特許 6521877 可用帯域測定システム、送信端末、受信端末、測定方法、及びコンピュータプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6521877

(24)【登録日】2019年5月10日

(45)【発行日】2019年5月29日

(54)【発明の名称】可用帯域測定システム、送信端末、受信端末、測定方法、及びコンピュータプログラム

(51)【国際特許分類】

   H04L 12/70 20130101AFI20190520BHJP

【ＦＩ】

   H04L12/70 100Z

【請求項の数】8

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2016-7713(P2016-7713)

(22)【出願日】2016年1月19日

(65)【公開番号】特開2017-130734(P2017-130734A)

(43)【公開日】2017年7月27日

【審査請求日】2018年3月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000208891

【氏名又は名称】ＫＤＤＩ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100146835

【弁理士】

【氏名又は名称】佐伯 義文

(72)【発明者】

【氏名】パル オヌップクマル

(72)【発明者】

【氏名】立花 篤男

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 輝之

【審査官】 松崎 孝大

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０５４６７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０６８２１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０１２０８０１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｌ １２／７０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

可用帯域の推定範囲の下限に相当する送信レートで複数の試験パケットを送信する第１の試験パケット送信段階、次いで、前記推定範囲の下限に相当する送信レートから前記推定範囲の上限に相当する送信レートまで送信レートを変えながら複数の試験パケットを送信する第２の試験パケット送信段階、次いで、前記推定範囲の上限に相当する送信レートで複数の試験パケットを送信する第３の試験パケット送信段階、を実行する送信端末と、
前記送信端末から通信ネットワークを介して試験パケットを受信する受信端末と、を備え、
前記受信端末は、
前記第２の試験パケット送信段階の試験パケットの伝送遅延時間の変動に基づいて、試験パケットの伝送遅延時間の増加が始まる増加ポイントを判定する増加ポイント判定部と、
前記第１の試験パケット送信段階の試験パケットの伝送遅延時間の変動に基づいて試験パケットの伝送遅延時間の増加傾向の有無を判定し、また、前記第３の試験パケット送信段階の試験パケットの伝送遅延時間の変動に基づいて試験パケットの伝送遅延時間の増加傾向の有無を判定する増加傾向判定部と、
前記増加傾向判定部の判定の結果に基づいて、前記増加ポイント判定部の判定の結果の増加ポイントについて妥当性を判定する妥当性判定部と、
前記妥当性判定部によって妥当であると判定された増加ポイントを使用して可用帯域を推定する可用帯域推定部と、を備える、
可用帯域測定システム。

【請求項2】

前記受信端末は、
前記増加傾向判定部の判定の結果と前記妥当性判定部の判定の結果とに基づいて、可用帯域の推定範囲を決定する推定範囲決定部と、
前記推定範囲決定部によって決定された可用帯域の推定範囲を示す可用帯域推定範囲情報を前記送信端末へ送信する送信部と、
をさらに備える請求項１に記載の可用帯域測定システム。

【請求項3】

前記送信端末は、前記第２の試験パケット送信段階から前記第３の試験パケット送信段階に移行する境界で、試験パケットの送信レートを一時的に低下させる第４の試験パケット送信段階をさらに実行する、
請求項１又は２のいずれか１項に記載の可用帯域測定システム。

【請求項4】

可用帯域の推定範囲の下限に相当する送信レートで複数の試験パケットを送信する第１の試験パケット送信段階、次いで、前記推定範囲の下限に相当する送信レートから前記推定範囲の上限に相当する送信レートまで送信レートを変えながら複数の試験パケットを送信する第２の試験パケット送信段階、次いで、前記推定範囲の上限に相当する送信レートで複数の試験パケットを送信する第３の試験パケット送信段階、を実行する送信端末。

【請求項5】

可用帯域の推定範囲の下限に相当する送信レートで複数の試験パケットを送信する第１の試験パケット送信段階、次いで、前記推定範囲の下限に相当する送信レートから前記推定範囲の上限に相当する送信レートまで送信レートを変えながら複数の試験パケットを送信する第２の試験パケット送信段階、次いで、前記推定範囲の上限に相当する送信レートで複数の試験パケットを送信する第３の試験パケット送信段階、を実行する送信端末から、通信ネットワークを介して試験パケットを受信する受信部と、
前記第２の試験パケット送信段階の試験パケットの伝送遅延時間の変動に基づいて、試験パケットの伝送遅延時間の増加が始まる増加ポイントを判定する増加ポイント判定部と、
前記第１の試験パケット送信段階の試験パケットの伝送遅延時間の変動に基づいて試験パケットの伝送遅延時間の増加傾向の有無を判定し、また、前記第３の試験パケット送信段階の試験パケットの伝送遅延時間の変動に基づいて試験パケットの伝送遅延時間の増加傾向の有無を判定する増加傾向判定部と、
前記増加傾向判定部の判定の結果に基づいて、前記増加ポイント判定部の判定の結果の増加ポイントについて妥当性を判定する妥当性判定部と、
前記妥当性判定部によって妥当であると判定された増加ポイントを使用して可用帯域を推定する可用帯域推定部と、
を備える受信端末。

