JP4880526B2 - データ転送レート変動測定方法、装置、システム、およびプログラム - Google Patents
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Description
本発明は、例えばデータ通信やデータ送信装置の品質評価などに用いられるデータ転送レート変動測定方法、装置、システム、およびプログラムに関する。
一般に、パケットデータ通信ネットワークのサービス品質を現す指標としてパケットロス率や遅延時間の変動が用いられている。特に遅延時間の変動はリアルタイムの音声データやビデオデータの転送においては重視されている。
ここで、リアルタイムの音声データやビデオデータの転送においてはデータ圧縮が施されることが一般的である。このため、データ圧縮処理の結果として、もとのリアルタイム音声データやビデオデータの発生レートは一定であるのに圧縮器の出力データレートは大きく変動する場合が多い。データ転送レートが大きく変動するトラヒックはデータ転送レートがほぼ一定のトラヒックと比べると、平均のデータ転送レートが同じであってもパケットロスが大きくなり、また遅延時間の変動が大きくなる。
従って、リアルタイムの音声データやビデオデータの転送を行なう場合は、パケットデータ通信ネットワークのサービス品質とともにリアルタイムの音声データやビデオデータを送信する装置からの出力データ転送レートの変動を小さくすることが重要である。
また、パケットデータ通信ネットワークのサービス品質として、出力データ転送レートの変動が少ないデータ送信装置から送信されたパケットが受信装置に到着するときデータ転送レートの変動がどの程度大きくなっているか、その程度が重要である。
また、パケットデータ通信ネットワークのサービス品質として、出力データ転送レートの変動が少ないデータ送信装置から送信されたパケットが受信装置に到着するときデータ転送レートの変動がどの程度大きくなっているか、その程度が重要である。
以上から、例えばサーバなどのデータ送信装置からの出力データ転送レート変動測定、およびネットワークを経由した時のデータ転送レート変動の変化の測定を行うことが重要である。
また、ネットワークの品質測定に使用される装置では、対象となるパケット数が膨大であり１パケット毎の計算量が少ないことが要求される。さらに、ネットワークの品質測定に使用される装置では、パケットの送信者ＩＤとプロトコル等を示す番号および受信者ＩＤ等を示す番号の組み合わせなどの分類に従って、それぞれ独立かつ同時に測定されることが多く、測定対象数が膨大になるため必要バッファ量（メモリ量）が少ないことが要求される。
次に、本明細書におけるデータ転送レートの定義について述べる。データ転送レートは、通常は一定時間内に転送される多数のパケットの平均転送レートをあらわす場合が多いが、ここでは１つ１つのパケットについてデータ転送レートを定義する。すなわち、複数のパケットが転送されているとし、ｉ番めのパケットＰＫＴ（ｉ）のパケット長をＬ（ｉ）、ｉ番めのパケットＰＫＴ（ｉ）パケットが転送される時刻をｔ（ｉ）とし、パケット転送時間間隔Δｔ（ｉ）＝ｔ（ｉ）−ｔ（ｉ−１）を使って表示すると、ｉ番めのパケッ
トのデータ転送レートＤＴＲ（ｉ）は次の式１で定義される。
DTR(i)＝L(i)／（t(i)−t(i-1)）＝L(i)／Δt(i) ・・・（式１）
トのデータ転送レートＤＴＲ（ｉ）は次の式１で定義される。
DTR(i)＝L(i)／（t(i)−t(i-1)）＝L(i)／Δt(i) ・・・（式１）
通常使用されているデータ転送レートは、ある時間内に転送されたパケットについてのＰＫＴ（１）からＰＫＴ（Ｎ）の平均データ転送レートであり、次の式２で表される。
平均データ転送レート＝（ΣL(i)）／（t(N)−t(0)）＝（ΣL(i)）
／（ΣΔt(i)） ・・・（式２）
ここで、Σは和を表す記号であり、式２ではｉ＝１からｉ＝Ｎまでの和とする。
平均データ転送レート＝（ΣL(i)）／（t(N)−t(0)）＝（ΣL(i)）
／（ΣΔt(i)） ・・・（式２）
ここで、Σは和を表す記号であり、式２ではｉ＝１からｉ＝Ｎまでの和とする。
次に、式１からデータ転送レートの変動は、２つのパケットが転送される時間間隔の変動と密接な関係があることがわかる。一般に、このような時間の変動を表す指標としては標準偏差あるいは標準偏差を平均値で割った値などが使われている。
したがって、データ転送レート変動に対しても式１で示されるデータ転送レートの標準偏差あるいは標準偏差を平均値で割った値などをその指標として使用することが考えられるが、使用されていない。
したがって、データ転送レート変動に対しても式１で示されるデータ転送レートの標準偏差あるいは標準偏差を平均値で割った値などをその指標として使用することが考えられるが、使用されていない。
また、本発明に関連する技術として、入力されるパケット及び出力されるパケットの時間間隔と累積するパケットの個数とが対数正規型の確率密度分布に従う場合に、標準正規型の確率密度関数１−Φ（ｄ）を実行して送信先ノードの送信キューにおける所定の時刻までのパケット数の獲得確率の値を算出し、この値が所定の基準値を超えたと判断した場合に輻輳状態と評価するものがある（例えば、特許文献１参照）。
また、本発明に関連する技術として、各測定装置においてパケットをプローブして得られたパケット通過時刻系列をもとにして相互相関関数を計算し、パケットもしくはパケット群の発生周期を判定し、１周期範囲の時刻系列を取り出し、その時刻系列内における相関値の最大値を用いて品質評価を行うものがある（例えば、特許文献２参照）。
特開２００６−１６６４２５号公報
特許第３８３４２５８号
しかしながら、上述した特許文献１、２のものや関連技術の問題点は、データ転送レート変動指標がトラヒック品質指標あるいはネットワークサービス品質指標として実用化されていないということである。
その理由は、１パケット毎の計算量が少なく必要バッファ量（メモリ量）が少なく、しかも適切な値を示すデータ転送レート変動指標が使用されていなかったためである。
その理由は、１パケット毎の計算量が少なく必要バッファ量（メモリ量）が少なく、しかも適切な値を示すデータ転送レート変動指標が使用されていなかったためである。
パケット転送時間間隔Δｔ（ｉ）の平均と標準偏差を測定する方法の問題点について述
べる。Δｔ（ｉ）の平均と標準偏差を測定するためには、ΣΔｔ（ｉ）と、Σ｛Δｔ（ｉ
）＊＊２｝（以下、（ｘ＊＊ｎ）はｘのｎ乗をあらわす）を測定すればよいので、１パケット毎の計算量が少なく必要バッファ量（メモリ量）が少ないという条件を満足している。しかし、パケット長Ｌ（ｉ）が一定でない場合はΔｔ（ｉ）の平均と標準偏差からデータ転送レートは推定できない。
べる。Δｔ（ｉ）の平均と標準偏差を測定するためには、ΣΔｔ（ｉ）と、Σ｛Δｔ（ｉ
）＊＊２｝（以下、（ｘ＊＊ｎ）はｘのｎ乗をあらわす）を測定すればよいので、１パケット毎の計算量が少なく必要バッファ量（メモリ量）が少ないという条件を満足している。しかし、パケット長Ｌ（ｉ）が一定でない場合はΔｔ（ｉ）の平均と標準偏差からデータ転送レートは推定できない。
次に、データ転送レートＤＴＲ（ｉ）の平均と標準偏差を測定する方法の問題点について述べる。データ転送レートＤＴＲ（ｉ）の平均と標準偏差を測定する方法では、測定サンプル数の偏りが問題になる。ＤＴＲ（ｉ）の測定回数はパケット転送時間間隔Δｔ（ｉ
