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【発明の名称】 ネットワーク品質計測装置及びその方法
【発明者】 【氏名】山崎 康広
【要約】 【課題】処理能力が低い計測器でも品質計測ができるネットワーク品質計測装置を提供する。

【構成】ネットワークからデータを取得する手段１１１、１１２、１１３と、該データの一部のフィールドを基に該データが属するフローを特定する手段１１４と、該データの送信順番番号又は該送信順番号及び確認応答信号番号の推移から特定の事象をカウントする手段３０１ｂ、３０２ｂ、３０３ｂと、カウントした事象の検知確率を計算する手段３０５ｂと、カウントした事象と検知確率から計測器と受信端末間で発生したデータ欠損数又はデータ欠損率を計算する手段３０５ｂとを有する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
データ送信側からデータ受信側に送られる一部の送信データのデータ送信順番番号と、データ受信側からデータ送信側に送られる一部の確認応答信号の受信確認番号を取得し、前期取得された結果に基づき、計測地点とデータ受信端末間で発生したデータ損失回数もしくはデータ損失率もしくはデータ送信端末と計測地点間で発生したデータ損失回数もしくはデータ損失率のいずれか一つ以上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。
【請求項２】
請求項１に記載の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、
取得した確認応答番号が事前に指定していた回数以上同じ番号が連続したかを確認するステップと、データ送信順番番号の通過の有無を確認するステップと、前期確認結果に基づき、計測地点とデータ受信端末間で発生したデータ損失回数もしくはデータ損失率もしくはデータ送信端末と計測地点間で発生したデータ損失回数もしくはデータ損失率のいずれか一つ以上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。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の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、
データ送信順番番号の通過の有無を確認するステップとして、確認応答信号で再送が指示されている番号に対応するデータ送信順番番号を対象とすることを特徴とするネットワーク品質計測方法。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１項に記載の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、
取得した確認応答番号が事前に指定していた回数以上連続したかを確認するステップと、データ送信順番番号の通過の有無を確認するステップとから計測地点とデータ受信端末間で発生したデータ損失回数もしくはデータ損失率もしくはデータ送信端末と計測地点間で発生したデータ損失回数もしくはデータ損失率のいずれか一つ以上を計算するステップにおいて、
データ損失回数もしくはデータ損失率もしくはグッドプットもしくはサンプリング確率もしくは確認応答番号の重複判定に指定した重複度の何れか一つ以上をパラメタとして用いることを特徴とするネットワーク品質計測方法。
【請求項５】
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、
データ送信側からデータ受信側に送られる一部の送信データのデータ送信順番番号を取得し、前期取得した結果に基づき、計測地点とデータ受信端末間で発生したデータ損失回数もしくはデータ損失率もしくはデータ送信端末と計測地点間で発生したデータ損失回数もしくはデータ損失率のいずれか一つ以上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。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか１項に記載のネットワーク品質を計測する方法であって、
カウントした事象の検知確率を計算する手段により計算される検知確率が、
次の式で求められることを特徴とするネットワーク品質計測方法。
【数１】



ここでｓは、データ観察確率であるサンプリング確率、Ｔｈは送信端末と受信端末の間で発生したデータ通信数、Ｐは送信端末と受信端末の間で発生したデータ欠損数、ｋは送信順番番号の確認条件である確認応答信号番号が連続する回数、ｂは定数。
【請求項７】
請求項５に記載の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、
取得した送信順番番号の中で、指定した任意の数以上送信順番番号がおなじであった回数を数えるステップと、前期計測回数に基づき、計測地点とデータ受信端末間で発生したデータ損失回数もしくはデータ損失率もしくはデータ送信端末と計測地点間で発生したデータ損失回数もしくはデータ損失率のいずれか一つ以上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。
【請求項８】
請求項５又は７に記載の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、
取得した送信順番番号の中で、指定した任意の数以上送信順番番号がおなじであった回数から、計測地点とデータ受信端末間で発生したデータ損失回数もしくはデータ損失率もしくはデータ送信端末と計測地点間で発生したデータ損失回数もしくはデータ損失率のいずれか一つ以上を計算するステップにおいて、
サンプリング確率を用いることを特徴とするネットワーク品質計測方法。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れか１項に記載のネットワーク品質を計測する方法であって、カウントした指定した任意の数以上送信順番番号がおなじであった回数、あるいは再送が指示されているシーケンス番号の通過した回数から、
計測地点とデータ受信端末間で発生したデータ損失回数もしくはデータ損失率もしくはデータ送信端末と計測地点間で発生したデータ損失回数もしくはデータ損失率のいずれか一つ以上を計算するために使用する検知確率を、
パケットロス率、あるいはサンプリング確率、あるいはその両方の組合せと、検知確率とが対応付けられて記憶されたデータベースから、検索することにより、取得することを特徴とするネットワーク品質計測方法。
【請求項１０】
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、
データ送信側からデータ受信側に送られる一部の送信データのデータ送信順番番号と、データ受信側からデータ送信側に送られる一部の確認応答信号の受信確認番号を取得し、前期取得された結果に基づき、計測地点とデータ受信端末間で発生したデータ損失回数もしくはデータ損失率もしくはデータ送信端末と計測地点間で発生したデータ損失回数もしくはデータ損失率のいずれか一つ以上を計算するステップを複数有することを特徴とするネットワーク品質計測方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載のネットワーク品質を計測する方法であって、
複数計算した検知確率のうちで検知確率が最も高い手段を採用することを特徴とするネットワーク品質計測方法。
【請求項１２】
請求項１乃至１１の何れか１項に記載のネットワーク品質を計測する方法であって、
ネットワーク中にネットワーク品質を計測する観測地点を複数設置することにより、各地点で計算した計測地点とデータ受信端末間で発生したデータ損失回数もしくはデータ損失率もしくはデータ送信端末と計測地点間で発生したデータ損失回数もしくはデータ損失率のいずれか一つ以上を収集することにより、各計測地点間のデータ損失数もしくはデータ損失率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。
【請求項１３】
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装置であって、
データ送信側からデータ受信側に送られる一部の送信データのデータ送信順番番号と、データ受信側からデータ送信側に送られる一部の確認応答信号の受信確認番号を取得し、前期取得された結果に基づき、計測地点とデータ受信端末間で発生したデータ損失回数もしくはデータ損失率もしくはデータ送信端末と計測地点間で発生したデータ損失回数もしくはデータ損失率のいずれか一つ以上を計算する手段を有することを特徴とするネットワーク品質計測装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の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装置であって、
取得した確認応答番号が事前に指定していた回数以上同じ番号が連続したかを確認する手段と、データ送信順番番号の通過の有無を確認する手段と、前期確認結果に基づき、計測地点とデータ受信端末間で発生したデータ損失回数もしくはデータ損失率もしくはデータ送信端末と計測地点間で発生したデータ損失回数もしくはデータ損失率のいずれか一つ以上を計算する手段を有することを特徴とするネットワーク品質計測装置。
【請求項１５】
請求項１３又は１４に記載の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装置であって、
データ送信順番番号の通過の有無を確認する手段として、確認応答信号で再送が指示されている番号に対応するデータ送信順番番号を対象とすることを特徴とするネットワーク品質計測装置。
【請求項１６】
請求項１３乃至１５の何れか１項に記載の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装置であって、
取得した確認応答番号が事前に指定していた回数以上連続したかを確認する手段と、データ送信順番番号の通過の有無を確認する手段とから計測地点とデータ受信端末間で発生したデータ損失回数もしくはデータ損失率もしくはデータ送信端末と計測地点間で発生したデータ損失回数もしくはデータ損失率のいずれか一つ以上を計算する手段において、
データ損失回数もしくはデータ損失率もしくはグッドプットもしくはサンプリング確率もしくは確認応答番号の重複判定に指定した重複度の何れか一つ以上をパラメタとして用いることを特徴とするネットワーク品質計測装置。
【請求項１７】
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装置であって、
データ送信側からデータ受信側に送られる一部の送信データのデータ送信順番番号を取得し、前期取得した結果に基づき、計測地点とデータ受信端末間で発生したデータ損失回数もしくはデータ損失率もしくはデータ送信端末と計測地点間で発生したデータ損失回数もしくはデータ損失率のいずれか一つ以上を計算する手段を有することを特徴とするネットワーク品質計測装置。
【請求項１８】
請求項１３乃至１７の何れか１項に記載のネットワーク品質を計測する装置であって、
カウントした事象の検知確率を計算する手段により計算される検知確率が、
次の式で求められることを特徴とするネットワーク品質計測装置。
【数２】



ここでｓは、データ観察確率であるサンプリング確率、Ｔｈは送信端末と受信端末の間で発生したデータ通信数、Ｐは送信端末と受信端末の間で発生したデータ欠損数、ｋは送信順番番号の確認条件である確認応答信号番号が連続する回数、ｂは定数。
【請求項１９】
請求項１７に記載の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装置であって、
取得した送信順番番号の中で、指定した任意の数以上送信順番番号がおなじであった回数を数える手段と、前期計測回数に基づき、計測地点とデータ受信端末間で発生したデータ損失回数もしくはデータ損失率もしくはデータ送信端末と計測地点間で発生したデータ損失回数もしくはデータ損失率のいずれか一つ以上を計算する手段を有することを特徴とするネットワーク品質計測装置。
【請求項２０】
請求項１７又は１９に記載の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装置であって、
取得した送信順番番号の中で、指定した任意の数以上送信順番番号がおなじであった回数から、計測地点とデータ受信端末間で発生したデータ損失回数もしくはデータ損失率もしくはデータ送信端末と計測地点間で発生したデータ損失回数もしくはデータ損失率のいずれか一つ以上を計算する手段において、
サンプリング確率を用いることを特徴とするネットワーク品質計測装置。
【請求項２１】
請求項１３乃至２０の何れか１項に記載のネットワーク品質を計測する装置であって、カウントした指定した任意の数以上送信順番番号がおなじであった回数、あるいは再送が指示されているシーケンス番号の通過した回数から、
計測地点とデータ受信端末間で発生したデータ損失回数もしくはデータ損失率もしくはデータ送信端末と計測地点間で発生したデータ損失回数もしくはデータ損失率のいずれか一つ以上を計算するために使用する検知確率を、
パケットロス率、あるいはサンプリング確率、あるいはその両方の組合せと、検知確率とが対応付けられて記憶されたデータベースから、検索することにより、取得することを特徴とするネットワーク品質計測装置。
【請求項２２】
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装置であって、
データ送信側からデータ受信側に送られる一部の送信データのデータ送信順番番号と、データ受信側からデータ送信側に送られる一部の確認応答信号の受信確認番号を取得し、前期取得された結果に基づき、計測地点とデータ受信端末間で発生したデータ損失回数もしくはデータ損失率もしくはデータ送信端末と計測地点間で発生したデータ損失回数もしくはデータ損失率のいずれか一つ以上を計算する手段を複数有することを特徴とするネットワーク品質計測装置。
【請求項２３】
請求項２２に記載のネットワーク品質を計測する装置であって、
複数計算した検知確率のうちで検知確率が最も高い手段を採用することを特徴とするネットワーク品質計測装置。
【請求項２４】
請求項１３乃至２３の何れか１項に記載のネットワーク品質を計測する装置であって、
ネットワーク中にネットワーク品質を計測する観測地点を複数設置することにより、各地点で計算した計測地点とデータ受信端末間で発生したデータ損失回数もしくはデータ損失率もしくはデータ送信端末と計測地点間で発生したデータ損失回数もしくはデータ損失率のいずれか一つ以上を収集することにより、各計測地点間のデータ損失数もしくはデータ損失率を計算する手段を有することを特徴とするネットワーク品質計測装置。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネットワークの品質を計測する装置、およびそれに用いる通信品質計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は本技術の適用領域を示す図である。
