JP4589981B2 - Ｔｃｐ通信品質推定方法およびｔｃｐ通信品質推定装置 - Google Patents
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本発明は、ＴＣＰ通信品質推定方法およびＴＣＰ通信品質推定装置に係り、特に、ＩＰネットワークの通信品質状態を管理する技術に関する。
ＩＰネットワークが広く利用されてくるに伴って、ＩＰネットワーク上での通信品質保証に対する要求が高まっている。それに伴い、ネットワークを流れるトラヒックを測定して現在の通信品質状態を把握することが重要になってきている。特に、ユーザの体感する品質を直接表すユーザフローレベル（ここでのフローとは、ＴＣＰコネクションを指す）で品質測定する技術が着目されている。
しかしながら、ユーザフロー通信品質を測定するためには、回線を流れるパケットを全てキャプチャしてパケットヘッダ情報の解析、およびフロー情報の解析が必要となるが、回線速度が高速になるにつれて全てのパケットをキャプチャして処理することが困難になってきている。
しかしながら、ユーザフロー通信品質を測定するためには、回線を流れるパケットを全てキャプチャしてパケットヘッダ情報の解析、およびフロー情報の解析が必要となるが、回線速度が高速になるにつれて全てのパケットをキャプチャして処理することが困難になってきている。
なお、本願発明に関連する先行技術文献としては以下のものがある。
IETF Packet Sampling(psamp) Working Group, http:／／www.ietf.org／html.charters／psamp-charter.html. T.Mori,T.Takine,J.Pan,R.Kawahara,M.Uchida,and S.Goto,"Identifying heavy-hitter flows from sampled flow statistics," IEICETrans.Commun.,vol.E90-B,no.11,pp.3061-3072,Nov.2007.. C.Estan and G.Varghese,"New Directions in Traffic Measurement and Accounting,"ACM SIGCOMM2002,Aug.2002. N.Duffield,C.Lured,and M.Thorup,"Properties and Prediction of Flow Statistics from Sampled Packet Streams,"ACM SIGCOMM Internet Measurement Conference 2002,Nov.2002. N.Duffield,C.Lund,and M.Thorup,"Estimating Flow Distributions from Sampled Flow Statistics,"In Proceedings of ACM SIGCOMM,pp.325-336,Aug.2003. J.Padhye et al.,"Modeling TCP Reno performance: a simple model and its empirical validation,"IEEE／ACM Tansactions on Netwoking,2000. S.Rewaskar and J.Kaur,"Testing the Scalability of Overlay Routing Infrastructures,"Proc.PAM 2004.April 2004.
IETF Packet Sampling(psamp) Working Group, http:／／www.ietf.org／html.charters／psamp-charter.html. T.Mori,T.Takine,J.Pan,R.Kawahara,M.Uchida,and S.Goto,"Identifying heavy-hitter flows from sampled flow statistics," IEICETrans.Commun.,vol.E90-B,no.11,pp.3061-3072,Nov.2007.. C.Estan and G.Varghese,"New Directions in Traffic Measurement and Accounting,"ACM SIGCOMM2002,Aug.2002. N.Duffield,C.Lured,and M.Thorup,"Properties and Prediction of Flow Statistics from Sampled Packet Streams,"ACM SIGCOMM Internet Measurement Conference 2002,Nov.2002. N.Duffield,C.Lund,and M.Thorup,"Estimating Flow Distributions from Sampled Flow Statistics,"In Proceedings of ACM SIGCOMM,pp.325-336,Aug.2003. J.Padhye et al.,"Modeling TCP Reno performance: a simple model and its empirical validation,"IEEE／ACM Tansactions on Netwoking,2000. S.Rewaskar and J.Kaur,"Testing the Scalability of Overlay Routing Infrastructures,"Proc.PAM 2004.April 2004.
