(57)【要約】【課題】高い時間分解能でのトラフィック量の測定を可能とする測定装置を提供する。【解決手段】逐次入力されるパケットに対し、予め定めたヘッダ情報を有するパケットのパケット長を積算し、積算値を蓄積部に蓄積する積算部と、予め指定された時間間隔で前記蓄積部から積算値を読み出し、出力する積算値読み出し部とを有するように測定装置を構成する。【選択図】　図６
2004032714.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネットワーク上を流れるパケットデータのトラフィック量を測定するための測定装置であって、
逐次入力されるパケットに対し、予め定めたヘッダ情報を有するパケットのパケット長を積算し、積算値を蓄積部に蓄積する積算部と、
予め指定された時間間隔で前記蓄積部から積算値を読み出し、出力する積算値読み出し部と
を有することを特徴とする測定装置。
【請求項２】
前記測定装置は、前記時間間隔で前記蓄積部から積算値を読み出す度に該蓄積部に蓄積されている値を初期化する請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
前記測定装置は、実時間割り込み部を有し、該実時間割り込み部が割り込み信号を発生した時点で、前記蓄積部から積算値を読み出し、該蓄積部に蓄積されている値を初期化する動作を開始する請求項２に記載の測定装置。
【請求項４】
前記時間間隔は１秒以下である請求項１に記載の測定装置。
【請求項５】
前記積算部は、
入力されたパケットのヘッダ情報を抽出し、該ヘッダ情報に対応する前記蓄積部のアドレスを、ヘッダ情報とアドレスとを対応付けて記録したテーブルから取得し、その取得したアドレスに前記積算値を格納する請求項１に記載の測定装置。
【請求項６】
前記測定装置は、前記積算値又は積算値を加工した値を表示する表示部を更に有する請求項１に記載の測定装置。
【請求項７】
前記測定装置は、前記積算値又は積算値を加工した値をネットワークを介して他の装置に送信する送信部を更に有する請求項１に記載の測定装置。
【請求項８】
前記測定装置は、
参照データを予め蓄積しておく参照データ蓄積部と、
測定装置による測定結果と参照データとを比較する参照データ比較部と
を更に有する請求項１に記載の測定装置。
【請求項９】
前記参照データ比較部は、測定結果と参照データとの差分を求める請求項８に記載の測定装置。
【請求項１０】
前記積算値から、パケットのバースト転送部分の単位時間当たりの通信量の平均値及びバースト転送が現れる間隔であるバースト間時間を求めてパケットフローのバースト特性を算出する請求項１に記載の測定装置。
【請求項１１】
ネットワーク上を流れるパケットデータのトラフィック量を測定する測定装置における測定方法であって、
逐次入力されるパケットに対し、予め定めたヘッダ情報を有するパケットのパケット長を積算し、積算値を蓄積部に蓄積するステップと、
予め指定された時間間隔で前記蓄積部から積算値を読み出し、出力するステップと
を有することを特徴とする測定方法。
【請求項１２】
前記時間間隔で前記蓄積部から積算値を読み出す度に該蓄積部に蓄積されている値を初期化するステップを有する請求項１１に記載の測定方法。
【請求項１３】
前記測定装置は、実時間割り込み部を有し、
該実時間割り込み部が割り込み信号を発生した時点で、前記蓄積部から積算値を読み出し、該蓄積部に蓄積されている値を初期化する動作を開始するステップを有する請求項１２に記載の測定方法。
【請求項１４】
前記時間間隔は１秒以下である請求項１１に記載の測定方法。
【請求項１５】
前記積算値を蓄積部に蓄積するステップにおいて、
入力されたパケットのヘッダ情報を抽出し、該ヘッダ情報に対応する前記蓄積部のアドレスを、ヘッダ情報とアドレスとを対応付けて記録したテーブルから取得し、その取得したアドレスに前記積算値を格納する請求項１１に記載の測定方法。
【請求項１６】
前記積算値又は積算値を加工した値を表示するステップを更に有する請求項１１に記載の測定方法。
【請求項１７】
前記積算値又は積算値を加工した値をネットワークを介して他の装置に送信するステップを更に有する請求項１１に記載の測定方法。
【請求項１８】
前記測定装置による測定結果と参照データとを比較するステップを更に有する請求項１１に記載の測定方法。
【請求項１９】
前記比較するステップにおいて、測定結果と参照データとの差分を求める請求項１８に記載の測定方法。
【請求項２０】
前記積算値から、パケットのバースト転送部分の単位時間当たりの通信量の平均値及びバースト転送が現れる間隔であるバースト間時間を求めてパケットフローのバースト特性を算出するステップを有する請求項１１に記載の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パケット通信を目的とするネットワーク上を流れるパケットフローに対するトラフィックを測定する技術に関する。特に、短時間間隔でトラフィックを測定し、通信品質を把握する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のパケット通信を対象とした通信品質測定装置では、ネットワークレベルでの通信品質を測定することが目的とされており、回線全体の通信量、プロトコル及び階層別のトラフィック量の長時間的な測定が主な機能として提供されてきた。
