品質推定装置、品質推定方法およびプログラム
【課題】フローの品質情報を推定する。
【解決手段】通信ネットワーク５０内のリンクを経由するフローについて、送信元のアドレスおよびポート番号、送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコルに関する情報を含むフロー情報を受信するＮＷインタフェース部１０５と、前記送信元のアドレスおよびポート番号、前記送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコルが一致又は共通するフロー単位で、該フロー中のパケットの順序情報に基づき、前記フローの品質情報を推定する順序処理部１１５と、を備えることを特徴とするゲートウエイ装置１００が提供される。
【解決手段】通信ネットワーク５０内のリンクを経由するフローについて、送信元のアドレスおよびポート番号、送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコルに関する情報を含むフロー情報を受信するＮＷインタフェース部１０５と、前記送信元のアドレスおよびポート番号、前記送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコルが一致又は共通するフロー単位で、該フロー中のパケットの順序情報に基づき、前記フローの品質情報を推定する順序処理部１１５と、を備えることを特徴とするゲートウエイ装置１００が提供される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネットワーク上で通信されるフローからフローの品質を示す品質情報を推定する品質推定装置、品質推定方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
通信ネットワーク上で、あるノードから別のノードへと送信されるデータを、トラフィックという。ノードは、例えばサーバやクライアントとして機能するネットワーク上の機器や、Ｐ２Ｐの通信を可能とするネットワーク上の機器でありうる。トラフィックの管理には、例えば、どのようなデータが、どのノードからどのノードへ、どれだけ送信されたかを把握することが含まれる。ネットワーク全体のパフォーマンスを維持するためには、このトラフィックを管理することが重要である。
【０００３】
トラフィックを管理するために、従来から通信状態の品質を計測する方法が提案されている（例えば、非特許文献１）。非特許文献１では、ネットワーク内のメディアゲートウエイに設置された装置であって、ｒｔｐ（ｒｅａｌ ｔｉｍｅ ｐｒｏｔｏｃｏｌ：ＲＦＣ３５５０ http://www.ietf.org/rfc/rfc3500.txt）に定義されるプロトコルのみを対象とし、ユーザ端末間で品質値のレポートのために使われていたｒｔｃｐ（ｒｔｐ ｃｏｎｔｒｏｌ ｐｒｏｔｏｃｏｌ）をゲートウエイで生成して送受信する装置が開示されている。ｒｔｃｐはｒｔｐと同じＲＦＣ（Ｒｅｑｕｅｓｔ Ｆｏｒ Ｃｏｍｍｅｎｔ）内に定義されており、前記装置は、このｒｔｃｐを用いてｒｔｃｐに対応していないユーザ端末の代わりに品質値をレポートしたり、メディアゲートウエイ間で品質値を計測したりすることを可能とする。これにより、品質劣化時の障害位置推定に有用な技術を任意のユーザに提供することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】RTCPHR-High Resolution VoIP Metrics Report Blocks draft-ietf-avt-rtcphr-03.txt(http://tools.ietf.org/id/draft-ietf-avt-rtcphr-03.txt)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記構成の装置は、ＮＧＮ（Ｎｅｘｔ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋ）のようにｒｔｐを用いた音声通信や動画像通信が多いネットワークにおいては、網管理に必要な品質情報が得られやすいが、依然データ通信が主流であるインターネットやクラウドネットワークのような仮想ネットワークにおいてはネットワーク品質の監視のために十分ではないという課題があった。特に、従来、データ通信が主体のＩＰネットワークにおいてはベストエフォートなプロトコルが多く使われており、品質情報を取得するための共通の仕組みがないため、フローの品質情報とフローの品質情報を用いたネットワーク品質の管理ができないという課題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、ネットワークで使われるいずれのプロトコルにおいても、フローの品質情報を推定可能な、品質推定装置、品質推定方法およびプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、通信ネットワーク内のリンクを経由するフローについて、送信元のアドレスおよびポート番号、送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコルに関する情報を含むフロー情報を受信する受信部と、前記送信元のアドレスおよびポート番号、前記送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコルが一致又は共通するフロー単位で、該フロー中のパケットの順序情報に基づき、前記フローの品質情報を推定する順序処理部と、を備えることを特徴とする品質推定装置が提供される。
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、通信ネットワーク内のリンクを経由するフローについて、送信元のアドレスおよびポート番号、送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコルに関する情報を含むフロー情報を前記通信ネットワーク経由で受信する受信部と、前記送信元のアドレスおよびポート番号、前記送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコルが一致又は共通するフロー単位で、該フロー中のパケットの到着間隔に関する情報に基づき、前記フローの品質情報を推定する順序予測処理部と、を備えることを特徴とする品質推定装置が提供される。
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、通信ネットワーク内のリンクを経由するフローについて、送信元のアドレスおよびポート番号、送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコルに関する情報を含むフロー情報を前記通信ネットワーク経由で受信する受信部と、前記送信元のアドレスおよびポート番号、前記送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコルが一致又は共通するフロー単位で、該フロー中のパケットの順序情報に基づき、前記フローの品質情報を推定する順序処理部と、前記送信元のアドレスおよびポート番号、前記送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコルが一致又は共通するフロー単位で、該フロー中のパケットの到着間隔に関する情報に基づき、前記フローの品質情報を推定する順序予測処理部と、前記通信プロトコルに関する情報に基づき、前記順序処理部又は前記順序予測処理部のいずれか一方に前記フローの品質情報の推定を指示する順序判定部と、を備えることを特徴とする品質推定装置が提供される。
【００１０】
前記順序判定部は、前記通信プロトコルに関する情報に基づき前記フロー中のパケットの順序が把握できるかを判定し、該判定結果に応じて前記順序処理部又は前記順序予測処理部のいずれか一方に前記フローの品質情報の推定を指示してもよい。
【００１１】
前記順序判定部は、前記通信プロトコルに関する情報に基づき予め定められた振り分け条件に応じて、前記順序処理部又は前記順序予測処理部のいずれか一方に前記フローの品質情報の推定を指示してもよい。
【００１２】
前記推定されるフローの品質情報には、受信パケット数、受信バイト数、パケット長に関する情報、パケットロス数、パケットロス率、ジッタに関する情報の少なくともいずれかが含まれていてもよい。
【００１３】
前記通信ネットワーク内の１又は２以上のリンクを経由するフローを選択するフロー選択部を更に備えてもよい。
【００１４】
前記フロー選択部は、他のシステムの監視情報、前記推定された品質情報、又は取得可能なトポロジー情報の少なくともいずれかに基づき前記フローを選択してもよい。
【００１５】
前記品質推定装置は、前記通信ネットワークに接続された中継器又は該中継器に接続された監視機器であってもよい。
【００１６】
前記推定された品質情報の変化に応じて、前記通信ネットワークの品質状態を他の機器に通知する品質情報管理部を更に備えてもよい。
【００１７】
前記フロー選択部は、トモグラフィでマッピングした区間に対して、前記推定されたフローの品質情報と、通信ネットワークを利用するフロー数の変動とに基づき、故障の要因を推定してもよい。
【００１８】
前記フロー選択部は、前記フロー数が所定の閾値を下回り、かつ、前記推定されたフローの品質情報が劣化したと判定された場合、サイレント故障であると推定してもよい。
【００１９】
前記フロー選択部は、前記フロー数が所定の閾値を下回り、かつ、前記推定されたフローの品質情報が劣化していないと判定された場合、通常の品質劣化であると推定してもよい。
【００２０】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、順序処理部及び順序予測処理部を備える品質推定装置を用いた品質推定方法であって、通信ネットワーク内のリンクを経由するフローについて、送信元のアドレスおよびポート番号、送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコルに関する情報を含むフロー情報を前記通信ネットワーク経由で受信し、前記通信プロトコルに関する情報に基づき、前記順序処理部又は前記順序予測処理部のいずれか一方に前記フローの品質情報の推定を指示し、前記順序処理部に前記推定が指示された場合、前記送信元のアドレスおよびポート番号、前記送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコルが一致又は共通するフロー単位で、該フロー中のパケットの順序情報に基づき、前記フローの品質情報を推定し、前記順序予測処理部に前記推定が指示された場合、前記フロー単位で、該フロー中のパケットの到着間隔に関する情報に基づき、前記フローの品質情報を推定する、ことを特徴とする品質推定方法が提供される。
【００２１】
また、上記課題を解決するために、本発明のさらに別の観点によれば、順序処理部及び順序予測処理部を備える品質推定装置にて実行されるプログラムであって、通信ネットワーク内のリンクを経由するフローについて、送信元のアドレスおよびポート番号、送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコルに関する情報を含むフロー情報を前記通信ネットワーク経由で受信する処理と、前記通信プロトコルに関する情報に基づき、前記順序処理部又は前記順序予測処理部のいずれか一方に前記フローの品質情報の推定を指示する処理と、前記順序処理部に前記推定が指示された場合、前記送信元のアドレスおよびポート番号、前記送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコルが一致又は共通するフロー単位で、該フロー中のパケットの順序情報に基づき、前記フローの品質情報を推定する処理と、前記順序予測処理部に前記推定が指示された場合、前記フロー単位で、該フロー中のパケットの到着間隔に関する情報に基づき、前記フローの品質情報を推定する処理と、をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラムが提供される。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように本発明によれば、ネットワークで使われるいずれのプロトコルにおいても、フローの品質情報を推定可能な汎用性の高い品質推定装置、品質推定方法およびプログラムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１及び第２実施形態に係るネットワーク構造を示す図である。
【図２】第１実施形態に係るゲートウエイ装置の機能構成を示すブロック図である。
【図３】第１実施形態に係るゲートウエイ装置で観測されるパケット通信のタイミングの一例を示す図である。
【図４】第１実施形態に係るゲートウエイ装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】第１実施形態に係るゲートウエイ装置の動作の具体例を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２実施形態に係るゲートウエイ装置の機能構成を示すブロック図である。
【図７】第２実施形態に係るゲートウエイ装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】第２実施形態に係るゲートウエイ装置の動作時に使われるトポロジーの一例を示した図である。
【図９】第２実施形態に係るゲートウエイ装置の動作の具体例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２５】
(はじめに)
近年のインターネットの利用形態として、アプリケーションレベルでルーティングすることにより、既存のインターネットとは異なるネットワークを構築する仮想ネットワーク技術や、仮想マシンを用いてアプリケーション機能を分散させるクラウドネットワーク技術といった仮想化技術を用いた利用形態が普及しつつある。
【００２６】
図１は、仮想ネットワーク・クラウドネットワーク１０を物理ネットワーク２０上に構築した通信ネットワーク５０の一例である。仮想化技術を用いた通信ネットワークでは、既存のインターネットに不足している機能を仮想化技術によってカバーするという利点がある。よって、通信ネットワーク５０に接続された通信機器３０、４０は、前記仮想化技術を用いてインターネットに依存せず適切な環境を選んで利用することができる。これにより、インターネット側に障害や故障が発生しても、仮想ネットワーク側では適切にその故障に対処できるため、障害や故障が検出しにくくなる恐れがある。このような状態をサイレント故障といい、実際には故障が発生しているにもかかわらず、ネットワーク管理者には通知されず、発生が検出されていない状態を示す。
