JP2004194104A - 通信システム、ゲートウェイ装置、プログラムおよび記録媒体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】宛先を内包したデータブロックをトランスポート層の通信プロトコルに従って通信するサーバ装置と無線回線を介してクライアント装置へデータブロックを送信する基地局とに接続された中継装置に、サーバ装置から受信したデータブロックを記憶させ、このデータブロックを、上記無線区間の状態を示す状態データと予め定めらた閾値とに基づいて決定される通信速度で上記基地局装置を介して上記クライアント装置へ送信させる。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
クライアント装置とサーバ装置との間の通信速度を制御する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、インターネットを利用した通信サービスが急速に普及している。ユーザは、例えばブラウザ機能を有する携帯電話機などのクライアント装置を用いて、インターネット上のサーバ装置から所望の画像データや楽曲データなどのコンテンツを取得し利用することができる。このようなクライアント装置とサーバ装置との間の通信は所定の通信プロトコルにしたがって行われる。一般に、通信プロトコルは、OSI参照モデルに示されるように、複数の階層に分割されており、各階層毎に固有の役割が定められている。例えば、インターネットにおいて一般的に使用されているTCP/IP(Transmission Control Protocol / InternetProtocol)では、トランスポート層と呼ばれる階層(TCP/IPではTCPが属する階層)でクライアント装置とサーバ装置との間の通信の通信速度の制御が行われている。
【0003】
トランスポート層の通信プロトコルにしたがって、サーバ装置からクライアント装置へコンテンツを送信する場合、このコンテンツは複数個のデータブロック(以下、「パケット」と称する)に分割されて送信される。これら複数個のパケットの各々には通信単位のデータサイズに分割されたコンテンツ(以下、「分割データ」と称する)と、当該パケットの宛先を示す通信アドレス(例えば、IPアドレス:以下、「宛先アドレス」と称する)と、分割位置を示すデータ(以下、「オフセット」と称する)が内包されている。一方、これら複数個のパケットを受信するとクライアント装置は、これら複数のパケットの各々に内包されている分割データを組み立てることにより、コンテンツを復元することができる。このように、サーバ装置から送信されるコンテンツは複数個のパケットに分割されてクライアント装置へ送信される。一般に、クライアント装置とサーバ装置とを結ぶ通信網に過剰な負荷がかかり、輻輳が発生すると、パケットがクライアント装置へ到達しないこと(以下、「パケットロス」と称する)が生じる場合がある。輻輳が発生している状況下で、更に、パケットを送信し続けると、輻輳を更に悪化させてしまうことになる。このため、上述したトランスポート層の通信プロトコルでは、パケットロスが発生しているか否かにより輻輳が発生しているか否かを判断し、輻輳が発生していると判断した場合には、この通信網を流れるパケットの通信速度を低下させるようにしている。
【0004】
しかしながら、トランスポート層のような上位層の通信プロトコルでパケットロスの発生を検出し、検出結果に応じて通信速度を制御するだけでは、パケットロス発生前の通信速度に回復するまでに多くの時間を要してしまう。このような問題の解決に関する技術として、非特許文献1や非特許文献2がある。
【0005】
非特許文献1に開示されている技術では、クライアント装置へパケットを送信するサーバ装置に、TCPVegasと呼ばれる特別なアルゴリズムに従った動作を行わせている。具体的には、このアルゴリズムにしたがって作動するサーバ装置はパケットをクライアント装置へ送信する際に、その時点でのスループットとその時点までの平均のスループットとを比較する。なお、スループットとは、このサーバ装置が単位時間内に送信したパケットの量のことである。そして、前者が後者よりも低い場合には、クライアント装置へパケットを送信する通信速度を遅くし、逆に、前者が後者よりも高い場合には、通信速度を早くすることにより、輻輳の発生自体を回避している。
【0006】
また、非特許文献2に開示されている技術では、クライアント装置とサーバ装置との通信を中継する中継装置(例えば、ルータ)を設け、この中継装置にECNと呼ばれる特別なアルゴリズムに従った動作を行わせている、具体的には、この中継装置は、サーバ装置から送信されてくるパケットの量が自身の処理能力を超えているか否かを判定し、自身の処理能力を超えている場合には、サーバ装置に対して送信してくるパケットの量を減少させるように要求することにより、クライアント装置とサーバ装置との間の通信速度を制御し、輻輳の発生自体を回避している。
【0007】
また、近年、携帯電話機などの移動通信端末の高性能化に伴い、移動通信網などの無線網経由でのインターネットへのアクセスが急増している。無線網と有線網との両者を含んだ通信システムでは、両者の通信速度の差に起因した問題が発生する。具体的には、無線網は有線網に比較して通信速度が遅いため、無線網と有線網とを接続する中継装置が有線網から送信されてくるパケットを無線網へ通信しきれずにパケットロスが発生するという問題である。このような問題を解決するための技術として、特許文献1に開示されている技術がある。特許文献1に開示されている技術では、IPにしたがって通信を行う有線網(以下、「IP網」と称する)と無線網とを接続するパケット中継装置に、パケットを格納するためのバッファを設けることに加え、無線網内の移動通信端末と基地局との間の無線区間の伝送レートに応じてIP網内の通信速度を変更させるている。つまり、特許文献1に開示されている技術では、無線網の無線状態が良好ではなく無線網において充分な通信速度が確保できな場合には、IP網における通信速度を遅くし、IP網から無線網へ流入してくるパケットの量を削減することにより、無線網とIP網との境界でパケットロスが発生することを回避している。
