JP4537372B2

JP4537372B2 - 波形解析装置

Info

Publication number: JP4537372B2
Application number: JP2006345427A
Authority: JP
Inventors: 丈瑠黒岩; 成憲中田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-12-22
Filing date: 2006-12-22
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2026-12-22
Also published as: JP2008160356A

Description

本発明は、ネットワークに流れる電文を取り込んでその内容を解析するための波形解析装置に関するものである。

従来、『ネットワーク稼働中に、ネットワーク上の伝送障害を物理層レベルでリアルタイムに検出および解析する。』ことを目的とした技術として、『バス１０の各終端抵抗１０ａ,１０ｂ付近に、障害監視支援装置１１ａ,１１ｂが接続されている。一方の障害監視支援装置１１ｂは、バス１０を伝送するパケットを検出すると、そのパケット発信元位置を検出するための位置検出用パルスを他方の障害監視支援装置１１ａに発信する。他方の障害監視支援装置１１ａは、バス１０からビット列を取り込み、その信号波形に基づき各種診断パラメータを検出し、その診断パラメータの組合せから障害要因を特定する。また、パケット受信から位置検出用パルス受信までの時間に基づきパケット発信元位置を検出し、それを障害要因と共に出力する。さらに、診断パラメータの値に応じてケーブル試験を実行し、その試験結果を出力する。』というものが提案されている（特許文献１）。
また、『多重伝送方式で制御端末を制御する端末制御システムにおける伝送データを記憶し、異常を解析するとともに、異常発生時前後の伝送データから、異常の解析結果データを、データ別に分別して記憶し、作業者が異常の原因の推定を容易に実施することのできる伝送異常解析装置を提供する。』ことを目的とした技術として、『伝送異常解析装置は解析された結果を記憶する記憶装置を複数の記憶部に分割し、異常の種類ごとに個々の前記記憶部に記憶させる。』というものが提案されている（特許文献２）。

特開２０００−１０１５８３号公報（要約）特開２００２−１６３０１８号公報（要約）

上述の特許文献１に示された従来技術によれば、伝送線上に診断用のパケットを送信しなければならず、伝送路上の両端に専用の障害監視支援装置を各１台接続しなければならなかった。
また、特許文献２に示された従来技術は、異常な伝送データの解析結果を異常種別毎に異なる記憶部に格納するものであるが、異常データとその時のパケット内容との関連性を知ることができないという課題がある。
本発明は上述の課題を解決するためになされたもので、ネットワーク構成を変えることなく、実際の通信パケットと伝送波形とに基づいて、伝送障害の要因と障害発生箇所とを自動推定する波形解析装置を得ることを目的とするものである。

本発明に係る波形解析装置は、
ネットワークに流れる電文を取り込んでその内容を解析するための装置であって、
ネットワークに流れる電文を取り込む電文入力手段と、
ネットワークに流れる電文の波形データを取り込む波形入力手段と、
前記電文入力手段及び前記波形入力手段が取り込んだデータを格納する記憶手段と、
前記電文と前記波形データの対応関係を所定の規則に従って判定する同期判定手段と、
を備え、
前記同期判定手段は、
前記電文と前記波形データの対応関係を表す情報を、前記記憶手段に格納する
ことを特徴とするものである。

本発明に係る波形解析装置によれば、実際の通信パケットの解析結果と伝送波形の解析結果とを関連付けることで、伝送障害の原因と障害発生箇所とを共に推定することが出来る。それにより通信トラブルを早期に解決できるという効果がある。
また、解析作業を自動で行うため、通信プロトコルや伝送波形に関する専門的な知識や経験がなくても、伝送障害の原因や障害発生箇所の特定を容易に行い、対処することができる。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る波形解析装置１００の構成を示すブロック図である。
波形解析装置１００の構成は、（１）伝送路２００を流れる電文を取得して蓄積する構成、（２）伝送路２００を流れる電文の波形データを取得して蓄積する構成、（３）過去の異常電文の要因解析結果を格納した構成、（４）（１）と（２）を関係付ける構成、の４つに大別することができる。

