(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信網におけるあるリンクを経由するユーザフローの通信品質を管理する通信品質管理方法において、
予め定められた時間間隔におけるリンク平均使用率を算出するステップと、前記リンクを通過する平均同時接続フロー数を算出するステップと、前記算出したリンク平均使用率が予め定められた第１のリンク平均使用率未満である場合に、リンク平均使用率当たりの平均同時接続フロー数を算出するステップと、
前記算出したリンク平均使用率が予め定められた第２のリンク平均使用率以上であり、前記算出した平均同時接続フロー数が、前記算出したリンク平均使用率当たりの平均同時接続フロー数と前記算出したリンク平均使用率との積よりも大きいリンク平均使用率及び平均同時接続フロー数の組を抽出するステップと、前記抽出したリンク平均使用率及び平均同時接続フロー数の情報を用いて、当該リンクを経由するユーザフローの品質劣化度を算出するステップとを有することを特徴とする通信品質管理方法。
【請求項２】
前記算出したリンク平均使用率及び平均同時接続フロー数の組数に対する前記抽出した組数の割合、前記算出したリンク平均使用率の合計に対する前記抽出した組中のリンク平均使用率の割合の合計、または前記算出した平均同時接続フロー数の合計に対する前記抽出した組中の平均同時接続フロー数の割合の合計のいずれかを、当該リンクを経由するユーザフローの品質劣化度として算出することを特徴とする請求項１に記載された通信品質管理方法。
【請求項３】
前記リンクにおけるパケット損失率が予め定められた第１のパケット損失率未満の場合に、前記リンク平均使用率当たりの平均同時接続フロー数を算出することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載された通信品質管理方法。
【請求項４】
前記リンクにおけるパケット損失率が予め定められた第２のパケット損失率以上であり、前記算出した平均同時接続フロー数が、前記算出したリンク平均使用率当たりの平均同時接続フロー数と前記算出したリンク平均使用率との積よりも大きい場合に、そのリンク平均使用率及び平均同時接続フロー数の組を抽出することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載された通信品質管理方法。
【請求項５】
前記算出したリンク平均使用率をρ、前記算出した平均同時接続フロー数をＮ、前記算出したリンク平均使用率当たりの平均同時接続フロー数をＲ、予め定められた閾値をεまたはε’として、Ｎ＞ρ×Ｒ×（１＋ε）またはＮ＞ρ×Ｒ＋ε’である組（ρ、Ｎ）を前記リンク平均使用率及び平均同時接続フロー数の組として抽出することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載された通信品質管理方法。
【請求項６】
通信網におけるあるリンクを経由するユーザフローの通信品質を管理する通信品質管理装置において、
予め定められた時間間隔におけるリンク平均使用率を算出するリンク使用率算出部と、前記リンクを通過する平均同時接続フロー数を算出する同時接続フロー数算出部と、前記算出したリンク平均使用率が予め定められた第１のリンク平均使用率未満である場合に、リンク平均使用率当たりの平均同時接続フロー数を算出する使用率当たりの同時接続フロー数算出部と、
前記算出したリンク平均使用率が予め定められた第２のリンク平均使用率以上であり、前記算出した平均同時接続フロー数が、前記算出したリンク平均使用率当たりの平均同時接続フロー数と前記算出したリンク平均使用率との積よりも大きいリンク平均使用率及び平均同時接続フロー数の組を抽出し、その抽出したリンク平均使用率及び平均同時接続フロー数の情報を用いて、当該リンクを経由するユーザフローの品質劣化度を算出する品質劣化度算出部とを備えることを特徴とする通信品質管理装置。
【請求項７】
前記品質劣化度算出部は、前記算出したリンク平均使用率及び平均同時接続フロー数の組数に対する前記抽出した組数の割合、前記算出したリンク平均使用率の合計に対する前記抽出した組中のリンク平均使用率の割合の合計、または前記算出した平均同時接続フロー数の合計に対する前記抽出した組中の平均同時接続フロー数の割合の合計のいずれかを、当該リンクを経由するユーザフローの品質劣化度として算出するものであることを特徴とする請求項６に記載された通信品質管理装置。
【請求項８】
前記使用率当たりの同時接続フロー数算出部は、前記リンクにおけるパケット損失率が予め定められた第１のパケット損失率未満の場合に、前記リンク平均使用率当たりの平均同時接続フロー数を算出するものであることを特徴とする請求項６または請求項７のいずれかに記載された通信品質管理装置。
【請求項９】
