(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＴＣＰコネクションを介してデータを受信する特定数の通信装置により共有して使用される１つの通信回線の伝送帯域に基づいて、前記ＴＣＰコネクションの平均スループットを算出するＴＣＰスループット算出方法であって、
プロセッサシェアリングに基づいた待ち行列理論モデルによって前記ＴＣＰコネクションの同時コネクション数についての状態確率を求める過程と、
前記状態確率に基づいた同時コネクション数と前記伝送帯域とから得られるスループットの値を、ＴＣＰによる制御を考慮して補正する補正過程と、を含み、
前記補正過程は、
前記ＴＣＰコネクションについての同時コネクション数rの場合におけるデータ量vの転送にかかる時間を表す関数tr(v)を、
データ量vが、スループットが飽和するバースト転送における先頭セグメントに対するＡＣＫ受信時点までの間にＡＣＫされた累積データ量v'以下の値である場合には、
【数１】
0003844693.tif 000009
但し、RTTrは平均ラウンドトリップ時間
brはラウンドトリップ時間中にボトルネック伝送時間が占める割合
nはデータ量vの転送にかかるバースト転送回数
n'はスループットが飽和するまでのバースト転送回数
aはデータパケット１個に対して、ＡＣＫが返ってきた時のウィンドウサイズの増加率を示す定数
cは遅延ＡＣＫを用いた場合に、最初と最後のデータセグメントに対するＡＣＫの前に挿入される遅延量を示す定数
なる式により求め、他方、
データ量vが、スループットが飽和するバースト転送における先頭セグメントに対するＡＣＫ受信時点までの間にＡＣＫされた累積データ量v'より大きい値である場合には、
【数２】
0003844693.tif 000010
但し、Bは前記通信回線の伝送帯域
n'はスループットが飽和するまでのバースト転送回数
なる式により求める処理と、
前記関数tr(v)を用いて前記同時コネクション数rについての平均スループットを求める処理と、
からなることを特徴とするＴＣＰスループット算出方法。
【請求項２】
ＴＣＰコネクションを介してデータを受信する特定数の通信装置により共有して使用される１つの通信回線の伝送帯域に基づいて、前記ＴＣＰコネクションの平均スループットを算出するＴＣＰスループット算出方法であって、
プロセッサシェアリングに基づいた待ち行列理論モデルによって前記ＴＣＰコネクションの同時コネクション数についての状態確率を求める過程と、
前記状態確率に基づいた同時コネクション数と前記伝送帯域とから得られるスループットの値を、ＴＣＰによる制御を考慮して補正する補正過程と、
前記状態確率算出用のＴＣＰコネクション生起率とサービス利用率を前記通信回線のトラヒックを観測して求め更新する過程と、
を含むこと特徴とするＴＣＰスループット算出方法。
【請求項３】
ＴＣＰコネクションを介してデータを受信する特定数の通信装置により共有して使用される１つの通信回線の伝送帯域に基づいて、前記ＴＣＰコネクションの平均スループットを算出するＴＣＰスループット算出方法であって、
プロセッサシェアリングに基づいた待ち行列理論モデルによって前記ＴＣＰコネクションの同時コネクション数についての状態確率を求める過程と、
前記状態確率に基づいた同時コネクション数と前記伝送帯域とから得られるスループットの値を、ＴＣＰによる制御を考慮して補正する補正過程と、を含み、
前記平均スループットが所定閾値を満足するように、前記通信回線の伝送帯域の値を変化させながら前記平均スループットの計算を繰り返すことを特徴とするＴＣＰスループット算出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＴＣＰ（Transmission Control Protocol）により通信を行う複数の通信装置が、ボトルネックとなる伝送路（通信回線）を共有してデータを転送する場合において、単位時間当り平均データ転送量を算出するＴＣＰスループット算出方法及びその装置、ＴＣＰスループット算出プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ＴＣＰによりデータを転送する際の単位時間当り平均データ転送量（以下、平均スループットと称する）を算出するＴＣＰスループット算出方法が、インターネットの主要技術の１つとして知られている。このＴＣＰスループット算出方法においては算出用のモデルを用いるが、従来のモデルの多くは、１つのＴＣＰコネクションのみに着目し、パケットロス率が与えられることを仮定している。
