JP2018046488A - ネットワーク品質測定装置、ネットワーク品質測定方法およびネットワーク品質測定プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】本開示は、スライスのネットワーク品質を低負荷で測定可能にすることを目的とする。【解決手段】本開示は、ネットワークシステムにおいて構築されるスライスのネットワーク品質を測定する装置であって、リソースの状況が被測定スライス（ＳＬ１）と同じである測定用スライス（ＳＬＭ）を構築するスライス構築部（１２）と、測定用スライス（ＳＬＭ）を用いてネットワーク品質を測定するネットワーク品質測定部（１４）と、を備えるネットワーク品質測定装置である。【選択図】図２

Description

本開示は、ネットワークシステムにおいて構築される仮想ネットワークであるスライスのネットワーク品質を測定する装置、方法及びプログラムに関する。

ネットワーク品質を測定する方法として、プロービングパケットをネットワークに送信し、レスポンス時間などを計測することによりネットワーク品質を実測する技術が存在する（例えば、非特許文献１、２参照。）。しかしこのようなプロービングパケットを送信するネットワーク品質測定方法はネットワークに負荷をかけるという問題が存在する。

さらに、図１の物理サーバ９２Ａ及び９２Ｂに示すように、一つの物理基盤上に複数のスライスが存在する状況では、各スライスの利用者がそれぞれプロービングパケット「ｐｉｎｇ」の送信によるネットワーク品質測定を行うと、物理基盤上に流れるプロービングパケットの数が倍増する。このため、基盤全体の負荷が高くなるとともに、ネットワーク品質測定が原因でネットワーク品質が低下する、あるいはネットワーク品質測定負荷がかかっていない場合のネットワーク品質と比較して測定の結果得られるネットワーク品質が悪化し測定精度が低くなる、という問題が現れる。

Ｖ． Ｊａｃｏｂｓｏｎ： ｐａｔｈｃｈａｒ − Ａ Ｔｏｏｌ ｔｏ Ｉｎｆｅｒ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐａｔｈｓ． ＭＳＲＩ， １９９７．ｆｔｐ：／／ｆｔｐ．ｅｅ．ｌｂｌ．ｇｏｖ／ｐａｔｈｃｈａｒ／ｍｓｒｉ−ｔａｌｋ．ｐｄｆ Ｍ． Ｍａｔｈｉｓ ｅｔ ａｌ．： Ｄｉａｇｎｏｓｉｎｇ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ａ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｔｏｏｌ． １９９６．ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｐｓｃ．ｅｄｕ／〜ｍａｔｈｉｓ／ｐａｐｅｒｓ／ｉｎｅｔ９６．ｔｒｅｎｏ．ｈｔｍｌ

スライスのネットワーク品質を低負荷で測定可能にすることを目的とする。

上記目的を達成するために、本開示は、ネットワークシステムにおいて構築されるスライスのネットワーク品質を測定するに当たって、リソースの状況が被測定スライスと同じである測定用スライスを新たに構築し、該測定用スライスのネットワーク品質を測定する。

具体的には、本開示に係るネットワーク品質測定装置は、リソースの状況が被測定スライスと同じである測定用スライスを構築するスライス構築部と、前記測定用スライスを用いてネットワーク品質を測定するネットワーク品質測定部と、を備える。

具体的には、本開示に係るネットワーク品質測定方法は、リソースの状況が被測定スライスと同じである測定用スライスを構築する測定用スライス構築ステップと、前記測定用スライスを用いてネットワーク品質を測定するネットワーク品質測定ステップと、を、ネットワーク品質測定装置が実行する。

具体的には、本開示に係るネットワーク品質測定プログラムは、本開示に係るネットワーク品質測定装置に備わる各機能部としてコンピュータを機能させるためのプログラムであり、本開示に係るネットワーク品質測定方法に備わる各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラムである。当該プログラムは、記録媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。