【請求項6】

送信端末が、可用帯域の推定範囲の下限に相当する送信レートで複数の試験パケットを送信する第１の試験パケット送信段階、次いで、前記推定範囲の下限に相当する送信レートから前記推定範囲の上限に相当する送信レートまで送信レートを変えながら複数の試験パケットを送信する第２の試験パケット送信段階、次いで、前記推定範囲の上限に相当する送信レートで複数の試験パケットを送信する第３の試験パケット送信段階、を実行する送信ステップと、
受信端末が、前記送信端末から通信ネットワークを介して試験パケットを受信する受信ステップと、
前記受信端末が、前記第２の試験パケット送信段階の試験パケットの伝送遅延時間の変動に基づいて、試験パケットの伝送遅延時間の増加が始まる増加ポイントを判定する増加ポイント判定ステップと、
前記受信端末が、前記第１の試験パケット送信段階の試験パケットの伝送遅延時間の変動に基づいて試験パケットの伝送遅延時間の増加傾向の有無を判定し、また、前記第３の試験パケット送信段階の試験パケットの伝送遅延時間の変動に基づいて試験パケットの伝送遅延時間の増加傾向の有無を判定する増加傾向判定ステップと、
前記受信端末が、前記増加傾向判定ステップの判定の結果に基づいて、前記増加ポイント判定ステップの判定の結果の増加ポイントについて妥当性を判定する妥当性判定ステップと、
前記受信端末が、前記妥当性判定ステップによって妥当であると判定された増加ポイントを使用して可用帯域を推定する可用帯域推定ステップと、
を含む測定方法。

【請求項7】

送信端末のコンピュータに、
可用帯域の推定範囲の下限に相当する送信レートで複数の試験パケットを送信する第１の試験パケット送信段階、次いで、前記推定範囲の下限に相当する送信レートから前記推定範囲の上限に相当する送信レートまで送信レートを変えながら複数の試験パケットを送信する第２の試験パケット送信段階、次いで、前記推定範囲の上限に相当する送信レートで複数の試験パケットを送信する第３の試験パケット送信段階、を実行する送信機能、
を実現させるためのコンピュータプログラム。

【請求項8】

可用帯域の推定範囲の下限に相当する送信レートで複数の試験パケットを送信する第１の試験パケット送信段階、次いで、前記推定範囲の下限に相当する送信レートから前記推定範囲の上限に相当する送信レートまで送信レートを変えながら複数の試験パケットを送信する第２の試験パケット送信段階、次いで、前記推定範囲の上限に相当する送信レートで複数の試験パケットを送信する第３の試験パケット送信段階、を実行する送信端末から、通信ネットワークを介して試験パケットを受信する受信端末のコンピュータに、
前記第２の試験パケット送信段階の試験パケットの伝送遅延時間の変動に基づいて、試験パケットの伝送遅延時間の増加が始まる増加ポイントを判定する増加ポイント判定機能と、
前記第１の試験パケット送信段階の試験パケットの伝送遅延時間の変動に基づいて試験パケットの伝送遅延時間の増加傾向の有無を判定し、また、前記第３の試験パケット送信段階の試験パケットの伝送遅延時間の変動に基づいて試験パケットの伝送遅延時間の増加傾向の有無を判定する増加傾向判定機能と、
前記増加傾向判定機能の判定の結果に基づいて、前記増加ポイント判定機能の判定の結果の増加ポイントについて妥当性を判定する妥当性判定機能と、
前記妥当性判定機能によって妥当であると判定された増加ポイントを使用して可用帯域を推定する可用帯域推定機能と、
を実現させるためのコンピュータプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、可用帯域測定システム、送信端末、受信端末、測定方法、及びコンピュータプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、インターネットの利用において、可用帯域は様々な通信アプリケーションにとって重要な指標となっている。例えば、映像ストリーミングでは、通信端末間で可用帯域を監視することにより、映像データのコーデックや送信ビットレートを可用帯域に応じて動的に制御し、通信ネットワークの状況に適した映像配信を行うことができる。

【0003】

通信ネットワークのエンドツーエンド（end to end）の可用帯域を推定する技術として、例えば、試験パケット（ＵＤＰ（User Datagram Protocol）パケット）を通信ネットワーク内に送信し、試験パケットが経験する遅延の変動（例えばキューイング遅延など）等を監視し、この監視結果に基づいて可用帯域を推定するアクティブ計測法がある。代表的なアクティブ計測法の例としてpathChirp法が知られている（例えば非特許文献１参照）。

【0004】

pathChirp法では、複数の試験パケットから構成される試験パケット群（以下、パケットトレインと称する）を、送信端末から、試験パケットの送信間隔が徐々に減少するように調節して、受信端末へ送信する（試験パケットの送信レートは徐々に増加する）。そして、受信端末側で観測される各試験パケットの伝送遅延時間（以下、パケット遅延と称する）について増加傾向を分析することにより、可用帯域を推定する。具体的には、試験パケットの送信レートが可用帯域を超えたところで試験パケットのパケット遅延が増加する特性を利用するものであって、パケット遅延の増加が始まる増加ポイントを検出することにより、増加ポイントに該当する試験パケットの送信レートに基づいて可用帯域を推定している。

【0005】

上記したpathChirp法以外の可用帯域推定技術として、例えばPathload法が知られている（例えば非特許文献２参照）。Pathload法では、pathChirp法と同様に送信端末から受信端末へパケットトレインを送信するが、パケットトレインの送信レートは一定である。そして、Pathload法では、受信端末側で観測されるパケット遅延について、増加傾向が検出された場合には試験パケットの送信レートを下げ、一方、増加傾向が検出されない場合には試験パケットの送信レートを上げる、という二分探索を行うことによって可用帯域を絞り込みながら推定する。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0006】

【非特許文献1】Vinay J. Ribeiro , Rudolf H. Riedi , Richard G. Baraniuk , Jiri Navratil , Les Cottrell,“pathChirp: Efficient Available Bandwidth Estimation for Network Paths”, April 2003.

【非特許文献2】M.Jain and C.Dovrolis ， “Pathload: A measurement tool for end-to-end probing and available bandwidth,” in Proc. Passive and Active Measurements (PAM) Workshop, Mar.2002, pp. 14-25.

