JP2004064644A

JP2004064644A - 多ノード間測定方法および装置

Info

Publication number: JP2004064644A
Application number: JP2002223357A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Kamei; 亀井　聡; Takumi Kimura; 木村　卓巳
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2002-07-31
Filing date: 2002-07-31
Publication date: 2004-02-26

Abstract

【課題】大規模ＩＰネットワークにおいて測定スケジュール設定の手間を削減する。
【解決手段】ＩＰネットワーク２上にピアツーピア（Ｐ２Ｐ）ネットワークレイヤ４を構築する。測定元となる測定装置１−Ａは、測定先として予め決定された測定装置１−ＢをＰ２Ｐネットワークレイヤ４上で検索して、測定装置１−ＢのＩＰアドレスを取得し、このＩＰアドレスに基づいて測定装置１−Ｂに対する測定スケジュールを作成し、測定装置１−Ａと測定装置１−Ｂとの間のＩＰ品質を測定スケジュールに従って測定する。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インターネット等のパケット交換型のネットワークサービスにおいて、広範囲に分布するノード間の品質の情報をアクテイブな測定によって効率よく収集する多ノード間測定方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インターネット環境の普及に伴ってＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ　）ネットワークの利用範囲が広がり、あらゆる環境にグローバルなＩＰアドレスが提供されるようになってきている。この傾向はＩＰｖ６（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ　Ｖｅｒｓｉｏｎ６）の普及によってますます高まり、家電製品やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）等の様々な電子機器に対してＩＰアドレスが付与されることになる。
【０００３】
例えば音声等の高品質を要求するリアルタイムアプリケーションをＩＰネットワークの環境下で動作させるためには、任意の２ノード間での品質を確保する必要があり、このような必要性から、広域に分散した多ノード環境下で任意の２ノード間の品質やトラヒックを測定したいという要求が生じている。
【０００４】
既存の品質測定技術は、パッシブ測定とアクティブ測定の２つに分けることができる。パッシブ測定は、１箇所に測定装置を設置して、通過パケットをプローブ等でカウントすることによって行うため、測定に必要な装置や測定スケジュールの設定項目は少なくて済むが、取得できる情報は限られており、自由度は低い。これに対して、アクティブ測定では、より高精度の情報を自由に取得することができるが、実際に通信が行われる経路に沿ってプローブパケットを流して測定を行うため、２箇所以上に測定装置を設置する必要があり、多数の測定スケジュールを設定する必要がある。
【０００５】
以下、アクティブ測定について詳細に説明する。図６はアクティブ測定で使用される従来の測定装置の構成を示すブロック図である。測定装置１０は、ＩＰネットワークに対して測定用のプローブパケットを送出するプローブパケット送出部１１と、ＩＰネットワークからプローブパケットを受信するプローブパケット受信部１２と、測定スケジュールが設定される測定スケジュール記載部１３と、プローブパケットの送受信によって測定したデータを記録する測定データ記録部１４とからなる。
【０００６】
アクティブ測定は、図７に示すようにＩＰネットワーク２０に測定装置１０を２台以上接続して行われる。測定装置１０−Ａのプローブパケット送出部１１から送り出されたプローブパケットは、ＩＰネットワーク２０を介して測定装置１０−Ｂのプローブパケット受信部１２に到達し、測定装置１０−Ｂのプローブパケット送出部１１から送り出されて、測定装置１０−Ａのプローブパケット受信部１２に戻る。プローブパケットを測定装置１０−Ａのプローブパケット受信部１２で受信した時点で、測定装置１０−Ａの測定データ記録部１４にプローブパケットの遅延時間等の測定データが測定時刻と共に書き込まれる。
【０００７】
