JP5617324B2 - 速度推定方法、速度推定装置、速度推定システム及び速度推定装置の制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、プローブパケットを用いて伝送区間の伝送速度を推定する速度推定方法、速度推定装置、速度推定システム及び速度推定装置の制御プログラムに関する。

パケット伝送システムにおいて、伝送速度のボトルネックとなっているリンクの伝送速度をパケット分散から推定する、パケット分散法と呼ばれる手法が知られている。ここで、「パケット分散」とは、伝送遅延により生じるパケットの到着間隔の時間的な広がりをいう。特許文献１には、パケット分散法によってボトルネックとなるリンクの速度を推定する機能を備えた速度算出システムの構成が記載されている。

また、ボトルネックではないリンクの帯域の推定方法が、特許文献２に開示されている。特許文献２に記載された帯域の推定方法は、被測定区間を共有する複数の経路においてパケット群が被測定区間を通過した後のパケット分散を計測する。それにより、特許文献２に記載された帯域の推定方法は、被測定区間の帯域が経路のボトルネックではない場合にも被測定区間の伝送速度を推定することを可能とする。

再公表特許ＷＯ２００５／０６９５５８号公報（段落［００５７］） 特開２００８−２９４９０２号公報（段落［００３４］）

パケット分散法によってリンクの伝送速度を高い信頼性で推定するためには、パケット分散を計測する際に、複数のパケット群の被測定区間への到着間隔が充分に短い必要がある。しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載された方法では、パケット分散の測定結果から、被測定区間へのパケットの到着間隔を知ることができない。このため、特許文献１及び特許文献２に記載された方法には、測定した伝送速度の有効性を判断することができないという課題がある。

本願発明は、通信区間の伝送速度を推定する際に被測定区間のパケットの到着間隔を知ることができないことにより、伝送速度の測定結果の有効性を判断することができないという課題を解決するための速度推定方法、速度推定装置及び速度推定システムを提供する。

本願発明の速度推定方法は、伝送速度の測定対象である被測定区間を含む第１の通信経路にプローブパケットを連続して送信し、被測定区間を含む第２の通信経路にデータパケットを送信し、被測定区間において、データパケットの前後にプローブパケットが伝送された場合、データパケットの直前および直後に被測定区間を伝送されたプローブパケットの受信間隔である第１の受信間隔とデータパケットのデータ量とに基づいて、被測定区間の伝送速度を推定し、被測定区間においてデータパケットが間に存在しない状態で連続して被測定区間を通過したプローブパケットの受信間隔である第２の受信間隔と、第１の受信間隔とを比較することにより、伝送速度の有効性を判定する。

また、本願発明の速度推定方法は、伝送速度の測定対象である被測定区間を含む第１の通信経路に複数のプローブパケット及びプローブ補助パケットを交互に連続して送信し、被測定区間を含む第２の通信経路にデータパケットを送信し、被測定区間において、データパケットの直前にプローブパケット及びプローブ補助パケットの一方が伝送され、データパケットの直後にプローブパケット及びプローブ補助パケットの他方が伝送された場合、プローブパケットとプローブ補助パケット及びデータパケットとを被測定区間の通過後にそれぞれ異なる通信区間に分岐し、プローブパケットが伝送される分岐後の通信区間において、データパケットの直前および直後に被測定区間を伝送されたプローブパケットの受信間隔である第１の受信間隔とデータパケットのデータ量とに基づいて、被測定区間の伝送速度を推定し、被測定区間においてデータパケットが間に存在しない状態で連続して被測定区間を通過したプローブパケットの受信間隔である第２の受信間隔と、プローブ補助パケットの直前および直後に被測定区間を伝送されたプローブパケットの受信間隔である第３の受信間隔と、第１の受信間隔とを比較することにより、伝送速度の有効性を判定する。

さらに、本願発明の速度推定装置は、通信区間からプローブパケットを受信する受信手段と、データパケットのデータ量の情報を格納するデータ量格納手段と、データパケットの直前および直後に伝送速度の測定対象である被測定区間を伝送されたプローブパケットの受信間隔である第１の受信間隔と被測定区間において連続して被測定区間を通過したプローブパケットの受信間隔である第２の受信間隔とを検出する受信タイミング測定手段と、第１の受信間隔とデータパケットのデータ量とに基づいて被測定区間の伝送速度を推定し、第１の受信間隔と第２の受信間隔とを比較することにより、伝送速度の有効性を判定する速度推定手段と、を備える。