（１）伝送路２００を流れる電文を取得して蓄積する構成
電文入力手段１０１、電文解析手段１０２、電文条件判定手段１０３、電文情報記憶手段１０４、からなる。
（２）伝送路２００を流れる電文の波形データを取得して蓄積する構成
波形入力手段１０５、波形乱れ定量化手段１０６、波形乱れ要因推定手段１０７、波形情報記憶手段１０８、からなる。
（３）過去の異常電文の要因解析結果を格納した構成
同期判定手段１１０からなる。
（４）（１）と（２）を関係付ける構成
診断済波形情報記憶手段１０９からなる。

電文入力手段１０１は、電文ＩＤ生成手段１０１１と電文取得時刻記録手段１０１２を有する。
電文解析手段１０２は、電文プロトコル解析ルール１０２１を保持している。
電文条件判定手段１０３は、トリガ生成条件１０３１を保持している。
電文情報記憶手段１０４は、電文情報１０４１を１つ以上格納する。
電文情報１０４１は、原電文１０４１ａ、電文情報ＩＤ１０４１ｂ、電文取得時刻情報１０４１ｃ、電文プロトコル情報１０４１ｄ、波形参照情報１０４１ｅ、からなる。

波形入力手段１０５は、波形ＩＤ生成手段１０５１と波形取得時刻記録手段１０５２を有する。
波形乱れ定量化手段１０６は、波形乱れ定量化ルール１０６１を保持している。
波形乱れ要因推定手段１０７は、類似度算出手段１０７１を有する。
波形情報記憶手段１０８は、波形情報１０８１を１つ以上格納する。
波形情報１０８１は、原波形１０８１ａ、波形情報ＩＤ１０８１ｂ、波形取得時刻情報１０８１ｃ、波形乱れ情報１０８１ｄ、乱れ要因情報１０８１ｅ、電文参照情報１０８１ｆ、からなる。

診断済波形情報記憶手段１０９は、診断済波形情報１０９１を１つ以上格納している。
診断済波形情報は、診断済波形乱れ度１０９１ａと乱れ要因診断結果１０９１ｂからなる。

同期判定手段１１０は、同期判定条件１１０１を保持している。

本実施の形態１における「トリガ出力手段」は、電文条件判定手段１０３がこれに相当する。
「波形特徴解析手段」は、波形乱れ定量化手段１０６がこれに相当する。
「異常波形要因推定手段」は、波形乱れ要因推定手段１０７がこれに相当する。
「第１特徴データ」は、診断済波形乱れ度１０９１ａがこれに相当する。
「要因情報」は、乱れ要因診断結果１０９１ｂがこれに相当する。
「第２特徴データ」は、波形乱れ定量化手段１０６が算出する波形乱れ情報１０８１ｄがこれに相当する。
「異常波形情報テーブル」は、診断済波形情報１０９１がこれに相当する。

電文ＩＤ生成手段１０１１、電文取得時刻記録手段１０１２、電文解析手段１０２、電文条件判定手段１０３、波形ＩＤ生成手段１０５１、波形取得時刻記録手段１０５２、波形乱れ定量化手段１０６、波形乱れ要因推定手段１０７、及び類似度算出手段１０７１は、回路デバイスのようなハードウェアで実現することもできるし、マイコンやＣＰＵのような演算装置が実行するソフトウェアとして実現することもできる。
また、電文情報記憶手段１０４、波形情報記憶手段１０８、及び診断済波形情報記憶手段１０９は、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）やＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）のような、書込み可能な記憶装置で構成することができる。これらの記憶手段は、同一の記憶装置上に論理区画を分けて構成してもよいし、同一の記憶装置上にファイルを分けて各情報を格納するように構成してもよい。
また、電文プロトコル解析ルール１０２１、トリガ生成条件１０３１、及び波形乱れ定量化ルール１０６１は、ソフトウェア上に構成したロジックで実現してもよいし、これと等価な回路デバイス等により実現してもよい。

ここで、波形解析装置１００の動作説明の前に、本発明の目的について補足する。

ネットワークを流れる電文に異常が生じるのは、伝送路や電文の送信元が物理的に故障したことによる場合、伝送路の特性により一定の確率で生じるビット誤り、などの原因が考えられる。
特に前者の場合、故障要因・箇所を速やかに特定し、修繕等の対応をとることが求められるため、電文異常を検知して、その異常要因等を自動的に判別することのできる装置が求められる。

