(57)【要約】【課題】  従来の制限されていた測定間隔より広い範囲の測定間隔τ０で測定した使用率の平均と分散のみから、ＴＣＰフローレベルでの通信品質劣化が発生しているか否かを検出する通信品質劣化検出方法を提供する。【解決手段】  リンクの使用率を予め定めた時間間隔τ０でｎ回測定した結果から、使用率の平均および分散を算出し、それらの測定をｍ回実行した結果の組合せ（ＥＵ［τ０，ｉ］，ＶＵ［τ０，ｉ］）（ｉ＝１,...，ｍ）のうち、予め定めた閾値ＥＵ＿ｔｈに対して、ＥＵ［τ０，ｊ］＜ＥＵ＿ｔｈとなる測定値（ＥＵ［τ０，ｊ］，ＶＵ［τ０，ｊ］）（ｊ＝１,...,ｋ）を用いて平均リンク使用率あたりのリンク使用率分散Ｖｍを算出し、関数Ｉ（ρ，Ｖｍ，ＶＵ（τ０））が、予め定めた閾値Ｉ＿ｔｈに対して、Ｉ（ＥＵ［τ０，ｉ］，Ｖｍ，ＶＵ［τ０，ｉ］）＞Ｉ＿ｔｈとなった場合に、通信品質が劣化していると判定する。【選択図】        図２
2005136805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信網における、あるリンクを経由するユーザフローの通信品質が劣化したか否かを検出する通信品質劣化検出方法において、
当該リンクの使用率を予め定めた時間間隔τ０でｎ回測定した結果から、使用率の平均および分散（ＥＵ［τ０，ｉ］，ＶＵ［τ０，ｉ］）を算出するステップ１と、
前記使用率の平均および分散（ＥＵ［τ０，ｉ］，ＶＵ［τ０，ｉ］）の算出をｍ回実行した結果の組合せ（ＥＵ［τ０，ｉ］，ＶＵ［τ０，ｉ］）（ｉ＝１,...，ｍ）のうち、予め定めた閾値ＥＵ＿ｔｈに対して、ＥＵ［τ０，ｊ］＜ＥＵ＿ｔｈとなる測定値（ＥＵ［τ０，ｊ］，ＶＵ［τ０，ｊ］）（ｊ＝１,...,ｋ）を用いて平均リンク使用率あたりのリンク使用率分散Ｖｍを算出するステップ２と、
下記（１）式で表される、平均使用率ρ、低使用率時における平均リンク使用率あたりのリンク使用率分散Ｖｍ、時間間隔τ０で測定した分散ＶＵ（τ０）と、ＴＣＰフローレベル品質劣化度数Ｉの関係を表す関数Ｉ（ρ，Ｖｍ，ＶＵ（τ０））を用いて、予め定めた閾値Ｉ＿ｔｈに対して、Ｉ（ＥＵ［τ０，ｉ］，Ｖｍ，ＶＵ［τ０，ｉ］）＞Ｉ＿ｔｈとなった場合に、通信品質が劣化していると判定するステップ３とを有することを特徴とする通信品質劣化検出方法。
【数１】
2005136805.tif 000010
【請求項２】
前記ステップ３は、前記関数Ｉ（ＥＵ［τ０，ｉ］，Ｖｍ，ＶＵ［τ０，ｉ］）をＥＵ［τ０，ｉ］の関数としてみたときの、Ｉ（ＥＵ［τ０，ｉ］，Ｖｍ，ＶＵ［τ０，ｉ］）のＥＵ［τ０，ｉ］に対する偏微分のＥＵ［τ０，ｉ］における値が、予め定めた閾値ＤＩ＿ｔｈを超えた場合に、通信品質が劣化していると判定するステップであることを特徴とする請求項１に記載の通信品質劣化検出方法。
【請求項３】
前記ステップ１において、時間間隔τ０を、ＶＵ［τ、ｉ］をτの関数と見たときに、その傾きが０に近くなるτ、もしくは往復伝播遅延のどちらか大きい値より大きいτをτ０とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の通信品質劣化検出方法。
【請求項４】
