JP2004236263A

JP2004236263A - パケット通信品質測定方法および遅延算出装置

Info

Publication number: JP2004236263A
Application number: JP2003025562A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Kanazawa; 俊之金澤; Keisuke Ishibashi; 圭介石橋; Masaki Aida; 雅樹会田; Yoichi Oe; 洋一大江
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2003-02-03
Filing date: 2003-02-03
Publication date: 2004-08-19

Abstract

【課題】再送制御を含むパケット通信品質が得られるようにする。
【解決手段】遅延算出装置１２１で、パス入口とパス出口における通過時刻の差から当該測定対象パケットの遅延時間として算出し、各測定対象パケットのうち再送制御により当該測定対象パケット以降に同一パケットが再送された被再送パケット以外のパケットの遅延時間に基づきパケット遅延分布を算出する。また遅延算出装置２２１で、各測定対象パケットのうち再送制御により当該測定対象パケット以降に同一パケットが再送された被再送パケット以外のパケットを試験パケットごとに分類しそのパケット数を重みとするとともに、その試験パケットの送信時刻と受信時刻との差から得られた遅延時間と当該重みとを用いてパケットフローのパケット遅延分布を算出する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パケット通信品質測定方法および遅延算出装置に関し、特に上位レイヤによる再送制御が行われるパケットフローのパケット通信品質を測定するパケット通信品質測定方法および遅延算出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、パケット通信網の通信品質として、例えば網の遅延分布、パケットの遅延分布や損失率などを測定するパケット通信品質測定方法があった。網の遅延分布測定方式としてはアクティブ測定方式が知られており、パケットの遅延分布測定方式としてはパッシブ測定方式や測度変換型測定方式が知られている。
アクティブ測定方式による網の遅延分布測定は、間欠的に試験パケットを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とを網内に配備し、試験パケット自身の通信品質からエージェント間の網品質を推定する方式である（例えば、特許文献１など参照）。
【０００３】
パッシブ測定方式によるパケットの遅延分布測定は、パケット通信網内の所望のノードまたはリンクを通過するパケットを監視し、その監視結果から各パケットの品質を算出する方式である（例えば、特許文献２など参照）。
また、測度変換型品質測定方式によるパケットの遅延分布測定は、アクティブ測定による試験パケット遅延測定結果に対し、その試験パケットの時間近傍のユーザパケット数で重み付けし、ユーザパケットの遅延分布を推定する方式である（例えば、非特許文献１など参照）。
【０００４】
なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６２−１７６２３９号公報
【特許文献２】
特開２００１−５３７９２号公報
【非特許文献１】
石橋、金澤、会田、”アクティブ／パッシブ測定の連携による測度変換型品質測定技術の提案”、信学技報ＩＮ２００１−７２（２００１−０９）、電子情報通信学会
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
パケット通信網では、一般に、端末間でパケットをやり取りする際、そのパケットフローの開始から終了までデータ通信の信頼性を確保するため、未到達パケットに対するエラー検出とその回復すなわち再送とを行う再送制御（あるいはフロー制御）が行われる。例えば、ＴＣＰでは、受信側端末で送信側端末からのパケットを受信した際、その受信を確認通知により送信側端末へ通知する。これにより、送信側端末で当該パケットの送達完了を確認する。また、パケット送信から所定のタイムアウト時間内に確認通知がなかった場合、当該パケットは未送達となりエラーが発生したと判断し、当該パケットを再送するものとなっている。したがって、エラーが発生した場合、通信パス上を同一のパケットが複数回繰り返して転送されることになる。
【０００７】
しかしながら、このような従来のパケット通信品質測定方法では、いずれの方法も、測定期間において試験対象フローでやり取りされたすべてのユーザパケットを品質測定の対象としている。このため、対象となるユーザパケットには再送制御により破棄されたパケットも含まれることになり、実際にユーザデータの転送に寄与したパケットを対象とした、再送制御を含むパケット通信品質を得ることができないという問題があった。
本発明は、このような課題を解決するためのものであり、実際にユーザデータの転送に寄与したパケットを対象とした、再送制御を含むパケット通信品質が得られるパケット通信品質測定方法および遅延算出装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明にかかるパケット通信品質測定方法は、パケット通信網を経由する測定対象パスを介して接続された端末間で再送制御を用いてやり取りするパケットのパケットフローについて、そのパケットフローを構成する各測定対象パケットの遅延時間を算出し、所定期間内にやり取りした各測定対象パケットの遅延時間に基づきパケットフローのパケット遅延分布を算出するパケット通信品質測定方法において、測定対象パスの入口に設けた第１の観測点で測定した測定対象パケットの通過時刻と、測定対象パスの出口に設けた第２の観測点で測定した測定対象パケットの通過時刻との差に基づき、各測定対象パケットの遅延時間を算出するステップと、各測定対象パケットのうち再送制御により当該測定対象パケット以降に同一パケットが再送された被再送パケットを判定するステップと、各測定対象パケットのうち被再送パケット以外のパケットの遅延時間に基づきパケットフローのパケット遅延分布を算出するステップとを備えるものである。
