通信品質計測装置及びその計測方法
【課題】ネットワークの品質を計測する装置において、計測対象のパケットをすべて取得しない／できない場合でも、データ損失回数を精度良く計測する。また計測対象の一部のパケットを処理対象とすることで、計測装置にかかる処理負荷を低減する。
【解決手段】パケットを受信したことを通知する複数の受信確認信号に基づきネットワークの品質を計測するネットワーク品質計測装置において、前記複数の受信確認信号のうち、間引き処理であるサンプリングにより得られた一部の受信確認信号を取得する手段と、前記取得した一部の受信確認信号に基づき、前記パケットの損失の発生を検出する手段と、を備える。
【解決手段】パケットを受信したことを通知する複数の受信確認信号に基づきネットワークの品質を計測するネットワーク品質計測装置において、前記複数の受信確認信号のうち、間引き処理であるサンプリングにより得られた一部の受信確認信号を取得する手段と、前記取得した一部の受信確認信号に基づき、前記パケットの損失の発生を検出する手段と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネットワークの通信品質を計測するための通信品質計測装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明が扱うネットワークの品質とは、計測装置に入力されるパケットの品質のことをいう。計測装置には、通信端末間のネットワークに設けられた分岐装置からパケットが入力される。又、パケット品質とは、スループット、グッドプット、パケットロス、ＲＴＴ(Round Trip Time)のことを指す。
【０００３】
以下では簡単化のために、ＴＣＰ(Transmission Control Protocol)を例に取りネットワークの品質を計測する装置について説明する。
【０００４】
ここで特許文献１について説明する。
【０００５】
特許文献１に記載されているグッドプット、パケットロスを計測する方法について図１、図２、図３を用いて説明を行う。
【０００６】
図１は特許文献１の適用領域を示す図であり、図２は特許文献１のブロック図であり、図３は特許文献１の処理の流れを示す図である。
【０００７】
通信端末２と通信端末３とのパケット通信の品質を計測する場合、その通信リンク上に分岐装置４及び分岐装置５を設置して、計測したい通信のパケットを計測装置１に取り入れる。計測装置１でパケットを取り込むことにより、品質の計測が開始される。
【０００８】
図２に特許文献１におけるブロック図を示す。
【０００９】
はじめに以下の言葉を定義する。
【００１０】
重複ＡＣＫ数とは、発生した重複ＡＣＫ（同一のＡＣＫ番号が３回以上連続）の数を指す。ここでＡＣＫとは、アクノーレッジ(acknowledge)のことである。
【００１１】
ＡＣＫ重複数とは、同一のＡＣＫ番号が連続した数を指す。
【００１２】
特許文献１における計測装置１ａは、分岐装置４からのデータを入力するデータ受信部１１１と、分岐装置５からのデータを入力するデータ受信部１１２と、入力されたデータを各フロー毎に識別するフロー識別部１２０と、ＡＣＫ側の情報のみから品質を計測するＡＣＫ情報判定部１０００ａと、その中のグッドプット計測部１３０ａと、観測期間の最初のＡＣＫ番号を記憶する記憶部１３１ａと、観測期間の最後のＡＣＫ番号を記憶する記憶部１３２ａと、記憶部１３１ａと記憶部１３２ａの記憶内容からグッドプットを計算するグッドプット計算部１３３ａと、パケットロス計測部１４０ａと、同一のＡＣＫ番号が３回以上連続した回数をカウントする重複ＡＣＫ数記憶部１４１ａと、その結果からパケットロス回数をカウントする計算部１４３ａと、ＤＡＴＡ側の情報（シーケンスナンバー、以後ＳＮ）のみから品質を計測するＤＡＴＡ情報判定部２０００ａと、その中のグッドプット計測部２３０ａと、観測期間の最初のＤＡＴＡ番号を記憶する記憶部２３１ａと、観測期間の最後のＤＡＴＡ番号を記憶する記憶部２３２ａと、記憶部２３１ａと記憶部２３２ａの記憶内容からグッドプットを計算するグッドプット計算部２３３ａと、パケットロス計測部２４０ａと、取得したＤＡＴＡと過去にカウントした最大ＳＮとを比較するＳＮ番号差分確認部２４１ａと、その結果を元にパケットロスをカウントするパケットロス回数計算部２４３ａと、から構成される。
【００１３】
特許文献１では、ネットワーク上を流れているデータを計測装置１ａで取り込むことにより、処理が開始される。分岐装置４から入力されたデータは、データ受信部１１１で、分岐装置５から入力されたデータは、データ受信部１１２で、受信する。データ受信部１１１とデータ受信部１１２でデータを受け取った後、受信部はそのデータをフロー識別部１２０に渡す。フロー識別部１２０では、受信したデータを送受信ＩＰアドレスや送受信ＴＣＰポート番号、プロトコル番号などを元に、フローの識別を行う。対象データがＡＣＫ側情報の場合にはＡＣＫ情報判定部１０００ａで、ＤＡＴＡ側情報の場合にはＤＡＴＡ情報判定部２０００ａで、処理を行う。
【００１４】
ＡＣＫ情報判定部１０００ａでは、ある一定期間の観測期間毎にグッドプットとパケットロスの計測を行う。グッドプットの計算を行うために、グッドプット計測部１３０ａでは、観測期間の最初に受け取ったＡＣＫ番号をＡＣＫ番号記憶部１３１ａで記憶する。同時にＡＣＫを受け取る毎にＡＣＫ番号記憶部１３２ａで最新のＡＣＫ番号を更新していく。観測期間を更新する毎に「ＡＣＫ番号記憶部１３２ａのＡＣＫ番号−ＡＣＫ番号記憶部１３１ａのＡＣＫ番号」をグッドプット計算部１３３ａで計算し、グッドプット計算処理を行う。パケットロスの計算では、重複ＡＣＫ数記憶部１４１ａで同一のＡＣＫ番号が３回以上連続したかどうかを確認する。この判定処理で３回以上ＡＣＫが連続している場合には、パケットがロスしたものと判定する。パケットロス回数計算部１４３ａでは、重複ＡＣＫ数記憶部１４１ａでパケットがロスしたと判定される毎にパケットロス回数を１増加させる。観測期間を更新するときに、その期間のパケットロス回数を確定し、次回の観測期間のためにパケットロスカウントを０に戻す。
【００１５】
ＤＡＴＡ情報判定部２０００ａでは、ある一定期間の観測期間毎にグッドプットとパケットロスの計測を行う。グッドプットの計算を行うために、グッドプット計測部２３０ａでは、観測期間の最初に受け取ったＳＮ番号をＤＡＴＡ番号記憶部２３１ａで記憶する。同時にＤＡＴＡを受け取る毎にＤＡＴＡ番号記憶部２３２ａで最新のＤＡＴＡ番号を更新する。このとき、過去に受け取ったＳＮ番号よりも小さな番号を受け取った場合にはこの更新作業を行わない。観測期間を更新する毎に「ＤＡＴＡ番号記憶部２３２ａのＳＮ番号−ＤＡＴＡ番号記憶部２３１ａのＳＮ番号」をグッドプット計算部２３３ａで計算し、グッドプット計算処理を行う。パケットロスの計算では、ＳＮ番号差分確認部２４１ａで、過去に受け取った最大のＳＮよりも小さなＳＮ番号を受け取る毎にパケットがロスしたと判断する。パケットロス回数計算部２４３ａでは、ＳＮ番号差分確認部２４１ａでパケットをロスしたと判定する毎にパケットロス回数を１増加させる。観測期間を更新するときに、その期間のパケットロス回数を確定し、次回の観測期間のためにパケットロスカウントを０に戻す。
【００１６】
次に図３を参照して、計測装置１ａにおける「グッドプット」、「パケットロス」の品質の計測処理について説明する。この「グッドプット」、「パケットロス」のネットワーク品質は、一定時間の観測時間毎に結果を算出していく。
【００１７】
図３は特許文献１における処理フローの概要を示している。
【００１８】
計測装置１ａは、データが分岐装置４、あるいは分岐装置５から入力され、データ受信部１１１、データ受信部１１２に到着することにより処理が開始される。この処理が、処理Ａ−１である。この処理が終了後、処理Ａ−２へ移動する。
【００１９】
処理Ａ−２は、同一フローの識別処理である。フロー識別部１２０において、受信データを送受信ＩＰアドレスや送受信ＴＣＰポート番号、プロトコル番号などを元に、フロー識別処理を行う。このフロー識別処理終了後、処理Ａ−３へ移動する。
【００２０】
処理Ａ−３では、入力されたデータが、該当フローのＡＣＫ側情報をもつか、ＳＮ情報をもつか判定を行う。ここでＡＣＫ側情報をもつ場合には、処理Ａ−４へ、ＳＮ側情報をもつ場合には、処理Ａ−１０へ移動する。なお、ＴＣＰ通信の場合には、ひとつのデータ内にＡＣＫ側情報とＳＮ側情報をもてる構成になっており、あるフローのＡＣＫ側情報データが、他方のＳＮ側情報データとなっている場合もある。
【００２１】
処理Ａ−４では、前回のデータ受信時から観測区間が更新したかどうかを確認する。観測区間が更新された場合には、前回の観測区間の品質結果を算出するために、処理Ａ−５へ移動する。観測区間が更新されていない場合には、今回の観測区間の品質観測を続けるために、処理Ａ−７へ移動する。
【００２２】
処理Ａ−５では、前回の観測区間の品質（グッドプット、パケットロス）結果を確定する。グッドプットは、「期間最後のＡＣＫ番号記憶部１３２ａの番号−期間最初のＡＣＫ番号記憶部１３１ａ」を計算する。パケットロスは、パケットロス回数計算部１４３ａの値を確定する。その後、今回の観測区間用にパケットロス回数計算部１４３ａの値を０に設定しなおす。この処理後、処理Ａ−６へ移動する。
【００２３】
処理Ａ−６では、今回の観測区間で初めて受け取ったＡＣＫ番号を、期間最初のＡＣＫ番号記憶部１３１ａに記憶する。この処理後、処理Ａ−７へ移動する。
【００２４】
処理Ａ−７では、ＡＣＫパケットを受信する毎にこの値の更新を行う。最後に受け取ったＡＣＫパケットの番号を期間最後のＡＣＫ番号記憶部１３２ａに記憶する。この処理後Ａ−８へ移動する。
【００２５】
処理Ａ−８では、ＡＣＫ番号が前回受け取った番号と一致するかどうか、一致する場合には連続して３回一致しているかどうかの確認を行う（重複ＡＣＫ数記憶部１４１ａ）。ＴＣＰでは、パケットロスを受信端末側が認識すると同一ＡＣＫ番号を連続して送信側に送信するため、この処理により、パケットロスの有無を確認する。同一ＡＣＫ番号が連続して３回連続した場合には、今回の観測区間のパケットロス回数をカウントするために、処理Ａ−９へ移動する。同一ＡＣＫ番号が連続して３回以外の場合には、パケットロスが発生していないと判断し、次のデータ入力を待ち、今回のパケットに対する処理を終了する。
【００２６】
処理Ａ−９では、今回の観測区間内のパケットロス回数をカウントする。処理Ａ−８でパケットロスとして判断されているので、パケットロス回数計算部１４３ａの値を１増加させる。この処理により、今回のパケットに対する処理を終了し、次のデータ入力を待つ。
【００２７】
処理Ａ−１０では、前回のデータ受信時から観測区間が更新したかどうかを確認する。観測区間が更新された場合には、前回の観測区間の品質結果を算出するために、処理Ａ−１１へ移動する。観測区間が更新されていない場合には、今回の観測区間の品質観測を続けるために、処理Ａ−１３へ移動する。
【００２８】
処理Ａ−１１では、前回の観測区間の品質（グッドプット、パケットロス）結果を確定する。グッドプットは、「期間最後のＳＮ番号記憶部２３２ａの番号−期間最初のＳＮ番号記憶部２３１ａ」を計算する。パケットロスは、パケットロス回数計算部２４３ａの値を確定する。その後、今回の観測区間用にパケットロス回数計算部２４３ａの値を０に設定しなおす。この処理後、処理Ａ−１２へ移動する。
処理Ａ−１２では、今回の観測区間で初めて受け取ったＳＮ番号を、期間最初のＳＮ番号記憶部２３１ａに記憶する。ただし、過去に受け取った最大ＳＮ番号が今回受け取った値よりも大きい場合には、過去の最大ＳＮを、期間最初のＳＮ番号記憶部２３１ａに記憶する。この処理後、処理Ａ−１３へ移動する。
【００２９】
処理Ａ−１３では、ＤＡＴＡパケットを受信する毎にこの値の更新を行う。最後に受け取ったＤＡＴＡパケットのＳＮ番号を期間最後のＳＮ番号記憶部２３２ａに記憶する。ただし、過去に受け取った最大ＳＮ番号が今回受け取った値よりも大きい場合には、過去の最大ＳＮを、期間最後のＳＮ番号記憶部２３２ａに記憶する。この処理後Ａ−１４へ移動する。
【００３０】
処理Ａ−１４では、過去に受け取った最大のＳＮ番号と、今回受け取ったパケットのＳＮの比較を行う。「過去に受け取った最大のＳＮ番号 ＞ 今回受け取ったパケットのＳＮ」のＳＮ逆転現象が発生した場合には、パケットがロスしたと認識し、パケットロスのカウントを行うために、処理Ａ−１５へ移動する。ＳＮ逆転現象が発生していない場合には、パケットがロスしなかったと判断し、今回のパケットに対する処理を終了する。そして次のデータ入力を待つ。
【００３１】
処理Ａ−１５では、今回の観測区間内のパケットロス回数をカウントする。処理Ａ−１４でパケットロスとして判断されているので、パケットロス回数計算部２４３ａの値を１増加させる。この処理により、今回のパケットに対する処理を終了し、次のデータ入力を待つ。
【００３２】
本手法での品質計測は、非特許文献１や非特許文献２でも採用されており、品質計測の一般的な手法のうちの一つとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３３】
【特許文献１】特開２００１−２８５４００号公報
【非特許文献】
【００３４】
【非特許文献１】片方向ＩＰトラヒックからＴＣＰレベルの統計情報を収集するパフォーマンスモニタの設計、大岸智彦、井戸上彰、長谷川享、加藤聡彦、２０００年電子情報通信学会総合大会
【非特許文献２】インターネットにおける計測に基づいたボトルネック特定手法、的場 一峰、阿多 信吾、村田 正幸、電子情報通信学会 テレコミュニケーションマネジメント研究会、 ｐｐ． ６５ − ７０、２０００年１１月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３５】
第一の問題点は、前記第一手法では、フローの品質を計測するために、高い演算能力を必要とすることである。
【００３６】
その理由は、前記第一手法では、計測対象となるフローのパケットすべてに対して処理を行う必要がある。このため、高速なネットワークでは、演算対象となるパケット数が膨大となり、それをすべて処理する必要があるために、高い演算能力を必要とする。
【００３７】
第二の問題点は、前記第一手法では、計測するフローのパケットをすべて取得できない状況では、品質を正しく計測することが出来ないことである。
【００３８】
その理由は、前記第一手法では、パケットロスのカウントを、単純にＡＣＫ番号が重複している回数としているからである。このため、本来ＡＣＫ番号が重複していても、重複しているパケットを取得できない状況では、パケットロスのカウントを行わない。このため、品質を正しく計測することが出来ない。
【００３９】
本発明は、以上の問題点を鑑み発案されたものであり、計測装置において、通信端末と通信端末の間の「スループット」、「グッドプット」、「パケットロス」、「ＲＴＴ」の品質の計測を、低い演算処理能力でも可能とすることである。また、すべてのパケットを取得しない又はできない状況においても、品質の計測を可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【００４０】
本発明による計測装置１では、サンプリング部１７０により、間引きしたパケットに対して品質計測を行う。この結果、全パケットに対して計測処理を行う必要がなく、計測器に高い演算能力を必要としなくなる。
【００４１】
本発明による計測装置１では、ＡＣＫサンプリング率推定部１８０やＤＡＴＡサンプリング率推定部により、計測装置の管理下に置かれていない部分でパケットの間引き／取りこぼしが発生しても、サンプリング率を推定することができる。この結果、計測装置１内でサンプリング率を既知でなければ適用できないようなサンプリング計測を行うことが可能となり、全パケットに対して計測処理を行う必要がなく、計測器に高い演算能力を必要としなくなる。
【００４２】
本発明による計測装置１では、品質判定部２００とサンプリング率決定部２１０とサンプリング部１７０により、重点的に観察する必要のあるフローに対しては粒度の細かな監視（パケットのサンプリング率を上げる）を行い、重要度の低いフローに対しては粒度の荒い監視（パケットのサンプリング率を下げる）を行うことが出来る。この結果、フロー毎にパケットのサンプリング率を最適な値に設定することが可能となり、計測器に高い演算能力を必要としなくなる。
【００４３】
サンプリング計測によるネットワークの品質（グッドプット）計測を可能とするために、グッドプット計測部１３０ｂの、前観測区間の最後のＡＣＫ番号記憶部１３１ｂと、今更新の観測区間の最後のＡＣＫ番号記憶部１３２ｂと、それらの情報を元にグッドプット計算部１３３ｂにより、グッドプット計算を行っている。この結果、サンプリング計測を行う場合においても、正しいグッドプットを計算することができる。
【００４４】
サンプリング計測によるネットワークの品質（グッドプット）計測を可能とするために、グッドプット計測部２３０ｄの、前観測区間の最後のＳＮ番号記憶部２３１ｄと、今更新の観測区間の最後のＳＮ番号記憶部２３２ｄと、それらの情報を元にグッドプット計算部２３３ｄにより、グッドプット計算を行っている。この結果、サンプリング計測を行う場合においても、正しいグッドプットを計算することができる。
【００４５】
サンプリング計測によるネットワークの品質（パケットロス）計測を可能とするために、パケットロス計測部１４０ｂの、ＡＣＫ重複数記憶部１４１ｂと、統計処理部１４２ｂとパケットロス回数計算部１４３ｂにより、サンプリング計測時に検出したＡＣＫの重複回数とサンプリング率から、サンプリングしていない場合には、どの程度の重複ＡＣＫが発生したかを推測する。この結果、サンプリング計測を行い、すべての重複ＡＣＫを検知できない場合でも、正しいパケットロスを推測することができる。
【００４６】
サンプリング計測によるネットワークの品質（パケットロス）計測を可能とするために、パケットロス計測部１４０ｃの、ＡＣＫ番号微分処理部１４１ｃとパケットロス回数計算部１４３ｃにより、ＡＣＫ番号の微分結果の変動からパケットロスを判定する。この結果、サンプリング計測を行い、すべてのＡＣＫを検知できない場合でも、正しいパケットロスを推測することができる。
【００４７】
サンプリング計測によるネットワークの品質（パケットロス）計測を可能とするために、パケットロス計測部２４０ｄの、ＳＮ番号微分処理部２４１ｄとパケットロス回数計算部２４３ｄにより、ＳＮ番号の微分結果の変動からパケットロスを判定する。この結果、サンプリング計測を行い、すべてのＳＮを検知できない場合でも、正しいパケットロスを推測することができる。
【００４８】
サンプリング計測によるネットワークの品質（スループット）計測を可能とするために、スループット計測部１５０ｂのスループット計算部１５１ｂにより、得られたグッドプットやパケットロスからスループットを計算する。この結果、サンプリング計測を行い、すべてのパケットを取得できない場合でも、正しいスループットを推測することができる。
【００４９】
サンプリング計測によるネットワークの品質（スループット）計測を可能とするために、スループット計測部２５０ｄのスループット計算部２５１ｄにより、得られたグッドプットやパケットロスとＴＣＰの振る舞いの理論的解釈からスループットを計算する。この結果、サンプリング計測を行い、すべてのパケットを取得できない場合でも、正しいスループットを推測することができる。
【００５０】
サンプリング計測によるネットワークの品質（ＲＴＴ）計測を可能とするために、ＲＴＴ計測部１６０ｂのＲＴＴ計算部１６１ｂにより、得られたグッドプットやパケットロスとＴＣＰの振る舞いの理論的解釈からＲＴＴを計算する。この結果、サンプリング計測を行い、すべてのパケットを取得できない場合でも、ＲＴＴを推測することができる。
【００５１】
本発明による計測装置１では、グッドプット計測部１３０ｂ、１３０ｃ、２３０ｄや、パケットロス計測部１４０ｂ、１４０ｃ、２４０ｄや、スループット計測部１５０ｂ、２５０ｄや、ＲＴＴ計算部１６０ｂにより、サンプリング計測を可能とする。この結果、計測するフローのパケットをすべて取得できない状況でも、品質を正しく計測することが出来る。
【００５２】
本発明によれば、パケットを受信したことを通知する複数の受信確認信号に基づきネットワークの品質を計測するネットワーク品質計測方法において、前記複数の受信確認信号のうち、間引き処理であるサンプリングにより得られた一部の受信確認信号を取得するステップと、前記取得した一部の受信確認信号に基づき、前記パケットの損失の発生を検出するステップと、を有するネットワーク品質計測方法が提供される。
【００５３】
本発明によれば、パケットを受信したことを通知する複数の受信確認信号に基づきネットワークの品質を計測するネットワーク品質計測装置において、前記複数の受信確認信号のうち、間引き処理であるサンプリングにより得られた一部の受信確認信号を取得するステップと、前記取得した一部の受信確認信号に基づき、前記パケットの損失の発生を検出するステップと、を有するネットワーク品質計測装置が提供される。
【００５４】
本発明によれば、パケットを受信したことを通知する複数の受信確認信号に基づきネットワークの品質を計測するネットワーク品質計測装置としてコンピュータを機能させるプログラムにおいて、前記コンピュータを、前記複数の受信確認信号のうち、間引き処理であるサンプリングにより得られた一部の受信確認信号を取得する手段と、前記取得した一部の受信確認信号に基づき、前記パケットの損失の発生を検出する手段と、として機能させるためのプログラムが提供される。
【発明の効果】
【００５５】
本発明は、ネットワークの品質を計測するためのネットワーク品質計測方法であって、データ受信側からデータ送信側に送られる受信確認信のある期間の一部のパケットを計測対象として、その期間の計測できなかったパケットを含む全パケットを取得計測した場合に計測されるであろう、データ損失回数やデータ損失率やデータ損失時刻やデータ損失パケットを計算するステップを有することを特徴とするネットワーク品質計測方法であるので、一部のパケットを計測対象としても、精度良くデータ損失回数やデータ損失率やデータ損失時刻やデータ損失パケットを計算することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本技術の適用領域の概要を示す図である。
【図２】特許文献１におけるブロック図である。
【図３】特許文献１における処理フローの概要を示す図である。
【図４】第一の実施形態における計測装置でのブロック図である。
【図５】第一の実施形態における計測装置での処理フローの概要を示す図である。
【図６】本技術の適用領域の概要を示す図である。
【図７】本技術の適用領域の概要を示す図である。
【図８】第二の実施形態における計測装置でのブロック図である。
【図９】第二の実施形態における計測装置での処理フローの概要を示す図である。
【図１０】第三の実施形態における計測装置でのブロック図である。
【図１１】第三の実施形態における計測装置での処理フローの概要を示す図である。
【図１２】第四の実施形態における計測装置でのブロック図である。
【図１３】第四の実施形態における計測装置での処理フローの概要を示す図である。
【図１４】第五の実施形態における計測装置でのブロック図である。
【図１５】第五の実施形態における計測装置での処理フローの概要を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５７】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【００５８】
図４は本発明による計測装置１ｂの第一の実施形態の構成を示すブロック図である。
【００５９】
第一の実施形態における計測装置１ｂは、分岐装置４からデータを入力するデータ受信部１１１と、分岐装置５からのデータを入力するデータ受信部１１２と、入力されたデータを各フロー毎に識別するフロー識別部１２０と、入力パケットをサンプリングするサンプリング処理部１７０と、ＡＣＫ側の情報のみから品質を計測するＡＣＫ情報判定部１０００ｂと、その中のグッドプット計測部１３０ｂと、直前の観測期間の最後のＡＣＫ番号を記憶する記憶部１３１ｂと、観測期間の最後のＡＣＫ番号を記憶する記憶部１３２ｂと、記憶部１３１ｂと記憶部１３２ｂの記憶内容からグッドプットを計算するグッドプット計算部１３３ｂと、パケットロス計測部１４０ｂと、ＡＣＫの重複回数をカウントするＡＣＫ重複数記憶部１４１ｂと、その値に対して統計的手法を用いて全体の重複ＡＣＫ数を予測する統計処理部１４２ｂと、パケットロス回数をカウントするパケットロス回数計算部１４３ｂと、グッドプットとパケットロスからスループットを計算するスループット計算部１５０ｂ、１５１ｂと、スループットとグッドプットとパケットロスからＲｏｕｎｄ Ｔｒｉｐ Ｔｉｍｅ（以後ＲＴＴ）を推測するＲＴＴ計算部１６０ｂ、１６１ｂから構成される。
【００６０】
本実施形態では、ネットワーク上を流れているデータを計測装置１ｂで取り込むことにより、処理が開始される。分岐装置４から入力されたデータは、データ受信部１１１で、分岐装置５から入力されたデータは、データ受信部１１２で、受信する。データ受信部１１１とデータ受信部１１２でデータを受け取った後、受信部はそのデータをフロー識別部１２０に渡す。フロー識別部１２０では、受信したデータを送受信ＩＰアドレスや送受信ＴＣＰポート番号、プロトコル番号などを元に、フローの識別を行う。ネットワーク品質の計測はフロー毎に行う。フロー識別処理の後、入力されたパケットに対してサンプリング部１７０により、パケットのサンプリング（間引き）処理が行われる。このサンプリング手法は、指定されたサンプリングレートにおいて、そのサンプリングレート内で乱数を発生させ、その値を基にサンプリングパケットを判定する乱数（ランダム）サンプリングや、指定されたサンプリングレートにおいて、そのサンプリング間隔で定常的にサンプリングパケットを判定する定常（均等）サンプリング、などの方法を採用する。サンプリングレートは必要に応じて、グッドプット計測部１３０ｂやパケットロス計測部１４０ｂやスループット計測部１５０ｂやＲＴＴ計測部１６０ｂに通知する。