前記ステップ２において、前記平均リンク使用率あたりのリンク使用率分散Ｖｍを、ＥＵ［τ０，ｊ］＜ＥＵ＿ｔｈとなる測定値（ＥＵ［τ０，ｊ］，ＶＵ［τ０，ｊ］）（ｊ＝１,...,ｋ）に対して、（Σ（ＶＵ［τ０，ｊ］／ＥＵ［τ０，ｊ］））／ｋ（Σはｊ＝１からｋまでの和）を用いて推定することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の通信品質劣化検出方法。
【請求項５】
前記ステップ２において、前記平均リンク使用率あたりのリンク使用率分散Ｖｍを、ＥＵ［τ０、ｊ］＜ＥＵ＿ｔｈとなる測定値（ＥＵ［τ０，ｊ］，ＶＵ［τ０，ｊ］）（ｊ＝１,...,ｋ）に対して、Σ（Ｖｍ×ＥＵ［τ０，ｊ］−ＶＵ［τ０、ｊ］）２（Σはｊ＝１からｋまでの和）の値を最小化するＶとして推定することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の通信品質劣化検出方法。
【請求項６】
通信網における、あるリンクを経由するユーザフローの通信品質が劣化したか否かを検出する通信品質劣化検出装置において、
リンクの使用率を予め定めた時間間隔τ０でｎ回測定した結果から、使用率の平均および分散（ＥＵ［τ０，ｉ］，ＶＵ［τ０，ｉ］）を算出する手段１と、
前記使用率の平均および分散（ＥＵ［τ０，ｉ］，ＶＵ［τ０，ｉ］）を用いて平均リンク使用率あたりのリンク使用率分散Ｖｍを算出する手段２と、
前記使用率の平均および分散（ＥＵ［τ０，ｉ］，ＶＵ［τ０，ｉ］）、および平均リンク使用率あたりのリンク使用率分散Ｖｍに基づき、当該リンクにおけるユーザフローの通信品質が劣化したか否かを検出する手段３とを備え、
前記手段２は、前記使用率の平均および分散（ＥＵ［τ０，ｉ］，ＶＵ［τ０，ｉ］）の算出をｍ回実行した結果の組合せ（ＥＵ［τ０，ｉ］，ＶＵ［τ０，ｉ］）（ｉ＝１,...，ｍ）のうち、予め定めた閾値ＥＵ＿ｔｈに対して、ＥＵ［τ０，ｊ］＜ＥＵ＿ｔｈとなる測定値（ＥＵ［τ０，ｊ］，ＶＵ［τ０，ｊ］）（ｊ＝１,...,ｋ）を用いて平均リンク使用率あたりのリンク使用率分散Ｖｍを算出し、
前記手段３は、下記（２）式で表される、平均使用率ρ、低使用率時における平均リンク使用率あたりのリンク使用率分散Ｖｍ、時間間隔τ０で測定した分散ＶＵ（τ０）と、ＴＣＰフローレベル品質劣化度数Ｉの関係を表す関数Ｉ（ρ，Ｖｍ，ＶＵ（τ０））を用いて、予め定めた閾値Ｉ＿ｔｈに対して、Ｉ（ＥＵ［τ０，ｉ］，Ｖｍ，ＶＵ［τ０，ｉ］）＞Ｉ＿ｔｈとなった場合に、通信品質が劣化していると判定することを特徴とする通信品質劣化検出装置。
【数２】
2005136805.tif 000011
【請求項７】
前記手段３は、平均使用率ρ、低使用率時における平均リンク使用率あたりのリンク使用率分散Ｖｍ、時間間隔τ０で測定した分散ＶＵ（τ０）と、ＴＣＰフローレベル品質劣化度数Ｉの関係を表す関数Ｉ（ρ，Ｖｍ，ＶＵ（τ０））を用いて、関数Ｉ（ＥＵ［τ０，ｉ］，Ｖｍ，ＶＵ［τ０，ｉ］）をＥＵ［τ０，ｉ］の関数としてみたときの、Ｉ（ＥＵ［τ０，ｉ］，Ｖｍ，ＶＵ［τ０，ｉ］）のＥＵ［τ０，ｉ］に対する偏微分のＥＵ［τ０，ｉ］における値が、予め定めた閾値ＤＩ＿ｔｈを超えた場合に、通信品質が劣化していると判定することを特徴とする請求項６に記載の通信品質劣化検出装置。
【請求項８】
