バースト・サイズの判定を行う装置、方法及びプログラム
【課題】バースト伝送を行う通信システムのバースト・サイズを判定する方法を提供する。
【解決手段】バースト伝送を行う通信システムのバースト・サイズを判定する方法は、送信装置が、所定サイズのパケットを、所定数だけ連続して前記通信システムに送信するステップと、受信装置が、前記通信システムから前記パケットを受信し、閾値以下又は未満の時間間隔で連続して受信した前記パケットの数の最大値を測定するステップと、受信装置が、前記最大値及び前記所定サイズに基づきバースト・サイズを判定するステップとを備えている。
【解決手段】バースト伝送を行う通信システムのバースト・サイズを判定する方法は、送信装置が、所定サイズのパケットを、所定数だけ連続して前記通信システムに送信するステップと、受信装置が、前記通信システムから前記パケットを受信し、閾値以下又は未満の時間間隔で連続して受信した前記パケットの数の最大値を測定するステップと、受信装置が、前記最大値及び前記所定サイズに基づきバースト・サイズを判定するステップとを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネットワークの帯域監視技術に関し、より詳しくは、ＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）の上り方向における通信の様に、バースト伝送を行う通信システムの帯域の混雑度を判定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、非特許文献１には、ネットワークの空き帯域を監視する技術が開示されている。このうち、ＳＬｏＰＳ（Ｓｅｌｆ−ｌｏａｄｉｎｇ Ｐｅｒｉｏｄｉｃ Ｓｔｒｅａｍ）方式は、例えば、５０Ｍｂｐｓの空き帯域が存在していることの確認を、５０Ｍｂｐｓでネットワークに送信した試験パケットが、受信側で問題なく受信できたかどうかにより判定するものであり、試験パケットが、ユーザトラフィックを著しく圧迫するという問題がある。
【０００３】
これに対してＴＯＰＰ（Ｔｒａｉｎｓ ｏｆ Ｐａｃｋｅｔ Ｐａｉｒｓ）方式は、２個の同一サイズから成る１組の試験パケットを送信し、受信側におけるこの２個の試験パケットの間隔を測定することにより空き帯域を推定するものであり、ユーザトラフィックに与える影響が少ないという利点を有している。図５及び図６は、ＴＯＰＰ方式を説明する図である。図５に示す様に、１組の試験パケットを、時間間隔ｔ秒でネットワークに送信したとする。なお、１組の試験パケットに含まれる２つの試験パケットの長さは共にＬバイトとする。ネットワークの空き帯域が十分にある場合、理想的には、この時間間隔ｔ秒は保存されるが、ネットワークが混雑するにつれて、受信側においては、時間間隔は増大し、ｔ＋Δｔ秒となる。
【０００４】
ＴＯＰＰ方式においては、Ｌ／ｔを送信側における送信速度Ｒｏとし、Ｌ／（ｔ＋Δｔ）を受信側における受信速度Ｒｍとし、送信側の装置は、Ｒｏを変化させながら複数組の試験パケットを送信し、受信側の装置は、図６に示す様に、Ｒｏに対するＲｏ／Ｒｍの変化を測定する。ネットワークの空き帯域が十分に存在する場合、理想的には、Ｒｏ／Ｒｍは１となるが、ネットワークの空き帯域が十分ではなくなるとΔｔが増大し、よって、Ｒｏの増加と共にＲｏ／Ｒｍも増加することになる。したがって、Ｒｏ／Ｒｍの値が１から増加しはじめるときのＲｏを空き帯域と推定することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｒａｖｉ Ｐｒａｓａｄ、ｅｒ ａｌ．、“Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ：Ｍｅｔｒｉｃｓ， Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ， ａｎｄ Ｔｏｏｌｓ”、ＩＥＥＥ Ｎｅｔｗｏｒｋ、２００３年１１月、１２月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、主に使用されているＧＥ（Ｇｉｇａｂｉｔ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）−ＰＯＮといったＰＯＮシステムにおいて、上り方向、つまり、加入者宅に設置される光終端装置（ＯＮＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）から通信局舎に設置される光終端装置（ＯＬＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）に向かう方向は、時分割多重を行うため、間欠的に送信を行ういわゆるバースト伝送となる。具体的には、ＯＮＵは、加入者端末から受信したパケットを、トークンと呼ばれるパケットに格納し、ＯＬＴから指定される送信タイミングにおいてこのトークンをＯＬＴに送信する。なお、ＯＬＴは、この送信タイミングを、通信を行っているＯＮＵの数やトラフィック量に基づき決定する。つまり、通信を行っているＯＮＵが少ない場合には、各ＯＮＵに与える送信タイミングを、図７（ａ）に示す様に密にすることができるが、通信を行っているＯＮＵが増える程、あるＯＮＵに与えることができる送信タイミングは、図７（ｂ）に示す様に疎になってしまうことになる。
【０００７】
ＯＮＵが上り方向に送信するデータは、一旦、ＯＮＵのバッファに蓄積され、ＯＮＵのトークン送信タイミングにおいて、トークンに格納できるだけの量のデータがバッファから読み出されて送信されるため、例えば、あるトークンを送信した後、次のトークンの送信が可能となるまでに、ＴＯＰＰ方式による１組の試験パケットをＯＮＵが受信した場合、この１組の試験パケットは共に１つのトークンに格納されて送信されることになる。なお、１組の試験パケットは１つのトークンに格納できるサイズであるものとする。この確率は、ＯＮＵのトークンの送信タイミングが疎に成る程大きくなり、この場合、受信側で観測されるパケットの間隔は、送信時の間隔より通常短いものとなり、ＯＮＵのトークンの送信タイミングが疎であるのにも拘らず、空き帯域が十分に存在するものと判定されることになる。つまり、バースト伝送を行うシステムには、ＴＯＰＰ方式を適用することはできない。