【０００３】
このようなモデルを用いた従来のＴＣＰスループット算出方法として、例えば、Jitendra Padhyeらによる文献１“Modeling TCP  Reno Performance:A Simple Model and Its Empirical Validation”（IEEE/ACM Transaction on Networking vol.8，April 2000.）に記載の方法が知られている。この文献１に記載された方法では、パケットロス率とパケットの往復遅延時間（ＲＴＴ；Round Trip Time）から、ＴＣＰによる平均スループットを算出する関数が示されている。
【０００４】
また、複数のＴＣＰコネクションの相互作用を扱ったモデルとしては、高垣、大崎、村田による文献２「流体近似法および待ち行列理論を組み合わせたTCPのフィードバック型輻輳制御機構のモデル化」（電子情報通信学会  信学技報SSE2000-298、2001年３月．）に記載のものが知られている。この文献２では、一定数のＴＣＰコネクションがボトルネックとなる伝送路（以下、ボトルネックリンクと称する）を共有し、それらＴＣＰコネクションによりデータが転送される場合において、モデルの解析がなされており、そのモデル特性が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＴＣＰを用いた通信ネットワークの回線容量を設計する際には、一般的に、ＴＣＰコネクションについての平均スループットが設計情報として用いられる。このため、確率的に生起する複数のＴＣＰコネクションが１つのボトルネックリンクを共有し、それらＴＣＰコネクションによりデータが転送される場合に、そのボトルネックリンクの伝送帯域に基づいてＴＣＰコネクションの平均スループットを算出するＴＣＰスループット算出方法があれば有用となる。
【０００６】
しかしながら、上述した従来のＴＣＰスループット算出方法では、このような平均スループットを求めることが困難であるという問題がある。
文献１に記載の方法は、１つのＴＣＰコネクションのみに着目し、パケットロス率が与えられることを前提としている。したがって、この方法を用いるためには、パケットロス率があらかじめ分かっていなければならない。しかし、ＴＣＰにおいてはパケットロスによって輻輳を検出し、送信レートを抑制するフィードバック型の制御を行うため、平均スループットとパケットロス率は相互に影響しあう。このため、平均スループットの算出前に、前提条件であるパケットロス率だけを決定するのは難しく、この結果、平均スループットを求めることが困難である。
【０００７】
また、文献２に記載のモデルは、複数のＴＣＰコネクションの相互作用を扱うものであるが、そのコネクション数が一定であることを前提としている。しかしながら、実際には、各呼源（送信側または受信側の通信装置）から確率的にコネクションが生起するために、同時コネクション数が変動する。このため、このモデルではＴＣＰコネクションの生起過程までを考慮した平均スループットの評価は難しい。
【０００８】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、確率的に生起する複数のＴＣＰコネクションが１つのボトルネックリンクを共有し、それらＴＣＰコネクションによりデータが転送される場合に、そのボトルネックリンクの伝送帯域に基づいてＴＣＰコネクションの平均スループットを精度よく算出することができるＴＣＰスループット算出方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載のＴＣＰスループット算出方法は、ＴＣＰコネクションを介してデータを受信する特定数の通信装置により共有して使用される１つの通信回線の伝送帯域に基づいて、前記ＴＣＰコネクションの平均スループットを算出するＴＣＰスループット算出方法であって、プロセッサシェアリングに基づいた待ち行列理論モデルによって前記ＴＣＰコネクションの同時コネクション数についての状態確率を求める過程と、前記状態確率に基づいた同時コネクション数と前記伝送帯域とから得られるスループットの値を、ＴＣＰによる制御を考慮して補正する補正過程と、を含み、前記補正過程は、前記ＴＣＰコネクションについての同時コネクション数rの場合におけるデータ量vの転送にかかる時間を表す関数tr(v)を、データ量vが、スループットが飽和するバースト転送における先頭セグメントに対するＡＣＫ受信時点までの間にＡＣＫされた累積データ量v'以下の値である場合には、