）に反比例するため、ＤＴＲ（ｉ）値が大きいデータの数が多く、ＤＴＲ（ｉ）値が小さいデータの数が少なくなる。
）に反比例するため、ＤＴＲ（ｉ）値が大きいデータの数が多く、ＤＴＲ（ｉ）値が小さいデータの数が少なくなる。
この測定サンプル数の偏りの影響は、次の３つのトラヒックのＤＴＲ（ｉ）の平均と標準偏差を調べてみるとわかる。
・「定常トラヒック」： ２ｍｓ毎にパケット長１１００バイトのパケットを送出する
・「ＯＮ＿ＯＦＦトラヒック」： １００ｍｓ毎に、ＯＮとＯＦＦの２つの送信モードが交互にあらわれ、ＯＮモードでは２ｍｓ毎にパケット長１０００バイトのパケットを送出し、ＯＦＦモードでは送出しない。
・「ＯＮ＿ＯＦＦ’トラヒック」： １００ｍｓ毎に、ＯＮとＯＦＦ’の２つの送信モードが交互にあらわれ、ＯＮモードでは２ｍｓ毎にパケット長９００バイトのパケットを送出し、ＯＦＦ’モードでは２ｍｓ毎にパケット長５０バイトのパケットを送出する。
・「定常トラヒック」： ２ｍｓ毎にパケット長１１００バイトのパケットを送出する
・「ＯＮ＿ＯＦＦトラヒック」： １００ｍｓ毎に、ＯＮとＯＦＦの２つの送信モードが交互にあらわれ、ＯＮモードでは２ｍｓ毎にパケット長１０００バイトのパケットを送出し、ＯＦＦモードでは送出しない。
・「ＯＮ＿ＯＦＦ’トラヒック」： １００ｍｓ毎に、ＯＮとＯＦＦ’の２つの送信モードが交互にあらわれ、ＯＮモードでは２ｍｓ毎にパケット長９００バイトのパケットを送出し、ＯＦＦ’モードでは２ｍｓ毎にパケット長５０バイトのパケットを送出する。
３種類のトラヒックのＤＴＲ（ｉ）を図１に示す。横軸は時間ｍｓであり縦軸はＭｂｐｓである。
これら３種類のトラヒックのＤＴＲ（ｉ）の平均と標準偏差および標準偏差／平均は以下のようになる。
・「定常トラヒック」では、平均４．４０Ｍｂｐｓ、標準偏差０．００Ｍｂｐｓ、標準偏差／平均＝０．００である。
・「ＯＮ＿ＯＦＦトラヒック」では、平均３．９３Ｍｂｐｓ、標準偏差０．５２Ｍｂｐｓ、標準偏差／平均＝０．１３である。
・「ＯＮ＿ＯＦＦ’トラヒック」では、平均１．９３Ｍｂｐｓ、標準偏差１．７０Ｍｂｐｓ、標準偏差／平均＝０．８８である。
これら３種類のトラヒックのＤＴＲ（ｉ）の平均と標準偏差および標準偏差／平均は以下のようになる。
・「定常トラヒック」では、平均４．４０Ｍｂｐｓ、標準偏差０．００Ｍｂｐｓ、標準偏差／平均＝０．００である。
・「ＯＮ＿ＯＦＦトラヒック」では、平均３．９３Ｍｂｐｓ、標準偏差０．５２Ｍｂｐｓ、標準偏差／平均＝０．１３である。
・「ＯＮ＿ＯＦＦ’トラヒック」では、平均１．９３Ｍｂｐｓ、標準偏差１．７０Ｍｂｐｓ、標準偏差／平均＝０．８８である。
トラヒック品質評価の指標の値としては、「ＯＮ＿ＯＦＦトラヒック」での値と「ＯＮ＿ＯＦＦ’トラヒック」での値は同程度であり、この２つのトラヒックでの値と「定常トラヒック」での値とは大きく異なる値をとることが望ましい。
ところが、「ＯＮ＿ＯＦＦトラヒック」での測定データに偏りがあるため、「ＯＮ＿ＯＦＦトラヒック」での標準偏差／平均の値は「定常トラヒック」での値に近い値となっていて、「ＯＮ＿ＯＦＦ’トラヒック」での値とは大きく異なっている。以上から標準偏差／平均は、トラヒック品質評価のための指標としては適切ではないことがわかる。
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、１パケット毎の計算量が少なく必要バッファ量（メモリ量）が少なく、しかもトラヒック品質評価として適切な値を示すデータ転送レート変動指標を使用したデータ転送レート変動測定方法、装置、システム、およびプログラムを提供することを目的とする。
かかる目的を達成するために、本発明に係るデータ転送レート変動測定方法は、パケット転送時間間隔を測定する間隔測定工程を行い、該測定されたパケット転送時間間隔と、一定転送レートで転送した場合のパケット転送時間間隔との相対エントロピー値に基づいて算出されるデータ転送レート変動指標を用いることを特徴とする。
また、本発明に係るデータ転送レート変動測定装置は、パケット転送時間間隔を測定する間隔測定手段を備え、該測定されたパケット転送時間間隔と、一定転送レートで転送した場合のパケット転送時間間隔との相対エントロピー値に基づいて算出されるデータ転送レート変動指標を演算に用いることを特徴とする。
また、本発明に係るデータ転送レート変動測定システムは、上述した本発明に係るデータ転送レート変動測定装置が、測定対象とするネットワークを経由することなくデータ送信装置に接続される位置と、該ネットワークを経由して該データ送信装置に接続される位置と、に少なくとも配設されて構成されたことを特徴とする。
また、本発明に係るデータ転送レート変動測定プログラムは、パケット転送時間間隔を測定する間隔測定処理をコンピュータに実行させ、該測定されたパケット転送時間間隔と、一定転送レートで転送した場合のパケット転送時間間隔との相対エントロピー値に基づいて算出されるデータ転送レート変動指標を用いてコンピュータに処理を行わせることを特徴とする。
以上のように、本発明によれば、１パケット毎の計算量が少なく、かつ必要バッファ量（メモリ量）が少なく済ませることができる。
しかもトラヒック品質評価として適切な値を示すデータ転送レート変動指標を使用するため、適切にデータ転送レート変動を測定することができる。
しかもトラヒック品質評価として適切な値を示すデータ転送レート変動指標を使用するため、適切にデータ転送レート変動を測定することができる。
次に、本発明に係るデータ転送レート変動測定方法、装置、システム、およびプログラムを適用した一実施例について、図面を用いて詳細に説明する。
まず、本実施例の概略について説明する。
まず、本実施例の概略について説明する。
リアルタイムの音声データやビデオデータの転送を行なう場合は、データ転送レートの変動が小さいことが重要である。従って、データ送信装置のデータ転送レートの変動を測定することを示す指標がデータ送信装置を評価する値として重要である。また、ネットワークを経由することによりデータ転送レートの変動がどの程度変化するかを示す指標がネットワークのサービス品質を評価する値として重要である。
しかし、１パケット毎の計算量が少なく、必要バッファ量（メモリ量）が少なく、しかも適切な値を示すデータ転送レート変動指標が、これまでネットワークのサービス品質指標として実用化されていなかった。
したがって、データ転送レートの変動を定量的に測定する装置、あるいはデータ転送レートの変動を定量的に測定する装置を使用したデータ転送レートの変動を測定するシステムも実用化されていなかった。
したがって、データ転送レートの変動を定量的に測定する装置、あるいはデータ転送レートの変動を定量的に測定する装置を使用したデータ転送レートの変動を測定するシステムも実用化されていなかった。
これに対し、本実施例では、パケット転送時間間隔を測定しそのパケット転送時間間隔／測定時間を確率分布とみなし、これと同一パケットを一定のデータ転送レートで転送した場合のパケット転送時間間隔／測定時間の確率分布との相対エントロピーの値をもってデータ転送レートの変動度合いで表すという特徴を有するデータ転送レート変動測定方法、データ転送レート変動測定装置、およびデータ転送レート変動測定システムを提供する。
換言すると、本実施例で用いるデータ転送レート変動指標は、パケット転送時間間隔を測定しそのパケット転送時間間隔／測定時間を確率分布とみなし、これと同一のパケットシーケンスを順序は変えず時間間隔を変えて一定のデータ転送レートで転送した場合のパケット転送時間間隔／測定時間の確率分布との相対エントロピーの値に基づいて算出される。
