JP2009118272A - Program for network band estimation, apparatus for network band estimation, method for network band estimation, and measuring apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ネットワークの帯域を推定するネットワーク帯域推定技術に関し、特に試験パケット挙動に基づく帯域推定技術に関する。 The present invention relates to a network bandwidth estimation technique for estimating a network bandwidth, and more particularly to a bandwidth estimation technique based on test packet behavior.
ネットワーク通信品質を保障するためには、ネットワークのリソース量(帯域)を管理する必要がある。ネットワーク帯域を測定する装置としてはパケットキャプチャツール(装置)があるが、装置自体のコストが高く、かつすべてのパケットをキャプチャする必要があることからスケーラビリティに欠ける。 In order to guarantee network communication quality, it is necessary to manage the amount (bandwidth) of network resources. Although there is a packet capture tool (device) as a device for measuring the network bandwidth, it lacks scalability because the cost of the device itself is high and all packets need to be captured.
また、負荷測定ツールとして、ネットワークに試験パケットを送出し、試験パケットの遅延情報を基に計測経路上のネットワーク帯域を推定するソフトウェアも多く提案されている。これらのツールは試験パケットの送出パターンを変化させ、パケット受信挙動が変化するポイントを探索することで可用帯域を推定する方式である。 As load measurement tools, many software that send test packets to a network and estimate the network bandwidth on the measurement path based on delay information of the test packets have been proposed. These tools are methods for estimating the available bandwidth by changing the transmission pattern of the test packet and searching for points where the packet reception behavior changes.
例えば、特許文献1では、複数の周期的なタイムスタンプパケットを、受信側の通信装置へ現在設定されている試験伝送率(R)で伝送し、受信側の通信装置にタイムスタンプパケットのそれぞれが受信された時刻に基づいて、タイムスタンプパケット間の伝送遅延時間差の変化傾向を検査する。そして伝送遅延時間差が予め定められた安定範囲内に含まれず、かつ増加傾向を示したならばRを減少させた値にした後に、検査を繰り返す。一方、伝送遅延時間差が安定範囲内に含まれず、かつ減少傾向を示すと、R増加させた値にして検査を繰り返す。かかる処理の結果、伝送遅延時間差が安定範囲内に含まれると、現在設定されている試験伝送率を可用帯域幅として決定する。
For example, in
また、特許文献2では、送信端末から受信端末に向けて、プローブパケットの送信間隔Ikを変えながらプローブパケットの連続送信を繰り返し、受信端末は受信したプローブパケットの受信間隔Ik’を順次測定する。そして、得られた一連のデータ(Ik 、Ik’−Ik)について一次近似することにより送信端末と受信端末との間の通信経路の利用可能帯域を計算している。なお、一次近似として、一次関数y=−ax+bを用い、利用可能帯域Bは、式B=(a×L)/bにより求めている。
Further, in
上述した従来の帯域推定方式は、試験トラフィックを徐々に変動させ、試験パケット遅延特性の変化ポイントを見極めることによって可用帯域を推定する方式である。そのため、可用帯域推定を実施するたびに試験用トラフィックとして帯域を一時的に占有してしまう可能性があり、帯域を有効に利用することができない。 The conventional bandwidth estimation method described above is a method for estimating the available bandwidth by gradually changing the test traffic and determining the change point of the test packet delay characteristic. Therefore, there is a possibility that the bandwidth is temporarily occupied as test traffic every time the available bandwidth is estimated, and the bandwidth cannot be used effectively.
また、従来の技術では、ネットワークを構成する機器自体に依存して発生するパケット遅延を考慮していないため、ネットワーク負荷を正確に推定することができず、実際の値よりも負荷を大きく推定する可能性があるという問題点があった。 In addition, since the conventional technology does not consider the packet delay that occurs depending on the devices constituting the network, the network load cannot be accurately estimated, and the load is estimated to be larger than the actual value. There was a problem that there was a possibility.
本発明は、上述した従来技術における問題点を解消し、課題を解決するためになされたものであり、ネットワークに負担をかけることなくネットワーク負荷を推定し、またネットワークの構成機器による遅延を考慮した高精度な帯域推定を行なうことのできるネットワーク帯域推定プログラム、ネットワーク帯域推定装置、ネットワーク帯域推定方法および計測装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems in the prior art and to solve the problems. The present invention estimates the network load without imposing a burden on the network, and takes into account delays caused by network components. It is an object of the present invention to provide a network bandwidth estimation program, a network bandwidth estimation device, a network bandwidth estimation method, and a measurement device that can perform highly accurate bandwidth estimation.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ネットワークのトラフィック種別が映像トラフィックであるか音声トラフィックであるかに基づいてトラフィックモデルを選択し、ネットワークのトラフィックに関する情報と前記トラフィックモデルからネットワーク負荷と遅延との関係を示す関係式を求め、ネットワークから試験パケットを受信し、試験パケットの遅延状態と前記関係式に基づいて前記ネットワークの使用帯域を推定する。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention selects a traffic model based on whether the network traffic type is video traffic or voice traffic, and information about the network traffic and the traffic A relational expression indicating the relationship between the network load and the delay is obtained from the model, a test packet is received from the network, and the use band of the network is estimated based on the delay state of the test packet and the relational expression.
