JP3891122B2

JP3891122B2 - QoS (Quality of Service) control method selection method and apparatus

Info

Publication number: JP3891122B2
Application number: JP2003026263A
Authority: JP
Inventors: 徹生中溝
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2003-02-03
Filing date: 2003-02-03
Publication date: 2007-03-14
Anticipated expiration: 2023-02-03
Also published as: JP2004241829A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＱｏＳ(Quality of Service)制御方式選定方法及び装置に係り、特に、パケット網において、ＶｏＩＰ(Voice over Internet Protocol)、映像配信、ＷＷＷ(World Wide Web)などのトラヒックの品質を向上させるために用いるＱｏＳ制御の選定判断を行い、その結果から網設計時のＱｏＳ制御導入を容易にするためのＱｏＳ制御方式選定方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
テレビ会議、ＶｏＩＰなどリアルタイムアプリケーション品質は、ネットワーク品質の劣化に非常に敏感で、かつＷＷＷ、ＦＴＰ(File Transfer Protocol)などバースト性のあるトラヒックと同一パケットネットワーク上に混在している場合、このバーストの影響を受けやすい。また、ＷＷＷやＦＴＰなどもリアルタイムアプリケーションが原因で転送品質に影響を受けやすい。これらの影響を軽減するため、従来、多数のＱｏＳ制御が適用されている。
【０００３】
また、従来は、複数のアプリケーションを対象とするネットワークの設計に関する検討が行われている（例えば、非特許文献１参照。）。
ＱｏＳ制御方式は、ＷＦＱ(Weighted Fair Queueing)，ＣＢＱ(Class Based Queueing)（例えば、非特許文献２参照。），ＷＲＥＤ(Random Early Detection)（例えば、非特許文献３参照。）、など様々な方式が考案されている。
【非特許文献１】
Anton Riedl, Thomas Bauschert, Jochen Frings「A Framework for Multi-Service IP Network Planning 」Networks 2002, June pp.23-27,(2002)
【０００４】
【非特許文献２】
Pau Ferguson, Feoff Huston, 訳: 戸田巌「インターネットＱｏＳ」オーム社2000年 5月 pp.81-86,106-107
【０００５】
【非特許文献３】
RFC24725, RFC2597, RFC2598
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＱｏＳ制御の方式は多数考案されており、どのＱｏＳ制御方式を用いるかは経験に基づき決定されているため、曖昧でかつ人手がかかるという問題がある。
【０００６】
また、ＱｏＳ制御の導入による、アプリケーションのエンド−エンド品質上の効果を定量的に示す指標がなく、その都度専門家による限定的な条件下での詳細な検討が行われるため、ネットワーク設計及び管理・運用のＱｏＳ制御方式の選定、変更及び入力トラヒック量の決定が困難である。
【０００７】
さらに、複数のアプリケーションを対象としたネットワークの設計に関する検討が行われているが、ＱｏＳ制御の導入指針、決定法に関する検討までは踏み込んでいない。
【０００８】
また、上記のＷＦＱ，ＣＢＱ，ＷＲＥＤ等の方式には、それぞれ有効範囲があり、その動作の特徴には長所と短所が存在する。また、その効果もネットワーク内のトラヒック量や種類などにより変化するため、一意にネットワーク内のアプリケーションの要求品質を満たす適切なＱｏＳ制御を決定できない可能性がある。
