JP4300415B2

JP4300415B2 - 通信障害試験装置及び方法

Info

Publication number: JP4300415B2
Application number: JP2003429075A
Authority: JP
Inventors: 芳三本多; 和生永田
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2003-12-25
Filing date: 2003-12-25
Publication date: 2009-07-22
Anticipated expiration: 2023-12-25
Also published as: JP2005191798A

Description

本発明は、通信障害試験装置及び方法に関する。

通信障害試験装置は、被試験装置からＬＡＮやインターネット等の通信網を介して受信したパケットについて、ＯＳＩ（Open Systems Interconnection）参照モデルの第１〜４層、つまり物理層、データリンク層、ネットワーク層及びトランスポート層のプロトコルに該当するヘッダに基づいて各種処理を行うことにより被試験装置や通信網の通信障害に関する各種試験を行う。すなわち、従来の通信障害試験装置は、ＯＳＩ参照モデルの第５〜７層、つまりセッション層、プレゼンテーション層及びアプリケーション層のプロトコルに該当するヘッダについては関与しない。通信障害試験装置が行う処理としては、例えば被試験装置からのアクセスに対する応答、通信網を伝送されるパケットの一部破棄（パケットロス）あるいは／及びパケットにジッタを付加する等である。なお、このような通信障害試験装置については、例えば以下の公知文献に詳細が開示されている。
渡辺和彦等著「ＳＥの基礎知識ネットワークシステム改訂版」リックテレコム、２０００年３月１０日、ｐ．６５−６７

ところで、映像アプリケーションで用いられている多くの映像符号化方式は、データ圧縮技術としてフレーム間予測符号化方式を採用している。例えばＩＳＯ１３８１８に準拠するＭＰＥＧ−２は、他の映像フレームを参照するフレーム間順方向予測符号化画像（Ｐピクチャ）と他の映像フレームを参照しないフレーム内符号化画像（Ｉピクチャ）とを有し、Ｐピクチャに関するパケットとＩピクチャに関するパケットとでは、受信側に到着する時間が遅れたりあるいは損失した場合における動画再生に対する影響が異なる。

しかしながら、Ｐピクチャに関するパケットとＩピクチャに関するパケットとの識別は、ＯＳＩ参照モデルの第１〜４層のプロトコルに関係する内容ではなく、第５〜７層のプロトコルに関係する内容である。このため、上述した従来の通信障害試験装置では、Ｐピクチャに関するパケットの伝送遅れや損失の影響とＩピクチャに関するパケットの伝送遅れや損失の影響とを切り分けて評価することができないという問題点がある

本発明は、特定アプリケーションに該当するパケットの通信障害についてより的確な試験を実現することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明は次の構成を備える。
パケットを受信するパケット入力部と、このパケット入力部から入力されたパケットについてＯＳＩ参照モデルの第１〜４層に該当するヘッダ部分を読み取ることにより正規仕様のパケットであるか否か判断するパケットフィルタを備える通信障害試験装置において、
前記パケットフィルタから入力されたパケットについて、ＯＳＩ参照モデルの第５層以上に該当するヘッダ部分及びデータ部分の量子化テーブルを読み取ることにより映像アプリケーションに関連するＰパケットとＩパケットを検出するアプリケーションアナライザと、
このアプリケーションアナライザから入力されたＰパケット及びＩパケットに対して、試験内容に応じて予め設定された統計値に見合うようにランダムに破棄することによりＰパケット及びＩパケット毎に個別にパケットロスを発生させ、時間遅延を与える模擬を施すパケット制御部と
を備えることを特徴とする通信障害試験装置。

以上説明したように、本発明によれば、受信パケットに含まれるＯＳＩ参照モデルの第５層以上に該当する情報に基づいて特定アプリケーションに応じた特定処理を受信パケットに施すことができる。すなわち、ＯＳＩ参照モデルの第１〜第４層に該当する情報からはアプリケーションを識別することができないので、アプリケーションに応じた処理を受信パケットに施すことはできないが、これに対して本発明によれば、ＯＳＩ参照モデルの第５層以上に該当する情報を参照することにより特定アプリケーションに該当する特定パケットに特定処理を施すことが可能であり、よって特定パケットの通信障害について従来よりも的確な試験を実現することができる。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に関わる通信障害試験装置Ｓの機能構成を示すブロック図である。この図において、符号１はパケット入力部、２はパケットフィルタ、３はアプリケーションアナライザ（パケット解析手段）、４はパケット制御部（パケット処理手段）、５はパケット出力部である。パケット入力部１は、外部の通信回線からパケット（受信パケット）を受信してパケットフィルタ２に出力する。