【０００８】
ここで、１つのトークンに格納することができない量の試験パケットを連続して送信すると、一連の試験パケットが異なるトークンに格納されるため、受信側においてはトークンの間隔を推定することができ、よって、バースト伝送を行う通信システムの帯域を推定することが可能になる。しかしながら、このためにはトークンのサイズ、つまり、バースト・サイズを知っていることが必要であり、ネットワークの運用者でない限り、何らかの測定によりこのサイズを推定する必要がある。
【０００９】
したがって、本発明は、バースト伝送を行う通信システムのバースト・サイズを判定する装置及び方法を提供することを目的とする。当該装置及び方法は、ＰＯＮシステムの上り方向の様に、バースト伝送を行う通信システムの帯域を、ユーザトラフィックを圧迫することなく判定する帯域判定装置及び方法のために使用されるものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によるバースト伝送を行う通信システムのバースト・サイズを判定する方法は、
送信装置が、所定サイズのパケットを、所定数だけ連続して前記通信システムに送信するステップと、受信装置が、前記通信システムから前記パケットを受信し、閾値以下又は未満の時間間隔で連続して受信した前記パケットの数の最大値を測定するステップと、受信装置が、前記最大値及び前記所定サイズに基づきバースト・サイズを判定するステップとを備えていることを特徴とする。
【００１１】
本発明による方法の他の実施形態によると、
送信装置は、所定サイズのパケットを、所定数だけ連続して送信することを、複数回繰り返すことも好ましい。
【００１２】
また、本発明による方法の他の実施形態によると、
送信装置は、所定サイズのパケットを、所定数だけ連続して送信することを数分間隔で第１の回数だけ繰り返すことを、数時間間隔で第２の回数だけ繰り返すことも好ましい。
【００１３】
さらに、本発明による方法の他の実施形態によると、
前記最大値は、送信装置が所定数だけ連続してパケットを送信する各回のうち、受信時間間隔の総てが閾値以下又は未満である回以外の回における最大値であることも好ましい。
【００１４】
本発明によるバースト伝送を行う通信システムのバースト・サイズを判定する装置は、
前記通信システムに所定数だけ連続して送信された所定サイズのパケットを受信する手段と、閾値以下又は未満の時間間隔で連続して受信した前記パケットの数の最大値を測定する手段と、前記最大値及び前記所定サイズに基づきバースト・サイズを判定する手段とを備えていることを特徴とする。
【００１５】
本発明による装置の他の実施形態によると、
前記パケットの前記通信システムへの連続送信は、複数回繰り返され、前記最大値は、前記パケットの前記通信システムへの連続送信の各回のうち、受信時間間隔の総てが閾値以下又は未満である回以外の回における最大値であることも好ましい。
【００１６】
本発明によるプログラムは、上記バースト・サイズを判定する装置としてコンピュータを機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
バースト伝送を行う通信システムのバースト・サイズを判定することができ、これにより、バースト伝送を行う通信システムの帯域判定が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明によるバースト・サイズ判定システムのブロック図である。
【図２】帯域判定装置により帯域の判定を行う場合の構成図である。
【図３】バースト・サイズ判定方法を説明する図である。
【図４】帯域判定方法を説明する図である。
【図５】ＴＯＰＰ方式における試験パケットの送受信を説明する図である。
【図６】ＴＯＰＰ方式における帯域の推定を説明する図である。
【図７】ＯＮＵによる上り方向への信号送信を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
まず、本発明のバースト・サイズ判定装置が判定したバースト・サイズを利用することになる帯域判定装置について説明する。図２は、帯域判定装置によりＧＥ−ＰＯＮシステムの帯域の判定を行う場合の構成図である。図２によると、ＧＥ−ＰＯＮシステムは、通信局舎に設置されている光終端装置（ＯＬＴ）４０と、加入者宅に設置されている１つ以上の光終端装置（ＯＮＵ）３０とを備えている。なお、ＯＬＴ４０と接続されている１本の光ファイバは、カップラ等の分岐装置により複数の光ファイバに分岐されて各ＯＮＵ３０と接続している。帯域判定装置の送信器１０は、ＯＮＵ３０と接続してＯＮＵ３０に試験パケットを送信し、帯域判定装置の受信器２０は、例えば、レイヤ２又はレイヤ３スイッチ５０経由でＯＬＴ４０と接続しており、ＯＬＴ４０から試験パケットを受信して帯域の判定を行う。
【００２０】
図４は、帯域判定装置による帯域の判定を説明する図である。ここでは、ＯＮＵ３０が１つのトークンに最大２個の試験パケットを格納できるものとし、送信器１０は４つの試験パケットを生成して送信するものとし、この４つの試験パケットは、ＯＮＵ３０による第１トークンの送信タイミングより前に総て到達したものとする。この場合、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す様に、第１及び第２の試験パケットは第１トークンに、第３及び第４の試験パケットは第２トークンに格納されることになる。なお、本発明においてパケットとは、ＯＮＵ３０が端末装置から受信し、トークンに含めてＯＬＴ４０に送信する情報の塊を示すものであり、例えば、ＬＡＮにおけるフレーム等も、その称呼に係わらず含むものである。
【００２１】
