JP2007306509A - 無線通信システム、無線通信端末、無線通信方法及び無線通信プログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】VoIP電話における集中管理型QoSは、アクセスポイント(AP)側の機能追加が必要であり、多くの場合固定設置されているAPのバージョンアップは困難である。
【解決手段】VoIP端末を含む全てのネットワーク機器が自主的にQoSを実施するプロトコルを提供する。所定のポートに対してブロードキャストパケットを送信すると、その内容に応じてQoSのための動作を行う。無線LANに接続した際に、第1のブロードキャストパケットを送信する。第1のブロードキャストパケットを受けた他のネットワーク機器は、自身の占有帯域幅に関する情報を返答する。VoIP等の所定の帯域を占有する際には、占有する帯域の情報を第2のブロードキャストパケットに載せて送信する。帯域の占有を終了する際には、帯域占有を止める旨を第3のブロードキャストパケットに載せて送信する。
【選択図】図1
【解決手段】VoIP端末を含む全てのネットワーク機器が自主的にQoSを実施するプロトコルを提供する。所定のポートに対してブロードキャストパケットを送信すると、その内容に応じてQoSのための動作を行う。無線LANに接続した際に、第1のブロードキャストパケットを送信する。第1のブロードキャストパケットを受けた他のネットワーク機器は、自身の占有帯域幅に関する情報を返答する。VoIP等の所定の帯域を占有する際には、占有する帯域の情報を第2のブロードキャストパケットに載せて送信する。帯域の占有を終了する際には、帯域占有を止める旨を第3のブロードキャストパケットに載せて送信する。
【選択図】図1
Description
本発明は、無線通信システム及び無線通信端末に適用して好適な技術に関する。
より詳細には、無線LAN環境下においてVoIP通話を行う無線通信端末の、通話品質を確保するための通信制御手順と、当該通信制御手順を適用するシステムと、システムを構成する端末に関する。
より詳細には、無線LAN環境下においてVoIP通話を行う無線通信端末の、通話品質を確保するための通信制御手順と、当該通信制御手順を適用するシステムと、システムを構成する端末に関する。
近年、インターネットの高速化に伴い、音声を各種符号化方式で圧縮しパケットに変換した上でIP(Internet Protocol:インターネットプロトコル)ネットワークでリアルタイム伝送する技術である、VoIP(Voice over Internet Protocol)が注目されている。
一方、無線LANも機器の低価格化に伴い、普及している。特に、特定の施設等で誰もが自由に無線LANを介したインターネット接続を利用できる公衆アクセスポイントが増加している。
そこで、携帯電話に無線LANのインターフェースとVoIPアプリケーションを内蔵させ、無線LANのアクセスポイントの接続範囲内においてはVoIPにて、無線LANのアクセスポイントの接続範囲外であれば従来の携帯電話のための移動体通信電話網にて通話する、いわばハイブリッド型携帯電話を実現すべく、各携帯端末メーカーは開発を行っている。これが実用化されれば、利用環境に応じて低価格な通話(VoIP)と確実な通話(移動体通信電話網)とを自動的に選択利用できるので、ニーズの拡大が見込める。
特許文献1は、この技術思想にかかる先行技術文献である。特許文献1は既存の携帯電話に接続するアダプタであるが、このアダプタに類似する機能を携帯電話が内蔵するものとイメージすればよい。
一方、無線LANも機器の低価格化に伴い、普及している。特に、特定の施設等で誰もが自由に無線LANを介したインターネット接続を利用できる公衆アクセスポイントが増加している。
そこで、携帯電話に無線LANのインターフェースとVoIPアプリケーションを内蔵させ、無線LANのアクセスポイントの接続範囲内においてはVoIPにて、無線LANのアクセスポイントの接続範囲外であれば従来の携帯電話のための移動体通信電話網にて通話する、いわばハイブリッド型携帯電話を実現すべく、各携帯端末メーカーは開発を行っている。これが実用化されれば、利用環境に応じて低価格な通話(VoIP)と確実な通話(移動体通信電話網)とを自動的に選択利用できるので、ニーズの拡大が見込める。
特許文献1は、この技術思想にかかる先行技術文献である。特許文献1は既存の携帯電話に接続するアダプタであるが、このアダプタに類似する機能を携帯電話が内蔵するものとイメージすればよい。
一般的なインターネット上の通信として周知のメイル(SMTP:Simple Mail Transfer Protocol)やweb(HTTP:Hyper Text Transfer Protocol)は、即時性を求めない通信形態であるので、ネットワークの混雑や障害等によりパケットの遅延が発生しても、利用者が感じる不快感等はあれど、通信そのものの大きな障害にはなり得ない。
一方、VoIPは音声データの送受信であるため、パケットの遅延が発生すると会話自体が成立し得ない。したがって即時性を確保しなければならず、VoIPを利用する際にはネットワークにある程度の帯域幅(ビットレート)が確保されている必要がある。
VoIPの占有帯域幅はコーデック(音声データの圧縮及び伸長に使用する規格)によって決まる。コーデックはITU−T G.723.1或はITU−T G.729Annex Aといったものが用いられ、これらのビットレートはITU−T G.723.1は6.3kbit/sec又は5.3kbit/secであり、ITU−T G.729Annex Aは8kbit/secである。したがって、最低でもこれらビットレートがネットワークに確保されていないと、VoIP通話ができない。
一方、VoIPは音声データの送受信であるため、パケットの遅延が発生すると会話自体が成立し得ない。したがって即時性を確保しなければならず、VoIPを利用する際にはネットワークにある程度の帯域幅(ビットレート)が確保されている必要がある。
VoIPの占有帯域幅はコーデック(音声データの圧縮及び伸長に使用する規格)によって決まる。コーデックはITU−T G.723.1或はITU−T G.729Annex Aといったものが用いられ、これらのビットレートはITU−T G.723.1は6.3kbit/sec又は5.3kbit/secであり、ITU−T G.729Annex Aは8kbit/secである。したがって、最低でもこれらビットレートがネットワークに確保されていないと、VoIP通話ができない。
翻って、VoIP対応携帯電話を無線LANのAPにて利用する際には、この帯域幅が重要な問題となる。
例えば、公衆アクセスポイントにおいては無線LANの利用者が多く居るために、APの帯域は当該多くの利用者によって占有される。そのような状況の中に、VoIP対応携帯電話を持ち込んで通話を試みても、他の利用者(ネットワーク機器)の通信により起因するパケットの遅延により、通話が成り立たなくなってしまう。無線LANの帯域幅はIEEE802.11bであれば1AP当り最大11Mbpsであり、IEEE802.11a或は802.11gであれば1AP当り最大54Mbpsである。これらはあくまでも規格上の最大値であり、実際にはAPと端末との間の距離や障害物の存在等、AP設置されている場所の状態によって大幅に変わる。
したがって、無線LANにおいてVoIP端末を利用する際にはQoS(Quality of Service:ネットワークにおいて所定の通信に必要な帯域を予約し、通信速度を保証する技術)が必要となる。
特開2004−180122号公報
特開2005−229591号公報
例えば、公衆アクセスポイントにおいては無線LANの利用者が多く居るために、APの帯域は当該多くの利用者によって占有される。そのような状況の中に、VoIP対応携帯電話を持ち込んで通話を試みても、他の利用者(ネットワーク機器)の通信により起因するパケットの遅延により、通話が成り立たなくなってしまう。無線LANの帯域幅はIEEE802.11bであれば1AP当り最大11Mbpsであり、IEEE802.11a或は802.11gであれば1AP当り最大54Mbpsである。これらはあくまでも規格上の最大値であり、実際にはAPと端末との間の距離や障害物の存在等、AP設置されている場所の状態によって大幅に変わる。
したがって、無線LANにおいてVoIP端末を利用する際にはQoS(Quality of Service:ネットワークにおいて所定の通信に必要な帯域を予約し、通信速度を保証する技術)が必要となる。
特許文献2は、無線LANにおいてVoIP端末を利用する際の、集中管理型によるQoSの技術内容が開示されている。AP或は更にその上位に設置されている装置によって、APに接続されているVoIP端末の全数を把握し、VoIP端末のAPへの新規接続の許可或は拒否を決定する。
このような技術は、ネットワークの帯域という資源を統率が取れた状態で厳密に管理するには非常に良い方法である。
しかし、全てのAPに特許文献2のような技術を容易に適用できるかというと、そうとは限らない。多くの場合、APはその設置状況の特性により、そう簡単には交換が利かない。例えば建物の高い場所であったり、アンテナのみ露出して本体部分は壁等に隠蔽されている場合等がある。
したがって、特許文献2にかかる技術が普及するまでには時間がかかり、一部のAPではなかなかAPのリプレースが進まないものと予想される。
このような技術は、ネットワークの帯域という資源を統率が取れた状態で厳密に管理するには非常に良い方法である。
しかし、全てのAPに特許文献2のような技術を容易に適用できるかというと、そうとは限らない。多くの場合、APはその設置状況の特性により、そう簡単には交換が利かない。例えば建物の高い場所であったり、アンテナのみ露出して本体部分は壁等に隠蔽されている場合等がある。
したがって、特許文献2にかかる技術が普及するまでには時間がかかり、一部のAPではなかなかAPのリプレースが進まないものと予想される。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、APのリプレースを要せず、端末同士のみでQoSを実現する方法、またその方法を実施する端末装置、そしてこれら端末よりなるネットワークシステムを提供することを目的とする。
上記課題を解決するための本発明は、
無線ネットワークに接続される端末で、
端末自身が無線ネットワークに接続した旨のメッセージをブロードキャストパケットにて送信し、
前記端末自身が他の端末から前記他の端末の存在を示す情報と前記他の端末が利用しているネットワーク帯域幅の情報の提供を受け、
前記端末自身が、前記無線ネットワークにおいて所定の帯域の占有を開始する際に、占有を開始する旨のメッセージと占有帯域幅の情報をブロードキャストパケットにて送信し、
前記端末自身がネットワークの所定の帯域の占有を終了する際に占有を終了する旨のメッセージをブロードキャストパケットにて送信し、
他の端末から無線ネットワークに接続した旨のメッセージを受けて、前記端末自身の存在を示す情報と前記端末自身が利用しているネットワーク帯域幅の情報を提供するものである。
無線ネットワークに接続される端末で、
端末自身が無線ネットワークに接続した旨のメッセージをブロードキャストパケットにて送信し、
前記端末自身が他の端末から前記他の端末の存在を示す情報と前記他の端末が利用しているネットワーク帯域幅の情報の提供を受け、
前記端末自身が、前記無線ネットワークにおいて所定の帯域の占有を開始する際に、占有を開始する旨のメッセージと占有帯域幅の情報をブロードキャストパケットにて送信し、
