JP5013268B2 - 伝送路の品質計測装置、通信システム、品質計測方法および品質計測プログラム - Google Patents

Description

本発明は、ネットワーク等の伝送路の通信品質を計測する品質計測装置、通信システム、品質計測方法およびネットワークの通信品質精度保証を行うための品質計測プログラムに関する。

自装置が相手先の装置と通信を行う場合、これらの装置の間を経由するネットワークの品質が問題となる場合が多い。本明細書でネットワークの品質とは、たとえば実効速度としてのスループットや、送出したパケットが紛失するパケットロス、パケット損失率、伝送に要する遅延時間、パケットの到達の時間的な変動としてのジッタ（jitter）、ある通信端末と他の通信端末の間でパケットが往復する時間としてのＲＴＴ(Round Trip Time)、パケット遅延分布のことを指す。

従来からネットワークの品質を計測する提案がある。このうちの１つが、ネットワークに流れるパケットをサンプリングキャプチャして、流れているパケットのトラフィックを計るパッシブ計測を使用した第１の提案である（たとえば非特許文献１参照）。

次に、従来行われた第２の提案として、ネットワークに自ら検査用のパケットを流すことによってネットワークのパケットロス率を計るアクティブ計測（たとえば非特許文献２参照）について説明する。
菅内公徳、樋口秀光、土屋一暁、水野潤、"高トラフィックネットワークにおけるトラフィック監視技術"、信学技報 ＮＳ２００３−３１２、ＩＮ２００３−２６７（２００４−０３）、２００４年３月 鶴正人、植月修志、北口善明、中川晋一、尾家祐二、"エンドツーエンド計測からの内部パケットロス率の推定実験"、信学技報ＮＳ２００１−２２６（２００２−０３）、２００２年３月

しかしながら、上記第１及び第２の提案のような、パッシブ形のサンプリングによる品質計測やアクティブ型の品質計測でにおいて、伝送路の計測結果の信頼性や精度の更なる向上が望まれていた。また、パッシブ形のサンプリングによる品質計測やアクティブ型の品質計測において、得られたある時刻の結果と違う時刻の結果を比較する場合や、あるフローとその他のフローを比較する場合の比較が容易な品質計測装置が望まれていた。

そこで本発明の目的は、パッシブ形のサンプリングによる品質計測やアクティブ型の品質計測で、伝送路の計測結果の信頼性や精度を向上させることができる品質計測装置、通信システム、品質計測方法および品質計測プログラムを提供することにある。

本発明の他の目的は、パッシブ形のサンプリングによる品質計測やアクティブ型の品質計測で、得られたある時刻の結果と違う時刻の結果を比較する場合や、あるフローとその他のフローを比較する場合の比較が容易な品質計測装置、通信システム、品質計測方法および品質計測プログラムを提供することにある。

本発明の通信システムは、データが伝送する伝送路と、
前記伝送路により接続される第１及び第２の通信端末と、
前記第１の通信端末に接続され、前記伝送路を伝送するデータの送信レートを設定する送信レート設定部と、
前記第２の通信端末に接続される品質計測装置とを備え、
前記品質計測装置は、前記第２の通信端末で受信したデータに基づいて前記伝送路の通信品質を計測する品質計測部と、
前記品質計測部の観測時間を確保するための時間間隔を演算する観測時間計算部と、
前記観測時間計算部によって演算された時間間隔で前記品質計測部による計測を開始させる計測開始制御部と、を有し、
前記観測時間は、前記品質計測部によって計測する通信品質が設定された計測精度に維持されるのに要する時間であり、
前記観測時間計算部は、前記計測精度を維持するように、前記品質計測部の観測時間を確保するための時間間隔と、送信レートとを演算し、前記送信レートに関する情報を前記送信レート設定部に送信し、
前記送信レート設定部は、前記送信レートに関する情報に基づいて、前記伝送路を伝送するデータの送信レートを設定する通信システムである。

本発明の通信システムは、データが伝送する伝送路と、
前記伝送路により接続される第１及び第２の通信端末と、
前記第１の通信端末に接続され、前記伝送路を伝送するデータの送信レートを設定する送信レート設定部と、
前記送信レート設定部に接続される品質計測装置と、
前記第２の通信端末に接続されるデータ蓄積部とを備え、
前記品質計測装置は、前記データ蓄積部から送信され前記第１の通信端末で受信したデータに基づいて前記伝送路の通信品質を計測する品質計測部と、
前記品質計測部の観測時間を確保するための時間間隔を演算する観測時間計算部と、
前記観測時間計算部によって演算された時間間隔で前記品質計測部による計測を開始させる計測開始制御部と、を有し、
前記観測時間は、前記品質計測部によって計測する通信品質が設定された計測精度に維持されるのに要する時間であり、
前記観測時間計算部は、前記計測精度を維持するように、前記品質計測部の観測時間を確保するための時間間隔と、送信レートとを演算し、前記送信レートに関する情報を前記送信レート設定部に送信し、
前記送信レート設定部は、前記送信レートに関する情報に基づいて、前記伝送路を伝送するデータの送信レートを設定する通信システムである。

本発明の検査パケット指示装置は、伝送路を伝送する検査パケットの送信レートを設定する送信レート設定部と、
前記伝送路を伝送する検査パケットに基づいて前記伝送路の通信品質を計測する品質計測部と、
前記品質計測部の観測時間を確保するための時間間隔を演算する観測時間計算部と、
前記観測時間計算部によって演算された時間間隔で前記品質計測部による計測を開始させる計測開始制御部と、を具備し、
前記観測時間は、前記品質計測部によって計測する通信品質が設定された計測精度に維持されるのに要する時間であり、
前記観測時間計算部は、前記計測精度を維持するように、前記品質計測部の観測時間を確保するための時間間隔と、前記検査パケットの送信レートとを演算し、前記送信レートに関する情報を前記送信レート設定部に送信し、
前記送信レート設定部は、前記送信レートに関する情報に基づいて、前記伝送路を伝送する前記検査パケットの送信レートを設定する検査パケット指示装置である。

本発明の品質計測方法は、データが伝送する伝送路と、
前記伝送路により接続される第１及び第２の通信端末と、
前記第１の通信端末に接続され、前記伝送路を伝送するデータの送信レートを設定する送信レート設定部と、
前記第２の通信端末に接続され、前記第２の通信端末で受信したデータに基づいて前記伝送路の通信品質を計測する品質計測部を有する品質計測装置と、を備えた通信システムの品質計測方法であって、
前記品質計測装置において、
前記品質計測部によって計測する通信品質が設定された計測精度に維持されるのに要する観測時間を確保するための時間間隔を演算し、
演算された前記時間間隔で前記品質計測部による計測を開始し、
前記計測精度を維持するように、前記観測時間を確保するための時間間隔と送信レートとを演算し、
前記送信レートに関する情報を前記送信レート設定部に送信し、
前記送信レート設定部によって、前記送信レートに関する情報に基づいて、前記伝送路を伝送するデータの送信レートが設定される品質計測方法である。

本発明の品質計測方法は、データが伝送する伝送路と、
前記伝送路により接続される第１及び第２の通信端末と、
前記第１の通信端末に接続され、前記伝送路を伝送するデータの送信レートを設定する送信レート設定部と、
前記第２の通信端末に接続されるデータ蓄積部と、
前記送信レート設定部に接続され、前記データ蓄積部から送信され前記第１の通信端末で受信したデータに基づいて前記伝送路の通信品質を計測する品質計測部を有する品質計測装置と、を備えた通信システムの品質計測方法であって、
前記品質計測部によって計測する通信品質が設定された計測精度に維持されるのに要する観測時間を確保するための時間間隔を演算し、演算された前記時間間隔で前記品質計測部による計測を開始し、
前記計測精度を維持するように、前記観測時間を確保するための時間間隔と送信レートとを演算し、前記送信レートに関する情報を前記送信レート設定部に送り、前記送信レート設定部によって、前記送信レートに関する情報に基づいて、前記伝送路を伝送するデータの送信レートが設定される品質計測方法である。

本発明の品質計測方法は、伝送路を伝送する検査パケットの送信レートを設定する送信レート設定部と、
前記伝送路を伝送する検査パケットに基づいて前記伝送路の通信品質を計測する品質計測部と、を備えた検査パケット指示装置の品質計測方法であって、
前記品質計測部によって計測する通信品質が設定された計測精度に維持されるのに要する観測時間を確保するための時間間隔を演算し、
演算された前記時間間隔で前記品質計測部による計測を開始し、
前記計測精度を維持するように、前記観測時間を確保するための時間間隔と送信レートとを演算し、前記送信レートに関する情報を前記送信レート設定部に送り、前記送信レート設定部によって、前記送信レートに関する情報に基づいて、前記伝送路を伝送するデータの送信レートが設定される品質計測方法である。

本発明の品質計測プログラムは、伝送路を伝送する前記検査パケットの送信レートを設定する検査パケット指示装置としてのコンピュータに、
伝送路を伝送する検査パケットの送信レートを設定する送信レート設定機能と、
前記伝送路を伝送する検査パケットに基づいて前記伝送路の通信品質を計測する品質計測機能と、
前記品質計測機能によって計測する通信品質が設定された計測精度に維持されるのに要する観測時間を確保するための時間間隔を演算する観測時間計算機能と、
前記観測時間計算機能によって演算された時間間隔で前記品質計測機能による計測を開始させる計測開始制御機能と、を実現させるとともに、
前記観測時間計算機能は、前記計測精度を維持するように、前記品質計測機能の観測時間を確保するための時間間隔と、前記検査パケットの送信レートとを演算し、前記送信レートに関する情報を前記送信レート設定機能に送る処理を実行し、
前記送信レート設定機能は、前記送信レートに関する情報に基づいて、前記伝送路を伝送する前記検査パケットの送信レートを設定する処理を実行する品質計測プログラムである。

本発明の通信システムは、データが伝送する伝送路と、
前記伝送路により接続される第１及び第２の通信端末と、
前記第１の通信端末に接続され、前記伝送路を伝送するデータの送信レートを設定する送信レート設定部と、
前記第２の通信端末に接続される品質計測装置とを備え、
前記品質計測装置は、前記第２の通信端末で受信したデータに基づいて前記伝送路の通信品質を計測する品質計測部と、
前記品質計測部の観測時間を確保するための時間間隔を設定する観測時間計算部と、
前記観測時間計算部によって設定された時間間隔で前記品質計測部による計測を開始させる計測開始制御部と、を有し、
前記観測時間は、前記品質計測部によって計測する通信品質が設定された計測精度に維持されるのに要する時間であり、
前記観測時間計算部は、前記品質計測部の観測時間を確保するための時間間隔を固定して、前記計測精度を維持するように送信レートを演算し、前記送信レートに関する情報を前記送信レート設定部に送信し、
前記送信レート設定部は、前記送信レートに関する情報に基づいて、前記伝送路を伝送するデータの送信レートを設定する通信システムである。

本発明の品質計測方法は、データが伝送する伝送路と、
前記伝送路により接続される第１及び第２の通信端末と、
前記第１の通信端末に接続され、前記伝送路を伝送するデータの送信レートを設定する送信レート設定部と、
前記第２の通信端末に接続され、前記第２の通信端末で受信したデータに基づいて前記伝送路の通信品質を計測する品質計測部を有する品質計測装置と、を備えた通信システムの品質計測方法であって、
前記品質計測装置において、
前記品質計測部の観測時間を確保するための時間間隔を固定して、前記品質計測部によって計測する通信品質が設定された計測精度に維持されるように送信レートを演算し、
前記送信レートに関する情報を前記送信レート設定部に送信し、
前記送信レート設定部によって、前記送信レートに関する情報に基づいて、前記伝送路を伝送するデータの送信レートが設定される品質計測方法である。

本発明によれば、品質計測部によって計測する通信品質が設定された計測精度に維持されるように、観測時間計算部により観測時間が決定されるので、得られた品質計測結果が一定精度を保証でき、伝送路の計測結果の信頼性や精度を向上させることができる。
また、これにより、得られたある時刻の結果と違う時刻の結果を比較する場合や、あるフローとその他のフローを比較する場合の比較を容易にすることができる。

