(57)【要約】【課題】ユーザトラフィックを圧迫することなく、バースト伝送を行う通信システムの帯域を判定する方法を提供する。【解決手段】本発明による方法において、送信器は、送信する順番を示す番号を含む試験パケットを複数生成し、生成した複数の試験パケットを、前記順番通りに前記通信システムへ送信する。一方、受信器は、前記通信システムから試験パケットを受信し、連続して送信された試験パケットの受信時刻の差の最大値を検出する。その後、検出した最大値と１つ以上の閾値により空き帯域を判定する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バースト伝送を行う通信システムの空き帯域を判定する方法であって、
送信器が、送信する順番を示す番号を含む試験パケットを複数生成するステップと、
送信器が、生成した複数の試験パケットを、前記順番通りに前記通信システムへ送信するステップと、
受信器が、前記通信システムから試験パケットを受信し、連続して送信された試験パケットの受信時刻の差の最大値を検出するステップと、
受信器が、前記最大値と１つ以上の閾値により空き帯域を判定するステップと、
を備えている方法。
【請求項２】
送信器は、前記通信システムの１回のバースト伝送で、総ての試験パケットが送信されない様に、前記複数の試験パケットを送信する、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記１つ以上の閾値のうち、一番値の小さい閾値がＴ１秒であり、前記通信システムが１回のバースト伝送で最大Ｓ個の試験パケットを送信できる場合、
送信器は、Ｔ１秒以内に少なくともＳ＋１個の試験パケットを送信する、
請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記通信システムのバースト伝送の間隔の最小値がＴ２秒であり、前記通信システムが１回のバースト伝送で最大Ｓ個の試験パケットを送信できる場合、
送信器は、Ｔ２秒以内に少なくともＳ＋１個の試験パケットを送信する、
請求項１に記載の方法。
【請求項５】
バースト伝送を行う通信システムの空き帯域を判定する装置であって、
前記通信システムに送信された複数の試験パケットを前記通信システムから受信する受信手段と、
受信した複数の試験パケットそれぞれの受信時刻を測定する受信時刻測定手段と、
連続して送信された試験パケットの受信時刻の差をそれぞれ求め、求めた差の最大値を検出する最大時刻差検出手段と、
前記最大値と１つ以上の閾値により空き帯域を判定する判定手段と、
を備えている装置。
【請求項６】
バースト伝送を行う通信システムの空き帯域を判定するための試験パケットを送信する装置であって、
送信する順番を示す番号を含む試験パケットを複数生成する試験パケット生成手段と、
生成した複数の試験パケットを、前記順番通りに前記通信システムへ送信する送信手段と、
を備えている装置。
【請求項７】
試験パケット生成手段及び送信手段は、前記通信システムの１回のバースト伝送で、総ての試験パケットが送信されない様に、前記複数の試験パケットを送信する、
請求項６に記載の装置。
【請求項８】
試験パケットの生成個数及び時間間隔を示す保持手段を備えており、
試験パケット生成手段は、少なくとも前記生成個数の試験パケットを生成し、
送信手段は、前記時間間隔以内に試験パケット生成手段が生成した総ての試験パケットを送信する、
請求項６又は７に記載の装置。
【請求項９】
請求項５から８のいずれか１項に記載の装置としてコンピュータを機能させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネットワークの帯域監視技術に関し、より詳しくは、ＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）の上り方向における通信の様に、バースト伝送を行う通信システムの帯域の混雑度を判定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、非特許文献１には、ネットワークの空き帯域を監視する技術が開示されている。このうち、ＳＬｏＰＳ（Ｓｅｌｆ−ｌｏａｄｉｎｇ  Ｐｅｒｉｏｄｉｃ  Ｓｔｒｅａｍ）方式は、例えば、５０Ｍｂｐｓの空き帯域が存在していることの確認を、５０Ｍｂｐｓでネットワークに送信した試験パケットが、受信側で問題なく受信できたかどうかにより判定するものであり、試験パケットが、ユーザトラフィックを著しく圧迫するという問題がある。
