JPH03163933A - パケット交換網におけるパケット流監視方法およびそれに用いる装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、パケット交換網におけるパケット流監視方
法およびそれに用いる装置に関する。

（従来の技術） 従来、パケット通信網におけるパケット流の監視方法と
しては、観測した時間内での通信速度の最大値や平均値
を基準値として実際の値と比較し、パケット流の状態を
判定する方法が行われている。

しかしながら、パケット通信網では、パケット流量が時
間的に変動するので、最大値を用いる場合には実際の平
均よりもかなり大きな領域で規制をかけることになる。

したがって、通信網資源の利用率に関して必要以上に余
裕度を取らなければならなくなる可能性があり、通信網
を有効に利用できない問題点があった。

また、通信速度の平均値を基準値として規制をかける方
法では、有限の測定で平均を求めるために誤差が生じる
可能性があり、そのために単純に比較することは困難で
ある問題点があった。

また、上記のいずれの場合でも、それらの判定結果から
例えばパケット廃棄率、伝搬遅延などの通信品質がどう
なるかを知ることが難しく、通信品質を保証するために
行なう監視方法として、別の条件を必要とする問題点が
あった。

（発明が解決しようとする課題） 以上のように従来のパケット交換網のパケット流監視方
法では、通信速度の最大値や平均値を測定して基準値と
比較する場合には通信網資源の有効な利用や、通信品質
の保証の精度に問題があった。

この発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたも
ので、観測されるパケット流の性質がパケット流に対し
てあらかじめ定められた条件を満足しているかどうかを
正確に判定することができ通信網資源の有効活用が図れ
、通信品質も正しく判定することのできるパケット交換
網におけるパケット流監視方法およびそれに用いる装置
を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明の請求項１のパケット交換網におけるパケット
流監視方法は、端末からパケット交換網に送られるパケ
ット流、またはパケット交換網内で転送されるパケット
流の特性を表わす確率変数に対して、この確率変数の統
計量または前記Ｗ率変数の分布関数の推定値を求め、前
記確率変数に対してあらかじめ定められた条件から求め
た前記確率変数の統計量の期待値または前記確率変数の
分布関数と、前記パケット流の観測によって得られる前
記確率変数の統計量または前記確率変数の分布関数の推
定値とを変数とするあらかじめ定義された関数の値を計
算し、この計算された関数の値が所定の領域に含まれる
かどうかにより前記パケット流が前記確率変数に対して
あらかじめ定められた条件を満足しているかどうかを判
定することを特徴とする。

なお、上記のパケット流監視方法において、比較領域を
パケット交換網の負荷状態の関数として与えることがで
きる。

この発明の請求項２のパケット交換網におけるパケット
流監視装置は、端末からパケット交換網に送られるパケ
ット流またはパケット交換網内で転送されるパケット流
の特性を表す確率変数を観測するパケット流観測手段と
、 このパケット流観測手段の観測するパケット流前記確率
変数に対してあらかじめ定められた条件から前記確率変
数の統計量の期待値または前記確率変数の分布関数を求
める関数設定手段と、前記統計演算手段の算出する確率
変数の統計量または確率変数の分布関数の推定値と前記
関数設定手段の与える確率変数の統計量の期待値または
分布関数とを変数として入力とし、あらかしめ定義され
た関数に基づく演算を行なうを関数演算手段と、 前記関数演算手段の出力する値に対する比較領域を設定
する比較領域設定手段と、 前記比較領域設定手段の与える比較領域に対して、前記
関数演算手段の発生する値が含まれるかどうかにより前
記パケット流が当該パケット流の特性を表わす前記確率
変数に対してあらかじめ定められた条件を満足している
かどうかを判定する判定手段とを備えたものである。

なお、上記のパケット流監視装置において、比較領域設
定手段をパケット交換網の負荷状態の関数として比較領
域を演算して設定するものとすることができる。

（作用） この発明の請求項２のパケット交換網におけるパケット
流監視装置では、バケツ１・流観測手段により端末から
パケット交換網に送られるバケツト流またはパケット交
換網内で転送されるパケット流を観測し、統計演算手段
によりパケット流の特性を表わす確率変数の統計量また
は分布関数の推定値を求める。

そして関数演算手段により、この統計演算手段の算出す
る確率変数の統計量または確率変数の分布関数の推定値
と、関数設定手段からの確率変数の統計量の期待値また
は確率変数の分布関数とを変数とする関数を演算する。

そして判定手段により、関数演算手段の関数演算結果を
比較領域設定手段からの比較領域と比較し、比較領域に
含まれているかどうがによりパケット流の状態の判定を
行なう。

こうして、パケット交換網におけるパケット流の状態の
監視を行なうことができるのである。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図に基づいて、詳説する。

第１−図はこの発明の請求項２のパケット流監視装置の
一実施例を示すものであり、端末からパヶット交換網に
送られるパケット流、またはバケツ！・交換網内で転送
されるパケット流の特性を表わすためにあらかじめ定め
られた確率変数を観−測ずるパケット流観測手段１と、
このパケット流観測手段１の観測結果より前記確率変数
の統５−１量または分布関数の推定値を演算する統計演
算手段２とを備えている。

