JP2006186889A - End-to-end quality estimation device and method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To attain end-to-end quality estimation for saving a memory source in a communication quality estimation technology, and for preventing the estimated quality from being affected by the transfer speed of a network. <P>SOLUTION: This end-to-end quality estimation device is configured to extract a flow since the start to end of communication between transmitting/receiving terminals being the object of measurement from inputted packet header information, and to decide whether or not the packet is re-transmitted each time the packet arrives, and to operate a re-transmission number counter and an arrival number counter in a block to which the packet is belonging, and to calculate end-to-end quality by using the values of the re-transmission number counter and an arrival number counter by using the temporal transition of the sequence number of the arriving packet as a trigger. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、エンドツーエンド品質推定装置及び方法に係り、特に、インターネット等のパケット交換網を使用した通信サービスにおける性能管理技術の中で、通信品質を測定するためのエンドツーエンド品質推定装置及び方法に関する。   The present invention relates to an end-to-end quality estimation apparatus and method, and more particularly to an end-to-end quality estimation apparatus for measuring communication quality in a performance management technique in a communication service using a packet switching network such as the Internet, and the like. Regarding the method.

一般的な性能測定形態として以下のようなものがある。   Examples of general performance measurement modes include the following.

(1)装置等で実装されているMIB(Management Information Base)情報(通過パケット数、情報量、バッファでの損失パケット数など)をSNMP(Simple Network Management Protocol)により取得する(例えば、非特許文献1参照):
(2)ネットワークのエンドツーエンドに測定装置を設置し、その間で試験的な通信を行い性能(エンドツーエンドでのパケット損失率、遅延時間など)を測定する(例えば、非特許文献2参照):
(3)Pingなどある地点から対向する地点に試験パケットを送出して、往復経路でのパケット損失率や往復遅延時間を測定する(例えば、非特許文献3参照):
(4)特定のアプリケーション(VoIP:一定間隔でパケットが送信側から送出する)を前提として、送信側が一定感覚でパケットを送出していることを前提に、シーケンス番号とその到着時間の情報から、(受信側での)1点観測情報のみからIPパケット損失率を算出する:
がある。
(1) MIB (Management Information Base) information (number of passing packets, amount of information, number of lost packets in a buffer, etc.) implemented in a device or the like is acquired by SNMP (Simple Network Management Protocol) (for example, non-patent literature) 1):
(2) A measurement device is installed end-to-end of the network, and trial communication is performed between them to measure performance (end-to-end packet loss rate, delay time, etc.) (for example, see Non-Patent Document 2). :
(3) A test packet is transmitted from a certain point such as Ping to the opposite point, and a packet loss rate and a round-trip delay time in a round-trip route are measured (for example, see Non-Patent Document 3):
(4) On the premise of a specific application (VoIP: packets are sent from the transmission side at regular intervals), on the assumption that the transmission side is sending packets with a constant sense, from the information of the sequence number and its arrival time, Calculate the IP packet loss rate from only one point observation information (at the receiving side):
There is.

上記の(1)の手法には、パッシブ測定なので実際の通信トラヒックに対して影響が小さいが、ネットワークのエンドツーエンドの品質(例えば、エンドツーエンドのパケット損失率など)を計測できない問題がある。   The method (1) has a problem that it cannot measure the end-to-end quality of the network (for example, the end-to-end packet loss rate) although it has a small influence on the actual communication traffic because it is passive measurement. .

また、(2)の手法には、エンドツーエンドに測定装置を配置しなければならないという点や、測定のために試験パケットをネットワークに印加するため、実際の通信トラヒックに対して影響がでる点などの問題がある。   Further, the method (2) has a point that an end-to-end measuring device has to be arranged, and a test packet is applied to the network for the measurement, so that the actual communication traffic is affected. There are problems such as.

また、(3)の手法では、ネットワークのエンドツーエンドに測定装置を配置しなくても済むが、片道の遅延や片道パケット損失率の測定はできない(すなわち、往復経路での品質しか測定できない)問題がある。   In the method (3), it is not necessary to arrange a measuring device end-to-end in the network, but it is impossible to measure a one-way delay or a one-way packet loss rate (that is, only a quality in a round-trip route can be measured). There's a problem.

また、(4)の手法は、アプリケーションが限定される問題がある。   Further, the method (4) has a problem that applications are limited.

上記の問題点を解決するために、通信パケットをネットワークの(受信側の)1点でパッシブ測定した情報のみでエンドツーエンドの品質を推定することに着目した方法がある。当該方法は、送信元から受信先までのパケット転送経路が複数あり得ること、パケットが連続してネットワーク内で損失したときのIPよりも上位レイヤの品質への影響を最小限にするために転送パケットの順番をあえてシーケンス番号順に送出しない(インターリーブ機能)こと、などにより1点での測定情報では、到着(あるいは通過)パケットのシーケンス番号が必ずしも順序どおりではない。このような状況で、さらに、TCPレイヤあるいは上位レイヤでの機能としてIPレイヤでのパケットの再送(すなわち、ネットワークでの損失が起きている)しなければならない。つまり、未到着(あるいは未通過)のシーケンス番号を単にカウントしてパケット損失率を算出することはできない。これらの問題に対する解として、測定期間を一定の単位時間に区分し、当該単位時間に収集されたパケットキャプチャ情報(シーケンス番号、到着時刻)を保持し、到着パケット順あるいは、シーケンス番号順に各パケットが再送か否かを判定するアルゴリズムが提案されている(例えば、非特許文献4参照)。
Konel Terplan著 「Lanネットワーク管理技法」ソフトリサーチセンタ発行、1994年、pp.108−110 高土居、他著「映像ストリーミングの品質劣化検出における試験パケット送出パターンの影響評価、2002年電子情報通信学会総合大会 B−11−7 村井純監訳、「インターネットシステムハンドブック」イプレス、1996年、p.555 川村、寺田「受信側での一点観測によるネットワーク品質推定法」、信学会総合大会、B−7−107,2004,3
In order to solve the above problems, there is a method that focuses on estimating end-to-end quality only from information obtained by passively measuring communication packets at one point (on the receiving side) of the network. The method can be used to minimize the impact on the quality of higher layers than IP when there are multiple packet transfer paths from the source to the destination, and when packets are continuously lost in the network. In the measurement information at a single point, the sequence number of the arriving (or passing) packet is not always in the order because the packet order is not sent out in sequence number order (interleave function). In such a situation, as a function in the TCP layer or higher layer, it is necessary to retransmit the packet in the IP layer (that is, a loss occurs in the network). That is, the packet loss rate cannot be calculated simply by counting the sequence numbers that have not arrived (or have not passed). As a solution to these problems, the measurement period is divided into fixed unit times, packet capture information (sequence number, arrival time) collected in the unit time is held, and each packet is ordered in arrival packet order or sequence number order. An algorithm for determining whether or not to retransmit has been proposed (see, for example, Non-Patent Document 4).
Konel Terplan "Lan network management technique" published by Soft Research Center, 1994, pp. 108-110 Takadoi et al., “Evaluation of the effect of test packet transmission pattern on quality degradation detection of video streaming, 2002 IEICE General Conference B-11-7 Translated by Jun Murai, “Internet System Handbook”, Ipress, 1996, p. 555 Kawamura, Terada "Network quality estimation method by one-point observation on the receiving side", IEICE General Conference, B-7-107, 2004, 3

しかしながら、上記の通信パケットをネットワークの(受信側の)1点でパッシブ測定した情報のみでエンドツーエンドの品質を推定することに着目した方法は、受信側1点でのパケットキャプチャ情報(パケットヘッダに記載されているシーケンス番号、パケットの到着時刻など)のみでエンドツーエンドのパケット損失率などの品質を推定(計測)できるものの、パケットキャプチャ情報の全てを一定期間保持しなければならず、大容量のデータ保存メモリが必要となること、また、大量の情報を処理するためにCPU処理時間がかかること、などの問題がある。   However, a method that focuses on estimating end-to-end quality using only information obtained by passively measuring the communication packet at one point (on the receiving side) of the network is packet capture information (packet header) at one point on the receiving side. Can be used to estimate (measure) end-to-end packet loss rate, etc. using only the sequence number, packet arrival time, etc.), but all of the packet capture information must be retained for a certain period of time. There are problems such as the need for a large capacity data storage memory and the CPU processing time required to process a large amount of information.

