(57)【要約】【課題】ＣＳＭＡ／ＣＡ方式の通信路が存在するか存在しないかを判定する通信路判定システム及び通信路判定方法を提供することを課題とする。【解決手段】第１の通信端末１０と第２の通信端末２０との間でＩＣＭＰパケットを送受することにより、ＣＳＭＡ／ＣＡ制御方式で費やされる平均待機時間及びデータ転送時間と、各終端装置で費やされるフレームのヘッダ書換時間との合計値を求めて最大のパケット送信時間とし、平均待機時間が正規分布に従うとして最大のパケット送信時間の上限値及び下限値を求め、判定用上限値スループット及び判定用下限値スループットを計算する。また、計測用のＵＤＰパケットを大量に送信することにより、このＵＤＰパケットの最大スループットを計測する。そして、最大スループットが判定用上限値スループット及び判定用下限値スループットの範囲内であればＣＳＭＡ／ＣＡ制御方式の通信路が存在すると判定する。【選択図】図２
2009278402.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の通信端末と第２の通信端末との間に、データリンク層の通信を終端する一方の終端装置から他方の終端装置にデータを転送する前に一定長の固定待機時間及びランダム長のランダム待機時間を費やすＣＳＭＡ／ＣＡ制御方式の通信路が存在するか存在しないかを判定する第１の通信路判定装置及び第２の通信路判定装置を備えた通信路判定システムにおいて、
前記第１の通信路判定装置は、前記第１の通信端末に具備されるものであって、
ＩＣＭＰパケットを生成するＩＣＭＰパケット生成手段と、
生成された前記ＩＣＭＰパケットのエコー要求を前記第２の通信端末に一定間隔で繰り返し送信するＩＣＭＰパケット送信手段と、
前記ＩＣＭＰパケットのエコー要求を送信してから当該エコー要求に対するＩＣＭＰパケットのエコー応答を受信するまでの一往復区間に費やされた往復時間を、前記一定間隔で繰り返し送信される複数のＩＣＭＰパケットのエコー要求に対して夫々計測する往復時間計測手段と、
計測された前記複数の往復時間を平均化した平均往復時間を計算すると共に、前記往復時間の正規分布に当該複数の往復時間が含まれる標準偏差区間幅を計算し、第１のデータ格納手段に格納するデータ解析手段と、
前記平均往復時間及び前記標準偏差区間幅を前記第１のデータ格納手段から読み出して、前記第２の通信路判定装置に送信する解析結果送信手段と、
スループットの最大値を計測する際に用いる計測用パケットを前記第２の通信端末に連続的に送信し、且つ単位時間当りに送信する当該計測用パケットの数を可及的に多くする計測用パケット送信手段と、を有し、
前記第２の通信路判定装置は、前記第２の通信端末に具備されるものであって、
前記第１の通信端末から送信された前記ＩＣＭＰパケットのエコー要求を受信してから当該エコー要求に対するＩＣＭＰパケットのエコー応答を返信するまでに費やされた応答時間を、前記一定間隔で繰り返し送信される複数のＩＣＭＰパケットのエコー要求に対して夫々計測する応答時間計測手段と、
計測された前記複数の応答時間を平均化した平均応答時間を計算し、第２のデータ格納手段に格納するデータ解析手段と、
前記第１の通信路判定装置から送信された前記平均往復時間及び前記標準偏差区間幅を受信し、前記第２のデータ格納手段に格納する解析結果受信手段と、
前記第２のデータ格納手段から読み出した前記標準偏差区間幅から前記一往復区間で費やされた最大長の前記ランダム待機時間を取り除き、当該一往復区間で前記一方の終端装置及び前記他の終端装置が経由される経由回数で除算して、前記各終端装置の受信領域に一旦格納された前記ＩＣＭＰパケットが当該各終端装置の送信領域に移行されるパケット移行時間を求めるパケット移行時間算出手段と、
前記パケット移行時間は正規分布に従うものとし、当該パケット移行時間を２で除することにより平均パケット移行時間を計算する平均パケット移行時間算出手段と、
最大長の前記ランダム待機時間は正規分布に従うものとし、当該最大長のランダム待機時間を２で除することにより平均ランダム待機時間を計算し、前記固定待機時間を加算して、平均待機時間を求める平均待機時間算出手段と、
前記一往復区間において前記一方の終端装置及び前記他方の終端装置で費やされた全ての前記平均パケット移行時間と、前記一往復区間において前記一方の終端装置及び前記他方の終端装置で費やされた全ての前記平均待機時間と、前記一往復区間において前記一方の終端装置と前記他方の終端装置との間で前記ＩＣＭＰパケットが転送されたデータ転送時間と、前記一往復区間において前記第１の通信端末と前記一方の終端装置との間と前記第２の通信端末と前記他の終端装置との間とで前記ＩＣＭＰパケットが転送された転送時間と、前記第２のデータ格納手段から読み出した前記平均応答時間とを加算して、前記第２のデータ格納手段から読み出した前記平均往復時間から当該加算した時間分を取り除き、前記経由回数で除算して、前記ＩＣＭＰパケットのヘッダを前記各終端装置で書き換えるヘッダ書換時間を求めるヘッダ書換時間算出手段と、
前記平均待機時間と前記ヘッダ書換時間と前記データ転送時間との合計値を、前記計測用パケットが前記第１の通信端末から前記第２の通信端末に送信される際に費やされる最大のパケット送信時間とし、前記待機時間が正規分布に従うとして求めた待機時間の標準偏差の平均を当該最大のパケット送信時間に加算した上限値と、当該待機時間の標準偏差の平均を当該最大のパケット送信時間から引算した下限値とを計算し、前記計測用パケットの大きさを当該上限値で除算した判定用上限値スループットと前記計測用パケットの大きさを当該下限値で除算した判定用下限値スループットとを計算する判定値計算手段と、
前記第１の通信路判定装置から送信された前記複数の計測用パケットを用いて当該計測用パケットの最大スループットを計測し、当該最大スループットが前記判定用上限値スループットと前記判定用下限値スループットとの間である場合には、前記第１の通信端末と前記第２の通信端末との間に前記ＣＳＭＡ／ＣＡ制御方式の通信路が存在すると判定し、前記最大スループットが前記判定用上限値スループットと前記判定用下限値スループットとの間でない場合には、前記第１の通信端末と前記第２の通信端末との間に前記ＣＳＭＡ／ＣＡ制御方式の通信路が存在しないと判定する通信路判定手段と、
を有することを特徴とする通信路判定システム。
【請求項２】
前記標準偏差区間幅は、前記往復時間の標準偏差を６倍した値であることを特徴とする請求項１に記載の通信路判定システム。
【請求項３】
前記第２の通信路判定装置は、前記平均待機時間と前記ヘッダ書換時間と前記データ転送時間とを合計して得られた前記最大のパケット送信時間を前記第１の通信路判定装置に送信する最大パケット送信時間送信手段を更に有し、
前記計測用パケット送信手段は、当該最大のパケット送信時間よりも小さい時間間隔で前記計測用パケットを連続的に送信することを特徴とする請求項１又は２に記載の通信路判定システム。
【請求項４】
前記第２の通信端末は、マルチキャスト若しくはブロードキャストのＩＰアドレスが付与された複数の第２の通信端末であり、前記第２の通信路判定装置は、当該複数の第２の通信端末に夫々具備された複数の第２の通信路判定装置であって、
前記第１の通信路判定装置は、前記ＩＣＭＰパケットのエコー要求及び前記計測用パケットを前記複数の第２の通信端末に夫々送信し、前記複数の第２の通信路判定装置は、前記第１の通信端末と前記各第２の通信端末との間に前記ＣＳＭＡ／ＣＡ制御方式の通信路が存在するか存在しないかを夫々判定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の通信路判定システム。
【請求項５】
第１の通信端末と第２の通信端末との間に、データリンク層の通信を終端する一方の終端装置から他方の終端装置にデータを転送する前に一定長の固定待機時間及びランダム長のランダム待機時間を費やすＣＳＭＡ／ＣＡ制御方式の通信路が存在するか存在しないかを判定する第１の通信路判定装置及び第２の通信路判定装置を備えた通信路判定システムで行う通信路判定方法において、
前記第１の通信端末に具備された前記第１の通信路判定装置により、
ＩＣＭＰパケットを生成するステップと、
生成された前記ＩＣＭＰパケットのエコー要求を前記第２の通信端末に一定間隔で繰り返し送信するステップと、
