(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のリンクを含む通信ネットワークの通信品質を計測するための通信品質計測方法であって、
前記通信ネットワークのリンクを含む複数の経路における通信品質の品質指標値を計測し、
計測した複数の前記品質指標値の中から最小値を選択し、
前記最小値の計測された経路の品質指標値を、所定の計算条件に従って、該経路に含まれるリンクに分配して該リンクの品質指標値を算出し、
前記最小値の計測された前記経路に含まれる前記リンクの、算出された前記品質指標値と、前記最小値の計測された以外の経路の品質指標値とを用いて、前記通信ネットワークに含まれる他のリンクの品質指標値を算出する、通信品質計測方法。
【請求項２】
前記最小値の計測された経路の品質指標値を、該経路に含まれるリンクに均等に分配する、請求項１に記載の通信品質計測方法。
【請求項３】
前記最小値の計測された経路の品質指標値を、該経路に含まれるリンクに、ホップ数に応じて分配する、請求項１に記載の通信品質計測方法。
【請求項４】
前記最小値の計測された経路の品質指標値を、前記品質指標値を計測した前記経路同士の相関係数に基づいて、前記最小値の計測された前記経路に含まれるリンクに分配する、請求項１に記載の通信品質計測方法。
【請求項５】
前記経路同士の相関係数は、前記経路同士の品質指標値の時間変化の相関係数である、請求項４に記載の通信品質計測方法。
【請求項６】
前記通信ネットワークは、第１のリンクにノードが接続され、該ノードに第２のリンクが接続された構成であり、
前記第１のリンクの往路リンクと前記第２のリンクの往路リンクとを含む片道往路と、
前記第２のリンクの復路リンクと前記第１のリンクの復路リンクとを含む片道復路と、
前記第１のリンクの往路リンクおよび復路リンクを含む第１の往復経路と、
前記第２のリンクの往路リンクおよび復路リンクを含む第２の往復経路との品質指標値を計測する、
請求項１から５のいずれか１項に記載の通信品質計測方法。
【請求項７】
往復する経路の品質指標値を計測するとき、所定のＴＴＬ値に設定した計測パケットを送信し、該計測パケットに対するＴＴＬ  ｔｉｍｅ  ｅｘｃｅｅｄエラーの応答であるＩＣＭＰパケットを受信することで前記品質指標値を計測する、請求項１から６のいずれか１項に記載の通信品質計測方法。
【請求項８】
前記最小値が予め定められた閾値以上であるとき計測不能であると判断する、請求項１から７のいずれか１項に記載の通信品質計測方法。
【請求項９】
前記通信ネットワークのリンクを含む複数の経路の品質指標値を計測するとき、特定のアプリケーションの通信に用いられる通信パケットと少なくとも一部の内容またはサイズを一致させた計測パケットを用いる、請求項１から８のいずれか１項に記載の通信品質計測方法。
【請求項１０】
前記通信ネットワークのリンクを含む複数の経路の品質指標値を計測するとき、
特定のアプリケーションを用いたユーザ端末から送信された通信パケットを取得し、
該通信パケットと、少なくとも一部の内容またはサイズを一致させた計測パケットを用いる、請求項９に記載の通信品質計測方法。
【請求項１１】
前記計測パケットと該計測パケットに対する応答のパケットとの少なくとも一方を、ユーザ端末に到達する前に廃棄する、請求項９または１０に記載の通信品質計測方法。
【請求項１２】
前記通信ネットワークのリンクを含む複数の経路の品質指標値を計測するとき、復路にはＩＣＭＰパケットと少なくも一部の内容またはサイズを一致させたパケットを用いる、請求項１から１１のいずれか１項に記載の通信品質計測方法。
【請求項１３】
複数のリンクを含む通信ネットワークの通信品質を計測する通信品質計測システムであって、
前記通信ネットワークのリンクを含む複数の経路における通信品質の品質指標値を計測する計測部と、
前記計測部で計測した複数の前記品質指標値の中から最小値を選択し、前記最小値の計測された経路の品質指標値を、所定の計算条件に従って、該経路に含まれるリンクに分配して該リンクの品質指標値を算出し、前記最小値の計測された前記経路に含まれる前記リンクの、算出された前記品質指標値と、前記最小値の計測された以外の経路の品質指標値とを用いて、前記通信ネットワークに含まれる他のリンクの品質指標値を算出する片道リンク計算部と、を有する通信品質計測システム。
【請求項１４】
前記片道リンク計算部は、前記最小値の計測された経路の品質指標値を、該経路に含まれるリンクに均等に分配する、請求項１３に記載の通信品質計測システム。
【請求項１５】
前記片道リンク計算部は、前記最小値の計測された経路の品質指標値を、該経路に含まれるリンクに、ホップ数に応じて分配する、請求項１３に記載の通信品質計測システム。
【請求項１６】
前記最小値の計測された経路の品質指標値を、前記品質指標値を計測した前記経路同士の相関係数に基づいて、前記最小値の計測された前記経路に含まれるリンクに分配する、請求項１３に記載の通信品質計測システム。
【請求項１７】
前記経路同士の相関係数は、前記経路同士の品質指標値の時間変化の相関係数である、請求項１６に記載の通信品質計測システム。
【請求項１８】
前記通信ネットワークは、第１のリンクにノードが接続され、該ノードに第２のリンクが接続された構成であり、
前記第１のリンクの往路リンクと前記第２のリンクの往路リンクとを含む片道往路と、
前記第２のリンクの復路リンクと前記第１のリンクの復路リンクとを含む片道復路と、
前記第１のリンクの往路リンクおよび復路リンクを含む第１の往復経路と、
前記第２のリンクの往路リンクおよび復路リンクを含む第２の往復経路との品質指標値を計測する、
請求項１３から１７のいずれか１項に記載の通信品質計測システム。
【請求項１９】
前記計測部は、往復する経路の品質指標値を計測するとき、所定のＴＴＬ値に設定した計測パケットを送信し、該計測パケットに対するＴＴＬ  ｔｉｍｅ  ｅｘｃｅｅｄエラーの応答であるＩＣＭＰパケットを受信することで前記品質指標値を計測する、請求項１３から１８のいずれか１項に記載の通信品質計測システム。
【請求項２０】
前記片道リンク計算部は、前記最小値が予め定められた閾値以上であるとき計測不能であると判断する、請求項１３から１９のいずれか１項に記載の通信品質計測システム。
【請求項２１】
前記通信ネットワークのリンクを含む複数の経路の品質指標値を計測するとき、特定のアプリケーションの通信に用いられる通信パケットと少なくとも一部の内容またはサイズを一致させた計測パケットを送信する計測パケット送信部をさらに有する、請求項１３から２０のいずれか１項に記載の通信品質計測システム。
【請求項２２】
前記通信ネットワークのリンクを含む複数の経路の品質指標値を計測するとき、特定のアプリケーションを用いたユーザ端末から送信された通信パケットを取得し、該通信パケットと、少なくとも一部の内容またはサイズを一致させた計測パケットの生成を前記計測パケット送信部に指示するパケットキャプチャ部をさらに有する、請求項２１に記載の通信品質計測システム。
【請求項２３】
前記計測パケットに対する応答のパケットを前記ユーザ端末に到達する前に廃棄する計測パケット受信部をさらに有する、請求項２１または２２に記載の通信品質計測システム。
【請求項２４】
