WO2010073979A1 - 通信品質監視装置、通信システム、通信品質監視方法及びそのプログラム - Google Patents

通信品質監視装置、通信システム、通信品質監視方法及びそのプログラム Download PDF

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WO2010073979A1
WO2010073979A1 PCT/JP2009/071109 JP2009071109W WO2010073979A1 WO 2010073979 A1 WO2010073979 A1 WO 2010073979A1 JP 2009071109 W JP2009071109 W JP 2009071109W WO 2010073979 A1 WO2010073979 A1 WO 2010073979A1
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threshold value
congestion
communication quality
buffer length
deterioration
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PCT/JP2009/071109
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崇之 浜
地引　昌弘
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日本電気株式会社
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    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/12—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using return channel
    • H04L1/16—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using return channel in which the return channel carries supervisory signals, e.g. repetition request signals
    • H04L1/18—Automatic repetition systems, e.g. Van Duuren systems
    • H04L1/1829—Arrangements specially adapted for the receiver end
    • H04L1/1835—Buffer management
    • H—ELECTRICITY
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    • H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/20—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received using signal quality detector
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L47/00—Traffic control in data switching networks
    • H04L47/10—Flow control; Congestion control
    • H04L47/19—Flow control; Congestion control at layers above the network layer
    • H—ELECTRICITY
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    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L47/00—Traffic control in data switching networks
    • H04L47/10—Flow control; Congestion control
    • H04L47/30—Flow control; Congestion control in combination with information about buffer occupancy at either end or at transit nodes

Definitions

  • the present invention relates to a communication quality monitoring apparatus, a communication quality monitoring method, and a program thereof, and more particularly to a communication quality monitoring apparatus, a communication quality monitoring method, and a program thereof for detecting communication deterioration in a session control protocol.
  • Patent Documents 1 to 3 disclose related techniques for detecting deterioration of communication quality at the Control Protocol level.
  • TCP traffic is measured by a measuring device inserted between a transmitting terminal and a receiving terminal, and the theoretical throughput of TCP is calculated from the network delay, the packet loss rate, etc. measured by the measuring device. Then, a method is disclosed in which the actual throughput is compared, and when the actual throughput is lower than the theoretical throughput, it is determined that the performance is degraded.
  • Patent Document 2 discloses a method for determining communication degradation when the number of TCP retransmission timeouts exceeds a threshold according to the time and order of TCP packets.
  • Patent Document 3 a round trip delay time between a transmission terminal and a reception terminal is measured, and an advertisement window (a usage amount of a reception buffer on the reception side) is determined in advance whether the round trip delay time has increased abruptly or slowly.
  • a method of determining whether the cause of the response delay is caused by either the server terminal or the network is disclosed based on three detection results indicating whether or not the value falls below the specified value.
  • Patent Documents 4 and 5 As a related technique for determining deterioration in a network repeater, there are techniques disclosed in Patent Documents 4 and 5, for example.
  • Patent Document 4 discloses a traffic congestion predictor monitoring system for notifying that when traffic information (communication buffer usage) in a network exceeds a predetermined threshold.
  • Patent Document 5 monitors the transmission queue of a dedicated line, and when the transmission queue exceeds a predetermined length, determines that the flow rate of transmission packets has exceeded the line speed of the dedicated line and distributes some packets to the ISDN line. An apparatus is disclosed.
  • Patent Documents 1 and 2 have a problem that communication quality deterioration cannot be determined in a section where no packet loss occurs. This problem can occur not only in communication using packets but also in communication using data such as cells and frames.
  • the communication quality deterioration is a determination method that is assumed to be caused by packet loss. Even if packet loss does not occur, communication quality degradation may occur due to the fact that the link bandwidth is small relative to the data input speed and the speed increase of the session congestion control method in a high-delay environment is reduced. .
  • An object of the present invention is to provide a communication quality monitoring apparatus, a communication quality monitoring method, and a program thereof that can determine the deterioration of communication quality in the session layer regardless of the occurrence of data loss.
  • a communication quality monitoring apparatus is a communication quality monitoring apparatus that detects deterioration in communication quality based on a buffer length of a session control protocol, and that performs communication quality deterioration in accordance with parameters related to congestion detection of the session control protocol. It includes a threshold value calculation unit that calculates a threshold value for determination, and a deterioration determination unit that compares the threshold value and the buffer length to determine communication quality deterioration.
  • a communication system includes a communication device that performs communication using a session control protocol, and a communication quality monitoring device that detects deterioration of communication quality based on a buffer length of a session control protocol connected to the communication device via a communication network.
  • a communication quality monitoring device that compares a threshold value and a buffer length with a threshold value calculation unit that calculates a threshold value for determining deterioration in communication quality according to a parameter related to congestion detection of a session control protocol.
  • a deterioration determining unit that determines deterioration of communication quality.
  • a communication quality monitoring method is a communication quality monitoring method by a communication quality monitoring device that detects deterioration of communication quality based on a buffer length of a session control protocol, and according to a parameter related to congestion detection of a session control protocol, It includes a threshold value calculating step for calculating a threshold value for determining communication quality deterioration, and a deterioration determining step for determining communication quality deterioration by comparing the threshold value and the buffer length.
  • a communication quality monitoring program is a communication quality monitoring program that is executed on a computer device that detects deterioration of communication quality based on a buffer length of a session control protocol, according to parameters related to congestion detection of the session control protocol.
  • the computer apparatus is caused to execute a threshold value calculation process for calculating a threshold value for determining deterioration in communication quality and a deterioration determination process for determining deterioration in communication quality by comparing the threshold value and the buffer length.
  • the present invention by calculating a buffer length threshold for determining deterioration according to a congestion state, it is possible to determine communication quality deterioration regardless of whether or not data loss has occurred.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a communication system to which communication quality monitoring according to the first embodiment of the present invention is applied.
  • a packet transmission / quality degradation monitoring device 11-1 as a communication device is connected to a packet reception device 11-3 via a communication network 11-2.
  • the packet transmission / quality degradation monitoring device 11-1 is a device that generates a packet by session control and monitors communication quality degradation of session control.
  • the packet receiving device 11-3 is a device that receives a packet subjected to session control from the packet transmission / quality degradation monitoring device 11-1.
  • the packet transmission / quality degradation monitoring apparatus 11-1 includes a buffer input unit 11-10, a buffer unit 11-11, a session processing unit 11-12, a packet transmission unit 11-13, and a buffer status monitoring unit 11. -14, a session state monitoring unit 11-15, a state storage unit 11-16, a threshold value calculation unit 11-17, and a deterioration determination unit 11-18.
  • the buffer input unit 11-10 is a part having a function of inputting data from an application or received data from another session to the buffer unit 11-11.
  • the buffer unit 11-11 is a part having a function of buffering data to be transmitted.
  • the session control unit 11-12 is a part having a function of generating a packet based on session control for the data stored in the buffer unit 11-11.
  • This session control includes congestion control.
  • the packet transmitter 11-13 is a part having a function of transmitting the generated packet to the packet receiver 11-3.
  • the buffer status monitoring unit 11-14 is a part having a function of monitoring the buffer length of the buffer unit 11-11.
  • the session state monitoring unit 11-15 is a part having a function of monitoring session control parameters.
  • the session control parameter includes a parameter related to congestion detection and a parameter related to speed control.
  • the parameter related to congestion detection indicates the number of retransmissions, the number of packet loss detections, or the packet loss rate.
  • the parameter related to speed control refers to a communication speed or a window and a round trip delay time.
  • the window indicates a transfer amount per one round-trip delay time. Therefore, the communication speed can be obtained by dividing the window by the round trip delay time.
  • the state storage unit 11-16 is a part having a function of storing the buffer length monitored by the buffer state monitoring unit 11-14 and the session control parameter monitored by the session state monitoring unit 11-15.
  • the threshold calculation unit 11-17 determines the presence / absence of a congestion state based on a session control parameter past from an arbitrary time point t stored in the state storage unit 11-16, and the deterioration determination unit 11 according to the presence / absence of the congestion state. This is a part having a function of obtaining a buffer length threshold value for judging deterioration of communication quality at -18.
  • the arbitrary time point t is preferably the latest time point stored in the state storage unit 11-16.
  • the deterioration determination unit 11-18 has a function of comparing the buffer length at an arbitrary time t stored in the state storage unit 11-16 with the threshold obtained by the threshold calculation unit 11-17 to determine communication quality deterioration. It is a part to have.
  • the deterioration determining unit 11-18 determines that the buffer length is deteriorated if the buffer length is equal to or greater than the threshold value or exceeds the threshold value.
  • an average value of buffer lengths near the time point t among the buffer lengths stored in the state storage unit 11-16 may be used.
  • the threshold calculation unit 11-17 includes a congestion state determination processing unit 11-17-1, a congestion threshold calculation processing unit 11-17-2, and a non-congestion threshold calculation processing unit 11-17-2. Including.
  • the congestion state determination processing unit 11-17-1 performs a process of determining whether or not the congestion state is based on a parameter that increases according to the congestion detection stored in the state storage unit 11-16. Whether or not it is in a congestion state is determined based on whether or not the session control parameter has increased between arbitrary times td to t stored in the state storage unit 11-16.
  • the session control protocol has control dependency on the packet round-trip delay time, and an arbitrary value sufficiently larger than the packet round-trip delay time is used as the time d in order to detect congestion at a larger interval than the control interval.
  • a value proportional to the measurement interval may be used as the time d.
  • Examples of the session control parameter that increases according to congestion detection include the number of packet losses recognized by the congestion control protocol and the number of retransmissions when the congestion control protocol has a retransmission mechanism.
  • the congestion threshold value calculation processing unit 11-17-2 determines that the congestion state is determined by the congestion state determination processing unit 11-17-1
  • the deterioration determination unit 11-18 determines the deterioration as a buffer length threshold ( Hereinafter, processing for calculating a deterioration determination threshold value) is performed.
  • the congestion threshold value calculation processing unit 11-17-2 obtains a deterioration determination threshold value corresponding to the change in the buffer length of the buffer unit 11-11.
  • the method based on the statistical value is a method of obtaining the deterioration judgment threshold value from the statistical value of the past fluctuation of the buffer length stored in the state storage unit 11-16.
  • a specific method of obtaining will be described with reference to FIG.
  • a plurality of maximum values of buffer length variation are calculated, and a deterioration determination threshold value is obtained from the average of these maximum values.
  • the deterioration determination threshold value is preferably the average of the maximum value + constant ⁇ deviation.
  • the deviation may be a standard deviation or an average deviation.
  • the constant is preferably “1” or more.