【００２７】
たとえば、音声や動画像の通信では、ｒｔｐ／ｒｔｃｐを用いたネットワークの品質監視が可能である。一方、仮想ネットワークやクラウドネットワークのようなデータ通信が主となるネットワークが複数存在する場合において、それぞれのネットワークに接続されたゲートウエイ装置を用いて、観測されるデータ通信から品質情報を推定することはできなかった。データ通信が主体のＩＰネットワークにおいてはベストエフォートなプロトコルが多く使われており、品質情報を取得するための共通の仕組みがないためである。
【００２８】
そこで、以下では、音声通信や動画像通信のトラフィックだけでなくそれ以外の通信のトラフィックをも用いてフローの品質情報を推定可能な、汎用性の高い品質推定装置について、第１実施形態、第２実施形態の順に説明する。
【００２９】
第１及び第２実施形態では、品質推定装置として、図３に示したように、通信ネットワーク５０内の例えば通信機器３０と通信機器４０とを接続するリンク６０上のゲートウエイ装置１００を例に挙げて説明する。
【００３０】
第１及び第２実施形態に係るゲートウエイ装置１００は、トラフィックに含まれるフローを単位として品質情報を推定する。通信ネットワーク５０上のトラフィックのうちの少なくとも一部がリンク６０を経由する。例えば、リンク６０は、比較的多くのトラフィックが経由する、ネットワーク内の主要なリンクであってもよい。
【００３１】
第１及び第２実施形態に係るゲートウエイ装置１００は、通信ネットワーク５０内のリンク６０を経由するフローについて、その品質情報を推定する。品質情報を推定するために必要なフローは、通信プロトコル、送信元および送信先のアドレスやポート番号などの特徴が一致する又は共通するパケットの集合であって、少なくとも複数のパケットが含まれていればよい。例えば、図３では、通信機器３０をパケットの送信元とし、通信機器４０をパケットの送信先とした場合、ゲートウエイ装置１００は、送信元である通信機器３０のアドレスおよびポート番号、送信先である通信機器４０のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコルが一致又は共通するフロー単位でフローの品質情報を推定する。図３では、フロー単位は、フローＦａのみであってもよく、フローＦｂのみであってもよく、フローＦａ及びフローＦｂの両方であってもよく、上記条件を満たせばこれらの前のフローやこれらに続くフローを含んでもよい。
【００３２】
（第１実施形態：ゲートウエイ装置の機能構成）
まず、図２を参照して、本発明の第１実施形態に係るゲートウエイ装置１００についてその機能構成を説明する。ゲートウエイ装置１００は、ＮＷ（Ｎｅｔ Ｗｏｒｋ）インタフェース部１０５、順序判定部１１０、順序処理部１１５、順序予測処理部１２０及び品質情報管理部１２５を有している。
【００３３】
ＮＷインタフェース部１０５は、通信ネットワーク５０とのインタフェースとして機能する。ＮＷインタフェース部１０５は、既存のＩＰネットワークだけでなく、仮想ネットワークやクラウドネットワークにも接続されている。ＮＷインタフェース部１０５は、リンク６０上を流れる入力パケットを受け取って無効なパケットを除き、有効なパケットを順序判定部１１０に送る。ＮＷインタフェース部１０５は、送信元のアドレスおよびポート番号、送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコルに関する情報を含むフロー情報を受信する。また、ＮＷインタフェース部１０５は、後述する品質情報管理部１２５により管理された品質情報を通信ネットワーク５０に送信する。ＮＷインタフェース部１０５は、通信ネットワーク５０内のリンク６０を経由するフローについて、送信元のアドレスおよびポート番号、送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコルに関する情報を含むフロー情報を前記通信ネットワーク経由で受信する受信部に相当する機能を有する。
【００３４】
順序判定部１１０は、通信プロトコルに関する情報に基づき、次に説明する順序処理部１１５又は順序予測処理部１２０のいずれか一方に前記フローの品質情報の推定を指示する。具体的には、順序判定部１１０は、ＮＷインタフェース部１０５からパケットを受け取り、ＴＣＰ(Transmission Control Protocol)やｒｔｐなどのようにパケットの順序番号に関する情報(パケットの順序情報)が得られ、パケットロスの検出が容易な通信プロトコルを用いていると判定した場合、順序処理部１１５にそのパケットを送る。また、順序判定部１１０は、ＩＰ、ＵＤＰ(User Datagram Protocol)、ＨＴＴＰ(HyperText Transfer Protocol)などのようにパケットの順序情報を持たず、パケットロスの検出が容易でない通信プロトコルを用いていると判定した場合は、順序予測処理部１２０にそのパケットを送る。双方が組み合わさった構造の場合、順序判定部１１０は、予めルール化した振り分け条件に基づきパケットを振り分けることが好ましい。振り分け条件の一例としては、例えばＩＰ／ＴＣＰ／ＨＴＴＰのような通信プロトコルの場合、パケットの順序情報を持つＴＣＰの通信プロトコルを用いているとルール化して、順序処理部１１５にパケットを送ってもよいし、パケットの順序情報を持っていないＨＴＴＰの通信プロトコルを用いているとルール化して、順序予測処理部１２０にパケットを送ってもよい。同様に、ＩＰ／ＵＤＰ／ｒｔｐのような通信プロトコルであれば、パケットの順序情報を持つｒｔｐの通信プロトコルを用いているとルール化して順序処理部１１５にパケットを送ってもよいし、パケットの順序情報を持っていないＵＤＰの通信プロトコルを用いているとルール化して順序予測処理部１２０にパケットを送ってもよい。振り分け条件は、監視したい対象によって自由に設定できる。
【００３５】
順序判定部１１０にて、順序処理部１１５と順序予測処理部１２０とのパケットの振り分けの判定に用いた通信プロトコルは、キーのプロトコルとしてフロー情報に含まれ、フロー情報は、順序処理部１１５又は順序予測処理部１２０を経由して品質情報管理部１２５に送られる。
【００３６】
順序処理部１１５は、送信元のアドレスおよびポート番号、前記送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコル、キーのプロトコルが一致又は共通するフロー単位で、該フロー中のパケットの順序情報に基づき、フローの品質情報を推定する。具体的には、順序処理部１１５は、順序がわかるパケットとして順序判定部１１０から受け取ったパケットをフロー毎に管理し、再送パケットや順序入れ替えパケットに関してパケット生成順序を推定してパケット到着順序を構成しなおして、単純に観測可能なパケットロス以外にも再送パケットであればパケットロスをカウントする。これにより、順序処理部１１５は、受信パケット数、受信バイト数、パケット長に関する情報（例えば、パケット長の平均、分散、最大値、最小値）、パケットロス数、パケットロス率を計算する。また、順序処理部１１５は、例えば数ｍｓ以内に受信するまとまったパケットをフロー単位として、それらのパケットとそれらのパケットの到着間隔からジッタに関する情報（例えば、ジッタの平均、分散、最大値、最小値）等を推定する。ここで、ジッタはパケット揺らぎの値である。順序処理部１１５は、ＴＣＰのように再送があるものに関しても、受け取ったパケットを順番に整理してこれらの値を計算する。順序処理部１１５は、上記計算した値を品質情報として品質情報管理部１２５に送る。
【００３７】
順序予測処理部１２０は、送信元のアドレスおよびポート番号、送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコル、キーのプロトコルが一致又は共通するフロー単位で、該フロー中のパケットの到着間隔に関する情報に基づき、フローの品質情報を推定する。具体的には、順序予測処理部１２０は、順序がわからないパケットとして順序判定部１１０から送られたパケットをフロー毎に管理し、受信パケット数、受信バイト数、パケット長に関する情報（例えば、パケット長の平均、分散、最大値、最小値）、パケットロス数、パケットロス率、ジッタに関する情報（例えば、ジッタの平均、分散、最大値、最小値）などを計算する。この計算の際、順序予測処理部１２０は、パケットの順序がわからないため、数ｍｓ以内に受信するまとまったパケットをフロー単位として、それらのパケットの到着時間をもとにジッタを推定する。さらに、順序予測処理部１２０は、数ｍｓ以内に受信するまとまったパケットの集合のパケット数とパケットの集合の到着間隔から、パケット集合のパケット数と到着時間を予測し、予測時間までにパケットを受信しなかった場合やパケット数が少なかった場合にパケットロスとしてカウントすることにより、パケットロスを観測してもよい。順序予測処理部１２０は、上記計算した値を品質情報として品質情報管理部１２５に送る。
【００３８】
なお、送信元のアドレスおよびポート番号、送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコル、キーのプロトコルが一致するフロー単位とは、２つの機器が同じプロトコル及び同じポート番号を使ってパケットを送受信している場合のパケット群をいう。一方、送信元のアドレスおよびポート番号、送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコル、キーのプロトコルが共通するフロー単位とは、送信元又は送信先のポート番号が同じポート番号だけでなく、次のポート番号を含む連続したポート番号であっても同じフローとしてもよい。
【００３９】
品質情報管理部１２５は、順序処理部１１５又は順序予測処理部１２０から受け取ったフロー情報と、フローの品質情報を収集して管理する。前述したように、フロー情報には、送信元のアドレスおよびポート番号、送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコル、及びキーとなるプロトコルの情報が含まれる。なお、通信プロトコルとキーとなるプロトコルが同じ場合には、いずれかを省略することができる。
【００４０】
また、フローの品質情報には、受信パケット数、受信バイト数、パケット長に関する情報（例えば、パケット長の平均、分散、最大値、最小値）、パケットロス数、パケットロス率、ジッタに関する情報（例えば、ジッタの平均、分散、最大値、最小値）の情報が含まれる。しかしながら、フローの品質情報にはこれらの品質情報のすべてが含まれる必要はなく、これらの品質情報の少なくともいずれかが含まれればよい。
【００４１】
また、品質情報管理部１２５は、フローの品質情報を管理し、必要な品質情報をＮＷインタフェース部１０５に送る。ＮＷインタフェース部１０５は、ゲートウエイ装置１００に登録されているＯＰＳ(Open Profiling Standard)や連携するゲートウエイ装置に対して、対応する形式(例えば、ｒｔｃｐやｉｐｆｉｘ(IP Flow Information eXchange)など)で品質情報を送信する。
【００４２】
このようにして、品質情報管理部１２５は、推定された品質情報の値や品質情報の変化値に応じて、通信ネットワークの品質状態を他の機器に通知することができる。例えば、品質情報管理部１２５は、ホームゲートウエイや品質管理サーバに品質情報を通知してもよい。これにより、ホームゲートウエイや品質管理サーバは、家庭内機器や品質管理対象機器に接続されたリンクを流れるフローの品質レベルを知ることができる。また、品質情報管理部１２５は、サービス提供者側の機器に品質情報を通知してもよい。これにより、サービス提供者は、対象ユーザに提供されるサービスの品質が保たれているかを知ることができる。そして、サービス提供者は、品質情報から高いサービスが提供できていることを知ることができれば、品質情報を提示して品質を証明したり、新しいユーザの獲得に向けて広告に用いたりすることができる。また、品質情報の変化により品質レベルが悪化したと判断される場合には、特定のリンクへの攻撃を推定できるため、これに迅速に対応することが可能になる。
【００４３】
なお、ＮＷインタフェース部１０５、順序判定部１１０、順序処理部１１５、順序予測処理部１２０及び品質情報管理部１２５の機能は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が図示しない記憶部に格納されたプログラムに従って動作することによって実現されうる。このプログラムは、記憶媒体に格納して提供され、図示しないドライバを介して記憶部に読み込まれるものであってもよく、また、図示しないネットワークからダウンロードされて記憶部に格納されるものであってもよい。また、上記各部の機能を実現するために、ＣＰＵに代えてＤＳＰ（Digital Signal Processor）が用いられてもよい。記憶部は、例えば半導体メモリ、磁気ディスク、または光学ディスクなどを用いるＲＡＭ（Random Access Memory）またはＲＯＭ（Read Only Memory）として実現されうる。また、ゲートウエイ装置１００の各種の機能は、ソフトウエアを用いて実現されてもよく、ハードウエアを用いて実現されてもよく、ソフトウエアとハードウエアの組み合わせにより実現されてもよい。
【００４４】
（第１実施形態：ゲートウエイ装置の動作）
次に、第１実施形態に係るゲートウエイ装置１００の動作について説明する。図４は、第１実施形態に係るゲートウエイ装置１００の動作を示すフローチャートである。
【００４５】
まず、ＮＷインタフェース部１０５は、ネットワークからパケットを受信する（ステップＳ４０５）。ＮＷインタフェース部１０５は、既存のＩＰネットワークだけでなく、仮想ネットワークやクラウドネットワーク等の外部のネットワークにも接続されている。ＮＷインタフェース部１０５は、ルーティング処理やゲートウエイ装置としての変換処理等によりパケットを送受信する。ＮＷインタフェース部１０５は、入力パケットから品質情報を解析させるために、無効なパケットを除いて有効なパケットを順序判定部１１０に送る。
【００４６】