前記端末自身がネットワークの所定の帯域の占有を終了する際に占有を終了する旨のメッセージをブロードキャストパケットにて送信し、
他の端末から無線ネットワークに接続した旨のメッセージを受けて、前記端末自身の存在を示す情報と前記端末自身が利用しているネットワーク帯域幅の情報を提供するものである。
IP電話においてQoSを確立する技術としては、集中管理型と協調管理型の二通りが考えられる。
集中管理型は、AP或は更にその上流に位置する管理装置によって、接続されている端末の数と帯域利用状況を把握して管理する。これは特許文献2等、従来より多くの出願がなされている。
しかし、APはその設置状況の特性により、そう簡単には交換が利かない。
本発明は比較的交換やソフトウェア或はファームウェアのバージョンアップによる対応が容易である端末側が負担する、協調管理型を考える。
本願出願時点においてはVoIP端末は普及の黎明期とも言え、また端末はユーザの手元にある故にソフトウェア或はファームウェアのバージョンアップが比較的容易に行われることに着目した。
着想としては、公衆電話が多く並んでいる地点に公衆電話を利用する客が一列に並び、公衆電話の空きを待つイメージである。
「端末同士が互いに接続を譲り合う」という思想で、後からネットワークに参加した端末はサブネット内VoIP利用状況を見て、自分の入り込む余地がない場合は接続を諦める。
ここで必要な技術が、サブネット内に存在する端末とそのネットワーク利用状況を把握する手法である。
本発明では、ブロードキャストパケットを送出し、これを各端末が受けて、ブロードキャストパケットを送出した送信元IPアドレスの端末に対して一斉に利用状況の報告を行う。
また、VoIP通話を開始する際、またVoIPを終了する際にはその旨を知らせるブロードキャストパケットを送出し、これを各端末が受けて、自分が把握するネットワーク利用状況に関する情報を更新する。
「譲り合う」という思想で情報を管理するだけなら、集中管理型にて要求されるような、高度な管理技術は不要である。
したがって、本発明の実施は端末全てが対応する必要があるものの、そのソフトウェアの規模は極めて小さく、ソフトウェア・ファームウェアのバージョンアップにて容易に対応できるものである。
集中管理型は、AP或は更にその上流に位置する管理装置によって、接続されている端末の数と帯域利用状況を把握して管理する。これは特許文献2等、従来より多くの出願がなされている。
しかし、APはその設置状況の特性により、そう簡単には交換が利かない。
本発明は比較的交換やソフトウェア或はファームウェアのバージョンアップによる対応が容易である端末側が負担する、協調管理型を考える。
本願出願時点においてはVoIP端末は普及の黎明期とも言え、また端末はユーザの手元にある故にソフトウェア或はファームウェアのバージョンアップが比較的容易に行われることに着目した。
着想としては、公衆電話が多く並んでいる地点に公衆電話を利用する客が一列に並び、公衆電話の空きを待つイメージである。
「端末同士が互いに接続を譲り合う」という思想で、後からネットワークに参加した端末はサブネット内VoIP利用状況を見て、自分の入り込む余地がない場合は接続を諦める。
ここで必要な技術が、サブネット内に存在する端末とそのネットワーク利用状況を把握する手法である。
本発明では、ブロードキャストパケットを送出し、これを各端末が受けて、ブロードキャストパケットを送出した送信元IPアドレスの端末に対して一斉に利用状況の報告を行う。
また、VoIP通話を開始する際、またVoIPを終了する際にはその旨を知らせるブロードキャストパケットを送出し、これを各端末が受けて、自分が把握するネットワーク利用状況に関する情報を更新する。
「譲り合う」という思想で情報を管理するだけなら、集中管理型にて要求されるような、高度な管理技術は不要である。
したがって、本発明の実施は端末全てが対応する必要があるものの、そのソフトウェアの規模は極めて小さく、ソフトウェア・ファームウェアのバージョンアップにて容易に対応できるものである。
本発明により、QoS機能を持たないAPによる無線LAN環境下において、端末間連携による整然としたQoSが実現され、VoIP通話品質及びストリームデータ等の大容量データの受信等における通信品質を維持できる。
以下、本発明の実施の形態を、図1〜図11を参照して説明する。
なお、説明の便宜上、以下の説明は周知のインターネットにて広く利用されている通信プロトコルであるTCP/IPバージョン4(IPv4)環境を想定して説明するが、次世代インターネットのプロトコルであるIPv6や、或は全く異なるネットワークプロトコルであっても良い。
なお、説明の便宜上、以下の説明は周知のインターネットにて広く利用されている通信プロトコルであるTCP/IPバージョン4(IPv4)環境を想定して説明するが、次世代インターネットのプロトコルであるIPv6や、或は全く異なるネットワークプロトコルであっても良い。
図1は、本実施形態にかかる、無線LAN環境下におけるVoIP(Voice over Internet Protocol)電話システムの全体を概略的に示す図である。特に、図1はネットワークを主体に説明するものである。
IP網101は周知のインターネットである。IP網101の先には通話したい相手であるIP電話102が接続されており、これにはグローバルIPアドレス223.0.1.2が割り振られている。
IP網101にはインターネット接続をサービスする業者である、インターネットサービスプロバイダ(以下「ISP」)103が接続されている。業者ではあるがネットワークの立場から見ればネットワーク機器の一つでもあるので、このように表現する。
ISP103とは光ファイバーや周知のADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line:電話回線等に用いる高速データ通信技術)等による契約回線Lを通じて、無線LANのアクセスポイント(以下「AP」:無線LANで端末間を接続する電波中継機)104が接続されている。
ISP103が備える周知のDHCP(Dynamic Host Configuration Protocol:インターネットに一時的に接続するコンピュータに、IPアドレスなど必要な情報を自動的に割り当てるプロトコル)サービスにより、AP104のネットワークインターフェースeth0にはグローバルIPアドレス223.2.3.4が付与されている。ISP103とAP104とはグローバルIPのサブネット223.2.3.0/27を構成する。
なお、これ以降、各ネットワーク機器等に内蔵されるネットワークインターフェースはeth0、eth1…と表記する。ネットワークOSは物理的なネットワークインターフェースをソフトウェアにて仮想化した「デバイス」として取り扱い、ネットワークインターフェースデバイスに対してIPアドレスを付与し、ネットワークインターフェースデバイスを通じてIPパケットの送受信を行うものである。
IP網101は周知のインターネットである。IP網101の先には通話したい相手であるIP電話102が接続されており、これにはグローバルIPアドレス223.0.1.2が割り振られている。
IP網101にはインターネット接続をサービスする業者である、インターネットサービスプロバイダ(以下「ISP」)103が接続されている。業者ではあるがネットワークの立場から見ればネットワーク機器の一つでもあるので、このように表現する。
ISP103とは光ファイバーや周知のADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line:電話回線等に用いる高速データ通信技術)等による契約回線Lを通じて、無線LANのアクセスポイント(以下「AP」:無線LANで端末間を接続する電波中継機)104が接続されている。
ISP103が備える周知のDHCP(Dynamic Host Configuration Protocol:インターネットに一時的に接続するコンピュータに、IPアドレスなど必要な情報を自動的に割り当てるプロトコル)サービスにより、AP104のネットワークインターフェースeth0にはグローバルIPアドレス223.2.3.4が付与されている。ISP103とAP104とはグローバルIPのサブネット223.2.3.0/27を構成する。
なお、これ以降、各ネットワーク機器等に内蔵されるネットワークインターフェースはeth0、eth1…と表記する。ネットワークOSは物理的なネットワークインターフェースをソフトウェアにて仮想化した「デバイス」として取り扱い、ネットワークインターフェースデバイスに対してIPアドレスを付与し、ネットワークインターフェースデバイスを通じてIPパケットの送受信を行うものである。
AP104は無線LANの基地局であると共にIPネットワークにおける周知のルータを構成する。AP104のネットワークインターフェースeth1には固定のプライベートIPアドレス192.168.10.1が設定されている。AP104は内部にて周知のNAT(Network Address Translation:一つのグローバルIPアドレスを複数のネットワーク機器で共有する技術)機能により、プライベートIPアドレスのパケットとグローバルIPアドレスのパケットとを相互変換する。
AP104は無線LANのネットワークを構築する。AP104の電波が届く範囲内には、無線LANのインターフェースを内蔵する機器がネットワーク接続されている。
VoIP端末A105、VoIP端末B106、VoIP端末C107は後述する図2にて示す携帯型無線端末であり、無線LANインターフェースを内蔵し、VoIP電話機能を備える。
VoIP端末A105の内蔵ネットワークインターフェースeth0には、AP104が内蔵するDHCPサーバ機能により、プライベートIPアドレス192.168.10.20が付与されている。
VoIP端末B106の内蔵ネットワークインターフェースeth0には、AP104が内蔵するDHCPサーバ機能により、プライベートIPアドレス192.168.10.21が付与されている。
VoIP端末C107の内蔵ネットワークインターフェースeth0には、AP104が内蔵するDHCPサーバ機能により、プライベートIPアドレス192.168.10.22が付与されている。
AP104とVoIP端末A、B、CはプライベートIPのサブネット192.168.10.0/24を構成する。
なお、図1においてはAP104の電波の範囲内、すなわちAP104が構成するサブネットの範囲内には他にも無線LANのネットワーク機器が接続される可能性があるが、便宜上図示を省略している。
AP104は無線LANのネットワークを構築する。AP104の電波が届く範囲内には、無線LANのインターフェースを内蔵する機器がネットワーク接続されている。
VoIP端末A105、VoIP端末B106、VoIP端末C107は後述する図2にて示す携帯型無線端末であり、無線LANインターフェースを内蔵し、VoIP電話機能を備える。
VoIP端末A105の内蔵ネットワークインターフェースeth0には、AP104が内蔵するDHCPサーバ機能により、プライベートIPアドレス192.168.10.20が付与されている。
VoIP端末B106の内蔵ネットワークインターフェースeth0には、AP104が内蔵するDHCPサーバ機能により、プライベートIPアドレス192.168.10.21が付与されている。
VoIP端末C107の内蔵ネットワークインターフェースeth0には、AP104が内蔵するDHCPサーバ機能により、プライベートIPアドレス192.168.10.22が付与されている。
AP104とVoIP端末A、B、CはプライベートIPのサブネット192.168.10.0/24を構成する。
