(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可用帯域の推定範囲に対応する送信レートで複数の試験パケットを送信する送信端末と、
前記送信端末から通信ネットワークを介して前記試験パケットを受信する受信端末と、を備え、
前記受信端末は、
前記送信端末から前記通信ネットワークを介して受信した前記試験パケットの受信処理を実行する受信部と、
前記受信処理に基づく前記試験パケットの受信時刻を記録する受信時刻記録部と、
前記受信時刻と前記試験パケットの送信時刻とに基づいて、前記試験パケットの伝送遅延時間の変動の大きさを表す指標値を計算する指標値計算部と、
前記指標値に基づいて、前記受信処理による一定以上の遅延の影響を前記受信時刻が受けた前記試験パケットを判定する処理遅延判定部と、
前記処理遅延判定部の判定結果の前記試験パケット以外の残りの前記試験パケットの個数に基づいて、前記送信端末が送信する前記試験パケットの個数を調節する指示を前記送信端末へ行う試験パケット数調節部と、を備える、
可用帯域測定システム。
【請求項２】
前記受信部は、前記試験パケットを一時的に格納する受信バッファを備え、
前記受信時刻は、前記試験パケットが前記受信バッファから取り出された時刻である、
請求項１に記載の可用帯域測定システム。
【請求項３】
前記指標値は、連続する前記試験パケット間の前記受信時刻の差と前記送信時刻の差との比率である、
請求項１又は２のいずれか１項に記載の可用帯域測定システム。
【請求項４】
前記試験パケット数調節部は、前記残りの前記試験パケットの個数が所定の条件を満足するか否かを判定し、該判定の結果に基づいて、前記送信端末が送信する前記試験パケットの個数の増減を決定する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の可用帯域測定システム。
【請求項５】
前記試験パケット数調節部は、前記送信端末が送信する連続する前記試験パケットから構成される複数の試験パケットグループについて各々の前記残りの前記試験パケットの個数が所定の条件を満足するか否かを判定し、該判定の結果に基づいて、前記送信端末が送信する前記試験パケットの個数の増減を決定する、
請求項４に記載の可用帯域測定システム。
【請求項６】
前記残りの前記試験パケットのみを可用帯域の測定の対象の試験パケットにする可用帯域推定部をさらに備える、
請求項１から５のいずれか１項に記載の可用帯域測定システム。
【請求項７】
前記処理遅延判定部の判定結果の前記試験パケットも含めて可用帯域の測定の対象の試験パケットにする可用帯域推定部をさらに備える、
請求項１から５のいずれか１項に記載の可用帯域測定システム。
【請求項８】
可用帯域の推定範囲に対応する送信レートで複数の試験パケットを送信する送信端末と、前記送信端末から通信ネットワークを介して前記試験パケットを受信する受信端末と、を備える可用帯域測定システムの前記受信端末において、
前記送信端末から前記通信ネットワークを介して受信した前記試験パケットの受信処理を実行する受信部と、
前記受信処理に基づく前記試験パケットの受信時刻を記録する受信時刻記録部と、
前記受信時刻と前記試験パケットの送信時刻とに基づいて、前記試験パケットの伝送遅延時間の変動の大きさを表す指標値を計算する指標値計算部と、
前記指標値に基づいて、前記受信処理による一定以上の遅延の影響を前記受信時刻が受けた前記試験パケットを判定する処理遅延判定部と、
前記処理遅延判定部の判定結果の前記試験パケット以外の残りの前記試験パケットの個数に基づいて、前記送信端末が送信する前記試験パケットの個数を調節する指示を前記送信端末へ行う試験パケット数調節部と、
を備える受信端末。
【請求項９】
送信端末が、可用帯域の推定範囲に対応する送信レートで複数の試験パケットを送信する送信ステップと、
受信端末が、前記送信端末から通信ネットワークを介して前記試験パケットを受信し、該受信した前記試験パケットの受信処理を実行する受信ステップと、
前記受信端末が、前記受信処理に基づく前記試験パケットの受信時刻を記録する受信時刻記録ステップと、
前記受信端末が、前記受信時刻と前記試験パケットの送信時刻とに基づいて、前記試験パケットの伝送遅延時間の変動の大きさを表す指標値を計算する指標値計算ステップと、
前記受信端末が、前記指標値に基づいて、前記受信処理による一定以上の遅延の影響を前記受信時刻が受けた前記試験パケットを判定する処理遅延判定ステップと、
前記受信端末が、前記処理遅延判定ステップの判定結果の前記試験パケット以外の残りの前記試験パケットの個数に基づいて、前記送信端末が送信する前記試験パケットの個数を調節する指示を前記送信端末へ行う試験パケット数調節ステップと、
を含む可用帯域測定方法。
【請求項１０】
可用帯域の推定範囲に対応する送信レートで複数の試験パケットを送信する送信端末と、前記送信端末から通信ネットワークを介して前記試験パケットを受信する受信端末と、を備える可用帯域測定システムの前記受信端末のコンピュータに、
前記送信端末から前記通信ネットワークを介して受信した前記試験パケットの受信処理を実行する受信機能と、
前記受信処理に基づく前記試験パケットの受信時刻を記録する受信時刻記録機能と、
前記受信時刻と前記試験パケットの送信時刻とに基づいて、前記試験パケットの伝送遅延時間の変動の大きさを表す指標値を計算する指標値計算機能と、
前記指標値に基づいて、前記受信処理による一定以上の遅延の影響を前記受信時刻が受けた前記試験パケットを判定する処理遅延判定機能と、
