通信品質測定方法および装置
【課題】クライアントユーザが体感する通信品質を、簡単な構成で、かつネットワークにトラヒック増加などの負荷を与えることなく、位置ベースで測定できる通信品質測定方法および装置を提供する。
【解決手段】本発明は、クライアントが送受するパケットが集約される経路に到着したパケットをキャプチャするパケットキャプチャ部１０１と、キャプチャされたパケットから、位置情報が記述されるパケットのコネクションで送受されるパケットの属性情報を管理するTCPコネクション管理部１０２と、TCPコネクション管理部１０２から提供された通信ログを分析してクライアント側の体感品質を位置ベースで算出するNW品質分析部１０３とを具備した。
【解決手段】本発明は、クライアントが送受するパケットが集約される経路に到着したパケットをキャプチャするパケットキャプチャ部１０１と、キャプチャされたパケットから、位置情報が記述されるパケットのコネクションで送受されるパケットの属性情報を管理するTCPコネクション管理部１０２と、TCPコネクション管理部１０２から提供された通信ログを分析してクライアント側の体感品質を位置ベースで算出するNW品質分析部１０３とを具備した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信品質測定方法および装置に係り、特に、位置情報付き通信の品質をパッシブに測定する通信品質測定方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムの通信事業者には、広域なサービスエリアの全域で通信品質情報を局所領域ごとに取得してエリアマップを作成し、サービスエリア全体の通信品質状態を漏れなく評価することが要求される。
【０００３】
特許文献１には、通信品質管理装置が各無線基地局から、携帯情報端末の現在位置における無線回線の品質情報、無線基地局の無線回線のリソース情報、無線基地局のネットワーク回線の使用情報を収集し、各位置における通信品質を判定し、判定した通信品質を位置情報に対応付けた通信品質マップ情報を作成する技術が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、移動端末が、通信の際の位置情報や品質情報を取得し、通常の通信情報に付加して基地局に通知することによって、通信品質と位置情報とを対応付けて管理するシステムが開示されている。
【０００５】
特許文献３には、DBサーバが、通信品質情報の少ないエリアの情報を収集する為に、同エリアに存在する移動端末に対して通信品質測定要求を通知し、品質情報を収集するシステムが開示されている。
【０００６】
特許文献４には、携帯端末によって得られた位置情報からユーザに役立つ情報を提供するモバイルロケーションサービスにおいて、3GPP GPRS移動ネットワークのトラヒックを複数の異なるインターフェース(GiインターフェースおよびLeインターフェースイ)によりパッシブに監視して品質情報を取得するシステムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−６２７８３号公報
【特許文献２】特開２００９−１６９４８号公報
【特許文献３】特開２００８−３０６２４０号公報
【特許文献４】米国特許出願第２００９００４７９７７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１では、通信品質情報管理装置が能動的に動作し、無線基地局やパケット交換装置に対して通信品質の測定および通知を要求しなければならないので、要求対象の装置数が大量になるとスケーラビリティの問題がある。また、通信品質の監視が管理装置側からの要求により追加的な処理として行われるので、測定に伴って処理負荷やトラヒックが増加するという問題もある。
【０００９】
特許文献２では、通信品質が無線品質に限定されてしまう。加えて、移動通信端末に対して、通常の通信情報に加えて品質監視のための情報を追加しなければならないので、品質監視の実施により処理負荷が増加してしまう。また、基地局から移動通信端末に対して、位置ないし通信品質情報収集のためのポーリングも実施しなければならないので、処理負荷の更なる増加を招いてしまう。
【００１０】
特許文献３でも、DBサーバが端末に対してポーリングを実施しなければならないので、処理負荷やスケーラビリティの問題が生じる。
【００１１】
特許文献４では、複数のモニタPointをモニタし、それらモニタ情報を統合的に処理する必要があるために、処理が複雑かつ複数のプロトコルを解析する必要がある。また、各移動端末の位置情報は、各端末へ問い合わせることで取得しなければならないので、位置情報を取得するための構成（ノード）や手順を別途に設ける必要があり、また各移動端末から位置情報を取得するためだけに新たなトラヒックを発生させなければならなかった。
【００１２】
本発明の目的は、上記した従来技術の課題を全て解決し、クライアントユーザが体感する通信品質を、簡単な構成で、かつネットワークにトラヒック増加などの負荷を与えることなく、位置ベースで測定できる通信品質測定方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するために、本発明は、通信トラヒックのパケットをパッシブに測定して通信品質を位置ベースで測定する通信品質測定装置において、以下のような手段を講じた点に特徴がある。
【００１４】
(1)監視対象のパケットが集約される経路に到着したパケットをキャプチャする手段と、キャプチャされたパケットの種別および到着時刻を属性情報としてコネクション単位で管理する手段と、キャプチャされたパケットからクライアントの位置情報を抽出して前記属性情報に追加する手段と、コネクションごとに、各パケットの属性情報に基づいて、前記位置情報に基づく位置ベースでクライアントの通信品質を分析する手段とを具備した。
【００１５】
(2)前記通信品質を分析する手段は、所定の種別の２つのパケットの到着時刻差に基づいて遅延特性を位置ベースで分析するようにした。
【００１６】
(3)前記通信品質を分析する手段は、所定の種別の２つのパケットの到着時刻差および当該時間差の間に送受されたデータ量に基づいてスループット特性を位置ベースで測定するようにした。
【００１７】
(4)位置ベースで分析された複数の通信品質に基づいて、クライアント側の体感品質を所定のエリア単位で算出する手段をさらに具備した。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、以下のような効果が達成される。
【００１９】
(1)位置情報の記述されたパケットをパッシブにキャプチャし、TCPコネクションが同一のパケット同士を比較することで位置ベースの通信品質が測定されるので、クライアントユーザが体感する通信品質を簡単な構成で測定できるようになる。
【００２０】
(2)クライアントの位置情報がパッシブに取得されるので、位置情報を取得するための構成や手順を別途に設ける必要がなく、また位置情報を取得するためだけに新たなトラヒックを発生させる必要がない
【００２１】
(3)クライアントから、その通信品質に関する情報のみならず位置情報までもパッシブに取得できるので、多数の無線移動端末が広範囲に分散される広域ネットワークにおいても、位置ベースでの通信品質を簡単に測定できるようになる。すなわち、大量のデータをスケーラブルに測定できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の通信品質測定方法が適用されるネットワークのブロック図である。
【図２】キャプチャ装置の構成を示した機能ブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態の動作を示したフローチャートである。
【図４】TCPコネクションテーブルの内容を模式的に表現した図である。
【図５】TCPコネクションの遅延特性を測定する方法を示したシーケンスフローである。
【図６】HTTPセッションにおけるエンドサーバのレスポンス特性を測定する方法を示したシーケンスフローである。
【図７】HTTPセッションごとに特性を分析する方法を示したシーケンスフローである。
【図８】一つのコネクション（セッション）から抽出された位置情報を他のコネクション（セッション）のクライアント側の位置情報と見なす概念を示した図である。
【図９】位置情報が記述されたパケットの一例を示した図である。