【０００９】
また、本発明にかかる他のパケット通信品質測定方法は、パケット通信網上の測定対象パスを介して接続された端末間で再送制御を用いてやり取りするパケットのパケットフローとともに、測定対象パスの入口から出口まで試験パケットを送信し、パケットフローのうち試験パケットの所定の時間近傍にやり取りされた測定対象パケットに基づき、試験パケットの遅延時間に対して重み付けを行うことにより、試験パケットで測度変換したパケットフローのパケット遅延分布を算出するパケット通信品質測定方法において、各測定対象パケットのうち再送制御により当該測定対象パケット以降に同一パケットが再送された被再送パケットを判定するステップと、各測定対象パケットのうち被再送パケット以外のパケットを対応する試験パケットごとに分類して計数し、そのパケット数を当該試験パケットの重みとするとともに、当該試験パケットの送信時刻と受信時刻との差から得られた当該試験パケットの遅延時間と当該重みとを用いてパケットフローのパケット遅延分布を算出するステップとを備えるものである。
【００１０】
この際、被再送パケットを判定するステップで、各測定対象パケットの通過時刻に基づく時系列順と、各測定対象パケットのパケットフロー内での順序位置とを比較し、その相違に基づき被再送パケットを判定するようにしてもよい。
【００１１】
あるいは、各測定対象パケットは、パケットフロー内における順序位置を示す識別子を有し、被再送パケットを判定するステップとして、各測定対象パケットを当該通過時刻に基づき時系列順に並び替えるステップと、並び替え後の各測定対象パケットのうち、当該測定対象パケットの識別子に基づく順序位置が逆転している逆転箇所を検出するステップと、逆転箇所の直後に位置する測定対象パケットと同一の識別子を有する同一測定対象パケットを、逆転箇所以前の測定対象パケットから検索するステップと、並び替え後の各測定対象パケットのうち、検索された同一測定対象パケットから逆転箇所の直前までのパケットを被再送パケットとして判定するステップとを設けてもよい。
【００１２】
また、本発明にかかる遅延算出装置は、パケット通信網を経由する測定対象パスを介して接続された端末間で再送制御を用いてやり取りするパケットのパケットフローについて、そのパケットフローを構成する各測定対象パケットの遅延時間を算出し、所定期間内にやり取りした各測定対象パケットの遅延時間に基づきパケットフローのパケット遅延分布を算出する遅延算出装置において、測定対象パスの入口に設けた第１の観測点で測定した測定対象パケットの通過時刻と、測定対象パスの出口に設けた第２の観測点で測定した測定対象パケットの通過時刻との差に基づき、各測定対象パケットの遅延時間を算出する遅延情報生成手段と、各測定対象パケットのうち再送制御により当該測定対象パケット以降に同一パケットが再送された被再送パケットを判定する被再送パケット判定手段と、各測定対象パケットのうち被再送パケット以外のパケットの遅延時間に基づきパケットフローのパケット遅延分布を算出する遅延分布算出手段とを備えるものである。
【００１３】
また、本発明にかかる遅延算出装置は、パケット通信網上の測定対象パスを介して接続された端末間で再送制御を用いてやり取りするパケットのパケットフローとともに、測定対象パスの入口から出口まで試験パケットを送信し、パケットフローのうち試験パケットの所定の時間近傍にやり取りされた測定対象パケットに基づき、試験パケットの遅延時間に対して重み付けを行うことにより、試験パケットで測度変換したパケットフローのパケット遅延分布を算出する遅延算出装置において、各測定対象パケットのうち再送制御により当該測定対象パケット以降に同一パケットが再送された被再送パケットを判定する被再送パケット判定手段と、各測定対象パケットのうち被再送パケット以外のパケットを対応する試験パケットごとに分類して計数し、そのパケット数を当該試験パケットの重みとするとともに、当該試験パケットの送信時刻と受信時刻との差から得られた当該試験パケットの遅延時間と当該重みとを用いてパケットフローのパケット遅延分布を算出する遅延分布算出手段とを備えるものである。
【００１４】
この際、被再送パケット判定手段で、各測定対象パケットの通過時刻に基づく時系列順と、各測定対象パケットのパケットフロー内での順序位置とを比較し、その相違に基づき被再送パケットを判定するようにしてもよい。
【００１５】
あるいは、各測定対象パケットとして、パケットフロー内における順序位置を示す識別子を有し、被再送パケット判定手段で、各測定対象パケットを当該通過時刻に基づき時系列順に並び替え、並び替え後の各測定対象パケットのうち、当該測定対象パケットの識別子に基づく順序位置が逆転している逆転箇所を検出し、逆転箇所の直後に位置する測定対象パケットと同一の識別子を有する同一測定対象パケットを、逆転箇所以前の測定対象パケットから検索し、並び替え後の各測定対象パケットのうち、検索された同一測定対象パケットから逆転箇所の直前までのパケットを被再送パケットとして判定するようにしてもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかるパケット通信品質測定システムについて説明する。図１は本発明の第１の実施の形態にかかるパケット通信品質測定システムの構成を示す図である。