【数３】
0003844693.tif 000002
但し、RTTrは平均ラウンドトリップ時間
brはラウンドトリップ時間中にボトルネック伝送時間が占める割合
nはデータ量vの転送にかかるバースト転送回数
n'はスループットが飽和するまでのバースト転送回数
aはデータパケット１個に対して、ＡＣＫが返ってきた時のウィンドウサイズの増加率を示す定数
cは遅延ＡＣＫを用いた場合に、最初と最後のデータセグメントに対するＡＣＫの前に挿入される遅延量を示す定数
なる式により求め、他方、データ量vが、スループットが飽和するバースト転送における先頭セグメントに対するＡＣＫ受信時点までの間にＡＣＫされた累積データ量v'より大きい値である場合には、
【数４】
0003844693.tif 000003
但し、Bは前記通信回線の伝送帯域
n'はスループットが飽和するまでのバースト転送回数
なる式により求める処理と、前記関数tr(v)を用いて前記同時コネクション数rについての平均スループットを求める処理とからなることを特徴としている。
【００１２】
請求項２に記載のＴＣＰスループット算出方法は、ＴＣＰコネクションを介してデータを受信する特定数の通信装置により共有して使用される１つの通信回線の伝送帯域に基づいて、前記ＴＣＰコネクションの平均スループットを算出するＴＣＰスループット算出方法であって、プロセッサシェアリングに基づいた待ち行列理論モデルによって前記ＴＣＰコネクションの同時コネクション数についての状態確率を求める過程と、前記状態確率に基づいた同時コネクション数と前記伝送帯域とから得られるスループットの値を、ＴＣＰによる制御を考慮して補正する補正過程と、前記状態確率算出用のＴＣＰコネクション生起率とサービス利用率を前記通信回線のトラヒックを観測して求め更新する過程とを含むこと特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載のＴＣＰスループット算出方法は、ＴＣＰコネクションを介してデータを受信する特定数の通信装置により共有して使用される１つの通信回線の伝送帯域に基づいて、前記ＴＣＰコネクションの平均スループットを算出するＴＣＰスループット算出方法であって、プロセッサシェアリングに基づいた待ち行列理論モデルによって前記ＴＣＰコネクションの同時コネクション数についての状態確率を求める過程と、前記状態確率に基づいた同時コネクション数と前記伝送帯域とから得られるスループットの値を、ＴＣＰによる制御を考慮して補正する補正過程とを含み、前記平均スループットが所定閾値を満足するように、前記通信回線の伝送帯域の値を変化させながら前記平均スループットの計算を繰り返すことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、本発明の一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よるＴＣＰスループット算出方法において、平均スループット算出対象として想定する通信ネットワークの構成例を示すブロック図である。この図１に示す通信ネットワークは、ＴＣＰおよびＩＰ（Internet Protocol）に基づいたパケットを転送することにより、情報伝達を行うものである。符号１は、送信側の通信装置（以下、単に送信側装置と称する）であって、ＴＣＰコネクションを介して伝達する情報をパケット化して送信する。符号２は、送信側装置１から送信されたパケットを受信する受信側の通信装置（以下、単に受信側装置と称する）である。この受信側装置２は、送信側装置１との間で確立されたＴＣＰコネクションを介して情報を受け取る。このＴＣＰコネクションは、呼源となる送信側装置１または受信側装置２によって確率的に生起される。送信側装置１および受信側装置２は、ＴＣＰおよびＩＰに基づいてパケットの授受を行う。
