JP5229054B2 - Packet transmission / reception system - Google Patents
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本発明はパケットを送受信するシステム及びパケットロス原因推定方法に関する。 The present invention relates to a system for transmitting and receiving packets and a packet loss cause estimation method.
広義のインターネット(狭義のインターネット(The Internet)や企業内LAN及びNGN等を含む)は、複数のネットワークがルータにより相互接続された形態をとる。ここでネットワークの種類は多岐に渡る。例えば、有線ネットワークとしてはイーサネット(登録商標)や光ケーブルがあるし、無線ネットワークとしては802.11や広域移動体網(3G/3.5G/等)が存在する。これら種々のネットワークを相互接続しているルータは、ネットワーク間でパケットを転送する機能を有し、転送するパケットを一時貯留しておくための有限バッファを持つ。 The broad Internet (including the narrow Internet (The Internet), corporate LAN, NGN, etc.) takes a form in which a plurality of networks are interconnected by routers. There are a wide variety of network types here. For example, there are Ethernet (registered trademark) and optical cables as wired networks, and 802.11 and wide area mobile networks (3G / 3.5G / etc.) Exist as wireless networks. Routers interconnecting these various networks have a function of transferring packets between networks, and have a finite buffer for temporarily storing packets to be transferred.
インターネットに接続した端末装置間でパケットを送受信する際の動作は以下の通りである。送信端末は自身が接続されたネットワークに対してパケットを送出する。当該パケットはネットワーク上を伝送され(これを以降ではネットワーク伝送と呼称する)ルータへと到着する。当該パケットはルータのバッファに一時貯留された上で、ルータにより接続された別のネットワークへと転送される(これを以降ではルータ転送と呼称する)。以上のネットワーク伝送とルータ転送を繰り返すことで、送信端末から送出されたパケットは複数のネットワークとルータを介して受信端末が接続されたネットワークへと到着する。そして、当該ネットワーク上を伝送されたパケットが受信端末へと到着することになる。しかし、送信端末から送出したパケットが受信端末へと到着せずにインターネット上で破棄される場合がある(これを以降ではパケットロスと呼称する)。このパケットロスはルータ転送とネットワーク伝送のいずれかの失敗により起きる。 The operation when transmitting and receiving packets between terminal devices connected to the Internet is as follows. The sending terminal sends a packet to the network to which it is connected. The packet is transmitted over the network and arrives at the router (hereinafter referred to as network transmission). The packet is temporarily stored in the router buffer and then transferred to another network connected by the router (hereinafter referred to as router transfer). By repeating the above network transmission and router transfer, a packet transmitted from a transmission terminal arrives at a network to which a reception terminal is connected via a plurality of networks and routers. Then, the packet transmitted on the network arrives at the receiving terminal. However, there is a case where a packet transmitted from the transmission terminal does not arrive at the reception terminal and is discarded on the Internet (hereinafter referred to as packet loss). This packet loss is caused by either failure of router transfer or network transmission.
パケットロスが、ルータ転送とネットワーク伝送のどちらの失敗により起きているかを推定する方法の一例が特許文献1に記載されている。特許文献1では、以下の手順によりパケットロスの原因を推定する。
An example of a method for estimating whether a packet loss is caused by a failure of router transfer or network transmission is described in
・インターネットが(送信端末+有線ネットワーク群+無線ネットワーク群+受信端末)で構成されているとする。
・有線ネットワーク群(ルータ転送の失敗によるパケットロスが生じ易い)と無線ネットワーク群(ネットワーク伝送の失敗によるパケットロスが生じ易い)との間にゲートウェイを設置する。
・ゲートウェイと受信端末のそれぞれでパケットロス率を測定した上で、それらを送信端末へとフィードバックする。
・フィードバックされた2つのパケットロス率を用いることで、受信端末側でパケットロスが有線ネットワーク群と無線ネットワーク群のどちらで生じているかを切り分ける。すなわち、有線ネットワーク群でのパケットロスはルータ転送の失敗により生じていると判定し、無線ネットワークでのパケットロスはネットワーク伝送の失敗により生じていると判定する。
Suppose that the Internet is configured by (transmitting terminal + wired network group + wireless network group + receiving terminal).
A gateway is installed between the wired network group (packet loss due to router transfer failure) and the wireless network group (packet loss due to network transmission failure).
-After measuring the packet loss rate at each of the gateway and the receiving terminal, feed them back to the transmitting terminal.
By using the two packet loss rates that are fed back, the receiving terminal side determines whether the packet loss occurs in the wired network group or the wireless network group. That is, it is determined that the packet loss in the wired network group is caused by failure in router transfer, and the packet loss in the wireless network is determined as caused by failure in network transmission.
しかし、特許文献1による上述した方法は、送信端末から受信端末に至る通信路の途中までのパケットロス率を計測する必要がある。このため、送信端末と受信端末との間の通信路の途中にパケットロス率を測定するための専用装置を設置する必要がある。例えば、インターネットとして狭義のThe Internetを用いる時など、インターネット内に専用装置を配置する必要がある。従って、インターネットの構成を変更できない場合は、特許文献1の手法は適用することができない。また、例えばインターネットとして社内LANを用いる時など、インターネットの構成を変更できる場合においても、特許文献1の手法では複数の専用装置をインターネット内に配置する必要があり煩雑である。
However, the above-described method according to
本発明の目的は、通信路を介してパケットの送受信を行うシステムにおいて、送信端末と受信端末の処理のみで、パケットロスがルータ転送とネットワーク伝送のどちらの失敗により生じているのかを切り分けることができるようにすることにある。 An object of the present invention is to determine whether a packet loss is caused by a failure of router forwarding or network transmission only in processing of a transmitting terminal and a receiving terminal in a system that transmits and receives packets via a communication path. There is to be able to do it.