【図１０】体感品質を算出する単位エリアの一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。本発明は、(1) クライアントの位置情報が記述されたパケットをキャプチャすれば、位置ベースの通信品質をパッシブに観測できること、(2) クライアントユーザの体感品質はボトルネック回線のスループットに依存し、TCPレベルの通信品質はボトルネック回線のスループットに制限されるので、クライアントの位置情報が記述されたパケットをキャプチャすれば、TCPレベルで測定されたエンド-エンドの通信品質で、クライアントユーザが存在している位置での体感品質を代表できること、(3) 一般的に、無線区間を含むエンド-エンドの通信では無線区間がボトルネックとなるので、位置ベースの通信品質をパッシブに観測すれば、無線クライアントユーザの体感品質を位置ベースで正確に計測できること、(4) 無線区間を含まないエンド-エンドの通信でも、通信品質の測定結果に位置依存性が認められれば、通信品質を位置ベースで測定できること、を新たに知見してなされたものである。
【００２４】
そして、本発明ではクライアント／サーバ間のトラヒックが集約される回線上でパケットをパッシブにキャプチャし、位置情報の記述されているパケットが送受されるTCPコネクションの特性に基づいて、クライアント側の体感品質を位置ベースで測定するようにしている。また、上記のようにして測定された体感品質を位置ベースで分類することにより、クライアントユーザの体感品質を所望のエリア単位で判別できるようにしている。
【００２５】
なお、エンド-エンド間に複数のコネクションが確立される場合には、少なくとも一つのコネクションで送受されるパケットに位置情報が記述されていれば、この位置情報を他のコネクションにおけるクライアントの位置情報と見なすことができる。
【００２６】
同様に、TCPレベルでのトラヒックをTCPコネクション、HTTPレベルでのトラヒックをHTTPセッションと定義したとき、TCPコネクションに複数のHTTPセッションが張られる場合には、少なくとも一つのセッションで送受されるパケットに位置情報が記述されていれば、この位置情報を他のコネクションまたはセッションにおけるクライアントの位置情報と見なすことができる。
【００２７】
このとき、位置情報を抽出できたコネクション／セッションと位置情報を抽出できないコネクション／セッションとは同時に確立されている必要はなく、後に図８を参照して詳述するように、クライアントの移動距離が位置ベースの通信品質に影響しない範囲に限定される時間差であれば前後していても良い。
【００２８】
図１は、本発明の通信品質測定方法が適用されるネットワークの構成を示したブロック図であり、サービス提供範囲の各エリアには無線基地局BSが設置され、当該エリア内のクライアント（本実施形態では、無線移動端末MH）は前記各無線基地局BSに収容される。各無線基地局BSは無線アクセス網RANに接続され、前記無線アクセス網RANはコア網のゲートウェイ(GW)に接続される。前記コア網はインターネットエクスチェンジ(IX)においてインターネットと接続される。
【００２９】
前記インターネットには、クライアントからの要求に応答してサービスを提供する各種のサーバが接続されている。本実施形態では、各端末MH（アクセス）と各サーバ（エンド）との間のトラヒックを集約できる回線として、無線アクセス網RANとコア網とを接続する回線Lに、通信品質測定装置としてのキャプチャ装置１が接続されている。
【００３０】
前記端末MHは、クライアントユーザの現在位置がゲームの進行に影響を与える「位置ゲーム」や、クライアントユーザの現在位置に応じたサービスを要求して取得する「モバイルロケーションサービス」において、端末MHに実装されたGPS機能等により測定された現在位置を、送信パケットのペイロード部やデータ部に記述して送信する。あるいは、サーバが端末MHからの問い合わせに応答して、当該端末MHの位置情報を応答する場合もある。
【００３１】
図２は、前記キャプチャ装置１の構成を示した機能ブロック図であり、ここでは、本発明の説明に不要な構成は図示が省略されている。
【００３２】
パケットキャプチャ部１０１は、前記回線L上のTCPコネクション（HTTPセッションを含む）からIPパケットをキャプチャする。TCPコネクション管理部１０２は、キャプチャされたパケットをTCPコネクションごとに管理するTCPコネクションテーブル１０２ａと、キャプチャされたパケットから位置情報を抽出して前記コネクションテーブル１０２ａの対応レコードへ登録する位置情報抽出部１０２bとを含む。
【００３３】
図９は、パケットへの位置情報の記述例を示した図であり、ここではHTTPセッションで送受されるパケットを例にして説明する。
【００３４】
本実施形態では、HTTPリクエストのGETに続くURIの中に、位置情報としてGPS情報や緯度経度情報が、その測位方法と共に記述されている。なお、HTTPリクエストを実行するクライアントの情報(User-Agent)およびユーザに固有のID(X-Up-Sobno)も記述されているので、当該パケットを抽出することでクライアント単位で現在位置を識別できるようになる。
【００３５】
ネットワーク(NW)品質分析部１０３は、遅延時間測定部１０３ａおよびスループット測定部１０３ｂを含み、位置情報の記述されたパケットが送受されるコネクションの遅延時間、所要時間、送受信されるデータ量、あるいはHTTPセッションの所要時間などを分析する。
【００３６】
分析結果保持データベース１０４には、各TCPコネクションの通信品質が、パケットに記述された位置情報から推定されるクライアントの位置と紐付けられて保持される。ユーザ品質算出部１０５は、サービス提供範囲を分割したエリア毎に、観測されたユーザ品質を統計的に処理して位置ベースの通信品質を算出する。結果出力部１０６は、前記通信品質の算出結果を表示出力または印字出力する。
【００３７】
次いで、図３のフローチャートを参照して、前記キャプチャ装置１の動作を詳細に説明する。なお、図３のフローチャートは、主にTCPコネクション管理部１０２の動作を示しており、所定の周期で繰り返し実行される。
【００３８】
ステップＳ１では、キャプチャ装置１の接続された集約リンクLに到着したパケットが、前記パケットキャプチャ部１０１によりキャプチャされる。ステップＳ２では、前記キャプチャされたパケットの送信元IPアドレスsrcIPおよびそのTCPポート番号srcPort、さらには必要に応じて、宛先IPアドレスdstIPおよびそのTCPポート番号dstPortならびにプロトコル番号が、各パケットを識別するためのキーとして抽出される。なお、識別キーとして採用する情報は上記に限定されるものではなく、クライアント（ユーザ）やその通信（コネクションまたはセッション）を一意に識別できる情報であれば、例えばHTTPにおけるユーザIDを識別キーとして採用しても良い。
【００３９】
ステップＳ３では、前記キャプチャされたパケットのキーと同一キーのレコードが前記TCPコネクションテーブル１０２ａに既登録であるか否かが判定される。本実施形態では、図４に一例を示したように、監視対象のパケットについて、その種別(SYN，SYN+ACK，ACK，Dataなど)、到着時刻t、位置情報P，方向（上り下りの別）、パケットサイズ、シーケンス番号などの属性情報が、前記キーをインデックスとしてコネクションごとにレコード形式で記録されている。
【００４０】
キャプチャの開始直後であれば未登録と判定されるのでステップＳ４へ進み、所定の乱数R(0<R<1.0)が発生される。ステップＳ５では、パケットをキャプチャして記録・解析する頻度として予め設定されているサンプリング比率Rsamplingが前記乱数Rと比較され、R≦Rsamplingであれば、今回のパケットが監視対象と判定されてステップＳ６へ進む。ステップＳ６では、前記キャプチャされたパケットの属性情報が、前記キーをインデックスとするレコード方式でTCPコネクションテーブル１０２ａに新規記録される。なお、前記ステップＳ５において、R＞Rsamplingと判定されたパケットは、ステップＳ１９において破棄される。
【００４１】
一方、前記ステップＳ３において、前記キャプチャされたパケットの識別キーと同一キーのレコードがTCPコネクションテーブル１０２ａに既登録と判定されるとステップＳ６へジャンプし、当該パケットに関するレコードが前記TCPコネクションテーブル１０２ａに追加登録される。
【００４２】
ステップＳ７では、前記パケットのペイロード部やデータ部にクライアントの位置情報Pが記述されているか否かが判定される。位置情報Pが記述されていればステップＳ８へ進み、当該位置情報Pが前記レコードに追記される。ステップＳ９では、前記パケットがTCPコネクションの切断要求(FIN)または強制切断(RST)であるか否かが判定される。初めは、FINおよびRSTのいずれでもないと判定されるので、後述するステップＳ１３へ進む。なお、前記FINやRSTの代わりにTCPタイムアウト(TO)を検知するようにしても良い。