前記通信ネットワークのリンクを含む複数の経路の品質指標値を計測するとき、復路にはＩＣＭＰパケットと少なくも一部の内容またはサイズを一致させたパケットを用いる、請求項１３から２２のいずれか１項に記載の通信品質計測システム。
【請求項２５】
前記計測部は、前記通信ネットワークの計測対象の経路の両側に配置された２つの計測装置に備えられており、
片道リンク計算部は、２つの前記計測装置の少なくともいずれか一方に備えられた、請求項１３から２３のいずれか１項に記載の通信品質計測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信ネットワークの品質を計測するシステムに関し、特に、ルータ間のリンクの品質を計測するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ネットワークのＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）化が急速に進展している。それに伴って、各種アプリケーションの通信がＩＰネットワークを通じて行われるようになっている。そして、様々なアプリケーションを扱うネットワークには高い通信品質を維持することが望まれる。
【０００３】
ネットワークの通信品質を高く維持するには、ネットワーク内の各リンクの品質を計測する手段が望まれる。例えば、ある特定のアプリケーションによる通信に障害が発生したとき、あるいはその品質が低下したとき、通信品質の維持のために問題の早急な解決が望まれる。そのためには問題の原因となっている事象がどのリンクで発生しているかを検出する必要がある。
【０００４】
しかしながら、一般的に、ＩＰネットワークではリンク毎の通信品質を計測する機能は提供されない。リンクの生死を確認するだけであれば、ルータにより提供される機能でリンク状態を調べることにより行うことができる。しかし、遅延の増加やパケットロス率の上昇などに代表される通信品質の劣化によって特定のアプリケーションの通信に不具合が生じても、従来のＩＰネットワークでは、その原因の追求が困難とされてきた。
【０００５】
また、最近では、特定のアプリケーションに対して特定の通信品質を提供するために、ＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ  ｏｆ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）機能を備えたルータがある。この様なルータによりＱｏＳ制御が行われると、同じリンク上で通信をしているアプリケーション間であっても通信品質に差が生じることがある。この場合、従来のＩＰネットワークでは、アプリケーションを区別した原因の追求が困難であった。
【０００６】
このような状況に対して従来のＩＰネットワークにおいてリンク毎の通信品質を計測する技術が全く無い訳ではなかった。
【０００７】
リンク毎の通信品質を計測する第１の従来技術としてトレースルート計測がある。トレースルート計測は、ある端末間のパス上に、パケット生存時間（ＴＴＬ；Ｔｉｍｅ  Ｔｏ  Ｌｉｖｅ）の異なるパケットを送ってその応答を確認することで、送信端末とパス上の各ルータとの間の通信品質を求めるというものである。所望のルータにてＴＴＬ  ｔｉｍｅ  ｅｘｃｅｅｄエラーが発生するようにＴＴＬの値を選択したパケットを送信端末から送信すると、そのルータから送信端末にＴＴＬ  ｔｉｍｅ  ｅｘｃｅｅｄエラーを示すＩＣＭＰパケットが返送されてくる。送信端末は、ＩＣＭＰパケットを監視することで、送信端末からそのルータまでの往復経路の通信品質を計測することができる。
【０００８】
各リンクの通信品質を求めるために、例えば、送信端末とＮ番目のルータの間の通信品質と、通信端末とＮ＋１番目のルータの間の通信品質との差分を求める。この差分はＮ番目のルータとＮ＋１番目のルータとの間のリンクの通信品質を表している。差分の計測を順次行なっていけば、各リンクの通信品質を得ることができる。
【０００９】
リンク毎の通信品質を計測する第２の従来技術として非特許文献１にて開示されたものがある。非特許文献１には、ネットワークに接続した複数の端末間の遅延をそれぞれ計測し、この計測結果と端末間のリンクの接続情報とを用いて各リンクの通信品質を算出する方法が開示されている。ただし、このような方法は、どのような計測結果が得られるか分からないＩＰネットワーク一般に広く用いることはできない。非特許文献１にも、特定の計測において品質指標の値が“０”となった場合に限ってリンク毎の通信品質を算出できると述べられている。
【００１０】
また、特定のアプリケーションの通信品質を計測する従来技術として、特許文献１に開示されたものがある。特許文献１の記載によれば、通信品質の計測に用いるパケットとして、計測対象となるアプリケーションが用いるのと同じパケットを計測に用いる。そのため、ルータにおいてアプリケーション毎に異なる品質が設定されていたとしても、計測パケットのヘッダ情報をアプリケーションによるパケットに合わせることでルータにおいて同様に扱われ、計測対象のアプリケーションについての品質を計測することができる。
【特許文献１】特開２００５−２６９１７０号公報
【非特許文献１】Ｙａｏ  Ｚｈａｏ，Ｙａｎ  Ｃｈｅｎ，Ｄａｖｉｄ  Ｂｉｎｄｅｌ，“Ｓｃａｌａｂｌｅ  Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｓｔｉｃ  Ｏｖｅｒｌａｙ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ”，Ｐｏｓｔｅｒ＃１２０，Ｓｉｇｃｏｍｍ  ２００５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述した従来技術には以下に示すような課題がある。
【００１２】
リンク毎の通信品質を計測する第１の従来技術では片道の品質計測が行なえなかった。一般的に、経路上で問題の生じているリンクを特定するためには、各リンクの片道の通信品質を計測することが好ましい。しかし、この第１の従来技術では、送信端末と各ルータとの間の往復の通信品質を計測し、その計測結果から通信品質を算出するので、各リンクの往復の通信品質は得られるが、片道の通信品質は得られなかった。例えば、ある端末からある端末に片方向の通信を行っている状態で通信経路に品質劣化が生じたとき、リンク毎の通信品質を計測することが考えられる。しかし、そのとき逆方向の通信経路にも品質の劣化が生じていれば、品質の劣化したリンクを特定することができない。
【００１３】
また、リンク毎の通信品質を計測する第２の従来技術では、多数の計測端末が必要とされるという問題があった。また、計測誤差が大きいという問題もあった。この第２の従来技術では、ルータ間の品質を直接計測するのではなく多数の端末間の計測結果から各ルータ間の品質を代数的に演算して求めている。そのため、特定のリンクの品質を得るために、その経路で通信を行なっていないものも含めて多数の端末で品質を計測する必要があった。更に、この第２の従来技術では、いずれかの計測結果が“０”でなければならないという制約があり適用が容易でなかった。
【００１４】
