JP7355209B2 - 通信遅延測定装置、通信遅延測定方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、通信ネットワークにおける通信経路の遅延時間を測定する通信遅延測定装置、通信遅延測定方法及びプログラムに関する。

近年、ＩｏＴ（Internet of Things）や自動運転技術等、通信ネットワーク（ＮＷ）へ接続する用途が多様化している。このため、ＮＷに対して多端末接続、広帯域、低遅延等の様々な要求が増加している。特に、５Ｇ（5th Generation）のＮＷでは、帯域が現在の１００倍、通信端末機と無線基地局間は１ｍｓ、エンドツーエンドでも数ｍｓオーダの遅延量が求められ、遅延量のブレ（ジッタ）も小さい、高い品質のネットワークが目標とされている。今後、そのスペックを前提とした通信サービスの展開が期待されている。

特に、ＮＷ上では、トラフィックの混雑や経路故障による回線切替等を起因とする揺らぎの発生が想定されている。この想定下において、エンドツーエンドで数ｍｓ以下の遅延が目標とされており、このため、現在提供されてＮＷ上において遅延量を測定することが重要となっている。

既存の遅延量測定技術としては、Internet Control Message Protocol（ＩＣＭＰ）（非特許文献１）／Packet Internet Groper（Ｐｉｎｇ）、又はOne-Way/Two-Way Active Measurement Protocol（ＯＷＡＭＰ／ＴＷＡＭＰ）（非特許文献２，３，４）等がある。

ＩＣＭＰ／Ｐｉｎｇは、測定対象とするネットワークの一区間の一端に配置された転送装置（ルータ）から、他端に配置された転送装置をＩＰ（Internet Protocol）アドレスで指定してＩＣＭＰ echo request messageパケットを送信する。このパケットを、受信側の装置で受信後に送信元装置へ送り返す技術である。送信元装置がパケットを送信後に受信するまでの時間を測定することで、パケットが通過した区間の往復の遅延時間が測定可能となっている。

また、ＯＷＡＭＰ／ＴＷＡＭＰは、転送装置間でＩＣＭＰ／Ｐｉｎｇと同様にテストパケットを遣り取りし、損失確率や遅延量に関する中央値、パーセンタイル等、Ｐｉｎｇよりも多くの情報を測定することが可能となる。

ＯＷＡＭＰでは、測定対象区間の両端の転送装置を、それぞれ送信装置と受信装置に指定し、テストパケットを送信装置から受信装置へ送信し、一伝送方向のＮＷの性能を測定することが可能となる。また、ＴＷＡＭＰでは、両端の転送装置をそれぞれ送信装置とパケットを送り返す反射装置に指定し、テストパケットを送信装置から反射装置へ、反射装置から送信装置へと遣り取りすることで双方向のＮＷの性能が測定可能となる。

RFC792 INTERNET CONTROL MESSAGE PROTOCOL，［online］，［令和２年２月１３日検索］，インターネット〈https://tools.ietf.org/html/rfc792〉 RFC4656 A One-Way Active Measurement Protocol (OWAMP) ，［online］，［令和２年２月１３日検索］，インターネット〈https://tools.ietf.org/html/rfc4656〉 RFC3557 A Two-Way Active Measurement Protocol (TWAMP) ，［online］，［令和２年２月１３日検索］，インターネット〈https://tools.ietf.org/html/rfc5357〉 RFC5905 Network Time Protocol Version4，［online］，［令和２年２月１３日検索］，インターネット〈https://tools.ietf.org/html/rfc5905〉 日本標準時グループ 公開NTP，［online］，［令和２年２月１３日検索］，インターネット〈http://jjy.nict.go.jp/tsp/PubNtp/qa.html#q2-2〉

しかし、上述した遅延測定技術では、次の３つの課題がある。
（１ａ）ＩＣＭＰ／Ｐｉｎｇ及びＯＷＡＭＰ、ＴＷＡＭＰ等は、それぞれ送信装置と受信装置の２種類の装置を用意して遅延測定を行うことが前提となる。このためＮＷ内の全ルータ区間の遅延量を測定するためには、全ルータ区間に２種類の装置を配備する必要があり装置コストの増大を招いてしまう。

（２ａ）ＩＣＭＰ／Ｐｉｎｇ及びＯＷＡＭＰ、ＴＷＡＭＰ共に、各装置自体で計時する時刻を基に、タイムスタンプをパケット内に記録して測定を実施している。このため、各装置の時刻にズレがあると正確な遅延時間の測定が行えない。現在のＮＷ装置間の時刻同期技術としてはＮＴＰ（Network Time Protocol）が主流となっている。しかし、ＮＴＰを用いた時刻同期の技術は、クライアントに依存した時刻の制度となっており、実際の時間より最大８００ｕｓ程のズレが出ることが確認されている（非特許文献５）。このため、複数装置間での時刻のズレにより転送時の遅延時間が正確に測定できない可能性がある。

（３ａ）上記（１ａ）及び（２ａ）の技術は、ＩＰ転送による遅延測定用パケットの転送を想定している。しかし、ＮＷ内ではＩＰ経路を交換するルーティングプロトコルに従った転送である。このため、物理的な転送経路であるルータ区間を指定する場合、転送経路の途中に位置する特定のルータ区間を指定することが困難となっている。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、通信ネットワークにおける特定ルータ区間の遅延を低装置コストで正確に測定することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明の通信遅延測定装置は、複数のルータが互いにネットワーク接続されて構成された通信ネットワークへ送信されるパケットを、パケットの往復転送先のルータＩＤ（identifier）を含む経路情報を記録して生成する生成部と、時刻を計時する計時部と、前記通信ネットワークとの間でパケットを送受信し、前記生成部で生成されたパケットに、パケット送信時の前記計時の時刻を送信タイムスタンプとして記録し、パケット受信時の前記計時の時刻を受信タイムスタンプとして記録する送受信部と、前記パケットに記録された送信タイムスタンプと受信タイムスタンプとの差分から往復経路の遅延時間を算出し、算出された遅延時間情報に係る前記経路情報に対応付けてＤＢ（Data Base）に格納する遅延計算部と、前記ＤＢに格納され、予め指定される特定ルータ区間を含む往復経路の遅延時間情報と、その往復経路から当該特定ルータ区間を除いた往復経路の遅延時間情報との差分から、特定ルータ区間の往復経路の遅延時間を計算する特定区間遅延計算部と、前記ＤＢに格納された同一経路区間の前回測定された遅延時間情報と今回測定された遅延時間情報との差分から、今回測定時の遅延時間の変動を計算する遅延変動計算部と、を備え、前記生成部は、前記通信ネットワークにおいて前記送受信部を始終点とする同一周回経路を右回りで転送される右パケットと、左回りで転送される左パケットとに、パケット周回転送先のルータＩＤを含む経路情報を記録してパケットを生成し、前記遅延計算部は、前記右パケットと前記左パケット毎に前記送信タイムスタンプと前記受信タイムスタンプとの差分を算出し、算出された双方の遅延時間情報に、該当パケットが経由した経路情報を対応付けて前記ＤＢに一対で格納し、前記遅延変動計算部は、前記ＤＢに格納された一対の遅延時間情報の差分を計算し、差分が所定値以上となった際に、遅延時間が大きい方の周回方向の経路を求めることを特徴とする。