  • an increase model equation of the communication speed parameter is derived in advance, and the communication speed is reduced by avoiding congestion N times between times td and t based on the increase model equation.
  • the maximum value of the buffer length in the case of occurrence of the problem is obtained, and the deterioration judgment value is calculated using the obtained maximum value.
  • the maximum buffer length can be obtained by the following procedure. First, assuming that the input data rate matches the communication rate and there is no fluctuation in the buffer length, the period from when the communication rate decrease occurs due to N consecutive congestion avoidances until the communication rate returns to the communication rate before the rate decrease occurred r1 to r2 are obtained from the model formula f. Next, the buffer length before congestion avoidance is added to the value obtained by integrating the model formula f in the periods r1 and r2. However, in this method, since the maximum buffer length can be obtained only when r2-r1 ⁇ d, t and d are set so that r2-r1 ⁇ d.
  • the deterioration determination threshold value is the maximum value of the obtained buffer length ⁇ (a constant of 1.0 or more) or the maximum value of the obtained buffer length + (a constant of 0 or more).
  • This calculation method obtains a threshold based on the behavior of session control during congestion, compared with a method based on statistical values, so the possibility of erroneous detection is reduced.
  • the method based on the statistical value and the method based on the model formula of the congestion control of the session control may be used alone or both may be used together. When using together, it is preferable to use the maximum value among the deterioration judgment threshold values obtained by both methods.
  • the non-congestion threshold value calculation processing unit 11-17-3 determines that the deterioration determination unit 11-18 determines deterioration when the congestion state determination processing unit 11-17-1 determines that there is no congestion state.
  • a process of calculating (hereinafter referred to as a deterioration judgment threshold) is performed.
  • the buffer length of the buffer unit 11-11 is smaller when the link speed is lower than the input data speed or when the communication speed calculated by the congestion control during non-congestion is lower than the input data speed.
  • Increase in case. The latter is a round-trip delay time when a timeout occurs after a burst loss such as a route change and the communication speed increases from the initial value, or when the round-trip delay time is extended as a congestion control method, the increase speed of the communication speed decreases. Occurs when used in an environment where the
  • the deterioration determination threshold value is a value calculated from the buffer length at an arbitrary time point t ′ stored in the state storage unit 11-16. It is preferable that the deterioration determination threshold value is the buffer length at time t ′ + (a constant equal to or greater than 0).
  • the time point t ′ is a time point stored in the state storage unit 11-16 that is more than a time interval before the latest time point stored in the state storage unit 11-16 can ignore the fluctuation of the buffer length.
  • the time point t ′ is preferably the time point when the congestion state determination processing unit 11-17-1 determines that the congestion is not occurring. Furthermore, it is preferable to use the previous deterioration determination time as the time t ′.
  • the buffer lengths at a plurality of time points are extrapolated, the buffer lengths at the time when the buffer lengths to be compared are measured by the deterioration determining unit 11-18 are estimated, and the deterioration determination threshold is a value based on the estimated buffer lengths.
  • the deterioration determination threshold value is set to a deterioration estimated value + (a constant equal to or greater than 0).
  • the first and second calculation methods may be used, or both may be used in combination. When using together, it is good to use the maximum value among the deterioration judgment threshold values calculated by both methods.
  • an upper layer deterioration determination unit that determines deterioration in an upper layer such as an application based on the history determined as deterioration may be added to the result of the deterioration determination unit 11-18.
  • the threshold value n may be a constant or a value that is inversely proportional to the increase in buffer length.
  • the data is stored in the buffer unit 11-11 by the buffer input unit 11-10 (step A101 in FIG. 4).
  • the session control unit 11-12 extracts data from the buffer unit 11-11 according to the session control (step A102), and generates a packet (step A103).
  • the packet transmitter 11-13 transmits the packet generated by the session controller 11-12 to the packet receiver 11-3 (step A104).
  • the buffer status monitoring unit 11-14 of the packet transmission / quality degradation monitoring device 11-1 acquires the buffer status of the buffer unit 11-11 (step A201 in FIG. 5).
  • the acquired buffer state is stored in the state storage unit 11-16 (step A202). Thereafter, the process is temporarily stopped and the buffer state is acquired again (step A203).
  • the session state monitoring unit 11-15 acquires the session state of the session control unit 11-12 (step A301 in FIG. 6).
  • the acquired session state is stored in the state storage unit 11-16 (step A302). After that, it pauses and acquires the session state again (step A303).
  • the congestion state determination processing unit 11-17-1 of the threshold calculation unit 11-17 acquires the session state from the state storage unit 11-17 and determines whether or not congestion has occurred (step A401 in FIG. 7). ).
  • the congestion threshold calculation processing unit 11-17-1 calculates a degradation determination threshold during congestion (step A402). If no congestion occurs, the non-congestion threshold value calculation processing unit 11-17-2 calculates a deterioration determination threshold value during non-congestion (step A403).
  • the deterioration determination unit 11-18 determines whether the buffer length stored in the state storage unit 11-17 is greater than or equal to the deterioration determination threshold or larger than the deterioration determination threshold (step A404). If the condition is true, it is determined that the communication quality is deteriorated (step A405). If the condition is false, it is determined that the communication quality is not deteriorated (step A406).
  • the threshold calculation unit 11-17 determines that the congestion state is a congestion state determination processing unit 11-17-1 that determines whether or not the congestion state is based on a parameter related to congestion detection
  • a congestion time threshold value calculation processing unit 11-17-2 for calculating a buffer length threshold value
  • a non-congestion threshold value calculation processing unit 11-17-3 for calculating a buffer length threshold value when it is determined that the state is not congested.
  • the congestion threshold value calculation processing unit 11-17-2 and the non-congestion threshold value calculation processing unit 11-17-3 calculate the deterioration determination threshold value according to the fluctuation width of the buffer length. It is possible to prevent erroneous detection and delay in quality deterioration detection.
  • Patent Documents 1 and 2 cannot determine whether the deterioration of the TCP session level is related to the deterioration of the application level.
  • the reason is that the relationship between the amount of input data from the application and the transferable data amount of TCP is not grasped, so it is determined whether the decrease in the transferable data amount due to deterioration of the TCP session level affects the transfer of input data. This is because it cannot be done.
  • the buffer length of the buffer for temporarily storing data to be transmitted by session control and the session control parameter are monitored, and the deterioration determination of the buffer length is determined according to the presence or absence of the congestion state. In order to determine the threshold value and determine the deterioration of the communication quality, it is possible to determine whether the deterioration of the TCP session level is related to the deterioration of the application level.
  • the packet transmission / quality monitoring apparatus 11-1 and the packet receiving apparatus 11-3 are one-to-one has been described, but the packet transmission / quality monitoring apparatus 11-1
  • the case where the packet receiving apparatus 11-3 is 1 to N, N to 1, and N to N can be similarly implemented and is not limited by the number. Further, the packet transmission / quality monitoring device 11-1 and the packet receiving device 11-3 may be the same device.
  • FIG. 9 is a block diagram showing a configuration example of a communication system to which the second embodiment of the present invention is applied.
  • the packet transmission device 12-1 is connected to the packet reception device 12-3 via the communication network 12-2.
  • the packet transmission device 12-1 is connected to the quality degradation monitoring device 12-5 via the communication network 12-4.
  • the communication network 12-2 and the communication network 12-4 may be the same network or different networks, or one of them may be included in the other.
  • the packet transmission device 11-1 is a device that generates a packet by session control, sends the packet to the packet reception device 12-3, and sends the session control buffer length and control state to the quality degradation monitoring device 12-5.
  • the packet receiving device 12-3 is a device that receives a packet for which session control is performed from the packet transmitting device 12-1.
  • the quality deterioration monitoring device 12-5 is a device that monitors communication quality deterioration of the packet transmission device 12-1.
  • the packet transmission device 12-1 includes a buffer input unit 12-10, a buffer unit 12-11, a session processing unit 12-12, a packet transmission unit 12-13, a buffer status monitoring unit 12-14, a session It includes a state monitoring unit 12-15 and a state information transmission unit 12-19.
  • the buffer input unit 12-10, the buffer unit 12-11, the session processing unit 12-12, the packet transmission unit 12-13, the buffer status monitoring unit 12-14, and the session status monitoring unit 12-15 are the same as those in the first implementation described above. Are the same as the buffer input unit 11-10, the buffer unit 11-11, the session processing unit 11-12, the packet transmission unit 11-13, the buffer state monitoring unit 11-14, and the session state monitoring unit 11-15. Detailed description thereof will be omitted.
  • the status information transmission unit 12-19 has a function of notifying the quality degradation monitoring device 12-5 of the buffer status monitored by the buffer status monitoring unit 12-14 and the session status monitored by the session status monitoring unit 12-15. It is.
  • the quality deterioration monitoring device 12-5 includes a state information receiving unit 12-51, a state storage unit 12-52, a threshold value calculating unit 12-53, and a deterioration determining unit 12-54.
  • the status information receiving unit 12-51 is a part having a function of receiving a buffer status and a session status from the packet transmission device 12-1.
  • the state storage unit 12-52, the threshold calculation unit 12-53, and the deterioration determination unit 12-54 are the state storage unit 11-16, threshold calculation unit 11-17, deterioration determination unit 11- in the first embodiment described above. 18, and detailed description thereof will be omitted.
  • the operations of the buffer input unit 12-10, the buffer unit 12-11, the session processing unit 12-12, and the packet transmission unit 12-13 of the packet transmission device 12-1 in FIG. 10 are shown in FIG. 2 in the first embodiment.
  • the operations of the buffer input unit 11-10, the buffer unit 11-11, and the session control unit 11-12 shown in FIG. 4 are the same as those shown in steps A101 to A104 in FIG.
  • the buffer status monitoring unit 12-14 acquires the buffer status of the buffer unit 12-11 (step B201 in FIG. 12).
  • the status information transmission unit 12-19 notifies the acquired buffer status to the quality degradation monitoring device 12-5 (step B202). Thereafter, the process is temporarily stopped and the buffer state is acquired again (step B203).
  • the session state monitoring unit 12-15 acquires the session state of the session control unit 12-12 (step B301).
  • the status information transmission unit 12-19 notifies the acquired buffer status to the quality degradation monitoring device 12-5 (step B202). After that, it pauses and acquires the session state again (step B303).
  • the state information receiving unit 12-51 receives the state information from the packet transmission device 12-1 (step B401 in FIG. 14) and stores it in the state storage unit 12-52 (step B402).