前記手段１において、時間間隔τ０を、ＶＵ［τ、ｉ］をτの関数と見たときに、その傾きが０に近くなるτ、もしくは往復伝播遅延のどちらか大きい値より大きいτをτ０とすることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の通信品質劣化検出装置。
【請求項９】
前記手段２は、前記平均リンク使用率あたりのリンク使用率分散Ｖｍを、ＥＵ［τ０，ｊ］＜ＥＵ＿ｔｈとなる測定値（ＥＵ［τ０，ｊ］，ＶＵ［τ０，ｊ］）（ｊ＝１,...,ｋ）に対して、（Σ（ＶＵ［τ０，ｊ］／ＥＵ［τ０，ｊ］））／ｋ（Σはｊ＝１からｋまでの和）を用いて推定することを特徴とする請求項６ないし請求項８のいずれか１項に記載の通信品質劣化検出装置。
【請求項１０】
前記手段２は、前記平均リンク使用率あたりのリンク使用率分散Ｖｍを、ＥＵ［τ０、ｊ］＜ＥＵ＿ｔｈとなる測定値（ＥＵ［τ０，ｊ］，ＶＵ［τ０，ｊ］）（ｊ＝１,...,ｋ）に対して、Σ（Ｖｍ×ＥＵ［τ０，ｊ］−ＶＵ［τ０、ｊ］）２（Σはｊ＝１からｋまでの和）の値を最小化するＶとして推定することを特徴とする請求項６ないし請求項８のいずれか１項に記載の通信品質劣化検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＰネットワークの通信品質を維持・管理するために必要となる、通信品質劣化度を推定する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＩＰネットワークが広く利用されるに伴って、ＩＰネットワーク上での通信品質保証に対する要求が高まっている。
現状のＩＰネットワーク管理においては、あるリンクが輻輳しているか否かは予め定めたリンク使用率に対するしきい値と、測定されたリンク使用率を比較して判定している。
しかし、リンク使用率とユーザの体感するファイル転送時間やスループット等の品質との関連が不明であるため、輻輳状態と判定する使用率に対するしきい値を具体的に特定することが困難であった。
また、リンクを通過するフローのファイル転送時間やスループットを測定し、その平均等の統計値がある閾値以下になった場合を輻輳状態と判定する方法は、１）ファイル転送時間やスループットといったユーザ品質測定は、当該リンク上を通過する全てのパケットをキャプチャしフローを組み上げて算出する必要があり、一般的に、これらはデータ蓄積のためのリソースが必要となるか、専用の測定装置が必要となりコストが増大する、２）当該リンクが、ボトルネックでない場合であっても、当該リンクを通過するフローの通過する前後のネットワークの状態によって平均スループットはネットワークごとに異なり、ファイル転送時間やスループットに対する具体的な閾値の設定が困難である、という問題があった。
【０００３】
そのため、本発明の発明者らは、下記特許文献１において、測定が簡易な同時接続フロー数とリンク使用率もしくはパケット損失率という値のみから当該リンクが輻輳しているか否か、当該リンクにおいて品質が劣化しているか否かを判定し、通信品質を管理する方法を提案している。
この方法では、リンク使用率や平均スループットに対して予めしきい値を設けることなく、同時接続フロー数の挙動から品質が劣化しているか否かを判定できる。