【００１７】
符号３は、パケットをルーティングするルータである。図１に示す通信ネットワークは３台のルータ３を備えている。そして、複数の送信側装置１が、１つのルータ３に接続されている。また、複数の受信側装置１が、他の１つのルータ３に接続されている。また、３台のルータ３によって、送信側装置１と受信側装置２の間に、伝送路４と伝送路５が構成される。この伝送路５がボトルネックリンクとなる伝送路である。送信側装置１と受信側装置２の間で確立された複数のＴＣＰコネクションがこの１つのボトルネックリンク（伝送路５）を共有し、それらＴＣＰコネクションにより、データが送信側装置１から受信側装置２へ転送される。
【００１８】
次に、上記図１の通信ネットワークを平均スループット算出対象として、本発明の一実施形態によるＴＣＰスループット算出方法を説明する。図２は、同実施形態によるＴＣＰスループット算出処理の流れを示すフローチャートである。
本実施形態では、前提条件として、ＴＣＰの制御が理想的に作用し、ＴＣＰコネクション同士がボトルネックリンクの伝送帯域を平等に分け合うものとする。この前提条件下において、同時コネクション数に関する状態確率を待ち行列理論モデルの一つであるプロセッサシェアリング（以下、ＰＳと称する）を用いて算出する。そして、同時コネクション数から得られる大まかなスループットの値を、ＴＣＰの制御を考慮した計算に基づいて補正することにより、トータルでの平均スループットを算出する。
【００１９】
以下、図２に示すＴＣＰスループット算出処理を順次説明する。
初めに、図２のステップＳ１において、ＰＳにより、同時コネクション数rについての状態確率Prを算出する。ここで、ＰＳについて概略を説明する。ＰＳとは待ち行列理論におけるスケジューリングの一方式であり、客数がrの場合、全客に全処理能力の1/rずつを同時に割り当てる。本実施形態ではＰＳ方式の内、有限呼源のOn/Offモデルを用いる。
【００２０】
図３にOn/Offモデルの概念図を示す。各呼源１〜３は、サービスを利用しているOn状態と、サービスに対する要求が無いOff状態とを交互に遷移する。同時にOn状態となっている呼源の数が客数rとなる。ここで、呼源をＮ個、平均Off期間長を1/λ（すなわち呼源あたりのＴＣＰコネクションの生起率がλ）、客数が１の時の平均サービス時間を1/μ（すなわち呼源あたりのサービス利用率がμ）とすると、客数がrとなる定常時の状態確率Prは、（１）式で表される。
【００２１】
【数５】
0003844693.tif 000004
【００２２】
そこで、本実施形態においては、図２のステップＳ１において、図１の通信ネットワークのように、Ｎ個の呼源（送信側装置１または受信側装置２）によって生起されたＴＣＰコネクションが単一のボトルネックリンク（伝送路５）を共有するモデルを用いて状態確率Prを算出する。このモデルにおいて、一つの呼源は、１本のＴＣＰコネクションを確立してデータを転送中のOn状態と、ＴＣＰコネクションを張らず、データも転送していないOff状態を交互に遷移する。また、ボトルネックリンクの伝送帯域をB、平均Off期間を1/λ、ＴＣＰコネクションあたりの平均転送デー夕量をB/μとする。
【００２３】
ここで、上記前提条件により、ボトルネックリンクの伝送帯域が、各ＴＣＰコネクションに同じ帯域ずつ、公平に分配されるので、同時コネクション数rについての状態確率Prを、上記（１）式で求めることができる。また、同時コネクション数がrの時に、各ＴＣＰコネクションに与えられる帯域はB/rとなる。
【００２４】
なお、上記ボトルネックリンクの伝送帯域（B）には、通信ネットワークの設計時などに予め決定された値を使用する。平均Off期間（1/λ）には、予め実際の呼源について計測して求められた値を使用する。客数が１の時の平均サービス時間（1/μ）も、予め実際の呼源を計測して求められた値を使用する。
【００２５】
次に、図２のステップＳ２において、同時コネクション数rの場合におけるデータ量vの転送にかかる時間を表す関数tr(v)を求める。この処理は、同時コネクション数から得られる大まかなスループットの値を、ＴＣＰの制御を考慮した計算に基づいて補正するためのものである。