【0008】
【非特許文献1】
Ir.Brakmo, S.O'Malley, and L.Peterson、
“TCP Vegas:New techniques for congestion detection and
avoidance.”、
In Proceeding of the SIGCOMM '94 Symposium(Aug.1994)
pages24-35、
インターネット<URL:ftp://ftp.cs.arizona.edu
/xkernel/Paper/vegas.ps>
【0009】
【非特許文献2】
K.Ramakrishnan, S.Floyd, and D.Black、
"The Addition of Explicit Congestion Notification(ECN) to IP"、
RFC3168、September 2001、
インターネット<URL:http://www.iet.org/rfc/rfc3168.txt>
【0010】
【特許文献1】
特開2002−171572号公報
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、音声通話に比較し広い帯域を要するビデオ電話などの、各種の通信アプリケーションを実現する次世代移動通信方式の一つとしてIMT−2000が提案されている。このIMT−2000では、基地局とクライアント装置との間の通信区間(以下、「無線区間」と称する)の状態の変化に応じて基地局からクライアント装置への通信の通信速度を変化させること、すなわち、無線区間の状態が良好なほど、基地局とクライアント装置との間の通信速度を高速にするHSDPA(High Speed Download Packet Access)の採用が予定されている。
【0012】
このHSDPAを採用すれば、無線区間の状態の変化に応じて無線区間における通信速度を変化させることができる。しかしながら、前述したように、無線網と有線網との境界においては、両者の通信速度の差に起因してパケットロスが発生し易い。このようなパケットロスの発生を回避するために、無線区間の状態の変化に応じて無線区間の通信速度のみならず、有線区間の通信速度も変更させたいというニーズがある。
【0013】
確かに、上述した特許文献1に開示されている技術によれば、上記ニーズに応えることができるかに見える。しかしながら、特許文献1に開示されている技術では、有線網としてIP網を使用しているため、きめ細やかな通信サービスを提供することができないといった問題点がある。具体的には、IPはTCPよりも下位の階層であるネットワーク層の通信プロトコルであり、伝送データの誤りを訂正する機能や、宛先に正しくデータが送信されたかをチェックする機能を有しておらず、信頼性に乏しいといった問題点がある。また、無線区間における通信速度の低下によりパケット中継装置のバッファにパケットが蓄積されると、TCPにしたがって動作するアプリケーションでは、パケットを正しく受信したか否かを示す通知をクライアント装置からサーバ装置が得るまでに時間がかかり、タイムアウトが発生する虞がある。なお、タイムアウトとは、サーバ装置がパケットを送信した後に所定の時間以内にその宛先からパケットを正しく受信したか否かを示す通知を受信しない場合に、再度、そのパケットを送信することである。更に、パケットロス防止による通信品質維持よりも遅延時間短縮が求められるストリーミングやVoIP(Voice Over IP)などに対して、その要求仕様を満たすことも困難である。
【0014】
一方、非特許文献1や非特許文献2に開示されている技術は、トラスポート層の通信プロトコルを前提としているので、きめ細やかな通信サービスを提供することができる。しかしながら、上述したTCPVegasアルゴリズムにしたがって動作するサーバ装置やECNアルゴリズムにしたがって動作する中継装置を用いたとしても、クライアント装置と基地局との間の無線区間の状態に基づいてサーバ装置からクライアント装置へ宛てて送信されたパケットの通信速度を制御することは実現できない。
【0015】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、トランスポート層の通信プロトコルに準拠した通信を行う通信システムにおいて、クライアント装置と基地局との間の無線区間の状態に基づいてサーバ装置からクライアント装置へ宛てて送信されたパケットの通信速度を制御する技術を提供することを目的としている。
【0016】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、宛先の通信アドレスを内包したデータブロックを該宛先へトランスポート層の通信プロトコルにしたがって送信するサーバ装置と、前記サーバ装置から送信された前記データブロックを前記トランスポート層の通信プロトコルにしたがって受信し、該データブロックをその宛先へ送信するゲートウェイ装置と、前記ゲートウェイ装置から受信した前記データブロックを無線区間へ送信するとともに、該無線区間を介して送信されてきた前記データブロックを前記ゲートウェイ装置へ送信する基地局と、前記基地局から前記無線区間へ送信された前記データブロックを受信するクライアント装置と、を有し、前記ゲートウェイ装置は、前記サーバ装置から受信した前記データブロックを記憶し、前記無線区間の状態を示す状態データを前記基地局から取得し、該状態データと予め定められた閾値とに基づいて決定される通信速度で自装置に記憶している前記データブロックを前記クライアント装置へ送信することを特徴とする通信システムを提供する。
