JP4254555B2

JP4254555B2 - ネットワーク品質の一点観測型測定方法及び装置

Info

Publication number: JP4254555B2
Application number: JP2004016119A
Authority: JP
Inventors: 宜伯川村
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2004-01-23
Filing date: 2004-01-23
Publication date: 2009-04-15
Anticipated expiration: 2024-01-23
Also published as: JP2005210515A

Description

本発明は、ネットワーク品質の一点観測型測定方法及び装置に係り、特に、インターネット等のパケット交換網を使用した通信サービスにおける性能管理技術において、通信品質を測定するためのネットワーク品質の一点観測型測定方法及び装置に関する。

一般的な性能測定の形態として、第１の従来の方法として、装置等で実装されているＭＩＢ(Management Information Base)情報（通過パケット数、情報量、バッファでの損失パケット数など）をＳＮＭＰ(Simple Network Management Protocol)により取得する方法がある（例えば、非特許文献１参照）。

また、第２の従来の方法として、ネットワークのエンドツーエンドに測定装置を設置し、その間で試験的な通信を行い、性能（エンドツーエンドでのパケット損失率、遅延時間など）を測定する方法がある（例えば、非特許文献２参照）。

また、第３の従来の方法として、Ｐｉｎｇなどある地点から対向する地点に試験パケットを送出して、往復経路でのパケット損失率や往復遅延時間を測定する方法がある。
Kornel Terplan著「ＬＡＮネットワーク管理技法」、ソフトウェアリサーチセンタ発行、１９９４．ｐｐ．１０８−１１０ Steve Maxwellt著、「ＳＮＭＰネットワーク管理ツール」、廣済堂、２００１、ｐｐ２−２１

しかしながら、上記第１の従来の方法における、ＭＩＢ情報等による手法では、ある地点での通過パケット数、情報量、該当装置で損失したパケット数、及び、通過する時間間隔を測定することは可能であるが、ネットワークのエンドツーエンドにおけるパケット損失を検出できない問題がある。

また、上記第２の従来の方法における、測定端末間での試験パケットによる性能測定は、エンドツーエンドの両側に測定装置を設置する必要があること、測定時に試験パケットをネットワークに流すためネットワークに負荷がかかること、などの問題がある。

また、上記第３の従来の方法におけるｐｉｎｇなどによる測定では、必ずしもＴＣＰプロトコルを用いないため、測定結果はＴＣＰによる転送の特性を反映しない場合があるなどの問題がある。

本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、送信側から受信側までの間のある１地点において、実際の通信パケットをパッシブに測定することで、試験パケットを使うことを回避すると共に、パケットの通過（到着）状況を解析することでエンドツーエンドにおける性能（ＩＰパケットの損失率など）測定が可能なネットワーク品質の一点観測型測定方法及び装置を提供することを目的とする。

図１は、本発明の原理を説明するための図である。

本発明は、ＴＣＰ／ＩＰを含むプロトコル機能、あるいは、映像配信アプリケーションを含む通信プロトコルの上位に位置するアプリケーション機能により、データ転送を確実に行うために、途中でデータが損失した時に、再度データ転送を行う通信において、
送信側から受信側までの間のある１地点でのモニタ装置による、ネットワーク品質の１点観測方測定方法であって、
パケットヘッダ情報から測定対象となる、送受信端末間での通信の開始から終了までのフローを抽出するフロー抽出過程（ステップ１）と、
パケットのシーケンス番号（単位はバイトあるいは番号）のカウンタの周回による計測数値の制限や計測時間を制約することなく計測を行い、予め指定した時間パラメータＴに基づいて、ネットワーク内の途中で損失したものが再送されたパケットであるか否かを判定する再送パケット判定過程（ステップ２）と、
再送パケット判定過程において、ネットワーク内の途中でのパケット損失があり再送パケットと判定された場合に、損失数および損失情報量の状況を一連のヘッダ情報から求め、ネットワーク品質を推定する損失推定過程（ステップ３）と、からなる。

また、本発明は、損失推定過程（ステップ３）において、
予め指定した送信側装置から転送される情報量単位、または、送信側装置から転送されるパケット数単位毎に、ネットワーク途中でのパケット損失に関する情報を含むネットワークの通信品質を算出する過程を含む。

また、本発明は、再送パケット判定過程（ステップ２）において、
ネットワーク内でのパケット転送経路の違いによって起こり得るパケット到着順序の逆転現象による到着時間の変動と、通信途中でのパケットロスに伴う再送を該到着時間の変動に基づいて判定する過程を含む。

