网络频带测量设备、系统、方法和程序技术方案

为了准确地计算可用频带并且在不规则地产生延迟的网络环境中以简单的构造，发送侧设备生成分组大小每次依次增加或者减小固定数目的多个测量分组以创建分组链，在每个测量分组中至少包括分组编号、分组大小、和发送时间，并且以预定相等间隔发送所述分组链。接收侧设备基于接收到的测量分组的接收时间和发送时间来测量构成所述分组链的所述测量分组中的每一个的到达时间，并且在测量的到达时间变化与具有预定模式的到达时间变化模型匹配的位置处提取一系列测量分组作为有效分组。网络可用频带使用在具有相等到达时间的一系列测量分组当中具有最大分组大小的测量分组来计算。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】网络频带测量设备、系统、方法和程序
本专利技术涉及网络频带测量设备、系统、方法和程序，并且特别地涉及测量可用于通过网络进行通信的频带的网络频带测量设备、系统、方法和程序。
技术介绍
近年来，已经与智能电话的普及相关联地越来越多地提供了使得能够在使用网际协议(IP)网络的终端之间实时地共享数据的服务。来自将在网络上提供此类服务的公司和运营商的需要已增加以检查网络的质量状况并改进网络的设备以使得服务用户能够舒适地使用服务。为了执行设备改进，准确地理解网络的质量状况的需要已增加。作为准确地理解网络的质量状况的解决方案，例如，将测量功能并入到服务用户使用的终端中并且以周期性方式测量该终端与安装在数据聚合中心等中的测量服务器之间的可用频带是可以想象的。从外部观察不涉及提供网络服务的公司和运营商的黑匣子部分的可用频带并且感知在服务使用感觉中存在用作劣化因素的瓶颈的解决方案也可以是可能的。注意的是，可用频带相当于通过从IP网络的物理频带中减去流经IP网络的其他类型的业务量而获得的空闲频带。例如，当诸如视频、语音等的数据分发系统的网络应用执行通信时，超过可用频带的业务的流动导致在网络中发生拥塞，这导致用户实际上感觉到的质量的劣化。作为用于检查网络的质量状况的技术，PTL1至PTL3公开了使用由一系列测量分组构成的分组链(packettrain)来测量终端之间的网络中的可用频带的技术。PTL1公开了一种执行对IP网络中可用的频带以及可通过在短时间段内使用用户数据报协议(UDP)通信实现的吞吐量的测量的网络频带测量系统。在PTL1中公开的技术中，接收侧接收包括分组大小依次增加并且以恒定发送间隔被发送的多个测量分组的分组链，并且基于在接收侧测量的各个测量分组之间的接收间隔变化来计算可用频带。具体地，在接收侧，所测量的接收间隔和发送间隔被相互比较并且使用在接收间隔与发送间隔相同的测量分组当中具有最大分组大小的测量分组来计算网络的可用频带。在接收间隔与发送间隔相同的测量分组当中具有最大分组大小的测量分组意指紧接在彼此相同的接收间隔和发送间隔之间的关系改变并且检测到在接收间隔中发生延迟之前的测量分组的分组大小。注意的是，PTL1还涉及使用包括分组大小依次减小的测量分组的分组链。在这种情况下，使用在当已从发送间隔延迟了的接收间隔被检测到与发送间隔相同的时间点的测量分组的分组大小来计算可用频带。PTL2公开了一种动态地改变具有低通信负载的可用频带的测量分辨率的技术。在PTL2中公开的技术中，测量分辨率由发送侧通过基于由接收侧测量到的可用频带的测量的值的变化量调整用于测量的分组链的分组大小来改变的。具体地，发送侧依次接收由接收侧测量到的可用频带，并且，当确定需要改变测量分辨率时，生成最小分组大小、最大分组大小、和分组大小增量被改变的分组链。PTL3公开了一种在由于由来自无线线路中的噪声等的影响所引起的延迟而在用于可用频带估计的分组的接收时间中发生波动并且该波动使估计准确度降低的情形下很快地且高度准确地实现可用频带的估计的技术。在PTL3中公开的技术中，估计准确度的改进是通过使用最不可能受噪声等影响的用于估计的第一和最后分组中的每一个的接收时间和发送时间来检测延迟开始发生的用于估计的分组作为延迟开始分组来实现的。具体地，延迟开始分组是通过基于用于估计的分组的数量、网络的物理频带、发送所需要的分组延迟时段的累积值、以及用于估计的分组的分组增量大小求解二次方程来检测的。引用列表专利文献PTL1：日本未审查专利申请公开2011-142622PTL2：WO2011/132783PTL3：日本未审查专利申请公开2014-116771