本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、エンドツーエンドにおける性能(IPパケットの損失率など)を算出する方法を改善し、一定期間保持しなければならない情報を大幅に削減することにより、受信側での1地点での観測情報のみでエンドツーエンド性能をリアルタイムに計測することが可能なエンドツーエンド品質推定方法及び装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points. By improving the method for calculating end-to-end performance (IP packet loss rate, etc.), the information that must be retained for a certain period is greatly reduced. An object of the present invention is to provide an end-to-end quality estimation method and apparatus capable of measuring end-to-end performance in real time only by observation information at one point on the receiving side.

図1は、本発明の原理構成図である。   FIG. 1 is a principle configuration diagram of the present invention.

本発明(請求項1)は、TCP/IPあるいはRTPを含むプロトコルの機能、あるいは、映像配信アプリケーションなど通信プロトコルの上位に位置するアプリケーション機能によりデータ転送を確実に行うために途中でデータ損失があった場合に、再度データ転送を行う通信において、送信側から受信側までの間にある1地点でのモニタによる通信品質を測定するためのエンドツーエンド品質推定装置であって、
入力されたパケットヘッダ情報から測定対象となる、送受信端末間での通信の開始から終了までのフローを抽出するフロー抽出手段120と、
シーケンス番号からなる空間を分割したシーケンス区間毎に再送数をカウントするための、メモリ上に設けられた再送数カウンタ151と、
シーケンス番号からなる空間を分割したシーケンス区間毎にパケットの到着数をカウントするための、メモリ上に設けられた到着数カウンタ152と、
パケットの到着毎に、該パケットが再送か否かを判定し、該パケットの属する区間の再送数カウンタ及び到着数カウンタを操作する再送パケット判定手段131と、
到着したパケットのシーケンス番号の時間的な推移をトリガにして、再送数カウンタ151及び到着数カウンタ152の値を用いて、エンドツーエンド品質を算出する品質情報算出手段132と、を有する。
According to the present invention (Claim 1), there is a data loss in the middle in order to ensure data transfer by a function of a protocol including TCP / IP or RTP or an application function positioned above a communication protocol such as a video distribution application. An end-to-end quality estimation device for measuring communication quality by monitoring at a single point between the transmission side and the reception side in communication for performing data transfer again,
A flow extraction unit 120 that extracts a flow from the start to the end of communication between transmission and reception terminals, which is a measurement target, from the input packet header information;
A retransmission number counter 151 provided on the memory for counting the number of retransmissions for each sequence section obtained by dividing the space composed of sequence numbers;
An arrival number counter 152 provided on the memory for counting the number of arrivals of packets for each sequence section obtained by dividing the space composed of sequence numbers;
Retransmission packet determination means 131 for determining whether or not the packet is retransmitted every time a packet arrives, and operating a retransmission number counter and an arrival number counter in a section to which the packet belongs;
And a quality information calculation unit 132 for calculating end-to-end quality using the values of the retransmission number counter 151 and the arrival number counter 152, triggered by the temporal transition of the sequence number of the arrived packet.

また、本発明(請求項2)は、再送パケット判定手段において、
パケットが再送か否かを判定する際に、過去に到着したパケットに関する情報のうち、シーケンス番号の最大値及び該パケットの到着時刻、シーケンス番号の平均増加速度の情報を格納する記憶手段と、
記憶手段に格納されている情報を逐次更新する更新手段と、
判定対象のパケット到着時に、当該パケットのシーケンス番号及び到着時刻及び、記憶手段に格納されている情報のみにより再送パケットか否かを判定する手段を含む。
Further, the present invention (Claim 2) is a retransmission packet determination means,
When determining whether or not a packet is a retransmission, storage means for storing information on the maximum value of the sequence number, the arrival time of the packet, and information on the average increase rate of the sequence number among the information on the packets that have arrived in the past;
Update means for sequentially updating information stored in the storage means;
And means for determining whether or not the packet is a retransmission packet based on only the sequence number and arrival time of the packet and information stored in the storage means when the packet to be determined arrives.

また、本発明(請求項3)は、品質情報算出手段132において、
エンドツーエンド品質を算出する際に、
パケット到着をトリガにパケットヘッダ情報に基づいて、シーケンス番号からなる空間を分割したシーケンス区間毎の到着数カウンタ及び再送数カウンタのカウンタ値を更新する手段を有し、
到着数カウンタ及び再送数カウンタは、
到着したパケットのシーケンス番号の進行に伴って、該シーケンス番号がさらに先のシーケンス区間のカウンタとして利用可能なアルゴリズムの仕組みを有する。
Further, according to the present invention (Claim 3), in the quality information calculation means 132,
When calculating end-to-end quality,
Based on the packet header information triggered by packet arrival, it has means for updating the counter value of the arrival number counter and retransmission number counter for each sequence section obtained by dividing the space consisting of the sequence number,
Arrival number counter and retransmission number counter
As the sequence number of the arriving packet progresses, it has an algorithm mechanism in which the sequence number can be used as a counter of the further sequence section.

図2は、本発明の原理説明図である。   FIG. 2 is a diagram illustrating the principle of the present invention.

本発明(請求項4)は、TCP/IPを含むプロトコルの機能、あるいは、映像配信アプリケーションなど通信プロトコルの上位に位置するアプリケーション機能によりデータ転送を確実に行うために途中でデータ損失があった場合に、再度データ転送を行う通信において、送信側から受信側までの間にある1地点でのモニタによる通信品質を測定するためのエンドツーエンド品質推定方法において、
入力されたパケットヘッダ情報から測定対象となる、送受信端末間での通信の開始から終了までのフローを抽出するフロー抽出ステップ(ステップ1)と、
パケットの到着毎に、該パケットが再送か否かを判定し、該パケットの属するシーケンス区間毎に再送数をカウントするための、メモリ上に設けられた再送数カウンタ及び、シーケンス区間毎にパケットの到着数をカウントするための、メモリ上に設けられた到着数カウンタを操作する再送パケット判定ステップ(ステップ2)と、
到着したパケットのシーケンス番号の時間的な推移をトリガにして、再送数カウンタ及び到着数カウンタの値を用いて、エンドツーエンド品質を算出する品質情報算出ステップ(ステップ3)と、を行う。
According to the present invention (Claim 4), when there is data loss in the middle in order to perform data transfer reliably by a function of a protocol including TCP / IP or an application function positioned above a communication protocol such as a video distribution application. In addition, in communication for performing data transfer again, in an end-to-end quality estimation method for measuring communication quality by monitoring at one point between the transmission side and the reception side,
A flow extraction step (step 1) for extracting a flow from the start to the end of communication between transmitting and receiving terminals, which is a measurement target, from the input packet header information;
Each time a packet arrives, it is determined whether or not the packet is a retransmission, and the number of retransmissions is counted for each sequence interval to which the packet belongs. A retransmission packet determination step (step 2) for operating an arrival number counter provided on the memory for counting the arrival number;
A quality information calculation step (step 3) for calculating end-to-end quality using the values of the number of retransmission counters and the number of arrivals counter using the time transition of the sequence number of the arrived packet as a trigger is performed.

