JP6139428B2 - 障害解析装置及び障害解析システム - Google Patents

Description

本発明は、ネットワーク障害を解析する技術に関する。

ＩＰマルチキャストによる映像配信サービスが広く普及している。ネットワークを用いたサービスで障害が発生した場合、素早く故障箇所を特定して対処することが求められる。故障箇所を推定する方法として、例えば特許文献１には、ネットワーク構成を示すテンプレートを記憶しておき、パケットを取得してパケットが疎通した経路を推定し、パケットの疎通の有無をネットワークの経路毎に出力する技術が開示されている。

また、ネットワーク下流における品質測定プローブの測定結果をもとに故障箇所を推定する方法がある。以下、具体例を用いて説明する。図３０に示すネットワークでは、ＩＰマルチキャストを用いて、映像配信サーバ４から映像信号が宅内装置６Ａ〜６Ｃそれぞれに配信されている。このネットワークのルータ５Ｃ，５Ｆ間、ルータ５Ｄ，５Ｇ間、およびルータ５Ｅ，５Ｈ間で映像パケットをキャプチャして品質を監視しているとする。ルータ５Ｃ，５Ｆ間は正常で、ルータ５Ｄ，５Ｇ間、ルータ５Ｅ，５Ｈ間で異常が検出された場合、映像配信サーバ４からルータ５Ｄ，５Ｇ間、ルータ５Ｅ，５Ｈ間への配信経路で共通する経路であって、映像配信サーバ４からルータ５Ｃ，５Ｆ間への配信経路を含まない経路であるルータ５Ｃ−ルータ５Ｄの区間が故障位置であると推定される。

特開２０１１−１９００１号公報

上記で説明したネットワーク下流における品質測定プローブの測定結果をもとに故障箇所を推定する方法では経路情報が必要となる。従来は、経路情報を経路が変更される都度更新することができず、動的に経路が変化するネットワークでは、異常を検出した時点で経路情報を取得する必要があった。

しかしながら、異常を検出した時点で経路情報を取得すると、ネットワーク故障によって経路が切り替わった場合、新しい経路情報に基づき、誤って故障位置を推定するという問題があった。以下、具体例を用いて説明する。図３１は、ルータ５Ｃ，５Ｄ間で故障が発生し、映像配信サーバ４から宅内装置６Ｂ，６Ｃへの配信経路がルータ５Ｂへ迂回する経路となったとき状態である。このときに故障位置を推定すると、映像配信サーバ４からルータ５Ｄ，５Ｇ間、ルータ５Ｅ，５Ｈ間への配信経路で共通する経路であって、映像配信サーバ４からルータ５Ｃ，５Ｆ間への配信経路を含まない経路は、ルータ５Ｃ−ルータ５Ｂ−ルータ５Ｄの区間となり、故障箇所を誤って判定してしまう。

また、宅内装置からの配信停止要求により正常に配信停止した場合、ユーザの操作による正常な状態であるのに通信断を検出し、異常が発生したと判定してしまうという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、ネットワークの故障箇所をより正確に推定することを目的とする。

第１の本発明に係る障害解析装置は、ＩＰマルチキャストで送信されるコンテンツを運ぶパケットをキャプチャして品質を解析する複数のパケット解析装置から品質情報と前記パケットが転送される経路が変更されたことを示す経路変更通知を受信してネットワーク上の故障位置を推定する障害解析装置であって、ネットワーク上を流れる信号の経路を示す経路情報の履歴を前世代経路として蓄積する蓄積手段と、経路が変更されたことを示す経路変更通知を受信したときに、現在の経路情報を前世代経路として前記蓄積手段に保存し、現在の経路情報を更新する経路情報更新手段と、品質情報を受信し、当該品質情報が異常を示すものである場合は、異常が発生した時点の経路情報を前記蓄積手段に蓄積された前記前世代経路の中から検索し、検索した前記前世代経路を用いて前記異常の原因となった故障位置を推定する故障位置推定手段と、を有することを特徴とする。

第２の本発明に係る障害解析システムは、ＩＰマルチキャストで送信されるコンテンツを運ぶパケットが転送されるネットワーク上の故障位置を推定する障害解析システムであって、前記ネットワークからパケットをキャプチャして解析する複数のパケット解析装置と前記パケット解析装置から品質情報と前記パケットが転送される経路が変更されたことを示す経路変更通知を受信してネットワーク上の故障位置を推定する障害解析装置を備え、前記パケット解析装置は、前記ネットワークからパケットを取得する取得手段と、前記取得手段が取得したパケットから品質を解析し、品質情報を前記障害解析装置へ送信する品質解析手段と、前記取得手段が取得したパケットから前記経路の変更を検出し、前記経路変更通知を前記障害解析装置へ送信する経路変更判定手段と、を有し、前記障害解析装置は、ネットワーク上を流れる信号の経路を示す経路情報の履歴を前世代経路として蓄積する蓄積手段と、前記経路変更通知を受信したときに、現在の経路情報を前世代経路として前記蓄積手段に保存し、現在の経路情報を更新する経路情報更新手段と、前記品質情報を受信し、当該品質情報が異常を示すものである場合は、異常が発生した時点の経路情報を前記蓄積手段に蓄積された前記前世代経路の中から検索し、検索した前記前世代経路を用いて前記異常の原因となった故障位置を推定する故障位置推定手段と、を有することを特徴とする。

上記障害解析システムにおいて、 前記経路変更判定手段は、新たなコンテンツを運ぶパケットを検出したとき、コンテンツの配信を停止するパケットを検出したとき、パケットのＴＴＬの値が変化したときのいずれかのときに、前記経路変更通知を送信すること を特徴とする。