本発明によれば、通信ネットワークにおける特定のルータ区間の遅延を低装置コストで正確に測定することができる。

本発明の実施形態に係る通信遅延測定装置を含むシステムの構成を示すブロック図である。 本実施形態の通信遅延測定装置の通信遅延測定動作を説明するためのブロック図である。 通信遅延測定装置の機能を実現するコンピュータの一例を示すハードウェア構成図である。 本実施形態の通信遅延測定装置の通信遅延測定動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施形態の応用例１に係る通信遅延測定装置を含むシステムの構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態の応用例２に係る通信遅延測定装置を含むシステムの構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。但し、本明細書の全図において機能が対応する構成部分には同一符号を付し、その説明を適宜省略する。
＜実施形態の構成＞
図１は、本発明の実施形態に係る通信遅延測定装置を含むシステムの構成を示すブロック図である。
図１に示す通信遅延測定装置１０は、遅延測定対象のＮＷ（通信ネットワーク）３０に接続されており、タイムスタンプ記録部１１ａを有するパケット送受信部１１と、パケット生成部１２と、計時部１３と、遅延計算部１４と、ＤＢ（Data Base）１５と、遅延変動計算部１６と、特定区間遅延計算部１７とを備えて構成されている。特定区間遅延計算部１７には、外部のパーソナルコンピュータ等の端末機２１が接続されている。この通信遅延測定装置１０の各部１１～１７は、本例では１つの装置内に纏まって配置されている様態を示すが、分離して配置されている様態も可能である。なお、通信遅延測定装置１０を測定装置１０とも称す。

ＮＷ３０は、各々がパケットの転送装置としての第１ルータ１ｒ、第２ルータ２ｒ、第３ルータ３ｒ、第４ルータ４ｒ、第５ルータ５ｒ、第６ルータ６ｒを備えて構成されている。この構成要素は、第１ルータ１ｒと、第２ルータ２ｒ及び第６ルータ６ｒとが接続され、第２ルータ２ｒと、第３ルータ３ｒ及び第５ルータ５ｒとが接続されている。更に、第３ルータ３ｒと第４ルータ４ｒとが接続され、第４ルータ４ｒと第５ルータ５ｒとが接続され、第５ルータ５ｒと第６ルータ６ｒとが接続されている。これら接続は光ファイバ等の伝送路で行われる。

パケット生成部１２は、ＳＲＴ（Symmetric Round Trip）パケット又はＡＲＴ（Asymmetric Round Trip）パケットを生成し、タイムスタンプ記録部１１ａへ出力する。

ＳＲＴパケットは、矢印Ｙ１で示すように、測定装置１０から特定のルータ（例えば、第３ルータ３ｒ）まで転送され、この往路の逆方向の復路を通って測定装置１０まで戻ってくる。このＳＲＴパケットには、往復経路のルータ１ｒ～６ｒのＩＤ（identifier）が、始点側のルータから折返し点のルータまで転送順に経路情報として記録される。ルータ１ｒ～６ｒは、各ＩＤを転送順に読み取りながら次のルータへＳＲＴパケットを転送する。但し、終点のルータＩＤの次の転送先には最終点の測定装置１０のＩＤが経路情報として記録されている。

ＡＲＴパケットは、矢印Ｙ１１で示すように、通信遅延測定装置１０から各ルータ１ｒ～６ｒを片道で周回して測定装置１０まで戻ってくる。このＡＲＴパケットには、周回経路のルータ１ｒ～６ｒのＩＤが周回の転送順に経路情報として記録される。ルータ１ｒ～６ｒは、各ＩＤを転送順に読み取りながら次のルータへＡＲＴパケットを転送する。但し、終点のルータＩＤの次の転送先には最終点の測定装置１０のＩＤが経路情報として記録されている。

このようなＳＲＴパケット及びＡＲＴパケットは、後述のSegment Routing（セグメントルーティング）等の経路を明示的に指定可能なＮＷプロトコルを用いて経路を指定することで転送される。本実施形態ではSegment Routingの技術を例としたが、経路を指定可能であればSegment Routingに限定されない。なお、Segment Routingとは、ＮＷをSegment Identifierという要素を用いて表現し、そのSegmentを指定することによりパケットの転送を実現するものである。なお、ＳＲＴパケット及びＡＲＴパケットを、単にパケットとも称す。

計時部１３は、時刻の計時機能を備えて計時動作を行い、この計時情報をタイムスタンプ記録部（記録部ともいう）１１ａへ出力する。

パケット送受信部（送受信部ともいう）１１は、ＳＲＴパケット又はＡＲＴパケットをＮＷ３０の第１ノード１ｎへ送信し、ＮＷ３０から戻ってきたパケットを受信する。

タイムスタンプ記録部（記録部ともいう）１１ａは、送受信部１１でのパケット送信時に、ＳＲＴパケット又はＡＲＴパケットに計時部１３からの時刻情報を送信タイムスタンプとして記録する。更に、ＮＷ３０から戻ってきたパケットが送受信部１１で受信される時に、ＳＲＴパケット又はＡＲＴパケットに計時部１３からの時刻情報を受信タイムスタンプとして記録する。