前述の特許文献１の発明は、あるリンクを通過するフローの品質（平均ファイル転送時間やスループットの平均）は、当該リンクがボトルネックとなっていない場合には負荷に係わらず一定であり、かつ、平均同時接続フロー数と平均リンク使用率は比例関係となること、また当該リンクがボトルネックとなる場合には品質の劣化が観測され、平均同時接続フロー数が平均リンク使用率に対して、非線形的に増加するという現象を利用している。
このように、前述の特許文献１では、フロー数が非線形増加領域に属した時間の割合を品質劣化度と定義し、品質を管理する方法を発明した。
【０００４】
しかしながら、フロー数の測定は通信品質を直接測定するより簡易とはいえ、使用率の測定と比較して、より詳細なパケットヘッダ情報の解析、およびフロー情報の解析が必要であり、転送ノードでフロー数を測定する場合は、処理負荷の増大といった問題があり、それを避けるためには専用装置が必要となるといった問題があった。
また、本発明の発明者らは、下記非特許文献１において、使用率あたりの同時接続フロー数をある測定間隔で測定した使用率の平均と分散のみから推定し、ＴＣＰフローレベルの品質劣化度を、フロー数を測定せずに、より測定が容易な平均使用率及び使用率あたりの同時接続フロー数から推定する方法を提案している。
しかしながら、この方法は、使用率が変化した場合の品質劣化度そのものの値を推定することが可能であるものの、測定間隔τ０が、ＶＵ［τ０，ｉ］をτ０の関数と見たときに、その傾きが０に近いこと、もしくはτ０が往復時間と等しくなければならないという制約があった。
【０００５】
なお、本願発明に関連する先行技術文献としては以下のものがある。
また、本出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
【特許文献１】特開２００３−２１８９３０号公報（通信品質管理方法およびその実施装置並びにその処理プログラムと記録媒体）
【非特許文献１】石橋圭介，川原亮一，朝香達也，会田雅樹，“使用率統計情報を用いた帯域管理方法”  電子情報通信学会  技術研究報告 NS2003-88,p.5〜p.8,September 2003.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述したように、前述の非特許文献１に記載の方法は、使用率が変化した場合の品質劣化度そのものの値を推定することが可能であるものの、測定間隔τ０が、ＶＵ［τ０，ｉ］をτ０の関数と見たときに、その傾きが０に近いこと、もしくはτ０が往復時間と等しくなければならないという制約があった。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、従来の制限されていた測定間隔より広い範囲の測定間隔τ０で測定した使用率の平均と分散のみから、ＴＣＰフローレベルでの通信品質劣化が発生しているか否かを検出する通信品質劣化検出方法および通信品質劣化検出装置を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
まず用語を定義する。
（１）Ｕ（ｔ）：時刻ｔにおいて、当該リンクがパケット転送中であれば１、そうでなければ０となる二値関数。Ｕ（ｔ）の平均Ｅ［Ｕ（ｔ）］が、平均使用率ρである。
（２）Ｆ（ｔ）：時刻ｔにおける、同時接続フロー数。
