JP7032890B2 - Network quality estimation method and network quality estimation device - Google Patents

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Description

本開示は、ネットワーク品質を評価するネットワーク品質推定方法及びネットワーク品質推定装置に関する。 The present disclosure relates to a network quality estimation method and a network quality estimation device for evaluating network quality.

映像や音声などをパケット化してIPネットワークでリアルタイム配信するストリーミングアプリケーションでは、IPネットワークの品質が伝送される映像/音声の品質に重大な影響を与える。送信装置から送信されたIPパケットがネットワーク中で失われてしまう事象の発生割合である「パケット損失率」や、送信装置から順次送信されたIPパケットの到着順序が入れ替わってしまう事象の発生割合である「パケット順序入替率」は、IPネットワークの品質を評価するためのよく知られたパラメータの一例である。IPネットワークでのパケット損失は、受信された映像/音声の途切れを引き起こす可能性がある。IPネットワークでのパケット順序入替は、受信された映像/音声の乱れを引き起こす可能性がある。従って、IPネットワークのパケット損失率やパケット順序入替率を適切に評価あるいは測定することは、品質劣化の少ないストリーミングアプリケーションの提供にとって欠かせない技術である。 In streaming applications that packetize video and audio and deliver them in real time over an IP network, the quality of the IP network has a significant impact on the quality of the transmitted video / audio. The "packet loss rate", which is the rate of occurrence of events in which IP packets transmitted from the transmitting device are lost in the network, and the rate of occurrence of events in which the arrival order of IP packets transmitted sequentially from the transmitting device is changed. A "packet order change rate" is an example of a well-known parameter for assessing the quality of an IP network. Packet loss on IP networks can cause interruptions in received video / audio. Packet reordering on IP networks can cause disturbances in the received video / audio. Therefore, appropriately evaluating or measuring the packet loss rate and the packet sequence replacement rate of an IP network is an indispensable technique for providing a streaming application with less deterioration in quality.

IPネットワークにダミーパケットを送出してIPネットワークの品質を推定するIPネットワーク品質測定装置が、すでに市販されている。しかし、このような装置は一般的に高価である。また、ダミーパケットがIPネットワークに負荷を与えてしまうため、IPネットワーク品質測定装置は、商用利用されているIPネットワークの品質測定には不向きである。そこで、他のトラヒックに影響を与えることなく、IPネットワークの品質を測定することができる技術の提供が望まれている。 An IP network quality measuring device that sends a dummy packet to an IP network to estimate the quality of the IP network is already on the market. However, such devices are generally expensive. Further, since the dummy packet imposes a load on the IP network, the IP network quality measuring device is not suitable for quality measurement of the IP network used for commercial purposes. Therefore, it is desired to provide a technique capable of measuring the quality of an IP network without affecting other traffic.

特許文献1には、IPネットワークのある1地点において、IPネットワークを流れているIPパケットをキャプチャ(捕獲)して評価することで、ダミーパケットを用いることなくIPネットワークの品質を測定する技術が開示されている。また、特許文献2には、IPパケットの受信装置に循環バッファを備え、循環バッファのチェーン長から決まる検出レイテンシを基準として、受信したIPパケットのパケット損失率を測定する技術が開示されている。 Patent Document 1 discloses a technique for measuring the quality of an IP network without using a dummy packet by capturing (capturing) and evaluating an IP packet flowing through the IP network at a certain point on the IP network. Has been done. Further, Patent Document 2 discloses a technique in which a circulation buffer is provided in a device for receiving an IP packet, and the packet loss rate of the received IP packet is measured based on a detection latency determined by the chain length of the circulation buffer.

特開2005-210515号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-210515 特表2006-510255号公報Japanese Patent Publication No. 2006-510255

特許文献1、2に開示された技術は、他のトラヒックに影響を与えることなく、パケット損失率といったIPネットワークの品質を精度よく測定することができる。しかし、これらの技術では特別な装置(特許文献1におけるIPパケットのキャプチャ装置や、特許文献2における循環バッファ)を用意しなければならず、運用やコストの面で課題があった。 The techniques disclosed in Patent Documents 1 and 2 can accurately measure the quality of an IP network such as a packet loss rate without affecting other traffic. However, these techniques require a special device (the IP packet capture device in Patent Document 1 and the circulation buffer in Patent Document 2) to be prepared, which poses a problem in terms of operation and cost.

そこで、本発明は、ストリーミングアプリケーションに適用可能であり、他のトラヒックに影響を与えることなく、IPネットワークの品質をより安価かつ簡易に測定することができるネットワーク品質推定方法及びネットワーク品質推定装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a network quality estimation method and a network quality estimation device that can be applied to streaming applications and can measure the quality of an IP network more inexpensively and easily without affecting other traffic. The purpose is to do.

上記目的を達成するために、本発明に係るネットワーク品質推定方法及びネットワーク品質推定装置は、パケットに付与されたシーケンス番号の順や欠落を把握し、対象ネットワークのパケット損失やパケット順序入替の発生比率を推定することとした。 In order to achieve the above object, the network quality estimation method and the network quality estimation device according to the present invention grasp the order or omission of the sequence number assigned to the packet, and the occurrence rate of packet loss or packet order change in the target network. Was decided to be estimated.

具体的には、本発明に係るネットワーク品質推定方法は、
現在受信している現パケットから送信された順序を示すシーケンス番号を取得するシーケンス番号取得手順と、
前記現パケットの直前に受信した直前パケットのシーケンス番号に基づいて前記現パケットのシーケンス番号を予測するシーケンス番号予測手順と、
前記シーケンス番号取得手順で取得した前記現パケットのシーケンス番号と前記シーケンス番号予測手順で予測した前記現パケットのシーケンス番号との差分値であるずれ量に基づいてネットワーク品質を推定するネットワーク品質推定手順と、
を行う。
Specifically, the network quality estimation method according to the present invention is:
The sequence number acquisition procedure for acquiring the sequence number indicating the order of transmission from the current packet currently being received, and the procedure for acquiring the sequence number.
A sequence number prediction procedure for predicting the sequence number of the current packet based on the sequence number of the immediately preceding packet received immediately before the current packet, and
A network quality estimation procedure for estimating network quality based on a deviation amount which is a difference value between the sequence number of the current packet acquired in the sequence number acquisition procedure and the sequence number of the current packet predicted in the sequence number prediction procedure. ,
I do.

また、本発明に係るネットワーク品質推定装置は、
現在受信している現パケットから送信された順序を示すシーケンス番号を取得するシーケンス番号取得部と、
前記シーケンス番号取得部が取得したパケットのシーケンス番号を保持する保持部と、
前記シーケンス番号取得部が取得した前記現パケットのシーケンス番号と前記保持部が保持する前記現パケットの直前に受信した直前パケットのシーケンス番号に基づいて予測した前記現パケットのシーケンス番号との差分値であるずれ量を算出するずれ量算出部と、
前記ずれ量算出部が算出した前記ずれ量に基づいてネットワーク品質を推定するネットワーク品質算出部と、
を備える。
Further, the network quality estimation device according to the present invention is
A sequence number acquisition unit that acquires a sequence number indicating the order of transmission from the current packet currently being received, and a sequence number acquisition unit.
A holding unit that holds the sequence number of the packet acquired by the sequence number acquisition unit, and a holding unit.
The difference between the sequence number of the current packet acquired by the sequence number acquisition unit and the sequence number of the current packet predicted based on the sequence number of the immediately preceding packet received immediately before the current packet held by the holding unit. A deviation amount calculation unit that calculates a certain deviation amount, and a deviation amount calculation unit
A network quality calculation unit that estimates network quality based on the deviation amount calculated by the deviation amount calculation unit, and a network quality calculation unit.
To prepare for.

本ネットワーク品質推定方法及び本ネットワーク品質推定装置は、測定対象のパケットに送信順序を示す「シーケンス番号」が付与されていることが前提である。通常、ストリーミングアプリケーションに用いられるRTP(Real-Time Protocol)パケットのヘッダには、送信順序に応じて1ずつ増加されるカウンタ値である「シーケンス番号」が付与されるようになっている。 The network quality estimation method and the network quality estimation device are premised on the fact that a "sequence number" indicating the transmission order is assigned to the packet to be measured. Normally, the header of an RTP (Real-Time Transport Protocol) packet used in a streaming application is given a "sequence number" which is a counter value that is incremented by 1 according to the transmission order.

本ネットワーク品質推定方法及び本ネットワーク品質推定装置は、受信したパケットから当該パケットの「シーケンス番号s(k)」を順次取り出す。s(k)は、測定装置がk番目に受信したパケットのシーケンス番号であることを意味している。そして、本ネットワーク品質推定方法及び本ネットワーク品質推定装置は、k番目の受信パケットのシーケンス番号s(k)と、その1つ前であるk-1番目の受信パケットのシーケンス番号s(k-1)から、シーケンス番号s(k)として得られたであったろう値(予測した現パケットのシーケンス番号)との差分である「ずれ量G(k)」をパケット受信するたびに計算する。そして、ネットワーク品質評価のために、この「ずれ量」を用いて簡易的に後述するパケット損失率とパケット順序入替率を算出する。 The network quality estimation method and the network quality estimation device sequentially extract the "sequence number s (k)" of the packet from the received packet. s (k) means that it is the sequence number of the packet received by the measuring device at the kth position. Then, in the network quality estimation method and the network quality estimation device, the sequence number s (k) of the k-th received packet and the sequence number s (k-1) of the k-1th received packet immediately before the sequence number s (k). ), The "deviation amount G (k)", which is the difference from the value (predicted sequence number of the current packet) that would have been obtained as the sequence number s (k), is calculated each time a packet is received. Then, for network quality evaluation, the packet loss rate and the packet order replacement rate, which will be described later, are simply calculated using this “deviation amount”.