また、本発明は、トラフィック種別が音声トラフィックである場合には前記トラフィックモデルとしてM/D/1待ち行列モデルを選択し、前記トラフィック種別が映像トラフィックである場合には前記トラフィックモデルとしてM/M/1待ち行列モデル、あるいはM/G/1-Processor Sharing待ち行列モデルを選択して関係式を求める。 In the present invention, when the traffic type is voice traffic, the M / D / 1 queue model is selected as the traffic model, and when the traffic type is video traffic, the traffic model is M / M. Select the / 1 queue model or the M / G / 1-Processor Sharing queue model to find the relational expression.
また、本発明は、ネットワークのトラフィックに関する情報から1パケットの処理に要する平均時間μをもとめ、試験パケットの遅延揺らぎ量の平均値ave[fluc]とネットワーク負荷ρとの関係について、トラフィック種別が音声トラフィックである場合にはM/D/1待ち行列モデルから
また、本発明は、ネットワークのトラフィックに関する情報から1パケットの処理に要する時間μをもとめ、試験パケットの遅延揺らぎ量の分散値Varとネットワーク負荷ρとの関係について、トラフィック種別が音声トラフィックである場合にはM/D/1待ち行列モデルから
また、本発明は、ネットワークのトラフィックに関する情報として対象トラフィックの平均パケットサイズ、および監視対象のリンク物理帯域情報を用いて関係式を導出する。 In addition, the present invention derives a relational expression using the average packet size of the target traffic and the link physical bandwidth information to be monitored as information relating to network traffic.
また、本発明は、ネットワークが無負荷の状態における前記試験パケットの遅延状態を解析し、遅延状態評価ステップによる評価を補正する。 Further, the present invention analyzes the delay state of the test packet when the network is unloaded, and corrects the evaluation by the delay state evaluation step.
また、本発明は、前記ネットワークのトラフィック種別を判別し、判別結果に基づいて前記トラフィックモデルの選択を行なう。 In the present invention, the traffic type of the network is discriminated, and the traffic model is selected based on the discrimination result.
本発明によれば、トラフィック種別に対応する“ネットワーク負荷と遅延の関係モデル”を自動構築し、試験トラフィックにおける計測遅延で前記関係モデルを参照することでネットワーク帯域推定を実現する方式であるため、トラフィック種別毎の高精度な帯域推定を可能にするとともに、微小な試験トラフィックで帯域推定を可能にしたネットワーク帯域推定プログラム、ネットワーク帯域推定装置、ネットワーク帯域推定方法および計測装置を得ることができるという効果を奏する。 According to the present invention, the “network load and delay relation model” corresponding to the traffic type is automatically constructed, and the network bandwidth estimation is realized by referring to the relation model with the measurement delay in the test traffic. The effect of being able to obtain a network bandwidth estimation program, a network bandwidth estimation device, a network bandwidth estimation method, and a measurement device that enable highly accurate bandwidth estimation for each traffic type and enable bandwidth estimation with minute test traffic Play.
また、本発明によれば、計測したパケット遅延から送受信端末に依存する遅延要素を除去して評価することが可能で、帯域推定の高精度化を実現するネットワーク帯域推定プログラム、ネットワーク帯域推定装置、ネットワーク帯域推定方法および計測装置を得ることができるという効果を奏する。 Further, according to the present invention, it is possible to evaluate by removing a delay element depending on a transmission / reception terminal from the measured packet delay, and a network bandwidth estimation program, a network bandwidth estimation device, which realizes high accuracy of bandwidth estimation, There is an effect that a network bandwidth estimation method and a measurement device can be obtained.
また、本発明によれば、計測対象とするトラフィックの種別、対象トラフィックの平均パケットサイズ、および監視対象のリンク物理帯域情報を入力パラメータとして設定することで、計測環境における“ネットワーク負荷と遅延の関係モデル”を自動構築することを可能にするネットワーク帯域推定プログラム、ネットワーク帯域推定装置、ネットワーク帯域推定方法および計測装置を得ることができるという効果を奏する。 Further, according to the present invention, by setting the type of traffic to be measured, the average packet size of the target traffic, and the link physical bandwidth information to be monitored as input parameters, the “relationship between network load and delay in the measurement environment” There is an effect that a network bandwidth estimation program, a network bandwidth estimation device, a network bandwidth estimation method, and a measurement device that make it possible to automatically construct a “model” can be obtained.
また、本発明によれば、計測遅延ゆらぎの平均値または分散値を算出する時間間隔を設定することで、その時間間隔におけるネットワーク平均使用帯域を算出することが可能であり、微小時間も含む指定時間間隔における帯域平均値を監視することが可能になる。 Further, according to the present invention, by setting a time interval for calculating an average value or variance value of measurement delay fluctuations, it is possible to calculate a network average use bandwidth in the time interval, and a designation including a minute time. It becomes possible to monitor the band average value in the time interval.