（３）Ｒ：品質劣化が起こりえないような低使用率、すなわち、予め定めた閾値ＥＵ＿ｔｈに対してＥ［Ｕ（ｔ）］＜ＥＵ＿ｔｈとなるような低使用率における、平均使用率あたりの同時接続フロー数、すなわち、Ｒ＝Ｅ［Ｆ（ｔ）］／Ｅ［Ｕ（ｔ）］ｓ.ｔ.Ｅ［Ｕ（ｔ）］＜ＥＵ＿ｔｈ。
（３）Ｓ（ｔ）：＝ｍｉｎ［Ｆ（ｔ），Ｒ］
（４）Ｕτ（ｉ）（ｉ＝０,...,ｎ−１）：Ｕ（ｔ）を測定間隔τで平均した時系列。
定義は下記（３）式で与えられる。
【０００８】
【数３】
2005136805.tif 000003
【０００９】
（５）Ｓτ（ｉ）（ｉ＝０,...,ｎ−１）：Ｓ（ｔ）を測定間隔τで平均した時系列。
定義は下記（４）式で与えられる。
【００１０】
【数４】
2005136805.tif 000004
【００１１】
（６）ＶＵ［τ］：Ｕτ（ｉ）の分散、すなわち時間間隔τで測定した使用率の分散。
（７）ＶＳ［τ］：Ｓτ（ｉ）の分散、すなわち時間間隔τで測定したＳ（ｔ）の分散。
【００１２】
上記の用語定義の元に、課題を解決するための手段として、本発明では以下の事実を用いる。
（イ）ＶＵ［τ，ｉ］をτの関数と見たときに、その傾きが０に近くなるτ、もしくは往復伝播遅延のどちらか大きい値より大きいτ０で測定した使用率の分散ＶＵ［τ０］とＳ（ｔ）の分散ＶＳ［τ０］との間に、下記（５）式の関係があること。
【００１３】
【数５】
2005136805.tif 000005
【００１４】
（ロ）Ｖａｒ［Ｓ（ｔ）］、すなわちＳ（ｔ）の分散は、Ｖａｒ［Ｓ（ｔ）］＝ρＲ（１−Ｃ（ρ，Ｒ））とかけること。
ここで、Ｃ（ρ、Ｒ）はフロー数がＲを超える確率であり、アーランＣ式として知られているもので、下記（６）式で表される。
【００１５】
【数６】
2005136805.tif 000006
【００１６】
（ハ）前述の（イ）、（ロ）から、下記（７）式とかけること。
【００１７】
【数７】
2005136805.tif 000007
【００１８】
（二）また、ＶＳ［τ０］／Ｖａｒ［Ｓ（ｔ）］は広い範囲のτ０に対して、平均使用率が異なっても一定であること。
（ホ）フロー数がＲを超える確率がほぼ０となる（つまりＣ（ρ、Ｒ）がほぼ０となる）低使用率では平均使用率あたりの使用率の分散Ｖｍは、下記（８）式で表されること。
【００１９】
【数８】
2005136805.tif 000008
【００２０】
（へ）一方、フローレベルの品質劣化度を使用率がほぼ０における平均フロー持続時間で正規化した、平均フロー持続時間としたときに、平均リンク使用率あたりの平均同時接続フロー数Ｒが得られた場合の、平均使用率ρにおける品質劣化度として、下記参考文献にｄｅｌａｙｆａｃｔｏｒと称し、Ｄ（Ｒ，ρ）＝１＋Ｃ（Ｒ，ρ）／（（１−ρ）Ｒ）が示されている。（A.Riedl,T.Bauschert,M.Perske,and A.Probst, "Investigation of the M/G/R processor sharing model for dimensioning of IP access Networks with Elastic Traffic," Proc,First Polish-German Teletraffic Symposium,2000.参照）