なお、図1においてはAP104の電波の範囲内、すなわちAP104が構成するサブネットの範囲内には他にも無線LANのネットワーク機器が接続される可能性があるが、便宜上図示を省略している。
無線LANは無線ではあるものの、IPネットワークの観点から見れば、ネットワークハブにLANケーブルにて接続されている状態であるものと等価である。
今、VoIP端末A105からネットワークを見ると、VoIP端末A105から直接見えるネットワーク機器は、AP104の192.168.10.1というデフォルトゲートウェイアドレスのみである。すなわち、VoIP端末A105からは、VoIP端末B106及びVoIP端末C107の存在は認識されていない。これはIPv4というプロトコルの特性上、サブネット内に接続されている全てのネットワーク機器の存在を直接的に知る手段がないことによるものである。このことは有線LANも無線LANも変わらない。
この事実は本発明に密接に関連する事項であることをここに記しておく。
今、VoIP端末A105からネットワークを見ると、VoIP端末A105から直接見えるネットワーク機器は、AP104の192.168.10.1というデフォルトゲートウェイアドレスのみである。すなわち、VoIP端末A105からは、VoIP端末B106及びVoIP端末C107の存在は認識されていない。これはIPv4というプロトコルの特性上、サブネット内に接続されている全てのネットワーク機器の存在を直接的に知る手段がないことによるものである。このことは有線LANも無線LANも変わらない。
この事実は本発明に密接に関連する事項であることをここに記しておく。
図2(a)は携帯型無線端末の全体ブロック図である。
携帯型無線端末201は周知の携帯電話である。
携帯型無線端末201は、周知の移動体通信電話網に接続する携帯電話の機能と、無線LANを通じて行うVoIPによるIP電話の機能の両方を具備する。
第1の高周波信号処理部(以下「第1RF部」と略す。RFは"Radio Frequency"の略)202は、周知の移動体通信電話網に接続する携帯電話の、電波の送受信を行う回路ブロックである。
ベースバンド部203は主にDSP(Digital Signal Processor: 音声や画像などの処理に特化した演算処理集積回路装置)で構成される。受信電波から第1RF部202によって復調された信号或はデータに所定の処理を施したり、信号或はデータに所定の処理を施し、変調させて基地局へ送信するために第1RF部202へ送出する処理等を行う。
また、ベースバンド部203は通話に必要なオーディオ信号の入出力も行う。このためにベースバンド部203にはマイク204とスピーカ205が接続されている。
携帯型無線端末201は周知の携帯電話である。
携帯型無線端末201は、周知の移動体通信電話網に接続する携帯電話の機能と、無線LANを通じて行うVoIPによるIP電話の機能の両方を具備する。
第1の高周波信号処理部(以下「第1RF部」と略す。RFは"Radio Frequency"の略)202は、周知の移動体通信電話網に接続する携帯電話の、電波の送受信を行う回路ブロックである。
ベースバンド部203は主にDSP(Digital Signal Processor: 音声や画像などの処理に特化した演算処理集積回路装置)で構成される。受信電波から第1RF部202によって復調された信号或はデータに所定の処理を施したり、信号或はデータに所定の処理を施し、変調させて基地局へ送信するために第1RF部202へ送出する処理等を行う。
また、ベースバンド部203は通話に必要なオーディオ信号の入出力も行う。このためにベースバンド部203にはマイク204とスピーカ205が接続されている。
ベースバンド部203は第1のマイクロコンピュータ(以下「第1マイコン」と略)206と、バスを通じて接続されている。第1マイコン206には文字及び画像等の表示機能を備えるLCD207と、使用者が操作するためのボタンの集合体であるキーパッド208が接続されている。
第1マイコン206は携帯電話としての機能を提供するに必要な携帯型無線端末201全体の制御の他に、VoIPによるIP電話の機能に必要な、IPネットワーク機器としても動作するものである。第1マイコン206内部の図示しないROM(Read Only Memory)にはネットワークOSと、当該OS上でVoIPの機能を提供するアプリケーションソフトウェアが含まれ、第1マイコン206にてこれらソフトウェアが実行される。
第1マイコン206は携帯電話としての機能を提供するに必要な携帯型無線端末201全体の制御の他に、VoIPによるIP電話の機能に必要な、IPネットワーク機器としても動作するものである。第1マイコン206内部の図示しないROM(Read Only Memory)にはネットワークOSと、当該OS上でVoIPの機能を提供するアプリケーションソフトウェアが含まれ、第1マイコン206にてこれらソフトウェアが実行される。
無線LANインターフェース209を構成する第2の高周波信号処理部(以下「第2RF部」と略す。)210と第2のマイクロコンピュータ(以下「第2マイコン」と略す。)211は、無線LANの電波の送受信を行い、これをネットワークのパケットと相互変換する。
無線LANインターフェース209は、第1マイコン206にて動作するネットワークOSからはネットワークインターフェースとして認識される。図1のVoIP端末A、B、Cの内部に存在するeth0がこれに該当する。
無線LANインターフェース209は、第1マイコン206にて動作するネットワークOSからはネットワークインターフェースとして認識される。図1のVoIP端末A、B、Cの内部に存在するeth0がこれに該当する。
本実施形態の主要な動作はその殆どがソフトウェアによって実現される。以下、携帯型無線端末201の第1マイコン206上にて稼動するソフトウェアの動作を、フローチャート等にて説明する。
図3は第1マイコン206上にて稼動する、VoIPアプリケーションソフトウェア(以下「VoIPアプリ」と略す。)の動作を示すフローチャートである。但し、説明の便宜上、一部にVoIPアプリではないものも含めている。
VoIPアプリは、操作者が携帯型無線端末201のキーパッド208を操作することによって起動される(S301)。
VoIPアプリが起動すると、先ずAPの探索を開始する(S302)。AP探索処理によって、接続可能なAPの存在と、当該APの無線LAN環境における規格が判る。探索して見つけたAPの情報は第1マイコン206内の図示しないRAM(Random Access Memory)内にテーブル(以下「APテーブル」と略す。)として格納される。
図3は第1マイコン206上にて稼動する、VoIPアプリケーションソフトウェア(以下「VoIPアプリ」と略す。)の動作を示すフローチャートである。但し、説明の便宜上、一部にVoIPアプリではないものも含めている。
VoIPアプリは、操作者が携帯型無線端末201のキーパッド208を操作することによって起動される(S301)。
VoIPアプリが起動すると、先ずAPの探索を開始する(S302)。AP探索処理によって、接続可能なAPの存在と、当該APの無線LAN環境における規格が判る。探索して見つけたAPの情報は第1マイコン206内の図示しないRAM(Random Access Memory)内にテーブル(以下「APテーブル」と略す。)として格納される。
ここで無線LAN環境における規格とは、無線LANにおける周知のIEEE802.11シリーズの規格である。802.11bであれば1AP当り最大11Mbpsの通信速度が、802.11a或は802.11gであれば1AP当り最大54Mbpsの通信速度が得られる。なお、これら通信規格に関する情報はAPから一定時間毎にビーコンの形式にて流されるので、無線LANにて接続される機器は当該APの最大通信速度が自ずとわかる仕組みになっている。
次に、接続可能なAPがあるか否か、前述のAPテーブルに記録されているAPの情報(レコード)から判断する(S303)。判断の結果、もし接続可能なAPが一つも存在しなければ、接続不可のメッセージをLCD207に表示して(S304)終了する(S305)。使用者はここでVoIP通話を諦めて、移動体通信電話網による携帯電話の通話へと切り替えるか、通話そのものを諦めることとなる。
判断の結果、もし接続可能なAPが存在すれば、AP接続処理を行う(S306)。
AP接続処理により、APのBSSID(Basic Service Set Identifier)等の情報を取得する。
判断の結果、もし接続可能なAPが存在すれば、AP接続処理を行う(S306)。
AP接続処理により、APのBSSID(Basic Service Set Identifier)等の情報を取得する。
ここでBSSIDとは、IEEE802.11シリーズの無線LANにおけるネットワークの識別子の一つで、48ビットの数値よりなり、通常はAPのMACアドレス(Media Access Control address)と同じものである。本実施形態において、BSSIDはサブネットの識別において重要な役割を持つ。
すなわち、AP探索処理(S302)及びAP接続処理(S306)において、携帯型無線端末201は当該APの最大通信速度(または帯域幅ともいう)とBSSIDという、本実施形態において重要な情報を取得する。
すなわち、AP探索処理(S302)及びAP接続処理(S306)において、携帯型無線端末201は当該APの最大通信速度(または帯域幅ともいう)とBSSIDという、本実施形態において重要な情報を取得する。
AP接続処理が完遂したら、インターネット接続に必要なIPアドレス等の情報を周知のDHCPサーバから貰い受ける為に、DHCPクライアントを起動して、IPアドレスの取得を行う(S307)。多くの場合、無線LAN環境下におけるDHCPサーバの機能はAPに内蔵されている。
携帯型無線端末201にIPアドレスが付与されたら、サブネット確認処理を行う(S308)。
携帯型無線端末201にIPアドレスが付与されたら、サブネット確認処理を行う(S308)。
図4はサブネット確認処理S308の詳細を示すフローチャートである。サブネット確認処理はVoIPアプリのサブルーチンである。
サブネット確認処理S308を起動すると(S401)、先ず、本実施形態において極めて重要な通信制御のためのデーモン(以下「通信制御デーモン」と略す。)を起動する(S402)。デーモンとはPOSIX(Portable Operating System Interface for UNIX)(UNIXは登録商標)系OSにおける、サーバソフトウェアの周知の別称である。通信制御デーモンは、例えばTCPポート4055番及びUDPポート4055番をオープンし、入来するネットワークパケットを監視する。因みに、ポート番号はIANA(Internet Assigned Numbers Authority http://www.iana.org/)が取り決めているポート番号一覧(http://www.iana.org/assignments/port-numbers)における空きポート番号を用いる。通信制御デーモンの詳細な動作は後述する。
サブネット確認処理S308を起動すると(S401)、先ず、本実施形態において極めて重要な通信制御のためのデーモン(以下「通信制御デーモン」と略す。)を起動する(S402)。デーモンとはPOSIX(Portable Operating System Interface for UNIX)(UNIXは登録商標)系OSにおける、サーバソフトウェアの周知の別称である。通信制御デーモンは、例えばTCPポート4055番及びUDPポート4055番をオープンし、入来するネットワークパケットを監視する。因みに、ポート番号はIANA(Internet Assigned Numbers Authority http://www.iana.org/)が取り決めているポート番号一覧(http://www.iana.org/assignments/port-numbers)における空きポート番号を用いる。通信制御デーモンの詳細な動作は後述する。
