JP7768367B2 - 遅延時間測定装置、遅延時間測定方法および遅延時間測定プログラム - Google Patents

Description

本発明は、保守作業を行った作業時刻を記録する遅延時間測定装置、遅延時間測定方法および遅延時間測定プログラムに関する。

５Ｇやe-sport等、リアルタイム性が求められるサービスの普及に伴い、ネットワークに対する要件として帯域だけでなく低遅延が求められている。そのため、より短時間、かつ高精度に遅延時間を取得し，サービス品質を確認する手法が求められている。

非特許文献１には、プローブパケットの送受信時にタイムスタンプの打刻を行うＨ/Ｗ処理部とＮＷ情報の収集や遅延測定経路の計算，プローブパケットの生成，遅延時間計算を行うＳ／Ｗ処理部で構成された遅延測定システムが開示されている。この遅延測定システムでは、ある装置までを上下同一経路で往復するパケット(SRTパケット)を用いることでリンク毎の遅延時間の測定を行う技術（遅延測定経路制御方式）を用いている。

森弘樹，他４名, "ネットワーク内の遅延時間を高精度に測定する遅延測定システムの提案," 信学技報, vol. 119, no. 460, NS2019-231, pp. 301-306, 2020年3月.

非特許文献1で使用されるパケットは、トラフィックエンジニアリングの仕組みにより任意経路を通るためのラベルを指定するため、経由する転送ノードの数に応じて指定するラベル情報も増加するものである。非特許文献1の技術では、往復遅延時間（ＲＴＴ：Round Trip Time）を測定するために測定パケットが同じ経路を往復するように経路を指定している。そのため、測定区間の中継地点が一つ増えると測定経路は往路、復路の二つ分増加してしまう。

また、パケットを中継するルータには、ＳＲ（Segment Routing）で指定できる中継地点数に上限があることが一般的である。非特許文献1の技術では、大規模ネットワークで測定区間が長くなった場合には、ルータの諸元を超過する可能性が高くなる。特に、経路を指定するラベルの数がルータの制限を超過した場合にはルータに悪影響を与えて故障や不具合を誘発する可能性があり、システムを導入することができない。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、パケットが測定区間を往復することなく順方向遅延時間または逆方向遅延時間を測定することができる遅延時間測定装置、遅延時間測定方法および遅延時間測定プログラムを提供することを目的とする。

本発明は、始点ノードと終点ノードとの間の測定区間で発生するパケット遅延時間を測定する遅延時間測定装置であって、前記測定区間を通過することなく、自装置と前記始点ノードとの間で発生する往復遅延時間を測定する第１遅延時間測定部と、前記測定区間を通過することなく、前記自装置と前記終点ノードとの間で発生する往復遅延時間を測定する第２遅延時間測定部と、自装置から前記測定区間を介して前記自装置まで戻るループの順方向遅延時間および該ループを逆方向に戻るまでの逆方向遅延時間の何れか一方または双方を測定する第３遅延時間測定部と、前記第１遅延時間測定部が測定した第１往復遅延時間および前記第２遅延時間測定部が測定した第２往復遅延時間に基づいて、前記始点ノードと前記終点ノードとの間であって、前記自装置を経由した区間で発生する片道平均遅延時間を演算する片道平均遅延時間演算部と、前記第３遅延時間測定部が前記順方向遅延時間を測定したとき、前記順方向遅延時間から前記片道平均遅延時間を減じて、前記測定区間の順方向遅延時間を演算し、前記第３遅延時間測定部が前記逆方向遅延時間を測定したとき、前記逆方向遅延時間から前記片道平均遅延時間を減じて、前記測定区間の逆方向遅延時間を演算する遅延時間演算部と、最短経路が一意となるノードのラベルを省略した複数のラベルをパケットに埋め込むラベル埋込部とを有することを特徴とする。

