JP2010135924A - 通信品質管理装置および通信品質管理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】伝送路の使用効率を向上させる通信品質管理装置を得ること。
【解決手段】受信パケットからヘッダ情報を取り出すパケット解析部２と、送達確認パケットのヘッダ情報および送達確認パケットに対応するパケットのヘッダ情報に基づいて、送達確認パケットの送信元通信端末との間の遅延時間を算出し、遅延時間に基づいて帯域幅を予測する帯域幅予測部５と、異なるネットワークに属する通信端末との全ての組み合わせを設定し、組み合わせごとに許可帯域幅を割り当てる管理部７と、許可帯域幅と予測される帯域幅を比較し、許可帯域幅の方が大きい組み合わせが存在する場合、当該許可帯域幅から前記予測される帯域幅を引いた差分を、許可帯域幅の方が小さい組み合わせに対応する通信に再割り当てを行い、再割り当て後の帯域幅に基づいて通信端末間のパケット通信を中継する送信制御部６を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、伝送路の使用効率を向上させる通信品質管理装置に関する。

従来、通信ネットワークの通信品質を維持するため、通信品質管理装置が用いられている。通信品質管理装置は、特定の通信端末やプロトコルに対して一定の伝送帯域幅を割り当て、割り当てた帯域幅を超える通信を抑制する。通信品質管理装置において、ＴＣＰ（Transmission Control Protocol）などのEnd-to-Endの送達確認を行うプロトコルを適用した場合、遅延時間が大きいと送達確認までの時間が増大することによりスループットが低下し、割り当てた帯域幅を使いきることが出来ない場合があった。このような問題を解決する方法として、未使用の伝送帯域幅の再割り当てを行い、伝送路の有効利用を図る方法が下記特許文献１に開示されている。

特開２００４−２８２７２８号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば、実際に送受信されたデータの流量を測定し、割り当てた帯域幅の設定値との差に基づいて再割り当てを行う。そのため、無線通信等において網遅延が急に変動した場合には追従できない、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、未使用の帯域幅を事前に予測して他の通信に再割り当てを行うことができ、かつ、状況の変化に即応可能な通信品質管理装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、送達確認型の通信を行う通信端末を備えた２つのネットワークと接続し、通信端末間のパケット通信を中継する通信品質管理装置において、受信したパケットからヘッダ情報を取り出すパケット解析手段と、受信したパケットが過去に送信したパケットに対応する送達確認パケットである場合に、当該送達確認パケットから取り出したヘッダ情報および当該送達確認パケットに対応する過去に送信したパケットから取り出したヘッダ情報に基づいて、送達確認パケットの送信元通信端末との間の遅延時間を算出し、当該遅延時間に基づいて実際の通信における帯域幅を予測する帯域幅予測手段と、一方のネットワークに属する通信端末と、他方のネットワークに属する通信端末との全ての組み合わせを設定し、当該組み合わせごとに許可帯域幅を割り当てる管理手段と、前記許可帯域幅と前記予測される帯域幅を比較し、許可帯域幅の方が大きい組み合わせが存在する場合、当該許可帯域幅から前記予測される帯域幅を引いた差分を、許可帯域幅の方が小さい組み合わせに対応する通信に割り当てる再割り当て処理を行い、再割り当て後の帯域幅に基づいて通信端末間のパケット通信を中継する送信制御手段と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、伝送路の使用効率を向上させることが可能となる、という効果を奏する。

以下に、本発明にかかる通信品質管理装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかる通信品質管理装置を備えるシステムの構成例を示す図である。ネットワーク２０，３０は、通信品質管理装置１０を介して接続する。ネットワーク２０，３０は、１つ以上のサブネットワークからなるネットワークであり、それぞれ、通信端末２１，２２，３１〜３３を備える。通信品質管理装置１０は、ネットワーク２０，３０間で行われる通信品質を管理する装置であり、送受信部１−１，１−２と、パケット解析部２と、クロック部３と、バッファ部４と、帯域幅予測部５と、送信制御部６と、管理部７と、通信管理テーブル１１と、帯域幅予測テーブル１２と、帯域幅設定テーブル１３と、を備える。

送受信部１−１，１−２は、それぞれネットワーク２０，３０と接続し、通信端末２１，２２および通信端末３１〜３３間の通信を中継するための送受信を行う。パケット解析部２は、受信したパケットから通信品質管理装置１０の制御に必要な情報を抽出する。クロック部３は、パケット解析部２を通過したパケットの通過時刻を計る時計である。また、通信品質管理装置１０全体の動作タイミングを生成する。バッファ部４は、受信したパケットを送信するまで一時的にわたって蓄積する。帯域幅予測部５は、パケット解析部２が抽出した情報から実際の通信における帯域幅（伝送路容量として扱い、通信における転送速度を表す）を予測する。送信制御部６は、帯域幅の再割り当てを行う。また、バッファ部４に蓄積されたパケットを、送受信部１−１，１−２を介して送信する。管理部７は、管理者が入力する設定条件に基づいて帯域幅設定テーブル１３の内容を書き換える。また、通信品質管理装置１０の各部を管理し、管理者が入力した設定情報を各部に伝達する。