上記のように、本発明によれば、受信側での1地点の測定装置でエンドツーエンド性能を計測する際に、分析単位時間の全期間にわたるパケットキャプチャ情報を保持するために必要となる大容量のメモリ及び大容量のデータ処理が不要となり、測定装置のメモリ削減及びリアルタイムでの結果出力が可能となる。   As described above, according to the present invention, when measuring end-to-end performance with a measuring device at one point on the receiving side, the large amount of data required to hold packet capture information over the entire period of the analysis unit time. A large-capacity memory and large-capacity data processing are not required, and the memory of the measuring apparatus can be reduced and the result can be output in real time.

従って、大規模なネットワークを介して提供されるサービスの品質測定に対しても、軽微な測定装置が適用でき、品質劣化をリアルタイムに検出して良好な品質でサービスを提供することができる。   Therefore, a light measurement device can be applied to quality measurement of services provided via a large-scale network, and quality degradation can be detected in real time to provide services with good quality.

以下、図面と共に本発明の実施の形態を説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図3は、本発明の一実施の形態におけるシステム構成を示す。   FIG. 3 shows a system configuration according to an embodiment of the present invention.

同図に示すシステムは、ネットワーク30、ネットワーク30に接続された複数の端末40A,40B、ネットワーク30内の複数のルータ10A,10B,10C、ネットワーク30に接続されたサーバ20、及びルータ10Aに接続される一点観測型測定器100から構成される。   The system shown in the figure is connected to a network 30, a plurality of terminals 40A and 40B connected to the network 30, a plurality of routers 10A, 10B and 10C in the network 30, a server 20 connected to the network 30, and a router 10A. The single-point observation type measuring device 100 is configured.

同図では、一点観測型測定器100が端末40Aに接続され、サーバ20及び端末40Bからルータ10B、10Cを介して通信パケットを受信するものとする。   In the figure, it is assumed that the single point observation type measuring device 100 is connected to the terminal 40A and receives communication packets from the server 20 and the terminal 40B via the routers 10B and 10C.

以下に示す第1の実施の形態及び第2の実施の形態におけるシステム構成及び一点観測型測定器の構成は同一であるが、第1の実施の形態では、TCP/IPの場合を示し、第2の実施の形態では、RTPの場合を示す。   The system configuration and the configuration of the single point observation type measuring instrument in the first embodiment and the second embodiment shown below are the same, but the first embodiment shows the case of TCP / IP, In the second embodiment, the case of RTP is shown.

[第1の実施の形態]
本実施の形態では、TCP/IPの場合を説明する。
[First Embodiment]
In this embodiment, the case of TCP / IP will be described.

図4は、本発明の第1の実施の形態における一点観測型測定器の構成を示す。   FIG. 4 shows the configuration of a single point observation type measuring instrument according to the first embodiment of the present invention.

同図に示す一点観測型測定器100は、測定対象の設定IF(インタフェース)101、推定パラメータ設定IF102,出力パラメータ設定IF103,測定部110、フロー抽出部120、品質推定部130、出力部140、及び、記憶部150から構成される。   The single-point observation type measuring instrument 100 shown in the figure includes a measurement target setting IF (interface) 101, an estimation parameter setting IF 102, an output parameter setting IF 103, a measurement unit 110, a flow extraction unit 120, a quality estimation unit 130, an output unit 140, And a storage unit 150.

測定対象の設定IF101は、通信パケットのパケットヘッダ(IPヘッダ及びTCPヘッダ)にある情報(通信元アドレス、通信元ポート番号、通信先アドレス、通信先ポート番号、通信の向き)を抽出し、フロー抽出部120のメモリ(図示せず)に入力する。   The measurement target setting IF 101 extracts information (communication source address, communication source port number, communication destination address, communication destination port number, communication direction) in the packet header (IP header and TCP header) of the communication packet, and the flow The data is input to a memory (not shown) of the extraction unit 120.

推定パラメータ設定IF102は、ネットワーク品質を推定するための、再送判定パラメータ(T)(W)、予め設定された到着パケットの番号(L),再送パケットが送信側に届くまでに送信側が重複して何回送ったかを示すパラメータ(α)、用意する区間カウンタ数(N1),カウンタ切り替えパラメータ(N2)等を品質推定部130のメモリ(図示せず)に入力する。   The estimation parameter setting IF 102 includes a retransmission determination parameter (T) (W) for estimating the network quality, a preset arrival packet number (L), and the transmission side overlaps before the retransmission packet reaches the transmission side. A parameter (α) indicating how many times it has been sent, the number of section counters to be prepared (N1), a counter switching parameter (N2), and the like are input to a memory (not shown) of the quality estimation unit 130.

出力パラメータ設定IF103は、分割するための定数(送信側が受信側に向けて転送しようとする情報単位)Cを品質推定部130のメモリ(図示せず)に入力する。   The output parameter setting IF 103 inputs a constant (information unit to be transferred from the transmission side toward the reception side) C to a memory (not shown) of the quality estimation unit 130.

設定対象の設定IF101、推定パラメータ設定IF102、出力パラメータ設定IF103は、端末40Aに接続され、オペレータからの入力を受け付ける。   The setting target setting IF 101, the estimated parameter setting IF 102, and the output parameter setting IF 103 are connected to the terminal 40A and accept input from the operator.

測定部110は、任意のIFから測定時刻と測定対象が入力されると、当該測定時刻及び測定対象の通信パケットの測定を行い、測定情報をフロー抽出部120に入力する。   When the measurement time and the measurement target are input from an arbitrary IF, the measurement unit 110 measures the measurement time and the communication packet of the measurement target, and inputs the measurement information to the flow extraction unit 120.

フロー抽出部120は、測定部110から入力された測定情報のパケットヘッダ情報から、測定対象の設定IF101により設定されたパケットヘッダの情報に基づいて測定対象となるフロー(送受信端末間での通信の開始から終了まで)を抽出する。   From the packet header information of the measurement information input from the measurement unit 110, the flow extraction unit 120 is configured to measure a flow to be measured (communication between the transmission and reception terminals based on the packet header information set by the measurement target setting IF 101). Extract from start to end).

