KR101664978B1

KR101664978B1 - 네트워크 송신 용량 측정

Info

Publication number: KR101664978B1
Application number: KR1020127003698A
Authority: KR
Inventors: 프랭크 데오도르 헨크 덴 하르토그; 아치 델피난토; 플로리스 피터 니콜라이
Original assignee: 네덜란제 오르가니자티에 포오르 토에게파스트-나투우르베텐샤펠리즈크 온데르조에크 테엔오
Priority date: 2009-07-13
Filing date: 2010-07-13
Publication date: 2016-10-21
Also published as: EP2454852B1; EP2454852A1; US20130016620A1; CN102484602A; EP2276202A1; KR20120038485A; WO2011008090A1; CN102484602B; US9143418B2

Abstract

통신 네트워크를 통해 제1 노드에서부터 제2 노드로의 송신 용량이 측정된다. 제1 노드에서부터 제2 노드로의 제1 및 제2 프로브 메시지, 제1 및 제2 프로브 메시지 각각 내의 제1 및 제2 데이터의 양은 상호 다르고, 제1 및 제2 양 중 적어도 하나는 통신 네트워크의 분할 임계치를 초과한다. 제1 노드에서부터의 제1 및 제2 프로브 메시지의 송신과 제1 및 제2 프로브 메시지 각각에 대한 제2 노드에서부터의 제1 및 제2 응답 메시지의 제1 노드에서의 수신 사이에 제1 및 제2 왕복 시간 지속기간들이 측정된다. 용량은 제1 및 제2 왕복 시간 지속기간 간의 차이로부터 계산된다.

Description

네트워크 송신 용량 측정{NETWORK TRANSMISSION CAPACITY MEASUREMENT}

본 발명은 통신 네트워크의 송신 용량을 측정하기 위한 방법 및 시스템, 및 통신 네트워크를 사용하는 제어 태스크들을 측정하기 위한 방법 및 시스템에 관련한다.

가용 송신 용량은 통신 네트워크의 이용을 제어하기 위한 중요한 파라미터이다. 예를 들어, 장치가 비디오 데이터의 스트림을 송신하도록 요청을 받은 경우에, 가용 송신 용량에 대한 정보는, 스트림의 품질 레벨 및 결과로서의 대역폭(resulting bandwidth)을 제어하는 데에 또는 만약 가용 송신 용량이 불충분하다면 에러 메시지를 생성하는 데에 이용될 수 있다.

가용 송신 용량에 대한 정보는 네트워크를 이용하는 모든 장치에서 항상 바로 가용한 것은 아니다. 네트워크는 더 높은 계층들에서 동작하는 장치들에게는 밑에 있는(underlying) 송신 용량을 보이지 않게 하는 많은 소프트웨어 및 하드웨어의 계층을 포함할 수 있다.

미국 특허 제2007/0115814호는 네트워크 용량을 측정하기 위한 여러 기술을 기술한다. 어떤 기술은 가용한 용량의 한계에 도달한 것, 예를 들어 패킷 손실들이 증가하는 경우를 검출할 때까지 증가하는 데이터 전송률에서의 송신을 수반한다. 또 다른 기술은 데이터 전송률의 함수로서 왕복 지연 시간(RTT: round trip delay time)의 측정을 수반한다. 이 기술에서, 패킷들은 발신기에서부터 수신기로 송신되고 또한 수신기는 ACK들(acknowledgements)을 반송한다. 보내진 데이터의 양과, ACK들 간의 시간 지속기간 간의 비율은 용량의 측정으로서 이용된다.

추가적인 기술은 "패킷 쌍 분산(packet pair dispersion)"의 측정을 수반한다. 이 기술에서, 제1 및 제2 패킷은 제1 (최소) 시간 간격에 의해 분리되는 시점들에 송신되고, 패킷들의 도착의 시점들 간의 제2 시간 간격의 지속기간이 측정된다. 패킷 쌍 분산, 즉 제1 및 제2 시간 간격들의 지속기간들 간의 차이는 용량의 측정으로서 이용될 수 있다. US 특허 제2007/0115814호는, "Capprobe"라고 불리는 기술을 기술하는데, 여기서 복수의 그런 쌍이 송신되고 분산은, 선택된 쌍들 내의 패킷들의 송신 지연들을 용량의 측정으로서 이용하여, 다른 트래픽에 의해 방해받지 않고 송신된 쌍들을 선택하는 데에 이용된다.

유럽 특허 제522211호는 직선인 평균 송신 지연 대 패킷 사이즈의 그래프의 기울기로부터 네트워크 대역폭을 결정하는 방법을 기술한다. 이 문서는, 패킷의 길이가 하나 이상의 네트워크 링크의 내부 사이즈를 초과할 경우에 선이 분할될 수 있다는 것을 주목한다. 이 문서는 불연속의 위치가 내부 패킷 사이즈를 결정하는 데에 이용될 수 있다는 것을 주목한다. 이 문서는 동일한 기울기를 갖는 연속적인 선 부분들을 이용하여 불연속을 무시한 기울기를 보여준다. 대역폭은 기울기로부터 결정된다. 유럽 특허 제522211호는 불연속의 상호 맞은 편들의 점들 간의 평균 송신 지연 차이 및 패킷 사이즈 차이의 비율이 어떤 중요성을 갖는다는 어떤 제안도 포함하지 않는다.

