JP4698555B2 - 検出方法、検出装置及びコンピュータプログラム - Google Patents

Description

本願は、パケット網内を送受信されるパケットについて測定した通信品質値に基づいて通信状態を検出する検出方法、該検出方法を適用した検出装置、及び前記検出装置を実現するコンピュータプログラムに関し、特に一時的に発生する輻輳に影響されることなく信頼性の高い通信状態を検出することが可能な検出方法、検出装置及びコンピュータプログラムに関する。

ＶｏＩＰ(Voice over IP )網等のパケット網を用いたＩＰ電話等の通信システムが普及してきている。ＶｏＩＰ網等のパケット網における通信品質を管理するため、パケット網内を送受信されるパケットの遅延時間等の通信品質値を測定し、測定した通信品質値を、ネットワーク管理者が予め設定している管理基準値と比較することにより、通信状態を検出し、パケット網を監視する方法が行われている。

また特許文献１では、過去の測定値の平均及び標準偏差から自動的に管理基準値を算出する方法が開示されている。特許文献１に開示されている方法では、測定値の平均ｘ及び標準偏差σを算出し、測定値の約９５％を含む範囲となるｘ＋２σの値を管理基準値として設定する。そしてその後の測定値を管理基準値と比較することにより通信状態を検出してパケット網を監視する。
特開２０００−４１０３９号公報

しかしながら特許文献１に開示されている方法は、測定値の分布が指数分布、正規分布等の理想的な分布をしていることを前提としているため、管理基準値の算出の元となる測定値に異常値が含まれている場合、算出された管理基準値の信頼性が低く不適正な値となるという問題がある。

図１１は、測定値の分布例を示すグラフである。図１１では、遅延時間の分布を示すグラフであり、横軸に遅延時間をとり、縦軸に頻度をとってその関係を示している。図１１（ａ）は、分布が指数分布に近い分布となったため、当該分布に基づく平均値及び標準偏差からｘ＋２σとして算出された管理基準値は、測定値の分布の９５％の範囲を示す値として信頼性が高く適正な値となる。図１１（ｂ）は、瞬間的な輻輳が発生し、異常な位置にピークが発生し、理想的な指数分布と大きく異なる分布となる。この様な異常値を多く含む分布の場合、平均値及び標準偏差共に大きくなり、ｘ＋２σとして算出された管理基準値は、不適正な値をとることになり、この様な値を管理基準値として設定した場合、通信状態が異常となっているにも関わらず、通信状態が正常な状態にあると誤った判断を下す可能性がある。

本願は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、測定した通信品質値を閾値と比較し、閾値内であるパケットの通信品質値に基づいて通信状態を検出することにより、異常値を除いた測定値から管理基準値を設定することができるので、信頼性の高い適正な管理基準値を算出することができるので、正確に通信状態を管理することが可能な検出方法、該検出方法を適用した検出装置、及び前記検出装置を実現するコンピュータプログラムの提供を目的とする。

本願に記載の検出方法は、パケット網内を送受信されるパケットについて測定した通信品質値に基づいて通信状態を検出する検出方法において、測定した通信品質値を、予め設定されている閾値と比較し、通信品質値が閾値に基づく範囲内であるパケットの通信品質値に基づいて基準値を算出し、算出した基準値及び該基準値の算出後に測定した通信品質値に基づいて通信状態を検出する。

本願に記載の検出装置は、パケット網内を転送されるパケットについて測定した通信品質値に基づいて通信状態を検出する検出装置において、測定した通信品質値を、予め設定されている閾値と比較する手段と、通信品質値が閾値に基づく範囲内であるパケットの通信品質値に基づいて基準値を算出する手段と、算出した基準値及び算出後に測定した通信品質値に基づいて通信状態を検出する手段とを備える。

本願に記載の検出装置は、前記通信品質値は、パケットの送受信に係る遅延時間であり、複数のパケットの遅延時間を、パケットサイズ毎に集計する手段と、パケットサイズ毎の遅延時間の最小値に基づいて、パケットサイズに依存する遅延時間を算出する手段と、パケットサイズ毎の遅延時間の最小値、パケットサイズに依存する遅延時間、及び予め設定されているパケット網の使用率の許容値に依存する許容滞留遅延時間に基づいて、設定すべき閾値を算出する手段とを更に備える。

本願に記載のコンピュータプログラムは、パケット網内を送受信されるパケットについて測定した通信品質値を取得するコンピュータに、通信品質値に基づいて通信状態を検出させるコンピュータプログラムにおいて、コンピュータに、測定した通信品質値を、予め設定されている閾値と比較させる手順と、コンピュータに、通信品質値が閾値に基づく範囲内であるパケットの通信品質値に基づいて、以降に測定する通信品質値と比較して通信状態を検出すべき基準値を算出させる手順とを実行させる。

