にＡＣＫされた累積データ
量v'より大きい値である場合とに分けて求め、この関数
tr(v)を用いて同時コネクション数rについての平均スル
ープットを求めるようにすれば、パケット送信開始時点
から送信レートを徐々に上けていくスロースタート制御
の影響を考慮して補正することができるので、より精度
よく平均スループットを算出することができるという効
果が得られる。
【００６５】また、状態確率算出用のＴＣＰコネクショ
ン生起率とサービス利用率を通信回線のトラヒックを観
測して求め更新するようにすれば、通信ネットワーク運
用中におけるＴＣＰコネクションの平均スループットを
把握して通信ネットワークの性能評価を精度よく行うこ
とができる。
ン生起率とサービス利用率を通信回線のトラヒックを観
測して求め更新するようにすれば、通信ネットワーク運
用中におけるＴＣＰコネクションの平均スループットを
把握して通信ネットワークの性能評価を精度よく行うこ
とができる。
【００６６】また、平均スループットが所定閾値を満足
するように、通信回線の伝送帯域の値を変化させながら
平均スループットの計算を繰り返すようにすれば、算出
結果の平均スループットが適切な値よりも低すぎたり、
あるいは高すぎたりすることを防止することができる。
これにより、より最適な通信ネットワークの構築を行う
ことが可能となる。
するように、通信回線の伝送帯域の値を変化させながら
平均スループットの計算を繰り返すようにすれば、算出
結果の平均スループットが適切な値よりも低すぎたり、
あるいは高すぎたりすることを防止することができる。
これにより、より最適な通信ネットワークの構築を行う
ことが可能となる。
【図１】 本発明の一実施形態によるＴＣＰスループッ
ト算出方法における平均スループット算出対象の通信ネ
ットワークの構成例を示すブロック図である。
ト算出方法における平均スループット算出対象の通信ネ
ットワークの構成例を示すブロック図である。
【図２】 同実施形態によるＴＣＰスループット算出処
理の流れを示すフローチャートである。
理の流れを示すフローチャートである。
【図３】 図２に示すＴＣＰスループット算出処理を説
明するための第１の図である。
明するための第１の図である。
【図４】 図２に示すＴＣＰスループット算出処理を説
明するための第２の図である。
明するための第２の図である。
【図５】 同実施形態のＴＣＰスループット算出方法を
用いた場合の平均スループットの算出値と、計算機シミ
ュレーションによる算出値とを比較するためのグラフで
ある。
用いた場合の平均スループットの算出値と、計算機シミ
ュレーションによる算出値とを比較するためのグラフで
ある。
【図６】 本発明の具体的な適用例を説明するための図
である。
である。
１ 送信側装置
２ 受信側装置
３ ルータ
４ 伝送路
５ 伝送路（ボトルネックリンク）
１１０，１２０ ＬＡＮ
１３０ キャリア網
１４０ 通信装置
１５０，１６０ 通信回線
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 中村 元
埼玉県上福岡市大原２丁目１番15号 株式
会社ケイディーディーアイ研究所内
Ｆターム(参考） 5K030 GA03 HC01 LB19 LC09 LE16
MD07
5K033 AA01 EA02 EA06
5K034 AA16 HH11 NN26
Claims (6)
- 【請求項１】 ＴＣＰコネクションを介してデータを受
信する特定数の通信装置により共有して使用される１つ
の通信回線の伝送帯域に基づいて、前記ＴＣＰコネクシ
ョンの平均スループットを算出するＴＣＰスループット
算出方法であって、 プロセッサシェアリングに基づいた待ち行列理論モデル
によって前記ＴＣＰコネクションの同時コネクション数
についての状態確率を求める過程と、 前記状態確率に基づいた同時コネクション数と前記伝送
帯域とから得られるスループットの値を、ＴＣＰによる
制御を考慮して補正する補正過程と、 を含むこと特徴とするＴＣＰスループット算出方法。 - 【請求項２】 前記補正過程は、 前記ＴＣＰコネクションについての同時コネクション数
rの場合におけるデータ量vの転送にかかる時間を表す関
数tr(v)を、データ量vが、スループットが飽和するバー
スト転送における先頭セグメントに対するＡＣＫ受信時
点までの間にＡＣＫされた累積データ量v'以下の値であ
る場合には、 【数１】 但し、RTTrは平均ラウンドトリップ時間 brはラウンドトリップ時間中にボトルネック伝送時間が
占める割合 nはデータ量vの転送にかかるバースト転送回数 n'はスループットが飽和するまでのバースト転送回数 aはデータパケット１個に対して、ＡＣＫが返ってきた
時のウィンドウサイズの増加率を示す定数 cは遅延ＡＣＫを用いた場合に、最初と最後のデータセ
グメントに対するＡＣＫの前に挿入される遅延量を示す
定数なる式により求め、他方、データ量vが、スループ
ットが飽和するバースト転送における先頭セグメントに
対するＡＣＫ受信時点までの間にＡＣＫされた累積デー
タ量v'より大きい値である場合には、 【数２】 但し、Bは前記通信回線の伝送帯域 n'はスループットが飽和するまでのバースト転送回数な
る式により求める処理と、前記関数tr(v)を用いて前記