【０００３】
しかしながら、上記従来の方法では、ネットワークを利用するアプリケーションが生成するパケットフローを特定し、そのパケットフローがネットワーク中で受ける影響を解析し、対応するために必要な通信品質を測定することは不可能であった。
【０００４】
すなわち、従来の通信品質測定装置は、トラフィック量の長時間的な測定を目的としているため、トラフィックの時間分解能として１秒以上を対象としていた。そのため、ストリーミングサービスなどの特定のアプリケーションのトラフィック特性を把握することはできなかった。
【０００５】
画像や音声のストリーミングサービスがネットワークに要求する帯域は、その符号化手法に依存し、１秒あたりの平均帯域で議論されている。しかし、符号化後の情報をネットワークに送出するソフトウェアは、符号化処理とは独立にデータ送信処理を行う。加えて、ソフトウェアの動作周期はそれが実行されるオペレーティングシステムのタスク管理系の時間単位に依存し、一般的に数ミリ秒から数十ミリ秒である。すなわち、ネットワークに送出されるストリーミングデータの品質管理には、従来より、より高い時間分解能でのトラフィック遷移計測が必要になる。
【０００６】
【非特許文献１】
Ｋｉｈｏｎｇ　Ｐａｒｋ，　“ＯＮ　ＴＨＥ　ＥＦＦＥＣＴ　ＡＮＤ　ＣＯＮＴＲＯＬ　ＯＦ　ＳＥＬＦ−ＳＩＭＩＬＡＲ　ＮＥＴＷＯＲＫ　ＴＲＡＦＦＩＣ：　Ｓ　ＳＩＭＵＬＡＴＩＯＮ　ＰＥＲＳＰＥＣＴＩＶＥ”，　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　１９９７　Ｗｉｎｔｅｒ　Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，　ｐｐ．９８９−９９６
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、高い時間分解能でのトラフィック量の測定を可能とする技術を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的は、測定装置に、逐次入力されるパケットに対し、予め定めたヘッダ情報を有するパケットのパケット長を積算し、積算値を蓄積部に蓄積する積算部と、予め指定された時間間隔で前記蓄積部から積算値を読み出し、出力する積算値読み出し部とを備えることにより解決する。
【０００９】
本発明によれば、積算値を蓄積し、それを所定の時間間隔で読み出すこととしたので、読み出す時間間隔を短くする（１秒以下）ことにより、高い時間分解能でのトラフィック量の測定を実時間で行うことが可能となる。一方、従来技術では、大量のパケットデータを測定装置内に蓄積して処理するので、高い時間分解能でのトラフィック量の測定を実時間で行うことはできない。
【００１０】
また、前記時間間隔で前記蓄積部から積算値を読み出す度に該蓄積部に蓄積されている値を初期化することにより、差分演算が不要となり高速な処理が可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態として、パケットフローの単位時間当たりのトラフィック量を１秒以下の時間間隔で測定することを可能とする通信品質測定装置について説明する。この通信品質測定装置について説明するにあたり、まず、測定の時間間隔を１秒以下、より具体的には１０μ秒以上で１秒以下とする理由について詳しく説明する。
【００１２】
動画、音声の実時間転送を行うアプリケーションは、秒単位の時間で処理のタイムアウトが判断される一般的なアプリケーションとは異なり、１秒以下の時間制約を必要とする。
【００１３】
動画の実時間転送を一例として説明すると、例えばＴＶのＮＴＳＣ信号では、１秒間に約３０枚の画面を送り、表示することになる。そのため、１画面に許される転送時間は３０ミリ秒以下となり、かつ３０ミリ秒毎に規則正しく画面を受信できなければ、アプリケーションは正しく動画表示を行うことができない。３０ミリ秒間隔で送られてくる画面情報を搭載したパケット群を測定するには、少なくとも１ミリ秒単位の時間精度が必要となる。今後、登場する、より高速なネットワーク回線を考慮すると、更に詳細な時間間隔での測定が必要となる。
【００１４】
更に、アプリケーションを開発する場面では、開発したアプリケーションが使用するネットワーク帯域を把握する必要がある。高速化が著しいＭＰＵの普及により、アプリケーション開発者が予期しないバースト的なパケット送出を行うアプリケーションになる可能性が高くなっている。
【００１５】
