JP2012186772A - パケット損失予測装置、プログラムおよびパケット損失予測方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リアルタイム通信においてパケット損失の発生を予測すること。
【解決手段】ネットワーク上で送信されているパケットを観測するパケット観測部と、上記パケットの送信間隔と受信間隔とから遅延揺らぎの値を算出する遅延揺らぎ算出部と、上記遅延揺らぎの値が異常値の範囲内で所定の第１の長さ以上連続する場合に、パケット損失が発生する可能性があると予測する異常予測部と、を備えるパケット損失予測装置が提供される。
【選択図】図４

Description

本発明は、パケット損失予測装置、プログラムおよびパケット損失予測方法に関する。

近年ネットワーク上で大量のデータを高速で送受信することが可能となった。このため、ネットワークを介して音声データや画像のストリーミング等のマルチメディアデータをリアルタイムに提供するサービスが増えてきている。これらのサービスでは、データは、リアルタイムに送受信される必要があるため、ＲＴＰ（Real Time Protocol）のような通信プロトコルが使用される。

しかし、ＲＴＰは、パケット損失への対策、伝送時間の保証等を行わないＵＤＰ（User Datagram Protocol）タイプのプロトコルである。そのため、ＲＴＰは、少ない遅延でリアルタイムにデータを送信することに向いている一方、上記のような対策や保証がないために、通信路上の障害によるサービス品質の低下（音声の途切れ、画像の乱れ、等）を招きやすい。さらに、ＦＭＣ（Fixed Mobile Convergence）やＷｉ−Ｆｉ、ＷｉＭＡＸ（World Interoperability for Microwave Access）等の無線による通信が広く利用されているが、無線による通信は一般的に有線に比べて所定の品質を保つことが難しい。したがって、リアルタイム通信の品質低下の改善に向けた対策が、求められている。

これに対して、特許文献１では、送信されたパケットの転送時の遅延揺らぎの値により品質クラスを決定し、各品質クラスに属するパケットの統計量を算出することにより、品質を分析する装置および方法が示されている。また、非特許文献１では、パケット損失が一定間隔以内に起きるとバースト損失またはギャップ損失を判定し、当該損失の長さと損失率を算出して提供する方法が示されている。

特開２００７−３２９７７６号公報

Ｔ．Ｆｒｉｅｄｍａｎ，Ｒ．Ｃａｃｅｒｅｓ，Ａ．Ｃｌａｒｋ，"ＲＴＰ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ｒｅｐｏｒｔｓ（ＲＴＣＰＸＲ），"ＩＥＴＦ ＲＦＣ３６１１，Ｎｏｖ．２００３．

しかしながら、上記特許文献１に示された装置または方法では、遅延揺らぎに基づいた品質に関する統計量を提供するが、遅延揺らぎに基づいてパケット損失の発生を予測することはできない。また、上記非特許文献１に示された方法では、既に起きたパケット損失という事象を検出するが、パケット損失の発生を予測することはできない。

そこで、本発明は、リアルタイム通信においてパケット損失の発生を予測することを可能とする、新規かつ改良されたパケット損失予測装置、プログラムおよびパケット損失予測方法を提供しようとするものである。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、ネットワーク上で送信されているパケットを観測するパケット観測部と、上記パケットの送信間隔と受信間隔とから遅延揺らぎの値を算出する遅延揺らぎ算出部と、上記遅延揺らぎの値が異常値の範囲内で所定の第１の長さ以上連続する場合に、パケット損失が発生する可能性があると予測する異常予測部と、を備えるパケット損失予測装置が提供される。

また、上記異常予測部は、算出された上記遅延揺らぎの値の中から、上記異常値の範囲外の上記遅延揺らぎの値であって所定の第２の長さ以下のものを除くと、残りの上記遅延揺らぎの値が上記異常値の範囲内で所定の第１の長さ以上連続する場合にも、パケット損失が発生する可能性があると予測してもよい。

また、上記異常予測部は、算出された上記遅延揺らぎの値の中から、上記異常値の範囲外の上記遅延揺らぎの値であって合計して所定の第３の長さ以下のものを除くと、残りの上記遅延揺らぎの値が上記異常値の範囲内で所定の第１の長さ以上連続する場合にも、パケット損失が発生する可能性があると予測してもよい。

また、上記パケット損失予測装置は、上記送信間隔と当該送信間隔よりも所定の第１の閾値以上大きい上記受信間隔とから算出される遅延揺らぎの値を、極大遅延揺らぎの値として検出する極大遅延揺らぎ検出部をさらに備えてもよい。また、上記異常予測部は、上記遅延揺らぎの値が上記異常値の範囲内で所定の第１の長さ以上連続する場合においては、当該遅延揺らぎの値が上記極大遅延揺らぎの値の後に上記異常値の範囲内で所定の第１の長さ以上連続するときに限り、パケット損失が発生する可能性があると予測してもよい。

また、上記パケット損失予測装置は、上記送信間隔と当該送信間隔よりも所定の第１の閾値以上大きい上記受信間隔とから算出される遅延揺らぎの値を、極大遅延揺らぎの値として検出する極大遅延揺らぎ検出部をさらに備えてもよい。また、上記異常予測部は、上記極大遅延揺らぎの値が検出された場合であって、上記極大遅延揺らぎの値の後に上記遅延揺らぎの値が上記異常値の範囲内で所定の第１の長さよりも短い所定の第４の長さ以上連続する場合に、パケット損失が発生する可能性があると予測してもよい。

また、上記異常予測部は、上記極大揺らぎの値の直後の上記遅延揺らぎの値が上記異常値の範囲外の値である場合には、パケット損失が発生する可能性があると予測しなくてもよい。

また、上記異常値の範囲は、上記受信間隔と当該受信間隔よりも所定の第２の閾値以上大きい送信間隔とから算出される遅延揺らぎの値のみを含む範囲であってもよい。

また、上記異常値の範囲は、以前に算出された上記遅延揺らぎの値を用いて算出される異常基準値を含む所定の数値幅であってもよい。

また、上記異常基準値は、以前に上記異常値の範囲内の値として算出された上記遅延揺らぎの値の平均値であってもよい。

また、上記所定の第１の長さは、パケット若しくは遅延揺らぎの値の個数または時間を単位として設定されてもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、ネットワーク上で送信されているパケットを観測するステップと、上記パケットの送信間隔と受信間隔とから遅延揺らぎの値を算出するステップと、上記遅延揺らぎの値が異常値の範囲内で所定の第１の長さ以上連続する場合に、パケット損失が発生する可能性があると予測するステップと、を含むパケット損失予測方法が提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、ネットワーク上で送信されているパケットを観測するコンピュータを、上記パケットの送信間隔と受信間隔とから遅延揺らぎの値を算出する遅延揺らぎ算出部と、上記遅延揺らぎの値が異常値の範囲内で所定の第１の長さ以上連続する場合に、パケット損失が発生する可能性があると予測する異常予測部と、として機能させるためのプログラムが提供される。

以上説明したように、本発明に係るパケット損失予測装置、プログラムおよびパケット損失予測方法によれば、リアルタイム通信においてパケット損失の発生を予測することが可能となる。

リアルタイムでパケットが送受信される通信システムの一例を示す概略図である。 正常時のパケットの送受信の一例を説明する。 異常時のパケットの送受信の一例を説明する。 パケット観測時間に対する遅延揺らぎおよびパケット損失数の一例を示すグラフである。 本発明の第１の実施形態に係るパケット損失予測装置の構成の一例を示すブロック図である。 遅延揺らぎの値の出現状況の一例を示す。 本発明の第１の実施形態に係るパケット損失予測装置による、長さが個数を単位とする場合の処理の流れの一例を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係るパケット損失予測装置による、長さが時間を単位とする場合の処理の流れの一例を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係るパケット損失予測装置の構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係るパケット損失予測装置による処理の流れの一例を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態の変形例に係るパケット損失予測装置による処理の流れの一例を示すフローチャートである。

以下に添付の図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。一例として説明される本発明の一実施形態は、［１．パケット損失と遅延揺らぎとの関係］、［２．第１の実施の形態］、［３．第２の実施の形態］という順序で説明される。

［１．パケット損失と遅延揺らぎとの関係］
本願発明に係る実施形態は、パケット転送時に発生する極小な遅延揺らぎに着目することにより、パケットの損失の発生を予測する。よって、実施形態の具体的な内容を説明する前に、パケット損失と遅延揺らぎの関係を説明する。ここでは、パケット損失と遅延揺らぎの関係は、［１−１．通信システムの一例］、［１−２．正常時および異常時のパケットの送受信］、［１−３．パケット損失の発生と遅延揺らぎの値の例］という順序で説明される。