本発明の第１の実施形態におけるネットワークの品質計測が可能な通信システムの構成を示すシステム構成図である。 第１の実施形態の通信システムにおけるネットワークについての品質計測処理の流れ図である。 本発明の第２の実施形態におけるネットワークの品質計測が適用される通信システムの構成を示すシステム構成図である。 第２の実施形態の通信システムにおけるネットワークについての品質計測処理の流れ図である。 本発明の第３の実施形態におけるネットワークの品質計測が適用される通信システムの構成を示すシステム構成図である。 第３の実施形態における検査パケット指示装置および品質計測装置を具体的に 表わしたシステム構成図である。 第３の実施形態の通信システムにおけるネットワークについての品質計測処理 の流れ図である。 第４の実施形態におけるネットワークの品質計測が可能な通信システムの構成を示すシステム構成図である。 コンピュータの一構成例を示す図である。 従来の第１の提案によるパッシブ形のサンプリング計測でネットワークの品 質計測が適用される通信システムの構成図である。 第１の提案による品質計測装置の構成の概要を表わしたブロック図である。 第１の提案の品質計測装置の計測処理を表わした流れ図である。 従来の第２の提案によるアクティブ型の品質計測でネットワークの品質計 測が適用される通信システムの構成図である。 第２の提案における検査パケット指示装置および品質計測装置をより具体 的に表わした通信システムのブロック図である。 第２の提案の通信システムでのネットワークの品質計測処理の流れ図であ る。

符号の説明

３０１、５０１、７０１ 第１の通信端末
３０２、５０２、７０２ 第２の通信端末
３０３、３０８、５０４、７０４、７０７ データ受信部
３０４、３０７、５０３、７０３、７０６ データ送信部
３０６ 第１のサンプリングキャプチャ装置
３１１ 第２のサンプリングキャプチャ装置
３１４、５１２、７１２ 品質計測装置
３２２、５２２、７３２ パケット蓄積部
３２３、５２４、７３４ 品質計測部
３２４、５２６、７３６ 計測トリガ部
３２５、５２８、７３８ 観測時間計算部
５１１、７１１ 検査パケット指示装置
５１３、７２１ 送信レート設定部

まず、本発明の実施形態の説明に先立って、本発明に関連する２つの通信システムについて説明する。後述する本発明の実施形態は以下に説明する通信システムを改良、改変したものである。

［本発明に関連する通信システム］
図１０〜図１２は、本発明に関連する第１の通信システムを説明するための図であり、このうち図１０はネットワークの品質の計測が適用される第１の通信システムの構成を示した図である。この通信システムで、第１の通信端末１０１と第２の通信端末１０２の間で、パケット通信の品質を計測する。第１の通信端末１０１のデータ受信部１０３と第２の通信端末１０２のデータ送信部１０４を結ぶ通信リンク１０５上に、分岐装置としての第１のサンプリングキャプチャ装置１０６が配置されている。また、第１の通信端末１０１のデータ送信部１０７と第２の通信端末１０２のデータ受信部１０８を結ぶ通信リンク１０９上に、他の分岐装置としての第２のサンプリングキャプチャ装置１１１が配置されている。第１および第２のサンプリングキャプチャ装置１０６、１１１からそれぞれ分岐して得られる計測対象のパケット１１２、１１３は、品質計測装置１１４に入力され、ここでパケット通信の品質の計測が行われるようになっている。

図１１は、この第１の通信システムによる品質計測装置の構成の概要を表わした図である。品質計測装置１１４は、第１および第２のサンプリングキャプチャ装置１０６、１１１からサンプリングキャプチャしたパケット１１２、１１３をそれぞれ蓄積するパケット蓄積部１２１と、このパケット蓄積部１２１に蓄積されたデータを解析して品質を計測する品質計測部１２２と、品質計測部１２２に品質解析のタイミングを通知する計測トリガ部１２３と、品質計測部１２２の品質結果を蓄積しておく品質結果保持部１２４と、品質結果保持部１２４の保持している品質結果を図示しないディスプレイ等の表示手段に対して結果表示信号１２５として出力する品質表示部１２６から構成されている。

ここで、品質計測部１２２は、ネットワークの品質や、同一の送信端末や受信端末、プロトコル等の組み合わせによって決定されるフロー等の品質を計測するようになっている。また、計測トリガ部１２３には観測間隔設定情報１２７が品質計測装置１１４の外部のシステムから入力されるようになっている。

この第１の通信システムでは、図１０に示す第１および第２の通信端末１０１、１０２を結ぶネットワークを流れるパケットを品質計測装置１１４でキャプチャする（取り込む）ことにより、処理が開始される。第１および第２のサンプリングキャプチャ装置１０６、１１１から入力されたデータとしてのパケットは、パケット蓄積部１２１で受信され、データ取得時刻を記載しながら蓄積されていく。

計測トリガ部１２３では、計測開始前に使用者が設定した観測間隔設定情報１２７による観測間隔時間を参照する。そして、その観測間隔時間が到来するたびに品質計測部１２２に対して、品質計測の開始を伝える。品質計測部１２２では、計測トリガ部１２３からの品質計測開始処理命令１３１が伝えられるたびに品質計算を開始する。品質計算処理は、パケット蓄積部１２１から前回の計測以降に得られたデータを基にして、また、処理開始直後は、品質計測を開始した以降に受信したデータを基にして、それぞれ品質の計測を行うことになる。

この第１の通信システムで行っている品質計測は、データ量を対象としており、品質計測部１２２は次の（１）式で表わされる計算を行っている。この（１）式で英字ｎはサンプリングキャプチャを行ったデータ数を表わしており、英字ｓはサンプリング確率を表わしている。

予測通信データ量＝ｎ／ｓ ……（１）

この（１）式でデータ数ｎは、受信したデータをすべて対象とした場合に、キャプチャした回線全体のデータ通信量の予測通信データ量となる。また、受信したデータの中の、ある特定フローのみを対象とした場合、データ数ｎは、その回線内を通過した該当フローの予測通信データ量となる。第１の通信システムで品質計測部１２２による品質計測処理が終了すると、その計算結果を表わしたデータ１３３が品質結果保持部１２４に記録される。計算が終了すると、品質計測部１２２は、計測トリガ部１２３からの品質計測開始処理命令１３１がくるまで、処理を停止する。

品質表示部１２６は、システムから指示されたタイミングで、品質結果保持部１２４に蓄積された品質計測結果をディスプレイ等の表示手段に出力する。ここでシステムからのタイミングとは、装置が事前に設定している固定的な時間間隔の場合もあれば、通信量が一定値を超えた、あるいは一定値以下となった等のイベントによる場合のような各種の場合が想定される。

図１２は、この品質計測装置の計測処理の流れを表わした図である。この品質計測装置１１４は図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）が図示しない記憶媒体に格納した制御プログラムを実行することで、一連の計測処理を行っている。図１１と共に説明を行う。まず、品質計測装置１１４は品質計測開始処理命令１３１の出力される観測間隔Ｔａの設定処理を行う（ステップＳ２０１）。この後、計測処理が開始される（ステップＳ２０２）。これにより、第１および第２のサンプリングキャプチャ装置１０６、１１１でキャプチャされたデータとしてのパケット１１２、１１３が、品質計測装置１１４内のパケット蓄積部１２１に蓄積されていく。

次のステップＳ２０３で、計測トリガ部１２３から品質計測部１２２へ品質計測開始処理命令１３１を送った計算時刻Ｔｂを記録する。計算時刻Ｔｂを記録した後、品質計測処理が開始される（ステップＳ２０４）。この品質計測処理では、パケット蓄積部１２１から、前回の計測以降に得られたデータ、あるいは処理開始直後の場合には、品質計測開始した以降に受信したデータを基にして、品質計測を行う。この第１の通信システムで行っている品質の計測は、データ量を対象としており、（１）式の計算を行っている。

この（１）式による計算でのデータ数ｎは、受信したデータをすべて対象とした場合に、キャプチャした回線全体のデータ通信量の予測通信データ量となる。また、受信したデータの中の、ある特定フローのみを対象とした場合には、その回線内を通過した該当フローの予測通信データ量となる。

このステップＳ２０４による品質計算の処理が終了すると、その計算結果としてのデータ１３３が品質結果保持部１２４へ記録される。計算が終了すると、品質計測部１２２は、計測トリガ部１２３からの品質計測開始処理命令１３１がくるまで、処理を停止し、次のステップＳ２０５に進む。

ステップＳ２０５では、計測処理が終了したかどうかの判定が行われる。したがって、その前にシステムからの計測停止指示があった場合には、品質計測処理を停止して（ＹＥＳ）、計測を終了する（エンド）。システムからの計測停止指示がない場合には（ステップＳ２０５：ＮＯ）、ステップＳ２０６に処理が進む。

ステップＳ２０６では、計測トリガ部１２３の処理の一部が行われる。最後に品質計測を開始した計算時刻Ｔｂと観測間隔Ｔａを加算した値が次の品質計測開始時刻となる。そこで、ステップＳ２０６では、現時刻が計算時刻Ｔｂと観測間隔Ｔａを加算した値を超える時刻まで処理を待っており、その時刻が到来すると、品質計測部１２２に対して、品質計測開始処理命令１３１を送出する。この処理後、ステップＳ２０３の処理が行われる。

図１３〜図１５は、第２の通信システムを説明するための図である。図１３は、ネットワークの品質計測が適用される第２の通信システムの構成を示した図である。図１３で、先に示した図１０と同一部分には同一の符号を付しており、これらの説明を適宜省略する。図１３でも、第１の通信端末１０１と第２の通信端末１０２の間でパケット通信の品質を計測する。

第２の通信システムでは、第１の通信端末１０１に検査パケット指示装置１４１が接続され、第２の通信端末１０２に品質計測装置１４２が接続された構成となっている。検査パケット指示装置１４１は、検査パケットの送付命令１４３を行うようになっており、これを基にして第１の通信端末１０１がそのデータ送信部１０７から検査パケット１４４を送信するようになっている。第２の通信端末１０２はこの検査パケット１４４を受信して、このとき受け取ったデータ列としてのパケットから第１の通信端末１０１から第２の通信端末１０２までのネットワークの品質を品質計測装置１４２で推定するようになっている。推定した品質の結果は、結果情報１４６として、たとえば検査パケット指示装置１４１に伝達され、図示しないディスプレイに表示されることになる。

図１４は、第２の通信システムにおける検査パケット指示装置および品質計測装置をより具体的に表わした図である。検査パケット指示装置１４１は、パケットの送信レートを決定する送信レート設定部１５４と、その送信レート設定部１５４から出力される命令を第１の通信端末１０１に伝える命令作成部１５５から構成されている。データ送信部１０７、１０４は、検査パケット指示装置１４１で指示されたパケット以外のパケットを送信することも可能であり、データ受信部１０３、１０８では、検査パケット以外のパケットを受信することも可能である。

品質計測装置１４２は、データ受信部１０８が受信したパケットを蓄積しておくパケット蓄積部１５７と、パケット蓄積部１５７の蓄積データからパケット数をカウントすることで品質を計測する品質計測部１５８と、品質計測部１５８に計測開始命令を行う計測トリガ部１５９と、品質計測部１５８で計算された結果を記録しておく品質結果保持部１６０および品質結果保持部１６０の保持している結果を結果情報１４６として図示しないディスプレイ等の他の装置へ出力する品質表示部１６１から構成されている。計測トリガ部１５９に対しては、観測間隔の設定情報１６３が入力されるようになっている。

第２の通信システムで、検査パケット指示装置１４１は、ネットワーク中に流す検査パケット（データ）の送信レートを決定し、それを命令作成部１５５へ指示するようになっている。命令作成部１５５では、送信レート設定部１５４で指示された送信レートで検査パケット１４４を投げるように、第１の通信端末１０１のデータ送信部１０７へ指示する。データ送信部１０７は、指示された送信レートで、検査パケット１４４を送信する。

第２の通信端末１０２では、第１の通信端末１０１のデータ送信部１０７から送られてきた検査パケット１４４をそのデータ受信部１０８で受信し、その結果を品質計測装置１４２のパケット蓄積部１５７へ蓄積する。