近年、パケットサンプリングを実施することによってフロー管理に必要とされる処理を軽減する手法が着目されている（前記非特許文献１参照）。例えば、Ｎ個に１個のパケットを周期的に参照し、サンプルされたパケットから元のフロー統計情報を推定する。
また、前記非特許文献２では、パケットサンプリングを用いてリンク帯域の占有率が高いフローを特定する方法を提案している。また、前記非特許文献３では、フローサイズが大きいフローの統計を精度よく得る方法を提案している。
しかしながら、前述の非特許文献２，３は、サイズの大きい、あるいは帯域の占有率が高いフローを特定し、それらフローを過剰に発生するユーザを迅速に切り分けることを目的としており、あるリンク上のフロー全体の通信品質や、フロー全体の統計情報（フローレートの分布等）の把握を可能にするものではなかった。
この方法で、元のフロー情報に関する分布を推定すると、分布がフローサイズの大きいフローに偏ってしまい、適切に推定できないという問題点があった。その理由は、Ｎ個に１個のパケットを抽出するといった通常のパケットサンプリングでは、サイズの大きいフローがサンプルされやすく、サイズの小さいフローが無視される確率が高くなってしまうからである。
前述の非特許文献４、５では、Ｎ個に１個のパケットを抽出する通常のパケットサンプリングにおいて、サンプルされたパケットのうち、ＳＹＮパケット（ＴＣＰフラグの一つで、通信開始を意味する）の数を用いて、サンプルされていない全体のフロー発生数やフローサイズの平均や分布を推定する方法を提案している。
しかしながら、フローサイズに関する統計情報を推定するに留まっており、ユーザの品質を表すフローレート（ＴＣＰスループットに相当する）やフロー持続時間（ファイル転送時間に相当）に関する推定を可能にするものではなかった。
また、前記非特許文献２では、パケットサンプリングを用いてリンク帯域の占有率が高いフローを特定する方法を提案している。また、前記非特許文献３では、フローサイズが大きいフローの統計を精度よく得る方法を提案している。
しかしながら、前述の非特許文献２，３は、サイズの大きい、あるいは帯域の占有率が高いフローを特定し、それらフローを過剰に発生するユーザを迅速に切り分けることを目的としており、あるリンク上のフロー全体の通信品質や、フロー全体の統計情報（フローレートの分布等）の把握を可能にするものではなかった。
この方法で、元のフロー情報に関する分布を推定すると、分布がフローサイズの大きいフローに偏ってしまい、適切に推定できないという問題点があった。その理由は、Ｎ個に１個のパケットを抽出するといった通常のパケットサンプリングでは、サイズの大きいフローがサンプルされやすく、サイズの小さいフローが無視される確率が高くなってしまうからである。
前述の非特許文献４、５では、Ｎ個に１個のパケットを抽出する通常のパケットサンプリングにおいて、サンプルされたパケットのうち、ＳＹＮパケット（ＴＣＰフラグの一つで、通信開始を意味する）の数を用いて、サンプルされていない全体のフロー発生数やフローサイズの平均や分布を推定する方法を提案している。
しかしながら、フローサイズに関する統計情報を推定するに留まっており、ユーザの品質を表すフローレート（ＴＣＰスループットに相当する）やフロー持続時間（ファイル転送時間に相当）に関する推定を可能にするものではなかった。
一方、別のアプローチとして、着目する送信元−着信先ノード間において試験トラヒックを用いてＴＣＰスループットを測定する方法が考えられる。
しかしながら、この方法では、試験トラヒック自体がネットワークを輻輳させてしまい他のユーザに影響を及ぼしてしまう点、並びに、試験トラヒック自身の負荷でネットワークの状況が変わってしまい、本当に知りたいＴＣＰ品質を正確に把握できない点が問題であった。
他方、軽量な試験トラヒックでＴＣＰスループットを推定する方法として、前述の非特許文献６で提案している方法がある。前述の非特許文献６では、着目するホスト間でパケット損失率と、往復遅延時間を測定し、それらからＴＣＰスループットを推定する。
しかしながら、この方法では、推定がうまくできる領域とそうでない領域があると考えられ、推定値が実測値と合わないケースもあるという問題点があった。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、ネットワークへの測定負荷を削減しつつ、ＴＣＰスループットを推定するＴＣＰ通信品質推定方法およびＴＣＰ通信品質推定装置を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
