KR101003083B1

KR101003083B1 - Available bandwidth measurement method using packet trains

Info

Publication number: KR101003083B1
Application number: KR1020090014720A
Authority: KR
Inventors: 한영태; 박홍식; 이은미; 이영로; 송명원; 김진철; 류지연
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2008-11-25
Filing date: 2009-02-23
Publication date: 2010-12-21
Also published as: KR20100059643A

Abstract

The present invention relates to a technique for minimizing and quickly and accurately measuring test packets for measuring available bandwidth when measuring end-to-end available bandwidth of a network using a packet train. The present invention relates to a method for measuring an available bandwidth of an end-to-end network using a series of packet trains, wherein a constant transmission of packet train intervals is performed, and then a change in packet intervals is measured at a receiving end, and the measured packets The available bandwidth is measured while changing the transmission rate according to the change of interval.

Packet Train, Available Bandwidth, Rate

Description

Available bandwidth measurement method using packet train {AVAILABLE BANDWIDTH MEASUREMENT METHOD USING PACKET TRAINS}

본 발명은 패킷 트레인을 이용하여 네트워크의 종단간 가용 대역폭을 측정하는 기술에 관한 것으로, 특히 가용 대역폭을 측정하기 위한 시험 패킷을 최소화하고 신속 정확하게 측정할 수 있도록 한 패킷 트레인을 이용한 가용 대역폭 측정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a technique for measuring end-to-end available bandwidth of a network using a packet train, and more particularly, to a method for measuring an available bandwidth using a packet train that minimizes test packets for measuring available bandwidth and enables fast and accurate measurement. It is about.

근래 들어, 인터넷의 발달로 인하여 네트워크의 용량 및 크기가 크게 증가하였으며, 데이터 전송의 핵심적인 역할을 수행하는 라우터도 다양한 기종과 성능의 제품들이 설치되어 운용되고 있다. 이러한 네트워크 기반 구조의 발전과 동시에 이를 안정적으로 운용하기 위한 기술들도 발전하였다. Recently, due to the development of the Internet, the capacity and size of a network have increased greatly, and routers, which play a key role in data transmission, are installed and operated with various models and performance products. At the same time as these network infrastructures have been developed, technologies have been developed to operate them stably.

이러한 네크워크를 안정적으로 운용하기 위해서는 링크 사이에서 가용 대역폭(available bandwidth)을 측정하고, 이를 지속적으로 모니터링하여 적절한 가용 대역폭을 유지하는 것이 중요하다. 상기 가용 대역폭은 물리적인 사고로 인한 회선 장애, 트래픽 급증으로 인한 네트워크 혼잡이나 DDoS(분산 서비스 거부, Distribute Denial of Service) 공격 등에 의해 많은 영향을 받는다. In order to operate this network stably, it is important to measure the available bandwidth between the links, and to continuously monitor it to maintain the appropriate available bandwidth. The available bandwidth is greatly affected by circuit failure due to a physical accident, network congestion due to traffic spike, or Distributed Denial of Service (DDoS) attack.

따라서, 가용 대역폭을 측정함으로써 네트워크의 이상 징후를 탐지할 수 있다. 최근 바이러스 및 웜 등은 자기 전파를 위하여 취약점이 있는 대상을 스캐닝하며, 이러한 스캐닝을 위하여 과도한 트래픽을 발생시키는 경우가 종종 발생된다. 그러므로, 과도한 트래픽을 조기에 탐지하면 네트워크의 안정적인 운용이 가능할 뿐만 아니라, 바이러스 및 웜의 전파를 초기에 방지할 수 있다. 또한, 악성 봇(bot) 등을 이용한 DoS(서비스 거부, Denial of Service) 공격의 경우, 공격 대상에 속한 네트워크 뿐만 아니라 경우지에 해당하는 다른 네트워크에도 과도한 트래픽을 유발한다. 따라서, 네트워크를 관리하는 관리자 자신의 네트워크와 연동된 네트워크의 주요 링크를 모니터링 함으로써, DoS 공격을 탐지할 수 있다.Thus, by measuring available bandwidth, it is possible to detect anomalies of the network. Recently, viruses and worms scan vulnerable targets for self-propagation, and often generate excessive traffic for such scanning. Therefore, early detection of excessive traffic not only enables stable operation of the network, but also prevents the transmission of viruses and worms early. In addition, in the case of a denial of service (DoS) attack using a malicious bot (bot), it causes excessive traffic to not only the network belonging to the attack target but also other networks corresponding to the case. Therefore, the DoS attack can be detected by monitoring the main link of the network linked with the network of the administrator who manages the network.