品質推定部130は、推定パラメータ設定IF102から入力された各パラメータを用いて、シーケンス番号からなる空間(シーケンス番号空間)を分割したシーケンス区間毎にメモリ(図示せず)上に再送数カウンタ及び到着数カウンタを設置し、パケットの到着毎に、当該パケットが再送か否かを判定し、当該パケットの属する区間のカウンタ(再送数カウンタ、到着数カウンタ)操作する。なお、本実施の形態では、TCP/IPを採用しているため、シーケンス番号は送信するバイトの情報となる。つまり、TCPの場合は、転送したい情報を分割してIPパケットで転送するため、個々のIPパケットでは何バイト目から何バイト目を転送しているかを示す(S1)から(S2−1)までの複数個のシーケンス番号が付与される。   The quality estimation unit 130 uses each parameter input from the estimation parameter setting IF 102 and uses a retransmission number counter and arrival number on a memory (not shown) for each sequence section obtained by dividing a space (sequence number space) composed of sequence numbers. A number counter is installed, and each time a packet arrives, it is determined whether or not the packet is retransmitted, and the counter (retransmission number counter, arrival number counter) of the section to which the packet belongs is operated. In this embodiment, since TCP / IP is adopted, the sequence number is information on the bytes to be transmitted. That is, in the case of TCP, since information to be transferred is divided and transferred as IP packets, it indicates from what byte to what byte in each IP packet (S1) to (S2-1). A plurality of sequence numbers are assigned.

また、品質推定部130は、到着パケットのシーケンス番号の時間的な推移をトリガにして、前述の再送数カウンタ及び到着数カウンタのカウンタ情報を用いて、エンドツーエンド品質(IPパケット損失率、損失バイト率、再送率など)を算出する。   In addition, the quality estimation unit 130 uses the counter information of the retransmission number counter and the arrival number counter as described above, triggered by the time transition of the sequence number of the arrival packet as a trigger, and the end-to-end quality (IP packet loss rate, loss Byte rate, retransmission rate, etc.).

出力部140は、品質推定部130で算出されたエンドツーエンド品質をネットワーク品質情報として出力する。   The output unit 140 outputs the end-to-end quality calculated by the quality estimation unit 130 as network quality information.

記憶部150は、過去に到着したパケットに関する情報のうち、シーケンス番号の最大値、当該パケットの到着時刻、シーケンス番号の平均増加速度を格納する。   The storage unit 150 stores the maximum value of the sequence number, the arrival time of the packet, and the average increase rate of the sequence number among the information on the packets that have arrived in the past.

図4は、本発明の第1の実施の形態における動作のフローチャートである。   FIG. 4 is a flowchart of the operation in the first embodiment of the present invention.

ステップ110) 測定部110には、測定開始時刻、到着時刻、パケットヘッダ情報を含む測定データが入力される。パケットの測定は、例えば、ネットワーク・パケット・キャプチャリング・ツールの一つであるTcpdumpを用いて実現できる。本実施の形態では、TCP/IP通信を例に説明する。その場合に取得できる情報を図6に示す。Tcpdumpにより出力される情報は、図6において太字で示される、時刻、送信元アドレス、矢印(通信の向き)、フラグ、シーケンス番号等の項目である。パケットの到着毎に図6に示した情報(以下、パケット情報と呼ぶ)が得られたとする。また、シーケンス番号は1から付与されるように設定、あるいは加工しておくこととする。   Step 110) Measurement data including measurement start time, arrival time, and packet header information is input to the measurement unit 110. The packet measurement can be realized using, for example, Tcpdump, which is one of network packet capturing tools. In the present embodiment, TCP / IP communication will be described as an example. FIG. 6 shows information that can be acquired in that case. The information output by Tcpdump includes items such as time, transmission source address, arrow (communication direction), flag, sequence number, etc., shown in bold in FIG. Assume that the information shown in FIG. 6 (hereinafter referred to as packet information) is obtained every time a packet arrives. The sequence number is set or processed so as to be assigned from 1.

ステップ120) フロー抽出部120は、測定対象の設定IF101により設定された測定対象のパラメータ(通信元アドレス、通信元ポート番号、通信先アドレス、通信先ポート番号、通信の向き)を元に、対象となる到着パケット情報を測定部110から出力された測定結果から抽出する。ここで、TCPプロトコルの識別は、IPヘッダの“protocol”を見て行うものとする。   Step 120) The flow extraction unit 120 sets the target based on the measurement target parameters (communication source address, communication source port number, communication destination address, communication destination port number, communication direction) set by the measurement target setting IF 101. The arrival packet information is extracted from the measurement result output from the measurement unit 110. Here, the TCP protocol is identified by looking at “protocol” in the IP header.

次に、図7に示す時系列順に到着パケットのTCPヘッダ情報をみて「フラグ」が“S”であるパケットの時刻(コネクションの確立時刻)から、次に同フラグがS(次のコネクション確立時刻)、またはF(コネクション開放時刻)、R(コネクション強制切断時刻)までの時刻を1フロー(すなわち、TCPセッションの確立から開放までの通信)とする。   Next, referring to the TCP header information of the arriving packet in time series order shown in FIG. 7, the flag is set to S (next connection establishment time) from the time of the packet whose “flag” is “S” (connection establishment time). ), Or F (connection release time), R (connection forced disconnection time) is one flow (that is, communication from establishment of TCP session to release).

ステップ130) 品質推定部160は、再送パケットか否かの判定処理(ステップ131)、シーケンス空間毎の到着パケットのカウント処理(ステップ132)、ネットワーク品質情報の算出処理(ステップ133)を行うことにより、ネットワーク品質(IPレイヤでのパケット損失率など)を出力部140に出力する。各処理については後述する。   (Step 130) The quality estimation unit 160 performs a process of determining whether or not the packet is a retransmission packet (Step 131), a process of counting arrival packets for each sequence space (Step 132), and a process of calculating network quality information (Step 133). The network quality (such as packet loss rate at the IP layer) is output to the output unit 140. Each process will be described later.

以下に、品質推定部160における各処理について説明する。以下では、出力項目の算出を、シーケンス番号(TCPの場合はバイト数)を単位として指定する。ここでは単位の定数を予めCとする。すなわち、送信側が送出するパケット(複数)のシーケンス番号がC増加する毎にネットワーク品質を算出することを意味する。   Below, each process in the quality estimation part 160 is demonstrated. In the following, the calculation of output items is specified in units of sequence numbers (in the case of TCP, the number of bytes). Here, the unit constant is C in advance. That is, it means that the network quality is calculated every time the sequence number of the packet (s) sent by the transmission side increases by C.

また、シーケンス番号のカウンタ上限による周回問題は剰余類を用いることにより容易に回避できるので、ここでは送信側から最初に送信されたパケット(データ)のシーケンス番号を“1”とする。   Further, since the circulation problem due to the upper limit of the sequence number counter can be easily avoided by using the residue class, the sequence number of the packet (data) transmitted first from the transmission side is set to “1” here.

