JP2006080584A - Method and apparatus for isolating quality degradation point of packet switching network, and program and recording medium thereof - Google Patents
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Abstract
【課題】ユーザ環境に起因する品質劣化、例えば、ユーザのLAN環境でのパケット損失、PCの性能問題など、を早期に特定できるようにする。
【解決手段】測定対象サービスのパケットフローが通過する転送経路上の切り分けポイントにパケット監視手段20を配置し、該パケット監視手段20内に、ネットワーク側からユーザ端末側に送信されるサービス提供中の受信パケット、および該受信パケットとは逆方向で、該受信パケットに対する受信確認パケットをキャプチャするパッシブ測定手段21と、キャプチャした該受信および受信確認パケットの情報をもとに、該切り分けポイントよりネットワーク側の性能を示す応答時間を含む品質評価指標値を算出する手段22と、該品質評価指標値を基に、劣化箇所を特定する手段23と、管理装置40から測定対象指示を受けるとともに、管理装置40に対して劣化要因情報、評価指標値などを通知する遠隔操作手段24を設ける。
【選択図】 図3Quality degradation caused by a user environment, for example, packet loss in a user's LAN environment, PC performance problem, etc. can be identified early.
A packet monitoring unit 20 is arranged at a separation point on a transfer path through which a packet flow of a measurement target service passes, and a service being transmitted from the network side to the user terminal side is provided in the packet monitoring unit 20. The passive measurement means 21 that captures the reception packet and the reception confirmation packet for the reception packet in the opposite direction to the reception packet, and the network side from the separation point based on the captured reception and reception confirmation packet information Means 22 for calculating a quality evaluation index value including a response time indicating the performance of the apparatus, means 23 for specifying a degradation location based on the quality evaluation index value, and receiving a measurement target instruction from the management apparatus 40, and a management apparatus Remote operation means 24 for notifying deterioration factor information, evaluation index values and the like to 40 is provided.
[Selection] Figure 3
Description
本発明は、インターネット等のパケット交換網におけるネットワーク性能管理に関し、特に、通信サービスにおいて品質劣化が発生したときに、早期にその劣化箇所を特定し、切り分けを実施する手法および仕組みを提供するパケット交換網の品質劣化箇所の切り分け方法およびその装置、ならびにそのプログラムと記録媒体に関する。 The present invention relates to network performance management in a packet switching network such as the Internet, and in particular, packet switching that provides a technique and a mechanism for identifying and quickly identifying a degradation location when quality degradation occurs in a communication service. The present invention relates to a method and apparatus for isolating a quality degradation point on a network, a program thereof, and a recording medium.
従来におけるパケット交換網サービスの品質劣化箇所の特定方法は、主としてネットワーク側からping等による疎通確認が中心であった。これは、ICMP(Internet Control Message Protocol)を用いて、相手先ホストに対して返答要求を送出するプログラムであり、インプリメンテーションによっては返答が戻るまでのターン・アラウンド時間を調べる機能を持つものもあり、相手先への到達経路の混み具合の目安にすることも可能である。 A conventional method for identifying a quality deterioration point of a packet switched network service mainly has a communication confirmation by ping or the like from the network side. This is a program that sends a response request to the destination host using ICMP (Internet Control Message Protocol). Some implementations have a function to check the turnaround time until a response is returned depending on the implementation. Yes, it can be used as a measure of the congestion of the route to the destination.
非特許文献1によれば、ping等の確認方法では、ネットワーク側からユーザ側、特にネットワークとユーザのサービスインターフェースとなるポイント(サービス上の責任分解点)、あるいは、その近傍に位置するルータ等の装置宛にpingなどの試験パケット(プローブパケット)を送信し、応答パケットの状況を調べることにより、パケットがユーザ側に到達しているか否かを判断する。具体的には、送出したパケットのうちの応答のないものの割合や、応答パケットが返ってくるまでに要した時間などを調べ、これらの値が予め設定した許容範囲内であれば、ネットワーク間には問題がなく、劣化はユーザ環境に起因するものとみなす。
According to Non-Patent
しかしながら、このような従来技術では、IPパケットが届いているか否かの疎通確認はできるものの、下記のような問題があった。すなわち、
1)試験パケットの送出特性(送出間隔、パケット長など)が実際の通信トラヒックの特性と異なると品質低下を検出できないこと、
2)通信プロトコル(例えば、pingの場合には、ICMPoverUDP)が異なると、NW装置での扱われ方(ルータでは転送処理を優先し、pingへの応答が遅れることがあるなど)が実際の通信とは異なり、試験パケットの挙動のみでは品質低下を精度よく検出できないこと、
3)試験パケットによる品質測定では、NWに負荷が加わるため、一般に常時測定に不向きであり、事後確認になってしまうこと、
などの問題があった。
However, such a conventional technique can check whether or not an IP packet has arrived, but has the following problems. That is,
1) The quality degradation cannot be detected if the test packet transmission characteristics (transmission interval, packet length, etc.) are different from the actual communication traffic characteristics.