通信管理テーブル１１は、パケット解析部２が解析して抽出した情報を記録するためのテーブルである。帯域幅予測テーブル１２は、帯域幅予測部５が算出した遅延時間，予測帯域幅を記録するためのテーブルである。帯域幅設定テーブル１３は、送信制御部６が帯域を再割り当てするための補正値を記録するためのテーブルである。

ここで、通信品質管理装置１０が行う帯域幅の再割り当て処理について、フローチャートに基づいて詳細に説明する。まず、予測帯域幅を求めるまでの処理を、図２に基づいて説明する。図２は、通信品質管理装置１０が行う予測帯域幅を算出する処理を示すフローチャートである。

通信品質管理装置１０では、送受信部１−１（または送受信部１−２）が、ネットワーク２０（またはネットワーク３０）を介して、通信端末からのパケットを受信し（ステップＳ１）、パケット解析部２へ転送する。つぎに、パケット解析部２は、受信したパケットが、上位プロトコルがＴＣＰのパケットであるかどうか確認する（ステップＳ２）。上位プロトコルがＴＣＰである場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、つぎに、パケット解析部２は、受信したパケットが、フラグメントされていないパケットである、または、フラグメントされた先頭のパケットであるかどうか確認する（ステップＳ３）。フラグメントされていない、または、フラグメントされた先頭のパケットである場合（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、パケットから必要な情報を抽出して、通信管理テーブル１１に記録する（ステップＳ４）。

必要な情報とは、発信元ＩＰアドレス，発信元ＴＣＰポート，宛先ＩＰアドレス，宛先ＴＣＰポート，順序番号を意味するシーケンス番号，応答確認番号，ウィンドウサイズ，通過時刻である。これらの情報を記録したテーブルを図３に表す。図３は、通信管理テーブル１１の構成例を示す図である。通信管理テーブル１１は、パケット解析部２が抽出した上記８個の情報を記録したテーブルである。一例として、一番上に記録されているデータは、発信元ＩＰアドレスが「通信端末２１」、発信元ＴＣＰポートが「ｐ₁」、宛先ＩＰアドレスが「通信端末３１」、宛先ＴＣＰポートが「ｐ₃」のパケットにおいて、シーケンス番号が「ｓ₁」、応答確認番号が「ｒ₁」、ウィンドウサイズが「ｗ₁」、通過時刻が「ｔ₁」、であることを表している。パケット解析部２は、このデータを通信管理テーブル１１に記録後、パケット本体を帯域幅予測部５へ転送する（ステップＳ５）。

つぎに、帯域幅予測部５が、受信したパケットに送達確認を意味するＡＣＫフラグがセットされているかどうか確認する（ステップＳ６）。ＡＣＫフラグがセットされている場合（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、送達確認に対応するパケットの通信記録を通信管理テーブル１１から抽出し、発信側遅延時間を算出する。具体的には、帯域幅予測部５は、受信したパケットの情報（発信元ＩＰアドレス、発信元ＴＣＰポート、宛先ＩＰアドレス、宛先ＴＣＰポート、応答確認番号）と、通信管理テーブル１１に記録されている対応するパケットの通信記録（宛先ＩＰアドレス、宛先ＴＣＰポート、発信元ＩＰアドレス、発信元ＴＣＰポート、シーケンス番号）を照合する。

受信したＡＣＫのパケットに対応するパケットの通信記録の通過時刻と現在時刻との差分が、ＡＣＫのパケットを送信した通信端末と通信品質管理装置１０との往復の遅延時間である。たとえば、ＡＣＫフラグがセットされているパケットが、通信端末２１から通信端末３１へ送信されたものであった場合、この遅延時間を半分にした値が、通信端末２１から通信品質管理装置１０への遅延時間となる。この遅延時間を、通信端末２１から通信端末３１への通信の発信側遅延時間として、帯域幅予測テーブル１２に記録する（ステップＳ７）。

図４は、帯域幅予測テーブル１２の構成例を示す図である。帯域幅予測テーブル１２は、発信元ＩＰアドレス，発信元ＴＣＰポート，宛先ＩＰアドレス，宛先ＴＣＰポート，発信側遅延時間，宛先側遅延時間，遅延時間，ウィンドウサイズ，予測帯域幅、を記録したテーブルである。一例として、一番上に記録されているデータは、発信元ＩＰアドレスが「通信端末２１」、発信元ＴＣＰポートが「ｐ₁」、宛先ＩＰアドレスが「通信端末３１」、宛先ＴＣＰポートが「ｐ₃」のパケットにおいて、発信側遅延時間が「ｄｓ₁」ms、宛先側遅延時間が「ｄｄ₁」ms、遅延時間が「ｄ₁」ms、ウィンドウサイズが「ｗ₁」、予測帯域幅が「ｂ₁」Mbps、であることを表している。

なお、宛先側遅延時間については、発信元の通信端末と宛先の通信端末を入れ替えたときの通信に基づいて、上記発信側遅延時間と同様の計算によって求めることができる。また、既に帯域幅予測テーブルに値が記録されている場合、新しい記録に更新する。