【００４３】
その後、FINまたはRSTパケットがキャプチャされると、当該処理はステップＳ９からＳ１０へ進み、当該コネクションで記録されたレコードに終了フラグFendがセットされる。ステップＳ１１では、前記切断を検知されたコネクションにおいて位置情報Pの記述されたパケットがキャプチャされていたか否かが判定される。位置情報Pの記述されたパケットが一度でもキャプチャされている、すなわち位置情報の送受履歴があればステップＳ１２へ進み、当該コネクションで記録されたレコードに位置情報Pが登録されていることを示す位置登録フラグFposがセットされる。
【００４４】
ステップＳ１３〜Ｓ１６では、位置情報Pの記述されたパケットをキャプチャできたコネクションまたはセッション（以下、位置情報付きコネクションと表現する場合もある）で送受されるパケットの特性に基づいて、そのクライアント側の体感品質が位置ベースで推定される。
【００４５】
ただし、本実施形態では位置情報Pの記述されたパケットをキャプチャできなかったコネクションまたはセッション（以下、位置情報無しコネクションと表現する場合もある）で送受されたパケットに関しても、そのレコードがコネクション切断後も所定の期間だけ前記TCPコネクションテーブル１０２ａで保持される。そして、前記位置情報付きコネクションと、少なくともクライアントのIPアドレスが同一の位置情報無しコネクションに関しては、クライアントの位置が前記位置情報付きコネクションにおけるクライアントの位置と実質的に同一であると推定してクライアント側の体感品質が位置ベースで推定されるようにしている。
【００４６】
さらに具体的に説明すれば、本実施形態では、端末MNが移動する場合でも短時間であれば移動距離は位置ベースの通信品質に影響しない範囲に限定されるという統計則または経験則に基づいて、当該短時間内に複数の異なるセッションまたはコネクション（以下、コネクションで代表する）が検知されると、一部のコネクションでしか位置情報を抽出できなかった場合でも、この位置情報を全てのコネクションに適用するようにしている。
【００４７】
すなわち、図８に示したように、時刻t0で確立されていたコネクションのパケットからは位置情報を抽出できたものの、Δt時間だけ前の時刻t0-Δtで確立されていた他のコネクションや、Δt時間だけ後の時刻t0+Δtで確立されていたさらに他のコンテンツクションのパケットからは位置情報を抽出できなかった場合でも、前記時刻t0-Δtや時刻t0+Δtでの端末位置を時刻t0と同一と見なすことで、位置ベースの通信品質を、より多くの情報に基づき、より高い確度で推定できるようにしている。
【００４８】
図３へ戻り、ステップＳ１３では、コネクションの切断から所定の監視期間Δtが経過しており、かつ位置情報フラグFposがセットされているレコードの有無が判定される。前記監視期間Δtは、端末の移動距離が位置ベースの品質に影響を及ぼさない範囲内と推定される時間であり、前記図８に関して説明したΔtと同義である。
【００４９】
このようなレコードが存在すればステップＳ１４へ進み、このレコードと少なくともクライアント側のIPアドレスが同一のレコードがTCPコネクションテーブル１０２ａに保持されているか否かが判定される。このようなレコードが保持されていなければステップＳ１６へ進み、前記位置情報フラグFposがセットされて監視期間Δtの満了した単独コネクションのレコードのみが、通信ログとしてNW品質分析部１０３へ提供される。
【００５０】
これに対して、前記ステップＳ１４において、前記位置情報付きコネクションと少なくともクライアント側のIPアドレスが同一の位置情報無しコネクションのレコードがTCPコネクションテーブル１０２ａに保持されていると判定されるとステップＳ１５へ進む。ステップＳ１５では、前記位置情報付きコネクションおよび位置情報無しコネクションの各レコードが、同一位置のクライアントをアクセス側とする通信ログとしてNW品質分析部１０３へ提供される。
【００５１】
すなわち、図８において時刻t0-Δtから時刻t0+Δtの範囲内でキャプチャされたパケットのレコードが、時刻t0でキャプチャされたパケットのレコードおよびその位置情報Pと共に、位置情報Pが同一の通信ログとしてNW品質分析部１０３へ提供される。
【００５２】
ステップＳ１７では、前記NW品質分析部１０３へ提供された全てのレコードがTCPコネクションテーブル１０２ａから破棄される。ステップＳ１５では、TCPコネクションテーブル１０２ａに記録されているレコードの中から、コネクションの開始時刻または終了時刻からの経過時間が所定の最大値を超えているコネクションに関するレコードが削除される。
【００５３】
これにより、時間的に古いレコードすなわちクライアントの位置が大きく移動している可能性の高いコネクションのレコードはTCPコネクションテーブル１０２ａから削除されるので、上記のように、クライアント側のIPアドレスが同一であれば異なるコネクションまたはセッションであってもクライアントの位置を同一と推定することの信頼性を担保できるようになる。
【００５４】
図１へ戻り、前記NW品質分析部１０３では、前記TCPコネクション管理部１０２から提供された通信ログを分析して、エンド-エンドの通信品質が位置ベースで算出される。この算出結果は分析結果保持DB１０４に通知されて保持される。
【００５５】
図５は、前記NW品質分析部１０３による分析方法を説明するための図である。ここでは、TCPコネクションの確立時にクライアント／サーバ間で実行されるTCP_3wayハンドシェークのSYNパケットからキャプチャできたコネクションについて、遅延特性を測定する方法について説明する。
【００５６】
この場合、端末MHからサーバへ最初に送信されたSYNパケットの到着時刻t1と、サーバから端末MHへ返信されたSYN+ACKパケットの到着時刻t2との差分(t2-t1)に基づいてサーバ側RTT（往復）遅延が位置ベースで算出される。
【００５７】
また、前記SYN+ACKパケットの到着時刻t2と端末MHからサーバへ最後に送信されたACKパケットの到着時刻t3との差分(t3-t2)に基づいて、クライアント側RTT遅延が位置ベースで算出される。
【００５８】
さらに、前記最初のSYNパケットの到着時刻t1と前記3wayハンドシェーク後に端末MHからサーバへ最初に送信されデータパケットの到着時刻t4との差分(t4-t1)に基づいて、TCP接続所要時間が位置ベースで算出される。
【００５９】
さらに、3wayハンドシェーク後に端末MHから最初に送信されるデータの到着時刻t1からFINまたはRSTパケットの到着時刻t5までの差分(t5-t1)、および当該差分時間内にキャプチャされた送受信データ量に基づいて、TCPコネクションのスループット特性が位置ベースで算出される。
【００６０】
なお、パケットのキャプチャがコネクションの途中から開始されているような場合には、得られた到着時刻から可能な分析のみが選択的に行われる。すなわち、キャプチャがSYN+ACKパケットから開始されていれば、その到着時刻t2からACKパケットの到着時刻t3までの差分(t3-t2)に基づいて、クライアント側RTT遅延のみが算出される。
【００６１】
また、前記TCPコネクションのスループット特性やTCP接続所要時間は、クライアント側の遅延のみならずサーバが側の遅延にも依存するので、サーバ側遅延が大きいときに算出されたこれらの特性等は、クライアント側の位置ベースに基づく通信品質を正確に代表できない。したがって、前記サーバ側RTT遅延が所定の閾値を超えているとき、あるいはサーバ側遅延を代表できるデータやACKなどのパケット到着間隔が所定の閾値を越えているときに算出されたスループット特性やTCP接続所要時間は、品質分析の対象から除外することが望ましい。
【００６２】
図６は、HTTPセッションにおけるエンドサーバのレスポンス特性の算出方法を示した図である。端末MHから送信されたHTTP要求を受信したプロキシサーバは、エンドサーバとの間で3wayハンドシェークにより接続処理を実行する。次いで、HTTP要求の送信およびHTTP応答の受信を繰り返し、サーバとの接続切断後に、前記端末HMへHTTP応答を返信する。なお、図６の構成は、図１のGWにおいてTCPコネクションを終端させ、当該GWをプロキシとして機能させることでも実現できる。
【００６３】