次に、本システムの基本となるデータ転送レート変動指標（以下、Variance of Data Transfer Rateを略してＶＤＴＲと記述する）について、まず説明する。ＶＤＴＲは以下の式よりもとめる。
VDTR＝Σ｛L(i)／（ΣL(k)）｝＊ｌｎ［｛L(i)／（ΣL(k)）｝／｛Δt(i)
／（ΣΔt(k)）｝］ ・・・（式３）
ここで、ｌｎ（）は自然対数関数であり、Σは測定開始から測定終了までの全期間で測定したパケット全体のｉをインデックスとする和である。ただし、（ΣL(k)）と（ΣΔt(ｋ
)）は測定開始から測定終了までの全期間で測定したパケット全体のｋをインデックスとする和であり、ｉを含まないので式３と以下の式４では定数として扱っている。
／（ΣΔt(k)）｝］ ・・・（式３）
ここで、ｌｎ（）は自然対数関数であり、Σは測定開始から測定終了までの全期間で測定したパケット全体のｉをインデックスとする和である。ただし、（ΣL(k)）と（ΣΔt(ｋ
)）は測定開始から測定終了までの全期間で測定したパケット全体のｋをインデックスとする和であり、ｉを含まないので式３と以下の式４では定数として扱っている。
式３は次のように書き換えることができる。
VDTR
＝Σ｛L(i)／（ΣL(k)）｝＊［ｌｎ（L(i)）−ｌｎ（ΣL(k)）−ｌｎ（Δt(i)）
＋ｌｎ（ΣΔｔ(k)）］
＝［Σ｛L(i)＊ｌｎ（L(i)｝］／（ΣL(k)）−ｌｎ（ΣL(k)）
−［Σ｛L(i)＊ｌｎ（Δt(i)｝］／（ΣL(k)）＋ｌｎ（ΣΔｔ(k)）
＝［Σ｛L(i)＊ｌｎ（L(i)｝］／（ΣL(i)）−ｌｎ（ΣL(i)）
−［Σ｛L(i)＊ｌｎ（Δt(i)｝］／（ΣL(i)）＋ｌｎ（ΣΔｔ(i)） ・・・（式４）
VDTR
＝Σ｛L(i)／（ΣL(k)）｝＊［ｌｎ（L(i)）−ｌｎ（ΣL(k)）−ｌｎ（Δt(i)）
＋ｌｎ（ΣΔｔ(k)）］
＝［Σ｛L(i)＊ｌｎ（L(i)｝］／（ΣL(k)）−ｌｎ（ΣL(k)）
−［Σ｛L(i)＊ｌｎ（Δt(i)｝］／（ΣL(k)）＋ｌｎ（ΣΔｔ(k)）
＝［Σ｛L(i)＊ｌｎ（L(i)｝］／（ΣL(i)）−ｌｎ（ΣL(i)）
−［Σ｛L(i)＊ｌｎ（Δt(i)｝］／（ΣL(i)）＋ｌｎ（ΣΔｔ(i)） ・・・（式４）
ＶＤＴＲは、式３から２つの確率分布Ｐ（ｉ）＝Ｌ（ｉ）／ΣＬ（ｋ）と、Ｑ（ｉ）＝Δｔ（ｉ）／（ΣΔｔ（ｋ））の相対エントロピーまたは、Ｋｕｌｌｂａｃｋ−Ｌｅｉｂ
ｌｅｒダイバージェンスとよばれているものである。
ｌｅｒダイバージェンスとよばれているものである。
次に、ＶＤＴＲ特徴をのべる。
（特徴１） ＶＤＴＲはＰ（ｉ）とＱ（ｉ）の相対エントロピーであり、相対エントロピーは一般にＰ（ｉ）とＱ（ｉ）の確率分布がどの程度似ているかを示す指標として使われている。Ｐ（ｉ）＝Ｌ（ｉ）／ΣＬ（ｋ）はｉ番目のパケットのパケット長Ｌ（ｉ）と、全てのパケットのデータ長の和、の比率であり、データ転送レートが一定であるときはΔ
ｔ（ｉ）に比例する。つまり、Ｐ（ｉ）はデータ転送レートが一定であるときのΔｔ（ｉ
）の確率分布である。Ｑ（ｉ）は測定されたΔｔ（ｉ）の確率分布である。つまり、ＶＤ
ＴＲは測定したパケット転送時間間隔の確率分布がデータ転送レートが一定である場合の確率分布とどの程度似ているかを示す量である。
（特徴１） ＶＤＴＲはＰ（ｉ）とＱ（ｉ）の相対エントロピーであり、相対エントロピーは一般にＰ（ｉ）とＱ（ｉ）の確率分布がどの程度似ているかを示す指標として使われている。Ｐ（ｉ）＝Ｌ（ｉ）／ΣＬ（ｋ）はｉ番目のパケットのパケット長Ｌ（ｉ）と、全てのパケットのデータ長の和、の比率であり、データ転送レートが一定であるときはΔ
ｔ（ｉ）に比例する。つまり、Ｐ（ｉ）はデータ転送レートが一定であるときのΔｔ（ｉ
）の確率分布である。Ｑ（ｉ）は測定されたΔｔ（ｉ）の確率分布である。つまり、ＶＤ
ＴＲは測定したパケット転送時間間隔の確率分布がデータ転送レートが一定である場合の確率分布とどの程度似ているかを示す量である。
（特徴２） ＶＤＴＲは全てのパケットのデータ転送レートＤＴＲ（ｉ）が平均のデータ転送レートに等しいとき最小値０をとる。
その理由は、ＶＤＴＲはＰ（ｉ）とＱ（ｉ）の相対エントロピーであるので全てのｉについてＰ（ｉ）＝Ｑ（ｉ）のとき最小値をもつ。全てのｉについてＰ（ｉ）＝Ｑ（ｉ）は変形するとＬ（ｉ）／Δｔ（ｉ）＝ΣＬ（ｋ）／（ΣΔｔ（ｋ））、すなわちｉ番めのパ
ケットのデータ転送レートＤＴＲ（ｉ）は平均のデータ転送レートに等しいときである。
このことは、（ｔ（０），ｔ（１），・・・，ｔ（Ｎ））のうちｔ（ｉ）だけを変化させたときの偏微分∂ＶＤＴＲ／∂ｔ（ｉ）＝０をとくとＤＴＲ（ｉ）＝ＤＴＲ（ｉ＋１）となることからも確認される。
その理由は、ＶＤＴＲはＰ（ｉ）とＱ（ｉ）の相対エントロピーであるので全てのｉについてＰ（ｉ）＝Ｑ（ｉ）のとき最小値をもつ。全てのｉについてＰ（ｉ）＝Ｑ（ｉ）は変形するとＬ（ｉ）／Δｔ（ｉ）＝ΣＬ（ｋ）／（ΣΔｔ（ｋ））、すなわちｉ番めのパ
ケットのデータ転送レートＤＴＲ（ｉ）は平均のデータ転送レートに等しいときである。
このことは、（ｔ（０），ｔ（１），・・・，ｔ（Ｎ））のうちｔ（ｉ）だけを変化させたときの偏微分∂ＶＤＴＲ／∂ｔ（ｉ）＝０をとくとＤＴＲ（ｉ）＝ＤＴＲ（ｉ＋１）となることからも確認される。
（特徴３） ＶＤＴＲは下に凸な連続関数である。
ここでいう下に凸とは、次のことを示す。ω＝（ｓ（０），ｓ（１），・・・，ｓ（Ｎ））と、ξ＝（ｔ（０），ｔ（１），・・・，ｔ（Ｎ））を２つのパケット転送時刻の系列データあり、それぞれのＶＤＴＲの値をＶＤＴＲ（ω）とＶＤＴＲ（ξ）とする。時刻の系列データ［α＊ω＋（１−α）＊ξ］を時刻が（α＊ｓ（０）＋（１−α）＊ｔ（０），α＊ｓ（１）＋（１−α）＊ｔ（１），・・・，α＊ｓ（Ｎ）＋（１−α）＊ｔ（Ｎ））である時系列とすると、［α＊ω＋（１−α）＊ξ］は有効なパケット転送時刻の系列データとなる。この時系列データ［α＊ω＋（１−α）＊ξ］のＶＤＴＲ値ＶＤＴＲ（［α＊ω＋（１−α）＊ξ］）は次の式５を満足する。ただし、０＜α＜１かつωとξは等しくない。
VDTR（［α＊ω＋（１−α）＊ξ］）＞α＊VDTR(ω)＋（１−α）
＊VDTR(ξ) ・・・（式５）
ここでいう下に凸とは、次のことを示す。ω＝（ｓ（０），ｓ（１），・・・，ｓ（Ｎ））と、ξ＝（ｔ（０），ｔ（１），・・・，ｔ（Ｎ））を２つのパケット転送時刻の系列データあり、それぞれのＶＤＴＲの値をＶＤＴＲ（ω）とＶＤＴＲ（ξ）とする。時刻の系列データ［α＊ω＋（１−α）＊ξ］を時刻が（α＊ｓ（０）＋（１−α）＊ｔ（０），α＊ｓ（１）＋（１−α）＊ｔ（１），・・・，α＊ｓ（Ｎ）＋（１−α）＊ｔ（Ｎ））である時系列とすると、［α＊ω＋（１−α）＊ξ］は有効なパケット転送時刻の系列データとなる。この時系列データ［α＊ω＋（１−α）＊ξ］のＶＤＴＲ値ＶＤＴＲ（［α＊ω＋（１−α）＊ξ］）は次の式５を満足する。ただし、０＜α＜１かつωとξは等しくない。
VDTR（［α＊ω＋（１−α）＊ξ］）＞α＊VDTR(ω)＋（１−α）
＊VDTR(ξ) ・・・（式５）
なお、このことはＶＤＴＲ（［α＊ω＋（１−α）＊ξ］）をαで２回微分した値が正であることからわかる。
（特徴４） ＶＤＴＲは次元のない式でありＬ（ｉ）やｔ（ｉ）の単位のとり方を変えても値は変わらない。