【0017】
また、上記課題を解決するために、本発明は、宛先の通信アドレスを内包したデータブロックを該宛先へ送信するサーバ装置とトランスポート層の通信プロトコルにしたがって通信する第1の通信手段と、前記第1の通信手段により受信した前記データブロックを記憶する記憶手段と、無線区間へ前記データブロックを送信する基地局と通信する第2の通信手段と、前記基地局により前記無線区間へ送信された前記データブロックを受信するクライアント装置と該基地局との間の前記無線区間の状態を示す状態データを前記第2の通信手段により該基地局から取得する取得手段と、前記取得手段により取得された前記状態データと予め定めらた閾値とに基づいて決定される通信速度で前記記憶手段に記憶している前記データブロックを前記第2の通信手段により前記基地局を介して前記クライアント装置へ送信する送信手段とを有するゲートウェイ装置を提供する。
【0018】
また、上記課題を解決するために、本発明は、コンピュータ装置に、宛先の通信アドレスを内包したデータブロックを該宛先へ送信するサーバ装置とトランスポート層の通信プロトコルにしたがって通信する第1の通信手段と、前記第1の通信手段により受信した前記データブロックを記憶する記憶手段と、無線区間へ前記データブロックを送信する基地局と通信する第2の通信手段と、前記基地局により前記無線区間へ送信された前記データブロックを受信するクライアント装置と該基地局との間の前記無線区間の状態を示す状態データを前記第2の通信手段により該基地局から取得する取得手段と、前記取得手段により取得された前記状態データと予め定めらた閾値とに基づいて決定される通信速度で前記記憶手段に記憶している前記データブロックを前記第2の通信手段により前記基地局を介して前記クライアント装置へ送信する送信手段とを実現させるためのプログラムと、コンピュータ装置読み取り可能な記録媒体であって、当該プログラムを記録した記録媒体と、を提供する。
【0019】
このような、通信システム、ゲートウェイ装置、プログラムおよび記録媒体によれば、無線区間の状態を示す状態データがゲートウェイ装置により取得され、この状態データと、ゲートウェイ装置に記憶されている閾値とに基づいて、サーバ装置からクライアント装置へデータブロックを送信する際の通信速度が決定される。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。
【0021】
[A.構成]
(1:通信システムの構成)
図1は、本発明の実施形態に係る通信システムの全体構成の一例を示す図である。クライアント装置20は、例えばパケット通信機能を備えた携帯電話機であり、上述したHSPDAを実現する機能を備えている。具体的には、クライアント装置20は、自装置と基地局11との間の無線区間の状態を検出し、検出した状態に基づいた状態データを基地局11へ送信する機能を有している。本実施形態では、この状態データとして、符号誤り率を用いる。符号誤り率とは、クライアント装置20が無線区間を介して受信したパケットを構成するビットのうち、何個のビットで符号誤り(符号が反転していること)が発生していたかを示す値である。なお、係る状態データは符号誤り率に限定されるものではなく、上記無線区間において割り当てられている帯域幅であっても良い。また、このクライアント装置20には、移動通信網10を運営する通信事業者により割り当てられた固有の端末識別子(例えば、電話番号)が記憶されている。本実施形態では、端末識別子「090XXXXXXXX」がクライアント装置20に記憶されているものとする。
【0022】
移動通信網10は、当該移動通信網10に収容されるクライアント装置20に対して通信サービスを提供する通信網である。この移動通信網10は、基地局11とパケット交換装置12とを有している。基地局11は所定の広さの無線エリア(例えば、基地局11を中心とした半径500メートルの範囲)を形成し、この無線エリアに在圏するクライアント装置20と無線通信するためのものである。この基地局11は、移動通信網10の通信サービスエリア内に多数設置されている。更に、この基地局11は、上述したHSPDAを実現する機能を備えている。すなわち、この基地局11は、自装置の形成する無線エリアに在圏するクライアント装置20と自装置との間の無線区間の状態を管理するために、図2に示される状態管理テーブルを記憶している。図2に示されるように、状態管理テーブルには、基地局11の形成する無線エリアに在圏するクライアント装置20の端末識別子に対応付けて、そのクライアント装置20から送信されてくる状態データが格納されている。そして、基地局11は、クライアント装置20から上記状態データを受信する度毎に、クライアント装置20の端末識別子と、受信した状態データとで上記状態管理テーブルの格納内容を更新する。また、この基地局11には、移動通信網10内でこの基地局11を一意に特定する基地局アドレス(例えば、通信アドレス)が上記通信事業者により割り当てられている。本実施形態においては、基地局11には、基地局アドレス「192.2.2.2」が割り当てられているものとする。なお、本実施形態では、基地局アドレスとして通信アドレスを用いる場合について説明するが、係る基地局アドレスは通信事業者によって割り振られた一連番号であっても良いことは勿論である。要は、移動通信網10内で、基地局11を一意に特定できるものであれば、いずれであっても良い。
【0023】