この場合、前記図５で算出されるクライアント側RTT遅延（無線区間およびRANの遅延）やサーバ側RTT遅延に加えて、さらに端末MHからサーバへ送信されたHTTP要求の到着時刻t4とプロキシサーバから端末MHへ返信されたHTTP応答の到着時刻t5との差分(t5-t4)に基づいて、クライアント側で体感されるエンドサーバの応答時間を位置ベースで算出できる。
【００６４】
図７は、HTTPセッションごとに特性を分析する方法を示した図である。複数のHTTPセッションが順次に確立されるコネクションでは、分析がHTTPセッションごとに行われ、一番目のHTTPセッションに関しては、端末MHが最初に送信するHTTP Req1-1の到着時刻t31から、サーバが最後に送信するHTTP Rep1-3の到着時刻t32までが一番目のHTTPセッションの所要時間とされ、その間に送受されたデータ量が当該HTTPセッションでの通信量とされる。
【００６５】
同様に、二番目のHTTPセッションに関しても、端末MHが最初に送信するHTTP Req2-1の到着時刻t33から、サーバが最後に送信するHTTP Rep2-1の到着時刻t34までが二番目のHTTPセッションの所要時間とされ、その間に送受されたデータ量が当該HTTPセッションでの通信量とされる。
【００６６】
このように、所要時間およびデータ量がセッションごとに求まれば、データ量を所要時間で除することで、HTTPセッションごとにスループットを位置ベースで算出できるようになる。
【００６７】
図１へ戻り、ユーザ品質算出部１０５では、以上のように位置ベースで算出された遅延特性やスループット特性を統計的に処理することで、無線クライアントユーザの体感品質をエリア単位で算出する。
【００６８】
本実施形態では、クライアントが異なっていても位置情報が近傍同士の特性は同列に扱われ、例えば位置AのクライアントC1を一方のエンドとするコネクションから得られる特性、および当該位置A近傍の位置A'のクライアントC2を一方のエンドとするコネクションから得られる特性とは、いずれも位置A（または、位置A'）を包含する単位エリアの特性として統合される。前記単位エリアは、図１０に一例を示したように、(1)所定の単位面積ごと、(2)無線基地局の位置とマッピングすることにより無線基地局のカバレッジ範囲ごと、(3)ユーザの分布情報に基づいて分類された所定の範囲ごと、(4)人口情報に基づいて分類された所定の範囲ごと、などに設定され、単位エリアごとに通信品質が分析される。
【００６９】
なお、品質に時間帯の要素を加味するのであれば、前記遅延特性やスループット特性を、位置情報が取得された時刻帯でも分類し、前記単位エリアおよび時間帯ごとに通信品質を分析しても良い。
【００７０】
さらに、通信ログが無線区間を含まないコネクションまたはセッションのものであって、ボトルネックがクライアント側であると断定できない場合でも、地理的に所定の範囲内に位置するクライアントを一方のエンドとする多数のコネクションまたはセッションの品質が他と較べて特異的であれば、当該所定の範囲内におけるクライアントユーザの体感品質は位置依存性が高いと推定できる。
【符号の説明】
【００７１】
１０１…パケットキャプチャ部，１０２…TCPコネクション管理部，１０３…ネットワーク(NW)品質分析部，１０４…分析結果保持データベース，１０５…ユーザ品質算出部，１０６…結果出力部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信品質測定方法および装置に係り、特に、位置情報付き通信の品質をパッシブに測定する通信品質測定方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムの通信事業者には、広域なサービスエリアの全域で通信品質情報を局所領域ごとに取得してエリアマップを作成し、サービスエリア全体の通信品質状態を漏れなく評価することが要求される。
【０００３】
特許文献１には、通信品質管理装置が各無線基地局から、携帯情報端末の現在位置における無線回線の品質情報、無線基地局の無線回線のリソース情報、無線基地局のネットワーク回線の使用情報を収集し、各位置における通信品質を判定し、判定した通信品質を位置情報に対応付けた通信品質マップ情報を作成する技術が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、移動端末が、通信の際の位置情報や品質情報を取得し、通常の通信情報に付加して基地局に通知することによって、通信品質と位置情報とを対応付けて管理するシステムが開示されている。
【０００５】
特許文献３には、DBサーバが、通信品質情報の少ないエリアの情報を収集する為に、同エリアに存在する移動端末に対して通信品質測定要求を通知し、品質情報を収集するシステムが開示されている。
【０００６】
特許文献４には、携帯端末によって得られた位置情報からユーザに役立つ情報を提供するモバイルロケーションサービスにおいて、3GPP GPRS移動ネットワークのトラヒックを複数の異なるインターフェース(GiインターフェースおよびLeインターフェースイ)によりパッシブに監視して品質情報を取得するシステムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−６２７８３号公報
【特許文献２】特開２００９−１６９４８号公報
【特許文献３】特開２００８−３０６２４０号公報
【特許文献４】米国特許出願第２００９００４７９７７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１では、通信品質情報管理装置が能動的に動作し、無線基地局やパケット交換装置に対して通信品質の測定および通知を要求しなければならないので、要求対象の装置数が大量になるとスケーラビリティの問題がある。また、通信品質の監視が管理装置側からの要求により追加的な処理として行われるので、測定に伴って処理負荷やトラヒックが増加するという問題もある。
【０００９】
特許文献２では、通信品質が無線品質に限定されてしまう。加えて、移動通信端末に対して、通常の通信情報に加えて品質監視のための情報を追加しなければならないので、品質監視の実施により処理負荷が増加してしまう。また、基地局から移動通信端末に対して、位置ないし通信品質情報収集のためのポーリングも実施しなければならないので、処理負荷の更なる増加を招いてしまう。
【００１０】
特許文献３でも、DBサーバが端末に対してポーリングを実施しなければならないので、処理負荷やスケーラビリティの問題が生じる。
【００１１】
特許文献４では、複数のモニタPointをモニタし、それらモニタ情報を統合的に処理する必要があるために、処理が複雑かつ複数のプロトコルを解析する必要がある。また、各移動端末の位置情報は、各端末へ問い合わせることで取得しなければならないので、位置情報を取得するための構成（ノード）や手順を別途に設ける必要があり、また各移動端末から位置情報を取得するためだけに新たなトラヒックを発生させなければならなかった。
【００１２】
本発明の目的は、上記した従来技術の課題を全て解決し、クライアントユーザが体感する通信品質を、簡単な構成で、かつネットワークにトラヒック増加などの負荷を与えることなく、位置ベースで測定できる通信品質測定方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するために、本発明は、通信トラヒックのパケットをパッシブに測定して通信品質を位置ベースで測定する通信品質測定装置において、以下のような手段を講じた点に特徴がある。
【００１４】
(1)監視対象のパケットが集約される経路に到着したパケットをキャプチャする手段と、キャプチャされたパケットの種別および到着時刻を属性情報としてコネクション単位で管理する手段と、キャプチャされたパケットからクライアントの位置情報を抽出して前記属性情報に追加する手段と、コネクションごとに、各パケットの属性情報に基づいて、前記位置情報に基づく位置ベースでクライアントの通信品質を分析する手段とを具備した。
【００１５】
(2)前記通信品質を分析する手段は、所定の種別の２つのパケットの到着時刻差に基づいて遅延特性を位置ベースで分析するようにした。
【００１６】
(3)前記通信品質を分析する手段は、所定の種別の２つのパケットの到着時刻差および当該時間差の間に送受されたデータ量に基づいてスループット特性を位置ベースで測定するようにした。
【００１７】
(4)位置ベースで分析された複数の通信品質に基づいて、クライアント側の体感品質を所定のエリア単位で算出する手段をさらに具備した。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、以下のような効果が達成される。
【００１９】