しかしながら、この方法では、試験トラヒック自体がネットワークを輻輳させてしまい他のユーザに影響を及ぼしてしまう点、並びに、試験トラヒック自身の負荷でネットワークの状況が変わってしまい、本当に知りたいＴＣＰ品質を正確に把握できない点が問題であった。
他方、軽量な試験トラヒックでＴＣＰスループットを推定する方法として、前述の非特許文献６で提案している方法がある。前述の非特許文献６では、着目するホスト間でパケット損失率と、往復遅延時間を測定し、それらからＴＣＰスループットを推定する。
しかしながら、この方法では、推定がうまくできる領域とそうでない領域があると考えられ、推定値が実測値と合わないケースもあるという問題点があった。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、ネットワークへの測定負荷を削減しつつ、ＴＣＰスループットを推定するＴＣＰ通信品質推定方法およびＴＣＰ通信品質推定装置を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明のＴＣＰ通信品質推定方法においては、推定したい送信元−着信先との間で実際にＴＣＰ転送を行う代わりに、送信元から着信先に対して、実際の通信で用いるパケットサイズよりも小さいパケットサイズの試験用パケットをＴＣＰ通信に従って転送し、着信先において、受信した前記試験用パケットに基づきＴＣＰスループットを測定し、その結果得られたＴＣＰスループットを用いて、実際のＴＣＰ通信のＴＣＰスループットを推定することを特徴とする。
本発明のＴＣＰ通信品質推定方法では、パケットサイズを小さくすることにより、ネットワークのリンク帯域へ加わる負荷[bps]を小さくしている。一方、実際のＴＣＰ通信と同じ挙動を模擬することにより、ＴＣＰスループットを精度よく推定する。
ＴＣＰのスループットは、往復遅延時間RTT（round trip time）、およびパケット損失率p_lossによって決まるが、これらネットワークでの品質状況がＴＣＰにどのように影響を与えるかをモデル化するのは難しい。
そこで、パケット送信に対する確認応答（Ａｃｋ）がどのように返ってくると（つまり、どれくらいの遅延時間かかって送信元へ戻ってくるか、または損失してしまうと）ＴＣＰウィンドウサイズ（Ｗ）変更にどのような影響をおよぼすかを正確に把握するため、ＴＣＰの挙動を送信元で模擬している。
本発明のＴＣＰ通信品質推定方法においては、推定したい送信元−着信先との間で実際にＴＣＰ転送を行う代わりに、送信元から着信先に対して、実際の通信で用いるパケットサイズよりも小さいパケットサイズの試験用パケットをＴＣＰ通信に従って転送し、着信先において、受信した前記試験用パケットに基づきＴＣＰスループットを測定し、その結果得られたＴＣＰスループットを用いて、実際のＴＣＰ通信のＴＣＰスループットを推定することを特徴とする。
本発明のＴＣＰ通信品質推定方法では、パケットサイズを小さくすることにより、ネットワークのリンク帯域へ加わる負荷[bps]を小さくしている。一方、実際のＴＣＰ通信と同じ挙動を模擬することにより、ＴＣＰスループットを精度よく推定する。
ＴＣＰのスループットは、往復遅延時間RTT（round trip time）、およびパケット損失率p_lossによって決まるが、これらネットワークでの品質状況がＴＣＰにどのように影響を与えるかをモデル化するのは難しい。
そこで、パケット送信に対する確認応答（Ａｃｋ）がどのように返ってくると（つまり、どれくらいの遅延時間かかって送信元へ戻ってくるか、または損失してしまうと）ＴＣＰウィンドウサイズ（Ｗ）変更にどのような影響をおよぼすかを正確に把握するため、ＴＣＰの挙動を送信元で模擬している。
具体的には、本発明のＴＣＰ通信品質推定方法では、送信元の通信網へのアクセス回線速度をr[bps]とし、実際の通信で用いるパケットサイズをMSS[byte]としたときに、送信元から着信先へN×MSS[byte]のファイルを転送するのに要する転送時間T[s]、および転送速度N×MSS×8／T[bps]を以下の手順で推定する。
（１）送信元において、MSS[byte]よりも十分小さいパケットサイズMSS’[byte]を持つパケットをN個生成し、N個のパケットをアクセス速度r×MSS’／MSS[bps]でＴＣＰ通信に従って転送する。
（２）着信先において、N個のパケット転送が完了するまでの時間T’[s]を測定し、当該T’[s]を、送信元から着信先へN×MSS[byte]のファイルを転送するのに要する転送時間T[s]の推定値とし、N×MSS×8／T’[bps]を転送速度N×MSS×8／T[bps]の推定値とする。