パケットフィルタ２は、パケット入力部１から入力されたパケットについてＯＳＩ参照モデルの第１〜４層に該当するヘッダ部分を読み取ることにより正規仕様のパケットであるか否かを判断し、当該正規仕様のパケットのみをアプリケーションアナライザ３に出力する。つまり、このパケットフィルタ２では、ヘッダ部分の情報から通信網の通信仕様に合致したパケットのみがフィルタリングされる。

アプリケーションアナライザ３は、パケットフィルタ２から入力されたパケットについて、ＯＳＩ参照モデルの第５層以上に該当するヘッダ部分及びデータ部分の量子化テーブルを読み取ることにより映像アプリケーション（特定アプリケーション）に関連する特定パケットを検出する。

より具体的には、アプリケーションアナライザ３は、パケットフィルタ２から入力されたパケットの中から、他の映像フレームを参照する画像に関するパケット（Ｐパケット）と他の映像フレームを参照しない画像に関するパケット（Ｉパケット）とを特定パケットとして検出する。なお、他の映像フレームを参照する画像及び他の映像フレームを参照しない画像は、例えばＩＳＯ１３８１８に準拠するＭＰＥＧ−２の場合にはフレーム間順方向予測符号化画像（Ｐピクチャ）及びフレーム内符号化画像（Ｉピクチャ）である。

パケット制御部４は、アプリケーションアナライザ３から入力された特定パケットつまりＰパケット及びＩパケットに対して、試験内容に応じた特定処理を施してパケットを出力部５に出力する。例えば、パケット制御部４は、予め設定された統計値に見合うようにランダムに破棄することによりＰパケット及びＩパケット毎に個別にパケットロスを発生させると共に、時間遅延を与えることによりＰパケット及びＩパケット毎に個別にジッタを付与する。パケット出力部５は、パケット制御部４から入力された通過Ｐパケット及び通過Ｉパケットをバッファリングして通信回線に出力する。

図２は、このような通信障害試験装置Ｓの接続例を示している。すなわち、この図２では通信障害試験装置Ｓが映像送信機Ａと映像受信機Ｂとの間に介装されており、通信障害試験装置Ｓは、映像送信機Ａから映像受信機Ｂに送信されるパケットに対して試験内容に応じた特定処理を模擬的に施す。

このように構成された通信障害試験装置Ｓでは、アプリケーションアナライザ３によってＯＳＩ参照モデルの第５層以上に該当するヘッダ部分及びデータ部分の量子化テーブル等を読み取ることにより映像アプリケーションに関連するＰパケットとＩパケットとを分別検出する。そして、このように分別検出されたＰパケット及びＩパケットに対して、パケット制御部４によって個別にパケットロスやジッタ等、試験内容に応じた特定処理を模擬的に施す。

すなわち、本通信障害試験装置Ｓによれば、Ｐパケット（つまり他の映像フレームを参照する画像に関するパケット）及びＩパケット（他の映像フレームを参照しない画像に関するパケット）毎にパケットロスやジッタによる影響を試験することが可能である。従来技術ではＰパケットの通信障害による影響とＩパケットの通信障害による影響とを切り分けて試験することができなかったが、本通信障害試験装置Ｓでは、パケットロスやジッタという通信障害をＰパケット毎及びＩパケット毎に模擬するので、両パケットの通信障害による影響とを切り分けることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、アプリケーションアナライザ３によって映像アプリケーションのＰパケット及びＩパケットを特定アプリケーションに関連する特定パケットとして検出するようにしたが、本発明における特定パケットはＰパケット及びＩパケットに限定されるものではない。例えば、ＩＥＴＥ（Internet Engineering Task Force）のＲＦＣ２３２６（ＲＴＳＰ：Real Time Streaming Protocol）に準拠し、映像通信のセッションプロトコルを用いる映像送受信機（サーバ・クライアント）の動作検証や評価試験において、例えばSetupコマンドを含むパケットあるいはＳＳＲＣ（Synchronization Source Identifier）と呼ばれるパラメータを含むパケットを特定パケットとして検出しても良い。

