JP4750877B2 - 情報収集システム、情報収集装置、及びプログラム - Google Patents
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また、特許文献2には、取得した物理アドレス及び論理アドレスを用いてNTPメッセージを含むフレームを生成し、生成したフレームをNTPサーバに向けて送信するとともに、NTPサーバより受信したNTPメッセージを用いてNTPサーバに同期した時刻またはクロックに基づき、正確な時刻または同期クロックを必要とする装置または外部接続端末装置に対し、時刻同期情報または同期クロックを供給する同期時刻・クロック生成供給装置について記載されている。
また、特許文献4には、基準時刻を発生する同期サーバに対して同期要求信号を送信し、同期サーバから当該同期要求信号の応答である同期応答信号を受信し、受信した当該同期応答信号に基づき基準時刻に同期した周波数または時刻を発生するクライアント装置について記載されている。
しかしながら、特許文献1〜5の技術では、ネットワーク内で生じるジッタ、パケットロス、ビット化け等の擾乱がアプリケーションに及ぼす影響を計測することができないという欠点があった。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る情報収集システムの概念図である。この図において、情報収集システムは、情報収集装置A1、基準時刻サーバB1、送信装置C1、計測装置D11〜D13、及び受信装置E1を具備する。また、この図は、計測装置D11と計測装置D12と、計測装置D12と計測装置D13とは、それぞれ、ネットワークN1、N2を介して通信可能であることを示す。同様に、他の各装置間は、互いにネットワーク(図示せず)や回線を介して通信可能である。また、送信装置C1、受信装置E1、及び計測装置D11〜D13の内部時刻は、基準時刻サーバB1の基準時計と互いに同期されている。これらの装置は、1ミリ秒間隔の時間であって基準時計と同期された内部時刻により表わされた計測時間を基準として計測を行う。ただし、計測時間は1m秒に限られず、例えば、10ミリ秒等他の値であってもよい。
基準時刻サーバB1は、送信装置C1、計測装置D11〜D13、及び受信装置E1の時刻クライアントからの要求に対して、これらの装置すべてが同期する時刻である基準時刻を提供する。各装置は、基準時刻サーバB1がから送信時の基準時刻が設定された時刻情報を受信し、受信した時刻情報が示す時刻にRTT(Round Trip Time;ラウンドトリップディレイタイム)の平均値を加算した時刻を基準時刻とする。この基準時刻の同期には、例えば、Network Time Protocol(NTP;ネットワーク・タイム・プロトコル)が用いられる。
送信装置C1は、映像ストリーム、もしくは、データストリームのデータをIPパケット(以下、パケットという)に内包して送信する装置である。また、送信装置C1は、計測時間と、計測時間におけるエラーの発生回数であって受信装置E1へ送信する情報の処理に関するエラーの発生回数を示す情報と、を計測情報として情報収集装置A1に送信する。
具体的には、計測装置D11〜D13は、送信装置C1から受信装置E1へ送信されたパケットであってストリームを構成するパケットをパケットフィルタで選別し、ハッシュ関数を用いて、各パケットの情報からハッシュ値を算出する。ハッシュ値は、同じパケットであれば、どの装置で計測しても同じ値になり、1ビットでも異なるパケットであれば異なる値となる。つまり、算出されるハッシュ値は、パケット固有の値であり、パケットを一意に特定する情報である。計測装置D11〜D13では、受信したパケットのハッシュ値に、このハッシュ値のパケットが通過した時刻を加えて1組の計測データとし、情報収集装置A1に送信する。
また、複数個所に計測装置D11〜D13を設置しパケットフィルタ設定を行い、計測を行った場合、情報収集装置A1は、同じハッシュ値に異なる時刻が付加された計測値を複数収集することができる。情報収集装置A1では、収集した複数の計測値を、時間軸(時刻の進む方向)に並べると、各計測装置D11〜D13間での遅延量を計測する。これを、繰り返し行うことで、遅延の変動(ジッタ)等を計測することができる。さらに、情報収集装置A1では、例えば、ある位置の計測装置D11で得られたハッシュ値を持ったパケットが次の位置の計測装置D12で検出できなければ、計測装置D11と計測装置D12との間でパケットを喪失したことが判る。例えば、図1の計測装置D12は、ネットワークN1とネットワークN2との間に入り、ネットワークN1の擾乱を受けたパケットのハッシュ値と、パケット通過時の内部時刻の情報と自装置の識別情報とを情報収集装置A1に送信する。