同時コネクション数rについての平均スループットを求
める処理と、からなることを特徴とする請求項１に記載
のＴＣＰスループット算出方法。 - 【請求項３】 前記状態確率算出用のＴＣＰコネクショ
ン生起率とサービス利用率を前記通信回線のトラヒック
を観測して求め更新する過程をさらに含むことを特徴と
する請求項１または請求項２に記載のＴＣＰスループッ
ト算出方法。 - 【請求項４】 前記平均スループットが所定閾値を満足
するように、前記通信回線の伝送帯域の値を変化させな
がら前記平均スループットの計算を繰り返すことを特徴
とする請求項１乃至請求項３のいずれかの項に記載のＴ
ＣＰスループット算出方法。 - 【請求項５】 ＴＣＰコネクションを介してデータを受
信する特定数の通信装置により共有して使用される１つ
の通信回線の伝送帯域に基づいて、前記ＴＣＰコネクシ
ョンの平均スループットを算出するＴＣＰスループット
算出装置であって、 プロセッサシェアリングに基づいた待ち行列理論モデル
によって前記ＴＣＰコネクションの同時コネクション数
についての状態確率を求め、前記状態確率に基づいた同
時コネクション数と前記伝送帯域とから得られるスルー
プットの値を、ＴＣＰによる制御を考慮して補正する処
理手段を具備すること特徴とするＴＣＰスループット算
出装置。 - 【請求項６】 ＴＣＰコネクションを介してデータを受
信する特定数の通信装置により共有して使用される１つ
の通信回線の伝送帯域に基づいて、前記ＴＣＰコネクシ
ョンの平均スループットを算出するＴＣＰスループット
算出装置におけるＴＣＰスループット算出処理を行うた
めのＴＣＰスループット算出プログラムであって、 プロセッサシェアリングに基づいた待ち行列理論モデル
によって前記ＴＣＰコネクションの同時コネクション数
についての状態確率を求める処理と、 前記状態確率に基づいた同時コネクション数と前記伝送
帯域とから得られるスループットの値を、ＴＣＰによる
制御を考慮して補正する処理と、 をコンピュータに実行させることを特徴とするＴＣＰス
ループット算出プログラム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002007956A JP3844693B2 (ja) | 2002-01-16 | 2002-01-16 | Ｔｃｐスループット算出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002007956A JP3844693B2 (ja) | 2002-01-16 | 2002-01-16 | Ｔｃｐスループット算出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003209574A true JP2003209574A (ja) | 2003-07-25 |
| JP3844693B2 JP3844693B2 (ja) | 2006-11-15 |
Family
ID=27646342
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002007956A Expired - Fee Related JP3844693B2 (ja) | 2002-01-16 | 2002-01-16 | Ｔｃｐスループット算出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3844693B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005057757A (ja) * | 2003-07-31 | 2005-03-03 | Lucent Technol Inc | 無線データ・ネットワークにおける伝送をスケジューリングする方法および装置 |
| US10110459B2 (en) | 2015-03-06 | 2018-10-23 | Fujitsu Limited | Throughput measuring method, computer readable medium, and apparatus |
-
2002
- 2002-01-16 JP JP2002007956A patent/JP3844693B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005057757A (ja) * | 2003-07-31 | 2005-03-03 | Lucent Technol Inc | 無線データ・ネットワークにおける伝送をスケジューリングする方法および装置 |
| US10110459B2 (en) | 2015-03-06 | 2018-10-23 | Fujitsu Limited | Throughput measuring method, computer readable medium, and apparatus |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3844693B2 (ja) | 2006-11-15 |
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