本発明によれば、パケットが測定区間を往復することなく順方向遅延時間または逆方向遅延時間を測定することができる。

本発明の第１実施形態である遅延時間測定装置の構成図である。 遅延時間測定装置の制御部が実行するフローチャート（１）である。 遅延時間測定装置の制御部が実行するフローチャート（２）である。 ネットワークトポロジを把握するための概念図（１）である。 遅延時間測定装置の制御部が実行するフローチャート（３）である。 ネットワークトポロジを把握するための概念図（２）である。 始点ノードおよび終点ノードまでの折り返し測定経路を示す図である。 始点ノードおよび終点ノードを通過するループ測定経路を示す図である。 測定パケットに埋め込まれるラベルの数を低減させるときの概念図である。 測定パケットに埋め込まれるラベルを示す図である。 ラベル上限超過時に途中経路のラベルを削除するときの概念図である。 折り返し測定経路の遅延時間を測定する概念図である。 ループ測定経路の遅延時間を測定する概念図である。 測定区間でパケットロスが発生しているときの概念図である。 測定区間以外の測定経路でパケットロスが発生しているときの概念図である。 本発明の第２実施形態を大規模ネットワークに適用したときの測定経路の一例を示す図である。 測定パケットに埋め込まれるラベルを示す図である。 比較例を大規模ネットワークに適用したときの測定経路の一例を示す図である。 比較例において、測定パケットに埋め込まれるラベルを示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態（以下、「本実施形態」と称する）につき詳細に説明する。なお、各図は、本発明を十分に理解できる程度に、概略的に示してあるに過ぎない。また、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態である遅延時間測定装置の構成図である。
測定装置１００は、ネットワークＮＷに測定パケットを送出し、送出した測定パケットが戻ってくるまでの遅延時間を測定し、始点ルータ（始点ノード）から終点ルータ（終点ノード）までの測定区間での遅延時間を演算する遅延時間測定装置である。測定装置１００は、制御部１０と、通信部３０と、時計４０と、記憶部５０と、操作表示部６０とのハードウェア資源を備えて構成される。通信部３０は、ネットワークＮＷに設置されている複数のルータ（ルータＡ～ルータＦ（図４））を介して、パケットで通信を行うインタフェースである。時計４０は、測定パケットに押下するタイムスタンプの基準時刻を計時する。記憶部５０は、ＲＯＭ(Read On Memory)やＨＤＤ(Hard Disk Drive)等の不揮発性記憶部やＲＡＭ(Random Access Memory)等の揮発性記憶部から構成される。操作表示部６０は、タッチパネル式のＬＥＤ（Light Emitting Diode）表示器である。

制御部１０は、ＣＰＵ（central processing unit）であり、記憶部５０に格納された遅延時間測定プログラムを実行することにより、第１遅延時間測定部１１と、第２遅延時間測定部１２と、第３遅延時間測定部１３と、片道平均遅延時間演算部１４と、遅延時間演算部１５と、パケットロス判定部１６と、測定経路導出部２０と、表示制御部２５との機能を実現する。表示制御部２５は、操作表示部６０を制御する。

第１遅延時間測定部１１は、始点ノードから終点ノードまでの測定区間を通過することなく、自装置と始点ノードとの間で発生する往復遅延時間を測定する。第２遅延時間測定部１２は、始点ノードから終点ノードまでの測定区間を通過することなく、自装置と終点ノードとの間で発生する往復遅延時間を測定する。第３遅延時間測定部１３は、順方向遅延時間測定部１３ａと逆方向遅延時間測定部１３ｂとを備える。順方向遅延時間測定部１３ａは、自装置から測定区間を介して自装置まで戻るループ状の経路（区間測定経路）の順方向遅延時間を測定する。逆方向遅延時間測定部１３ｂは、そのループ状の経路（区間測定経路）を逆方向に戻るまでの逆方向遅延時間を測定する。

片道平均遅延時間演算部１４は、第１演算部１４ａと第２演算部１４ｂとを備え、何れか一方を実行する。
第１演算部１４ａは、第１遅延時間測定部１１が測定した往復遅延時間を２で除した片道平均遅延時間と第２遅延時間測定部１２が測定した往復遅延時間を２で除した片道平均遅延時間とを加算して、片道平均遅延時間を演算する。第２演算部１４ｂは、第１遅延時間測定部１１が測定した往復遅延時間と第２遅延時間測定部１２が測定した往復遅延時間とを加算して、加算された往復遅延時間を２で除して片道平均遅延時間を演算する。

遅延時間演算部１５は、第３遅延時間測定部１３（順方向遅延時間測定部１３ａ）が順方向遅延時間を測定したとき、該順方向遅延時間から片道平均遅延時間を減じて、測定区間の順方向遅延時間を演算する。また、第３遅延時間測定部１３（逆方向遅延時間測定部１３ｂ）が逆方向遅延時間を測定したとき、該逆方向遅延時間から片道平均遅延時間を減じて、測定区間の逆方向遅延時間を演算する。

パケットロス判定部１６は、第１遅延時間測定部１１または第２遅延時間測定部１２で往復遅延時間や、第３遅延時間測定部１３で測定する順方向遅延時間または逆方向遅延時間を測定するとき、測定パケットが戻って来なかった場合に、パケットロスであると判定する。

測定経路導出部２０は、測定パケットを送出する前に、測定経路を導出し、測定パケットに測定経路を示すラベルを埋め込むものである。測定経路導出部２０は、情報収集部２１と、トポロジ把握部２２と、経路導出部２３と、ラベル埋込部２４とを備える。

情報収集部２１は、ネットワークに存在するルータ（ノード）の情報を収集する。トポロジ把握部２２は、ネットワークの測定対象ルータがどのような構成（トポロジ）で接続されているか把握をする。このとき、情報収集部２１は、隣接ルータの情報やリンクコスト（ＩＧＰコスト）を記録する。経路導出部２３は、リンクコストに基づいて、通信経路を導出する。通信経路は、例えば、自装置から始点ルータ（始点ノード）までの最短経路、自装置から終点ルータ（終点ルータ）までの最短経路、該２つの最短経路と測定区間とを連結してループ状にした経路がある。ラベル埋込部２４は、経路導出部２３が導出した経路を示すラベルを測定パケットに埋め込む。