【０００３】
これに対してＴＯＰＰ（Ｔｒａｉｎｓ  ｏｆ  Ｐａｃｋｅｔ  Ｐａｉｒｓ）方式は、２個の同一サイズから成る１組の試験パケットを送信し、受信側におけるこの２個の試験パケットの間隔を測定することにより空き帯域を推定するものであり、ユーザトラフィックに与える影響が少ないという利点を有している。図５及び図６は、ＴＯＰＰ方式を説明する図である。図５に示す様に、１組の試験パケットを、時間間隔ｔ秒でネットワークに送信したとする。なお、１組の試験パケットに含まれる２つの試験パケットの長さは共にＬビットとする。ネットワークの空き帯域が十分にある場合、理想的には、この時間間隔ｔ秒は保存されるが、ネットワークが混雑するにつれて、受信側においては、時間間隔は増大し、ｔ＋Δｔ秒となる。
【０００４】
ＴＯＰＰ方式においては、Ｌ／ｔを送信側における送信ビットレートＲｏとし、Ｌ／（ｔ＋Δｔ）を受信側における受信ビットレートＲｍとし、送信側の装置は、Ｒｏを変化させながら複数組の試験パケットを送信し、受信側の装置は、図６に示す様に、Ｒｏに対するＲｏ／Ｒｍの変化を測定する。ネットワークの空き帯域が十分に存在する場合、理想的には、Ｒｏ／Ｒｍは１となるが、ネットワークの空き帯域が十分ではなくなるとΔｔが増大し、よって、Ｒｏの増加と共にＲｏ／Ｒｍも増加することになる。したがって、Ｒｏ／Ｒｍの値が１から増加しはじめるときのＲｏを空き帯域と推定することができる。
【０００５】
【非特許文献１】Ｒａｖｉ  Ｐｒａｓａｄ、ｅｒ  ａｌ．、“Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ  Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ：Ｍｅｔｒｉｃｓ，  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，  ａｎｄ  Ｔｏｏｌｓ”、ＩＥＥＥ  Ｎｅｔｗｏｒｋ、２００３年１１月、１２月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、主に使用されているＧＥ（Ｇｉｇａｂｉｔ  Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標））−ＰＯＮといったＰＯＮシステムにおいて、上り方向、つまり、加入者宅に設置される光終端装置（ＯＮＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｕｎｉｔ）から通信局舎に設置される光終端装置（ＯＬＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｌｉｎｅ  Ｔｅｒｍｉｎａｌ）に向かう方向は、時分割多重を行うため、間欠的に送信を行ういわゆるバースト伝送となる。具体的には、ＯＮＵは、加入者端末から受信したパケットを、トークンと呼ばれるパケットに格納し、ＯＬＴから指定される送信タイミングにおいてこのトークンをＯＬＴに送信する。なお、ＯＬＴは、この送信タイミングを、通信を行っているＯＮＵの数やトラフィックに基づき決定する。つまり、通信を行っているＯＮＵが少ない場合には、各ＯＮＵに与える送信タイミングを、図７（ａ）に示す様に密にすることができるが、通信を行っているＯＮＵが増える程、あるＯＮＵに与えることができる送信タイミングは、図７（ｂ）に示す様に疎になってしまうことになる。
【０００７】