【００２６】
一般的に、ＴＣＰについてのスループットを評価するためには、パケット送信開始時点から送信レートを徐々に上けていくスロースタート制御の影響を考慮する必要がある。そこで、本実施形態では、前提条件として、ＴＣＰの受信側バッファサイズ（受信側装置２のバッファサイズ）が不足することはなく、最初と最後のデータセグメントに対する送達確認応答パケット（以下、ＡＣＫと称する）以外では、受信側装置２の遅延ＡＣＫタイマーがタイムアウトすることはないものとする。遅延ＡＣＫタイマーは、受信側装置２がいつＡＣＫを返信するかを決定するためのものである。
【００２７】
なお、以下にステップＳ２の処理を詳細に説明するが、このステップＳ２においては、データ量の単位にＭＴＵ（最大パケット長）を使用し、時間の単位にＭＴＵサイズパケットのRTT（往復遅延時間）を使用する。また、スループットはＡＣＫが返される速度とする。
【００２８】
同時コネクション数がrの時に、ＭＴＵサイズパケットのボトルネックリンク伝送時間はr/Bである。そして、見かけ上の平均ラウンドトリップ時間RTTrは（２）式で表される。
【００２９】
RTTr＝(1-(1/B))+(r/B)・a/(2(a-1))  ・・・（２）
但し、定数aは、データパケット１個に対して、ＡＣＫが返ってきた時のウィンドウサイズの増加率を表すパラメータである。具体的には、遅延ＡＣＫ無しの場合にaを2とし、遅延ＡＣＫ有りの場合にはaを1.5とする。なお、通常、受信側装置２はデータパケットを２個受信する度にＡＣＫを１個返すので、遅延ＡＣＫ有りの1.5をａに用いる。
【００３０】
また、ラウンドトリップ時間中にボトルネック伝送時間が占める割合brは（３）式で表される。
br＝(r/B)/RTTr  ・・・（３）
【００３１】
ここで、データ量vの転送にn回のバースト転送が必要であるとすると、転送回数nは（４）式で表される。
n＝min[loga((a-1)v+1)]  ・・・（４）
但し、min[ｘ]はｘ以上の最小の整数である。
【００３２】
また、スループットが飽和するのがn'回目のバースト転送における先頭セグメントに対するＡＣＫ受信の時点とすれば、その転送回数n'は（５）式で表される。
n'＝min[loga(1/br)+1]  ・・・（５）
【００３３】
このＡＣＫ受信時点までの間にＡＣＫされた累積データ量v'は、（６）式で表される。
v'＝{(a(n'-1)-1)/(a-1)}+1  ・・・（６）
【００３４】
そして、最初のデータセグメント送信から、データ量vに対するＡＣＫ受信までの時間を表す関数tr(v)は、（７）式および（８）式で表される。
【００３５】
【数６】
0003844693.tif 000005
【００３６】
但し、この（７）式が成立するのは、vがv'以下の値の場合である。これは、スループットが飽和するまでに、データの転送が完了する場合に対応する。
【００３７】
【数７】
0003844693.tif 000006
【００３８】
但し、この（８）式が成立するのは、vがv'より大きい値の場合である。これは、スループットが飽和した後に、データの転送が完了する場合に対応する。
なお、（７）、（８）式において、定数ｃは、遅延ＡＣＫを用いた場合に、最初と最後のデータセグメントに対するＡＣＫの前に挿入される遅延量を表す。
【００３９】
上記（７）および（８）式で示される関数tr(v)により、データ量vの転送に必要な時間が求まる。ステップＳ２においては、上記（２）〜（６）式と、（７）および（８）式とから、データ量vの転送に必要な時間を表す関数tr(v)を求める。
【００４０】
この関数tr(v)の具体的な算出例を示す。図４は、a＝2，br＝1/4，c＝0，v＝9の場合のパケット転送の流れを示すシーケンス図である。この場合には、先ず、（５）式により、スループットが飽和するまでのバースト転送回数n'を以下のように、n'＝３として求める。
n'＝min[log2(1/br)+1]＝min[log24+1]＝min[2+1]＝３
【００４１】