したがって、ＶＳ［τ０］／ｖａｒ［Ｓ（ｔ）］が平均使用率の変動に対してほぼ一定であるようなτ０で測定した使用率分散ＶＵ［τ０，ｉ］と、低使用率時における、平均使用率あたりの分散Ｖｍを用いて算出した下記（９）式で示されるＩ（ρ，Ｖｍ，ＶＵ（τ０））と、上記品質劣化度Ｄ（Ｒ，ρ）とは、平均使用率が変動しても両者の比はほぼ一定であり、平均使用率が増加した場合に、Ｉ（ρ，Ｖｍ，ＶＵ（τ０））が増加した場合にはＤ（Ｒ，ｐ）も増加するため、Ｉ（ρ，Ｖｍ，ＶＵ（τ０））の増加をもって、品質劣化が発生していると判定できる。
【００２１】
【数９】
2005136805.tif 000009
【００２２】
前述の事実を利用して、本発明の第１の品質劣化リンク使用率推定方法においては、通信網における、あるリンクを経由するユーザフローの通信品質が劣化したか否かを検出する通信品質劣化検出方法において、当該リンクの使用率を予め定めた時間間隔τ０でｎ回測定した結果から、使用率の平均および分散（ＥＵ［τ０，ｉ］，ＶＵ［τ０，ｉ］）を算出し、前記使用率の平均および分散（ＥＵ［τ０，ｉ］，ＶＵ［τ０，ｉ］）の算出をｍ回実行した結果の組合せ（ＥＵ［τ０，ｉ］，ＶＵ［τ０，ｉ］）（ｉ＝１,...，ｍ）のうち、予め定めた閾値ＥＵ＿ｔｈに対して、ＥＵ［τ０，ｊ］＜ＥＵ＿ｔｈとなる測定値（ＥＵ［τ０，ｊ］，ＶＵ［τ０，ｊ］）（ｊ＝１,...,ｋ）を用いて平均リンク使用率あたりのリンク使用率分散Ｖｍを算出し、前述の（９）式で表される、平均使用率ρ、低使用率時における平均リンク使用率あたりのリンク使用率分散Ｖｍ、時間間隔τ０で測定した分散ＶＵ（τ０）と、ＴＣＰフローレベル品質劣化度数Ｉの関係を表す関数Ｉ（ρ，Ｖｍ，ＶＵ（τ０））を用いて、予め定めた閾値Ｉ＿ｔｈに対して、Ｉ（ＥＵ［τ０，ｉ］，Ｖｍ，ＶＵ［τ０，ｉ］）＞Ｉ＿ｔｈとなった場合に、通信品質が劣化していると判定することを特徴とする。
【００２３】
本発明の第２の通信品質劣化検出方法においては、第１の通信品質劣化検出方法において、平均使用率ρ、低使用率時における平均リンク使用率あたりのリンク使用率分散Ｖｍ、時間間隔τ０で測定した分散ＶＵ（τ０）と、ＴＣＰフローレベル品質劣化度数Ｉの関係を表す関数Ｉ（ρ，Ｖｍ，ＶＵ（τ０））を用いて、関数Ｉ（ＥＵ［τ０，ｉ］，Ｖｍ，ＶＵ［τ０，ｉ］）をＥＵ［τ０，ｉ］の関数としてみたときの、Ｉ（ＥＵ［τ０，ｉ］，Ｖｍ，ＶＵ［τ０，ｉ］）のＥＵ［τ０，ｉ］に対する偏微分のＥＵ［τ０，ｉ］における値が、予め定めた閾値ＤＩ＿ｔｈを超えた場合に、通信品質が劣化していると判定することを特徴とする。
本発明の第３の通信品質劣化検出方法においては、第１の通信品質劣化検出方法における、時間間隔τ０を、ＶＵ［τ、ｉ］をτの関数と見たときに、その傾きが０に近くなるτ、もしくは往復伝播遅延のどちらか大きい値より大きいτをτ０とすることを特徴とする。
本発明の第４の通信品質劣化検出方法においては、第１または第２の通信品質劣化検出方法において、前記平均リンク使用率あたりのリンク使用率分散Ｖｍを、ＥＵ［τ０，ｊ］＜ＥＵ＿ｔｈとなる測定値（ＥＵ［τ０，ｊ］，ＶＵ［τ０，ｊ］）（ｊ＝１,...,ｋ）に対して、（Σ（ＶＵ［τ０，ｊ］／ＥＵ［τ０，ｊ］））／ｋ（Σはｊ＝１からｋまでの和）を用いて推定することを特徴とする。
【００２４】