本願では、通信品質値が閾値を超えるパケットを異常値とみなして除外し、閾値に基づく範囲内である通信品質値から算出した基準値に基づいて通信状態を検出することにより、異常値を除いた通信品質値から算出した基準値に基づいて通信品質を管理することができるので、信頼性の高い適正な基準値を設定することができ、適正に通信状態を管理することが可能である。

本願では、通信距離に依存する伝送遅延時間及びパケットサイズに依存するシリアライズ遅延時間をパケット毎の遅延時間の最小値に基づいて算出し、更に通信網のトラフィックの状況等のパケット網の使用率に依存するキューイング遅延時間について使用率の許容値を設定し、伝送遅延時間、シリアライズ遅延時間及び許容可能なキューイング遅延時間を示す許容滞留遅延時間に基づいて閾値を算出することにより、パケットサイズ、通信環境等の様々な要因を加味した最適な閾値を算出することが可能である。

本願では、通信距離に依存する伝送遅延時間及びパケットサイズに依存するシリアライズ遅延時間をパケット毎の遅延時間の最小値に基づいて算出し、更に通信網のトラフィックの状況等のパケット網の使用率に依存するキューイング遅延時間について使用率の許容値を設定し、伝送遅延時間、シリアライズ遅延時間及び許容可能なキューイング遅延時間を示す許容滞留遅延時間に基づいて基準値を算出することにより、例えばオンラインの通信品質状況の監視に用いることが可能な最適な基準値を算出することが可能である。

本願記載の検出方法、検出装置及びコンピュータプログラムは、パケット網内を転送されるパケットについて測定した通信品質値を、予め設定されている閾値と比較し、通信品質値が閾値に基づく範囲内であるパケットの通信品質値に基づいて基準値を算出し、算出した基準値及び算出後に測定した通信品質値に基づいて通信状態を検出する。

この構成により、本願では、通信品質値が閾値を超えるパケットを異常値とみなして除外し、閾値内である通信品質値に基づいて通信状態を検出するため、異常値を除いた通信品質値から基準値を算出し、算出した基準値に基づいて通信品質を管理することができるので、信頼性の高い適正な基準値を設定することができ、適正に通信状態を管理することが可能である等、優れた効果を奏する。

さらに本願記載の検出装置は、通信品質値として測定した複数のパケットの遅延時間を、パケットサイズ毎に集計し、通信距離に依存する伝送遅延時間と、パケットの転送経路上の中継装置によるパケットの送出に係りパケットサイズ及び通信帯域に依存するシリアライズ遅延等の遅延時間との和をパケットサイズ毎の遅延時間の最小値に基づいて算出する。そしてパケットサイズ毎の遅延時間の最小値同士の関係に基づく連立方程式により、伝送遅延時間及びパケットサイズに依存するシリアライズ遅延時間を算出する。また経路上の中継装置内で待ちキューとして滞留する滞留遅延時間としての許容時間を使用率の許容値に依存する許容滞留遅延時間として予め設定する。そして伝送遅延時間及びシリアライズ遅延時間並びに許容滞留遅延時間に基づいて、設定すべき閾値を算出する。

この構成により、本願では、パケットサイズ、通信環境等の様々な要因を加味した最適な閾値を算出することが可能である等、優れた効果を奏する。

また本願記載の基準値算出装置は、通信品質値として測定した複数のパケットの遅延時間を、パケットサイズ毎に集計し、通信距離に依存する伝送遅延時間と、パケットの転送経路上の中継装置によるパケットの送出に係りパケットサイズ及び通信帯域に依存するシリアライズ遅延等の遅延時間との和をパケットサイズ毎の遅延時間の最小値に基づいて算出する。そしてパケットサイズ毎の遅延時間の最小値同士の関係に基づく連立方程式により、伝送遅延時間及びパケットサイズに依存するシリアライズ遅延時間を算出する。また経路上の中継装置内で待ちキューとして滞留する滞留遅延時間としての許容時間を使用率の許容値に依存する許容滞留遅延時間として予め設定する。そして伝送遅延時間及びシリアライズ遅延時間並びに許容滞留遅延時間に基づいて、設定すべき基準値を算出する。

この構成により、本願では、例えばオンラインの通信品質状況の監視に用いることが可能で、パケットサイズ、通信環境等の様々な要因を加味した最適な基準値を算出することが可能である等、優れた効果を奏する。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。

図１は、本発明の検出方法の例を概念的に示す説明図である。図１中１００は、ＷＡＮ、ＶｏＩＰ(Voice over IP) 網、インターネット等のパケット網であり、パケット網１００を介してセグメントとして区分される複数の拠点１０１，１０１，…が接続されており、各拠点１０１，１０１，…には、夫々ルータ、ゲートウェイ等の接続装置１０２が配設されており、接続装置１０２を介して各種コンピュータ等の一又は複数の通信装置１０３，１０３，…が接続されている。なお以降の説明において、特に必要がある場合、各拠点１０１，１０１，…を、第１拠点１０１ａ、第２拠点１０１ｂ、第３拠点１０１ｃ、…と表現する。