ネットワークを流れる電文の異常を判定する方法を大別すると、（１）電文パケットを取得してプロトコル上の誤り等を検出する、（２）伝送路を流れる電気信号の波形データをサンプリング取得して異常波形を検出する、という２通りの方法が考えられる。

（１）の方法によれば、電文パケットは人間が見ても比較的理解のしやすい形式で構成されているため、電文異常の内容を把握しやすい。しかし、電文上の異常があることが判明しても、電文パケットに示される情報からその物理的な原因までも特定することは困難である。
（２）の方法によれば、過去の異常波形データと、その異常要因の調査結果との関連性を蓄積したノウハウやデータベース等を用いることにより、電文異常の物理的な原因を特定することができる。しかし、異常波形は人間の目には一見して判断し難いという難点がある。また、異常波形のサンプリングデータは膨大な量となるため（例えば１ＭＨｚでサンプリングする）、常時波形データを取得し続けるということも困難である。

以上はネットワークの電文異常解析における一般的な課題を述べたが、一方で上述の従来技術においても、既に述べたような課題がある。
本発明は、上記のような課題を解決すべく、電文の取得機能とその波形データの取得機能の双方を兼ね備え、かつ両者を対応付ける手段を提供することにより、発生した電文異常を容易に把握し、その要因を速やかに特定することのできる波形解析装置を提案するものである。
例えば、異常電文とその波形を対応付けて画面表示等することにより、その画面を見た作業員等が、異常電文の内容とその要因との関連性を把握することを容易にし、速やかな復旧作業を支援することができる。

以後は、波形解析装置１００の動作説明を行う。

図２は、波形解析装置１００が実施する処理の概略を示すものである。波形解析装置１００の処理は、以下のステップＳ１〜Ｓ３に大別される。
（Ｓ１）トリガ生成ステップ
電文入力手段１０１の機能により、伝送路２００に流れるパケットを取得し、電文情報記憶手段１０４に電文情報１０４１として格納する。また、そのパケットを電文解析手段１０２の機能により解析し、その解析結果に基づいて、電文条件判定手段１０３の機能によりトリガを生成し、波形入力手段１０５に出力する。
（Ｓ２）波形解析ステップ
波形入力手段１０５の機能により、伝送路２００に流れる伝送波形を取得し、波形情報記憶手段１０８に波形情報１０８１として格納する。また、診断済波形情報記憶手段１０９が格納している診断済波形情報１０９１を用いて、波形乱れ定量化手段１０６及び波形乱れ要因推定手段１０７の機能により、その伝送波形の乱れと要因を解析する。波形データと解析結果は、波形情報記憶手段１０８に格納される。
（Ｓ３）関連付けステップ
同期判定手段１１０の機能により、電文情報１０４１と波形情報１０８１を関連付ける情報を、電文情報記憶手段１０４と波形情報記憶手段１０８に記憶する。