また、前記確率変数に対してあらかじめ定められた条件
から求めた統計量の期待値または確率変数の分布関数を
与える関数設定手段３と、この関数設定手段３からの統
計量の期待値または分布関数と統計演算手段２の統計演
算結果値とを人力変数とし、あらかじめ定義された関数
にしたがって演算し、関数値を算出する関数演算手段４
とを備えている。

さらに、この関数演算手段４が算出する結果値と比較す
るための比較領域を設定する比較領域設定手段５と、こ
の比較領域設定手段５からの比較領域と関数演算千段４
の演算結果とを比較してパケット流の状態を判定する判
定千段６をも備えている。

次に、上記の構或のパケット流監視装置の動作について
説明する。なお、このパケット流監視装置の動作手順は
、請求項１のパケット流監視方法の一実施例を実行する
ものともなる。

端末からパケット交換網に送られるパケット流、または
バケッ１・交換網内で転送されるパケット流の特性を表
わす確率変数として、第２図に示すようにｉ番目のパケ
ットＰ．が到着してから（ｉ＋１）番目のパケットＰ１
＋１が到着するまでの時間ＴＩを用いる。そして、この
確率変数丁，につぃては、パケット流観測手段１がパケ
ット流の観測によって求め、統計演算手段２に与える（
第３図のステップＳ１−）。

１Ｌ． るいは初めに端末もしくはパケット流を転送する所から
申請される値として、関数設定手段３から関数演算手段
４にりえる。

Ｎ個のパケットが到着した時の平均到着間隔Ｔは、 で与えられ、パケット流が定められた条件に従っている
時には、Ｎが大なる時、すなわち到着したパケットの数
が多い時には、Ｔは平均値Ｔ　ｍｙ。、分散σ２／Ｎの
正規分布に従う。ただし、ここでパケットＰ１の大きさ
は一定であり、到着するデータ量はパケットの到着間隔
だけで、決まるものとする。

そこで、統計演算手段２は、パケット流観測手段１から
のパケット流を観測して平均到着間隔Ｔの標本値Ｔ。を
推定値として求める（第３図のステップＳ２）。

分数σ２／Ｎの正規分布である。そのため、本当は平均
到着間隔がＴ　ｍｙ。よりも小さくないのに誤って平均
到着間隔Ｔが平均値Ｔ　ａｔ。よりも小さい１ １ と判定してしまう可能性がある。そこで第４図にう確率
が比較領域として比較領域設定手段５により与えられる
αよりも小さくなる時に、このパケット流は定められた
条件に反していると判定する。

そのために、まず関数演算手段４では、分布閃Ｔａｖｏ 数設定手段３から与えられる纂◆枠→とσ２と、推定値
として統計演算手段２から与えられる平均到達時間の標
本値Ｔ。とから次のように定義される関数Ｓを演算し（
ステップＳ３）、この関数Ｓの演算結果を判定手段６に
おいて比較領域設定手段５からの比較領域αと比較し（
ステップＳ４）、このαよりも関数値Ｓの方が小さい時
にパケット流は定められた条件に反していると判定する
（ステップＳ５，Ｓ６）。

１ ２ Ｎの正規分布関数である。

つまり、上記の不等式が成立する時には、実際に観測さ
れたパケット流が過大なものであり、定められた条件に
反していると判定するのである。

なお、このαは一定値とすることができるが、またパケ
ット交換網の状態に応じて時間と共に変化させることも
てきる。例えば、通信回線の利用率の関数として、 α−０．５Ｘ（回線の利用率） とすることにより、パケット交換網の利用状態に余裕が
ある時、すなわち回線の利用率が小さい時にはその回線
利用率に応じて比較領域αの値を小さくすることにより
、誤って定められた条件に反していると判定してしまう
確率を小さくすることができる。

第５図および第６図はこの発明の請求項２のパケット流
監視装置の他の実施例の動作を示すものであり、同時に
請求項１のパケット流監視方法の他の実施例ともなるも
のである。

パケット観測手段１は、端末から発生するパケット流ま
たは隣接するパケット交換機から送られてくるパケット
流の特性を表わす確率変数として一定時間Ｗの間に到着
するパケットの数を観測する（ステップＳ１１）。

端末または隣接の交換機に対して定められた条件はこの
確率変数の確率密度関数であり、この確率密度関数は、
初めに端末または隣接の交換機から申請されるか、交換
網で固定的に定められているものであり、関数設定手段
３において設定される。

なおここで、各パケットＰの大きさは一定であるものと
する。また、Ｗ時間に到着するパケットＰの数の最大は
Ｎ個とする。

そこで、パケット観測手段１はＷ時間ごとに到着したパ
ケット数を数えることをＬ回行ない、Ｗ時間にｉ個のパ
ケットが到着した回数ｎｌを求める。

これから統計演算手段２において推定される確率密度関
数の最尤推定値｛ｅ，｝は、 ｅ　　＋　　＝　ｎ　　Ｉ／　Ｌ　　　　（　　ｉ　　
＝　Ｏ　〜Ｎ　）となる（ステップＳ１２）。

