JP2004172707A

JP2004172707A - Packet communication quality measurement method and system

Info

Publication number: JP2004172707A
Application number: JP2002333355A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Kanazawa; 俊之金澤; Keisuke Ishibashi; 圭介石橋; Masaki Aida; 雅樹会田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2002-11-18
Filing date: 2002-11-18
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2022-11-18
Also published as: JP3872746B2

Abstract

【課題】通信品質の変動が激しい場合にも高精度の測定値が得られる測度変換型品質測定を実現する。
【解決手段】パケット通信品質算出装置５は、一方の品質測定装置１から他方の品質測定装置２へ送信された試験パケットの通信品質と、パケット取得・計数装置３の計数したリンク９を流れたパケット計数値とを受信すると、試験パケットに関する通信品質の時系列から通信品質を表す時刻の連続関数を求め、この連続関数に基づいて所定期間内の通信品質が所定の基準値を満たす割合を算出し、所定期間内のパケット計数値に基づき、所定期間内の計数対象パケット流量を時刻の関数として計算し、所定の基準値を満たす割合と計数対象パケット流量とに基づいて通信品質の分布関数を求める。
【選択図】図１[PROBLEMS] To implement a measure conversion type quality measurement that can obtain a highly accurate measurement value even when communication quality fluctuates greatly.
Kind Code: A1 A packet communication quality calculation device (5) has transmitted a communication quality of a test packet transmitted from one quality measurement device (1) to another quality measurement device (2), and has flowed through a link (9) counted by a packet acquisition / counting device (3). When the packet count value is received, a continuous function of the time indicating the communication quality is obtained from the time series of the communication quality related to the test packet, and the rate at which the communication quality within a predetermined period satisfies a predetermined reference value is calculated based on the continuous function. Then, based on the packet count value within the predetermined period, the flow rate of the packet to be counted within the predetermined period is calculated as a function of time, and the distribution function of the communication quality is calculated based on the ratio satisfying the predetermined reference value and the flow rate of the packet to be counted. Ask.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パケット通信品質測定方法に関し、特にパケット通信網を介して接続された２つの品質測定装置で試験パケットを送受信し、その送受信状況に基づき両品質測定装置間におけるパケット通信品質を測定するパケット通信品質測定方法およびシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、パケット通信網の通信品質測定方法として測度変換型品質測定法が提案されている（例えば、非特許文献１〜３、特願２００２−２１８４７７参照。）。この測度変換型品質測定法は、測定期間中の通信品質（例えば、パケットの遅延時間）が基準値以下となる割合（確率）、すなわち通信品質の分布関数で通信路の通信品質を示す。以下、従来の測度変換型品質測定法について、通信路の通信品質を通過パケットの遅延時間で評価する場合を例に説明する。
【０００３】
従来の測度変換型品質測定法は、パケット通信網を用いて試験パケットを送受信したときの遅延時間から測定対象パケットの遅延時間の分布を推定するものである。具体的には、まず、パケット通信網を介して接続された２つの品質測定装置間で、これら品質測定装置間を結ぶパケット通信網を介して、間欠的に一方の品質測定装置から他方の品質測定装置へ試験パケットを送信し、これら両品質測定装置で送受信された試験パケットに関する送受信時刻に基づき当該試験パケットに関する遅延時間を算出するとともに、品質測定装置間を結ぶ経路上の所定の箇所で所望の一測定方向へ流れた所定期間の測定対象パケットを計数する。
【０００４】
そして、試験パケットに関して算出した遅延時間に対して、所定期間内に計数された測定対象パケットの計数値に応じた重み付けを行い、複数の試験パケット毎に算出され重み付けされた各遅延値から品質測定装置間における測定対象パケットの遅延分布を算出（推定）する。なお、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。
【０００５】
【非特許文献１】
Ｍ．Ａｉｄａ，Ｋ．Ｉｓｈｉｂａｓｈｉ，Ｔ．ｋａｎａｚａｗａ， ”ＣｏＭＰＡＣＴ−Ｍｏｎｉｔｏｒ：Ｃｈａｎｇｅ−ｏｆ−ｍｅａｓｕｒｅｂａｓｅｄｐａｓｓｉｖｅ／ａｃｔｉｖｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ − ｗｅｉｇｈｔｅｄａｃｔｉｖｅｓａｍｐｌｉｎｇｓｃｈｅｍｅｔｏｉｎｆｅｒＱｏＳ”，Ｐｒｏｃ．ｏｆＩＥＥＥＳＡＩＮＴ２００２Ｗｏｒｋｓｈｏｐ（ｏｎＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒｔｈｅＩｎｔｅｒｎｅｔＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ），ｐ．１１９−１２５，ＮａｒａＪａｐａｎ，２００２
【非特許文献２】
会田、三好，「Ｐａｓｓｉｖｅ／Ａｃｔｉｖｅ測定を組み合わせた測度変換型品質測定技術の特性と定式化について」，信学技報ＩＮ２００２−１７（２００２−６），電子情報通信学会，２００２年６月
【非特許文献３】
石橋、金澤、会田，「アクティブ／パッシブ測定の連携による測度変換型品質測定技術の提案」，信学技報ＩＮ２００１−７２（２００１−０９），電子情報通信学会，２００１年９月
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の測度変換型品質測定法では、重み付けの際に、ある試験パケットの時間近傍のパケットは、すべて該試験パケットと同一の遅延時間を有すると仮定して計算を行っていた。そのため、遅延時間が大きく変動する場合には遅延分布の推定精度が悪くなり、通信路の通信品質を正確に評価できないという問題があった。
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、比較的遅延時間の変動が激しい場合にも高精度な測定値が得られる測度変換型品質測定を実現する測定方法および測定システムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明は、パケット通信網を介して接続された２つの品質測定装置間でパケット通信網を介して試験パケットを送受信し、これら両品質測定装置で送受信された試験パケットに関する送受信状況に基づき当該試験パケットに関する通信品質を算出するとともに、所定期間内に品質測定装置間を結ぶ経路上の所定の箇所で所望の一方向へ流れたパケットのうち所定の条件を満たすパケットを計数し、この計数値に応じて通信品質に対して重み付けを行い、複数の試験パケット毎に算出され重み付けされた通信品質から品質測定装置間におけるパケット通信品質を算出するパケット通信品質測定方法において、試験パケットに関する通信品質の時系列から通信品質を表す連続的時刻の関数を求め、この関数により得られる所定期間内の複数の通信品質に対して当該所定期間内の所定の条件を満たすパケットの計数値に応じた重み付けを行うことによって特徴づけられる。
【０００８】
このパケット通信品質測定方法の一例は、試験パケットに関する通信品質の時系列から通信品質を表す連続的時刻の関数を求めるステップと、この関数に基づいて所定期間内の通信品質が所定の基準値を満たす割合を算出するステップと、所定期間内の所定の条件を満たすパケット計数値に基づき、所定期間内の計数対象パケット流量を時刻の関数として計算するステップと、所定の基準値を満たす割合と計数対象パケット流量とに基づいて通信品質の分布関数を求めるステップとを有する。
【０００９】
このパケット通信品質測定方法は、送受信状況が試験パケットの送信時刻および受信時刻、またはこれら時刻差を含み、パケット通信品質が各試験パケットの送受信状況から得られた各試験パケットに関する測定遅延時間に基づき算出される、品質測定装置間における測定対象パケットの遅延分布であり、計数対象とするパケットの条件が経路上の所定の箇所で試験パケットが検知された時刻の前後、一定時間内に取得され、かつ試験パケットでないことを含むようにしてもよい。また、このパケット通信品質測定方法は、通信品質を表す連続的時刻の関数を試験パケットに関する通信品質の時系列を直線で補間することにより求めるようにしてもよい。
【００１０】