【０００３】
本発明は、ネットワークの品質を測定する装置および方法に関するものである。ここでのネットワークの品質とは、計測装置１ａに入力されるデータ、つまり分岐装置４、分岐装置５を通過するデータの品質のことを指し、データの品質とは、「スループット／グッドプット」、「Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄパケットロス」、「送信端末−計測装置間パケットロス」、「計測装置−受信端末間パケットロス」、「計測装置間パケットロス」といったものを指す。
【０００４】
以下では簡単化のために、ＴＣＰを用いてネットワークの品質を計測する装置について説明を行う。
【０００５】
ＴＣＰ通信の品質を測定する技術として、従来、次の方法（山崎康広、下西英之、村瀬勉、”通信ボトルネック診断方式”、２００４年電子情報通信学会ソサイエティ大会（ＢＳ−３−２）、２００４年９月）（非特許文献１）が存在する。
【０００６】
図２は従来の発明による計測装置１ａの構成を示すブロック図を示す。
【０００７】
従来例の計測装置１ａは、分岐装置からのデータ入力であるデータ受信部１１１と、データ受信部１１２と、入力されたデータを同一フロー毎に識別するフィルタリング部１２０と、現在のネットワークの状態をチェックしている状態監視部１３０ａと、その中の確認応答信号（ＡＣＫ）番号の動きを監視するＡＣＫ番号監視部１３１ａと、ＡＣＫ番号の重複回数を監視する再送監視部１３２ａと、今まで受信した中で最大のシーケンス番号（ＳＮ）を記憶する最大ＳＮ監視部１３３ａと、ＳＮの動きを監視するＳＮ監視部１３４ａと、パケットロスとパケットロスの発生箇所の判定を行う品質判定部１４０ａと、その中のパケットがロスを起こしたかどうかを判定するパケットロス判定部１４１ａと、その結果、通常通信と判断された通信量を記憶しておく通常通信１４２ａと、パケットロスと判定された通信量を記憶しておくパケットロス記憶部１４３ａと、パケットロスの中で計測装置１ａと通信端末２の間でロスした量を記憶する通信端末２−計測装置１ａパケットロス記憶部１４３１ａと、パケットロスの中で計測装置１ａと通信端末３の間でロスした量を記憶する通信端末３−計測装置１パケットロス記憶部１４３２ａと、から構成される。
【０００８】
本従来例では、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ィルタリング部１２０に渡す。フィルタリング部１２０では、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、フローの識別を行い、その結果を状態監視部１３０ａに通知する。状態監視部１３０ａでは、同一フロー毎に、受信データのＴＣＰプロトコルヘッダの、データ順番情報であるＳＮと、受信端末で受信確認したＳＮの番号を記載しているＡＣＫ番号を監視し、ＡＣＫ番号監視部１３１ａと、再送監視部１３２ａと、最大ＳＮ監視部１３３ａと、ＳＮ監視部１３４ａとの情報を抽出する。ＡＣＫ番号監視部１３１ａでは、現在までに計測したＡＣＫ番号のチェック処理を、再送監視部１３２ａでは、現在計測している最大ＡＣＫ番号を受信した回数のチェック処理を、最大ＳＮ監視部１３３ａでは、パケットロスが発生する直前までの最大ＳＮのチェック処理を、ＳＮ監視部１３４ａでは、計測したＳＮの番号と、同一番号の計測回数のチェック処理を、行う。この状態監視部１３０ａの処理終了後に、品質判定部１４０ａに処理が移る。品質判定部１４０ａ内の処理では、はじめにパケットロス判定部１４１ａで、状態監視部１３０ａの状態を見ながら、パケットがロスしたかどうか、ロスが発生している場合にはそのロスの発生箇所、を特定する。この判断結果をもとに、パケットロスが発生していない場合には、通常通信１４２ａに通信量を計上する。パケットロスが発生している場合には、パケットロス記憶部１４３ａにロス量を計上する。さらに、パケットロスの発生箇所の結果をもとに、通信端末２−計測装置１パケットロス記憶部１４３１ａか、あるいは、計測装置１−通信端末３パケットロス記憶部１４３２ａに、パケットロス量を計上する。
【０００９】
本従来例は、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。
【００１０】
また適用領域としては、被計測ネットワークおよ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、被計測ネットワークおよびトラヒックに影響を与える図３のような形態でも可能である。図３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３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さす。
【特許文献１】特開２００６−０６７２１７号公報
【特許文献２】国際公開ＷＯ／２００６／０４３６２４
【非特許文献１】山崎康広、下西英之、村瀬勉、”通信ボトルネック診断方式”、２００４年電子情報通信学会ソサイエティ大会（ＢＳ−３−２）、２００４年９月
【非特許文献２】氣賀澤芳弘、川村宣伯、吉村憲子、”ＴＣＰ転送品質の劣化検出及び劣化区間切分け方法”、２００５年電子情報通信学会総合大会（Ｂ−１１−１４）、２００５年３月
【非特許文献３】氣賀澤芳弘、土屋利明、川村宣伯、”ＩＰパケット転送品質の劣化検出及び劣化区間切り分け方法”、２００５年電子情報通信学会ソサイエティ大会（Ｂ−１１−８）、２００５年９月
【非特許文献４】山崎康広、下西英之、村瀬勉、”サンプリング計測でのパケットロス率推定手法の提案”、電子情報通信学会技術研究報告（ＮＳ２００４−１５９、ＴＭ２００４−６２）、２００４年１１月
【非特許文献５】山崎康広、下西英之、村瀬勉、”高速ネットワークにおけるＴＣＰパケットロス監視技術”、電子情報通信学会技術研究報告（ＴＭ２００５−１１）、２００５年５月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
第一の問題点は、前記従来手法ではデータの品質を計測するために、高い処理能力を必要とすることである。
【００１２】
その理由は、前記従来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、パケットをすべて取り込むこと自体が難しく、かりにすべてのパケットを取り込むことが出来た場合でも高い演算処理能力が必要となる。
【００１３】
第二の問題点は、前記従来手法では、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。
【００１４】
その理由は、前記従来手法では、「Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄパケットロス」、「送信端末−計測装置間パケットロス」、「計測装置−受信端末間パケットロス」、「計測装置間パケットロス」といったパケットロスのカウントをシーケンス番号の連続性をもとに判定しており、シーケンス番号が一つでも欠けていると前記のどれかのパケットロスに分類されるからである。このため、該当フローのパケットを取りこぼし等によりすべて取得できない状況では、パケットロスが発生していなくても前記いずれかのパケットロスと分類され、判定を誤る。このため、品質を正しく計測することが出来ない。
【００１５】
本発明の目的は、以上の問題点を鑑み発案されたものであり、計測器において、「スループット／グッドプット」、「Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄパケットロス」、「送信端末−計測装置間パケットロス」、「計測装置−受信端末間パケットロス」、「計測装置間パケットロス」などのネットワーク品質の計測を、フローに属する一部のパケットを元に計測することができる通信品質計測システムを提供することにある。
【００１６】
これにより、すべてのパケットを必要とすることなく品質計測が可能となるため、処理能力が低い計測器でも品質計測ができるネットワーク品質計測装置及びその方法を提供することにある。
【００１７】
さらに、フローに属する一部のパケットから品質計測が可能となるために、パケット取りこぼしが発生しても品質計測ができるネットワーク品質計測装置及びその方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明による計測装置１では、サンプリング部により、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。
【００１９】
本発明による計測装置１では、サンプリング計測によるネットワークのＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ通信品質を計測可能とするために、ＡＣＫ順番判定部２０１ｂと、重複ＡＣＫ判定部２０２ｂと、Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ情報格納部２０５ｂと、スループット計測部２０４ｂとＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄロス判定部２０３ｂと、により、スループットとＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄパケットロスの計算を行っている。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Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ通信品質を計算することができる。
【００２０】
本発明による計測装置１では、サンプリング計測によるネットワークのＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ通信品質を計測可能とするために、ＳＮ順番判定部２０１ｃと、ＳＮ低下判定部２０２ｃと、Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ情報格納部２０５ｃと、スループット計測部２０４ｃとＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄロス判定部２０３ｃと、により、スループットとＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄパケットロスの計算を行っている。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Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ通信品質を計算することができる。
【００２１】
本発明による計測装置１では、サンプリング計測によるネットワークの通信品質「送信端末−計測装置間パケットロス」、「計測装置−受信端末間パケットロス」、を計測可能とするために、ＳＮ情報管理部３０１ｂと、重複ＡＣＫ判定部３０２ｂと、通過ＳＮ記憶部３０３ｂと、対象事象数記録部３０４ｂと、計測器−受信端末間ロス判定部３０５ｂと、送信端末−計測器間ロス判定部３０６ｂとから、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「送信端末−計測装置間パケットロス」、「計測装置−受信端末間パケットロス」を計算することができる。
【００２２】
本発明による計測装置１では、サンプリング計測によるネットワークの通信品質「送信端末−計測装置間パケットロス」、「計測装置−受信端末間パケットロス」、を計測可能とするために、ＳＮ情報管理部３０１ｃと、再ＳＮ確認部３０２ｃと、通過ＳＮ記憶部３０３ｂと、対象事象数記録部３０４ｃと、計測器−受信端末間ロス判定部３０５ｃと、送信端末−計測器間ロス判定部３０６ｂとから、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「送信端末−計測装置間パケットロス」、「計測装置−受信端末間パケットロス」を計算することができる。
【００２３】
本発明による計測装置１では、サンプリング計測によるネットワークの通信品質「送信端末−計測装置間パケットロス」、「計測装置−受信端末間パケットロス」、を計測可能とするために、検知確率計算部３０８ｄと、採用ロス決定部３０７ｄと、パケットロス方向特定部３００ｂと、パケットロス方向特定部３００ｃと、から判定を行っている。この結果、サンプリング計測を行う場合においても、より精度の高いネットワーク通信品質を計測することができる。ここでパケットロス方向とは、計測装置に入力する方向又は計測装置から出力する方向である。
【００２４】
本発明による品質計測システムでは、サンプリング計測によるネットワークの通信品質「計測器間パケットロス」を計測可能とするために、計測装置１１１１や計測装置１１１２や計測装置１１１Ｎなどの複数の計測装置と、その結果を計算する計測サーバ２０００と、から判定を行っている。この結果、サンプリング計測を行う場合においても、より精度の高い「計測器間パケットロス」を計測することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、通信品質計測システムに高い演算能力を必要としなくなる。
【００２６】
この理由は、本発明により、パケット列の一部を取得するだけで通信品質に関する指標を算出できるようになるため、品質計測システムで計算対象とするパケット数を大幅に低減することができるからである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
第一の実施形態の計測装置１ｂは、分岐装置からのデータ入力であるデータ受信部１１１とデータ受信部１１２と、データ受信部１１１、１１２で入力されたパケットをＮ個に一個の確率でパケット情報を取得するサンプリング処理部１１３と、取得したパケットの中の情報を用いてフロー分類するフロー識別部１１４と、その結果を記憶するフロー情報格納部１１５と、から構成されるデータ前処理部１００ａと、
フロー情報格納部１１５から情報を抽出し確認応答信号（ＡＣＫ）番号の大小を判定するＡＣＫ順番判定部２０１ｂと、フロー情報格納部１１５から情報を抽出しＡＣＫ番号の連続度を判定する重複ＡＣＫ判定部２０２ｂと、それらの結果を記憶するＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ情報格納部２０５ｂと、格納情報２０５ｂからスループットを計算するスループット判定部２０４ｂと、格納情報からＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄロス数／率を判定するＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄロス判定部２０３ｂと、から構成されるＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｂと、