ステップ131)再送パケットか否かの判定処理:
まず、以下の記号を予め推定パラメータ設定IF102において定義しておく。
Step 131) Processing for determining whether or not the packet is a retransmission packet:
First, the following symbols are defined in advance in the estimation parameter setting IF 102.

to:測定の開始時刻;
Pj:j番目に到着したパケットをパケットjと呼ぶ;
Sj:Pjのシーケンス番号(TCPの場合には、S1,S2を使って表されるが、ここではS1値とする);
m(t):測定開始toから時刻tまでのシーケンス番号の平均増加速度(単位時間当たりのシーケンス番号の増加で定義する)(記憶部150に格納されている);
Smax(t):ある時刻tまでに到着したパケットのシーケンス番号全体のうちの最大値(記憶部150に格納されている);
Tmax(t):上記のパケットが到着した時刻(記憶部150に格納されている);
T:再送判定パラメータ(時間的な単位の閾値);
W:再送判定パラメータ(シーケンス番号を単位とする閾値);
再送パケットであるか否かの判定の処理は以下の通りである。
to: Measurement start time;
Pj: the jth packet arrived is called packet j;
Sj: Sequence number of Pj (in the case of TCP, it is expressed using S1 and S2, but here it is S1 value);
m (t): average increase rate of sequence number from measurement start to time t (defined by increase of sequence number per unit time) (stored in storage unit 150);
Smax (t): the maximum value (stored in the storage unit 150) of the entire sequence numbers of packets that arrived up to a certain time t;
Tmax (t): time when the above packet arrives (stored in the storage unit 150);
T: retransmission determination parameter (time unit threshold);
W: Retransmission determination parameter (threshold with sequence number as unit);
Processing for determining whether or not the packet is a retransmission packet is as follows.

(1)品質推定部130は、パケット到着(時刻tとする)毎に、記憶部150に格納されているSmax(t),Tmax(t),m(t)を更新する。   (1) The quality estimation unit 130 updates Smax (t), Tmax (t), and m (t) stored in the storage unit 150 every time a packet arrives (time t).

記憶部150内のSmax(t)、Tmax(t)の更新は、前パケットの到着時点での最大シーケンス番号よりも、今回到着パケットのシーケンス番号が大きければ値を更新する。   The values of Smax (t) and Tmax (t) in the storage unit 150 are updated if the sequence number of the current arrival packet is larger than the maximum sequence number at the time of arrival of the previous packet.

記憶部150内のm(t)の更新は、例えば以下のような方法がある。   For example, the following method can be used to update m (t) in the storage unit 150.

(i) 最初のパケット到着時点とシーケンス番号からなる座標(T1,S1)と、(Smax(t),Tmax(t))を結ぶ直線の傾きをm(t)とする。   (i) Let m (t) be the slope of a straight line connecting the coordinates (T1, S1) consisting of the first packet arrival time and the sequence number and (Smax (t), Tmax (t)).

(ii) 単位時間当たりのシーケンス番号の増加を算出し、m(t)とする。   (ii) The increase in sequence number per unit time is calculated and set to m (t).

(iii) 上記の(ii)で、直近(例えば、△T以内)範囲に限ったシーケンス番号の増加とする。   (iii) In the above (ii), it is assumed that the sequence number is increased only in the latest (for example, within ΔT) range.

(iv) 上記(ii)のm(t)に対して、安全係数をかけたものをm(t)とする。   (iv) m (t) is obtained by multiplying m (t) in (ii) above by a safety factor.

(2)再送パケットか否かの判定処理:
品質推定部130は、まず、最初の予め設定されたL番目以内の到着パケットであるとき、再送判定はせず、すべて再送パケットでないとみなす。
(2) Processing for determining whether or not the packet is a retransmission packet:
First, the quality estimation unit 130 does not determine retransmission when it is the first predetermined arrival packet within the Lth, and regards it as not all retransmission packets.

次に、L番目以降の到着パケット(j番目の到着パケットとする)のとき、
・Sj<Smax(Tj)+m(Tj)×(Tj−(T+Tmax(Tj)))ならば再送パケットと判断する。
Next, for the Lth and subsequent arrival packets (referred to as the jth arrival packet),
If Sj <Smax (Tj) + m (Tj) × (Tj− (T + Tmax (Tj))), it is determined as a retransmission packet.

以上により再送パケットか否かの判定ができる。   As described above, it can be determined whether the packet is a retransmission packet.

上記の再送パケットか否かの判定例を図8に示す。同図においてシーケンス番号は、図6のパラメータであるシーケンス番号S1について示したものである。   An example of determining whether or not the packet is the retransmission packet is shown in FIG. In the figure, the sequence number is shown for the sequence number S1, which is the parameter of FIG.

なお、上記の(2)の再送パケットか否かの判定方法には、再送判定パラメータWを用いて以下のように実施することも可能である。   Note that the method (2) for determining whether or not the packet is a retransmission packet can also be implemented as follows using the retransmission determination parameter W.

最初の予め設定されたL番目以内の到着パケットであるとき、再送判定はせず、すべて再送パケットでないとみなす。   When it is the first preset arrival packet within the Lth, retransmission determination is not performed and all packets are regarded as not being retransmission packets.

次に、L番目以降の到着パケット(j番目の到着パケットとする)のとき、
・Sj<(Smax(Tj)−W)+m(Tj)×(Tj−Tmax(Tj))ならば再送パケットと判断する。
Next, for the Lth and subsequent arrival packets (referred to as the jth arrival packet),
If Sj <(Smax (Tj) −W) + m (Tj) × (Tj−Tmax (Tj)), it is determined as a retransmission packet.

以上により再送パケットか否かの判定ができる。   As described above, it can be determined whether the packet is a retransmission packet.

上記の再送判定パラメータWを用いた再送パケットか否かの判定例を図9に示す。同図においてシーケンス番号は、図6のパラメータであるシーケンス番号S1について示したものである。   An example of determining whether or not the packet is a retransmission packet using the retransmission determination parameter W is shown in FIG. In the figure, the sequence number is shown for the sequence number S1, which is the parameter of FIG.

ステップ132) シーケンス空間毎の到着パケットのカウント処理:
品質推定部130は、シーケンス番号の空間を、指定した定数C単位に分割し、区間A1,A2,…を定義する(以下、シーケンス空間と呼ぶ)。
Step 132) Counting of arrival packets for each sequence space:
The quality estimation unit 130 divides the space of the sequence number into designated constant C units and defines sections A1, A2,... (Hereinafter referred to as sequence space).

例えば、図10のように、C=10(バイト)とした場合、ネットワーク品質は、区間An=[(n−1)・Cn・C]毎に算出する。これは、送信側が受信側に向けて転送しようとする情報単位(C)毎に、品質指標を算出することを意味する。ここでの処理は、パケット到着の時点で再送数カウンタ151及び到着数カウンタ152の値をアップすることである。 For example, as shown in FIG. 10, when C = 10 4 (bytes), the network quality is calculated for each section An = [(n−1) · Cn · C]. This means that the quality index is calculated for each information unit (C) that the transmission side intends to transfer toward the reception side. The processing here is to increase the values of the retransmission number counter 151 and the arrival number counter 152 at the time of packet arrival.

カウンタには、再送パケットのバイト(パケット)数のカウンタである再送数カウンタRnと、区間Anの到着バイト(パケット)数のカウンタである到着数カウンタKnとがある。   The counter includes a retransmission number counter Rn that is a counter of the number of bytes (packets) of retransmission packets and an arrival number counter Kn that is a counter of the number of arrival bytes (packets) of the interval An.

再送パケットと判定された到着パケットに対しては、そのシーケンス番号(TCPの場合は、幅[S1,S2]であることに注意。図6参照)を読み取り、該当する区間A1に属する分(バイト単位)を再送数カウンタRnに加える。但し、属する区間が複数ある場合には複数の区間に対する再送数カウンタRnに対して以下を実施する。   For an arrival packet determined to be a retransmission packet, its sequence number (note that it is the width [S1, S2] in the case of TCP; see FIG. 6) is read, and the part (bytes) belonging to the corresponding section A1 Unit) is added to the retransmission counter Rn. However, when there are a plurality of sections, the following is performed on the retransmission number counter Rn for the plurality of sections.