ネットワークの許容を越えるバースト的なパケット群に含まれる一部のパケットはネットワークを構成するノード装置のバッファに入りきれず、パケットロスとなる。この時、アプリケーションの動作環境であるＯＳの機能として再送が行われるが、再度バーストとなった場合、同様の現象を繰り返し、アプリケーションの実時間性を確保するのに必要な制約を超えてしまう結果となる。
【００１６】
これらを防止するため、アプリケーション開発側で詳細な時間間隔でパケット群を測定し、ネットワーク透過性の高いアプリケーション設計を行うことは今後、必須となる。
【００１７】
従来の測定方法は、ネットワークトラフィックの長時間的な振る舞いの監視を目的としており、１秒単位以上での測定を行う。上述の通り、これではアプリケーションに固有なパケットフローのバースト特性を把握することは不可能である。
【００１８】
ここで、従来のトラフィックモニタ装置の全通信データ取り込み機能を使用して、全通信データを取り込み、取り込み後の全通信データに対して後処理を施すという方法も考えられる。
【００１９】
このような方法を実施するための従来のトラフィックモニタ装置を使用した仮想的な装置の構成を図１に示す。
【００２０】
この装置は、従来のトラフィックモニタ装置１と高時間分解能表示を行うための処理部２とパケットを蓄積するための二次記憶装置３とからなる。従来のトラフィックモニタ装置１では、回線インタフェース部１１、書き込み部１２を介して回線内のパケットを高速一次記憶部１３に一旦蓄積した後、そのパケットを、読み出し部１４、二次記憶インタフェース１５を介して二次記憶装置３に出力する。その後、処理部２は、オフライン処理として、二次記憶装置３に蓄積したパケットを読み出して解析し、表示部２３にトラフィック遷移を表示する。
【００２１】
このような構成では、一度に観測できる時間は、使用する従来のトラフィックモニタ装置１の一次記憶部１３の容量に依存し、例えば、１Ｇｂｐｓに近い使用率の回線の場合、その時間は数秒に満たない。また、記憶した全パケット情報を、複数の記憶装置間で受け渡しをするため、実時間での連続計測を行うことはできない。
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００２３】
図２は、本発明の実施の形態における通信品質測定装置の概要構成を示す図である。この通信品質測定装置は、ネットワーク上を流れる多数のパケットフローから特定のパケットフローを抽出する選択抽出機構３１と、抽出したパケットのパケット長の値を積算するパケット長積算機構３２と、パケット長積算機構で得られたパケット長の積算値を予め指定された時間間隔で定期的に読み出し、その積算値を表示又は蓄積する積算値定期読み出し機構３３と、表示機構３４と、蓄積部３５とを有している。この通信品質測定装置の動作は次の通りである。
【００２４】
選択抽出機構３１により選択されたパケットは、複製されてパケット長積算機構３２へ入力される。パケット長積算機構３２では、入力されたパケットのヘッダに応じたカウンタを使用して、それぞれのパケット毎のパケット長を積算し、パケット長積算機構内のメモリに積算値を蓄積する。ここまでの処理は、パケットの到着に応じて随時実行される。すなわち、選択抽出機構３１、パケット長積算機構３２はパケットの到着に同期して逐次処理を行っている。
【００２５】
積算値定期読み出し機構３３の動作を図３を用いて説明する。初期化（ステップＳ１）の後、時間割り込み待ち状態となる（ステップＳ２）。そして、一定時間（１ｍ秒）毎の時間割り込みを受けて、パケット長積算機構内のメモリに蓄積された積算値を定期的に読み出し、積算値定期読み出し機構内の主メモリに転送し、あわせて、積算値を蓄積するパケット長積算機構内のメモリの値を初期化（０にする）する（ステップＳ２）。そして、積算値定期読み出し機構３３は、読み出した積算値を主メモリから表示機構３４に送出するとともに、蓄積部３５にファイルとして蓄積する（ステップＳ４）。表示機構３４では、例えば、特定の種類のパケットについて、時間を横軸、積算値を縦軸としたトラフィックの遷移を表示する。また、積算値に対しバースト特性評価を行う易くするための加工を施し、加工後のデータを表示することも可能である。
【００２６】
また、積算値を表示機構３４に表示もしくは蓄積部３５に蓄積する代わりに、図４に示すように、ネットワーク４０を介して遠隔の監視装置などに送信し、そこで表示を行うようにしてもよい。
【００２７】
すなわち、図４に示す構成は、表示機構３４、蓄積部３５に代えて、ネットワーク送出機構４１を有している。そして、ネットワーク４０を介して、ネットワーク受信機構４２と表示機構４３が接続される。
【００２８】
図５のフローに示すように、この構成では、積算値読み出し機構３３は、読み出した積算値をネットワーク送出機構４１を介してネットワーク４０に送出する（ステップＳ１４）。受信側では、表示データ待ち状態で待ち続け、ネットワーク受信機構４２が積算値を受信したこと（ステップＳ１５）を契機に、表示機構４３に積算値を表示する（ステップＳ１６）。なお、積算値に対しバースト特性評価を行う易くするための加工を施し、加工後のデータをネットワークを介して送信することも可能である。