パケット交換装置12は、サーバ装置30に対して通信コネクションを接続する旨の通信メッセージを内包したパケット(以下、単に「通信メッセージ」と称する)を送信してきたクライアント装置20に対して、このクライアント装置20を移動通信網10内で一意に特定する通信アドレス(例えば、IPアドレス:以下、「クライアントアドレス」と称する)を割り当る。そして、パケット交換装置12は、上記クライアントアドレスをパケットの送信元を示す送信元アドレスとして、このパケットに書き込んでゲートウェイ装置50へ送信するものである。また、このパケット交換装置12は、図3に示される対応管理テーブルを記憶している。この対応管理テーブルには、図3に示されるように、クライアント装置20の端末識別子と、このクライアント装置20に対して割り当てたクライアントアドレスと、クライアント装置20を収容している基地局11の基地局アドレスとを対応付けて格納するテーブルである。そして、パケット交換装置12は、ゲートウェイ装置50から送信されてきたパケットを、そのパケットの宛先であるクライアント装置20へ送信する機能を有している。具体的には、パケット交換装置12は、受信したパケットに内包されているクライアントアドレスと、上記対応管理テーブルの格納内容に基づいて、そのクライアントアドレスを割り当てられているクライアント装置20と、このクライアント装置20を収容している基地局11とを特定し、そのパケットをその基地局11へ送信する。
【0024】
サーバ装置30は、一般的なコンピュータ装置と同一の構成を有するものであり、インターネット40に接続されている。このサーバ装置30には、インターネット40上でこのサーバ装置30を一意に特定するための通信アドレス(以下:「サーバアドレス」と称する)が割り当てられている。本実施形態においては、サーバ装置30には、サーバアドレス「192.3.3.3」が割り当てられているものとする。このサーバ装置30は、クライアント装置20へ送信するためのコンテンツを記憶しており、このコンテンツをゲートウェイ装置50を介してクライアント装置20へ送信することができる。具体的には、このサーバ装置30はゲートウェイ装置50とトランスポート層の通信プロトコル(例えば、TCP)にしたがって通信し、上記コンテンツを複数個のパケットに分割して一つづつ順番に送信する。そして、パケットを送信した後、サーバ装置30は、上記パケットを正しく受信しなかった旨の通知をゲートウェイ装置50から受信した場合や、所定の時間内にこの通知を受信しなかった場合に、そのパケットを再度送信するものである。なお、本実施形態では、サーバ装置30に一つづつパケットを送信させる場合について説明するが、複数個のパケットを同時に送信させても良いことは勿論である。
【0025】
ゲートウェイ装置50は、移動通信網10とインターネット40とに接続されており、移動通信網10に収容されているクライアント装置20とインターネットに接続されているサーバ装置30との間のパケット通信を中継するものである。より詳細に説明すると、ゲートウェイ装置50は、サーバ装置30から送信されてきたパケットをTCPにしたがって受信し、受信したパケットの内容に基づいてそのパケットを正しく受信したか否かを判定し、その旨サーバ装置30へ通知する。例えば、ゲートウェイ装置50は、サーバ装置30から受信したパケットで符号誤りが発生している場合には、そのパケットを正しく受信しなかったと判定する。そして、ゲートウェイ装置50は、サーバ装置30から送信されてきたパケットを正しく受信した場合にのみ、そのパケットを移動通信網10を介してクライアント装置20へ送信する。
【0026】
加えて、このゲートウェイ装置50は、自装置を介してサーバ装置30から送信されてくるパケットを受信しているクライアント装置20について、このクライアント装置20と基地局11との間の無線区間の状態を示す状態データを基地局11から取得し、取得した状態データに基づいて上記パケット通信の通信速度を制御するものである。
【0027】
(2:ゲートウェイ装置50の構成)
次に、ゲートウェイ装置50のハードウェア構成を、図4を参照しつつ説明する。図4に示されるように、ゲートウェイ装置50は、第1通信インターフェイス(以下、「IF」と称する)部210と、第2通信IF部220と、記憶部230と、バッファ制御部240と、ルーティング制御部250と、を有している。
【0028】
第1通信IF部210は、インターネット40を介してサーバ装置30とTCPに準拠した通信を行う機能を備えている。具体的には、第1通信IF部210は、インターネット40を介してサーバ装置30から送信されてきたパケットを受信すると、そのパケットの内容に基づいて、そのパケットを正しく受信したか否かを判定しその判定結果をサーバ装置30へ通知する。そして、第1通信IF部210は、サーバ装置30から送信されてくるパケットを正しく受信した場合にのみ、そのパケットをルーティング制御部250へ渡すものである。加えて、第1通信IF部210は、ルーティング制御部250から渡されたパケットをインターネット40へ送出する機能も備えている。
【0029】
第2通信IF部220はパケット交換装置12から送信されてきたパケットを受信し、受信したパケットをルーティング制御部250へ渡す機能を備えている。また、この第2通信IF部220はバッファを備えており、ルーティング制御部250より引渡されたパケットをこのバッファへ格納する。そして、この第2通信IF部220は、バッファに格納しているパケットを後述するバッファ制御部240による制御に基づいてパケット交換装置12へ送出する機能を備えている。
【0030】
