JP2005286900A - 通信品質分析システム、分析装置、および通信品質分析方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＩＰ電話システムにおける通信の品質を従来よりも確実に求める。
【解決手段】
ネットワーク内の複数のポイントにそれぞれ計測装置ＫＳを設置する。計測装置ＫＳに、その計測装置ＫＳが設けられたポイントを通過する通信のパケットに関するパケット情報に基づいてそのポイントにおけるその通信に関する状況を計測する通信状況計測手段１０５と、計測結果とその計測装置を識別する計測装置識別情報と計測した通信を識別する通信識別情報とを互いに対応付けて集計装置ＨＳに送信する計測結果送信手段１０６と、を設けておく。集計装置ＨＳに、通信の品質の分析を、各計測装置ＫＳから送信されてきたその通信の通信識別情報に対応する通信状況情報および計測装置識別情報に基づいて行う分析手段２０４を設けておく。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＩＰ電話の通信品質を求めるシステムなどに関する。

インターネットなどのＩＰネットワークを用いたＩＰ電話が既に実現化されている。ＩＰ電話は、従来の固定電話よりも通信コストが安いという特長があるので、これから普及が進んでいくと予想される。しかし、固定電話と異なりデータの欠損（ロス）や遅延などが生じるＩＰ網を使用するために通話品質が不安定である。したがって、ＩＰ電話を普及させていく上で、通話品質を向上させる必要がある。

通信品質を効率的に向上させるためには、データの劣化について分析を行う必要がある。しかし、ＩＰネットワークは、固定電話の通信網と異なる点が非常に多いので、固定電話の通話品質の計測方法をそのまま適用することはできない。

そこで、特許文献１に記載されるような方法が提案されている。係る方法によると、互いに異なるネットワークに属するユーザ端末同士で行われるパケット通信の品質を測定する。この際に、それぞれのネットワークのＮＡＴルータなどのヘッダ変換装置からアドレス変換テーブルを取得し、これに基づいて同一パケット同士を同定する。
特開２００１−２７４７９３号公報

しかし、インターネットなどの大規模のＩＰネットワークでは多くの個所でアドレス変換が行われているので、特許文献１に記載される方法では、パケット通信の品質を上手く測定することができない場合がある。また、ヘッダ変換装置からアドレス変換テーブルを取得することができない場合は、パケット通信の品質を測定することができない。つまり、係る方法は、通信経路が特定されている場合でなければ適用することが難しい。

本発明は、このような問題点に鑑み、ＩＰ電話システムにおける通信の品質を、通信経路を意識することなく、従来よりも確実に求めることができるようにすることを目的とする。

本発明に係る通信品質分析システムは、ＩＰ電話システムにおけるの通信の品質を分析する通信品質分析システムであって、ネットワーク内の複数のポイントにそれぞれ設けられた計測装置と、前記各計測装置による計測結果に基づいて前記通信の品質の分析を行う分析装置と、によって構成され、前記計測装置には、当該計測装置が設けられたポイントを通過する前記通信のパケットに関するパケット情報に基づいて当該ポイントにおける当該通信に関する状況を計測する通信状況計測手段と、前記通信の前記状況を示す通信状況情報と当該計測装置を識別する計測装置識別情報と当該通信を識別する通信識別情報とを互いに対応付けて前記分析装置に送信する計測結果送信手段と、が備えられ、前記分析装置には、前記通信の品質の分析を、前記各計測装置から送信されてきた当該通信の前記通信識別情報に対応する前記通信状況情報および前記計測装置識別情報に基づいて行う分析手段、が備えられている。

好ましくは、前記通信状況計測手段は、前記通信の前記状況として、当該計測装置が設けられたポイントを通過する当該通信のパケットの個数およびシーケンス番号に基づいて当該通信のパケットのロス率を計測する。または、前記通信の経路を判別し、その経路上にある任意の２つのポイント間の当該通信の品質の変化を分析する。

本発明によると、ＩＰ電話システムにおける通信の品質を、通信経路を意識することなく、従来よりも確実に求めることができる。

図１はＩＰ電話システム１００の全体的な構成の例を示す図、図２は本発明に係る通信品質分析システム１の全体的な構成の例を示す図、図３は計測装置ＫＳおよび集計装置ＨＳの機能的構成の例を示す図である。

ＩＰ電話システム１００は、図１に示すように、ＷＡＮ（Wide Area Network）２およびＬＡＮ（Local Area Network）３などによって構成される。以下、ＩＰ電話システム１００では、ＶｏＩＰ（Voice over IP）が用いられているものとして説明する。

ＷＡＮ２は、複数のネットワーク同士がルータＲＴなどによって相互に接続されて構成される、インターネットなどのＩＰネットワークである。以下、ネットワーク同士が接続されるポイントを「接続地点」と記載する。

ＬＡＮ３は、ゲートウェイＧＷおよび１台または複数台の電話機ＴＬなどによって構成される。ゲートウェイＧＷとして、ダイアルアップルータ、プロキシサーバ、またはファイアウォールなどが用いられる。ＬＡＮ３は、ゲートウェイＧＷによってＷＡＮ２に接続し、他のＬＡＮ３と通信を行うことができる。電話機ＴＬには、それぞれ、固有の電話番号が与えられている。

このような構成により、一方のＬＡＮ３に設けられている電話機ＴＬと他方のＬＡＮ３に設けられている電話機ＴＬとの間で、通信を行うことができる。以下、このように２つの電話機ＴＬの間で行われる通信を「通話」と記載する。

本発明に係る通信品質分析システム１は、図２に示すように、集計装置ＨＳおよび複数の計測装置ＫＳによって構成される。計測装置ＫＳは、ＷＡＮ２の中の複数のポイントに設けられている。本実施形態では、複数の接続地点などに設けられている。以下、計測装置ＫＳが設けられた地点を「計測地点Ｐ」と記載する。また、各計測地点Ｐを、「計測地点Ｐ１」、「計測地点Ｐ２」、…、と区別して記載し、計測地点Ｐ１、Ｐ２、…に設けられた計測装置ＫＳをそれぞれ「計測装置ＫＳ１」、「計測装置ＫＳ２」、…と記載することがある。