本発明の第５の通信品質劣化検出方法においては、第１または第２の通信品質劣化検出方法において、前記平均リンク使用率あたりのリンク使用率分散Ｖｍを、ＥＵ［τ０、ｊ］＜ＥＵ＿ｔｈとなる測定値（ＥＵ［τ０，ｊ］，ＶＵ［τ０，ｊ］）（ｊ＝１,...,ｋ）に対して、Σ（Ｖｍ×ＥＵ［τ０，ｊ］−ＶＵ［τ０、ｊ］）２（Σはｊ＝１からｋまでの和）の値を最小化するＶとして推定することを特徴とする。
本発明の第５の通信品質劣化検出方法においては、第１ないし第４の通信品質劣化検出方法において、関数Ｉ（ρ，Ｖｍ，ＶＵ（τ０））として、前述の（９）式を用いることを特徴とする。
また、本発明の通信品質劣化検出装置は、リンク使用率の平均ＥＵ［τ０，ｉ］と分散ＶＵ［τ０，ｉ］を測定する手段と、第１から５のいずれかの通信品質劣化検出方法で（ＥＵ［τ０，ｉ］，ＶＵ［τ０，ｉ］）から平均リンク使用率あたりのリンク使用率分散Ｖｍを算出する手段、（ＥＵ［τ０，ｉ］，ＶＵ［τ０，ｉ］）およびＶｍから、第１から５のいずれかの通信品質劣化検出方法を用いて、当該リンクにおけるユーザフローの通信品質が劣化したか否かを検出する通信品質劣化検出手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明によれば、観測が簡易な使用率の平均と分散という値のみから、それらの関係を算出することにより、当該リンクにおいてフローレベルの通信品質劣化が発生しているかどうかを検出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
［実施例１］
図１は本発明が適用されるＩＰネットワークの基本構成の一例を示す構成図である。
図１に示すように、本実施例の品質劣化検出装置１は、前段の転送ノード２と後段の転送ノード３との間に挿入される形態で利用される。
なお、本実施例の通信品質劣化検出装置１は、転送ノードの一機能として実装するようにしてもよい。
図２は、本実施例の通信品質劣化検出装置１の概略構成を示すブロック図である。
図２に示すように、本実施例の通信品質劣化検出装置１は、パケットヘッダ解析部１０と、リンク使用率算出部１１と、平均使用率あたりの使用率分散算出部１２と、品質劣化検出部１３とで構成される。
【００２７】
図２に示すように、前段の転送ノード２から到着したパケットは、パケットヘッダ解析部１０によってパケットサイズ情報を読み取られたあと、後段の転送ノード３ヘ送信される。
パケットヘッダ解析部１０によって読み取られたパケットサイズは、使用率算出部１１へ通知される。
使用率算出部１１は、一定時間τ０の間に通過したパケットのサイズの和を、τ０で割ったものを、さらにリンク帯域で割ることによってτ０毎の平均使用率ρを算出し、これをｎ回測定した結果に基づき、使用率の平均および分散（ＥＵ［τ０，ｉ］，ＶＵ［τ０，ｉ］）を算出する。
そして、τ０×ｎ時間毎に、平均使用率あたりの使用率分散算出部１２に通知する。
ここで、時間間隔τ０は、ＶＵ［τ，ｉ］をτの関数と見たときに、その傾きが０に近くなるτ、もしくは往復伝播遅延のどちらか大きい値より大きいτをτ０として決定しておくこととする。
【００２８】
平均使用率あたりの使用率分散算出部１２は、一定時間τ０×ｎ×ｍごとに使用率算出部１１から、使用率の平均および分散（ＥＵ［τ０，ｉ］，ＶＵ［τ０，ｉ］）（ｉ＝１,...,ｍ）を読み出す。