また、本発明は、損失推定過程（ステップ３）において、
ＩＰバージョン６でＩＰパケットヘッダから取り除かれるパケット識別子を前提とせず、ＴＣＰヘッダやＲＴＰヘッダの通番号を用いて再送判定及びネットワーク品質を推定する過程を含む。

図２は、本発明の原理構成図である。

本発明は、ＴＣＰ／ＩＰを含むプロトコル機能、あるいは、映像配信アプリケーションを含む通信プロトコルの上位に位置するアプリケーション機能により、データ転送を確実に行うために、途中でデータが損失した時に、再度データ転送を行う通信において、送信側から受信側までの間のある１地点でのモニタによる、ネットワーク品質の１点の観測型測定装置であって、
パケットヘッダ情報から測定対象となる、送受信端末間での通信の開始から終了までのフローを抽出するフロー抽出手段と、
パケットのシーケンス番号（単位はバイトあるいは番号）のカウンタの周回による計測数値の制限や計測時間を制約することなく計測を行い、予め指定した時間パラメータＴに基づいて、ネットワーク内の途中で損失したものが再送されたパケットであるか否かを判定する再送パケット判定手段と、
再送パケット判定手段において、ネットワーク内の途中でのパケット損失があり再送パケットと判定された場合に、損失数および損失情報量の状況を一連のヘッダ情報から求め、ネットワーク品質を推定する損失推定手段と、を有する。

また、本発明の損失推定手段は、
予め指定した送信側装置から転送される情報量単位、または、送信側装置から転送されるパケット数単位毎に、ネットワーク途中でのパケット損失に関する情報を含むネットワークの通信品質を算出する手段を含む。

また、本発明の再送パケット判定手段は、
ネットワーク内でのパケット転送経路の違いによって起こり得るパケット到着順序の逆転現象による到着時間の変動と、通信途中でパケットロスに伴う再送を、該到着時間の変動に基づいて判定する手段を含む。

また、本発明の損失推定手段は、
ＩＰバージョン６でＩＰパケットヘッダから取り除かれるパケット識別子を前提とせずに、ＴＣＰヘッダやＲＴＰヘッダの通番号を用いて再送判定及びネットワーク品質を推定する手段を含む。

本発明によれば、対地の両端に測定機器を設置したり、試験パケット等を発生させてネットワークに負荷をかけたりせずに、ネットワークの品質を測定することができる。従って、大規模なネットワークを介して提供されるサービスの品質測定に対しても適用でき、品質劣化を早期に検出して良好な品質でサービス提供を行うことができる。

以下、図面と共に本発明の実施の形態を説明する。

以下の説明に先立ち、記号等の定義を以下に示す。

到着パケットが何らかの順序で並べられているものとするとき、
Ｊ（ｋ）：通番ｋ番目の到着パケットのパケット情報；
ｔｓ（ｋ）：通番ｋ番目の到着パケットの時刻；
Ｓ１（ｋ）：通番ｋ番目の到着パケットのシーケンス番号Ｓ１値；
Ｌ（ｋ）：通番ｋ番目の到着パケットのペイロードサイズ；
Ｓ２（ｋ）：Ｓ１（ｋ）＋Ｌ（ｋ）；
Ｔ１：パケット到着の順序逆転の許容範囲を決めるパラメータ；
Ｔ２：再送パケットか否かを判定するパラメータ；
Ｃ：ネットワーク品質を算出する単位。即ち、送信側が送出した情報量Ｃに対する品質情報を算出する；
Ｇ（ｍ）：到着パケットの情報に対する分割（但し、重複するパケット情報を許す）
｛Ｊ（ｋ）｜Ｓ１（ｋ）あるいはＳ２（ｋ）∈［ｍＣ＋１，（ｍ＋１）Ｃ］｝，ｍ=０，１，２，…；
ｋｍａｘ（ｍ）：Ｇ（ｍ）に属するパケットの個数；
ＮＬ（ｍ）：Ｇ（ｍ）に属するパケットのネットワーク途中での損失数；
ＤＢＬ（ｍ）：Ｇ（ｍ）に属するパケットのネットワーク途中での損失情報量（ペイロード部）の総和；
ＤＫ（ｍ）：Ｇ（ｍ）の到着パケットにより受信側に届いていない、
シーケンス番号空間［ｍＣ＋１，（ｍ＋１）Ｃ］の情報量の総和；
ＮＢ（ｍ）：通番ｍ番目の「ネットワークの途中でのＩＰパケット損失率。ｍ＝１，２，…；
ＤＢ（ｍ）：通番ｍ番目の「ネットワーク途中で損失したＩＰパケットの情報量の送信側から送出されたＩＰパケットの総情報量に対する割合。ｍ＝１，２，…；
ＤＢＢ（ｍ）：Ｇ（ｍ）に属する到着パケットのペイロードの総情報量；
ＮＢ：ネットワークの途中でのＩＰパケット損失率の平均値；
ＤＢ：ネットワークの途中で損失したＩＰパケットの情報量の送信側から送出されたＩＰパケットの総情報量に対する割合の平均値；
図３は、本発明の一実施の形態におけるネットワーク構成を示す。同図に示すネットワーク中に、１点観測型の測定器１００がルータに接続されている。