本発明によれば、ネットワークの故障箇所をより正確に推定することができる。

本実施の形態における障害解析装置とパケット解析装置で構成される障害解析システムを含む全体構成図である。 本実施の形態における障害解析装置の構成を示す機能ブロック図である。 上記障害解析装置の蓄積部が保持する各情報の例を示す図である。 本実施の形態におけるパケット解析装置の構成を示す機能ブロック図である。 上記パケット解析装置の蓄積部が保持するＴＴＬの例を示す。 本実施の形態における障害解析システムがパケットをキャプチャして品質を解析する処理の流れを示すシーケンス図である。 本実施の形態における障害解析装置による品質情報を確認して故障位置を特定する処理の流れを示すフローチャートである。 本実施の形態における障害解析システムが経路の変更を検出したときの処理の流れを示すシーケンス図である。 本実施の形態におけるパケット解析装置が経路の変更を検出するときの処理の流れを示すフローチャートである。 本実施の形態におけるパケット解析装置が配信停止要求を受信したときの処理の流れを示すフローチャートである。 本実施の形態における障害解析装置が経路変更通知を受信したときの処理の流れを示すフローチャートである。 経路によってパケット解析装置が受信するパケットのＴＴＬを異ならせたネットワークを説明する図である。 具体例の説明で用いるネットワークの構成を示す図である。 図１３の状態においてパケット解析装置が保持するＴＴＬの値を示す図である。 図１３の状態において障害解析装置が保持するデータの例を示す図である。 図１３の状態に加えて、新たなチャンネルが配信されたときの様子を示す図である。 図１６の状態においてパケット解析装置が保持するＴＴＬの値を示す図である。 図１６の状態において障害解析装置が保持するデータの例を示す図である。 図１６の状態に加えて、さらに新たなチャンネルが配信されたときの様子を示す図である。 図１９の状態においてパケット解析装置が保持するＴＴＬの値を示す図である。 図１９の状態において障害解析装置が保持するデータの例を示す図である。 図１９に状態において、チャンネルの配信が停止されたときの様子を示す図である。 図２２の状態においてパケット解析装置が保持するＴＴＬの値を示す図である。 図２２の状態において障害解析装置が保持するデータの例を示す図である。 図２２の状態において、リンクダウンが発生し、経路が切り替わったときの様子を示す図である。 図２２の状態においてパケット解析装置が保持するＴＴＬの値を示す図である。 図２５の状態において、パケット解析装置から経路変更通知を受信したときの現在経路と前世代経路の例を示す図である。 図２５の状態において、さらに別のパケット解析装置から経路変更通知を受信したときの現在経路の例を示す図である。 図２５の状態において障害解析装置が保持するデータの例を示す図である。 ネットワーク上で映像信号が配信されている様子を示す図である。 図３０のネットワークにおいて障害が発生し、経路が切り替わった様子を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

図１は、本実施の形態における障害解析装置とパケット解析装置で構成される障害解析システムを含む全体構成図である。同図に示す障害解析装置１は、ＰＩＭ−ＳＳＭを用いたＩＰマルチキャストネットワークにおける映像配信サービスを監視して、故障位置を特定する装置である。同図の映像配信サービスでは、ＰＩＭ−ＳＳＭによってマルチキャストルートが作成され、映像配信にはＲＴＰが利用されている。パケット解析装置２Ａ〜２Ｃは、ＲＴＰのシーケンス番号をもとにパケットロスを検出する。パケットが一定時間流れなければ品質異常と判断する。

映像信号は、映像配信サーバ４から監視対象ネットワーク１００のルータ５Ａ〜５Ｈを介して宅内装置６Ａ〜６Ｃへ送信される。図１では、映像配信サーバ４から配信元のＩＰアドレスがＳ１で宛先マルチキャストのアドレスがＧ１の映像信号（以下、チャンネル（Ｓ１，Ｇ１）と表記する）が宅内装置６Ａ〜６Ｃへ配信されている様子を示している。

パケット解析装置２Ａ〜２Ｃは、映像信号を運ぶパケットをキャプチャして各映像信号の映像品質を解析し、品質情報を障害解析装置１へ送信する。また、パケット解析装置２Ａ〜２Ｃは、映像信号が転送される経路の変化を検出し、経路変更通知を障害解析装置１へ送信する。図１では、パケット解析装置２Ａ〜２Ｃのそれぞれは、ルータ５Ｃ，５Ｆ間、ルータ５Ｄ，５Ｇ間、およびルータ５Ｅ，５Ｈ間のリンクにおいてパケットをキャプチャしている。

障害解析装置１は、パケット解析装置２Ａ〜２Ｃから受信した品質情報が異常を示すものである場合は、異常が発生した時点の経路情報を用いて故障位置を特定する。また、パケット解析装置２Ａ〜２Ｃから経路変更通知を受信した場合は、経路情報取得装置３を用いて新たな経路情報を取得して保持する経路情報を更新する。経路情報を更新する際には、古い経路情報を前世代の経路情報として蓄積する。

次に、障害解析装置１およびパケット解析装置２Ａ〜２Ｃについて説明する。

図２は、本実施の形態における障害解析装置１の構成を示す機能ブロック図である。同図に示す障害解析装置１は、受信部１１、経路情報更新部１２、品質判定部１３、障害位置推定部１４、および蓄積部１５を備える。

受信部１１は、パケット解析装置２Ａ〜２Ｃそれぞれから経路変更通知、品質情報を受信する。

経路情報更新部１２は、受信部１１が経路変更通知を受信したときに、経路情報取得装置３を用いて新たな経路情報を取得し、蓄積部１５に蓄積されている現在の経路情報を前世代の経路情報として蓄積するとともに、新たな経路情報を現在の経路情報に反映させる。

品質判定部１３は、受信部１１が受信した品質情報を蓄積部１５に保存し、品質情報が異常を示すものである場合は障害位置推定部１４に通知する。

障害位置推定部１４は、品質情報が異常を示した時点の経路情報を蓄積部１５から読み出し、異常が発生した故障位置を特定する。

蓄積部１５は、現在の経路情報を保持する現在経路、過去の経路情報を保持する前世代経路、パケット解析装置２Ａ〜２Ｃを配置した位置を示すリンク情報、および各パケット解析装置２Ａ〜２Ｃから取得した品質状況を保持する。