2) If the communication protocol (for example, ICMPoverUDP in the case of ping) is different, the way of handling in the NW device (the router will give priority to transfer processing and the response to ping may be delayed) is the actual communication Unlike the test packet behavior alone, quality degradation cannot be detected accurately,
3) In quality measurement using test packets, a load is applied to the NW, so it is generally unsuitable for continuous measurement and will be confirmed afterwards.
There were problems such as.
(目的)
本発明の目的は、このような従来の問題を解決するものであって、実際の通信プロトコルを利用した通信サービスを受けている間の流通するパケットをキャプチャして品質測定(パッシブ測定)を行うことで、これらの問題を避けるとともに、ユーザ環境に起因する品質劣化、例えば、ユーザのLAN環境でのパケット損失、PCの性能問題など、を早期に特定することが可能なパケット交換網の品質劣化箇所の切り分け方法およびその装置、ならびにそのプログラムと記録媒体を提供することにある。
(the purpose)
An object of the present invention is to solve such a conventional problem, and performs quality measurement (passive measurement) by capturing a circulating packet while receiving a communication service using an actual communication protocol. Thus, while avoiding these problems, quality degradation of the packet switching network that can identify quality degradation caused by the user environment, for example, packet loss in the user's LAN environment, PC performance problems, etc. at an early stage An object of the present invention is to provide a method and apparatus for dividing a portion, a program thereof, and a recording medium.
本発明のパケット交換網における品質劣化箇所の切り分け装置は、測定対象サービスのパケットフローが通過する転送経路上の切り分けポイントにパケット監視手段を配置し、
該パケット監視手段内に、サービス提供中の受信パケットおよびその受信確認パケットをキャプチャする手段と、キャプチャしたパケットの情報をもとに、下流部の性能を示す品質評価指標(応答時間)を算出する手段と、品質評価指標値を基に、劣化箇所を特定する手段とを有することを特徴としている。なお、切り分けポイントより送信側(ネットワーク側)を上流部、受信側(ユーザ端末側)を下流部と呼ぶことにする。
In the packet switching network according to the present invention, the quality degradation location isolation device arranges packet monitoring means at the isolation point on the transfer path through which the packet flow of the measurement target service passes,
Based on the captured packet information, a quality evaluation index (response time) indicating downstream performance is calculated in the packet monitoring unit based on the received packet being provided and the reception confirmation packet. And a means for identifying a deteriorated part based on the quality evaluation index value. Note that the transmission side (network side) is referred to as an upstream portion and the reception side (user terminal side) is referred to as a downstream portion from the separation point.
また、上記品質劣化箇所切り分け装置において、下流部の性能を示す品質評価指標は、上流部途中でのパケット損失などに起因する劣化の有無には依存することなく、下流部のみに起因する劣化判別が可能である受信パケットが、監視点を通過してからその受信確認パケットが監視点を通過するまでの時間(応答時間)に依存することを特徴としている。 Moreover, in the quality degradation location isolating apparatus, the quality evaluation index indicating the performance of the downstream portion does not depend on the presence or absence of degradation due to packet loss or the like in the middle of the upstream portion, and degradation determination caused only by the downstream portion This is characterized in that the received packet that can be received depends on the time (response time) from when the received packet passes through the monitoring point until it passes through the monitoring point.
本発明のパケット交換網における品質劣化箇所の切り分け方法は、受信確認信号を用いたパケット通信フローに対して、通信フローの送信パケットおよびその受信確認パケットを通信フローの転送経路上の一点でキャプチャーし、キャプチャーしたパケットのヘッダ情報を利用することにより、キャプチャー点より下流部の応答時間を算出する方法であって、受信確認パケットに含まれるシーケンス番号を識別することで、複数の受信確認パケットを受信した場合にも該当パケットを識別し、上記判定に基づいて、送信パケット個々の応答時間を算出するステップと、下流部でのパケット損失に対する再送パケットがある場合に、最初の送信パケットと再送された送信パケットの判別を行い、最初の送出パケットから最終的に確認パケットが受信されるまでの時間を計測し、応答時間を算出するステップとを有することを特徴としている。 In the packet switching network according to the present invention, the method of isolating the quality degradation portion captures the transmission packet of the communication flow and the reception confirmation packet at one point on the transfer path of the communication flow with respect to the packet communication flow using the reception confirmation signal. This is a method of calculating the response time downstream from the capture point by using the header information of the captured packet, and receiving multiple reception confirmation packets by identifying the sequence number included in the reception confirmation packet In this case, when there is a step of calculating the response time of each transmission packet based on the above determination and a retransmission packet for packet loss in the downstream part, the packet is retransmitted as the first transmission packet. The transmission packet is determined, and the confirmation packet is finally sent from the first transmission packet. It measures the time until the signal is characterized by having a step of calculating the response time.