前記処理遅延判定機能の判定結果の前記試験パケット以外の残りの前記試験パケットの個数に基づいて、前記送信端末が送信する前記試験パケットの個数を調節する指示を前記送信端末へ行う試験パケット数調節機能と、
を実現させるためのコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可用帯域測定システム、受信端末、可用帯域測定方法、及びコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インターネットの利用において、可用帯域は様々な通信アプリケーションにとって重要な指標となっている。例えば、映像ストリーミングでは、通信端末間で可用帯域を監視することにより、映像データのコーデックや送信ビットレートを可用帯域に応じて動的に制御し、通信ネットワークの状況に適した映像配信を行うことができる。
【０００３】
通信ネットワークのエンドツーエンド（end to end）の可用帯域を推定する技術として、例えば、試験パケット（ＵＤＰ（User Datagram Protocol）パケット）を通信ネットワーク内に送信し、試験パケットが経験する遅延の変動（例えばキューイング遅延など）等を監視し、この監視結果に基づいて可用帯域を推定するアクティブ計測法がある。代表的なアクティブ計測法の例としてpathChirp法が知られている（例えば非特許文献１参照）。
【０００４】
pathChirp法では、複数の試験パケットから構成される試験パケット群（以下、パケットトレインと称する）を、送信端末から、試験パケットの送信間隔が徐々に減少するように調節して、受信端末へ送信する（試験パケットの送信レートは徐々に増加する）。そして、受信端末側で観測される各試験パケットの伝送遅延時間（以下、パケット遅延と称する）について増加傾向を分析することにより、可用帯域を推定する。具体的には、試験パケットの送信レートが可用帯域を超えたところで試験パケットのパケット遅延が増加する特性を利用するものであって、パケット遅延の増加が始まる増加ポイントを検出することにより、増加ポイントに該当する試験パケットの送信レートに基づいて可用帯域を推定している。
【０００５】
上記したpathChirp法以外の可用帯域推定技術として、例えばPathload法が知られている（例えば非特許文献２参照）。Pathload法では、pathChirp法と同様に送信端末から受信端末へパケットトレインを送信するが、パケットトレインの送信レートは一定である。そして、Pathload法では、受信端末側で観測されるパケット遅延について、増加傾向が検出された場合には試験パケットの送信レートを下げ、一方、増加傾向が検出されない場合には試験パケットの送信レートを上げる、という二分探索を行うことによって可用帯域を絞り込みながら推定する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Vinay J. Ribeiro , Rudolf H. Riedi , Richard G. Baraniuk , Jiri Navratil , Les Cottrell,“pathChirp: Efficient Available Bandwidth Estimation for Network Paths”, April 2003.
【非特許文献２】M.Jain and C.Dovrolis ， “Pathload: A measurement tool for end-to-end probing and available bandwidth,” in Proc. Passive and Active Measurements (PAM) Workshop, Mar.2002, pp. 14-25.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した従来の可用帯域推定技術を適用する場合において、受信端末の処理能力の不足によって一部の試験パケットのパケット遅延の測定誤差が大きくなると、可用帯域の推定精度が低下する可能性があった。この対処策として、パケットトレイン内の試験パケットの個数を増やすことによってパケット遅延の測定数を増やすことが考えられる。しかしながら、パケットトレイン内の試験パケットの個数を増やし過ぎると、通信ネットワークに過剰なトラヒック負荷を与えることになってしまう。このことから、パケットトレイン内の試験パケットの個数を適切に調節することが望まれる。
【０００８】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、通信ネットワークの端末間の可用帯域の測定において、送信端末から送信する試験パケットの個数を適切に調節することができる、可用帯域測定システム、受信端末、可用帯域測定方法、及びコンピュータプログラムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明の一態様は、可用帯域の推定範囲に対応する送信レートで複数の試験パケットを送信する送信端末と、前記送信端末から通信ネットワークを介して前記試験パケットを受信する受信端末と、を備え、前記受信端末は、前記送信端末から前記通信ネットワークを介して受信した前記試験パケットの受信処理を実行する受信部と、前記受信処理に基づく前記試験パケットの受信時刻を記録する受信時刻記録部と、前記受信時刻と前記試験パケットの送信時刻とに基づいて、前記試験パケットの伝送遅延時間の変動の大きさを表す指標値を計算する指標値計算部と、前記指標値に基づいて、前記受信処理による一定以上の遅延の影響を前記受信時刻が受けた前記試験パケットを判定する処理遅延判定部と、前記処理遅延判定部の判定結果の前記試験パケット以外の残りの前記試験パケットの個数に基づいて、前記送信端末が送信する前記試験パケットの個数を調節する指示を前記送信端末へ行う試験パケット数調節部と、を備える、可用帯域測定システムである。