技术实现思路
技术问题PTL1和PTL2中公开的技术具有的问题在于可用频带的计算准确度在不规则地发生延迟的网络环境中劣化。在PTL1和PTL2中公开的技术中，相对于分组链中的一组分组的接收间隔假定预定模型(接收间隔变化模型)以便计算可用频带。例如，在PTL1中公开的技术中，当使用包括分组大小依次增加的分组的分组链时，假定分组的接收间隔从第一接收到的分组到具有一定大小的接收到的分组是恒定的并且此后单调地增加的接收间隔变化模型。基于在接收间隔从恒定的改变为单调增加的改变点处的分组的分组大小来计算可用频带。然而，在不规则地发生延迟的网络中，展示接收间隔恒定的状态和接收间隔单调地增加的状态的接收间隔变化模型在没有修改的情况下并不总是适用的。图1是描述测量分组的到达时间变化以及在本专利技术中假定的不规则地发生延迟的网络环境中的测量分组的到达时间变化的示例的图。图1(1)图示接收间隔如何由于到达时间变化而改变，该到达时间是从当每个测量分组从发送侧设备发送时的时间点到当该测量分组由接收侧设备接收到时的时间点的时段。图1(2)图示在不规则地发生延迟的网络环境中的到达时间变化的示例。根据示例，到达时间由于在分组链的头部附近的分组上发生不规则延迟而首先波动，此后变得恒定，接下来从一时间点起单调地增加，并且最终由于发生不规则延迟而再次波动。当在这种情形下使用PTL1和PTL2中的技术来测量可用频带时，测量受到由不规则延迟所引起的接收间隔变化影响并且可用频带的计算的准确度劣化。尽管PTL3中公开的技术是用于解决由于由来自噪声等的影响所引起的延迟而在用于可用频带估计的分组的接收时间中发生波动并且该波动导致估计准确度降低的问题的技术，然而在延迟开始分组的检测中存在另一问题。例如，因为由来自噪声等的影响所引起的延迟通过二次函数来建模，所以需要执行基于用于估计的分组的数量、网络的物理频带、发送所需要的分组延迟时段的累积值、以及用于估计的分组的分组增量大小的计算处理。另外，尽管PTL3中的技术将延迟开始发生的点(改变点)假定为仅一个点，然而在实际的网络中在包括在分组链中的一组分组中可以出现多个改变点。因此，在PTL3中公开的技术中，可用频带的计算准确度在不规则地发生延迟的网络环境中也劣化。本专利技术的一个目的是为了提供即使在不规则地发生延迟的网络环境中也能够高度准确地并通过简单配置来计算可用频带的网络频带测量设备、系统、方法、和程序。问题的解决方案为了实现上述的目的，根据本专利技术的一个方面的网络频带测量设备包括：到达时间测量装置，所述到达时间测量装置用于从网络接收作为分组大小针对每个分组依次增加或者减小固定数目并且以预定相等间隔发送的多个测量分组的分组链，每个测量分组至少包括分组编号、分组大小和发送时间，并且基于所接收到的测量分组的接收时间和包括在测量分组中的发送时间来测量构成分组链的各个测量分组的到达时间；有效分组提取装置，所述有效分组提取装置用于在测量的到达时间变化与具有预定模式的到达时间变化模型匹配的区间中提取一系列测量分组作为有效分组；以及可用频带测量装置，所述可用频带测量装置用于在通过有效分组所指示的到达时间变化模型中，使用在具有相同到达时间的一系列测量分组当中具有最大分组大小的测量分组来计算网络的可用频带。