【０００９】
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、比較容易に定量的かつ視覚的なＱｏＳ制御の選定指針及びＱｏＳ制御の導入効果を知るための評価尺度の決定が可能なＱｏＳ制御方式選定方法及び装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
図１は、本発明の原理を説明するための図である。
【００１１】
本発明は、パケット網において、異なる品質を要求するトラヒックが混在するパケットネットワークにおけるＱｏＳ制御方式を選定するためのＱｏＳ制御方式選定方法において、
網内におけるＱｏＳ制御を導入予定の機器の入力トラヒックパラメータ及び、エンド−エンドのアプリケーション品質を測定する第１の過程（ステップ１）と、
網内の各アプリケーションに関して、要求条件を満たすトラヒックパラメータの範囲から、全アプリケーションの適用領域の共通領域をトラヒック比の範囲から有効領域として求める第２の過程（ステップ２）と、
導入予定のＱｏＳ制御方式を変更し、第１の過程と第２の過程を繰り返し、得られたＱｏＳ制御毎の共通部分を選定尺度として比較し、ＱｏＳ制御方式を決定する第３の過程（ステップ３）を行い、
第２の過程（ステップ２）は、
第１の過程で測定された測定結果から全トラヒック量との比をアプリケーション毎に求める過程と、
求められたアプリケーション毎の比において、各アプリケーションで制約条件を満たす範囲を決定する過程と、
求められた制約条件を満たす範囲に対して、目的関数が最大となるような有効領域を求める過程と、
求められた各アプリケーションの有効領域の共通領域が最大となる値を求める過程からなる。
【００１３】
図２は、本発明の原理構成図である。
【００１４】
本発明は、パケット網において、異なる品質を要求するトラヒックが混在するパケットネットワークにおける複数のＱｏＳ制御方式を選定するためのＱｏＳ制御方式選定装置であって、
網内におけるＱｏＳ制御を導入予定の機器の入力トラヒックパラメータ及び、エンド−エンドのアプリケーション品質を測定するネットワーク監視手段１０と、
網内の各アプリケーションに関して、要求条件を満たすトラヒックパラメータの範囲から、全アプリケーションの適用領域の共通領域をトラヒック比の範囲から有効領域として求め、得られたＱｏＳ制御毎の共通部分を選定尺度として比較し、ＱｏＳ制御方式を決定する演算手段２０と、
演算手段２０で決定されたＱｏＳ制御方式を出力する出力手段３０と、
を有し、
演算手段２０は、
ネットワーク監視手段で測定された測定結果から全トラヒック量との比をアプリケーション毎に求める手段と、
求められたアプリケーション毎の比において、各アプリケーションで制約条件を満たす範囲を決定する手段と、
求められた制約条件を満たす範囲に対して、目的関数が最大になるような有効領域を求める手段と、
求められた各アプリケーションの有効領域の共通部分が最大となる値を求める手段とを含む。
【００１６】
上記のように、本発明では、ＱｏＳ制御の選定指針、ＱｏＳ制御の導入効果を知るための評価尺度を決定することにより、ＱｏＳ制御方式のユーザ収容数における導入効果を定量的に求めることが可能となり、かつ、ＱｏＳ制御を比較することで、ＱｏＳ制御の導入意思決定が可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明の実施の形態を説明する。
【００１８】
最初に、本発明のＱｏＳ制御方式を選定するための前提（仮定）について説明する。
【００１９】
仮定１：網内のトラヒックパラメータは測定可能であるとする。
【００２０】
仮定２：エンド−エンドのアプリケーション品質の要求品質は、１つの目的関数と１つ、または、複数の制約条件から構成されるものとする。また、要求品質は、目的関数が大きくなるほど有効とする。
【００２１】
仮定３：網内に流れるアプリケーションの種類、トラヒック量、アプリケーション毎の最大トラヒック量は全て既知である。
【００２２】
仮定４：エンド−エンドのアプリケーション品質を満たす。
【００２３】
図３は、本発明の一実施の形態におけるＱｏＳ制御方式選定装置の構成を示す。
【００２４】
同図に示すＱｏＳ制御方式選定装置は、ネットワーク（ＮＷ）監視部１０、演算部２０及び出力部３０から構成される。