Rn=Rn+#{[s1,S2)∩[(n−1)・C,n・C)]
但し、#{・}は、区間{・}に含まれるシーケンス番号の数、A∩Bは区間Aと区間Bの共通する区間とする。
Rn = Rn + # {[s1, S2) ∩ [(n-1) · C, n · C)]
However, # {·} is the number of sequence numbers included in the section {·}, and A∩B is a section common to the sections A and B.

例えば、区間A=[5,15),区間B=[10,25)とすると、
#A=10,#B=15,A∩B=[10,15)、#{A∩B}=5
再送パケットと判定されなかった到着パケットに対しては、そのシーケンス番号(TCPの場合は、幅[S1,S2]であることに注意。図6参照)を読み取り、該当する区間A1に属する分(バイト単位)を到着数カウンタKnに加える。但し、属する区間が複数ある場合には複数の区間に対する到着数カウンタKnに対して以下を実施する。
For example, if section A = [5, 15) and section B = [10, 25),
# A = 10, # B = 15, A∩B = [10,15), # {A∩B} = 5
For an arrival packet that has not been determined as a retransmission packet, its sequence number (note that it is the width [S1, S2] in the case of TCP; see FIG. 6) is read, and the part belonging to the corresponding section A1 ( (In bytes) is added to the arrival number counter Kn. However, when there are a plurality of sections, the following is performed on the arrival number counter Kn for the plurality of sections.

Kn=Kn+#{[s1,S2)∩[(n−1)・C,n・C)]
但し、#{・}は、区間{・}に含まれるシーケンス番号の数、A∩Bは区間Aと区間Bの共通する区間とする。
Kn = Kn + # {[s1, S2) ∩ [(n−1) · C, n · C)]
However, # {·} is the number of sequence numbers included in the section {·}, and A∩B is a section common to the sections A and B.

ステップ133) ネットワーク品質情報の算出処理:
品質推定部130は、ステップ131,132における、再送パケットか否かの判定処理、シーケンス空間毎の到着パケットのカウント処理を用いて、以下のようにネットワーク品質(以下では、TCP通信に適用して、IPレイヤでの損失バイト率)を算出する方法を示す。
Step 133) Network quality information calculation process:
The quality estimation unit 130 uses the processing for determining whether or not it is a retransmitted packet in steps 131 and 132 and the processing for counting the arrival packets for each sequence space as follows to apply the network quality (hereinafter applied to TCP communication). The method of calculating the loss byte rate in the IP layer).

図11は、本発明の第1の実施の形態におけるネットワーク品質情報の算出処理のフローチャートである。   FIG. 11 is a flowchart of network quality information calculation processing according to the first embodiment of this invention.

まず、品質推定部130は、シーケンス番号の空間{1,∞)を幅C毎に分割して作った区間A1,A2,…AN1の到着パケットカウンタ用に、カウンタKn,Rn(n=1,2,…,N1)を初期化して用意する(ステップ1331)。n2をカウンタ切り替えパラメータN2とする(ステップ1332)。j=1と初期化する(ステップ1333)。   First, the quality estimation unit 130 uses counters Kn, Rn (n = 1, n) for the arrival packet counters of the sections A1, A2,... AN1 created by dividing the sequence number space {1, ∞) for each width C. 2,..., N1) are initialized and prepared (step 1331). n2 is set as a counter switching parameter N2 (step 1332). j = 1 is initialized (step 1333).

次に、カウンタK1,R1の集計トリガとなる事象として、「区間An,n≧n2に属するパケットの到着」とする。すなわち、到着パケットの属する区間がAn2以降か否かを到着パケットごとに確認し(ステップ1334)、もし、区間An2以降の区間に属していたら、カウンタK1,R1の値を集計処理し、当該区間における品質指標を、後述する「区間Anのデータ集計の実施」を行う。処理後はそのカウンタ自体を開放し、新たにカウンタKn+1,Rn+1を新設する(ステップ1339)。この処理によりカウンタを動的に融通させることでメモリソースを節約する仕組みを実現する。この仕組みは、ネットワークの転送速度によって影響を受けない。すなわち、ある区間の集計処理の契機をN2(カウンタ切り替えのパラメータ)先の区間に属するパケットが始めて到着したときに設定したので、予め設定した時間(パラメータ)経過したのを集計契機とする場合と違って、単位時間当たりの到着パケット数の大小に応じて設定パラメータの値を変化させてなくてよい利点がある。   Next, it is assumed that “the arrival of a packet belonging to the section An, n ≧ n2” is an event serving as an aggregation trigger of the counters K1, R1. That is, it is confirmed for each arrival packet whether the section to which the arrival packet belongs is after An2 (step 1334). If it belongs to the section after section An2, the values of the counters K1, R1 are summed up, and the section As for the quality index in “”, “Implementation of data in section An” described later is performed. After the processing, the counter itself is released, and new counters Kn + 1 and Rn + 1 are newly provided (step 1339). This process realizes a mechanism for saving the memory source by dynamically adapting the counter. This mechanism is not affected by the transfer rate of the network. In other words, the timing of aggregation processing for a certain section is set when a packet belonging to a section ahead of N2 (counter switching parameter) arrives for the first time. On the other hand, there is an advantage that the setting parameter value need not be changed according to the number of arrival packets per unit time.

また、次に処理すべきカウンタK2,R2の集計契機となる事象を設定するために、n2=n2+1,すなわち、n2=N2+1とする(ステップ1340)。   Further, in order to set an event that triggers the counting of the counters K2 and R2 to be processed next, n2 = n2 + 1, that is, n2 = N2 + 1 is set (step 1340).

ステップ1334において、n≧n2でない場合(若い区間に属している場合)には、Pjに対する判定処理として前述のステップ131の処理を実行する(ステップ1335)。   In step 1334, when n ≧ n2 is not satisfied (when it belongs to a young section), the processing of step 131 described above is executed as the determination processing for Pj (step 1335).

次に、Pjに対するカウンタ処理として前述のステップ132の処理を実行する(ステップ1336)。   Next, the processing of step 132 described above is executed as a counter processing for Pj (step 1336).

上記の処理を最後の到着パケット(j=jmax)まで繰り返す(ステップ1337)。最後に、データ集計していない区間の集計を行う(ステップ1338)。   The above processing is repeated until the last arrival packet (j = jmax) (step 1337). Finally, the sections for which data has not been aggregated are aggregated (step 1338).

なお、カウンタKn,Rnの集計トリガ(動的な割り当て)を時間経過にし、時間進行に沿って逐次集計する方法では、適切な集計トリガ時期がパケット転送速度の大小に依存してしまう。しかし、上記の方法では、区間の相対的な位置(N2先の区間に到着パケットがあればトリガにする)をトリガにしているのでパケット転送速度に依存しない。   In addition, in the method in which the counting triggers (dynamic allocation) of the counters Kn and Rn are timed and the counting is sequentially performed according to the progress of time, an appropriate counting trigger time depends on the magnitude of the packet transfer rate. However, in the above method, since the relative position of the section (triggered if there is an arrival packet in the section ahead N2) is used as a trigger, it does not depend on the packet transfer rate.

次に、上記のステップ1339において行われる区間Anのデータ集計の実施方法について説明する。   Next, a method of performing data aggregation for the section An performed in the above step 1339 will be described.