【００６１】
対象データがＡＣＫ側情報の場合には、ＡＣＫ情報判定部１０００ｂで、ある一定期間の観測期間毎に「スループット」、「グッドプット」、「パケットロス」、「ＲＴＴ」の計測処理を行う。
【００６２】
グッドプットの計算を行うために、グッドプット計測部１３０ｂでは、ＡＣＫを受け取る毎にＡＣＫ番号記憶部１３２ｂで最新のＡＣＫ番号を更新していく。ただし、観測期間が更新された直後には、ＡＣＫ番号記憶部１３２ｂの値を更新する前に、「ＡＣＫ番号記憶部１３２ｂのＡＣＫ番号−ＡＣＫ番号記憶部１３１ｂのＡＣＫ番号」をグッドプット計算部１３３ｂで計算し、グッドプット計算処理を行い、次の観測期間のグッドプット計算のために、現在の期間最後のＡＣＫ番号記憶部１３２ｂの値を前区間最後のＡＣＫ番号記憶部１３１ｂに代入する。
【００６３】
パケットロスの計測を行うために、パケットロス計測部１４０ｂでは、ＡＣＫパケットが到着する毎に、ＡＣＫ重複数記憶部１４１ｂで、同一のＡＣＫ番号がある一定数ｎ（任意の数）以上連続したかどうかを確認する。ｎ回以上連続した場合にはＡＣＫ重複数記憶部１４１ｂの値を１増加させる。観測期間が更新されると前の観測期間のパケットロス結果を算出するために、統計処理部１４２ｂでは、サンプリング計測により検知できたＡＣＫ番号重複回数を元に、統計学上の手法を用いて、全数サンプルをした場合には本来いくらのＡＣＫ重複現象が発生したかを予測する。そして、パケットロス回数計算部１４３ｂでは、この予測したＡＣＫ重複現象の回数をパケットロス回数として確定する。この処理後、新しい観測期間でのパケットロスの計算のために、ＡＣＫ重複数記憶部１４１ｂのカウントを０とする。
【００６４】
スループットの計算を行うために、スループット計測部１５０ｂでは、グッドプット計測部１３０ｂとパケットロス計測部１４０ｂで求めたグッドプットとパケットロスの値をもとに、スループットの算出を行う。この計算の具体的な計算方法としては、「グッドプット／（１−パケットロス率）」の計算を行う。ここで、パケットロス率は、グッドプットとパケットロスの比率から算出する。
【００６５】
ＲＴＴの計算を行うために、ＲＴＴ計測部１６０ｂでは、グッドプット計測部１３０ｂとパケットロス計測部１４０ｂで求めたグッドプットとパケットロスの値をもとに、ＲＴＴの算出を行う。
【００６６】
次に図５を参照して、計測装置１ｂにおける「スループット」、「グッドプット」、「パケットロス」、「ＲＴＴ」の品質の計測処理について説明する。
【００６７】
図５は、計測装置１ｂにおける処理フローの概要を示している。
【００６８】
計測装置１ｂは、データが分岐装置４、あるいは分岐装置５から入力され、データ受信部１１１、データ受信部１１２に到着することにより処理が開始される。この処理が、処理Ｂ−１である。この処理が終了後、処理Ｂ−２へ移動する。
【００６９】
処理Ｂ−２では、同一フローの識別処理である。フロー識別部１２０において、受信データを送受信ＩＰアドレスや送受信ＴＣＰポート番号、プロトコル番号などを元に、フロー識別処理を行う。以下の処理はフロー毎に行う。フロー識別処理終了後、処理Ｂ−３へ移動する。
【００７０】
処理Ｂ−３では、パケットのサンプリング（間引き）処理である。このサンプリング手法は、指定されたサンプリングレートにおいて、そのサンプリングレート内で乱数を発生させ、その値を基にサンプリングパケットを判定する乱数（ランダム）サンプリングや、指定されたサンプリングレートにおいて、そのサンプリング間隔で定常的にサンプリングパケットを判定する定常（均等）サンプリング、などの方法を採用する。サンプリング処理終了後、処理Ｂ−４へ移動する。
【００７１】
処理Ｂ−４では、入力されたデータが、該当フローのＡＣＫ側情報をもつか、ＳＮ情報をもつか判定を行う。ここでＡＣＫ側情報をもつ場合には、処理Ｂ−５へ移動する。ＳＮ側情報を持つ場合には、処理を終了する。なお、ＴＣＰ通信の場合には、ひとつのデータ内にＡＣＫ側情報とＳＮ側情報をもてる構成になっており、あるフローのＡＣＫ側情報データが、他方のＳＮ側情報データとなっている場合もある。
【００７２】
処理Ｂ−５では、前回のデータ受信時から観測区間が更新したかどうかを確認する。観測区間が更新された場合には、前回の観測区間の品質結果を算出するために、処理Ｂ−６へ移動する。観測区間が更新されていない場合には、今回の観測区間の品質観測を続けるために、処理Ｂ−１０へ移動する。
【００７３】
処理Ｂ−６では、前の観測区間のグッドプット計測処理を行う。グッドプット計測手法としては、「期間最後のＡＣＫ番号記憶部１３２ｂ−前期間最後のＡＣＫ番号記憶部１３１ｂ」を計算する。この処理終了後、処理Ｂ−７へ移動する。
【００７４】
処理Ｂ−７では、前の観測区間のパケットロスを算出する。パケットロス計測手法としては、ＡＣＫ重複数記憶部１４１ｂの値を元にして、統計処理部１４２ｂ内で統計上処理を行い、全数サンプリングを行った場合の重複ＡＣＫ数を予測する。この値をパケットロス回数とする。この計算終了後、処理Ｂ−８へ移動する。
【００７５】
処理Ｂ−８では、処理Ｂ−６、処理Ｂ−７で求めたグッドプットとパケットロスの値を元にして、スループット計算処理とＲＴＴ計算処理を行う。スループットの具体的な計算方法としては、「グッドプット／（１−パケットロス率）」の計算を行う。ここで、パケットロス率は、グッドプットとパケットロスの比率から算出する。またグッドプットとパケットロスからＲＴＴを計算する。これらの計算により、前観測区間のネットワークの品質を求め終わった後、処理Ｂ−９へ移動する。
【００７６】
処理Ｂ−９では、今まで期間最後のＡＣＫ番号記憶部１３２ｂに記憶されていたＡＣＫ番号を、前期間最後のＡＣＫ番号記憶部１３１ｂに代入する。また、ＡＣＫ重複数のカウントを０に戻す。この処理終了後、処理Ｂ−１０へ移動する。
【００７７】
処理Ｂ−１０では、ＡＣＫを受け取る毎に、受け取ったＡＣＫ番号を期間最後のＡＣＫ番号記憶部１３２ｂに記憶する。この処理終了後、処理Ｂ−１１へ移動する。
【００７８】
処理Ｂ−１１では、ＡＣＫ重複数記憶部１４１ｂで、同一のＡＣＫ番号がある一定数ｎ（任意の数）以上連続したかどうかを確認する。ｎ回以上連続した場合にはＡＣＫ重複数記憶部１４１ｂの値を１増加させる。この処理により、今回のパケットに対する処理を終了する。そして次のデータ入力を待つ。
【００７９】
以上が本発明による第一の実施形態における計測装置１ｂの処理内容である。
【００８０】
従来の技術においては、グッドプットの計測手法として、観測期間中に検知したＡＣＫの最大値と最小値の差分をその観測期間中のグッドプットとして計算していた。このため、この計算手法を単純にサンプリング計測に適用すると、サンプリングにより間引かれた観測期間中の最初と最後のデータ量分だけ常に低い値を算出することになる。また、パケットロスの計測手法として、観測期間中に検知した重複ＡＣＫ数（同一のＡＣＫ番号が３回以上連続した回数）をカウントして、パケットロスとしていた。このため、この計算手法を単純にサンプリング計測に適用すると、本来ＡＣＫ番号が３回以上連続していても、サンプリングにより間引かれた結果、ＡＣＫ番号が連続しない場合が多く発生し、パケットロス回数が本来の値よりも大きく下回る。
【００８１】
一方、本実施形態では、グッドプット計測手法として、各観測期間中に最後に検知したＡＣＫ番号の差分を、その区間のグッドプットとして計算している。サンプリング計測により、ＡＣＫデータが間引かれることで、グッドプットの値は本来の値よりも大きくなったり小さくなったりするが、本実施形態のグッドプットの平均値は本来のグッドプット平均値の値と、常にほぼ同じ値を示す。また、パケットロスの計測手法として、サンプリング計測で観測したＡＣＫの重複数から、統計学的手法を用いて、本来のＡＣＫ重複数を予測して、パケットロスと計上している。このため、サンプリングにより、すべての重複ＡＣＫを検知することができなくても、本来の重複ＡＣＫ数を予測することが可能となる。また、サンプリング計測時にも、ほぼ正確なグッドプットとパケットロスの値を計測することができることから、スループットとＲＴＴの値の予測値を算出することが可能となる。これら、サンプリング計測手法を使用することで、計測するフローのすべてのパケットをすべて取得できない状況においても、品質を正しく計測することができる。また、フローの品質を計測するのに、すべてのパケットに対して処理を行う必要がなくなるため、計測器に高い演算能力を必要としなくなる。
【００８２】
本実施形態は、簡単化のために、ＴＣＰ通信の品質を計測する装置で説明を行ったが、送信データ中にデータ列の順番が記載されており、データ欠損に対する再送の仕組みが存在するものに共通の技術である。したがってＨＳＴＣＰやＳＣＴＰやＤＣＣＰといった再送機構の存在するプロトコル一般を含む。
【００８３】
また適用領域としては、非計測ネットワーク及びトラヒックに影響を与えない図１の状態のみではなく、データを取得できる形式であれば、通信端末間の途中に挿入し、非計測ネットワーク及びトラヒックに影響を与える図６のような形態でも可能である。図６でのデータ中継端末とは、レイヤ２でデータ転送を行うイーサネット（登録商標）スイッチや、レイヤ４でデータ転送を行うルータ、レイヤ４以上での転送を行うゲートウェイ等であり、データをそのまま転送、あるいは、プロトコルを変更して転送する場合や、ロードバランス機能や帯域制御機能を付加した端末のことを指す。
【００８４】
またサンプリング処理部分としては、本実施形態のように計測装置１内に存在している場合のみではなく、サンプリングレートを計測装置１で知ることができる状態であれば良い。具体的には、図６の形態のデータ中継端末内にパケットのサンプリング機能を持たせる場合や、図７の形態のように、サンプリング処理用のサンプリング装置７を通してパケットを計測装置１に入力する場合のことを指す。
【００８５】
また本実施形態のサンプリング処理１７０は、フロー識別処理１２０の後に行われているが、フロー識別処理１２０の前にサンプリング処理１７０を行っても同様の効果を発揮することができる。
【００８６】
またパケットロス計算のための統計処理部１４２ｂや処理フローＢ−７では、統計学手法を用いて、本来のＡＣＫ重複数を予測するとしたが、その内容は、ＡＣＫ重複数がある確率モデルに従って発生すると仮定することにより、検知できた一部のＡＣＫ重複数から、全体のＡＣＫ重複数を推定する方法が考えられる。
【００８７】
この推定手法の計算方法としては、「全体のＡＣＫ重複数＝（ＡＣＫ重複数記憶部１４１ｂでカウントしたＡＣＫ番号が一定数ｎ（任意の数）以上連続した数）／（ある確率分布のｎ以上の割合）」がある。これを計算することにより、全体の重複ＡＣＫ数を求めることができる。また、複数種類のＡＣＫ番号が連続した数を記憶しておき、それぞれで全体の重複ＡＣＫ数を予測して、その平均値を全体の重複ＡＣＫ数とする場合（例、全体のＡＣＫ重複数＝｛（ＡＣＫがｎ１回以上連続した数／ある確率分布のｎ１以上の割合）＋（ＡＣＫがｎ２回以上連続した数／ある確率分布のｎ２以上の割合）＋・・・（ＡＣＫがｎｍ回以上連続した数／ある確率分布のｎｍ以上の割合）｝／ｍ）や、この計算に重み付け平均を行った値を全体の重複ＡＣＫ数とする場合（例、全体のＡＣＫ重複数＝｛ａ１×（ＡＣＫがｎ１回以上連続した数／ある確率分布のｎ１以上の割合）＋ａ２×（ＡＣＫがｎ２回以上連続した数／ある確率分布のｎ２以上の割合）＋・・・ａｍ×（ＡＣＫがｎｍ回以上連続した数／ある確率分布のｎｍ以上の割合）｝／ｍ）もある。また、これらの計算結果に対して、加算や減算や乗算や除算を行う場合もある。
【００８８】
ここでの確率分布の具体的な分布名としては、正規分布、標準正規分布、カイ２乗分布、Ｆ分布、ｔ分布、ベータ分布、指数分布、ガンマ分布、二項分布、超幾何分布、対数正規分布、ポアソン分布、負の二項分布、ワイブル分布、一様分布などが考えられる。
【００８９】
ここでの確率分布で必要とされる平均値や平均値や分散値等のパラメタとしては、過去のパケットロス率やサンプリング確率から求める方法が考えられる。
【００９０】
この推定手法の具体的な計算手法の一つとしては、ＡＣＫ重複数が、過去のパケットロス率のルートに反比例し、サンプリング率に比例する値をもとに決定する平均値を持つポアソン分布に従うと仮定して、「（ＡＣＫ重複数記憶部１４１ｂでカウントしたＡＣＫ番号が一定数ｎ（任意の数）以上連続した数）／（１−ポアソン分布の０の確率―ポアソン分布の１の確率−・・・−ポアソン分布のｎ−１の確率）」によって、全体の重複ＡＣＫ数を推定することが考えられる。
【００９１】
この本来のＡＣＫ重複数を予測する方法としては、一観測期間中に検知できたＡＣＫ重複数から全体のＡＣＫ重複数を推定する計算を、複数回反復することが考えられる。この反復計算を行うことで、ＡＣＫ重複数の推定精度を向上させる効果が見込める。具体的には、一度目の計算では、過去のパケットロス率あるいは、任意の値を使用して、確率分布のパラメタを求め、今観測期間中の重複ＡＣＫ数とパケットロス率を推定する。次に、一度目の計算で推定したパケットロス率を使用して、確率分布のパラメタを求め、再度、同観測期間の重複ＡＣＫ数とパケットロス率を推定する。この反復計算を繰り返すことにより、パケットロス率の推定精度を向上させることが可能となる。
【００９２】
図８は本発明による計測装置１ｃの第二の実施形態の構成を示すブロック図である。
【００９３】
第二の実施形態における計測装置１ｃは、分岐装置４からデータを入力するデータ受信部１１１と、分岐装置５からデータを入力するデータ受信部１１２と、入力されたデータを各フロー毎に識別するフロー識別部１２０と、入力パケットをサンプリングするサンプリング処理部１７０と、ＡＣＫ側の情報のみから品質を計測するＡＣＫ情報判定部１０００ｃと、その中のグッドプット計測部１３０ｂと、直前の観測期間の最後のＡＣＫ番号を記憶する記憶部１３１ｂと、観測期間の最後のＡＣＫ番号を記憶する記憶部１３２ｂと、記憶部１３１ｂと記憶部１３２ｂの記憶内容からグッドプットを計算するグッドプット計算部１３３ｂと、パケットロス計測部１４０ｃと、ＡＣＫ番号を時間変化に対して微分するＡＣＫ番号微分処理部１４１ｃと、パケットロス回数をカウントするパケットロス回数計算部１４３ｃと、グッドプットとパケットロスからスループットを計算するスループット計算部１５０ｂ、１５１ｂと、スループットとグッドプットとパケットロスからＲｏｕｎｄ Ｔｒｉｐ Ｔｉｍｅ（以後ＲＴＴ）を推測するＲＴＴ計算部１６０ｂ、１６１ｂから構成される。
【００９４】
本実施形態では、ネットワーク上を流れているデータを計測装置１ｃで取り込むことにより、処理が開始される。分岐装置４から入力されたデータは、データ受信部１１１で、分岐装置５から入力されたデータは、データ受信部１１２で、受信する。データ受信部１１１とデータ受信部１１２でデータを受け取った後、受信部はそのデータをフロー識別部１２０に渡す。フロー識別部１２０では、受信したデータを送受信ＩＰアドレスや送受信ＴＣＰポート番号、プロトコル番号などを元に、フローの識別を行う。ネットワーク品質の計測はフロー毎に行う。フロー識別処理の後、入力されたパケットに対してサンプリング部１７０により、パケットのサンプリング（間引き）処理が行われる。このサンプリング手法は、指定されたサンプリングレートにおいて、そのサンプリングレート内で乱数を発生させ、その値を基にサンプリングパケットを判定する乱数（ランダム）サンプリングや、指定されたサンプリングレートにおいて、そのサンプリング間隔で定常的にサンプリングパケットを判定する定常（均等）サンプリング、などの方法を採用する。サンプリングレートは必要に応じて、グッドプット計測部１３０ｂやパケットロス計測部１４０ｃやスループット計測部１５０ｂやＲＴＴ計測部１６０ｂに通知する。
【００９５】
対象データがＡＣＫ側情報の場合には、ＡＣＫ情報判定部１０００ｃで、ある一定期間の観測期間毎に「スループット」、「グッドプット」、「パケットロス」、「ＲＴＴ」の計測処理を行う。
【００９６】
第二の実施形態のグッドプット計測処理１３０ｂは、第一の実施形態のグッドプット計測処理と同様である。
【００９７】
パケットロスの計測を行うために、パケットロス計測部１４０ｃでは、ＡＣＫパケットが到着する毎に、ＡＣＫ番号微分処理部１４１ｃにおいて、ＡＣＫ番号を時間変化に対して微分する。ＴＣＰは通常、スループットを上げ続け、パケットロスが発生するとスループットを落とす。このため、パケットロスが発生するまでは、ＡＣＫ番号を時間変化に対して微分すると傾斜が大きくなっていく。そしてパケットロスが発生すると、ＡＣＫ番号を時間変化に対して微分すると傾斜が小さくなる。この傾斜の変化により、パケットロスの検出を行う。パケットロス回数計算部１４３ｃでは、この傾斜が小さくなった回数をパケットロス回数として確定する。また、パケットロス回数計算部１４３ｃでは、観測期間を更新する毎に、カウントを０に初期化する。
【００９８】
第二の実施形態のスループット計測処理１５０ｂは、第一の実施形態のスループット計測処理と同様である。
【００９９】
第二の実施形態のＲＴＴ計測処理１３０ｂは、第一の実施形態のＲＴＴ計測処理と同様である。
【０１００】
次に図９を参照して、計測装置１ｃにおける「スループット」、「グッドプット」、「パケットロス」、「ＲＴＴ」の品質の計測処理について説明する。
【０１０１】
図９は、計測装置１ｃにおける処理フローの概要を示している。
【０１０２】
計測装置１ｃは、データが分岐装置４、あるいは分岐装置５から入力され、データ受信部１１１、データ受信部１１２に到着することにより処理が開始される。この処理が、処理Ｃ−１である。この処理が終了後、処理Ｃ−２へ移動する。
【０１０３】
処理Ｃ−２では、同一フローの識別処理である。フロー識別部１２０において、受信データを送受信ＩＰアドレスや送受信ＴＣＰポート番号、プロトコル番号などを元に、フロー識別処理を行う。以下の処理はフロー毎に行う。フロー識別処理終了後、処理Ｃ−３へ移動する。
【０１０４】
処理Ｃ−３では、パケットのサンプリング（間引き）処理である。このサンプリング手法は、指定されたサンプリングレートにおいて、そのサンプリングレート内で乱数を発生させ、その値を基にサンプリングパケットを判定する乱数（ランダム）サンプリングや、指定されたサンプリングレートにおいて、そのサンプリング間隔で定常的にサンプリングパケットを判定する定常（均等）サンプリング、などの方法を採用する。サンプリング処理終了後、処理Ｃ−４へ移動する。
【０１０５】
処理Ｃ−４では、入力されたデータが、該当フローのＡＣＫ側情報をもつか、ＳＮ情報をもつか判定を行う。ここでＡＣＫ側情報をもつ場合には、処理Ｃ−５へ移動する。ＳＮ側情報を持つ場合には、処理を終了する。なお、ＴＣＰ通信の場合には、ひとつのデータ内にＡＣＫ側情報とＳＮ側情報をもてる構成になっており、あるフローのＡＣＫ側情報データが、他方のＳＮ側情報データとなっている場合もある。
【０１０６】
処理Ｃ−５では、前回のデータ受信時から観測区間が更新したかどうかを確認する。観測区間が更新された場合には、前回の観測区間の品質結果を算出するために、処理Ｃ−６へ移動する。観測区間が更新されていない場合には、今回の観測区間の品質観測を続けるために、処理Ｃ−８へ移動する。
【０１０７】
処理Ｃ−６では、前の観測区間のネットワークの品質（スループットとグッドプットとパケットロスとＲＴＴ）を確定する。グッドプット計測手法としては、「期間最後のＡＣＫ番号記憶部１３２ｂ−前期間最後のＡＣＫ番号記憶部１３１ｂ」を計算する。パケットロス計測手法としては、パケットロス回数計算部１４３ｃの値を確定する。スループットの具体的な計算方法としては、「グッドプット／（１−パケットロス率）」の計算を行う。ここで、パケットロス率は、グッドプットとパケットロスの比率から算出する。またグッドプットとパケットロスからＲＴＴを計算する。これらの計算により、前観測区間のネットワークの品質を求め終わった後、処理Ｃ−７へ移動する。
【０１０８】
処理Ｃ−７では、今まで期間最後のＡＣＫ番号記憶部１３２ｂに記憶されていたＡＣＫ番号を、前期間最後のＡＣＫ番号記憶部１３１ｂに代入する。また、パケットロス回数計算部１４３ｃのカウントを０に戻す。この処理終了後、処理Ｃ−８へ移動する。
【０１０９】
処理Ｃ−８では、ＡＣＫを受け取る毎に、受け取ったＡＣＫ番号を期間最後のＡＣＫ番号記憶部１３２ｂに記憶する。この処理終了後、処理Ｃ−９へ移動する。
【０１１０】
処理Ｃ−９では、あるＡＣＫデータを基準として、今回取得したＡＣＫのＡＣＫ番号に対する時間微分処理を行う。この処理終了後、処理Ｃ−１０へ移動する。
【０１１１】
処理Ｃ−１０では、処理Ｃ−９の結果を受けて、パケットロスが存在するかどうかの判定を行う。微分結果、傾きが大きく減少した場合にはパケットがロスしたと判定し、処理Ｃ−１１へ移動する。傾きが増加した場合には、パケットがロスしなかったと判定し、今回のパケットに対する処理を終了する。そして次のデータ入力を待つ。
【０１１２】
処理Ｃ−１１では、観測区間中にパケットロスを検知したと判断し、パケットロス回数計算部１４３ｃのカウントを１増加する。この処理により、今回のパケットに対する処理を終了する。そして次のデータ入力を待つ。
【０１１３】
以上が本発明による第二の実施形態における計測装置１ｃの処理内容である。
【０１１４】
従来の技術においては、グッドプットの計測手法として、観測期間中に検知したＡＣＫの最大値と最小値の差分をその観測期間中のグッドプットとして計算していた。このため、この計算手法を単純にサンプリング計測に適用すると、サンプリングにより間引かれた観測期間中の最初と最後のデータ量分だけ常に低い値を算出することになる。また、パケットロスの計測手法として、観測期間中に検知した重複ＡＣＫ数（同一のＡＣＫ番号が３回以上連続した回数）をカウントして、パケットロスとしていた。このため、この計算手法を単純にサンプリング計測に適用すると、本来ＡＣＫ番号が３回以上連続していても、サンプリングにより間引かれた結果、ＡＣＫ番号が連続しない場合が多く発生し、パケットロス回数が本来の値よりも大きく下回る。
【０１１５】
一方、本実施形態では、グッドプット計測手法として、各観測期間中に最後に検知したＡＣＫ番号の差分を、その区間のグッドプットとして計算している。サンプリング計測により、ＡＣＫデータが間引かれることで、グッドプットの値は本来の値よりも大きくなったり小さくなったりするが、本実施形態のグッドプットの平均値は本来のグッドプット平均値の値と、常にほぼ同じ値を示す。また、パケットロスの計測手法として、サンプリング計測で観測したＡＣＫ番号の微分計算を行い、その変化を観察することで、パケットロスと計上している。このため、サンプリングにより、すべてのＡＣＫを取得することができなくても、パケットロスを計上することが可能となる。また、サンプリング計測時にも、ほぼ正確なグッドプットとパケットロスの値を計測することができることから、スループットとＲＴＴの値の予測値を算出することが可能となる。これら、サンプリング計測手法を使用することで、計測するフローのすべてのパケットをすべて取得できない状況においても、品質を正しく計測することができる。また、フローの品質を計測するのに、すべてのパケットに対して処理を行う必要がなくなるため、計測器に高い演算能力を必要としなくなる。
【０１１６】
本実施形態は、簡単化のために、ＴＣＰ通信の品質を計測する装置で説明を行ったが、送信データ中にデータ列の順番が記載されており、データ欠損に対する再送の仕組みが存在するものに共通の技術である。したがってＨＳＴＣＰやＳＣＴＰやＤＣＣＰといった再送機構の存在するプロトコル一般を含む。
【０１１７】
また適用領域としては、非計測ネットワーク及びトラヒックに影響を与えない図１の状態のみではなく、データを取得できる形式であれば、通信端末間の途中に挿入し、非計測ネットワーク及びトラヒックに影響を与える図６のような形態でも可能である。図６でのデータ中継端末とは、レイヤ２でデータ転送を行うイーサスイッチや、レイヤ４でデータ転送を行うルータ、レイヤ４以上での転送を行うゲートウェイ等であり、データをそのまま転送、あるいは、プロトコルを変更して転送する場合や、ロードバランス機能や帯域制御機能を付加した端末のことを指す。
【０１１８】
またサンプリング処理部分としては、本実施形態のように計測装置１内に存在している場合のみではなくてもよい。具体的には、図６の形態のデータ中継端末内にパケットのサンプリング機能を持たせる場合や、図７の形態のように、サンプリング処理用のサンプリング装置７を通してパケットを計測装置１に入力する場合のことを指す。
【０１１９】
また本実施形態のサンプリング処理１７０は、フロー識別処理１２０の後に行われているが、フロー識別処理１２０の前にサンプリング処理１７０を行っても同様の効果を発揮することができる。
【０１２０】
またパケットロス計算のためのＡＣＫ番号微分処理部１４１ｃや処理フローＣ−９では、ＡＣＫ番号に対する微分処理を行うとしたが、その内容は、あるＡＣＫデータを基準として、ＡＣＫデータを取得する毎にＡＣＫ番号の差分を時間で微分処理することが考えられる。その微分処理としては、時間に対する一次微分の他、二次微分や三次微分などのｎ次微分を行うことも含む。
【０１２１】