【００２５】
ＮＷ監視部１０は、網ＮにおけるＱｏＳ制御ルータ１００からのＱｏＳ制御対象回線２００への入力トラヒック情報と、ＱｏＳ制御対象回線情報（帯域、プロトコル等）を監視し、当該情報を取得し、演算部２０に渡す。
【００２６】
演算部２０は、入力トラヒック正規化部２１、評価尺度計算部２２、条件・パラメータ入力部２３、領域桂庵部２４から構成される。
【００２７】
入力トラヒック正規化部２１は、入力トラヒック情報に基づいて、アプリケーション毎にＱｏＳ制御対象回線２００の総使用帯域に対する入力トラヒック比を求める。
【００２８】
評価尺度計算部２２は、遅延、パケット損失率など各アプリケーションの品質評価尺度を計算する。
【００２９】
条件・パラメータ入力部２３は、各アプリケーションの要求品質（制約条件）や、ＱｏＳ制御パラメータ（帯域、クラス分け等）の入力を受け付け、領域計算部２４に渡す。
【００３０】
領域計算部２４は、評価尺度計算部２２からのアプリケーションの品質評価尺度と、条件・パラメータ入力部２３から入力された要求品質及びＱｏＳ制御パラメータに基づいて、ＱｏＳ制御毎の適用領域及び、比較するＱｏＳ制御毎に、適用領域比を計算する。詳しくは、求められたアプリケーション毎の比において、各アプリケーションで制約条件を満たす範囲を決定し、求められた制約条件を満たす範囲に対して、目的関数が最大となるような有効領域を求め、各アプリケーションの有効領域の共通部分が最大となる値を求め、各アプリケーションの有効領域の共通部分が最大となる共通部分を選定尺度として比較し、ＱｏＳ制御方式を決定する。
【００３１】
出力部３０は、比較ＱｏＳ制御毎の値を表示する。
【００３２】
以下に、上記の動作を具体的に説明する。
【００３３】
まず、以下の説明における定義を示す。
【００３４】
定義１：網内に流れるトラヒックをＶｏＩＰ、映像( Ｖｉｄｅｏ) 、ＷＷＷとする。
【００３５】
定義２：トラヒック量は、ＶｏＩＰフロー数、Ｖｉｄｅｏフロー数、ＷＷＷコネクション数で表す。
【００３６】
定義３：エンド−エンドのアプリケーション品質の尺度として以下を与える。
【００３７】
ＶｏＩＰ：全フローの平均パケット損失率ＰVoIP
Ｖｉｄｅｏ：全フローの平均パケット損失率ＰVideo
ＷＷＷ：平均受信速度Ｔｈwww （kbps)
定義４：制約条件として、ＰVoIP≦0.03，ＰVideo ≦0.03，Ｔｈwww ≧700 を与える。
なお、以下の説明では、アプリケーションをＡＰと記す。
【００３８】
図３に示すように、ＶｏＩＰ、Ｖｉｄｅｏ、ＷＷＷが混在する、あるマルチサービス網Ｎと、各ＡＰのトラヒックを発生する端末（ユーザ）が周りに存在し、これら端末がＡＰを利用する。
【００３９】
このマルチサービス網Ｎ内のＱｏＳ制御ルータ１００でＱｏＳ制御を導入するものとする。このときＱｏＳ制御無しの場合とどちらが有効か、またどの程度有効かを定量的に判断する。
【００４０】
ＮＷ監視部１０への入力として、網Ｎ内の各ＡＰのトラヒック量、即ち、ＱｏＳ制御ルータ１００の入力インタフェースに入るトラヒックの種別及びフロー数（ＷＷＷはセッション数）を与える。また、ＱｏＳ制御対象回線２００の総使用帯域を６Ｍｂｐｓ、導入可否が必要なＱｏＳ制御を、ＤｉｆｆＳｅｒｖ（Differentiated Services ）ＡＦとし、ＱｏＳ制御を行う場合のキューマネジメントはＦＩＦＯ(First-in First-Out)で行うものとする。
【００４１】
また、条件・パラメータ入力部２３は、各ＡＰのその他のトラッヒックパラメータとして、以下のようなものを入力し、領域計算部２４に渡す。
【００４２】
ＶｏＩＰ：使用帯域８０kbps/ フロー
Ｖｉｄｅｏ：使用帯域１Mbps/ フロー
ＷＷＷ：大容量コンテンツのダウンロード（使用帯域任意）
以下、ＱｏＳ制御を行わない場合について、まず、選定尺度に関する適用例を述べる。図４は、本発明の一実施の形態におけるＱｏＳ制御方式選定処理のフローチャートである。
【００４３】
ステップ１０１）トラヒック量の正規化：
演算部２０の入力トラヒック正規化部２１において、ＡＰ毎にＱｏＳ制御対象回線の総使用帯域に対する入力トラヒック比ρVoIP，ρVideo を求める。
【００４４】
【数１】