本発明によれば、通信品質劣化が起きたときに、例えば、ユーザ環境に劣化の原因があるのか、ネットワーク側に劣化の原因があるのかを、受信パケットが監視点を通過してからその受信確認パケットが監視点を通過するまでの時間(応答時間)を評価指標とすることにより、その劣化原因がユーザ環境にあるか否かを判定することができ、ネットワーク側にとっては無用な劣化原因調査を最小限にすることができる。また、ユーザ側にとっても、早期に劣化箇所を絞り込むことができ、適切な処置が講じられるようになる、という顕著な効果を奏する。 According to the present invention, when communication quality degradation occurs, for example, whether a user environment has a cause of degradation or a cause of degradation on the network side is received after the received packet passes the monitoring point. By using the time (response time) until the confirmation packet passes the monitoring point as an evaluation index, it is possible to determine whether or not the cause of the deterioration is in the user environment. Can be minimized. In addition, the user side can narrow down the deteriorated parts at an early stage, and there is a remarkable effect that appropriate measures can be taken.
以下、本発明の実施の形態を、図面により詳細に説明する。
図2は、本発明の一実施形態に係るパケット交換網の品質劣化箇所の切り分け装置の構成図である。
本実施形態に係る品質劣化箇所切り分け装置20は、図2に示すように、測定・管理の対象、すなわち送受信パケット10をキャプチャし、ヘッダに記述されているデータを取り込む。品質劣化箇所切り分け装置20には、対象とする送信パケットの通過時刻と対象とする受信パケットの通過時刻とを測定するパッシブ測定手段21と、パッシブ測定手段21が測定したデータを受け取って、品質評価指標を計算する品質評価指標計算手段22と、品質評価指標計算手段22から計算したデータを受け取って、品質劣化箇所を判定する品質劣化箇所判定手段23とが設けられる。また、測定・管理の対象となる送受信パケット10からデータを取り込み、パッシブ測定手段21を制御するとともに、品質劣化箇所判定手段23からデータを受け取り、遠隔操作により劣化要因情報、評価指標値などのデータを指定された箇所(管理装置等)に通知する遠隔操作手段24が設けられる。
これらの各手段21〜24は、いずれもコンピュータで構成され、それぞれの機能として必要な専用データを専用メモリまたは共用メモリに保持している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 2 is a configuration diagram of a device for isolating a quality deterioration portion of a packet switching network according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 2, the quality degradation
Each of these means 21 to 24 is configured by a computer, and holds dedicated data necessary for each function in a dedicated memory or a shared memory.
図1は、本発明の一実施形態に係るパケット交換網の品質劣化箇所の切り分け方法の処理フローチャートである。
まず、ネットワークとユーザ端末の中間点に監視点を配置し、ネットワーク側からユーザ端末に向って送信パケットが送信されたならば、対象となる送信パケットを上記監視点において捕捉(キャプチャ)し、そのままユーザ端末に中継送信する。また、上記送信パケットに対して応答する受信パケットがユーザ端末からネットワークに向って送られてきたならば、対象となる受信パケットを上記監視点においてキャプチャし、そのままネットワークに中継送信する(ステップ101)。
FIG. 1 is a process flowchart of a method for isolating a quality degradation point in a packet switching network according to an embodiment of the present invention.
First, a monitoring point is arranged at an intermediate point between the network and the user terminal, and if a transmission packet is transmitted from the network side to the user terminal, the target transmission packet is captured at the monitoring point and is directly Relay transmission to user terminal. If a reception packet responding to the transmission packet is sent from the user terminal to the network, the target reception packet is captured at the monitoring point and relayed to the network as it is (step 101). .