本開示によれば、一つの物理基盤上に構築された複数のスライスのネットワーク品質を低負荷で推定することが可能となり、精度も各スライス内で独自に測定した場合と比較して定常状態との差が小さくなる。

関連技術に係るネットワーク品質測定システムの一例を示す。 本開示に係るネットワーク品質測定システムの一例を示す。 実施形態１に係るネットワーク品質測定システムの一例を示す。 実施形態１に係るスライス管理運用部９１の機能ブロックの一例を示す。 実施形態１に係るネットワーク品質測定方法のフロー図の一例を示す。 実施形態１に係るネットワーク品質ＤＢへ保存するネットワーク品質情報の一例を示す。 実施形態２に係るスライス管理運用部９１の機能ブロックの一例を示す。 実施形態３に係るネットワーク品質測定システムの一例を示す。 実施形態３に係るネットワーク品質ＤＢへ保存するネットワーク品質情報の一例を示す。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本開示は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

図２に、本開示に係るネットワーク品質測定システムの概略を示す。本開示に係るネットワーク品質測定システムは、仮想マシン２１を構成する各仮想スイッチ２２が測定用仮想マシン２３を備え、測定用仮想マシン２３同士が測定用スライスＳＬ_Ｍを構成する。測定用のスライスＳＬ_Ｍを用意し、測定用スライスＳＬ_Ｍのリソースを測定したいスライスＳＬ１のリソースと同様の状況にすることで、ネットワーク品質の推定を行う。

例えば、物理サーバ９２Ａに備わる仮想スイッチ２２Ａが仮想マシン２１Ａ−１へのトラフィックの振り分けを行い、仮想スイッチ２２Ａ内に測定対象となる仮想スイッチ内仮想リンク２２３Ａ−１が構成される。仮想スイッチ内仮想リンク２２３Ａ−１の両端には、バッファ２２１Ａ−１及び２２２Ａ−１が備わる。このときに、仮想スイッチ２２Ａは、仮想リンク２２３Ａ−１の帯域及びバッファ２２１Ａ−１及び２２２Ａ−１のキュー長と同じ帯域及びキュー長を持つ測定用仮想スイッチ内仮想リンク２２３Ａ−Ｍを構築する。他の物理サーバ９２Ｂについても同様に、測定用仮想スイッチ内仮想リンクを構築する。これにより、測定用仮想マシン２３Ａ及び２３Ｂを備える測定用スライスＳＬ_Ｍを構成し、測定用スライスＳＬ_Ｍ上のプロセスや仮想マシンとの間で遅延、遅延ゆらぎの測定を行う。

一つの物理基盤上に複数のスライスが存在する状況において、測定用スライスを用いて各スライスの品質を測定することができる。パラメータ変更可能な測定用スライスを準備し、測定負荷が低く、仮想マシンに影響を与えずに測定が可能となる。これにより、スライスのネットワーク品質を低負荷で測定可能にすることができる。ここでの品質は、パケットロス率、遅延、ジッタ等である。

本開示は、測定用スライスを用いて品質を測定するため、測定対象のスライスに何ら変更を行うことなく品質を測定することができる。物理基盤所有者とスライス利用者が異なる場合、スライス利用者が測定・監視可能な範囲が制限される場合がある。この場合においても、スライス利用者が品質を測定することが可能になる。

各仮想マシン２１は、ホストマシンとの時刻同期を高頻度に行うことが好ましい。これにより、仮想マシン間でのより正確な遅延、遅延ゆらぎの測定が可能となる。

測定用仮想マシン２３は、リソースや動作プログラムも含めて測定対象となる仮想スイッチ内仮想リンクと同じ環境を構築し、測定を行うことが好ましい。これにより、エンドツーエンドでの品質が測定可能となる。

（実施形態１）
図３に、本実施形態に係るシステム構成例を示す。本実施形態に係るシステムは、仮想マシン及び仮想スイッチを構成する情報処理機能を有する物理サーバ９２Ａ及び９２Ｂを備える。物理サーバ９２Ａ及び９２Ｂは、それぞれ、物理スイッチ９３Ａ及び９３Ｂを介して中継ネットワーク９４と接続されている。中継ネットワーク９４は、ローカルネットワーク、インターネット、専用網等の任意の通信ネットワークを含む。