さらに、本願発明の速度推定装置の制御プログラムは、速度推定装置を、通信区間からプローブパケットを受信する受信手段、データパケットのデータ量の情報を格納するデータ量格納手段、データパケットの直前および直後に伝送速度の測定対象である被測定区間を伝送されたプローブパケットの受信間隔である第１の受信間隔と被測定区間において連続して被測定区間を通過したプローブパケットの受信間隔である第２の受信間隔とを検出する受信タイミング測定手段、第１の受信間隔とデータパケットのデータ量とに基づいて被測定区間の伝送速度を推定し、第１の受信間隔と第２の受信間隔とを比較することにより、伝送速度の有効性を判定する速度推定手段、として機能させる。

本願発明は、伝送速度の測定結果の有効性を判断することを可能とするという効果を奏する。

第１の実施形態において、パケットがノード１０１−２とノード１０１−３との間にある状態を示す図である。 第１の実施形態における、速度推定方法の手順を示す図である。 第１の実施形態において、パケットがノード１０１−３を通過した後の状態を示す図である。 第１の実施形態で使用される送信ノードの構成を示す図である。 第１の実施形態で使用される受信ノードの構成を示す図である。 第２の実施形態において、パケットがノード１０１−１及び１０１−２とノード１０１−３との間にある状態を示す図である。 第２の実施形態における、速度推定方法の手順を示す図である。 第２の実施形態において、パケットがノード１０１−３を通過した後の状態を示す図である。 第３の実施形態において、パケットがノード１０１−１及び１０１−２とノード１０１−３との間にある状態を示す図である。 第３の実施形態における、速度推定方法の手順を示す図である。 第３の実施形態において、パケットがノード１０１−３を通過した後の状態を示す図である。 第３の実施形態において、プローブパケット、プローブ補助パケット及びデータパケットが、ノード１０１−６を通過した後の状態を示す図である。

［第１の実施形態］
本願発明の帯域推定方法の第１の実施形態を、図１〜図５を用いて説明する。図１は、第１の実施形態において、パケットがノード１０１−２とノード１０１−３との間にある状態を示す図である。図１において、１０１−１〜１０１−５は通信ノード、３０１−１〜３０１−４はノード間の通信区間である。通信区間は１つ以上の通信リンクからなる。図２は、第１の実施形態における、速度推定方法の手順を示す図である。

第１の実施形態においては、通信区間３０１−２が、伝送速度の被測定区間である。そして、通信区間３０１−３及び３０１−４はともに被測定区間３０１−２より低速であるとする。以下、図２の各ステップも参照しながら、速度推定方法の手順を説明する。

図１におけるプローブ経路の起点ノード１０１−２は、プローブパケット２０１−１、データパケット２０２−１及び２０２−２、プローブパケット２０１−２及び２０１−３の５つのパケットを連続して送信する（ステップＡ１）。ここで、プローブパケットは、ノード１０１−２を送信元として、ノード１０１−３を経てノード１０１−４へ送信される。そして、プローブパケットの大きさはすべて同一である。また、データパケット２０２−１及び２０２−２は、ノード１０１−２を送信元として、ノード１０１−３を経てノード１０１−５へ送信される。

ノード１０１−３における、プローブパケット２０１−１とプローブパケット２０１−２との間の到着時間差をＴ１とする。また、ノード１０１−３における、プローブパケット２０１−２と２０１−３との到着時刻の差をＴ２とする。

図３において、ノード１０１−３は、プローブパケット２０１−１、データパケット２０２−１及び２０２−２、プローブパケット２０１−２及び２０１−３の５つのパケットを連続して受信する（ステップＡ２）。そして、ノード１０１−３は、プローブパケット２０１−１〜２０１−３を通信区間３０１−３へ出力し、データパケット２０２−１及び２０２−２を通信区間３０１−４へ出力する（ステップＡ３）。

図３は、第１の実施形態において、ノード１０１−１が送信したパケットがノード１０１−３を通過した後の状態を示す図である。図３は、プローブパケット２０１−１〜２０１−３はノード１０１−３を通過してノード１０１−４で受信され、データパケット２０２−１及び２０２−２はノード１０１−３を通過してノード１０１−５で受信されることを示す。

ここで、データパケットの直前および直後に被測定区間を通過したプローブパケットを、衝突パケットと呼ぶ。図１においては、プローブパケット２０１−１及び２０１−２が衝突パケットとなる。

通信区間３０１−４は、被測定区間３０１−２より低速である。このため、ノード１０１−３を通過後のデータパケット２０２−１と２０２−２とのパケットの到着間隔（すなわちパケット分散）は、これらのパケットが被測定区間３０１−２を通過した時よりも大きくなる。従って、ノード１０１−５でデータパケット２０２−１と２０２−２との到着間隔を測定し、データパケット２０２−１及び２０２−２のデータ量を当該到着間隔で除算しても、被測定区間３０１−２の伝送速度を求めることはできない。