また、リンク毎の通信品質を計測する第１の従来技術あるいは第２の従来技術と組み合わせて、特許文献１に開示された技術を用い、特定のアプリケーションの通信品質を計測しようとする場合、上述した第１の従来技術および第２の従来技術の問題がそのまま残る。また、第１の従来技術と組み合わせた場合、さらに、計測対象となるアプリケーションが用いるのと同じパケットを計測に用いることが困難であるという問題もあった。
【００１５】
第１の従来技術では、ルータから送信端末へ向かう復路にＩＣＭＰパケットと呼ばれる特殊形式のパケットが用いられる。往路の計測パケットをアプリケーションに合わせたとしても、復路の計測パケットはＩＣＭＰパケットになってしまう。その結果、往復を通して、アプリケーションと同じ状況での通信品質をすることができない。
【００１６】
本発明の第１の目的は、通信ネットワークにおける各リンクの片道の通信品質を容易に計測することのできる通信品質計測システムおよび方法を提供することである。
【００１７】
本発明の第２の目的は、そのような計測において、特定のアプリケーションによる通信の品質を計測することのできる通信品質計測システムおよび方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するために、本発明の通信品質計測システムは、
複数のリンクを含む通信ネットワークの通信品質を計測する通信品質計測システムであって、
前記通信ネットワークのリンクを含む複数の経路における通信品質の品質指標値を計測する計測部と、
前記計測部で計測した複数の前記品質指標値の中から最小値を選択し、前記最小値の計測された経路の品質指標値を、所定の計算条件に従って、該経路に含まれるリンクに分配して該リンクの品質指標値を算出し、前記最小値の計測された前記経路に含まれる前記リンクの、算出された前記品質指標値と、前記最小値の計測された以外の経路の品質指標値とを用いて、前記通信ネットワークに含まれる他のリンクの品質指標値を算出する片道リンク計算部を有している。
【００１９】
本発明によれば、リンクを含む複数の経路の品質指標値を計測し、その計測結果から、品質指標値が最小であったものを基準として各リンクの片道の品質指標値を算出するので、通信ネットワークにおける各リンクの片道の品質指標値を容易に求めることができる。
【００２０】
本発明の一態様によれば、通信ネットワークのリンクを含む複数の経路の品質指標値を計測するとき、特定のアプリケーションの通信に用いられる通信パケットと少なくとも一部の内容またはサイズを一致させた計測パケットを送信する。
【００２１】
これによれば、経路の品質指標値を計測するのに用いる計測パケットのヘッダ情報およびパケット長を特定のアプリケーションに合わせるので、特定のアプリケーションによる通信の品質を計測することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、通信ネットワークにおける各リンクの片道の通信品質を容易に求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２４】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態による計測システムの構成を示すブロック図である。図１を参照すると、第１の実施形態の計測システムは、送信端末１１と受信端末１２を有している。送信端末１１と受信端末１２の間には、リンク２１、ルータ２２、およびリンク２３が存在する。本実施形態では、このリンク２１、ルータ２２、およびリンク２３からなる経路の各リンクの通信品質を計測する。
【００２５】
送信端末１１は、計測パケット送信部１３、計測パケット受信部１４、片道遅延計測部１５、往復遅延計測部１６、および片道リンク遅延計算部１７を有している。
【００２６】
計測パケット送信部１３は、計測パケットをリンク２１に送信する。計測パケットは、品質計測の対象となるアプリケーションによる通信で用いられるパケットに合わせたヘッダ内容およびパケット長を有する。また、ここでは通信品質の一例として遅延を計測する。
【００２７】
また、送信端末１１から送信する計測パケットには、送信端末１１から受信端末１２への片道経路の通信品質を計測するためのものと、送信端末１１と任意のルータ（ここではルータ２２）の間の往復経路の通信品質を計測するためのものとがある。計測パケット送信部１３は、往復経路の通信品質を計測するための計測パケットのＴＴＬを所望の値に設定することができる。これにより、所望のルータにおいてＴＴＬ  ｔｉｍｅ  ｅｘｃｅｅｄエラーを発生させることができる。
【００２８】
片道遅延の計測方法は、一例として、送信端末１１が、送信時刻を付加した計測パケットを送信し、受信端末１２が、計測パケットの受信時刻と、その計測パケットに付加されている送信時刻との差から片道遅延を算出する。往復遅延の計測方法は、一例として、送信端末１１が、計測パケットの送信時刻を記憶しておき、それに対応するＴＴＬ  ｔｉｍｅ  ｅｘｃｅｅｄエラーを示すＩＣＭＰパケットの受信時刻と、記憶しておいた送信時刻との差から往復遅延を算出する。
【００２９】
計測パケット受信部１４は、受信端末１２からの計測パケットを受信し、その計測パケットから送信時刻の情報を抽出する。そして、計測パケット受信部１４は、その送信時刻と、その計測パケットを受信した受信時刻とを片道遅延計測部１５に通知する。
【００３０】
また、計測パケット受信部１４は、ルータ２２からのＴＴＬ  ｔｉｍｅ  ｅｘｃｅｅｄエラーを通知するＩＣＭＰパケットを受信し、その受信時刻を往復遅延計測部１６に通知する。
【００３１】
片道遅延計測部１５は、計測パケット受信部１４から通知された、計測パケットの送信時刻と受信時刻の差を、受信端末１２から送信端末１１までの片道遅延として算出し、片道リンク遅延計算部１７に通知する。
【００３２】
また、片道遅延計測部１５は、送信端末１１から受信端末１２までの片道遅延を計測するための計測パケットの送信を計測パケット送信部１３に指示する。
【００３３】
往復遅延計測部１６は、任意のルータ（ここではルータ２２）を指定して、そのルータまでの往復遅延を計測するための計測パケットの送信を計測パケット送信部１３に指示する。その際、往復遅延計測部１６は、計測パケットに付加するＴＴＬの値を指定する。また、往復遅延計測部１６は、計測パケットの送信時刻を記憶する。
【００３４】
そして、往復遅延計測部１６は、ＩＣＭＰパケットの受信時刻を計測パケット受信部１４から通知されると、その受信時刻と、記憶しておいた送信時刻とから往復遅延を算出し、片道リンク遅延計算部１７に通知する。これにより、送信端末１１とルータ２２の間の往復遅延が求まる。
【００３５】
片道リンク遅延計算部１７は、片道遅延計測部１５から通知された、受信端末１２から送信端末１１までの片道遅延の情報と、往復遅延計測部１６から通知された往復遅延の情報と、受信端末１２から通知された、送信端末１１から受信端末１２までの片道遅延の情報とから各リンクの片道の遅延を計算する。その際、片道リンク遅延計算部１７は、送信端末１１と受信端末１２の間の往復遅延として、送信端末１１の片道遅延計測部１５から通知された、受信端末１２から送信端末１１までの片道遅延と、送信端末１２の片道遅延計測部２０から通知された、送信端末１１から受信端末１２までの片道遅延との和を用いる。この片道リンクの遅延を計算する方法については後述する。
【００３６】
一方、受信端末１２は、計測パケット受信部１８、計測パケット送信部１９、および片道遅延計測部２０を有している。