図４は、本発明の一実施の形態における１点観測型の測定器の構成を示す。

同図に示す一点観測型の測定器１００は、測定機能部１１０、フロー抽出機能部１２０、品質推定機能部１３０、測定対象の設定インタフェース（ＩＦ）１０、測定パラメータ設定インタフェース（ＩＦ）２０，出力パラメータ設定インタフェース（ＩＦ）３０から構成されている。

測定機能部１１０は、パケットの到着毎にパケット情報を取得する。

フロー抽出部１２０は、パケットヘッダ情報から測定対象となるフロー（送受信端末間での通信の開始から終了まで）を抽出する。

品質推定機能部１３０は、パケットのヘッダ情報（シーケンス番号、単位はバイト或いは番号）から、受信側へのパケット到着の時系列名情報からネットワーク通信品質（ネットワーク途中でのパケット損失に関する情報等）を推定する。

以下、上記の構成における動作を説明する。

図５は、本発明の一実施の形態における測定器の動作のフローチャートである。

ステップ１００）測定機能部１１０において、通信パケットの測定を行う際に、例えば、ネットワーク・パケット・キャプチャリング・ツールの一つであるTcpdumpを用いて実現できる。ここでは、ＴＣＰ／ＩＰ通信を例に説明する。その場合に取得できる情報を図６に示す。必要な情報は、図６の網掛けした項目である。パケットの到着毎に図６に示した情報（以下、パケット情報と呼ぶ）が得られる。また、シーケンス番号は１から付与されるように設定あるいは加工しておくこととする。

測定機能部１１０の測定により図７に示すような測定情報が得られる。同図の測定情報は、ＴｃｐｄｕｍｐによるＴＣＰ／ＩＰ通信の出力例である。

ステップ２００）フロー抽出機能部１２０は、まず、測定対象の設定ＩＦ１０にて設定したパラメータ｛通信元アドレス、通信元ポート番号、通信先アドレス、通信先ポート番号、通信の向き｝を元に、測定機能部１１０からの出力からの対象となる到着パケット情報を測定結果から抽出する。

次に、時系列順に到着パケットのＴＣＰヘッダ情報（図６）を見て「フラグ」がＳであるパケットの時刻（コネクションの確立時刻）から、次に同フラグがＳ（次のコネクション確立時刻）または、Ｆ（コネクション開放時刻）、Ｒ（コネクション強制切断時刻）までの時刻を１フローとする。

ステップ３００）品質推定機能部１３０は、フロー抽出機能部１２０からの抽出データを以下のステップ３１０〜３３０の処理により、ネットワーク品質を出力する。

ステップ３１０）データの整列：
何らかの理由で到着パケットが重複している場合の処理を行う。予め出力パラメータ設定ＩＦ３０にて指定した送信側から転送される情報量単位をＣとする。これは、出力結果の算出単位となるものである。即ち、送信側が情報量Ｃを送出する間のネットワーク品質を算出する。

シーケンス番号のカウンタ上限による周回問題は、剰余類を用いることにより容易に回避できるので、ここでは、送信側から最初に送信されたパケット（データの）シーケンス番号を１とする。

ステップ３２０）抽出されたフローの測定情報を、シーケンス番号に基づいて並び替える。具体的には、（Ｓ１，ｔｓ）の辞書式順序で並び替える。但し、Ｓ１：シーケンス番号（図６）のＳ１の値、ｔｓ：時刻とする。

但し、到着順でみたｎ番目の到着パケットが以下を満たす場合には、すでに受信側に情報が届いていると見做し、該当するパケット情報を削除することを（Ｓ１，ｔｓ）の辞書式順序での並び方を行うときに実施する。

