JPH11163916A - ネットワーク試験システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ネットワークを監視及びシミュレートし、ネ
ットワーク装置の性能を試験するネットワーク試験シス
テムを提供する。 【解決手段】 前記ネットワーク試験システムは、ネッ
トワークと通信するコンピュータと、ネットワークをエ
ミュレートし、メッセージをフォーマットし、プロトコ
ルをエミュレートするシミュレーション・ソフトウェア
と、遠隔コンピュータ及びシミュレーション・ソフトウ
ェアと同期する遠隔クロックと実質上同期するクロック
とを含む。前記ネットワーク試験システムは、被測定装
置の性能特性を試験し、ネットワーク・スイッチを監視
しそれに代替交換パターンを推奨するために使用される
ネットワーク性能データの蓄積を考慮に入れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、通信ネットワーク
の分野に関し、より詳細には、ネットワーク・シミュレ
ーション及び個別通信ネットワーク構成部分の試験の分
野に関する。

【０００２】

【従来の技術、及び、発明が解決しようとする課題】こ
の２５年間、通信ネットワークは、パーソナル・コンピ
ュータ、絶えず増大するインターネットの人気、グロー
バル・ネットワーキングに向かう多国籍組織の動きに続
いて次第に複雑になってきた。それに伴って、ネットワ
ーク技術の変化と進歩及び現在利用可能な多様な形態の
トポロジーのため、ネットワーク設計者は高度な設計と
ネットワークの試験を考慮し、実行しなければならなく
なっている。過去には、設計者は１０またはそれ以下の
ネットワーク・ノードに直面しても大規模な試験を行わ
ずに済ますことができた。しかし、数百のノードを有す
るローカルエリア・ネットワークの到来によって、ネッ
トワークに組み込む前のネットワーク構成部分の大規模
な試験に失敗すると、破壊的な財政的結果をもたらしか
ねないことになった。

【０００３】初期には、構成部分の試験とネットワーク
性能の分析はせいぜい最小限のものであった。おそらく
その種の最初の商業的データ・ネットワークの１つであ
るニューヨークを拠点としたケーブル・テレビ会社は、
１９８０年代初期に、その共用ミッドスプリット・ネッ
トワークに基本的な終端間モデム試験を導入した。ＲＦ
ケーブル・モデムが使用され、ＲＦスペクトルを分割
し、データが送信される指定されたチャネルを占有し
た。図１に示すように、２つのロケーションＡ及びＢを
有する加入者が２つのサイトに設置されたＲＦデータ・
モデムを有していた。サイトＡでモデム２０から送信さ
れたデータは、例えば、７ＭＨｚで動作し、ネットワー
ク５０を通じてヘッドエンド４０に送信され、そこで周
波数変換された。７ＭＨｚＲＦ搬送波によって送信され
たデータは１５６ＭＨｚの固定ネットワーク周波数オフ
セットによってより高い周波数帯に変換された。すなわ
ち７ＭＨｚ搬送波上のデータは１６３ＭＨｚのダウンス
トリーム周波数に変換された。サイトＢのモデム１０
は、その送信されたデータを受信するために設計によっ
て１６３ＭＨｚに同調していた。相補的な形で、モデム
１０は７．１ＭＨｚで送信するよう設定され、モデム２
０は１６３．１ＭＨｚで受信するよう設定された。

【０００４】ネットワークの性能とチャネルの信頼性を
確保するために、サイトＡ及びＢの間のデータ・リンク
がデジタル・ループ・バック・モード動作で試験され
た。ビット誤り率試験セット（ＢＥＲＴ）３０が使用さ
れ、モデム２０とインタフェースを有し既知のデータの
ストリームを作成した。その後、試験データがヘッドエ
ンドに送信され、上記で説明したようにモデム１０によ
って受信された。しかし、サイトＢの復調デジタル・デ
ータはループバックすなわちモデム１０の入力として使
用され、再びモデム２０に再送信された。こうしてビッ
ト誤り率試験セット３０は受信されたデータを捕捉し、
送信及び受信データ・ストリーム間のデータ・ビットの
比較を行った。ビット誤り率性能計算が、送信された既
知の数のビットに対して受信された誤りの数に基づいて
なされた。当時１０^-7（１千万に１つ）のビット誤り率
が許容可能な性能であると考えられた。明らかに、初期
のネットワークは単純でリンク・ネットワーク性能とチ
ャネルの信頼性に主要な関心があり、データ・ルーチン
グ、遅延時間及びシーケンス外伝送にはあまり関心がな
かった。

【０００５】ネットワーク構成部分のネットワーク内試
験の上記方法は当時の性能の要求を満足したが、単なる
ループ・バック試験だけでは、現在のネットワーク環境
では構成部分の性能と信頼性を評価するには不十分であ
る。現在のネットワークでは、ネットワーク試験の水準
は、増大するネットワークの複雑さの水準と歩調をそろ
えなければならない。一方向パケット遅延、パケット損
失及びパケット・シャフルは、構成部分の性能及び信頼
性を評価する際必要な性能要素のごく一部分に過ぎな
い。従って、ネットワーク設計者は自分の設計を試験
し、性能研究を実行するネットワーク内試験の追加ツー
ルとしてネットワーク・シミュレーションに注目してい
る。これは、実現に非常に費用がかかりいまだ標準化の
途上にある高速ネットワーク（例えば、ＡＴＭ交換）の
出現によって特にそう言える。

【０００６】ソフトウェア・ネットワーク・シミュレー
ションによって、ネットワーク設計者は、ネットワーク
設計を実現する前に動作環境のモデルを作成し、予想さ
れる障害、システムの動作異常、ネットワークの劣化及
び総合性能について設計を試験することができる。ま
た、ネットワークがすでに存在する場合、ネットワーク
設計者はシミュレーション・ソフトウェアを使用して、
例えば、ネットワークのある機器の追加または除去がす
でに動作中のネットワークにどう影響するかといった
「ｗｈａｔ ｉｆ」形の状況に答えることができる。さ
らに、こうしたネットワークを使用して特定のネットワ
ーク構成部分の応答性と動作互換性を模倣し予測するこ
とができる。