またＡＣＫ番号に対する微分処理は、その基準となるＡＣＫデータは、ある一定期間毎に変化させることが考えられる。この一定期間毎とは、観測期間毎や、数分毎、数秒毎、パケット入力毎などとすることが考えられる。
【０１２２】
この微分処理の具体的な計算手法の一つとしては、ＡＣＫパケットが入力される毎に、前の観測期間の最後のＡＣＫデータを基準として、ＡＣＫ番号の差分に対して時間一次微分処理を行うことが考えられる。この処理において、傾きが減少した場合に、パケットロスであると判定する。時間に対して二次微分を行う場合も考えられ、この場合、負の値を検出した場合をパケットロスであると判定する。またこのとき、値が変化した時間と番号をしらべることにより、パケットがロスした時間と、パケットロスの番号の範囲が分かる。
【０１２３】
図１０は本発明による計測装置１ｄの第三の実施形態の構成を示すブロック図である。
【０１２４】
第三の実施形態における計測装置１ｄは、分岐装置４からデータを入力するデータ受信部１１１と、分岐装置５からデータを入力データ受信部１１２と、入力されたデータを各フロー毎に識別するフロー識別部１２０と、入力パケットをサンプリングするサンプリング処理部１７０と、ＳＮ側の情報のみから品質を計測するＳＮ情報判定部２０００ｄと、その中のグッドプット計測部２３０ｄと、直前の観測期間の最後のＳＮ番号を記憶する記憶部２３１ｄと、観測期間の最後のＳＮ番号を記憶する記憶部２３２ｄと、記憶部２３１ｄと記憶部２３２ｄの記憶内容からグッドプットを計算するグッドプット計算部２３３ｄと、パケットロス計測部２４０ｄと、ＳＮ番号を時間変化に対して微分するＳＮ番号微分処理部２４１ｄと、パケットロス回数をカウントするパケットロス回数計算部２４３ｄと、グッドプットとパケットロスからスループットを計算するスループット計算部２５０ｄ、２５１ｄと、スループットとグッドプットとパケットロスからＲｏｕｎｄ Ｔｒｉｐ Ｔｉｍｅ（以後ＲＴＴ）を推測するＲＴＴ計算部１６０ｂ、１６１ｂから構成される。
【０１２５】
本実施形態では、ネットワーク上を流れているデータを計測装置１ｄで取り込むことにより、処理が開始される。分岐装置４から入力されたデータは、データ受信部１１１で、分岐装置５から入力されたデータは、データ受信部１１２で、受信する。データ受信部１１１とデータ受信部１１２でデータを受け取った後、受信部はそのデータをフロー識別部１２０に渡す。フロー識別部１２０では、受信したデータを送受信ＩＰアドレスや送受信ＴＣＰポート番号、プロトコル番号などを元に、フローの識別を行う。ネットワーク品質の計測はフロー毎に行う。フロー識別処理の後、入力されたパケットに対してサンプリング部１７０により、パケットのサンプリング（間引き）処理が行われる。このサンプリング手法は、指定されたサンプリングレートにおいて、そのサンプリングレート内で乱数を発生させ、その値を基にサンプリングパケットを判定する乱数（ランダム）サンプリングや、指定されたサンプリングレートにおいて、そのサンプリング間隔で定常的にサンプリングパケットを判定する定常（均等）サンプリング、などの方法を採用する。サンプリングレートは必要に応じて、グッドプット計測部２３０ｄやパケットロス計測部２４０ｄやスループット計測部２５０ｄやＲＴＴ計測部１６０ｂに通知する。
【０１２６】
対象データがＳＮ側情報の場合には、ＳＮ情報判定部２０００ｄで、ある一定期間の観測期間毎に「スループット」、「グッドプット」、「パケットロス」、「ＲＴＴ」の計測処理を行う。
【０１２７】
グッドプットの計算を行うために、グッドプット計測部２３０ｄでは、ＤＡＴＡを受け取る毎にＳＮ番号記憶部２３２ｄで最新のＳＮ番号を更新していく。ただし、過去に受け取った最大のＳＮより、今回のＳＮの値が小さい場合には更新しない。観測期間が更新された直後には、ＳＮ番号記憶部２３２ｄの値を更新する前に、「ＳＮ番号記憶部２３２ｄのＡＣＫ番号−ＳＮ番号記憶部２３１ｄのＳＮ番号」をグッドプット計算部２３３ｄで計算し、グッドプット計算処理を行い、次の観測期間のグッドプット計算のために、現在の期間最後のＳＮ番号記憶部２３２ｄの値を前区間最後のＳＮ番号記憶部２３１ｄに代入する。
【０１２８】
パケットロスの計測を行うために、パケットロス計測部２４０ｄでは、ＤＡＴＡパケットが到着する毎に、ＳＮ番号微分処理部２４１ｄにおいて、ＳＮ番号を時間変化に対して微分する。ＴＣＰは通常、スループットを上げ続け、パケットロスが発生するとスループットを落とす。このため、パケットロスが発生するまでは、ＳＮ番号を時間変化に対して微分すると傾斜が大きくなっていく。そしてパケットロスが発生すると、ＳＮ番号を時間変化に対して微分すると傾斜が小さくなる。この傾斜の変化により、パケットロスの検出を行う。パケットロス回数計算部２４３ｄでは、この傾斜が小さくなった回数をパケットロス回数として確定する。また、パケットロス回数計算部２４３ｄでは、観測期間を更新する毎に、カウントを０に初期化する。
【０１２９】
スループットの計算を行うために、スループット計測部２５０ｄでは、グッドプット計測部２３０ｄとパケットロス計測部２４０ｄで求めたグッドプットとパケットロスの値をもとに、スループットの算出を行う。この計算の具体的な計算方法としては、「グッドプット＋パケットロス量」の計算を行う。
【０１３０】
第三の実施形態のＲＴＴ計測処理１３０ｂは、第一の実施形態、第二の実施形態のＲＴＴ計測処理と同様である。
【０１３１】
次に図１１を参照して、計測装置１ｄにおける「スループット」、「グッドプット」、「パケットロス」、「ＲＴＴ」の品質の計測処理について説明する。
【０１３２】
図１１は、計測装置１ｄにおける処理フローの概要を示している。
【０１３３】
計測装置１ｄは、データが分岐装置４、あるいは分岐装置５から入力され、データ受信部１１１、データ受信部１１２に到着することにより処理が開始される。この処理が、処理Ｄ−１である。この処理が終了後、処理Ｄ−２へ移動する。
【０１３４】
処理Ｄ−２では、同一フローの識別処理である。フロー識別部１２０において、受信データを送受信ＩＰアドレスや送受信ＴＣＰポート番号、プロトコル番号などを元に、フロー識別処理を行う。以下の処理はフロー毎に行う。フロー識別処理終了後、処理Ｄ−３へ移動する。
【０１３５】
処理Ｄ−３では、パケットのサンプリング（間引き）処理である。このサンプリング手法は、指定されたサンプリングレートにおいて、そのサンプリングレート内で乱数を発生させ、その値を基にサンプリングパケットを判定する乱数（ランダム）サンプリングや、指定されたサンプリングレートにおいて、そのサンプリング間隔で定常的にサンプリングパケットを判定する定常（均等）サンプリング、などの方法を採用する。サンプリング処理終了後、処理Ｄ−４へ移動する。
【０１３６】
処理Ｄ−４では、入力されたデータが、該当フローのＳＮ側情報をもつか、ＡＣＫ情報をもつか判定を行う。ここでＳＮ側情報をもつ場合には、処理Ｄ−５へ移動する。ＡＣＫ側情報を持つ場合には、処理を終了する。なお、ＴＣＰ通信の場合には、ひとつのデータ内にＡＣＫ側情報とＳＮ側情報をもてる構成になっており、あるフローのＡＣＫ側情報データが、他方のＳＮ側情報データとなっている場合もある。
【０１３７】
処理Ｄ−５では、前回のデータ受信時から観測区間が更新したかどうかを確認する。観測区間が更新された場合には、前回の観測区間の品質結果を算出するために、処理Ｄ−６へ移動する。観測区間が更新されていない場合には、今回の観測区間の品質観測を続けるために、処理Ｄ−８へ移動する。
【０１３８】
処理Ｄ−６では、前の観測区間のネットワークの品質（スループットとグッドプットとパケットロスとＲＴＴ）を確定する。グッドプット計測手法としては、「期間最後のＳＮ番号記憶部２３２ｄ−前期間最後のＳＮ番号記憶部２３１ｄ」を計算する。パケットロス計測手法としては、パケットロス回数計算部２４３ｄの値を確定する。スループットの具体的な計算方法としては、「グッドプット＋パケットロス量」の計算を行う。またグッドプットとパケットロスからＲＴＴを計算する。これらの計算により、前観測区間のネットワークの品質を求め終わった後、処理Ｄ−７へ移動する。
【０１３９】
処理Ｄ−７では、今まで期間最後のＳＮ番号記憶部２３２ｄに記憶されていたＳＮ番号を、前期間最後のＳＮ番号記憶部２３１ｄに代入する。また、パケットロス回数計算部２４３ｄのカウントを０に戻す。この処理終了後、処理Ｄ−８へ移動する。
【０１４０】
処理Ｄ−８では、ＳＮを受け取る毎に、受け取ったＳＮ番号を期間最後のＳＮ番号記憶部２３２ｄに記憶する。ただし、過去に受け取った最大のＳＮよりも、今回のＳＮの値が小さな場合には記憶処理を行わない。この処理終了後、処理Ｄ−９へ移動する。
【０１４１】
処理Ｄ−９では、あるＤＡＴＡデータを基準として、今回取得したＤＡＴＡのＳＮ番号に対する時間微分処理を行う。この処理終了後、処理Ｄ−１０へ移動する。
【０１４２】
処理Ｄ−１０では、処理Ｄ−９の結果を受けて、パケットロスが存在するかどうかの判定を行う。微分結果、傾きが大きく減少した場合にはパケットがロスしたと判定し、処理Ｄ−１１へ移動する。傾きが増加した場合には、パケットがロスしなかったと判定し、今回のパケットに対する処理を終了する。そして次のデータ入力を待つ。
【０１４３】
処理Ｄ−１１では、観測区間中にパケットロスを検知したと判断し、パケットロス回数計算部２４３ｄのカウントを１増加する。この処理により、今回のパケットに対する処理を終了する。そして次のデータ入力を待つ。
【０１４４】
以上が本発明による第三の実施形態における計測装置１ｄの処理内容である。
【０１４５】
従来の技術においては、グッドプットの計測手法として、観測期間中に検知したＳＮの最大値と最小値の差分をその観測期間中のグッドプットとして計算していた。このため、この計算手法を単純にサンプリング計測に適用すると、サンプリングにより間引かれた観測期間中の最初と最後のデータ量分だけ常に低い値を算出することになる。また、パケットロスの計測手法として、観測期間中に過去に受け取った最大ＳＮと今回受け取ったデータのＳＮを比較して、今回のＳＮが小さければパケットロスとしていた。このため、この計算手法を単純にサンプリング計測に適用すると、ＳＮが逆転している部分を間引きしてしまうと、パケットロスが検知できず、パケットロス回数が本来の値よりも大きく下回る。
【０１４６】
一方、本実施形態では、グッドプット計測手法として、各観測期間中に最後に検知したＳＮ番号の差分を、その区間のグッドプットとして計算している。サンプリング計測により、ＳＮデータが間引かれることで、グッドプットの値は本来の値よりも大きくなったり小さくなったりするが、本実施形態のグッドプットの平均値は本来のグッドプット平均値の値と、常にほぼ同じ値を示す。また、パケットロスの計測手法として、サンプリング計測で観測したＳＮ番号の微分計算を行い、その変化を観察することで、パケットロスと計上している。このため、サンプリングにより、すべてのＳＮを取得することができなくても、パケットロスを計上することが可能となる。また、サンプリング計測時にも、ほぼ正確なグッドプットとパケットロスの値を計測することができることから、スループットとＲＴＴの値の予測値を算出することが可能となる。これら、サンプリング計測手法を使用することで、計測するフローのすべてのパケットをすべて取得できない状況においても、品質を正しく計測することができる。また、フローの品質を計測するのに、すべてのパケットに対して処理を行う必要がなくなるため、計測器に高い演算能力を必要としなくなる。
【０１４７】
本実施形態は、簡単化のために、ＴＣＰ通信の品質を計測する装置で説明を行ったが、送信データ中にデータ列の順番が記載されており、データ欠損に対する再送の仕組みが存在するものに共通の技術である。したがってＨＳＴＣＰやＳＣＴＰやＤＣＣＰといった再送機構の存在するプロトコル一般を含む。
【０１４８】
また適用領域としては、非計測ネットワーク及びトラヒックに影響を与えない図１の状態のみではなく、データを取得できる形式であれば、通信端末間の途中に挿入し、非計測ネットワーク及びトラヒックに影響を与える図６のような形態でも可能である。図６でのデータ中継端末とは、レイヤ２でデータ転送を行うイーサスイッチや、レイヤ４でデータ転送を行うルータ、レイヤ４以上での転送を行うゲートウェイ等であり、データをそのまま転送、あるいは、プロトコルを変更して転送する場合や、ロードバランス機能や帯域制御機能を付加した端末のことを指す。
【０１４９】
またサンプリング処理部分としては、本実施形態のように計測装置１内に存在している場合のみではなくてもよい。具体的には、図６の形態のデータ中継端末内にパケットのサンプリング機能を持たせる場合や、図７の形態のように、サンプリング処理用のサンプリング装置７を通してパケットを計測装置１に入力する場合のことを指す。
【０１５０】
また本実施形態のサンプリング処理１７０は、フロー識別処理１２０の後に行われているが、フロー識別処理１２０の前にサンプリング処理１７０を行っても同様の効果を発揮することができる。
【０１５１】
またパケットロス計算のためのＳＮ番号微分処理部２４１ｄや処理フローＤ−９では、ＳＮ番号に対する微分処理を行うとしたが、その内容は、あるＳＮデータを基準として、ＳＮデータを取得する毎にＳＮ番号の差分を時間で微分処理することが考えられる。その微分処理としては、時間に対する一次微分の他、二次微分や三次微分などのｎ次微分を行うことも含む。
【０１５２】
またＳＮ番号に対する微分処理は、その基準となるＳＮデータは、ある一定期間毎に変化させることが考えられる。この一定期間毎とは、観測期間毎や、数分毎、数秒毎、パケット入力毎などとすることが考えられる。
【０１５３】
この微分処理の具体的な計算手法の一つとしては、ＳＮパケットが入力される毎に、前の観測期間の最後のＳＮデータを基準として、ＳＮ番号の差分に対して時間一次微分処理を行うことが考えられる。この処理において、傾きが減少した場合に、パケットロスであると判定する。時間に対して二次微分を行う場合も考えられ、この場合、負の値を検出した場合をパケットロスであると判定する。またこのとき、値が変化した時間と番号をしらべることにより、パケットがロスした時間と、パケットロスの番号の範囲が分かる。
【０１５４】
また、本実施形態ではＤＡＴＡ側情報をもつデータに対してのみ処理を行う例であるが、ＡＣＫ側情報をもつデータに対して、第一の実施形態や第二の実施形態を用いて、ネットワークの品質を判定することも考えられる。
【０１５５】
図１２は本発明による計測装置１ｅの第四の実施形態の構成を示すブロック図である。
【０１５６】
第四の実施形態における計測装置１ｅは、分岐装置４からデータを入力するデータ受信部１１１と、分岐装置５からデータを入力するデータ受信部１１２と、入力されたデータを各フロー毎に識別するフロー識別部１２０と、ＡＣＫデータに対してサンプリング率を推定するＡＣＫサンプリング率推定部１８０と、その中の観測期間中のＡＣＫ変化量を監視するＡＣＫ変化量監視部１８１ｅとＡＣＫ数監視部１８２ｅとサンプリング率計算部１８３ｅと、ＤＡＴＡデータに対してサンプリング率を推定するＤＡＴＡサンプリング率推定部１９０と、その中の観測期間中のＳＮ変化量を監視するＳＮ変化量監視部１９１ｅとＳＮ数監視部１９２ｅとサンプリング率計算部１９３ｅと、サンプリングされたＡＣＫ側情報に対してネットワークの品質を計測するＡＣＫ情報判定部１０００ｅと、サンプリングされたＤＡＴＡ側情報に対してネットワークの品質を計測するＤＡＴＡ情報判定部２０００ｅとから構成される。
【０１５７】
本実施形態では、ネットワーク上を流れているデータを計測装置１ｅで取り込むことにより、処理が開始される。分岐装置４から入力されたデータは、データ受信部１１１で、分岐装置５から入力されたデータは、データ受信部１１２で、受信する。データ受信部１１１とデータ受信部１１２でデータを受け取った後、受信部はそのデータをフロー識別部１２０に渡す。フロー識別部１２０では、受信したデータを送受信ＩＰアドレスや送受信ＴＣＰポート番号、プロトコル番号などを元に、フローの識別を行う。ネットワーク品質の計測はフロー毎に行う。フロー識別処理の後、ＡＣＫデータに対しては、ＡＣＫサンプリング率推定部１８０で処理を行い、ＤＡＴＡデータに対してはＤＡＴＡサンプリング率推定部１９０で処理を行う。
【０１５８】
ＡＣＫサンプリング率推定部１８０では、はじめにＡＣＫ変化量監視部１８１ｅにおいて、各観測期間中に変化したＡＣＫ番号量を記録する。これは、各観測期間中の最後のＡＣＫ番号の差分をとる場合や、観測期間中の最初と最後のＡＣＫ番号の差分をとる場合が考えられる。次にＡＣＫ数監視部１８２ｅにおいて、各観測期間中に受け取ったＡＣＫ数を監視する。この値は観測期間毎に数える。サンプリング率計算部１８３ｅでは、ＡＣＫ変化量監視部１８１ｅやＡＣＫ数監視部１８２ｅの値を使ってサンプリング率の推定を行う。サンプリング率推定処理後、ＡＣＫ情報判定部１０００ｅにおいてネットワークの品質を計測する処理を行う。この計測処理の具体的な処理は、第一の実施形態や第二の実施形態やその他の手法を採用することが可能である。
【０１５９】
ＤＡＴＡサンプリング率推定部１９０では、はじめにＳＮ変化量監視部１９１ｅにおいて、各観測期間中に変化したＳＮ番号量を記録する。これは、各観測期間中の最後のＳＮ番号の差分をとる場合や、観測期間中の最初と最後のＳＮ番号の差分をとる場合が考えられる。次にＤＡＴＡ数監視部１９２ｅにおいて、各観測期間中に受け取ったＳＮ数を監視する。この値は観測期間毎に数える。サンプリング率計算部１９３ｅでは、ＳＮ変化量監視部１９１ｅやＤＡＴＡ数監視部１９２ｅの値を使ってサンプリング率の推定を行う。サンプリング率推定処理後、ＤＡＴＡ情報判定部２０００ｅにおいてネットワークの品質を計測する処理を行う。この計測処理の具体的な処理は、第三の実施形態やその他の手法を採用することが可能である。
【０１６０】
次に図１３を参照して、計測装置１ｅにおける「スループット」、「グッドプット」、「パケットロス」、「ＲＴＴ」の品質の計測処理について説明する。
【０１６１】
図１３は、計測装置１ｅにおける処理フローの概要を示している。
【０１６２】
次に図１３を参照して、計測装置１ｄにおける「スループット」、「グッドプット」、「パケットロス」、「ＲＴＴ」の品質の計測処理について説明する。
【０１６３】
図１３は、計測装置１ｅにおける処理フローの概要を示している。
【０１６４】
計測装置１ｅは、データが分岐装置４、あるいは分岐装置５から入力され、データ受信部１１１、データ受信部１１２に到着することにより処理が開始される。この処理が、処理Ｅ−１である。この処理が終了後、処理Ｅ−２へ移動する。
【０１６５】
処理Ｅ−２では、同一フローの識別処理である。フロー識別部１２０において、受信データを送受信ＩＰアドレスや送受信ＴＣＰポート番号、プロトコル番号などを元に、フロー識別処理を行う。以下の処理はフロー毎に行う。フロー識別処理終了後、処理Ｅ−３へ移動する。
【０１６６】
処理Ｅ−３では、入力されたデータが、該当フローのＳＮ側情報をもつか、ＡＣＫ情報をもつか判定を行う。ここでＳＮ側情報をもつ場合には、処理Ｅ−７へ移動する。ＡＣＫ側情報を持つ場合には、処理Ｅ−４へ移動する。なお、ＴＣＰ通信の場合には、ひとつのデータ内にＡＣＫ側情報とＳＮ側情報をもてる構成になっており、あるフローのＡＣＫ側情報データが、他方のＳＮ側情報データとなっている場合もある。
【０１６７】
処理Ｅ−４では、ＡＣＫ変化量監視部１８１ｅにおいて、観測期間中のＡＣＫ番号の変化量を調べる。この値は観測期間毎に更新する。この処理終了後、処理Ｅ−５へ移動する。
【０１６８】
処理Ｅ−５では、ＡＣＫ数監視部１８２ｅにおいて、観測期間中に受け取ったＡＣＫデータの数を確認する。この値は観測期間毎に更新する。この処理終了後、処理Ｅ−６へ移動する。
【０１６９】
処理Ｅ−６では、サンプリング率計算部１８３ｅにおいて、観測期間を更新する毎に、ＡＣＫ変化量監視部１８１ｅの値と、ＡＣＫ数監視部１８２ｅの値から、ＡＣＫ側のサンプリング率の計算を行う。この処理終了後、処理Ｅ−１０へ移動する。
【０１７０】
処理Ｅ−７では、ＳＮ変化量監視部１９１ｅにおいて、観測期間中のＳＮ番号の変化量を調べる。この値は観測期間毎に更新する。この処理終了後、処理Ｅ−８へ移動する。
【０１７１】
処理Ｅ−８では、ＤＡＴＡ数監視部１９２ｅにおいて、観測期間中に受け取ったＤＡＴＡデータの数を確認する。この値は観測期間毎に更新する。この処理終了後、処理Ｅ−９へ移動する。
【０１７２】
処理Ｅ−９では、サンプリング率計算部１９３ｅにおいて、観測期間を更新する毎に、ＳＮ変化量監視部１８１ｅの値と、ＤＡＴＡ数監視部１８２ｅの値から、ＤＡＴＡ側のサンプリング率の計算を行う。この処理終了後、処理Ｅ−１１へ移動する。
【０１７３】
処理Ｅ−１０では、ＡＣＫ側情報からネットワークの品質を計測するＡＣＫ情報判定処理を行う。この判定の具体的な処理は、第一の実施形態や第二の実施形態やその他の手法を採用することが可能である。この処理終了後、このパケットに対する処理を終了し、次のパケット入力をまつ。
【０１７４】
処理Ｅ−１１では、ＤＡＴＡ側情報からネットワークの品質を計測するＤＡＴＡ情報判定処理を行う。この判定の具体的な処理は、第三の実施形態やその他の手法を採用することが可能である。この処理終了後、このパケットに対する処理を終了し、次のパケット入力をまつ。
【０１７５】
以上が本発明による第四の実施形態における計測装置１ｅの処理内容である。
【０１７６】
従来の技術においては、データ受信部１１１やデータ受信部１１２ですべてのパケットを取得できなければ、ネットワークの品質を計測できないという問題があった。
【０１７７】
一方、本実施形態では、データ受信部１１１やデータ受信部１１２や外部のサンプリング装置６ですべてのパケットを取得できないような場合においても、ＡＣＫサンプリング率推定処理やＤＡＴＡサンプリング率推定処理において、サンプリング率を推定することができるために、サンプリング計測手法により、ネットワークの品質を計測することが可能となる。
【０１７８】
本実施形態は、簡単化のために、ＴＣＰ通信の品質を計測する装置で説明を行ったが、送信データ中にデータ列の順番が記載されており、データ欠損に対する再送の仕組みが存在するものに共通の技術である。したがってＨＳＴＣＰやＳＣＴＰやＤＣＣＰといった再送機構の存在するプロトコル一般を含む。
【０１７９】
また適用領域としては、非計測ネットワーク及びトラヒックに影響を与えない図１の状態のみではなく、データを取得できる形式であれば、通信端末間の途中に挿入し、非計測ネットワーク及びトラヒックに影響を与える図６のような形態でも可能である。図６でのデータ中継端末とは、レイヤ２でデータ転送を行うイーサスイッチや、レイヤ４でデータ転送を行うルータ、レイヤ４以上での転送を行うゲートウェイ等であり、データをそのまま転送、あるいは、プロトコルを変更して転送する場合や、ロードバランス機能や帯域制御機能を付加した端末のことを指す。
【０１８０】
またＡＣＫ側でのサンプリング率推定方法として、ＡＣＫ変化量監視部１８１ｅの数値から考えられる、本来いくつのＡＣＫが発生したかを予測した値と、実際に検知したＡＣＫ数監視部１８２ｅの値、を比較することにより、サンプリング率を推定する方法が考えられる。
【０１８１】
このＡＣＫ側でのサンプリング率推定方法の具体的な計算方法としては、「サンプリング率＝定数×（ＡＣＫ数監視部１８２ｅの値）／（ＡＣＫ変化量監視部１８１ｅ＋過去の観測期間中の平均パケットロス回数×一度のパケットロスで発生するＡＣＫ重複数予測）」などが考えられる。
【０１８２】
またＤＡＴＡ側でのサンプリング率推定方法として、ＳＮ変化量監視部１９１ｅの数値から考えられる、本来いくつのＤＡＴＡが発生したかを予測した値と、実際に検知したＤＡＴＡ数監視部１９２ｅの値、を比較することにより、サンプリング率を推定する方法が考えられる。
【０１８３】
このＤＡＴＡ側でのサンプリング率推定方法の具体的な計算方法としては、「サンプリング率＝定数×（ＤＡＴＡ数監視部１９２ｅの値）／（ＳＮ変化量監視部１９１ｅ＋過去の観測期間中の平均パケットロス回数×定数）」などが考えられる。
【０１８４】
図１４は本発明による計測装置１ｆの第五の実施形態の構成を示すブロック図である。
【０１８５】
第五の実施形態における計測装置１ｆは、分岐装置４からデータを入力するデータ受信部１１１と、分岐装置５からデータを入力するデータ受信部１１２と、入力されたデータを各フロー毎に識別するフロー識別部１２０と、入力パケットをサンプリングするサンプリング処理部１７０と、サンプリングされたＡＣＫ側情報に対してネットワークの品質を計測するＡＣＫ情報判定部１０００ｅと、サンプリングされたＤＡＴＡ側情報に対してネットワークの品質を計測するＤＡＴＡ情報判定部２０００ｅと、各フロー毎に品質を判定する品質判定部２００と、サンプリング率を決定するサンプリング率決定部２１０から構成される。
【０１８６】
本実施形態では、ネットワーク上を流れているデータを計測装置１ｆで取り込むことにより、処理が開始される。分岐装置４から入力されたデータは、データ受信部１１１で、分岐装置５から入力されたデータは、データ受信部１１２で、受信する。データ受信部１１１とデータ受信部１１２でデータを受け取った後、受信部はそのデータをフロー識別部１２０に渡す。フロー識別部１２０では、受信したデータを送受信ＩＰアドレスや送受信ＴＣＰポート番号、プロトコル番号などを元に、フローの識別を行う。ネットワーク品質の計測はフロー毎に行う。フロー識別処理の後、入力されたパケットに対してサンプリング部１７０により、パケットのサンプリング（間引き）処理が行われる。このサンプリング手法は、サンプリング率決定部２１０により指定されたサンプリングレートにおいて、そのサンプリングレート内で乱数を発生させ、その値を基にサンプリングパケットを判定する乱数（ランダム）サンプリングや、サンプリング率決定部２１０により指定されたサンプリングレートにおいて、そのサンプリング間隔で定常的にサンプリングパケットを判定する定常（均等）サンプリング、などの方法を採用する。サンプリングレートは必要に応じて、ＡＣＫ情報判定部１０００ｅやＤＡＴＡ情報判定部２０００ｅに対して通知する。
