(57)【要約】【課題】ストリーミングアプリケーションに適用可能であり、他のトラヒックに影響を与えることなく、ＩＰネットワークの品質をより安価かつ簡易に測定することができるネットワーク品質推定方法及びネットワーク品質推定装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係るネットワーク品質推定方法及びネットワーク品質推定装置は、ｋ番目に受信したパケットのシーケンス番号ｓ（ｋ）と、その１つ前に受信したパケットのシーケンス番号ｓ（ｋ−１）との値から、シーケンス番号ｓ（ｋ）として得られたであろう値との差分値である「ずれ量Ｇ（ｋ）」に基づいてパケット損失率とパケット順序入替率を算出するようにした。ネットワーク品質測定用のダミーパケットを送信する必要がなく、かつ、加減算のみでネットワーク品質を算出できる。【選択図】図１
2019050455.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現在受信している現パケットから送信された順序を示すシーケンス番号を取得するシーケンス番号取得手順と、
前記現パケットの直前に受信した直前パケットのシーケンス番号に基づいて前記現パケットのシーケンス番号を予測するシーケンス番号予測手順と、
前記シーケンス番号取得手順で取得した前記現パケットのシーケンス番号と前記シーケンス番号予測手順で予測した前記現パケットのシーケンス番号との差分値であるずれ量に基づいてネットワーク品質を推定するネットワーク品質推定手順と、
を行うネットワーク品質推定方法。
【請求項２】
前記ネットワーク品質推定手順では、前記ずれ量を所定期間にわたって加算した累積ずれ量を、前記シーケンス番号から計算される前記所定期間にわたって受信すべきパケット数で除算した値を前記ネットワーク品質と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推定方法。
【請求項３】
前記ネットワーク品質推定手順では、前記ずれ量が負の値の場合に“１”を、他の場合に“０”を設定するずれ量フラグを用い、前記ずれ量フラグを所定期間にわたって加算した累積ずれ量フラグを、前記シーケンス番号から計算される前記所定期間にわたって受信すべきパケット数で除算した値を前記ネットワーク品質と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推定方法。
【請求項４】
前記シーケンス番号取得手順で、パケットに付与可能な最大のシーケンス番号を取得した場合、又はパケットに付与するシーケンス番号の初期値を取得した場合、改めて前記シーケンス番号取得手順、前記シーケンス番号予測手順、及び前記ネットワーク品質推定手順を開始するリセット手順を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のネットワーク品質推定方法。
【請求項５】
前記ネットワーク品質推定手順は、前記直前パケットのシーケンス番号が前記最大のシーケンス番号であった場合、前記現パケットの前記シーケンス番号を前記ずれ量とすることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のネットワーク品質推定方法。
【請求項６】
前記ネットワーク品質推定手順は、前記ずれ量が所定の負の閾値より小さい負のずれ量であって、前記負のずれ量が算定された前後の前記所定期間より短い一定期間内に前記負のずれ量を補償する正のずれ量が算定されない場合、前記負のずれ量を１に置換することを特徴とする請求項５に記載のネットワーク品質推定方法。
【請求項７】
現在受信している現パケットから送信された順序を示すシーケンス番号を取得するシーケンス番号取得部と、
前記シーケンス番号取得部が取得したパケットのシーケンス番号を保持する保持部と、
前記シーケンス番号取得部が取得した前記現パケットのシーケンス番号と前記保持部が保持する前記現パケットの直前に受信した直前パケットのシーケンス番号に基づいて予測した前記現パケットのシーケンス番号との差分値であるずれ量を算出するずれ量算出部と、
前記ずれ量算出部が算出した前記ずれ量に基づいてネットワーク品質を推定するネットワーク品質算出部と、
を備えるネットワーク品質推定装置。
【請求項８】
前記ネットワーク品質算出部は、前記ずれ量を所定期間にわたって加算した累積ずれ量を、前記シーケンス番号から計算される前記所定期間にわたって受信すべきパケット数で除算した値を前記ネットワーク品質とすることを特徴とする請求項７に記載のネットワーク品質推定装置。
【請求項９】
前記ネットワーク品質算出部は、前記ずれ量が負の値の場合に“１”を、他の場合に“０”を設定するずれ量フラグを用い、前記ずれ量フラグを所定期間にわたって加算した累積ずれ量フラグを、前記シーケンス番号から計算される前記所定期間にわたって受信すべきパケット数で除算した値を前記ネットワーク品質とすることを特徴とする請求項７に記載のネットワーク品質推定装置。
【請求項１０】