一方、通信区間３０１−３も被測定区間３０１−２より低速であるので、ノード１０１−４において、プローブパケット２０１−１〜２０１−３の各々のパケットのパケット分散は図１のＴ２から図３のＴ３に拡大する。しかし、ノード１０１−４における衝突パケットすなわちプローブパケット２０１−１と２０１−２の到着時刻の差Ｔ１は、被測定区間３０１−３による遅延の影響を受けない。なぜならば、通信区間３０１−３では、プローブパケット２０１−１と２０１−２との間にデータパケット２０２−１及び２０２−２が存在しないので、通信区間３０１−３ではデータパケットによるプローブパケットの遅延が発生しないからである。いいかえれば、通信区間３０１−３では、プローブパケット２０１−１と２０１−２との間に他のパケットがないので、通信区間３０１−３の遅延が以下で説明する範囲内であれば、パケットの到着時刻の差はＴ１以上に拡大されない。

しかし、通信区間３０１−３の遅延により、プローブパケット２０１−２と２０１−３との到着時刻の差Ｔ３がＴ１を越えると、プローブパケット２０１−１の末尾と２０１−２の先頭とが衝突する。その結果、ノード１０１−４で測定したプローブパケット２０１−１と２０１−２との到着時間の差が被測定区間３０１−２におけるＴ１よりも大きくなってしまう。一方、ノード１０１−４におけるプローブパケット２０１−２と２０１−３との到着時刻の差Ｔ３が、通信区間３０１−３の遅延によりＴ１を越えなければ、プローブパケット２０１−１の末尾と２０１−２の先頭とは衝突しない。すなわち、ノード１０１−４においてＴ１＞Ｔ３であれば、通信区間３０１−３における遅延によりプローブパケット２０１−１の末尾はプローブパケット２０１−２の先頭まで達することはない。

従って、Ｔ１＞Ｔ３であれば、ノード１０１−４において測定されたＴ１は、ノード１０１−３における通信区間３０１−２におけるプローブパケット２０１−１と２０１−２との到着時刻の差を表しているものと推定できる。

すなわち、図２におけるステップ５以降の手順は以下のようになる。ノード１０１−４は、データパケット２０２−１と２０２−２との合計のデータ量を、ノード１０１−４におけるプローブパケット２０１−１の末尾と２０１−２の先頭との到着時間差Ｔ１で割ることにより、被測定区間３０１−２の伝送速度を推定する（ステップＡ４）。そして、Ｔ１及びＴ３を比較して（ステップＡ５）、Ｔ１＞Ｔ３であれば（ステップＡ５：ＹＥＳ）、推定された被測定区間３０１−２の伝送速度が有効であると判定される。推定された被測定区間３０１−２の伝送速度が有効であると判定できない場合（ステップＡ５：ＮＯ）は、推定した伝送速度が無効であると判定される。

このように、本願発明の第１の実施形態は、データパケットの直前と直後とに伝送されたプローブパケットの受信間隔Ｔ１と、連続して伝送されたプローブパケットの受信間隔Ｔ３を比較した結果によって、伝送速度の測定結果の有効性を判断することが可能となるという効果を奏する。

また、第１の実施形態では、通信経路３０１−３において、プローブパケット２０１−１と２０１−２との間にデータパケット２０２−１及び２０２−２が存在しない。このため、ノード１０１−４において、衝突パケットの到着間隔が、データパケットの遅延の影響を受けないので、より正確に衝突パケットの到着間隔を知ることができる。その結果、第１の実施形態には、推定された伝送速度の精度が向上するという効果もある。

図４は、第１の実施形態で使用される送信ノードであるノード１０１−２の構成を示す図である。図４に示すノード１０１−２は、送信部１５１と、パケット生成部１５２と、送出タイミング生成部１５３と、制御部１５６とを備える。送信部１５１は、ノードとしての通常のパケット送信機能を備える。パケット生成部１５２は、通信区間３０１−２に送出するプローブパケット２０１−１〜２０１−３及びデータパケット２０２−１、２０２−２を生成する。送出タイミング生成部１５３は、パケットを通信区間３０１−２へ送出するタイミングを生成する。制御部１５６は、ノード１０１−２の全体を制御する回路部分であり、ＣＰＵ（Central Processing Unit；中央処理装置）１５７とメモリ１５８とを備えている。メモリ１５８は、制御プログラムを格納するとともに、作業用メモリを構成する。ＣＰＵ１５７は、制御プログラムを実行することで、ノード１０１−２を構成する各部を機能させる。

図５は、第１の実施形態で使用される受信ノードであるノード１０１−４の構成を示す図である。ノード１０１−４は、受信部１６１と、パケット受信バッファ１６２と、受信タイミング測定部１６３と、速度推定部１６５と、制御部１６６とを備えている。

受信部１６１は、ノードとしての通常のパケット受信機能を備える。パケット受信バッファ１６２は、通信区間３０１−３から受信するプローブパケット２０１−１〜２０１−３を格納する。受信タイミング測定部１６３は、受信するパケットの受信時刻を検出する。速度推定部１６５は、図２のステップＡ４及びＡ５で説明した手順により、伝送速度の測定対象となる通信区間の伝送速度を推定する。制御部１６６は、このノード１０１−４全体を制御する回路部分であり、ＣＰＵ１６７とメモリ１６８を備えている。メモリ１６８は、制御プログラムを格納するとともに、作業用メモリを構成している。ＣＰＵ１６７は、制御プログラムを実行することで、ノード１０１―４を構成する各部分を機能させてもよい。このように、図５に示した受信ノードは、速度推定装置と呼ぶことができる。

また、図４に示したノード１０１−２及び図５に示したノード１０１−４の機能をともに備えたノードを構成し、図１に示したノード１０１−１、１０１−２、１０１−４及び１０１−５として配置してもよい。こうすることで、ノード１０１−１、１０１−２、１０１−４及び１０１−５のいずれのノードからであってもプローブパケット及びデータパケットを送信することができる。また、ノード１０１−１、１０１−２、１０１−４及び１０１−５のいずれのノードにおいても、プローブパケットの受信間隔及びデータパケットのデータサイズとから被測定区間の伝送速度を求めることができる。

さらに、図４及び図５に示したノードの機能をともに備えたノードに、さらに受信したパケットの宛先により経路を振り分けるルーティング機能を持たせたノードを、図１のノード１０１−３として配置してもよい。パケットのルーティング機能は周知であるので、ルーティング機能に関する説明は省略する。

なお、第１の実施形態において、ノード１０１−１及び通信区間３０１−１は、ネットワークの構成例として記載したものである。図１〜図５で説明した第１の実施形態の効果は、ノード１０１−１及び通信区間３０１−１を省いた構成によっても実現可能である。

さらに、図５に示した受信ノードは、少なくとも受信部１６１，受信タイミング測定部１６３、データ格納部１６４，速度推定部１６５を備えていれば、図１〜図３で説明した第１の実施形態の効果を奏することができる。

［第２の実施形態］
本願発明の第２の実施形態を、図６〜図８を用いて説明する。図６は、第２の実施形態において、パケットがノード１０１−１及び１０１−２とノード１０１−３との間にある状態を示す図である。図７は、第２の実施形態における速度推定方法の手順を示す図である。

第２の実施形態では、被測定区間は通信区間３０１−４である。また、通信区間３０１−２は被測定区間３０１−４より低速であるとする。

また、図６において、プローブパケットの経路はノード１０１−２からノード１０１−３を経てノード１０１−５を宛先とする経路である。データパケット２０２−１の経路は、ノード１０１−１からノード１０１−３を経てノード１０１−５を宛先とする経路である。以下、図７の各ステップも参照しながら、第２の実施形態における速度推定方法の手順を説明する。

図６に示したプローブパケットの起点であるノード１０１−２は、プローブパケット２０１−１〜２０１−５までの５つのパケットを連続して送信している（図７のステップＢ１）。そして、通信区間３０１−２における各プローブパケットとその直後のプローブパケットの間のノード１０１−３における到着時間差はＴ２であるとする。一方、ノード１０１−１は、ノード１０１−５宛のデータパケット２０２−１を、ノード１０１−２がプローブパケット群を送信するのとほぼ同時に送信する（ステップＢ２）。

図８は、第２の実施形態において、パケットがノード１０１−３を通過した後の状態を示す図である。図８においては、プローブパケット２０１−２及び２０１−３が衝突パケットである。

図８において、ノード１０１−３は、プローブパケット２０１−１〜２０１−５及びデータパケット２０２−１を受信する（ステップＢ３）。そして、ノード１０１−３は、プローブパケット２０１−１〜２０１−５及びデータパケット２０２−１を、被測定区間である通信区間３０１−４に出力する。ここで、ノード１０１−３は、プローブパケット２０１−２とプローブパケット２０１−３との間に、データパケット２０２−１を挿入して通信区間３０１−４に出力する（ステップＢ４）。

ノード１０１−５は、ノード１０１−３から送信されたパケットを受信する（ステップＢ５）。通信区間３０１−４は被測定区間３０１−２より高速であるので、ノード１０１−５におけるそれぞれのプローブパケットの先頭の到着時刻と末尾の到着時刻との時間差は、被測定区間３０１−４の伝送速度が高くなると小さくなる。しかし、各プローブパケットの先頭と末尾との到着時刻の差の変化は、ノード１０１−５におけるプローブパケット２０１−１〜２０１−５の到着間隔には影響しない。このため、衝突パケット以外のプローブパケットの到着間隔をノード１０１−５で測定しても、被測定区間３０１−４の伝送速度は推定できない。

ここで、データパケット２０２−１の直前および直後に送信したパケットのうちの２つ、たとえばデータパケット２０１−２と２０１−３とのノード１０１−５における到着間隔Ｔ３について考える。図８に示すように、この２つのパケットの間にはデータパケット２０２−１が挿入されて伝送される。従って、Ｔ３は、データパケット２０２−１の先頭と末尾とのノード１０１−５への到達時間差を含んでいる。一方、通信区間３０１−４において、プローブパケット２０１−１と２０１−２との間にはデータパケットが存在しない。従って、プローブパケット２０１−１と２０１−２との到着間隔Ｔ２は、データパケット２０２−１の先頭と末尾のノード１０１−５への到達時間差を含まない。従って、Ｔ３がＴ２よりも大きい場合には、Ｔ３は被測定区間３０１−４の伝送速度を反映していると推定できる。

すなわち、データパケット２０１−２と２０１−３との到着間隔Ｔ３をデータパケット２０２−１のデータ量で割った値が、被測定区間３０１−４の伝送速度として推定される（ステップＢ６）。そして、Ｔ３がＴ２に比べて有意に大きいかどうかが判定される（ステップＢ７）。Ｔ３がＴ２に比べ有意に大きい場合（ステップＢ７：ＹＥＳ）には、推定した被測定区間３０１−４の伝送速度は有効であると判定される。また、Ｔ３がＴ２に比べ有意に大きいと判定できない場合（ステップＢ７：ＮＯ）は、推定した被測定区間３０１−４の速度は無効であると判定される。

ここで有意とは、Ｔ３とＴ２との差が、プローブパケット２０１−２と２０１−３との間にデータパケット２０２−１が挿入されて伝送されていることが判定できることを意味する。例えば通信区間にランダムな遅延ゆらぎなどが存在する場合には、そのゆらぎの幅に対するマージンを加味した上で、ゆらぎの幅よりもＴ３とＴ２との差が大きい場合に有意と判定してもよい。
このように、本願発明の第２の実施形態は、データパケットの直前と直後とに伝送されたプローブパケットの受信間隔と、連続して伝送されたプローブパケットの受信間隔とを比較した結果によって、伝送速度の測定結果の有効性を判断することが可能となるという効果を奏する。

なお、第２の実施形態における各ノード１０１−１、１０１−２及び１０１−５は、第１の実施形態において図４及び図５で説明したノードと同様の構成のノードを用いて実現できる。またノード１０１−３は、図４及び図５で説明したノードを組み合わせた構成を備えたノードを用いて実現できることも明らかである。よって、第２の実施形態における各ノードの構成及び動作の詳細な説明は省略する。

ここで、図６においては、ノード１０１−１がデータパケット２０２−１を送信し、ノード１０１−２がプローブパケット２０１−１〜２０１−５を送信するネットワーク構成を用いて説明した。しかしながら、ノード１０１−３、通信区間３０１−４及びノード１０１−５のみからなる構成であっても、以上の説明と同様の効果を得ることが可能である。

すなわち、図４に示した送信ノードをノード１０１−３として配置し、データパケット２０２−１及びプローブパケット２０１−１〜２０１−５を生成するようにパケット生成部１５２を構成する。そして、送信部１５１は、データパケット２０２−１及びプローブパケット２０１−１〜２０１−５を図８に示した順序で通信区間３０１−４に連続して送信する。ノード１０１−５は、図７のステップＢ５以降の手順を同様に実行することで、通信区間３０１−４の伝送速度を推定し、その有効性を判断することができる。

このように、図６のネットワーク構成をノード１０１−３とノード１０１−５とが通信区間３０１−４で接続されたのみの構成とした場合でも、データパケットの直前と直後とに伝送されたプローブパケットの受信間隔と、連続して伝送されたプローブパケットの受信間隔とを比較した結果によって、伝送速度の測定結果の有効性を判断することが可能となるという効果が得られる。

［第３の実施形態］
本願発明の第３の実施形態を、図９〜図１２を用いて説明する。図９〜図１２において、被測定区間は通信区間３０１−５である。図９は、第３の実施形態において、パケットがノード１０１−１及び１０１−２とノード１０１−３との間にある状態を示す図である。図１０は、第２の実施形態における速度推定方法の手順を示す図である。また、第３の実施形態においては、被測定区間３０１−５の伝送速度は、通信区間３０１−２、３０１−３及び３０１−４のいずれの伝送速度よりも高速であるとする。以下、図１０の各ステップも参照しながら、第３の実施形態における速度推定方法の手順を説明する。

図９に示すように、プローブ経路の起点ノード１０１−２は、プローブパケット２０１−１〜２０１−４とプローブ補助パケット２０３−１〜２０１−３とを交互に並べた７つのパケットを連続して通信区間３０１−２へ送信する（ステップＣ１）。プローブパケット２０１−１〜２０１−４の経路は、ノード１０１−２からノード１０１−３、ノード１０１−６を経てノード１０１−４に至る経路である。また、プローブ補助パケット２０３−１〜２０１−３の経路は、ノード１０１−２からノード１０１−３、ノード１０１−６を経てノード１０１−５に至る経路である。

そして、通信区間３０１−２のノード１０１−３側においては各プローブパケット間にＴ２の到着時間差が生じる。

一方、ノード１０１−１は、ノード１０１−５宛のデータパケット２０２−１を、ノード１０１−２がプローブパケット群を送信するのとほぼ同時に送信する（ステップＣ２）。データパケット２０２−１の経路は、ノード１０１−１からノード１０１−３、ノード１０１−６を経てノード１０１−５に至る経路である。

図１１は、第３の実施形態において、パケットがノード１０１−３を通過した後の状態を示す図である。ノード１０１−３は、プローブパケット２０１−１〜２０１−４及びプローブ補助パケット２０３−１〜２０１−３を通信区間３０１−２から受信する（ステップＣ３）。また、ノード１０１−３は、データパケット２０２−１を通信区間３０１−１から受信する（ステップＣ４）。そして、ノード１０１−３は、プローブパケット２０１−２とプローブ補助パケット２０３−２との間に、データパケット２０２−１を挿入して、被測定区間である通信区間３０１−５に出力する（ステップＣ５）。そして、ノード１０１−６は、ノード１０１−３が出力したパケットを受信する（ステップＣ６）。

図１１において、被測定区間３０１−５は通信区間３０１−２より高速である。従って、各プローブパケットおよびプローブ補助パケットの、ノード１０１−６における先頭の到着時刻と末尾の到着時刻との差は、被測定区間３０１−５の伝送速度が高くなるほど小さくなる。しかし、これらのパケットの先頭と末尾との到着時刻の差が小さくなることは、データパケットと衝突していないプローブパケット及びプローブ補助パケットのノード１０１−６への到着時刻の差には影響を与えない。

一方、図１１において、データパケット２０２−１の直前および直後に同時に送信したプローブパケットまたはプローブ補助パケットのうちの２つ、例えば２０１−２と２０１−３とがノード１０１−６に到着した場合を考える。この場合、この２つのプローブパケット２０１−２と２０１−３のノード１０１−６への到着間隔Ｔ３はデータパケット２０２−１の先頭と末尾のノード１０１−６への到達時間差を含む。従って、これがデータパケットとの衝突以前に到着したプローブパケット２０１−１と２０１−２の到着間隔Ｔ２より広い場合には、Ｔ３は被測定区間３０１−５の伝送速度を反映していると判断する。

図１２は、第３の実施形態において、プローブパケット２０１−１〜２０１−３、プローブ補助パケット２０３−１〜２０３−３及びデータパケット２０２−１が、ノード１０１−６を通過した後の状態を示す図である。図１２において、ノード１０１−６は、プローブパケット２０１−１〜２０１−４を通信区間３０１−３に送信する（ステップＣ７）。また、ノード１０１−６は、データパケット２０２−１及びプローブ補助パケット２０３−１〜２０３−３を通信区間３０１−４に送信する（ステップＣ８）。

ここで、通信区間３０１−３及び３０１−４の伝送速度はともに被測定区間３０１−５の伝送速度よりも低速である。従って、通信区間３０１−４においては、データパケット２０２−１の遅延の影響により、データ補助パケット２０３−１および２０３−２のノード１０１−５への到着時間差Ｔ４は、被測定区間３０１−５の通過時よりさらに拡大する。従って、ノード１０１−５でパケットの到着間隔を測定しても、被測定区間３０１−５の伝送速度を正しく推定することはできない。

一方、ノード１０１−４は、プローブパケット２０１−２〜２０１−４を受信する。そして、ノード１０１−４は、プローブパケット２０１−１と２０１−２の到着時間差Ｔ２、プローブパケット２０１−２と２０１−３の到着時間差Ｔ３及びプローブパケット２０１−３と２０１−４の到着時間差Ｔ５を測定する（ステップＣ９）。

そして、データパケット２０２−１のデータ容量をＴ３で割った値を、被測定区間３０１−５の伝送速度と推定する（ステップＣ１０）。

ここで、通信区間３０１−３の遅延によってプローブパケット２０１−１の末尾と後続のプローブパケット２０１−２の先頭とが衝突しない場合、すなわち、Ｔ３＞Ｔ２である場合には、Ｔ３は、被測定区間３０１−５の伝送速度を反映しているものと考えられる。