次に、DHCPクライアントにて取得したIPアドレスとBSSIDを、ブロードキャストパケットにて送信する(S403)。具体的には、
送信元IPアドレス:192.168.10.20
送信先IPアドレス:255.255.255.255
プロトコル:UDP
送信元ポート番号:任意(例:12345)
送信先ポート番号:4055
内容:APのBSSID
というパケットを送出する。
以下、上記パケットを「ネットワーク確認パケット」と称する。
送信元IPアドレス:192.168.10.20
送信先IPアドレス:255.255.255.255
プロトコル:UDP
送信元ポート番号:任意(例:12345)
送信先ポート番号:4055
内容:APのBSSID
というパケットを送出する。
以下、上記パケットを「ネットワーク確認パケット」と称する。
図11(a)に、ネットワーク確認パケットの概略図を示す。
IPパケット1101はネットワーク確認パケットであり、ヘッダ部分に送信先IPアドレスのフィールド及び送信元IPアドレスのフィールドを備え、その後は本体データとして任意のパケットデータが続く。この本体データがUDPパケット1102である。
UDPパケット1102は、ヘッダ部分に送信先ポート番号及び送信元ポート番号があり、その後は本体データとして任意のパケットデータが続く。
ネットワーク確認パケットは、UDPパケットの本体部分にAPのBSSIDだけが含まれている。
IPパケット1101はネットワーク確認パケットであり、ヘッダ部分に送信先IPアドレスのフィールド及び送信元IPアドレスのフィールドを備え、その後は本体データとして任意のパケットデータが続く。この本体データがUDPパケット1102である。
UDPパケット1102は、ヘッダ部分に送信先ポート番号及び送信元ポート番号があり、その後は本体データとして任意のパケットデータが続く。
ネットワーク確認パケットは、UDPパケットの本体部分にAPのBSSIDだけが含まれている。
ブロードキャストパケットは、所定の範囲内のネットワークに含まれ、接続されている機器に対する同報送信のためのパケットである。IPv4におけるブロードキャストパケットは、所定のネットマスクにて区切られるサブネットの範囲に含まれるIPアドレスを有する機器に対する同報送信である。
ネットワーク確認パケットを送出したら、次にタイマを起動し(S404)、所定時間の経過を待つ(S405)。この所定時間の間に、無線LAN上の他の機器は先に送出したネットワーク確認パケットを受けて、後述する通信を携帯型無線端末201と行う。すなわち、この所定時間は携帯型無線端末201と他の機器との通信に必要な時間である。この通信によって、現在携帯型無線端末201が存在するサブネットの利用状況が把握できる。
所定時間が経過したら、帯域計算を行う(S406)。帯域の計算については後述する。
帯域計算処理の後、本サブルーチンを終了する(S407)。
所定時間が経過したら、帯域計算を行う(S406)。帯域の計算については後述する。
帯域計算処理の後、本サブルーチンを終了する(S407)。
サブルーチンの終了後、再び図3に戻って説明する。
先に帯域計算を行った結果を基に、VoIP通話が可能か否かを判定する(S309)。
判定の結果、VoIP通話に必要な帯域が得られない場合は、現在接続中のAPとの接続を切断する(S310)。そしてそれまで接続していたAPの情報をAPテーブルから削除する(S311)。次にAPテーブルにまだ接続可能なAPのエントリが存在するか否かを見る(S303)。以下、VoIPが可能になるか(S309のYes)接続不可能になるか(S303のNo)のいずれかの結果に到達するまで処理を繰り返す。
判定の結果、VoIP通話に必要な帯域が得られている場合は、VoIP通話が可能であるので、通話を開始する。
先に帯域計算を行った結果を基に、VoIP通話が可能か否かを判定する(S309)。
判定の結果、VoIP通話に必要な帯域が得られない場合は、現在接続中のAPとの接続を切断する(S310)。そしてそれまで接続していたAPの情報をAPテーブルから削除する(S311)。次にAPテーブルにまだ接続可能なAPのエントリが存在するか否かを見る(S303)。以下、VoIPが可能になるか(S309のYes)接続不可能になるか(S303のNo)のいずれかの結果に到達するまで処理を繰り返す。
判定の結果、VoIP通話に必要な帯域が得られている場合は、VoIP通話が可能であるので、通話を開始する。
VoIP通話に先立ち、「通話開始」を示す情報とBSSIDを、ブロードキャストパケットにて送信する(S312)。具体的には、
送信元IPアドレス:192.168.10.20
送信先IPアドレス:255.255.255.255
プロトコル:UDP
送信元ポート番号:任意(例:12345)
送信先ポート番号:4055
内容:「通話開始」を示す情報、コーデック、ビットレート及びAPのBSSID
というパケットを送出する。
以下、上記パケットを「通話開始パケット」と称する。
送信元IPアドレス:192.168.10.20
送信先IPアドレス:255.255.255.255
プロトコル:UDP
送信元ポート番号:任意(例:12345)
送信先ポート番号:4055
内容:「通話開始」を示す情報、コーデック、ビットレート及びAPのBSSID
というパケットを送出する。
以下、上記パケットを「通話開始パケット」と称する。
図11(b)に、通話開始パケットの概略図を示す。
IPパケット1103のヘッダ部分はネットワーク確認パケットと同様に、送信先IPアドレスのフィールド及び送信元IPアドレスのフィールドを備え、その後は本体データとして任意のパケットデータが続く。この本体データがUDPパケット1104である。
UDPパケット1104のヘッダ部分には送信先ポート番号及び送信元ポート番号があり、その後は本体データとしてAPのBSSIDと、「通話開始」を示す情報、使用コーデック、ビットレートが含まれている。
IPパケット1103のヘッダ部分はネットワーク確認パケットと同様に、送信先IPアドレスのフィールド及び送信元IPアドレスのフィールドを備え、その後は本体データとして任意のパケットデータが続く。この本体データがUDPパケット1104である。
UDPパケット1104のヘッダ部分には送信先ポート番号及び送信元ポート番号があり、その後は本体データとしてAPのBSSIDと、「通話開始」を示す情報、使用コーデック、ビットレートが含まれている。
「通話開始」を示す情報は、どのような形態であっても構わない。単に1ビットのオン・オフであっても良いし、「voip connect」等の文字列であっても良い。
コーデックはVoIPにおいて音声データの圧縮及び伸長に使用する規格であり、例えばITU−T G.723.1或はITU−T G.729Annex Aといったものが用いられる。
ビットレートはVoIP通話において占有する帯域を示す。例えばITU−T G.723.1の場合は6.3kbit/sec又は5.3kbit/secであり、ITU−T G.729Annex Aの場合は8kbit/secである。
コーデックはVoIPにおいて音声データの圧縮及び伸長に使用する規格であり、例えばITU−T G.723.1或はITU−T G.729Annex Aといったものが用いられる。
ビットレートはVoIP通話において占有する帯域を示す。例えばITU−T G.723.1の場合は6.3kbit/sec又は5.3kbit/secであり、ITU−T G.729Annex Aの場合は8kbit/secである。
次に、実際の通話処理を行う(S313)。VoIP通話処理自体は本発明の主たる要件ではないので、詳細は割愛する。
通話処理開始後はVoIP通話が切断されたか否かを監視し続ける(S314)。
通話処理開始後はVoIP通話が切断されたか否かを監視し続ける(S314)。
使用者によるキーパッド208の操作や、通話相手側からの所定のオンフック動作等によりVoIP通話が切断されたら、「通話切断」を示す情報とBSSIDを、ブロードキャストパケットにて送信する(S315)。具体的には、
送信元IPアドレス:192.168.10.20
送信先IPアドレス:255.255.255.255
プロトコル:UDP
送信元ポート番号:任意(例:12345)
送信先ポート番号:4055
内容:「通話切断」を示す情報とAPのBSSID
というパケットを送出する。
以下、上記パケットを「通話切断パケット」と称する。
こうしてVoIPアプリは終了する(S305)。
送信元IPアドレス:192.168.10.20
送信先IPアドレス:255.255.255.255
プロトコル:UDP
送信元ポート番号:任意(例:12345)
送信先ポート番号:4055
内容:「通話切断」を示す情報とAPのBSSID
というパケットを送出する。
以下、上記パケットを「通話切断パケット」と称する。
こうしてVoIPアプリは終了する(S305)。
図11(c)に、通話切断パケットの概略図を示す。
IPパケット1105のヘッダ部分はネットワーク確認パケットや通話開始パケットと同様である。本体部分はUDPパケット1106を構成する。
UDPパケット1106のヘッダ部分には送信先ポート番号及び送信元ポート番号があり、その後は本体データとしてAPのBSSIDと、「通話切断」を示す情報が含まれている。
IPパケット1105のヘッダ部分はネットワーク確認パケットや通話開始パケットと同様である。本体部分はUDPパケット1106を構成する。
UDPパケット1106のヘッダ部分には送信先ポート番号及び送信元ポート番号があり、その後は本体データとしてAPのBSSIDと、「通話切断」を示す情報が含まれている。
図5は通信制御デーモンの動作の流れを示すフローチャートである。
通信制御デーモンはその性質上、一度起動すると停止シグナル(SIGTERM)を受けるまで稼動し続ける。
通信制御デーモンは、起動すると(S501)、TCPポート4055番及びUDPポート4055番をオープンし、入来するネットワークパケットを監視する(S502)。
次に、TCPポート4055番及びUDPポート4055番に入来するパケットが同一BSSIDのパケットであるか否かを見る(S503)。同一BSSIDのパケットでなければそれは携帯型無線端末201自身が存在するAPとは異なるAPに存在する端末等のパケットであり、考慮の対象外であるので、無視する。
通信制御デーモンはその性質上、一度起動すると停止シグナル(SIGTERM)を受けるまで稼動し続ける。
通信制御デーモンは、起動すると(S501)、TCPポート4055番及びUDPポート4055番をオープンし、入来するネットワークパケットを監視する(S502)。
次に、TCPポート4055番及びUDPポート4055番に入来するパケットが同一BSSIDのパケットであるか否かを見る(S503)。同一BSSIDのパケットでなければそれは携帯型無線端末201自身が存在するAPとは異なるAPに存在する端末等のパケットであり、考慮の対象外であるので、無視する。
