(57)【要約】 【課題】 通信ノードにおいて伝送帯域、回線数、データバッファ量といった通信ネットワーク資源の有効利用しながらQoSの提供条件を構築するためのパケットの遅延時間をリアルタイムに測定できる技術を提供する。【解決手段】所定時間内に通信ノード内のキューに入力されるパケットの入力量と入力時刻を前記所定の時間毎に測定し、累積入力量を計算し、記憶し、所定時間内に前記キューから出力されるパケットの出力量と出力時刻を前記所定の時間毎に測定し、累積出力量を計算し、記憶し、遅延時間計算処理時刻における累積入力量を取得し、前記所定の時間毎に記憶された出力時刻と累積出力量のうち、前記累積入力量と同一かそれ以上の累積出力量に対応する出力時刻であって最小の出力時刻である対応出力時刻を取得し、前記対応出力時刻と前記遅延時間計算処理時刻の差をパケット遅延時間として算出する。【選択図】図１
2015186175.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パケットのキューとパケットの転送処理機能とパケット遅延時間測定装置を備える通信ノードにおけるパケット遅延時間測定装置であって、
所定時間内に前記キューに入力されるパケットの入力量と入力時刻を前記所定の時間毎に測定する入力測定部と、
前記所定の時間毎の入力時刻に、当該入力時刻までのすべての入力量の合計である累積入力量を計算し、当該入力時刻と当該入力時刻における入力量と前記計算した累積入力量を記憶する入力情報計算・記憶処理部と、
前記所定時間内に前記キューから出力されるパケットの出力量と出力時刻を所定の時間毎に測定する出力測定部と、
前記所定の時間毎の出力時刻に、当該出力時刻までのすべての出力量の合計である累積出力量を計算し、当該出力時刻と当該出力時刻における出力量と前記計算した累積出力量を記憶する出力情報計算・記憶処理部と、
パケット遅延時間データ収集時に、前記所定の時間毎に記憶された入力時刻と入力量と累積入力量のうち、入力量が０でない時の入力時刻を遅延時間計算処理時刻とし、当該遅延時間計算処理時刻における累積入力量を取得し、前記所定の時間毎に記憶された出力時刻と累積出力量のうち、前記累積入力量と同一かそれ以上の累積出力量に対応する出力時刻であって、遅延時間計算処理時刻からパケット遅延時間データ収集時刻までの間のうち最古の出力時刻である対応出力時刻を取得し、前記対応出力時刻と前記遅延時間計算処理時刻の差をパケット遅延時間として算出する遅延時間計算部を備えることを特徴とするパケット遅延時間測定装置。
【請求項２】
請求項１記載のパケット遅延時間測定装置であって、
遅延時間計算処理時刻は、前記所定の時間毎に記憶された入力時刻と入力量と累積入力量のうち、入力量が０でない時の入力時刻であって前記パケット遅延時間収集時から見て過去のすべての１又は複数の入力時刻であり、
パケット遅延時間計算部は、前記１又は複数の遅延時間計算処理時刻についてパケット遅延時間を算出することを特徴とするパケット遅延時間測定装置。
【請求項３】
パケットのキューとパケットの転送処理機能を備える通信ノードにおけるパケット遅延時間測定方法であって、
所定時間内に前記キューに入力されるパケットの入力量と入力時刻を前記所定の時間毎に測定する入力測定過程と、
前記所定の時間毎の入力時刻に、当該入力時刻までのすべての入力量の合計である累積入力量を計算し、当該入力時刻と当該入力時刻における入力量と前記計算した累積入力量を記憶する入力情報計算・記憶処理過程と、
前記所定時間内に前記キューから出力されるパケットの出力量と出力時刻を所定の時間毎に測定する出力測定過程と、
前記所定の時間毎の出力時刻に、当該出力時刻までのすべての出力量の合計である累積出力量を計算し、当該出力時刻と当該出力時刻における出力量と前記計算した累積出力量を記憶する出力情報計算・記憶処理過程と、
パケット遅延時間データ収集時に、前記所定の時間毎に記憶された入力時刻と入力量と累積入力量のうち、入力量が０でない時の入力時刻を遅延時間計算処理時刻とし、当該遅延時間計算処理時刻における累積入力量を取得し、前記所定の時間毎に記憶された出力時刻と累積出力量のうち、前記累積入力量と同一かそれ以上の累積出力量に対応する出力時刻であって、遅延時間計算処理時刻からパケット遅延時間データ収集時刻までの間のうち最古の出力時刻である対応出力時刻を取得し、前記対応出力時刻と前記遅延時間計算処理時刻の差をパケット遅延時間として算出する遅延時間計算過程を備えることを特徴とするパケット遅延時間測定方法。
【請求項４】
請求項３記載のパケット遅延時間測定方法であって、