前記ＩＣＭＰパケットのエコー要求を送信してから当該エコー要求に対するＩＣＭＰパケットのエコー応答を受信するまでの一往復区間に費やされた往復時間を、前記一定間隔で繰り返し送信される複数のＩＣＭＰパケットのエコー要求に対して夫々計測するステップと、
計測された前記複数の往復時間を平均化した平均往復時間を計算すると共に、前記往復時間の正規分布に当該複数の往復時間が含まれる標準偏差区間幅を計算し、第１のデータ格納手段に格納するステップと、
前記平均往復時間及び前記標準偏差区間幅を前記第１のデータ格納手段から読み出して、前記第２の通信路判定装置に送信するステップと、
スループットの最大値を計測する際に用いる計測用パケットを前記第２の通信端末に連続的に送信し、且つ単位時間当りに送信する当該計測用パケットの数を可及的に多くするステップと、を有し、
前記第２の通信端末に具備される前記第２の通信路判定装置により、
前記第１の通信端末から送信された前記ＩＣＭＰパケットのエコー要求を受信してから当該エコー要求に対するＩＣＭＰパケットのエコー応答を返信するまでに費やされた応答時間を、前記一定間隔で繰り返し送信される複数のＩＣＭＰパケットのエコー要求に対して夫々計測するステップと、
計測された前記複数の応答時間を平均化した平均応答時間を計算し、第２のデータ格納手段に格納するステップと、
前記第１の通信路判定装置から送信された前記平均往復時間及び前記標準偏差区間幅を受信し、前記第２のデータ格納手段に格納するステップと、
前記第２のデータ格納手段から読み出した前記標準偏差区間幅から前記一往復区間で費やされた最大長の前記ランダム待機時間を取り除き、当該一往復区間で前記一方の終端装置及び前記他の終端装置が経由される経由回数で除算して、前記各終端装置の受信領域に一旦格納された前記ＩＣＭＰパケットが当該各終端装置の送信領域に移行されるパケット移行時間を求めるステップと、
前記パケット移行時間は正規分布に従うものとし、当該パケット移行時間を２で除することにより平均パケット移行時間を計算するステップと、
最大長の前記ランダム待機時間は正規分布に従うものとし、当該最大長のランダム待機時間を２で除することにより平均ランダム待機時間を計算し、前記固定待機時間を加算して、平均待機時間を求めるステップと、
前記一往復区間において前記一方の終端装置及び前記他方の終端装置で費やされた全ての前記平均パケット移行時間と、前記一往復区間において前記一方の終端装置及び前記他方の終端装置で費やされた全ての前記平均待機時間と、前記一往復区間において前記一方の終端装置と前記他方の終端装置との間で前記ＩＣＭＰパケットが転送されたデータ転送時間と、前記一往復区間において前記第１の通信端末と前記一方の終端装置との間と前記第２の通信端末と前記他の終端装置との間とで前記ＩＣＭＰパケットが転送された転送時間と、前記第２のデータ格納手段から読み出した前記平均応答時間とを加算して、第２のデータ格納手段から読み出した前記平均往復時間から当該加算した時間分を取り除き、前記経由回数で除算して、前記ＩＣＭＰパケットのヘッダを前記各終端装置で書き換えるヘッダ書換時間を求めるステップと、
前記平均待機時間と前記ヘッダ書換時間と前記データ転送時間との合計値を、前記計測用パケットが前記第１の通信端末から前記第２の通信端末に送信される際に費やされる最大のパケット送信時間とし、前記待機時間が正規分布に従うとして求めた待機時間の標準偏差の平均を当該最大のパケット送信時間に加算した上限値と、当該待機時間の標準偏差の平均を当該最大のパケット送信時間から引算した下限値とを計算し、前記計測用パケットの大きさを当該上限値で除算した判定用上限値スループットと前記計測用パケットの大きさを当該下限値で除算した判定用下限値スループットとを計算するステップと、
前記第１の通信路判定装置から送信された前記複数の計測用パケットを用いて当該計測用パケットの最大スループットを計測し、当該最大スループットが前記判定用上限値スループットと前記判定用下限値スループットとの間である場合には、前記第１の通信端末と前記第２の通信端末との間に前記ＣＳＭＡ／ＣＡ制御方式の通信路が存在すると判定し、前記最大スループットが前記判定用上限値スループットと前記判定用下限値スループットとの間でない場合には、前記第１の通信端末と前記第２の通信端末との間に前記ＣＳＭＡ／ＣＡ制御方式の通信路が存在しないと判定するステップと、
を有することを特徴とする通信路判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＳＭＡ／ＣＡ制御方式の通信路が存在するか存在しないかを判定する通信路判定システム及び通信路判定方法の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
今後、家庭や地域集会所等の宅内において、ＩＰ（Internet Protocol）技術を利用した様々なＩＰサービスの普及が見込まれている。例えば、各家庭に設置されたパソコンへ映像を配信する映像配信サービスや、インターネットを介してお年寄，子供，ペット等を遠隔地からＩＰカメラで見守る監視サービス等である。このようなＩＰサービスの増加に伴い、該ＩＰサービスをユーザに提供する為に必要となる多種多様な通信端末（パソコン，情報家電，ＩＰカメラ，ＩＰ電話等）が宅内に設置されることになる。通信端末が増加すれば、各通信端末をネットワークに接続する為に用いるカテゴリー５ケーブルの増加や該カテゴリー５ケーブルを宅内に引き回すことへの外観等の問題から、それら通信端末の接続形態も多様化することが予想される。具体的には、例えば無線ＬＡＮ（Local Area Network），ＰＬＣ（Powered Line Communication），ｃ．ＬＩＮＫ等を利用して疎ましい外観から解放することが可能である。
【０００３】
このように宅内のネットワークに接続される通信端末が増加すると共にその接続形態が多様化すると、あるＩＰサービスの提供中に発生した不具合の原因も多岐に亘ることになる。例えば、ＶＯＤ（Video on Demand）サービスにおいて映像配信中にノイズが発生した場合には、（１）ディスプレイとＶＯＤ用のＳＴＢ（Set Top Box）との間のケーブルが確実に接続されていない（２）映像データ以外のトラフィックが大量に発生してネットワーク帯域や通信端末の処理能力を圧迫している（３）ＶＯＤ−ＳＴＢとルータとの間の通信路に無線ＬＡＮを利用している場合には、電子レンジ等から放出される電磁波の影響により正常に映像データを受信できない（４）ルータ内部の故障，ＳＴＢ内部の故障，ディスプレイ内部の故障等が考えられる。すなわち、ＩＰサービスの品質低下は、ネットワークの通信路を構成するケーブルやＬＡＮ機器，ＩＰを終端する通信端末等の複数の要因により発生することになる。言い換えれば、不具合が発生した原因を特定するための検査項目は多岐に亘り、該検査を行うにはネットワークや該ネットワークを構成する各機器に関する知識が必要とされる。
【０００４】
しかしながら、一般的なユーザはそのような知識に乏しいため、前述のような不具合の原因を特定することは非常に困難である。不具合が発生した場合、多くのユーザは、通常、サポートセンタへ問い合わせを行って原因を究明しようと試みる。そして、サポートセンタのオペレータは、ユーザとの対話から現時点におけるユーザ宅のホームネットワーク構成について把握し、各機器に具備されているＮＩＣ（Network Interface Card）のＬＥＤランプ等の色や点滅／点灯状態をユーザに確認してもらうことで不具合箇所の切り分けを行っていき、原因を特定していく。しかし、量販店の出張サービス等により情報家電やスイッチングハブ等のＬＡＮ機器が設置されている場合や、ネットワークに関するユーザのリテラシーが低い場合には、ホームネットワーク構成を正確に把握することが困難となる。特に、民需向けに販売されているＬＡＮ機器（無線ＬＡＮブリッジ，ＰＬＣモデム，ｃ．ＬＩＮＫモデム等）については、オペレータがユーザ宅のホームネットワークに遠隔的にアクセス可能であってもネットワーク的には透過であるため、ＬＡＮ機器の存在すら把握することができない。これは、ルータやパソコン等の通信端末はパケットを中継若しくは終端するためＩＰパケットを送受している機器を把握できるが、ルータ間，通信機器間，ルータ−通信機器間の各通信路に存在するＬＡＮ機器はＩＰアドレスを持たないためその機器の存在を把握できないためである。
【０００５】