図４（ｂ）のＯＮＵ３０のトークン送信タイミングは、図４（ａ）のＯＮＵ３０のトークン送信タイミングより疎、つまり、帯域が小さい状態であり、受信器２０における試験パケットの受信間隔の最大値は、図４から明らかな様に、ＯＮＵ３０のトークン送信タイミングが疎に成る程大きくなる。したがって、この最大値を、例えば、ｎ個の閾値によりｎ＋１個に分類することで、ｎ＋１段階で空き帯域を判定できることになる。
【００２２】
なお、上記空き帯域の判定において、送信器１０は、送信した複数の試験パケット総てが１つのトークンに格納されない様に試験パケットを送信する必要がある。ここで、仮に、ＯＮＵ３０がトークンを送信する間隔Ｔが固定値であり、各トークンには最大Ｓ個の試験パケットが格納できるものとする。つまり、試験パケットのサイズをＬバイトとすると、トークンは、Ｌ×Ｓバイトのデータを格納できるが、Ｌ×（Ｓ＋１）バイトのデータを格納することはできないものとする。
【００２３】
この場合、送信器１０が少なくともＳ＋１個の試験パケットを生成してＴ秒以内に送信することで、少なくともこれら試験パケットの総てが１つのトークンにて送信されることを防ぐことができる。しかしながら、ＯＮＵ３０がトークンを送信する間隔Ｔは、ＯＬＴ４０により指定される可変値である。したがって、試験パケットの総てが１つのトークンにて送信されることを防ぐためには、１つのＯＮＵ３０に対してＯＬＴ４０が指定できるトークン送信タイミングの最小間隔Ｔｍｉｎ秒を使用し、間隔Ｔｍｉｎ秒以内に少なくともＳ＋１個の試験パケットを送信する必要がある。但し、このためには、送信器１０とＯＮＵ３０を結ぶリンクの物理速度が、少なくとも（Ｓ＋１）個の試験パケットをＴｍｉｎ秒以内に送信できるものであることが必要であり、可能であれば、これを使用することができる。
【００２４】
一方、帯域判定装置は、５０Ｍｂｐｓの空き帯域が存在するといった様な、具体的な空き帯域の値を推定するものではなく、ｎ個の閾値にてｎ＋１段階での評価を行うものである。また、図４から明らかな様に、受信器２０で観測する試験パケットの間隔は、ＯＮＵ３０のトークンの送信間隔に依存したものとなる。したがって、ｎ個の閾値のうち、一番小さい閾値をＴｔｈ１秒とすると、トークンの送信間隔がＴｔｈ１秒以上となっていることを受信器２０が検出できれば良いことになる。つまり、間隔Ｔｔｈ１秒以内の間に少なくともＳ＋１個の試験パケットを生成して送信することでｎ＋１段階での評価は可能であるため、間隔Ｔｍｉｎ秒の間にＳ＋１個の試験パケットを送信することが不可能である場合には、これを使用する。なお、Ｔｔｈ１は、検出を行いたい程度により決まる値である。
【００２５】
上記、帯域判定装置により、バースト伝送を行うシステムであっても空き帯域の評価が可能になる。しかしながら、この帯域判定装置の送信器１０は、１つのトークンに格納される試験パケットの最大数に基づき送信する試験パケットの量及び間隔を決定するが、ＧＥ−ＰＯＮシステムの運用者ではない限り、この値を一般的には知ることができない。このため、本発明によるバースト・サイズ判定システムは、バースト・サイズの判定を行う。
【００２６】
図１は、本発明によるバースト・サイズ判定システムのシステム構成図であり、システムは、送信装置１と、受信装置２とで構成される。送信装置１は、図２の送信器１０と同じくＯＮＵ３０に接続し、受信装置２は、図２の受信器２０と同じく、スイッチ５０を介してＯＬＴ４０に接続する。なお、送信装置１は、帯域判定装置の送信器１０に、受信装置２は、帯域判定装置の受信器２に組み込んでも良い。また、図１に示す様に、送信装置１は、送信部１１と、受信部１２と、生成部１３と、制御部１４とを備えており、受信装置２は、受信部２１と、送信部２２と、計測部２３と、保存部２４と、判定部２５とを備えている。
【００２７】
生成部１３は、制御部１４から送信指示を受けた場合、ｘバイトのプローブ・パケットをｍ個生成し、送信部１１はｍ個のプローブ・パケットを連続して送信する。なお、生成部１１は、各プローブ・パケットに送信順序を示す１からｍの番号を設定する。受信部２１は、受信したプローブ・パケットを計測部２３に出力し、計測部２３は、各プローブ・パケットの受信時刻を測定して、受信時刻と、連続して送信された２つのプローブ・パケット間の時間間隔を保存部２４に保存する。なお、プローブ・パケットの連続番号が欠落した場合には、その測定結果は廃棄又は欠落したことを示す情報と共に保存してバースト・サイズの判定には使用しない。
【００２８】
本発明によるバースト・サイズ判定システムは、上記ｍ個のプローブ・パケットを送信しての受信時刻及び間隔測定を１回の測定とし、この測定を、図３に示す様に複数回繰り返す。具体的には、図３に示す様に、上記測定を数分間隔、好ましくは１０分以内の間隔でｐ回実施し、さらに、数時間間隔、好ましくは１から４時間の間の間隔でｐ回の測定をｑ回繰り返し、合計ｐ×ｑ回の測定を行う。
【００２９】
判定部２５は、保存部２４に保存されている各測定回のプローブ・パケットの受信時間間隔に基づき以下に説明する方法にてバースト・サイズの判定を行う。まず、判定部２５は、各測定回において、受信したｍ個のプローブ・パケットのｍ−１個の時間間隔が総て閾値未満又は以下である否かを判定し、総てが閾値未満又は以下である第１のグループと、それ以外の第２のグループに全測定回を分類する。第２のグループに分類された測定回が存在する場合、判定部２５は、第２のグループに分類された測定回の中から、前記閾値以下で連続受信したプローブ・パケットの数の最大値を調べる。この最大値がａ個であるとすると、判定部２５は、バースト・サイズを以下の式にて判定する。
バースト・サイズ＝（ｘ＋パケット間のオーバヘッド）×ａ（バイト） （１）
ここで、パケット間のオーバヘッドとは、ＯＮＵがトークンを格納するパケット間に挿入するバイトであり、例えば、ＧＥ−ＰＯＮシステムにおいては、インターフレームギャップ（ＩＧＰ）及びプリアンブルの和である。判定部２５は式（１）にて判定したバースト・サイズを含むメッセージを生成して送信部２２に出力し、送信部２２は、このメッセージを送信装置１に対して送信する。また、バースト・サイズを含むメッセージを受信部１２経由で受信した送信装置１の制御部１４は、結果を帯域判定装置に出力する。