次に、順序判定部１１０は、ＮＷインタフェース部１０５から受け取ったパケットを解析し、既存のプロトコル構造を解析する（ステップＳ４１０）。順序判定部１１０は、プロトコルがパケットの順序情報を有するかを判定する（ステップＳ４１５）。順序情報を有すると判定された場合、順序判定部１１０は、順序処理部１１５にパケットを送る（ステップＳ４２０）。一方、順序情報を有さないと判定された場合、順序判定部１１０は、順序予測処理部１２０にパケットを送る（ステップＳ４２５）。
【００４７】
ステップＳ４１５の判定処理では、解析したプロトコル構造のうち、ルール化された振り分け条件として予め登録されているプロトコルが存在すれば、そのプロトコルに対応して順序処理部１１５又は順序予測処理部１２０のいずれかにパケットを送るように判定してもよい。例えば、複数の通信プロトコルのうち、ＶＰＮ(Virtual Private Network)を構成しているＨＴＴＰＳ（http over secure socket layer）の通信の品質を把握したい場合には、順序情報を持つＴＣＰではなくＨＴＴＰＳをキーとなるプロトコルと判定して、順序予測処理部１２０にパケットを送ってもよい。また、例えば、ｒｔｐを含む複数の通信プロトコルであれば、ｒｔｐの通信品質をもとに品質を把握したい場合には、順序情報を持たないＵＤＰではなくｒｔｐをキーとなるプロトコルと判定して、順序処理部１１５にパケットを送ってもよい。
【００４８】
このように、順序判定部１１０は、通信プロトコルに関する情報に基づきフロー中のパケットの順序が把握できるかを判定し、把握できる場合には順序処理部１１５、把握できない場合には順序予測処理部１２０にパケットを送り、各部にフローの品質情報を推定するように指示してもよい。また、順序判定部１１０は、通信プロトコルに関する予め定められた振り分け条件に基づき、順序処理部１１５又は順序予測処理部１２０のいずれか一方にパケットを送り、各部にフローの品質情報を推定するように指示してもよい。
【００４９】
ステップＳ４２０にて順序判定部１１０からパケットを受け取った順序処理部１１５は、フローの品質情報を推定する（ステップＳ４３０）。具体的には、順序処理部１１５は、５タプル（5-tuples：送信元のＩＰアドレスおよびポート番号、送信先のＩＰアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコル）とキーとして使用したプロトコル（前例でいうと、ＨＴＴＰＳやｒｔｐ）毎にフローとして管理し、再送パケットや順序入れ替えパケットに関してパケット生成順序を推定してパケット到着順序を構成しなおして、単純に観測可能なパケットロス以外にも再送パケットであればパケットロスとカウントする。これらの処理の下、受信パケット数、受信バイト数、パケット長に関する情報（例えば、パケット長の平均、分散、最大値、最小値）、パケットロス数、パケットロス率を計算する。また、順序処理部１１５は、例えば数ｍｓ以内に受信するまとまったパケットをフロー単位として、それらのパケットとそれらのパケットの到着間隔からジッタに関する情報（例えば、ジッタの平均、分散、最大値、最小値）等を推定する。計算した結果は、品質情報管理部１２５に送られる。
【００５０】
ステップＳ４２５にて順序判定部１１０からパケットを受け取った順序予測処理部１２０は、フローの品質情報を推定する（ステップＳ４３５）。具体的には、順序予測処理部１２０は、順序処理部１１５の場合と同様にして、５タプル（5-tuples：送信元のＩＰアドレスおよびポート番号、送信先のＩＰアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコル）とキーとして使用したプロトコル（前例でいうと、ＨＴＴＰＳやｒｔｐ）毎にフローとして管理する。しかし、この場合、順序予測処理部１２０は、パケットの順序情報を有しないため、受信したタイミングを元にパケット到着間隔を計測し、数ｍｓ以内に受信するまとまったパケットとそれらのパケットの到着間隔に基づき、ジッタ（パケット揺らぎの値）を推定する。さらに、順序予測処理部１２０は、数ｍｓ以内に受信するまとまったパケットの集合のパケット数とパケットの集合の到着間隔から、パケット集合のパケット数と到着時間を予測し、予測時間までにパケットを受信しなかった場合やパケット数が少なかった場合にパケットロスとしてカウントすることにより、パケットロスを観測してもよい。計算した結果は、品質情報管理部１２５に送られる。
【００５１】
品質情報管理部１２５は、順序処理部１１５又は順序予測処理部１２０により計算されたフローの品質情報をフロー情報とともに収集して管理する（ステップＳ４４０）。前述したように、フロー情報には、送信元のアドレスおよびポート番号、送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコル、及びキーとなる通信プロトコルの情報が含まれる。また、フローの品質情報には、受信パケット数、受信バイト数、パケット長に関する情報（例えば、パケット長の平均、分散、最大値、最小値）、パケットロス数、パケットロス率、ジッタに関する情報（例えば、ジッタの平均、分散、最大値、最小値）等、順序処理部１１５又は順序予測処理部１２０で計算された値が含まれる。
【００５２】
品質情報管理部１２５は、フローの品質情報をＮＷインタフェース部１０５に送る。ＮＷインタフェース部１０５は、ゲートウエイ装置１００に登録されているＯＰＳ(Open Profiling
Standard)や連携するゲートウエイ装置に対して、対応する形式(例えば、ｒｔｃｐやｉｐｆｉｘ(IP Flow Information eXchange)など)でフローの品質情報を送信する（ステップＳ４４５）。
【００５３】
以上に説明したように、本実施形態に係るゲートウエイ装置１００によれば、音声通信や動画像通信のトラフィックだけでなく、それ以外の通信（例えばデータ通信）のトラフィックにおいても、フローの品質情報を推定することができ、既存のインターネットにおいて、どのネットワークセグメントにおいて品質が劣化しているかの要因を収集し、必要な機器にその品質情報を提供することができる。また、フローの品質情報を取得する解析対象をプロトコル等により変更することにより、ゲートウエイ装置１００が仮想ネットワークに属している場合には、仮想ネットワーク内においても、仮想ネットワーク内が要因となって通信の品質が劣化しているのか、又は物理ネットワークが要因となって通信の品質が劣化しているのかを推定することができる。
【００５４】
特に、従来、データ通信が主体のＩＰネットワークにおいてはベストエフォートなプロトコルが多く使われており、品質情報を取得するための共通の仕組みがないため、フローの品質情報とフローの品質情報を用いたネットワーク品質の管理ができないという課題があった。
【００５５】
これに対して、上記実施形態に係るゲートウエイ装置１００によれば、順序判定部１１０において、複数レイヤからなるパケットのどのプロトコルをキーとして品質情報を監視するかを振り分ける。そして、順序処理部１１５は、パケットの順序処理と平行して、パケットロスのカウントや到着間隔をもとにしたジッタ等の品質情報を計算する。さらに、順序予測処理部１２０は、パケットが到着した順に到着間隔を計測してジッタを計測し、パケット到着時間を予測して予測時間にパケットが到着しなければ、パケットロスとする等してフローの品質情報を計算する。
【００５６】
これにより、ベストエフォートとしてデータ通信をするネットワークにおいても、フローの品質情報を知ることができる。このようにして、ｒｔｐ以外のプロトコルにおけるフローの品質情報をゲートウエイ装置１００により計算することにより、ＮＧＮにおけるｒｔｐを用いた通信の際に品質情報として得られるｒｔｃｐと同様な品質監視が可能となる。この結果、ネットワークで使われるいずれのプロトコルにおいても、フローの品質情報を推定可能な、汎用性の高いゲートウエイ装置１００を構築できる。
【００５７】
（品質情報の抽出の具体例）
本実施形態に係るゲートウエイ装置１００では、パケットの順序情報がないプロトコルの通信のフローにおいても、つまり、非リアルタイム系のフロー（音声通信及び動画像通信に用いられるｒｔｐ以外のフロー）においても以下の方法を用いて品質情報を抽出することができる。
【００５８】
従来、ｒｔｃｐのようなプロトコルにおける品質情報は、サーバやクライアントの機器で相互に通信をした結果を用いていた。一方、パケットの順序情報がないプロトコルの通信のフローでは、パケット送受信に関する順序や送信レート等の情報が利用できない。そこで、本実施形態に係るゲートウエイ装置１００では、ゲートウエイ装置１００を通過する際に利用可能な情報のみを用いて品質情報を推定する必要がある。例えば、図３には、一般的な通信機器同士のデータ送受信のシーケンス図が示されている。図３の上図に示したように、通信機器３０が一度に送信したいデータを持っているとき、通信機器３０は、複数のＩＰパケットに分割して送信する。そのときのＩＰパケットの送信間隔は、図３の下図に示したように、一定間隔毎にいくつかのＩＰパケットを送出する場合が多い。ゲートウエイ装置１００で観測されるパケット受信タイミングの例として、図３では、同時に送信されたＩＰパケット群は、α毎に観測される。また、β時間経過後に次のデータ集団であるＩＰパケット群が観測される。到着間隔αは、到着間隔βに比べて十分に小さい。ここで、βより十分に小さい間隔で観測されるαを順にα１、α２、・・・、αｉとすると、パケット到着間隔の平均値αaveは式（１）で計算される。
【数１】
【００５９】
同様にβ時間後の到着時間αの平均値も計算する。この到着間隔αaveの値をもとに、以下の式（２）ように推定ジッタ値J（ｉ）を推定する。
【数２】
【００６０】
次に、パケットロスの推定について説明する。安定通信時は定期的にデータの送受信が発生すると仮定する。このとき、定期的なパケット転送が発生するのでパケット到着間隔βは、一定の範囲内の値で収まる。よって、βの平均値を予測値と設定して予測時間を越えて到着しなければ推定されたパケットロスとする。βは以下の式（３）で計算される。
【数３】
【００６１】
このβaveを予測値として、図５のフローチャートを参照しながら、順序処理部１１５又は順序予測処理部１２０にて実行されるパケットロスの推定処理について説明する。ここでは、順序判定部１１０から順序処理部１１５にパケットが振り分けられたものとする。よって、以下の処理は、順序処理部１１５によって実行される。
【００６２】
まず、順序処理部１１５は、パケット群の間の到着間隔βを測定する（ステップＳ５０５）。ここでは、図３の下図のように、到着間隔βaveの周期でデータが送信されていることが予測可能である。次に、順序処理部１１５は、観測したβがβaveより十分に大きいかを判定する。例えば、βがβaveの１．５倍や２倍の値であればデータが欠落したと考え、閾値を１．５や２としてもよい。このようにして、順序処理部１１５は、β／βaveが閾値より大きいかを判定する（ステップＳ５１０）。β／βaveが閾値より大きいと判定された場合、順序処理部１１５は、パケットロスが発生したと判定する（ステップＳ５１５）。一方、β／βaveが閾値以下と判定された場合、順序処理部１１５は、パケットロスではなく、通常の揺らぎの範囲であると判定する（ステップＳ５２０）。
【００６３】
このようにして、本実施形態に係るゲートウエイ装置１００によれば、パケットの到着順序（またはその予測）と数ｍｓ以内に受け取るまとまったパケットとそれらのパケット到着時間に基づき、ジッタを推定する。さらに、数ｍｓ以内に受信するまとまったパケットの集合のパケット数とパケットの集合の到着間隔から、パケット集合のパケット数と到着時間を予測し、予測時間までにパケットを受け取れなかった場合やパケット数が少なかった場合に、パケットロスとしてカウントすることで、パケットロスを観測する。こうして得られたジッタの推定、パケットロスの推定、パケット数やパケット量等のフローの品質情報により、いずれのネットワークにおいても、ｒｔｃｐと同様な品質の監視が可能となる。
【００６４】
（第２実施形態：ゲートウエイ装置の機能構成）
次に、本発明の第２実施形態に係るゲートウエイ装置１００について説明する。図６に示したように、第２実施形態に係るゲートウエイ装置１００は、フロー選択部１３０が加えられている点で、フロー選択部１３０がない第１実施形態に係るゲートウエイ装置１００と機能構成が異なる。よって、以下では主にフロー選択部１３０の機能構成について説明し、その他の構成については、ここでは細かい説明を省略する。
【００６５】
ＮＷインタフェース部１０５は、リンク６０上を流れる入力パケットを受け取り、そのうち有効なパケットをフロー選択部１３０に送る。
【００６６】
フロー選択部１３０は、通信ネットワーク内の１又は２以上のリンクを経由するフローを選択する。具体的には、フロー選択部１３０は、他のシステムの監視情報、前記推定された品質情報、又は取得可能なトポロジー情報の少なくともいずれかに基づきフローを選択する。例えば、フロー選択部１３０は、他システム（Ingress Routerやトレースバックシステム）等でマークされているフローを選択してもよい。また、フロー選択部１３０は、ＮＷインタフェース部１０５から送られたトラフィックの中から安定性の高いフローを優先的に選択してもよい。さらに、フロー選択部１３０は、既知のトポロジー情報に基づき、満遍なくフロー情報を収集できるようにフローを選択してもよい。また、フロー選択部１３０は、このような選択方法の組合せを用いてフローを選択してもよい。選択されたフローは順序判定部１１５に送られる。
【００６７】
（第２実施形態：ゲートウエイ装置の動作）
次に、第２実施形態に係るゲートウエイ装置１００の動作について説明する。図７は、第２実施形態に係るゲートウエイ装置１００の動作を示すフローチャートである。
【００６８】
まず、ＮＷインタフェース部１０５は、ネットワークからパケットを受信する（ステップＳ４０５）。ＮＷインタフェース部１０５は、受信したパケットのうち有効なパケットをフロー選択部１３０に送る。
【００６９】
次に、フロー選択部１３０は、他のシステムの監視情報、前記推定された品質情報、又は取得可能なトポロジー情報の少なくともいずれかに基づきフローを選択する（ステップＳ７０５）。
【００７０】
次に、順序判定部１１０は、フロー選択部１３０から受け取った、選択されたフローのパケットを解析し、既存のプロトコル構造を解析する（ステップＳ４１０）。ステップＳ４１０〜ステップＳ４４５の処理は第１実施形態に係るステップＳ４１５〜ステップＳ４４５と同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００７１】