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかし、上述した従来の可用帯域推定技術では、可用帯域の推定精度が悪くなったり、可用帯域の推定のための測定の効率が悪くなったりする場合があった。

【0008】

pathChirp法では、突発的なクロストラヒックの変動などの影響等により、可用帯域の推定精度が大幅に低下する可能性がある。Pathload法では、最終的な可用帯域の推定結果が得られるまで二分探索を繰り返すので、一般に、推定に要する時間が長く、また、推定に使用される試験パケットが多いために通信ネットワークのリソース消費量が多い。

【0009】

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、通信ネットワークの端末間の可用帯域の推定において、推定精度の向上と可用帯域の推定のための測定の効率の向上とを図ることができる可用帯域測定システム、送信端末、受信端末、測定方法、及びコンピュータプログラムを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

（１）本発明の一態様は、可用帯域の推定範囲の下限に相当する送信レートで複数の試験パケットを送信する第１の試験パケット送信段階、次いで、前記推定範囲の下限に相当する送信レートから前記推定範囲の上限に相当する送信レートまで送信レートを変えながら複数の試験パケットを送信する第２の試験パケット送信段階、次いで、前記推定範囲の上限に相当する送信レートで複数の試験パケットを送信する第３の試験パケット送信段階、を実行する送信端末と、前記送信端末から通信ネットワークを介して試験パケットを受信する受信端末と、を備え、前記受信端末は、前記第２の試験パケット送信段階の試験パケットの伝送遅延時間の変動に基づいて、試験パケットの伝送遅延時間の増加が始まる増加ポイントを判定する増加ポイント判定部と、前記第１の試験パケット送信段階の試験パケットの伝送遅延時間の変動に基づいて試験パケットの伝送遅延時間の増加傾向の有無を判定し、また、前記第３の試験パケット送信段階の試験パケットの伝送遅延時間の変動に基づいて試験パケットの伝送遅延時間の増加傾向の有無を判定する増加傾向判定部と、前記増加傾向判定部の判定の結果に基づいて、前記増加ポイント判定部の判定の結果の増加ポイントについて妥当性を判定する妥当性判定部と、前記妥当性判定部によって妥当であると判定された増加ポイントを使用して可用帯域を推定する可用帯域推定部と、を備える、可用帯域測定システムである。
（２）本発明の一態様は、上記（１）の可用帯域測定システムにおいて、前記受信端末は、前記増加傾向判定部の判定の結果と前記妥当性判定部の判定の結果とに基づいて、可用帯域の推定範囲を決定する推定範囲決定部と、前記推定範囲決定部によって決定された可用帯域の推定範囲を示す可用帯域推定範囲情報を前記送信端末へ送信する送信部と、をさらに備える可用帯域測定システムである。
（３）本発明の一態様は、上記（１）又は（２）のいずれかの可用帯域測定システムにおいて、前記送信端末は、前記第２の試験パケット送信段階から前記第３の試験パケット送信段階に移行する境界で、試験パケットの送信レートを一時的に低下させる第４の試験パケット送信段階をさらに実行する、可用帯域測定システムである。

【0011】

（４）本発明の一態様は、可用帯域の推定範囲の下限に相当する送信レートで複数の試験パケットを送信する第１の試験パケット送信段階、次いで、前記推定範囲の下限に相当する送信レートから前記推定範囲の上限に相当する送信レートまで送信レートを変えながら複数の試験パケットを送信する第２の試験パケット送信段階、次いで、前記推定範囲の上限に相当する送信レートで複数の試験パケットを送信する第３の試験パケット送信段階、を実行する送信端末である。

【0012】

（５）本発明の一態様は、可用帯域の推定範囲の下限に相当する送信レートで複数の試験パケットを送信する第１の試験パケット送信段階、次いで、前記推定範囲の下限に相当する送信レートから前記推定範囲の上限に相当する送信レートまで送信レートを変えながら複数の試験パケットを送信する第２の試験パケット送信段階、次いで、前記推定範囲の上限に相当する送信レートで複数の試験パケットを送信する第３の試験パケット送信段階、を実行する送信端末から、通信ネットワークを介して試験パケットを受信する受信部と、前記第２の試験パケット送信段階の試験パケットの伝送遅延時間の変動に基づいて、試験パケットの伝送遅延時間の増加が始まる増加ポイントを判定する増加ポイント判定部と、前記第１の試験パケット送信段階の試験パケットの伝送遅延時間の変動に基づいて試験パケットの伝送遅延時間の増加傾向の有無を判定し、また、前記第３の試験パケット送信段階の試験パケットの伝送遅延時間の変動に基づいて試験パケットの伝送遅延時間の増加傾向の有無を判定する増加傾向判定部と、前記増加傾向判定部の判定の結果に基づいて、前記増加ポイント判定部の判定の結果の増加ポイントについて妥当性を判定する妥当性判定部と、前記妥当性判定部によって妥当であると判定された増加ポイントを使用して可用帯域を推定する可用帯域推定部と、を備える受信端末である。

【0013】

（６）本発明の一態様は、送信端末が、可用帯域の推定範囲の下限に相当する送信レートで複数の試験パケットを送信する第１の試験パケット送信段階、次いで、前記推定範囲の下限に相当する送信レートから前記推定範囲の上限に相当する送信レートまで送信レートを変えながら複数の試験パケットを送信する第２の試験パケット送信段階、次いで、前記推定範囲の上限に相当する送信レートで複数の試験パケットを送信する第３の試験パケット送信段階、を実行する送信ステップと、受信端末が、前記送信端末から通信ネットワークを介して試験パケットを受信する受信ステップと、前記受信端末が、前記第２の試験パケット送信段階の試験パケットの伝送遅延時間の変動に基づいて、試験パケットの伝送遅延時間の増加が始まる増加ポイントを判定する増加ポイント判定ステップと、前記受信端末が、前記第１の試験パケット送信段階の試験パケットの伝送遅延時間の変動に基づいて試験パケットの伝送遅延時間の増加傾向の有無を判定し、また、前記第３の試験パケット送信段階の試験パケットの伝送遅延時間の変動に基づいて試験パケットの伝送遅延時間の増加傾向の有無を判定する増加傾向判定ステップと、前記受信端末が、前記増加傾向判定ステップの判定の結果に基づいて、前記増加ポイント判定ステップの判定の結果の増加ポイントについて妥当性を判定する妥当性判定ステップと、前記受信端末が、前記妥当性判定ステップによって妥当であると判定された増加ポイントを使用して可用帯域を推定する可用帯域推定ステップと、を含む測定方法である。