前記品質劣化度算出部は、前記リンクにおけるパケット損失率が予め定められた第２のパケット損失率以上であり、前記算出した平均同時接続フロー数が、前記算出したリンク平均使用率当たりの平均同時接続フロー数と前記算出したリンク平均使用率との積よりも大きい場合に、そのリンク平均使用率及び平均同時接続フロー数の組を抽出するものであることを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれか１項に記載された通信品質管理装置。
【請求項１０】
前記品質劣化度算出部は、前記算出したリンク平均使用率をρ、前記算出した平均同時接続フロー数をＮ、前記算出したリンク平均使用率当たりの平均同時接続フロー数をＲ、予め定められた閾値をεまたはε’として、Ｎ＞ρ×Ｒ×（１＋ε）またはＮ＞ρ×Ｒ＋ε’である組（ρ、Ｎ）を前記リンク平均使用率及び平均同時接続フロー数の組として抽出するものであることを特徴とする請求項６乃至請求項９のいずれか１項に記載された通信品質管理装置。
【請求項１１】
通信網におけるあるリンクを経由するユーザフローの通信品質を管理する通信品質管理装置としてコンピュータを機能させる為のプログラムにおいて、
予め定められた時間間隔におけるリンク平均使用率を算出するリンク使用率算出部と、前記リンクを通過する平均同時接続フロー数を算出する同時接続フロー数算出部と、前記算出したリンク平均使用率が予め定められた第１のリンク平均使用率未満である場合に、リンク平均使用率当たりの平均同時接続フロー数を算出する使用率当たりの同時接続フロー数算出部と、
前記算出したリンク平均使用率が予め定められた第２のリンク平均使用率以上であり、前記算出した平均同時接続フロー数が、前記算出したリンク平均使用率当たりの平均同時接続フロー数と前記算出したリンク平均使用率との積よりも大きいリンク平均使用率及び平均同時接続フロー数の組を抽出し、その抽出したリンク平均使用率及び平均同時接続フロー数の情報を用いて、当該リンクを経由するユーザフローの品質劣化度を算出する品質劣化度算出部としてコンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。
【請求項１２】
前記品質劣化度算出部は、前記算出したリンク平均使用率及び平均同時接続フロー数の組数に対する前記抽出した組数の割合、前記算出したリンク平均使用率の合計に対する前記抽出した組中のリンク平均使用率の割合の合計、または前記算出した平均同時接続フロー数の合計に対する前記抽出した組中の平均同時接続フロー数の割合の合計のいずれかを、当該リンクを経由するユーザフローの品質劣化度として算出するものであることを特徴とする請求項１１に記載されたプログラム。
【請求項１３】
前記使用率当たりの同時接続フロー数算出部は、前記リンクにおけるパケット損失率が予め定められた第１のパケット損失率未満の場合に、前記リンク平均使用率当たりの平均同時接続フロー数を算出するものであることを特徴とする請求項１１または請求項１２のいずれかに記載されたプログラム。
【請求項１４】
前記品質劣化度算出部は、前記リンクにおけるパケット損失率が予め定められた第２のパケット損失率以上であり、前記算出した平均同時接続フロー数が、前記算出したリンク平均使用率当たりの平均同時接続フロー数と前記算出したリンク平均使用率との積よりも大きい場合に、そのリンク平均使用率及び平均同時接続フロー数の組を抽出するものであることを特徴とする請求項１１乃至請求項１３のいずれか１項に記載されたプログラム。
【請求項１５】
前記品質劣化度算出部は、前記算出したリンク平均使用率をρ、前記算出した平均同時接続フロー数をＮ、前記算出したリンク平均使用率当たりの平均同時接続フロー数をＲ、予め定められた閾値をεまたはε’として、Ｎ＞ρ×Ｒ×（１＋ε）またはＮ＞ρ×Ｒ＋ε’である組（ρ、Ｎ）を前記リンク平均使用率及び平均同時接続フロー数の組として抽出するものであることを特徴とする請求項１１乃至請求項１４のいずれか１項に記載されたプログラム。
【請求項１６】
前記請求項１１乃至請求項１５に記載のプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はネットワークの通信品質状態を管理する通信品質管理装置に関し、特にＩＰネットワークの通信品質状態を管理する通信品質管理装置に適用して有効な技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＰ(Internet Protocol)ネットワークが広く利用されてくるに伴って、ＩＰネットワーク上での通信品質保証に対する要求が高まっている。現状のＩＰネットワーク管理においては、あるリンクが輻輳しているか否かは主にリンク平均使用率から判定している。しかし、リンク平均使用率とユーザの体感するファイル転送時間やスループット等の品質との関連が不明であるため、輻輳状態と判定する使用率を具体的に特定することが困難であった。
【０００３】
またリンクを通過するフローのファイル転送時間やスループットを測定し、その平均等の統計値がある閾値以下になった場合を輻輳状態と判定する方法は、１）ファイル転送時間やスループットといったユーザ品質測定は、当該リンク上を通過する全てのパケットをキャプチャしフローを組み上げて算出するか、若しくは当該リンクの前段か後段若しくは両方に試験パケット送受信機を設置して、試験パケットを送信することによって品質測定を能動的に行う必要があり、一般的にこれは困難である、２）当該リンクがボトルネックでない場合であっても、当該リンクを通過するフローの通過する前後のネットワークの状態によって平均スループットはネットワーク毎に異なり、ファイル転送時間やスループットに対する具体的な閾値の設定が困難である、という問題があった。
【０００４】
そのため、本発明の発明者らは、本願出願人が先に出願した特願２００１−０５０８１１号「リンク輻輳判定方法及びその実施装置並びにその処理プログラムと記憶媒体」において、測定が簡易な同時接続フロー数と使用率若しくはパケット損失率という値のみから当該リンクが輻輳しているか否か、当該リンクにおいて品質が劣化しているか否かを判定する方法を提案した。この方法では、リンク平均使用率や平均スループットに対して予めしきい値を設けることなく、同時接続フロー数の挙動から品質が劣化しているか否かを判定できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記の方法ではある時点において輻輳しているか否か（品質が劣化しているか否か）を判定するのみに留まっており、その時点の品質劣化が運用期間中における通信品質に対して、どの程度の影響を及ぼしているかといった管理方法までは規定していなかった。
【０００６】
本発明の目的は上記問題を解決し、測定が簡易なリンク平均使用率及び平均同時接続フロー数という値のみから当該リンクにおける通信品質劣化度を算出することが可能な技術を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、通信網におけるあるリンクを経由するユーザフローの通信品質を管理する通信品質管理装置において、リンクがボトルネックとなっていない場合の関係から外れるリンク平均使用率及び平均同時接続フロー数の組を抽出してユーザフローの品質劣化度を算出するものである。
【０００８】
本発明では上記の目的を達成する為、あるリンクを通過するフローのスループットの平均は当該リンクがボトルネックとなっていない場合には負荷に係わらず一定であり、かつ同時接続フロー数とリンク平均使用率は比例関係となること、また当該リンクがボトルネックとなる場合には平均スループットの劣化が観測され、同時接続フロー数がリンク平均使用率に対して、非線形的に増加するという現象を用いて、同時接続フロー数とリンク平均使用率の関係を観測することにより、当該リンクを経由するユーザフローの品質劣化度を算出する。
【０００９】
すなわち本発明では、予め定められた時間間隔におけるリンク平均使用率を算出すると共に、前記リンクを通過する平均同時接続フロー数を算出し、前記算出したリンク平均使用率が、予め定められた、ボトルネックと成りえない第１のリンク平均使用率未満である場合に、リンク平均使用率当たりの平均同時接続フロー数を算出しておく。
【００１０】
次に、前記算出したリンク平均使用率が予め定められた第２のリンク平均使用率以上であり、前記算出した平均同時接続フロー数が、前記算出したリンク平均使用率当たりの平均同時接続フロー数と前記算出したリンク平均使用率との積よりも大きい場合にリンク平均使用率及び平均同時接続フロー数の組を抽出し、前記算出したリンク平均使用率及び平均同時接続フロー数の組数に対する前記抽出した組数の割合、前記算出したリンク平均使用率の合計に対する前記抽出した組中のリンク平均使用率の割合の合計、または前記算出した平均同時接続フロー数の合計に対する前記抽出した組中の平均同時接続フロー数の割合の合計のいずれかを、当該リンクを経由するユーザフローの品質劣化度として算出する。
【００１１】
また当該リンクにおけるパケット損失率を用い、そのリンクにおけるパケット損失率が予め定められた第１のパケット損失率未満の場合に前記リンク平均使用率当たりの平均同時接続フロー数を算出したり、そのリンクにおけるパケット損失率が予め定められた第２のパケット損失率以上である場合にユーザフローの品質劣化度を算出することとしても良い。
【００１２】
以上の様に本発明の通信品質管理装置によれば、リンクがボトルネックとなっていない場合の関係から外れるリンク平均使用率及び平均同時接続フロー数の組を抽出してユーザフローの品質劣化度を算出するので、測定が簡易なリンク平均使用率及び平均同時接続フロー数という値のみから当該リンクにおける通信品質劣化度を算出することが可能である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に通信網におけるあるリンクを経由するユーザフローの通信品質を管理する一実施形態の通信品質管理装置について説明する。