以上に説明したように、本実施形態に係るゲートウエイ装置１００によれば、監視が必要な監視対象のフローのみを処理すればよいため、処理するフローが少なくなりスケーラビリティを高くすることができる。また、例えば、ＮＷインタフェース部１０５から送られたトラフィックの中から安定性の高いフローを優先的に選択することにより、通信の品質情報を得る際に信頼性の高いフローだけを処理すればよいため、得られた品質情報に信頼性が得られ、スケーラビリティをより高くすることができる。また、既知のトポロジー情報をもとに満遍なくフロー情報を収集できるようにフローを選択することにより、ネットワークトモグラフィ等で障害箇所の検知をしやすいような網羅的な品質情報の取得を可能とし、スケーラビリティを高くすることができる。
【００７２】
（フロー選択の具体例）
例えば、図８の上図には、単純化したトモグラフィの一例が示されている。Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３はそれぞれのリンクを示し、Ｐ１はＬ１＋Ｌ３の経路、Ｐ２はＬ２＋Ｌ３の経路を示している。このとき、障害が発生したリンク（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）によって、障害が検出される経路（Ｐ１、Ｐ２）が変わってくるため、障害箇所が推定可能である。
【００７３】
このトモグラフィを拡張したものが図８の下図の経路変更を考慮したトモグラフィである。図中では、同様に、リンクＬａ，Ｌｂとそれらを経由する経路Ｐａと、リンクＬｘ，Ｌｙとそれらを経由する経路Ｐｘが示されている。このとき、ＰａとＰｘの経路毎の仮想ネットワーク通信の数をカウントする。仮想ネットワーク上では物理ネットワークの状態によって動的に経路を変更することが考えられる。このため、サイレント故障が発生した経路は、動的に利用されないようになっていくと考えられる。前述したように、サイレント故障とは、実際には故障が発生しているにもかかわらず、ネットワーク管理者には通知されず、発生が検出されていない状態をいう。
【００７４】
図９に、サイレント故障の要因を推定するためのフローチャートを示す。図９のフローチャートは、フロー選択部１３０により実行される。まず、ステップＳ９０５にて、フロー選択部１３０は、仮想ネットワークを利用するフロー数に大きな減少があったかを判定する。例えば、仮想ネットワークの利用するフロー数は時間変動があるものであるが、フロー数が閾値を下回った場合、物理ネットワークにおいて障害が発生した可能性がある。
【００７５】
よって、仮想ネットワークのフロー数が閾値より下回っていない場合には、フロー選択部１３０は、通常の経路変更であると判定する（ステップＳ９１０）。一方、フロー数が予め定められた閾値より下回った場合には、仮想ネットワークのフロー数に大きな減少があった可能性があるとして、更に、フロー選択部１３０は、品質情報の劣化が観測されたかを判定する（ステップＳ９１５）。
【００７６】
品質情報によっては劣化が観測されない場合、フロー選択部１３０は、通常の品質劣化であると判定する（ステップＳ９２０）。一方、観測している仮想ネットワークのフローで品質劣化が観測された場合、フロー選択部１３０は、サイレント故障の可能性があると判定する（ステップＳ９２５）。
【００７７】
このようにして、トモグラフィでマッピングした区間に対して、仮想ネットワークのフロー品質情報と、ネットワークを利用するフロー数の変動を観測することにより、サイレント故障の要因を推定することができ、スケーラビリティをより高くすることができる。この結果に基づき、フロー選択部１３０は、通信ネットワーク内の１又は２以上のリンクを経由するフローを選択することができる。例えば、フロー選択部１３０は、サイレント故障の要因が推定される経路を考慮してトラフィックの中から安定性の高いフローを優先的に選択することができる。
【００７８】
（補足）
上記各実施形態において、各部の動作は互いに関連しており、互いの関連を考慮しながら、一連の動作及び一連の処理として置き換えることができる。これにより、品質推定装置の実施形態を、品質推定方法の実施形態及び品質推定装置が有する機能をコンピュータに実現させるためのプログラムの実施形態とすることができる。
【００７９】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００８０】
たとえば、本発明は、ＩＰネットワークや仮想ネットワーク等の通信ネットワークに接続され、通信ネットワークのリンク上を送受信されるさまざまなフローから品質情報を推定する装置に適用可能である。例えば、上記実施形態ではゲートウエイ装置を例に挙げて本発明に係る品質推定装置の構成及び動作を説明したが、本発明に係る品質推定装置はこれに限らず、例えば、通信ネットワークに接続され、トラフィックを中継及び監視できる場所に取り付けられた中継器又はその中継器に接続された監視機器であってもよい。
【００８１】
また、本発明は、必ずしも順序判定部１１０、順序処理部１１５、順序予測処理部１２０をすべて備えていなくてもよい。例えば、パケットの順序情報があるフローのみを扱うことが前提の場合には、順序判定部１１０及び順序予測処理部１２０は存在しなくてもよく、ＮＷインタフェース部１０５が取り込んだフロー内のパケットは直接、順序処理部１１５に送られ、順序処理部１１５にて品質情報が推定されるようにしてもよい。また、例えば、パケットの順序情報がないフローのみを扱うことが前提の場合には、順序判定部１１０及び順序処理部１１５は存在しなくてもよく、ＮＷインタフェース部１０５が取り込んだフロー内のパケットは直接、順序予測処理部１２０に送られ、順序予測処理部１２０にて品質情報が推定されるようにしてもよい。
【００８２】
更に、例えば、パケットの順序情報があるフローのみを扱うことが前提の場合には、順序判定部１１０及び順序予測処理部１２０は存在しなくてもよく、ＮＷインタフェース部１０５が取り込んだフロー内のパケットは直接、フロー選択部１３０に送られ、フロー選択部１３０にてフローを選択後、順序処理部１１５に送られ、順序処理部１１５にて品質情報が推定されるようにしてもよい。また、例えば、パケットの順序情報がないフローのみを扱うことが前提の場合には、順序判定部１１０及び順序処理部１１５は存在しなくてもよく、ＮＷインタフェース部１０５が取り込んだフロー内のパケットは直接、フロー選択部１３０に送られ、フロー選択部１３０にてフローを選択後、順序予測処理部１２０に送られ、順序予測処理部１２０にて品質情報が推定されるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００８３】
１０ 仮想ネットワーク・クラウドネットワーク
２０ 物理ネットワーク
３０ 通信機器
４０ 通信機器
５０ 通信ネットワーク
１００ ゲートウエイ装置
１０５ ＮＷインタフェース部
１１０ 順序判定部
１１５ 順序処理部
１２０ 順序予測処理部
１２５ 品質情報管理部
１３０ フロー選択部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネットワーク上で通信されるフローからフローの品質を示す品質情報を推定する品質推定装置、品質推定方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
通信ネットワーク上で、あるノードから別のノードへと送信されるデータを、トラフィックという。ノードは、例えばサーバやクライアントとして機能するネットワーク上の機器や、Ｐ２Ｐの通信を可能とするネットワーク上の機器でありうる。トラフィックの管理には、例えば、どのようなデータが、どのノードからどのノードへ、どれだけ送信されたかを把握することが含まれる。ネットワーク全体のパフォーマンスを維持するためには、このトラフィックを管理することが重要である。
【０００３】
トラフィックを管理するために、従来から通信状態の品質を計測する方法が提案されている（例えば、非特許文献１）。非特許文献１では、ネットワーク内のメディアゲートウエイに設置された装置であって、ｒｔｐ（ｒｅａｌ ｔｉｍｅ ｐｒｏｔｏｃｏｌ：ＲＦＣ３５５０ http://www.ietf.org/rfc/rfc3500.txt）に定義されるプロトコルのみを対象とし、ユーザ端末間で品質値のレポートのために使われていたｒｔｃｐ（ｒｔｐ ｃｏｎｔｒｏｌ ｐｒｏｔｏｃｏｌ）をゲートウエイで生成して送受信する装置が開示されている。ｒｔｃｐはｒｔｐと同じＲＦＣ（Ｒｅｑｕｅｓｔ Ｆｏｒ Ｃｏｍｍｅｎｔ）内に定義されており、前記装置は、このｒｔｃｐを用いてｒｔｃｐに対応していないユーザ端末の代わりに品質値をレポートしたり、メディアゲートウエイ間で品質値を計測したりすることを可能とする。これにより、品質劣化時の障害位置推定に有用な技術を任意のユーザに提供することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】RTCPHR-High Resolution VoIP Metrics Report Blocks draft-ietf-avt-rtcphr-03.txt(http://tools.ietf.org/id/draft-ietf-avt-rtcphr-03.txt)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記構成の装置は、ＮＧＮ（Ｎｅｘｔ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋ）のようにｒｔｐを用いた音声通信や動画像通信が多いネットワークにおいては、網管理に必要な品質情報が得られやすいが、依然データ通信が主流であるインターネットやクラウドネットワークのような仮想ネットワークにおいてはネットワーク品質の監視のために十分ではないという課題があった。特に、従来、データ通信が主体のＩＰネットワークにおいてはベストエフォートなプロトコルが多く使われており、品質情報を取得するための共通の仕組みがないため、フローの品質情報とフローの品質情報を用いたネットワーク品質の管理ができないという課題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、ネットワークで使われるいずれのプロトコルにおいても、フローの品質情報を推定可能な、品質推定装置、品質推定方法およびプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、通信ネットワーク内のリンクを経由するフローについて、送信元のアドレスおよびポート番号、送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコルに関する情報を含むフロー情報を受信する受信部と、前記送信元のアドレスおよびポート番号、前記送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコルが一致又は共通するフロー単位で、該フロー中のパケットの順序情報に基づき、前記フローの品質情報を推定する順序処理部と、を備えることを特徴とする品質推定装置が提供される。
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、通信ネットワーク内のリンクを経由するフローについて、送信元のアドレスおよびポート番号、送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコルに関する情報を含むフロー情報を前記通信ネットワーク経由で受信する受信部と、前記送信元のアドレスおよびポート番号、前記送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコルが一致又は共通するフロー単位で、該フロー中のパケットの到着間隔に関する情報に基づき、前記フローの品質情報を推定する順序予測処理部と、を備えることを特徴とする品質推定装置が提供される。
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、通信ネットワーク内のリンクを経由するフローについて、送信元のアドレスおよびポート番号、送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコルに関する情報を含むフロー情報を前記通信ネットワーク経由で受信する受信部と、前記送信元のアドレスおよびポート番号、前記送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコルが一致又は共通するフロー単位で、該フロー中のパケットの順序情報に基づき、前記フローの品質情報を推定する順序処理部と、前記送信元のアドレスおよびポート番号、前記送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコルが一致又は共通するフロー単位で、該フロー中のパケットの到着間隔に関する情報に基づき、前記フローの品質情報を推定する順序予測処理部と、前記通信プロトコルに関する情報に基づき、前記順序処理部又は前記順序予測処理部のいずれか一方に前記フローの品質情報の推定を指示する順序判定部と、を備えることを特徴とする品質推定装置が提供される。
【００１０】
前記順序判定部は、前記通信プロトコルに関する情報に基づき前記フロー中のパケットの順序が把握できるかを判定し、該判定結果に応じて前記順序処理部又は前記順序予測処理部のいずれか一方に前記フローの品質情報の推定を指示してもよい。
【００１１】
前記順序判定部は、前記通信プロトコルに関する情報に基づき予め定められた振り分け条件に応じて、前記順序処理部又は前記順序予測処理部のいずれか一方に前記フローの品質情報の推定を指示してもよい。
【００１２】
前記推定されるフローの品質情報には、受信パケット数、受信バイト数、パケット長に関する情報、パケットロス数、パケットロス率、ジッタに関する情報の少なくともいずれかが含まれていてもよい。
【００１３】
前記通信ネットワーク内の１又は２以上のリンクを経由するフローを選択するフロー選択部を更に備えてもよい。
【００１４】
前記フロー選択部は、他のシステムの監視情報、前記推定された品質情報、又は取得可能なトポロジー情報の少なくともいずれかに基づき前記フローを選択してもよい。
【００１５】
前記品質推定装置は、前記通信ネットワークに接続された中継器又は該中継器に接続された監視機器であってもよい。
【００１６】
前記推定された品質情報の変化に応じて、前記通信ネットワークの品質状態を他の機器に通知する品質情報管理部を更に備えてもよい。
【００１７】