【0014】

（７）本発明の一態様は、送信端末のコンピュータに、可用帯域の推定範囲の下限に相当する送信レートで複数の試験パケットを送信する第１の試験パケット送信段階、次いで、前記推定範囲の下限に相当する送信レートから前記推定範囲の上限に相当する送信レートまで送信レートを変えながら複数の試験パケットを送信する第２の試験パケット送信段階、次いで、前記推定範囲の上限に相当する送信レートで複数の試験パケットを送信する第３の試験パケット送信段階、を実行する送信機能、を実現させるためのコンピュータプログラムである。

【0015】

（８）本発明の一態様は、可用帯域の推定範囲の下限に相当する送信レートで複数の試験パケットを送信する第１の試験パケット送信段階、次いで、前記推定範囲の下限に相当する送信レートから前記推定範囲の上限に相当する送信レートまで送信レートを変えながら複数の試験パケットを送信する第２の試験パケット送信段階、次いで、前記推定範囲の上限に相当する送信レートで複数の試験パケットを送信する第３の試験パケット送信段階、を実行する送信端末から、通信ネットワークを介して試験パケットを受信する受信端末のコンピュータに、前記第２の試験パケット送信段階の試験パケットの伝送遅延時間の変動に基づいて、試験パケットの伝送遅延時間の増加が始まる増加ポイントを判定する増加ポイント判定機能と、前記第１の試験パケット送信段階の試験パケットの伝送遅延時間の変動に基づいて試験パケットの伝送遅延時間の増加傾向の有無を判定し、また、前記第３の試験パケット送信段階の試験パケットの伝送遅延時間の変動に基づいて試験パケットの伝送遅延時間の増加傾向の有無を判定する増加傾向判定機能と、前記増加傾向判定機能の判定の結果に基づいて、前記増加ポイント判定機能の判定の結果の増加ポイントについて妥当性を判定する妥当性判定機能と、前記妥当性判定機能によって妥当であると判定された増加ポイントを使用して可用帯域を推定する可用帯域推定機能と、を実現させるためのコンピュータプログラムである。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、通信ネットワークの端末間の可用帯域の推定において、推定精度の向上と可用帯域の推定のための測定の効率の向上とを図ることができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の一実施形態に係る可用帯域測定システム１の構成例を示す図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る送信端末１０の構成例を示すブロック図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る受信端末２０の構成例を示すブロック図である。

【図4】本発明の一実施形態に係るパケットトレインの構成例の説明図である。

【図5】本発明の一実施形態に係る領域Ｄ１及びＤ３の説明図である。

【図6】本発明の一実施形態に係る領域Ｄ２の説明図である。

【図7】本発明の一実施形態に係る測定方法のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る可用帯域測定システム１の構成例を示す図である。図１において、可用帯域測定システム１は、試験パケットの送信端末１０と、試験パケットの受信端末２０とを備える。送信端末１０と受信端末２０とは通信ネットワーク２に接続している。送信端末１０と受信端末２０とは、通信ネットワーク２を介して、相互にパケットを送受する。

【0019】

図２は、本発明の一実施形態に係る送信端末１０の構成例を示すブロック図である。図２において、送信端末１０は、受信部１１とパケットトレイン生成部１２と送信部１３とを備える。受信部１１は、通信ネットワーク２を介して、受信端末２０からパケットを受信する。受信部１１は、受信端末２０から受信したパケットに含まれる測定制御情報をパケットトレイン生成部１２へ出力する。パケットトレイン生成部１２は、パケットトレインを生成する。パケットトレインは、複数の試験パケットから構成される試験パケット群である。パケットトレイン生成部１２は、受信端末２０から測定制御情報を受信した場合、該受信した測定制御情報をパケットトレインの生成に使用する。送信部１３は、パケットトレイン生成部１２が生成したパケットトレインを、通信ネットワーク２を介して受信端末２０へ送信する。

【0020】

図３は、本発明の一実施形態に係る受信端末２０の構成例を示すブロック図である。図３において、受信端末２０は、受信部２１と測定部２２と可用帯域推定部２３と送信部２４とを備える。測定部２２は、遅延変動算出部３１と増加ポイント判定部３２と増加傾向判定部３３と妥当性判定部３４と推定範囲決定部３５とを備える。

【0021】

受信部２１は、通信ネットワーク２を介して、送信端末１０からパケットを受信する。受信部２１は、送信端末１０から受信した試験パケットを遅延変動算出部３１へ出力する。遅延変動算出部３１は、受信部１１によって送信端末１０から受信した試験パケットについて、伝送遅延時間の変動を表すパケット遅延変動値を算出する。増加ポイント判定部３２は、遅延変動算出部３１によって算出されたパケット遅延変動値に基づいて、パケット遅延（試験パケットの伝送遅延時間）の増加が始まるポイント（以下、単に増加ポイントと称する場合がある）を判定する。増加傾向判定部３３は、遅延変動算出部３１によって算出されたパケット遅延変動値に基づいて、パケット遅延について増加傾向の有無を判定する。