計測トリガ部１５９では、計測開始前に使用者が設定した観測間隔の設定情報１６３を参照して、その観測間隔時間ごとに品質計測部１５８に対して、品質計測開始命令１６２によって品質計測開始を伝える。品質計測部１５８では、計測トリガ部１５９からの品質計測開始命令１６２が伝えられるたびに品質計算を開始する。品質計測部１５８は、パケット蓄積部１５７から前回の計測以降に得られたデータを基にして、品質計測を行う。処理開始直後は、品質計測開始した以降に受信したデータを基にして品質計測を行うことになる。

第２の通信システムで行っている品質計測は、パケットロスを対象としており、以下の（２）式による計算を行っている。この（２）式で英数字ｎ1は、図１４に示すデータ送信部１０７が検査パケット指示装置１４１の指示を基にしてネットワーク内に送信した検査パケットの数を表わしており、英数字ｎ2はデータ受信部１０８が受信し、パケット蓄積部１５７に蓄積された検査パケットの数を表わしている。

パケットロス量＝ｎ1−ｎ2 ……（２）

この（２）式の計算で使用する検査パケット数ｎ1、ｎ2は、受信したデータをすべて対象とした場合、キャプチャした回線全体のデータ通信量の予測通信データ量となる。また、受信したデータの中におけるある特定フローのみを対象とした場合には、その回線内を通過した該当するフローの予測通信データ量となる。また、時間に関しても同様に、検査開始時刻からの通算数を数えた場合には、検査開始時からの品質となり、前回の計測結果後からの数を数えた場合には、前回の計測結果から今回の計測時の間のパケットロスとなる。また、（２）式における値「ｎ1−ｎ2」を値ｎ1で除算すると、パケットロス率を算出することも可能である。

品質計測部１５８によるこの品質計算処理が終了すると、計算結果は品質結果保持部１６０へ記録される。品質計測部１５８による計算が終了すると、計測トリガ部１５９からの品質計測開始処理命令がくるまでの間、この品質計測部１５８は処理を停止する。

品質表示部１６１は、システムから指示されたタイミングで、品質結果保持部１６０に蓄積された品質計測結果を結果情報１４６としてディスプレイ等の他の装置に出力する。ここでシステムからの指示のタイミングとは、装置が事前に設定している固定的な時間間隔の場合もあれば、通信量が一定値を超えた、あるいは一定値以下となった等のイベントによる場合等のような複数の場合が考えられる。

図１５は、第２の通信システムでのネットワークの品質計測処理の流れを表わした図である。この通信システムでは、計測処理の開始前に品質計測装置１４２の計測トリガ部１５９に対して、品質計測を行う間隔である観測間隔Ｔａを設定する（ステップＳ２２１）。このステップＳ２２１の処理後に計測開始処理を行う（ステップＳ２２２）。この処理では、検査パケット指示装置１４１内の送信レート設定部１５４で決定し、命令作成部１５５によって第１の通信端末１０１のデータ送信部１０７に伝えられた送信レートを基にして、指示されたレートで検査パケット１４４の送信が開始される。この計測開始処理が行われると、第２の通信端末１０２に検査パケット１４４が届き、そのデータ受信部１０８が受信したパケットを品質計測装置１４２のパケット蓄積部１５７に蓄積していく。

次のステップＳ２２３では、計測トリガ部１５９の処理の一部として、計測トリガ部１５９から品質計測部１５８へ品質計測開始処理命令１６２を送った計算時刻Ｔｂが記録される。この計算時刻Ｔｂが記録されると、品質計測処理が開始され、次のステップＳ２２４に処理が移動する。

このステップＳ２２４では、品質計測部１５８での品質計測処理が行われる。この処理では、パケット蓄積部１５７から前回の計測以降に得られたデータ、あるいは処理開始直後の場合には、品質計測開始した以降に受信したデータを基にして、品質計測が行われる。第２の通信システムで行われる品質計測は、パケットロス量を対象としており、前記した（２）式を用いた計算を行っている。

この計算で使用する検査パケット数ｎ1およびｎ2は、受信したデータをすべて対象とした場合には、キャプチャした回線全体のデータ通信量の予測通信データ量となる。また、受信したデータの中におけるある特定フローのみを対象とした場合には、その回線内を通過した該当するフローの予測通信データ量となる。また、時間に関しても同様に、検査開始時刻からの通算数を数えた場合には、検査開始時からの品質となる。前回の計測結果の後からの数を数えた場合には、前回の計測結果から今回の計測時の間のパケットロス量となる。また、（２）式の値「ｎ1−ｎ2」を値ｎ1で除算すると、パケットロス率を算出することも可能である。ステップＳ２２４の品質計算処理が終了すると、その計算結果は品質結果保持部１６０へ記録される。品質計測部１５８による計算が終了すると、計測トリガ部１５９からの品質計測開始処理命令１６２がくるまでの間、この品質計測部１５８は処理を停止する。

次のステップＳ２２５では、計測処理が終了したかどうかの判定が行われる。システムからの計測停止指示があれば、品質計測処理が停止され（ＹＥＳ）、一連の処理が終了する（エンド）。ステップＳ２２５でシステムからの計測停止指示がなく計測処理が終了しない場合には（ＮＯ）、次のステップＳ２２６へ移動する。

ステップＳ２２６の処理は計測トリガ部１５９の処理の一部として行われる。ステップＳ２２６では、現時刻が最後に品質計測を開始した計算時刻Ｔｂと観測間隔Ｔａを加算した値からなる次の品質計測開始時刻を超えるようになるまで待機する処理が行われる。この待機時刻が経過すると、計測トリガ部１５９は品質計測部１５８に対して品質計測開始命令を送る。ステップＳ２２６の処理後に、ステップＳ２２３の処理に移動する。

以上説明した本発明に関連する関連技術のうち、第１の通信システムによるパッシブ形のサンプリング計測では、サンプリングで取得したデータをもとに、統計計算を行うことによって、本来発生したパケットとしてのフルキャプチャのパケットの品質を予測するようにしている。

また、第２の通信システムによるアクティブ型の品質計測では、検査パケットをネットワークに対して送信し、ネットワークから受信できた検査パケットの数や間隔の変化等の特性を記録し、それを統計的に処理することによって、ネットワーク中の品質を予測するようにしている。

このような関連技術は次のような解決が望まれる問題点がある。

まず、これらの関連技術では、第１の問題点として、計測装置で計測した品質結果の精度が分からない点が挙げられる。すなわち、これら第１および第２の通信システムでは、共に統計計算を基にして品質を計測している。この場合、統計学的には計測値から推定した品質は、取得した事象のサンプル量によって決定される。第１の通信システムの場合、サンプル量は取得したパケットの量ｎであり、第２の通信システムでサンプル量はパケットロス量（ｎ1−ｎ2）に相当する。ところが、これら第１および第２の通信システムでは、事前に設定した観測間隔で品質を計測するようにしている。このため、実際に品質計測を行った後でなければ計測精度が分からないという問題がある。

第２の問題点として、これらの関連技術では、計測装置で計測した品質結果の精度が毎回変わってしまうという点が挙げられる。すなわち前記したように第１および第２の通信システムでは、共に統計計算を基にして品質を計測している。統計学的には計測値から推定した品質は、取得した事象のサンプル量によって決定されるにもかかわらず、事前に決定した計測間隔（時間間隔）ごとに結果を算出することにしている。このため、計測間隔ごとに事象のサンプル数が異なり、品質計測結果の精度が毎回変わることになる。

第３の問題点として、これらの関連技術では、計測装置で計測した同一品質項目を時系列要素で比較したり、あるフローの品質結果とその他の品質結果を正確に比較することが困難であるという点が挙げられる。すなわち前記したように第１および第２の通信システムでは、共に統計計算を基にして品質を計測している。しかも、事前に決定した計測間隔ごとに結果を算出するようにしている。この結果として、計測の基になったサンプル数が異なるものを同一の基準で評価することは困難である。たとえば、統計的には、母集団がどのような分布であっても、その標本平均は、正規分布に従うという中心極限定理により、サンプル数と次の（３）式で示されるエラー率と信頼区間は、後に示す（４）式のような関係が明らかになっている。このため、たとえばサンプル数１個から推定したパケット流量と、サンプル数１００個から推定したパケット流量では、その予測の期待値が同じであっても、予測の期待値からのエラー率や信頼区間が異なることになる。ここで、「エラー率」とは期待値から±何％以内かということであり、「信頼区間」とはエラー率の区間に本当の値が入っている確率である。たとえば、期待値が１００で、エラー率が５０％および信頼区間が７０％の場合と、期待値が９０で、エラー率が１０％および信頼区間が９０％のフローが存在する場合、どちらの量が本来多く発生したかを断定することは困難である。

エラー率＝（本来の値−サンプル数／サンプリング確率）／本来の値 ……（３）

エラー率≦信頼係数／（サンプル数）×１／２ ……（４）
ただし、信頼係数は信頼区間から求められる係数である。

最後に、第４の問題点として、第２の通信システムとしての、ネットワークに自ら検査用のパケットを流して品質を計るアクティブ計測では、ネットワークに余分な負荷をかけるという点が挙げられる。すなわち第２の提案では、検査パケットの送信レートを固定的に割り当てている。したがって、統計的に十分な量のデータを得ることができている場合でも、送信レートを変化させないので、必要な送信レート以上のレートで通信を行っている。

次に本発明の実施形態について説明する。

以上説明したような関連技術の問題点を解決すべく、本実施形態による品質計測では、たとえばパッシブやアクティブ計測によって観測したデータを蓄積し、ここからデータを取得して品質計測を行うタイミングを、事前に計算された観測精度を基にして、静的あるいは動的に観測間隔を決定するようにしている。この観測計算では、一定品質を保証することができるような観測時間を決定することにより、得られた品質計測結果が一定精度を保証できるようになる。また、これにより、得られたある時刻の結果と違う時刻の結果を比較する場合や、あるフローとその他のフローを比較する場合の比較を容易にすることができる。

この品質計算の元となる情報は、受信したデータがたとえばパケットである場合、その中のある特定集合のパケット数や、過去や現在の品質計測部の品質結果や、外部からの入力情報等を基にするものであってよい。

観測時間を計算する手法は、一定品質が保証できればどのような手法でも構わない。一例としては、事前に設定しておいた信頼係数とエラー率を保証できるサンプル数を得るための観測間隔を計算する手法が挙げられる。計算手法の一例を、次の（５）式で示す。

観測時間＞（信頼係数／エラー率）２／サンプル数 ……（５）

ここでのサンプル数は、受信したデータを蓄積する部位に蓄積されている該当サンプル数を常に観測して求めても構わないし、過去の品質情報から次の期間の単位時間のサンプル数を予測して求めても構わない。

ここでのサンプルは、該当品質を得るためのサンプルであり、流量に関する計測であれば、該当パケット量に相当し、パケットロスに関する計測であれば、該当パケットロス量に相当する。

また、アクティブ計測のように、検査パケット量を調節できる場合においては、観測時間の他に送信レートも調節することによって、必要な精度を維持する。これにより、必要観測時間が長い場合には、送信レートを上げることで観測時間を短くしつつ、精度を保証することも可能である。更に観測時間を固定的にして、送信レートを変動させることで、必要な観測精度を保証することもできる。更に、必要な観測精度や許容可能な観測時間内を実現できる送信レートを計算し、送信レート側を調整することで、ネットワークに流す検査パケット量を必要最小限に抑えることも可能になる。

以下本発明の実施の形態について具体的に図面を用いて詳細に説明する。
［実施形態１］

図１は、本発明の第１の実施形態におけるネットワークの品質計測が可能な通信システムの構成を表わした図である。この通信システムで、第１の通信端末３０１と第２の通信端末３０２の間でパケット通信の品質を計測する。第１の通信端末３０１のデータ受信部３０３と第２の通信端末３０２のデータ送信部３０４の通信リンク３０５上に、分岐装置としての第１のサンプリングキャプチャ装置３０６が配置されている。第１の通信端末３０１のデータ送信部３０７と第２の通信端末３０２のデータ受信部３０８の通信リンク３０９上に、分岐装置としての第２のサンプリングキャプチャ装置３１１が配置されている。第１および第２のサンプリングキャプチャ装置３０６、３１１から得られる計測したい通信のパケット３１２、３１３は、品質計測装置３１４に入力され、ここで品質の計測が行われるようになっている。