가용 대역폭을 측정하는 방법에는 여러 가지가 있으나, 종래에 있어서는 주로 네트워크의 제한 대역폭까지 시험 패킷을 전송하여 가용 대역폭을 측정하는 방법이 사용되었다.Although there are various methods of measuring the available bandwidth, conventionally, a method of measuring the available bandwidth by transmitting test packets up to the limited bandwidth of the network has been used.

그러나, 이와 같은 종래의 가용 대역폭 측정 방법을 이용하는 경우, 대역폭 시험 패킷에 의하여 대역폭 측정이 이루어지는 경로를 지나가는 다른 패킷들에 성능 열화가 발생되는 문제점이 있었다. However, when using such a conventional available bandwidth measurement method, there is a problem that performance degradation occurs in other packets passing through the path where the bandwidth measurement is made by the bandwidth test packet.

따라서, 본 발명의 목적은 대역폭 측정시 시험 패킷을 최소화하여 망의 성능 열화를 초래하지 않고, 보다 빠르고 정확하게 가용 대역폭을 측정하는 방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for measuring available bandwidth more quickly and accurately without minimizing test packets in bandwidth measurement and causing performance degradation of the network.

본 발명의 목적들은 앞에서 언급한 목적으로 제한되지 않는다. 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 아래 설명에 의해 더욱 분명하게 이해될 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects. Other objects and advantages of the invention will be more clearly understood by the following description.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 초기 대역폭을 설정하고 패킷 트레인을 일정 간격으로 설정하여 전송한 후 패킷 트레인의 전송율을 초기 전송율의 1/2배로 설정하여 전송하고, 수신측에서 패킷간격분포 평균값 및 패킷간격분포 중간값을 측정하는 제1과정과; In order to achieve the above object, the present invention sets an initial bandwidth, sets a packet train at regular intervals, transmits the packet train, and transmits the packet train at a rate 1/2 times the initial rate. A first step of measuring a distribution mean value and a packet interval distribution median value;

상기 측정된 패킷간격분포 평균값과 패킷간격분포 중간값의 차값을 허용오차와 비교하여 그 비교 결과를 근거로, 패킷간격분포 평균값이 증가 또는 감소하는지를 판단하는 제2과정과;A second step of comparing the difference between the measured average value of the packet interval distribution and the median value of the packet interval distribution with a tolerance and determining whether the average value of the packet interval distribution increases or decreases based on the comparison result;

패킷간격분포 평균값이 증가하는 경우 상기 패킷을 초기 전송율의 1/2배씩 줄여가면서 전송하는 동작을 패킷간격분포 평균값과 패킷간격분포 중간값의 차값이 허용오차보다 작거나 같을 때 까지 반복 수행한 후, 패킷간격분포 평균값의 증가율에 따른 전송율을 설정하여 전송하는 동작을 패킷간격분포 평균값이 증가할 때까지 반복 수행하는 제3과정과;If the average value of packet interval distribution increases, repeat the operation of transmitting the packet while reducing the packet by 1/2 times the initial transmission rate until the difference between the average value of the packet interval distribution and the median value of the packet interval distribution is smaller than or equal to the tolerance. Setting a transmission rate according to an increase rate of the packet interval distribution average value and repeating the operation until the packet interval distribution average value increases;

패킷간격분포 평균값이 변화가 없거나 감소하는 경우 상기 패킷을 초기 전송율의 2배씩 상승시켜가면서 전송하는 동작을 패킷간격분포 평균값과 패킷간격분포 중간값의 차값이 허용오차보다 클 때 까지 반복 수행한 후, 패킷간격분포 평균값의 감소율에 따른 전송율을 설정하여 전송하는 동작을 패킷간격분포 평균값이 감소할 때까지 반복 수행하는 제4과정으로 이루어짐을 특징으로 한다. If the average value of the packet interval distribution is unchanged or decreases, the operation of transmitting the packet while increasing the packet by twice the initial transmission rate is repeated until the difference between the average value of the packet interval distribution and the median value of the packet interval distribution is larger than the tolerance. A fourth process is performed by repeatedly setting the transmission rate according to the rate of decrease of the packet interval distribution value until the average value of the packet interval distribution decreases.