一方、ＩＰサービスを提供する側の大規模なネットワークに用いられるＬＡＮ機器には、ネットワークを管理し監視するＳＮＭＰ（Simple Network Management Protocol）が搭載されている。このＳＮＭＰを用いることにより、前述のＬＡＮ機器の種別や接続している機器のＭＡＣアドレス（Media Access Control Address）のテーブル等を遠隔から把握できるため、ネットワーク全体の接続構成を把握することが可能となっている（非特許文献１，２参照）。
【非特許文献１】Y. Breitbart、外５名、「Topology Discovery in Heterogeneous IP Networks : The NetInventory System」、IEEE/ACM TRANSACTIONS ON NETWORKING、Vol.12、No.3、2004年6月、p.401−414
【非特許文献２】Y. Bejerano、外３名、「Physical Topology Discovery for Large Multi-Subnet Networks」、Proc. of IEEE Conference on Computer Communications (INFOCM’ 03)、2003年、p.342-352
【非特許文献３】藤澤  洋徳、「確率と統計」、2006年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、宅内のホームネットワークに設置されるＬＡＮ機器は低廉な価格を実現するべく前述したＳＮＭＰ等の管理用プロトコルが搭載されていないため、ＬＡＮ機器の存在を把握してネットワーク構成を把握できないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、ホームネットワークを形成する通信路であって、特に無線ＬＡＮやＰＬＣモデム等で制御されるＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access／Collision Avoidance）方式の通信路が存在するか存在しないかを判定する通信路判定システム及び通信路判定方法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】
【０００８】
請求項１に記載の本発明は、第１の通信端末と第２の通信端末との間に、データリンク層の通信を終端する一方の終端装置から他方の終端装置にデータを転送する前に一定長の固定待機時間及びランダム長のランダム待機時間を費やすＣＳＭＡ／ＣＡ制御方式の通信路が存在するか存在しないかを判定する第１の通信路判定装置及び第２の通信路判定装置を備えた通信路判定システムにおいて、前記第１の通信路判定装置は、前記第１の通信端末に具備されるものであって、ＩＣＭＰパケットを生成するＩＣＭＰパケット生成手段と、生成された前記ＩＣＭＰパケットのエコー要求を前記第２の通信端末に一定間隔で繰り返し送信するＩＣＭＰパケット送信手段と、前記ＩＣＭＰパケットのエコー要求を送信してから当該エコー要求に対するＩＣＭＰパケットのエコー応答を受信するまでの一往復区間に費やされた往復時間を、前記一定間隔で繰り返し送信される複数のＩＣＭＰパケットのエコー要求に対して夫々計測する往復時間計測手段と、計測された前記複数の往復時間を平均化した平均往復時間を計算すると共に、前記往復時間の正規分布に当該複数の往復時間が含まれる標準偏差区間幅を計算し、第１のデータ格納手段に格納するデータ解析手段と、前記平均往復時間及び前記標準偏差区間幅を前記第１のデータ格納手段から読み出して、前記第２の通信路判定装置に送信する解析結果送信手段と、スループットの最大値を計測する際に用いる計測用パケットを前記第２の通信端末に連続的に送信し、且つ単位時間当りに送信する当該計測用パケットの数を可及的に多くする計測用パケット送信手段と、を有し、前記第２の通信路判定装置は、前記第２の通信端末に具備されるものであって、前記第１の通信端末から送信された前記ＩＣＭＰパケットのエコー要求を受信してから当該エコー要求に対するＩＣＭＰパケットのエコー応答を返信するまでに費やされた応答時間を、前記一定間隔で繰り返し送信される複数のＩＣＭＰパケットのエコー要求に対して夫々計測する応答時間計測手段と、計測された前記複数の応答時間を平均化した平均応答時間を計算し、第２のデータ格納手段に格納するデータ解析手段と、前記第１の通信路判定装置から送信された前記平均往復時間及び前記標準偏差区間幅を受信し、前記第２のデータ格納手段に格納する解析結果受信手段と、前記第２のデータ格納手段から読み出した前記標準偏差区間幅から前記一往復区間で費やされた最大長の前記ランダム待機時間を取り除き、当該一往復区間で前記一方の終端装置及び前記他の終端装置が経由される経由回数で除算して、前記各終端装置の受信領域に一旦格納された前記ＩＣＭＰパケットが当該各終端装置の送信領域に移行されるパケット移行時間を求めるパケット移行時間算出手段と、前記パケット移行時間は正規分布に従うものとし、当該パケット移行時間を２で除することにより平均パケット移行時間を計算する平均パケット移行時間算出手段と、最大長の前記ランダム待機時間は正規分布に従うものとし、当該最大長のランダム待機時間を２で除することにより平均ランダム待機時間を計算し、前記固定待機時間を加算して、平均待機時間を求める平均待機時間算出手段と、前記一往復区間において前記一方の終端装置及び前記他方の終端装置で費やされた全ての前記平均パケット移行時間と、前記一往復区間において前記一方の終端装置及び前記他方の終端装置で費やされた全ての前記平均待機時間と、前記一往復区間において前記一方の終端装置と前記他方の終端装置との間で前記ＩＣＭＰパケットが転送されたデータ転送時間と、前記一往復区間において前記第１の通信端末と前記一方の終端装置との間と前記第２の通信端末と前記他の終端装置との間とで前記ＩＣＭＰパケットが転送された転送時間と、前記第２のデータ格納手段から読み出した前記平均応答時間とを加算して、前記第２のデータ格納手段から読み出した前記平均往復時間から当該加算した時間分を取り除き、前記経由回数で除算して、前記ＩＣＭＰパケットのヘッダを前記各終端装置で書き換えるヘッダ書換時間を求めるヘッダ書換時間算出手段と、前記平均待機時間と前記ヘッダ書換時間と前記データ転送時間との合計値を、前記計測用パケットが前記第１の通信端末から前記第２の通信端末に送信される際に費やされる最大のパケット送信時間とし、前記待機時間が正規分布に従うとして求めた待機時間の標準偏差の平均を当該最大のパケット送信時間に加算した上限値と、当該待機時間の標準偏差の平均を当該最大のパケット送信時間から引算した下限値とを計算し、前記計測用パケットの大きさを当該上限値で除算した判定用上限値スループットと前記計測用パケットの大きさを当該下限値で除算した判定用下限値スループットとを計算する判定値計算手段と、前記第１の通信路判定装置から送信された前記複数の計測用パケットを用いて当該計測用パケットの最大スループットを計測し、当該最大スループットが前記判定用上限値スループットと前記判定用下限値スループットとの間である場合には、前記第１の通信端末と前記第２の通信端末との間に前記ＣＳＭＡ／ＣＡ制御方式の通信路が存在すると判定し、前記最大スループットが前記判定用上限値スループットと前記判定用下限値スループットとの間でない場合には、前記第１の通信端末と前記第２の通信端末との間に前記ＣＳＭＡ／ＣＡ制御方式の通信路が存在しないと判定する通信路判定手段と、を有することを要旨とする。
【０００９】