測定スケジュール記載部１３には、測定開始時刻と測定対象の測定装置１０のＩＰアドレスとの組が測定スケジュールとして設定されている。図８に測定スケジュールの１例を示す。図８の例では、測定装置１０−Ａの測定スケジュール記載部１３に測定装置１０−Ｂ〜１０−Ｚを測定対象とする測定スケジュールが設定されており、測定装置１０−Ｂの測定スケジュール記載部１３に測定装置１０−Ａ，１０−Ｃ〜１０−Ｚを測定対象とする測定スケジュールが設定されている。２６台の測定装置１０−Ａ〜１０−Ｚを設置すると、各測定装置１０−Ａ〜１０−Ｚではそれぞれ２５台の他のノードについて測定を行うか否かを決める必要があり、ＩＰネットワーク全体としては２６×２５＝６５０の測定スケジュールを設定する必要がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、従来のアクティブ測定では、２台の測定装置（ＩＰノード）間の測定をｎ台のＩＰノードについて行う場合、各ノードにおいてそれぞれ（ｎ−１）台の他のノードについて測定を行うか否かを決める必要があり、全体としてはｎ×（ｎ−１）パターンの測定スケジュールを決定する必要があった。したがって、従来のアクティブ測定では、複数のノード間で測定を多数実施しようとすると、測定スケジュールの設定に多くの手間を要するので、大規模なＩＰネットワークに対応することができないという問題点があった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは大規模ＩＰネットワークにおいて測定スケジュール設定の手間を大幅に削減した大規模なアクティブ測定を可能とすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の多ノード間測定方法は、複数のＩＰノードを直接接続するピアツーピア（Ｐ２Ｐ）ネットワークレイヤをＩＰネットワーク上に構築する手順と、測定先として予め決定されたＩＰノードを前記Ｐ２Ｐネットワークレイヤ上で検索して、前記測定先ＩＰノードのＩＰアドレスを取得する手順と、測定元として予め決定されたＩＰノードにおいて前記取得したＩＰアドレスに基づいて前記測定先ＩＰノードに対する測定スケジュールを作成する手順と、前記測定元ＩＰノードと前記測定先ＩＰノードとの間のＩＰ品質を前記測定スケジュールに従って前記測定元ＩＰノードから測定する手順とを実行するようにしたものである。
【００１０】
また、本発明は、ＩＰネットワーク上に複数設置され、任意の２つの測定装置間のＩＰ品質を複数の測定装置について測定する多ノード間測定装置において、前記複数の測定装置を直接接続するピアツーピア（Ｐ２Ｐ）ネットワークレイヤをＩＰネットワーク上に構築する手段と、自装置が測定元として予め決定された場合、測定先として予め決定された測定装置を前記Ｐ２Ｐネットワークレイヤ上で検索して、前記測定先のＩＰアドレスを取得する手段と、自装置が測定元として予め決定された場合、前記取得したＩＰアドレスに基づいて前記測定先に対する測定スケジュールを作成する手段と、自装置が測定元として予め決定された場合、自装置と前記測定先との間のＩＰ品質を前記測定スケジュールに従って測定する手段とを有するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の実施の形態となる多ノード間測定システムの構成を示すブロック図である。本実施の形態の多ノード間測定システムは、ＩＰネットワーク２にルータ３（３−Ａ，３−Ｂ，３−Ｃ，３−Ｄ，３−Ｅ，３−Ｆ，３−Ｇ）を介して複数の測定装置１（１−Ａ，１−Ｂ，１−Ｃ，１−Ｄ，１−Ｅ，１−Ｆ，１−Ｇ）を設置する。測定装置（ＩＰノード）１は、ＩＰネットワーク２に対して測定用のプローブパケットを送出して、ＩＰ品質を測定する。
【００１２】
図２は測定装置１の構成を示すブロック図であり、図６と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態の測定装置１は、図６に示した従来の測定装置にピアツーピア（Ｐｅｅｒ　ｔｏ　Ｐｅｅｒ、以下Ｐ２Ｐとする）制御部１５を追加したものである。
【００１３】
図３にＰ２Ｐ制御部１５の構成を示す。Ｐ２Ｐ制御部１５は、ＩＰネットワーク上にＰ２Ｐネットワークレイヤを構築するＰ２Ｐレイヤ構成部１５１と、Ｐ２Ｐネットワークレイヤでのサービスとして測定元としてのサービスあるいは測定先としてのサービスを起動するサービス宣言部１５２と、測定元となる測定装置１において、測定先となる測定装置１をＰ２Ｐの検索機能を用いて検索し、測定スケジュールを作成するＰ２Ｐ検索中継実行部１５３とからなる。
【００１４】
多ノード間測定システムを運営するシステム提供者は、測定する品質種別を表すクラス（遅延測定クラス、スループットクラス等）と、属性値（測定元、測定先またはその他）とをあらかじめ設定した測定装置１を準備して、この測定装置１をＩＰネットワーク２に設置する。そして、設置した測定装置１にＩＰアドレスを設定する。なお、ＩＰアドレスは手動設定でなく、ＤＨＣＰ（Ｄｙｎａｍｉｃ　ＨｏｓｔＣｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ　）等の自動ＩＰアドレス割当機構を用いて設定してもよい。
【００１５】
本実施の形態のアクティブ測定は、準備フェーズ、計画フェーズおよび測定フェーズの３つのフェーズによって実施される。以下の説明では、測定装置１−Ａを測定元、測定装置１−Ｂを測定先として説明する。まず、準備フェーズにおいて、各測定装置１のＰ２Ｐレイヤ構成部１５１は、ＩＰネットワーク２上で他の測定装置１（ピア）を互いに発見するピア発見ルーチンを実行する。ピアの数が一定以上になるまで、各測定装置１がピア発見ルーチンを繰り返し実行することにより、図１のように各測定装置１を対等な関係で直接接続するＰ２Ｐネットワークレイヤ４がＩＰネットワーク（ＩＰレイヤ）２上に構築される。
【００１６】