このパケット通信品質測定システムは、パッシブ品質測定方式に本発明を適用した例である。このシステムには、複数のパッシブ測定プローブ１１１、１１２と、遅延算出装置１２１とが設けられている。以下では、パケット通信網１３１を経由する測定対象パス１３２を介して端末１０１、１０２間で再送制御付きのデータ通信を行い、そのときの遅延分布をこのパケット通信品質測定システムを用いて求める場合を例として説明する。
【００１７】
パッシブ測定プローブ１１１、１１２は、それぞれ端末１０１、１０２とパケット通信網１３１との間を結ぶリンクに接続されており、これらリンクすなわち観測点を通過するパケットすなわち測定対象パス１３２に入出するパケットを取得する。このパケットの取得は、例えばリンクに物理レイヤの分岐装置を接続し、全ての通過パケットをパッシブ測定プローブヘ引き込む方法などにより実現できる。
パッシブ測定プローブ１１１、１１２と遅延算出装置１２１の間は、それぞれ所定の通信網を介して接続されており、パケットフロー遅延の測定に必要な各種情報がやり取りされる。
【００１８】
パッシブ測定プローブ１１１、１１２は、それぞれ端末１０１、１０２に接続された観測点を通過するパケットを取得し、そのパケットのうち測定対象フローを構成するパケットすなわち測定対象パケットに含まれるヘッダ情報および識別子とそのパケットの取得時刻すなわち通過時刻との対を、パケット観測情報１４１，１４２として遅延算出装置１２１に送信する機能を持つ。
識別子としては、測定対象パケットのヘッダ部などに新たに追加してもよいが、パケットフローの再送制御に用いられる、当該パケットフロー内での順序位置を示す順序情報を兼用することにより、新たな情報を追加することなく、再送された同一の測定対象パケットを遅延算出装置１２１識別できる。
【００１９】
遅延算出装置１２１は、パッシブ測定プローブ１１１，１１２から得られたパケット観測情報１４１，１４２を参照して、各測定対象パケットの遅延時間を算出するとともに、各測定対象パケットのうち再送制御により当該測定対象パケット以降に同一パケットが再送された被再送パケットを判定する。
そして、各測定対象パケットのうち被再送パケット以外のパケットをその遅延時間ごとに分類して計数し、そのパケット数を当該分類の重みとするとともに、各測定対象パケットに対応する試験パケットの送信時刻と受信時刻との差から得られた当該試験パケットの遅延時間と当該重みとを用いてパケットフローのパケット遅延分布を算出する。
【００２０】
図２は遅延算出装置１２１の構成を示すブロック図である。この遅延算出装置１２１は、全体として通信機能を有するコンピュータから構成されており、通信インターフェース部（以下、通信Ｉ／Ｆ部という）１１、画面表示部１２、操作入力部１３、記憶部１４、および制御部１５が設けられている。
通信Ｉ／Ｆ部１１は、パッシブ測定プローブ１１１，１１２とデータ通信を行う回路部である。画面表示部１２は、得られた測定結果などの各種情報を画面表示するＣＲＴやＬＣＤなどの表示装置である。操作入力部１３は、利用者の操作を入力するキーボードやマウスなどの操作入力装置である。記憶部１４は、制御部１５で用いる各種情報やプログラム１４Ｂを記憶するハードディスクやメモリなどの記憶装置である。
【００２１】
制御部１５は、ＣＰＵなどのマイクロプロセッサとその周辺回路からなり、記憶部１４のプログラム１４Ｂを実行することにより、上記ハードウェアと協働して各種機能手段を実現する機能部である。
制御部１５には、各種機能手段として、遅延情報生成手段１５Ａ、被再送パケット判定手段１５Ｂおよび遅延分布算出手段１５Ｃが設けられている。
【００２２】
遅延情報生成手段１５Ａは、パッシブ測定プローブ１１１から受信したパケット観測情報１４１に含まれるヘッダ情報と、パッシブ測定プローブ１１２から受信したパケット観測情報１４２に含まれるヘッダ情報とが一致するものを検索し、そのヘッダ情報と組になっているそれぞれの通過時刻の差から、そのヘッダ情報に対応する測定対象パケットがパケット通信網１３１で受けた遅延時間Ｄを求め、その遅延時間Ｄと、そのヘッダ情報と組になっている識別子とを対にして、パケット遅延情報１４Ａとして記憶部１４に格納する。
なお、タイムスタンプとして、パッシブ測定プローブ１１１での通過時刻を用いてもよいし、パッシブ測定プローブ１１２での通過時刻を用いてもよい。
【００２３】
被再送パケット判定手段１５Ｂは、遅延情報生成手段１５Ａで得られたパケット遅延情報１４Ａを、例えばパッシブ測定プローブ１１１またはパッシブ測定プローブ１１２で得られた通過時刻をタイムスタンプとして時系列順に並び替え、当該パケットフロー内での順序位置を示す識別子の順序が逆転している箇所を探す。
そして、逆転している箇所を見つけると、その逆転箇所の直後に位置する識別子と同一の識別子をその逆転箇所から遡って検索し、検索した同一識別子から逆転箇所までの間に位置する被再送パケットと判断する。これは、パケット通信で用いられる再送制御は、正常に届かなかったパケットが発生した場合、そのパケット以降のパケットを順に再送する手順を取っていることから、同一識別子が見つかった場合には、その間に送信されたパケットはその後に再送されている被再送パケットと判断できる。
【００２４】
被再送パケット判定手段１５Ｂは、このようにして判定した被再送パケットの識別子と遅延時間をパケット遅延情報１４Ａから無効化ここでは消去し、その逆転箇所以降について被再送パケットの判定処理を繰り返し行う。
遅延分布算出手段１５Ｃは、記憶部１４のパケット遅延情報１４Ａを参照して、所定期間内にやり取りした各測定対象パケットの遅延時間に基づきパケットフローのパケット遅延分布を算出する。