【０１８７】
ＡＣＫデータに対しては、ＡＣＫ情報判定部１０００ｅにおいてネットワークの品質を計測する処理を行う。この計測処理の具体的な処理は、第一の実施形態や第二の実施形態やその他の手法を採用することが可能である。
【０１８８】
ＤＡＴＡデータに対しては、ＤＡＴＡ情報判定部２０００ｅにおいてネットワークの品質を計測する処理を行う。この計測処理の具体的な処理は、第三の実施形態やその他の手法を採用することが可能である。
【０１８９】
ＡＣＫ情報判定部１０００ｅやＤＡＴＡ情報判定部２０００ｅでネットワークの品質計測後、品質判定部２００において、品質判定処理を行う。ここで品質判定は、スループットやグッドプットやパケットロスやＲＴＴの値そのものや、それらを組み合わせて計算できる値を対象として、過去の履歴や基準となる特定の値と比較して、品質が悪くなったか、良くなったかの判定処理を行う。この判断結果は、サンプリング率決定部２１０に通知される。
【０１９０】
サンプリング率決定部２１０では、品質判定部２００の判定結果と、計測装置１ｆにかかっているＣＰＵ使用率やＨＤＤアクセス回数やメモリ使用量や使用電力量などの処理負荷とから、サンプリング率を決定する。
【０１９１】
次に図１５を参照して、計測装置１ｆにおける「スループット」、「グッドプット」、「パケットロス」、「ＲＴＴ」の品質の計測処理について説明する。
【０１９２】
図１５は、計測装置１ｆにおける処理フローの概要を示している。
【０１９３】
計測装置１ｆは、データが分岐装置４、あるいは分岐装置５から入力され、データ受信部１１１、データ受信部１１２に到着することにより処理が開始される。この処理が、処理Ｆ−１である。この処理が終了後、処理Ｆ−２へ移動する。
【０１９４】
処理Ｆ−２では、同一フローの識別処理である。フロー識別部１２０において、受信データを送受信ＩＰアドレスや送受信ＴＣＰポート番号、プロトコル番号などを元に、フロー識別処理を行う。以下の処理はフロー毎に行う。フロー識別処理終了後、処理Ｆ−３へ移動する。
【０１９５】
処理Ｆ−３では、パケットのサンプリング（間引き）処理である。このサンプリング手法は、サンプリング率決定処理２１０において指定されたサンプリングレートにおいて、そのサンプリングレート内で乱数を発生させ、その値を基にサンプリングパケットを判定する乱数（ランダム）サンプリングや、サンプリング率決定処理２１０において指定されたサンプリングレートにおいて、そのサンプリング間隔で定常的にサンプリングパケットを判定する定常（均等）サンプリング、などの方法を採用する。サンプリング処理終了後、処理Ｆ−４へ移動する。
【０１９６】
処理Ｆ−４では、入力されたデータが、該当フローのＳＮ側情報をもつか、ＡＣＫ情報をもつか判定を行う。ここでＳＮ側情報をもつ場合には、処理Ｆ−６へ移動する。ＡＣＫ側情報を持つ場合には、処理Ｆ−５へ移動する。なお、ＴＣＰ通信の場合には、ひとつのデータ内にＡＣＫ側情報とＳＮ側情報をもてる構成になっており、あるフローのＡＣＫ側情報データが、他方のＳＮ側情報データとなっている場合もある。
【０１９７】
処理Ｆ−５では、ＡＣＫ側情報からネットワークの品質を計測するＡＣＫ情報判定処理を行う。この判定の具体的な処理は、第一の実施形態や第二の実施形態やその他の手法を採用することが可能である。この処理終了後、処理Ｆ−７へ移動する。
【０１９８】
処理Ｆ−６では、ＤＡＴＡ側情報からネットワークの品質を計測するＤＡＴＡ情報判定処理を行う。この判定の具体的な処理は、第三の実施形態やその他の手法を採用することが可能である。この処理終了後、処理Ｆ−７へ移動する。
【０１９９】
処理Ｆ−７では、観測期間を更新する毎に、ネットワークの品質判定処理を行う。ここで品質判定は、スループットやグッドプットやパケットロスやＲＴＴの値そのものや、それらを組み合わせて計算できる値を対象として、過去の履歴や基準となる特定の値と比較して、品質が悪くなったか、良くなったかの判定処理を行う。この処理を終了後、処理Ｆ−８へ移動する。
【０２００】
処理Ｆ−８では、処理Ｆ−７の判定結果の参照結果と、計測装置１ｆの処理負荷から、サンプリングレートを上げるべきかどうかを決定する。上げるべきであると判断した場合には、処理Ｆ−９へ移動する。上げるべきではないと判断した場合には、処理Ｆ−１０へ移動する。
【０２０１】
処理Ｆ−９では、どの程度サンプリング率を変化させるかを決定し、サンプリング率を再設定する。この処理終了後、処理Ｆ−１０へ移動する。
【０２０２】
処理Ｆ−１０では、処理Ｆ−７の判定結果の参照結果と、計測装置１ｆの処理負荷から、サンプリングレートを下げるべきかどうかを決定する。下げるべきであると判断した場合には、処理Ｆ−１１へ移動する。下げるべきではないと判断した場合には、処理を終了し、次の判定機会を待つ。
【０２０３】
処理Ｆ−１１では、どの程度サンプリング率を変化させるかを決定し、サンプリング率を再設定する。この処理終了後、次の判定機会を待つ。
【０２０４】
以上が本発明による第五の実施形態における計測装置１ｆ処理内容である。
【０２０５】
従来の技術においては、品質が十分高く重点的に監視する必要のないフローと、品質が低く重点的に監視する必要のあるフローと、が存在する場合でも、すべてのパケットを取得しなければネットワークの品質を計測することができないために、おなじだけの処理負荷が必要となっていた。
【０２０６】
一方、本実施形態では、品質が十分高く重点的に監視する必要のないフローに対してはサンプリング率を低くして、品質が低く重点的に監視する必要のあるフローに対してはサンプリング率を高くして、フロー毎にサンプリング率を変化させることが可能となる。これにより監視に必要とされる精度を保ちつつ、計測装置１ｆでの負荷を低減することが可能となる。
【０２０７】
本実施形態は、簡単化のために、ＴＣＰ通信の品質を計測する装置で説明を行ったが、送信データ中にデータ列の順番が記載されており、データ欠損に対する再送の仕組みが存在するものに共通の技術である。したがってＨＳＴＣＰやＳＣＴＰやＤＣＣＰといった再送機構の存在するプロトコル一般を含む。
【０２０８】
また適用領域としては、非計測ネットワーク及びトラヒックに影響を与えない図１の状態のみではなく、データを取得できる形式であれば、通信端末間の途中に挿入し、非計測ネットワーク及びトラヒックに影響を与える図６のような形態でも可能である。図６でのデータ中継端末とは、レイヤ２でデータ転送を行うイーサスイッチや、レイヤ４でデータ転送を行うルータ、レイヤ４以上での転送を行うゲートウェイ等であり、データをそのまま転送、あるいは、プロトコルを変更して転送する場合や、ロードバランス機能や帯域制御機能を付加した端末のことを指す。
【０２０９】
またサンプリング処理部分としては、本実施形態のように計測装置１内に存在している場合のみではなくてもよい。具体的には、図６の形態のデータ中継端末内にパケットのサンプリング機能を持たせる場合や、図７の形態のように、サンプリング処理用のサンプリング装置７を通してパケットを計測装置１に入力する場合のことを指す。
【０２１０】
また本実施形態のサンプリング処理１７０は、フロー識別処理１２０の後に行われているが、フロー識別処理１２０の前にサンプリング処理１７０を行っても同様の効果を発揮することができる。
【０２１１】
ここでの品質判定部での判定処理の一つの基準としては、スループットが過去の値よりも一定割合以上低下した場合や、グッドプットが過去の値よりも一定割合以上低下した場合や、パケットロスが過去の値よりも一定割合以上上昇した場合や、ＲＴＴが過去の値よりも一定割合以上上昇した場合が考えられる。
【０２１２】
ここでの品質判定部での判定処理の別の基準としては、スループットが一定値以下になった場合や、グッドプットが一定値以下になった場合や、パケットロスが一定値以上になった場合や、ＲＴＴが一定値以上になった場合が考えられる。
【０２１３】
ここでのサンプリング率決定処理としては、サンプリング率を１／Ｎとすると、品質が良い場合にはＮの値を増加させ、品質が悪い場合にはＮの値を減少させる方法が考えられる。また、計測装置の処理負荷が重い場合には、Ｎの値を増加させ、計測装置の処理負荷が軽い場合には、Ｎの値を減少させる方法が考えられる。
【０２１４】
なお、図４、図８、図１０、図１２、図１４に示す各部は、ハードウェアによって実現することもできるが、コンピュータをこれらの部分として機能させるためのプログラムをコンピュータが読み込んで実行することによっても実現することができる。
【０２１５】
また、図５、図９、図１１、図１３、図１５に示す各処理は、ハードウェアによって実現することもできるが、コンピュータにこれらの処理を行わせるためのプログラムをコンピュータが読み込んで実行することによっても実現することができる。
【０２１６】
本実施形態の第一の効果は、ＡＣＫ側パケットをすべて取得できない状況でも、計測装置で精度良く「パケットロス」を推定することが可能である。
【０２１７】
この理由は、統計学的な手法を用いて、現在のサンプリングレートとＡＣＫ重複数の確率分布が分かれば、検知できた一部の重複ＡＣＫから本来（全数サンプリングした場合）の重複ＡＣＫ数を推測することができるからである。この重複ＡＣＫ数はパケットロスと非常に密接な関係がある。
【０２１８】
もう一つの理由は、ＴＣＰのデータ転送はパケットロスが発生するまではデータ転送速度を上げ、パケットロスが発生するとデータ転送速度を下げる性質があるため、ＡＣＫ番号に対する微分処理を行い、その変化を確認することで、すべてのＡＣＫ側パケットを取得できない場合でもパケットロスの発生の有無を推測することができるからである。
【０２１９】
本実施形態の第一のもう一つの効果は、事前に確率分布モデルのパラメタが分からない状況でも、計測装置で精度良く「パケットロス」を推定することが可能である。
【０２２０】
この理由は，パケットロスの推定を行うときに、任意のパラメタを用いて確率分布モデルを作成しても、推定計算を反復することによって、パケットロスの推定精度を向上させることができるからである。
【０２２１】
本実施形態の第二の効果は、ＤＡＴＡ側パケットをすべて取得できない状況でも、計測装置で精度良く「パケットロス」を推定することが可能である。
【０２２２】
この理由は、ＴＣＰのデータ転送はパケットロスが発生するまではデータ転送速度を上げ、パケットロスが発生するとデータ転送速度を下げる性質があるため、ＳＮ番号に対する微分処理を行い、その変化を確認することで、すべてのＳＮ側パケットを取得できない場合でもパケットロスの発生の有無を推測することができるからである。
【０２２３】
本実施形態の第三の効果は、ＡＣＫ側パケットをすべて取得できない状況でも、計測装置で精度良く「グッドプット」を推定することが可能である。
【０２２４】
この理由は、各観測期間の最後のＡＣＫ番号の差分をとって、その観測期間のグッドプットとしているため、サンプリングにより取得しないＡＣＫデータが存在しても、そのデータはどこかの観測期間内の通信量として計上される。これにより、平均的なグッドプットは常に真（全数サンプリングした場合）のグッドプットに非常に近い値となるからである。
【０２２５】
本実施形態の第四の効果は、ＳＮ側パケットをすべて取得できない状況でも、計測装置で精度良く「グッドプット」を推定することが可能である。
【０２２６】
この理由は、各観測期間の最後のＳＮ番号の差分をとって、その観測期間のグッドプットとしているため、サンプリングにより取得しないＳＮデータが存在しても、そのデータが再送でない（過去の最大ＳＮよりも大きい）場合には、どこかの観測期間内の通信量として計上される。これにより、平均的なグッドプットは常に真（全数サンプリングした場合）のグッドプットに非常に近い値となるからである。
【０２２７】
本実施形態の第五の効果は、パケットをすべて取得できない状況でも、計測装置で精度良く「スループット」を推定することが可能である。
【０２２８】
この理由は、ＡＣＫ側パケットやＳＮ側パケットをすべて取得することができない状況でも、グッドプットとパケットロスを精度良く推定することができるため、グッドプットとパケットロスから計算で求めることができるスループットも、精度良く計算することができるからである。
【０２２９】
本実施形態の第六の効果は、パケットをすべて取得できない状況でも、計測装置で精度良く「ＲＴＴ」を推定することが可能である。
【０２３０】
この理由は、ＡＣＫ側パケットやＳＮ側パケットをすべて取得することができない状況でも、グッドプットとパケットロスを精度良く推定することができるため、グッドプットとパケットロスから計算で求めることができるＲＴＴも、精度良く計算することができるからである。
【０２３１】
本実施形態の第七の効果は、パケットをすべて取得できない状況でも、ネットワークの品質を正しく計測することが可能である。
【０２３２】
この理由は、サンプリング計測手法によりネットワークの品質を計測できるからである。
【０２３３】
本実施形態の第八の効果は、計測器に高い演算能力を必要としなくなる。
【０２３４】
この理由は、サンプリング計測技術を利用することで、ネットワーク回線上を流れるすべてのパケットに対して品質計測計算を行う必要が無くなるからである。
【０２３５】
また別の理由は、サンプリング率を推定する技術を用いることで、計測装置内やその関連機器でサンプリング処理を行う必要がなくなるからである。
【０２３６】
また別の理由は、フローの品質によりフロー毎のサンプリング率を決定することにより、監視で必要となる最適な精度のサンプリング率を設定することができ、取得するパケット数を常に最小限とすることができるからである。
【産業上の利用可能性】
【０２３７】
本発明は、ネットワークの通信品質を計測するために利用することができる。
【符号の説明】
【０２３８】
１１１ データ受信部
１１２ データ受信部
１２０ フロー識別部
１７０ サンプリング部
１８０ ＡＣＫサンプリング率推定部
１９０ ＤＡＴＡサンプリング率推定部
２００ 品質判定部
２１０ サンプリング率決定部
１０００ｂ ＡＣＫ情報判定部
１０００ｃ ＡＣＫ情報判定部
１０００ｅ ＡＣＫ情報判定部
２０００ｄ ＤＡＴＡ情報判定部
２０００ｅ ＤＡＴＡ情報判定部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネットワークの通信品質を計測するための通信品質計測装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明が扱うネットワークの品質とは、計測装置に入力されるパケットの品質のことをいう。計測装置には、通信端末間のネットワークに設けられた分岐装置からパケットが入力される。又、パケット品質とは、スループット、グッドプット、パケットロス、ＲＴＴ(Round Trip Time)のことを指す。
【０００３】
以下では簡単化のために、ＴＣＰ(Transmission Control Protocol)を例に取りネットワークの品質を計測する装置について説明する。
【０００４】
ここで特許文献１について説明する。
【０００５】
特許文献１に記載されているグッドプット、パケットロスを計測する方法について図１、図２、図３を用いて説明を行う。
【０００６】
図１は特許文献１の適用領域を示す図であり、図２は特許文献１のブロック図であり、図３は特許文献１の処理の流れを示す図である。
【０００７】
通信端末２と通信端末３とのパケット通信の品質を計測する場合、その通信リンク上に分岐装置４及び分岐装置５を設置して、計測したい通信のパケットを計測装置１に取り入れる。計測装置１でパケットを取り込むことにより、品質の計測が開始される。
【０００８】
図２に特許文献１におけるブロック図を示す。
【０００９】
はじめに以下の言葉を定義する。
【００１０】
重複ＡＣＫ数とは、発生した重複ＡＣＫ（同一のＡＣＫ番号が３回以上連続）の数を指す。ここでＡＣＫとは、アクノーレッジ(acknowledge)のことである。
【００１１】
ＡＣＫ重複数とは、同一のＡＣＫ番号が連続した数を指す。
【００１２】
特許文献１における計測装置１ａは、分岐装置４からのデータを入力するデータ受信部１１１と、分岐装置５からのデータを入力するデータ受信部１１２と、入力されたデータを各フロー毎に識別するフロー識別部１２０と、ＡＣＫ側の情報のみから品質を計測するＡＣＫ情報判定部１０００ａと、その中のグッドプット計測部１３０ａと、観測期間の最初のＡＣＫ番号を記憶する記憶部１３１ａと、観測期間の最後のＡＣＫ番号を記憶する記憶部１３２ａと、記憶部１３１ａと記憶部１３２ａの記憶内容からグッドプットを計算するグッドプット計算部１３３ａと、パケットロス計測部１４０ａと、同一のＡＣＫ番号が３回以上連続した回数をカウントする重複ＡＣＫ数記憶部１４１ａと、その結果からパケットロス回数をカウントする計算部１４３ａと、ＤＡＴＡ側の情報（シーケンスナンバー、以後ＳＮ）のみから品質を計測するＤＡＴＡ情報判定部２０００ａと、その中のグッドプット計測部２３０ａと、観測期間の最初のＤＡＴＡ番号を記憶する記憶部２３１ａと、観測期間の最後のＤＡＴＡ番号を記憶する記憶部２３２ａと、記憶部２３１ａと記憶部２３２ａの記憶内容からグッドプットを計算するグッドプット計算部２３３ａと、パケットロス計測部２４０ａと、取得したＤＡＴＡと過去にカウントした最大ＳＮとを比較するＳＮ番号差分確認部２４１ａと、その結果を元にパケットロスをカウントするパケットロス回数計算部２４３ａと、から構成される。
【００１３】
特許文献１では、ネットワーク上を流れているデータを計測装置１ａで取り込むことにより、処理が開始される。分岐装置４から入力されたデータは、データ受信部１１１で、分岐装置５から入力されたデータは、データ受信部１１２で、受信する。データ受信部１１１とデータ受信部１１２でデータを受け取った後、受信部はそのデータをフロー識別部１２０に渡す。フロー識別部１２０では、受信したデータを送受信ＩＰアドレスや送受信ＴＣＰポート番号、プロトコル番号などを元に、フローの識別を行う。対象データがＡＣＫ側情報の場合にはＡＣＫ情報判定部１０００ａで、ＤＡＴＡ側情報の場合にはＤＡＴＡ情報判定部２０００ａで、処理を行う。
【００１４】
ＡＣＫ情報判定部１０００ａでは、ある一定期間の観測期間毎にグッドプットとパケットロスの計測を行う。グッドプットの計算を行うために、グッドプット計測部１３０ａでは、観測期間の最初に受け取ったＡＣＫ番号をＡＣＫ番号記憶部１３１ａで記憶する。同時にＡＣＫを受け取る毎にＡＣＫ番号記憶部１３２ａで最新のＡＣＫ番号を更新していく。観測期間を更新する毎に「ＡＣＫ番号記憶部１３２ａのＡＣＫ番号−ＡＣＫ番号記憶部１３１ａのＡＣＫ番号」をグッドプット計算部１３３ａで計算し、グッドプット計算処理を行う。パケットロスの計算では、重複ＡＣＫ数記憶部１４１ａで同一のＡＣＫ番号が３回以上連続したかどうかを確認する。この判定処理で３回以上ＡＣＫが連続している場合には、パケットがロスしたものと判定する。パケットロス回数計算部１４３ａでは、重複ＡＣＫ数記憶部１４１ａでパケットがロスしたと判定される毎にパケットロス回数を１増加させる。観測期間を更新するときに、その期間のパケットロス回数を確定し、次回の観測期間のためにパケットロスカウントを０に戻す。
【００１５】
ＤＡＴＡ情報判定部２０００ａでは、ある一定期間の観測期間毎にグッドプットとパケットロスの計測を行う。グッドプットの計算を行うために、グッドプット計測部２３０ａでは、観測期間の最初に受け取ったＳＮ番号をＤＡＴＡ番号記憶部２３１ａで記憶する。同時にＤＡＴＡを受け取る毎にＤＡＴＡ番号記憶部２３２ａで最新のＤＡＴＡ番号を更新する。このとき、過去に受け取ったＳＮ番号よりも小さな番号を受け取った場合にはこの更新作業を行わない。観測期間を更新する毎に「ＤＡＴＡ番号記憶部２３２ａのＳＮ番号−ＤＡＴＡ番号記憶部２３１ａのＳＮ番号」をグッドプット計算部２３３ａで計算し、グッドプット計算処理を行う。パケットロスの計算では、ＳＮ番号差分確認部２４１ａで、過去に受け取った最大のＳＮよりも小さなＳＮ番号を受け取る毎にパケットがロスしたと判断する。パケットロス回数計算部２４３ａでは、ＳＮ番号差分確認部２４１ａでパケットをロスしたと判定する毎にパケットロス回数を１増加させる。観測期間を更新するときに、その期間のパケットロス回数を確定し、次回の観測期間のためにパケットロスカウントを０に戻す。
【００１６】
次に図３を参照して、計測装置１ａにおける「グッドプット」、「パケットロス」の品質の計測処理について説明する。この「グッドプット」、「パケットロス」のネットワーク品質は、一定時間の観測時間毎に結果を算出していく。
【００１７】
図３は特許文献１における処理フローの概要を示している。
【００１８】
計測装置１ａは、データが分岐装置４、あるいは分岐装置５から入力され、データ受信部１１１、データ受信部１１２に到着することにより処理が開始される。この処理が、処理Ａ−１である。この処理が終了後、処理Ａ−２へ移動する。
【００１９】
処理Ａ−２は、同一フローの識別処理である。フロー識別部１２０において、受信データを送受信ＩＰアドレスや送受信ＴＣＰポート番号、プロトコル番号などを元に、フロー識別処理を行う。このフロー識別処理終了後、処理Ａ−３へ移動する。
【００２０】
処理Ａ−３では、入力されたデータが、該当フローのＡＣＫ側情報をもつか、ＳＮ情報をもつか判定を行う。ここでＡＣＫ側情報をもつ場合には、処理Ａ−４へ、ＳＮ側情報をもつ場合には、処理Ａ−１０へ移動する。なお、ＴＣＰ通信の場合には、ひとつのデータ内にＡＣＫ側情報とＳＮ側情報をもてる構成になっており、あるフローのＡＣＫ側情報データが、他方のＳＮ側情報データとなっている場合もある。
【００２１】
処理Ａ−４では、前回のデータ受信時から観測区間が更新したかどうかを確認する。観測区間が更新された場合には、前回の観測区間の品質結果を算出するために、処理Ａ−５へ移動する。観測区間が更新されていない場合には、今回の観測区間の品質観測を続けるために、処理Ａ−７へ移動する。
【００２２】
処理Ａ−５では、前回の観測区間の品質（グッドプット、パケットロス）結果を確定する。グッドプットは、「期間最後のＡＣＫ番号記憶部１３２ａの番号−期間最初のＡＣＫ番号記憶部１３１ａ」を計算する。パケットロスは、パケットロス回数計算部１４３ａの値を確定する。その後、今回の観測区間用にパケットロス回数計算部１４３ａの値を０に設定しなおす。この処理後、処理Ａ−６へ移動する。
【００２３】
処理Ａ−６では、今回の観測区間で初めて受け取ったＡＣＫ番号を、期間最初のＡＣＫ番号記憶部１３１ａに記憶する。この処理後、処理Ａ−７へ移動する。
【００２４】
処理Ａ−７では、ＡＣＫパケットを受信する毎にこの値の更新を行う。最後に受け取ったＡＣＫパケットの番号を期間最後のＡＣＫ番号記憶部１３２ａに記憶する。この処理後Ａ−８へ移動する。
【００２５】
処理Ａ−８では、ＡＣＫ番号が前回受け取った番号と一致するかどうか、一致する場合には連続して３回一致しているかどうかの確認を行う（重複ＡＣＫ数記憶部１４１ａ）。ＴＣＰでは、パケットロスを受信端末側が認識すると同一ＡＣＫ番号を連続して送信側に送信するため、この処理により、パケットロスの有無を確認する。同一ＡＣＫ番号が連続して３回連続した場合には、今回の観測区間のパケットロス回数をカウントするために、処理Ａ−９へ移動する。同一ＡＣＫ番号が連続して３回以外の場合には、パケットロスが発生していないと判断し、次のデータ入力を待ち、今回のパケットに対する処理を終了する。
【００２６】
処理Ａ−９では、今回の観測区間内のパケットロス回数をカウントする。処理Ａ−８でパケットロスとして判断されているので、パケットロス回数計算部１４３ａの値を１増加させる。この処理により、今回のパケットに対する処理を終了し、次のデータ入力を待つ。
【００２７】
処理Ａ−１０では、前回のデータ受信時から観測区間が更新したかどうかを確認する。観測区間が更新された場合には、前回の観測区間の品質結果を算出するために、処理Ａ−１１へ移動する。観測区間が更新されていない場合には、今回の観測区間の品質観測を続けるために、処理Ａ−１３へ移動する。
【００２８】
処理Ａ−１１では、前回の観測区間の品質（グッドプット、パケットロス）結果を確定する。グッドプットは、「期間最後のＳＮ番号記憶部２３２ａの番号−期間最初のＳＮ番号記憶部２３１ａ」を計算する。パケットロスは、パケットロス回数計算部２４３ａの値を確定する。その後、今回の観測区間用にパケットロス回数計算部２４３ａの値を０に設定しなおす。この処理後、処理Ａ−１２へ移動する。
処理Ａ−１２では、今回の観測区間で初めて受け取ったＳＮ番号を、期間最初のＳＮ番号記憶部２３１ａに記憶する。ただし、過去に受け取った最大ＳＮ番号が今回受け取った値よりも大きい場合には、過去の最大ＳＮを、期間最初のＳＮ番号記憶部２３１ａに記憶する。この処理後、処理Ａ−１３へ移動する。
【００２９】
処理Ａ−１３では、ＤＡＴＡパケットを受信する毎にこの値の更新を行う。最後に受け取ったＤＡＴＡパケットのＳＮ番号を期間最後のＳＮ番号記憶部２３２ａに記憶する。ただし、過去に受け取った最大ＳＮ番号が今回受け取った値よりも大きい場合には、過去の最大ＳＮを、期間最後のＳＮ番号記憶部２３２ａに記憶する。この処理後Ａ−１４へ移動する。
【００３０】