また、本発明は、前述のＴＣＰ通信品質推定方法を実行するＴＣＰ通信品質推定装置である。
（１）送信元において、MSS[byte]よりも十分小さいパケットサイズMSS’[byte]を持つパケットをN個生成し、N個のパケットをアクセス速度r×MSS’／MSS[bps]でＴＣＰ通信に従って転送する。
（２）着信先において、N個のパケット転送が完了するまでの時間T’[s]を測定し、当該T’[s]を、送信元から着信先へN×MSS[byte]のファイルを転送するのに要する転送時間T[s]の推定値とし、N×MSS×8／T’[bps]を転送速度N×MSS×8／T[bps]の推定値とする。
また、本発明は、前述のＴＣＰ通信品質推定方法を実行するＴＣＰ通信品質推定装置である。
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明のＴＣＰ通信品質推定方法およびＴＣＰ通信品質推定装置によれば、ネットワークへの測定負荷を削減しつつ、ＴＣＰスループットを推定することが可能となる。
本発明のＴＣＰ通信品質推定方法およびＴＣＰ通信品質推定装置によれば、ネットワークへの測定負荷を削減しつつ、ＴＣＰスループットを推定することが可能となる。
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
［実施例］
図１は、本発明が適用されるＩＰネットワークの基本構成の一例を示す構成図である。
図１において、１は送信側装置、２は受信側装置、３は端末装置、４はＬＡＮ、５はインターネット、６はエッジノード、７はアクセス回線、８はインターネットサービスプロバイダである。
本発明の実施例のＴＣＰ通信品質推定装置は、送信側装置１と受信側装置２とで構成される。図１に示すように、本実施例の通信品質推定装置は、ネットワーク上の推定したい区間の両端に、送信側装置１と受信側装置２とを設置する形態で利用される。図１では、送信側装置１は、インターネット５と、アクセス回線７を介して、ＬＡＮ４に配置された受信側装置２とＴＣＰ通信を行う。なお、この送信側装置１と受信側装置２とは、サーバあるいは端末装置内に設けてもよい。
図２は、図１に示す送信側装置１の概略構成を示すブロック図である。
送信側装置１は、試験パケットを生成する試験パケット生成部１０と、ＴＣＰ動作模擬部１１とを有する。
図３は、図１に示す受信側装置２の概略構成を示すブロック図である。
受信側装置２は、パケット受信部２０と、スループット推定部２１とを有する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
［実施例］
図１は、本発明が適用されるＩＰネットワークの基本構成の一例を示す構成図である。
図１において、１は送信側装置、２は受信側装置、３は端末装置、４はＬＡＮ、５はインターネット、６はエッジノード、７はアクセス回線、８はインターネットサービスプロバイダである。
本発明の実施例のＴＣＰ通信品質推定装置は、送信側装置１と受信側装置２とで構成される。図１に示すように、本実施例の通信品質推定装置は、ネットワーク上の推定したい区間の両端に、送信側装置１と受信側装置２とを設置する形態で利用される。図１では、送信側装置１は、インターネット５と、アクセス回線７を介して、ＬＡＮ４に配置された受信側装置２とＴＣＰ通信を行う。なお、この送信側装置１と受信側装置２とは、サーバあるいは端末装置内に設けてもよい。
図２は、図１に示す送信側装置１の概略構成を示すブロック図である。
送信側装置１は、試験パケットを生成する試験パケット生成部１０と、ＴＣＰ動作模擬部１１とを有する。
図３は、図１に示す受信側装置２の概略構成を示すブロック図である。
受信側装置２は、パケット受信部２０と、スループット推定部２１とを有する。
以下、本発明の実施例のＴＣＰ通信品質推定方法について説明する。
本実施例のＴＣＰ通信品質推定方法では、送信側装置１の試験パケット生成部１０において、試験したいデータサイズ分に相当する試験パケットを生成する。
例えば、『１MBのデータをパケットサイズMSS＝1500byte（＝ヘッダ40byte＋データ部分1460byte）で転送した場合』を模擬したいとする。また、ここでの試験用パケットサイズを、MSS’＝40byteに設定したとする（40byteとは、ＩＰヘッダ＋ＴＣＰヘッダで最低限必要なサイズ）。