図３は、蓄積部１５が保持する各情報の例を示す図である。

図３（ａ）に示す現在経路は、チャンネル、タイムスタンプ、および経路を保持する。チャンネルは、監視対象の映像信号を示す情報であり、ここでは送信元アドレスＳ１と送信先アドレスＧ１の組で（Ｓ１，Ｇ１）と示している。タイムスタンプは経路が更新された時を示す情報であり、映像信号のパケットのＲＴＰヘッダ部分に記載されたＲＴＰタイムスタンプを用いる。経路は、チャンネルの項目で示された映像信号のパケットの経路を示す情報であり、通過するルータの識別子を並べて示している。例えば、図１の経路１は［Ｓ１，５Ａ，５Ｃ，５Ｆ］と記載されており、映像配信サーバ４（ＩＰアドレスはＳ１）から送信されたパケットがルータ５Ａ，ルータ５Ｃ，ルータ５Ｆを経由することを示している。図１ではチャンネル（Ｓ１，Ｇ１）が配信される経路は３つ存在するので、図３（ａ）の現在経路には３つの経路１〜３の情報が記載されている。

図３（ｂ）に示す前世代経路は過去の経路情報であり、現在経路と同じ項目の情報を保持している。図３（ｂ）の例では、タイムスタンプが５０のときに更新された経路情報を保持している。図３（ｂ）のタイムスタンプが５０のときの経路情報と図３（ａ）のタイムスタンプが１００のときの現在経路とを比べると、図３（ａ）は経路３の情報が存在する点で異なるので、タイムスタンプが１００のときに経路３が新たに追加されたことが分かる。

図３（ｃ）に示すリンク情報はパケット解析装置２Ａ〜２Ｃを配置した位置を示す情報であり、監視対象リンク、接続ルータ１，２の情報を保持する。図３（ｃ）に示す情報から、パケット解析装置２Ａ〜２Ｃは、ルータ５Ｃ，５Ｆ間のリンク１、ルータ５Ｄ，５Ｇ間のリンク２、ルータ５Ｅ，５Ｈ間のリンク３のそれぞれに接続されていることが分かる。なお、リンク情報はネットワーク管理者が予め入力しておく。

図３（ｄ）に示す品質状況はパケット解析装置２Ａ〜２Ｃから受信した品質情報であり、監視対象のチャンネル、リンク、および品質の情報を保持する。

続いて、パケット解析装置について説明する。

図４は、本実施の形態におけるパケット解析装置２の構成を示す機能ブロック図である。同図に示すパケット解析装置２は、パケット取得部２１、経路変更判定部２２、品質通知部２３、および蓄積部２４を備える。

パケット取得部２１は、パケット解析装置２が接続されたリンクからＴＡＰなどで映像信号のパケットをコピーしてキャプチャし、蓄積部２４に格納する。

経路変更判定部２２は、パケット取得部２１がキャプチャしたパケットから経路の変更を検出し、障害解析装置１へ通知する。本実施の形態では、（１）新しいチャンネルのパケットを検出したとき、（２）配信停止要求（ＰＩＭ−ｐｒｕｎｅパケット）を検出したとき、（３）パケットのＩＰヘッダのＴＴＬの変化を検出したとき、の３つのタイミングで経路の変更を検出する。パケット解析装置２が接続されたリンクに新たなチャンネルの映像信号を流す経路が追加されたときに、新しいチャンネルのパケットが検出される。パケット解析装置２が接続されたリンクを流れるチャンネルの経路が削除されるときに、配信停止要求が検出される。監視対象ネットワーク１００内のリンクで障害が発生して経路が変更されたときに、パケットのＩＰヘッダのＴＴＬの変化が検出される。

品質通知部２３は、蓄積部２４に蓄積されたパケットを解析してチャンネル毎にパケットロス等の品質に関わるパケットの挙動を監視し、定期的（例えば５分毎）に障害解析装置１へチャンネル毎の品質情報を通知する。

蓄積部２４は、パケット取得部２１がキャプチャしたパケットおよびチャンネル毎にパケットのＴＴＬの値を保持する。経路変更判定部２２は、蓄積部２４に蓄積されたＴＴＬの値とパケット取得部２１がキャプチャしたパケットのＴＴＬの値を比較して経路の変更を検出する。

図５に、蓄積部２４が保持するＴＴＬの例を示す。図５（ａ）〜（ｃ）は、図１のパケット解析装置２Ａ〜２Ｃそれぞれの蓄積部２４に蓄積されたＴＴＬの値を示している。図１の映像配信サーバ４がＴＴＬの初期値を６４としてパケットを送出しているとする。パケット解析装置２Ａでキャプチャされるパケットは、ルータ５Ａとルータ５Ｃから送出される度に１ずつ減算されてＴＴＬの値が６２となる。パケット解析装置２Ｂでキャプチャされるパケットは、さらにルータ５Ｄで１減算されてＴＴＬの値が６１となる。パケット解析装置２Ｃでキャプチャされるパケットは、さらにルータ５Ｅで１減算されてＴＴＬの値が６０となる。なお、ＴＴＬの変化と経路の変更についての詳細は後述する。

次に、本実施の形態における障害解析システムの動作について説明する。

図６は、本実施の形態における障害解析システムがパケットをキャプチャして品質を解析する処理の流れを示すシーケンス図である。ここでは経路の変更が検出されない場合の処理の流れを示している。

パケット解析装置２Ａ〜２Ｃは、監視対象ネットワーク１００の所定のリンクからパケットをキャプチャすると（ステップＳ１１）、キャプチャしたパケットを解析する（ステップＳ１２）。以降、パケットのキャプチャと解析が繰り返し行われる（ステップＳ１３〜Ｓ１６）。

パケット解析装置２Ａ〜２Ｃは、定期的に品質情報を障害解析装置１へ送信する（ステップＳ１７）。品質情報には、チャンネルの情報、パケットをキャプチャしたリンクの識別子、および品質が含まれる。

障害解析装置１は、品質情報を受信して確認する（ステップＳ１８）。受信した品質情報が異常となっている場合、障害解析装置１は故障位置を特定する処理を行う。

図７は、障害解析装置１による品質情報を確認して故障位置を特定する処理の流れを示すフローチャートである。図７の処理は、図６のステップＳ１８で行う処理である。

障害解析装置１が品質情報を受信すると（ステップＳ２１）、品質情報を蓄積部１５に格納し、品質情報に記載された品質が異常であるか否か判定する（ステップＳ２２）。異常がない場合は（ステップＳ２２のＮＯ）、処理を終了する。