また、本発明によれば、音声トラフィック、あるいは映像トラフィックの単一トラフィック網において、トラフィック種別毎に帯域推定モデルを切り替えることで、トラフィック特性を反映させた精度の高い帯域推定を行うことが可能になる。 In addition, according to the present invention, in a single traffic network of voice traffic or video traffic, it is possible to perform highly accurate bandwidth estimation reflecting traffic characteristics by switching the bandwidth estimation model for each traffic type. Become.
以下に、本発明にかかるネットワーク帯域推定プログラム、ネットワーク帯域推定装置、ネットワーク帯域推定方法および計測装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。 Embodiments of a network bandwidth estimation program, a network bandwidth estimation device, a network bandwidth estimation method, and a measurement device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施例にかかるネットワーク帯域推定装置の概要構成を説明する概要構成図である。同図に示したように、ネットワーク帯域推定装置1は、ノードN1やノードN2などによって構成されるネットワークを介し、試験パケット送信端末2と接続される。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a schematic configuration of a network bandwidth estimation apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the network
試験パケット送信端末2は、その内部にタイマー20とパケット送信部21を有する。パケット送信部21は、ネットワークに試験パケットを送出する機能部であり、タイマー20を参照して試験パケットにタイムスタンプを挿入する。
The test
ネットワーク帯域推定装置1は、その内部にタイマー10、パケット受信部11、遅延計測部12、初期遅延解析部13、バイアス算出部14、遅延揺らぎ算出部15、パラメータ設定部16、トラフィック種別判定部17、モデル構築部18および帯域推定部19を有する。
The network
パケット受信部11は、ネットワークからパケットを受信する機能部であり、具体的には、試験パケット送信端末2が送出した試験パケットやネットワーク上に流れる監視対象である背景トラフィックのパケットをキャプチャする。
The packet receiving unit 11 is a functional unit that receives a packet from the network. Specifically, the packet receiving unit 11 captures a test packet transmitted by the test
タイマー10は、試験パケット送信端末2のタイマー20と同期している。遅延計測部12は、パケットのタイムスタンプ情報とタイマー10によって得られるパケット受信時刻との差分値を算出する。
The
初期遅延解析部13は、初期計測時の一定期間において遅延計測部12における時刻差分値に対する最小値を決定する。そしてバイアス算出部14は、初期遅延解析部13の出力に基づいて、ネットワークを構成する端末固有の遅延ゆらぎ量(バイアス量)を事前測定する。 The initial delay analysis unit 13 determines a minimum value for the time difference value in the delay measurement unit 12 in a certain period at the time of initial measurement. Based on the output of the initial delay analysis unit 13, the bias calculation unit 14 preliminarily measures a delay fluctuation amount (bias amount) specific to the terminals constituting the network.
遅延揺らぎ算出部15は、遅延計測部12における試験パケットの時刻差分値に対し、初期遅延解析部における最小値からの相対変動分からバイアス算出部において導出する端末固有の影響分を削除した遅延ゆらぎ量を算出する。
The delay
パラメータ設定部16は、帯域推定用のモデルを構築する上で必要な監視対象トラフィックの平均パケットサイズや計測経路のリンク物理帯域の情報をモデル構築部18に提供する。このパラメータは、オペレータによって入力されても良いし、パケット受信部11が受信した背景トラフィックから識別してもよい。 The parameter setting unit 16 provides the model construction unit 18 with information on the average packet size of the monitoring target traffic and the link physical bandwidth of the measurement path necessary for constructing the bandwidth estimation model. This parameter may be input by an operator, or may be identified from background traffic received by the packet receiver 11.
トラフィック種別判定部17は、計測対象のトラフィックの種別をオペレータ設定により判定、あるいは、計測したパケット特性から推定し、モデル構築部18に提供する。 The traffic type determination unit 17 determines the type of traffic to be measured based on operator settings or estimates it from the measured packet characteristics and provides it to the model construction unit 18.
モデル構築部18は、トラフィック種別判定部17によって決定されたトラフィック種別から事前に定義されたトラフィックモデルを選出し、パラメータ設定部16から得られるパラメータに基づき“ネットワーク負荷と遅延の関係式”を導出する。 The model construction unit 18 selects a predefined traffic model from the traffic type determined by the traffic type determination unit 17 and derives a “relational expression between network load and delay” based on the parameters obtained from the parameter setting unit 16. To do.
帯域推定部19は、遅延ゆらぎ算出部15で取得された遅延ゆらぎ量で、モデル構築部18により生成された“ネットワーク負荷と遅延の関係式”を参照することにより、トラフィックネットワーク使用帯域を推定する。
The
すなわち、本発明にかかるネットワーク帯域推定方法では、図2に示すように特定の中継ノード対に接続され、パケット送出、およびパケット受信/解析機能の双方を有するネットワーク計測システムで、試験パケットを送出し、受信したパケットの遅延挙動に基づいて双方向のネットワーク使用帯域を推定する。 That is, in the network bandwidth estimation method according to the present invention, as shown in FIG. 2, a test packet is transmitted by a network measurement system connected to a specific relay node pair and having both packet transmission and packet reception / analysis functions. Based on the delay behavior of the received packet, the bidirectional network bandwidth is estimated.