第１拠点１０１ａと、第２拠点１０１ｂ、第３拠点１０１ｃ、…との間には、夫々通信経路が設定され、設定された通信経路を介してパケットの形式で様々なデータが送受信される。また第１拠点１０１ａと、第２拠点１０１ｂ、第３拠点１０１ｃ、…とを結ぶ通信経路上には、通信経路を介して送受信されるパケットを検出（キャプチャ）する本発明の検出装置１が配設されている。検出装置１は、検出したパケットに基づいて通信品質値を測定し、測定した通信品質値に基づき通信網１００及び各通信経路の通信状況を検出する。また検出装置１は、検出したパケットに基づいて通信状況を検出するために要する基準値を算出する。

図２は、本発明の検出装置１の構成例を示すブロック図である。装置全体を制御するＣＰＵ等の制御手段１０と、本発明のコンピュータプログラム１０００及びデータ等の各種情報を記録するハードディスク等の記録手段１１と、各種情報を一時的に記憶するＲＡＭ等の記憶手段１２と、時計及びタイマとして作動する計時手段１３と、通信経路上を送受信されるパケットを検出する検出手段１４と、モニタ及びプリンタ等の出力手段１５とを備えている。そして記録手段１１に記録したコンピュータプログラム１０００を記憶手段１２に記憶させ、制御手段１０の制御にて実行することにより、検出装置１は、本発明の検出装置１として動作する。

記録手段１１の記録領域の一部は、検出したパケットに基づく通信品質値の測定結果を記録する測定結果データベース（測定結果ＤＢ）１１ａ、基準値として設定される閾値を記録する閾値データベース（閾値ＤＢ）１１ｂ等の各種データベースとして用いられる。

図３は、本発明の検出装置１が備える測定結果データベース１１ａの記録内容の例を概念的に示す説明図である。測定結果データベース１１ａは、受信したパケットに係る各種情報をレコードとして記録するデータベースであり、検出した日時、送信元又は送信先となる第１拠点１０１ａの通信装置１０３のアドレス及びポート、リモートアドレス及びリモートポート、パケットに付されたシーケンス番号、パケットの送信サイズ及び受信サイズ、通信品質値（ＲＴＴ：Round Trip Time ）等の各種情報が記録されている。

リモートアドレスとは、第１拠点１０１ａの通信装置１０３の通信相手となる他の拠点１０１の通信装置１０３のアドレスであり、リモートポートとは、第１拠点１０１ａの通信装置１０３の通信相手となる他の拠点１０１の通信装置１０３のアドレスのポートである。シーケンス番号とは、パケットに示された番号であり、例えば第１拠点１０１ａから送信したＤＡＴＡと、該データに対するＡＣＫ（認識）との対応付けに用いられる。送信サイズとは、第１拠点１０１ａ側から送信するパケットのサイズであり、受信サイズとは、第１拠点１０１ａ側が受信するパケットのサイズである。ＲＴＴとは、例えば第１拠点１０１ａからＤＡＴＡを送信した時刻と、該ＤＡＴＡに対するＡＣＫを受信した時刻との差を示す時刻であり、通信品質値の一つである遅延時間を示すデータとして用いられる。

図４は、本発明の検出装置１が備える閾値データベース１１ｂの記録内容の例を概念的に示す説明図である。閾値データベース１１ｂには、拠点１０１を識別する拠点ＩＤ及びパケットサイズに対応付けて、拠点１０１及びパケットサイズ毎に設定された閾値を示すｍｓｅｃ単位のデータが記録されている。例えば拠点ＩＤが２である第２拠点１０１ｂ内の通信装置１０３と送受信するパケット長が１００バイト未満であるパケットに対して設定された閾値は１０ｍｓｅｃであり、拠点ＩＤが３である第３拠点１０１ｃ内の通信装置１０３と送受信するパケット長が１４００バイト以上１５００バイト未満であるパケットに対して設定された閾値は３０ｍｓｅｃである。

次に本発明の検出装置１が検出したパケットに基づいて測定する通信品質について説明する。測定の対象となる通信品質としては、ＲＴＴ等の値として示される遅延時間、消失数、消失率等の様々な項目がある。ここではＲＴＴとして示される遅延時間について説明する。

図５は、本発明の検出装置１の通信品質の測定を概念的に示す説明図である。図５では、ＴＣＰ（Transmission Control Protocol ）に基づくパケットに係る通信品質値として測定する遅延時間について、シーケンス図を用いて示している。図５中、第１通信装置１０３ａとは、第１拠点１０１ａ内に配設された装置であり、第２通信装置１０３ｂとは、第２拠点１０１ｂ内に配設された装置である。そして検出装置１は、第１通信装置１０３ａ及び第２通信装置１０３ｂ間で送受信されるパケットを検出し、通信品質値として遅延時間を測定する。