【００３０】
一方、総ての測定回が第１のグループとなった場合、判定部２５は、上記合計ｐ×ｑ回の測定を再度行うことを要求するメッセージを生成して送信部２２に出力し、送信部２２は、このメッセージを送信装置１に対して送信する。測定を再度行うことを要求するメッセージを受信した送信装置１の制御部１４は、生成部１３を制御して再判定処理を行う。なお、再判定処理の開始は、数時間程度後に開始することが好ましい。なお、このとき上記式（１）のａをｍとすることにより求めた仮のバースト・サイズを送信装置１に通知しても良い。
【００３１】
受信装置２は、各測定回においてｍ個のプローブ・パケットを受信するが、異なるトークンに格納された連続するプローブ・パケット間の時間間隔は、同じトークンに格納された連続するプローブ・パケット間の時間間隔より長くなる。つまり、長い２つの時間間隔の間に挟まれた、短い時間間隔で受信するプローブ・パケットは、総て同じトークンに格納されていたものと判定することができる。よって、閾値により長い時間間隔と短い時間間隔を判定し、２つの長い時間間隔に挟まれた短い時間間隔で連続して受信するプローブ・パケットの数及びプローブ・パケットのサイズによりバースト・サイズを推定することができる。なお、ｘ及びｍの値は、各種システムの仕様に基づき１つのトークンには絶対に格納されなくなる値とする。
【００３２】
しかしながら、図７（ａ）に示す様に、ＰＯＮシステムの他のＯＮＵ３０が殆ど通信を行っていない状況においてはトークン間の間隔も短く、受信装置２は、長い時間間隔と短い時間間隔を区別することができなくなる。この場合、受信装置２は、実際のバースト・サイズより大きい値を、バースト・サイズとして誤検出することになる。したがって、ｍ−１個の時間間隔総てが閾値以下である測定については、バースト・サイズの判定には使用しない。また、測定の間隔を数時間程度取ることにより、トークンの間隔が密である状況下でのみ測定することを防ぐことができる。
【００３３】
また、例えば、ＯＮＵ３０と送信装置１がスイッチング装置等を介して接続している場合等、送信装置１と他の端末装置が共にＯＮＵ３０に信号を送信できる様な場合においては、プローブ・パケット間に他の端末装置が送信した信号が混入する場合も生じる。この場合もバースト・サイズを正しく測定することができなくなる。この様な確率を少なくするため、本発明においては、数時間おきに１回のみ測定するのではなく、数時間おきに数分程度の時間間隔で複数回の測定を行う。なお、このときプローブ・パケットの優先度を一番高くして、トークン内のプローブ・パケット間に他の情報が挿入されにくくしても良い。
【００３４】
なお、本発明によるバースト・サイズ判定システムの送信装置１及び受信装置２は、それぞれ、コンピュータを図１の各部として機能させるプログラムにより実現することができる。これらコンピュータプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記憶されて、又は、ネットワーク経由で配布が可能なものである。さらに、本発明は、ハードウェア及びソフトウェアの組合せによっても実現可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１ 送信装置
１１、２２ 送信部
１２、２１ 受信部
１３ 生成部
１４ 制御部
２ 受信装置
２３ 計測部
２４ 保存部
２５ 判定部
１０ 帯域判定装置の送信器
２０ 帯域判定装置の受信器
３０、４０ 光終端装置
５０ スイッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネットワークの帯域監視技術に関し、より詳しくは、ＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）の上り方向における通信の様に、バースト伝送を行う通信システムの帯域の混雑度を判定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、非特許文献１には、ネットワークの空き帯域を監視する技術が開示されている。このうち、ＳＬｏＰＳ（Ｓｅｌｆ−ｌｏａｄｉｎｇ Ｐｅｒｉｏｄｉｃ Ｓｔｒｅａｍ）方式は、例えば、５０Ｍｂｐｓの空き帯域が存在していることの確認を、５０Ｍｂｐｓでネットワークに送信した試験パケットが、受信側で問題なく受信できたかどうかにより判定するものであり、試験パケットが、ユーザトラフィックを著しく圧迫するという問題がある。
【０００３】
これに対してＴＯＰＰ（Ｔｒａｉｎｓ ｏｆ Ｐａｃｋｅｔ Ｐａｉｒｓ）方式は、２個の同一サイズから成る１組の試験パケットを送信し、受信側におけるこの２個の試験パケットの間隔を測定することにより空き帯域を推定するものであり、ユーザトラフィックに与える影響が少ないという利点を有している。図５及び図６は、ＴＯＰＰ方式を説明する図である。図５に示す様に、１組の試験パケットを、時間間隔ｔ秒でネットワークに送信したとする。なお、１組の試験パケットに含まれる２つの試験パケットの長さは共にＬバイトとする。ネットワークの空き帯域が十分にある場合、理想的には、この時間間隔ｔ秒は保存されるが、ネットワークが混雑するにつれて、受信側においては、時間間隔は増大し、ｔ＋Δｔ秒となる。
【０００４】