フロー情報格納部１１５から通過パケットのシーケンス番号（ＳＮ）を抽出するＳＮ情報管理部３０１ｂと、その結果を記憶しておく通過ＳＮ記憶部３０３ｂと、フロー情報格納部１１５から情報を抽出しＡＣＫ番号の連続度とＳＮの関係をチェックする重複ＡＣＫ判定部３０２ｂと、チェック対象の事象が発生した回数を記憶する対象事象記憶部３０４ｂと、その情報を元に計測器−受信端末間で発生したパケットロス数／率を計算する計測器−受信端末間ロス判定部３０５ｂと、Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄロス情報と計測器−受信端末間ロス情報とから送信端末−計測器間ロス数／率を判定する送信端末−計測器間ロス判定部３０６ｂと、から構成されるパケットロス方向特定部３００ｂと、
Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｂの結果とパケットロス方向特定部３００ｂの結果を記憶しておく品質結果格納部４００と、から構成される。
【００３０】
本実施形態では、はじめにネットワーク上を流れているパケットを計測装置１ｂで取り込み、データ前処理部１００ａに入る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サンプリング処理部１１３へ渡す。サンプリング処理部１１３ではＮ個に一個の確率でパケット情報を取得する。このときのサンプリング処理方法としては、乱数を発生させてパケット取得確率（１／Ｎ）と比較し、その大小で取捨判定を行うランダムサンプリングや、パケット全体やプロトコル毎やフロー毎にカウンタを一つ保持しておき、そのカウンタ値とサンプリング確率と比較して、取捨判定を行う均等サンプリングや、シーケンス番号や確認応答信号番号等パケットヘッダ情報の一部とサンプリング確率とを比較する方法などが考えられる。サンプリング処理部１１３で取得パケットを決定した後に、フロー識別部１１４では、取得パケットの情報の一部、ＩＰアドレスやポート番号やプロトコルＩＤやＶＬＡＮ情報やＭＰＬＳ情報のいずれかひとつ以上の情報、を用いてパケットを分類（フロー識別）し、その結果をフロー情報格納部１１５に記憶しておく。
【００３１】
ここでデータ前処理部１００ａは、サンプリング処理部１１３を行ってからフロー識別部１１４の処理を行っているが、フロー識別処理部１１４でフロー識別した後に、サンプリング処理部１１３で取得パケットを決定してもかまわない。また、データ前処理部でサンプリングした結果は今後Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｂとパケットロス方向特定部３００ｂで使用されるが、Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｂ用にあるサンプリングパタンでパケットを取捨判定し、パケットロス方向特定部３００ｂでは別のサンプリングパタンでパケット取捨判定し、別々にフロー情報格納部１１５に記憶しておくことも可能である。
【００３２】
Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｂでは、指定された時間範囲や、ある一定間隔毎にＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ通信品質解析を行う。ＡＣＫ順番判定部２０１ｂでは、フロー情報格納部１１５から品質解析対象（指定期間の指定フローに該当するパケット）のＡＣＫ側パケットを順番に取り出しＡＣＫ番号の大小判定を行う。ＡＣＫ番号を順次比較していき、最小ＡＣＫ番号と最大ＡＣＫ番号を見つけ、その結果をＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ情報格納部２０５ｂへ記録する。また重複ＡＣＫ判定部２０２ｂでは、事前にＡＣＫの重複度（ｋ）を指定し、重複ＡＣＫ現象が発生する毎に指定していたＡＣＫ重複度（ｋ）を越えたかどうかをチェックし、超えるとＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ情報格納部２０５ｂの重複ＡＣＫ総数をカウントアップする（図５参照、図の例では重複度が５となっており、仮にｋ＝２の場合はカウントアップする。ｋ＝６の場合にはカウントアップしない）。品質解析対象のパケットすべてに対してＡＣＫ順番判定部２０１ｂでの処理と重複ＡＣＫ判定部２０２ｂの処理が終了すると、スループット判定部２０４ｂとＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄロス判定部２０３ｂの処理を行う。スループット判定部２０４ｂでは（１）式のように、ＡＣＫ番号の差分情報から、期間中の通信量やスループットを求めることができる。また、Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄパケットロスは（２）式のように、サンプリングで観測できる重複ＡＣＫがサンプリンしない場合の重複ＡＣＫの何割かを計算し、重複ＡＣＫ総数情報からサンプリングしなかった場合のパケットロス量ｘｉを計算する。（２）式については、非特許文献４及び５に詳細な説明がある。計算したスループット判定部２０４ｂの結果とＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄロス判定部２０３ｂの結果は、品質結果格納部４００に記録する。
【００３３】
データ通信量＝最大ＡＣＫ番号−最小ＡＣＫ番号 （１）
【００３４】
【数１】


【００３５】
（２）式は反復計算により解を得る。ここでｓはサンプリング確率、ｋはＡＣＫ重複度の閾値（この重複度を越えた重複ＡＣＫ現象の数をカウントする）、Ｔｈはデータ通信量、Ａｋは重複ＡＣＫ総数、ｂはＴＣＰのｄｅｌａｙ ＡＣＫパラメタである。
【００３６】
ここでＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄパケットロス計算は、サンプリングのもとで観測できた重複ＡＣＫの総数とサンプリングしなかった場合に観測できるはずの重複ＡＣＫの総数の比（検知確率１）が分かればよいので、必ずしも（２）式のような式を用いて計算する必要はなく、事前にネットワークを調べておき、各サンプリング確率時の検知確率表１（パケットロス率、検知確率１）を調べてデータベース（ＤＢ）を作成し、以下の（３）、（４）の計算を何度か繰り返してＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄパケットロスを計算してもかまわない。
【００３７】
【数２】


【００３８】
Ｐｉをパケットロスと認識し、検知確率表１の該当パケットロス時の検知確率Ｑｉを取得。（４）の計算を行う。
【００３９】
【数３】


【００４０】
（４）の計算で得られた値を再度（３）に代入し、この計算を何度か反復する。
【００４１】
（２）式や（３）、（４）式のＸｉの初期値は、一例としてＡｋの値や直前のパケットロス回数などを用いることが考えられるが、適当な値を使用しても解を得ることができる。
【００４２】
パケットロス方向特定部３００ｂでも、指定された時間範囲や、ある一定間隔毎にパケットロス方向特定処理を行う。ここで品質解析の開始時刻や終了時刻は、必ずしもＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｂと完全に一致させなくてもかまわない。ＳＮ情報管理部３０１ｂはフロー情報格納部１１５から該当フローのＤａｔａ側パケット取り出し、存在するシーケンス番号を通過ＳＮ記憶部３０３ｂに格納する。シーケンス番号が低下した場合には通過ＳＮ記憶部３０３ｂには登録を行わない。重複ＡＣＫ判定部３０２ｂでもフロー情報格納部１１５から該当フローのＡＣＫ側パケットを取り出し、重複ＡＣＫ判定部２０２ｂと同様、指定した重複度（ｋ）以上の重複ＡＣＫ現象が発生しているかどうかをチェックする。重複現象が発生している場合には、通過ＳＮ記憶部３０３ｂを参照し、重複ＡＣＫによって再送が促されている番号をもつシーケンス番号が、表中に存在するかどうかをチェックする（図６参照）。表中に存在する場合、対象事象が存在したと認識し、対象事象数をカウントアップして、対象事象記憶部３０４ｂに記憶する。重複ＡＣＫ判定部では、チェックが終了した（観測を確認したＡＣＫ番号より小さい）シーケンス番号を、通過ＳＮ記憶部３０３ｂから削除していく。品質解析対象のパケットすべてに対してＳＮ情報管理部３０１ｂでの処理と重複ＡＣＫ判定部３０２ｂの処理が終了すると、計測器−受信端末間ロス判定部３０５ｂと送信端末−計測器間ロス判定部３０６ｂを行う。計測器−受信端末間ロス判定部３０５ｂでは、品質結果格納部４００から該当フローのＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄパケットロスの値（Ｐとする）をもらい、（５）式により、計測器−受信端末間ロス回数ｘ０を計算する。
【００４３】
【数４】


【００４４】
ここでＢｋはカウントした対象事象記憶部３０４ｂに記録された対象事象数とする。また、ここでの計測器−受信端末間ロスの値は、サンプリング時に観測できる対象事象の総数が、サンプリングしなかった場合に観測できるはずの対象事象の総数の比（検知確率２）が分かればよいので、事前にネットワークを調べておき、各サンプリング確率時の検知確率表２（パケットロス率、検知確率２）を調べてデータベース（ＤＢ）を作成し、Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄパケットロス率を品質結果格納部４００から取得後に、検知確率表２を調べて検知確率２を得て、（６）式の計算を行って計測器−受信端末間パケットロスを計算してもかまわない。
【００４５】
【数５】


【００４６】
（６）式により、計測器−受信端末間パケットロスを算出後、Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄパケットロスからその値を引くことにより、送信端末−計測器間パケットロスを算出することができる。
【００４７】
次に図８、図９、図１０を参照して、計測装置１ｂにおける処理の流れを説明する。
【００４８】
計測装置１ｂの全体の流れとしては、データ前処理部１００ａの処理（図８）を行った後、そこで分類／格納された情報をもとに、Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｂの処理（図９）と、パケットロス方向特定部３００ｂの処理（図１０）が開始される。
【００４９】
ここで図８は、データ前処理部１００ａにおける処理フローの概要を示している。
【００５０】
データ前処理部１００ａ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。本処理が処理Ａ−１である。この処理終了後、処理Ａ−２へ移動する。
【００５１】
処理Ａ−２は、パケットのサンプリング（間引き）処理である。サンプリング処理部１１３ではＮ個に一個の確率でパケット情報を取得する。このときのサンプリング処理方法としては、乱数を発生させてパケット取得確率（１／Ｎ）と比較し、その大小で取捨判定を行うランダムサンプリングや、パケット全体やプロトコル毎やフロー毎にカウンタを一つ保持しておき、そのカウンタ値とサンプリング確率と比較して、取捨判定を行う均等サンプリングや、シーケンス番号や確認応答信号番号等パケットヘッダ情報の一部とサンプリング確率とを比較する方法などが考えられる。サンプリング処理終了後、処理Ａ−３へ移動する。
【００５２】
処理Ａ−３では、サンプリング処理部１１３で取得パケットを決定した後に、フロー識別部１１４では、取得パケットの情報の一部、ＩＰアドレスやポート番号やプロトコルＩＤやＶＬＡＮ情報やＭＰＬＳ情報のいずれかひとつ以上の情報、を用いてパケットを分類（フロー識別）し、その結果をフロー情報格納部１１５に記憶しておく。
【００５３】
図９では、Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｂにおける処理フローの概要を示している。
【００５４】
フロー情報格納部１１５から品質計測対象フローのＡＣＫ側パケットをＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｂに取り込むことにより、処理が開始される。本処理が処理Ｂ−１である。この処理終了後、処理Ｂ−２へ移動する。
【００５５】
処理Ｂ−２は品質計測対象期間中で今まで取り込んだパケットのＡＣＫ番号をＡＣＫ順番判定部２０１ｂで判定する。過去に最小ＡＣＫ番号として記憶されていた情報を情報格納部２０５ｂから取り出し、現在取り込んだＡＣＫ番号とを（７）式で比較する。
【００５６】
現在取り込んだＡＣＫ番号＜過去に最小ＡＣＫ番号として記憶されていた情報 （７）
（７）式が真の場合、処理Ｂ−３へ移動する。偽の場合、処理Ｂ−４へ移動する。
【００５７】
処理Ｂ−３では、現在取り込んだＡＣＫ番号を最小ＡＣＫ番号と認識し、情報格納部２０５ｂへ記憶し、処理Ｂ−４へ移動する。
【００５８】
処理Ｂ−４では、品質計測対象期間中で今まで取り込んだパケットのＡＣＫ番号をＡＣＫ順番判定部２０１ｂで判定する。過去に最大ＡＣＫ番号として記憶されていた情報を情報格納部２０５ｂから取り出し、現在取り込んだＡＣＫ番号とを（８）式で比較する。
【００５９】
現在取り込んだＡＣＫ番号＞過去に最大ＡＣＫ番号として記憶されていた情報 （８）
（８）式が真の場合、処理Ｂ−５へ移動する。偽の場合、処理Ｂ−６へ移動する。
【００６０】
処理Ｂ−５では、現在取り込んだＡＣＫ番号を最大ＡＣＫ番号と認識し、情報格納部２０５ｂへ記憶し、処理Ｂ−６へ移動する。
【００６１】
処理Ｂ−６では、過去に記憶されていたＡＣＫ番号と今回取り込んだＡＣＫ番号を重複ＡＣＫ判定部２０２ｂで比較する。重複ＡＣＫの判定は、直前に得られたＡＣＫ番号と今回の取得したＡＣＫ番号を比較し、同じ番号であれば、重複度をカウントアップ（＋１）する。システムでははじめに重複ＡＣＫとして認定する重複度をｋとして設定し、ｋと重複度の比較を行う。”ｋ＝重複度”となったとき、処理Ｂ−７へ移動し、”ｋ≠重複度”の場合には処理Ｂ−８へ移動する。過去に記憶されていたＡＣＫ番号と今回取り込んだＡＣＫ番号が一致しなければ、”重複度＝０”とする。
【００６２】
処理Ｂ−７では、情報格納部２０５ｂに格納されている重複ＡＣＫ総数をカウントアップ（＋１）する。この重複ＡＣＫ総数は観測期間開始時にクリア（＝０）する。重複ＡＣＫ総数の更新処理後、処理Ｂ−８へ移動する。
【００６３】
処理Ｂ−８では、観測期間対象期間のパケットをすべてＡＣＫ順番判定部２０１ｂと重複ＡＣＫ判定部２０２ｂで読み込んだかどうかを確認する。まだ判定が終わっていないパケットが存在する場合には、次のパケットを読み込み、最大ＡＣＫ情報や最小ＡＣＫ情報、重複ＡＣＫ総数の更新処理を、処理Ｂ−１に戻る。すべてのパケットの判定が終わっている場合には、その期間中の品質情報を算出するために、処理Ｂ−９へ移動する。
【００６４】
処理Ｂ−９では、スループット判定部２０４ｂでスループット計算を行う。計算は最大ＡＣＫ番号と最小ＡＣＫ番号をもとに、（１）式で求める。スループット算出後、処理Ｂ−１０へ移動する。
【００６５】