記憶部230は、例えばハードディスクなどのデータを不揮発に記憶する記憶装置であり、予め定められた閾値と、予め定められた初期通信速度と、図5に示す通信速度管理テーブルを格納している。図5に示されるように、通信速度管理テーブルは、サーバ装置30のサーバアドレスと、このサーバ装置30と通信しているクライアント装置20のクライアントアドレスと、サーバ装置30からクライアント装置20へ宛てて送信されているパケットの通信速度とを対応づけて格納するテーブルである。なお、以下では、互いに対応付けられているサーバアドレスとクライアントアドレスと通信速度とを「通信速度管理データ」と称する。
【0031】
バッファ制御部240は、クライアント装置20宛てのパケットを、このクライアント装置20のクライアントアドレスに対応付けて通信速度管理テーブル(図5参照)に記憶されている通信速度で送出するように第2通信IF部220を制御する機能を有している。
【0032】
ルーティング制御部250は、以下に述べる2つの機能を備えている。第1の機能は、第1通信IF部210や第2通信IF部220から渡されたパケットをその宛先に基づいてパケット交換装置12へ送信するかインターネット40へ送信するかを判定する機能である。この第1の機能により、ルーティング制御部250は、受信したパケットをパケット交換装置12へ送信すると判定した場合には、このパケットを第2通信IF部220へ渡し、逆に、インターネット40へ送信すると判定した場合には、このパケットを第1通信IF部210へ渡すことができる。
【0033】
ルーティング制御部250が備える第2の機能は、所定のタイミングで基地局11から状態データを取得し、この状態データと上記閾値とに基づいて通信速度管理テーブルの格納内容を更新する機能である。このルーティング制御部250は、現在時刻を取得する計時機能を有しており、定期的に上記更新を行う機能を備えている。また、このルーティング制御部250は、サーバ装置30とコネクションを確立する旨の通信メッセージを第2通信IF部220を介して受信した場合に、この通信メッセージに基づいて通信速度管理データを生成し、通信速度管理テーブルへ書き込み、サーバ装置30との間のコネクションを切断する旨の通信メッセージを第2通信IF部220を介して受信した場合に、この通信メッセージの内包されている送信元アドレスと宛先アドレスとを内包した通信速度管理データを通信速度管理テーブルから削除するものとする。
【0034】
[B.動作]
次に、本実施形態に係る通信システムの特徴を顕著に示す動作について、図6を参照しつつ説明する。図6は、クライアント装置20がサーバ装置30からコンテンツをダウンロードする際の通信シーケンスの一例を示す図である。
【0035】
(1:コネクション確立動作)
まず、クライアント装置20からの要求に基づいて、ゲートウェイ装置50がクライアント装置20、サーバ装置30および基地局11との間のコネクションを確立する動作について図7に示すフローチャートを参照しつつ説明する。
【0036】
例えば、サーバ装置30に記憶されているコンテンツのURL(Uniform Resource Locator)を入力され、このコンテンツをダウンロードすることをユーザに指示されると、クライアント装置20は、図6に示されるように、コネクションの確立を要求する旨の通信メッセージS010をサーバ装置30へ宛てて送信する。この通信メッセージS010は、基地局11とパケット交換装置12とを順に介してゲートウェイ装置50へ到達する。図7に示されるように、ゲートウェイ装置50のルーティング制御部250は、この通信メッセージS010を第2通信IF部220を介して受信すると(ステップSA1)、受信した通信メッセージS010に内包されているクライアントアドレス、サーバアドレスおよび記憶部230に格納されている初期通信速度とを対応付けて通信速度管理テーブルへ書き込む(ステップSA2)。
【0037】
次に、ルーティング制御部250は、ステップSA1にて受信した通信メッセージS010を、TCPに準拠した通信メッセージS020へ変換し、この通信メッセージS020を第1通信IF部210を介してサーバ装置30へ宛てて送信する(ステップSA3)。
【0038】
このようにして、ゲートウェイ装置50から送信された通信メッセージS020は、インターネット40を介してサーバ装置30へ到達する(図6参照)。この通信メッセージS020を受信したサーバ装置30は、ゲートウェイ装置50との間でコネクション(以下、「サーバコネクション」と称する)を確立し、サーバコネクションの確立が完了した旨の通信メッセージS030をゲートウェイ装置50へ宛てて送信する(図6参照)。
【0039】
ルーティング制御部250は、第1通信IF部210を介して上記通信メッセージS030を受信すると(ステップSA4)、ステップSA1にて通信メッセージS010を送信してきたクライアント装置20を収容する基地局11を特定する(ステップSA5)。具体的には、ルーティング制御部250は、ステップSB2にて通信速度管理テーブルへ書き込んだクライアントアドレスに対応付けられている基地局アドレスをパケット交換装置12から取得する。そして、ルーティング制御部250は、状態データを取得するためのコネクション(以下、「基地局コネクション」と称する)の確立を要求する旨の通信メッセージS040を生成し、この通信メッセージS040を第2通信IF部220を介してステップSA5にて特定した基地局11へ送信する(ステップSA6)。
【0040】
この通信メッセージS040を受信した基地局11は基地局コネクションを確立し、基地局コネクションが確立した旨の通信メッセージS050をゲートウェイ装置50へ送信する。第2通信IF部220を介して通信メッセージS050を受信すると(ステップSA7)、ルーティング制御部250は、コネクション(以下、「クライアントコネクション」と称する)が確立した旨の通信メッセージS060を生成し、この通信メッセージS060を第2通信IF部220を介して、通信メッセージS010を送信してきたクライアント装置20へ送信する(ステップSA8)。