次に、ステップＳ１〜Ｓ３の詳細を、各部の詳細機能・動作とともに説明する。

図３は、ステップＳ１の詳細を示すフローチャートである。以下、各ステップについて説明する。

（Ｓ１０１）
電文入力手段１０１は、有線あるいは無線の伝送路２００に接続するためのインターフェースを備え、伝送路２００上に接続されている機器が送受信するパケットを逐次取得する。取得したパケットは、原電文１０４１ａとして原電文のまま電文情報記憶手段１０４にされる。
（Ｓ１０２）
電文ＩＤ生成手段１０１１は、電文入力手段１０１がパケットを取得する毎に、一意の電文ＩＤを生成し、電文情報ＩＤ１０４１ｂとして電文情報記憶手段１０４に格納する。
また、電文取得時刻記録手段１０１２は、電文入力手段１０１がパケットを取得した時刻を表す電文取得時刻を、電文取得時刻情報１０４１ｃとして電文情報記憶手段１０４に格納する。
電文取得時刻は絶対時刻であってもよいし、パケット取得開始からの相対時刻であってもよい。時刻の取得単位は、例えば１ミリ秒程度とする。また、電文ＩＤは通し番号でもよいし、電文取得時刻と同じであってもよい。
電文情報ＩＤ１０４１ｂとして時刻を用いる場合は、重複が生じないように、時刻の単位は十分短い時間とする。電文情報ＩＤ１０４１ｂとして時刻を用いることにより、電文ＩＤ生成のための演算負荷を低減できる。
（Ｓ１０３）
電文入力手段１０１は、取得したパケットと電文情報ＩＤ１０４１ｂを電文解析手段１０２に通知する。
（Ｓ１０４）
電文解析手段１０２は、電文入力手段１０１より通知されたパケットについて、逐次電文プロトコル解析ルール１０２１を用いてそのパケットの電文プロトコルを導出し、そのプロトコル上の各種ヘッダ等の情報を取得する。
次に、電文入力手段１０１より通知された電文情報ＩＤ１０４１ｂを用いて、電文情報記憶手段１０４から該当するエントリを検索し、求めた電文プロトコル情報を、そのエントリの電文プロトコル情報１０４１ｄとして格納する。
なお、電文プロトコル解析ルール１０２１とは、パケットのプロトコル、送信元アドレス、送信先アドレス、コマンド、チェックサムエラーの有無、データなどの情報を含む電文プロトコルを導出するルールのことである。
（Ｓ１０５）
電文解析手段１０２は、電文プロトコル情報１０４１ｄと、電文入力手段１０１より通知された電文情報ＩＤ１０４１ｂを、電文条件判定手段１０３に通知する。
（Ｓ１０６）
電文条件判定手段１０３は、電文解析手段１０２より通知された電文プロトコル情報１０４１ｄがトリガ生成条件１０３１を満たすか否かを判定する。
満たすときはステップＳ１０７へ進み、満たさないときは処理を終了する。
なお、トリガ生成条件１０３１の内容は、「チェックサムエラーが有る」でもよいし、「送信元アドレスが指定された値である」でもよいし、上述した２つの条件の論理積や論理和でもよい。トリガ生成条件１０３１の内容をこのように設定することで、プロトコル上の具体的なエラーを検出することができ、また検出対象の機器等を具体的に特定することができる。
（Ｓ１０７）
電文条件判定手段１０３は、トリガを生成し、波形入力手段１０５に出力する。

次にステップＳ２の説明を行うが、説明に際し、波形入力手段１０５が備える「プリトリガー機能」の理解が必要であるため、ステップＳ２に先立ってその内容を説明する。

図６は、波形入力手段１０５が備えるプリトリガー機能について説明するものである。
プリトリガー機能とは、波形取得開始の合図であるトリガを受信する前に、あらかじめ所定容量のバッファ内に過去の波形データを蓄積しておき、トリガを受信すると、バッファ内に蓄積したデータを遡って取得する機能のことである。
伝送波形に異常が生じた場合、その異常は電文パケットの異常となって現れるため、図３で説明したように、電文条件判定手段１０３がその異常に基づきトリガを発する。波形入力手段１０５は、トリガ受信後に、波形データのサンプリング取得を開始する。
ところが、波形データのサンプリング取得を開始した時点で波形異常が治まっていた場合には、そこから波形データを取得しても異常波形データは得られず、要因解析などを行うことができない（図６参照）。

かかる不具合を回避するため、波形入力手段１０５は、上述のようなプリトリガー機能を備え、バッファの容量の範囲内で常時波形データをサンプリング取得し、電文条件判定手段１０３からトリガを受信すると、バッファ内の波形データから取得を開始する。
バッファ内の波形データを全て取得し尽くした後は、伝送路２００から波形データを直接取得すればよい。
この「プリトリガー機能」により、トリガを発する前に取得した波形データを遡って取得することができるので、パケットの取得と波形データの取得を非同期に行っていても、後から両者の関連付けを行うことができるのである。