ここで用いられる「パケット」という用語は、ＰＤＵ（プロトコルデータユニット）を意味するものであり、ＯＳＩ参照モデルの第３層のＰＤＵに限定されない。

［１−１．通信システムの一例］
パケット損失と遅延揺らぎとの関係を説明するたに、まず、リアルタイムでパケットが送受信される通信システムの一例を、図１を用いて説明する。図１を参照すると、通信システム１は、送信端末１０、基地局２０、ネットワーク３０、基地局４０、受信端末５０、および各実施形態に係るパケット損失予測装置１００を含む。

（送信端末１０）
送信端末１０は、無線通信によりパケットをリアルタイムで基地局２０へ送信する。当該送信端末１０は、少なくとも、送信するパケットを生成するパケット生成部１２と、当該パケットをアップリンクで送信する送信部１４を備える。

パケット生成部１２により生成されるパケットの中には、送信時刻を示す情報が含まれる。例えば、当該送信時刻は、ＲＴＰ（Real Time Protocol）のメッセージフォーマットに含まれるタイムスタンプである。

送信部１４は、送信するパケットを図示しないバッファに蓄積することができる。例えば、送信部１４は、送信端末１０と基地局２０との間の無線通信の状態が悪化した場合にパケットをバッファに蓄積し、無線通信の状態が良好になった場合にバッファに溜まっているパケットを送信することができる。

（基地局２０、ネットワーク３０、基地局４０、受信端末５０）
基地局２０は、送信端末１０から送信されたパケットを受信する。その後、当該受信されたパケットは、ネットワーク３０を通じて基地局４０へ転送される。そして、基地局４０は、ダウンリンクで受信端末５０へ当該パケットを送信する。最終的に、受信端末５０は、送信端末１０から送信されたパケットを受信する。なお、送信端末１０と受信端末５０は、送信端末１０の機能および受信端末５０の機能の両方を有する通信端末であってもよい。その場合には、パケットは、基地局４０から基地局２０へ運ばれてもよい。また、ネットワーク３０は、パケットを転送することができることができる任意の有線のネットワークである。例えば、ネットワーク３０は、無線ネットワークに含まれる有線のネットワークでもよく、または無線ネットワークとコアネットワークに含まれる有線のネットワークでもよい。この無線ネットワークとコアネットワークには、任意の方式が適用され得る。

（パケット損失予測装置１００）
パケット損失予測装置１００は、上記のとおり送信端末１０から受信端末５０へ送信されるパケットを観測する。そして、パケット損失予測装置１００は、当該パケットの送信間隔および受信間隔から遅延揺らぎの値を算出し、当該遅延揺らぎの値に基づいてパケット損失が発生する可能性があるかを予測する。

パケット損失予測装置１００は、観測の対象とするパケットが通過する経路であれば、当該ネットワーク３０上のいずれの箇所に接続されていてもよい。または、パケット損失予測装置１００は、受信端末５０上にあってもよい。例えば、パケット損失予測装置１００は、送信端末１０と基地局２０との間の無線通信に起因するパケット損失発生の可能性を早期に予測するために、なるべく基地局２０に近い箇所に接続される。

また、パケット損失予測装置１００は、ネットワーク３０上のいずれの箇所に接続されている場合に、例えば、ネットワーク３０上の中継機器からコピーされたパケットを転送されてもよいし、ネットワーク３０上でパケットを中継する機器であってもよい。また、パケット損失予測装置１００は、パケットそのものを受信する代わりに、パケットを受信した機器からパケットの中の必要な情報を受信することにより、パケットを観測してもよい。

ここでの送信間隔は、例えば、あるパケットに含まれている送信時刻と、その次のパケットに含まれている送信時刻との差である。当該送信時刻は、パケットの中に含まれているため、パケットが送信部１４またはバッファに渡されるよりも前の時刻であり、例えばパケットが生成された時刻である。よって、当該送信時刻は、送信部１４により無線通信で基地局へと実際に送信される時刻ではない。

また、ここでの受信間隔は、観測地点におけるあるパケットの観測時刻と、その次のパケットの観測時刻との差である。図１のように、パケット損失予測装置１００が、ネットワーク３０上の中継機器からパケットのコピーを転送されてネットワーク３０上のパケットを観測している場合に、当該観測時刻は、例えば、パケット損失予測装置１００での当該コピーされたパケットの受信時刻である。または、当該観測時刻は、ネットワーク３０上の上記中継機器におけるパケットの受信時刻であってもよい。その場合には、パケット損失予測装置１００は、当該中継機器からその受信時刻を提供され、または取得する。また、パケット損失予測装置１００がネットワーク３０上の中継装置であるかまたは受信端末５０上にある場合に、当該観測時刻は、パケット損失予測装置でのパケットの受信時刻であってもよい。なお、当該観測時刻は、受信時刻ではなく、パケットの中の送信時刻を取得する処理を行った時刻であってもよい。ここでは、送信間隔に対する送信時刻と合わせて、受信間隔を求めるための上記観測時刻を、受信時刻と呼ぶこととする。

以上、典型的な一例として無線通信を含む通信システム１を説明したが、本発明に係る実施形態は当該通信システム１に限られない。例えば、受信端末５０は、有線でネットワーク３０に接続されていてもよい。また、送信端末１０および受信端末５０の両方が、有線のネットワークで接続されてもよい。また、送信機１０と基地局２０との間で両者と無線通信を行う中継局が設けられ、パケット損失予測装置１００は、当該中継局により送信されるパケットを観測してもよい。

［１−２．正常時および異常時のパケットの送受信］
上記通信システム１を用いて、まず送信端末１０と基地局２０との間の無線通信の状態が良好である正常時のパケットの送受信、および無線通信の状態が悪化している異常時のパケットの送受信を説明する。

（正常時におけるパケットの送受信）
図２は、正常時のパケットの送受信の一例を説明する。無線通信の状態が良好である正常時には、パケットが以下のように送受信される。
（１）パケットは、送信端末１００のパケット生成部１２により時間間隔Ｄｔ（ｉ）で生成される。当該時間間隔Ｄｔ（ｉ）は、上記のとおりパケットから得られる送信時刻から算出されることが可能であり、遅延揺らぎの算出に用いられる送信間隔である。
そして、当該パケットは、パケット生成部１２から送信部１４へ渡される。
（２）無線通信の状態が良好であるため、パケットは、バッファに滞ることなく、送信部１４により基地局２０へ送信される。
（３）パケットは、基地局２０を経由してパケット損失予測装置１００により受信間隔Ｄｒ（ｉ）で受信される。例えば、当該受信間隔Ｄｒ（ｉ）が、遅延揺らぎの算出に用いられる受信間隔である。

このように、正常時では、送信間隔Ｄｔ（ｉ）および受信間隔Ｄｒ（ｉ）は、ほとんどの場合に近しい値となる。また、送信部１４が、パケットがバッファに蓄積していくことがないため、バッファからあふれることに起因するパケットの損失は、起こらない。

（異常時におけるパケットの送受信）
図３は、異常時のパケットの送受信の一例を説明する。無線通信の状態が悪化している異常時には、パケットが、以下のように送受信される。
（１）パケットは、送信端末１００のパケット生成部１２により時間間隔Ｄｔ（ｉ）で生成される。これは、正常時の場合のパケットの生成と同様である。そして、当該パケットは、パケット生成部１２から送信部１４へ渡される。
（２）無線通信の状態が悪化しているため、パケットは、送信部１４により送信されず、バッファに蓄積されていく。そして、無線通信の状態が良好になると、バッファに蓄積されたパケットは、送信部１４により基地局２０へ送信間隔よりも短い間隔で送信する。このような短い間隔の送信が可能であるのは、パケット生成部１２が各パケットを生成するのに要する時間（すなわち送信間隔Ｄｔ（ｉ））よりも、送信部１４が既に生成されているバッファ内の各パケットを送信するのに要する時間のほうが短いからである。
（３）パケットは、基地局２０を経由してパケット損失予測装置１００により受信間隔Ｄｒ（ｉ）で受信される。

このように異常時では、送信再開後に最初に送信されたパケット２により算出される受信間隔Ｄｒ（１）は、対応する送信間隔Ｄｔ（１）と比べて極端に大きい値となる。そして、当該パケット２の後に続いて送信されるパケット３、パケット４等により算出される受信間隔Ｄｒ（２）、Ｄｒ（３）等は、多くの場合、対応する送信間隔Ｄｔ（２）、Ｄｔ（３）等と比べて小さい値となる。また、送信端末は、多数のパケットを蓄積しようとする場合、パケットをバッファから溢れさせてしまう。その結果、パケット損失が発生する。

［１−３．パケット損失の発生と遅延揺らぎの値の例］
図４を参照して、上記のような正常時と異常時で遅延揺らぎがどのように現れるかを説明する。図４は、パケット観測時刻に対する遅延揺らぎおよびパケット損失数の一例を示すグラフである。なお、ここでの遅延揺らぎの値は、以下の式（１）で定義されるものとする。
（１）

