JP2010245877A

JP2010245877A - ネットワークにおける品質管理システム、ネットワークにおける品質管理方法、及び制御プログラム

Info

Publication number: JP2010245877A
Application number: JP2009093028A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Fukumoto; 博之福本
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2009-04-07
Filing date: 2009-04-07
Publication date: 2010-10-28

Abstract

【課題】大規模ネットワークに対応可能であって、ネットワークに過剰な負荷をかけることなく、パケット転送の障害を監視可能なネットワークにおける品質管理システム等を提供する。
【解決手段】ネットワークＮＷの外縁に配置される第１の中継点に配置され、自ら検査用のパケットを送信し、送信した検査用のパケットを受信して品質情報を測定する能動型品質測定手段と、第１の中継点よりもネットワークＮＷの内側に配置され、転送されるパケットの品質情報を測定する受動型品質測定手段と、転送されるパケットの経路情報を収集する経路情報収集手段と、品質情報及び経路情報に基づいて劣化判定を行い、パケットの品質が劣化していると判定された場合には、品質の劣化箇所を特定する品質劣化箇所特定手段と、測定されたパケットの品質情報を取得して前記劣化判定に伴う品質情報に最適化して管理する品質値管理手段と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、ネットワークのパケット転送における品質管理に関し、特に、パケットの品質劣化の見逃しを防止可能であって、品質劣化箇所を特定可能なネットワークにおける品質管理システム等に関する。

従来からネットワークの各所にパケットの品質を測定し、障害（品質劣化）を管理する障害管理装置を配置し、当該パケットの障害が発生したときに、その障害箇所を特定する品質管理システムが存在する。

パケットの品質を測定し、その品質劣化個所を特定する手法の一例として、例えば、自ら検査パケットを送信し、その検査パケットを受信して当該検査パケットの品質を測定する能動型品質測定装置をネットワークの外縁すべてに配置し、その測定結果に基づいて障害個所を推定する手法が存在する。

また、ユーザが送受するパケットを用いて品質を測定する受動型品質測定装置をネットワークの所定の中継位置に配置し、その測定結果に基づいて障害個所を推定する手法が存在する。

また、能動型及び受動型品質測定装置の双方を用いて障害個所を推定する手法が存在する（特許文献１参照）。

特開２００６−３３７１５号公報

上記手法を用いた品質管理システムは、一般的にパケットの品質を測定する品質測定装置と品質劣化個所を特定する品質劣化個所特定装置とが直接接続されており、品質劣化個所特定装置は、品質測定装置から出力される品質データの詳細度（時間分解能）で処理を行うため、情報伝達効率が悪く、時間分解能を高めた場合に品質劣化個所特定装置の処理能力による制限から対象となるネットワークの範囲が狭くなるため、大規模ネットワークに適用しにくかった。

また、能動型品質測定装置のみを用いた品質管理システムは、ネットワーク規模にしたがってその能動型品質測定装置の配備数が増大するため、大規模ネットワークには適さない。また、能動型品質測定装置は、検査パケットを自ら送信する必要性があるためネットワーク負荷の増大を招くという不具合がある。

一方、受動型品質測定装置を用いた品質管理システムは、余計なネットワーク負荷は発生させないが、常にネットワークの全経路にパケットが通っているとは限らないため、不感知領域が発生し、障害箇所を推定するのが困難となる場合があるという問題がある。

本発明は、このような問題の解消を一つの課題とし、その目的の一例は、大規模ネットワークに対応可能であって、ネットワークに過剰な負荷をかけることなく、パケット転送の障害を監視可能なネットワークにおける品質管理システム等を提供するものである。

