JP4738358B2 - 帯域計測方法及び装置 - Google Patents
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Description
(1)連続パケットキャプチャ処理方法
これは、すべてのパケットを連続的にキャプチャ処理し、トラフィックの傾向を把握する方法である。
全てのパケットをキャプチャするため、フロー品質に影響を及ぼし得る局所的なパケットの振る舞いを把握することが可能である。
パケットキャプチャがメモリや処理負荷に依存するため、連続してキャプチャできる容量及び時間に限界がある。
(2)統計的サンプリング処理(SFlow/NetFlow)方法:図15
これは、図15に示すように、パケットを統計的に間引きサンプリング(斜線で図示。)してキャプチャすることにより、トラフィックの大局的なパケットの振る舞いを把握する方法である。
すべてのパケットをキャプチャする必要がなく、キャプチャリング負荷を削減でき、低メモリで大局的なトラフィックの傾向を把握することが可能である。
フロー品質に影響を及ぼし得る局所的なパケットの振る舞いを把握することができない。
図1に本発明に係る帯域計測方法を実現する装置の実施例の概略構成図を示す。図中、1は帯域計測装置を示し、2はこの帯域計測装置1を管理する管理装置を示す。
・隣接/自ノード収集部1_1は、隣接ノード3又は自ノードにおける送出バッファ長と伝送帯域(リンク帯域)の情報を収集し、統計データ送信部1_3を介して管理装置2にその情報を通知する。
・ネットワーク状況管理部2_1は、帯域計測装置1から通知される大局的な帯域推移量と上側又はピーク帯域の推移量から、ネットワークの品質状態を監視する。
図3に、図2に示した本実施例の基本処理フローを示す。以下にこのフローの各ステップを順次説明する。
オペレータが、管理装置2に対し、アプリケーション品質を保障するための“許容パケットロス率pALR”(パケットロス率限界と称することもある。)を設定する。
隣接/自ノード情報収集部1_1が、隣接ノード3又は自ノードにおける“出力バッファ長B”及び“リンクの容量(伝送帯域)C”を収集し、パケット収集部1_4が、計測して統計メモリ1_6に格納した“平均パケットサイズ(平均パケット長)DS”を収集する。
ステップS2で得たパラメータに基づき、サンプリング微小時間間隔算出部2_2が、過渡評価型の待ち行列シミュレーションを実行することにより、最適な微小時間間隔tを算出する。
帯域計測装置1において、パケット収集部1_4が、決定された微小時間間隔t内で連続的にパケットキャプチャーを行い、統計処理部1_7がその時間平均帯域を算出する。
サンプリング微小時間間隔算出部2_2が、次に連続パケットキャプチャを実施する時刻をランダムに決定する。
統計処理部1_7は、ステップS5で決定したキャプチャを実施する予定時刻が、取得した各平均帯域に対する統計処理を行うための時間間隔Tを経過していない場合(T>t)は、ステップS4に戻り、連続キャプチャ処理を、ステップS5で決定した時刻から同様に行う。
統計処理部1_7は、ステップS5で決定したキャプチャを実施する予定時刻が、取得した各平均帯域に対する統計処理を行うための時間間隔Tを既に経過している場合(T<t)は、時間間隔Tをリセットし、各平均帯域に対する統計処理を実施する。なお、連続キャプチャ処理の回数に基づき、統計処理のタイミングを実施しても良い。
統計処理部1_7は、微小時間間隔tでサンプリングされた全平均帯域に対し、それらの算術平均を取ることによって大局的な平均帯域を算出する。
統計処理部1_7は、微小時間間隔tでサンプリングされた全平均帯域に対し、それらのピークや分散を算出することで、局所的な上側又はピーク帯域変動の推移を捉える。
ネットワーク状況管理部2_1は、局所的な上側又はピーク帯域変動の推移から、網の帯域増設の判断や、制御へのトリガを得る。
計測した平均パケット長Ds(ビット)の情報から、図5に示す如く、それぞれのパラメータをパケット単位に統一する。
伝送帯域C(bps)⇒C/Ds(pps) = μ
・M/M/1/Kを仮定した過渡評価型待ち行列シミュレーション:ステップS3
一般に、定常的(長い時間間隔で見たときの帯域が一定)なトラフィックは、局所的に捉えたときの激しい過渡的な振る舞いを集約化して捉えたものである。
まず、M/M/1/K(Kはバッファ長(パケット))を仮定すると、定常時のパケットロス率と帯域(負荷)との関係は次式のように表すことができる。
微小時間間隔tで算出される平均帯域の特性は大きく異なる(図9(1)〜(3)参照。)。本実施例では、平均帯域を算出する微小時間間隔とパケットロスインパクトとの関係を定量的に評価する。
上記のように微小時間間隔t内で連続的にパケットキャプチャを行い、その区間の平均帯域を算出する。さらに、その連続パケットキャプチャをランダムに繰り返すことにより、大局的な平均帯域変化と局所的な帯域変化を把握することができる。