つぎに、帯域幅予測部５が、帯域幅予測テーブル１２の中のＩＰアドレスの組み合わせごとの記録において、「発信側遅延時間」と「宛先側遅延時間」の両方向の遅延時間を測定し、記録されているかどうか確認する（ステップＳ８）。両方向の遅延時間が記録されている場合（ステップＳ８：Ｙｅｓ）、「発信側遅延時間」と「宛先側遅延時間」を加算して「遅延時間」を算出し、さらに、「ウィンドウサイズ」の値を「遅延時間」で除算して「予測帯域幅」を算出する（ステップＳ９）。予測帯域幅とは、遅延時間およびウィンドウサイズを考慮した実際の通信において、予測される帯域幅である。

ここで、ＴＣＰにおいて、ウィンドウサイズと遅延時間と帯域幅の関係を図５に示す。帯域幅は、一度に送信するデータ量であるウィンドウサイズに比例し、遅延時間に反比例する。本実施の形態では、この関係に基づいて、ウィンドウサイズを遅延時間で除算することにより、必要な帯域幅を予測する。なお、パケット解析部２は、受信したパケットを、帯域幅予測部５の他に、バッファ部４へ転送し蓄積する（ステップＳ１０）。帯域幅予測部５に転送されたパケットは、帯域幅予測部５で廃棄する。

なお、上記処理において、上位プロトコルがＴＣＰでない場合（ステップＳ２：Ｎｏ）、受信したパケットが、フラグメントされていないパケットである、または、フラグメントされた先頭のパケットである、のいずれの条件も満たさない場合（ステップＳ３：Ｎｏ）、受信したパケットにＡＣＫフラグがセットされていない場合（ステップＳ６：Ｎｏ）、帯域幅予測テーブル１２において「発信側遅延時間」と「宛先側遅延時間」の両方向の遅延時間が記録されていない場合（ステップＳ８：Ｎｏ）、パケット解析部２は、パケットをバッファ部４へ転送し蓄積する（ステップＳ１０）。

以降、通信品質管理装置１０は、パケットを受信するごとに上記ステップＳ１〜Ｓ１０の処理を繰り返し実行する。

つづいて、設定した帯域幅を再割り当てするまでの処理を、図６に基づいて説明する。図６は、通信品質管理装置１０が行う帯域幅を再割り当てする処理を示すフローチャートである。

通信品質管理装置１０では、送信制御部６が、帯域幅設定テーブル１３に記録されている「発信元ＩＰアドレス」と「宛先ＩＰアドレス」の組み合わせを１つ抽出する（ステップＳ２１）。図７は、帯域幅設定テーブル１３の構成例を示す図である。帯域幅設定テーブル１３は、発信元ＩＰアドレス，宛先ＩＰアドレス，許可帯域幅，補正値，送信実績値、を記録したテーブルである。

発信元ＩＰアドレスと宛先ＩＰアドレスの組み合わせ、および、その組み合わせにおける許可帯域幅は、あらかじめ、システムの管理者が、管理部７を経由して設定する。発信元ＩＰアドレスと宛先ＩＰアドレスの組み合わせは、それぞれ異なるネットワークに属する通信端末の組み合わせとなるように設定する。許可帯域幅は、各ＩＰアドレスの組み合わせにおける通信に割り当てられた帯域幅である。補正値は、許可帯域幅と総予測帯域幅（該当するＩＰアドレスの組み合わせの予測帯域幅を加算した値）の差分から算出する。送信実績値は、ＩＰアドレスの組み合わせごとに、送信したパケットの大きさを加算し記録する。

一例として、帯域幅設定テーブル１３の一番上に記録されているデータは、発信元ＩＰアドレスが「通信端末２１」、宛先ＩＰアドレスが「通信端末３１」の組み合わせにおいて、許可帯域幅が「Ｂ₁」Mbps割り当てられており、補正値が「ａ₁」Mbpsで、送信実績値が「ｃ₁」MB、であることを表している。

つぎに、送信制御部６は、動作間隔Ｔごとに、帯域幅予測テーブル１２を検索し、ＩＰアドレスの組み合わせの記録を抽出する（ステップＳ２２）。つぎに、帯域幅設定テーブル１３から抽出したＩＰアドレスの組み合わせと、帯域幅予測テーブル１２から抽出したＩＰアドレスの組み合わせが一致するかどうか確認する（ステップＳ２３）。一致する場合（ステップＳ２３：Ｙｅｓ）、帯域幅予測テーブル１２から抽出した記録に記載されている予測帯域幅を、そのＩＰアドレスの組み合わせにおける総予測帯域幅に加算する（ステップＳ２４）。一致しない場合は（ステップＳ２３：Ｎｏ）、上記ステップＳ２４を省略する。