遅延計算部１４は、パケットに記録された送信タイムスタンプと受信タイムスタンプとの差分から遅延時間を算出し、この遅延時間情報に、当該パケットが経由した経路情報を対応付けてＤＢ１５に記憶して格納する。遅延時間情報には、測定装置１０と所定のルータ間の往復経路の遅延時間情報と、測定装置１０から複数ルータを周回して測定装置１０まで戻ってくる周回経路の遅延時間情報とがある。なお、ＤＢ１５に格納された遅延時間情報及び経路情報を格納情報とも称す。

特定区間遅延計算部１７は、ＤＢ１５に格納された、予め定め指定される特定ルータ区間（例えばルータ１ｒと２ｒ区間）を含む往復経路（図２の矢印Ｙ２で示す経路）の遅延時間情報と、その往復経路（図２の矢印Ｙ２）から当該特定ルータ区間（ルータ１ｒと２ｒ区間）を除いた往復経路（矢印Ｙ３で示す経路）の遅延時間情報との差分から、特定ルータ区間（ルータ１ｒと２ｒ区間）の往復経路の遅延時間を計算する。

例えば、ＤＢ１５に、図２に矢印Ｙ１で示す測定装置１０から第３ルータ３ｒ間の往復経路の遅延時間情報Ｙ１ｄと、測定装置１０から第２ルータ２ｒ間の往復経路の遅延時間情報Ｙ２ｄと、測定装置１０から第１ルータ１ｒ間の往復経路の遅延時間情報Ｙ３ｄとが格納されているとする。

この場合に、特定区間遅延計算部１７により、遅延時間情報Ｙ１ｄと遅延時間情報Ｙ２ｄとの差分を計算することにより、矢印Ｙ４で示す特定区間としての第２ルータ２ｒと第３ルータ３ｒ区間の往復の遅延時間情報Ｙ４ｄが求められる。また、遅延時間情報Ｙ２ｄと遅延時間情報Ｙ３ｄとの差分を計算することにより、矢印Ｙ５で示す特定区間としての第１ルータ１ｒと第２ルータ２ｒ区間の往復の遅延時間情報Ｙ５ｄが求められる。

この特定ルータ区間の遅延時間は、特定区間遅延計算部１７がＮＷ３０内の全ての特定区間の遅延時間、又は予め定められた特定区間の遅延時間を計算するようにして定めてもよい。また、端末機２１からユーザが所望の特定区間を指定することにより、特定区間遅延計算部１７が、その指定された特定区間の遅延時間を計算するようにしてもよい。

遅延変動計算部１６は、測定装置１０とルータ間の経路区間、並びにルータ間の経路区間において、同一経路区間の前回測定された遅延時間情報と今回測定された遅延時間情報との差分から、今回測定時の遅延時間の変動を計算する。即ち、今回測定時の遅延時間の増減や無変動を計算する。

＜ハードウェア構成＞
上述した通信遅延測定装置１０は、例えば図３に示すような構成のコンピュータ１００によって実現される。コンピュータ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）１０４、入出力Ｉ／Ｆ（Inter Face）１０５、通信Ｉ／Ｆ（Inter Face）１０６、及びメディアＩ／Ｆ１０７を有する。

ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２又はＨＤＤ１０４に記憶されたプログラムに基づき作動し、各機能部の制御を行う。ＲＯＭ１０２は、コンピュータ１００の起動時にＣＰＵ１０１により実行されるブートプログラムや、コンピュータ１００のハードウェアに係るプログラム等を記憶する。

ＣＰＵ１０１は、入出力Ｉ／Ｆ１０５を介して、プリンタやディスプレイ等の出力装置１１１及び、マウスやキーボード等の入力装置１１０を制御する。ＣＰＵ１０１は、入出力Ｉ／Ｆ１０５を介して、入力装置１１０からデータを取得し、又は、生成したデータを出力装置１１１へ出力する。

ＨＤＤ１０４は、ＣＰＵ１０１により実行されるプログラム及び当該プログラムによって使用されるデータ等を記憶する。通信Ｉ／Ｆ１０６は、通信網１１２を介して図示せぬ他の装置からデータを受信してＣＰＵ１０１へ出力し、また、ＣＰＵ１０１が生成したデータを、通信網１１２を介して他の装置へ送信する。

メディアＩ／Ｆ１０７は、記録媒体１１３に格納されたプログラム又はデータを読み取り、ＲＡＭ１０３を介してＣＰＵ１０１へ出力する。ＣＰＵ１０１は、目的の処理に係るプログラムを、メディアＩ／Ｆ１０７を介して記録媒体１１３からＲＡＭ１０３上にロードし、ロードしたプログラムを実行する。記録媒体１１３は、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＰＤ（Phase change rewritable Disk）等の光学記録媒体、ＭＯ（Magneto Optical disk）等の光磁気記録媒体、磁気記録媒体、導体メモリテープ媒体又は半導体メモリ等である。

例えば、コンピュータ１００が実施形態に係る通信遅延測定装置１０として機能する場合、コンピュータ１００のＣＰＵ１０１は、ＲＡＭ１０３上にロードされたプログラムを実行することにより、通信遅延測定装置１０の機能を実現する。また、ＨＤＤ１０４には、ＲＡＭ１０３内のデータが記憶される。ＣＰＵ１０１は、目的の処理に係るプログラムを記録媒体１１３から読み取って実行する。この他、ＣＰＵ１０１は、他の装置から通信網１１２を介して目的の処理に係るプログラムを読み込んでもよい。

＜実施形態の動作＞
次に、実施形態に係る通信遅延測定装置１０を用いた通信遅延測定動作を、図４のフローチャートを参照して説明する。
図４に示すステップＳ１において、図２に示すパケット生成部１２がＳＲＴパケットを次のように生成したとする。即ち、パケット生成部１２は、パケットにルータ１ｒ，２ｒ，３ｒの各ＩＤを記録したＳＲＴパケットＹ１ｐと、ルータ１ｒ，２ｒの各ＩＤを記録したＳＲＴパケットＹ２ｐと、ルータ１ｒのＩＤを記録したＳＲＴパケットＹ３ｐとを順次生成し、記録部１１ａへ出力したとする。

