JP2000216815A

JP2000216815A - マルチリンク通信装置

Info

Publication number: JP2000216815A
Application number: JP1306699A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Baba; 伸一馬場
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-01-21
Filing date: 1999-01-21
Publication date: 2000-08-04
Anticipated expiration: 2019-01-21
Also published as: JP3540183B2

Abstract

(57)【要約】【課題】複数の回線を同時に用いるマルチリンク通信
において、通信の振り分ける量が各回線の実効的な伝送
速度に一致し、全体の実効的な帯域使用効率を高めたマ
ルチリンク通信装置を提供する。【解決手段】本発明ではマルチリンク処理部１４に、
回線監視の機能を設け、通信の振り分けを監視結果をベ
ースに、各回線の実効的な伝送速度に応じて実施する機
能を備えることにより、常に、各回線に対して過剰な遅
延を発生させたり、過剰な負荷をかけることがなく、全
体として、低遅延で効率的なマルチリンクによる通信を
実現する。また回線で発生する再送を監視することによ
り、簡単な処理で当該回線の実効的な伝送速度を推定で
きる機能も提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】複数の回線を仮想的な一つの
回線として提供するマルチリンク機能を持つ通信装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】データ通信の需要の急増により、大容量
の通信回線が必要とされている。しかし、単なる高速化
は技術やシステム構築に必要な投資・時間の点で制約さ
れる場合も多い。この様な場合に既存の通信回線を複数
同時に使いながら、上位レイヤには仮想的に一つの通信
回線として扱えるインターフェースを提供することによ
り、上位レイヤに手を加えることなく通信容量を拡大す
ることができる。この手法は「マルチリンク」あるいは
「マルチコネクション」などと呼ばれる。マルチリンク
は一般にはリンク層機能として設けられ、上位のネット
ワーク層機能は、個々の通信回線を区別することなく通
信情報をマルチリンクに流すことができる。またネット
ワーク層機能がサービス品質の異なる通信を複数サポー
トしている場合も、ネットワーク層機能は、各通信の品
質をマルチリンク機能に提示して通信情報の転送を行な
わさせれば良く、要求された通信品質に応じた個々の回
線の使いわけはマルチリンク機能が行なう。従ってこの
場合も、ネットワーク層機能はマルチリンク内の個々の
回線を区別する必要が無い。ネットワーク上に張られた
仮想的／論理的な回線を複数用いてマルチリンクを構成
することもできる。この形態では、マルチリンク機能は
ネットワーク層機能の上位層として動作するが、その内
部での処理はリンク層での処理と同一で、さらに当該マ
ルチリンク機能の上にネットワーク層機能と同様な機能
がくるため、マルチリンク機能はリンク層機能として設
けられた場合と本質的に変わらない。従って、本明細書
における以下の説明も、この様な形態も含めているもの
とする。

【０００３】マルチリンク機能を実現する手法の例とし
て、ＩＰ（ＩｎｔｅｒｎｅｔＰｒｏｔｏｃｏｌ）通信
においては、マルチリンクプロトコル（ＭＰ：Ｍｕｌｔ
ｉｌｉｎｋＰｒｏｔｏｃｏｌ，ＲＦＣ１９９０）
が知られている。このＭＰでは、複数の回線を使うこと
と、その過程で扱うＩＰパケットの伝送順序が入れ替わ
るのを防ぐことが重視されてプロトコルが設計されてい
る。これは、ＩＰ通信を用いるアプリケーションにパケ
ットが送出順に着くことを仮定して動作するものがある
からである。そして、ＭＰを用いることにより大容量の
通信路を容易に設定することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のマル
チリンクは誤り率の低い回線での利用を中心に考えられ
ており、各回線の伝送速度は一定と見なされてきた。従
って、通信の各回線への振り分けは、一度設定されると
固定的に行なわれていた。しかしこれを、無線回線の様
な有線回線に比較して誤り率が高く、あるいは回線の品
質が時間と共に変動する様な系で用いると、通信の振り
分ける量が各回線の実効的な伝送速度に一致せず、通信
がなかなか終了しない回線が生じる。この結果、全体と
しても実効的な帯域使用効率が低くなるという問題があ
った。特に、ＭＰの様に順序逆転を防止する機能を持つ
制御を行なっている場合は、平均伝送遅延も増大し、こ
の傾向が顕著になる。

【０００５】そこで本発明では、マルチリンク処理に、
回線監視の機能を設け、通信の振り分けを監視結果をベ
ースに、各回線の実効的な伝送速度に応じて実施する機
能を備えることにより、全体として、低遅延で効率的な
マルチリンクによる通信を実現する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は、対向する装置の間で、その実効的な伝送
速度が変動する通信回線を含む、複数の論理的な通信回
線を同時に用いて一つの仮想的な通信回線に見せること
により、上位機能との間で種々のデータを前記複数の回
線の個々を区別することなくやりとりできるマルチリン
ク通信の機能を有する通信装置において、各回線の実効
的な伝送速度を監視する機能と各回線の実効的な伝送速
度に応じてデータを振り分ける機能を有することを特徴
とするマルチリンク通信装置を供する。

【０００７】特に、前記通信回線に無線通信回線を含む
場合は、無線通信回線の実行的な伝送速度を監視する機
能も備える。

【０００８】この通信装置により通信品質が変動する回
線を含んでいても、常にマルチリンクを構成する各回線
の実効的な通信速度に応じた容量のデータが転送される
ので、通信に過剰な遅延を与えたりや回線に過剰な負荷
をかけることがなく、最適の通信状態を保持することが
できる。特に、移動を伴う無線回線利用時の様な回線状
況が変動している場合にも、本発明により動的なデータ
転送振り分けを行なうことにより、安定した通信が確保
される。

【０００９】さらに本発明は、前記回線には通信誤りに
対して再送を行なう機能を持つ回線を含み、前記監視す
る機能は、前記再送を行なう回線に対しては、前記回線
で生じる再送の回数を基に前記実効的な速度を計算する
ことを特徴とするマルチリンク通信装置を供する。

【００１０】これにより、簡単な処理により、当該回線
の実効的な伝送速度を容易に推定する。

【００１１】あるいは、前記無線通信回線のひとつを提
供するシステムは前記通信装置を利用する移動体が移動
する路線に沿って展開されていて、各回線の実効的な伝
送速度を監視する機能と、前記路線に沿って展開されて
いる無線通信回線で生じる通信状況変化の周期と各回線
の実効的な伝送速度に応じてデータを振り分ける機能を
有することを特徴とするマルチリンク通信装置を提供す
る。

【００１２】この様な装置を用いることにより、ＩＴＳ
（ＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＴｒａｎｓｐｏｒｔＳｙ
ｓｔｅｍ）などのハンドオーバやフェージングの谷が定
期的に生じる無線回線を含むマルチリンクにおいても、
その品質変化をあらかじめ考慮したデータ振り分けが実
現できるため、本発明は、回線使用効率を高く保つマル
チリンク通信を提供する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に図を用いて、本発明の実施
例を示す。

【００１４】図１は、本発明によるマルチリンク通信装
置を示す第一の実施例である。通信装置１０は、通信制
御部１３、マルチリンク処理部１４、送受信部１５−１
〜３からなる。通信装置１０は、３つの送受信部を備え
ており、それぞれが回線を介して、対向する通信装置１
１に接続されている。この通信装置１１の構成は、通信
装置１１と同様のものであり、通信制御部２１、マルチ
リンク処理部１４、送受信部１９−１〜３、送受話器２
２及びデータ信号端子１７からなる。この様な構成によ
り、通信装置１０と１１の間で通信が行なわれる。通信
制御部は、通信装置に必要な処理一般を行なう。例え
ば、送受話器１６から入力された音声を通信に用いる形
式の信号に変換し、マルチリンク処理部１４に届ける。
あるいは、受信された信号が送受信部、マルチリンク処
理部１４を介して入力されると、それを元の信号形式に
戻す処理を行ない、たとえばそれがデータ信号であれ
ば、データ信号端子１７に出力する。マルチリンク処理
部１４は、通信制御部からの信号を接続している複数の
回線１８−１〜３に割り振り、また、各回線が受信した
信号を集め、分割前の信号に復元する機能を持つ。送受
信部１５−１〜３は、回線１８−１〜３を介して信号の
送受を行なう。

【００１５】前記マルチリンク処理部１４が通信制御部
との間でやりとりする信号の形式は、パケットの様な有
限な長さを持つ形式である。図２に示すマルチリンク処
理部１４は、送出するパケットをパケット分割部３３で
各出力回線の帯域に応じた長さの短パケットに分割し、
各短パケットを対応する送受信部１５−１〜３に送り出
す。図３に短パケット４１の構成例を示す。先頭にはシ
ーケンス部４２がある。マルチリンク処理部１４は、そ
の処理を開始した時に初期値を与えられるカウンタ３１
を持っていて、分割処理の際に各短パケットに順番に番
号をつけていく。そのシーケンス番号が当該部分に挿入
される。また、該短パケットが元パケットの先頭か、最
後尾の部分から成る場合、それを示すフラグビット４
３，４４がある。各送受信部は当該短パケットを回線に
送り出す。対向している各送受信部１９−１〜３は短パ
ケットを受信するとマルチリンク処理部２０へ短パケッ
トを渡す。マルチリンク処理部２０は、各送受信部１９
−１〜３から渡された短パケットを当該パケットにつけ
られたシーケンス番号を基に、元のパケットの合成・復
元を行なう。復元されたパケットは、通信制御部２１に
渡され、そこで必要な処理をされて出力される。通信装
置１１から通信装置１０への方向の通信も同様にして行
なわれる。各マルチリンク処理部が持つカウンタには、
十分周期の長くなる様に１６ビットあるいは３２ビット
長のカウンタを用いる。このため、カウンタが番号を繰
り返し使っても、同時期に通信される短パケットに同じ
番号がつくことはほとんどあり得ない。そして、受信し
たマルチリンク処理部では、正しくパケットを再生する
ことができる。

【００１６】前述のとおり、マルチリンク処理部でのパ
ケットの復元においては、受信した短パケットについて
いるシーケンス番号を基に復元する。また短パケットに
は復元した際のパケットの先頭、最後尾を示すフラグも
ついており、どの回線にどの短パケットを伝送しても、
元のパケットが復元できる。

【００１７】回線部分で再送などにより短パケットの順
序逆転がないシステムでは、雑音による誤りなどで途中
で短パケットが消失した場合は、後続の短パケットによ
り次のパケットが復元されることにより、それが検出さ
れる。この場合、復元できなかったパケットに関わる短
パケットは破棄される。また、パケット長が短いパケッ
トの場合、回線数だけ分割すると各々の短パケットが小
さくなりすぎて逆に転送効率を低減させるので、パケッ
トを回線数より少ない数に分割することがある。この様
なパケットがある場合には、前述のパケット消失の検出
法が誤る可能性や、アプリケーションを混乱させるパケ
ットの順序入換えが生じる可能性がある。例えば、３つ
の回線ａ，ｂ，ｃがあってパケットＡが３つの短パケッ
トＡ−ａ，Ａ−ｂ，Ａ−ｃに分割されてそれぞれの回線
に送出され、次の短いパケットＢが２つの短パケットＢ
−ａ，Ｂ−ｂに分割され、回線ａとｂに割り当てられた
場合を考える。この時、Ｂ−ａ，Ｂ−ｂが転送されなか
った回線ｃで再送などによる大きな遅延が生じると、正
常な回線ａ、ｂを通った短パケットＢ−ａ，Ｂ−ｂがＡ
−ｃより先に受信側に届いて、元のパケットＢに再生さ
れてしまう。すると、先に受信されていたＡ−ａ，Ａ−
ｂは破棄され、再生したパケットＢが通信制御部に渡さ
れる。あるいは、Ａ−ａ，Ａ−ｂを破棄しない場合で
も、Ａ−ｃが受信されるより先に再生された短いパケッ
トＢが通信制御部に渡され、その後に、Ａ−ａ，Ａ−
ｂ，Ａ−ｃから元のパケットＡが再生され、通信制御部
に渡されるため、アプリケーションの側で受けとるパケ
ットの順序の入換えが生じる。これはアプリケーション
の動作を劣化させる場合がある。この様なことを防ぐた
め、受信側ではタイマを設け、後から来たパケットが先
に再生された場合でもタイマで設定された時間だけ待
ち、その間に先着の短パケットが再生されなかった時に
はじめてそれら先着の短パケットを廃棄し、再生済みの
パケットを出力する構成をとる。ただし、この構成を用
いると、最適なタイマ設定の問題や前述の待機により全
体的に遅延が増えてしまう欠点がある。

【００１８】これに対して、送受信部で発生する誤り検
出や再送要求の状況をマルチリンク処理部で把握するこ
とにより、未着の短パケットを待つかどうかを判断する
構成による解決が可能である。未着の短パケットが伝送
されているはずの回線で再送中の短パケットの有無を調
べることにより、残りの短パケットの到着を待つか、ど
うかの判断ができるからである。この構成は、受信動作
のためにマルチリンク処理部と送受信部との連携が必要
になるが、未着短パケットの発生時に生じる遅延、パケ
ットロス、パケットの順序入換防止の点で最適な処理が
行なえる。

【００１９】回線部で再送を行なう際に短パケットの順
序逆転が生じる様な系では、個々のパケットを常に全回
線に振り分ける様に分割しても、再送により前述の様な
パケットの順序入換えが生じる。この場合も前記同様な
対策が必要となる。

【００２０】マルチリンク処理部１４，２０は、各送受
信器１５−１〜３，１９−１〜３が接続されている回線
の実効的な伝送速度を常時監視する機能を備えている。
通常各回線は平均値あるいは最高値で定められた定格の
伝送速度があるが、無線回線やｘＤＳＬによる有線回線
を使っているために生じる、移動状況や他の通信の状況
などに応じたその品質の時間的な変動や、ＡＴＭ回線の
ＡＢＲサービスなどで生じる、システムから与えられる
伝送可能速度の変動などにより、実効的な伝送速度は動
的に変化してしまう。この様な環境においても、当該監
視機能を用いて各回線の実効伝送速度を得、マルチリン
ク処理部１４，２０のパケット分割部３３は、入力され
たパケットをそれに応じたサイズの短パケットに分割す
る。これにより、回線全体では常にその時の状況下での
最適な遅延で最大の伝送速度を得ることができる。当該
監視機能は、各回線の状況を各送受信部から得ている。
ｘＤＳＬやＡＴＭのＡＢＲサービスの例の場合では実効
伝送速度そのものが送受信部で管理されており、その情
報を得ることができる。無線回線の例では、再送回数な
どの情報を得ることにより監視部において実効伝送速度
を推定することができる。もし本機能がないと、実効的
には伝送速度が劣化した回線にも定格の容量のデータを
伝送させようとすることになるため、データに遅延が蓄
積したり、キューに溜る短パケットが増えてバッファか
ら溢れるようになったりする。これは当該回線での損失
だけでなく、その影響を受けた短パケットを含む元のパ
ケット自身にも同様の遅延や廃棄の影響を与えてしま
う。本発明によるマルチリンク処理では、監視機能とそ
れに基づくパケット振分けの制御機能を備えることによ
り、この様な総合的な通信効率の劣化を生じず、また前
述のとおりパケット復元での遅延の抑圧への効果なども
あり、前記機能がシステムの効率を常に最適にする、重
要なものとなっている。

【００２１】図４に、これまで説明したマルチリンク処
理部１４，２０で行なわれるパケット分割に関する処理
の流れを示す。パケットの入力があるかを判断し（Ｓ５
１）、パケット入力があれば、入力されたパケットをあ
らかじめ計算されている分割比で回線数分に分割する
（Ｓ５２）。次に、分割されたパケットにｓ−検す番号
を含むヘッダを付加して短パケットを構成する（Ｓ５
３）。そして、短パケットを対応する送受信部へ送り出
す（Ｓ５４）。

【００２２】パケット分割部がこの流れに基づいてパケ
ットを短パケットに変換することにより、各回線の実効
的な伝送速度に応じた短パケットの振り分けが実現でき
る。この図の中では、各回線に対する分割比はあらかじ
め計算されているとした。この分割比は、前述の様に回
線監視部で適宜得ている情報に基づいて決めるため、定
期的あるいは回線監視部からの情報が変わる度にマルチ
リンク処理部で別途計算している。

【００２３】図５に、パケット分割に関わる別の処理例
を示す。まず、パケット入力の有無を判断し（Ｓ５
５）、パケット入力があれば、入力されたパケットをあ
らかじめ決められた固定長で分割し（Ｓ５６）、分割さ
れたパケットにシーケンス番号を含むヘッダを付加して
短パケットを構成する（Ｓ５７）。そして、短パケット
をあらかじめ計算された分配比で各回線に割り当てる
（Ｓ５８）。続いて、短パケットを対応する送受信部へ
送り出す（Ｓ５９）。

【００２４】例えば無線回線などは、回線に固有の固定
長のフレームを用いて通信が行なわれている場合が多
い。この様な回線では、マルチリンク処理部で生成した
短パケットが回線固有のフレームにデータとして挿入さ
れるが、短パケットの長さによっては、フレームに用意
されているデータ用のスペースのごく一部しか満たさな
いで通信をすることになる場合が生じる。これは、回線
部の伝送容量を無駄にすることになる。この無駄を低減
するために、マルチリンク処理部では、パケットを分割
して得られる短パケットの長さが、回線で用いるフレー
ムのデータ領域の長さに合う様な固定長で、パケットを
分割する。そして、生成された短パケットの各回線への
振り分け数の比が回線監視部から得られる各回線の実効
的な伝送速度情報に応じた分配比となる様に、短パケッ
トを各送受信器へ振り分ける。これにより、回線部での
伝送容量の無駄が低減され、実効的な伝送速度に見合う
データ転送が維持できる。また、短パケットのサイズが
固定長でパケットの分割が容易になるし、全短パケット
が同じ長さになるので短パケットの振り分け処理が簡便
になるメリットがある。この方式では、１パケットから
生成される短パケットの数が少ない場合は、各パケット
の処理毎では計算された目標の分配比に対する実際に振
り分ける短パケットの数の比との差が大きくなる場合が
ある。これを避けるために複数のパケットに渡って、短
パケットの分配比が目標の帯域分配比に近付くように振
り分けを制御することにより、本発明を用いる効果を高
めることができる。

【００２５】ここまで、分割の制御をパケット単位で行
なう例を示してきたが、この図５で示す様な固定長の短
パケットを用いる場合は、パケット単位で分割を行なわ
ない手法によっても、本発明は効果がある。例えば、前
記の様に単位時間当たりに割り当てる固定長短パケット
の数で振り分け比を調整し、各短パケットには、パケッ
トを一定長で分割したものを機械的に挿入していく。パ
ケットの最後尾部分が短く残った場合は、次のパケット
の先頭から対応する長さだけ分割し、合わせて前記固定
長の短パケットのデータ領域に挿入する。これにより、
短パケットのデータ領域は常に満たされるので、データ
転送の効率がさらに上がるとともに、短パケットの各回
線への分配比の制御とパケットの分割・短パケット生成
が独立に構成できるので、マルチリンク処理部内の処理
がさらに簡易になる。この例を図７に示す。図は、パケ
ット１〜３（８１−１〜３）が分割され、短パケット１
〜（８６−１〜５）へ変換されている様子を図示してい
る。短パケットのヘッダには、パケットの境目を示す長
さ領域８５が設けられる。短パケット中のフラグ、先頭
ビットと最後尾ビットがともに１で、さらに前記長さ領
域が１００であれば、データ領域の前半１００バイトが
前のパケットの最後尾部分であり、残りのバイトが次の
パケットの先頭部分であることを示す。先頭ビットと最
後尾ビットのどちらか、あるいは両方が０の場合は、長
さ領域は無視される。

【００２６】さらに別の分割処理の例を図６に示す。ま
ず、入力パケットの有無を判断し（Ｓ６０）、入力が有
れば、Ｎ本のリンクの中で、新たな再送が生じたリンク
の数Ｍを調査する（Ｓ６１）。それに応じて、パケット
をＮ−Ｍに分割する（Ｓ６２）。そして、分割されたパ
ケットにシーケンス番号を含むヘッダを付加して短パケ
ットを構成する（Ｓ６３）。短パケットを対応するＮ−
Ｍ個の送受信部へ送り出す（Ｓ６４）。

【００２７】この処理では、回線監視部は回線での再送
の発生を監視している。そして、ある回線で一回再送が
発生したら、当該回線への短パケットの割当を一回停止
する様に、パケット分割部はパケットを分割し、回線に
振り分ける。従って、パケット分割部は、パケットを分
割する際には、まず、その一回前の分割・振り分け以降
に各回線で新たな再送が発生していないかを回線監視部
から情報を得る。そして、パケットを再送が発生してい
ない回線の数に分割する。今、回線数をＮ、その中で再
送が生じた回線数をＭとすると、Ｎ−Ｍコに分割するこ
とになる。生成された短パケットは、再送が発生してい
ない回線に振り分けられる。この方式は、各回線の実効
的な伝送速度をその再送回数を基準に判断しているた
め、回線監視が非常に容易になる利点がある。また、前
例と同様に固定長の短パケットへの分割手法と組み合わ
せることにより、再送されている短パケットと振り分け
をしなかった短パケットの長さが不一致なために生じる
分配比の目標からのズレを低く抑えることができ、全体
のパケット転送の速度を全体の実効的な伝送速度に近い
状態に保持することができる。

【００２８】次に、本発明の効果を示す第二の実施例に
ついて説明する。

【００２９】図８は、複数の無線回線を介してデータ通
信を行なうシステムを示している。ユーザ通信装置１０
０は、本発明を用いるマルチリンク処理部１０３を有す
る通信装置で、例えば、データ信号端子１０１に端末装
置を接続して用いられる。あるいは、携帯型小型計算機
の中に組み込まれている通信モジュールの形態をとる場
合もある。通信制御部１０２は、データ信号端子を介し
て送受する制御信号により通信全般の制御を行なった
り、その状況を知らせたりするとともに、送受するデー
タ信号に対しては形式変換などの処理を施す。当該通信
装置は、３つの無線通信部１０４−１〜３を持ち、それ
ぞれ、マルチリンク処理部に接続されている。無線通信
部は、アンテナ１０７−１〜３、無線信号の送受信を行
なう部分１０６−１〜３と無線通信区間の通信制御を行
なうプロトコル部１０５−１〜３からなる。プロトコル
部では、伝送するデータを無線回線に適したパケット形
式に変換・逆変換する処理や、伝送したパケットの誤り
や消失を検出し、再送などを確実に行なう処理、無線回
線の起動、休止、復旧、停止の制御処理などを行なう。
例えば、無線システムがＰＨＳ（ＰｅｒｓｏｎａｌＨ
ａｎｄｙ−ｐｈｏｎｅＳｙｓｔｅｍ）の場合、ＰＩＡＦ
Ｓ（ＰＨＳＩｎｔｅｒｎｅｔＡｃｃｅｓｓＦｏｒ
ｕｍＳｔａｎｄａｒｄ）プロトコルがこの役割をす
る。そしてデータは複数の無線回線１０８−１〜３を介
して、中継通信装置１２０に伝送される。３つの無線回
線、回線ａ，回線ｂ，回線ｃは、異なる無線システムに
より提供されているかもしれないし、同じシステムで周
波数や接続基地局が異なる場合もある。図８中の回線
ａ，回線ｂは、ネットワーク側の無線通信装置１０９−
１，２が前述のプロトコル部を有している。プロトコル
部に入出力されるデータは、図に示されていない通信装
置を使って、基幹ネットワークを介して中継通信装置と
の間で送受信する。また回線ｃは中継通信装置が属して
いるシステムが提供しているので、無線信号を送受信す
る基地局１１０から、図に示されていない通信部を介し
て直接中継通信装置に接続されている。このため、中継
通信装置は回線ｃとの信号を処理するプロトコル部をそ
の装置内に有している。回線ａ，ｂの信号に対しては、
そのための送受信部１２５，１２６を備える。そして、
回線ａ〜ｃを介しての通信を管理するマルチリンク処理
部１２３とさらにデータ信号端子１２１を介してサーバ
や他のネットワークへ接続するための通信中継部１２２
を有する。これにより利用者がユーザ通信装置−中継通
信装置を介して各種通信サービスにアクセスする場合、
ユーザ通信装置−中継通信装置間では回線ａ〜ｃの持つ
伝送速度を統合した伝送容量を利用することが出来、快
適な通信が確保される。

【００３０】今、行なわれる通信がＩＰパケットをベー
スとした通信であるとし、マルチリンク処理部で利用さ
れる基本プロトコルが、マルチリンクプロトコル機能を
持つＰｏｉｎｔ−ｔｏ−ＰｏｉｎｔＰｒｏｔｏｃｏｌ
（ＰＰＰ）であるとする。ＰＰＰおよびそのマルチリ
ンクプロトコル（ＭＰ）機構は、ＩｎｔｅｒｎｅｔＥｎ
ｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴａｓｋＦｏｒｃｅ（ＩＥＴ
Ｆ）が発行するＲＦＣ１６６１，ＲＦＣ１９９０に記述
されている。

【００３１】ユーザ側で生成されたＩＰパケットは、通
信制御部１０２を介してマルチリンク処理部１０３に渡
される。マルチリンク処理部１０３では、あらかじめ対
向する中継通信装置のマルチリンク処理部との間で各回
線上にＰＰＰに基づくコネクションが張られており、そ
れらをまとめてマルチリンクとして扱う設定が相互にな
されている。そこで、マルチリンク処理部はＩＰパケッ
トを分割して必要なヘッダ、フッタを付加した短パケッ
トを生成する。図９に、この短パケットのフレームを示
す。左上から右下に向かって転送されるこのフレーム
は、最初と最後にフレーム区切り検出用の１バイト長の
フラグ領域１３１，１３６を持つ。その他ＰＰＰが規定
するヘッダ１３２と誤り検出用のフレームチェックシー
ケンス（ＦＣＳ）１３５があり、さらにＭＰが規定する
ヘッダ１３３が入る。前記の分割においては、回線監視
部の情報より得られる各回線の実効的な伝送速度に応じ
て短パケットが各回線に振り分けられるように前記実施
例で述べた手法が用いられる。マルチリンク処理部１０
３で生成された短パケットはそれぞれ対応する回線の無
線通信部１０４−１〜３に渡される。無線通信部１０４
−１〜３では、短パケットにさらに無線通信区間用プロ
トコルに関わる処理を施し、無線区間独自のフレーム構
成で送受信部１０６−１〜３より送信する。受信された
無線区間フレームは、プロトコル処理されて、含まれて
いた該短パケットが取り出され、それが中継通信装置１
２０のマルチリンク処理部１２３に渡される。無線区間
でデータ誤りやデータ消失が発生した場合は、無線通信
区間用プロトコルの間で再送などの処理が自動的に行な
われるなど、無線通信区間用プロトコルにより、無線回
線の信頼性が独自に保証される。また、無線区間フレー
ムは図中回線ｃの様にユーザ近くの基地局で受信された
後、図示されていない通信手段により中継通信装置１２
０に渡され、中継通信装置内の対向するプロトコル部で
終端処理される場合や、図中回線ａ，ｂの様に、遠隔の
装置あるいはシステム内に無線区間用プロトコルが備え
られ、そこで終端処理されて、得られた短パケットのみ
がさらに種々の基幹ネットワーク経由で中継通信装置１
２０に渡される場合がある。これらの過程を経て中継通
信装置１２０のマルチリンク処理部１２３に、短パケッ
トが届くと、マルチリンク処理部１２３はパケット復元
部で短パケット中のシーケンス番号を基に、元のＩＰパ
ケットを復元し、当該ＩＰパケットは通信中継部を介し
てさらに外部へ送り出される。この際の復元の手順、遅
延・消失短パケットの処理に関しても前記実施例と同様
の手法が取られる。従って、本構成の実施例において
も、回線監視部を持つマルチリンク処理部で各回線の実
効的な伝送速度に応じたパケット振り分けを行なうこと
により、低遅延で効率的に多回線を用いた通信が実現で
きる。

【００３２】中継通信装置１２０からユーザ通信装置１
００方向への通信も同様にして行なわれる。ただし、回
線ａ，ｂの様に、無線回線部分の装置が遠隔にある場
合、ユーザ通信装置１００で行なっていた様に、無線通
信部１０４−１〜３から直接回線部の状況に関する情報
を入手できなくなる場合がある。この時、遠隔の無線通
信装置と中継通信装置１２０との間で別途回線状況に関
する情報の通信を行なえば回線監視部は所望の動作が可
能である。あるいは、遠隔の無線通信装置と中継通信装
置との間での短パケットの転送でフロー制御が行なわれ
ている場合は、無線通信装置側で短パケットの転送が滞
り、バッファがいっぱいになると、短パケットの転送中
止要求が中継通信装置に通知されるので、回線監視部は
この情報を基に回線監視を行ない、実効的な伝送速度の
推定を行なうことができる。さらに以上の様な機構がな
く、無線回線を管理するシステムから情報入手が困難な
場合は、対向するマルチリンク処理部間での情報のやり
とりにより回線監視を行なうことができる。例えば、ユ
ーザ通信装置側の情報を定期的に入手する方法や、本例
では、ＰＰＰのＥｃｈｏ−Ｒｅｑｕｅｓｔ機能を用いる
方法がある。後者では、中継通信装置側１２０のマルチ
リンク処理部からＥｃｈｏ−Ｒｅｑｕｅｓｔパケットを
監視したい回線上に送り出すと、対向するユーザ通信装
置のマルチリンク処理部１２３でただちにＥｃｈｏ−Ｒ
ｅｐｌｙパケットを送り返す。中継通信装置側のマルチ
リンク処理部はこのパケットの往復に要する時間を計測
する。この動作を定期的に行ない、対象回線のパケット
往復の通信時間を監視することにより回線の状況が分か
り、実効的な伝送速度が推定できる。以上の様な手法を
用いることにより、マルチリンク処理部が回線通信装置
と密接に接続されていない場合でも本発明の効果を得る
ための回線監視手法が実現でき、マルチリンクを用いた
効率的な通信が実現できる。

【００３３】さらに、ユーザ通信装置１００が移動する
装置であり、当該装置から固定的なネットワークに接続
してサービスを享受する場合、中継通信装置１２０の機
能はネットワークの種々の場所に置かれ得る。中継通信
装置１２０の機能が、移動端末をサポートする無線ネッ
トワークの移動補助サーバに備えられる場合、移動する
ユーザから前記サーバまでは本発明によるマルチリンク
を用いた通信で、効率の高い通信を実現すると同時に、
さらに前記サーバから実際にユーザが要求するサービス
を提供するサービスサーバとの間は直接データをやりと
りすることができる。この様な移動補助のサーバ機能と
して、ＩＥＴＦによるＭｏｂｉｌｅＩＰと呼ばれる移
動通信装置を動的にネットワークに収容する方式におけ
るフォーリン・エージェント（ＦＡ）がある。図８の例
で説明すると、移動するユーザ通信装置１００が回線ｃ
を有する無線ネットワークに接続した時に、ユーザの認
証や、ユーザとインターネットなどを接続する際のゲー
トウェイ機能を行なうのがＦＡである。そして、このＦ
Ａに本発明のマルチリンク通信機能を備えることによ
り、ユーザは必要な伝送速度に応じてユーザ通信装置か
ら他の無線回線ａやｂを介してのＦＡへの接続も設定し
て、ユーザ装置とＦＡの間で効率的な大容量の通信を実
現できる。そして、ＦＡを介して種々のサービスサーバ
に接続することができる。この場合、ＦＡからサービス
サーバまでは最も効率的なルートをデータが流れるの
で、サービスサーバからユーザまでの間で総合的に快適
な通信が実現される。

【００３４】また移動補助サーバがなく、あるいはあっ
ても本発明によるマルチリンクの効率化が普及していな
い場合、ユーザが移動時に必ずアクセスする中継ゲート
ウェイ装置を固定的なネットワークの内部に用意し、こ
のゲートウェイ装置に前記中継通信装置の機能を備える
場合もある。このゲートウェイ装置に本発明によるマル
チリンクの効率化の機能を組み込むことにより、ユーザ
がどこに移動しても当該ゲートウェイを介して種々のサ
ービスサーバにアクセスすると、それらの通信は本発明
の効果を享受できる。前記のＭｏｂｉｌｅＩＰ方式で
のホーム・エージェント（ＨＡ）に本発明によるマルチ
リンクの効率化の機能を組み込むのは、この場合にあた
る。

【００３５】あるいは、サービスサーバや通信を中継す
るルータが、そこで使うプロトコルをユーザが指定／プ
ログラミングできる機能を備えている場合は、その機能
を用いて本発明のマルチリンクの効率化の機能を前記サ
ービスサーバやルータに組み込んで通信を行なうことに
より本発明の効果を享受できる。

【００３６】移動するユーザが本発明によるマルチリン
クを用いる通信を行なうことにより、効率的な回線切替
えが可能な効果もある。図１０にその例を示す。移動す
る車２００に備えられたユーザ装置２０１からインター
ネット２０８上のサービスにアクセスしている場合に、
ユーザ装置が持つ携帯電話システム用通信装置２０４と
高度交通通信システム（ＩＴＳ）用通信装置２０３を活
用することができる。当初、ＩＴＳ用通信装置のみによ
り通信を行なっていたところ、帯域が不足したため携帯
電話システム用通信装置も用いて伝送容量の拡大を行な
う際、この追加する通信をユーザ装置から携帯電話シス
テム経由でＩＴＳ網内に提供されている移動補助サーバ
２０６との間に設定する。この時、新しく設定する回線
を決める際にも他に使い得る回線がある場合は、各回線
の通信品質あるいは実効的な回線容量を検出し、それを
基に決定することにより、複数の回線の中で悪い回線の
影響を受けることが多いマルチリンクを用いる通信にお
いても、新しい回線の設定後の通信品質を高く保つこと
ができる。携帯電話システムとＩＴＳは公衆通信網ある
いは専用線、インターネットなどで接続されているの
で、携帯電話システム制御局２１０からこの接続２１１
を介することにより、当該追加する通信が設定できる。
ユーザ装置、移動補助サーバはそれぞれ本発明の機能を
有するマルチリンク処理部２０２，２０７を有する。そ
して、この移動補助サーバとユーザ装置の間で本発明に
かかるマルチリンクを設定する。これによりユーザ装置
はインターネットを介したサービスサーバへのアクセス
において最も回線容量が制限されていた車−ＩＴＳ移動
補助サーバ間の容量を増強できる。ＩＴＳを利用する間
においてもセル間移動時のハンドオーバや大型トラック
の陰に入っての一時的な回線不通があるし、携帯電話シ
ステム側においても、トンネルによるサービス中断など
がある。これらの回線品質の変化に、本発明によるマル
チリンク処理部は、回線品質を常に監視して、得られる
情報を基に状況・品質の変化に動的に対応して、常時、
低遅延で回線利用効率の高い最適な通信を保持する。以
上の例ではＩＴＳと携帯電話システムを用いたマルチリ
ンクについて説明したが、ＩＴＳ内での車からの路車間
通信による直接アクセスと、車車間通信を用いて他の車
を経由するＩＴＳ基幹網への間接アクセスとのマルチリ
ンク、携帯電話システムと衛星通信システムなどあらゆ
る移動通信システムの組合せで同様の効果が得られる。

【００３７】ＩＰ通信の場合、ネットワーク層レベルで
のルーティング機能も回線の状況に応じて、データ転送
に利用するリンクを動的に選択する機能があるが、これ
はルーティング機能間で回線状況の情報をやりとりし
て、ネットワーク全体で統一性のあるルーティングを決
定するため、その動的な変更が比較的ゆっくりにしか行
なわれない。このため細かな回線状況の変化に追随でき
ない。従って、本発明によるマルチリンクを用いてエン
ドユーザ主導でリンク間のデータ転送の振り分けの調整
により低遅延で回線利用効率を高める方式の方が数十秒
単位で回線状況の変わる移動通信などを含む場合はより
効果的である。

【００３８】またＩＴＳ内での場合、道路に沿って通信
セルが配置されているため、車の進行に連れて定期的に
セル間を移動するハンドオーバが生じる。つまり、定期
的な通信回線の実効伝送速度の変化が生じる。マルチリ
ンク処理部でこの周期を考慮にいれたデータ転送の振り
分けを行なうことにより、さらに実効的な回線使用効率
を高く保つことができる。特に、車車間通信も用いて前
後の車経由で前記移動補助サーバにアクセスする回線も
マルチリンクに取り込むことにより、自車からの直接Ｉ
ＴＳへ接続する回線と他車経由の回線は、ハンドオーバ
や障害物による遮閉などが同時に起こり難いので、より
効果が得られ易い。ユーザがある路線上に移動し、その
路線に沿って展開される移動通信システムを使う様な場
合に、この様なことが言える。

【００３９】以上の様に、本発明は、回線の状況の変わ
り易い移動通信においても、複数の通信回線を設定しそ
れらを束ねて常に効果的に利用する手段を提供する。

【００４０】

【発明の効果】以上、説明してきた様に、本発明は、回
線監視の機能を設けるとともに、監視結果をベースに、
各回線の実効的な伝送速度に応じて通信の振り分けを実
施する機能を備えるマルチリンク通信装置を与えること
により、特に無線通信回線の移動利用の様な回線状況が
動的に激しく変化する環境においても、全体として、低
遅延で効率的なマルチリンクによる通信を実現できる効
果がある。さらに、移動体で用いる場合の頻繁な回線品
質の変化に対しても、効果的に追随する回線切替えを実
現する効果もある。

【００４１】また、通信回線における再送の発生に基づ
き回線の実効的な伝送速度を推定することにより、簡易
な計算で前記効果を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】マルチリンク通信装置を用いた通信システム例
である。

【図２】本発明によるマルチリンク処理部の構成例であ
る。

【図３】短パケットのフレーム構成例である。

【図４】パケット分割処理の流れの第一の例である。

【図５】パケット分割処理の流れの第二の例である。

【図６】パケット分割処理の流れの第三の例である。

【図７】固定長短パケットの構成例である。

【図８】マルチリンク通信装置を用いた通信システムの
第二の例である。

【図９】マルチリンクパケットフレームである。

【図１０】車載のマルチリンク通信装置をによる通信の
例である。

【符号の説明】

１０，１１ユーザ通信装置１３，２１通信制御部１４，２０マルチリンク処理部１５−１〜３，１９−１〜３送受信部１６，２２送受話器１７，２３データ信号端子３１カウンタ３２回線監視部３３パケット分割部３４パケット復元部３５バッファ４１短パケットフレーム４２シーケンス部４５データ部８１−１〜３．．．入力パケットフレーム８２シーケンス番号領域８５長さ領域８６−１〜５．．．出力短パケットフレーム１０４−１〜３無線通信部１０５−１〜３無線区間用プロトコル処理部１０６−１〜３無線送受信部１１０基地局１１２基幹ネットワーク１２０中継通信装置１２２通信中継部１３２ＰＰＰヘッダ１３３ＭＰヘッダ２００車２０１ユーザ装置２０２，２０７マルチリンク処理部２０５ＩＴＳ基地局およびアンテナ２０６ＩＴＳ移動補助サーバ２０８インターネット２０９携帯電話システム基地局およびアンテナ２１０携帯電話システム制御局

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5K030 GA02 GA03 JL01 JL07 LA01 LB06 LB13 LC09 LE06 LE14 MB02 MB05 MB09 5K034 AA01 CC01 EE07 FF04 HH04 HH06 HH63 JJ13 KK25 LL07 MM03 MM11 9A001 CC05 CC07 DD10 LL05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対向する装置の間で、その実効的な伝送
速度が変動する通信回線を含む、複数の論理的な通信回
線を同時に用いて一つの仮想的な通信回線に見せること
により、上位機能との間で種々のデータを前記複数の回
線の個々を区別することなくやりとりできるマルチリン
ク通信の機能を有する通信装置において、各回線の実効的な伝送速度を監視する機能と各回線の実
効的な伝送速度に応じてデータを振り分ける機能を有す
ることを特徴とするマルチリンク通信装置。
【請求項２】対向する装置の間で、その実効的な伝送
速度が変動する通信回線を含む、複数の論理的な通信回
線を同時に用いて一つの仮想的な通信回線に見せること
により、上位機能との間で種々のデータを前記複数の回
線の個々を区別することなくやりとりできるマルチリン
ク通信の機能を有する通信装置において、前記通信回線には無線通信回線を含み、前記監視する機
能は前記無線通信回線の実効的な伝送速度を監視する機
能も備える第１の請求にかかるマルチリンク通信装置。
【請求項３】前記回線には通信誤りに対して再送を行
なう機能を有すものを含み、前記監視する機能は、前記
再送を行なう回線に対しては、前記回線で生じる再送の
回数を基に前記実効的な伝送速度を算定することを特徴
とする請求項１、２記載のマルチリンク通信装置。
【請求項４】対向する装置の間で、その実効的な伝送
速度が変動する通信回線を含む複数の論理的な通信回線
を同時に用いて一つの仮想的な通信回線に見せることに
より、上位機能との間で種々のデータを前記複数の回線
の個々を区別することなくやりとりできるマルチリンク
通信の機能を有する通信装置において、前記通信回線には無線通信回線を含み、前記無線通信回
線のひとつを提供するシステムは前記通信装置を利用す
る移動体が移動する路線に沿って展開されていて、各回線の実効的な伝送速度を監視する機能と、前記路線
に沿って展開されている無線通信回線で生じる通信状況
変化の周期と各回線の実効的な伝送速度に応じてデータ
を振り分ける機能を有することを特徴とするマルチリン
ク通信装置。