その後、送信制御部６は、帯域幅予測テーブル１２の全てのＩＰアドレスの組み合わせを抽出したかどうか確認する（ステップＳ２５）。帯域幅予測テーブル１２の全ての組み合わせを抽出していない場合（ステップＳ２５：Ｎｏ）、すべての組み合わせを抽出するまで、上記ステップＳ２２〜Ｓ２４の処理を繰り返し実行する。帯域幅予測テーブル１２の全ての組み合わせを抽出した場合（ステップＳ２５：Ｙｅｓ）、そのＩＰアドレスの組み合わせにおける許可帯域幅と総予測帯域幅を比較する（ステップＳ２６）。許可帯域幅の方が大きい場合（ステップＳ２６：Ｙｅｓ）、許可帯域幅と総予測帯域幅の差分から補正値を算出し記録する（ステップＳ２７）。許可帯域幅の方が小さいまたは同じ場合（ステップＳ２６：Ｎｏ）、補正値を「０」として記録する（ステップＳ２８）。

その後、送信制御部６は、帯域幅設定テーブル１３にある全てのＩＰアドレスの組み合わせについて抽出したかどうか確認する（ステップＳ２９）。全ての組み合わせについて抽出が終了していない場合（ステップＳ２９：Ｎｏ）、全ての組み合わせについて抽出が終了するまで、上記ステップＳ２１〜Ｓ２８の処理を繰り返し実行する。全ての組み合わせについて抽出が終了した場合（ステップＳ２９：Ｙｅｓ）、帯域幅の再割り当てを行う（ステップＳ３０）。再割り当ては、送信制御部６が、補正値として記録された値を加算し、補正値０のＩＰアドレスの組み合わせの通信に対して、各許可帯域幅の比率に応じて加算した補正値を割り当てることにより行う。

つづいて、再割り当てした帯域幅に基づいてパケットを送信する処理を、図８に基づいて説明する。図８は、通信品質管理装置１０が行うパケットを送信する処理を示すフローチャートである。

通信品質管理装置１０では、送信制御部６が、帯域幅設定テーブル１３に記録されている「発信元ＩＰアドレス」と「宛先ＩＰアドレス」の組を１つ抽出する（ステップＳ４１）。つぎに、送信制御部６が、バッファ部４を検索し、パケットを抽出する（ステップＳ４２）。そして、送信制御部６は、抽出したパケットの「発信元ＩＰアドレス」と「宛先ＩＰアドレス」の組み合わせが、帯域幅設定テーブル１３から抽出したＩＰアドレスの組み合わせと一致しているかどうか確認し（ステップＳ４３）、一致していない場合（ステップＳ４３：Ｎｏ）、バッファ部４から別のパケットを検索し抽出する（ステップＳ４２）。一方、一致している場合（ステップＳ４３：Ｙｅｓ）、抽出したパケットを送受信部１−１，１−２のいずれかを用いて送信する（ステップＳ４４）。また、送信制御部６は、送信したパケットのサイズを、抽出したＩＰアドレスの組み合わせに対応する帯域幅設定テーブル１３の送信実績値の欄に加算し記録する（ステップＳ４５）。

つぎに、送信制御部６は、抽出したＩＰアドレスの組み合わせにおける送信実績値が、その組み合わせにおける「（許可帯域幅−補正値＋再割り当て値）×動作間隔Ｔ」の値より大きいかどうか確認する（ステップＳ４６）。送信実績値の方が小さいまたは同じ場合は（ステップＳ４６：Ｎｏ）、送信実績値の方が大きくなるまで、または抽出したＩＰアドレスの組み合わせにおいて送信すべきパケットがなくなるまで、上記ステップＳ４２〜Ｓ４５の処理を繰り返し実行する。送信実績値の方が大きい場合（ステップＳ４６：Ｙｅｓ）、送信制御部６は、帯域幅設定テーブル１３の全てのＩＰアドレスの組み合わせについて上記ステップＳ４１〜Ｓ４６の処理を行ったかどうか確認する（ステップＳ４７）。全てのＩＰアドレスの組み合わせについてこれらの処理を行っていない場合は（ステップＳ４７：Ｎｏ）、全てのＩＰアドレスの組み合わせについて処理が行われるまで、ステップＳ４１〜Ｓ４６の処理を繰り返す実行する。一方、全てのＩＰアドレスの組み合わせについてこれらの処理が行われた場合は（ステップＳ４７：Ｙｅｓ）、つぎに、動作間隔Ｔを経過しているかどうか確認する（ステップＳ４８）。動作間隔Ｔを経過していない場合（ステップＳ４８：Ｎｏ）、送信制御部６は、バッファ部４に残っているパケットを送信する（ステップＳ４９）。動作間隔Ｔが経過している場合（ステップＳ４８：Ｙｅｓ）、送信制御部６は、バッファ部４に残っているパケットを廃棄（ステップＳ５０）して、処理を終了する。

以上説明したように、本実施の形態によれば、通信品質管理装置が、ＩＰアドレスの組み合わせごとに割り当てられた帯域幅から未使用の帯域幅を予測し、未使用の帯域幅を他のＩＰアドレスの組み合わせの通信に割り当てることとした。これにより、伝送路の使用効率を向上させることが可能となる。また、通信状況の変化に対して、即時に対応することが可能となる。

実施の形態２．
本実施の形態では、ＴＣＰで伝送するＦＴＰ（File Transfer Protocol）やＳＭＴＰ（Simple mail Transfer Protocol）などの上位プロトコルごとに帯域幅の再割り当てを行う。以下、実施の形態１と異なる部分について説明する。

