JP3969335B2

JP3969335B2 - Method and apparatus for selecting QoS control method in multi-service network

Info

Publication number: JP3969335B2
Application number: JP2003103161A
Authority: JP
Inventors: 徹生中溝; 宣伯川村
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2003-04-07
Filing date: 2003-04-07
Publication date: 2007-09-05
Anticipated expiration: 2023-04-07
Also published as: JP2004312373A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マルチサービス網におけるＱｏＳ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 IP)、映像配信、Ｗｅｂなどの種々のサービスの品質を向上させるために用いるＱｏＳ(Quality Of Service)制御について、適切な選択判断を行い、その結果からパケット網設計、及び、パケット網運用時のＱｏＳ制御の導入判断を容易にするための、マルチサービス網における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、映像配信サービスに用いられるリアルタイムアプリケーションの品質は、ネットワーク品質の劣化に非常に敏感で、かつ、ＨＴＴＰ（Hyper Text Transfer Protocol）、ＦＴＰ(File Transfer Protocol)などバースト性のあるトラフィ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くなり、ＶｏＩＰであれば音声の途切れやエコー、遅延などが、また映像配信ならば、画像の乱れ、コマ落ち、画面静止（フリーズ）などの品質劣化が起こる可能性がある。また、ＨＴＴＰやＦＴＰなどＴＣＰ（Transmission Control Protocol）トラヒックも、リアルタイムアプリケーションが原因で受信者側の受信レートの低下といった品質上の影響を受けやすい。さらに、パケットネットワーク内に存在している各サービスのトラヒック量の増大による影響が複雑に干渉し合い、上記で示したような品質劣化が各サービスに発生し、利用者側の主観的評価からサービスがサービスとして成り立たなくなる可能性がある。
【０００３】
これら各サービス品質への影響を軽減するため、従来、ＱｏＳ制御が適用されている。しかし、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。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明確になっておらず、そのつど専門家による限定的な条件下での詳細な検討（例えば、非特許文献１参照）が行われているため、時間がかかるため、網状態に応じたパケット網設計・管理・運用時の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。さらに、従来は、複数のアプリケーションを対象とする網設計に関する検討は行われていたが、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。
【０００４】
また、ＱｏＳ制御をルータで実行させる場合、これまでは、手入力によって行われている。これを解決すべく、近年ポリシーサーバなどのＧＵＩ(Graphical User Interface)機能を用いることで、外部から比較的簡単にルータでＱｏＳ制御を実行できるようになっている。
【０００５】
また、ＱｏＳ制御方式として、ＷＦＱ(Weighted Fair Queuing), CBQ(Class Based Queuing),WRED（Random Early Detection）(例えば、非特許文献２参照)、IntServ（Integrated Service）,DiffSev（Differentiated Service）（例えば、非特許文献３参照）などの方式が考案されている。
【０００６】
【非特許文献１】
Phi Yonghui Wang, Yechiam Yemini, Danilo Florissi 「Experimental QoS Performances of Multimedia Applications」INFOCOM 2000 VOL.12, MARCH6-30,2000 [http://www.vde.com/vde/html/network2002/home.htm]
【０００７】
【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ｐ.81-86, 106-107
【０００８】
【非特許文献３】
RFC2474
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のＱｏＳ方式は、ＷＦＱ(Weighted Fair Queuing), CBQ(Class Based Queuing),WRED（Random Early Detection），DiffServ(Differentiated Service)などの様々な方式が考案されているが、それぞれの動作の特徴には長所と短所が存在する。そのため、パケット網における設計・管理・運用ポリシーや、利用するサービスの要求品質条件、または、パケット網内のトラヒックの量や特性などにより、サービスの品質は大きく変化する。そのため、パケット網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。
【００１０】
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、ＱｏＳ制御の定量的選定指針及び、ＱｏＳ制御の導入効果を知るための尺度を求める手法を提供することが可能な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。
【００１１】
また、パケット網のＱｏＳ制御適用機器に対して、網内のトラヒック特性を監視し、ユーザレベルの品質特性と対応付けることで、リアルタイムに、しかも各サービスのエンド−エンドの品質を考慮して、ＱｏＳ制御方式を自動的に選定し、ＱｏＳ制御を実行する機器を自動的に通知、実行させることが可能な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。
【００１２】
【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。
【００１３】
本発明は、マルチサービス網上のサービスの品質を向上させるために用いるＱｏＳ（Quality Of Service）制御方式を選定するためのマルチサービス網におけるＱｏＳ制御方式選定方法において、
各サービス品質に対する、ＱｏＳ制御を必要とする回線に入力される各サービスのトラヒックパラメータに対するユーザの品質上の感じ方を決定するための指標を定義し、該指標に対応するパケットレベルの品質をリストアップするリストアップ過程（ステップ１）と、
網内のＱｏＳ制御対象回線が収容されている機器において、該ＱｏＳ制御対象回線に出力する、入力側のトラヒックパラメータを測定し、リストアップされた指標に対応したパケットレベルの品質を計算することにより、指標を決定する指標決定過程（ステップ２）と、
各サービスのトラヒックパラメータの確率分布に従うトラヒックパラメータに対して、指標決定過程で決定した指標を用いて、ＱｏＳ制御選定尺度を求め、記憶手段に格納する選定尺度算出過程（ステップ３）と、
導入予定のＱｏＳ制御方式を変更して、リストアップ過程、指標決定過程、選定尺度算出過程を繰り返し、ＱｏＳ制御方式毎に求めたＱｏＳ制御選定尺度を比較して、ＱｏＳ制御方式を決定する方式決定過程（ステップ４）とからなる。
【００１６】
図２は、本発明の原理構成図である。
【００１７】
本発明は、マルチサービス網上のサービスの品質を向上させるために用いるＱｏＳ(Quality Of Service)制御方式を選定するためのマルチサービス網におけるＱｏＳ制御方式選定装置であって、
各サービス品質に対する、ＱｏＳ制御を必要とする回線に入力される各サービスのトラヒックパラメータに対するユーザの品質上の感じ方を決定するための指標を定義し、該指標に対応するパケットレベルの品質をリストアップするリストアップ手段１１０と、
網内のＱｏＳ制御対象回線が収容されている機器において、該ＱｏＳ制御対象回線に出力する、入力側のトラヒックパラメータを測定するパラメータ測定手段１２０と、
リストアップ手段１２０でリストアップされた指標に対応したパケットレベルの品質を計算することにより、指標を決定する指標決定手段１３０と、
各サービスのトラヒックパラメータの確率分布に従うトラヒックパラメータに対して、指標決定手段１３０で決定した指標を用いて、ＱｏＳ制御選定尺度を求め、記憶手段に格納する選定尺度算出手段１４０と、
導入予定のＱｏＳ制御方式を変更して、リストアップ手段１１０、パラメータ測定手段１２０、指標決定手段１３０、及び選定尺度算出手段１４０を繰り返し、記憶手段に格納されているＱｏＳ制御方式毎に求めたＱｏＳ制御選定尺度を比較して、ＱｏＳ制御方式を決定する方式決定手段１５０とからなる。
【００２０】
上記のように、本発明により、ＱｏＳ制御の選定及び、導入効果を定量的に求めることができ、かつ、各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。
【００２１】
また、網内のトラヒック状態に応じてリアルタイムに最適なＱｏＳ制御方式をＱｏＳ制御機器に実行させることができ、アプリケーションの要求品質を満足させることが可能となる。
【００２２】
【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。
【００２３】
[第１の実施の形態]
本実施の形態では、ＱｏＳ制御選定尺度及び導入効果尺度の決定について説明する。
【００２４】
最初に、本実施の形態における仮定を説明する。
【００２５】
仮定１：網内のトラヒックパラメータは測定可とする。
【００２６】
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。
【００２７】
仮定３：ＱｏＳ制御選定指針は、要求品質に応じた選定を行うものとする。
【００２８】
仮定４：網内に流れるアプリケーションの種類、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。
【００２９】
仮定５：エンド−エンドのアプリケーション品質と網内のパケットレベルでの品質は対応付けられているものとする。
【００３０】
エンド−エンドでのアプリケーション品質を考慮したＱｏＳ制御選定指針として、まず、ＱｏＳ制御選定尺度Ｒ_Ｑを式（１）のように表す。また、ベクトルを「->」で表すものとする。
【００３１】
【数１】