以後は、波形解析装置１００の動作説明に戻る。

図４は、ステップＳ２の詳細を示すフローチャートである。以下、各ステップについて説明する。

（Ｓ２０１）
波形入力手段１０５は、有線あるいは無線の伝送路２００に接続するためのインターフェースを備える。上述のプリトリガー機能により、伝送路２００上に接続されている機器が送受信する伝送波形データを、例えば１ＭＨｚのサンプリング周波数で逐次取得し、プリトリガー用のバッファに格納する。
（Ｓ２０２）
波形入力手段１０５は、電文条件判定手段１０３よりトリガを受信する。
（Ｓ２０３）
波形入力手段１０５は、プリトリガ用のバッファに蓄積された波形データを読み出す。バッファに格納した全ての波形データを読み出した後は、伝送路２００から直接波形データを取得する。
（Ｓ２０４）
波形入力手段１０５は、パケットを取得する毎に、その波形データを原波形１０８１ａとして波形情報記憶手段１０８に格納する。
波形ＩＤ生成手段１０５１は、波形入力手段１０５がパケットを取得する毎に、一意の波形ＩＤを生成し、波形情報ＩＤ１０８１ｂとして波形情報記憶手段１０８に格納する。
波形取得時刻記録手段１０５２は、波形入力手段１０５が波形データを取得した時刻を表す波形取得時刻を、波形取得時刻情報１０８１ｃとして電文情報記憶手段１０４に格納する。
波形取得時刻は、電文取得時刻と同様に、絶対時刻であってもよいし、波形取得開始からの相対時刻であってもよい。時刻の取得単位は、例えば１ミリ秒程度とする。また、波形ＩＤは通し番号でもよいし、波形取得時刻と同じであってもよい。
（Ｓ２０５）
波形入力手段１０５は、取得した原波形１０８１ａと波形情報ＩＤ１０８１ｂを波形乱れ定量化手段１０６に通知する。
（Ｓ２０６）
波形乱れ定量化手段１０６は、波形入力手段１０５より受け取った原波形１０８１ａについて、逐次、波形乱れ定量化ルール１０６１を用いて波形乱れ度を算出する。
次に、波形入力手段１０５より通知された波形情報ＩＤ１０８１ｂを用いて、波形情報記憶手段１０８から該当するエントリを検索し、求めた波形乱れ度を波形乱れ情報１０８１ｄとして格納する。
ここで、波形乱れ定量化ルール１０６１とは、伝送波形の信号レベルやＤｒｏｏｐ、Ｒｉｎｇｉｎｇなどの伝送波形を特徴付けるパラメータ毎に、その波形の異常度合いを数値化するためのルールである。波形乱れ度とは、それぞれのパラメータ値の集合からなり、例えば次の表１のように表すことができる。

（Ｓ２０７）
波形乱れ定量化手段１０６は、求めた波形乱れ情報１０８１ｄと波形情報ＩＤ１０８１ｂを、波形乱れ要因推定手段１０７に通知する。
（Ｓ２０８）
波形乱れ要因推定手段１０７は、波形乱れ定量化手段１０６より受け取った波形乱れ情報１０８１ｄに基づき、診断済波形情報記憶手段１０９が格納している診断済波形情報１０９１のうち、最も近い診断済波形乱れ度１０９１ａを持つものを検索する。
ここで、診断済波形情報１０９１は、例えば次の表２のような形式で格納されている。

波形乱れ要因推定手段１０７が、波形乱れ定量化手段１０６より受け取った波形乱れ情報１０８１ｄに最も近い診断済波形乱れ度１０９１ａを持つ診断済波形情報１０９１を検索する際には、個々のパラメータ毎に値の比などを求めて積算することにより波形乱れ度の一致度合いを算出し、差異が最も少ないものを、最も近い波形乱れ度を持つものとすればよい。
波形乱れ要因推定手段１０７は、全ての診断済波形情報１０９１について上記の一致度合いを算出する演算を繰り返すことにより、最も近い波形乱れ度を持つ診断済波形情報１０９１を検索する。
なお、診断済波形情報１０９１の格納形式は、表２のようなテーブル形式に限られるものではなく、任意の形式で構わない。
（Ｓ２０９）
波形乱れ要因推定手段１０７は、ステップＳ２０８の検索の結果、最も一致度合いが高かった診断済波形情報１０９１の乱れ要因診断結果１０９１ｂを読み取る。
次に、波形乱れ定量化手段１０６より通知された波形情報ＩＤ１０８１ｂを用いて、波形情報記憶手段１０８から該当するエントリを検索し、読み取った乱れ要因診断結果１０９１ｂを乱れ要因情報１０８１ｅとして格納する。