【００３７】
計測パケット受信部１８は、送信端末１１からの計測パケットを受信し、その計測パケットから送信時刻の情報を抽出する。そして、計測パケット受信部１８は、その送信時刻と、その計測パケットを受信した受信時刻とを片道遅延計測部２０に通知する。
【００３８】
計測パケット送信部１９は、計測パケットをリンク２３に送信する。計測パケットは、ルータがエラーメッセージの通知に用いるパケットに合わせたヘッダ内容およびパケット長を有する。例えば、この計測パケットは、ＴＴＬ  ｔｉｍｅ  ｅｘｃｅｅｄエラーを示すＩＣＭＰパケットと同様の（すなわちＩＣＭＰパケットとヘッダ内容やパケット長が一致した）パケットとすればよい。
【００３９】
また、受信端末１２から送信する計測パケットは、受信端末１２から送信端末１１への片道経路の通信品質を計測するためのものである。
【００４０】
片道遅延の計測方法は、一例として、受信端末１２が、送信時刻を付加した計測パケットを送信し、送信端末１１が、計測パケットの受信時刻と、その計測パケットに付加されている送信時刻との差から片道遅延を算出する。
【００４１】
片道遅延計測部２０は、計測パケット受信部１８から通知された、計測パケットの送信時刻と受信時刻の差を、送信端末１１から受信端末１２までの片道遅延として算出し、送信端末１１の片道リンク遅延計算部１７に通知する。
【００４２】
また、片道遅延計測部２０は、受信端末１２から送信端末１１までの片道遅延を計測するための計測パケットの送信を計測パケット送信部１９に指示する。
【００４３】
送信端末１１の片道リンク遅延計算部１７における各リンクの片道の遅延を求める方法について説明する。ここでは、送信端末１１から受信端末１２までの片道遅延をＤ１とし、受信端末１２から送信端末１１までの片道遅延をＤ２とする。また、送信端末１１からルータ２２の間の往復遅延をＤ３とする。
【００４４】
片道リンク遅延計算部１７は、送信端末１１と受信端末１２の間の往復遅延から、送信端末１１とルータ２２の間の往復遅延（Ｄ３）を減算して、ルータ２２と受信端末１２の間の往復遅延を求める。このルータ２２と受信端末１２の間の往復遅延をＤ４とする。なお、ここでは、片道リンク遅延計算部１７がＤ４を算出することとしたが、他の例として受信端末１２が送信端末１１の往復遅延計測部１６に相当する構成を備え、そこで計測することとしてもよい。
【００４５】
片道リンク遅延計算部１７は、Ｄ１〜Ｄ４が揃ったところで、これらの中で最も値の小さいものを選択し、選択毎に異なる計算方法で各片道リンクの遅延を算出する。ただし、一例として、最も値の小さいものが所定の閾値以上であれば、片道リンク遅延が計測不能であるとして処理を終了することとしてもよい。本発明は、最も値の小さい経路がある程度良好な品質状態にあることを前提として各リンクの通信品質を算出するものである。しかし、最も値の小さい経路の遅延が所定の閾値よりも大きいことは、その経路上に輻輳などの遅延を生じる要因があり、この前提条件が満たされないことを意味する。そのような算出誤差が所望範囲内に入らない場合を除外するという意味がある。また、他の例として、最も値の小さいものが所定の閾値以上であるか否かに関わらず、各片道リンクの遅延を算出する処理を進めることとしてもよい。その場合、例えば、複数回の計測結果の平均をとることで誤差の影響を低減することとしてもよい。
【００４６】
以下、どの経路が最も遅延の値が小さいかにより場合分けして、片道リンクの遅延算出方法を示す。
【００４７】
Ｄ１が最小であった場合について説明する。この場合、最小であったＤ１を等分して、送信端末１１からルータ２２への片道リンクの遅延と、ルータ２２から受信端末１２への片道リンクの遅延は共にＤ１／２であると推定する。また、受信端末１２からルータ２２への片道リンクの遅延はＤ４−Ｄ１／２であると推定する。ルータ２２から送信端末１１への片道リンクの遅延はＤ３−Ｄ１／２であると推定する。
【００４８】
Ｄ２が最小であった場合について説明する。この場合、送信端末１１からルータ２２へ片道リンクの遅延はＤ３−Ｄ２／２であり、ルータ２２から受信端末１２への片道リンクの遅延はＤ４−Ｄ２／２であると推定する。受信端末１２からルータへの片道リンクの遅延と、ルータ２２から送信端末１１への片道リンクの遅延は共にＤ２／２であると推定する。
【００４９】
Ｄ３が最小であった場合について説明する。この場合、送信端末１１からルータ２２への片道リンクの遅延はＤ３／２であると推定する。ルータ２２から受信端末１２への片道リンクの遅延はＤ１−Ｄ３／２であると推定する。また、受信端末１２からルータ２２への片道リンクの遅延はＤ２−Ｄ３／２であると推定する。ルータ２２から送信端末１１への片道リンクの遅延はＤ３／２であると推定する。
【００５０】
Ｄ４が最小であった場合について説明する。この場合、送信端末１１からルータ２２への片道リンクの遅延はＤ１−Ｄ４／２であると推定する。ルータ２２から受信端末１２への片道リンクの遅延はＤ４／２であると推定する。また、受信端末１２からルータ２２への片道リンクの遅延は、Ｄ４／２であると推定する。ルータ２２から送信端末１１への片道リンクの遅延はＤ２−Ｄ４／２であると推定する。
【００５１】
なお、上述の４つの場合において、計測についての絶対誤差は、それぞれ選択した遅延が最小の経路の遅延値の１／２である。例えば、Ｄ１が最小であった場合には絶対誤差はＤ１／２である。
【００５２】
また、上述の例では、４つの場合において最小値の経路を単純に等分して、その経路に含まれる片道リンクの遅延を定めたが、本実施形態はこれに限定されるものではない。他の例として、遅延が最小の経路に含まれる片道リンクに対して、各片道リンクのホップ数に応じて遅延を分配することとしてもよい。以下、その例について説明する。
【００５３】
Ｄ１が最小であった場合について説明する。この場合、送信端末１１からルータ２２への片道リンクの遅延は、Ｄ１＊（送信端末１１からルータ２２までのホップ数）／（遅延Ｄ１の経路全体のホップ数）であると推定する。ルータ２２から受信端末１２までの片道リンクの遅延は、Ｄ１＊（ルータ２２から受信端末１２までのホップ数）／（遅延Ｄ１の経路全体のホップ数）であると推定する。また、受信端末１２からルータ２２への片道リンクの遅延は、Ｄ４−Ｄ１＊（受信端末１２からルータ２２までのホップ数）／（遅延Ｄ１の経路全体のホップ数）であると推定する。ルータ２２から送信端末１１への片道リンクの遅延は、Ｄ３−Ｄ１＊（ルータ２２から送信端末１１までのホップ数）／（遅延Ｄ１の経路全体のホップ数）であると推定する。
【００５４】
Ｄ２が最小であった場合について説明する。この場合、送信端末１１からルータ２２への片道リンクの遅延は、Ｄ３−Ｄ２＊（送信端末１１からルータ２２までのホップ数）／（遅延Ｄ２の経路全体のホップ数）であると推定する。ルータ２２から受信端末１２への片道リンクの遅延は、Ｄ４−Ｄ２＊（ルータ２２から受信端末１２までのホップ数）／（遅延Ｄ２の経路全体のホップ数）であると推定する。また、受信端末１２からルータ２２への片道リンクの遅延は、Ｄ２＊（受信端末１２からルータ２２までのホップ数）／（遅延Ｄ２の経路全体のホップ数）であると推定する。ルータ２２から送信端末１１への片道リンクの遅延は、Ｄ２＊（ルータ２２から送信端末１１までのホップ数）／（遅延Ｄ２の経路全体のホップ数）であると推定する。
