JP4997992B2 - ネットワーク品質監視装置及びネットワーク品質監視方法 - Google Patents

Description

本発明は、ネットワーク品質監視装置、該装置を含んだネットワーク及びネットワーク品質監視方法に関し、特に、ネットワークのトラフィックを受動的に監視するパッシブ方式のネットワーク品質監視と、能動的にプローブデータを送出してネットワークの品質を計測する行うアクティブ方式のネットワーク品質監視とを併用するネットワーク品質監視装置、該装置を含んだネットワーク及びネットワーク品質監視方法に関する。

ＶｏＩＰ等のパケット網上のリアルタイム系アプリケーションにおいて、音切れ（フレーム損失）や遅延といった音声や映像の品質劣化を早期に把握するため、ネットワーク上にプローブと呼ばれるキャプチャ装置を設置するパッシブ方式や、擬似データを流してエンドトゥエンド（以下、「Ｅ２Ｅ」と省略する。）で比較するアクティブ方式によって、ネットワーク品質を監視することが提案されている。

特許文献１に、上記パッシブ方式によってアプリケーション機器の実装特性を考慮したユーザの体感品質を推定する推定モデルを用いる品質監視技術が開示されている。また、アクティブ方式としては、ＩＴＵ−Ｔ Ｐ．８６２で勧告されているＰＥＳＱ（Ｐｅｒｃｅｐｔｕａｌ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ＳｐｅｅｃｈＱｕａｌｉｔｙ）がよく知られている。

特開２００６−８０６８３号公報

しかしながら、上記パッシブ方式では、図６に示すように、トラフィックの流れている経路（両矢線「ユーザトラフィック」）しか品質情報を得ることができないという問題点がある。一方、上記アクティブ方式は、任意の区間にテストプローブを送出してＥ２Ｅの品質情報を得ることができるものの、ネットワークに負荷を与えてしまう（場合によっては、ネットワークのスループットを低下させてしまう。）という問題点がある。

両者を併用して、深夜〜未明等の低負荷時間帯にアクティブ方式による品質測定を行ない、その他の時間帯にパッシブ方式による品質測定を行なうことも考えられるが、ネットワークトラフィックは、時間帯で常に一定ではなく、サービスの開始／終了、ネットワーク工事等の事情により日々変化するため、上記アクティブ方式への切替タイミングが非常に難しいという問題点がある。

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、ネットワークに負荷を掛けないよう適宜計測方式を適切なタイミングで切り替えるネットワーク品質監視装置、該装置を含んだネットワーク及びネットワーク品質監視方法を提供することにある。

本発明の第１の視点によれば、ネットワークのトラフィック情報を収集し、所定の期間に亘るトラフィック情報から、将来のネットワークのトラフィック変動を予測するトラフィック変動予測部と、前記予測結果に基づき、トラフィックの低下が予測される時期に、プローブデータを送出して行うアクティブ方式の品質測定を実行する品質測定制御部と、を備え、前記トラフィック変動予測部は、少なくとも一部に共通区間を持つ複数の経路のトラフィック変動を予測し、前記品質測定制御部は、前記複数の経路のトラフィック変動の予測の結果、前記共通区間のトラフィックの低下が予測される時期に、前記アクティブ方式の品質測定を実行するネットワーク品質監視装置、および、このネットワーク品質監視装置を含んだネットワークが提供される。

本発明の第２の視点によれば、ネットワーク上に配置された複数の品質測定装置を用いて行うネットワーク品質監視方法であって、前記ネットワークに配置された品質測定装置が、ネットワークのトラフィック情報を収集するステップと、所定の期間に亘って収集されたネットワークのトラフィック情報に基づいて、前記ネットワークに接続された品質監視装置が、少なくとも一部に共通区間を持つ複数の経路の将来のトラフィック変動を予測するステップと、前記品質監視装置が、前記予測結果に基づき、前記共通区間のトラフィックの低下が予測される時期に、前記品質測定装置に、プローブデータを送出して行うアクティブ方式の品質測定を実行させるステップと、を含むこと、を特徴とするネットワーク品質監視方法が提供される。

本発明によれば、ネットワークのスループット低下等を引き起こすことなく、Ｅ２Ｅの品質状況を把握することが可能となる。

［第１の実施形態］
続いて、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施形態の構成を表した図である。図１を参照すると、ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）網３００上に複数配置された品質測定装置（プローブ装置）３０と、品質測定装置３０から送られたデータに基づいて品質測定装置３０を制御する品質監視装置（ネットワーク品質監視装置）１００と、品質監視装置１００から障害予測通知を受け取って障害管理システム２００と、が示されている。