상기 제1과정의 초기대역폭은 TCP의 3단계 연결과정을 통해 종단간의 RTT, 송수신측의 윈도우 사이즈를 측정하고, 그 RTT 및 송수신측의 윈도우 사이즈를 근거로 설정되는 것을 특징으로 한다.The initial bandwidth of the first process is characterized by measuring the end-to-end RTT, the window size of the transmitting and receiving side through a three-stage connection process of TCP, and is set based on the RTT and the window size of the transmitting and receiving side.

상기 패킷간격분포 평균값과 패킷간격분포 중간값의 차값이 허용오차보다 크면 패킷간격분포 평균값이 증가하는 것으로 판단하고, 반대인 경우 감소하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.If the difference between the average value of the packet interval distribution and the intermediate value of the packet interval distribution is greater than the tolerance, it is determined that the average value of the packet interval distribution is increased, and if it is opposite, it is determined to decrease.

상기 제3과정은 대역폭 상한을 초기 대역폭의

으로 설정하고, 대역폭 하한을 초기 대역폭의

배로 설정하여 패킷을 전송하는 동작을 패킷간격분포 평균값과 패킷간격분포 중간값의 차값이 허용오차보다 작거나 같을 때 까지 반복 수행하는 단계와;

번째 전송의 패킷간격분포 평균과 현재

번째 전송의 패킷간격분포 평균의 증가율을 계산하고, 그 계산된 증가율을 이용하여 다음

번째 전송율을 계산하여 패킷을 전송하는 동작을 패킷간격분포 평균값이 증가할 때까지 반복 수행하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.The third process is to set the upper limit of the bandwidth of the initial bandwidth.

, And the lower bandwidth limit of the initial bandwidth

Repeating the operation of transmitting the packet by setting the double until the difference between the average value of the packet interval distribution and the median value of the packet interval distribution is less than or equal to the tolerance;

Packet Interval Distribution Average and Current of First Transmission

Calculate the increase rate of the packet interval distribution of the first transmission, and use the calculated increase rate to

And repeating the operation of transmitting the packet by calculating the second rate until the packet interval distribution average value increases.

상기 제3과정은 대역폭을 측정하여 패킷간격분포 평균값과 패킷간격분포 중간값의 차값이 허용오차보다 작거나 같을 때 종료처리하는 단계를 더 포함하여 이루어 지는 것을 특징으로 한다.The third process may further include the step of measuring the bandwidth and terminating when the difference between the average value of the packet interval distribution and the median value of the packet interval distribution is less than or equal to the tolerance.

상기 제4과정은 대역폭 상한을 초기 대역폭의

배로 설정하고 대역폭 하한을 초기 대역폭의

으로 설정하여 패킷을 전송하는 동작을 패킷간격분포 평균값과 패킷간격분포 중간값의 차값이 허용오차보다 클 때 까지 반복 수행하는 단계와;The fourth process is to set the upper limit of the bandwidth of the initial bandwidth.

And set the lower bandwidth limit of the initial bandwidth

Repeating the step of transmitting the packet by setting a value until the difference between the average value of the packet interval distribution and the median value of the packet interval distribution is greater than the tolerance;

번째 전송의 패킷간격분포 평균과 현재

번째 전송의 패킷간격분포 평균의 감소율을 계산하고, 그 계산된 감소율을 이용하여 다음

번째 전송율을 계산하여 패킷을 전송하는 동작을 패킷간격분포 평균값이 감소할 때까지 반복 수행하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Packet Interval Distribution Average and Current of First Transmission

Calculate the reduction rate of the average packet interval distribution of the first transmission, and use the calculated reduction rate to

And repeating the operation of transmitting the packet by calculating the second rate until the packet interval distribution average value decreases.