また、本発明は、パケット通信網を介して接続された２つの品質測定装置と、品質測定装置間を結ぶ経路上の所定の箇所と接続されたパケット取得・計数装置と、品質測定装置およびパケット取得・計数装置と接続されたパケット通信品質算出装置とを備え、品質測定装置の一方は、試験パケットを前記パケット通信網を介して他方の品質測定装置へ送信し、品質測定装置の他方は、一方の品質測定装置から受信した試験パケットに関する送受信状況をパケット通信品質算出装置へ通知し、パケット取得・計数装置は、前記経路の所定の箇所を通るパケットを取得し、パケットのうち所定の抽出条件を満たすパケットを抽出し、パケット計数値を増加させるとともに、パケット計数値をパケット通信品質算出装置へ通知し、パケット通信品質算出装置は、他方の品質測定装置から通知された送受信状況に基づき、当該試験パケットに関する通信品質を算出するとともに、パケット取得・計数装置から通知されたパケット計数値に基づき、通信品質に対してそのパケット計数値に応じた重み付けを行い、複数の試験パケットごとに算出され重み付けされた各通信品質から品質測定装置間におけるパケット通信品質を算出するパケット通信品質測定システムにおいて、パケット通信品質算出装置は、試験パケットに関する通信品質の時系列から通信品質を表す連続的時刻の関数を求め、この関数に基づいて所定期間内の通信品質が所定の基準値を満たす割合を算出し、所定期間内のパケット計数値に基づき、所定期間内の計数対象パケット流量を時刻の関数として計算し、所定の基準値を満たす割合と計数対象パケット流量とに基づいて通信品質の分布関数を求めることによって特徴づけられる。
【００１１】
このパケット通信品質測定システムは、送受信状況が試験パケットの送信時刻および受信時刻、またはこれら時刻差を含み、パケット通信品質が各試験パケットの送受信状況から得られた各試験パケットに関する測定遅延時間に基づき算出される、品質測定装置間における測定対象パケットの遅延分布であり、計数対象とするパケットの条件が経路上の所定の箇所で試験パケットが検知された時刻の前後、一定時間内に取得され、かつ試験パケットでないことを含むようにしてもよい。また、このパケット通信品質測定システムのパケット通信品質算出装置の一構成例は、通信品質を表す連続的時刻の関数を試験パケットに関する通信品質の時系列を直線で補間することにより求める。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施の形態にかかるパケット通信品質測定システムの構成を示すブロック図である。このパケット通信品質測定システム１０は、測定対象となるパケット通信網６にそれぞれ接続される２つの品質測定装置１，２、およびパケット取得・計数装置３と、これらと所定の通信網を介して接続されるパケット通信品質算出装置５とからなる。また、パケット取得・計数装置３とパケット通信品質算出装置５との間およびパケット通信品質算出装置５と各品質測定装置１，２との間では、それぞれ所定の通信網を介してパケット通信品質の測定に必要な各種情報がやり取りされる。
【００１３】
パケット通信網６は、複数のＩＰ（ｉｎｔｅｒｎｅｔｐｒｏｔｏｃｏｌ）ルータ７，８とこれらを接続するリンク９とを有するＩＰ網であり、一方の品質測定装置１が一方のＩＰルータ７に接続され、他方の品質測定装置２が他方のＩＰルータ８に接続されている。また、パケット取得・計数装置３は、一方のＩＰルータ７と他方のＩＰルータ８とを接続するリンク９の所定箇所に接続されており、この所定箇所を通るパケットを取得する。これは、例えばリンク９に物理レイヤでの分岐装置（図示せず）を接続し、すべての経由パケットをパケット取得・計数装置３へ引き込む方法などにより実現できる。
【００１４】
ここで、２つの品質測定装置１，２は、それぞれ対となる他方の品質測定装置へパケット通信網６を介して所定の試験パケットを送信する機能と、他方の品質測定装置から受信した試験パケットに関する受信状況を受信通知によりパケット通信品質算出装置５へ通知する機能とを有する。この場合、品質測定装置１，２が送信するパケットには、当該パケットが試験パケットであることを示す識別子（以後、ＩＤと記す）が付与されており、このＩＤにより他のユーザパケットと区別して検出される。ＩＤとしては、パケットヘッダ内の空きフィールドに特定の値を書く方法、パケットペイロードの特定の位置に特定の値を書く方法、パケットヘッダ内の空きフィールドとパケットペイロードの特定の位置の両方に特定の値を書く方法等が挙げられる。品質測定装置１，２とパケット取得・計数装置３は、この試験パケットのＩＤが識別できる。
【００１５】
また、品質測定装置１，２は、パケット取得・計数装置３およびパケット通信品質算出装置５と共通のＩＤ−時刻対応表を有し、この表によりＩＤと試験パケット送信時刻の関係を算出することができる。ＩＤ−時刻対応表は、試験パケットに付与するＩＤと試験パケット送信時刻の対が所定数記録されたデータテーブルであり、品質測定装置１，２内の記憶装置と、後述するパケット取得・計数装置３およびパケット通信品質算出装置５の記憶装置に格納されている。各ＩＤは送信する試験パケットをそれぞれ識別可能とするため、試験パケット送信時刻毎に異なるデータを有する。
【００１６】
品質測定を行うときには、品質測定装置１，２は、互いに試験パケットを送信する機能と受信する機能を切り替えながら試験パケットを送受信する。これらの品質測定装置１，２は、ＩＤ−時刻対応表を参照し、試験パケット送信時刻になると、この試験パケット送信時刻と対になるＩＤを付加した試験パケットを対となる他方の品質測定装置へ送信する。また、試験パケットを受信すると、受信した試験パケットのＩＤを受信時刻と対にして受信状況として記憶装置に記録しておき、所定の測定期間終了後に記録しておいた試験パケットのＩＤと受信時刻の対の列を受信通知としてパケット通信品質算出装置５に送信する。なお、試験パケット送信時刻は、一定間隔であってもよいし、例えば指数分布に従う乱数で定めた間隔であってもよい。なお、この実施の形態においては、試験パケット送信時刻の間隔を最大でも数秒程度としたが、これに限られるものではない。
【００１７】
一方、パケット取得・計数装置３は、ＩＰルータ７，８間を接続するリンク９の所定箇所を通るパケットを取得するとともに、取得したパケットのうち所定の条件を満たすパケットを抽出して計数し、所定の測定期間終了後に計数通知としてパケット通信品質算出装置５へ通知する機能を有する。この場合、パケット取得・計数装置３は記憶装置（図示せず）とパケットの流れる方向ごとに設けられた一時記憶装置（図示せず）とを備えている。記憶装置には前述したＩＤ−時刻対応表と所定の条件（抽出条件）が格納されている。
【００１８】
パケットの流れる方向を識別する手段は、リンク９の種類によって異なる。例えば、リンク９がＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）の場合、パケットヘッダのＭＡＣ（ＭｅｄｉａＡｃｃｅｓｓＣｏｎｔｒｏｌ）アドレスによって宛先のＩＰルータ７，８を識別することにより、パケットの流れる方向を知ることができる。また、リンク９が光ファイバケーブルの場合、ＩＰルータ７へ流れるパケットとＩＰルータ８へ流れるパケットは、それぞれ異なる光ファイバケーブルを通過するので、光ファイバケーブルの接続先によりパケットの流れる方向を知ることができる。
【００１９】
ここで、パケットを抽出するための「所定の条件」、すなわち抽出条件は、試験パケットが検知された時刻の前後、一定時間内に取得された試験パケット以外のパケットとする。なお、抽出条件におけるパケット取得時刻は、試験パケットが検知された時刻を含む所定範囲内であればよく、例えば試験パケットが検知される一定時間前の時刻から試験パケットが検知された時刻までとしたり、試験パケットが検知された時刻からその一定時間後の時刻までとしてもよい。また、試験パケットが検知された時刻の前後の時間は、検知前と検知後で異なっていてもよい。
【００２０】
さらに、抽出条件として、測定対象パケットのみが満たす条件を付加してもよい。例えば、リンク９のパケット通信品質を求める場合は、抽出条件を取得時刻が試験パケットの取得時刻の近傍で、かつ試験パケットと同じ方向に流れる試験パケットＩＤを含まないパケットとすればよい。また、特定端末が送信したパケットの品質を測定する場合、前述の抽出条件に送信元アドレスが特定端末のアドレスであることを加えればよい。
【００２１】
このパケット取得・計数装置３は、試験パケットを取得するごとに、その検知された時刻の前後に抽出されたパケットを計数し、当該試験パケットＩＤとパケット計数値を対応付け、組にして記憶装置に記録しておき、所定の測定期間終了後に試験パケットＩＤとパケット計数値の組を列にし、計数通知としてパケット通信品質算出装置５へ通知する。
【００２２】
パケット通信品質算出装置５は、品質測定装置１，２からの受信通知に基づき、試験パケットに関する通信品質を算出するとともに、パケット取得・計数装置３から通知されたパケット計数値に基づき、通信品質に対してそのパケット計数値に応じた重み付けを行い、複数の試験パケットごとに算出され重み付けされた各通信品質から品質測定装置１，２間におけるパケット通信品質を算出（推定）する機能を有する。この場合、パケット通信品質算出装置５は、記憶装置（図示せず）を備えており、この記憶装置には前述したＩＤ−時刻対応表が格納されている。
【００２３】
以下、図２を参照してパケット通信品質算出装置５の品質算出処理について詳細に説明する。図２は、遅延分布の算出処理を説明するフローチャートである。このパケット通信品質算出装置５は、品質測定装置１，２から受信通知を受信すると、受信通知とＩＤ−時刻対応表とに基づいて送受信状況としての試験パケットの送信時刻及び受信時刻を得た後、この送信時刻と受信時刻との差を計算して時刻差を求めることにより、試験パケットに関する通信品質として試験パケットの遅延時間を算出する（ステップＳ０１）。
【００２４】
ここで、試験パケットの送信時刻は、受信通知に含まれる試験パケットのＩＤをキーにしてＩＤ−時刻対応表を検索し、当該ＩＤと関連づけられた試験パケットの送信時刻を読み出すことにより取得する。試験パケットの受信時刻は、受信通知から試験パケットのＩＤを読み出す際に、試験パケットのＩＤと組で読み出す。このようにして求めた送信時刻と受信時刻により１番目からｉ番目までの試験パケットの遅延時間を算出する。
【００２５】
次に、離散的に求めた試験パケットに関する通信品質の時系列から通信品質を表す連続的時刻の関数Ｖ（ｔ）を求める演算処理を行う。ここでは、さきに求めた１番目からｉ番目までの試験パケットの遅延時間の時系列を補間して遅延時間の時刻関数を生成する（ステップＳ０２）。本実施の形態においては、補間は直線により行う。補間計算を直線で行うことにより演算処理の計算量が少なくなり補間計算が高速化できるので、演算速度が低速の装置でパケット通信品質の高精度な測定を実現することができる。なお、遅延時間の連続時刻関数を求めるに当たっては、直線に限るものではなく、例えば、より高精度な測定を行うために多項式による曲線で近似するようにしてもよい。また、Ｖ（ｔ）は、測定期間終了後のデータから構成してもよいし、試験パケットの遅延情報を受けながら逐次変化していってもよい。
【００２６】
次に、Ｖ（ｔ）から得られる所定期間内の遅延時間に対して、パケット取得・計数装置３から通知されたパケット計数値に応じた重み付けを行い、遅延分布の推定を行う。具体的には、パケット通信品質算出装置５は、Ｖ（ｔ）を用いてパケット通信品質として以下に示す式（１）で遅延時間の分布関数を計算し、片道遅延分布（パケット数で見た遅延の分布）を算出する（ステップＳ０３）。
【００２７】
【数１】