（特徴５） 同じ比率でデータ転送レートが変動する２つのトラヒックでは、ＶＤＴＲの値は同じである。
例えば、パケット長が５００バイトのパケットを時間間隔１０ｍｓと時間間隔２０ｍｓで交互に送り出すトラヒックと、パケット長が１０００バイトのパケットを時間間隔１０ｍｓと時間間隔２０ｍｓで交互に送り出すトラヒックおよびパケット長が１０００バイトのパケットを時間間隔２０ｍｓと時間間隔４０ｍｓで交互に送り出すトラヒックで、ＶＤＴＲの値は同じである。また、このような単純なトラヒックではサンプル数を変更しても値は変わらない。
例えば、パケット長が５００バイトのパケットを時間間隔１０ｍｓと時間間隔２０ｍｓで交互に送り出すトラヒックと、パケット長が１０００バイトのパケットを時間間隔１０ｍｓと時間間隔２０ｍｓで交互に送り出すトラヒックおよびパケット長が１０００バイトのパケットを時間間隔２０ｍｓと時間間隔４０ｍｓで交互に送り出すトラヒックで、ＶＤＴＲの値は同じである。また、このような単純なトラヒックではサンプル数を変更しても値は変わらない。
（特徴６） ＶＤＴＲは標準偏差／平均の値と比べて、サンプリング頻度の問題がない。
標準偏差／平均の課題でのべた３種類のトラヒックにたいするＶＤＴＲ値は以下のようになる。
標準偏差／平均の課題でのべた３種類のトラヒックにたいするＶＤＴＲ値は以下のようになる。
「定常トラヒック」ではＶＤＴＲ＝０．００、「ＯＮ＿ＯＦＦトラヒック」ではＶＤＴＲ＝０．２４、「ＯＮ＿ＯＦＦ’トラヒック」ではＶＤＴＲ＝０．２１である。ＶＤＴＲ値は「ＯＮ＿ＯＦＦトラヒック」と「ＯＮ＿ＯＦＦ’トラヒック」では同程度であり、２つとも「定常トラヒック」での値と大きく異なる。
図２は「定常トラヒック」と「ＯＮ＿ＯＦＦトラヒック」と「ＯＮ＿ＯＦＦ’トラヒック」の標準偏差／平均とＶＤＴＲの値を示した図である。
図２は「定常トラヒック」と「ＯＮ＿ＯＦＦトラヒック」と「ＯＮ＿ＯＦＦ’トラヒック」の標準偏差／平均とＶＤＴＲの値を示した図である。
（特徴７） ＶＤＴＲは計算量とメモリ量が少ない。式４から測定終了後ＤＶＴＲを計算するために必要なデータは、
・ Σ［Ｌ（ｉ）＊ｌｎ（Ｌ（ｉ））］
・ ΣＬ（ｉ）
・ Σ［Ｌ（ｉ）＊ｌｎ（Δｔ（ｉ））］
・ ΣΔｔ（ｉ）
の４個であり必要なメモリ量は少ない。
・ Σ［Ｌ（ｉ）＊ｌｎ（Ｌ（ｉ））］
・ ΣＬ（ｉ）
・ Σ［Ｌ（ｉ）＊ｌｎ（Δｔ（ｉ））］
・ ΣΔｔ（ｉ）
の４個であり必要なメモリ量は少ない。
また、計算量に関しては、パケット転送毎に計算する必要があるのは、
・ Σ［Ｌ（ｉ）＊ｌｎ（Ｌ（ｉ））］
・ ΣＬ（ｉ）
・ Σ［Ｌ（ｉ）＊ｌｎ（Δｔ（ｉ））］
の３個である。つまり、ΣΔｔ（ｉ）については、最初のパケットの転送時間ｔ（０）を
保持すればよい。
・ Σ［Ｌ（ｉ）＊ｌｎ（Ｌ（ｉ））］
・ ΣＬ（ｉ）
・ Σ［Ｌ（ｉ）＊ｌｎ（Δｔ（ｉ））］
の３個である。つまり、ΣΔｔ（ｉ）については、最初のパケットの転送時間ｔ（０）を
保持すればよい。
このうち、対数関数が計算量が比較的多いが、必要な有効桁数をもとに、例えば特開平９−２９２９７７号公報「対数関数の近似値生成回路」に開示された技術などを使用することにより、計算量を削減可能である。
次に、上述した式３を導出する過程について述べる。
パケット長が（Ｌ（０），Ｌ（１），・・・，Ｌ（０））のパケットが時刻（ｔ（０），ｔ（１），・・・，ｔ（Ｎ））に転送されたとする。開始時刻ｔ（０）と終了時刻ｔ（Ｎ）およびパケット長Ｌ（ｉ）は与えられているとして、変数ｔ（１），ｔ（２），・・・，ｔ（Ｎ−１）をパラメータとするデータ転送レートの変動を示す指標の関数Ｓ（ｔ（１），ｔ（２），・・・，ｔ（Ｎ−１））を考える。
パケット長が（Ｌ（０），Ｌ（１），・・・，Ｌ（０））のパケットが時刻（ｔ（０），ｔ（１），・・・，ｔ（Ｎ））に転送されたとする。開始時刻ｔ（０）と終了時刻ｔ（Ｎ）およびパケット長Ｌ（ｉ）は与えられているとして、変数ｔ（１），ｔ（２），・・・，ｔ（Ｎ−１）をパラメータとするデータ転送レートの変動を示す指標の関数Ｓ（ｔ（１），ｔ（２），・・・，ｔ（Ｎ−１））を考える。
Ｓは転送レートが一定のときに極値をとる必要がある。すなわち、到着時刻（ｔ（１），・・・，ｔ（Ｎ−１））がＤＴＲ（ｉ）＝Ｃで一定であるような値であるときまたそのときに限って、Ｓをｔ（ｉ）で偏微分した値∂Ｓ／∂ｔ（ｉ）＝０が０＜ｉ＜Ｎである全てのｉについて成り立つ必要がある。
そこでまずＤＴＲ（ｉ）のｔ（ｉ）についての不定積分∫ＤＴＲ（ｉ）ｄｔ（ｉ）を計算すると、
∫DTR(i)dt(i)＝L(i)＊ｌｎ（t(i)−t(i-1)）＋Ｋ （Ｋは定数）
となる。
∫DTR(i)dt(i)をｔ（ｉ）で偏微分するとＤＴＲ（ｉ）となり、∫DTR(i+1)dt(i+1)をｔ（ｉ）で偏微分すると、−ＤＴＲ（ｉ＋１）となる。
このため、
Ｓ（t(1)，t(2)，・・・，t(N-1)）＝Ａ＊［ΣL(i)＊ｌｎ(t(i))］＋Ｂ （ＡとＢは定数）
とすると、
∂Ｓ／∂ｔ（ｉ）
＝Ａ｛∂［L(i)＊ｌｎ（t(i)−t(i-1)）］／∂dt(i)−∂［L(i+1)＊ｌｎ（t(i+1)
−t(i)）］／∂dt(i)｝
＝Ａ｛DTR(i)−DTR(i+1)｝
となる。
∫DTR(i)dt(i)＝L(i)＊ｌｎ（t(i)−t(i-1)）＋Ｋ （Ｋは定数）
となる。
∫DTR(i)dt(i)をｔ（ｉ）で偏微分するとＤＴＲ（ｉ）となり、∫DTR(i+1)dt(i+1)をｔ（ｉ）で偏微分すると、−ＤＴＲ（ｉ＋１）となる。
このため、
Ｓ（t(1)，t(2)，・・・，t(N-1)）＝Ａ＊［ΣL(i)＊ｌｎ(t(i))］＋Ｂ （ＡとＢは定数）
とすると、
∂Ｓ／∂ｔ（ｉ）
＝Ａ｛∂［L(i)＊ｌｎ（t(i)−t(i-1)）］／∂dt(i)−∂［L(i+1)＊ｌｎ（t(i+1)
−t(i)）］／∂dt(i)｝
＝Ａ｛DTR(i)−DTR(i+1)｝
となる。
従って∂Ｓ／∂ｔ（ｉ）はＤＴＲ（ｉ）＝Ｃで一定であるような値であるときまたそのときに限って全てのｉに対して０となる。
定数Ａ，ＢをＳが（特徴３）と（特徴４）と（特徴５）をみたすよう定数Ｌ（ｉ）とΣＬ（ｉ）（＝ΣＬ（ｋ））およびΣΔｔ（ｉ）＝ｔ（Ｎ）−ｔ（０）（＝ΣΔｔ（ｋ））を使って構成すると、式３が得られる。
定数Ａ，ＢをＳが（特徴３）と（特徴４）と（特徴５）をみたすよう定数Ｌ（ｉ）とΣＬ（ｉ）（＝ΣＬ（ｋ））およびΣΔｔ（ｉ）＝ｔ（Ｎ）−ｔ（０）（＝ΣΔｔ（ｋ））を使って構成すると、式３が得られる。
次に、式３から上述した式４を導出する過程を以下に示す。
VDTR
＝Σ｛L(i)／（ΣL(k)）｝＊［ｌｎ（L(i)）−ｌｎ（ΣL(k)）−ｌｎ（Δt(i)）
＋ｌｎ（ΣΔｔ(k)）］
＝Σ｛L(i)＊ｌｎ（L(i)）／（ΣL(k)）｝−Σ｛L(i)＊ｌｎ（ΣL(k)）／（ΣL(k)）｝
−Σ｛L(i)＊ｌｎ（Δt(i)）／（ΣL(k)）｝＋Σ｛L(i)＊ｌｎ（ΣΔｔ(k)）
／（ΣL(k)）｝
＝Σ｛L(i)＊ｌｎ（L(i)）／（ΣL(k)）｝−（ΣL(i)）＊ｌｎ（ΣL(k)）／（ΣL(k)）
−Σ｛L(i)＊ｌｎ（Δt(i)）／（ΣL(k)）｝＋（ΣL(i)）＊ｌｎ（ΣΔｔ(k)）
／（ΣL(k)）｝
＝［Σ｛L(i)＊ｌｎ（L(i)｝］／（ΣL(k)）−ｌｎ（ΣL(k)）
−［Σ｛L(i)＊ｌｎ（Δt(i)｝］／（ΣL(k)）＋ｌｎ（ΣΔ(k)）
＝［Σ｛L(i)＊ｌｎ（L(i)｝］／（ΣL(i)）−ｌｎ（ΣL(i)）
