JP4748226B2 - 品質劣化検知装置、有線無線判定装置 - Google Patents
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Description
上記のように、本来であれば障害であるとすべきでない現象を、誤ってネットワーク障害として誤検知してしまうことは、False Positiveと呼ばれている。
同技術を用いた場合、ネットワーク品質が劣化して所定閾値を下回ると、「障害が発生した」と誤検知されることになると考えられる。
例えば、上記特許文献2に記載の技術では、一時的に生じたパケットロスの増加などの品質劣化をリアルタイムに検出することが難しい。そのため、ネットワークサービス品質をユーザーに対して保証するサービスには向いていない。
これにより、有線回線のみを経由してきたパケットについては確実に品質劣化を検知することができるとともに、無線回線を経由してきたパケットについては、誤検知の可能性を低減することができる。
図1は、本発明の実施の形態1に係る品質劣化検知装置100の機能ブロック図である。品質劣化検知装置100は、ネットワークインタフェース部110、品質情報取得部120、有線無線判定部130、品質劣化検知部140を備える。また、有線無線判定部130は、学習器131を備える。
(2)パケットロス率
(3)パケット遅延
(4)ジッター
(5)MOS(Mean Opinion Score)のような品質推定値
(6)その他のQoS/QoE(Quality of Service/Quality of Experience)を計測するための指標値
有線無線判定部130は、上述の判定結果と、後述の図2〜図4で説明するスペクトル解析結果を、品質劣化検知部140と学習器131に出力する。
次に、品質劣化検知装置100の各部の動作について説明する。
なお、パケットが経由してきたネットワークの少なくとも一部が無線回線により構成されている場合の学習手法については、以下のような例が考えられる。有線回線と無線回線の混在の程度についても同様の手法で学習することができる。
(2)有線回線のみで構成されている場合と、無線回線のみで構成されている場合とのそれぞれの経時変化波形を、適当な係数を乗じた上で足し合わせ、これにより有線回線と無線回線が混在している場合の経時変化波形を模擬する。
(3)有線回線のみで構成されている場合と、無線回線のみで構成されている場合とのそれぞれの学習結果を、適当な係数を乗じた上で足し合わせ、これにより有線回線と無線回線が混在している場合の学習結果を模擬する。
次に、異常時についても同様に学習しておくことについて、異常時の波形やスペクトルを例示しながら説明する。
有線回線のみのネットワークは、図2(a)に示すようにそもそも品質指標が安定しているため、図3(a)のような周期的な品質劣化が発生した時は、例えば機器故障などの障害が生じている可能性がある。
図3(b)のような一時的な品質劣化が発生した時は、明らかに重大な品質劣化が発生していると言える。
このような無線回線の周期的な性能劣化は、通信が完全に途絶えてしまうわけではないため、ユーザーが気付きにくい傾向がある。また、無線回線ではこのような周期的な性能劣化は生じることが通常であるため、これが生じる度に障害発生であると判定してしまうと、いわゆる誤検知(False Positive)をしてしまうことになる。
図4(b)のような一時的な品質劣化が発生した時は、通信が途絶えてしまうため、周期的な障害発生時とは異なり、ユーザーは障害に気づき易い。また、この場合は障害発生であると判定してよいと言える。
なお、パケットが経由してきたネットワークの少なくとも一部が無線回線により構成されている場合の学習手法、および有線回線と無線回線の混在の程度については、正常時と同様の手法を用いることができる。
次に、品質劣化を検知するための動作について、以下のステップ(1)〜(8)で説明する。
(2)ネットワークインタフェース部110は、接続しているネットワークからパケットを適当な単位で取得し、品質情報取得部120に出力する。
学習器131は、その比較結果に基づき、当該パケットが有線回線のみを経由して取得されたものであるのか、それとも無線回線を経由して取得されたものであるのかを判定し、有線無線判定部130に戻す。また、ネットワークに障害が発生しているか否かを併せて判定し、品質劣化検知部140に判定結果を出力する。