本ネットワーク品質推定装置を受信装置に搭載したり、ネットワークの一部に接続しておくだけでネットワークのパケット損失やパケット順序入替の発生比率を推定することができる。従って、本発明は、ストリーミングアプリケーションに適用可能であり、他のトラヒックに影響を与えることなく、IPネットワークの品質をより安価かつ簡易に測定することができるネットワーク品質推定方法及びネットワーク品質推定装置を提供することができる。 By simply mounting this network quality estimation device on the receiving device or connecting it to a part of the network, it is possible to estimate the rate of occurrence of packet loss and packet reordering in the network. Therefore, the present invention provides a network quality estimation method and a network quality estimation device that can be applied to streaming applications and can measure the quality of an IP network cheaper and easier without affecting other traffic. can do.

本発明は、ストリーミングアプリケーションに適用可能であり、他のトラヒックに影響を与えることなく、IPネットワークの品質をより安価かつ簡易に測定することができるネットワーク品質推定方法及びネットワーク品質推定装置を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention provides a network quality estimation method and a network quality estimation device that can be applied to a streaming application and can measure the quality of an IP network cheaper and easier without affecting other traffic. Can be done.

パケット構成を説明する図である。It is a figure explaining the packet structure. パケット損失率とパケット順序入替率を説明する図である。It is a figure explaining the packet loss rate and the packet order exchange rate. 本発明に係るネットワーク品質推定装置を備える受信装置を説明する図である。It is a figure explaining the receiving apparatus provided with the network quality estimation apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るネットワーク品質推定装置のネットワーク品質算出部を説明する図である。It is a figure explaining the network quality calculation part of the network quality estimation apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るネットワーク品質推定方法を説明する図である。It is a figure explaining the network quality estimation method which concerns on this invention. 本発明に係るネットワーク品質推定方法において特殊なケースを説明する図である。It is a figure explaining a special case in the network quality estimation method which concerns on this invention. 本発明に係るネットワーク品質推定方法において特殊なケースを説明する図である。It is a figure explaining a special case in the network quality estimation method which concerns on this invention. 本発明に係るネットワーク品質推定方法において特殊なケースを説明する図である。It is a figure explaining a special case in the network quality estimation method which concerns on this invention. 本発明に係るネットワーク品質推定方法において特殊なケースを説明する図である。It is a figure explaining a special case in the network quality estimation method which concerns on this invention.

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below are examples of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiments. In addition, the components having the same reference numerals in the present specification and the drawings shall indicate the same components.

[パケットの構成]
本実施形態に用いられるパケットの構成について説明する。ネットワークで伝送されるパケット(これは、送信装置が送信し、受信装置が受信するパケットである。)には、送信装置がパケットを送信する順序に応じて1ずつ増加されるカウンタ値である「シーケンス番号」が付与されている。シーケンス番号は、パケットが送信される順序を表す数値である。シーケンス番号は、パケットのヘッダ(拡張ヘッダを含む。)の所定の領域に格納される。あるいは、シーケンス番号は、パケットのペイロードに設けた所定の領域に格納してもよい。
[Packet configuration]
The configuration of the packet used in this embodiment will be described. For packets transmitted over the network (which are packets transmitted by the transmitting device and received by the receiving device), the counter value is incremented by 1 according to the order in which the transmitting device transmits the packets. "Sequence number" is given. The sequence number is a numerical value indicating the order in which packets are transmitted. The sequence number is stored in a predetermined area of the packet header (including the extension header). Alternatively, the sequence number may be stored in a predetermined area provided in the payload of the packet.

本発明に用いることができるパケット構成のより具体的な例を、図1を用いて説明する。映像や音声などを符号化して得られた符号化データは、RTP(Real-Time Protocol)パケットのペイロードに格納される。RTPペイロードにRTPヘッダが付与され、RTPパケットが形成される。RTPヘッダは、図1に示すように、バージョン(V)、パディング(P)、拡張ヘッダ(X)、CSRCカウント(CC)、マーカ(M)、ペイロード・タイプ、シーケンス番号、タイム・スタンプ、同期送信元(SSRC)識別子の各領域を備える。16ビットで構成されるRTPヘッダのシーケンス番号領域は、RTPパケットの送信順に応じて、1から始まり1ずつ増加されるシーケンス番号を格納する。RTPパケットは、UDP(User Datagram Protocol)ペイロードに格納される。UDPペイロードにUDPヘッダが付与され、UDPパケットが形成される。UDPパケットは、IP(Internet Protocol)ペイロードに格納される。IPペイロードにIPヘッダが付与され、IPパケットが形成される。IPパケットは、IPネットワークを介して、送信装置から受信装置に送信される。 A more specific example of the packet configuration that can be used in the present invention will be described with reference to FIG. The coded data obtained by encoding video, audio, etc. is stored in the payload of an RTP (Real-Time Protocol) packet. An RTP header is added to the RTP payload to form an RTP packet. As shown in FIG. 1, the RTP header includes a version (V), a padding (P), an extended header (X), a CSRC count (CC), a marker (M), a payload type, a sequence number, a time stamp, and synchronization. Each region of the source (SSRC) identifier is provided. The sequence number area of the RTP header composed of 16 bits stores a sequence number starting from 1 and incrementing by 1 according to the transmission order of RTP packets. The RTP packet is stored in a UDP (User Datagram Protocol) payload. A UDP header is added to the UDP payload to form a UDP packet. UDP packets are stored in an IP (Internet Protocol) payload. An IP header is added to the IP payload to form an IP packet. The IP packet is transmitted from the transmitting device to the receiving device via the IP network.

なお、本発明に用いることができるパケットは、上述したRTPパケットに限定されるものではない。パケットのヘッダあるいはペイロード中に、当該パケットの送信順序を示すシーケンス番号が付与されているものであれば、どのようなフォーマットのパケットであっても本発明を適用することができる。 The packet that can be used in the present invention is not limited to the above-mentioned RTP packet. The present invention can be applied to a packet of any format as long as a sequence number indicating the transmission order of the packet is added to the header or payload of the packet.

[処理概要]
図2を用いて、ネットワーク品質の推定処理の概要を説明する。図2(a)は、「パケット損失率」の推定方法の概要を説明する図であり、図2(b)は、「パケット順序入替率」の推定方法の概要を説明する図である。
[Outline of processing]
The outline of the network quality estimation process will be described with reference to FIG. FIG. 2A is a diagram illustrating an outline of an estimation method of the “packet loss rate”, and FIG. 2B is a diagram illustrating an outline of an estimation method of the “packet order replacement rate”.

IPパケットの送信装置は、1から10まで1ずつインクリメントされるシーケンス番号1、2、3、・・・、10を各々有する10個のIPパケットを送信したと仮定する。これら10個のIPパケットは、IPネットワークを介して、受信装置に受信される。受信装置は、図2(a)及び図2(b)に示すように、シーケンス番号s(k)=1、3、4、5、6、8、9、7、10の順で9個のIPパケットを受信したと仮定する。 It is assumed that the IP packet transmitting device transmits 10 IP packets each having sequence numbers 1, 2, 3, ... 10 which are incremented by 1 from 1 to 10. These 10 IP packets are received by the receiving device via the IP network. As shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), there are nine receiving devices in the order of sequence number s (k) = 1, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 7, and 10. Suppose you have received an IP packet.