【0022】

妥当性判定部３４は、増加傾向判定部３３の判定の結果に基づいて、増加ポイント判定部３２の判定の結果の増加ポイントについて妥当性を判定する。推定範囲決定部３５は、増加傾向判定部３３の判定の結果と、妥当性判定部３４の判定の結果とに基づいて、可用帯域の推定範囲を決定する。推定範囲決定部３５は、決定した可用帯域の推定範囲を示す可用帯域推定範囲情報を送信部２４へ出力する。送信部２４は、測定制御情報を含むパケットを、通信ネットワーク２を介して送信端末１０へ送信する。測定制御情報は、可用帯域の推定のための測定についての制御情報である。送信部２４は、推定範囲決定部３５から入力された可用帯域推定範囲情報を測定制御情報に含める。可用帯域推定部２３は、妥当性判定部３４によって妥当であると判定された増加ポイントを使用して可用帯域を推定する。

【0023】

次に図４から図６を参照して本実施形態に係るパケットトレインについて説明する。図４は、本実施形態に係るパケットトレインの構成例の説明図である。図４に示されるグラフにおいて、横軸はパケットトレインに含まれる試験パケットのパケット識別子（パケットＩＤ）を示し、縦軸はパケットトレインに含まれる試験パケットの送信レートを示す。図４において、パケットトレインは、３つの領域Ｄ１、Ｄ２及びＤ３を含む。パケットトレインにおいて、領域Ｄ１は送信端末１０から最初に送信される試験パケット群であり、領域Ｄ２は領域Ｄ１の次に送信端末１０から送信される試験パケット群であり、領域Ｄ３は送信端末１０から最後に送信される試験パケット群である。

【0024】

領域Ｄ１及びＤ３は、送信端末１０から一定の送信レート（つまり、一定の送信間隔）で送信される複数の試験パケットから構成される。領域Ｄ１の送信レートＲＬは、可用帯域の推定範囲の下限に相当する送信レートである。領域Ｄ３の送信レートＲＨは、可用帯域の推定範囲の上限に相当する送信レートである。

【0025】

図５は、本実施形態に係る領域Ｄ１及びＤ３の説明図である。図５において、送信端末１０は、パケットトレインにおいて領域Ｄ１又はＤ３の試験パケットを、通信ネットワーク２を介して受信端末２０へ送信する。領域Ｄ１及びＤ３の試験パケットの送信レートは一定である（つまり、試験パケットの送信間隔は一定である）。領域Ｄ１では送信レートＲＬである。領域Ｄ３では送信レートＲＨである。受信端末２０は、送信端末１０から通信ネットワーク２を介して領域Ｄ１又はＤ３の試験パケットを受信する。受信端末２０は、受信した領域Ｄ１又はＤ３の試験パケットについて、パケット遅延の増加傾向の有無を判定する。

【0026】

領域Ｄ２は、送信端末１０から送信される試験パケットの送信レートが送信レートＲＬから送信レートＲＨまで徐々に増加する（つまり、送信間隔は徐々に減少する）ように調節される複数の試験パケットから構成される。領域Ｄ２において、試験パケットの送信レートは、送信レートＲＬから送信レートＲＨまで、線形的に増加させてもよく、又は、指数関数的に増加させてもよい。

【0027】

図６は、本実施形態に係る領域Ｄ２の説明図である。図６において、送信端末１０は、パケットトレインにおいて領域Ｄ２の試験パケットを、通信ネットワーク２を介して受信端末２０へ送信する。領域Ｄ２の試験パケットの送信レートは、徐々に増加する（つまり、試験パケットの送信間隔は徐々に減少する）。受信端末２０は、送信端末１０から通信ネットワーク２を介して領域Ｄ２の試験パケットを受信する。受信端末２０は、受信した領域Ｄ２の試験パケットについて、増加ポイントを判定する。

【0028】

パケットトレインは、３つの領域Ｄ１、Ｄ２及びＤ３に加えて、さらに領域Ｄ４を含んでもよい。領域Ｄ４は、領域Ｄ２と領域Ｄ３との間に配置される。領域Ｄ４は、領域Ｄ２から領域Ｄ３に移行する境界で、試験パケットの送信レートを一時的に低下させる領域である。領域Ｄ４の試験パケットの送信レートと領域Ｄ４の期間は、送信端末１０から送信された領域Ｄ１及びＤ２の試験パケットに起因して生じたパケット遅延を解消させることを条件として設定される。

【0029】

なお、パケットトレインに、領域Ｄ４を含めてもよく、又は、領域Ｄ４を含めなくてもよい。また、パケットトレインに領域Ｄ４を含めるか否かは、通信ネットワーク２の状況に応じて決定してもよい。例えば、受信端末２０の測定部２２が、送信端末１０から通信ネットワーク２を介して受信した試験パケットのパケット遅延量に基づいてパケットトレインに領域Ｄ４を含めるか否かを判断し、この判断結果（領域Ｄ４の有無）を送信端末１０へ送信する測定制御情報に含めてもよい。送信端末１０のパケットトレイン生成部１２は、受信端末２０から受信した測定制御情報が、領域Ｄ４の有りを示す場合にはパケットトレインに領域Ｄ４を含め、一方、領域Ｄ４のなしを示す場合にはパケットトレインに領域Ｄ４を含めない。

【0030】

次に図７を参照して本実施形態に係る測定方法を説明する。図７は、本実施形態に係る測定方法のフローチャートである。

【0031】

（ステップＳ１）送信端末１０のパケットトレイン生成部１２は、可用帯域の推定範囲の初期設定を行う。可用帯域の推定範囲の初期設定では、可用帯域の推定範囲の下限に相当する送信レートＲＬの初期値と、可用帯域の推定範囲の上限に相当する送信レートＲＨの初期値とが設定される。送信レートＲＬの初期値と送信レートＲＨの初期値とは、デフォルト値として送信端末１０に保持されていてもよく、又は、送信端末１０に対して任意の値が設定されてもよい。