상기 제4과정은 대역폭을 측정하여 패킷간격분포 평균값과 패킷간격분포 중간값의 차값이 허용오차보다 작거나 같을 때 종료처리하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The fourth step may further include the step of terminating when the difference between the average value of the packet interval distribution and the median value of the packet interval distribution is less than or equal to the tolerance by measuring the bandwidth.

본 발명은 일련의 패킷 트레인을 사용하여 종단간 네트워크의 가용 대역폭을 측정하는 방법에 있어서, 패킷 트레인의 간격을 일정하게 전송한 후 수신측에서 패킷 간격의 변화를 측정하고, 그 측정된 패킷 간격의 변화에 따라 전송율을 변화시켜 가면서 가용 대역폭을 측정하도록 함으로써, 최소한의 시험 패킷으로 망의 성능 열화를 유발시키지 않고 보다 빠르고 정확하게 가용 대역폭 측정할 수 있는 효과가 있다. The present invention relates to a method for measuring the available bandwidth of an end-to-end network using a series of packet trains, wherein a constant transmission of packet train intervals is carried out, and then a change in packet intervals is measured at a receiving side, and the measured packet intervals are measured. By measuring the available bandwidth by changing the transmission rate according to the change, it is possible to measure the available bandwidth more quickly and accurately without causing a performance degradation of the network with a minimum amount of test packets.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

가용 대역폭을 측정하는 기법은 크게 단일 홉 모델(Single-hop Model)에 기반한 기법과, 자가 혼잡 유발(Self-induced Congestion) 기법으로 나눌 수 있다.Techniques for measuring available bandwidth can be largely divided into a single-hop model and a self-induced congestion technique.

상기 단일 홉 모델은 병목 링크가 전송되는 패킷의 전송율에 가장 큰 영향을 미치는 점에 착안하여 인터넷 상의 경로를 병목 링크를 갖는 하나의 링크로 모델링한 모델이다. 도 1은 종단 링크를 단일 홉 모델로 가정하여 송신측에서의 패킷 간격과 수신 측에서의 패킷 간격을 나타낸 도면이다. 도 1에서와 같이 조사 패킷(1)은 일정 간격(

)을 가지고 병목라우터(2)에 도착한다. 상기 병목 라우터(2)에는 상기 조사 패킷(1) 뿐만 아니라 다른 트래픽(도면에 미표시)도 존재한다. 상기 병목 라우터(2)의 대기열에서 조사 패킷(1)과 다른 트래픽의 패킷이 함께 대기하게 되고, 순서대로 처리를 받게 된다. 두 조사 패킷이 모두 처리된 후의 패킷 사이의 간격(패킷 트레인에 대한 간격 분포)(

)은 다른 트래픽의 영향에 의해 처음의 일정 간격(

)과 달라진다. 두 간격의 변화를 근거로 병목 라우터(2)를 지나고 있는 조사 패킷(1) 이외의 트래픽의 양을 추정하게 된다. 병목 라우터(2)의 대역폭과 병목 라우터(2)를 지나는 트래픽의 차이가 가용 대역폭이 된다.The single hop model is a model in which a path on the Internet is modeled as one link having a bottleneck link, taking into consideration that the bottleneck link has the greatest influence on the transmission rate of a packet transmitted. FIG. 1 is a diagram illustrating a packet spacing at a transmitting side and a packet spacing at a receiving side assuming an end link as a single hop model. As shown in FIG. 1, the survey packet 1 has a predetermined interval (

Arrive at the bottleneck router (2). The bottleneck router 2 has not only the survey packet 1 but also other traffic (not shown). In the queue of the bottleneck router 2, the probe packet 1 and packets of other traffic wait together and are processed in order. The interval between packets after both probe packets have been processed (the interval distribution over the packet train) (

) Is the initial interval (

) Based on the change in the two intervals, the amount of traffic other than the survey packet 1 passing through the bottleneck router 2 is estimated. The difference between the bandwidth of the bottleneck router 2 and the traffic passing through the bottleneck router 2 becomes the available bandwidth.