上記課題を解決するために、本発明のネットワークにおける品質管理システムは、複数の中継点を介してパケットを転送するネットワークにおける品質管理システムにおいて、前記ネットワークの外縁に配置される第１の中継点に配置され、自ら検査用のパケットを送信し、送信した検査用のパケットを受信して当該検査用のパケットの品質情報を測定する能動型品質測定手段と、前記第１の中継点よりも前記ネットワークの内側に配置され、前記ネットワーク上を転送される前記パケットの品質情報を測定する受動型品質測定手段と、前記ネットワークを経由して転送される前記パケットの経路情報を収集する経路情報収集手段と、前記品質情報及び経路情報に基づいて劣化判定を行い、前記パケットの品質が劣化していると判定された場合には、品質の劣化箇所を特定する品質劣化箇所特定手段と、前記能動型品質測定手段又は受動型品質測定手段によって測定されたパケットの品質情報を取得して前記劣化判定に伴う品質情報に最適化して管理する品質値管理手段と、を備えることを特徴とする。

また、前記受動型品質測定手段を、前記第１の中継点と経路を介して接続される前記ネットワーク内の中継点に設けることが好ましい。

また、品質値管理手段は、複数の品質測定手段により同一フローの品質情報を取得した場合には、最も悪い品質情報のみを取得することが好ましい。

また、品質値管理手段は、異なるフローの品質情報を新たに取得した場合には、新たに取得した品質情報と前回のフローの際に取得した品質情報とを比較して、差分がある場合に品質情報を新たに取得した品質情報に置き換えることが好ましい。

また、本発明のネットワークにおける品質管理方法は、複数の中継点を介してパケットを転送するネットワークにおける品質管理方法において、前記ネットワークの外縁に配置される第１の中継点に配置され、自ら検査用のパケットを送信し、送信した検査用のパケットを受信して当該検査用のパケットの品質情報を測定する能動型品質測定工程と、前記第１の中継点よりも前記ネットワークの内側に配置され、前記ネットワーク上を転送される前記パケットの品質情報を測定する受動型品質測定工程と、前記ネットワークを経由して転送される前記パケットの経路情報を収集する経路情報収集工程と、前記品質情報及び経路情報に基づいて劣化判定を行い、前記パケットの品質が劣化していると判定された場合には、品質の劣化箇所を特定する品質劣化箇所特定工程と、前記能動型品質測定手段又は受動型品質測定手段によって測定されたパケットの品質情報を取得して前記劣化判定に伴う品質情報に最適化して管理する品質値管理工程と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の制御プログラムは、ネットワークの外縁に配置される第１の中継点に配置される第１の品質測定手段と、前記第１の中継点よりも前記ネットワークの内側に配置される第２の品質測定手段と、を具備し、複数の中継点を介してパケットを転送するネットワークにおける品質管理システムのコンピュータを、前記第１の品質測定装置を用いて、自ら検査用のパケットを送信し、送信した検査用のパケットを受信して当該検査用のパケットの品質情報を測定し、前記第２の品質測定装置を用いて、前記ネットワーク上を転送されるパケットの品質情報を測定し、前記ネットワークを経由して転送される前記パケットの経路情報を収集し、前記品質情報及び経路情報に基づいて劣化判定を行い、前記パケットの品質が劣化していると判定された場合には、品質の劣化箇所を特定し、前記第１又は第２の品質測定手段を用いて測定された品質情報を取得して前記劣化判定に伴う品質情報に最適化するよう機能させることを特徴とする。

本発明によれば、少ない品質測定装置で大規模ネットワークを構築することが可能である。また、負荷の少ない品質測定システムを容易に構築できる。また、パケット転送における障害を確実に監視することができる。

ネットワークを利用した通信サービスの一例を示す概要図である。品質管理システムの構成図である。受動型品質測定装置を用いたパケットの測定例を説明するための図である。品質値管理装置の動作例を示す図である。

以下、本願の最良の実施形態について添付図面を参照して説明する。図１はネットワークを利用した通信サービスの一例を示す概要図、図２は品質管理システムの構成図、図３は受動型品質測定装置を用いたパケットの測定例を説明するための図、図４は品質値管理装置の動作例を示す図である。

品質管理システムＳは、例えば、図１に示すようにサーバ端末ＳＶからネットワークＮＷを介してユーザ端末ＵＴに情報を提供する通信サービスにおいて、当該ネットワークＮＷを経由して転送されるパケットＰの品質を管理するものである。具体的には、パケットＰの品質を測定し、その測定結果に基づいて最も品質劣化の疑いがあるネットワークリンクを報告するものである。