【0032】

（ステップＳ２）送信端末１０のパケットトレイン生成部１２は、可用帯域の推定範囲の設定値「送信レートＲＬ、送信レートＲＨ」を使用してパケットトレインを生成する。パケットトレインは、最初に送信される領域Ｄ１と、領域Ｄ１の次に送信される領域Ｄ２と、最後に送信される領域Ｄ３とを含む。最初のパケットトレインに領域Ｄ４を含めるか否かは、デフォルト値として送信端末１０に設定されていてもよく、又は、送信端末１０に対して任意に設定されてもよい。２回目以降のパケットトレインに領域Ｄ４を含めるか否かについては、受信端末２０からフィードバックされる測定制御情報で領域Ｄ４の有無が示されている場合には該領域Ｄ４の有無に従い、一方、受信端末２０からフィードバックされる測定制御情報で領域Ｄ４の有無が示されていない場合には前回のパケットトレインと同じにする。

【0033】

送信端末１０の送信部１３は、パケットトレイン生成部１２によって生成されたパケットトレインを、通信ネットワーク２を介して受信端末２０へ送信する。パケットトレインの各領域Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４の試験パケットのパケットＩＤは、送信端末１０と受信端末２０との間で予め共有される。

【0034】

（ステップＳ３）受信端末２０の遅延変動算出部３１は、受信部２１によって送信端末１０から受信したパケットトレインについて、パケット遅延変動値を算出する。パケット遅延変動値の算出方法を説明する。遅延変動算出部３１は、パケットトレインに含まれる各試験パケットの受信時に記録する受信タイムスタンプ「ａ＿ｊ（ｊ＝１，２，・・・，Ｎ＋１）」と、該各試験パケットに含まれる送信タイムスタンプ「ｓ＿ｊ（ｊ＝１，２，・・・，Ｎ＋１）」との差分に基づいて、パケット遅延変動値を算出する。但し、ｊは試験パケットのパケットＩＤである。各試験パケットのパケット遅延変動値「ｑ＿ｉ（ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）」は次式により算出される。但し、ｉは試験パケットのパケットＩＤである。
ｑ＿ｉ＝（ａ＿ｉ−ａ＿１）−（ｓ＿ｉ−ｓ＿１）

【0035】

（ステップＳ４）受信端末２０の増加ポイント判定部３２は、遅延変動算出部３１によって算出されたパケット遅延変動値のうち領域Ｄ２についてのパケット遅延変動値に基づいて、可用帯域の推定範囲（送信レートＲＬから送信レートＲＨまでの範囲に相当）の中から増加ポイントを判定する。増加ポイントの判定方法として、例えばpathChirp法を利用してもよい。pathChirp法では、次の判定条件により増加ポイントを判定する。

【0036】

［pathChirp法の判定条件］
「ｉ＋１」番目以降のパケット遅延は、「ｉ＋１」番目以降のパケット遅延の最大値の「１／ｄ」倍よりも大きい。但し、ｄは、１よりも大きい定数であり、予め設定される。pathChirp法では、デフォルト値として「ｄ＝１．５」が使用される。
この判定条件によれば、パケット遅延が最大値の「１／ｄ」倍以下に低下するポイントにおいて、パケット遅延の増加傾向は継続していないと判定される。

【0037】

（ステップＳ５）受信端末２０の増加傾向判定部３３は、遅延変動算出部３１によって算出されたパケット遅延変動値のうち領域Ｄ１についてのパケット遅延変動値に基づいて、パケット遅延について増加傾向の有無を判定する。また、増加傾向判定部３３は、遅延変動算出部３１によって算出されたパケット遅延変動値のうち領域Ｄ３についてのパケット遅延変動値に基づいて、パケット遅延について増加傾向の有無を判定する。パケット遅延の増加傾向の有無の判定方法として、例えばPathload法を利用してもよい。Pathload法におけるパケット遅延の増加傾向の有無の判定方法を以下に説明する。

【0038】

［Pathload法におけるパケット遅延の増加傾向の有無の判定方法］
（手順１）パケット遅延変動値｛ｑ＿１，ｑ＿２，・・・，ｑ＿Ｍ｝を「√Ｍ」個（＝ｒ個、小数点以下は切り捨てる）ずつのグループにグループ分けする。但し、Ｍは、領域Ｄ１又はＤ３のうちのいずれか判定対象の領域に含まれる試験パケット数である。

【0039】

（手順２）各グループについて、グループ内のパケット遅延変動値の中央値｛Ｄ_ｋ｝を算出する。但し、「ｋ＝１，２，・・・，ｒ」である。

【0040】

（手順３）次の式（１）により、値Ｓｐｃｔを算出する。

【0041】

【数1】

【0042】

但し、式（１）において、「Ｉ（Ｄ_ｋ＞Ｄ_ｋ−１）」は、「Ｄ_ｋ＞Ｄ_ｋ−１」が成立する場合には１であり、それ以外の場合には０である。

【0043】

（手順４）値Ｓｐｃｔに基づいて、次の判定条件Ａにより、パケット遅延の増加傾向の有無を判定する。
［判定条件Ａ］
「Ｓｐｃｔ＞０．５５×１．１」である場合には増加傾向有り。
「Ｓｐｃｔ＜０．５５×０．９」である場合には増加傾向なし。
「０．５５×０．９≦Ｓｐｃｔ≦０．５５×１．１」である場合には判定保留とする。
なお、上記の判定条件Ａにおいて、各値「０．５５，１．１，０．９」は一例であり、任意に設定可能である。