本実施形態に係るシステムは、スライス管理運用部９１を備える。図４に、スライス管理運用部９１の構成例を示す。スライス管理運用部９１は、ネットワーク品質測定装置として機能し、スライスリソースＤＢ（ｄａｔａｂａｓｅ）１１、スライス構築部１２、スライス削除部１３、ネットワーク品質測定部１４、ネットワーク品質ＤＢ１５を備える。

スライス管理運用部９１の配置は任意である。例えば、物理サーバ９２Ａ及び９２Ｂとは別の管理用のサーバに備わる。また、各物理サーバ９２Ａ及び９２Ｂにスライス管理運用部９１が備わり、それらが相互に情報を交換し協調動作して１つのスライス管理運用部として動作してもよい。

スライスリソースＤＢ１１は、各スライスが使用しているリソース情報を記憶する機能を有する。リソース情報は、ＣＰＵコア数、メモリ量、ストレージ量、帯域などを含む。ネットワーク品質ＤＢ１５は、測定したネットワーク品質を記憶する機能を有する。

スライス構築部１２は、仮想マシンの構築及び仮想リンクの構築などを行ってスライスを構築する機能を有する。スライス削除部１３は、構築されたスライスを削除し、リソースを解放する機能を有する。

ネットワーク品質測定部１４は、測定用スライスＳＬ_Ｍの構築を指示する機能、及び、測定指示に基づいた測定機能を配置する機能を有する。例えば、ＲＴＴを測定する場合はｐｉｎｇのプログラムが測定機能に該当する。測定機能は測定用スライスＳＬ_Ｍの構築時に仮想マシン２３にあらかじめ持たせておいてもよいし、仮想マシン２３を構築した後にプログラムをコピーするなどして持たせてもよい。

図５に、本実施形態に係るネットワーク品質測定方法のフロー図の一例を示す。本実施形態に係るネットワーク品質測定方法は、測定用スライス構築ステップと、ネットワーク品質測定ステップと、測定用スライス削除ステップと、を順に有する。スライス管理運用部９１に備わる各機能部が、本実施形態に係るネットワーク品質測定方法を実行する。

測定用スライス構築ステップでは、スライス管理運用部９１が、ステップＳ１１〜Ｓ１２を実行する。スライスのユーザやスライスの管理者、物理基盤の管理者などの要求を契機としてスライスのネットワーク品質測定が開始される（Ｓ１１）。例えば、ネットワーク品質測定部１４は、スライスユーザ、スライス管理者及び物理基盤管理者などから、ネットワーク品質の測定指示を受信する（Ｓ１１）。

このとき、ネットワーク品質測定部１４は、ネットワーク品質の測定指示と共に、測定対象のスライスを特定する情報、及び、測定内容、を受信する。測定対象のスライスを特定する情報は、仮想スイッチ内仮想リンクを特定可能な情報であり、仮想マシンの識別情報を含む。

そして、スライス構築部１２は、ネットワーク品質測定部１４からの測定用スライス構築指示に基づき、スライス構築機能を実行し、スライスを構築する。測定用スライス構築指示には、どのスライスの、どのネットワーク品質を測定するか、などの情報が含まれる。

スライス構築部１２は、スライスリソースＤＢ１１を参照し、測定対象のスライスを構成している仮想リンク２２３Ａ−１と同じ設定の仮想リンク２２３Ａ−Ｍをもつ測定用スライスＳＬ_Ｍを構築する（Ｓ１２）。

スライス構築部１２は、測定対象のスライスのスライスリソース情報をスライスリソースＤＢ１１から読み出し、測定対象となる仮想スイッチ内仮想リンク２２３Ａ−１と同じ帯域及びキュー長を持つ測定用仮想スイッチ内仮想リンク２２３Ａ−Ｍを構築する。