ＲＴＳＰの状態遷移が規定通りに応答するか否か、あるいは通信がハングアップしないか等を試験する場合には、上記Setupコマンドを含むパケットあるいはＳＳＲＣパラメータを含むパケットを特定パケットとすることが考えられる。ただし、上記ＲＴＳＰの状態遷移を試験する場合には、通信障害試験装置において映像送受信機が従うプロトコル通りに特定アプリケーションの状態遷移を模擬する必要がある。

（２）図２では映像送信機Ａと映像受信機Ｂとの間に介装された通信障害試験装置Ｓによって、映像送信機Ａから映像受信機Ｂに送信されるパケットにパケットロスやジッタを発生させたが、図３に示すように映像送信機Ａと通信障害試験装置Ｓとを通信回線を介して対峙するように接続し、映像送信機Ａから受信したパケットにパケットロスやジッタを発生させて映像送信機Ａに送り返すようにしても良い。この場合、通信障害試験装置Ｓは、パケットロスやジッタを模擬したパケットを映像送信機Ａから受信したパケットに対する応答パケットとして映像送信機Ａに送信する。

（３）また、図４に示すようにに通信障害試験装置Ｓと映像受信機Ｂとを通信回線を介して対峙するように接続し、通信障害試験装置Ｓでパケットロスやジッタを模擬した送信パケットを生成して映像受信機Ｂに送信するようにしても良い。この場合、送信パケットについては、通信障害試験装置Ｓが映像送信機Ａから過去に受信したパケットを記憶しておき、このパケットを映像受信機Ｂに送信することが考えられる。

（４）テレビ会議やテレビ電話等の双方向通信を行うシステムを試験する場合には、入出力の方向を逆にした２台の通信障害試験装置Ｓを通信回線に挿入する接続方法が考えられる。
（５）特定パケットあるいは全てのパケットを入力時刻と共に順次記憶する記憶部を新たに設け、当該記憶部に記憶したパケットを入力時刻の差異に応じた間隔で通信回線に出力するようにしても良い。このような構成によれば、被試験システムの運用中に記憶したパケットを用いることにより、後日実験室等で被試験システムの運用状態を再現して解析することができる。

（６）特定パケットあるいは全てのパケットのパケット特性を順次記憶する記憶部を新たに設け、このパケット特性に基づいて受信パケットを通信回線に出力するようにしても良い。このような構成によれば、被試験システムの運用中に記憶したパケット特性を用いることにより、後日実験室等で被試験システムの運用状態を再現して解析することができる。

（７）上記実施形態では、他の映像フレームを参照する画像に関するＰパケットと他の映像フレームを参照しない画像に関するＩパケットの両方を検出し、各パケット毎にパケットロスやジッタを模擬的に発生させるようにしたが、ＰパケットあるいはＩパケットの何れか一方を検出してパケットロスやジッタを発生させるようにしても良い。

本発明の一実施形態に係わる通信障害試験装置Ｓの機能構成を示すブロック図である。本発明の一実施形態に係わる通信障害試験装置Ｓの第１の接続例を示す模式図である。本発明の一実施形態に係わる通信障害試験装置Ｓの第２の接続例を示す模式図である。本発明の一実施形態に係わる通信障害試験装置Ｓの第３の接続例を示す模式図である。

符号の説明

Ｓ……通信障害試験装置、１……パケット入力部、２……パケットフィルタ、３……アプリケーションアナライザ（パケット解析手段）、４……パケット制御部（パケット処理手段）、５……パケット出力部、Ａ……映像送信機、Ｂ……映像受信機

Claims

パケットを受信するパケット入力部と、このパケット入力部から入力されたパケットについてＯＳＩ参照モデルの第１〜４層に該当するヘッダ部分を読み取ることにより正規仕様のパケットであるか否か判断するパケットフィルタを備える通信障害試験装置において、
前記パケットフィルタから入力されたパケットについて、ＯＳＩ参照モデルの第５層以上に該当するヘッダ部分及びデータ部分の量子化テーブルを読み取ることにより映像アプリケーションに関連するＰパケットとＩパケットを検出するアプリケーションアナライザと、
このアプリケーションアナライザから入力されたＰパケット及びＩパケットに対して、試験内容に応じて予め設定された統計値に見合うようにランダムに破棄することによりＰパケット及びＩパケット毎に個別にパケットロスを発生させ、時間遅延を与える模擬を施すパケット制御部と
を備えることを特徴とする通信障害試験装置。