処理Ｂ−１０では、Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄロス判定部２０３ｂでＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄパケットロスの計算を行う。計算は観測した重複ＡＣＫ総数を、検知確率＃１（サンプリングのもとで観測できた重複ＡＣＫの総数とサンプリングしなかった場合に観測できるはずの重複ＡＣＫの総数の比）で除算することにより、計算することができる。この検知確率＃１は、（２）式のように統計モデルを仮定して計算でもとめてもかまわないし、（３）（４）式のように過去のネットワークの状況を調べてデータベースを作成しておいて計算する形式でもかまわない。この処理によりＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｂの処理を終了する。
【００６６】
図１０では、パケットロス方向特定部３００ｂにおける処理フローの概要を示している。
【００６７】
フロー情報格納部１１５から品質計測対象フローのＤａｔａ側とＡＣＫ側の両方のパケットをパケットロス方向特定部３００ｂに取り込むことにより、処理が開始される。本処理が処理Ｃ−１である。この処理終了後、処理Ｃ−２へ移動する。
【００６８】
処理Ｃ−２では、ＳＮ情報管理部３０１ｂでシーケンス番号の管理を行う。取得したパケットが該当フローのＡＣＫ側情報であった場合、何の処理も行わずに処理Ｃ−４へ移動する。該当フローのデータ側パケットであった場合、処理Ｃ−３へ移動する。
【００６９】
処理Ｃ−３では、ＳＮ情報管理部３０１ｂが取得したパケットのシーケンス番号を通過ＳＮ記憶部３０３ｂへ記録し、処理Ｃ−４へ移動する。
【００７０】
処理Ｃ−４では、重複ＡＣＫ判定部３０２の処理を行う。重複ＡＣＫの判定条件は重複ＡＣＫ判定部２０２ｂと同様で、指定した重複度ｋと実際に重複した値を比較し、”ｋ＝重複度”となった場合に重複ＡＣＫと認識する。重複ＡＣＫを認識した場合は処理Ｃ−５へ移動し、重複ＡＣＫと認識しなかった場合には、処理Ｃ−７へ移動する。ここで重複ＡＣＫ判定部２０２ｂの重複度の閾値（ｋ）と、重複ＡＣＫ判定部３０２ｂの重複度の閾値（ｋ）の値は必ずしも一致しておく必要はない。
【００７１】
処理Ｃ−５では、重複ＡＣＫ判定部３０２ｂが通過ＳＮ記憶部３０３ｂに記憶されているシーケンス番号を参照し、重複ＡＣＫで再送が促されているデータ（ＡＣＫ番号＋１のシーケンス番号をもつデータ）が、過去に通過したかどうかを確認する。過去に通過していなかった場合には処理Ｃ−７へ移動し、過去に通過していた場合には処理Ｃ−６へ移動する。
【００７２】
処理Ｃ−６では、重複ＡＣＫ判定部３０２ｂが、対象事象数記憶部３０４ｂに格納されている対象事象数Ｂｋをカウントアップ（＋１）する。この対象事象数Ｂｋは観測期間開始時にクリア（＝０）する。カウントアップ処理終了後、処理Ｃ−７へ移動する。
【００７３】
処理Ｃ−７では、観測期間対象期間のパケットをすべてＳＮ情報管理部３０１ｂと重複ＡＣＫ判定部３０２ｂで読み込んだかどうかを確認する。まだ判定が終わっていないパケットが存在する場合には、次のパケットを読み込み、ＳＮ番号の通過チェックや対象事象のカウントの更新処理を行うため、処理Ｃ−１に戻る。すべてのパケットの判定が終わっている場合には、その期間中の品質情報を算出するために、処理Ｃ−８へ移動する。
【００７４】
処理Ｃ−８では、計測器−受信端末間ロス判定部３０５ｂで、計測器−受信端末間パケットロスを計算する。計測器−受信端末間パケットロス数は、対称事象記録部３０４ｂの事象数を検知確率＃２（サンプリング時に観測できる対象事象の総数が、サンプリングしなかった場合に観測できるはずの対象事象の総数の比）で除算することにより計算することができる。検知確率＃２の計算は、（５）式のように統計モデルを仮定して計算する形式でもかまわないし、（６）式のように過去のネットワーク状況を調べてデータベースを作成しておいて、計算する形式でもかまわない。この処理終了後、処理Ｃ−９へ移動する。
【００７５】
処理Ｃ−９では、送信端末−計測器間ロス判定部３０６ｂで、（９）式の計算を行うことにより、送信端末−計測器間パケットロス数を求める。この処理により、パケットロス方向判定部３００ｂの処理を終了する。
【００７６】
（送信端末−計測器間パケットロス）
＝（Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄパケットロス）
−（計測器−受信端末間パケットロス） （９）
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。
【００７７】
従来の技術においては、計測器−受信端末間で発生したパケットロス量と、送信端末−計測器間で発生したパケットロスをカウントするときに、すべてのパケットを観測し、パケットロスが発生（重複ＡＣＫ発生時）毎に、失われていたパケットが過去に通過したかどうかを確認して、パケットロスが計測器−受信端末間で発生したものか、送信端末−計測器間で発生したものかを判定していた。このため、サンプリングしたパケット群に対してこの計算手法を適用すると、すべての重複ＡＣＫを観測することができないために、Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄで発生したパケットロス数を本来の値よりも相当低く見積ることとなる。さらに重複ＡＣＫ発生時、過去に通過したシーケンス番号を確認し、再送が促されているパケットが失われているとその現象数を計測器−受信端末間で発生パケットロスとしてみなす。これは再送が促されているパケットが、本当にパケットロスで通過しなかったのか、サンプリングにより観測できなかったのかを考慮していないため、計測器−受信端末間パケットロス量と送信端末−計測器間パケットロスが本来と全く異なる分類をされている。
【００７８】
一方、本実施形態では、Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ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重複ＡＣＫ現象数から、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。また同様に、再送が促されているシーケンス番号が過去に通過した量を、サンプリングで観測した値をもとに、統計学的手法を用いて、すべてのパケットを観測した場合の本来の量を予測して、計測器−受信端末間で発生したパケットロス量としている。このためサンプリングにより、すべてのシーケンス番号を記録していない場合でも、再送が促されているシーケンス番号が過去に通過した量を予測することが可能となる。また同様に、サンプリング時にＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄパケットロスの値と、計測器−受信端末間パケットロスの値を予測できるようになることから、送信端末−計測器間パケットロスの値も予測することができる。
【００７９】
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、通信品質、「スループット／グッドプット」、「Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄパケットロス」、「送信端末−計測装置間パケットロス」、「計測装置−受信端末間パケットロス」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。
【００８０】
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。従ってＢＩＣ−ＴＣＰやＦａｓｔＴＣＰや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。
【００８１】
また適用領域としては、被計測ネットワークおよ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、被計測ネットワークおよびトラヒックに影響を与える図３のような形態でも可能である。図３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３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さす。
【００８２】
図１１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。
【００８３】
第二の実施形態の計測装置１ｃは、分岐装置からのデータ入力であるデータ受信部１１１とデータ受信部１１２と、データ受信部１１１、１１２で入力されたパケットをＮ個に一個の確率でパケット情報を取得するサンプリング処理部１１３と、取得したパケットの中の情報を用いてフロー分類するフロー識別部１１４と、その結果を記憶するフロー情報格納部１１５と、から構成されるデータ前処理部１００ａと、
フロー情報格納部１１５から情報を抽出しシーケンス番号（ＳＮ）の大小を判定するＳＮ順番判定部２０１ｃと、フロー情報格納部１１５から情報を抽出し、ＳＮ番号が直前よりも小さくなったかどうかを判定するＳＮ低下判定部２０２ｃと、それらの結果を記憶するＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ情報格納部２０５ｃと、格納情報２０５ｃからスループットを計算するスループット判定部２０４ｃと、格納情報からＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄロス数／率を判定するＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄロス判定部２０３ｃと、から構成されるＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｃと、
フロー情報格納部１１５から通過パケットのシーケンス番号（ＳＮ）を抽出するＳＮ情報管理部３０１ｂと、その結果を記憶しておく通過ＳＮ記憶部３０３ｂと、フロー情報格納部１１５から情報を抽出しＡＣＫ番号の連続度とＳＮの関係をチェックする重複ＡＣＫ判定部３０２ｂと、チェック対象の事象が発生した回数を記憶する対象事象記憶部３０４ｂと、その情報を元に計測器−受信端末間で発生したパケットロス数／率を計算する計測器−受信端末間ロス判定部３０５ｂと、Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄロス情報と計測器−受信端末間ロス情報とから送信端末−計測器間ロス数／率を判定する送信端末−計測器間ロス判定部３０６ｂと、から構成されるパケットロス方向特定部３００ｂと、
Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｂの結果とパケットロス方向特定部３００ｂの結果を記憶しておく品質結果格納部４００と、から構成される。
【００８４】
ここで、データ前処理部１００ａと、パケットロス方向特定部３００ｂと、品質結果格納部４００は、前記第一の実施形態と同様の構成／処理を行うため、説明は省略する。
【００８５】
本実施形態でのＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｃでは、指定された時間範囲や、ある一定間隔毎にＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ通信品質解析を行う。ＳＮ順番判定部２０１ｃでは、フロー情報格納部１１５から品質解析対象（指定期間の指定フローに該当するパケット）のＤａｔａ側パケットを順番に取り出しＳＮ番号の大小判定を行う。ＳＮ番号を順次比較していき、最小ＳＮ番号と最大ＳＮ番号を見つけ、その結果をＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ情報格納部２０５ｃへ記録する。またＳＮ低下判定部２０２ｃでは、事前にＳＮの低下度（ｋ）を指定し、今回取得したＳＮが前回の番号よりも低下すると、今回の取得ＳＮが過去何番目に大きいかの低下度をチェックする（図１２参照、図の例では低下度が５となっており、仮にｋ＝２の場合はカウントアップする。Ｋ＝６の場合にはカウントアップしない）。品質解析対象のパケットすべてに対してＳＮ順番判定部２０１ｃでの処理とＳＮ低下判定部２０２ｃの処理が終了すると、スループット判定部２０４ｃとＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄロス判定部２０３ｃの処理を行う。スループット判定部２０４ｃでは（１０）式のように、ＳＮ番号の差分情報から、期間中の通信量やスループットを求めることができる。また、Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄパケットロスは（１１）式のように、サンプリングで観測できるＳＮ番号の低下現象がサンプリンしない場合のＳＮ番号の低下減少の何割かを計算することで、ＳＮ低下総数からサンプリングしなかった場合のパケットロス量を計算する。計算したスループット判定部２０４ｃの結果とＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄロス判定部２０３ｃの結果は、品質結果格納部４００に記録する。
【００８６】
データ通信量＝最大ＳＮ番号−最小ＳＮ番号 （１０）
【００８７】
【数６】


【００８８】
（１１）式は反復計算により解を得る。ここでｓはサンプリング確率、ｋはＳＮ低下の閾値（この低下度を越えたＳＮ低下現象の数をカウントする）、Ｔｈはデータ通信量、ＣｋはＳＮ低下総数、ｂはＴＣＰのｄｅｌａｙ ＡＣＫパラメタである。
【００８９】
ここでＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄパケットロス計算は、サンプリングのもとで観測できたＳＮ低下現象の総数とサンプリングしなかった場合に観測できるはずのＳＮ低下現象の総数の比（検知確率３）が分かればよいので、必ずしも（１１）式のような式を用いて計算する必要はなく、事前にネットワークを調べておき、各サンプリング確率時の検知確率表３（パケットロス率、検知確率３）を調べてデータベース（ＤＢ）を作成し、以下の（１２）、（１３）の計算を何度か繰り返してＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄパケットロスを計算してもかまわない。
【００９０】
【数７】


【００９１】
Ｐｉをパケットロスと認識し、検知確率表３の該当パケットロス時の検知確率Ｑｉを取得。（１３）の計算を行う。
【００９２】
【数８】


【００９３】
（１３）の計算で得られた値を再度（１２）に代入し、この計算を何度か反復する。
【００９４】
（１１）式や（１２）、（１３）式のＸｉの初期値は、一例としてＣｋの値や直前のパケットロス回数などを用いることが考えられるが、適当な値を使用しても解を得ることができる。
【００９５】
次に計測装置１ｃにおける処理の流れを説明する。
【００９６】