また、通信区間３０１−３の遅延により、プローブパケット２０１−３の末尾と２０１−４の先頭が衝突する状態となっても、プローブパケット２０１−１の末尾は後続のプローブパケット２０１−２の先頭とは衝突しない。これは、通信区間３０１−２及び３０１−５において、プローブパケット２０１−１と２０１−２との間でプローブ補助パケット２０２−１が伝送されていたためである。従って、Ｔ５がＴ２より小さい、すなわちＴ５＜Ｔ２であれば、プローブパケット２０１−１の末尾はプローブパケット２０１−２の先頭と衝突していないと考えられる。そして、この場合には、ノード１０１−４で測定されるプローブパケットの受信間隔は、被測定区間３０１−５の伝送速度を反映していると判断される。

以上の条件をまとめると、第３の実施形態において、伝送速度の推定が有効と判断できる条件は、Ｔ３＞Ｔ２＞Ｔ５となる。従って、ノード１０１−４においてＴ３＞Ｔ２＞Ｔ５の関係が満たされるかどうかを確認し（ステップＣ１１）、満たされる場合（ステップＣ１１：ＹＥＳ）には、推定した被測定区間３０１−５の伝送速度は有効であると判定される。また、ノード１０１−４においてＴ３＞Ｔ２＞Ｔ５の関係が満たされない場合（ステップＣ１１：ＮＯ）は、推定した被測定区間３０１−５の伝送速度は無効であると判定される。

このように、本願発明の第３の実施形態は、データパケットの直前と直後とに伝送されたプローブパケットの受信間隔と、連続して伝送されたプローブパケットの受信間隔とを比較した結果に基づいて、伝送速度の測定結果の有効性を判断する。そして、第３の実施形態では、さらに、プローブ補助パケットの直前と直後とに伝送されたプローブパケットの受信間隔と連続して伝送されたプローブパケットの受信間隔とを比較した結果にも基づいて、伝送速度の測定結果の有効性を判断する。その結果、第３の実施形態では、第１及び第２の実施形態の効果と比較して、より正しく測定結果の有効性を判断することが可能となるという効果を奏する。

なお、第３の実施形態における各ノード１０１−１〜１０１−６は、第１の実施形態において図４及び図５で説明したノードと同様のノード、あるいはこれらを組み合わせた機能を備えたノードを用いて実現できることは明らかである。よって、第３の実施形態における各ノードの構成及び動作の詳細な説明は省略する。

さらに、図９において、送信ノードであるノード１０１−又は１０１−２を、データパケット２０２−１、プローブパケット２０１−１〜２０１−４及びプローブ補助パケット２０３−１〜２０３−３を生成するようにパケット生成部１５２を構成してもよい。そして、送信ノードが、データパケット２０２−１、プローブパケット２０１−１〜２０１−４及びプローブ補助パケット２０３−１〜２０３−３を図１１に示した順序で通信区間３０１−５に連続して送信するようにしてもよい。このような構成によっても、ノード１０１−４は、図９のステップＣ９以降の手順により、第３の実施形態と同様の効果を奏することができる。

以上、第１、第２及び第３の実施形態を参照して本願発明の実施形態を説明したが、本願発明が適用可能な形態は上述した実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細説明には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

１０１−１、１０１−２、１０１−３、１０１−４、１０１−５、１０１−６ ノード
２０１−１、２０１−２、２０１−３、２０１−４ プローブパケット
２０２−１、２０２−２ データパケット
２０３−１、２０３−２、２０３−３ データ補助パケット
３０１−１、３０１−２、３０１−３、３０１−４、３０１−５ 通信区間
１５１ 送信部
１６１ 受信部
１５２ パケット生成部
１６２ パケット受信バッファ
１５３ 送出タイミング生成部
１６３ 受信タイミング測定部
１６４ データ格納部
１６５ 速度推定部
１５６、１６６ 制御部
１５７、１６７ ＣＰＵ
１５８、１６８ メモリ

Claims (10)

