JP2007088857A - 通信制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 移動機の位置情報を管理する必要なく通信効率を向上できるようにする。
【解決手段】 制御回路は、仮想ソケット制御部において、タイマにより一定周期毎に電波環境をチェックし、この電波環境にもとづいて通信メディア管理テーブルを更新し、現在使用中の通信メディアの受信電波のレベルが所定のしきい値よりも悪化した（Ｔ２）ことを条件として、受信電波のレベルが高く且つＴＣＰ／ＩＰセッションを確立できる通信メディアを選択して通信する（Ｔ４〜Ｔ７）。
【選択図】 図４

Description

本発明は、通信効率を向上することができる通信制御装置に関する。

移動機としての例えば携帯電話機のパケット通信等のように無線環境を利用したデータ通信においては、基地局との間の電波信号の強弱や干渉波の有無などの様々な要因がデータの実効的な転送速度（スループット）に対して悪影響を引き起こす。例えば通信時の電波信号が弱くなったときには、無線区間におけるデータの消失が頻繁に発生し極端にスループットの低下を招くことになる。

この課題を解決するため、データ消失を極力少なくする設定でデータ通信処理すると、電波通信環境が良好なときに無線区間において提供されている通信サービスで最大のスループットが得られないという欠点を生じる。両者はトレードオフの関係を有するため、現状では何れかを犠牲にしなければならないという問題を生じている。そのため、スループット優先の設定でデータ通信を行うことが必ずしも最適な設定になるとは限らない。そこで通信効率を高めるための様々な技術が開発されている（例えば、特許文献１や特許文献２参照）。

特許文献１に開示されている技術は、移動機から情報配信サーバへの接続をプロキシ経由で行っている。移動機側の電波環境悪化等によりデータ転送失敗により情報配信サーバ側にいつまでも再送制御やフロー制御等の負担を実施させないように所定時間経過後通信路を切断することにより情報配信サーバ側の負担を軽減している。
特許文献２には、複数の通信方式を同時または切り替えて接続したり、クライアントアプリケーションからデータの再要求を行うことなく未送信のデータのみ継続送信することにより通信効率を損なうことなくサービスを継続することができる。
特開２００５−３３３６７号公報 特許第３４６４７７５号

しかしながら、特許文献１に開示されている技術では、情報配信サーバ側から通信路が切断されると移動機側が途中まで取得したデータが無駄になってしまい、再取得する必要があるという問題を生じていた。この問題を解決するため特許文献２に開示されている技術を適用しても移動機との通信を実施するため、移動機の位置情報を管理する必要を生じてしまう。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、移動機の位置情報を管理する必要なく通信効率を向上できる通信制御装置を提供することにある。

請求項１記載の発明によれば、通信制御手段は、複数の無線通信規格に準拠し外部通信機器との間で複数の無線通信規格のそれぞれにより無線通信可能に構成されており、外部通信機器との間の無線通信規格で通信したときの電波環境に基づいて無線通信規格を選択して通信するため、移動機の位置情報を管理する必要はなく、しかも電波環境の良い無線通信規格を選択して通信することができ通信効率を向上できる。

請求項２記載の発明によれば、通信制御手段は、外部通信機器との間で複数の無線通信規格を同時に選択して通信可能に構成されているため、複数の無線通信規格により同時に外部通信機器と通信することができ、特に同時に通信処理するときに通信効率を向上することができる。

請求項３記載の発明によれば、通信制御手段は、複数の無線通信規格にそれぞれ対応した複数のＴＣＰ／ＩＰセッションを通じて通信接続するため、ＴＣＰ／ＩＰセッションを複数使用することで同時に効率よく通信することができる。

請求項４記載の発明のように、通信制御手段は、ＯＳＩ参照モデルにおけるセッション層もしくはトランスポート層の拡張部として設けられた仮想ソケット制御部において制御動作を実行するように構成することが望ましい。この場合、他の階層のプロトコル等を改良する必要がなくなり製造者は開発期間を短縮することができる。

請求項５記載の発明によれば、通信制御手段は、複数の無線通信規格毎に異なる指標を設けると共に各指標にしきい値を設けて当該しきい値に基づいて複数の無線通信規格を選択して通信するため、通信メディアを選択して通信するために必要な条件を各通信メディアに合わせて設定できるため、複数の無線通信規格毎に同一の指標を設けた構成に比較して汎用性を向上できる。