本実施形態の品質計測装置３１４は、第１および第２のサンプリングキャプチャ装置３０６、３１１からのサンプリングキャプチャしたデータとしてのパケット３１２、３１３を蓄積するパケット蓄積部３２２と、このパケット蓄積部３２２に蓄積されたデータを解析してネットワークの品質や、同一の送信端末や受信端末、プロトコル等の組み合わせにより決定されるフロー等の品質を計測する品質計測部３２３と、その品質計測部３２３に品質解析のタイミングを通知する計測トリガ部（計測開始制御部となる）３２４と、品質計測部３２３の過去の結果を基にして観測間隔を計算し、次の観測時間を決定する観測時間計算部３２５と、品質計測部３２３の品質結果を蓄積しておく品質結果保持部３２６と、品質結果保持部３２６の保持している品質結果を図示しないディスプレイ等の表示手段に結果表示信号３２７として出力する品質表示部３２８から構成されている。なお、パケット蓄積部３２２は品質計測装置３１４に設けなくてもよい。品質計測装置３１４は、第１および第２のサンプリングキャプチャ装置３０６、３１１と、パケット蓄積部３２２を除いた品質計測装置３１４との間に配置したり、第１および第２のサンプリングキャプチャ装置３０６、３１１にそれぞれ設けても良い。

なお、本実施形態の品質計測装置３１４は図示しないＣＰＵと、所定の制御プログラム（品質計測プログラム）を格納した図示しない記憶媒体を備えており、装置を構成する各部の少なくとも一部はソフトウェアで実現することができる。つまり、図９に示すようなコンピュータのハートディスク等のディスク装置８０３に制御プログラムが記憶され、図２に示すフローチャートに示す手順でＣＰＵ８０５により制御プログラムが実行される。ＲＡＭ等のメモリ８０６には、制御プログラムの実行に必要なデータが記憶される。キーボード等の入力部８０２から必要なデータが入力される。計測精度を保証するための精度情報３２９は入力部８０２から入力される。８０１は各部を接続するバスである。計測精度を保証するための精度情報３２９はディスク装置８０３に記憶させておいてもよい。

品質計測装置３１４は、第１の通信端末３０１と第２の通信端末３０２を結ぶネットワークを流れるデータをキャプチャする（取り込む）ことにより、品質計測のための処理を開始するようになっている。第１および第２のサンプリングキャプチャ装置３０６、３１１から入力されたデータは、パケット蓄積部３２２でデータ取得時刻をそれぞれ記載しながら蓄積される。

観測時間計算部３２５は、計測精度を保証するための精度情報３２９を事前に設定しておくようになっている。本実施形態では計測精度を保証できれば、公知の各種の手法を採用することができる。計測精度を保証する手法の一例としては、予めサンプル数を設定しておき、そのサンプル数を超えるまでの時間を計測時間として、これにより一定精度を保証するものがある。これは、パケット蓄積部３２２（データ蓄積部となる）に蓄積されるデータの積算量が予め定めた量だけ増加する時間を品質計測部の観測時間を確保するための時間間隔とするものである。

その他の手法としては、たとえばエラー率と信頼区間を設定し、これらが一定範囲に収まることを精度としておき、この精度を維持するための観測時間を、一定精度を保証する時間としてもよい。事前に設定した精度情報と、品質計測部３２３で計算した過去の品質情報やパケット蓄積部３２２における特定のパケット数を基にして、設定精度を維持するための観測時間等の計算が行われる。このような計算の幾つかの例として、以下に第１の計算方法〜第６の計算方法を挙げる。

＜第１の計算方法＞
第１の計算方法は、一般的な計算、ＵＤＰ（User Datagram Protocol）やＴＣＰ（Transmission Control Protocol）、ＲＴＰ（Real-time Transport Protocol）等の複数のプロトコル、パケットロスあるいはパケット流量等のあらゆるものを含んでいる。

この第１の計算方法で観測時間は、次の（６）式で表わされる。

観測時間＞（信頼係数/エラー率）２／該当パケット数 ……(６)

＜第２の計算方法＞
この第２の計算方法は、ＴＣＰパケットロスに関する計算に用いられ、観測時間ｔは次の（７）式で表わされる。

この（７）式で英字ｓはサンプリング確率を、英字ｂはＴＣＰ ｄｅｌａｙ ＡＣＫ（Transmission Control Protocol delay ACKnowledge）パラメータを、英字ｐはパケットロス率を、英字ｄは信頼係数を、英字Ｅはエラー率を、英字ＲＴＴ（round trip times）はラウンドトリップタイムをそれぞれ表わしている。ＲＴＴが直接計算できない場合には、スループットからＲＴＴを推測しても構わない。

＜第３の計算方法＞
この第３の計算方法は、ＴＣＰスループットに関する計算に用いられ、観測間隔は次の（８）式で表わされる。

観測間隔＝（あるＡＣＫ番号を受信した時刻）−（別のＡＣＫ番号を受信した時刻）
……（８）

＜第４の計算方法＞
この第４の計算方法は、ＴＣＰスループットに関する計算に用いられ、観測間隔は次の（９）式で表わされる。

観測間隔＝（あるシーケンス番号を受信した時刻）−（別のシーケンス番号を受信した時刻） ……（９）

ここで、第３の計算方法および第４の計算方法は、取得したパケットの時刻を基にして観測間隔を決める方法である。ＴＣＰはＡＣＫ番号やシーケンス番号の差分とその２つのパケットについての間隔となる時間をとれば、正確なスループットを求めることができる。ただし、パケットの取得間隔は通信ごとに変化する。このために、事前に観測間隔を決定しているような従来の第１および第２の提案では、この計算方法を使うことができない。この計算方法を使用したとすると、パケット取得時間と固定的な計測間隔の差分の誤差が発生することになる。本発明のように計測間隔を可変にすることによって、誤差を生じることなくＴＣＰスループットを求めることが可能となる。

このようにして観測時間計算部３２５で観測間隔を計算し、その結果は計測トリガ部３２４に通知される。計測トリガ部３２４では、通知された観測間隔を基にして、次の観測時間を計算する。そして、指定の観測時間が来ると品質計測部３２３へ品質計測の開始を指示する品質計測開始処理命令３３１を伝える。品質計測部３２３では、計測トリガ部３２４から品質計測開始処理命令３３１が伝えられるたびに品質計算処理を開始する。この品質計算処理は、パケット蓄積部３２２から前回の計測以降に得られたデータを基にして、あるいは処理開始直後の場合には、品質計測を開始した以降に受信したデータを基にして、品質計測を行う。品質計測は、データ量を対象としたものであり、従来技術の箇所で説明したと同様に（１）式や、次の（１０）式あるいは（１１）式を用いて、または、一般的なサンプリングに関する品質計測方法によって、パケット流量やパケットロス等の品質に関する計測を行う。

＜第５の計算方法＞
この第５の計算方法は、ＴＣＰスループットに関する計算に用いられ、パケット流量は次の（１０）式で表わされる。

パケット流量＝（あるフローのＡＣＫ番号）−（あるフローの別のＡＣＫ番号） ……（１０）

＜第６の計算方法＞
この第６の計算方法は、ＴＣＰスループットに関する計算に用いられ、パケット流量は次の（１１）式で表わされる。

パケット流量＝（あるフローのシーケンス番号）−（あるフローの別のシーケンス番号） ……（１１）

以上説明した第１の計算方法〜第６の計算方法を例とする品質計測部３２３による品質計算処理が終了すると、計算結果としてのデータが品質結果保持部３２６へ記録される。品質計算処理が終了すると、品質計測部３２３は、計測トリガ部３２４から再び品質計測開始処理命令３３１がくるまで、処理を停止することになる。

品質表示部３２８は、システムから指示されたタイミングで、品質結果保持部３２６に蓄積された品質計測結果を結果表示信号３２７としてディスプレイ等の他の装置に出力する。ここでシステムからのタイミングとは、装置が事前に設定している固定的な時間間隔の場合もあれば、通信量が一定値を超えた、あるいは一定値以下となった等のイベントによる場合等、複数の場合が考えられる。

次に、図１に示した通信システムの品質計測装置３１４における品質計測の計測処理動作について説明する。

図２は、第１の実施形態の通信システムにおけるネットワークについての品質計測処理の流れを表わした図である。この通信システムでは、計測処理開始前に品質計測部３１４の観測時間計算部３２５に対して、計測精度を保証するための精度情報３２９を入力しておく（ステップＳ４０１）。計測精度を保証するための方式は、どのような手法のものでも構わない。

計測精度の一例としては、予めサンプル数を設定しておき、そのサンプル数を超えるまでの時間を計測して、一定精度を保証する時間としても構わない。またその他の例としては、エラー率と信頼区間を設定して、これを計測精度としておき、この計測精度を維持するための観測時間を、一定精度を保証する時間としても構わない。

計測精度を保証するための精度情報３２９の入力が行われたら、次に計測を開始するための計測開始処理が行われる（ステップＳ４０２）。この計測開始処理後に、第１および第２のサンプリングキャプチャ装置３０６、３１１でキャプチャされたデータとしてのパケット３１２、３１３が、品質計測装置３１４内のパケット蓄積部３２２に蓄積されていく。

次のステップＳ４０３では計測トリガ部３２４の処理の一部が行われる。ここでは、計測トリガ部３２４から品質計測部３２３へ品質計測開始処理命令３３１を送った時刻を計算時刻Ｔｂとして記録する。計算時刻Ｔｂを記録した後に、品質計測処理が開始される。

次のステップＳ４０４は、品質計測部３２３での品質計測処理が行われる。この処理では、パケット蓄積部３２２から、前回の計測以降に得られたデータを基にして、品質計測を行う。ただし、処理開始直後の場合には、品質計測を開始した以降に受信したデータを基にして、品質計測を行う。この第１の実施形態で行う品質計測は、たとえばデータ量やパケットロス量を対象としている。このため、従来技術として説明した（１）式の他に、（１０）式や（１１）式あるいは、一般的なサンプリングに関する品質計測方法を用いて、パケット流量やパケットロス等の品質に関する計測が行われる。

このようにして品質計測部３２３での品質計算処理が終了すると、その計算結果としてのデータが品質結果保持部３２６へ記録される。品質計測部３２３は品質計算処理を終了させると、計測トリガ部３２４からの品質計測開始処理命令３３１がくるまで、処理を停止する。

次のステップＳ４０５の処理は、観測時間計算部３２５によって行われる。観測時間計算部３２５は、過去の品質計測結果やパケット蓄積部３２２からの情報と、事前に入力された計測精度を保証するための精度情報３２９を基にして、（６）式から（９）式に示す計算を行い、次の品質計算までの観測間隔Ｔｃを計算する。そして、その結果を計測トリガ部３２４に伝達する。

次のステップＳ４０６では、計測処理が終了するかどうかを判定する。システムからの計測停止指示があれば、品質計測処理を停止して（ＹＥＳ）、終了する（エンド）。システムからの計測停止指示がない場合には（ステップＳ４０６：ＮＯ）、次のステップＳ４０７の処理へ移動する。

ステップＳ４０７の処理は、計測トリガ部３２４の処理の一部として行われる。この処理で、最後に品質計測を開始した計算時刻Ｔｂと観測時間計算部３２５で計算した観測間隔Ｔｃを加算した値が次の品質計測開始時刻となる。この品質計測開始時刻としての値を超える時刻まで処理が待機される。その時刻が経過すると、品質計測部３２３に対して、品質計測開始処理命令３３１が送出される。品質計測開始処理命令３３１が送出された後、ステップＳ４０３の処理に移動する。

第１の実施形態では、品質計測装置３１４で以上の処理が行われる。これを図１０〜図１５で説明した従来技術と比較する。従来技術では、観測間隔は固定されている。このため、品質計測結果を算出する基となるサンプル数が、観測時間ごとに、あるいはフローごとに異なる可能性がある。このため、（１）計測装置で計測した品質結果の精度が不明であると共に、（２）計測装置で計測した品質結果の精度が毎回変動するという問題がある。更に（３）計測装置で計測した同一品質項目を時系列要素で比較したり、あるフローの品質結果とその他の品質結果を正確に比較することが困難であるという問題がある。