本実施の形態にかかる通信品質管理装置１０は、帯域幅設定テーブル１３ａを備える。図９は、帯域幅設定テーブル１３ａの構成例を示す図である。「発信元ＩＰアドレス」，「宛先ＩＰアドレス」の項目を削除し、「プロトコル」の項目を備える点が、実施の形態１の帯域幅設定テーブル１３と異なる。本実施の形態では、上位プロトコルごとに許可帯域幅を設定し、帯域幅の再割り当てを行う。

以下、図１０および図１１を用いて、実施の形態１と異なる処理について説明する。図１０は、通信品質管理装置１０が行う帯域幅を再割り当てする処理を示すフローチャートである。また、図１１は、通信品質管理装置１０が行うパケットを送信する処理を示すフローチャートである。

まず、送信制御部６が、帯域幅設定テーブル１３ａに記録されている「プロトコル」を１つ抽出する（ステップＳ２１ａ）。つぎに、送信制御部６は、動作間隔Ｔごとに、帯域幅予測テーブル１２を検索し、プロトコル（この場合、「発信元ＴＣＰポート」と「宛先ＴＣＰポート」を参照する）の記録を抽出する（ステップＳ２２ａ）。そして、帯域幅設定テーブル１３ａから抽出したプロトコルと、帯域幅予測テーブル１２から抽出したプロトコルが一致するかどうか確認し（ステップＳ２３ａ）、一致する場合は（ステップＳ２３ａ：Ｙｅｓ）、帯域幅予測テーブル１２から抽出した記録に記載されている予測帯域幅を、そのプロトコルにおける総予測帯域幅に加算する（ステップＳ２４）。

つぎに、送信制御部６は、帯域幅予測テーブル１２の全てのプロトコルを抽出したか確認し（ステップＳ２５ａ）、帯域幅予測テーブル１２の全てのプロトコルを抽出していない場合は（ステップＳ２５ａ：Ｎｏ）、すべてのプロトコルを抽出するまで、上記ステップＳ２２ａ〜Ｓ２４の処理を繰り返し実行する。帯域幅予測テーブル１２の全てのプロトコルを抽出した場合は（ステップＳ２５ａ：Ｙｅｓ）、そのプロトコルにおける許可帯域幅と総予測帯域幅を比較する（ステップＳ２６）。

つぎに、送信制御部６は、帯域幅設定テーブル１３ａにある全てのプロトコルについて抽出したかどうか確認し（ステップＳ２９ａ）、全てのプロトコルについて抽出が終了していない場合は（ステップＳ２９ａ：Ｎｏ）、全てのプロトコルについて抽出が終了するまで、上記ステップＳ２１ａ〜Ｓ２８の処理を繰り返し実行する。全てのプロトコルについて抽出が終了した場合は（ステップＳ２９ａ：Ｙｅｓ）、帯域幅の再割り当てを行う（ステップＳ３０）。その他の処理ついては、実施の形態１と同様である。

また、本実施の形態では、送信制御部６が、帯域幅設定テーブル１３ａに記録されているプロトコルを１つ抽出する（ステップＳ４１ａ）。送信制御部６は、抽出したパケットのプロトコルが、帯域幅設定テーブル１３ａから抽出したプロトコルと一致しているか確認する（ステップＳ４３ａ）。また、送信制御部６は、送信したパケットのサイズを、抽出したプロトコルに対応する帯域幅設定テーブル１３ａの送信実績値の欄に加算し記録する（ステップＳ４５）。

つぎに、送信制御部６は、抽出したプロトコルにおける送信実績値が、そのプロトコルにおける「（許可帯域幅−補正値＋再割り当て値）×動作間隔Ｔ」の値より大きいか確認し（ステップＳ４６）、送信実績値の方が大きい場合は（ステップＳ４６：Ｙｅｓ）、帯域幅設定テーブル１３ａの全てのプロトコルについて上記ステップＳ４１ａ〜Ｓ４６の処理を行ったか確認する（ステップＳ４７ａ）。全てのプロトコルについてこれらの処理を行っていない場合は（ステップＳ４７ａ：Ｎｏ）、全てのプロトコルについてこれらの処理が行われるまで、上記ステップＳ４１ａ〜Ｓ４６の処理を繰り返し実行する。一方、全てのプロトコルについてこれらの処理が行われた場合は（ステップＳ４７ａ：Ｙｅｓ）、つぎに、動作間隔Ｔを経過しているか確認する（ステップＳ４８）。その他の処理ついては、実施の形態１と同様である。

以上説明したように、本実施の形態によれば、通信品質管理装置が、プロトコルごとに割り当てられた帯域幅から未使用の帯域幅を予測し、未使用の帯域幅を他のプロトコルの通信に割り当てることとした。これにより、伝送路の使用効率を向上させることが可能となる。また、通信状況の変化に対して、即時に対応することが可能となる。

実施の形態３．
本実施の形態では、ＴＣＰで通信する２つのネットワークに属する通信端末と、ＦＴＰやＳＭＴＰなどの上位プロトコルの組み合わせごとに帯域幅の再割り当てを行う。以下、実施の形態１と異なる部分について説明する。