（測定装置１００の動作）
以下、図２，３，５のフローチャートを参照して、測定経路導出部２０の動作を説明する。
図２のフローチャートは、情報収集部２１の動作を説明するためのフローチャートである。このフロー（ＳＰ１０）は、電源投入と同時に起動するものであり、所定の処理を一定時間間隔で繰り返すように構成されている（ＳＰ１１～ＳＰ１４）。
情報収集部２１は、測定対象のルータ（ルータＡ～ルータＦ（図４））や制御装置（不図示）からネットワーク情報を収集する（ＳＰ１２）。ＳＰ１２の後、情報収集部２１は、前回取得時との差分の有無を判定する（ＳＰ１３）。前回取得時との差分がなければ（Ｓ１３で「Ｎｏ」）、ＳＰ１４を介して、ＳＰ１１に戻り、ＳＰ１２，ＳＰ１３の処理を繰り返す。一方、前回取得時との差分があれば（Ｓ１３で「Ｙｅｓ」）、情報収集部２１は、トポロジ把握部２２にトポロジ把握（ＳＰ２０）の処理を行わせる。なお、電源投入時には、前回取得の情報が無いので、Ｓ１３で「Ｙｅｓ」と判定される。

図３は、トポロジ把握部２２の動作を説明するためのフローチャートである。
このフロー（ＳＰ２０）は、ＳＰ１３（図２）で、前回取得時との差分があったと判定したときに（ＳＰ１３で「Ｙｅｓ」）、起動するものであり、収集した情報に含まれるルータ数分、繰り返すように構成されている（ＳＰ２１～ＳＰ２４）。
トポロジ把握部２２は、各ルータの情報を記憶部５０（図１）に記録する（ＳＰ２２）。ＳＰ２２の後、隣接ルータの情報、リンクコスト（ＩＧＰ（Interior Gateway Protocol）コスト）を記録する（ＳＰ２３）。ＳＰ２３の処理後、トポロジ把握部２２は、ＳＰ２４を介して、処理をＳＰ２１に戻し、ＳＰ２２，２３の処理をルータ数分、繰り返す。

図４は、ネットワークトポロジを把握するための概念図である。
遅延時間測定システムＳ１は、例えば、測定装置１００に複数（６個）のルータ（ルータＡ～ルータＦ）が接続されたものである。測定装置１００には、ルータＢのみが接続されている。ルータＢには、ルータＡとルータＣとルータＥとが接続されている。ここで、ルータＢとルータＡとの経路を経路ＢＡとし、ルータＢとルータＣとの経路を経路ＢＣとし、ルータＢとルータＥとの経路を経路ＢＥとする。また、ルータＡには、ルータＦが接続されており、ルータＣには、ルータＤが接続されている。ここで、ルータＡとルータＦとの経路を経路ＡＦとし、ルータＣとルータＤとの経路を経路ＣＤとする。ルータＥには、ルータＦとルータＤとが接続されている。ここで、ルータＤとルータＥとの経路を経路ＤＥとし、ルータＥとルータＦとの経路を経路ＥＦとする。また、測定パケットの遅延時間を測定する測定区間は、始点ノードをルータＤとし、終点ノードをルータＦとする。つまり、測定区間は、経路ＤＥと経路ＥＦとを合わせた区間とする。また、始点ノードから終点ノードまでのノード（ルータＤ、ルータＥ及びルータＦ）を測定端点と称する。

経路のリンクコスト（ＩＧＰコスト）は、｛１００Ｍｂｐｓ／リンクの帯域幅（ｂｐｓ）｝で定義され、例えば、１００Ｍｂｐｓの帯域幅であれば、リンクコスト＝１である。図４においては、全ての経路ＢＡ，ＢＣ，ＣＤ，ＢＥ，ＡＦ，ＤＥ，ＥＦのリンクコスト（ＩＧＰコスト）を「１」にしている。なお、測定装置１００とルータＢとの間は、リンクコストが極めて小さいとする。

図５は、遅延時間測定装置の制御部が実行するフローチャートである。
このフローは、測定パケットをネットワークＮＷ（図１）に放出する前に、図２，３と独立して起動するものであり、ＳＰ３１とＳＰ４０との間を測定端点分、所定の処理を繰り返すように構成されている（ＳＰ３１～ＳＰ４０）。
ＳＰ３１の後、経路導出部２３（図１）は、測定端点間の経路を導出する（ＳＰ３２）。つまり、経路導出部２３は、測定端点（ルータＤ、ルータＥ、ルータＦ）間の経路ＤＥ，経路ＥＦを導出する。ＳＰ３２の後、経路導出部２３は、測定装置１００から測定始点（ルータＤ）までの経路を導出する（ＳＰ３３）。