この場合、試験パケット生成部１０では、１MB／1460byte＝685個（N＝685）の試験パケットを生成し、このパケットサイズを40byteとして、ＴＣＰ動作模擬部１１に受け渡す。
ＴＣＰ動作模擬部１１は、その受け渡されたN個のパケットをアクセス速度r×MSS’／MSS[bps]で、ＴＣＰ通信に従って転送する。ここで、送信側装置１の通信網へのアクセス回線速度がｒ[bps]であるとする。
図３に示す受信側装置２では、パケット受信部２０において試験パケットを受信し、通常のＴＣＰ動作に従ってＡｃｋパケットを返送する。同時に、受け取ったパケットをスループット推定部２１に渡す。
ＴＣＰスループット推定部２１では、予め定めた測定周期τごとに正しく届けられたパケット数をカウントし、その値をＣとする。そのＣを用いてＴＣＰスループットをC×MSS×8／τ[bps]として推定する。
ここでは、送信側装置１から送信されたN個のパケットを全てを受信するまでの時間T’を測定し、推定したい本来の転送時間T（＝実際にr[bps]のアクセス回線速度で、MSSのパケットサイズで、N個のパケットを送るのに必要となる時間）を、T＝T’として推定する。また、N個全てを送るためのＴＣＰスループットをN×MSS×8／T’[bps]として推定する。
本実施例のＴＣＰ通信品質推定方法では、送信側装置１の試験パケット生成部１０において、試験したいデータサイズ分に相当する試験パケットを生成する。
例えば、『１MBのデータをパケットサイズMSS＝1500byte（＝ヘッダ40byte＋データ部分1460byte）で転送した場合』を模擬したいとする。また、ここでの試験用パケットサイズを、MSS’＝40byteに設定したとする（40byteとは、ＩＰヘッダ＋ＴＣＰヘッダで最低限必要なサイズ）。
この場合、試験パケット生成部１０では、１MB／1460byte＝685個（N＝685）の試験パケットを生成し、このパケットサイズを40byteとして、ＴＣＰ動作模擬部１１に受け渡す。
ＴＣＰ動作模擬部１１は、その受け渡されたN個のパケットをアクセス速度r×MSS’／MSS[bps]で、ＴＣＰ通信に従って転送する。ここで、送信側装置１の通信網へのアクセス回線速度がｒ[bps]であるとする。
図３に示す受信側装置２では、パケット受信部２０において試験パケットを受信し、通常のＴＣＰ動作に従ってＡｃｋパケットを返送する。同時に、受け取ったパケットをスループット推定部２１に渡す。
ＴＣＰスループット推定部２１では、予め定めた測定周期τごとに正しく届けられたパケット数をカウントし、その値をＣとする。そのＣを用いてＴＣＰスループットをC×MSS×8／τ[bps]として推定する。
ここでは、送信側装置１から送信されたN個のパケットを全てを受信するまでの時間T’を測定し、推定したい本来の転送時間T（＝実際にr[bps]のアクセス回線速度で、MSSのパケットサイズで、N個のパケットを送るのに必要となる時間）を、T＝T’として推定する。また、N個全てを送るためのＴＣＰスループットをN×MSS×8／T’[bps]として推定する。
［参考例］
前述の実施例のように、送信側装置１から受信側装置２へ試験パケットを送信し、ＴＣＰスループットを推定する代わりに、受信側から送信側への方向（送信側から受信側への順方向と逆方向）でＴＣＰスループットが測定されている状況を考える。
参考例では、送信側装置１が、図３に示すパケット受信部２０と、スループット推定部２１とを有する。
参考例のＴＣＰ通信品質推定方法では、送信側装置１のパケット受信部２０において、受信側から送信側への逆方向のパケットを受信し、通常のＴＣＰ動作に従ってＡｃｋパケットを返送する。同時に、受け取ったパケットをスループット推定部２１に渡す。
ＴＣＰスループット推定部２１では、予め定めた測定周期τごとに正しく届けられたパケット数をカウントし、その値をＣとする。そのＣを用いてＴＣＰスループットをC×MSS×8／τ[bps]として推定し、ある時点ｔでのその値を、TCP_thruput_rev(t)とする。
また、同時に、着目する送信元−着信先との間において、往復遅延時間RTT(t)とパケット損失率p_loss(t)を測定しておき、往復遅延時間RTT(t)とパケット損失率p_loss(t)とを入力して推定されるＴＣＰスループットを、TCP_estl(t)とする。
前述の実施例のように、送信側装置１から受信側装置２へ試験パケットを送信し、ＴＣＰスループットを推定する代わりに、受信側から送信側への方向（送信側から受信側への順方向と逆方向）でＴＣＰスループットが測定されている状況を考える。
参考例では、送信側装置１が、図３に示すパケット受信部２０と、スループット推定部２１とを有する。