次いで、（６）式により、このスループットが飽和する３回目のバースト転送における先頭セグメントに対するＡＣＫ受信時点までの間にＡＣＫされた累積データ量v'を、以下のように、v'＝４として求める。
v'＝{(2(n'-1)-1)/(2-1)}+1＝2(3-1)-1+1＝４
【００４２】
次いで、vが9であり、vがv'の4より大きい値であるので、（８）式により、以下のように、関数tr(v)＝4.25×RTTrとして求める。
tr(v)＝RTTr・n'+(r/B)・(v-v')
さらに、（３）式により、
＝3×RTTr+RTTr・br・(9-4)＝RTTr・(3+5br)＝4.25×RTTr
なお、この関数tr(v)において、RTTrには（２）式を代入して使用する。
【００４３】
次に、図２のステップＳ３において、上記ステップＳ２で求めた関数tr(v)と、転送データ量分布f(v)を用いて、同時コネクション数がrの場合の平均スループットTrの算出式を求める。
【００４４】
同時コネクション数がrの場合の平均スループットTrは、平均データ量を平均転送時間で割った値であることから、平均スループットTrは（９）式で表される。
【００４５】
【数８】
0003844693.tif 000007
【００４６】
なお、転送データ量分布f(v)は１コネクションで送信されるデータ量の分布である。この転送データ量分布f(v)には、予め実際の呼源の転送データ量を計測し、この計測結果に基づいて求められた分布データを使用する。
【００４７】
次に、図２のステップＳ４において、上記ステップＳ１で求めた状態確率Prと上記ステップＳ３で求めた平均スループットTrの算出式とを用いて、トータルの平均スループットTを算出する。この平均スループットTは、（１０）式により求めることができる。
【００４８】
【数９】
0003844693.tif 000008
【００４９】
図５は、本実施形態のＴＣＰスループット算出方法を用いた場合の平均スループットの算出値（PS+SlowStartの□付きのグラフ線で示す）と、計算機シミュレーションによる算出値（Simulationの△付きのグラフ線で示す）とを示すグラフである。計算機シミュレーションによる算出値は、実シミュレーションとして、送信側装置と受信側装置との間でボトルネックリンクを介してパケット転送を行い、このシミュレーション結果から求めたものである。
【００５０】
図５に示す算出値の算出処理においては、遅延ＡＣＫ有り、ＴＣＰバージョンはReno、B＝1Mbps、c＝100ms、RTT＝22ms（図５（ａ））及び112ms（図５（ｂ））、MTU=1500Byte、Off期間長は平均25秒の指数分布、コネクションあたりのデータ量は平均32KBのパレート分布という条件を設定した。
【００５１】
図５に示すように、本実施形態のＴＣＰスループット算出方法を用いた場合の平均スループットの算出値は、計算機シミュレーションによる算出値に略一致しており、該ＴＣＰスループット算出方法は有効なものである。したがって、本実施形態のＴＣＰスループット算出方法によって、同時コネクション数が確率的に変動する状況下でのＴＣＰについての平均スループットを算出し、この平均スループットをＴＣＰを用いた通信ネットワークの回線容量の設計時に、回線容量設計の定量的な指標として活用することが可能である。この結果、ＴＣＰのようなベストエフォート型サービスの平均的な品質を事前に把握できるようになるので、通信事業者にとっては、通信ネットワーク運用時におけるサービス品質の向上に処することができるという効果が得られる。
【００５２】
上述したように本実施形態によれば、ＰＳに基づいた待ち行列理論モデルによって同時コネクション数を近似的に求め、さらに、実際のＴＣＰによる制御を考慮してスループットを補正することにより、同時コネクション数が確率的に変動する状況下でのＴＣＰについての平均スループットを算出する。これにより、確率的に生起する複数のＴＣＰコネクションが１つのボトルネックリンクを共有し、それらＴＣＰコネクションによりデータが転送される場合に、そのボトルネックリンクの伝送帯域に基づいてＴＣＰコネクションの平均スループットを精度よく算出することができる。
【００５３】