【００１４】
特願２００１−０５０８１１号「リンク輻輳判定方法及びその実施装置並びにその処理プログラムと記憶媒体」においては、あるリンクを通過するフローの品質（平均ファイル転送時間やスループットの平均）は当該リンクがボトルネックとなっていない場合には負荷に係わらず一定であり、かつ平均同時接続フロー数とリンク平均使用率は比例関係となること、また当該リンクがボトルネックとなる場合には品質の劣化が観測され、平均同時接続フロー数がリンク平均使用率に対して、非線形的に増加するという現象を用いて（図１）、平均同時接続フロー数とリンク平均使用率の関係を観測することにより当該リンクがボトルネックか否かを判定している。
【００１５】
図１は本実施形態のリンク平均使用率に対して平均同時接続フロー数と平均ファイル転送時間の関係を示す図である。図１はあるリンクを通過するフローの平均同時接続数、その平均ファイル転送時間、またリンク平均使用率の関係を表すグラフであり、あるリンクに多重されている各ユーザのアクセス回線速度が当該リンク速度よりも小さい場合に一般的に得られるものである。
【００１６】
あるリンクがボトルネックとなっていない、リンク平均使用率がある値以下の領域では、当該リンクを通過するフローのファイル転送時間の平均はほぼ一定であり、かつ平均同時接続フロー数とリンク平均使用率はほぼ比例関係となる。また当該リンクがボトルネックとなる高使用率の領域では平均ファイル転送時間が劣化し、平均同時接続フロー数がリンク平均使用率に対して非線形的に増加する。従って、リンクが輻輳しているか否かはリンク平均使用率と平均同時接続フロー数の関係を分析することによって判定可能である。
【００１７】
本実施形態では、この現象を用いて品質劣化度の算出を行う。すなわち、本実施形態の第１の通信品質管理方法においては、所定時間間隔でリンク平均使用率ρｉと当該リンクを通過するフローの平均同時接続数Ｎｉ（ｉ＝１、．．．、ｎ）を測定し、品質劣化となり得ない第１のリンク平均使用率ρ_0を予め定めておき、ρｉ＜ρ_0となる測定値（ρｉ、Ｎｉ）からρｊ＜ρ_0となる測定値（ρｊ、Ｎｊ）を用いてリンク平均使用率当たりの平均同時接続フロー数Ｒを求めておく。ｎ個の組み合わせ（ρｉ、Ｎｉ）、Ｒ、及び予め定めた閾値εを用いて、リンク平均使用率ρｋ＞ρ_1かつ平均同時接続フロー数Ｎｋが以下の数１を満たす組（ρｋ、Ｎｋ）を抽出し、その組の数ｍ（≦ｎ）を計測し、当該リンクを経由するユーザフローの品質劣化度を数２により算出する。
【００１８】
【数１】
Ｎ＞ρ×Ｒ×（１＋ε）
【００１９】
【数２】
品質劣化度＝ｍ／ｎ
本実施形態の第２の通信品質管理方法においては、第１の方法と同様に（ρｉ、Ｎｉ）の測定及びＲの算出を行い、ｎ個の組み合わせ（ρｉ、Ｎｉ）、Ｒ、及び予め定めた閾値εを用いて、リンク平均使用率ρｋ＞ρ_1かつ平均同時接続フロー数Ｎｋが数１を満たす組（ρｋ、Ｎｋ）を抽出し、その組が属する集合をＳとし、当該リンクを経由するユーザフローの品質劣化度を以下の数３により算出する。
【００２０】
【数３】
品質劣化度＝Σｋ∈Ｓρｋ／（ρ１＋ρ２＋．．．＋ρｎ）
本実施形態の第３の通信品質管理方法においては、第１の方法と同様に（ρｉ、Ｎｉ）の測定及びＲの算出を行い、ｎ個の組み合わせ（ρｉ、Ｎｉ）、Ｒ、及び予め定めた閾値εを用いて、リンク平均使用率ρｋ＞ρ_1かつ平均同時接続フロー数Ｎｋが数１を満たす組（ρｋ、Ｎｋ）を抽出し、その組が属する集合をＳとし、当該リンクを経由するユーザフローの品質劣化度を以下の数４により算出する。
【００２１】
【数４】
品質劣化度＝Σｋ∈ＳＮｋ／（Ｎ１＋Ｎ２＋．．．＋Ｎｎ）
また本実施形態の通信品質管理方法においては、第１の方法で測定する平均同時接続フロー数とリンク平均使用率の測定と共に当該リンクにおけるパケット損失率Ｌｉも測定し、予め定めた閾値Ｌ０に対してＬｊ＜Ｌ０となる測定値（ρｊ、Ｎｊ）を用いてリンク平均使用率当たりの平均同時接続フロー数Ｒを算出し、そのＲを用いて前記のいずれかの方法で品質劣化度を算出したり、或いは、第１の方法で測定する平均同時接続フロー数とリンク平均使用率の測定と共に当該リンクにおけるパケット損失率Ｌｉも測定し、予め定めた閾値Ｌ１に対してパケット損失率Ｌｋ＞Ｌ１かつ予め定めた閾値εに対して平均同時接続フロー数Ｎｋが数１を満たす組（ρｋ、Ｎｋ）を抽出し、前記のいずれかの方法で品質劣化度を算出しても良い。
【００２２】
更に本実施形態の通信品質管理方法においては、第１の方法で測定する平均同時接続フロー数とリンク平均使用率の測定と共に同時に当該リンクにおけるパケット損失率Ｌｉも測定し、予め定めた閾値Ｌ０に対してＬｊ＜Ｌ０となる測定値（ρｊ、Ｎｊ）を用いてリンク平均使用率当たりの平均同時接続フロー数Ｒを算出し、予め定めた閾値Ｌ１に対してパケット損失率Ｌｋ＞Ｌ１かつ予め定めた閾値εに対して平均同時接続フロー数Ｎｋが数１を満たす組（ρｋ、Ｎｋ）を抽出し、前記のいずれかの方法で品質劣化度を算出しても良い。