ここで、受信装置が測定開始からk番目に受信したIPパケットが有するシーケンス番号をs(k)と表記することとする。受信装置は、k番目の(すなわち最新の)IPパケットを受信するたびごとに、最新のIPパケットのシーケンス番号s(k)として得られたであったろう値(s(k-1)+1)を予測する。そして、受信装置は、最新のシーケンス番号s(k)と、予測したシーケンス番号s(k-1)+1との差分値G(k)を計算する。

Figure 0007032890000001
ここで、差分値G(k)を「ずれ量」と呼ぶこととする。 Here, the sequence number of the IP packet received by the receiving device at the kth position from the start of measurement is referred to as s (k). Each time the receiver receives the kth (ie, latest) IP packet, it takes the value (s (k-1) + 1) that would have been obtained as the sequence number s (k) of the latest IP packet. Predict. Then, the receiving device calculates the difference value G (k) between the latest sequence number s (k) and the predicted sequence number s (k-1) + 1.
Figure 0007032890000001
Here, the difference value G (k) is referred to as a "deviation amount".

k番目に受信したIPパケットが、k-1番目に受信したIPパケットの1つ後に送信されたのであれば、シーケンス番号s(k)はシーケンス番号s(k-1)より1だけ大きい値となるはずであるので、ずれ量G(k)は0となる。一方、パケット損失やパケット到着順序の入れ替えが発生した場合、シーケンス番号s(k)はシーケンス番号s(k-1)より1だけ大きい値にはならない。例えば、パケット損失が1つ発生した場合、シーケンス番号s(k)はシーケンス番号s(k-1)より2だけ大きい値となるはずであるから、ずれ量G(k)は1となる。図2(a)及び図2(b)の例では、2番目(k=2)に受信したIPパケットのシーケンス番号はs(k)=3であり、その1つ前(k=1)に受信したIPパケットのシーケンス番号はs(k)=1であるから、このとき算出されるずれ量はG(k)=3-(1+1)=+1となる。受信装置は、IPパケットを受信するたびにずれ量G(k)を算出し、この「ずれ量G(k)」を用いてパケット損失率とパケット順序入替率を推定する。 If the kth received IP packet is transmitted one after the k-1st received IP packet, the sequence number s (k) is set to a value one larger than the sequence number s (k-1). Since it should be, the deviation amount G (k) becomes 0. On the other hand, when packet loss or replacement of the packet arrival order occurs, the sequence number s (k) does not become a value 1 larger than the sequence number s (k-1). For example, when one packet loss occurs, the sequence number s (k) should be a value 2 larger than the sequence number s (k-1), so the deviation amount G (k) is 1. In the examples of FIGS. 2 (a) and 2 (b), the sequence number of the second (k = 2) received IP packet is s (k) = 3, and the sequence number immediately before (k = 1) is Since the sequence number of the received IP packet is s (k) = 1, the deviation amount calculated at this time is G (k) = 3- (1 + 1) = + 1. The receiving device calculates the deviation amount G (k) each time it receives an IP packet, and estimates the packet loss rate and the packet order replacement rate using this “deviation amount G (k)”.

(パケット損失率)
図2(a)を参照して、パケット損失率の推定処理の概要について説明する。受信装置は、所定期間の最後のIPパケット(図2(a)では、k=9)を受信すると、これまでに得られたすべてのずれ量G(k)を加算して累積ずれ量ΣG(k)(図2(a)の例では1)を算出する。受信装置は、所定期間に受信したIPパケットにおける最大のシーケンス番号Smax(図2(a)の例では10)と累積ずれ量ΣG(k)との比をパケット損失率PLossとして導出する。

Figure 0007032890000002
(Packet loss rate)
An outline of the packet loss rate estimation process will be described with reference to FIG. 2A. When the receiving device receives the last IP packet in the predetermined period (k = 9 in FIG. 2A), the receiving device adds all the deviation amounts G (k) obtained so far and accumulates the deviation amount ΣG ( k) (1) in the example of FIG. 2 (a) is calculated. The receiving device derives the ratio of the maximum sequence number S max (10 in the example of FIG. 2A) and the cumulative deviation amount ΣG (k) in the IP packet received in the predetermined period as the packet loss rate P Loss .
Figure 0007032890000002

(パケット順序入替率)
次いで、図2(b)を参照して、パケット順序入替率の推定処理の概要について説明する。受信装置は、IPパケットを受信するたびに、算出したずれ量G(k)が負の値か否かを評価する。算出したずれ量G(k)が負の値の場合、k番目に受信したIPパケットにおけるずれ量フラグNG(k)=1とする。それ以外の場合、ずれ量フラグNG(k)=0とする(数式C3参照)。受信装置は、所定期間の最後のIPパケット(図2(b)では、k=9)を受信すると、これまでに得られたすべてのずれ量フラグNG(k)を加算して累積ずれ量フラグΣNG(k)(図2(b)の例では1)を算出する。受信装置は、所定期間に受信したIPパケットにおける最大のシーケンス番号Smax(図2(b)の例では10)と累積ずれ量フラグΣNG(k)との比をパケット順序入替率PReorderとして導出する。

Figure 0007032890000003
Figure 0007032890000004
累積ずれ量フラグΣNG(k)は、パケット到着順序の入れ替えが発生したパケット数を表している。なお、「これまでに得られたすべてのずれ量フラグNG(k)を加算」することは、「負数のずれ量G(k)をカウントする」ことと等価である。 (Packet order replacement rate)
Next, an outline of the packet order replacement rate estimation process will be described with reference to FIG. 2 (b). Each time the receiving device receives an IP packet, the receiving device evaluates whether or not the calculated deviation amount G (k) is a negative value. When the calculated deviation amount G (k) is a negative value, the deviation amount flag NG (k) = 1 in the kth received IP packet is set. In other cases, the deviation amount flag NG (k) = 0 (see formula C3). When the receiving device receives the last IP packet in the predetermined period (k = 9 in FIG. 2B), the receiving device adds all the deviation amount flags NG (k) obtained so far and the cumulative deviation amount flag. ΣNG (k) (1) in the example of FIG. 2B is calculated. The receiving device derives the ratio of the maximum sequence number S max (10 in the example of FIG. 2B) and the cumulative deviation amount flag ΣNG (k) in the IP packet received in the predetermined period as the packet order replacement rate P Reader. do.
Figure 0007032890000003
Figure 0007032890000004
The cumulative deviation amount flag ΣNG (k) represents the number of packets in which the packet arrival order has been changed. It should be noted that "adding all the deviation amount flags NG (k) obtained so far" is equivalent to "counting the deviation amount G (k) of a negative number".

上記では、パケット損失率およびパケット順序入替率を算出するための分母として、受信したIPパケットにおける最大のシーケンス番号Smaxを用いていたが、本発明はこれに限定されるものではない。要は、測定対象とした受信パケットに対応する送信パケット数(図2(a)、(b)の例では、受信パケット数は9であるが、ネットワーク中でパケット損失が1つ発生しているため、送信パケット数は10)を推定し、それをパケット損失率およびパケット順序入替率を算出するための分母とすればよい。例えば、受信したIPパケットのうち最大のシーケンス番号Smaxと最小のシーケンス番号Sminを用いて、Smax-Smin-1を分母に用いてもよい(数式C2及び数式C4)。この場合、測定対象のうち最初に送信されたIPパケットのシーケンス番号が1以外の場合であっても、パケット損失率やパケット順序入替率を算出できる。 In the above, the maximum sequence number S max in the received IP packet is used as the denominator for calculating the packet loss rate and the packet sequence replacement rate, but the present invention is not limited thereto. In short, the number of transmitted packets corresponding to the received packets targeted for measurement (in the examples of FIGS. 2A and 2B, the number of received packets is 9, but one packet loss occurs in the network. Therefore, the number of transmitted packets may be estimated to be 10) and used as the denominator for calculating the packet loss rate and the packet order replacement rate. For example, S max − S min -1 may be used as the denominator by using the maximum sequence number S max and the minimum sequence number S min among the received IP packets (Formula C2 and Formula C4). In this case, the packet loss rate and the packet order replacement rate can be calculated even when the sequence number of the first transmitted IP packet among the measurement targets is other than 1.

つまり、所定期間のIPパケットのシーケンス番号の最小値Sminが1でない場合、

Figure 0007032890000005
でパケット損失率PLossを、
Figure 0007032890000006
でパケット順序入替率PReorderを導出する。また、あらかじめ測定対象のパケット数が決まっている場合は、送信装置がパケットのヘッダ等に送信パケット数に関する情報を格納することで、送信装置が受信装置に伝達するようにしてもよい。 That is, when the minimum value S min of the sequence number of the IP packet for a predetermined period is not 1,
Figure 0007032890000005
Packet loss rate P Loss ,
Figure 0007032890000006
To derive the packet order replacement rate P Reader . Further, when the number of packets to be measured is determined in advance, the transmitting device may store information on the number of transmitted packets in the header or the like of the packet so that the transmitting device transmits the information to the receiving device.

[ネットワーク品質推定装置]
図3は、本実施形態に係るネットワーク品質推定装置101を備える受信装置301の構成を説明する図である。受信装置301は、ネットワークからパケットを受信する受信バッファ11と、当該パケットを受信処理するパケット処理部12と、ネットワーク品質推定装置101とを有する。ネットワーク品質推定装置101は、IPパケットを受信する受信装置301に組み込まれ、あるいは受信装置301と一体となって構成される。ネットワーク品質推定装置101は、パケット処理部12からシーケンス番号が通知され、ネットワーク品質として、送信装置から送信されたIPパケットがネットワーク中で失われてしまう事象の発生割合である「パケット損失率」と、送信装置から順次送信されたIPパケットの到着順序が入れ替わってしまう事象の発生割合である「パケット順序入替率」を、図2を用いて説明した原理に従って推定する。
[Network quality estimator]
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a receiving device 301 including a network quality estimation device 101 according to the present embodiment. The receiving device 301 includes a receiving buffer 11 for receiving a packet from the network, a packet processing unit 12 for receiving and processing the packet, and a network quality estimation device 101. The network quality estimation device 101 is incorporated in the receiving device 301 for receiving the IP packet, or is configured integrally with the receiving device 301. In the network quality estimation device 101, the sequence number is notified from the packet processing unit 12, and as the network quality, the "packet loss rate" is the rate at which the IP packet transmitted from the transmission device is lost in the network. , The "packet order change rate", which is the rate of occurrence of an event in which the arrival order of IP packets sequentially transmitted from the transmitting device is changed, is estimated according to the principle described with reference to FIG.