ＯＮＵが上り方向に送信するデータは、一旦、ＯＮＵのバッファに蓄積され、ＯＮＵのトークン送信タイミングにおいて、トークンに格納できるだけの量のデータがバッファから読み出されて送信されるため、例えば、あるトークンを送信した後、次のトークンの送信が可能となるまでに、ＴＯＰＰ方式による１組の試験パケットをＯＮＵが受信した場合、この１組の試験パケットは共に１つのトークンに格納されて送信されてしまうことになる。この確率は、ＯＮＵのトークンの送信タイミングが疎に成る程大きくなり、この場合、受信側で観測されるパケットの間隔は、送信時の間隔より通常短いものとなり、ＯＮＵのトークンの送信タイミングが疎であるのにも拘らず、空き帯域が十分に存在するものと判定されることになる。つまり、バースト伝送を行うシステムには、ＴＯＰＰ方式を適用することはできない。
【０００８】
したがって、本発明は、ユーザトラフィックを圧迫することなく、ＰＯＮシステムの上り方向の様に、バースト伝送を行う通信システムの帯域を判定する帯域判定装置及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明における方法によれば、
バースト伝送を行う通信システムの空き帯域を判定する方法であって、送信器が、送信する順番を示す番号を含む試験パケットを複数生成するステップと、送信器が、生成した複数の試験パケットを、前記順番通りに前記通信システムへ送信するステップと、受信器が、前記通信システムから試験パケットを受信し、連続して送信された試験パケットの受信時刻の差の最大値を検出するステップと、受信器が、前記最大値と１つ以上の閾値により空き帯域を判定するステップとを備えていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の方法における他の実施形態によれば、
送信器は、前記通信システムの１回のバースト伝送で、総ての試験パケットが送信されない様に、前記複数の試験パケットを送信することも好ましい。
【００１１】
また、本発明の方法における他の実施形態によれば、
前記１つ以上の閾値のうち、一番値の小さい閾値がＴ１秒であり、前記通信システムが１回のバースト伝送で最大Ｓ個の試験パケットを送信できる場合、送信器は、Ｔ１秒以内に少なくともＳ＋１個の試験パケットを送信することも好ましい。
【００１２】
さらに、本発明の方法における他の実施形態によれば、
前記通信システムのバースト伝送の間隔の最小値がＴ２秒であり、前記通信システムが１回のバースト伝送で最大Ｓ個の試験パケットを送信できる場合、送信器は、Ｔ２秒以内に少なくともＳ＋１個の試験パケットを送信することも好ましい。
【００１３】
本発明における装置によれば、
バースト伝送を行う通信システムの空き帯域を判定する装置であって、前記通信システムに送信された複数の試験パケットを前記通信システムから受信する受信手段と、受信した複数の試験パケットそれぞれの受信時刻を測定する受信時刻測定手段と、連続して送信された試験パケットの受信時刻の差をそれぞれ求め、求めた差の最大値を検出する最大時刻差検出手段と、前記最大値と１つ以上の閾値により空き帯域を判定する判定手段とを備えていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の装置における他の実施形態によれば、
バースト伝送を行う通信システムの空き帯域を判定するための試験パケットを送信する装置であって、送信する順番を示す番号を含む試験パケットを複数生成する試験パケット生成手段と、生成した複数の試験パケットを、前記順番通りに前記通信システムへ送信する送信手段とを備えていることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の装置における他の実施形態によれば、
試験パケット生成手段及び送信手段は、前記通信システムの１回のバースト伝送で、総ての試験パケットが送信されない様に、前記複数の試験パケットを送信することも好ましい。
【００１６】
さらに、本発明の装置における他の実施形態によれば、
試験パケットの生成個数及び時間間隔を示す保持手段を備えており、試験パケット生成手段は、少なくとも前記生成個数の試験パケットを生成し、送信手段は、前記時間間隔以内に試験パケット生成手段が生成した総ての試験パケットを送信することも好ましい。
【００１７】
また、上記装置としてコンピュータを機能させるプログラムが提供される。
【発明の効果】
【００１８】