参考例のＴＣＰ通信品質推定方法では、送信側装置１のパケット受信部２０において、受信側から送信側への逆方向のパケットを受信し、通常のＴＣＰ動作に従ってＡｃｋパケットを返送する。同時に、受け取ったパケットをスループット推定部２１に渡す。
ＴＣＰスループット推定部２１では、予め定めた測定周期τごとに正しく届けられたパケット数をカウントし、その値をＣとする。そのＣを用いてＴＣＰスループットをC×MSS×8／τ[bps]として推定し、ある時点ｔでのその値を、TCP_thruput_rev(t)とする。
また、同時に、着目する送信元−着信先との間において、往復遅延時間RTT(t)とパケット損失率p_loss(t)を測定しておき、往復遅延時間RTT(t)とパケット損失率p_loss(t)とを入力して推定されるＴＣＰスループットを、TCP_estl(t)とする。
つまり、TCP_estl(t)は、TCP_estl(t)＝Ｆ（RTT(t)、p_loss(t)）という関数で与えられる。ここで、今着目する送信元から着信先への順方向のＴＣＰスループットTCP_thruput_estを、関数Ｇ（TCP_estl(t)、TCP_thruput rev(t)）で推定する。
ここで、TCP_estl(t)の関数Ｆの候補としては、下記（１）式がある。
［数１］
Ｆ（RTT(t)、p_loss(t)）＝min｛W／RTT(t)，MSS／(RTT(t)×{2／3×p_loss(t)｝１／２）｝
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ （１）
ここで、Ｗはウィンドウ関数であり、（１）式は、前述の非特許文献６で提案している方法である。
一方、関数Ｇとしては、下記（２）式がある。
［数２］
Ｇ（TCP_estl(t),TCP_thruput_rev(t)）
＝TCP_estl(t) if ploss(t)＞閾値
（即ち、TCP_thruput_est(t)＝TCP_estl(t) ）
Ｇ（TCP_estl(t),TCP_thruput_rev(t)）
＝TCP_thruput rev(t) if ploss(t)≦閾値
（即ち、TCP_thruput_est(t)＝TCP_thruput rev(t)）
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ （２）
ここで、TCP_estl(t)の関数Ｆの候補としては、下記（１）式がある。
［数１］
Ｆ（RTT(t)、p_loss(t)）＝min｛W／RTT(t)，MSS／(RTT(t)×{2／3×p_loss(t)｝１／２）｝
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ （１）
ここで、Ｗはウィンドウ関数であり、（１）式は、前述の非特許文献６で提案している方法である。
一方、関数Ｇとしては、下記（２）式がある。
［数２］
Ｇ（TCP_estl(t),TCP_thruput_rev(t)）
＝TCP_estl(t) if ploss(t)＞閾値
（即ち、TCP_thruput_est(t)＝TCP_estl(t) ）
Ｇ（TCP_estl(t),TCP_thruput_rev(t)）
＝TCP_thruput rev(t) if ploss(t)≦閾値
（即ち、TCP_thruput_est(t)＝TCP_thruput rev(t)）
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ （２）
以下、本実施例のＴＣＰ通信品質推定方法の有効性をシミュレーションにより評価した結果について説明する。
本シミュレーションでは、10MbpsのリンクにＴＣＰフローを多重し、ある片方向においてリンクを輻輳させる。ここで背景トラヒックとして、ボアソン過程に従ってＴＣＰフローが生起し、ある分布に従うサイズを持つファイルを発生させてそれをＴＣＰに従って転送させる。
以上の背景負荷とは別に、実際にファイル転送し続けるＴＣＰフローを１本（ここでのパケットサイズは1500byte）、本実施例のＴＣＰ通信品質推定方法により、パケットサイズを小さく設定してＴＣＰを模擬するフローを１本ずつ用意し、そのＴＣＰスループットを測定した。
その結果を図４に示す。図中、actualが実際にファイル転送し続けるＴＣＰのスループット、tcpがパケットサイズを40byteにしてＴＣＰを模擬して、本実施例のＴＣＰ通信品質推定方法でＴＣＰスループットを推定した結果である。