【００５５】
Ｄ３が最小であった場合について説明する。この場合、送信端末１１からルータ２２への片道リンクの遅延は、Ｄ３＊（送信端末１１からルータ２２までのホップ数）／（遅延Ｄ３の経路全体のホップ数）であると推定する。ルータ２２から受信端末１２への片道リンクの遅延は、Ｄ１−Ｄ３＊（送信端末１１からルータ２２までのホップ数）／（遅延Ｄ３の経路全体のホップ数）であると推定する。また、受信端末１２からルータ２２への片道リンクの遅延は、Ｄ２−Ｄ３＊（ルータ２２から送信端末１１までのホップ数）／（遅延Ｄ３の経路全体のホップ数）であると推定する。ルータ２２から送信端末１１への片道リンクの遅延は、Ｄ３＊（ルータ２２から送信端末１１までのホップ数）／（遅延Ｄ３の経路全体のホップ数）であると推定する。
【００５６】
Ｄ４が最小であった場合について説明する。この場合、送信端末１１からルータ２２への片道リンクの遅延は、Ｄ１−Ｄ４＊（ルータ２２から受信端末１２へのホップ数）／（遅延Ｄ４の経路全体のホップ数）であると推定する。ルータ２２から受信端末１２への片道リンクの遅延は、Ｄ４＊（ルータ２２から受信端末１２へのホップ数）／（遅延Ｄ４の経路全体のホップ数）であると推定する。また、受信端末１２からルータ２２への片道リンクの遅延は、Ｄ４＊（受信端末１２からルータ２２へのホップ数）／（遅延Ｄ４の経路全体のホップ数）であると推定する。ルータ２２から送信端末１１への片道リンクの遅延は、Ｄ２−Ｄ４＊（受信端末１２からルータ２２へのホップ数）／（遅延Ｄ４の経路全体のホップ数）であると推定する。
【００５７】
図５は、第１の実施形態による計測システムの動作概要を示すフローチャートである。図５を参照すると、本実施形態の計測システムは、まず、送信端末１１の片道遅延計測部１５および往復遅延計測部１６と、受信端末１２の片道遅延計測部２０とにより片道経路および往復経路の遅延を計測する（ステップ１０１）。次に、計測システムは、計測した片道遅延と、往復経路の遅延から求まるＤ１〜Ｄ４の中から最小値を選択する（ステップ１０２）。
【００５８】
そして、計測システムは、選択した最小の遅延値を、その遅延が計測された経路に含まれるリンクに均等に分配する（ステップ１０２）。そして、最小値を分配することで遅延値の定まったリンクの遅延値を基準として、他のリンクの遅延を算出する（ステップ１０４）。
【００５９】
以上、説明したように、本実施形態によれば、送信端末１１と受信端末１２の間にある、リンク２１、２３とルータ２２で構成された双方向の経路について、送信端末１１から受信端末１２への片道遅延と、受信端末１２から送信端末１１への片道遅延と、各リンク２１、２３の往復遅延とを計測し、その４つの計測結果から、遅延が最小であったものを基準として各リンク２１、２３の片道の遅延を算出するので、通信ネットワークにおける各リンクの片道の遅延を容易に求めることができる。
【００６０】
また、本実施形態によれば、送信端末１１から受信端末１２への片道遅延と、受信端末１２から送信端末１１への片道遅延と、各リンク２１、２３の往復遅延とを計測するのに用いる計測パケットのヘッダ情報およびパケット長を特定のアプリケーションに合わせるので、特定のアプリケーションによる通信の品質を計測することができる。
【００６１】
また、本実施形態によれば、受信端末１２から送信端末１１に向かう復路については、ＩＣＭＰパケットとヘッダ内容やパケット長の一致した計測パケットを用いるので、実際の通信に合わせた条件で品質を計測することができる。
【００６２】
また、本実施形態によれば、４つの計測結果の中の最小値が所定の閾値以上であれば、片道リンクの遅延を算出が不能であると判断するので、誤差の大きな片道リンクの遅延計測を防止することができる。
【００６３】
なお、本実施形態では、通信品質を示す品質指標として遅延を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。パケットロス率、パケットロス数、ジッタなど他の品質指標についても同様にして計測することができる。
【００６４】
また、本実施形態では、計測パケットのヘッダ内容およびパケット長を、品質計測の対象となるアプリケーションによる通信で用いられるパケットに合わせることとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。アプリケーションを特定して計測する必要がなければ、ヘッダ内容およびパケット長は任意である。また、アプリケーションのパケットの特徴のうち、ヘッダに含まれるアドレス情報、ポート情報、品質情報、ＶＬＡＮ情報や、ペイロード、パケット長のうち１つ以上を一致させることとしてもよい。
【００６５】
本実施形態では、通信ネットワーク中に１つのルータが配置された構成に対して、そのルータの両側のリンク２１、２２に送信端末１１と受信端末１２をそれぞれ接続して各片道リンクの遅延を計測する例を示した。しかし、この計測方法は複数のルータが存在する通信ネットワークに適用することもでき、任意のルータを選択して、そのルータの両側のリンクに送信端末１１と受信端末１２をそれぞれ接続し、片道リンクの遅延を求めることができる。
【００６６】
（第２の実施形態）
図２は、第２の実施形態による計測システムの構成を示すブロック図である。図２を参照すると、第２の実施形態の計測システムは、第１の実施形態のものと同様に、送信端末１１と受信端末１２を有している。ただし、送信端末１１と受信端末１２の間には、第１の実施形態と異なり、リンク３１、ルータ３２、リンク３３、ルータ３４、およびリンク３５が存在する。本実施形態では、このリンク３１、ルータ３２、リンク３３、ルータ３４、およびリンク３５からなる経路の各リンクの通信品質を計測する。
【００６７】
送信端末１１は、第１の実施形態のものと同様に、計測パケット送信部１３、計測パケット受信部１４、片道遅延計測部１５、往復遅延計測部１６、および片道リンク遅延計算部１７を有している。受信端末１２も、第１の実施形態のものと同様に、計測パケット受信部１８、計測パケット送信部１９、および片道遅延計測部２０を有している。ただし、第２の実施形態は、第１の実施形態と、上述したように通信品質を計測する対象の経路が異なるので、往復遅延の計測方法と片道リンクの遅延の算出方法が異なる。
【００６８】
第２の実施形態では、往復遅延計測部１６は、任意のルータ（ここではルータ３２、３４）を指定して、そのルータまでの往復遅延を計測するための計測パケットの送信を計測パケット送信部１３に指示する。その際、往復遅延計測部１６は、計測パケットに付加するＴＴＬの値を指定する。また、往復遅延計測部１６は、計測パケットの送信時刻を記憶する。
【００６９】
また、往復遅延計測部１６は、受信端末１２を指定して、受信端末１２までの往復遅延を計測するための計測パケットの送信を計測パケット送信部１３に指示する。ここでは、受信端末１２は、ルータと同様にＴＴＬの値を減算し、ＴＴＬ  ｔｉｍｅ  ｅｘｃｅｅｄエラーが起きれば、それをＩＣＭＰパケットで送信端末１１に通知する機能を有することとする。往復遅延計測部１６は、計測パケットに付加するＴＴＬの値を指定する。また、往復遅延計測部１６は、計測パケットの送信時刻を記憶する。
【００７０】