計測装置１ｃの全体の流れとしては、データ前処理部１００ａ（図８）の処理を行った後、そこで分類／格納された情報をもとに、Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｃ（図１４）と、パケットロス方向特定部３００ｂ（図１０）の処理が開始される。
【００９７】
ここで、データ前処理部１００ａ（図９）と、パケットロス方向特定部３００ｂ（図１０）の処理は、前記第一の実施形態と同様の構成／処理を行うため、説明は省略する。
【００９８】
ここで図１４は、Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｂにおける処理フローの概要を示している。
【００９９】
フロー情報格納部１１５から品質計測対象フローのＤａｔａ側パケットをＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｃに取り込むことにより、処理が開始される。本処理が処理Ｄ−１である。この処理終了後、処理Ｄ−２へ移動する。
【０１００】
処理Ｄ−２は品質計測対象期間中で今まで取り込んだパケットのシーケンス番号をＳＮ順番判定部２０１ｂで判定する。過去に最小ＳＮ番号として記憶されていた情報を情報格納部２０５ｃから取り出し、現在取り込んだＳＮ番号とを（１４）式で比較する。
【０１０１】
現在取り込んだＳＮ番号＜過去に最小ＳＮ番号として記憶されていた情報 （１４）
（１４）式が真の場合、処理Ｄ−３へ移動する。偽の場合、処理Ｄ−４へ移動する。
【０１０２】
処理Ｄ−３では、現在取り込んだＳＮ番号を最小ＳＮ番号と認識し、情報格納部２０５ｂへ記憶し、処理Ｄ−４へ移動する。
【０１０３】
処理Ｄ−４では、品質計測対象期間中で今まで取り込んだパケットのシーケンス番号をＳＮ順番判定部２０１ｃで判定する。過去に最大ＳＮ番号として記憶されていた情報を情報格納部２０５ｃから取り出し、現在取り込んだＳＮ番号とを（１５）式で比較する。
【０１０４】
現在取り込んだＳＮ番号＞過去に最大ＳＮ番号として記憶されていた情報 （１５）
（１５）式が真の場合、処理Ｄ−５へ移動する。偽の場合、処理Ｄ−６へ移動する。
【０１０５】
処理Ｄ−５では、現在取り込んだＳＮ番号を最大ＳＮ番号と認識し、情報格納部２０５ｃへ記憶し、処理Ｄ−６へ移動する。
【０１０６】
処理Ｄ−６では、過去に記憶されていたＳＮ番号と今回取り込んだＳＮ番号をＳＮ低下判定部２０２ｃで比較する。ＳＮ低下の判定は、直前に得られたＳＮ番号と今回の取得したＳＮ番号を比較し、直前に得られたＳＮ番号の方が大きい場合に、今回の取得ＳＮが過去何番目に大きいかの低下度をチェックする。事前に設定しておいてＳＮ低下度の閾値ｋと、今回の取得ＳＮの低下度を比較し、今回取得の低下度が閾値以上の場合には、ＳＮ低下現象が発生したと認識する。ＳＮ低下現象が発生した場合には処理Ｄ−７へ、ＳＮ低下現象が発生していない場合には処理Ｄ−８へ移動する。
【０１０７】
処理Ｄ−７では、情報格納部２０５ｃに格納されているＳＮ低下総数をカウントアップ（＋１）する。このＳＮ低下総数は観測期間開始時にクリア（＝０）する。ＳＮ低下総数の更新処理後、処理Ｄ−８へ移動する。
【０１０８】
処理Ｄ−８では、観測期間対象期間のパケットをすべてＳＮ順番判定部２０１ｃとＳＮ低下判定部２０２ｃで読み込んだかどうかを確認する。まだ判定が終わっていないパケットが存在する場合には、次のパケットを読み込み、最大ＳＮ情報や最小ＳＮ情報、ＳＮ低下総数の更新処理を行うために、処理Ｄ−１に戻る。すべてのパケットの判定が終わっている場合には、その期間中の品質情報を算出するために、処理Ｄ−９へ移動する。
【０１０９】
処理Ｄ−９では、スループット判定部２０４ｃでスループット計算を行う。計算は最大ＳＮ番号と最小ＳＮ番号をもとに、（１０）式で求める。スループット算出後、処理Ｄ−１０へ移動する。
【０１１０】
処理Ｄ−１０では、Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄロス判定部２０３ｃでＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄパケットロスの計算を行う。計算は観測したＳＮ低下総数を、検知確率＃３（サンプリングのもとで観測できたＳＮ低下現象の総数とサンプリングしなかった場合に観測できるはずのＳＮ低下現象の総数の比）で除算することにより、計算することができる。この検知確率＃３は、（１１）式のように統計モデルを仮定して計算でもとめてもかまわないし、（１２）、（１３）式のように過去のネットワークの状況を調べてデータベースを作成しておいて計算する形式でもかまわない。この処理によりＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｃの処理を終了する。
【０１１１】
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。
【０１１２】
従来の技術においては、計測器−受信端末間で発生したパケットロス量と、送信端末−計測器間で発生したパケットロスをカウントするときに、すべてのパケットを観測し、パケットロスが発生（重複ＡＣＫ発生時）毎に、失われていたパケットが過去に通過したかどうかを確認して、パケットロスが計測器−受信端末間で発生したものか、送信端末−計測器間で発生したものかを判定していた。このため、サンプリングしたパケット群に対してこの計算手法を適用すると、すべての重複ＡＣＫを観測することができないために、Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄで発生したパケットロス数を本来の値よりも相当低く見積ることとなる。さらに重複ＡＣＫ発生時、過去に通過したシーケンス番号を確認し、再送が促されているパケットが失われているとその現象数を計測器−受信端末間で発生パケットロスとしてみなす。これは再送が促されているパケットが、本当にパケットロスで通過しなかったのか、サンプリングにより観測できなかったのかを考慮していないため、計測器−受信端末間パケットロス量と送信端末−計測器間パケットロスが本来と全く異なる分類をされている。
【０１１３】
一方、本実施形態では、Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ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低下現象数から、統計学的手法を用いて、本来のＳＮ低下現象数を予測して、パケットロスと計上している。このためすべてのＳＮ低下現象数を検知することができなくても、本来のＳＮ低下現象数を予測することが可能となる。また同様に、再送が促されているシーケンス番号が過去に通過した量を、サンプリングで観測した値をもとに、統計学的手法を用いて、すべてのパケットを観測した場合の本来の量を予測して、計測器−受信端末間で発生したパケットロス量としている。このためサンプリングにより、すべてのシーケンス番号を記録していない場合でも、再送が促されているシーケンス番号が過去に通過した量を予測することが可能となる。また同様に、サンプリング時にＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄパケットロスの値と、計測器−受信端末間パケットロスの値を予測できるようになることから、送信端末−計測器間パケットロスの値も予測することができる。
【０１１４】
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、通信品質、「スループット／グッドプット」、「Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄパケットロス」、「送信端末−計測装置間パケットロス」、「計測装置−受信端末間パケットロス」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。
【０１１５】
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。従ってＢＩＣ−ＴＣＰやＦａｓｔＴＣＰや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。
【０１１６】
また適用領域としては、被計測ネットワークおよ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、被計測ネットワークおよびトラヒックに影響を与える図３のような形態でも可能である。図３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３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さす。
【０１１７】
図１３は本発明におけるネットワークの適用領域を示す。
【０１１８】
また図１５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。
【０１１９】
第三の実施形態における通信端末２ｂと通信端末３ｂは、第一の実施形態や第二の実施形態でのデータ送信部２１、３１とデータ受信部２２、３２に加え、Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質計測部２３、３３とから構成される。
【０１２０】
第三の実施形態の計測装置１ｄは、分岐装置からのデータ入力であるデータ受信部１１１とデータ受信部１１２と、データ受信部１１１、１１２で入力されたパケットをＮ個に一個の確率でパケット情報を取得するサンプリング処理部１１３と、取得したパケットの中の情報を用いてフロー分類するフロー識別部１１４と、その結果を記憶するフロー情報格納部１１５と、から構成されるデータ前処理部１００ａと、
通信端末のＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質計測部２２、３２から情報を取得し、Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄスループットを取得するスループット判定部２０４ｄと、Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄパケットロスを取得するＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄパケットロス判定部２０３ｄと、から構成されるＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｄと、
フロー情報格納部１１５から通過パケットのシーケンス番号（ＳＮ）を抽出するＳＮ情報管理部３０１ｂと、その結果を記憶しておく通過ＳＮ記憶部３０３ｂと、フロー情報格納部１１５から情報を抽出しＡＣＫ番号の連続度とＳＮの関係をチェックする重複ＡＣＫ判定部３０２ｂと、チェック対象の事象が発生した回数を記憶する対象事象記憶部３０４ｂと、その情報を元に計測器−受信端末間で発生したパケットロス数／率を計算する計測器−受信端末間ロス判定部３０５ｂと、Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄロス情報と計測器−受信端末間ロス情報とから送信端末−計測器間ロス数／率を判定する送信端末−計測器間ロス判定部３０６ｂと、から構成されるパケットロス方向特定部３００ｂと、
Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｄの結果とパケットロス方向特定部３００ｂの結果を記憶しておく品質結果格納部４００と、から構成される。
【０１２１】
ここで、データ前処理部１００ａと、パケットロス方向特定部３００ｂと、品質結果格納部４００は、前記第一、第二の実施形態と同様の構成／処理を行うため、説明は省略する。
【０１２２】
本実施形態での通信端末２ｂでは、データ送信部２１でデータ送信、データ受信部２２でデータ受信を行うとともに、Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ通信品質計測２３で、スループットとＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄパケットロスをカウントしておく。ここでＥｎｄ端末でのスループットやＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄパケットロス、あるいはパケット再送数は、標準的なオペレーティングシステムであれば、多くの場合カウント可能である。オペレーティングシステムで取得できない場合には、標準的な全パケットを観測しての品質計測、該当フローのスループットとＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄパケットロス、を算出してもかまわない。スループットとＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄパケットロスを計測すると、そのフロー情報とその品質を計測した時刻を刻印し、結果を計測装置１ｄへ送付する。
【０１２３】
本実施形態での通信端末３ｂも通信端末２ｂと同様の働きをするため、説明は省略する。
【０１２４】
本実施形態でのＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｄでは、指定された時間範囲や、ある一定間隔毎にＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ通信品質解析を行う。スループット判定部２０４ｄでは、Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質計測部２３あるいはＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質計測部３３で計測したスループット情報を受信し、該当フロー情報の該当時間のデータとして品質結果核の部４００に記録する。またＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄロス判定部２０３ｄでも、Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質計測部２３あるいはＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質計測部３３で計測したＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄパケットロス情報を受信し、該当フロー情報の該当時間のデータとして品質結果情報４００に記録する。
【０１２５】