【００２３】
また本実施形態の通信品質管理方法においては、前記の様に、予め定めた閾値εに対して平均同時接続フロー数Ｎｋが数１を満たす組（ρｋ、Ｎｋ）を抽出する代わりに、予め定めた閾値ε’に対して平均同時接続フロー数Ｎｋが以下の数５を満たす組（ρｋ、Ｎｋ）を抽出することとしても良い。
【００２４】
【数５】
Ｎ＞ρ×Ｒ＋ε’
図２は本実施形態の品質劣化度の計算例を示す図である。例えば（ρｉ、Ｎｉ）を１０回測定し、その内の２回（１回目と１０回目）が図２の様に非線形領域に含まれた場合、品質劣化度を２／１０＝０．２と算出したり（第１の方法に相当）、（ρ１＋ρ１０）／（ρ１＋ρ２＋．．．＋ρ１０）により品質劣化度を算出したり（第２の方法に相当）、或いは、（Ｎ１＋Ｎ１０）／（Ｎ１＋Ｎ２＋．．．＋Ｎ１０）により品質劣化度を算出する（第３の方法に相当）。
【００２５】
第１の方法は、品質が劣化している時間の割合によって品質劣化度を定めており、第２の方法は、品質が劣化しているユーザフロー数の割合によって品質劣化度を定めている。これは、発生ユーザフロー数（或いはユーザパケット数）がリンク平均使用率に比例していることから導ける。第３の方法は、品質が劣化しているユーザ数の割合をそのときの品質劣化度合いで重み付けすることによって品質劣化度を定めている。これは、ファイル転送時間がＮｉ／ρｉに比例することから、（Ｎ１／ρ１×ρ１＋Ｎ１０／ρ１０×ρ１０）／（Ｎ１／ρ１×ρ１＋．．．＋Ｎ１０／ρ１０×ρ１０）＝（Ｎ１＋Ｎ１０）／（Ｎ１＋．．．＋Ｎ１０）となることから確認できる。
【００２６】
図３は本実施形態のＩＰネットワークの基本構成の一例を示す図である。図３に示す様に通信品質管理装置３００はノード間のリンクに挿入される形態で利用され、予め定められた時間間隔におけるリンク平均使用率とそのリンクを通過する平均同時接続フロー数を観測して通信品質劣化度を算出する。
【００２７】
図４は本実施形態の通信品質管理装置３００の概略構成を示す図である。図４に示す様に本実施形態の通信品質管理装置３００は、パケットヘッダ解析部４０１と、リンク使用率算出部４０２と、同時接続フロー数算出部４０３と、同時接続フロー数及び使用率管理部４０４と、使用率当たりの同時接続フロー数算出部４０５と、品質劣化度算出部４０６とを有している。
【００２８】
パケットヘッダ解析部４０１は、前段ノードから到着したパケットのヘッダを解析してヘッダ情報を読み取った後に当該パケットを後段ノードへ送信する処理部である。リンク使用率算出部４０２は、予め定められた時間間隔におけるリンク平均使用率を算出する処理部である。
【００２９】
同時接続フロー数算出部４０３は、前記リンクを通過する平均同時接続フロー数を算出する処理部である。同時接続フロー数及び使用率管理部４０４は、前記算出したリンク平均使用率及び平均同時接続フロー数を管理する処理部である。
【００３０】
使用率当たりの同時接続フロー数算出部４０５は、前記算出したリンク平均使用率が予め定められた第１のリンク平均使用率未満である場合に、リンク平均使用率当たりの平均同時接続フロー数を算出する処理部である。
【００３１】
品質劣化度算出部４０６は、前記算出したリンク平均使用率が予め定められた第２のリンク平均使用率以上であり、前記算出した平均同時接続フロー数が、前記算出したリンク平均使用率当たりの平均同時接続フロー数と前記算出したリンク平均使用率との積よりも大きいリンク平均使用率及び平均同時接続フロー数の組を抽出し、その抽出したリンク平均使用率及び平均同時接続フロー数の情報を用いて、当該リンクを経由するユーザフローの品質劣化度を算出する処理部である。
【００３２】
通信品質管理装置３００をパケットヘッダ解析部４０１、リンク使用率算出部４０２、同時接続フロー数算出部４０３、同時接続フロー数及び使用率管理部４０４、使用率当たりの同時接続フロー数算出部４０５及び品質劣化度算出部４０６として機能させる為のプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に記録され磁気ディスク等に格納された後、メモリにロードされて実行されるものとする。なお前記プログラムを記録する記録媒体はＣＤ−ＲＯＭ以外の他の記録媒体でも良い。また前記プログラムを当該記録媒体から情報処理装置にインストールして使用しても良いし、ネットワークを通じて当該記録媒体にアクセスして前記プログラムを使用するものとしても良い。
【００３３】
図４に示されている通り、前段ノードから到着したパケットはパケットヘッダ解析部４０１によってパケットサイズ、パケットのヘッダ情報やＴＣＰ(Transmission Control Protocol)フラグ情報を読み取られた後、後段ノードへ送信される。
【００３４】