そして、往復遅延計測部１６は、ＩＣＭＰパケットの受信時刻を計測パケット受信部１４から通知されると、その受信時刻と、記憶しておいた送信時刻とから往復遅延を算出し、片道リンク遅延計算部１７に通知する。これにより、送信端末１１とルータ３２の間の往復遅延、送信端末１１とルータ３４の間の往復遅延、および送信端末１１と受信端末１２の間の往復遅延が求まる。
【００７１】
片道リンク遅延計算部１７は、片道遅延計測部１５から通知された、受信端末１２から送信端末１１までの片道遅延の情報と、往復遅延計測部１６から通知された往復遅延の情報と、受信端末１２から通知された、送信端末１１から受信端末１２までの片道遅延の情報とから各リンクの片道の遅延を計算する。
【００７２】
以下、送信端末１１の片道リンク遅延計算部１７における各リンクの片道の遅延を求める方法について説明する。ここでは、送信端末１１から受信端末１２までの片道遅延をＤ１とし、受信端末１２から送信端末１１までの片道遅延をＤ２とする。
【００７３】
片道リンク遅延計算部１７は、送信端末１１と受信端末１２の間の往復遅延から、送信端末１１とルータ３４の間の往復遅延を減算して、ルータ３４と受信端末１２の間の往復遅延を求める。そして、このルータ３４と受信端末１２の間の往復遅延と、送信端末１１とルータ３２の間の往復遅延との和をＤ３とする。
【００７４】
片道リンク遅延計算部１７は、送信端末１１とルータ３４の間の往復遅延から、送信端末１１とルータ３２の間の往復遅延を減算して、ルータ３２とルータ３４の間の往復遅延を求める。このルータ３２とルータ３４の間の往復遅延をＤ４とする。
【００７５】
なお、ここでは、片道リンク遅延計算部１７がＤ３およびＤ４を算出することとしたが、他の構成も考えられる。他の例として、受信端末１２が送信端末１１の往復遅延計測部１６に相当する構成を備え、そこで計測の一部を行ってもよいことは第１の実施形態と同様である。
【００７６】
片道リンク遅延計算部１７は、Ｄ１〜Ｄ４が揃ったところで、これらの中で最も値の小さいものを選択し、選択毎に異なる計算方法で各片道リンクの遅延を算出する。ただし、一例として、最も値の小さいものが所定の閾値以上であれば、片道リンク遅延が計測不能であるとして処理を終了することとしてもよい。本発明は、最も値の小さい経路がある程度良好な品質状態にあることを前提として各リンクの通信品質を算出するものである。しかし、最も値の小さい経路の遅延が所定の閾値よりも大きいことは、その経路上に輻輳などの遅延を生じる要因があり、この前提条件が満たされないことを意味する。そのような算出誤差が所望範囲内に入らない場合を除外するという意味がある。また、他の例として、最も値の小さいものが所定の閾値以上であるか否かに関わらず、各片道リンクの遅延を算出する処理を進めることとしてもよい。その場合、例えば、複数回の計測結果の平均をとることで誤差の影響を低減することとしてもよい。
【００７７】
以下、どの経路が最も遅延の値が小さいかにより場合分けして、片道リンクの遅延算出方法を示す。
【００７８】
Ｄ１が最小であった場合について説明する。この場合、最小であったＤ１を３等分して、ルータ３２からルータ３４への遅延はＤ１／３であると推定する。また、その逆方向のルータ３４からルータ３２への遅延はＤ４−Ｄ１／３であると推定する。その他の片道リンクの遅延も同様にして求めることができる。この場合、計測についての絶対誤差はＤ１／３である。
【００７９】
Ｄ２が最小であった場合について説明する。この場合、最小であったＤ２を基準としそれを３等分して他の片道リンクの遅延を求めると、ルータ３２からルータ３４への遅延はＤ４−Ｄ２／３であると推定する。また、ルータ３４からルータ３２への遅延はＤ２／３であると推定する。この場合、絶対誤差はＤ２／３とする。
【００８０】
Ｄ３が最小であった場合について説明する。この場合、最小であったＤ３を４等分して他の片道リンクの遅延を求めると、ルータ３２からルータ３４への遅延はＤ１−Ｄ３／２であると推定する。また、ルータ３４からルータ３２への遅延はＤ２−Ｄ３／２であると推定する。この場合、絶対誤差をＤ３／４である。
【００８１】
Ｄ４が最小であった場合について説明する。この場合、最小であったＤ４を２等分して他の片道リンクの遅延を求めると、ルータ３２からルータ３４への遅延はＤ４／２であると推定する。また、ルータ３４からルータ３２への遅延もＤ４／２であると推定する。他の片道リンクの遅延については、他の条件や仮定を付加することで求めることができる。この場合、この計測に関わる絶対誤差をＤ４／２である。
【００８２】
なお、上述の例では、４つの場合において最小値の経路を単純に等分して、その経路に含まれる片道リンクの遅延を定めたが、本実施形態はこれに限定されるものではない。他の例として、遅延が最小の経路に含まれる片道リンクに対して、各片道リンクのホップ数に応じて遅延を分配することとしてもよい。以下、その例について説明する。
【００８３】
Ｄ１が最小であった場合について説明する。この場合、ルータ３２からルータ３４への遅延はＤ１＊（ルータ３２からルータ３４へのホップ数）／（遅延Ｄ１の経路全体のホップ数）であると推定する。また、その逆方向のルータ３４からルータ３２への遅延はＤ４−Ｄ１＊（ルータ３２からルータ３４へのホップ数）／(遅延Ｄ１の経路全体のホップ数)であると推定する。この場合、絶対誤差はＤ１である。
【００８４】
Ｄ２が最小であった場合について説明する。この場合、ルータ３２からルータ３４への遅延はＤ４−Ｄ２＊（ルータ３４からルータ３２へのホップ数）／（遅延Ｄ２の経路全体のホップ数）であると推定する。また、ルータ３４からルータ３２への遅延はＤ２＊（ルータ３４からルータ３２へのホップ数）／（遅延Ｄ２の経路全体ホップ数）であると推定する。この場合、絶対誤差はＤ２である。
【００８５】
Ｄ３が最小であった場合について説明する。この場合、ルータ３２からルータ３４への遅延はＤ１−Ｄ３＊（送信端末１１からルータ３２へのホップ数＋ルータ３４から受信端末１２へのホップ数）／（遅延Ｄ３の経路全体のホップ数）であると推定する。また、ルータ３４からルータ３２への遅延はＤ２−Ｄ３＊（受信端末１２からルータ３４へのホップ数＋ルータ３２から送信端末１１へのホップ数）／（遅延Ｄ３の経路全体のホップ数）であると推定する。この場合、絶対誤差はＤ３である。
【００８６】
Ｄ４が最小であった場合について説明する。この場合、ルータ３２からルータ３４への遅延は、Ｄ４＊（ルータ３２からルータ３４へのホップ数）／（遅延Ｄ４の経路全体のホップ数）であると推定する。また、ルータ３４からルータ３２への遅延はＤ４＊（ルータ３４からルータ３２へのホップ数）／（遅延Ｄ４の経路全体のホップ数）であると推定する。この場合、絶対誤差はＤ４である。
【００８７】
なお、本実施形態では、通信ネットワーク中に２つのルータ３１、３３が配置された構成に対して、そのルータ３１、３２に送信端末１１と受信端末１２をそれぞれ接続して各片道リンクの遅延を計測する例を示した。しかし、この計測方法は複数のルータが存在する通信ネットワークに適用することもでき、任意の２つのルータを選択して、そのルータに送信端末１１と受信端末１２をそれぞれ接続し、片道リンクの遅延を求めることができる。
【００８８】
（第３の実施形態）