상기 가용 대역폭이 전송율보다 작은 경우 수신측에서의 초기 패킷 간격은 크게 나타나고, 조사 패킷(1)을 가용 대역폭보다 작은 전송율로 전송하는 경우 수신측에서의 패킷 간격의 변화는 나타나지 않는다. When the available bandwidth is smaller than the transmission rate, the initial packet interval at the receiving side is large, and when the investigation packet 1 is transmitted at a transmission rate smaller than the available bandwidth, there is no change in the packet interval at the receiving side.

도 2를 참조하여 본 발명에 의한 가용 대역폭 측정에 대한 처리과정을 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to Figure 2 described in detail the processing for the available bandwidth measurement according to the present invention.

먼저, 송신측과 수신측은 TCP 연결을 통하여 초기 대역폭 (

)을 설정한다. 다시 말해서, TCP의 3단계 연결과정(3 way handshake)을 통해 종단간의 RTT(RTT: Rount Trip Time), 송수신측의 윈도우 사이즈를 측정하고, 그 RTT 및 송수신측의 윈도우 사이즈를 이용하여 아래의 [수학식1]과 같이 초기 대역폭 (

)을 설정한다.(S1)First, the sending side and the receiving side have an initial bandwidth (

). In other words, through the three-way handshake of TCP, the end-to-end root trip time (RTT) and the window size of the transmitting and receiving side are measured, and the following [ Initial Bandwidth (Equation 1)

(S1).

여기서, 윈도우 사이즈는(window size)는 송수신측의 윈도우 사이즈 중에서 최소값을 의미한다. Here, the window size means the minimum value among the window sizes of the transmitting and receiving side.

이후, 상기 초기 대역폭 (

)을 근거로 초기 전송율을 설정하고, 이에 대한 패킷 트레인을 일정 간격(

)으로 생성하여 UDP(UDP:User Datagram Protocol) 프로토콜을 이용하여 전송한다. 이때, 수신측에서는 전송된 패킷 트레인에 대한 간격 분포(

)에 대한 평균값(이하, '패킷간격분포 평균값'이라 칭함)(

) 및 중간값(이하, '패킷간격분포 중간값'이라 칭함)(

)을 측정한다.(S2) Then the initial bandwidth (

), And set the packet train for this at a certain interval (

) And transmit it using UDP (UDP: User Datagram Protocol) protocol. At this time, the receiving side (the interval distribution for the transmitted packet train (

) Mean value (hereinafter referred to as "packet interval distribution mean value")

) And the median (hereinafter referred to as the median packet interval distribution)

) Is measured. (S2)

상기 패킷간격분포 평균값의 변화를 판단하기 위해 패킷간격분포 중간값이 필요하며, 패킷간격분포 평균값의 변화가 없더라도 패킷간격분포 중간값의 변화가 오차 범위를 벗어나는 경우에는 패킷간격분포 평균값의 변화가 있는 것으로 판단한다. 본 발명에서 패킷간격분포 중간값은 패킷간격분포 평균값의 변화를 판단하는 보조 값으로 사용되며, 패킷간격분포 평균값의 변화에 대한 직접적인 판단은 그 패킷간격분포 평균값을 근거로 한다. In order to determine the change in the average value of the packet interval distribution, a median packet interval distribution value is required. I think that. In the present invention, the median packet interval distribution value is used as an auxiliary value for determining the change in the average value of the packet interval distribution, and the direct determination of the change in the average value of the packet interval distribution is based on the average value of the packet interval distribution.

이후, 모든 전송은 UDP를 이용한다.Thereafter, all transmissions use UDP.

이와 같이 초기 대역폭 (

) 값으로 패킷을 전송하여 패킷 트레인에 대한 측정이 이루어진 후, 패킷 트레인의 전송율을 초기 전송율의 1/2배로 설정하여 전송한다. 이때, 수신측에서는 상기 패킷간격분포 평균값 및 패킷간격분포 중간값을 측정한다.(S3) As such, the initial bandwidth (

After measuring the packet train by transmitting the packet with the value of), the transmission rate of the packet train is set to 1/2 times the initial transmission rate and then transmitted. At this time, the receiving side measures the average value of the packet interval distribution and the median of the packet interval distribution. (S3)