遅延時間計算処理時刻は、前記所定の時間毎に記憶された入力時刻と入力量と累積入力量のうち、入力量が０でない時の入力時刻であって前記パケット遅延時間収集時から見て過去のすべての１又は複数の入力時刻であり、
パケット遅延時間計算過程は、前記１又は複数の遅延時間計算処理時刻についてパケット遅延時間を算出することを特徴とするパケット遅延時間測定方法。
【請求項５】
請求項３乃至請求項４に記載のパケット遅延時間測定方法をコンピュータに実行させるためのパケット遅延時間測定プログラム。
【請求項６】
パケットのキューとパケットの転送処理機能とパケット遅延時間測定装置を備える通信ノードであって、
前記パケット遅延時間測定装置は、
所定時間内に前記キューに入力されるパケットの入力量と入力時刻を前記所定の時間毎に測定する入力測定部と、
前記所定の時間毎の入力時刻に、当該入力時刻までのすべての入力量の合計である累積入力量を計算し、当該入力時刻と当該入力時刻における入力量と前記計算した累積入力量を記憶する入力情報計算・記憶処理部と、
前記所定時間内に前記キューから出力されるパケットの出力量と出力時刻を所定の時間毎に測定する出力測定部と、
前記所定の時間毎の出力時刻に、当該出力時刻までのすべての出力量の合計である累積出力量を計算し、当該出力時刻と当該出力時刻における出力量と前記計算した累積出力量を記憶する出力情報計算・記憶処理部と、
パケット遅延時間データ収集時に、前記所定の時間毎に記憶された入力時刻と入力量と累積入力量のうち、入力量が０でない時の入力時刻を遅延時間計算処理時刻とし、当該遅延時間計算処理時刻における累積入力量を取得し、前記所定の時間毎に記憶された出力時刻と累積出力量のうち、前記累積入力量と同一かそれ以上の累積出力量に対応する出力時刻であって、遅延時間計算処理時刻からパケット遅延時間データ収集時刻までの間のうち最古の出力時刻である対応出力時刻を取得し、前記対応出力時刻と前記遅延時間計算処理時刻の差をパケット遅延時間として算出する遅延時間計算部を備えることを特徴とする通信ノード。
【請求項７】
請求項６記載の通信ノードであって、
前記遅延時間計算処理時刻は、前記所定の時間毎に記憶された入力時刻と入力量と累積入力量のうち、入力量が０でない時の入力時刻であって前記パケット遅延時間収集時から見て過去のすべての１又は複数の入力時刻であり、
前記パケット遅延時間計算部は、前記１又は複数の遅延時間計算処理時刻についてパケット遅延時間を算出することを特徴とする通信ノード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パケット通信ネットワーク分野に関し、通信ノード内で発生する遅延の測定方法とその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パケット通信ネットワークは、１つまたは複数のコンピュータ・端末の間の通信を可能にする。通信ネットワークは、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）、ワイド・エリア・ネットワーク（ＷＡＮ）、インターネット、ワイヤレス・ネットワーク等を含んでいる。通信ネットワークを利用して通信を行う際、どのような品質（パケット遅延、パケット損失率等）で通信を行えるかは重要かつ基本的な問題である。特にパケット遅延は、パケット損失と並んで、正確かつその要因を把握しておくことが必要であるが、長時間に亘った観測結果から統計的に処理して通信品質を評価せざるをえない状況にある。
【０００３】
一方、通信ネットワークについては、種々の形態の通信ネットワーク、例えば、固定電話ネットワーク、携帯電話ネットワーク、インターネット、衛星通信ネットワーク等が提供され、最近ではNGN（New Generation Network）が勧告化されるなどその技術的な進展については枚挙のいとまがない。
これらの技術を通信ネットワークの通信品質技術から整理すると、ネットワーク資源の有効利用を図りながら所定の通信品質を確保することが益々求められている。特に、VSAT（Very Small Aperture Terminal）衛星通信システムにおけるDAMA（Demand Assigned Multiple Access）技術のように入力される通信トラヒックに応じて衛星通信チャネルの伝送帯域を割当てる技術のように通信品質確保のためダイナミック（準リアルタイム）に通信システム設定条件を変化させるようなシステムが存在する。ただし、「資源利用効率の向上」と「通信品質の確保」の両者に対する評価指標を準リアルタイムに提供できる技術は確立しておらず、今後、種々の技術的な改良が必要と考えられている。