本実施形態ではＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄの品質、スループットとＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄパケットロスを、通信端末２ｂや３ｂ内で計測するとしたが、計測器外部でＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄの品質、スループットとＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄパケットロス、を計測し、その結果を計測装置１ｄに入力する形式であればよい。計測器外部でＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄの品質を計測するというのは、ルータやネットワーク解析装置で計測することを指す。
【０１２６】
次に、計測装置１ｄにおける処理の流れを説明する。
【０１２７】
計測装置１ｄの全体の流れとしては、データ前処理部１００ａの処理（図８）を行った後、そこで分類／格納された情報をもとに、Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｄの処理（図１７）と、パケットロス方向特定部３００ｂ（の処理図１０）が開始される。
【０１２８】
ここで、データ前処理部１００ａ（図８）と、パケットロス方向特定部３００ｂ（図１０）の処理は、前記第一の実施形態と同様の構成／処理を行うため、説明は省略する。
【０１２９】
ここで図１７は、Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｄにおける処理フローの概要を示している。
【０１３０】
通信端末２ｂのＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質測定部２３や通信端末３ｂのＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質測定部３３からＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質結果を受信することにより、処理が開始される。
【０１３１】
処理Ｅ−１では、受信情報からＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄパケットロス情報を取り出し、該当フロー情報の該当時間のデータとして品質結果情報格納部４００に記録する。この処理終了後、処理Ｅ−２へ移動する。
【０１３２】
処理Ｅ−２では、受信情報からＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄのスループット情報を取り出し、該当フロー情報の該当時間のデータとして品質結果情報格納部４００に記録する。この処理によりＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｄの処理を終了する。
【０１３３】
上記処理フロー概要は通信端末２ｂのＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質測定部２３や通信端末３ｂのＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質測定部３３から情報を受信する毎に処理を行う。
【０１３４】
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。
【０１３５】
従来の技術においては、計測器−受信端末間で発生したパケットロス量と、送信端末−計測器間で発生したパケットロスをカウントするときに、すべてのパケットを観測し、パケットロスが発生（重複ＡＣＫ発生時）毎に、失われていたパケットが過去に通過したかどうかを確認して、パケットロスが計測器−受信端末間で発生したものか、送信端末−計測器間で発生したものかを判定していた。このため、サンプリングしたパケット群に対してこの計算手法を適用すると、すべての重複ＡＣＫを観測することができないために、Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄで発生したパケットロス数を本来の値よりも相当低く見積ることとなる。さらに重複ＡＣＫ発生時、過去に通過したシーケンス番号を確認し、再送が促されているパケットが失われているとその現象数を計測器−受信端末間で発生パケットロスとしてみなす。これは再送が促されているパケットが、本当にパケットロスで通過しなかったのか、サンプリングにより観測できなかったのかを考慮していないため、計測器−受信端末間パケットロス量と送信端末−計測器間パケットロスが本来と全く異なる分類をされている。
【０１３６】
一方、本実施形態では、Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ通信品質を通信端末で計測を行っている。通信端末はパケットが集約される前の段階であるため、個々の端末ではＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ通信品質を計測するために必要なＣＰＵやメモリ、バス帯域などの処理能力を低く抑えることができる。Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ通信品質はネットワークのどこで計測してもほぼ同じ値を得ることができるので、この処理を計測装置１ｄ以外の端末で行うことによって、計測装置１ｄの処理負荷を軽減することができる。また、再送が促されているシーケンス番号が過去に通過した量を、サンプリングで観測した値をもとに、統計学的手法を用いて、すべてのパケットを観測した場合の本来の量を予測して、計測器−受信端末間で発生したパケットロス量としている。このためサンプリングにより、すべてのシーケンス番号を記録していない場合でも、再送が促されているシーケンス番号が過去に通過した量を予測することが可能となる。また同様に、サンプリング時にＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄパケットロスの値と、計測器−受信端末間パケットロスの値を予測できるようになることから、送信端末−計測器間パケットロスの値も予測することができる。
【０１３７】
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、通信品質、「スループット／グッドプット」、「Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄパケットロス」、「送信端末−計測装置間パケットロス」、「計測装置−受信端末間パケットロス」を正しく計測することができる。また、これらのフローの品質を計測するのに、ネットワークのどこで計測しても同じ値を得られる品質は計測装置以外の場所で計測し、この場所でしか計測できない品質を計測装置で計測し、計測場所を分離することにより、計測装置での処理負荷を軽減することができる。またこの計測装置では、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。
【０１３８】
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。従ってＢＩＣ−ＴＣＰやＦａｓｔＴＣＰや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。
【０１３９】
また適用領域としては、被計測ネットワークおよびトラヒックに影響を与えない図１３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、被計測ネットワークおよびトラヒックに影響を与える図３のような形態でも可能である。図３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３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さす。 図１８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。
【０１４０】
第四の実施形態の計測装置１ｅは、分岐装置からのデータ入力であるデータ受信部１１１とデータ受信部１１２と、データ受信部１１１、１１２で入力されたパケットをＮ個に一個の確率でパケット情報を取得するサンプリング処理部１１３と、取得したパケットの中の情報を用いてフロー分類するフロー識別部１１４と、その結果を記憶するフロー情報格納部１１５と、から構成されるデータ前処理部１００ａと、
Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質計測を行うためのＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｅと、
フロー情報格納部１１５から通過パケットのシーケンス番号（ＳＮ）を抽出するＳＮ情報管理部３０１ｃと、その結果を記憶しておく通過ＳＮ記憶部３０３ｃと、フロー情報格納部１１５から情報を抽出し、通過パケットのシーケンス番号が過去に計測装置１ｅを通過した経験があるかどうかをチェックする再ＳＮ確認部３０２ｃと、チェック対象の事象（再ＳＮ現象）が発生した回数を記憶する対象事象記憶部３０４ｃと、その情報を元に計測器−受信端末間で発生したパケットロス数／率を計算する計測器−受信端末間ロス判定部３０５ｃと、Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄロス情報と計測器−受信端末間ロス情報とから送信端末−計測器間ロス数／率を判定する送信端末−計測器間ロス判定部３０６ｂと、から構成されるパケットロス方向特定部３００ｃと、
Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｅの結果とパケットロス方向特定部３００ｃの結果を記憶しておく品質結果格納部４００と、から構成される。
【０１４１】
ここで、データ前処理部１００ａと、品質結果格納部４００は、前記第一、第二、第三の実施形態と同様の構成／処理を行うため、説明は省略する。
【０１４２】
ここでのＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｅは、Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質が計算できる方式であればどのような方式でもかまわない。例えば、前記第一の実施形態（Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ａ）か、前記第二の実施形態（Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｂ）か、前記第三の実施形態（Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｃ）のいずれか一つや、あるいはこれらを同時に複数計算してその結果のいずれか一つを採用する方法などが考えられる。その採用方法の一例は、各方式での計測対象を観測できる確率（検知確率）が高いものを採用したりする方法が考えられる。Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ａやＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｂやＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｃは、前記第一、第二、第三の実施形態と同様の構成／処理を行うため、説明は省略する。
【０１４３】
本実施形態でのパケットロス方向特定部３００ｃでは、指定された時間範囲や、ある一定間隔毎にパケットロス方向特定処理を行う。ここで品質解析の開始時刻や終了時刻は、必ずしもＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｅと完全に一致させなくてもかまわない。ＳＮ情報管理部３０１ｃはフロー情報格納部１１５から該当フローのＤａｔａ側パケット取り出し、存在するシーケンス番号を通過ＳＮ記憶部３０３ｃに格納する。このとき、各シーケンス番号とそれが何回目の通過かも記録しておく。再ＳＮ確認部３０２ｃでは通過ＳＮ記憶部３０３ｂから通過回数が二度以上となっているシーケンス番号を見つけ、その個数を対象事象数記録部３０４ｃへ記録する。品質解析対象のパケットすべてに対してＳＮ情報管理部３０１ｃでの処理と再ＳＮ確認部３０２ｃの処理が終了すると、計測器−受信端末間ロス判定部３０５ｃでの処理と送信端末−計測器間ロス判定部３０６ｂでの処理を行う。計測器−受信端末間ロス判定部３０５ｃでは、該当フローの対象事象数記録部３０４ｃの情報を取得し、（１６）式を計算することにより、計測器−受信端末間ロス回数を計算する。
【０１４４】
【数９】


【０１４５】
ここでＤは本実施形態での対象事象数、ｓはサンプリング確率を指す。これはシーケンス番号が二度以上観測される数を計算している（図１９参照）。シーケンス番号が二度観測されるということは、一度目通過のパケットがロスし、なおかつそのロスが計測器−受信端末間で発生したことを意味しており、計測した対象事象と、現在のサンプリング率の元でその数を観測できる確率から、本来の計測器−受信端末間ロスを計算する。
【０１４６】
（１６）式により、計測器−受信端末間パケットロスを算出後、Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄパケットロスからその値を引くことにより、送信端末−計測器間パケットロスを算出することができる。
【０１４７】
次に図２０を参照して、計測装置１ｅにおける処理の流れを説明する。
【０１４８】
計測装置１ｅの全体の流れとしては、データ前処理部１００ａの処理（図８）を行った後、そこで分類／格納された情報をもとに、Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｅと、パケットロス方向特定部３００ｂの処理が開始される。
【０１４９】
ここで、データ前処理部１００ａ（図７）の処理は、前記第一の実施形態と同様の構成／処理を行うため、説明は省略する。
【０１５０】
またＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｅの処理は、Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質が計算できる方式であればどのような方式でもかまわない。例えば、前記第一の実施形態（Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ａ）か、前記第二の実施形態（Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｂ）か、前記第三の実施形態（Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｃ）のいずれか一つや、あるいはこれらを同時に複数計算してその結果のいずれか一つを採用する方法などが考えられる。Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ａやＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｂやＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｃは、前記第一、第二、第三の実施形態と同様の構成／処理を行うため、説明は省略する。