計測装置ＫＳは、図３に示すパケット取得部１０１、パケット識別部１０２、シグナルデータ抽出部１０３、応答時間演算部１０４、ストリーム品質算出部１０５、分析結果送信部１０６、および品質データベース１０７などの機能を実現するためのハードウェア、ソフトウェア、またはファームウェアによって構成される。

このような構成により、計測装置ＫＳは、その計測装置ＫＳが設けられた計測地点Ｐを経由する通話に関するデータを計測する処理を行う。

集計装置ＨＳは、図３に示す結果受信部２０１、通話判別部２０２、経路解析部２０３、区間品質算出部２０４、品質データ表示部２０５、および集計データベース２０６などの機能を実現するためのハードウェア、ソフトウェア、またはファームウェアによって構成される。

このような構成により、集計装置ＨＳは、各計測装置ＫＳによって得られたデータを集計し、通話の品質に関する分析を行う。

以下、ＳＩＰ（Session Initiation Protocol:RFC3261）を用いた場合を例に、電話機ＴＬ、ゲートウェイＧＷ、および集計装置ＨＳおよび計測装置ＫＳの各部の処理内容などについて詳細に説明する。

〔通話のためのデータのやり取り〕
図４は通話のデータの流れを説明するフローチャート、図５はＩＮＶＩＴＥのリクエストメッセージ７１の例を示す図、図６はリクエストメッセージ７１に対するレスポンスメッセージ７２の例を示す図、図７はＢＹＥリクエストに対するレスポンスメッセージ７５の例を示す図である。

通話の品質を求めるための処理を説明する前に、通話のためのデータがどのようにやり取りされているのかを、図４などを参照して説明しておく。

例えば、あるユーザが電話機ＴＬ１ａ（図１参照）の受話器を挙げ、電話機ＴＬ２ａの電話番号をダイアルしたとする。すると、電話機ＴＬ１ａは、ＩＮＶＩＴＥリクエストメッセージ（以下、「リクエストメッセージ７１」と記載する。）を電話機ＴＬ２ａに向けて発信する（図４の＃１０１）。このリクエストメッセージ７１には、図５に示すように、電話機ＴＬ１ａ、ＴＬ２ａのそれぞれの電話番号、ＩＰアドレス、ポート番号、およびコールＩＤ（Call ID）などが記載されたテキストデータである。なお、ここでのＩＰアドレスは、ゲートウェイＧＷ１のグローバルアドレスである。コールＩＤは、今回の通話を識別するための識別情報である。

リクエストメッセージ７１は、ＷＡＮ２内のいずれか１つまたは複数の計測地点Ｐを経由して、電話機ＴＬ２ａに到達する。ここでは、２つの計測地点Ｐ１、Ｐ３を経由したとする。

電話機ＴＬ２ａは、リクエストメッセージ７１を受信すると、呼出音を鳴らす。受話器が上げられると、電話機ＴＬ２ａは、図６に示すような、リクエストメッセージ７１に対する応答メッセージであるＩＮＶＩＴＥ ＯＫレスポンスメッセージ（以下、「レスポンスメッセージ７２」と記載する。）を電話機ＴＬ１ａに向けて発信する（＃１０２）。レスポンスメッセージ７２は、リクエストメッセージ７１の通った経路を逆方向に辿って（つまり、計測地点Ｐ３、Ｐ１の順に経由して）電話機ＴＬ１ａに運ばれる。レスポンスメッセージ７２に含まれるコールＩＤは、リクエストメッセージ７１に含まれるコールＩＤと同じ値である。

電話機ＴＬ１ａは、レスポンスメッセージ７２を受信すると、ＡＣＫリクエストメッセージ（以下、「リクエストメッセージ７３」と記載する。）を電話機ＴＬ２ａに向けて発信する（＃１０３）。そして、電話機ＴＬ２ａがリクエストメッセージ７３を受信すると、電話機ＴＬ１ａ、ＴＬ２ａ間での通話が開始される。

通話が行われている間、電話機ＴＬ１ａ、ＴＬ２ａは、それぞれ、話者の音声を電話機ＴＬ２ａ、ＴＬ１ａにストリーミング送信する（＃１０４）。つまり、音声をリアルタイムでＲＴＰ（Real-time Transport Protocol:RFC1889）パケット７０に変換して相手側に送信する。

いずれか一方の電話機ＴＬの受話器が置かれると、ＢＹＥリクエストメッセージ（以下、「リクエストメッセージ７４」と記載する。）が他方の電話機ＴＬに発信される（＃１０５）。そして、図７に示すような、リクエストメッセージ７４に対するレスポンスメッセージ７５が返信されて来ると（＃１０６）、通話が終了する。リクエストメッセージ７４およびレスポンスメッセージ７５には、リクエストメッセージ７１と同じコールＩＤが含まれている。なお、メッセージ７３〜７５も、リクエストメッセージ７１と同じ経路を順方向または逆方向に辿って相手側に届けられる。

〔計測地点Ｐごとの通話の品質の計測〕
図８は計測装置ＫＳによる計測の処理の流れの例を説明するフローチャート、図９は品質データベース１０７の例を示す図、図１０はＲＴＰパケットの構成を示す図、図１１は他の計測装置ＫＳの品質データベース１０７の例を示す図である。

次に、計測地点Ｐでの各通話の品質を計測するときの計測装置ＫＳの処理内容を、図８のフローチャートおよび図３などを参照して説明する。ここでは、計測装置ＫＳ１が計測地点Ｐ１での通話の品質を計測する場合を例に説明する。