品質監視装置１００は、品質測定装置３０より収集されたトラフィック情報を蓄積するトラフィック情報データベース（以下、「トラフィック情報ＤＢ」という）１１と、トラフィック情報ＤＢ１１に蓄積された所定の期間のトラフィック情報から、将来のネットワークのトラフィック変動（量的変動）を予測するトラフィック変動予測部１０と、トラフィック変動予測部１０によるトラフィック変動の予測結果に基づき、トラフィックの低下（量的低下）が予測される時期に、品質測定装置３０に対して、プローブデータ（アクティブプローブ）を送出して行うアクティブ方式の品質測定の実行を指示する品質測定制御部１２と、トラフィック情報ＤＢ１１に蓄積されたトラフィック情報により品質分析を行う品質分析部１３と、を備えて構成される。

品質測定装置３０は、ＩＰ網３００を流れるデータパケットをキャプチャし（トラフィック情報の収集）、送信端末との間のパケット死活、パケットロス、ジッタ等を計測するパッシブ方式のネットワーク品質監視（以下、単に「パッシブ計測」ともいう）と、品質監視装置１００からの指示に基づき、指定されたパスに実トラフィックを模したプローブデータ送出して品質測定を行うアクティブ方式のネットワーク品質監視（以下、単に「アクティブ計測」ともいう）とを実行する。

品質測定装置３０よって収集されたトラフィック情報（対象経路の物理若しくは論理ポートのトラフィック量）は、トラフィック情報ＤＢ１１に集められ、日次もしくは週次といった任意の単位の時系列データの形で利用可能に蓄積される。

トラフィック変動予測部１０は、トラフィック情報ＤＢ１１に収集されたトラフィック情報を分析し、日次、週次といった任意の単位で、ネットワーク内の任意の経路の所定時間先の予測トラフィック変動パターンを作成する。この予測トラフィック変動パターンの作成に当たっては、大量のトラフィック情報から、前記ネットワークのトラフィック変動に相関のある相関データ項目を探索し、注目する経路のトラフィック変動の時系列パターンを予測するデータマイニング手法を好適に使用することができる。また、トラフィック変動予測部１０は、障害管理システム２００に対し、障害の発生を未然に防げるよう予測トラフィック変動パターン（障害予測情報）を送信する。

品質測定制御部１２は、トラフィック変動予測部１０で予測された予想トラフィック変動パターンに基づいて、トラフィックの低下が予測される時期・区間にアクティブ方式の品質測定を行うアクティブ計測計画を作成し、アクティブ計測計画に従って、品質測定装置３０を制御する。

品質分析部１３は、アクティブ計測により得られた結果を分析して、必要に応じて問題箇所とその内容を障害管理システム２００に通知する。

障害管理システム２００は、品質監視装置１００より通知された内容を表示し、オペレータに必要な対策を採らせて、ユーザからの苦情等を未然に防止するために使用される。

続いて、上記本発明の第１の実施形態の動作について図面を参照して詳細に説明する。図２は、本実施形態に掛かる品質監視装置１００において所定のサイクルで実行される処理の流れを表したフローチャートである。

図２を参照すると、まず、品質監視装置１００の品質測定制御部１２は、品質測定装置３０に対するポーリングによるトラフィック情報の収集を実行する（パッシブ計測；ステップＳ００１）。

次に、品質監視装置１００の品質測定制御部１２は、アクティブ計測計画の更新時期が到来したか否かを判定する（ステップＳ００２）。ここで、アクティブ計測計画の更新時期が到来していない場合には、現在設定されているアクティブ計測計画に基づいた、品質計測が実施される（ステップＳ００５へ）。

一方、上記ステップＳ００２において、上記アクティブ計測計画の更新時期が到来したと判定された場合は、トラフィック変動予測部１０は、トラフィック情報ＤＢ１１に収集されたトラフィック情報を用いて予測トラフィック変動パターンを算出するトラフィック予測を実行する（ステップＳ００３）。

続いて、品質測定制御部１２は、トラフィック変動予測部１０で算出された予測トラフィック変動パターンに基づいて、トラフィックの低下が予測される時期・区間にアクティブ方式の品質測定を行うようなアクティブ計測計画を作成する（ステップＳ００４）。このアクティブ計測計画は、ＩＰ網３００が高負荷の時間帯・区間は、プローブデータの送出を抑止し、ＩＰ網３００が低負荷の時間帯・区間に、プローブデータを送出する（アクティブ計測の実行）よう設定される。