関数設定手段３における確率密度関数に対して定められ
た条件が｛ｐ１｝である時に、関数演算手段４の演算す
る尤度関数の比λは、 となる。これから、 ２１ｏｇ　　λ　＝ を計算すると、｛ｅ，｝が｛ｐ，｝に等しい場合には０
となり、違いが大きくなるにつれて太き《なる。そして
以下に定義されるＳ′を計算する（ステップＳ１３）。

この確率量の分布は、Ｌが大きくなるにつれて自由度Ｎ
のχ２分布に漸近する。そこで、実際には条件にあった
パケット流であるにもかかわらず、誤って条件に反した
パケット流であると１１１定して］　５ しまう確率をαとして、判定手段６において、ただ゛し
ここで、χ２　（Ｘ）は自由度Ｎのχ２分布である。

となったときに、パケット流の到着は｛ｐＩ｝に従って
いないと判定する（ステップ８１４〜Ｓ１６）。

さらに請求項１の他の実施例として、」二記の第２実施
例と同じ確率変数を考え、その確率密度関数を対象とす
る。そして、定められた条件から得られる確率密度関数
を｛ｐ１｝、測定から推定される確率密度関数を｛ｅ，
｝とする。｛ｐ，｝と実際のパケット流の分布自体が一
致していなくともよい場合には、パケット廃棄率や伝搬
遅延などの通信品質が悪化するのは到着パケット数が大
きい領域で実際のパケット流の従う確率密度関数が｛ｐ
，｝よりも大きくなる時である。そしてその時の影響は
、到着パケット数が多いと ］−　６ ころほど重大である。

そこで、 ［ｎ　ｏ］はｎｏを越えない最大の定数を計算し、これ
が１よりも大きくなった時にはこのパケット流は通信品
質を悪化せさるものであり、定められた条件に反してい
ると利定するようにもできる。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明の請求項１−のパケット流監視方
法によれば、端末の発生するパケット流または隣接する
交換機から送られるパケット流を観測して、パケット流
に関するある確率変数の統計量または分布関数の推定値
を求め、一方でパケット流に課せられた条件からその確
率変数の統計量の期待値または分布関数を求め、これら
の値から計算された関数の演算結果が固定もしくは交換
網の状態によって決められる領域内に含まれるかどうか
によりパケット流の状態の判定を行なうため、従来のよ
うに必要以上の余裕度を取らずに精度良くパケット流の
状態の判定が行なえる。

実行することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の請求項２のパケット流監視装置の一
実施例の回路ブロック図、第２図は上記の実施例の動作
を説明するためのタイミングチャの正規分布曲線を示す
グラフ、第５図はこの発明の請求項２のパケット流監視
装置の他の実施例の動作を説明するためのタイミングチ
ャート、第６図は上記の実施例の動作を示すフローチャ
ートである。 １・・・パケット流観測手段 ２・・・統計演算手段 ３・・・関数設定手段 ４・・・関数演算手段 ５・・・比較領域設定手段 ６・・・判定手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）端末からパケット交換網に送られるパケット流、
   またはパケット交換網内で転送されるパケット流の特性
   を表わす確率変数に対して、この確率変数の統計量また
   は前記確率変数の分布関数の推定値を求め、前記確率変
   数に対してあらかじめ定められた条件から求めた前記確
   率変数の統計量の期待値または前記確率変数の分布関数
   と、前記パケット流の観測によって得られる前記確率変
   数の統計量または前記確率変数の分布関数の推定値とを
   変数とするあらかじめ定義された関数の値を計算し、こ
   の計算された関数の値が所定の領域に含まれるかどうか
   により前記パケット流が前記確率変数に対してあらかじ
   め定められた条件を満足しているかどうかを判定するパ
   ケット交換網におけるパケット流監視方法。（２）端末
   からパケット交換網に送られるパケット流またはパケッ
   ト交換網内で転送されるパケット流を観測するパケット
   流観測手段と、 このパケット流観測手段の観測するパケット流から当該
   パケット流の特性を表わす確率変数を求め、当該確率変
   数の統計量または当該確率変数の分布関数の推定値を演
   算する統計演算手段と、前記確率変数に対してあらかじ
   め定められた条件から前記確率変数の統計量の期待値ま
   たは前記確率変数の分布関数を求める関数設定手段と、
   前記統計演算手段の算出する確率変数の統計量または確
   率変数の分布関数の推定値と前記関数設定手段の与える
   確率変数の統計量の期待値または分布関数とを変数とし
   て入力とし、あらかじめ定義された関数に基づく演算を
   行なうを関数演算手段と、 前記関数演算手段の出力する値に対する比較領域を設定
   する比較領域設定手段と、 前記比較領域設定手段の与える比較領域に対して、前記
   関数演算手段の発生する値が含まれるかどうかにより前
   記パケット流が当該パケット流の特性を表わす前記確率
   変数に対してあらかじめ定められた条件を満足している
   かどうかを判定する判定手段とを備えているパケット流
   監視装置。