−［Σ｛L(i)＊ｌｎ（Δt(i)｝］／（ΣL(i)）＋ｌｎ（ΣΔ(i)）
式の変形にあたっては、ΣL(ｋ)とΣΔ(ｋ)とが定数であるので和の外に出し、またΣL(ｉ)とΣL(ｋ)および、ΣΔ(ｉ)とΣΔ(ｋ)がそれぞれ等しいので、和のインデックスをｉとｋで適宜入れ替えている。
VDTR
＝Σ｛L(i)／（ΣL(k)）｝＊［ｌｎ（L(i)）−ｌｎ（ΣL(k)）−ｌｎ（Δt(i)）
＋ｌｎ（ΣΔｔ(k)）］
＝Σ｛L(i)＊ｌｎ（L(i)）／（ΣL(k)）｝−Σ｛L(i)＊ｌｎ（ΣL(k)）／（ΣL(k)）｝
−Σ｛L(i)＊ｌｎ（Δt(i)）／（ΣL(k)）｝＋Σ｛L(i)＊ｌｎ（ΣΔｔ(k)）
／（ΣL(k)）｝
＝Σ｛L(i)＊ｌｎ（L(i)）／（ΣL(k)）｝−（ΣL(i)）＊ｌｎ（ΣL(k)）／（ΣL(k)）
−Σ｛L(i)＊ｌｎ（Δt(i)）／（ΣL(k)）｝＋（ΣL(i)）＊ｌｎ（ΣΔｔ(k)）
／（ΣL(k)）｝
＝［Σ｛L(i)＊ｌｎ（L(i)｝］／（ΣL(k)）−ｌｎ（ΣL(k)）
−［Σ｛L(i)＊ｌｎ（Δt(i)｝］／（ΣL(k)）＋ｌｎ（ΣΔ(k)）
＝［Σ｛L(i)＊ｌｎ（L(i)｝］／（ΣL(i)）−ｌｎ（ΣL(i)）
−［Σ｛L(i)＊ｌｎ（Δt(i)｝］／（ΣL(i)）＋ｌｎ（ΣΔ(i)）
式の変形にあたっては、ΣL(ｋ)とΣΔ(ｋ)とが定数であるので和の外に出し、またΣL(ｉ)とΣL(ｋ)および、ΣΔ(ｉ)とΣΔ(ｋ)がそれぞれ等しいので、和のインデックスをｉとｋで適宜入れ替えている。
本実施例のデータ転送レート変動測定システムは、データ送信装置、データ受信装置、複数のデータ転送レート変動測定装置、および複数のデータ転送レート変動測定装置間で通信を行なうための接続から構成される。
本実施例のデータ転送レート変動測定装置は、データ転送レート変動指標を使用した分析機能と測定管理機能とパケットキャプチャ機能とトラヒック生成機能と複数のデータ転送レート変動測定装置と通信を行なう手段とヒューマンインタフェース機能および複数の通信ポートから構成される。
次に、本実施例の構成について、図面を参照して詳細に説明する。
図３を参照すると、本実施例としてのデータ転送レート変動測定システムは、ネットワーク１０１と、測定管理用ネットワーク１０２と、データ送信装置１１１と、データ受信装置１１２と、データ転送レート変動測定装置Ａ１１３と、データ転送レート変動測定装置Ｂ１１４と、データ転送レート変動測定装置Ｃ１１５とを含んで構成されている。
図３を参照すると、本実施例としてのデータ転送レート変動測定システムは、ネットワーク１０１と、測定管理用ネットワーク１０２と、データ送信装置１１１と、データ受信装置１１２と、データ転送レート変動測定装置Ａ１１３と、データ転送レート変動測定装置Ｂ１１４と、データ転送レート変動測定装置Ｃ１１５とを含んで構成されている。
これらの装置間の接続は、データ送信装置１１１とデータ転送レート変動測定装置Ａ１１３を接続するデータ送信接続Ａ１２１と、データ転送レート変動測定装置Ａ１１３とネットワーク１０１を接続するデータ送信接続Ｂ１２２と、データ受信装置１１２とデータ転送レート変動測定装置Ｂ１１４とを接続するデータ受信接続Ａ１２３と、データ転送レート変動測定装置Ｂ１１４とネットワーク１０１を接続するデータ受信接続Ｂ１２４と、データ転送レート変動測定装置Ａ１１３とネットワーク１０１を接続する生成トラヒック送信接続１２５と、データ転送レート変動測定装置Ｂ１１４とネットワーク１０１を接続する生成トラヒック受信接続１２６およびデータ転送レート変動測定装置Ａ１１３と測定管理用ネットワーク１０２を接続するデータ転送レート変動測定装置間接続Ａ１２７とデータ転送レート変動測定装置Ｂ１１４と測定管理用ネットワーク１０２を接続するデータ転送レート変動測定装置間接続Ｂ１２８およびデータ転送レート変動測定装置Ｃ１１５と測定管理用ネットワーク１０２を接続するデータ転送レート変動測定装置間接続Ｃ１２９を備えて構成されている。
図４を参照すると、データ転送レート変動測定装置２０１はヒューマンインタフェース機能２０２と測定管理機能２０３と分析機能２０４とパケットキャプチャ機能２０５と切り替えスイッチ２０６とトラヒック生成機能２０７と通信インタフェースＡ２０８と通信インタフェースＢ２０９と通信ポートＡ２１１と通信ポートＢ２１２と通信ポートＣ２１３および通信ポートＤ２１４から構成されている。
図３のデータ送信接続Ａ１２１は、図３のデータ転送レート変動測定装置Ａ１１３の通信ポートＡすなわち図４の通信ポートＡ２１１に接続される。図３のデータ送信接続Ｂ１２２は図３のデータ転送レート変動測定装置Ａ１１３の通信ポートＢすなわち図４の通信ポートＢ２１２に接続される。図３のデータ受信接続Ａ１２３は図３のデータ転送レート変動測定装置Ｂ１１４の通信ポートＡすなわち図４の通信ポートＡ２１１に接続される。
図３のデータ受信接続Ｂ１２４は、図３のデータ転送レート変動測定装置Ｂ１１４の通信ポートＢすなわち図４の通信ポートＢ２１２に接続される。図３の生成トラヒック送信接続１２５は、図３のデータ転送レート変動測定装置Ａ１１３の通信ポートＣすなわち図４の通信ポートＣ２１３に接続される。図３の生成トラヒック受信接続１２６は図３のデータ転送レート変動測定装置Ｂ１１４の通信ポートＣすなわち図４の通信ポートＣ２１３に接続される。
このように、本実施例としてのデータ転送レート変動測定システムでは、ネットワーク１０１に対して、データ送信装置側とデータ受信装置側とのそれぞれにデータ転送レート変動測定装置を配置すると共に、それら送信装置側および受信装置側のデータ転送レート変動測定装置の制御を行う制御用のデータ転送レート変動測定装置が設けられている。
すなわち、データ転送レート変動測定装置が、測定対象であるネットワーク１０１を経由することなくデータ送信装置１１１に接続される位置（データ転送レート変動測定装置Ａ１１３）と、そのネットワーク１０１を経由してデータ送信装置１１１に接続される位置（データ転送レート変動測定装置Ｂ１１４）と、に少なくとも配設されて構成される。
また、そのデータ転送レート変動測定装置のそれぞれが測定管理用ネットワーク１０２を介して接続され、その測定管理用ネットワーク１０２を介して各データ転送レート変動測定装置を制御できるように、データ転送レート変動測定装置Ｃ（制御装置）１１５が設けられている。
図３のデータ転送レート変動測定装置間接続Ａ１２７は図３のデータ転送レート変動測定装置Ａ１１３の通信ポートＤすなわち図４の通信ポートＤ２１４に接続される。図３のデータ転送レート変動測定装置間接続Ｂ１２８は、図３のデータ転送レート変動測定装置Ｂ１１４の通信ポートＤすなわち図４の通信ポートＤ２１４に接続される。図３のデータ転送レート変動測定装置間接続Ｃ１２８は、図３のデータ転送レート変動測定装置Ｃ１１５の通信ポートＤすなわち図４の通信ポートＤ２１４に接続される。
次に、本実施例の全体の動作について、詳細に説明する。
まず、データ転送レート変動測定装置Ｃ１１５のヒューマンインタフェース機能を経由してデータ転送レート変動測定装置Ｃ１１５の測定管理機能を制御し、データ転送レート変動測定装置Ｃ１１５の通信インタフェースＢ２０９とデータ転送レート変動測定装置Ｃ１１５の通信ポートＤ２１４とデータ転送レート変動測定装置間接続Ｃ１２９と測定管理用ネットワーク１０２とデータ転送レート変動測定装置間接続Ａ１２７とデータ転送レート変動測定装置Ａ１１３の通信ポートＤ２１４およびデータ転送レート変動測定装置Ａ１１３の通信インタフェースＢ２０９を経由してデータ転送レート変動測定装置Ａ１１３の測定管理機能２０３と通信を行い、データ転送レート変動測定装置Ａ１１３を遠隔で制御できるようにする。