本発明にあっては、第１の通信端末と第２の通信端末との間に、データリンク層の通信を終端する一方の終端装置から他方の終端装置にデータを転送する前に一定長の固定待機時間及びランダム長のランダム待機時間を費やすＣＳＭＡ／ＣＡ制御方式の通信路が存在するか存在しないかを判定する第１の通信路判定装置及び第２の通信路判定装置を備え、第１の通信路判定装置は、第１の通信端末に具備されるものであって、ＩＣＭＰパケットを生成し、生成されたＩＣＭＰパケットのエコー要求を第２の通信端末に一定間隔で繰り返し送信し、ＩＣＭＰパケットのエコー要求を送信してから該エコー要求に対するＩＣＭＰパケットのエコー応答を受信するまでの一往復区間に費やされた往復時間を、一定間隔で繰り返し送信される複数のＩＣＭＰパケットのエコー要求に対して夫々計測し、計測された複数の往復時間を平均化した平均往復時間を計算すると共に往復時間の正規分布に該複数の往復時間が含まれる標準偏差区間幅を計算して第１のデータ格納手段に格納し、平均往復時間及び標準偏差区間幅を第１のデータ格納手段から読み出して、第２の通信路判定装置に送信し、スループットの最大値を計測する際に用いる計測用パケットを第２の通信端末に連続的に送信し、且つ単位時間当りに送信する当該計測用パケットの数を可及的に多くし、第２の通信路判定装置は、第２の通信端末に具備されるものであって、第１の通信端末から送信されたＩＣＭＰパケットのエコー要求を受信してから該エコー要求に対するＩＣＭＰパケットのエコー応答を返信するまでに費やされた応答時間を、一定間隔で繰り返し送信される複数のＩＣＭＰパケットのエコー要求に対して夫々計測し、計測された複数の応答時間を平均化した平均応答時間を計算して第２のデータ格納手段に格納し、第１の通信路判定装置から送信された平均往復時間及び標準偏差区間幅を受信して第２のデータ格納手段に格納し、第２のデータ格納手段から読み出した標準偏差区間幅から一往復区間で費やされた最大長のランダム待機時間を取り除き、該一往復区間で一方の終端装置及び他の終端装置が経由される経由回数で除算して、各終端装置の受信領域に一旦格納されたＩＣＭＰパケットが各終端装置の送信領域に移行されるパケット移行時間を求め、パケット移行時間は正規分布に従うものとし、該パケット移行時間を２で除することにより平均パケット移行時間を計算し、最大長のランダム待機時間は正規分布に従うものとし、該最大長のランダム待機時間を２で除することにより平均ランダム待機時間を計算し、固定待機時間を加算して平均待機時間を求め、一往復区間において一方の終端装置及び他方の終端装置で費やされた全ての平均パケット移行時間と、一往復区間において一方の終端装置及び他方の終端装置で費やされた全ての平均待機時間と、一往復区間において一方の終端装置と他方の終端装置との間でＩＣＭＰパケットが転送されたデータ転送時間と、一往復区間において第１の通信端末と一方の終端装置との間と第２の通信端末と他の終端装置との間とでＩＣＭＰパケットが転送された転送時間と、第２のデータ格納手段から読み出した平均応答時間とを加算して、第２のデータ格納手段から読み出した平均往復時間から該加算した時間分を取り除き、経由回数で除算してＩＣＭＰパケットのヘッダを各終端装置で書き換えるヘッダ書換時間を求め、平均待機時間とヘッダ書換時間とデータ転送時間との合計値を、計測用パケットが第１の通信端末から第２の通信端末に送信される際に費やされる最大のパケット送信時間とし、待機時間が正規分布に従うとして求めた待機時間の標準偏差の平均を該最大のパケット送信時間に加算した上限値と、該待機時間の標準偏差の平均を該最大のパケット送信時間から引算した下限値とを計算し、計測用パケットの大きさを該上限値で除算した判定用上限値スループットと計測用パケットの大きさを該下限値で除算した判定用下限値スループットとを計算し、第１の通信路判定装置から送信された複数の計測用パケットを用いて該計測用パケットの最大スループットを計測し、該最大スループットが判定用上限値スループットと判定用下限値スループットとの間である場合には、第１の通信端末と第２の通信端末との間にＣＳＭＡ／ＣＡ制御方式の通信路が存在すると判定し、最大スループットが判定用上限値スループットと判定用下限値スループットとの間でない場合には、第１の通信端末と第２の通信端末との間にＣＳＭＡ／ＣＡ制御方式の通信路が存在しないと判定するため、特に無線ＬＡＮやＰＬＣモデム等で制御されるＣＳＭＡ／ＣＡ制御方式の通信路が存在するか存在しないかを判定することができる。
【００１０】
請求項２に記載の本発明は、前記標準偏差区間幅が、前記往復時間の標準偏差を６倍した値であることを要旨とする。
【００１１】
本発明にあっては、上記標準偏差区間幅が往復時間（＝σ）の標準偏差を６倍（＝６σ＝±３σの区間幅に相当）した値であるため、往復時間の正規分布における１００％信頼区間となって全ての往復時間を用いてパケット移行時間等を計算することになり、結果として、ＣＳＭＡ／ＣＡ制御方式の通信路が存在するか存在しないかをより正確に判定することができる。
【００１２】
請求項３に記載の本発明は、前記第２の通信路判定装置が、前記平均待機時間と前記ヘッダ書換時間と前記データ転送時間とを合計して得られた前記最大のパケット送信時間を前記第１の通信路判定装置に送信する最大パケット送信時間送信手段を更に有し、前記計測用パケット送信手段は、当該最大のパケット送信時間よりも小さい時間間隔で前記計測用パケットを連続的に送信することを要旨とする。
【００１３】
本発明にあっては、第２の通信路判定装置が平均待機時間とヘッダ書換時間とデータ転送時間とを合計して得られた最大のパケット送信時間を第１の通信路判定装置に送信する最大パケット送信時間送信手段を更に有し、計測用パケット送信手段は最大のパケット送信時間よりも小さい時間間隔で計測用パケットを連続的に送信するため、ＣＳＭＡ／ＣＡ制御方式の特徴であるパケット転送前後の待機時間を確実に発生させることができ、結果として、ＣＳＭＡ／ＣＡ制御方式の通信路が存在するか存在しないかをより確実に判定することができる。
【００１４】
請求項４に記載の本発明は、前記第２の通信端末が、マルチキャスト若しくはブロードキャストのＩＰアドレスが付与された複数の第２の通信端末であり、前記第２の通信路判定装置は、当該複数の第２の通信端末に夫々具備された複数の第２の通信路判定装置であって、前記第１の通信路判定装置は、前記ＩＣＭＰパケットのエコー要求及び前記計測用パケットを前記複数の第２の通信端末に夫々送信し、前記複数の第２の通信路判定装置は、前記第１の通信端末と前記各第２の通信端末との間に前記ＣＳＭＡ／ＣＡ制御方式の通信路が存在するか存在しないかを夫々判定することを要旨とする。
【００１５】
本発明にあっては、第２の通信端末がマルチキャスト若しくはブロードキャストのＩＰアドレスが付与された複数の第２の通信端末であり、第２の通信路判定装置は複数の第２の通信端末に夫々具備された複数の第２の通信路判定装置であって、第１の通信路判定装置は、ＩＣＭＰパケットのエコー要求及び計測用パケットを複数の第２の通信端末に夫々送信し、複数の第２の通信路判定装置は、第１の通信端末と各第２の通信端末との間にＣＳＭＡ／ＣＡ制御方式の通信路が存在するか存在しないかを夫々判定するため、複数の通信路を一度に判定することができる。
【００１６】
請求項５に記載の本発明は、第１の通信端末と第２の通信端末との間に、データリンク層の通信を終端する一方の終端装置から他方の終端装置にデータを転送する前に一定長の固定待機時間及びランダム長のランダム待機時間を費やすＣＳＭＡ／ＣＡ制御方式の通信路が存在するか存在しないかを判定する第１の通信路判定装置及び第２の通信路判定装置を備えた通信路判定システムで行う通信路判定方法において、前記第１の通信端末に具備された前記第１の通信路判定装置により、ＩＣＭＰパケットを生成するステップと、生成された前記ＩＣＭＰパケットのエコー要求を前記第２の通信端末に一定間隔で繰り返し送信するステップと、前記ＩＣＭＰパケットのエコー要求を送信してから当該エコー要求に対するＩＣＭＰパケットのエコー応答を受信するまでの一往復区間に費やされた往復時間を、前記一定間隔で繰り返し送信される複数のＩＣＭＰパケットのエコー要求に対して夫々計測するステップと、計測された前記複数の往復時間を平均化した平均往復時間を計算すると共に、前記往復時間の正規分布に当該複数の往復時間が含まれる標準偏差区間幅を計算し、第１のデータ格納手段に格納するステップと、前記平均往復時間及び前記標準偏差区間幅を前記第１のデータ格納手段から読み出して、前記第２の通信路判定装置に送信するステップと、スループットの最大値を計測する際に用いる計測用パケットを前記第２の通信端末に連続的に送信し、且つ単位時間当りに送信する当該計測用パケットの数を可及的に多くするステップと、を有し、前記第２の通信端末に具備される前記第２の通信路判定装置により、前記第１の通信端末から送信された前記ＩＣＭＰパケットのエコー要求を受信してから当該エコー要求に対するＩＣＭＰパケットのエコー応答を返信するまでに費やされた応答時間を、前記一定間隔で繰り返し送信される複数のＩＣＭＰパケットのエコー要求に対して夫々計測するステップと、計測された前記複数の応答時間を平均化した平均応答時