(1)位置情報の記述されたパケットをパッシブにキャプチャし、TCPコネクションが同一のパケット同士を比較することで位置ベースの通信品質が測定されるので、クライアントユーザが体感する通信品質を簡単な構成で測定できるようになる。
【００２０】
(2)クライアントの位置情報がパッシブに取得されるので、位置情報を取得するための構成や手順を別途に設ける必要がなく、また位置情報を取得するためだけに新たなトラヒックを発生させる必要がない
【００２１】
(3)クライアントから、その通信品質に関する情報のみならず位置情報までもパッシブに取得できるので、多数の無線移動端末が広範囲に分散される広域ネットワークにおいても、位置ベースでの通信品質を簡単に測定できるようになる。すなわち、大量のデータをスケーラブルに測定できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の通信品質測定方法が適用されるネットワークのブロック図である。
【図２】キャプチャ装置の構成を示した機能ブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態の動作を示したフローチャートである。
【図４】TCPコネクションテーブルの内容を模式的に表現した図である。
【図５】TCPコネクションの遅延特性を測定する方法を示したシーケンスフローである。
【図６】HTTPセッションにおけるエンドサーバのレスポンス特性を測定する方法を示したシーケンスフローである。
【図７】HTTPセッションごとに特性を分析する方法を示したシーケンスフローである。
【図８】一つのコネクション（セッション）から抽出された位置情報を他のコネクション（セッション）のクライアント側の位置情報と見なす概念を示した図である。
【図９】位置情報が記述されたパケットの一例を示した図である。
【図１０】体感品質を算出する単位エリアの一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。本発明は、(1) クライアントの位置情報が記述されたパケットをキャプチャすれば、位置ベースの通信品質をパッシブに観測できること、(2) クライアントユーザの体感品質はボトルネック回線のスループットに依存し、TCPレベルの通信品質はボトルネック回線のスループットに制限されるので、クライアントの位置情報が記述されたパケットをキャプチャすれば、TCPレベルで測定されたエンド-エンドの通信品質で、クライアントユーザが存在している位置での体感品質を代表できること、(3) 一般的に、無線区間を含むエンド-エンドの通信では無線区間がボトルネックとなるので、位置ベースの通信品質をパッシブに観測すれば、無線クライアントユーザの体感品質を位置ベースで正確に計測できること、(4) 無線区間を含まないエンド-エンドの通信でも、通信品質の測定結果に位置依存性が認められれば、通信品質を位置ベースで測定できること、を新たに知見してなされたものである。
【００２４】
そして、本発明ではクライアント／サーバ間のトラヒックが集約される回線上でパケットをパッシブにキャプチャし、位置情報の記述されているパケットが送受されるTCPコネクションの特性に基づいて、クライアント側の体感品質を位置ベースで測定するようにしている。また、上記のようにして測定された体感品質を位置ベースで分類することにより、クライアントユーザの体感品質を所望のエリア単位で判別できるようにしている。
【００２５】
なお、エンド-エンド間に複数のコネクションが確立される場合には、少なくとも一つのコネクションで送受されるパケットに位置情報が記述されていれば、この位置情報を他のコネクションにおけるクライアントの位置情報と見なすことができる。
【００２６】
同様に、TCPレベルでのトラヒックをTCPコネクション、HTTPレベルでのトラヒックをHTTPセッションと定義したとき、TCPコネクションに複数のHTTPセッションが張られる場合には、少なくとも一つのセッションで送受されるパケットに位置情報が記述されていれば、この位置情報を他のコネクションまたはセッションにおけるクライアントの位置情報と見なすことができる。
【００２７】
このとき、位置情報を抽出できたコネクション／セッションと位置情報を抽出できないコネクション／セッションとは同時に確立されている必要はなく、後に図８を参照して詳述するように、クライアントの移動距離が位置ベースの通信品質に影響しない範囲に限定される時間差であれば前後していても良い。
【００２８】
図１は、本発明の通信品質測定方法が適用されるネットワークの構成を示したブロック図であり、サービス提供範囲の各エリアには無線基地局BSが設置され、当該エリア内のクライアント（本実施形態では、無線移動端末MH）は前記各無線基地局BSに収容される。各無線基地局BSは無線アクセス網RANに接続され、前記無線アクセス網RANはコア網のゲートウェイ(GW)に接続される。前記コア網はインターネットエクスチェンジ(IX)においてインターネットと接続される。
【００２９】
前記インターネットには、クライアントからの要求に応答してサービスを提供する各種のサーバが接続されている。本実施形態では、各端末MH（アクセス）と各サーバ（エンド）との間のトラヒックを集約できる回線として、無線アクセス網RANとコア網とを接続する回線Lに、通信品質測定装置としてのキャプチャ装置１が接続されている。
【００３０】
前記端末MHは、クライアントユーザの現在位置がゲームの進行に影響を与える「位置ゲーム」や、クライアントユーザの現在位置に応じたサービスを要求して取得する「モバイルロケーションサービス」において、端末MHに実装されたGPS機能等により測定された現在位置を、送信パケットのペイロード部やデータ部に記述して送信する。あるいは、サーバが端末MHからの問い合わせに応答して、当該端末MHの位置情報を応答する場合もある。
【００３１】
図２は、前記キャプチャ装置１の構成を示した機能ブロック図であり、ここでは、本発明の説明に不要な構成は図示が省略されている。
【００３２】
パケットキャプチャ部１０１は、前記回線L上のTCPコネクション（HTTPセッションを含む）からIPパケットをキャプチャする。TCPコネクション管理部１０２は、キャプチャされたパケットをTCPコネクションごとに管理するTCPコネクションテーブル１０２ａと、キャプチャされたパケットから位置情報を抽出して前記コネクションテーブル１０２ａの対応レコードへ登録する位置情報抽出部１０２bとを含む。
【００３３】
図９は、パケットへの位置情報の記述例を示した図であり、ここではHTTPセッションで送受されるパケットを例にして説明する。
【００３４】
本実施形態では、HTTPリクエストのGETに続くURIの中に、位置情報としてGPS情報や緯度経度情報が、その測位方法と共に記述されている。なお、HTTPリクエストを実行するクライアントの情報(User-Agent)およびユーザに固有のID(X-Up-Sobno)も記述されているので、当該パケットを抽出することでクライアント単位で現在位置を識別できるようになる。
【００３５】
ネットワーク(NW)品質分析部１０３は、遅延時間測定部１０３ａおよびスループット測定部１０３ｂを含み、位置情報の記述されたパケットが送受されるコネクションの遅延時間、所要時間、送受信されるデータ量、あるいはHTTPセッションの所要時間などを分析する。
【００３６】
分析結果保持データベース１０４には、各TCPコネクションの通信品質が、パケットに記述された位置情報から推定されるクライアントの位置と紐付けられて保持される。ユーザ品質算出部１０５は、サービス提供範囲を分割したエリア毎に、観測されたユーザ品質を統計的に処理して位置ベースの通信品質を算出する。結果出力部１０６は、前記通信品質の算出結果を表示出力または印字出力する。
【００３７】
次いで、図３のフローチャートを参照して、前記キャプチャ装置１の動作を詳細に説明する。なお、図３のフローチャートは、主にTCPコネクション管理部１０２の動作を示しており、所定の周期で繰り返し実行される。
【００３８】
ステップＳ１では、キャプチャ装置１の接続された集約リンクLに到着したパケットが、前記パケットキャプチャ部１０１によりキャプチャされる。ステップＳ２では、前記キャプチャされたパケットの送信元IPアドレスsrcIPおよびそのTCPポート番号srcPort、さらには必要に応じて、宛先IPアドレスdstIPおよびそのTCPポート番号dstPortならびにプロトコル番号が、各パケットを識別するためのキーとして抽出される。なお、識別キーとして採用する情報は上記に限定されるものではなく、クライアント（ユーザ）やその通信（コネクションまたはセッション）を一意に識別できる情報であれば、例えばHTTPにおけるユーザIDを識別キーとして採用しても良い。