平均使用率あたりの使用率分散算出部１２では、平均使用率ＥＵ［τ０，ｊ］が予め定めておいた閾値ＥＵ＿ｔｈ未満かどうかをチェックし、ＥＵ＿ｔｈ未満である（ＥＵ［τ０，ｊ］，ＶＵ［τ０，ｊ］）（ｊ＝１,...,ｋ）を用いて、平均使用率あたりの使用率分散Ｖｍを算出する
具体的には、平均リンク使用率あたりのリンク使用率分散Ｖｍを、ＥＵ［τ０，ｊ］＜ＥＵ＿ｔｈとなる測定値（ＥＵ［τ０，ｊ］，ＶＵ［τ０，ｊ］）（ｊ＝１,...,ｋ）に対して、（Σ（ＶＵ［τ０，ｊ］／ＥＵ［τ０，ｊ］））／ｋ（Σはｊ＝１からｋまでの和）を用いて推定する。
あるいは、平均リンク使用率あたりのリンク使用率分散Ｖｍを、ＥＵ［τ０、ｊ］＜ＥＵ＿ｔｈとなる測定値（ＥＵ［τ０，ｊ］，ＶＵ［τ０，ｊ］）（ｊ＝１,...,ｋ）に対して、Σ（Ｖｍ×ＥＵ［τ０，ｊ］−ＶＵ［τ０、ｊ］）２（Σはｊ＝１からｋまでの和）の値を最小化するＶとして推定する。
平均使用率あたりの使用率分散算出部１２は、計算した平均使用率あたりの使用率分散Ｖｍを品質劣化検出部１３に通知する。
【００２９】
品質劣化検出部１３は、リンク使用率算出部１１、および平均使用率あたりの使用率分散算出部１２から、使用率の平均および分散（ＥＵ［τ０，ｉ］，ＶＵ［τ０，ｉ］）（ｉ＝１,...,ｍ）および平均使用率あたりの使用率分散Ｖｍを読み出す。
品質劣化検出部１３は、ｍ個の組み合わせ（ＥＵ［τ０，ｉ］，ＶＵ［τ０，ｉ］）、および平均使用率あたりの使用率分散Ｖｍ、並びに、ＴＣＰフローレベル品質劣化度数Ｉの関係を表す関数Ｉ（ρ，Ｖｍ，ＶＵ（τ０））を用いて、予め定めた閾値Ｉ＿ｔｈに対して、Ｉ（ＥＵ［τ０，ｉ］，Ｖｍ，ＶＵ［τ０，ｉ］）＞Ｉ＿ｔｈとなった場合に、通信品質が劣化していると判定する。
あるいは、関数Ｉ（ＥＵ［τ０，ｉ］，Ｖｍ，ＶＵ［τ０，ｉ］）をＥＵ［τ０，ｉ］の関数としてみたときの、Ｉ（ＥＵ［τ０，ｉ］，Ｖｍ，ＶＵ［τ０，ｉ］）のＥＵ［τ０，ｉ］に対する偏微分のＥＵ［τ０，ｉ］における値が、予め定めた閾値ＤＩ＿ｔｈを超えた場合に、通信品質が劣化していると判定する。
ここで、関数Ｉ（ρ，Ｖｍ，ＶＵ（τ０））として、前述の（９）式を用いる。
なお、前述の説明において、本実施例の通信品質劣化検出装置１はコンピュータに実行させることも可能であり、その場合に、本実施例の通信品質劣化検出方法は、コンピュータ内のハードディスクなどに格納されるプログラムを、コンピュータが実行することにより行われる。このプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ、あるいは、ネットワークを介したダウンロードにより供給される。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明が適用されるネットワークの基本構成例を示す構成図である。
【図２】本発明の実施例の通信品質劣化検出装置の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  通信品質劣化検出装置
２，３  転送ノード
１０  パケットヘッダ解析部
１１  リンク使用率算出部
１２  平均使用率あたりの使用率分散算出部
１３  品質劣化検出部
【図１】
2005136805.tif 000012
【図２】
2005136805.tif 000013