JP2005520396A - 測定システムにおいて測定データを測定コンピュータから制御コンピュータに伝送する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、インターネットやイントラネットなどの遠隔通信ネットワーク（１０）を用いて測定コンピュータ（２８、３６、４６）および制御コンピュータ（５０）を互いに接続することによって、測定システム中で測定コンピュータ（２８、３６、４６）から制御コンピュータ（５０）に測定データの伝送を行うための方法に関する。本発明は、測定データの量を減少させるためにこれらの測定データをある時間間隔にわたって特性パラメータにへと結合し、前記特性パラメータを提供するために結合されるデータではなく、前記特性パラメータを測定コンピュータ（２８、３６、４６）から制御コンピュータ（５０）に伝送することを特徴とする。

Description

本発明は、測定システムの測定コンピュータから制御コンピュータに測定データを伝送するための方法およびこの方法を実行するための装置に関する。

インターネットプロトコル（ＩＰ）ネットワーク中での一方向遅延、ＩＰ遅延変動、およびパケット損失などのＩＰ性能パラメータを測定するための測定システムについては、事前に公開されていない（non-prepublished）のドイツ特許出願ＤＥ１００４６２４０．５により知られている。事前に公開されていないドイツ特許出願ＤＥ１０１２８９２７．８の主題は、基準クロックへのアクセスが少しの遮断されたときでも、タイム・スタンプを測定システム中で生成できるようにする方法である。

これらの特許出願の基礎をなす測定システムは、分散測定システムであり、すなわち、測定システムの個々の構成要素は、空間的に分散され、遠隔通信ネットワークを介して相互接続される。この測定システムは、少なくとも２つの測定コンピュータ、測定結果および測定システムの構成を記憶するデータベース、測定コンピュータを制御して測定結果を判定する制御コンピュータ、ならびに特に測定システムを構成し得られた測定結果を視覚化するための様々なグラフィカル・ユーザ・インターフェースを含んでいる。

測定方法を実行するために、少なくとも２台の測定コンピュータ間で単方向測定経路が確立される。この測定パス上で、測定パケットが、第１の測定コンピュータから第２の測定コンピュータに構成可能な時間的分布で送信される。

この工程において、第１の測定コンピュータからの測定パケットの出発が記録される。すなわち、第１のタイム・スタンプが生成される。この第１のタイム・スタンプは、この測定パケットおよびシーケンス番号などの他のデータと一緒に第２の測定コンピュータに伝送される。第２の測定コンピュータは、この測定パケットの到着を記録し、第２のタイム・スタンプを生成する。

２つのタイム・スタンプの差からもたらされる単方向遅延を十分な精度で決定できるようにするためには、これらの測定コンピュータが生成するタイム・スタンプを十分な精度で同期させる必要がある。この目的を達成するために、タイム・スタンプは、タイム・ソースとしての役割を果たすＧＰＳ（Global Positioning System全地球測位システム）などのサテライト・システムを使用して、あるいはＮＴＰ（Network Time Protocolネットワーク・タイム・プロトコル）を用いて同期を行うローカル・クロックから生成することができる。

これらの測定結果は、制御コンピュータによって第２の測定コンピュータから測定データとして取り出されデータベースに記憶され、データベースで、視覚化するために使用可能にされる。この測定データおよびシステム状況を任意選択でオフライン・ディスプレイまたはオンライン・ディスプレイを介して表示することができる。この状況においては、「オフライン・ディスプレイ」は、測定データの表示をブラウザを介して手動で開始する必要があり、一方、オンライン・ディスプレイの場合には、ディスプレイは自動的に更新され、ある一定の時間間隔で表示されることを意味する。前述のグラフィカル・ユーザ・インターフェースは、この目的のために使用される。

前述のグラフィカル・ユーザ・インターフェースを使用して測定システムの構成も実施される。この目的のために、ユーザは、測定のタイプおよびコースについての情報を入力する。入力される情報は、データベースに記憶される。すなわち、制御コンピュータは、この構成データを読み出し、これに従って測定コンピュータを構成し、このデータに従って測定接続を開始しまたは停止する。