図４の横軸は、パケットの観測時刻であり、縦軸は、遅延揺らぎの値である。図４を参照すると、観測時刻４０〜４１．５付近までは無線通信の状態が継続的に良好であったため、受信間隔と送信間隔が近い値となり、遅延揺らぎの値は０付近に現れている。

その後、観測時刻４１．５付近で一時無線通信の状態が悪化したため、パケットが蓄積され、その後パケットの送信が再開された。そのため、まず、ある送信間隔とそれに比べて極端に大きい受信間隔とに起因して、極端に大きい遅延揺らぎの値が現れている。その後、送信間隔とそれに比べて小さい受信間隔とに起因して、遅延揺らぎの値がある負の値（この例では約−０．０１８）付近でほぼ連続して現れている。また、パケットがバッファから溢れてしまった結果、観測時刻４３．７付近で６つのパケットの損失が起こっている。

その後、観測時刻４４付近でバッファ内のパケットの蓄積が正常化されたため、それ以降では、受信間隔が元に戻り、遅延揺らぎの値は０付近に現れている。

このように、無線通信の状態の悪化によりパケットがバッファに蓄積される場合、すなわちパケットの損失が後に発生する可能性がある場合には、まず極端に大きい遅延揺らぎの値が現れ（図３のＤｔ（１）、Ｄｒ（１）を参照）、その後、遅延揺らぎの値がある負の値付近でほぼ連続して現れる（図３のＤｔ（２）、Ｄｔ（３）、Ｄｒ（２）、Ｄｒ（３）を参照）。そこで、以下に説明される実施形態は、このような遅延揺らぎの値の出現を捉えることにより、パケットの損失が発生する可能性があると予想する。

［２．第１の実施の形態］
第１の実施形態は、遅延揺らぎの値がある負の値付近でほぼ連続して現れる現象を捉えることにより、パケットの損失が発生する可能性を予測する。当該実施形態は、［２−１．パケット損失予測装置の構成］、［２−２．処理の流れ］という順序で説明される。

［２−１．パケット損失予測装置の構成］
まず、図５および図６を用いて、第１の実施形態に係るパケット損失予測装置１００の具体的な構成を説明する。図５は、本発明の第１の実施形態に係るパケット損失予測装置の構成の一例を示すブロック図である。図５を参照すると、パケット損失予測装置１００は、パケット観測部１１０、遅延揺らぎ算出部１２０、前パケット送受信情報保持部１３０、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０、遅延揺らぎ所属判定部１５０、遅延揺らぎ連続部分長保持部１６０、異常予測部１７０および異常通知部１８０を備える。

（パケット観測部１１０）
パケット観測部１１０は、ネットワーク上で送信されているパケットを観測する。例えば、パケット観測部１１０は、ネットワーク３０上の中継機器から転送されたパケットを受信し、当該パケットの受信時刻を保持する。そして、パケット観測部１１０は、パケットおよび当該パケットの受信時刻を遅延揺らぎ算出部１２０へ出力する。なお、パケット損失予測装置１００は、パケットそのものを受信する代わりに、パケットを受信した機器からパケットの中の必要な情報を受信することにより、パケットを観測してもよい。その場合に、遅延揺らぎ算出部１２０へ出力する受信時刻は、パケットを受信した当該機器の受信時刻であってもよい。

（遅延揺らぎ算出部１２０）
遅延揺らぎ算出部１２０は、パケットの送信間隔と受信間隔とから遅延揺らぎの値を算出する。具体的には、例えば、遅延揺らぎ算出部１２０は、パケット観測部１１０から入力されたパケットから、当該パケットの送信時刻を抽出する。当該送信時刻の一例は、ＲＴＰ（リアルタイムプロトコル）のメッセージフォーマットに含まれるタイムスタンプである。次に、遅延揺らぎ算出部１２０は、前パケット送受信情報保持部１３０から、前回観測されたパケットの送信時刻および受信時刻を取得する。そして、遅延揺らぎ算出部１２０は、パケット観測部１１０から入力された受信時刻およびパケットから抽出された送信時刻、並びに前回観測されたパケットの受信時刻および送信時刻から、上記式（１）に従って遅延揺らぎの値を算出する。最後に、遅延揺らぎ算出部１２０は、前パケット送受信情報保持部１３０が保持する前回観測されたパケットの送信時刻および受信時刻を、今回受信したパケットの送信時刻および受信時刻に更新する。

ここで、遅延揺らぎの値の具体的な算出例を説明する。例えば、前回観測されたパケットの送信時刻が７時５３分２１秒００２であり、受信時刻が７時５３分２２秒０７３である、と仮定する。また、今回観測されたパケットの送信時刻が７時５３分２１秒０３４であり、受信時刻が７時５３分２２秒０８９である、と仮定する。この場合の遅延揺らぎの値は、上記式（１）を用いて、（７時５３分２２秒０８９−７時５３分２２秒０７３）−（７時５３分２１秒０３４−７時５３分２１秒００２）＝−０．０１６（−１６ミリ秒）である。なお、パケットに含まれる送信時刻および受信時刻の表現は、時、分、秒により表される絶対的な時刻に限られず、例えば、ある時刻に対する相対的な経過時間でもよい。また、送信時刻および受信時刻の単位は、予め定められた任意に単位であってもよい。例えば、当該単位は、ミリ秒、ナノ秒でもよい。

（前パケット送受信情報保持部１３０）
前パケット送受信情報保持部１３０は、前回観測されたパケットの送信時刻および受信時刻を記憶する。例えば、以下のような情報が、記憶されている。

（遅延揺らぎ連続部分検出部１４０）
遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、所定の条件の下で遅延揺らぎの値が異常値の範囲内で連続する長さを検出する。

上記「異常値の範囲」とは、受信間隔と当該受信間隔よりも所定の第２の閾値以上大きい送信間隔とから算出される遅延揺らぎの値のみを含む範囲である。ここでは遅延揺らぎの値が上記式（１）で表されることを考慮すると、異常値の範囲とは、負の閾値Ｔ以下の遅延揺らぎの値のみを含む範囲である。当該負の閾値Ｔと上記所定の第２の閾値とは、符号（正と負）のみが異なる。当該異常値の範囲は、パケット損失発生前に遅延揺らぎの値がある負の値付近でほぼ連続して現れる現象を捉えるために設定される範囲である。当該異常値の範囲の具体的な内容は、後に詳細に説明される。

また、上記「長さ」とは、パケット若しくは遅延揺らぎの値の個数または時間を単位とする値である。

また、上記「所定の条件」とは、例えば、算出された遅延揺らぎの値の中から、異常値の範囲外の遅延揺らぎの値であって所定の第２の長さ（以降、長さＬ２と呼ぶ）以下のものを除く（すなわち、存在しないものとみなす）ことである。すなわち、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、算出された遅延揺らぎの値の中から、異常値の範囲外の遅延揺らぎの値であって長さＬ２以下のものを除くと、残りの遅延揺らぎの値が異常値の範囲内で連続する、長さを検出する。このような条件は、異常値の範囲外にイレギュラーに現れ得る遅延揺らぎの値を除くことができる。よって、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、遅延揺らぎの値が異常値の範囲内で一部断続しつつも基本的には連続して現れる長さを検出することができる。その結果、パケット損失が発生する可能性があるにもかかわらずそれを見逃してしまうリスクを低減することができる。

図６を参照して、具体的な検出の例を説明する。図６は、遅延揺らぎの値の出現状況の一例を示す。図６を参照すると、異常値の範囲は、約０．１６〜０．２１の数値幅に設定されている。また、１３個の遅延揺らぎの値が現れている。まず、５個の遅延揺らぎ値が、異常値の範囲内に連続している。次に、２個の遅延揺らぎ値が、異常値の範囲外に連続している。その後、異常値の範囲内の３個の遅延揺らぎ値、異常値の範囲外の１個の遅延揺らぎ値、および異常値の範囲内の２個の遅延揺らぎ値がある。ここで、例えば上記長さＬ２が２個と設定されている場合、異常値の範囲外に連続して現れている２つの遅延揺らぎ値、および異常値の範囲外に単独で現れている１つの遅延揺らぎ値は存在しないものとみなされ、残りの遅延揺らぎ値により長さ１０個が検出される。

図６に記載のとおり、異常値の範囲内に連続して現れる遅延揺らぎの値、および異常値の範囲内に単独で現れている遅延揺らぎの値を、以降では「異常連続部分」と呼ぶ。また、異常値の範囲外に連続して現れる遅延揺らぎの値、および異常値の範囲外に単独で現れている遅延揺らぎの値を、以降では「非異常連続部分」と呼ぶ。また、所定の条件の下で連続する異常連続部分の集合、すなわちここでは異常連続部分に挟まれた長さＬ２以下の非異常連続部分を除外すると連続する異常連続部分の集合を、以降では「異常みなし連続部分」と呼ぶ。

以降では、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０の具体的な動作の一例を３つに分けて説明する。