【００２９】
本実施の形態の通信品質測定装置は、より詳細には図６に示す機能構成を有している。図６に示す回線インタフェース５１、ヘッダ情報抽出部５２、パケット情報探索部５３が図２の選択抽出機構３１に対応し、積算機構５４及びカウンタ部５６がパケット長積算機構３２に対応し、定時間間隔読み出し部５５が積算値読み出し機構３３に対応する。図６に示す構成の動作は次の通りである。
【００３０】
回線インタフェース５１を介して入力されたパケットは、ヘッダ情報抽出部５２に入力され、そこでヘッダ情報が抽出される。そして、パケット情報検索部５３は、そのヘッダ情報を用いてそのヘッダ情報に対応するカウンタ部５６のカウンタの識別子を検索する。識別子の検索に成功した場合、ヘッダ情報抽出部５２は、パケット長と識別子を積算機構５４に渡し、積算機構５４は、識別子に対応したカウンタを用いてパケット長を積算する。ここまでの処理は、パケット到着に応じて随時実行する。
【００３１】
カウンタ部５６の情報は定時間間隔読み出し部５５で定期的に読み出され、読み出し毎にカウンタはリセットされる。読み出す間隔は、これまでにも説明したように、アプリケーションの振る舞いを観測可能な時間（最小１ｍ秒）である。そして、読み出したカウンタ値が表示／蓄積処理部５７を介して表示部５８に表示され、計測結果蓄積部５９に蓄積される。
【００３２】
次に、本発明の通信品質測定装置を用いて通信品質を測定する方法の例について説明する。
【００３３】
図７は、本発明の通信品質測定装置６０を用いて通信品質を測定する場合の構成例を示す図である。この構成では、通信品質測定装置６０が、データ送出サーバ６１から送出された直後のパケットフローｆ１と、ネットワーク６２を経由した後のデータ受信クライアント６３直前のパケットフローｆ２を測定し、測定結果を比較する。ネットワークの入り口と出口との間でバースト特性の差を測定し、評価することにより、データ送出サーバ６１から送出されたパケットフローのバースト特性が、ネットワーク６２内の転送によりどのような影響を受けるかを観測することができる。なお、データ送出サーバ６１直後のパケットフローｆ１は測定対象外のパケットフローが存在しない理想状態のネットワークを前提としたアプリケーションに固有なパケットフローと考えることができる。
【００３４】
この際、データ送出サーバ６１のアプリケーションは、バースト転送部分の識別に必要なタグ情報を個々のパケットに付加してネットワーク６２へ出力する。また、アプリケーションに影響しないレベルで測定用パケットを同時にネットワークへ出力することも可能である。
【００３５】
上記のバースト特性の変化は、時間を横軸、積算値を縦軸としたトラフィックの遷移表示を、ネットワークの入り口と出口とで比較することで観測することが可能である。
【００３６】
また、上記のバースト特性は、積算値定期読み出し機構から定期的に読み出されるパケット長の積算値から、パケットのバースト転送部分のスループット（単位時間当たりの通信量の平均値）及びバースト転送が現れる間隔であるバースト間時間を求めることにより得ることも可能である。
【００３７】
図８は、あるパケットフローのネットワーク経由前後の状態を示す図である。各バースト転送部分に含まれるパケットには識別のためのタグ情報が含まれ、これを元にバースト転送部分を識別する。また、バースト転送部分を識別する別の方法として、単位時間当たりの通信量に関する閾値を設け、閾値以上の通信量が所定時間連続した時にバースト転送部分であると識別するようにしても良い。
【００３８】
図９は、パケットのバースト転送部分のスループット及びバースト転送が現れる間隔であるバースト間時間を用いる場合の評価方法の一例を示すものである。図８に示した各バースト転送部分についてのスループット（単位時間当たりの通信量の平均値）を縦軸、バースト間時間を横軸として２次元の平面にプロットし、特性図（評価平面）を得る。このような評価平面をネットワークの入口及び出口について求めることで、ネットワークがアプリケーションに与える特性を測定することが可能になる。
【００３９】
さて、上記のような、ネットワーク経由前と経由後のトラフィック特性の比較をしてネットワークの評価をする場合には、通信品質測定装置を図１０に示すような構成とすることができる。すなわち、図２の構成に、参照データ比較機構７１と参照データ蓄積部７２を設けた構成とする。参照データ蓄積部７２は、測定対象外のパケットフローが存在しない理想状態のネットワークを前提としたアプリケーションに固有なパケットフローのバースト特性を参照データとして予め蓄積する。この参照データは、例えば、図７の構成におけるパケットフローｆ１を測定することにより得ることができる。
