JP6603770B1

JP6603770B1 - 帯域試験システム

Info

Publication number: JP6603770B1
Application number: JP2018169709A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　康士; 康士鈴木; 力姜; 優雑賀; 遼胡間; 惇史柴田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone East Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone East Corp
Priority date: 2018-09-11
Filing date: 2018-09-11
Publication date: 2019-11-06
Anticipated expiration: 2038-09-11
Also published as: JP2020043477A

Abstract

【課題】拠点間のトラフィックへの影響を抑えつつ、拠点間の帯域を測定する。【解決手段】拠点Ａに送信装置１０を設置し、拠点Ｂに受信装置２０を設置し、送信装置１０が、拠点Ａから拠点Ｂへ向かうトラフィックが段階的に増加するように、受信装置２０へ向けて試験トラフィックを印加し、受信装置２０が、試験トラフィックを受信して異常の発生を検知し、受信装置２０が異常の発生を検知したときの拠点Ａから拠点Ｂへ向かうトラフィックの量に基づいて拠点間の帯域を測定する。【選択図】図１

Description

本発明は、拠点間の帯域を測定する技術に関する。

複数の拠点のそれぞれに構築されたローカルネットワークを相互接続することが一般的になっている。拠点間の接続には専用線あるいはＶｉｒｔｕａｌＰｒｉｖａｔｅＮｅｔｗｏｒｋ（ＶＰＮ）などが用いられる。特に、専用線よりも安価で実現できるＶＰＮサービスの重要性が増している。

ＶＰＮはインターネットＶＰＮとＩＰ−ＶＰＮに大別される。インターネットＶＰＮは公衆網上にＶＰＮを構築し、ＩＰ−ＶＰＮは通信事業者の管理する閉域網上にＶＰＮを構築する。インターネットには不特定多数のユーザが存在するため、回線品質は担保されず、セキュリティにも不安がある。閉域網は通信事業者によって管理されているため、回線品質は安定し、盗聴および改ざんのリスクがない。

拠点間にＶＰＮを構築した場合、拠点間の通信速度（帯域）がサービス品質にとって重要である。特に、帯域が思うように出ないといった申告に対して早期に対処できることが重要である。

特開２０１３−２３２８５１号公報

従来は、拠点間のＶＰＮが通信中の場合は拠点間の帯域を測定できないことから、夜間などの通信トラフィックが無い時間帯に拠点間の帯域を測定していた。

ＶＰＮの品質に課題が生じた場合、早期に原因を究明するためには、拠点間のＶＰＮが通信中の場合にも、顧客への影響を回避しつつ、拠点間の帯域を測定する必要がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、拠点間のトラフィックへの影響を抑えつつ、拠点間の帯域を測定することを目的とする。

本発明に係る帯域試験システムは、閉域網を介して接続された拠点のそれぞれに配置される送信装置と受信装置とを有する帯域試験システムであって、前記送信装置は、前記受信装置へ向けて試験トラフィックを印加する試験トラフィック印加部と、前記試験トラフィックの印加量を段階的に増加させるとともに、前記受信装置が異常を検知したときに前記試験トラフィックの印加量を減少または前記試験トラフィックの印加を停止する試験トラフィック制御部と、前記受信装置から異常検知信号を受信したときに、前記試験トラフィックの量と前記拠点間のユーザトラフィックの量に基づいて前記拠点間の帯域を測定する測定部とを有し、前記受信装置は、前記試験トラフィックを受信する試験トラフィック受信部と、前記試験トラフィックを分析し、異常の発生を検知する異常検知部と、前記異常検知部が異常の発生を検知したとき前記異常検知信号を送信する送信部とを有することを特徴とする。