このとき、ｉの入力トラヒックは、ＱｏＳ制御対象回線の総使用帯域分のフロー数が上限となる。従って、
０≦ＶｏＩＰの入力トラヒック（フロー数）≦６Mbps/80kbps ＝７５
０≦Ｖｉｅｄｏの入力トラヒック（フロー数）≦６Mbps/1Mbps＝６
となる。
【００４５】
なお、ＷＷＷはセッション数で見る必要はなく、回線の使用帯域で判断できるので入力トラヒック比ρwww は考慮しない。
【００４６】
ステップ１０２）エンド−エンドのＡＰ品質の測定：
【００４７】
【表１】

ステップ１０３）要求品質を満たすρの決定：
領域計算部２４において、各ＡＰにおいて、上記の定義４で示した制約条件を満たすρの最大範囲を決定する。表２にＶｏＩＰの適用領域を、表３にＶｉｄｅｏの適用領域を、表４にＷＷＷの適用領域をそれぞれ示す。
【００４８】
【表２】

【００４９】
【表３】

【００５０】
【表４】

ステップ１０４）各ＡＰの有効領域の決定：
領域計算部２４において、上記のステップ１０３で得られた結果から各ＡＰについて、ρVoIP，ρVideo を軸とした有効領域を決定する。図６はＶｏＩＰの適用領域を、図７はＶｉｄｅｏの適用領域を、図８はＷＷＷの適用領域をそれぞれ示す。
【００５１】
図６〜図８において、塗りつぶされている部分が各ＡＰの要求品質を満たす（ρVoIP，ρVideo ）の集合だと言える。
【００５２】
ステップ１０５）全てのＡＰが要求品質を満たすρの領域Ｒを決定：
領域計算部２４において、上記のステップ１０４で得られた各ＡＰのρの適用領域から、全てのＡＰで要求品質を満たすρの集合Ｒを求める。これは、ＶｏＩＰ、Ｖｉｄｅｏ，ＷＷＷそれぞれの要求品質を満たすρの集合をＳVoIP，ＳVideo ，ＳWWW とおくと、全てのＡＰの要求品質を満たすρの集合Ｒは、
ＳVoIP∩ＳVideo ∩ＳWWW
で表すことがでる。つまり、ＱｏＳ制御ルータ１００でＱｏＳ制御を用いなかった場合（ＦＩＦＯ）の網Ｎでのトラヒック条件の有効範囲は、図９の網かけ部分になる。
【００５３】
上記のステップ１０２〜ステップ１０５に従って同様に、網Ｎ内のＱｏＳ制御ルータでＤｉｆｆＳｅｒｖＡＦを用いた場合、各ＡＰの適用領域及び全てのＡＰの適用領域は、図１０〜図１２、図１３のようになる。但し、ＤｉｆｆＳｅｒｖＡＦは、パラメータが無限に考えられるが、その中の一組についての結果を示す。
【００５４】
このように、他のＱｏＳ制御についても同様の手法を用いて、各ＱｏＳ制御方式の選定尺度である適用領域Ｒを求める。
【００５５】
次に、ＱｏＳ制御無し時との比較（ＱｏＳ制御導入効果）について述べる。
【００５６】
▲１▼ 前述の図８と図１３より、ＦＩＦＯ，ＤｉｆｆＳｅｒｖそれぞれの適用領域をＲFIFO，ＲDiffServとおく。この適用領域Ｒm （但し、ｍ：ＦＩＦＯ，ｄＩＦＦＳｅｒｖ）は最大量１の面積Ｕというスカラ量で求めることができるため、ＦＩＦＯ及びＤｉｆｆＳｅｒｖＡＦそれぞれの即ち、面積ＵFIFO，ＵDiffServの比をＦとおくと、
【００５７】
【数２】

となり、これを比較したい２つの制御方式で用いれば、どちらが有効か、また、どの程度有効かが明らかになる。出力部３０において、どの制御方式が有効になるかを示す情報（比較ＱｏＳ制御毎の値）を出力する。
【００５８】
図８、図１３を用いると、
【００５９】
【数３】