本発明の第1のパケット送受信システムは、複数のネットワークとルータから構成される通信路を介して送信端末と受信端末との間でパケットを送受信するパケット送受信システムであって、前記送信端末における単位時間当たりの送出パケット数の遷移を計測する第1の計測手段と、前記受信端末における単位時間当たりのパケットロス数の遷移を計測する第2の計測手段と、前記計測された単位時間当たりの送出パケット数の遷移とパケットロス数の遷移との相関度を計算し、該計算した相関度からパケットロスの原因を推定する推定手段とを備える。 A first packet transmission / reception system according to the present invention is a packet transmission / reception system that transmits and receives packets between a transmission terminal and a reception terminal via a communication path composed of a plurality of networks and routers, and is a unit in the transmission terminal. A first measuring means for measuring a transition of the number of transmitted packets per time; a second measuring means for measuring a transition of the number of packet losses per unit time at the receiving terminal; and the measured transmission per unit time And an estimation means for calculating a correlation between the transition of the number of packets and the transition of the number of packet losses, and estimating the cause of the packet loss from the calculated correlation.
本発明の第1のパケットロス原因推定方法は、複数のネットワークとルータから構成される通信路を介して送信端末と受信端末との間でパケットを送受信するパケット送受信システムにおけるパケットロス原因推定方法であって、a)前記送信端末における単位時間当たりの送出パケット数の遷移を計測するステップと、b)前記受信端末における単位時間当たりのパケットロス数の遷移を計測するステップと、c)前記計測された単位時間当たりの送出パケット数の遷移とパケットロス数の遷移との相関度を計算し、該計算した相関度からパケットロスの原因を推定するステップとを含む。 The first packet loss cause estimation method of the present invention is a packet loss cause estimation method in a packet transmission / reception system that transmits and receives packets between a transmission terminal and a reception terminal via a communication path composed of a plurality of networks and routers. A) measuring a transition of the number of transmitted packets per unit time in the transmitting terminal; b) measuring a transition of the number of packet losses per unit time in the receiving terminal; c) measuring the measured Calculating the degree of correlation between the transition of the number of transmitted packets per unit time and the transition of the number of packet loss, and estimating the cause of the packet loss from the calculated degree of correlation.
本発明の第1の端末装置は、複数のネットワークとルータから構成される通信路を介してパケット送信先の端末装置との間でパケットを送受信するパケット送信元の端末装置であって、単位時間当たりの送出パケット数の遷移を計測する第1の計測手段と、前記計測された単位時間当たりの送出パケット数の遷移と、前記パケット送信先の端末装置から受信した単位時間当たりのパケットロス数の遷移との相関度を計算し、該計算した相関度からパケットロスの原因を推定する推定手段とを備える。 A first terminal device according to the present invention is a packet transmission source terminal device that transmits and receives packets to and from a packet transmission destination terminal device via a communication path constituted by a plurality of networks and routers, and has a unit time A first measuring means for measuring a transition of the number of transmitted packets per unit, a transition of the measured number of transmitted packets per unit time, and a packet loss number per unit time received from the terminal device of the packet destination An estimation unit that calculates a degree of correlation with the transition and estimates a cause of packet loss from the calculated degree of correlation;
本発明の第2の端末装置は、複数のネットワークとルータから構成される通信路を介してパケット送信元の端末装置との間でパケットを送受信するパケット送信先の端末装置であって、単位時間当たりの送出パケット数の遷移を計測する第1の計測手段と、単位時間当たりのパケットロス数の遷移を計測する第2の計測手段と、前記計測された単位時間当たりの送出パケット数の遷移とパケットロス数の遷移との相関度を計算し、該計算した相関度からパケットロスの原因を推定する推定手段とを備える。 A second terminal device of the present invention is a packet transmission destination terminal device that transmits and receives packets to and from a packet transmission source terminal device via a communication path composed of a plurality of networks and routers, and has a unit time A first measuring means for measuring a transition of the number of transmitted packets per unit, a second measuring means for measuring a transition of the number of packet losses per unit time, and a transition of the measured number of transmitted packets per unit time, An estimation means for calculating a degree of correlation with the transition of the packet loss number and estimating a cause of the packet loss from the calculated degree of correlation;
本発明によれば、通信路を介してパケットの送受信を行うシステムにおいて、送信端末と受信端末の処理のみで、パケットロスがルータ転送とネットワーク伝送のどちらの失敗により生じているのかを推定することができる。 According to the present invention, in a system that transmits and receives packets via a communication path, it is estimated only by processing of a transmitting terminal and a receiving terminal that a packet loss is caused by a failure of router transfer or network transmission. Can do.
[第1の実施の形態]
図1は本発明の第1の実施の形態におけるパケット送受信システムの構成を示すブロック図である。この図1を参照して、本実施の形態のシステム構成について詳述する。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a packet transmission / reception system according to the first embodiment of the present invention. With reference to FIG. 1, the system configuration of the present embodiment will be described in detail.