本発明に係る帯域試験システムは、閉域網を介して接続された拠点のそれぞれに配置される送信装置と受信装置とを有する帯域試験システムであって、前記送信装置は、前記受信装置へ向けて試験トラフィックを印加する試験トラフィック印加部と、前記試験トラフィックの印加量を段階的に増加させるとともに、前記受信装置が異常を検知したときに前記試験トラフィックの印加量を減少または前記試験トラフィックの印加を停止する試験トラフィック制御部と、を有し、前記受信装置は、前記試験トラフィックを受信する試験トラフィック受信部と、前記試験トラフィックを分析し、異常の発生を検知する異常検知部と、前記異常検知部が異常の発生を検知したときに、前記試験トラフィックの量と前記拠点間のユーザトラフィックの量に基づいて前記拠点間の帯域を測定する測定部とを有することを特徴とする。

本発明によれば、拠点間のトラフィックへの影響を抑えつつ、拠点間の帯域を測定することができる。

本実施形態の帯域試験システムを含む全体図である。本実施形態の帯域試験システムの送信装置の構成を示す機能ブロック図である。本実施形態の帯域試験システムの受信装置の構成を示す機能ブロック図である。送信装置の処理の流れを示すフローチャートである。受信装置の処理の流れを示すフローチャートである。送信装置の処理の流れを示すフローチャートである。受信装置の処理の流れを示すフローチャートである。拠点数が３の場合の試験トラフィックの流れの一例を示す図である。拠点数が３の場合の試験トラフィックの流れの一例を示す図である。

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、本実施形態の帯域試験システムを含む全体図である。同図では、ネットワーク１００を介して拠点Ａと拠点Ｂとが接続されている。本実施の形態では、ネットワーク１００は通信事業者の提供する閉域網であり、ネットワーク１００の中にＶＰＮが構築され、拠点Ａ，Ｂ間は仮想的に直接接続されている。

各拠点Ａ，Ｂ内のネットワーク１００との接続点には、ＯｐｔｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋＵｎｉｔ（ＯＮＵ）４０Ａ，４０Ｂが配置される。ＯＮＵ４０Ａ，４０Ｂは、拠点Ａ，Ｂからネットワーク１００へ送出されるトラフィックを光信号に変換するとともに、ネットワーク１００から拠点Ａ，Ｂに流入するトラフィックを電気信号に変換する。

ＯＮＵ４０Ａ，４０ＢのそれぞれにはＶＰＮルータ３０Ａ，３０Ｂが接続される。ＶＰＮ終端装置とルータを接続してもよい。ＶＰＮルータ３０Ａ，３０Ｂは、ＯＮＵ４０Ａ，４０Ｂで電気信号に変換されたトラフィックを拠点Ａ，Ｂ内の配下の各端末へ転送するとともに、各端末からのトラフィックをＯＮＵ４０Ａ，４０Ｂへ転送する。

本実施形態では、帯域試験システムとして、拠点Ａに送信装置１０を設置し、拠点Ｂに受信装置２０を設置して、拠点Ａから拠点Ｂへの通信経路の帯域を測定する。拠点Ａ，Ｂの双方に送信装置１０と受信装置２０を設置して拠点Ａ，Ｂ間の双方向の通信経路の帯域を測定してもよい。送信装置１０と受信装置２０のそれぞれの機能を備えた測定装置を拠点Ａ，Ｂのそれぞれに設置してもよい。

送信装置１０は、拠点ＡのＶＰＮルータ３０Ａの配下に接続される。ミラーＨＵＢ５０ＡをＯＮＵ４０ＡとＶＰＮルータ３０Ａの間に設置し、ミラーＨＵＢ５０Ａと送信装置１０とを接続する。送信装置１０は、ミラーＨＵＢ５０Ａを介して拠点Ａから送出されるトラフィックをキャプチャする。送信装置１０は、拠点Ａに流入するトラフィックをキャプチャしてもよい。ミラーＨＵＢとは、リピータＨＵＢなどの主信号に影響を与えずに流れるトラフィックをコピーする機能を有する装置である。

受信装置２０は、拠点ＢのＶＰＮルータ３０Ｂの配下に接続される。ミラーＨＵＢ５０ＢをＯＮＵ４０ＢとＶＰＮルータ３０Ｂの間に設置し、ミラーＨＵＢ５０Ｂと受信装置２０とを接続する。受信装置２０は、ミラーＨＵＢ５０Ｂを介して拠点Ｂに流入するトラフィックをキャプチャする。受信装置２０は、拠点Ｂから送出されるトラフィックをキャプチャしてもよい。