【０００７】ネットワーク・シミュレーションをさらに
進歩させる必要を認識して、新しい試験システムが出現
した。米国特許第５，３９４，５４０号は、試験される
構成部分から受信されたメッセージを選択的に修正する
ことによってネットワーク構成部分を試験するシステム
を開示する。この発明の実施形態では、試験される構成
部分は特定の種類の通信を受信するよう監視される。イ
ンタフェース・プロセッサがメッセージを受信し、受信
されたメッセージを、メッセージ・プロセッサに転送さ
れる前に他のネットワーク構成部分によって処理可能な
フォーマットに変換する。受信されたメッセージがシミ
ュレートされたネットワーク構成部分からの応答を必要
とする種類のものであれば、メッセージは、被測定装置
（ＤＵＴ）と対話するネットワーク中の構成部分に対す
る応答をシミュレートするシミュレータに転送される。
被測定装置を調べるために、応答メッセージが調査、変
更、置換または削除される。その後、応答メッセージは
処理可能なフォーマットに逆変換され、ＤＵＴに送り返
される。従って、このシミュレータは、少なくとも研究
室ベースでは、ネットワーク構成部分の予想される応答
を模倣し、特定的だが再現可能な条件での特定の構成部
分の性能を試験することができる。

【０００８】この１５年間の進歩にもかかわらず、実時
間または実時間に近い環境でネットワーク構成部分を試
験することはまだ問題を残している。特に、インターネ
ット環境をシミュレートし構成部分性能の許容可能レベ
ルを評価し確認できる現在利用可能なシステムがない点
で、インターネット機器はネットワーク試験に対する課
題を提供している。あいにく、試験の方法論はインター
ネットの爆発的な発展に追いついていない。現在、近似
両方向遅延だけが提供されている。遠隔ロケーションの
データ・パケットはインターネット制御メッセージ・プ
ロトコル（ＩＣＭＰ）の一部としてタイムスタンプが記
録され、そのタイムスタンプが、メッセージが実際に受
信された時刻と比較される。こうした試験では、ミリ秒
単位の数値だけが知られている。しかし、国際的な時間
基準に関する遅延時間の正確な測定は知られていないの
で、こうしたデータは制限的な数値のものである。

【０００９】すなわち、遠隔ノードを正確な国際時間に
同期させる利用可能な方法がないため、現在インターネ
ットの一方向遅延を判定する方法はない。現在、パケッ
ト損失や伝播遅延といったインターネットに関する情報
は異なった教育機関からの研究か、またはノード及びイ
ンターネット・サーバからの制限的なデータに由来す
る。しかし、こうした情報は実時間データでも実時間に
近いデータでもなく、正確な国際時間基準に同期してい
ない。従って、実時間または実時間に近いベースで一方
向パケット損失、一方向伝播遅延、両方向パケット損
失、両方向伝播遅延及びパケット・シャフル（例えば、
順序から外れて、またはシーケンスから外れて到着する
パケット）をシミュレートするシステムが必要である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この必要は、ネットワー
ク・メッセージ・フォーマット及びプロトコルをエミュ
レートするネットワーク・シミュレータと、ネットワー
ク上の遅延を計算する際の時間基準として使用される正
確な同期クロックを含む、１つかそれ以上のネットワー
ク構成部分を試験するネットワーク試験システムによっ
て満足される。

【００１１】従って、本発明の目的は、ネットワーク環
境をシミュレートし、ネットワーク構成部分のネットワ
ーク性能プロファイルを確立することである。

【００１２】本発明のもう１つの目的は、遠隔ロケーシ
ョンから起点サイトに確実な一方向ネットワーク性能デ
ータを提供することである。

【００１３】本発明のさらに他の目的は、ネットワーク
のノードに同期時間基準を提供し、ネットワーク転送時
間とデータ伝播遅延を判定する確実な手段を確立するこ
とである。

【００１４】本発明のさらに他の目的は、ネットワーク
・スイッチと通信し、既知または測定された遅延に基づ
いて代替ルーチング・パターンを決定及び推奨すること
によってネットワークの性能を監視し向上させることで
ある。

【００１５】本発明のもう１つの目的は、研究室環境で
ネットワーク内試験の必要なしに、ネットワーク構成部
分の性能を試験するために使用されるネットワーク性能
プロファイルを確立することである。

【００１６】これら及び他の目的は、試験メッセージが
ネットワーク上で送信され応答が分析されるネットワー
ク試験システムによって実現される。本発明の好適実施
形態では、起点サイトが一連の試験メッセージを起動す
るが、このメッセージは同様のネットワーク試験システ
ムを有する遠隔サイトがそのデータの送信及び受信中に
受信、分析、応答し、ネットワークの性能を報告できる
ものである。ネットワーク試験システムはメッセージを
フォーマットし確立されたネットワーク通信プロトコル
を遵守するコンピュータと関連ソフトウェアを含む。ま
ず、起点サイトは遠隔ロケーションにそのクロックに同
期し、時間基準伝送測定を計算するために使用される時
間基準を再確立するよう要求する。起点及び遠隔サイト
が、実質上基準クロックに同期されると、起点サイト
は、伝播遅延、データ損失及びデータ・シャフルを含
む、一連の一方向及び両方向試験シーケンスを遠隔ロケ
ーションとの通信中に伝える。その後起点サイトによっ
て受信されたネットワーク性能データは、分析及び記憶
され、ネットワーク外試験のために容易に利用すること
ができる（すなわち、研究室環境にあるネットワーク構
成部分を試験する際ネットワーク環境をシミュレートす
るために利用される）。

【００１７】別の好適実施形態では、前記ネットワーク
試験システムは、ネットワーク性能データを蓄積するこ
とに加えて、ネットワーク・スイッチと通信し、時間遅
延、データ損失及びデータ・シャフルに基づいて、ネッ
トワークの総合性能を向上させるより良いルーチング・
パターンを決定する。