図３は、第３の実施形態による計測システムの構成を示すブロック図である。図３を参照すると、第３の実施形態の計測システムは、送信端末４１と受信端末４２を有している。送信端末４１と受信端末４２の間には、第１の実施形態と同様に、リンク２１、ルータ２２、およびリンク２３が存在する。本実施形態では、このリンク２１、ルータ２２、およびリンク２３からなる経路の各リンクの通信品質を計測する。送信端末４１にはユーザ送信端末４５が接続され、受信端末４２にはユーザ受信端末４６が接続されている。
【００８９】
送信端末４１は、計測パケット送信部１３、計測パケット受信部１４、片道遅延計測部１５、往復遅延計測部１６、片道リンク遅延計算部１７、およびパケットキャプチャ部４３を有している。計測パケット送信部１３、計測パケット受信部１４、片道遅延計測部１５、往復遅延計測部１６、および片道リンク遅延計算部１７は第１の実施形態と同様のものであるが、パケットキャプチャ部４３がある点が第１の実施形態と異なる。
【００９０】
一方、受信端末１２は、計測パケット受信部１８、計測パケット送信部１９、片道遅延計測部２０、およびパケットフィルタ部４４を有している。計測パケット受信部１８、計測パケット送信部１９、および片道遅延計測部２０は第１の実施形態と同様であるが、パケットフィルタ部４４がある点で第１の実施形態と異なる。
【００９１】
ユーザ送信端末４５は、ユーザがアプリケーション等を用いてデータ通信を行う端末であり、そのデータ通信における送信側の端末である。ユーザ受信端末４６は、ユーザがアプリケーション等を用いてデータ通信を行う端末であり、そのデータ通信における受信側の端末である。図３では、ユーザ送信端末４５は送信端末４１に直接接続され、ユーザ受信端末４６は受信端末４２に直接接続されているが、本実施形態は、この構成に限定されるものではない。ユーザ送信端末４５とユーザ受信端末４６の間の経路に送信端末４１と受信端末４２が存在すればよい。
【００９２】
ユーザ送信端末４５からユーザ受信端末４６へのデータ通信の経路にはリンク２１、ルータ２２、およびリンク２３が存在する。本実施形態の計測システムは、ユーザ送信端末４５からユーザ受信端末４６への通信経路の品質を計測する。
【００９３】
送信端末４１のパケットキャプチャ部４３は、ユーザ送信端末４５からリンク２１に送信された通信パケットを取得してその内容を計測パケット送信部１３に通知し、その通信パケットに合わせたヘッダ内容およびパケット長の計測パケットを送信するように指示する。例えば、パケットキャプチャ部４３は、ユーザ送信端末４５からの通信パケットを取得し、その複製を計測パケット送信部１３に送ることとしてもよい。そして、計測パケット送信部１３は、パケットキャプチャ部４３からの通信パケットの複製のＴＴＬの値を変更して計測パケットとし、リンク２１に送信することとしてもよい。
【００９４】
受信端末４２のパケットフィルタ部４４は、リンク２３から受信したパケットのうち、計測パケットを廃棄し、ユーザ送信端末４５からの通信パケットのみをユーザ受信端末４６に送信する。
【００９５】
本実施形態によれば、送信端末４１は、ユーザ送信端末４５からの実際の通信パケットを取得し、それに合わせた計測パケットを用いるので、計測対象となるアプリケーションの通信に関する情報を予め送信端末４１に設定しておかなくても、そのアプリケーションの通信に動的に整合させた計測パケットを用いて通信品質を計測することができる。
【００９６】
なお、本実施形態では、ユーザ送信端末４５からの通信パケットに合わせた計測パケットで片道経路および往復経路の遅延を計測するので、往復経路の遅延の計測において生じたＴＴＬ  ｔｉｍｅ  ｅｘｃｅｅｄエラーのＩＣＭＰパケット（エラーパケット）が送信端末４１のパケット受信部１４に受信される。そこで、計測パケット受信部１４は、通信品質を計測するために生じたエラーパケットを識別し、往復遅延計測部１６に通知するとともに、そのエラーパケットを廃棄することとしてもよい。これにより、計測のために生じたエラーパケットがユーザ送信端末４５に到達するのを防止することができる。
【００９７】
また、計測パケット送信部１３は、パケットキャプチャ部４３からの情報を用いて計測パケットを生成するとき、計測パケットの送信元アドレスをユーザ送信端末４５ではなく送信端末４１とすることとしてもよい。そうすれば、エラーパケットの宛先は送信端末４１となり、ユーザ送信端末４５に不要なエラーパケットが受信されることがなくなる。
【００９８】
また、本実施形態では、送信端末４１が生成して送信した計測パケットがユーザ受信端末４６に到達するのを防止するために、受信端末４２にパケットフィルタ部４４を備える構成としたが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００９９】
ユーザ送信端末４５からの通信パケットと、それを複製した送信端末４１からの計測パケットが、ユーザ受信端末４６に到達したとしても、一般的なアプリケーションでは、ユーザ受信端末４２にて一方のパケットが廃棄されるので実質的な問題は発生しないと考えられる。そのため、受信端末４２を、パケットフィルタ部４４を省いた構成としてもよい。
【０１００】
（第４の実施形態）
図４は、第４の実施形態による計測システムの構成を示すブロック図である。図４を参照すると、第４の実施形態の計測システムは、送信端末５１と受信端末１２を有している。受信端末１２は、第２の実施形態のものと同様である。送信端末５１と受信端末１２の間には、第２の実施形態と同様に、リンク３１、ルータ３２、リンク３３、ルータ３４、およびリンク３５が存在する。本実施形態では、このリンク３１、ルータ３２、リンク３３、ルータ３４、およびリンク３５からなる経路の各リンクの通信品質を計測する。
【０１０１】
送信端末５１は、計測パケット送信部１３、計測パケット受信部１４、片道遅延計測部１５、往復遅延計測部１６、相関計算部５３、および片道リンク遅延計算部５４を有している。
【０１０２】
計測パケット送信部１３、計測パケット受信部１４、片道遅延計測部１５、および往復遅延計測部１６は、第２の実施形態のものと同様である。第４の実施形態は、相関計算部５３を新たに有する点と、片道リンク遅延計算部５４が相関計算部５３の出力を用いて各リンクの片道の遅延を求める点とが第２の実施形態と異なっている。
【０１０３】
本実施形態では、第２の実施形態において片道リンク遅延計算部１７に通知される情報が相関計算部５３にも通知される。すなわち、片道遅延計測部１５からの、受信端末１２から送信端末１１までの片道遅延の情報と、往復遅延計測部１６からの往復遅延の情報と、受信端末１２からの、送信端末１１から受信端末１２までの片道遅延の情報とは相関計算部５３にも通知される。
【０１０４】
相関計算部５３は、第２の実施形態の片道リンク遅延計算部１７と同様にしてＤ１〜Ｄ４を決定し、それらの中で１つ以上のリンクを共有する経路の遅延の計測値同士の時間変化に対する相関係数を求める。
【０１０５】
この例では、Ｄ１とＤ３は、送信端末５１からルータ３２への片道リンクを共有する。Ｄ１とＤ４は、ルータ３２からルータ３４への片道リンクを共有する。Ｄ２とＤ３は、受信端末１２からルータ３４への片道リンクと、ルータ３２からルータ３４への片道リンクを共有する。Ｄ２とＤ４は、ルータ３４からルータ３２への片道リンクを共有する。
【０１０６】