【０１５１】
図２０では、パケットロス方向特定部３００ｃにおける処理フローの概要を示している。
【０１５２】
フロー情報格納部１１５から品質計測対象フローのＤａｔａ側のみをパケットロス方向特定部３００ｃに取り込むことにより、処理が開始される。本処理が処理Ｆ−１である。この処理終了後、処理Ｆ−２へ移動する。
【０１５３】
処理Ｆ−２では、ＳＮ情報管理部３０１ｃでシーケンス番号の管理を行う。取得したパケットが該当フローのＡＣＫ側情報であった場合、何の処理も行わずに処理Ｆ−４へ移動する。該当フローのデータ側パケットであった場合、処理Ｆ−３へ移動する。
【０１５４】
処理Ｆ−３では、ＳＮ情報管理部３０１ｃが取得したパケットのシーケンス番号を通過ＳＮ記憶部３０３ｃへ記録する。該当シーケンス番号が過去に通過したことがある場合には何度目の通過かの情報も追記し、処理Ｆ−４へ移動する。
【０１５５】
処理Ｆ−４では、再ＳＮ確認部３０２ｃの処理を行う。再ＳＮで確認することは、通過シーケンス番号を順番に確認していく。シーケンス番号の低下が発生しなければ処理Ｆ−７へ移動する。シーケンス番号の低下が発生した場合、処理Ｆ−５へ移動する。
【０１５６】
処理Ｆ−５では、再ＳＮ確認部３０２ｃが通過ＳＮ管理部３０３ｃをチェックして、現在のシーケンス番号が初めての観測されたものか、二度目以降の観測かをチェックする。はじめての観測であった場合は処理Ｆ−７へ、二度目以降の通過であった場合には処理Ｆ−６へ移動する。
【０１５７】
処理Ｆ−６では、対象事象数記録部３０４ｃから現パケットの所属するフローの対象事象数を読み込み、カウントアップし、更新した情報を再び格納する。この処理後、Ｆ−７へ移動する。
【０１５８】
処理Ｆ−７では、観測期間対象期間のパケットをすべてＳＮ情報管理部３０１ｃと再ＳＮ確認部３０３ｂで読み込んだかどうかを確認する。まだ判定が終わっていないパケットが存在する場合には、次のパケットを読み込み、ＳＮ番号の通過チェックや対象事象のカウントの更新処理を行うため、処理Ｆ−１に戻る。すべてのパケットの判定が終わっている場合には、その期間中の品質情報を算出するために、処理Ｆ−８へ移動する。
【０１５９】
処理Ｆ−８では、計測器−受信端末間ロス判定部３０５ｃで、計測器−受信端末間パケットロスを計算する。計測器−受信端末間パケットロス数は、サンプリング確率からパケットの再送パケット（通常の送信と、そのパケットの再送時の送信）の両方を観測できる確率から計算することができる。その一例の計算方法としては、（１６）式のようなものがある。この処理終了後、処理Ｆ−９へ移動する。
【０１６０】
処理Ｆ−９では、送信端末−計測器間ロス判定部３０６ｂで、（９）式の計算を行うことにより、送信端末−計測器間パケットロス数を求める。この処理により、パケットロス方向判定部３００ｂの処理を終了する。
【０１６１】
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。
【０１６２】
従来の技術においては、計測器−受信端末間で発生したパケットロス量と、送信端末−計測器間で発生したパケットロスをカウントするときに、すべてのパケットを観測し、パケットロスが発生（重複ＡＣＫ発生時）毎に、失われていたパケットが過去に通過したかどうかを確認して、パケットロスが計測器−受信端末間で発生したものか、送信端末−計測器間で発生したものかを判定していた。このため、サンプリングしたパケット群に対してこの計算手法を適用すると、すべての重複ＡＣＫを観測することができないために、Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄで発生したパケットロス数を本来の値よりも相当低く見積ることとなる。さらに重複ＡＣＫ発生時、過去に通過したシーケンス番号を確認し、再送が促されているパケットが失われているとその現象数を計測器−受信端末間で発生パケットロスとしてみなす。これは再送が促されているパケットが、本当にパケットロスで通過しなかったのか、サンプリングにより観測できなかったのかを考慮していないため、計測器−受信端末間パケットロス量と送信端末−計測器間パケットロスが本来と全く異なる分類をされている。
【０１６３】
一方、本実施形態では、サンプリング計測時に観測した再送現象の数と、観測できる再送現象の確率をもとめることにより、本来発生したであろう再送現象数を計算している。このためサンプリングにより、すべてのシーケンス番号を記録していない場合でも、本来の再送現象数を予測することが可能となる。また同様に、サンプリング時にＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄパケットロスの値と、計測器−受信端末間パケットロスの値を予測できるようになることから、送信端末−計測器間パケットロスの値も予測することができる。また本実施形態のＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｅでかりに実施形態二のＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｃのようにＤａｔａ側のみでＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ通信品質を計測する場合、サンプリングしたＤａｔａ側パケットのみですべての通信品質を計測できるようになり、より少数パケットで品質計測が可能となる。
【０１６４】
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、通信品質、「スループット／グッドプット」、「Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄパケットロス」、「送信端末−計測装置間パケットロス」、「計測装置−受信端末間パケットロス」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。
【０１６５】
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。従ってＢＩＣ−ＴＣＰやＦａｓｔＴＣＰや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。
【０１６６】
また適用領域としては、被計測ネットワークおよ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、被計測ネットワークおよびトラヒックに影響を与える図３のような形態でも可能である。図３でのデータ中継端末６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３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さす。
【０１６７】
図２１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。
【０１６８】
第五の実施形態の計測装置１ｆは、分岐装置からのデータ入力であるデータ受信部１１１とデータ受信部１１２と、データ受信部１１１、１１２で入力されたパケットをＮ個に一個の確率でパケット情報を取得するサンプリング処理部１１３と、取得したパケットの中の情報を用いてフロー分類するフロー識別部１１４と、その結果を記憶するフロー情報格納部１１５と、から構成されるデータ前処理部１００ａと、
Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質計測を行うためのＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｅと、
Ｄａｔａ側パケットのみからパケットロス方向を特定するパケットロス方向特定部３００ｃと、Ｄａｔａ側パケットとＡＣＫ側パケットの両方を用いてパケットロス方向を特定するパケットロス方向特定部３００ｂと、前記二つのパケットロス方向特定部の結果のうち、どちらを採用するかを判定する採用ロス決定部３０７ｄと、品質結果格納部４００からの情報を得て検知確率を計算する検知確率計算部３０８ｄとから構成されるパケットロス方向特定部３００ｄと、
Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｅの結果とパケットロス方向特定部３００ｄの結果を記憶しておく品質結果格納部４００と、から構成される。
【０１６９】
ここで、データ前処理部１００ａと、品質結果格納部４００は、前記第一、第二、第三の実施形態と同様の構成／処理を行うため、説明は省略する。
【０１７０】
ここでのＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｅは、Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質が計算できる方式であればどのような方式でもかまわない。例えば、前記第一の実施形態（Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ａ）か、前記第二の実施形態（Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｂ）か、前記第三の実施形態（Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｃ）のいずれか一つや、あるいはこれらを同時に複数計算してその結果のいずれか一つを採用する方法などが考えられる。その採用方法の一例は、各方式での計測対象を観測できる確率（検知確率）が高いもの採用したりする方法が考えられる。Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ａやＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｂやＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｃは、前記第一、第二、第三の実施形態と同様の構成／処理を行うため、説明は省略する。
【０１７１】
さらにパケットロス方向特定部３００ｂは、前記第一、第二、第三の実施形態と同様の構成／処理をおこなうため、パケットロス方向特定部３００ｃは、前記第四の実施形態と同様の構成／処理をおこなうため、説明は省略する。
【０１７２】
本実施形態でのパケットロス方向特定部３００ｄでは、指定された時間範囲や、ある一定間隔毎にパケットロス方向特定処理を行う。ここで品質解析の開始時刻や終了時刻は、必ずしもＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｅと完全に一致させなくてもかまわない。パケットロス方向特定部３００ｂはフロー情報格納部１１５から該当フローのＡＣＫ側パケットとＤａｔａ側パケット取り出し「送信端末−計測装置間パケットロス」と「計測装置−受信端末間パケットロス」を計算する。同時にパケットロス方向特定部３００ｃもフロー情報格納部１１５から該当フローのＤａｔａ側パケット取り出し「送信端末−計測装置間パケットロス」と「計測装置−受信端末間パケットロス」を計算する。次に検知確率計算部３０８ｄが、品質結果格納部４００から得たＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄパケットロスと、設定値であるサンプリング確率から、パケットロス方向特定部３００ｂとパケットロス方向特定部３００ｃの検知確率の計算を行う。パケットロス方向特定部３００ｂの検知確率は、（５）式の分母である。あるいは検知確率表２の現在のＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄパケットロス率とペアになっている検知確率の値である。パケットロス方向特定部３００ｃの検知確率は、（１６）式の分母である。サンプリング確率の二乗となる。この処理後、採用ロス決定部３０７ｄでは、パケットロス方向特定部３００ｂの検知確率とパケットロス方向特定部３００ｃの検知確率を比較して、大きい検知確率を持つ方式で計算した通信品質結果を「送信端末−計測装置間パケットロス」と「計測装置−受信端末間パケットロス」として採用し、品質結果格納部４００へ格納する。
【０１７３】
次に図２２を参照して、計測装置１ｆにおける処理の流れを説明する。
【０１７４】
計測装置１ｆの全体の流れとしては、データ前処理部１００ａの処理（図８）を行った後、そこで分類／格納された情報をもとに、Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｅと、パケットロス方向特定部３００ｂの処理が開始される。
【０１７５】
ここで、データ前処理部１００ａの処理（図８）は、前記第一の実施形態と同様の構成／処理を行うため、説明は省略する。
【０１７６】
またＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｅの処理は、Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質が計算できる方式であればどのような方式でもかまわない。例えば、前記第一の実施形態（Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ａ）か、前記第二の実施形態（Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｂ）か、前記第三の実施形態（Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｃ）のいずれか一つや、あるいはこれらを同時に複数計算してその結果のいずれか一つを採用する方法などが考えられる。Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ａやＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｂやＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｃは、前記第一、第二、第三の実施形態と同様の構成／処理を行うため、説明は省略する。
【０１７７】
さらにパケットロス方向特定部３００ｂは、前記第一、第二、第三の実施形態と同様の構成／処理をおこなうため、パケットロス方向特定部３００ｃは、前記第四の実施形態と同様の構成／処理をおこなうため、説明は省略する。
【０１７８】
図２２では、パケットロス方向特定部３００ｄにおける処理フローの概要を示している。
【０１７９】
フロー情報格納部１１５から品質計測対象フローのＤａｔａ側パケットとＡＣＫ側パケットをパケットロス方向特定部３００ｂに取り込むことにより、処理が開始される。この処理により、ある計測期間中の「送信端末−計測装置間パケットロス」と「計測装置−受信端末間パケットロス」を得ることが可能となる。本処理が処理Ｇ−１である。この処理終了後、処理Ｇ−２へ移動する。
【０１８０】