前記フロー選択部は、トモグラフィでマッピングした区間に対して、前記推定されたフローの品質情報と、通信ネットワークを利用するフロー数の変動とに基づき、故障の要因を推定してもよい。
【００１８】
前記フロー選択部は、前記フロー数が所定の閾値を下回り、かつ、前記推定されたフローの品質情報が劣化したと判定された場合、サイレント故障であると推定してもよい。
【００１９】
前記フロー選択部は、前記フロー数が所定の閾値を下回り、かつ、前記推定されたフローの品質情報が劣化していないと判定された場合、通常の品質劣化であると推定してもよい。
【００２０】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、順序処理部及び順序予測処理部を備える品質推定装置を用いた品質推定方法であって、通信ネットワーク内のリンクを経由するフローについて、送信元のアドレスおよびポート番号、送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコルに関する情報を含むフロー情報を前記通信ネットワーク経由で受信し、前記通信プロトコルに関する情報に基づき、前記順序処理部又は前記順序予測処理部のいずれか一方に前記フローの品質情報の推定を指示し、前記順序処理部に前記推定が指示された場合、前記送信元のアドレスおよびポート番号、前記送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコルが一致又は共通するフロー単位で、該フロー中のパケットの順序情報に基づき、前記フローの品質情報を推定し、前記順序予測処理部に前記推定が指示された場合、前記フロー単位で、該フロー中のパケットの到着間隔に関する情報に基づき、前記フローの品質情報を推定する、ことを特徴とする品質推定方法が提供される。
【００２１】
また、上記課題を解決するために、本発明のさらに別の観点によれば、順序処理部及び順序予測処理部を備える品質推定装置にて実行されるプログラムであって、通信ネットワーク内のリンクを経由するフローについて、送信元のアドレスおよびポート番号、送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコルに関する情報を含むフロー情報を前記通信ネットワーク経由で受信する処理と、前記通信プロトコルに関する情報に基づき、前記順序処理部又は前記順序予測処理部のいずれか一方に前記フローの品質情報の推定を指示する処理と、前記順序処理部に前記推定が指示された場合、前記送信元のアドレスおよびポート番号、前記送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコルが一致又は共通するフロー単位で、該フロー中のパケットの順序情報に基づき、前記フローの品質情報を推定する処理と、前記順序予測処理部に前記推定が指示された場合、前記フロー単位で、該フロー中のパケットの到着間隔に関する情報に基づき、前記フローの品質情報を推定する処理と、をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラムが提供される。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように本発明によれば、ネットワークで使われるいずれのプロトコルにおいても、フローの品質情報を推定可能な汎用性の高い品質推定装置、品質推定方法およびプログラムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１及び第２実施形態に係るネットワーク構造を示す図である。
【図２】第１実施形態に係るゲートウエイ装置の機能構成を示すブロック図である。
【図３】第１実施形態に係るゲートウエイ装置で観測されるパケット通信のタイミングの一例を示す図である。
【図４】第１実施形態に係るゲートウエイ装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】第１実施形態に係るゲートウエイ装置の動作の具体例を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２実施形態に係るゲートウエイ装置の機能構成を示すブロック図である。
【図７】第２実施形態に係るゲートウエイ装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】第２実施形態に係るゲートウエイ装置の動作時に使われるトポロジーの一例を示した図である。
【図９】第２実施形態に係るゲートウエイ装置の動作の具体例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２５】
(はじめに)
近年のインターネットの利用形態として、アプリケーションレベルでルーティングすることにより、既存のインターネットとは異なるネットワークを構築する仮想ネットワーク技術や、仮想マシンを用いてアプリケーション機能を分散させるクラウドネットワーク技術といった仮想化技術を用いた利用形態が普及しつつある。
【００２６】
図１は、仮想ネットワーク・クラウドネットワーク１０を物理ネットワーク２０上に構築した通信ネットワーク５０の一例である。仮想化技術を用いた通信ネットワークでは、既存のインターネットに不足している機能を仮想化技術によってカバーするという利点がある。よって、通信ネットワーク５０に接続された通信機器３０、４０は、前記仮想化技術を用いてインターネットに依存せず適切な環境を選んで利用することができる。これにより、インターネット側に障害や故障が発生しても、仮想ネットワーク側では適切にその故障に対処できるため、障害や故障が検出しにくくなる恐れがある。このような状態をサイレント故障といい、実際には故障が発生しているにもかかわらず、ネットワーク管理者には通知されず、発生が検出されていない状態を示す。
【００２７】
たとえば、音声や動画像の通信では、ｒｔｐ／ｒｔｃｐを用いたネットワークの品質監視が可能である。一方、仮想ネットワークやクラウドネットワークのようなデータ通信が主となるネットワークが複数存在する場合において、それぞれのネットワークに接続されたゲートウエイ装置を用いて、観測されるデータ通信から品質情報を推定することはできなかった。データ通信が主体のＩＰネットワークにおいてはベストエフォートなプロトコルが多く使われており、品質情報を取得するための共通の仕組みがないためである。
【００２８】
そこで、以下では、音声通信や動画像通信のトラフィックだけでなくそれ以外の通信のトラフィックをも用いてフローの品質情報を推定可能な、汎用性の高い品質推定装置について、第１実施形態、第２実施形態の順に説明する。
【００２９】
第１及び第２実施形態では、品質推定装置として、図３に示したように、通信ネットワーク５０内の例えば通信機器３０と通信機器４０とを接続するリンク６０上のゲートウエイ装置１００を例に挙げて説明する。
【００３０】
第１及び第２実施形態に係るゲートウエイ装置１００は、トラフィックに含まれるフローを単位として品質情報を推定する。通信ネットワーク５０上のトラフィックのうちの少なくとも一部がリンク６０を経由する。例えば、リンク６０は、比較的多くのトラフィックが経由する、ネットワーク内の主要なリンクであってもよい。
【００３１】
第１及び第２実施形態に係るゲートウエイ装置１００は、通信ネットワーク５０内のリンク６０を経由するフローについて、その品質情報を推定する。品質情報を推定するために必要なフローは、通信プロトコル、送信元および送信先のアドレスやポート番号などの特徴が一致する又は共通するパケットの集合であって、少なくとも複数のパケットが含まれていればよい。例えば、図３では、通信機器３０をパケットの送信元とし、通信機器４０をパケットの送信先とした場合、ゲートウエイ装置１００は、送信元である通信機器３０のアドレスおよびポート番号、送信先である通信機器４０のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコルが一致又は共通するフロー単位でフローの品質情報を推定する。図３では、フロー単位は、フローＦａのみであってもよく、フローＦｂのみであってもよく、フローＦａ及びフローＦｂの両方であってもよく、上記条件を満たせばこれらの前のフローやこれらに続くフローを含んでもよい。
【００３２】
（第１実施形態：ゲートウエイ装置の機能構成）
まず、図２を参照して、本発明の第１実施形態に係るゲートウエイ装置１００についてその機能構成を説明する。ゲートウエイ装置１００は、ＮＷ（Ｎｅｔ Ｗｏｒｋ）インタフェース部１０５、順序判定部１１０、順序処理部１１５、順序予測処理部１２０及び品質情報管理部１２５を有している。
【００３３】
ＮＷインタフェース部１０５は、通信ネットワーク５０とのインタフェースとして機能する。ＮＷインタフェース部１０５は、既存のＩＰネットワークだけでなく、仮想ネットワークやクラウドネットワークにも接続されている。ＮＷインタフェース部１０５は、リンク６０上を流れる入力パケットを受け取って無効なパケットを除き、有効なパケットを順序判定部１１０に送る。ＮＷインタフェース部１０５は、送信元のアドレスおよびポート番号、送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコルに関する情報を含むフロー情報を受信する。また、ＮＷインタフェース部１０５は、後述する品質情報管理部１２５により管理された品質情報を通信ネットワーク５０に送信する。ＮＷインタフェース部１０５は、通信ネットワーク５０内のリンク６０を経由するフローについて、送信元のアドレスおよびポート番号、送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコルに関する情報を含むフロー情報を前記通信ネットワーク経由で受信する受信部に相当する機能を有する。
【００３４】
順序判定部１１０は、通信プロトコルに関する情報に基づき、次に説明する順序処理部１１５又は順序予測処理部１２０のいずれか一方に前記フローの品質情報の推定を指示する。具体的には、順序判定部１１０は、ＮＷインタフェース部１０５からパケットを受け取り、ＴＣＰ(Transmission Control Protocol)やｒｔｐなどのようにパケットの順序番号に関する情報(パケットの順序情報)が得られ、パケットロスの検出が容易な通信プロトコルを用いていると判定した場合、順序処理部１１５にそのパケットを送る。また、順序判定部１１０は、ＩＰ、ＵＤＰ(User Datagram Protocol)、ＨＴＴＰ(HyperText Transfer Protocol)などのようにパケットの順序情報を持たず、パケットロスの検出が容易でない通信プロトコルを用いていると判定した場合は、順序予測処理部１２０にそのパケットを送る。双方が組み合わさった構造の場合、順序判定部１１０は、予めルール化した振り分け条件に基づきパケットを振り分けることが好ましい。振り分け条件の一例としては、例えばＩＰ／ＴＣＰ／ＨＴＴＰのような通信プロトコルの場合、パケットの順序情報を持つＴＣＰの通信プロトコルを用いているとルール化して、順序処理部１１５にパケットを送ってもよいし、パケットの順序情報を持っていないＨＴＴＰの通信プロトコルを用いているとルール化して、順序予測処理部１２０にパケットを送ってもよい。同様に、ＩＰ／ＵＤＰ／ｒｔｐのような通信プロトコルであれば、パケットの順序情報を持つｒｔｐの通信プロトコルを用いているとルール化して順序処理部１１５にパケットを送ってもよいし、パケットの順序情報を持っていないＵＤＰの通信プロトコルを用いているとルール化して順序予測処理部１２０にパケットを送ってもよい。振り分け条件は、監視したい対象によって自由に設定できる。
【００３５】
順序判定部１１０にて、順序処理部１１５と順序予測処理部１２０とのパケットの振り分けの判定に用いた通信プロトコルは、キーのプロトコルとしてフロー情報に含まれ、フロー情報は、順序処理部１１５又は順序予測処理部１２０を経由して品質情報管理部１２５に送られる。
【００３６】
順序処理部１１５は、送信元のアドレスおよびポート番号、前記送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコル、キーのプロトコルが一致又は共通するフロー単位で、該フロー中のパケットの順序情報に基づき、フローの品質情報を推定する。具体的には、順序処理部１１５は、順序がわかるパケットとして順序判定部１１０から受け取ったパケットをフロー毎に管理し、再送パケットや順序入れ替えパケットに関してパケット生成順序を推定してパケット到着順序を構成しなおして、単純に観測可能なパケットロス以外にも再送パケットであればパケットロスをカウントする。これにより、順序処理部１１５は、受信パケット数、受信バイト数、パケット長に関する情報（例えば、パケット長の平均、分散、最大値、最小値）、パケットロス数、パケットロス率を計算する。また、順序処理部１１５は、例えば数ｍｓ以内に受信するまとまったパケットをフロー単位として、それらのパケットとそれらのパケットの到着間隔からジッタに関する情報（例えば、ジッタの平均、分散、最大値、最小値）等を推定する。ここで、ジッタはパケット揺らぎの値である。順序処理部１１５は、ＴＣＰのように再送があるものに関しても、受け取ったパケットを順番に整理してこれらの値を計算する。順序処理部１１５は、上記計算した値を品質情報として品質情報管理部１２５に送る。
【００３７】
順序予測処理部１２０は、送信元のアドレスおよびポート番号、送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコル、キーのプロトコルが一致又は共通するフロー単位で、該フロー中のパケットの到着間隔に関する情報に基づき、フローの品質情報を推定する。具体的には、順序予測処理部１２０は、順序がわからないパケットとして順序判定部１１０から送られたパケットをフロー毎に管理し、受信パケット数、受信バイト数、パケット長に関する情報（例えば、パケット長の平均、分散、最大値、最小値）、パケットロス数、パケットロス率、ジッタに関する情報（例えば、ジッタの平均、分散、最大値、最小値）などを計算する。この計算の際、順序予測処理部１２０は、パケットの順序がわからないため、数ｍｓ以内に受信するまとまったパケットをフロー単位として、それらのパケットの到着時間をもとにジッタを推定する。さらに、順序予測処理部１２０は、数ｍｓ以内に受信するまとまったパケットの集合のパケット数とパケットの集合の到着間隔から、パケット集合のパケット数と到着時間を予測し、予測時間までにパケットを受信しなかった場合やパケット数が少なかった場合にパケットロスとしてカウントすることにより、パケットロスを観測してもよい。順序予測処理部１２０は、上記計算した値を品質情報として品質情報管理部１２５に送る。
