通信トラヒックの相関構造を利用した通信品質の劣化検出 情報工学専攻 只松義喬
はじめに 高速アクセス網の普及に伴い、インターネット上での映像配信サービスが普及している。それにともない通信品質（QoS）の維持がますます重要になってくると考えられる。しかし現在インターネットのQoSを把握する機構がない ネットワークを流れるトラヒックデータからQoS情報を抽出する方法を報告する トラヒックデータからいくつかの配信先の画像が停止しているかを検出するために収集したトラヒックの自己相関構造の変化を観測する
実験ネットワークの構成 1 1 2 2 100Mイーサネット 3 3 Tcpdump クライアント クライアント HTTP クライアント 負荷発生機 クライアント ミラーリング サーバ 1 1 Hub クライアント Hub Hub 2 2 サーバ 3 100Mイーサネット 3 3 HTTP クライアント サーバ TCP IP
実験の流れ Tcpdumpでパケットをキャプチャ キャプチャしたデータを時系列データに変換 時系列データから統計処理のVTプロットでグラフ化
VTプロット x : 3 0 2 1 4 0 0 5 6 0 1 2 x(3) : 5/3 5/3 11/3 1 , m = 3 Var(x(3)) ：1/4{(5/3-2)2+(5/3-2)2+(11/3-2)2+(1-2)2} ＝ 1 時系列ｘｋに対してVTプロットを説明します。時系列の長さをNとすると、ｍ個毎に平均して得られる時系列は以下のように求めます。 次にxk(m)から標本分散をVarを以下のように求めます。ただしXは時系列ｘｋの標本平均です。 またｘｋの標本分散をVとします。 VTプロットとは縦軸、横軸のさまざまなレベルｍに対してプロットすることによって得られるグラフのことです。
VTプロットの例 正の相関 負の相関 無相関
カメラの映像
キャプチャしたデータ バッファに溜める時間を変えたデータ 負荷の割合を変えたデータ
バッファ時間を変えたＶＴプロット
負荷の割合と画像の劣化 以下のように負荷発生器があたえる負荷の割合を変えながら3時間測定（バッファ時間、５秒） 負荷の割合 画像の停止時間 負荷0％ なし 負荷67％ 負荷72％-1 5分以下の停止 負荷72％-2 最大３０分停止 負荷72％-3 故意に３０分停止させる
負荷の割合を変えたVTプロット
まとめ 劣化がなければ負荷の状態にかかわらず同じような相関構造になる（負荷0%、負荷67%） 停止時間が長いとその停止時間の影響が相関構造に明瞭に現れる（負荷72%ー1、負荷72%ー2） 相関構造はバッファ時間の違いも表現する（バッファ時間を変えたVTプロット）