이후, 입력되는 원래의 패킷간격분포 평균값과 출력되는 패킷간격분포 평균값의 차값을 허용오차와 비교하여 그 비교 결과를 근거로, 상기 현재 전송율이 가용대역폭보다 큰지의 여부(패킷간격분포 평균값이 증가 또는 감소(무변화)하는지)를 판단한다. 이때,

인 것으로 판명되면 이는 현재 전송율이 가용대역폭 보다 크다는 것을 의미하며,

인 것으로 판명되면 이는 현재 전송율이 가용대역폭 보다 작거나 같다는 것을 의미한다.(S4) Then, the difference between the average value of the original packet interval distribution input and the average value of the packet interval distribution output is compared with the tolerance and based on the comparison result, whether the current transmission rate is larger than the available bandwidth (the average value of the packet interval distribution increases or Determine whether it decreases (no change). At this time,

If found to be, this means that the current rate is greater than the available bandwidth,

If found to be, this means that the current rate is less than or equal to the available bandwidth (S4).

결국, 상기 제4스텝(S4)에서는 입력과 출력의 관점에서 패킷간격분포 평균값의 변화를 판단하는 것이다.As a result, in the fourth step S4, the change in the average value of the packet interval distribution is determined in terms of input and output.

상기 제4스텝(S4)에서

로 판명된 경우(패킷간격분포 평균값이 증가한 경우), 대역폭 상한(

)을 초기 대역폭(

)의

으로 설정하고, 대역폭 하한(

)을 초기 대역폭(

)의

배로 설정하며, 전송율(

)을

로 설정하여 전송한다. 이때,

은 반복 횟수이다.(S5) In the fourth step S4

(If the mean of the packet interval distribution has increased), the upper bandwidth limit (

) Is the initial bandwidth (

)of

, The lower bandwidth limit (

) Is the initial bandwidth (

)of

Multiplied by the baud rate

)of

Set to send. At this time,

Is the number of repetitions (S5).

상기 제5스텝(S5)을 수행할 때마다

의 조건이 성립되는지 확인하여 성립되지 않는 것으로 판명되면 그 제5스텝(S5)이 반복 수행되도록 한다.(S6) Each time the fifth step S5 is performed

If it is determined that the condition is not satisfied, the fifth step S5 is repeatedly performed. (S6)

제6스텝(S6)에서는 상기 제4스텝(S4)에서와 달리 이전과 현재의 패킷간격분포 평균값의 변화를 판단하는 것이다. In the sixth step S6, unlike in the fourth step S4, the change in the average value of the packet interval distribution before and after is determined.

이렇게 하여

의 조건이 성립되면, 이는 현재 전송율이 가용 대역폭보다 작다는 것을 의미하며 가용대역폭이

번째 전송의

와

사이에 있음을 의미한다. 다시 말해서, 상기 제5스텝(S5)에서와 같이 전송율을 감소시키면 패킷 간격이 점차 증가되고, 이에 의해 그 전송율이 가용대역폭에 근접될 때 패킷 간격의 변화가 없게 되는데, 이 때 전송율이 가용대역폭보다 작거나 같은 것으로 판단한다. Like this

If the condition is true, this means that the current rate is less than the available bandwidth and the available bandwidth is

Of the first transfer

Wow

It means being between. In other words, if the transmission rate is decreased as in the fifth step S5, the packet interval gradually increases, whereby there is no change in the packet interval when the transmission rate approaches the available bandwidth, where the transmission rate is greater than the available bandwidth. It is judged to be smaller or the same.

이와 같은 경우,

번째 전송의 패킷간격분포 평균 (

)과 현재

번째 전송의 패킷간격분포 평균(

)의 증가율 (

)을 계산한다. 그리고, 상기 계산된 증가율(

)을 이용하여 다음

번째 전송율(

)을 계산하여

는

로,

는

번째 전송율로 설정하여

의 전송율로 패킷을 전송한다. 이러한 패킷 전송 동작은 패킷간격분포 평균값이 증가할 때까지 반복 수행한다.(S7,S8)In this case,

Packet Interval Distribution Average of First Transmission (

) And present

Packet interval distribution average of the first transmission (

Increase in

). And, the calculated increase rate (

)

Th rate (

By calculating

Is

in,

Is

Set the first bit rate

Send the packet at the baud rate. This packet transmission operation is repeated until the average value of the packet interval distribution is increased (S7, S8).