図３において、計測装置ＫＳ１のパケット取得部１０１は、計測地点Ｐ１を通過するＲＴＰパケット７０、リクエストメッセージ７１、レスポンスメッセージ７２、およびレスポンスメッセージ７５を取得（受信、キャプチャ）する。

品質データベース１０７は、図９に示すように、ＩＰ電話システム１００内で行われている通話のうちの計測地点Ｐ１を経由して行われる通話に関する情報（レコード）を記憶する。１つの通話に対して１つのレコードが与えられる。以下、このレコードを「ポイント通話情報８０」と記載する。図９では、紙面の都合上、ポイント通話情報８０を３段に分けて記載している。ポイント通話情報８０は、図８に示すような手順で生成され、更新され、または削除される。

パケット取得部１０１がストリームパケット（ＲＴＰパケット７０）またはシグナルパケット（リクエストメッセージ７１、レスポンスメッセージ７２、またはレスポンスメッセージ７５）のいずれかを取得（受信）すると（図８の＃２０１）、パケット識別部１０２は、その種類を識別し、そのデータをそのフォーマットに応じてデコードする（＃２０３または＃２０９）。そして、ステップ＃２０５、＃２０６、＃２０８、または＃２０９〜＃２１０のうちのいずれかの処理を行う。

リクエストメッセージ７１が取得された場合は（＃２０２でＮｏかつ＃２０４で「Ａ」）、シグナルデータ抽出部１０３は、新規の通話が開始されようとしていると判別し、品質データベース１０７にその通話のレコード（ポイント通話情報８０）を新たに生成する（＃２０５）。

このとき、品質データベース１０７が各通話を便宜的に識別するための識別情報を発行し、これを「ＩＤ」に格納する。さらに、リクエストメッセージ７１の内容に基づいて、次のように一部のフィールドに値を格納する。例えば、図５に示すようなリクエストメッセージ７１が取得された場合は、「発呼側電話番号」、「着呼側電話番号」、および「Ｃａｌｌ−ＩＤ」に、それぞれ、点線枠１〜３に示す値を格納する。「発呼側アドレス・ポート番号」には、点線枠４、５に示される各値を「：（コロン）」で結合したもの格納する。また、「上り通過数」、「上りロス数」、「下り通過数」、および「下りロス数」の各値を「０」にしておく。「発呼検知時刻」に、そのリクエストメッセージ７１が取得された時刻を格納する。

レスポンスメッセージ７２が取得された場合は（＃２０２でＮｏかつ＃２０４で「Ｂ」）、シグナルデータ抽出部１０３は、品質データベース１０７に記憶されているポイント通話情報８０の中から、そのレスポンスメッセージ７２に含まれるＣａｌｌ−ＩＤ（図６の点線枠１）と同じ値のＣａｌｌ−ＩＤを有するものを探し出す。そして、そのポイント通話情報８０の「着呼側アドレス・ポート番号」に、そのレスポンスメッセージ７２に含まれるＩＰアドレス（図６の点線枠２）およびポート番号（図６の点線枠３）の各値を「：（コロン）」で結合したもの格納し、「着呼検知時刻」にそのレスポンスメッセージ７２が取得された時刻を格納する（＃２０６）。

また、応答時間演算部１０４は、そのポイント通話情報８０の「着呼検知時刻」と「発呼検知時刻」との時差を算出し、これを「応答時間」に格納する（＃２０７）。

ＲＴＰパケット７０が取得された場合は（＃２０２でＹｅｓ）、ストリーム品質算出部１０５は、品質データベース１０７に記憶されているポイント通話情報８０の中から、ＲＴＰパケット７０の送信先アドレス・ポート番号と一致する「発呼側アドレス・ポート番号」または「着呼側アドレス・ポート番号」を探し出す。

そのＲＴＰパケット７０が発呼側から着呼側へ送信されたもの（以下、「上り」と記載する。）である場合は、そのＲＴＰパケット７０のＲＴＰヘッダ（図１０参照）からシーケンス番号（sequence number）を読み取ってそのポイント通話情報８０の「上りシーケンス番号」に格納するとともに、「上り通過数」の値に「１」を加算する（＃２１０）。また、その通話の上りの最初のＲＴＰパケット７０である場合は、そのシーケンス番号を「上り初期シーケンス番号」に格納する。同様に、そのＲＴＰパケット７０が着呼側から発呼側へ送信されたもの（以下、「下り」と記載する。）である場合は、「下りシーケンス番号」にＲＴＰヘッダのシーケンス番号を格納するとともに、「下り通過数」の値に「１」を加算する（＃２１０）。その通話の下りの最初のＲＴＰパケット７０である場合は、そのシーケンス番号を「下り初期シーケンス番号」に格納する。

そして、次の（１）式〜（４）式に基づいて「上りロス数」、「上りロス率」、「下りロス数」、および「下りロス率」を算出し（＃２１１）、そのポイント通話情報８０の書くフィールドに格納する（＃２１４）。
上りロス数＝上りシーケンス番号−上り初期シーケンス番号−上り通過数 … （１）
上りロス率（％）＝（上りロス数／上りシーケンス番号）×１００ … （２）
下りロス数＝下りシーケンス番号−下り初期シーケンス番号−下り通過数 … （３）
下りロス率（％）＝（下りロス数／下りシーケンス番号）×１００ … （４）
「上りロス数」および「下りロス数」は、それぞれ、発呼側および着呼側から送信された全てのＲＴＰパケット７０のうちの計測地点Ｐ１を通過しなかった数（損失数）を意味している。

さらに、そのＲＴＰパケット７０のシーケンス番号が所定の値以下（例えば、５以下）である場合は（＃２１２でＹｅｓ）、そのＲＴＰパケット７０から音声情報（テレビ電話の場合は、音声情報または映像情報。以下、単に「音声情報」と記載する。）を抽出し（＃２１３）、これをシーケンス番号と対応付けて「音声データ」に格納する（＃２１４）。すでに音声情報が格納されている場合は、そのフィールドに追加して格納する。