【００２８】
式（１）で、ｘは基準となる遅延時間であり、Ｆ_ｉ（ｘ）はｉ回測定後において推定遅延がｘ以下の確率を示す。この場合、初期状態としてすべてのｘにおいてＦ_０（ｘ）＝０とする。また、１_{［Ｖ（ｔ）＜ｘ］}は｛｝内の条件が真のとき１、偽のとき０を取る関数である。ｔ_ｉはｉ番目（ｉは正整数）の試験パケット検知時刻（パケット取得・計数装置３で試験パケットを検知した時刻）を示し、δ₋は試験パケット検知前のパケット計数を行う時間、δ_＋は試験パケット検知後のパケット計数を行う時間を示す。ｗ_ｉはｉ番目の試験パケットに対応するパケット計数値であり、Ｗ_ｉは１番目からｉ番目までの各パケット計数値の和（ｗ_１＋…＋ｗ_ｉ）である。また、Ｗ_０＝０とする。
【００２９】
以下、図３を参照して式（１）による片道遅延分布の算出手順について説明する。ここで、図３は通信品質測定時における試験パケットの遅延時間とユーザパケットレートの変動を模式的に示す説明図である。図３において、横軸が時刻、縦軸が遅延時間またはパケットレートを示す。ｔ_ｉはｉ番目（ｉは正整数）の試験パケット検知時刻（受信時刻）を示し、ｔ_ｉ−１、ｔ_ｉ、ｔ_ｉ＋１、ｔ_ｉ＋２における矢印線の長さはそれぞれの検知時刻における試験パケットの遅延時間を示す。δ₋は試験パケット検知前のパケット計数を行う時間、δ_＋は試験パケット検知後のパケット計数を行う時間を示す。Ｖ（ｔ）は試験パケットの遅延時間と時刻の関係を表す連続的時刻の関数を示す。ｗ_ｉはｉ番目の試験パケットに対応するパケット計数値であり、試験パケット検知時刻近傍の網掛け部分の面積で表される。
【００３０】
まず、ステップＳ０２で生成した遅延時間の時刻関数Ｖ（ｔ）に基づいて所定期間内で所定の基準値を満たす遅延時間の割合を算出する。さらに、パケット取得・計数装置３から通知されたパケット計数値に基づき、試験パケット検知時刻近傍のパケットの計数を行う所定期間の計数対象パケット流量を時刻の関数として計算する。この場合の計算は、パケットの計数を行う所定期間にパケットが時間的に均等に流れたと仮定して行う。例えば、ｉ番目の試験パケット検知時刻ｔ_ｉ近傍の計数対象パケットの流量は、パケットの計数を行う所定期間［（ｔ_ｉ−δ₋）〜（ｔ_ｉ＋δ_＋）］に計数したパケット計数値ｗ_ｉからｗ_ｉ／（δ₋＋δ_＋）で表されるため、計数対象パケット流量の時刻関数は、所定期間［（ｔ_ｉ−δ₋）〜（ｔ_ｉ＋δ_＋）］のどの時刻においても計数対象パケット流量としてｗ_ｉ／（δ₋＋δ_＋）を出力する。
【００３１】
次に、先に計算した、所定期間内で所定の基準値を満たす遅延時間の割合と計数対象パケット流量との積をとることにより、所定期間内で遅延時間が所定の基準値を満たす計数対象パケット数を算出し、この計数対象パケット数をＷ_ｉで除した後、前回（ｉ−１回目）の測定に基づく遅延時間の分布関数のデータと組み合わせて１回目から今回（ｉ回目）までの測定に基づく遅延時間の分布関数の計算を行い、片道遅延時間分布を算出する。ここで、計数対象パケット数を算出した以後の処理は、Ｗ_ｉで除する対象が計数対象パケット数であること以外は、従来と同じである。この実施の形態では、算出した計数対象パケット数を通信品質に対する重み付けに用いる。
【００３２】
この実施の形態では、このようにパケット通信品質測定システム１０を構成することにより、パケット取得・計数装置３で品質測定装置１，２間を結ぶ経路（リンク９）を流れる各パケットを取得し、所定の条件を満たすパケットのみを実際に計数することによりその経路における抽出条件を満たすパケットのトラフィック量を把握するとともに、品質測定装置１，２間で試験パケットを送受信してリンク９を流れる各試験パケットの通信品質を測定し、パケット通信品質算出装置５で各試験パケットの通信品質を時系列に補間して得た通信品質（ここでは遅延時間）の時刻関数と抽出条件を満たすパケットのトラフィック量（ここではパケット計数値）とに基づいて試験パケット近傍の抽出条件を満たすパケットの通信品質を求め、通信品質の分布関数を算出するようにしたものである。
【００３３】
これら、品質測定装置１，２、パケット取得・計数装置３およびパケット通信品質算出装置５には、専用装置を用いてもよく、パケット通信機能を有するパーソナルコンピュータやサーバー装置を用いてもよい。また、品質測定装置１とＩＰルータ７の間の接続、および品質測定装置２とＩＰルータ８との間の接続は、それぞれノイズの小さな場所でＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）で直結することにより、品質劣化が無視できる程度のリンクを使用する。
【００３４】
次に、図４を参照して、この実施の形態にかかるパケット通信品質測定システムの動作手順を説明する。図４は、この実施の形態にかかるパケット通信品質測定システムの品質測定動作を示すシーケンス図である。ここでは、品質測定装置１からＩＰルータ７、リンク９、ＩＰルータ８の順に通過して品質測定装置２へ向かう方向についてのパケット通信品質、すなわち片道遅延分布を測定する場合を例に説明する。
【００３５】
この場合、パケットの流れる方向は、ＩＰルータ７からＩＰルータ８へ向かう方向とＩＰルータ８からＩＰルータ７へ向かう方向の２通りであり、パケット通信品質として、ＩＰルータ７からＩＰルータ８へ向かう方向について、特定端末（図示せず）が送信したパケットの片道遅延分布を測定するものとする。なお、このパケット通信品質測定システムは、パケットの送受信時刻から遅延時間を測定することから、少なくとも品質測定装置１，２は、例えばＧＰＳからの情報を用いて相互に時刻同期を取ることが望ましい。
【００３６】
まず、パケット取得・計数装置３が測定開始に応じて測定対象リンク９を通る各パケットの取得を開始する。この場合、パケット取得・計数装置３はパケットを検知するたびにこのパケットを取得し、該パケットが試験パケットか否かを識別し、試験パケット以外のパケットについて、所定の抽出条件を満たすか否かを判定し、条件を満たす場合は検知時刻をパケットの流れる方向に対応した一時記憶装置のユーザパケット検知時刻記録部に記録する。この時点では、試験パケットの送信が開始されていないため、取得したパケットはすべて試験パケット以外のパケット（ユーザパケット）である。
【００３７】
次に、所定時間経過後、品質測定装置１が試験パケットを品質測定装置２へ向けて送信する処理を開始する。この場合、品質測定装置１はＩＤ−時刻対応表を参照し、試験パケット送信時刻になると、この試験パケット送信時刻と対になるＩＤを付加した試験パケット１１１を品質測定装置２へ送信する。品質測定装置１が試験パケット１１１を品質測定装置２へ向けて送信すると、品質測定装置２は試験パケット１１１を受信し、この試験パケットのＩＤと受信時刻を対にして自身の記憶装置に記録する。
【００３８】
一方、パケット取得・計数装置３は、品質測定装置１から品質測定装置２へ向けて送信された試験パケット１１１を検知し取得すると、試験パケットの流れる方向に対応した一時記憶装置のユーザパケット検知時刻記録部に記録されているパケットの検知時刻を検索し、試験パケット取得時刻の一定時間前の時刻から試験パケット検知時刻までの間の検知時刻を計数し、その計数値を試験パケットのＩＤとその取得時刻の組とともに記憶装置に記録する。
【００３９】
さらに、パケット取得・計数装置３は、試験パケット１１１取得から一定時間後の時刻までの間、パケットを取得すると、該パケットが試験パケットか否かを識別し、試験パケット以外のパケットについて、所定の抽出条件を満たすか否かを判定し、条件を満たす場合は検知時刻をパケットの流れる方向に対応した一時記憶装置のユーザパケット検知時刻記録部に記録するとともに、取得パケットの流れる方向が試験パケットの流れる方向と一致しているときは、当該試験パケットＩＤと組として記録したパケット計数値を１増やす処理を実行する。
【００４０】
ここでは、特定端末が送信したパケットの品質を測定するので、抽出条件を試験パケットと同じ方向に流れる試験パケットＩＤを含まない送信元アドレスが特定端末のアドレスであるパケットであり、かつ検知時刻が試験パケットの検知時刻の近傍であることとする。これにより、試験パケットが取得された時刻の前後、一定時間内にリンク９を通過した送信元アドレスが特定端末のアドレスで試験パケットと同じ方向に流れるユーザパケットの数が計数値として求められる。
【００４１】
このようにして、１つの試験パケットについて試験パケットの通信品質算出処理を行い（ステップ１０１）、これをあらかじめ定められた所定期間、品質測定装置１から間欠的に送信される試験パケット毎に複数回（Ｎ回、Ｎは２以上の整数）繰り返して実行する（ステップ１０２〜１０Ｎ）。所定期間、試験パケット送信とそれに伴う処理が行われた後、品質測定装置２は自身の記憶装置に記録していた試験パケットＩＤと受信時刻の対の列を受信通知２０１としてパケット通信品質算出装置５に送信する。また、パケット取得・計数装置３は、自身の記憶装置に記録していた試験パケットＩＤとパケット計数値を読み出し、試験パケットＩＤとパケット計数値の組の列を計数通知２０２としてパケット通信品質算出装置５に送信する。パケット通信品質算出装置５は、受信通知２０１と計数通知２０２を受信し、前述した品質算出２０３を行い、遅延時間の分布関数Ｆ_ｉ（ｘ）を算出する。
【００４２】
この実施の形態にかかるパケット通信品質測定システムは、試験パケットの遅延時間の時系列を補間し、試験パケット検知時刻近傍に検知したユーザパケットが、該時刻近傍に均等に流れたと仮定して、遅延分布を計算するため、遅延時間の変動が激しいパケット通信網に対しても、比較的高精度な測定値を得ることができる。なお、この実施の形態では、品質測定装置２が試験パケットＩＤと受信時刻の対の列を受信通知２０１としてパケット通信品質算出装置５に送信し、パケット通信品質算出装置５が受信通知とＩＤ−時刻対応表とに基づいて送受信状況としての試験パケットの送信時刻及び受信時刻を得た後、この送信時刻と受信時刻との差を計算して時刻差を求めるようにしたが、品質測定装置２が試験パケットＩＤとＩＤ−時刻対応表とに基づいて試験パケットの送信時刻を得て、送信時刻と受信時刻の時刻差を算出し、試験パケットＩＤと時刻差の対の列を受信通知２０１としてパケット通信品質算出装置５に送信し、パケット通信品質算出装置５が受信通知に含まれる時刻差を試験パケットの通信品質として用いるようにしてもよい。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、パケット通信網を介して接続された２つの品質測定装置間でパケット通信網を介して試験パケットを送受信し、これら両品質測定装置で送受信された試験パケットに関する送受信状況に基づき当該試験パケットに関する通信品質を算出するとともに、所定期間内に品質測定装置間を結ぶ経路上の所定の箇所で所望の一方向へ流れたパケットのうち所定の条件を満たすパケットを計数し、この計数値に応じて通信品質に対して重み付けを行い、複数の試験パケット毎に算出され重み付けされた通信品質から品質測定装置間におけるパケット通信品質を算出する際に、試験パケットに関する通信品質の時系列から通信品質を表す連続的時刻の関数を求め、この関数により得られる所定期間内の複数の通信品質に対して当該所定期間内の所定の条件を満たすパケットの計数値に応じた重み付けを行うようにしたものである。これにより、試験パケットの通信品質が激しく変動しても、試験パケットの間の通信品質を計算に反映できるため、より精度の高いパケット通信品質の測定が可能となる。
【００４４】
また、通信品質を表す連続的時刻の関数は、試験パケットに関する通信品質の時系列を直線で補間することにより求めるようにしたため、計算量が少なくなり補間計算が高速化できるので、演算速度が低速の装置でパケット通信品質の高精度な測定が可能であり、測定の高精度化に伴う装置コストの上昇を抑制する効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかるパケット通信品質測定システムの構成を示すブロック図である。
【図２】重み付け処理を説明するフローチャートである。
【図３】ユーザパケットレートと試験パケットの遅延を補間した関数の関係を示すグラフである。
【図４】本発明の実施の形態にかかるパケット通信品質測定システムの品質測定動作を示すシーケンス図である。
【符号の説明】