알려진 많은 기술은, 이것들이 발신기 및 수신기 측 모두에 그 기술을 구현하기 위해 특정하게 적응되는 소프트웨어 또는 하드웨어를 수반한다는 단점을 갖는다. 이것은 발신기 및 수신기가 서로 다른 관계자들에 의해 제어되는 경우에 실행되지 못할 수 있다. 이런 경우에, 왕복(round trip)을 이용하여 오직 한 측, 전형적으로 발신기 측에서만 특정한 적응들을 수반하는 기술이 이용되어야만 한다. 그러나, 이런 경우에, 얼만큼의 지연이 송신에 기인한다고 해야 하는지가 불확실하게 될 수 있다.

[발명의 요약]

특히, 목적은 제1 및 제2 노드 간의 네트워크 용량의 측정을 제공하는 것이며, 여기서 측정은 제1 노드에 의해 제어될 수 있고, 제2 노드에서부터 제1 노드로 돌아오는 메시지 응답 트래픽은 측정 결과에 영향을 미치지 않는다.

청구항 제1항에 따른 방법이 제공된다. 여기서 상호 다른 데이터의 양들을 갖는 프로브 메시지들(probe messages)이 네트워크 용량을 탐지하는 데에 이용된다. 프로브 메시지들 중 적어도 하나 내의 데이터의 양은 네트워크의 분할 임계치, 즉 네트워크를 통해 하나의 신호 패킷을 이용하여 전달될 수 있는 최대 데이터의 양을 초과한다. 이런 방식으로, 가장 먼저인 신호 패킷의 타이밍 및 프로브 메시지에 대한 응답이 서로 방해하는 위험 없이, 패킷 쌍 분산 측정을 실행하기 위해 백투백(back to back) 신호 패킷들이 생성되는 것이 보장된다.

본 방법은 제1 노드 및 제2 노드 간의 통신 경로 내에 무선 네트워크를 포함하는 통신 네트워크에 적용될 수 있다. 이 경우에서, 무선 네트워크는 네트워크 병목(bottleneck)일 수 있고, 용량 계산은 이것의 용량을 추정하는 데에 이용될 수 있다. 노드들 간의 앞뒤로의 동시 신호가 불가능한 무선 네트워크가 이용될 수 있다. 본 방법은 또한 네트워크가 비대칭인 경우, 예를 들어 반대 방향으로보다 일 방향으로 송신에 대한 더 높은 용량을 갖는 경우에도 유효하다.

실시예에서, 제1 및 제2 프로브 메시지들은 되풀이해서 송신되고, 또한 네트워크 용량은 제1 제2 프로브 메시지들에 대한 제1 및 제2 왕복 시간 지속기간의 최소값들 간의 차이로부터 계산된다. 이런 방식으로, 용량 측정에 대한 다른 트래픽의 영향이 최소화된다.

실시예에서, 제1 및 제2 프로브 메시지들은 제2 노드의 비활성 포트로 어드레싱된다. 따라서, 청구항 제8항 또는 제9항 중 어느 한 항에 따른 제어 장치가 제공되는데, 여기서 프로세싱 회로는 제1 및 제2 프로브 메시지들을 노드의 비활성 포트로 어드레싱하고, 포트가 비활성이라는 것을 보고하는 에러 메시지들을 제1 및 제2 응답 메시지로서 이용하도록 구성된다. 따라서, 동일한 길이의 짧고 고정된 에러 메시지들이 제1 및 제2 프로브 메시지들에 대한 응답으로 도출되는 것을 보장한다. 이런 방식으로, 왕복 시간 지속기간에 대한 리턴 송신의 영향의 차이들이 최소화된다.

실시예에서, UDP(Universal Datagram Protocol) 메시지들이 프로브 메시지들로서 이용된다. 이것은 메시지들이 제1 노드로부터 제어될 수 있다는 이점과 ACK들에 의한 방해, 재송신들 또는 전송률 적응들이 회피된다는 이점을 갖는다.

실시예에서, 계산된 용량은 비디오 스트림의 비트 전송률을 제어하는 데에 이용된다.

이러한 및 다른 목적 및 이로운 측면들이 예시적 실시예들의 기술로부터 이하의 도면들을 이용하여 명백해질 것이다.
도 1은 홈 네트워크를 도시하는 도면.
도 2는 용량 측정 프로세스의 흐름도를 도시하는 도면.
도 3은 신호 패킷들의 타이밍을 도해하는 도면.