区間An2−N2+1の損失バイト率は、ステップ1334の時点でのカウンタ値Kn,Rnを用いて以下のように計算する。 The loss byte rate in the section An2-N2 + 1 is calculated as follows using the counter values Kn, Rn at the time of step 1334.

Figure 2006186889
但し、αは再送パケットが送信側に届くまでに、送信側が重複して何回送ったかを示すパラメータであり、例えば、高々1回の再送で届くならば、α=1、通常はα=1とする。
Figure 2006186889
However, α is a parameter indicating how many times the transmission side has repeatedly sent before the retransmission packet reaches the transmission side. For example, α = 1, usually α = 1 if the retransmission packet arrives at most once. And

次に、ステップ1338におけるデータ集計の実施方法について説明する。   Next, a method for performing data aggregation in step 1338 will be described.

jmaxの属する区間をAm=[((m−1)・C,m・C)とする。 The section to which P jmax belongs is assumed to be Am = [((m−1) · C, m · C).

このとき、(m−1)・C<Smax(Pjmax)≦m・Cであるとする。なお、An(n<m)の未集計区間に関しては、前述の(1)の方法に従う。また、Amに関しては、分母が過大にならないよう以下のように補正する。 At this time, it is assumed that (m−1) · C <S max (P jmax ) ≦ m · C. In addition, regarding the unaggregated section of An (n <m), the above-described method (1) is followed. Am is corrected as follows so that the denominator is not excessive.

Figure 2006186889
但し、C’=Smax(Pjmax)−(m−1)・C
上記式(1)、(2)の損失バイト率の右辺は、正確には、「送信側における再送バイト数の割合(率)」であり、ここでは、IP損失バイト数を推定している。
Figure 2006186889
However, C ′ = S max (P jmax ) − (m−1) · C
The right side of the loss byte rate in the above formulas (1) and (2) is precisely the “ratio (rate) of the number of retransmission bytes on the transmission side”, and here, the number of IP loss bytes is estimated.

[第2の実施の形態]
本実施の形態では、RTP(overUDP)の場合について説明する。
[Second Embodiment]
In this embodiment, a case of RTP (overUDP) will be described.

一点観測型測定器の構成は、前述の第1の実施の形態における図3に示す構成と同様である。   The configuration of the one-point observation type measuring instrument is the same as the configuration shown in FIG. 3 in the first embodiment described above.

測定部110は、第1の実施の形態におけるTCPの場合と同様にTcpdumpにより、RTPヘッダの情報(シーケンス番号など)を取得する。但し、RTPのシーケンス番号は、1,2,3,4、…というように+1ずつ増加する通番である。TCPのとき使用した図5に示した情報のうち、シーケンス番号部分が図12に示すものに変更されるが、基本的には第1の実施の形態のTCPの場合と同じである。   The measurement unit 110 acquires information (sequence number and the like) of the RTP header by Tcpdump as in the case of TCP in the first embodiment. However, the sequence number of RTP is a serial number that increases by +1, such as 1, 2, 3, 4,. Of the information shown in FIG. 5 used in the case of TCP, the sequence number portion is changed to that shown in FIG. 12, but is basically the same as the case of TCP in the first embodiment.

フロー抽出部120は、UDPの場合には、パケットヘッダ(IPヘッダ及びUDPヘッダ)にある情報である、通信元アドレス、通信元ポート番号、通信先アドレス、通信先ポート番号及び通信の向き、の組み合わせで一意に決まる通信をフローとする。従って、フローの抽出は、通信元アドレス、通信元ポート番号、通信先アドレス、通信先ポート番号、通信の向き別に、ヘッダ情報を抽出するものである。   In the case of UDP, the flow extraction unit 120 is the information in the packet header (IP header and UDP header), the communication source address, the communication source port number, the communication destination address, the communication destination port number, and the communication direction. Communication uniquely determined by the combination is defined as a flow. Therefore, in the flow extraction, header information is extracted for each communication source address, communication source port number, communication destination address, communication destination port number, and communication direction.

品質推定部130は、基本的にはTCPの場合と同様であるが、シーケンス番号の付与体系が、TCPの場合には「一パケットごとでS1バイトからS2バイト目まで」というように幅がある付与であったのに対し、RTPの場合には、パケット毎に通番で付与される点において異なる。そのため、TCPの場合に記述したシーケンス番号(S1,S1)を、RTPの場合は、S1=S2−1とし、RTPのシーケンス番号をS1値と解釈して、
図4に示すフローチャートのステップ131〜133を実行すれば、IPレイヤでのパケット損失率が得られる。なお、パケット損失率については、TCPの場合にはバイト損失率であったが、RTPの場合にはパケット単位に通番が付与されている点において異なる。
The quality estimation unit 130 is basically the same as in the case of TCP, but when the sequence number assignment system is TCP, there is a width such as “from S1 byte to S2 byte for each packet”. In the case of RTP, it is different in that it is assigned with a serial number for each packet. Therefore, the sequence number (S1, S1) described in the case of TCP is set to S1 = S2-1 in the case of RTP, and the sequence number of RTP is interpreted as the S1 value.
If steps 131 to 133 in the flowchart shown in FIG. 4 are executed, a packet loss rate in the IP layer can be obtained. The packet loss rate is a byte loss rate in the case of TCP, but differs in that a serial number is assigned to each packet in the case of RTP.

なお、上記の第1の実施の形態及び第2の実施の形態で説明した一点観測型測定器の動作をプログラムとして構築し、一点観測型測定器として利用されるコンピュータにインストールして実行させる、または、ネットワークを介して流通させることも可能である。   In addition, the operation of the single point observation type measuring device described in the first embodiment and the second embodiment is constructed as a program, and is installed and executed on a computer used as the single point observation type measuring device. Alternatively, it can be distributed via a network.

なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲内において種々変更・応用が可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and applications can be made within the scope of the claims.

本発明は、パケット交換網を使用する通信サービスにおける通信品質を測定する技術に適用可能である。   The present invention is applicable to a technique for measuring communication quality in a communication service using a packet switching network.

本発明の原理構成図である。It is a principle block diagram of this invention. 本発明の原理説明図である。It is a principle explanatory view of the present invention. 本発明の一実施の形態におけるシステム構成図である。1 is a system configuration diagram according to an embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態における一点観測型測定器の構成図である。It is a block diagram of the single point observation type measuring device in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における動作のフローチャートである。It is a flowchart of the operation | movement in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態におけるTcpdumpの出力例である。It is an output example of Tcpdump in the first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態におけるIPv4ヘッダ構成を示す図である。It is a figure which shows the IPv4 header structure in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における再送パケットか否かの判定例(再送判定パラメータTを用いた例)である。It is a determination example (an example using a retransmission determination parameter T) as to whether or not it is a retransmission packet in the first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態における再送パケットか否かの判定例(再送判定パラメータWを用いた例)である。It is a determination example (example using the retransmission determination parameter W) whether it is a retransmission packet in the first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態におけるシーケンス区間の例である。It is an example of the sequence area in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態におけるネットワーク品質情報の算出処理のフローチャートである。It is a flowchart of the calculation process of the network quality information in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態におけるTcpdumpの出力例である。It is an output example of Tcpdump in the second embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 ルータ
20 サーバ
30 ネットワーク
40 端末
100 通信品質測定器、一点観測型測定器
101 測定対象の設定IF(インタフェース)
102 推定パラメータ設定IF(インタフェース)
103 出力パラメータ設定IF(インタフェース)
110 測定部
120 フロー抽出手段、フロー抽出部
130 品質推定部
131 再送パケット判定手段
132 品質情報算出手段
140 出力部
150 記憶手段、記憶部
151 再送数カウンタ
152 到着数カウンタ
10 router 20 server 30 network 40 terminal 100 communication quality measuring device, one-point observation type measuring device 101 measurement object setting IF (interface)
102 Estimated parameter setting IF (interface)
103 Output parameter setting IF (interface)
110 Measurement unit 120 Flow extraction unit, flow extraction unit 130 Quality estimation unit 131 Retransmission packet determination unit 132 Quality information calculation unit 140 Output unit 150 Storage unit, storage unit 151 Retransmission number counter 152 Arrival number counter