１，２…品質測定装置、３…パケット取得・計数装置、５…パケット通信品質算出装置、６…パケット通信網、７，８…ＩＰルータ、９…リンク、１０…パケット通信品質測定システム。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a packet communication quality measurement method, and in particular, transmits and receives a test packet by two quality measurement devices connected via a packet communication network, and measures packet communication quality between the two quality measurement devices based on the transmission / reception status. The present invention relates to a method and system for measuring packet communication quality.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a measure conversion type quality measurement method has been proposed as a communication quality measurement method for a packet communication network (for example, see Non-Patent Documents 1 to 3 and Japanese Patent Application No. 2002-218777). In this measure conversion type quality measurement method, the communication quality of a communication channel is indicated by the ratio (probability) at which the communication quality (for example, packet delay time) during the measurement period is equal to or less than a reference value, that is, the distribution function of the communication quality. Hereinafter, a conventional measure conversion type quality measurement method will be described by taking as an example a case where the communication quality of a communication path is evaluated based on the delay time of a passing packet.
[0003]
The conventional measure conversion type quality measurement method estimates the distribution of the delay time of a packet to be measured from the delay time when a test packet is transmitted and received using a packet communication network. Specifically, first, between two quality measuring devices connected via a packet communication network, intermittently from one quality measuring device to the other via a packet communication network connecting the quality measuring devices. A test packet is transmitted to the measuring device, a delay time for the test packet is calculated based on the transmission / reception time of the test packet transmitted / received by the quality measuring devices, and a desired time is calculated at a predetermined point on a path connecting the quality measuring devices. The number of packets to be measured for a predetermined period flowing in one measurement direction is counted.
[0004]
Then, the delay time calculated for the test packet is weighted in accordance with the count value of the measurement target packet counted within a predetermined period, and the quality measurement is performed from each of the weighted delay values calculated and weighted for a plurality of test packets. Calculate (estimate) the delay distribution of the measurement target packet between the devices. The applicant has not found any prior art documents related to the present invention other than the prior art documents specified by the prior art document information described in this specification by the time of filing.
[0005]
[Non-patent document 1]
M. Aida, K .; Ishibashi, T .; Kanazawa, "CoMPACT-Monitor: Change-of-measure based passive / active monitoring-weighted active sampling scheme to info QoS", Proc. of IEEE SAINT 2002 Works (on Measurement Technology for the Internet Applications), p. 119-125, Nara Japan, 2002
[Non-patent document 2]
Aida, Miyoshi, "Characteristics and Formulation of Measure-Conversion-Type Quality Measurement Technology Combining Passive / Active Measurement", IEICE Technical Report, IN2002-17 (2002-6), IEICE, June 2002.
[Non-Patent Document 3]
Ishibashi, Kanazawa, Aida, "Proposal of Measure Conversion Quality Measurement Technology by Cooperation of Active / Passive Measurement", IEICE Technical Report, IN2001-72 (2001-09), IEICE, September 2001.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional measure conversion type quality measurement method, when weighting, calculation is performed on the assumption that all packets near the time of a certain test packet have the same delay time as the test packet. Therefore, when the delay time fluctuates greatly, the accuracy of estimating the delay distribution deteriorates, and the communication quality of the communication channel cannot be accurately evaluated.
The present invention has been made in order to solve such a problem, and a measuring method and a measuring method for realizing a measure conversion type quality measurement in which a highly accurate measured value can be obtained even when a delay time fluctuates significantly. The purpose is to provide a system.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, the present invention transmits and receives a test packet via a packet communication network between two quality measurement devices connected via a packet communication network, and transmits and receives the test packet between the two quality measurement devices. The communication quality of the test packet is calculated based on the transmission / reception status of the test packet, and a predetermined condition of a packet flowing in a desired direction in a predetermined location on a path connecting the quality measuring devices within a predetermined period is satisfied. A packet communication quality measurement method for counting packets, weighting communication quality according to the count value, and calculating packet communication quality between the quality measurement devices from the weighted communication quality calculated for each of a plurality of test packets. In the above, a function of a continuous time representing the communication quality is obtained from the time series of the communication quality regarding the test packet, and this function Characterized by performing weighting according to the count value of a predetermined condition is satisfied packets in the predetermined time period for a plurality of communication quality within a predetermined time period to be.
[0008]