品質劣化箇所の切り分け装置20のパッシブ測定手段21は、対象となる送信パケットの通過時点から、同じ対象の受信パケットの通過時点までの応答時間(これを評価尺度と呼ぶ)を測定する。そして、品質評価指標計算手段22は、品質評価指標(評価尺度)を計算する(ステップ102)。次に、品質劣化箇所判定手段23は、品質評価指標計算手段22から受け取ったデータを基に、品質劣化箇所を判定し、その判定データを遠隔操作手段24に転送する(ステップ103)。
なお、パッシブ測定手段21により対象となる送受信パケットをキャプチャする方法、品質評価指標計算手段22によりユーザ側の品質評価指標を計算する方法、および、品質劣化箇所判定手段23によりユーザ側での劣化の有無を判定する方法については、順次、後述する。
The passive measuring means 21 of the quality degradation
It should be noted that a method for capturing a target transmission / reception packet by the
図3は、遠隔操作手段24から遠隔操作により劣化要因情報、評価指標値などのデータを受信する管理装置40を含めた構成図である。また、図4は、さらに範囲を広げたネットワークシステムの構成図である。
監視点に配置される品質劣化箇所切り分け装置20を構成要素1、遠隔地に配置される管理装置(操作IF等)40を構成要素2と呼ぶことにする。
図3に示すように、管理装置40から品質劣化箇所切り分け装置20の遠隔操作手段24に対して、予め測定対象の指示などを送信しておく。品質劣化箇所切り分け装置20の測定機能部21は、測定対象(送受信パケット)10からパッシブ測定に必要なデータを取り込む。遠隔操作手段24からパッシブ測定手段21に対して、管理装置40からの指示やその他の指示を入力し、指示以外の測定を行わないようにする。
FIG. 3 is a block diagram including a
The quality degradation
As shown in FIG. 3, a measurement target instruction or the like is transmitted in advance from the
パッシブ測定手段21は、対象となる送信パケットの通過時刻と対象となる受信パケットの通過時刻を測定し、測定データを品質評価指標計算手段22に出力する。品質評価指標計算手段22は、測定データを基に品質評価指標を計算し、計算結果を品質劣化箇所判定手段23に出力する。品質劣化箇所判定手段23は、受け取った品質評価指標を基に経路中の品質劣化箇所を判定する。なお、品質劣化箇所判定手段23には、外部から、判定のために必要な係数αおよび判定閾値Zを入力しておく。品質劣化箇所判定手段23は、上流部途中でのパケット損失などに起因する劣化の有無には依存せず、下流部のみに起因する劣化判別が可能である。すなわち、受信パケットが品質劣化箇所切り分け装置20を通過してから、その受信確認パケットが品質劣化箇所切り分け装置20を通過するまでの時間(応答時間)を計測した値に依存して、劣化の有無を判別する。
The passive measuring means 21 measures the passing time of the target transmission packet and the passing time of the target received packet, and outputs the measurement data to the quality evaluation index calculating
図4に示すように、品質劣化箇所切り分け装置20よりユーザ端末側である下流部には、ユーザ端末である複数のパーソナルコンピュータ(PC)60とルータ70が配置され、品質劣化箇所切り分け装置20よりネットワーク側である上流部には、ネットワーク内のルータ80が配置されている。なお、構成要素1である品質劣化箇所切り分け装置20には、前述のように、パッシブ測定手段21、品質評価指標計算手段22、品質劣化箇所特定手段23および遠隔操作手段(通信対応部)24が設けられ、品質劣化箇所切り分け装置20に予め指示を与え、また品質劣化箇所切り分け装置20が通知する相手である構成要素2の管理装置40は、ネットワーク外または内に配置され、操作IF等が内蔵されている。
As shown in FIG. 4, a plurality of personal computers (PCs) 60 and
(対象となる送受信パケットのキャプチャ)
図10は、キャプチャするパケットのヘッダ情報などの例を示す図である。
サービスを提供する側、すなわちネットワーク側からサービスを受ける側、すなわちユーザ端末側へ送信パケットが送信される。これに対して、ユーザ側からはその送信パケットに対する受信確認パケットがネットワーク側へ返送される。該当する送信パケットに対する受信確認パケットであることは、各パケットのヘッダに記述されているシーケンス番号を識別することで、判別できる。
送信パケットに対応した受信確認パケットが送信側に返信され、かつ受信確認パケットに、対応する送信パケットの識別データ(シーケンス番号等)が含まれているパケット通信を対象とする。以下では、TCPを例に実施方法を説明する。
(Capture of target send / receive packets)
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of header information of a packet to be captured.
A transmission packet is transmitted from the service providing side, that is, the side receiving the service from the network side, that is, the user terminal side. On the other hand, a reception confirmation packet for the transmission packet is returned from the user side to the network side. Whether the packet is a reception confirmation packet for the corresponding transmission packet can be determined by identifying the sequence number described in the header of each packet.
A packet communication in which a reception confirmation packet corresponding to the transmission packet is returned to the transmission side and the identification data (sequence number or the like) of the corresponding transmission packet is included in the reception confirmation packet is targeted. Hereinafter, the implementation method will be described using TCP as an example.