【００１８】本発明のこれら及び他の特徴は、添付の図
面と共に行われる本発明の好適実施形態の以下の詳細な
説明を参照することによって最もよく理解される。

【００１９】

【発明の実施の形態】図２を参照すると、ここで説明さ
れるネットワーク試験及びシミュレーション・システム
１００はネットワーク環境をシミュレートするソフトウ
ェアをサポートできるどのようなオペレーティング・シ
ステムにも適している。しかし、図２に示す実施形態で
は、コンピュータ１０１はＩｎｔｅｌ社ベースのＣＰＵ
とＭｉｃｒｏｓｏｆｔ ＤＯＳ ６．２２オペレーティ
ング・システムを有するＨＰＶｅｃｔｒａである。コン
ピュータ１０１は、キーボード１１７、モニタ１１９及
びデータ通信ポート１１５といった標準機器に加えて、
さらに１つかそれ以上のネットワーク・シミュレーショ
ン・ポート１１３を含む。コンピュータのＣＰＵ、メモ
リ記憶装置（ハードディスク、フロッピー及びＲＡ
Ｍ）、メモリ・アクセス時間及び内部クロックはシステ
ムが実時間に近い動作環境を最適にシミュレートするよ
う選択または修正される。

【００２０】シミュレーション・ソフトウェア１０２は
被測定装置１２５、１２６及びネットワーク動作環境の
特定の必要に合致するよう開発されるか、または、Ｓｉ
ｍｓｃｒｉｐｔ １１．５、Ｏｐｎｅｔ及びＡｒｅｎａ
といったある容易に入手できる既製ソフトウェアを含
む。いずれにせよ、シミュレーション・ソフトウェアは
好適には、ＣＰＵ処理時間やデータ検索時間によって感
知されるほどの遅延を追加せず、実時間または実時間に
近い環境で動作する影響を無視または最小化できるよう
なものである。さらに、使用されるソフトウェアは高い
スループットをサポートし、動作中のネットワーク上で
特定のアプリケーションをサポート及びシミュレートす
べきである。例えば、インターネット環境では、選択さ
れるソフトウェアは音声、ファックス及び画像伝送につ
いてインターネットをシミュレートできるものであるべ
きである。さらに、シミュレーション・ソフトウェアの
コアは、コア・プログラムとＣＰＵの完全な制御を確保
するよう高速及び超低速伝播遅延用に開発され最適化さ
れるべきである。さらに、メモリ記憶装置とアクセス時
間は検索遅延を最小にするよう最適化されるべきであ
る。特に、ランダムアクセス・メモリ（ＲＡＭ）のサイ
ズは好適には最大化され、ハードディスクまたはフロッ
ピーといった記憶装置への追加アクセスとそれによる処
理時間増大の必要を最小にするべきである。好適には、
ネットワーク構成部分の試験中またはネットワーク性能
データの収集中、試験システムは、主としてＲＡＭに存
在するデータに依存し、ハードディスク、フロッピー及
びＣＤといった固定記憶装置に存在するデータにアクセ
スする必要を回避すべきである。例えば、試験ソフトウ
ェアは、ソフトウェア構成部分（すなわち、パケット・
ドライバ・インタフェース）がＲＡＭで容易に利用で
き、感知できるほどの遅延なしに動作するよう開発され
るべきである。

【００２１】協定世界時クロック１０５（ＵＴＣクロッ
ク）がコンピュータ１０１に接続され、データを処理す
るための時間基準として、またある状況では、ＣＰＵの
内部クロックを処理する割込ハンドラを設定する基準と
して使用される。本実施形態では、クロック１０５は、
世界中の２４の現在利用可能な全地球位置把握衛星の１
つから基準時間を確立できるＣｈｒｏｎｏ−ｌｏｇ Ｇ
ＰＳ Ｋシリーズ・クロック／タイマーである。こうし
た衛星の使用を通じて、クロック１０５は、例えば、１
００ナノ秒の精度で同報通信されたＮＩＳＴ（国立標準
技術研究所）時間を捕捉することができる。その後捕捉
された時間はクロックに記憶され、コンピュータ１０１
またはネットワーク環境を試験するために使用される何
らかの他のコンピュータの時間基準として使用される。
クロックは時間を１０ｍｓ以内の精度で記憶及び報告す
ることができる。ここで使用される場合、実時間または
実時間に近い（「実時間」）とは、少なくとも１０ｍｓ
（ミリ秒）以内の精度で基準クロックに同期することを
意味する。試験ロケーションが視界内に少なくとも１つ
の衛星を有することができない場合、クロック１０５は
４日間にわたって１０ミリ秒以内に基準時間を維持する
ことができる。もちろん必要な精度のレベルは試験アプ
リケーションとネットワーク環境に大きく依存する。し
かし、本発明のこの実施形態では、シミュレーション・
ソフトウェア１０２はクロックを参照してアップデート
を行い、時間基準が確実に必要な動作範囲内にあるよう
にする。クロック１０５が、少なくとも１つの衛星との
通信が行われなかったと判断する場合、コンピュータ１
０１への時間データ・ストリームは特殊な文字によって
フラグが立てられ、ＧＰＳ衛星１４５との通信失敗を示
す。こうした文字の受信は、例えば、ネットワーク環境
をシミュレートしＤＵＴの性能データを収集する履歴デ
ータの使用と他の試験パラメータの設定を起動する。

【００２２】図２に示すような本発明の実施形態では、
ネットワーク試験及びシミュレーション・システムがロ
ーカル・シミュレーション・モードで使用され、対象ネ
ットワーク上でデータを伝送し、選択されたネットワー
ク上で送信されたデータの特性プロファイルを捕捉及び
記憶することによって実時間データが収集される。しか
し、インターネットが例示としての目的のためのネット
ワークとして使用されるが、ここで開示及び請求される
ネットワーク・シミュレーションは、Ｘ．２５、ＡＴＭ
ネットワーク、仮想交換データ・ネットワーク、フレー
ム・リレー、専用回線デジタル音声及び他の交換回路モ
ード等といった他の種類のネットワークにも適用される
ことを理解されたい。