【００４０】
参照データ比較機構７１は、積算値定期読み出し機構３３により得られたパケットフローのバースト特性と参照データ蓄積部７２に蓄積された参照データとを比較し、その差異を解析する。この場合、表示機構３４は、積算値定期読み出し機構３３の出力及び参照データ比較機構７１の出力を表示することができる。比較に用いるバースト特性は、トラフィック量の時間遷移でもよいし、図９に示すような方法により求めたものでもよい。
【００４１】
次に、本発明の通信品質測定装置について、図１１を参照して、ハードウェアの実装に近いより詳細な構成を以下に説明する。なお、以下、参照データ比較機構及び表示機構を有する場合の構成について説明する。
【００４２】
図１１に示すように、この通信品質測定装置は、入力側の回線インタフェース８１、出力側の回線インタフェース８２、複製器８３、選択パケット長抽出器８４、積算値蓄積メモリ８５、積算値蓄積メモリアドレス検索テーブル８６、加算器８７、初期化値レジスタ８８、調停回路８９、インタフェース回路９０、ＭＰＵ９１、主メモリ９２、二次記憶装置９３、実時間割り込み発生装置９４、表示装置９５を有している。なお、回線インタフェース８１，８２、複製器８３及び選択パケット長抽出器８４が例えば図１０で示した選択抽出機構３１に対応し、積算値蓄積メモリ８５、積算値蓄積メモリアドレス検索テーブル８６、加算器８７、初期化値レジスタ８８及び調停回路８９がパケット長積算機構３２に対応し、主メモリ９２もしくは二次記憶装置９３が参照データ蓄積部７２に対応し、また、ＭＰＵ９１、主メモリ９２、実時間割り込み発生装置９４、主メモリ９２に格納されたプログラムが積算値定期読み出し機構３３及び参照データ比較機構７１に対応し、また、表示装置９５が表示機構３４に対応する。次に、図１１に示す各部の機能について説明する。
【００４３】
複製器８３はパケットの複製を行う。選択パケット長抽出器８４は複製されたパケットから特定のパケットを抽出し、そのパケット長を算出する。積算値蓄積メモリ８５は、パケットのヘッダ情報に応じたアドレスにパケット長の積算値を格納して保管する。積算値メモリアドレス検索テーブル８６は、パケットのヘッダ情報から積算値蓄積メモリ８５に蓄積される積算値が格納されたアドレスを検索し、選択パケット長抽出器８４へ返す。
【００４４】
加算器８７は選択パケット長抽出器８４で抽出したパケットのパケット長を、積算値蓄積メモリ８５に蓄積された、これまでの積算値に加算処理する。初期化値レジスタ８８は積算値蓄積メモリ８５を初期化する場合に使用する初期値を格納する。調停回路８９は積算値蓄積メモリ８５へのアクセスを調停する。
【００４５】
なお、図１１中、９６は複製器８３で複製されたパケット流、９７は抽出されたパケット長、９８は積算値メモリアドレス検索テーブル８６より得られる積算値蓄積メモリ８５のアドレス、９９はＭＰＵ９１が処理を実施するのに必須な、インタフェース回路９０、ＭＰＵ９１、主メモリ９２、二次記憶装置９３、実時間割り込み発生回路９４及び表示装置９５を接続するバスである。
【００４６】
次に、前記各構成要素の詳細とともに本装置の動作について説明する
回線インタフェース８１は回線（ネットワーク）との接続を行い、回線を物理的な信号として伝えられるパケットを論理的に処理可能な信号に変換し、複製器８３に転送する。複製器８３は、パケット信号を完全な形態で複製し、一方を回線インタフェース８２へ、他方を選択パケット長抽出器８４へ出力する。回線インタフェース８２は、複製器８３より受け取ったパケット信号を回線インタフェース８１とは逆の処理を行い、回線へ出力する。
【００４７】
複製器８３で複製されたパケット（９６）は、選択パケット長抽出器８４に渡される。
【００４８】
図１２を参照して選択パケット長抽出器８４の動作を説明する。
【００４９】
選択パケット長抽出器８４は、パケット到着待ちの状態から（ステップＳ２１）、パケットが到着すると、パケット９６のヘッダ情報を抽出する（ステップＳ２２）。具体的には、アプリケーションが行う一連の通信（パケットフロー）を特定するために、宛先ＩＰアドレス、送信元ＩＰアドレス、プロトコルタイプ（ＴＣＰ／ＵＤＰの種別）、ＴＣＰもしくはＵＤＰの宛先ポート番号及び送信元ポート番号を抽出する。この一連のヘッダ情報をフローＩＤと呼ぶ。
【００５０】
選択パケット長抽出器８４は、パケット長を算出するとともに、抽出したフローＩＤを使用して、積算値蓄積メモリアドレス検索テーブル８６に積算値蓄積メモリ１５のアドレスを要求する（ステップＳ２３）。
【００５１】
選択パケット長抽出器８４は、前述した検索に成功した場合（アドレス０以外が帰ってくる）（ステップＳ２４のＹＥＳ）、パケット長９７、積算値蓄積メモリ８５のアドレス９８を加算器８７に出力する（ステップＳ２５）。検索に失敗した場合（アドレス０が帰ってくる）（ステップＳ２４ののＮＯ）、該当パケットを破棄し（ステップＳ２６）、複製器８３からのパケット（９６）を待つ動作に戻る。