品質劣化箇所切り分け装置20のパッシブ測定手段21は、対象となるパケットを取り込み、TCPパケットヘッダ情報および監視点通過時刻を記録する。
図10は、TCPdumpで取得できる情報の例を示している。網掛け部分が上記に該当する情報項目である。すなわち、情報項目としては、時刻、指信元アドレス、宛先アドレス、フラグ、シーケンス番号、ACKビット、ACK番号、等である。
まず、対象となる通信(IPアドレスとポートの対で決まる。通信相手を任意あるいは限定したホスト間との通信などを指定することができる)に対して、セッション確立から終了までの一連の送受信パケット(以下、フローと呼ぶ)毎に品質評価・劣化判定などを行うこととする。
The passive measuring means 21 of the quality degradation
FIG. 10 shows an example of information that can be acquired by TCP dump. The shaded portion is the information item corresponding to the above. That is, the information items are time, instruction source address, destination address, flag, sequence number, ACK bit, ACK number, and the like.
First, for a target communication (determined by a pair of IP address and port. You can specify communication between hosts with arbitrary or limited communication partners), a series of sent and received packets from session establishment to termination Each time (hereinafter referred to as “flow”), quality evaluation / degradation determination and the like are performed.
図5は、ACKパケットのフォーマット図である。
フロー単位のキャプチャ情報に対して、以下の記号を付加する。
ti :通信が確立されてから、i番目の受信パケットの通過時刻
Seq(i):i番目の受信パケットのTCPヘッダにあるシーケンス番号
Ack(i):通信が確立されてから、i番目に送信したACK
Ti :通信が確立されてから、i番目に送信したACKの通過時刻
Res(i):Ack(i)で受信確認されたシーケンス番号の空間
SACKオプションのあるTCPの場合、Ack(i)で受信確認されたシーケンス番号の空間は、図5に示すように、1〜B1、B2〜B3、B4〜B5の間の網掛け部分に含まれている。従って、パッシブ測定手段21は、取り込んだACKパケットの上記の部分を識別して判別する。
FIG. 5 is a format diagram of an ACK packet.
The following symbols are added to the capture information for each flow.
ti: transit time of the i-th received packet after communication is established Seq (i): sequence number Ack (i) in the TCP header of the i-th received packet: transmitted i-th after communication is established ACK
Ti: Time of passage of i-th transmitted ACK after communication is established Res (i): Space of sequence number confirmed to be received in Ack (i) For TCP with SACK option, received in Ack (i) As shown in FIG. 5, the space of the confirmed sequence number is included in the shaded portion between 1 to B1, B2 to B3, and B4 to B5. Therefore, the passive measurement means 21 identifies and discriminates the above-mentioned part of the captured ACK packet.
図6、図7および図8は、それぞれ正常時の場合、ネットワーク側でパケットが損失した場合、ユーザ環境でパケットが損失した場合のシーケンスチャートである。
図6の正常時の場合には、i番目のパケットは損失せずに、ネットワーク側から監視点を通過したユーザ端末側に送信され、ユーザ端末からi番目のパケットに対するACKパケットが監視点を通過して、ネットワーク側に返送される。
パッシブ測定手段21は、i番目のパケットが通過した時刻tiと、i番目のパケットに対するACKパケットが逆方向に通過した時刻Tiとを測定し、これらの時刻ti,Tiおよびこの間の応答時間を品質評価指標計算手段22に渡し、評価尺度を計算した後、品質劣化箇所判定手段23で下流側の劣化箇所を特定する。
6, 7, and 8 are sequence charts when the packet is lost on the network side and when the packet is lost in the user environment in the normal state.
In the normal case of FIG. 6, the i-th packet is not lost and is transmitted from the network side to the user terminal side that has passed the monitoring point, and the ACK packet for the i-th packet from the user terminal passes the monitoring point. And sent back to the network side.
The passive measuring means 21 measures the time ti when the i-th packet has passed and the time Ti when the ACK packet for the i-th packet has passed in the reverse direction, and determines the times ti and Ti and the response time between them as quality. After passing to the evaluation index calculation means 22 and calculating the evaluation scale, the quality deterioration location determination means 23 identifies the downstream deterioration location.
図7のように、ネットワーク側でパケット(1)が損失した場合には、パケット(1)に対する再送(IP)が監視点を通過する時刻tiを測定し、ユーザ端末側からパケット(1)に対するACKパケットが監視点を逆方向に通過する時刻Tiを測定する。これらの時刻ti,Tiおよびこの間の応答時間を品質評価指標計算手段22に渡し、評価尺度を計算した後、品質劣化箇所判定手段23で下流側の劣化箇所を特定する。 As shown in FIG. 7, when the packet (1) is lost on the network side, the time ti when the retransmission (IP) for the packet (1) passes through the monitoring point is measured, and the packet (1) for the packet (1) is received from the user terminal side. Time Ti at which the ACK packet passes through the monitoring point in the reverse direction is measured. After passing these times ti and Ti and the response time between them to the quality evaluation index calculation means 22 and calculating the evaluation scale, the quality deterioration point determination means 23 identifies the downstream deterioration point.