図６は、ネットワークトポロジを把握するための概念図である。
トポロジ把握部２２は、測定区間である経路ＤＥおよび経路ＥＦのリンクコストを「１」から極端に大きな値（例えば、１００）に変更して、測定装置１００から測定始点（ルータＤ）までのリンクコストが最小となる経路を導出する。これにより、経路導出部２３は、（経路ＢＥ＋経路ＤＥ）を選択することなく、（経路ＢＣ＋経路ＣＤ）の経路を導出する。
図５の説明に戻り、ＳＰ３３の後、経路導出部２３は、測定装置１００から測定終点（ルータＦ）までの経路を導出する（ＳＰ３４）。つまり、経路導出部２３は、（経路ＢＡ＋経路ＡＦ）の経路を導出する。

ＳＰ３４の後、経路導出部２３は、ＳＰ３２からＳＰ３４までの結果を元に、区間前折り返し測定経路および区間測定経路を導出する（ＳＰ３５）。測定始点までの最短経路は、ＳＰ３３で導出した（経路ＢＣ＋経路ＣＤ）であり、測定終点までの最短経路は、ＳＰ３４で導出した（経路ＢＡ＋経路ＡＦ）である。したがって、経路導出部２３は、区間前折り返し測定経路として、（経路ＢＣ＋経路ＣＤ）の往復経路（図７の実線α）および（経路ＢＡ＋経路ＡＦ）の往復経路（図７の破線β）を導出する。なお、区間前折り返し測定経路は、測定始点までの最短往復経路と測定終点までの最短往復経路との双方であって、測定端点間の経路（ＳＰ３２）を含まないようにしたものである。

また、区間測定経路は、区間前折り返し測定経路と、測定区間とを合わせたものである。つまり、区間測定経路は、経路ＢＣと経路ＣＤと経路ＤＥと経路ＥＦと経路ＡＦと経路ＢＡとを合わせたループ状の経路である。また、図８の一点鎖線δは、順方向の区間測定経路であり、二点鎖線γは、逆方向の区間測定経路である。

ラベル埋込部２４（図１）は、測定パケットに測定経路を特定するラベルを組み込む。例えば、順方向のループ状の経路（区間測定経路δ）の測定パケットには、「ルータＢ」－「ルータＣ」－「ルータＤ」－「ルータＥ」－「ルータＦ」－「ルータＡ」－「ルータＢ」と計７個のラベルが埋め込まれる（図１０（削減前）参照）。

ＳＰ３５の後、経路導出部２３は、ラベルを省略しても経路が一意になる区間があるか否か判定する（ＳＰ３６）。ラベルを省略しても経路が一意になる区間があれば（Ｓ３６で「Ｙｅｓ」）、経路導出部２３は、当該区間にある装置（ルータ）のラベルを測定経路から削除し（ＳＰ３７）、処理をＳ３８に進める。

図９は、測定パケットに埋め込まれるラベルの数を低減させるときの概念図である。
ルータＢからルータＤまでの最短経路は、（経路ＢＣ＋経路ＣＤ）と（経路ＢＥ＋経路ＤＥ）との複数（２つ）あり、ルータＢからルータＦまでの最短経路は、（経路ＢＡ＋経路ＡＦ）と（経路ＢＥ＋経路ＥＦ）との複数（２つ）ある。そのため、ラベルを省略すると、経路が一意にならない。

一方、ルータＤからルータＦまでの経路（経路ＤＥ＋経路ＥＦ）は、最短経路として、必ずルータＥを通るため、ラベル「ルータＥ」を省略しても経路が一意になる。

図１０は、測定パケットに埋め込まれるラベルを示す図である。
例えば、順方向の区間測定経路δでは、削除前には、「ルータＢ」－「ルータＣ」－「ルータＤ」－「ルータＥ」－「ルータＦ」－「ルータＡ」－「ルータＢ」の順で計７個のラベルが埋め込まれていたが、「ルータＥ」が削除されると、「ルータＢ」－「ルータＣ」－「ルータＤ」－「ルータＦ」－「ルータＡ」－「ルータＢ」の順で６個のラベルが埋め込まれる。

図５のフローチャートの説明に戻り、一方、ラベルを省略しても経路が一意になる区間が無ければ（Ｓ３６（図５）で「Ｎｏ」）、経路導出部２３は、処理をＳ３８に進める。

ＳＰ３８では、測定経路のラベル数が装置上限を超過しているか否か判定する。ラベル上限数を超過した測定パケットをルータに送信したときには、故障や不具合を起こす可能性がある。ラベル数が装置上限を超過していれば（ＳＰ３８で「Ｙｅｓ」）、ラベル上限以下になるまでラベルを削減し（ＳＰ３９）、ＳＰ４０とＳＰ３１との間の処理を繰り返す。一方、ラベル数が装置上限を超過していなければ（ＳＰ３８で「Ｎｏ」）、ＳＰ４０とＳＰ３１との間の処理を繰り返す。