その際、ネットワークの背景トラフィック種別が映像トラフィックであるか音声トラフィックであるかに基づいて異なるモデルを選択して負荷と遅延の関係式を導出し、図3に示すように、導出した関係式に基づいて負荷を求めるので、微小な試験トラフィックでネットワークに負担をかけることなく帯域状態を推定することが可能である。 At that time, a different model is selected based on whether the background traffic type of the network is video traffic or voice traffic, and a relational expression of load and delay is derived. As shown in FIG. Since the load is obtained on the basis of the load, it is possible to estimate the bandwidth state without imposing a burden on the network with a small amount of test traffic.
ネットワーク帯域推定装置1の基本処理フローを図4に示す。同図に示したように、ネットワーク帯域推定装置1は、その基本処理において次のステップを実行する。
(STEP A-1)
トラフィックの種別、対象トラフィックの平均パケットサイズ、および監視対象のリンク物理帯域情報を入力。
(STEP A-2)
監視対象トラフィックにおける“ネットワーク負荷と遅延の関係式”を構築。
(STEP B-1)
試験パケットを受信。
(STEP B-2)
試験パケットにおける遅延ゆらぎの平均値/分散値を算出する。
(STEP 3)
(STEP B-2)で取得された統計値(平均/分散)に基づき、(STEP A-2)で導出された対象トラフックに対応する“ネットワーク負荷と遅延の関係式モデル”を参照することにより、監視対象リンクの使用帯域を推定。
A basic processing flow of the network
(STEP A-1)
Enter the traffic type, average packet size of the target traffic, and link physical bandwidth information to be monitored.
(STEP A-2)
Established “Relationship between network load and delay” for monitored traffic.
(STEP B-1)
Receive test packet.
(STEP B-2)
The average value / variance value of the delay fluctuation in the test packet is calculated.
(STEP 3)
Based on the statistical value (average / variance) obtained in (STEP B-2), by referring to the “relative expression model of network load and delay” corresponding to the target traffic derived in (STEP A-2) Estimate the bandwidth used for the monitored link.
以下、各ステップの具体例について詳細に説明する。
(STEP A-1)パラメータの設定
このステップでは、対象トラフィックのトラフィック種別、対象トラフィックの平均パケットサイズ、および監視対象のリンク物理帯域情報を設定する。既に述べたように設定はオペレータによる入力であっても良いし、自動設定してもよい。
Hereinafter, specific examples of each step will be described in detail.
(STEP A-1) Parameter Setting In this step, the traffic type of the target traffic, the average packet size of the target traffic, and the link physical bandwidth information to be monitored are set. As already described, the setting may be input by an operator or may be automatically set.
パラメータを自動設定する場合、平均パケットサイズは対象トラフィックをキャプチャすることにより計測することができる。また、トラフィック種別は各トラフィック(音声/映像)のトラフィック特性を解析し、トラフィック種別を決定することができる。 When parameters are automatically set, the average packet size can be measured by capturing the target traffic. The traffic type can be determined by analyzing the traffic characteristics of each traffic (voice / video).
映像トラフィックのフローと音声トラフィックのフローにおけるパケットの送出パターンとパケットサイズを図5に示す。同図に示したように、宛先/送信元アドレス、ポート番号によって単一フロー毎に解析し、パケットサイズが短く、バースト性が弱いトラフィックは音声パケットと見なすことができる。例えば、G.711に基づく音声フローでは ペイロードサイズは160 bytes、IP+UDP+RTPヘッダで40 bytes であるので、計200 bytesのパケットとなる。同じくG.729に基づく音声フローではペイロードサイズ20 bytes、IP+UDP+RTPヘッダ 40 bytesであるので、計60 bytesのパケットとなる。 FIG. 5 shows packet transmission patterns and packet sizes in the video traffic flow and audio traffic flow. As shown in the figure, analysis is performed for each single flow by destination / source address and port number, and traffic with a short packet size and weak burstiness can be regarded as a voice packet. For example, in a voice flow based on G.711, the payload size is 160 bytes, and the IP + UDP + RTP header is 40 bytes, so the total packet size is 200 bytes. Similarly, since the voice flow based on G.729 has a payload size of 20 bytes and an IP + UDP + RTP header of 40 bytes, the total packet is 60 bytes.