（２）本発明の一態様は、上記（１）の可用帯域測定システムにおいて、前記受信部は、前記試験パケットを一時的に格納する受信バッファを備え、前記受信時刻は、前記試験パケットが前記受信バッファから取り出された時刻である、可用帯域測定システムである。
（３）本発明の一態様は、上記（１）又は（２）のいずれかの可用帯域測定システムにおいて、前記指標値は、連続する前記試験パケット間の前記受信時刻の差と前記送信時刻の差との比率である、可用帯域測定システムである。
（４）本発明の一態様は、上記（１）から（３）のいずれかの可用帯域測定システムにおいて、前記試験パケット数調節部は、前記残りの前記試験パケットの個数が所定の条件を満足するか否かを判定し、該判定の結果に基づいて、前記送信端末が送信する前記試験パケットの個数の増減を決定する、可用帯域測定システムである。
（５）本発明の一態様は、上記（４）の可用帯域測定システムにおいて、前記試験パケット数調節部は、前記送信端末が送信する連続する前記試験パケットから構成される複数の試験パケットグループについて各々の前記残りの前記試験パケットの個数が所定の条件を満足するか否かを判定し、該判定の結果に基づいて、前記送信端末が送信する前記試験パケットの個数の増減を決定する、可用帯域測定システムである。
（６）本発明の一態様は、上記（１）から（５）のいずれかの可用帯域測定システムにおいて、前記残りの前記試験パケットのみを可用帯域の測定の対象の試験パケットにする可用帯域推定部をさらに備える、可用帯域測定システムである。
（７）本発明の一態様は、上記（１）から（５）のいずれかの可用帯域測定システムにおいて、前記処理遅延判定部の判定結果の前記試験パケットも含めて可用帯域の測定の対象の試験パケットにする可用帯域推定部をさらに備える、可用帯域測定システムである。
【００１０】
（８）本発明の一態様は、可用帯域の推定範囲に対応する送信レートで複数の試験パケットを送信する送信端末と、前記送信端末から通信ネットワークを介して前記試験パケットを受信する受信端末と、を備える可用帯域測定システムの前記受信端末において、前記送信端末から前記通信ネットワークを介して受信した前記試験パケットの受信処理を実行する受信部と、前記受信処理に基づく前記試験パケットの受信時刻を記録する受信時刻記録部と、前記受信時刻と前記試験パケットの送信時刻とに基づいて、前記試験パケットの伝送遅延時間の変動の大きさを表す指標値を計算する指標値計算部と、前記指標値に基づいて、前記受信処理による一定以上の遅延の影響を前記受信時刻が受けた前記試験パケットを判定する処理遅延判定部と、前記処理遅延判定部の判定結果の前記試験パケット以外の残りの前記試験パケットの個数に基づいて、前記送信端末が送信する前記試験パケットの個数を調節する指示を前記送信端末へ行う試験パケット数調節部と、を備える受信端末である。
【００１１】
（９）本発明の一態様は、送信端末が、可用帯域の推定範囲に対応する送信レートで複数の試験パケットを送信する送信ステップと、受信端末が、前記送信端末から通信ネットワークを介して前記試験パケットを受信し、該受信した前記試験パケットの受信処理を実行する受信ステップと、前記受信端末が、前記受信処理に基づく前記試験パケットの受信時刻を記録する受信時刻記録ステップと、前記受信端末が、前記受信時刻と前記試験パケットの送信時刻とに基づいて、前記試験パケットの伝送遅延時間の変動の大きさを表す指標値を計算する指標値計算ステップと、前記受信端末が、前記指標値に基づいて、前記受信処理による一定以上の遅延の影響を前記受信時刻が受けた前記試験パケットを判定する処理遅延判定ステップと、前記受信端末が、前記処理遅延判定ステップの判定結果の前記試験パケット以外の残りの前記試験パケットの個数に基づいて、前記送信端末が送信する前記試験パケットの個数を調節する指示を前記送信端末へ行う試験パケット数調節ステップと、を含む可用帯域測定方法である。
【００１２】
（１０）本発明の一態様は、可用帯域の推定範囲に対応する送信レートで複数の試験パケットを送信する送信端末と、前記送信端末から通信ネットワークを介して前記試験パケットを受信する受信端末と、を備える可用帯域測定システムの前記受信端末のコンピュータに、前記送信端末から前記通信ネットワークを介して受信した前記試験パケットの受信処理を実行する受信機能と、前記受信処理に基づく前記試験パケットの受信時刻を記録する受信時刻記録機能と、前記受信時刻と前記試験パケットの送信時刻とに基づいて、前記試験パケットの伝送遅延時間の変動の大きさを表す指標値を計算する指標値計算機能と、前記指標値に基づいて、前記受信処理による一定以上の遅延の影響を前記受信時刻が受けた前記試験パケットを判定する処理遅延判定機能と、前記処理遅延判定機能の判定結果の前記試験パケット以外の残りの前記試験パケットの個数に基づいて、前記送信端末が送信する前記試験パケットの個数を調節する指示を前記送信端末へ行う試験パケット数調節機能と、を実現させるためのコンピュータプログラムである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、通信ネットワークの端末間の可用帯域の測定において、送信端末から送信する試験パケットの個数を適切に調節することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一実施形態に係る可用帯域測定システム１の構成例を示す図である。