前記シーケンス番号取得部は、パケットに付与可能な最大のシーケンス番号を取得した場合、又はパケットに付与するシーケンス番号の初期値を取得した場合、前記保持部及び前記ネットワーク品質算出部をリセットするリセット動作を行うことを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載のネットワーク品質推定装置。
【請求項１１】
前記ずれ量算出部は、前記直前パケットのシーケンス番号が前記最大のシーケンス番号であった場合、前記現パケットの前記シーケンス番号を前記ずれ量とすることを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載のネットワーク品質推定装置。
【請求項１２】
前記ネットワーク品質算出部は、前記ずれ量が所定の負の閾値より小さい負のずれ量であって、前記負のずれ量が算定された前後の前記所定期間より短い一定期間内に前記負のずれ量を補償する正のずれ量が算定されない場合、前記負のずれ量を１に置換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推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ネットワーク品質を評価するネットワーク品質推定方法及びネットワーク品質推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
映像や音声などをパケット化してＩＰネットワークでリアルタイム配信するストリーミングアプリケーションでは、ＩＰネットワークの品質が伝送される映像／音声の品質に重大な影響を与える。送信装置から送信されたＩＰパケットがネットワーク中で失われてしまう事象の発生割合である「パケット損失率」や、送信装置から順次送信されたＩＰパケットの到着順序が入れ替わってしまう事象の発生割合である「パケット順序入替率」は、ＩＰネットワークの品質を評価するためのよく知られたパラメータの一例である。ＩＰネットワークでのパケット損失は、受信された映像／音声の途切れを引き起こす可能性がある。ＩＰネットワークでのパケット順序入替は、受信された映像／音声の乱れを引き起こす可能性がある。従って、ＩＰネットワークのパケット損失率やパケット順序入替率を適切に評価あるいは測定することは、品質劣化の少ないストリーミングアプリケーションの提供にとって欠かせない技術である。
【０００３】
ＩＰネットワークにダミーパケットを送出してＩＰネットワークの品質を推定するＩＰネットワーク品質測定装置が、すでに市販されている。しかし、このような装置は一般的に高価である。また、ダミーパケットがＩＰネットワークに負荷を与えてしまうため、ＩＰネットワーク品質測定装置は、商用利用されているＩＰネットワークの品質測定には不向きである。そこで、他のトラヒックに影響を与えることなく、ＩＰネットワークの品質を測定することができる技術の提供が望まれている。
【０００４】
特許文献１には、ＩＰネットワークのある１地点において、ＩＰネットワークを流れているＩＰパケットをキャプチャ（捕獲）して評価することで、ダミーパケットを用いることなくＩＰネットワークの品質を測定する技術が開示されている。また、特許文献２には、ＩＰパケットの受信装置に循環バッファを備え、循環バッファのチェーン長から決まる検出レイテンシを基準として、受信したＩＰパケットのパケット損失率を測定する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２１０５１５号公報
【特許文献２】特表２００６−５１０２５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１、２に開示された技術は、他のトラヒックに影響を与えることなく、パケット損失率といったＩＰネットワークの品質を精度よく測定することができる。しかし、これらの技術では特別な装置（特許文献１におけるＩＰパケットのキャプチャ装置や、特許文献２における循環バッファ）を用意しなければならず、運用やコストの面で課題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、ストリーミングアプリケーションに適用可能であり、他のトラヒックに影響を与えることなく、ＩＰネットワークの品質をより安価かつ簡易に測定することができるネットワーク品質推定方法及びネットワーク品質推定装置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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係るネットワーク品質推定方法及びネットワーク品質推定装置は、パケットに付与されたシーケンス番号の順や欠落を把握し、対象ネットワークのパケット損失やパケット順序入替の発生比率を推定することとした。
【０００９】
具体的には、本発明に係るネットワーク品質推定方法は、
現在受信している現パケットから送信された順序を示すシーケンス番号を取得するシーケンス番号取得手順と、
前記現パケットの直前に受信した直前パケットのシーケンス番号に基づいて前記現パケットのシーケンス番号を予測するシーケンス番号予測手順と、