One example of the packet communication quality measurement method is a step of obtaining a function of continuous time representing communication quality from a time series of communication quality related to a test packet, and based on this function, the communication quality within a predetermined period is set to a predetermined reference value. Calculating a satisfying ratio, calculating a packet flow rate to be counted within a predetermined period as a function of time based on a packet count value satisfying a predetermined condition within a predetermined period, and calculating a ratio satisfying a predetermined reference value. Obtaining a distribution function of communication quality based on the target packet flow rate.
[0009]
In this packet communication quality measurement method, the transmission / reception state includes the transmission time and reception time of the test packet, or the time difference, and the packet communication quality is based on the measurement delay time for each test packet obtained from the transmission / reception state of each test packet. Calculated, is the delay distribution of the packet to be measured between the quality measuring devices, the condition of the packet to be counted is obtained within a certain time before and after the time when the test packet is detected at a predetermined location on the path, In addition, it may include that it is not a test packet. In this packet communication quality measuring method, a function of continuous time indicating communication quality may be obtained by interpolating a time series of communication quality related to a test packet by a straight line.
[0010]
Further, the present invention provides two quality measuring devices connected via a packet communication network, a packet acquisition / counting device connected to a predetermined point on a path connecting the quality measuring devices, a quality measuring device and a packet A packet communication quality calculation device connected to the acquisition / counting device, one of the quality measurement devices transmits a test packet to the other quality measurement device via the packet communication network, and the other of the quality measurement devices A packet communication / quality calculating device notifies a packet communication quality calculating device of a transmission / reception status regarding a test packet received from one of the quality measuring devices, and a packet acquiring / counting device acquires a packet passing through a predetermined portion of the path, and extracts a predetermined extraction condition from the packet. The packet count value is increased, the packet count value is increased, and the packet count value is notified to the packet communication quality calculation device. The output device calculates the communication quality for the test packet based on the transmission / reception status notified from the other quality measurement device, and based on the packet count value notified from the packet acquisition / counting device, In the packet communication quality measurement system that performs weighting according to the packet count value and calculates the packet communication quality between the quality measurement devices from the communication weights calculated and weighted for each of the plurality of test packets, the packet communication quality calculation device includes: A function of continuous time representing communication quality is obtained from the communication quality time series of the test packet, a rate at which communication quality within a predetermined period satisfies a predetermined reference value is calculated based on the function, and a packet count within a predetermined period is calculated. Based on the numerical value, the packet flow rate to be counted within a predetermined period is calculated as a function of time, and a predetermined reference value is calculated. Characterized by determining the distribution function of the communication quality based on the ratio that satisfies the counting target packet flow.
[0011]
In this packet communication quality measurement system, the transmission / reception status includes a transmission time and a reception time of a test packet, or a time difference therebetween, and the packet communication quality is based on a measurement delay time for each test packet obtained from the transmission / reception status of each test packet. Calculated, is the delay distribution of the packet to be measured between the quality measuring devices, the condition of the packet to be counted is obtained within a certain time before and after the time when the test packet is detected at a predetermined location on the path, In addition, it may include that it is not a test packet. In addition, one configuration example of the packet communication quality calculation device of the packet communication quality measurement system obtains a function of continuous time representing communication quality by interpolating a time series of communication quality related to a test packet with a straight line.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a packet communication quality measurement system according to one embodiment of the present invention. This packet communication quality measurement system 10 is connected to two quality measurement devices 1 and 2 and a packet acquisition / counting device 3 connected to a packet communication network 6 to be measured via a predetermined communication network. And a packet communication quality calculating device 5. Further, between the packet acquisition / counting device 3 and the packet communication quality calculating device 5 and between the packet communication quality calculating device 5 and each of the quality measuring devices 1 and 2, the packet communication quality is determined via a predetermined communication network. Various information required for measurement is exchanged.
[0013]
The packet communication network 6 is an IP network having a plurality of IP (internet protocol)