図１に示すように、サーバ端末ＳＶとユーザ端末ＵＴは、アクセス網２、２ａに接続されており、それぞれのアクセス網２、２ａはネットワークＮＷに接続されている。ネットワークＮＷは、複数（多段）の中継器Ｒ（ルータＲ１〜Ｒ４）を備え、複数の経路が各中継器Ｒを介して接続されて構築されている。

ルータＲは、ネットワークＮＷの外縁に設けられる第１のルータＲ１と、ネットワークＮＷ内に段階的に設けられる第２乃至第ｎのルータＲ２、Ｒ３、Ｒ４を備えている。

このように本実施形態の通信サービスは、中継器Ｒを介してアクセス網２、２ａ、ネットワークＮＷ間でのパケットＰの転送が可能となっており、サーバ端末ＳＶとユーザ端末ＵＴ間において、相互にパケットＰが転送され相互にパケットＰを送受信可能である。

図２に示すように、品質管理システムＳは、ネットワークＮＷ上を流れるパケットＰの品質を測定する能動型品質測定装置１０及び受動型品質測定装置２０と、測定された当該パケットＰの品質情報（品質値）を収集して管理する品質値管理装置３０と、ネットワークＮＷを経由して転送されるパケットＰの経路情報を収集する経路情報収集装置４０と、障害（品質劣化）が発生した箇所を特定し、その情報を出力する品質劣化箇所特定装置５０と、を備えている。

ここで、パケットＰの品質とは、パケット損失数やスループットなどのサービス品質やネットワークＲ値や推定ＭＯＳ値などの体感品質を言うものである。これらの品質を測定し劣化しているか否かを評価（劣化判定）する手法は公知技術を用いるためその具体的な説明は省略するものとする。

各装置１０、２０、３０、４０、５０は、それぞれＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を備え、ＣＰＵが、ＲＯＭ等に記憶されたプログラム（本願のサーバ装置用プログラムを含む）を読み出し実行することにより、それぞれが本願の能動型品質測定手段、受動型品質測定手段、経路情報収集手段、品質値管理手段、及び品質劣化個所特定手段として機能する。

能動型品質測定装置１０は、第１のルータＲ１が配置されているネットワークＮＷ上の中継点に配置され、予め定められた適時に自ら検査用のパケット（以下、「検査パケット」と称する。）を送信し、その送信後に当該中継点を通過して転送される検査パケットの品質情報（品質値）を測定し、その品質測定結果を品質値管理装置３０に出力する。なお、当該能動型品質測定装置１０は、ネットワークＮＷ上の中継点のすべてに配置する必要はなく、常にはパケットＰの通過が見込めない経路を通るような中継点に配置すれば良い。

一方、受動型品質測定装置２０は、第２のルータＲ２が配置されているネットワークＮＷ上の中継点に配置され、ユーザ端末ＵＴが送受するパケットＰの品質値を測定し、その品質測定結果を品質値管理装置３０に出力する。

この受動型品質測定装置２０は、図３に示すように、例えば映像や音声を伝達するＲＴＰ（Real Time Protocol）パケットの品質データ（品質値）を測定するだけでなく、ユーザ端末ＵＴからＲＴＰパケット送信元に返送されるＲＴＣＰ（RTP Control Protocol）パケットに載せられている統計データから得られる品質データ（品質値）を測定する。

品質値管理装置３０は、図４に示すように、受動型品質測定装置２０及び能動型品質測定装置１０から出力される品質値を最適化して、当該品質劣化個所特定装置４０に出力する。

具体的には、品質値管理装置３０は、各品質測定装置１０、２０からフロー毎の品質値を取得し、劣化判定にともなう情報（品質値）に最適化（変換品質劣化箇所特定装置４０が求める最適な時間分解能への変換、必須のデータ項目の抽出、無変更データの削除、及びデータ項目以外のデータの破棄など）してフロー毎に管理する。なお、複数の品質測定装置１０、２０から同一のフローに基づく品質値を取得した場合には、最も悪い品質値のみを採用し、他の品質値は廃棄する。