本実施の形態にかかる通信品質管理装置１０は、帯域幅設定テーブル１３ｂを備える。図１２は、帯域幅設定テーブル１３ｂの構成例を示す図である。「プロトコル」の項目をさらに備える点が、実施の形態１の帯域幅設定テーブル１３と異なる。本実施の形態では、さらに、上位プロトコルを含めた組み合わせごとに許可帯域幅を設定し、帯域幅の再割り当てを行う。

以下、図１３および図１４を用いて、実施の形態１と異なる処理について説明する。図１３は、通信品質管理装置１０が行う帯域幅を再割り当てする処理を示すフローチャートである。また、図１４は、通信品質管理装置１０が行うパケットを送信する処理を示すフローチャートである。

まず、送信制御部６が、帯域幅設定テーブル１３ｂに記録されている「発信元ＩＰアドレス」，「宛先ＩＰアドレス」，「プロトコル」の組み合わせを１つ抽出する（ステップＳ２１ｂ）。つぎに、送信制御部６は、動作間隔Ｔごとに、帯域幅予測テーブル１２を検索し、ＩＰアドレスとプロトコルの組み合わせ（この場合、「発信元ＩＰアドレス」，「宛先ＩＰアドレス」，「発信元ＴＣＰポート」，「宛先ＴＣＰポート」を参照する）の記録を抽出する（ステップＳ２２ｂ）。そして、帯域幅設定テーブル１３ｂから抽出したＩＰアドレスとプロトコルの組み合わせと、帯域幅予測テーブル１２から抽出したＩＰアドレスとプロトコルの組み合わせが一致するかどうか確認し（ステップＳ２３ｂ）、一致する場合は（ステップＳ２３ｂ：Ｙｅｓ）、帯域幅予測テーブル１２から抽出した記録に記載されている予測帯域幅を、そのＩＰアドレスとプロトコルの組み合わせにおける総予測帯域幅に加算する（ステップＳ２４）。

つぎに、送信制御部６は、帯域幅予測テーブル１２の全てのＩＰアドレスとプロトコルの組み合わせを抽出したか確認し（ステップＳ２５ｂ）、帯域幅予測テーブル１２の全てのＩＰアドレスとプロトコルの組み合わせを抽出していない場合は（ステップＳ２５ｂ：Ｎｏ）、すべてのＩＰアドレスとプロトコルの組み合わせを抽出するまで、上記ステップＳ２２ｂ〜Ｓ２４の処理を繰り返し実行する。帯域幅予測テーブル１２の全てのＩＰアドレスとプロトコルの組み合わせを抽出した場合は（ステップＳ２５ｂ：Ｙｅｓ）、そのＩＰアドレスとプロトコルの組み合わせにおける許可帯域幅と総予測帯域幅を比較する（ステップＳ２６）。

つぎに、送信制御部６は、帯域幅設定テーブル１３ｂにある全てのＩＰアドレスとプロトコルの組み合わせについて抽出したかどうか確認し（ステップＳ２９ｂ）、全てのＩＰアドレスとプロトコルの組み合わせについて抽出が終了していない場合は（ステップＳ２９ｂ：Ｎｏ）、全てのＩＰアドレスとプロトコルの組み合わせについて抽出が終了するまで、上記ステップＳ２１ｂ〜Ｓ２８の処理を繰り返し実行する。全てのＩＰアドレスとプロトコルの組み合わせについて抽出が終了した場合は（ステップＳ２９ｂ：Ｙｅｓ）、帯域幅の再割り当てを行う（ステップＳ３０）。その他の処理ついては、実施の形態１と同様である。

また、本実施の形態では、送信制御部６が、帯域幅設定テーブル１３ｂに記録されているＩＰアドレスとプロトコルの組み合わせを１つ抽出する（ステップＳ４１ｂ）。送信制御部６は、抽出したパケットのＩＰアドレスとプロトコルの組み合わせが、帯域幅設定テーブル１３ｂから抽出したＩＰアドレスとプロトコルの組み合わせと一致しているか確認する（ステップＳ４３ｂ）。また、送信制御部６は、送信したパケットのサイズを、抽出したＩＰアドレスとプロトコルの組み合わせに対応する帯域幅設定テーブル１３ｂの送信実績値の欄に加算し記録する（ステップＳ４５）。

つぎに、送信制御部６は、抽出したＩＰアドレスとプロトコルの組み合わせにおける送信実績値が、その組み合わせにおける「（許可帯域幅−補正値＋再割り当て値）×動作間隔Ｔ」の値より大きいか確認し（ステップＳ４６）、送信実績値の方が大きい場合は（ステップＳ４６：Ｙｅｓ）、帯域幅設定テーブル１３ｂの全てのＩＰアドレスとプロトコルの組み合わせについて上記ステップＳ４１ｂ〜Ｓ４６の処理を行ったか確認する（ステップＳ４７ｂ）。全てのＩＰアドレスとプロトコルの組み合わせについてこれらの処理を行っていない場合は（ステップＳ４７ｂ：Ｎｏ）、全てのＩＰアドレスとプロトコルの組み合わせについてこれらの処理が行われるまで、上記ステップＳ４１ｂ〜Ｓ４６の処理を繰り返し実行する。一方、全てのＩＰアドレスとプロトコルの組み合わせについてこれらの処理が行われた場合は（ステップＳ４７ｂ：Ｙｅｓ）、つぎに、動作間隔Ｔを経過しているか確認する（ステップＳ４８）。その他の処理については、実施の形態１と同様である。