なお、上述した実施形態のＴＣＰスループット算出処理において、ＴＣＰコネクションの生起率λとサービス利用率μを実際のトラヒックを観測して求め、随時更新するようにしてもよい。例えば図１の伝送路５と受信側装置２の間に位置するルータ３において、伝送路５から流入するパケットを観測する。そして、この観測結果から、単位時間当りに生起するＴＣＰコネクションの数、すなわちＴＣＰコネクションの生起率λを求める。
【００５４】
また、サービス利用率μについては、伝送路５から流入するパケットの観測結果から全転送データ量と全コネクション数（観測された累計のコネクション数）を求めて、１ＴＣＰコネクション当りの平均転送デー夕量を、
平均転送デー夕量＝全転送データ量／全コネクション数
なる式により求める。そして、
μ＝（伝送路５の伝送帯域B）／（ＴＣＰコネクション当りの平均転送デー夕量）
なる式により、サービス利用率μを求める。
【００５５】
このように、ＴＣＰコネクションの生起率λとサービス利用率μを実際のトラヒックに基づいて随時更新するようにすれば、通信ネットワーク運用中におけるＴＣＰコネクションの平均スループットを把握して通信ネットワークの性能評価を精度よく行うことができる。
【００５６】
また、上述した実施形態のＴＣＰスループット算出処理において、ＴＣＰコネクションの平均スループットが通信ネットワークの目標性能に対して適切な値となるように、繰り返し計算するようにしてもよい。具体的には、平均スループットの目標値として閾値を設定し、この閾値を満足する平均スループットとなるように、伝送帯域Bの値を変化させながら平均スループットを繰り返し計算する。このようにすれば、算出結果の平均スループットが適切な値よりも低すぎたり、あるいは高すぎたりすることを防止することができる。これにより、より最適な通信ネットワークの構築を行うことが可能となる。
【００５７】
なお、上述した実施形態においては図１に示す構成の通信ネットワークに適用する場合ついて説明したが、具体的には、例えば図６に示す企業内通信ネットワークに適用することができる。図６の企業内通信ネットワークにおいては、企業（東京本社）内ＬＡＮ１１０と企業（大阪支社）内ＬＡＮ１２０が、通信事業者の通信ネットワーク（キャリア網）１３０を介して接続されている。ＬＡＮ１１０，１２０は、キャリア網１３０と通信回線１５０，１６０を介して接続するためのルータ３を各々備える。このルータ３には、ＴＣＰ／ＩＰパケットによりデータ通信を行う通信装置１４０が複数接続される。通常、企業内ＬＡＮとキャリア網との間の通信回線としては、コスト面から必要最小限の伝送帯域を有するものが望ましい。
【００５８】
このような場合、企業内通信ネットワークとしての目標性能を確保するために、上述した実施形態のＴＣＰスループット算出方法を用いれば、各通信回線１５０，１６０について目標の平均スループットに適した伝送帯域を求めることができる。このように、本実施形態は、ＴＣＰコネクションを介してデータを受信する特定数の通信装置により共有して使用される１つの通信回線の伝送帯域に基づいて、ＴＣＰコネクションの平均スループットを算出する場合にも、適宜適用することができる。
【００５９】
なお、本実施形態によるＴＣＰスループット算出方法を実現するＴＣＰスループット算出装置は、上述したＴＣＰスループット算出処理を実行する処理部を具備する。この処理部は、専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、その処理部はメモリおよびＣＰＵ（中央処理装置）により構成され、ＴＣＰスループット算出機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。
【００６０】
また、上述したＴＣＰスループット算出処理の各ステップを実現するための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、実行することによりＴＣＰスループット算出処理を行ってもよい。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、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
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、ＣＤ−ＲＯＭ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。