となり、網ＮにおいてＦＩＦＯよりＤｉｆｆＳｅｒｖＡＦを用いた方が、エンド−エンドのＡＰ品質をより広いトラヒックパラメータ範囲で保つことができるため有効である。
【００６０】
また、本発明は、上記の図４に示すフローチャートの処理をプログラムとして構築し、通信回線や記憶媒体からインストールすることにより、ＣＰＵ等の制御手段で実施することも可能である。
【００６１】
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。
【００６２】
【発明の効果】
上述のように、本発明によれば、ＱｏＳ制御方式のユーザ収容数における導入効果を定量的に求めることができ、かつＱｏＳ制御を比較することで、ＱｏＳ制御の導入意思決定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理を説明するための図である。
【図２】本発明の原理構成図である。
【図３】本発明の一実施の形態におけるＱｏＳ制御方式選定装置の構成図である。
【図４】本発明の一実施の形態におけるＱｏＳ制御方式選定処理のフローチャートである。
【図５】本発明の一実施の形態におけるＶｏＩＰの測定結果グラフである。
【図６】本発明の一実施の形態におけるＶｏＩＰの適用領域である。
【図７】本発明の一実施の形態におけるＶｉｄｅｏの適用領域である。
【図８】本発明の一実施の形態におけるＷＷＷの適用領域である。
【図９】本発明の一実施の形態におけるＦＩＦＯにおける適用領域である。
【図１０】本発明の一実施の形態におけるＤｉｆｆＳｅｒｖＡＦを用いた場合のＶｏＩＰの適用領域である。
【図１１】本発明の一実施の形態におけるＤｉｆｆＳｅｒｖＡＦを用いた場合のＶｉｄｅｏの適用領域である。
【図１２】本発明の一実施の形態におけるＤｉｆｆＳｅｒｖＡＦを用いた場合のＷＷＷの適用領域である。
【図１３】本発明の一実施の形態のＤｉｆｆＳｅｒｖＡＦにおける適用領域である。
【符号の説明】
１０測定手段、測定部
１１トラヒック量正規化部
１２ＡＰ品質測定部
２０有効領域決定手段、有効領域決定部
３０制御方式決定手段、制御方式決定部
１００ＱｏＳ制御ルータ
２００ＱｏＳ制御対象回線[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a QoS (Quality of Service) control method selection method and apparatus, and more particularly to improve the quality of traffic such as VoIP (Voice over Internet Protocol), video distribution, and WWW (World Wide Web) in a packet network. The present invention relates to a QoS control method selection method and apparatus for facilitating the introduction of QoS control at the time of network design based on the result of selecting and determining QoS control used for the purpose.
[0002]
[Prior art]
Real-time application quality such as video conferencing and VoIP is very sensitive to degradation of network quality, and when burst traffic such as WWW and FTP (File Transfer Protocol) is mixed on the same packet network, easily influenced. Also, WWW and FTP are easily affected by transfer quality due to real-time applications. In order to reduce these influences, a number of QoS controls are conventionally applied.
[0003]
Conventionally, studies on network design for a plurality of applications have been performed (see, for example, Non-Patent Document 1).
As the QoS control method, various methods such as WFQ (Weighted Fair Queueing), CBQ (Class Based Queuing) (for example, see Non-Patent Document 2), WRED (Random Early Detection) (for example, see Non-Patent Document 3), and the like. Has been devised.
[Non-Patent Document 1]
Anton Riedl, Thomas Bauschert, Jochen Frings `` A Framework for Multi-Service IP Network Planning '' Networks 2002, June pp.23-27, (2002)
[0004]
[Non-Patent Document 2]
Pau Ferguson, Feoff Huston Translated by: Toda Kei "Internet QoS" Ohmsha May 2000 pp.81-86,106-107
[0005]
[Non-Patent Document 3]
RFC24725, RFC2597, RFC2598
[Problems to be solved by the invention]
However, many QoS control schemes have been devised, and which QoS control scheme to use is determined based on experience, so there is a problem that it is ambiguous and labor intensive.
[0006]
In addition, there is no index that quantitatively shows the effect on the end-to-end quality of the application due to the introduction of QoS control, and detailed examination under limited conditions is performed by experts each time, so network design and management -It is difficult to select and change the operational QoS control method and to determine the amount of input traffic.
[0007]
Furthermore, although the network design for a plurality of applications has been studied, the introduction of QoS control guidelines and the determination method have not been studied.
[0008]
Further, each of the above-mentioned methods such as WFQ, CBQ, WRED has an effective range, and there are advantages and disadvantages in the characteristics of the operation. In addition, since the effect also changes depending on the traffic amount and type in the network, there is a possibility that appropriate QoS control that uniquely satisfies the required quality of the application in the network cannot be determined.
[0009]
The present invention has been made in view of the above points, and a QoS control method selection method capable of determining a quantitative and visual QoS control selection guideline and an evaluation measure for knowing the effect of introducing the QoS control in a comparatively easy manner. And an apparatus.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of the present invention.
[0011]
The present invention relates to a QoS control method selection method for selecting a QoS control method in a packet network in which traffic requiring different qualities is mixed in a packet network.
A first step (step 1) of measuring input traffic parameters and end-to-end application quality of a device that is scheduled to introduce QoS control in the network;
For each application in the network, from the range of traffic parameters that satisfy the requirements, a second process (step 2) for finding the common area of all application areas as the effective area from the range of traffic ratio;
The third process (steps) of changing the QoS control system to be introduced, repeating the first process and the second process, comparing the obtained common parts for each QoS control as a selection scale, and determining the QoS control system 3)
The second process (step 2) is
A process for obtaining a ratio of the total traffic amount for each application from the measurement result measured in the first process,
In the determined ratio for each application, the process of determining the range that satisfies the constraint conditions for each application,
A process for obtaining an effective region that maximizes the objective function for a range that satisfies the obtained constraint conditions,
The process includes a process of obtaining a value that maximizes the common area of the obtained effective areas of the respective applications .
[0013]
FIG. 2 is a principle configuration diagram of the present invention.
[0014]
The present invention is a QoS control method selection apparatus for selecting a plurality of QoS control methods in a packet network in which traffic requiring different qualities is mixed in a packet network,
Network monitoring means 10 for measuring input traffic parameters and end-to-end application quality of equipment that is scheduled to introduce QoS control in the network;
For each application in the network, from the range of traffic parameters that satisfy the requirements, obtain the common area of the application area of all applications as the effective area from the range of traffic ratio, and compare the obtained common part for each QoS control as a selection measure Calculating means 20 for determining the QoS control method;