도 1은 제어 장치(10), 무선 라우터(11), 디스플레이 유닛(14)에 결합된 셋톱박스(12) 및 여러 다른 네트워크 스테이션들(16)을 포함하는 홈 네트워크를 도시한다. 제어 장치(10)는 무선 라우터(11)에 결합된다. 제어 장치(10)는 무선 라우터(11)에 결합된 네트워크 송신기(100) 및 네트워크 수신기(102)뿐만 아니라 네트워크 송신기(100) 및 네트워크 수신기(102)에 연결되고 프로그램가능한 프로세서(106) 및 프로그램 메모리(108)를 포함하는 프로세싱 회로(104)를 포함한다. 예로서, 제어 장치(10)는 (도시되지 않은) 추가적인 네트워크에의 연결(18)을 갖는 것으로 도시되어 있다.

라우터(11) 및 셋톱박스(12)는 IP 프로토콜을 이용하여 무선 매체를 통해 통신하도록 구성될 수 있다. 메시지들은 제어 장치(10)의 애플리케이션 계층에서 생성되고, 메시지들로부터의 데이터는 매체를 통해 송신되는 신호 패킷들 내에 놓인다. 셋톱박스(12)에서, 신호 패킷들로부터의 데이터는 메시지들로 재조립된다. 메시지들로부터의 데이터는 연속적으로 애플리케이션 계층, UDP/TCP 계층, 인터넷 계층, 링크 계층, 및 물리적 계층과 같은 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 연속적인 계층들에 의해 프로세싱될 수 있다. 물리적 계층을 가로지르는 신호 패킷들은 애플리케이션 계층으로부터 공급되는 메시지들로부터의 데이터로부터 상기 개재하는(intervening) 계층들에 의해 형성된다.

메시지로부터의 데이터를 송신하는 데에 필요한 신호 패킷들의 수는 시스템의 속성들 및 메시지 내의 데이터의 양(메시지의 길이)에 의존한다. 하나보다 많은 신호 패킷의 송신을 초래하지 않으면서, 메시지 내에 포함될 수 있는 데이터의 최대 양은 고정된 양이다. 이 최대 양은 계층들의 명세로부터 도출될 수 있고, 또는 이것은 라우터(11)를 이용한 실험에 기초하여 결정될 수 있다. 이 최대 양은 분할 임계치라고 불릴 것이다. 많은 시스템에서, 분할 임계치는 최대 전달 유닛(MTU: maximum transfer unit)이라고 알려졌다.

동작에 있어서, 제어 장치(10)는 셋톱박스(12)로부터의 요청의 수신에 대한 응답으로 연결(18)로부터 셋톱박스(12)로 무선 매체를 통해 비디오 스트림을 송신하는 데에 이용된다. 비디오 스트림의 송신 전 또는 그동안에, 제어 장치(10) 내의 탐지 소프트웨어는, 특별한 유형의 패킷 쌍 분산 측정을 이용하여 제어 장치(10)가 매체의 송신 용량을 탐지하게 한다. 탐지의 결과에 의존하여, 제어 장치(10)는 비디오 스트림 비트 전송률을 적응시킬 수 있고 또는 경고 메시지를 셋톱박스(12)로 반송할 수 있다.

도 2는 제어 장치(10)에 의한 탐지의 실시예의 흐름도를 도시한다. 제1 단계(21)에서, 탐지 소프트웨어는, 제어 장치(10)가 셋톱박스(12)의 비활성 포트로 어드레싱된 제1 탐지를 송신하게 하고 송신의 시각에 클록 시각 값을 기록한다. UDP 메시지(Universal Datagram Protocol)가 이용될 수 있다. 제1 메시지 내의 데이터의 양은 분할 임계치보다 작게 또는 그와 같게 된다.

셋톱박스(12)는, 제1 프로브 메시지가 셋톱박스(12)의 비활성 포트로 어드레싱되기 때문에 제1 에러 메시지로 제1 프로브 메시지에 대해 응답할 것이다. 셋톱박스(12)는 무선 매체 및 라우터(11)를 통해 각각 단일 신호 패킷으로 제1 에러 메시지를 제어 장치(10)로 송신한다.

제2 단계(22)에서, 탐지 소프트웨어는 제어 장치(10)가 제1 에러 메시지의 수신을 검출하고 수신의 시각에 클록 시각 값을 기록하게 한다. 탐지 소프트웨어는 제어 장치(10)가 제1 메시지의 송신과 제1 메시지에 대한 응답으로 제1 에러 메시지 간의 제1 왕복 시간 지속기간 값을 계산하게 한다.

제3 단계(23)에서, 탐지 소프트웨어는 제어 장치(10)가 셋톱박스(12)의 비활성 포트로 어드레싱된 제2 프로브 메시지를 송신하게 하고 송신의 시각에 클록 시각 값을 기록한다. UDP(Universal Datagram Protocol) 메시지가 이용될 수 있다. 제2 메시지 내의 데이터의 양은 분할 임계치 및 분할 임계치의 두 배 사이에서 설정된다. 제4 단계(24)에서, 탐지 소프트웨어는 제어 장치(10)가 제2 메시지에 대한 응답으로 제2 에러 메시지의 수신을 검출하고 수신의 시각에 클록 시각 값을 기록하게 한다. 탐지 소프트웨어는 제어 장치(10)가 제2 프로브 메시지의 송신과 제1 메시지에 대한 응답으로 제2 에러 메시지 사이의 제2 왕복 시간 지속기간을 계산하게 한다.