【００３８】
なお、送信元のアドレスおよびポート番号、送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコル、キーのプロトコルが一致するフロー単位とは、２つの機器が同じプロトコル及び同じポート番号を使ってパケットを送受信している場合のパケット群をいう。一方、送信元のアドレスおよびポート番号、送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコル、キーのプロトコルが共通するフロー単位とは、送信元又は送信先のポート番号が同じポート番号だけでなく、次のポート番号を含む連続したポート番号であっても同じフローとしてもよい。
【００３９】
品質情報管理部１２５は、順序処理部１１５又は順序予測処理部１２０から受け取ったフロー情報と、フローの品質情報を収集して管理する。前述したように、フロー情報には、送信元のアドレスおよびポート番号、送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコル、及びキーとなるプロトコルの情報が含まれる。なお、通信プロトコルとキーとなるプロトコルが同じ場合には、いずれかを省略することができる。
【００４０】
また、フローの品質情報には、受信パケット数、受信バイト数、パケット長に関する情報（例えば、パケット長の平均、分散、最大値、最小値）、パケットロス数、パケットロス率、ジッタに関する情報（例えば、ジッタの平均、分散、最大値、最小値）の情報が含まれる。しかしながら、フローの品質情報にはこれらの品質情報のすべてが含まれる必要はなく、これらの品質情報の少なくともいずれかが含まれればよい。
【００４１】
また、品質情報管理部１２５は、フローの品質情報を管理し、必要な品質情報をＮＷインタフェース部１０５に送る。ＮＷインタフェース部１０５は、ゲートウエイ装置１００に登録されているＯＰＳ(Open Profiling Standard)や連携するゲートウエイ装置に対して、対応する形式(例えば、ｒｔｃｐやｉｐｆｉｘ(IP Flow Information eXchange)など)で品質情報を送信する。
【００４２】
このようにして、品質情報管理部１２５は、推定された品質情報の値や品質情報の変化値に応じて、通信ネットワークの品質状態を他の機器に通知することができる。例えば、品質情報管理部１２５は、ホームゲートウエイや品質管理サーバに品質情報を通知してもよい。これにより、ホームゲートウエイや品質管理サーバは、家庭内機器や品質管理対象機器に接続されたリンクを流れるフローの品質レベルを知ることができる。また、品質情報管理部１２５は、サービス提供者側の機器に品質情報を通知してもよい。これにより、サービス提供者は、対象ユーザに提供されるサービスの品質が保たれているかを知ることができる。そして、サービス提供者は、品質情報から高いサービスが提供できていることを知ることができれば、品質情報を提示して品質を証明したり、新しいユーザの獲得に向けて広告に用いたりすることができる。また、品質情報の変化により品質レベルが悪化したと判断される場合には、特定のリンクへの攻撃を推定できるため、これに迅速に対応することが可能になる。
【００４３】
なお、ＮＷインタフェース部１０５、順序判定部１１０、順序処理部１１５、順序予測処理部１２０及び品質情報管理部１２５の機能は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が図示しない記憶部に格納されたプログラムに従って動作することによって実現されうる。このプログラムは、記憶媒体に格納して提供され、図示しないドライバを介して記憶部に読み込まれるものであってもよく、また、図示しないネットワークからダウンロードされて記憶部に格納されるものであってもよい。また、上記各部の機能を実現するために、ＣＰＵに代えてＤＳＰ（Digital Signal Processor）が用いられてもよい。記憶部は、例えば半導体メモリ、磁気ディスク、または光学ディスクなどを用いるＲＡＭ（Random Access Memory）またはＲＯＭ（Read Only Memory）として実現されうる。また、ゲートウエイ装置１００の各種の機能は、ソフトウエアを用いて実現されてもよく、ハードウエアを用いて実現されてもよく、ソフトウエアとハードウエアの組み合わせにより実現されてもよい。
【００４４】
（第１実施形態：ゲートウエイ装置の動作）
次に、第１実施形態に係るゲートウエイ装置１００の動作について説明する。図４は、第１実施形態に係るゲートウエイ装置１００の動作を示すフローチャートである。
【００４５】
まず、ＮＷインタフェース部１０５は、ネットワークからパケットを受信する（ステップＳ４０５）。ＮＷインタフェース部１０５は、既存のＩＰネットワークだけでなく、仮想ネットワークやクラウドネットワーク等の外部のネットワークにも接続されている。ＮＷインタフェース部１０５は、ルーティング処理やゲートウエイ装置としての変換処理等によりパケットを送受信する。ＮＷインタフェース部１０５は、入力パケットから品質情報を解析させるために、無効なパケットを除いて有効なパケットを順序判定部１１０に送る。
【００４６】
次に、順序判定部１１０は、ＮＷインタフェース部１０５から受け取ったパケットを解析し、既存のプロトコル構造を解析する（ステップＳ４１０）。順序判定部１１０は、プロトコルがパケットの順序情報を有するかを判定する（ステップＳ４１５）。順序情報を有すると判定された場合、順序判定部１１０は、順序処理部１１５にパケットを送る（ステップＳ４２０）。一方、順序情報を有さないと判定された場合、順序判定部１１０は、順序予測処理部１２０にパケットを送る（ステップＳ４２５）。
【００４７】
ステップＳ４１５の判定処理では、解析したプロトコル構造のうち、ルール化された振り分け条件として予め登録されているプロトコルが存在すれば、そのプロトコルに対応して順序処理部１１５又は順序予測処理部１２０のいずれかにパケットを送るように判定してもよい。例えば、複数の通信プロトコルのうち、ＶＰＮ(Virtual Private Network)を構成しているＨＴＴＰＳ（http over secure socket layer）の通信の品質を把握したい場合には、順序情報を持つＴＣＰではなくＨＴＴＰＳをキーとなるプロトコルと判定して、順序予測処理部１２０にパケットを送ってもよい。また、例えば、ｒｔｐを含む複数の通信プロトコルであれば、ｒｔｐの通信品質をもとに品質を把握したい場合には、順序情報を持たないＵＤＰではなくｒｔｐをキーとなるプロトコルと判定して、順序処理部１１５にパケットを送ってもよい。
【００４８】
このように、順序判定部１１０は、通信プロトコルに関する情報に基づきフロー中のパケットの順序が把握できるかを判定し、把握できる場合には順序処理部１１５、把握できない場合には順序予測処理部１２０にパケットを送り、各部にフローの品質情報を推定するように指示してもよい。また、順序判定部１１０は、通信プロトコルに関する予め定められた振り分け条件に基づき、順序処理部１１５又は順序予測処理部１２０のいずれか一方にパケットを送り、各部にフローの品質情報を推定するように指示してもよい。
【００４９】
ステップＳ４２０にて順序判定部１１０からパケットを受け取った順序処理部１１５は、フローの品質情報を推定する（ステップＳ４３０）。具体的には、順序処理部１１５は、５タプル（5-tuples：送信元のＩＰアドレスおよびポート番号、送信先のＩＰアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコル）とキーとして使用したプロトコル（前例でいうと、ＨＴＴＰＳやｒｔｐ）毎にフローとして管理し、再送パケットや順序入れ替えパケットに関してパケット生成順序を推定してパケット到着順序を構成しなおして、単純に観測可能なパケットロス以外にも再送パケットであればパケットロスとカウントする。これらの処理の下、受信パケット数、受信バイト数、パケット長に関する情報（例えば、パケット長の平均、分散、最大値、最小値）、パケットロス数、パケットロス率を計算する。また、順序処理部１１５は、例えば数ｍｓ以内に受信するまとまったパケットをフロー単位として、それらのパケットとそれらのパケットの到着間隔からジッタに関する情報（例えば、ジッタの平均、分散、最大値、最小値）等を推定する。計算した結果は、品質情報管理部１２５に送られる。
【００５０】
ステップＳ４２５にて順序判定部１１０からパケットを受け取った順序予測処理部１２０は、フローの品質情報を推定する（ステップＳ４３５）。具体的には、順序予測処理部１２０は、順序処理部１１５の場合と同様にして、５タプル（5-tuples：送信元のＩＰアドレスおよびポート番号、送信先のＩＰアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコル）とキーとして使用したプロトコル（前例でいうと、ＨＴＴＰＳやｒｔｐ）毎にフローとして管理する。しかし、この場合、順序予測処理部１２０は、パケットの順序情報を有しないため、受信したタイミングを元にパケット到着間隔を計測し、数ｍｓ以内に受信するまとまったパケットとそれらのパケットの到着間隔に基づき、ジッタ（パケット揺らぎの値）を推定する。さらに、順序予測処理部１２０は、数ｍｓ以内に受信するまとまったパケットの集合のパケット数とパケットの集合の到着間隔から、パケット集合のパケット数と到着時間を予測し、予測時間までにパケットを受信しなかった場合やパケット数が少なかった場合にパケットロスとしてカウントすることにより、パケットロスを観測してもよい。計算した結果は、品質情報管理部１２５に送られる。
【００５１】
品質情報管理部１２５は、順序処理部１１５又は順序予測処理部１２０により計算されたフローの品質情報をフロー情報とともに収集して管理する（ステップＳ４４０）。前述したように、フロー情報には、送信元のアドレスおよびポート番号、送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコル、及びキーとなる通信プロトコルの情報が含まれる。また、フローの品質情報には、受信パケット数、受信バイト数、パケット長に関する情報（例えば、パケット長の平均、分散、最大値、最小値）、パケットロス数、パケットロス率、ジッタに関する情報（例えば、ジッタの平均、分散、最大値、最小値）等、順序処理部１１５又は順序予測処理部１２０で計算された値が含まれる。
【００５２】
品質情報管理部１２５は、フローの品質情報をＮＷインタフェース部１０５に送る。ＮＷインタフェース部１０５は、ゲートウエイ装置１００に登録されているＯＰＳ(Open Profiling
Standard)や連携するゲートウエイ装置に対して、対応する形式(例えば、ｒｔｃｐやｉｐｆｉｘ(IP Flow Information eXchange)など)でフローの品質情報を送信する（ステップＳ４４５）。
【００５３】
以上に説明したように、本実施形態に係るゲートウエイ装置１００によれば、音声通信や動画像通信のトラフィックだけでなく、それ以外の通信（例えばデータ通信）のトラフィックにおいても、フローの品質情報を推定することができ、既存のインターネットにおいて、どのネットワークセグメントにおいて品質が劣化しているかの要因を収集し、必要な機器にその品質情報を提供することができる。また、フローの品質情報を取得する解析対象をプロトコル等により変更することにより、ゲートウエイ装置１００が仮想ネットワークに属している場合には、仮想ネットワーク内においても、仮想ネットワーク内が要因となって通信の品質が劣化しているのか、又は物理ネットワークが要因となって通信の品質が劣化しているのかを推定することができる。
【００５４】
特に、従来、データ通信が主体のＩＰネットワークにおいてはベストエフォートなプロトコルが多く使われており、品質情報を取得するための共通の仕組みがないため、フローの品質情報とフローの品質情報を用いたネットワーク品質の管理ができないという課題があった。
【００５５】
これに対して、上記実施形態に係るゲートウエイ装置１００によれば、順序判定部１１０において、複数レイヤからなるパケットのどのプロトコルをキーとして品質情報を監視するかを振り分ける。そして、順序処理部１１５は、パケットの順序処理と平行して、パケットロスのカウントや到着間隔をもとにしたジッタ等の品質情報を計算する。さらに、順序予測処理部１２０は、パケットが到着した順に到着間隔を計測してジッタを計測し、パケット到着時間を予測して予測時間にパケットが到着しなければ、パケットロスとする等してフローの品質情報を計算する。
【００５６】
これにより、ベストエフォートとしてデータ通信をするネットワークにおいても、フローの品質情報を知ることができる。このようにして、ｒｔｐ以外のプロトコルにおけるフローの品質情報をゲートウエイ装置１００により計算することにより、ＮＧＮにおけるｒｔｐを用いた通信の際に品質情報として得られるｒｔｃｐと同様な品質監視が可能となる。この結果、ネットワークで使われるいずれのプロトコルにおいても、フローの品質情報を推定可能な、汎用性の高いゲートウエイ装置１００を構築できる。
【００５７】
（品質情報の抽出の具体例）
本実施形態に係るゲートウエイ装置１００では、パケットの順序情報がないプロトコルの通信のフローにおいても、つまり、非リアルタイム系のフロー（音声通信及び動画像通信に用いられるｒｔｐ以外のフロー）においても以下の方法を用いて品質情報を抽出することができる。
【００５８】
従来、ｒｔｃｐのようなプロトコルにおける品質情報は、サーバやクライアントの機器で相互に通信をした結果を用いていた。一方、パケットの順序情報がないプロトコルの通信のフローでは、パケット送受信に関する順序や送信レート等の情報が利用できない。そこで、本実施形態に係るゲートウエイ装置１００では、ゲートウエイ装置１００を通過する際に利用可能な情報のみを用いて品質情報を推定する必要がある。例えば、図３には、一般的な通信機器同士のデータ送受信のシーケンス図が示されている。図３の上図に示したように、通信機器３０が一度に送信したいデータを持っているとき、通信機器３０は、複数のＩＰパケットに分割して送信する。そのときのＩＰパケットの送信間隔は、図３の下図に示したように、一定間隔毎にいくつかのＩＰパケットを送出する場合が多い。ゲートウエイ装置１００で観測されるパケット受信タイミングの例として、図３では、同時に送信されたＩＰパケット群は、α毎に観測される。また、β時間経過後に次のデータ集団であるＩＰパケット群が観測される。到着間隔αは、到着間隔βに比べて十分に小さい。ここで、βより十分に小さい間隔で観測されるαを順にα１、α２、・・・、αｉとすると、パケット到着間隔の平均値αaveは式（１）で計算される。