이후, 대역폭을 측정하여

의 조건을 만족하면 현재의 전송율이 가용대역폭에 일치하는 것으로 판단하여 종료한다. 여기서,

는 대역폭 측정의 허용 오차이다.(S9,S10)After that, measure the bandwidth

If the condition is satisfied, it is determined that the current transmission rate matches the available bandwidth and terminates. here,

Is the tolerance of bandwidth measurement. (S9, S10)

상기 제5,6스텝(S5,S6)은 가용 대역폭을 큰 간격으로 조정하는 과정이고, 이에 비하여 제7-9스텝(S7-S9)은 가용 대역폭을 미세조정하는 과정이다.The fifth and sixth steps S5 and S6 are processes for adjusting the available bandwidth at large intervals, whereas the seventh and nineth steps S7 and S9 are fine tuning processes for the available bandwidth.

한편, 상기 제4스텝(S4)에서,

로 판명된 경우(패킷간격분포 평균값이 감소한 경우), 대역폭 상한(

)을 초기 대역폭 (

)의

배로 설정하고 대역폭 하한(

)을 초기 대역폭(

)의

으로 설정하며 전송율(

)을

로 설정하여 전송한다. 이때,

은 반복 횟수이다.(S11) On the other hand, in the fourth step (S4),

(If the average value of the packet interval distribution decreases), the upper bandwidth limit (

Initial bandwidth (

)of

Set to 2 and the lower bandwidth limit (

) Is the initial bandwidth (

)of

Is set to

)of

Set to send. At this time,

Is the number of repetitions (S11).

상기 제11스텝(S11)을 수행할 때마다

의 조건이 성립되는지 확인하여 성립되지 않는 것으로 판명되면 그 제11스텝(S11)이 반복 수행되도록 한다.(S12) Each time the eleventh step S11 is performed

If it is determined that the condition is not satisfied, the eleventh step S11 is repeatedly performed. (S12)

제12스텝(S12)에서도 상기 제6스텝(S6)에서와 같이 이전과 현재의 패킷간격분포 평균값의 변화를 판단하는 것이다. Also in the twelfth step S12, as in the sixth step S6, the change in the average value of the packet interval distribution before and after is determined.

이렇게 하여

의 조건이 성립되면, 이는 현재 전송율이 가용 대역폭보다 크다는 것을 의미하며 가용대역폭이

번째 전송의

와

사이에 있음을 의미한다. 다시 말해서, 상기 제11스텝(S11)에서와 같이 전송율을 증가시켜 전송율이 가용대역폭보다 커질 때 패킷 간격이 감소하게 되는데, 이 때 전송율이 가용대역폭보다 크거나 같은 것으로 판단한다. Like this

If the condition is true, this means that the current rate is greater than the available bandwidth and the available bandwidth is

Of the first transfer

Wow

It means being between. In other words, as in the eleventh step S11, the packet interval is decreased when the transmission rate is increased by more than the available bandwidth, and the transmission rate is determined to be greater than or equal to the available bandwidth.

번째 전송의 패킷간격분포 평균 (

)과 현재

번째 전송의 패킷간격분포 평균(

)의 감소율 (

)을 계산한다. 그리고, 상기 계산된 감소율(

)을 이용하여 다음

번째 전송 율(

)을 계산하여

는

번째 전송율로,

는

로 설정하여

의 전송율로 패킷을 전송한다. 이러한 패킷 전송 동작은 패킷간격분포 평균값이 감소할 때까지 반복 수행한다.(S13,S14)

Packet Interval Distribution Average of First Transmission (

) And present

Packet interval distribution average of the first transmission (

Decrease in)

). And the calculated reduction rate (

)

Th rate (

By calculating

Is

At the first bit rate,

Is

By setting

Send the packet at the baud rate. This packet transmission operation is repeatedly performed until the average value of the packet interval distribution decreases (S13, S14).

이후, 대역폭을 측정하여

는 대역폭 측정의 허용 오차이다.(S15,S10)After that, measure the bandwidth

Is the tolerance of bandwidth measurement (S15, S10).