ネットワーク品質推定装置101は、
現在受信している現パケットから送信された順序を示すシーケンス番号を取得するシーケンス番号取得部13と、
シーケンス番号取得部13が取得したパケットのシーケンス番号を保持する保持部14と、
シーケンス番号取得部13が取得した前記現パケットのシーケンス番号と前記保持部14が保持する前記現パケットの直前に受信した直前パケットのシーケンス番号に基づいて予測した前記現パケットのシーケンス番号との差分値であるずれ量を算出するずれ量算出部15と、
ずれ量算出部15が算出した前記ずれ量に基づいてネットワーク品質を推定するネットワーク品質算出部16と、
を備える。
The network quality estimation device 101 is
The sequence number acquisition unit 13 for acquiring the sequence number indicating the order of transmission from the current packet currently being received, and the sequence number acquisition unit 13.
The holding unit 14 that holds the sequence number of the packet acquired by the sequence number acquisition unit 13 and
Difference value between the sequence number of the current packet acquired by the sequence number acquisition unit 13 and the sequence number of the current packet predicted based on the sequence number of the immediately preceding packet received immediately before the current packet held by the holding unit 14. The deviation amount calculation unit 15 for calculating the deviation amount, and
A network quality calculation unit 16 that estimates network quality based on the deviation amount calculated by the deviation amount calculation unit 15.
To prepare for.

シーケンス番号取得部13は、パケット処理部12がIPパケットを受信するたびに通知する当該IPパケットに含まれるシーケンス番号s(k)を取得する。シーケンス番号取得部13は、保持部14に最新の(k番目)IPパケットのシーケンス番号s(k)を出力し、保持させる。 The sequence number acquisition unit 13 acquires the sequence number s (k) included in the IP packet to be notified each time the packet processing unit 12 receives the IP packet. The sequence number acquisition unit 13 outputs the sequence number s (k) of the latest (kth) IP packet to the holding unit 14 and causes the holding unit 14 to hold the sequence number s (k).

保持部14は、最新のIPパケットのシーケンス番号s(k)、その1つ前に受信したIPパケットのシーケンス番号s(k-1)、所定期間にわたって保持部14が保持したシーケンス番号のうち最も小さなシーケンス番号Smin及び最も大きなシーケンス番号Smaxを保持する。 The holding unit 14 is the most of the latest IP packet sequence number s (k), the sequence number s (k-1) of the IP packet received immediately before the latest IP packet, and the sequence number held by the holding unit 14 over a predetermined period. It holds the small sequence number S min and the largest sequence number S max .

ずれ量算出部15は、保持部14が保持していた1つ前(k-1番目)に受信したIPパケットのシーケンス番号s(k-1)の値から、最新のIPパケットのシーケンス番号s(k)として得られたであったろう値(s(k-1)+1)を予測する。そして、ずれ量算出部15は、シーケンス番号取得部13が取得した最新のシーケンス番号s(k)と、予測したシーケンス番号s(k-1)+1との差分値であるずれ量G(k)を計算し、ネットワーク品質算出部16に出力する。 The deviation amount calculation unit 15 is based on the value of the sequence number s (k-1) of the IP packet received immediately before (k-1st) held by the holding unit 14, and the sequence number s of the latest IP packet. Predict the value (s (k-1) +1) that would have been obtained as (k). Then, the deviation amount calculation unit 15 has a deviation amount G (k) which is a difference value between the latest sequence number s (k) acquired by the sequence number acquisition unit 13 and the predicted sequence number s (k-1) + 1. Is calculated and output to the network quality calculation unit 16.

図4は、ネットワーク品質算出部16の具体的な構成を説明する図である。ネットワーク品質算出部16は、パケット損失率を算出するパケット損失率算出部20と、パケット順序入替率を算出するパケット順序入替率算出部30を備える。パケット損失率算出部20は、加算部21、累積ずれ量保持部22及び除算部23を有する。パケット順序入替率算出部30は、判定部31、加算部32、累積ずれ量フラグ保持部33及び除算部34を有する。 FIG. 4 is a diagram illustrating a specific configuration of the network quality calculation unit 16. The network quality calculation unit 16 includes a packet loss rate calculation unit 20 for calculating the packet loss rate and a packet order replacement rate calculation unit 30 for calculating the packet order replacement rate. The packet loss rate calculation unit 20 includes an addition unit 21, a cumulative deviation amount holding unit 22, and a division unit 23. The packet order replacement rate calculation unit 30 includes a determination unit 31, an addition unit 32, a cumulative deviation amount flag holding unit 33, and a division unit 34.

パケット損失率算出部20は、上述した数C2に則ってパケット損失率を推定する。加算部21には、ずれ量算出部15が出力した最新(k番目)のずれ量G(k)と、累積ずれ量保持部22が保持している1つ前(k-1番目)の累積ずれ量ΣG(k-1)とを加算し、最新の累積ずれ量ΣG(k)を算出する。加算部21は、累積ずれ量ΣG(k)を累積ずれ量保持部22に出力して保持させるとともに、除算部23に出力する。除算部23は、保持部14が保持している最大シーケンス番号Smax及び最小シーケンス番号Sminを取得し、数C2の計算を行う。すなわち、累積ずれ量ΣG(k)を、(Smax―Smin―1)で除算する。除算部23は、除算して得られた値をパケット損失率PLossの推定値として出力する。 The packet loss rate calculation unit 20 estimates the packet loss rate according to the above-mentioned number C2. In the addition unit 21, the latest (kth) deviation amount G (k) output by the deviation amount calculation unit 15 and the previous (k-1th) accumulation held by the cumulative deviation amount holding unit 22 are accumulated. The latest cumulative deviation amount ΣG (k) is calculated by adding the deviation amount ΣG (k-1). The addition unit 21 outputs and holds the cumulative deviation amount ΣG (k) to the cumulative deviation amount holding unit 22 and outputs it to the division unit 23. The division unit 23 acquires the maximum sequence number S max and the minimum sequence number S min held by the holding unit 14, and calculates the number C2. That is, the cumulative deviation amount ΣG (k) is divided by (S max − S min − 1). The division unit 23 outputs the value obtained by division as an estimated value of the packet loss rate P Loss .

パケット順序入替率算出部30は、上述した数C4に則ってパケット順序入替率を推定する。判定部31は、ずれ量算出部15が出力した最新(k番目)のずれ量G(k)が負の値か否かを評価する。判定部31は、数C3に則って、ずれ量G(k)が負の値の場合にずれ量フラグNG(k)=1と設定し、それ以外の場合はずれ量フラグNG(k)=0と設定する。加算部32は、判定部31が出力した最新(k番目)のずれ量フラグNG(k)の値と、累積ずれ量フラグ保持部33が保持している1つ前(k-1番目)の累積ずれ量フラグΣNG(k-1)とを加算し、最新の累積ずれ量フラグΣNG(k)を算出する。加算部32は、累積ずれ量フラグΣNG(k)を累積ずれ量フラグ保持部33に出力して保持させるとともに、除算部34に出力する。除算部34は、保持部14が保持している最大シーケンス番号Smax及び最小シーケンス番号Sminを取得し、数C4の計算を行う。すなわち、累積ずれ量フラグΣNG(k)を、(Smax―Smin―1)で除算する。除算部34は、除算して得られた値をパケット順序入替率Preorderの推定値として出力する。 The packet order replacement rate calculation unit 30 estimates the packet order replacement rate according to the above-mentioned number C4. The determination unit 31 evaluates whether or not the latest (kth) deviation amount G (k) output by the deviation amount calculation unit 15 is a negative value. The determination unit 31 sets the deviation amount flag NG (k) = 1 when the deviation amount G (k) is a negative value according to the number C3, and the deviation amount flag NG (k) = 0 in other cases. And set. The addition unit 32 has the latest (kth) deviation amount flag NG (k) value output by the determination unit 31 and the previous (k-1th) value held by the cumulative deviation amount flag holding unit 33. The latest cumulative deviation amount flag ΣNG (k) is calculated by adding the cumulative deviation amount flag ΣNG (k-1). The addition unit 32 outputs and holds the cumulative deviation amount flag ΣNG (k) to the cumulative deviation amount flag holding unit 33, and outputs the cumulative deviation amount flag ΣNG (k) to the division unit 34. The division unit 34 acquires the maximum sequence number S max and the minimum sequence number S min held by the holding unit 14, and calculates the number C4. That is, the cumulative deviation amount flag ΣNG (k) is divided by (S max − S min − 1). The division unit 34 outputs the value obtained by division as an estimated value of the packet order replacement rate Reader .