測定システムの拡張レベルおよび構成に応じて、非常に多量のデータ・ボリュームが生成されることもあり、以下の問題がもたらされる。
ａ）測定システムが空間的に分散されているので、測定技法を使用して検査すべき同じネットワーク上で測定データを伝送する必要がある可能性があり、これは、この測定パス上の伝送品質に悪い影響を与えてしまう。
ｂ）測定データの伝送が、測定精度が損なわれるような負荷を測定コンピュータに与えることもある。
ｃ）ある種の拡張レベルおよび構成を有する測定システムのデータベース中に個々の測定データをすべて記憶する場合には、講じるべき品質保証対策の全体像を維持するために合理的に管理することができるデータ・ボリュームを簡単に超過してしまう可能性がある。
ドイツ特許出願ＤＥ１００４６２４０．５ ドイツ特許出願ＤＥ１０１２８９２７．８ 特許出願、「METHOD FOR THE OUTPUT OF STATUS DATA」 特許出願、「METHOD FOR TEMPORAL SYNCHRONISATION OF AT LEAST TWO MEASURING COMPUTERS COOPERATING OVER A TELECOMMUNICATIONS NETWORK SUCH AS INTERNET, INTRANET OR SIMILAR」

本発明の一目的は、前述の欠点を回避しながら、第１にデータ・ボリュームを減少させ、第２にすべての関連情報がそれでもなおユーザにとって使用可能であるようにして測定システムの測定コンピュータから制御コンピュータに測定データを伝送するための方法をさらに開発することである。

上述の目的は、その方法については請求項１のプレアンブルに記載の特徴に関連した請求項１の特徴によって、またその装置については請求項１２によって達成される。

従属請求項は、本発明の有利な改良に関するものである。
本発明は、ある時間間隔にわたって測定データを集約することにより、測定データのボリュームを減少させることができるという発見に基づいている。

したがって、本発明によれば、測定データのボリュームを減少させるために、このデータが所定の時間間隔にわたって特性量（characteristic quantity）へと結合され、特性量へと結合される測定データではなく、これらの特性量が測定コンピュータから制御コンピュータに伝送される。

基本的には、データ・ボリュームを減少させるための様々な方法がある。しかし、一般的なデータ圧縮法には以下の欠点がある。
ａ）オーディオ／ビデオ用などの非可逆データ圧縮では、データ圧縮後には測定結果はもはや完全ではなく、それによって測定結果の有意性が失われてしまうので、これを測定結果に対して使用することはできない。
ｂ）可逆データ圧縮では、実際には伝送すべきデータ・ボリュームが減少するが、この目的では、データが伸張されるときに、データ記憶装置およびデータ評価の問題が解決されることはない。むしろ、可逆データ圧縮では、いつもデータをまず伸張する必要があるので、データ評価の労力を増大させてしまうことさえある。

しかし、本発明によれば、適切に決定可能なデータ削減を依然として達成しながら、後で統計的な評価をするために必要となるすべての情報を保持できるようにデータが結合される。実際の測定データ、または測定データを圧縮したものではなく、本発明の一実施形態によれば、測定データを複数の測定パラメータについて生成することができ、このそれぞれの測定パラメータに従ってこれらの測定データを特性量へと結合することができる。したがって、各測定パラメータごとに異なる特性量が獲得され、各場合ごとに、これらの特性量が、ある時間間隔について決定され、次いで制御コンピュータに伝送される。

使用することが好ましい特性量は、その時間間隔における測定データの最小値、最大値、平均値、標準偏差、および／または同様な統計値である。
測定データを特性量へと結合する時間間隔は、特に測定タスクに応じて決定される。

測定パケット、特にＵＤＰ（ユーザ・データグラム・プロトコル）測定パケットを、２つの測定コンピュータ間で伝送する。ある時間間隔中の測定パケット損失の検出中に、まず第１に、すべてのパケット損失の合計が特性量として決定され、第２にすべての連続して起こるパケット損失の最大値が特性量として決定される。この第２の場合においては、いわゆる「バースト」のことについて言っている。

本発明の一実施形態では、単方向伝送特性を決定する役に立つ測定システムと、それらから導き出すことができる結果を使用している。ここでは、１台の測定コンピュータは、送信側としての機能を果たし、別の１台の測定コンピュータは、受信側としての機能を果たし、他の測定コンピュータは、測定データを特性量に結合し、それらを制御コンピュータに伝送する。