以上のようにして、ポイント通話情報８０が生成され更新される。

パケット取得部１０１によって取得されたデータがレスポンスメッセージ７５である場合は（＃２０２でＮｏかつ＃２０４で「Ｃ」）、そのレスポンスメッセージ７５に含まれるＣａｌｌ−ＩＤと同じ値のＣａｌｌ−ＩＤを有するポイント通話情報８０を探し出し、後に説明するようにこれを集計装置ＨＳに送信した後に削除する（＃２０８）。

分析結果送信部１０６は、所定のタイミングで（例えば、５秒おきに）、品質データベース１０７に記憶されているすべてのポイント通話情報８０を、計測装置ＫＳ１を識別する装置識別情報と対応付けて集計装置ＨＳに送信する。また、レスポンスメッセージ７５がパケット取得部１０１によって受信された場合は、これに対応するポイント通話情報８０を集計装置ＨＳに送信する。

他の計測地点Ｐに設置されている計測装置ＫＳも、計測装置ＫＳ１と同様の処理を行う。これにより、例えば、計測装置ＫＳ３は、図１１に示すようなポイント通話情報８０を取得し、集計装置ＨＳに送信する。

〔各計測地点Ｐの計測結果の集計および分析〕
図１２は集計装置ＨＳによる集計および分析の処理の流れの例を説明するフローチャート、図１３は集計データベース２０６の例を示す図、図１４はネットワーク機器の特性を示す図、図１５は区間ごとの品質の変化の算出結果の例を示す図である。

次に、各計測地点Ｐに設置されている計測装置ＫＳでの計測の結果（ポイント通話情報８０）を集計して各通話の品質に関する分析を行う際の、集計装置ＨＳの処理内容について説明する。

図３の結果受信部２０１は、各計測装置ＫＳから計測結果を示すポイント通話情報８０を次々に受信する。これらの中には、同じ１つの通話についてのポイント通話情報８０が複数含まれている。例えば、図４で説明した通話については、２つの計測装置ＫＳ１、ＫＳ３から所定時間ごとにポイント通話情報８０が送信されてくる。

通話判別部２０２は、送信されてきたポイント通話情報８０がいずれの通話に関するものであるのかを判別する。そして、図１２に示すような手順で同じ通話のポイント通話情報８０同士を１つのグループに纏め、図１３に示すように送信元の計測装置ＫＳの装置識別情報と対応付けて集計データベース２０６に記憶させる。以下、装置識別情報と対応付けられて集計データベース２０６に格納されているポイント通話情報８０を「ポイント通話情報８１」と記載する。なお、図１３では、紙面の都合上、ポイント通話情報８１を３段に分けて記載し、ポイント通話情報８０の一部のフィールドの記載を省略している。

図１２において、結果受信部２０１がポイント通話情報８０を受信すると、通話判別部２０２は、集計データベース２０６に既に記憶されているポイント通話情報８１の中から、そのポイント通話情報８０に示されるＣａｌｌ−ＩＤと同じ値のＣａｌｌ−ＩＤを有するものを検索する（＃３０１）。つまり、そのポイント通話情報８０と同じ通話に係るポイント通話情報８１を検索する。

Ｃａｌｌ−ＩＤは１つの通話に対してユニークに与えられるので、そのようなポイント通話情報８１が１つも記憶されていなければ（＃３０１でＮｏ）、新たな通話が開始されたと考えられる。しかし、経路によっては、途中でＣａｌｌ−ＩＤの値が変わることがある。これは、経由するネットワーク機器によっては、Ｃａｌｌ−ＩＤが書き換えられてしまうからである。

一般に、パケットのＣａｌｌ−ＩＤ、ＩＰアドレス、およびポート番号などの識別子は、経由するネットワーク機器によって、図１４に示すように書きえられることがある。ただし、図１４において「○」は、そのネットワーク機器によって書換えが行われないのでそのネットワーク機器の前後の計測地点Ｐにおいて同一のセッションの識別子が互いに一致することを意味する。反対に、「×」は、そのネットワーク機器によって書換えが行われるので、そのネットワーク機器の前後の計測地点Ｐにおいて同一のセッションの識別子が一致しないことを意味する。

そこで、一致するＣａｌｌ−ＩＤがなければ（＃３０１でＮｏ）、他の情報に基づいてポイント通話情報８１を検索する（＃３０２）。例えば、そのポイント通話情報８０と同じ通話のポイント通話情報８１を、発呼側アドレス・ポート番号および着呼側アドレス・ポート番号を検索キーにして検索する。

しかし、図１４で説明したように、発呼側アドレス・ポート番号および着呼側アドレス・ポート番号も、経路によっては途中で変わることがある。そこで、一致するポイント通話情報８１が見つからなかった場合は、音声データを検索キーにして検索する。音声データも、一部のＲＴＰパケット７０が経路の途中でロス（欠損）してしまう可能性があるので、同じ通話のポイント通話情報８０およびポイント通話情報８１同士であっても、完全に一致しないことがある。そこで、音声データを検索キーにする場合は、ポイント通話情報８０の音声データの一部分（例えば、いずれかのシーケンス番号に対応する音声データ）と一致する音声データを有するポイント通話情報８１を検索するようにしてもよい。

受信したポイント通話情報８０と同じ通話に係るポイント通話情報８１が見つからなかった場合は（＃３０１でＮｏかつ＃３０２でＮｏ）、新たな通話が開始されたと判別し、その通話を識別するための通話ＩＤを発行し、そのポイント通話情報８０をその通話ＩＤおよびその送信元の計測装置ＫＳの装置識別情報と対応付けて新たなレコード（ポイント通話情報８１）として集計データベース２０６に格納する。

受信したポイント通話情報８０と同じ通話に係るポイント通話情報８１が見つかった場合は（＃３０１でＹｅｓまたは＃３０２でＹｅｓ）、集計データベース２０６のポイント通話情報８１の中から、そのポイント通話情報８０の送信元の装置識別情報と同じ装置識別情報を有するポイント通話情報８１を検索する（＃３０４）。