ステップＳ２において、記録部１１ａが、送受信部１１でのパケット送信時に、パケットに計時部１３からの時刻情報を送信タイムスタンプとして記録する。順次送信されるＳＲＴパケットＹ１ｐ～Ｙ３ｐ毎に送信タイムスタンプを記録する。但し、各ＳＲＴパケットＹ１ｐ～Ｙ３ｐには、測定装置１０のＩＤが経路情報として記録される。

ステップＳ３において、上記記録後のＳＲＴパケットＹ１ｐ～Ｙ３ｐがＮＷ３０の送信先のルータ１ｒ～３ｒへ順次転送され、折返し点となるルータ１ｒ～３ｒで折り返されて送受信部１１に戻ってくる。即ち、ＳＲＴパケットＹ１ｐは、矢印Ｙ１で示すように、ルータ１ｒ，２ｒ，３ｒへ順次転送され、ルータ３ｒで折り返されてルータ２ｒ，１ｒを介して送受信部１１に戻ってくる。ＳＲＴパケットＹ２ｐは、矢印Ｙ２で示すように、ルータ１ｒ，２ｒへ順次転送され、ルータ２ｒで折り返されてルータ１ｒを介して送受信部１１に戻ってくる。ＳＲＴパケットＹ３ｐは、矢印Ｙ３で示すように、ルータ１ｒへ転送され、ルータ１ｒで折り返されて送受信部１１に戻ってくる。

ステップＳ４において、記録部１１ａは、ＮＷ３０から戻ってきたパケットが送受信部１１で受信される時に、受信順にＳＲＴパケットＹ１ｐ～Ｙ３ｐに計時部１３からの時刻情報を受信タイムスタンプとして記録する。この記録後のＳＲＴパケットＹ１ｐ～Ｙ３ｐは、遅延計算部１４へ出力される。

ステップＳ５において、遅延計算部１４は、ＳＲＴパケットＹ１ｐ～Ｙ３ｐ毎に、記録された送信タイムスタンプと受信タイムスタンプとの差分から遅延時間を算出する。この算出した遅延時間情報に、当該パケットが経由した経路情報を対応付けてＤＢ１５に格納する。この場合、ＤＢ１５に、測定装置１０から第３ルータ３ｒ間の往復経路の遅延時間情報Ｙ１ｄと、測定装置１０から第２ルータ２ｒ間の往復経路の遅延時間情報Ｙ２ｄと、測定装置１０から第１ルータ１ｒ間の往復経路の遅延時間情報Ｙ３ｄとが格納される。

ステップＳ６において、特定区間遅延計算部１７は、ＤＢ１５に格納された異なる往復経路の遅延時間情報の差分を計算し、特定ルータ区間の経路の遅延時間を次のように求める。但し、端末機２１によって、ユーザが特定ルータ区間を指定してもよい。

即ち、特定区間遅延計算部１７は、ＤＢ１５の遅延時間情報Ｙ１ｄと遅延時間情報Ｙ２ｄとの差分を計算し、特定区間としての第２ルータ２ｒと第３ルータ３ｒ区間の往復の遅延時間情報Ｙ４ｄを求める。更に、遅延時間情報Ｙ２ｄと遅延時間情報Ｙ３ｄとの差分を計算し、特定区間としての第１ルータ１ｒと第２ルータ２ｒ区間の往復の遅延時間情報Ｙ５ｄを求める。

ステップＳ７において、遅延変動計算部１６は、同一経路区間の前回測定された遅延時間情報と今回測定された遅延時間情報との差分から、今回測定時の遅延時間の変動を計算する。例えば、第１ルータ１ｒと第２ルータ２ｒ区間の往復の遅延時間情報Ｙ５ｄが、前回測定よりも今回測定時に大幅に増大していることが求められる。

＜実施形態の効果＞
次に、実施形態に係る通信遅延測定装置１０の効果を説明する。
（１ｂ）通信遅延測定装置１０は、タイムスタンプ記録部１１ａを有するパケット送受信部１１と、パケット生成部（生成部ともいう）１２と、計時部１３と、遅延計算部１４と、特定区間遅延計算部１７とを備える構成とした。

生成部１２は、複数のルータ１ｒ～６ｒが互いにネットワーク接続されて構成されたＮＷ３０へ送信されるＳＲＴパケットを、パケットの往復転送先のルータＩＤを含む経路情報を記録して生成する。計時部１３は、時刻を計時する。

送受信部１１は、ＮＷ３０との間でパケットを送受信し、生成部１２で生成されたＳＲＴパケットに、パケット送信時の計時の時刻を送信タイムスタンプとして記録し、パケット受信時の計時の時刻を受信タイムスタンプとして記録する。

遅延計算部１４は、ＳＲＴパケットに記録された送信タイムスタンプと受信タイムスタンプとの差分から往復経路の遅延時間を算出し、算出された遅延時間情報に係る経路情報に対応付けてＤＢ１５に格納する。

特定区間遅延計算部１７は、ＤＢ１５に格納され、予め指定される特定ルータ区間（例えばルータ１ｒと２ｒ区間）を含む往復経路（矢印Ｙ２の経路）の遅延時間情報と、その往復経路から当該特定ルータ区間を除いた往復経路（矢印Ｙ３の経路）の遅延時間情報との差分から、特定ルータ区間の往復経路（ルータ１ｒと２ｒ区間）の遅延時間を計算する。

この構成によれば、ＮＷ３０へのパケット送信時に送信タイムスタンプをパケットに記録し、パケット受信時にパケットに受信タイムスタンプを記録する。送受信のタイムスタンプは、計時部の同一計時時刻に基づくので、パケット転送時の遅延時間を正確に測定できる。ＮＷ３０内の全ルータ区間の遅延測定のために、従来のように全ルータ区間に送受信の装置を配備する必要がなく、１つの通信遅延測定装置で済むため、装置コストを安価にできる。また、特定ルータ区間（例えばルータ１ｒと２ｒ区間）の往復経路の遅延時間を、異なる往復経路の遅延時間の差分を取ることで容易に計算できる。従って、ＮＷ３０における特定ルータ区間の遅延を低装置コストで正確に測定できる。