送信装置１０および受信装置２０がミラーＨＵＢ５０Ａ，５０Ｂからキャプチャするトラフィックは、ネットワーク１００内で正しく宛先の拠点Ａ，Ｂへ転送されるようにＶＰＮルータ３０Ａ，３０Ｂがカプセル化したパケットである。例えば、拠点Ａ内の端末から拠点Ｂ内の端末へ向かうパケットは、ＶＰＮルータ３０ＡにおいてＶＰＮルータ３０Ｂ宛の新しいヘッダが付加され、ネットワーク１００内で転送されてＶＰＮルータ３０Ｂに到着する。ＶＰＮルータ３０ＢはＶＰＮルータ３０Ａが付加したヘッダを取り除いて宛先の端末へパケットを転送する。

拠点Ａ，ＢのそれぞれにおいてミラーＨＵＢ５０Ａ，５０Ｂでトラフィックをキャプチャして分析することは拠点Ａ，Ｂ間の通信経路の状態を判断するために重要である。ＶＰＮを介して接続された拠点がＡ，Ｂの２点間である場合は、帯域を求める送信装置１０または受信装置２０のみにミラーＨＵＢ５０Ａ，５０Ｂを接続すればよい。例えば、送信装置１０が拠点Ａ，Ｂ間の帯域を求める場合は、拠点ＡにミラーＨＵＢ５０Ａを設置し、拠点ＢにはミラーＨＵＢ５０Ｂを設置しなくてもよい。受信装置２０が拠点Ａ，Ｂ間の帯域を求める場合は、拠点ＢにミラーＨＵＢ５０Ｂを設置し、拠点ＡにはミラーＨＵＢ５０Ａを設置しなくてもよい。

ＶＰＮルータ３０Ａ，３０ＢがＯＮＵ４０Ａ，４０Ｂと接続されるＷＡＮポートに対するポートミラーリング機能を備える場合、送信装置１０および受信装置２０は、ミラーＨＵＢ５０Ａ，５０Ｂの代わりにＶＰＮルータ３０Ａ，３０Ｂのポートミラーリング機能を利用してトラフィックを収集してもよい。

送信装置１０は、ＶＰＮルータ３０Ａを介して試験トラフィックを受信装置２０に向けて送信する。帯域試験システムが帯域を測定するときも、拠点Ａ，Ｂの各端末間で通信が行われており、拠点Ａから拠点Ｂへ向かうユーザトラフィックが存在する。帯域試験システムは、ユーザトラフィックへの影響が極力少なくなるように、送信装置１０の印加する試験トラフィックの量を制御する。

受信装置２０は、送信装置１０の送信する試験トラフィックを受信し、試験トラフィックのパケットロス率等を分析し、異常の発生を検知する。試験トラフィックの分析結果は、送信装置１０と受信装置２０との間で共有してもよい。送信装置１０は、分析結果に基づいて試験トラフィックの印加量を制御してもよい。例えば、受信装置２０が異常を検知していない場合は試験トラフィックの印加量を段階的に増加する。

受信装置２０が異常の発生を検知したとき、帯域試験システムは、印加した試験トラフィックとユーザトラフィックの合計が拠点Ａ，Ｂ間の最大帯域を超えたと判定し、異常発生時の拠点Ａ，Ｂ間のトラフィックの帯域に基づいて拠点Ａ，Ｂ間の帯域を測定する。拠点Ａ，Ｂ間の帯域は、ミラーＨＵＢ５０Ａ，５０Ｂでキャプチャしたトラフィックに基づいて送信装置１０または受信装置２０が求めてもよい。

次に、帯域試験システムの送信装置と受信装置の構成について説明する。

図２は、本実施形態の帯域試験システムの送信装置の構成を示す機能ブロック図である。同図の送信装置１０は、収集部１１、印加部１２、制御部１３、及び通信部１４を備える。