제5 단계(25)에서, 탐지 소프트웨어는 제어 장치(10)가 제1 내지 제4 단계들(21-24)이 반복될 것인지를 결정하게 한다. 이러한 단계들은 사전 결정된 횟수 N, 예를 들어 N=100만큼 반복된다. 제어 장치(10)는 모든 반복에 대해 제1 및 제2 왕복 시간 지속기간들을 기록한다. 일단 사전 결정된 반복들의 수가 실행되면, 제6 단계(26)가 실행되는데, 여기서 탐지 소프트웨어는 제어 장치(10)가 제1 최소: 반복들에 대해 기록된 최소 제1 왕복 시간 지속기간, 및 제2 최소: 반복들에 대해 기록된 최소 제2 왕복 시간 지속기간을 결정하게 한다. 반복들의 수 N이 충분히 큰 경우에, 제1 최소는 경쟁하는 트래픽 없이 단일 신호 패킷으로 송신하는 경우에 필요한 왕복 시간을 나타내는 것으로 기대된다. 유사하게, 제2 최소는 경쟁하는 트래픽 없이 제어 장치(10)에서부터 셋톱박스(12)로 두 개의 신호 패킷으로 송신하는 경우에 필요한 왕복 시간을 나타내는 것으로 기대된다. 최소들은 동일한 반복에 대해 발생했을 필요가 없다. 제7 단계(27)에서, 탐지 소프트웨어는 제어 장치(10)가 제2 최소와 제1 최소 간의 차이 D를 계산하게 한다.

제2 프로브 메시지는 쌍 분산 측정을 위해 이용된다. 그 자체로 알려져 있듯이, 백투백 패킷들이 병목화된 송신 채널을 통해 송신되는 경우에, 채널의 가장 좁은 부분, 즉 가장 낮은 데이터 전송률을 지원하는 채널의 부분은 제1 패킷의 도착의 시작에서부터 제2 패킷의 도착의 시작까지의 시간 지연을 결정한다. 따라서, 방해들이 없을 때, 이 지연은 용량의 측정이다. 라우터(11) 및 무선 홈 네트워크를 통해 제어 회로(10)에서부터 셋톱박스(12)로의 송신이 이용되는 경우에, 전형적으로 병목은 무선 네트워크이다. 기껏해야, 제2 프로브 메시지로부터의 데이터를 갖는 신호 패킷들은 이 무선 네트워크를 통해 백투백으로 이동한다. 전형적으로, 가장 먼저의 신호 패킷 내의 데이터의 양과, 가장 먼저의 패킷과 뒤이은 패킷의 수신의 시작 간의 지속기간 간의 비율은 용량은 계산하는 데에 이용된다.

본 경우에, 프로브 메시지들의 소스에서의 반송된 응답의 수신까지의 왕복 시간 지속기간들이 이용된다. 제2 프로브 메시지로부터 유래하는 신호 패킷들은 쌍 분산 측정을 위해 이용된다. 제1 프로브 메시지로부터 유래하는 신호 패킷은 제2 프로브 메시지에 대한 제1 신호 패킷의 기여 및 제어 회로(10)까지의 반송 경로의 기여를 쌍 분산 측정으로부터 제거하기 위한 레퍼런스로서 이용된다.

도 3은 다른 메시지 트래픽으로부터 방해들이 없을 때 본 실험에서의 타이밍을 도해한다. 하나는 제어 회로(10)에서의, 다른 하나는 셋톱박스(12)에서의 두 개의 시간축 A, B를 따라 여러 개의 신호 패킷이 도시되어 있다. 제어 장치(10)로부터 송신되고 셋톱박스(12)에 의해 수신되는 제1 프로브 메시지로부터의 데이터를 전달하는 제1 신호 패킷(30)이 도시되어 있다. 제어 장치(10)에서부터의 송신의 시작으로부터 셋톱박스(12)에서의 수신의 종료까지의 지연은 신호 이동 시간에 추가로, 제어 장치(10)에서부터 셋톱박스(12)로의 통신 경로의 가장 느린 부분(전형적으로 무선 네트워크)에서의 신호 패킷의 송신의 시간 지속기간에 대한 필요한 시간을 포함한다. 신호 패킷(30)의 수신이 완료되면, 셋톱박스(12)는 제어 장치(12)로 응답(32)을 반송하는데, 이는 유사한 이유들로 지연들을 겪지만, 비대칭 통신 프로토콜이 이용되는 경우에 실제 지연들은 다를 수 있다.