ＴＯＰＰ方式においては、Ｌ／ｔを送信側における送信速度Ｒｏとし、Ｌ／（ｔ＋Δｔ）を受信側における受信速度Ｒｍとし、送信側の装置は、Ｒｏを変化させながら複数組の試験パケットを送信し、受信側の装置は、図６に示す様に、Ｒｏに対するＲｏ／Ｒｍの変化を測定する。ネットワークの空き帯域が十分に存在する場合、理想的には、Ｒｏ／Ｒｍは１となるが、ネットワークの空き帯域が十分ではなくなるとΔｔが増大し、よって、Ｒｏの増加と共にＲｏ／Ｒｍも増加することになる。したがって、Ｒｏ／Ｒｍの値が１から増加しはじめるときのＲｏを空き帯域と推定することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｒａｖｉ Ｐｒａｓａｄ、ｅｒ ａｌ．、“Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ：Ｍｅｔｒｉｃｓ， Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ， ａｎｄ Ｔｏｏｌｓ”、ＩＥＥＥ Ｎｅｔｗｏｒｋ、２００３年１１月、１２月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、主に使用されているＧＥ（Ｇｉｇａｂｉｔ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）−ＰＯＮといったＰＯＮシステムにおいて、上り方向、つまり、加入者宅に設置される光終端装置（ＯＮＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）から通信局舎に設置される光終端装置（ＯＬＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）に向かう方向は、時分割多重を行うため、間欠的に送信を行ういわゆるバースト伝送となる。具体的には、ＯＮＵは、加入者端末から受信したパケットを、トークンと呼ばれるパケットに格納し、ＯＬＴから指定される送信タイミングにおいてこのトークンをＯＬＴに送信する。なお、ＯＬＴは、この送信タイミングを、通信を行っているＯＮＵの数やトラフィック量に基づき決定する。つまり、通信を行っているＯＮＵが少ない場合には、各ＯＮＵに与える送信タイミングを、図７（ａ）に示す様に密にすることができるが、通信を行っているＯＮＵが増える程、あるＯＮＵに与えることができる送信タイミングは、図７（ｂ）に示す様に疎になってしまうことになる。
【０００７】
ＯＮＵが上り方向に送信するデータは、一旦、ＯＮＵのバッファに蓄積され、ＯＮＵのトークン送信タイミングにおいて、トークンに格納できるだけの量のデータがバッファから読み出されて送信されるため、例えば、あるトークンを送信した後、次のトークンの送信が可能となるまでに、ＴＯＰＰ方式による１組の試験パケットをＯＮＵが受信した場合、この１組の試験パケットは共に１つのトークンに格納されて送信されることになる。なお、１組の試験パケットは１つのトークンに格納できるサイズであるものとする。この確率は、ＯＮＵのトークンの送信タイミングが疎に成る程大きくなり、この場合、受信側で観測されるパケットの間隔は、送信時の間隔より通常短いものとなり、ＯＮＵのトークンの送信タイミングが疎であるのにも拘らず、空き帯域が十分に存在するものと判定されることになる。つまり、バースト伝送を行うシステムには、ＴＯＰＰ方式を適用することはできない。
【０００８】
ここで、１つのトークンに格納することができない量の試験パケットを連続して送信すると、一連の試験パケットが異なるトークンに格納されるため、受信側においてはトークンの間隔を推定することができ、よって、バースト伝送を行う通信システムの帯域を推定することが可能になる。しかしながら、このためにはトークンのサイズ、つまり、バースト・サイズを知っていることが必要であり、ネットワークの運用者でない限り、何らかの測定によりこのサイズを推定する必要がある。
【０００９】
したがって、本発明は、バースト伝送を行う通信システムのバースト・サイズを判定する装置及び方法を提供することを目的とする。当該装置及び方法は、ＰＯＮシステムの上り方向の様に、バースト伝送を行う通信システムの帯域を、ユーザトラフィックを圧迫することなく判定する帯域判定装置及び方法のために使用されるものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によるバースト伝送を行う通信システムのバースト・サイズを判定する方法は、
送信装置が、所定サイズのパケットを、所定数だけ連続して前記通信システムに送信するステップと、受信装置が、前記通信システムから前記パケットを受信し、閾値以下又は未満の時間間隔で連続して受信した前記パケットの数の最大値を測定するステップと、受信装置が、前記最大値及び前記所定サイズに基づきバースト・サイズを判定するステップとを備えていることを特徴とする。
【００１１】
本発明による方法の他の実施形態によると、
送信装置は、所定サイズのパケットを、所定数だけ連続して送信することを、複数回繰り返すことも好ましい。
【００１２】
また、本発明による方法の他の実施形態によると、
送信装置は、所定サイズのパケットを、所定数だけ連続して送信することを数分間隔で第１の回数だけ繰り返すことを、数時間間隔で第２の回数だけ繰り返すことも好ましい。
【００１３】
さらに、本発明による方法の他の実施形態によると、
前記最大値は、送信装置が所定数だけ連続してパケットを送信する各回のうち、受信時間間隔の総てが閾値以下又は未満である回以外の回における最大値であることも好ましい。
【００１４】
本発明によるバースト伝送を行う通信システムのバースト・サイズを判定する装置は、
前記通信システムに所定数だけ連続して送信された所定サイズのパケットを受信する手段と、閾値以下又は未満の時間間隔で連続して受信した前記パケットの数の最大値を測定する手段と、前記最大値及び前記所定サイズに基づきバースト・サイズを判定する手段とを備えていることを特徴とする。
【００１５】
本発明による装置の他の実施形態によると、
前記パケットの前記通信システムへの連続送信は、複数回繰り返され、前記最大値は、前記パケットの前記通信システムへの連続送信の各回のうち、受信時間間隔の総てが閾値以下又は未満である回以外の回における最大値であることも好ましい。
【００１６】