routers

7 and 8 and a link 9 connecting the routers, and one quality measuring device 1 is connected to one IP router 7 and the other is. The quality measuring device 2 is connected to the other IP router 8. The packet acquisition / counting device 3 is connected to a predetermined portion of a link 9 connecting the one IP router 7 and the other IP router 8, and obtains a packet passing through the predetermined portion. This can be realized by, for example, a method of connecting a branching device (not shown) in the physical layer to the link 9 and drawing all the passing packets into the packet acquisition / counting device 3.
[0014]
Here, the two quality measuring devices 1 and 2 have a function of transmitting a predetermined test packet via the packet communication network 6 to the other quality measuring device of the pair, and a function of transmitting a test packet received from the other quality measuring device. And a function of notifying the packet communication quality calculation device 5 of the reception status of the packet communication by a reception notification. In this case, an identifier (hereinafter, referred to as an ID) indicating that the packet is a test packet is given to the packet transmitted by the quality measuring devices 1 and 2, and the ID is used to distinguish the packet from other user packets. Is detected. As the ID, a method of writing a specific value in an empty field in the packet header, a method of writing a specific value in a specific position of the packet payload, a method of writing a specific value in both the empty field in the packet header and the specific position of the packet payload. There is a method of writing a value. The quality measuring devices 1 and 2 and the packet acquisition / counting device 3 can identify the ID of the test packet.
[0015]
Further, the quality measuring devices 1 and 2 have an ID-time correspondence table common to the packet acquisition / counting device 3 and the packet communication quality calculating device 5, and use this table to calculate the relationship between the ID and the test packet transmission time. Can be. The ID-time correspondence table is a data table in which a predetermined number of pairs of an ID given to a test packet and a test packet transmission time are recorded, and a storage device in the quality measuring devices 1 and 2 and a packet acquisition / counting device described later. 3 and the storage device of the packet communication quality calculation device 5. Each ID has different data for each test packet transmission time in order to be able to identify the test packet to be transmitted.
[0016]
When performing quality measurement, the quality measuring devices 1 and 2 transmit and receive test packets while switching between a function of transmitting and receiving a test packet. These quality measurement devices 1 and 2 refer to the ID-time correspondence table, and when the test packet transmission time comes, the other quality measurement device pairing the test packet with the ID that is paired with the test packet transmission time. Send to When a test packet is received, the ID of the received test packet is recorded in a storage device as a reception status in a pair with the reception time, and the ID of the test packet recorded after a predetermined measurement period and the reception time are recorded. Are transmitted to the packet communication quality calculation device 5 as a reception notification. The test packet transmission time may be a fixed interval, or may be, for example, an interval determined by random numbers following an exponential distribution. In this embodiment, the interval between the test packet transmission times is set to several seconds at the maximum, but the present invention is not limited to this.
[0017]
On the other hand, the packet acquisition / counting device 3 acquires a packet passing through a predetermined portion of the link 9 connecting the

IP routers

7 and 8, extracts a packet satisfying a predetermined condition from the acquired packets, and counts the packet. It has a function of notifying the packet communication quality calculation device 5 as a count notification after the end of a predetermined measurement period. In this case, the packet acquisition / counting device 3 includes a storage device (not shown) and a temporary storage device (not shown) provided for each direction of packet flow. The storage device stores the above-described ID-time correspondence table and predetermined conditions (extraction conditions).
[0018]
The means for identifying the direction in which the packet flows differs depending on the type of the link 9. For example, when the link 9 is Ethernet (registered trademark), the direction in which the packet flows can be known by identifying the

destination IP routers

7 and 8 by the MAC (Media Access Control) address of the packet header. When the link 9 is an optical fiber cable, since the packet flowing to the IP router 7 and the packet flowing to the IP router 8 pass through different optical fiber cables, it is necessary to know the flow direction of the packet by the connection destination of the optical fiber cable. Can be.
[0019]
Here, a "predetermined condition" for extracting a packet, that is, an extraction condition is a packet other than a test packet acquired within a predetermined time before or after a time when a test packet is detected. Note that the packet acquisition time in the extraction condition may be within a predetermined range including the time at which the test packet is detected, and may be, for example, from the time a fixed time before the test packet is detected to the time at which the test packet is detected. Alternatively, the time may be from the time when the test packet is detected to the time after a certain time. The time before and after the time when the test packet was detected may be different before and after the detection.
[0020]
Further, a condition that only the measurement target packet satisfies may be added as an extraction condition. For example, when the packet communication quality of the link 9 is obtained, the extraction condition may be a packet whose acquisition time is near the acquisition time of the test packet and does not include the test packet ID flowing in the same direction as the test packet. When measuring the quality of a packet transmitted by a specific terminal, the fact that the source address is the address of the specific terminal may be added to the above-described extraction condition.
[0021]
Each time a packet is acquired, the packet acquisition and counting device 3 counts the packets extracted before and after the detected time, associates the test packet ID with the packet count value, and sets the packet as a set. After the predetermined measurement period, a set of the test packet ID and the packet count value is arranged in a column, and the packet communication quality calculation device 5 is notified as a count notification.
[0022]
The packet communication quality calculation device 5 calculates the communication quality of the test packet based on the reception notification from the quality measurement devices 1 and 2, and calculates the communication quality based on the packet count value notified from the packet acquisition / counting device 3. It has a function of performing weighting in accordance with the packet count value and calculating (estimating) the packet communication quality between the quality measuring devices 1 and 2 from each weighted communication quality calculated and weighted for each of a plurality of test packets. In this case, the packet communication quality calculation device 5 includes a storage device (not shown), and the storage device stores the above-described ID-time correspondence table.
[0023]
Hereinafter, the quality calculation process of the packet communication quality calculation device 5 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart illustrating a process of calculating a delay distribution. Upon receiving the reception notification from the quality measurement devices 1 and 2, the packet communication quality calculation device 5 obtains the transmission time and the reception time of the test packet as the transmission / reception status based on the reception notification and the ID-time correspondence table. By calculating the difference between the transmission time and the reception time to determine the time difference, the delay time of the test packet is calculated as the communication quality of the test packet (step S01).
[0024]
Here, the transmission time of the test packet is obtained by searching the ID-time correspondence table using the ID of the test packet included in the reception notification as a key, and reading out the transmission time of the test packet associated with the ID. When the test packet ID is read from the reception notification, the test packet reception time is read in combination with the test packet ID. The delay time of the first to i-th test packets is calculated based on the transmission time and the reception time thus obtained.
[0025]
Next, a calculation process is performed to obtain a continuous time function V (t) representing communication quality from the time series of communication quality relating to the test packet obtained discretely. Here, the time function of the delay time is generated by interpolating the time series of the delay times of the first to i-th test packets obtained earlier (step S02). In the present embodiment, the interpolation is performed by a straight line. Performing the interpolation calculation with a straight line reduces the amount of calculation in the calculation processing and speeds up the interpolation calculation. Therefore, highly accurate measurement of packet communication quality can be realized with a device having a low calculation speed. Note that the continuous time function of the delay time is not limited to a straight line, but may be, for example, approximated by a polynomial curve in order to perform more accurate measurement. V (t) may be composed of data after the end of the measurement period, or may change sequentially while receiving the delay information of the test packet.
[0026]
Next, the delay time within a predetermined period obtained from V (t) is weighted according to the packet count value notified from the packet acquisition / counting device 3, and the delay distribution is estimated. Specifically, the packet communication quality calculation device 5 calculates the distribution function of the delay time by using the following equation (1) as the packet communication quality using V (t), and calculates the one-way delay distribution (in terms of the number of packets). The delay distribution is calculated (step S03).
[0027]
(Equation 1)