第１に、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、遅延揺らぎ所属判定部１５０に、算出された遅延揺らぎの値が異常値の範囲にあるか否かを判定させる。遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、遅延揺らぎ所属判定部１５０から、当該遅延揺らぎの値が異常値の範囲内にあるか否かを示す情報を取得する。

第２に、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、遅延揺らぎ所属判定部１５０からの情報に応じて、遅延揺らぎ連続部分長保持部１６０に記憶されている異常みなし連続部分の長さおよび／または非異常連続部分の長さを更新する。遅延揺らぎの値が異常値の範囲内にあった場合、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、異常みなし連続部分の長さを増加させると共に、非異常連続部分の長さを０にリセットする。遅延揺らぎの値が異常値の範囲外にあった場合、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、非異常連続部分の長さを増加させる。

ここで、上記長さがパケット若しくは遅延揺らぎの値の個数を単位とする場合、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、異常みなし連続部分の長さまたは非異常連続部分の長さを、パケット（または遅延揺らぎの値）１個分だけ増加させる。

一方で、上記長さが時間を単位とする場合、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、異常みなし連続部分の長さまたは非異常連続部分の長さを、例えば以下の表に示すように増加させる。
この場合には、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、遅延揺らぎ算出部１２０からパケットの受信時刻を提供され、当該受信時刻を遅延揺らぎの観測時刻とする。また、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、遅延揺らぎの観測時刻を遅延揺らぎ連続部分長保持部１６０に毎回記憶しておくことで、前回の遅延揺らぎの観測時刻を得ることができる。また、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、遅延揺らぎの値が異常値の範囲に含まれるか否かを示す情報も連続部分長保持部１６０に毎回記憶しておくことで、前回の遅延揺らぎが異常値の範囲に含まれるか否かを確認することができる。なお、異常みなし連続部分の長さおよび非異常連続部分の長さの定義および増加手法は、上記の例に限られない。当然のことながら、当業者であれば、様々な別の定義および増加手法を適用することができるであろう。

第３に、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、遅延揺らぎの値が異常値の範囲内にあった場合には、これを異常予測部１７０に通知する。その後、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、異常予測部１７０からパケット損失が発生する可能性があると予測したことを通知されると、異常みなし連続部分の長さおよび非異常連続部分の長さを０にリセットする。一方で、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、遅延揺らぎの値が異常値の範囲外にあった場合には、非異常連続部分の長さが長さＬ２を超えるかを判定する。非異常連続部分が長さＬ２を超える場合、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、異常みなし連続部分の長さおよび非異常連続部分の長さを０にリセットする。

以上のように遅延揺らぎ連続部分検出部１４０が説明されたが、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、上記内容に限られない。例えば、上記「所定の条件」は、算出された遅延揺らぎの値の中から、異常値の範囲外の遅延揺らぎの値であって合計して所定の第３の長さ（以降、長さＬ３と呼ぶ）以下のものを除く（すなわち、存在しないものとみなす）ことであってもよい。すなわち、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、算出された遅延揺らぎの値の中から、異常値の範囲外の遅延揺らぎの値であって合計して長さＬ３以下のものを除くと、残りの遅延揺らぎの値が異常値の範囲内で連続する、長さを検出してもよい。例えば、図６に示した２つの非異常連続部分の合計の長さ（３個）が長さＬ３以下であれば、これらの非異常連続部分は存在しないものとみなされ、異常連続部分をつなげた異常みなし連続部分の長さ（１０個）が検出される。この場合には、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、遅延揺らぎの値が異常値の範囲内にあった場合に、非異常連続部分の長さのリセットを行わず、異常みなし連続部分の長さの増加のみを行えばよい。当該条件も、異常値の範囲外に突発的に現れ得る遅延揺らぎの値を除くことができる。よって、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、遅延揺らぎの値が異常値の範囲内で一部断続しつつも基本的には連続して現れる長さを検出することができる。その結果、パケット損失が発生する可能性があるにもかかわらずそれを見逃してしまうリスクを低減することができる。

また、上記「所定の条件」は、無条件であってもよい。すなわち、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、遅延揺らぎの値が異常値の範囲内で連続する長さを検出してもよい。

（遅延揺らぎ所属判定部１５０）
遅延揺らぎ所属判定部１５０は、算出された遅延揺らぎの値が異常値の範囲に含まれるか否かを判定する。そして、遅延揺らぎ所属判定部１５０は、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０へ、当該遅延揺らぎの値が異常値の範囲内にあるか否かを示す情報を提供する。上記のとおり、ここでは遅延揺らぎの値が上記式（１）で表されることを考慮すると、異常値の範囲とは、負の閾値Ｔ以下の遅延揺らぎの値のみを含む範囲である。

異常値の範囲は、例えば、以前に算出された遅延揺らぎの値を用いて算出される異常基準値Ｍを含む所定の数値幅Ｗである。さらに、当該異常基準値Ｍは、例えば、以前に異常値の範囲内の値として算出された遅延揺らぎの値の平均値である。ここで、以前に異常値の範囲内の値として算出された遅延揺らぎの値は、前回の遅延揺らぎの値が観測された時点から所定の一定時間前までの間に異常値の範囲内に現れた遅延揺らぎの値であってもよく、または遅延揺らぎ所属判定部１５０による判定の時点で異常みなし連続部分の中に含まれている遅延揺らぎの値であってもよい。当然のことながら、さらに別のものでもよい。

例えば、閾値Ｔは、−１２ミリ秒（０．０１２秒）である。また、例えば、異常基準値Ｍは、以前に異常値の範囲内の値として算出された遅延揺らぎの値の平均値−１８．４ミリ秒である。また、例えば、数値幅Ｗは、異常基準値Ｍを中心の値とする±３ミリ秒の幅、すなわち−２１．４ミリ秒〜−１５．４ミリ秒の数値幅である。ここで、遅延揺らぎの値が−１６ミリ秒と算出された場合には、当該遅延揺らぎの値は、−１２ミリ秒の閾値Tよりも小さく、また−２１．４ミリ秒〜−１５．４ミリ秒の数値幅Ｗの中に含まれる。よって、遅延揺らぎ所属判定部１５０は、当該遅延揺らぎの値が異常値の範囲に含まれると判断する。また、例えば遅延揺らぎの値が−１０ミリ秒と算出された場合には、当該遅延揺らぎの値は、−１２ミリ秒の閾値Tよりも小さい。よって、当該遅延揺らぎの値は、異常値の範囲に含まれないと判断される。また、例えば遅延揺らぎの値が−１３ミリ秒と算出された場合には、当該遅延揺らぎの値は、−１２ミリ秒の閾値Tよりも大きいが、−２１．４ミリ秒〜−１５．４ミリ秒の数値幅Ｗの中に含まれない。よって、当該遅延揺らぎの値も、異常値の範囲に含まれないと判断される。

なお、上記のような異常基準値Ｍは、新たな遅延揺らぎの値が異常値の範囲に含まれていれば、逐次新たな値を求められる。逐次的な平均値は、例えば非特許文献のBP Welford, "Note on a method for calculating corrected sum of squares and products", Vol.4, No.3, Technometrics, pp.419-420, Aug. 1962に記載されているとおり、以下の式（２）により算出することが可能である。
（２）

遅延揺らぎ所属判定部１５０は、異常値の範囲内の遅延揺らぎの値が新たに算出されるたびに、上記式（２）に従って新たな平均値を容易に得ることができる。ここで、遅延揺らぎ所属判定部１５０は、例えば以下のような記憶領域を設けて、遅延揺らぎの値の総数および平均値を記録し、更新する。

上記のように、異常基準値Ｍを以前に異常値の範囲内の値として算出された遅延揺らぎの値の平均値とすることにより、通信速度等により影響される実際の遅延揺らぎの値に応じて、異常値の範囲を自動的に調整することができる。

なお、「異常値の範囲」は、単に負の閾値Ｔ以下である値からなる範囲であってもよい。

（遅延揺らぎ連続部分長保持部１６０）
遅延揺らぎ連続部分長保持部１６０は、異常みなし連続部分の長さおよび非異常連続部分の長さを記憶する。長さがパケット若しくは遅延揺らぎの値の個数を単位とするのであれば、例えば、以下のような情報が、記憶されている。
また、長さが時間を単位とするのであれば、例えば、以下のような情報が、記憶されている。
また、上記長さが時間を単位とする場合には、遅延揺らぎ連続部分長保持部１６０は、前回の遅延揺らぎの観測時刻、および前回の遅延揺らぎの値が異常値の範囲内にあるか否かを示す情報も併せて記憶する。

（異常予測部１７０）
異常予測部１７０は、異常みなし連続部分の長さが所定の第１の長さ（以降、長さＬ１と呼ぶ）以上であるかを判定する。そして、異常みなし連続部分の長さが長さＬ１以上であれば、異常予測部１７０は、パケット損失が発生する可能性があると予測する。