【数１】
【００５９】
同様にβ時間後の到着時間αの平均値も計算する。この到着間隔αaveの値をもとに、以下の式（２）ように推定ジッタ値J（ｉ）を推定する。
【数２】
【００６０】
次に、パケットロスの推定について説明する。安定通信時は定期的にデータの送受信が発生すると仮定する。このとき、定期的なパケット転送が発生するのでパケット到着間隔βは、一定の範囲内の値で収まる。よって、βの平均値を予測値と設定して予測時間を越えて到着しなければ推定されたパケットロスとする。βは以下の式（３）で計算される。
【数３】
【００６１】
このβaveを予測値として、図５のフローチャートを参照しながら、順序処理部１１５又は順序予測処理部１２０にて実行されるパケットロスの推定処理について説明する。ここでは、順序判定部１１０から順序処理部１１５にパケットが振り分けられたものとする。よって、以下の処理は、順序処理部１１５によって実行される。
【００６２】
まず、順序処理部１１５は、パケット群の間の到着間隔βを測定する（ステップＳ５０５）。ここでは、図３の下図のように、到着間隔βaveの周期でデータが送信されていることが予測可能である。次に、順序処理部１１５は、観測したβがβaveより十分に大きいかを判定する。例えば、βがβaveの１．５倍や２倍の値であればデータが欠落したと考え、閾値を１．５や２としてもよい。このようにして、順序処理部１１５は、β／βaveが閾値より大きいかを判定する（ステップＳ５１０）。β／βaveが閾値より大きいと判定された場合、順序処理部１１５は、パケットロスが発生したと判定する（ステップＳ５１５）。一方、β／βaveが閾値以下と判定された場合、順序処理部１１５は、パケットロスではなく、通常の揺らぎの範囲であると判定する（ステップＳ５２０）。
【００６３】
このようにして、本実施形態に係るゲートウエイ装置１００によれば、パケットの到着順序（またはその予測）と数ｍｓ以内に受け取るまとまったパケットとそれらのパケット到着時間に基づき、ジッタを推定する。さらに、数ｍｓ以内に受信するまとまったパケットの集合のパケット数とパケットの集合の到着間隔から、パケット集合のパケット数と到着時間を予測し、予測時間までにパケットを受け取れなかった場合やパケット数が少なかった場合に、パケットロスとしてカウントすることで、パケットロスを観測する。こうして得られたジッタの推定、パケットロスの推定、パケット数やパケット量等のフローの品質情報により、いずれのネットワークにおいても、ｒｔｃｐと同様な品質の監視が可能となる。
【００６４】
（第２実施形態：ゲートウエイ装置の機能構成）
次に、本発明の第２実施形態に係るゲートウエイ装置１００について説明する。図６に示したように、第２実施形態に係るゲートウエイ装置１００は、フロー選択部１３０が加えられている点で、フロー選択部１３０がない第１実施形態に係るゲートウエイ装置１００と機能構成が異なる。よって、以下では主にフロー選択部１３０の機能構成について説明し、その他の構成については、ここでは細かい説明を省略する。
【００６５】
ＮＷインタフェース部１０５は、リンク６０上を流れる入力パケットを受け取り、そのうち有効なパケットをフロー選択部１３０に送る。
【００６６】
フロー選択部１３０は、通信ネットワーク内の１又は２以上のリンクを経由するフローを選択する。具体的には、フロー選択部１３０は、他のシステムの監視情報、前記推定された品質情報、又は取得可能なトポロジー情報の少なくともいずれかに基づきフローを選択する。例えば、フロー選択部１３０は、他システム（Ingress Routerやトレースバックシステム）等でマークされているフローを選択してもよい。また、フロー選択部１３０は、ＮＷインタフェース部１０５から送られたトラフィックの中から安定性の高いフローを優先的に選択してもよい。さらに、フロー選択部１３０は、既知のトポロジー情報に基づき、満遍なくフロー情報を収集できるようにフローを選択してもよい。また、フロー選択部１３０は、このような選択方法の組合せを用いてフローを選択してもよい。選択されたフローは順序判定部１１５に送られる。
【００６７】
（第２実施形態：ゲートウエイ装置の動作）
次に、第２実施形態に係るゲートウエイ装置１００の動作について説明する。図７は、第２実施形態に係るゲートウエイ装置１００の動作を示すフローチャートである。
【００６８】
まず、ＮＷインタフェース部１０５は、ネットワークからパケットを受信する（ステップＳ４０５）。ＮＷインタフェース部１０５は、受信したパケットのうち有効なパケットをフロー選択部１３０に送る。
【００６９】
次に、フロー選択部１３０は、他のシステムの監視情報、前記推定された品質情報、又は取得可能なトポロジー情報の少なくともいずれかに基づきフローを選択する（ステップＳ７０５）。
【００７０】
次に、順序判定部１１０は、フロー選択部１３０から受け取った、選択されたフローのパケットを解析し、既存のプロトコル構造を解析する（ステップＳ４１０）。ステップＳ４１０〜ステップＳ４４５の処理は第１実施形態に係るステップＳ４１５〜ステップＳ４４５と同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００７１】
以上に説明したように、本実施形態に係るゲートウエイ装置１００によれば、監視が必要な監視対象のフローのみを処理すればよいため、処理するフローが少なくなりスケーラビリティを高くすることができる。また、例えば、ＮＷインタフェース部１０５から送られたトラフィックの中から安定性の高いフローを優先的に選択することにより、通信の品質情報を得る際に信頼性の高いフローだけを処理すればよいため、得られた品質情報に信頼性が得られ、スケーラビリティをより高くすることができる。また、既知のトポロジー情報をもとに満遍なくフロー情報を収集できるようにフローを選択することにより、ネットワークトモグラフィ等で障害箇所の検知をしやすいような網羅的な品質情報の取得を可能とし、スケーラビリティを高くすることができる。
【００７２】
（フロー選択の具体例）
例えば、図８の上図には、単純化したトモグラフィの一例が示されている。Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３はそれぞれのリンクを示し、Ｐ１はＬ１＋Ｌ３の経路、Ｐ２はＬ２＋Ｌ３の経路を示している。このとき、障害が発生したリンク（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）によって、障害が検出される経路（Ｐ１、Ｐ２）が変わってくるため、障害箇所が推定可能である。
【００７３】
このトモグラフィを拡張したものが図８の下図の経路変更を考慮したトモグラフィである。図中では、同様に、リンクＬａ，Ｌｂとそれらを経由する経路Ｐａと、リンクＬｘ，Ｌｙとそれらを経由する経路Ｐｘが示されている。このとき、ＰａとＰｘの経路毎の仮想ネットワーク通信の数をカウントする。仮想ネットワーク上では物理ネットワークの状態によって動的に経路を変更することが考えられる。このため、サイレント故障が発生した経路は、動的に利用されないようになっていくと考えられる。前述したように、サイレント故障とは、実際には故障が発生しているにもかかわらず、ネットワーク管理者には通知されず、発生が検出されていない状態をいう。
【００７４】
図９に、サイレント故障の要因を推定するためのフローチャートを示す。図９のフローチャートは、フロー選択部１３０により実行される。まず、ステップＳ９０５にて、フロー選択部１３０は、仮想ネットワークを利用するフロー数に大きな減少があったかを判定する。例えば、仮想ネットワークの利用するフロー数は時間変動があるものであるが、フロー数が閾値を下回った場合、物理ネットワークにおいて障害が発生した可能性がある。
【００７５】
よって、仮想ネットワークのフロー数が閾値より下回っていない場合には、フロー選択部１３０は、通常の経路変更であると判定する（ステップＳ９１０）。一方、フロー数が予め定められた閾値より下回った場合には、仮想ネットワークのフロー数に大きな減少があった可能性があるとして、更に、フロー選択部１３０は、品質情報の劣化が観測されたかを判定する（ステップＳ９１５）。
【００７６】
品質情報によっては劣化が観測されない場合、フロー選択部１３０は、通常の品質劣化であると判定する（ステップＳ９２０）。一方、観測している仮想ネットワークのフローで品質劣化が観測された場合、フロー選択部１３０は、サイレント故障の可能性があると判定する（ステップＳ９２５）。
【００７７】
このようにして、トモグラフィでマッピングした区間に対して、仮想ネットワークのフロー品質情報と、ネットワークを利用するフロー数の変動を観測することにより、サイレント故障の要因を推定することができ、スケーラビリティをより高くすることができる。この結果に基づき、フロー選択部１３０は、通信ネットワーク内の１又は２以上のリンクを経由するフローを選択することができる。例えば、フロー選択部１３０は、サイレント故障の要因が推定される経路を考慮してトラフィックの中から安定性の高いフローを優先的に選択することができる。
【００７８】
（補足）
上記各実施形態において、各部の動作は互いに関連しており、互いの関連を考慮しながら、一連の動作及び一連の処理として置き換えることができる。これにより、品質推定装置の実施形態を、品質推定方法の実施形態及び品質推定装置が有する機能をコンピュータに実現させるためのプログラムの実施形態とすることができる。
【００７９】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００８０】
たとえば、本発明は、ＩＰネットワークや仮想ネットワーク等の通信ネットワークに接続され、通信ネットワークのリンク上を送受信されるさまざまなフローから品質情報を推定する装置に適用可能である。例えば、上記実施形態ではゲートウエイ装置を例に挙げて本発明に係る品質推定装置の構成及び動作を説明したが、本発明に係る品質推定装置はこれに限らず、例えば、通信ネットワークに接続され、トラフィックを中継及び監視できる場所に取り付けられた中継器又はその中継器に接続された監視機器であってもよい。
【００８１】
また、本発明は、必ずしも順序判定部１１０、順序処理部１１５、順序予測処理部１２０をすべて備えていなくてもよい。例えば、パケットの順序情報があるフローのみを扱うことが前提の場合には、順序判定部１１０及び順序予測処理部１２０は存在しなくてもよく、ＮＷインタフェース部１０５が取り込んだフロー内のパケットは直接、順序処理部１１５に送られ、順序処理部１１５にて品質情報が推定されるようにしてもよい。また、例えば、パケットの順序情報がないフローのみを扱うことが前提の場合には、順序判定部１１０及び順序処理部１１５は存在しなくてもよく、ＮＷインタフェース部１０５が取り込んだフロー内のパケットは直接、順序予測処理部１２０に送られ、順序予測処理部１２０にて品質情報が推定されるようにしてもよい。
【００８２】
更に、例えば、パケットの順序情報があるフローのみを扱うことが前提の場合には、順序判定部１１０及び順序予測処理部１２０は存在しなくてもよく、ＮＷインタフェース部１０５が取り込んだフロー内のパケットは直接、フロー選択部１３０に送られ、フロー選択部１３０にてフローを選択後、順序処理部１１５に送られ、順序処理部１１５にて品質情報が推定されるようにしてもよい。また、例えば、パケットの順序情報がないフローのみを扱うことが前提の場合には、順序判定部１１０及び順序処理部１１５は存在しなくてもよく、ＮＷインタフェース部１０５が取り込んだフロー内のパケットは直接、フロー選択部１３０に送られ、フロー選択部１３０にてフローを選択後、順序予測処理部１２０に送られ、順序予測処理部１２０にて品質情報が推定されるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００８３】
１０ 仮想ネットワーク・クラウドネットワーク
２０ 物理ネットワーク
３０ 通信機器
４０ 通信機器
５０ 通信ネットワーク
１００ ゲートウエイ装置
１０５ ＮＷインタフェース部
１１０ 順序判定部
１１５ 順序処理部
１２０ 順序予測処理部
１２５ 品質情報管理部
１３０ フロー選択部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信ネットワーク内のリンクを経由するフローについて、送信元のアドレスおよびポート番号、送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコルに関する情報を含むフロー情報を受信する受信部と、
前記送信元のアドレスおよびポート番号、前記送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコルが一致又は共通するフロー単位で、該フロー中のパケットの順序情報に基づき、前記フローの品質情報を推定する順序処理部と、
を備えることを特徴とする品質推定装置。
【請求項２】
通信ネットワーク内のリンクを経由するフローについて、送信元のアドレスおよびポート番号、送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコルに関する情報を含むフロー情報を前記通信ネットワーク経由で受信する受信部と、
前記送信元のアドレスおよびポート番号、前記送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコルが一致又は共通するフロー単位で、該フロー中のパケットの到着間隔に関する情報に基づき、前記フローの品質情報を推定する順序予測処理部と、
を備えることを特徴とする品質推定装置。
【請求項３】
通信ネットワーク内のリンクを経由するフローについて、送信元のアドレスおよびポート番号、送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコルに関する情報を含むフロー情報を前記通信ネットワーク経由で受信する受信部と、
前記送信元のアドレスおよびポート番号、前記送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコルが一致又は共通するフロー単位で、該フロー中のパケットの順序情報に基づき、前記フローの品質情報を推定する順序処理部と、
前記送信元のアドレスおよびポート番号、前記送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコルが一致又は共通するフロー単位で、該フロー中のパケットの到着間隔に関する情報に基づき、前記フローの品質情報を推定する順序予測処理部と、