【００２５】
なお、別の実装形態として、被再送パケット判定手段１５Ｂでは、上記手順において、同一識別子が見つかった時点で、その同一識別子および遅延時間を逆転箇所直後の識別子および遅延時間で置換するとともに、逆転箇所直後の識別子および遅延時間を削除して、同一識別子が見つかった場所から時系列順に新たな逆転箇所の検索を繰り返すことにより、各被再送パケットを個々に判定し消去するようにしてもよい。
また、識別子を遡って検索する範囲は、限定してもよい。例えば、所定の個数まで遡ってもよいし、識別子とともにタイムスタンプを記憶しておき、所定時間まで遡ってもよい。
【００２６】
次に、図１〜５を参照して、本実施の形態にかかるパケット品質測定測定システムの動作について説明する。
図３は本実施の形態にかかるパケット品質測定システムでの遅延分布算出処理を示すフローチャートである。図４は遅延算出装置１２１で得られるパケット遅延情報１４Ａの例である。図５はパケット通信品質測定時のパケットフローを示すシーケンス図である。
【００２７】
ここでは、パケット通信網１３１がＩＰ網からなり、フローがＴＣＰのフローで、再送制御に用いられる識別子はＴＣＰのシーケンスナンバであり、端末１０１からパケット通信網１３１の測定対象パス１３２を介して端末１０２へ送られるパケットフローに含まれるパケットのパケットフロー遅延分布を求める場合を例に説明する。
なお、パッシブ測定プローブ１１１、１１２は、時刻同期させてあるものとし、例えばＧＰＳからの情報を用いて時刻同期させることができる。
【００２８】
まず、パッシブ測定プローブ１１１、１１２は、所定期間にわたり、観測点を通過するパケットすべてを取得し、取得したパケットのうち、測定対象フローのパケットを選択する。ここで、測定対象フローは複数でもよい。複数の場合、これらをそれぞれ個別に処理してフローごと品質を求めてもよいし、まとめて処理して、複数フローまとめた品質を求めてもよい。
選択された測定対象パケットから、例えばＩＰヘッダ内のＩＤフィールドおよびオフセットフィールドからなるヘッダ情報と、例えばＴＣＰヘッダ内のシーケンスナンバからなる識別子と、そのパケットの通過時刻の組を構成し、パケット観測情報１４１，１４２として遅延算出装置１２１に送信する。
【００２９】
遅延算出装置１２１は、制御部１５の遅延情報生成手段１５Ａにより、パッシブ測定プローブ１１１、１１２から受信したパケット観測情報１４１，１４２に含まれるヘッダ情報を用いて、同一測定対象パケットを識別し、パッシブ測定プローブ１１１と１１２で得られたそれらパケットの通過時刻をそれぞれ取得する。
そして、これら通過時刻の差から当該パケットの遅延時間Ｄを算出し、そのパケットの識別子と対にして、パケット遅延情報１４Ａとして記憶部１４へ格納する（ステップ１００）。これを、所定期間繰り返し、フローに含まれる測定対象パケットの遅延時間Ｄと識別子の対の時系列である図４のパケット遅延情報１４Ａを得たものとする。
【００３０】
次に、遅延算出装置１２１は、制御部１５の被再送パケット判定手段１５Ｂにより、パケット遅延情報１４Ａを時系列順に並び替え（ステップ１０１）、識別子の順序逆転が生じる箇所Ｐを検索する（ステップ１０２）。
ここで、逆転箇所Ｐが見つかった場合は（ステップ１０２：ＹＥＳ）、その逆転箇所Ｐの直後の識別子Ａと同一の識別子を、逆転箇所Ｐより前の識別子を遡って検索する（ステップ１０３）。
例えば図４では、４行目の識別子「＃４０００」と５行目の識別子「＃２０００」で順序逆転が生じており、その境目が逆転箇所Ｐであり、５行目の識別子「＃２０００」が識別子Ａとなる。そして、識別子Ａより上側の各識別子から、２行目の識別子「＃２０００」が識別子Ａと同一の識別子Ｂとして検索される。
【００３１】
そして、検索された同一識別子Ｂから逆転箇所Ｐまでのパケットを被再送パケットであると判定して無効化し（ステップ１０４）、逆転箇所Ｐ以降について次の逆転箇所の検索を開始し（ステップ１０５）、ステップ１０２へ戻る。これにより、図４では、２行目〜４行目の測定対象パケットが被再送パケットと判定されて無効化される。
このようにして、パケット遅延情報１４Ａの各測定対象パケットについて被再送パケットかどうか判定が行われ、ステップ１０２において、逆転箇所Ｐが見つからなかった場合は（ステップ１０２：ＮＯ）、遅延分布算出手段１５Ｃにより、各測定対象パケットのうち、被再送パケットと判定されたパケット以外のパケットに基づき、パケットの遅延分布を算出し（ステップ１０６）、一連の遅延分布算出処理を終了する。
【００３２】
図４の例では、各測定対象パケットのうち、被再送パケットと判定されたパケット以外のパケットは６個となり、それぞれの遅延時間Ｄとそのパケット数すなわち重みの割合を示す遅延分布として、Ｐ｛遅延＝５０｝＝１／６、Ｐ｛遅延＝１００｝＝２／６、Ｐ｛遅延＝１５０｝＝２／６、Ｐ｛遅延＝２００｝＝１／６という結果が得られる。
なお、ステップ１０４での無効化については、被再送パケットと判定されたパケットの識別子および遅延時間をパケット遅延情報１４Ａから削除してもよく、パケット遅延情報１４Ａに無効化有無を示す情報を付加してもよい。
【００３３】
また、別の実装形態として、ステップ１０４において、同一識別子Ｂおよびその遅延時間を識別子Ａおよびその遅延時間と置換するとともに、元の識別子Ａおよび遅延時間を削除し、ステップ１０５で置換した識別子Ａ以降から逆転箇所の検索を開始するようにしてもよい。
この場合には、図４の２行目の識別子「＃２０００」が５行目の識別子「＃２０００」で置換されるとともに５行目が削除される。その後、３行目から検索が再開され、４行目の識別子「＃４０００」と新たな５行目の識別子「＃３０００」との間で逆転箇所Ｐを検出する。そして、新たな５行目を識別子Ａとして３行目の識別子Ｂが検出され、３行目の識別子「＃３０００」が新たな５行目の識別子「＃３０００」で置換されるとともに新たな５行目が削除される。このようにして処理が繰り返され、結果として図４の２行目〜５行目が被再送パケットとして無効化ここでは削除される。