以下に削除されるパケット情報と削除されないパケット情報について、図８を用いて説明する。図８において、（Ｓ１，ｔｓ）の順序番号を＃１，２，３としたとき、到着パケットの保有情報（シーケンス番号空間）を示す。同図（Ａ），（Ｂ）の縦軸をシーケンス番号（Ｓ１）とし、横軸を時刻（ｔｓ）とする。同図（Ａ）において、＃３のパケットは既に届いている＃２の一部であるので削除し、同図（Ｂ）において、＃３のパケットはまだ到着していないデータ部を含んでいるため、削除しない。

到着パケットの情報を、以下のように分割（但し、重複する情報あり）する。これがネットワーク品質を算出する単位であり、

Ｇ（ｍ）＝｛Ｊ（ｋ）｜Ｓ１（ｋ）あるいはＳ２（ｋ）∈［ｍＣ＋１，（ｍ＋１）Ｃ］｝
但し、ｍ＝０，１，２，…
とする。各Ｇ（ｍ）に属する到着パケットに対しては、グループ内で改めて、前述の（Ｓ１，ｔｓ）の辞書式順序での並び順で通番ｋ=１，２，…，ｋ_ｍａｘ（ｍ）を付与する。但し、ｋ_ｍａｘ（ｍ）は、Ｇ（ｍ）に属するパケットの個数である。

以下の処理は、情報グループＧ（ｍ）毎に行う。

ステップ３２０）品質推定機能部１３０は、到着パケットの情報に基づく再送パケットか否かを判定する。まず、測定パラメータ設定ＩＦ２０にて、Ｔ１，Ｔ２の各パラメータを設定する。ここでは、以下の記号を準備する。

即ち、シーケンス番号（バイト）の欠損情報用（数）。なお、Ｃ（ｍ）の右肩の添え字は補集合を表す。

到着パケットの順序は前述のＧ（ｍ）内で付与した通番ｋとする。

図９にＧ（ｍ）に関する到着パケット毎の再送判定処理及び損失情報（ＮＢ（ｍ），Ｄｂ（ｍ））の算出フローを示す。同図において、Ｎは損失パケット数の個数、Ｂは損失情報量、ｋは到着パケットの前述の通番を示す変数を示す。

Ｎ＝０，Ｄ＝０，ｋ＝１とし（ステップ１０１）、Ａ（ｋ，０）≦Ｔ１であるかを判定し（ステップ１０２）、そうである場合には、＃通番ｋのパケットは再送パケットではないと判断し、Ｎ＝Ｎ，Ｄ＝Ｄ，ｋ＝ｋ＋１とし（ステップ１０３）、ｋ=ｋ_ｍａｘ（ｍ）であるかを判定し（ステップ１０４）、そうであれば処理を終了し、そうでなければステップ１０２に移行する。

ステップ１０１で、Ａ（ｋ，０）＞Ｔ１である場合には、Ｂ（ｋ）≦０であるかを判定し、Ｂ（ｋ）>０である場合には、＃通番ｋのパケットは再送パケットではないと判定しＮ＝Ｎ，Ｄ＝Ｄ，ｋ＝ｋ＋１とし、ステップ１０４に移行する（ステップ１０６）。

ステップ１０５で、Ｂ（ｋ）≦０である場合には＃通番ｋのパケットは再送パケット出ると判定し、Ｎ＝Ｎ＋１，Ｄ＝Ｄ＋Ｌ（ｋ），ｈ＝１とし（ステップ１０７）、次に、Ａ（ｋ、ｈ）≦｛Ｓ１（ｋ＋ｈ）−Ｓ２（ｋ-１）｝・Ｔ２であるかを判定する（ステップ１０８）。そうであれば、＃（ｋ+ｈ）番目のパケットは、再送パケットではないと判定し、Ｎ＝１，Ｄ＝Ｄ，ｋ＝ｋ＋ｈ＋１とし（ステップ１０９）、ｋ=ｋ_ｍａｘ（ｍ）であれば処理を終了し、そうでなければステップ１０２に移行する。

ステップ１０８において、Ａ（ｋ、ｈ）＞｛Ｓ１（ｋ＋ｈ）−Ｓ２（ｋ-１）｝・Ｔ２であれば、＃通番（ｋ+ｈ）のパケットは再送パケットであると判定し、Ｎ＝Ｎ＋１，Ｄ＝Ｄ＋Ｌ（ｋ＋ｈ），ｈ＝ｈ＋１とし（ステップ１１１）、ｋ=ｋ_ｍａｘ（ｍ）であれば処理を終了し、そうでなければステップ１０８に移行する（ステップ１１２）。