また、参考として、ボトルネックリンクでのキュー長（Qucue length）およびパケット損失発生時点（Loss）も併せて図示している。
図４から、キュー長の増加やパケット損の発生に伴い、ＴＣＰスループットが劣化していることと、実際の値と推定値がほぼ同じような挙動を示していることが確認できる。
以上説明したように、本実施例のＴＣＰ通信品質推定方法では、ネットワークへの負荷を低減しつつ、ＴＣＰスループットを精度よく推定可能である。本実施例のＴＣＰ通信品質推定方法により、着目する端末間のネットワーク品質を推定管理することが可能となり、効率的な品質管理が可能となる。
本シミュレーションでは、10MbpsのリンクにＴＣＰフローを多重し、ある片方向においてリンクを輻輳させる。ここで背景トラヒックとして、ボアソン過程に従ってＴＣＰフローが生起し、ある分布に従うサイズを持つファイルを発生させてそれをＴＣＰに従って転送させる。
以上の背景負荷とは別に、実際にファイル転送し続けるＴＣＰフローを１本（ここでのパケットサイズは1500byte）、本実施例のＴＣＰ通信品質推定方法により、パケットサイズを小さく設定してＴＣＰを模擬するフローを１本ずつ用意し、そのＴＣＰスループットを測定した。
その結果を図４に示す。図中、actualが実際にファイル転送し続けるＴＣＰのスループット、tcpがパケットサイズを40byteにしてＴＣＰを模擬して、本実施例のＴＣＰ通信品質推定方法でＴＣＰスループットを推定した結果である。
また、参考として、ボトルネックリンクでのキュー長（Qucue length）およびパケット損失発生時点（Loss）も併せて図示している。
図４から、キュー長の増加やパケット損の発生に伴い、ＴＣＰスループットが劣化していることと、実際の値と推定値がほぼ同じような挙動を示していることが確認できる。
以上説明したように、本実施例のＴＣＰ通信品質推定方法では、ネットワークへの負荷を低減しつつ、ＴＣＰスループットを精度よく推定可能である。本実施例のＴＣＰ通信品質推定方法により、着目する端末間のネットワーク品質を推定管理することが可能となり、効率的な品質管理が可能となる。
別の応用例としては、オーバーレイネットワークによって品質のよい迂回経路を探すという方法が前述の非特許文献７等で検討されているが、その際に必要となるノード間の品質を推定可能とする。
参考として図５に、迂回制御を行った際のＴＣＰスループットを示す。
図５で、defaultが迂回制御を行わなかった場合、optimalが制御を行った場合である。なお、Ｘ軸がＴＣＰスループットｘ、Ｙ軸がスループットがｘ以下である通信ペアの割合を表す。
ここでは、あるノード間の往復遅延時間RTTと、パケット損失率p_lossのみの情報を用いた結果であり、前述の非特許文献６の方法でＴＣＰスループットを推定した結果である。このように、ＴＣＰスループットを推定できればより品質のよい迂回経路を精度よく選択可能となる。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本
発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
参考として図５に、迂回制御を行った際のＴＣＰスループットを示す。
図５で、defaultが迂回制御を行わなかった場合、optimalが制御を行った場合である。なお、Ｘ軸がＴＣＰスループットｘ、Ｙ軸がスループットがｘ以下である通信ペアの割合を表す。
ここでは、あるノード間の往復遅延時間RTTと、パケット損失率p_lossのみの情報を用いた結果であり、前述の非特許文献６の方法でＴＣＰスループットを推定した結果である。このように、ＴＣＰスループットを推定できればより品質のよい迂回経路を精度よく選択可能となる。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本
発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
１ 送信側装置
２ 受信側装置
３ 端末装置
４ ＬＡＮ
５ インターネット
６ エッジノード
７ アクセス回線
８ インターネットサービスプロバイダ
１０ 試験パケット生成部
１１ ＴＣＰ動作模擬部
２０ パケット受信部
２１ スループット推定部
２ 受信側装置
３ 端末装置
４ ＬＡＮ
５ インターネット
６ エッジノード
７ アクセス回線
８ インターネットサービスプロバイダ
１０ 試験パケット生成部
１１ ＴＣＰ動作模擬部
２０ パケット受信部
２１ スループット推定部