処理Ｇ−２では、フロー情報格納部１１５から品質計測対象フローのＤａｔａ側パケットをパケットロス方向特定部３００ｃに取り込むことにより、処理が開始される。この処理により、ある計測期間中の「送信端末−計測装置間パケットロス」と「計測装置−受信端末間パケットロス」を得ることが可能となる。この処理終了後、処理Ｇ−３へ移動する。
【０１８１】
処理Ｇ−３では、検知確率計算部３０８ｄに品質結果格納部４００からＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄパケットロスとサンプリング確率を入力し、パケットロス方向特定部３００ｂの検知確率とパケットロス方向特定部３００ｃの検知確率を計算する。計算処理後、処理Ｇ−４へ移動する。
【０１８２】
処理Ｇ−４では、処理Ｇ−３で計算した各検知確率を採用ロス決定部３０７ｄで比較する。パケットロス方向特定部３００ｂの検知確率の方が大きければ処理Ｇ−５へ。パケットロス方向特定部３００ｃの検知確率が大きければ処理Ｇ−６へ、移動する。
【０１８３】
処理Ｇ−５では、採用ロス決定部３０７ｄがパケットロス方向特定部３００ｂの計算結果を最終的な「送信端末−計測装置間パケットロス」と「計測装置−受信端末間パケットロス」と判断して、品質結果格納部４００へ記録し、今回の観測期間の計測を終了する。
【０１８４】
処理Ｇ−６では、採用ロス決定部３０７ｄがパケットロス方向特定部３００ｃの計算結果を最終的な「送信端末−計測装置間パケットロス」と「計測装置−受信端末間パケットロス」と判断して、品質結果格納部４００へ記録し、今回の観測期間の計測を終了する。
【０１８５】
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の処理内容である。
【０１８６】
従来の技術においては、計測器−受信端末間で発生したパケットロス量と、送信端末−計測器間で発生したパケットロスをカウントするときに、すべてのパケットを観測し、パケットロスが発生（重複ＡＣＫ発生時）毎に、失われていたパケットが過去に通過したかどうかを確認して、パケットロスが計測器−受信端末間で発生したものか、送信端末−計測器間で発生したものかを判定していた。このため、サンプリングしたパケット群に対してこの計算手法を適用すると、すべての重複ＡＣＫを観測することができないために、Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄで発生したパケットロス数を本来の値よりも相当低く見積ることとなる。さらに重複ＡＣＫ発生時、過去に通過したシーケンス番号を確認し、再送が促されているパケットが失われているとその現象数を計測器−受信端末間で発生パケットロスとしてみなす。これは再送が促されているパケットが、本当にパケットロスで通過しなかったのか、サンプリングにより観測できなかったのかを考慮していないため、計測器−受信端末間パケットロス量と送信端末−計測器間パケットロスが本来と全く異なる分類をされている。
【０１８７】
一方、本実施形態では、サンプリング計測時にも、観測した各事象の検知確率をもとめることにより、本来の通信品質「スループット／グッドプット」、「Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄパケットロス」、「送信端末−計測装置間パケットロス」、「計測装置−受信端末間パケットロス」を正しく計測することができる。さらに、各品質を複数の方式で計算し、検知確率の高い方式を採用することにより、通信品質の推定結果の精度を向上させることができる。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。
【０１８８】
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。従ってＢＩＣ−ＴＣＰやＦａｓｔＴＣＰや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。
【０１８９】
また適用領域としては、被計測ネットワークおよ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、被計測ネットワークおよびトラヒックに影響を与える図３のような形態でも可能である。図３でのデータ中継端末６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３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さす。
【０１９０】
第六の実施形態は、ネットワークの通信品質を複数の計測装置で計測し、その結果を収集する計測サーバから構成される。
【０１９１】
図２３の計測装置１１１１や計測装置１１１２や計測装置１１１Ｎは、それぞれ第一の実施形態から第五の実施形態の計測装置１ｂから計測装置１ｆのいずれかの動作を行い、各計測位置での通信品質「スループット／グッドプット」、「Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄパケットロス」、「送信端末−計測装置間パケットロス」、「計測装置−受信端末間パケットロス」を計測する。ここでの計測装置の動作は前記第一から第五の実施形態のいずれか、あるいはその組合せと同様の構成／処理を行うため、説明は省略する。
【０１９２】
各計測装置は計測した通信品質に計測期間、時刻、該当フロー情報、計測位置の情報を加えて計測サーバへ送信する。
【０１９３】
図２４は本発明による第六の実施形態の計測サーバ２０００の構成を示すブロック図である。
【０１９４】
計測サーバ２０００は、品質結果分類部２００１と、各計測地点ロス記録部２００２と、計測期間ロス計算部２００３と計測器間ロス記録部２００４とから構成される。
【０１９５】
各計測装置から入力された通信品質結果を品質結果分類部２００１で受信し、フロー毎、期間、計測地点、時刻の情報ごとに分類し、各計測地点ロス記録部２００２へ記録する。計測器間ロス計算部２００３では、同一フロー情報の類似時刻の各計測地点での品質を取得し、以下の（１７）式か（１８）式の計算により、計測装置間パケットロスを算出する。この記録を各計測器間毎に行い、結果を計測器間ロス記録部２００４へ記録する。
【０１９６】
計測装置Ａ−計測装置Ｂ間パケットロス
＝｜（計測装置Ａの「送信端末−計測装置間パケットロス」）
−（計測装置Ｂの「送信端末−計測装置間パケットロス」）｜ （１７）
計測装置Ａ−計測装置Ｂ間パケットロス
＝｜（計測装置Ａの「計測装置−受信端末間パケットロス」）
−（計測装置Ｂの「計測装置−受信端末間パケットロス」）｜ （１８）
次に図２５を参照して、計測サーバ２０００における処理の流れを説明する。
【０１９７】
計測システムの全体の流れとしては、各計測装置で通信品質を計測し、その結果が計測サーバ２０００に入力されることにより処理が開始される。
【０１９８】
ここで、各計測装置は前記第一から第五の実施形態のいずれか一つか、その複数の組合せと同様の構成／処理を行うため、説明は省略する。
【０１９９】
図２５では、計測サーバ２０００における処理フローの概要を示している。
【０２００】
各計測装置で計算した通信品質「スループット／グッドプット」、「Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄパケットロス」、「送信端末−計測装置間パケットロス」、「計測装置−受信端末間パケットロス」を品質結果分類部２００１で受信し、時間や計測間隔、所属フロー毎に分類を行い、その結果を各計測地点ロス記録部２００２へ記録する。これが処理Ｈ−１となる。この処理後処理Ｈ−２へ移動する。
【０２０１】
処理Ｈ−２では、計測器間ロス計算部２００３で、（１７）式や（１８）式を用いて、各計測器間パケットロスを算出する。その結果を計測器間ロス記録部２００４へ記録する。すべての計測器間で「計測器間パケットロス」を算出すると処理を終了する。
【０２０２】
この一連の処理を各計測装置から通信結果が入力される毎が、蓄積データすべてに対しておこなう。
【０２０３】
以上が本発明による第六の実施形態における計測サーバの処理内容である。
【０２０４】
従来の技術においては、計測器−受信端末間で発生したパケットロス量と、送信端末−計測器間で発生したパケットロスをカウントするときに、すべてのパケットを観測する必要があり、計測装置の処理負荷が大きかった。これにより観測ポイントを増やすためには高い処理性能を持つ計測装置が必要となり、観測ポイントを多くとることが難しい。その結果、計測器間パケットロスを細かな粒度で計ることができず、どの区間でパケットロスが発生したかが大まかにしか知ることができない。
【０２０５】
一方、本実施形態では、サンプリング計測により、通信品質「スループット／グッドプット」、「Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄパケットロス」、「送信端末−計測装置間パケットロス」、「計測装置−受信端末間パケットロス」を正しく計算できるため、一計測装置の処理負荷が従来よりも小さい。その結果、多くの地点を観測ポイントと取ることが可能となり、従来よりも細かな制度でパケットロスが発生した区間を特定することができる。
【０２０６】
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。従ってＢＩＣ−ＴＣＰやＦａｓｔＴＣＰや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。
【０２０７】
また適用領域としては、ネットワークのパケットをパッシブに取得する方法としては、被計測ネットワークおよびトラヒックに影響を与えない図２３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、被計測ネットワークおよびトラヒックに影響を与える図３のような形態でも可能である。図３でのデータ中継端末６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３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さす。
【０２０８】
本実施形態の第一の効果は、通信品質計測システムに高い演算能力を必要としなくなる。
【０２０９】
この理由は、本実施形態により、パケット列の一部を取得するだけで通信品質に関する指標を算出できるようになるため、品質計測システムで計算対象とするパケット数を大幅に低減することができるからである。
【０２１０】
本実施形態の第二の効果は、パケットをすべて取得できない状況でも、品質計測システムで精度良く通信品質に関する指標を推定することが可能である。
【０２１１】
その理由は、本実施形態により、本実施形態により、パケット列の一部を取得するだけで通信品質に関する指標を算出できるようになるからである。
【０２１２】
本実施形態の第三の効果は、パケットロスが発生した区間を、品質計測システムで精度良く判定することが可能である。
【０２１３】
その理由は、本実施形態により、本実施形態により、計測装置一台で必要となる処理能力が低くなるため、ネットワークの多数の場所に計測装置を配備でき、パケットロスが発生した区間をより細かく特定することができるようになるからである。
【図面の簡単な説明】
【０２１４】
【図１】本技術の適用領域を示す図である。
【図２】従来の手法のブロック図である。
【図３】本技術の第二の方法の適用領域を示す図である。
【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】Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｂで観測する事象を示す図である。
【図６】確認応答信号の重複度と頻度との関係を示す図である。
【図７】パケットロス方向特定部３００ｂで観測する事象を示す図である。
【図８】第一の実施形態における計測装置での前処理部での処理フローの概要を示す図である。
【図９】第一の実施形態における計測装置でのＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質計測部での処理フローの概要を示す図である。
【図１０】第一の実施形態における計測装置でのパケットロス方向特定部での処理フローの概要を示す図である。
【図１１】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１２】Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質推定部２００ｃで観測する事象を示す図である。
【図１３】送信順番号の低下数と頻度との関係を示す図である。
【図１４】第二の実施形態における計測装置でのＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質計測部での処理フローの概要を示す図である。
【図１５】本技術の第三の方法の適用領域を示す図である。
【図１６】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１７】第三の実施形態における計測装置でのＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質計測部での処理フローの概要を示す図である。
【図１８】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１９】パケットロス方向特定部３００ｃで観測する事象を示す図である。
【図２０】第四の実施形態における計測装置でのパケットロス方向特定部での処理フローの概要を示す図である。
【図２１】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２２】第五の実施形態における計測装置でのパケットロス方向特定部での処理フローの概要を示す図である。
【図２３】本技術の第四の方法の適用領域を示す図である。
【図２４】第六の実施形態における計測装置でのブロック図である
【図２５】第六の実施形態における計測サーバでの処理フローの概要を示す図である。
【符号の説明】
【０２１５】
１、１１１１、１１１２、１１１Ｎ 計測装置
２ａ、３ａ 通信端末
４、５、４１、４２、４Ｎ、５１、５２、５Ｎ 分岐装置
６ データ中継端末
２１、３２ データ送信部
２２、３１ データ受信部
２３、３３ Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ品質計測部
２０００ 計測サーバ
【出願人】 【識別番号】０００００４２３７
【氏名又は名称】日本電気株式会社
【出願日】 平成１８年７月１０日（２００６．７．１０）
【代理人】 【識別番号】１０００６５３８５
【弁理士】
【氏名又は名称】山下 穣平

【識別番号】１００１２２９２１
【弁理士】
【氏名又は名称】志村 博

【識別番号】１００１３００２９
【弁理士】
【氏名又は名称】永井 道雄
【公開番号】 特開２００８−１７４０７（Ｐ２００８−１７４０７Ａ）
【公開日】 平成２０年１月２４日（２００８．１．２４）
【出願番号】 特願２００６−１８９１７５（Ｐ２００６−１８９１７５）