JP2014216722A - Mobile network quality emulation apparatus and method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve emulation of a mobile network.SOLUTION: A mobile network quality emulation apparatus includes: storage means for previously storing a plurality of emulation characteristic profiles of a steady packet transfer state and various state transition probability; emulation control means for emulating a plurality of transfer states of a packet by transiting the emulation characteristic profiles by dynamically applied probability; and profile changing means for changing the emulation characteristic profiles and the various state transition probability stored in the storage means at fixed distribution with the lapse of time. The mobile network quality emulation apparatus switches a plurality of profiles of a disconnection state in accordance with duration from a no communication state up to the disconnection state, and when the disconnection state is canceled, collectively transfers packets accumulated during connection delay time required up to transition to the steady packet transfer state.

Description

本発明は、モバイルネットワーク品質エミュレーション装置及び方法に係り、特に、ネットワークの品質変動の高いモバイルネットワークを対象としたモバイルネットワーク品質エミュレーション装置及び方法に関する。   The present invention relates to a mobile network quality emulation apparatus and method, and more particularly, to a mobile network quality emulation apparatus and method for a mobile network with high network quality fluctuation.

ネットワークエミュレーション技術としては、例えば、SHUNRA(例えば、非特許文献1参照)や、NISTNET(例えば、非特許文献2参照)がある。SHUNRAは、実ネットワークの遅延やパケットロスを測定し、測定データをエミュレータにインポートして、リアルな環境をエミュレーションする。エミュレーション結果からパフォーマンスの劣化要因(例えば、回線帯域、サーバ、アプリケーションなのか等)を分析する。   Examples of the network emulation technology include SHUNRA (for example, see Non-Patent Document 1) and NISTNET (for example, see Non-Patent Document 2). SHUNRA measures the delay and packet loss of the real network and imports the measurement data into the emulator to emulate a real environment. Analyze performance degradation factors (for example, bandwidth, server, application, etc.) from emulation results.

NISTNETは、Linux(登録商標)対応のネットワークエミュレーションソフトウェアであり、このソフトウェアを用いてルータとして動作するLinux(登録商標)サーバは、輻輳損失、パケット並び替え、または、非対称帯域幅状態などの様々なネットワーク状態をエミュレートすることができる。   NISTNET is Linux (registered trademark) compatible network emulation software, and the Linux (registered trademark) server that operates as a router using this software has various functions such as congestion loss, packet reordering, and asymmetric bandwidth status. The network state can be emulated.

上記のように、非特許文献1,2の技術は、基本的には固定回線網のエミュレーションを目的として設計されている。モバイルのネットワークエミュレーションにおいては、ネットワーク品質の変動のような要素を考慮しなければならない。   As described above, the techniques of Non-Patent Documents 1 and 2 are basically designed for the purpose of emulation of a fixed line network. In mobile network emulation, factors such as network quality fluctuations must be taken into account.

SHUNRA http://www.shunra.com/products/shunra-nv-mobileSHUNRA http://www.shunra.com/products/shunra-nv-mobile NISTNET http://www-x.antd.nist.gov/nistnet/NISTNET http://www-x.antd.nist.gov/nistnet/

しかし、上記のSHUNRAのような製品ではモバイルの品質をエミュレーションするとされているが、基本的には従来型の固定回線網のエミュレーション機構のパラメータを、「遅延・損失率が大きい」、「その分布が時間と共に揺らぎを持つ」ように設定する程度であった。   However, products such as the above SHUNRA are supposed to emulate mobile quality, but basically the parameters of the emulation mechanism of the conventional fixed line network are “Large delay / loss ratio”, “Distribution” Was set to "has fluctuation with time".

モバイルにおける品質では、以下のような特性があり、固定網向けのエミュレータでは再現ができないという問題がある。   The quality in mobile has the following characteristics, and there is a problem that it cannot be reproduced by an emulator for a fixed network.

<特性>
・内部の品質状態が複数の独立離散的状態を持つ;
・無通信時状態が一定時間継続すると(上位層では接続したままでも)低レイヤの接続について一旦接続が切れ、サイドパケットを送る際に一定の接続遅延がかかる(例えば、GSMA Smarter apps for Smarter phones, http://www.gsma.com/technicalporojects/wp-content/uploads/2012/04/gsmasmarterappsforsmarterphones0112.v.0.14.pdf 等参照);
・通常の通信時においても、ふいに接続が切れて(「疑似接続断」状態)、一定の接続遅延(疑似接続断回復時間)の後に、疑似接続断の間に送られたパケットがまとめて送られてくる;
・上記の状態が時間と共に変わったり、だんだん悪化する;
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、
・ネットワーク内部の品質状態が複数の独立離散的状態を持つこと;
・無線通信時状態が一定時間継続すると(上位層では接続したままでも)低レイヤの接続については一旦接続が切れ、再度パケットを送る際に一定の接続遅延が係ること;
・通常の通信時においても、突然、接続が切れて(「疑似接続断」状態」、一定の接続遅延(疑似接続断回復時間)のあとに疑似接続断の間に送られたパケットがまとめて送られてくること;
をエミュレーション装置上に反映させることが可能なモバイルネットワーク品質エミュレーション装置及び方法を提供することを目的とする。
<Characteristic>
The internal quality state has multiple independent discrete states;
・ If the no-communication state continues for a certain period of time (even if the upper layer remains connected), the lower layer connection is temporarily disconnected, and a certain connection delay occurs when sending side packets (for example, GSMA Smarter apps for Smarter phones , http://www.gsma.com/technicalporojects/wp-content/uploads/2012/04/gsmasmarterappsforsmarterphones0112.v.0.14.pdf etc.);
-Even during normal communication, the packets sent during the pseudo-connection disconnection after a certain connection delay (pseudo-connection disconnection recovery time) after a sudden disconnection ("pseudo-connection disconnection" state) Will be sent;
・ The above conditions change over time or get worse;
The present invention has been made in view of the above points.
The quality state inside the network has multiple independent discrete states;
-If the state during wireless communication continues for a certain period of time (even if the upper layer remains connected), the connection of the lower layer will be temporarily disconnected, and a certain connection delay will occur when sending the packet again;
-Even during normal communication, suddenly disconnection ("pseudo connection disconnection" state), packets sent during pseudo connection disconnection after a certain connection delay (pseudo connection disconnection recovery time) To be sent;
It is an object of the present invention to provide a mobile network quality emulation apparatus and method capable of reflecting the above on an emulation apparatus.