図５では、第２通信装置１０３ｂから第１通信装置１０３ａへＳＹＮパケットを送信し、第１通信装置１０３ａは、受信したＳＹＮパケットに対して、ＳＹＮＡＣＫパケットを第２通信装置１０３ｂへ送信し、第２通信装置１０３ｂは、受信したＳＹＮＡＣＫパケットに対して、ＡＣＫパケットを送信する状況を示している。検出装置１は、第１通信装置１０３ａから第２通信装置１０３ｂへ送信されるＳＹＮＡＣＫパケット、及び第２通信装置１０３ｂから第１通信装置１０３ａへ送信されるＡＣＫパケットを検出（キャプチャ）し、検出した時刻の差を、遅延時間（ＲＴＴ）として測定する。なお検出したパケットからは、拠点１０１に係るアドレス、受信サイズ等のデータを検出することができ、検出装置１は、これらのデータと遅延時間とを対応付けて測定結果データベース１１ａに記録する。

なお検出装置１は、パケットに示されているシーケンス番号に基づいて、ＳＹＮＡＣＫパケット及びＡＣＫパケットの対応関係を認識し、パケットに送信元又は送信先として示されているアドレスに基づいて拠点１０３を認識する。例えばアドレスが「１９２．１６８．２．ＸＸＸ」（ＸＸＸは、０〜２５５の整数）である場合、第２拠点１０１ｂの装置であると認識し、「１９２．１６８．３．ＸＸＸ」である場合、第３拠点１０１ｃの装置であると認識し、「１９２．１６８．４．ＸＸＸ」である場合、第４拠点１０１ｄの装置であると認識する。

さらに図５では、第１通信装置１０３ａから第２通信装置１０３ｂへＤＡＴＡパケットを送信し、第２通信装置１０３ｂは、受信したＤＡＴＡパケットに対して、ＡＣＫパケットを送信する状況を示している。検出装置１は、第１通信装置１０３ａから第２通信装置１０３ｂへ送信されるＤＡＴＡパケット、及び第２通信装置１０３ｂから第１通信装置１０３ａへ送信されるＡＣＫパケットを検出し、検出した時刻の差を遅延時間として測定する。なお検出装置１は、パケットに示されているシーケンス番号に基づいて、ＤＡＴＡパケット及びＡＣＫパケットの対応関係を認識する。

ＳＹＮＡＣＫパケットは、１００バイト未満の短いパケットであり、ＤＡＴＡパケットは、１４００バイト以上のパケットサイズとなる場合もある。検出装置１は、この様な測定を様々なパケットサイズのパケット及び様々な拠点に配設された通信装置１０３に対して実施することにより、拠点及びパケットサイズ毎の遅延時間を測定することができる。なお図５では、第１通信装置１０３ａ及び第２通信装置１０３ｂ間で送受信されるパケットを検出するパッシブ計測により通信品質値を測定することで測定時のトラフィック増大を抑制する形態を示したが、検出装置１が各拠点１０１，１０１，…に配設された装置へＰＩＮＧパケット等の疎通確認パケットを送信し、疎通確認パケットに対して返信されるパケットに基づいて通信品質値を測定するアクティブ計測を行う形態であっても良い。

次に本発明の検出装置１の各種処理について説明する。図６は、本発明の検出装置１の測定処理の例を示すフローチャートである。測定処理とは、検出装置１が、通信経路上を送受信されるパケットを検出して、その通信品質値を測定し、記録する処理である。検出装置１は、コンピュータプログラム１０００を実行する制御手段１０の制御により、第１拠点１０１ａと、他の拠点１０１，１０１，…との間で送受信されるパケットを検出手段１４にて検出し（Ｓ１０１）、検出したパケットについて遅延時間等の通信品質値を測定し（Ｓ１０２）、測定した通信品質値を測定結果データベース１１ａに記録する（Ｓ１０３）。この様にして測定処理が実行される。

図７は、本発明の検出装置１の基準値算出処理の例を示すフローチャートである。基準値算出処理は、通信状態を検出する基準として用いられる管理基準値を算出する処理、及び管理基準値の算出の元となる通信品質値を選択する基準値を閾値として算出する処理である。なお基準値算出処理は、２４時間等の所定の時間間隔で行われる処理であり、例えば２４時間の間に測定した通信品質値に基づいて閾値及び管理基準値を算出する。そして算出される閾値及び管理基準値は、基準値算出処理を実行する都度、更新される。