パケットヘッダ解析部４０１によって読み取られたパケットサイズはリンク使用率算出部４０２へ通知され、リンク使用率算出部４０２は所定時間t0の間に通過したパケットのサイズの和をt0で割ったものを更にリンク帯域で割ることによってt0毎のリンク平均使用率ρｉを算出し、これをt0時間毎に同時接続フロー数及び使用率管理部４０４に通知する。
【００３５】
一方、パケットのヘッダ情報やＴＣＰフラグ情報は同時接続フロー数算出部４０３に通知され、新規のヘッダ情報や、ＴＣＰフローの開始を示すＳＹＮフラグビットが立っているパケットを検出したら、新しいフロー発生と判断し、同時接続フロー数カウンタを「１」増加する。また既存フローに属するパケットが所定の時間到着していない場合や、ＴＣＰフロー終了を表すＦＩＮフラグビットが立っているパケットを検出したら、同時接続フロー数カウンタを「１」減ずる。t0時間毎にこのカウンタ値の平均値Ｎｉを算出し、同時接続フロー数及び使用率管理部４０４に通知する。
【００３６】
使用率当たりの同時接続フロー数算出部４０５は、所定時間Ｔ（＞t0）毎に同時接続フロー数及び使用率管理部４０４から、平均同時接続フロー数Ｎｉ及びリンク平均使用率ρｉ（ｉ＝１、．．．、ｎ）を読み出して、リンク平均使用率ρｊが予め定めておいた閾値ρ_0未満かどうかをチェックし、ρ_0未満である（ρｊ、Ｎｊ）を用いて、最小２乗法によりリンク平均使用率当たりの平均同時接続フロー数Ｒを算出する（すなわち、Ｎ＝Ｒ×ρという線形近似式におけるＲを求める）。そして、計算したＲを品質劣化度算出部４０６に通知する。
【００３７】
品質劣化度算出部４０６は、同時接続フロー数及び使用率管理部４０４から、平均同時接続フロー数Ｎｉ及びリンク平均使用率ρｉ（ｉ＝１、．．．、ｎ）を読み出し、ｎ個の組み合わせ（ρｉ、Ｎｉ）、Ｒ、及び予め定めた閾値εを用いて、リンク平均使用率ρｋ＞ρ_1かつ平均同時接続フロー数Ｎｋが数１を満たす組（ρｋ、Ｎｋ）を抽出し、前記数２乃至数４の何れかにより品質劣化度を算出する。
【００３８】
図５は本実施形態のパケットヘッダ解析処理の処理手順を示すフローチャートである。図５に示す様に通信品質管理装置３００のパケットヘッダ解析部４０１は、前段ノードから到着したパケットのヘッダを解析してヘッダ情報を読み取った後に当該パケットを後段ノードへ送信する処理を行う。
【００３９】
ステップ５０１で通信品質管理装置３００のパケットヘッダ解析部４０１は、前段ノードからパケットが到着しているかどうかを調べ、パケットが到着している場合にはステップ５０２へ進む。
【００４０】
ステップ５０２では、前記到着したパケットのパケットヘッダを解析して、パケットサイズ、送信ＩＰアドレス、受信ＩＰアドレス、トランスポートプロトコル種別、送信ポート番号、受信ポート番号、ＴＣＰフラグ等のヘッダ情報を読み取る。ステップ５０３では、前記ヘッダ情報の読み取りを行ったパケットを後段ノードへ送信する。
【００４１】
ステップ５０４では、前記読み取ったパケットサイズをリンク使用率算出部４０２へ通知する。ステップ５０５では、前記読み取った送信ＩＰアドレス、受信ＩＰアドレス、トランスポートプロトコル種別、送信ポート番号、受信ポート番号、ＴＣＰフラグといったヘッダ情報を同時接続フロー数算出部４０３に通知する。
【００４２】
図６は本実施形態のリンク使用率算出処理の処理手順を示すフローチャートである。図６に示す様に通信品質管理装置３００のリンク使用率算出部４０２は、予め定められた時間間隔におけるリンク平均使用率を算出する処理を行う。
【００４３】
ステップ６０１で通信品質管理装置３００のリンク使用率算出部４０２は、パケットヘッダ解析部４０１からパケットサイズが通知されているかどうかを調べ、パケットサイズが通知されている場合にはステップ６０２へ進む。ステップ６０２では、前記通知されたパケットサイズと以前に通知されているパケットサイズとの和を求める。
【００４４】
ステップ６０３では、予め定められた所定の時間t0が経過しているかどうかを調べ、所定の時間t0が経過している場合にはステップ６０４へ進む。
【００４５】
ステップ６０４では、所定の時間t0の間に通過したパケットサイズの和をt0で割ったものを更にリンク帯域で割ることによってt0毎のリンク平均使用率ρを算出する。ステップ６０５では、前記算出したリンク平均使用率ρを、同時接続フロー数及び使用率管理部４０４に通知する。ステップ６０６では、前記算出したパケットサイズの和を格納している変数を初期化してステップ６０１へ戻る。
【００４６】
図７は本実施形態の同時接続フロー数算出処理の処理手順を示すフローチャートである。図７に示す様に通信品質管理装置３００の同時接続フロー数算出部４０３は、前記リンクを通過する平均同時接続フロー数を算出する処理を行う。
【００４７】
