(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力パケット自身の行き先アドレス情報をもとにした経路計算情報または、ノード外部の制御情報をもとに、複数の方路からの可変長入力パケットを、パケット毎にそれぞれ特定の方路に出力する機能を有するスイッチノードと、それらを接続する伝送路から構成されるパケットベースの通信網内の送信端モニタポイントと受信端モニタポイントを通過する特定のパケットトラヒックの網内通過特性を計測する方法であって、前記送信端モニタポイントにおいて前記網内を流れる特定の実パケットストリームに測定用パラメータをリアルタイムに付加し、前記受信端モニタポイントにおいて前記特定の実パケットストリームに付加された測定用パラメータをリアルタイムに受信解析して実トラヒック特性をリアルタイムに計測するパケット遅延特性計測方法において、
前記送信端モニタポイントでは、通信路に流れているパケットのヘッダ部分に含まれるパケット属性情報の識別によって任意に測定対象パケットストリームを通信路から分離し、該分離したパケットに基準時計から生成されるタイムスタンプおよび被測定パケットであることを示す識別子を挿入し、該識別子の追加によって長くなるパケット長以外のオリジナルパケットの属性を維持してパケットの再組み立てを行ってもとの通信路にバッファリング・多重して送信し、前記受信端モニタポイントでは、送信端にて通信路に挿入された前記被測定パケットを受信端の通信路より被測定パケット識別子によって抽出・分離し、該分離した被測定パケットから、送信端において挿入されたタイムスタンプ情報を読み取り、基準時計と現時刻の差分を計算し、遅延情報を解析するとともに、分離された前記被測定パケットをオリジナルパケットに再組立したのち、受信端の通信路にバッファリング・多重することを特徴とするパケット遅延特性計測方法。
【請求項２】
前記被測定パケットは、前記通信路を流れるオリジナルパケット（一般パケット）が利用され、被測定パケットであることを識別するための識別ビットがヘッダ部に付加され、前記タイムスタンプ情報が前記オリジナルパケットのペイロード部分に挿入されていることを特徴とする、請求項１記載のパケット遅延特性計測方法。
【請求項３】
入力パケット自身の行き先アドレス情報をもとにした経路計算情報または、ノード外部の制御情報をもとに、複数の方路からの可変長入力パケットを、パケット毎にそれぞれ特定の方路に出力する機能を有するスイッチノードと、それらを接続する伝送路から構成されるパケットベースの通信網内の送信端モニタポイントと受信端モニタポイントを通過する特定のパケットトラヒックの網内通過特性を計測する方式であって、前記送信端モニタポイントに、前記網内を流れる特定の実パケットストリームに測定用パラメータをリアルタイムに付加する手段を設け、前記受信端モニタポイントに、前記特定の実パケットストリームに付加された測定用パラメータをリアルタイムに受信解析することで、実トラヒック特性をリアルタイムに計測する手段を設けたパケット遅延特性計測方式において、
前記送信端モニタポイントは、通信路に流れているパケットのヘッダ部分に含まれるパケット属性情報の識別によって任意に測定対象パケットストリームを通信路から分離する機能と、該分離パケットに基準時計から生成されるタイムスタンプおよび被測定パケットであることを示す識別子を挿入し、この情報追加によって長くなるパケット長以外のオリジナルパケットの属性を維持するパケットの再組み立て機能と、前記の再組立された被測定パケットをもとの通信路にバッファリング・多重する機能を備え、前記受信端モニタポイントは、送信端にて通信路に挿入された前記被測定パケットを受信端の通信路より被測定パケット識別子によって抽出・分離する機能と、分離された該被測定パケットから、送信端において挿入されたタイムスタンプ情報を読み取り、基準時計と現時刻の差分を計算し、遅延情報を解析する機能と、分離された前記被測定パケットをオリジナルパケットに再組立したのち、受信端の通信路にバッファリング・多重する機能を備えていることを特徴とするパケット遅延特性計測方式。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、網内の複数ノードを経由した遅延時間およびジッタ特性を、運用中のネットワークにおいて測定する、パケット遅延特性計測方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明が関係するパケットベースのネットワーク、特にコネクションレスのＩＰルータをベースにしたネットワークは、従来ＱＯＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ  ｏｆ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）保証という考え方がなく、ベストエフォートサービスと呼ばれるトラヒック輻輳に対して、あまり考慮されていなかった。
【０００３】
しかしながらインターネットの普及により、パブリックの通信事業者がこの種のＩＰ接続サービスを提供したり、従来の電話網がインターネット網に融合されるという状況になって、高信頼の接続サービスを実現するにあたって、トラヒックの輻輳回避手段として、トラヒックエンジニアリングの重要性が高まってきている。
【０００４】
このような、状況の中で、トラヒックのＱＯＳパラメータとして重要な、網内の複数ノードを経由した遅延時間およびジッタ特性を、運用中のネットワークにおいて測定し、網設備投資のための参考情報、加入者へのサービスレベルを随時検証することが求められている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この要請に応えるために、例えば、トラヒックアナライザを使用して、ネットワークのトラヒック特性を評価する方法があるが、網に挿入するトラヒック評価装置では実際のトラヒックと同一の発生パターンを生成することは不可能であり、評価結果は実際の網のトラヒック耐力評価にはなっていないことが多い。
【０００６】
本発明の主な目的は、トラヒックエンジニアリングのための遅延時間およびジッタ特性を、運用中の実際のネットワーク、実際通過しているトラヒックを利用して計測する、精度の高いトラヒック計測方式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、入力パケット自身の行き先アドレス情報をもとにした経路計算情報または、ノード外部の制御情報をもとに、複数の方路からの可変長入力パケットを、パケット毎にそれぞれ特定の方路に出力する機能を有するスイッチノードと、それらを接続する伝送路から構成されるパケットベースの通信網において、網内の送信端モニタポイントと受信端モニタポイントを通過する特定のパケットトラヒックに注目し、この間の前記特定トラヒックの網内通過特性を計測することにより、パケットの遅延特性を計測することを特徴とする。
【０００８】
そのため、送信端モニタポイントにおいて、網内を流れる実パケットストリームに測定用パラメータをリアルタイムに付加し、受信端モニタポイントにおいて、測定用パラメータが付加された実パケットストリームをリアルタイムに受信解析することで、実トラヒック特性をリアルタイムに計測可能とすることを特徴とする。
【０００９】
具体的には、本発明の送信端モニタポイントは、通信路に流れているパケットの方路アドレス、アプリケーション、パケット優先識別情報のパケット属性情報の識別によって任意に測定対象パケットストリームを通信路から分離する機能と、該分離パケットに基準時計から生成されるタイムスタンプおよび被測定パケットであることを示す識別子を挿入し、この情報追加によって長くなるパケット長以外のオリジナルパケットの属性（方路アドレス情報、優先制御情報など）を維持するパケットの再組み立て機能と、前記の再組立された被測定パケットをもとの通信路にバッファリング・多重する機能を備えている。
【００１０】
また、受信端モニタポイントは、送信端にて通信路に挿入された前記被測定パケットを受信端の通信路より被測定パケット識別子によって抽出・分離する機能と、分離された該被測定パケットから、送信端において挿入されたタイムスタンプ情報を読み取り、基準時計と現時刻の差分を計算し、遅延情報を解析する機能と、分離された前記被測定パケットをオリジナルパケットに再組立したのち、受信端の通信路にバッファリング・多重する機能を備えている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明が適用されるパケットベースの通信網１０の概略図を示しており、網１０を構成する各ノード１１〜１４は、図２に示されているように複数のノード入力ポート２ｉと複数のノード出力ポート２ｋを有し、入力パケット自身の行き先アドレス情報をもとにした経路計算情報または、ノード外部の制御情報をもとに、複数の方路からの可変長入力パケットを、パケット毎にそれぞれ特定の方路に出力する機能を有している。
【００１２】
本発明は、この網１０内の送信端Ａと受信端Ｂを通過する特定のパケットトラヒックに注目し、この間の前記特定トラヒックの網内通過特性を計測するために、オリジナルパケット（一般パケット）にタイムスタンプ情報付加した被測定パケットを用いる。
【００１３】
図３は、本発明の実施形態において用いられる被測定パケットの構成例を示しており、３１は通信路を流れているオリジナルパケット（一般パケット）、３２は、オリジナルパケット３１にタイムスタンプ情報３７を付加した本発明の被測定パケットである。オリジナルパケット（一般パケット）３１は、パケットの行き先アドレス、優先度、パケット長などから構成されるパケットの属性情報が含まれるヘッダ部分３３と、パケットが運ぶ（ユーザー）データであるペイロード部分３４とから構成される。
【００１４】
一方、本発明のタイムスタンプの挿入されたあとの被測定パケット３２は、タイムスタンプ情報３７が一般パケットのペイロード部分３６の前部に挿入される。タイムスタンプ情報３７がペイロード部分の一部に挿入されることにより、パケット長などが変更になるので、被測定パケット３２のヘッダ部分３５も更新される。
【００１５】