すなわち、異常予測部１７０は、遅延揺らぎの値が異常値の範囲内で長さＬ１以上連続する場合に、パケット損失が発生する可能性があると予測する。さらに、異常予測部１７０は、算出された遅延揺らぎの値の中から、異常値の範囲外の遅延揺らぎの値であって長さＬ２以下のものを除くと、残りの遅延揺らぎの値が異常値の範囲内で長さＬ１以上連続する場合にも、パケット損失が発生する可能性があると予測する。一例として、長さＬ１は、送信間隔が２０ミリ秒の場合に、個数として９０個または時間として１．８秒と設定される。当該長さＬ１は、パケットの送信間隔、送信機のバッファの大きさ等に依存するため、当然ながらこの一例には限られない。

なお、仮に、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０による検出で用いられる上記所定の条件が、算出された遅延揺らぎの値の中から、異常値の範囲外の遅延揺らぎの値であって合計して長さＬ３以下のものを除くことである場合には、異常予測部１７０は、算出された遅延揺らぎの値の中から、異常値の範囲外の遅延揺らぎの値であって合計して長さＬ３以下のものを除くと、残りの遅延揺らぎの値が異常値の範囲内で長さＬ１以上連続する場合に、パケット損失が発生する可能性があると予測してもよい。

また、異常予測部１７０は、パケット損失が発生する可能性があると予測した場合には、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０にその旨を通知する。また、異常予測部１７０は、パケット損失が発生する可能性があることを示すパケット損失予測情報を生成し、異常通知部１８０に出力する。

（異常通知部１８０）
異常通知部１８０は、異常予測部１７０からパケット損失予測情報を入力されると、当該パケット損失予測情報を、送信機１０、受信機２０、ＩＳＰ等のサービス提供書等の所定の範囲の宛先に通知する。

［２−２．処理の流れ］
（上記長さが個数を単位とする場合）
まず、図７を用いて、上記長さがパケット若しくは遅延揺らぎの値の個数を単位とする場合のパケット損失予測処理の流れを説明する。図７は、本発明の第１の実施形態に係るパケット損失予測装置による、上記長さが個数を単位とする場合の処理の流れの一例を示すフローチャートである。

図６を参照すると、まずステップＳ２１０において、パケット観測部１１０は、ネットワーク上で送信されているパケットを観測する。そして、パケット観測部１１０は、当該パケットとその受信時刻を遅延揺らぎ算出部に出力する。

次に、ステップＳ２２０において、 遅延揺らぎ算出部１２０は、パケットの送信間隔と受信間隔とから遅延揺らぎの値を算出する。

次に、ステップＳ２３０において、遅延揺らぎ所属判定部１５０は、算出された遅延揺らぎの値が異常値の範囲に含まれるか否かを判定する。ここで、遅延揺らぎの値が異常値の範囲に含まれない場合には、処理はステップ２４０へ進む。一方で、遅延揺らぎの値が異常値の範囲に含まれる場合には、処理はステップ２７０へ進む。

ステップＳ２４０では、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、遅延揺らぎ連続部分長保持部１６０に記憶されている非異常連続部分の長さを１だけ増加させる。

次に、ステップＳ２５０では、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、非異常連続部分の長さが長さＬ２を超えているかを判定する。ここで、非異常連続部分の長さが長さＬ２を超えている場合には、処理はステップＳ２６０へ進む。一方で、非異常連続部分の長さが長さＬ２以下である場合には、処理はステップＳ２１０へ戻る。

次に、ステップＳ２６０では、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、遅延揺らぎ連続部分長保持部１６０に記憶されている異常みなし連続部分の長さおよび非異常連続部分の長さを０にリセットする。

ステップＳ２７０では、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、遅延揺らぎ連続部分長保持部１６０に記憶されている異常みなし連続部分の長さを１だけ増加させ、また非異常連続部分の長さを０にリセットする。

次に、ステップＳ２８０では、異常予測部１７０は、異常みなし連続部分の長さが長さＬ１以上であるかを判定する。ここで、異常みなし連続部分の長さが長さＬ１以上であれば、処理はステップＳ２９０へ進む。一方で、異常みなし連続部分の長さが長さＬ１未満であれば、処理はステップＳ２１０へ戻る。

次に、ステップＳ２９０では、異常予測部１７０は、パケット損失が発生する可能性があると予測する。そして、異常予測部１７０は、パケット損失予測情報を生成する。

次に、ステップ２９２では、異常通知部１８０は、パケット損失予測情報を所定の範囲の宛先に通知する。

次に、ステップＳ３００では、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、遅延揺らぎ連続部分長保持部１６０に記憶されている異常みなし連続部分の長さおよび非異常連続部分の長さを０にリセットする。

（上記長さが時間を単位とする場合）
次に、図８を用いて、上記長さが時間を単位とする場合のパケット損失予測処理の流れを説明する。図８は、本発明の第１の実施形態に係るパケット損失予測装置による、上記長さが時間を単位とする場合の処理の流れの一例を示すフローチャートである。

ここで、当該処理の流れのうち、ステップＳ２１０、Ｓ２２０、Ｓ２５０、Ｓ２６０、Ｓ２８０、Ｓ２９０、Ｓ２９２およびＳ３００は、上記長さがパケットまたは遅延揺らぎの値の個数を単位とする場合の処理の流れで説明したとおりである。よって、相違部分であるステップＳ２３０、Ｓ２４２、Ｓ２４４、Ｓ２７２、Ｓ２７４およびＳ２７６を説明する。

ステップＳ２３０では、遅延揺らぎ所属判定部１５０は、算出された遅延揺らぎの値が異常値の範囲に含まれるか否かを判定する。ここで、遅延揺らぎの値が異常値の範囲に含まれない場合には、処理はステップ２４２へ進む。一方で、遅延揺らぎの値が異常値の範囲に含まれる場合には、処理はステップ２７２へ進む。

ステップＳ２４２では、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、前回の遅延揺らぎの値が異常値の範囲に含まれていたか否かを確認する。前回の遅延揺らぎの値が異常値の範囲に含まれていた場合には、処理はステップＳ２１０へ戻る。一方で、前回の遅延揺らぎの値が異常値の範囲に含まれていなかった場合には、処理はステップＳ２４４へ進む。

ステップＳ２４４では、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、遅延揺らぎ連続部分長保持部１６０に記憶されている非異常連続部分の長さを、今回の遅延揺らぎの観測時刻から前回の遅延揺らぎの観測時刻を差し引いた差分時間だけ増加させる。

ステップＳ２７２では、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、前回の遅延揺らぎの値が異常値の範囲に含まれていたか否かを確認する。前回の遅延揺らぎの値が異常値の範囲に含まれていた場合には、処理はステップＳ２７６へ進む。一方で、前回の遅延揺らぎの値が異常値の範囲に含まれていなかった場合には、処理はステップＳ２７４へ進む。

ステップＳ２７４では、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、遅延揺らぎ連続部分長保持部１６０に記憶されている非異常連続部分の長さを０にリセットする。

ステップＳ２７６では、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、遅延揺らぎ連続部分長保持部１６０に記憶されている異常みなし連続部分の長さを、今回の遅延揺らぎの観測時刻から前回の遅延揺らぎの観測時刻を差し引いた差分時間だけ増加させる。

なお、処理が、ステップＳ２４２、Ｓ２５０、Ｓ２６０、Ｓ２７４、Ｓ２８０およびＳ３００からステップＳ２１０へ戻る際には、遅延揺らぎ連続部分長保持部１６０に記憶されている（前回の）遅延揺らぎの観測時刻と、（前回の）遅延揺らぎの値が異常値の範囲に含まれるか否かを示す情報とが、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０により更新される（図示せず）。

以上、本発明の第１の実施形態に係るパケット損失予測装置による処理の流れが説明された。

なお、仮に、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０による検出で適用される上記所定の条件が、異常値の範囲外で合計して長さＬ３以下で現れる遅延揺らぎの値を除くことである場合であっても、当該条件下での処理の流れは、説明された上記処理の流れを少し変更することにより実現される。すなわち、当該条件下での処理の流れは、説明された上記処理の流れに、「ステップＳ２７０およびステップＳ２７４において非異常部分の長さを０にリセットしない」という変更を行うことにより、実現される。

また、仮に、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０による検出で適用される上記所定の条件が、無条件である場合であっても、無条件での処理の流れは、説明された上記処理の流れを少し変更することにより実現される。すなわち、無条件での処理の流れは、説明された上記処理の流れに、「ステップＳ２４０、Ｓ２４２、Ｓ２４４およびＳ２５０を取り除く」という変更を行うことにより、実現される。

以上で説明された第１の実施形態は、パケット損失発生前における遅延揺らぎの値の出現状況を捉えることができ、リアルタイム通信においてパケット損失の発生を予測することができる。