そのようなポイント通話情報８１が見つからなかった場合は（＃３０４でＮｏ）、そのポイント通話情報８０をその通話の通話ＩＤおよびその送信元の計測装置ＫＳの装置識別情報と対応付けて新たなレコード（ポイント通話情報８１）として集計データベース２０６に格納する（＃３０５）。見つかった場合は（＃３０４でＹｅｓ）、そのポイント通話情報８０の各フィールドの値を、そのポイント通話情報８１の同じフィールドに上書きする（＃３０６）。つまり、そのポイント通話情報８１の各値をそのポイント通話情報８０の各値に更新する。

以上のようにして、各通話のポイント通話情報８１が図１３に示すように集計データベース２０６に追加されまたは更新される。

図３に戻って、経路解析部２０３は、通話のデータがどのような経路を通るのかを、応答時間の値に基づいて解析する。前に説明したように、応答時間は、計測地点におけるポイント通話情報８０の発呼検知時刻（図４のＩＮＶＩＴＥリクエストの通過時刻）と着呼検知時刻（ＩＮＶＩＴＥ ＯＫレスポンスの通過時刻）との時差である（図４参照）。したがって、応答時間が長いほど計測地点が発呼側に近く、短いほど着呼側に近い、という特徴がある。

そこで、経路解析部２０３は、このような特徴に基づいて、グループ化された（同じ通話ＩＤに対応付けられた）各ポイント通話情報８１の装置識別情報に示される計測装置ＫＳを応答時間順に並べ替えることによって、経路を解析する。例えば、通話ＩＤが「３」である通話の場合は、「「２２２２−１１１０」の電話番号を有する電話機ＴＬ（発呼側）、計測装置ＫＳ２、計測装置ＫＳ３、計測装置ＫＳ４、「０５−４５６−７８９０」の電話番号を有する電話機ＴＬ（着呼側）」という経路が求められる。

区間品質算出部２０４は、通話の経路の各区間の品質を算出する。本実施形態では、図１５に示すように、隣り合う電話機ＴＬまたは計測装置ＫＳ同士の区間の上りロス率および下りロス率を算出する。この上りロス率は、その区間の両端それぞれのポイント通話情報８１に示される上りロス率の差である。

例えば、通話ＩＤが「１」である通話のデータは、図４で説明したように、「電話機ＴＬ１ａ、計測装置ＫＳ１、計測装置ＫＳ３、電話機ＴＬ２ａ」という経路を通る。また、計測装置ＫＳ１、ＫＳ３で計測された上りロス率は、図１３に示すように、それぞれ「１．４５％」、「２．０１％」である。よって、「計測装置ＫＳ１−計測装置ＫＳ３」の区間の上りロス率は、「０．５６％」となる。「電話機ＴＬ１ａ−計測装置ＫＳ１」の区間の上りロス率は、電話機ＴＬ１ａがデータ送信の起点であるので、「１．４５％」となる。「計測装置ＫＳ３−電話機ＴＬ２ａ」の区間の上りロス率は、ここでは求められない。この区間のロス率を求めるには、電話機ＴＬ２ａにも計測装置ＫＳを設ければよい。下りロス率も同様にして求められる。また、隣同士でない任意の区間についても、同様の方法で、品質（ロス率）を求めることができる。

品質データ表示部２０５は、区間品質算出部２０４によって算出された品質を、集計装置ＨＳに接続されているディスプレイに表示する。

図１６はある通話についての品質の分析を行う際の計測装置ＫＳおよび集計装置ＨＳの処理の流れの例を説明するフローチャートである。

次に、ある１つの通話に着目し、各装置がその通話の品質をどのようにして計測し集計するのかを、フローチャートを参照して説明する。ここでは、図４のように電話機ＴＬ１ａと電話機ＴＬ２ａとの間で通話が行われる場合を例に、その通話のデータの経路上にある各計測地点Ｐの計測装置ＫＳ１、ＫＳ３および集計装置ＨＳがどのような手順で処理を行うかを説明する。

計測装置ＫＳ１、ＫＳ３は、電話機ＴＬ１ａから電話機ＴＬ２ａへのＩＮＶＩＴＥリクエスト（リクエストメッセージ７１）をキャプチャし（図１６の＃１１）、電話機ＴＬ２ａから電話機ＴＬ１ａへのＯＫレスポンス（レスポンスメッセージ７２）をキャプチャすると（＃１２）、応答時間（図９、図１１）を算出するとともに、両電話機間の通話の品質の計測を開始する。

その通話の開始後、ＲＴＰパケットが計測地点Ｐ１、Ｐ３を次々にキャプチャし、その通話の上りおよび下りのそれぞれの通過数、シーケンス番号、ロス数、およびロス率を更新することによって、計測を続ける（＃１３）。このとき、他の通話のＲＴＰもキャプチャされるが、ＳＩＰのＣａｌｌ−ＩＤによって区別することができる。そして、所定の時間（例えば、５秒）が経過するごとに（＃１４でＹｅｓ）、その時点のその通話のポイント通話情報８０を集計装置ＨＳに送信する（＃１５）。

集計装置ＨＳは、電話機ＴＬ１ａ、ＴＬ２ａ間の通話に係るポイント通話情報８０を計測装置ＫＳ１、ＫＳ３のうちのいずれか一方から初めて受信すると（＃２１、＃２２でＹｅｓ）、新たに通話ＩＤ（図１３参照）を発行し、受信したポイント通話情報８０をその送信元の装置識別情報およびその通話ＩＤと対応付けて、新たなレコード（ポイント通話情報８１）として集計データベース２０６に格納する（＃２３）。その後、残りの計測装置ＫＳ（つまり、計測装置ＫＳ１、ＫＳ３のうちのもう一方）から初めてその通話のポイント通話情報８０を受信すると（＃２１、＃２２でＮｏ、＃２４でＹｅｓ）、ポイント通話情報８０をその送信元の装置識別情報およびステップ＃２３で発行済のその通話の通話ＩＤと対応付けて、新たなポイント通話情報８１として集計データベース２０６に格納する（＃２５）。