図５は、ステップＳ３の詳細を示すフローチャートである。以下、各ステップについて説明する。

（Ｓ３０１）
同期判定手段１１０は、電文情報記憶手段１０４が格納している電文情報１０４１のうち、波形参照情報１０４１ｅが記録されておらず、かつ電文取得時刻情報１０４１ｃが最も古いものを、逐次読み出す。
また、波形情報記憶手段１０８が格納している波形情報１０８１のうち、電文参照情報１０８１ｆが記録されておらず、かつ波形取得時刻情報１０８１ｃが最も古いものを、逐次読み出す。
（Ｓ３０２）
同期判定手段１１０は、読み取った電文情報１０４１の１つと波形情報１０８１の１つとで組を作り、その組が同期判定条件１１０１を満たすか否かを判定する。
なお、「電文情報１０４１と波形情報１０８１が同期している」とは、両者が同一のパケットから取得したものであるものとみなすことができる、という意味である。
同期判定条件１１０１の内容は、例えば以下の（１）〜（４）のようにすることができる。
（１）波形取得時刻情報１０８１Ｃと電文取得時刻情報１０４１Ｃとの差分が閾値以下である場合に、両者が同期しているとみなす。この判定基準によれば、簡易に同期判定を行うことができるため、演算負荷が少なくてすむ。
（２）原電文１０４１ａをアナログ変換した波形と原波形１０８１ａとの一致度が閾値以上である場合に、両者が同期しているとみなす。一致度の演算は、誤差の２乗平均による方法など、任意の演算手法を用いればよい。この判定基準によれば、（１）よりも厳密に一致判定を行うことができ、解析の精度が増す（下記（３）も同様）。
（３）原波形１０８１ａをパケット化した信号と原電文１０４１ａとの一致度が閾値以上である場合に、両者が同期しているとみなす。
（４）上述した（１）〜（３）の条件の論理積又は論理和。
（Ｓ３０３）
ステップＳ３０２で、同期判定条件１１０１を満たす場合はステップＳ３０４へ進み、満たさない場合は処理を終了する。
（Ｓ３０４）
同期判定手段１１０は、電文情報１０４１と組となった相手の波形情報１０８１が有する波形情報ＩＤ１０８１ｂを、その電文情報１０４１の波形参照情報１０４１ｅとして、電文情報記憶手段１０４に格納する。
また、波形情報１０８１と組となった相手の電文情報１０４１が有する電文情報ＩＤ１０４１ｂを、その波形情報１０８１の電文参照情報１０８１ｆとして、波形情報記憶手段１０８に格納する。
これにより、電文情報１０４１と波形情報１０８１の対応関係が記録され、両者の対応関係を表す情報が格納されたことになるので、修繕等の伝送トラブル対応を行う際に、両者の対応関係を参照しながら要因を推定することが容易になる。

電文情報１０４１と波形情報１０８１を同期化した後は、両者の対応関係とともに、乱れ要因情報１０８１ｅをディスプレイ等に出力し、復旧作業を行う作業員等の作業の便宜に供することができる。
ディスプレイ等の出力手段は、必要に応じて波形解析装置１００の本体筐体外面などに設ければよい。また、これに限らず、同期化後の電文情報１０４１と波形情報１０８１及び乱れ要因情報１０８１ｅを、データとしてコンピュータに出力し、コンピュータ上の画面で解析結果を閲覧するようにしてもよい。

以上のように、本実施の形態１によれば、パケットレベルでの異常電文解析の結果と、そのときの波形データの解析結果とを関連付けることにより、伝送障害の原因と障害発生箇所とを共に推定することが出来る。これにより、速やかに修繕等の対応をとることができ、通信トラブルを早期に解決できる。
また、解析作業を自動で行うため、通信プロトコルや伝送波形に関する専門的な知識や経験がなくても、伝送障害の原因や障害発生箇所の特定を容易に行い、対処することができる。

さらには、パケットの解析結果に異常を発見した際にトリガを発し、その後から波形データの蓄積を開始するので、記憶手段の容量を節約できる。また、パケットの取得と波形データの取得の間の時間差については、波形入力手段１０５にプリトリガー機能を備えていることにより解決している。

また、本実施の形態１において、過去の異常波形とそれをもたらす要因の解析結果についてのノウハウをデータベース化して診断済波形情報記憶手段１０９にあらかじめ格納しておき、異常波形データのパラメータを数値化して、最も近い過去の異常波形データからその異常をもたらす要因を推定する。
そのため、異常波形データからその要因を自動的に推定することが可能であり、速やかな通信トラブル解決に資する。また、通信プロトコルや伝送波形に関する専門的な知識や経験がない作業員を、要因の自動推定により支援することができる。