図8のように、ユーザ環境でパケット(1)が損失した場合には、パケット(1)に対する再送(IP)が送信されるが、品質劣化箇所切り分け装置20では、最初のパケット(1)が監視点を通過する時刻tiを測定し、再送(IP)が通過する時刻には測定しない。ユーザ端末側からは再送パケットに対するACKパケットが監視点を逆方向に通過する時刻Tiを測定する。これらの時刻ti、Tiおよびこの間の応答時間を品質評価指標計算手段22に渡し、評価尺度を計算した後、品質劣化箇所判定手段23で下流側の劣化でなく、上流側の劣化であることを判別し、劣化箇所を特定する。このように、応答時間により、ユーザ環境に起因する劣化か否かを切り分けられる。
As shown in FIG. 8, when the packet (1) is lost in the user environment, a retransmission (IP) for the packet (1) is transmitted. In the quality degradation
(ユーザ側の品質評価指標の計算)
図9は、本発明の一実施形態に係る品質評価指標の計算処理のフローチャートである。
監視点を通過したパケットに対する受信確認ACKが監視点を通過するまでの時間を応答時間とし、ユーザ側要因による劣化判定の評価尺度とする。
応答時間を計算する準備として、『{Seq(i)−1}がRes(j)に属するか?』を命題(i,j)と定義する。すなわち、j番目に送出されたACKによってi番目の到着パケットの情報の受信確認がされたか否か、を問う命題である。命題(i,j)が真のときT、偽のときFとすると、以下に示す操作によりi番目に監視点を(ユーザに向って)通過したパケットに対する応答時間Riが計算できる。
(Calculation of quality evaluation index on the user side)
FIG. 9 is a flowchart of a quality evaluation index calculation process according to an embodiment of the present invention.
The time until the reception confirmation ACK for the packet that has passed through the monitoring point passes through the monitoring point is defined as a response time, and is used as an evaluation scale for determining deterioration due to user-side factors.
In preparation for calculating the response time, “Does {Seq (i) −1} belong to Res (j)? Is defined as a proposition (i, j). That is, it is a proposition to ask whether or not the receipt of the information of the i-th arrival packet is confirmed by the j-th ACK sent. Assuming that T is when the proposition (i, j) is true and F is false, the response time Ri for the packet that has passed the i-th monitoring point (toward the user) can be calculated by the following operation.
図9において、Iは受信総数、JはACKパケットの受信総数である。受信総数を1と置き(ステップ201)、j番目に通過したACKパケットがi番目の送信パケットのシーケンス番号より大であり、かつ最も小さいjの値を求め(ステップ202)、その値jを基に命題(i,j)を求める(ステップ203)。命題が偽(F)であれば、jの値を1つ加算して(ステップ204)、命令(i,j)を再度求める。なお、TCPは途中でパケット損失が生じても再送によって情報伝達を確実に行うプロトコルであるため、必ず203,204のループは終結する。そして、命題が真(T)のとき、応答時間RI=Tj−tIにより求める(ステップ205)。Iが受信総数に達したならば、処理を終了する。一方、Iが受信総数に達しないときには、Iの値を1だけ加算して(ステップ206)、再度、ステップ202に戻り、Jの値を求める。
以上のフローに従うことで、応答時間を算出することができる。
In FIG. 9, I is the total number of receptions, and J is the total number of receptions of ACK packets. The total number of receptions is set to 1 (step 201), the jth passed ACK packet is greater than the sequence number of the i th transmission packet, and the smallest j value is obtained (step 202). The proposition (i, j) is obtained for (step 203). If the proposition is false (F), the value of j is incremented by one (step 204), and the instruction (i, j) is obtained again. Note that TCP is a protocol that reliably transmits information by retransmission even when packet loss occurs in the middle, so the
By following the above flow, the response time can be calculated.
なお、命題の真偽確認は以下のようにしてわかる。
Res(j)は、受信確認されたパケットのシーケンスを示す集合であるため、Seq(i)−1がその領域に属するか否かで、その真偽が判定できる。
なお、TCPオプションでSACKをONに設定した場合に、パケット損失により生じるシーケンス番号の抜けに対しても、前記手順に従って判定することにより、応答時間の算出が可能である。
The authenticity of the proposition can be confirmed as follows.
Since Res (j) is a set indicating the sequence of packets that have been confirmed to be received, its authenticity can be determined by whether or not Seq (i) -1 belongs to the area.
Note that when SACK is set to ON in the TCP option, the response time can be calculated by determining according to the above procedure even if the sequence number is lost due to packet loss.