また同様にして、データ転送レート変動測定装置Ｃ１１５のヒューマンインタフェース機能を経由してデータ転送レート変動測定装置Ｂ１１４を遠隔で制御できるようにする。
まず、データ転送レート変動測定装置Ｃ１１５のヒューマンインタフェース機能を経由してデータ転送レート変動測定装置Ｃ１１５の測定管理機能を制御し、データ転送レート変動測定装置Ｃ１１５の通信インタフェースＢ２０９とデータ転送レート変動測定装置Ｃ１１５の通信ポートＤ２１４とデータ転送レート変動測定装置間接続Ｃ１２９と測定管理用ネットワーク１０２とデータ転送レート変動測定装置間接続Ａ１２７とデータ転送レート変動測定装置Ａ１１３の通信ポートＤ２１４およびデータ転送レート変動測定装置Ａ１１３の通信インタフェースＢ２０９を経由してデータ転送レート変動測定装置Ａ１１３の測定管理機能２０３と通信を行い、データ転送レート変動測定装置Ａ１１３を遠隔で制御できるようにする。
また同様にして、データ転送レート変動測定装置Ｃ１１５のヒューマンインタフェース機能を経由してデータ転送レート変動測定装置Ｂ１１４を遠隔で制御できるようにする。
次に、データ送信装置１１１からデータ受信装置１１２あてにリアルタイムの音声データやビデオデータの送信を開始する。データ転送レート変動測定装置２０１の通信ポートＡ２１１に入力されたパケットはそのまま通信ポートＢ２１２から送出され、逆にデータ転送レート変動測定装置２０１の通信ポートＢ２１２に入力されたパケットはそのまま通信ポートＡ２１１から送出されるので、正常に通信が行なわれる。
さらに、データ転送レート変動測定装置Ａ１１３の切り替えスイッチ２０６を切り替えて、パケットキャプチャ機能２０５が通信ポートＡ２１１から通信ポートＢ２１２方向に転送されるパケットを取り込むように設定し、分析機能２０４によりデータ転送レート変動を測定できる準備を行なう。次にデータ転送レート変動測定装置Ｂ１１４の切り替えスイッチ２０６を切り替えて、パケットキャプチャ機能２０５が通信ポートＢ２１２から通信ポートＡ２１１方向に転送されるパケットを取り込むように設定し、分析機能２０４によりデータ転送レート変動を測定する準備を行なう。
最後にデータ転送レート変動測定装置Ａ１１３とデータ転送レート変動測定装置Ｂ１１４を同時に制御してデータ転送レート変動測定の開始と終了を行なう。
以上により、リアルタイムの音声データやビデオデータを送信する装置からの出力データ転送レートの変動をおよび受信装置に到着するときデータ転送レートの変動がどの程度変化しているかその程度を測定することができる。
以上により、リアルタイムの音声データやビデオデータを送信する装置からの出力データ転送レートの変動をおよび受信装置に到着するときデータ転送レートの変動がどの程度変化しているかその程度を測定することができる。
次に、出力データ転送レートの変動が少ない定常トラヒックがネットワークを経由して受信装置に到着するとき、データ転送レートの変動がどの程度大きくなっているかその程度を測定する動作について説明する。
まず、データ転送レート変動測定装置Ａ１１３の切り替えスイッチ２０６を切り替えて、パケットキャプチャ機能２０５が通信ポートＣ２１３から出力されるパケットを取り込むように設定し、分析機能２０４によりデータ転送レート変動を測定できる準備を行なう。
そして、データ転送レート変動測定装置Ｂ１１４の切り替えスイッチ２０６を切り替えて、パケットキャプチャ機能２０５が通信ポートＣ２１１から入力されるパケットを取り込むように設定し、分析機能２０４によりデータ転送レート変動を測定できる準備を行なう。
そして、データ転送レート変動測定装置Ａ１１３のトラヒック生成機能２０７を制御して定常トラヒック出力の開始を指示する。最後に、データ転送レート変動測定装置Ａ１１３とデータ転送レート変動測定装置Ｂ１１４を同時に制御してデータ転送レート変動測定の開始と終了を行なう。
以上により、出力データ転送レートの変動が少ない定常トラヒックがネットワークを経由して受信装置に到着するときデータ転送レートの変動がどの程度大きくなっているかその程度を測定することができる。
本実施例では、データ転送レート変動測定装置Ｃ１１５からデータ転送レート変動測定装置Ａ１１３とデータ転送レート変動測定装置Ｂ１１４を遠隔で制御する構成としているため、データ転送レート変動測定装置を多数設置した場合も１箇所で測定を制御することができる。
また、データ転送レート変動測定装置Ｃ１１５を使用せず、データ転送レート変動測定装置Ａ１１３のヒューマンインタフェースを使用してデータ転送レート変動測定装置Ａ１１３を直接制御し、データ転送レート変動測定装置Ｂ１１４を遠隔で制御する構成とすることにより、あるいはデータ転送レート変動測定装置Ｂ１１４のヒューマンインタフェースを使用してデータ転送レート変動測定装置Ｂ１１４を直接制御しデータ転送レート変動測定装置Ａ１１３を遠隔で制御する構成とすることにより、必要なデータ転送レート変動測定装置数を削減する構成も可能である。
以上のように、本実施例によれば、以下の効果が得られる。
第１の効果は、データ転送レート変動測定装置を使用してリアルタイムの音声データやビデオデータを送信する装置からの出力データ転送レートの変動を測定することにより、リアルタイムの音声データやビデオデータを送信する装置からの出力データ転送レートの変動を定量的に比較評価できることである。
第１の効果は、データ転送レート変動測定装置を使用してリアルタイムの音声データやビデオデータを送信する装置からの出力データ転送レートの変動を測定することにより、リアルタイムの音声データやビデオデータを送信する装置からの出力データ転送レートの変動を定量的に比較評価できることである。
第２の効果はデータ転送レート変動測定装置を使用してリアルタイムの音声データやビデオデータを送信する装置から送出されたデータがネットワークを経由したときデータ転送レートの変動がどの程度変化するのか定量的に比較評価できることである。
第３の効果はデータ転送レート変動測定装置を２箇所以上の複数箇所においてネットワークに接続し、第１のデータ転送レート変動測定装置からトラヒック発生機能を使用して定常トラヒックを第２のデータ転送レート変動測定装置へ送信し、第２のデータ転送レート変動測定装置でこのネットワークを経由してきたトラヒックを受信しそのデータ転送レート変動を測定し、その差分を計算することにより、ネットワークを通過することによりデータ転送レートの変動がどの程度変化するのか定量的に比較評価することができることである。
このように、本実施例によれば、例えばサーバからの出力など、流れているトラヒックを対象にしてデータ転送レート変動（逆にいえば一定レートの度合い）を測定することができる。
この測定結果を用いることで、一定のデータ転送レートでデータ転送を行うことができる。また、ランダムにレートが変動する発生源を使用して、ネットワークを経由したときにデータ転送レートがどの程度変化するかを測定するシステムにも、本発明は同様に適用することができる。
この測定結果を用いることで、一定のデータ転送レートでデータ転送を行うことができる。また、ランダムにレートが変動する発生源を使用して、ネットワークを経由したときにデータ転送レートがどの程度変化するかを測定するシステムにも、本発明は同様に適用することができる。