本発明によるプログラムは、上記バースト・サイズを判定する装置としてコンピュータを機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
バースト伝送を行う通信システムのバースト・サイズを判定することができ、これにより、バースト伝送を行う通信システムの帯域判定が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明によるバースト・サイズ判定システムのブロック図である。
【図２】帯域判定装置により帯域の判定を行う場合の構成図である。
【図３】バースト・サイズ判定方法を説明する図である。
【図４】帯域判定方法を説明する図である。
【図５】ＴＯＰＰ方式における試験パケットの送受信を説明する図である。
【図６】ＴＯＰＰ方式における帯域の推定を説明する図である。
【図７】ＯＮＵによる上り方向への信号送信を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
まず、本発明のバースト・サイズ判定装置が判定したバースト・サイズを利用することになる帯域判定装置について説明する。図２は、帯域判定装置によりＧＥ−ＰＯＮシステムの帯域の判定を行う場合の構成図である。図２によると、ＧＥ−ＰＯＮシステムは、通信局舎に設置されている光終端装置（ＯＬＴ）４０と、加入者宅に設置されている１つ以上の光終端装置（ＯＮＵ）３０とを備えている。なお、ＯＬＴ４０と接続されている１本の光ファイバは、カップラ等の分岐装置により複数の光ファイバに分岐されて各ＯＮＵ３０と接続している。帯域判定装置の送信器１０は、ＯＮＵ３０と接続してＯＮＵ３０に試験パケットを送信し、帯域判定装置の受信器２０は、例えば、レイヤ２又はレイヤ３スイッチ５０経由でＯＬＴ４０と接続しており、ＯＬＴ４０から試験パケットを受信して帯域の判定を行う。
【００２０】
図４は、帯域判定装置による帯域の判定を説明する図である。ここでは、ＯＮＵ３０が１つのトークンに最大２個の試験パケットを格納できるものとし、送信器１０は４つの試験パケットを生成して送信するものとし、この４つの試験パケットは、ＯＮＵ３０による第１トークンの送信タイミングより前に総て到達したものとする。この場合、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す様に、第１及び第２の試験パケットは第１トークンに、第３及び第４の試験パケットは第２トークンに格納されることになる。なお、本発明においてパケットとは、ＯＮＵ３０が端末装置から受信し、トークンに含めてＯＬＴ４０に送信する情報の塊を示すものであり、例えば、ＬＡＮにおけるフレーム等も、その称呼に係わらず含むものである。
【００２１】
図４（ｂ）のＯＮＵ３０のトークン送信タイミングは、図４（ａ）のＯＮＵ３０のトークン送信タイミングより疎、つまり、帯域が小さい状態であり、受信器２０における試験パケットの受信間隔の最大値は、図４から明らかな様に、ＯＮＵ３０のトークン送信タイミングが疎に成る程大きくなる。したがって、この最大値を、例えば、ｎ個の閾値によりｎ＋１個に分類することで、ｎ＋１段階で空き帯域を判定できることになる。
【００２２】
なお、上記空き帯域の判定において、送信器１０は、送信した複数の試験パケット総てが１つのトークンに格納されない様に試験パケットを送信する必要がある。ここで、仮に、ＯＮＵ３０がトークンを送信する間隔Ｔが固定値であり、各トークンには最大Ｓ個の試験パケットが格納できるものとする。つまり、試験パケットのサイズをＬバイトとすると、トークンは、Ｌ×Ｓバイトのデータを格納できるが、Ｌ×（Ｓ＋１）バイトのデータを格納することはできないものとする。
【００２３】
この場合、送信器１０が少なくともＳ＋１個の試験パケットを生成してＴ秒以内に送信することで、少なくともこれら試験パケットの総てが１つのトークンにて送信されることを防ぐことができる。しかしながら、ＯＮＵ３０がトークンを送信する間隔Ｔは、ＯＬＴ４０により指定される可変値である。したがって、試験パケットの総てが１つのトークンにて送信されることを防ぐためには、１つのＯＮＵ３０に対してＯＬＴ４０が指定できるトークン送信タイミングの最小間隔Ｔｍｉｎ秒を使用し、間隔Ｔｍｉｎ秒以内に少なくともＳ＋１個の試験パケットを送信する必要がある。但し、このためには、送信器１０とＯＮＵ３０を結ぶリンクの物理速度が、少なくとも（Ｓ＋１）個の試験パケットをＴｍｉｎ秒以内に送信できるものであることが必要であり、可能であれば、これを使用することができる。
【００２４】
一方、帯域判定装置は、５０Ｍｂｐｓの空き帯域が存在するといった様な、具体的な空き帯域の値を推定するものではなく、ｎ個の閾値にてｎ＋１段階での評価を行うものである。また、図４から明らかな様に、受信器２０で観測する試験パケットの間隔は、ＯＮＵ３０のトークンの送信間隔に依存したものとなる。したがって、ｎ個の閾値のうち、一番小さい閾値をＴｔｈ１秒とすると、トークンの送信間隔がＴｔｈ１秒以上となっていることを受信器２０が検出できれば良いことになる。つまり、間隔Ｔｔｈ１秒以内の間に少なくともＳ＋１個の試験パケットを生成して送信することでｎ＋１段階での評価は可能であるため、間隔Ｔｍｉｎ秒の間にＳ＋１個の試験パケットを送信することが不可能である場合には、これを使用する。なお、Ｔｔｈ１は、検出を行いたい程度により決まる値である。
【００２５】
上記、帯域判定装置により、バースト伝送を行うシステムであっても空き帯域の評価が可能になる。しかしながら、この帯域判定装置の送信器１０は、１つのトークンに格納される試験パケットの最大数に基づき送信する試験パケットの量及び間隔を決定するが、ＧＥ−ＰＯＮシステムの運用者ではない限り、この値を一般的には知ることができない。このため、本発明によるバースト・サイズ判定システムは、バースト・サイズの判定を行う。
【００２６】