請求項６記載の発明によれば、それぞれ単一の無線通信規格により前記外部通信機器との間で通信可能に構成された通信メディアを複数接続可能に構成され、通信制御手段が複数の無線通信規格から無線通信規格を選択して通信するときには、複数の通信メディアのうちの少なくとも１つの通信メディアを選択して通信するため、汎用性を向上できる。

（第１の実施形態）
以下、本発明の通信制御装置をカーナビゲーション装置に適用した第１の実施形態について図１ないし図５を参照しながら説明する。
図１は、通信システムを概略的なブロック図により示している。尚、図１に示す通信システムＳは、携帯電話網を利用したネットワークを中心に示すものである。移動機用通信装置としての車両用の無線通信装置Ａは、通信制御装置としてのカーナビゲーション装置１に対して無線通信モジュール２、携帯電話機８および無線通信機器９を接続して構成されている。

カーナビゲーション装置１は、携帯電話網を利用して外部通信を可能にする無線通信モジュール２や、携帯電話機８や、無線通信モジュール２や携帯電話機８や他の無線通信規格に準拠した無線通信機器９を接続可能になっている。尚、カーナビゲーション装置１に対して無線通信モジュール２や携帯電話機８や無線通信機器９が予め内蔵されていても良い。

このカーナビゲーション装置１は、車両に搭載可能に構成されており移動局としても機能するようになっている。カーナビゲーション装置１は通信制御手段としての制御回路１ａを備えている。この制御回路１ａは、ＣＰＵを主体として構成されメモリや位置特定部（何れも図示せず）を接続して構成されており、メモリに記憶されたプログラムに基づいてナビゲーション機能および後述する通信機能を達成するように構成されている。

ナビゲーション機能は、周知のように図示しないＧＰＳ衛星から送信されるＧＰＳ信号やジャイロスコープ、傾斜センサ等に基づいて車両の現在位置を高精度に特定し表示部（図示せず）に地図情報と共に現在位置情報を表示させる機能である。

カーナビゲーション装置１に無線通信モジュール２が取り付けられると、外部通信機器としての基地局３との間で無線通信可能になると共に、ＰＤＳＮ（Packet Data Serving Node)４を介してプロキシサーバ５との間で通信可能になる。同様に、携帯電話機８や無線通信機器９が取り付けられても各無線通信規格に応じて基地局３に対して無線通信可能になる。尚、無線通信モジュール２および基地局３間、無線通信機器９および基地局３間、並びに携帯電話機８および基地局３間においては、所定のデータ変調方式により変調された電波信号により無線送受信が行われる。

ＰＤＳＮ４は、外部接続要求に対するユーザ認証およびトラフィック管理等の処理を行うように構成されている。また固定局としても機能するプロキシサーバ５は、コンテンツサーバ７からのダウンロードデータのキャッシュ機能を有しており、プロキシサーバ５と外部装置（図１中の無線通信装置Ａ）との間の通信網と、インターネット６との通信を中継するように構成されている。

コンテンツサーバ７は、音楽データ、画像データ等の各種コンテンツを記憶保持するサーバであり、外部から要求を受付けると当該データを所定のアプリケーション層のプロトコル（例えばＦＴＰ(File Transfer Protocol)、ＨＴＴＰ(Hyper Text Transfer Protocol)等）により配信する機能やデータ保持する機能を有している。

このようにして、無線通信装置Ａの制御回路１ａは、プロキシサーバ５を介してインターネット６、各種コンテンツサーバ７に接続することができ、各種データをダウンロードおよびアップロードすることができる。

上記構成の作用について、図２ないし図５をも参照しながら説明する。
以下、無線通信装置Ａおよびプロキシサーバ５間で通信する際の各階層におけるプロトコル等を、ＯＳＩ参照モデルとの対応と共に図２を参照しながら簡潔に説明する。図２は、無線通信装置Ａ（もしくは携帯電話機８）およびプロキシサーバ５間の通信時におけるプロトコルの階層構造を中心に示している。