제2 프로브 메시지로부터의 데이터로 송신되는 제3 및 제4 신호 패킷들(34, 36)이 도시되어 있다. 이러한 신호 패킷들은 제어 장치(10)로부터 백투백 송신되지만, 이들은 셋톱박스(12)에서 시간 분리된 상태로 도착한다. 제3 및 제4 신호 패킷들(34, 36)의 수신의 종료 간의 시간 지연은 제어 장치(10)에서부터 셋톱박스(12)로의 통신 경로의 가장 느린 부분을 따라 제4 신호 패킷(36)으로부터의 데이터를 송신하는데 필요한 시간 지속기간에 대응한다. 제4 패킷(36)의 수신의 종료에서부터 제2 프로브 메시지에 대한 응답의 수신까지의 시간 지연은 제1 프로브 메시지에 대한 것과 유사하다. 셋톱박스는, 제2 프로브 메시지로부터의 데이터를 갖는 신호 패킷들(34, 36)이 수신되는 경우에 응답 패킷(38)을 반송한다.

제1 신호 패킷(30) 내의 및 제3 신호 패킷(32) 내의 데이터의 양이 동일한 경우에, 제1 및 제2 프로브 메시지에 대한 왕복 시간들 간의 차이는 오로지 제3 신호 패킷(34) 및 제4 신호 패킷(36)의 수신으로부터의 여분의 시간 지속기간에 기인한다. 언급한 바와 같이, 이 여분의 시간 지속기간은 제4 신호 패킷(36)으로부터의 데이터를 제어 장치(10)에서부터 셋톱박스(12)로의 통신 경로의 가장 느린 부분을 따라 송신하는 데 필요한 시간 지속기간에 대응한다. 따라서, 이 부분에 따른 송신 용량은 제4 패킷(26) 내의 데이터의 양과, 왕복 시간 지속기간들 간의 차이의 비율로부터 결정될 수 있다.

도해된 실시예에서, 이 차이는 제1 및 제2 최소들 간의 차이로부터 계산된다. 반복들의 수 N이 충분히 큰 경우에, 경쟁하는 트래픽이 없을 때는, 차이 D는 제어 장치(10)에서부터 셋톱박스(12)로 하나 대신 두 개의 패킷들을 셋톱박스(12)로 송신하는 데에 필요한 초과 시간을 나타내도록 기대된다. 물론, 어떤 경쟁하는 트래픽도 없다고 가정될 수 있는 경우에는, 제1 및 제2 프로브 메시지들에 대한 왕복 시간 지속기간 값들의 단일 측정으로 충분할 수 있다.

차이 D는 다른 트래픽이 없을 때, 제어 장치(10)와 셋톱박스(12) 간의 송신 용량 CO를 추정하는 데에 이용된다. 제1 프로브 메시지 내의 데이터의 양 A1이 분할 임계치와 같은 경우에, 제1 프로브 메시지에 대한 신호 패킷은 제2 프로브 메시지에 대한 제1 신호 패킷과 동일한 길이를 갖는다. 이런 경우에, 용량은 차이(A2-A1)를 차이 D로 나눔으로써 계산될 수 있다.

차이 D는 제2 프로브 메시지에 대한 제1 신호 패킷과 제2 신호 패킷에서의 잉여에 대한 경로의 가장 느린 부분에서의 송신 시간에 기인한다고 할 수 있기 때문에, 이 계산은 제1 프로브 메시지 내의 데이터의 양 A1이 분할 임계치보다 작은 경우에도 또한 유효하다.

실시예에서, 제2 프로브 메시지 내의 데이터의 양은 실질적인 두 개의 최대 길이 신호 패킷을 채우도록 선택된다. 이런 방식으로 오버헤드 영향들이 최소화된다. 그러나, 더 작은 또는 더 큰 데이터의 양들이 이용될 수 있다. 용량에 대한 표현은 제1 및 제2 프로브 메시지에 대한 임의의 수의 신호 패킷에 대해 유효하다. 또 다른 실시예에서, 제2 프로브 메시지 내의 데이터의 양은 분할 임계치의 M배를 초과할 수 있다(M＞2). 유사하게, 제1 프로브 메시지 내의 데이터의 양은 분할 임계치를 초과할 수 있다. 각각의 실시예에서, 용량은 제1 및 제2 프로브 메시지 내의 데이터의 양들 간의 차이 및 차이 D를 나눔으로써 계산될 수 있다.

제어 장치(10)는, 다른 트래픽에 의해 이용되는 용량 C1을 추정하기 위해 및 측정된 송신 용량 C0에서부터 이것을 빼기 위해 제8 단계(28)를 실행할 수 있다. 나머지 C0-C1은 가용 용량의 표시로서 이용된다. 비디오 스트림이 송신되는 경우에, 제어 장치(10)는 비디오 비트 전송률(압축 전송률) 및/또는 비디오 스트림의 시작이 인에이블링되어야 하는지 또는 디스에이블링되어야 하는지 여부를 선택하고, 이 가용 용량에 따라 경고 메시지를 생성하는 단계인 제9 단계(29)를 실행할 수 있다.