(ユーザ側での劣化有無の判定)
図9の説明で算出した{Ri}の度数分布を作成し、指定したα%パーセンタイル値が指定した判定閾値Zを超過していたならば、ユーザ側に起因する品質劣化と判定する。ただし、判定閾値Zはユーザ環境などによって数種類あってもよいとする。
(Determining whether the user has deteriorated)
A frequency distribution of {Ri} calculated in the description of FIG. 9 is created, and if the specified α% percentile value exceeds the specified determination threshold Z, it is determined that the quality is deteriorated due to the user side. However, there may be several types of determination threshold values Z depending on the user environment and the like.
(その他)
本発明の機能は、測定対象サービスのパケットフローが通過する転送経路上の責任分解点に監視機能として組み込むことを想定している。
監視トリガや判定結果などを、下流部側(サービス利用者側)あるいは上流部側(ネットワークオペレータ側)からの遠隔問合せに対応する機能を有することとする。
(Other)
The function of the present invention is assumed to be incorporated as a monitoring function at a responsibility decomposition point on the transfer path through which the packet flow of the measurement target service passes.
It is assumed that a monitoring trigger, a determination result, and the like have a function corresponding to a remote inquiry from the downstream side (service user side) or the upstream side (network operator side).
(プログラムと記録媒体)
図9の品質評価指標の計算処理のフローチャートをプログラム化し、完成したプログラムをCD−ROMなどの記録媒体に格納しておけば、品質評価指標計算手段22のコンピュータにこの記録媒体を装着し、品質評価指標計算処理用プログラムをコンピュータにインストールして実行させることにより、本発明を容易に実現することができる。また、ネットワークを介して記録媒体を装着したコンピュータからこの品質評価指標計算処理用プログラムを他のコンピュータにダウンロードすることにより、このプログラムを汎用化することができる。
(Program and recording medium)
If the flowchart of the quality evaluation index calculation process of FIG. 9 is programmed and the completed program is stored in a recording medium such as a CD-ROM, the recording medium is mounted on the computer of the quality evaluation index calculation means 22 and the quality is calculated. The present invention can be easily realized by installing the evaluation index calculation processing program in a computer and executing the program. Moreover, this program can be generalized by downloading this quality evaluation index calculation processing program from a computer with a recording medium attached thereto via a network to another computer.
10 測定・管理の対象(パケット)
20 品質劣化箇所切り分け装置
21 パッシブ測定手段
22 品質評価指標計算手段
23 品質劣化箇所判定手段
24 遠隔操作手段
40 管理装置
60 ユーザ端末(PC)
70,80 ルータ
10 Targets of measurement and management (packets)
DESCRIPTION OF
70, 80 routers
Claims (9)
該パケット監視手段内に、ネットワーク側からユーザ端末側に送信されるサービス提供中の受信パケット、および該受信パケットとは逆方向で、該受信パケットに対する受信確認パケットをキャプチャする手段と、キャプチャした該受信および受信確認パケットの情報をもとに、該切り分けポイントよりユーザ端末側の性能を示す応答時間を含む品質評価指標値を算出する手段と、該品質評価指標値を基に、劣化箇所を特定する手段とを有することを特徴とするパケット交換網の品質劣化箇所の切り分け装置。 Place packet monitoring means at the separation point on the transfer path through which the packet flow of the measurement target service passes,
In the packet monitoring means, a received packet being provided from the network side to the user terminal side, a means for capturing a reception confirmation packet for the received packet in a direction opposite to the received packet, and the captured Based on the information of the reception and reception confirmation packets, a means for calculating a quality evaluation index value including a response time indicating the performance on the user terminal side from the separation point, and identifying a degradation point based on the quality evaluation index value And a means for isolating the quality degradation portion of the packet switching network.
上記切り分けポイントよりユーザ端末側の性能を示す品質評価指標値は、該切り分けポイントよりネットワーク側の途中でのパケット損失などに起因する劣化の有無には依存することなく、該切り分けポイントよりユーザ端末側のみに起因する劣化判別が可能であリ、受信パケットが、該切り分けポイントを通過してから該受信確認パケットが該切り分けポイントを通過するまでの応答時間に依存することを特徴とするパケット交換網の品質劣化箇所の切り分け装置。 In the apparatus for isolating the quality degradation point of the packet switching network according to claim 1,
The quality evaluation index value indicating the performance on the user terminal side from the separation point does not depend on the presence or absence of deterioration due to packet loss or the like on the network side from the separation point, and the user terminal side from the separation point. A packet-switching network characterized in that it is possible to determine degradation due to only the packet, and that depends on a response time from when a received packet passes through the separation point to when the reception confirmation packet passes through the separation point. For degrading quality degradation parts
該受信確認パケットに含まれるシーケンス番号を識別することで、複数の受信確認パケットを受信した場合にも該当パケットを識別するステップと、
上記識別したパケットからの情報に基づいて、送信パケット個々の応答時間を算出するステップと、
上記転送経路上の一点よりネットワーク側でのパケット損失に対する再送パケットがある場合には、最初の送信パケットと再送された送信パケットの判別を行い、最初の送出パケットから最終的に確認パケットが受信されるまでの時間を計測し、応答時間を算出するステップとを有することを特徴とするパケット交換網の品質劣化箇所の切り分け方法。 For the packet communication flow using the reception confirmation signal, the transmission packet of the packet communication flow and the reception confirmation packet for the transmission packet are captured at one point on the transfer path of the communication flow, and the header information of the captured packet is used. Thus, it is a method for isolating the quality degradation point of the packet switching network that calculates the response time on the user side from the capture point,
Identifying a corresponding packet even when a plurality of reception confirmation packets are received by identifying a sequence number included in the reception confirmation packet;
Calculating a response time for each transmission packet based on the information from the identified packet;
When there is a retransmission packet for packet loss on the network side from one point on the transfer path, the first transmission packet and the retransmitted transmission packet are discriminated, and the confirmation packet is finally received from the first transmission packet. And a step of calculating a response time, and determining a quality degradation point of the packet switching network.