  • the operations of the threshold calculation unit 12-53 and the degradation determination unit 12-54 are the same as the operations of the threshold calculation unit 11-17 and the degradation determination unit 11-18 in steps A401 to A406 shown in FIG. 7 in the first embodiment. Therefore, detailed description is omitted.
  • the packet transmission device 12-1 and the packet reception device 12-3 are one-to-one has been described.
  • the packet transmission device 12-1 and the packet reception device 12 are -3 can be implemented in the same manner when 1 to N, N to 1, and N to N, and is not limited by the number.
  • N to 1 and N to N can be implemented in the same manner and are not limited by the number.
  • the packet transmission device 12-1 and the packet reception device 12-3 may be the same device. Further, the packet transmission device 12-1 and the quality monitoring device 12-5 may be the same device. Further, the packet receiving device 12-3 and the quality monitoring device 12-5 may be the same device.
  • the threshold value calculation unit 11-17 in the first embodiment and the threshold value calculation unit 12-53 in the second embodiment calculate a threshold value for determining deterioration depending on whether congestion has occurred. went. Instead of whether or not congestion has occurred, the congestion may be determined as a plurality of congestion states according to the amount of increase in parameters that increase according to congestion detection, and a threshold value for determining deterioration for each congestion state may be calculated.
  • the congestion may be determined as a plurality of congestion states according to an increase amount of a parameter that increases according to congestion detection, a plurality of threshold values may be calculated according to the congestion state, and the degree of deterioration may be determined based on the plurality of threshold values.
  • the present invention can be implemented as long as data is communicated by dividing data such as a cell and a frame. is there.
  • the threshold calculation unit 11-17 and the threshold calculation unit 12-53 have a procedure for determining congestion.
  • the threshold calculation unit 11-17 and the threshold calculation unit 12-53 there is no procedure for determining congestion, and the buffer length is determined as degradation based on the past buffer length from an arbitrary time t stored in the state storage unit 11-16. May be obtained.
  • the procedure for obtaining the threshold in this case is the same as that of the non-congestion threshold calculation processing unit 11-17-2.
  • FIG. 17 is a block diagram illustrating a hardware configuration example of the packet transmission / quality degradation monitoring apparatus 11-1 according to the first embodiment.
  • the packet transmission / quality degradation monitoring device 11-1 can be realized by a hardware configuration similar to that of a general computer device, and includes a CPU (Central Processing Unit) 401, a RAM (Random Access Memory).
  • the main storage unit 402 used for a data work area and a temporary data save area, a communication unit 403 that transmits / receives data to / from other nodes via a network, and transmits / receives data by connecting to an external device.
  • I / O interface unit 404 to perform, an auxiliary storage unit 405 that is a hard disk device composed of a nonvolatile memory such as a ROM (Read Only Memory), a magnetic disk, and a semiconductor memory, an input device 406 such as a keyboard and a mouse, a display device, etc. output Location 407, and a system bus 408 that connects to each other the above components.
  • auxiliary storage unit 405 that is a hard disk device composed of a nonvolatile memory such as a ROM (Read Only Memory), a magnetic disk, and a semiconductor memory
  • input device 406 such as a keyboard and a mouse
  • output Location 407 such as a keyboard and a mouse
  • system bus 408 that connects to each other the above components.
  • the packet transmission / quality degradation monitoring apparatus 11-1 includes a session control unit 11-12, a buffer status monitoring unit 11-14, a session status monitoring unit 11-15, a threshold calculation unit 11-17, and a degradation determination unit. It is a matter of course that the operation can be realized in hardware by mounting circuit components which are hardware components such as LSI (Large Scale Integration) incorporating a communication quality monitoring program for executing processing such as 11-18.
  • LSI Large Scale Integration
  • a program that provides the functions of the session control unit 11-12, the buffer state monitoring unit 11-14, the session state monitoring unit 11-15, the threshold value calculation unit 11-17, and the deterioration determination unit 11-18 is stored. Stored in the unit 405, loaded into the main storage unit 402 and executed by the CPU 401 By Rukoto, it is also be implemented as software.
  • FIG. 17 describes the hardware configuration example of the packet transmission / quality degradation monitoring apparatus 11-1, but the quality degradation monitoring apparatus 12-5 in the second embodiment has the same configuration as that of FIG.
  • the first and second embodiments can be implemented on an IP network using TCP as a session control method.
  • TCP since TCP has a retransmission mechanism, the number of packet losses and the number of packet retransmissions are used as parameters that increase according to congestion detection.
  • TCP-Reno As a TCP congestion control method, a congestion control method called TCP-Reno is widely used.
  • TCP-Reno is a 1/1 RTT (Round Trip Time) packet per ACK (ACKnowledgement), that is, one packet with one RTT, a congestion window (hereinafter, CWND: congestion).
  • the buffer section monitored by the buffer status monitoring section may be a TCP stack buffer or a TCP API (Application It may be a buffer on the application side provided when calling a transmission function in SOCKET which is a Programming Interface). Further, both a TCP stack buffer and an application side buffer may be included.
  • the fluctuation of the CWND and the TCP transmission buffer when there is no packet loss for a while will be described with reference to FIG.
  • the CWND value immediately before the packet loss is x packets
  • the CWND becomes 1 / 2x due to packet loss
  • the TCP transmission buffer length Becomes maximum
  • CWND becomes 3 / 2x (time c)
  • the buffer length returns to the value before the packet loss.
  • the congestion threshold value calculation processing unit 11-17-1 calculates the congestion determination threshold value by a method based on the model formula of the congestion control of the session control.
  • the buffer length at time b in FIG. 15 is theoretically obtained, and the deterioration determination threshold value is obtained from the buffer length.
  • the times a to b are r * x / 2.
  • the increase d in the buffer length during this time is a discrete integral of the increase model formula f of the communication speed parameter during the time a to b.
  • the buffer length increase amount d is doubled.
  • the buffer length increase d is r * (x-floor (1/2 N x)) + r * (x-floor (1/2 N -1 x)) ... + r * (x-floor (1/2 2 x)) + r * (x-floor (1/2 1 x)) ... Equation (3)
  • the buffer length at the time b is a value obtained by adding the buffer length increase d to the buffer length q immediately before the packet loss (time a).
  • the buffer length does not exceed the deterioration determination threshold, but when the packet loss is 2 times as in the section a′c ′, the buffer length is deteriorated.
  • the determination threshold is exceeded and it is determined that the deterioration has occurred.
  • the current operating system is implemented with a TCP having a congestion control method that is faster than TCP-Reno, especially in a high-delay, high-bandwidth environment, and has fairness with TCP-Reno during congestion.
  • Compound Server TCP is installed in Windows Server 2008
  • CUBIC-TCP is installed in Linux, and is used as an OS standard.
  • the degradation determination threshold value may be obtained based on an increase model formula of the communication speed parameter of the high speed TCP.
  • the deterioration judgment threshold assuming TCP-Reno it becomes a large value compared to the deterioration judgment threshold assuming high speed TCP. Must not.
  • the deterioration determination threshold is obtained from the buffer lengths at a plurality of points in time as the deterioration determination threshold during non-congestion in the non-congestion threshold calculation processing unit. Specifically, the buffer length at time t and the buffer length at time 2t before are linearly extrapolated from the latest recorded time, the buffer length at the latest time is estimated, and the value is set as a deterioration determination threshold. And
  • SCTP Stream Control Transmission
  • TCP-Reno TCP-Reno
  • DCCP Datagram Congestion It can be implemented on an IP network using the Control Protocol. Since DCCP does not have a retransmission mechanism, the number of packet losses or the packet loss rate is used as a parameter that increases according to congestion detection.
  • DCCP can change the congestion control algorithm using CCID (Congestion Control ID) parameters.
  • CCID Congestion Control ID
  • mode 2 and mode 3 are currently defined.
  • transmission is controlled using a congestion window, and the fluctuation of the congestion window is the same as in TCP-Reno. Therefore, the present invention can be implemented by the same method as TCP-Reno.
  • transmission control is performed using the transmission rate, and the transmission rate is set so that the theoretical throughput of TCP-Reno is obtained from the delay and packet loss rate and becomes the value. However, it is set so that the rate does not fluctuate more than twice in 1 RTT. Since the rate fluctuation is smaller than that in mode 2, a method based on statistical values is used as a method for calculating a degradation determination threshold value during congestion in the congestion threshold value calculation processing unit 11-17-2.
  • the congestion control mechanism similar to DCCP is implemented on UDP (User Datagram Protocol).
  • the present invention can also be applied to a system in which one of the congestion control mechanisms of the CCCP CCID modes 2 and 3 is mounted on UDP.
  • the present invention can be implemented as long as the session control protocol performs congestion control.
  • the apparatus includes a communication quality monitoring apparatus having a quality deterioration monitoring function.
  • the packet transmission device includes a configuration other than the threshold value calculation unit 11-17 and the deterioration determination unit 11-18
  • the communication quality monitoring device includes the threshold value calculation unit 11-17 and the deterioration determination unit 11-18.
  • by calculating a buffer length deterioration determination threshold value for determining deterioration according to the congestion state it is possible to determine communication quality deterioration regardless of the occurrence of data loss.
  • the quality deterioration monitoring device 12-5 includes a state information receiving unit 12-51, a state storage unit 12-52, a threshold value calculating unit 12-53, and a deterioration determining unit 12-54.
  • the threshold calculation unit 12-53 and the deterioration determination unit 12-54 as a minimum configuration. In this case, by acquiring the buffer state and session state stored on the packet transmitting device 12-1 side, and calculating the buffer length deterioration judgment threshold value for judging the deterioration according to the congestion state, whether or not data loss has occurred Regardless of whether or not the communication quality is degraded.