以下、下位層側から説明する。ＰＰＰ(Point-to-Point Protocol)は，２地点間で１または複数のプロトコルのデータグラムを送受信するためのプロトコルであり、ＯＳＩ参照モデルのデータリンク層に対応して通信方式が規定されている。

Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）は、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式のＬＡＮ機能を達成するもので、ＯＳＩ参照モデルのデータリンク層の下位副層であるＭＡＣ（Media Access Control)層以下が定義される。

ＩＰ(Internet Protocol)は、ＯＳＩ参照モデルのネットワーク層に対応している。ＩＰはＩＰデータグラムの規定を行い、ＩＰアドレスの設定および識別や接続されたネットワークにおけるＩＰデータグラムの配送や、中継ノードを介してデータグラムを転送する際の通信経路制御や、データグラムのフラグメンテーション処理を行うようになっている。

ＩＣＭＰ(Internet Control Message Protocol)は、ＩＰプロトコルの状態に関する情報を管理するプロトコルであり、無線通信装置Ａおよびプロキシサーバ５間のデータ転送中に生じたエラーを送信元に返送するためにＩＰと組み合わせられても受けられるプロトコルであり、ＯＳＩ参照モデルのネットワーク層に対応している。

ＴＣＰ(Transmission Control Protocol)は、ＯＳＩ参照モデルのトランスポート層に対応している。ＴＣＰは、相互接続されたネットワークにおいてコネクション制御、転送制御、順序制御、流量制御（フローコントロール）機能を達成するようになっている。

ＵＤＰ(User Datagram Protocol)は、ＯＳＩ参照モデルのトランスポート層に対応している。ＵＤＰは、相互接続されたネットワークにおいてＩＰデータグラムを直接用いて、コネクションを用いずにデータを送信する機能を達成するプロトコルである。

ソケットインタフェースは、ＡＰＩ(Application Programming Interface)機能により達成される論理インタフェースであり、仮想ソケット制御部およびアプリケーション層（アプリケーションプログラム）側から下位層の例えばＴＣＰ／ＩＰを使用できるように構成されている。

無線通信装置Ａおよびプロキシサーバ５間は、前述説明したこれらのプロトコルおよび仮想ソケット制御部（および仮想ソケットインタフェース）を通じて、両ホスト（無線通信装置Ａおよびプロキシサーバ５に記憶されたアプリケーションプログラムに基づいて互いに通信可能に構成されている。

＜仮想ソケット制御部について＞
以下、本実施形態の特徴の中心部分となる仮想ソケット制御部について説明する。仮想ソケット制御部は、ＯＳＩ参照モデルにおけるセッション層もしくはトランスポート層の拡張部として設けられており、ＳＳＬ(Secure Sockets Layer)認証等によるデータの暗号／解読処理（セキュリティ処理）、データ圧縮伸張処理等が行われる。尚、仮想ソケット制御部とアプリケーション層とのインタフェースとして図２に示すように仮想ソケットインタフェースが設けられている。尚、仮想ソケット制御部においては、このように一般的な処理が行われていたが、本実施形態においてこの仮想ソケット制御部を追加変更することにより本実施形態に係る格別な効果を奏する。

図３は、制御回路の処理動作を概略的に示している。
この図３に示すように、制御回路１ａは、内蔵したタイマを起動し（ステップＳ１）、当該タイマにより所定時間を計時し、一定時間毎にステップＳ３〜Ｓ４に示す処理を行い、当該処理が終了すると再度タイマを起動する（ステップＳ２、Ｓ５）。ステップＳ３およびＳ４において、制御回路１ａは、使用可能通信メディアの電波環境をチェックし、この電波環境に基づいて通信メディア管理テーブルを更新する。

図５は、通信メディア管理テーブルの一例を概略的に示している。
この図５に示す通信メディア管理テーブルは制御回路１ａ内のメモリに記憶されており、制御回路１ａが前述した定周期タイマ割込み処理を行うことにより書き換える。この通信メディア管理テーブルは、通信メディア（無線通信モジュール２、携帯電話機８、無線通信機器９）の通信状況（受信状況、通信環境（受信環境））を示すもので、それぞれの通信メディアに対応して受信電波の状態、使用優先度、使用状況が記憶される。