本実施の形態のパケット送受信システムは、パケット送信元の送信端末1およびパケット送信先の受信端末2を含む。送信端末1および受信端末2は、例えば通信機能を有するパーソナルコンピュータ等の情報処理装置で構成される。送信端末1と受信端末2は、通信路3を介して接続される。通信路3は、複数のネットワークとルータから構成される。ネットワークの種類は多岐に渡る。例えば、有線ネットワークとしてはイーサネットや光ケーブルがあるし、無線ネットワークとしては802.11や広域移動体網(3G/3.5G/等)がある。
The packet transmission / reception system of the present embodiment includes a
送信端末1は、パケット生成部1−1とパケット送信部1−2とパケットロス原因判定部1−3と制御部1−4とを具備する。パケット生成部1−1は、パケットを生成する手段として機能する。パケット送信部1−2は、単位時間当たりの送信パケット数を調整しながらパケットを送信する手段として機能する。パケットロス原因判定部1−3は、単位時間当たりの送信パケット数の変動と単位時間当たりのパケットロス数の変動との相関度からパケットロスの原因がルータ転送とネットワーク伝送のどちらの失敗であるかを判定する手段として機能する。制御部1−4は、パケットロスの原因に応じてパケットロス対策を行うための制御を行う手段として機能する。
The
受信端末2は、パケット受信部2−1とパケットロス数返却部2−2とを具備する。パケット受信部2−1は、パケットを受信してパケットロス数を計測する手段として機能する。パケットロス数返却部2−2は、パケットロス数を送信端末1へとフィードバックする手段として機能する。
The
次に、本発明の第1の実施の形態の動作について、図1を参照しながら詳述する。 Next, the operation of the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
送信端末1のパケット生成部1−1は、データを格納したパケットを生成する。データには任意のものを用いることができるが、例えば「ストリーミング映像」「VOIP音声」等が考えられる。なお、パケットを生成するにあたり、制御部1−4の指示により、パケットロス対策のための処理を行う場合もある(詳細は後述する)。パケット生成部1−1は、生成したパケットを接続1−aを通してパケット送信部1−2へと供給する。
The packet generator 1-1 of the
パケット送信部1−2は、供給されたパケットを接続3−aを通して受信端末2へと送信する。この際、パケット送信部1−2は、単位時間当たりの送信パケット数を変動させる。変動のさせ方としては、パケット生成部1−1の単位時間当たりの生成パケット数の変動を利用する方法(A)と、パケット送信部1−2が送信パケット数を故意に変動させる方法(B)の2種類がある。例えばデータとして「ストリーミング映像」をパケットに格納する場合は、方法(A)を用いることができる。この場合、当該データの圧縮に用いるコーデックの特性により、パケット生成部1−1が単位時間当たりに生成するパケット数が変動する。したがって、パケット送信部1−2は、パケット生成部1−1からパケットが供給される度に当該パケットを送信することで、単位時間当たりの送信パケット数を変動させることができる。また、例えばデータとして「VOIP音声」をパケットに格納する場合は方法(B)を用いることができる。この場合、当該データの圧縮に用いるコーデックの特性により、パケット生成部1−1が単位時間当たりに生成するパケット数は一定となることが多い。そこで、パケット送信部1−2は、パケット生成部1−1から供給されたパケットを一時的に貯留した上で送信タイミングを調整しながら送信することで、単位時間当たりの送信パケット数を変動させる。なお、パケット送信部1−2は、単位時間当たりの送信パケット数を接続1−bを通してパケットロス原因判定部1−3へと伝達する。
The packet transmitting unit 1-2 transmits the supplied packet to the receiving
受信端末2のパケット受信部2−1は、送信端末1から送信されたパケットを受信する。このとき、送信端末1が送信した全パケットがパケット受信部2−1に到着するわけではなく、いくつかのパケットは、ネットワーク伝送やルータ転送の失敗により通信路3においてパケットロスする。この単位時間当たりのパケットロス数をパケット受信部2−1は計測して接続2−aを通してパケットロス数返却部2−2へと伝達する。ここで、パケット受信部2−1でのパケットロス検出には任意の方法を用いることができる。例えば、パケットの伝送プロトコルとしてRTP(Real−Time Transport Protocol)を用いる場合には、到着するRTPパケットのシーケンス番号の不連続が生じた場合にパケットロスが起きたと判断することができる。その他にも、任意の伝送プロトコルを用いる場合であれば、送信端末1で送信パケットにシーケンス番号を任意の形式で挿入しておき、パケット受信部2−1は、当該シーケンス番号の不連続が生じた場合にパケットロスが起きたと判断する方法を採ることができる。
The packet receiving unit 2-1 of the receiving
パケットロス数返却部2−2は、伝達された単位時間当たりのパケットロス数を接続3−bを通して送信端末1へと定期的にフィードバックする。ここで、フィードバックの方法には任意の方法を用いることができる。例えば、データ送信部1−2から送信するパケットの伝送プロトコルとしてRTPを用いている場合は、パケットロス数返却部2−2からのフィードバックには一般的にはRTCP(RTP Control Protocol)を用いるが、このときはRTCPのRR(Receiver Report)を用いることで、パケットロス数返却部2−2から送信端末1へと定期的にパケットロス数をフィードバックすることができる。また、例えば、パケットロス数返却部2−2から送信端末1へとTCP(Transmission Control Protocol)のコネクションを常時確立しておき、当該コネクション上でHTTP(Hypertext Transfer Protocol)等の電文としてパケットロス数をフィードバックする方法も採ることができる。
The packet loss number return unit 2-2 periodically feeds back the transmitted packet loss number per unit time to the
送信端末1のパケットロス原因判定部1−3は、パケット送信部1−2から供給された単位時間当たりの送信パケット数の遷移(a)と、受信端末2からフィードバックされた単位時間当たりのパケットロス数の遷移(b)とを比較することで両者の相関度を求める。この(a)と(b)の相関度が高い場合、すなわち、単位時間当たりの送信パケット数が増大したときにパケットロス数が増大して、送信パケット数が減少したときにパケットロス数が減少する場合、当該パケットロスはルータの有限バッファの溢れによるルータ転送の失敗に起因しているものと判定する。逆に(a)と(b)の相関度が低い場合、すなわち、送信パケット数の増減に関係なくパケットロスが生じている場合(例えば一定の割合でパケットロスが常時発生しているときなど)、当該パケットロスはネットワーク伝送の失敗に起因しているものと判定する。このような判定を行う理由は以下の通りである。
The packet loss cause determination unit 1-3 of the
(ア)後述するように、ルータ転送失敗はルータのバッファ溢れに起因する。そのため、「ルータが受信する単位時間当たりのパケット数」と「ルータ転送失敗によるパケットロスの確率」とは相関する。
(イ)一方で、ネットワーク伝送失敗は、有限バッファ溢れとは関係ないので、「ネットワークに流入する単位時間当たりのパケット数」と「ネットワーク伝送失敗によるパケットロスの確率」とは相関しない。
(ウ)ここで、前記「ルータが受信する単位時間当たりのパケット数」と「ネットワークに流入する単位時間当たりのパケット数」が、「送信側での単位時間当たりの送信パケット数」に比例するものと考えると、(ア)と(イ)とから「単位時間当たりの送信パケット数と単位時間当たりのパケットロス数との相関度が高ければ、パケットロス原因はルータ転送失敗にあり、相関度が低ければ、パケットロス原因はネットワーク伝送失敗にある」という関係を導くことができる。相関度が高いか、低いかを判別する方法としては、例えば、予め高低を切り分けるための閾値を設定しておき、相関度と閾値とを比較し、相関度が閾値を超えていれば相関度が高いと判定し、相関度が閾値を超えていなければ相関度が低いと判定することができる。
(A) As will be described later, the router transfer failure is caused by a buffer overflow of the router. Therefore, “the number of packets per unit time received by the router” and “the probability of packet loss due to router transfer failure” are correlated.
(B) On the other hand, network transmission failure is not related to overflow of a finite buffer, so “the number of packets per unit time flowing into the network” and “probability of packet loss due to network transmission failure” do not correlate.
(C) Here, “the number of packets per unit time received by the router” and “the number of packets per unit time flowing into the network” are proportional to “the number of transmitted packets per unit time on the transmission side”. From (a) and (b), “If the degree of correlation between the number of transmitted packets per unit time and the number of packet losses per unit time is high, the cause of packet loss is router transfer failure. If the value is low, the cause of packet loss is network transmission failure ". As a method for determining whether the degree of correlation is high or low, for example, a threshold value is set in advance to discriminate between high and low, the correlation level is compared with the threshold value, and if the correlation level exceeds the threshold value, the correlation level Is determined to be high, and if the degree of correlation does not exceed the threshold, it can be determined that the degree of correlation is low.
ここで、相関度を求める方法としては任意のものを用いることが可能である。例えば、単相関係数を求めるようにしてよい。例えば、パケット送信部1−2から供給された単位時間当たりの送信パケット数の遷移(a)と、受信端末2からフィードバックされた単位時間当たりのパケットロス数の遷移(b)とが図2のようになる場合、(a)と(b)の単相関係数は図3のようにして求められ、その計算結果は0.85となる。ここで、単相関係数が1に近いほど相関度は高くなる。
Here, any method can be used as a method for obtaining the degree of correlation. For example, a single correlation coefficient may be obtained. For example, the transition (a) of the number of transmitted packets per unit time supplied from the packet transmitting unit 1-2 and the transition (b) of the number of packet losses per unit time fed back from the receiving
パケットロス原因判定部1−3は、判定したパケットロス要因(ルータ転送失敗、もしくは、ネットワーク伝送失敗)を接続1−cを通して制御部1−4へと伝達する。制御部1−4は、伝達されたパケットロス要因に応じて、有効なパケットロス対策のための処理を決定した上で、当該処理を行うことを接続1−dを通してパケット生成部1−1へと伝達する。パケットロスに対して有効な対策は、それがルータ転送とネットワーク伝送のいずれの失敗により生じているかにより異なる。それぞれのパケットロス対策としては種々のものを採ることができる。幾つかの例について以下に示す。 The packet loss cause determination unit 1-3 transmits the determined packet loss cause (router transfer failure or network transmission failure) to the control unit 1-4 through the connection 1-c. The control unit 1-4 determines an effective packet loss countermeasure process according to the transmitted packet loss factor, and then performs the process to the packet generation unit 1-1 through the connection 1-d. Communicate. Effective countermeasures against packet loss differ depending on whether it is caused by router transfer or network transmission failure. Various countermeasures can be taken for each packet loss countermeasure. Some examples are given below.
(1)ルータ転送失敗によるパケットロス対策
まず、ルータ転送の失敗について説明する。パケットを受信したルータは、当該パケットを自身の有限バッファへと貯留する。そして、転送先ネットワークのネットワーク伝送が可能になってから、有限バッファに貯留しておいたパケットを取り出して転送先ネットワークへと送出する。ここで、転送先ネットワークがネットワーク伝送可能となるより前に次パケットを受信した場合、当該パケットも有限バッファへと貯留されることになる。このように有限バッファにパケットを受信するばかりで転送を行えない状況が続くと、有限バッファがパケットで一杯になってしまい、新たな受信パケットを有限バッファに貯留することができなくなる。その結果、受信パケットが転送されることなく破棄されてしまうようになる。以上のルータの有限バッファの溢れによるパケットロスが、ルータ転送の失敗に起因するパケットロスである。
(1) Countermeasures against packet loss due to router transfer failure First, the router transfer failure will be described. The router that receives the packet stores the packet in its own finite buffer. Then, after the network transmission of the transfer destination network becomes possible, the packet stored in the finite buffer is taken out and sent to the transfer destination network. Here, when the next packet is received before the transfer destination network becomes capable of network transmission, the packet is also stored in the finite buffer. As described above, when a situation in which a packet cannot be transferred just by receiving a packet in the finite buffer continues, the finite buffer becomes full of packets, and a new received packet cannot be stored in the finite buffer. As a result, the received packet is discarded without being transferred. The packet loss due to the overflow of the finite buffer of the router described above is the packet loss due to the router transfer failure.
このルータ転送の失敗によるパケットロスを防ぐには、ルータが頻繁にパケット受信することで有限バッファを使い果たすことのないように、単位時間あたりの送信パケット数を送信端末側で減らす必要がある。つまり、パケット送信部1−2での単位時間当たりの送信パケット数を減らすことが有効である。そのためには、パケット生成部1−1での単位時間当たりの生成パケット数を減らす必要がある。これは、データの始まりから終わりまでの伝送時間に関する制約がないデータをパケットに格納する場合、データの中身は変えずにパケット生成部1−1で生成する単位時間当たりのパケット数だけを減らすことで実現できる。この場合、一連のデータの開始から終了までの全体を送信し終えるのに要する時間は増える。また、「ストリーミング映像」「VOIP音声」をデータとしてパケットに格納する場合など、一連のデータの開始から終了までの伝送時間に制約がある場合には、コーデックで圧縮する際の圧縮率を上げるなどしてデータの総量を減らすことで、パケット生成部1−1で単位時間当たりに生成するパケット数を減らす。この場合は、一連のデータの開始から終了までの全体を送信し終えるのに要する時間は変わらない。 In order to prevent packet loss due to this router transfer failure, it is necessary to reduce the number of transmitted packets per unit time on the transmitting terminal side so that the router does not use up the finite buffer due to frequent packet reception. That is, it is effective to reduce the number of transmission packets per unit time in the packet transmission unit 1-2. For this purpose, it is necessary to reduce the number of generated packets per unit time in the packet generator 1-1. This is because, when data without restriction on the transmission time from the start to the end of data is stored in a packet, only the number of packets per unit time generated by the packet generator 1-1 is reduced without changing the data contents. Can be realized. In this case, the time required to finish transmitting the entire series of data from the start to the end increases. Also, when the transmission time from the start to the end of a series of data is limited, such as when storing "streaming video" or "VOIP audio" as data, increase the compression rate when compressing with a codec. By reducing the total amount of data, the number of packets generated per unit time by the packet generator 1-1 is reduced. In this case, the time required to complete the transmission from the start to the end of the series of data does not change.
(2)ネットワーク伝送の失敗によるパケットロス対策
まず、ネットワーク伝送の失敗について説明する。既に述べた通り、ネットワークの種類は多岐に渡るが、ネットワーク媒体の物理的損傷や周辺環境によっては、ネットワーク伝送が常に成功するとは限らない。例えば、無線ネットワークであれば、電波状況の悪化によりネットワークリンク誤りが発生して、全パケットのうちの数パーセントものパケットがネットワーク伝送中にパケットロスすることがある。また、有線ネットワークであっても、ネットワーク媒体の物理的損傷でネットワークリンク誤りが発生して、ネットワーク伝送の成功確率が下がり、パケットロスが発生することがある。以上のネットワークリンク誤りに起因するネットワーク伝送中のパケットロスが、ネットワーク伝送の失敗によるパケットロスである。このネットワーク伝送の失敗に起因するパケットロスを防ぐには、ロスしたものとは別のパケットを用いることでデータを受信端末側で復元することができるよう、データをコピーした上で複数のパケットとして送信するなど、パケットの冗長度を上げるといった制御を送信端末側で行う必要がある。つまり、通信路3でパケットロスが生じた場合に、そのパケットに格納されていたデータを、受信端末2に到着した別のパケットを用いて復元できるようにすることが有効である。そのための手法としてFEC(Forward Error Collection)を用いることが考えられる。FECの最も単純なものは同じデータを複数のパケットにコピーして格納しておくものである。これにより、通信路3でパケットロスが生じた場合にも、受信端末2では受信した別のパケットを用いてデータを復元できる可能性が高まる。
(2) Measures against packet loss due to network transmission failure First, network transmission failure will be described. As already mentioned, there are various types of networks, but network transmission is not always successful depending on the physical damage of the network medium and the surrounding environment. For example, in the case of a wireless network, a network link error may occur due to the deterioration of radio wave conditions, and several percent of all packets may be lost during network transmission. Further, even in a wired network, a network link error may occur due to physical damage of a network medium, and the success rate of network transmission may decrease, resulting in packet loss. The packet loss during network transmission resulting from the above network link error is a packet loss due to network transmission failure. To prevent packet loss due to this network transmission failure, copy the data as multiple packets so that the data can be restored on the receiving terminal side by using a packet different from the lost packet. It is necessary to perform control such as transmission to increase packet redundancy on the transmission terminal side. That is, when a packet loss occurs in the
以上の仕組みにより、送信端末1と受信端末2の処理のみで、パケットロスがルータ転送とネットワーク伝送のどちらの失敗により生じているのかを切り分けることができる。また、本実施の形態によれば、さらに、有効なパケットロス対策を実施することが可能となる。
With the above mechanism, it is possible to determine whether the packet loss is caused by the failure of router transfer or network transmission only by the processing of the
[第2の実施の形態]
パケットロスの原因の判定をパケット受信する受信端末で行う形態も考えられる。図4がこの形態を示すブロック図である。この図を参照して、本発明の第2の実施の形態の構成について詳述する。
[Second Embodiment]
A form in which the cause of packet loss is determined by a receiving terminal that receives the packet is also conceivable. FIG. 4 is a block diagram showing this configuration. With reference to this figure, the configuration of the second exemplary embodiment of the present invention will be described in detail.
本実施の形態のパケット送受信システムは、パケット送信元の送信端末4およびパケット送信先の受信端末5を含む。送信端末4および受信端末5は、例えば通信機能を有するパーソナルコンピュータ等の情報処理装置で構成される。送信端末4と受信端末5は、通信路6を介して接続される。通信路6は、通信路3と同様に複数のネットワークとルータから構成される。
The packet transmission / reception system of the present embodiment includes a
送信端末4は、パケット生成部4−1とパケット送信部4−2と制御部4−3とを具備する。パケット生成部4−1は、パケットを生成する手段として機能する。パケット送信部4−2は、単位時間当たりの送信パケット数を調整しながらパケットを送信する手段として機能する。制御部4−3は、パケットロスの原因に応じてパケットロス対策を行うための制御を行う手段として機能する。
The
受信端末5は、パケット受信部5−1とパケットロス原因判定部5−2とを具備する。パケット受信部5−1は、パケットを受信して送信パケット数とパケットロス数とを計測する手段として機能する。パケットロス原因判定部5−2は、単位時間当たりの送信パケット数の変動と単位時間当たりのパケットロス数の変動との相関度からパケットロスの原因がルータ転送とネットワーク伝送のどちらの失敗であるかを判定して、結果を受信端末5へとフィードバックする手段として機能する。
The receiving
次に、本実施の形態の動作について、図4を参照しながら詳述する。 Next, the operation of the present embodiment will be described in detail with reference to FIG.
送信端末4のパケット生成部4−1は、データを格納したパケットを生成する。第1の実施の形態と同様に、データには任意のものを用いることができる。なお、パケットを生成するにあたり、制御部4−3の指示により、パケットロス対策のための処理を行う場合もある。パケット生成部4−1は、生成したパケットを接続4−aを通してパケット送信部4−2へと供給する。パケット送信部4−2は、供給されたパケットを接続6−aを通して受信端末5へと送信する。この際、パケット送信部4−2は単位時間当たりの送信パケット数を変動させる。変動のさせ方は、第1の実施の形態で述べた方法と同様である。
The packet generation unit 4-1 of the
受信端末5のパケット受信部5−1は、送信端末4から送信されたパケットを受信する。このとき、送信端末4が送信した全パケットがパケット受信部5−1に到着するわけではなく、いくつかのパケットは、ネットワーク伝送やルータ転送の失敗により通信路6においてパケットロスする。この単位時間当たりのパケットロス数をパケット受信部5−1は計測して接続5−aを通してパケットロス原因判定部5−2へと伝達する。第1の実施の形態と同様に、パケットロス検出の方法には任意のものを用いることができる。また、パケット受信部5−1は、単位時間当たりの受信パケット数とパケットロス数とを足すことで、送信端末4が単位時間当たりに送信したパケット数を求める。パケット受信部5−1は、求まった単位時間当たりの送信パケット数を接続5−aを通してパケットロス判定部5−2へと伝達する。
The packet receiver 5-1 of the receiving
パケットロス原因判定部5−2は、パケット受信部5−1から伝達された、単位時間当たりの送信パケット数の遷移(a)と、単位時間当たりのパケットロス数の遷移(b)とを比較することで両者の相関度を求める。この(a)と(b)の相関度が高い場合、すなわち、単位時間当たりの送信パケット数が増大したときにパケットロス数が増大して、送信パケット数が減少したときにパケットロス数が減少する場合、当該パケットロスはルータの有限バッファの枯渇によるルータ転送の失敗に起因しているものと判定する。逆に(a)と(b)の相関度が低い場合、すなわち、送信パケット数の増減に関係なくパケットロスが生じている場合(例えば一定の割合でパケットロスが常時発生しているときなど)、当該パケットロスはネットワーク伝送の失敗に起因しているものと判定する。なお、第1の実施の形態で述べたとおり、相関度を求める方法および求めた相関度の高低を判別する方法には任意のものを用いることができる。 The packet loss cause determination unit 5-2 compares the transition (a) of the number of transmitted packets per unit time and the transition (b) of the number of packet losses per unit time transmitted from the packet reception unit 5-1. Thus, the degree of correlation between the two is obtained. When the degree of correlation between (a) and (b) is high, that is, when the number of transmitted packets per unit time increases, the number of packet losses increases, and when the number of transmitted packets decreases, the number of packet losses decreases. In this case, it is determined that the packet loss is caused by router transfer failure due to depletion of the router's finite buffer. Conversely, when the degree of correlation between (a) and (b) is low, that is, when packet loss occurs regardless of the increase or decrease in the number of transmitted packets (for example, when packet loss always occurs at a constant rate). The packet loss is determined to be caused by network transmission failure. As described in the first embodiment, any method can be used as a method for obtaining the correlation degree and a method for determining the level of the obtained correlation degree.
パケットロス原因判定部5−2は、判定したパケットロス要因(ルータ転送失敗、もしくは、ネットワーク伝送失敗)を接続6−bを通して、送信端末4の制御部4−3へとフィードバックする。制御部4−3は、フィードされたパケットロス要因に応じて、有効なパケットロス対策のための処理を決定した上で、当該処理を行うことを接続4−bを通してパケット生成部4−1へと伝達する。第1の実施の形態で述べたとおり、パケットロス対策としては種々のものを採ることができる。
The packet loss cause determination unit 5-2 feeds back the determined packet loss cause (router transfer failure or network transmission failure) to the control unit 4-3 of the
以上の仕組みにより、受信端末2の処理のみで、パケットロスがルータ転送とネットワーク伝送のどちらの失敗により生じているのかを切り分けることができる。また、本実施の形態によれば、さらに、有効なパケットロス対策を実施することが可能となる。
With the above mechanism, it is possible to determine whether the packet loss is caused by failure of router transfer or network transmission only by the processing of the receiving
[その他の実施の形態]
図1に示した第1の実施の形態の構成において、パケットロス原因判定部1−3を送信端末1から受信端末2へ移した第3の実施の形態が考えられる。この第3の実施の形態では、パケット送信部1−2で計測した単位時間当たりの送出パケット数を送信端末1から受信端末2のパケットロス原因判定部1−3へ通信路3を通じて送信する。パケットロス原因判定部1−3は、パケット送信部1−2から受信した単位時間当たりの送出パケット数の変動と、パケット受信部2−1から通知された単位時間当たりのパケットロス数の変動との相関度を計算してパケットロス原因を推定し、推定結果を受信端末2から送信端末1へとフィードバックする。
[Other embodiments]
In the configuration of the first embodiment shown in FIG. 1, a third embodiment in which the packet loss cause determination unit 1-3 is moved from the
また図4に示した第2の実施の形態の構成において、パケットロス原因判定部5−2を受信端末5から送信端末4へ移した第4の実施の形態が考えられる。この第4の実施の形態では、パケット受信部5−1で計測された単位時間当たりの送出パケット数とパケットロス数が通信路6を通じて送信端末4のパケットロス原因判定部5−2に返却される。
Further, in the configuration of the second embodiment illustrated in FIG. 4, a fourth embodiment in which the packet loss cause determination unit 5-2 is moved from the
また上述した各実施の形態における送信端末のパケット生成部、パケット送信部、パケットロス原因判定部、制御部は、その有する機能をハードウェアにより実現することができる以外に、送信端末を構成するコンピュータとプログラムとで実現することができる。プログラムは、送信端末を構成するコンピュータのメモリに記憶され、そのコンピュータの立ち上げ時などにそのコンピュータに読み取られ、そのコンピュータの動作を制御することにより、そのコンピュータ上に、パケット生成部、パケット送信部、パケットロス原因判定部、制御部を実現する。 In addition, the packet generating unit, the packet transmitting unit, the packet loss cause determining unit, and the control unit of the transmitting terminal in each of the above-described embodiments can implement the functions possessed by hardware, and the computer constituting the transmitting terminal And a program. The program is stored in the memory of the computer that constitutes the transmission terminal, and is read by the computer at the time of startup of the computer, and by controlling the operation of the computer, the packet generator, the packet transmission A packet loss cause determination unit and a control unit.
