JP4204053B2 - Method and apparatus for isolating quality degradation point of packet switching network, and program and recording medium thereof - Google Patents

Method and apparatus for isolating quality degradation point of packet switching network, and program and recording medium thereof Download PDF

Info

Publication number
JP4204053B2
JP4204053B2 JP2004259188A JP2004259188A JP4204053B2 JP 4204053 B2 JP4204053 B2 JP 4204053B2 JP 2004259188 A JP2004259188 A JP 2004259188A JP 2004259188 A JP2004259188 A JP 2004259188A JP 4204053 B2 JP4204053 B2 JP 4204053B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
packet
quality
network
quality degradation
point
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2004259188A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2006080584A (en
Inventor
純朗 堀江
宜伯 川村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP2004259188A priority Critical patent/JP4204053B2/en
Publication of JP2006080584A publication Critical patent/JP2006080584A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4204053B2 publication Critical patent/JP4204053B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、インターネット等のパケット交換網におけるネットワーク性能管理に関し、特に、通信サービスにおいて品質劣化が発生したときに、早期にその劣化箇所を特定し、切り分けを実施する手法および仕組みを提供するパケット交換網の品質劣化箇所の切り分け方法およびその装置、ならびにそのプログラムと記録媒体に関する。   The present invention relates to network performance management in a packet switching network such as the Internet, and in particular, packet switching that provides a technique and a mechanism for identifying and quickly identifying a degradation location when quality degradation occurs in a communication service. The present invention relates to a method and apparatus for isolating a quality degradation point on a network, a program thereof, and a recording medium.

従来におけるパケット交換網サービスの品質劣化箇所の特定方法は、主としてネットワーク側からping等による疎通確認が中心であった。これは、ICMP(Internet Control Message Protocol)を用いて、相手先ホストに対して返答要求を送出するプログラムであり、インプリメンテーションによっては返答が戻るまでのターン・アラウンド時間を調べる機能を持つものもあり、相手先への到達経路の混み具合の目安にすることも可能である。   A conventional method for identifying a quality deterioration point of a packet switched network service mainly has a communication confirmation by ping or the like from the network side. This is a program that sends a response request to the destination host using ICMP (Internet Control Message Protocol). Some implementations have a function to check the turnaround time until a response is returned depending on the implementation. Yes, it can be used as a measure of the congestion of the route to the destination.

非特許文献1によれば、ping等の確認方法では、ネットワーク側からユーザ側、特にネットワークとユーザのサービスインターフェースとなるポイント(サービス上の責任分解点)、あるいは、その近傍に位置するルータ等の装置宛にpingなどの試験パケット(プローブパケット)を送信し、応答パケットの状況を調べることにより、パケットがユーザ側に到達しているか否かを判断する。具体的には、送出したパケットのうちの応答のないものの割合や、応答パケットが返ってくるまでに要した時間などを調べ、これらの値が予め設定した許容範囲内であれば、ネットワーク間には問題がなく、劣化はユーザ環境に起因するものとみなす。   According to Non-Patent Document 1, in the confirmation method such as ping, a point that becomes a service interface between the network side and the user side, particularly the network and the user (responsible decomposition point on service), or a router or the like located in the vicinity thereof By transmitting a test packet (probe packet) such as ping to the apparatus and examining the status of the response packet, it is determined whether or not the packet has reached the user side. Specifically, check the ratio of the packets that have not been sent out of the sent packets, the time required for the response packet to return, and if these values are within the preset allowable range, Is considered to be due to the user environment.

村井純監訳、“インターネットシステムハンドブック”、インプレス社発行Translated by Jun Murai, “Internet System Handbook”, published by Impress

しかしながら、このような従来技術では、IPパケットが届いているか否かの疎通確認はできるものの、下記のような問題があった。すなわち、
1)試験パケットの送出特性(送出間隔、パケット長など)が実際の通信トラヒックの特性と異なると品質低下を検出できないこと、
2)通信プロトコル(例えば、pingの場合には、ICMPoverUDP)が異なると、NW装置での扱われ方(ルータでは転送処理を優先し、pingへの応答が遅れることがあるなど)が実際の通信とは異なり、試験パケットの挙動のみでは品質低下を精度よく検出できないこと、
3)試験パケットによる品質測定では、NWに負荷が加わるため、一般に常時測定に不向きであり、事後確認になってしまうこと、
などの問題があった。
However, such a conventional technique can check whether or not an IP packet has arrived, but has the following problems. That is,
1) The quality degradation cannot be detected if the test packet transmission characteristics (transmission interval, packet length, etc.) are different from the actual communication traffic characteristics.
2) If the communication protocol (for example, ICMPoverUDP in the case of ping) is different, the way of handling in the NW device (the router will give priority to transfer processing and the response to ping may be delayed) is the actual communication Unlike the test packet behavior alone, quality degradation cannot be detected accurately,
3) In quality measurement using test packets, a load is applied to the NW, so it is generally unsuitable for continuous measurement and will be confirmed afterwards.
There were problems such as.

(目的)
本発明の目的は、このような従来の問題を解決するものであって、実際の通信プロトコルを利用した通信サービスを受けている間の流通するパケットをキャプチャして品質測定(パッシブ測定)を行うことで、これらの問題を避けるとともに、ユーザ環境に起因する品質劣化、例えば、ユーザのLAN環境でのパケット損失、PCの性能問題など、を早期に特定することが可能なパケット交換網の品質劣化箇所の切り分け方法およびその装置、ならびにそのプログラムと記録媒体を提供することにある。
(the purpose)
An object of the present invention is to solve such a conventional problem, and performs quality measurement (passive measurement) by capturing a circulating packet while receiving a communication service using an actual communication protocol. Thus, while avoiding these problems, quality degradation of the packet switching network that can identify quality degradation caused by the user environment, for example, packet loss in the user's LAN environment, PC performance problems, etc. at an early stage An object of the present invention is to provide a method and apparatus for dividing a portion, a program thereof, and a recording medium.

本発明のパケット交換網における品質劣化箇所の切り分け装置は、測定対象サービスのパケットフローが通過する転送経路上の切り分けポイントにパケット監視手段を配置し、
該パケット監視手段内に、サービス提供中の受信パケットおよびその受信確認パケットをキャプチャする手段と、キャプチャしたパケットの情報をもとに、下流部の性能を示す品質評価指標(応答時間)を算出する手段と、品質評価指標値を基に、劣化箇所を特定する手段とを有することを特徴としている。なお、切り分けポイントより送信側(ネットワーク側)を上流部、受信側(ユーザ端末側)を下流部と呼ぶことにする。
In the packet switching network according to the present invention, the quality degradation location isolation device arranges packet monitoring means at the isolation point on the transfer path through which the packet flow of the measurement target service passes,
Based on the captured packet information, a quality evaluation index (response time) indicating downstream performance is calculated in the packet monitoring unit based on the received packet being provided and the reception confirmation packet. And a means for identifying a deteriorated part based on the quality evaluation index value. Note that the transmission side (network side) is referred to as an upstream portion and the reception side (user terminal side) is referred to as a downstream portion from the separation point.

また、上記品質劣化箇所切り分け装置において、下流部の性能を示す品質評価指標は、上流部途中でのパケット損失などに起因する劣化の有無には依存することなく、下流部のみに起因する劣化判別が可能である受信パケットが、監視点を通過してからその受信確認パケットが監視点を通過するまでの時間(応答時間)に依存することを特徴としている。   Further, in the quality degradation location categorizing apparatus, the quality evaluation index indicating the performance of the downstream portion does not depend on the presence or absence of degradation due to packet loss in the middle of the upstream portion, and the degradation determination caused only by the downstream portion This is characterized in that the reception packet that can be received depends on the time (response time) from when the reception confirmation packet passes through the monitoring point until it passes through the monitoring point.

本発明のパケット交換網における品質劣化箇所の切り分け方法は、受信確認信号を用いたパケット通信フローに対して、通信フローの送信パケットおよびその受信確認パケットを通信フローの転送経路上の一点でキャプチャーし、キャプチャーしたパケットのヘッダ情報を利用することにより、キャプチャー点より下流部の応答時間を算出する方法であって、受信確認パケットに含まれるシーケンス番号を識別することで、複数の受信確認パケットを受信した場合にも該当パケットを識別し、上記判定に基づいて、送信パケット個々の応答時間を算出するステップと、下流部でのパケット損失に対する再送パケットがある場合に、最初の送信パケットと再送された送信パケットの判別を行い、最初の送出パケットから最終的に確認パケットが受信されるまでの時間を計測し、応答時間を算出するステップとを有することを特徴としている。   In the packet switching network according to the present invention, the method of isolating the quality degradation portion captures the transmission packet of the communication flow and the reception confirmation packet at one point on the transfer path of the communication flow with respect to the packet communication flow using the reception confirmation signal. This is a method of calculating the response time downstream from the capture point by using the header information of the captured packet, and receiving multiple reception confirmation packets by identifying the sequence number included in the reception confirmation packet In this case, when there is a step of calculating the response time of each transmission packet based on the above determination and a retransmission packet for packet loss in the downstream part, the packet is retransmitted as the first transmission packet. The transmission packet is determined, and the confirmation packet is finally sent from the first transmission packet. It measures the time until the signal is characterized by having a step of calculating the response time.

本発明によれば、通信品質劣化が起きたときに、例えば、ユーザ環境に劣化の原因があるのか、ネットワーク側に劣化の原因があるのかを、受信パケットが監視点を通過してからその受信確認パケットが監視点を通過するまでの時間(応答時間)を評価指標とすることにより、その劣化原因がユーザ環境にあるか否かを判定することができ、ネットワーク側にとっては無用な劣化原因調査を最小限にすることができる。また、ユーザ側にとっても、早期に劣化箇所を絞り込むことができ、適切な処置が講じられるようになる、という顕著な効果を奏する。   According to the present invention, when communication quality degradation occurs, for example, whether a user environment has a cause of degradation or a cause of degradation on the network side is received after the received packet passes the monitoring point. By using the time (response time) until the confirmation packet passes the monitoring point as an evaluation index, it is possible to determine whether or not the cause of the deterioration is in the user environment. Can be minimized. In addition, the user side can narrow down the deteriorated parts at an early stage, and there is a remarkable effect that appropriate measures can be taken.

以下、本発明の実施の形態を、図面により詳細に説明する。
図2は、本発明の一実施形態に係るパケット交換網の品質劣化箇所の切り分け装置の構成図である。
本実施形態に係る品質劣化箇所切り分け装置20は、図2に示すように、測定・管理の対象、すなわち送受信パケット10をキャプチャし、ヘッダに記述されているデータを取り込む。品質劣化箇所切り分け装置20には、対象とする送信パケットの通過時刻と対象とする受信パケットの通過時刻とを測定するパッシブ測定手段21と、パッシブ測定手段21が測定したデータを受け取って、品質評価指標を計算する品質評価指標計算手段22と、品質評価指標計算手段22から計算したデータを受け取って、品質劣化箇所を判定する品質劣化箇所判定手段23とが設けられる。また、測定・管理の対象となる送受信パケット10からデータを取り込み、パッシブ測定手段21を制御するとともに、品質劣化箇所判定手段23からデータを受け取り、遠隔操作により劣化要因情報、評価指標値などのデータを指定された箇所(管理装置等)に通知する遠隔操作手段24が設けられる。
これらの各手段21〜24は、いずれもコンピュータで構成され、それぞれの機能として必要な専用データを専用メモリまたは共用メモリに保持している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 2 is a configuration diagram of a device for isolating a quality deterioration portion of a packet switching network according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 2, the quality degradation location isolating apparatus 20 according to the present embodiment captures a measurement / management target, that is, a transmission / reception packet 10 and captures data described in a header. The quality degradation point isolating device 20 receives the measurement time of the transmission packet as the target and the passive measurement means 21 that measures the passage time of the reception packet as the target, and the data measured by the passive measurement means 21 to receive the quality evaluation. A quality evaluation index calculation unit 22 that calculates an index and a quality deterioration point determination unit 23 that receives data calculated from the quality evaluation index calculation unit 22 and determines a quality deterioration point are provided. In addition, data is acquired from the transmission / reception packet 10 to be measured and managed, the passive measurement means 21 is controlled, data is received from the quality degradation point determination means 23, and data such as degradation factor information and evaluation index values is remotely controlled. Is provided to a designated location (such as a management device).
Each of these means 21 to 24 is configured by a computer, and holds dedicated data necessary for each function in a dedicated memory or a shared memory.

図1は、本発明の一実施形態に係るパケット交換網の品質劣化箇所の切り分け方法の処理フローチャートである。
まず、ネットワークとユーザ端末の中間点に監視点を配置し、ネットワーク側からユーザ端末に向って送信パケットが送信されたならば、対象となる送信パケットを上記監視点において捕捉(キャプチャ)し、そのままユーザ端末に中継送信する。また、上記送信パケットに対して応答する受信パケットがユーザ端末からネットワークに向って送られてきたならば、対象となる受信パケットを上記監視点においてキャプチャし、そのままネットワークに中継送信する(ステップ101)。
FIG. 1 is a process flowchart of a method for isolating a quality degradation point in a packet switching network according to an embodiment of the present invention.
First, a monitoring point is arranged at an intermediate point between the network and the user terminal, and if a transmission packet is transmitted from the network side to the user terminal, the target transmission packet is captured at the monitoring point and is directly Relay transmission to user terminal. If a reception packet responding to the transmission packet is sent from the user terminal to the network, the target reception packet is captured at the monitoring point and relayed to the network as it is (step 101). .

品質劣化箇所の切り分け装置20のパッシブ測定手段21は、対象となる送信パケットの通過時点から、同じ対象の受信パケットの通過時点までの応答時間(これを評価尺度と呼ぶ)を測定する。そして、品質評価指標計算手段22は、品質評価指標(評価尺度)を計算する(ステップ102)。次に、品質劣化箇所判定手段23は、品質評価指標計算手段22から受け取ったデータを基に、品質劣化箇所を判定し、その判定データを遠隔操作手段24に転送する(ステップ103)。
なお、パッシブ測定手段21により対象となる送受信パケットをキャプチャする方法、品質評価指標計算手段22によりユーザ側の品質評価指標を計算する方法、および、品質劣化箇所判定手段23によりユーザ側での劣化の有無を判定する方法については、順次、後述する。
The passive measuring means 21 of the quality degradation point categorizing apparatus 20 measures the response time (referred to as an evaluation scale) from the passage of the target transmission packet to the passage of the same target reception packet. The quality evaluation index calculating means 22 calculates a quality evaluation index (evaluation scale) (step 102). Next, the quality degradation point determination unit 23 determines the quality degradation point based on the data received from the quality evaluation index calculation unit 22, and transfers the determination data to the remote operation unit 24 (step 103).
It should be noted that a method for capturing a target transmission / reception packet by the passive measurement unit 21, a method for calculating a quality evaluation index on the user side by the quality evaluation index calculation unit 22, and a deterioration on the user side by the quality degradation point determination unit 23. The method for determining the presence / absence will be sequentially described later.

図3は、遠隔操作手段24から遠隔操作により劣化要因情報、評価指標値などのデータを受信する管理装置40を含めた構成図である。また、図4は、さらに範囲を広げたネットワークシステムの構成図である。
監視点に配置される品質劣化箇所切り分け装置20を構成要素1、遠隔地に配置される管理装置(操作IF等)40を構成要素2と呼ぶことにする。
図3に示すように、管理装置40から品質劣化箇所切り分け装置20の遠隔操作手段24に対して、予め測定対象の指示などを送信しておく。品質劣化箇所切り分け装置20の測定機能部21は、測定対象(送受信パケット)10からパッシブ測定に必要なデータを取り込む。遠隔操作手段24からパッシブ測定手段21に対して、管理装置40からの指示やその他の指示を入力し、指示以外の測定を行わないようにする。
FIG. 3 is a block diagram including a management device 40 that receives data such as deterioration factor information and evaluation index values from the remote control means 24 by remote control. FIG. 4 is a configuration diagram of a network system with a wider range.
The quality degradation point isolating device 20 arranged at the monitoring point is called the component 1, and the management device (operation IF etc.) 40 arranged at the remote place is called the component 2.
As shown in FIG. 3, a measurement target instruction or the like is transmitted in advance from the management device 40 to the remote operation means 24 of the quality degradation location isolating device 20. The measurement function unit 21 of the quality degradation location separating apparatus 20 takes in data necessary for passive measurement from the measurement target (transmission / reception packet) 10. An instruction from the management apparatus 40 and other instructions are input from the remote operation means 24 to the passive measurement means 21 so that measurements other than the instructions are not performed.

パッシブ測定手段21は、対象となる送信パケットの通過時刻と対象となる受信パケットの通過時刻を測定し、測定データを品質評価指標計算手段22に出力する。品質評価指標計算手段22は、測定データを基に品質評価指標を計算し、計算結果を品質劣化箇所判定手段23に出力する。品質劣化箇所判定手段23は、受け取った品質評価指標を基に経路中の品質劣化箇所を判定する。なお、品質劣化箇所判定手段23には、外部から、判定のために必要な係数αおよび判定閾値Zを入力しておく。品質劣化箇所判定手段23は、上流部途中でのパケット損失などに起因する劣化の有無には依存せず、下流部のみに起因する劣化判別が可能である。すなわち、受信パケットが品質劣化箇所切り分け装置20を通過してから、その受信確認パケットが品質劣化箇所切り分け装置20を通過するまでの時間(応答時間)を計測した値に依存して、劣化の有無を判別する。   The passive measuring means 21 measures the passing time of the target transmission packet and the passing time of the target received packet, and outputs the measurement data to the quality evaluation index calculating means 22. The quality evaluation index calculation unit 22 calculates a quality evaluation index based on the measurement data, and outputs the calculation result to the quality degradation point determination unit 23. The quality degradation location determination means 23 determines the quality degradation location in the route based on the received quality evaluation index. In addition, the coefficient α and the determination threshold value Z necessary for determination are input from the outside to the quality degradation point determination unit 23. The quality degradation location determination means 23 can determine degradation due to only the downstream portion without depending on the presence or absence of degradation due to packet loss in the middle of the upstream portion. That is, the presence / absence of deterioration depends on the value measured from the time (response time) until the reception confirmation packet passes through the quality degradation location isolating device 20 after the reception packet passes through the quality degradation location isolation device 20. Is determined.

図4に示すように、品質劣化箇所切り分け装置20よりユーザ端末側である下流部には、ユーザ端末である複数のパーソナルコンピュータ(PC)60とルータ70が配置され、品質劣化箇所切り分け装置20よりネットワーク側である上流部には、ネットワーク内のルータ80が配置されている。なお、構成要素1である品質劣化箇所切り分け装置20には、前述のように、パッシブ測定手段21、品質評価指標計算手段22、品質劣化箇所特定手段23および遠隔操作手段(通信対応部)24が設けられ、品質劣化箇所切り分け装置20に予め指示を与え、また品質劣化箇所切り分け装置20が通知する相手である構成要素2の管理装置40は、ネットワーク外または内に配置され、操作IF等が内蔵されている。   As shown in FIG. 4, a plurality of personal computers (PCs) 60 and routers 70 as user terminals are arranged in the downstream portion on the user terminal side from the quality degradation location separating apparatus 20. A router 80 in the network is arranged on the upstream side on the network side. As described above, the quality degradation location isolating device 20 that is the component 1 includes the passive measurement means 21, the quality evaluation index calculation means 22, the quality degradation location identification means 23, and the remote operation means (communication correspondence section) 24. The management device 40 of the component 2 that is provided and gives an instruction in advance to the quality degradation point isolating device 20 and is notified by the quality degradation location isolating device 20 is arranged outside or inside the network and includes an operation IF and the like. Has been.

(対象となる送受信パケットのキャプチャ)
図10は、キャプチャするパケットのヘッダ情報などの例を示す図である。
サービスを提供する側、すなわちネットワーク側からサービスを受ける側、すなわちユーザ端末側へ送信パケットが送信される。これに対して、ユーザ側からはその送信パケットに対する受信確認パケットがネットワーク側へ返送される。該当する送信パケットに対する受信確認パケットであることは、各パケットのヘッダに記述されているシーケンス番号を識別することで、判別できる。
送信パケットに対応した受信確認パケットが送信側に返信され、かつ受信確認パケットに、対応する送信パケットの識別データ(シーケンス番号等)が含まれているパケット通信を対象とする。以下では、TCPを例に実施方法を説明する。
(Capture of target send / receive packets)
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of header information of a packet to be captured.
A transmission packet is transmitted from the service providing side, that is, the side receiving the service from the network side, that is, the user terminal side. On the other hand, a reception confirmation packet for the transmission packet is returned from the user side to the network side. Whether the packet is a reception confirmation packet for the corresponding transmission packet can be determined by identifying the sequence number described in the header of each packet.
A packet communication in which a reception confirmation packet corresponding to the transmission packet is returned to the transmission side and the identification data (sequence number or the like) of the corresponding transmission packet is included in the reception confirmation packet is targeted. Hereinafter, the implementation method will be described using TCP as an example.

品質劣化箇所切り分け装置20のパッシブ測定手段21は、対象となるパケットを取り込み、TCPパケットヘッダ情報および監視点通過時刻を記録する。
図10は、TCPdumpで取得できる情報の例を示している。網掛け部分が上記に該当する情報項目である。すなわち、情報項目としては、時刻、指信元アドレス、宛先アドレス、フラグ、シーケンス番号、ACKビット、ACK番号、等である。
まず、対象となる通信(IPアドレスとポートの対で決まる。通信相手を任意あるいは限定したホスト間との通信などを指定することができる)に対して、セッション確立から終了までの一連の送受信パケット(以下、フローと呼ぶ)毎に品質評価・劣化判定などを行うこととする。
The passive measuring means 21 of the quality degradation location isolating device 20 takes in the target packet and records the TCP packet header information and the monitoring point passage time.
FIG. 10 shows an example of information that can be acquired by TCP dump. The shaded portion is the information item corresponding to the above. That is, the information items are time, instruction source address, destination address, flag, sequence number, ACK bit, ACK number, and the like.
First, for a target communication (determined by a pair of IP address and port. You can specify communication between hosts with arbitrary or limited communication partners), a series of sent and received packets from session establishment to termination Each time (hereinafter referred to as “flow”), quality evaluation / degradation determination and the like are performed.

図5は、ACKパケットのフォーマット図である。
フロー単位のキャプチャ情報に対して、以下の記号を付加する。
ti :通信が確立されてから、i番目の受信パケットの通過時刻
Seq(i):i番目の受信パケットのTCPヘッダにあるシーケンス番号
Ack(i):通信が確立されてから、i番目に送信したACK
Ti :通信が確立されてから、i番目に送信したACKの通過時刻
Res(i):Ack(i)で受信確認されたシーケンス番号の空間
SACKオプションのあるTCPの場合、Ack(i)で受信確認されたシーケンス番号の空間は、図5に示すように、1〜B1、B2〜B3、B4〜B5の間の網掛け部分に含まれている。従って、パッシブ測定手段21は、取り込んだACKパケットの上記の部分を識別して判別する。
FIG. 5 is a format diagram of an ACK packet.
The following symbols are added to the capture information for each flow.
ti: transit time of the i-th received packet after communication is established Seq (i): sequence number Ack (i) in the TCP header of the i-th received packet: transmitted i-th after communication is established ACK
Ti: Time of passage of i-th transmitted ACK after communication is established Res (i): Space of sequence number confirmed to be received in Ack (i) For TCP with SACK option, received in Ack (i) As shown in FIG. 5, the space of the confirmed sequence number is included in the shaded portion between 1 to B1, B2 to B3, and B4 to B5. Therefore, the passive measurement means 21 identifies and discriminates the above-mentioned part of the captured ACK packet.

図6、図7および図8は、それぞれ正常時の場合、ネットワーク側でパケットが損失した場合、ユーザ環境でパケットが損失した場合のシーケンスチャートである。
図6の正常時の場合には、i番目のパケットは損失せずに、ネットワーク側から監視点を通過したユーザ端末側に送信され、ユーザ端末からi番目のパケットに対するACKパケットが監視点を通過して、ネットワーク側に返送される。
パッシブ測定手段21は、i番目のパケットが通過した時刻tiと、i番目のパケットに対するACKパケットが逆方向に通過した時刻Tiとを測定し、これらの時刻ti,Tiおよびこの間の応答時間を品質評価指標計算手段22に渡し、評価尺度を計算した後、品質劣化箇所判定手段23で下流側の劣化箇所を特定する。
6, 7, and 8 are sequence charts when the packet is lost on the network side and when the packet is lost in the user environment in the normal state.
In the normal case of FIG. 6, the i-th packet is not lost and is transmitted from the network side to the user terminal side that has passed the monitoring point, and the ACK packet for the i-th packet from the user terminal passes the monitoring point. And sent back to the network side.
The passive measuring means 21 measures the time ti when the i-th packet has passed and the time Ti when the ACK packet for the i-th packet has passed in the reverse direction, and determines the times ti and Ti and the response time between them as quality. After passing to the evaluation index calculation means 22 and calculating the evaluation scale, the quality deterioration location determination means 23 identifies the downstream deterioration location.

図7のように、ネットワーク側でパケット(1)が損失した場合には、パケット(1)に対する再送(IP)が監視点を通過する時刻tiを測定し、ユーザ端末側からパケット(1)に対するACKパケットが監視点を逆方向に通過する時刻Tiを測定する。これらの時刻ti,Tiおよびこの間の応答時間を品質評価指標計算手段22に渡し、評価尺度を計算した後、品質劣化箇所判定手段23で下流側の劣化箇所を特定する。   As shown in FIG. 7, when the packet (1) is lost on the network side, the time ti when the retransmission (IP) for the packet (1) passes through the monitoring point is measured, and the packet (1) for the packet (1) is received from the user terminal side. Time Ti at which the ACK packet passes through the monitoring point in the reverse direction is measured. After passing these times ti and Ti and the response time between them to the quality evaluation index calculation means 22 and calculating the evaluation scale, the quality deterioration point determination means 23 identifies the downstream deterioration point.

図8のように、ユーザ環境でパケット(1)が損失した場合には、パケット(1)に対する再送(IP)が送信されるが、品質劣化箇所切り分け装置20では、最初のパケット(1)が監視点を通過する時刻tiを測定し、再送(IP)が通過する時刻には測定しない。ユーザ端末側からは再送パケットに対するACKパケットが監視点を逆方向に通過する時刻Tiを測定する。これらの時刻ti、Tiおよびこの間の応答時間を品質評価指標計算手段22に渡し、評価尺度を計算した後、品質劣化箇所判定手段23で下流側の劣化でなく、上流側の劣化であることを判別し、劣化箇所を特定する。このように、応答時間により、ユーザ環境に起因する劣化か否かを切り分けられる。   As shown in FIG. 8, when the packet (1) is lost in the user environment, a retransmission (IP) for the packet (1) is transmitted. In the quality degradation location isolating apparatus 20, the first packet (1) is transmitted. The time ti that passes through the monitoring point is measured, and is not measured at the time that retransmission (IP) passes. From the user terminal side, a time Ti at which the ACK packet corresponding to the retransmission packet passes through the monitoring point in the reverse direction is measured. After passing these times ti and Ti and the response time between them to the quality evaluation index calculation means 22 and calculating the evaluation scale, the quality deterioration point determination means 23 indicates that the deterioration is not the downstream side but the upstream side deterioration. Discriminate and identify the deteriorated part. In this way, whether or not the deterioration is caused by the user environment can be determined by the response time.

(ユーザ側の品質評価指標の計算)
図9は、本発明の一実施形態に係る品質評価指標の計算処理のフローチャートである。
監視点を通過したパケットに対する受信確認ACKが監視点を通過するまでの時間を応答時間とし、ユーザ側要因による劣化判定の評価尺度とする。
応答時間を計算する準備として、『{Seq(i)−1}がRes(j)に属するか?』を命題(i,j)と定義する。すなわち、j番目に送出されたACKによってi番目の到着パケットの情報の受信確認がされたか否か、を問う命題である。命題(i,j)が真のときT、偽のときFとすると、以下に示す操作によりi番目に監視点を(ユーザに向って)通過したパケットに対する応答時間Riが計算できる。
(Calculation of quality evaluation index on the user side)
FIG. 9 is a flowchart of a quality evaluation index calculation process according to an embodiment of the present invention.
The time until the reception confirmation ACK for the packet that has passed through the monitoring point passes through the monitoring point is defined as a response time, and is used as an evaluation scale for determining deterioration due to user-side factors.
In preparation for calculating the response time, “Does {Seq (i) −1} belong to Res (j)? Is defined as a proposition (i, j). That is, it is a proposition to ask whether or not the receipt of the information of the i-th arrival packet is confirmed by the j-th ACK sent. Assuming that T is when the proposition (i, j) is true and F is false, the response time Ri for the packet that has passed the i-th monitoring point (toward the user) can be calculated by the following operation.

図9において、Iは受信総数、JはACKパケットの受信総数である。受信総数を1と置き(ステップ201)、j番目に通過したACKパケットの通過時刻がi番目の送信パケットの通過時刻より大であり、かつ最も小さいjの値を求め(ステップ202)、その値jを基に命題(i,j)を求める(ステップ203)。命題が偽(F)であれば、jの値を1つ加算して(ステップ204)、命令(i,j)を再度求める。なお、TCPは途中でパケット損失が生じても再送によって情報伝達を確実に行うプロトコルであるため、必ず203,204のループは終結する。そして、命題が真(T)のとき、応答時間RI=Tj−tIにより求める(ステップ205)。Iが受信総数に達したならば、処理を終了する。一方、Iが受信総数に達しないときには、Iの値を1だけ加算して(ステップ206)、再度、ステップ202に戻り、Jの値を求める。
以上のフローに従うことで、応答時間を算出することができる。
In FIG. 9, I is the total number of receptions, and J is the total number of receptions of ACK packets. Receiving total number 1 and every (step 201), it is greater than the passage time of the passage time is the i-th transmission packet in the ACK packet that has passed through the j-th, and determine the value of the smallest j (step 202), the value A proposition (i, j) is obtained based on j (step 203). If the proposition is false (F), the value of j is incremented by one (step 204), and the instruction (i, j) is obtained again. Note that TCP is a protocol that reliably transmits information by retransmission even when packet loss occurs in the middle, so the loops 203 and 204 are always terminated. When the proposition is true (T), the response time RI = Tj−tI is obtained (step 205). If I reaches the total number of receptions, the process is terminated. On the other hand, when I does not reach the total number of receptions, the value of I is incremented by 1 (step 206), and the process returns to step 202 again to obtain the value of J.
By following the above flow, the response time can be calculated.

なお、命題の真偽確認は以下のようにしてわかる。
Res(j)は、受信確認されたパケットのシーケンスを示す集合であるため、Seq(i)−1がその領域に属するか否かで、その真偽が判定できる。
なお、TCPオプションでSACKをONに設定した場合に、パケット損失により生じるシーケンス番号の抜けに対しても、前記手順に従って判定することにより、応答時間の算出が可能である。
The authenticity of the proposition can be confirmed as follows.
Since Res (j) is a set indicating the sequence of packets that have been confirmed to be received, its authenticity can be determined by whether or not Seq (i) -1 belongs to the area.
Note that when SACK is set to ON in the TCP option, the response time can be calculated by determining according to the above procedure even if the sequence number is lost due to packet loss.

(ユーザ側での劣化有無の判定)
図9の説明で算出した{Ri}の度数分布を作成し、指定したα%パーセンタイル値が指定した判定閾値Zを超過していたならば、ユーザ側に起因する品質劣化と判定する。ただし、判定閾値Zはユーザ環境などによって数種類あってもよいとする。
(Determining whether the user has deteriorated)
A frequency distribution of {Ri} calculated in the description of FIG. 9 is created, and if the specified α% percentile value exceeds the specified determination threshold Z, it is determined that the quality is deteriorated due to the user side. However, there may be several types of determination threshold values Z depending on the user environment and the like.

(その他)
本発明の機能は、測定対象サービスのパケットフローが通過する転送経路上の責任分解点に監視機能として組み込むことを想定している。
監視トリガや判定結果などを、下流部側(サービス利用者側)あるいは上流部側(ネットワークオペレータ側)からの遠隔問合せに対応する機能を有することとする。
(Other)
The function of the present invention is assumed to be incorporated as a monitoring function at a responsibility decomposition point on the transfer path through which the packet flow of the measurement target service passes.
It is assumed that a monitoring trigger, a determination result, and the like have a function corresponding to a remote inquiry from the downstream side (service user side) or the upstream side (network operator side).

(プログラムと記録媒体)
図9の品質評価指標の計算処理のフローチャートをプログラム化し、完成したプログラムをCD−ROMなどの記録媒体に格納しておけば、品質評価指標計算手段22のコンピュータにこの記録媒体を装着し、品質評価指標計算処理用プログラムをコンピュータにインストールして実行させることにより、本発明を容易に実現することができる。また、ネットワークを介して記録媒体を装着したコンピュータからこの品質評価指標計算処理用プログラムを他のコンピュータにダウンロードすることにより、このプログラムを汎用化することができる。
(Program and recording medium)
If the flowchart of the quality evaluation index calculation process of FIG. 9 is programmed and the completed program is stored in a recording medium such as a CD-ROM, the recording medium is mounted on the computer of the quality evaluation index calculation means 22 and the quality is calculated. The present invention can be easily realized by installing the evaluation index calculation processing program in a computer and executing the program. Moreover, this program can be generalized by downloading this quality evaluation index calculation processing program from a computer with a recording medium attached thereto via a network to another computer.

本発明によるパケット交換網の品質劣化箇所の切り分け方法の原理を示す処理フローチャートである。It is a process flowchart which shows the principle of the isolation method of the quality degradation location of the packet switching network by this invention. 本発明によるパケット交換網の品質劣化箇所の切り分け装置の原理構成図である。It is a principle block diagram of the isolation device of the quality degradation location of the packet switching network by this invention. 本発明の構成要素1,2からなる構成図である。It is a block diagram which consists of the components 1 and 2 of this invention. 本発明の一実施形態に係るネットワーク全体の構成図である。It is a block diagram of the whole network which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明が使用するACKパケットのフォーマット図である。It is a format figure of the ACK packet which this invention uses. 本発明の一実施形態に係る正常時の評価尺度を測定するためのシーケンスチャートである。It is a sequence chart for measuring the evaluation scale in the normal time which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るネットワーク側でパケットが損失した場合のシーケンスチャートである。It is a sequence chart when a packet is lost on the network side according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係るユーザ環境でパケットが損失した場合のシーケンスチャートである。It is a sequence chart when a packet is lost in a user environment according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る品質評価指標の計算処理のフローチャートである。It is a flowchart of the calculation process of the quality evaluation index which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明において、キャプチャするパケットヘッダ情報などの例を示す図である。In this invention, it is a figure which shows the example of the packet header information etc. to capture.

符号の説明Explanation of symbols

10 測定・管理の対象(パケット)
20 品質劣化箇所切り分け装置
21 パッシブ測定手段
22 品質評価指標計算手段
23 品質劣化箇所判定手段
24 遠隔操作手段
40 管理装置
60 ユーザ端末(PC)
70,80 ルータ
10 Targets of measurement and management (packets)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 Quality degradation location isolation device 21 Passive measurement means 22 Quality evaluation index calculation means 23 Quality degradation location determination means 24 Remote operation means 40 Management apparatus 60 User terminal (PC)
70, 80 routers

Claims (5)

第1のネットワークと第2のネットワーク間のパケットフローが通過する転送経路上の切り分けポイントに配置した交換網の品質劣化箇所の切り分け装置であって、
プログラムされたコンピュータ処理を実行する手段として、
第1のネットワーク側から第2のネットワーク側に送信されるサービス提供中のパケット、および該サービス提供中のパケットとは逆方向で、第2のネットワーク側から第1のネットワーク側に送信される当該サービス提供中のパケットに対する受信確認パケットをキャプチャして当該サービス提供中のパケットおよび当該受信確認パケットの通過時刻を測定してメモリに記憶する測定手段と、
該測定手段が測定した上記サービス提供中のパケットの通過時刻と当該パケットに対応する受信確認パケットの通過時刻との差を応答時間として算出する計算手段と、
該計算手段が算出した応答時間を基に、上記第2のネットワーク側における通信品質の劣化の有無を判定する判定手段と
を有することを特徴とするパケット交換網の品質劣化箇所の切り分け装置。
A first network and a second isolation device quality degradation point of the switching fabric that placed the cut point on transfer path packet flow passes between networks,
As a means of performing programmed computer processing,
In the first from the network side in providing service to be transmitted to the second network side packet, and a direction opposite to the packets in the service provided it is transmitted from the second network to the first network side a measuring means for storing in the memory to capture an acknowledgment packet for the packet in the service providing measures the passage time of the packet and the acknowledgment packet in the serving,
Calculating means for calculating, as a response time, a difference between the passing time of the packet providing the service measured by the measuring means and the passing time of the reception confirmation packet corresponding to the packet ;
The the calculation means based on the response time calculated is the second isolation device quality degradation point of the packet switching network, characterized in that it comprises a determination means for determining the presence or absence of deterioration of communication quality in the network side.
請求項1に記載のパケット交換網の品質劣化箇所の切り分け装置であって、
上記計算手段は、
上記測定手段がキャプチャしたサービス提供中のパケットが再送パケットであるか最初のパケットであるかを判別し、最初のパケットの通過時刻と当該パケットに対応する受信確認パケットの通過時刻との差を応答時間として算出することを特徴とするパケット交換網の品質劣化箇所の切り分け装置。
A device for isolating a quality degradation point of a packet switched network according to claim 1,
The calculation means is
Determines whether the packet being provided by the measurement means is a retransmission packet or the first packet, and returns the difference between the passage time of the first packet and the passage time of the reception confirmation packet corresponding to the packet. An apparatus for classifying a quality deterioration point of a packet switching network, characterized in that it is calculated as time.
請求項1もしくは請求項2のいずれかに記載のパケット交換網の品質劣化箇所の切り分け装置であって、
上記計算手段は、
上記測定手段がメモリに記憶した、各サービス提供中のパケットと受信確認パケットに対して第1〜第4の手順(メモリに記憶した各受信確認パケットから、当該受信確認パケットの通過時刻Tj(j=1,2,…)が、I番目(I=1,2,…)のサービス提供中のパケットの通過時刻tIより大であり、かつ、最も小さい受信確認パケットjを求める第1の手順、
求めた受信確認パケットjがI番目のサービス提供中のパケットの受信確認用のものであるか(T)否か(F)を判定する第2の手順、
判定結果が否(F)であれば、判定結果が(T)となり、かつ、通過時刻Tjが最小の受信確認パケットを求める第3の手順、
判定結果が(T)となる受信確認パケットの通過時刻TjとI番目のサービス提供中のパケットの通過時刻tIとを用いて、I番目のサービス提供中のパケットに関する応答時間RIをRI=Tj−tIにより求める第4の手順)
を、それぞれの通過時刻順に、繰り返し実行することを特徴とするパケット交換網の品質劣化区間の切り分け装置。
A device for isolating a quality deterioration point of a packet switched network according to claim 1 or 2,
The calculation means is
The first to fourth procedures for each service providing packet and reception confirmation packet stored in the memory by the measurement means (from each reception confirmation packet stored in the memory, the transit time Tj (j = 1, 2,... Is a first procedure for obtaining the smallest reception confirmation packet j that is greater than the transit time tI of the I-th (I = 1, 2,...) Service providing packet,
A second procedure for determining whether or not (T) or (F) the received reception confirmation packet j is for reception confirmation of the I-th service providing packet;
If the determination result is NO (F), a third procedure for obtaining a reception confirmation packet with a determination result of (T) and a minimum passage time Tj;
Using the passage time Tj of the reception confirmation packet whose determination result is (T) and the passage time tI of the I-th service providing packet, the response time RI for the I-th service providing packet is set to RI = Tj− (Fourth procedure obtained by tI)
Are repeatedly performed in the order of the passage times, and the quality degradation section of the packet switching network is characterized in that
第1のネットワークと第2のネットワーク間のパケットフローが通過する転送経路上の切り分けポイントに配置した品質劣化箇所の切り分け装置の、プログラムされたコンピュータ処理による、上記第2のネットワーク側における通信品質の劣化の有無を判定する方法であって、
プログラムされたコンピュータ処理を実行する手段として、請求項1から請求項3のいずれかに記載のパケット交換網の品質劣化箇所の切り分け装置における各手段を具備し、
具備した各手段による請求項1から請求項3のいずれかに記載のパケット交換網の品質劣化箇所の切り分け装置における各処理を実行することで、上記第2のネットワーク側における通信品質の劣化の有無を判定することを特徴とするパケット交換網の品質劣化区間の切り分け方法。
The quality of communication quality on the second network side by programmed computer processing of the quality degradation location isolation device arranged at the isolation point on the transfer path through which the packet flow between the first network and the second network passes. A method for determining the presence or absence of deterioration,
As means for executing programmed computer processing, each means in the apparatus for isolating a quality degradation point of a packet switching network according to any one of claims 1 to 3,
The presence / absence of communication quality degradation on the second network side by executing each process in the device for identifying a quality degradation location of the packet switched network according to any one of claims 1 to 3 by each means provided A method for isolating a quality deterioration section of a packet switching network, characterized in that:
コンピュータを、請求項1から請求項3のいずれかに記載のパケット交換網の品質劣化箇所の切り分け装置における各手段として機能させるためのプログラム。   A program for causing a computer to function as each means in a device for isolating a quality deterioration point in a packet switching network according to any one of claims 1 to 3.
JP2004259188A 2004-09-07 2004-09-07 Method and apparatus for isolating quality degradation point of packet switching network, and program and recording medium thereof Active JP4204053B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004259188A JP4204053B2 (en) 2004-09-07 2004-09-07 Method and apparatus for isolating quality degradation point of packet switching network, and program and recording medium thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004259188A JP4204053B2 (en) 2004-09-07 2004-09-07 Method and apparatus for isolating quality degradation point of packet switching network, and program and recording medium thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006080584A JP2006080584A (en) 2006-03-23
JP4204053B2 true JP4204053B2 (en) 2009-01-07