図2は、本実施形態に係る送信装置C1の構成を示す概略ブロック図である。この図において、送信装置C1は、時刻クライアントc101、計時部c102、エラー検出部c11、計測情報生成部c121、計測情報バッファc122、タイマc123、及び、計測情報送信部c124を含んで備える。また、エラー検出部c11は、符号化部c111、冗長符号化部c112、及びパケット通信部c113を含んで備える。
計時部c102は計時し、各部(例えば、符号化部c111、冗長符号化部c112、パケット通信部c113)に基準時刻を出力する。なお、通常のオペレーティングシステム(OS)は10ミリ秒単位の時刻を利用しており、それ以下の部分に関しては、精度が得られない問題がある。そこで、計時部c102は、送信装置C1がMPU(Micro Processing Unit;マイクロプロセッサ)内に有するクロックカウンタを使用し、サブマイクロ秒の精度の計時を行う。具体的には、計時部c102は、MPUが有しているクロックカウンタ(1クロックで1加算する64ビットカウンタ)を使用して、10ミリ秒間隔のOSの時刻を補完して、可能な限りミリ秒精度の時刻を得る。1ギガヘルツのMPUであれば、クロックカウンタは1ナノ秒で1カウントするので、10ミリ秒間には10の7乗をカウントする。計時部c102は、このクロックカウンタを、最小命令数の無限ループで読み出し、読み出し遅延(命令の実行時間)精度を除いて、通常のOSの時刻精度を補完する。
また、符号化部c111は、ビット化け(反転)等のエラー(符号化エラーという)が発生した場合、そのエラー情報と、計時部c102から入力された時刻、つまり、エラー発生の時刻情報と、を含む符号化エラー情報を計測情報生成部c121に出力する。
また、冗長符号化部c112の冗長符号化処理では、一般に、復号処理と比較して多くの計算量が必要となるため、映像等の実時間情報の場合、冗長符号化処理が間に合わずエラーが発生することがある。冗長符号化部c112は、冗長符号化処理でのエラー(冗長符号化エラーという)が発生した場合、そのエラー情報と、計時部c102から入力された時刻、つまり、エラー発生の時刻情報と、を含む冗長符号化エラー情報を生成する。冗長符号化部c112は、生成した冗長符号化エラー情報を計測情報生成部c121に出力する。
また、パケット通信部c113では、例えば、ネットワークが輻輳している場合に、パケットをネットワークに送信できないことがある。この場合、パケット通信部c113は、送信失敗のエラー(通信エラーという)を検出し、そのエラー情報と、計時部c102から入力された時刻、つまり、エラー発生の時刻情報と、を含む通信エラー情報を生成する。パケット通信部c113は、生成した通信エラー情報を計測情報生成部c121に出力する。
計測情報送信部c124は、タイマからクロック信号が入力されると、計測情報バッファc122に記憶された計測情報を情報収集装置A1に送信する。なお、計測情報送信部c124は、送信した計測情報を計測情報バッファc122から削除する。
図3は、本実施形態に係る送信装置C1の計測情報の一例を示す概略図である。この計測情報は、計測情報生成部c121が生成した情報である。
図示するように計測情報は、計測時間、エラー情報、エラー回数、及び装置識別子についての情報である。例えば、図3の1〜3行目の計測情報は、装置識別子「C1」の送信装置C1で、計測時間「2009年6月1日1時2分0.025秒」(0.026秒までの1m秒間)に、エラー情報「符号化エラー」が「0回」、「冗長符号化エラー」が「0回」、「通信エラー」が「2回」発生したことを示す。
図4は、本実施形態に係る計測装置D11の構成を示す概略ブロック図である。なお、計測装置D12、D13の構成は、計測装置D11の構成と同じであるので、説明は省略する。
この図において、計測装置D11は、時刻クライアントD101、計時部D102、時刻ラッチ部D111、ハッシュ生成部D112、バッファD113、パケットフィルタ部D114、パケット転送部D115、計測情報生成部D121、計測情報バッファD122、タイマD123、及び、計測情報送信部D124を含んで備える。