送信器が複数個の試験パケットを生成して送信し、受信器が、試験パケットを受信する間隔の最大値と閾値により帯域の空き具合を判定する。この構成により、他のユーザトラフィックには殆ど影響を与えることなく、バースト伝送を行うシステムの空き帯域の評価を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明を実施するための最良の実施形態について、以下では図面を用いて詳細に説明する。図３は、本発明による帯域判定装置によりＧＥ−ＰＯＮシステムの帯域の判定を行う場合の構成図である。図３によると、ＧＥ−ＰＯＮシステムは、通信局舎に設置されている光終端装置（ＯＬＴ）４０と、加入者宅に設置されている１つ以上の光終端装置（ＯＮＵ）３０とを備えている。なお、ＯＬＴ４０と接続されている１本の光ファイバは、カップラ等の分岐装置により複数の光ファイバに分岐されて各ＯＮＵ３０と接続している。本発明による帯域判定装置の送信器１０は、ＯＮＵ３０と接続し、ＯＮＵ３０に試験パケットを送信し、本発明による帯域判定装置の受信器２０は、ＯＬＴ４０と接続しており、ＯＬＴ４０から試験パケットを受信して帯域の判定を行う。
【００２０】
図１は送信器１０のブロック図である。図１によると送信器１０は、試験パケット生成部１と、送信部２とを備えている。本発明において、試験パケット生成部１は、送信する順番を示す番号が設定されている複数の試験パケットを生成し、送信部２は、生成した複数の試験パケットを、設定されている順番に従い送信する。なお、試験パケット生成部１による試験パケットの生成と送信部２による送信の詳細は後述する。
【００２１】
図２は受信器２０のブロック図である。図２によると受信器２０は、受信部３と、受信時刻判定部４と、最大時刻差検出部５と、判定部６とを備えている。受信部３は、外部から受信した試験パケットを受信時刻判定部４に出力し、受信時刻判定部４は、各試験パケットの受信時刻を測定する。
【００２２】
最大時刻差検出部５は、受信時刻判定部４が測定した各試験パケットの受信時刻に基づき、送信する順番が連続している２つのパケットについて受信時刻の差をそれぞれ計算して、その最大値を求め、判定部６は、最大時刻差検出部５が求めた最大値とｎ個の閾値（ｎは整数）に基づき空き帯域をｎ＋１段階で評価する。なお、最大値が大きい程、空き帯域は小であると判定する。
【００２３】
図４は、本発明による帯域判定方法を説明する図である。ここでは、ＯＮＵ３０が１つのトークンに最大２個の試験パケットを格納できるものとし、送信器１０は４つの試験パケットを生成して送信するものとし、この４つの試験パケットは、ＯＮＵ３０による第１トークンの送信タイミングより前に総て到達したものとする。この場合、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す様に、第１及び第２の試験パケットは第１トークンに、第３及び第４の試験パケットは第２トークンに格納されることになる。図４（ｂ）のＯＮＵ３０のトークン送信タイミングは、図４（ａ）のＯＮＵ３０のトークン送信タイミングより疎、つまり、帯域が小さい状態であり、受信器２０における試験パケットの受信間隔の最大値は、図４から明らかな様に、ＯＮＵ３０のトークン送信タイミングが疎に成る程大きくなる。したがって、この最大値により帯域の空き具合を判定できることになる。
【００２４】
続いて、送信器１０が送信する試験パケットについて述べる。図４に示す様に、本発明においては、送信した複数の試験パケット総てをＯＮＵ３０が１つのトークンに格納しない様に、送信器１０は試験パケットを送信する必要がある。ここで、仮に、ＯＮＵ３０がトークンを送信する間隔Ｔが固定値であり、各トークンには最大Ｓ個の試験パケットが格納できるものとする。つまり、試験パケットのサイズをＬビットとすると、トークンは、Ｌ×Ｓビットのデータを格納できるが、Ｌ×（Ｓ＋１）ビットのデータを格納することはできないものとする。
【００２５】