【０００４】
通信品質については、ITU（International Telecommunication Union）、IETF（Internet Engineering Task Force)等から勧告化されており、パケット通信ネットワークにおいては以下に示す評価指標が基本的なものと考えられる。
・パケット遅延時間
・パケットジッタ遅延時間
・パケット損失率
これらの項目は、基本的にエンドーエンド間の通信品質になるが、通信ネットワークを構成する通信ノード、伝送路にそれぞれの設計値が配分される。しかし、配分された値を守るための測定手段が存在していないことが今後の大きな課題になっている。
【０００５】
従来の測定技術のうち、パケット遅延時間の測定方法について大別すると、「アクティブ（Active）測定法」と「パッシブ（Passive）測定法」がある。前者は、測定用パケットを通信ネットワークに送出し、通信ネットワークの通過経路の状態を反映した測定用パケットを受信し、送信から受信までのパケット転送遅延を測定する方法である。この例として、IETFで標準化されたICMP（Internet Control Management Protocol）でPingパケットを使ったRTT（Round Trip Time）測定がある。一方、後者は通信ネットワーク上で運用されているパケットを測定対象とするものであり、例えば、実際に運用されているVoIP（Voice over IP）での音声パケットの転送遅延を監視するために通信中のパケットを測定する方法がある。ただし、エンドーエンドの遅延測定では、送受信クロック間の同期問題が発生し、そのための処置を実施する等測定時の処理が煩雑になる可能性がある。いずれの場合もエンドーエンド間の遅延時間を対象としており、通信ノード個々の遅延時間測定には適していない。
【０００６】
また、パケット損失率については、遅延時間測定における問題はパッシブ測定において発生せず、測定の容易さから、通信ノードの運用ログ等の統計情報として測定することは一般に行われている。しかし、それらの情報を積極的（リアルタイム）に所定の通信品質に整合させるような動作は通信ノードに組み込まれていない。
【０００７】
本発明と関連する特許文献例を特許文献１から特許文献5に示す。
【０００８】
特許文献１は、転送待ちキュー長を測定し、その値から平均キュー長を指数移動平均として算出している。しかし、キュー長自身が直接QoS制御パラメータに関連しないため、遅延値に変換するために変換手法が必要になり、また平均値の統計データしか得られないという問題がある。
【０００９】
特許文献２は、例えば、通信ノード内で発生する遅延時間を測定するため、アクティブ測定（測定用パケットを用いる）による測定方法を示している。その結果（遅延量）の統計をとり、通信帯域の増減の制御に利用している。
【００１０】
特許文献３は、RTT（Round Trip Time）の測定から往路の遅延を得る方法に関するものであり、アクティブ測定に分類されるものである。
【００１１】
特許文献４は、VoIP通信サービスに通信品質データをパッシブ測定し、それを通信制御パラメータの設定に反映させていることを示している。しかし、遅延時間の測定方法は、明確に記載されておらず、その適用性（適用範囲）については課題として解決すべき事項がある。
【００１２】
特許文献５は、デマンドアサイン機能を持った統計多重化装置について装置全般を制御する信号のやりとりについて示しているが、遅延時間等の通信品質、伝送効率の測定・分析についての内容は含まれていない。                                                                                                                        
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開2002‐135329号公報
【特許文献２】特開2013‐197643号公報
【特許文献３】特表2008‐511205号公報
【特許文献４】特表2008‐167223号公報