（２ｂ）特定区間遅延計算部１７は、ＮＷ接続された端末機２１からの指定に応じた特定ルータ区間の往復経路の遅延時間を計算する構成とした。

この構成によれば、ユーザが端末機２１から必要な特定ルータ区間を指定すれば、その特定ルータ区間の往復経路の遅延時間を求めることができる。

（３ｂ）ＤＢ１５に格納された同一経路区間の前回測定された遅延時間情報と今回測定された遅延時間情報との差分から、今回測定時の遅延時間の変動を計算する遅延変動計算部１６を更に備える構成とした。

この構成によれば、同一経路区間において遅延時間の増減を求めることができる。

＜実施形態の応用例１＞
図５は、本発明の実施形態の応用例１に係る通信遅延測定装置１０Ａを含むシステムの構成を示すブロック図である。
応用例１の通信遅延測定装置１０Ａが、上記通信遅延測定装置１０（図１）と異なる点は、パケット生成部１２Ａと、遅延計算部１４Ａと、遅延変動計算部１６Ａとの処理機能にある。

生成部１２Ａは、ＮＷ３０に矢印Ｙ１１で示す時計回り（右回り）で転送されるＡＲＴパケットＹ１１ｐ（後述）と、矢印Ｙ１２で示す反時計回り（左回り）で転送されるＡＲＴパケットＹ１２ｐ（後述）とを生成する。なお、ＡＲＴパケットＹ１１ｐは、請求項記載の右パケットを構成する。ＡＲＴパケットＹ１２ｐは、請求項記載の左パケットを構成する。

本例では、ＡＲＴパケットＹ１１ｐには、右回り経路のルータ１ｒ～６ｒ，１ｒのＩＤが右回りの転送順に経路情報として記録される。ルータ１ｒ～６ｒ，１ｒは、各ＩＤを転送順に読み取りながら次のルータへＡＲＴパケットＹ１１ｐを転送する。但し、終点のルータＩＤの次の転送先には最終点の測定装置１０のＩＤが経路情報として記録されている。

ＡＲＴパケットＹ１２ｐには、左回り経路のルータ１ｒ，６ｒ～１ｒのＩＤが左回りの転送順に経路情報として記録される。ルータ１ｒ，６ｒ～１ｒは、各ＩＤを転送順に読み取りながら次のルータへＡＲＴパケットＹ１２ｐを転送する。但し、終点のルータＩＤの次の転送先には最終点の測定装置１０のＩＤが経路情報として記録されている。

互いに逆向きで伝送されるＡＲＴパケットＹ１１ｐ，Ｙ１２ｐは、送受信部１１から連続して送信される。

遅延計算部１４Ａは、双方のＡＲＴパケットＹ１１ｐ，Ｙ１２ｐ毎に送信タイムスタンプと受信タイムスタンプとの差分を算出し、双方の遅延時間情報に、該当パケットが経由した経路情報を対応付けてＤＢ１５に一対で格納する。この一対の遅延時間情報は、双方のＡＲＴパケットＹ１１ｐ，Ｙ１２ｐが、同じ周回経路を逆方向に伝送される場合の遅延時間を示すので、通常は同じ（又は略同じ）遅延時間の情報となっている。

遅延変動計算部１６Ａは、一対の遅延時間情報の差分を計算し、差分が所定値以上となった際に、遅延時間が大きい方の周回方向の経路を求める。一方の周回経路にキューイング遅延等の遅延が発生した場合、この一方の周回経路の遅延時間が他方よりも大きくなる。従って、遅延変動計算部１６Ａによって、双方向の周回経路の内、遅延時間が所定値以上増加した方の周回経路を求めることができる。この求めた周回経路において、キューイング遅延等の遅延が発生したことを推定できる。

また、遅延変動計算部１６Ａは、同一方向の周回経路の前回測定された遅延時間情報と今回測定された遅延時間情報との差分から、今回測定時の遅延時間の変動を計算するようにしてもよい。この場合、同一方向の周回経路において、遅延時間の増減や無変動を求めることができる。

＜実施形態の応用例２＞
図６は、本発明の実施形態の応用例２に係る通信遅延測定装置１０Ｂの構成を示すブロック図である。
応用例２の通信遅延測定装置１０Ｂが、上記通信遅延測定装置１０Ａ（図５）と異なる点は、パケット生成部１２Ｂと、遅延計算部１４Ｂと、遅延変動計算部１６Ｂとの処理機能にある。

生成部１２Ｂは、上述した往復経路へ転送されるＳＲＴパケットＹ１ｐ，Ｙ２ｐ，Ｙ３ｐ（後述）と、左右方向の周回経路へ転送されるＡＲＴパケットＹ１１ｐ，Ｙ１２ｐとを生成する。なお、ＳＲＴパケットＹ１ｐ，Ｙ２ｐ，Ｙ３ｐの符号は図示しないが矢印Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３を参照することとする。

遅延計算部１４Ｂは、ＳＲＴパケットＹ１ｐ～Ｙ３ｐに記録された送信タイムスタンプと受信タイムスタンプとの差分から遅延時間を算出し、この遅延時間情報に、当該パケットが経由した経路情報を対応付けてＤＢ１５に格納する。

また、遅延計算部１４Ｂは、双方のＡＲＴパケットＹ１１ｐ，Ｙ１２ｐ毎に送信タイムスタンプと受信タイムスタンプとの差分を算出し、双方の遅延時間情報に、該当パケットが経由した経路情報を対応付けてＤＢ１５に一対で格納する。

遅延変動計算部１６Ｂは、ＤＢ１５に格納された往復経路を伝送するＳＲＴパケットＹ１ｐ～Ｙ３ｐに係る遅延時間情報と、左右の周回経路を伝送するＡＲＴパケットＹ１１ｐ，Ｙ１２ｐに係る遅延時間情報との両方を用い、特定ルータ区間（例えばルータ１ｒと２ｒ区間）で右回り方向（ルータ１ｒから２ｒ方向）又は左回り方向（ルータ２ｒから１ｒ方向）の一定方向で遅延が増加したことを求める。