【図２】一実施形態に係る送信端末１０の構成例を示すブロック図である。
【図３】一実施形態に係る受信端末２０の構成例を示すブロック図である。
【図４】一実施形態に係る可用帯域測定方法を説明するためのグラフ図である。
【図５】一実施形態に係る試験パケット数調整方法のフローチャートである。
【図６】一実施形態に係るパケットトレインの構成例１の説明図である。
【図７】一実施形態に係るパケットトレインの構成例２の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る可用帯域測定システム１の構成例を示す図である。図１において、可用帯域測定システム１は、試験パケットの送信端末１０と、試験パケットの受信端末２０とを備える。送信端末１０と受信端末２０とは通信ネットワーク２に接続している。送信端末１０と受信端末２０とは、通信ネットワーク２を介して、相互にパケットを送受する。
【００１６】
図２は、本発明の一実施形態に係る送信端末１０の構成例を示すブロック図である。図２において、送信端末１０は、受信部１１とパケットトレイン生成部１２と送信部１３とを備える。受信部１１は、通信ネットワーク２を介して、受信端末２０からパケットを受信する。受信部１１は、受信端末２０から受信したパケットに含まれる測定制御情報をパケットトレイン生成部１２へ出力する。パケットトレイン生成部１２は、パケットトレインを生成する。パケットトレインは、複数の試験パケットから構成される試験パケット群である。パケットトレイン生成部１２は、受信端末２０から測定制御情報を受信した場合、該受信した測定制御情報をパケットトレインの生成に使用する。送信部１３は、パケットトレイン生成部１２が生成したパケットトレインを、通信ネットワーク２を介して受信端末２０へ送信する。パケットトレイン内の複数の試験パケットの送信レートは、可用帯域の推定範囲に対応する送信レートである。可用帯域の推定範囲は、予め設定される。
【００１７】
図３は、本発明の一実施形態に係る受信端末２０の構成例を示すブロック図である。図３において、受信端末２０は、受信部２１と測定部２２と可用帯域推定部２３と送信部２４とを備える。受信部２１は受信バッファ２５を備える。測定部２２は、受信時刻記録部３１と比率計算部３２と処理遅延判定部３３と試験パケット数調節部３４とを備える。
【００１８】
受信部２１は、通信ネットワーク２を介して、送信端末１０から試験パケットを受信する。受信部２１は、送信端末１０から通信ネットワーク２を介して受信した試験パケットの受信処理を実行する。受信部２１は、試験パケットの受信処理の一つとして、送信端末１０から受信した試験パケットを受信バッファ２５に格納する。受信バッファ２５は、試験パケットを一時的に格納するバッファメモリである。受信部２１は、試験パケットの受信処理の一つとして、受信バッファ２５から試験パケットを取り出す。受信部２１は、受信バッファ２５から取り出した試験パケットの情報を測定部２２へ通知する。
【００１９】
受信時刻記録部３１は、受信部２１が実行する試験パケットの受信処理に基づく試験パケットの受信時刻を記録する。受信時刻記録部３１は、各試験パケットの受信時刻を記録する。本実施形態では、受信時刻記録部３１は、試験パケットの受信時刻の一例として、試験パケットが受信バッファ２５から取り出された時刻を記録する。
【００２０】
比率計算部３２は、受信時刻記録部３１が記録した試験パケットの受信時刻と、試験パケットの送信時刻とに基づいて、試験パケットの伝送遅延時間の変動の大きさを表す指標値を計算する。本実施形態では、比率計算部３２は、試験パケットの伝送遅延時間の変動の大きさを表す指標値の一例として、連続する試験パケット間の受信時刻の差と送信時刻の差との比率を計算する。比率計算部３２は指標値計算部に対応する。
【００２１】
処理遅延判定部３３は、比率計算部３２が計算した指標値に基づいて、受信部２１が実行する試験パケットの受信処理による一定以上の遅延の影響を受信時刻が受けた試験パケットを判定する。試験パケット数調節部３４は、処理遅延判定部３３の判定結果の試験パケット以外の残りの試験パケットの個数に基づいて、送信端末１０が送信する試験パケットの個数を調節する指示を送信端末１０へ行う。試験パケット数調節部３４は、該指示の情報である試験パケット数調節情報を送信部２４へ出力する。
【００２２】
送信部２４は、測定制御情報を含むパケットを、通信ネットワーク２を介して送信端末１０へ送信する。測定制御情報は、可用帯域の推定のための測定についての制御情報である。送信部２４は、試験パケット数調節部３４から入力された試験パケット数調節情報を測定制御情報に含める。可用帯域推定部２３は、受信時刻記録部３１が記録した試験パケットの受信時刻と、試験パケットの送信時刻とに基づいて、可用帯域を推定する。
【００２３】
図４は、本実施形態に係る可用帯域測定方法を説明するためのグラフ図である。図４において、横軸は、送信端末１０が送信するパケットトレインを構成する複数の試験パケットのパケット識別子（パケットＩＤ）を示す。本実施形態では、パケットＩＤは試験パケットのシーケンス番号である。図４中、パケットＩＤは「ＩＤ＿ｊ」で表記しており、該ｊがシーケンス番号である。図４の例では、パケットトレインは、パケットＩＤがＩＤ＿１からＩＤ＿２６までの２６個の試験パケット（シーケンス番号ｊが１から２６までの試験パケット）から構成される。送信端末１０は、パケットＩＤの順に、ＩＤ＿１の試験パケットからＩＤ＿２６の試験パケットまで順次送信する。
【００２４】
図４において、縦軸は、各試験パケットのパケット遅延変動値を示す。パケット遅延変動値は、次式で計算される値ｑ（ｉ）である。