処理Ａ−１４では、過去に受け取った最大のＳＮ番号と、今回受け取ったパケットのＳＮの比較を行う。「過去に受け取った最大のＳＮ番号 ＞ 今回受け取ったパケットのＳＮ」のＳＮ逆転現象が発生した場合には、パケットがロスしたと認識し、パケットロスのカウントを行うために、処理Ａ−１５へ移動する。ＳＮ逆転現象が発生していない場合には、パケットがロスしなかったと判断し、今回のパケットに対する処理を終了する。そして次のデータ入力を待つ。
【００３１】
処理Ａ−１５では、今回の観測区間内のパケットロス回数をカウントする。処理Ａ−１４でパケットロスとして判断されているので、パケットロス回数計算部２４３ａの値を１増加させる。この処理により、今回のパケットに対する処理を終了し、次のデータ入力を待つ。
【００３２】
本手法での品質計測は、非特許文献１や非特許文献２でも採用されており、品質計測の一般的な手法のうちの一つとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３３】
【特許文献１】特開２００１−２８５４００号公報
【非特許文献】
【００３４】
【非特許文献１】片方向ＩＰトラヒックからＴＣＰレベルの統計情報を収集するパフォーマンスモニタの設計、大岸智彦、井戸上彰、長谷川享、加藤聡彦、２０００年電子情報通信学会総合大会
【非特許文献２】インターネットにおける計測に基づいたボトルネック特定手法、的場 一峰、阿多 信吾、村田 正幸、電子情報通信学会 テレコミュニケーションマネジメント研究会、 ｐｐ． ６５ − ７０、２０００年１１月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３５】
第一の問題点は、前記第一手法では、フローの品質を計測するために、高い演算能力を必要とすることである。
【００３６】
その理由は、前記第一手法では、計測対象となるフローのパケットすべてに対して処理を行う必要がある。このため、高速なネットワークでは、演算対象となるパケット数が膨大となり、それをすべて処理する必要があるために、高い演算能力を必要とする。
【００３７】
第二の問題点は、前記第一手法では、計測するフローのパケットをすべて取得できない状況では、品質を正しく計測することが出来ないことである。
【００３８】
その理由は、前記第一手法では、パケットロスのカウントを、単純にＡＣＫ番号が重複している回数としているからである。このため、本来ＡＣＫ番号が重複していても、重複しているパケットを取得できない状況では、パケットロスのカウントを行わない。このため、品質を正しく計測することが出来ない。
【００３９】
本発明は、以上の問題点を鑑み発案されたものであり、計測装置において、通信端末と通信端末の間の「スループット」、「グッドプット」、「パケットロス」、「ＲＴＴ」の品質の計測を、低い演算処理能力でも可能とすることである。また、すべてのパケットを取得しない又はできない状況においても、品質の計測を可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【００４０】
本発明による計測装置１では、サンプリング部１７０により、間引きしたパケットに対して品質計測を行う。この結果、全パケットに対して計測処理を行う必要がなく、計測器に高い演算能力を必要としなくなる。
【００４１】
本発明による計測装置１では、ＡＣＫサンプリング率推定部１８０やＤＡＴＡサンプリング率推定部により、計測装置の管理下に置かれていない部分でパケットの間引き／取りこぼしが発生しても、サンプリング率を推定することができる。この結果、計測装置１内でサンプリング率を既知でなければ適用できないようなサンプリング計測を行うことが可能となり、全パケットに対して計測処理を行う必要がなく、計測器に高い演算能力を必要としなくなる。
【００４２】
本発明による計測装置１では、品質判定部２００とサンプリング率決定部２１０とサンプリング部１７０により、重点的に観察する必要のあるフローに対しては粒度の細かな監視（パケットのサンプリング率を上げる）を行い、重要度の低いフローに対しては粒度の荒い監視（パケットのサンプリング率を下げる）を行うことが出来る。この結果、フロー毎にパケットのサンプリング率を最適な値に設定することが可能となり、計測器に高い演算能力を必要としなくなる。
【００４３】
サンプリング計測によるネットワークの品質（グッドプット）計測を可能とするために、グッドプット計測部１３０ｂの、前観測区間の最後のＡＣＫ番号記憶部１３１ｂと、今更新の観測区間の最後のＡＣＫ番号記憶部１３２ｂと、それらの情報を元にグッドプット計算部１３３ｂにより、グッドプット計算を行っている。この結果、サンプリング計測を行う場合においても、正しいグッドプットを計算することができる。
【００４４】
サンプリング計測によるネットワークの品質（グッドプット）計測を可能とするために、グッドプット計測部２３０ｄの、前観測区間の最後のＳＮ番号記憶部２３１ｄと、今更新の観測区間の最後のＳＮ番号記憶部２３２ｄと、それらの情報を元にグッドプット計算部２３３ｄにより、グッドプット計算を行っている。この結果、サンプリング計測を行う場合においても、正しいグッドプットを計算することができる。
【００４５】
サンプリング計測によるネットワークの品質（パケットロス）計測を可能とするために、パケットロス計測部１４０ｂの、ＡＣＫ重複数記憶部１４１ｂと、統計処理部１４２ｂとパケットロス回数計算部１４３ｂにより、サンプリング計測時に検出したＡＣＫの重複回数とサンプリング率から、サンプリングしていない場合には、どの程度の重複ＡＣＫが発生したかを推測する。この結果、サンプリング計測を行い、すべての重複ＡＣＫを検知できない場合でも、正しいパケットロスを推測することができる。
【００４６】
サンプリング計測によるネットワークの品質（パケットロス）計測を可能とするために、パケットロス計測部１４０ｃの、ＡＣＫ番号微分処理部１４１ｃとパケットロス回数計算部１４３ｃにより、ＡＣＫ番号の微分結果の変動からパケットロスを判定する。この結果、サンプリング計測を行い、すべてのＡＣＫを検知できない場合でも、正しいパケットロスを推測することができる。
【００４７】
サンプリング計測によるネットワークの品質（パケットロス）計測を可能とするために、パケットロス計測部２４０ｄの、ＳＮ番号微分処理部２４１ｄとパケットロス回数計算部２４３ｄにより、ＳＮ番号の微分結果の変動からパケットロスを判定する。この結果、サンプリング計測を行い、すべてのＳＮを検知できない場合でも、正しいパケットロスを推測することができる。
【００４８】
サンプリング計測によるネットワークの品質（スループット）計測を可能とするために、スループット計測部１５０ｂのスループット計算部１５１ｂにより、得られたグッドプットやパケットロスからスループットを計算する。この結果、サンプリング計測を行い、すべてのパケットを取得できない場合でも、正しいスループットを推測することができる。
【００４９】
サンプリング計測によるネットワークの品質（スループット）計測を可能とするために、スループット計測部２５０ｄのスループット計算部２５１ｄにより、得られたグッドプットやパケットロスとＴＣＰの振る舞いの理論的解釈からスループットを計算する。この結果、サンプリング計測を行い、すべてのパケットを取得できない場合でも、正しいスループットを推測することができる。
【００５０】
サンプリング計測によるネットワークの品質（ＲＴＴ）計測を可能とするために、ＲＴＴ計測部１６０ｂのＲＴＴ計算部１６１ｂにより、得られたグッドプットやパケットロスとＴＣＰの振る舞いの理論的解釈からＲＴＴを計算する。この結果、サンプリング計測を行い、すべてのパケットを取得できない場合でも、ＲＴＴを推測することができる。
【００５１】
本発明による計測装置１では、グッドプット計測部１３０ｂ、１３０ｃ、２３０ｄや、パケットロス計測部１４０ｂ、１４０ｃ、２４０ｄや、スループット計測部１５０ｂ、２５０ｄや、ＲＴＴ計算部１６０ｂにより、サンプリング計測を可能とする。この結果、計測するフローのパケットをすべて取得できない状況でも、品質を正しく計測することが出来る。
【００５２】
本発明によれば、パケットを受信したことを通知する複数の受信確認信号に基づきネットワークの品質を計測するネットワーク品質計測方法において、前記複数の受信確認信号のうち、間引き処理であるサンプリングにより得られた一部の受信確認信号を取得するステップと、前記取得した一部の受信確認信号に基づき、前記パケットの損失の発生を検出するステップと、を有するネットワーク品質計測方法が提供される。
【００５３】
本発明によれば、パケットを受信したことを通知する複数の受信確認信号に基づきネットワークの品質を計測するネットワーク品質計測装置において、前記複数の受信確認信号のうち、間引き処理であるサンプリングにより得られた一部の受信確認信号を取得するステップと、前記取得した一部の受信確認信号に基づき、前記パケットの損失の発生を検出するステップと、を有するネットワーク品質計測装置が提供される。
【００５４】
本発明によれば、パケットを受信したことを通知する複数の受信確認信号に基づきネットワークの品質を計測するネットワーク品質計測装置としてコンピュータを機能させるプログラムにおいて、前記コンピュータを、前記複数の受信確認信号のうち、間引き処理であるサンプリングにより得られた一部の受信確認信号を取得する手段と、前記取得した一部の受信確認信号に基づき、前記パケットの損失の発生を検出する手段と、として機能させるためのプログラムが提供される。
【発明の効果】
【００５５】
本発明は、ネットワークの品質を計測するためのネットワーク品質計測方法であって、データ受信側からデータ送信側に送られる受信確認信のある期間の一部のパケットを計測対象として、その期間の計測できなかったパケットを含む全パケットを取得計測した場合に計測されるであろう、データ損失回数やデータ損失率やデータ損失時刻やデータ損失パケットを計算するステップを有することを特徴とするネットワーク品質計測方法であるので、一部のパケットを計測対象としても、精度良くデータ損失回数やデータ損失率やデータ損失時刻やデータ損失パケットを計算することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本技術の適用領域の概要を示す図である。
【図２】特許文献１におけるブロック図である。
【図３】特許文献１における処理フローの概要を示す図である。
【図４】第一の実施形態における計測装置でのブロック図である。
【図５】第一の実施形態における計測装置での処理フローの概要を示す図である。
【図６】本技術の適用領域の概要を示す図である。
【図７】本技術の適用領域の概要を示す図である。
【図８】第二の実施形態における計測装置でのブロック図である。
【図９】第二の実施形態における計測装置での処理フローの概要を示す図である。
【図１０】第三の実施形態における計測装置でのブロック図である。
【図１１】第三の実施形態における計測装置での処理フローの概要を示す図である。
【図１２】第四の実施形態における計測装置でのブロック図である。
【図１３】第四の実施形態における計測装置での処理フローの概要を示す図である。
【図１４】第五の実施形態における計測装置でのブロック図である。
【図１５】第五の実施形態における計測装置での処理フローの概要を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５７】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【００５８】
図４は本発明による計測装置１ｂの第一の実施形態の構成を示すブロック図である。
【００５９】
第一の実施形態における計測装置１ｂは、分岐装置４からデータを入力するデータ受信部１１１と、分岐装置５からのデータを入力するデータ受信部１１２と、入力されたデータを各フロー毎に識別するフロー識別部１２０と、入力パケットをサンプリングするサンプリング処理部１７０と、ＡＣＫ側の情報のみから品質を計測するＡＣＫ情報判定部１０００ｂと、その中のグッドプット計測部１３０ｂと、直前の観測期間の最後のＡＣＫ番号を記憶する記憶部１３１ｂと、観測期間の最後のＡＣＫ番号を記憶する記憶部１３２ｂと、記憶部１３１ｂと記憶部１３２ｂの記憶内容からグッドプットを計算するグッドプット計算部１３３ｂと、パケットロス計測部１４０ｂと、ＡＣＫの重複回数をカウントするＡＣＫ重複数記憶部１４１ｂと、その値に対して統計的手法を用いて全体の重複ＡＣＫ数を予測する統計処理部１４２ｂと、パケットロス回数をカウントするパケットロス回数計算部１４３ｂと、グッドプットとパケットロスからスループットを計算するスループット計算部１５０ｂ、１５１ｂと、スループットとグッドプットとパケットロスからＲｏｕｎｄ Ｔｒｉｐ Ｔｉｍｅ（以後ＲＴＴ）を推測するＲＴＴ計算部１６０ｂ、１６１ｂから構成される。
【００６０】
本実施形態では、ネットワーク上を流れているデータを計測装置１ｂで取り込むことにより、処理が開始される。分岐装置４から入力されたデータは、データ受信部１１１で、分岐装置５から入力されたデータは、データ受信部１１２で、受信する。データ受信部１１１とデータ受信部１１２でデータを受け取った後、受信部はそのデータをフロー識別部１２０に渡す。フロー識別部１２０では、受信したデータを送受信ＩＰアドレスや送受信ＴＣＰポート番号、プロトコル番号などを元に、フローの識別を行う。ネットワーク品質の計測はフロー毎に行う。フロー識別処理の後、入力されたパケットに対してサンプリング部１７０により、パケットのサンプリング（間引き）処理が行われる。このサンプリング手法は、指定されたサンプリングレートにおいて、そのサンプリングレート内で乱数を発生させ、その値を基にサンプリングパケットを判定する乱数（ランダム）サンプリングや、指定されたサンプリングレートにおいて、そのサンプリング間隔で定常的にサンプリングパケットを判定する定常（均等）サンプリング、などの方法を採用する。サンプリングレートは必要に応じて、グッドプット計測部１３０ｂやパケットロス計測部１４０ｂやスループット計測部１５０ｂやＲＴＴ計測部１６０ｂに通知する。
【００６１】
対象データがＡＣＫ側情報の場合には、ＡＣＫ情報判定部１０００ｂで、ある一定期間の観測期間毎に「スループット」、「グッドプット」、「パケットロス」、「ＲＴＴ」の計測処理を行う。
【００６２】
グッドプットの計算を行うために、グッドプット計測部１３０ｂでは、ＡＣＫを受け取る毎にＡＣＫ番号記憶部１３２ｂで最新のＡＣＫ番号を更新していく。ただし、観測期間が更新された直後には、ＡＣＫ番号記憶部１３２ｂの値を更新する前に、「ＡＣＫ番号記憶部１３２ｂのＡＣＫ番号−ＡＣＫ番号記憶部１３１ｂのＡＣＫ番号」をグッドプット計算部１３３ｂで計算し、グッドプット計算処理を行い、次の観測期間のグッドプット計算のために、現在の期間最後のＡＣＫ番号記憶部１３２ｂの値を前区間最後のＡＣＫ番号記憶部１３１ｂに代入する。
【００６３】
パケットロスの計測を行うために、パケットロス計測部１４０ｂでは、ＡＣＫパケットが到着する毎に、ＡＣＫ重複数記憶部１４１ｂで、同一のＡＣＫ番号がある一定数ｎ（任意の数）以上連続したかどうかを確認する。ｎ回以上連続した場合にはＡＣＫ重複数記憶部１４１ｂの値を１増加させる。観測期間が更新されると前の観測期間のパケットロス結果を算出するために、統計処理部１４２ｂでは、サンプリング計測により検知できたＡＣＫ番号重複回数を元に、統計学上の手法を用いて、全数サンプルをした場合には本来いくらのＡＣＫ重複現象が発生したかを予測する。そして、パケットロス回数計算部１４３ｂでは、この予測したＡＣＫ重複現象の回数をパケットロス回数として確定する。この処理後、新しい観測期間でのパケットロスの計算のために、ＡＣＫ重複数記憶部１４１ｂのカウントを０とする。
【００６４】
スループットの計算を行うために、スループット計測部１５０ｂでは、グッドプット計測部１３０ｂとパケットロス計測部１４０ｂで求めたグッドプットとパケットロスの値をもとに、スループットの算出を行う。この計算の具体的な計算方法としては、「グッドプット／（１−パケットロス率）」の計算を行う。ここで、パケットロス率は、グッドプットとパケットロスの比率から算出する。
【００６５】
ＲＴＴの計算を行うために、ＲＴＴ計測部１６０ｂでは、グッドプット計測部１３０ｂとパケットロス計測部１４０ｂで求めたグッドプットとパケットロスの値をもとに、ＲＴＴの算出を行う。
【００６６】
次に図５を参照して、計測装置１ｂにおける「スループット」、「グッドプット」、「パケットロス」、「ＲＴＴ」の品質の計測処理について説明する。
【００６７】
図５は、計測装置１ｂにおける処理フローの概要を示している。
【００６８】
計測装置１ｂは、データが分岐装置４、あるいは分岐装置５から入力され、データ受信部１１１、データ受信部１１２に到着することにより処理が開始される。この処理が、処理Ｂ−１である。この処理が終了後、処理Ｂ−２へ移動する。
【００６９】
処理Ｂ−２では、同一フローの識別処理である。フロー識別部１２０において、受信データを送受信ＩＰアドレスや送受信ＴＣＰポート番号、プロトコル番号などを元に、フロー識別処理を行う。以下の処理はフロー毎に行う。フロー識別処理終了後、処理Ｂ−３へ移動する。
【００７０】
処理Ｂ−３では、パケットのサンプリング（間引き）処理である。このサンプリング手法は、指定されたサンプリングレートにおいて、そのサンプリングレート内で乱数を発生させ、その値を基にサンプリングパケットを判定する乱数（ランダム）サンプリングや、指定されたサンプリングレートにおいて、そのサンプリング間隔で定常的にサンプリングパケットを判定する定常（均等）サンプリング、などの方法を採用する。サンプリング処理終了後、処理Ｂ−４へ移動する。
【００７１】
処理Ｂ−４では、入力されたデータが、該当フローのＡＣＫ側情報をもつか、ＳＮ情報をもつか判定を行う。ここでＡＣＫ側情報をもつ場合には、処理Ｂ−５へ移動する。ＳＮ側情報を持つ場合には、処理を終了する。なお、ＴＣＰ通信の場合には、ひとつのデータ内にＡＣＫ側情報とＳＮ側情報をもてる構成になっており、あるフローのＡＣＫ側情報データが、他方のＳＮ側情報データとなっている場合もある。
【００７２】
処理Ｂ−５では、前回のデータ受信時から観測区間が更新したかどうかを確認する。観測区間が更新された場合には、前回の観測区間の品質結果を算出するために、処理Ｂ−６へ移動する。観測区間が更新されていない場合には、今回の観測区間の品質観測を続けるために、処理Ｂ−１０へ移動する。
【００７３】
処理Ｂ−６では、前の観測区間のグッドプット計測処理を行う。グッドプット計測手法としては、「期間最後のＡＣＫ番号記憶部１３２ｂ−前期間最後のＡＣＫ番号記憶部１３１ｂ」を計算する。この処理終了後、処理Ｂ−７へ移動する。
【００７４】
処理Ｂ−７では、前の観測区間のパケットロスを算出する。パケットロス計測手法としては、ＡＣＫ重複数記憶部１４１ｂの値を元にして、統計処理部１４２ｂ内で統計上処理を行い、全数サンプリングを行った場合の重複ＡＣＫ数を予測する。この値をパケットロス回数とする。この計算終了後、処理Ｂ−８へ移動する。
【００７５】
処理Ｂ−８では、処理Ｂ−６、処理Ｂ−７で求めたグッドプットとパケットロスの値を元にして、スループット計算処理とＲＴＴ計算処理を行う。スループットの具体的な計算方法としては、「グッドプット／（１−パケットロス率）」の計算を行う。ここで、パケットロス率は、グッドプットとパケットロスの比率から算出する。またグッドプットとパケットロスからＲＴＴを計算する。これらの計算により、前観測区間のネットワークの品質を求め終わった後、処理Ｂ−９へ移動する。
【００７６】
処理Ｂ−９では、今まで期間最後のＡＣＫ番号記憶部１３２ｂに記憶されていたＡＣＫ番号を、前期間最後のＡＣＫ番号記憶部１３１ｂに代入する。また、ＡＣＫ重複数のカウントを０に戻す。この処理終了後、処理Ｂ−１０へ移動する。
【００７７】
処理Ｂ−１０では、ＡＣＫを受け取る毎に、受け取ったＡＣＫ番号を期間最後のＡＣＫ番号記憶部１３２ｂに記憶する。この処理終了後、処理Ｂ−１１へ移動する。
【００７８】
処理Ｂ−１１では、ＡＣＫ重複数記憶部１４１ｂで、同一のＡＣＫ番号がある一定数ｎ（任意の数）以上連続したかどうかを確認する。ｎ回以上連続した場合にはＡＣＫ重複数記憶部１４１ｂの値を１増加させる。この処理により、今回のパケットに対する処理を終了する。そして次のデータ入力を待つ。
【００７９】
以上が本発明による第一の実施形態における計測装置１ｂの処理内容である。
【００８０】
従来の技術においては、グッドプットの計測手法として、観測期間中に検知したＡＣＫの最大値と最小値の差分をその観測期間中のグッドプットとして計算していた。このため、この計算手法を単純にサンプリング計測に適用すると、サンプリングにより間引かれた観測期間中の最初と最後のデータ量分だけ常に低い値を算出することになる。また、パケットロスの計測手法として、観測期間中に検知した重複ＡＣＫ数（同一のＡＣＫ番号が３回以上連続した回数）をカウントして、パケットロスとしていた。このため、この計算手法を単純にサンプリング計測に適用すると、本来ＡＣＫ番号が３回以上連続していても、サンプリングにより間引かれた結果、ＡＣＫ番号が連続しない場合が多く発生し、パケットロス回数が本来の値よりも大きく下回る。
【００８１】
一方、本実施形態では、グッドプット計測手法として、各観測期間中に最後に検知したＡＣＫ番号の差分を、その区間のグッドプットとして計算している。サンプリング計測により、ＡＣＫデータが間引かれることで、グッドプットの値は本来の値よりも大きくなったり小さくなったりするが、本実施形態のグッドプットの平均値は本来のグッドプット平均値の値と、常にほぼ同じ値を示す。また、パケットロスの計測手法として、サンプリング計測で観測したＡＣＫの重複数から、統計学的手法を用いて、本来のＡＣＫ重複数を予測して、パケットロスと計上している。このため、サンプリングにより、すべての重複ＡＣＫを検知することができなくても、本来の重複ＡＣＫ数を予測することが可能となる。また、サンプリング計測時にも、ほぼ正確なグッドプットとパケットロスの値を計測することができることから、スループットとＲＴＴの値の予測値を算出することが可能となる。これら、サンプリング計測手法を使用することで、計測するフローのすべてのパケットをすべて取得できない状況においても、品質を正しく計測することができる。また、フローの品質を計測するのに、すべてのパケットに対して処理を行う必要がなくなるため、計測器に高い演算能力を必要としなくなる。
【００８２】
本実施形態は、簡単化のために、ＴＣＰ通信の品質を計測する装置で説明を行ったが、送信データ中にデータ列の順番が記載されており、データ欠損に対する再送の仕組みが存在するものに共通の技術である。したがってＨＳＴＣＰやＳＣＴＰやＤＣＣＰといった再送機構の存在するプロトコル一般を含む。
【００８３】
また適用領域としては、非計測ネットワーク及びトラヒックに影響を与えない図１の状態のみではなく、データを取得できる形式であれば、通信端末間の途中に挿入し、非計測ネットワーク及びトラヒックに影響を与える図６のような形態でも可能である。図６でのデータ中継端末とは、レイヤ２でデータ転送を行うイーサネット（登録商標）スイッチや、レイヤ４でデータ転送を行うルータ、レイヤ４以上での転送を行うゲートウェイ等であり、データをそのまま転送、あるいは、プロトコルを変更して転送する場合や、ロードバランス機能や帯域制御機能を付加した端末のことを指す。
【００８４】
またサンプリング処理部分としては、本実施形態のように計測装置１内に存在している場合のみではなく、サンプリングレートを計測装置１で知ることができる状態であれば良い。具体的には、図６の形態のデータ中継端末内にパケットのサンプリング機能を持たせる場合や、図７の形態のように、サンプリング処理用のサンプリング装置７を通してパケットを計測装置１に入力する場合のことを指す。
【００８５】
また本実施形態のサンプリング処理１７０は、フロー識別処理１２０の後に行われているが、フロー識別処理１２０の前にサンプリング処理１７０を行っても同様の効果を発揮することができる。
【００８６】
またパケットロス計算のための統計処理部１４２ｂや処理フローＢ−７では、統計学手法を用いて、本来のＡＣＫ重複数を予測するとしたが、その内容は、ＡＣＫ重複数がある確率モデルに従って発生すると仮定することにより、検知できた一部のＡＣＫ重複数から、全体のＡＣＫ重複数を推定する方法が考えられる。
【００８７】
この推定手法の計算方法としては、「全体のＡＣＫ重複数＝（ＡＣＫ重複数記憶部１４１ｂでカウントしたＡＣＫ番号が一定数ｎ（任意の数）以上連続した数）／（ある確率分布のｎ以上の割合）」がある。これを計算することにより、全体の重複ＡＣＫ数を求めることができる。また、複数種類のＡＣＫ番号が連続した数を記憶しておき、それぞれで全体の重複ＡＣＫ数を予測して、その平均値を全体の重複ＡＣＫ数とする場合（例、全体のＡＣＫ重複数＝｛（ＡＣＫがｎ１回以上連続した数／ある確率分布のｎ１以上の割合）＋（ＡＣＫがｎ２回以上連続した数／ある確率分布のｎ２以上の割合）＋・・・（ＡＣＫがｎｍ回以上連続した数／ある確率分布のｎｍ以上の割合）｝／ｍ）や、この計算に重み付け平均を行った値を全体の重複ＡＣＫ数とする場合（例、全体のＡＣＫ重複数＝｛ａ１×（ＡＣＫがｎ１回以上連続した数／ある確率分布のｎ１以上の割合）＋ａ２×（ＡＣＫがｎ２回以上連続した数／ある確率分布のｎ２以上の割合）＋・・・ａｍ×（ＡＣＫがｎｍ回以上連続した数／ある確率分布のｎｍ以上の割合）｝／ｍ）もある。また、これらの計算結果に対して、加算や減算や乗算や除算を行う場合もある。
【００８８】