上記の課題を解決するため、本発明(請求項1)は、モバイルネットワークを対象とした品質エミュレーションを行うモバイルネットワーク品質エミュレーション装置であって、
予め、定常的パケット転送状態の複数のエミュレーション特性プロファイル、各種状態遷移確率を格納した記憶手段と、
前記エミュレーション特性プロファイルを動的に与えた確率で遷移させて、パケットの複数の転送状態をエミュレーションするエミュレーション制御手段と、
前記記憶手段の前記エミュレーション特性プロファイル、前記各種状態遷移確率を時間経過と共に一定の分布で変化させるプロファイル変更手段と、を有する。
In order to solve the above problems, the present invention (Claim 1) is a mobile network quality emulation apparatus for performing quality emulation for a mobile network,
A plurality of emulation characteristic profiles in a steady packet transfer state in advance, storage means storing various state transition probabilities,
Emulation control means for emulating a plurality of transfer states of a packet by causing the emulation characteristic profile to transition dynamically with a probability given;
And a profile changing unit that changes the emulation characteristic profile of the storage unit and the various state transition probabilities with a constant distribution over time.

また、本発明(請求項2)は、所定の時間「通信がない状態」が継続した場合には「接続断状態」に遷移する接続断状態遷移手段を有し、
前記接続断状態遷移手段は、
前記プロファイル変更手段を用いて、前記「通信がない状態」から前記「接続断状態」になるまで継続時間に応じて、該「接続断状態」の複数のプロファイルを切り替え、接続断状態解消時には、定常的パケット転送状態に遷移するまでに要した接続遅延時間に溜め込まれたパケットをまとめて転送する手段を含む。
Further, the present invention (Claim 2) has a disconnection state transition means for transitioning to the “connection disconnection state” when the “state of no communication” continues for a predetermined time,
The disconnected state transition means includes:
Using the profile changing means, the plurality of profiles in the “connection disconnected state” are switched according to the duration from the “state without communication” to the “connection disconnected state”, and when the connection disconnected state is resolved, Means for collectively transferring packets accumulated in the connection delay time required until the transition to the steady packet transfer state;

また、本発明(請求項3)は、前記エミュレーション制御手段において、
最初のパケット転送時において、前記「接続断状態」から一旦接続遅延とし、定常状態に遷移する手段を含む。
The present invention (Claim 3) provides the emulation control means,
At the time of the first packet transfer, it includes means for temporarily setting a connection delay from the “connection disconnection state” and transitioning to a steady state.

また、本発明(請求項4)は、前記エミュレーション制御手段において、
定常状態における内部の品質状態を切り替える場合には、一定時間毎に状態遷移確率を計算し、該状態遷移確率に応じて状態を決定する手段を更に有する。
The present invention (Claim 4) provides the emulation control means,
In the case of switching the internal quality state in the steady state, there is further provided means for calculating a state transition probability at regular time intervals and determining the state according to the state transition probability.

上述のように本発明によれば、モバイルネットワークにおいて、ネットワーク内部の品質状態が複数の独立離散的状態を持つこと、無線通信時状態が一定時間継続すると(上位層では接続したままでも)低レイヤの接続については一旦接続が切れ、再度パケットを送る際に、一定の接続遅延がかかること、通常の通信時においても、突然接続が切れた疑似接続断状態、一定の接続遅延の後に疑似接続断までの間に送られたパケットをまとめて送られることをエミュレーションに反映させることが可能となる。   As described above, according to the present invention, in a mobile network, the quality state inside the network has a plurality of independent discrete states, and when the wireless communication state continues for a certain period of time (even if the upper layer remains connected), the lower layer When a connection is disconnected once and a packet is sent again, a certain connection delay is applied. Even during normal communication, the pseudo connection is suddenly disconnected, and the pseudo connection is disconnected after a certain connection delay. It is possible to reflect in the emulation that the packets sent in between are sent together.

本発明の一実施の形態におけるネットワークエミュレータの構成図である。It is a block diagram of the network emulator in one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態における状態遷移図である。It is a state transition diagram in one embodiment of the present invention. 本発明の一実施の形態における定常状態の内部遷移を示す図である。It is a figure which shows the internal transition of the steady state in one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態における状態遷移フロー図である。It is a state transition flow figure in one embodiment of the present invention. 本発明の一実施の形態における定常状態にある場合の内部状態遷移パターン(図4中の「定常状態」の内容)である。FIG. 6 is an internal state transition pattern (contents of “steady state” in FIG. 4) in a steady state according to an embodiment of the present invention.