TCPポート4055番及びUDPポート4055番に入来するパケットが同一BSSIDのパケットであれば、それは同一APにネットワーク接続されているネットワーク機器から発されるパケットであるので、評価しなければならないパケットである。そこで次に入来したパケットがTCP SYNパケットであるか否か判定する(S504)。TCP SYNパケットとは、TCP通信においてクライアントがサーバへ通信要求を行う際のパケットである。もし当該パケットがTCP SYNパケットであれば、通信制御デーモンプログラム自身を子プロセスとして起動する(S505)。子プロセスとして起動される通信制御デーモンプログラムは、TCP SYNパケットを送ってきた相手とTCP通信を行い、後述する端末情報テーブルの更新を行う。
入来したパケットがTCP SYNパケットでなければ、次にそれがUDPのネットワーク確認パケットであるか否かを見る(S506)。ネットワーク確認パケットであれば、ネットワーク確認パケットの送信元とTCP通信を行うべく、通信制御クライアントソフトウェアを起動して、現在の携帯型無線端末201の状態をネットワーク確認パケットの送信元に報告する(S507)。
入来したパケットがネットワーク確認パケットでなければ、次にそれがUDPの通話開始パケットであるか否かを見る(S508)。通話開始パケットであれば、後述する端末情報テーブルの更新を行い、帯域の再計算を行う(S509)。
入来したパケットが通話開始パケットでなければ、次にそれがUDPの通話切断パケットであるか否かを見る(S510)。通話切断パケットであれば、後述する端末情報テーブルの更新を行い、帯域の再計算を行う(S511)。
入来したパケットが通話切断パケットでなければ、それは何らかの誤りであるので無視する。
以降、TCPポート4055番及びUDPポート4055番に入来するパケットを監視し、内容に応じて処理を続ける。
入来したパケットが通話開始パケットでなければ、次にそれがUDPの通話切断パケットであるか否かを見る(S510)。通話切断パケットであれば、後述する端末情報テーブルの更新を行い、帯域の再計算を行う(S511)。
入来したパケットが通話切断パケットでなければ、それは何らかの誤りであるので無視する。
以降、TCPポート4055番及びUDPポート4055番に入来するパケットを監視し、内容に応じて処理を続ける。
図6は複数端末間の連携動作を示すフローチャートである。前述の図3、図4、図5において説明したVoIPアプリ及び通信制御デーモンによって、これ以降に述べる端末同士の通信帯域制御が行われる。図6は図3、図4、図5を端末同士の連携動作に従って一つにまとめたものである。
VoIP端末Aは(S601)、図3に示したVoIPアプリを起動する(S602)。
VoIPアプリはAPをスキャンし(S603)、APがあれば(S604)AP接続処理を行い(S605)、DHCPクライアントによるIPアドレス取得を行う(S606)。ここまでは図3の処理と同じである。
IPアドレス取得後、図5に示した通信制御デーモンを起動する(S607)。その後UDPネットワーク確認パケットを送出する(S608)。
一方、VoIP端末Bは(S609)通話事前処理Aを行い(S610)、既に通話処理に入っており、実際に通話している(S611)。
ここでVoIP端末Aからネットワーク確認パケットが送出されると(S608)、VoIP端末Bの通信制御デーモンはこれを受信して、通信制御クライアントソフトウェアを起動する。そして、VoIP端末AとTCP通信を行い、「通話中」を示す情報とBSSIDをVoIP端末Aへ送信する(S612)。
これに対し、VoIP端末AはVoIP端末Bが起動した通信制御クライアントソフトウェアが発信するTCP SYNパケットを受けて、通信制御デーモンの子プロセスを起動し、VoIP端末BとTCP通信を行い、「通話中」を示す情報とBSSIDをVoIP端末Bから受信する(S613)。
VoIP端末Aは受信したVoIP端末B等の各端末の情報を端末情報テーブルに記録する。そして、この情報を基に利用可能帯域を計算する(S614)。計算した結果、VoIP通話できると判断すれば(S615)、UDP通話開始パケットを送出する(S616)。VoIP通話できないと判断すれば、現在接続中のAPと切断し(S617)、APテーブルから現APを削除し(S618)、他のAPへ接続できるか試みる(S604)。そしてVoIP通話できるか(S615のYes)接続可能なAPがなくなるか(S604のNo及びS625)のいずれかに到達するまで処理を繰り返す。
VoIP端末Aから通話開始パケットが送出されると(S616)、VoIP端末Bの通信制御デーモンはこれを受信して、自身の端末情報テーブル中のVoIP端末Aに関するレコードを更新する(S619)。
VoIP端末AはUDP通話開始パケットを送出した後、通話処理を行う(S620)。
そして、通話が終了したら(S621)、UDP通話切断パケットを送出して(S622)終了する(S624)。
VoIP端末Aから通話切断パケットが送出されると、VoIP端末Bの通信制御デーモンはこれを受信して、自身の端末情報テーブル中のVoIP端末Aに関するレコードを更新する(S623)。
VoIP端末Aは(S601)、図3に示したVoIPアプリを起動する(S602)。
VoIPアプリはAPをスキャンし(S603)、APがあれば(S604)AP接続処理を行い(S605)、DHCPクライアントによるIPアドレス取得を行う(S606)。ここまでは図3の処理と同じである。
IPアドレス取得後、図5に示した通信制御デーモンを起動する(S607)。その後UDPネットワーク確認パケットを送出する(S608)。
一方、VoIP端末Bは(S609)通話事前処理Aを行い(S610)、既に通話処理に入っており、実際に通話している(S611)。
ここでVoIP端末Aからネットワーク確認パケットが送出されると(S608)、VoIP端末Bの通信制御デーモンはこれを受信して、通信制御クライアントソフトウェアを起動する。そして、VoIP端末AとTCP通信を行い、「通話中」を示す情報とBSSIDをVoIP端末Aへ送信する(S612)。
これに対し、VoIP端末AはVoIP端末Bが起動した通信制御クライアントソフトウェアが発信するTCP SYNパケットを受けて、通信制御デーモンの子プロセスを起動し、VoIP端末BとTCP通信を行い、「通話中」を示す情報とBSSIDをVoIP端末Bから受信する(S613)。
VoIP端末Aは受信したVoIP端末B等の各端末の情報を端末情報テーブルに記録する。そして、この情報を基に利用可能帯域を計算する(S614)。計算した結果、VoIP通話できると判断すれば(S615)、UDP通話開始パケットを送出する(S616)。VoIP通話できないと判断すれば、現在接続中のAPと切断し(S617)、APテーブルから現APを削除し(S618)、他のAPへ接続できるか試みる(S604)。そしてVoIP通話できるか(S615のYes)接続可能なAPがなくなるか(S604のNo及びS625)のいずれかに到達するまで処理を繰り返す。
VoIP端末Aから通話開始パケットが送出されると(S616)、VoIP端末Bの通信制御デーモンはこれを受信して、自身の端末情報テーブル中のVoIP端末Aに関するレコードを更新する(S619)。
VoIP端末AはUDP通話開始パケットを送出した後、通話処理を行う(S620)。
そして、通話が終了したら(S621)、UDP通話切断パケットを送出して(S622)終了する(S624)。
VoIP端末Aから通話切断パケットが送出されると、VoIP端末Bの通信制御デーモンはこれを受信して、自身の端末情報テーブル中のVoIP端末Aに関するレコードを更新する(S623)。
無線LANのAPに接続される機器はVoIP端末だけとは限らない。例えば携帯可能なパーソナルコンピュータ(以下「ノート型パソコン」と略す。)等、一般的なVoIP非対応のネットワーク機器も接続される。本実施形態の技術思想を完遂するには、全てのネットワーク機器がこの新たな通信制御機能を備えている必要がある。
図7はVoIP非対応ネットワーク機器における、無線LAN接続時の処理を示すフローチャートである。ここではVoIP非対応ネットワーク機器は無線LANインターフェースを内蔵するノート型パソコンであるものと想定して説明する。
ノート型パソコンにおいて無線LANによるインターネット接続を開始すると(S701)、最初にAPの探索を始める(S702)。そして接続可能APがあれば(S703)、ユーザの選択によって所定のAPの接続処理を開始する(S704)。接続可能APがなければ何もせずに終了する(S705)。
AP接続後は周知のDHCPクライアントによってIPアドレスの取得を行う(S706)。
図7はVoIP非対応ネットワーク機器における、無線LAN接続時の処理を示すフローチャートである。ここではVoIP非対応ネットワーク機器は無線LANインターフェースを内蔵するノート型パソコンであるものと想定して説明する。
ノート型パソコンにおいて無線LANによるインターネット接続を開始すると(S701)、最初にAPの探索を始める(S702)。そして接続可能APがあれば(S703)、ユーザの選択によって所定のAPの接続処理を開始する(S704)。接続可能APがなければ何もせずに終了する(S705)。
AP接続後は周知のDHCPクライアントによってIPアドレスの取得を行う(S706)。
IPアドレスを取得したら、通信制御デーモンとパケット監視デーモンとストリームデータ監視デーモンの、三つのデーモンを起動する(S707)。
通信制御デーモンはVoIP端末における通信制御デーモンと動作はほぼ同じである。詳細は後述する。
パケット監視デーモンは、VoIP端末において帯域不足によりVoIP通話を諦める処理に代わって、所定のブロードキャストパケットを送信する処理を行うものであり、詳細は後述する。
ストリームデータ監視デーモンは、ノート型パソコンに流れ込むストリームデータの流量を監視し、所定時間以上ストリームデータの流入が途絶えたら所定のブロードキャストパケットを送信する処理を行うものであり、詳細は後述する。ここでストリームデータとは、通信の品質を維持するためにある一定以上のネットワーク帯域を確保する必要のある連続的なデータを指す。VoIP、音声、動画の転送等はストリームデータに該当する。但し、音声や動画でもファイル形式になっているものは除外される。
通信制御デーモンはVoIP端末における通信制御デーモンと動作はほぼ同じである。詳細は後述する。
パケット監視デーモンは、VoIP端末において帯域不足によりVoIP通話を諦める処理に代わって、所定のブロードキャストパケットを送信する処理を行うものであり、詳細は後述する。
ストリームデータ監視デーモンは、ノート型パソコンに流れ込むストリームデータの流量を監視し、所定時間以上ストリームデータの流入が途絶えたら所定のブロードキャストパケットを送信する処理を行うものであり、詳細は後述する。ここでストリームデータとは、通信の品質を維持するためにある一定以上のネットワーク帯域を確保する必要のある連続的なデータを指す。VoIP、音声、動画の転送等はストリームデータに該当する。但し、音声や動画でもファイル形式になっているものは除外される。
三つのデーモンを起動したら、自分のIPアドレスとAPのBSSIDよりなる、ネットワーク確認パケットをブロードキャストする(S708)。この処理は図4におけるネットワーク確認パケットの送出と同じである。但し、VoIP端末とは異なり、ネットワーク接続時に一度だけ行い、以降はネットワークから切断されて再度接続するまでこの処理は行わない。
図8はパケット監視デーモンの動作の概略を示すフローチャートである。
パケット監視デーモンは(S801)ノート型パソコン自身から発されるTCP SYNパケットを監視する(S802)。
TCP SYNパケットが発されたら、当該パケットに関して返って来るパケット内のメッセージの内容を解析する(S803)。メッセージは例えばHTTP(HyperText Transfer Protocol)のメッセージ内容である。