【0044】

（手順５）次の式（２）により、値Ｓｐｄｔを算出する。

【0045】

【数2】

【0046】

（手順６）値Ｓｐｄｔに基づいて、次の判定条件Ｂにより、パケット遅延の増加傾向の有無を判定する。
［判定条件Ｂ］
「Ｓｐｄｔ＞０．４×１．１」である場合には増加傾向有り。
「Ｓｐｄｔ＜０．４×０．９」である場合には増加傾向なし。
「０．４×０．９≦Ｓｐｄｔ≦０．４×１．１」である場合には判定保留とする。
なお、上記の判定条件Ｂにおいて、各値「０．４，１．１，０．９」は一例であり、任意に設定可能である。

【0047】

（手順７）上記の手順４の値Ｓｐｃｔに基づいた判定結果と、上記の手順６の値Ｓｐｄｔに基づいた判定結果とのうち、いずれか一方の判定結果が増加傾向有りである場合において、もう一方の判定結果が増加傾向有り又は判定保留であるときは、最終の判定結果を増加傾向有りとする。また、上記の手順４の値Ｓｐｃｔに基づいた判定結果と、上記の手順６の値Ｓｐｄｔに基づいた判定結果とのうち、いずれか一方の判定結果が増加傾向なしである場合において、もう一方の判定結果が増加傾向なし又は判定保留であるときは、最終の判定結果を増加傾向なしとする。これら以外の場合には、最終的に判定保留とする。

【0048】

以上がPathload法におけるパケット遅延の増加傾向の有無の判定方法の説明である。

【0049】

（ステップＳ６）受信端末２０の妥当性判定部３４は、増加傾向判定部３３の判定の結果に基づいて、次の判定条件Ｃにより、増加ポイント判定部３２の判定の結果の増加ポイントについて妥当性を判定する。
［判定条件Ｃ］
（Ｃ−１）領域Ｄ１のパケット遅延の増加傾向の有無の判定結果が増加傾向なしであり、且つ、領域Ｄ３のパケット遅延の増加傾向の有無の判定結果が増加傾向有りである場合には、増加ポイント判定部３２の判定の結果の増加ポイントは妥当であると判定する。
（Ｃ−２）上記Ｃ−１以外の場合には、増加ポイント判定部３２の判定の結果の増加ポイントは妥当でないと判定する。

【0050】

（ステップＳ７）ステップＳ６の判定の結果、増加ポイントが妥当である場合にはステップＳ８に進み、一方、増加ポイントが妥当でない場合にはステップＳ９に進む。

【0051】

（ステップＳ８）受信端末２０の可用帯域推定部２３は、妥当性判定部３４によって妥当であると判定された増加ポイントを使用して可用帯域推定処理を行う。可用帯域推定部２３は、可用帯域推定処理の結果の可用帯域推定値を出力する。

【0052】

（ステップＳ９）測定終了である場合には処理を終了し、測定終了ではない場合にはステップＳ１０に進む。

【0053】

（ステップＳ１０）受信端末２０の推定範囲決定部３５は、増加傾向判定部３３の判定の結果と、妥当性判定部３４の判定の結果とに基づいて、可用帯域の推定範囲を決定する。可用帯域の推定範囲の決定方法を以下に説明する。

【0054】

［可用帯域の推定範囲の決定方法］
（手順Ａ）妥当性判定部３４の判定の結果として増加ポイントが妥当である場合には、可用帯域の推定範囲を変更しない。したがって、現在の可用帯域の推定範囲の下限（送信レートＲＬに相当）と上限（送信レートＲＬに相当）とが引き続き使用される。

【0055】

（手順Ｂ）領域Ｄ１と領域Ｄ３との両方においてパケット遅延の増加傾向の有無の判定結果が増加傾向有りである場合には、実際の可用帯域が現在の推定範囲の下限（送信レートＲＬに相当）よりも低いと考えられる。このため、領域Ｄ１と領域Ｄ３との両方においてパケット遅延の増加傾向の有無の判定結果が増加傾向有りである場合には、可用帯域の推定範囲を低く変更する。変更後の可用帯域の推定範囲の下限に相当する送信レートをＲＬ＿ｎｅｗとし、変更後の可用帯域の推定範囲の上限に相当する送信レートをＲＨ＿ｎｅｗとする。手順ＢにおけるＲＬ＿ｎｅｗとＲＨ＿ｎｅｗとの各計算式の一例を次式に示す。
ＲＬ＿ｎｅｗ＝ＲＬ−（ＲＨ−ＲＬ）／２
ＲＨ＿ｎｅｗ＝ＲＨ−（ＲＨ−ＲＬ）／２
但し、ＲＬは変更前の可用帯域の推定範囲の下限に相当する送信レートであり、ＲＨは変更前の可用帯域の推定範囲の上限に相当する送信レートである。

【0056】

（手順Ｃ）領域Ｄ１と領域Ｄ３との両方においてパケット遅延の増加傾向の有無の判定結果が増加傾向なしである場合には、実際の可用帯域が現在の推定範囲の上限（送信レートＲＨに相当）よりも高いと考えられる。このため、領域Ｄ１と領域Ｄ３との両方においてパケット遅延の増加傾向の有無の判定結果が増加傾向なしである場合には、可用帯域の推定範囲を高く変更する。変更後の可用帯域の推定範囲の下限に相当する送信レートをＲＬ＿ｎｅｗとし、変更後の可用帯域の推定範囲の上限に相当する送信レートをＲＨ＿ｎｅｗとする。手順ＣにおけるＲＬ＿ｎｅｗとＲＨ＿ｎｅｗとの各計算式の一例を次式に示す。
ＲＬ＿ｎｅｗ＝ＲＬ＋（ＲＨ−ＲＬ）／２
ＲＨ＿ｎｅｗ＝ＲＨ＋（ＲＨ−ＲＬ）／２
但し、ＲＬは変更前の可用帯域の推定範囲の下限に相当する送信レートであり、ＲＨは変更前の可用帯域の推定範囲の上限に相当する送信レートである。