但し、
ｘ-> ：ＱｏＳ制御を必要とする回線に入力される各サービスのトラヒックパラメータ
U_Q（ｘ->）：ｘ->に対するユーザの品質上の感じ方を決める指標
ｆ（ｘ->）：x->に対するユーザの品質上の感じ方を決める指標
Ｊ：x->の変動範囲
Ｑ：ＱｏＳ制御制御方式
ここで、U_Q(ｘ->)は、ユーザの各サービスに対する品質上の感じ方を表し、要求品質を満たすか満たさないか、また要求品質を満たす場合でもどの程度満たしているか、さらにＱｏＳ制御での設定(優先制御、公平制御、帯域制御など)やトラヒックパラメータの品質特性の違いなどによる品質上の優先度を考慮した指標として、広く利用することが可能である。
【００３２】
一方、ｆ（ｘ->）は、各サービストラヒックパラメータの分布であるが、これを定義することで、例えば、トラヒックパラメータが、ある一意の値しかとらない場合や、ある範囲に固まって分布している場合など、適用するネットワークにおけるトラヒック特性を考慮したＱｏＳ制御選定が可能になる。
【００３３】
なお、ｘ->は、複数のサービスのトラヒック量やトラヒックの時間変動量、トラヒック変動による品質変動量などと対応付けることが可能である。
【００３４】
図３は、本発明の第１の実施の形態におけるＱｏＳ制御方式選定装置の構成を示す。
【００３５】
同図に示すＱｏＳ制御方式選定装置１００は、リストアップ部１１０、パラメータ測定部１２０、指標決定部１３０、ＱｏＳ制御選定尺度決定部１４０、ＱｏＳ制御方式決定部１５０、記憶部１６０、表示部１７０から構成される。
【００３６】
リストアップ部１１０は、各サービス品質に対するＱｏＳ制御を必要とする回線に入力される各サービスのトラヒックパラメータに対するユーザの品質上の感じ方を決定するための指標U_Q(ｘ->)を定義し、定義した U_Q(ｘ->)に対応するパケットレベルの品質をリストアップする。
【００３７】
パラメータ測定部１２０は、網内のＱｏＳ制御対象回線が収容されている機器において、このＱｏＳ制御対象回線に出力する、入力側のトラヒックパラメータを測定する。
【００３８】
指標決定部１３０は、パラメータ測定部１２０により測定されたトラヒックパラメータとリストアップ部１１０でリストアップされたパケットレベルの品質から、U_Q(ｘ->)に対応したパケットレベル品質を計算し、これをU_Q(ｘ->)と決定する。
【００３９】
ＱｏＳ制御選定尺度決定部１４０は、確率分布ｆ（ｘ->）に従う各サービスのパラメータ測定部１２０で測定されたトラヒックパラメータに対して、指標決定部１３０で決定されたU_Q(ｘ->)を用いて、Ｒ_Qを求め、これをＱｏＳ制御選定尺度として、記憶部１６０に格納する。
【００４０】
ＱｏＳ制御方式決定部１５０は、導入予定のＱｏＳ制御方式を変更して、上記のリストアップ部１１０、パラメータ測定部１２０、指標決定部１３０、ＱｏＳ制御選定尺度決定部１４０の各処理を、ＱｏＳ制御方式全てに対して行い、ＱｏＳ制御方式毎に求め、記憶分１６０に格納されている選定尺度Ｒ_Qを比較して、ＱｏＳ制御方式を選定する。
【００４１】
図４は、本発明の第１の実施の形態におけるＱｏＳ制御方式の選定動作のフローチャートである。
【００４２】
ステップ１０１）リストアップ部１１０において、各サービスの品質に対するU_Q(ｘ->)を定義する。
【００４３】
ステップ１０２）リストアップ部１１０において、定義したU_Q(ｘ->)に対応するパケットレベルの品質をリストアップする。
【００４４】
ステップ１０３）パラメータ測定部１２０において、網内のＱｏＳ制御対象回線が収容されている機器において、このＱｏＳ制御対象回線に出力する、入力側のトラヒックパラメータを測定し、パケットレベルの品質を計算する。ここで、パケットレベルの品質は、上記のステップ１０２でリストアップしたU_Q(ｘ->)に対応した品質を測定する。
【００４５】
ステップ１０４）指標決定部１３０において、U_Q(ｘ->)を決定する。
【００４６】
ステップ１０５）ＱｏＳ制御選定尺度決定部１４０において、確率分布ｆ（ｘ->）に従う各サービスのステップ１０３で測定されたトラヒックパラメータに対して、ステップ１０４で決定したU_Q(ｘ->)を用いて、Ｒ_Qを求め、これをＱｏＳ制御選定尺度として、記憶部１６０に格納する。
【００４７】
ステップ１０６）ＱｏＳ制御方式決定部１５０において、導入予定のＱｏＳ制御方式を変更して、全てのＱｏＳ制御方式に対して、上記のステップ１０１からステップ１０５までの処理を繰り返す。
【００４８】
ステップ１０７）ＱｏＳ制御毎に求めた選定尺度Ｒ_Qを比較して、ＱｏＳ制御を選定し、その結果を表示部１７０に表示する。
【００４９】
これらの手順により、ＱｏＳ制御の選定及び、導入効果を定量的に求めることができ、かつ、各ＱｏＳ制御を比較することで、ＱｏＳ制御の導入意思決定が可能になる。
【００５０】
[第２の実施の形態]
本実施の形態では、上記の第１の実施の形態における一連の動作をある任意の間隔で、自動的に行う処理について説明する。
【００５１】
本実施の形態では、以下のような仮定に基づくものとする。
【００５２】
仮定１：Ｒ_Qを用いてＱｏＳ制御選定判断条件は、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高品質となるものとする。
【００５３】
図５は、本発明の第２の実施の形態におけるＱｏＳ制御方式選定装置の構成を示す。
【００５４】
同図に示すＱｏＳ制御方式選定装置２００は、トラヒック監視部２１０、入力部２２０、ＱｏＳ制御選定尺度計算部２３０、記憶部２４０、ＱｏＳ制御方式決定部２５０、通信部２６０、表示部２７０から構成される。
【００５５】
トラヒック監視部２１０は、網内のＱｏＳ制御を実行する機器の入力トラヒックを監視し、アプリケーション品質を特定及び推定するためのトラヒックパラメータをリアルタイムに自動測定する。
【００５６】
入力部２２０は、各サービスの要求品質を入力する。
【００５７】
ＱｏＳ制御選定尺度計算部２３０は、トラヒック監視部２１０から得られたトラヒックパラメータと、入力部２２０から入力された各サービスの要求品質からＱｏＳ制御選定尺度Ｒ_Qを計算し、直前に測定し、記憶部１６０に格納されているＲ_Qと比較して、適切なＱｏＳ制御方式を選定する。当該処理の詳細な動作については後述する。
【００５８】
ＱｏＳ制御方式決定部２５０は、ＱｏＳ制御選定尺度計算部２３０で選定されたＱｏＳ制御方式を、通信部２６０に出力する。
【００５９】
通信部２６０は、ＱｏＳ制御方式決定部２５０で決定されたＱｏＳ制御方式を網内のＱｏＳ制御機器に通知し、実行させる。
【００６０】
表示部２７０は、ＱｏＳ制御方式の比較結果等を表示する。
【００６１】
図６は、本発明の第２の実施の形態におけるＱｏＳ制御方式の選定動作のフローチャートである。
【００６２】
ステップ２１０）トラヒック監視部２１０において、網内のＱｏＳ制御を実行するＱｏＳ制御機器の入力トラヒックを監視し、アプリケーション品質を特定及び推定するためのトラヒックパラメータをリアルタイムに自動測定する。
【００６３】
ステップ２２０）入力部２２０において、各サービスの要求品質を入力する。
【００６４】
ステップ２３０）ＱｏＳ制御選定尺度計算部２３０において、ステップ２１０でトラヒック監視部２１０より得れたトラヒックパラメータと、入力部２２０から外部入力として得られた各サービスの要求品質からＱｏＳ制御選定尺度Ｒ_Qを計算し、記憶部２４０に格納する。
【００６５】
ステップ２４０) 直前に測定され、記憶部２４０に格納されているＲ_Qと、ステップ２２０で計算されたＲ_Qとを比較して、適切なＱｏＳ制御方式を選定する。詳細な動作については、図７において後述する。
【００６６】
ステップ２５０）ステップ２４０で選択されたＱｏＳ制御方式を、網内のＱｏＳ制御機器に通信部２６０を介して通知し、実行させる。また、表示部２７０に比較結果を表示するようにしてもよい。
【００６７】
図７は、本発明の第２の実施の形態におけるＱｏＳ制御方式選定動作の詳細な処理のフローチャートであり、上記のステップ２４０の詳細な動作を示す。
【００６８】
ステップ２４１）ＱｏＳ制御選定尺度計算部２３０は、事前に記憶部２４０に格納されている１つ以上のＲ_Qを読み出して、今回求められたＲ_Qと比較する。
【００６９】
ステップ２４２）ステップ２４１で求められたＲ_Q群に対して、所定の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ＱｏＳ制御方式を選定する。尚、所定の条件は、予め入力部２２０から入力しておくものとする。
【００７０】
上記の手順により、網内のトラヒック状態に応じてリアルタイムに最適なＱｏＳ制御方式をＱｏＳ制御機器に実行させることができ、アプリケーションの要求品質を満足させることが可能となる。
【００７１】
【実施例】
以下、図面と共に本発明の実施例を説明する。
【００７２】
[第１の実施例]
本実施例では、ＱｏＳ制御選定のためのＱｏＳ制御制御選定尺度Ｒ_Qを用いて適切なＱｏＳ制御の選定を行う例を示す。
【００７３】
定義１：網内に流れるトラヒックをVoIP、映像(Video)、ＷＷＷの３種類とする。
【００７４】
定義２：トラヒックパラメータｘ、ｙ、ｚは、正規化されたVoIPフロー数ρ_VoIP、Videoフロー数ρ_Video、ＷＷＷコネクション数ρ_WWWでそれぞれ表す。
【００７５】
【数２】

つまり、ＱｏＳ制御を導入する回線に流れるアプリケーション毎の全トラヒック量に対しての割合で定義する。
【００７６】
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。
【００７７】
VoIP： ρ_VoIPにおける平均パケット損失率Ｐ_VoIP；
Video： ρ_Videoにおけるフローの平均パケット損失率Ｐ_Video；
WWW： ρ_WWWにおけるコネクションの平均受信速度Th_WWW
定義４：ＱｏＳ制御指針及び導入効果を決定するパラメータU_Q(ｘ，ｙ，ｚ)として、（ｘ，ｙ，ｚ）に対して、下記要求品質
VoIP：Ｐ_VoIP ＜0.03
Video：Ｐ_Video ＜0.03
WWW： Th _WWW ＜700
を満たす場合を１、１つでも満たさない場合０とする。つまり、U_Q（ｘ，ｙ，ｚ）に関して下記が成り立つ。
【００７８】
【数３】

なお、以下の説明において、「アプリケーション」は、ＡＰと表記する。
【００７９】
VoIPと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、これらの端末がＡＰを利用する。このようなシステムを図８に示す。
【００８０】
このマルチサービス網Ｎ内のＱｏＳ制御ルータ３００でＱｏＳ制御を導入したい。そのとき、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したい。
【００８１】
また、ＱｏＳ制御対象回線４００の総使用帯域を６Ｍｂｐｓ、導入可否が必要なＱｏＳ制御をDiffServ AF（Differentiated Services Code Point Assured Forwarding）とし、ＱｏＳ制御を行わない場合のキューマネジメントは、FIFOで行うとする。
【００８２】
また、各ＡＰのその他のトラヒックパラメータを以下のように設定する。
【００８３】
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２０コネクション(ＴＣＰを用いるため、使用帯域は任意に変化) ・・・（４）
従って、正規化トラヒックパラメータρ_VoIP、ρ_Video、ρ_WWWは、定義２より、
０＜VoIPの入力トラヒックパラメータ＜（６Mbps/80kbps）=75
0＜Videoの入力トラヒックパラメータ＜（６Mbps/1Mbps）=6
0＜WWWの入力トラヒックパラメータ＜
従って、
【００８４】
【数４】

となる。
【００８５】
1. Ｆ（ρ_VoIP、ρ_Video、ρ_WWW）の定義について説明する。
【００８６】
このとき、ρ_VoIP、ρ_Video、ρ_WWWは、式（５）より、
０＜ρ_VoIP ＜１、
０＜ρ_Video ＜１、
０＜ρ_WWW ＜１
を満たす平面上に一様確率で分布する。従って、
ｆ（ρ_VoIP、ρ_Video、ρ_WWW）＝１・・・（６）
で表すことができる。
【００８７】
2. ＱｏＳ制御選定尺度Ｒ_Qの定義について説明する。
【００８８】
前述の式（２）、（３）、（６）より、式（１）は、
【００８９】
【数５】

で表すことができ、ここでU_Q（ρ_VoIP、ρ_Video、ρ_WWW）は、各サービスの要求品質を満たさない場合は、０と定義したため、Ｒ_Q’は、各サービスの全要求品質条件を満たすρ_VoIP、ρ_Video、ρ_WWWを範囲とした体積となる。
【００９０】
以下に、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。
【００９１】
3. エンド−エンドのＡＰ品質の測定について説明する。
【００９２】
VoIP、Video、WWWについて、定義３で示した評価尺度をρ_ｉ（ｉ＝VoIP、Video、WWW）毎に測定する。つまり、入力トラヒックを変化させた時々のＡＰ品質評価尺度を測定する。評価パラメータとして、ρ_VoIP、ρ_Video、ρ_WWWを用いているため、各サービスの品質評価尺度は、ρ_VoIP、ρ_Video、ρ_WWWの関数となる。
【００９３】
以下にVoIPの測定結果を示す。
【００９４】
【表１】

Video、ＷＷＷに対しても同様に測定し、各サービスのトラヒックパラメータに対する品質評価尺度を求める。
【００９５】
4. 各サービスが要求品質を満たすρの範囲の決定について説明する。
【００９６】
上記の[３]で得られた結果から、ρ_VoIP、ρ_Video、ρ_WWWを軸とした領域に、各サービス全ての要求品質を満たすρ_VoIP、ρ_Video、ρ_WWWの範囲を図９に示す。つまり、図９は、全ての要求品質を満たすρ_VoIP、ρ_Video、ρ_WWWの集合であるといえる。
【００９７】
5. 全てのＡＰが要求品質を満たすρの集合Ｒ_ＦＩＦＯの決定について説明する。
【００９８】
上記の[４]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_ＦＩＦＯを求める。図９より、
Ｒ_ＦＩＦＯ≒0.315 ・・・（８）
上記の3.〜5.に従って同様に、網Ｎ内のＱｏＳ制御制御機器で、DiffServAFを用いた場合、すべてのサービスの要求品質を満たすρ_VoIP、ρ_Video、ρ_WWWの集合は、図１０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１組についての結果を示す。
【００９９】
Ｒ_{ＤｉｆｆＳｅｒｖＡＦ}≒0.450 ・・・（９）
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_Qを求める。
【０１００】
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。
【０１０１】
FIFO, DiffServそれぞれのＱｏＳ制御選定尺度R_ＦＩＦＯ、R_{ＤｉｆｆＳｅｒｖ}を用いると、ＱｏＳ制御選定尺度Ｒ_Q(Q:FIFO,DiffServ)は、スカラー量、最大量１の体積として考えることができるため、その比を用いることにより導入効果及び選定を行う。
【０１０２】
すなわち、体積Ｒ_ＦＩＦＯ、Ｒ_{ＤｉｆｆＳｅｒｖ}の比をＦとおくと、
【０１０３】
【数６】

となり、これを比較したい２つ以上のＱｏＳ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。
【０１０４】
【数７】

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の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といえる。
【０１０５】
次に、上記の動作を実施する装置におけるデータフローを示す。
【０１０６】
図１１は、本発明の第１の実施例における装置内のデータフローを示す。同図において、NW監視部１０は、図３の構成におけるパラメータ測定部１２０に対応する。演算部２０は、図３の構成におけるＱｏＳ制御選定尺度決定部１４０及び、ＱｏＳ制御方式決定部１５０に対応する。また、出力部３０は、図３の構成におけるＱｏＳ制御選定尺度決定部１４０の記憶部１６０への出力機能と、ＱｏＳ制御方式決定部１５０の表示部１７０への表示指示機能に対応する。
【０１０７】
図１１において、NW監視部１０から演算部２０へＱｏＳ制御対象回線への入力トラヒック情報と、帯域、プロトコル等のＱｏＳ制御対象回線情報を演算部２０に入力する。これにより、演算部２０は、入力トラヒックを正規化し、遅延、パケット損失率など各APの品質評価尺度の計算を行う。さらに、計算されたAPの品質評価尺度、各サービスの要求品質(制約条件)、ＱｏＳ制御パラメータを用いて、ＱｏＳ制御毎のＲ_Qの計算を行い、出力部３０に出力する。これにより、出力部３０は、記憶部(図３の記憶部２４０)に出力する。さらに、Ｒ_Qの評価尺度を選択し、記憶部に格納されたＱｏＳ制御毎の尺度を比較し、比較されたＱｏＳ制御毎の評価尺度の計算を行い、出力部３０に出力する。出力部３０は、表示部(図３の表示部１７０)に比較されたＱｏＳ制御毎の評価値を表示する。
【０１０８】
[第２の実施例]
本実施例では、Ｒ_Qを用いたＱｏＳ制御の自動選択方式を説明する。
【０１０９】
図１１は、本発明の第２の実施例のシステム構成を示す。
【０１１０】
１．網内のＱｏＳ制御対象回線４００に流れるトラヒックパラメータをＭＩＢなどで測定する。
【０１１１】
２．得られた入力トラヒックパラメータを用いて、ＱｏＳ制御を選択する機器に対して、ある一定期間毎にＲ_Qを算出し、テーブル(記憶部２４０)に書き込む。テーブルに書き込んだ例を以下に示す。
【０１１２】
【表２】

このとき、ＱｏＳ制御選定条件を、F＞１(但し、F=1のとき、現在用いているＱｏＳ制御を選定するとすると、以下のようになる。
【０１１３】
【表３】

つまり、全ての測定時でDiffServAFが適切となり、DiffServAFの設定パラメータ情報をＱｏＳ制御機器３００に設定させる。
【０１１４】
このとき、Fに加えて別のＱｏＳ制御決定条件を示すことも可能である。
【０１１５】
以下のように
if (F＞１ ∩｜Ｒ_DiffServAF−Ｒ_FIFO｜＞0.1then DiffServAF
if other FIFO
ＱｏＳ制御選定条件を増やした場合、以下のようになる。
【０１１６】
【表４】

このように、測定時毎に、ＱｏＳ制御選定評価尺度を求め、選定されたＱｏＳ制御方式が前回選定したＱｏＳ制御方式と同じであれば、後述する４．へ移行し、変更がある場合は、ポリシーサーバ５００など、ＱｏＳ制御機器６００に接続されたＱｏＳ制御設定変更システムにこの情報を送信する。
【０１１７】
３．選定されたＱｏＳ制御の設定をポリシーサーバ５００等からＱｏＳ制御ルータに送り、ＱｏＳ制御機器６００でＱｏＳ制御を作動させる。
【０１１８】
４．次の網トラヒック監視・選択・通知シーケンスを行う。
【０１１９】
次に、上記の動作を実施する装置におけるデータフローを示す。
【０１２０】
図１３は、本発明の第２の実施例における装置内のデータフローを示す。同図におけるNW監視部４０は、図５におけるトラヒック監視部２１０に対応し、演算部５０は、図５におけるＱｏＳ制御選定尺度計算部２３０に対応し、出力部６０は、ＱｏＳ制御選定尺度計算部２３０の記憶部２４０への出力機能、及び、図５におけるＱｏＳ制御方式決定部２５０の表示部２７０への出力機能を含む。さらに、記憶部７０は、図５の記憶部２４０に対応し、演算部８０は、図５のＱｏＳ制御方式決定部２５０に対応する。
【０１２１】
NW監視部４０から、ＱｏＳ制御対象回線への入力トラヒック情報と、帯域、プロトコル等のＱｏＳ制御対象回線情報が演算部５０に入力される。これにより、演算部５０は、入力トラヒックの正規化を行い、遅延、パケット損失率など、各APの品質評価尺度の計算を行う。さらに各サービス要求品質（制約条件）、ＱｏＳ制御パラメータ(帯域、クラス分け等)を用いて、ＱｏＳ制御毎のＲ_Qの計算を行い、出力部６０に出力する。さらに、Ｒ_QとＲ_Qの評価尺度の選択が行われると、比較ＱｏＳ制御毎の評価尺度の計算を行い、結果を出力部６０に出力する。これにより、出力部６０は、表示部（図５の表示部２７０）に比較ＱｏＳ制御毎の評価値を表示する。
さらに、演算部８０は、記憶部７０に格納された比較ＱｏＳ制御毎のＲ_Qを読み込み、Ｒ_Qを比較する制約条件、及びＱｏＳ制御の導入決定条件を用いて、各条件を満たすＱｏＳ制御の決定を行い、図１２に示すポリシーサーバ等のＱｏＳ制御制御機器設定装置に送信する。
【０１２２】
また、上記の処理機能を有する機器は、ＱｏＳ制御機器単体のみではなく、網内に存在する複数のＱｏＳ制御対象回線を有するＱｏＳ制御機器に対して有効にすることも可能である。
【０１２３】
なお、上記の実施の形態、及び、実施例で示した動作をプログラムとして構築し、ＱｏＳ制御方式選定装置として利用されるコンピュータにインストールし、ＣＰＵ等の制御手段により実行させることも可能である。また、構築されたプログラムをネットワークを介して流通させてもよい。
【０１２４】
また、構築されたプログラムをＱｏＳ制御方式選定装置として利用されるコンピュータに接続されるハードディスク装置や、フレキシブルディスク、CD-ROM等の可搬記憶媒体に格納しておき、本発明を実施する際に、それらの記憶媒体から読み出して実行させることも可能である。
【０１２５】
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。
【０１２６】
【発明の効果】
上述のように、本発明によれば、ＱｏＳ制御の選定及び、導入効果を定量的に求めることができ、かつ、各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。
【０１２７】
また、網内のトラヒック状態に応じてリアルタイムに最適なＱｏＳ制御方式をＱｏＳ制御機器に実行させることができ、アプリケーションの要求品質を満足させることが可能となる。
【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】本発明の第１の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】本発明の第１の実施の形態におけるＱｏＳ制御方式の選定動作のフローチャートである。
【図５】本発明の第２の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６】本発明の第２の実施の形態におけるＱｏＳ制御方式の選定動作のフローチャートである。
【図７】本発明の第２の実施の形態におけるＱｏＳ制御方式選定動作の詳細な処理のフローチャートである。
【図８】本発明の第１の実施例のシステム構成図である。
【図９】本発明の第１の実施例における各サービス全ての要求品質を満たすρ_VoIP、ρ_Video、の範囲（FIFO）を示す図である。
【図１０】本発明の第１の実施例の各サービス全ての要求品質を満たすρ_VoIP、ρ_Video、ρ_WWWの範囲（DiffServAF）を示す図である。
【図１１】本発明の第１の実施例における装置内のデータフローである。
【図１２】本発明の第２の実施例のシステム構成図である。
【図１３】本発明の第２の実施例における装置内のデータフローである。
【符号の説明】
１０ NW監視部
２０演算部
３０出力部
４０ NW監視部
５０演算部
６０出力部
７０記憶部
８０演算部
１００，２００ＱｏＳ制御方式選定装置
１１０リストアップ手段、リストアップ部
１２０パラメータ測定手段、パラメータ測定部
１３０指標決定手段、指標決定部
１４０選定尺度算出手段、ＱｏＳ制御選定尺度決定部
１５０方式決定手段、ＱｏＳ制御方式決定部
１６０記憶部
１７０表示部
２１０トラヒック監視部
２２０入力部
２３０ＱｏＳ制御選定尺度計算部
２４０記憶部
２５０ＱｏＳ制御方式決定部
２６０通信部
２７０表示部
３００ＱｏＳ制御ルータ
４００ＱｏＳ制御対象回線
５００ＱｏＳ制御機器設定装置
６００ＱｏＳ制御制御機器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a QoS control method selection method and apparatus in a multi-service network, and in particular, in a packet network, QoS (Voice over IP), QoS used for improving the quality of various services such as video distribution, Web, etc. Quality of service) control, and selecting a QoS control method in a multi-service network for facilitating introduction of QoS control during packet network design and packet network operation, Relates to the device.
[0002]
[Prior art]
The quality of real-time applications used for video conferencing, VoIP, and video distribution services is very sensitive to degradation of network quality, and has bursty traffic such as HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) and FTP (File Transfer Protocol). If they are mixed on the same packet network, they are easily affected by this burst. If VoIP, sound interruptions, echoes, delays, etc. Quality degradation such as freeze) may occur. Also, TCP (Transmission Control Protocol) traffic such as HTTP and FTP is easily affected by quality such as a decrease in reception rate on the receiver side due to a real-time application. In addition, the effects of the increased traffic volume of each service existing in the packet network interfere with each other in a complex manner, resulting in the quality degradation as shown above. May not be a service.
[0003]
Conventionally, QoS control is applied in order to reduce the influence on each service quality. However, many QoS control schemes have been devised, and which QoS control scheme to use is determined based on experience, so it is ambiguous and labor intensive. In addition, the index that quantitatively shows the effect on the end-to-end quality of the application due to the introduction of QoS control has not been clarified. Therefore, it is difficult to select, change, and determine the amount of input traffic for the QoS control method at the time of packet network design / management / operation according to the network state. Furthermore, in the past, studies on network design targeting a plurality of applications have been performed, but the introduction of QoS control guidelines and the determination method have not been studied.
[0004]
Also, when QoS control is executed by a router, it has been performed manually. In order to solve this, in recent years, it has become possible to execute QoS control by a router relatively easily from the outside by using a GUI (Graphical User Interface) function such as a policy server.
[0005]
Further, as a QoS control method, WFQ (Weighted Fair Queuing), CBQ (Class Based Queuing), WRED (Random Early Detection) (for example, see Non-Patent Document 2), IntServ (Integrated Service), DiffSev (Differentiated Service) (for example, , See Non-Patent Document 3).
[0006]
[Non-Patent Document 1]
Phi Yonghui Wang, Yechiam Yemini, Danilo Florissi “Experimental QoS Performances of Multimedia Applications” INFOCOM 2000 VOL.12, MARCH6-30,2000 [http://www.vde.com/vde/html/network2002/home.htm]
[0007]
[Non-Patent Document 2]
Pau Ferguson, Feoff Huston Translated by: Toda “Internet QoS” Ohm, May 2000, pages 81-86, 106-107
[0008]
[Non-Patent Document 3]
RFC2474
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, various methods such as WFQ (Weighted Fair Queuing), CBQ (Class Based Queuing), WRED (Random Early Detection), and DiffServ (Differentiated Service) have been devised for the above QoS method. The features have advantages and disadvantages. For this reason, the quality of the service varies greatly depending on the design / management / operation policy in the packet network, the required quality condition of the service to be used, or the amount and characteristics of traffic in the packet network. Therefore, there is a possibility that appropriate QoS control that satisfies the required quality of the application in the packet network cannot be determined.
[0010]
The present invention has been made in view of the above points. A QoS control method selection method and apparatus capable of providing a quantitative selection guideline for QoS control and a method for obtaining a scale for knowing the effect of introducing QoS control. The purpose is to provide.
[0011]
In addition, the QoS characteristics of the packet network are monitored by monitoring the traffic characteristics in the network and associating with the quality characteristics at the user level, and taking into consideration the end-to-end quality of each service, the QoS It is an object of the present invention to provide a QoS control method selection method and apparatus capable of automatically selecting a control method and automatically notifying and executing a device that executes QoS control.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of the present invention.
[0013]
  The present invention relates to a QoS control method selection method in a multi-service network for selecting a QoS (Quality Of Service) control method used for improving the quality of service on the multi-service network.
  Defines an index for determining how the user feels about the traffic parameters of each service input to a line requiring QoS control for each service quality, and lists the packet level quality corresponding to the index List-up process (step 1)
  By measuring the traffic parameters on the input side to be output to the QoS control target line in the equipment accommodating the QoS control target line in the network, and calculating the packet level quality corresponding to the listed index , Index determination process (step 2) to determine the index,
  A selection scale calculation process (step 3) for obtaining a QoS control selection scale for the traffic parameter according to the probability distribution of the traffic parameter of each service, using the index determined in the index determination process, and storing it in the storage means;
  Change the QoS control method to be introduced, list process, indicatorsDecisionThe process and the selection scale calculation process are repeated, and the QoS control selection scale obtained for each QoS control system is compared to determine the QoS control system (step 4).
[0016]
FIG. 2 is a principle configuration diagram of the present invention.
[0017]
The present invention is a QoS control method selection apparatus in a multi-service network for selecting a QoS (Quality Of Service) control method used to improve the quality of service on the multi-service network,
Defines an index for determining how the user feels about the traffic parameters of each service input to a line requiring QoS control for each service quality, and lists the packet level quality corresponding to the index List-up means 110 for uploading;
Parameter measuring means 120 for measuring the traffic parameter on the input side to be output to the QoS control target line in a device accommodating the QoS control target line in the network;
An index determining means 130 for determining an index by calculating a packet level quality corresponding to the index listed by the list-up means 120;
A selection scale calculation means 140 for obtaining a QoS control selection scale for the traffic parameters according to the probability distribution of the traffic parameters of each service, using the index determined by the index determination means 130, and storing the QoS control selection scale in the storage means;
The QoS control method to be introduced is changed, the list-up means 110, the parameter measurement means 120, the index determination means 130, and the selection scale calculation means 140 are repeated, and the QoS obtained for each QoS control method stored in the storage means is determined. Comparing the control selection scale, the method determining unit 150 determines the QoS control method.
[0020]
As described above, according to the present invention, it is possible to quantitatively determine the selection and introduction effect of QoS control, and it is possible to make a decision to introduce QoS control by comparing each QoS control.
[0021]
In addition, it is possible to cause the QoS control device to execute an optimum QoS control method in real time according to the traffic state in the network, and to satisfy the required quality of the application.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0023]
[First embodiment]
In the present embodiment, the determination of the QoS control selection scale and the introduction effect scale will be described.
[0024]
First, assumptions in the present embodiment will be described.
[0025]
Assumption 1: The traffic parameters in the network can be measured.
[0026]
Assumption 2: End-to-end application quality requirement quality consists of one objective function and one or more constraints. Further, the required quality becomes more effective as the objective function becomes larger.
[0027]
Assumption 3: QoS control selection guidelines shall be selected according to the required quality.
[0028]
Assumption 4: The types of applications flowing in the network and the maximum traffic volume for each application are all known.
[0029]
Assumption 5: End-to-end application quality is associated with quality at the packet level in the network.
[0030]
As a QoS control selection guideline considering end-to-end application quality, first, a QoS control selection scale R_QIs expressed as in equation (1). A vector is represented by “->”.
[0031]
[Expression 1]

However,
x->: Traffic parameter of each service input to a line requiring QoS control
U_Q(X->): Index that determines how users feel about x->
f (x->): an index that determines how the user feels about x->
J: Fluctuation range of x->
Q: QoS control method
Where U_Q(x->) represents the user's perception of quality for each service, whether the required quality is satisfied or not, how much the required quality is satisfied, and the setting (priority) in QoS control Control, fair control, bandwidth control, etc.) and quality parameters due to differences in the quality characteristics of traffic parameters, etc., can be widely used.
[0032]
On the other hand, f (x->) is the distribution of each service traffic parameter. By defining this, for example, when the traffic parameter takes only a unique value or is distributed in a certain range. QoS control selection considering the traffic characteristics in the applied network is possible.
[0033]
Note that x-> can be associated with a traffic amount of a plurality of services, a traffic time fluctuation amount, a quality fluctuation amount due to traffic fluctuation, and the like.
[0034]
FIG. 3 shows the configuration of the QoS control method selection apparatus according to the first embodiment of the present invention.
[0035]
The QoS control method selection apparatus 100 shown in the figure includes a list-up unit 110, a parameter measurement unit 120, an index determination unit 130, a QoS control selection scale determination unit 140, a QoS control method determination unit 150, a storage unit 160, and a display unit 170. Composed.
[0036]
The list-up unit 110 is an index U for determining how the user feels about the traffic parameters of each service input to a line that requires QoS control for each service quality._QDefine (x->) and define U_QList the packet level quality corresponding to (x->).
[0037]
The parameter measurement unit 120 measures traffic parameters on the input side to be output to the QoS control target line in a device that accommodates the QoS control target line in the network.
[0038]
The index determination unit 130 determines the U-level from the traffic parameters measured by the parameter measurement unit 120 and the packet level quality listed by the list-up unit 110._QCalculate the packet level quality corresponding to (x->)_Q(x->) is determined.
[0039]
The QoS control selection scale determination unit 140 determines the U determined by the index determination unit 130 for the traffic parameters measured by the parameter measurement unit 120 of each service according to the probability distribution f (x−>)._QUsing (x->), R_QIs stored in the storage unit 160 as a QoS control selection measure.
[0040]
The QoS control method determination unit 150 changes the QoS control method to be introduced, and performs each process of the list-up unit 110, the parameter measurement unit 120, the index determination unit 130, and the QoS control selection scale determination unit 140 with QoS control. This is performed for all methods, and is selected for each QoS control method and stored in the storage 160._QTo select a QoS control method.
[0041]
FIG. 4 is a flowchart of the QoS control method selection operation in the first embodiment of the present invention.
[0042]
Step 101) In listing section 110, U for each service quality_QDefine (x->).
[0043]
Step 102) U defined in the list-up unit 110_QList the packet level quality corresponding to (x->).
[0044]
Step 103) The parameter measuring unit 120 measures the traffic parameter on the input side to be output to the QoS control target line in the device accommodating the QoS control target line in the network, and calculates the packet level quality. Here, the packet level quality is the same as the U listed in step 102 above._QThe quality corresponding to (x->) is measured.
[0045]
Step 104) In the index determining unit 130, U_Q(x->) is determined.
[0046]
Step 105) In the QoS control selection scale determination unit 140, the traffic parameters measured in Step 103 of each service according to the probability distribution f (x->) are determined in Step 104._QUsing (x->), R_QIs stored in the storage unit 160 as a QoS control selection measure.
[0047]
Step 106) In the QoS control method determination unit 150, the QoS control method to be introduced is changed, and the processes from Step 101 to Step 105 are repeated for all the QoS control methods.
[0048]
Step 107) Selection scale R obtained for each QoS control_QAre selected, QoS control is selected, and the result is displayed on the display unit 170.
[0049]
By these procedures, it is possible to quantitatively determine the QoS control selection and introduction effect, and the QoS control introduction decision can be made by comparing each QoS control.
[0050]
[Second Embodiment]
In the present embodiment, a process for automatically performing a series of operations in the first embodiment at an arbitrary interval will be described.
[0051]
In the present embodiment, it is assumed that the following assumptions are made.
[0052]
Assumption 1: R_QIt is assumed that the QoS control selection determination condition is composed of one objective function and one or a plurality of constraint conditions. Further, the required quality becomes higher as the objective function becomes larger.
[0053]
FIG. 5 shows the configuration of the QoS control method selection device according to the second embodiment of the present invention.
[0054]
The QoS control method selection apparatus 200 shown in the figure includes a traffic monitoring unit 210, an input unit 220, a QoS control selection scale calculation unit 230, a storage unit 240, a QoS control method determination unit 250, a communication unit 260, and a display unit 270. The
[0055]
The traffic monitoring unit 210 monitors input traffic of a device that performs QoS control in the network, and automatically measures traffic parameters for specifying and estimating application quality in real time.
[0056]
The input unit 220 inputs the required quality of each service.
[0057]
The QoS control selection measure calculation unit 230 calculates a QoS control selection measure R based on the traffic parameters obtained from the traffic monitoring unit 210 and the required quality of each service input from the input unit 220._QIs calculated, measured immediately before, and stored in the storage unit 160._QCompared with the above, an appropriate QoS control method is selected. The detailed operation of this process will be described later.
[0058]
The QoS control method determination unit 250 outputs the QoS control method selected by the QoS control selection scale calculation unit 230 to the communication unit 260.
[0059]
The communication unit 260 notifies the QoS control method determined by the QoS control method determination unit 250 to the QoS control device in the network and causes it to be executed.
[0060]
The display unit 270 displays the comparison result of the QoS control method.
[0061]
FIG. 6 is a flowchart of the QoS control method selection operation in the second embodiment of the present invention.
[0062]
Step 210) The traffic monitoring unit 210 monitors the input traffic of a QoS control device that executes QoS control in the network, and automatically measures traffic parameters for specifying and estimating the application quality in real time.
[0063]
Step 220) In the input unit 220, the required quality of each service is input.
[0064]
Step 230) In the QoS control selection measure calculation unit 230, the QoS control selection measure R is calculated from the traffic parameters obtained from the traffic monitoring unit 210 in Step 210 and the required quality of each service obtained as an external input from the input unit 220._QIs stored in the storage unit 240.
[0065]
Step 240) R measured immediately before and stored in the storage unit 240_QAnd R calculated in step 220_QAnd an appropriate QoS control method is selected. Detailed operation will be described later with reference to FIG.
[0066]
Step 250) The QoS control method selected in Step 240 is notified to the QoS control device in the network via the communication unit 260 and executed. Further, the comparison result may be displayed on the display unit 270.
[0067]
FIG. 7 is a flowchart of detailed processing of the QoS control method selection operation in the second embodiment of the present invention, and shows the detailed operation of step 240 described above.
[0068]
Step 241) The QoS control selection scale calculation unit 230 includes one or more R stored in the storage unit 240 in advance._QR_QCompare with
[0069]
Step 242) R determined in Step 241_QFor the group, a QoS control method that maximizes the objective function is selected for a range that satisfies a predetermined condition. Note that the predetermined condition is input from the input unit 220 in advance.
[0070]
According to the above procedure, it is possible to cause the QoS control device to execute an optimum QoS control method in real time according to the traffic state in the network, and to satisfy the required quality of the application.
[0071]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0072]
[First embodiment]
In this embodiment, a QoS control control selection scale R for QoS control selection._QAn example in which appropriate QoS control is selected using the above will be described.
[0073]
Definition 1: The traffic flowing in the network is classified into three types: VoIP, video, and WWW.
[0074]
Definition 2: The traffic parameters x, y, and z are the normalized number of VoIP flows ρ_VoIP, Video flow number ρ_Video, Number of WWW connections ρ_WWWRespectively.
[0075]
[Expression 2]

That is, it is defined as a ratio with respect to the total traffic amount for each application flowing in the line introducing QoS control.
[0076]
Definition 3: The following is given as a measure of end-to-end application quality.
[0077]
VoIP: ρ_VoIPAverage packet loss rate P_VoIP;
Video: ρ_VideoAverage packet loss rate P_Video;
WWW: ρ_WWWConnection average reception speed at_WWW
Definition 4: QoS control guidelines and parameters U that determine the effect of introduction_QFor (x, y, z) as (x, y, z), the following required quality
VoIP: P_VoIP <0.03
Video ： P_Video <0.03
WWW: Th_WWW <700
1 is satisfied when 0 is satisfied, and 0 is satisfied when none is satisfied. That is, U_QThe following holds for (x, y, z).
[0078]
[Equation 3]

In the following description, “application” is expressed as AP.
[0079]
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. Such a system is shown in FIG.
[0080]
QoS control router 300 in this multi-service network N wants to introduce QoS control. At that time, it is desired to quantitatively determine which is effective and to what extent it is effective without QoS control.
[0081]
Further, the total bandwidth used for the QoS control target line 400 is 6 Mbps, the QoS control that needs to be introduced is DiffServ AF (Differentiated Services Code Point Assured Forwarding), and the queue management when the QoS control is not performed is performed by the FIFO. .
[0082]
Further, other traffic parameters of each AP are set as follows.
[0083]
VoIP: Bandwidth used 80kbps / Flow
Video: Bandwidth used: 1Mbps / flow
WWW: 20 downloads of large-capacity content (using TCP, the bandwidth used will change arbitrarily) (4)
Therefore, the normalized traffic parameter ρ_VoIP, Ρ_Video, Ρ_WWWFrom definition 2,
0<VoIP input traffic parameters<(6Mbps / 80kbps) = 75
0<Video input traffic parameters<(6Mbps / 1Mbps) = 6
0<WWW input traffic parameters<
Therefore,
[0084]
[Expression 4]

It becomes.
[0085]
1. F (ρ_VoIP, Ρ_Video, Ρ_WWW) Definition.
[0086]
At this time, ρ_VoIP, Ρ_Video, Ρ_WWWFrom equation (5)
0<ρ_VoIP <1,
0<ρ_Video <1,
0<ρ_WWW <1
It is distributed with a uniform probability on a plane that satisfies. Therefore,
f (ρ_VoIP, Ρ_Video, Ρ_WWW) = 1 (6)
Can be expressed as
[0087]
2. QoS control selection scale R_QThe definition of is described.
[0088]
From the above equations (2), (3), (6), equation (1) is
[0089]
[Equation 5]

Where U_Q(Ρ_VoIP, Ρ_Video, Ρ_WWW) Is defined as 0 when the required quality of each service is not satisfied._Q′ Is ρ that satisfies all the required quality requirements for each service._VoIP, Ρ_Video, Ρ_WWWThe volume is in the range.
[0090]
In the following, with respect to the case where QoS control is not performed, an application example regarding the selection scale will be described first.
[0091]
3. Explain end-to-end AP quality measurement.
[0092]
For VoIP, Video, and WWW, the evaluation scale shown in Definition 3 is ρ_iMeasure for each (i = VoIP, Video, WWW). In other words, the AP quality evaluation measure is measured when the input traffic is changed. Ρ as an evaluation parameter_VoIP, Ρ_Video, Ρ_WWWTherefore, the quality evaluation scale of each service is ρ_VoIP, Ρ_Video, Ρ_WWWIs a function of
[0093]
The VoIP measurement results are shown below.
[0094]
[Table 1]

The same measurement is performed for Video and WWW, and a quality evaluation scale for traffic parameters of each service is obtained.
[0095]
4. Explain how to determine the range of ρ that each service satisfies the required quality.
[0096]
From the result obtained in [3] above, ρ_VoIP, Ρ_Video, Ρ_WWWSatisfying the required quality of all services in the area centered on_VoIP, Ρ_Video, Ρ_WWWThe range is shown in FIG. That is, FIG. 9 shows that ρ satisfies all required qualities._VoIP, Ρ_Video, Ρ_WWWIt can be said that it is a set of.
[0097]
5. A set R of ρ where all APs satisfy the required quality_FIFOThe determination will be described.
[0098]
From the application range of ρ of each AP obtained in [4] above, a set R of ρ that satisfies the required quality in all APs_FIFOAsk for. From FIG.
R_FIFO≒ 0.315 (8)
Similarly, according to 3. to 5. above, when DiffServAF is used in the QoS control / control equipment in the network N, the required quality of all services is satisfied._VoIP, Ρ_Video, Ρ_WWWThe set of is as shown in FIG. However, DiffServAF has infinite parameters, but shows the results for one of them.
[0099]
R_DiffServAF≒ 0.450 (9)
In this way, the application method R, which is a selection measure for each QoS control method, is also used for other QoS control._QAsk for.
[0100]
Next, a comparison with no QoS control (effect of introducing QoS control) will be described.
[0101]
QoS control selection measure R for FIFO and DiffServ_FIFO, R_DiffServQOS control selection scale R_QSince (Q: FIFO, DiffServ) can be considered as a volume of scalar quantity and maximum quantity of 1, the introduction effect and selection are performed by using the ratio.
[0102]
That is, the volume R_FIFO, R_DiffServIf the ratio of F is F,
[0103]
[Formula 6]

If two or more QoS control schemes to be compared are used, it becomes clear which is effective and how effective.
[0104]
[Expression 7]

Therefore, it can be said that using DiffServAF rather than FIFO in the network N is more effective because the quality of the end-to-end AP can be maintained in a wider traffic parameter range.
[0105]
Next, a data flow in an apparatus that performs the above operation is shown.
[0106]
FIG. 11 shows a data flow in the apparatus according to the first embodiment of the present invention. In the figure, the NW monitoring unit 10 corresponds to the parameter measuring unit 120 in the configuration of FIG. The computing unit 20 corresponds to the QoS control selection scale determining unit 140 and the QoS control method determining unit 150 in the configuration of FIG. The output unit 30 corresponds to the output function to the storage unit 160 of the QoS control selection scale determination unit 140 and the display instruction function to the display unit 170 of the QoS control method determination unit 150 in the configuration of FIG.
[0107]
In FIG. 11, the NW monitoring unit 10 inputs the input traffic information to the QoS control target line and the QoS control target line information such as the bandwidth and the protocol to the calculation unit 20. Thereby, the arithmetic unit 20 normalizes the input traffic and calculates the quality evaluation scale of each AP such as delay and packet loss rate. Further, using the calculated AP quality evaluation scale, required quality of each service (constraint condition), and QoS control parameters, R for each QoS control is calculated._QIs calculated and output to the output unit 30. Thereby, the output part 30 outputs to a memory | storage part (memory | storage part 240 of FIG. 3). In addition, R_QAre compared, the scales for each QoS control stored in the storage unit are compared, the evaluation scales for each compared QoS control are calculated, and output to the output unit 30. The output unit 30 displays the evaluation value for each QoS control compared to the display unit (display unit 170 in FIG. 3).
[0108]
[Second embodiment]
In this embodiment, R_QA description will be given of an automatic selection method of QoS control using.
[0109]
FIG. 11 shows the system configuration of the second embodiment of the present invention.
[0110]
1. The traffic parameter flowing in the QoS control target line 400 in the network is measured by MIB or the like.
[0111]
2. Using the obtained input traffic parameters, R for every certain period for a device that selects QoS control._QIs calculated and written to the table (storage unit 240). An example of writing to the table is shown below.
[0112]
[Table 2]

At this time, if the QoS control selection condition is F> 1 (provided that the currently used QoS control is selected when F = 1, the following is obtained.
[0113]
[Table 3]

That is, DiffServAF is appropriate in all measurements, and causes the QoS control device 300 to set DiffServAF setting parameter information.
[0114]
At this time, in addition to F, it is also possible to indicate another QoS control determination condition.
[0115]
As below
if (F> 1 ∩ | R_DiffServAF-R_FIFO｜＞ 0.1then DiffServAF
if other FIFO
When the QoS control selection conditions are increased, the following occurs.
[0116]
[Table 4]

As described above, the QoS control selection evaluation scale is obtained for each measurement, and if the selected QoS control method is the same as the previously selected QoS control method, it will be described later. If there is a change, this information is transmitted to the QoS control setting change system connected to the QoS control device 600 such as the policy server 500.
[0117]
3. The selected QoS control setting is sent from the policy server 500 or the like to the QoS control router, and the QoS control device 600 operates the QoS control.
[0118]
4). The following network traffic monitoring / selection / notification sequence is performed.
[0119]
Next, a data flow in an apparatus that performs the above operation is shown.
[0120]
FIG. 13 shows the data flow in the apparatus in the second embodiment of the present invention. 5, the NW monitoring unit 40 corresponds to the traffic monitoring unit 210 in FIG. 5, the calculation unit 50 corresponds to the QoS control selection scale calculation unit 230 in FIG. 5, and the output unit 60 includes a QoS control selection scale calculation unit. 230 includes an output function to the storage unit 240 and an output function to the display unit 270 of the QoS control method determination unit 250 in FIG. Furthermore, the storage unit 70 corresponds to the storage unit 240 in FIG. 5, and the calculation unit 80 corresponds to the QoS control method determination unit 250 in FIG. 5.
[0121]
From the NW monitoring unit 40, input traffic information to the QoS control target line and QoS control target line information such as bandwidth and protocol are input to the calculation unit 50. As a result, the calculation unit 50 normalizes the input traffic and calculates the quality evaluation measure of each AP, such as delay and packet loss rate. Furthermore, using each service requirement quality (constraint condition) and QoS control parameters (bandwidth, classification, etc.), R for each QoS control_QIs calculated and output to the output unit 60. In addition, R_QAnd R_QWhen the evaluation scale is selected, the evaluation scale is calculated for each comparison QoS control, and the result is output to the output unit 60. Accordingly, the output unit 60 displays the evaluation value for each comparison QoS control on the display unit (display unit 270 in FIG. 5).
Further, the calculation unit 80 performs R for each comparison QoS control stored in the storage unit 70._QRead R_QAre determined, and the QoS control introduction setting condition is used to determine the QoS control satisfying each condition, and the result is transmitted to the QoS control control device setting device such as the policy server shown in FIG.
[0122]
In addition, a device having the above processing function can be enabled not only for a QoS control device alone but also for a QoS control device having a plurality of QoS control target lines existing in the network.
[0123]
Note that the operations described in the above embodiments and examples can be constructed as a program, installed in a computer used as a QoS control method selection device, and executed by a control means such as a CPU. Further, the constructed program may be distributed via a network.
[0124]
In addition, when the present invention is implemented, the constructed program is stored in a hard disk device connected to a computer used as a QoS control method selection device, or a portable storage medium such as a flexible disk or a CD-ROM. It is also possible to read from these storage media and execute them.
[0125]
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.
[0126]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to quantitatively determine the selection and introduction effect of QoS control, and it is possible to make a decision to introduce QoS control by comparing each QoS control.
[0127]
In addition, it is possible to cause the QoS control device to execute an optimum QoS control method in real time according to the traffic state in the network, and to satisfy the required quality of the application.
[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 the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart of a QoS control method selection operation according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a configuration diagram of a QoS control method selection device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart of a QoS control method selection operation according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a flowchart of detailed processing of a QoS control method selection operation according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a system configuration diagram of the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 shows ρ that satisfies the required quality of all the services in the first embodiment of the present invention._VoIP, Ρ_VideoIt is a figure which shows the range (FIFO) of,.
FIG. 10 satisfies the required quality of all the services in the first embodiment of the present invention._VoIP, Ρ_Video, Ρ_WWWIt is a figure which shows the range (DiffServAF).
FIG. 11 is a data flow in the apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a system configuration diagram of a second embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a data flow in the apparatus according to the second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 NW monitoring unit
20 Calculation unit
30 Output section
40 NW monitoring unit
50 Calculation unit
60 Output section
70 storage unit
80 Calculation unit
100,200 QoS control method selection device
110 List-up means, list-up section
120 parameter measurement means, parameter measurement unit
130 Index determining means, index determining unit
140 Selection scale calculation means, QoS control selection scale determination unit
150 Method determining means, QoS control method determining unit
160 Storage unit
170 Display
210 Traffic monitoring unit
220 Input section
230 QoS Control Selection Scale Calculator
240 storage unit
250 QoS control method determination unit
260 Communication unit
270 display
300 QoS control router
400 QoS control target line
500 QoS control device setting device
600 QoS control equipment

Claims

In a QoS control method selection method in a multi-service network for selecting a QoS (Quality Of Service) control method used to improve the quality of service on the multi-service network,
For each service quality, an index for determining how the user perceives the quality of the traffic parameter of each service input to a line requiring QoS control is defined, and the packet level quality corresponding to the index is listed. List-up process to upload,
In a device that accommodates the QoS control target line in the network, the traffic parameter on the input side output to the QoS control target line is measured, and the packet level quality corresponding to the listed index is calculated. The index determination process for determining the index, and
A selection scale calculation process for obtaining a QoS control selection scale for the traffic parameters according to the probability distribution of the traffic parameters of each service, using the index determined in the index determination process, and storing the QoS control selection scale in storage means;
The QoS control method to be introduced is changed, the list-up process, the index determination process, and the selection scale calculation process are repeated, and the QoS control selection scale obtained for each QoS control system is compared to determine the QoS control system. A method for selecting a QoS control method in a multi-service network.

A QoS control method selection device in a multi-service network for selecting a QoS (Quality Of Service) control method used to improve the quality of service on the multi-service network,
For each service quality, an index for determining how the user perceives the quality of the traffic parameter of each service input to a line requiring QoS control is defined, and the packet level quality corresponding to the index is listed. List-up means to upload,
Parameter measuring means for measuring traffic parameters on the input side output to the QoS control target line in a device accommodating the QoS control target line in the network;
Index determining means for determining an index by calculating a packet level quality corresponding to the index listed by the list-up means;
A selection scale calculation means for obtaining a QoS control selection scale for the traffic parameter according to the probability distribution of the traffic parameters of each service, using the index determined by the index determination means, and storing it in a storage means;
The QoS control method to be introduced is changed, and the list-up unit, the parameter measurement unit, the index determination unit, and the selected scale calculation unit are repeated, and each QoS control method stored in the storage unit is obtained. A QoS control method selection apparatus in a multi-service network, characterized by comprising a method determination means for determining a QoS control method by comparing QoS control selection measures.