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1は、本発明の一実施の形態におけるネットワークエミュレータの構成を示す。   FIG. 1 shows a configuration of a network emulator according to an embodiment of the present invention.

同図に示すネットワークエミュレータ100(以下、単に「エミュレータ」と記す)は、複数のパケット入出力インタフェース10、パケットを受信、転送するパケット処理部本体20、後述する機能を有する状態遷移制御部30、接続遅延を求める際に乱数を生成する乱数生成部40、時間の経過を計測するタイマ部50、状態遷移パラメータ記憶部60を有する。   A network emulator 100 (hereinafter simply referred to as “emulator”) shown in FIG. 1 includes a plurality of packet input / output interfaces 10, a packet processing unit main body 20 that receives and forwards packets, a state transition control unit 30 having functions described later, It has a random number generation unit 40 that generates a random number when obtaining a connection delay, a timer unit 50 that measures the passage of time, and a state transition parameter storage unit 60.

本発明では、モバイル網における特性を反映したネットワークエミュレーションを実現するため、状態遷移制御部30に以下の機能を追加する。   In the present invention, the following functions are added to the state transition control unit 30 in order to realize network emulation reflecting characteristics in the mobile network.

●離散的状態遷移機能:
定常的パケット転送状態のエミュレーション特性プロファイルを(損失・遅延・遅延ゆらぎ等について)単一の分布特性でなく、複数の独立したエミュレーション特性プロファイルを用意し、それらを動的に与えた確率で遷移させて複数の転送状態をエミュレーションする。また、これらのプロファイルのパラメータ、及び、遷移確率も時間経過と共に一定の分布で変化する。
● Discrete state transition function:
Instead of a single distribution characteristic (for loss, delay, delay fluctuation, etc.), a plurality of independent emulation characteristic profiles are prepared for the steady packet transfer state, and they are transitioned with the probability given dynamically. To emulate multiple transfer states. In addition, the parameters of these profiles and the transition probabilities also change with a constant distribution over time.

●無通信による接続断と接続遅延機能:
タイマ部50により、事前に設定した一定の時間の間「通信がない」状態が継続したことを検出した場合、「接続断」状態に遷移し、また、「通信なし状態」の継続時間によって(継続時間が長くなるとともに)遷移先の接続断状態は複数のプロファイルが切り替わり、再びパケット通信が発生した際(接続断状態解消)には定常的パケット転送状態に移るまでに一定の分布を持つ「接続遅延」の時間を要し、その間のパケットが遅延され、接続が回復した際にまとめて転送される仕組みを持つ。
● Connection disconnection and connection delay function without communication:
When the timer unit 50 detects that the “no communication” state continues for a predetermined time set in advance, the timer unit 50 transitions to the “disconnection” state, and the duration of the “no communication state” ( As the duration is increased), the connection disconnection state of the transition destination has a certain distribution until a transition to the steady packet transfer state occurs when a plurality of profiles are switched and packet communication occurs again (disconnection disconnection state). "Connection delay" takes time, packets in between are delayed, and when the connection is restored, they are transferred together.

●最初の接続遅延機能:
最初のパケット転送時についても、接続断状態からの接続遅延が必要であるので、同様に一定の分布を持つ接続遅延を加味する。
● First connection delay function:
Since the connection delay from the disconnected state is necessary also at the time of the first packet transfer, the connection delay having a certain distribution is also taken into account.

●疑似接続断による遅延機能:
通信が継続的に行われている状態でも、接続断は発生するため、通信時にも設定したパラメータに基づく確率で「疑似接続断」による遅延を発生させる。こちらも無通信接続断からの復帰時と同じくその間のパケットが遅延され、接続が回復した際に、まとめて転送される仕組みを持つ。
● Delay function due to pseudo disconnection:
Since the disconnection occurs even in a state where the communication is continuously performed, a delay due to the “pseudo connection disconnection” is generated with a probability based on the set parameters even during the communication. This also has a mechanism in which packets in the meantime are delayed and transferred together when the connection is restored, just as when returning from a disconnected communication.

状態遷移等パラメータ記憶部60には、以下の(1)〜(3)に示す、転送状態のプロファイルセット、各種状態遷移確率、接続遅延時間の確率分布等の各パラメータが格納される。以下の設定パラメータの詳細を示す。   The parameter storage unit 60 such as state transition stores parameters such as a transfer state profile set, various state transition probabilities, and a connection delay time probability distribution shown in the following (1) to (3). Details of the following setting parameters are shown.

(1)転送状態プロファイルセット:
離散的状態遷移を実現するため、複数の転送状態プロファイルのセットを持つ。
(1) Transfer status profile set:
In order to realize discrete state transition, a plurality of sets of transfer state profiles are provided.

転送状態レベル数:n
停止状態レベル数:m
ここでは、例として、n=3のセット(SA, SB, SC)を定義する例では、以下のようになる。(正規分布などはこの定義例以外では関係ないが、正規分布をとる場合には付随するパラメータが平均損失・分散の2つになるという具体例などを示す例として記載する)。
Number of transfer status levels: n
Number of stopped levels: m
Here, as an example, an example in which a set (S A , S B , S C ) of n = 3 is defined is as follows. (The normal distribution and the like are not relevant except in this definition example, but when the normal distribution is taken, it is described as an example showing a specific example in which the accompanying parameters are two of average loss and variance).