ｑ（ｉ）＝（ｒ（ｉ）−ｒ（１））−（ｓ（ｉ）−ｓ（１））
但し、ｉは試験パケットのシーケンス番号であり、「ｉ＝２，３，・・・，Ｎ」である。Ｎは、パケットトレインを構成する試験パケットのシーケンス番号の最大値である。ａ（ｊ）は、シーケンス番号ｊの試験パケットの受信時刻である。ｓ（ｊ）は、シーケンス番号ｊの試験パケットの送信時刻である。ｑ（ｉ）は、シーケンス番号ｉの試験パケットのパケット遅延変動値である。「ｊ＝１，２，・・・，Ｎ−１」である。
【００２５】
図４において、破線１０１で囲まれた部分は、他の部分とは異なるパケット遅延変動値の挙動を示している。これは、受信部２１が実行する試験パケットの受信処理による一定以上の遅延の影響を、受信時刻記録部３１が記録する受信時刻が受けたためである。具体的には、試験パケットが受信バッファ２５から取り出されるタイミングが遅れたために、受信時刻記録部３１が記録する受信時刻が遅くなったからである。試験パケットが受信バッファ２５から取り出されるタイミングが遅れる原因として、受信端末２０の処理負荷の増大により受信端末２０の処理能力が一時的に不足したことなどが挙げられる。
【００２６】
図４の例では、ＩＤ＿６の試験パケットのパケット遅延変動値がそれ以前に比して大きく増加している。それ以降のＩＤ＿７からＩＤ＿１２までの試験パケットのパケット遅延変動値は、ＩＤ＿６の試験パケットのパケット遅延変動値から連続的に減少している。これは、ＩＤ＿６からＩＤ＿１２までの試験パケットが受信バッファ２５に蓄積されてから、ほぼ同時にＩＤ＿６からＩＤ＿１２までの試験パケットが受信バッファ２５から取り出されたからである。このため、ＩＤ＿６の試験パケットが最も長く受信バッファ２５に滞留し、この影響によって、ＩＤ＿６の試験パケットの受信時刻がかなり遅くなり、ＩＤ＿６の試験パケットのパケット遅延変動値が大きく増加したのである。それ以降のＩＤ＿７からＩＤ＿１２までの試験パケットについては、順次、受信バッファ２５に滞留していた時間が短くなるために、そのパケット遅延変動値はＩＤ＿６の試験パケットのパケット遅延変動値から連続的に減少したのである。
【００２７】
本実施形態に係る可用帯域測定方法では、図４中の破線１０１で囲まれた部分のように、受信部２１が実行する試験パケットの受信処理による一定以上の遅延の影響を受信時刻が受けた試験パケットを判定する。そして、その判定された試験パケット以外の残りの試験パケットの個数に基づいて、送信端末１０が送信する試験パケットの個数を調節する。
【００２８】
なお、図４において、ＩＤ＿１３以降の試験パケットのパケット遅延変動値が徐々に増加しているのは、送信端末１０から送信する試験パケットの送信レートが増加し、可用帯域幅を超過したために、各試験パケットのパケット遅延（伝送遅延時間）が徐々に増加している状態を示している。
【００２９】
次に図５を参照して本実施形態に係る可用帯域測定方法における試験パケット数の調整方法を説明する。図５は、本実施形態に係る試験パケット数調整方法のフローチャートである。
【００３０】
（ステップＳ１）送信端末１０のパケットトレイン生成部１２は、試験パケット数の初期設定を行う。該試験パケット数は、パケットトレインを構成する試験パケットの個数である。試験パケット数の初期設定では、試験パケット数の初期値が設定される。試験パケット数の初期値は、デフォルト値として送信端末１０に保持されていてもよく、又は、送信端末１０に対して任意の値が設定されてもよい。
【００３１】
（ステップＳ２）送信端末１０のパケットトレイン生成部１２は、試験パケット数の設定値を使用してパケットトレインを生成する。パケットトレイン生成部１２は、試験パケット数の設定値の個数の試験パケットからパケットトレインを構成する。パケットトレイン生成部１２によって生成されたパケットトレインは、試験パケット数の設定値の個数の試験パケットを有する。パケットトレインを構成する各試験パケットは、パケットＩＤとしてシーケンス番号を含む。ここでは、シーケンス番号は１からＮまでの連続する自然数である。Ｎは、試験パケット数の設定値、つまり、パケットトレインを構成する試験パケットの個数である。また、パケットトレインを構成する各試験パケットは、自試験パケットの送信時刻を示す送信時刻情報を含む。
【００３２】
送信端末１０の送信部１３は、パケットトレイン生成部１２によって生成されたパケットトレインを、通信ネットワーク２を介して受信端末２０へ送信する。送信部１３は、パケットトレインを構成するＮ個の試験パケットを、シーケンス番号の昇順で、シーケンス番号「１」から順番に送信する。送信端末１０から送信されたパケットトレインのＮ個の試験パケットは、通信ネットワーク２を介して、順次、受信端末２０で受信される。
【００３３】
（ステップＳ３）受信端末２０の受信部２１は、送信端末１０から送信されたパケットトレインの各試験パケットを、通信ネットワーク２を介して順次受信する。受信部２１は、該受信した試験パケットを順次、受信バッファ２５に格納する。受信部２１は、受信バッファ２５から順次、試験パケットを取り出す。受信部２１は、受信バッファ２５から取り出した試験パケットの情報を測定部２２へ通知する。測定部２２の受信時刻記録部３１は、試験パケットが受信バッファ２５から取り出された時刻を該試験パケットの受信時刻として記録する。
【００３４】
（ステップＳ４）測定部２２の比率計算部３２は、次式により、比率ｐ（ｉ）を計算する。
ｐ（ｉ）＝（ｒ（ｉ）−ｒ（ｉ−１））÷（ｓ（ｉ）−ｓ（ｉ−１））