また、受動型品質測定装置２０において、ＲＴＣＰパケットの情報を取得した場合には、ＲＴＰパケットの品質値とＲＴＣＰパケットの品質値の差分を求め、ＲＴＣＰパケットの品質値の方が有意な差で劣化している場合には、ＲＴＣＰパケットの品質値を品質測定結果として用い、その他の品質値は廃棄する。

また、図４に示すように、異なるフローの品質値を新たに取得した場合には、新たに取得した品質値（Date1）と、前回のフローの際に取得した品質値（Date0）と、を比較して、差分がある場合に品質値を新たに取得した品質値に置き換え、この置き換えられた品質値を品質劣化特定装置５０に出力する。なお、異なるフローの品質値を取得した場合に、品質値の変動がない場合には、新たに取得した品質値は、品質劣化特定装置５０に出力しない。

このように品質値管理装置３０は、品質測定装置１０、２０によって測定される複数の品質値を取捨選択（必須データ項目の抽出、無変更データの削除など）し、必要最低限の品質情報を蓄積しておくため、品質値管理装置３０及び品質劣化個所特定装置５０に余計な負荷がかかることを防止できる。また、品質値管理装置３０は、測定された品質値を劣化判定にともなう情報に最適化して品質劣化個所特定装置５０に出力するため、情報伝達効率を向上させることができる。

経路情報収集装置３０は、パケットＰがどのアクセス網、ネットワーク内のどのルータを介して転送されるかを特定するための経路情報を品質劣化個所特定装置４０に出力する。

品質劣化個所特定装置４０は、収集した経路情報及び測定されたパケットの品質値に基づいて障害（品質劣化）の有無を判定し、障害が発生していれば当該障害が発生した箇所を特定し、その情報を出力（報告）する。

例えば、受動型品質測定装置２０において測定された測定結果により、ＲＴＰパケットとＲＴＣＰパケットの品質値に差分が生じていれば品質劣化が発生していると推定し、経路を特定する。この場合、受動型品質測定装置２０は、第２ルータが配置されるネットワーク上の中継点に配置されているため、パケットの転送経路を１リンクに特定することができるため、当該１リンクに関する調査を行えば劣化個所を特定することができる。

以上に説明したように本実施形態の品質管理システムＳは、能動型及び受動型品質測定装置１０、２０と品質劣化個所特定装置５０の間に、品質値管理装置３０を介在させ、品質劣化個所特定装置５０に出力すべき情報を最適化することで情報の伝達効率を向上させることができる。

また、受動型品質測定装置２０を用いることで、パケット経路の豊富さに比例して、能動型品質測定装置１０複数台分の設置効果を得ることができ、容易に大規模ネットワークに対応可能である。

また、受動型品質測定装置２０を用いた場合、従来から不感知領域が発生することが懸念されているが、本実施形態では、当該受動型品質測定装置２０をネットワークＮＷの外縁に配置される第１のルータＲ１の１段階中継側（ネットワークＮＷの内側）のルータ（第２のルータＲ２）が配置されているネットワークＮＷ上の中継点に配置するようにしたため、パケットＰの転送経路を１リンクに特定することができ、不感知領域の発生が問題とならない。よって、傷害が発生した場合に当該障害箇所を容易に特定することができる。

また、当該受動型品質測定装置２０を第１のルータＲ１と経路を介して接続される第２のルータＲ２に設けることで、例えば、能動型品質測定装置１０をネットワーク外縁の中継点（第１のルータＲ１）に設けた場合と比較して、平均分岐数ｋ、段数ｎのTree型ネットワークに適用した際には、最大でｋ^ｎ−２（ｋ−１）個の品質測定装置を低減することが可能となりコストの低減を図れる。

なお、本願は本実施形態に限定されるものではなく、種々の形態にて実施することが可能である。例えば、本実施形態では、Ｔｒｅｅ型構造のネットワークに適用して説明したが、ネットワークトポロジによってその効果に変化はあるものの、対象となるネットワークトポロジを制限したものではない。