・セットA(SA):
損失率分布:正規分布(SA,Lf
パラメータ:平均損失率(Sa,la),分散(SA,lb
遅延分布:正規分布(SA,Df)
パラメータ:平均遅延(SA,da),分散(SA,db)
帯域:
パラメータ:帯域(SA,B)
・セット B(SB))
損失率分布:一様分布(SB,Lf)
パラメータ:最小損失率(SB,la),最大損失率(SB,lb)
遅延分布:指数分布+オフセット(SB,Df)
パラメータ:オフセット値(最小遅延値:(SB,da),分散(SB,db)
帯域:
パラメータ:帯域(SB,B)
・セットC(Sc)
損失率分布:生起分布(SC,Lf)
パラメータ:平均損失率(SC,la),分散(SC,lb)
遅延分布:指数分布+オフセット(Sc,Df)
パラメータ:オフセット値(最小遅延値:SC,da),分散(SC,db)
帯域:
パラメータ:帯域(SC,B)
また、上記のパラメータは、帯域以外はいずれも時間変化する関数である(時間経過しても変わらない場合を含む)。
・ Set A (S A ):
Loss rate distribution: Normal distribution (S A, Lf )
Parameters: Average loss rate (S a, la ), variance (S A, lb )
Delay distribution: Normal distribution (S A, Df )
Parameters: Average delay (S A, da ), variance (S A, db )
Band:
Parameter: Band (S A, B )
・ Set B (S B ))
Loss rate distribution: Uniform distribution (S B, Lf )
Parameters: Minimum loss rate (S B, la ), Maximum loss rate (S B, lb )
Delay distribution: exponential distribution + offset (S B, Df )
Parameters: Offset value (minimum delay value: (S B, da ), variance (S B, db )
Band:
Parameter: Band (S B, B )
・ Set C (S c )
Loss rate distribution: Occurrence distribution (S C, Lf )
Parameters: Average loss rate (S C, la ), variance (S C, lb )
Delay distribution: exponential distribution + offset (S c, Df )
Parameters: Offset value (minimum delay value: S C, da ), variance (S C, db )
Band:
Parameter: Band (S C, B )
The above parameters are functions that change over time except for the band (including the case where the time does not change over time).

(2)各種状態遷移確率:
・定常状態間遷移確率関数Psij(t)(i,jは状態を表す添え字、tは時間)
例)時刻5において、状態Aにあるときに、別の状態B,Cに切り替わる確率はそれぞれ次のように与えられる:PsAB(5), PsAC(5)
3つの状態であれば組み合わせで、3×2の6つの遷移確率があり、時間と共に変化する(変化しない状態を定数関数で表現してもよい:だんだん時間と共に悪い状態の比率が上がっていくような状態をエミュレーションするための時間の関数となっている)。
(2) Various state transition probabilities:
-Steady state transition probability function Ps ij (t) (i and j are subscripts representing states, and t is time)
Example) When in state A at time 5, the probability of switching to another state B or C is given as follows: Ps AB (5), Ps AC (5)
If there are three states, there are six transition probabilities of 3 × 2, which change with time (states that do not change may be expressed by a constant function: the ratio of bad states gradually increases with time) It is a function of time to emulate a simple state).

・疑似断状態遷移確率:
Pdi(t) (iは上記例では状態A,B,Cに対応)
当然、各時点での各状態(A,B,C)の状態遷移確率の和(Σj Pxij (t)+pdi (t)は1.0以下である)(iはA,B,Cのいずれか、Σjはjに関する和)
・状態遷移再計算時間:Z
(Z毎に状態遷移するかをエミュレータ内部で計算し、必要に応じて状態遷移する)
(3)接続遅延時間の確率分布
・m個の停止状態レベル(I=L1, L2…Lm)に対し、それぞれ接続遅延時間関数(接続遅延時間の確率密度累積分布の逆関数)を予め設定する。
・ Pseudo disconnection state transition probability:
Pd i (t) (i corresponds to states A, B, and C in the above example)
Naturally, the sum of the state transition probabilities of each state (A, B, C) at each time point (Σj Px ij (t) + pd i (t) is 1.0 or less) (i is any of A, B, C) Or Σj is the sum of j)
-State transition recalculation time: Z
(Calculate in the emulator whether the state changes for each Z, and change the state as necessary)
(3) Probability distribution of connection delay time • Connection delay time function (inverse function of cumulative distribution of probability density of connection delay time) is preset for each of m stop state levels (I = L1, L2,... Lm). .

Cl(r,t)
ここで例えば、「L1状態の時刻tにおける接続遅延」の関数はCL1(r,t)で与えられ、
入力:t=時間(0〜無限大)
r=乱数(0〜1)
である。即ち、L1状態の時刻5の状態で、乱数計算した結果が0.4だった時の)接続遅延は、
出力:C L1 (0.4, 5)
として与えられる。
C l (r, t)
Here, for example, the function of “connection delay at time t in L1 state” is given by C L1 (r, t),
Input: t = time (0 to infinity)
r = random number (0-1)
It is. That is, the connection delay (when the result of random number calculation is 0.4 in the state of time 5 in the L1 state) is
Output: C L1 (0.4, 5)
As given.