計時部D102は計時し、時刻ラッチ部D111に基準時刻を出力する。
時刻ラッチ部D111は、計測装置D1にIPパケットが到着すると、その時点の基準時刻を計時部D102から取得してパケットフィルタ部D114に出力する。
ハッシュ生成部D112は、計測装置D1にIPパケットが到着すると、予め定められたハッシュ関数Hを用いて、IPパケットのデータからハッシュ値を生成する。ハッシュ生成部D112は、生成したハッシュ値をパケットフィルタ部D114に出力する。
バッファD113は、ネットワークから受け取った映像ストリームやデータストリームを格納したパケットを一時蓄積して、パケットフィルタ部D114に出力する。
パケット転送部D115は、パケットフィルタ部D114から入力されたIPパケットを他の装置に送信する。
タイマD123は、クロック信号を、予め定められた時間間隔で計測情報送信部D124に出力する。
計測情報送信部D124は、タイマからクロック信号が入力されると、計測情報バッファD122に記憶されたパケット計測情報を情報収集装置A1に送信する。なお、計測情報送信部D124は、送信したパケット計測情報を計測情報バッファD122から削除する。
図5は、本実施形態に係る計測装置D11の計測情報の一例を示す概略図である。このパケット計測情報は、計測装置D11の計測情報生成部D121が生成した情報である。図示するようにパケット計測情報は、基準時刻、ハッシュ値、及び装置識別子についての情報である。例えば、図5の1行目のパケット計測情報は、装置識別子「D11」の計測装置D11で、ハッシュ値が「4547」であるパケットを基準時刻「2009年6月1日1時1分59.001秒」に受信したことを示す。また、例えば、図5の2行目のパケット計測情報は、装置識別子「D11」の計測装置D11で、ハッシュ値が「3452」であるパケットを基準時刻「2009年6月1日1時1分59.001秒」に受信したことを示す。
図7は、本実施形態に係る受信装置E1の構成を示す概略ブロック図である。この図において、受信装置E1は、時刻クライアントe101、計時部e102、バッファe103、データ提供部e104、処理検出部e11、計測情報生成部e121、計測情報バッファe122、タイマe123、及び、計測情報送信部e124を含んで備える。また、処理検出部e11は、データ修復部e111及び品質検出部e112を含んで備える。
計時部e102は計時し、各部(例えば、データ修復部e111、品質検出部e112)に基準時刻を出力する。なお、計時部e102は、送信装置C1の計時部c102と同様に、MPUが有しているクロックカウンタを使用して、OSの時刻精度を補完する。
バッファe103は、ネットワークから受け取った映像ストリームやデータストリームを格納したパケットを一時蓄積してデータ修復部e111に出力する。
また、データ修復部e111は、修復処理を行った場合、修復処理を行ったときに計時部e102から入力された時刻、つまり、修復処理を行った基準時刻を取得する。データ修復部e111は、修復処理を行ったことを示す情報と、取得した基準時刻と、を含む修復処理情報を生成し、計測情報生成部e121に出力する。
データ提供部e104は、品質検出部e112から入力されたデータを結合し、映像ストリームや、データストリームのデータのビット列としてデータ提供部e104に出力する。
タイマe123は、クロック信号を、予め定められた時間間隔で計測情報送信部e124に出力する。
計測情報送信部e124は、タイマからクロック信号が入力されると、計測情報バッファe122に記憶された計測情報を情報収集装置A1に送信する。なお、計測情報送信部e124は、送信した計測情報を計測情報バッファe122から削除する。
図8は、本実施形態に係る受信装置E1の計測情報の一例を示す概略図である。この計測情報は、計測情報生成部e121が生成した情報である。
図示するように計測情報は、計測時間、処理情報、処理回数、及び装置識別子についての情報である。例えば、図3の1、2行目の計測情報は、装置識別子「E1」の受信装置E1で、計測時間「2009年6月1日1時2分0.025秒」(0.026秒までの1m秒間)に、処理情報「修復処理」が「1回」、「誤り検出」が「0回」発生したことを示す。
図9は、本実施形態に係る情報収集装置A1の構成を示す概略ブロック図である。この図において、情報収集装置A1は、ネットワークインタフェースa101、遅延算出部a102、時刻計測情報生成部a103、情報蓄積メモリa104、及び表示部a105を含んで備える。