但し、ｉは試験パケットのシーケンス番号であり、「ｉ＝２，３，・・・，Ｎ」である。Ｎは、パケットトレインを構成する試験パケットのシーケンス番号の最大値である。ｒ（ｊ）は、シーケンス番号ｊの試験パケットの受信時刻である。ｓ（ｊ）は、シーケンス番号ｊの試験パケットの送信時刻である。「ｊ＝１，２，・・・，Ｎ−１」である。
【００３５】
受信時刻記録部３１は、シーケンス番号ｊに関連付けて、シーケンス番号ｊの試験パケットの受信時刻ｒ（ｊ）を記録している。シーケンス番号ｊの試験パケットは、シーケンス番号ｊの試験パケットの送信時刻を示す送信時刻情報を含む。比率計算部３２は、受信時刻記録部３１が記録した試験パケットの受信時刻と、試験パケットが含む送信時刻情報で示される送信時刻とに基づいて、上記の比率ｐ（ｉ）の計算式により比率ｐ（ｉ）を計算する。比率ｐ（ｉ）は、試験パケットの伝送遅延時間の変動の大きさを表す指標値の一例である。比率ｐ（ｉ）は、連続する試験パケット間（シーケンス番号ｉの試験パケットとシーケンス番号「ｉ−１」の試験パケット間）の受信時刻の差と送信時刻の差との比率である。
【００３６】
（ステップＳ５）処理遅延判定部３３は、シーケンス番号ｉの昇順で「ｉ＝２」から順番に、比率計算部３２が計算した比率ｐ（ｉ）を閾値Ｘと比較する。閾値Ｘは、「Ｘ＞１」であり、予め設定される。処理遅延判定部３３は、「ｐ（ｉ）＞Ｘ」を満たすシーケンス番号ｉを検出した場合に、当該シーケンス番号ｉの試験パケットを処理遅延増加開始ポイントであると判定する。
【００３７】
次いで、処理遅延判定部３３は、処理遅延増加開始ポイントに連続する後続の試験パケットについて、シーケンス番号ｉの昇順で、比率計算部３２が計算した比率ｐ（ｉ）を閾値Ｙと比較する。閾値Ｙは、「Ｘ＞Ｙ」且つ「Ｙは略１に等しい値」であり、予め設定される。処理遅延判定部３３は、「ｐ（ｉ）＞Ｙ」を満たすシーケンス番号ｉを検出した場合に、当該シーケンス番号ｉの試験パケットを処理遅延増加終了ポイントであると判定する。
【００３８】
処理遅延判定部３３によって判定された処理遅延増加開始ポイントから処理遅延増加終了ポイントまでの試験パケットは、受信部２１が実行する試験パケットの受信処理による一定以上の遅延の影響を受信時刻が受けた試験パケットに相当する。なお、Ｎ個の試験パケットから構成されるパケットトレインにおいて、処理遅延増加開始ポイントから処理遅延増加終了ポイントまでの領域は、一つのみ検出されてもよく、又は、複数検出されてもよい。
【００３９】
（ステップＳ６）試験パケット数調節部３４は、パケットトレインを構成するＮ個の試験パケットのうち、処理遅延判定部３３の判定結果の処理遅延増加開始ポイントから処理遅延増加終了ポイントまでの試験パケット以外の残りの試験パケットの個数Ｎ＿ｔｏｔａｌを算出する。また、試験パケット数調節部３４は、Ｎ個の試験パケットから構成されるパケットトレインを３つの試験パケットグループ「先頭（エリア１）」、「中央（エリア２）」及び「末尾（エリア３）」に分割し、各試験パケットグループにおいて、処理遅延判定部３３の判定結果の処理遅延増加開始ポイントから処理遅延増加終了ポイントまでの試験パケット以外の残りの試験パケットの個数Ｎ＿ａｒｅａ１、Ｎ＿ａｒｅａ２及びＮ＿ａｒｅａ３を算出する。試験パケットの個数Ｎ＿ａｒｅａ１は、エリア１の残りの試験パケットの個数である。試験パケットの個数Ｎ＿ａｒｅａ２は、エリア２の残りの試験パケットの個数である。試験パケットの個数Ｎ＿ａｒｅａ３は、エリア３の残りの試験パケットの個数である。
【００４０】
試験パケット数調節部３４は、残りの試験パケットの個数Ｎ＿ｔｏｔａｌ、Ｎ＿ａｒｅａ１、Ｎ＿ａｒｅａ２及びＮ＿ａｒｅａ３に基づいて、送信端末１０が送信する試験パケットの個数の調節を行う。以下に、試験パケットの個数の調節の例を示す。
【００４１】
（試験パケットの個数を増やす例）
試験パケット数調節部３４は、次の条件１−１〜４のうち、いずれか一つでも満たさない場合に、試験パケットの個数を増やすと判定する。
（条件１−１）残りの試験パケットの個数Ｎ＿ｔｏｔａｌが閾値Ｔ＿ｔｏｔａｌより少ない。
（条件１−２）残りの試験パケットの個数Ｎ＿ａｒｅａ１が閾値Ｔ＿ａｒｅａ１より少ない。
（条件１−３）残りの試験パケットの個数Ｎ＿ａｒｅａ２が閾値Ｔ＿ａｒｅａ２より少ない。
（条件１−４）残りの試験パケットの個数Ｎ＿ａｒｅａ３が閾値Ｔ＿ａｒｅａ３より少ない。
閾値Ｔ＿ｔｏｔａｌ、Ｔ＿ａｒｅａ１、Ｔ＿ａｒｅａ２及びＴ＿ａｒｅａ３は、予め設定される。
試験パケット数調節部３４は、試験パケットの個数を増やすと判定した場合に、次回の可用帯域の測定に使用するパケットトレインを構成する試験パケットの個数Ｎ＿ｎｅｘｔを、今回の可用帯域の測定に使用したパケットトレインを構成する試験パケットの個数ＮのＩ倍にする（増やす）と決定する。但し、Ｉは、「Ｉ＞１」であり、予め設定される。
【００４２】
（試験パケットの個数を減らす例）
試験パケット数調節部３４は、次の条件２−１〜４を全て満たす場合に、試験パケットの個数を減らすと判定する。
（条件２−１）残りの試験パケットの個数Ｎ＿ｔｏｔａｌが閾値Ｔ’＿ｔｏｔａｌより多い。
（条件２−２）残りの試験パケットの個数Ｎ＿ａｒｅａ１が閾値Ｔ’＿ａｒｅａ１より多い。
（条件２−３）残りの試験パケットの個数Ｎ＿ａｒｅａ２が閾値Ｔ’＿ａｒｅａ２より多い。
（条件２−４）残りの試験パケットの個数Ｎ＿ａｒｅａ３が閾値Ｔ’＿ａｒｅａ３より多い。
閾値Ｔ’＿ｔｏｔａｌ、Ｔ’＿ａｒｅａ１、Ｔ’＿ａｒｅａ２及びＴ’＿ａｒｅａ３は、予め設定される。但し、「Ｔ’＿ｔｏｔａｌ＞Ｔ＿ｔｏｔａｌ」である。「Ｔ’＿ａｒｅａ１≧Ｔ＿ａｒｅａ１」である。「Ｔ’＿ａｒｅａ２≧Ｔ＿ａｒｅａ２」である。「Ｔ’＿ａｒｅａ３≧Ｔ＿ａｒｅａ３」である。