【００５２】
図１３は積算値蓄積メモリアドレス検索テーブル８６の一例を示す図である。図中、１０１はフローＩＤフィールド、１０２は積算値蓄積メモリアドレスフィールド、１０３はフローＩＤの入力、１０４は積算値蓄積メモリ８５におけるアドレスである。
【００５３】
積算値蓄積メモリアドレス検索テーブル８６では、選択パケット長抽出器８４で得たフローＩＤ１０３に基づき、フローＩＤフィールド１０１の検索が行われる。フローＩＤ１０３と同一のフローＩＤがフローＩＤフィールド１０１に存在した場合、該当する積算値蓄積メモリアドレスフィールド１０２に登録されたアドレスを積算値蓄積メモリ８５のアドレス１０４として出力する。存在しなかった場合、特殊なアドレス値（０番地）を積算値蓄積メモリ８５のアドレス１０４として出力する。フローＩＤフィールド１０１及び積算値蓄積メモリアドレスフィールド１０２の登録内容はＭＰＵ９１によりインタフェース回路９０を介して随時変更可能である。
【００５４】
図１１において、加算器８７は、選択パケット長抽出器８４から転送された積算値蓄積メモリ８５のアドレス９８を元に、積算値蓄積メモリ８５から当該アドレスに格納されたデータを読み出す。
【００５５】
図１４は積算値蓄積メモリ８５の一例を示すもので、一般的なメモリと同一構成である。図中、２０１はアドレスフィールド、２０２はデータフィールド（ここでのデータは積算値）、２０３はアドレスの入力、２０４はデータの入出力を示している。
【００５６】
アドレスは連続した整数で規定された値であり、データは任意のデータである。読み出し動作の場合、入力２０３に該当するアドレス２０１に対応するフィールド２０２に格納されたデータを２０４として出力する。書き込み動作の場合、入力２０３に該当するアドレス２０１に対応するフィールド２０２にデータ２０４を格納する。
【００５７】
加算器８７は、積算値蓄積メモリ８５に格納されたデータを読み出し、それに前述したパケット長９７の値を加算し、再度、積算値蓄積メモリ８５へ格納する。この時、読み出し及び書き込みで使用するアドレスは、選択パケット長抽出器８４から与えられたものである。
【００５８】
初期化値レジスタ８８は、積算値蓄積メモリ８５のフィールド２０２を初期化する際に使用する初期値を蓄積するレジスタであり、「０」を設定する。初期化のタイミングについては後述する。
【００５９】
調停回路８９は、加算器８７及びインタフェース回路９０それぞれの積算値蓄積メモリ８５へのアクセスを調停する。また、積算値蓄積メモリ８５の初期化時には指定アドレスへ初期化値レジスタ８８に蓄積された値を格納する。
【００６０】
ここまでの処理は、積算値蓄積メモリアドレス検索テーブル８６に登録されたパケットの到着に応じて実行される。これにより、随時、積算値蓄積メモリ８５のデータフィールドに格納された値に、到着したパケットのパケット長が積算されてゆく。
【００６１】
インタフェース回路９０は、積算値蓄積メモリアドレス検索テーブル８６及び調停回路８９へのアクセスを実現するものであり、主メモリ９２に格納され、ＭＰＵ９１により処理されるプログラムからの積算値蓄積メモリ８５及び積算値蓄積メモリアドレス検索テーブル８６へのアクセスを仲介する。
【００６２】
図１５を用いて、以降の処理について説明する。なお、これから説明する処理は主メモリ２２に格納されるプログラムの命令に従って実行される処理である。
【００６３】
初期化時、プログラムは、測定対象のパケットのヘッダ情報を積算値蓄積メモリアドレス検索テーブル８６に登録し、次に、積算値蓄積メモリ８５の全てのデータフィールドを初期化値レジスタ８８の値とする処理を行い、また、一定時間間隔の積算値蓄積メモリ８５の読み出しを実現するために、実時間割り込み発生装置９４に一定時間間隔でＭＰＵ９１に割り込みを発生する設定を行う（ステップＳ３１）。
【００６４】
プログラムは、実時間割り込み発生装置９４がＭＰＵ９１へ割り込み信号を発生するまで待つ（ステップＳ３２）。実時間割り込み発生装置９４が割り込み信号を発生した時点で、プログラムは待ち状態から、積算値蓄積メモリ８５のデータフィールドを読み出す動作に移る。
【００６５】
この時、積算値蓄積メモリアドレス検索テーブル８６に登録された全ての積算値蓄積メモリアドレスフィールド１０２に該当するアドレス（２０１、１０４）からデータフィールド２０２の値を読み出し、主メモリ９２内の指定領域に格納する（ステップＳ３３）。また、読み出したフィールドは順次、初期化値レジスタ８８の値を書き込み、初期化する（ステップＳ３４）。主メモリ９２に格納されたデータの中で、プログラムで表示対象に定義されたものは、表示装置９５に転送して表示を行う（ステップＳ３５）。
【００６６】
ここまでの処理を繰り返し行うことで、実時間割り込み発生装置９４に登録された一定時間内の特定のアプリケーションに基づくパケットフローの総パケット長を定期的に得ることが可能になる。時間軸を横軸、積算値蓄積メモリ８５の読み出し値を縦軸にしたグラフにプロットすることで、前記パケットフローの単位時間当たりの通信量の遷移を得ることができる。