【００３４】
このように、試験対象フローを構成する各測定対象パケットについて、測定対象パス１３２に対する入時刻と出時刻との差に基づき遅延時間を算出し、これら各測定対象パケットのうち再送制御により当該測定対象パケット以降に同一パケットが再送された被再送パケットを判定し、各測定対象パケットのうち被再送パケット以外のパケットの遅延時間に基づきパケットフローのパケット遅延分布を算出するようにしたので、被再送パケットすなわち再送制御により廃棄されたユーザパケットがパケット通信品質の測定対象から除外できる。
これにより、パッシブ品質測定方式において、実際にユーザデータの転送に寄与したパケットを対象とした、再送制御を含むパケット通信品質が得られる。
【００３５】
次に、図６を参照して、本発明の第２の実施の形態にかかるパケット通信品質測定システムについて説明する。図６は、本発明の実施の形態にかかるパケット通信品質測定システムの構成を示す図である。
このパケット通信品質測定システムは、測度変換型品質測定方式に本発明を適用した例である。このシステムには、複数の品質測定装置２４１、２４２、パッシブ測定プローブ２１１、遅延算出装置２２１が設けられており、これら装置が互いに所定の通信網を介して接続されており、測定に必要な各種情報がやり取りされる。
【００３６】
品質測定装置２４１、２４２は、当該品質測定装置と対になる他方の品質測定装置ヘ、パケット通信網２３１を経由して端末２０１，２０２間を結ぶ測定対象パス２３２を介して所定の試験パケットを送信する機能と、他方の品質測定装置から受信した試験パケットに関する受信状況を遅延算出装置２２１へ通知する機能とを有し、これらの機能を切り替えて品質測定を行う。
この場合、品質測定装置２４１、２４２が送信するパケットには、当該パケットが試験パケットであることを示し他の試験パケットと区別できる試験パケット識別子が付与されており、この試験パケット識別子により他のユーザパケットと区別して検出される。試験パケット識別子としては、パケットヘッダ内の空きフィールドに特定の値を書く方法、パケットペイロードの特定の位置に特定の値を書く方法、等が挙げられる。
【００３７】
品質測定装置２４１、２４２、パッシブ測定プローブ２１１、遅延算出装置２２１は、この試験パケット識別子を識別できる。
品質測定装置２４１、２４２は、所定の間隔で試験パケットを対となる他方の品質測定装置へ測定対象パス２３２を介して送信する。その際、試験パケットには送信時刻を試験パケット識別子とともに記述しておく。また、試験パケットを受信すると、受信した試験パケットに記述された送信時刻と、自装置での受信時刻との差から、その試験パケットの遅延時間Ｄを算出し、試験パケット識別子と対にして遅延算出装置２２１へ試験パケット観測情報２５１，２５２として送信する。
【００３８】
パッシブ測定プローブ２１１は、端末２０１とパケット通信網２３１とを接続するリンクすなわち観測点を通過するパケットすべてを取得し、取得したパケットのうち測定対象フローを構成するパケットであって所定の条件を満たすものを測定対象パケットとして抽出するとともに、試験パケットを抽出する。
そして、その測定対象パケットの識別子または試験パケット識別子を、そのパケットの取得時刻すなわち通過時刻Ｔと対にして、遅延算出装置２２１へパケット観測情報２６１として送信する。
【００３９】
上記所定の条件としては、通過時刻Ｔが何れかの試験パケット通過時刻の時間近傍であること、としてもよい。この時間近傍の範囲は、試験パケット通過時刻の前後で時間幅が異なってもよく、これら時間幅が等しくてもよい。例えば、試験パケット取得前０秒から試験パケット取得後５００ミリ秒までとしてもよい。また、識別子としては、測定対象パケットのヘッダ情報に新たに追加してもよいが、パケットフローの再送制御に用いられる、当該パケットフロー内での順序位置を示す順序情報を兼用することにより、新たな情報を追加することなく、再送された同一の測定対象パケットを遅延算出装置２２１で識別できる。
【００４０】
遅延算出装置２２１は、品質測定装置２４１，２４２およびパッシブ測定プローブ２１１から受信した試験パケット観測情報２５１，２５２およびパケット観測情報２６１を参照して、各試験パケットの遅延時間を算出するとともに、各測定対象パケットのうち再送制御により当該測定対象パケット以降に同一パケットが再送された被再送パケットを判定する。
そして、各測定対象パケットのうち被再送パケット以外のパケットをその遅延時間ごとに分類して計数し、そのパケット数を当該分類の重みとするとともに、各測定対象パケットに対応する試験パケットの送信時刻と受信時刻との差から得られた当該試験パケットの遅延時間と当該重みとを用いてパケットフローのパケット遅延分布を算出する。
【００４１】
図７は遅延算出装置２２１の構成を示すブロック図である。この遅延算出装置２２１は、全体として通信機能を有するコンピュータから構成されており、通信インターフェース部（以下、通信Ｉ／Ｆ部という）２１、画面表示部２２、操作入力部２３、記憶部２４、および制御部２５が設けられている。
通信Ｉ／Ｆ部２１は、品質測定装置２４１，２４２およびパッシブ測定プローブ２１１とデータ通信を行う回路部である。画面表示部２２は、得られた測定結果などの各種情報を画面表示するＣＲＴやＬＣＤなどの表示装置である。操作入力部２３は、利用者の操作を入力するキーボードやマウスなどの操作入力装置である。記憶部２４は、制御部２５で用いる各種情報やプログラム２４Ｃを記憶するハードディスクやメモリなどの記憶装置である。