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Abstract

　データロスの発生有無にかかわらずセッション制御の送信バッファ長の変動によって通信品質劣化を判断する通信品質監視装置を提供する。 　セッション制御プロトコルのバッファ長に基づいて通信品質の劣化を検出するパケット送信・品質監視装置１１－１は、セッション制御プロトコルの輻輳検出に関するパラメータに応じて、通信品質の劣化を判断するための閾値を算出する閾値算出部１１－１７と、閾値とバッファ長を比較して通信品質の劣化を判断する劣化判断部１１－１８を含む。

Description

通信品質監視装置、通信システム、通信品質監視方法及びそのプログラム
　本発明は、通信品質監視装置、通信品質監視方法およびそのプログラムに関し、特に、セッション制御プロトコルにおける通信劣化を検出する通信品質監視装置、通信品質監視方法およびそのプログラムに関する。
　ＩＰ(Internet Protocol)ネットワークにおけるセッション制御プロトコルであるＴＣＰ(Transmission
Control Protocol)レベルの通信品質の劣化を検出する関連技術が、例えば、特許文献１～３に開示されている。
　特許文献１は、送信端末と受信端末との間に挿入された計測装置にてＴＣＰのトラヒックを計測し、計測装置にて計測されたネットワークの遅延、パケットロス率などからＴＣＰの理論スループットを算出し、これと実際のスループットを比較し、実際のスループットが理論スループットよりも低いスループットであった場合に、性能が低下していると判定する方法を開示している。
　特許文献２は、ＴＣＰパケットの時間および順序に従って、ＴＣＰの再送タイムアウト回数が閾値を超えた場合に通信劣化と判断する方法を開示している。
　特許文献３は、送信端末と受信端末の往復遅延時間を測定し、往復遅延時間が急激に増加したか、緩やかに増加したか、広告ウィンドウ（受信側の受信バッファの使用量）があらかじめ定められた値以下に低下したかの３つの検知結果に基づいて、応答遅延の要因がサーバ端末、ネットワークのいずれかに起因するのかを判定する方法を開示している。
　また、ネットワークの中継器において劣化を判断する関連技術としては、例えば、特許文献４、５に開示される技術がある。
　特許文献４は、網におけるトラヒック情報（通信バッファの使用量）が所定の閾値を超えた場合に、その旨を報知するトラヒック輻輳予兆監視システムを開示している。
　特許文献５は、専用線の送信キューを監視し、送信キューが所定長を超えた場合、送信パケットの流量が専用線の回線速度を越えたと判定して、一部のパケットをＩＳＤＮ回線に振り分ける装置を開示している。
特許第３６０２９７２号公報 特開２００８－１４１７７７号公報 特開２００６－１８０００２号公報 特開２００３－２４９９５９号公報 特開平５－４８６５３号公報
　特許文献１、２が開示する方法では、パケットロスが発生しない区間において、通信品質劣化の判定ができないという問題がある。この問題は、パケットを用いた通信に限らず、セル、フレーム等のデータを用いた通信でも同様に発生し得る。
　その理由は、通信品質劣化はパケットロスが発生することにより生じると仮定した判断方法であるからである。パケットロスが発生しなくとも、データの入力スピードに対してリンク帯域が小さいことや、高遅延環境におけるセッションの輻輳制御方式の速度上昇度の低下が原因で、通信品質劣化が発生することがある。
（発明の目的）
　本発明の目的は、データロスの発生有無にかかわらずセッション層の通信品質劣化の判断ができる通信品質監視装置、通信品質監視方法及びそのプログラムを提供することにある。
　本発明による通信品質監視装置は、セッション制御プロトコルのバッファ長に基づいて通信品質の劣化を検出する通信品質監視装置であって、セッション制御プロトコルの輻輳検出に関するパラメータに応じて、通信品質の劣化を判断するための閾値を算出する閾値算出部と、閾値とバッファ長を比較して通信品質の劣化を判断する劣化判断部とを含む。
　本発明による通信システムは、セッション制御プロトコルによって通信を行う通信装置と、通信装置と通信網を介して接続されるセッション制御プロトコルのバッファ長に基づいて通信品質の劣化を検出する通信品質監視装置を有する通信システムであって、通信品質監視装置が、セッション制御プロトコルの輻輳検出に関するパラメータに応じて、通信品質の劣化を判断するための閾値を算出する閾値算出部と、閾値とバッファ長を比較して通信品質の劣化を判断する劣化判断部とを含む。
　本発明による通信品質監視方法は、セッション制御プロトコルのバッファ長に基づいて通信品質の劣化を検出する通信品質監視装置による通信品質監視方法であって、セッション制御プロトコルの輻輳検出に関するパラメータに応じて、通信品質の劣化を判断するための閾値を算出する閾値算出ステップと、閾値とバッファ長を比較して通信品質の劣化を判断する劣化判断ステップとを含む。
　本発明による通信品質監視プログラムは、セッション制御プロトコルのバッファ長に基づいて通信品質の劣化を検出するコンピュータ装置上で実行される通信品質監視プログラムであって、セッション制御プロトコルの輻輳検出に関するパラメータに応じて、通信品質の劣化を判断するための閾値を算出する閾値算出処理と、閾値とバッファ長を比較して通信品質の劣化を判断する劣化判断処理とを、コンピュータ装置に実行させる。
　本発明によれば、輻輳状態に応じて劣化と判断するためのバッファ長の閾値を算出することにより、データロスの発生有無にかかわらず通信品質劣化の判断を行うことができる。
本発明の第１の実施の形態の構成例を示すブロック図である。 第１の実施の形態におけるパケット送信・品質劣化監視装置の構成例を示すブロック図である。 第１の実施の形態における閾値算出部の構成例を示すブロック図である。 第１の実施の形態におけるバッファ入力部、バッファ部、セッション制御部、パケット送信部の動作を示すフローチャートである。 第１の実施の形態におけるバッファ状態監視部、状態記憶部の動作を示すフローチャートである。 第１の実施の形態におけるセッション状態監視部、状態記憶部の動作を示すフローチャートである。 第１の実施の形態における閾値算出部の動作を示すフローチャートである。 第１の実施の形態におけるバッファ部のバッファ長の変化の一例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態の構成例を示すブロック図である。 第２の実施の形態におけるパケット送信装置の構成例を示すブロック図である。 第２の実施の形態における品質劣化監視装置の構成を示すブロック図である。 第２の実施の形態におけるバッファ状態監視部、状態情報記憶部の動作を示すフローチャートである。 第２の実施の形態におけるセッション状態監視部、状態情報記憶部の動作を示すフローチャートである。 第２の実施の形態における状態情報監視部、状態情報記憶部の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例においてＴＣＰのＣＷＮＤ変動、バッファ長変動の例を示す図である。 本発明の実施例においてＴＣＰのＣＷＮＤ変動、バッファ長変動と劣化判断閾値の例を示す図である。 第１の実施の形態におけるパケット送信・品質劣化監視装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。
　次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
　図１は、本発明の第１の実施の形態による通信品質監視を適用した通信システムの構成例を示すブロック図である。
　図１を参照すると、通信装置であるパケット送信・品質劣化監視装置１１－１は、通信網１１－２を介して、パケット受信装置１１－３に接続している。パケット送信・品質劣化監視装置１１－１は、セッション制御によりパケットを生成し、セッション制御の通信品質劣化を監視する装置である。パケット受信装置１１－３は、パケット送信・品質劣化監視装置１１－１よりセッション制御が行われたパケットを受信する装置である。
　図２を参照して、パケット送信・品質劣化監視装置１１－１の構成例について説明する。
　図２を参照すると、パケット送信・品質劣化監視装置１１－１は、バッファ入力部１１－１０、バッファ部１１－１１、セッション処理部１１－１２、パケット送信部１１－１３、バッファ状態監視部１１－１４、セッション状態監視部１１－１５、状態記憶部１１－１６、閾値算出部１１－１７、劣化判断部１１－１８を含む。
　バッファ入力部１１－１０は、アプリケーションからのデータや、別のセッションからの受信データをバッファ部１１－１１に入力する機能を有する部位である。
　バッファ部１１－１１は、送信するデータをバッファリングする機能を有する部位である。
　セッション制御部１１－１２は、バッファ部１１－１１に格納したデータに対してセッション制御に基づいてパケットを生成する機能を有する部位である。このセッション制御には、輻輳制御を含む。
　パケット送信部１１－１３は、パケット受信装置１１－３に対して、生成したパケットを送信する機能を有する部位である。
　バッファ状態監視部１１－１４は、バッファ部１１－１１のバッファ長を監視する機能を有する部位である。
　セッション状態監視部１１－１５は、セッション制御パラメータを監視する機能を有する部位である。ここで、セッション制御パラメータは、輻輳検出に関するパラメータと、速度制御に関するパラメータを含む。また、輻輳検出に関するパラメータとは、再送回数、もしくは、パケットロス検出回数、もしくは、パケットロス率を指す。速度制御に関するパラメータとは、通信速度もしくは、ウィンドウと往復遅延時間を指す。ウィンドウとは、１往復遅延時間当たりの転送量を示す。よって、ウィンドウを往復遅延時間で割ることで通信速度を求めることができる。
　状態記憶部１１－１６は、バッファ状態監視部１１－１４で監視したバッファ長と、セッション状態監視部１１－１５で監視したセッション制御パラメータを記憶する機能を有する部位である。
　閾値算出部１１－１７は、状態記憶部１１－１６に記憶された任意の時点ｔより過去のセッション制御パラメータに基づいて輻輳状態の有無を判別し、輻輳状態の有無に応じて劣化判断部１１－１８で通信品質の劣化を判断するバッファ長の閾値を求める機能を有する部位である。ここで、任意の時点ｔは、状態記憶部１１－１６に記憶された中で最新の時点であることが望ましい。
　劣化判断部１１－１８は、状態記憶部１１－１６に記憶された任意の時点ｔのバッファ長と、閾値算出部１１－１７で求めた閾値を比較して通信品質の劣化を判断する機能を有する部位である。劣化判断部１１－１８は、バッファ長が、閾値以上、もしくは、閾値を超えていれば劣化として判断する。比較対象となるバッファ長としては、状態記憶部１１－１６に記憶したバッファ長のうち、時点ｔ近傍のバッファ長の平均値を用いてもよい。