例えば、終始点の送受信部１１と各ルータ１ｒ～６ｒによる左右の周回方向の８区間各々の遅延時間は、遅延発生前が「１０」であり、遅延発生後の左回り方向の特定ルータ２ｒと１ｒ区間の遅延時間が「１００」であると仮定する。

この場合、往復するＳＲＴパケットＹ２ｐ，Ｙ３ｐの時間差分によるルータ１ｒと２ｒ間の往復の遅延時間は、遅延発生前が「１０＋１０＝２０」、遅延発生後が「１０＋１００＝１１０」となる。

一方、ＡＲＴパケットＹ１１ｐ，Ｙ１２ｐに係る周回経路の左右方向の遅延時間は、遅延発生前が８区間のループで左右方向共に「８０」である。ＡＲＴパケットＹ１２ｐに係る遅延発生後は左回り方向の遅延時間が次のように「１７０」となる。即ち、遅延発生前における８区間ループの左回りが、「１０」×８区間＝「８０」であるが、遅延発生後に左回りのルータ２ｒと１ｒ間の１区間の遅延時間が「１００」となったため、「７０＋１００＝１７０」となる。

このため、左回りの周回経路の遅延増加量は、「１７０－８０＝９０」となり、この「９０」の遅延増加量から、ルータ１ｒと２ｒ間で左回り方向に遅延時間が「９０」増加したことが分かる。従って、ルータ１ｒと２１ｒ間では、遅延発生前が左右方向とも同じ遅延時間「１０」である場合に、遅延発生後のルータ２ｒから１ｒへ向かう遅延時間が、「９０＋１０＝１００」になることが分かる。

このような特定ルータ区間の一方向の遅延時間の増加を、次のように遅延変動計算部１６で求める。

まず、遅延変動計算部１６Ｂが、ＤＢ１５に格納された同一の特定ルータ区間の前回測定と今回測定との往復の遅延時間情報の差分から、今回測定時の遅延時間の変動量を計算する。

遅延変動計算部１６Ｂは、その遅延時間の変動量が所定値以上である場合に、ＤＢ１５に格納された左右の周回経路に係る一対の遅延時間情報の差分を計算し、この差分から遅延時間が大きい方の周回方向の経路を特定する。遅延変動計算部１６Ｂは、その特定された周回方向での上記特定ルータ区間において、先の計算で特定した遅延時間の変動量が増加していることを求める。

この例では特定ルータ区間において一方向の遅延時間が、どの位増加したかを求めたが、送受信部１１とルータ１ｒ～６ｒ区間や、ルータを介在したルータ区間等の経路区間においても、同様に求めることができる。このように、ある経路区間の双方向のうち何れか一方向の遅延時間が、どの位増加したかを求めることができる。

＜プログラム＞
次に、実施形態のコンピュータで実行されるプログラムについて説明する。コンピュータは、通信ネットワークのルータ区間の往復経路の遅延時間を測定する通信遅延測定装置１０であるとする。

プログラムは、上記コンピュータを、複数のルータ１ｒ～６ｒが互いにネットワーク接続されて構成されるＮＷ３０へ送信されるパケットを、パケットの往復転送先のルータＩＤを含む経路情報を記録して生成する手段、ＮＷ３０との間でパケットを送受信し、生成部１２で生成されたパケットに、パケット送信時の計時の時刻を送信タイムスタンプとして記録し、パケット受信時の計時の時刻を受信タイムスタンプとして記録する手段、パケットに記録された送信タイムスタンプと受信タイムスタンプとの差分から往復経路の遅延時間を算出し、算出された遅延時間情報を、当該遅延時間情報に係る経路情報に対応付けてＤＢ１５に格納する手段、ＤＢ１５に格納され、予め指定される特定ルータ区間（例えばルータ１ｒと２ｒ区間）を含む往復経路（矢印Ｙ２の経路）の遅延時間情報と、その往復経路から当該特定ルータ区間を除いた往復経路（矢印Ｙ３の経路）の遅延時間情報との差分から、特定ルータ区間の往復経路（ルータ１ｒと２ｒ区間）の遅延時間を計算する手段として機能させる。

このプログラムによれば、上述した通信遅延測定装置１０と同様の効果を得ることができる。

＜効果＞
（１）複数のルータが互いにネットワーク接続されて構成された通信ネットワークへ送信されるパケットを、パケットの往復転送先のルータＩＤ（identifier）を含む経路情報を記録して生成する生成部と、時刻を計時する計時部と、前記通信ネットワークとの間でパケットを送受信し、前記生成部で生成されたパケットに、パケット送信時の前記計時の時刻を送信タイムスタンプとして記録し、パケット受信時の前記計時の時刻を受信タイムスタンプとして記録する送受信部と、前記パケットに記録された送信タイムスタンプと受信タイムスタンプとの差分から往復経路の遅延時間を算出し、算出された遅延時間情報に係る前記経路情報に対応付けてＤＢ（Data Base）に格納する遅延計算部と、前記ＤＢに格納され、予め指定される特定ルータ区間を含む往復経路の遅延時間情報と、その往復経路から当該特定ルータ区間を除いた往復経路の遅延時間情報との差分から、特定ルータ区間の往復経路の遅延時間を計算する特定区間遅延計算部とを備えることを特徴とする通信遅延測定装置である。

この構成によれば、通信ネットワーク（ＮＷ）へのパケット送信時に送信タイムスタンプをパケットに記録し、当該ＮＷからのパケット受信時にパケットに受信タイムスタンプを記録する。送受信のタイムスタンプは、計時部の同一計時時刻に基づくので、パケット転送時の遅延時間を正確に測定できる。ＮＷ内の全ルータ区間の遅延測定のために、従来のように全ルータ区間に送受信の装置を配備する必要がなく、１つの通信遅延測定装置で済むため、装置コストを安価にできる。また、特定ルータ区間の往復経路の遅延時間を容易に計算できる。従って、通信ネットワークにおける特定ルータ区間の遅延を低装置コストで正確に測定できる。

（２）前記特定区間遅延計算部は、ネットワーク接続された端末機からの指定に応じた前記特定ルータ区間の往復経路の遅延時間を計算することを特徴とする上記（１）に記載の通信遅延測定装置である。