【００４２】
制御部２５は、ＣＰＵなどのマイクロプロセッサとその周辺回路からなり、記憶部２４のプログラム２４Ｃを実行することにより、上記ハードウェアと協働して各種機能手段を実現する機能部である。
制御部２５には、各種機能手段として、遅延情報生成手段２５Ａ、被再送パケット判定手段２５Ｂ、重み算出手段２５Ｃおよび遅延分布算出手段２５Ｄが設けられている。
遅延情報生成手段２５Ａは、品質測定装置２４１，２４２からの試験パケット観測情報２５１，２５２で通知された各試験パケットの遅延時間Ｄを、その識別子とともにパケット遅延情報２４Ａへ格納する。また、パッシブ測定プローブ２１１からのパケット観測情報２６１で通知された各測定対象パケットの識別子をパケット遅延情報２４Ａへ追記する。
【００４３】
被再送パケット判定手段２５Ｂは、遅延情報生成手段２５Ａで生成されたパケット遅延情報２４Ａを通過時刻に基づき時系列順に並び替え、これら識別子を順序が逆転している箇所を探す。
そして、逆転している箇所を見つけると、その逆転箇所の直後に位置する識別子と同一の識別子をその逆転箇所から遡って検索し、検索した同一識別子から逆転箇所までの間に位置する被再送パケットと判定する。そして、このようにして判定した被再送パケットの識別子と遅延時間をパケット遅延情報２４Ａから消去し、その逆転箇所以降について被再送パケットの判定処理を繰り返し行う。
【００４４】
重み算出手段２５Ｃは、パケット遅延情報２４Ａを参照して、被再送パケット以外の各測定対象パケットをそれぞれ対応する試験パケットごとに分類し、その分類された測定対象パケットのパケット数を重みＷとし、これをパケット重み情報２４Ｂとして記憶部２４へ格納する。また、各試験パケットごとに、当該試験パケットの遅延時間Ｄをパケット重み情報２４Ｂへ追記する。
遅延分布算出手段２５Ｄは、記憶部２４のパケット重み情報２４Ｂを参照して、各試験パケットごとの遅延時間Ｄと重みＷとに基づき、その時間近傍の測定対象パケットにより重み付けされたパケットフローのパケット遅延分布を算出する。
【００４５】
次に、図６〜１１を参照して、本実施の形態にかかるパケット通信品質測定システムの動作について説明する。
図８は遅延算出装置２２１で得られるパケット遅延情報２４Ａの例である。図９は遅延算出装置２２１で得られるパケット重み情報２４Ｂの例である。図１０はパケット通信品質測定時における再送制御を含むパケットフローを示すシーケンス図である。
ここでは、パケット通信網２３１がＩＰ網からなり、フローの再送制御に用いられる識別子は１パケットにつき１ずつ増加する整数であり、端末２０１からパケット通信網２３１を介して端末２０２へ送られるパケットフローに含まれるパケットのパケットフロー遅延分布を求める場合を例に説明する。
【００４６】
まず、所定の測定期間にわたり、品質測定装置２４１は品質測定装置２４２へ試験パケットを間欠的に送信する。その際、試験パケットには試験パケット識別子と送信時刻を記述する。
品質測定装置２４２は、試験パケットを受信すると、その試験パケットの受信時刻とその試験パケットに記述されている送信時刻との差から、その試験パケットの遅延時間Ｄを算出し、試験パケット観測情報２５２としてその試験パケット識別子とともに遅延算出装置２２１へ送信する。
【００４７】
一方、パッシブ測定プローブ２１１は、上記測定期間にわたり、観測点を通過するパケットを取得し、取得した試験パケットおよび測定対象フローを構成する測定対象パケットのうち、試験パケット通過時刻の時間近傍、例えば試験パケットの通過時刻からその通過後５０ミリ秒以内に取得したものを抽出し、そのパケットの識別子または試験パケット識別子と通過時刻を、パケット観測情報２６１として遅延算出装置２２１へ送信する。
【００４８】
遅延算出装置２２１は、制御部２５の遅延情報生成手段２５Ａにより、品質測定装置２４２からの試験パケット観測情報２５２と、パッシブ測定プローブ２１１からのパケット観測情報２６１とを基に、図８に示すパケット遅延情報２４Ａを作成する。
そして、被再送パケット判定手段２５Ｂで、各測定対象パケットの観測点における通過時刻をタイムスタンプとして、このタイムスタンプに基づき時系列順に並び替えを行い、パケット遅延情報２４Ａに含まれる被再送パケットを判定する。なお、ここでの被再送パケットの判定方法は、前述した図３のステップ１０１〜１０５と同様であり、ここでの説明は省略する。
【００４９】
これにより、例えば図８では、タイムスタンプ「４３８」の識別子「＃１００」と、タイムスタンプ「４９３」の識別子「＃９０」との間にある逆転箇所Ｐが検索され、その直後に位置する識別子「＃９０」が識別子Ａとして、逆転箇所Ｐから遡って同一の識別子が検索され、同一識別子Ｂとしてタイムスタンプ「３６１」の識別子「＃９０」が検索される。そして、これら同一識別子Ｂから逆転箇所Ｐまでのパケットが被再送パケットであると判定して無効化される。
【００５０】
その後、遅延算出装置２２１は、制御部２５の重み算出手段２５Ｃにより、記憶部２４のパケット遅延情報２４Ａから、図９に示す試験パケット重み情報２４Ｂを作成する。
ここでは、被再送パケット以外の各測定対象パケットをそれぞれ対応する試験パケットごとに分類し、その分類された測定対象パケットのパケット数を重みＷとし、これをパケット重み情報２４Ｂとして記憶部２４へ格納する。
【００５１】
図９の例では、試験パケット「試１」の時間近傍にやり取りされた測定対象パケットは１０１個（＃１〜＃１００，＃９０）存在し、そのうち無効化された被再送パケットが１１個（＃９０〜＃１００）あったことから、被再送パケット以外の測定対象パケットは９０個となり、そのパケット数が当該試験パケットの重みＷとなる。また、試験パケット「試２」に対応する測定対象パケットは１１０個（＃９１〜＃２００）存在し、無効化された被再送パケットがなかったので、被再送パケット以外の測定対象パケットは９０個となり、そのパケット数が当該試験パケットの重みＷとなる。