品質劣化検知部140は、ネットワークに障害が発生し品質が劣化しているものと判定する。また、必要に応じてその旨を品質劣化検知装置100の外部に出力する。さらには、必要に応じて、品質情報取得部120から品質情報の現在値を取得し、品質指標が実際に低下していることを確認した上で、異常判定を行ってもよい。
品質劣化検知部140は、図4(a)で説明したような周期的な障害が発生している旨の判定結果を学習器131から受け取った場合は、ネットワーク障害に起因する品質劣化は生じていないと判定する。
また、図4(b)で説明したような一時的な障害が発生している旨の判定結果を学習器131から受け取った場合は、ネットワーク障害に起因する品質劣化が発生しているものと判定する。
また、必要に応じてこれらの判定結果を品質劣化検知装置100の外部に出力する。さらには、必要に応じて、品質情報取得部120から品質情報の現在値を取得し、品質指標が実際に低下していることを確認した上で、異常判定を行ってもよい。
なお、上記の説明では、学習器131は障害が周期的なものであるか否かを判定することを説明したが、学習器131は障害発生の有無のみを判定するようにしてもよい。この場合、障害が周期的なものであるか否かは、品質劣化検知部140が判定する。
具体的には、以下のようにすることが考えられる。
まず、有線無線判定部130の過去のスペクトル解析結果を適当な記憶装置に蓄積しておく。品質劣化検知部140は、この過去のスペクトル解析結果を照会して、現時点のスペクトルが、障害発生時の周期的なスペクトルと一致するか否かを判定する。
そのため、有線回線については確実に品質劣化を検知することができる。また、少なくとも部分的に無線回線を有するネットワークについては、無線回線の品質揺らぎに起因する周期的な品質指標の低下などのようなあらかじめ想定される品質劣化を、ネットワーク障害であると誤認識してしまう(False Positive)可能性を低減することができる。
本発明の実施の形態2では、ニューロコンピュータの構成を用いて学習器131を構成した例を説明する。品質劣化検知装置100の構成は、実施の形態1と同様である。
これにより、有線無線判定部130は、品質情報のスペクトル解析結果をビット列に符号化する。学習器131は、符号化して得られたビット列を、有線無線判定部130より受け取る。
学習器131は、有線回線/無線回線それぞれについて、正常時および障害発生時のスペクトル解析結果を図5で説明したような「0」または「1」のビット値に符号化したものを、学習データとして受け取る。学習器131は、これを用いて、有線回線/無線回線それぞれについて、正常時および障害発生時のスペクトル解析結果を学習する。
このとき、単に障害が発生しているか否かのみならず、その障害が周期的な障害であるのか、それとも一時的な障害であるのかを区別して、個別に学習器131に学習させておいてもよい。
次に、本実施の形態2における品質劣化検知装置100の動作を説明する。
ステップ(1)〜(3)については、実施の形態1で説明した動作と同様である。
学習器131は、その比較結果に基づき、当該パケットが有線回線のみを経由して取得されたものであるのか、それとも無線回線を経由して取得されたものであるのかを判定し、有線無線判定部130に戻す。また、併せてネットワークに障害が発生しているか否かを判定し、品質劣化検知部140に判定結果を出力する。
ステップ(6)〜(8)については、実施の形態1で説明した動作と同様である。
本発明の実施の形態3では、サポートベクターマシンの構成を用いて学習器131を構成した例を説明する。品質劣化検知装置100の構成は、実施の形態1と同様である。また、品質劣化検知装置100の動作は、学習器131の構成に係る部分を除いて実施の形態2と同様である。
学習器131は、有線回線/無線回線それぞれについて、正常時および障害発生時のスペクトル解析結果を図5で説明したような「0」または「1」のビット値に符号化したものを、学習データとして受け取る。学習器131は、これを用いて、有線回線/無線回線それぞれについて、正常時および障害発生時のスペクトル解析結果を学習する。
例えば、学習器131は、学習の進行に伴って、スペクトル解析結果の符号化後のビット列で表される空間を、(1)有線/正常、(2)有線/異常、(3)無線/正常、(4)無線/異常、の4つの領域に分割しておく。
これにより、学習器131は、有線/無線の回線種別と、正常/異常の区別とを判定することができる。