これに対して、本発明の第１の実施形態では、品質計測結果の精度が一定となるようにするために、観測間隔を可変としている。これにより、品質計測結果を算出して得た結果が、ある評価基準に従って保証されることになる。保証のための手法は、さまざまな手法が考えられる。たとえば、単純にサンプル数で保証する手法や、エラー率と信頼区間によって保証する手法がこれらの一例である。本実施形態では計測結果の精度が、ある評価基準によって保証されることによって、（１）計測結果の精度が事前に予測可能になる。また、（２）計測結果の精度が毎回予測可能である。更に、（３）計測装置で計測した同一品質項目を時系列要素で比較したり、あるフローの品質結果とその他の品質結果を正確に比較することが容易になる。

なお、第１の実施形態は、図１に示したように第１および第２のサンプリングキャプチャ装置３０６、３１１が第１の通信端末３０１と第２の通信端末３０２を結ぶ回線に挟まれた形で配置されているが、これに限られない。すなわち、通信端末から送出されるパケットをサンプリングによって取得できる箇所であれば、ルータやスイッチの内部であってもよいし、これらを介してパケットをサンプリングしても構わない。またネットワーク内部ではなく、パケットを送信したり受信する通信の端部となる端末（以下、エンド（END）端末という。）で観測するパケットをサンプリングでキャプチャする場合でも構わない。

更にサンプリングしたパケットを品質計測装置に送信する手法も各種採用することが可能である。たとえば、サンプリングによって取得したパケットをコピーして、このコピーを送付する手法や、サンプリングによってキャプチャしたパケットの一部ずつを複数集めてひとつのパケットとし、これをネットワーク経由で品質計測装置に入力する手法も可能である。

更に、第１の実施形態では、パケットを対象としてその品質を計測する装置の説明を行ったが、これに限られない。たとえば、フレームやセル等のようにネットワークの中を流れる各種のデータの品質を計測する品質計測装置に対しても本発明を適用することが可能である。

また、第１の実施形態ではリアルタイムで回線品質を計測する品質計測装置について説明を行ったが、これに限られない。たとえば、蓄積した過去のデータに対して回線品質を計測する装置であっても構わない。更に第１の実施形態では観測時間計算部３２５が過去の品質計算結果を基にして観測間隔あるいは観測時間を計算したが、パケット蓄積部３２２の情報やシステム外部からの情報を参照して、観測時間を計算することも可能である。
［実施形態２］

図３は、本発明の第２の実施形態におけるネットワークの品質計測が可能な通信システムの構成を表わした図である。この通信システムでは、第１の通信端末５０１と第２の通信端末５０２の間でパケット通信の品質を計測する。ただし、説明を簡単にするために第１の通信端末５０１のデータ送信部５０３から図示しないネットワークを介して第２の通信端末５０２のデータ受信部５０４に送られる検査パケット５０５の品質計測を行うものとして、第２の通信端末５０２のデータ送信部５０６から第１の通信端末５０１のデータ受信部５０７へ送信するパケットについての品質計測の図示および説明は省略する。なお、データ送信部５０３は検査パケット５０５以外のパケットの送信が可能であり、データ受信部５０４も検査パケット５０５以外のパケットの受信が可能である。

この通信システムで、第１の通信端末５０１には検査パケット５０５の送出を指示する検査パケット指示装置５１１が接続されており、第２の通信端末５０２にはその検査パケット５０５としてのデータ列について品質の計測を行う品質計測装置５１２が接続されている。検査パケット指示装置５１１は、送信レートを決定する送信レート設定部５１３とその指示５１４に基づいて命令５１５を第１の通信端末５０１へ伝える命令作成部５１６から構成されている。

なお、本実施形態の品質計測装置５１２は図示しないＣＰＵと、所定の制御プログラム（品質計測プログラム）を格納した図示しない記憶媒体を備えており、装置を構成する各部の少なくとも一部はソフトウェアで実現することができる。検査パケット指示装置５１１についても同様である。図９に示すようなコンピュータのハートディスク等のディスク装置８０３に制御プログラムが記憶され、図４に示すフローチャートに示す手順でＣＰＵ８０５により制御プログラムが実行される。ＲＡＭ等のメモリ８０６には、制御プログラムの実行に必要なデータが記憶される。キーボード等の入力部８０２から必要なデータが入力される。計測精度を保証するための精度情報３２９は入力部８０２から入力される。８０１は各部を接続するバスである。計測精度を保証するための精度情報３２９はディスク装置８０３に記憶させておいてもよい。また、パケット蓄積部３２２はディスク装置８０３を用いてもよい。第２の通信端末と品質計測装置とを一台のコンピュータで構成することもできる。

品質計測装置５１２は、第２の通信端末５０２のデータ受信部５０４が受信したパケット５２１を入力して蓄積するパケット蓄積部５２２を備えている。パケット蓄積部５２２に蓄積されたパケットの蓄積データ５２３は品質計測部５２４に入力されるようになっている。品質計測部５２４は、これに計測開始命令５２５を出力する計測トリガ部（計測開始制御部となる）５２６と、品質計測部５２４の過去の結果５２７を基にして観測間隔を計算し、次の観測時間を決定する観測時間計算部５２８と、品質計測部５２４で計算された結果５２９を記録しておく品質結果保持部５３１が接続されている。このうち、観測時間計算部５２８には、外部から精度の設定情報５３２が入力されるようになっている。品質結果保持部５３１は、その保持した品質計測結果５３３を品質表示部５３４に送り、ここから結果情報５３５がたとえば検査パケット指示装置５１１等の外部装置に伝達され、図示しないディスプレイに表示されることになる。なお、パケット蓄積部５２２は品質計測装置５１２に設けなくてもよい。品質計測装置５１２は、第２の通信端末５０２の内部に設けてもよい。あるいは、品質計測装置５１２は、第２の通信端末５０２と、パケット蓄積部５２２を除いた品質計測装置５１２との間に配置することもできる。品質計測装置５１２は第２の通信端末５０２と一体化されて、通信機能及び品質計測機能を有する装置として構成することができる。

第２の実施形態における検査パケット指示装置５１１は、第１の通信端末５０１と第２の通信端末５０２の間の前記した図示しないネットワーク中に流すデータとしての検査パケット５０５の送信レートを決定し、それを命令作成部５１６へ指示５１４により指示するようになっている。命令作成部５１６は、送信レート設定部５１３で指示された送信レートで検査パケットを投げるように、第１の通信端末５０１のデータ送信部５０３へ命令５１５を出力する。第１の通信端末５０１のデータ送信部５０３は、指示された送信レートで、検査パケット５０５を送信することになる。

第２の通信端末５０２では、第１の通信端末５０１のデータ送信部５０３から送られてきた検査パケット５０５をそのデータ受信部５０４で受信する。そして、その受信したパケット５２１を品質計測装置５１２のパケット蓄積部５２２へ蓄積する。

品質計測装置５１２の観測時間計算部５２８は、保証する精度情報を設定情報５３２として事前に設定しておくようになっている。精度を保証できる手法であればどのような手法を用いても構わない。精度の保証の一例としては、サンプル数を設定しておき、そのサンプル数を超えるまでの時間を計測して、一定精度を保証する手法を挙げることができる。その他の精度の保証の例としては、エラー率と信頼区間を設定し、これを精度としておき、この精度を維持するための観測時間を、一定精度を保証する時間として用いる手法がある。

観測時間計算部５２８は、設定情報５３２として入力された精度情報と、品質計測部５２４で計算した過去の品質情報やパケット蓄積部５２２のある特定のパケット数を基にして、設定精度を維持するための観測間隔を計算する。この計算方法の具体例は、前記した（６）式から（９）式で説明した。このようにして観測時間計算部５２８で観測間隔を計算したら、その観測間隔結果５３６が計測トリガ部５２６に通知される。

計測トリガ部５２６は、通知された観測間隔結果５３６による観測間隔を基にして、次の観測時間を計算する。そして、計測トリガ部５２６は計算によって得られた観測時間が来ると品質計測部５２４に計測開始命令５２５を送出する。品質計測部５２４は、計測トリガ部５２６からの計測開始命令５２５が伝えられるたびに品質計算処理を開始する。品質計算処理では、パケット蓄積部５２２から前回の計測以降に得られたデータを基にして、品質計測を行う。処理開始直後の場合には、品質計測を開始した以降に受信したデータを基にして、品質計測を行うことになる。この品質計測は、データ量を対象としたものであり、従来例と同様の（１）式、あるいは前記した（１０）、（１１）式を用いて、パケット流量やパケットロス等、品質に関する計測を行う。もちろん、一般的なサンプリングに関する品質計測方法を用いて、この計測を行ってもよい。

品質計測部５２４による品質計算処理が終了すると、計算された結果５２９としてのデータを品質結果保持部５３１へ記録する。計算が終了すると、品質計測部５２４は計測トリガ部５２６から次の計測開始命令５２５がくるまで処理を停止する。

品質表示部５３４は、システムから指示されたタイミングで、品質結果保持部５３１に蓄積されている品質計測結果５３３を読み出して、結果情報５３５として図示しない他の装置のディスプレイ等の表示装置に出力する。ここでシステムからのタイミングとは、装置が事前に設定している固定的な時間間隔の場合もあれば、通信量が一定値を超えた、あるいは一定値以下となった等のイベントによる場合のように複数の場合が考えられる。

図４は、この第２の実施形態の通信システムにおけるネットワークについての品質計測処理の流れを表わした図である。図３と共に説明する。図３に示した通信システムでは、計測処理開始前に観測時間計算部５２８に対して、保証する精度の情報を設定情報５３２として設定しておく（ステップＳ６０１）。

次のステップＳ６０２は、計測開始処理に相当する。図３における検査パケット指示装置５１１内の送信レート設定部５１３の指示５１４に基づいて命令作成部５１６の命令５１５によって第１の通信端末５０１のデータ送信部５０３に伝えられた送信レートを基にして、第１の通信端末５０１が指示されたレートで検査パケット５０５の送信を開始する。このステップＳ６０２の処理が行われると、第２の通信端末５０２に検査パケット５０５が届き、データ受信部５０４がこの受信したパケット５２１を品質計測装置５１２のパケット蓄積部５２２に蓄積させる。

次のステップＳ６０３は、計測トリガ部５２６の処理の一部として行われる。この処理では、計測トリガ部５２６から品質計測部５２４へ計測開始命令５２５を送った計算時刻Ｔｂが記録される。計算時刻Ｔｂの記録後、品質計測部５２４による品質計測処理が開始される（ステップＳ６０４）。

このステップＳ６０４の品質計測処理では、パケット蓄積部５２２から、前回の計測以降に得られたデータを基にして、品質計測が行われる。ただし、処理開始直後は、品質計測を開始した以降に受信したデータを基にして、品質計測が行われる。第２の実施形態で行っている品質計測は、データ量やパケットロス量等の量を対象としたものであり、従来例と同様の（１）式や（１０）、（１１）式あるいは、一般的なサンプリングに関する品質計測方法を用いて、パケット流量やパケットロス等の品質に関する計測が行われる。この品質計算処理が終了すると、計算された結果５２９が品質結果保持部５３１へ送られて記録される。品質計測部５２４は計算を終了させると、計測トリガ部５２６からの計測開始命令５２５がくるまで処理を停止し、次のステップＳ６０５に処理が移行する。

ステップＳ６０５の処理は、観測時間計算部５２８で行われる。観測時間計算部５２８は、過去の品質計測結果やパケット蓄積部５２２からの情報と、事前に設定情報５３２として入力されていた保証する精度の情報を基にして、（６）式から（９）式のような計算を行い、次の品質計算までの観測間隔Ｔｃを計算する。そして、その結果を観測間隔結果５３６として計測トリガ部５２６に通知してステップＳ６０６に進む。

ステップＳ６０６では、計測処理が終了するかどうかの判定が行われる。すなわち、システムからの計測停止指示があった場合には、品質計測処理を停止して（ＹＥＳ）、一連の品質計測処理を終了する（エンド）。システムからこのような計測停止指示がない場合には（ステップＳ６０６：ＮＯ）、次のステップＳ６０７に処理を移行させる。