【００５２】
そして、制御部２５の遅延分布算出手段２５Ｄで、パケット重み情報２４Ｂの各試験パケットごとに、その遅延時間Ｄと重みＷとから遅延分布Ｐを算出する。この場合、当該パケットフローの遅延分布Ｐとして、Ｐ｛遅延＝５０｝＝１１０／２００、Ｐ｛遅延＝１００｝＝９０／２００が得られる。
【００５３】
このように、測定対象パスを介して試験パケットを間欠的に送信し、その試験パケットの時間近傍にやり取りされた測定対象パケットのうち再送制御により当該測定対象パケット以降に同一パケットが再送された被再送パケットを判定し、各測定対象パケットのうち被再送パケット以外のパケットをその遅延時間ごとに分類して計数し、そのパケット数を当該分類の重みとするとともに、各測定対象パケットに対応する試験パケットの送信時刻と受信時刻との差から得られた当該試験パケットの遅延時間と当該重みとを用いてパケットフローのパケット遅延分布を算出するようにしたので、被再送パケットすなわち再送制御により廃棄されたユーザパケットがパケット通信品質の測定対象から除外できる。
これにより、測度変換型品質測定方式において、実際にユーザデータの転送に寄与したパケットを対象とした、再送制御を含むパケット通信品質が得られる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、測定対象パスの入口に設けた第１の観測点で測定した測定対象パケットの通過時刻と、測定対象パスの出口に設けた第２の観測点で測定した測定対象パケットの通過時刻との差に基づき、各測定対象パケットの遅延時間を算出するステップと、各測定対象パケットのうち再送制御により当該測定対象パケット以降に同一パケットが再送された被再送パケットを判定するステップと、各測定対象パケットのうち被再送パケット以外のパケットの遅延時間に基づきパケットフローのパケット遅延分布を算出するステップとを設けるようにしたものである。
【００５５】
また、各測定対象パケットのうち再送制御により当該測定対象パケット以降に同一パケットが再送された被再送パケットを判定するステップと、各測定対象パケットのうち被再送パケット以外のパケットをその遅延時間ごとに分類して計数し、そのパケット数を当該分類の重みとするとともに、各測定対象パケットに対応する試験パケットの送信時刻と受信時刻との差から得られた当該試験パケットの遅延時間と当該重みとを用いてパケットフローのパケット遅延分布を算出するステップとを設けるようにしたものである。
したがって、被再送パケットすなわち再送制御により廃棄されたユーザパケットがパケット通信品質の測定対象から除外でき、実際にユーザデータの転送に寄与したパケットを対象とした、再送制御を含むパケット通信品質が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかるパケット通信品質測定システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図１の遅延算出装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図１の遅延算出装置で行われるパケット通信品質算出処理を示すフローチャートである。
【図４】図１のパッシブ測定プローブで得られるパケット観測情報の例である。
【図５】図１のパケット通信品質測定例を示すシーケンス図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態にかかるパケット通信品質測定システムの構成を示すブロック図である。
【図７】図６の遅延算出装置の構成を示すブロック図である。
【図８】図６の遅延算出装置で得られるパケット遅延情報例である。
【図９】図６の遅延算出装置で得られるパケット重み情報例である。
【図１０】図６のパケット通信品質測定例を示すシーケンス図である。
【符号の説明】
１０１，１０２…端末、１１１，１１２…パッシブ測定プローブ、１２１…遅延算出装置、１３１…パケット通信網、１３２…測定対象パス、１４１，１４２…パケット観測情報、１１…通信Ｉ／Ｆ部、１２…画面表示部、１３…操作入力部、１４…記憶部、１４Ａ…パケット遅延情報、１４Ｂ…プログラム、１５…制御部、１５Ａ…遅延情報生成手段、１５Ｂ…被再送パケット判定手段、１５Ｃ…遅延分布算出手段、２０１，２０２…端末、２１１…パッシブ測定プローブ、２２１…遅延算出装置、２３１…パケット通信網、２３２…測定対象パス、２４１，２４２…品質測定装置、２５１，２５２…試験パケット観測情報、２６１…パケット観測情報、２１…通信Ｉ／Ｆ部、２２…画面表示部、２３…操作入力部、２４…記憶部、２４Ａ…パケット遅延情報、２４Ｂ…パケット重み情報、２４Ｃ…プログラム、２５…制御部、２５Ａ…遅延情報生成手段、２５Ｂ…被再送パケット判定手段、２５Ｃ…重み算出手段、２５Ｄ…遅延分布算出手段。

Claims

パケット通信網を経由する測定対象パスを介して接続された端末間で再送制御を用いてやり取りするパケットのパケットフローについて、そのパケットフローを構成する各測定対象パケットの遅延時間を算出し、所定期間内にやり取りした前記各測定対象パケットの遅延時間に基づき前記パケットフローのパケット遅延分布を算出するパケット通信品質測定方法において、
前記測定対象パスの入口に設けた第１の観測点で測定した測定対象パケットの通過時刻と、前記測定対象パスの出口に設けた第２の観測点で測定した測定対象パケットの通過時刻との差に基づき、各測定対象パケットの遅延時間を算出するステップと、