【0057】

（手順Ｄ）妥当性判定部３４の判定の結果として増加ポイントが妥当でない場合において、上記の手順Ｂと手順Ｃとのいずれにも該当しないときは、可用帯域の推定範囲を変更しない。したがって、現在の可用帯域の推定範囲の下限（送信レートＲＬに相当）と上限（送信レートＲＬに相当）とが引き続き使用される。

【0058】

なお、上記の手順Ｂと手順Ｃとにおいて各々示されるＲＬ＿ｎｅｗの計算式とＲＨ＿ｎｅｗの計算式とは一例であり、任意に設定可能である。

【0059】

以上が可用帯域の推定範囲の決定方法の説明である。
推定範囲決定部３５は、決定した可用帯域の推定範囲を示す可用帯域推定範囲情報を送信部２４へ出力する。可用帯域の推定範囲が変更される場合には、可用帯域推定範囲情報は、送信レートＲＬ＿ｎｅｗと送信レートＲＨ＿ｎｅｗとを示す情報である。可用帯域の推定範囲が変更されない場合には、可用帯域推定範囲情報は、可用帯域の推定範囲の変更なしを示す情報である。なお、可用帯域の推定範囲が変更されない場合には、推定範囲決定部３５は、可用帯域推定範囲情報を送信部２４へ出力しなくてもよい。

【0060】

送信部２４は、推定範囲決定部３５から入力された可用帯域推定範囲情報を測定制御情報に含め、該可用帯域推定範囲情報を含む測定制御情報をパケットにより受信端末２０へ送信する。受信端末２０のパケットトレイン生成部１２は、送信端末１０から受信した可用帯域推定範囲情報を、次回のパケットトレインの生成に使用する。

【0061】

次いでステップＳ１０の後にステップＳ２に戻る。

【0062】

なお、上記ステップＳ８の可用帯域推定処理として、例えば、妥当性判定部３４によって妥当であると判定された増加ポイントを統計的に処理し、この統計的処理の結果を可用帯域推定値としてもよい。例えば、妥当性判定部３４によって妥当であると判定された増加ポイントが予め設定された個数に達するまで、ステップＳ２からＳ１０までを繰り返し実行し、これによって得られた複数の妥当な増加ポイントを統計的に処理する。該統計的処理として、例えば、複数の妥当な増加ポイントの平均値を算出してもよく、又は、複数の妥当な増加ポイントの中央値を算出してもよく、又は、複数の妥当な増加ポイントのうち最頻値を求めてもよい。該統計的処理の結果は、可用帯域推定値に使用される。

【0063】

本実施形態によれば、領域Ｄ２の試験パケットの伝送遅延時間の変動に基づいて判定された増加ポイントについて、領域Ｄ１における試験パケットの伝送遅延時間の増加傾向の有無の判定結果と領域Ｄ３における試験パケットの伝送遅延時間の増加傾向の有無の判定結果とに基づいて、妥当性を判定する。そして、妥当であると判定された増加ポイントを使用して可用帯域を推定する。これにより、領域Ｄ２において、突発的なクロストラヒックの変動などの影響等により増加ポイントの判定精度が大幅に低下しても、精度が低下した増加ポイントによって可用帯域が推定されることを防ぐことができる。

【0064】

また、領域Ｄ１と領域Ｄ３とは、領域Ｄ１に係る判定結果の妥当性の検証のための試験パケット群であるので、従来のPathload法のように二分探索を繰り返す必要がない。これにより、従来のPathload法に比して推定に使用される試験パケットの個数を減らすことができる。

【0065】

上述したように本実施形態によれば、通信ネットワークの端末間の可用帯域の推定において、推定精度の向上と可用帯域の推定のための測定の効率の向上とを図ることができるという効果が得られる。

【0066】

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

【0067】

例えば、上述した実施形態では、試験パケットの送信レートを変化させる仕方として、試験パケットの送信間隔を変化させることを例に挙げて説明したが、試験パケットのパケットサイズを変化させる場合、又は、試験パケットの送信間隔とパケットサイズの両方を変化させる場合にも適用可能であり、同様に上述した効果が得られる。なお、試験パケットのパケットサイズは、送信レートを送信間隔で除算することにより、容易に計算できる。

【0068】

また、送信端末１０、受信端末２０として、スマートフォンやタブレット型のコンピュータ（タブレットＰＣ）等の携帯通信端末装置、又は、据置き型の通信端末装置（例えば、据置き型のパーソナルコンピュータ等）であってもよい。

【0069】

また、上述した実施形態では、通信端末間（通信ネットワークのエンドツーエンド）の可用帯域を推定する場合を例に挙げたが、通信中継装置間や、通信端末と通信中継装置間の可用帯域を推定する場合にも同様に適用可能である。

【0070】

また、上述した送信端末又は受信端末の機能を実現するためのコンピュータプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行するようにしてもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。

【0071】

さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

【符号の説明】

【0072】

１…可用帯域測定システム、２…通信ネットワーク、１０…送信端末、１１，２１…受信部、１２…パケットトレイン生成部、１３，２４…送信部、２０…受信端末、２２…測定部、２３…可用帯域推定部、３１…遅延変動算出部、３２…増加ポイント判定部、３３…増加傾向判定部、３４…妥当性判定部、３５…推定範囲決定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】