その通話の経路上にあるすべての計測装置ＫＳ１、ＫＳ３からポイント通話情報８０が１回送信されてきた後は、ポイント通話情報８０を受信するごとに、それに対応する、既に集計データベース２０６に記憶されているポイント通話情報８１を更新する（＃２６）。また、その通話の各ポイント通話情報８１の応答時間に基づいて、その通話のデータがどのような順番で計測地点Ｐを通過するのかを判別する（＃２７）。なお、経路の解析は、一度だけ行えばよい。

集計装置ＨＳは、電話機ＴＬ１ａ、ＴＬ２ａ間の通話のポイント通話情報８０だけでなく、他の通話のポイント通話情報８０も次々に受信する。前に説明したように、これらのポイント通話情報８０がいずれの通話に係るものであるのかは、Ｃａｌｌ−ＩＤによって識別することができる。ただし、Ｃａｌｌ−ＩＤでは識別することができない場合は、発呼側アドレス・ポート番号と着呼側アドレス・ポート番号とをキーにして、または音声データをキーにして識別する。

電話機ＴＬ１ａ、ＴＬ２ａ間の通話が続いている間は、計測装置ＫＳ１、ＫＳ３はステップ＃１１〜＃１５の処理を繰り返し（＃１６でＮｏ）、集計装置ＨＳはステップ＃２１〜＃２６の処理を繰り返す（＃２８でＮｏ）。そして、計測装置ＫＳ１、ＫＳ３は、その通話のレスポンスメッセージ７５（ＢＹＥ ＯＫ）をキャプチャすると（＃１６）、その通話の最終のポイント通話情報８０を集計装置ＨＳに送信し（＃１７）、そのポイント通話情報８０を品質データベース１０７から削除する（＃１８）。すると、集計装置ＨＳは、計測装置ＫＳ１、ＫＳ３からの最終のポイント通話情報８０に基づいてポイント通話情報８１を更新し（＃２９）、その結果をディスプレイに表示するなどして出力する（＃３０）。

本実施形態によると、ＮＡＴ（Network Address Translation）装置やＳＩＰプロキシなどのネットワーク機器の有無に関わらず、ＩＰ電話システムにおける通話の品質を求めることができる。また、通話のためのデータがどのような経路を通り、品質の劣化がどの区間で起きているのかを知ることができる。

本実施形態では、通話の品質を知得するために、パケットのロス率（損失率）を計測したが、ジッタや遅延時間などを計測するようにしてもよい。ジッタや遅延時間なども、ロス率の計測と同様に、公知の方法を用いて求めることができる。

本実施形態ではＩＰ電話システムのためのプロトコルとしてＳＩＰおよびＲＴＰを用いた場合を例に説明したが、本発明は、Ｈ．３２３の規定に準拠したＩＰ電話システムやＭＧＣＰ（Media Gateway Control Protocol）を用いたＩＰ電話システムなどにも適用することができる。

計測装置ＫＳの機能を集計装置ＨＳに設けてもよい。例えば、計測装置ＫＳをＰＣＩ（Peripheral Component Interconnect）などの規格の拡張カードによって構成し、これを集計装置ＨＳに増設するようにしてもよい。また、このような拡張カードを複数枚増設することによって、１台の集計装置ＨＳでＩＰ電話システム１００内の全部または一部の計測地点Ｐの品質を計測し集計することができる。

ＷＡＮ２だけでなくＬＡＮ３にも計測装置ＫＳを設け、通信の品質の計測を行うようにしてもよい。

本実施形態では、ロス率および応答時間（図９、図１１参照）の算出を各計測装置ＫＳが行ったが、集計装置ＨＳが行うようにしてもよい。この場合は、図３のパケット識別部１０２、応答時間演算部１０４、およびストリーム品質算出部１０５の機能を集計装置ＨＳに設けておく。計測装置ＫＳは、計測地点Ｐを通過するＲＴＰパケット７０、リクエストメッセージ７１、レスポンスメッセージ７２、レスポンスメッセージ７５より必要な情報を取得して集計装置ＨＳに送信するだけでよい。

図１７は一般電話が接続されたＩＰ電話システム１００の例を示す図である。本実施形態では、ＩＰ電話機である電話機ＴＬ同士の通話の品質を分析したが、図１７に示すように、公衆網と接続された一般の電話機ＫＬと電話機ＴＬと間の通話の品質を分析することもできる。この場合は、電話機ＴＬと中継局との間の通話の品質を分析することができる。または、電話機ＫＬ同士の通話（公専公接続、中継型ＩＰ電話サービス）の品質を分析することもできる。

集計装置ＨＳは、ポイント通話情報８０が送信されてくるごとに、これを現在の時刻および送信元の計測装置ＫＳと対応付けてログファイルに記録するようにしてもよい。

応答時間（図４、図９など参照）を、他の方法により求めてもよい。例えば、シグナルパケットがＴＣＰである場合は、ＳＹＮパケットをキャプチャした時刻とそれに対するＳＹＮ／ＡＣＫパケットをキャプチャした時刻との時差を算出することによって求めてもよい。または、電話を掛けた側（発呼側）からのＲＴＣＰ（RTP Control Protocol）パケットのＳｅｎｄｅｒ Ｒｅｐｏｒｔと電話が掛かってきた側（着呼側）からのＲＴＣＰパケットのＲｅｃｅｉｖｅｒ Ｒｅｐｏｒｔとの時間差を算出することによって求めてもよい。