メッセージの解析の結果、その後来るであろうデータがストリームデータであれば(S804)、動画や音声など、無線LANの帯域を大きく占有する可能性がある。そこで解析した結果得られた占有帯域情報を、端末情報テーブルによって得られる利用可能帯域情報と比較して、帯域に余裕があるか否かを判定する(S805)。
パケット監視デーモンは(S801)ノート型パソコン自身から発されるTCP SYNパケットを監視する(S802)。
TCP SYNパケットが発されたら、当該パケットに関して返って来るパケット内のメッセージの内容を解析する(S803)。メッセージは例えばHTTP(HyperText Transfer Protocol)のメッセージ内容である。
メッセージの解析の結果、その後来るであろうデータがストリームデータであれば(S804)、動画や音声など、無線LANの帯域を大きく占有する可能性がある。そこで解析した結果得られた占有帯域情報を、端末情報テーブルによって得られる利用可能帯域情報と比較して、帯域に余裕があるか否かを判定する(S805)。
判定の結果、帯域に余裕があれば、所定のアプリケーションによって使用されるであろう帯域の情報とBSSIDをブロードキャストする(S806)。例えば、今ノート型パソコンに割り振られているIPアドレスが192.168.10.53であるとすると、
送信元IPアドレス:192.168.10.53
送信先IPアドレス:255.255.255.255
プロトコル:UDP
送信元ポート番号:任意(例:12345)
送信先ポート番号:4055
内容:「ストリームデータ受信中」を示す情報、ビットレート及びAPのBSSID
というパケットを送出する。
以下、上記パケットを「占有開始パケット」と称する。
送信元IPアドレス:192.168.10.53
送信先IPアドレス:255.255.255.255
プロトコル:UDP
送信元ポート番号:任意(例:12345)
送信先ポート番号:4055
内容:「ストリームデータ受信中」を示す情報、ビットレート及びAPのBSSID
というパケットを送出する。
以下、上記パケットを「占有開始パケット」と称する。
図11(d)に、占有開始パケットの概略図を示す。
IPパケット1107のヘッダ部分はネットワーク確認パケットや通話開始パケットと同様である。本体部分はUDPパケットである。
UDPパケット1108のヘッダ部分には送信先ポート番号及び送信元ポート番号があり、その後は本体データとしてAPのBSSIDと、「ストリームデータ受信中」を示す情報、ストリームデータのビットレートが含まれている。
IPパケット1107のヘッダ部分はネットワーク確認パケットや通話開始パケットと同様である。本体部分はUDPパケットである。
UDPパケット1108のヘッダ部分には送信先ポート番号及び送信元ポート番号があり、その後は本体データとしてAPのBSSIDと、「ストリームデータ受信中」を示す情報、ストリームデータのビットレートが含まれている。
動画や音声等のストリームデータの受信は、VoIP通話における通話開始とは異なる性格の事象であり、コーデック等の情報もないので、内容が一部異なる。この相違点については後述する。
一方、帯域に余裕がないことが判明した場合は、ストリームデータの受信に係るパケットを周知のパケットフィルタリングの技術にて遮断する(S807)。この、「ストリームデータの受信に係るパケット」とは、ストリームデータ自体のみならず、ストリームデータを受信するアプリケーションソフトウェアが発するデータ要求パケットも含む。
そして、ノート型パソコンの図示しないディスプレイ上に、当該ストリームデータは受信できない旨のワーニングメッセージを表示する(S808)。例えば「OK」のボタンを付したダイアログボックスのウインドウである。次にユーザによってワーニングメッセージの表示を消去したら、フィルタリングを解除する(S809)。こうすることにより、回線帯域に余裕がない状態で回線帯域を大幅に占有するストリームデータの受信を行おうとすると、その受信が阻止されると共にワーニングメッセージにてその旨がユーザに報告される。ユーザは当該ストリームデータの受信を諦め、選択したものより占有帯域の少ないストリームデータを選択するか、回線帯域に余裕が生じるまで待つか、或はストリームデータの受信そのものを諦める他なくなる。
そして、ノート型パソコンの図示しないディスプレイ上に、当該ストリームデータは受信できない旨のワーニングメッセージを表示する(S808)。例えば「OK」のボタンを付したダイアログボックスのウインドウである。次にユーザによってワーニングメッセージの表示を消去したら、フィルタリングを解除する(S809)。こうすることにより、回線帯域に余裕がない状態で回線帯域を大幅に占有するストリームデータの受信を行おうとすると、その受信が阻止されると共にワーニングメッセージにてその旨がユーザに報告される。ユーザは当該ストリームデータの受信を諦め、選択したものより占有帯域の少ないストリームデータを選択するか、回線帯域に余裕が生じるまで待つか、或はストリームデータの受信そのものを諦める他なくなる。
図9はストリームデータ監視デーモンの動作の概略を示すフローチャートである。
ストリームデータ監視デーモンは起動すると(S901)、予め既知である所定のポートについてストリームデータが流れているか否かを監視する(S902)。
もしストリームデータが流れていれば、タイマをリセットする(S903)。
もしストリームデータが流れていなければ、タイマが所定時間を計測したか否かを見る(S904)。例えば1分である。
もし所定時間が経過していなければそのままストリームデータの監視を継続する。
ストリームデータ監視デーモンは起動すると(S901)、予め既知である所定のポートについてストリームデータが流れているか否かを監視する(S902)。
もしストリームデータが流れていれば、タイマをリセットする(S903)。
もしストリームデータが流れていなければ、タイマが所定時間を計測したか否かを見る(S904)。例えば1分である。
もし所定時間が経過していなければそのままストリームデータの監視を継続する。
ストリームデータの入来がなくなってから所定時間が経過したら、それはストリームデータの受信を止めたこととみなし、帯域の情報とBSSIDをブロードキャストする(S905)。例えば、今ノート型パソコンに割り振られているIPアドレスが192.168.10.53であるとすると、
送信元IPアドレス:192.168.10.53
送信先IPアドレス:255.255.255.255
プロトコル:UDP
送信元ポート番号:任意(例:12345)
送信先ポート番号:4055
内容:「ストリームデータ受信せず」を示す情報、ビットレート及びAPのBSSID
というパケットを送出する。
以下、上記パケットを「占有終了パケット」と称する。
このパケットをブロードキャストすることにより、他のVoIP端末やネットワーク機器が帯域の再計算を行う。
占有終了パケットをブロードキャストしたら、タイマをリセットする。
送信元IPアドレス:192.168.10.53
送信先IPアドレス:255.255.255.255
プロトコル:UDP
送信元ポート番号:任意(例:12345)
送信先ポート番号:4055
内容:「ストリームデータ受信せず」を示す情報、ビットレート及びAPのBSSID
というパケットを送出する。
以下、上記パケットを「占有終了パケット」と称する。
このパケットをブロードキャストすることにより、他のVoIP端末やネットワーク機器が帯域の再計算を行う。
占有終了パケットをブロードキャストしたら、タイマをリセットする。
図11(e)に、占有終了パケットの概略図を示す。
IPパケット1109のヘッダ部分はネットワーク確認パケットや通話開始パケットと同様である。本体部分はUDPパケットを構成する。
UDPパケット1110のヘッダ部分には送信先ポート番号及び送信元ポート番号があり、その後は本体データとしてAPのBSSIDと、「ストリームデータ受信せず」を示す情報が含まれている。
IPパケット1109のヘッダ部分はネットワーク確認パケットや通話開始パケットと同様である。本体部分はUDPパケットを構成する。
UDPパケット1110のヘッダ部分には送信先ポート番号及び送信元ポート番号があり、その後は本体データとしてAPのBSSIDと、「ストリームデータ受信せず」を示す情報が含まれている。
再び図5に戻って説明する。
VoIP端末における通話開始パケットは、VoIP非対応ネットワーク機器においては占有開始パケットが該当する。
すなわち、接続制御デーモンは、通話開始パケットが来たときの処理(S508)は、占有開始パケットが来たときも同様の処理を行う(S509)。
VoIP端末における通話切断パケットは、VoIP非対応ネットワーク機器においては占有終了パケットが該当する。
すなわち、接続制御デーモンは、通話切断パケットが来たときの処理(S510)は、占有終了パケットが来たときも同様の処理を行う(S511)。
VoIP端末における通話開始パケットは、VoIP非対応ネットワーク機器においては占有開始パケットが該当する。
すなわち、接続制御デーモンは、通話開始パケットが来たときの処理(S508)は、占有開始パケットが来たときも同様の処理を行う(S509)。
VoIP端末における通話切断パケットは、VoIP非対応ネットワーク機器においては占有終了パケットが該当する。
すなわち、接続制御デーモンは、通話切断パケットが来たときの処理(S510)は、占有終了パケットが来たときも同様の処理を行う(S511)。
図10はVoIP端末及びネットワーク機器のメモリ内に設けられる、端末情報テーブルの概略を示す模式図である。
端末情報テーブル1001の各レコードは同一BSSID内に存在する、全てのVoIP端末及びネットワーク機器に関する情報である。
第1フィールドは各VoIP端末及びネットワーク機器に付与されているIPアドレスである。
第2フィールドはステータス情報である。このフィールドには
- VoIP端末の場合は「通話中」又は「切断中」
- ネットワーク機器の場合は「ストリームデータ受信中」又は「ストリームデータ受信せず」
が記録される。
第3フィールドはコーデックである。VoIP端末の場合に限り、コーデックの種類が記録される。
第4フィールドはビットレートである。VoIP端末の場合はコーデックのビットレートが、ネットワーク機器の場合はストリームデータを受信しようとしているときはその受信するストリームデータのビットレートを記載する。
端末情報テーブル1001の各レコードは同一BSSID内に存在する、全てのVoIP端末及びネットワーク機器に関する情報である。
第1フィールドは各VoIP端末及びネットワーク機器に付与されているIPアドレスである。
第2フィールドはステータス情報である。このフィールドには
- VoIP端末の場合は「通話中」又は「切断中」
- ネットワーク機器の場合は「ストリームデータ受信中」又は「ストリームデータ受信せず」
が記録される。
第3フィールドはコーデックである。VoIP端末の場合に限り、コーデックの種類が記録される。
第4フィールドはビットレートである。VoIP端末の場合はコーデックのビットレートが、ネットワーク機器の場合はストリームデータを受信しようとしているときはその受信するストリームデータのビットレートを記載する。
以下、この端末情報テーブル1001にかかる接続制御デーモンの動作を説明する。
接続制御デーモンが他の機器からTCP SYNパケットによる通信要求を受けて(S504)通信を行い、他の機器からその機器に関する情報を受信すると、接続制御デーモンは受けた情報を端末情報テーブル1001に記録する(S505)。