【0041】
以上に説明したように、クライアント装置20とゲートウェイ装置50との間にクライアントコネクションが確立され、ゲートウェイ装置50とサーバ装置30との間にサーバコネクションが確立される。以降、このサーバコネクションとクライアントコネクションとを介してサーバ装置30からクライアント装置20へコンテンツの部分データを内包したパケットが送信される。このサーバコネクションはTCPに準拠したものであるから、ゲートウェイ装置50は、サーバ装置30から送信されてきたパケットを正しく受信したか否かをサーバ装置30へ通知することができる。これにより、TCPよりも下位の階層の通信プロトコルでパケットの送受信が行われる場合に比較して、タイムアウトによるパケットの再送信が削減されるといった効果を奏する。加えて、ゲートウェイ装置50は、クライアント装置20を収容している基地局11との間で基地局コネクションを確立し、基地局11から無線区間の状態を示すデータを取得することができる。なお、本実施形態では、サーバコネクションを確立した後に、基地局コネクションを確立する場合について説明したが、基地局コネクションをサーバコネクションより先に確立しても良く、また、両者の確立を同時に行うとしても勿論良い。
【0042】
また、本実施形態においては、クライアント装置20から、クライアントコネクションを切断する旨の通信メッセージS090を受信した場合には、図6のS090からS140に示されるように、ゲートウェイ装置50は、クライアントコネクション、サーバコネクションおよび基地局コネクションをその確立した順に切断する。なお、これらコネクションを確立する順と切断する順とが異なっても良いことは勿論である。
【0043】
(2:通信速度制御動作)
次いで、ゲートウェイ装置50が基地局11から無線区間の状態を示す状態データを取得し、この状態データに基づいて、サーバ装置30からクライアント装置20へ送信されるパケットの通信速度を制御する通信速度制御動作について図8を参照しつつ説明する。なお、以下に説明する動作例の前提として、上述したコネクション確立動作が行われ、クライアントコネクション、サーバコネクションおよび基地局コネクションが確立されているものとする。そして、クライアント装置20は、ゲートウェイ装置50を介してサーバ装置30から送信されてくるパケットを受信している状態であるとする。
【0044】
ルーティング制御部250は、まず、現在時刻を取得し(ステップSB1)、取得した現在時刻が所定の時刻であるか否かを判定する(ステップSB2)。そして、ルーティング制御部250は、ステップSB2の判定結果が“No”である場合には、上記ステップSB1およびステップSB2を繰り返し実行する。逆に、ステップSB2の判定結果が“Yes”である場合には、ルーティング制御部250は、通信速度管理テーブル(図5参照)からクライアントアドレスを読み出す(ステップSB3)。
【0045】
ステップSB3に後続するステップSB4では、ルーティング制御部250は、ステップSB3で取得したクライアントアドレスに対応付けられている基地局アドレスと端末識別子とをパケット交換装置12から取得する。そして、ルーティング制御部250は、ステップSB4にて取得した基地局アドレスで特定される基地局11へ、ステップSB4で取得した端末識別子で特定されるクライアント装置20とこの基地局11との間の無線区間の状態を示す状態データの送信を要求する旨の通信メッセージS070を第2通信IF部を介して送信する(ステップSB5)。
【0046】
この通信メッセージS070を受信した基地局11は、自装置に記憶している状態管理テーブル(図2参照)から該当する状態データを読み出し、この状態データを内包した通信メッセージS080をゲートウェイ装置50へ宛てて送信する。ルーティング制御部250は、この通信メッセージS080を第2通信IF部220を介して受信し、この通信メッセージS080に内包されている状態データを取得する(ステップSB6)。
【0047】
次に、ルーティング制御部250は、ステップSB7にて取得した状態データと、記憶部230に格納されている閾値とに基づいて、ステップSB4にて取得したクライアントアドレスで特定されるクライアント装置20へ宛ててサーバ装置30から送信されているパケットの通信速度を決定する(ステップSB7)。ルーティング制御部250が、状態データと閾値とに基づいて通信速度を決定する態様としては、例えば、状態データが閾値よりも大きい場合には、通信速度を初期通信速度の半分の値とし、逆に、状態データが閾値以下の場合には、通信速度を初期通信速度の2倍の値にすることが挙げられる。
【0048】
そして、ルーティング制御部250は、ステップSB7にて決定した通信速度で通信速度管理テーブル(図5参照)の格納内容を更新する(ステップSB8)。以降、ゲートウェイ装置50のバッファ制御部240は、ステップSB8にて更新された通信速度でパケットを送信するように第2通信IF部を制御する。なお、通信速度制御テーブル(図4参照)に複数のクライアント装置20についてのデータが格納されている場合には、上記ステップSB3〜ステップSB8までの処理を各クライアント装置20毎に行う。
【0049】
このようにして、クライアント装置20と基地局11との間の無線区間の状態に基づいて、ゲートウェイ装置50は、このクライアント装置20宛てにサーバ装置30から送信されるパケットの通信速度を制御することが可能になる。
【0050】
[C.変形例]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は係る実施形態に限定されるものではなく、その技術思想の範囲内で様々な変形が可能である。なお、変形例としては、例えば、以下のようなものが考えられる。
【0051】
(変形例1)上述した実施形態では、ゲートウェイ装置50にサーバ装置30から送信されてきたパケットを正しく受信したか否かを判定させ、その判定結果をサーバ装置30へ通知させる場合について説明した。しかしながら、上記判定結果の他に、受信可能なパケット数をゲートウェイ装置50からサーバ装置30へ通知させるとしても良い。具体的には、第1通信IF部210を介してサーバ装置30から送信されてきたパケットを受信した際に、図9に示されるフローチャートに従った動作をルーティング制御部250に行わせることにより実現される。図9に示されるように、ルーティング制御部250は、第1通信IF部210を介してパケットを受信すると(ステップSC1)、そのパケットを第2通信IF部へ引渡すとともに、バッファへ格納可能なパケットの個数を示すデータ(以下、「受信可能パケット数」と称する)を第2通信IF部220から取得する(ステップSC2)。そして、ルーティング制御部250はステップSC2にて取得した受信可能パケット数を内包した通知を第1通信IF部210を介してサーバ装置30へ送信する(ステップSC3)。
【0052】
このような通知を受信すると、サーバ装置30は、パケットの送信を一時中断したり、同時に送信するパケットの個数を減少させることができる。これにより、例えば、基地局11とクライアント装置20との間の無線区間の状態の劣化に応じて、この無線区間における通信速度が低下する場合であっても、ゲートウェイ装置50で輻輳が発生することが回避されるといった効果を奏する。そして、サーバ装置30に、例えば定期的に受信可能パケット数をゲートウェイ装置50へ問い合わせるようにすれば、無線区間の状態の変化に応じてゲートウェイ装置50へ送信するパケットの個数を適切に変更することができるといった効果も奏する。
【0053】
(変形例2)上述した実施形態では、ゲートウェイ装置50は、クライアント装置20からのクライアントコネクションの確立を要求される度毎に、基地局11との間で状態データを受信するための基地局コネクションを確立し、この基地局コネクションを、クライアント装置20からのクライアントコネクションの切断要求に基づいて切断する場合について説明した。しかしながら、上記基地局コネクションは、クライアントコネクションの接続要求とは無関係に常時確立されているとしても勿論良い。このようにすると、基地局コネクションの確立に要する通信シーケンス(図6:S040およびS050)や、基地局コネクションの切断に要する通信シーケンス(図6:S120およびS130)が不要になり、ゲートウェイ装置50と基地局11との間だの通信トラヒックが削減されるといった効果を奏する。
【0054】
(変形例3)上述した実施形態では、定期にゲートウェイ装置50が状態データの送信を要求する旨の通信メッセージを基地局11へ送信することにより、状態データを取得する場合について説明した。しかしながら、ゲートウェイ装置50が状態データを取得する態様は係る態様に限定されるものではない。例えば、基地局11が定期的に状態データをゲートウェイ装置50へ送信する態様であっても良く、また、状態管理テーブル(図2参照)の格納内容を更新する度毎に、係る更新により更新された状態データをゲートウェイ装置50へ送信するとしても良い。
【0055】
(変形例4)上述した実施形態では、上位層の通信プロトコルの一例として、TCPについて説明した。しかしながら、本発明を適用可能なトランスポート層の通信プロトコルは、TCPに限定されるものではない。例えば、サーバ装置30とクライアント装置20との間の通信のリアルタイム性を追求するために、UDP(User Datagram Protocol)に準拠した通信を行う通信システムに含まれるゲートウェイ装置50にRED(Random Early Detection)機能を設けても良い。このようにすると、ストリーミングや、VoIP(VoiceIP)を実現するために好適な通信システムを構成することができる。
【0056】
(変形例5)上述した実施形態では、本発明に係るゲートウェイ装置の一例として、図3に示される構成を有するゲートウェイ装置50について説明した。しかしながら、一般的なコンピュータ装置に本発明に係るゲートウェイ装置の機能を実現させるためのプログラムを実行させることにより、これらコンピュータ装置に上述したゲートウェイ装置50とと同一の機能を追加しても良い。
【0057】
具体的には、本発明に係るゲートウェイ装置の機能を実現させるためのプログラムを例えばCD−ROM(Compact Disk-Read Only Memory)やFD(Floppy Disk)等のコンピュータ装置読み取り可能な記録媒体に記録させておき、このような記録媒体に記録されている情報を読み取ることが可能な装置(例えばCD−ROMドライブやFDドライブ等)を備えたコンピュータ装置に、この記録媒体に記録されているプログラムを読み取らせ、読み取ったプログラムを当該コンピュータ装置のCPU(Central Processing Unit)に実行させることで実現される。
【0058】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、トランスポート層の通信プロトコルにしたがって通信する通信システムにおいて、クライアント装置と基地局との間の無線区間の状態に基づいてサーバ装置からクライアント装置へ宛てて送信されたパケットの通信速度を制御することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る通信システムの全体構成の一例を示す図である。
【図2】同基地局11に記憶されている状態管理テーブル一例を示す図である。
【図3】同パケット交換装置12に記憶されている対応管理テーブル一例を示す図である。
【図4】同ゲートウェイ装置50のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図5】同ゲートウェイ装置50の記憶部230に記憶されている通信速度管理テーブル一例を示す図である。
【図6】同通信システムにおける通信シーケンスの一例を示す図である。
【図7】同ゲートウェイ装置50が行うコネクション確立動作の流れを示すフローチャートである。
【図8】同ゲートウェイ装置50が行う通信速度制御動作の流れを示すフローチャートである。
【図9】変形例1に係るゲートウェイ装置50の動作の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
10…移動通信網、11…基地局、12…パケット交換装置、20…クライアント装置、30…サーバ装置、40…インターネット、50…ゲートウェイ装置、210…第1通信IF部、220…第2通信IF部、230…記憶部、240…バッファ制御部、250…ルーティング制御部。
Claims (7)
- 宛先の通信アドレスを内包したデータブロックを該宛先へトランスポート層の通信プロトコルにしたがって送信するサーバ装置と、
前記サーバ装置から送信された前記データブロックを前記トランスポート層の通信プロトコルにしたがって受信し、該データブロックをその宛先へ送信するゲートウェイ装置と、
前記ゲートウェイ装置から受信した前記データブロックを無線区間へ送信するとともに、該無線区間を介して送信されてきた前記データブロックを前記ゲートウェイ装置へ送信する基地局と、
前記基地局から前記無線区間へ送信された前記データブロックを受信するクライアント装置と、を有し、
前記ゲートウェイ装置は、
前記サーバ装置から受信した前記データブロックを記憶し、
前記無線区間の状態を示す状態データを前記基地局から取得し、該状態データと予め定められた閾値とに基づいて決定される通信速度で自装置に記憶している前記データブロックを前記クライアント装置へ送信する
ことを特徴とする通信システム。 - 前記ゲートウェイ装置は、前記サーバ装置から送信されてくる前記データブロックを受信すると、該データブロックの内容に基づいて該データブロックを正しく受信したか否かを判定し、その判定結果を内包した通知を前記サーバ装置へ送信し、
前記サーバ装置は、前記データブロックを正しく受信できなかった旨の通知を前記ゲートウェイ装置から受信した場合には、再度、該データブロックを前記ゲートウェイ装置へ送信する
ことを特徴とする請求項1に記載の通信システム。 - 前記ゲートウェイ装置は、前記判定結果に加えて受信可能な前記データブロックの個数を内包した通知を前記サーバ装置へ送信し、
前記サーバ装置は、前記ゲートウェイ装置から受信した前記通知に基づいて前記ゲートウェイ装置へ送信する前記データブロックの個数を変更することに加えて、受信可能な前記データブロックの個数を所定の時間間隔で前記ゲートウェイ装置へ問い合わせる
ことを特徴とする請求項2に記載の通信システム。 - 前記サーバ装置は、前記データブロックを前記ゲートウェイ装置へ送信した後に、該データブロックが正しく受信されたか否かを確認することなく、更に前記データブロックを前記ゲートウェイ装置へ送信する
ことを特徴とする請求項1に記載の通信システム。 - 宛先の通信アドレスを内包したデータブロックを該宛先へ送信するサーバ装置とトランスポート層の通信プロトコルにしたがって通信する第1の通信手段と、
前記第1の通信手段により受信した前記データブロックを記憶する記憶手段と、
無線区間へ前記データブロックを送信する基地局と通信する第2の通信手段と、
前記基地局により前記無線区間へ送信された前記データブロックを受信するクライアント装置と該基地局との間の前記無線区間の状態を示す状態データを前記第2の通信手段により該基地局から取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された前記状態データと予め定めらた閾値とに基づいて決定される通信速度で前記記憶手段に記憶している前記データブロックを前記第2の通信手段により前記基地局を介して前記クライアント装置へ送信する送信手段と
を有するゲートウェイ装置。 - コンピュータ装置に、
宛先の通信アドレスを内包したデータブロックを該宛先へ送信するサーバ装置とトランスポート層の通信プロトコルにしたがって通信する第1の通信手段と、
前記第1の通信手段により受信した前記データブロックを記憶する記憶手段と、
無線区間へ前記データブロックを送信する基地局と通信する第2の通信手段と、
前記基地局により前記無線区間へ送信された前記データブロックを受信するクライアント装置と該基地局との間の前記無線区間の状態を示す状態データを前記第2の通信手段により該基地局から取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された前記状態データと予め定めらた閾値とに基づいて決定される通信速度で前記記憶手段に記憶している前記データブロックを前記第2の通信手段により前記基地局を介して前記クライアント装置へ送信する送信手段と
を実現させるためのプログラム。 - コンピュータ装置読み取り可能な記録媒体であって、請求項6に記載のプログラムを記録した記録媒体。
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