Ｓ品質管理システム
ＳＶサーバ
ＵＴユーザ端末
ＮＷネットワーク
Ｒ中継器
Ｒ１〜Ｒ４ルータ
１０能動型品質測定装置
２０受動型品質測定装置
３０品質値管理装置
４０経路情報収集装置
５０品質劣化個所特定装置

Claims

複数の中継点を介してパケットを転送するネットワークにおける品質管理システムにおいて、
前記ネットワークの外縁に配置される第１の中継点に配置され、自ら検査用のパケットを送信し、送信した検査用のパケットを受信して当該検査用のパケットの品質情報を測定する能動型品質測定手段と、
前記第１の中継点よりも前記ネットワークの内側に配置され、前記ネットワーク上を転送される前記パケットの品質情報を測定する受動型品質測定手段と、
前記ネットワークを経由して転送される前記パケットの経路情報を収集する経路情報収集手段と、
前記品質情報及び経路情報に基づいて劣化判定を行い、前記パケットの品質が劣化していると判定された場合には、品質の劣化箇所を特定する品質劣化箇所特定手段と、
前記能動型品質測定手段又は受動型品質測定手段によって測定されたパケットの品質情報を取得して前記劣化判定に伴う品質情報に最適化して管理する品質値管理手段と、
を備えることを特徴とするネットワークにおける品質管理システム。
前記受動型品質測定手段を、前記第１の中継点と経路を介して接続される前記ネットワーク内の中継点に設けたことを特徴とする請求項１に記載のネットワークにおける品質管理システム。
品質値管理手段は、複数の品質測定手段により同一フローの品質情報を取得した場合には、最も悪い品質情報のみを取得することを特徴とする請求項１、又は２に記載のネットワークにおける品質管理システム。
品質値管理手段は、異なるフローの品質情報を新たに取得した場合には、新たに取得した品質情報と前回のフローの際に取得した品質情報とを比較して、差分がある場合に品質情報を新たに取得した品質情報に置き換えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の品質管理システム。
複数の中継点を介してパケットを転送するネットワークにおける品質管理方法において、
前記ネットワークの外縁に配置される第１の中継点に配置され、自ら検査用のパケットを送信し、送信した検査用のパケットを受信して当該検査用のパケットの品質情報を測定する能動型品質測定工程と、
前記第１の中継点よりも前記ネットワークの内側に配置され、前記ネットワーク上を転送される前記パケットの品質情報を測定する受動型品質測定工程と、
前記ネットワークを経由して転送される前記パケットの経路情報を収集する経路情報収集工程と、
前記品質情報及び経路情報に基づいて劣化判定を行い、前記パケットの品質が劣化していると判定された場合には、品質の劣化箇所を特定する品質劣化箇所特定工程と、
前記能動型品質測定手段又は受動型品質測定手段によって測定されたパケットの品質情報を取得して前記劣化判定に伴う品質情報に最適化して管理する品質値管理工程と、
を備えることを特徴とするネットワークにおける品質管理方法。
ネットワークの外縁に配置される第１の中継点に配置される第１の品質測定手段と、前記第１の中継点よりも前記ネットワークの内側に配置される第２の品質測定手段と、を具備し、複数の中継点を介してパケットを転送するネットワークにおける品質管理システムのコンピュータを、
前記第１の品質測定装置を用いて、自ら検査用のパケットを送信し、送信した検査用のパケットを受信して当該検査用のパケットの品質情報を測定し、前記第２の品質測定装置を用いて、前記ネットワーク上を転送されるパケットの品質情報を測定し、前記ネットワークを経由して転送される前記パケットの経路情報を収集し、前記品質情報及び経路情報に基づいて劣化判定を行い、前記パケットの品質が劣化していると判定された場合には、品質の劣化箇所を特定し、前記第１又は第２の品質測定手段を用いて測定された品質情報を取得して前記劣化判定に伴う品質情報に最適化するよう機能させることを特徴とする制御プログラム。