VoIP端末であれば、機器のIPアドレスと、VoIP通話中であればその旨と使用しているコーデックとビットレートを、VoIP切断中であればその旨を端末情報テーブル1001のレコードとして記録する。
VoIP非対応機器であれば、機器のIPアドレスと、ストリームデータ受信中であればその旨とビットレートを、ストリームデータ受信せずであればその旨を端末情報テーブル1001のレコードとして記録する。
接続制御デーモンが他の機器からTCP SYNパケットによる通信要求を受けて(S504)通信を行い、他の機器からその機器に関する情報を受信すると、接続制御デーモンは受けた情報を端末情報テーブル1001に記録する(S505)。
VoIP端末であれば、機器のIPアドレスと、VoIP通話中であればその旨と使用しているコーデックとビットレートを、VoIP切断中であればその旨を端末情報テーブル1001のレコードとして記録する。
VoIP非対応機器であれば、機器のIPアドレスと、ストリームデータ受信中であればその旨とビットレートを、ストリームデータ受信せずであればその旨を端末情報テーブル1001のレコードとして記録する。
接続制御デーモンが通話開始パケットを受信すると(S508)、受信した情報に基づいて、端末情報テーブル1001内の当該送信元IPアドレスのレコードを更新する(S509)。具体的には、VoIP通話中の旨と使用しているコーデックとビットレートを記録する。
接続制御デーモンが通話切断パケットを受信すると(S510)、受信した情報に基づいて、端末情報テーブル1001内の当該送信元IPアドレスのレコードを更新する(S511)。具体的には、VoIP切断中或はストリームデータ受信せずの旨を記録する。他のフィールドは以前のデータがそのまま残るが、VoIP切断中の旨が記録されているので無視される。
接続制御デーモンが通話切断パケットを受信すると(S510)、受信した情報に基づいて、端末情報テーブル1001内の当該送信元IPアドレスのレコードを更新する(S511)。具体的には、VoIP切断中或はストリームデータ受信せずの旨を記録する。他のフィールドは以前のデータがそのまま残るが、VoIP切断中の旨が記録されているので無視される。
接続制御デーモンが占有開始パケットを受信すると(S508)、受信した情報に基づいて、端末情報テーブル1001内の当該送信元IPアドレスのレコードを更新する(S509)。具体的には、ストリームデータ受信中の旨とビットレートを記録する。なお、VoIP端末とは異なり、コーデックの情報は存在しないので、コーデックに相当する第3フィールドにはnullデータを埋める。
接続制御デーモンが占有終了パケットを受信すると(S510)、受信した情報に基づいて、端末情報テーブル1001内の当該送信元IPアドレスのレコードを更新する(S511)。具体的には、ストリームデータ受信せずの旨を記録する。なお、VoIP端末とは異なり、コーデックの情報は存在しないので、コーデックに相当する第3フィールドにはnullデータを埋める。
接続制御デーモンが占有終了パケットを受信すると(S510)、受信した情報に基づいて、端末情報テーブル1001内の当該送信元IPアドレスのレコードを更新する(S511)。具体的には、ストリームデータ受信せずの旨を記録する。なお、VoIP端末とは異なり、コーデックの情報は存在しないので、コーデックに相当する第3フィールドにはnullデータを埋める。
以上のようにして接続制御デーモンは各種ブロードキャストパケットの受信と、TCP通信によるメッセージの受信によって、端末情報テーブル1001を更新する。端末情報テーブル1001の第4フィールドに記録されている各端末毎のビットレートを加算する等の演算処理により、APが構成するサブネット内の全てのネットワーク機器が占有する帯域幅がわかる。
そして、AP接続処理(図3のS306、図6のS606、図7のS704)の際に取得した当該APの最大通信速度、すなわち無線LANの帯域幅から、前述のAPが構成するサブネット内の全てのネットワーク機器が占有する帯域幅を減じて、利用可能な帯域幅を算出する。なお、算出の際にはネットワーク機器自身の現在の受信電波強度に基づき、利用可能帯域幅を所定の割合だけ減じた上で、当該ネットワーク機器の利用可能帯域幅を算出する。
そして、AP接続処理(図3のS306、図6のS606、図7のS704)の際に取得した当該APの最大通信速度、すなわち無線LANの帯域幅から、前述のAPが構成するサブネット内の全てのネットワーク機器が占有する帯域幅を減じて、利用可能な帯域幅を算出する。なお、算出の際にはネットワーク機器自身の現在の受信電波強度に基づき、利用可能帯域幅を所定の割合だけ減じた上で、当該ネットワーク機器の利用可能帯域幅を算出する。
AP等の上位装置がQoSを行わない場合、各ネットワーク機器が自主的にQoSを行うことが考えられる。
本発明の技術思想は、複数台ある公衆電話の利用者が整然と列を作って並んでいるイメージである。つまり、公衆電話が空いたか否かを確認して、空いたらこれを利用し、空いてなければ待つ、という思想である。このとき、並んでいる利用者は公衆電話が空いているか否かを確認する手段が必要である。人間であれば目視による確認である。
IPネットワークにおいて「ネットワークの空きを確認する」こととは、ネットワークの帯域幅、ネットワークに接続されている機器の全体数、そしてそれらネットワーク機器が占有する帯域幅(ビットレート)等が該当する。
しかし、IPネットワークにおいて、ネットワークに接続されている機器の全体数を一気に把握する手段は存在しない。同様に、各ネットワーク機器の占有帯域幅を知る手段も存在しない。
本実施形態では、無線LANという帯域幅が限られている環境下において、接続されている端末が全て快適に所望のネットワークサービスを享受できるように、ネットワークの空きを確認するためのプロトコルを提供するものである。
本発明の技術思想は、複数台ある公衆電話の利用者が整然と列を作って並んでいるイメージである。つまり、公衆電話が空いたか否かを確認して、空いたらこれを利用し、空いてなければ待つ、という思想である。このとき、並んでいる利用者は公衆電話が空いているか否かを確認する手段が必要である。人間であれば目視による確認である。
IPネットワークにおいて「ネットワークの空きを確認する」こととは、ネットワークの帯域幅、ネットワークに接続されている機器の全体数、そしてそれらネットワーク機器が占有する帯域幅(ビットレート)等が該当する。
しかし、IPネットワークにおいて、ネットワークに接続されている機器の全体数を一気に把握する手段は存在しない。同様に、各ネットワーク機器の占有帯域幅を知る手段も存在しない。
本実施形態では、無線LANという帯域幅が限られている環境下において、接続されている端末が全て快適に所望のネットワークサービスを享受できるように、ネットワークの空きを確認するためのプロトコルを提供するものである。
本実施形態はその一例として、三種類のブロードキャストパケットを定義する。
一つ目は、ネットワークに参加したことを宣言するブロードキャストパケット(ネットワーク確認パケット)。
二つ目は、ネットワークを所定の帯域幅だけ利用することを宣言するブロードキャストパケット(通話開始パケット及び占有開始パケット)。
三つ目は、所定の帯域幅だけ利用していたネットワークの利用を止めたことを宣言するブロードキャストパケット(通話切断パケット及び占有終了パケット)。
そして、一つ目の、ネットワークに参加したことを宣言するブロードキャストパケットを受信したネットワーク機器は、当該パケットを送信したネットワーク機器に対して自身の占有帯域幅に関する情報を返答するプロトコル(TCP通信)も規定する。
一つ目は、ネットワークに参加したことを宣言するブロードキャストパケット(ネットワーク確認パケット)。
二つ目は、ネットワークを所定の帯域幅だけ利用することを宣言するブロードキャストパケット(通話開始パケット及び占有開始パケット)。
三つ目は、所定の帯域幅だけ利用していたネットワークの利用を止めたことを宣言するブロードキャストパケット(通話切断パケット及び占有終了パケット)。
そして、一つ目の、ネットワークに参加したことを宣言するブロードキャストパケットを受信したネットワーク機器は、当該パケットを送信したネットワーク機器に対して自身の占有帯域幅に関する情報を返答するプロトコル(TCP通信)も規定する。
図2(b)に、本実施形態に係る携帯型無線端末201の、等価ブロック図を示す。
図2(b)は、図2(a)にて示した携帯型無線端末201について、本実施形態の動作を提供する機能を等価的にブロック図としたものである。
接続制御部220は無線LANインターフェース209をAPへネットワーク接続する制御を行う。
AP帯域情報取得部226は、AP探索処理(S302)の際に、接続可能なAPの存在と共に当該APの無線LAN環境における規格が判るので、AP毎の帯域幅情報を取得するものである。
接続メッセージ送信部221は、無線LANインターフェース209を通じてネットワーク確認パケットをブロードキャスト送信する(図3のS308及び図7のS708に相当)。
端末情報受信部222は、無線LANインターフェース209を通じて他の端末やネットワーク装置からTCP通信にてその存在を示す情報(IPアドレス)と利用しているネットワーク帯域幅(ビットレート)の情報を受信する(図5のS505に相当)。
占有情報送信部223は、無線LANインターフェース209を通じて通話開始パケット或は占有開始パケットをブロードキャスト送信する(図3のS312及び図8のS806に相当)。
占有終了メッセージ送信部224は、無線LANインターフェース209を通じて通話切断パケット或は占有終了パケットをブロードキャスト送信する(図3のS315及び図9のS905に相当)。
これら機能は第1マイコン206が実行するプログラムにて提供される。
図2(b)は、図2(a)にて示した携帯型無線端末201について、本実施形態の動作を提供する機能を等価的にブロック図としたものである。
接続制御部220は無線LANインターフェース209をAPへネットワーク接続する制御を行う。
AP帯域情報取得部226は、AP探索処理(S302)の際に、接続可能なAPの存在と共に当該APの無線LAN環境における規格が判るので、AP毎の帯域幅情報を取得するものである。
接続メッセージ送信部221は、無線LANインターフェース209を通じてネットワーク確認パケットをブロードキャスト送信する(図3のS308及び図7のS708に相当)。
端末情報受信部222は、無線LANインターフェース209を通じて他の端末やネットワーク装置からTCP通信にてその存在を示す情報(IPアドレス)と利用しているネットワーク帯域幅(ビットレート)の情報を受信する(図5のS505に相当)。
占有情報送信部223は、無線LANインターフェース209を通じて通話開始パケット或は占有開始パケットをブロードキャスト送信する(図3のS312及び図8のS806に相当)。
占有終了メッセージ送信部224は、無線LANインターフェース209を通じて通話切断パケット或は占有終了パケットをブロードキャスト送信する(図3のS315及び図9のS905に相当)。
これら機能は第1マイコン206が実行するプログラムにて提供される。
本実施形態に限らず、以下のような応用例も可能である。
(1)上述の実施形態では大きく三種類のブロードキャストパケットを規定した。しかし、「VoIP通話終了」や「ストリームデータ受信せず」のパケットを送出する前にVoIP端末或はネットワーク機器の通信が途絶えてしまう可能性が多々ある。例えば移動することによってAPの電波が届く範囲から外れてしまった場合や、機器そのものがハングアップしてしまったような場合である。このような異常終了に対して他の機器が常に最新のAP内サブネットの状態を把握するために、ビーコンパケットを定義することが考えられる。つまり、何もしないブロードキャストパケットを一定時間毎に送出する。
送信元IPアドレス:192.168.10.20
送信先IPアドレス:255.255.255.255
プロトコル:UDP
送信元ポート番号:任意(例:12345)
送信先ポート番号:4055
内容:「確認」を示す情報とAPのBSSID
このようなパケットを例えば1分毎に送出することにより、これを受けた機器は端末情報テーブル1001の当該IPアドレスのレコードに、受信した時間を端末情報テーブル1001の第5フィールドに記録する。この時間が所定時間、例えば3分を越えても更新されなければそのIPアドレスの機器は居なくなったものと判断し、端末情報テーブル1001から当該レコードを削除する。
(2)APがQoS集中管理機能を備えているか否かを検出して、備えていればそちらに管理処理を委ねる、という手法もできる。
例えばIEEE802.11eを備えているか否かをAPの接続時に検出したら、802.11eを遂行するホストに処理を委ね、自主的な管理の処理を実行しない。
(1)上述の実施形態では大きく三種類のブロードキャストパケットを規定した。しかし、「VoIP通話終了」や「ストリームデータ受信せず」のパケットを送出する前にVoIP端末或はネットワーク機器の通信が途絶えてしまう可能性が多々ある。例えば移動することによってAPの電波が届く範囲から外れてしまった場合や、機器そのものがハングアップしてしまったような場合である。このような異常終了に対して他の機器が常に最新のAP内サブネットの状態を把握するために、ビーコンパケットを定義することが考えられる。つまり、何もしないブロードキャストパケットを一定時間毎に送出する。
送信元IPアドレス:192.168.10.20
送信先IPアドレス:255.255.255.255
プロトコル:UDP
送信元ポート番号:任意(例:12345)
送信先ポート番号:4055
内容:「確認」を示す情報とAPのBSSID
このようなパケットを例えば1分毎に送出することにより、これを受けた機器は端末情報テーブル1001の当該IPアドレスのレコードに、受信した時間を端末情報テーブル1001の第5フィールドに記録する。この時間が所定時間、例えば3分を越えても更新されなければそのIPアドレスの機器は居なくなったものと判断し、端末情報テーブル1001から当該レコードを削除する。
(2)APがQoS集中管理機能を備えているか否かを検出して、備えていればそちらに管理処理を委ねる、という手法もできる。
例えばIEEE802.11eを備えているか否かをAPの接続時に検出したら、802.11eを遂行するホストに処理を委ね、自主的な管理の処理を実行しない。
以上説明したように、本実施形態によれば、全てのVoIP端末及びネットワーク機器が本実施形態に従うプロトコルを装備することにより、QoS機能を持たないAPによる無線LAN環境下において、端末間連携による整然としたQoSが実現できるので、VoIP通話品質及びストリームデータ等の大容量データの受信等における通信品質を維持できる。したがって、無線LANのAPが備える帯域の利用効率が最大限発揮できる。
本実施形態はVoIP端末及びネットワーク機器側が対応をするものであるが、これら機器のファームウェア或はOS等のバージョンアップにて対応できるものであり、APのリプレースやバージョンアップと比較すると、元来バージョンアップを考慮して作られた機器であるため、対応が容易である。
本実施形態はVoIP端末及びネットワーク機器側が対応をするものであるが、これら機器のファームウェア或はOS等のバージョンアップにて対応できるものであり、APのリプレースやバージョンアップと比較すると、元来バージョンアップを考慮して作られた機器であるため、対応が容易である。
201…携帯型無線端末、202…第1RF部、203…ベースバンド部、204…マイク、205…スピーカ、206…第1マイコン、207…LCD、208…キーパッド、209…無線LANインターフェース、210…第2RF部、211…第2マイコン
Claims (5)
- 無線ネットワークに接続される端末における無線通信品質管理方法であり、
端末自身が無線ネットワークに接続した旨のメッセージをブロードキャストパケットにて送信する手順と、
前記端末自身が他の端末から前記他の端末の存在を示す情報と前記他の端末が利用しているネットワーク帯域幅の情報の提供を受ける手順と、
前記端末自身が、前記無線ネットワークにおいて所定の帯域の占有を開始する際に、占有を開始する旨のメッセージと占有帯域幅の情報をブロードキャストパケットにて送信する手順と、
前記端末自身がネットワークの所定の帯域の占有を終了する際に占有を終了する旨のメッセージをブロードキャストパケットにて送信する手順と、
他の端末から無線ネットワークに接続した旨のメッセージを受けて、前記端末自身の存在を示す情報と前記端末自身が利用しているネットワーク帯域幅の情報を提供する手順と
よりなることを特徴とする、無線通信品質管理方法。 - 前記第2の手順によって所望の通信が実行できないと判断したら無線ネットワークの接続を切断する手順を含むことを特徴とする、請求項1記載の無線通信品質管理方法。
- 所望のデータの送受信を行う無線ネットワークインターフェースと、
前記無線ネットワークインターフェースを無線ネットワークのアクセスポイントにネットワーク接続する接続制御部と、
前記無線ネットワークインターフェースからネットワーク接続可能な前記アクセスポイントの帯域情報を取得するアクセスポイント帯域情報取得部と、
前記接続制御部によって前記アクセスポイントにネットワーク接続したら、前記無線ネットワークインターフェースを通じてブロードキャストパケットにて送信する、前記アクセスポイントに接続した旨の接続メッセージを作成する為の、接続メッセージ作成部と、
前記接続メッセージに呼応して、前記無線ネットワークインターフェースを通じて他の端末から前記他の端末の存在を示す情報と前記他の端末が利用しているネットワーク帯域幅の情報の提供を受ける端末情報取得部と、
前記接続メッセージ送信部にて前記メッセージを送信した後、所望の通信の実行に際し、前記無線ネットワークインターフェースを通じてブロードキャストパケットにて送信する、前記通信の実行により帯域を占有する旨のメッセージ及び前記通信に必要な帯域幅の情報を作成する為の、占有情報送信部と、
前記占有情報送信部にて前記情報を送信した後、所望の通信の終了に際し、前記無線ネットワークインターフェースを通じてブロードキャストパケットにて送信する、前記通信を終了する旨のメッセージを作成する為の、占有終了メッセージ送信部と、
他の端末から発された接続メッセージに呼応して、当該他の端末に提供する、自己の存在を示す情報と自己が利用しているネットワーク帯域幅の情報を作成する為の、端末情報作成部と
よりなることを特徴とする、無線通信端末。 - 無線ネットワークの接続規格情報を定時間隔でビーコン送信する無線ネットワークアクセスポイントと、
前記無線ネットワークアクセスポイントに無線ネットワーク接続される端末と
よりなる無線ネットワークシステムであって、
前記端末は、
前記無線ネットワークアクセスポイントに接続して所望のデータの送受信を行う無線ネットワークインターフェースと、
前記無線ネットワークインターフェースを前記無線ネットワークアクセスポイントにネットワーク接続する接続制御部と、
前記無線ネットワークアクセスポイントからビーコン送信される前記接続規格情報から前記無線ネットワークインターフェースを通じてネットワーク接続可能な前記無線ネットワークアクセスポイントの帯域情報を取得するアクセスポイント帯域情報取得部と、
前記接続制御部によって前記アクセスポイントにネットワーク接続したら、前記無線ネットワークインターフェースを通じてブロードキャストパケットにて送信する、前記アクセスポイントに接続した旨の接続メッセージを作成する為の、接続メッセージ作成部と、
前記接続メッセージに呼応して、前記無線ネットワークインターフェースを通じて他の端末から前記他の端末の存在を示す情報と前記他の端末が利用しているネットワーク帯域幅の情報の提供を受ける端末情報取得部と、
前記接続メッセージ送信部にて前記メッセージを送信した後、所望の通信の実行に際し、前記無線ネットワークインターフェースを通じてブロードキャストパケットにて送信する、前記通信の実行により帯域を占有する旨のメッセージ及び前記通信に必要な帯域幅の情報を作成する為の、占有情報送信部と、
前記占有情報送信部にて前記情報を送信した後、所望の通信の終了に際し、前記無線ネットワークインターフェースを通じてブロードキャストパケットにて送信する、前記通信を終了する旨のメッセージを作成する為の、占有終了メッセージ送信部と、
他の端末から発された接続メッセージに呼応して、当該他の端末に提供する、自己の存在を示す情報と自己が利用しているネットワーク帯域幅の情報を作成する為の、端末情報作成部と
よりなることを特徴とする無線ネットワークシステム。 - 無線ネットワークに接続される端末にて実行されるように記述されたコンピュータ・プログラムであって、
端末自身が無線ネットワークに接続する手順と、
接続した前記無線ネットワークの帯域幅の情報を取得する手順と、
端末自身が無線ネットワークに接続した旨のメッセージをブロードキャストパケットにて送信する手順と、
前記端末自身が他の端末から前記他の端末の存在を示す情報と前記他の端末が利用しているネットワーク帯域幅の情報を受信する手順と、
前記他の端末のネットワーク帯域幅に関する情報から、所望の通信に必要な帯域幅が確保できるか否か判断する手順と、
前記必要な帯域幅が確保できないと判断したら、前記所望の通信の実行を諦める手順と、
前記必要な帯域幅が確保できると判断したら、前記端末自身が所定の帯域幅の占有を開始する旨のメッセージと占有帯域幅の情報をブロードキャストパケットにて送信する手順と、
前記所望の通信が終了したら所定の帯域の占有を終了する旨のメッセージをブロードキャストパケットにて送信する手順と、
前記他の端末から無線ネットワークに接続した旨のメッセージを受けて、前記端末自身の存在を示す情報と前記端末自身が利用しているネットワーク帯域幅の情報を提供する手順と
よりなることを特徴とするコンピュータ・プログラム。
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---|---|---|---|
JP2006135493A JP2007306509A (ja) | 2006-05-15 | 2006-05-15 | 無線通信システム、無線通信端末、無線通信方法及び無線通信プログラム |
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---|---|---|---|
JP2006135493A JP2007306509A (ja) | 2006-05-15 | 2006-05-15 | 無線通信システム、無線通信端末、無線通信方法及び無線通信プログラム |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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- 2006-05-15 JP JP2006135493A patent/JP2007306509A/ja not_active Withdrawn
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