間を計算し、第２のデータ格納手段に格納するステップと、前記第１の通信路判定装置から送信された前記平均往復時間及び前記標準偏差区間幅を受信し、前記第２のデータ格納手段に格納するステップと、前記第２のデータ格納手段から読み出した前記標準偏差区間幅から前記一往復区間で費やされた最大長の前記ランダム待機時間を取り除き、当該一往復区間で前記一方の終端装置及び前記他の終端装置が経由される経由回数で除算して、前記各終端装置の受信領域に一旦格納された前記ＩＣＭＰパケットが当該各終端装置の送信領域に移行されるパケット移行時間を求めるステップと、前記パケット移行時間は正規分布に従うものとし、当該パケット移行時間を２で除することにより平均パケット移行時間を計算するステップと、最大長の前記ランダム待機時間は正規分布に従うものとし、当該最大長のランダム待機時間を２で除することにより平均ランダム待機時間を計算し、前記固定待機時間を加算して、平均待機時間を求めるステップと、前記一往復区間において前記一方の終端装置及び前記他方の終端装置で費やされた全ての前記平均パケット移行時間と、前記一往復区間において前記一方の終端装置及び前記他方の終端装置で費やされた全ての前記平均待機時間と、前記一往復区間において前記一方の終端装置と前記他方の終端装置との間で前記ＩＣＭＰパケットが転送されたデータ転送時間と、前記一往復区間において前記第１の通信端末と前記一方の終端装置との間と前記第２の通信端末と前記他の終端装置との間とで前記ＩＣＭＰパケットが転送された転送時間と、前記第２のデータ格納手段から読み出した前記平均応答時間とを加算して、前記第２のデータ格納手段から読み出した前記平均往復時間から当該加算した時間分を取り除き、前記経由回数で除算して、前記ＩＣＭＰパケットのヘッダを前記各終端装置で書き換えるヘッダ書換時間を求めるステップと、前記平均待機時間と前記ヘッダ書換時間と前記データ転送時間との合計値を、前記計測用パケットが前記第１の通信端末から前記第２の通信端末に送信される際に費やされる最大のパケット送信時間とし、前記待機時間が正規分布に従うとして求めた待機時間の標準偏差の平均を当該最大のパケット送信時間に加算した上限値と、当該待機時間の標準偏差の平均を当該最大のパケット送信時間から引算した下限値とを計算し、前記計測用パケットの大きさを当該上限値で除算した判定用上限値スループットと前記計測用パケットの大きさを当該下限値で除算した判定用下限値スループットとを計算するステップと、前記第１の通信路判定装置から送信された前記複数の計測用パケットを用いて当該計測用パケットの最大スループットを計測し、当該最大スループットが前記判定用上限値スループットと前記判定用下限値スループットとの間である場合には、前記第１の通信端末と前記第２の通信端末との間に前記ＣＳＭＡ／ＣＡ制御方式の通信路が存在すると判定し、前記最大スループットが前記判定用上限値スループットと前記判定用下限値スループットとの間でない場合には、前記第１の通信端末と前記第２の通信端末との間に前記ＣＳＭＡ／ＣＡ制御方式の通信路が存在しないと判定するステップと、を有することを要旨とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式の通信路が存在するか存在しないかを判定する通信路判定システム及び通信路判定方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１９】
まず、本実施の形態に係る通信路判定システムの構成及び動作フローについて説明する前に、ＣＳＭＡ／ＣＡ制御方式の特徴について説明する。ＣＳＭＡ／ＣＡとは、Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｓｅｎｓｅ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ／Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ  Ａｖｏｉｄａｎｃｅの略称であって、複数の無線ＬＡＮ等が電波を共有して通信を行うための媒体アクセス制御方式である。図１は、ＣＳＭＡ／ＣＡ制御方式に従ってデータが送信される場合に費やされる時間を概念的に示す概念図である。このＣＳＭＡ／ＣＡ制御方式では、まず、データを送信しようとするときに電波の周波数帯（チャネル）が利用されているか否かを確認（キャリアセンス）する。具体的には、他の機器が電波を使用しているビジー状態の場合には待機し、電波が未使用のアイドル状態に移行した後、更に一定長の固定待機時間ＤＩＦＳ（ＤＣＦ（Distributed Coordination Function）ＩＦＳ（Inter Frame Space））待機する。そして、キャリアセンスによって電波が未使用だと判断しても直ちにデータを送信することなく、同じチャネル上での信号の衝突を回避するために更にランダム長のランダム待機時間ＣＷ（Contention Window，通常、乱数値とスロットタイムとを乗算した「バックオフタイム」と称されている）待機してキャリアセンスを継続する。次に、バックオフタイム待機して、アイドル状態であることを確認してからデータを転送する。具体的には、ＩＰ等のネットワーク層のデータにＩＥＥＥ８０２．１１のヘッダを付加し、更にその前に物理層ヘッダを付加して転送する。最後に、一定長の固定待機時間ＳＩＦＳ（Short Inter Frame Space）経過した後に、データを受信したことを示す確認応答ＡＣＫが返されるようになっている。
【００２０】
即ち、ＣＳＭＡ／ＣＡ制御方式では「ＤＩＦＳ時間待機→ＣＷ時間待機→データ送信→ＳＩＦＳ時間待機→ＡＣＫ」という通信手順が決定しているので、あるパケットがこのＣＳＭＡ／ＣＡ制御方式の通信路を経由して送信される場合に費やされる最大のパケット送信時間は、図１に示すように、固定待機時間ＤＩＦＳ及びバックオフタイムＣＷの平均待機時間ＴＢ（ＡＶＥ）と、データ転送時間ＴＤと、ヘッダ書換時間ＴＷとを加算した時間であるとモデル化することができる。そこで、本実施の形態では、第１の通信端末と第２の通信端末との間にＣＳＭＡ／ＣＡ制御方式を用いてデータリンク層の通信を終端する第１の終端装置と第２の終端装置とを接続し、第１の通信端末と第２の通信端末との間でＩＣＭＰ（Internet Control Message Protocol）パケットを送受することにより、ＣＳＭＡ／ＣＡ制御方式で費やされる平均待機時間ＴＢ（ＡＶＥ）及びデータ転送時間ＴＤと、各終端装置で費やされるフレームのヘッダ書換時間ＴＷとの合計値を求めて最大のパケット送信時間とし、平均待機時間ＴＢ（ＡＶＥ）が正規分布に従うとして最大のパケット送信時間の上限値及び下限値を求め、計測用のＵＤＰパケットの大きさを用いて判定用上限値スループット及び判定用下限値スループットを計算する。また、第１の通信端末から第２の通信端末に計測用のＵＤＰパケットを大量に送信することにより、このＵＤＰパケットの最大スループットを計測する。そして、計測された最大スループットが判定用上限値スループット及び判定用下限値スループットの範囲内であれば第１の通信端末と第２の通信端末との間にＣＳＭＡ／ＣＡ制御方式の通信路が存在すると判定することを特徴としている。なお、ＳＩＦＳ時間及びＡＣＫ時間にフレームヘッダの書き換えが可能なので、本実施の形態では、平均待機時間ＴＢ（ＡＶＥ）及びデータ転送時間ＴＤにヘッダ書換時間ＴＷを加算した値を最大のパケット送信時間としている。
【００２１】
まず、本実施の形態に係る通信路判定システムの構成について説明する。図２は、本実施の形態に係る通信路判定システムの機能ブロックを示す機能ブロック図である。この通信判定路システムは、第１の通信端末１０に具備される第１の通信路判定装置１００と、第２の通信端末２０に具備される第２の通信路判定装置２００とを備えた構成である。第１の通信端末１０と第２の通信端末２０との間には、データリンク層の通信を終端する第１の終端装置３０から第２の終端装置４０にデータを転送する前に固定待機時間ＤＩＦＳ及びバックオフタイムＣＷを費やすＣＳＭＡ／ＣＡ制御方式の通信路が備えられている。第１の通信端末１０及び第２の通信端末２０は、ＩＰを終端する通信端末であれば何でもよく、パソコン，ルータ，情報家電等を一例に挙げることができる。また、第１の終端装置３０及び第２の終端装置４０は、終端装置間の通信をＣＳＭＡ／ＣＡ方式で制御する装置であれば何でもよく、無線ＬＡＮやＰＬＣ等を一例に挙げることができる。更に、第１の通信端末１０及び第１の終端装置３０は第１のカテゴリー５ケーブル５０により接続され、同様に、第２の通信端末２０及び第２の終端装置４０は第２のカテゴリー５ケーブル６０により接続されているものとする。