1. 伝送速度の測定対象である被測定区間を含む第１の通信経路にプローブパケットを連続して送信し、
   前記被測定区間を含む第２の通信経路にデータパケットを送信し、
   前記被測定区間において、前記データパケットの前後に前記プローブパケットが伝送された場合、
   前記データパケットの直前および直後に前記被測定区間を伝送された前記プローブパケットの受信間隔である第１の受信間隔と前記データパケットのデータ量とに基づいて、前記被測定区間の伝送速度を推定し、
   前記被測定区間において前記データパケットの直後に前記データパケットが間に存在しない状態で連続して前記被測定区間を通過した前記プローブパケットの受信間隔である第２の受信間隔と、前記第１の受信間隔とを比較することにより、前記伝送速度の有効性を判定することを特徴とする速度推定方法。
2. 前記データ量を前記第１の受信間隔で除した値を前記伝送速度と推定し、前記第１の受信間隔が前記第２の受信間隔よりも大きい場合に、前記推定した前記伝送速度が有効であると判定することを特徴とする、請求項１に記載された速度推定方法。
3. 前記被測定区間を通過した後に、前記プローブパケットと前記データパケットをそれぞれ異なる通信区間に送出することを特徴とする、請求項１又は２に記載された速度推定方法。
4. 伝送速度の測定対象である被測定区間を含む第１の通信経路に複数のプローブパケット及びプローブ補助パケットを交互に連続して送信し、
   前記被測定区間を含む第２の通信経路にデータパケットを送信し、
   前記被測定区間において、前記データパケットの直前に前記プローブパケット及びプローブ補助パケットの一方が伝送され、前記データパケットの直後に前記プローブパケット及びプローブ補助パケットの他方が伝送された場合、
   前記プローブパケットと前記プローブ補助パケット及び前記データパケットとを前記被測定区間の通過後にそれぞれ異なる通信区間に分岐し、
   前記プローブパケットが伝送される前記分岐後の通信区間において、前記データパケットの直前および直後に前記被測定区間を伝送された前記プローブパケットの受信間隔である第１の受信間隔と前記データパケットのデータ量とに基づいて、前記被測定区間の伝送速度を推定し、
   前記被測定区間において前記データパケットの直後に前記データパケットが間に存在しない状態で連続して前記被測定区間を通過した前記プローブパケットの受信間隔である第２の受信間隔と、前記プローブ補助パケットの直前および直後に前記被測定区間を伝送された前記プローブパケットの受信間隔である第３の受信間隔と、前記第１の受信間隔とを比較することにより、前記伝送速度の有効性を判定することを特徴とする速度推定方法。
5. 前記データ量を前記第１の受信間隔で除した値から前記伝送速度を算出し、前記第１の受信間隔が前記第３の受信間隔よりも大きく、かつ、前記第３の受信間隔が前記第１の受信間隔よりも大きい場合に、前記推定した前記伝送速度が有効であると判定することを特徴とする、請求項３に記載された速度推定方法。
6. 前記被測定区間を通過した後に、前記プローブパケットと、前記データパケット及び前記プローブ補助パケットとをそれぞれ異なる通信区間に送出することを特徴とする、請求項４又は５に記載された速度推定方法。
7. 通信区間からプローブパケットを受信する受信手段と、
   データパケットのデータ量の情報を格納するデータ量格納手段と、
   前記データパケットの直前および直後に伝送速度の測定対象である被測定区間を伝送された前記プローブパケットの受信間隔である第１の受信間隔と前記被測定区間において前記データパケットの直後に前記データパケットが間に存在しない状態で連続して前記被測定区間を通過した前記プローブパケットの受信間隔である第２の受信間隔とを検出する受信タイミング測定手段と、
   前記第１の受信間隔と前記データパケットのデータ量とに基づいて前記被測定区間の伝送速度を推定し、前記第１の受信間隔と前記第２の受信間隔とを比較することにより、前記伝送速度の有効性を判定する速度推定手段と、
   を備えることを特徴とする、速度推定装置。
8. 前記受信タイミング測定手段は、さらに、前記被測定区間において、プローブ補助パケットの直前および直後に伝送された前記プローブパケットの受信間隔である第３の受信間隔を検出し、
   前記速度推定手段は、前記第１の受信間隔、前記第２の受信間隔及び前記第３の受信間隔に基づいて前記伝送速度の有効性を判定することを特徴とする、請求項８に記載された速度推定装置。
9. 伝送速度の測定対象である被測定区間にプローブパケット及びデータパケットを送信する第１のノードと、前記被測定区間を伝送された前記プローブバケットを受信する請求項７又は８に記載された速度推定装置とを備える、速度推定システム。
10. 速度推定装置を、通信区間からプローブパケットを受信する受信手段、
    データパケットのデータ量の情報を格納するデータ量格納手段、
    前記データパケットの直前および直後に伝送速度の測定対象である被測定区間を伝送された前記プローブパケットの受信間隔である第１の受信間隔と前記被測定区間において前記データパケットの直後に前記データパケットが間に存在しない状態で連続して前記被測定区間を通過した前記プローブパケットの受信間隔である第２の受信間隔とを検出する受信タイミング測定手段、
    前記第１の受信間隔と前記データパケットのデータ量とに基づいて前記被測定区間の伝送速度を推定し、前記第１の受信間隔と前記第２の受信間隔とを比較することにより、前記伝送速度の有効性を判定する速度推定手段、
    として機能させるための速度推定装置の制御プログラム。

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