・無通信時の状態遷移時間:
無通信時間がこの時間継続すると各停止状態レベルに段階的に遷移する。
・ State transition time when there is no communication:
When the non-communication time continues for this time, the state transits to each stop state step by step.

TI(但し、I=L1, L2…Lm)
・疑似接続断時間は以下で与えられる。
T I (However, I = L1, L2… Lm)
・ The pseudo disconnection time is given below.

CR(r,t)
入力:t=時間(0〜無限大)
r=乱数(0〜1)
以下に、状態遷移制御部30における動作を図2に基づいて説明する。
C R (r, t)
Input: t = time (0 to infinity)
r = random number (0-1)
Below, the operation | movement in the state transition control part 30 is demonstrated based on FIG.

実際の動作は、図2の状態遷移図の初期状態から出発し、最初の接続遅延計算処理を経て、定常通信状態(以下、単に「定常状態」と記す)となる。定常状態における状態遷移は、状態遷移するかどうかの確率(状態遷移確率)に基づいて遷移する。具体的には、一定時間毎に乱数生成部40において乱数を振り、所定の閾値を超えれば状態遷移する。定常状態内では、状態遷移等パラメータ記憶部60に設定されたパケット損失分布・遅延分布・帯域等のパラメータで(既存の)ネットワークエミュレータ機構が動作する。図3に示すように、定常状態における内部遷移は、各状態(状態S1, S2, S3)毎に、以下の各分布をパラメータとして保持する。   The actual operation starts from the initial state of the state transition diagram of FIG. 2 and goes through a first connection delay calculation process to a steady communication state (hereinafter simply referred to as “steady state”). The state transition in the steady state transitions based on the probability of state transition (state transition probability). Specifically, a random number is assigned by the random number generation unit 40 at regular time intervals, and a state transition is made if a predetermined threshold is exceeded. In the steady state, the (existing) network emulator mechanism operates with parameters such as packet loss distribution, delay distribution, and bandwidth set in the parameter storage unit 60 such as state transition. As shown in FIG. 3, the internal transition in the steady state holds the following distributions as parameters for each state (states S1, S2, S3).

・転送遅延の分布(当該分布は、時間と共に分布関数の形が変わる)
・損失率(時間依存)
・帯域(時間非依存)
・疑似断状態への遷移確率(時間依存)
・疑似断状態になった場合の疑似断継続時間分布(時間依存)
定常状態における内部遷移では、どの状態に遷移するかの確率は元の状態毎に決められており、当該確率によって遷移する状態を選択する。
・ Transfer delay distribution (the distribution function changes with time)
Loss rate (time dependent)
・ Band (Time independent)
・ Probability of transition to pseudo disconnection state (time-dependent)
・ Pseudo disconnection duration distribution in the case of a pseudo disconnection state (time dependent)
In the internal transition in the steady state, the probability of transition to which state is determined for each original state, and the transition state is selected based on the probability.

また、時間Z毎に定期的に内部状態遷移と疑似接続断の発生をエミュレートし、タイマ部50によりパケット通信のない無通信時間が一定時間経過したことが検出されると、「接続断状態」に遷移していき、そこでパケットが送られてきた際には、接続遅延が発生する、という状態遷移を繰り返す。   In addition, the internal state transition and the occurrence of pseudo disconnection are periodically emulated every time Z, and when it is detected by the timer unit 50 that no communication time without packet communication has elapsed, When the packet is sent there, the state transition that connection delay occurs is repeated.

この状態遷移の詳細及び具体的動作を図2を参照して、以下に個別に説明する。   The details and specific operation of this state transition will be individually described below with reference to FIG.

[1]無通信時の停止状態への遷移:
通信状態において、送受信いずれかについて最後のパケットが通ってから無通信がT L1時間経過すると、
[通信状態]→[停止状態レベルL1]へ遷移
となる。
[1] Transition to the stop state when there is no communication:
In the communication state, when no communication has elapsed for TL1 time since the last packet passed for either transmission or reception,
Transition from [Communication state] to [Stop state level L1].

その後、さらに追加でTL2時間経過してもパケットの送受信が行われなければ、
[停止状態レベルL1]→[停止状態レベル2]へ遷移
となり、最終停止状態レベルLmは状態タイマなしに次に通信が発生するまでその状態にとどまる。
After that, if no additional packet transmission / reception occurs even after an additional TL2 time,
Transition is made from [stop state level L1] to [stop state level 2], and the final stop state level Lm remains in that state until the next communication occurs without a state timer.

通信が発生(最初にパケットが入力された)段階で、各停止状態レベルに応じた接続遅延を算出し、その遅延時間で[2]の「接続遅延&疑似接続断状態における制御」の内容に移る。   At the stage of communication (when a packet is first input), the connection delay corresponding to each stop state level is calculated, and the content of “control in connection delay & pseudo connection disconnection state” in [2] is calculated with the delay time. Move.

[2]接続遅延&疑似接続断状態における制御
パケットの処理において、接続遅延・疑似接続断については同様の処理であるため、まとめて記述する。
[2] Control in connection delay & pseudo connection disconnection In connection with packet processing, since connection delay and pseudo connection disconnection are the same processing, they are described collectively.

「接続が切れている状態」に近いが、エミュレーションとしては接続が切れている(=パケットが廃棄される)状態ではだめで、破棄せずにその間受信したパケットを溜め込んでおき、「再接続」状態に戻ったときに溜っていたパケットを送出する必要がある。   Although it is close to “disconnected state”, emulation is not possible in the disconnected state (= packet is discarded), and the received packets are accumulated without discarding, and “reconnect” It is necessary to send out the accumulated packets when returning to the state.