以上説明したように、本実施の形態によれば、通信品質管理装置が、ＩＰアドレスと上位プロトコルの組み合わせごとに割り当てた帯域幅から未使用の帯域幅を予測し、未使用の帯域幅を他のＩＰアドレスとプロトコルの組み合わせの通信に割り当てることとした。これにより、伝送路の使用効率を向上させることが可能となる。また、通信状況の変化に対して、即時に対応することが可能となる。

以上のように、本発明にかかる通信品質管理装置は、ネットワークの通信品質管理を行う装置として有用であり、特に、通信環境が変動する通信システムに適している。

通信品質管理装置を備えるシステムの構成例を示す図である。 予測帯域幅を算出する処理を示すフローチャートである。 通信管理テーブルの構成例を示す図である。 帯域幅予測テーブルの構成例を示す図である。 ウィンドウサイズと遅延時間と帯域幅の関係を示す図である。 帯域幅を再割り当てする処理を示すフローチャートである。 帯域幅設定テーブルの構成例を示す図である。 パケットを送信する処理を示すフローチャートである。 帯域幅設定テーブルの構成例を示す図である。 帯域幅を再割り当てする処理を示すフローチャートである。 パケットを送信する処理を示すフローチャートである。 帯域幅設定テーブルの構成例を示す図である。 帯域幅を再割り当てする処理を示すフローチャートである。 パケットを送信する処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１−１，１−２ 送受信部
２ パケット解析部
３ クロック部
４ バッファ部
５ 帯域幅予測部
６ 送信制御部
７ 管理部
１０ 通信品質管理装置
１１ 通信管理テーブル
１２ 帯域幅予測テーブル
１３，１３ａ，１３ｂ 帯域幅設定テーブル
２０，３０ ネットワーク
２１，２２，３１，３２，３３ 通信端末

Claims (6)