【００２２】
第１の通信路判定装置１００は、ＩＣＭＰパケット生成部１０１と、ＩＣＭＰパケット送信部１０２と、往復時間計測部１０３と、データ解析部１０４と、解析結果送信部１０５と、計測用パケット送信部１０６と、第１のデータ格納部１０７とを備えた構成である。また、第２の通信路判定装置２００は、応答時間計測部２０１と、データ解析部２０２と、解析結果受信部２０３と、パケット移行時間算出部２０４と、平均パケット移行時間算出部２０５と、平均待機時間算出部２０６と、ヘッダ書換時間算出部２０７と、判定値計算部２０８と、通信路判定部２０９と、最大パケット送信時間送信部２１０と、第２のデータ格納部２１１とを備えた構成である。
【００２３】
なお、第１の通信路判定装置１００及び第２の通信路判定装置２００の夫々は、コンピュータで構成され、各機能部の処理はプログラムで実行されるようになっている。
【００２４】
続いて、本実施の形態に係る通信路判定システムの動作フローについて説明する。図３及び図４は、本実施の形態に係る通信路判定システムの動作フローを示すフローチャートである。
【００２５】
最初に、第１の通信路判定装置１００において、ＩＣＭＰパケット送信部１０２が、ＩＣＭＰパケット生成部１０１により生成されたＩＣＭＰパケットのエコー要求（ＩＣＭＰ  ｅｃｈｏ  ｒｅｑｕｅｓｔ）を第２の通信端末２０に一定間隔で繰り返し送信する（ステップＳ１０１）。このとき、第２の通信端末２０は、ＩＣＭＰパケットのエコー要求を受信した後、ＩＣＭＰの規定に基づいてＩＣＭＰのエコー応答（ＩＣＭＰ  ｅｃｈｏ  ｒｅｐｌｙ）を第１の通信端末１０に返答するようになっている。
【００２６】
次に、往復時間計測部１０３が、ＩＣＭＰパケットのエコー要求を送信してからそのエコー要求に対するＩＣＭＰパケットのエコー応答を第２の通信端末２０から受信するまでの一往復区間に費やされた往復時間Ｔ１を、一定間隔で繰り返し送信される複数のＩＣＭＰパケットのエコー要求に対して夫々計測する（ステップＳ１０２）。
【００２７】
ここで、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式で制御された通信路を介して第１の通信端末１０から第２の通信端末２０にＩＣＭＰパケットが送受された場合、図５に示すような時間が費やされることになる。図５は、ＩＣＭＰパケットが送受された場合に各装置で費やされた各時間を示す図である。より具体的には、第１の終端装置３０及び第２の終端装置４０では、イーサネット（登録商標）フレームからＣＳＭＡ／ＣＡフレーム（若しくは、ＣＳＭＡ／ＣＡフレームからイーサネット（登録商標）フレーム）にヘッダを書き換えるヘッダ書換処理におけるヘッダ書換時間ＴＷと、図６に示すように各終端装置のスケジューラにより各終端装置の受信バッファ（受信領域）に一端格納されたＩＣＭＰパケットが同じ各終端装置の送信バッファ（送信領域）に移行されるパケット移行処理におけるパケット移行時間ＴＳと、固定待機時間ＤＩＦＳとバックオフタイムＣＷとを加算した待機時間ＴＢとが費やされることになる。そこで以下では、まず、パケット移行時間ＴＳについて計算し、次に、待機時間ＴＢを求め、そして、ヘッダ書換時間ＴＷを算出する。
【００２８】
各終端装置のスケジューラにより一定時間ＴＭごとに受信バッファから送信バッファにパケットが移行されるので、スケジューラによるパケット移行時間ＴＳは［０，ＴＭ］の一様分布に従って確率的に変化することになる。また、バックオフタイムＣＷは［０，ｍａｘＣＷ（最大の乱数値）×スロットタイム］の一様分布に従うことになる。従い、一様分布に従う２つのバックオフタイムＣＷと４つのパケット移行時間ＴＳとを構成要素に持つ往復時間Ｔ１は、正規分布に近似することができる。これは、一様分布に従う確率変数の和は正規分布と仮定できるためである。故に、往復時間Ｔ１は、往復時間Ｔ１の平均を平均往復時間Ｔ１（ＡＶＥ），標準偏差をσＴ１とすると、図７に示すように［Ｔ１（ＡＶＥ）−３σＴ１，Ｔ１（ＡＶＥ）＋３σＴ１］で分布することになる（非特許文献３参照）。
【００２９】
そこで、データ解析部１０４が、計測された複数の往復時間Ｔ１を平均化した平均往復時間Ｔ１（ＡＶＥ）を計算すると共に、往復時間の正規分布に複数の往復時間Ｔ１が含まれる標準偏差区間幅を計算し、第１のデータ格納部１０７に格納する（ステップＳ１０３）。
【００３０】
ここでは、標準偏差区間幅は、±３σＴ１の区間幅に相当する６σＴ１であるとする。これにより、往復時間Ｔ１は、［０，６σＴ１］の間で一様分布に従い、ゆらぎが発生することになる。なお、区間幅を±３σＴ１とした場合には、往復時間の正規分布における１００％信頼区間となって、全ての往復時間を用いてパケット移行時間等を計算することになり、結果として、ＣＳＭＡ／ＣＡ制御方式の通信路が存在するか存在しないかをより正確に判定することができる。
【００３１】
その後、解析結果送信部１０５が、平均往復時間Ｔ１（ＡＶＥ）及び標準偏差区間幅６σＴ１を第１のデータ格納部１０７から読み出して、第２の通信路判定装置２００に送信する（ステップＳ１０４）。
【００３２】
そして、計測用パケット送信部１０６は、スループットの最大値を計測する際に用いる計測用のＵＤＰパケットを第２の通信端末２０に連続的に送信し、且つ単位時間当りに送信するＵＤＰパケットの数を可及的に多くする（ステップＳ１０５）。
【００３３】
一方、第２の通信路判定装置２００において、応答時間計測部２０１が、第１の通信端末１０から送信されたＩＣＭＰパケットのエコー要求を受信してからこのエコー要求に対するＩＣＭＰパケットのエコー応答を第１の通信端末１０に返信するまでに費やされた応答時間Ｔ２を、第１の通信端末１０から一定間隔で繰り返し送信される複数のＩＣＭＰパケットのエコー要求に対して夫々計測する（ステップＳ１０６）。
【００３４】
そして、データ解析部２０２が、計測された複数の応答時間Ｔ２を平均化した平均応答時間Ｔ２（ＡＶＥ）を計算し、第２のデータ格納部２１１に格納する（ステップＳ１０７）。
【００３５】
また、解析結果受信部２０３が、第１の通信路判定装置１００から送信された平均往復時間Ｔ１（ＡＶＥ）及び標準偏差区間幅６σＴ１を受信し、第２のデータ格納部２１１に格納する（ステップＳ１０８）。
【００３６】
ここで、前述したように、バックオフタイムＣＷは、［０，ｍａｘＣＷ×スロットタイム］の一様分布に従い、且つスロットタイムは固定長であるため、結果として［０，ｍａｘＣＷ］の一様分布に従うことになる。これより、標準偏差区間幅６σＴ１から第１の終端装置３０及び第２の終端装置４０において一往復で費やされたバックオフタイムＣＷの影響を排除するため、６σＴ１−ｍａｘＣＷ×スロットタイム×２（一往復で２つ）を求める。これが４つ存在するスケジューラによるパケット移行時間ＴＳでゆらぐ幅に相当するため、４で除算することによりパケット移行時間ＴＳを計算する。
【００３７】
すなわち、パケット移行時間算出部２０４が、式（１）に示すように、第２のデータ格納部２１１から読み出した標準偏差区間幅６σＴ１から一往復区間で費やされた最大長のバックオフタイム（ランダム待機時間）を取り除き、一往復区間で第１の終端装置３０及び第２の終端装置４０が経由される経由回数で除算して、パケット移行時間ＴＳを計算する（ステップＳ１０９）。
【００３８】
〔数１〕
パケット移行時間ＴＳ＝（６σＴ１−ｍａｘＣＷ×スロットタイム×２）／４  ・・・式（１）
その後、平均パケット移行時間算出部２０５が、パケット移行時間ＴＳは正規分布に従うものとし、式（２）に示すように、このパケット移行時間ＴＳを２で除することにより平均パケット移行時間ＴＳ（ＡＶＥ）を計算する（ステップＳ１１０）。
【００３９】
〔数２〕
パケット移行時間ＴＳ（ＡＶＥ）＝｛（６σＴ１−ｍａｘＣＷ×スロットタイム×２）／４｝／２  ・・・式（２）
続いて、平均待機時間算出部２０６が、前述したように最大長のバックオフタイムＣＷは正規分布に従うので、式（３）に示すように、この最大長のバックオフタイムＣＷを２で除することにより平均バックオフタイムを計算し、固定待機時間ＤＩＦＳを加算して平均待機時間ＴＢ（ＡＶＥ）を求める（ステップＳ１１１）。