この場合、試験パケット生成部１が少なくともＳ＋１個の試験パケットを生成し、送信部２が、生成した総ての試験パケットをＴ秒以内に送信することで、少なくともこれら試験パケットの総てが１つのトークンにて送信されることを防ぐことができる。しかしながら、ＯＮＵ３０がトークンを送信する間隔Ｔは、ＯＬＴ４０により指定される可変値である。したがって、試験パケットの総てが１つのトークンにて送信されることを防ぐためには、１つのＯＮＵ３０に対してＯＬＴ４０が指定できるトークン送信タイミングの最小間隔Ｔｍｉｎ秒を使用し、間隔Ｔｍｉｎ秒以内に少なくともＳ＋１個の試験パケットを送信する必要がある。但し、このためには、送信器１０とＯＮＵ３０を結ぶリンクの物理速度が、Ｌ×（Ｓ＋１）／Ｔｍｉｎｂｐｓ以上あることが必要である。したがって、送信器１０とＯＮＵ３０を結ぶリンクの物理速度が高速であり、間隔Ｔｍｉｎ秒以内にＳ＋１個の試験パケットを送信することが可能であれば、これを使用することができる。
【００２６】
一方、本願発明は、５０Ｍｂｐｓの空き帯域が存在するといった様な、具体的な空き帯域の値を推定するものではなく、ｎ個の閾値にてｎ＋１段階での評価を行うものである。また、図４から明らかな様に、受信器２０で観測する試験パケットの間隔は、ＯＮＵ３０のトークンの送信間隔に依存したものとなる。したがって、ｎ個の閾値のうち、一番小さい閾値をＴｔｈ１秒とすると、トークンの送信間隔がＴｔｈ１秒以上となっていることを受信器２０が検出できれば良いことになる。つまり、間隔Ｔｔｈ１秒以内の間に少なくともＳ＋１個の試験パケットを生成して送信することでｎ＋１段階での評価は可能であるため、間隔Ｔｍｉｎ秒の間にＳ＋１個の試験パケットを送信することが不可能である場合には、これを使用する。なお、Ｔｔｈ１は、検出を行いたい程度により決まる値である。
【００２７】
以上、本発明においては、送信器１０が、複数個の試験パケットを生成して送信し、受信器２０が、試験パケットを受信する間隔の最大値を求め、この最大値と閾値により帯域の空き具合を判定する。なお、送信器１０による試験パケットの送信数と、この送信数の試験パケットを送信するための時間間隔は上述した通りであり、これらの値は、図1には図示しない保持部に設定され、試験対象となる通信システムに応じて変更される。本発明は、バースト伝送を行うシステムであっても空き帯域の評価を可能するものであるが、総ての空き帯域を埋める程の試験パケットを送信するものではなく、よって、他のユーザトラフィックに与える影響は僅かである。なお、ＧＥ−ＰＯＮシステムの上り帯域を評価する形態にて説明を行ったが、本発明は、バースト伝送を行う総ての通信システムに適用できる。その際、上記実施形態におけるトークンは、個々のバース伝送を行うシステムにおけるバーストの単位を示すものへと読替えを行う。
【００２８】
なお、本発明による帯域判定装置の送信器１０及び受信器２０は、コンピュータを図１、２の各部として機能させるプログラムにより実現することができる。これらコンピュータプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記憶されて、又は、ネットワーク経由で配布が可能なものである。更に、本発明は、ハードウェア及びソフトウェアの組合せによっても実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明による帯域判定装置の送信器のブロック図である。
【図２】本発明による帯域判定装置の受信器のブロック図である。
【図３】本発明による帯域判定装置により帯域の判定を行う場合の構成図である。
【図４】本発明による帯域判定方法を説明する図である。
【図５】ＴＯＰＰ方式における試験パケットの送受信を説明する図である。
【図６】ＴＯＰＰ方式における帯域の推定を説明する図である。
【図７】ＯＮＵによる上り方向への信号送信を説明する図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  試験パケット生成部
２  送信部
３  受信部
４  受信時刻判定部
５  最大時刻差検出部
６  判定部
１０  送信器
２０  受信器
３０、４０  光終端装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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