ステップＳ６０７の処理は、計測トリガ部５２６の処理の一部として行われる。ステップＳ６０７では、処理待ちが行われる。すなわち、最後に品質計測を開始した計算時刻Ｔｂと観測間隔Ｔｃを加算した値が次の品質計測開始時刻であるので、その値を超える時刻まで処理を待機する。待機した時刻が経過すると、計測トリガ部５２６は品質計測部５２４に対して計測開始命令５２５を送出する。そして、ステップＳ６０３に処理を進める。

以上が品質計測装置５１２を中心とする通信システムの処理の流れである。この第２の実施形態による品質計測処理を従来技術と比較する。従来技術では、観測間隔は固定されている。このため、品質計測結果を算出する基となるサンプル数が、観測時間ごと、あるいはフローごとに異なる可能性がある。このため、（１）計測装置で計測した品質結果の精度が不明であると共に、（２）計測装置で計測した品質結果の精度が毎回変動するという問題がある。更に、（３）計測装置で計測した同一品質項目を時系列要素で比較したり、あるフローの品質結果とその他の品質結果を正確に比較することが困難であるという問題がある。

これに対して、第２の実施形態では、品質計測結果の精度が一定となるようにするために、観測間隔を可変としている。これにより、品質計測結果を算出して得た結果が、ある評価基準に従って保証されることになる。保証のための手法としては、さまざまな手法が考えられる。たとえば、単純にサンプル数で保証する手法や、エラー率と信頼区間によって保証する手法がこれらの一例である。本実施形態では計測結果の精度が、ある評価基準によって保証されることによって、（１）計測結果の精度が事前に予測可能になる。また、（２）計測結果の精度が毎回予測可能である。更に、（３）計測装置で計測した同一品質項目を時系列要素で比較したり、あるフローの品質結果とその他の品質結果を正確に比較することが容易になる。

なお、第２の実施形態では、図３に示したように通信システムが検査パケット指示装置５１１と品質計測装置５１２の間に第１の通信端末５０１と第２の通信端末５０２をネットワークで直結した形で配置しているが、これに限られない。第１の通信端末５０１から第２の通信端末５０２に送られたパケットを、ルータやスイッチがパケットをサンプリングで取得できるような場合であっても構わない。

またネットワーク内部ではなく、エンド端末内で観測するパケットをサンプリングによってキャプチャする場合でも構わない。更にサンプリングしたパケットを品質計測装置に送信する手法も各種採用することが可能である。たとえば、サンプリングによって取得したパケットをコピーして、このコピーを送付する手法や、サンプリングによってキャプチャしたパケットの一部ずつを複数集めてひとつのパケットとし、これをネットワーク経由で品質計測装置に入力する手法も可能である。

更に、第２の実施形態では、パケットを対象としてその品質を計測する装置の説明を行ったが、これに限られない。たとえば、フレームやセル等のようにネットワークの中を流れる各種のデータの品質を計測する品質計測装置に対しても本発明を適用可能である。

また、第２の実施形態ではリアルタイムで回線品質を計測する品質計測装置について説明を行ったが、これに限られない。たとえば、蓄積した過去のデータに対して回線品質を計測する装置であっても構わない。更に第２の実施形態では観測時間計算部５２８が過去の品質計算結果を基にして観測間隔あるいは観測時間を計算したが、パケット蓄積部５２２の情報やシステム外部からの情報を参照して、観測時間を計算することも可能である。
［実施形態３］

図５は、本発明の第３の実施形態におけるネットワークの品質計測が適用される通信システムの構成を表わした図である。この通信システムでは、第１の通信端末７０１と第２の通信端末７０２の間でパケット通信の品質を計測する。ただし、説明を簡単にするために第１の通信端末７０１のデータ送信部７０３から第２の通信端末７０２のデータ受信部７０４に送られる検査パケット７０５の品質計測を行うものとして、第２の通信端末７０２のデータ送信部７０６から第１の通信端末７０１のデータ受信部７０７へ送信するパケットについての品質計測の図示および説明は省略する。なお、データ送信部７０３は検査パケット７０５以外のパケットの送信が可能であり、データ受信部７０４も検査パケット７０５以外のパケットの受信が可能である。また、データ送信部７０６は品質結果通知７１６以外のパケットの送信が可能であり、データ受信部７０７も品質結果通知７１６以外のパケットの受信が可能である。

この通信システムの場合、第１の通信端末７０１には検査パケット７０５の送出を指示する検査パケット指示装置７１１が接続されており、第２の通信端末７０２にはその検査パケット７０５としてのデータ列について品質の推定を行う品質計測装置７１２が接続されている。検査パケット指示装置７１１は、計測指示７１３を第１の通信端末７０１のデータ送信部７０３に通知するようになっており、これに基づいてデータ送信部７０３は検査パケット７０５を第２の通信端末７０２のデータ受信部７０４に送出するようになっている。

なお、本実施形態の品質計測装置７１２は図示しないＣＰＵと、所定の制御プログラム（品質計測プログラム）を格納した図示しない記憶媒体を備えており、装置を構成する各部の少なくとも一部はソフトウェアで実現することができる。検査パケット指示装置７１１についても同様である。図９に示すようなコンピュータのハートディスク等のディスク装置８０３に制御プログラムが記憶され、図７に示すフローチャートに示す手順でＣＰＵ８０５により制御プログラムが実行される。ＲＡＭ等のメモリ８０６には、制御プログラムの実行に必要なデータが記憶される。キーボード等の入力部８０２から必要なデータが入力される。計測精度を保証するための精度情報３２９は入力部８０２から入力される。８０１は各部を接続するバスである。計測精度を保証するための精度情報３２９はディスク装置８０３に記憶させておいてもよい。また、パケット蓄積部７３２はディスク装置８０３を用いてもよい。第２の通信端末と品質計測装置とを一台のコンピュータで構成することもできる。

品質計測装置７１２は、第２の通信端末７０２のデータ受信部７０４から品質通知７１４を受けてその受信した検査パケット７０５の品質の計測を行い、その結果７１５を第２の通信端末７０２のデータ送信部７０６に送出する。データ送信部７０６は、これを品質結果通知７１６として第１の通信端末７０１に送信する。第１の通信端末７０１では、データ受信部７０７がこの品質結果通知７１６を受信して、品質結果情報７１７として検査パケット指示装置７１１に送出することになる。このようにして検査パケット指示装置７１１は、検査パケット７０５に対する品質結果の通知を受けることができる。また、後述するように、品質計測装置７１２はパケット指示装置７１１に検査パケット７０５の送信レートに関する情報を伝える。

図６は、この第３の実施形態における検査パケット指示装置および品質計測装置を具体的に表わした図である。検査パケット指示装置７１１は、後に説明するように品質計測装置７１２側から伝達された情報を基にして送信レートを決定する送信レート設定部７２１と、その決定された送信レートを第１の通信端末７０１へ伝える命令作成部７２２から構成されている。

また、品質計測装置７１２は、第２の通信端末７０２のデータ受信部７０４が受信したパケット７３１を入力して蓄積するパケット蓄積部７３２を備えている。パケット蓄積部７３２に蓄積されたパケットの蓄積データ７３３は品質計測部７３４に入力されるようになっている。品質計測部７３４は計測トリガ部（計測開始制御部となる）７３６、観測時間計算部７３８及び品質結果保持部７４１に接続されている。計測トリガ部７３６は品質計測部７３４に計測開始命令７３５を出力する。観測時間計算部７３８は、品質計測部７３４の過去の結果７３７を基にして観測間隔を計算し、次の観測時間を決定すると共に、検査パケット指示装置７１１の送信レート設定部７２１に検査パケット７０５の送信レートに関する情報を伝えるべくこの送信レート情報７３０を第２の通信端末７０２のデータ送信部７０６に通知する。送信レートは後述するように、式（１２）に基づいて決定することができる。品質結果保持部７４１は品質計測部７３４で計算された結果７３９を記録しておく。このうち、観測時間計算部７３８には、外部から精度や計測間隔の設定情報７４２が入力されるようになっている。品質結果保持部７４１は、その保持した品質計測結果７４３を品質表示部７４４に送り、ここから結果情報７４５が検査パケット指示装置７１１に伝達され、図示しないディスプレイに表示されることになる。もちろん、検査パケット指示装置７１１以外の図示しない装置に結果情報７４５が送られて表示されることは自由である。なお、パケット蓄積部７３２は品質計測装置７１２に設けなくてもよい。品質計測装置７３２は、第２の通信端末７０２の内部に設けてもよい。あるいは、品質計測装置７３２は、第２の通信端末７０２と、パケット蓄積部７３２を除いた品質計測装置７１２との間に配置することもできる。品質計測装置７１２は第２の通信端末７０２と一体化されて、通信機能及び品質計測機能を有する装置として構成することができる。

検査パケット指示装置７１１内の送信レート設定部７２１は、品質計測装置７１２内の観測時間計算部７３８で決定した送信レートに関する送信レート情報７３０を第２の通信端末７０２のデータ送信部７０６に通知する。データ送信部７０６から送出される送信レート情報７３０を組み込んだパケットは、第２の通信端末７０２からこれに接続された図示しないネットワークを経由して第１の通信端末７０１のデータ受信部７０７で受信され、データ送信部７０３における送信レートが決定される。すなわち、この送信レートに関する情報は送信レート設定部７２１へ指示され、命令作成部７２２は、送信レート設定部７２１から指示された送信レートで検査パケットを投げるように、第１の通信端末７０１のデータ送信部７０３へ指示する。データ送信部７０３は、指示された送信レートで、検査パケット７０５を送信することになる。

第２の通信端末７０２は、第１の通信端末７０１のデータ送信部７０３から送出されて
きた検査パケット７０５をデータ受信部７０４で受信し、その結果を品質計測装置７１２
のパケット蓄積部７３２へ蓄積する。

観測時間計算部７３８には、事前に保証する精度情報を設定情報７４２によって設定しておく。本実施形態では計測精度を保証できれば、公知の各種の手法を採用することができる。計測精度を保証する手法の一例としては、予めサンプル数を設定しておき、そのサンプル数を超えるまでの時間を計測時間として、これにより一定精度を保証する。その他の手法としては、たとえばエラー率と信頼区間を設定し、これを精度としておき、この精度を維持するための観測時間を、一定精度を保証する時間とするものでもよい。事前に設定した精度情報と、品質計測部７３４で計算した過去の品質情報やパケット蓄積部７３２における特定のパケット数を基にして、設定精度を維持するための観測時間の計算が行われる。このような計算の幾つかの例としては、前記した（６）式から（９）式に挙げるものがある。

このようにして観測時間計算部７３８で観測時間を設定するための観測間隔を計算しておき、その結果を計測トリガ部７３６に通知する。一般にサンプル数と観測時間と送信レートの間には、次の（１２）式のような関係が成り立つ。このため観測時間計算部７３８の観測間隔計算方法としては、現在の送信レートと単位時間当たりのサンプル数（予め定められた通信量やパケットロス,ジッタなど）から式（１２）の計算により、必要な精度を維持するための予め定められたサンプル数が観測できる観測時間を推定する方法が考えられる。更に精度を保証する手法として、第３の実施形態では観測間隔を変化させるだけではなく、送信レートを変化させることを検討し、決定するようにしている。このため、精度を保つためのサンプル数を計算した後、（１２）式を基にして観測時間と送信レートを決定する。決定した観測時間は計測トリガ部７３６へ通知し、送信レートは第２の通信端末７０２、ネットワーク、第１の通信端末７０１を順に経由して、検査パケット指示装置７１１の送信レート設定部７２１に通知することになる。

観測時間×送信レート＝変数α×サンプル数 ……（１２）

この（１２）式で、右の項は保証する観測精度を表わしており、この数値が同じになる場合は精度は同一である。たとえば、観測時間が１秒で送信レートが５Ｍｂｐｓの場合と、観測時間が５秒で送信レートが１Ｍｂｐｓは精度は同じである。このため、送信レートが固定の場合には、右の項が一定値以上になる観測時間を設定する。逆に、観測時間が固定の場合には、右の項が一定以上になる送信レートを設定する。もちろん、送信レートと観測時間の双方を設計パラメータにすることもできる。