ここでの確率分布の具体的な分布名としては、正規分布、標準正規分布、カイ２乗分布、Ｆ分布、ｔ分布、ベータ分布、指数分布、ガンマ分布、二項分布、超幾何分布、対数正規分布、ポアソン分布、負の二項分布、ワイブル分布、一様分布などが考えられる。
【００８９】
ここでの確率分布で必要とされる平均値や平均値や分散値等のパラメタとしては、過去のパケットロス率やサンプリング確率から求める方法が考えられる。
【００９０】
この推定手法の具体的な計算手法の一つとしては、ＡＣＫ重複数が、過去のパケットロス率のルートに反比例し、サンプリング率に比例する値をもとに決定する平均値を持つポアソン分布に従うと仮定して、「（ＡＣＫ重複数記憶部１４１ｂでカウントしたＡＣＫ番号が一定数ｎ（任意の数）以上連続した数）／（１−ポアソン分布の０の確率―ポアソン分布の１の確率−・・・−ポアソン分布のｎ−１の確率）」によって、全体の重複ＡＣＫ数を推定することが考えられる。
【００９１】
この本来のＡＣＫ重複数を予測する方法としては、一観測期間中に検知できたＡＣＫ重複数から全体のＡＣＫ重複数を推定する計算を、複数回反復することが考えられる。この反復計算を行うことで、ＡＣＫ重複数の推定精度を向上させる効果が見込める。具体的には、一度目の計算では、過去のパケットロス率あるいは、任意の値を使用して、確率分布のパラメタを求め、今観測期間中の重複ＡＣＫ数とパケットロス率を推定する。次に、一度目の計算で推定したパケットロス率を使用して、確率分布のパラメタを求め、再度、同観測期間の重複ＡＣＫ数とパケットロス率を推定する。この反復計算を繰り返すことにより、パケットロス率の推定精度を向上させることが可能となる。
【００９２】
図８は本発明による計測装置１ｃの第二の実施形態の構成を示すブロック図である。
【００９３】
第二の実施形態における計測装置１ｃは、分岐装置４からデータを入力するデータ受信部１１１と、分岐装置５からデータを入力するデータ受信部１１２と、入力されたデータを各フロー毎に識別するフロー識別部１２０と、入力パケットをサンプリングするサンプリング処理部１７０と、ＡＣＫ側の情報のみから品質を計測するＡＣＫ情報判定部１０００ｃと、その中のグッドプット計測部１３０ｂと、直前の観測期間の最後のＡＣＫ番号を記憶する記憶部１３１ｂと、観測期間の最後のＡＣＫ番号を記憶する記憶部１３２ｂと、記憶部１３１ｂと記憶部１３２ｂの記憶内容からグッドプットを計算するグッドプット計算部１３３ｂと、パケットロス計測部１４０ｃと、ＡＣＫ番号を時間変化に対して微分するＡＣＫ番号微分処理部１４１ｃと、パケットロス回数をカウントするパケットロス回数計算部１４３ｃと、グッドプットとパケットロスからスループットを計算するスループット計算部１５０ｂ、１５１ｂと、スループットとグッドプットとパケットロスからＲｏｕｎｄ Ｔｒｉｐ Ｔｉｍｅ（以後ＲＴＴ）を推測するＲＴＴ計算部１６０ｂ、１６１ｂから構成される。
【００９４】
本実施形態では、ネットワーク上を流れているデータを計測装置１ｃで取り込むことにより、処理が開始される。分岐装置４から入力されたデータは、データ受信部１１１で、分岐装置５から入力されたデータは、データ受信部１１２で、受信する。データ受信部１１１とデータ受信部１１２でデータを受け取った後、受信部はそのデータをフロー識別部１２０に渡す。フロー識別部１２０では、受信したデータを送受信ＩＰアドレスや送受信ＴＣＰポート番号、プロトコル番号などを元に、フローの識別を行う。ネットワーク品質の計測はフロー毎に行う。フロー識別処理の後、入力されたパケットに対してサンプリング部１７０により、パケットのサンプリング（間引き）処理が行われる。このサンプリング手法は、指定されたサンプリングレートにおいて、そのサンプリングレート内で乱数を発生させ、その値を基にサンプリングパケットを判定する乱数（ランダム）サンプリングや、指定されたサンプリングレートにおいて、そのサンプリング間隔で定常的にサンプリングパケットを判定する定常（均等）サンプリング、などの方法を採用する。サンプリングレートは必要に応じて、グッドプット計測部１３０ｂやパケットロス計測部１４０ｃやスループット計測部１５０ｂやＲＴＴ計測部１６０ｂに通知する。
【００９５】
対象データがＡＣＫ側情報の場合には、ＡＣＫ情報判定部１０００ｃで、ある一定期間の観測期間毎に「スループット」、「グッドプット」、「パケットロス」、「ＲＴＴ」の計測処理を行う。
【００９６】
第二の実施形態のグッドプット計測処理１３０ｂは、第一の実施形態のグッドプット計測処理と同様である。
【００９７】
パケットロスの計測を行うために、パケットロス計測部１４０ｃでは、ＡＣＫパケットが到着する毎に、ＡＣＫ番号微分処理部１４１ｃにおいて、ＡＣＫ番号を時間変化に対して微分する。ＴＣＰは通常、スループットを上げ続け、パケットロスが発生するとスループットを落とす。このため、パケットロスが発生するまでは、ＡＣＫ番号を時間変化に対して微分すると傾斜が大きくなっていく。そしてパケットロスが発生すると、ＡＣＫ番号を時間変化に対して微分すると傾斜が小さくなる。この傾斜の変化により、パケットロスの検出を行う。パケットロス回数計算部１４３ｃでは、この傾斜が小さくなった回数をパケットロス回数として確定する。また、パケットロス回数計算部１４３ｃでは、観測期間を更新する毎に、カウントを０に初期化する。
【００９８】
第二の実施形態のスループット計測処理１５０ｂは、第一の実施形態のスループット計測処理と同様である。
【００９９】
第二の実施形態のＲＴＴ計測処理１３０ｂは、第一の実施形態のＲＴＴ計測処理と同様である。
【０１００】
次に図９を参照して、計測装置１ｃにおける「スループット」、「グッドプット」、「パケットロス」、「ＲＴＴ」の品質の計測処理について説明する。
【０１０１】
図９は、計測装置１ｃにおける処理フローの概要を示している。
【０１０２】
計測装置１ｃは、データが分岐装置４、あるいは分岐装置５から入力され、データ受信部１１１、データ受信部１１２に到着することにより処理が開始される。この処理が、処理Ｃ−１である。この処理が終了後、処理Ｃ−２へ移動する。
【０１０３】
処理Ｃ−２では、同一フローの識別処理である。フロー識別部１２０において、受信データを送受信ＩＰアドレスや送受信ＴＣＰポート番号、プロトコル番号などを元に、フロー識別処理を行う。以下の処理はフロー毎に行う。フロー識別処理終了後、処理Ｃ−３へ移動する。
【０１０４】
処理Ｃ−３では、パケットのサンプリング（間引き）処理である。このサンプリング手法は、指定されたサンプリングレートにおいて、そのサンプリングレート内で乱数を発生させ、その値を基にサンプリングパケットを判定する乱数（ランダム）サンプリングや、指定されたサンプリングレートにおいて、そのサンプリング間隔で定常的にサンプリングパケットを判定する定常（均等）サンプリング、などの方法を採用する。サンプリング処理終了後、処理Ｃ−４へ移動する。
【０１０５】
処理Ｃ−４では、入力されたデータが、該当フローのＡＣＫ側情報をもつか、ＳＮ情報をもつか判定を行う。ここでＡＣＫ側情報をもつ場合には、処理Ｃ−５へ移動する。ＳＮ側情報を持つ場合には、処理を終了する。なお、ＴＣＰ通信の場合には、ひとつのデータ内にＡＣＫ側情報とＳＮ側情報をもてる構成になっており、あるフローのＡＣＫ側情報データが、他方のＳＮ側情報データとなっている場合もある。
【０１０６】
処理Ｃ−５では、前回のデータ受信時から観測区間が更新したかどうかを確認する。観測区間が更新された場合には、前回の観測区間の品質結果を算出するために、処理Ｃ−６へ移動する。観測区間が更新されていない場合には、今回の観測区間の品質観測を続けるために、処理Ｃ−８へ移動する。
【０１０７】
処理Ｃ−６では、前の観測区間のネットワークの品質（スループットとグッドプットとパケットロスとＲＴＴ）を確定する。グッドプット計測手法としては、「期間最後のＡＣＫ番号記憶部１３２ｂ−前期間最後のＡＣＫ番号記憶部１３１ｂ」を計算する。パケットロス計測手法としては、パケットロス回数計算部１４３ｃの値を確定する。スループットの具体的な計算方法としては、「グッドプット／（１−パケットロス率）」の計算を行う。ここで、パケットロス率は、グッドプットとパケットロスの比率から算出する。またグッドプットとパケットロスからＲＴＴを計算する。これらの計算により、前観測区間のネットワークの品質を求め終わった後、処理Ｃ−７へ移動する。
【０１０８】
処理Ｃ−７では、今まで期間最後のＡＣＫ番号記憶部１３２ｂに記憶されていたＡＣＫ番号を、前期間最後のＡＣＫ番号記憶部１３１ｂに代入する。また、パケットロス回数計算部１４３ｃのカウントを０に戻す。この処理終了後、処理Ｃ−８へ移動する。
【０１０９】
処理Ｃ−８では、ＡＣＫを受け取る毎に、受け取ったＡＣＫ番号を期間最後のＡＣＫ番号記憶部１３２ｂに記憶する。この処理終了後、処理Ｃ−９へ移動する。
【０１１０】
処理Ｃ−９では、あるＡＣＫデータを基準として、今回取得したＡＣＫのＡＣＫ番号に対する時間微分処理を行う。この処理終了後、処理Ｃ−１０へ移動する。
【０１１１】
処理Ｃ−１０では、処理Ｃ−９の結果を受けて、パケットロスが存在するかどうかの判定を行う。微分結果、傾きが大きく減少した場合にはパケットがロスしたと判定し、処理Ｃ−１１へ移動する。傾きが増加した場合には、パケットがロスしなかったと判定し、今回のパケットに対する処理を終了する。そして次のデータ入力を待つ。
【０１１２】
処理Ｃ−１１では、観測区間中にパケットロスを検知したと判断し、パケットロス回数計算部１４３ｃのカウントを１増加する。この処理により、今回のパケットに対する処理を終了する。そして次のデータ入力を待つ。
【０１１３】
以上が本発明による第二の実施形態における計測装置１ｃの処理内容である。
【０１１４】
従来の技術においては、グッドプットの計測手法として、観測期間中に検知したＡＣＫの最大値と最小値の差分をその観測期間中のグッドプットとして計算していた。このため、この計算手法を単純にサンプリング計測に適用すると、サンプリングにより間引かれた観測期間中の最初と最後のデータ量分だけ常に低い値を算出することになる。また、パケットロスの計測手法として、観測期間中に検知した重複ＡＣＫ数（同一のＡＣＫ番号が３回以上連続した回数）をカウントして、パケットロスとしていた。このため、この計算手法を単純にサンプリング計測に適用すると、本来ＡＣＫ番号が３回以上連続していても、サンプリングにより間引かれた結果、ＡＣＫ番号が連続しない場合が多く発生し、パケットロス回数が本来の値よりも大きく下回る。
【０１１５】
一方、本実施形態では、グッドプット計測手法として、各観測期間中に最後に検知したＡＣＫ番号の差分を、その区間のグッドプットとして計算している。サンプリング計測により、ＡＣＫデータが間引かれることで、グッドプットの値は本来の値よりも大きくなったり小さくなったりするが、本実施形態のグッドプットの平均値は本来のグッドプット平均値の値と、常にほぼ同じ値を示す。また、パケットロスの計測手法として、サンプリング計測で観測したＡＣＫ番号の微分計算を行い、その変化を観察することで、パケットロスと計上している。このため、サンプリングにより、すべてのＡＣＫを取得することができなくても、パケットロスを計上することが可能となる。また、サンプリング計測時にも、ほぼ正確なグッドプットとパケットロスの値を計測することができることから、スループットとＲＴＴの値の予測値を算出することが可能となる。これら、サンプリング計測手法を使用することで、計測するフローのすべてのパケットをすべて取得できない状況においても、品質を正しく計測することができる。また、フローの品質を計測するのに、すべてのパケットに対して処理を行う必要がなくなるため、計測器に高い演算能力を必要としなくなる。
【０１１６】
本実施形態は、簡単化のために、ＴＣＰ通信の品質を計測する装置で説明を行ったが、送信データ中にデータ列の順番が記載されており、データ欠損に対する再送の仕組みが存在するものに共通の技術である。したがってＨＳＴＣＰやＳＣＴＰやＤＣＣＰといった再送機構の存在するプロトコル一般を含む。
【０１１７】
また適用領域としては、非計測ネットワーク及びトラヒックに影響を与えない図１の状態のみではなく、データを取得できる形式であれば、通信端末間の途中に挿入し、非計測ネットワーク及びトラヒックに影響を与える図６のような形態でも可能である。図６でのデータ中継端末とは、レイヤ２でデータ転送を行うイーサスイッチや、レイヤ４でデータ転送を行うルータ、レイヤ４以上での転送を行うゲートウェイ等であり、データをそのまま転送、あるいは、プロトコルを変更して転送する場合や、ロードバランス機能や帯域制御機能を付加した端末のことを指す。
【０１１８】
またサンプリング処理部分としては、本実施形態のように計測装置１内に存在している場合のみではなくてもよい。具体的には、図６の形態のデータ中継端末内にパケットのサンプリング機能を持たせる場合や、図７の形態のように、サンプリング処理用のサンプリング装置７を通してパケットを計測装置１に入力する場合のことを指す。
【０１１９】
また本実施形態のサンプリング処理１７０は、フロー識別処理１２０の後に行われているが、フロー識別処理１２０の前にサンプリング処理１７０を行っても同様の効果を発揮することができる。
【０１２０】
またパケットロス計算のためのＡＣＫ番号微分処理部１４１ｃや処理フローＣ−９では、ＡＣＫ番号に対する微分処理を行うとしたが、その内容は、あるＡＣＫデータを基準として、ＡＣＫデータを取得する毎にＡＣＫ番号の差分を時間で微分処理することが考えられる。その微分処理としては、時間に対する一次微分の他、二次微分や三次微分などのｎ次微分を行うことも含む。
【０１２１】
またＡＣＫ番号に対する微分処理は、その基準となるＡＣＫデータは、ある一定期間毎に変化させることが考えられる。この一定期間毎とは、観測期間毎や、数分毎、数秒毎、パケット入力毎などとすることが考えられる。
【０１２２】
この微分処理の具体的な計算手法の一つとしては、ＡＣＫパケットが入力される毎に、前の観測期間の最後のＡＣＫデータを基準として、ＡＣＫ番号の差分に対して時間一次微分処理を行うことが考えられる。この処理において、傾きが減少した場合に、パケットロスであると判定する。時間に対して二次微分を行う場合も考えられ、この場合、負の値を検出した場合をパケットロスであると判定する。またこのとき、値が変化した時間と番号をしらべることにより、パケットがロスした時間と、パケットロスの番号の範囲が分かる。
【０１２３】
図１０は本発明による計測装置１ｄの第三の実施形態の構成を示すブロック図である。
【０１２４】
第三の実施形態における計測装置１ｄは、分岐装置４からデータを入力するデータ受信部１１１と、分岐装置５からデータを入力データ受信部１１２と、入力されたデータを各フロー毎に識別するフロー識別部１２０と、入力パケットをサンプリングするサンプリング処理部１７０と、ＳＮ側の情報のみから品質を計測するＳＮ情報判定部２０００ｄと、その中のグッドプット計測部２３０ｄと、直前の観測期間の最後のＳＮ番号を記憶する記憶部２３１ｄと、観測期間の最後のＳＮ番号を記憶する記憶部２３２ｄと、記憶部２３１ｄと記憶部２３２ｄの記憶内容からグッドプットを計算するグッドプット計算部２３３ｄと、パケットロス計測部２４０ｄと、ＳＮ番号を時間変化に対して微分するＳＮ番号微分処理部２４１ｄと、パケットロス回数をカウントするパケットロス回数計算部２４３ｄと、グッドプットとパケットロスからスループットを計算するスループット計算部２５０ｄ、２５１ｄと、スループットとグッドプットとパケットロスからＲｏｕｎｄ Ｔｒｉｐ Ｔｉｍｅ（以後ＲＴＴ）を推測するＲＴＴ計算部１６０ｂ、１６１ｂから構成される。
【０１２５】
本実施形態では、ネットワーク上を流れているデータを計測装置１ｄで取り込むことにより、処理が開始される。分岐装置４から入力されたデータは、データ受信部１１１で、分岐装置５から入力されたデータは、データ受信部１１２で、受信する。データ受信部１１１とデータ受信部１１２でデータを受け取った後、受信部はそのデータをフロー識別部１２０に渡す。フロー識別部１２０では、受信したデータを送受信ＩＰアドレスや送受信ＴＣＰポート番号、プロトコル番号などを元に、フローの識別を行う。ネットワーク品質の計測はフロー毎に行う。フロー識別処理の後、入力されたパケットに対してサンプリング部１７０により、パケットのサンプリング（間引き）処理が行われる。このサンプリング手法は、指定されたサンプリングレートにおいて、そのサンプリングレート内で乱数を発生させ、その値を基にサンプリングパケットを判定する乱数（ランダム）サンプリングや、指定されたサンプリングレートにおいて、そのサンプリング間隔で定常的にサンプリングパケットを判定する定常（均等）サンプリング、などの方法を採用する。サンプリングレートは必要に応じて、グッドプット計測部２３０ｄやパケットロス計測部２４０ｄやスループット計測部２５０ｄやＲＴＴ計測部１６０ｂに通知する。
【０１２６】
対象データがＳＮ側情報の場合には、ＳＮ情報判定部２０００ｄで、ある一定期間の観測期間毎に「スループット」、「グッドプット」、「パケットロス」、「ＲＴＴ」の計測処理を行う。
【０１２７】
グッドプットの計算を行うために、グッドプット計測部２３０ｄでは、ＤＡＴＡを受け取る毎にＳＮ番号記憶部２３２ｄで最新のＳＮ番号を更新していく。ただし、過去に受け取った最大のＳＮより、今回のＳＮの値が小さい場合には更新しない。観測期間が更新された直後には、ＳＮ番号記憶部２３２ｄの値を更新する前に、「ＳＮ番号記憶部２３２ｄのＡＣＫ番号−ＳＮ番号記憶部２３１ｄのＳＮ番号」をグッドプット計算部２３３ｄで計算し、グッドプット計算処理を行い、次の観測期間のグッドプット計算のために、現在の期間最後のＳＮ番号記憶部２３２ｄの値を前区間最後のＳＮ番号記憶部２３１ｄに代入する。
【０１２８】
パケットロスの計測を行うために、パケットロス計測部２４０ｄでは、ＤＡＴＡパケットが到着する毎に、ＳＮ番号微分処理部２４１ｄにおいて、ＳＮ番号を時間変化に対して微分する。ＴＣＰは通常、スループットを上げ続け、パケットロスが発生するとスループットを落とす。このため、パケットロスが発生するまでは、ＳＮ番号を時間変化に対して微分すると傾斜が大きくなっていく。そしてパケットロスが発生すると、ＳＮ番号を時間変化に対して微分すると傾斜が小さくなる。この傾斜の変化により、パケットロスの検出を行う。パケットロス回数計算部２４３ｄでは、この傾斜が小さくなった回数をパケットロス回数として確定する。また、パケットロス回数計算部２４３ｄでは、観測期間を更新する毎に、カウントを０に初期化する。
【０１２９】
スループットの計算を行うために、スループット計測部２５０ｄでは、グッドプット計測部２３０ｄとパケットロス計測部２４０ｄで求めたグッドプットとパケットロスの値をもとに、スループットの算出を行う。この計算の具体的な計算方法としては、「グッドプット＋パケットロス量」の計算を行う。
【０１３０】
第三の実施形態のＲＴＴ計測処理１３０ｂは、第一の実施形態、第二の実施形態のＲＴＴ計測処理と同様である。
【０１３１】
次に図１１を参照して、計測装置１ｄにおける「スループット」、「グッドプット」、「パケットロス」、「ＲＴＴ」の品質の計測処理について説明する。
【０１３２】
図１１は、計測装置１ｄにおける処理フローの概要を示している。
【０１３３】
計測装置１ｄは、データが分岐装置４、あるいは分岐装置５から入力され、データ受信部１１１、データ受信部１１２に到着することにより処理が開始される。この処理が、処理Ｄ−１である。この処理が終了後、処理Ｄ−２へ移動する。
【０１３４】
処理Ｄ−２では、同一フローの識別処理である。フロー識別部１２０において、受信データを送受信ＩＰアドレスや送受信ＴＣＰポート番号、プロトコル番号などを元に、フロー識別処理を行う。以下の処理はフロー毎に行う。フロー識別処理終了後、処理Ｄ−３へ移動する。
【０１３５】
処理Ｄ−３では、パケットのサンプリング（間引き）処理である。このサンプリング手法は、指定されたサンプリングレートにおいて、そのサンプリングレート内で乱数を発生させ、その値を基にサンプリングパケットを判定する乱数（ランダム）サンプリングや、指定されたサンプリングレートにおいて、そのサンプリング間隔で定常的にサンプリングパケットを判定する定常（均等）サンプリング、などの方法を採用する。サンプリング処理終了後、処理Ｄ−４へ移動する。
【０１３６】
処理Ｄ−４では、入力されたデータが、該当フローのＳＮ側情報をもつか、ＡＣＫ情報をもつか判定を行う。ここでＳＮ側情報をもつ場合には、処理Ｄ−５へ移動する。ＡＣＫ側情報を持つ場合には、処理を終了する。なお、ＴＣＰ通信の場合には、ひとつのデータ内にＡＣＫ側情報とＳＮ側情報をもてる構成になっており、あるフローのＡＣＫ側情報データが、他方のＳＮ側情報データとなっている場合もある。
【０１３７】
処理Ｄ−５では、前回のデータ受信時から観測区間が更新したかどうかを確認する。観測区間が更新された場合には、前回の観測区間の品質結果を算出するために、処理Ｄ−６へ移動する。観測区間が更新されていない場合には、今回の観測区間の品質観測を続けるために、処理Ｄ−８へ移動する。
【０１３８】
処理Ｄ−６では、前の観測区間のネットワークの品質（スループットとグッドプットとパケットロスとＲＴＴ）を確定する。グッドプット計測手法としては、「期間最後のＳＮ番号記憶部２３２ｄ−前期間最後のＳＮ番号記憶部２３１ｄ」を計算する。パケットロス計測手法としては、パケットロス回数計算部２４３ｄの値を確定する。スループットの具体的な計算方法としては、「グッドプット＋パケットロス量」の計算を行う。またグッドプットとパケットロスからＲＴＴを計算する。これらの計算により、前観測区間のネットワークの品質を求め終わった後、処理Ｄ−７へ移動する。
【０１３９】
処理Ｄ−７では、今まで期間最後のＳＮ番号記憶部２３２ｄに記憶されていたＳＮ番号を、前期間最後のＳＮ番号記憶部２３１ｄに代入する。また、パケットロス回数計算部２４３ｄのカウントを０に戻す。この処理終了後、処理Ｄ−８へ移動する。
【０１４０】
処理Ｄ−８では、ＳＮを受け取る毎に、受け取ったＳＮ番号を期間最後のＳＮ番号記憶部２３２ｄに記憶する。ただし、過去に受け取った最大のＳＮよりも、今回のＳＮの値が小さな場合には記憶処理を行わない。この処理終了後、処理Ｄ−９へ移動する。
【０１４１】
処理Ｄ−９では、あるＤＡＴＡデータを基準として、今回取得したＤＡＴＡのＳＮ番号に対する時間微分処理を行う。この処理終了後、処理Ｄ−１０へ移動する。
【０１４２】
処理Ｄ−１０では、処理Ｄ−９の結果を受けて、パケットロスが存在するかどうかの判定を行う。微分結果、傾きが大きく減少した場合にはパケットがロスしたと判定し、処理Ｄ−１１へ移動する。傾きが増加した場合には、パケットがロスしなかったと判定し、今回のパケットに対する処理を終了する。そして次のデータ入力を待つ。
【０１４３】
処理Ｄ−１１では、観測区間中にパケットロスを検知したと判断し、パケットロス回数計算部２４３ｄのカウントを１増加する。この処理により、今回のパケットに対する処理を終了する。そして次のデータ入力を待つ。
【０１４４】
以上が本発明による第三の実施形態における計測装置１ｄの処理内容である。
【０１４５】
従来の技術においては、グッドプットの計測手法として、観測期間中に検知したＳＮの最大値と最小値の差分をその観測期間中のグッドプットとして計算していた。このため、この計算手法を単純にサンプリング計測に適用すると、サンプリングにより間引かれた観測期間中の最初と最後のデータ量分だけ常に低い値を算出することになる。また、パケットロスの計測手法として、観測期間中に過去に受け取った最大ＳＮと今回受け取ったデータのＳＮを比較して、今回のＳＮが小さければパケットロスとしていた。このため、この計算手法を単純にサンプリング計測に適用すると、ＳＮが逆転している部分を間引きしてしまうと、パケットロスが検知できず、パケットロス回数が本来の値よりも大きく下回る。
【０１４６】
一方、本実施形態では、グッドプット計測手法として、各観測期間中に最後に検知したＳＮ番号の差分を、その区間のグッドプットとして計算している。サンプリング計測により、ＳＮデータが間引かれることで、グッドプットの値は本来の値よりも大きくなったり小さくなったりするが、本実施形態のグッドプットの平均値は本来のグッドプット平均値の値と、常にほぼ同じ値を示す。また、パケットロスの計測手法として、サンプリング計測で観測したＳＮ番号の微分計算を行い、その変化を観察することで、パケットロスと計上している。このため、サンプリングにより、すべてのＳＮを取得することができなくても、パケットロスを計上することが可能となる。また、サンプリング計測時にも、ほぼ正確なグッドプットとパケットロスの値を計測することができることから、スループットとＲＴＴの値の予測値を算出することが可能となる。これら、サンプリング計測手法を使用することで、計測するフローのすべてのパケットをすべて取得できない状況においても、品質を正しく計測することができる。また、フローの品質を計測するのに、すべてのパケットに対して処理を行う必要がなくなるため、計測器に高い演算能力を必要としなくなる。
【０１４７】
本実施形態は、簡単化のために、ＴＣＰ通信の品質を計測する装置で説明を行ったが、送信データ中にデータ列の順番が記載されており、データ欠損に対する再送の仕組みが存在するものに共通の技術である。したがってＨＳＴＣＰやＳＣＴＰやＤＣＣＰといった再送機構の存在するプロトコル一般を含む。
【０１４８】
また適用領域としては、非計測ネットワーク及びトラヒックに影響を与えない図１の状態のみではなく、データを取得できる形式であれば、通信端末間の途中に挿入し、非計測ネットワーク及びトラヒックに影響を与える図６のような形態でも可能である。図６でのデータ中継端末とは、レイヤ２でデータ転送を行うイーサスイッチや、レイヤ４でデータ転送を行うルータ、レイヤ４以上での転送を行うゲートウェイ等であり、データをそのまま転送、あるいは、プロトコルを変更して転送する場合や、ロードバランス機能や帯域制御機能を付加した端末のことを指す。