前記各測定対象パケットのうち前記再送制御により当該測定対象パケット以降に同一パケットが再送された被再送パケットを判定するステップと、
前記各測定対象パケットのうち前記被再送パケット以外のパケットの遅延時間に基づき前記パケットフローのパケット遅延分布を算出するステップとを備えることを特徴とするパケット通信品質測定方法。
パケット通信網上の測定対象パスを介して接続された端末間で再送制御を用いてやり取りするパケットのパケットフローとともに、前記測定対象パスの入口から出口まで試験パケットを送信し、前記パケットフローのうち前記試験パケットの所定の時間近傍にやり取りされた測定対象パケットに基づき、前記試験パケットの遅延時間に対して重み付けを行うことにより、前記試験パケットで測度変換した前記パケットフローのパケット遅延分布を算出するパケット通信品質測定方法において、
前記各測定対象パケットのうち前記再送制御により当該測定対象パケット以降に同一パケットが再送された被再送パケットを判定するステップと、
前記各測定対象パケットのうち前記被再送パケット以外のパケットを対応する試験パケットごとに分類して計数し、そのパケット数を当該試験パケットの重みとするとともに、当該試験パケットの送信時刻と受信時刻との差から得られた当該試験パケットの遅延時間と当該重みとを用いて前記パケットフローのパケット遅延分布を算出するステップとを備えることを特徴とするパケット通信品質測定方法。
請求項１または２に記載のパケット通信品質測定方法において、
前記被再送パケットを判定するステップは、
前記各測定対象パケットの通過時刻に基づく時系列順と、前記各測定対象パケットの前記パケットフロー内での順序位置とを比較し、その相違に基づき前記被再送パケットを判定することを特徴とするパケット通信品質測定方法。
請求項１または２に記載のパケット通信品質測定方法において、
前記各測定対象パケットは、前記パケットフロー内における順序位置を示す識別子を有し、
前記被再送パケットを判定するステップは、
前記各測定対象パケットを当該通過時刻に基づき時系列順に並び替えるステップと、
並び替え後の各測定対象パケットのうち、当該測定対象パケットの前記識別子に基づく順序位置が逆転している逆転箇所を検出するステップと、
前記逆転箇所の直後に位置する測定対象パケットと同一の識別子を有する同一測定対象パケットを、前記逆転箇所以前の測定対象パケットから検索するステップと、
前記並び替え後の各測定対象パケットのうち、検索された前記同一測定対象パケットから前記逆転箇所の直前までのパケットを前記被再送パケットとして判定するステップとからなることを特徴とするパケット通信品質測定方法。
パケット通信網を経由する測定対象パスを介して接続された端末間で再送制御を用いてやり取りするパケットのパケットフローについて、そのパケットフローを構成する各測定対象パケットの遅延時間を算出し、所定期間内にやり取りした前記各測定対象パケットの遅延時間に基づき前記パケットフローのパケット遅延分布を算出する遅延算出装置において、
前記測定対象パスの入口に設けた第１の観測点で測定した測定対象パケットの通過時刻と、前記測定対象パスの出口に設けた第２の観測点で測定した測定対象パケットの通過時刻との差に基づき、各測定対象パケットの遅延時間を算出する遅延情報生成手段と、
前記各測定対象パケットのうち前記再送制御により当該測定対象パケット以降に同一パケットが再送された被再送パケットを判定する被再送パケット判定手段と、
前記各測定対象パケットのうち前記被再送パケット以外のパケットの遅延時間に基づき前記パケットフローのパケット遅延分布を算出する遅延分布算出手段とを備えることを特徴とする遅延算出装置。
パケット通信網上の測定対象パスを介して接続された端末間で再送制御を用いてやり取りするパケットのパケットフローとともに、前記測定対象パスの入口から出口まで試験パケットを送信し、前記パケットフローのうち前記試験パケットの所定の時間近傍にやり取りされた測定対象パケットに基づき、前記試験パケットの遅延時間に対して重み付けを行うことにより、前記試験パケットで測度変換した前記パケットフローのパケット遅延分布を算出する遅延算出装置において、
前記各測定対象パケットのうち前記再送制御により当該測定対象パケット以降に同一パケットが再送された被再送パケットを判定する被再送パケット判定手段と、
前記各測定対象パケットのうち前記被再送パケット以外のパケットを対応する試験パケットごとに分類して計数し、そのパケット数を当該試験パケットの重みとするとともに、当該試験パケットの送信時刻と受信時刻との差から得られた当該試験パケットの遅延時間と当該重みとを用いて前記パケットフローのパケット遅延分布を算出する遅延分布算出手段とを備えることを特徴とする遅延算出装置。
請求項５または６に記載の遅延算出装置において、
前記被再送パケット判定手段は、
前記各測定対象パケットの通過時刻に基づく時系列順と、前記各測定対象パケットの前記パケットフロー内での順序位置とを比較し、その相違に基づき前記被再送パケットを判定することを特徴とする遅延算出装置。
請求項５または６に記載の遅延算出装置において、
前記各測定対象パケットは、前記パケットフロー内における順序位置を示す識別子を有し、
前記被再送パケット判定手段は、
前記各測定対象パケットを当該通過時刻に基づき時系列順に並び替え、
並び替え後の各測定対象パケットのうち、当該測定対象パケットの前記識別子に基づく順序位置が逆転している逆転箇所を検出し、
前記逆転箇所の直後に位置する測定対象パケットと同一の識別子を有する同一測定対象パケットを、前記逆転箇所以前の測定対象パケットから検索し、
前記並び替え後の各測定対象パケットのうち、検索された前記同一測定対象パケットから前記逆転箇所の直前までのパケットを前記被再送パケットとして判定することを特徴とする遅延算出装置。