また、送信頻度についても例えば6Mbps、および30 frames/secの映像フローであれば33ミリ秒ごとに1フレーム分 (約200kbits) をパケット化し、一度に送出するのが一般的であり、音声フローであればおよそ20ミリ秒ごとに160kbyte程度のパケットが送出される。従って、パケットサイズが大きく(1200〜1500bytes程度)、バースト性が強い場合は映像フローと見なせ、パケットサイズが小さく、バースト性の弱い場合は、音声フローと見なすことができる As for the transmission frequency, for example, for a video flow of 6 Mbps and 30 frames / sec, it is common to packetize one frame (about 200 kbits) every 33 milliseconds and send it at once. If there are, a packet of about 160 kbytes is sent out every 20 milliseconds. Therefore, when the packet size is large (about 1200 to 1500 bytes) and the burstiness is strong, it can be regarded as a video flow, and when the packet size is small and the burstiness is weak, it can be regarded as an audio flow.
リンク物理帯は、SNMP/MIB等で経路上の中継ノードから情報を収集することで、自動判定することが可能である。 The link physical band can be automatically determined by collecting information from relay nodes on the route using SNMP / MIB or the like.
(STEP A-2)ネットワーク負荷と遅延の関係モデルの構築
ネットワーク負荷と遅延の関係モデルの構築フローを図6に示す。
(STEP A‐1)で得られるパラメータが
平均パケットサイズ DS (bits)
監視リンク速度 C (bits/sec)
であるとき、1パケットの処理にかかる時間パラメータμは、
μ=DS/C
として求められる。
(STEP A-2) Construction of relationship model between network load and delay Figure 6 shows the construction flow of the relationship model between network load and delay.
The parameter obtained in (STEP A-1) is the average packet size DS (bits)
Monitoring link speed C (bits / sec)
The time parameter μ for processing one packet is
μ = DS / C
As required.
つぎに、トラフィック種別として音声トラフィックが選択された場合は、待ち行列モデルM/D/1に基づいてネットワーク負荷と遅延状態との関係式を導出する。 Next, when voice traffic is selected as the traffic type, a relational expression between the network load and the delay state is derived based on the queuing model M / D / 1.
遅延状態として、遅延揺らぎ量の平均値ave[fluc]を用いる場合、ネットワーク負荷(ネットワーク使用帯域の物理帯域Cに対する割合)ρ:0〜1は、以下のM/D/1数式モデルから
また、遅延状態として遅延ゆらぎ量の分散値Varを用いてネットワーク負荷ρ:0〜1を推定するときは、まずM/D/1参照モデルの構築を構築する。
そして、図7に示す様に試験パケットの測定によって得られた計測統計値であるVarと参照値であるVar_refを比較し、計測値と最も近い参照値Var_refに対応するρを選択することで、ネットワーク負荷ρを推定することができる。 Then, as shown in FIG. 7, the measurement statistical value Var obtained by measuring the test packet is compared with the reference value Var_ref, and by selecting ρ corresponding to the reference value Var_ref closest to the measurement value, The network load ρ can be estimated.
つぎに、映像トラフィックが選択された場合、待ち行列モデルM/M/1、あるいはM/G/1‐PSに基づいてトラフィック使用帯域を推定する。 Next, when video traffic is selected, the traffic use band is estimated based on the queuing model M / M / 1 or M / G / 1-PS.
まず、遅延状態として遅延ゆらぎ量の平均値ave[fluc]を用いてネットワーク負荷を算出する場合、M/M/1(=M/G/1-PS)数式モデルは、
また、遅延状態として遅延ゆらぎ量の分散値Varを用いてネットワーク負荷ρ:0〜1を推定するときは、M/M/1モデルから
(STEP B-1)試験パケットの送出
図8のように、送信側のネットワーク計測装置である試験パケット送信端末2が計測用の試験フロー(例えば、パケットサイズ200 bytes 送出間隔20msec)をネットワークで発生させ、受信側のネットワーク計測装置であるネットワーク帯域推定装置1は、この試験フローを形成するパケットを受信する。パケット送出間隔はランダムであってもよい。
(STEP B-1) Sending test packet As shown in Fig. 8, the test
(STEP B-2)遅延ゆらぎの統計値算出
遅延ゆらぎの統計値算出フローを図9に示す。計測を行う2つのネットワーク計測装置(試験パケット送信端末2とネットワーク帯域推定装置1)間のクロックは従来技術により同期している。
(STEP B-2) Statistical Calculation of Delay Fluctuation FIG. 9 shows a statistical calculation flow of delay fluctuation. The clocks between the two network measurement devices (the test
まず、試験パケットの初期計測時に、図10に示すように“送受信時間の差“を一定時間分計測し、“最小遅延”を算出する。
最小遅延=MIN(di−si) i=0,1,…,N
遅延ゆらぎ fluci = (di−si)−最小遅延 i=0,1,…,N
ただし,siはパケット送出時タイムスタンプ,diはパケット到着時間とする。
First, at the time of initial measurement of a test packet, as shown in FIG. 10, a “transmission / reception time difference” is measured for a certain time, and a “minimum delay” is calculated.
Minimum delay = MIN (di-si) i = 0,1, ..., N
Delay fluctuation fluc i = (di−si) −minimum delay i = 0,1,…, N
Here, si is a time stamp at the time of packet transmission, and di is a packet arrival time.