この構成によれば、ユーザが端末機から所望の特定ルータ区間を指定すれば、その特定ルータ区間の往復経路の遅延時間を求めることができる。

（３）前記ＤＢに格納された同一経路区間の前回測定された遅延時間情報と今回測定された遅延時間情報との差分から、今回測定時の遅延時間の変動を計算する遅延変動計算部を更に備えることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の通信遅延測定装置である。

この構成によれば、同一経路区間において遅延時間の増減を求めることができる。

（４）前記生成部は、前記通信ネットワークにおいて前記送受信部を始終点とする同一周回経路を右回りで転送される右パケットと、左回りで転送される左パケットとに、パケット周回転送先のルータＩＤを含む経路情報を記録してパケットを生成し、前記遅延計算部は、前記右パケットと前記左パケット毎に前記送信タイムスタンプと前記受信タイムスタンプとの差分を算出し、算出された双方の遅延時間情報に、該当パケットが経由した経路情報を対応付けて前記ＤＢに一対で格納し、前記遅延変動計算部は、前記ＤＢに格納された一対の遅延時間情報の差分を計算し、差分が所定値以上となった際に、遅延時間が大きい方の周回方向の経路を求めることを特徴とする上記（３）に記載の通信遅延測定装置である。

この構成によれば、所定値以上の遅延増加が発生した周回方向の経路を求めることができる。このため、その求めた経路方向に、キューイング遅延等の遅延が発生したことを推定できる。

（５）前記遅延変動計算部は、前記ＤＢに格納された同一経路区間の前回測定と今回測定との往復の遅延時間情報の差分から今回測定時の遅延時間の変動量を計算し、変動量が所定値以上である場合に、前記ＤＢに格納された一対の遅延時間情報の差分から遅延時間が大きい方の周回方向の経路を特定し、特定された周回方向での前記同一経路区間で、前記算出した遅延時間の変動量が増加していることを求めることを特徴とする上記（４）に記載の通信遅延測定装置である。

この構成によれば、ある経路区間の双方向のうち何れか一方向の遅延時間が、どの位増加したかを求めることができる。

（６）複数のルータが互いにネットワーク接続されて構成された通信ネットワークへ送信されるパケットを、当該通信ネットワークにおいて同一周回経路を右回りで転送される右パケットと、左回りで転送される左パケットとに、パケット周回転送先のルータＩＤを含む経路情報を記録して生成する生成部と、時刻を計時する計時部と、前記通信ネットワークとの間でパケットを送受信し、前記生成部で生成されたパケットに、パケット送信時の前記計時の時刻を送信タイムスタンプとして記録し、パケット受信時の前記計時の時刻を受信タイムスタンプとして記録する送受信部と、前記右パケットと前記左パケット毎に前記送信タイムスタンプと前記受信タイムスタンプとの差分を算出し、算出された双方の遅延時間情報に、該当パケットが経由した経路情報を対応付けてＤＢに一対で格納する遅延計算部と、前記ＤＢに格納された一対の遅延時間情報の差分を計算し、差分が所定値以上となった際に、遅延時間が大きい方の周回方向の経路を求める遅延変動計算部とを備えることを特徴とする通信遅延測定装置である。

この構成によれば、所定値以上の遅延増加が発生した周回方向の経路を求めることができる。このため、その求めた経路方向に、キューイング遅延等の遅延が発生したことを推定できる。

（７）通信ネットワークのルータ間の遅延時間を測定する通信遅延測定装置による通信遅延測定方法であって、前記通信遅延測定装置は、複数のルータが互いにネットワーク接続されて構成される通信ネットワークへ送信されるパケットを、パケットの往復転送先のルータＩＤを含む経路情報を記録して生成するステップと、時刻を計時するステップと、前記通信ネットワークとの間でパケットを送受信し、前記生成されたパケットに、パケット送信時の前記計時の時刻を送信タイムスタンプとして記録し、パケット受信時の前記計時の時刻を受信タイムスタンプとして記録するステップと、前記パケットに記録された送信タイムスタンプと受信タイムスタンプとの差分から往復経路の遅延時間を算出し、算出された遅延時間情報を、当該遅延時間情報に係る前記経路情報に対応付けてＤＢに格納するステップと、前記ＤＢに格納され、予め指定される特定ルータ区間を含む往復経路の遅延時間情報と、その往復経路から当該特定ルータ区間を除いた往復経路の遅延時間情報との差分から、特定ルータ区間の往復経路の遅延時間を計算するステップとを実行することを特徴とする通信遅延測定方法である。

この構成によれば、上記（１）と同様な作用効果を得ることができる。

（８）コンピュータを、上記（１）～（５）の何れか１つに記載の通信遅延測定装置として機能させるためのプログラムである。

この構成によれば、上記（１）～（５）と同様な作用効果を得ることができる。

その他、具体的な構成について、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

１０，１０Ａ，１０Ｂ 通信遅延測定装置
１１ パケット送受信部
１１ａ タイムスタンプ記録部
１２，１２Ａ，１２Ｂ パケット生成部
１３ 計時部
１４，１４Ａ，１４Ｂ 遅延計算部
１５ ＤＢ
１６，１６Ａ，１６Ｂ 遅延変動計算部
１７ 特定区間遅延計算部
２１ 端末機
１ｒ～６ｒ ルータ

Claims (6)