【００３９】
ステップＳ３では、前記キャプチャされたパケットのキーと同一キーのレコードが前記TCPコネクションテーブル１０２ａに既登録であるか否かが判定される。本実施形態では、図４に一例を示したように、監視対象のパケットについて、その種別(SYN，SYN+ACK，ACK，Dataなど)、到着時刻t、位置情報P，方向（上り下りの別）、パケットサイズ、シーケンス番号などの属性情報が、前記キーをインデックスとしてコネクションごとにレコード形式で記録されている。
【００４０】
キャプチャの開始直後であれば未登録と判定されるのでステップＳ４へ進み、所定の乱数R(0<R<1.0)が発生される。ステップＳ５では、パケットをキャプチャして記録・解析する頻度として予め設定されているサンプリング比率Rsamplingが前記乱数Rと比較され、R≦Rsamplingであれば、今回のパケットが監視対象と判定されてステップＳ６へ進む。ステップＳ６では、前記キャプチャされたパケットの属性情報が、前記キーをインデックスとするレコード方式でTCPコネクションテーブル１０２ａに新規記録される。なお、前記ステップＳ５において、R＞Rsamplingと判定されたパケットは、ステップＳ１９において破棄される。
【００４１】
一方、前記ステップＳ３において、前記キャプチャされたパケットの識別キーと同一キーのレコードがTCPコネクションテーブル１０２ａに既登録と判定されるとステップＳ６へジャンプし、当該パケットに関するレコードが前記TCPコネクションテーブル１０２ａに追加登録される。
【００４２】
ステップＳ７では、前記パケットのペイロード部やデータ部にクライアントの位置情報Pが記述されているか否かが判定される。位置情報Pが記述されていればステップＳ８へ進み、当該位置情報Pが前記レコードに追記される。ステップＳ９では、前記パケットがTCPコネクションの切断要求(FIN)または強制切断(RST)であるか否かが判定される。初めは、FINおよびRSTのいずれでもないと判定されるので、後述するステップＳ１３へ進む。なお、前記FINやRSTの代わりにTCPタイムアウト(TO)を検知するようにしても良い。
【００４３】
その後、FINまたはRSTパケットがキャプチャされると、当該処理はステップＳ９からＳ１０へ進み、当該コネクションで記録されたレコードに終了フラグFendがセットされる。ステップＳ１１では、前記切断を検知されたコネクションにおいて位置情報Pの記述されたパケットがキャプチャされていたか否かが判定される。位置情報Pの記述されたパケットが一度でもキャプチャされている、すなわち位置情報の送受履歴があればステップＳ１２へ進み、当該コネクションで記録されたレコードに位置情報Pが登録されていることを示す位置登録フラグFposがセットされる。
【００４４】
ステップＳ１３〜Ｓ１６では、位置情報Pの記述されたパケットをキャプチャできたコネクションまたはセッション（以下、位置情報付きコネクションと表現する場合もある）で送受されるパケットの特性に基づいて、そのクライアント側の体感品質が位置ベースで推定される。
【００４５】
ただし、本実施形態では位置情報Pの記述されたパケットをキャプチャできなかったコネクションまたはセッション（以下、位置情報無しコネクションと表現する場合もある）で送受されたパケットに関しても、そのレコードがコネクション切断後も所定の期間だけ前記TCPコネクションテーブル１０２ａで保持される。そして、前記位置情報付きコネクションと、少なくともクライアントのIPアドレスが同一の位置情報無しコネクションに関しては、クライアントの位置が前記位置情報付きコネクションにおけるクライアントの位置と実質的に同一であると推定してクライアント側の体感品質が位置ベースで推定されるようにしている。
【００４６】
さらに具体的に説明すれば、本実施形態では、端末MNが移動する場合でも短時間であれば移動距離は位置ベースの通信品質に影響しない範囲に限定されるという統計則または経験則に基づいて、当該短時間内に複数の異なるセッションまたはコネクション（以下、コネクションで代表する）が検知されると、一部のコネクションでしか位置情報を抽出できなかった場合でも、この位置情報を全てのコネクションに適用するようにしている。
【００４７】
すなわち、図８に示したように、時刻t0で確立されていたコネクションのパケットからは位置情報を抽出できたものの、Δt時間だけ前の時刻t0-Δtで確立されていた他のコネクションや、Δt時間だけ後の時刻t0+Δtで確立されていたさらに他のコンテンツクションのパケットからは位置情報を抽出できなかった場合でも、前記時刻t0-Δtや時刻t0+Δtでの端末位置を時刻t0と同一と見なすことで、位置ベースの通信品質を、より多くの情報に基づき、より高い確度で推定できるようにしている。
【００４８】
図３へ戻り、ステップＳ１３では、コネクションの切断から所定の監視期間Δtが経過しており、かつ位置情報フラグFposがセットされているレコードの有無が判定される。前記監視期間Δtは、端末の移動距離が位置ベースの品質に影響を及ぼさない範囲内と推定される時間であり、前記図８に関して説明したΔtと同義である。
【００４９】
このようなレコードが存在すればステップＳ１４へ進み、このレコードと少なくともクライアント側のIPアドレスが同一のレコードがTCPコネクションテーブル１０２ａに保持されているか否かが判定される。このようなレコードが保持されていなければステップＳ１６へ進み、前記位置情報フラグFposがセットされて監視期間Δtの満了した単独コネクションのレコードのみが、通信ログとしてNW品質分析部１０３へ提供される。
【００５０】
これに対して、前記ステップＳ１４において、前記位置情報付きコネクションと少なくともクライアント側のIPアドレスが同一の位置情報無しコネクションのレコードがTCPコネクションテーブル１０２ａに保持されていると判定されるとステップＳ１５へ進む。ステップＳ１５では、前記位置情報付きコネクションおよび位置情報無しコネクションの各レコードが、同一位置のクライアントをアクセス側とする通信ログとしてNW品質分析部１０３へ提供される。
【００５１】
すなわち、図８において時刻t0-Δtから時刻t0+Δtの範囲内でキャプチャされたパケットのレコードが、時刻t0でキャプチャされたパケットのレコードおよびその位置情報Pと共に、位置情報Pが同一の通信ログとしてNW品質分析部１０３へ提供される。
【００５２】
ステップＳ１７では、前記NW品質分析部１０３へ提供された全てのレコードがTCPコネクションテーブル１０２ａから破棄される。ステップＳ１５では、TCPコネクションテーブル１０２ａに記録されているレコードの中から、コネクションの開始時刻または終了時刻からの経過時間が所定の最大値を超えているコネクションに関するレコードが削除される。
【００５３】
これにより、時間的に古いレコードすなわちクライアントの位置が大きく移動している可能性の高いコネクションのレコードはTCPコネクションテーブル１０２ａから削除されるので、上記のように、クライアント側のIPアドレスが同一であれば異なるコネクションまたはセッションであってもクライアントの位置を同一と推定することの信頼性を担保できるようになる。
【００５４】
図１へ戻り、前記NW品質分析部１０３では、前記TCPコネクション管理部１０２から提供された通信ログを分析して、エンド-エンドの通信品質が位置ベースで算出される。この算出結果は分析結果保持DB１０４に通知されて保持される。
【００５５】
図５は、前記NW品質分析部１０３による分析方法を説明するための図である。ここでは、TCPコネクションの確立時にクライアント／サーバ間で実行されるTCP_3wayハンドシェークのSYNパケットからキャプチャできたコネクションについて、遅延特性を測定する方法について説明する。
【００５６】
この場合、端末MHからサーバへ最初に送信されたSYNパケットの到着時刻t1と、サーバから端末MHへ返信されたSYN+ACKパケットの到着時刻t2との差分(t2-t1)に基づいてサーバ側RTT（往復）遅延が位置ベースで算出される。
【００５７】
また、前記SYN+ACKパケットの到着時刻t2と端末MHからサーバへ最後に送信されたACKパケットの到着時刻t3との差分(t3-t2)に基づいて、クライアント側RTT遅延が位置ベースで算出される。
【００５８】
さらに、前記最初のSYNパケットの到着時刻t1と前記3wayハンドシェーク後に端末MHからサーバへ最初に送信されデータパケットの到着時刻t4との差分(t4-t1)に基づいて、TCP接続所要時間が位置ベースで算出される。
【００５９】