図１１は、ラベル上限超過時に途中経路のラベルを削除するときの概念図である。
順方向の区間測定経路δでは、７個のラベルが埋め込まれるべきであるが、ルータのラベル上限数が５個であるとき、ルータＥのラベルを省略しても足りない。このとき、ラベル埋込部２４（図１）は、例えば、ルータＡおよびルータＣのラベルの埋め込みを省略するとする。そのときには、測定パケットは、ルータＢ→ルータＥ→ルータＤ→ルータＥ→ルータＦ→ルータＥ→ルータＢの経路を通過してしまう可能性がある。つまり、ラベル削減によって、経路が一意にならなくなり、経路重複が起こってしまう。結果的に、遅延時間の測定精度が低下するものの、大規模ネットワークでも測定可能になる。

図１２は、折り返し測定経路の遅延時間を測定する概念図である。
第１遅延時間測定部１１（図１）は、始点ノード（ルータＤ）までの区間前折り返し測定経路αのラベルを埋め込んだ測定パケットを放出し、戻ってくるまでの時間（始点往復遅延時間Ｔα）を測定する。第２遅延時間測定部１２（図１）は、終点ノード（ルータＦ）までの区間前折り返し測定経路βのラベルを埋め込んだ測定パケットを放出し、戻ってくるまでの時間（終点往復遅延時間Ｔβ）を測定する。さらに、片道平均遅延時間演算部１４（図１）は、片道平均遅延時間（Ｔα＋Ｔβ）／２を演算する。

図１３は、ループ測定経路の遅延時間を測定する概念図である。
第３遅延時間測定部１３の順方向遅延時間測定部１３ａ（図１）は、順方向の区間測定経路δのラベルを埋め込んだ測定パケット（測定区間を経由する測定パケット）を放出し、戻ってくるまでの時間（順方向遅延時間Ｔδ）を測定する。逆方向遅延時間測定部１３ｂ（図１）は、逆方向の区間測定経路γのラベルを埋め込んだ測定パケット（測定区間を経由する測定パケット）を放出し、戻ってくるまでの時間（逆方向遅延時間Ｔγ）を測定する。

遅延時間演算部１５（図１）は、順方向遅延時間測定部１３ａが順方向遅延時間Ｔδを測定したとき、その順方向遅延時間Ｔδから片道平均遅延時間（Ｔα＋Ｔβ）／２を減じて、測定区間の順方向遅延時間｛Ｔδ－（Ｔα＋Ｔβ）／２｝を演算する。また、逆方向遅延時間測定部１３ｂが逆方向遅延時間Ｔγを測定したとき、その逆方向遅延時間Ｔγから片道平均遅延時間（Ｔα＋Ｔβ）／２を減じて、測定区間の逆方向遅延時間｛Ｔγ－（Ｔα＋Ｔβ）／２｝を演算する。

例えば、始点往復遅延時間Ｔα＝１００μＳｅｃであり、終点往復遅延時間Ｔβ＝５０μＳｅｃであるとき、片道平均遅延時間（Ｔα＋Ｔβ）／２＝７５μＳｅｃとなる。測定された順方向遅延時間Ｔδ＝１２５μＳｅｃであるとき、測定区間の順方向遅延時間｛Ｔδ－（Ｔα＋Ｔβ）／２｝＝５０μＳｅｃとなる。また、測定された逆方向遅延時間Ｔγ＝１４５μＳｅｃであるとき、測定区間の逆方向遅延時間｛Ｔγ－（Ｔα＋Ｔβ）／２｝＝７０μＳｅｃとなる。

図１４は、測定区間でパケットロスが発生しているときの概念図である。
パケットロス判定部１６（図１）は、測定装置１００から測定始点（ルータＤ）までの区間前折り返し測定経路αの始点往復遅延時間Ｔαや、測定終点（ルータＦ）までの区間前折り返し測定経路βの終点往復遅延時間Ｔβの測定を実行することができ、測定区間を経由する測定パケットが測定装置１００に戻ってこなかったとき、測定区間（経路ＤＥ＋経路ＥＦ）でパケットロスが発生している、と判定する。

図１５は、測定区間以外の測定経路でパケットロスが発生しているときの概念図である。
パケットロス判定部１６（図１）は、測定始点（ルータＤ）までの区間前折り返し測定経路αおよび測定終点（ルータＦ）までの区間前折り返し測定経路βの遅延時間Ｔα，Ｔβの測定が不可だったときには、測定装置１００から測定区間（ルータＤまたはルータＦ）までの経路で異常があったと判定する。

以上説明したように、本実施形態の測定装置１００は、ネットワークＮＷ（図１）内の測定区間（始点ノードから終点ノード）の遅延時間を測定・演算することができるように構成されている。測定装置１００は、始点往復遅延時間Ｔαと、終点往復遅延時間Ｔβと、測定区間の順方向遅延時間Ｔδおよび逆方向遅延時間Ｔγの何れか一方または双方とを測定し、｛Ｔδ－（Ｔα＋Ｔβ）／２｝および｛Ｔγ－（Ｔα＋Ｔβ）／２｝の何れか一方または双方を演算することにより、測定区間の遅延時間を求めることができる。