前記シーケンス番号取得手順で取得した前記現パケットのシーケンス番号と前記シーケンス番号予測手順で予測した前記現パケットのシーケンス番号との差分値であるずれ量に基づいてネットワーク品質を推定するネットワーク品質推定手順と、
を行う。
【００１０】
また、本発明に係るネットワーク品質推定装置は、
現在受信している現パケットから送信された順序を示すシーケンス番号を取得するシーケンス番号取得部と、
前記シーケンス番号取得部が取得したパケットのシーケンス番号を保持する保持部と、
前記シーケンス番号取得部が取得した前記現パケットのシーケンス番号と前記保持部が保持する前記現パケットの直前に受信した直前パケットのシーケンス番号に基づいて予測した前記現パケットのシーケンス番号との差分値であるずれ量を算出するずれ量算出部と、
前記ずれ量算出部が算出した前記ずれ量に基づいてネットワーク品質を推定するネットワーク品質算出部と、
を備える。
【００１１】
本ネットワーク品質推定方法及び本ネットワーク品質推定装置は、測定対象のパケットに送信順序を示す「シーケンス番号」が付与されていることが前提である。通常、ストリーミングアプリケーションに用いられるＲＴＰ（Ｒｅａｌ−Ｔｉｍｅ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）パケットのヘッダには、送信順序に応じて１ずつ増加されるカウンタ値である「シーケンス番号」が付与されるようになっている。
【００１２】
本ネットワーク品質推定方法及び本ネットワーク品質推定装置は、受信したパケットから当該パケットの「シーケンス番号ｓ（ｋ）」を順次取り出す。ｓ（ｋ）は、測定装置がｋ番目に受信したパケットのシーケンス番号であることを意味している。そして、本ネットワーク品質推定方法及び本ネットワーク品質推定装置は、ｋ番目の受信パケットのシーケンス番号ｓ（ｋ）と、その１つ前であるｋ−１番目の受信パケットのシーケンス番号ｓ（ｋ−１）から、シーケンス番号ｓ（ｋ）として得られたであったろう値（予測した現パケットのシーケンス番号）との差分である「ずれ量Ｇ（ｋ）」をパケット受信するたびに計算する。そして、ネットワーク品質評価のために、この「ずれ量」を用いて簡易的に後述するパケット損失率とパケット順序入替率を算出する。
【００１３】
本ネットワーク品質推定装置を受信装置に搭載したり、ネットワークの一部に接続しておくだけでネットワークのパケット損失やパケット順序入替の発生比率を推定することができる。従って、本発明は、ストリーミングアプリケーションに適用可能であり、他のトラヒックに影響を与えることなく、ＩＰネットワークの品質をより安価かつ簡易に測定することができるネットワーク品質推定方法及びネットワーク品質推定装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、ストリーミングアプリケーションに適用可能であり、他のトラヒックに影響を与えることなく、ＩＰネットワークの品質をより安価かつ簡易に測定することができるネットワーク品質推定方法及びネットワーク品質推定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】パケット構成を説明する図である。
【図２】パケット損失率とパケット順序入替率を説明する図である。
【図３】本発明に係るネットワーク品質推定装置を備える受信装置を説明する図である。
【図４】本発明に係るネットワーク品質推定装置のネットワーク品質算出部を説明する図である。
【図５】本発明に係るネットワーク品質推定方法を説明する図である。
【図６】本発明に係るネットワーク品質推定方法において特殊なケースを説明する図である。
【図７】本発明に係るネットワーク品質推定方法において特殊なケースを説明する図である。
【図８】本発明に係るネットワーク品質推定方法において特殊なケースを説明する図である。
【図９】本発明に係るネットワーク品質推定方法において特殊なケースを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００１７】
［パケットの構成］
本実施形態に用いられるパケットの構成について説明する。ネットワークで伝送されるパケット（これは、送信装置が送信し、受信装置が受信するパケットである。）には、送信装置がパケットを送信する順序に応じて１ずつ増加されるカウンタ値である「シーケンス番号」が付与されている。シーケンス番号は、パケットが送信される順序を表す数値である。シーケンス番号は、パケットのヘッダ（拡張ヘッダを含む。）の所定の領域に格納される。あるいは、シーケンス番号は、パケットのペイロードに設けた所定の領域に格納してもよい。
【００１８】