なお、アクティブ計測の場合、ネットワークに検査用の余分なパケットを流していることになるので、送信レートは一般に小さい方が好ましい。しかしながら、小さい数値を設定すると、同一の観測精度を得るための観測時間が長くなる。したがって、これがたとえば１日のような極端な値になると、長すぎて意味のない数値となる。このため、検査するネットワーク・アプリケーションによって多少変動するが、どの程度の粒度で計測結果が必要かという目安（上限値）がある。この観点から、（１２）式の右項の数値を満たすように、観測時間と送信レートを決定する。

計測トリガ部７３６では、観測時間計算部７３８から通知された観測間隔を基にして、次の観測時間を計算する。指定の観測時間が来ると品質計測部７３４へ品質計測開始を伝える。品質計測部７３４では、計測トリガ部７３６からの計測開始命令７３５が伝えられるたびに品質計算を開始する。品質計算処理は、パケット蓄積部７３２から前回の計測以降に得られたデータを基にして、品質計測を行う。ただし、処理開始直後は、品質計測開始した以降に受信したデータを基にして、品質計測を行う。品質計測は、データ量を対象としたものであり、従来例と同様の（１）式や（１０）、（１１）式あるいは、一般的なサンプリングに関する品質計測方法を用いて、パケット流量やパケットロス等の品質に関する計測が行われる。この品質計算処理が終了すると、計算された結果７３９が品質結果保持部７４１へ送られて記録される。品質計測部７３４は計算を終了させると、計測トリガ部７３６からの計測開始命令７３５がくるまで処理を停止する。

品質表示部７４４は、システムから指示されたタイミングで、品質結果保持部７４１に蓄積された品質計測結果７４３を入力して、結果情報７４５を出力する。この結果情報７４５が検査パケット指示装置７１１に伝達され、図示しないディスプレイに表示されることになる。ここでシステムからのタイミングとは、装置が事前に設定している固定的な時間間隔の場合もあれば、通信量が一定値を超えた、あるいは一定値以下となった等のイベントによる場合のような複数の場合が考えられる。

図７は、この第３の実施形態の通信システムにおけるネットワークの品質計測処理の流れを表わした図である。図６と共に説明する。図６に示した通信システムでは、計測処理開始前に観測時間計算部７３８に対して、保証する精度や計測間隔Ｔａを表わした設定情報７４２を設定しておく（ステップＳ８０１）。

次のステップＳ８０２は、計測開始処理に相当する。第２の通信端末７０２のデータ送信部７０６から指示されたレートで検査パケット７０５の送信を開始する。この処理が行われると第２の通信端末７０２に検査パケット７０５が届き、データ受信部７０４がそれを品質計測装置７１２のパケット蓄積部７３２に蓄積していく。このステップＳ８０２の処理の後にステップＳ８０３の処理へ移動する。

ステップＳ８０３の処理は、計測トリガ部７３６の処理の一部として行われる。計測トリガ部７３６から品質計測部７３４へ計測開始命令７３５を送出した時刻を計算時刻Ｔｂとして記録する。計算時刻Ｔｂを記録した後、次のステップＳ８０４による品質計測処理が開始される。

ステップＳ８０４の品質計測処理は、品質計測部７３４で行われる。この処理では、パケット蓄積部７３２から、前回の計測以降に得られたデータを基にして、品質計測が行われる。ただし、処理開始直後は、品質計測を開始した以降に受信したデータを基にして、品質計測が行われる。

この第３の実施形態で行っている品質計測は、たとえばデータ量やパケットロス量を対象としたものであり、従来例と同様の（１）式や（１０）、（１１）式あるいは、一般的なサンプリングに関する品質計測方法を用いて、パケット流量やパケットロス等の品質に関する計測が行われる。この品質計算処理が終了すると、計算された結果７３９が品質結果保持部７４１へ送られて記録される。品質計測部７３４は計算を終了させると、計測トリガ部７３６からの計測開始命令７３５がくるまで処理を停止する。

次のステップＳ８０５の処理は、観測時間計算部７３８で行われる。この処理では、過去の品質計測結果やパケット蓄積部７３２からの情報と、事前に設定情報７４２として入力されていた保証する精度に関する情報を基にして、（６）式から（９）式に示す計算を行い、現在の送信レートでの次の品質計算までの観測間隔Ｔｃを計算する。更に（１２）式の関係から、新たな観測間隔Ｔｃと送信レートを決定する。このようにして、観測時間が長すぎる場合には送信レートを上げることにより、短い観測時間でも一定精度を保証することが可能となる。ここで決定した観測間隔Ｔｃは、計測トリガ部７３６へ送出される。また、送信レート情報７３０は、第２の通信端末７０２、ネットワークおよび第１の通信端末７０１を経由して検査パケット指示装置７１１の送信レート設定部７２１へ通知される。

次のステップＳ８０６では、計測処理が終了するかどうかを判定する。システムからの計測停止指示があれば（ＹＥＳ）、品質計測処理を停止して、終了する。システムからの計測停止指示がない場合には（ステップＳ８０６：ＮＯ）、次のステップＳ８０７へ移動する。

ステップＳ８０７の処理は、計測トリガ部７３６の処理の一部として行われる。最後に品質計測を開始した計算時刻Ｔｂと観測間隔Ｔｃを加算した値が次の品質計測開始時刻である。その値を超える時刻まで処理が待機される。待機のための時刻が経過すると、計測トリガ部７３６は品質計測部７３４に対して、計測開始命令７３５を送出することになる。

次のステップＳ８０８では、観測時間計算部７３８で決定された送信レートを第２の通信端末７０２、ネットワークおよび第１の通信端末７０１を経由して送信レート設定部７２１に送信し、送信レートが決定される。この処理が行われた後、ステップＳ８０２に処理が移動する。

以上が本発明の第３の実施形態における検査パケット指示装置７１１と品質計測装置７１２の行う処理内容である。この第３の実施形態による品質計測処理を従来技術と比較する。従来技術では、観測間隔は固定されている。このため、品質計測結果を算出する基となるサンプル数が、観測時間ごと、あるいはフローごとに異なる可能性がある。このため、（１）計測装置で計測した品質結果の精度が不明であると共に、（２）計測装置で計測した品質結果の精度が毎回変動するという問題がある。更に（３）計測装置で計測した同一品質項目を時系列要素で比較したり、あるフローの品質結果とその他の品質結果を正確に比較することが困難であるという問題がある。

これに対して本発明の第３の実施形態の場合には、品質計測結果の精度が一定となるようにするために、観測間隔を可変としている。これにより、品質計測結果を算出して得た結果が、ある評価基準に従って保証されることになる。保証のための手法としては、さまざまな手法が考えられる。たとえば、単純にサンプル数で保証する手法や、エラー率と信頼区間によって保証する手法がこれらの一例である。本実施形態では計測結果の精度が、ある評価基準によって保証されることによって、（１）計測結果の精度が事前に予測可能になる。また、（２）計測結果の精度が毎回予測可能である。更に、（３）計測装置で計測した同一品質項目を時系列要素で比較したり、あるフローの品質結果とその他の品質結果を正確に比較することが容易になる。

また、この第３の実施形態では、観測精度を保証するための調整を、観測時間と送信レートの双方を用いて行っている。これにより、必要観測時間が長い場合には、送信レートを上げることで観測時間を短くして、精度を保証することも可能である。更に観測時間を固定的にして、送信レートを変動させることで、必要な観測精度を保証することもできる。更に、必要な観測精度や許容可能な観測時間以内を実現できる送信レートを計算し、送信レート側を調整することで、ネットワークに流す検査パケット量を必要最小限に抑えることも可能となる。

なお、第３の実施形態では、図５に示したように通信システムが検査パケット指示装置７１１と品質計測装置７１２の間に第１の通信端末７０１と第２の通信端末７０２をネットワークで直結した形で配置しているが、これに限られない。第１の通信端末７０１から第２の通信端末７０２に送られたパケットをサンプリングで取得できる箇所で観測を行うものであれば、ルータやスイッチがパケットをサンプリングで取得できるような場合であっても構わない。

またネットワーク内部ではなく、エンド端末内で観測するパケットをサンプリングによってキャプチャする場合でも構わない。更にサンプリングしたパケットを品質計測装置に送信する手法も各種採用することが可能である。たとえば、サンプリングによって取得したパケットをコピーして、このコピーを送付する手法や、サンプリングによってキャプチャしたパケットの一部ずつを複数集めてひとつのパケットとし、これをネットワーク経由で品質計測装置に入力する手法も可能である。

更に、第３の実施形態では、パケットを対象としてその品質を計測する装置の説明を行ったが、これに限るものではない。たとえば、フレームやセル等のようにネットワークの中を流れる各種のデータの品質を計測する品質計測装置に対しても本発明を適用可能である。

また、第３の実施形態ではリアルタイムで回線品質を計測する品質計測装置について説明を行ったが、これに限るものではない。たとえば、蓄積した過去のデータに対して回線品質を計測する装置であっても構わない。更に第３の実施形態では観測時間計算部７３８が過去の品質計算結果を基にして観測間隔あるいは観測時間を計算したが、パケット蓄積部７３２の情報やシステム外部からの情報を参照して、観測時間を計算することも可能である。

以上説明したように本実施形態によれば、事前に入力していた精度を保証できるサンプル量が得られるまでの時間と検査パケットの送信レートを計算し、その時間間隔と検査パケットの送信レートを可変にして品質計測を行うので、計測結果の精度を事前に予測することができる。

また、本実施形態によれば、同じ精度を保証できるだけ、観測間隔と検査パケットの送信レートを可変で決定できるので、計測結果の精度が観測間隔ごとに予測可能となる。

更に、本実施形態によれば、それぞれ比較するサンプル量や精度が同じ程度になるように観測間隔と検査パケットの送信レートを可変に決定できるので、計測した同一品質項目を時系列要素で比較する場合や、あるフローの品質結果とその他の品質結果を正確に比較することが容易になる。

また、本実施形態によれば、精度を保証するために必要なサンプル数を、観測間隔と検査パケットの送信レートの二つで調節することにより得ることができる。これにより、観測間隔に制約がついて自由に設定ができない場合にでも、送信レートを調整することによって、計測結果の精度を保証することができる。また、検査パケットの送信レートに制約がついて自由に設定ができない場合にでも、観測間隔を調整することによって、計測結果の精度を保証することができる。更に、許容可能な観測時間で必要な観測精度を保持できる範囲内で、最小の送信レートに調整することにより、ネットワークに流す検査パケット量を必要最小限に抑えることも可能であり、ネットワークに余計な負荷をかけないで品質計測を行うことができる。
［実施形態４］

図８は、本発明の第４の実施形態におけるネットワークの品質計測が適用される通信システムの構成を表わした図である。この通信システムは、図８に示すように、図６に示した第３実施形態の通信システムのパケット蓄積部７３２を除く品質計測装置の構成部を、検査パケット指示装置７５１内に設けたものである。図６に示した検査パケット指示装置７１１との違いは、検査パケット指示装置７５１が、送信レート設定部７２１、命令作成部７２２の他に、品質計測部７３４、計測トリガ部（計測開始制御部となる）７３６、観測時間計算部７３８、品質結果保持部７４１及び品質表示部７４４を備えていることである。検査パケット指示装置７５１内の各部は第３の実施形態において説明した検査パケット指示装置７１１と品質計測装置７１２との各部と同様に動作する。

本実施形態では、第２の通信端末７０２のデータ受信部７０４が受信したパケット７３１はパケット蓄積部７３２に蓄積され、蓄積されたパケットの蓄積データ７３３は第２の通信端末７０２のデータ送信部７０６、第１の通信端末７０１のデータ受信部７０７を介して品質計測部７３４に入力されるようになっている。品質計測部７３４は計測トリガ部７３６、観測時間計算部７３８及び品質結果保持部７４１に接続されている。計測トリガ部７３６は品質計測部７３４に計測開始命令７３５を出力する。観測時間計算部７３８は、品質計測部７３４の過去の結果７３７を基にして観測間隔を計算し、次の観測時間を決定すると共に、検査パケット指示装置７１１の送信レート設定部７２１に検査パケット７０５の送信レートに関する情報を伝える。

検査パケット指示装置７５１は第１の通信端末７０１と一体化されて、通信機能、検査パケット指示機能及び品質計測機能を有する装置として構成することができる。また、ここでは図６の品質計測装置７１２（パケット蓄積部７３２は除かれる）と検査パケット指示装置７１１とを一体化させて検査パケット指示装置７５１として示したが、図６の品質計測装置７１２（パケット蓄積部７３２は除かれる）と検査パケット指示装置７１１とを別な装置として設けてもよい。