【００４０】
〔数３〕
平均待機時間ＴＢ（ＡＶＥ）＝（ｍａｘＣＷ×スロットタイム）／２＋ＤＩＦＳ  ・・・式（３）
そして、パケット移行時間ＴＳ（ＡＶＥ）及び平均待機時間ＴＢ（ＡＶＥ）が求められたので、ヘッダ書換時間ＴＷを計算する。具体的には、ヘッダ書換時間算出部２０７が、図５に基づいて、式（４）に示すように、一往復区間において第１の終端装置３０及び第２の終端装置４０で費やされた全ての平均パケット移行時間（＝４×ＴＳ（ＡＶＥ））と、一往復区間において第１の終端装置３０及び第２の終端装置４０で費やされた全ての平均待機時間（＝２×ＴＢ（ＡＶＥ））と、一往復区間において第１の終端装置３０と第２の終端装置４０との間でＩＣＭＰパケットが転送されたデータ転送時間（＝２×ＴＤ）と、一往復区間において第１の通信端末１０と第１の終端装置３０との間と第２の通信端末２０と第２の終端装置４０との間とでＩＣＭＰパケットが転送されたパケット転送時間（＝２×ＴＤＥ）と、第２のデータ格納部２１１から読み出した平均応答時間Ｔ２（ＡＶＥ）とを加算して、第２のデータ格納部２１１から読み出した平均往復時間Ｔ１（ＡＶＥ）からこの加算した時間分を取り除き、前述の経由回数（＝４）で除算してヘッダ書換時間ＴＷを求める（ステップＳ１１２）。
【００４１】
〔数４〕
ヘッダ書換時間ＴＷ＝｛Ｔ１（ＡＶＥ）−（２ＴＤＥ＋４ＴＳ（ＡＶＥ）＋２ＴＢ（ＡＶＥ）＋２ＴＤ＋Ｔ２（ＡＶＥ））｝／４  ・・・式（４）
なお、ＴＤＥ及びＴＤについては、ＬＡＮの規格及びＣＳＭＡ／ＣＡの規格から理論的に算出することが可能である。
【００４２】
続いて、測定用のＵＤＰパケットが第１の通信端末１０から第２の通信端末２０に送信されている最中におけるＵＤＰパケットの最大スループットを推測する。前述したように、ＣＳＭＡ／ＣＡ制御方式の通信路を経由して送信される場合に費やされる最大のパケット送信時間は、平均待機時間ＴＢ（ＡＶＥ）とデータ転送時間ＴＤとヘッダ書換時間ＴＷとを加算した時間であるとモデル化できる。また、待機時間ＴＢは一様分布に従うので、待機時間ＴＢの標準偏差はｍａｘＴＢ／√（１２）、この標準偏差の平均はｍａｘＴＢ／２√（１２）となる（非特許文献３参照）。従い、判定値計算部２０８は、式（５）及び式（６）に示すように、最大のパケット送信時間に標準偏差の平均を加算した上限値と、最大のパケット送信時間から標準偏差の平均を引算した下限値とを計算する（ステップＳ１１３）。
【００４３】
〔数５〕
上限値Ｔ＋＝ＴＢ（ＡＶＥ）＋ＴＤ＋ＴＷ＋ｍａｘＴＢ／２√（１２）  ・・・式（５）
〔数６〕
下限値Ｔ―＝ＴＢ（ＡＶＥ）＋ＴＤ＋ＴＷ−ｍａｘＴＢ／２√（１２）  ・・・式（６）
更に、判定値計算部２０８は、式（７）に示すように、ＵＤＰパケットの大きさを上限値Ｔ＋で除算した判定用上限値スループットと、ＵＤＰパケットの大きさを下限値Ｔ―で除算した判定用下限値スループットとを計算する（ステップＳ１１４）。
【００４４】
〔数７〕
判定用スループット範囲＝［ＵＤＰパケットサイズ／Ｔ―，ＵＤＰパケットサイズ／Ｔ＋］  ・・・式（７）
そして最後に、通信路判定部２０９が、ステップＳ１０５において第１の通信路判定装置１００から送信されている複数のＵＤＰパケットを用いてこのＵＤＰパケットの最大スループットを計測（ステップＳ１１５）し、計測した最大スループットが判定用上限値スループットと判定用下限値スループットとの間である場合（ステップＳ１１６，Ｙｅｓ）には、第１の通信端末１０と第２の通信端末２０との間にＣＳＭＡ／ＣＡ制御方式の通信路が存在すると判定する（ステップＳ１１７）。一方、最大スループットが判定用上限値スループットと判定用下限値スループットとの間でない場合（ステップＳ１１６，Ｎｏ）には、第１の通信端末１０と第２の通信端末２０との間にＣＳＭＡ／ＣＡ制御方式の通信路が存在しないと判定する（ステップＳ１１８）。
【００４５】
なお、測定用のＵＤＰパケットが計算に用いられるのはステップＳ１１３以降なので、ステップＳ１０５をステップＳ１１３以前のどの段階で処理させたとしても同様の効果を得ることができる。
【００４６】
次に、このような動作フローを行う第１の通信路判定装置１００を第１のパソコンにインストールすると共に第２の通信路判定装置２００を第２のパソコンにインストールし、第１のパソコンと第２のパソコンとの間にＩＥＥＥ８０２．１１ｇの方式に準拠した無線ＬＡＮを備えた場合の測定結果について説明する。
【００４７】
１０００バイトのＩＣＭＰパケットのエコー要求を３秒間隔で送信した場合、Ｔ１（ＡＶＥ）＝２１４５μｓ，σＴ１＝３１４μｓ，Ｔ２（ＡＶＥ）＝２４６μｓであった。これらの結果を式（２）に代入して計算すると、ＴＳ（ＡＶＥ）＝｛（６×３１４−１５×９×２）／４｝／２＝２０１．７５μｓとなる。また、式（３）を用いて計算すると、ＴＢ（ＡＶＥ）＝（１５×９）／２＋３４＝１０１．５μｓとなる。なお、ｍａｘＣＷ＝１５，スロットタイム＝９，ＤＩＦＳ＝３４は、ＣＳＭＡ／ＣＡに規定されている。更に、カテゴリー５ケーブルは１００Ｍｂｐｓであるため、ＴＤＥ＝１０００×８／１００＝８０μｓであり、無線の転送速度が５４Ｍｂｐｓと仮定するとＴＤ＝１７０．３７μｓとなる。従って、式（４）を用いて計算すると、ＴＷ＝９７．０７μｓとなる。更に、式（５）及び式（６）を用いて計算すると、Ｔ＋＝３８８．４２μｓ，Ｔ―＝３４９．４５μｓとなるので、判定用上限値スループットは、１０００×８／３８８．４２＝２２．８９Ｍｂｐｓとなり、判定用下限値スループットは、１０００×８／３４９．４５＝２０．５９Ｍｂｐｓとなる。故に、［２０．５９Ｍｂｐｓ，２２．８９Ｍｂｐｓ］の範囲に収まる場合に収まるはずである。
【００４８】
一方、１０００バイトのＵＤＰパケットを連続的に送信した際に計測された最大スループットは、２２．１２Ｍｂｐｓであった。この計測値は上記判定スループット範囲に収まるので、ＣＳＭＡ／ＣＡ制御方式の通信路が存在すると判定することが可能となる。
【００４９】
なお、ステップＳ１０１において、ＩＣＭＰパケット送信部１０２がＩＣＭＰパケットを第２の通信端末２０に繰り返し送信する時間間隔は、ＩＣＭＰパケットのエコー要求と該エコー要求に対するエコー応答とが衝突しない程度の時間間隔（例えば、３秒間隔）であることが望ましい。
【００５０】
また、ステップＳ１０１及びステップＳ１０５において、第２の通信端末２０に送信されるＩＣＭＰパケット及びＵＤＰパケットは、１０００バイト以下であることが望ましい。これは、民需向けに販売されている無線ＬＡＮブリッジは、通常、１０００バイト程度でパケットを分割して転送するためである。
【００５１】
更に、第２の通信路判定装置２００の最大パケット送信時間送信部２１０が、平均待機時間ＴＢ（ＡＶＥ）とヘッダ書換時間ＴＷとデータ転送時間ＴＤとを合計して得られた最大のパケット送信時間を第１の通信路判定装置１００に送信し、計測用パケット送信部１０６が、受信した最大のパケット送信時間よりも小さい時間間隔で計測用のＵＤＰパケットを連続的に送信するようにしても良い。これにより、ＣＳＭＡ／ＣＡ制御方式の特徴であるパケット転送前後の待機時間を確実に発生させることができ、結果として、ＣＳＭＡ／ＣＡ制御方式の通信路が存在するか存在しないかをより確実に判定することができる。
【００５２】
また、図８に示すように、第２の通信端末２０と第２の終端装置４０との間にハブ８０を設けてマルチキャスト若しくはブロードキャストのＩＰアドレスが付与された複数の第２の通信端末２０ａ〜２０ｄを接続し、第２の通信路判定装置２００をこれら複数の第２の通信端末２０ａ〜２０ｄに夫々具備するようにした場合であっても、ハブ８０や各第３のカテゴリー５ケーブル７０ａ〜７０ｄで費やされるパケットの転送時間を考慮すれば、図２を用いて説明した場合と同様の効果が得られることは言うまでもない。その場合には、第１の通信路判定装置１００が、ＩＣＭＰパケットのエコー要求及び計測用のＵＤＰパケットを複数の第２の通信端末２０ａ〜２０ｄに夫々送信し、複数の第２の通信路判定装置２００は、第１の通信端末１０と各第２の通信端末２０との間にＣＳＭＡ／ＣＡ制御方式の通信路が存在するか存在しないかを夫々判定することになる。これにより、複数の通信路について一度に判定することができる。
【００５３】