新たにそのための実装をエミュレーションで追加してもよいが、ここでは、既存のネットワークエミュレータの遅延制御を利用して実現する方法を示す。   Although a new implementation may be added by emulation, here, a method for realizing it using the delay control of an existing network emulator is shown.

図4に状態遷移フローを示す。   FIG. 4 shows a state transition flow.

まず、「接続遅延」ないし、「疑似接続断状態」になった時点で「再接続の所要時間」を各状態(に応じた接続遅延時間の確率分布から決定する。例えば、状態遷移制御部30は、乱数生成部40で生成された乱数を用いて、その時点で与えられた分布形から遅延時間を決定する。例えば、時刻53の時に、停止状態L1に到った場合、乱数を振った結果が0.3なら、再接続時間はC L1 (0.3, 53)である。 First, when “connection delay” or “pseudo-connection disconnection state” is reached, “reconnection required time” is determined from the probability distribution of connection delay time corresponding to each state (for example, state transition control unit 30 Determines the delay time from the distribution form given at that time using the random number generated by the random number generation unit 40. For example, when the stop state L1 is reached at time 53, a random number is assigned. If the result is 0.3, the reconnection time is C L1 (0.3, 53).

同様に、時刻53の時に、疑似接続断状態になった場合、同じく乱数を振った結果が0.3なら、再接続遅延はCR(0.3, 53)である。 Similarly, when the pseudo connection is cut off at time 53, if the result of assigning random numbers is 0.3, the reconnection delay is C R (0.3, 53).

この算出された遅延時間をτとする。   This calculated delay time is denoted by τ.

最初にエミュレータ100の接続遅延パイプの時間長さをτとして、その後τ経過するまで徐々に遅延時間を線形で小さく設定していき(τ−1後には遅延設定時間もτ−1)、本状態に遷移してτ後に遅延0となるようにする。   First, let the time length of the connection delay pipe of the emulator 100 be τ, and then gradually set the delay time to be linearly smaller until τ elapses (the delay setting time is also τ-1 after τ-1). So that the delay becomes 0 after τ.

完全に連続的に遅延時間設定を変化させる機構があれば、元にしているエミュレータに存在すればそれを利用すればよく、無い場合にも十分に細かい時間単位で、接続遅延パイプの長さを一定時間経過後に経過した時間分だけ遅延設定時間を減算すればよい。   If there is a mechanism that changes the delay time setting completely continuously, it can be used if it exists in the original emulator, and the length of the connection delay pipe can be adjusted in sufficiently fine time units even if it does not exist. The delay set time may be subtracted by the amount of time that has passed after a certain time has elapsed.

疑似接続断状態の場合は、τ経過時点で遅延時間0となった時点で、溜められたパケットは一括して送出され、接続遅延なり疑似接続断状態は「定常状態」に戻る。   In the pseudo connection disconnection state, when the delay time becomes zero when τ elapses, the accumulated packets are sent all at once, and the connection delay becomes the pseudo connection disconnection state returns to the “steady state”.

停止状態L1, L2…L(m-1)にある場合については、最初のパケットを待ってから、パケット遅延の処理を上記と同様に行う。   In the stopped state L1, L2... L (m-1), after waiting for the first packet, the packet delay processing is performed in the same manner as described above.

最初のパケット待ち処理は、各停止状態に応じたT1(例えばL1ならT L1)待ち時間として設定する。T Iの時間内に「(その状態に移ってから)最初のパケット」が到着すればそこから上記のτの接続遅延パイプでの遅延処理に移る。 The first packet waiting process is set as a waiting time for T 1 (for example, T L1 for L1 ) corresponding to each stop state. If “the first packet (after moving to that state)” arrives within the time of T I , the process proceeds to the delay process in the connection delay pipe of τ described above.

T Iの時間内にパケットが一つもない場合、上述の遅延減算モードに遷移せず、一つ上の状態(L1なら次のL2レベルへ)に遷移する。 If there is no packet within the time of T I , the transition to the above-described delay subtraction mode is not made, and the state is shifted to the next higher state (if L1, the next L2 level).

停止状態Lm(最上位の停止状態)である場合は、「次のパケット」が到着するまで無限に待ち続け、最初のパケットが到着してからCLm( )による「接続遅延」とする。 If it is in the stop state Lm (the highest stop state), it will wait indefinitely until the “next packet” arrives, and “connection delay” by C Lm () after the first packet arrives.

[3]定常状態における内部の品質状態の遷移
通常のパケット転送状態においては、図5に示すように、定常状態の内部状態が複数あり(例えばn=3のと場合、S A, S B, S Cの3種)、定常状態においてはそのいずれかとなっているものとする。
[3] Transition of internal quality state in steady state In a normal packet transfer state, as shown in FIG. 5, there are a plurality of steady state internal states (for example, when n = 3, S A , S B , S 3 types of C), in a steady state to be put with its one.

この状態の切り替えは、一定時間Z毎に状態遷移確率を計算するものとする。(初期状態や接続断状態から接続遅延を経て)定常状態に遷移すると、最初の状態を乱数で決定する。   In this state switching, the state transition probability is calculated every certain time Z. When transitioning from the initial state or the disconnected state to the steady state (via connection delay), the first state is determined by a random number.

最初の状態は(仮に状態Aに居たとして)、状態Aからの状態遷移確率でどの状態にあるかを計算する。   The first state (assuming that the user is in state A) calculates which state is in the state transition probability from state A.

PsAB(0)=0.2, PsAC(0)=0.1, PdA(0)=0.05
だった場合は、区間0〜1の乱数rが0.0≦r<0.2だった場合、状態Bへ遷移し、区間0〜1の乱数rが0.2≦r<(0.2+0.1)だった場合、状態Cへ遷移し、区間0〜1の乱数rが0.3≦r<(0.3+0.05)だった場合、疑似接続断状態へ遷移し、それ以外は状態Aに遷移する。即ち、例えば、r=0.2だった場合には、状態Cが選択される。
Ps AB (0) = 0.2, Ps AC (0) = 0.1, Pd A (0) = 0.05
If the random number r in the interval 0 to 1 is 0.0 ≦ r <0.2, the state transitions to the state B. If the random number r in the interval 0 to 1 is 0.2 ≦ r <(0.2 + 0.1), When the transition to the state C and the random number r in the sections 0 to 1 is 0.3 ≦ r <(0.3 + 0.05), the transition is made to the pseudo connection disconnection state, and otherwise, the transition is made to the state A. That is, for example, when r = 0.2, the state C is selected.

その後一定時間Z毎に同様の状態遷移確率を計算し、別の状態に遷移するか、また、元状態に留まるかを判断する。   Thereafter, a similar state transition probability is calculated every certain time Z, and it is determined whether the state transitions to another state or remains in the original state.

各状態では、セットA(S A)等で決められたパケット損失確率分布、設定帯域に応じたネットワーク品質状態のエミュレーションが行われる(この各状態内でのエミュレーションは既存技術の範囲であるのでここでは詳細は言及しない)。 In each state, network quality state emulation is performed according to the packet loss probability distribution and set bandwidth determined by set A (S A ) etc. (Because emulation in each state is within the scope of existing technology, here (No details will be mentioned).

なお、状態切り替えのための時間Zごとの処理と同時にパケット損失確率分布、遅延確率分布について(時間変化により)分布が変わるので、その時点でのパケット損失確率分布、遅延確率分布に設定を更新する。これにより損失分布などの時間変化に対応していないネットワークエミュレータを用いつつ、時間変化を擬似的に実現する。   Note that the packet loss probability distribution and delay probability distribution change at the same time as processing for each time Z for state switching (due to time changes), so update the settings to the packet loss probability distribution and delay probability distribution at that time . As a result, the time change is realized in a pseudo manner while using a network emulator that does not support the time change such as loss distribution.

上記の図1に示すネットワークエミュレータの各構成要素の動作をプログラムとして構築し、ネットワークエミュレータ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が可能である。   The operation of each component of the network emulator shown in FIG. 1 can be constructed as a program, installed in a computer used as a network emulator, executed, or 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.

10 パケット入・出力インタフェース
20 パケット処理部本体
30 状態遷移制御部
40 乱数生成部
50 タイマ部
60 状態遷移等パラメータ記憶部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Packet input / output interface 20 Packet processing part main body 30 State transition control part 40 Random number generation part 50 Timer part 60 Parameter storage part, such as state transition

Claims (8)