本発明に用いることができるパケット構成のより具体的な例を、図１を用いて説明する。映像や音声などを符号化して得られた符号化データは、ＲＴＰ（Ｒｅａｌ−Ｔｉｍｅ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）パケットのペイロードに格納される。ＲＴＰペイロードにＲＴＰヘッダが付与され、ＲＴＰパケットが形成される。ＲＴＰヘッダは、図１に示すように、バージョン（Ｖ）、パディング（Ｐ）、拡張ヘッダ（Ｘ）、ＣＳＲＣカウント（ＣＣ）、マーカ（Ｍ）、ペイロード・タイプ、シーケンス番号、タイム・スタンプ、同期送信元（ＳＳＲＣ）識別子の各領域を備える。１６ビットで構成されるＲＴＰヘッダのシーケンス番号領域は、ＲＴＰパケットの送信順に応じて、１から始まり１ずつ増加されるシーケンス番号を格納する。ＲＴＰパケットは、ＵＤＰ（Ｕｓｅｒ  Ｄａｔａｇｒａｍ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）ペイロードに格納される。ＵＤＰペイロードにＵＤＰヘッダが付与され、ＵＤＰパケットが形成される。ＵＤＰパケットは、ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）ペイロードに格納される。ＩＰペイロードにＩＰヘッダが付与され、ＩＰパケットが形成される。ＩＰパケットは、ＩＰネットワークを介して、送信装置から受信装置に送信される。
【００１９】
なお、本発明に用いることができるパケットは、上述したＲＴＰパケットに限定されるものではない。パケットのヘッダあるいはペイロード中に、当該パケットの送信順序を示すシーケンス番号が付与されているものであれば、どのようなフォーマットのパケットであっても本発明を適用することができる。
【００２０】
［処理概要］
図２を用いて、ネットワーク品質の推定処理の概要を説明する。図２（ａ）は、「パケット損失率」の推定方法の概要を説明する図であり、図２（ｂ）は、「パケット順序入替率」の推定方法の概要を説明する図である。
【００２１】
ＩＰパケットの送信装置は、１から１０まで１ずつインクリメントされるシーケンス番号１、２、３、・・・、１０を各々有する１０個のＩＰパケットを送信したと仮定する。これら１０個のＩＰパケットは、ＩＰネットワークを介して、受信装置に受信される。受信装置は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、シーケンス番号ｓ（ｋ）＝１、３、４、５、６、８、９、７、１０の順で９個のＩＰパケットを受信したと仮定する。
【００２２】
ここで、受信装置が測定開始からｋ番目に受信したＩＰパケットが有するシーケンス番号をｓ（ｋ）と表記することとする。受信装置は、ｋ番目の（すなわち最新の）ＩＰパケットを受信するたびごとに、最新のＩＰパケットのシーケンス番号ｓ（ｋ）として得られたであったろう値（ｓ（ｋ−１）＋１）を予測する。そして、受信装置は、最新のシーケンス番号ｓ（ｋ）と、予測したシーケンス番号ｓ（ｋ−１）＋１との差分値Ｇ（ｋ）を計算する。
【数１】
2019050455.tif 000003
ここで、差分値Ｇ（ｋ）を「ずれ量」と呼ぶこととする。
【００２３】
ｋ番目に受信したＩＰパケットが、ｋ−１番目に受信したＩＰパケットの１つ後に送信されたのであれば、シーケンス番号ｓ（ｋ）はシーケンス番号ｓ（ｋ−１）より１だけ大きい値となるはずであるので、ずれ量Ｇ（ｋ）は０となる。一方、パケット損失やパケット到着順序の入れ替えが発生した場合、シーケンス番号ｓ（ｋ）はシーケンス番号ｓ（ｋ−１）より１だけ大きい値にはならない。例えば、パケット損失が１つ発生した場合、シーケンス番号ｓ（ｋ）はシーケンス番号ｓ（ｋ−１）より２だけ大きい値となるはずであるから、ずれ量Ｇ（ｋ）は１となる。図２（ａ）及び図２（ｂ）の例では、２番目（ｋ＝２）に受信したＩＰパケットのシーケンス番号はｓ（ｋ）＝３であり、その１つ前（ｋ＝１）に受信したＩＰパケットのシーケンス番号はｓ（ｋ）＝１であるから、このとき算出されるずれ量はＧ（ｋ）＝３−（１＋１）＝＋１となる。受信装置は、ＩＰパケットを受信するたびにずれ量Ｇ（ｋ）を算出し、この「ずれ量Ｇ（ｋ）」を用いてパケット損失率とパケット順序入替率を推定する。
【００２４】
（パケット損失率）
図２（ａ）を参照して、パケット損失率の推定処理の概要について説明する。受信装置は、所定期間の最後のＩＰパケット（図２（ａ）では、ｋ＝９）を受信すると、これまでに得られたすべてのずれ量Ｇ（ｋ）を加算して累積ずれ量ΣＧ（ｋ）（図２（ａ）の例では１）を算出する。受信装置は、所定期間に受信したＩＰパケットにおける最大のシーケンス番号Ｓｍａｘ（図２（ａ）の例では１０）と累積ずれ量ΣＧ（ｋ）との比をパケット損失率ＰＬｏｓｓとして導出する。
【数２】
2019050455.tif 000004
【００２５】
（パケット順序入替率）
次いで、図２（ｂ）を参照して、パケット順序入替率の推定処理の概要について説明する。受信装置は、ＩＰパケットを受信するたびに、算出したずれ量Ｇ（ｋ）が負の値か否かを評価する。算出したずれ量Ｇ（ｋ）が負の値の場合、ｋ番目に受信したＩＰパケットにおけるずれ量フラグＮＧ（ｋ）＝１とする。それ以外の場合、ずれ量フラグＮＧ（ｋ）＝０とする（数式Ｃ３参照）。受信装置は、所定期間の最後のＩＰパケット（図２（ｂ）では、ｋ＝９）を受信すると、これまでに得られたすべてのずれ量フラグＮＧ（ｋ）を加算して累積ずれ量フラグΣＮＧ（ｋ）（図２（ｂ）の例では１）を算出する。受信装置は、所定期間に受信したＩＰパケットにおける最大のシーケンス番号Ｓｍａｘ（図２（ｂ）の例では１０）と累積ずれ量フラグΣＮＧ（ｋ）との比をパケット順序入替率ＰＲｅｏｒｄｅｒとして導出する。