Output means 30 for outputting the QoS control method determined by the computing means 20;
Have
The computing means 20
Means for determining the ratio of the total traffic volume for each application from the measurement results measured by the network monitoring means;
A means for determining a range that satisfies the constraint condition in each application in the ratio of each obtained application;
Means for obtaining an effective region that maximizes the objective function for a range satisfying the obtained constraint conditions;
Means for obtaining a value that maximizes the common part of the obtained effective areas of the respective applications .
[0016]
As described above, according to the present invention, it is possible to quantitatively obtain the introduction effect of the QoS control method in the number of users accommodated by determining the QoS control selection guideline and the evaluation scale for knowing the introduction effect of the QoS control. In addition, by comparing the QoS control, it is possible to make a decision to introduce the QoS control.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0018]
First, the premise (assuming) for selecting the QoS control method of the present invention will be described.
[0019]
Assumption 1: It is assumed that traffic parameters in the network can be measured.
[0020]
Assumption 2: End-to-end application quality requirement quality is composed of one objective function and one or more constraints. Further, the required quality becomes more effective as the objective function becomes larger.
[0021]
Assumption 3: The type of application flowing in the network, the traffic volume, and the maximum traffic volume for each application are all known.
[0022]
Assumption 4: Satisfies end-to-end application quality.
[0023]
FIG. 3 shows the configuration of the QoS control method selection device according to the embodiment of the present invention.
[0024]
The QoS control method selection apparatus shown in FIG. 1 includes a network (NW) monitoring unit 10, a calculation unit 20, and an output unit 30.
[0025]
The NW monitoring unit 10 monitors input traffic information from the QoS control router 100 in the network N to the QoS control target line 200 and QoS control target line information (bandwidth, protocol, etc.), acquires the information, 20
[0026]
The calculation unit 20 includes an input traffic normalization unit 21, an evaluation scale calculation unit 22, a condition / parameter input unit 23, and a region selection unit 24.
[0027]
Based on the input traffic information, the input traffic normalization unit 21 obtains an input traffic ratio with respect to the total use band of the QoS control target line 200 for each application.
[0028]
The evaluation measure calculation unit 22 calculates a quality evaluation measure for each application such as a delay and a packet loss rate.
[0029]
The condition / parameter input unit 23 accepts input of required quality (constraint conditions) of each application and QoS control parameters (bandwidth, classification, etc.) and passes them to the area calculation unit 24.
[0030]
The area calculation unit 24 compares the application area for each QoS control based on the quality evaluation scale of the application from the evaluation scale calculation unit 22 and the required quality and QoS control parameters input from the condition / parameter input unit 23. The application area ratio is calculated for each QoS control. Specifically, in the ratio for each calculated application, a range that satisfies the constraint condition is determined for each application, and an effective area that maximizes the objective function is determined for each range that satisfies the calculated constraint condition. A value that maximizes the common part of the effective area of the application is obtained, and the common part that maximizes the common part of the effective area of each application is compared as a selection measure to determine the QoS control method.
[0031]
The output unit 30 displays a value for each comparison QoS control.
[0032]
The above operation will be specifically described below.
[0033]
First, the definition in the following description is shown.
[0034]
Definition 1: The traffic flowing in the network is VoIP, video, and WWW.
[0035]
Definition 2: The traffic volume is represented by the number of VoIP flows, the number of Video flows, and the number of WWW connections.
[0036]
Definition 3: The following is given as a measure of end-to-end application quality.
[0037]
VoIP: Average packet loss rate of all flows PVoIP
Video: Average packet loss rate of all flows PVideo
WWW: Average reception speed Thwww (kbps)
Definition 4: PVoIP ≦ 0.03, PVideo ≦ 0.03, and Thwww ≧ 700 are given as constraints.
In the following description, the application is referred to as AP.
[0038]
As shown in FIG. 3, a certain multi-service network N in which VoIP, Video, and WWW are mixed, and terminals (users) that generate traffic for each AP exist in the vicinity, and these terminals use the AP.
[0039]
It is assumed that the QoS control router 100 in the multi-service network N introduces QoS control. At this time, it is quantitatively determined which one is effective and how effective it is when there is no QoS control.
[0040]
As an input to the NW monitoring unit 10, the traffic volume of each AP in the network N, that is, the type of traffic and the number of flows (WWW is the number of sessions) entering the input interface of the QoS control router 100 is given. Also, the total bandwidth used for the QoS control target line 200 is 6 Mbps, the QoS control that needs to be introduced is DiffServ (Differentiated Services) AF, and the queue management when performing QoS control is FIFO (First-in First-Out). Assumed to be performed.
[0041]
In addition, the condition / parameter input unit 23 inputs the following as other traffic parameters of each AP and passes them to the region calculation unit 24.
[0042]
VoIP: Bandwidth used 80 kbps / Flow Video: Bandwidth used 1 Mbps / Flow WWW: Download of large capacity content (bandwidth used)
Hereinafter, in the case where the QoS control is not performed, first, an application example regarding the selection scale will be described. FIG. 4 is a flowchart of QoS control method selection processing according to an embodiment of the present invention.
[0043]
Step 101) Normalization of traffic volume:
The input traffic normalization unit 21 of the calculation unit 20 obtains the input traffic ratios ρVoIP and ρVideo with respect to the total use band of the QoS control target line for each AP.
[0044]
[Expression 1]