測定装置１００は、測定始点（ルータＤ）までの区間前折り返し測定経路αと、測定終点（ルータＦ）までの区間前折り返し測定経路βと、順方向の区間測定経路δと、逆方向の区間測定経路γとを示すラベルを測定パケットに埋め込んでいる。また、測定装置１００は、測定経路のルータを示すラベルの一部を省略しても経路を一意に特定できるときには、測定パケットに埋め込むラベルを省略する。これにより、ルータのラベル上限数を超えてしまうときにも、ラベルの省略により、ラベル上限数の超過を回避することができる。また、測定装置１００は、始点往復遅延時間Ｔαや終点往復遅延時間Ｔβの測定が不可だったときに、測定装置１００から測定区間（ルータＤまたはルータＦ）までの経路で異常があったと判定する。

（第２実施形態）
図１６は、本発明の第２実施形態であり、測定装置を大規模ネットワークに適用したときの測定経路の一例を示す図である。
遅延時間測定システムＳ２は、測定装置１００と、複数のルータＡ～Ｊを備えて構成される。測定装置１００とルータＡとが接続されており、ルータＡとルータＣ，Ｄ，Ｅ，Ｆとが接続されており、ルータＣとルータＢ，Ｈ等とが接続されており、ルータＤとルータＢ，Ｈ等と接続されており、ルータＥとルータＢ，Ｊ等とが接続されており、ルータＦとルータＢ，Ｊ等とが接続されている。

測定区間は、ルータＪ→ルータＥ→ルータＡ→ルータＤ→ルータＨとする。つまり、測定区間の始点ノードは、ルータＪであり終点ノードはルータＨである。
このとき、区間前折り返し測定経路αは、ルータＡ→ルータＦ→ルータＪ→ルータＦ→ルータＡである。また、区間前折り返し測定経路βは、ルータＡ→ルータＣ→ルータＨ→ルータＣ→ルータＡである。また、順方向のループδは、ルータＡ→ルータＦ→ルータＪ→ルータＥ→ルータＡ→ルータＤ→ルータＨ→ルータＣ→ルータＡである。逆方向のループγは、ルータＡ→ルータＣ→ルータＨ→ルータＤ→ルータＡ→ルータＥ→ルータＪ→ルータＦ→ルータＡである。
なお、区間前折り返し測定経路α，βは、測定区間を特定するノード（ルータＡ）を含んでいる。

図１７は、測定パケットに埋め込まれるラベルを示す図である。
順方向のループδでは、「ルータＡ」－「ルータＦ」－「ルータＪ」－「ルータＥ」－「ルータＡ」－「ルータＤ」－「ルータＨ」－「ルータＣ」－「ルータＡ」の順で、計９個のラベルが埋め込まれる。

（比較例）
図１８は、比較例を大規模ネットワークに適用したときの測定経路の一例を示す図である。
遅延時間測定システムＳ２の構成は、前記実施形態の遅延時間測定システムＳ２（図１６）と同一である。しかしながら、測定装置１００が測定パケットを通過させる経路と遅延時間演算方法とが異なる。
具体的には、測定装置１００は、自装置から終点ノード（ルータＨ）までの測定経路εの往復遅延時間ＴＥと、自装置から始点ノード（ルータＪ）までの測定経路αの往復遅延時間ＴＳとを測定し、測定区間の片道平均遅延時間ＴａをＴａ＝（ＴＥ－ＴＳ）／２を演算して求めている。そのため、測定経路αに測定区間（ルータＪ－ルータＥ－ルータＡ）が含まれてしまっている。

しかしながら、第２実施形態（図１６）では、測定経路αに測定区間（ルータＪ－ルータＥ－ルータＡ－ルータＤ－ルータＨ）が含まれていない。

図１９は、比較例において、測定パケットに埋め込まれるラベルを示す図である。
終点ノードまでの往復遅延時間測定経路εでは、「ルータＡ」－「ルータＥ」－「ルータＪ」－「ルータＥ」－「ルータＡ」－「ルータＤ」－「ルータＨ」－［ルータＤ］－「ルータＡ」－「ルータＥ」－「ルータＪ」－「ルータＥ」－「ルータＡ」の順で、計１３個のラベルが埋め込まれる。

本比較例では、ラベルの数が１３個であるのに対して、前記第２実施形態では、ラベルの数が９個に低減している。つまり、本比較例では、測定パケットが同じ経路を往復するように測定経路を指定している。そのため、測定区間の中継地点が１つ増えると測定経路は往路、復路の２つ分、ラベルが増加する。しかしながら、前記第１，２実施形態では、測定区間の中継地点が１つ増えたとき、区間測定経路δ，γを示すラベルも１つ増えるだけである。

また、本比較例では、例えば、測定区間、例えば、ルータＥとルータＪとの間で、パケットロスなどの品質劣化が発生したときには、始点ノードまでの往復遅延時間測定経路αも、終点ノードまでの往復遅延時間測定経路εも測定パケットが戻ってこない。
一方、前記第２実施形態の遅延時間測定方法によれば、ルータＥとルータＪとの間で、パケットロスが発生したとしても、ループδ，γの測定パケットは戻ってこないが、区間前折り返し測定経路α，βの測定パケットが戻ってくるので、ルータＥとルータＪとを含む測定区間で、パケットロスが発生したと判定することができる。