1. 送達確認型の通信を行う通信端末を備えた２つのネットワークと接続し、通信端末間のパケット通信を中継する通信品質管理装置において、
   受信したパケットからヘッダ情報を取り出すパケット解析手段と、
   受信したパケットが過去に送信したパケットに対応する送達確認パケットである場合に、当該送達確認パケットから取り出したヘッダ情報および当該送達確認パケットに対応する過去に送信したパケットから取り出したヘッダ情報に基づいて、送達確認パケットの送信元通信端末との間の遅延時間を算出し、当該遅延時間に基づいて実際の通信における帯域幅を予測する帯域幅予測手段と、
   一方のネットワークに属する通信端末と、他方のネットワークに属する通信端末との全ての組み合わせを設定し、当該組み合わせごとに許可帯域幅を割り当てる管理手段と、
   前記許可帯域幅と前記予測される帯域幅を比較し、許可帯域幅の方が大きい組み合わせが存在する場合、当該許可帯域幅から前記予測される帯域幅を引いた差分を、許可帯域幅の方が小さい組み合わせに対応する通信に割り当てる再割り当て処理を行い、再割り当て後の帯域幅に基づいて通信端末間のパケット通信を中継する送信制御手段と、
   を備えることを特徴とする通信品質管理装置。
2. 送達確認型の通信を行う通信端末を備えた２つのネットワークと接続し、通信端末間のパケット通信を中継する通信品質管理装置において、
   受信したパケットからヘッダ情報を取り出すパケット解析手段と、
   受信したパケットが過去に送信したパケットに対応する送達確認パケットである場合に、当該送達確認パケットから取り出したヘッダ情報および当該送達確認パケットに対応する過去に送信したパケットから取り出したヘッダ情報に基づいて、送達確認パケットの送信元通信端末との間の遅延時間を算出し、当該遅延時間に基づいて実際の通信における帯域幅を予測する帯域幅予測手段と、
   通信端末間のパケット通信のプロトコルごとに許可帯域幅を割り当てる管理手段と、
   前記許可帯域幅と前記予測される帯域幅を比較し、許可帯域幅の方が大きいプロトコルが存在する場合、当該許可帯域幅から前記予測される帯域幅を引いた差分を、許可帯域幅の方が小さいプロトコルに対応する通信に割り当てる再割り当て処理を行い、再割り当て後の帯域幅に基づいて通信端末間のパケット通信を中継する送信制御手段と、
   を備えることを特徴とする通信品質管理装置。
3. 送達確認型の通信を行う通信端末を備えた２つのネットワークと接続し、通信端末間のパケット通信を中継する通信品質管理装置において、
   受信したパケットからヘッダ情報を取り出すパケット解析手段と、
   受信したパケットが過去に送信したパケットに対応する送達確認パケットである場合に、当該送達確認パケットから取り出したヘッダ情報および当該送達確認パケットに対応する過去に送信したパケットから取り出したヘッダ情報に基づいて、送達確認パケットの送信元通信端末との間の遅延時間を算出し、当該遅延時間に基づいて実際の通信における帯域幅を予測する帯域幅予測手段と、
   一方のネットワークに属する通信端末と、他方のネットワークに属する通信端末との全ての組み合わせを設定し、さらに、当該各組み合わせとパケット通信のプロトコルとの全ての組み合わせを設定し、当該パケット通信のプロトコルとの組み合わせごとに許可帯域幅を割り当てる管理手段と、
   前記許可帯域幅と前記予測される帯域幅を比較し、許可帯域幅の方が大きい組み合わせが存在する場合、当該許可帯域幅から前記予測される帯域幅を引いた差分を、許可帯域幅の方が小さい組み合わせに対応する通信に割り当てる再割り当て処理を行い、再割り当て後の帯域幅に基づいて通信端末間のパケット通信を中継する送信制御手段と、
   を備えることを特徴とする通信品質管理装置。
4. 送達確認型の通信を行う通信端末を備えた２つのネットワークと接続しかつ通信端末間のパケット通信を中継する通信品質管理装置、における通信品質管理方法であって、
   受信したパケットからヘッダ情報を抽出するヘッダ抽出ステップと、
   受信したパケットが過去に送信したパケットに対応する送達確認パケットである場合に、当該送達確認パケットから取り出したヘッダ情報および当該送達確認パケットに対応する過去に送信したパケットから取り出したヘッダ情報に基づいて、送達確認パケットの送信元通信端末との間の遅延時間を算出する遅延時間算出ステップと、
   前記遅延時間に基づいて実際の通信における帯域幅を予測する帯域幅予測ステップと、
   一方のネットワークに属する通信端末と、他方のネットワークに属する通信端末との全ての組み合わせを設定し、当該組み合わせごとに許可帯域幅を割り当てる許可帯域幅割り当てステップと、
   前記許可帯域幅と前記予測される帯域幅を比較し、許可帯域幅の方が大きい組み合わせが存在する場合、当該許可帯域幅から前記予測される帯域幅を引いた差分を、許可帯域幅の方が小さい組み合わせに対応する通信に割り当てる再割り当て処理を行う帯域幅再割り当てステップと、
   再割り当て後の帯域幅に基づいて通信端末間のパケット通信を中継するパケット送信ステップと、
   を含むことを特徴とする通信品質管理方法。
5. 送達確認型の通信を行う通信端末を備えた２つのネットワークと接続しかつ通信端末間のパケット通信を中継する通信品質管理装置、における通信品質管理方法であって、
   受信したパケットからヘッダ情報を抽出するヘッダ抽出ステップと、
   受信したパケットが過去に送信したパケットに対応する送達確認パケットである場合に、当該送達確認パケットから取り出したヘッダ情報および当該送達確認パケットに対応する過去に送信したパケットから取り出したヘッダ情報に基づいて、送達確認パケットの送信元通信端末との間の遅延時間を算出する遅延時間算出ステップと、
   前記遅延時間に基づいて実際の通信における帯域幅を予測する帯域幅予測ステップと、
   通信端末間のパケット通信のプロトコルごとに許可帯域幅を割り当てる許可帯域幅割り当てステップと、
   前記許可帯域幅と前記予測される帯域幅を比較し、許可帯域幅の方が大きいプロトコルが存在する場合、当該許可帯域幅から前記予測される帯域幅を引いた差分を、許可帯域幅の方が小さいプロトコルに対応する通信に割り当てる再割り当て処理を行う帯域幅再割り当てステップと、
   再割り当て後の帯域幅に基づいて通信端末間のパケット通信を中継するパケット送信ステップと、
   を含むことを特徴とする通信品質管理方法。
6. 送達確認型の通信を行う通信端末を備えた２つのネットワークと接続しかつ通信端末間のパケット通信を中継する通信品質管理装置、における通信品質管理方法であって、
   受信したパケットからヘッダ情報を抽出するヘッダ抽出ステップと、
   受信したパケットが過去に送信したパケットに対応する送達確認パケットである場合に、当該送達確認パケットから取り出したヘッダ情報および当該送達確認パケットに対応する過去に送信したパケットから取り出したヘッダ情報に基づいて、送達確認パケットの送信元通信端末との間の遅延時間を算出する遅延時間算出ステップと、
   前記遅延時間に基づいて実際の通信における帯域幅を予測する帯域幅予測ステップと、
   一方のネットワークに属する通信端末と、他方のネットワークに属する通信端末との全ての組み合わせを設定し、さらに、当該各組み合わせとパケット通信のプロトコルとの全ての組み合わせを設定し、当該パケット通信のプロトコルとの組み合わせごとに許可帯域幅を割り当てる許可帯域幅割り当てステップと、
   前記許可帯域幅と前記予測される帯域幅を比較し、許可帯域幅の方が大きい組み合わせが存在する場合、当該許可帯域幅から前記予測される帯域幅を引いた差分を、許可帯域幅の方が小さい組み合わせに対応する通信に割り当てる再割り当て処理を行う帯域幅再割り当てステップと、
   再割り当て後の帯域幅に基づいて通信端末間のパケット通信を中継するパケット送信ステップと、
   を含むことを特徴とする通信品質管理方法。

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