1. 複数のルータが互いにネットワーク接続されて構成された通信ネットワークへ送信されるパケットを、パケットの往復転送先のルータＩＤ（identifier）を含む経路情報を記録して生成する生成部と、
   時刻を計時する計時部と、
   前記通信ネットワークとの間でパケットを送受信し、前記生成部で生成されたパケットに、パケット送信時の前記計時の時刻を送信タイムスタンプとして記録し、パケット受信時の前記計時の時刻を受信タイムスタンプとして記録する送受信部と、
   前記パケットに記録された送信タイムスタンプと受信タイムスタンプとの差分から往復経路の遅延時間を算出し、算出された遅延時間情報に係る前記経路情報に対応付けてＤＢ（Data Base）に格納する遅延計算部と、
   前記ＤＢに格納され、予め指定される特定ルータ区間を含む往復経路の遅延時間情報と、その往復経路から当該特定ルータ区間を除いた往復経路の遅延時間情報との差分から、特定ルータ区間の往復経路の遅延時間を計算する特定区間遅延計算部と、
   前記ＤＢに格納された同一経路区間の前回測定された遅延時間情報と今回測定された遅延時間情報との差分から、今回測定時の遅延時間の変動を計算する遅延変動計算部と、を備え、
   前記生成部は、前記通信ネットワークにおいて前記送受信部を始終点とする同一周回経路を右回りで転送される右パケットと、左回りで転送される左パケットとに、パケット周回転送先のルータＩＤを含む経路情報を記録してパケットを生成し、
   前記遅延計算部は、前記右パケットと前記左パケット毎に前記送信タイムスタンプと前記受信タイムスタンプとの差分を算出し、算出された双方の遅延時間情報に、該当パケットが経由した経路情報を対応付けて前記ＤＢに一対で格納し、
   前記遅延変動計算部は、前記ＤＢに格納された一対の遅延時間情報の差分を計算し、差分が所定値以上となった際に、遅延時間が大きい方の周回方向の経路を求める
   ことを特徴とする通信遅延測定装置。
2. 前記遅延変動計算部は、前記ＤＢに格納された同一経路区間の前回測定と今回測定との往復の遅延時間情報の差分から今回測定時の遅延時間の変動量を計算し、変動量が所定値以上である場合に、前記ＤＢに格納された一対の遅延時間情報の差分から遅延時間が大きい方の周回方向の経路を特定し、特定された周回方向での前記同一経路区間で、前記算出した遅延時間の変動量が増加していることを求める
   ことを特徴とする請求項１に記載の通信遅延測定装置。
3. 複数のルータが互いにネットワーク接続されて構成された通信ネットワークへ送信されるパケットを、当該通信ネットワークにおいて同一周回経路を右回りで転送される右パケットと、左回りで転送される左パケットとに、パケット周回転送先のルータＩＤを含む経路情報を記録して生成する生成部と、
   時刻を計時する計時部と、
   前記通信ネットワークとの間でパケットを送受信し、前記生成部で生成されたパケットに、パケット送信時の前記計時の時刻を送信タイムスタンプとして記録し、パケット受信時の前記計時の時刻を受信タイムスタンプとして記録する送受信部と、
   前記右パケットと前記左パケット毎に前記送信タイムスタンプと前記受信タイムスタンプとの差分を算出し、算出された双方の遅延時間情報に、該当パケットが経由した経路情報を対応付けてＤＢに一対で格納する遅延計算部と、
   前記ＤＢに格納された一対の遅延時間情報の差分を計算し、差分が所定値以上となった際に、遅延時間が大きい方の周回方向の経路を求める遅延変動計算部と
   を備えることを特徴とする通信遅延測定装置。
4. 通信ネットワークのルータ間の遅延時間を測定する通信遅延測定装置による通信遅延測定方法であって、
   前記通信遅延測定装置は、
   複数のルータが互いにネットワーク接続されて構成される通信ネットワークへ送信されるパケットを、パケットの往復転送先のルータＩＤを含む経路情報を記録して生成する生成ステップと、
   時刻を計時する計時ステップと、
   前記通信ネットワークとの間でパケットを送受信し、前記生成されたパケットに、パケット送信時の前記計時の時刻を送信タイムスタンプとして記録し、パケット受信時の前記計時の時刻を受信タイムスタンプとして記録する送受信ステップと、
   前記パケットに記録された送信タイムスタンプと受信タイムスタンプとの差分から往復経路の遅延時間を算出し、算出された遅延時間情報を、当該遅延時間情報に係る前記経路情報に対応付けてＤＢに格納する遅延計算ステップと、
   前記ＤＢに格納され、予め指定される特定ルータ区間を含む往復経路の遅延時間情報と、その往復経路から当該特定ルータ区間を除いた往復経路の遅延時間情報との差分から、特定ルータ区間の往復経路の遅延時間を計算する特定区間遅延計算ステップと、
   前記ＤＢに格納された同一経路区間の前回測定された遅延時間情報と今回測定された遅延時間情報との差分から、今回測定時の遅延時間の変動を計算する遅延変動計算ステップと、を実行し、
   前記生成ステップでは、前記通信ネットワークにおいて前記通信遅延測定装置を始終点とする同一周回経路を右回りで転送される右パケットと、左回りで転送される左パケットとに、パケット周回転送先のルータＩＤを含む経路情報を記録してパケットを生成し、
   前記遅延計算ステップでは、前記右パケットと前記左パケット毎に前記送信タイムスタンプと前記受信タイムスタンプとの差分を算出し、算出された双方の遅延時間情報に、該当パケットが経由した経路情報を対応付けて前記ＤＢに一対で格納し、
   前記遅延変動計算ステップでは、前記ＤＢに格納された一対の遅延時間情報の差分を計算し、差分が所定値以上となった際に、遅延時間が大きい方の周回方向の経路を求める
   ことを特徴とする通信遅延測定方法。
5. 通信ネットワークのルータ間の遅延時間を測定する通信遅延測定装置による通信遅延測定方法であって、
   前記通信遅延測定装置は、
   複数のルータが互いにネットワーク接続されて構成された通信ネットワークへ送信されるパケットを、当該通信ネットワークにおいて同一周回経路を右回りで転送される右パケットと、左回りで転送される左パケットとに、パケット周回転送先のルータＩＤを含む経路情報を記録して生成するステップと、
   時刻を計時するステップと、
   前記通信ネットワークとの間でパケットを送受信し、前記生成されたパケットに、パケット送信時の前記計時の時刻を送信タイムスタンプとして記録し、パケット受信時の前記計時の時刻を受信タイムスタンプとして記録するステップと、
   前記右パケットと前記左パケット毎に前記送信タイムスタンプと前記受信タイムスタンプとの差分を算出し、算出された双方の遅延時間情報に、該当パケットが経由した経路情報を対応付けてＤＢに一対で格納するステップと、
   前記ＤＢに格納された一対の遅延時間情報の差分を計算し、差分が所定値以上となった際に、遅延時間が大きい方の周回方向の経路を求めるステップと
   を実行することを特徴とする通信遅延測定方法。
6. コンピュータを、請求項１～３の何れか１項に記載の通信遅延測定装置として機能させるためのプログラム。

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