さらに、3wayハンドシェーク後に端末MHから最初に送信されるデータの到着時刻t1からFINまたはRSTパケットの到着時刻t5までの差分(t5-t1)、および当該差分時間内にキャプチャされた送受信データ量に基づいて、TCPコネクションのスループット特性が位置ベースで算出される。
【００６０】
なお、パケットのキャプチャがコネクションの途中から開始されているような場合には、得られた到着時刻から可能な分析のみが選択的に行われる。すなわち、キャプチャがSYN+ACKパケットから開始されていれば、その到着時刻t2からACKパケットの到着時刻t3までの差分(t3-t2)に基づいて、クライアント側RTT遅延のみが算出される。
【００６１】
また、前記TCPコネクションのスループット特性やTCP接続所要時間は、クライアント側の遅延のみならずサーバが側の遅延にも依存するので、サーバ側遅延が大きいときに算出されたこれらの特性等は、クライアント側の位置ベースに基づく通信品質を正確に代表できない。したがって、前記サーバ側RTT遅延が所定の閾値を超えているとき、あるいはサーバ側遅延を代表できるデータやACKなどのパケット到着間隔が所定の閾値を越えているときに算出されたスループット特性やTCP接続所要時間は、品質分析の対象から除外することが望ましい。
【００６２】
図６は、HTTPセッションにおけるエンドサーバのレスポンス特性の算出方法を示した図である。端末MHから送信されたHTTP要求を受信したプロキシサーバは、エンドサーバとの間で3wayハンドシェークにより接続処理を実行する。次いで、HTTP要求の送信およびHTTP応答の受信を繰り返し、サーバとの接続切断後に、前記端末HMへHTTP応答を返信する。なお、図６の構成は、図１のGWにおいてTCPコネクションを終端させ、当該GWをプロキシとして機能させることでも実現できる。
【００６３】
この場合、前記図５で算出されるクライアント側RTT遅延（無線区間およびRANの遅延）やサーバ側RTT遅延に加えて、さらに端末MHからサーバへ送信されたHTTP要求の到着時刻t4とプロキシサーバから端末MHへ返信されたHTTP応答の到着時刻t5との差分(t5-t4)に基づいて、クライアント側で体感されるエンドサーバの応答時間を位置ベースで算出できる。
【００６４】
図７は、HTTPセッションごとに特性を分析する方法を示した図である。複数のHTTPセッションが順次に確立されるコネクションでは、分析がHTTPセッションごとに行われ、一番目のHTTPセッションに関しては、端末MHが最初に送信するHTTP Req1-1の到着時刻t31から、サーバが最後に送信するHTTP Rep1-3の到着時刻t32までが一番目のHTTPセッションの所要時間とされ、その間に送受されたデータ量が当該HTTPセッションでの通信量とされる。
【００６５】
同様に、二番目のHTTPセッションに関しても、端末MHが最初に送信するHTTP Req2-1の到着時刻t33から、サーバが最後に送信するHTTP Rep2-1の到着時刻t34までが二番目のHTTPセッションの所要時間とされ、その間に送受されたデータ量が当該HTTPセッションでの通信量とされる。
【００６６】
このように、所要時間およびデータ量がセッションごとに求まれば、データ量を所要時間で除することで、HTTPセッションごとにスループットを位置ベースで算出できるようになる。
【００６７】
図１へ戻り、ユーザ品質算出部１０５では、以上のように位置ベースで算出された遅延特性やスループット特性を統計的に処理することで、無線クライアントユーザの体感品質をエリア単位で算出する。
【００６８】
本実施形態では、クライアントが異なっていても位置情報が近傍同士の特性は同列に扱われ、例えば位置AのクライアントC1を一方のエンドとするコネクションから得られる特性、および当該位置A近傍の位置A'のクライアントC2を一方のエンドとするコネクションから得られる特性とは、いずれも位置A（または、位置A'）を包含する単位エリアの特性として統合される。前記単位エリアは、図１０に一例を示したように、(1)所定の単位面積ごと、(2)無線基地局の位置とマッピングすることにより無線基地局のカバレッジ範囲ごと、(3)ユーザの分布情報に基づいて分類された所定の範囲ごと、(4)人口情報に基づいて分類された所定の範囲ごと、などに設定され、単位エリアごとに通信品質が分析される。
【００６９】
なお、品質に時間帯の要素を加味するのであれば、前記遅延特性やスループット特性を、位置情報が取得された時刻帯でも分類し、前記単位エリアおよび時間帯ごとに通信品質を分析しても良い。
【００７０】
さらに、通信ログが無線区間を含まないコネクションまたはセッションのものであって、ボトルネックがクライアント側であると断定できない場合でも、地理的に所定の範囲内に位置するクライアントを一方のエンドとする多数のコネクションまたはセッションの品質が他と較べて特異的であれば、当該所定の範囲内におけるクライアントユーザの体感品質は位置依存性が高いと推定できる。
【符号の説明】
【００７１】
１０１…パケットキャプチャ部，１０２…TCPコネクション管理部，１０３…ネットワーク(NW)品質分析部，１０４…分析結果保持データベース，１０５…ユーザ品質算出部，１０６…結果出力部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信トラヒックのパケットをパッシブに監視して通信品質を測定する通信品質測定装置において、
監視対象のパケットが集約される経路に到着したパケットをキャプチャする手段と、
前記キャプチャされたパケットについて、少なくとも種別および到着時刻を属性情報として管理する手段と、
前記キャプチャされたパケットからクライアントの位置情報を抽出して前記属性情報に追加する手段と、
各パケットの属性情報に基づいて、前記位置情報に基づく位置ベースでクライアントの通信品質を分析する手段とを具備したことを特徴とする通信品質測定装置。
【請求項２】
前記クライアントが無線移動端末であることを特徴とする請求項１に記載の通信品質測定装置。
【請求項３】
前記通信品質を分析する手段は、所定の種別の２つのパケットの到着時刻差に基づいて遅延特性を位置ベースで分析することを特徴とする請求項１に記載の通信品質測定装置。
【請求項４】
前記通信品質を分析する手段は、所定の種別の２つのパケットの到着時刻差および当該時間差の間に送受されたデータ量に基づいてスループット特性を位置ベースで測定することを特徴とする請求項１に記載の通信品質測定装置。
【請求項５】
前記位置ベースで分析された複数の通信品質に基づいて、クライアント側の体感品質を所定のエリア単位で算出する手段をさらに具備したことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の通信品質測定装置。
【請求項６】
前記体感品質を所定のエリア単位で算出する手段は、クライアントの同異にかかわらず、位置情報が同一エリアに対応するパケットの属性情報に基づいて当該エリアにおける体感品質を算出することを特徴とする請求項５に記載の通信品質測定装置。
【請求項７】
前記所定のエリアが、所定の単位面積、各無線基地局のカバレッジ範囲、ユーザの分布情報に基づいて分類された所定範囲、および人口情報に基づいて分類された所定範囲、のいずれかであることを特徴とする請求項５または６に記載の通信品質測定装置。
【請求項８】
前記通信品質を分析する手段は、TCPコネクションの確立時にクライアントが送信するSYN+ACKパケットの到着時刻から、当該クライアントが受信するACKパケットの到着時刻までの遅延時間に基づいて、クライアント側の往復遅延特性を測定することを特徴とする請求項３に記載の通信品質測定装置。
【請求項９】
前記通信品質を分析する手段は、TCPコネクションの確立時にクライアントが送信するSYNパケットの到着時刻から、当該クライアントが受信するSYN+ACKパケットの到着時刻までの遅延時間に基づいて、サーバ側の往復遅延特性を測定することを特徴とする請求項３に記載の通信品質測定装置。
【請求項１０】
前記通信品質を分析する手段は、TCPコネクションの確立時にクライアントが送信するSYNパケットの到着時刻から、当該クライアントが最初に送信するデータの到着時刻までの遅延時間に基づいて、TCP接続所要時間を測定することを特徴とする請求項３に記載の通信品質測定装置。
【請求項１１】
前記通信品質を分析する手段は、クライアントが最初に送信するTCPデータパケットの到着時刻からTCP切断用パケットの到着時刻までの時間差および当該時間差内で送受されるデータ量に基づいてスループットを測定することを特徴とする請求項４に記載の通信品質測定装置。
【請求項１２】