［３．第２の実施の形態］
第２の実施形態は、まず極端に大きい遅延揺らぎの値が現れ、その後遅延揺らぎの値がある負の値付近でほぼ連続して現れる現象を捉えることにより、パケットの損失が発生する可能性があると予測する。当該実施形態は、［３−１．パケット損失予測装置の構成］、［３−２．処理の流れ］、［３−３．変形例］という順序で説明される。

［３−１．パケット損失予測装置の構成］
以下では、図９を用いて、第２の実施形態に係るパケット損失予測装置１００の具体的な構成の一例を説明する。図９は、本発明の第２の実施形態に係るパケット損失予測装置の構成の一例を示すブロック図である。図９を参照すると、パケット損失予測装置１００は、パケット観測部１１０、遅延揺らぎ算出部１２０、前パケット送受信情報保持部１３０、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０、遅延揺らぎ所属判定部１５０、遅延揺らぎ連続部分長保持部１６０、異常予測部１７０、異常通知部１８０および極大遅延揺らぎ検出部１９０を備える。

このうち、パケット観測部１１０、遅延揺らぎ算出部１２０、前パケット送受信情報保持部１３０、遅延揺らぎ所属判定部１５０、遅延揺らぎ連続部分長保持部１６０、および異常通知部１８０は、第１の実施形態として［２−１．パケット損失予測装置の構成］において説明したとおりである。よって、新たに追加されている極大遅延揺らぎ検出部１９０、および第１の実施形態と一部の機能が相違する遅延揺らぎ連続部分検出部１４０および異常予測部１７０の相違箇所を中心に説明する。

（極大遅延揺らぎ検出部１９０）
極大遅延揺らぎ検出部１９０は、送信間隔と当該送信間隔よりも所定の第１の閾値（以降、閾値Ｂと呼ぶ）以上大きい受信間隔とから算出される遅延揺らぎの値を、極大遅延揺らぎの値として検出する。すなわち、ここでは遅延揺らぎの値が上記式（１）で表されることを考慮すると、極大遅延揺らぎ検出部１９０は、閾値Ｂ以上の遅延揺らぎの値を極大遅延揺らぎの値として検出する。当該閾値Ｂは、パケット損失前にまず極端に大きい遅延揺らぎの値が現れる現象を捉えるために設定される値である。また、例えば、当該閾値Ｂは、パケット損失が発生する可能性があると誤って予測するリスクをより減らそうとする程、より高い値に設定される。あるいは、当該閾値Ｂは、パケット損失が発生する可能性があることを見逃すリスクをより減らそうとする程、より低い値に設定される。一例として、当該閾値Ｂは、２０ミリ秒に設定される。

具体的には、極大遅延揺らぎ検出部１９０は、算出された遅延揺らぎの値が閾値Ｂ以上であるか否かを判定する。遅延揺らぎの値が閾値Ｂ以上であれば、極大遅延揺らぎ検出部１９０は、極大遅延揺らぎを観測したことを一時保持する。極大遅延揺らぎを観測したことが既に一時保持されていれば、極大遅延揺らぎ検出部１９０は、それをそのまま一時保持し続ける。極大遅延揺らぎを観測したことが一時保持されていなければ、極大遅延揺らぎ検出部１９０は、極大遅延揺らぎを観測したことを新たに一時保持する。

（遅延揺らぎ連続部分検出部１４０）
遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、極大遅延揺らぎの値の後に所定の条件の下で遅延揺らぎの値が異常値の範囲内で連続する長さを検出する。「異常値の範囲」、「長さ」および「所定の条件」は、上記第１の実施形態で説明されたとおりである。

以降では、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０の具体的な動作の一例を４つに分けて説明する。

第１に、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、まず、算出された遅延揺らぎの値を極大遅延揺らぎ検出部１９０に与える。その後極大遅延揺らぎ検出部１９０が極大遅延揺らぎの値が閾値Ｂ以上であるか判定した後に、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、極大遅延揺らぎ検出部１９０が極大遅延揺らぎを観測したことを一時保持しているか否かを判定する。ここで、極大遅延揺らぎを観測したことが一時保持されていれば、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、以降の動作を実行する。一方で、極大遅延揺らぎを観測したことが一時保持されていなければ、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、今回算出された遅延揺らぎの値についてそれ以降の動作を実行しない。よって、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、極大遅延揺らぎが予め現れていない限り、異常みなし連続部分の長さを検出しない。

第２に、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、遅延揺らぎ所属判定部１５０に、算出された遅延揺らぎの値が異常値の範囲にあるか否かを判定させる。遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、遅延揺らぎ所属判定部１５０から、当該遅延揺らぎの値が異常値の範囲内にあるか否かを示す情報を取得する。当該動作は、第１の実施形態と同じである。

第３に、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、遅延揺らぎ所属判定部１５０からの情報に応じて、遅延揺らぎ連続部分長保持部１６０に記憶されている異常みなし連続部分の長さおよび／または非異常連続部分の長さを更新する。当該動作およびさらに具体的な動作は、上記第１の実施形態とほとんど同じであるが、１つの相違点が存在する。

上記相違点として、極大揺らぎの値の直後の遅延揺らぎの値が異常値の範囲外の値である場合には、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、極大遅延揺らぎ検出部１９０における極大遅延揺らぎを観測したことの一時保持情報を消去し、今回算出された遅延揺らぎの値についてそれ以降の動作を実行しない。極大揺らぎの値の直後の遅延揺らぎの値が異常値の範囲外の値である場合とは、ここでは具体的に、算出された遅延揺らぎの値が異常値の範囲に含まれず、かつ異常みなし連続部分の長さが０である場合である。

極大揺らぎの値が検出されたとしても、当該極大揺らぎの値の直後の遅延揺らぎの値が異常値の範囲に含まれないような場合、当該極大揺らぎの値は偶然に発生したものに過ぎないと考えられる。よって、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０による上記動作は、パケット損失が発生する可能性があると誤って予測するリスクを減らすことができる。

第４に、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、遅延揺らぎの値が異常値の範囲内に含まれていた場合には、これを異常予測部１７０に通知する。その後、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、異常予測部１７０からパケット損失が発生する可能性があると予測したことを通知されると、異常みなし連続部分の長さおよび非異常連続部分の長さを０にリセットする。これらの動作は、第１の実施形態と同じである。第２の実施形態では、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、さらに、極大遅延揺らぎ検出部１９０における極大遅延揺らぎを観測したことの一時保持情報を消去する。

一方で、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、遅延揺らぎの値が異常値の範囲に含まれなかった場合には、非異常連続部分の長さが長さＬ２を超えるかを判定する。非異常連続部分が長さＬ２を超える場合、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、異常みなし連続部分の長さおよび非異常連続部分の長さを０にリセットする。これらの動作も、第１の実施形態と同じである。第２の実施形態では、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、さらに、極大遅延揺らぎ検出部１９０における極大遅延揺らぎを観測したことの一時保持情報を消去する。

（異常予測部１７０）
異常予測部１７０は、異常みなし連続部分の長さが長さＬ１以上であるかを判定する。そして、異常みなし連続部分の長さが長さＬ１以上であれば、異常予測部１７０は、パケット損失が発生する可能性があると予測する。

すなわち、異常予測部１７０は、極大遅延揺らぎの値の後に遅延揺らぎの値が異常値の範囲内で長さＬ１以上連続する場合に、パケット損失が発生する可能性があると予測する。さらに、異常予測部１７０は、算出された遅延揺らぎの値の中から、異常値の範囲外の遅延揺らぎの値であって長さＬ２以下のものを除くと、極大遅延揺らぎの値の後に残りの遅延揺らぎの値が異常値の範囲内で長さＬ１以上連続する場合に、パケット損失が発生する可能性があると予測する。また、異常予測部１７０は、極大揺らぎの値の直後の遅延揺らぎの値が異常値の範囲外の値である場合には、パケット損失が発生する可能性があると予測しない。

なお、仮に、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０による検出で用いられる上記所定の条件が、算出された遅延揺らぎの値の中から、異常値の範囲外の遅延揺らぎの値であって合計して所定の第３の長さ以下のものを除くことである場合であれば、異常予測部１７０は、算出された遅延揺らぎの値の中から、異常値の範囲外の遅延揺らぎの値であって合計して長さＬ３以下のものを除くと、残りの遅延揺らぎの値が異常値の範囲内で長さＬ１以上連続する場合に、パケット損失が発生する可能性があると予測してもよい。

また、異常予測部１７０は、パケット損失が発生する可能性があると予測した場合には、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０にその旨を通知する。また、異常予測部１７０は、パケット損失が発生する可能性があることを示すパケット損失予測情報を生成し、異常通知部１８０に出力する。これらの動作は、第１の実施形態と同じである。

［３−２．処理の流れ］
次に、図１０を用いて、パケット損失予測処理の流れを説明する。図１０は、本発明の第２の実施形態に係るパケット損失予測装置による処理の流れの一例を示すフローチャートである。当該処理の流れは、上記長さがパケットまたは遅延揺らぎの値の個数を単位とすることを前提としている。