シグナルパケットのセッションの開始および終了のキャプチャ時刻と最初および最後のストリームパケットの到着時刻とを記録し、これらの時刻に所定の時間以上のずれがある場合に、異常を通知するようにしてもよい。例えば、図４において、ある計測地点Ｐでのリクエストメッセージ７３の到着時刻と通話開始後の最初のＲＴＰパケット７０の到着時刻とに所定の時間以上のずれがあったら、異常を通知する。または、最後のＲＴＰパケット７０の到着時刻とレスポンスメッセージ７５の到着時刻と所定の時間以上のずれがあったら、異常を通知する。

計測装置ＫＳは、ストリームパケット（ＲＴＰパケット７０）のＩＰアドレスおよびポート番号に対するＩＣＭＰ（Internet Control Message Protocol）パケットを受信したときに、そのＩＣＭＰパケットと受信時間とを記録しまたは通知するようにしてもよい。

その他、ＩＰ電話システム１００、通信品質分析システム１、ＷＡＮ２、ＬＡＮ３、計測装置ＫＳ、集計装置ＨＳの全体または各部の構成、処理内容、処理順序などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。

以上説明した実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）ＩＰ電話システムにおけるの通信の品質を分析する通信品質分析システムであって、
ネットワーク内の複数のポイントにそれぞれ設けられた計測装置と、前記各計測装置による計測結果に基づいて前記通信の品質の分析を行う分析装置と、によって構成され、
前記計測装置には、
当該計測装置が設けられたポイントを通過する前記通信のパケットに関するパケット情報に基づいて当該ポイントにおける当該通信に関する状況を計測する通信状況計測手段と、
前記通信の前記状況を示す通信状況情報と当該計測装置を識別する計測装置識別情報と当該通信を識別する通信識別情報とを互いに対応付けて前記分析装置に送信する計測結果送信手段と、が備えられ、
前記分析装置には、
前記通信の品質の分析を、前記各計測装置から送信されてきた当該通信の前記通信識別情報に対応する前記通信状況情報および前記計測装置識別情報に基づいて行う分析手段、が備えられている、
ことを特徴とする通信品質分析システム。
（付記２）前記通信状況計測手段は、前記通信の前記状況として、当該計測装置が設けられたポイントを通過する当該通信のパケットの個数およびシーケンス番号に基づいて当該通信のパケットのロス率を計測する、
付記１記載の通信品質分析システム。
（付記３）前記計測装置には、
前記通信の開始を要求するリクエストメッセージが当該計測装置が設けられたポイントを通過した時刻と当該リクエストメッセージに対するレスポンスメッセージが当該ポイントを通過した時刻との時差を算出する時差算出手段と、
前記通信に係る前記時差を示す時差情報と当該計測装置の前記計測装置識別情報と当該通信の前記通信識別情報とを互いに対応付けて前記分析装置に送信する時差情報送信手段と、が備えられ、
前記分析装置には、
前記通信の経路の判別を、前記各計測装置から送信されてきた当該通信の前記通信識別情報に対応する前記各計測装置識別情報に示される前記計測装置が設けられたポイントを当該各計測装置識別情報に対応する前記時差情報に示される前記時差の順に並べることによって行う、経路判別手段、が備えられている、
付記１または付記２記載の通信品質分析システム。
（付記４）前記分析手段は、２つのポイントの区間で生じた、前記通信の品質の変化を、前記通信の前記通信識別情報に対応する前記通信状況情報のうちの当該２つのポイントに設けられた前記計測装置のそれぞれの前記計測装置識別情報に対応する通信状況情報に基づいて分析する、
付記１ないし付記３のいずれかに記載の通信品質分析システム。
（付記５）前記計測結果送信手段は、前記通信の前記通信識別情報として、当該通信の呼を識別する識別子、当該通信の発呼側および着呼側のそれぞれのアドレス番号およびポート番号、または当該通信のパケットに含まれる一部の音声または映像のデータ、のうちの少なくとも１つを用いる、
付記１ないし付記４のいずれかに記載の通信品質分析システム。
（付記６）ＩＰ電話システムにおけるの通信の品質を分析する通信品質分析システムであって、
ネットワーク内の所定のポイントごとに、当該所定のポイントにおける当該通信に関する状況を、当該所定のポイントを通過する当該通信のパケットに関するパケット情報に基づいて計測する、通信状況計測手段と、
前記通信の品質の分析を、前記通信状況計測手段によって計測された、前記所定のポイントごとの当該通信の前記状況に基づいて行う分析手段と、
を有することを特徴とする通信品質分析システム。
（付記７）前記通信状況計測手段は、前記通信の前記状況として、前記各所定のポイントを通過する当該通信のパケットの個数およびシーケンス番号に基づいて当該通信のパケットのロス率を計測する、
付記６記載の通信品質分析システム。
（付記８）ＩＰ電話システムにおけるの通信の品質を分析する分析装置であって、
ネットワーク内の所定のポイントごとに計測された、当該所定のポイントにおける当該通信に関する状況を示す通信状況情報を取得する計測結果取得手段と、
前記通信の品質の分析を、取得された、前記所定のポイントごとの当該通信の前記通信状況情報に基づいて行う分析手段と、
を有することを特徴とする分析装置。
（付記９）ＩＰ電話システムにおけるの通信の品質を分析する通信品質分析システムに用いられる計測装置であって、
当該計測装置が設けられたポイントを通過する前記通信のパケットに関するパケット情報に基づいて当該ポイントにおける当該通信に関する状況を計測する通信状況計測手段と、
前記通信の前記状況を示す通信状況情報と当該計測装置を識別する計測装置識別情報と当該通信を識別する通信識別情報とを互いに対応付けて前記分析装置に送信する計測結果送信手段と、
を有することを特徴とする計測装置。
（付記１０）ＩＰ電話システムにおけるの通信の品質を分析する通信品質分析方法であって、
ネットワーク内の複数のポイントにそれぞれ計測装置を予め設けておき、
前記計測装置に、
当該計測装置が設けられたポイントを通過する前記通信のパケットに関するパケット情報に基づいて当該ポイントにおける当該通信に関する状況を計測する処理と、
前記通信の前記状況を示す通信状況情報と当該計測装置を識別する計測装置識別情報と当該通信を識別する通信識別情報とを互いに対応付けて前記分析装置に送信する処理と、
を実行させ、
前記各計測装置に接続された分析装置に、
前記通信の品質を、前記各計測装置から送信されてきた当該通信の前記通信識別情報に対応する前記通信状況情報および前記計測装置識別情報に基づいて分析する処理、
を実行させる、
ことを特徴とする通信品質分析方法。
（付記１１）
ＩＰ電話システムにおけるの通信の品質を分析するコンピュータに用いられるコンピュータプログラムであって、
ネットワーク内の所定のポイントごとに計測された、当該所定のポイントにおける当該通信に関する状況を示す通信状況情報を取得する処理と、
前記通信の品質の分析を、取得された、前記所定のポイントごとの当該通信の前記通信状況情報に基づいて行う処理と、
をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。