결국, 상기 제11,12스텝(S11,S12)은 가용 대역폭을 큰 간격으로 조정하는 과정이고, 이에 비하여 제13-15스텝(S13-S15)은 가용 대역폭을 미세조정하는 과정이다.As a result, the eleventh and twelfth steps S11 and S12 are processes of adjusting the available bandwidth at large intervals, whereas the thirteenth and thirteenth steps S13 to S15 are fine tuning of the available bandwidth.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것이 아니라 다음의 청구범위에서 정의하는 본 발명의 기본 개념을 바탕으로 보다 다양한 실시예로 구현될 수 있으며, 이러한 실시예들 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다. Although the preferred embodiment of the present invention has been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and may be implemented in various embodiments based on the basic concept of the present invention defined in the following claims. Such embodiments are also within the scope of the present invention.

도 1은 단일 홉 모델에서의 패킷 간격을 나타낸 예시도.1 shows an example of packet spacing in a single hop model.

도 2는 본 발명에 의한 패킷 트레인을 이용한 가용 대역폭 측정 방법에 대한 처리절차의 흐름도.2 is a flowchart of a processing procedure for an available bandwidth measurement method using a packet train according to the present invention;

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명****** Description of the symbols for the main parts of the drawings ***

1 : 조사 패킷 2 : 병목라우터1: investigation packet 2: bottleneck router

Claims

Set the initial bandwidth and set the packet train at regular intervals for transmission, and then set the transmission rate of the packet train to 1/2 times the initial transmission rate, and send and set the average packet interval distribution and the median packet interval distribution at the receiving side. 1 course;

A second step of comparing the difference between the measured average value of the packet interval distribution and the median value of the packet interval distribution with a tolerance and determining whether the average value of the packet interval distribution increases or decreases based on the comparison result;

If the average value of packet interval distribution increases, repeat the operation of transmitting the packet while reducing the packet by 1/2 times the initial transmission rate until the difference between the average value of the packet interval distribution and the median value of the packet interval distribution is smaller than or equal to the tolerance.

Setting a transmission rate according to an increase rate of the packet interval distribution average value and repeating the operation until the packet interval distribution average value increases;

If the average value of the packet interval distribution is unchanged or decreases, the operation of transmitting the packet while increasing the packet by twice the initial transmission rate is repeated until the difference between the average value of the packet interval distribution and the median value of the packet interval distribution is larger than the tolerance.

And a fourth process of repeating the operation of setting the transmission rate according to the rate of decrease of the packet interval distribution value until the average value of the packet interval distribution decreases.

According to claim 1, The initial bandwidth of the first step is to measure the end-to-end RTT, the window size of the transmitting and receiving side through a three-stage connection process of TCP, and is set based on the RTT and the window size of the transmitting and receiving side An available bandwidth measurement method using a packet train.

The packet train of claim 1, wherein the average value of the packet interval distribution is determined to be increased if the difference between the average value of the packet interval distribution and the median of the packet interval distribution is larger than the tolerance, and is determined to decrease if the packet interval distribution is opposite. Available bandwidth measurement method.

The method of claim 1, wherein the third process is

Bandwidth upper limit of the initial bandwidth

, And the lower bandwidth limit of the initial bandwidth

Packet Interval Distribution Average and Current of First Transmission

And repeating the operation of transmitting the packet by calculating the second transmission rate until the average value of the packet interval distribution is increased.

The method of claim 1, further comprising: terminating the packet train when the difference between the mean value of the packet interval distribution and the median value of the packet interval distribution is less than or equal to the tolerance is measured. Available bandwidth measurement method.

The method of claim 1, wherein the fourth process is

Bandwidth upper limit of the initial bandwidth

And set the lower bandwidth limit of the initial bandwidth

Packet Interval Distribution Average and Current of First Transmission

And repeating the operation of transmitting the packet by calculating the second transmission rate until the average value of the packet interval distribution decreases.

The method of claim 1, wherein the fourth process further comprises the step of: terminating the packet train when the difference between the average value of the packet interval distribution and the median value of the packet interval distribution is less than or equal to the tolerance. Available bandwidth measurement method.