[0028]
In the equation (1), x is a reference delay time, and F _i (X) indicates the probability that the estimated delay is less than or equal to x after i measurements. In this case, as an initial state, F ₀ (X) = 0. Also, 1 _{[V (t) <x]} Is a function that takes 1 when the condition in {} is true and 0 when it is false. t _i Indicates the i-th (i is a positive integer) test packet detection time (the time at which the packet acquisition / counter 3 detects the test packet), and δ ₋ Is the time to count the packets before detecting the test packet, δ ₊ Indicates the time for counting the packets after detecting the test packet. w _i Is a packet count value corresponding to the i-th test packet, and W _i Is the sum (w ₁ + ... + w _i ). Also, W ₀ = 0.
[0029]
Hereinafter, the calculation procedure of the one-way delay distribution by the equation (1) will be described with reference to FIG. Here, FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing the fluctuation of the delay time of the test packet and the user packet rate at the time of measuring the communication quality. In FIG. 3, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents delay time or packet rate. t _i Indicates the i-th (i is a positive integer) test packet detection time (reception time), and t _i-1 , T _i , T _{i + 1} , T _{i + 2} Indicate the delay time of the test packet at each detection time. δ ₋ Is the time to count the packets before detecting the test packet, δ ₊ Indicates the time for counting the packets after detecting the test packet. V (t) indicates a continuous time function indicating the relationship between the test packet delay time and the time. w _i Is a packet count value corresponding to the i-th test packet, and is represented by an area of a shaded portion near the test packet detection time.
[0030]
First, based on the time function V (t) of the delay time generated in step S02, a ratio of the delay time satisfying a predetermined reference value within a predetermined period is calculated. Further, based on the packet count value notified from the packet acquisition / counting device 3, the flow rate of the packet to be counted in a predetermined period for counting the packets near the test packet detection time is calculated as a function of time. The calculation in this case is performed on the assumption that the packets flow evenly in time during a predetermined period for counting the packets. For example, the i-th test packet detection time t _i The flow rate of the nearby packet to be counted is determined by a predetermined period [(t _i −δ ₋ )-(T _i + Δ ₊ )], The packet count w _i From w _i / (Δ ₋ + Δ ₊ ), The time function of the flow rate of the packet to be counted is a predetermined period [(t _i −δ ₋ )-(T _i + Δ ₊ )] At any time _i / (Δ ₋ + Δ ₊ ) Is output.
[0031]
Next, by calculating the product of the ratio of the delay time that satisfies the predetermined reference value within the predetermined period and the packet flow rate to be counted, the counting target that satisfies the delay time that satisfies the predetermined reference value within the predetermined period is calculated. The number of packets is calculated, and the number of packets to be counted is W _i After that, the distribution function of the delay time based on the measurement from the first time to the current time (i-th time) is calculated in combination with the data of the distribution function of the delay time based on the measurement of the previous time (i-1 time). Calculate the delay time distribution. Here, the processing after calculating the number of packets to be counted is W _i Is the same as the conventional one, except that the target to be divided by is the number of packets to be counted. In this embodiment, the calculated number of packets to be counted is used for weighting the communication quality.
[0032]
In this embodiment, by configuring the packet communication quality measurement system 10 in this manner, the packet acquisition / counting device 3 acquires each packet flowing through the path (link 9) connecting the quality measurement devices 1 and 2, By actually counting only the packets that satisfy the predetermined condition, the traffic amount of the packet that satisfies the extraction condition in the route is grasped, and each test that transmits and receives the test packet between the quality measuring devices 1 and 2 and flows through the link 9 is performed. The packet communication quality is measured, and the packet communication quality calculation device 5 interpolates the communication quality of each test packet in a time series to obtain a time function of the communication quality (here, delay time) and the traffic amount of the packet satisfying the extraction condition. (Here, the packet count value), the communication quality of the packet that satisfies the extraction conditions near the test packet is determined, and the communication quality It is obtained to calculate the distribution function of.
[0033]
For these quality measuring devices 1 and 2, the packet acquisition / counting device 3 and the packet communication quality calculating device 5, a dedicated device may be used, or a personal computer or a server device having a packet communication function may be used. In addition, the connection between the quality measurement device 1 and the IP router 7 and the connection between the quality measurement device 2 and the IP router 8 are directly connected by Ethernet (registered trademark) in places where noise is small, respectively. Use negligible links.
[0034]
Next, an operation procedure of the packet communication quality measuring system according to this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a sequence diagram illustrating a quality measuring operation of the packet communication quality measuring system according to the present embodiment. Here, an example will be described in which the packet communication quality in the direction from the quality measuring device 1 to the quality measuring device 2 passing through the IP router 7, the link 9, and the IP router 8 in order, that is, the one-way delay distribution is measured.
[0035]
In this case, the packet flows in two directions, that is, the direction from the IP router 7 to the IP router 8 and the direction from the IP router 8 to the IP router 7. The packet communication quality is from the IP router 7 to the IP router 8. Regarding the direction, the one-way delay distribution of a packet transmitted by a specific terminal (not shown) is measured. Since the packet communication quality measuring system measures the delay time from the packet transmission / reception time, it is desirable that at least the quality measuring devices 1 and 2 synchronize with each other using information from, for example, GPS.
[0036]
First, the packet acquiring / counting device 3 starts acquiring each packet passing through the link 9 to be measured in response to the start of the measurement. In this case, the packet acquisition / counting device 3 acquires this packet each time a packet is detected, identifies whether the packet is a test packet, and determines whether a packet other than the test packet satisfies a predetermined extraction condition. Is determined, and if the condition is satisfied, the detection time is recorded in the user packet detection time recording unit of the temporary storage device corresponding to the flow direction of the packet. At this point, since the transmission of the test packet has not been started, all the acquired packets are packets (user packets) other than the test packet.
[0037]
Next, after a lapse of a predetermined time, the quality measuring device 1 starts a process of transmitting a test packet to the quality measuring device 2. In this case, the quality measurement device 1 refers to the ID-time correspondence table, and when the test packet transmission time comes, transmits the test packet 111 to which the ID that is paired with the test packet transmission time is added to the quality measurement device 2. When the quality measurement device 1 transmits the test packet 111 to the quality measurement device 2, the quality measurement device 2 receives the test packet 111 and records the ID and the reception time of the test packet in a pair in its own storage device. .
[0038]
On the other hand, when detecting and acquiring the test packet 111 transmitted from the quality measuring device 1 to the quality measuring device 2, the packet acquiring / counting device 3 detects the user packet detection time of the temporary storage device corresponding to the direction in which the test packet flows. The detection time of the packet recorded in the recording unit is searched, and the detection time is counted from a time before a fixed time before the test packet acquisition time to the test packet detection time, and the counted value is used as the test packet ID and the test packet ID. It is recorded in the storage device together with the set of the acquisition time.
[0039]
Further, when the packet acquiring / counting device 3 acquires a packet from the acquisition of the test packet 111 until a time after a predetermined time, the packet acquiring / counting device 3 identifies whether or not the packet is a test packet, and determines a predetermined packet for a packet other than the test packet. It is determined whether or not the extraction condition is satisfied. If the condition is satisfied, the detection time is recorded in the user packet detection time recording unit of the temporary storage device corresponding to the direction in which the packet flows, and the direction in which the acquired packet flows corresponds to the test packet. When the flow direction matches the flow direction, a process of increasing the packet count value recorded as a pair with the test packet ID by one is executed.
[0040]
Here, since the quality of the packet transmitted by the specific terminal is measured, the source address that does not include the test packet ID flowing in the same direction as the test packet in the extraction condition is the packet of the specific terminal address, and the detection time is It is assumed that it is near the detection time of the test packet. As a result, the number of user packets whose source address has passed through the link 9 within a certain period of time before and after the time when the test packet was acquired and which is the address of the specific terminal and flows in the same direction as the test packet is obtained as the count value.
[0041]
In this way, the communication quality calculation processing of the test packet is performed for one test packet (step 101), and this processing is performed a plurality of times for each test packet intermittently transmitted from the quality measurement device 1 for a predetermined period. (N times, N is an integer of 2 or more) It is repeatedly executed (steps 102 to 10N). After the test packet transmission and the accompanying processing are performed for a predetermined period, the quality measurement device 2 uses the column of the pair of the test packet ID and the reception time recorded in its own storage device as the reception notification 201 as the packet communication quality calculation device. Send to 5. Further, the packet acquisition / counting device 3 reads out the test packet ID and the packet count value recorded in its own storage device, and uses the column of the set of the test packet ID and the packet count value as the count notification 202 as the packet communication quality calculation device. Send to 5. The packet communication quality calculation device 5 receives the reception notification 201 and the count notification 202, performs the above-described quality calculation 203, and calculates the delay time distribution function F. _i (X) is calculated.
[0042]
The packet communication quality measurement system according to this embodiment interpolates the time series of the delay time of the test packet, and assumes that the user packet detected near the test packet detection time has flowed evenly near the test time. Since the distribution is calculated, a relatively high-precision measurement value can be obtained even for a packet communication network in which the delay time varies greatly. In this embodiment, the quality measurement device 2 transmits a sequence of pairs of the test packet ID and the reception time to the packet communication quality calculation device 5 as a reception notification 201, and the packet communication quality calculation device 5 After obtaining the transmission time and the reception time of the test packet as the transmission / reception status based on the time correspondence table, the time difference is calculated by calculating the difference between the transmission time and the reception time. Obtains the transmission time of the test packet based on the test packet ID and the ID-time correspondence table, calculates the time difference between the transmission time and the reception time, and uses the column of the pair of the test packet ID and the time difference as the reception notification 201. It may be transmitted to the packet communication quality calculation device 5, and the packet communication quality calculation device 5 may use the time difference included in the reception notification as the communication quality of the test packet.
[0043]
【The invention's effect】
As described above, the present invention relates to transmitting and receiving a test packet via a packet communication network between two quality measuring devices connected via a packet communication network, and relates to a test packet transmitted and received by the two quality measuring devices. Calculates the communication quality of the test packet based on the transmission / reception status, and counts a packet that satisfies a predetermined condition among packets flowing in a desired direction in a predetermined location on a path connecting the quality measurement devices within a predetermined period. The communication quality is weighted according to the count value, and when calculating the packet communication quality between the quality measuring devices from the weighted communication quality calculated and weighted for each of the plurality of test packets, the communication quality related to the test packet is calculated. A function of continuous time representing communication quality is obtained from the time series of Te is obtained to perform the weighting in accordance with the count value of a predetermined condition is satisfied packets in the predetermined time period. Thereby, even if the communication quality of the test packet fluctuates drastically, the communication quality between the test packets can be reflected in the calculation, so that the packet communication quality can be measured with higher accuracy.
[0044]
In addition, since the continuous time function representing the communication quality is obtained by interpolating the time series of the communication quality of the test packet with a straight line, the amount of calculation is reduced, and the interpolation calculation can be performed at a high speed. With this apparatus, packet communication quality can be measured with high accuracy, and the effect of suppressing an increase in apparatus cost due to the increase in measurement accuracy can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a packet communication quality measurement system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart illustrating a weighting process.
FIG. 3 is a graph showing a relationship between a user packet rate and a function obtained by interpolating a delay of a test packet.
FIG. 4 is a sequence diagram showing a quality measuring operation of the packet communication quality measuring system according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1, 2, a quality measuring device, 3, a packet acquisition / counting device, 5, a packet communication quality calculating device, 6, a packet communication network, 7, 8, an IP router, a 9, link, and a 10: packet communication quality measuring system.