平均一方向遅延、最大および最小の一方向遅延、平均ＩＰ遅延変動、最大ＩＰ遅延変動、パケット損失、および／またはスループットを、測定データから特性量として計算することが好ましい。

この方法では、測定データを特性量に結合する時間に特性量を関連づけている。
使用される特定の方法は、ＤＥ１００４６２４０．５、ＤＥ１０１２８９２７．８による方法および／または本願と同じ日に出願された「METHOD FOR THE OUTPUT OF STATUS DATA」および「METHOD FOR TEMPORAL SYNCHRONISATION OF AT LEAST TWO MEASURING COMPUTERS COOPERATING OVER A TELECOMMUNICATIONS NETWORK SUCH AS INTERNET, INTRANET OR SIMILAR」という名称の本出願人の特許出願による方法を含んでいる。

この決定に関連する情報は、測定データのボリュームが減少しても内容の観点では保たれることが本発明の特徴である。この減少により、多くの測定を並列に処理できるようになり、これが、遠隔通信ネットワークにおける複雑な測定システムを実際に可能にしている。

早期の分散集約により、同じ遠隔通信ネットワーク中で、測定結果を測定コンピュータから制御コンピュータに伝送できるようになる。測定パケットごとに１つの結果パケットを伝送していた場合に生じたはずの負荷とは違って、測定データのボリュームが減少することによって測定システムおよび遠隔通信ネットワーク上には、無視できる負荷しか存在しなくなる。同時に、負荷は、多くの測定からの測定データの処理、評価、および視覚化中にも制御コンピュータから取り除かれる。

測定コンピュータを介した測定データのボリュームの減少により、そのデータをデータベースに記憶できるようになり、その結果、そのデータがまた、後の評価で使用可能になる。生成された大ボリュームの測定データを記憶することができないので、制限された処理スピードでも、多くの並列測定の場合に少しでも実時間評価が可能になるという条件では、測定データのボリュームの適切な減少がなければ、おそらく実時間評価だけが可能である。特性量への減少によって、測定システムでは、多くの並列測定と共に長期にわたる測定が可能になる。

測定システムの測定コンピュータから制御コンピュータに測定データを伝送するための本発明のさらなる利点、特徴、および可能な使用については、図面で示した例示の実施形態に関連した以下の説明から明らかになろう。

以下では、本発明を図面に示した例示の実施形態に関してさらに詳細に説明することにする。最後に示した参照番号のリスト中で使用される用語および関連する参照番号は、説明、特許請求の範囲、要約、および図面中で使用されている。

図１は、中継線２６を介して相互接続された複数の交換装置１２乃至２４を含む遠隔通信ネットワーク１０を概略的に示すものである。遠隔通信ネットワーク１０は、例えばインターネットである。

交換装置１２が、第１の測定コンピュータ２８に割り当てられる。複数の人工衛星３０を含む人工衛星システム（ＧＰＳ）が放出する信号を受け取るために、第１の測定コンピュータ２８は、ＧＰＳアンテナ３２、および受信した信号を処理するための（ここには明示的に図示していない）ＧＰＳマップを有する。ＧＰＳアンテナ３２、および明示的には示していないＧＰＳマップは共に、このＧＰＳ信号を受信するために必要な、第１の測定コンピュータ２８のローカルＧＰＳ受信機を形成する。さらに、ローカル・クロック３４が、第１の測定コンピュータ２８に組み込まれる。

交換装置１６に接続された第２の測定コンピュータ３６も、ＧＰＳアンテナ３８およびローカル・クロック４０を有している。ＧＰＳ信号を受信するために必要な、第２の測定コンピュータ３６のローカルＧＰＳ受信機は次には、ＧＰＳアンテナ３８と、第２の測定コンピュータ３６に一体化されるが、ここには図示していないＧＰＳマップとからなっている。

対応する周辺装置、すなわちＧＰＳアンテナ４２およびローカル・クロック４４は、交換装置２０に接続された第３の測定コンピュータ４６に関連づけられている。ここでも、ＧＰＳマップ（さらに図示せず）およびＧＰＳアンテナ４２は、放出されたＧＰＳ信号を受信するために必要な、第３の測定コンピュータ４６のローカルＧＰＳ受信機を形成する。