また上述した各実施の形態における受信端末のパケット受信部、パケットロス数返却部、パケットロス原因判定部は、その有する機能をハードウェアにより実現することができる以外に、受信端末を構成するコンピュータとプログラムとで実現することができる。プログラムは、受信端末を構成するコンピュータのメモリに記憶され、そのコンピュータの立ち上げ時などにそのコンピュータに読み取られ、そのコンピュータの動作を制御することにより、そのコンピュータ上に、パケット受信部、パケットロス数返却部、パケットロス原因判定部を実現する。 In addition, the packet receiving unit, the packet loss number returning unit, and the packet loss cause determining unit of the receiving terminal in each of the above-described embodiments can be realized by hardware, and the computer constituting the receiving terminal Can be realized with a program. The program is stored in the memory of a computer constituting the receiving terminal, read by the computer when the computer is started up, etc., and by controlling the operation of the computer, the packet receiving unit, the packet loss A number return unit and a packet loss cause determination unit are realized.
1…送信端末
1−1…パケット生成部
1−2…パケット送信部
1−3…パケットロス原因判定部
1−4…制御部
2…受信端末
2−1…パケット受信部
2−2…パケットロス数返却部
3…通信路
4…送信端末
4−1…パケット生成部
4−2…パケット送信部
4−3…制御部
5…受信端末
5−1…パケット受信部
5−2…パケットロス原因判定部
6…通信路
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記送信端末における単位時間当たりの送出パケット数の遷移を計測する第1の計測手段と、
前記受信端末における単位時間当たりのパケットロス数の遷移を計測する第2の計測手段と、
前記計測された単位時間当たりの送出パケット数の遷移とパケットロス数の遷移との相関度を計算し、該計算した相関度からパケットロスの原因を推定し、該推定では、前記計算した相関度が予め定められた閾値より高ければ、パケットロスの原因はルータ転送の失敗にあると推定し、そうでなければパケットロスの原因はネットワーク伝送の失敗にあると推定する推定手段と
を備えるパケット送受信システム。 A packet transmission / reception system that transmits and receives packets between a transmission terminal and a reception terminal via a communication path composed of a plurality of networks and routers,
First measuring means for measuring a transition of the number of transmitted packets per unit time in the transmitting terminal;
Second measuring means for measuring a transition in the number of packet losses per unit time in the receiving terminal;
The degree of correlation between the measured transition of the number of transmitted packets per unit time and the transition of the number of packet loss is calculated, the cause of packet loss is estimated from the calculated degree of correlation , and in the estimation, the calculated degree of correlation Estimating means for estimating that the cause of packet loss is due to router transfer failure, and otherwise estimating that the cause of packet loss is due to network transmission failure ;
Packet transmission and reception system comprising a.
前記送信端末における単位時間当たりの送出パケット数の遷移を計測する第1の計測手段と、
前記受信端末における単位時間当たりのパケットロス数の遷移を計測する第2の計測手段と、
前記計測された単位時間当たりの送出パケット数の遷移とパケットロス数の遷移との相関度を計算し、該計算した相関度からパケットロスの原因を推定する推定手段と
を備え、
前記送信端末は、単位時間当たりの送出パケット数を変動させる手段
を備える
パケット送受信システム。 A packet transmission / reception system that transmits and receives packets between a transmission terminal and a reception terminal via a communication path composed of a plurality of networks and routers,
First measuring means for measuring a transition of the number of transmitted packets per unit time in the transmitting terminal;
Second measuring means for measuring a transition in the number of packet losses per unit time in the receiving terminal;
An estimation means for calculating a degree of correlation between the measured transition of the number of transmitted packets per unit time and a transition of the number of packet losses, and estimating the cause of packet loss from the calculated degree of correlation;
With
The transmission terminal is a means for varying the number of transmitted packets per unit time.
A packet transmission / reception system.
請求項1または2に記載のパケット送受信システム。 The transmitting terminal Ru provided with a control means for controlling the execution of packet loss countermeasures process corresponding to the cause of the estimated packet loss by the estimating means
Packet transmission system according to 請 Motomeko 1 or 2.
請求項3に記載のパケット送受信システム。 The first measuring unit and the estimating unit are included in the transmitting terminal, the second measuring unit is included in the receiving terminal, and the second measuring unit transmits a measurement result through the communication path to the estimating unit. you sent to
Packet transmission system according to 請 Motomeko 3.
請求項3に記載のパケット送受信システム。 Has said estimating means and said first measuring means and the second measuring means to the receiving terminal, said estimating means that sends the estimated result to the control unit through the communication channel
Packet transmission system according to 請 Motomeko 3.