次に、計画フェーズにおいて、測定元として予め定められた測定装置１−ＡのＰ２Ｐ検索中継実行部１５３は、図４に示すように、測定先となる測定装置１−ＢをＰ２Ｐネットワークレイヤ４上で検索し、測定装置１−ＢのＩＰアドレスを取得する。この検索は、測定装置１−ＡのＰ２Ｐ検索中継実行部１５３からプローブパケット送出部１１を通じてＰ２Ｐネットワークレイヤ４に検索要求を送出し、この検索要求が複数の測定装置１を介して測定先となる測定装置１−Ｂに到達して、検索要求に対する測定装置１−Ｂの応答が複数の測定装置１を介して測定装置１−Ａに返送されることで行われる。検索終了後、測定装置１−ＡのＰ２Ｐ検索中継実行部１５３は、測定装置１−Ｂを測定先とする測定スケジュール（測定開始時刻と測定装置１−ＢのＩＰアドレス）を測定スケジュール記載部１３に設定する。
【００１７】
計画フェーズ終了後の測定フェーズにおいて、測定装置１−Ａのプローブパケット送出部１１は、測定スケジュール記載部１３に設定された測定スケジュールに従って、図５に示すように測定装置１−Ｂ宛のプローブパケットをＩＰネットワーク２に送出する。プローブパケット送出部１１から送り出されたプローブパケットは、ＩＰネットワーク２を介して測定装置１−Ｂのプローブパケット受信部１２に到達し、測定装置１−Ｂのプローブパケット送出部１１から送り出されて、測定装置１−Ａのプローブパケット受信部１２に戻る。
【００１８】
測定装置１−Ａのプローブパケット受信部１２は、測定装置１−Ｂから返送されたプローブパケットを受信した時点で、プローブパケットの送信時刻から受信時刻までの遅延時間を求める。また、プローブパケット受信部１２は、一定時間中に測定装置１−Ｂ宛に送出した全プローブパケット数のうち戻ってきていないプローブパケット数を調べることでプローブパケットの損失を求め、一定時間中に測定した複数の遅延時間の分散を算出することでプローブパケットの揺らぎを求める。
【００１９】
そして、測定装置１−Ａのプローブパケット受信部１２は、測定時刻と、自装置（測定元）のＩＰアドレスと、測定先のＩＰアドレスと、測定データ（プローブパケットの遅延時間、損失および揺らぎ）とを対応付けて測定データ記録部１４に書き込む。
【００２０】
以上のようなアクティブ測定が測定スケジュールに従って実施される。本実施の形態では、複数の測定装置１のＰ２Ｐ制御部１５同士を接続するＰ２Ｐネットワークレイヤ４を構成して、測定先として宣言している測定装置１のＩＰアドレスをサーバを介在させずに自律的に検索することを可能としている。
【００２１】
図７に示した従来の測定系では、Ａ〜Ｚの２６台の測定装置を設置すると、各測定装置でそれぞれ２５台の他の測定装置について測定するか否かを決める必要があり、ネットワーク全体としては２６×２５＝６５０の測定スケジュールについて測定するか否かを決める必要があった。これに対して、本実施の形態では、Ａ〜Ｚの２６台の測定装置についてそれぞれ測定元とするか否か、測定先とするか否かを決定すればよいので、手動での決定は２６×２×２通りで済む。つまり、ｎ台の測定装置１を設置したＩＰネットワーク２において、Ｏ（ｎ^２）の計算量をＯ（ｎ）に削減できたことになる。なお、本実施の形態では、測定装置１−Ａ，１−Ｂ間の測定についてのみ説明しているが、同様の測定を他の測定装置間についても実施できることは言うまでもない。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、ＩＰネットワーク上にピアツーピア（Ｐ２Ｐ）ネットワークレイヤを構築し、測定先として予め決定されたＩＰノードをＰ２Ｐネットワークレイヤ上で検索して、測定先ＩＰノードのＩＰアドレスを取得し、取得したＩＰアドレスに基づいて測定先ＩＰノードに対する測定スケジュールを作成し、測定元ＩＰノードと測定先ＩＰノードとの間のＩＰ品質を測定スケジュールに従って測定するようにしたので、従来のアクティブ測定に比べて、設定が必要な測定スケジュールの数を減らすことができ、測定スケジュール設定の手間を大幅に減らすことができる。結果として、大規模なＩＰネットワークにおいてアクティブ測定を効率よく行うことができる。本発明では、ＩＰノード数が増えるほど、測定スケジュールの削減効果がより顕著に得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態となる多ノード間測定システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図１の測定装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図１の測定装置のＰ２Ｐ制御部の構成を示すブロック図である。
【図４】図１の測定装置を用いたアクティブ測定における計画フェーズの様子を示す図である。
【図５】図１の測定装置を用いたアクティブ測定における測定フェーズの様子を示す図である。
【図６】従来の測定装置の構成を示すブロック図である。
【図７】従来の測定系の構成を示すブロック図である。
【図８】従来の測定スケジュールの１例を示す図である。
【符号の説明】
１…測定装置、２…ＩＰネットワーク、３…ルータ、４…Ｐ２Ｐネットワークレイヤ、１１…プローブパケット送出部、１２…プローブパケット受信部、１３…測定スケジュール記載部、１４…測定データ記録部、１５…Ｐ２Ｐ制御部、１５１…Ｐ２Ｐレイヤ構成部、１５２…サービス宣言部、１５３…Ｐ２Ｐ検索中継実行部。