【数Ｃ３】
2019050455.tif 000005
【数４】
2019050455.tif 000006
累積ずれ量フラグΣＮＧ（ｋ）は、パケット到着順序の入れ替えが発生したパケット数を表している。なお、「これまでに得られたすべてのずれ量フラグＮＧ（ｋ）を加算」することは、「負数のずれ量Ｇ（ｋ）をカウントする」ことと等価である。
【００２６】
上記では、パケット損失率およびパケット順序入替率を算出するための分母として、受信したＩＰパケットにおける最大のシーケンス番号Ｓｍａｘを用いていたが、本発明はこれに限定されるものではない。要は、測定対象とした受信パケットに対応する送信パケット数（図２（ａ）、（ｂ）の例では、受信パケット数は９であるが、ネットワーク中でパケット損失が１つ発生しているため、送信パケット数は１０）を推定し、それをパケット損失率およびパケット順序入替率を算出するための分母とすればよい。例えば、受信したＩＰパケットのうち最大のシーケンス番号Ｓｍａｘと最小のシーケンス番号Ｓｍｉｎを用いて、Ｓｍａｘ−Ｓｍｉｎ−１を分母に用いてもよい（数式Ｃ２及び数式Ｃ４）。この場合、測定対象のうち最初に送信されたＩＰパケットのシーケンス番号が１以外の場合であっても、パケット損失率やパケット順序入替率を算出できる。
【００２７】
つまり、所定期間のＩＰパケットのシーケンス番号の最小値Ｓｍｉｎが１でない場合、
【数Ｃ２】
2019050455.tif 000007
でパケット損失率ＰＬｏｓｓを、
【数Ｃ４】
2019050455.tif 000008
でパケット順序入替率ＰＲｅｏｒｄｅｒを導出する。また、あらかじめ測定対象のパケット数が決まっている場合は、送信装置がパケットのヘッダ等に送信パケット数に関する情報を格納することで、送信装置が受信装置に伝達するようにしてもよい。
【００２８】
［ネットワーク品質推定装置］
図３は、本実施形態に係るネットワーク品質推定装置１０１を備える受信装置３０１の構成を説明する図である。受信装置３０１は、ネットワークからパケットを受信する受信バッファ１１と、当該パケットを受信処理するパケット処理部１２と、ネットワーク品質推定装置１０１とを有する。ネットワーク品質推定装置１０１は、ＩＰパケットを受信する受信装置３０１に組み込まれ、あるいは受信装置３０１と一体となって構成される。ネットワーク品質推定装置１０１は、パケット処理部１２からシーケンス番号が通知され、ネットワーク品質として、送信装置から送信されたＩＰパケットがネットワーク中で失われてしまう事象の発生割合である「パケット損失率」と、送信装置から順次送信されたＩＰパケットの到着順序が入れ替わってしまう事象の発生割合である「パケット順序入替率」を、図２を用いて説明した原理に従って推定する。
【００２９】
ネットワーク品質推定装置１０１は、
現在受信している現パケットから送信された順序を示すシーケンス番号を取得するシーケンス番号取得部１３と、
シーケンス番号取得部１３が取得したパケットのシーケンス番号を保持する保持部１４と、
シーケンス番号取得部１３が取得した前記現パケットのシーケンス番号と前記保持部１４が保持する前記現パケットの直前に受信した直前パケットのシーケンス番号に基づいて予測した前記現パケットのシーケンス番号との差分値であるずれ量を算出するずれ量算出部１５と、
ずれ量算出部１５が算出した前記ずれ量に基づいてネットワーク品質を推定するネットワーク品質算出部１６と、
を備える。
【００３０】
シーケンス番号取得部１３は、パケット処理部１２がＩＰパケットを受信するたびに通知する当該ＩＰパケットに含まれるシーケンス番号ｓ（ｋ）を取得する。シーケンス番号取得部１３は、保持部１４に最新の（ｋ番目）ＩＰパケットのシーケンス番号ｓ（ｋ）を出力し、保持させる。
【００３１】
保持部１４は、最新のＩＰパケットのシーケンス番号ｓ（ｋ）、その１つ前に受信したＩＰパケットのシーケンス番号ｓ（ｋ−１）、所定期間にわたって保持部１４が保持したシーケンス番号のうち最も小さなシーケンス番号Ｓｍｉｎ及び最も大きなシーケンス番号Ｓｍａｘを保持する。
【００３２】
ずれ量算出部１５は、保持部１４が保持していた１つ前（ｋ−１番目）に受信したＩＰパケットのシーケンス番号ｓ（ｋ−１）の値から、最新のＩＰパケットのシーケンス番号ｓ（ｋ）として得られたであったろう値（ｓ（ｋ−１）＋１）を予測する。そして、ずれ量算出部１５は、シーケンス番号取得部１３が取得した最新のシーケンス番号ｓ（ｋ）と、予測したシーケンス番号ｓ（ｋ−１）＋１との差分値であるずれ量Ｇ（ｋ）を計算し、ネットワーク品質算出部１６に出力する。
【００３３】
図４は、ネットワーク品質算出部１６の具体的な構成を説明する図である。ネットワーク品質算出部１６は、パケット損失率を算出するパケット損失率算出部２０と、パケット順序入替率を算出するパケット順序入替率算出部３０を備える。パケット損失率算出部２０は、加算部２１、累積ずれ量保持部２２及び除算部２３を有する。パケット順序入替率算出部３０は、判定部３１、加算部３２、累積ずれ量フラグ保持部３３及び除算部３４を有する。