測定コンピュータ２８、３６、および４６は、以前に導入されたローカルＧＰＳ受信機を介してＵＴＣ時（Universal Coordinated Time、協定世界時）を連続的に受信する。説明を簡単にするために、測定コンピュータ２８、３６、４６のＧＰＳ受信機のことを前述のようにＧＰＳクロックと呼ぶことにする。

第１の測定コンピュータ２８から交換装置１２、１４および１６を経由して第２の測定コンピュータ３６に至る中継線２６は、測定パス４８を形成し、これを、図面中で説明するために２点鎖線で示している。

データベース５２と対話する制御コンピュータ５０は、交換装置２４に割り当てられる。制御コンピュータ５０を使用して測定コンピュータ２８、３６を制御する。

測定を実施するため、一方向遅延を測定するための測定プログラムが、各測定コンピュータ２８、３６にインストールされる。

この測定システムの目的は、第１の測定コンピュータ２８から測定パス４８を経由して第２の測定コンピュータ３６に至る測定パケットのパケット遅延を決定することである。したがって、この測定接続は単方向測定接続であり、ここでは、別個の測定パケットが、第１の測定コンピュータ２８から測定コンピュータ３６に送信される。

一方向遅延の測定は、以下の簡単化されたスキームに従って実行される。
測定パケットは、第１の測定コンピュータ２８から第２の測定コンピュータ３６に測定パス４８を経由して、すなわち、中継線２６、交換装置１２、交換装置１４、および交換装置１６を経由して送信される。

詳細には、測定パケットは、ユーザ・データグラム・プロトコル（ＵＤＰ）を使用してディスパッチされる。ＵＤＰは、ＩＰに基づくコネクションレス・インターネット・トランスポート・プロトコル（connectionless Internet transport protocol）である。測定パケットは、特に、タイム・スタンプおよびシーケンス番号を含んでいる。

第１の測定コンピュータ２８がこの測定パケットの最初のビットを送信する直前に、いわゆる「送信タイム・スタンプ」の読出し／設定が行われる。この送信タイム・スタンプの値、すなわち測定パケットの送信時刻は、この測定パケットと一緒に第２の測定コンピュータ３６に送信される。第２の測定コンピュータ３６において、測定パケットの到着が検出される。この工程において、第２の測定コンピュータ３６でテストパケットの最後のビットを受信した直後に、いわゆる「受信タイム・スタンプ」が生成される。

図２は、測定データを特性量へと結合する工程を概略的に示すものである。測定データは、図２の左側のテーブル５４にリスト化されている。測定データのテーブル５４は、４つの列５６、５８、６０および６２からなっている。テーブル５４は、５６行の行６４を含むが、わかりやすく示すためにこのうちの数行しか示していない。全部で６０個のパケットがディスパッチされ、そのうち４個が失われパケット損失として評価されている。テーブル５４は、本ケースでは約６分間の時間間隔内に測定されたデータに相当する。

第１列５６には、送信タイム・スタンプ（ＳＴＳ）、すなわち測定パケットの送信時刻が、１行ずつ上から下に示されている。第２の測定コンピュータ３６における受信タイム・スタンプ（ＲＴＳ）は、第２列５８に、やはり上から下へ順番に示されている。これら測定パケットの各番号（ＰＮ）は、測定データのテーブル５４の第３列６０に上から下に連続的にプロットされている。第４列６２に、測定パケット長（ＰＬ）を示す。例えば、第２行６４ａは、送信タイム・スタンプ１３：０４：００．０１６、受信タイム・スタンプ１３：０４：００．０２３、測定パケット数、すなわち１、ならびに測定パケット長、すなわち４０を示している。

第２の測定パケットのデータは、第３行６４ｂ内に続き、以下同様である。本例では、合計５６個の測定パケットが、１つの時間間隔内に含まれている。したがって、２２４個の値が取得される。これら２２４個の値から、８個の値が、分類されて特性量として形成される。すなわち、テーブル６６中に示した特性量がこの時間間隔について集約することによって形成される。