ステップ７０１で通信品質管理装置３００の同時接続フロー数算出部４０３は、パケットヘッダ解析部４０１から送信ＩＰアドレス、受信ＩＰアドレス、トランスポートプロトコル種別、送信ポート番号、受信ポート番号、ＴＣＰフラグといったヘッダ情報が通知されているかどうかを調べ、前記ヘッダ情報が通知されている場合にはステップ７０２へ進む。
【００４８】
ステップ７０２では、前記通知されたヘッダ情報と以前に通知されたヘッダ情報とを比較して、前記通知された送信ＩＰアドレス、受信ＩＰアドレス、トランスポートプロトコル種別、送信ポート番号、受信ポート番号の５つの値が新規のものであるかどうかを調べ、新規のものである場合には新しいフローの発生と判断してステップ７０３へ進み、ステップ７０３では、同時接続フロー数カウンタを「１」増加させる。
【００４９】
ステップ７０４では、既存フローに属するパケットが予め定めておいたt_fl時間到着していないかどうかを調べ、前記パケットがt_fl時間到着していない場合には当該フローが終了したと判断してステップ７０５へ進み、同時接続フロー数カウンタを「１」減ずる。なおＴＣＰフラグ情報のＳＹＮフラグビットやＦＩＮフラグビットにより、同時接続フロー数カウンタの増減を行っても良い。
【００５０】
ステップ７０６では、予め定められた所定の時間t0が経過しているかどうかを調べ、所定の時間t0が経過している場合にはステップ７０７へ進む。ステップ７０７では、前記の同時接続フロー数カウンタの平均値を算出して平均同時接続フロー数Ｎとし、ステップ７０８では、前記算出した平均同時接続フロー数Ｎを同時接続フロー数及び使用率管理部４０４に通知する。
【００５１】
図８は本実施形態の使用率当たりの同時接続フロー数算出処理の処理手順を示すフローチャートである。図８に示す様に通信品質管理装置３００の使用率当たりの同時接続フロー数算出部４０５は、前記算出したリンク平均使用率が予め定められた第１のリンク平均使用率未満である場合に、リンク平均使用率当たりの平均同時接続フロー数を算出する処理を行う。
【００５２】
ステップ８０１で通信品質管理装置３００の使用率当たりの同時接続フロー数算出部４０５は、所定時間Ｔ（＞t0）毎に同時接続フロー数及び使用率管理部４０４から、平均同時接続フロー数Ｎｉ及びリンク平均使用率ρｉ（ｉ＝１、．．．、ｎ）を読み出す。
【００５３】
ステップ８０２では、前記読み出したリンク平均使用率ρｊが予め定めておいた第１のリンク平均使用率である閾値ρ_0未満であるかどうかを調べ、リンク平均使用率ρｊが閾値ρ_0未満である場合にはステップ８０３へ進む。ここで前記閾値ρ_0はボトルネックと成り得ないリンク平均使用率であるものとする。
【００５４】
ステップ８０３では、前記閾値ρ_0未満である値の組（ρｊ、Ｎｊ）を抽出を用いて、最小２乗法によりＮ＝Ｒ×ρという線形近似式におけるＲを求め、リンク平均使用率当たりの平均同時接続フロー数Ｒを算出する。そしてステップ８０４では、前記算出した平均同時接続フロー数Ｒを品質劣化度算出部４０６に通知する。
【００５５】
図９は本実施形態の品質劣化度算出処理の処理手順を示すフローチャートである。図９に示す様に通信品質管理装置３００の品質劣化度算出部４０６は、前記算出したリンク平均使用率が予め定められた第２のリンク平均使用率以上であり、前記算出した平均同時接続フロー数が、前記算出したリンク平均使用率当たりの平均同時接続フロー数と前記算出したリンク平均使用率との積よりも大きい場合に品質劣化度を算出する処理を行う。
【００５６】
ステップ９０１で通信品質管理装置３００の品質劣化度算出部４０６は、同時接続フロー数及び使用率管理部４０４から、平均同時接続フロー数Ｎｉ及びリンク平均使用率ρｉ（ｉ＝１、．．．、ｎ）を読み出す。
【００５７】
ステップ９０２では、前記読み出したリンク平均使用率ρｋが予め定めておいた第２のリンク平均使用率である閾値ρ_1以上であるかどうかを調べ、リンク平均使用率ρｋが閾値ρ_1以上である場合にはステップ９０３へ進む。ここで閾値ρ_1は前記閾値ρ_0よりも大きい値であるものとするが、閾値ρ_0と同じ値を用いても良い。
【００５８】
ステップ９０３では、前記読み出した平均同時接続フロー数Ｎｋが前記数１を満たすかどうかを調べ、数１を満たす場合にはステップ９０４へ進む。ここで数１の代わりに数５を用いても良い。
【００５９】
ステップ９０４では、リンク平均使用率ρｋ＞ρ_1かつ平均同時接続フロー数Ｎｋが数１を満たす組（ρｋ、Ｎｋ）を抽出し、前記読み出した（ρｉ、Ｎｉ）の組数ｎに対する前記抽出した（ρｋ、Ｎｋ）の組数ｍの割合、すなわち数２による品質劣化度を算出する。ここで、前記読み出したリンク平均使用率ρｉの合計（ρ１＋ρ２＋．．．＋ρｎ）に対する前記抽出した組中のリンク平均使用率ρｋの割合の合計を数３により算出したり、または前記読み出した平均同時接続フロー数Ｎｉの合計（Ｎ１＋Ｎ２＋．．．＋Ｎｎ）に対する前記抽出した組中の平均同時接続フロー数Ｎｋの割合の合計を数４により算出し、そのいずれかを当該リンクを経由するユーザフローの品質劣化度としても良い。