실시예에서, 다른 장치들의 통신 트래픽에 의해 이용된 용량은, 추가적인 프로브 메시지들의 쌍들에 의해 각각의 쌍의 추가적인 프로브 메시지들의 송신 간의 시간 간격을 이용하여 추정된다. 이 시간 간격의 지속기간 T는, 제1 및 제2 프로브 메시지들의 왕복 시간 지속기간 값들 간의 차이 D에 따라 선택될 수 있으며, T는 D와 같다. 다른 트래픽이 없으면, 그러한 메시지들은, 동일한 시간 분리 T를 유지하면서 서로에 의해 방해받지 않고 네트워크를 통해 이동해야 한다. 시간 분리가 도착과 동시에 증가하면, 이것은 메시지들 간의 네트워크에 의해 전달되는 다른 트래픽에 기인한다고 할 수 있다.

그러한 다른 트래픽에 의해 이용되는 평균 용량은 그러한 쌍들을 반복해서 보냄으로써 및 응답의 도착과 동시에 증가된 차이의 평균<DT>을 취함으로써 추정될 수 있다. 다른 트래픽의 전송률 C1은 용량 C0에, 평균<DT>과 메시지들의 평균 왕복 시간 사이의 비율을 곱함으로써 정량화될 수 있다. 비록 추가적인 메시지들이 시간 차이 T=D이도록 송신되는 실시예가 도시되었지만, T＜D인 경우에 가장 낮은 송신율에 기인한 지연의 기여 D-T 또는 T＞D인 경우에 DT＜T-D로 검출 불가능한 지연들의 부분의 기여가 설명되는 한, 더 크거나 더 작은 차이가 이용될 수 있다는 것을 알아야 한다. 이것은 다른 트래픽에 의해 이용되는 용량이 어떻게 측정될 수 있는지에 대한 하나의 예일 뿐이고, 많은 대안적 솔루션들이 존재한다는 것이 강조되어야 한다.

실시예에서, 제1 및/또는 제2 프로브 메시지들은 추가적인 프로브 메시지들을 겸할 수 있다. 즉, 그러한 메시지는 측정된 송신 용량 C0의 추정을 위해 제1 다른 메시지와 조합으로 및 다른 트래픽에 의해 이용되는 용량 C1의 추정을 위해 또 다른 메시지와 조합으로 이용될 수 있다.

도 2의 왕복 측정 프로세스에서의 분할 임계치보다 긴 길이를 갖는 적어도 하나의 프로브 메시지들의 이용은 프로브 메시지와 이것에 대한 응답 간의 자기간섭(auto-interference)이 측정을 방해하지 못한다는 이점을 갖는다는 것이 주목될 수 있다. 적어도 가장 긴 프로브 메시지로부터의 데이터는 적어도 두 개의 신호 패킷에 의해 송신된다. 응답(예를 들어, 에러 메시지)은, 가장 긴 프로브 메시지 전체가 전송되었을 때에, 즉 복수의 신호 패킷의 송신 후에 송신되어 이것의 송신이 그러한 신호 패킷들의 도착과 간섭하지 못하도록 한다. 이것은, 각각이 하나의 신호 패킷을 초래하는 백투백 프로브 메시지들이 이용되는 실험과 대조될 것이다. 그 경우에 왕복 측정이 수행되는 경우, 제2 프로브 메시지의 타이밍과 제1 프로브 메시지에 대한 응답은 간섭하여, 신뢰할 수 없는 용량 추정을 초래할 것이다.

둘째로, 제1 및 제2 최소들의 독립적인 결정은 양쪽 모두의 최소들에 대하여 무선 네트워크를 이용하는 다른 장치들(16)로부터의 트래픽과의 간섭에 기인하여 왕복이 지연된 경우들이 제거된다는 이점을 갖는다. UDP 메시지들(즉, ACK를 도출하지 않는, 및 전달이 없는 경우에 재시도 프로토콜(retry protocol) 또는 파라미터 조정에 의해 그것의 송신이 지원되지 않는 메시지들)의 이용은 애플리케이션 계층으로부터 용량 측정을 제어할 수 있게 한다. 또한, 리턴 경로에서의 에러 메시지들의 이용은, 셋톱박스(12) 측의 특별한 측정들을 요구하지 않고 제1 및 제2 왕복 시간 지속기간 간의 차이들에 대한 리턴 경로의 영향이 최소화될 것임을 보장한다는 것을 주목해야 한다. 비록, 일 실시예에서 에러 메시지들은 항상 동일한 비활성 (또는 지원되지 않는) 포트로 메시지들을 송신함으로써 도출되지만, 임의의 (및 가변) 불활성 (또는 지원되지 않는) 포트들로의 메시지들이 이용될 수 있다는 것을 알아야 한다. 그러나, 또 다른 실시예에서, 에러 메시지들 대신에, 메시지들에 대한 다른 응답들이 이용될 수 있다.