＜効果＞
以下、本発明の遅延時間測定装置の効果について説明する。
本発明の実施形態に係る遅延時間測定装置１００は、始点ノードと終点ノードとの間の測定区間（区間ＤＥ＋区間ＥＦ）で発生するパケット遅延時間を測定する遅延時間測定装置１００であって、前記測定区間を通過することなく、自装置と前記始点ノード（ルータＤ）との間で発生する往復遅延時間（Ｔα）を測定する第１遅延時間測定部（１１）と、前記測定区間を通過することなく、前記自装置と前記終点ノード（ルータＦ）との間で発生する往復遅延時間（Ｔβ）を測定する第２遅延時間測定部（１２）と、自装置から前記測定区間を介して前記自装置まで戻るループ（δ）の順方向遅延時間（Ｔδ）および該ループを逆方向に戻るまでの逆方向遅延時間（Ｔγ）の何れか一方または双方を測定する第３遅延時間測定部（１３）と、前記第１遅延時間測定部（１１）が測定した第１往復遅延時間（Ｔα）および前記第２遅延時間測定部が測定した第２往復遅延時間（Ｔβ）に基づいて、前記始点ノード（ルータＤ）と前記終点ノード（ルータＦ）との間であって、前記自装置を経由した区間で発生する片道平均遅延時間｛（Ｔα＋Ｔβ）／２｝を演算する片道平均遅延時間演算部（１４）と、前記第３遅延時間測定部（１３）が前記順方向遅延時間（Ｔδ）を測定したとき、前記順方向遅延時間（Ｔδ）から前記片道平均遅延時間｛（Ｔα＋Ｔβ）／２｝を減じて、前記測定区間の順方向遅延時間を演算し、前記第３遅延時間測定部（１３）が前記逆方向遅延時間（Ｔγ）を測定したとき、前記逆方向遅延時間（Ｔγ）から前記片道平均遅延時間｛（Ｔα＋Ｔβ）／２｝を減じて、前記測定区間の逆方向遅延時間を演算する遅延時間演算部（１５）とを有することを特徴とする。

これによれば、パケットが測定区間を往復することなく、測定区間における順方向遅延時間及び逆方向遅延時間の何れか一方または双方を測定することができる。そのため、測定区間を中継する中継ノードが１つ増えたとしても、第３遅延時間測定部が遅延時間を測定する測定経路を中継する中継ノードも１つ増えるだけである。

また、第１遅延時間測定部（１１）および第２遅延時間測定部（１２）は、前記第１往復遅延時間（Ｔα）または前記第２往復遅延時間（Ｔβ）を測定するときに、前記測定区間を特定するノード（例えば、自装置に接続するルータＡ）を通過させても構わない。言い換えれば、自装置と始点ノードまでの経路および自装置と終点ノードまでの経路は測定区間と異なる必要があるが、ノードは共通していても構わない。これにより、自装置に接続されるノードを測定区間に含めることができる。

また、最短経路が一意となるノードのラベルを省略した複数のラベルを前記パケットに埋め込むラベル埋込部（２４）をさらに備えることを特徴とする。これにより、最短経路が一意となるノードのラベルが省略されることから、測定経路を示すラベルの数が低減する。

前記第１遅延時間測定部（１１）または前記第２遅延時間測定部（１２）で前記往復遅延時間（Ｔα，Ｔβ）を測定できなかったときにパケットロスと判定するパケットロス判定部（１６）をさらに備えることを特徴とする。これによれば、自装置と始点ノードとの間または自装置と終点ノードとの間で生じたパケットロスを判定することができる。つまり、順方向遅延時間（Ｔδ）または逆方向遅延時間（Ｔγ）を測定できれば、測定区間以外で、パケットロスが発生していることになる。

また、前記片道平均遅延時間演算部（１４）は、前記第１遅延時間測定部（１１）が測定した往復遅延時間（Ｔα）を２で除した片道平均遅延時間（Ｔα／２）と前記第２遅延時間測定部（１２）が測定した往復遅延時間（Ｔβ）を２で除した片道平均遅延時間（Ｔβ／２）とを加算する第１演算（第１演算部１４ａの演算）と、前記第１遅延時間測定部（１２）が測定した往復遅延時間（Ｔα）と前記第２遅延時間測定部（１２）が測定した往復遅延時間（Ｔβ）とを加算して、加算された往復遅延時間を２で除して片道平均遅延時間｛（Ｔα＋Ｔβ）／２｝を演算する第２演算との何れか一方の演算を実行することを特徴とする。これにより、往復遅延時間（Ｔα，Ｔβ）から片道平均遅延時間｛（Ｔα＋Ｔβ）／２｝を演算することができる。