Family

ID=36159728

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004259188A Active JP4204053B2 (en) 2004-09-07 2004-09-07 Method and apparatus for isolating quality degradation point of packet switching network, and program and recording medium thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4204053B2 (en)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4543916B2 (en) * 2004-12-21 2010-09-15 日本電気株式会社 Network performance measurement method and apparatus
JP4736136B2 (en) 2005-06-24 2011-07-27 日本電気株式会社 Quality degradation location estimation system and quality degradation location estimation method
JP4536026B2 (en) * 2006-03-24 2010-09-01 Kddi株式会社 Network quality measuring method, measuring device and program
US8036121B2 (en) 2006-08-22 2011-10-11 Nec Corporation Method of estimating quality degradation on network in communication network system
JP4905363B2 (en) * 2008-01-11 2012-03-28 富士通株式会社 Network failure detection program, network failure detection device, and network failure detection method
JP5192451B2 (en) * 2009-06-22 2013-05-08 日本電信電話株式会社 Network quality calculation system and method and program
US8274902B2 (en) * 2009-08-12 2012-09-25 Alcatel Lucent Estimation method for loss rates in a packetized network
JP5257313B2 (en) * 2009-09-25 2013-08-07 富士通株式会社 Delay time measuring apparatus, delay time measuring program and method
JP5515985B2 (en) 2010-04-02 2014-06-11 富士通株式会社 Monitoring device, failure section identification method, and failure section identification program
JP6988511B2 (en) 2018-01-24 2022-01-05 富士通株式会社 Failure detection method, node device, communication system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006080584A (en) 2006-03-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3188412B1 (en) Method, apparatus, and system for implementing delay measurement
US8824429B2 (en) Automatic estimation of node location based on trace information
EP1807952B1 (en) Remote estimation of round-trip delays in a data network
US8369229B2 (en) Methods for monitoring delivery performance of a packet flow between reference nodes
US10320648B2 (en) Analysis of network performance
US10419324B2 (en) Analysis of network performance
JP2008536346A (en) Method and apparatus for assessing quality of service of real-time applications operating across packet-based networks
US10129128B2 (en) Analysis of network performance
JP2005510954A5 (en)
JP4204053B2 (en) Method and apparatus for isolating quality degradation point of packet switching network, and program and recording medium thereof
US8036123B1 (en) Integrated circuit for network stress testing
CN114584485B (en) Method, apparatus, device and computer readable storage medium for detecting edge network quality
US10277498B2 (en) Analysis of network performance
JP5440200B2 (en) Relay device and bandwidth control method
US9749203B2 (en) Packet analysis apparatus and packet analysis method
JP6928256B2 (en) Packet analysis program, packet analysis device, and packet analysis method
JP3953999B2 (en) Congestion detection apparatus, congestion detection method and program for TCP traffic
JP2019022052A (en) Packet classification program, packet classification method and packet classification device
JP4677923B2 (en) Communication quality measurement method and system
EP1879349A1 (en) Method of measuring packet loss
US9264477B2 (en) Call processing time measuring device, call processing time measuring method, and call processing time measuring program
JP5537692B1 (en) Quality degradation cause estimation device, quality degradation cause estimation method, quality degradation cause estimation program
JP4260117B2 (en) Network bottleneck identification method, apparatus, and program

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060714

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080616

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080620

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080818

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20081010

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20081010

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111024

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4204053

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111024

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121024

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121024

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131024

Year of fee payment: 5

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350