その際、方路アドレス、優先制御パラメータなどのパケット属性は変更しない。なお、ヘッダ３５には、被測定パケットであることの識別ビットを付加する。これには、リザベーションビットなどを利用することにより、ノード１１〜１４において、一般パケットと同じビヘイビアとなるようにする。
【００１６】
図４は、本発明による送信端Ａの方式構成を示すブロック図である。図４において、被測定パケット分離抽出機能４１は、測定対象パケットの選択信号Ａ６により、通信路に流れているオリジナルパケットＡ１の方路アドレス、アプリケーション、パケット優先識別情報などのパケット属性情報を識別して測定対象パケットを選択抽出し、測定対象パケット以外のパケットストリームＡ２と、測定対象パケットストリームＡ３に分離する。
【００１７】
測定対象パケットを選択するための選択信号Ａ６は、特定アドレス群を持つパケットストリーム、特定のアプリケーション属性をもつパケットストリーム、あるいは特定アドレス群＋特定優先クラスなど、通信事業者が任意に設定できる。
【００１８】
タイムスタンプ挿入＆パケット再組立機能４２は、被測定パケット分離抽出機能４１により分離・抽出された測定対象パケットストリームＡ３に、基準時計発生機能４３から生成されるタイムスタンプと、該パケットが被測定パケットであることを示す識別子を挿入し、これらの情報追加によって長くなるパケット長以外のオリジナルパケットの属性（方路アドレス情報、優先制御情報など）を維持しつつ再組み立てを行い、被測定パケットストリームＡ４として出力する。
【００１９】
パケット多重回路４４は、前記の被測定パケットをもとの通信路に戻すためのバッファリング機能および多重する機能を有し、測定対象パケット以外のパケットストリームＡ２と被測定パケットストリームＡ４を多重してパケットストリームＡ５を出力する。
【００２０】
図５は、本発明による受信端Ｂの方式構成を示すブロック図である。図５において、被測定パケット分離・抽出機能５１は、送信端Ａで処理された被測定パケットの混じっているパケットストリームＢ１から被測定パケット識別子により被測定パケットのみを抽出・分離する。
【００２１】
タイムスタンプ抽出＆パケット再組立機能５２は、被測定パケット分離・抽出機能５１で分離・抽出された被測定パケットに対し、送信端Ａで挿入されたタイムスタンプ情報を抽出し、タイムスタンプ比較・解析機能５５に出力する。また、方路アドレス、優先制御属性などの属性情報（β）を保持して、送信端Ａに入力されたときのオリジナルパケットＢ４に再組立する。
【００２２】
パケット多重回路５３は、タイムスタンプ抽出＆パケット再組立機能５２において再組立し、復元したオリジナルパケットをもとの通信路に戻すためのバッファリング機能およびパケット多重化機能を有し、測定対象パケット以外のパケットストリームＢ２と復元されたオリジナルパケットＢ４とを多重してパケットストリームＢ５を出力する。
【００２３】
タイムスタンプ比較・解析機能５５は、タイムスタンプ抽出＆パケット再組立機能５２で抽出された送信端Ａで挿入されたタイムスタンプ情報と、基準時計発生機能５４から入力された現在の基準時刻とを比較して、パケット毎に到達遅延時間を計算し、解析する。
【００２４】
図６は、被測定パケット解析部分の具体的構成例を示すブロック図であり、タイムスタンプ抽出部６１、パケット再組立部６２、基準時刻発生部６３、時間比較部６４、及び度数カウンタ６５により構成される。
【００２５】
図７は、図４に示す送信端構成におけるパケット処理動作を示し、図８は、図５に示す受信端構成におけるパケット処理動作を示し、図９は、図６に示す度数カウンタ６５の計測結果の一例を示している。以下、本発明の動作について、図４〜図９を参照して説明する。
【００２６】
Ａ１から入力する送信オリジナルパケット（一般パケット）のストリーム７１−１，７２，７１−２，…のうち、通信事業者が設定した属性を有する測定対象のパケット７２をその属性情報（アドレスなど）により、パケット分離回路４１で抽出する。
【００２７】
次に、タイムスタンプ挿入＆パケット再組立機能４２で、基準時刻発生機能４３からの基準クロック情報をもとに時刻情報（タイムスタンプ）をパケット７２に挿入し、方路アドレス、優先制御属性などの属性情報を維持しつつ、被測定パケット７３として再組み立てを行う。この被測定パケット７３は、被測定パケット多重回路４４で他の一般パケット７１−１，７１−２，…と多重され出力される。
【００２８】
受信端Ｂでは、送信端Ａでタイムスタンプの挿入された被測定パケット８２を含むパケットストリームがＢ１から入力され、被測定パケット識別分離回路５１で一般パケット８１−１，８１−２，…から分離され、タイムスタンプ抽出＆パケット再組立機能５２に入力される。
【００２９】
ここで、送信端Ａで挿入されたタイムスタンプ情報を抽出すると同時に不要情報を削除し、方路アドレス、優先制御属性などの属性情報を保持してパケットを復元し、オリジナルパケット８３に再組立される。その後、パケット多重回路５３によりパケット８１−１，８１−２，…と多重され、オリジナルパケット（一般パケット）からなる多重パケットストリームＢ５として出力される。
【００３０】