なお、上述した各実施例は本発明の好適な実施例であり、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々変形して実施することが可能である。
例えば、上述した実施例では、測定管理のためにデータ転送レート変動測定装置Ｃ１１５という独立の装置を使用しているが、測定管理機能を別の装置に組み込むことにより、既存のネットワーク監視システム等から測定を制御することも可能である。
例えば、上述した実施例では、測定管理のためにデータ転送レート変動測定装置Ｃ１１５という独立の装置を使用しているが、測定管理機能を別の装置に組み込むことにより、既存のネットワーク監視システム等から測定を制御することも可能である。
また、上述した実施例では、ネットワーク１０１と測定管理用ネットワーク１０２は別のものとして記述しているが、同一ネットワークであってもよい。
さらに、上述した実施例は、データ転送レート変動測定分析機能を取り出して、既存のルータなどのネットワーク構成機器のトラヒック測定機能に追加してデータ転送レート変動測定機能を追加する構成とすることも可能である。
また、上述した各実施例としてのデータ転送レート変動測定システムを実現するための処理手順をプログラムとして記録媒体に記録することにより、本発明の各実施例による上述した各機能を、その記録媒体から供給されるプログラムによって、システムを構成するコンピュータのＣＰＵに処理を行わせて実現させることができる。
この場合、上記の記録媒体により、あるいはネットワークを介して外部の記録媒体から、プログラムを含む情報群を出力装置に供給される場合でも本発明は適用されるものである。
すなわち、記録媒体から読み出されたプログラムコード自体が本発明の新規な機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記録媒体および該記録媒体から読み出された信号は本発明を構成することになる。
この記録媒体としては、例えばフレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリーカード、ＲＯＭ等を用いてよい。
この場合、上記の記録媒体により、あるいはネットワークを介して外部の記録媒体から、プログラムを含む情報群を出力装置に供給される場合でも本発明は適用されるものである。
すなわち、記録媒体から読み出されたプログラムコード自体が本発明の新規な機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記録媒体および該記録媒体から読み出された信号は本発明を構成することになる。
この記録媒体としては、例えばフレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリーカード、ＲＯＭ等を用いてよい。
この本発明に係るプログラムによれば、当該プログラムによって制御されるコンピュータに、上述した本発明に係る実施例としてのデータ転送レート変動測定システムにおける各機能を実現させることができる。
本実施例によれば、リアルタイムの音声データやビデオデータを送信する装置からの出力データ転送レートの変動測定することにより、リアルタイムの音声データやビデオデータを送信する装置からの出力データ転送レートの変動を定量的に取得することにより、リアルタイムの音声データやビデオデータを送信する装置からの出力データ転送レートの変動を小さくする対策を実施するためのデータを収集するといった用途に適用できる。
また、データ転送レート変動測定装置を使用してリアルタイムの音声データやビデオデータを送信する装置から送出されたデータがネットワークを経由したときデータ転送レートの変動がどの程度変化するのか定量的に比較評価することにより、リアルタイムの音声データやビデオデータを送信する装置からの出力データ転送レートの変動をどの程度以下にすべきかその基準を決定するためのデータを収集するといった用途に適用できる。
最後に、データ転送レート変動測定装置を２箇所以上の複数箇所においてネットワークに接続し、第１のデータ転送レート変動測定装置からトラヒック発生機能を使用して出力データ転送レートの定常トラヒックを第２のデータ転送レート変動測定装置へ送信し、第２のデータ転送レート変動測定装置でこのネットワークを経由してきたトラヒックを受信しそのデータ転送レート変動を測定し、その差分を計算することにより、ネットワークのサービス品質を測定するといった用途にも適用可能である。
このように、本発明に係るパケットデータ通信の通信品質指標は、トラヒック品質評価だけでなく、データ送信装置の品質測定や、ネットワークのサービス品質測定にも適用することができる。
１０１ ネットワーク
１０２ 測定管理用ネットワーク
１１１ データ送信装置
１１２ データ受信装置
１１３ データ転送レート変動測定装置Ａ
１１４ データ転送レート変動測定装置Ｂ
１１５ データ転送レート変動測定装置Ｃ
１２１ データ送信接続Ａ
１２２ データ送信接続Ｂ
１２３ データ受信接続Ａ
１２４ データ受信接続Ｂ
１２５ 生成トラヒック送信接続
１２６ 生成トラヒック受信接続
１２７ データ転送レート変動測定装置間接続Ａ
１２８ データ転送レート変動測定装置間接続Ｂ
１２９ データ転送レート変動測定装置間接続Ｃ
２０１ データ転送レート変動測定装置
２０２ ヒューマンインタフェース機能
２０３ 測定管理機能
２０４ 分析機能
２０５ パケットキャプチャ機能
２０６ 切り替えスイッチ
２０７ トラヒック生成機能
２０８ 通信インタフェースＡ
２０９ 通信インタフェースＢ
２１１ 通信ポートＡ
２１２ 通信ポートＢ
２１３ 通信ポートＣ
２１４ 通信ポートＤ
１０２ 測定管理用ネットワーク
１１１ データ送信装置
１１２ データ受信装置
１１３ データ転送レート変動測定装置Ａ
１１４ データ転送レート変動測定装置Ｂ
１１５ データ転送レート変動測定装置Ｃ
１２１ データ送信接続Ａ
１２２ データ送信接続Ｂ
１２３ データ受信接続Ａ
１２４ データ受信接続Ｂ
１２５ 生成トラヒック送信接続
１２６ 生成トラヒック受信接続
１２７ データ転送レート変動測定装置間接続Ａ
１２８ データ転送レート変動測定装置間接続Ｂ
１２９ データ転送レート変動測定装置間接続Ｃ
２０１ データ転送レート変動測定装置
２０２ ヒューマンインタフェース機能
２０３ 測定管理機能
２０４ 分析機能
２０５ パケットキャプチャ機能
２０６ 切り替えスイッチ
２０７ トラヒック生成機能
２０８ 通信インタフェースＡ
２０９ 通信インタフェースＢ
２１１ 通信ポートＡ
２１２ 通信ポートＢ
２１３ 通信ポートＣ
２１４ 通信ポートＤ
Claims (14)
- パケット転送時間間隔を測定する間隔測定工程と、パケット長を測定するパケット長測定工程と、を行い、該測定されたパケット転送時間間隔と、一定転送レートで転送した場合のパケット転送時間間隔との相対エントロピー値に基づいて、下記の式により算出されるデータ転送レート変動指標を用いることを特徴とするデータ転送レート変動測定方法。
VDTR＝Σ｛L(i)／（ΣL(k)）｝＊ｌｎ［｛L(i)／（ΣL(k)）｝／｛Δt(i)／（ΣΔt(k)）｝］
ただし、
ＶＤＴＲ： データ転送レート変動指標
Δｔ（ｉ）： パケット転送時間間隔
Ｌ（ｉ）： パケット長
ｌｎ（）： 自然対数関数