異常がある場合（ステップＳ２２のＹＥＳ）、その異常が継続中であるか否か判定する（ステップＳ２３）。品質情報に記載された品質が異常の場合、パケット解析装置２Ａ〜２Ｃは異常が継続しているか否かの情報、異常が回復している場合は回復時のタイムスタンプを送信しているので、パケット解析装置２Ａ〜２Ｃから受信した情報に基づいて異常が継続中であるか否かを判定する。

異常が継続している場合（ステップＳ２３のＹＥＳ）、障害解析装置１は、現在経路の情報を用いて故障位置を特定する（ステップＳ２４）。

異常が回復している場合（ステップＳ２３のＮＯ）、異常が回復したときのタイムスタンプよりも小さいタイムスタンプを持つ前世代経路のうち最も新しい前世代経路を用いて故障位置を特定する（ステップＳ２５）。

なお、ステップＳ２４，Ｓ２５を実行する際には、全てのパケット解析装置２Ａ〜２Ｃから送信される品質情報が揃うのを待ってから故障位置を特定する。

続いて、経路の変更を検出したときの動作について説明する。

図８は、本実施の形態における障害解析システムが経路の変更を検出したときの処理の流れを示すシーケンス図である。

パケット解析装置２Ａ〜２Ｃがパケットをキャプチャし（ステップＳ３１）、パケットを解析した結果、経路の変更が検出されると（ステップＳ３２）、経路変更通知を障害解析装置１へ送信する（ステップＳ３３）。前述したように、新しいチャンネルのパケットを検出したとき、配信停止要求を検出したとき、パケットのＩＰヘッダのＴＴＬの変化を検出したときに、経路が変更されたとして経路変更通知を障害解析装置１へ送信する。

障害解析装置１は、経路変更通知を受信すると、経路情報取得要求を経路情報取得装置３へ送信し（ステップＳ３４）、経路情報取得装置３は監視対象ネットワーク１００に対して経路情報取得要求を送信し（ステップＳ３５）、監視対象ネットワーク１００から経路情報を取得して（ステップＳ３６）、経路情報を障害解析装置１へ送信する（ステップＳ３７）。なお、配信停止要求を検出したときは、経路情報を監視対象ネットワーク１００から取得しなくても経路情報を更新することができるので、ステップＳ３４〜Ｓ３７の処理を行わない。

障害解析装置１は、現在経路を前世代経路に保存し、新たな経路情報で現在経路を更新する（ステップＳ３８）。

図９は、パケット解析装置２Ａ〜２Ｃが経路の変更を検出するときの処理の流れを示すフローチャートである。

パケット解析装置２Ａ〜２Ｃは、パケットを受信すると（ステップＳ４１）、そのパケットは品質監視中のチャンネルのパケットであるか否かを判定する（ステップＳ４２）。

品質監視中のチャンネルでない場合（ステップＳ４２のＮＯ）、そのチャンネルの品質監視を開始し（ステップＳ４３）、新たな経路が作成された旨の経路変更通知を障害解析装置１へ送信する（ステップＳ４４）。この経路変更通知には、チャンネルの情報、新たなチャンネルの最初に受信したパケットのタイムスタンプ、およびパケットをキャプチャしたリンク情報を含む。

一方、品質監視中のチャンネルであった場合（ステップＳ４２のＹＥＳ）、受信したパケットのＴＴＬの値と蓄積部２４に格納したＴＴＬの値とを比較してＴＴＬが変化しているか否か判定し（ステップＳ４５）、ＴＴＬが変化していない場合は（ステップＳ４５のＮＯ）、処理を終了する。

ＴＴＬが変化した場合（ステップＳ４５のＹＥＳ）、監視対象ネットワーク１００内の経路が変更された旨の経路変更通知を障害解析装置１へ送信する（ステップＳ４６）。この経路変更通知には、チャンネルの情報、ＴＴＬが変化したパケットのタイムスタンプ、およびパケットをキャプチャしたリンク情報を含む。

図１０は、パケット解析装置２Ａ〜２Ｃが配信停止要求を受信したときの処理の流れを示すフローチャートである。

パケット解析装置２Ａ〜２Ｃは、配信停止要求を受信すると（ステップＳ５１）、その配信停止要求で停止されるチャンネルが品質監視中であるか否かを調べる（ステップＳ５２）。品質監視中のチャンネルでない場合は（ステップＳ５２のＮＯ）、処理を終了する。

品質監視中のチャンネルの場合（ステップＳ５２のＹＥＳ）、品質監視を停止し（ステップＳ５３）、経路が削除される旨の経路変更通知を障害解析装置１へ送信する（ステップＳ５４）。この経路変更通知には、チャンネルの情報、最後に受信したパケットのタイムスタンプ、およびパケットをキャプチャしたリンク情報を含む。

図１１は、障害解析装置１が経路変更通知を受信したときの処理の流れを示すフローチャートである。

障害解析装置１が経路変更通知を受信すると（ステップＳ６１）、経路変更のトリガーが配信停止要求であるか否か判定する（ステップＳ６２）。配信停止要求でない場合（ステップＳ６２のＮＯ）、経路情報取得装置３を用いて監視対象ネットワーク１００から経路情報を取得する（ステップＳ６３）。経路変更のトリガーが配信停止要求の場合は（ステップＳ６２のＹＥＳ）、経路情報を監視対象ネットワーク１００から取得する必要はないのでステップＳ６３の処理を行わない。

続いて、経路変更通知とともに受信したタイムスタンプと現在経路のタイムスタンプを比較し、現在経路を前世代経路に保存する必要があるか否か判定する（ステップＳ６４）。経路変更通知のタイムスタンプと現在経路のタイムスタンプが異なる場合は前世代経路として保存する必要があり（ステップＳ６４のＹＥＳ）、現在経路を前世代経路に保存する（ステップＳ６５）。タイムスタンプが同じである場合は（ステップＳ６４のＮＯ）、すでに別のパケット解析装置２Ａ〜２Ｃから受信した経路変更通知により前世代経路を保存しているので現在経路を前世代経路に保存するステップＳ６５の処理は行わない。