前記通信プロトコルに関する情報に基づき、前記順序処理部又は前記順序予測処理部のいずれか一方に前記フローの品質情報の推定を指示する順序判定部と、
を備えることを特徴とする品質推定装置。
【請求項４】
前記順序判定部は、前記通信プロトコルに関する情報に基づき前記フロー中のパケットの順序が把握できるかを判定し、該判定結果に応じて前記順序処理部又は前記順序予測処理部のいずれか一方に前記フローの品質情報の推定を指示することを特徴とする請求項３に記載の品質推定装置。
【請求項５】
前記順序判定部は、前記通信プロトコルに関する情報に基づき予め定められた振り分け条件に応じて、前記順序処理部又は前記順序予測処理部のいずれか一方に前記フローの品質情報の推定を指示することを特徴とする請求項３に記載の品質推定装置。
【請求項６】
前記推定されるフローの品質情報には、受信パケット数、受信バイト数、パケット長に関する情報、パケットロス数、パケットロス率、ジッタに関する情報の少なくともいずれかが含まれることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の品質推定装置。
【請求項７】
前記通信ネットワーク内の１又は２以上のリンクを経由するフローを選択するフロー選択部を更に備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の品質推定装置。
【請求項８】
前記フロー選択部は、他のシステムの監視情報、前記推定された品質情報、又は取得可能なトポロジー情報の少なくともいずれかに基づき前記フローを選択することを特徴とする請求項７に記載の品質推定装置。
【請求項９】
前記品質推定装置は、前記通信ネットワークに接続された中継器又は該中継器に接続された監視機器であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の品質推定装置。
【請求項１０】
前記推定された品質情報の変化に応じて、前記通信ネットワークの品質状態を他の機器に通知する品質情報管理部を更に備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の品質推定装置。
【請求項１１】
前記フロー選択部は、トモグラフィでマッピングした区間に対して、前記推定されたフローの品質情報と、通信ネットワークを利用するフロー数の変動とに基づき、故障の要因を推定することを特徴とする請求項７又は８に記載の品質推定装置。
【請求項１２】
前記フロー選択部は、前記フロー数が所定の閾値を下回り、かつ、前記推定されたフローの品質情報が劣化したと判定された場合、サイレント故障であると推定することを特徴とする請求項１１に記載の品質推定装置。
【請求項１３】
前記フロー選択部は、前記フロー数が所定の閾値を下回り、かつ、前記推定されたフローの品質情報が劣化していないと判定された場合、通常の品質劣化であると推定することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の品質推定装置。
【請求項１４】
順序処理部及び順序予測処理部を備える品質推定装置を用いた品質推定方法であって、
通信ネットワーク内のリンクを経由するフローについて、送信元のアドレスおよびポート番号、送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコルに関する情報を含むフロー情報を前記通信ネットワーク経由で受信し、
前記通信プロトコルに関する情報に基づき、前記順序処理部又は前記順序予測処理部のいずれか一方に前記フローの品質情報の推定を指示し、
前記順序処理部に前記推定が指示された場合、前記送信元のアドレスおよびポート番号、前記送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコルが一致又は共通するフロー単位で、該フロー中のパケットの順序情報に基づき、前記フローの品質情報を推定し、
前記順序予測処理部に前記推定が指示された場合、前記フロー単位で、該フロー中のパケットの到着間隔に関する情報に基づき、前記フローの品質情報を推定する、
ことを特徴とする品質推定方法。
【請求項１５】
順序処理部及び順序予測処理部を備える品質推定装置にて実行されるプログラムであって、
通信ネットワーク内のリンクを経由するフローについて、送信元のアドレスおよびポート番号、送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコルに関する情報を含むフロー情報を前記通信ネットワーク経由で受信する処理と、
前記通信プロトコルに関する情報に基づき、前記順序処理部又は前記順序予測処理部のいずれか一方に前記フローの品質情報の推定を指示する処理と、
前記順序処理部に前記推定が指示された場合、前記送信元のアドレスおよびポート番号、前記送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコルが一致又は共通するフロー単位で、該フロー中のパケットの順序情報に基づき、前記フローの品質情報を推定する処理と、
前記順序予測処理部に前記推定が指示された場合、前記フロー単位で、該フロー中のパケットの到着間隔に関する情報に基づき、前記フローの品質情報を推定する処理と、
をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項１】
通信ネットワーク内のリンクを経由するフローについて、送信元のアドレスおよびポート番号、送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコルに関する情報を含むフロー情報を受信する受信部と、
前記送信元のアドレスおよびポート番号、前記送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコルが一致又は共通するフロー単位で、該フロー中のパケットの順序情報に基づき、前記フローの品質情報を推定する順序処理部と、
を備えることを特徴とする品質推定装置。
【請求項２】
通信ネットワーク内のリンクを経由するフローについて、送信元のアドレスおよびポート番号、送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコルに関する情報を含むフロー情報を前記通信ネットワーク経由で受信する受信部と、
前記送信元のアドレスおよびポート番号、前記送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコルが一致又は共通するフロー単位で、該フロー中のパケットの到着間隔に関する情報に基づき、前記フローの品質情報を推定する順序予測処理部と、
を備えることを特徴とする品質推定装置。
【請求項３】
通信ネットワーク内のリンクを経由するフローについて、送信元のアドレスおよびポート番号、送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコルに関する情報を含むフロー情報を前記通信ネットワーク経由で受信する受信部と、
前記送信元のアドレスおよびポート番号、前記送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコルが一致又は共通するフロー単位で、該フロー中のパケットの順序情報に基づき、前記フローの品質情報を推定する順序処理部と、
前記送信元のアドレスおよびポート番号、前記送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコルが一致又は共通するフロー単位で、該フロー中のパケットの到着間隔に関する情報に基づき、前記フローの品質情報を推定する順序予測処理部と、
前記通信プロトコルに関する情報に基づき、前記順序処理部又は前記順序予測処理部のいずれか一方に前記フローの品質情報の推定を指示する順序判定部と、
を備えることを特徴とする品質推定装置。
【請求項４】
前記順序判定部は、前記通信プロトコルに関する情報に基づき前記フロー中のパケットの順序が把握できるかを判定し、該判定結果に応じて前記順序処理部又は前記順序予測処理部のいずれか一方に前記フローの品質情報の推定を指示することを特徴とする請求項３に記載の品質推定装置。
【請求項５】
前記順序判定部は、前記通信プロトコルに関する情報に基づき予め定められた振り分け条件に応じて、前記順序処理部又は前記順序予測処理部のいずれか一方に前記フローの品質情報の推定を指示することを特徴とする請求項３に記載の品質推定装置。
【請求項６】
前記推定されるフローの品質情報には、受信パケット数、受信バイト数、パケット長に関する情報、パケットロス数、パケットロス率、ジッタに関する情報の少なくともいずれかが含まれることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の品質推定装置。
【請求項７】
前記通信ネットワーク内の１又は２以上のリンクを経由するフローを選択するフロー選択部を更に備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の品質推定装置。
【請求項８】
前記フロー選択部は、他のシステムの監視情報、前記推定された品質情報、又は取得可能なトポロジー情報の少なくともいずれかに基づき前記フローを選択することを特徴とする請求項７に記載の品質推定装置。
【請求項９】
前記品質推定装置は、前記通信ネットワークに接続された中継器又は該中継器に接続された監視機器であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の品質推定装置。
【請求項１０】
前記推定された品質情報の変化に応じて、前記通信ネットワークの品質状態を他の機器に通知する品質情報管理部を更に備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の品質推定装置。
【請求項１１】
前記フロー選択部は、トモグラフィでマッピングした区間に対して、前記推定されたフローの品質情報と、通信ネットワークを利用するフロー数の変動とに基づき、故障の要因を推定することを特徴とする請求項７又は８に記載の品質推定装置。
【請求項１２】
前記フロー選択部は、前記フロー数が所定の閾値を下回り、かつ、前記推定されたフローの品質情報が劣化したと判定された場合、サイレント故障であると推定することを特徴とする請求項１１に記載の品質推定装置。
【請求項１３】
前記フロー選択部は、前記フロー数が所定の閾値を下回り、かつ、前記推定されたフローの品質情報が劣化していないと判定された場合、通常の品質劣化であると推定することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の品質推定装置。
【請求項１４】
順序処理部及び順序予測処理部を備える品質推定装置を用いた品質推定方法であって、
通信ネットワーク内のリンクを経由するフローについて、送信元のアドレスおよびポート番号、送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコルに関する情報を含むフロー情報を前記通信ネットワーク経由で受信し、
前記通信プロトコルに関する情報に基づき、前記順序処理部又は前記順序予測処理部のいずれか一方に前記フローの品質情報の推定を指示し、
前記順序処理部に前記推定が指示された場合、前記送信元のアドレスおよびポート番号、前記送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコルが一致又は共通するフロー単位で、該フロー中のパケットの順序情報に基づき、前記フローの品質情報を推定し、
前記順序予測処理部に前記推定が指示された場合、前記フロー単位で、該フロー中のパケットの到着間隔に関する情報に基づき、前記フローの品質情報を推定する、
ことを特徴とする品質推定方法。
【請求項１５】
順序処理部及び順序予測処理部を備える品質推定装置にて実行されるプログラムであって、
通信ネットワーク内のリンクを経由するフローについて、送信元のアドレスおよびポート番号、送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコルに関する情報を含むフロー情報を前記通信ネットワーク経由で受信する処理と、
前記通信プロトコルに関する情報に基づき、前記順序処理部又は前記順序予測処理部のいずれか一方に前記フローの品質情報の推定を指示する処理と、
前記順序処理部に前記推定が指示された場合、前記送信元のアドレスおよびポート番号、前記送信先のアドレスおよびポート番号、ならびに通信プロトコルが一致又は共通するフロー単位で、該フロー中のパケットの順序情報に基づき、前記フローの品質情報を推定する処理と、
前記順序予測処理部に前記推定が指示された場合、前記フロー単位で、該フロー中のパケットの到着間隔に関する情報に基づき、前記フローの品質情報を推定する処理と、
をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１７５２１６（Ｐ２０１２−１７５２１６Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３２８９３（Ｐ２０１１−３２８９３）
【出願日】平成２３年２月１８日（２０１１．２．１８）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（独立行政法人情報通信研究機構「高度通信・放送研究開発委託研究／次世代ネットワーク（ＮＧＮ）基盤技術の研究開発」、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願）
【出願人】（００００００２９５）沖電気工業株式会社 (6,645)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１８日（２０１１．２．１８）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（独立行政法人情報通信研究機構「高度通信・放送研究開発委託研究／次世代ネットワーク（ＮＧＮ）基盤技術の研究開発」、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願）
【出願人】（００００００２９５）沖電気工業株式会社 (6,645)
【Ｆターム（参考）】
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