これにより、
ＮＬ（ｍ）：＝Ｎ，ＤＢＬ（ｍ）：＝Ｄ
ＮＢ（ｍ）：=ＮＬ（ｍ）／（ＮＬ（ｍ）＋ｋｍａｘ（ｍ））
ＤＢ（ｍ）：＝｛ＤＢＬ（ｍ）＋ＤＫ（ｍ）｝／｛ＤＢＬ（ｍ）＋ＤＫ（ｍ）＋ＤＢＢ（ｍ）｝
但し、

は、Ｇ（ｍ）における到着パケットの総サイズである。

なお、ＴＣＰプロトコルの場合には、パケット転送に関して保証するプロトコルであるため、シーケンス番号に欠落は基本的に起きない。しかし、欠落がある場合には、損失情報量ＤＫ（ｍ）としてカウントする。ＤＫ（ｍ）はＲＴＰプロトコルの場合には欠損数を意味する。

また、パラメータＴ２は、予め指定しておく以外にも、現在計測している到着間隔の平均値相当を用いることも可能である。

ステップ３３０）次に、品質推定機能部１３０は、ネットワーク内部でのパケット損失（ＩＰパケット）に関する情報を算出する。ここでは、
ＮＢ：ネットワークの途中でのＩＰパケット損失率；
ＤＢ：ネットワーク途中で損失したＩＰパケットの情報量の送信側から送出されたＩＰパケットの総情報量に対する割合；
とする。

図９の処理フローで算出される以下の値、
ｋ_ｍａｘ（ｍ），ＮＬ（ｍ），ＤＢＬ（ｍ）
ＮＢ（ｍ），ＤＢ（ｍ），ＤＢＢ（ｍ），ＤＫ（ｍ）
を用いて、

と算出し、ネットワーク品質情報として出力する。

なお、先の説明は、ＴＣＰ／ＩＰ通信のように、シーケンス番号がバイト単位のものに関するものであるが、ＲＴＰ／ＵＤＰパケットやＩＰバージョン４のＩＰヘッダにあるシーケンス番号（ＩＰｖ４のＩＰヘッダにあるパケット識別子は必ずしも付与されていないことに注意）は、パケットに対して通番号で付与される場合には以下のようにすればよい。

全てのｋに対してＳ２（ｋ）＝Ｓ１（ｋ）＋１として、Ｓ２（ｋ）を読み替える。ＲＴＰプロトコルの場合には、図９のフローチャートにおけるｋは、シーケンス番号に相当する（但し、ｋ=１からスタートした相対番号を使用）。

上記では、パケットの通番順のデータ処理によるネットワーク品質算出方法を説明した。

次に、到着パケット順のデータ処理によるネットワーク品質の算出方法について説明する。以下では、図５のステップ３３０において、品質推定機能部１３０を端末側に実装する場合を想定し、メモリを節約するための方法を示す。

以下では、データ処理の流れは、図５の処理フローに従うが、図５のステップ３１０，３２０，３３０に関しては、到着パケット順のデータ処理の方法も記載する。

通番の付与の仕方も変更するので、再度、説明の前に記号の定義を示す。

ｋ：受信側でのパケットの到着順。ｋ=１，２，…；
ｐ（ｋ）：ｋ番目の到着パケット；
Ｔ１：パケット到着の順序逆転の許容範囲を決めるパラメータ。単位は秒；
Ｔ２：再送パケットか否かを判定するパラメータ。単位はビット／秒；
Ｊ（ｋ）：ｋ番目の到着パケットのパケット情報；
ｔｓ（ｋ）：ｋ、番目の到着パケットの時刻；
Ｓ１（ｋ）：ｋ番目の到着パケットのシーケンス番号Ｓ１値；
Ｌ（ｋ）：ｋ番目の到着パケットのペイロードサイズ；
Ｓ２（ｋ）：Ｓ１（ｋ）＋Ｌ（ｋ）；
Ｃ：ネットワーク品質を算出する単位。ここでは時間単位とする；
Ｇ（ｍ）：到着パケットの情報に対する分割
｛ｊ（ｋ）｜ｔｓ（ｋ）∈［ｍＴ，（ｍ＋１）Ｔ］｝，ｍ＝１，２，…；
ｋ_ｍａｘ（ｍ）：Ｇ（ｍ）に属するパケットの個数；
ＮＬ（ｍ）：Ｇ（ｍ）に属するパケットのネットワーク途中での損失数；
ＤＢＬ（ｍ）：Ｇ（ｍ）に属するパケットのネットワーク途中での損失情報量（ペイロード部）の総和；
ＤＫ（ｍ）：Ｇ（ｍ）の到着パケットより受信側に届いていない、シーケンス番号空間［ｍＢ＋１，（ｍ＋１）Ｂ］の情報量の総和；
ＮＢ（ｍ）：ｍ番目の「ネットワーク途中でのＩＰパケット損失率」。ｍ=１，２，…；
ＤＢ（ｍ）：ｍ番目の「ネットワーク途中で損失したＩＰパケットの情報量の送信側から送出されたＩＰパケットの総情報量に対する割合」。ｍ=１，２，…；
ＤＢＢ（ｍ）：Ｇ（ｍ）に属する到着パケットのペイロードの総情報量；
ＮＢ：「ネットワークの途中でのＩＰパケット損失率」の平均値；
ＤＢ：「ネットワークの途中で損失したＩＰパケットの情報量の送信側から送出されたＩＰパケットの総情報量に対する割合」の平均値；
前述の図５のステップ３１０については、到着パケット順の処理であるので、実施しない。但し、データ出力の単位は予め指定した時間単位Ｔで出力することとし、到着パケットデータは時間軸でＴを単位としてＧ（ｍ）に分割されているとする。