検出装置１は、コンピュータプログラム１０００を実行する制御手段１０の制御により、測定結果データベース１１ａに記録されている基準値算出の対象となる時間分の通信品質値、ここでは遅延時間を、パケットサイズ及び拠点１０１，１０１，…毎に集計し（Ｓ２０１）、集計した結果に基づいて、パケットサイズ及び拠点１０１，１０１，…毎に閾値を算出し（Ｓ２０２）、算出した閾値を、通信品質値を選択するパケットサイズ及び拠点１０１，１０１，…毎の閾値として設定する（Ｓ２０３）。ステップＳ２０２の閾値の算出処理の詳細については後述する。

さらに検出装置１は、制御手段１０の制御により、パケットサイズ及び拠点１０１，１０１，…毎に集計した通信品質値を、夫々に設定されている閾値と比較し（Ｓ２０４）、通信品質値が閾値に基づく範囲内であるパケットを選択して、選択した閾値内のパケットの通信品質値の平均及び標準偏差に基づき管理基準値を算出し（Ｓ２０５）、算出したパケットサイズ及び拠点１０１，１０１，…毎の管理基準値を、通信状態を検出する基準となる管理基準値として設定する（Ｓ２０６）。ステップＳ２０５では、例えば通信品質値の平均をｘとし、標準偏差をσとした場合、ｘ＋２σの値が管理基準値として設定される。この値は、通信品質値の分布が指数分布に従うと仮定した場合、約９５％の値が含まれる値である。さらに９９．７％の値が含まれるｘ＋３σの値を算出する様にしても良い。この様に算出される管理基準値は、本来の母集団となる通信品質値から、異常値である閾値を超える値を除いた選択後の母集団に含まれる通信品質値に基づいて算出される。閾値に基づく範囲内の通信品質値を選択することにより、選択後の母集団は、理想的な指数分布に近付くと考えられるので、管理基準値の信頼性が高くなる。

ここでステップＳ２０２における閾値の算出処理について説明する。通信品質値として測定される遅延時間は、通信距離に依存する伝送遅延時間と、通信経路上でパケットを中継する装置によるパケットの中継に係るシリアライズ遅延時間と、通信経路上の装置内で待ちキューとして滞留する滞留遅延時間（キューイング遅延時間）との和として示すことができる。通信距離に依存する伝送遅延時間は、拠点１０１，１０１，…毎に一定値をとる。シリアライズ遅延時間は、中継する装置がパケットの送出に要する時間であり、パケットサイズを送出処理速度で除することで求められる商であることから、パケットサイズに比例し、パケットサイズ毎に一定値をとる。滞留遅延時間は、パケット網１００の通信状態、即ちトラフィック量によって変動する遅延時間であり、ここでは許容可能な滞留遅延時間を許容滞留遅延時間とする。

そして通信状態が輻輳等の異常な状態にある場合に、遅延時間が許容可能な限度を超えるものとすると、許容可能な遅延時間を閾値とすることで、通信状態が異常な状態であるがため異常値となった通信品質値を、管理基準値の算出の元となる母集団から除外することが可能となる。従って閾値は下記の式１に示す様に伝送遅延時間と、シリアライズ遅延時間と、許容滞留遅延時間との和として算出される。

閾値＝Ｄ＋Ｒ＋Ｑp …式１
但し、Ｄ：伝送遅延時間
Ｒ：シリアライズ遅延時間
Ｑp ：許容滞留遅延時間

シリアライズ遅延時間は、パケットサイズに比例することから、比例定数をパケットサイズに係る係数ｋで示すものとすると、式１は、下記の式２に変形することができる。

閾値＝Ｄ＋ｋ・Ｓ＋Ｑp …式２
但し、ｋ：パケットサイズに係る係数
Ｓ：パケットサイズ

またパケットサイズ及び拠点１０１，１０１，…毎に集計すると、伝送遅延時間及びシリアライズ遅延時間はほぼ一定の値をとることから、遅延時間の変動分は、滞留遅延時間に相当するので、パケットサイズ及び拠点１０１，１０１，…毎に集計した遅延時間の最小値が、夫々のパケットサイズ及び拠点１０１，１０１，…毎の伝送遅延時間及びシリアライズ遅延時間の和となる。従って一の拠点１０１について、パケットサイズ毎に下記の式３が成り立つ。

パケットサイズＳ1 の場合の遅延時間の最小値＝Ｄ＋ｋ・Ｓ1 …式３
パケットサイズＳ2 の場合の遅延時間の最小値＝Ｄ＋ｋ・Ｓ2 …式３
：
パケットサイズＳn の場合の遅延時間の最小値＝Ｄ＋ｋ・Ｓn …式３

パケットサイズ毎の複数の式３を連立方程式とみなして解くことにより、一の拠点１０１についての伝送遅延時間Ｄと、係数ｋとを算出することができ、各拠点１０１，１０１，…毎に同様の計算を行うことで、各拠点１０１，１０１，…毎の伝送遅延時間Ｄを算出することができる。