受信電波の状態は、制御回路１ａが各通信メディアの電波の受信信号のレベル（ＲＳＳＩ：Receive Signal Strength Indicator）が所定のしきい値範囲内のレベルであるか否かを判定することで、圏内（強電界）、圏内（弱電界）、圏外の何れであるかが決定される。

使用優先度は、使用者（ユーザ）により予め設定可能、もしくは製造者側で予め設定されるものである。例えば頻繁に利用する通信状態が音声通信であるかデータ通信であるかにより各通信メディアを使用するときに生じるコストの高低差があるため、使用優先度を設けることにより利用者の利便性が向上する。使用状況は、実際に使用しているか否か（データ通信中）、待ち受け中（待機中）、使用不可（受信電波の状況が「圏外」のとき）の何れであるかを示すステータスを示すものである。

例えば、図３に示すステップＳ３およびＳ４において、制御回路１ａは、例えば無線通信モジュール２から受信する受信電波がある所定の閾値レベルに比較して強電界であると判定したときには、受信電波（電波環境）として圏内レベルであることを通信メディア管理テーブルに記憶させる。このようにして受信電波の状況が一定周期で逐次書き換えられる。

図４は、制御回路の仮想ソケット制御部が行う通信制御処理の一例を示している。
この図４に示すように、制御回路１ａは、現在使用中の通信メディア（通信機）の電波環境をチェックする（ステップＴ１）。すなわち、制御回路１ａは、前述した割込みにより一定周期で書き換えられる受信電波の状況を通信メディア管理テーブルから確認し、現在使用中の通信メディアの電波環境をチェックする。このとき制御回路１ａは、現在使用中の通信メディアにおける受信電波の信号レベルが所定のしきい値より悪化したことを条件としてステップＴ３以降の処理を繰り返す。

制御回路１ａは、現在使用中の通信メディアにおける受信電波の信号レベルが所定のしきい値より悪化したことを確認すると（ステップＴ２：ＹＥＳ）、通信メディア管理テーブル内で受信電波の良好な代替えの通信メディア候補が探索できるか否かを判定する（ステップＴ３、Ｔ４）。このとき、制御回路１ａが通信メディア候補を探索できなければステップＴ１〜Ｔ４を繰り返し、代替可能な通信メディア候補が現れるまで繰り返す。制御回路１ａは、代替可能な通信メディア候補が現れると、当該通信メディアを通じてデータ通信を開始する（ステップＴ５）。

このとき、制御回路１ａは、ＴＣＰ／ＩＰセッションを確立するか否かを判定する（ステップＴ６）。この場合、制御回路１ａは、この通信メディア候補を選択した上でＴＣＰ／ＩＰセッションが確立できれば仮想ソケット制御部において通信メディアを変更して選択してデータ通信を続行する（ステップＴ７）が、逆にＴＣＰ／ＩＰセッションを確立失敗したときには、通信メディア候補で通信処理することができないと断定し、通信メディア管理テーブルを更新する（ステップＴ８）。尚、車両用の無線通信装置Ａは移動するため、通信対象となる基地局３が順次変更されることもある。したがって、基地局３を自動的に切り替えて通信経路を変更する必要がある。したがって、通信メディア管理テーブルを更新することが望ましい。尚、本実施形態においては、通信メディアを選択して通信することは無線通信規格を選択して通信することに相当する。

このとき、制御回路１ａは、通信メディア管理テーブル内の通信メディア候補の使用状況欄を「使用不可」として更新する。すなわち、受信電波の受信レベルが高かったとしてもＴＣＰ／ＩＰセッションを確立できない場合があるためであり、この場合、この通信メディアを使用不可とすることでこの状況に対応できるようになる。

制御回路１ａは、通信メディア管理テーブル内の通信メディア候補の使用状況欄を「使用不可」として更新した後、ステップＴ３に戻り通信メディア管理テーブル内で通信メディア候補を再度検索する。このとき、一定時間使用不可と設定した後、再度使用許可するようにすると良い。制御回路１ａは受信電波の良好で且つＴＣＰ／ＩＰセッションを確立できる通信メディアが探索されるまでこの処理を繰り返す。