前述のステップ３２０に対応する処理として、以下の記号を準備する。

Ｌｏｓ（ｋ，Ｔ１）：ｋ番目の到着パケットを受信し、Ｔ１時間経過したときの欠損しているシーケンス空間；
具体的には、以下のように求める。

これを到着パケットが到着する度に求めるには以下の漸化式を用いる。

とすると、

なので、初期値Ｒ（０，Ｔ１）＝φより漸化的にＲ（ｋ，Ｔ１）を求めることができ、上記の

を用いて、Ｌｏｓ（ｋ，Ｔ１）を算出できる。

図１０に単位時間Ｔ毎のＮＢ（ｍ）、ＤＢ（ｍ）の計算フローを示す。

同図に示す計算フローは、再転送により同一番号が付与される場合（例えば、ＴＣＰシーケンス番号）には、パケットの到着時間揺らぎ（到着順序逆転事象を含む）のタイムスケール（Ｔ１とする）と、再転送により到着したパケットの遅延時間のタイムスケジュールが異なることに着目することで、再転送か否かを識別し、再転送頻度をもとにパケット損失状況を推定するものである。

特に、到着順で処理するフローは、ｋ番目のパケットが到着した後、Ｔ１経過した時点における未到着パケットのシーケンス番号の集合をＬｏｓ（ｋ，Ｔ１）とする。ｋ番目の到着パケットが再転送か否かの判定は以下の通りである。

（１）到着したパケットのシーケンス番号がＬｏｓ（ｋ−１，Ｔ１）に含まれていたら、再送パケットと判定する（図５のステップ１００）。

（２）Ｌｏｓ（ｋ，Ｔ１）⊃Ｌｏｓ（ｋ−１，Ｔ１）、即ち、新たな未到着パケットのシーケンス番号の範囲が増加すれば、シーケンス番号の時刻に対する増加率を閾値（ＳＰ）と比較し、その大（小）により再転送か（否か）判断する（図５のステップ２００）。

（３）Ｌｏｓ（ｋ，Ｔ１）＝Ｌｏｓ（ｋ−１，Ｔ１）、即ち、次に到着すべきシーケンス番号が到着していれば、到着間隔閾値（Ｔ１）との大（小）により再転送か（否か）判断する（図５のステップ３００）。

ＩＰパケットの損失率（損失情報量率）は、再転送と判定されたパケットの比率（あるいは情報量情報の比）によって推定する。

上記の再転送パケットの判定の概要を図１１に示す。

時間Ｔ毎に以下を（シーケンス番号順の処理と同様に）算出する。

ＮＬ（ｍ）：＝Ｎ，ＤＢＬ（ｍ）：＝０
ＮＢ（ｍ）：=ＮＬ（ｍ）／（ＮＬ（ｍ）＋ｋｍａｘ（ｍ））
ＤＢ（ｍ）：＝｛ＤＢＬ（ｍ）＋ＤＫ（ｍ）｝／ＤＢＬ（ｍ）＋ＤＫ（ｍ）＋ＤＢＢ（ｍ）｝
但し、