具体的に、情報収集装置A1が図6と図5のパケット計測情報を受信したものとし、予め定めた時間が「1.025秒」である場合について説明をする。なお、この予め定めた時間は、計測装置D11から計測装置D12へ(つまり、図1中のネットワークN1で)パケットが伝達する伝達時間に基づいて定められる。遅延算出部a102は、ハッシュ値「4547」について、図6の基準時刻「2009年6月1日1時2分0.025秒」から図5の基準時刻「2009年6月1日1時1分59.001秒」を除算し、その差「1.024秒」を算出する。遅延算出部a102は、算出した差「1.024秒」が「1.025秒」を超えないので、ハッシュ値「4547」のパケットは遅延していないと判定する。一方、遅延算出部a102は、ハッシュ値「3452」について、図6の基準時刻「2009年6月1日1時2分0.027秒」から図5の基準時刻「2009年6月1日1時1分59.001秒」を除算し、その差「1.027秒」を算出する。遅延算出部a102は、算出した差「1.026秒」が「1.025秒」を超えるので、ハッシュ値「3452」のパケットは遅延したいと判定し、計測時間(基準時間)「2009年6月1日1時2分0.027秒」の遅延パケット数を1個増やして計数する。
遅延算出部a102は、算出した遅延パケット数と計測時間とを計測情報として、時刻計測情報生成部a103に出力する。
表示部a105は、情報蓄積メモリa104に蓄積された時刻計測情報から、時刻情報の軸を第一軸とする3次元もしくは2次元の遷移図を作成して表示する。
図10は、本実施形態に係る時刻計測情報のデータ構造を示す概略図である。この図が示すデータ構造は、情報蓄積メモリa104が蓄積した時刻計測情報のデータ構造である。図示するように計測情報は、計測時間、及び、計測値1、2、・・・についての情報である。ここで、計測値は、例えば、計測情報に含まれるエラー情報及び処理情報の値である。
例えば、図11の3行目の時刻計測情報は、計測時間「2009年6月1日1時2分0.027秒」に、符号化エラーが「0」回、冗長符号化エラーが「0」回、通信エラーが「0」回、発生したこと、つまり、エラーが発生しなかったことを示す。また、この3行目の時刻計測情報は、図1中のネットワークN1遅延パケット数、つまり、計測装置D12とD11の計測情報から算出した遅延パケット数が「1」個、また、図1中のネットワークN2遅延パケット数、つまり、計測装置D13とD12の計測情報から算出した遅延パケット数が「0」個、であることを示す。また、この3行目の時刻計測情報は、修復処理が「2」回、誤り検出が「1」回、発生したことを示す。
また、本実施形態によれば、送信装置C1が受信装置E1へ送信する情報の処理に関するエラーの発生回数を示す情報は、パケットの送信処理で発生した通信エラーの発生回数を含むので、ネットワーク内で生じる通信エラーがアプリケーションに及ぼす影響を計測するための情報を収集することができる。
また、本実施形態によれば、受信装置E1は、符号化された情報に基づいて、欠落した情報の修復処理を行い、受信装置E1が送信装置C1から受信した情報の処理に関するエラーの発生回数を示す情報は、修復処理を行った回数であるので、ネットワーク内で生じるデータの誤りがアプリケーションに及ぼす影響を計測するための情報を収集することができる。
また、上記実施形態において、パケットを、ハッシュ関数を通してハッシュ値を算出していたが、本発明はこれに限らず、例えば、パケットのデータ部分のみをハッシュ関数を通してハッシュ値を算出してもよい。
Claims (7)
- 映像データを送信する送信装置、該映像データを受信する受信装置、複数の計測装置、及び情報収集装置がネットワークで接続されたシステムにおいて、
前記送信装置、前記受信装置、及び前記複数の計測装置の内部時刻は互いに同期され、
前記送信装置は、
前記同期された内部時刻で表わされた計測時間と、前記計測時間におけるエラーの発生回数であって前記受信装置へ送信する映像データの処理に関するエラーの発生回数を示す情報と、を計測情報として情報収集装置に送信し、
前記計測装置は、
前記送信装置から受信装置へ送信されたパケットであって自装置を通過したパケットを一意に特定する情報と、当該パケットの通過時の前記内部時刻の情報と、をパケット計測情報として情報収集装置に送信し、
前記受信装置は、