実施の形態２．
実施の形態１においては、電文プロトコル解析ルール１０２１とトリガ生成条件１０３１は固定的に構成するものとしたが、ユーザがこれらを設定するように構成することもできる。
ただし、ユーザが個別のプロトコルなどの設定を行うのは煩雑であるので、次のように構成することが好ましい。

（１）電文プロトコル解析ルール１０２１
解析対象のプロトコルの選択肢をあらかじめ波形解析装置１００内のいずれかの記憶手段に保持しておき、ユーザに選択用の画面を提供して、解析したいプロトコルを選択させることができる。
解析対象のプロトコルの候補としては、例えばＴＣＰ／ＩＰのような基本的なプロトコルから、ＳＭＴＰやＨＴＴＰのようなアプリケーション層のプロトコル、さらには設備機器管理ネットワークであれば、ＢＡＣｎｅｔやＬＯＮといった専用のプロトコルが挙げられる。
解析対象のプロトコルをあらかじめ指定しておけば、チェックサムエラーがあるか、あるいはパケットのいずれの部分が送信元アドレスであるか等が容易に判別でき、パケットの解析がしやすい。

（２）トリガ生成条件１０３１
トリガ生成条件１０３１として、実施の形態１で説明した「チェックサムエラーが有る」や「送信元アドレスが指定された値である」といった選択肢をあらかじめ波形解析装置１００内のいずれかの記憶手段に保持しておき、ユーザに選択用の画面を提供して、トリガ生成条件を選択させることができる。

実施の形態１に係る波形解析装置１００の構成を示すブロック図である。波形解析装置１００が実施する処理の概略を示すものである。ステップＳ１の詳細を示すフローチャートである。ステップＳ２の詳細を示すフローチャートである。ステップＳ３の詳細を示すフローチャートである。波形入力手段１０５が備えるプリトリガー機能についての説明である。

符号の説明

１００波形解析装置、２００伝送路、１０１電文入力手段、１０２電文解析手段、１０３電文条件判定手段、１０４電文情報記憶手段、１０５波形入力手段、１０６波形乱れ定量化手段、１０７波形乱れ要因推定手段、１０８波形情報記憶手段、１０９診断済波形情報記憶手段、１１０同期判定手段、１０１１電文ＩＤ生成手段、１０１２電文取得時刻記録手段、１０２１電文プロトコル解析ルール、１０３１トリガ生成条件、１０４１電文情報、１０４１ａ原電文、１０４１ｂ電文情報ＩＤ、１０４１ｃ電文取得時刻情報、１０４１ｄ電文プロトコル情報、１０４１ｅ波形参照情報、１０５１波形ＩＤ生成手段、１０５２波形取得時刻記録手段、１０６１波形乱れ定量化ルール、１０７１類似度算出手段、１０８１波形情報、１０８１ａ原波形、１０８１ｂ波形情報ＩＤ、１０８１ｃ波形取得時刻情報、１０８１ｄ波形乱れ情報、１０８１ｅ乱れ要因情報、１０８１ｆ電文参照情報、１０９１診断済波形情報、１０９１ａ診断済波形乱れ度、１０９１ｂ乱れ要因診断結果、１１０１同期判定条件。