根据本专利技术另一方面的网络频带测量系统包括：发送侧设备，所述发送侧设备包括：测量分组生成装置，所述测量分组生成装置用于生成分组大小针对每个分组依次增加或者减小固定数目的多个测量分组并且将一系列所生成的测量分组作为分组链来输出，每个测量分组至少本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种网络频带测量设备，其包括：到达时间测量装置，所述到达时间测量装置用于从网络接收分组链，所述分组链是多个测量分组并且是以预定相等间隔来被发送的，所述多个测量分组的分组大小针对每个分组以固定数目依次增加或者减小，每个测量分组至少包括分组编号、分组大小和发送时间，并且所述到达时间测量装置基于所接收到的测量分组的接收时间和在所述测量分组中包括的发送时间来测量构成所述分组链的各个测量分组的到达时间；有效分组提取装置，所述有效分组提取装置用于：在测量的到达时间的变化与具有预定模式的到达时间变化模型相匹配的区间中，提取一系列测量分组作为有效分组；以及可用频带测量装置，所述可用频带测量装置用于：在由所述有效分组所指示的所述到达时间变化模型中，使用在具有相同到达时间的一系列测量分组当中具有最大分组大小的测量分组来计算所述网络的可用频带。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.05 JP 2016-1725561.一种网络频带测量设备，其包括：到达时间测量装置，所述到达时间测量装置用于从网络接收分组链，所述分组链是多个测量分组并且是以预定相等间隔来被发送的，所述多个测量分组的分组大小针对每个分组以固定数目依次增加或者减小，每个测量分组至少包括分组编号、分组大小和发送时间，并且所述到达时间测量装置基于所接收到的测量分组的接收时间和在所述测量分组中包括的发送时间来测量构成所述分组链的各个测量分组的到达时间；有效分组提取装置，所述有效分组提取装置用于：在测量的到达时间的变化与具有预定模式的到达时间变化模型相匹配的区间中，提取一系列测量分组作为有效分组；以及可用频带测量装置，所述可用频带测量装置用于：在由所述有效分组所指示的所述到达时间变化模型中，使用在具有相同到达时间的一系列测量分组当中具有最大分组大小的测量分组来计算所述网络的可用频带。2.根据权利要求1所述的网络频带测量设备，其中，由所述有效分组所指示的所述到达时间变化模型包括第一模式部分以及包括第二模式部分或第三模式部分这两者之一，所述第一模式部分由具有相同到达时间的一系列测量分组构成，所述第二模式部分由到达时间随着所述分组编号的增加而依次增加的一系列测量分组构成，所述第三模式部分由到达时间随着所述分组编号的增加而依次减少的一系列测量分组构成。3.根据权利要求2所述的网络频带测量设备，其中，所述到达时间测量装置包括：分组接收单元，所述分组接收单元接收构成所述分组链的测量分组，并且输出所述测量分组的接收时间以及在所述测量分组中包括的所述发送时间、所述分组大小和所述分组编号；分组到达时间计算功能单元，所述分组到达时间计算功能单元基于构成所述分组链的一系列测量分组的所述接收时间和在所述测量分组中包括的所述发送时间来计算各个测量分组的到达时间，并且计算各对相邻测量分组之间的到达时间的差作为到达时间变化信息；以及到达时间信息存储单元，所述到达时间信息存储单元以与所述测量分组的分组编号相关联的方式存储构成所述分组链的测量分组的发送时间、接收时间、分组大小和到达时间以及所述到达时间变化信息。4.根据权利要求3所述的网络频带测量设备，其中，所述有效分组提取装置参考存储在所述到达时间信息存储单元中的与所述测量分组的分组编号相关联的所述到达时间变化信息，在所述到达时间变化信息的预定可接受误差范围内识别所述第一模式部分以及识别所述第二模式部分或所述第三模式部分这两者之一，并且将其中所述第一模式部分改变为所述第二模式部分的增量型到达时间变化模型或将其中所述第三模式部分改变为所述第一模式部分的减量型到达时间变化模型提取作为所述有效分组。5.