つぎに、図11に示すような計測環境、すなわちネットワーク計測装置間をクロス接続した状態か、もしくは、他のトラフィックが流れていない無負荷経路である状態において、計測装置に依存する遅延変動量を算出する。端末に依存する平均ゆらぎ成分は、
遅延ゆらぎの統計値については、
平均遅延揺らぎは、
The average delay fluctuation is
つづいて本実施例にかかるネットワーク帯域推定装置による負荷推定の具体例について説明する。図12に示す環境で発明方式の効果を検証した。検証用ネットワークでは、2つのスイッチ間リンクのトラフィック負荷を監視するように各スイッチにネットワーク計測装置を設置した。 Next, a specific example of load estimation by the network bandwidth estimation apparatus according to the present embodiment will be described. The effect of the invention method was verified in the environment shown in FIG. In the verification network, network switches were installed on each switch to monitor the traffic load on the link between the two switches.
また検証シナリオでは、監視リンクに、背景トラフィックとして、“1.VoIPのみ(1Mbpsの集約フロー)”、あるいは“2.映像のみ(9Mbpsの単一フロー)”のトラフィックを順番に積み上げていくものとし、本発明方式によって推定されるトラフィック負荷を検証した。 Also, in the verification scenario, traffic of “1. VoIP only (1 Mbps aggregated flow)” or “2. Video only (9 Mbps single flow)” as the background traffic shall be stacked in order. The traffic load estimated by the method of the present invention was verified.
なお、1.VoIPのみの検証シナリオではすべての回線帯域を10Mbps、 2.映像のみの検証シナリオでは100Mbpsとし、試験フローは、85.6kbpsのVoIPトラフィックを模擬した短パケットトラフィックを送出した。帯域推定結果に関しては数十秒程度の平均/分散計算間隔で推定している。 In addition, 1. 1. In the VoIP-only verification scenario, all line bandwidths are 10 Mbps. In the video-only verification scenario, it was set to 100 Mbps, and the test flow sent short packet traffic that simulated 85.6 kbps VoIP traffic. The band estimation result is estimated at an average / dispersion calculation interval of about several tens of seconds.
図13〜図16の各々は、端末依存の遅延ゆらぎ補正(遅延バイアス補正)を実施しなかったときの推定結果と遅延ゆらぎ補正を実施したときの推定結果である。 Each of FIGS. 13 to 16 shows an estimation result when the terminal-dependent delay fluctuation correction (delay bias correction) is not performed and an estimation result when the delay fluctuation correction is performed.
背景トラフィック負荷と推定負荷が一致する場合は、グラフ上の斜線ライン近傍にプロットされるものとし、±10%誤差ラインも斜線に並行して記述している。また、トラフィック種別毎に選択された“ネットワーク負荷と遅延の関係モデル ”以外で推定した結果を比較する。 When the background traffic load and the estimated load coincide with each other, the graph is plotted near the hatched line on the graph, and the ± 10% error line is also described in parallel with the hatched line. Also, compare the estimated results other than the “Relationship model between network load and delay” selected for each traffic type.
遅延ゆらぎ補正の効果としては、図13、図14のように遅延ゆらぎの平均値で帯域推定を実施した場合に遅延ゆらぎ補正の効果が高い。 As an effect of the delay fluctuation correction, the effect of the delay fluctuation correction is high when the band estimation is performed with the average value of the delay fluctuation as shown in FIGS.
トラフィック種別によるモデル切り分けの効果としては、全体的な傾向として誤差±10%程度で帯域推定を実現できている。特に、図14、図16のように遅延ゆらぎの分散値で帯域推定を実施する場合において効果が大きい。 As an effect of model separation by traffic type, bandwidth estimation can be realized with an error of about ± 10% as an overall trend. In particular, the effect is great when band estimation is performed with a dispersion value of delay fluctuation as shown in FIGS.
以上説明してきたように、監視対象のネットワークが映像用のネットワークであるか音声用のネットワークであるかによって使用するモデルを選択して負荷と遅延の関係式を導出し、試験パケットの遅延からネットワーク負荷を推定することで、微小な試験トラフィックでネットワーク負荷を高精度に推定することが可能である。 As described above, the model to be used is selected based on whether the network to be monitored is a video network or an audio network, and the relation between load and delay is derived, and the network is determined from the delay of the test packet. By estimating the load, it is possible to estimate the network load with a small amount of test traffic with high accuracy.
特に、ネットワーク自体が音声用や映像用など特定の用途に用いられる場合には、モデルの選択によって高い精度で負荷を求めることができる。 In particular, when the network itself is used for a specific application such as audio or video, the load can be obtained with high accuracy by selecting a model.
その際、予めネットワークに負荷がない状態で求めた初期遅延状態によって試験パケットの遅延状態を補正することで、負荷の推定精度を向上することができる。 At this time, the load estimation accuracy can be improved by correcting the delay state of the test packet based on the initial delay state obtained in advance when the network is not loaded.