【特許文献５】特開平8-97796号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、前述したように通信ネットワークは益々、高度化し、通信ネットワークが単に「土管」的な役割から、経済的な条件を満足させながら、通信サービスのユーザが望むもしくは通信サービスに応じたQoS（Quality of Service）を提供する方向で技術革新が進んでいる。この技術革新は、通信サービスの提供法やネットワーク運用管理で解決する問題ではなく、その機構そのものを通信ノードに持たせるような技術的なブレークスルーが必要になる。
【００１５】
本発明は、こうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、通信ノードにおいて伝送帯域、回線数、データバッファ量といった通信ネットワーク資源を有効利用し、通信サービスに応じたQoSを提供できる条件を構築するため、通信品質に大きく影響する通信ノードにおいて現実に転送されているパケットの遅延時間をリアルタイムに測定でき、測定により現実のトラフィックに影響を与えないパッシブ測定が可能な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、パケットのキューとパケット転送処理機能とパケット遅延時間測定装置を備える通信ノードにおけるパケット遅延時間測定装置であって、所定時間内に前記キューに入力されるパケットの入力量と入力時刻を前記所定の時間毎に測定する入力測定部と、前記所定の時間毎の入力時刻に、当該入力時刻までのすべての入力量の合計である累積入力量を計算し、当該入力時刻と当該入力時刻における入力量と前記計算した累積入力量を記憶する入力情報計算・記憶処理部と、前記所定時間内に前記キューから出力されるパケットの出力量と出力時刻を所定の時間毎に測定する出力測定部と、前記所定の時間毎の出力時刻に、当該出力時刻までのすべての出力量の合計である累積出力量を計算し、当該出力時刻と当該出力時刻における出力量と前記計算した累積出力量を記憶する出力情報計算・記憶処理部と、パケット遅延時間データ収集時に、前記所定の時間毎に記憶された入力時刻と入力量と累積入力量のうち、入力量が０でない時の入力時刻を遅延時間計算処理時刻とし、当該遅延時間計算処理時刻における累積入力量を取得し、前記所定の時間毎に記憶された出力時刻と累積出力量のうち、前記累積入力量と同一かそれ以上の累積出力量に対応する出力時刻であって、遅延時間計算処理時刻からパケット遅延時間データ収集時刻までの間のうち最古の出力時刻である対応出力時刻を取得し、前記対応出力時刻と前記遅延時間計算処理時刻の差をパケット遅延時間として算出する遅延時間計算部を備えるパケット遅延時間測定装置に関する。
【００１７】
本発明の第２の態様は、第１の態様のパケット遅延時間測定装置であって、遅延時間計算処理時刻は、前記所定の時間毎に記憶された入力時刻と入力量と累積入力量のうち、入力量が０でない時の入力時刻であって前記パケット遅延時間収集時から見て過去のすべての１又は複数の入力時刻であり、パケット遅延時間計算部は、前記１又は複数の遅延時間計算処理時刻についてパケット遅延時間を算出するパケット遅延時間測定装置に関する。
【００１８】
本発明の第３の態様は、パケットのキューとパケットの転送処理機能を備える通信ノードにおけるパケット遅延時間測定方法であって、所定時間内に前記キューに入力されるパケットの入力量と入力時刻を前記所定の時間毎に測定する入力測定過程と、前記所定の時間毎の入力時刻に、当該入力時刻までのすべての入力量の合計である累積入力量を計算し、当該入力時刻と当該入力時刻における入力量と前記計算した累積入力量を記憶する入力情報計算・記憶処理過程と、前記所定時間内に前記キューから出力されるパケットの出力量と出力時刻を所定の時間毎に測定する出力測定過程と、前記所定の時間毎の出力時刻に、当該出力時刻までのすべての出力量の合計である累積出力量を計算し、当該出力時刻と当該出力時刻における出力量と前記計算した累積出力量を記憶する出力情報計算・記憶処理過程と、パケット遅延時間データ収集時に、前記所定の時間毎に記憶された入力時刻と入力量と累積入力量のうち、入力量が０でない時の入力時刻を遅延時間計算処理時刻とし、当該遅延時間計算処理時刻における累積入力量を取得し、前記所定の時間毎に記憶された出力時刻と累積出力量のうち、前記累積入力量と同一かそれ以上の累積出力量に対応する出力時刻であって、遅延時間計算処理時刻からパケット遅延時間データ収集時刻までの間のうち最古の出力時刻である対応出力時刻を取得し、前記対応出力時刻と前記遅延時間計算処理時刻の差をパケット遅延時間として算出する遅延時間計算過程を備えるパケット遅延時間測定方法に関する。
【００１９】