Claims

ネットワークに流れる電文を取り込んでその内容を解析するための装置であって、
ネットワークに流れる電文を取り込む電文入力手段と、
ネットワークに流れる電文の波形データを取り込む波形入力手段と、
前記電文入力手段及び前記波形入力手段が取り込んだデータを格納する記憶手段と、
前記電文と前記波形データの対応関係を所定の規則に従って判定する同期判定手段と、
を備え、
前記同期判定手段は、
前記電文と前記波形データの対応関係を表す情報を、前記記憶手段に格納する
ことを特徴とする波形解析装置。
前記電文入力手段が取り込んだ電文の内容を解析する電文解析手段と、
前記電文解析手段が解析した電文内容が所定の条件を満たした際にトリガを発するトリガ出力手段と、
を備え、
前記波形入力手段は、
前記トリガ出力手段から前記トリガを受け取った際に、前記波形データの取り込みを開始する
ことを特徴とする請求項１に記載の波形解析装置。
前記波形入力手段は、
前記波形データを一時的に格納するバッファを備え、
ネットワークに流れる電文の波形データを取り込んでそのバッファに格納しておき、
前記トリガ出力手段から前記トリガを受け取った際に、そのバッファから波形データを取り出す
ことを特徴とする請求項２に記載の波形解析装置。
前記記憶手段は、
ネットワークに流れる電文の異常波形の特徴を表す特徴データ（以下、第１特徴データ）と、その第１特徴データで表される異常波形をもたらす要因を示す要因情報と、のセットからなるレコードを保持する異常波形情報テーブルを格納しており、
前記波形入力手段が取り込んだ波形データの特徴を表す特徴データ（以下、第２特徴データ）を算出する波形特徴解析手段と、
前記波形特徴解析手段が算出した第２特徴データと最も近い第１特徴データを持つレコードを前記異常波形情報テーブルから検索する異常波形要因推定手段と、
を備え、
前記異常波形要因推定手段は、
前記検索の結果により得たレコードが保持する前記要因情報を、前記波形入力手段が取り込んだ波形データと関連づけて前記記憶手段に格納する
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の波形解析装置。
前記第１特徴データ及び第２特徴データは、
波形の異常を表すパラメータ毎にその異常の度合いを数値化したデータで表され、
前記波形特徴解析手段は、
前記波形入力手段が取り込んだ波形データから、前記パラメータ毎にその異常の度合いを算出して前記第２特徴データとし、
前記異常波形要因推定手段は、
前記検索を行う際に、前記第１特徴データと第２特徴データに対して、前記パラメータ毎にその一致度合いを算出することにより両者の一致度を算出する
ことを特徴とする請求項４に記載の波形解析装置。
前記電文解析手段は、
ネットワークに流れる電文のプロトコル毎のパケット構成規則を保持しており、
前記トリガ出力手段は、
前記電文解析手段が前記パケット構成規則を用いて解析した電文内容により、その電文にチェックサムエラーがあることが判明した場合に、前記トリガを発する
ことを特徴とする請求項２ないし請求項５のいずれかに記載の波形解析装置。
前記トリガ出力手段は、
前記電文解析手段が前記パケット構成規則を用いて解析した電文内容により、その電文が所定のアドレスより送信されたことが判明した場合に、前記トリガを発する
ことを特徴とする請求項６に記載の波形解析装置。
前記電文入力手段及び前記波形入力手段は、
取り込んだデータをタイムスタンプ情報とともに前記記憶手段に格納し、
前記同期判定手段は、
前記電文入力手段が取り込んだ電文のタイムスタンプと、前記波形入力手段が取り込んだ波形データのタイムスタンプとの差分が、所定の閾値以内である場合には、
両者が同一の電文から得られたものと判定する
ことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の波形解析装置。
前記同期判定手段は、
前記電文入力手段が取り込んだ電文を波形データに変換し、所定の演算式を用いて、前記波形入力手段が取り込んだ波形データとの一致度を算出し、
その一致度が所定の閾値以内である場合には、両者が同一の電文から得られたものと判定する
ことを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の波形解析装置。
前記同期判定手段は、
前記波形入力手段が取り込んだ波形データを電文に変換し、所定の演算式を用いて、前記電文入力手段が取り込んだ電文との一致度を算出し、
その一致度が所定の閾値以内である場合には、両者が同一の電文から得られたものと判定する
ことを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の波形解析装置。
前記電文入力手段及び前記波形入力手段は、
取り込んだデータと、そのデータを特定するための一意のＩＤと、のセットを前記記憶手段に格納し、
前記同期判定手段は、
前記電文と前記波形データの対応関係を表す情報として、互いの前記ＩＤを前記記憶手段に格納する
ことを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の波形解析装置。
前記ＩＤは、
前記電文入力手段が電文の取り込みを開始してからの経過時刻、又は絶対時刻である
ことを特徴とする請求項１１に記載の波形解析装置。
前記記憶手段が格納している電文、波形データ、及びその両者の対応関係を表す情報を出力する手段を備えた
ことを特徴とする請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載の波形解析装置。