更に、実時間割り込み発生装置８４が発生する積算値蓄積メモリ８５の読み出しを行うための時間間隔より更に大きな時間間隔で図８、図９で説明した比較処理を行う。すなわち、ステップＳ３６にて時間判断を行い、評価指定時間が経過した場合に、比較処理を行う（ステップＳ３７）。
【００６７】
比較処理では、パケットのバースト転送部分のスループット（単位時間当たりの通信量の平均値）及びバースト間時間を求め、各バースト転送部分についてのスループットを縦軸、バースト間時間を横軸として２次元の平面にプロットし、図９に示すようなネットワーク経由後の特性図（評価平面）を作成し、また、図８でいうネットワーク経由前のアプリケーション理想動作時の前記同様なパケットフローのバースト特性を二次記憶装置２３に参照データとして予め格納しておき、その各バースト転送部分についてのスループットを縦軸、バースト間時間を横軸として２次元の平面にプロットし、同様なネットワーク経由前の特性図（評価平面）を作成する。これらをそのまま表示装置９５に表示してもよいし、これらの差分を表示してもよい。このようにして、ネットワークの品質を測定する。
【００６８】
また、時間を横軸、積算値を縦軸としたトラフィックの遷移の参照データを用意しておき、これと、時間を横軸、積算値を縦軸としたトラフィックの遷移の測定結果を比較してもよい。
【００６９】
この場合の参照データと測定データとの比較について更に詳細に説明する。
【００７０】
参照データとは、例えば、実時間性を有する動画、音声等をネットワーク配信するアプリケーションにみられる一定周期でのパケットのバースト転送パターンである。一般的なＴＶ信号であるＮＴＳＣ信号による動画を配信するアプリケーションを例にとると、１画面単位で送信処理を行う場合、約３３ミリ秒毎に１画面ずつ送信することになる。１画面のデータ量が１ＭＢｙｔｅとすると、約３３ミリ秒毎に１ＭＢｙｔｅのバーストが発生する。ネットワーク回線の容量が１Ｇｂｐｓであり、アプリケーションを実行するコンピュータが１Ｇｂｐｓの送信性能を有する場合、８ミリ秒間に亘る１Ｇｂｐｓ回線のフルレートのバーストが３０ミリ秒毎に発生する。この繰り返しが前記アプリケーションの場合の参照データである。参照データは、アプリケーションにより異なるが、ネットワーク回線の容量を一定とした場合、特有の繰り返しパターンとなる。
【００７１】
ネットワークを介して前記アプリケーションによる繰り返し性のあるバーストパターンを配信した場合、ネットワークを構成する回線、ノード装置のバッファ状態などにより、ネットワークを介していない理想状態と比較して、バースト間隔、バースト連続時間が変化する。これが測定データである。
【００７２】
参照データと測定データを比較するという意味は、２つの繰り返しパターンの差分を作成することを意味する。例えば、差分の時間変化を示すグラフを作成し、表示する。差分が大きければ、ネットワークによるバースト特性への影響が大きいことを示し、差分が小さければ影響が小さいことを示す。
【００７３】
また、参照データとして、測定対象外のパケットフローが存在しない理想状態のネットワークを前提とした、アプリケーションに固有なパケットフローのバーストパターン（特性）でなく、市販のジェネレータで生成した特定のパケットフローのバーストパターンを用いても良い。この際、ジェネレータで生成した参照データと実際の測定データとを比較することにより、アプリケーションに固有なパケットフローがネットワーク内で受ける影響を間接的に測定することができる。なお、測定した結果を不揮発性の記憶手段に複製記録することにより、事後解析を可能にするよう構成することも可能である。
【００７４】
次に、本発明における通信品質測定装置を使用したトラフィック測定の例について、従来装置との違いを含めて説明する。
【００７５】
トラフィック特性の異なるＭＰＥＧ２のストリーミングシステム（装置Ａと装置Ｂ）が送出するパケットのトラフィック遷移の測定結果の例を図１６、図１７に示す。図１６は、従来の装置により測定された結果であり、図１７は、本発明の通信品質測定装置により測定された結果である。
【００７６】
図１６では、装置Ａと装置Ｂとのトラフィック遷移に差はほとんど見られない。一方、図１７では、装置Ａは最大１０Ｍｂｐｓで安定して遷移するトラフィックを生成しているのに対し、装置Ｂは、３０Ｍｂｐｓを超えるバーストを２０ミリ秒周期で生成していることが分かる。すなわち、従来の装置では、測定の時間間隔が長いため、装置Ｂが生成するトラフィックのように短時間間隔のバーストを観測することができない。一方、本発明の装置は、短時間間隔でトラフィックを把握することができるので、２０ミリ秒周期のバーストを観測することができる。
【００７７】