各微小時間区間tで得られる平均帯域Ratei(図10参照。)に対し、次式に従い大局的平均帯域(図11のRave)を算出する。
局所的な振る舞いを算出する方式を示す。
上記の式(5)による、大局的な平均帯域との帯域の分散値VAR(Rate)
各微小時間区間tで得られる平均帯域Rateiに対し、最大のものmaxi{Ratei}を抽出する。
図12及び図13に示すように、ある指定時間T毎に算出される局所帯域のNサンプルに対し、単位時間tとする線形近似式を求め、残りどれぐらいの時間で帯域限界値に到達するかを推定、品質への危険性を判定する(図12のステップS11及びS12)。
監視局所帯域が、帯域限界値へ到達した、あるいは、予測の結果、一定時間後に限界値に到達すると判定されたときに、自動的に管理システム/オペレータにアラームを上げる。
・平均帯域閾値
帯域限界値に対し、どれぐらいの安全側マージンを取るかを設定する。
帯域限界値へ達するまでの時間xを閾値として設定する。
i番目サンプル時の微小時間間隔tにおける特定フロー帯域(アプリケーション)
隣接ノード又は自ノードにおいて収集されたバッファ長、伝送帯域、及び平均パケット長、並びに予め設定された許容パケットロス率の情報から帯域限界値を求めることによりパケットロス率について過渡評価型の待ち行列シミュレーションの初期値を決定して該シミュレーションを実行する第1ステップと、
該シミュレーションによるパケットロス率が該許容パケットロス率に漸近するときの最適な微小時間間隔をパケットの連続キャプチャ時間として求める第2ステップと、
を備えたことを特徴とする帯域計測方法。
(付記2)付記1において、
該微小時間間隔内でパケットを連続的にキャプチャして、その平均帯域を算出するステップと、該連続的なキャプチャを一定区間内でランダムに繰り返すステップと、該一定区間内で求めた全平均帯域から大局的な平均帯域、又は局所的な上側帯域若しくはピーク帯域を求めるステップと、
をさらに備えたことを特徴とする帯域計測方法。
(付記3)付記2において、
該大局的な平均帯域が、全平均帯域の算術平均値であり、該上側帯域又はピーク帯域が、全平均帯域のばらつきから求めた値であることを特徴とする帯域計測方法。
(付記4)付記2において、
該上側帯域又はピーク帯域の時間推移を線形近似予測することによって該帯域限界値に対する危険性を判定するステップをさらに備えたことを特徴とする帯域計測方法。
(付記5)付記2において、
該上側帯域又はピーク帯域の変動が、該許容パケットロス率を満たすことができない帯域限界値に達したとき、これを通知するステップをさらに備えたことを特徴とする帯域計測方法。
(付記6)付記1において、
該キャプチャしたパケットのヘッダ情報から、個々のアプリケーションフロー毎の帯域変動を算出するステップをさらに備えたことを特徴とする帯域計測方法。
(付記7)
隣接ノード又は自ノードにおいて収集されたバッファ長、伝送帯域、及び平均パケット長、並びに予め設定された許容パケットロス率の情報から帯域限界値を求めることによりパケットロス率について過渡評価型の待ち行列シミュレーションの初期値を決定して該シミュレーションを実行する第1手段と、
該シミュレーションによるパケットロス率が該許容パケットロス率に漸近するときの最適な微小時間間隔をパケットの連続キャプチャ時間として求める第2手段と、
を備えたことを特徴とする帯域計測装置。
(付記8)付記7において、
該微小時間間隔内でパケットを連続的にキャプチャして、その平均帯域を算出する手段と、該連続的なキャプチャを一定区間内でランダムに繰り返す手段と、該一定区間内で求めた全平均帯域から大局的な平均帯域、又は局所的な上側帯域若しくはピーク帯域を求める手段と、をさらに備えたことを特徴とする帯域計測装置。
(付記9)付記8において、
該大局的な平均帯域が、全平均帯域の算術平均値であり、該上側帯域又はピーク帯域が、全平均帯域のばらつきから求めた値であることを特徴とする帯域計測装置。
(付記10)付記8において、
該上側帯域又はピーク帯域の時間推移を線形近似予測することによって該帯域限界値に対する危険性を判定する手段をさらに備えたことを特徴とする帯域計測装置。
(付記11)付記8において、
該上側帯域又はピーク帯域の変動が、該許容パケットロス率を満たすことができない帯域限界値に達したとき、これを通知する手段をさらに備えたことを特徴とする帯域計測装置。
(付記12)付記7において、
該キャプチャしたパケットのヘッダ情報から、個々のアプリケーションフロー毎の帯域変動を算出する手段をさらに備えたことを特徴とする帯域計測装置。
(付記13)
コンピュータに、
隣接ノード又は自ノードにおいて収集されたバッファ長、伝送帯域、及び平均パケット長、並びに予め設定された許容パケットロス率の情報から帯域限界値を求めることによりパケットロス率について過渡評価型の待ち行列シミュレーションの初期値を決定して該シミュレーションを実行する第1ステップと、