なお、本実施例に示した構成および動作はあくまで一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。例えば本実施例に示したネットワーク帯域推定装置は、その構成要素の一部もしくは全てをソフトウェアによって実現することができる。特に構成要素の全てをソフトウェアとして得られるネットワーク帯域推定プログラムは、任意のネットワーク機器上で動作させることができる。 The configuration and operation shown in this embodiment are merely examples, and the present invention is not limited to this. For example, the network band estimation apparatus shown in the present embodiment can be realized by software with some or all of the components. In particular, a network bandwidth estimation program that can obtain all of the components as software can be operated on any network device.
以上のように、本発明は、ネットワークの帯域推定に有用であり、特に、特定の種別のトラフィックが流れるネットワークに負荷をかけることのない帯域推定に適している。 As described above, the present invention is useful for network bandwidth estimation, and is particularly suitable for bandwidth estimation that does not impose a load on a network through which a specific type of traffic flows.
1 ネットワーク帯域推定装置
2 試験パケット送信端末
10,20 タイマー
11 パケット受信部
12 遅延計測部
13 初期遅延解析部
14 バイアス算出部
15 遅延揺らぎ算出部
16 パラメータ設定部
17 トラフィック種別判定部
18 モデル構築部
19 帯域推定部
21 パケット送信部
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記ネットワークのトラフィック種別が映像トラフィックであるか音声トラフィックであるかに基づいてトラフィックモデルを選択するモデル選択ステップと、
前記ネットワークのトラフィックに関する情報と前記トラフィックモデルとから、ネットワーク負荷と遅延との関係を示す関係式を求める関係式導出ステップと、
前記ネットワークから試験パケットを受信する試験パケット受信ステップと、
前記試験パケットの遅延状態を評価する遅延状態評価ステップと、
前記遅延状態と前記関係式に基づいて前記ネットワークの使用帯域を推定する帯域推定ステップと、
をコンピュータに実行させることを特徴とするネットワーク帯域推定プログラム。 A network bandwidth estimation program for estimating a network bandwidth,
A model selection step of selecting a traffic model based on whether the traffic type of the network is video traffic or voice traffic;
A relational expression derivation step for obtaining a relational expression indicating a relation between network load and delay from the information relating to the traffic of the network and the traffic model;
Receiving a test packet from the network; and
A delay state evaluation step for evaluating a delay state of the test packet;
A bandwidth estimation step of estimating a use bandwidth of the network based on the delay state and the relational expression;
A network bandwidth estimation program characterized by causing a computer to execute.
前記トラフィック種別が音声トラフィックである場合にはM/D/1待ち行列モデルから
前記トラフィック種別が映像トラフィックである場合にはM/M/1待ち行列モデル、あるいはM/G/1-Processor Sharing待ち行列モデルから
From the M / D / 1 queuing model when the traffic type is voice traffic
If the traffic type is video traffic, use M / M / 1 queue model or M / G / 1-Processor Sharing queue model
前記トラフィック種別が音声トラフィックである場合にはM/D/1待ち行列モデルから
前記トラフィック種別が映像トラフィックである場合にはM/M/1待ち行列モデルから
From the M / D / 1 queuing model when the traffic type is voice traffic
If the traffic type is video traffic, from the M / M / 1 queue model
前記ネットワークのトラフィック種別が映像トラフィックであるか音声トラフィックであるかに基づいてトラフィックモデルを選択するモデル選択手段と、
前記ネットワークのトラフィックに関する情報と前記トラフィックモデルとから、ネットワーク負荷と遅延との関係を示す関係式を求める関係式導出手段と、
前記ネットワークから試験パケットを受信する試験パケット受信手段と、
前記試験パケットの遅延状態を評価する遅延状態評価手段と、
前記遅延状態と前記関係式に基づいて前記ネットワークの使用帯域を推定する帯域推定手段と、
を備えたことを特徴とするネットワーク帯域推定装置。 A network bandwidth estimation device for estimating a network bandwidth,
Model selection means for selecting a traffic model based on whether the traffic type of the network is video traffic or voice traffic;
Relational expression deriving means for obtaining a relational expression indicating a relation between network load and delay from the information regarding the traffic of the network and the traffic model;
Test packet receiving means for receiving a test packet from the network;
A delay state evaluating means for evaluating a delay state of the test packet;
Band estimation means for estimating a use band of the network based on the delay state and the relational expression;
A network bandwidth estimation apparatus comprising:
前記ネットワークのトラフィック種別が映像トラフィックであるか音声トラフィックであるかに基づいてトラフィックモデルを選択するモデル選択工程と、
前記ネットワークのトラフィックに関する情報と前記トラフィックモデルとから、ネットワーク負荷と遅延との関係を示す関係式を求める関係式導出工程と、
前記ネットワークから試験パケットを受信する試験パケット受信工程と、
前記試験パケットの遅延状態を評価する遅延状態評価工程と、
前記遅延状態と前記関係式に基づいて前記ネットワークの使用帯域を推定する帯域推定工程と、
を含んだことを特徴とするネットワーク帯域推定方法。 A network bandwidth estimation method for estimating a network bandwidth, comprising:
A model selection step of selecting a traffic model based on whether the network traffic type is video traffic or voice traffic;
A relational expression derivation step for obtaining a relational expression indicating a relation between network load and delay from the information relating to the traffic of the network and the traffic model;