実施の形態1〜3では、ネットワークの品質劣化を検知する手法について説明した。また、その中で、パケットが有線回線のみを経由して取得されたものであるのか、それとも無線回線を経由して取得されたものであるのかを判定することを説明した。
本発明の実施の形態4では、有線/無線の回線種別を判定する部分のみを、単独の装置として構成した例を説明する。
有線無線判定装置200は、ネットワークインタフェース部210、品質情報取得部220、有線無線判定部230を備える。また、有線無線判定部230は、学習器231を備える。
ただし、学習器231は、有線/無線の回線種別のみを判定すればよく、ネットワークに障害が発生しているか否かについては判定する必要はない。そのため、学習器231の内部的な構成や出力は、実施の形態1〜3よりも簡易化することができる。例えば、出力ビット数を1ビットのみとしてもよい。
Claims (5)
- ネットワークの品質劣化を検知する装置であって、
前記ネットワークを流れるパケットを取得するパケット取得部と、
前記パケット取得部が取得したパケットに基づき前記ネットワークの品質指標を取得する品質取得部と、
前記パケットが有線回線のみを経由して取得されたパケットである場合の前記品質指標の経時変化をスペクトル解析した結果と、前記パケットが無線回線を経由して取得されたパケットである場合の前記品質指標の経時変化をスペクトル解析した結果と、をあらかじめ学習しており、前記品質指標の経時変化をスペクトル解析された結果を学習済みの結果と比較する第1学習器と、
前記第1学習器の比較結果に基づき、前記パケットが有線回線のみを経由して取得されたパケットであるか、または無線回線を経由して取得されたパケットであるかを判定する有線無線判定部と、
前記有線無線判定部の判定結果を用いて前記ネットワークの品質劣化を検知する品質劣化検知部と、
を備え、
前記品質劣化検知部は、
前記パケットが有線回線のみを経由して取得されたパケットであれば、
前記品質指標が低下した場合に前記ネットワークの品質が劣化したものと判定し、
前記パケットが無線回線を経由して取得されたパケットであれば、
前記品質指標が非周期的に低下した場合に前記ネットワークの品質が劣化したものと判定する
ことを特徴とする品質劣化検知装置。 - 前記パケットが有線回線のみを経由して取得されたパケットである場合と、前記パケットが無線回線を経由して取得されたパケットである場合とのそれぞれについて、前記品質指標が低下した時の前記品質指標の経時変化をスペクトル解析した結果をあらかじめ学習した第2学習器を備え、
前記第2学習器は、
前記品質指標の経時変化をスペクトル解析した結果を学習済みの結果と比較し、
前記品質劣化検知部は、
その比較結果に基づき前記ネットワークの品質劣化を検知する
ことを特徴とする請求項1記載の品質劣化検知装置。 - 前記第2学習器は、
前記パケットが無線回線を経由して取得されたパケットである場合について、
前記ネットワークの正常時における前記品質指標の周期的な経時変化をスペクトル解析した結果をあらかじめ学習しており、
前記第2学習器は、
前記品質指標の経時変化をスペクトル解析した結果を学習済みの結果と比較し、
前記品質劣化検知部は、
その比較結果に基づき前記ネットワークの品質劣化を検知する
ことを特徴とする請求項2記載の品質劣化検知装置。 - 前記品質劣化検知部は、
前記品質指標が低下した場合、前記比較結果に基づき、その低下が周期的なものであるのか非周期的なものであるのかを判定する
ことを特徴とする請求項3記載の品質劣化検知装置。 - ネットワークを流れるパケットが経由してきた回線種別を判定する装置であって、
前記ネットワークを流れるパケットを取得するパケット取得部と、
前記パケット取得部が取得したパケットに基づき前記ネットワークの品質指標を取得する品質取得部と、
前記パケットが有線回線のみを経由して取得されたパケットである場合の前記品質指標の経時変化をスペクトル解析した結果と、前記パケットが無線回線を経由して取得されたパケットである場合の前記品質指標の経時変化をスペクトル解析した結果と、をあらかじめ学習しており、前記品質指標の経時変化をスペクトル解析された結果を学習済みの結果と比較する第1学習器と、
前記第1学習器の比較結果に基づき、前記パケットが有線回線のみを経由して取得されたパケットであるか、または無線回線を経由して取得されたパケットであるかを判定する有線無線判定部と、
を備えたことを特徴とする有線無線判定装置。
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