【０１４９】
またサンプリング処理部分としては、本実施形態のように計測装置１内に存在している場合のみではなくてもよい。具体的には、図６の形態のデータ中継端末内にパケットのサンプリング機能を持たせる場合や、図７の形態のように、サンプリング処理用のサンプリング装置７を通してパケットを計測装置１に入力する場合のことを指す。
【０１５０】
また本実施形態のサンプリング処理１７０は、フロー識別処理１２０の後に行われているが、フロー識別処理１２０の前にサンプリング処理１７０を行っても同様の効果を発揮することができる。
【０１５１】
またパケットロス計算のためのＳＮ番号微分処理部２４１ｄや処理フローＤ−９では、ＳＮ番号に対する微分処理を行うとしたが、その内容は、あるＳＮデータを基準として、ＳＮデータを取得する毎にＳＮ番号の差分を時間で微分処理することが考えられる。その微分処理としては、時間に対する一次微分の他、二次微分や三次微分などのｎ次微分を行うことも含む。
【０１５２】
またＳＮ番号に対する微分処理は、その基準となるＳＮデータは、ある一定期間毎に変化させることが考えられる。この一定期間毎とは、観測期間毎や、数分毎、数秒毎、パケット入力毎などとすることが考えられる。
【０１５３】
この微分処理の具体的な計算手法の一つとしては、ＳＮパケットが入力される毎に、前の観測期間の最後のＳＮデータを基準として、ＳＮ番号の差分に対して時間一次微分処理を行うことが考えられる。この処理において、傾きが減少した場合に、パケットロスであると判定する。時間に対して二次微分を行う場合も考えられ、この場合、負の値を検出した場合をパケットロスであると判定する。またこのとき、値が変化した時間と番号をしらべることにより、パケットがロスした時間と、パケットロスの番号の範囲が分かる。
【０１５４】
また、本実施形態ではＤＡＴＡ側情報をもつデータに対してのみ処理を行う例であるが、ＡＣＫ側情報をもつデータに対して、第一の実施形態や第二の実施形態を用いて、ネットワークの品質を判定することも考えられる。
【０１５５】
図１２は本発明による計測装置１ｅの第四の実施形態の構成を示すブロック図である。
【０１５６】
第四の実施形態における計測装置１ｅは、分岐装置４からデータを入力するデータ受信部１１１と、分岐装置５からデータを入力するデータ受信部１１２と、入力されたデータを各フロー毎に識別するフロー識別部１２０と、ＡＣＫデータに対してサンプリング率を推定するＡＣＫサンプリング率推定部１８０と、その中の観測期間中のＡＣＫ変化量を監視するＡＣＫ変化量監視部１８１ｅとＡＣＫ数監視部１８２ｅとサンプリング率計算部１８３ｅと、ＤＡＴＡデータに対してサンプリング率を推定するＤＡＴＡサンプリング率推定部１９０と、その中の観測期間中のＳＮ変化量を監視するＳＮ変化量監視部１９１ｅとＳＮ数監視部１９２ｅとサンプリング率計算部１９３ｅと、サンプリングされたＡＣＫ側情報に対してネットワークの品質を計測するＡＣＫ情報判定部１０００ｅと、サンプリングされたＤＡＴＡ側情報に対してネットワークの品質を計測するＤＡＴＡ情報判定部２０００ｅとから構成される。
【０１５７】
本実施形態では、ネットワーク上を流れているデータを計測装置１ｅで取り込むことにより、処理が開始される。分岐装置４から入力されたデータは、データ受信部１１１で、分岐装置５から入力されたデータは、データ受信部１１２で、受信する。データ受信部１１１とデータ受信部１１２でデータを受け取った後、受信部はそのデータをフロー識別部１２０に渡す。フロー識別部１２０では、受信したデータを送受信ＩＰアドレスや送受信ＴＣＰポート番号、プロトコル番号などを元に、フローの識別を行う。ネットワーク品質の計測はフロー毎に行う。フロー識別処理の後、ＡＣＫデータに対しては、ＡＣＫサンプリング率推定部１８０で処理を行い、ＤＡＴＡデータに対してはＤＡＴＡサンプリング率推定部１９０で処理を行う。
【０１５８】
ＡＣＫサンプリング率推定部１８０では、はじめにＡＣＫ変化量監視部１８１ｅにおいて、各観測期間中に変化したＡＣＫ番号量を記録する。これは、各観測期間中の最後のＡＣＫ番号の差分をとる場合や、観測期間中の最初と最後のＡＣＫ番号の差分をとる場合が考えられる。次にＡＣＫ数監視部１８２ｅにおいて、各観測期間中に受け取ったＡＣＫ数を監視する。この値は観測期間毎に数える。サンプリング率計算部１８３ｅでは、ＡＣＫ変化量監視部１８１ｅやＡＣＫ数監視部１８２ｅの値を使ってサンプリング率の推定を行う。サンプリング率推定処理後、ＡＣＫ情報判定部１０００ｅにおいてネットワークの品質を計測する処理を行う。この計測処理の具体的な処理は、第一の実施形態や第二の実施形態やその他の手法を採用することが可能である。
【０１５９】
ＤＡＴＡサンプリング率推定部１９０では、はじめにＳＮ変化量監視部１９１ｅにおいて、各観測期間中に変化したＳＮ番号量を記録する。これは、各観測期間中の最後のＳＮ番号の差分をとる場合や、観測期間中の最初と最後のＳＮ番号の差分をとる場合が考えられる。次にＤＡＴＡ数監視部１９２ｅにおいて、各観測期間中に受け取ったＳＮ数を監視する。この値は観測期間毎に数える。サンプリング率計算部１９３ｅでは、ＳＮ変化量監視部１９１ｅやＤＡＴＡ数監視部１９２ｅの値を使ってサンプリング率の推定を行う。サンプリング率推定処理後、ＤＡＴＡ情報判定部２０００ｅにおいてネットワークの品質を計測する処理を行う。この計測処理の具体的な処理は、第三の実施形態やその他の手法を採用することが可能である。
【０１６０】
次に図１３を参照して、計測装置１ｅにおける「スループット」、「グッドプット」、「パケットロス」、「ＲＴＴ」の品質の計測処理について説明する。
【０１６１】
図１３は、計測装置１ｅにおける処理フローの概要を示している。
【０１６２】
次に図１３を参照して、計測装置１ｄにおける「スループット」、「グッドプット」、「パケットロス」、「ＲＴＴ」の品質の計測処理について説明する。
【０１６３】
図１３は、計測装置１ｅにおける処理フローの概要を示している。
【０１６４】
計測装置１ｅは、データが分岐装置４、あるいは分岐装置５から入力され、データ受信部１１１、データ受信部１１２に到着することにより処理が開始される。この処理が、処理Ｅ−１である。この処理が終了後、処理Ｅ−２へ移動する。
【０１６５】
処理Ｅ−２では、同一フローの識別処理である。フロー識別部１２０において、受信データを送受信ＩＰアドレスや送受信ＴＣＰポート番号、プロトコル番号などを元に、フロー識別処理を行う。以下の処理はフロー毎に行う。フロー識別処理終了後、処理Ｅ−３へ移動する。
【０１６６】
処理Ｅ−３では、入力されたデータが、該当フローのＳＮ側情報をもつか、ＡＣＫ情報をもつか判定を行う。ここでＳＮ側情報をもつ場合には、処理Ｅ−７へ移動する。ＡＣＫ側情報を持つ場合には、処理Ｅ−４へ移動する。なお、ＴＣＰ通信の場合には、ひとつのデータ内にＡＣＫ側情報とＳＮ側情報をもてる構成になっており、あるフローのＡＣＫ側情報データが、他方のＳＮ側情報データとなっている場合もある。
【０１６７】
処理Ｅ−４では、ＡＣＫ変化量監視部１８１ｅにおいて、観測期間中のＡＣＫ番号の変化量を調べる。この値は観測期間毎に更新する。この処理終了後、処理Ｅ−５へ移動する。
【０１６８】
処理Ｅ−５では、ＡＣＫ数監視部１８２ｅにおいて、観測期間中に受け取ったＡＣＫデータの数を確認する。この値は観測期間毎に更新する。この処理終了後、処理Ｅ−６へ移動する。
【０１６９】
処理Ｅ−６では、サンプリング率計算部１８３ｅにおいて、観測期間を更新する毎に、ＡＣＫ変化量監視部１８１ｅの値と、ＡＣＫ数監視部１８２ｅの値から、ＡＣＫ側のサンプリング率の計算を行う。この処理終了後、処理Ｅ−１０へ移動する。
【０１７０】
処理Ｅ−７では、ＳＮ変化量監視部１９１ｅにおいて、観測期間中のＳＮ番号の変化量を調べる。この値は観測期間毎に更新する。この処理終了後、処理Ｅ−８へ移動する。
【０１７１】
処理Ｅ−８では、ＤＡＴＡ数監視部１９２ｅにおいて、観測期間中に受け取ったＤＡＴＡデータの数を確認する。この値は観測期間毎に更新する。この処理終了後、処理Ｅ−９へ移動する。
【０１７２】
処理Ｅ−９では、サンプリング率計算部１９３ｅにおいて、観測期間を更新する毎に、ＳＮ変化量監視部１８１ｅの値と、ＤＡＴＡ数監視部１８２ｅの値から、ＤＡＴＡ側のサンプリング率の計算を行う。この処理終了後、処理Ｅ−１１へ移動する。
【０１７３】
処理Ｅ−１０では、ＡＣＫ側情報からネットワークの品質を計測するＡＣＫ情報判定処理を行う。この判定の具体的な処理は、第一の実施形態や第二の実施形態やその他の手法を採用することが可能である。この処理終了後、このパケットに対する処理を終了し、次のパケット入力をまつ。
【０１７４】
処理Ｅ−１１では、ＤＡＴＡ側情報からネットワークの品質を計測するＤＡＴＡ情報判定処理を行う。この判定の具体的な処理は、第三の実施形態やその他の手法を採用することが可能である。この処理終了後、このパケットに対する処理を終了し、次のパケット入力をまつ。
【０１７５】
以上が本発明による第四の実施形態における計測装置１ｅの処理内容である。
【０１７６】
従来の技術においては、データ受信部１１１やデータ受信部１１２ですべてのパケットを取得できなければ、ネットワークの品質を計測できないという問題があった。
【０１７７】
一方、本実施形態では、データ受信部１１１やデータ受信部１１２や外部のサンプリング装置６ですべてのパケットを取得できないような場合においても、ＡＣＫサンプリング率推定処理やＤＡＴＡサンプリング率推定処理において、サンプリング率を推定することができるために、サンプリング計測手法により、ネットワークの品質を計測することが可能となる。
【０１７８】
本実施形態は、簡単化のために、ＴＣＰ通信の品質を計測する装置で説明を行ったが、送信データ中にデータ列の順番が記載されており、データ欠損に対する再送の仕組みが存在するものに共通の技術である。したがってＨＳＴＣＰやＳＣＴＰやＤＣＣＰといった再送機構の存在するプロトコル一般を含む。
【０１７９】
また適用領域としては、非計測ネットワーク及びトラヒックに影響を与えない図１の状態のみではなく、データを取得できる形式であれば、通信端末間の途中に挿入し、非計測ネットワーク及びトラヒックに影響を与える図６のような形態でも可能である。図６でのデータ中継端末とは、レイヤ２でデータ転送を行うイーサスイッチや、レイヤ４でデータ転送を行うルータ、レイヤ４以上での転送を行うゲートウェイ等であり、データをそのまま転送、あるいは、プロトコルを変更して転送する場合や、ロードバランス機能や帯域制御機能を付加した端末のことを指す。
【０１８０】
またＡＣＫ側でのサンプリング率推定方法として、ＡＣＫ変化量監視部１８１ｅの数値から考えられる、本来いくつのＡＣＫが発生したかを予測した値と、実際に検知したＡＣＫ数監視部１８２ｅの値、を比較することにより、サンプリング率を推定する方法が考えられる。
【０１８１】
このＡＣＫ側でのサンプリング率推定方法の具体的な計算方法としては、「サンプリング率＝定数×（ＡＣＫ数監視部１８２ｅの値）／（ＡＣＫ変化量監視部１８１ｅ＋過去の観測期間中の平均パケットロス回数×一度のパケットロスで発生するＡＣＫ重複数予測）」などが考えられる。
【０１８２】
またＤＡＴＡ側でのサンプリング率推定方法として、ＳＮ変化量監視部１９１ｅの数値から考えられる、本来いくつのＤＡＴＡが発生したかを予測した値と、実際に検知したＤＡＴＡ数監視部１９２ｅの値、を比較することにより、サンプリング率を推定する方法が考えられる。
【０１８３】
このＤＡＴＡ側でのサンプリング率推定方法の具体的な計算方法としては、「サンプリング率＝定数×（ＤＡＴＡ数監視部１９２ｅの値）／（ＳＮ変化量監視部１９１ｅ＋過去の観測期間中の平均パケットロス回数×定数）」などが考えられる。
【０１８４】
図１４は本発明による計測装置１ｆの第五の実施形態の構成を示すブロック図である。
【０１８５】
第五の実施形態における計測装置１ｆは、分岐装置４からデータを入力するデータ受信部１１１と、分岐装置５からデータを入力するデータ受信部１１２と、入力されたデータを各フロー毎に識別するフロー識別部１２０と、入力パケットをサンプリングするサンプリング処理部１７０と、サンプリングされたＡＣＫ側情報に対してネットワークの品質を計測するＡＣＫ情報判定部１０００ｅと、サンプリングされたＤＡＴＡ側情報に対してネットワークの品質を計測するＤＡＴＡ情報判定部２０００ｅと、各フロー毎に品質を判定する品質判定部２００と、サンプリング率を決定するサンプリング率決定部２１０から構成される。
【０１８６】
本実施形態では、ネットワーク上を流れているデータを計測装置１ｆで取り込むことにより、処理が開始される。分岐装置４から入力されたデータは、データ受信部１１１で、分岐装置５から入力されたデータは、データ受信部１１２で、受信する。データ受信部１１１とデータ受信部１１２でデータを受け取った後、受信部はそのデータをフロー識別部１２０に渡す。フロー識別部１２０では、受信したデータを送受信ＩＰアドレスや送受信ＴＣＰポート番号、プロトコル番号などを元に、フローの識別を行う。ネットワーク品質の計測はフロー毎に行う。フロー識別処理の後、入力されたパケットに対してサンプリング部１７０により、パケットのサンプリング（間引き）処理が行われる。このサンプリング手法は、サンプリング率決定部２１０により指定されたサンプリングレートにおいて、そのサンプリングレート内で乱数を発生させ、その値を基にサンプリングパケットを判定する乱数（ランダム）サンプリングや、サンプリング率決定部２１０により指定されたサンプリングレートにおいて、そのサンプリング間隔で定常的にサンプリングパケットを判定する定常（均等）サンプリング、などの方法を採用する。サンプリングレートは必要に応じて、ＡＣＫ情報判定部１０００ｅやＤＡＴＡ情報判定部２０００ｅに対して通知する。
【０１８７】
ＡＣＫデータに対しては、ＡＣＫ情報判定部１０００ｅにおいてネットワークの品質を計測する処理を行う。この計測処理の具体的な処理は、第一の実施形態や第二の実施形態やその他の手法を採用することが可能である。
【０１８８】
ＤＡＴＡデータに対しては、ＤＡＴＡ情報判定部２０００ｅにおいてネットワークの品質を計測する処理を行う。この計測処理の具体的な処理は、第三の実施形態やその他の手法を採用することが可能である。
【０１８９】
ＡＣＫ情報判定部１０００ｅやＤＡＴＡ情報判定部２０００ｅでネットワークの品質計測後、品質判定部２００において、品質判定処理を行う。ここで品質判定は、スループットやグッドプットやパケットロスやＲＴＴの値そのものや、それらを組み合わせて計算できる値を対象として、過去の履歴や基準となる特定の値と比較して、品質が悪くなったか、良くなったかの判定処理を行う。この判断結果は、サンプリング率決定部２１０に通知される。
【０１９０】
サンプリング率決定部２１０では、品質判定部２００の判定結果と、計測装置１ｆにかかっているＣＰＵ使用率やＨＤＤアクセス回数やメモリ使用量や使用電力量などの処理負荷とから、サンプリング率を決定する。
【０１９１】
次に図１５を参照して、計測装置１ｆにおける「スループット」、「グッドプット」、「パケットロス」、「ＲＴＴ」の品質の計測処理について説明する。
【０１９２】
図１５は、計測装置１ｆにおける処理フローの概要を示している。
【０１９３】
計測装置１ｆは、データが分岐装置４、あるいは分岐装置５から入力され、データ受信部１１１、データ受信部１１２に到着することにより処理が開始される。この処理が、処理Ｆ−１である。この処理が終了後、処理Ｆ−２へ移動する。
【０１９４】
処理Ｆ−２では、同一フローの識別処理である。フロー識別部１２０において、受信データを送受信ＩＰアドレスや送受信ＴＣＰポート番号、プロトコル番号などを元に、フロー識別処理を行う。以下の処理はフロー毎に行う。フロー識別処理終了後、処理Ｆ−３へ移動する。
【０１９５】
処理Ｆ−３では、パケットのサンプリング（間引き）処理である。このサンプリング手法は、サンプリング率決定処理２１０において指定されたサンプリングレートにおいて、そのサンプリングレート内で乱数を発生させ、その値を基にサンプリングパケットを判定する乱数（ランダム）サンプリングや、サンプリング率決定処理２１０において指定されたサンプリングレートにおいて、そのサンプリング間隔で定常的にサンプリングパケットを判定する定常（均等）サンプリング、などの方法を採用する。サンプリング処理終了後、処理Ｆ−４へ移動する。
【０１９６】
処理Ｆ−４では、入力されたデータが、該当フローのＳＮ側情報をもつか、ＡＣＫ情報をもつか判定を行う。ここでＳＮ側情報をもつ場合には、処理Ｆ−６へ移動する。ＡＣＫ側情報を持つ場合には、処理Ｆ−５へ移動する。なお、ＴＣＰ通信の場合には、ひとつのデータ内にＡＣＫ側情報とＳＮ側情報をもてる構成になっており、あるフローのＡＣＫ側情報データが、他方のＳＮ側情報データとなっている場合もある。
【０１９７】
処理Ｆ−５では、ＡＣＫ側情報からネットワークの品質を計測するＡＣＫ情報判定処理を行う。この判定の具体的な処理は、第一の実施形態や第二の実施形態やその他の手法を採用することが可能である。この処理終了後、処理Ｆ−７へ移動する。
【０１９８】
処理Ｆ−６では、ＤＡＴＡ側情報からネットワークの品質を計測するＤＡＴＡ情報判定処理を行う。この判定の具体的な処理は、第三の実施形態やその他の手法を採用することが可能である。この処理終了後、処理Ｆ−７へ移動する。
【０１９９】
処理Ｆ−７では、観測期間を更新する毎に、ネットワークの品質判定処理を行う。ここで品質判定は、スループットやグッドプットやパケットロスやＲＴＴの値そのものや、それらを組み合わせて計算できる値を対象として、過去の履歴や基準となる特定の値と比較して、品質が悪くなったか、良くなったかの判定処理を行う。この処理を終了後、処理Ｆ−８へ移動する。
【０２００】
処理Ｆ−８では、処理Ｆ−７の判定結果の参照結果と、計測装置１ｆの処理負荷から、サンプリングレートを上げるべきかどうかを決定する。上げるべきであると判断した場合には、処理Ｆ−９へ移動する。上げるべきではないと判断した場合には、処理Ｆ−１０へ移動する。
【０２０１】
処理Ｆ−９では、どの程度サンプリング率を変化させるかを決定し、サンプリング率を再設定する。この処理終了後、処理Ｆ−１０へ移動する。
【０２０２】
処理Ｆ−１０では、処理Ｆ−７の判定結果の参照結果と、計測装置１ｆの処理負荷から、サンプリングレートを下げるべきかどうかを決定する。下げるべきであると判断した場合には、処理Ｆ−１１へ移動する。下げるべきではないと判断した場合には、処理を終了し、次の判定機会を待つ。
【０２０３】
処理Ｆ−１１では、どの程度サンプリング率を変化させるかを決定し、サンプリング率を再設定する。この処理終了後、次の判定機会を待つ。
【０２０４】
以上が本発明による第五の実施形態における計測装置１ｆ処理内容である。
【０２０５】
従来の技術においては、品質が十分高く重点的に監視する必要のないフローと、品質が低く重点的に監視する必要のあるフローと、が存在する場合でも、すべてのパケットを取得しなければネットワークの品質を計測することができないために、おなじだけの処理負荷が必要となっていた。
【０２０６】
一方、本実施形態では、品質が十分高く重点的に監視する必要のないフローに対してはサンプリング率を低くして、品質が低く重点的に監視する必要のあるフローに対してはサンプリング率を高くして、フロー毎にサンプリング率を変化させることが可能となる。これにより監視に必要とされる精度を保ちつつ、計測装置１ｆでの負荷を低減することが可能となる。
【０２０７】
本実施形態は、簡単化のために、ＴＣＰ通信の品質を計測する装置で説明を行ったが、送信データ中にデータ列の順番が記載されており、データ欠損に対する再送の仕組みが存在するものに共通の技術である。したがってＨＳＴＣＰやＳＣＴＰやＤＣＣＰといった再送機構の存在するプロトコル一般を含む。
【０２０８】
また適用領域としては、非計測ネットワーク及びトラヒックに影響を与えない図１の状態のみではなく、データを取得できる形式であれば、通信端末間の途中に挿入し、非計測ネットワーク及びトラヒックに影響を与える図６のような形態でも可能である。図６でのデータ中継端末とは、レイヤ２でデータ転送を行うイーサスイッチや、レイヤ４でデータ転送を行うルータ、レイヤ４以上での転送を行うゲートウェイ等であり、データをそのまま転送、あるいは、プロトコルを変更して転送する場合や、ロードバランス機能や帯域制御機能を付加した端末のことを指す。
【０２０９】
またサンプリング処理部分としては、本実施形態のように計測装置１内に存在している場合のみではなくてもよい。具体的には、図６の形態のデータ中継端末内にパケットのサンプリング機能を持たせる場合や、図７の形態のように、サンプリング処理用のサンプリング装置７を通してパケットを計測装置１に入力する場合のことを指す。
【０２１０】
また本実施形態のサンプリング処理１７０は、フロー識別処理１２０の後に行われているが、フロー識別処理１２０の前にサンプリング処理１７０を行っても同様の効果を発揮することができる。
【０２１１】
ここでの品質判定部での判定処理の一つの基準としては、スループットが過去の値よりも一定割合以上低下した場合や、グッドプットが過去の値よりも一定割合以上低下した場合や、パケットロスが過去の値よりも一定割合以上上昇した場合や、ＲＴＴが過去の値よりも一定割合以上上昇した場合が考えられる。
【０２１２】
ここでの品質判定部での判定処理の別の基準としては、スループットが一定値以下になった場合や、グッドプットが一定値以下になった場合や、パケットロスが一定値以上になった場合や、ＲＴＴが一定値以上になった場合が考えられる。
【０２１３】
ここでのサンプリング率決定処理としては、サンプリング率を１／Ｎとすると、品質が良い場合にはＮの値を増加させ、品質が悪い場合にはＮの値を減少させる方法が考えられる。また、計測装置の処理負荷が重い場合には、Ｎの値を増加させ、計測装置の処理負荷が軽い場合には、Ｎの値を減少させる方法が考えられる。
【０２１４】
なお、図４、図８、図１０、図１２、図１４に示す各部は、ハードウェアによって実現することもできるが、コンピュータをこれらの部分として機能させるためのプログラムをコンピュータが読み込んで実行することによっても実現することができる。
【０２１５】
また、図５、図９、図１１、図１３、図１５に示す各処理は、ハードウェアによって実現することもできるが、コンピュータにこれらの処理を行わせるためのプログラムをコンピュータが読み込んで実行することによっても実現することができる。
【０２１６】
本実施形態の第一の効果は、ＡＣＫ側パケットをすべて取得できない状況でも、計測装置で精度良く「パケットロス」を推定することが可能である。
【０２１７】
この理由は、統計学的な手法を用いて、現在のサンプリングレートとＡＣＫ重複数の確率分布が分かれば、検知できた一部の重複ＡＣＫから本来（全数サンプリングした場合）の重複ＡＣＫ数を推測することができるからである。この重複ＡＣＫ数はパケットロスと非常に密接な関係がある。
【０２１８】
もう一つの理由は、ＴＣＰのデータ転送はパケットロスが発生するまではデータ転送速度を上げ、パケットロスが発生するとデータ転送速度を下げる性質があるため、ＡＣＫ番号に対する微分処理を行い、その変化を確認することで、すべてのＡＣＫ側パケットを取得できない場合でもパケットロスの発生の有無を推測することができるからである。
【０２１９】
本実施形態の第一のもう一つの効果は、事前に確率分布モデルのパラメタが分からない状況でも、計測装置で精度良く「パケットロス」を推定することが可能である。
【０２２０】
この理由は，パケットロスの推定を行うときに、任意のパラメタを用いて確率分布モデルを作成しても、推定計算を反復することによって、パケットロスの推定精度を向上させることができるからである。
【０２２１】
本実施形態の第二の効果は、ＤＡＴＡ側パケットをすべて取得できない状況でも、計測装置で精度良く「パケットロス」を推定することが可能である。
【０２２２】
この理由は、ＴＣＰのデータ転送はパケットロスが発生するまではデータ転送速度を上げ、パケットロスが発生するとデータ転送速度を下げる性質があるため、ＳＮ番号に対する微分処理を行い、その変化を確認することで、すべてのＳＮ側パケットを取得できない場合でもパケットロスの発生の有無を推測することができるからである。
【０２２３】
本実施形態の第三の効果は、ＡＣＫ側パケットをすべて取得できない状況でも、計測装置で精度良く「グッドプット」を推定することが可能である。
【０２２４】
この理由は、各観測期間の最後のＡＣＫ番号の差分をとって、その観測期間のグッドプットとしているため、サンプリングにより取得しないＡＣＫデータが存在しても、そのデータはどこかの観測期間内の通信量として計上される。これにより、平均的なグッドプットは常に真（全数サンプリングした場合）のグッドプットに非常に近い値となるからである。
【０２２５】
本実施形態の第四の効果は、ＳＮ側パケットをすべて取得できない状況でも、計測装置で精度良く「グッドプット」を推定することが可能である。
【０２２６】
この理由は、各観測期間の最後のＳＮ番号の差分をとって、その観測期間のグッドプットとしているため、サンプリングにより取得しないＳＮデータが存在しても、そのデータが再送でない（過去の最大ＳＮよりも大きい）場合には、どこかの観測期間内の通信量として計上される。これにより、平均的なグッドプットは常に真（全数サンプリングした場合）のグッドプットに非常に近い値となるからである。