複数のパケットサイズとしては、ＴＣＰの場合、ＳＹＮパケットに対するＳＹＮＡＣＫパケット、ＳＹＮＡＣＫパケットに対するＡＣＫパケット等のサイズが小さいパケットのパケットサイズと、最大パケットサイズのＤＡＴＡパケットに対するＡＣＫパケット等のサイズが大きいパケットのパケットサイズとを用いることができる。これらのパケットは、送受信される頻度が高いため数多く測定することができる。例えばＳＹＮパケット及びＳＹＮＡＣＫパケット並びにＳＹＮＡＣＫパケット及びＡＣＫパケットは、何れもパケットサイズが約６０バイトであることから、Ｓ1 ＝６０とする。また最大パケットサイズのＤＡＴＡパケットのパケットサイズは約１５００バイトであり、ＡＣＫパケットのパケットサイズは約６０バイトであることから、これらの平均をとり、Ｓ2 ＝７８０とする。そしてＳ1 及びＳ2 及び夫々の遅延時間を用いて連立方程式を解くことにより、伝送遅延時間Ｄ及び係数ｋを算出することができる。

許容滞留遅延時間Ｑp については待ち行列理論を用いて算出する。待ち行列モデルとしてＭ／Ｍ／１モデルを用いる場合、パケット網１００を構成しパケットを中継する装置の滞留遅延時間は、下記の式４で示すことができる。なおパケットを中継する装置の状況に応じてＭ／Ｄ／１等の他の待ち行列モデルを用いることも可能である。

Ｑ＝Ｐ・ρ／（１−ρ） …式４
但し、Ｑ：滞留遅延時間
Ｐ：パケット処理時間
ρ：パケット網１００の使用率

式４において、パケット処理時間Ｐは、シリアライズ遅延時間に相当するので、係数ｋ及びパケットサイズＳの積として算出することができる。なおパケットサイズＳとしては、パケット処理時間の最悪時を考えてパケットの最大サイズである１５１４バイトを設定しても良く、流れているパケットサイズの平均値等の値を用いても良い。またパケット網１００の使用用途等の状況に基づいて、パケット網１００の使用率の許容値ρp を、例えばρp ＝０．６として予め設定することにより、許容滞留遅延時間Ｑp を下記の式５で算出することができる。

Ｑp ＝ｋ・Ｓ・ρp ／（１−ρp ） …式５

そして伝送遅延時間Ｄ、係数ｋ及びパケットサイズＳの積、並びに許容滞留遅延時間Ｑp を式２に代入することにより、閾値を算出することができる。そして拠点１０１，１０１，…に応じて代入する伝送遅延時間Ｄを決定し、パケットサイズ毎に代入するパケットサイズＳを決定することにより、パケットサイズ及び拠点１０１，１０１，…毎の閾値を算出することができる。

図８は、本発明の検出装置１の閾値算出処理の例を示すフローチャートである。ここで説明する閾値算出処理とは、基準値算出処理におけるステップＳ２０２にて実行される閾値の算出処理であり、上述した閾値の算出方法を適用した処理である。検出装置１は、本発明のコンピュータプログラム１０００を実行する制御手段１０の制御により、パケットサイズ毎に通信品質値である遅延時間の最小値を導出し（Ｓ３０１）、パケットサイズ毎の遅延時間の最小値に基づいて、算出の対象となる拠点１０１についての伝送遅延時間及びパケットサイズに係る係数を算出する（Ｓ３０２）。ステップＳ３０２の伝送遅延時間及び係数の算出は、上述の式３に示した連立方程式を解くことにより行われる。

そして検出装置１は、制御手段１０の制御により、記録手段１１に設定値として予め記録されているパケット網１００の使用率の許容値、ステップＳ３０２にて算出した係数、及びパケットサイズに基づいて、パケットサイズに対応する許容滞留遅延時間を夫々算出する（Ｓ３０３）。ステップＳ３０３の許容滞留遅延時間の算出は、上述の式５に基づいて行われる。

そして検出装置１は、制御手段１０の制御により、ステップＳ３０２にて算出した伝送遅延時間、ステップＳ３０２にて算出した係数及びパケットサイズの積、並びに許容滞留遅延時間の和として閾値を算出する（Ｓ３０４）。ステップＳ３０４の閾値の算出は、上述の式２に基づいて行われる。ステップＳ３０１〜Ｓ３０４の計算を各パケットサイズ及び各拠点１０１，１０１，…にて実行することにより、パケットサイズ及び拠点１０１，１０１，…毎の閾値が算出される。