제어 장치(10)가 기술된 단계들의 실행을 특정하는 컴퓨터 프로그램의 제어 하에서 동작하는 예가 제시되었다. 여기서 이용된 바와 같이, 이것은 제어 장치(10)의 프로세싱 회로(104)가 이러한 행동들을 수행하도록 구성된다고 말함으로써 표현된다. 그러나, 이것 대신 전용 회로가 이러한 행동들을 수행하는 데에 이용될 수 있다는 것을 알아야 한다. 그러한 회로는 또한 이러한 행동들을 수행하도록 구성된 프로세서 회로라고 언급될 것이다.

비록 추정된 용량이 비디오 스트림의 비트 전송률(즉, 압축 전송률)을 제어하도록 적용되는 예가 주어지지만, 오디오 스트림의 제어 및/또는 프로세싱 태스크를 위해 필요한 네트워크 용량이 가용한지 여부에 따라서 그 태스크의 실행의 시작 또는 지연에 대한 제어와 같은 다른 응용들이 가능하다는 것을 알아야 한다.

비록 제어 장치(10)와 셋톱박스(12) 간의 용량이 측정되는 예가 주어지지만, 제어 장치(10)와 셋톱박스(12) 대신에 임의의 유형의 제1 및 제2 네트워크 노드 간의 용량이 기술된 방식으로 측정될 수 있다는 것을 알아야 한다.

일 특징에 따르면, 패킷 쌍 분산 측정들은 목적지 노드의 이용되지 않은 UDP 포트들로 보내지는 UDP 메시지들을 이용하여 수행된다. 이것은 작은 UDP 에러 패킷들을 생성한다.

기술된 바와 같이, 용량은 A/(min(RTT2)-min(RTT1))에 따라 결정되는데, 여기서 A는 데이터의 양이고, RTT2 및 RTT1은 왕복 시간 값들이고 "min"은 일련의 반복들에서 검출되는 최소값을 표시한다. 이것은 분할 또는 UDP 및 에러 메시지들의 이용에 독립적으로 적용될 수 있다. 절대적인 최소 대신에, 오름차순(ascending) 왕복 시간 값들에 따른 왕복 시간 값들의 정렬에서의 사전 결정된 정렬에 정렬하는 값과 같은 최소에 가까운 값이 이용될 수 있다.

무선 매체와 같은 공유된 매체가 이용되는 경우에, 분할 임계치보다 긴 길이를 갖는 메시지, 예를 들어 길이 A+MTU(A는 바람직하게는 MTU와 같고, MTU는 분할 임계치임)를 갖는 메시지를 이용하고 응답을 대기하고 및 왕복 시간 값을 결정하는 패킷 쌍 분산 측정들을 수행하는 것이 유리하다.