【０２２７】
本実施形態の第五の効果は、パケットをすべて取得できない状況でも、計測装置で精度良く「スループット」を推定することが可能である。
【０２２８】
この理由は、ＡＣＫ側パケットやＳＮ側パケットをすべて取得することができない状況でも、グッドプットとパケットロスを精度良く推定することができるため、グッドプットとパケットロスから計算で求めることができるスループットも、精度良く計算することができるからである。
【０２２９】
本実施形態の第六の効果は、パケットをすべて取得できない状況でも、計測装置で精度良く「ＲＴＴ」を推定することが可能である。
【０２３０】
この理由は、ＡＣＫ側パケットやＳＮ側パケットをすべて取得することができない状況でも、グッドプットとパケットロスを精度良く推定することができるため、グッドプットとパケットロスから計算で求めることができるＲＴＴも、精度良く計算することができるからである。
【０２３１】
本実施形態の第七の効果は、パケットをすべて取得できない状況でも、ネットワークの品質を正しく計測することが可能である。
【０２３２】
この理由は、サンプリング計測手法によりネットワークの品質を計測できるからである。
【０２３３】
本実施形態の第八の効果は、計測器に高い演算能力を必要としなくなる。
【０２３４】
この理由は、サンプリング計測技術を利用することで、ネットワーク回線上を流れるすべてのパケットに対して品質計測計算を行う必要が無くなるからである。
【０２３５】
また別の理由は、サンプリング率を推定する技術を用いることで、計測装置内やその関連機器でサンプリング処理を行う必要がなくなるからである。
【０２３６】
また別の理由は、フローの品質によりフロー毎のサンプリング率を決定することにより、監視で必要となる最適な精度のサンプリング率を設定することができ、取得するパケット数を常に最小限とすることができるからである。
【産業上の利用可能性】
【０２３７】
本発明は、ネットワークの通信品質を計測するために利用することができる。
【符号の説明】
【０２３８】
１１１ データ受信部
１１２ データ受信部
１２０ フロー識別部
１７０ サンプリング部
１８０ ＡＣＫサンプリング率推定部
１９０ ＤＡＴＡサンプリング率推定部
２００ 品質判定部
２１０ サンプリング率決定部
１０００ｂ ＡＣＫ情報判定部
１０００ｃ ＡＣＫ情報判定部
１０００ｅ ＡＣＫ情報判定部
２０００ｄ ＤＡＴＡ情報判定部
２０００ｅ ＤＡＴＡ情報判定部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パケットを受信したことを通知する複数の受信確認信号に基づきネットワークの品質を計測するネットワーク品質計測方法において、
前記複数の受信確認信号のうち、間引き処理であるサンプリングにより得られた一部の受信確認信号を取得するステップと、
前記取得した一部の受信確認信号に基づき、前記パケットの損失の発生を検出するステップと、
を有するネットワーク品質計測方法。
【請求項２】
前記取得した一部の受信確認信号に重複する受信確認信号が含まれ、前記受信確認信号の重複が生じた回数が予め定められた回数以上である場合に、前記重複が生じた回数を計測するステップと、
前記計測した回数に基づき、前記パケットの損失に関する情報を算出するステップと、
を有することを特徴とする請求項１に記載のネットワーク品質計測方法。
【請求項３】
前記取得した一部の受信確認信号において前記受信確認信号の重複が生じた回数から、所定の確率分布モデルを用いて、全ての受信確認信号において受信確認信号の重複が生じる回数を推定するステップと、
前記推定した回数に基づき、前記パケットの損失に関する情報を算出するステップと、
を有することを特徴とする請求項２に記載のネットワーク品質計測方法。
【請求項４】
前記計測した回数に基づき、前記パケットの損失に関する情報を算出するステップを所定の回数反復することを特徴とする請求項２又は３に記載のネットワーク品質計測方法。
【請求項５】
前記パケットの損失に関する情報が、前記パケットの損失回数、又は前記パケットの損失率のいずれか１つであることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載のネットワーク品質計測方法。
【請求項６】
前記取得した一部の受信確認信号に含まれる重複した受信確認信号の個数が、予め定められた個数以上である場合に、前記重複した受信確認信号の個数を計測するステップと、
前記計測した個数に基づき、前記パケットの通信品質に関する情報を算出するステップと、
を有することを特徴とする請求項１に記載のネットワーク品質計測方法。
【請求項７】
前記取得した一部の受信確認信号に含まれる重複した受信確認信号の個数から、所定の確率分布モデルを用いて、全ての受信確認信号において重複した受信確認信号の個数を推定するステップと、
前記推定した個数に基づき、前記パケットの損失に関する情報を算出するステップと、
を有することを特徴とする請求項６に記載のネットワーク品質計測方法。
【請求項８】
前記確率分布モデルが、少なくとも正規分布、標準正規分布、カイ２乗分布、Ｆ分布、ｔ分布、ベータ分布、指数分布、ガンマ分布、二項分布、超幾何分布、対数正規分布、ポアソン分布、負の二項分布、ワイブル分布、または一様分布のいずれかを用いることを特徴とする請求項３又は７に記載のネットワーク品質計測方法。
【請求項９】
前記受信確認信号の個数を計測するステップと、
前記受信確認信号の各々に割振られた番号の変化数を計測するステップと、
前記受信確認信号の個数と前記番号の変化数とに基づいて、前記サンプリング処理におけるサンプリング率を算出するステップと、
前記複数の受信確認信号のうち、前記算出したサンプリング率によるサンプリングによって得られた一部の受信確認信号を取得するステップと、
を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のネットワーク品質計測方法。
【請求項１０】
前記受信確認信号の個数、前記番号の変化数、及び過去のパケットの損失に関する情報に基づいて、前記サンプリング処理におけるサンプリング率を算出するステップを有することを特徴とする請求項９に記載のネットワーク品質計測方法。
【請求項１１】
パケットを受信したことを通知する複数の受信確認信号に基づきネットワークの品質を計測するネットワーク品質計測装置において、
前記複数の受信確認信号のうち、間引き処理であるサンプリングにより得られた一部の受信確認信号を取得する手段と、
前記取得した一部の受信確認信号に基づき、前記パケットの損失の発生を検出する手段と、
を有するネットワーク品質計測装置。
【請求項１２】
前記取得した一部の受信確認信号に重複する受信確認信号が含まれ、前記受信確認信号の重複が生じた回数が予め定められた回数以上である場合に、前記重複が生じた回数を計測する手段と、
前記計測した回数に基づき、前記パケットの損失に関する情報を算出する手段と、
を有することを特徴とする請求項１１に記載のネットワーク品質計測装置。
【請求項１３】
前記取得した一部の受信確認信号において前記受信確認信号の重複が生じた回数から、所定の確率分布モデルを用いて、全ての受信確認信号において受信確認信号の重複が生じる回数を推定する手段と、
前記推定した回数に基づき、前記パケットの損失に関する情報を算出する手段と、
を有することを特徴とする請求項１２に記載のネットワーク品質計測装置。
【請求項１４】
前記計測した回数に基づき、前記パケットの損失に関する情報を算出する手段の動作を所定の回数反復させる手段を更に備えることを特徴とする請求項１２又は１３に記載のネットワーク品質計測装置。
【請求項１５】
前記パケットの損失に関する情報が、前記パケットの損失回数、又は前記パケットの損失率のいずれか１つであることを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載のネットワーク品質計測装置。
【請求項１６】
前記取得した一部の受信確認信号に含まれる重複した受信確認信号の個数が、予め定められた個数以上である場合に、前記重複した受信確認信号の個数を計測する手段と、
前記計測した個数に基づき、前記パケットの通信品質に関する情報を算出する手段と、
を有することを特徴とする請求項１１に記載のネットワーク品質計測装置。
【請求項１７】
前記取得した一部の受信確認信号に含まれる重複した受信確認信号の個数から、所定の確率分布モデルを用いて、全ての受信確認信号において重複した受信確認信号の個数を推定する手段と、
前記推定した個数に基づき、前記パケットの損失に関する情報を算出する手段と、
を有することを特徴とする請求項１６に記載のネットワーク品質計測装置。
【請求項１８】
前記確率分布モデルが、少なくとも正規分布、標準正規分布、カイ２乗分布、Ｆ分布、ｔ分布、ベータ分布、指数分布、ガンマ分布、二項分布、超幾何分布、対数正規分布、ポアソン分布、負の二項分布、ワイブル分布、または一様分布のいずれかを用いることを特徴とする請求項１３又は１７に記載のネットワーク品質計測装置。
【請求項１９】
前記受信確認信号の個数を計測する手段と、
前記受信確認信号の各々に割振られた番号の変化数を計測する手段と、
前記受信確認信号の個数と前記番号の変化数とに基づいて、前記サンプリング処理におけるサンプリング率を算出する手段と、
前記複数の受信確認信号のうち、前記算出したサンプリング率によるサンプリングによって得られた一部の受信確認信号を取得する手段と、
を有することを特徴とする請求項１１乃至１８のいずれか１項に記載のネットワーク品質計測装置。
【請求項２０】
前記受信確認信号の個数、前記番号の変化数、及び過去のパケットの損失に関する情報に基づいて、前記サンプリング処理におけるサンプリング率を算出する手段を有することを特徴とする請求項１９に記載のネットワーク品質計測装置。
【請求項２１】
パケットを受信したことを通知する複数の受信確認信号に基づきネットワークの品質を計測するネットワーク品質計測装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムであって、
前記コンピュータを、
前記複数の受信確認信号のうち、間引き処理であるサンプリングにより得られた一部の受信確認信号を取得する手段と、
前記取得した一部の受信確認信号に基づき、前記パケットの損失の発生を検出する手段と、
として機能させるためのプログラム。
【請求項２２】
前記コンピュータを、更に、
前記取得した一部の受信確認信号に重複する受信確認信号が含まれ、前記受信確認信号の重複が生じた回数が予め定められた回数以上である場合に、前記重複が生じた回数を計測する手段と、
前記計測した回数に基づき、前記パケットの損失に関する情報を算出する手段と、
として機能させるための請求項２１に記載のプログラム。
【請求項２３】
前記コンピュータを、更に、
前記取得した一部の受信確認信号において前記受信確認信号の重複が生じた回数から、所定の確率分布モデルを用いて、全ての受信確認信号において受信確認信号の重複が生じる回数を推定する手段と、
前記推定した回数に基づき、前記パケットの損失に関する情報を算出する手段と、
として機能させるための請求項２２に記載のプログラム。
【請求項２４】
前記コンピュータを、更に、
前記計測した回数に基づき、前記パケットの損失に関する情報を算出する手段の動作を所定の回数反復させる手段として機能させるための請求項２２又は２３に記載のプログラム。
【請求項２５】
前記パケットの損失に関する情報が、前記パケットの損失回数、又は前記パケットの損失率のいずれか１つであることを特徴とする請求項２２乃至２４のいずれか１項に記載のプログラム。
【請求項２６】
前記コンピュータを、更に、
前記取得した一部の受信確認信号に含まれる重複した受信確認信号の個数が、予め定められた個数以上である場合に、前記重複した受信確認信号の個数を計測する手段と、
前記計測した個数に基づき、前記パケットの通信品質に関する情報を算出する手段と、
として機能させるための請求項２１に記載のプログラム。
【請求項２７】
前記コンピュータを、更に、
前記取得した一部の受信確認信号に含まれる重複した受信確認信号の個数から、所定の確率分布モデルを用いて、全ての受信確認信号において重複した受信確認信号の個数を推定する手段と、
前記推定した個数に基づき、前記パケットの損失に関する情報を算出する手段と、
として機能させるための請求項２６に記載のプログラム。
【請求項２８】
前記確率分布モデルが、少なくとも正規分布、標準正規分布、カイ２乗分布、Ｆ分布、ｔ分布、ベータ分布、指数分布、ガンマ分布、二項分布、超幾何分布、対数正規分布、ポアソン分布、負の二項分布、ワイブル分布、または一様分布のいずれかを用いることを特徴とする請求項２３又は２７に記載のプログラム。
【請求項２９】
前記コンピュータを、更に、
前記受信確認信号の個数を計測する手段と、
前記受信確認信号の各々に割振られた番号の変化数を計測する手段と、
前記受信確認信号の個数と前記番号の変化数とに基づいて、前記サンプリング処理におけるサンプリング率を算出する手段と、
前記複数の受信確認信号のうち、前記算出したサンプリング率によるサンプリングによって得られた一部の受信確認信号を取得する手段と、
として機能させるための請求項２１乃至２８のいずれか１項に記載のプログラム。
【請求項３０】
前記コンピュータを、更に、
前記受信確認信号の個数、前記番号の変化数、及び過去のパケットの損失に関する情報に基づいて、前記サンプリング処理におけるサンプリング率を算出する手段として機能させるための請求項２９に記載のプログラム。
【請求項１】
パケットを受信したことを通知する複数の受信確認信号に基づきネットワークの品質を計測するネットワーク品質計測方法において、
前記複数の受信確認信号のうち、間引き処理であるサンプリングにより得られた一部の受信確認信号を取得するステップと、
前記取得した一部の受信確認信号に基づき、前記パケットの損失の発生を検出するステップと、
を有するネットワーク品質計測方法。
【請求項２】
前記取得した一部の受信確認信号に重複する受信確認信号が含まれ、前記受信確認信号の重複が生じた回数が予め定められた回数以上である場合に、前記重複が生じた回数を計測するステップと、
前記計測した回数に基づき、前記パケットの損失に関する情報を算出するステップと、
を有することを特徴とする請求項１に記載のネットワーク品質計測方法。
【請求項３】
前記取得した一部の受信確認信号において前記受信確認信号の重複が生じた回数から、所定の確率分布モデルを用いて、全ての受信確認信号において受信確認信号の重複が生じる回数を推定するステップと、
前記推定した回数に基づき、前記パケットの損失に関する情報を算出するステップと、
を有することを特徴とする請求項２に記載のネットワーク品質計測方法。
【請求項４】
前記計測した回数に基づき、前記パケットの損失に関する情報を算出するステップを所定の回数反復することを特徴とする請求項２又は３に記載のネットワーク品質計測方法。
【請求項５】
前記パケットの損失に関する情報が、前記パケットの損失回数、又は前記パケットの損失率のいずれか１つであることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載のネットワーク品質計測方法。
【請求項６】
前記取得した一部の受信確認信号に含まれる重複した受信確認信号の個数が、予め定められた個数以上である場合に、前記重複した受信確認信号の個数を計測するステップと、
前記計測した個数に基づき、前記パケットの通信品質に関する情報を算出するステップと、
を有することを特徴とする請求項１に記載のネットワーク品質計測方法。
【請求項７】
前記取得した一部の受信確認信号に含まれる重複した受信確認信号の個数から、所定の確率分布モデルを用いて、全ての受信確認信号において重複した受信確認信号の個数を推定するステップと、
前記推定した個数に基づき、前記パケットの損失に関する情報を算出するステップと、
を有することを特徴とする請求項６に記載のネットワーク品質計測方法。
【請求項８】
前記確率分布モデルが、少なくとも正規分布、標準正規分布、カイ２乗分布、Ｆ分布、ｔ分布、ベータ分布、指数分布、ガンマ分布、二項分布、超幾何分布、対数正規分布、ポアソン分布、負の二項分布、ワイブル分布、または一様分布のいずれかを用いることを特徴とする請求項３又は７に記載のネットワーク品質計測方法。
【請求項９】
前記受信確認信号の個数を計測するステップと、
前記受信確認信号の各々に割振られた番号の変化数を計測するステップと、
前記受信確認信号の個数と前記番号の変化数とに基づいて、前記サンプリング処理におけるサンプリング率を算出するステップと、
前記複数の受信確認信号のうち、前記算出したサンプリング率によるサンプリングによって得られた一部の受信確認信号を取得するステップと、
を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のネットワーク品質計測方法。
【請求項１０】
前記受信確認信号の個数、前記番号の変化数、及び過去のパケットの損失に関する情報に基づいて、前記サンプリング処理におけるサンプリング率を算出するステップを有することを特徴とする請求項９に記載のネットワーク品質計測方法。
【請求項１１】
パケットを受信したことを通知する複数の受信確認信号に基づきネットワークの品質を計測するネットワーク品質計測装置において、
前記複数の受信確認信号のうち、間引き処理であるサンプリングにより得られた一部の受信確認信号を取得する手段と、
前記取得した一部の受信確認信号に基づき、前記パケットの損失の発生を検出する手段と、
を有するネットワーク品質計測装置。
【請求項１２】
前記取得した一部の受信確認信号に重複する受信確認信号が含まれ、前記受信確認信号の重複が生じた回数が予め定められた回数以上である場合に、前記重複が生じた回数を計測する手段と、
前記計測した回数に基づき、前記パケットの損失に関する情報を算出する手段と、
を有することを特徴とする請求項１１に記載のネットワーク品質計測装置。
【請求項１３】
前記取得した一部の受信確認信号において前記受信確認信号の重複が生じた回数から、所定の確率分布モデルを用いて、全ての受信確認信号において受信確認信号の重複が生じる回数を推定する手段と、
前記推定した回数に基づき、前記パケットの損失に関する情報を算出する手段と、
を有することを特徴とする請求項１２に記載のネットワーク品質計測装置。
【請求項１４】
前記計測した回数に基づき、前記パケットの損失に関する情報を算出する手段の動作を所定の回数反復させる手段を更に備えることを特徴とする請求項１２又は１３に記載のネットワーク品質計測装置。
【請求項１５】
前記パケットの損失に関する情報が、前記パケットの損失回数、又は前記パケットの損失率のいずれか１つであることを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載のネットワーク品質計測装置。
【請求項１６】
前記取得した一部の受信確認信号に含まれる重複した受信確認信号の個数が、予め定められた個数以上である場合に、前記重複した受信確認信号の個数を計測する手段と、
前記計測した個数に基づき、前記パケットの通信品質に関する情報を算出する手段と、
を有することを特徴とする請求項１１に記載のネットワーク品質計測装置。
【請求項１７】
前記取得した一部の受信確認信号に含まれる重複した受信確認信号の個数から、所定の確率分布モデルを用いて、全ての受信確認信号において重複した受信確認信号の個数を推定する手段と、
前記推定した個数に基づき、前記パケットの損失に関する情報を算出する手段と、
を有することを特徴とする請求項１６に記載のネットワーク品質計測装置。
【請求項１８】
前記確率分布モデルが、少なくとも正規分布、標準正規分布、カイ２乗分布、Ｆ分布、ｔ分布、ベータ分布、指数分布、ガンマ分布、二項分布、超幾何分布、対数正規分布、ポアソン分布、負の二項分布、ワイブル分布、または一様分布のいずれかを用いることを特徴とする請求項１３又は１７に記載のネットワーク品質計測装置。
【請求項１９】
前記受信確認信号の個数を計測する手段と、
前記受信確認信号の各々に割振られた番号の変化数を計測する手段と、
前記受信確認信号の個数と前記番号の変化数とに基づいて、前記サンプリング処理におけるサンプリング率を算出する手段と、
前記複数の受信確認信号のうち、前記算出したサンプリング率によるサンプリングによって得られた一部の受信確認信号を取得する手段と、
を有することを特徴とする請求項１１乃至１８のいずれか１項に記載のネットワーク品質計測装置。
【請求項２０】
前記受信確認信号の個数、前記番号の変化数、及び過去のパケットの損失に関する情報に基づいて、前記サンプリング処理におけるサンプリング率を算出する手段を有することを特徴とする請求項１９に記載のネットワーク品質計測装置。
【請求項２１】
パケットを受信したことを通知する複数の受信確認信号に基づきネットワークの品質を計測するネットワーク品質計測装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムであって、
前記コンピュータを、
前記複数の受信確認信号のうち、間引き処理であるサンプリングにより得られた一部の受信確認信号を取得する手段と、
前記取得した一部の受信確認信号に基づき、前記パケットの損失の発生を検出する手段と、
として機能させるためのプログラム。
【請求項２２】
前記コンピュータを、更に、
前記取得した一部の受信確認信号に重複する受信確認信号が含まれ、前記受信確認信号の重複が生じた回数が予め定められた回数以上である場合に、前記重複が生じた回数を計測する手段と、
前記計測した回数に基づき、前記パケットの損失に関する情報を算出する手段と、
として機能させるための請求項２１に記載のプログラム。
【請求項２３】
前記コンピュータを、更に、
前記取得した一部の受信確認信号において前記受信確認信号の重複が生じた回数から、所定の確率分布モデルを用いて、全ての受信確認信号において受信確認信号の重複が生じる回数を推定する手段と、
前記推定した回数に基づき、前記パケットの損失に関する情報を算出する手段と、
として機能させるための請求項２２に記載のプログラム。
【請求項２４】
前記コンピュータを、更に、
前記計測した回数に基づき、前記パケットの損失に関する情報を算出する手段の動作を所定の回数反復させる手段として機能させるための請求項２２又は２３に記載のプログラム。
【請求項２５】
前記パケットの損失に関する情報が、前記パケットの損失回数、又は前記パケットの損失率のいずれか１つであることを特徴とする請求項２２乃至２４のいずれか１項に記載のプログラム。
【請求項２６】
前記コンピュータを、更に、
前記取得した一部の受信確認信号に含まれる重複した受信確認信号の個数が、予め定められた個数以上である場合に、前記重複した受信確認信号の個数を計測する手段と、
前記計測した個数に基づき、前記パケットの通信品質に関する情報を算出する手段と、
として機能させるための請求項２１に記載のプログラム。
【請求項２７】
前記コンピュータを、更に、
前記取得した一部の受信確認信号に含まれる重複した受信確認信号の個数から、所定の確率分布モデルを用いて、全ての受信確認信号において重複した受信確認信号の個数を推定する手段と、
前記推定した個数に基づき、前記パケットの損失に関する情報を算出する手段と、
として機能させるための請求項２６に記載のプログラム。
【請求項２８】
前記確率分布モデルが、少なくとも正規分布、標準正規分布、カイ２乗分布、Ｆ分布、ｔ分布、ベータ分布、指数分布、ガンマ分布、二項分布、超幾何分布、対数正規分布、ポアソン分布、負の二項分布、ワイブル分布、または一様分布のいずれかを用いることを特徴とする請求項２３又は２７に記載のプログラム。
【請求項２９】
前記コンピュータを、更に、
前記受信確認信号の個数を計測する手段と、
前記受信確認信号の各々に割振られた番号の変化数を計測する手段と、
前記受信確認信号の個数と前記番号の変化数とに基づいて、前記サンプリング処理におけるサンプリング率を算出する手段と、
前記複数の受信確認信号のうち、前記算出したサンプリング率によるサンプリングによって得られた一部の受信確認信号を取得する手段と、
として機能させるための請求項２１乃至２８のいずれか１項に記載のプログラム。
【請求項３０】
前記コンピュータを、更に、
前記受信確認信号の個数、前記番号の変化数、及び過去のパケットの損失に関する情報に基づいて、前記サンプリング処理におけるサンプリング率を算出する手段として機能させるための請求項２９に記載のプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１１−１７２２７０（Ｐ２０１１−１７２２７０Ａ）
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０２８９３（Ｐ２０１１−１０２８９３）
【出願日】平成２３年５月２日（２０１１．５．２）
【分割の表示】特願２００６−５４３０５８（Ｐ２００６−５４３０５８）の分割
【原出願日】平成１７年１０月２０日（２００５．１０．２０）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２日（２０１１．５．２）
【分割の表示】特願２００６−５４３０５８（Ｐ２００６−５４３０５８）の分割
【原出願日】平成１７年１０月２０日（２００５．１０．２０）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
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