また上記アクティブ計測計画には、ＩＰ網３００に与える負荷を制限するため、予測トラフィック変動パターンにおける予測トラフィック量に基づいてプローブデータの送出頻度（５分に１回、１０分に１回等）設定を含めることが可能となっている。

更に、品質測定制御部１２は、前記アクティブ計測計画に基づいて、品質測定装置３０を制御し、アクティブ方式の品質測定を実行させる。ここで、得られた品質測定結果に問題があった場合（ステップＳ００６のＹＥＳ）、品質監視装置１００の品質分析部１３より障害管理システム２００へ障害通知が行われる（ステップＳ００７）。一方、得られた品質測定結果に問題が無かった場合（ステップＳ００６のＮＯ）、ステップＳ００１に戻って、トラフィック情報の収集が継続される。

図３は、本発明においてトラフィックの予測値を用いている理由を説明するための図である。同図の太実線は、ある日時の実トラフィック値を表しており、同図の点線は、トラフィック変動予測部１０にて、過去の実トラフィックの変動を考慮して予測された同日時の予測トラフィック値（上限と下限；９０％が点線間に収まる）を表している。

ここで、実トラフィック値と一定の閾値との比較によりアクティブ計測を行うとした実値方式では、実トラフィックの落ち込みが局所的なものか、中長期的な傾向によるものかを判断できないため、図中の円Ａで囲った部分のようにアクティブ計測が不適当なタイミングで行われてしまうことが考えられる。また、トラフィック収集から実際にアクティブ計測が行われるまでに、タイムラグがあることから、例えば、円Ａの中心付近のように、実トラフィックが急増し、閾値を上回っているにも拘らず、アクティブ計測が行われてしまうことも考えられる。

一方、予測トラフィック値と一定の閾値との比較によりアクティブ計測を行うとした予測値方式では、実トラフィックの変動の局所的な落ち込み等により、アクティブ計測が行われてしまうといった事態は回避される。例えば、図３の例では、過去のデータ分布から９０％の確率でトラフィックが収まる上側予測線と閾値を比較しているため、アクティブ計測が不適当なタイミングで実行されてしまう可能性を、多く見積もっても１０％程度に抑えることが可能となる。

以上のように、ユーザトラフィックのスループット低下等を引き起こすことなくアクティブ方式によるネットワーク品質計測が可能となる。また、パッシブ方式とアクティブ方式とを併用することで、ネットワーク内の品質、障害状況を偏りなく測定することが可能になる。

［第２の実施形態］
続いて、上記第１の実施形態に係る品質監視装置（ネットワーク品質監視装置）１００の品質測定制御部１２において作成されるアクティブ計測計画に工夫を加えた本発明の第２の実施形態について説明する。

上記第１の実施形態では、品質監視装置（ネットワーク品質監視装置）１００の品質測定制御部１２は、単に、トラフィックの低下が予測される時期・区間にアクティブ方式の品質測定を行うものとして説明したが、本実施形態では、トラフィック変動予測部１０によって予測される共通区間を持つ少なくとも２以上の経路のトラフィック変動から、前記共通区間のトラフィックの低下が予測される時期に、アクティブ計測を実行するアクティブ計測計画を作成する。

図４を参照すると、ＩＰ網３００上の品質測定装置Ａ〜Ｆにてトラフィックが測定される経路１と経路２が示されている。経路１と経路２は、共通する区間Ｃ−Ｄを持っているものとする。

仮に、ある時間帯において、経路１のトラフィックが少なくなるとの予測結果が出された場合、上記第１の実施形態では、品質測定装置Ａ−Ｃ−Ｄ−Ｅを通るアクティブ計測を実行するアクティブ計測計画が作成されてしまうことが考えられる。この場合、テストプローブも共通区間Ｃ−Ｄを通過するため、図４の経路２のユーザトラフィックに悪影響を与えてしまうことが考えられる。

一方、本実施形態では、品質測定制御部１２は、予め記憶保持されたネットワーク構成情報を参照して、これら共通区間を持つ経路の一方でトラフィックが少なくなるとの予測結果が得られたとしても、共通区間を持つ他のすべての経路のトラフィックが少なくとも高負荷状態である場合には、当該経路を対象としたアクティブ計測を抑止するアクティブ計測計画を作成する。

図５は、図４の経路１、経路２の予測トラフィック変動パターンと、アクティブ計測の実行タイミングを表した図である。図中の両矢線（網かけ領域）が、アクティブ計測が抑止され、パッシブ計測のみが行われる時間帯を表している。