At this time, the input traffic of i has an upper limit on the number of flows corresponding to the total bandwidth used for the QoS control target line. Therefore,
0 ≦ VoIP input traffic (number of flows) ≦ 6Mbps / 80kbps = 75
0 ≦ Video input traffic (number of flows) ≦ 6 Mbps / 1 Mbps = 6
It becomes.
[0045]
The WWW does not need to be viewed by the number of sessions, and can be determined by the bandwidth used for the line, so the input traffic ratio ρwww is not considered.
[0046]
Step 102) End-to-end AP quality measurement:
[0047]
[Table 1]

Step 103) Determination of ρ that satisfies the required quality:
In the area calculation unit 24, the maximum range of ρ satisfying the constraint condition shown in the above definition 4 is determined in each AP. Table 2 shows the VoIP application area, Table 3 shows the Video application area, and Table 4 shows the WWW application area.
[0048]
[Table 2]

[0049]
[Table 3]

[0050]
[Table 4]

Step 104) Determination of the effective area of each AP:
In the area calculation unit 24, an effective area with ρVoIP and ρVideo as axes is determined for each AP from the result obtained in step 103 above. 6 shows a VoIP application area, FIG. 7 shows a Video application area, and FIG. 8 shows a WWW application area.
[0051]
6 to 8, it can be said that the filled portion is a set of (ρVoIP, ρVideo) satisfying the required quality of each AP.
[0052]
Step 105) Determine a region R of ρ where all APs satisfy the required quality:
In the area calculation unit 24, a set R of ρ that satisfies the required quality in all APs is obtained from the application area of ρ of each AP obtained in step 104 above. This is because if a set of ρ satisfying the required qualities of VoIP, Video, and WWW is SVoIP, SVideo, SWW, a set of ρ satisfying the required qualities of all APs is
SVoIP∩SVideo∩SWW
It can be expressed as That is, the effective range of the traffic condition in the network N when the QoS control router 100 does not use the QoS control (FIFO) is the shaded portion of FIG.
[0053]
Similarly, when DiffServAF is used in the QoS control router in the network N according to steps 102 to 105 described above, the application area of each AP and the application area of all APs are as shown in FIGS. 10 to 12 and 13. Become. However, DiffServAF shows the results for one set of parameters, although the parameters can be considered infinite.
[0054]
As described above, the application region R, which is a selection measure for each QoS control method, is obtained using the same method for other QoS control.
[0055]
Next, a comparison with no QoS control (effect of introducing QoS control) will be described.
[0056]
(1) From FIG. 8 and FIG. 13, the application areas of FIFO and DiffServ are RFIFO and RDiffServ. Since this application region Rm (where m: FIFO, dIFFServv) can be obtained by a scalar quantity of the area U with the maximum amount 1, if the ratio of the areas UFIFO and UDiffServ of the FIFO and DiffServAF is F,
[0057]
[Expression 2]