【００２３】ネットワーク構成部分を試験するために、
まず様々な時間と様々な動作条件でネットワーク上でト
ラヒックを送信することによってネットワーク性能デー
タが収集される。性能データが収集されると、そのデー
タが使用され動作環境をシミュレートしネットワーク構
成部分を試験する。図２に示すように、被測定装置１２
５がネットワーク・シミュレータ・ポート１１３を通じ
てコンピュータ１０１に接続される。さらに、コンピュ
ータ１０１は、種々の周知のアクセス方法（すなわち、
Ｔ−１、ＬＡＮゲートウェイ等）により、そのデータ通
信ポート１１５の１つを通じてインターネット１５０に
アクセスする。香港のような遠隔サイトＢでは、同様の
ネットワーク・シミュレーション・システムが、実質上
図２に示すように構成される。サイトＢでは、システム
は、ＮＩＳＴ信号の１００ｎｓ（ナノ秒）以内にある時
間基準と同期できるクロックに接続されたコンピュータ
１０８を含み、実質上クロック１０６に同期する（１０
ｍｓ以内の精度で時間を記憶及び報告することができ
る）。好適には、ネットワーク構成部分を試験する直前
に、クロック１０５及び１０６は衛星１４５から発する
ＧＰＳ同報通信信号による対応する時間基準を更新す
る。しかし、例示としての目的のために、Ａ及びＢ２つ
のサイトに対するＮＩＳＴ同時通信信号の供給源として
１つの衛星が示されているが、各サイトが別の軌道衛星
（２４の動作中の衛星の何れか１つ）を使用することも
可能であることを理解されたい。クロック１０５、１０
６が、実質上同期すると、基準時間データは対応するコ
ンピュータ１０１、１０８と、特に時間基準を使用して
ネットワーク性能プロファイルを計算するシミュレーシ
ョン・ソフトウェア１０２、１０７に転送される。より
詳細には、１０ミリ秒の時間分解能を提供するために割
込ハンドラがデフォールト・クロック時間刻み割込み
（ＩＮＴ８−ＩＲＱ０）の代わりに本実施形態に組み込
まれる。その場合コンピュータ１０１、１０８のＣＰＵ
に常駐する内部クロックは１０ミリ秒ごとに割込みを行
うよう再プログラムされる。デフォールト・クロック時
間刻み割込みは、１日のサービスのＭＳ−ＤＯＳ時間の
完全性を維持するよう連鎖される。広域変数が各クロッ
ク時間刻み毎に増加し、コンピュータ１０１，１０８及
びソフトウェア１０５、１０６によって時間基準として
使用される。

【００２４】ある宛先に関するネットワーク・プロファ
イルを確立するために、実時間データが送信され、ネッ
トワーク・シミュレーション・システムによって分析さ
れる。図２に示す実施形態では、ｐｉｎｇ（パケット・
インターネット・グルーパ）ユーティリティが使用さ
れ、遠隔香港サイトＢを照会し、接続が有効であること
を確認する。ｐｉｎｇユーティリティは，ＴＣＰ／ＩＰ
を実現するオペレーティング・システムの大部分で利用
可能である。より重要なことだが、ｐｉｎｇユーティリ
ティは、Ａ及びＢの両方のサイトでシミュレーション・
ソフトウェア１０２、１０７が使用され、Ａ及びＢ両サ
イト間のデータ転送の効率と精度を判定する基礎として
使用される。

【００２５】動作の際、ｐｉｎｇユーティリティが使用
され、インターネット制御メッセージ・プロトコル（Ｉ
ＣＭＰ）タイプのメッセージを遠隔サイトＢに送出す
る。図２に示す実施形態では、シミュレーション・ソフ
トウェア１０２が好適には２つのサイトＡ及びＢの同期
を最大化する時間同期要求を送信することによって遠隔
サイトＢとの通信を開始する。図３に示すように、時間
同期メッセージ・レイアウトは、フィールドの内容がネ
ットワーク・シミュレータの動作上の必要に対応するよ
う修正されている点以外はＩＣＭＰタイプ１３メッセー
ジ時間要求で使用されているものと同様のフォーマット
を使用する。例えば、タイプ・フィールドの数値はメッ
セージを標準ＩＣＭＰメッセージと区別し、メッセージ
が時間同期要求か時間同期応答かを指定するよう選択さ
れるが、本実施形態では、数値２３及び２４はそれぞれ
時間同期要求及び応答を指定するよう選択された。コー
ド・フィールドは遠隔及びローカル・クロック状態を指
定するために使用される。より詳細には、コード・フィ
ールドはクロックの可用性と使用される時間の質（すな
わち、現在ＧＰＳに同期していること）を指定するため
に使用される。チェックサム・フィールドは、タイプ・
フィールドに始まるＩＣＭＰメッセージの合計の１の補
数の１の補数を含む。識別子及びシーケンス・フィール
ドは時間同期要求及び応答の一致を識別しそれを助ける
ために使用される。図示される時間同期要求フォーマッ
トでは、メッセージには、最終ＮＩＳＴアップデートの
時間または、サイトＡまたはＢによって解釈可能な何ら
かの他のデータといった他の接続時間データ用の予備追
加フィールドと共に、起点タイムスタンプが含まれる。
本実施形態で示される時間データは起点タイムスタンプ
を使用し他のデータ・フィールドの使用を規定するが、
多数のフィールドがネットワーク・プロトコル及びネッ
トワークの必要に対応するため変更及び修正されること
があることを理解されたい。本実施形態の目的では、起
点タイムスタンプは、サイトＡがメッセージをサイトＢ
に送信したときの同期時間である。

【００２６】遠隔サイトＢは、遠隔サイトの時間基準の
アップデート後、時間同期応答によって応答する。アッ
プデートは、クロック１０５から直接行われるショート
・アップデートか、ＮＩＳＴ同報通信信号によってクロ
ック１０５自体を再度リセットする必要があるクロック
１０５からのアップデートの形態を取る。アップデート
の種類はタイプ・フィールドの記載によってなされる同
期要求の種類に依存する。遠隔サイトがそのシステムを
アップデートすると、時間同期応答メッセージが公式化
される。図４に示すように、応答のフォーマットはタイ
ムスタンプ応答（タイプ１４ＩＣＭＰメッセージ）と同
様である。時間同期応答を作成するために、ソースと宛
先のアドレスが逆転され、タイプ・コードが応答を示す
よう変更され（すなわち２４）、チェックサムが再計算
される。応答を特定の時間同期要求に対する応答として
特定するために、応答メッセージは、メッセージが起点
サイトに送り返される時同じ識別子とシーケンス番号を
保持する。起点タイムスタンプに加えて、応答メッセー
ジは非同期及び同期タイムスタンプを含む。非同期タイ
ムスタンプは、遠隔サイトが再同期していない場合、遠
隔サイトが報告した時間である。同期タイムスタンプは
再同期後に遠隔サイトが応答を送信した時間である。同
期及び非同期タイムスタンプの間に差があれば、遠隔シ
ステムのクロック・ドリフトを判定するために使用され
る。