そして、現在経路を新たな経路情報で更新する（ステップＳ６６）。経路の追加、変更の場合は、ステップＳ６３で取得した経路情報を蓄積部１５の現在経路に反映し、経路の削除の場合は、現在経路から該当する経路情報を削除する。

次に、監視対象ネットワーク１００におけるＴＴＬの減算処理について説明する。

ＴＴＬの値は、通常、ルータを経由する度に１ずつ減算される。経路が変更された場合、経路毎に経由するルータの数が異なるときはパケット解析装置２Ａ〜２ＣでキャプチャするパケットのＴＴＬの値は経路により異なるものとなる。しかしながら、図１２で示す監視対象ネットワーク１００において、映像配信サーバ４−ルータ５Ａ−ルータ５Ｃ−ルータ５Ｄ−ルータ５Ｅ−ルータ５Ｈの経路と、映像配信サーバ４−ルータ５Ａ−ルータ５Ｃ−ルータ５Ｂ−ルータ５Ｅ−ルータ５Ｈの経路の両方の経路は、経由するルータの数が同じで、通常のルータの設定ではＴＴＬの値が同一となり、ＴＴＬの変化に基づいて経路の変更を検出することができない。

そこで、監視対象ネットワーク１００内の一部のルータに、送信先のルータによって減算するＴＴＬの量を変更する設定を行っておく。図１２の例では、ルータ５Ｃについて、ルータ５Ｄに向けてパケットを転送するときはＴＴＬの値を１減算し、ルータ５Ｂに向けてパケットを転送するときはＴＴＬの値を１０減算するように設定する。この設定により、ルータ５Ｄを経由してパケット解析装置２ＣでキャプチャされるパケットのＴＴＬの値は６０、ルータ５Ｂを経由してパケット解析装置２ＣでキャプチャされるパケットのＴＴＬの値は５１となり、ＴＴＬの値が経路により異なるものとなる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、障害解析装置１が経路情報の過去の履歴を前世代経路として保持しておき、パケット解析装置２Ａ〜２Ｃからネットワークの異常が通知されたときに、異常が発生した時点の経路情報を用いて故障箇所を特定することにより、ネットワークの故障箇所をより正確に推定することができる。

本実施の形態によれば、経路によってパケット解析装置２Ａ〜２ＣでキャプチャされるパケットのＴＴＬの値が異なるように監視対象ネットワーク１００を設定しておき、パケット解析装置２Ａ〜２ＣでキャプチャしたパケットのＴＴＬの値が変化したときに経路変更通知を障害解析装置１へ送信し、障害解析装置１が保持する現在経路を前世代経路として格納するとともに、現在経路を更新することで、監視対象ネットワーク１００の変化に応じて経路情報の履歴を保持することができる。

本実施の形態によれば、パケット解析装置２Ａ〜２Ｃが配信停止要求を受信したときに該当するチャンネルの監視を停止することで、ユーザ操作による正常な通信断を異常として検出することがなくなる。

［具体例］
次に、本実施の形態における障害解析システムの動作を具体例を用いて説明する。

＜ネットワークの構成と保持するデータの説明＞
まず、具体例の説明で用いるネットワークの構成と障害解析装置およびパケット解析装置が保持するデータについて説明する。

図１３は、具体例の説明で用いるネットワークの構成とそのネットワークを流れる映像信号を示す図である。同図に示すネットワークでは、映像配信サーバＳ１からはチャンネル（Ｓ１，Ｇ１）がルータＲ１〜Ｒ９を介して各宅内装置６Ａ〜６Ｃに配信されており、映像配信サーバＳ２からはチャンネル（Ｓ２，Ｇ３）がルータＲ５，Ｒ８，Ｒ９を介して宅内装置６Ｃに配信されている。

図示していないが、パケット解析装置２Ａ〜２Ｃのそれぞれは、ルータＲ３，Ｒ４間のリンク１、ルータＲ６，Ｒ７間のリンク２、およびルータＲ８，Ｒ９間のリンク３に配置される。リンク１，２に配置されたパケット解析装置２Ａ，２Ｂはチャンネル（Ｓ１，Ｇ１）を監視し、リンク３に配置されたパケット解析装置２Ｃはチャンネル（Ｓ１，Ｇ１）とチャンネル（Ｓ２，Ｇ３）を監視している。チャンネル（Ｓ１，Ｇ１）、チャンネル（Ｓ２，Ｇ３）のパケットは、映像配信サーバＳ１，Ｓ２からＴＴＬの初期値の値を１００として送信される。チャンネル（Ｓ１，Ｇ１）のパケットは、リンク１〜３を流れるまでに３つのルータを経由しているので、リンク１〜３でキャプチャされるパケットのＴＴＬの値は９７となる。また、チャンネル（Ｓ２，Ｇ３）のパケットは、リンク３を流れるまでに２つのルータＲ５，Ｒ８を経由しているのでリンク３でキャプチャされるパケットのＴＴＬの値は９８となる。図１４（ａ）〜（ｃ）に、パケット解析装置２Ａ〜２Ｃが保持するＴＴＬの値を示す。図１４（ｃ）に示すように、パケット解析装置２Ｃはチャンネル（Ｓ１，Ｇ１）とチャンネル（Ｓ２，Ｇ３）を監視しているので２つのチャンネルのパケットのＴＴＬの値を保持している。