なお、所定期間経過後もしくは任意時刻に、保持部14、累積ずれ量保持部22及び累積ずれ量フラグ保持部33にリセット信号を入力することで、それらが保持する値をリセット(初期化)することができる。例えば、所定期間とは、ネットワーク品質を推定するために必要となる一定の期間であってもよい。あるいは、シーケンス番号の最小値のパケットからシーケンス番号の最大値のパケットまで受信する時間であってもよい。 By inputting a reset signal to the holding unit 14, the cumulative deviation amount holding unit 22, and the cumulative deviation amount flag holding unit 33 after the lapse of a predetermined period or at an arbitrary time, the values held by them are reset (initialized). be able to. For example, the predetermined period may be a certain period required for estimating the network quality. Alternatively, it may be the time to receive from the packet with the minimum value of the sequence number to the packet with the maximum value of the sequence number.

図5は、本実施形態に係るネットワーク品質推定装置101が行うネットワーク品質推定方法を説明するフローチャートである。本ネットワーク品質推定方法は、
現在受信している現パケットから送信された順序を示すシーケンス番号を取得するシーケンス番号取得手順(ステップS01)と、
前記現パケットの直前に受信した直前パケットのシーケンス番号に基づいて前記現パケットのシーケンス番号を予測するシーケンス番号予測手順と、
前記シーケンス番号取得手順で取得した前記現パケットのシーケンス番号と前記シーケンス番号予測手順で予測した前記現パケットのシーケンス番号とのずれ量(ステップS02)に基づいてネットワーク品質を推定するネットワーク品質推定手順(ステップS03)と、
を行う。
ここで、ステップS02におけるずれ量は、上述した数1を用いて算出される値とすればよい。
FIG. 5 is a flowchart illustrating a network quality estimation method performed by the network quality estimation device 101 according to the present embodiment. This network quality estimation method is
A sequence number acquisition procedure (step S01) for acquiring a sequence number indicating the order of transmission from the current packet currently being received, and
A sequence number prediction procedure for predicting the sequence number of the current packet based on the sequence number of the immediately preceding packet received immediately before the current packet, and
A network quality estimation procedure for estimating network quality based on the amount of deviation (step S02) between the sequence number of the current packet acquired in the sequence number acquisition procedure and the sequence number of the current packet predicted in the sequence number prediction procedure (step S02). Step S03) and
I do.
Here, the deviation amount in step S02 may be a value calculated by using the above-mentioned number 1.

ネットワーク品質推定手順(ステップS03)では、ステップS31でずれ量G(k)が負の値か否かを判断し、ずれ量G(k)が負の値の場合にずれ量フラグNG(k)=1と設定し(ステップS33)、それ以外の場合はずれ量フラグNG(k)=0と設定する(ステップS32)。そして、所定期間に受信したパケットの中で最小のシーケンス番号Sminと最大のシーケンス番号Smaxとの差を算出する(ステップS34)。そして、数C2に則ってパケット損失率PLOSSを算出し(ステップS35)、数C4に則ってパケット順序入替率PReorderを算出する(ステップS36)。 In the network quality estimation procedure (step S03), it is determined in step S31 whether or not the deviation amount G (k) is a negative value, and if the deviation amount G (k) is a negative value, the deviation amount flag NG (k). = 1 is set (step S33), and in other cases, the deviation amount flag NG (k) = 0 is set (step S32). Then, the difference between the minimum sequence number S min and the maximum sequence number S max among the packets received in the predetermined period is calculated (step S34). Then, the packet loss rate P LOSS is calculated according to the number C2 (step S35), and the packet order replacement rate P Reader is calculated according to the number C4 (step S36).

[特殊なケース]
ここで、受信したパケットに格納されるシーケンス番号は有限の値であることに着目する。例えば、RTPパケットの場合、シーケンス番号を格納する領域は、図1に示したように16ビットでしかない。すなわち、RTPパケットは、シーケンス番号として10進数で0から65535までの値しか格納することができない。シーケンス番号が65535に達すると、再び0に戻ってインクリメントされる。以下、パケットには16ビットのシーケンス番号格納領域が割り当てられていることを前提とし、受信したパケットのシーケンス番号が65535から0に戻るタイミングでのずれ量G(k)について考察する。
[Special case]
Here, it is noted that the sequence number stored in the received packet is a finite value. For example, in the case of an RTP packet, the area for storing the sequence number is only 16 bits as shown in FIG. That is, the RTP packet can only store a decimal value from 0 to 65535 as the sequence number. When the sequence number reaches 65535, it returns to 0 and is incremented again. Hereinafter, it is assumed that a 16-bit sequence number storage area is allocated to the packet, and the deviation amount G (k) at the timing when the sequence number of the received packet returns from 65535 to 0 will be considered.

シーケンス番号s(k)=0のパケットを受信した場合、その1つ前の受信パケットのシーケンス番号はs(k-1)=65535であるため、図6(a)で示したように、ずれ量G(k)=-65536となる。そのため、ネットワーク品質の評価期間中にパケット損失がなかったとしても、累積ずれ量(すなわちパケット損失量の推定値)はΣG(k)=-65536という妥当でない値が算定されてしまう。 When a packet having the sequence number s (k) = 0 is received, the sequence number of the received packet immediately before the packet is s (k-1) = 65535, so that the packet is deviated as shown in FIG. 6A. The amount G (k) = −65536. Therefore, even if there is no packet loss during the network quality evaluation period, the cumulative deviation amount (that is, the estimated value of the packet loss amount) is calculated as ΣG (k) = −65536, which is an unreasonable value.

(対応案1)
そこで、図6(b)に示したように、シーケンス番号の最大値(16bit値の例では10進数で65535)に達したタイミングで、あるいはシーケンス番号が初期値(通常は0)に戻ったタイミングで、累積ずれ量ΣG(k)及び累積ずれ量フラグΣNG(k)をリセット(初期化)するようにしてもよい。すなわち、シーケンス番号取得部13は、パケット処理部12から取得したシーケンス番号s(k)が65535(あるいは0)であった場合、シーケンス番号取得部13はリセット信号を出力し、保持部14に保持された値、ネットワーク品質算出部16における累積ずれ量保持部22および累積ずれ量フラグ保持部33に保持された値をリセットないし消去し、シーケンス番号がs(k-1)=1から再びずれ量G(k)を算出するようにしてもよい。
(Countermeasure 1)
Therefore, as shown in FIG. 6B, when the maximum value of the sequence number (65535 in decimal in the example of the 16-bit value) is reached, or when the sequence number returns to the initial value (usually 0). Then, the cumulative deviation amount ΣG (k) and the cumulative deviation amount flag ΣNG (k) may be reset (initialized). That is, when the sequence number s (k) acquired from the packet processing unit 12 is 65535 (or 0), the sequence number acquisition unit 13 outputs a reset signal and holds it in the holding unit 14. The value, the value held in the cumulative deviation amount holding unit 22 and the cumulative deviation amount flag holding unit 33 in the network quality calculation unit 16 are reset or erased, and the deviation amount again from the sequence number s (k-1) = 1. G (k) may be calculated.

つまり、シーケンス番号取得部13は、パケットに付与可能な最大のシーケンス番号を取得した場合、又はパケットに付与するシーケンス番号の初期値を取得した場合、保持部14及びネットワーク品質算出部16をリセットするリセット動作を行う。具体的には、シーケンス番号取得部13は、前記リセット動作で、保持部14が保持するs(k)、s(k-1)、Smax、及びSminをリセットし、ネットワーク品質算出部16が算出する累積ずれ量Σk=2[G(k)]と累積ずれ量フラグΣk=2[NG(k)]をリセットする。 That is, the sequence number acquisition unit 13 resets the holding unit 14 and the network quality calculation unit 16 when the maximum sequence number that can be assigned to the packet is acquired or the initial value of the sequence number assigned to the packet is acquired. Perform a reset operation. Specifically, the sequence number acquisition unit 13 resets the s (k), s (k-1), S max , and S min held by the holding unit 14 by the reset operation, and the network quality calculation unit 16 Resets the cumulative deviation amount Σ k = 2 [G (k)] and the cumulative deviation amount flag Σ k = 2 [NG (k)] calculated by.

(対応案2)
シーケンス番号が最大値を受信したタイミングでパケット損失率あるいはパケット順序入替率の推定をリセットしたとしても、シーケンス番号が最大値から初期値に戻るタイミングの前後で受信パケットの入替が発生したとすると不具合が発生する場合がある。例えば、シーケンス番号が最大値のパケット(s(k)=65535)とシーケンス番号が最大値より1つ小さいパケット(s(k)=65534)の順序が入れ替わって受信された場合、図7(a)に示したように、シーケンス番号s(k)=65535を受信してリセットされた後であっても、s(k)=0を受信したタイミングでずれ量G(k)=-65535が算定されてしまう。その結果、その後にパケット損失が発生しなかったとしても累積ずれ量としてΣG(k)=-65535という妥当でない値が算定されてしまう。また、シーケンス番号が初期値のパケット(s(k)=0)とシーケンス番号が初期値より1つ大きいパケット(s(k)=1)の順序が入れ替わって受信された場合、図7(b)に示したように、シーケンス番号s(k)=65535を受信してリセットされた後であっても累積ずれ量ΣG(k)=-1が算定されてしまい、パケット損失量の推定値として-1という妥当でない値が算定されてしまう。
(Countermeasure 2)
Even if the estimation of the packet loss rate or the packet order replacement rate is reset when the sequence number receives the maximum value, it is a problem if the received packets are replaced before and after the timing when the sequence number returns from the maximum value to the initial value. May occur. For example, when the packet having the maximum sequence number (s (k) = 65535) and the packet having the sequence number one smaller than the maximum value (s (k) = 65534) are received in an alternating order, FIG. 7A ), The deviation amount G (k) = -65535 is calculated at the timing when s (k) = 0 is received even after the sequence number s (k) = 65535 is received and reset. Will be done. As a result, even if no packet loss occurs thereafter, an unreasonable value of ΣG (k) = −65535 is calculated as the cumulative deviation amount. Further, when the packet having the initial value of the sequence number (s (k) = 0) and the packet having the sequence number one larger than the initial value (s (k) = 1) are received in an alternating order, FIG. 7 (b) ), The cumulative deviation amount ΣG (k) = -1 is calculated even after the sequence number s (k) = 65535 is received and reset, and the estimated value of the packet loss amount is calculated. An invalid value of -1 will be calculated.