前記同期された内部時刻で表わされた計測時間と、前記計測時間におけるエラーの発生回数であって前記送信装置から受信した映像データの処理に関するエラーの発生回数を示す情報と、該受信した映像データの品質についてのユーザによる主観評価結果と、を計測情報として情報収集装置に送信し、
前記情報収集装置は、
前記計測装置各々から受信したパケット計測情報に基づいて、前記計測時間における前記計測装置間のパケットの遅延量を算出し、算出したパケットの遅延量を示す情報と前記計測時間とを計測情報として生成する遅延算出部と、
前記送信装置及び前記受信装置から受信した計測情報と、前記遅延算出部が生成した計測情報とを、前記計測時間で対応付けた時刻計測情報を生成する時刻計測情報生成部と、
を備えることを特徴とする情報収集システム。 - 前記送信装置が受信装置へ送信する映像データの処理に関するエラーの発生回数を示す情報は、前記受信装置へ送信する映像データの符号化処理で発生したエラーの発生回数であることを特徴とする請求項1に記載の情報収集システム。
- 前記送信装置が受信装置へ送信する映像データの処理に関するエラーの発生回数を示す情報は、パケットの送信処理で発生した通信エラーの発生回数を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の情報収集システム。
- 前記送信装置は、送信する映像データに対して、欠落した情報を修復するための符号化処理を行い、
前記受信装置は、符号化された映像データに基づいて、欠落した情報の修復処理を行い、
前記受信装置が前記送信装置から受信した映像データの処理に関するエラーの発生回数を示す情報は、前記修復処理を行った回数であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかの項に記載の情報収集システム。 - 前記送信装置は、送信する映像データに対して、誤りがある情報を検出するための誤り検出符号化処理を行い、
前記受信装置は、符号化された映像データに基づいて、誤り検出処理を行い、
前記受信装置が送信装置から受信した映像データの処理に関するエラーの発生回数は、前記誤り検出処理で誤りを検出した回数であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかの項に記載の情報収集システム。 - 映像データを送信する送信装置、該映像データを受信する受信装置、及び複数の計測装置と、ネットワークで接続された情報収集装置において、
前記送信装置、前記受信装置、及び前記複数の計測装置の内部時刻は互いに同期され、
前記送信装置から受信した、前記送信装置が前記受信装置へ送信する映像データの処理に関するエラーの発生回数であって前記同期された内部時刻で表わされた計測時間でのエラー回数を示す情報と、前記計測装置から受信した、前記計測装置間で遅延した遅延パケットの数であって前記同期された内部時刻で表わされた計測時間での遅延パケットの数と、前記受信装置から受信した、前記同期された内部時刻で表わされた計測時間におけるエラーの発生回数であって前記送信装置から受信した映像データの処理に関するエラーの発生回数を示す情報と、該受信した映像データの品質についてのユーザによる主観評価結果と、を前記計測時間で対応付けた時刻計測情報を生成することを特徴とする情報収集装置。 - 映像データを送信する送信装置、該映像データを受信する受信装置、及び複数の計測装置と、ネットワークで接続された情報収集装置のコンピュータを、
前記送信装置、前記受信装置、及び前記複数の計測装置の内部時刻は互いに同期され、
前記送信装置から受信した、前記送信装置が前記受信装置へ送信する映像データの処理に関するエラーの発生回数であって前記同期された内部時刻で表わされた計測時間でのエラー回数を示す情報と、前記計測装置から受信した、前記計測装置間で遅延した遅延パケットの数であって前記同期された内部時刻で表わされた計測時間での遅延パケットの数と、前記受信装置から受信した、前記同期された内部時刻で表わされた計測時間におけるエラーの発生回数であって前記送信装置から受信した映像データの処理に関するエラーの発生回数を示す情報と、該受信した映像データの品質についてのユーザによる主観評価結果と、を前記計測時間で対応付けた時刻計測情報を生成する手段、として機能させるプログラム。
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