図１は、本発明によるバースト・サイズ判定システムのシステム構成図であり、システムは、送信装置１と、受信装置２とで構成される。送信装置１は、図２の送信器１０と同じくＯＮＵ３０に接続し、受信装置２は、図２の受信器２０と同じく、スイッチ５０を介してＯＬＴ４０に接続する。なお、送信装置１は、帯域判定装置の送信器１０に、受信装置２は、帯域判定装置の受信器２に組み込んでも良い。また、図１に示す様に、送信装置１は、送信部１１と、受信部１２と、生成部１３と、制御部１４とを備えており、受信装置２は、受信部２１と、送信部２２と、計測部２３と、保存部２４と、判定部２５とを備えている。
【００２７】
生成部１３は、制御部１４から送信指示を受けた場合、ｘバイトのプローブ・パケットをｍ個生成し、送信部１１はｍ個のプローブ・パケットを連続して送信する。なお、生成部１１は、各プローブ・パケットに送信順序を示す１からｍの番号を設定する。受信部２１は、受信したプローブ・パケットを計測部２３に出力し、計測部２３は、各プローブ・パケットの受信時刻を測定して、受信時刻と、連続して送信された２つのプローブ・パケット間の時間間隔を保存部２４に保存する。なお、プローブ・パケットの連続番号が欠落した場合には、その測定結果は廃棄又は欠落したことを示す情報と共に保存してバースト・サイズの判定には使用しない。
【００２８】
本発明によるバースト・サイズ判定システムは、上記ｍ個のプローブ・パケットを送信しての受信時刻及び間隔測定を１回の測定とし、この測定を、図３に示す様に複数回繰り返す。具体的には、図３に示す様に、上記測定を数分間隔、好ましくは１０分以内の間隔でｐ回実施し、さらに、数時間間隔、好ましくは１から４時間の間の間隔でｐ回の測定をｑ回繰り返し、合計ｐ×ｑ回の測定を行う。
【００２９】
判定部２５は、保存部２４に保存されている各測定回のプローブ・パケットの受信時間間隔に基づき以下に説明する方法にてバースト・サイズの判定を行う。まず、判定部２５は、各測定回において、受信したｍ個のプローブ・パケットのｍ−１個の時間間隔が総て閾値未満又は以下である否かを判定し、総てが閾値未満又は以下である第１のグループと、それ以外の第２のグループに全測定回を分類する。第２のグループに分類された測定回が存在する場合、判定部２５は、第２のグループに分類された測定回の中から、前記閾値以下で連続受信したプローブ・パケットの数の最大値を調べる。この最大値がａ個であるとすると、判定部２５は、バースト・サイズを以下の式にて判定する。
バースト・サイズ＝（ｘ＋パケット間のオーバヘッド）×ａ（バイト） （１）
ここで、パケット間のオーバヘッドとは、ＯＮＵがトークンを格納するパケット間に挿入するバイトであり、例えば、ＧＥ−ＰＯＮシステムにおいては、インターフレームギャップ（ＩＧＰ）及びプリアンブルの和である。判定部２５は式（１）にて判定したバースト・サイズを含むメッセージを生成して送信部２２に出力し、送信部２２は、このメッセージを送信装置１に対して送信する。また、バースト・サイズを含むメッセージを受信部１２経由で受信した送信装置１の制御部１４は、結果を帯域判定装置に出力する。
【００３０】
一方、総ての測定回が第１のグループとなった場合、判定部２５は、上記合計ｐ×ｑ回の測定を再度行うことを要求するメッセージを生成して送信部２２に出力し、送信部２２は、このメッセージを送信装置１に対して送信する。測定を再度行うことを要求するメッセージを受信した送信装置１の制御部１４は、生成部１３を制御して再判定処理を行う。なお、再判定処理の開始は、数時間程度後に開始することが好ましい。なお、このとき上記式（１）のａをｍとすることにより求めた仮のバースト・サイズを送信装置１に通知しても良い。
【００３１】
受信装置２は、各測定回においてｍ個のプローブ・パケットを受信するが、異なるトークンに格納された連続するプローブ・パケット間の時間間隔は、同じトークンに格納された連続するプローブ・パケット間の時間間隔より長くなる。つまり、長い２つの時間間隔の間に挟まれた、短い時間間隔で受信するプローブ・パケットは、総て同じトークンに格納されていたものと判定することができる。よって、閾値により長い時間間隔と短い時間間隔を判定し、２つの長い時間間隔に挟まれた短い時間間隔で連続して受信するプローブ・パケットの数及びプローブ・パケットのサイズによりバースト・サイズを推定することができる。なお、ｘ及びｍの値は、各種システムの仕様に基づき１つのトークンには絶対に格納されなくなる値とする。
【００３２】
しかしながら、図７（ａ）に示す様に、ＰＯＮシステムの他のＯＮＵ３０が殆ど通信を行っていない状況においてはトークン間の間隔も短く、受信装置２は、長い時間間隔と短い時間間隔を区別することができなくなる。この場合、受信装置２は、実際のバースト・サイズより大きい値を、バースト・サイズとして誤検出することになる。したがって、ｍ−１個の時間間隔総てが閾値以下である測定については、バースト・サイズの判定には使用しない。また、測定の間隔を数時間程度取ることにより、トークンの間隔が密である状況下でのみ測定することを防ぐことができる。
【００３３】
また、例えば、ＯＮＵ３０と送信装置１がスイッチング装置等を介して接続している場合等、送信装置１と他の端末装置が共にＯＮＵ３０に信号を送信できる様な場合においては、プローブ・パケット間に他の端末装置が送信した信号が混入する場合も生じる。この場合もバースト・サイズを正しく測定することができなくなる。この様な確率を少なくするため、本発明においては、数時間おきに１回のみ測定するのではなく、数時間おきに数分程度の時間間隔で複数回の測定を行う。なお、このときプローブ・パケットの優先度を一番高くして、トークン内のプローブ・パケット間に他の情報が挿入されにくくしても良い。
【００３４】
なお、本発明によるバースト・サイズ判定システムの送信装置１及び受信装置２は、それぞれ、コンピュータを図１の各部として機能させるプログラムにより実現することができる。これらコンピュータプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記憶されて、又は、ネットワーク経由で配布が可能なものである。さらに、本発明は、ハードウェア及びソフトウェアの組合せによっても実現可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１ 送信装置