　閾値算出部１１－１７の構成について図３を参照して説明する。
　図３を参照すると、閾値算出部１１－１７は、輻輳状態判断処理部１１－１７－１、輻輳時閾値算出処理部１１－１７－２、非輻輳時閾値算出処理部１１－１７－２を含む。
　輻輳状態判断処理部１１－１７－１は、状態記憶部１１－１６に記憶された輻輳検出に従って増加するパラメータに基づいて輻輳状態であるか否かを判断する処理を行う。輻輳状態であるか否かは、状態記憶部１１－１６に記憶された任意の時間ｔ－ｄ～ｔ間でセッション制御パラメータが増加したかどうかによって判断する。
　セッション制御プロトコルはパケット往復遅延時間に制御の依存性があり、制御間隔に比べて大きな間隔での輻輳を検出するために、時間ｄとしてパケット往復遅延時間より十分大きい任意の値を用いる。計測間隔が該セッションのパケット往復遅延時間に比べて十分大きい場合には、時間ｄとして計測間隔に比例した値を用いてもよい。輻輳検出に従って増加するセッション制御パラメータとしては、輻輳制御プロトコルで認識されたパケットロス数や、輻輳制御プロトコルが再送機構を有する場合の再送数があげられる。
　輻輳時閾値算出処理部１１－１７－２は、輻輳状態判断処理部１１－１７－１で輻輳状態であると判断した場合に、劣化判断部１１－１８で劣化として判断するバッファ長の閾値（以下、劣化判断閾値）を算出する処理を行う。
　輻輳状態である場合は、セッション制御において輻輳を回避する制御が行われるため、スループットの変動が大きい。入力データ量が一定であっても、バッファ部１１－１１のバッファ長の変動幅も大きくなる。よって、輻輳時閾値算出処理部１１－１７－２では、バッファ部１１－１１のバッファ長の変動に応じた劣化判断閾値を求める。
　輻輳時の劣化判断閾値の算出手法は、統計値に基づく手法と、セッション制御の輻輳制御のモデル式に基づく手法がある。
　統計値に基づく手法は、状態記憶部１１－１６で記憶されたバッファ長の過去の変動の統計値から劣化判断閾値を求める方法である。具体的な求め方について図８を用いて説明する。この手法では、バッファ長変動の複数の極大値を算出し、それら極大値の平均より劣化判断閾値を求める。劣化判断閾値は、極大値の平均＋定数×偏差とするのがよい。偏差は、標準偏差でも、平均偏差でもよい。定数は、「１」以上の値が望ましい。
　セッション制御の輻輳制御のモデル式に基づく手法は、通信速度パラメータの増加モデル式を予め導出しておき、その増加モデル式に基づき時間ｔ－ｄ～ｔ間でＮ回輻輳回避による通信速度の減少が生じた場合のバッファ長の最大値を求め、求めた最大値を用いて劣化判断値を算出する方法である。
　バッファ長の最大値は、次の手順によって求めることができる。まず、入力データ速度と通信速度が一致しておりバッファ長の変動がなかったと仮定し、Ｎ回連続した輻輳回避により通信速度減少が発生した時点から速度減少発生前の通信速度に戻るまでの期間ｒ１～ｒ２をモデル式ｆより求める。次に、モデル式ｆを期間ｒ１～ｒ２で積分した値に、輻輳回避前のバッファ長を加算する。ただし、この手法では、ｒ２－ｒ１＜ｄの場合にのみバッファ長の最大値を求めることができるため、ｒ２－ｒ１＜ｄとなるようにｔやｄを設定する。
　劣化判断閾値は、求めたバッファ長の最大値×（１．０以上の定数）、もしくは、求めたバッファ長の最大値＋（０以上の定数）とするのが好ましい。
　本算出手法は、統計値に基づく手法に比べて、輻輳時のセッション制御の挙動に基づいて閾値を求めるため、誤検出の可能性が低くなる。
　統計値に基づく手法、セッション制御の輻輳制御のモデル式に基づく手法は、一方だけを用いてもよいし、両方を併用してもよい。併用する場合には、両方の手法で求めた劣化判断閾値のうち最大値を用いるのが好ましい。
　非輻輳時閾値算出処理部１１－１７－３は、輻輳状態判断処理部１１－１７－１で輻輳状態ではないと判断した場合に、劣化判断部１１－１８で劣化として判断するバッファ長の閾値（以下、劣化判断閾値）を算出する処理を行う。
　輻輳状態ではない場合に、バッファ部１１－１１のバッファ長は、入力データ速度に比べてリンク速度が小さい場合や、入力データ速度に比べて非輻輳時の輻輳制御によって算出された通信速度が小さい場合に増加する。後者は、経路変更などのバーストロスの後、タイムアウトが発生し通信速度が初期値より増加する場合や、輻輳制御方式として往復遅延時間が延びるほど通信速度の増加幅が小さくなる方式を往復遅延時間が大きい環境下で用いる場合等に起こる。
　いずれの場合も、入力データ量が単調増加、もしくは、一定の場合に、パケット送信処理やパケット受信処理のバースト性によるバッファ長のゆらぎを無視できるほど広い時間間隔でバッファ長の変化を見ると単調増加の傾向を示す。非輻輳時の劣化判断閾値は、この単調増加の傾向を用いて算出する。
　非輻輳時の劣化判断閾値を算出する第１の手法として、劣化判断閾値を、状態記憶部１１－１６で記憶された任意の時点ｔ´におけるバッファ長から算出した値とする手法がある。劣化判断閾値を時点ｔ´におけるバッファ長＋（０以上の定数）とするのが好ましい。ここで、時点ｔ´とは、状態記憶部１１－１６で記憶された最新時点に比べて、バッファ長のゆらぎを無視できる時間間隔以上前の状態記憶部１１－１６で記憶された時点である。時点ｔ´は、輻輳状態判断処理部１１－１７－１で非輻輳と判断された時点であることが望ましい。さらに時点ｔ´として、前回の劣化判断時点を用いるのがよい。
　非輻輳時の劣化判断閾値を算出する第２の方法として、状態記憶部１１－１６で記憶された複数の時点におけるバッファ長より劣化判断閾値を求める手法がある。具体的には、複数の時点のバッファ長を外挿し、劣化判断部１１－１８で比較するバッファ長が計測された時点でのバッファ長を推定し、劣化判断閾値を推定バッファ長に基づいた値とする。劣化判断閾値を劣化推定値＋（０以上の定数）とするのが好ましい。輻輳状態判断処理部１１－１７－１にて連続して非輻輳と判断された時点より、複数選ぶことが好ましい。外挿手法としては、線形近似を用いるのが単純であることから好ましい。本算出手法は、第１の算出方法に比べて、劣化と判断する範囲が狭くなるため、誤検出の可能性が低くなる。
　なお、第１と第２の２つの算出手法については、一方だけを用いてもよいし、両方を併用してもよい。併用する場合には、両方の手法で算出した劣化判断閾値のうち最大値を用いるのがよい。また、劣化判断部１１－１８の結果に対して、劣化と判断した履歴に基づきアプリケーションなど上位層における劣化を判断する上位層劣化判断部を加えてもよい。上位層劣化判断部においては、連続n回(nは1以上の任意の値)劣化判断部で劣化の判断場合に上位層劣化判断部における劣化と判断する。nという閾値は、定数でもよいし、バッファ長の伸びと反比例する値を用いてもよい。
（第１の実施の形態の動作）
　次に、図２の構成図及び図４～６のフローチャートを参照して、本実施の形態のパケット送信・品質劣化監視装置１１－１のバッファ入力部１１－１０、バッファ部１１－１１及びセッション制御部１１－１２の動作について詳細に説明する。
　バッファ入力部１１－１０にてデータをバッファ部１１－１１へ格納する（図４のステップＡ１０１）。セッション制御部１１－１２にて、セッション制御に従いバッファ部１１－１１からデータを取り出し（ステップＡ１０２）、パケットを生成する（ステップＡ１０３）。パケット送信部１１－１３にて、セッション制御部１１－１２で生成したパケットをパケット受信装置１１－３へ送信する（ステップＡ１０４）。
　パケット送信・品質劣化監視装置１１－１のバッファ状態監視部１１－１４にて、バッファ部１１－１１のバッファ状態を取得する（図５のステップＡ２０１）。取得したバッファ状態を状態記憶部１１－１６に記憶する（ステップＡ２０２）。その後、一時停止し、再びバッファ状態を取得する（ステップＡ２０３）。
　セッション状態監視部１１－１５にて、セッション制御部１１－１２のセッション状態を取得する（図６のステップＡ３０１）。取得したセッション状態を状態記憶部１１－１６に記憶する（ステップＡ３０２）。その後、一時停止し、再びセッション状態を取得する（ステップＡ３０３）。
　次に、図２、３の構成図及び図７のフローチャートを参照して本実施の形態の閾値算出部１１－１７、劣化判断部１１－１８の動作について詳細に説明する。
　閾値算出部１１－１７の輻輳状態判断処理部１１－１７－１にて、状態記憶部１１－１７より、セッション状態を取得して、輻輳が発生したかどうかを判断する（図７のステップＡ４０１）。
　輻輳が発生した場合には、輻輳時閾値算出処理部１１－１７－１にて、輻輳時の劣化判断閾値を算出する（ステップＡ４０２）。輻輳が発生しなかった場合には、非輻輳時閾値算出処理部１１－１７－２にて、非輻輳時の劣化判断閾値を算出する（ステップＡ４０３）。
　劣化判断部１１－１８にて、状態記憶部１１－１７で記憶されたバッファ長が、劣化判断閾値以上、もしくは、劣化判断閾値より大きいかを判断する（ステップＡ４０４）。条件が真であった場合は、通信品質の劣化と判断し（ステップＡ４０５）、偽であった場合は、非劣化と判断する（ステップＡ４０６）。
（第１の実施の形態による効果）
　第１の実施の形態によれば、上記のような構成と動作により、セッション制御プロトコルを終端し中継するノード、および、アプリケーションからデータを受け取りセッション制御プロトコルによって通信を行うノードにおいて、パケットロスの発生有無にかかわらずセッション制御プロトコルにおける通信品質の劣化を検出することができる。
　すなわち、第１の実施の形態においては、閾値算出部１１－１７が、輻輳検出に関するパラメータより輻輳状態であるか判断する輻輳状態判断処理部１１－１７－１と、輻輳状態と判断された場合にバッファ長の閾値を算出する輻輳時閾値算出処理部１１－１７－２と、輻輳状態ではないと判断された場合にバッファ長の閾値を算出する非輻輳時閾値算出処理部１１－１７－３を備え、輻輳状態に応じて劣化と判断するためのバッファ長の閾値を算出することにより、パケットロスの発生有無にかかわらず通信品質劣化の判断を行うことができる。その理由は、輻輳状態判断処理にて輻輳状態であるか判断し、輻輳状態に応じて劣化と判断する閾値を算出するためである。
　また、特許文献３～５で開示されている方法では、適切な閾値の設定が難しいため、閾値が小さいと、パケットの到着のゆらぎや一時的な輻輳によってバッファ増加を検出してしまい品質劣化の誤検出が発生し、閾値が大きいと、バッファ増加速度によっては品質劣化検出の遅れが発生するという問題がある。その理由は、実際のバッファ長の変動を考慮せずに、事前に閾値を定めるためである。