【００３４】
パケット損失率算出部２０は、上述した数Ｃ２に則ってパケット損失率を推定する。加算部２１には、ずれ量算出部１５が出力した最新（ｋ番目）のずれ量Ｇ（ｋ）と、累積ずれ量保持部２２が保持している１つ前（ｋ−１番目）の累積ずれ量ΣＧ（ｋ−１）とを加算し、最新の累積ずれ量ΣＧ（ｋ）を算出する。加算部２１は、累積ずれ量ΣＧ（ｋ）を累積ずれ量保持部２２に出力して保持させるとともに、除算部２３に出力する。除算部２３は、保持部１４が保持している最大シーケンス番号Ｓｍａｘ及び最小シーケンス番号Ｓｍｉｎを取得し、数Ｃ２の計算を行う。すなわち、累積ずれ量ΣＧ（ｋ）を、（Ｓｍａｘ―Ｓｍｉｎ―１）で除算する。除算部２３は、除算して得られた値をパケット損失率ＰＬｏｓｓの推定値として出力する。
【００３５】
パケット順序入替率算出部３０は、上述した数Ｃ４に則ってパケット順序入替率を推定する。判定部３１は、ずれ量算出部１５が出力した最新（ｋ番目）のずれ量Ｇ（ｋ）が負の値か否かを評価する。判定部３１は、数Ｃ３に則って、ずれ量Ｇ（ｋ）が負の値の場合にずれ量フラグＮＧ（ｋ）＝１と設定し、それ以外の場合はずれ量フラグＮＧ（ｋ）＝０と設定する。加算部３２は、判定部３１が出力した最新（ｋ番目）のずれ量フラグＮＧ（ｋ）の値と、累積ずれ量フラグ保持部３３が保持している１つ前（ｋ−１番目）の累積ずれ量フラグΣＮＧ（ｋ−１）とを加算し、最新の累積ずれ量フラグΣＮＧ（ｋ）を算出する。加算部３２は、累積ずれ量フラグΣＮＧ（ｋ）を累積ずれ量フラグ保持部３３に出力して保持させるとともに、除算部３４に出力する。除算部３４は、保持部１４が保持している最大シーケンス番号Ｓｍａｘ及び最小シーケンス番号Ｓｍｉｎを取得し、数Ｃ４の計算を行う。すなわち、累積ずれ量フラグΣＮＧ（ｋ）を、（Ｓｍａｘ―Ｓｍｉｎ―１）で除算する。除算部３４は、除算して得られた値をパケット順序入替率Ｐｒｅｏｒｄｅｒの推定値として出力する。
【００３６】
なお、所定期間経過後もしくは任意時刻に、保持部１４、累積ずれ量保持部２２及び累積ずれ量フラグ保持部３３にリセット信号を入力することで、それらが保持する値をリセット（初期化）することができる。例えば、所定期間とは、ネットワーク品質を推定するために必要となる一定の期間であってもよい。あるいは、シーケンス番号の最小値のパケットからシーケンス番号の最大値のパケットまで受信する時間であってもよい。
【００３７】
図５は、本実施形態に係るネットワーク品質推定装置１０１が行うネットワーク品質推定方法を説明するフローチャートである。本ネットワーク品質推定方法は、
現在受信している現パケットから送信された順序を示すシーケンス番号を取得するシーケンス番号取得手順（ステップＳ０１）と、
前記現パケットの直前に受信した直前パケットのシーケンス番号に基づいて前記現パケットのシーケンス番号を予測するシーケンス番号予測手順と、
前記シーケンス番号取得手順で取得した前記現パケットのシーケンス番号と前記シーケンス番号予測手順で予測した前記現パケットのシーケンス番号とのずれ量（ステップＳ０２）に基づいてネットワーク品質を推定するネットワーク品質推定手順（ステップＳ０３）と、
を行う。
ここで、ステップＳ０２におけるずれ量は、上述した数１を用いて算出される値とすればよい。
【００３８】
ネットワーク品質推定手順（ステップＳ０３）では、ステップＳ３１でずれ量Ｇ（ｋ）が負の値か否かを判断し、ずれ量Ｇ（ｋ）が負の値の場合にずれ量フラグＮＧ（ｋ）＝１と設定し（ステップＳ３３）、それ以外の場合はずれ量フラグＮＧ（ｋ）＝０と設定する（ステップＳ３２）。そして、所定期間に受信したパケットの中で最小のシーケンス番号Ｓｍｉｎと最大のシーケンス番号Ｓｍａｘとの差を算出する（ステップＳ３４）。そして、数Ｃ２に則ってパケット損失率ＰＬＯＳＳを算出し（ステップＳ３５）、数Ｃ４に則ってパケット順序入替率ＰＲｅｏｒｄｅｒを算出する（ステップＳ３６）。
【００３９】
［特殊なケース］
ここで、受信したパケットに格納されるシーケンス番号は有限の値であることに着目する。例えば、ＲＴＰパケットの場合、シーケンス番号を格納する領域は、図１に示したように１６ビットでしかない。すなわち、ＲＴＰパケットは、シーケンス番号として１０進数で０から６５５３５までの値しか格納することができない。シーケンス番号が６５５３５に達すると、再び０に戻ってインクリメントされる。以下、パケットには１６ビットのシーケンス番号格納領域が割り当てられていることを前提とし、受信したパケットのシーケンス番号が６５５３５から０に戻るタイミングでのずれ量Ｇ（ｋ）について考察する。
【００４０】
シーケンス番号ｓ（ｋ）＝０のパケットを受信した場合、その１つ前の受信パケットのシーケンス番号はｓ（ｋ−１）＝６５５３５であるため、図６（ａ）で示したように、ずれ量Ｇ（ｋ）＝−６５５３６となる。そのため、ネットワーク品質の評価期間中にパケット損失がなかったとしても、累積ずれ量（すなわちパケット損失量の推定値）はΣＧ（ｋ）＝−６５５３６という妥当でない値が算定されてしまう。