収集部１１は、ミラーＨＵＢ５０Ａからユーザトラフィックおよび試験トラフィックのパケットを取得し、保存・分析する。保存容量や分析時の処理負荷を抑えるために、パケットのヘッダ部分だけを保存してもよい。収集部１１は、キャプチャしたパケットの上り／下りを分離し、上りのトラフィックの量を算出する。上りのトラフィックは、拠点Ａからネットワーク１００へ向かうトラフィックであり、ユーザトラフィックおよび試験トラフィックを含む。収集部１１は、キャプチャしたトラフィックから拠点Ａ，Ｂ間の帯域を測定してもよい。

印加部１２は、制御部１３からの指示に基づき、ＶＰＮルータ３０Ａを介して拠点Ｂへ向かう試験トラフィックを印加する。試験トラフィックは、宛先を受信装置２０としてＶＰＮルータ３０Ａを介して送信されるパケットで構成される。

制御部１３は、印加部１２が印加する試験トラフィックを制御する。具体的には、制御部１３は、ユーザトラフィックへの影響を抑えるため、印加する試験トラフィックの量が段階的に増加するように、印加部１２を制御する。試験トラフィックのプロトコル（ＴＣＰ、ＵＤＰなど）、ポート番号、単位時間あたりの印加量、パケットサイズ、スケジュール等はユーザが任意に指定可能である。試験トラフィックとして送信するデータも任意に設定できる。

ユーザトラフィックは動的に変化するので、制御部１３は、収集部１１の算出したトラフィックの量に基づき、ユーザトラフィックと試験トラフィックを合わせたトラフィックの量が段階的に増加するように試験トラフィックの量を決めてもよい。

受信装置２０が異常の発生を検知した場合、制御部１３は、印加する試験トラフィックの量を減少させたり、試験トラフィックの印加を停止したりする。制御部１３は、受信装置２０から受信した分析結果に基づいて印加する試験トラフィックを制御してもよい。

通信部１４は、受信装置２０から異常検知信号を受信する。通信部１４は異常検知信号を受信すると、制御部１３に異常検知信号を受信したことを通知する。制御部１３は、その通知に応じて試験トラフィックを減少または停止させる。

送信装置１０が帯域を測定する場合、通信部１４は、異常検知信号を受信したことを収集部１１に通知する。収集部１１は、その通知に応じて、受信装置２０が異常の発生を検知したタイミングに基づいて拠点Ａ，Ｂ間の帯域を測定する。例えば、収集部１１は、異常が発生したタイミングより前で、最も大きい帯域を拠点Ａ，Ｂ間の帯域として測定する。あるいは、異常検知信号を受信後、制御部１３が段階的に試験トラフィックの量を減少させ、収集部１１は、受信装置２０が異常を検知しなくなったときの帯域を拠点Ａ，Ｂ間の帯域として測定してもよい。

通信部１４は、試験トラフィックに関する情報を受信装置２０へ送信してもよい。例えば、通信部１４は、印加部１２が試験トラフィックを印加する際に、印加する試験トラフィックの情報を受信装置２０へ送信してもよい。あるいは、通信部１４は、所定のタイミングで、印加部１２の印加した試験トラフィックの量を受信装置２０へ送信してもよいし、収集部１１の分析結果を受信装置２０へ送信してもよい。

図３は、本実施形態の帯域試験システムの受信装置の構成を示す機能ブロック図である。同図の受信装置２０は、収集部２１、受信部２２、検知部２３、及び通信部２４を備える。

収集部２１は、ミラーＨＵＢ５０Ｂからユーザトラフィックおよび試験トラフィックのパケットを取得し、保存・分析する。保存容量や分析時の処理負荷を抑えるために、パケットのヘッダ部分だけを保存してもよい。収集部２１は、キャプチャしたパケットの上り／下りを分離し、下りのトラフィック量を算出する。下りのトラフィックは、ネットワーク１００から拠点Ｂへ向かうトラフィックであり、ユーザトラフィックおよび試験トラフィックを含む。収集部２１は、キャプチャしたトラフィックから拠点Ａ，Ｂ間の帯域を測定してもよい。