は、Ｇ（ｍ）における到着パケットの総サイズである。

以下、図１０に沿って説明する。

図１０において、Ｎは損失パケット数の個数、Ｂは損失情報量、ｋは到着パケットの順番を示す変数、ｔは時間を示す変数を示す。

Ｎ＝０，Ｄ＝０，ｋ＝２、ｔ＝ｔｓ（１）と初期化し（ステップ２０１）、［Ｓ１（ｋ），Ｓ２（ｋ）］⊂Ｌｏｓ（ｋ−１，Ｔ１）であるかを判定し（ステップ２０２）、「真」である場合には、ｋ番目のパケットは再送パケットであると判断し、Ｎ＝Ｎ＋１，Ｄ＝Ｄ＋Ｌ（ｋ），ｔ＝ｔ，ｋ＝ｋ＋１として、ステップ２０２に移行する（ステップ２０３）。

ステップ２０２において「偽」の場合には、Ｌｏｓ（ｋ−１，Ｔ１）＝Ｌｏｓ（ｋ，Ｔ１）であるか判定し（ステップ２０４）、「偽」の場合には、｛Ｓ１（ｋ）−Ｓ２（ｋ−１）＋１｝＜（ｔｓ（ｋ）−ｔ）×Ｔ２であるか判定し（ステップ２０５）、「偽」の場合には、ｋ番目のパケットは再送パケットではないと判断し、Ｎ−Ｎ，Ｄ＝Ｄ，ｔ＝ｔｓ（ｋ），ｋ＝ｋ＋１としてステップ２０２に移行し（ステップ２０６）、「真」の場合には、ｋ番目のパケットは再送パケットであると判断し、Ｎ＝ｎ＋１，Ｄ＝Ｄ＋Ｌ（ｋ）、ｔ=ｔｓ、ｋ＝ｋ＋１としてステップ２０２に移行する（ステップ２０７）。

ステップ２０４において、「真」の場合には、Ｓ２（ｋ）＞ＭａｘＳ２（ｈ）ｈ＜ｋであるか判断し（ステップ２０８）、「偽」である場合には、ｋ番目のパケットは過去に既に到着しているので無視すると判定し、Ｎ＝Ｎ，Ｄ＝Ｄ，ｔ＝ｔ，ｋ＝ｋ＋１とし、ステップ２０２に移行する（ステップ２０９）。

ステップ２０８において、「偽」の場合には、ｔｓ（ｋ）−ｔｓ（ｋ-１）<Ｔ１であるかを判定し（ステップ２１０）、「偽」の場合には、ｋ番目のパケットは再送パケットであるとして、Ｎ＝Ｎ＋１，Ｄ＝Ｄ＋Ｌ（ｋ），ｔ＝ｔｓ、ｋ＝ｋ＋１としてステップ２０２に移行する（ステップ２１１）。ステップ２１０において、「真」の場合には、ｋ番目のパケットは再送パケットではないと判断し、Ｎ＝Ｎ，Ｄ＝Ｄ，ｔ＝ｔｓ（ｋ），ｋ＝ｋ＋１としてステップ２０２に移行する（ステップ２１２）。

このように、本発明では、ネットワークの送信側と受信側までのある１点において、エンドツーエンドにおけるＩＰパケット損失率などの性能を測る方法であり、Ｔｃｐｄｕｍｐ等のパケットモニタツールを用いて通信情報を取得する。この情報を加工し、シーケンス番号順に整列させ、これを到着パケットの情報に基づいて、再送パケットかどうかを判断し、到着パケット毎の再送判定処理、損失情報を算出する。これにより、ネットワーク途中でＩＰパケット損失率当を導き出すことができる。

なお、本発明は、上記の実施の形態及び実施例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。

本発明は、パケット交換網を使用した通信サービスにおける性能管理技術（通信品質測定技術）に適用可能である。

本発明の原理を説明するための図である。本発明の原理構成図である。本発明の一実施の形態におけるネットワーク構成図である。実施一点観測型の測定器の構成図である。本発明の一実施の形態における一点観測型の測定器の動作のフローチャートである。本発明の一実施の形態におけるＴｃｐｄｕｍｐでの出力フォーマットである。本発明の一実施の形態における測定情報（ＴｃｐｄｕｍｐによるＴＣＰ／ＩＰ通信の出力例）である。本発明の一実施の形態における削除されるパケット情報と削除されないパケット情報を示す図である。本発明の一実施の形態におけるＧ（ｍ）に対するＮＢ（ｍ），ＤＢ（ｍ）の計算のフローチャートである。本発明の一実施の形態における時間単位Ｔ毎のＮＢ（ｍ）、ＤＢ（ｍ）の計算のフローチャートである。本発明の一実施の形態における再転送パケットの判定の概要を示す図である。