図１５は、図１３の状態において障害解析装置１が保持するデータの例を示す図である。

図１５（ａ）の現在経路には、チャンネル（Ｓ１，Ｇ１）とチャンネル（Ｓ２，Ｇ３）の経路情報が蓄積される。チャンネル（Ｓ１，Ｇ１）は３箇所の宅内装置６Ａ〜６Ｃに配信されているので３つの経路情報が記載される。チャンネル（Ｓ２，Ｇ３）は宅内装置６Ｃのみに配信されているので１つの経路情報が記載される。なお、同図の経路情報では、映像配信サーバ、ルータを符号のみで示している。例えば、チャンネル（Ｓ１，Ｇ１）の経路１は［Ｓ１，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４］であるが、これは、チャンネル（Ｓ１，Ｇ１）のパケットが映像配信サーバＳ１からルータＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４を順に経由して宅内装置６Ａに配信されることを示している。

図１５（ｂ）の前世代経路は、タイムスタンプが８０と９０のときのチャンネル（Ｓ１，Ｇ１）の経路を保持している。図１５（ｂ）の前世代経路では、チャンネル（Ｓ１，Ｇ１）について、タイムスタンプが８０のときに［Ｓ１，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４］の経路１が追加され、タイムスタンプが９０のときに［Ｓ１，Ｒ１，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７］の経路２が追加されたことが分かる。

図１５（ｃ）のリンク情報は、パケット解析装置２Ａ〜２ＣがルータＲ３，Ｒ４間のリンク１、ルータＲ６，Ｒ７間のリンク２、およびルータＲ８，Ｒ９間のリンク３に配置されていることを示している。

図１５（ｄ）の品質状況には、チャンネル（Ｓ１，Ｇ１）とチャンネル（Ｓ２，Ｇ３）について、各リンク１〜３における品質が蓄積される。パケット解析装置２Ａ〜２Ｃが定期的に送信する品質情報によってこの品質状況のデータが更新される。

＜新たな経路の追加＞
続いて、新たな経路が追加されたときの障害解析システムの動作について説明する。

図１６は、図１３の状態に加えて、新たにチャンネル（Ｓ１，Ｇ２）が宅内装置６Ａに配信されたときの様子を示す図である。宅内装置６Ａから映像配信サーバＳ１にチャンネル（Ｓ１，Ｇ２）の配信開始要求が送信され、新たなチャンネル（Ｓ１，Ｇ２）が宅内装置６Ａに配信されると、新たなチャンネル（Ｓ１，Ｇ２）のパケットが映像配信サーバＳ１からルータＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４を順に経由して宅内装置６Ａに転送される。以下、障害解析システムの動作について具体的に説明する。

パケット解析装置２Ａが新たなチャンネル（Ｓ１，Ｇ２）のパケットを検出すると、チャンネル（Ｓ１，Ｇ２）を監視対象とするとともに、チャンネル（Ｓ１，Ｇ２）のパケットのＴＴＬの値を格納する。チャンネル（Ｓ１，Ｇ２）のパケットは、映像配信サーバＳ１からＴＴＬの値を１００として送信されて、ルータＲ１，Ｒ２，Ｒ３を経由してリンク１上でキャプチャされるのでＴＴＬの値は９７となる。図１７（ａ）に示すように、チャンネル（Ｓ１，Ｇ２）のパケットのＴＴＬの値として９７が保持される。

また、パケット解析装置２Ａは、新たに検出したチャンネル（Ｓ１，Ｇ２）の識別子、最初に受信した新たなチャンネル（Ｓ１，Ｇ２）のパケットのタイムスタンプ、およびリンク１の識別子を含む経路変更通知を障害解析装置１へ送信する。ここではタイムスタンプは５００であったとする。

障害解析装置１が経路変更通知を受信すると、映像配信サーバＳ１から送信されてリンク１を通過するパケットの経路情報［Ｓ１，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４］を経路情報取得装置３から取得し、図１８（ａ）に示すように、タイムスタンプを５００として、チャンネル（Ｓ１，Ｇ２）の経路情報を現在経路に追加する。なお、チャンネル（Ｓ１，Ｇ２）は新たに配信されるチャンネルであるので、前世代経路に蓄積する経路情報は存在しない。

パケット解析装置２Ａは、チャンネル（Ｓ１，Ｇ１）とチャンネル（Ｓ１，Ｇ２）を監視対象とするので、チャンネル（Ｓ１，Ｇ１）とチャンネル（Ｓ１，Ｇ２）のそれぞれについて品質情報を定期的に障害解析装置１へ送信する。

障害解析装置１は品質情報を受信すると、図１８（ｄ）に示すように、リンク１で新たに監視対象となったチャンネル（Ｓ１，Ｇ２）の品質情報を保持するレコードを追加する。

＜新たな経路の追加２＞
続いて、別の具体例を用いて新たな経路が追加されたときの障害解析システムの動作について説明する。

図１９は、図１６の状態に加えて、新たにチャンネル（Ｓ１，Ｇ２）が宅内装置６Ｂに配信されたときの様子を示す図である。宅内装置６Ｂから映像配信サーバＳ１にチャンネル（Ｓ１，Ｇ２）の配信開始要求が送信され、チャンネル（Ｓ１，Ｇ２）が宅内装置６Ｂに配信されると、チャンネル（Ｓ１，Ｇ２）のパケットが映像配信サーバＳ１からルータＲ１，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７を順に経由して宅内装置６Ｂに転送される。以下、障害解析システムの動作について具体的に説明する。

パケット解析装置２Ｂがチャンネル（Ｓ１，Ｇ２）のパケットを検出すると、チャンネル（Ｓ１，Ｇ２）を監視対象とするとともに、チャンネル（Ｓ１，Ｇ２）のパケットのＴＴＬの値を格納する。図２０（ｂ）に示すように、チャンネル（Ｓ１，Ｇ２）のパケットのＴＴＬの値として９７が保持される。

また、パケット解析装置２Ｂは、新たに検出したチャンネル（Ｓ１，Ｇ２）の識別子、最初に受信した新たなチャンネル（Ｓ１，Ｇ２）のパケットのタイムスタンプ、およびリンク１の識別子を含む経路変更通知を障害解析装置１へ送信する。ここではタイムスタンプは５５０であったとする。

障害解析装置１が経路変更通知を受信すると、チャンネル（Ｓ１，Ｇ２）の現在経路のタイムスタンプは５００で、受信した経路変更通知に記載されたタイムスタンプ（＝５５０）よりも古いので、図２１（ｂ）に示すように、チャンネル（Ｓ１，Ｇ２）のタイムスタンプが５００の現在経路を前世代経路に保存する。