ここで、当該処理の流れは、図７に示されているフローチャートに示される処理の流れに、ステップＳ２２２、Ｓ２２４、Ｓ２２６、Ｓ２３２、Ｓ２３４、Ｓ２６２およびＳ３０２を加えたものである。よって、ここでは相違部分であるこれらのステップを説明する。

ステップＳ２２２では、極大遅延揺らぎ検出部１９０は、算出された遅延揺らぎの値が閾値Ｂ以上であるか否かを判定する。ここで、遅延揺らぎの値が閾値Ｂ以上であれば、処理はステップＳ２２４へ進む。一方で、遅延揺らぎの値が閾値Ｂ未満であれば、処理はステップＳ２２６へ進む。

ステップＳ２２４では、極大遅延揺らぎ検出部１９０は、極大遅延揺らぎを観測したことを一時保持する。

ステップＳ２２６では、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、極大遅延揺らぎ検出部１９０が極大遅延揺らぎを観測したことを一時保持しているか否かを判定する。ここで、極大遅延揺らぎを観測したことが一時保持されていれば、処理はステップＳ２３０へ進む。一方で、極大遅延揺らぎを観測したことが一時保持されていなければ、処理はステップＳ２１０へ戻る。

ステップＳ２３２では、極大遅延揺らぎを観測したことが一時保持され（ステップＳ２２６）、かつ遅延揺らぎの値が異常値の範囲に含まれない（ステップＳ２３０）という前提の下で、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、異常みなし連続部分の長さが０であるか否かを判定する。ここで、異常みなし連続部分の長さが０であれば、処理はステップＳ２３４へ進む。一方で、異常みなし連続部分の長さが０でなければ、処理はステップS２４０へ進む。

ステップＳ２３４では、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、極大遅延揺らぎ検出部１９０における極大遅延揺らぎを観測したことの一時保持情報を消去する。

ステップＳ２６２では、非異常連続部分が長さＬ２を超えた（ステップＳ２５０）ため、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、極大遅延揺らぎ検出部１９０における極大遅延揺らぎを観測したことの一時保持情報を消去する。

ステップＳ３０２では、パケット損失発生の可能性があると予測された（ステップＳ２９０）ため、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、極大遅延揺らぎ検出部１９０における極大遅延揺らぎを観測したことの一時保持情報を消去する。

上記処理の流れは、上記長さがパケットまたは遅延揺らぎの値の個数を単位とするである場合の処理の流れである。一方で、上記長さが時間を単位とする場合の処理の流れは、ステップＳ２４０を、図８に記載のステップＳ２４２およびＳ２４４で置き換え、ステップＳ２７０を、図８に記載のステップＳ２７２、Ｓ２７４およびＳ２７６で置き換えることにより、実現される。

以上、本発明の第２の実施形態に係るパケット損失予測装置による処理の流れが説明された。

なお、仮に、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０による検出で用いられる上記所定の条件が、異常値の範囲外で合計して長さＬ３以下で現れる遅延揺らぎの値を除くことである場合であっても、処理の流れは、上記第１の実施形態において説明された変更を同様に行えば、実現される。

また、仮に、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０による検出で用いられる上記所定の条件が、無条件である場合であっても、処理の流れは、上記第１の実施形態において説明された変更を同様に行えば、実現される。

以上で説明された第２の実施形態は、第１の実施形態よりも、パケット損失発生前の遅延揺らぎの値の出現状況をより的確に捉えることができる。よって、第２の実施形態は、リアルタイム通信においてパケット損失の発生をより正確に予測することができる。別の見方をすると、第２の実施形態は、長さＬ１を第１の実施形態よりもより短く設定する場合でも、第１の実施形態と同程度の正確さでパケット損失が発生する可能性があることを予測し得る。よって、第２の実施形態は、リアルタイム通信においてパケット損失の発生をより迅速に予測することができる。

［３−３．変形例］
以下では、上記第２の実施形態の変形例を説明する。当該変形例は、第１の実施形態と第２の実施形態の特徴を組み合わせる。すなわち、当該変形例は、遅延揺らぎの値がある負の値付近で長さＬ１でほぼ連続して現れる現象を捉えることにより、パケットの損失が発生する可能性があると予測する。そしてさらに、当該変形例は、まず極端に大きい遅延揺らぎの値が現れ、その後遅延揺らぎの値がある負の値付近で長さＬ１より小さい所定の長さＬ４でほぼ連続して現れる現象を捉えることによっても、パケットの損失が発生する可能性があると予測する。

［３−３−１．パケット損失予測装置の構成］
パケット損失予測装置１００の構成のうち、当該変形例において動作が変更される構成要素は、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０、遅延揺らぎ連続部分長保持部１６０および異常予測部１７０である。

（遅延揺らぎ連続部分検出部１４０）
遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、所定の条件の下で遅延揺らぎの値が異常値の範囲内で連続する長さを検出する。当該変形例では、連続する当該遅延揺らぎの値を「異常みなし連続部分」と呼ぶ。また、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、極大遅延揺らぎの値の後に所定の条件の下で遅延揺らぎの値が異常値の範囲内で連続する長さも併せて検出する。当該変形例では、極大遅延揺らぎの値の後に連続して現れる当該遅延揺らぎの値を「極大後異常みなし連続部分」と呼ぶ。すなわち、上記第１の実施形態の異常みなし連続部分がここでの「異常みなし連続部分」であり、変形されていない上記第２の実施形態の異常みなし連続部分がここでの「極大後異常みなし連続部分」である。そして、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、当該「異常みなし連続部分」の長さおよび当該「極大後異常みなし連続部分」の長さの両方を検出する。

具体的な動作の相違点として、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、極大遅延揺らぎ検出部１９０により極大遅延揺らぎを観測したことが一時保持されていないと判定したとしても、当該判定以降の動作を継続する。これは、極大遅延揺らぎの値が検出されていなくても、異常みなし連続部分の長さおよび／または非異常連続部分の長さが、第１の実施形態のように更新されるからである。

もう１つの具体的な相違点として、極大遅延揺らぎを観測したことが一時保持されていれば、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、極大後異常みなし連続部分の長さおよび異常みなし連続部分の長さ、並びに／または非異常連続部分の長さを更新する。一方で、極大遅延揺らぎを観測したことが一時保持されていなければ、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、異常みなし連続部分の長さおよび／または非異常連続部分の長さのみを更新する。

（遅延揺らぎ連続部分長保持部１６０）
遅延揺らぎ連続部分長保持部１６０は、異常みなし連続部分の長さおよび非異常連続部分の長さに加えて、極大後異常みなし連続部分の長さを記憶する。

（異常予測部１７０）
異常予測部１７０は、異常みなし連続部分の長さが長さＬ１以上であるかを判定する。そして、異常みなし連続部分の長さが長さＬ１以上であれば、異常予測部１７０は、パケット損失が発生する可能性があると予測する。また、異常予測部１７０は、極大後異常みなし連続部分の長さが所定の長さＬ４以上であるかも判定する。そして、極大後異常みなし連続部分の長さが長さＬ４以上である場合も、異常予測部１７０は、パケット損失が発生する可能性があると予測する。

すなわち、異常予測部１７０は、遅延揺らぎの値が異常値の範囲内で長さＬ１以上連続する場合、および、極大遅延揺らぎの値が検出された場合であって、極大遅延揺らぎの値の後に遅延揺らぎの値が異常値の範囲内で長さＬ１よりも短い所定の長さＬ４以上連続する場合に、パケット損失が発生する可能性があると予測する。また、異常予測部１７０は、算出された遅延揺らぎの値の中から、異常値の範囲外の遅延揺らぎの値であって長さＬ２以下のものを除くと、遅延揺らぎの値が異常値の範囲内で長さＬ１以上連続する場合、および、極大遅延揺らぎの値が検出された場合であって、算出された遅延揺らぎの値の中から、異常値の範囲外の遅延揺らぎの値であって長さＬ２以下のものを除くと、極大遅延揺らぎの値の後に遅延揺らぎの値が異常値の範囲内で長さＬ１よりも短い所定の長さＬ４以上連続する場合に、パケット損失が発生する可能性があると予測する。

［３−３−２．処理の流れ］
次に、図１１を用いて、パケット損失予測処理の流れを説明する。図１１は、本発明の第２の実施形態の変形例に係るパケット損失予測装置による処理の流れの一例を示すフローチャートである。当該処理の流れは、上記長さがパケットまたは遅延揺らぎの値の個数を単位とすることを前提としている。

当該処理の流れは、図１０に示されているフローチャートに示される処理の流れと比べて、３つの点で相違する。

第１の相違点として、当該処理の流れでは、図１０のステップＳ２２６が削除されている。これは、極大遅延揺らぎの値が検出されていなくても、異常みなし連続部分および／または非異常連続部分の長さが検出されるためである。