なお、本実施形態の検査パケット指示装置７５１は図示しないＣＰＵと、所定の制御プログラムを格納した図示しない記憶媒体を備えており、装置を構成する各部の少なくとも一部はソフトウェアで実現することができる。図９に示すようなコンピュータのハートディスク等のディスク装置８０３に制御プログラムが記憶され、ＣＰＵ８０５により制御プログラムが実行される。ＲＡＭ等のメモリ８０６には、制御プログラムの実行に必要なデータが記憶される。キーボード等の入力部８０２から必要なデータが入力される。計測精度を保証するための精度情報７４２は入力部８０２から入力される。８０１は各部を接続するバスである。計測精度を保証するための精度情報７４２はディスク装置８０３に記憶させておいてもよい。第１の通信端末と検査パケット指示装置とを一台のコンピュータで構成することもできる。

本第４の実施形態の構成による効果は既に説明した第３の実施形態の構成による効果と同様である。

以上実施形態１〜４で説明したように、品質計測部７３４、計測トリガ部７３６、観測時間計算部７３８、品質結果保持部７４１及び品質表示部７４４を備えた品質計測装置は、第１の通信端末と第２の通信端末との間に分岐装置を介して配置したり、第２の通信端末側に配置したり、第１の通信端末側に配置したり、することができる。そして、必要に応じてパケット蓄積部を品質計測装置内に含めることができる。

また実施形態１〜４では品質計測装置や検査パケット指示装置をコンピュータで構成する場合について説明したが、品質計測装置や検査パケット指示装置は専用ＩＣやＦＡＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のＩＣで品質計測装置や検査パケット指示装置の各構成部又は複数の構成部を構成することができる。つまり、本発明の構成はソフトウェアでもハードウェアでも実現することができる。また、実施形態２〜４ではデータは、記伝送路に検査用に送り出すデータとして説明したが、検査用データに限定されるものではない。

本発明はその精神または主張な特徴から逸脱することなく、他の種々の形で実施することができる。そのため、前述した各実施形態は単なる例示にすぎず、限定的に解釈されるべきではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、明細書本文や要約には拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更はすべて本発明の範囲内のものである。

Claims (14)

1. データが伝送する伝送路と、
   前記伝送路により接続される第１及び第２の通信端末と、
   前記第１の通信端末に接続され、前記伝送路を伝送するデータの送信レートを設定する送信レート設定部と、
   前記第２の通信端末に接続される品質計測装置とを備え、
   前記品質計測装置は、前記第２の通信端末で受信したデータに基づいて前記伝送路の通信品質を計測する品質計測部と、
   前記品質計測部の観測時間を確保するための時間間隔を演算する観測時間計算部と、
   前記観測時間計算部によって演算された時間間隔で前記品質計測部による計測を開始させる計測開始制御部と、を有し、
   前記観測時間は、前記品質計測部によって計測する通信品質が設定された計測精度に維持されるのに要する時間であり、
   前記観測時間計算部は、前記計測精度を維持するように、前記品質計測部の観測時間を確保するための時間間隔と、送信レートとを演算し、前記送信レートに関する情報を前記送信レート設定部に送信し、
   前記送信レート設定部は、前記送信レートに関する情報に基づいて、前記伝送路を伝送するデータの送信レートを設定する通信システム。
2. データが伝送する伝送路と、
   前記伝送路により接続される第１及び第２の通信端末と、
   前記第１の通信端末に接続され、前記伝送路を伝送するデータの送信レートを設定する送信レート設定部と、
   前記送信レート設定部に接続される品質計測装置と、
   前記第２の通信端末に接続されるデータ蓄積部とを備え、
   前記品質計測装置は、前記データ蓄積部から送信され前記第１の通信端末で受信したデータに基づいて前記伝送路の通信品質を計測する品質計測部と、
   前記品質計測部の観測時間を確保するための時間間隔を演算する観測時間計算部と、
   前記観測時間計算部によって演算された時間間隔で前記品質計測部による計測を開始させる計測開始制御部と、を有し、
   前記観測時間は、前記品質計測部によって計測する通信品質が設定された計測精度に維持されるのに要する時間であり、
   前記観測時間計算部は、前記計測精度を維持するように、前記品質計測部の観測時間を確保するための時間間隔と、送信レートとを演算し、前記送信レートに関する情報を前記送信レート設定部に送信し、
   前記送信レート設定部は、前記送信レートに関する情報に基づいて、前記伝送路を伝送するデータの送信レートを設定する通信システム。
3. 伝送路を伝送する検査パケットの送信レートを設定する送信レート設定部と、
   前記伝送路を伝送する検査パケットに基づいて前記伝送路の通信品質を計測する品質計測部と、
   前記品質計測部の観測時間を確保するための時間間隔を演算する観測時間計算部と、
   前記観測時間計算部によって演算された時間間隔で前記品質計測部による計測を開始させる計測開始制御部と、を具備し、
   前記観測時間は、前記品質計測部によって計測する通信品質が設定された計測精度に維持されるのに要する時間であり、
   前記観測時間計算部は、前記計測精度を維持するように、前記品質計測部の観測時間を確保するための時間間隔と、前記検査パケットの送信レートとを演算し、前記送信レートに関する情報を前記送信レート設定部に送信し、
   前記送信レート設定部は、前記送信レートに関する情報に基づいて、前記伝送路を伝送する前記検査パケットの送信レートを設定する検査パケット指示装置。
4. データが伝送する伝送路と、
   前記伝送路により接続される第１及び第２の通信端末と、
   前記第１の通信端末に接続され、前記伝送路を伝送するデータの送信レートを設定する送信レート設定部と、
   前記第２の通信端末に接続され、前記第２の通信端末で受信したデータに基づいて前記伝送路の通信品質を計測する品質計測部を有する品質計測装置と、を備えた通信システムの品質計測方法であって、
   前記品質計測装置において、
   前記品質計測部によって計測する通信品質が設定された計測精度に維持されるのに要する観測時間を確保するための時間間隔を演算し、
   演算された前記時間間隔で前記品質計測部による計測を開始し、
   前記計測精度を維持するように、前記観測時間を確保するための時間間隔と送信レートとを演算し、
   前記送信レートに関する情報を前記送信レート設定部に送信し、
   前記送信レート設定部によって、前記送信レートに関する情報に基づいて、前記伝送路を伝送するデータの送信レートが設定される品質計測方法。
5. データが伝送する伝送路と、
   前記伝送路により接続される第１及び第２の通信端末と、
   前記第１の通信端末に接続され、前記伝送路を伝送するデータの送信レートを設定する送信レート設定部と、
   前記第２の通信端末に接続されるデータ蓄積部と、
   前記送信レート設定部に接続され、前記データ蓄積部から送信され前記第１の通信端末で受信したデータに基づいて前記伝送路の通信品質を計測する品質計測部を有する品質計測装置と、を備えた通信システムの品質計測方法であって、
   前記品質計測部によって計測する通信品質が設定された計測精度に維持されるのに要する観測時間を確保するための時間間隔を演算し、演算された前記時間間隔で前記品質計測部による計測を開始し、
   前記計測精度を維持するように、前記観測時間を確保するための時間間隔と送信レートとを演算し、前記送信レートに関する情報を前記送信レート設定部に送り、前記送信レート設定部によって、前記送信レートに関する情報に基づいて、前記伝送路を伝送するデータの送信レートが設定される品質計測方法。
6. 伝送路を伝送する検査パケットの送信レートを設定する送信レート設定部と、
   前記伝送路を伝送する検査パケットに基づいて前記伝送路の通信品質を計測する品質計測部と、を備えた検査パケット指示装置の品質計測方法であって、
   前記品質計測部によって計測する通信品質が設定された計測精度に維持されるのに要する観測時間を確保するための時間間隔を演算し、
   演算された前記時間間隔で前記品質計測部による計測を開始し、
   前記計測精度を維持するように、前記観測時間を確保するための時間間隔と送信レートとを演算し、前記送信レートに関する情報を前記送信レート設定部に送り、前記送信レート設定部によって、前記送信レートに関する情報に基づいて、前記伝送路を伝送するデータの送信レートが設定される品質計測方法。
7. 伝送路を伝送する前記検査パケットの送信レートを設定する検査パケット指示装置としてのコンピュータに、
   伝送路を伝送する検査パケットの送信レートを設定する送信レート設定機能と、
   前記伝送路を伝送する検査パケットに基づいて前記伝送路の通信品質を計測する品質計測機能と、
   前記品質計測機能によって計測する通信品質が設定された計測精度に維持されるのに要する観測時間を確保するための時間間隔を演算する観測時間計算機能と、
   前記観測時間計算機能によって演算された時間間隔で前記品質計測機能による計測を開始させる計測開始制御機能と、を実現させるとともに、
   前記観測時間計算機能は、前記計測精度を維持するように、前記品質計測機能の観測時間を確保するための時間間隔と、前記検査パケットの送信レートとを演算し、前記送信レートに関する情報を前記送信レート設定機能に送る処理を実行し、
   前記送信レート設定機能は、前記送信レートに関する情報に基づいて、前記伝送路を伝送する前記検査パケットの送信レートを設定する処理を実行する品質計測プログラム。
8. データが伝送する伝送路と、
   前記伝送路により接続される第１及び第２の通信端末と、
   前記第１の通信端末に接続され、前記伝送路を伝送するデータの送信レートを設定する送信レート設定部と、
   前記第２の通信端末に接続される品質計測装置とを備え、
   前記品質計測装置は、前記第２の通信端末で受信したデータに基づいて前記伝送路の通信品質を計測する品質計測部と、
   前記品質計測部の観測時間を確保するための時間間隔を設定する観測時間計算部と、
   前記観測時間計算部によって設定された時間間隔で前記品質計測部による計測を開始させる計測開始制御部と、を有し、
   前記観測時間は、前記品質計測部によって計測する通信品質が設定された計測精度に維持されるのに要する時間であり、
   前記観測時間計算部は、前記品質計測部の観測時間を確保するための時間間隔を固定して、前記計測精度を維持するように送信レートを演算し、前記送信レートに関する情報を前記送信レート設定部に送信し、
   前記送信レート設定部は、前記送信レートに関する情報に基づいて、前記伝送路を伝送するデータの送信レートを設定する通信システム。
9. データが伝送する伝送路と、
   前記伝送路により接続される第１及び第２の通信端末と、
   前記第１の通信端末に接続され、前記伝送路を伝送するデータの送信レートを設定する送信レート設定部と、
   前記第２の通信端末に接続され、前記第２の通信端末で受信したデータに基づいて前記伝送路の通信品質を計測する品質計測部を有する品質計測装置と、を備えた通信システムの品質計測方法であって、
   前記品質計測装置において、
   前記品質計測部の観測時間を確保するための時間間隔を固定して、前記品質計測部によって計測する通信品質が設定された計測精度に維持されるように送信レートを演算し、
   前記送信レートに関する情報を前記送信レート設定部に送信し、
   前記送信レート設定部によって、前記送信レートに関する情報に基づいて、前記伝送路を伝送するデータの送信レートが設定される品質計測方法。
10. 前記伝送路からのデータを蓄積するデータ蓄積部を備え、前記観測時間計算部は、該データ蓄積部に蓄積されるデータの積算量が予め定めた量以上となる時間を前記時間間隔とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の通信システム。
11. 前記観測時間計算部は、所定の条件の下に前記伝送路を伝送するデータを抽出し、抽出されたデータが予め定めたサンプル数以上になる時間を推定し、推定した時間を前記時間間隔とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の通信システム。
12. 前記通信品質は、通信量、データ損失量、データ損失率、遅延時間、遅延変動及び遅延分布の少なくとも１つに関する品質であることを特徴とする請求項１又は２に記載の通信システム。
13. 前記計測精度は、計測結果のエラー率と、このエラー率となる区間に本当の値が入っている確率としての信頼区間が一定範囲に収まることであることを特徴とする請求項１又は２に記載の通信システム。
14. 前記計測精度は、品質計測対象のサンプル数が一定数以上になることであることを特徴とする請求項１又は２に記載の通信システム。

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