　本実施の形態によれば、輻輳時閾値算出処理部１１－１７－２と非輻輳時閾値算出処理部１１－１７－３によって、バッファ長の変動幅に従って劣化判断閾値を算出するので、品質劣化の誤検出や品質劣化検出の遅れを防ぐことができる。
　さらに、特許文献１、２で開示されている方法では、ＴＣＰのセッションが劣化していることを検出できても、ＴＣＰのセッションレベルの劣化がアプリケーションレベルの劣化に関連しているのかを判別できないという問題もある。その理由は、アプリケーションからの入力データ量とＴＣＰの転送可能データ量の関係を把握していないことから、ＴＣＰのセッションレベルの劣化による転送可能データ量の減少が入力データの転送に影響するのか判別できないためである。
　本実施の形態によれば、セッション制御により送信するデータを一時保存するバッファのバッファ長と、セッション制御パラメータを監視し、輻輳状態の有無に応じて通信品質の劣化を判断するバッファ長の劣化判断閾値を求め、通信品質の劣化を判断するため、ＴＣＰのセッションレベルの劣化がアプリケーションレベルの劣化に関連しているのかを判別することが可能である。
　本実施の形態の説明においては、パケット送信・品質監視装置１１－１と、パケット受信装置１１－３とが、１対１の場合について説明したが、パケット送信・品質監視装置１１－１と、パケット受信装置１１－３とが、１対Ｎ、Ｎ対１、Ｎ対Ｎの場合についても同様に実施することが可能であり、数による制限を受けない。また、パケット送信・品質監視装置１１－１とパケット受信装置１１－３が同一の装置であってもよい。
（第２の実施の形態）
　次に、本発明の第２の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
　図９は、本発明の第２の実施の形態を適用した通信システムの構成例を示すブロック図である。
　図９を参照すると、パケット送信装置１２－１は、通信網１２－２を介して、パケット受信装置１２－３に接続している。また、パケット送信装置１２－１は、通信網１２－４を介して、品質劣化監視装置１２－５に接続している。通信網１２－２と通信網１２－４は、それぞれが同一ネットワークであっても、異なるネットワークであってもよいし、一方がもう一方に含まれる構成のネットワークであってもよい。
　パケット送信装置１１－１は、セッション制御によりパケットを生成しパケット受信装置１２－３へ送り、セッション制御のバッファ長と制御状態を品質劣化監視装置１２－５に送る装置である。パケット受信装置１２－３は、パケット送信装置１２－１よりセッション制御が行われたパケットを受信する装置である。品質劣化監視装置１２－５は、パケット送信装置１２－１の通信品質劣化を監視する装置である。
　パケット送信装置１２－１の構成例について図１０を参照して説明する。
　図１０を参照すると、パケット送信装置１２－１は、バッファ入力部１２－１０、バッファ部１２－１１、セッション処理部１２－１２、パケット送信部１２－１３、バッファ状態監視部１２－１４、セッション状態監視部１２－１５、状態情報送信部１２－１９を含む。
　バッファ入力部１２－１０、バッファ部１２－１１、セッション処理部１２－１２、パケット送信部１２－１３、バッファ状態監視部１２－１４、セッション状態監視部１２－１５は、上述した第１の実施の形態におけるバッファ入力部１１－１０、バッファ部１１－１１、セッション処理部１１－１２、パケット送信部１１－１３、バッファ状態監視部１１－１４、セッション状態監視部１１－１５と同一であるため、それらについての詳細な説明は省略する。
　状態情報送信部１２－１９は、バッファ状態監視部１２－１４で監視したバッファ状態と、セッション状態監視部１２－１５で監視したセッション状態を品質劣化監視装置１２－５に通知する機能を有する部位である。
　品質劣化監視装置１２－５の構成例について図１１を参照して説明する。
　図１１を参照すると、品質劣化監視装置１２－５は、状態情報受信部１２－５１、状態記憶部１２－５２、閾値算出部１２－５３、劣化判断部１２－５４を含む。
　状態情報受信部１２－５１は、パケット送信装置１２－１からのバッファ状態とセッション状態を受信する機能を有する部位である。状態記憶部１２－５２、閾値算出部１２－５３、劣化判断部１２－５４は、上述した第１の実施の形態における状態記憶部１１－１６、閾値算出部１１－１７、劣化判断部１１－１８と同様であるので、それらについての詳細な説明は省略する。
（第２の実施の形態による動作）
　次に、第２の実施の形態の動作について図１２から図１４のフローチャートを参照して詳細に説明する。
　図１０のパケット送信装置１２－１のバッファ入力部１２－１０、バッファ部１２－１１、セッション処理部１２－１２、パケット送信部１２－１３の動作は、第１の実施の形態における図２に示したバッファ入力部１１－１０、バッファ部１１－１１、セッション制御部１１－１２の図４のステップＡ１０１～Ａ１０４で示す動作と同様であるため、詳細な説明は省略する。
　次に、図１０及び図１２、図１３のフローチャートを参照にしてパケット送信装置１２－１のバッファ状態監視部１２－１４、セッション状態監視部１２－１５、状態情報送信部１２－１９の動作について詳細に説明する。
　バッファ状態監視部１２－１４にて、バッファ部１２－１１のバッファ状態を取得する（図１２のステップＢ２０１）。状態情報送信部１２－１９にて、取得したバッファ状態を品質劣化監視装置１２－５へ通知する（ステップＢ２０２）。その後、一時停止し、再びバッファ状態を取得する（ステップＢ２０３）。
　セッション状態監視部１２－１５にて、セッション制御部１２－１２のセッション状態を取得する（ステップＢ３０１）。状態情報送信部１２－１９にて、取得したバッファ状態を品質劣化監視装置１２－５へ通知する（ステップＢ２０２）。その後、一時停止し、再びセッション状態を取得する（ステップＢ３０３）。
　次に、図１１及び図１４を参照にして品質劣化監視装置１２－５の動作について詳細に説明する。
　状態情報受信部１２－５１において、パケット送信装置１２－１からの状態情報を受信し（図１４のステップＢ４０１）、状態記憶部１２－５２に記憶する（ステップＢ４０２）。
　閾値算出部１２－５３、劣化判断部１２－５４の動作は、第１の実施の形態おける閾値算出部１１－１７、劣化判断部１１－１８の図７に示すステップＡ４０１～Ａ４０６の動作と同様であるため詳細な説明は省略する。
（第２の実施の形態による効果）
　第２の実施の形態によれば、上記のような構成と動作により、第１の実施の形態と同様に、輻輳状態に応じて劣化と判断するためのバッファ長の閾値を算出することにより、パケットロスの発生有無にかかわらず通信品質劣化の判断を行うことができる。
　第２の実施の形態の説明においては、パケット送信装置１２－１と、パケット受信装置１２－３とが、１対１の場合について説明したが、パケット送信装置１２－１と、パケット受信装置１２－３とが、１対Ｎ、Ｎ対１、Ｎ対Ｎの場合についても同様に実施することが可能であり、数による制限を受けない。
　また、パケット送信装置１２－１と、品質監視装置１２－５とが、１対１の場合について説明をしたが、パケット送信装置１２－１と、品質監視装置１２－５とが、１対Ｎ、Ｎ対１、Ｎ対Ｎの場合についても同様に実施することが可能であり、数による制限を受けない。
　また、パケット送信装置１２－１とパケット受信装置１２－３が同一の装置であってもよい。また、パケット送信装置１２－１と品質監視装置１２－５が同一の装置であってもよい。また、パケット受信装置１２－３と品質監視装置１２－５が同一の装置であってもよい。
　第１の実施の形態における閾値算出部１１－１７、および、第２の実施の形態における閾値算出部１２－５３において、輻輳が発生したか否かによって、劣化と判断するための閾値の算出を行った。輻輳が発生したか否かではなく、輻輳を輻輳検出に従って増加するパラメータの増加量に応じて複数の輻輳状態として判断し、輻輳状態毎に劣化と判断するための閾値を算出してもよい。
　また、輻輳を輻輳検出に従って増加するパラメータの増加量に応じて複数の輻輳状態として判断して、輻輳状態に応じて複数の閾値を算出し、複数の閾値によって、劣化度合いを判断してもよい。
　第１、２の実施の形態の説明において、データをパケットを用いて通信する例について説明したが、パケット以外にも、セル、フレームというデータを区切って通信する方式であれば、実施が可能である。
　第１、２の実施の形態の説明においては、閾値算出部１１－１７、閾値算出部１２－５３が、輻輳を判断する手順を有する場合について説明した。閾値算出部１１－１７、閾値算出部１２－５３において、輻輳を判断する手順がなく、状態記憶部１１－１６で記憶された任意の時点ｔより過去のバッファ長に基づき劣化と判断するバッファ長の閾値を求めてもよい。この場合の閾値を求める手順は、非輻輳時閾値算出処理部１１－１７－２と同様である。
　図１７は、第１の実施の形態におけるパケット送信・品質劣化監視装置１１－１のハードウェア構成例を示すブロック図である。
　図１７を参照すると、パケット送信・品質劣化監視装置１１－１は、一般的なコンピュータ装置と同様のハードウェア構成によって実現することができ、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）４０１、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）等からなり、データの作業領域やデータの一時退避領域に用いられる主記憶部４０２、ネットワークを介して他のノードとデータの送受信を行う通信部４０３、外部の装置と接続してデータの送受信を行う入出力インタフェース部４０４、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、磁気ディスク、半導体メモリ等の不揮発性メモリから構成されるハードディスク装置である補助記憶部４０５、キーボードやマウス等の入力装置４０６、表示装置等の出力装置４０７、上記各構成要素を相互に接続するシステムバス４０８を備えている。
　本実施の形態によるパケット送信・品質劣化監視装置１１－１は、セッション制御部１１－１２、バッファ状態監視部１１－１４、セッション状態監視部１１－１５、閾値算出部１１－１７、劣化判断部１１－１８等の処理を実行する通信品質監視プログラムを組み込んだ、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ　Ｓｃａｌｅ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等のハードウェア部品である回路部品を実装することにより、その動作をハードウェア的に実現することは勿論として、上記セッション制御部１１－１２、バッファ状態監視部１１－１４、セッション状態監視部１１－１５、閾値算出部１１－１７、劣化判断部１１－１８の各機能を提供するプログラムを、補助記憶部４０５に格納し、そのプログラムを主記憶部４０２にロードしてＣＰＵ４０１で実行することにより、ソフトウェア的に実現することも可能である。