【００２７】ネットワーク・シミュレーション・システ
ムが同期すると、起点サイトは、図９に示すように一連
のエコーとタイムスタンプ要求を遠隔サイトに送信する
ことによって試験シーケンスを開始する。より詳細に
は、本実施形態の起点サイトはまずエコー要求（ＩＣＭ
Ｐタイプ８）を作成して送信し、それに応答して、遠隔
サイトＢからエコー応答（ＩＣＭＰタイプ０）を受信す
る。ここでエコー要求及びエコー応答メッセージが使用
され、ＩＣＭＰを使用して遠隔ホストと起点ホストの間
の情報のエコーを処理する手段を提供する。図９に示す
ように、サイトＡは、図５に示すようなエコー・メッセ
ージを送信することによって試験を開始する。起点メッ
セージのタイプ・フィールドは数値８に設定されメッセ
ージをサイトＢへのエコー要求として特定する。サイト
Ｂは、メッセージを受信すると、タイプ・フィールドに
０を配置し、応答をエコー応答として特定する。ＩＣＭ
Ｐエコー・メッセージでは、コード・フィールドは慣習
すなわちデフォールト値であるため０に設定すべきであ
る。チェックサム・フィールドには、タイプ・フィール
ドから始まるＩＣＭＰメッセージの合計の１の補数の１
６ビット値が含まれる。識別子フィールドはＴＣＰまた
はＵＤＰのポートのように使用されてセッションを特定
し、シーケンス・フィールドはセッション中の特定の送
信を特定するために使用され、その後送信される各エコ
ー要求のカウンタとして増加する。エコー応答メッセー
ジは受信されたものと同じ識別子とシーケンス番号を使
用し、送信されたメッセージをサイトＡで受信されたも
のと合致させる。

【００２８】エコー要求に応答して、サイトＢは標準Ｉ
ＣＭＰフィールドと矛盾の無いエコー応答（ＩＣＭＰタ
イプ０）を発生する。図６に示すように、エコー応答
は、受信されたデータと共に識別子とシーケンス番号を
再送信し、エコー応答を対応するエコー要求と合致させ
る。この方法で、パケット損失及びパケット・シャフル
の程度に関する判定がなされる。上記の実施形態では、
データが起点サイトに再送信されて性能を判定するが、
サイトＡ及びＢを所定の試験スクリプトと所定のデータ
の組み合わせの下で動作させることによって一方向分析
を行うこともできる。この動作モードでは、サイトＡは
既知のデータの組み合わせをサイトＢに送信する。送信
されるシーケンスとデータを知ることによって、サイト
ＢはサイトＡからサイトＢへの一方向性能を判定するこ
とができる。サイトＢからサイトＡへの一方向評価を行
うために、サイトＡはリンクの往復性能を評価しサイト
ＡからサイトＢ、及びサイトＢからサイトＡの伝送に帰
する性能を抽出するか、または上記で論じたようにサイ
トＢに固有の一方向試験を開始させる。どちらの動作モ
ードでも、２つのサイトがすべての性能データ（一方向
及び両方向）を記録することが好適である。特に、各サ
イトは送信または受信された各メッセージの受信及び送
信時間を記録すべきである。

【００２９】時間遅延を判定するために、起点サイトＡ
は、図７に示すＩＣＭＰメッセージ・フォーマットによ
ってタイムスタンプ要求（ＩＣＭＰタイプ１３）を送信
する。図７に示すフィールドは図３及び図５で参照した
ものと実質上同じである。例えば、タイプ・フィールド
は送信されるメッセージのタイプを指定する（すなわ
ち、タイプ１３＝タイムスタンプ要求、タイプ１４＝タ
イムスタンプ応答）。識別子及びシーケンス・フィール
ドは、前に説明したように、タイムスタンプ要求とタイ
ムスタンプ応答の一致または相関を助けるために使用さ
れる。図５に示すように、コード・フィールドは０に設
定され、チェックサム・フィールドは、ＩＣＭＰタイプ
に始まるＩＣＭＰメッセージの１の補数の１の補数を取
ることによって計算される。起点タイムスタンプ・デー
タは、タイムスタンプ要求が起点サイトから送信された
同期時間である。それに応答して、サイトＢは標準タイ
ムスタンプ応答（ＩＣＭＰタイプ１４）で応答するが、
そこでは識別子とシーケンス・フィールドがタイムスタ
ンプ要求のものに対応する。さらに、タイムスタンプ応
答がサイトＡから受信された起点タイムスタンプに加え
て組み込まれ、サイトＢはタイムスタンプ要求が受信さ
れた時間とタイムスタンプ応答が要求したサイトに送信
された時間を追加する。応答に記載された時間は時間基
準からフェッチされた同期時間である。従って、サイト
Ａは一方向及び両方向遅延を判定すると共に遠隔サイト
の処理時間を評価することができる。

【００３０】図９はエコー・シーケンス（タイプ８、
０）とそれに続くタイムスタンプ・シーケンス（タイプ
１３、１４）を示すが、サイトＢの遠隔試験中、サイト
Ａは試験シーケンスを開始することができ、その間に、
タイムスタンプ要求が遠隔サイトＢに送信される前に、
多数の連続したエコー要求がまず送信されることを理解
されたい。エコーまたはタイムスタンプ要求のシーケン
ス及び数は、主として行われる試験の目的に基づいてい
る。遅延が主要な関心である場合、タイムスタンプ要求
が試験中に送信される唯一のメッセージ・タイプである
ことがある。よって、メッセージの内容は任意の性能基
準を照合するために修正されることがある。