図９は、本発明の検出装置１の通信状態検出処理の例を示すフローチャートである。上述した基準値算出処理により、例えば２４時間毎に基準値が算出及び更新され、更新された基準値に基づいて、１分等の所定時間毎にパケット網１００の通信状態を検出する通信状態検出処理を実行する。検出装置１は、コンピュータプログラム１０００を実行する制御手段１０の制御により、測定結果データベース１１ａに記録されている１分等の検出対象時間内の通信品質値、ここでは遅延時間を抽出し（Ｓ４０１）、抽出した遅延時間を、基準値算出処理にて算出した管理基準値と比較し（Ｓ４０２）、比較した結果に基づいて通信状態を検出し（Ｓ４０３）、検出した結果を出力手段１５から出力する（Ｓ４０４）。ステップＳ４０１〜Ｓ４０４の処理は、パケットサイズ及び拠点１０１，１０１，…毎に実行される。ステップＳ４０２の比較は、通信品質値そのものを比較するのではなく、通信品質値の平均値を算出し、算出した平均値と管理基準値とを比較する様にしても良い。ステップＳ４０３の通信状態の検出とは、管理基準値の範囲を超える遅延時間を異常値と見なし、その発生頻度等に基づいて正常状態、輻輳状態等の通信状態を検出することを示す。通信状態検出処理は、１分等の単位時間毎に、単位時間分の通信品質値に基づいて実行される。なお測定結果データベース１１ａに記録されている通信品質値に対して通信状態検出処理を実行するのではなく、通信品質値を測定する都度、管理基準値と比較し、管理基準値に基づく範囲を超えた場合に、その状態を出力する様にしても良い。

図１０は、本発明の検出装置１の出力手段１５から出力される通信状態の検出結果の例を示す説明図である。図１０に示す検出結果は、通信状態を表として示しており、拠点１０１，１０１，…毎に、拠点１０１に配設された接続装置１０２のＩＰアドレス及びサブネットマスク、通信品質値の管理基準値、測定した通信品質値の平均値、並びに測定した通信品質値の標準偏差が示されている。図１０に示す通信品質値は、パケットサイズが１５００バイトであるパケットについての遅延時間である。また管理基準値は、遅延時間の上限となる値が示されている。図１０に示す様に、測定した通信品質値の平均値が管理基準値に基づく範囲を超えるデータを含む拠点１０１に係る全てのデータ、ここでは拠点ＩＤが３として示される第３拠点１０１ｃに係る全てのデータについては、表示方法が変更されており、第３拠点１０１ｃに係る通信状態に異常が発生していることが示されている。

前記実施の形態では、通信品質値の測定及び基準値の算出を一の検出装置にて実行する形態を示したが、本発明はこれに限らず、基準値を算出する基準値算出装置と、基準値算出装置が算出した基準値に基づいて通信状態を検出する検出装置との複数台の装置にて実行する様にしても良い等、様々な形態に展開することが可能である。

以上の実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。

（付記１）
パケット網内を送受信されるパケットについて測定した通信品質値に基づいて通信状態を検出する検出方法において、
測定した通信品質値を、予め設定されている閾値と比較し、
通信品質値が閾値に基づく範囲内であるパケットの通信品質値に基づいて基準値を算出し、
算出した基準値及び測定した通信品質値に基づいて通信状態を検出する
ことを特徴とする検出方法。

（付記２）
パケット網内を転送されるパケットについて測定した通信品質値に基づいて通信状態を検出する検出装置において、
測定した通信品質値を、予め設定されている閾値と比較する手段と、
通信品質値が閾値に基づく範囲内であるパケットの通信品質値に基づいて基準値を算出する手段と、
算出した基準値及び算出後に測定した通信品質値に基づいて通信状態を検出する手段と
を備えることを特徴とする検出装置。

（付記３）
前記通信品質値は、パケットの送受信に係る遅延時間であり、
複数のパケットの遅延時間を、パケットサイズ毎に集計する手段と、
パケットサイズ毎の遅延時間の最小値に基づいて、パケットサイズに依存する遅延時間を算出する手段と、
パケットサイズ毎の遅延時間の最小値、パケットサイズに依存する遅延時間、及び予め設定されているパケット網の使用率の許容値に依存する許容滞留遅延時間に基づいて、設定すべき閾値を算出する手段と
を更に備えることを特徴とする付記２に記載の検出装置。

（付記４）
前記閾値を算出する手段は、
パケットサイズ毎の下記の式（Ａ）を用いて、遅延時間の最小値並びに通信距離に依存する伝送遅延時間、パケットサイズ及び該パケットサイズに係る係数の関係に基づいて、伝送遅延時間及び係数を算出する手段と、
下記の式（Ｂ）を用いて、予め設定されているパケット網の使用率の許容値、並びに係数及びパケットサイズの積に基づいて、許容滞留遅延時間を算出する手段と、
下記の式（Ｃ）を用いて、伝送遅延時間、係数及びパケットサイズの積、並びに許容滞留遅延時間の和として閾値を算出する手段と
を有する様に構成してあることを特徴とする付記３に記載の検出装置。
パケットサイズＳの遅延時間の最小値＝Ｄ＋ｋ・Ｓ …式（Ａ）
但し、Ｄ：通信距離に依存する伝送遅延時間
Ｓ：パケットサイズ
ｋ：係数
Ｑ＝ｋ・Ｓ・ρ／（１−ρ） …式（Ｂ）
但し、Ｑ：許容滞留遅延時間
ρ：パケット網の使用率の許容値
閾値＝Ｄ＋ｋ・Ｓ＋Ｑ …式（Ｃ）