Claims

A test packet is transmitted / received via the packet communication network between two quality measurement devices connected via the packet communication network, and the test packet is transmitted / received based on the transmission / reception status of the test packet transmitted / received by the two quality measurement devices. Along with calculating communication quality, a packet that satisfies a predetermined condition among packets flowing in a desired one direction at a predetermined position on a path connecting the quality measuring devices within a predetermined period is counted, and the packet is calculated according to the counted value. In the packet communication quality measurement method of performing weighting on the communication quality, and calculating the packet communication quality between the quality measuring device from the weighted communication quality calculated for each of a plurality of test packets,
Obtain a function of continuous time representing communication quality from the time series of the communication quality for the test packet, the communication quality corresponding to the continuous time in the predetermined period obtained by this function, the communication time in the predetermined period A method for measuring packet communication quality, wherein the weighting is performed according to the count value of packets satisfying a predetermined condition.

The packet communication quality measurement method according to claim 1,
Obtaining a function of continuous time representing the communication quality from the time series of the communication quality for the test packet,
Calculating a rate that the communication quality within the predetermined period satisfies a predetermined reference value based on the function;
Based on a packet count value that satisfies the predetermined condition within the predetermined period, calculating the count target packet flow rate within the predetermined period as a function of time,
Obtaining a distribution function of communication quality based on a ratio satisfying the predetermined reference value and the packet flow rate to be counted.

The packet communication quality measurement method according to claim 1 or 2,
The transmission / reception status is
The transmission time and reception time of the test packet, or including the time difference,
The packet communication quality is:
The delay distribution of the measurement target packet between the quality measurement devices, which is calculated based on the measurement delay time for each test packet obtained from the transmission / reception state of each test packet,
The condition of the packet to be counted is
A packet communication quality measurement method, comprising: acquiring a test packet at a predetermined time before and after a time at which the test packet is detected at the predetermined location on the route, and not being a test packet.

In the packet communication quality measuring method according to any one of claims 1 to 3,
The continuous time function representing the communication quality is:
A packet communication quality measurement method, wherein the time series of the communication quality relating to the test packet is obtained by linear interpolation.

Two quality measuring devices connected via a packet communication network;
A packet acquisition and counting device connected to a predetermined point on a path connecting the quality measuring devices,
A packet communication quality calculation device connected to the quality measurement device and the packet acquisition / counting device,
One of the quality measuring devices transmits a test packet to the other quality measuring device via the packet communication network,
The other of the quality measuring devices notifies the packet communication quality calculating device of a transmission / reception status related to a test packet received from one of the quality measuring devices,
The packet acquisition and counting device acquires a packet passing through the predetermined portion of the route, extracts a packet that satisfies a predetermined extraction condition from the packets, increases a packet count value, and increases the packet count value. Notify the packet communication quality calculation device,
The packet communication quality calculation device calculates the communication quality for the test packet based on the transmission / reception status notified from the other quality measurement device, and calculates the packet count value notified from the packet acquisition / counting device. Packet communication quality measurement for weighting the communication quality according to the packet count value, and calculating packet communication quality between the quality measurement devices from each weighted communication quality calculated and weighted for each of a plurality of test packets. In the system,
The packet communication quality calculation device,
Determine a function of continuous time representing communication quality from the time series of the communication quality for the test packet,
Based on this function, calculate the rate at which the communication quality within the predetermined period satisfies a predetermined reference value,
Based on the packet count value in a predetermined time period, calculate the count target packet flow rate in the predetermined time period as a function of time,
A packet communication quality measurement system, wherein a distribution function of communication quality is obtained based on a ratio satisfying the predetermined reference value and the packet flow rate to be counted.

The packet communication quality measurement system according to claim 5,
The transmission / reception status is
The transmission time and reception time of the test packet, or including the time difference,
The packet communication quality is:
The delay distribution of the measurement target packet between the quality measurement devices, which is calculated based on the measurement delay time for each test packet obtained from the transmission / reception state of each test packet,
The condition of the packet to be counted is
A packet communication quality measurement system, wherein the packet communication quality measurement system is acquired within a predetermined time before and after a time when the test packet is detected at the predetermined location on the route, and is not a test packet.

The packet communication quality measurement system according to claim 5 or 6,
The packet communication quality calculation device,
A packet communication quality measurement system, wherein a function of a continuous time representing the communication quality is obtained by interpolating a time series of the communication quality for the test packet with a straight line.