単位時間当たりの送出パケット数の遷移を計測する第1の計測手段と、
前記計測された単位時間当たりの送出パケット数の遷移と、前記パケット送信先の端末装置から受信した単位時間当たりのパケットロス数の遷移との相関度を計算し、該計算した相関度からパケットロスの原因を推定し、該推定では、前記計算した相関度が予め定められた閾値より高ければ、パケットロスの原因はルータ転送の失敗にあると推定し、そうでなければパケットロスの原因はネットワーク伝送の失敗にあると推定する推定手段と
を備える端末装置。 A packet transmission source terminal device that transmits and receives packets to and from a packet transmission destination terminal device via a communication path composed of a plurality of networks and routers,
A first measuring means for measuring a transition of the number of transmitted packets per unit time;
The degree of correlation between the measured transition of the number of transmitted packets per unit time and the transition of the number of packet losses per unit time received from the terminal device of the packet transmission destination is calculated, and the packet loss is calculated from the calculated degree of correlation. In the estimation, if the calculated degree of correlation is higher than a predetermined threshold, it is estimated that the cause of packet loss is a router transfer failure, otherwise the cause of packet loss is the network An estimation means for estimating a transmission failure ;
A terminal device comprising:
単位時間当たりの送出パケット数の遷移を計測する第1の計測手段と、
単位時間当たりのパケットロス数の遷移を計測する第2の計測手段と、
前記計測された単位時間当たりの送出パケット数の遷移とパケットロス数の遷移との相関度を計算し、該計算した相関度からパケットロスの原因を推定する推定手段と、
単位時間当たりの送出パケット数を変動させる手段と
を備える端末装置。 A packet transmission destination terminal device that transmits and receives packets to and from a packet transmission source terminal device via a communication path composed of a plurality of networks and routers,
A first measuring means for measuring a transition of the number of transmitted packets per unit time;
A second measuring means for measuring the transition of the number of packet loss per unit time;
Calculating the correlation between the transition of the number of transmitted packets per unit time measured and the transition of the number of packet loss, and estimating means for estimating the cause of the packet loss from the calculated correlation;
End end device Ru provided with a <br/> means for varying the number of outgoing packets per unit time.
単位時間当たりの送出パケット数の遷移を計測する第1の計測手段と、
前記計測された単位時間当たりの送出パケット数の遷移と、前記パケット送信先の端末装置から受信した単位時間当たりのパケットロス数の遷移との相関度を計算し、該計算した相関度からパケットロスの原因を推定し、該推定では、、前記計算した相関度が予め定められた閾値より高ければ、パケットロスの原因はルータ転送の失敗にあると推定し、そうでなければパケットロスの原因はネットワーク伝送の失敗にあると推定する推定手段と
して機能させるためのプログラム。 A computer that constitutes a packet transmission source terminal device that transmits and receives packets to and from a packet transmission destination terminal device via a communication path constituted by a plurality of networks and routers.
A first measuring means for measuring a transition of the number of transmitted packets per unit time;
The degree of correlation between the measured transition of the number of transmitted packets per unit time and the transition of the number of packet losses per unit time received from the terminal device of the packet transmission destination is calculated, and the packet loss is calculated from the calculated degree of correlation. In the estimation, if the calculated degree of correlation is higher than a predetermined threshold, it is estimated that the cause of packet loss is a router transfer failure, and otherwise, the cause of packet loss is An estimation means for estimating network transmission failure;
Program to make it function .
単位時間当たりの送出パケット数の遷移を計測する第1の計測手段と、
単位時間当たりのパケットロス数の遷移を計測する第2の計測手段と、
前記計測された単位時間当たりの送出パケット数の遷移とパケットロス数の遷移との相関度を計算し、該計算した相関度からパケットロスの原因を推定する推定手段と、
単位時間当たりの送出パケット数を変動させる手段と
して機能させるためのプログラム。 A computer that constitutes a packet transmission destination terminal device that transmits and receives packets to and from a packet transmission source terminal device via a communication path composed of a plurality of networks and routers.
A first measuring means for measuring a transition of the number of transmitted packets per unit time;
A second measuring means for measuring the transition of the number of packet loss per unit time;
Calculating the correlation between the transition of the number of transmitted packets per unit time measured and the transition of the number of packet loss, and estimating means for estimating the cause of the packet loss from the calculated correlation;
A program for functioning as means for varying the number of packets sent per unit time .
a)前記送信端末における単位時間当たりの送出パケット数の遷移を計測するステップと、
b)前記受信端末における単位時間当たりのパケットロス数の遷移を計測するステップと、
c)前記計測された単位時間当たりの送出パケット数の遷移とパケットロス数の遷移との相関度を計算し、該計算した相関度からパケットロスの原因を推定し、該推定では、前記計算した相関度が予め定められた閾値より高ければ、パケットロスの原因はルータ転送の失敗にあると推定し、そうでなければパケットロスの原因はネットワーク伝送の失敗にあると推定するステップと
を含むパケットロス原因推定方法。 A packet loss cause estimation method in a packet transmission / reception system that transmits and receives packets between a transmission terminal and a reception terminal via a communication path composed of a plurality of networks and routers,
a) measuring the transition of the number of transmitted packets per unit time in the transmitting terminal;
b) measuring a transition of the number of packet losses per unit time in the receiving terminal;
c) the correlation between the measured units of transitions and the number of packets lost in sending number of packets per time transient was computed to estimate the cause of the packet loss from correlation was said calculated in the estimated, and the calculated It is higher than a threshold correlation degree predetermined cause of packet loss is estimated that the failure of the router forwarding, steps and the including of estimating a cause of packet loss otherwise is the failure of network transmission packet loss cause estimation method.
a)前記送信端末における単位時間当たりの送出パケット数の遷移を計測するステップと、
b)前記受信端末における単位時間当たりのパケットロス数の遷移を計測するステップと、
c)前記計測された単位時間当たりの送出パケット数の遷移とパケットロス数の遷移との相関度を計算し、該計算した相関度からパケットロスの原因を推定するステップと、
d)前記送信端末が、単位時間当たりの送出パケット数を変動させるステップと
を含むパケットロス原因推定方法。
A packet loss cause estimation method in a packet transmission / reception system that transmits and receives packets between a transmission terminal and a reception terminal via a communication path composed of a plurality of networks and routers,
a) measuring the transition of the number of transmitted packets per unit time in the transmitting terminal;
b) measuring a transition of the number of packet losses per unit time in the receiving terminal;
c) calculating the degree of correlation between the measured transition of the number of transmitted packets per unit time and the transition of the number of packet losses, and estimating the cause of packet loss from the calculated degree of correlation;
d) the transmitting terminal fluctuating the number of transmitted packets per unit time;
Packet loss cause estimation method including
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