【００３１】代替実施形態では、タイムスタンプ要求
（図７に示す）の最初の３つのフィールドは実質上前に
論じたものと同じ形式である。しかし、次の３つのフィ
ールドの内容は、識別子、シーケンス番号及び起点タイ
ムスタンプが個別のメッセージとしてのタイムスタンプ
要求に関するフィールドではなく、起点サイトによって
送信される特定のエコー要求に関連する点で、標準イン
ターネット・プロトコルと異なっている。例えば、識別
子＝１０００及びシーケンス＝２０００を有するエコー
要求及び応答シーケンスが前に通信されている場合、識
別子＝１０００及びシーケンス番号＝２０００を有し、
そのエコー要求の起点時間を含むタイムスタンプ要求が
続いてサイトＢに送信され、同じ識別子及びシーケンス
番号を有するエコー要求及び応答に固有の応答を導出す
る。タイムスタンプ応答は標準タイムスタンプ応答（Ｉ
ＣＭＰタイプ１４）に準拠するが、応答の内容はエコー
要求の起点及び受信時間と、エコー応答の送信時間に関
する。各トランザクションについて遠隔サイトに記憶さ
れたデータが、前のエコー・シーケンスに関するタイム
スタンプ要求に応答するサイトＢでアクセスされ使用さ
れる。この方法で、伝送された特定のエコー要求及び応
答の各々について一方向及び両方向遅延時間が起点サイ
トに報告される。

【００３２】好適には、多数のこうしたエコー及びタイ
ムスタンプ要求が行われ、起点サイトはある所定の時間
のネットワーク性能の有意なデータ表示を収集する。例
えば、サイトＡの操作員がシミュレーション・ソフトウ
ェアを起動し、試験されるサイト、パケット・サイズ及
び遠隔サイトＢがエコーを返される回数を指定する。そ
れに応答してサイトＡのソフトウェア・ユーティリティ
はコマンドを実行し、一連のエコー及びタイムスタンプ
要求を実行する。要求及び応答シーケンスが終了する
と、サイトＡのネットワーク・シミュレーション・シス
テムはネットワーク性能の概要を報告する。報告の例が
以下に示される。

【００３３】

【表１】

【００３４】本実施形態では、前記システムは各応答に
対して個別の要求を使用しているが、本発明は、遠隔サ
イトでのソフトウェアの修正を通じて多数の応答を導出
する１つの要求の使用をも考慮している。特に、エコー
要求は、個別のタイムスタンプ要求の必要なしにエコー
とタイムスタンプ応答を導出することがある。

【００３５】ネットワーク性能データがサイトＡで受信
されると、データは記憶され、ネットワーク構成部分を
試験するために使用される。図２に示すように、被測定
装置１２５、１２６がネットワーク・シミュレーション
・ポート１１３を介してコンピュータ１０１に接続され
る。特定の宛先について収集されたデータに基づいて、
リンクのネットワーク・プロファイルが使用されネット
ワーク環境をシミュレートする。例えば、ニュージャー
ジーから香港へのリンクが、前に捕捉されたネットワー
ク性能データを使用してシミュレートされる。装置を試
験するために、シミュレーション・ソフトウェア１０２
はリンクのネットワーク・プロファイルに準拠して装置
１２６から受信したデータを処理する。従って、装置１
２６（ニュージャージー）から装置１２５（香港）に送
信されたデータは、例えば、データを実際にサイトＡか
らサイトＢに伝送した際にサイトＡ及びＢが経験したの
と同じ動作遅延、パケット損失及びパケット・シャフル
を経験する。

【００３６】装置の性能を試験するためにネットワーク
性能データを使用することに加えて、ネットワーク試験
システムの操作員は手動でネットワーク性能パラメータ
を修正したり、上記で言及した試験の実行に関連する他
の試験ルーチンを起動して被測定装置の限度を試験する
ことができる。

【００３７】本発明の他の実施形態では、図１０に示す
ようなネットワーク試験システムはネットワーク性能デ
ータをネットワーク・スイッチ１８９に送信し、スイッ
チ１８９はスイッチ・パターン変更の必要の有無を判断
する。本発明の前の実施形態の場合のように、ネットワ
ーク試験システムは、一連の試験メッセージを送信し、
遠隔及び起点サイトで受信されたデータを分析すること
によってネットワーク性能データを収集する。図１０に
示すように、このネットワーク試験システムは、ネット
ワーク試験システムがネットワーク・スイッチに接続さ
れている点以外は実質上図２に示されたものと同じであ
る。例示としての目的で、特定の宛先に対して多数の経
路が利用可能な交換ネットワークが示される。ここで使
用されるように、スイッチとは通信トラヒックをルーチ
ングできる何らかの装置（すなわち、電話スイッチ、ル
ータ、ＡＴＭスイッチ、フレーム・リレー及びＸ．２５
交換ノード）である。本実施形態では、ネットワーク試
験システムは代替ルーチングパターンの元でネットワー
ク性能を向上させるため、代替ルーチング・パターンを
分析する。

【００３８】ネットワーク・スイッチ１８９と協同し
て、サイトＡのネットワーク試験システムは１つかそれ
以上のメッセージをサイトＢに発信して、ネットワーク
性能を向上させるよりよいルーチング経路ネットワーク
・トラヒックを判定する。まず、ネットワーク試験シス
テムは経路Ａを通じてサイトＢへの一連の試験を開始す
る。図示されるように、経路Ａは香港の宛先に達する前
にシアトルの中間スイッチを経由してトラヒックをルー
チングする。サイトＢ（香港）は、これまでの実施形態
のように、サイトＡと協同して経路Ａのネットワーク性
能プロファイルを確立することのできる同様の試験シス
テムを含む。試験データの伝送前に、サイトＡ及びＢの
クロック１０５、１０６の実時間に近い同期を確保する
ために、ネットワーク試験システムはサイトＢに、再度
ＮＩＳＴ同報通信信号を感知することによってクロック
１０６を再同期するよう要求する。さらに、サイトＡは
サイトＢに、遵守すべき試験プロトコルと、特に遠隔サ
イトで受信すべき試験データを中継する。遵守すべき試
験スクリプトを定義することにょって、遠隔サイトは一
方向ネットワーク性能を伝え、その情報を元の起点サイ
トに中継することができる。より詳細には、送信する前
に送信すべき正確なデータを知ることによって、遠隔サ
イトはネットワークに依存して、一方向パケット損失、
パケット・シャフル、遅延及びビットまたはメッセージ
の誤り率を計算することができる。好適には、サイトＡ
は、試験プロトコル・コードを遠隔サイトに送信するこ
とによって試験プロトコルを確立する。