Claims (4)

TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet protocol)あるいはRTP(Real-time Transport Protocol)を含むプロトコルの機能、あるいは、映像配信アプリケーションなど通信プロトコルの上位に位置するアプリケーション機能によりデータ転送を確実に行うために途中でデータ損失があった場合に、再度データ転送を行う通信において、送信側から受信側までの間にある1地点でのモニタによる通信品質を測定するためのエンドツーエンド品質推定装置であって、
入力されたパケットヘッダ情報から測定対象となる、送受信端末間での通信の開始から終了までのフローを抽出するフロー抽出手段と、
シーケンス番号からなる空間を分割したシーケンス区間毎に再送数をカウントするための、メモリ上に設けられた再送数カウンタと、
シーケンス番号からなる空間を分割したシーケンス区間毎にパケットの到着数をカウントするための、メモリ上に設けられた到着数カウンタと、
パケットの到着毎に、該パケットが再送か否かを判定し、該パケットの属する区間の前記再送数カウンタ及び前記到着数カウンタを操作する再送パケット判定手段と、
到着した前記パケットのシーケンス番号の時間的な推移をトリガにして、前記再送数カウンタ及び前記到着数カウンタの値を用いて、エンドツーエンド品質を算出する品質情報算出手段と、
を有することを特徴とするエンドツーエンド品質測定装置。
In order to ensure data transfer by the functions of protocols including TCP / IP (Transmission Control Protocol / Internet protocol) or RTP (Real-time Transport Protocol), or application functions positioned above communication protocols such as video distribution applications An end-to-end quality estimation device for measuring communication quality by monitoring at a single point between a transmission side and a reception side in communication in which data transfer is performed again when there is data loss in the middle. ,
A flow extraction means for extracting a flow from the start to the end of communication between transmission / reception terminals to be measured from the input packet header information;
A retransmission number counter provided on the memory for counting the number of retransmissions for each sequence section obtained by dividing the space composed of sequence numbers;
An arrival number counter provided on the memory for counting the number of arrivals of packets for each sequence section obtained by dividing the space consisting of sequence numbers;
Retransmission packet determination means for determining whether or not the packet is retransmitted every time a packet arrives, and operating the retransmission number counter and the arrival number counter in a section to which the packet belongs;
Quality information calculation means for calculating end-to-end quality using the value of the retransmission number counter and the arrival number counter, triggered by the temporal transition of the sequence number of the packet that has arrived,
An end-to-end quality measuring apparatus comprising:
前記再送パケット判定手段は、
前記パケットが再送か否かを判定する際に、過去に到着したパケットに関する情報のうち、シーケンス番号の最大値及び該パケットの到着時刻、シーケンス番号の平均増加速度の情報を格納する記憶手段と、
前記記憶手段に格納されている前記情報を逐次更新する更新手段と、
判定対象のパケット到着時に、当該パケットのシーケンス番号及び到着時刻及び、前記記憶手段に格納されている情報のみにより再送パケットか否かを判定する手段を含む
請求項1記載のエンドツーエンド品質測定装置。
The retransmission packet determination means includes
When determining whether or not the packet is a retransmission, storage means for storing information on the maximum value of the sequence number, the arrival time of the packet, and information on the average increase rate of the sequence number among the information on the packets that have arrived in the past;
Updating means for sequentially updating the information stored in the storage means;
The end-to-end quality measurement apparatus according to claim 1, further comprising means for determining whether or not the packet is a retransmission packet based on only the sequence number and arrival time of the packet and information stored in the storage means when the packet to be determined arrives. .
前記品質情報算出手段は、
前記エンドツーエンド品質を算出する際に、
パケット到着をトリガに前記パケットヘッダ情報に基づいて、前記シーケンス番号からなる空間を分割したシーケンス区間毎の前記到着数カウンタ及び前記再送数カウンタのカウンタ値を更新する手段を有し、
前記到着数カウンタ及び前記再送数カウンタは、
到着したパケットのシーケンス番号の進行に伴って、該シーケンス番号がさらに先のシーケンス区間のカウンタとして利用可能なアルゴリズムの仕組みを有する請求項1記載のエンドツーエンド品質測定装置。
The quality information calculation means includes
When calculating the end-to-end quality,
Based on the packet header information triggered by packet arrival, the means for updating the counter value of the arrival number counter and the retransmission number counter for each sequence section obtained by dividing the space consisting of the sequence number,
The arrival number counter and the retransmission number counter are:
2. The end-to-end quality measurement apparatus according to claim 1, further comprising an algorithm mechanism in which the sequence number can be used as a counter of a further sequence section as the sequence number of the arrived packet progresses.
TCP/IPを含むプロトコルの機能、あるいは、映像配信アプリケーションなど通信プロトコルの上位に位置するアプリケーション機能によりデータ転送を確実に行うために途中でデータ損失があった場合に、再度データ転送を行う通信において、送信側から受信側までの間にある1地点でのモニタによる通信品質を測定するためのエンドツーエンド品質推定方法において、
入力されたパケットヘッダ情報から測定対象となる、送受信端末間での通信の開始から終了までのフローを抽出するフロー抽出ステップと、
パケットの到着毎に、該パケットが再送か否かを判定し、該パケットの属するシーケンス区間毎に再送数をカウントするための、メモリ上に設けられた再送数カウンタ及び、シーケンス区間毎にパケットの到着数をカウントするための、メモリ上に設けられた到着数カウンタを操作する再送パケット判定ステップと、
到着した前記パケットのシーケンス番号の時間的な推移をトリガにして、前記再送数カウンタ及び前記到着数カウンタの値を用いて、エンドツーエンド品質を算出する品質情報算出ステップと、
を行うことを特徴とするエンドツーエンド品質測定方法。
In communication that performs data transfer again when there is data loss in the middle to ensure data transfer by the function of the protocol including TCP / IP or the application function positioned above the communication protocol such as a video distribution application In the end-to-end quality estimation method for measuring the communication quality by monitoring at one point between the transmission side and the reception side,
A flow extraction step for extracting a flow from the start to the end of communication between transmission and reception terminals, which is a measurement target, from the input packet header information;
Each time a packet arrives, it is determined whether or not the packet is a retransmission, and the number of retransmissions is counted for each sequence interval to which the packet belongs. A retransmission packet determination step of operating an arrival number counter provided on the memory for counting the arrival number;
A quality information calculation step of calculating end-to-end quality using a value of the retransmission number counter and the arrival number counter, triggered by a temporal transition of the sequence number of the packet that has arrived,
An end-to-end quality measurement method characterized by:
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