　図１７は、パケット送信・品質劣化監視装置１１－１のハードウェア構成例について説明したが、第２の実施の形態における品質劣化監視装置１２－５についても、図１７と同様の構成である。
　次に、上述した実施の形態の具体的な実施例について説明する。
　第１、２の実施の形態を、セッション制御方式としてＴＣＰを用いて、ＩＰネットワーク上で実施することが可能である。この場合、ＴＣＰは再送機構を有するため、輻輳検出に従って増加するパラメータとして、パケットロス数や、パケット再送数を用いる。
　ＴＣＰの輻輳制御方式として、ＴＣＰ－Ｒｅｎｏと呼ばれる輻輳制御方式が広く使われている。ＴＣＰ－Ｒｅｎｏは、初期状態以外の通常状態である輻輳回避フェイズにおいては、１ＡＣＫ(ACKnowledgement)につき１／１ＲＴＴ(Round Trip Time)パケット、すなわち１ＲＴＴつき１パケット、輻輳ウィンドウ（以下、ＣＷＮＤ:congestion
window）と呼ばれる１ＲＴＴごとの送信データ量を調節するパラメータを増加させる。よって、通信速度パラメータの増加モデル式ｆは、ｆ（ｔ）＝１／ＲＴＴ［パケット／単位時間］とすることができる。パケットロスを検出した場合、ロスしたパケットを完全に再送した後に、ＣＷＮＤを半分にして、再び輻輳回避フェイズとなる。よって、１ＲＴＴ中一度に複数パケットが落ちても、パケットロス検出としては１回とカウントされる。バッファ状態監視部で監視されるバッファ部のとしては、TCPスタックのバッファであってもよいし、TCPのAPI(Application
Programming Interface)であるSOCKET中の送信関数を呼び出すときに設けるアプリケーション側のバッファであってもよい。また、TCPスタックバッファ、アプリケーション側のバッファの両方を含んでもよい。
　パケットロス直前に入力データ量と、ＴＣＰによる出力データ量が均衡していたと仮定して、その後しばらくはパケットロスがなかった場合のＣＷＮＤとＴＣＰの送信バッファの変動について図１５を用いて説明する。パケットロス直前（図１５の時間ａ）のＣＷＮＤ値をｘパケットとすると、パケットロスによりＣＷＮＤが１／２ｘとなり、ＣＷＮＤが増加を続けｘに戻ったとき（時間ｂ）に、ＴＣＰの送信バッファ長は最大となり、ＣＷＮＤが３／２ｘとなったとき（時間ｃ）にバッファ長はパケットロス前の値に戻る。
　本実施例においては、輻輳時閾値算出処理部１１－１７－１における輻輳時の劣化判断閾値として、セッション制御の輻輳制御のモデル式に基づく手法で算出する。図１５の時間ｂの時点のバッファ長を理論的に求め、そのバッファ長から劣化判断閾値を求める。
　パケットロス検出が１回場合は、１ＲＴＴの時間をｒとすると、時間ａ～ｂは、ｒ＊ｘ／２となる。この間のバッファ長の増加量ｄは、時間ａ～ｂの通信速度パラメータの増加モデル式ｆの離散積分となるので、
r * ceil(x/2) + r * (ceil(x/2)-1) + ... + r * 3 + r * 2 + r
* (x/2 - floor(x/2)) = r/2 * (ceil(x/2) * (ceil(x/2) + 1) - 1 ) + r * (x/2 -
floor(x/2))　　・・・式（１）
(ceil(x)はx以上の最小の整数値、floor(x)はx以下の最大の整数値)で算出される。
　また、パケットロス検出が連続Ｎ回の場合（パケットロス検出、再送、輻輳回避によるＣＷＮＤの半減をＮ回連続繰り返す場合）は、連続したパケットロスの後、輻輳ウィンドウＣＷＮＤが１／２Ｎｘとなるので、時間ａ～ｂは、ｒｘ（１－１／２Ｎ）となる。この間のバッファ長の増加量ｄは、
r * (x - floor(1/2N x)) + r * (x - floor(1/2N
x) - 1) + ... + r * 3 + r * 2 + r * (1/2N x - floor(1/2N
x)) = r/2 * ((x - floor(1/2N x))(x - floor(1/2N x) + 1) -
1) + r * (1/2N x - floor(1/2N x))　　・・・式（２）
で算出される。
　遅延ＡＣＫオプションが有効である場合には、通常ＡＣＫ数が１／２となるため、ＣＷＮＤの増加幅が単位時間当たり１／２になり、同じＣＷＮＤに達するのに２倍時間がかかるようになるため、バッファ長の増加量ｄは２倍となる。
　さらに、再送時間を考慮して、バッファ長の増加量ｄに、
r * (x - floor(1/2N x)) + r * (x-floor(1/2N-1
x))...+ r * (x - floor(1/22 x))+ r * (x - floor(1/21 x))・・・式（３）
を加える。
　時間ｂの時点のバッファ長は、パケットロス直前（時点ａ）のバッファ長ｑに、バッファ長の増加量ｄを加えた値となる。
　次に、劣化判断閾値とパケットロスの関係について、図１６を参照して説明する。劣化判断閾値を、Ｎ＝１として求めた場合の時間ｂの時点のバッファ長とする。区間ａｃのようにパケットロスが１回だった場合は、バッファ長が劣化判断閾値を超えることがないが、区間ａ´ｃ´のようにパケットロスが２回だった場合は、バッファ長が劣化判断閾値を超え、劣化と判断されることとなる。
　現状のオペレーティングシステム（ＯＳ）には、特に高遅延高帯域環境においてＴＣＰ－Ｒｅｎｏより高速で、混雑時にはＴＣＰ－Ｒｅｎｏとの公平性がある輻輳制御方式を持つＴＣＰが実装されている。具体的には、Windows Server 2008はCompound TCP、LinuxはCUBIC-TCPが実装され、ＯＳ標準として用いられている。これら高速ＴＣＰの通信速度パラメータの増加モデル式に基づき、劣化判断閾値を求めてもよい。また、ＴＣＰ－Ｒｅｎｏを仮定した劣化判断閾値を用いた場合、高速ＴＣＰを仮定した劣化判断閾値と比べて大きな値となるため判断の遅れにつながるが、誤判断をすることがないので大きな問題とはならない。
　本実施例においては、非輻輳時閾値算出処理部における非輻輳時の劣化判断閾値として、複数の時点におけるバッファ長から劣化判断閾値を求める。具体的には、記録されている最新の時間より、ｔ時間前のバッファ長と２ｔ時間前のバッファ長を線形外挿して、最新の時間におけるバッファ長を推測して、その値を劣化判断閾値とする。
　また、ＴＣＰ－Ｒｅｎｏと同様の輻輳制御を持つ、ＳＣＴＰ(Stream Control Transmission
Protocol)においても、同様に実施可能である。
　第１、２の実施の形態において、セッション制御方式として、ＤＣＣＰ(Datagram Congestion
Control Protocol)を用いて、ＩＰネットワーク上での実施が可能である。ＤＣＣＰは再送機構を持たないため、輻輳検出に従って増加するパラメータとして、パケットロス数もしくはパケットロス率を用いる。
　ＤＣＣＰは、輻輳制御アルゴリズムをＣＣＩＤ(Congestion Control ID)パラメータにより変更が可能である。このＣＣＩＤとしては、現時点でモード２とモード３が規定されている。
　モード２は、送信の制御は輻輳ウィンドウを用いて行い、輻輳ウィンドウの変動は、ＴＣＰ－Ｒｅｎｏと同様である。そのため、ＴＣＰ－Ｒｅｎｏと同様の方法で本発明の実施が可能である。
　モード３は、送信の制御は送信レートを用いて行い、送信レートは、遅延やパケットロス率よりＴＣＰ－Ｒｅｎｏの理論スループットを求めて、その値となるように設定される。ただし、１ＲＴＴにレートが２倍を超えて変動しないように設定される。モード２に比べてレート変動が小さいため、輻輳時閾値算出処理部１１－１７－２における輻輳時の劣化判断閾値の算出手法として、統計値に基づく手法を用いる。
　また、ＤＣＣＰと同様の輻輳制御機構をＵＤＰ(User Datagram Protocol)上で実装したシステムに対しても実施が可能である。また、ＤＣＣＰのＣＣＩＤのモード２、３のうち、いずれか一方の輻輳制御機構をＵＤＰ上で実装したシステムに対しても実施が可能である。
　本実施例においては、ＩＰ網上で実施を行う例について説明を行った。ＩＰ網以外でも、輻輳制御を行うセッション制御プロトコルであれば、本発明の実施が可能である。
　上述した第１の実施の形態では、パケット送信機能と品質劣化監視機能の両方の機能を単一の装置であるパケット送信・品質劣化監視装置１１－１に実装した例を示したが、パケット送信装置が品質劣化監視機能を持つ通信品質監視装置を備える構成とすることも可能である。この場合、パケット送信装置が、閾値算出部１１－１７と劣化判断部１１－１８以外の構成を含むようにすれば、通信品質監視装置は、閾値算出部１１－１７と劣化判断部１１－１８を最小構成として備えるだけで実現可能である。
　この場合にも、輻輳状態に応じて劣化と判断するためのバッファ長の劣化判断閾値を算出することにより、データロスの発生有無にかかわらず通信品質劣化の判断を行うことが可能である。
　また、第２の実施の形態では、品質劣化監視装置１２－５が、状態情報受信部１２－５１、状態記憶部１２－５２、閾値算出部１２－５３、劣化判断部１２－５４を備える構成について説明したが、閾値算出部１２－５３と劣化判断部１２－５４を最小構成として備えるだけでも実現可能である。
　この場合、パケット送信装置１２－１側に記憶したバッファ状態とセッション状態を取得し、輻輳状態に応じて劣化と判断するためのバッファ長の劣化判断閾値を算出することにより、データロスの発生有無にかかわらず通信品質劣化の判断を行うことが可能である。
　以上好ましい実施の形態と実施例をあげて本発明を説明したが、本発明は必ずしも、上記実施の形態及び実施例に限定されるものでなく、その技術的思想の範囲内において様々に変形して実施することができる。
　この出願は、２００８年１２月２５日に出願された日本出願特願２００８－３２９５５８を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (37)

  1. 　セッション制御プロトコルのバッファ長に基づいて通信品質の劣化を検出する通信品質監視装置であって、
    　前記セッション制御プロトコルの輻輳検出に関するパラメータに応じて、通信品質の劣化を判断するための閾値を算出する閾値算出部と、
    　前記閾値とバッファ長を比較して通信品質の劣化を判断する劣化判断部と
    　を備えることを特徴とする通信品質監視装置。
  2. 　セッション制御により送信するデータを一時保存するバッファのバッファ長を監視するバッファ状態監視部と、
    　通信速度に関するパラメータや輻輳検出に関するパラメータを含むセッション制御パラメータを監視するセッション状態監視部と、