【００６１】
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（ＲＡＭ）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。
【００６２】
以上、本発明の実施形態を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。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、プロセッサシェアリングに基づいた待ち行列理論モデルによってＴＣＰコネクションの同時コネクション数についての状態確率を求め、この状態確率に基づいた同時コネクション数と通信回線の伝送帯域とから得られるスループットの値を、ＴＣＰによる制御を考慮して補正するようにしたので、確率的に生起する複数のＴＣＰコネクションが１つのボトルネックリンクを共有し、それらＴＣＰコネクションによりデータが転送される場合に、そのボトルネックリンクの伝送帯域に基づいてＴＣＰコネクションの平均スループットを精度よく算出することができるという効果が得られる。
【００６４】
さらに、ＴＣＰコネクションについての同時コネクション数rの場合におけるデータ量vの転送にかかる時間を表す関数tr(v)を、データ量vが、スループットが飽和するバースト転送における先頭セグメントに対するＡＣＫ受信時点までの間にＡＣＫされた累積データ量v'以下の値である場合と、データ量vが、スループットが飽和するバースト転送における先頭セグメントに対するＡＣＫ受信時点までの間にＡＣＫされた累積データ量v'より大きい値である場合とに分けて求め、この関数tr(v)を用いて同時コネクション数rについての平均スループットを求めるようにすれば、パケット送信開始時点から送信レートを徐々に上けていくスロースタート制御の影響を考慮して補正することができるので、より精度よく平均スループットを算出することができるという効果が得られる。
【００６５】
また、状態確率算出用のＴＣＰコネクション生起率とサービス利用率を通信回線のトラヒックを観測して求め更新するようにすれば、通信ネットワーク運用中におけるＴＣＰコネクションの平均スループットを把握して通信ネットワークの性能評価を精度よく行うことができる。
【００６６】
また、平均スループットが所定閾値を満足するように、通信回線の伝送帯域の値を変化させながら平均スループットの計算を繰り返すようにすれば、算出結果の平均スループットが適切な値よりも低すぎたり、あるいは高すぎたりすることを防止することができる。これにより、より最適な通信ネットワークの構築を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態によるＴＣＰスループット算出方法における平均スループット算出対象の通信ネットワークの構成例を示すブロック図である。
【図２】  同実施形態によるＴＣＰスループット算出処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】  図２に示すＴＣＰスループット算出処理を説明するための第１の図である。
【図４】  図２に示すＴＣＰスループット算出処理を説明するための第２の図である。
【図５】  同実施形態のＴＣＰスループット算出方法を用いた場合の平均スループットの算出値と、計算機シミュレーションによる算出値とを比較するためのグラフである。
【図６】  本発明の具体的な適用例を説明するための図である。
【符号の説明】
１  送信側装置
２  受信側装置
３  ルータ
４  伝送路
５  伝送路（ボトルネックリンク）
１１０，１２０  ＬＡＮ
１３０  キャリア網
１４０  通信装置
１５０，１６０  通信回線
【図１】
0003844693.tif 000011
【図２】
0003844693.tif 000012
【図３】
0003844693.tif 000013
【図４】
0003844693.tif 000014
【図５】
0003844693.tif 000015
【図６】
0003844693.tif 000016