特性量のテーブル６６は、２つの列６８および７０からなっている。テーブル６６は、９行の行７２を含んでおり、このうち８行の行７２は、特性量に割り当てられ、集約時刻（ＡＧＧＴ）が、第１の行７２ａに入力されている。この集約時刻により、計算された特性量を最初の測定データに関連づけることができるようになる。この特性量のタイプは、各ケースで、第１の列６８で指定され、第２の列は、それぞれの特性量の値を一覧表示している。

テーブル６６の第２の行７２ｂは、テーブル５４の測定データに関連する時間間隔中の平均一方向遅延（ＯＷＤＭＮ）をリストアップしている。第３行は、最大一方向遅延（ＯＷＤＭＸ）をリストアップし、第４行は、最小一方向遅延（ＯＷＤＭＩ）を示し、第５行は、平均ＩＰ遅延変動（ＩＰＭＮ）を含み、第６行は、最大ＩＰ遅延変動（ＩＰＭＸ）を示し、第７行は、標準偏差など、さらなる統計データを含み、第８行は、パケット損失（ＰＬＯＳ）を示し、第９行は、ある時間間隔についてのテーブル５４に示す測定データについてのスループット（ＴＨＧＰ）をリストアップしている。これは、テーブル５４の２２４個の値ではなく、たった８個の値が、第２の測定コンピュータ３６から制御コンピュータ５０に集約時刻と一緒に伝送され、その結果、測定データのボリュームが簡単にかなり低減されることを示している。

本発明は、ネットワークの品質を監視するために必要とされるすべてのデータを伝送してそれによってネットワーク中の品質状況の速やかな概要を取得する簡単な集約方法によって特徴づけられる。

本発明による方法を実施するための、異なるタイム・ソースを有する複数の測定コンピュータを含む遠隔通信ネットワークの概略図である。 ある時間間隔内の測定データを特性量に結合する工程を概略的に示す図である。

Claims (11)

1. 測定システムの測定コンピュータ（２８、３６、４６）から制御コンピュータ（５０）に測定データを伝送するための方法であって、
   前記測定コンピュータ（２８、３６、４６）および前記制御コンピュータ（５０）は、インターネットやイントラネットなどの遠隔通信ネットワーク（１０）を介して相互接続され、
   測定データのボリュームを減少させるために、所定の時間間隔にわたって前記データが特性量へと結合され、前記特性量へと結合される前記測定データではなく、前記特性量が前記測定コンピュータ（２８、３６、４６）から前記制御コンピュータ（５０）に伝送される方法。
2. 前記測定データが、複数の測定パラメータについて生成され、前記測定データが、前記各測定パラメータに従って特性量へと結合される、請求項１に記載の方法。
3. 使用される前記特性量が、前記時間間隔にわたっての前記測定データの最小値、平均値、最大値、標準偏差、および／または同様な統計値である、請求項１乃至２のいずれか１項に記載の方法。
4. 前記測定データを結合する間の前記時間間隔が、前記測定方法に応じて決定される、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
5. 測定パケット、特にユーザ・データグラム・プロトコル測定パケットが、２台の測定コンピュータ（２８、３６、４６）の間で伝送される、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
6. ある時間間隔中の測定パケット損失の検出中に、まず第１にすべてのパケット損失の合計が特性量として決定され、第２にすべての連続的に発生するパケット損失（バースト）の最大値が特性量として各場合ごとに決定される、請求項５に記載の方法。
7. 単方向伝送特性、およびそれから導き出すことができる結果を決定する役割を果たす測定システムが使用される、請求項５乃至６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記一方の測定コンピュータ（２８、３６、４６）が、送信側としての役割を果たし、他方の測定コンピュータ（２８、３６、４６）が、受信側としての役割を果たし、前記他方の測定コンピュータ（２８、３６、４６）が前記測定データを特性量へと結合し、前記特性量を前記制御コンピュータ（５０）に伝送する、請求項５乃至７のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記測定データから形成される前記特性量が、平均一方向遅延、最大および最小の一方向遅延、一方向遅延の標準偏差、平均ＩＰ遅延変動、最大ＩＰ遅延変動、ＩＰ遅延変動の標準偏差、パケット損失、および／またはスループット、ならびに他の統計的特性量である、請求項７乃至８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記特性量が、前記測定データを特性量へと結合する時刻に関連づけられる、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の方法。
11. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の方法を実行するシステム。
    

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