符号の説明

１０測定対象の設定ＩＦ
２０測定パラメータ設定ＩＦ
３０出力パラメータ設定ＩＦ
１００測定器
１１０測定機能部
１２０フロー抽出手段、フロー抽出機能部
１３０品質推定機能部
１３１再送パケット判定手段
１３２損失推定手段
２００ルータ
３００サーバ

Claims

ＴＣＰ／ＩＰを含むプロトコル機能、あるいは、映像配信アプリケーションを含む通信プロトコルの上位に位置するアプリケーション機能により、データ転送を確実に行うために、途中でデータが損失した時に、再度データ転送を行う通信において、
送信側から受信側までの間のある１地点でのモニタ装置による、ネットワーク品質の１点観測方測定方法であって、
パケットヘッダ情報から測定対象となる、送受信端末間での通信の開始から終了までのフローを抽出するフロー抽出過程と、
パケットのシーケンス番号（単位はバイトあるいは番号）のカウンタの周回による計測数値の制限や計測時間を制約することなく計測を行い、予め指定した時間パラメータＴに基づいて、ネットワーク内の途中で損失したものが再送されたパケットであるか否かを判定する再送パケット判定過程と、
前記再送パケット判定過程において、前記ネットワーク内の途中でのパケット損失があり再送パケットと判定された場合に、損失数および損失情報量の状況を一連のヘッダ情報から求め、ネットワーク品質を推定する損失推定過程と、
からなることを特徴とするネットワーク品質の１点観測型測定方法。
前記損失推定過程において、
予め指定した送信側装置から転送される情報量単位、または、送信側装置から転送されるパケット数単位毎に、ネットワーク途中でのパケット損失に関する情報を含むネットワークの通信品質を算出する過程を含む請求項１記載のネットワーク品質の１点観測型測定方法。
前記再送パケット判定過程において、
前記ネットワーク内でのパケット転送経路の違いによって起こり得るパケット到着順序の逆転現象による到着時間の変動と、通信途中でのパケットロスに伴う再送を該到着時間の変動に基づいて判定する過程を含む請求項１記載のネットワーク品質の１点観測型測定方法。
前記損失推定過程において、
ＩＰバージョン６でＩＰパケットヘッダから取り除かれるパケット識別子を前提とせず、ＴＣＰヘッダやＲＴＰヘッダの通番号を用いて再送判定及びネットワーク品質を推定する過程を含む請求項１記載のネットワーク品質の１点観測型測定方法。
ＴＣＰ／ＩＰを含むプロトコル機能、あるいは、映像配信アプリケーションを含む通信プロトコルの上位に位置するアプリケーション機能により、データ転送を確実に行うために、途中でデータが損失した時に、再度データ転送を行う通信において、送信側から受信側までの間のある１地点でのモニタによる、ネットワーク品質の１点の観測型測定装置であって、
パケットヘッダ情報から測定対象となる、送受信端末間での通信の開始から終了までのフローを抽出するフロー抽出手段と、
パケットのシーケンス番号（単位はバイトあるいは番号）のカウンタの周回による計測数値の制限や計測時間を制約することなく計測を行い、予め指定した時間パラメータＴに基づいて、ネットワーク内の途中で損失したものが再送されたパケットであるか否かを判定する再送パケット判定手段と、
前記再送パケット判定手段において、前記ネットワーク内の途中でのパケット損失があり再送パケットと判定された場合に、損失数および損失情報量の状況を一連のヘッダ情報から求め、ネットワーク品質を推定する損失推定手段と、
を有することを特徴とするネットワーク品質の１点観測型測定装置。
前記損失推定手段は、
予め指定した送信側装置から転送される情報量単位、または、送信側装置から転送されるパケット数単位毎に、ネットワーク途中でのパケット損失に関する情報を含むネットワークの通信品質を算出する手段を含む請求項５記載のネットワーク品質の１点観測型測定装置。
前記再送パケット判定手段は、
前記ネットワーク内でのパケット転送経路の違いによって起こり得るパケット到着順序の逆転現象による到着時間の変動と、通信途中でパケットロスに伴う再送を、該到着時間の変動に基づいて判定する手段を含む請求項５記載のネットワーク品質の１点観測型測定装置。
前記損失推定手段は、
ＩＰバージョン６でＩＰパケットヘッダから取り除かれるパケット識別子を前提とせずに、ＴＣＰヘッダやＲＴＰヘッダの通番号を用いて再送判定及びネットワーク品質を推定する手段を含む請求項５記載のネットワーク品質の１点観測型測定装置。