【００３９】クロックがリセットされプロトコルが確立
されると、新しい基準時間がコンピュータ１０１、１０
８に送信される。次いで試験データがサイトＢに転送さ
れ、そこで受信、分析され、適当な場合サイトＡに返送
される応答が作成される。前の実施形態の場合のよう
に、一方向性能データがサイトＢに記憶されサイトＡに
転送される。同様に、経路Ｂ及びＣも試験され、ネット
ワーク経路プロファイルが確立される。その後、ソフト
ウェア１０２は利用可能な代替条件の下でスイッチ１８
９を経由する通信トラヒックが取るべきよりよいルーチ
ング経路を判定してこの推奨経路をネットワークスイッ
チ１８９に転送し、そこで現在の交換パターンを変更す
べきかの決定がなされる。

【００４０】例えば、経路ＤがサイトＡとサイトＢ間
（サンディエゴ経由）のデータ伝送中に過度の量の遅延
を経験する場合、ネットワーク・スイッチ１８９はサイ
トＡのネットワーク試験システムを呼び出して、必要な
ネットワーク・プロトコルとメッセージ・フォーマット
をシミュレートし、香港への代替ネットワーク・リンク
を試験する。行われた試験の結果に基づいて、ネットワ
ーク試験システムは、例えば、試験されたネットワーク
経路プロファイルに基づいて、ニュージャージー−サン
フランシスコ−香港のリンクが経験した遅延の量が最も
少なく、従ってトラヒックのスループットを増大するよ
りよい経路であるという結論を出す。サイトＡのネット
ワーク試験システムは経路Ｃを好適代替経路として指定
し、ネットワーク・スイッチ１００１に現行ルーチング
・パターンへの好適な変更を通知する。ネットワーク・
スイッチ１８９はスイッチがこの試験結果を受信する時
点で判明している要素によってそのトラヒック・パター
ンを変更することもしないこともある。それにもかかわ
らず、この動作モードでは、ネットワーク・スイッチ
は、ネットワーク上で行われる試験の結果であり、きわ
めて信頼性が高く正確なタイミング機構とネットワーク
試験システムによって測定される実際のデータに基づい
てより有効にトラヒックをルーチングすることができ
る。

【００４１】本発明の実施形態の上記説明は例示として
のものであって、限定するものではないことを理解され
たい。異なった種類の通信ネットワーク、プロトコル、
交換装置及びメッセージ・フォーマットが、本発明の範
囲から逸脱することなく使用される本発明のシステム及
び方法の変形として示される。以下に添付される請求項
で定義される本発明の真の範囲から逸脱することなく同
じ結果を達成し、実質上同じ方法で動作するための種々
の他の変更及び修正が、当業技術分野に熟練した者に考
案されることであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＲＦミッドスプリット・データ・ネットワーク
の図である。