    　前記バッファ長と前記セッション制御に関するパラメータを記憶する状態記憶部を備え、
    　前記閾値算出部が、前記状態記憶部に記憶された前記輻輳検出に関するパラメータに応じて、前記閾値を算出することを特徴とする請求項１に記載の通信品質監視装置。
  3. 　前記閾値算出部が、
    　前記輻輳検出に関するパラメータによって輻輳状態であるかを判断する輻輳状態判断処理部と、
    　輻輳状態と判断された場合の劣化を判断するための前記閾値を算出する輻輳時閾値算出処理部と、
    　輻輳状態ではないと判断された場合の劣化を判断するための前記閾値を算出する非輻輳時閾値算出処理部を備えることを特徴とする請求項２に記載の通信品質監視装置。
  4. 　前記輻輳時閾値算出処理部が、前記バッファ長の変動幅に従って劣化を判断するための前記閾値を算出することを特徴とする請求項３に記載の通信品質監視装置。
  5. 　前記輻輳時閾値算出処理部が、前記バッファ長の過去の変動の統計値に従って劣化を判断するための前記閾値を算出することを特徴とする請求項４に記載の通信品質監視装置。
  6. 　前記輻輳時閾値算出処理部が、前記バッファ長の過去の変動における複数の極大値を算出し、算出した複数の極大値の平均を用いて前記閾値を算出することを特徴とする請求項５に記載の通信品質監視装置。
  7. 　前記輻輳時閾値算出処理部が、セッション制御の輻輳制御のモデル式に基づいて劣化を判断するための前記閾値を算出することを特徴とする請求項４に記載の通信品質監視装置。
  8. 　前記輻輳時閾値算出処理部が、セッション制御の輻輳制御のモデル式に基づき輻輳回避による通信速度減少が生じた場合のバッファ長の最大値を求め、求めた最大値を用いて劣化を判断するための前記閾値を算出することを特徴とする請求項７に記載の通信品質監視装置。
  9. 　前記輻輳時閾値算出処理部が、前記最大値を、任意の回数連続した輻輳回避により通信速度の減少が発生した時点から減少前の通信速度に戻るまでの期間をセッション制御の輻輳制御の通信速度パラメータ増加モデル式に従って求め、前記モデル式を前記期間で積分した値に輻輳回避前のバッファ長を加算して求めることを特徴とする請求項８に記載の通信品質監視装置。
  10. 　前記非輻輳時閾値算出処理部が、輻輳状態ではない場合、通信品質の劣化時に所定時間以上の間隔におけるバッファ長の変化が単調増加の傾向を示すことを利用して、劣化を判断するための前記閾値を算出することを特徴とする請求項５に記載の通信品質監視装置。
  11. 　前記非輻輳時閾値算出処理部が、非輻輳と判断した時点におけるバッファ長を用いて劣化を判断するための前記閾値を算出することを特徴とする請求項１０に記載の通信品質監視装置。
  12. 　前記非輻輳時閾値算出処理部が、過去の複数の時点のバッファ長から前記劣化判断部で比較するバッファ長が計測された時点でのバッファ長を推定し、推定したバッファ長を用いて劣化を判断するための前記閾値を算出することを特徴とする請求項１０に記載の通信品質監視装置。
  13. 　セッション制御プロトコルによって通信を行う通信装置と、通信装置と通信網を介して接続されるセッション制御プロトコルのバッファ長に基づいて通信品質の劣化を検出する通信品質監視装置を有する通信システムであって、
    　前記通信品質監視装置が、
    　前記セッション制御プロトコルの輻輳検出に関するパラメータに応じて、通信品質の劣化を判断するための閾値を算出する閾値算出部と、
    　前記閾値とバッファ長を比較して通信品質の劣化を判断する劣化判断部と
    　を備えることを特徴とする通信システム。
  14. 　前記通信品質監視装置が、
    　セッション制御により送信するデータを一時保存するバッファのバッファ長を監視するバッファ状態監視部と、
    　通信速度に関するパラメータや輻輳検出に関するパラメータを含むセッション制御パラメータを監視するセッション状態監視部と、
    　前記バッファ長と前記セッション制御に関するパラメータを記憶する状態記憶部を備え、
    　前記閾値算出部が、前記状態記憶部に前記輻輳検出に関するパラメータに応じて、前記閾値を算出することを特徴とする請求項１３に記載の通信システム。
  15. 　前記閾値算出部が、
    　前記輻輳検出に関するパラメータによって輻輳状態であるかを判断する輻輳状態判断処理部と、
    　輻輳状態と判断された場合の劣化を判断するための前記閾値を算出する輻輳時閾値算出処理部と、
    　輻輳状態ではないと判断された場合の劣化を判断するための前記閾値を算出する非輻輳時閾値算出処理部を備えることを特徴とする請求項１４に記載の通信システム。
  16. 　前記輻輳時閾値算出処理部が、前記バッファ長の変動幅に従って劣化を判断するための前記閾値を算出することを特徴とする請求項１５に記載の通信システム。
  17. 　前記輻輳時閾値算出処理部が、前記バッファ長の過去の変動の統計値に従って劣化を判断するための前記閾値を算出することを特徴とする請求項１６に記載の通信システム。
  18. 　前記輻輳時閾値算出処理部が、前記バッファ長の過去の変動における複数の極大値を算出し、算出した複数の極大値の平均を用いて前記閾値を算出することを特徴とする請求項１７に記載の通信システム。
  19. 　前記輻輳時閾値算出処理部が、セッション制御の輻輳制御のモデル式に基づいて劣化を判断するための前記閾値を算出することを特徴とする請求項１６に記載の通信システム。
  20. 　前記非輻輳時閾値算出処理部が、輻輳状態ではない場合、通信品質の劣化時に所定時間以上の間隔におけるバッファ長の変化が単調増加の傾向を示すことを利用して、劣化を判断するための前記閾値を算出することを特徴とする請求項１５に記載の通信システム。
  21. 　前記非輻輳時閾値算出処理部が、非輻輳と判断した時点におけるバッファ長を用いて劣化を判断するための前記閾値を算出することを特徴とする請求項２０に記載の通信システム。
  22. 　セッション制御プロトコルのバッファ長に基づいて通信品質の劣化を検出する通信品質監視方法であって、
    　前記セッション制御プロトコルの輻輳検出に関するパラメータに応じて、通信品質の劣化を判断するための閾値を算出する閾値算出ステップと、
    　前記閾値とバッファ長を比較して通信品質の劣化を判断する劣化判断ステップと
    　を有することを特徴とする通信品質監視方法。
  23. 　前記閾値算出ステップが、
    　前記輻輳検出に関するパラメータによって輻輳状態であるかを判断する輻輳状態判断ステップと、
    　輻輳状態と判断された場合の劣化を判断するための前記閾値を算出する輻輳時閾値算出ステップと、
    　輻輳状態ではないと判断された場合の劣化を判断するための前記閾値を算出する非輻輳時閾値算出ステップを含むことを特徴とする請求項２２に記載の通信品質監視方法。
  24. 　前記輻輳時閾値算出ステップで、前記バッファ長の変動幅に従って劣化を判断するための前記閾値を算出することを特徴とする請求項２３に記載の通信品質監視方法。
  25. 　前記輻輳時閾値算出ステップで、前記バッファ長の過去の変動の統計値に従って劣化を判断するための前記閾値を算出することを特徴とする請求項２４に記載の通信品質監視方法。
  26. 　前記輻輳時閾値算出ステップで、前記バッファ長の過去の変動における複数の極大値を算出し、算出した複数の極大値の平均を用いて前記閾値を算出することを特徴とする請求項２５に記載の通信品質監視方法。
  27. 　前記輻輳時閾値算出ステップで、セッション制御の輻輳制御のモデル式に基づいて劣化を判断するための前記閾値を算出することを特徴とする請求項２４に記載の通信品質監視方法。
  28. 　前記非輻輳時閾値算出ステップで、輻輳状態ではない場合、通信品質の劣化時に所定時間以上の間隔におけるバッファ長の変化が単調増加の傾向を示すことを利用して、劣化を判断するための前記閾値を算出することを特徴とする請求項２６に記載の通信品質監視方法。
  29. 　前記非輻輳時閾値算出ステップで、非輻輳と判断した時点におけるバッファ長を用いて劣化を判断するための前記閾値を算出することを特徴とする請求項２８に記載の通信品質監視方法。
  30. 　セッション制御プロトコルのバッファ長に基づいて通信品質の劣化を検出するコンピュータ装置上で実行される通信品質監視プログラムであって、
    　前記セッション制御プロトコルの輻輳検出に関するパラメータに応じて、通信品質の劣化を判断するための閾値を算出する閾値算出処理と、
    　前記閾値とバッファ長を比較して通信品質の劣化を判断する劣化判断処理とを、前記コンピュータ装置に実行させることを特徴とする通信品質監視プログラム。
  31. 　前記閾値算出処理が、
    　前記輻輳検出に関するパラメータによって輻輳状態であるかを判断する輻輳状態判断処理と、
    　輻輳状態と判断された場合の劣化を判断するための前記閾値を算出する輻輳時閾値算出処理と、
    　輻輳状態ではないと判断された場合の劣化を判断するための前記閾値を算出する非輻輳時閾値算出処理を含むことを特徴とする請求項３０に記載の通信品質監視プログラム。
  32. 　前記輻輳時閾値算出処理が、前記バッファ長の変動幅に従って劣化を判断するための前記閾値を算出する処理を行うことを特徴とする請求項３１に記載の通信品質監視プログラム。
  33. 　前記輻輳時閾値算出処理が、前記バッファ長の過去の変動の統計値に従って劣化を判断するための前記閾値を算出する処理を行うことを特徴とする請求項３２に記載の通信品質監視プログラム。
  34. 　前記輻輳時閾値算出処理が、前記バッファ長の過去の変動における複数の極大値を算出し、算出した複数の極大値の平均を用いて前記閾値を算出する処理を行うことを特徴とする請求項３３に記載の通信品質監視プログラム。
  35. 　前記輻輳時閾値算出処理が、セッション制御の輻輳制御のモデル式に基づいて劣化を判断するための前記閾値を算出する処理を行うことを特徴とする請求項３２に記載の通信品質監視プログラム。
  36. 　前記非輻輳時閾値算出処理が、輻輳状態ではない場合、通信品質の劣化時に所定時間以上の間隔におけるバッファ長の変化が単調増加の傾向を示すことを利用して、劣化を判断するための前記閾値を算出する処理を行うことを特徴とする請求項３１に記載の通信品質監視プログラム。
  37. 　前記非輻輳時閾値算出処理が、非輻輳と判断した時点におけるバッファ長を用いて劣化を判断するための前記閾値を算出する処理を行うことを特徴とする請求項３６に記載の通信品質監視プログラム。
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