If this is used in the two control methods to be compared, it becomes clear which is effective and how effective. The output unit 30 outputs information indicating which control method is valid (value for each comparison QoS control).
[0058]
Using FIG. 8 and FIG.
[0059]
[Equation 3]

Thus, using DiffServAF rather than FIFO in network N is more effective because end-to-end AP quality can be maintained in a wider traffic parameter range.
[0060]
The present invention can also be implemented by a control means such as a CPU by constructing the processing of the flowchart shown in FIG. 4 as a program and installing it from a communication line or storage medium.
[0061]
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.
[0062]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to quantitatively determine the effect of introducing the QoS control method in the number of users accommodated, and it is possible to make a decision to introduce QoS control by comparing the QoS control.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of the present invention.
FIG. 2 is a principle configuration diagram of the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram of a QoS control method selection device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart of QoS control method selection processing according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a VoIP measurement result graph according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an application area of VoIP in an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an application area of Video according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an application area of WWW in an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is an application area in the FIFO according to the embodiment of the present invention.
FIG. 10 is an application area of VoIP when DiffServAF is used in an embodiment of the present invention.
FIG. 11 is an application area of Video when DiffServAF is used in an embodiment of the present invention.
FIG. 12 is an application area of WWW when DiffServAF is used in an embodiment of the present invention.
FIG. 13 is an application area in DiffServAF according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Measurement means, Measurement part 11 Traffic volume normalization part 12 AP quality measurement part 20 Effective area determination means, Effective area determination part 30 Control system determination means, Control system determination part 100 QoS control router 200 QoS control object line

Claims

In a packet control method for selecting a QoS (Quality of Service) control method in a packet network in which traffic requiring different qualities is mixed in a packet network,
A first step of measuring input traffic parameters and end-to-end application quality of equipment that is to introduce QoS control in the network;
For each application in the network, from the range of traffic parameters that satisfy the requirements, a second step of determining the common area of the application area of all applications as the effective area from the range of the traffic ratio;
The third process of changing the QoS control method to be introduced, repeating the first process and the second process, comparing the obtained common part as a selection measure, and determining the QoS control system And
The second process includes:
A step of obtaining, for each application, a ratio to the total traffic amount from the measurement result measured in the first step;
In the determined ratio for each application, the process of determining the range that satisfies the constraint conditions for each application,
A process for obtaining an effective region that maximizes an objective function for a range that satisfies the obtained constraint conditions;
A QoS control method selection method comprising a step of obtaining a value that maximizes the common area of the effective areas of each obtained application .

In a packet network, a QoS control method selection device for selecting a plurality of QoS (Quality of Service) control methods in a packet network in which traffic requiring different qualities is mixed,
Network monitoring means for measuring input traffic parameters and end-to-end application quality of equipment that is scheduled to introduce QoS control in the network;
For each application in the network, the common area of the application area of all applications is determined as the effective area from the range of traffic ratio from the range of traffic parameters that satisfy the requirements, and the obtained common part for each QoS control is used as a selection measure. A computing means for comparing and determining a QoS control method;
Output means for outputting the QoS control method determined by the computing means;
Have
The computing means is
Means for determining, for each application, a ratio to the total traffic amount from the measurement result measured by the network monitoring means;
A means for determining a range that satisfies the constraint condition in each application in the ratio of each obtained application;
Means for obtaining an effective region that maximizes the objective function for the obtained range satisfying the constraint condition;
A QoS control method selection apparatus , comprising: means for obtaining a value that maximizes a common part of the effective areas of the obtained applications .