１０ 制御部
１１ 第１遅延時間測定部
１２ 第２遅延時間測定部
１３ 第３遅延時間測定部
１３ａ 順方向遅延時間測定部
１３ｂ 逆方向遅延時間測定部
１４ 片道平均遅延時間演算部
１４ａ 第１演算部
１４ｂ 第２演算部
１５ 遅延時間演算部
１６ パケットロス判定部
２０ 測定経路導出部
２３ 経路導出部
２４ ラベル埋込部
１００ 測定装置（遅延時間測定装置）

Claims (6)

1. 始点ノードと終点ノードとの間の測定区間で発生するパケット遅延時間を測定する遅延時間測定装置であって、
   前記測定区間を通過することなく、自装置と前記始点ノードとの間で発生する往復遅延時間を測定する第１遅延時間測定部と、
   前記測定区間を通過することなく、前記自装置と前記終点ノードとの間で発生する往復遅延時間を測定する第２遅延時間測定部と、
   自装置から前記測定区間を介して前記自装置まで戻るループの順方向遅延時間および該ループを逆方向に戻るまでの逆方向遅延時間の何れか一方または双方を測定する第３遅延時間測定部と、
   前記第１遅延時間測定部が測定した第１往復遅延時間および前記第２遅延時間測定部が測定した第２往復遅延時間に基づいて、前記始点ノードと前記終点ノードとの間であって、前記自装置を経由した区間で発生する片道平均遅延時間を演算する片道平均遅延時間演算部と、
   前記第３遅延時間測定部が前記順方向遅延時間を測定したとき、前記順方向遅延時間から前記片道平均遅延時間を減じて、前記測定区間の順方向遅延時間を演算し、前記第３遅延時間測定部が前記逆方向遅延時間を測定したとき、前記逆方向遅延時間から前記片道平均遅延時間を減じて、前記測定区間の逆方向遅延時間を演算する遅延時間演算部と、
   最短経路が一意となるノードのラベルを省略した複数のラベルをパケットに埋め込むラベル埋込部と
   を有することを特徴とする遅延時間測定装置。
2. 請求項１に記載の遅延時間測定装置であって、
   第１遅延時間測定部および第２遅延時間測定部は、前記往復遅延時間を測定するときに、前記測定区間を特定するノードを通過させても構わない
   ことを特徴とする遅延時間測定装置。
3. 請求項１に記載の遅延時間測定装置であって、
   前記第１遅延時間測定部または前記第２遅延時間測定部で前記往復遅延時間を測定できなかったときにパケットロスと判定するパケットロス判定部をさらに備える
   ことを特徴とする遅延時間測定装置。
4. 請求項１に記載の遅延時間測定装置であって、
   前記片道平均遅延時間演算部は、
   前記第１遅延時間測定部が測定した往復遅延時間を２で除算した片道平均遅延時間と前記第２遅延時間測定部が測定した往復遅延時間を２で除算した片道平均遅延時間とを加算して片道平均遅延時間を演算する第１演算と、
   前記第１遅延時間測定部が測定した往復遅延時間と前記第２遅延時間測定部が測定した往復遅延時間とを加算して、加算された往復遅延時間を２で除算して片道平均遅延時間を演算する第２演算と、
   の何れか一方の演算を実行する
   ことを特徴とする遅延時間測定装置。
5. 始点ノードと終点ノードとの間の測定区間で発生するパケット遅延時間を測定する遅延時間測定装置が実行する遅延時間測定方法であって、
   前記遅延時間測定装置は、
   前記測定区間を通過することなく、自装置と前記始点ノードとの間で発生する往復遅延時間を測定する第１遅延時間測定ステップと、
   前記測定区間を通過することなく、前記自装置と前記終点ノードとの間で発生する往復遅延時間を測定する第２遅延時間測定ステップと、
   自装置から前記測定区間を介して前記自装置まで戻るループの順方向遅延時間および該ループを逆方向に戻るまでの逆方向遅延時間の何れか一方または双方を測定する第３遅延時間測定ステップと、
   前記第１遅延時間測定ステップで測定した第１往復遅延時間および前記第２遅延時間測定ステップで測定した第２往復遅延時間に基づいて、前記始点ノードと前記終点ノードとの間であって、前記自装置を経由した区間で発生する片道平均遅延時間を演算する片道平均遅延時間演算ステップと、
   前記第３遅延時間測定ステップで前記順方向遅延時間を測定したとき、前記順方向遅延時間から前記片道平均遅延時間を減じて、前記測定区間の順方向遅延時間を演算し、前記第３遅延時間測定ステップで前記逆方向遅延時間を測定したとき、前記逆方向遅延時間から前記片道平均遅延時間を減じて、前記測定区間の逆方向遅延時間を演算する遅延時間演算ステップと、
   最短経路が一意となるノードのラベルを省略した複数のラベルをパケットに埋め込むステップと
   を実行することを特徴とする遅延時間測定方法。
6. 請求項５に記載の遅延時間測定方法をコンピュータに実行させることを特徴とする遅延時間測定プログラム。