【００４１】
（対応案１）
そこで、図６（ｂ）に示したように、シーケンス番号の最大値（１６ｂｉｔ値の例では１０進数で６５５３５）に達したタイミングで、あるいはシーケンス番号が初期値（通常は０）に戻ったタイミングで、累積ずれ量ΣＧ（ｋ）及び累積ずれ量フラグΣＮＧ（ｋ）をリセット（初期化）するようにしてもよい。すなわち、シーケンス番号取得部１３は、パケット処理部１２から取得したシーケンス番号ｓ（ｋ）が６５５３５（あるいは０）であった場合、シーケンス番号取得部１３はリセット信号を出力し、保持部１４に保持された値、ネットワーク品質算出部１６における累積ずれ量保持部２２および累積ずれ量フラグ保持部３３に保持された値をリセットないし消去し、シーケンス番号がｓ（ｋ−１）＝１から再びずれ量Ｇ（ｋ）を算出するようにしてもよい。
【００４２】
つまり、シーケンス番号取得部１３は、パケットに付与可能な最大のシーケンス番号を取得した場合、又はパケットに付与するシーケンス番号の初期値を取得した場合、保持部１４及びネットワーク品質算出部１６をリセットするリセット動作を行う。具体的には、シーケンス番号取得部１３は、前記リセット動作で、保持部１４が保持するｓ（ｋ）、ｓ（ｋ−１）、Ｓｍａｘ、及びＳｍｉｎをリセットし、ネットワーク品質算出部１６が算出する累積ずれ量Σｋ＝２［Ｇ（ｋ）］と累積ずれ量フラグΣｋ＝２［ＮＧ（ｋ）］をリセットする。
【００４３】
（対応案２）
シーケンス番号が最大値を受信したタイミングでパケット損失率あるいはパケット順序入替率の推定をリセットしたとしても、シーケンス番号が最大値から初期値に戻るタイミングの前後で受信パケットの入替が発生したとすると不具合が発生する場合がある。例えば、シーケンス番号が最大値のパケット（ｓ（ｋ）＝６５５３５）とシーケンス番号が最大値より１つ小さいパケット（ｓ（ｋ）＝６５５３４）の順序が入れ替わって受信された場合、図７（ａ）に示したように、シーケンス番号ｓ（ｋ）＝６５５３５を受信してリセットされた後であっても、ｓ（ｋ）＝０を受信したタイミングでずれ量Ｇ（ｋ）＝−６５５３５が算定されてしまう。その結果、その後にパケット損失が発生しなかったとしても累積ずれ量としてΣＧ（ｋ）＝−６５５３５という妥当でない値が算定されてしまう。また、シーケンス番号が初期値のパケット（ｓ（ｋ）＝０）とシーケンス番号が初期値より１つ大きいパケット（ｓ（ｋ）＝１）の順序が入れ替わって受信された場合、図７（ｂ）に示したように、シーケンス番号ｓ（ｋ）＝６５５３５を受信してリセットされた後であっても累積ずれ量ΣＧ（ｋ）＝−１が算定されてしまい、パケット損失量の推定値として−１という妥当でない値が算定されてしまう。
【００４４】
そこで、シーケンス番号が最大値のパケットを受信した場合、その次の受信パケットに対するずれ量Ｇ（ｋ）は、当該受信パケットのシーケンス番号と一致する値とすればよい。言い換えると、１つ前の受信パケットのシーケンス番号が最大値（ｓ（ｋ）＝６５５３５）であった場合は、ずれ量は受信パケットのシーケンス番号と一致する値とすればよい。これを式として書き表すと、以下のようになる。
【数Ｃ５】
2019050455.tif 000009
ただし、Ｍａｘ  Ｓはパケットに付与可能な最大のシーケンス番号である。
【００４５】
数Ｃ５を用いるのであれば、シーケンス番号の最大値（１６ｂｉｔ値の例では１０進数で６５５３５）に達したタイミングで、あるいはシーケンス番号が初期値（通常は０）に戻ったタイミングで、ネットワーク品質の推定をリセットする必要はない。図７（ａ）と同じ受信パケットの入れ替えが発生したとしても、数Ｃ５を用いれば、図８（ａ）に示したように、累積ずれ量は妥当な値を得ることができる。同様に、図７（ｂ）と同じ受信パケットの入れ替えが発生したとしても、図８（ｂ）に示したように、累積ずれ量は妥当な値を得ることができる。
【００４６】
（対応案３）
ずれ量の算定に式Ｃ５を用いた場合であっても、不具合解消の鍵となるシーケンス番号ｓ（ｋ）＝６５５３５のパケットがネットワーク中で損失して受信されなかった場合、ずれ量およびずれ量フラグとして妥当でない値が算定されてしまう。図９（ａ）に示したように、シーケンス番号ｓ（ｋ）＝６５５３５のパケットが受信されなかった場合、シーケンス番号ｓ（ｋ）＝０のパケットを受信すると、ずれ量Ｇ（ｋ）＝−６５５３５とずれ量フラグＮＧ（ｋ）＝１が算定されてしまう。
【００４７】
そこで、シーケンス番号が最大値となるパケットが損失した場合は、このパケットに前後する受信パケットから算定されるずれ量Ｇ（ｋ）をパケット損失率あるいはパケット順序入替率の算定に用いないようにすればよい。具体的には、ネットワーク品質算出部１６は、ずれ量Ｇ（ｋ）について、負のしきい値Ｇｔｈが設定されており、ずれ量算出部１５がＧｔｈ未満の負のずれ量Ｇ（ｋ）を算定し、前記負のずれ量Ｇ（ｋ）を算定した前後の前記所定期間より短い一定期間内に前記負のずれ量Ｇ（ｋ）を補償する正のずれ量を算定しない場合、前記負のずれ量Ｇ（ｋ）をＧ（ｋ）＝１に置換する。