１１、２２ 送信部
１２、２１ 受信部
１３ 生成部
１４ 制御部
２ 受信装置
２３ 計測部
２４ 保存部
２５ 判定部
１０ 帯域判定装置の送信器
２０ 帯域判定装置の受信器
３０、４０ 光終端装置
５０ スイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バースト伝送を行う通信システムのバースト・サイズを判定する方法であって、
送信装置が、所定サイズのパケットを、所定数だけ連続して前記通信システムに送信するステップと、
受信装置が、前記通信システムから前記パケットを受信し、閾値以下又は未満の時間間隔で連続して受信した前記パケットの数の最大値を測定するステップと、
受信装置が、前記最大値及び前記所定サイズに基づきバースト・サイズを判定するステップと、
を備えている方法。
【請求項２】
送信装置は、所定サイズのパケットを、所定数だけ連続して送信することを、複数回繰り返す、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
送信装置は、所定サイズのパケットを、所定数だけ連続して送信することを数分間隔で第１の回数だけ繰り返すことを、数時間間隔で第２の回数だけ繰り返す、
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記最大値は、送信装置が所定数だけ連続してパケットを送信する各回のうち、受信時間間隔の総てが閾値以下又は未満である回以外の回における最大値である、
請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
バースト伝送を行う通信システムのバースト・サイズを判定する装置であって、
前記通信システムに所定数だけ連続して送信された所定サイズのパケットを受信する手段と、
閾値以下又は未満の時間間隔で連続して受信した前記パケットの数の最大値を測定する手段と、
前記最大値及び前記所定サイズに基づきバースト・サイズを判定する手段と、
を備えている装置。
【請求項６】
前記パケットの前記通信システムへの連続送信は、複数回繰り返され、
前記最大値は、前記パケットの前記通信システムへの連続送信の各回のうち、受信時間間隔の総てが閾値以下又は未満である回以外の回における最大値である、
請求項５に記載の装置。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の装置としてコンピュータを機能させるプログラム。
【請求項１】
バースト伝送を行う通信システムのバースト・サイズを判定する方法であって、
送信装置が、所定サイズのパケットを、所定数だけ連続して前記通信システムに送信するステップと、
受信装置が、前記通信システムから前記パケットを受信し、閾値以下又は未満の時間間隔で連続して受信した前記パケットの数の最大値を測定するステップと、
受信装置が、前記最大値及び前記所定サイズに基づきバースト・サイズを判定するステップと、
を備えている方法。
【請求項２】
送信装置は、所定サイズのパケットを、所定数だけ連続して送信することを、複数回繰り返す、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
送信装置は、所定サイズのパケットを、所定数だけ連続して送信することを数分間隔で第１の回数だけ繰り返すことを、数時間間隔で第２の回数だけ繰り返す、
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記最大値は、送信装置が所定数だけ連続してパケットを送信する各回のうち、受信時間間隔の総てが閾値以下又は未満である回以外の回における最大値である、
請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
バースト伝送を行う通信システムのバースト・サイズを判定する装置であって、
前記通信システムに所定数だけ連続して送信された所定サイズのパケットを受信する手段と、
閾値以下又は未満の時間間隔で連続して受信した前記パケットの数の最大値を測定する手段と、
前記最大値及び前記所定サイズに基づきバースト・サイズを判定する手段と、
を備えている装置。
【請求項６】
前記パケットの前記通信システムへの連続送信は、複数回繰り返され、
前記最大値は、前記パケットの前記通信システムへの連続送信の各回のうち、受信時間間隔の総てが閾値以下又は未満である回以外の回における最大値である、
請求項５に記載の装置。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の装置としてコンピュータを機能させるプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−２１２９４３（Ｐ２０１０−２１２９４３Ａ）
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５６２４１（Ｐ２００９−５６２４１）
【出願日】平成２１年３月１０日（２００９．３．１０）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＥＴＨＥＲＮＥＴ
【出願人】（０００２０８８９１）ＫＤＤＩ株式会社 (2,700)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１０日（２００９．３．１０）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＥＴＨＥＲＮＥＴ
【出願人】（０００２０８８９１）ＫＤＤＩ株式会社 (2,700)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]