（付記５）
前記閾値を算出する手段は、パケットサイズ及びパケットの送信元が属するパケット網の網構成に係るセグメント毎に、閾値を算出する様に構成してあることを特徴とする付記３又は付記４に記載の検出装置。

（付記６）
前記基準値を算出する手段は、閾値に基づく範囲内である通信品質値の平均及び標準偏差に基づき基準値を算出する様に構成してあり、
前記通信状態を検出する手段は、算出した基準値を、算出後に測定した通信品質値と比較することで、通信状態を検出する様に構成してある
ことを特徴とする付記２乃至付記５のいずれかに記載の検出装置。

（付記７）
パケット網内を送受信されるパケットについて測定した遅延時間に係る基準値を算出する基準値算出装置において、
測定した複数のパケットの遅延時間を、パケットサイズ毎に集計する手段と、
パケットサイズ毎の遅延時間の最小値に基づいて、パケットサイズに依存する遅延時間を算出する手段と、
パケットサイズ毎の遅延時間の最小値、パケットサイズに依存する遅延時間、及び予め設定されているパケット網の使用率の許容値に依存する許容滞留遅延時間に基づいて、遅延時間に係る基準値を算出する手段と
を備えることを特徴とする基準値算出装置。

（付記８）
パケット網内を送受信されるパケットについて測定した通信品質値を取得するコンピュータに、通信品質値に基づいて通信状態を検出させるコンピュータプログラムにおいて、
コンピュータに、測定した通信品質値を、予め設定されている閾値と比較させる手順と、
コンピュータに、通信品質値が閾値に基づく範囲内であるパケットの通信品質値に基づいて、以降に測定する通信品質値と比較して通信状態を検出すべき基準値を算出させる手順と
を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。

本発明の検出方法の例を概念的に示す説明図である。 本発明の検出装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の検出装置が備える測定結果データベースの記録内容の例を概念的に示す説明図である。 本発明の検出装置が備える閾値データベースの記録内容の例を概念的に示す説明図である。 本発明の検出装置の通信品質の測定を概念的に示す説明図である。 本発明の検出装置の測定処理の例を示すフローチャートである。 本発明の検出装置の基準値算出処理の例を示すフローチャートである。 本発明の検出装置の閾値算出処理の例を示すフローチャートである。 本発明の検出装置の通信状態検出処理の例を示すフローチャートである。 本発明の検出装置の出力手段から出力される通信状態の検出結果の例を示す説明図である。 測定値の分布例を示すグラフである。

符号の説明

１ 検出装置
１００ パケット網
１０１ 拠点
１０２ 接続装置
１０３ 通信装置
１０００ コンピュータプログラム

Claims (4)

1. パケット網内を送受信されるパケットについて測定した通信品質値に基づいて通信状態を検出する検出方法において、
   測定した通信品質値を、予め設定されている閾値と比較し、
   通信品質値が閾値に基づく範囲内であるパケットの通信品質値に基づいて基準値を算出し、
   算出した基準値及び該基準値の算出後に測定した通信品質値に基づいて通信状態を検出する
   ことを特徴とする検出方法。
2. パケット網内を転送されるパケットについて測定した通信品質値に基づいて通信状態を検出する検出装置において、
   測定した通信品質値を、予め設定されている閾値と比較する手段と、
   通信品質値が閾値に基づく範囲内であるパケットの通信品質値に基づいて基準値を算出する手段と、
   算出した基準値及び算出後に測定した通信品質値に基づいて通信状態を検出する手段と
   を備えることを特徴とする検出装置。
3. 前記通信品質値は、パケットの送受信に係る遅延時間であり、
   複数のパケットの遅延時間を、パケットサイズ毎に集計する手段と、
   パケットサイズ毎の遅延時間の最小値に基づいて、パケットサイズに依存する遅延時間を算出する手段と、
   パケットサイズ毎の遅延時間の最小値、パケットサイズに依存する遅延時間、及び予め設定されているパケット網の使用率の許容値に依存する許容滞留遅延時間に基づいて、設定すべき閾値を算出する手段と
   を更に備えることを特徴とする請求項２に記載の検出装置。
4. パケット網内を送受信されるパケットについて測定した通信品質値を取得するコンピュータに、通信品質値に基づいて通信状態を検出させるコンピュータプログラムにおいて、
   コンピュータに、測定した通信品質値を、予め設定されている閾値と比較させる手順と、
   コンピュータに、通信品質値が閾値に基づく範囲内であるパケットの通信品質値に基づいて、以降に測定する通信品質値と比較して通信状態を検出すべき基準値を算出させる手順と
   を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。

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