上記各手段に加えて、遠隔地に配置された管理装置から予め測定対象指示を受け取るとともに、該管理装置に対して劣化要因および評価指標値を送信する遠隔操作手段を設けることを特徴とするパケット交換網の品質劣化箇所の切り分け装置。 In the separation apparatus of the quality degradation location of the packet switching network according to claim 1 or 2,
In addition to each of the above means, a packet is provided that includes a remote operation means for receiving a measurement target instruction in advance from a management device arranged at a remote location and transmitting a deterioration factor and an evaluation index value to the management device. A device that isolates quality degradation points in the switching network.
上記品質評価指標を算出する手段は、ネットワーク側でパケットが損失した場合には、損失したパケットに対する再送パケットが切り分けポイントを通過した時刻から、該再送パケットに対する受信確認パケットが該切り分けポイントを通過した時刻までの応答時間を評価尺度として、品質評価指標を算出することを特徴とするパケット交換網の品質劣化箇所の切り分け装置。 In the separation apparatus of the quality degradation location of the packet switching network according to claim 1 or 2,
When the packet is lost on the network side, the means for calculating the quality evaluation index is that the acknowledgment packet for the retransmission packet has passed the separation point from the time when the retransmission packet for the lost packet has passed the separation point. An apparatus for classifying a quality deterioration point of a packet switching network, wherein a quality evaluation index is calculated using a response time until time as an evaluation scale.
上記品質評価指標を算出する手段は、ユーザ端末側でパケットが損失した場合には、損失したパケットに対する再送パケットの通過にかかわらず、損失したパケットが切り分けポイントを通過した時刻から、該再送パケットに対する受信確認パケットが該切り分けポイントを通過した時刻までの応答時間を評価尺度として、品質評価指標を算出することを特徴とするパケット交換網の品質劣化箇所の切り分け装置。 In the separation apparatus of the quality degradation location of the packet switching network according to claim 1 or 2,
When the packet is lost on the user terminal side, the means for calculating the quality evaluation index is configured so that the lost packet is received from the time when the lost packet passes the separation point regardless of the passage of the retransmission packet to the lost packet. An apparatus for classifying a quality-degraded portion of a packet-switched network, wherein a quality evaluation index is calculated using a response time until the time when a reception confirmation packet passes through the classification point as an evaluation scale.
該受信確認パケットに含まれるシーケンス番号を識別する手順、複数の受信確認パケットを受信した場合にも該当パケットを識別する手順、上記識別したパケットからの情報に基づいて、送信パケット個々の応答時間を算出する手順、上記転送経路上の一点よりネットワーク側でのパケット損失に対する再送パケットがある場合には、最初の送信パケットと再送された送信パケットの判別を行う手順、最初の送出パケットから最終的に確認パケットが受信されるまでの時間を計測する手順、計測した時間から応答時間を算出する手順を、実行させるための品質評価指標計算用プログラム。 For the packet communication flow using the reception confirmation signal, the transmission packet of the packet communication flow and the reception confirmation packet for the transmission packet are sent to the computer of the quality degradation location isolation device of the packet switching network on the transfer path of the communication flow. A program for quality evaluation index calculation for executing a procedure for capturing at one point and a procedure for calculating a response time on the user side from the capture point by using header information of the captured packet,
The procedure for identifying the sequence number included in the acknowledgment packet, the procedure for identifying the corresponding packet even when a plurality of acknowledgment packets are received, and the response time of each transmitted packet based on the information from the identified packet If there is a retransmission packet for packet loss on the network side from one point on the transfer path, the procedure to determine the first transmission packet and the retransmitted transmission packet, finally from the first transmission packet A quality evaluation index calculation program for executing a procedure for measuring a time until a confirmation packet is received and a procedure for calculating a response time from the measured time.
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