本発明は、ＩＰ電話システムの品質の分析を効果的に行うことにより、ＩＰ電話システムの品質の向上およびＩＰ電話システムの普及に寄与する。

ＩＰ電話システムの全体的な構成の例を示す図である。 本発明に係る通信品質分析システムの全体的な構成の例を示す図である。 計測装置および集計装置の機能的構成の例を示す図である。 通話のデータの流れを説明するフローチャートである。 ＩＮＶＩＴＥのリクエストメッセージの例を示す図である。 リクエストメッセージに対するレスポンスメッセージの例を示す図である。 ＢＹＥリクエストに対するレスポンスメッセージの例を示す図である。 計測装置による計測の処理の流れの例を説明するフローチャートである。 品質データベースの例を示す図である。 ＲＴＰパケットの構成を示す図である。 他の計測装置の品質データベースの例を示す図である。 集計装置による集計および分析の処理の流れの例を説明するフローチャートである。 集計データベースの例を示す図である。 ネットワーク機器の特性を示す図である。 区間ごとの品質の変化の算出結果の例を示す図である。 ある通話についての品質の分析を行う際の計測装置および集計装置の処理の流れの例を説明するフローチャートである。 一般電話が接続されたＩＰ電話システムの例を示す図である。

符号の説明

１ 通信品質分析システム
７０ ＲＴＰパケット（パケット）
８０ ポイント通話情報（通信状況情報、通信識別情報）
１００ ＩＰ電話システム
１０５ ストリーム品質算出部（通信状況計測手段）
１０６ 分析結果送信部（計測結果送信手段）
２０４ 区間品質算出部（分析手段）
ＫＳ 計測装置
ＨＳ 集計装置（分析装置）
Ｐ 計測地点（ポイント）

Claims (5)

1. ＩＰ電話システムにおけるの通信の品質を分析する通信品質分析システムであって、
   ネットワーク内の複数のポイントにそれぞれ設けられた計測装置と、前記各計測装置による計測結果に基づいて前記通信の品質の分析を行う分析装置と、によって構成され、
   前記計測装置には、
   当該計測装置が設けられたポイントを通過する前記通信のパケットに関するパケット情報に基づいて当該ポイントにおける当該通信に関する状況を計測する通信状況計測手段と、
   前記通信の前記状況を示す通信状況情報と当該計測装置を識別する計測装置識別情報と当該通信を識別する通信識別情報とを互いに対応付けて前記分析装置に送信する計測結果送信手段と、が備えられ、
   前記分析装置には、
   前記通信の品質の分析を、前記各計測装置から送信されてきた当該通信の前記通信識別情報に対応する前記通信状況情報および前記計測装置識別情報に基づいて行う分析手段、が備えられている、
   ことを特徴とする通信品質分析システム。
2. 前記通信状況計測手段は、前記通信の前記状況として、当該計測装置が設けられたポイントを通過する当該通信のパケットの個数およびシーケンス番号に基づいて当該通信のパケットのロス率を計測する、
   請求項１記載の通信品質分析システム。
3. ＩＰ電話システムにおけるの通信の品質を分析する通信品質分析システムであって、
   ネットワーク内の所定のポイントごとに、当該所定のポイントにおける当該通信に関する状況を、当該所定のポイントを通過する当該通信のパケットに関するパケット情報に基づいて計測する、通信状況計測手段と、
   前記通信の品質の分析を、前記通信状況計測手段によって計測された、前記所定のポイントごとの当該通信の前記状況に基づいて行う分析手段と、
   を有することを特徴とする通信品質分析システム。
4. ＩＰ電話システムにおけるの通信の品質を分析する分析装置であって、
   ネットワーク内の所定のポイントごとに計測された、当該所定のポイントにおける当該通信に関する状況を示す通信状況情報を取得する計測結果取得手段と、
   前記通信の品質の分析を、取得された、前記所定のポイントごとの当該通信の前記通信状況情報に基づいて行う分析手段と、
   を有することを特徴とする分析装置。
5. ＩＰ電話システムにおけるの通信の品質を分析する通信品質分析方法であって、
   ネットワーク内の複数のポイントにそれぞれ計測装置を予め設けておき、
   前記計測装置に、
   当該計測装置が設けられたポイントを通過する前記通信のパケットに関するパケット情報に基づいて当該ポイントにおける当該通信に関する状況を計測する処理と、
   前記通信の前記状況を示す通信状況情報と当該計測装置を識別する計測装置識別情報と当該通信を識別する通信識別情報とを互いに対応付けて前記分析装置に送信する処理と、
   を実行させ、
   前記各計測装置に接続された分析装置に、
   前記通信の品質を、前記各計測装置から送信されてきた当該通信の前記通信識別情報に対応する前記通信状況情報および前記計測装置識別情報に基づいて分析する処理、
   を実行させる、
   ことを特徴とする通信品質分析方法。