Claims

통신 네트워크를 통해 제1 노드에서부터 제2 노드로의 송신 용량을 측정하는 방법으로서,
상기 제1 노드에서부터 상기 제2 노드로 제1 및 제2 프로브(probe) 메시지를 송신하는 단계 - 상기 제1 및 제2 프로브 메시지 각각 내의 제1 및 제2 데이터의 양은 상호 다르고, 상기 제1 및 제2 데이터의 양 중 하나는 상기 통신 네트워크의 분할 임계치(fragmentation threshold)를 초과하고, 상기 제1 및 제2 데이터의 양 중 다른 하나는 상기 분할 임계치 이하임 -;
상기 제1 노드에서부터의 상기 제1 및 제2 프로브 메시지의 송신과, 상기 제2 노드로부터의 상기 제1 및 제2 프로브 메시지 각각에 대한 제1 및 제2 응답 메시지의 상기 제1 노드에서의 수신 사이의 제1 및 제2 왕복 시간 지속기간을 측정하는 단계;
상기 제1 및 제2 왕복 시간 지속기간 간의 차이로부터 상기 용량을 계산하는 단계
를 포함하는 송신 용량 측정 방법.
제1항에 있어서,
상기 용량은 상기 제2 및 제1 데이터의 양들(A1, A2) 간의 차이와 상기 제1 및 제2 왕복 시간 지속기간 간의 차이의 비율로부터 계산되는 송신 용량 측정 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 데이터의 양을 갖는 상기 제1 프로브 메시지 및 상기 제2 데이터의 양을 갖는 상기 제2 프로브 메시지들을 송신하는 단계, 및 상기 제1 및 제2 왕복 시간 지속기간들을 반복해서 측정하는 단계, 상기 제1 및 제2 왕복 시간 지속기간들 각각의 제1 및 제2 최소값을 결정하는 단계 및 상기 제1 및 제2 최소값 간의 차이로부터 상기 차이를 계산하는 단계를 포함하는 송신 용량 측정 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 및 제2 프로브 메시지는 상기 제2 노드의 비활성 포트로 어드레싱(address)되고, 상기 제1 및 제2 응답 메시지는 상기 포트가 비활성이라고 보고하는 에러 메시지들인 송신 용량 측정 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 및 제2 프로브 메시지들은 UDP(Universal Datagram Protocol) 메시지들인 송신 용량 측정 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 통신 네트워크는 상기 제1 노드와 상기 제2 노드 간의 통신 경로 내에 무선 네트워크를 포함하는 송신 용량 측정 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
계산된 상기 용량에 따라 비디오 스트림의 비트 전송률을 제어하는 단계를 포함하는 송신 용량 측정 방법.
통신 네트워크에서 이용하기 위한 제어 장치로서,
네트워크 송신기,
네트워크 수신기, 및
프로세싱 회로를
포함하고,
상기 프로세싱 회로는,
제1 및 제2 프로브 메시지를 상기 통신 네트워크 내의 노드로 어드레싱된 상기 네트워크 송신기로 제출하고 - 상기 제1 및 제2 프로브 메시지 각각 내의 제1 및 제2 데이터의 양은 상호 다르고, 상기 제1 및 제2 데이터의 양 중 하나는 상기 통신 네트워크의 분할 임계치를 초과하고, 상기 제1 및 제2 데이터의 양 중 다른 하나는 상기 분할 임계치 이하임 -; 상기 제1 및 제2 프로브 메시지의 송신과, 상기 노드로부터의 상기 제1 및 제2 프로브 메시지 각각에 대한 제1 및 제2 응답 메시지의 상기 네트워크 수신기에서의 수신 간의 제1 및 제2 왕복 시간 지속기간을 측정하고; 상기 제1 및 제2 왕복 시간 지속기간 간의 차이로부터 상기 용량을 계산하도록 구성된
제어 장치.
제8항에 있어서,
상기 프로세싱 회로는 상기 제1 및 제2 프로브 메시지들을 상기 네트워크 송신기로 제출하고 상기 제1 및 제2 왕복 시간 지속기간들을 반복해서 측정하고, 상기 제1 및 제2 왕복 시간 지속기간들 각각의 제1 및 제2 최소값을 결정하고, 상기 제1 및 제2 최소값 간의 차이로부터 상기 차이를 계산하도록 구성되는 제어 장치.
제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 제1 및 제2 프로브 메시지들은 UDP(Universal Datagram Protocol) 메시지들인 제어 장치.
제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 프로세싱 회로는 계산된 상기 용량에 따라 비디오 스트림의 비트 전송률을 제어하도록 구성된 제어 장치.
프로그램 가능한 프로세서를 위한 명령어들의 프로그램을 포함하는 컴퓨터 판독가능한 기록 매체로서,
상기 프로그램 가능한 프로세서에 의해 실행되는 경우에, 상기 프로그램 가능한 프로세서가,
제1 및 제2 프로브 메시지를 통신 네트워크 내의 노드로 어드레싱된 네트워크 송신기로 제출하고 - 상기 제1 및 제2 프로브 메시지 각각 내의 제1 및 제2 데이터의 양은 상호 다르고, 상기 제1 및 제2 데이터의 양 중 적어도 하나는 상기 통신 네트워크의 분할 임계치를 초과함 -;
상기 제1 및 제2 프로브 메시지의 송신과, 상기 노드로부터의 상기 제1 및 제2 프로브 메시지 각각에 대한 제1 및 제2 응답 메시지의 네트워크 수신기에서의 수신 간의 제1 및 제2 왕복 시간 지속기간을 측정하고;
상기 제1 및 제2 왕복 시간 지속기간 간의 차이로부터 네트워크 용량을 계산하도록 하는 명령어들의 프로그램을 포함하는
컴퓨터 판독가능한 기록 매체.
통신 시스템으로서,
제8항 또는 제9항에 따른 제어 장치, 상기 제1 및 제2 프로브 메시지들이 어드레싱되는 노드 및 무선 통신 네트워크, 상기 무선 통신 네트워크를 통하는(running through) 상기 제어 장치와 상기 노드 간의 통신 경로를 포함하는
통신 시스템.
통신 네트워크를 통해 제1 노드에서부터 제2 노드로의 송신 용량을 측정하는 방법으로서,
상기 제1 노드에서부터 상기 제2 노드의 적어도 하나의 미사용 UDP 포트로 UDP 메시지들을 송신하는 단계;
상기 UDP 메시지들의 송신과 UDP 메시지들에 대한 에러 응답의 수신 간의 왕복 시간 지속기간들을 측정하는 단계;
상기 왕복 시간 지속기간들에서의 패킷 쌍 분산(packet pair dispersion)으로부터 용량을 계산하는 단계를 포함하는
송신 용량 측정 방법.
통신 네트워크를 통해 제1 노드에서부터 제2 노드로의 송신 용량을 측정하는 방법으로서,
상기 제1 노드에서부터 상기 제2 노드로 메시지들의 쌍들을 송신하는 단계;
상기 메시지들의 송신과 상기 메시지들에 대한 응답들의 수신 간의 왕복 시간 지속기간들을 측정하는 단계;
상기 쌍들 내의 제1 및 제2 메시지들 각각의 왕복 시간 지속기간들의 제1 및 제2 최소값들을 결정하는 단계;
상기 제1 및 제2 최소값들 간의 차이로부터 용량을 계산하는 단계를 포함하는
송신 용량 측정 방법.