そこで、シーケンス番号が最大値のパケットを受信した場合、その次の受信パケットに対するずれ量G(k)は、当該受信パケットのシーケンス番号と一致する値とすればよい。言い換えると、1つ前の受信パケットのシーケンス番号が最大値(s(k)=65535)であった場合は、ずれ量は受信パケットのシーケンス番号と一致する値とすればよい。これを式として書き表すと、以下のようになる。

Figure 0007032890000007
ただし、Max Sはパケットに付与可能な最大のシーケンス番号である。 Therefore, when a packet having the maximum sequence number is received, the deviation amount G (k) with respect to the next received packet may be a value that matches the sequence number of the received packet. In other words, when the sequence number of the previous received packet is the maximum value (s (k) = 65535), the deviation amount may be a value that matches the sequence number of the received packet. This can be expressed as an expression as follows.
Figure 0007032890000007
However, Max S is the maximum sequence number that can be assigned to the packet.

数C5を用いるのであれば、シーケンス番号の最大値(16bit値の例では10進数で65535)に達したタイミングで、あるいはシーケンス番号が初期値(通常は0)に戻ったタイミングで、ネットワーク品質の推定をリセットする必要はない。図7(a)と同じ受信パケットの入れ替えが発生したとしても、数C5を用いれば、図8(a)に示したように、累積ずれ量は妥当な値を得ることができる。同様に、図7(b)と同じ受信パケットの入れ替えが発生したとしても、図8(b)に示したように、累積ずれ量は妥当な値を得ることができる。 If the number C5 is used, the network quality will be reached when the maximum value of the sequence number (65535 in decimal in the 16-bit value example) is reached, or when the sequence number returns to the initial value (usually 0). There is no need to reset the estimation. Even if the same received packet replacement as in FIG. 7A occurs, if the number C5 is used, a reasonable value can be obtained for the cumulative deviation amount as shown in FIG. 8A. Similarly, even if the same received packet replacement as in FIG. 7 (b) occurs, a reasonable value can be obtained for the cumulative deviation amount as shown in FIG. 8 (b).

(対応案3)
ずれ量の算定に式C5を用いた場合であっても、不具合解消の鍵となるシーケンス番号s(k)=65535のパケットがネットワーク中で損失して受信されなかった場合、ずれ量およびずれ量フラグとして妥当でない値が算定されてしまう。図9(a)に示したように、シーケンス番号s(k)=65535のパケットが受信されなかった場合、シーケンス番号s(k)=0のパケットを受信すると、ずれ量G(k)=-65535とずれ量フラグNG(k)=1が算定されてしまう。
(Countermeasure 3)
Even when the formula C5 is used to calculate the deviation amount, if the packet with sequence number s (k) = 65535, which is the key to solving the problem, is lost in the network and is not received, the deviation amount and the deviation amount are not received. An invalid value will be calculated as a flag. As shown in FIG. 9A, when the packet with the sequence number s (k) = 65535 is not received, when the packet with the sequence number s (k) = 0 is received, the deviation amount G (k) = −. 65535 and the deviation amount flag NG (k) = 1 are calculated.

そこで、シーケンス番号が最大値となるパケットが損失した場合は、このパケットに前後する受信パケットから算定されるずれ量G(k)をパケット損失率あるいはパケット順序入替率の算定に用いないようにすればよい。具体的には、ネットワーク品質算出部16は、ずれ量G(k)について、負のしきい値Gthが設定されており、ずれ量算出部15がGth未満の負のずれ量G(k)を算定し、前記負のずれ量G(k)を算定した前後の前記所定期間より短い一定期間内に前記負のずれ量G(k)を補償する正のずれ量を算定しない場合、前記負のずれ量G(k)をG(k)=1に置換する。 Therefore, if the packet with the maximum sequence number is lost, the deviation amount G (k) calculated from the received packets before and after this packet should not be used for calculating the packet loss rate or the packet order replacement rate. Just do it. Specifically, the network quality calculation unit 16 sets a negative threshold value Gth for the deviation amount G (k), and the deviation amount calculation unit 15 sets a negative deviation amount G (k) less than Gth. If the positive deviation amount for compensating for the negative deviation amount G (k) is not calculated within a certain period shorter than the predetermined period before and after the calculation is performed and the negative deviation amount G (k) is calculated, the negative deviation amount is negative. The deviation amount G (k) is replaced with G (k) = 1.

つまり、所定の負の閾値Gthより小さいずれ量G(k)が算定された場合、このずれ量を算定した前後のある一定期間内にこのずれ量を補償する正のずれ量が算定されなければ、シーケンス番号が最大値となるパケットが損失したとみなして、当該ずれ量をG(k) = 1と変更すればよい。 That is, when a deviation amount G (k) smaller than a predetermined negative threshold value Gth is calculated, a positive deviation amount for compensating for this deviation amount must be calculated within a certain period before and after the calculation of this deviation amount. , The amount of deviation may be changed to G (k) = 1 by assuming that the packet having the maximum sequence number has been lost.

例えば、所定の負の閾値Gth=-60000、一定期間を受信したパケット数6に相当する期間とした例について述べる。シーケンス番号が最大値より1小さいパケット(s(k)=65534)を受信した後にシーケンス番号が初期値のパケット(s(k)=0)を受信したとする。このとき、ずれ量はG(k)=-65535(<Gth)と算定され、ずれ量フラグはNG(k)=1が算定される。その前後3パケット(合計6パケット)にわたってG(k)=-Gth(この値は正になる)のずれ量が算定されなかった場合、シーケンス番号が最大値のパケット(s(k)=65535)は損失したものとみなし、図9(b)に示したように、シーケンス番号が初期値のパケット(s(k)=0)を受信したときに算定したずれ量をG(k)=1に変更し、それに基づきNG(k)=0に変更する。この処理は、シーケンス番号が最大値のパケットが損失したことに対応してずれ量をG(k)=1に設定することを意味する。その結果、累積ずれ量はΣG(k)=1(すなわちパケット損失量1)となり、パケット入替が発生した数は0と補正される。なお、この例では一定の期間を受信パケット数6に相当する期間としたが、ネットワークの構成や状況などによって適宜変更しても構わない。 For example, an example will be described in which a predetermined negative threshold value Gth = -60000 and a fixed period is set to a period corresponding to the number of received packets 6. It is assumed that a packet (s (k) = 65534) having a sequence number smaller than the maximum value is received and then a packet (s (k) = 0) having an initial value of the sequence number is received. At this time, the deviation amount is calculated as G (k) = −65535 (<Gth), and the deviation amount flag is calculated as NG (k) = 1. If the amount of deviation of G (k) = -Gth (this value becomes positive) is not calculated over 3 packets (6 packets in total) before and after that, the packet with the maximum sequence number (s (k) = 65535). Is considered to be lost, and as shown in FIG. 9 (b), the deviation amount calculated when the packet (s (k) = 0) having the initial value of the sequence number is received is set to G (k) = 1. Change and change to NG (k) = 0 based on it. This process means that the deviation amount is set to G (k) = 1 in response to the loss of the packet having the maximum sequence number. As a result, the cumulative deviation amount becomes ΣG (k) = 1 (that is, the packet loss amount 1), and the number of packet replacements is corrected to 0. In this example, a certain period is set as a period corresponding to the number of received packets 6, but it may be changed as appropriate depending on the network configuration and conditions.