試験パケット数調節部３４は、試験パケットの個数を減らすと判定した場合に、次回の可用帯域の測定に使用するパケットトレインを構成する試験パケットの個数Ｎ＿ｎｅｘｔを、今回の可用帯域の測定に使用したパケットトレインを構成する試験パケットの個数ＮのＤ倍にする（減らす）と決定する。但し、Ｄは、「Ｄ＜１」であり、予め設定される。
【００４３】
試験パケット数調節部３４は、試験パケットの個数を増やすとも減らすとも判定しなかった場合には、次回の可用帯域の測定に使用するパケットトレインを構成する試験パケットの個数Ｎ＿ｎｅｘｔを、今回の可用帯域の測定に使用したパケットトレインを構成する試験パケットの個数Ｎと同数にすると決定する。
【００４４】
試験パケット数調節部３４は、試験パケットの個数の調節の決定の結果を示す試験パケット数調節情報を送信部２４へ出力する。試験パケット数調節情報は、次回の可用帯域の測定に使用するパケットトレインを構成する試験パケットの個数Ｎ＿ｎｅｘｔを表す情報である。送信部２４は、該試験パケット数調節情報を有する測定制御情報を含むパケットを、通信ネットワーク２を介して送信端末１０へ送信する。送信端末１０の受信部１１は、通信ネットワーク２を介して、受信端末２０から該パケットを受信する。
【００４５】
送信端末１０の受信部１１は、受信端末２０から通信ネットワーク２を介して受信したパケットに含まれる測定制御情報をパケットトレイン生成部１２へ出力する。パケットトレイン生成部１２は、該測定制御情報に含まれる試験パケット数調節情報で表される試験パケットの個数Ｎ＿ｎｅｘｔを、次回の可用帯域の測定に使用するパケットトレインを構成する試験パケットの個数の設定値にする。これにより、次回の可用帯域の測定に使用するパケットトレインを構成する試験パケットの個数の調整が実現される。
【００４６】
（ステップＳ７）可用帯域の測定の終了の場合には図５の処理を終了し、そうではない場合にはステップＳ２に戻る。
【００４７】
次に図６、図７を参照してパケットトレインの構成例を説明する。
【００４８】
［パケットトレインの構成例１］
図６は、本実施形態に係るパケットトレインの構成例１の説明図である。図６に示すパケットトレインの構成例１は、pathChirp法に対応する構成例である。図６において、送信端末１０は、パケットトレインＤ１の試験パケットを、通信ネットワーク２を介して受信端末２０へ送信する。パケットトレインＤ１の試験パケットの送信レートは、徐々に増加する（つまり、試験パケットの送信間隔は徐々に減少する）。受信端末２０は、送信端末１０から通信ネットワーク２を介してパケットトレインＤ１の試験パケットを受信する。受信端末２０の可用帯域推定部２３は、送信端末１０から通信ネットワーク２を介して受信したパケットトレインＤ１の試験パケットについて、パケット遅延の増加が始まる増加ポイントを検出し、検出した増加ポイントに該当する試験パケットの送信レートに基づいて可用帯域を推定する。
【００４９】
［パケットトレインの構成例２］
図７は、本実施形態に係るパケットトレインの構成例２の説明図である。図７に示すパケットトレインの構成例２は、Pathload法に対応する構成例である。図７において、送信端末１０は、パケットトレインＤ２の試験パケットを、通信ネットワーク２を介して受信端末２０へ送信する。パケットトレインＤ２の試験パケットの送信レートは一定である（つまり、試験パケットの送信間隔は一定である）。受信端末２０は、送信端末１０から通信ネットワーク２を介してパケットトレインＤ２の試験パケットを受信する。受信端末２０の可用帯域推定部２３は、送信端末１０から通信ネットワーク２を介して受信したパケットトレインＤ２の試験パケットについて、パケット遅延の増加傾向の有無を検出する。受信端末２０は、パケット遅延の増加傾向の有無の検出結果を送信端末１０へ通知する。送信端末１０は、受信端末２０でパケット遅延の増加傾向が検出された場合には試験パケットの送信レートを下げ、一方、増加傾向が検出されない場合には試験パケットの送信レートを上げる。受信端末２０の可用帯域推定部２３は、該試験パケットの送信レートの上げ下げによる二分探索によって可用帯域を絞り込みながら推定する。
【００５０】
なお、可用帯域推定部２３は、パケットトレインを構成する試験パケットのうち、処理遅延判定部３３の判定結果の処理遅延増加開始ポイントから処理遅延増加終了ポイントまでの試験パケット以外の残りの試験パケットのみを可用帯域の測定の対象の試験パケットにしてもよい。又は、可用帯域推定部２３は、パケットトレインを構成する試験パケットのうち、処理遅延判定部３３の判定結果の処理遅延増加開始ポイントから処理遅延増加終了ポイントまでの試験パケットも含めて可用帯域の測定の対象の試験パケットにしてもよい。
【００５１】
また、試験パケットの送信レートを変化させる仕方として、試験パケットの送信間隔を変化させることを例に挙げて説明したが、試験パケットのパケットサイズを変化させたり、又は、試験パケットの送信間隔とパケットサイズの両方を変化させたりしてもよい。試験パケットのパケットサイズは、送信レートを送信間隔で除算することにより、容易に計算できる。
【００５２】
上述した実施形態によれば、パケットトレインを構成する試験パケットのうち、パケット遅延とは無関係の受信端末２０における試験パケットの受信処理による一定以上の遅延の影響を受信時刻が受けた試験パケット以外の残りの試験パケットの個数に基づいて、送信端末１０が送信するパケットトレインを構成する試験パケットの個数を調節することができる。これにより、パケットトレイン内の試験パケットの個数を、少なすぎずまた多すぎないように、適切に調節することができるという効果が得られる。
【００５３】