該シミュレーションによるパケットロス率が該許容パケットロス率に漸近するときの最適な微小時間間隔をパケットの連続キャプチャ時間として求める第2ステップと、
を実行させるためのプログラム。
(付記14)付記13において、
コンピュータにさらに、該微小時間間隔内でパケットを連続的にキャプチャして、その平均帯域を算出するステップと、該連続的なキャプチャを一定区間内でランダムに繰り返すステップと、該一定区間内で求めた全平均帯域から大局的な平均帯域、又は局所的な上側帯域若しくはピーク帯域を求めるステップと、を実行させるためのプログラム。
(付記15)
付記13又は14に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
1_1 隣接/自ノード情報収集部
1_2 管理情報収集部
1_3 統計データ送信部
1_4 パケット収集部
1_5 サンプリング指定部
1_6 統計メモリ
1_7 統計処理部
2 管理装置
2_1 ネットワーク状況管理部
2_2 サンプリング微小時間間隔算出部
2_3 統計値DB
図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
Claims (10)
- 隣接ノード又は自ノードにおいて収集されたバッファ長、伝送帯域、及び平均パケット長、並びに予め設定された許容パケットロス率の情報から帯域限界値を求めることによりパケットロス率について過渡評価型の待ち行列シミュレーションの初期値を決定して該シミュレーションを実行する第1ステップと、
該シミュレーションによるパケットロス率が該許容パケットロス率に漸近するときの最適な微小時間間隔をパケットの連続キャプチャ時間として求める第2ステップと、
を備えたことを特徴とする帯域計測方法。 - 請求項1において、
該微小時間間隔内でパケットを連続的にキャプチャして、その平均帯域を算出するステップと、該連続的なキャプチャを一定区間内でランダムに繰り返すステップと、該一定区間内で求めた全平均帯域から大局的な平均帯域、又は局所的な上側帯域若しくはピーク帯域を求めるステップと、
をさらに備えたことを特徴とする帯域計測方法。 - 請求項2において、
該大局的な平均帯域が、全平均帯域の算術平均値であり、該上側帯域又はピーク帯域が、全平均帯域のばらつきから求めた値であることを特徴とする帯域計測方法。 - 請求項2において、
該上側帯域又はピーク帯域の時間推移を線形近似予測することによって該帯域限界値に対する危険性を判定するステップをさらに備えたことを特徴とする帯域計測方法。 - 隣接ノード又は自ノードにおいて収集されたバッファ長、伝送帯域、及び平均パケット長、並びに予め設定された許容パケットロス率の情報から帯域限界値を求めることによりパケットロス率について過渡評価型の待ち行列シミュレーションの初期値を決定して該シミュレーションを実行する第1手段と、
該シミュレーションによるパケットロス率が該許容パケットロス率に漸近するときの最適な微小時間間隔をパケットの連続キャプチャ時間として求める第2手段と、
を備えたことを特徴とする帯域計測装置。 - 請求項5において、
該微小時間間隔内でパケットを連続的にキャプチャして、その平均帯域を算出する手段と、該連続的なキャプチャを一定区間内でランダムに繰り返す手段と、該一定区間内で求めた全平均帯域から大局的な平均帯域、又は局所的な上側帯域若しくはピーク帯域を求める手段と、をさらに備えたことを特徴とする帯域計測装置。 - 請求項6において、
該大局的な平均帯域が、全平均帯域の算術平均値であり、該上側帯域又はピーク帯域が、全平均帯域のばらつきから求めた値であることを特徴とする帯域計測装置。 - コンピュータに、
隣接ノード又は自ノードにおいて収集されたバッファ長、伝送帯域、及び平均パケット長、並びに予め設定された許容パケットロス率の情報から帯域限界値を求めることによりパケットロス率について過渡評価型の待ち行列シミュレーションの初期値を決定して該シミュレーションを実行する第1ステップと、
該シミュレーションによるパケットロス率が該許容パケットロス率に漸近するときの最適な微小時間間隔をパケットの連続キャプチャ時間として求める第2ステップと、
を実行させるためのプログラム。 - 請求項8において、
コンピュータにさらに、該微小時間間隔内でパケットを連続的にキャプチャして、その平均帯域を算出するステップと、該連続的なキャプチャを一定区間内でランダムに繰り返すステップと、該一定区間内で求めた全平均帯域から大局的な平均帯域、又は局所的な上側帯域若しくはピーク帯域を求めるステップと、を実行させるためのプログラム。 - 請求項8又は請求項9に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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