根据权利要求4所述的网络频带测量设备，其中，所述可用频带测量装置，当所述有效分组提取装置提取所述增量型到达时间变化模型时，使用在构成所述第一模式部分的一系列测量分组当中具有最后分组编号的测量分组的分组大小，来计算所述网络的可用频带，以及，当所述有效分组提取装置提取所述减量型到达时间变化模型时，使用在构成所述第一模式部分的一系列测量分组当中具有第一分组编号的测量分组的分组大小，来计算所述网络的可用频带。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的网络频带测量设备，还包括：接收数据测量装置，其中，当所述有效分组提取装置不能提取所述有效分组时，所述有效分组提取装置指示所述接收数据测量装置来计算所述分组链的接收速度，并且所述接收数据测量装置基于在第一测量分组的接收时间与最后测量分组的接收时间之间的差以及构成所接收到的分组链的一系列测量分组的分组大小的积算值，来计算所述分组链的接收速度。7.根据权利要求1至6中的任一项所述的网络频带测量设备，还包括：测量分组生成装置，所述测量分组生成装置用于：生成多个测量分组，该多个测量分组的分组大小针对每个分组以固定数目依次增加或者减小，并且将一系列所生成的测量分组作为分组链来输出，每个测量分组至少包括分组编号和分组大小；以及测量分组发送装置，所述测量分组发送装置用于以预定相等间隔发送所述分组链，所述测量分组中的每一个均包括该测量分组被发送到所述网络的发送时间。8.一种网络频带测量系统，其包括：发送侧设备，所述发送侧设备包括：测量分组生成装置，所述测量分组生成装置用于：生成多个测量分组，该多个测量分组的分组大小针对每个分组以固定数目依次增加或者减小，并且将一系列所生成的测量分组作为分组链来输出，每个测量分组至少包括分组编号和分组大小；以及测量分组发送装置，所述测量分组发送装置用于以预定相等间隔发送所述分组链，所述测量分组中的每一个均包括该测量分组被发送到所述网络的发送时间；以及根据权利要求1至6中的任一项所述的网络频带测量设备，所述网络频带测量设备作为经由所述网络而连接到所述发送侧设备的接收侧设备。9.一种网络频带测量系统，其包括：根据权利要求7所述的网络频带测量设备，所述网络频带测量设备经由网络而分别用作发送侧设备和接收侧设备。10.一种网络频带测量方法，包括：从网络接收分组链，所述分组链是多个测量分组并且是以预定相等间隔来被发送的，所述多个测量分组的分组大小针对每个分组以固定数目依次增加或者减小，每个测量分组至少包括分组编号、分组大小和发送时间；基于所接收到的测量分组的接收时间和在所述测量分组中包括的发送时间，来测量构成所述分组链的各个测量分组的到达时间；在测量的到达时间的变化与具有预定模式的到达时间变化模型相匹配的区间中，提取一系列测量分组作为有效分组；以及在由所述有效分组所指示的所述到达时间变化模型中，使用在具有相同到达时间的一系列测量分组当中具有最大分组大小的测量分组来计算所述网络的可用频带。11.一种网络频带测量方法，包括：生成多个测量分组并且将一系列所生成的测量分组作为分组链以预定相等间隔发送，所述多个测量分组的分组大小针对每个分组以固定数目依次增加或者减小，每个测量分组至少包括分组编号、分组大小和该测量分组被发送到网络的发送时间；基于从所述网络接收到的所述测量分组的接收时间和在所述测量分组中包括的所述发送时间，来测量构成所述分组链的各个测量分组的到达时间；在测量的到达时间的变化与具有预定模式的到达时间变化模型相匹配的区间中，提取一系列测量分组作为有效分组；以及在由所述有效分组所指示的所述到达时间变化模型中，使用在具有相同到达时间的一系列测量分组当中具有最大分组大小的测量分组，来计算所述网络的可用频带。12.根据权利要求10或11所述的网络频...

【专利技术属性】
技术研发人员：铃木基广，大野优树，
申请(专利权)人：日本电气株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP