JP2010226668A - Communication device and method of controlling traffic volume - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モバイルIP(Internet Protocol)を利用してネットワークモビリティを実現している通信システムのモバイルルータまたはホームエージェントとして動作する通信装置、およびトラフィック量制御方法に関する。 The present invention relates to a communication apparatus that operates as a mobile router or a home agent of a communication system that realizes network mobility using mobile IP (Internet Protocol), and a traffic amount control method.
インターネットでWEBブラウジングやダウンロードを行うなど、確実性が必要なIP通信では、トランスポートレイヤにTCP(Transmission Control Protocol)が使用される。TCPでは、パケットの受信側端末は、パケットを正常に受信した場合、送信側端末に対して確認応答のパケットを返す。送信側端末は、この確認応答を受信することにより次のパケットを送信し、確認応答が来ない場合には同じパケットの再送を行うことで、データ転送の確実性を保っている。また、TCPでは、ウィンドウ制御と呼ばれる技術を使用して、効率的なデータ転送を実現している。このウィンドウ制御では、確認応答なしで送信できるパケット量(ウィンドウサイズと呼ばれる)に達するまでは、送信側端末は確認応答を待たずにパケットを送信し続け、受信側端末はウィンドウサイズに達した場合に、まとめて確認応答のパケットを返す。このウィンドウサイズをネットワークの状況に応じて変化させることで、輻輳制御を行う。 TCP (Transmission Control Protocol) is used for the transport layer in IP communication that requires certainty, such as WEB browsing or downloading on the Internet. In TCP, when a packet receiving terminal normally receives a packet, it returns an acknowledgment packet to the transmitting terminal. By receiving this confirmation response, the transmission side terminal transmits the next packet, and when the confirmation response does not come, it retransmits the same packet, thereby maintaining the certainty of data transfer. In TCP, efficient data transfer is realized using a technique called window control. In this window control, when the amount of packets that can be sent without an acknowledgment (called window size) is reached, the sending terminal continues to send packets without waiting for an acknowledgment, and the receiving terminal reaches the window size. In the same way, a confirmation response packet is returned. Congestion control is performed by changing the window size according to the network status.
下記特許文献1には、TCPを使用したIP通信システムの一例が記載されている。この特許文献1に記載のシステムでは、端末の近辺にTCPプロキシ装置を配置し、各TCPプロキシ装置が接続距離に依存しない方式で高速データ転送を行うことにより、TCPの課題である接続距離が長くなるに従ってデータ転送速度が低下してしまうのを防止している。
また、IP通信に関連する他の技術として、IP通信中の無線端末が接続ポイント間を移動した場合でも通信を継続可能とするモバイルIP(Mobile IP)が下記非特許文献1および2で規定されている。
In addition, as another technique related to IP communication, Mobile IP (Mobile IP) that allows communication to continue even when a wireless terminal in IP communication moves between connection points is defined in Non-Patent
このモバイルIPを適用した場合、移動IP端末(Mobile Node、以下MNと記載する)は、ホームリンク(Home Link)以外の外部ネットワーク(Foreign Network)に移動すると、外部ネットワークのサブネットワークプレフィクスをネットワーク識別子とするCare-of Address(以下CoAと記載する)をHome Agent(以下HAと記載する)に登録することにより、MNは、自身に割当てられたIPアドレスであるホームアドレス(Home Address、以下HoAと記載する)を変更することなく、通信相手(Correspond Node、以下CNと記載する)との通信を継続することが可能となる。 When this mobile IP is applied, when a mobile IP terminal (Mobile Node, hereinafter referred to as MN) moves to an external network (Foreign Network) other than the home link, the subnetwork prefix of the external network is transferred to the network. By registering a Care-of Address (hereinafter referred to as “CoA”) as an identifier with a Home Agent (hereinafter referred to as “HA”), the MN can obtain a home address (hereinafter referred to as “HoA”) that is an IP address assigned to itself. It is possible to continue communication with a communication partner (Correspond Node, hereinafter referred to as CN) without changing the description.
さらに、MNを収容したルータが上位の通信装置であるアクセスルータと無線接続を行う構成のシステムにおいて、ルータがIP通信を維持しつつ接続先のアクセスルータ(Access Router、以下ARと記載する)を切り替える動作を可能とするNEMO Basic Support Protocol(以下、単にNEMOと記載する)が下記非特許文献3および4で規定されている。
Further, in a system in which the router accommodating the MN performs wireless connection with an access router that is a higher-level communication device, the router maintains an IP router while maintaining an IP communication (Access Router, hereinafter referred to as AR). Non-Patent
このNEMOでは、配下に複数のサブネットを収容するルータ(Mobile Router、以下MRと記載する)がモバイルIPのMNと同等の機能をもつことにより、IPサブネット自体のネットワークモビリティを実現する。NEMOでは、モバイルIPの位置登録メッセージであるBinding Update(以下BUと記載する)に対して、MRが収容するサブネットワーク(Mobile Network Prefix、以下MNPと記載する)を追加する拡張を行う。これにより、MNPに属するIP端末(Mobile Network Node、以下MNNと記載する)は、MRが移動して接続ポイントのARを変更した場合でも、自身は位置登録などのシグナリングを実施することなく通信を継続することが可能である。MNNとCN間のユーザトラフィックは、MR−HA間のMIPトンネルによってIP−in−IPカプセル化転送される。 In NEMO, a router (Mobile Router, hereinafter referred to as MR) that accommodates a plurality of subnets under its control has a function equivalent to that of a mobile IP MN, thereby realizing network mobility of the IP subnet itself. In NEMO, an extension is added to add a subnetwork (Mobile Network Prefix, hereinafter referred to as MNP) accommodated by MR to Binding Update (hereinafter referred to as BU) which is a location registration message of Mobile IP. As a result, an IP terminal (Mobile Network Node, hereinafter referred to as MNN) belonging to the MNP can communicate without performing signaling such as location registration even when the MR moves and changes the AR of the connection point. It is possible to continue. User traffic between the MNN and the CN is IP-in-IP encapsulated and transferred by the MIP tunnel between the MR and HA.
しかしながら、上記特許文献1に記載の技術は、上記非特許文献1〜4に記載されているような、IP端末やIP端末を収容したルータのモビリティについては考慮されていない。そのため、MRを含んだシステムに対して特許文献1に記載の技術(TCPプロキシ機能)を適用した場合、MRおよびこれに収容されているMNN(以下、これらを総称して「移動体」と記載する)がハンドオーバする際の一時的な通信断や、移動体のハンドオーバまたは移動に伴う通信帯域の変動に起因して、TCPプロキシ間の転送がうまく行えない状況が発生する。またハンドオーバ等に伴い通信帯域が狭くなった場合、MNNとCNとの間のユーザトラフィック量(送受信されるユーザデータの量)を抑える必要があり、ユーザトラフィック量が減少するまで間にMNNから出力されたユーザデータは、TCPプロキシ機能を有するMRまたはMRとは独立したTCPプロキシ機能(装置)で一時的にバッファリングする必要がある。このことは、TCPプロキシ機能のバッファ量が少ない場合には、ユーザデータを保存できずに、データ破棄が発生することを意味する。
However, the technology described in
したがって、MNN−CN間の通信をTCPプロキシ機能により効率化する場合、移動に伴って通信帯域を測定しながらユーザトラフィック量の制御を行うと、急激な通信帯域の変動に追従できず、通信端末がネットワーク輻輳と判断する可能性がある。 Therefore, when the communication between the MNN and the CN is made efficient by the TCP proxy function, if the user traffic volume is controlled while measuring the communication band with movement, the communication terminal cannot follow the rapid change of the communication band. May determine network congestion.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、移動に伴い通信帯域が急激に変動した場合であってもIP端末がネットワーク輻輳と判断してウィンドウサイズを小さくすることを回避して通信を継続させることが可能なモバイルルータまたはホームエージェントとして動作する通信装置、およびトラフィック量制御方法を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and avoids the IP terminal from determining that the network is congested and reducing the window size even when the communication band suddenly fluctuates with movement. It is an object of the present invention to obtain a communication device that can operate as a mobile router or a home agent and a traffic amount control method.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、モバイルIPを利用してネットワークモビリティを実現する通信システムにおいて、モバイルルータとして動作する通信装置であって、自装置の現在位置、移動速度、使用中の通信メディアタイプ、電波強度、通信速度および対向装置との間のネットワーク遅延を収集し、統計情報として保持しておく統計情報管理手段と、前記統計情報管理手段で保持されている統計情報に基づいて、自装置の移動に伴い発生する、通信帯域の変動を予測する変動予測手段と、前記変動予測手段での変動予測結果に基づいて、収容しているIP端末から送信されるユーザトラフィック量を制御するトラフィック量制御手段と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides a communication device that operates as a mobile router in a communication system that realizes network mobility using mobile IP, and includes a current position of the own device, Statistics information management means that collects movement speed, communication media type in use, radio wave intensity, communication speed, and network delay between the opposite device and holds as statistical information, and is held by the statistical information management means Based on the statistical information, the fluctuation prediction means for predicting the fluctuation of the communication band that occurs with the movement of the own device, and the fluctuation prediction result in the fluctuation prediction means, transmitted from the accommodated IP terminal And a traffic volume control means for controlling the user traffic volume.
本発明によれば、過去に収集し保持しておいた統計情報に基づいて、通信帯域の変化を予測し、予測結果に基づいて、自身に接続中のMNNが送信するユーザトラフィック量を制御することとしたので、通信帯域が急激に変化する前に予めトラフィック量を調整しておき、通信帯域の変動時にMNNがネットワーク輻輳と判断してしまうのを防止できる、という効果を奏する。 According to the present invention, a change in the communication band is predicted based on statistical information collected and held in the past, and the amount of user traffic transmitted by the MNN connected to itself is controlled based on the prediction result. Therefore, there is an effect that it is possible to prevent the MNN from determining that the network is congested when the communication band is changed by adjusting the traffic amount before the communication band rapidly changes.
以下に、本発明にかかる通信装置およびトラフィック量制御方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Embodiments of a communication apparatus and a traffic amount control method according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
実施の形態1.
図1は、本発明にかかる通信装置を含んだ通信システムの実施の形態1の構成例を示す図である。図1に示した通信システムは、本発明にかかる通信装置であるモバイルルータ(MR)1と、MR1に配下の移動ネットワークに接続し、MR1とともに移動を行うIP端末(MNN)2と、MR1の接続先である複数のアクセスルータ(AR)31,32,33,…,3nと、インターネットなどの固定網に配置され、MR1の移動管理を行うホームエージェント(HA)4と、MNN2の通信相手であり、たとえば固定網に配置されたIP端末(CN)5と、を含んでいる。なお、MNN2とCN5間のユーザトラフィックは、MR1とHA4間のMIPトンネルによりIP−in−IPカプセル化転送されている。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a first embodiment of a communication system including a communication device according to the present invention. The communication system shown in FIG. 1 includes a mobile router (MR) 1 that is a communication apparatus according to the present invention, an IP terminal (MNN) 2 that is connected to a mobile network under the control of MR1 and moves together with MR1, A plurality of access routers (AR) 3 1 , 3 2 , 3 3 ,..., 3 n that are connection destinations, a home agent (HA) 4 that is arranged in a fixed network such as the Internet and manages the movement of MR1, and MNN2 And an IP terminal (CN) 5 arranged in a fixed network, for example. Note that user traffic between the
また、MR1は、初期状態として、AR31配下での位置登録が完了し、AR31に接続した状態にあるものとする。この状態で、MR1とMNN2を含む移動体がAR32配下(通信エリア)に移動した場合、MR1は、AR32からのルータ広告を受信するようになる。そして、ルータ広告の受信によりAR32配下で使用可能な気付アドレス(CoA#2とする)を取得し、HA4に対してCoA#2を位置登録することにより、MNN2とCN5間の通信を継続させることが可能である。
Further, MR1 as an initial state, complete the location registration under the control AR3 1, assumed to be in a state connected to the AR3 1. In this state, when the mobile body including an MR1 and MNN2 has moved to AR3 2 under (communication area), MR1 will receive a router advertisement from the AR3 2. Then, by receiving the router advertisement, a care-of address (CoA # 2) that can be used under AR3 2 is acquired, and by registering the location of
図2は、実施の形態1のモバイルルータ(MR)の構成例を示す図である。本実施の形態のMR1は、ルーティング処理部10、無線通信部20、地理情報測定部30および移動計画設定部40を備える。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the mobile router (MR) according to the first embodiment. MR1 of the present embodiment includes a routing processing unit 10, a radio communication unit 20, a geographic information measurement unit 30, and a movement
ルーティング処理部10は、TCPプロキシ機能部11、ネットワークモビリティ制御部12、統計情報管理部13および移動計画管理部14を備え、本実施の形態のモバイルルータの特徴的な処理(詳細については後述する)を実行する。
The routing processing unit 10 includes a TCP proxy function unit 11, a network
無線通信部20は、それぞれ異なる無線通信方式に対応した複数の通信メディア(図示せず)を有し、任意の通信メディアを使用して、アクセスルータ(AR)との無線接続を行う。なお、図2では、単一の無線通信部20を備えた構成のモバイルルータ1を示しているが、モバイルルータ1は複数の無線通信部20を備えるようにしてもよい。
The wireless communication unit 20 has a plurality of communication media (not shown) corresponding to different wireless communication methods, and performs wireless connection with an access router (AR) using an arbitrary communication medium. 2 shows the
地理情報測定部30は、GPS(Global Positioning System)などの測位システムを利用し、自装置(MR1)の位置情報を取得する。移動計画設定部40は、MR1とMNN2を含んでいる移動体の行き先(目的地)を設定させる機能を利用者に提供する。
The geographic information measuring unit 30 uses a positioning system such as GPS (Global Positioning System) to acquire position information of the own device (MR1). The movement
TCPプロキシ機能部11(トラフィック量制御手段に相当)は、MNN2との間の通信を制御する機能を有し、HA4との間のMIPトンネルを使用してMNN2が送受信するユーザデータの転送を行うとともに、MNN2からCN5へのユーザトラフィックを制御する。CN5側がTCPプロキシ機能部11と同様の機能を実現する構成要素(以下、説明の便宜上「対向TCPプロキシ機能部」と記載する)を有する場合、ユーザトラフィック制御は、MNN2に対する擬似的な確認応答の返信、および、ウィンドウサイズの調節により行う。擬似的な確認応答の返信動作(擬似確認応答動作)については特に規定しないが、TCPプロキシ機能部11は、MNN2からCN5宛に送信されたパケットを受け取ると、その確認応答をすぐにMNN2へ返送する。このような制御手順は、たとえば、上述した特許文献1や特開2008−172521号公報に記載されている。
The TCP proxy function unit 11 (corresponding to traffic volume control means) has a function of controlling communication with the MNN2, and transfers user data transmitted and received by the MNN2 using the MIP tunnel with the HA4. At the same time, it controls user traffic from MNN2 to CN5. When the
また、CN5側が対向TCPプロキシ機能部を有する場合、TCPプロキシ機能部11は、対向TCPプロキシ機能部との間で、たとえばUDP(User Datagram Protocol)を利用してTCP使用時よりも高速にデータ伝送を行うとともに、独自の再送制御を行い、高速かつ確実にデータを送受信する。
In addition, when the
ネットワークモビリティ制御部12は、NEMOの位置登録を通信可能なAR経由でHA4に対して実行し、HA4とMR1間にMIPトンネルを形成することにより、CN5とMNN2との間の通信を継続させる。また、TCPプロキシ機能部11に対して使用可能なMIPトンネルを通知する。
The network
統計情報管理部13は、移動体の平均移動速度(すなわち自装置の平均移動速度、以下、単に「移動速度」と記載する)、無線通信部20が現在使用中の通信メディアタイプおよび電波強度、現在の通信速度、対向TCPプロキシ機能部との間のネットワーク遅延および現在位置を所定のタイミングで収集し、収集したそれらの情報を統計情報として保持する。上記の各情報のうち、移動速度および現在位置は地理情報測定部30から取得する。また、現在使用中の通信メディアタイプおよび電波強度は無線通信部20から取得し、現在の通信速度およびネットワーク遅延はTCPプロキシ機能部11から取得する。なお、移動速度は、位置情報(現在位置および過去に取得した位置情報)に基づいて算出するようにしてもよい。また、統計情報管理部13は、ネットワークモビリティ制御部12からIPネットワークトポロジ上の位置であるネットワークプレフィクスも併せて取得し、上記の各情報とともに保存するようにしてもよい。このネットワークプレフィクスの利用した動作については実施の形態2で説明する。
The statistical information management unit 13 includes an average moving speed of the mobile body (that is, an average moving speed of the own device, hereinafter simply referred to as “moving speed”), a communication media type and radio wave intensity that the wireless communication unit 20 is currently using, The current communication speed, the network delay with the opposing TCP proxy function unit, and the current position are collected at a predetermined timing, and the collected information is held as statistical information. Among the above pieces of information, the moving speed and the current position are acquired from the geographic information measuring unit 30. Further, the currently used communication media type and radio wave intensity are acquired from the wireless communication unit 20, and the current communication speed and network delay are acquired from the TCP proxy function unit 11. The moving speed may be calculated based on position information (current position and position information acquired in the past). Further, the statistical information management unit 13 may also acquire a network prefix that is a position on the IP network topology from the network
移動計画管理部14(変動予測手段に相当)は、利用者に設定された行き先(目的地)から特定される移動方向の情報を移動計画設定部40から取得し、取得した移動方向情報と、統計情報管理部13で管理されている統計情報とに基づいて、移動に伴う通信帯域の変動を予測する。
The movement plan management unit 14 (corresponding to the fluctuation prediction means) acquires information on the movement direction specified from the destination (destination) set by the user from the movement
図3は、統計情報管理部13が収集および管理する管理情報の一例を示した図である。図示したように、管理情報には、地点(位置)、通信メディア、平均移動速度、通信速度と遅延(ネットワーク遅延)、電波強度などの情報が含まれる。移動計画管理部14は、この統計情報を利用し、現在のMR1の位置(地点)および移動速度に基づいて、現在使用可能な通信メディア、使用可能な通信メディアごとの通信品質(平均通信速度、平均ネットワーク遅延および平均電波強度)を求める(推測する)ことが可能である。また移動計画設定部40において、行き先設定がされている場合には、設定されている目的地までの移動計画ルート上の所定の地点における平均通信速度、平均ネットワーク遅延および平均電波強度を求めることが可能である。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of management information collected and managed by the statistical information management unit 13. As illustrated, the management information includes information such as a point (position), communication media, average moving speed, communication speed and delay (network delay), and radio wave intensity. The movement
つづいて、本実施の形態のMR1の詳細動作を説明する。ここでは簡単化のため、単一の通信メディアが使用可能なMR1について説明する。また、MR1は、移動計画設定部40により移動体の目的地および移動経路が設定されており、設定内容に従い、図1で示した初期状態(AR31に接続した状態)から移動を開始し、AR32配下を経由してAR33配下へ移動する場合の動作について説明する。また、この移動中にはMNN2からCN5に向かってユーザトラフィックが発生しているものとする。
Next, the detailed operation of MR1 of the present embodiment will be described. Here, for simplification, MR1 that can use a single communication medium will be described. Further, MR1 is set destination and the moving path of the moving body by the moving
MR1は、移動に伴い、AR31からAR32への接続ポイントの切り替えを行う場合、およびAR32からAR33への接続ポイントの切り替えを行う場合にハンドオーバを実行し、HA4に対して位置登録を行う。 MR1 is, with the movement, executes the handover when performing switching of the connection point of the case, and AR3 2 to AR3 3 to switch the connection points from the AR3 1 to AR3 2, the location registration to HA4 Do.
このとき、移動計画管理部14は、これまでに統計情報管理部13が収集し、管理している統計情報(図3参照)と移動計画設定部40で設定されている目的地までの移動経路とに基づいて、目的地までの移動経路上での通信帯域の変化を予測する。
At this time, the movement
図4は、移動計画管理部14による通信帯域の変化予測結果の一例を示す図であり、移動開始から目的地までの通信帯域の変化予測結果を示している。すなわち、MR1を含んだ移動体の移動に伴い、地点aに到達した際には通信帯域が大幅に増加し、その後、地点bに到達してからしばらくの間はそれほど大きくない範囲で通信帯域が変動し、さらに地点cに到達した際には通信帯域が半減する(大きく減少する)と予測した場合の例を示している。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a change prediction result of the communication band by the movement
また、移動計画管理部14は、上記の通信帯域の変化予測結果に従い、通信帯域が変動するタイミングおよび変動量をTCPプロキシ機能部11に対して通知する。すなわち、移動計画管理部14は、所定のタイミングで地理情報測定部30から現在位置を取得し、上記予測結果との比較結果から通信帯域が変動するかどうかを判断し、変動すると判断した場合、その旨を通知する。なお、移動計画管理部14は、現在位置を所定のタイミングで地理情報測定部30から取得するのではなく、統計情報管理部13が各種情報(統計情報に含まれる各種情報)を収集する際に地理情報測定部30から出力される現在位置を受け取り、通信帯域が変動するかどうかの判断を行うようにしてもよい。すなわち、統計情報管理部13による各種情報の収集動作につづいて(または収集動作と同時に)移動計画管理部14が、通信帯域が変動するかどうかを判断するようにしてもよい。
In addition, the movement
移動計画管理部14の動作の具体例について説明する。たとえば、予測結果が図4に示したものである場合、移動計画管理部14は、現在位置と予測結果の比較を行い、自装置(MR1)が図4の地点aに接近したことを検出すると、TCPプロキシ機能部11に対して通信帯域が増加することを指示する。指示においては変化後の通信帯域または通信帯域の変化量を通知する。
A specific example of the operation of the movement
移動計画管理部14から通信帯域の増加通知を受けたTCPプロキシ機能部11は、自バッファサイズと変化後(地点a以降)の予測通信帯域に基づいてMNN2から送信されるユーザデータの量(ユーザトラフィック量)を制御する。具体的には、地点a通過後に送信可能と見込まれる量までユーザトラフィックの量を増加させる。すなわち、MNN2に対してウィンドウサイズを大きくするよう通知し、またMNN2が送信したデータに対する確認応答を遅延なく送信する。これにより、MNN2は通信帯域が増大したことを認識し、送信するユーザトラフィック量を増加させる。通信帯域の増加指示を受けた地点から地点aまでの間に受信したユーザトラフィックのうち、増加した分のユーザトラフィックは、MR1のTCPプロキシ機能部11のバッファにてバッファリングされ、地点aに到達した後、MIPトンネル経由でCN5宛に送信される。
The TCP proxy function unit 11 that has received the increase notification of the communication band from the movement
さらに、移動計画管理部14は、MR1が地点bに接近したことを検出すると、TCPプロキシ機能部11に対して通信帯域が減少することを通知する。TCPプロキシ機能部11は、通信帯域が変動することを通知されると、上記の地点aに近づいた場合と同様に自バッファサイズと変化後(地点b以降)の予測通信帯域に基づいて、ユーザトラフィック量の制御動作を行う。しかしながら、通信帯域の変動量が自バッファサイズにより吸収可能であると判断した場合、すなわちMNN2がこれまでのユーザトラフィック量で送信し続けても、自身のバッファによりバッファリング可能であり、かつ地点b通過後の予測通信帯域で十分に送信可能であると判断できる場合、MNN2に対してユーザトラフィック量の変更指示は行わない。これにより、MNN2は通信帯域の変動を検知することなく、通信を継続することが可能である。
Furthermore, when the movement
その後、移動計画管理部14は、通信帯域の変動が予測される地点に接近したことを検出する毎に、通信帯域の変動内容をTCPプロキシ機能部11へ通知し、TCPプロキシ機能部11は、通知内容に基づき、必要に応じてユーザトラフィック量の変更指示をMNN2に対して行う。たとえば、MR1が地点cに接近したことを検出すると、移動計画管理部14は、TCPプロキシ機能部11に対して通信帯域が減少することを通知し、TCPプロキシ機能部11は、自バッファ量および地点c通過後の予測通信帯域に基づいて、ユーザトラフィック量を減少させる必要があると判断し、地点c通過後に送信可能であると見込まれる量までユーザトラフィックの量を減少させる。すなわち、MNN2に対してウィンドウサイズを小さくするよう通知し、またMNN2が送信したデータに対する確認応答を遅延させて送信する。これにより、MNN2は通信帯域が減少したことを認識し、送信するユーザトラフィック量を減少させる。
Thereafter, whenever the movement
以上の制御により、たとえば、図4の地点a到達後に通信帯域を計測してからユーザトラフィック量を増加させる、または、地点c到達後に通信帯域を測定してからユーザトラフィック量を減少させるといった制御を行う場合と比較して、通信効率の向上が期待できる。また、地点c到達後に通信帯域を測定してからユーザトラフィック量を減少させた場合において、MNN2から送信されるデータがTCPプロキシ機能部11のバッファ量を超えた場合に、MNN2がネットワーク輻輳であると判断し、MNN2が自立的にユーザトラフィック量を制限してしまうのを防止できる。 With the above control, for example, control is performed such that the user traffic volume is increased after the communication band is measured after reaching point a in FIG. 4, or the user traffic volume is decreased after the communication band is measured after reaching point c. Compared with the case where it carries out, the improvement of communication efficiency can be expected. Further, when the amount of user traffic is reduced after the communication band is measured after reaching the point c, when the data transmitted from the MNN2 exceeds the buffer amount of the TCP proxy function unit 11, the MNN2 is network congestion. Therefore, it is possible to prevent the MNN2 from autonomously limiting the amount of user traffic.
このように、本実施の形態の通信装置(モバイルルータ)は、過去に収集し保持しておいた統計情報(ある地点についての、移動速度,使用中の通信メディアタイプおよび電波強度,通信速度,対向TCPプロキシ機能部との間のネットワーク遅延などを含んだ情報)および目的地までの移動経路に基づいて、目的地までの移動経路上での通信帯域の変化を予測し、予測結果と現在位置との比較結果に従って自身に接続中のMNNが送信するユーザトラフィック量(ユーザデータの量)を決定(制御)することとした。これにより、通信帯域が急激に変化する前に予めトラフィック量を調整しておき、通信帯域が実際に変動した際にMNNがネットワーク輻輳と判断してしまうのを防止できる。すなわち、通信効率を向上させることができる。 As described above, the communication device (mobile router) according to the present embodiment collects and holds statistical information (moving speed, communication media type and radio wave intensity, communication speed, Predict the change in the communication bandwidth on the travel route to the destination based on the information including the network delay between the opposing TCP proxy function part and the travel route to the destination, and the prediction result and current position The amount of user traffic (amount of user data) transmitted by the MNN connected to itself is determined (controlled) according to the comparison result. As a result, it is possible to prevent the MNN from determining that the network is congested when the communication bandwidth actually fluctuates by adjusting the traffic volume before the communication bandwidth rapidly changes. That is, communication efficiency can be improved.
なお、上記説明では、移動計画管理部14が、目的地までの移動経路すべてにわたる通信帯域の変動予測を予め行い、図4に示したような変動予測結果を得ておくかのように説明を行ったが、一定時間間隔で複数回に分けて予測する、または一定距離ごと(一定距離を移動するごと)に複数回に分けて予測を行うようにするなどしてもよい。
In the above description, the movement
また、CN5側が対向TCPプロキシ機能部を有する場合について説明を行ったが、CN5側がこの機能を有していない場合であっても、同様のユーザトラフィック量制御が可能である。すなわち、CN5側が対向TCPプロキシ機能部を有していない場合、TCPプロキシ機能部11は、CN5との間でもTCP通信を行うことによりユーザトラフィック制御が実現できる。この場合、MNN2からのTCPおよびCN5からのTCPの双方がMR1(TCPプロキシ機能部11)で一旦終端される。また、この場合、TCPプロキシ機能部11は、CN5から送信されるユーザトラフィック量の制御(ウィンドウ制御)を併せて行うようにしてもよい。
Moreover, although the case where CN5 side has a counter TCP proxy function part was demonstrated, even if it is a case where CN5 side does not have this function, the same user traffic amount control is possible. That is, when the
また、本実施の形態では、簡単化のために、単一の通信メディアを備えたMR1を想定して説明を行ったが、複数の通信メディアを備えた構成であってもよい。この場合、ネットワークモビリティ制御部12は、TCPプロキシ機能部11に対して、複数のMIPトンネルが使用可能であることを通知する。また、移動計画管理部14は、それぞれの通信メディアに対する通信帯域の変動をTCPプロキシ機能部11に通知する。
Further, in the present embodiment, for the sake of simplification, description has been made assuming MR1 having a single communication medium, but a configuration having a plurality of communication media may also be used. In this case, the network
また、目的地および移動経路が設定されているものとして説明を行ったが、これらの情報は設定されていなくてもよい。ただし、統計情報にはタイムスタンプ(情報を収集した日時の情報)またはそれに相当する情報が含まれているものとする。この場合、移動計画管理部は、統計情報と現在位置から移動方向を特定し、移動方向、現在位置および統計情報に基づいて、通信帯域の変動を予測する。すなわち、移動方向がわかれば、現在位置と移動速度から今後の移動経路が予測できるため、たとえばN秒後に到達していると予測される位置(予想到達位置)と統計情報から、当該予想到達位置での通信帯域を予測することが可能である。 Moreover, although the description has been made assuming that the destination and the travel route are set, these pieces of information may not be set. However, it is assumed that the statistical information includes a time stamp (information on the date and time when information is collected) or information corresponding thereto. In this case, the movement plan management unit identifies the movement direction from the statistical information and the current position, and predicts fluctuations in the communication band based on the movement direction, the current position, and the statistical information. That is, if the moving direction is known, a future moving route can be predicted from the current position and moving speed. Therefore, for example, the predicted arrival position is predicted from the position predicted to arrive after N seconds (expected arrival position) and statistical information. It is possible to predict the communication band at
また、MNN2からCN5宛に送信されるユーザトラフィックを想定して説明を行ったが、CN5からMNN2宛に送信されるユーザトラフィックでも同様の制御が可能である。この場合、MR1の移動に伴う予測通信帯域をHA4に通知し、HA4では、MR1のTCPプロキシ機能部11における制御と同様の制御を実行するように構成する。HA4への予測帯域の通知は、位置登録のBUメッセージの拡張、MIPトンネルでユーザトラフィックをIP−in−IPカプセル化する際のヘッダ部の拡張などで容易に通知が可能である。 Further, the description has been made assuming the user traffic transmitted from MNN2 to CN5, but the same control is possible for the user traffic transmitted from CN5 to MNN2. In this case, the predicted communication band accompanying the movement of MR1 is notified to HA4, and HA4 is configured to execute the same control as the control in TCP proxy function unit 11 of MR1. The notification of the predicted bandwidth to the HA 4 can be easily notified by expanding the location registration BU message, expanding the header portion when the user traffic is IP-in-IP encapsulated by the MIP tunnel, or the like.
また、上記説明では、移動計画管理部14が地理情報測定部30から現在位置を取得するタイミングについては特に規定していないが、このタイミングを移動速度に基づいて可変としてもよい。すなわち、地理情報測定部30が現在位置の情報を取得する際に移動速度情報も併せて取得する、または、前回取得した位置情報および今回の位置情報と前回の取得から今回の取得までの経過時間に基づいて移動速度を推測し、取得または推測した移動速度情報に応じて、高速なほどより短い周期で位置情報(現在位置)を取得するようにする。これにより、通信帯域の変動に対する追従性を向上させるとともにユーザトラフィック量の制御動作を必要以上に短い周期で実行してしまうのを防止できる。同様に、統計情報管理部13による統計情報の収集するタイミングを移動速度に応じて変化させるようにしてもよい。
In the above description, the timing at which the movement
実施の形態2.
つづいて、実施の形態2のモバイルルータについて説明する。なお、本実施の形態にかかるモバイルルータを含んだ通信システム構成およびモバイルルータ自体の構成は実施の形態1と同様である(図1および図2参照)。また、実施の形態1と同様に、MR1は、移動計画設定部40により移動体の目的地および移動経路が設定されており、設定内容に従い、図1で示した初期状態(AR31に接続した状態)から移動を開始し、AR32配下を経由してAR33配下へ移動する場合の動作について説明する。初期状態からAR33配下へ移動している間にはMNN2からCN5に向かってユーザトラフィックが発生しているものとする。以下の動作説明では、実施の形態1のモバイルルータと異なる部分を中心に説明を行い、説明を省略した部分については実施の形態1と同様であるものとする。
Next, the mobile router according to the second embodiment will be described. The configuration of the communication system including the mobile router according to the present embodiment and the configuration of the mobile router itself are the same as those in the first embodiment (see FIGS. 1 and 2). Similarly to the first embodiment, MR1 has a destination and a moving route set by the movement
本実施の形態のモバイルルータ(MR1)の動作について説明する。本実施の形態のMR1においては、IPネットワークトポロジ上の位置を示すネットワークプレフィックスを統計情報に含まれる情報の一つとして保持しておき、このネットワークプレフィックスを考慮してハンドオーバ制御を行うことを特徴とする。 The operation of the mobile router (MR1) of the present embodiment will be described. MR1 of the present embodiment is characterized in that a network prefix indicating a position on the IP network topology is held as one piece of information included in statistical information, and handover control is performed in consideration of this network prefix. To do.
すなわち、本実施の形態のMR1の統計情報管理部13は、実施の形態1で示した位置、移動速度、使用しているメディア情報、など(図3参照)に加えて、ネットワークプレフィックスも併せて収集し、保持しておく。そして、移動計画管理部14は、統計情報管理部13で保持されている統計情報に基づいて通信帯域の変化を予測する際に、ネットワークプレフィックスの変化(接続可能なARの変化)についても併せて予測する。図5は、本実施の形態の移動計画管理部14による通信帯域の変化予測結果の一例を示す図であり、移動経路上の区間ごとの通信帯域の変化予測結果に加えて、各区間で接続可能なARの変化予測結果についても併記している。具体的には、移動開始から地点bまでの区間ではAR31と通信可能であること、地点bから地点cまでの区間ではAR32と通信可能であること、地点c通過後はAR33と通信可能であることを、通信帯域の予測結果とともに示している。
That is, the MR1 statistical information management unit 13 of the present embodiment combines the network prefix in addition to the position, moving speed, media information used, etc. (see FIG. 3) shown in the first embodiment. Collect and keep. Then, when the movement
また、本実施の形態のMR1のTCPプロキシ機能部11では、実施の形態1で説明した動作と同じ動作を行う。ネットワークモビリティ制御部12は、移動計画管理部14での予測結果(接続可能なARの変化予測結果)に基づいて、接続先切り替え(ハンドオーバ)を実行する。すなわち、地理情報測定部30で取得された位置情報に基づいて地点bに接近したことを検出すると、地点b通過後のAR32への接続先切り替えに伴う位置登録の発生に備えて、AR32に切り替える場合の位置登録で使用するCoAを取得する。その後、地点bへ到達すると直ちに、接続先をAR32に切り替るための位置登録をHA4に対して行う。このネットワークモビリティ制御部12の制御動作により、本実施の形態のMR1は、AR32からのルータ広告を受信する前に、位置登録を開始することができる。その結果、安定したハンドオーバが実現でき、ハンドオーバを失敗して通信断が発生する頻度の低減や通信が途切れる時間の短縮化が図れる。
In addition, the TCP proxy function unit 11 of MR1 of the present embodiment performs the same operation as that described in the first embodiment. The network
このように、本実施の形態のモバイルルータは、実施の形態1のモバイルルータが収集・保持しておく統計情報に加え、ネットワークプレフィックス情報も併せて収集・保持しておき、実施の形態1で説明した通信帯域制御(ウィンドウ制御)とともに、ハンドオーバの必要性を判定し、ハンドオーバの実行位置(接続先であるアクセスルータの切り替えポイント)に近づいてきたことを検出した場合には、ハンドオーバ動作(位置登録処理)で使用するCoAを取得することとした。これにより、ハンドオーバ実行位置に到達後は、ルータ広告を受信してCoAを取得することなく直ちに、位置登録を実行することができ、その結果、通信断を回避することが可能となる。取得しておいたCoAを使用した位置登録を実行することとした。これにより、通信断となる時間(通信が途切れる時間)を短縮化できる。 As described above, the mobile router of the present embodiment collects and holds the network prefix information in addition to the statistical information collected and held by the mobile router of the first embodiment. Along with the communication bandwidth control (window control) described above, the necessity of handover is determined, and if it is detected that the handover execution position (switching point of the access router that is the connection destination) is approaching, the handover operation (position The CoA used in the registration process is acquired. Thereby, after reaching the handover execution position, the position registration can be performed immediately without receiving the router advertisement and acquiring the CoA, and as a result, it is possible to avoid communication disconnection. The location registration using the acquired CoA is executed. Thereby, the time (communication interruption time) when communication is interrupted can be shortened.
なお、本実施の形態では、MNN2からCN5に向けて送信されたユーザデータを取り扱う場合の例について説明したが、CN5からMNN2に向けて送信されたユーザデータを取り扱う場合も同様の制御が可能である。 In this embodiment, an example of handling user data transmitted from MNN2 to CN5 has been described. However, similar control is possible when handling user data transmitted from CN5 to MNN2. is there.
CN5からMNN2に向けて送信されたユーザデータを対象とした制御を実現する場合、たとえば、MR1は、設定されている目的地までの移動経路を予めHA4に通知しておき、また、統計情報を収集するごとに統計情報をHA4に通知する。HA4への通知は、実施の形態1でも説明したように、拡張したBUメッセージなどを利用して行う。HA4は、MR1の統計情報管理部13と同様の機能を有し、さらに、自身が管理するMRそれぞれから統計情報を通知された場合には、それらに基づいてより精度の高い統計情報を作成する。そして、統計情報と各MRの目的地までの移動経路に基づいて、通信帯域の変化をMRごとに予測し、さらに、通信帯域の変化予測結果と各MRの現在位置に基づいて、CN5からMNN2へのユーザトラフィック制御を行う(ウィンドウサイズを決定し、決定結果をCN5に対して通知する)。なお、もっと単純に、通信帯域の変動予測結果を各MRがHA4へ通知し、HA4は、各MRから通知された予測結果を利用して、CN5からMNN2へのユーザトラフィックを制御するようにしてもよい。また、HA4は、各MRからの要求に応じて、保持している統計情報をMRに通知する機能を有するようにしてもよい。これにより、たとえば、MRに新しい通信メディアに対応する無線通信部を追加した場合、当該MRが追加された通信メディアに対する統計情報を持っていない場合においても、HA4から通知された統計情報を利用して、通信帯域制御やハンドオーバ制御を行うことが可能となる。
When realizing control for user data transmitted from CN5 to MNN2, for example, MR1 notifies HA4 in advance of the travel route to the set destination, and also provides statistical information. Statistical information is notified to the HA 4 every time it is collected. As described in the first embodiment, the notification to the HA 4 is performed using an extended BU message. The HA 4 has the same function as the statistical information management unit 13 of the
また、MR1は、統計情報管理部13で保持している統計情報を利用し、以下のような動作を行うことも可能である。すなわち、MR1では、統計情報に基づき、無線通信部20が有している通信メディアの通信可能エリアが近隣にないことを判断した場合、無線通信部20は、接続ポイントの検索頻度を下げて検索を行う。これにより、接続ポイントを検索するために消費するエネルギーを抑えることが可能であり、省エネルギー化を実現できる。 MR1 can also perform the following operations using the statistical information held in the statistical information management unit 13. That is, in MR1, if it is determined that there is no communicable area of the communication media possessed by the wireless communication unit 20 based on the statistical information, the wireless communication unit 20 searches by reducing the connection point search frequency. I do. Thereby, it is possible to suppress energy consumed for searching for connection points, and energy saving can be realized.
以上のように、本発明にかかる通信装置は、無線IP通信を行う通信装置に有用であり、特に、IP通信を行っている状態で移動を行い、無線アクセスポイントのアクセスルータを切り替えてもIP通信を維持可能なモバイルルータに適している。 As described above, the communication device according to the present invention is useful for a communication device that performs wireless IP communication. In particular, even if the mobile device moves while performing IP communication and switches the access router of the wireless access point, the communication device Suitable for mobile routers that can maintain communication.