受信部２２は、ＶＰＮルータ３０Ｂを介して、送信装置１０の印加した試験トラフィックを受信する。試験トラフィックは、ユーザトラフィックと同様にＶＰＮルータ３０Ａ、ネットワーク１００、及びＶＰＮルータ３０Ｂを通り、受信装置２０で受信される。

検知部２３は、受信部２２の受信した試験トラフィックを分析し、異常の発生を検知する。具体的には、検知部２３は、試験トラフィックについて、トラフィックの量、パケットロス率、遅延量、及び再送状態などを分析し、異常の発生を検知する。例えば、検知部２３は、試験トラフィックのパケットロス率が所定の閾値以上となったときに異常が発生したと判定する。

受信装置２０が帯域を測定する場合、検知部２３は、異常の発生を検知したことを収集部２１に通知する。収集部２１は、その通知に応じて、拠点Ａ，Ｂ間の帯域を測定する。

通信部２４は、検知部２３が異常の発生を検知した場合に、異常検知信号を送信装置１０へ送信する。通信部２４は、検知部２３の分析結果を定期的に送信装置１０へ送信してもよい。

次に、帯域試験システムの送信装置と受信装置の動作について説明する。

図４，５は、送信装置１０が帯域を測定する場合の送信装置１０の処理の流れを示すフローチャートと、受信装置２０の処理の流れを示すフローチャートである。

送信装置１０は、試験トラフィックの印加を開始する（ステップＳ１１）。

送信装置１０は、異常検知信号を受信したか否かを判定し（ステップＳ１２）、異常検知信号を受信していない場合、送信装置１０は、印加する試験トラフィックの量を増加して（ステップＳ１３）、試験トラフィックの印加を続ける（ステップＳ１１）。

異常検知信号を受信した場合、送信装置１０は試験トラフィックの印加を停止し（ステップＳ１４）、ミラーＨＵＢ４０Ａからキャプチャしたトラフィックに基づいて帯域を測定する（ステップＳ１５）。

一方、受信装置２０は、試験トラフィックを受信し（ステップＳ２１）、受信した試験トラフィックを分析して異常を検知する（ステップＳ２２）。

異常を検知していない場合、受信装置２０は、ステップＳ２１に戻り、試験トラフィックの受信を続ける（ステップＳ２１）。

異常を検知した場合、受信装置２０は、異常検知信号を送信装置１０へ送信する（ステップＳ２３）。

続いて、受信装置２０が帯域を測定する例について説明する。図６，７は、受信装置２０が帯域を測定する場合の送信装置１０の処理の流れを示すフローチャートと、受信装置２０の処理の流れを示すフローチャートである。図４，５の処理とは、受信装置２０が帯域を測定する点で相違する。

送信装置１０は、試験トラフィックを印加し、異常検知信号を受信していなければ、試験トラフィックの量を増加する（ステップＳ１１〜Ｓ１３）。

異常検知信号を受信した場合、送信装置１０は試験トラフィックの印加を停止する（ステップＳ１４）。

一方、受信装置２０は、試験トラフィックを受信し、受信した試験トラフィックを分析して異常を検知する（ステップＳ２２）。

異常を検知した場合、受信装置２０は、異常検知信号を送信装置１０へ送信し（ステップＳ２３）、ミラーＨＵＢ４０Ｂからキャプチャしたトラフィックに基づいて帯域を測定する（ステップＳ２４）。

次に、拠点数が３の場合について説明する。図８，９は、拠点数が３の場合の試験トラフィックの流れの一例を示す図である。

図８の例では、拠点Ｃに受信装置を設置し、拠点Ａの送信装置から拠点Ｂ，Ｃそれぞれの受信装置へ試験トラフィックを送信する。拠点Ｂ，Ｃのいずれかの受信装置が異常を検知したときに帯域を測定する。拠点Ａの送信装置は、拠点Ａから拠点Ｂ，Ｃのそれぞれへ向かうトラフィックをキャプチャできるので、拠点Ａの送信装置が拠点Ａから拠点Ｂ，Ｃへの通信経路の帯域を測定する。送信装置は、拠点ごとにトラフィックを分離し、拠点ごとに帯域を測定してもよい。例えば、拠点Ａから拠点Ｂへ向かうトラフィックと拠点Ａから拠点Ｃへ向かうトラフィックを分離し、拠点Ａから拠点Ｂへの通信経路の帯域と拠点Ａから拠点Ｃへの通信経路の帯域を測定する。