そして、映像配信サーバＳ１から送信されてリンク２を通過するパケットの経路情報［Ｓ１，Ｒ１，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７］を経路情報取得装置３から取得し、図２１（ａ）に示すように、チャンネル（Ｓ１，Ｇ２）の経路２に取得した経路情報を追加するとともに、タイムスタンプを５５０に更新する。

パケット解析装置２Ｂは、チャンネル（Ｓ１，Ｇ１）とチャンネル（Ｓ１，Ｇ２）を監視対象とするので、チャンネル（Ｓ１，Ｇ１）とチャンネル（Ｓ１，Ｇ２）のそれぞれについて品質情報を定期的に障害解析装置１へ送信する。

障害解析装置１は品質情報を受信すると、図２１（ｄ）に示すように、リンク２で新たに監視対象となったチャンネル（Ｓ１，Ｇ２）の品質情報を保持するレコードを追加する。

＜経路の削除＞
続いて、経路が削除されたときの障害解析システムの動作について説明する。

図２２は、図１９の状態において、宅内装置６Ｂがチャンネル（Ｓ１，Ｇ２）の配信停止要求を送信し、チャンネル（Ｓ１，Ｇ２）の宅内装置６Ｂへの配信が停止されたときの様子を示す図である。ユーザ操作によりチャンネル（Ｓ１，Ｇ２）の配信停止が指示されると、宅内装置６Ｂから映像配信サーバＳ１にチャンネル（Ｓ１，Ｇ２）の配信停止要求が送信される。以下、障害解析システムの動作について具体的に説明する。

パケット解析装置２Ｂが、宅内装置６Ｂから映像配信サーバＳ１へ送信されたチャンネル（Ｓ１，Ｇ２）の配信停止要求を検出すると、チャンネル（Ｓ１，Ｇ２）を監視対象から外す。図２３（ｂ）に示すように、保持していたチャンネル（Ｓ１，Ｇ２）のパケットのＴＴＬの値を削除する。

また、パケット解析装置２Ｂは、チャンネル（Ｓ１，Ｇ２）の経路が削除される旨の経路変更通知を障害解析装置１へ送信する。この経路変更通知には、最後に受信したチャンネル（Ｓ１，Ｇ２）のパケットのタイムスタンプを記載する。ここではタイムスタンプは７００であったとする。

障害解析装置１が経路変更通知を受信すると、チャンネル（Ｓ１，Ｇ２）の現在経路のタイムスタンプは５５０で、受信した経路変更通知に記載されたタイムスタンプ（＝７００）よりも古いので、図２４（ｂ）に示すように、チャンネル（Ｓ１，Ｇ２）のタイムスタンプが５５０の現在経路を前世代経路に保存する。

そして、現在経路からリンク２を含む経路２［Ｓ１，Ｒ１，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７］を削除するとともに、タイムスタンプを７００に更新する。

また、図２４（ｄ）に示すように、品質状況からチャンネル（Ｓ１，Ｇ２）のリンク２の品質情報を保持するレコードを削除する。

パケット解析装置２Ｂは、チャンネル（Ｓ１，Ｇ１）のみを監視対象とするので、チャンネル（Ｓ１，Ｇ１）の品質情報を定期的に障害解析装置１へ送信する。

＜経路の変更＞
続いて、経路が変更されたときの障害解析システムの動作について説明する。

図２５は、図２２の状態において、ルータＲ１とルータＲ５の間でリンクダウンが発生し、チャンネル（Ｓ１，Ｇ１）の宅内装置６Ｂ，６Ｃへの配信経路がルータＲ２へ迂回する経路となったときの様子を示す図である。ルータＲ１とルータＲ５の間でリンクダウンが発生し、しばらくして経路が切り替わり、チャンネル（Ｓ１，Ｇ１）の宅内装置６Ｂ，６Ｃへの配信経路が変更されると、図２６（ｂ），（ｃ）に示すように、リンク２，３におけるチャンネル（Ｓ１，Ｇ１）のパケットのＴＴＬの値が９７から９６に変化する。以下、障害解析システムの動作について具体的に説明する。

パケット解析装置２Ｂ，２Ｃは、チャンネル（Ｓ１，Ｇ１）のパケットのＴＴＬの値の変化を検出すると、チャンネル（Ｓ１，Ｇ１）の経路が変更された旨の経路変更通知を障害解析装置１へそれぞれ送信する。この経路変更通知には、ＴＴＬの値が変化したパケットのタイムスタンプを記載する。ここではタイムスタンプは９００であったとする。なお、障害解析装置１がどちらの経路変更通知を先に受信するかはその時の状況によって変化するので、ここでは障害解析装置１がパケット解析装置２Ｂの送信した経路変更通知を先に受信した場合について説明する。

障害解析装置１がパケット解析装置２Ｂから経路変更通知を受信すると、チャンネル（Ｓ１，Ｇ１）の現在経路のタイムスタンプは１００で、受信した経路変更通知に記載されたタイムスタンプ（＝９００）よりも古いので、図２７（ｂ）に示すように、チャンネル（Ｓ１，Ｇ１）のタイムスタンプが１００の現在経路を前世代経路に保存する。

そして、映像配信サーバＳ１から送信されてリンク２を通過するパケットの新たな経路情報［Ｓ１，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７］を経路情報取得装置３から取得し、図２７（ａ）に示すように、チャンネル（Ｓ１，Ｇ１）の経路２の経路情報を更新するとともに、タイムスタンプを９００に更新する。

続いて、障害解析装置１がパケット解析装置２Ｃから経路変更通知を受信すると、チャンネル（Ｓ１，Ｇ１）の現在経路のタイムスタンプは９００で、受信した経路変更通知に記載されたタイムスタンプ（＝９００）と同じであるので、前世代経路は更新しない。