1 モバイルルータ(MR)
2 IP端末(MNN)
31,32,33,3n アクセスルータ(AR)
4 ホームエージェント(HA)
5 IP端末(CN)
10 ルーティング処理部
11 TCPプロキシ機能部
12 ネットワークモビリティ制御部
13 統計情報管理部
14 移動計画管理部
20 無線通信部
30 地理情報測定部
40 移動計画設定部
1 Mobile router (MR)
2 IP terminal (MNN)
3 1 , 3 2 , 3 3 , 3 n Access router (AR)
4 Home Agent (HA)
5 IP terminal (CN)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Routing processing part 11 TCP
Claims (10)
自装置の現在位置、移動速度、使用中の通信メディアタイプ、電波強度、通信速度および対向装置との間のネットワーク遅延を収集し、統計情報として保持しておく統計情報管理手段と、
前記統計情報管理手段で保持されている統計情報に基づいて、自装置の移動に伴い発生する、通信帯域の変動を予測する変動予測手段と、
前記変動予測手段での変動予測結果に基づいて、収容しているIP端末から送信されるユーザトラフィック量を制御するトラフィック量制御手段と、
を備えることを特徴とする通信装置。 In a communication system that implements network mobility using mobile IP, a communication device that operates as a mobile router,
Statistical information management means for collecting the current position of the own device, the moving speed, the type of communication media being used, the radio wave intensity, the communication speed, and the network delay between the opposite device, and holding as statistical information;
Based on the statistical information held by the statistical information management means, a fluctuation prediction means for predicting fluctuations in the communication band that occur with the movement of the device itself;
Traffic volume control means for controlling the amount of user traffic transmitted from the accommodated IP terminal based on the fluctuation prediction result in the fluctuation prediction means;
A communication apparatus comprising:
前記変動予測手段は、さらに、前記統計情報管理手段で保持されている統計情報およびネットワークプレフィックス情報に基づいて、ハンドオーバの発生タイミングを予測し、
前記前記変動予測手段によるハンドオーバの発生タイミング予測結果に基づいて、ハンドオーバ処理で使用するCoAをハンドオーバ先のアクセスポイントとなるアクセスルータから予め取得することを特徴とする請求項1または2に記載の通信装置。 When collecting the statistical information, the statistical information management means further collects and holds network prefix information together,
The fluctuation prediction means further predicts the occurrence timing of handover based on the statistical information and network prefix information held by the statistical information management means,
3. The communication according to claim 1, wherein a CoA used in a handover process is acquired in advance from an access router serving as a handover destination access point based on a handover generation timing prediction result by the fluctuation prediction unit. apparatus.
移動管理対象の通信装置で予測された、通信帯域の変動予測結果を取得し、取得した変動予測結果に基づいて、当該通信装置に向けて送信されるユーザトラフィック量を制御することを特徴とする通信装置。 A communication device having a function as a home agent for performing mobility management of the communication device according to any one of claims 1 to 4,
A communication band variation prediction result predicted by a mobility management target communication device is acquired, and a user traffic amount transmitted to the communication device is controlled based on the acquired variation prediction result. Communication device.
移動管理対象の通信装置で収集された前記統計情報および当該通信装置の目的地情報を取得し、取得した統計情報に基づいて、当該通信装置の移動に伴い発生する、通信帯域の変動を予測し、さらに、予測結果に基づいて、当該通信装置の通信相手先から当該通信装置に向けて送信されるユーザトラフィック量を制御することを特徴とする通信装置。 A communication device having a function as a home agent for performing mobility management of the communication device according to any one of claims 1 to 4,
The statistical information collected by the communication device subject to movement management and the destination information of the communication device are acquired, and based on the acquired statistical information, the fluctuation of the communication band that occurs due to the movement of the communication device is predicted. Further, the communication device controls the amount of user traffic transmitted from the communication partner of the communication device to the communication device based on the prediction result.
自装置の現在位置、移動速度、使用中の通信メディアタイプ、電波強度、通信速度および対向装置との間のネットワーク遅延を収集する情報収集ステップと、
前記情報収集ステップで収集した各情報に基づいて、自装置の移動に伴い発生する、通信帯域の変動を予測する変動予測ステップと、
前記変動予測ステップでの変動予測結果に基づいて、収容しているIP端末から送信されるユーザトラフィック量を制御するトラフィック量制御ステップと、
を含むことを特徴とするトラフィック量制御方法。 A traffic amount control method executed by a mobile router in a communication system that realizes network mobility using mobile IP,
An information collecting step for collecting the current position of the own device, the moving speed, the type of communication media in use, the radio wave intensity, the communication speed, and the network delay between the opposite device;
Based on each information collected in the information collecting step, a fluctuation prediction step for predicting fluctuations in the communication band that occur with the movement of the own device;
A traffic volume control step for controlling the user traffic volume transmitted from the accommodated IP terminal based on the fluctuation prediction result in the fluctuation prediction step;
A traffic volume control method comprising:
管理対象のモバイルルータから当該モバイルルータの位置、移動速度、使用中の通信メディアタイプ、電波強度、通信速度および対向装置との間のネットワーク遅延を取得する情報取得ステップと、
前記情報取得ステップで取得した各情報に基づいて、管理対象のモバイルルータの移動に伴い発生する、通信帯域の変動を予測し、予測結果に基づいて、当該モバイルルータに向けて送信されるユーザトラフィック量を制御するユーザトラフィック量制御ステップと、
を含むことを特徴とするトラフィック量制御方法。 In a communication system that implements network mobility using mobile IP, a traffic amount control method executed by a home agent that performs mobility management of a mobile router,
An information acquisition step for acquiring the network delay between the mobile router to be managed, the position of the mobile router, the moving speed, the communication media type in use, the radio wave intensity, the communication speed, and the opposite device
Based on each piece of information acquired in the information acquisition step, user traffic transmitted to the mobile router is predicted based on the prediction result, by predicting fluctuations in the communication bandwidth that occur with the movement of the managed mobile router. A user traffic volume control step for controlling the volume;
A traffic volume control method comprising:
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