一方、抽出されたタイムスタンプ情報は、比較・解析機能５５に入力されて、基準時計発生機能５４から入力される現在時刻と比較され、その遅延時間分布を簡単な度数カウンタ機能（図６の６５）により、図９に示すように、遅延量の度数分布、つまり実パケットを使った網内遅延ジッタ特性を近似的に得ることが可能となる。
【００３１】
このパケット遅延特性計測メカニズムを網内に埋め込むことにより、運用中の網の経路ごとのトラヒック状況把握を動的に実現することができるので、リアルタイムのトラヒックエンジニアリングが可能となる。
【００３２】
このように本発明では、ネットワークの測定区間内でパケットベースのトラヒックストリームのうち、測定対象のパケットストリームに、わずかの測定情報を挿入することにより、測定通信路のトラヒック特性をほとんど変化させることなく、網レベルのトラヒック遅延特性を実際のトラヒックを利用して計測が可能となる。
【００３３】
また、通信事業者は、本計測方式によって図９に示すような解析結果をリアルタイムにて知ることができるので、パケットの経路フロー、優先制御を最適化するなど、適切なトラヒックエンジニアリングが可能となる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明は、測定対象のパケットストリームにわずかの測定情報を挿入することにより、トラヒックエンジニアリングのための遅延時間およびジッタ特性を、運用中の実際のネットワーク、実際通過しているトラヒックを利用して計測しているので、測定通信路のトラヒック特性にほとんど影響を与えることなく、精度の高いトラヒック計測が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるパケットベースの通信網の概略構成図である。
【図２】図１の各スイッチノードの概略図である。
【図３】本発明による被測定パケットの構成例を示す図である。
【図４】本発明による送信端の実施形態を示すブロック図である。
【図５】本発明による受信端の実施形態を示すブロック図である。
【図６】被測定パケット解析部の構成例を示す図である。
【図７】本発明による送信端におけるパケット処理を説明するための図である。
【図８】本発明による受信端におけるパケット処理を説明するための図である。
【図９】パケット遅延量の度数分布を示す図である。
【符号の説明】
１０  パケットベースの通信網
１１，１２，１３，１４  スイッチノード
２ｉ  ノード入力ポート
２ｋ  ノード出力ポート
３１  オリジナルパケット
３２  被測定パケット
３３  オリジナルパケットヘッダ
３４  オリジナルパケットペイロード
３５  被測定パケットヘッダ
３６  被測定パケットペイロード
３７  被測定パケットペイロード中のタイムスタンプ情報
４１  パケット分離回路
４２  タイムスタンプ挿入＆パケット再組立機能
４３  基準時計発生機能
４４  被測定パケット多重回路
５１  被測定パケット分離抽出機能
５２  タイムスタンプ抽出＆パケット再組立機能
５３  パケット多重回路
５４  基準時計発生機能
５５  タイムスタンプ比較・解析機能
６１  タイムスタンプ抽出部
６２  パケット再組立部
６３  基準時刻発生部
６４  時間比較部
６５  度数カウンタ
７１−１，７１−２  送信端で抽出対象とならないパケット列
７２  送信端で抽出対象となるパケット
７３  送信端で抽出対象となる属性タイムスタンプ挿入＆パケット再組立を行った後のパケット
８１−１，８１−２  受信端に入力する被測定パケットでないパケットストリーム
８２  送信端でタイムスタンプ情報を付加されたパケットストリーム
８３  タイムスタンプ削除＆パケット再組立された後の出力パケットストリーム
Ａ１  通信路を流れるオリジナルパケット入力
Ａ２  測定対象パケット以外のパケットストリーム
Ａ３  抽出回路３１で信号選択Ａ６により分離・抽出された測定対象パケットストリーム
Ａ４  タイムスタンプを挿入したのち、再組立された被測定パケットストリーム
Ａ５  一般パケットストリームと被測定パケットストリームが多重された出力パケットストリーム
Ａ６  測定対象とするパケットストリームを設定する信号
Ｂ１  受信端Ｂ入力パケット列
Ｂ２  測定対象でないパケットストリーム
Ｂ３  分離回路５１で分離された被測定パケットストリーム
Ｂ４  送信端Ａでの挿入タイムスタンプ情報を抜いて、方路アドレス、優先制御属性などのパケット属性情報を保持して再組立され、オリジナルパケットに復元されたパケットストリーム
Ｂ５  復元パケットストリームをもとの通信路に多重し、バッファリングした後のパケットストリーム
【図１】
0003550655.tif 000002
【図２】
0003550655.tif 000003
【図３】
0003550655.tif 000004
【図４】
0003550655.tif 000005
【図５】
0003550655.tif 000006
【図６】
0003550655.tif 000007
【図７】
0003550655.tif 000008
【図８】
0003550655.tif 000009
【図９】
0003550655.tif 000010