図９の例では、拠点Ｃに送信装置を設置し、拠点Ａ，Ｃそれぞれの送信装置から拠点Ｂの受信装置へ試験トラフィックを送信する。拠点Ｂの受信装置が異常を検知したときに帯域を測定する。拠点Ｂの受信装置は、拠点Ａ，Ｃのそれぞれから拠点Ｂへ向かうトラフィックをキャプチャできるので、拠点Ｂの受信装置が拠点Ａ，Ｃから拠点Ｂへの通信経路の帯域を測定する。受信装置は、拠点ごとにトラフィックを分離し、拠点ごとに帯域を測定してもよい。

拠点数が４つ以上の場合も同様に帯域を測定できる。複数の送信装置と複数の受信装置を設置してもよい。

以上説明したように、本実施の形態によれば、拠点Ａに送信装置１０を設置し、拠点Ｂに受信装置２０を設置し、送信装置１０が、拠点Ａから拠点Ｂへ向かうトラフィックが段階的に増加するように、受信装置２０へ向けて試験トラフィックを印加し、受信装置２０が、試験トラフィックを受信して異常の発生を検知し、受信装置２０が異常の発生を検知したときの拠点Ａから拠点Ｂへ向かうトラフィックに基づいて拠点間の帯域を測定することにより、拠点間のユーザトラフィックへの影響を抑えつつ、拠点間の帯域を測定できる。

１０…送信装置
１１…収集部
１２…印加部
１３…制御部
１４…通信部
２０…受信装置
２１…収集部
２２…受信部
２３…検知部
２４…通信部
３０Ａ，３０Ｂ…ＶＰＮルータ
４０Ａ，４０Ｂ…ＯＮＵ
５０Ａ，５０Ｂ…ミラーＨＵＢ
１００…ネットワーク

Claims

閉域網を介して接続された拠点のそれぞれに配置される送信装置と受信装置とを有する帯域試験システムであって、
前記送信装置は、
前記受信装置へ向けて試験トラフィックを印加する試験トラフィック印加部と、
前記試験トラフィックの印加量を段階的に増加させるとともに、前記受信装置が異常を検知したときに前記試験トラフィックの印加量を減少または前記試験トラフィックの印加を停止する試験トラフィック制御部と、
前記受信装置から異常検知信号を受信したときに、前記試験トラフィックの量と前記拠点間のユーザトラフィックの量に基づいて前記拠点間の帯域を測定する測定部とを有し、
前記受信装置は、
前記試験トラフィックを受信する試験トラフィック受信部と、
前記試験トラフィックを分析し、異常の発生を検知する異常検知部と、
前記異常検知部が異常の発生を検知したとき前記異常検知信号を送信する送信部とを有する
ことを特徴とする帯域試験システム。
閉域網を介して接続された拠点のそれぞれに配置される送信装置と受信装置とを有する帯域試験システムであって、
前記送信装置は、
前記受信装置へ向けて試験トラフィックを印加する試験トラフィック印加部と、
前記試験トラフィックの印加量を段階的に増加させるとともに、前記受信装置が異常を検知したときに前記試験トラフィックの印加量を減少または前記試験トラフィックの印加を停止する試験トラフィック制御部と、を有し、
前記受信装置は、
前記試験トラフィックを受信する試験トラフィック受信部と、
前記試験トラフィックを分析し、異常の発生を検知する異常検知部と、
前記異常検知部が異常の発生を検知したときに、前記試験トラフィックの量と前記拠点間のユーザトラフィックの量に基づいて前記拠点間の帯域を測定する測定部とを有する
ことを特徴とする帯域試験システム。