測定用スライスが構築された場合、リソースを消費するのでスライスリソースＤＢの情報を更新する。スライス構築部１２は、測定用スライスＳＬ_Ｍのスライスリソース情報をスライスリソースＤＢ１１に格納する（Ｓ１３）。測定用スライスＳＬ_Ｍのスライスリソース情報は、測定用仮想スイッチ内仮想リンク２２３Ａ−Ｍのスライスリソース情報を含む。

ここで、スライスリソースＤＢ１１は、各スライスのスライスリソース情報を格納する。スライスリソース情報は、仮想マシン及び仮想リンクのリソース情報を含む。仮想リンクのリソース情報は、仮想リンクの帯域及びキュー長を含む。

ネットワーク品質測定ステップでは、スライス管理運用部９１が、ステップＳ１３〜Ｓ１４を実行する。このとき、ネットワーク品質測定部１４が、測定指示と共に受信した測定内容に従って、測定用仮想マシン２３Ａに、測定用スライスＳＬ_Ｍのネットワーク品質を測定させる。例えば、測定用仮想マシン２３Ａに備わる測定部２４Ａが、測定機能（ｐｉｎｇプログラム）などを実行し、ネットワーク品質を測定する（Ｓ１４）。ネットワーク品質測定部１４は、測定用仮想マシン２３Ａの測定したネットワーク品質をネットワーク品質ＤＢ１５に格納する（Ｓ１４）。

図６に、測定内容の一例を示す。測定内容は、例えば、測定時刻、測定区間、当該区間における、最小、最大若しくは平均のＲＴＴ（Ｒｏｕｎｄ−Ｔｒｉｐ Ｔｉｍｅ）、平均遅延ゆらぎ又はパケット損失率、或いはこれらの任意の組み合わせである。測定区間は、例えば、物理サーバ間のほか、中継ネットワーク９４における任意の区間に設定してもよい。

測定用スライス削除ステップでは、スライス管理運用部９１が、ステップＳ１５〜Ｓ１６を実行する。ネットワーク品質測定部１４は、ネットワーク品質の測定指示と共に受信した測定内容の測定が完了するまで、ステップＳ１４を繰り返す（Ｓ１５）。あらかじめ決められていた測定を終えるか或いは測定者の終了指示などに基づいて終了判定を行い、終了であれば（ステップＳ１５においてＹｅｓ）、スライス削除部１３が、測定用スライスＳＬ_Ｍを削除する（Ｓ１６）。これにより、ネットワーク品質の測定を終了する（Ｓ１７）。

測定用スライスＳＬ_Ｍの削除は、例えば、仮想スイッチ２２Ａからバッファ２２１Ａ−Ｍ，２２２Ａ−Ｍ及び仮想リンク２２３Ａ−Ｍを削除し、スライスリソースＤＢ１１から測定用スライスＳＬ_Ｍの情報を削除する。

（実施形態２）
本実施形態に係るシステム構成は実施形態１と同様であるが、スライス管理運用部９１の機能が異なる。図７に、本実施形態に係るスライス管理運用部の構成例を示す。本実施形態に係るスライス管理運用部９１は、リソース使用状況確認部１６及び測定スケジュール部１７をさらに備える。

リソース使用状況確認部１６は、物理基盤全体のリソース使用状況を確認する。測定スケジュール部１７は、物理基盤全体のリソース使用状況に応じて測定スケジュールを決定する。ネットワーク品質測定部１４は、測定スケジュール部１７の決定した測定スケジュールに従い、測定用仮想マシン２３Ａに、測定用スライスＳＬ_Ｍのネットワーク品質を測定させる。

例えば、物理基盤全体のリソースの使用が夜間に少なくなる場合、リソース使用状況確認部１６がその旨判定し、深夜の０時０分に測定を開始する旨を測定スケジュール部１７が判定する。この場合、ネットワーク品質測定部１４は、測定指示と共に受信した測定内容に従った測定を０時０分に開始する。これにより、図６に示すように、０時０分に測定したネットワーク品質がネットワーク品質ＤＢ１５に格納される。