例えば、図５の中央の両矢線（網かけ領域）では、経路１のトラフィックが低くなると予測されているが、経路２のトラフィックが高い状態にある。そこで、品質測定制御部１２は、図５の中央の両矢線（網かけ領域）の外側の経路１のトラフィックが一定値（第１の閾値）以下であり、かつ、経路２のトラフィックも一定値（第２の閾値）以下である時間帯にアクティブ計測を行うようアクティブ計測計画を作成する。

以上のように、本実施形態によれば、上記第１の実施形態と比較して、ユーザトラフィックへの影響が少ないタイミングで、アクティブ計測を実行することが可能となる。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、ネットワークのトラフィックを予測し、ネットワークに負荷をかけないタイミングでアクティブ測定を実行することにより、パッシブ測定とアクティブ測定とを使い分け、ネットワーク品質をより精緻に、かつ、網羅的に監視するという本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を行うことが可能である。

例えば、上記した実施形態では、トラフィック変動の予測に、データマイニング手法を用いるものとして説明したが、ネットワークの特性や要求される予測精度に応じて、その他公知の予測方法を適宜採用することが可能である。例えば、蓄積した過去のトラフィックの変動データ（必要に応じて日種別毎に整理される）と、実際のトラフィックの誤差が少なくなるようなトラフィックの変動パターンの変換パラメータを算出し、該算出した変換パラメータによって変換して得られる予測関数等を用いて予測する方法等を採用することが可能である。

本発明の第１の実施形態の構成を表した図である。 本発明の第１の実施形態に係るネットワーク品質監視装置の動作を説明するための流れ図である。 本発明の第１の実施形態にトラフィックの予測値を用いている理由を説明するための図である。 本発明の第２の実施形態を説明するために、共通区間を持つ２つの経路を模式的に表した図である。 図４の２つの経路のトラフィック変動の時系列パターンと、アクティブ計測の実行タイミングを表した図である。 従来のネットワークの品質監視方法におけるパッシブ計測及びアクティブ計測を説明するための図である。

符号の説明

１０ トラフィック変動予測部
１１ トラフィック情報データベース（トラフィック情報ＤＢ）
１２ 品質測定制御部
１３ 品質分析部
３０ 品質測定装置（プローブ装置）
１００ 品質監視装置（ネットワーク品質監視装置）
２００ 障害管理システム
３００ ＩＰ網

Claims (6)

1. ネットワークのトラフィック情報を収集し、所定の期間に亘るトラフィック情報から、将来のネットワークのトラフィック変動を予測するトラフィック変動予測部と、
   前記予測結果に基づき、トラフィックの低下が予測される時期に、プローブデータを送出して行うアクティブ方式の品質測定を実行する品質測定制御部と、
   を備え、
   前記トラフィック変動予測部は、少なくとも一部に共通区間を持つ複数の経路のトラフィック変動を予測し、
   前記品質測定制御部は、前記複数の経路のトラフィック変動の予測の結果、前記共通区間のトラフィックの低下が予測される時期に、前記アクティブ方式の品質測定を実行すること、を特徴とするネットワーク品質監視装置。
2. 前記品質測定制御部は、前記トラフィックの低下の程度に応じて、前記プローブデータの送出頻度を変更すること、を特徴とする請求項１に記載のネットワーク品質監視装置。
3. 前記トラフィック変動予測部は、データマイニング手法により、所定の期間に亘って収集されたネットワークのトラフィック情報から、前記ネットワークのトラフィック変動に相関のある相関データ項目を探索し、
   前記相関データ項目により、将来のネットワークのトラフィック変動の時系列パターンを予測すること、
   を特徴とする請求項１又は２に記載のネットワーク品質監視装置。
4. 前記品質測定制御部は、前記複数の経路のトラフィックがそれぞれ所定の閾値以下である場合、前記アクティブ方式の品質測定を実施する請求項１乃至３いずれか一に記載のネットワーク品質監視装置。
5. 請求項１乃至４いずれか一に記載のネットワーク品質監視装置を含んだネットワーク。
6. ネットワーク上に配置された複数の品質測定装置を用いて行うネットワーク品質監視方法であって、
   前記ネットワークに配置された品質測定装置が、ネットワークのトラフィック情報を収集するステップと、
   所定の期間に亘って収集されたネットワークのトラフィック情報に基づいて、前記ネットワークに接続された品質監視装置が、少なくとも一部に共通区間を持つ複数の経路の将来のトラフィック変動を予測するステップと、
   前記品質監視装置が、前記予測結果に基づき、前記共通区間のトラフィックの低下が予測される時期に、前記品質測定装置に、プローブデータを送出して行うアクティブ方式の品質測定を実行させるステップと、
   を含むこと、を特徴とするネットワーク品質監視方法。

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