【００４８】
つまり、所定の負の閾値Ｇｔｈより小さいずれ量Ｇ（ｋ）が算定された場合、このずれ量を算定した前後のある一定期間内にこのずれ量を補償する正のずれ量が算定されなければ、シーケンス番号が最大値となるパケットが損失したとみなして、当該ずれ量をＧ（ｋ）  ＝  １と変更すればよい。
【００４９】
例えば、所定の負の閾値Ｇｔｈ＝−６００００、一定期間を受信したパケット数６に相当する期間とした例について述べる。シーケンス番号が最大値より１小さいパケット（ｓ（ｋ）＝６５５３４）を受信した後にシーケンス番号が初期値のパケット（ｓ（ｋ）＝０）を受信したとする。このとき、ずれ量はＧ（ｋ）＝−６５５３５（＜Ｇｔｈ）と算定され、ずれ量フラグはＮＧ（ｋ）＝１が算定される。その前後３パケット（合計６パケット）にわたってＧ（ｋ）＝−Ｇｔｈ（この値は正になる）のずれ量が算定されなかった場合、シーケンス番号が最大値のパケット（ｓ（ｋ）＝６５５３５）は損失したものとみなし、図９（ｂ）に示したように、シーケンス番号が初期値のパケット（ｓ（ｋ）＝０）を受信したときに算定したずれ量をＧ（ｋ）＝１に変更し、それに基づきＮＧ（ｋ）＝０に変更する。この処理は、シーケンス番号が最大値のパケットが損失したことに対応してずれ量をＧ（ｋ）＝１に設定することを意味する。その結果、累積ずれ量はΣＧ（ｋ）＝１（すなわちパケット損失量１）となり、パケット入替が発生した数は０と補正される。なお、この例では一定の期間を受信パケット数６に相当する期間としたが、ネットワークの構成や状況などによって適宜変更しても構わない。
【００５０】
ここで、所定の負の閾値Ｇｔｈとして用いることができる最小の値は、シーケンス番号の最大値を負数とした値より１大きい値である。例えば、図１に示したようにシーケンス番号が１６ビットで表される場合（シーケンス番号の最大値は６５５３５）、所定の負の閾値Ｇｔｈとして用いることができる最小の値は−６５５３４である。そして、ずれ量Ｇ（ｋ）が−６５５３４未満となるのは、図９（ａ）に示したように、シーケンス番号が最大値（ｓ（ｋ）＝６５５３５）のパケットのみが損失した場合である。一方、所定の負の閾値Ｇｔｈ＝−６５５３４を用いると、シーケンス番号が最大値のパケットを含む連続した複数のパケットが損失した場合を補償することができない。例えば、シーケンス番号ｓ（ｋ）が６５５３３から６５５３５の３パケットが連続して損失した場合を考える。シーケンス番号ｓ（ｋ）＝６５５３２のパケットの受信に引き続いて、シーケンス番号ｓ（ｋ）＝０のパケットを受信したとき、ずれ量はＧ（ｋ）＝０−（６５５３２＋１）＝−６５５３３と算出される。所定の負の閾値がＧｔｈ＝−６５５３４を用いた場合、このずれ量は補正されず、従って累積ずれ量もΣＧ（ｋ）＝−６５５５５という妥当でない値が算出されてしまう。そこで、所定の負の閾値Ｇｔｈとしては、連続して損失する可能性のあるパケット数を考慮し、「シーケンス番号の最大値を負数とした値より１大きい値」よりもさらに大きな負数の値を用いるようにしてもよい。上記の例のように、最大で３パケットが連続して損失する可能性がある場合、所定の負の閾値はＧｔｈ＝−６５５３２とすればよい。
【００５１】
（発明の効果）
本発明に係るネットワーク品質推定方法及びネットワーク品質推定装置は、ｋ番目に受信したパケットのシーケンス番号ｓ（ｋ）と、その１つ前に受信したパケットのシーケンス番号ｓ（ｋ−１）との値から、シーケンス番号ｓ（ｋ）として得られたであろう値との差分である「ずれ量Ｇ（ｋ）」に基づいてパケット損失率とパケット順序入替率を算出するようにした。ネットワーク品質測定用のダミーパケットを送信する必要がなく、かつ、加減算のみでネットワーク品質を算出できるため、本発明により、他のトラヒックに影響を与えることなく、ネットワークの品質をより安価かつ簡易に測定することができるようになる。
【００５２】
なお、特許文献１や２はネットワーク品質を精度よく測定するために発明された装置である。一方、本発明は、特許文献１や２ほど高精度さを求めるのではなく、安価かつ簡易にネットワーク品質を測定するために発明された装置であって、特許文献１や２の発明の目的とは異なることを付言しておく。
【符号の説明】
【００５３】
１１：受信バッファ
１２：パケット処理部
１３：シーケンス番号取得部
１４：保持部
１５：ずれ量算出部
１６：ネットワーク品質算出部
２０：パケット損失率算出部
２１：累積ずれ量保持部
２２：除算部
３０：パケット順序入替率算出部
３１：判定部
３２：累積ずれ量フラグ保持部
３３：除算部
１０１：ネットワーク品質推定装置
３０１：受信装置
【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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【図８】
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【図９】
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