第２の相違点として、当該処理の流れでは、ステップＳ２３２およびステップＳ２３４の代わりに、ステップＳ２３６およびステップＳ２３８が設けられている。これには２つの理由がある。まず第１の理由は、ステップＳ２２６の削除により、その後のステップにおいて、極大遅延揺らぎを観測したことが一時保持されているという前提条件がなくなったことである。また、第２の理由は、極大遅延揺らぎを観測したことが一時保持されていなくても、非異常連続部分の長さは増加されることである。

また、第３の相違点として、当該処理の流れでは、ステップＳ２８２、Ｓ２８４およびＳ２８６が、新たに追加されている。これは、異常みなし連続部分の長さに加えて、極大後異常みなし連続部分の長さが、検出されるためである。

よって、図１１のうち、図１０との相違点であるステップＳ２３６、Ｓ２３８、Ｓ２８２、Ｓ２８４およびＳ２８６をここで説明する。

ステップＳ２３６では、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、極大遅延揺らぎを観測したことが極大遅延揺らぎ検出部１９０により一時保持され、かつ遅延揺らぎ連続部分長保持部１６０に記憶されている極大後異常みなし連続部分の長さが０であるか、を判定する。ここで、両方の条件を満たしていると判定されれば、処理は、ステップＳ２３８へ進む。一方で、いずれかの条件が満たされていないと判定されれば、処理は、ステップＳ２４０へ進む。

ステップＳ２３８では、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、極大遅延揺らぎ検出部１９０における極大遅延揺らぎを観測したことの一時保持情報を消去する。

ステップＳ２８２では、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、極大遅延揺らぎを観測したことが極大遅延揺らぎ検出部１９０により一時保持されているかを判定する。ここで、極大遅延揺らぎを観測したことが一時保持されていれば、処理はステップS２８４を進む。一方で、極大遅延揺らぎを観測したことが一時保持されていなければ、処理はステップＳ２１０へ戻る。

ステップＳ２８４では、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０は、遅延揺らぎ連続部分長保持部１６０に記憶されている極大後異常みなし連続部分の長さを１だけ増加させる。

ステップＳ２８６では、異常予測部１７０は、極大後異常みなし連続部分の長さが所定の長さＬ４以上であるかも判定する。ここで、極大後異常みなし連続部分の長さが長さＬ４以上であれば、処理はステップＳ２９０へ進む。一方で、極大後異常みなし連続部分の長さが長さＬ４未満であれば、処理はステップＳ２１０へ戻る。

以上で説明された第２の実施形態の変形例は、極大遅延揺らぎの値が現れる現象を捉えられなかった場合であっても、ある負の値付近で遅延揺らぎの値がほぼ連続して現れる現象を捉えることにより、パケット損失が発生する可能性があると予測することができる。よって、第２の実施形態の変形例は、リアルタイム通信においてパケット損失の発生をより正確にまたはより素早く予測すると共に、パケット損失が発生する可能性があることを見逃してしまうリスクを低減する。

以上のとおり第１の実施形態および第２の実施形態が説明されたが、これらの実施形態に係るパケット損失予測装置は、典型的には、ハードウェエアおよびソフトウェアの組み合わせにより実現され得る。パケット観測部１１０および異常通知部１８０は、例えば通信デバイス、通信回路等により実現され得る。また、遅延揺らぎ算出部１２０、遅延揺らぎ連続部分検出部１４０、遅延揺らぎ所属判定部１５０、異常予測部１７０および極大遅延揺らぎ検出部１９０は、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭによって実現され得る。例えば、ＣＰＵは、パケット損失予測装置１００の動作全般を制御する。また、ＲＯＭには、パケット損失予測装置１００の動作を制御するためのプログラムおよびデータが格納され、ＲＡＭにはＣＰＵによる処理の実行時にプログラムおよびデータが一時的に記憶される。また、前パケット送受信情報保持部１３０および遅延揺らぎ連続部分保持部１６０は、ハードディスクドライブやフラッシュメモリ等により実現され得る。

なお、第１の実施形態および第２の実施形態において、各部の動作は互いに関連しており、互いの関連を考慮しながら、一連の動作及び一連の処理として置き換えることができる。これにより、パケット損失予測装置の実施形態を、パケット損失予測方法の実施形態及びパケット損失予測装置が有する機能をコンピュータに実現させるためのプログラムの実施形態とすることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１００ パケット損失予測装置
１１０ パケット観測部
１２０ 遅延揺らぎ算出部
１４０ 遅延揺らぎ連続長
１５０ 遅延揺らぎ所属判定部
１７０ 異常予測部
１８０ 異常通知部
１９０ 極大遅延揺らぎ検出部

Claims (12)

1. ネットワーク上で送信されているパケットを観測するパケット観測部と、
   前記パケットの送信間隔と受信間隔とから遅延揺らぎの値を算出する遅延揺らぎ算出部と、
   前記遅延揺らぎの値が異常値の範囲内で所定の第１の長さ以上連続する場合に、パケット損失が発生する可能性があると予測する異常予測部と、
   を備えるパケット損失予測装置。
2. 前記異常予測部は、算出された前記遅延揺らぎの値の中から、前記異常値の範囲外の前記遅延揺らぎの値であって所定の第２の長さ以下のものを除くと、残りの前記遅延揺らぎの値が前記異常値の範囲内で所定の第１の長さ以上連続する場合にも、パケット損失が発生する可能性があると予測する、請求項１に記載のパケット損失予測装置。
3. 前記異常予測部は、算出された前記遅延揺らぎの値の中から、前記異常値の範囲外の前記遅延揺らぎの値であって合計して所定の第３の長さ以下のものを除くと、残りの前記遅延揺らぎの値が前記異常値の範囲内で所定の第１の長さ以上連続する場合にも、パケット損失が発生する可能性があると予測する、請求項１に記載のパケット損失予測装置。
4. 前記パケット損失予測装置は、前記送信間隔と当該送信間隔よりも所定の第１の閾値以上大きい前記受信間隔とから算出される遅延揺らぎの値を、極大遅延揺らぎの値として検出する極大遅延揺らぎ検出部をさらに備え、
   前記異常予測部は、前記遅延揺らぎの値が前記異常値の範囲内で所定の第１の長さ以上連続する場合においては、当該遅延揺らぎの値が前記極大遅延揺らぎの値の後に前記異常値の範囲内で所定の第１の長さ以上連続するときに限り、パケット損失が発生する可能性があると予測する、
   請求項１に記載のパケット損失予測装置。
5. 前記パケット損失予測装置は、前記送信間隔と当該送信間隔よりも所定の第１の閾値以上大きい前記受信間隔とから算出される遅延揺らぎの値を、極大遅延揺らぎの値として検出する極大遅延揺らぎ検出部をさらに備え、
   前記異常予測部は、前記極大遅延揺らぎの値が検出された場合であって、前記極大遅延揺らぎの値の後に前記遅延揺らぎの値が前記異常値の範囲内で所定の第１の長さよりも短い所定の第４の長さ以上連続する場合に、パケット損失が発生する可能性があると予測する、
   請求項１に記載のパケット損失予測装置。
6. 前記異常予測部は、前記極大揺らぎの値の直後の前記遅延揺らぎの値が前記異常値の範囲外の値である場合には、パケット損失が発生する可能性があると予測しない、請求項４または５に記載のパケット損失予測装置。
7. 前記異常値の範囲は、前記受信間隔と当該受信間隔よりも所定の第２の閾値以上大きい送信間隔とから算出される遅延揺らぎの値のみを含む範囲である、請求項１に記載のパケット損失予測装置。
8. 前記異常値の範囲は、以前に算出された前記遅延揺らぎの値を用いて算出される異常基準値を含む所定の数値幅である、請求項１または７に記載のパケット損失予測装置。
9. 前記異常基準値は、以前に前記異常値の範囲内の値として算出された前記遅延揺らぎの値の平均値である、請求項８に記載のパケット損失予測装置。
10. 前記所定の第１の長さは、パケット若しくは遅延揺らぎの値の個数または時間を単位として設定される、請求項１に記載のパケット損失予測装置。
11. ネットワーク上で送信されているパケットを観測するステップと、
    前記パケットの送信間隔と受信間隔とから遅延揺らぎの値を算出するステップと、
    前記遅延揺らぎの値が異常値の範囲内で所定の第１の長さ以上連続する場合に、パケット損失が発生する可能性があると予測するステップと、
    を含むパケット損失予測方法。
12. ネットワーク上で送信されているパケットを観測するコンピュータを、
    前記パケットの送信間隔と受信間隔とから遅延揺らぎの値を算出する遅延揺らぎ算出部と、
    前記遅延揺らぎの値が異常値の範囲内で所定の第１の長さ以上連続する場合に、パケット損失が発生する可能性があると予測する異常予測部と、
    として機能させるためのプログラム。