なお、測定スケジュール部１７の設定は任意である。例えば、他のスライスへの負荷を極力減らす場合は、リソースの使用状況が設定されているＸ％以下の時に測定を実施する。定常状態の品質を測定するため、リソース使用状況が平均値に近いときに測定を実施する、などである。

本実施形態に係るネットワーク品質測定システムは、ネットワーク品質を測定するタイミングをリソースの使用状況に応じて設定することができるため、スライスのネットワーク品質を測定する際の負荷をさらに低減することができる。

（実施形態３）
図８に、本実施形態に係るシステム構成例を示す。本実施形態に係る物理サーバ９２Ａ及び９２Ｂは、測定用仮想マシン２３Ａ及び２３Ｂを構築せずに、測定部２４Ａ及び２４Ｂのみを構築する。

本実施形態のネットワーク品質測定部１４は、測定用仮想マシン２３Ａ及び２３Ｂの代わりに、物理サーバ９２Ａ及び９２Ｂに備わるホストマシンを用いる。この場合、物理サーバ９２Ａ及び９２Ｂに備わるＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）上で動作する測定部を用いる。

本実施形態における測定区間は、測定用仮想マシン２３が存在しないため、図９に示すように、ホストマシンとなる。測定区間以外は、図６と同様である。

本実施形態は、測定用仮想マシン２３Ａ及び２３Ｂを構築しないため、物理サーバ９２Ａ及び９２Ｂの負荷を減らすことができる。

本開示の装置は、コンピュータとプログラムによっても実現でき、プログラムを記録媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。

本開示は情報通信産業に適用することができる。

１１：スライスリソースＤＢ
１２：スライス構築部
１３：スライス削除部
１４：ネットワーク品質測定部
１５：ネットワーク品質ＤＢ
１６：リソース使用状況確認部
１７：測定スケジュール部
２１Ａ−１、２１Ａ−２、２１Ｂ−１、２１Ｂ−２：仮想マシン
２２Ａ、２２Ｂ：仮想スイッチ
２２１Ａ−１、２２１Ａ−２、２２１Ａ−Ｍ、２２１Ｂ−１、２２１Ｂ−２、２２１Ｂ−Ｍ：バッファ
２２２Ａ−１、２２２Ａ−２、２２２Ａ−Ｍ、２２２Ｂ−１、２２２Ｂ−２、２２２Ｂ−Ｍ：バッファ
２２３Ａ−１、２２３Ａ−２、２２３Ａ−Ｍ、２２３Ｂ−１、２２３Ｂ−２、２２３Ｂ−Ｍ：仮想リンク
２３Ａ、２３Ｂ：測定用仮想マシン
２４Ａ、２４Ｂ：測定部
９１：スライス管理運用部
９２Ａ、９２Ｂ：物理サーバ
９３Ａ、９３Ｂ：物理スイッチ
９４：中継ネットワーク

Claims (4)

1. リソースの状況が被測定スライスと同じである測定用スライスを構築するスライス構築部と、
   前記測定用スライスを用いてネットワーク品質を測定するネットワーク品質測定部と、
   を備えるネットワーク品質測定装置。
2. リソースの状況を確認するリソース使用状況確認部と、
   リソースの状況に基づいて、ネットワーク品質を測定するタイミングを決定する測定スケジュール部と、
   をさらに備え、
   前記ネットワーク品質測定部は、前記測定スケジュール部の決定したタイミングに、ネットワーク品質を測定する、
   請求項１に記載のネットワーク品質測定装置。
3. リソースの状況が被測定スライスと同じである測定用スライスを構築する測定用スライス構築ステップと、
   前記測定用スライスを用いてネットワーク品質を測定するネットワーク品質測定ステップと、
   をネットワーク品質測定装置が実行するネットワーク品質測定方法。
4. コンピュータを請求項１又は２に記載の各機能部として機能させるためのネットワーク品質測定プログラム。

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