A test packet receiving step of receiving a test packet from the network;
A delay state evaluation step for evaluating a delay state of the test packet;
A bandwidth estimation step of estimating a bandwidth of use of the network based on the delay state and the relational expression;
A network bandwidth estimation method comprising:
計測対象となるトラフィック種別に対応したトラフィックモデルを選択するモデル選択手段と、
前記ネットワークのトラフィックに関する情報と前記モデル選択手段から選択されたトラフィックモデルとから、ネットワーク負荷と遅延との関係を示す関係式を求める関係式導出手段と、
前記ネットワークから受信した試験パケットの遅延状態を評価する遅延状態評価手段と、
前記遅延状態と前記関係式とに基づいて、前記ネットワークの使用帯域を推定する帯域推定手段とを備えたことを特徴とする計測装置。 A measuring device having a function of estimating a network bandwidth,
Model selection means for selecting a traffic model corresponding to the traffic type to be measured,
Relational expression deriving means for obtaining a relational expression indicating a relation between network load and delay from the information relating to the traffic of the network and the traffic model selected from the model selecting means;
Delay state evaluating means for evaluating a delay state of a test packet received from the network;
A measurement apparatus comprising: band estimation means for estimating a use band of the network based on the delay state and the relational expression.
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011074163A1 (en) * | 2009-12-14 | 2011-06-23 | 日本電気株式会社 | Available bandwidth estimation device |
JP2011142633A (en) * | 2010-01-06 | 2011-07-21 | Lsi Corp | Adaptive clock recovery with step-delay pre-compensation |
JP2011160039A (en) * | 2010-01-29 | 2011-08-18 | Brother Industries Ltd | Apparatus, method and program for packet transmission |
WO2012108194A1 (en) * | 2011-02-10 | 2012-08-16 | パナソニック株式会社 | Communication system and method of communication |
US8401025B2 (en) | 2010-04-28 | 2013-03-19 | Lsi Corporation | Windowing technique for adaptive clock recovery and other signal-processing applications |
US8411705B2 (en) | 2010-01-06 | 2013-04-02 | Lsi Corporation | Three-stage architecture for adaptive clock recovery |
JP2020532224A (en) * | 2017-08-22 | 2020-11-05 | デジェロ ラブス インコーポレイテッド | Systems and methods for evaluating communication resources |
-
2007
- 2007-11-07 JP JP2007290115A patent/JP4935635B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011074163A1 (en) * | 2009-12-14 | 2011-06-23 | 日本電気株式会社 | Available bandwidth estimation device |
US9258240B2 (en) | 2009-12-14 | 2016-02-09 | Nec Corporation | Available bandwidth estimating device |
JP5626223B2 (en) * | 2009-12-14 | 2014-11-19 | 日本電気株式会社 | Available bandwidth estimation device |
US8462819B2 (en) | 2010-01-06 | 2013-06-11 | Lsi Corporation | Adaptive clock recovery with step-delay pre-compensation |
US8411705B2 (en) | 2010-01-06 | 2013-04-02 | Lsi Corporation | Three-stage architecture for adaptive clock recovery |
JP2011142633A (en) * | 2010-01-06 | 2011-07-21 | Lsi Corp | Adaptive clock recovery with step-delay pre-compensation |
US8514858B2 (en) | 2010-01-29 | 2013-08-20 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Packet transmission device, packet transmission method and computer program product stored on non-transitory computer-readable medium |
JP2011160039A (en) * | 2010-01-29 | 2011-08-18 | Brother Industries Ltd | Apparatus, method and program for packet transmission |
US8401025B2 (en) | 2010-04-28 | 2013-03-19 | Lsi Corporation | Windowing technique for adaptive clock recovery and other signal-processing applications |
WO2012108194A1 (en) * | 2011-02-10 | 2012-08-16 | パナソニック株式会社 | Communication system and method of communication |
JP5572724B2 (en) * | 2011-02-10 | 2014-08-13 | パナソニック株式会社 | Communication device |
US8954532B2 (en) | 2011-02-10 | 2015-02-10 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Communication system determining effective remaining transmission rate using small-sized test data before transmitting actual data |
JP2020532224A (en) * | 2017-08-22 | 2020-11-05 | デジェロ ラブス インコーポレイテッド | Systems and methods for evaluating communication resources |
JP7211632B2 (en) | 2017-08-22 | 2023-01-24 | デジェロ ラブス インコーポレイテッド | Systems and methods for evaluating communication resources |
US11909593B2 (en) | 2017-08-22 | 2024-02-20 | Dejero Labs Inc. | System and method for assessing communication resources |
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Publication number | Publication date |
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