試験パケットの受信時刻が適切である試験パケットの個数が一定数より少ない場合には、通信ネットワークの端末間の可用帯域の推定精度が低下する可能性がある。一方、試験パケットの受信時刻が適切である試験パケットの個数を増やすために、パケットトレイン内の試験パケットの個数を増やし過ぎると、通信ネットワークに過剰なトラヒック負荷を与えることになる。本実施形態によれば、試験パケットの受信時刻が適切である試験パケットの個数を、少なすぎずまた多すぎないように、適切に調節することができるので、通信ネットワークの端末間の可用帯域の推定精度が低下することを抑制しつつ、通信ネットワークに過剰なトラヒック負荷を与えることを防止できる。
【００５４】
また、本実施形態によれば、パケットトレインを複数の試験パケットグループに分割し、該複数の試験パケットグループについて各々に、受信端末２０における試験パケットの受信処理による一定以上の遅延の影響を受信時刻が受けた試験パケット以外の残りの試験パケットの個数が所定の条件を満足するか否かを判定し、該判定の結果に基づいて、送信端末１０が送信するパケットトレインを構成する試験パケットの個数を調節することができる。パケットトレインの中の複数の試験パケットグループ毎に、該残りの試験パケットの個数が所定の条件を満足するか否かを判定することによって、パケットトレインの全体に渡って適切な該残りの試験パケットの個数を確保することができる。これにより、通信ネットワークの端末間の可用帯域の推定精度の向上効果を上げることができる。
【００５５】
特に、図６に示すパケットトレインの構成例１のように、試験パケットの送信レートがパケットトレイン内で変化する場合には、受信端末２０における試験パケットの受信処理による一定以上の遅延の影響が特定の試験パケットグループに集中することが考えられる。本実施形態によれば、該特定の試験パケットグループへの集中を検出して各試験パケットグループに適切な試験パケットの個数を確保することができる。
【００５６】
なお、送信端末１０、受信端末２０として、スマートフォンやタブレット型のコンピュータ（タブレットＰＣ）等の携帯通信端末装置、又は、据置き型の通信端末装置（例えば、据置き型のパーソナルコンピュータ等）を適用してもよい。一般的に、それらの通信端末装置においては、通信ネットワークから受信したパケットを、ネットワークドライバ等のハードウェアによる受信処理において一時的に受信バッファに格納する。次いで、通信端末装置は、ＯＳ（オペレーティングシステム）のカーネル等のソフトウェアによる受信処理において受信バッファからパケットを取り出す。
【００５７】
従来の一般的な可用帯域推定プログラムでは、受信バッファからパケットが取り出された時刻を該パケットの受信時刻として記録する。通信端末装置の処理能力に余裕がある状況では、受信バッファにパケットが格納されると、即座に、ソフトウェアによる受信処理が実行されて１パケットずつ受信バッファから取り出されるので、通信端末装置にパケットが到着した時刻に近い時刻が該パケットの受信時刻として記録される。
【００５８】
しかし、通信端末装置の元々の性能が低い場合や、通信端末装置の処理負荷が高くて通信端末装置の処理能力が不足する状況では、ソフトウェアによる受信処理が遅延し、受信バッファでパケットが長く滞留させられることになる。受信バッファで長く滞留させられたパケットの受信時刻は、通信端末装置に該パケットが到着した時刻から大きく遅れた適切でない受信時刻として記録されてしまう。また、複数のパケットが連続的に受信される場合には、複数のパケットが受信バッファに蓄積された後に、該複数のパケットが受信バッファからほぼ同時に取り出される現象が発生する（図４中の破線１０１で囲まれた部分に相当）。すると、該複数のパケットは通信端末装置に各々異なる時刻に到着したが、該複数のパケットの受信時刻は、ほぼ同じ時刻の適切でない受信時刻として記録されてしまう。
【００５９】
本実施形態によれば、そのような適切でないパケットの受信時刻が発生する状況に対して、パケットトレイン内の試験パケットの個数を適切に調節することによって、通信ネットワークの端末間の可用帯域の推定精度を向上させる効果を得ることができる。
【００６０】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【００６１】
例えば、上述した実施形態では、通信端末間（通信ネットワークのエンドツーエンド）の可用帯域を推定する場合を例に挙げたが、通信中継装置間や、通信端末と通信中継装置間の可用帯域を推定する場合にも同様に適用可能である。
【００６２】
また、上述した送信端末又は受信端末の機能を実現するためのコンピュータプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行するようにしてもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。
【００６３】
さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【符号の説明】
【００６４】
１…可用帯域測定システム、２…通信ネットワーク、１０…送信端末、１１，２１…受信部、１２…パケットトレイン生成部、１３，２４…送信部、２０…受信端末、２２…測定部、２３…可用帯域推定部、２５…受信バッファ、３１…受信時刻記録部、３２…比率計算部、３３…処理遅延判定部、３４…試験パケット数調節部
【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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