前記通信品質を分析する手段は、HTTP要求の到着時刻からHTTP応答の到着時刻までの時間差および当該時間差内で送受されるデータ量に基づいてスループットを測定することを特徴とする請求項４に記載の通信品質測定装置。
【請求項１３】
同一クライアントを一方として所定の時間内に確立されている複数のコネクションおよび／またはセッションについて、少なくとも一つのコネクションおよび／またはセッションから抽出された位置情報で他のコネクションおよび／またはセッションのクライアントの位置を代表させることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載の通信品質測定装置。
【請求項１４】
前記サーバ側の往復遅延特性が所定の閾値を超えるコネクションおよび／またはセッションのパケットが通信品質の分析対象から除外されることを特徴とする請求項９に記載の通信品質測定装置。
【請求項１５】
前記キャプチャされたパケットの属性情報が、コネクションおよび／またはセッション単位で管理され、
前記通信品質が、前記コネクションおよび／またはセッション単位で分析されることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれかに記載の通信品質測定装置。
【請求項１６】
通信トラヒックのパケットをパッシブに測定して通信品質を位置ベースで測定する通信品質測定方法において、
クライアントおよびサーバの少なくとも一方が当該クライアントの位置情報をパケットに記述して送信する手順と、
前記クライアント／サーバ間で送受されるパケットをネットワーク上でキャプチャする手順と、
前記キャプチャされたパケットについて、少なくとも種別および到着時刻を属性情報として管理する手順と、
前記キャプチャされたパケットからクライアントの位置情報を抽出して前記属性情報に追加する手順と、
前記各パケットの属性情報に基づいて、前記位置情報に基づく位置ベースでクライアントの通信品質を分析する手順とを有することを特徴とする通信品質測定方法。
【請求項１７】
前記パケットが、前記クライアントを収容する無線アクセス網とコア網とを接続する経路上でキャプチャされることを特徴とする請求項１６に記載の通信品質測定方法。
【請求項１】
通信トラヒックのパケットをパッシブに監視して通信品質を測定する通信品質測定装置において、
監視対象のパケットが集約される経路に到着したパケットをキャプチャする手段と、
前記キャプチャされたパケットについて、少なくとも種別および到着時刻を属性情報として管理する手段と、
前記キャプチャされたパケットからクライアントの位置情報を抽出して前記属性情報に追加する手段と、
各パケットの属性情報に基づいて、前記位置情報に基づく位置ベースでクライアントの通信品質を分析する手段とを具備したことを特徴とする通信品質測定装置。
【請求項２】
前記クライアントが無線移動端末であることを特徴とする請求項１に記載の通信品質測定装置。
【請求項３】
前記通信品質を分析する手段は、所定の種別の２つのパケットの到着時刻差に基づいて遅延特性を位置ベースで分析することを特徴とする請求項１に記載の通信品質測定装置。
【請求項４】
前記通信品質を分析する手段は、所定の種別の２つのパケットの到着時刻差および当該時間差の間に送受されたデータ量に基づいてスループット特性を位置ベースで測定することを特徴とする請求項１に記載の通信品質測定装置。
【請求項５】
前記位置ベースで分析された複数の通信品質に基づいて、クライアント側の体感品質を所定のエリア単位で算出する手段をさらに具備したことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の通信品質測定装置。
【請求項６】
前記体感品質を所定のエリア単位で算出する手段は、クライアントの同異にかかわらず、位置情報が同一エリアに対応するパケットの属性情報に基づいて当該エリアにおける体感品質を算出することを特徴とする請求項５に記載の通信品質測定装置。
【請求項７】
前記所定のエリアが、所定の単位面積、各無線基地局のカバレッジ範囲、ユーザの分布情報に基づいて分類された所定範囲、および人口情報に基づいて分類された所定範囲、のいずれかであることを特徴とする請求項５または６に記載の通信品質測定装置。
【請求項８】
前記通信品質を分析する手段は、TCPコネクションの確立時にクライアントが送信するSYN+ACKパケットの到着時刻から、当該クライアントが受信するACKパケットの到着時刻までの遅延時間に基づいて、クライアント側の往復遅延特性を測定することを特徴とする請求項３に記載の通信品質測定装置。
【請求項９】
前記通信品質を分析する手段は、TCPコネクションの確立時にクライアントが送信するSYNパケットの到着時刻から、当該クライアントが受信するSYN+ACKパケットの到着時刻までの遅延時間に基づいて、サーバ側の往復遅延特性を測定することを特徴とする請求項３に記載の通信品質測定装置。
【請求項１０】
前記通信品質を分析する手段は、TCPコネクションの確立時にクライアントが送信するSYNパケットの到着時刻から、当該クライアントが最初に送信するデータの到着時刻までの遅延時間に基づいて、TCP接続所要時間を測定することを特徴とする請求項３に記載の通信品質測定装置。
【請求項１１】
前記通信品質を分析する手段は、クライアントが最初に送信するTCPデータパケットの到着時刻からTCP切断用パケットの到着時刻までの時間差および当該時間差内で送受されるデータ量に基づいてスループットを測定することを特徴とする請求項４に記載の通信品質測定装置。
【請求項１２】
前記通信品質を分析する手段は、HTTP要求の到着時刻からHTTP応答の到着時刻までの時間差および当該時間差内で送受されるデータ量に基づいてスループットを測定することを特徴とする請求項４に記載の通信品質測定装置。
【請求項１３】
同一クライアントを一方として所定の時間内に確立されている複数のコネクションおよび／またはセッションについて、少なくとも一つのコネクションおよび／またはセッションから抽出された位置情報で他のコネクションおよび／またはセッションのクライアントの位置を代表させることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載の通信品質測定装置。
【請求項１４】
前記サーバ側の往復遅延特性が所定の閾値を超えるコネクションおよび／またはセッションのパケットが通信品質の分析対象から除外されることを特徴とする請求項９に記載の通信品質測定装置。
【請求項１５】
前記キャプチャされたパケットの属性情報が、コネクションおよび／またはセッション単位で管理され、
前記通信品質が、前記コネクションおよび／またはセッション単位で分析されることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれかに記載の通信品質測定装置。
【請求項１６】
通信トラヒックのパケットをパッシブに測定して通信品質を位置ベースで測定する通信品質測定方法において、
クライアントおよびサーバの少なくとも一方が当該クライアントの位置情報をパケットに記述して送信する手順と、
前記クライアント／サーバ間で送受されるパケットをネットワーク上でキャプチャする手順と、
前記キャプチャされたパケットについて、少なくとも種別および到着時刻を属性情報として管理する手順と、
前記キャプチャされたパケットからクライアントの位置情報を抽出して前記属性情報に追加する手順と、
前記各パケットの属性情報に基づいて、前記位置情報に基づく位置ベースでクライアントの通信品質を分析する手順とを有することを特徴とする通信品質測定方法。
【請求項１７】
前記パケットが、前記クライアントを収容する無線アクセス網とコア網とを接続する経路上でキャプチャされることを特徴とする請求項１６に記載の通信品質測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１９１４４０（Ｐ２０１２−１９１４４０Ａ）
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５３３７９（Ｐ２０１１−５３３７９）
【出願日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【出願人】（０００２０８８９１）ＫＤＤＩ株式会社 (2,700)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【出願人】（０００２０８８９１）ＫＤＤＩ株式会社 (2,700)
【Ｆターム（参考）】
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