ここで、所定の負の閾値Gthとして用いることができる最小の値は、シーケンス番号の最大値を負数とした値より1大きい値である。例えば、図1に示したようにシーケンス番号が16ビットで表される場合(シーケンス番号の最大値は65535)、所定の負の閾値Gthとして用いることができる最小の値は-65534である。そして、ずれ量G(k)が-65534未満となるのは、図9(a)に示したように、シーケンス番号が最大値(s(k)=65535)のパケットのみが損失した場合である。一方、所定の負の閾値Gth=-65534を用いると、シーケンス番号が最大値のパケットを含む連続した複数のパケットが損失した場合を補償することができない。例えば、シーケンス番号s(k)が65533から65535の3パケットが連続して損失した場合を考える。シーケンス番号s(k)=65532のパケットの受信に引き続いて、シーケンス番号s(k)=0のパケットを受信したとき、ずれ量はG(k)=0-(65532+1)=-65533と算出される。所定の負の閾値がGth=-65534を用いた場合、このずれ量は補正されず、従って累積ずれ量もΣG(k)=-65555という妥当でない値が算出されてしまう。そこで、所定の負の閾値Gthとしては、連続して損失する可能性のあるパケット数を考慮し、「シーケンス番号の最大値を負数とした値より1大きい値」よりもさらに大きな負数の値を用いるようにしてもよい。上記の例のように、最大で3パケットが連続して損失する可能性がある場合、所定の負の閾値はGth=-65532とすればよい。 Here, the minimum value that can be used as the predetermined negative threshold value Gth is a value that is one larger than the value with the maximum value of the sequence number as a negative number. For example, when the sequence number is represented by 16 bits as shown in FIG. 1 (the maximum value of the sequence number is 65535), the minimum value that can be used as a predetermined negative threshold Gth is −65534. The deviation amount G (k) is less than −65534 when only the packet having the maximum sequence number (s (k) = 65535) is lost, as shown in FIG. 9A. .. On the other hand, if a predetermined negative threshold value Gth = −65534 is used, it is not possible to compensate for the loss of a plurality of consecutive packets including the packet having the maximum sequence number. For example, consider the case where three packets having sequence numbers s (k) of 65533 to 65535 are continuously lost. Following the reception of the packet with sequence number s (k) = 65532, when the packet with sequence number s (k) = 0 is received, the deviation amount is calculated as G (k) = 0- (65532 + 1) = -65533. To. When Gth = -65534 is used as the predetermined negative threshold value, this deviation amount is not corrected, and therefore the cumulative deviation amount is also calculated as ΣG (k) = -65555, which is an invalid value. Therefore, as the predetermined negative threshold Gth, in consideration of the number of packets that may be continuously lost, a value having a negative number larger than "a value one larger than the value obtained by setting the maximum value of the sequence number as a negative number" is set. You may use it. As in the above example, when there is a possibility that a maximum of 3 packets are continuously lost, the predetermined negative threshold value may be Gth = −65532.

(発明の効果)
本発明に係るネットワーク品質推定方法及びネットワーク品質推定装置は、k番目に受信したパケットのシーケンス番号s(k)と、その1つ前に受信したパケットのシーケンス番号s(k-1)との値から、シーケンス番号s(k)として得られたであろう値との差分である「ずれ量G(k)」に基づいてパケット損失率とパケット順序入替率を算出するようにした。ネットワーク品質測定用のダミーパケットを送信する必要がなく、かつ、加減算のみでネットワーク品質を算出できるため、本発明により、他のトラヒックに影響を与えることなく、ネットワークの品質をより安価かつ簡易に測定することができるようになる。
(The invention's effect)
In the network quality estimation method and the network quality estimation device according to the present invention, the value of the sequence number s (k) of the packet received at the kth position and the sequence number s (k-1) of the packet received immediately before the sequence number s (k). Therefore, the packet loss rate and the packet order replacement rate are calculated based on the "deviation amount G (k)" which is the difference from the value that would have been obtained as the sequence number s (k). Since it is not necessary to send a dummy packet for network quality measurement and the network quality can be calculated only by addition / subtraction, the present invention makes it cheaper and easier to measure the network quality without affecting other traffic. You will be able to.

なお、特許文献1や2はネットワーク品質を精度よく測定するために発明された装置である。一方、本発明は、特許文献1や2ほど高精度さを求めるのではなく、安価かつ簡易にネットワーク品質を測定するために発明された装置であって、特許文献1や2の発明の目的とは異なることを付言しておく。 Patent Documents 1 and 2 are devices invented for accurately measuring network quality. On the other hand, the present invention is a device invented for measuring network quality inexpensively and easily without requiring high accuracy as in Patent Documents 1 and 2, and is the object of the inventions of Patent Documents 1 and 2. I should add that is different.

11:受信バッファ
12:パケット処理部
13:シーケンス番号取得部
14:保持部
15:ずれ量算出部
16:ネットワーク品質算出部
20:パケット損失率算出部
21:累積ずれ量保持部
22:除算部
30:パケット順序入替率算出部
31:判定部
32:累積ずれ量フラグ保持部
33:除算部
101:ネットワーク品質推定装置
301:受信装置
11: Receive buffer 12: Packet processing unit 13: Sequence number acquisition unit 14: Holding unit 15: Deviation amount calculation unit 16: Network quality calculation unit 20: Packet loss rate calculation unit 21: Cumulative deviation amount holding unit 22: Dividing unit 30 : Packet order replacement rate calculation unit 31: Judgment unit 32: Cumulative deviation amount flag holding unit 33: Dividing unit 101: Network quality estimation device 301: Receiver device

Claims (10)