Claims

任意の２つのＩＰノード間のＩＰ品質を複数のＩＰノードについて測定する多ノード間測定方法において、
前記複数のＩＰノードを直接接続するピアツーピア（Ｐ２Ｐ）ネットワークレイヤをＩＰネットワーク上に構築する手順と、
測定先として予め決定されたＩＰノードを前記Ｐ２Ｐネットワークレイヤ上で検索して、前記測定先ＩＰノードのＩＰアドレスを取得する手順と、
測定元として予め決定されたＩＰノードにおいて前記取得したＩＰアドレスに基づいて前記測定先ＩＰノードに対する測定スケジュールを作成する手順と、
前記測定元ＩＰノードと前記測定先ＩＰノードとの間のＩＰ品質を前記測定スケジュールに従って前記測定元ＩＰノードから測定する手順とを実行することを特徴とする多ノード間測定方法。
ＩＰネットワーク上に複数設置され、任意の２つの測定装置間のＩＰ品質を複数の測定装置について測定する多ノード間測定装置において、
前記複数の測定装置を直接接続するピアツーピア（Ｐ２Ｐ）ネットワークレイヤをＩＰネットワーク上に構築する手段と、
自装置が測定元として予め決定された場合、測定先として予め決定された測定装置を前記Ｐ２Ｐネットワークレイヤ上で検索して、前記測定先のＩＰアドレスを取得する手段と、
自装置が測定元として予め決定された場合、前記取得したＩＰアドレスに基づいて前記測定先に対する測定スケジュールを作成する手段と、
自装置が測定元として予め決定された場合、自装置と前記測定先との間のＩＰ品質を前記測定スケジュールに従って測定する手段とを有することを特徴とする多ノード間測定装置。