Claims (2)
- 送信元から着信先へのＴＣＰ通信の通信品質を推定するＴＣＰ通信品質推定方法において、
前記送信元の通信網へのアクセス回線速度をr[bps]、実際の通信で用いるパケットサイズをMSS[byte]とするとき、前記送信元において、MSS[byte]よりも十分小さいパケットサイズMSS’[byte]を持つパケットをN個生成し、前記N個のパケットをアクセス速度r×MSS’／MSS[bps]でＴＣＰ通信に従って転送し、
前記着信先において、前記N個のパケット転送が完了するまでの時間T’[s]を測定し、当該T’[s]を、前記送信元から前記着信先へN×MSS[byte]のファイルを転送するのに要する転送時間T[s]の推定値とし、N×MSS×8／T’[bps]を転送速度N×MSS×8／T[bps]の推定値とすることを特徴とするＴＣＰ通信品質推定方法。 - 送信元から着信先へのＴＣＰ通信の通信品質を推定するＴＣＰ通信品質推定装置において、
前記送信元側に配置される送信側装置と、
前記着信先側に配置される受信側装置とを有し、
前記送信元の通信網へのアクセス回線速度をr[bps]、実際の通信で用いるパケットサイズをMSS[byte]とするとき、
前記送信側装置は、前記MSS[byte]よりも十分小さいパケットサイズMSS’[byte]を持つパケットをN個生成する試験パケット生成部と、
前記N個のパケットをアクセス速度r×MSS’／MSS[bps]でＴＣＰ通信に従って転送するＴＣＰ動作模擬部とを有し、
前記受信側装置は、前記N個のパケットを受信するパケット受信部と、
前記N個のパケット転送が完了するまでの時間T’[s]を測定し、前記測定したT’[s]を、前記送信元から前記着信先へN×MSS[byte]のファイルを転送するのに要する転送時間T[s]の推定値とし、N×MSS×8／T’[bps]を転送速度N×MSS×8／T[bps]の推定値とするスループット推定部を有することを特徴とするＴＣＰ通信品質推定装置。
Priority Applications (1)
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| JP2008147837A JP4589981B2 (ja) | 2008-06-05 | 2008-06-05 | Ｔｃｐ通信品質推定方法およびｔｃｐ通信品質推定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2008147837A JP4589981B2 (ja) | 2008-06-05 | 2008-06-05 | Ｔｃｐ通信品質推定方法およびｔｃｐ通信品質推定装置 |
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| JP2010164453A Division JP5052653B2 (ja) | 2010-07-22 | 2010-07-22 | Ｔｃｐ通信品質推定方法およびｔｃｐ通信品質推定装置 |
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| JP2009296304A JP2009296304A (ja) | 2009-12-17 |
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| JP2000106557A (ja) * | 1998-07-28 | 2000-04-11 | Fujitsu Ltd | 通信性能測定装置及びその測定方法 |
| JP2004140596A (ja) * | 2002-10-17 | 2004-05-13 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Ｔｃｐ上のデータ転送における品質を推定する方法およびシステム |
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2008
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| JP2004140596A (ja) * | 2002-10-17 | 2004-05-13 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Ｔｃｐ上のデータ転送における品質を推定する方法およびシステム |
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