そして、映像配信サーバＳ１から送信されてリンク３を通過するパケットの新たな経路情報［Ｓ１，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ５，Ｒ８，Ｒ９］を経路情報取得装置３から取得し、図２８（ａ）に示すように、チャンネル（Ｓ１，Ｇ１）の経路３の経路情報を更新する。図２９に、経路が変更された後に障害解析装置１が保持するデータの例を示す。

パケット解析装置２Ｂ，２Ｃは、定期的に品質情報を送信するが、経路切替のタイミングでチャンネル（Ｓ１，Ｇ１）は一時的に中断していたため、品質不良と通知される。

パケット解析装置２Ｂは、チャンネル（Ｓ１，Ｇ１）の品質が不良であったこと、現在は品質が回復していること、および回復時のタイムスタンプを含む品質情報を障害解析装置１へ送信する。回復時のタイムスタンプは９００となる。

障害解析装置１は、パケット解析装置２Ｂから品質情報を受信して品質状況に反映する。受信した品質情報が良好でないので、障害解析装置１は故障位置の推定処理を行うが、他のパケット解析装置２Ａ，２Ｃからの品質情報の通知を待ってから処理を開始する。

パケット解析装置２Ｃも、チャンネル（Ｓ１，Ｇ１）の品質が不良であったこと、現在は品質が回復していること、および回復時のタイムスタンプを含む品質情報を障害解析装置１へ送信する。

障害解析装置１は、パケット解析装置２Ｃから品質情報を受信して品質状況に反映する。以上の処理により、図２９（ｄ）に示すように、品質状況が更新される。

＜故障位置推定処理＞
続いて、障害解析装置による故障位置の推定処理について説明する。障害解析装置１は、図２９に示したデータを保持しているとする。

障害解析装置１は、品質が良好でないチャンネル（Ｓ１，Ｇ１）の品質は回復しているので、チャンネル（Ｓ１，Ｇ１）の前世代経路のなかから、回復時のタイムスタンプ（＝９００）よりも前で最新の経路情報を探す。図２９（ｂ）の例では、タイムスタンプが１００の経路が該当する。

チャンネル（Ｓ１，Ｇ１）のリンク２，３を経由する経路で異常が検出されたので、上記で選択した前世代経路のうちリンク２，３を経路として含む経路２［Ｓ１，Ｒ１，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７］、経路３［Ｓ１，Ｒ１，Ｒ５，Ｒ８，Ｒ９］で共通する部分が故障被疑範囲となる。つまり、映像配信サーバＳ１−ルータＲ１−ルータＲ５が故障被疑範囲となる。

チャンネル（Ｓ１，Ｇ１）のリンク１を経由する経路では異常が発生していないので、上記で選択した前世代経路のうちリンク１を経路として含む経路１［Ｓ１，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４］と共通する部分は故障被疑範囲から除外する。つまり、映像配信サーバＳ１−ルータＲ１を故障被疑範囲から除外する。

その結果、ルータＲ１−ルータＲ５が故障位置として推定される。

１…障害解析装置
１１…受信部
１２…経路情報更新部
１３…品質判定部
１４…障害位置推定部
１５…蓄積部
２，２Ａ〜２Ｃ…パケット解析装置
２１…パケット取得部
２２…経路変更判定部
２３…品質通知部
２４…蓄積部
３…経路情報取得装置
４，Ｓ１，Ｓ２…映像配信サーバ
５Ａ〜５Ｈ，Ｒ１〜Ｒ９…ルータ
６Ａ〜６Ｃ…宅内装置
１００…監視対象ネットワーク

Claims (3)

1. ＩＰマルチキャストで送信されるコンテンツを運ぶパケットをキャプチャして品質を解析する複数のパケット解析装置から品質情報と前記パケットが転送される経路が変更されたことを示す経路変更通知を受信してネットワーク上の故障位置を推定する障害解析装置であって、
   ネットワーク上を流れる信号の経路を示す経路情報の履歴を前世代経路として蓄積する蓄積手段と、
   経路が変更されたことを示す経路変更通知を受信したときに、現在の経路情報を前世代経路として前記蓄積手段に保存し、現在の経路情報を更新する経路情報更新手段と、
   品質情報を受信し、当該品質情報が異常を示すものである場合は、異常が発生した時点の経路情報を前記蓄積手段に蓄積された前記前世代経路の中から検索し、検索した前記前世代経路を用いて前記異常の原因となった故障位置を推定する故障位置推定手段と、
   を有することを特徴とする障害解析装置。
2. ＩＰマルチキャストで送信されるコンテンツを運ぶパケットが転送されるネットワーク上の故障位置を推定する障害解析システムであって、
   前記ネットワークからパケットをキャプチャして解析する複数のパケット解析装置と前記パケット解析装置から品質情報と前記パケットが転送される経路が変更されたことを示す経路変更通知を受信してネットワーク上の故障位置を推定する障害解析装置を備え、
   前記パケット解析装置は、
   前記ネットワークからパケットを取得する取得手段と、
   前記取得手段が取得したパケットから品質を解析し、品質情報を前記障害解析装置へ送信する品質解析手段と、
   前記取得手段が取得したパケットから前記経路の変更を検出し、前記経路変更通知を前記障害解析装置へ送信する経路変更判定手段と、を有し、
   前記障害解析装置は、
   ネットワーク上を流れる信号の経路を示す経路情報の履歴を前世代経路として蓄積する蓄積手段と、
   前記経路変更通知を受信したときに、現在の経路情報を前世代経路として前記蓄積手段に保存し、現在の経路情報を更新する経路情報更新手段と、
   前記品質情報を受信し、当該品質情報が異常を示すものである場合は、異常が発生した時点の経路情報を前記蓄積手段に蓄積された前記前世代経路の中から検索し、検索した前記前世代経路を用いて前記異常の原因となった故障位置を推定する故障位置推定手段と、を有すること
   を特徴とする障害解析システム。
3. 前記経路変更判定手段は、新たなコンテンツを運ぶパケットを検出したとき、コンテンツの配信を停止するパケットを検出したとき、パケットのＴＴＬの値が変化したときのいずれかのときに、前記経路変更通知を送信することを特徴とする請求項２記載の障害解析システム。

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