本発明の第４の態様は、第３の態様のパケット遅延時間測定方法であって、遅延時間計算処理時刻は、前記所定の時間毎に記憶された入力時刻と入力量と累積入力量のうち、入力量が０でない時の入力時刻であって前記パケット遅延時間収集時から見て過去のすべての１又は複数の入力時刻であり、パケット遅延時間計算過程は、前記１又は複数の遅延時間計算処理時刻についてパケット遅延時間を算出するパケット遅延時間測定方法に関する。
【００２０】
本発明の第５の態様は、第３乃至第４の態様のパケット遅延時間測定方法をコンピュータに実行させるためのパケット遅延時間測定プログラムに関する。
【００２１】
本発明の第６の態様は、パケットのキューとパケットの転送処理機能とパケット遅延時間測定装置とを備える通信ノードであって、前記パケット遅延時間測定装置は、所定時間内に前記キューに入力されるパケットの入力量と入力時刻を前記所定の時間毎に測定する入力測定部と、前記所定の時間毎の入力時刻に、当該入力時刻までのすべての入力量の合計である累積入力量を計算し、当該入力時刻と当該入力時刻における入力量と前記計算した累積入力量を記憶する入力情報計算・記憶処理部と、前記所定時間内に前記キューから出力されるパケットの出力量と出力時刻を所定の時間毎に測定する出力測定部と、前記所定の時間毎の出力時刻に、当該出力時刻までのすべての出力量の合計である累積出力量を計算し、当該出力時刻と当該出力時刻における出力量と前記計算した累積出力量を記憶する出力情報計算・記憶処理部と、パケット遅延時間データ収集時に、前記所定の時間毎に記憶された入力時刻と入力量と累積入力量のうち、入力量が０でない時の入力時刻を遅延時間計算処理時刻とし、当該遅延時間計算処理時刻における累積入力量を取得し、前記所定の時間毎に記憶された出力時刻と累積出力量のうち、前記累積入力量と同一かそれ以上の累積出力量に対応する出力時刻であって、遅延時間計算処理時刻からパケット遅延時間データ収集時刻までの間のうち最古の出力時刻である対応出力時刻を取得し、前記対応出力時刻と前記遅延時間計算処理時刻の差をパケット遅延時間として算出する遅延時間計算部を備える通信ノードに関する。
【００２２】
本発明の第７の態様は、第６の態様の通信ノードであって、前記遅延時間計算処理時刻は、前記所定の時間毎に記憶された入力時刻と入力量と累積入力量のうち、入力量が０でない時の入力時刻であって前記パケット遅延時間収集時から見て過去のすべての１又は複数の入力時刻であり、パケット遅延時間計算部は、前記１又は複数の遅延時間計算処理時刻についてパケット遅延時間を算出する通信ノードに関する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、通信ノード内で発生する遅延、特に転送キュー待合せ時間等大きく変動する可能性があり、かつ通信品質を左右する遅延特性をリアルタイムに測定し、その情報を使って、通信ノード内でQoS（Quality of Service）条件等を加味したトラヒック制御に活かすことができる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、通信ノード（パケット交換機、パケット多重化装置、パケット端末等）内における転送待ちキューでの転送待ち時間分布を測定し、その分布を通信品質目標値と比較して通信トラヒックのＱｏＳ制御パラメータ（帯域割当量等）をリアルタイムに制御する場合や固定的に設定する場合に適用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係るパケット通信ネットワークでの通信ノードの構成図である。
【図２】通信ノードにおける待ちキューの概略を示す図である。
【図３】通信ノードにおける遅延時間の内容を示す図である。
【図４】パケットの遅延時間（転送待合わせ処理時間Ｔ２０２と転送処理時間Ｔ２０３の合計）を求める原理を示す図である。
【図５】遅延時間計算部の動作を示すフローチャートである。
【図６】数値シミュレーションによる動作結果例である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
【実施例】
【００２７】
図１は、本発明の実施形態に係るパケット通信ネットワークでの通信ノードの構成図である。通信ノード１は、入回線４−１乃至４−４を通じて入力された入力パケットの交換並びに転送を行い、出回線５−１乃至５−４を通じて出力パケット３−１乃至３−４を出力する機能を有るものである。ここで、入回線４−１乃至４−４並びに出回線５−１乃至５−４はそれぞれ４回線としているが、これに限定されるものではなく、通信ノード１の性能や構成に応じて、回線数をより多くしたり少なくしたりしても良いものとする。また、入力パケット２−１乃至２−４、出力パケット３−１乃至３−４、入回線４−１乃至４−４、出回線５−１乃至５−４は、それぞれの一つを代表するものとして表現する場合は、それぞれ入力パケット２、出力パケット３、入回線４、出回線５と記載するものとする。
【００２８】
通信ノード１は、入回線４からの入力パケット２の交換処理を行う交換処理部１１と、交換処理部１１からのパケットの転送待ち処理を行う転送待合せ処理部１２と出回線５へパケットを転送する転送処理部１３と、転送待合せ処理部１２の入力と転送処理部１３の出力の間におけるパケットの遅延時間を測定するための遅延時間測定処理部１４から構成される。
【００２９】
交換処理部１１は、パケットのヘッダ情報（宛先アドレス、ポート番号、プロトコル種別、ＱＯＳ情報等）や予め設定されたルーティング情報等に従い、該当の出回線５に対応する後述するキュー１２１に前記パケットを転送するものである。
【００３０】
転送待合せ処理部１２は交換処理部１１からのパケットを転送処理するまで一時的に待合せするための待ち行列であるキュー１２１−１乃至１２１−４から構成される。この場合にキュー１２１−１乃至１２１−４は４つ存在するが、これに限定されるものではなく、通信ノードの性能や構成に応じて多くしたり少なくしたりしてもよいものとする。また、キュー１２１−１乃至１２１−４の一つを代表するものとして表現する場合は、キュー１２１と記載するものとする。
【００３１】
交換処理部１１から転送されたパケットは、キュー１２１に入力されるが、キューの中に以前に転送され滞留しているパケットである待ちキューが０の場合はただちに転送処理部１３へ転送されるが、待ちキューが存在する場合は当該待ちキューが０となるまでキュー１２１で待つこととなる。キューの接続・制御方法には種々の方式が存在するが、本実施例では簡単のためFIFO（First-In-First-Out）形式の待ちキューモデルを前提とする。
【００３２】
転送処理部１３は、キュー１２１の出力側に存在するパケットを出回線５を経由して出力パケット３として転送する処理を行うものである。
【００３３】
遅延時間測定処理部１４は、転送待合せ処理部１２の入力におけるパケットの入力量ＳＩ（ｉ）と入力時刻ｉを測定する入力測定部１４１と、転送処理部１３の出力におけるパケットの出力量ＳＯ（ｉ）と出力時刻ｉとを測定する出力測定部１４２と、前記入力時刻ｉを記憶し、パケットの累積入力量ＴＩＮ（ｉ）を計算及び記憶処理する入力情報計算・記憶処理部１４３と、前記出力時刻ｉを記憶し、パケットの累積出力量ＴＯＵＴ（ｉ）を計算し、記憶処理する出力情報計算・記憶処理部１４４と、前記入力時刻ｉと前記累積入力量ＴＩＮ（ｉ）と前記出力時刻ｉと累積出力量ＴＯＵＴ（ｉ）とを記憶する記憶部１４５と、パケットの入力時刻を検索し、遅延時間ＤＬ（ｉ）と待ちキュー量Ｑ（ｉ）を計算し記憶処理する遅延時間計算部１４６とから構成される。
【００３４】
入力測定部１４１は、ある微小な単位時間ｄｔ（例えばミリ秒（msec））内において通信ノード１に入力された入力パケット２が交換処理部１１を経由し転送待合せ処理部１２に入力されるときに入力測定部１４１にも入力され、当該単位時間ｄｔ内の入力パケットの入力量ＳＩ（ｉ）とその時の入力時刻ｉを測定し、入力情報計算・記憶処理部１４３に送る処理を行うものである。
【００３５】
入力情報計算・記憶処理部１４３は、入力測定部１４１から送られてきた前記入力時刻ｉを記憶部１４５に記憶し、前記入力量ＳＩ（ｉ）にもとづき前記入力時刻ｉまでの入力量の総計である累積入力量ＴＩＮ（ｉ）を計算し、記憶部１４５に記憶するものである。
【００３６】
出力測定部１４２は、ある単位時間ｄｔ内において転送処理部１３から出力された出力パケット３が出力測定部１４２にも入力され、当該単位時間ｄｔ内の出力パケットの出力量ＳＯ（ｉ）とその時の出力時刻ｉを測定し、出力情報計算・記憶処理部１４４に送る処理を行うものである。
【００３７】
出力情報計算・記憶処理部１４４は、出力測定部１４２から送られてきた前記出力時刻ｉを記憶部１４５に記憶し、前記出力量ＳＯ（ｉ）にもとづき前記出力時刻ｉまでの出力量の総計である累積出力量ＴＯＵＴ（ｉ）を計算し、記憶部１４５に記憶するものである。
【００３８】
記憶部１４５は、後述する図６に示すようなテーブル形式のデータベースを記憶するものであり、遅延時間測定処理部１４においてパケットの遅延時間を測定するために必要となる各種情報を記憶するものである。具体的には、パケットの測定時の時刻ｉと、時刻ｉにおけるパケットの前記入力量ＳＩ（ｉ）と、時刻ｉにおけるパケットの前記出力量ＳＯ（ｉ）と、時刻ｉにおけるキュー１２１のパケットの待ちキュー量Ｑ（ｉ）と、時刻ｉにおける入力パケットの累積入力量ＴＩＮ（ｉ）と、時刻ｉにおける出力パケットの累積出力量ＴＯＵＴ（ｉ）と、時刻ｉにおける算出された遅延時間ＤＬ（ｉ）から構成される。
【００３９】
遅延時間計算部１４６は、記憶部１４５に記憶された情報をもとに転送待合せ処理部１２と転送処理部１３における遅延時間を算出し、記憶処理するものである。具体的な計算方法は図４並びに図５にて説明する。
【００４０】
図２は、転送待合せ処理部１２内のキュー１２１−１乃至１２１−４における待ちキューのモデルを示したものである。当該キュー１２１は通常、バッファメモリから構成される。通信ノード１に入力された入力パケット２はキュー１２１に空き１２１ａがある場合は、キュー１２１に繋がられるが、キュー１２１が塞がり１２１ｂで満杯の場合は当該入力パケット２は破棄される。通信トラヒックの入力状況に応じて時間的に変化するキュー空塞状況が遅延時間に大きく影響するため、キューの空塞状況を的確に把握することが重要になる。
【００４１】
図３は、あるパケットに着目した時、処理の流れとその構成を示したもので、入回線４からの入力パケット２に対し、交換処理及び転送待合わせ処理、出回線への転送処理がシリアルに行われる。横軸は時間を表し、それぞれの処理時間はＴ２０１、Ｔ２０２、Ｔ２０３であり、多くの場合、転送待合わせ処理時間Ｔ２０２は交換処理時間Ｔ２０１や転送処理時間Ｔ２０３よりも長く、かつ変動がより大きいことが知られている。したがって、転送待合わせ処理時間Ｔ２０２を把握することは通信品質を評価する上で極めて重要である。
【００４２】
転送待合せ時間Ｔ２０２を求める場合、例えば、パケット毎に遅延測定用のタグ情報（タイムスタンプ）を付加して入出力時の時刻差から遅延時間を求める方法が考えられるが、運用中のパケットに付加処理を加える等の処理能力へ悪影響を与える等の問題がある。本発明ではそのような問題を回避するため、流体制御モデルを適用した遅延時間測定方法を提案する。また、前記アクティブ測定法では現実のパケットのトラヒックとは別に測定用トラヒックを特別に使用するため、測定対象パケットそのものの遅延時間の測定ではなくなり、測定系に外乱を与えるという問題が生ずる。よって、本発明の実施形態ではパッシブ測定法を用いることとする。
【００４３】
図４は、パケットの遅延時間（転送待合わせ処理時間Ｔ２０２と転送処理時間Ｔ２０３の合計）を求める原理を示す図である。上のグラフは横軸を時間として入力パケット２の累積入力量ＴＩＮ（ｉ）の変化を示すものであり、下のグラフは横軸を時間として出力パケット３の累積出力量ＴＯＵＴ（ｍ）の変化を示すものである。なお、交換処理時間Ｔ２０１は、通信ノード１における交換処理部１１の装置内部での処理時間であり、他の時間に比べオーダー的に十分小さく、また固定時間として扱え、転送待合せ処理時間Ｔ２０２や転送処理時間Ｔ２０３と比較して無視できるものである。このモデルでは、転送待合せ処理部１２と転送処理部１３へのパケットの入出力における累積入力量ＴＩＮ（ｉ）と累積出力量ＴＯＵＴ（ｉ）に着目するものであり、時刻ｔ１における累積入力量ＴＩＮ（ｉ）と等しい累積出力量ＴＯＵＴ（ｍ）になる時刻ｔ２との時間差（ｔ２−ｔ１）を測定し、その時間差をパケットの遅延時間とするものである。時間は連続量であるが、具現化時には、時間を小片の時間幅の集合体とし、これらを離散的に扱い（タイムスロット化）することが、扱いやすい。このような前提条件から、以下のように動作を一般化して記述することができる。
【００４４】
図５は遅延時間計算部１４６の動作を示すフローチャートである。また、図６に数値シミュレーションによる動作結果例であり、記憶部１４５に記憶されているものである。これらの図を参照しながら遅延時間計算部１４６の動作を説明する。
【００４５】
図６は、パケットの遅延時間を測定するために必要となる各種情報を示すものであり、記憶部１４５に表形式のデータベース（ＤＢ）として記憶されるものである。当該表の各行は時刻ｉごとに記憶された各種情報を表しているものであり、単位時間ｄｔの入力量ＳＩ（ｉ）＊ｄｔ、単位時間ｄｔの出力量ＳＯ（ｉ）＊ｄｔ，遅延時間計算部１４６において以下の式（１）で算出される待ちキュー量Ｑ（ｉ），入力情報計算・記憶処理部１４３において以下の式（２）で算出される累積入力量ＴＩＮ（ｉ），出力情報計算・記憶処理部１４４において以下の式（３）で算出される累積出力量ＴＯＵＴ（ｉ），入力パケットの入力時刻ＩＮ（ｉ），出力パケットの出力時刻ＯＵＴ（ｉ），遅延時間計算部１４６により算出された遅延時間ＤＬ（ｉ）から構成される。
【００４６】
【数１】
2015186175.tif 000003
【００４７】
ここで、Ｑ（ｉ）は時刻 ｉ での待ちキュー量、ｄｔは単位時間を示す。
【００４８】
【数２】
2015186175.tif 000004
【００４９】
ここで、sum｛ｊ＝１,ｉ｝ＳＩ（ｊ）は、ＳＩ（ｊ）の ｊ＝１ から ｊ＝ｉ までの総和を示す。
【００５０】
【数３】
2015186175.tif 000005
【００５１】
ここで、sum｛ｊ＝１,ｉ｝ＳＯ（ｊ）は、ＳＯ（ｊ）の ｊ＝１ から ｊ＝ｉ までの総和を示す。
【００５２】
遅延時間計算部１４６の動作について図５ならびに図６を用いて説明する。まず、入力情報計算部・記憶処理部１４３ならびに出力情報計算部・記憶処理部１４４の処理が時刻ｉが15742の時からデータ収集時刻ｉｓ（15755）まで実施され、入力量ＳＩ（ｉ）＊ｄｔ，出力量ＳＯ（ｉ）＊ｄｔ，累積入力量ＴＩＮ（ｉ），累積出力量ＴＯＵＴ（ｉ）が記憶部１４５に記憶され、図６のように記憶されたと仮定する。そのとき、遅延時間計算部１４６は、図５に示すように動作する。すなわち、ｍを遅延時間計算処理時刻に、ｉｓをパケット遅延時間データ収集時刻に設定し（ステップＳ１０１）、記憶部１４５内のＤＢに記憶された時刻ｍにおける入力量ＳＩ（ｍ）を読み込み（ステップＳ１０２）、ＳＩ（ｍ）＊ｄｔ＞０ならば（ステップＳ１０３の結果がｙｅｓ）、記憶部１４５内のＤＢの入力時刻ＩＮ（ｍ）に時刻ｍ（＝１５７５１）を記憶し（ステップＳ１０４）、記憶部１４５内のＤＢにおいて、ＴＩＮ（ｍ）≦ＴＯＵＴ（ｎ）を満たす最小の時刻ｎを検索し（ステップＳ１０５）、最小の時刻ｎが存在すれば（ステップＳ１０６の結果がＹｅｓ）、記憶部１４５内のＤＢの出力時刻ＯＵＴ（ｍ）（図６のＸの部分）に時刻ｎを記憶し（ステップＳ１０７）、遅延時間ＤＬ（ｍ）を式（４）により算出し（ステップＳ１０８）、記憶部１４５内のＤＢ（図６のＹの部分）に遅延時間ＤＬ（ｍ）を記憶し（ステップＳ１０９）、ｍを１だけ増やし（ステップＳ１１０）、ステップＳ１０２に戻る。ただし、ステップＳ１０１のｍの設定において、過去に測定したすべてのパケットの入力量や出力量について、パケット遅延時間を測定する場合は、mをパケットの測定開始時刻に設定する。また、ｍをパケット遅延時間データ収集時刻に近い時刻に設定すればリアルタイムにパケット遅延時間を測定することが可能となるものである。
【００５３】
また、ステップ１０３の結果がＮｏであればｍを１だけ増やし（ステップＳ１１１）、ｍ≧ｉｓであれば（ステップＳ１１２の結果がＹｅｓ）、処理を終了し（ステップＳ１１３）、ステップＳ１１２の結果がＮｏであればステップＳ１０２に戻る。
【００５４】
さらに、ステップＳ１０６の結果がＮｏであれば処理を終了する（ステップＳ１１３）。
【００５５】
【数４】
2015186175.tif 000006
【００５６】
ステップＳ１０６の結果がＮｏである場合としては、例えばキュー１２１による遅延時間が極めて長くなったケースがあり、ｍ≦ｉ≦ｉｓの範囲でＴＩＮ（ｍ）≦ＴＯＵＴ（ｎ）を満たす時刻ｎが見いだせないこととなる。この場合、後の時刻においてデータが収集されるまで待って前記処理を行うこととなる。
【００５７】
本発明は、パケット通信ネットワークにおける通信ノード内のパケットの遅延時間の測定に関するものとして記載したが、これに限らず、一般的な待ち行列に適用することができる。例えば本発明の転送処理部１３をチケット窓口やイベント会場の受付等と考え、キュー１２１を上記窓口や受付の前で並ぶ人の行列と考え、チケット窓口でチケットを購入するためやイベント会場に入るのに行列の最後尾に並んだ後、窓口でチケットを購入できるまで又はイベント会場に入場できるまでの待ち時間を本発明の遅延時間として測定する場合にも適用可能なものである。
【符号の説明】
【００５８】
１  通信ノード
１１  交換処理部
１２  転送待合せ処理部
１３  転送処理部
１４  遅延時間測定処理部
２−１〜２−４  入力パケット
３−１〜３−４  出力パケット
４−１〜４−４  入回線
５−１〜５−４  出回線
【図１】
2015186175.tif 000007
【図２】
2015186175.tif 000008
【図３】
2015186175.tif 000009
【図４】
2015186175.tif 000010
【図５】
2015186175.tif 000011
【図６】
2015186175.tif 000012