現在受信している現パケットから送信された順序を示すシーケンス番号を取得するシーケンス番号取得手順と、
前記現パケットの直前に受信した直前パケットのシーケンス番号に基づいて前記現パケットのシーケンス番号を予測するシーケンス番号予測手順と、
前記シーケンス番号取得手順で取得した前記現パケットのシーケンス番号と前記シーケンス番号予測手順で予測した前記現パケットのシーケンス番号との差分値であるずれ量に基づいてパケット損失率を推定するネットワーク品質推定手順と、
を行うネットワーク品質推定方法であって、
前記ネットワーク品質推定手順では、所定期間にわたって前記ずれ量の全てを加算した累積ずれ量を、前記シーケンス番号から計算される前記所定期間にわたって受信すべきパケット数で除算した値を前記パケット損失率とすることを特徴とするネットワーク品質推定方法。
The sequence number acquisition procedure for acquiring the sequence number indicating the order of transmission from the current packet currently being received, and the procedure for acquiring the sequence number.
A sequence number prediction procedure for predicting the sequence number of the current packet based on the sequence number of the immediately preceding packet received immediately before the current packet, and
A network quality estimation procedure that estimates the packet loss rate based on the amount of deviation, which is the difference between the sequence number of the current packet acquired in the sequence number acquisition procedure and the sequence number of the current packet predicted in the sequence number prediction procedure. When,
Is a network quality estimation method that performs
In the network quality estimation procedure, the packet loss rate is a value obtained by dividing the cumulative deviation amount obtained by adding all of the deviation amounts over a predetermined period by the number of packets to be received over the predetermined period calculated from the sequence number. A network quality estimation method characterized by that.
前記シーケンス番号取得手順で、パケットに付与可能な最大のシーケンス番号を取得した場合、又はパケットに付与可能な最小のシーケンス番号を取得した場合、改めて前記シーケンス番号取得手順、前記シーケンス番号予測手順、及び前記ネットワーク品質推定手順を開始するリセット手順を行うことを特徴とする請求項1に記載のネットワーク品質推定方法。 When the maximum sequence number that can be assigned to a packet is acquired or the minimum sequence number that can be assigned to a packet is acquired in the sequence number acquisition procedure, the sequence number acquisition procedure, the sequence number prediction procedure, and the sequence number prediction procedure are performed again. The network quality estimation method according to claim 1, wherein a reset procedure for starting the network quality estimation procedure is performed. 前記ネットワーク品質推定手順は、前記直前パケットのシーケンス番号がパケットに付与可能な最大のシーケンス番号であった場合、改めて前記シーケンス番号取得手順、前記シーケンス番号予測手順、及び前記ネットワーク品質推定手順を開始するリセット手順を行わずに、前記現パケットの前記シーケンス番号を前記ずれ量とすることを特徴とする請求項1に記載のネットワーク品質推定方法。 When the sequence number of the immediately preceding packet is the maximum sequence number that can be assigned to the packet, the network quality estimation procedure starts the sequence number acquisition procedure, the sequence number prediction procedure, and the network quality estimation procedure again. The network quality estimation method according to claim 1, wherein the sequence number of the current packet is used as the deviation amount without performing a reset procedure. 前記ネットワーク品質推定手順は、前記ずれ量が所定の負の閾値より小さい負のずれ量であって、前記負のずれ量が算定された前後の前記所定期間より短い一定期間内に前記負のずれ量を補償する正のずれ量が算定されない場合、前記負のずれ量を1に置換することを特徴とする請求項3に記載のネットワーク品質推定方法。 In the network quality estimation procedure, the deviation amount is a negative deviation amount smaller than a predetermined negative threshold value, and the negative deviation amount is within a certain period shorter than the predetermined period before and after the calculation of the negative deviation amount. The network quality estimation method according to claim 3, wherein when the positive deviation amount for compensating the amount is not calculated, the negative deviation amount is replaced with 1. 現在受信している現パケットから送信された順序を示すシーケンス番号を取得するシーケンス番号取得手順と、
前記現パケットの直前に受信した直前パケットのシーケンス番号に基づいて前記現パケットのシーケンス番号を予測するシーケンス番号予測手順と、
前記シーケンス番号取得手順で取得した前記現パケットのシーケンス番号と前記シーケンス番号予測手順で予測した前記現パケットのシーケンス番号との差分値であるずれ量に基づいてパケット順序入替率を推定するネットワーク品質推定手順と、
を行うネットワーク品質推定方法であって、
前記ネットワーク品質推定手順では、前記ずれ量が負の値の場合に“1”を、他の場合に“0”を設定するずれ量フラグを用い、前記ずれ量フラグを所定期間にわたって加算した累積ずれ量フラグを、前記シーケンス番号から計算される前記所定期間にわたって受信すべきパケット数で除算した値を前記パケット順序入替率とすること、
前記直前パケットのシーケンス番号がパケットに付与可能な最大のシーケンス番号であった場合、改めて前記シーケンス番号取得手順、前記シーケンス番号予測手順、及び前記ネットワーク品質推定手順を開始するリセット手順を行わずに、前記現パケットの前記シーケンス番号を前記ずれ量とすること、及び
前記ずれ量が所定の負の閾値より小さい負のずれ量であって、前記負のずれ量が算定された前後の前記所定期間より短い一定期間内に前記負のずれ量を補償する正のずれ量が算定されない場合、前記負のずれ量を1に置換すること
を特徴とするネットワーク品質推定方法。
The sequence number acquisition procedure for acquiring the sequence number indicating the order of transmission from the current packet currently being received, and the procedure for acquiring the sequence number.
A sequence number prediction procedure for predicting the sequence number of the current packet based on the sequence number of the immediately preceding packet received immediately before the current packet, and
Network quality estimation that estimates the packet order replacement rate based on the amount of deviation, which is the difference between the sequence number of the current packet acquired in the sequence number acquisition procedure and the sequence number of the current packet predicted in the sequence number prediction procedure. Procedure and
Is a network quality estimation method that performs
In the network quality estimation procedure, a deviation amount flag that sets “1” when the deviation amount is a negative value and “0” in other cases is used, and the deviation amount flag is added over a predetermined period to accumulate the deviation amount. The value obtained by dividing the quantity flag by the number of packets to be received over the predetermined period calculated from the sequence number is used as the packet order replacement rate.
If the sequence number of the immediately preceding packet is the maximum sequence number that can be assigned to the packet, the reset procedure for starting the sequence number acquisition procedure, the sequence number prediction procedure, and the network quality estimation procedure is not performed again. The sequence number of the current packet is set as the deviation amount, and the deviation amount is a negative deviation amount smaller than a predetermined negative threshold value, and the deviation amount is from the predetermined period before and after the calculation. A network quality estimation method comprising replacing the negative deviation amount with 1 when the positive deviation amount for compensating for the negative deviation amount is not calculated within a short fixed period.
現在受信している現パケットから送信された順序を示すシーケンス番号を取得するシーケンス番号取得部と、
前記シーケンス番号取得部が取得したパケットのシーケンス番号を保持する保持部と、
前記シーケンス番号取得部が取得した前記現パケットのシーケンス番号と前記保持部が保持する前記現パケットの直前に受信した直前パケットのシーケンス番号に基づいて予測した前記現パケットのシーケンス番号との差分値であるずれ量を算出するずれ量算出部と、
前記ずれ量算出部が算出した前記ずれ量に基づいてパケット損失率を推定するネットワーク品質算出部と、
を備えるネットワーク品質推定装置であって、
前記ネットワーク品質算出部は、所定期間にわたって前記ずれ量の全てを加算した累積ずれ量を、前記シーケンス番号から計算される前記所定期間にわたって受信すべきパケット数で除算した値を前記パケット損失率とすることを特徴とするットワーク品質推定装置。
A sequence number acquisition unit that acquires a sequence number indicating the order of transmission from the current packet currently being received, and a sequence number acquisition unit.
A holding unit that holds the sequence number of the packet acquired by the sequence number acquisition unit, and a holding unit.
The difference between the sequence number of the current packet acquired by the sequence number acquisition unit and the sequence number of the current packet predicted based on the sequence number of the immediately preceding packet received immediately before the current packet held by the holding unit. A deviation amount calculation unit that calculates a certain deviation amount, and a deviation amount calculation unit
A network quality calculation unit that estimates the packet loss rate based on the deviation amount calculated by the deviation amount calculation unit.
It is a network quality estimation device equipped with
The network quality calculation unit uses the packet loss rate as a value obtained by dividing the cumulative deviation amount obtained by adding all of the deviation amounts over a predetermined period by the number of packets to be received over the predetermined period calculated from the sequence number. A network quality estimator characterized by that.
前記シーケンス番号取得部は、パケットに付与可能な最大のシーケンス番号を取得した場合、又はパケットに付与可能な最小のシーケンス番号を取得した場合、前記保持部及び前記ネットワーク品質算出部をリセットするリセット動作を行うことを特徴とする請求項6に記載のネットワーク品質推定装置。 The sequence number acquisition unit resets the holding unit and the network quality calculation unit when the maximum sequence number that can be assigned to the packet is acquired or the minimum sequence number that can be assigned to the packet is acquired. 6. The network quality estimation device according to claim 6. 前記ずれ量算出部は、前記直前パケットのシーケンス番号がパケットに付与可能な最大のシーケンス番号であった場合、前記保持部及び前記ネットワーク品質算出部をリセットするリセット動作を行わずに、前記現パケットの前記シーケンス番号を前記ずれ量とすることを特徴とする請求項6記載のネットワーク品質推定装置。 When the sequence number of the immediately preceding packet is the maximum sequence number that can be assigned to the packet, the deviation amount calculation unit does not perform a reset operation to reset the holding unit and the network quality calculation unit, and the current packet. The network quality estimation device according to claim 6 , wherein the sequence number of the above is used as the deviation amount. 前記ネットワーク品質算出部は、前記ずれ量が所定の負の閾値より小さい負のずれ量であって、前記負のずれ量が算定された前後の前記所定期間より短い一定期間内に前記負のずれ量を補償する正のずれ量が算定されない場合、前記負のずれ量を1に置換することを特徴とする請求項8に記載のネットワーク品質推定装置。 The network quality calculation unit has a negative deviation amount whose deviation amount is smaller than a predetermined negative threshold value, and the negative deviation amount is within a certain period shorter than the predetermined period before and after the calculation of the negative deviation amount. The network quality estimation device according to claim 8, wherein when the positive deviation amount for compensating the amount is not calculated, the negative deviation amount is replaced with 1. 現在受信している現パケットから送信された順序を示すシーケンス番号を取得するシーケンス番号取得部と、
前記シーケンス番号取得部が取得したパケットのシーケンス番号を保持する保持部と、
前記シーケンス番号取得部が取得した前記現パケットのシーケンス番号と前記保持部が保持する前記現パケットの直前に受信した直前パケットのシーケンス番号に基づいて予測した前記現パケットのシーケンス番号との差分値であるずれ量を算出するずれ量算出部と、
前記ずれ量算出部が算出した前記ずれ量に基づいてパケット順序入替率を推定するネットワーク品質算出部と、
を備えるネットワーク品質推定装置であって、
前記ネットワーク品質算出部は、前記ずれ量が負の値の場合に“1”を、他の場合に“0”を設定するずれ量フラグを用い、前記ずれ量フラグを所定期間にわたって加算した累積ずれ量フラグを、前記シーケンス番号から計算される前記所定期間にわたって受信すべきパケット数で除算した値を前記パケット順序入替率とすること、
前記ずれ量算出部は、前記直前パケットのシーケンス番号がパケットに付与可能な最大のシーケンス番号であった場合、前記保持部及び前記ネットワーク品質算出部をリセットするリセット動作を行わずに、前記現パケットの前記シーケンス番号を前記ずれ量とすること、及び
前記ネットワーク品質算出部は、前記ずれ量が所定の負の閾値より小さい負のずれ量であって、前記負のずれ量が算定された前後の前記所定期間より短い一定期間内に前記負のずれ量を補償する正のずれ量が算定されない場合、前記負のずれ量を1に置換することを特徴とするネットワーク品質推定装置。
A sequence number acquisition unit that acquires a sequence number indicating the order of transmission from the current packet currently being received, and a sequence number acquisition unit.
A holding unit that holds the sequence number of the packet acquired by the sequence number acquisition unit, and a holding unit.
The difference between the sequence number of the current packet acquired by the sequence number acquisition unit and the sequence number of the current packet predicted based on the sequence number of the immediately preceding packet received immediately before the current packet held by the holding unit. A deviation amount calculation unit that calculates a certain deviation amount, and a deviation amount calculation unit
A network quality calculation unit that estimates the packet order replacement rate based on the deviation amount calculated by the deviation amount calculation unit.
It is a network quality estimation device equipped with
The network quality calculation unit uses a deviation amount flag that sets "1" when the deviation amount is a negative value and "0" in other cases, and adds the deviation amount flag over a predetermined period to the cumulative deviation. The packet order replacement rate is defined as the value obtained by dividing the quantity flag by the number of packets to be received over the predetermined period calculated from the sequence number.
When the sequence number of the immediately preceding packet is the maximum sequence number that can be assigned to the packet, the deviation amount calculation unit does not perform a reset operation to reset the holding unit and the network quality calculation unit, and the current packet. The sequence number of the above is used as the deviation amount, and the network quality calculation unit has a negative deviation amount smaller than a predetermined negative threshold value before and after the negative deviation amount is calculated. A network quality estimation device, characterized in that, when a positive deviation amount for compensating for the negative deviation amount is not calculated within a fixed period shorter than the predetermined period, the negative deviation amount is replaced with 1.
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