【００６０】
図１０は本実施形態のパケット損失率を考慮した使用率当たりの同時接続フロー数算出処理の処理手順を示すフローチャートである。図１０に示す様に通信品質管理装置３００の使用率当たりの同時接続フロー数算出部４０５は、そのリンクにおけるパケット損失率が予め定められた第１のパケット損失率未満であるかを考慮して、リンク平均使用率当たりの平均同時接続フロー数を算出する処理を行っても良い。
【００６１】
すなわちステップ１００１で使用率当たりの同時接続フロー数算出部４０５は、通信品質管理装置３００に接続されているノードから通知されたパケット損失率Ｌが予め定めておいた第１のパケット損失率である閾値Ｌ0未満であるかどうかを調べ、パケット損失率Ｌが閾値Ｌ0未満である場合にはステップ８０３へ進む。なお他の処理ステップは図８で説明したものと同様の処理を行うものとする。
【００６２】
図１１は本実施形態のパケット損失率を考慮した品質劣化度算出処理の処理手順を示すフローチャートである。図１１に示す様に通信品質管理装置３００の品質劣化度算出部４０６は、そのリンクにおけるパケット損失率が予め定められた第２のパケット損失率以上であるかを考慮して、品質劣化度の算出を行っても良い。
【００６３】
すなわちステップ１１０１で品質劣化度算出部４０６は、通信品質管理装置３００に接続されているノードから通知されたパケット損失率Ｌが予め定めておいた第２のパケット損失率である閾値Ｌ1以上であるかどうかを調べ、パケット損失率Ｌが閾値Ｌ1以上である場合にはステップ９０３へ進む。ここで閾値Ｌ1は前記閾値Ｌ0よりも大きい値であるものとするが、閾値Ｌ0と同じ値を用いても良い。なお他の処理ステップは図９で説明したものと同様の処理を行うものとする。
【００６４】
また図１０のパケット損失率を考慮した使用率当たりの同時接続フロー数算出処理と、図１１のパケット損失率を考慮した品質劣化度算出処理とを組み合わせても良い。
【００６５】
以上説明した様に本実施形態の通信品質管理装置によれば、リンクがボトルネックとなっていない場合の関係から外れるリンク平均使用率及び平均同時接続フロー数の組を抽出してユーザフローの品質劣化度を算出するので、測定が簡易なリンク平均使用率及び平均同時接続フロー数という値のみから当該リンクにおける通信品質劣化度を算出することが可能である。
【００６６】
【発明の効果】
本発明によればリンクがボトルネックとなっていない場合の関係から外れるリンク平均使用率及び平均同時接続フロー数の組を抽出してユーザフローの品質劣化度を算出するので、測定が簡易なリンク平均使用率及び平均同時接続フロー数という値のみから当該リンクにおける通信品質劣化度を算出することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態のリンク平均使用率に対して平均同時接続フロー数と平均ファイル転送時間の関係を示す図である。
【図２】本実施形態の品質劣化度の計算例を示す図である。
【図３】本実施形態のＩＰネットワークの基本構成の一例を示す図である。
【図４】本実施形態の通信品質管理装置３００の概略構成を示す図である。
【図５】本実施形態のパケットヘッダ解析処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】本実施形態のリンク使用率算出処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】本実施形態の同時接続フロー数算出処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図８】本実施形態の使用率当たりの同時接続フロー数算出処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図９】本実施形態の品質劣化度算出処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】本実施形態のパケット損失率を考慮した使用率当たりの同時接続フロー数算出処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図１１】本実施形態のパケット損失率を考慮した品質劣化度算出処理の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
３００…通信品質管理装置、４０１…パケットヘッダ解析部、４０２…リンク使用率算出部、４０３…同時接続フロー数算出部、４０４…同時接続フロー数及び使用率管理部、４０５…使用率当たりの同時接続フロー数算出部、４０６…品質劣化度算出部。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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