Σ： 測定開始から測定終了までの全期間で測定したパケット全体のｉをインデックスとする和。ただし、（ΣL(k)）と（ΣΔt(ｋ)）は、測定開始から測定終了までの全期間で測定したパケット全体のｋをインデックスとする和であり、ｉを含まないので定数として扱う。 - 前記データ転送レート変動指標は、
前記間隔測定工程で測定されたパケット転送時間間隔／測定時間による確率分布と、
該間隔測定工程での測定と同一のパケットシーケンスを順序は変えず時間間隔を変えて所定のデータ転送レートで転送した場合のパケット転送時間間隔／測定時間の確率分布と、の相対エントロピーの値に基づいて算出されることを特徴とする請求項１記載のデータ転送レート変動測定方法。 - 前記データ転送レート変動指標を計算するために必要なデータは、下記の４つであることを特徴とする請求項１または２に記載のデータ転送レート変動測定方法。
・ Σ［Ｌ（ｉ）＊ｌｎ（Ｌ（ｉ））］
・ ΣＬ（ｉ）
・ Σ［Ｌ（ｉ）＊ｌｎ（Δｔ（ｉ））］
・ ΣΔｔ（ｉ）
ただし、
Δｔ（ｉ）： パケット転送時間間隔
Ｌ（ｉ）： パケット長
ｌｎ（）： 自然対数関数
Σ： 測定開始から測定終了までの全期間で測定したパケット全体のｉをインデックスとする和。 - 前記データ転送レート変動指標の算出でパケット転送毎に計算する必要があるデータは、下記の３つであることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載のデータ転送レート変動測定方法。
・ Σ［Ｌ（ｉ）＊ｌｎ（Ｌ（ｉ））］
・ ΣＬ（ｉ）
・ Σ［Ｌ（ｉ）＊ｌｎ（Δｔ（ｉ））］
ただし、
Δｔ（ｉ）： パケット転送時間間隔
Ｌ（ｉ）： パケット長
ｌｎ（）： 自然対数関数
Σ： 測定開始から測定終了までの全期間で測定したパケット全体のｉをインデックスとする和。 - パケット転送時間間隔を測定する間隔測定手段と、パケット長を測定するパケット長測定手段と、を備え、該測定されたパケット転送時間間隔と、一定転送レートで転送した場合のパケット転送時間間隔との相対エントロピー値に基づいて、下記の式により算出されるデータ転送レート変動指標を演算に用いることを特徴とするデータ転送レート変動測定装置。
VDTR＝Σ｛L(i)／（ΣL(k)）｝＊ｌｎ［｛L(i)／（ΣL(k)）｝／｛Δt(i)／（ΣΔt(k)）｝］
ただし、
ＶＤＴＲ： データ転送レート変動指標
Δｔ（ｉ）： パケット転送時間間隔
Ｌ（ｉ）： パケット長
ｌｎ（）： 自然対数関数
Σ： 測定開始から測定終了までの全期間で測定したパケット全体のｉをインデックスとする和。ただし、（ΣL(k)）と（ΣΔt(ｋ)）は、測定開始から測定終了までの全期間で測定したパケット全体のｋをインデックスとする和であり、ｉを含まないので定数として扱う。 - 前記データ転送レート変動指標は、
前記間隔測定手段で測定されたパケット転送時間間隔／測定時間による確率分布と、
該間隔測定手段での測定と同一のパケットシーケンスを順序は変えず時間間隔を変えて所定のデータ転送レートで転送した場合のパケット転送時間間隔／測定時間の確率分布と、の相対エントロピーの値に基づいて算出されることを特徴とする請求項５記載のデータ転送レート変動測定装置。 - 前記データ転送レート変動指標を計算するために必要なデータは、下記の４つであることを特徴とする請求項５または６に記載のデータ転送レート変動測定装置。
・ Σ［Ｌ（ｉ）＊ｌｎ（Ｌ（ｉ））］
・ ΣＬ（ｉ）
・ Σ［Ｌ（ｉ）＊ｌｎ（Δｔ（ｉ））］
・ ΣΔｔ（ｉ）
ただし、
Δｔ（ｉ）： パケット転送時間間隔
Ｌ（ｉ）： パケット長
ｌｎ（）： 自然対数関数
Σ： 測定開始から測定終了までの全期間で測定したパケット全体のｉをインデックスとする和。 - 前記データ転送レート変動指標の算出でパケット転送毎に計算する必要があるデータは、下記の３つであることを特徴とする請求項５から７の何れか１項に記載のデータ転送レート変動測定装置。
・ Σ［Ｌ（ｉ）＊ｌｎ（Ｌ（ｉ））］
・ ΣＬ（ｉ）
・ Σ［Ｌ（ｉ）＊ｌｎ（Δｔ（ｉ））］
ただし、
Δｔ（ｉ）： パケット転送時間間隔
Ｌ（ｉ）： パケット長
ｌｎ（）： 自然対数関数
Σ： 測定開始から測定終了までの全期間で測定したパケット全体のｉをインデックスとする和。 - 請求項５から８の何れか１項に記載のデータ転送レート変動測定装置が、測定対象とするネットワークを経由することなくデータ送信装置に接続される位置と、該ネットワークを経由して該データ送信装置に接続される位置と、に少なくとも配設されて構成されたことを特徴とするデータ転送レート変動測定システム。
- 前記データ転送レート変動測定装置のそれぞれが測定管理用ネットワークを介して接続され、該測定管理用ネットワークを介して前記各データ転送レート変動測定装置を制御する制御装置を備えたことを特徴とする請求項９記載のデータ転送レート変動測定システム。
- パケット転送時間間隔を測定する間隔測定処理と、パケット長を測定するパケット長測定工程と、をコンピュータに実行させ、該測定されたパケット転送時間間隔と、一定転送レートで転送した場合のパケット転送時間間隔との相対エントロピー値に基づいて、下記の式により算出されるデータ転送レート変動指標を用いてコンピュータに処理を行わせることを特徴とするデータ転送レート変動測定プログラム。
VDTR＝Σ｛L(i)／（ΣL(k)）｝＊ｌｎ［｛L(i)／（ΣL(k)）｝／｛Δt(i)／（ΣΔt(k)）｝］
ただし、
ＶＤＴＲ： データ転送レート変動指標
Δｔ（ｉ）： パケット転送時間間隔
Ｌ（ｉ）： パケット長
ｌｎ（）： 自然対数関数
Σ： 測定開始から測定終了までの全期間で測定したパケット全体のｉをインデックスとする和。ただし、（ΣL(k)）と（ΣΔt(ｋ)）は、測定開始から測定終了までの全期間で測定したパケット全体のｋをインデックスとする和であり、ｉを含まないので定数として扱う。 - 前記データ転送レート変動指標は、
前記間隔測定処理で測定されたパケット転送時間間隔／測定時間による確率分布と、
該間隔測定処理での測定と同一のパケットシーケンスを順序は変えず時間間隔を変えて所定のデータ転送レートで転送した場合のパケット転送時間間隔／測定時間の確率分布と、の相対エントロピーの値に基づいて算出されることを特徴とする請求項１１記載のデータ転送レート変動測定プログラム。 - 前記データ転送レート変動指標を計算するために必要なデータは、下記の４つであることを特徴とする請求項１１または１２に記載のデータ転送レート変動測定プログラム。
・ Σ［Ｌ（ｉ）＊ｌｎ（Ｌ（ｉ））］
・ ΣＬ（ｉ）
・ Σ［Ｌ（ｉ）＊ｌｎ（Δｔ（ｉ））］
・ ΣΔｔ（ｉ）
ただし、
Δｔ（ｉ）： パケット転送時間間隔
Ｌ（ｉ）： パケット長
ｌｎ（）： 自然対数関数
Σ： 測定開始から測定終了までの全期間で測定したパケット全体のｉをインデックスとする和。 - 前記データ転送レート変動指標の算出でパケット転送毎に計算する必要があるデータは、下記の３つであることを特徴とする請求項１１から１３の何れか１項に記載のデータ転送レート変動測定プログラム。
・ Σ［Ｌ（ｉ）＊ｌｎ（Ｌ（ｉ））］
・ ΣＬ（ｉ）
・ Σ［Ｌ（ｉ）＊ｌｎ（Δｔ（ｉ））］
ただし、
Δｔ（ｉ）： パケット転送時間間隔
Ｌ（ｉ）： パケット長
ｌｎ（）： 自然対数関数
Σ： 測定開始から測定終了までの全期間で測定したパケット全体のｉをインデックスとする和。
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