このような本実施形態によれば、制御回路１ａは、仮想ソケット制御部において、タイマにより一定周期毎に電波環境をチェックし、この電波環境にもとづいて通信メディア管理テーブルを更新し、現在使用中の通信メディアの受信電波のレベルが所定のしきい値よりも悪化したことを条件として、受信電波の受信レベルが高く且つＴＣＰ／ＩＰセッションを確立できる通信メディアを選択して通信するため、たとえ移動のため通信接続が途切れたり受信電波のレベルが低くなったとしても通信を維持することができる。これにより、移動機の位置情報を管理する必要なく通信効率を向上できる。

制御回路１ａは、ＯＳＩ参照モデルにおけるセッション層もしくはトランスポート層の拡張部として設けられた仮想ソケット制御部において制御動作を実行するため、他の階層のプロトコル等を改良する必要がなくなり製造者は開発期間を短縮することができる。

（第２の実施形態）
図６は、本発明の第２の実施形態を示すもので、前述実施形態と異なるところは、複数の外部通信機器との間で複数の無線通信規格を選択して通信可能に構成されていると共に、必要に応じて複数の無線通信規格にそれぞれ対応した複数のＴＣＰ／ＩＰセッションを通じて通信接続するところにある。第１の実施形態と同一部分については同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。

図６は、制御回路の仮想ソケット制御部における概略的な動作をフローチャートで示している。このフローチャートは、新たな通信要求が発生し、トラフィックが規定量よりも多いときに１つの通信メディアでは通信不能となるときに他の通信メディアを使用して通信するときの動作をも示している。

この図６に示すように、制御回路１ａは新たなデータ通信要求が発生すると（ステップＵ１）、１つの通信メディア（無線通信モジュール２、携帯電話機８、無線通信機器９の何れか）のみで通信可能であるか否かを判定し、当該１つの通信メディアのみで通信可能な量以上のトラフィックであるか否かを判定して検出する（ステップＵ２）。この場合、１つの通信メディアで通信可能であれば、制御回路１ａは、１つの通信メディアにてデータ通信開始する（ステップＵ３）。

この場合、制御回路１ａは、ＴＣＰ／ＩＰセッションが確立するか否かを判定し（ステップＵ４）、確立しなければ（ステップＵ４：ＮＯ）アプリケーション層に対して通信失敗を通知する（ステップＵ５）が、確立すれば（ステップＵ４：ＹＥＳ）、仮想ソケット制御部において通信メディア、通信経路を設定しアプリケーション層における通信を開始する（ステップＵ１０）。すなわち、制御回路１ａは、１つの通信メディアのみで通信可能なトラフィックであれば当該通信メディアのみで仮想ソケット制御部においてＴＣＰ／ＩＰセッションが確立できることを条件として通信処理を行う。

またステップＵ２において、制御回路１ａが、１つの通信メディアで規定以上のトラフィックを検出したときには（ステップＵ２：ＹＥＳ）、通信メディア管理テーブル内を検索し（ステップＵ６）、受信電波（電波環境）の良好な他の通信メディアが存在するか否かを判定する（ステップＵ７）。

このとき、制御回路１ａは、通信状態の良好な他の通信メディアを探索できなければ（ステップＵ７：ＮＯ）、ステップＵ３に移行し、１つの通信メディアによりデータ通信を開始する。すなわち、電波環境の良好な他の通信メディアが接続されていなければ、１つの通信メディアを使用してデータ通信を開始する。

他方、制御回路１ａは、通信状態の良好な他の通信メディアを探索できれば、１および他の通信メディアを通じてデータ通信を開始する（ステップＵ８）。このとき制御回路１ａはデータ通信を開始しＴＣＰ／ＩＰセッションの確立を試みたとき、ＴＣＰ／ＩＰセッションを確立できれば（ステップＵ９：ＹＥＳ）、ステップＵ１０においてアプリケーション層による通信を開始するが、ＴＣＰ／ＩＰセッションを確立できなければ（ステップＵ９：ＮＯ）、ステップＵ３において１つの通信メディアを通じてデータ通信を開始する。

このような実施形態によれば、制御回路１ａは、１つの通信メディアで通信したときに所定以上のトラフィックを検出すると、通信メディア管理テーブル内を検索し電波環境の良好な他の通信メディアが検出されると、当該通信メディアをも使用してデータ通信を開始し、ＴＣＰ／ＩＰセッションが確立したことを条件としてアプリケーション層による通信を開始する。このとき、複数の通信メディアを選択して使用したときには同時に基地局３との間でデータ通信することができるため、通信効率を向上できる。
しかも、複数の通信メディアにそれぞれ対応した複数のＴＣＰ／ＩＰセッションを通じて通信接続するため、ＴＣＰ／ＩＰセッションを複数使用することで同時に効率よく通信できるようになる。

（他の実施形態）
本発明は、前述実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に示す変形もしくは拡張が可能である。
外部通信機器として基地局３を適用したが、これに限定されるものではなく、例えばコンテンツサーバ７やプロキシサーバ５を適用しても良い。
それぞれ単一の無線通信規格を有する通信メディア（無線通信モジュール２、携帯電話機８、無線通信機器９）を複数接続して選択して通信するようにした実施形態を示したが、これに限定されるものではなく、複数の無線通信規格に準拠した通信メディアを接続可能に構成しても良い。

電波環境（受信電波の受信レベル）の判定指標として、電界強度（ＲＳＳＩ）を用いた実施形態を示したが、これに限定されるものではなく、例えば、ＣＩＲ（搬送波対干渉比、信号電力対干渉電力比、干渉レベル）、もしくはＢＥＲ(Bit Error Rate)、ＦＥＲ（Frame Error Rate)等の誤り率、Ｅｃ／Ｉｏ（パイロット信号強度対全受信信号強度）を用いても良いし、これらの指標を組み合わせて判定するようにしても良い。また、通信メディア毎に異なる指標を設けると共に各指標にしきい値を設けて当該しきい値に基づいて通信メディアを選択して通信するようにしても良い。この場合、通信メディアを選択して通信するために必要な条件を各通信メディアに合わせて設定できるため、複数の無線通信規格毎に同一の指標を設けた構成に比較して汎用性を向上できる。

本発明の第１の実施形態に係る概略的なブロック構成図 各階層のプロトコル等を示す図 動作を示すフローチャート（その１） 動作を示すフローチャート（その２） 通信メディア管理テーブルの一例を示す図 本発明の第２の実施形態に係る図４相当図

符号の説明

図面中、１はカーナビゲーション装置（通信制御装置）、１ａは制御回路（通信制御手段）、３は基地局（外部通信機器）、５はプロキシサーバ（外部通信機器）、７はコンテンツサーバ（外部通信機器）、Ａは移動機用通信装置を示す。

Claims (6)

1. 複数の無線通信規格に準拠し外部に設置された外部通信機器との間で前記複数の無線通信規格のそれぞれにより無線通信可能に構成された通信制御手段を備え、
   前記通信制御手段は、前記外部通信機器との間の前記無線通信規格で通信したときの電波環境に基づいて前記無線通信規格を選択して通信することを特徴とする通信制御装置。
2. 前記通信制御手段は、前記外部通信機器との間で複数の無線通信規格を選択して同時に通信可能に構成されていることを特徴とする請求項１記載の通信制御装置。
3. 前記通信制御手段は、前記複数の無線通信規格にそれぞれ対応した複数のＴＣＰ／ＩＰセッションを通じて通信接続することを特徴とする請求項１または２記載の通信制御装置。
4. 前記通信制御手段は、ＯＳＩ参照モデルにおけるセッション層もしくはトランスポート層の拡張部として設けられた仮想ソケット制御部において制御動作を実行するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の通信制御装置。
5. 前記通信制御手段は、前記複数の無線通信規格毎に異なる指標を設けると共に各指標にしきい値を設けて当該しきい値に基づいて前記複数の無線通信規格を選択して通信することを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の通信制御装置。
6. それぞれ単一の無線通信規格により前記外部通信機器との間で通信可能に構成された通信メディアを複数接続可能に構成され、
   前記通信制御手段が前記複数の無線通信規格から無線通信規格を選択して通信するときには、前記複数の通信メディアのうちの少なくとも１つの通信メディアを選択して通信することを特徴とする請求項１ないし５の何れかに記載の通信制御装置。
   
   

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