ここで、Ｄ１とＤ３の時間変化に対する相関係数をρD1D3とし、Ｄ１とＤ４の時間変化に対する相関係数をρD1D4とし、Ｄ２とＤ３の時間変化に対する相関係数をρD2D3とし、Ｄ２とＤ４の時間変化に対する相関係数をρD2D4とする。
【０１０７】
ここでは、Ｄ１〜Ｄ４は定期的に計測されるが、一例として、システムの状態の細かな時間変化に対応するため、一定時間内の移動平均を用いて計測毎の相関係数を更新するものとする。
【０１０８】
計測ＤXと計測ＤYの間の相関係数ρXYの算出方法について説明する。ここではｉ回目の計測の移動平均の相関係数を求める例を示す。
【０１０９】
まず、ｉ回目の計測値ＤX_iの移動平均ＤX_iavgを式（１）のように求め、ｉ回目の計測値ＤY_iの移動平均ＤY_iavgを式（２）のように求める。
【０１１０】
【数１】
0004677923.tif 000002
ただしαは移動平均を求めるための係数である。
【０１１１】
また、それぞれの標準偏差σX_i、σX_iを式（３）、（４）のように移動平均ＤX_iavg、ＤY_iavgを用いて求める。
【０１１２】
【数２】
0004677923.tif 000003
さらに、ＤX_iトＤY_iの共分散σXY_iを式（５）のように求める。
【０１１３】
【数３】
0004677923.tif 000004
そしてｉ回目の計測時点における相関係数ρXY_iを式（６）のように求める。
【０１１４】
【数４】
0004677923.tif 000005
相関係数を算出する方法はここに示した方法に限定されるものではない。他の方法として、連続した複数回の計測を一定時間で区切り、その一定時間内の計測値の時間変化に対する相関係数を求めることとしてもよい。
【０１１５】
相関計算部５３は、上述したように求めた相関係数ρD1D3、ρD1D4、ρD2D3、ρD2D4を片道リンク遅延計算部５４に通知する。この時間変化に対する相関係数は、時間の経過に対する計測値の変化の傾向が互いに似ている度合いを示している。
【０１１６】
片道リンク遅延計算部５４は、片道遅延計測部１５から通知された、受信端末１２から送信端末１１までの片道遅延の情報と、往復遅延計測部１６から通知された往復遅延の情報と、受信端末１２から通知された、送信端末１１から受信端末１２までの片道遅延の情報と、相関計算部５３から通知された相関係数ρD1D3、ρD1D4、ρD2D3、ρD2D4を用いて各リンクの片道の遅延を計算する。
【０１１７】
以下、送信端末１１の片道リンク遅延計算部１７における各リンクの片道の遅延を求める方法について説明する。
【０１１８】
片道リンク遅延計算部５４は、第２の実施形態と同様にしてＤ１〜Ｄ４を決定する。そして、片道リンク遅延計算部５４は、Ｄ１〜Ｄ４が揃ったところで、これらの中で最も値の小さいものを選択し、選択毎に異なる計算方法で各片道リンクの遅延を算出する。ただし、一例として、最も値の小さいものが所定の閾値以上であれば、片道リンク遅延が計測不能であるとして処理を終了することとしてもよい。本発明は、最も値の小さい経路がある程度良好な品質状態にあることを前提として各リンクの通信品質を算出するものである。しかし、最も値の小さい経路の遅延が所定の閾値よりも大きいことは、その経路上に輻輳などの遅延を生じる要因があり、この前提条件が満たされないことを意味する。そのような算出誤差が所望範囲内に入らない場合を除外するという意味がある。また、他の例として、最も値の小さいものが所定の閾値以上であるか否かに関わらず、各片道リンクの遅延を算出する処理を進めることとしてもよい。その場合、例えば、複数回の計測結果の平均をとることで誤差の影響を低減することとしてもよい。
【０１１９】
以下、どの経路が最も遅延の値が小さいかにより場合分けして、片道リンクの遅延算出方法を示す。
【０１２０】
Ｄ１が最小であった場合について説明する。この場合、ρD1D3＞ρD1D4であれば、遅延Ｄ１の経路と遅延Ｄ３の経路の似ている度合いが、遅延Ｄ１の経路と遅延Ｄ４の経路の似ている度合いよりも高いといえる。したがって、遅延Ｄ１の経路のうち、遅延Ｄ３の経路と共有している部分が、遅延Ｄ３の経路と共有している部分よりも遅延に与える影響が大きいと推定できる。この推定に基づいて各リンクの片道の遅延を近似的に求めると、ルータ３２からルータ３４への片道リンクの遅延は０であると推定する。また、逆に、ρD1D3＜ρD1D4であれば、ルータ３２からルータ３４への片道リンクの遅延はＤ１であると推定する。その他の片道リンクの遅延も同様にして求めることができる。
【０１２１】
Ｄ２が最小であった場合について説明する。この場合、ρD2D3＞ρD2D4であれば、ルータ３２からルータ３４への片道リンクの遅延はＤ４であると推定する。また、ρD2D3＜ρD2D4であれば、Ｄ４−Ｄ２であると推定する。
【０１２２】
Ｄ３が最小であった場合について説明する。この場合、ρD1D3＞ρD2D3であれば、ルータ３２からルータ３４への遅延はＤ１−Ｄ３であり、ρD1D3＜ρD2D3であれば、ルータ３２からルータ３４への片道リンクの遅延はＤ１であると推定する。
【０１２３】
Ｄ４が最小であった場合について説明する。この場合、ρD1D4＞ρD2D4であれば、ルータ３２からルータ３４への片道リンクの遅延はＤ４であると推定する。また、ρD1D4＜ρD2D4であれば、ルータ３２からルータ３４への片道リンクの遅延は０であると推定する。
【０１２４】
本実施形態では、一部のリンクを共有する経路の計測値間の相関を求め、最も相関の高い組み合わせにて共有されたリンクに輻輳が発生しているものと推定している。そして、近似的に、計測値である遅延を、その輻輳しているリンクに全て割り当てることでリンクの遅延を算出している。ただし、本発明は、全ての遅延を１つのリンクに割り当てる方法に限定されるものではない。他の例として、相関の高さに比例して、遅延を各リンクに割り当てることとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】第１の実施形態による計測システムの構成を示すブロック図である。
【図２】第２の実施形態による計測システムの構成を示すブロック図である。
【図３】第３の実施形態による計測システムの構成を示すブロック図である。
【図４】第４の実施形態による計測システムの構成を示すブロック図である。
【図５】第１の実施形態による計測システムの動作概要を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１２６】
１１、４１、５１    送信端末
１２、４２    受信端末
１３    計測パケット送信部
１４    計測パケット受信部
１５    片道遅延計測部
１６    往復遅延計測部
１７    片道リンク遅延計算部
１８    計測パケット受信部
１９    計測パケット送信部
２０    片道遅延計測部
２１、２３、３１、３３、３５    リンク
２２、３２、３４    ルータ
４３    パケットキャプチャ部
４４    パケットフィルタ部
４５    ユーザ送信端末
４６    ユーザ受信端末
５３    相関計算部
５４    片道リンク遅延計算部
１０１〜１０４    ステップ
【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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