モバイルネットワークを対象とした品質エミュレーションを行うモバイルネットワーク品質エミュレーション装置であって、
予め、定常的パケット転送状態の複数のエミュレーション特性プロファイル、各種状態遷移確率を格納した記憶手段と、
前記エミュレーション特性プロファイルを動的に与えた確率で遷移させて、パケットの複数の転送状態をエミュレーションするエミュレーション制御手段と、
前記記憶手段の前記エミュレーション特性プロファイル、前記各種状態遷移確率を時間経過と共に一定の分布で変化させるプロファイル変更手段と、
を有することを特徴とするモバイルネットワーク品質エミュレーション装置。
A mobile network quality emulation device that performs quality emulation for a mobile network,
A plurality of emulation characteristic profiles in a steady packet transfer state in advance, storage means storing various state transition probabilities,
Emulation control means for emulating a plurality of transfer states of a packet by causing the emulation characteristic profile to transition dynamically with a probability given;
The emulation characteristic profile of the storage means, profile changing means for changing the various state transition probabilities with a constant distribution over time;
A mobile network quality emulation apparatus comprising:
所定の時間「通信がない状態」が継続した場合には「接続断状態」に遷移する接続断状態遷移手段を有し、
前記接続断状態遷移手段は、
前記プロファイル変更手段を用いて、前記「通信がない状態」から前記「接続断状態」になるまで継続時間に応じて、該「接続断状態」の複数のプロファイルを切り替え、接続断状態解消時には、定常的パケット転送状態に遷移するまでに要した接続遅延時間に溜め込まれたパケットをまとめて転送する手段を含む
請求項1記載のモバイルネットワーク品質エミュレーション装置。
When there is a “no communication” state for a predetermined time, it has a disconnection state transition means for transitioning to a “connection disconnection state”.
The disconnected state transition means includes:
Using the profile changing means, the plurality of profiles in the “connection disconnected state” are switched according to the duration from the “state without communication” to the “connection disconnected state”, and when the connection disconnected state is resolved, 2. The mobile network quality emulation device according to claim 1, further comprising means for collectively transferring packets accumulated in the connection delay time required until the transition to the steady packet transfer state.
前記エミュレーション制御手段は、
最初のパケット転送時において、前記「接続断状態」から一旦接続遅延とし、定常状態に遷移する手段を含む
請求項1記載のモバイルネットワーク品質エミュレーション装置。
The emulation control means includes
2. The mobile network quality emulation apparatus according to claim 1, further comprising means for temporarily setting a connection delay from the “connection disconnection state” and transitioning to a steady state at the time of initial packet transfer.
前記エミュレーション制御手段は、
定常状態における内部の品質状態を切り替える場合には、一定時間毎に状態遷移確率を計算し、該状態遷移確率に応じて状態を決定する手段を更に有する
請求項1記載のモバイルネットワーク品質エミュレーション装置。
The emulation control means includes
2. The mobile network quality emulation apparatus according to claim 1, further comprising means for calculating a state transition probability at regular time intervals and determining a state according to the state transition probability when switching the internal quality state in the steady state.
モバイルネットワークを対象とした品質エミュレーションを行うモバイルネットワーク品質エミュレーション方法であって、
予め、定常的パケット転送状態の複数のエミュレーション特性プロファイル、各種状態遷移確率を格納した記憶手段と、
エミュレーション制御手段と、
プロファイル変更手段と、を有する装置において、
前記エミュレーション制御手段が、前記エミュレーション特性プロファイルを動的に与えた確率で遷移させて、パケットの複数の転送状態をエミュレーションするエミュレーション制御ステップと、
前記プロファイル変更手段が、前記記憶手段の前記エミュレーション特性プロファイル、前記各種状態遷移確率を時間経過と共に一定の分布で変化させるプロファイル変更ステップと、
を行うことを特徴とするモバイルネットワーク品質エミュレーション方法。
A mobile network quality emulation method for performing quality emulation for a mobile network,
A plurality of emulation characteristic profiles in a steady packet transfer state in advance, storage means storing various state transition probabilities,
Emulation control means;
A device having profile change means,
An emulation control step in which the emulation control means emulates a plurality of transfer states of a packet by causing the emulation characteristic profile to transition dynamically with a probability given;
The profile changing means changes the emulation characteristic profile of the storage means, the various state transition probabilities with a constant distribution over time, and
A mobile network quality emulation method characterized by:
所定の時間「通信がない状態」が継続した場合には「接続断状態」に遷移する接続断状態遷移ステップを更に行い、
前記接続断状態遷移ステップにおいて、
前記プロファイル変更ステップを呼び出して、前記「通信がない状態」から前記「接続断状態」になるまで継続時間に応じて、該「接続断状態」の複数のプロファイルを切り替え、接続断状態解消時には、定常的パケット転送状態に遷移するまでに要した接続遅延時間に溜め込まれたパケットをまとめて転送する
請求項5記載のモバイルネットワーク品質エミュレーション方法。
If the “no communication” state continues for a predetermined time, a connection disconnection state transition step for transitioning to the “connection disconnection state” is further performed,
In the disconnected state transition step,
Calling the profile change step, switching a plurality of profiles in the “connection disconnected state” according to the duration from the “state without communication” to the “connection disconnected state”, when the connection disconnected state is resolved, 6. The mobile network quality emulation method according to claim 5, wherein the packets accumulated in the connection delay time required until the transition to the steady packet transfer state is transferred together.
前記エミュレーション制御ステップにおいて、
最初のパケット転送時において、前記「接続断状態」から一旦接続遅延とし、定常状態に遷移する
請求項5記載のモバイルネットワーク品質エミュレーション方法。
In the emulation control step,
6. The mobile network quality emulation method according to claim 5, wherein, at the time of the first packet transfer, the connection delay is temporarily set from the “connection disconnection state” and a transition is made to a steady state.
前記エミュレーション制御ステップにおいて、
定常状態における内部の品質状態を切り替える場合には、一定時間毎に状態遷移確率を計算し、該状態遷移確率に応じて状態を決定する
請求項5記載のモバイルネットワーク品質エミュレーション方法。
In the emulation control step,
6. The mobile network quality emulation method according to claim 5, wherein, when switching the internal quality state in the steady state, the state transition probability is calculated at regular intervals, and the state is determined according to the state transition probability.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060072628A1 (en) * 2004-09-30 2006-04-06 Microsoft Corporation Method and system for network emulation using packet reorder emulation techniques
JP2009218960A (en) * 2008-03-11 2009-09-24 Fujitsu Ltd Communication verification apparatus, communication verification method, and communication verification program

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060072628A1 (en) * 2004-09-30 2006-04-06 Microsoft Corporation Method and system for network emulation using packet reorder emulation techniques
JP2009218960A (en) * 2008-03-11 2009-09-24 Fujitsu Ltd Communication verification apparatus, communication verification method, and communication verification program

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JPN6016017116; 川口銀河: '無線通信環境の特性を考慮したネットワークQoS指標の考え方' 電子情報通信学会2012年総合大会講演論文集B-15-4 , 20120306 *
JPN6016017117; 川口銀河: '無線通信回線でのパケット転送遅延計測法' 電子情報通信学会2012年通信ソサイエティ大会講演論文集B-15-5 , 20120828 *
JPN6016017118; 川口銀河: '3Gモバイル網のパケット転送遅延モデル' 電子情報通信学会技術研究報告MoNA2013-11 , 20130516 *

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