本実施の形態によれば、第１の通信端末１０と第２の通信端末２０との間に、データリンク層の通信を終端する第１の終端装置３０から第２の終端装置４０にデータを転送する前に一定長の固定待機時間ＤＩＦＳ及びランダム長のランダム待機時間ＣＷを費やすＣＳＭＡ／ＣＡ制御方式の通信路が存在するか存在しないかを判定する第１の通信路判定装置１００及び第２の通信路判定装置２００を備え、第１の通信路判定装置１００は、第１の通信端末１０に具備されるものであって、ＩＣＭＰパケットを生成し、生成されたＩＣＭＰパケットのエコー要求を第２の通信端末２０に一定間隔で繰り返し送信し、ＩＣＭＰパケットのエコー要求を送信してから該エコー要求に対するＩＣＭＰパケットのエコー応答を受信するまでの一往復区間に費やされた往復時間を、一定間隔で繰り返し送信される複数のＩＣＭＰパケットのエコー要求に対して夫々計測し、計測された複数の往復時間を平均化した平均往復時間を計算すると共に往復時間の正規分布に該複数の往復時間が含まれる標準偏差区間幅を計算して第１のデータ格納部１０７に格納し、平均往復時間及び標準偏差区間幅を第１のデータ格納部１０７から読み出して、第２の通信路判定装置２００に送信し、スループットの最大値を計測する際に用いる計測用パケットを第２の通信端末２０に連続的に送信し、且つ単位時間当りに送信する当該計測用パケットの数を可及的に多くし、第２の通信路判定装置２００は、第２の通信端末２０に具備されるものであって、第１の通信端末１０から送信されたＩＣＭＰパケットのエコー要求を受信してから該エコー要求に対するＩＣＭＰパケットのエコー応答を返信するまでに費やされた応答時間を、一定間隔で繰り返し送信される複数のＩＣＭＰパケットのエコー要求に対して夫々計測し、計測された複数の応答時間を平均化した平均応答時間を計算して第２のデータ格納部２１１に格納し、第１の通信路判定装置１００から送信された平均往復時間及び標準偏差区間幅を受信して第２のデータ格納部２１１に格納し、第２のデータ格納部２１１から読み出した標準偏差区間幅から一往復区間で費やされた最大長のランダム待機時間を取り除き、該一往復区間で第１の終端装置３０及び第２の終端装置４０が経由される経由回数で除算して、各終端装置の受信領域に一旦格納されたＩＣＭＰパケットが各終端装置の送信領域に移行されるパケット移行時間を求め、パケット移行時間は正規分布に従うものとし、該パケット移行時間を２で除することにより平均パケット移行時間を計算し、最大長のランダム待機時間は正規分布に従うものとし、該最大長のランダム待機時間を２で除することにより平均ランダム待機時間を計算し、固定待機時間を加算して平均待機時間を求め、一往復区間において一方の終端装置及び他方の終端装置で費やされた全ての平均パケット移行時間と、一往復区間において第１の終端装置３０及び第２の終端装置４０で費やされた全ての平均待機時間と、一往復区間において第１の終端装置３０と第２の終端装置４０との間でＩＣＭＰパケットが転送されたデータ転送時間と、一往復区間において第１の通信端末１０と第１の終端装置３０との間と第２の通信端末２０と第２の終端装置４０との間とでＩＣＭＰパケットが転送された転送時間と、第２のデータ格納部２１１から読み出した平均応答時間とを加算して、第２のデータ格納部２１１から読み出した平均往復時間から該加算した時間分を取り除き、経由回数で除算してＩＣＭＰパケットのヘッダを各終端装置で書き換えるヘッダ書換時間を求め、平均待機時間とヘッダ書換時間とデータ転送時間との合計値を、計測用パケットが第１の通信端末から第２の通信端末に送信される際に費やされる最大のパケット送信時間とし、待機時間が正規分布に従うとして求めた待機時間の標準偏差の平均を該最大のパケット送信時間に加算した上限値と、該待機時間の標準偏差の平均を該最大のパケット送信時間から引算した下限値とを計算し、ＵＤＰパケットの大きさを該上限値で除算した判定用上限値スループットとＵＤＰパケットの大きさを該下限値で除算した判定用下限値スループットとを計算し、第１の通信路判定装置１００から送信された複数の計測用パケットを用いて該計測用パケットの最大スループットを計測し、該最大スループットが判定用上限値スループットと判定用下限値スループットとの間である場合には、第１の通信端末１０と第２の通信端末２０との間にＣＳＭＡ／ＣＡ制御方式の通信路が存在すると判定し、最大スループットが判定用上限値スループットと判定用下限値スループットとの間でない場合には、第１の通信端末１０と第２の通信端末２０との間にＣＳＭＡ／ＣＡ制御方式の通信路が存在しないと判定するため、特に無線ＬＡＮやＰＬＣモデム等で制御されるＣＳＭＡ／ＣＡ制御方式の通信路が存在するか存在しないかを判定することができる。これにより、ネットワークリテラシーが高いユーザは、自身で不具合箇所の切り分けを行うことが可能となるので、サポートセンターへの問い合わせ件数を減少することができる。また、不具合に関する問い合わせがなされたユーザ宅のホームネットワーク構成をサポートセンターから把握可能な場合には、確認して欲しい箇所をユーザに明確にアドバイスすることが可能となる。更に、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式が存在することを把握可能なので、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式の通信で頻繁に起こりうる不具合の原因を特定することが可能となる。これは、無線ＬＡＮやＰＬＣの使用の有無ですら判断できないユーザの場合に、非常に有益な手段となる。
【００５４】
なお、本実施の形態で説明した第１の通信路判定装置１００及び第２の通信路判定装置２００の各動作をプログラムとして例えばＣＤ（Compact Disk）やＦＤ（Floppy（登録商標） Disk）等の記録媒体に記録して、この記録媒体をコンピュータに組み込んだり、若しくは記録媒体に記録されたプログラムを、任意の通信回線を介してコンピュータにダウンロードしたり、又は記録媒体からインストールし、該プログラムでコンピュータを動作させることにより、上述した各動作を第１の通信路判定装置１００及び第２の通信路判定装置２００として機能させることができるのは勿論である。また、このような記録媒体を用いることにより、その流通性を高めることが可能となることも付言しておく。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】ＣＳＭＡ／ＣＡ制御方式に従ってデータが送信される場合に費やされる時間を概念的に示す概念図である。
【図２】本実施の形態に係る通信路判定システムの機能ブロックを示す機能ブロック図である。
【図３】本実施の形態に係る通信路判定システムの動作フローを示すフローチャートである。
【図４】本実施の形態に係る通信路判定システムの動作フローを示すフローチャートである。
【図５】ＩＣＭＰパケットが送受された場合に各装置で費やされた各時間を示す図である。
【図６】各終端装置でパケットが受信バッファから送信バッファに移行されることを模式的に示す模式図である。
【図７】往復区間の標準偏差区間幅を示す図である。
【図８】本実施の形態に係る通信路判定システムの変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０…第１の通信端末
２０…第２の通信端末
３０…第１の終端装置
４０…第２の終端装置
５０，６０，７０ａ〜７０ｄ…カテゴリー５ケーブル
８０…ハブ
１００…第１の通信路判定装置
１０１…ＩＣＭＰパケット生成部
１０２…ＩＣＭＰパケット送信部
１０３…往復時間計測部
１０４…データ解析部
１０５…解析結果送信部
１０６…計測用パケット送信部
１０７…第１のデータ格納部
２００…第２の通信路判定装置
２０１…応答時間計測部
２０２…データ解析部
２０３…解析結果受信部
２０４…パケット移行時間算出部
２０５…平均パケット移行時間算出部
２０６…平均待機時間算出部
２０７…ヘッダ書換時間算出部
２０８…判定値計算部
２０９…通信路判定部
２１０…最大パケット送信時間送信部
２１１…第２のデータ格納部
Ｓ１０１〜Ｓ１１８…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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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