【図２】本発明によるインターネット上のネットワーク
試験システムを示す図である。

【図３】ローカル及び遠隔クロックを同期させるために
使用される時間同期要求のメッセージ・レイアウトの図
である。

【図４】図３に示す時間同期要求に対する応答のメッセ
ージ・レイアウトの図である。

【図５】エコー要求のメッセージ・レイアウトの図であ
る。

【図６】図５に示すエコー要求に応答するエコー応答の
メッセージ・レイアウトの図である。

【図７】タイムスタンプ要求のメッセージ・レイアウト
の図である。

【図８】図８に示すタイムスタンプ要求に応答するタイ
ムスタンプ応答のメッセージ・レイアウトの図である。

【図９】起点及び遠隔サイト間のエコー及びタイムスタ
ンプ・シーケンスの図である。

【図１０】本発明の実施形態によるネットワーク・スイ
ッチと通信するネットワーク試験システムの図である。

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ネットワーク構成部分を試験するネット
   ワーク試験システムであって、 ネットワーク動作データを記憶及びそれにアクセスする
   第１メモリ手段と、 ネットワーク動作データを記憶及びそれにアクセスする
   第２メモリ手段と、 前記ネットワーク上でデータを送信及び受信する第１コ
   ンピュータ手段であって、該第１コンピュータ手段が前
   記第１メモリ手段と通信する第１コンピュータ手段と、 前記ネットワーク上でデータを送信及び受信する遠隔第
   ２コンピュータ手段であって、該第２コンピュータ手段
   が前記第１コンピュータ手段及び前記第２メモリ手段と
   通信する遠隔第２コンピュータ手段と、 同報通信信号を受信し前記第１及び第２コンピュータ手
   段を時間基準に同期させるクロック手段とを含むネット
   ワーク試験システム。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のネットワーク試験シス
   テムにおいて、前記クロック手段が、前記同報通信信号
   を受信するために、前記第１コンピュータ手段と通信す
   る第１全地球位置把握衛星受信機と、前記第２コンピュ
   ータ手段と通信する第２全地球位置把握衛星受信機とを
   含むネットワーク試験システム。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のネットワーク試験シス
   テムにおいて、前記クロック手段が前記同報通信信号を
   送信する全地球位置把握衛星を含むネットワーク試験シ
   ステム。
4. 【請求項４】 請求項１に記載のネットワーク試験シス
   テムにおいて、前記第１コンピュータ手段が、さらに、
   前記ネットワーク動作データによって前記ネットワーク
   構成部分へのデータを処理する手段を含むネットワーク
   試験システム。
5. 【請求項５】 ネットワーク構成部分を試験するネット
   ワーク試験システムであって、 ネットワーク動作データを記憶しそれにアクセスする第
   １メモリ手段と、 ネットワーク動作データを記憶しそれにアクセスする第
   ２メモリ手段と、 前記ネットワーク上でデータを送信及び受信する第１コ
   ンピュータ手段であって、該第１コンピュータ手段が前
   記第１メモリ手段と通信する第１コンピュータ手段と、 前記ネットワーク上でデータを送信及び受信する遠隔第
   ２コンピュータ手段であって、該第２コンピュータ手段
   が前記第１コンピュータ手段及び前記第２メモリ手段と
   通信する遠隔第２コンピュータ手段と、 同報通信信号を受信し、前記第１及び第２コンピュータ
   手段を共通時間基準の１０ｍｓ以内に同期させるクロッ
   ク手段とを含むネットワーク試験システム。
6. 【請求項６】 請求項５に記載のネットワーク試験シス
   テムにおいて、前記クロック手段が、前記同報通信信号
   を受信するために、前記第１コンピュータ手段と通信す
   る第１全地球位置把握衛星受信機と、前記第２コンピュ
   ータ手段と通信する第２全地球位置把握衛星受信機とを
   含むネットワーク試験システム。
7. 【請求項７】 請求項５に記載のネットワーク試験シス
   テムにおいて、前記クロック手段が前記同報通信信号を
   送信する全地球位置把握衛星を含むネットワーク試験シ
   ステム。
8. 【請求項８】 請求項５に記載のネットワーク試験シス
   テムにおいて、前記第１コンピュータ手段が、さらに、
   前記ネットワーク動作データによって前記ネットワーク
   構成部分へのデータを処理する手段を含むネットワーク
   試験システム。
9. 【請求項９】 インターネット上で使用する装置を試験
   するシステムであって、 ネットワーク動作データを記憶しそれにアクセスする第
   １メモリ手段と、 ネットワーク動作データを記憶しそれをアクセスする第
   ２メモリ手段と、 前記ネットワーク上でデータを送信及び受信する第１処
   理手段であって、該第１処理手段が前記第１メモリ手段
   と通信する第１処理手段と、 前記ネットワーク上でデータを受信及び送信する遠隔第
   ２処理手段であって、該第２コンピュータ手段が第１処
   理手段及び前記第２メモリ手段と通信する遠隔第２処理
   手段と、 衛星同報通信信号を受信し、前記第１及び第２処理手段
   を共通時間基準の１０ｍｓ以内に同期させるクロック手
   段とを含むシステム。
10. 【請求項１０】 インターネットをシミュレートしネッ
    トワーク構成部分を試験するシミュレータであって、該
    シミュレータが、 インターネット性能データを記憶しそれにアクセスする
    第１メモリ手段と、 インターネット性能データを記憶しそれにアクセスする
    第２メモリ手段と、 インターネット上でデータを送信及び受信する第１処理
    手段であって、該第１処理手段が前記第１メモリ手段と
    通信する第１処理手段と、 前記第１処理手段から前記データを受信する第２処理手
    段であって、該第２処理手段がインターネット性能プロ
    ファイル・データを作成する手段を含み、前記第２処理
    手段が前記インターネット性能データを記憶する前記第
    ２メモリ手段と通信する第２処理手段と、 同報通信信号を受信し、前記第１及び第２処理手段を共
    通基準時間に同期させるクロック手段と、 前記インターネット性能データによって前記ネットワー
    ク構成部分へのデータを処理する手段とを含むシミュレ
    ータ。
11. 【請求項１１】 シミュレートされたインターネット環
    境で装置を試験するシステムであって、該システムが、 インターネット性能プロファイルを記憶するメモリ手段
    と、 前記インターネット上でデータを送信する第１処理手段
    と、 前記第１処理手段から前記データを受信する第２処理手
    段であって、該第２処理手段がインターネット性能プロ
    ファイルを作成する手段を含み、前記第２処理手段が前
    記メモリ手段に前記インターネット・プロファイルを記
    憶するために第１処理手段と通信する第２処理手段と、 同報通信信号を受信し、前記第１及び第２処理手段を基
    準時間に同期させるクロック手段と、 前記インターネット性能プロファイルによって前記装置
    へのデータを処理する手段とを含むシステム。
12. 【請求項１２】 ネットワーク構成部分を試験するネッ
    トワーク試験システムであって、 第１ネットワーク構成部分をエミュレートし、試験メッ
    セージを送信する第１処理手段と、 第２ネットワーク構成部分をエミュレートし前記試験メ
    ッセージを受信及び処理する第２処理手段と、 時間基準を維持する遠隔マスタークロックと、 前記第１処理手段及び前記マスタークロックと通信する
    第１クロック手段と、 前記第２処理手段と通信する第２クロック手段であっ
    て、前記第１及び第２クロック手段が前記マスタークロ
    ックと実質上同期している第２処理手段を含むネットワ
    ーク試験システム。
13. 【請求項１３】 装置の性能を試験するネットワーク試
    験システムであって、 ネットワーク・メッセージを処理する第１コンピュータ
    手段と、 ネットワーク性能データを記憶するために前記第１コン
    ピュータ手段と通信する第１記憶手段と、 時間基準を記憶し前記第１コンピュータ手段をアップデ
    ートする第１クロック手段と、 ネットワーク・メッセージを処理する第２コンピュータ
    手段と、 ネットワーク性能データを記憶するために前記第２コン
    ピュータ手段と通信する第２記憶手段と、 時間基準を記憶し前記第２コンピュータ手段をアップデ
    ートする第２クロック手段と、 時間基準を前記第１及び第２クロック手段に送信するマ
    スタークロック手段であって、前記第１及び第２クロッ
    クが、実質上前記マスタークロック手段と同期し、前記
    第１及び第２コンピュータ手段が前記ネットワークの性
    能を試験するために互いに通信するマスタークロック手
    段とを含むネットワーク試験システム。
14. 【請求項１４】 装置の性能を試験するネットワーク試
    験システムであって、 ネットワーク・メッセージを処理する第１コンピュータ
    手段と、 ネットワーク性能データを記憶するために前記第１コン
    ピュータ手段と通信する第１記憶手段と、 時間基準を記憶し前記第１コンピュータ手段をアップデ
    ートする第１クロック手段と、 前記第１コンピュータ手段と通信するネットワーク・ス
    イッチと、 ネットワーク・メッセージを処理する第２コンピュータ
    手段と、 ネットワーク性能データを記憶する前記第２コンピュー
    タ手段と通信する第２記憶手段と、 時間基準を記憶し前記第２コンピュータ手段をアップデ
    ートする第２クロック手段と、 時間基準を前記第１及び第２クロック手段に送信するマ
    スタークロック手段であって、前記第１及び第２コンピ
    ュータ手段が、前記ネットワークの性能を向上させる代
    替ルーチング経路を判定するように互いに通信するネッ
    トワーク試験システム。