また、図１８は、本発明の通信品質測定装置を用いて、ストリーミング配信アプリケーションの配信調整を行った例を示す図である。すなわち、調整前は、ストリーミング配信アプリケーションは図１８の「配信不可能トラフィック遷移」に示すように、８００Ｍｂｐｓを超えるバーストを繰り返すトラフィック特性を有しており、このトラフィックをネットワークを介して送信したところ、パケット損失が認められた。そこで、配信調整を行って、図１８の「配信可能トラフィック遷移」に示すトラフィックを送出させるようにしたところ、ネットワークを介してもパケット損失は発生せず、配信に成功した。このような調整は、短時間間隔でトラフィックを計測できる本発明の通信品質装置により可能となる。
【００７８】
なお、本発明は、上記の実施例に限定されることなく、特許請求の範囲内において、種々変更・応用が可能である。
【００７９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高時間分解能のトラフィック測定をリアルタイムに実行することができる。また、ネットワークに接続されたサーバ及びクライアントで実行される特定のアプリケーションに由来する一連のパケットフローがネットワーク内で受ける影響を詳細に測定することが可能となり、ストリーミングサービスの品質管理や、上記のような配信調整を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のトラフィックモニタ装置を使用した仮想的な装置の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態における通信品質測定装置の概要構成を示す図である。
【図３】図２に示す通信品質測定装置における積算値定期読み出し機構の動作を説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態における通信品質測定装置の概要構成を示す図であり、ネットワークへ測定データを送出する場合の構成を示す図である。
【図５】図４に示す通信品質測定装置における積算値定期読み出し機構の動作を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態における通信品質測定装置の機能構成を示す図である。
【図７】ネットワーク内の転送がアプリケーション固有のパケットフローのバースト特性に与える影響を測定する方法を説明するための図である。
【図８】あるパケットフローのネットワーク経由前後の状態を示す図である。
【図９】評価方法の一例を説明するための図である。
【図１０】本発明の実施の形態における通信品質測定装置の概要構成を示す図であり、参照データ比較機構を有する場合の構成を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態における通信品質測定装置の詳細構成を示す図である。
【図１２】選択パケット長抽出器８４の動作を説明するための図である。
【図１３】積算値蓄積メモリアドレス検索テーブルの一例を示す図である。
【図１４】積算値蓄積メモリの一例を示す図である。
【図１５】主メモリに格納されるプログラムに対応する処理の流れを示す図である。
【図１６】従来の装置により測定されたトラフィック遷移の例を示す図である。
【図１７】本発明の装置により測定されたトラフィック遷移の例を示す図である。
【図１８】本発明の通信品質測定装置を用いて、ストリーミング配信アプリケーションの配信調整を行った例を示す図である。
【符号の説明】
１　従来のトラフィックモニタ装置
２　高時間分解能表示を行うための処理部
３　二次記憶装置
１１　回線インタフェース部
１２　書き込み部
１３　高速一次記憶部
１４　読み出し部
１５、２１　二次記憶インタフェース
２２　トラフィック遷移表示処理部
２３　表示部
３１　選択抽出機構
３２　パケット長積算機構
３３　積算値定期読み出し機構
３４、４３　表示機構
３５　蓄積部
４１　ネットワーク送出機構
４２　ネットワーク受信機構
５１　回線インタフェース
５２　ヘッダ情報抽出部
５３　パケット情報探索部
５４　積算機構
５５　定時間間隔読み出し部
５６　カウンタ部
５７　表示／蓄積処理部
５８　表示部
５９　計測結果蓄積部
６０　通信品質測定装置
６１　データ送出サーバ
６３　データ受信クライアント、
７１　参照データ比較機構
７２　参照データ蓄積機構
８１　入力側の回線インタフェース
８２　出力側の回線インタフェース
８３　複製器
８４　選択パケット長抽出器
８５　積算値蓄積メモリ
８６　積算値蓄積メモリアドレス検索テーブル
８７　加算器
８８　初期化値レジスタ
８９　調停回路
９０　インタフェース回路
９１　ＭＰＵ
９２　主メモリ
９３　二次記憶装置
９４　実時間割り込み発生装置
９５　表示装置
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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