JP2010035033A - Ｔｃｐ送信制御装置及びｔｃｐ送信制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ホームネットワーク上の機器連携サービスにおける、ＴＣＰ送信処理の効率化を実現することができるＴＣＰ送信制御装置及びＴＣＰ送信制御方法を提供すること。
【解決手段】送信端末２００（ＴＣＰ送信制御装置）のＴＣＰ宛先キャッシュ制御部２０６は、受信端末が内部パケット網に位置する場合に、受信端末との間で確立するＴＣＰコネクションで用いられるＴＣＰ送信制御情報を、内部パケット網向けに設定する。また、ＴＣＰ宛先キャッシュ制御部２０６が、ＴＣＰデータ送信で実現されるサービス種別に応じて前記ＴＣＰ送信制御情報を設定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＴＣＰ（Transport Control Protocol）送信制御装置及びＴＣＰ送信制御方法に関し、特に、ＩＰ（Internet Protocol）ネットワークを介してＴＣＰを利用して家電連携サービスを行う場合の効率的な送信制御方法の改良に関する。

インターネット上でＴＣＰによるデータ配信を行う場合、遅延やジッタ、パケットロス等の様々な要因によるネットワーク状況の変化・差異を考慮しなければならない。また、受信側端末に関しても、能力の高いものから低いものまで、幅広い範囲の端末への対応を想定する必要がある。これまでの一般的なＴＣＰスタックは、通信端末としてＰＣ（Personal Computer）を想定した送信制御パラメータを用いて、ベストエフォート（Best Effort）でのデータ配信を実現していた。

図９は、従来のデータ通信システムの構成を示す図である。

図９において、データ通信システム１０は、サーバ１１、インターネット１２、及びインターネット１２に接続された複数のクライアント１３を備えて構成される。

図９ａ．に示すサーバ１１、インターネット１２乃至クライアント１３間は、ネットワーク（以下、ＮＷと略記する）状況の変動が大きく、遅延・ジッタ・パケットロスが発生する。またパケット毎の配送経路が特定できず、パケットの到着順序の入れ替わりが生じる。

また、図９ｂ．に示すクライアント１３は、基本的にはＰＣ端末であり、能力が高いものの差が大きい。また、ベストエフォート前提のサービスとして受け止められている。

従来のデータ通信システム１０は、インターネット上の、様々なＮＷ状況や端末を考慮しなければならないため、ＴＣＰによるデータ配信を行う場合に、最大公約数的な設定が用いられ、ベストエフォートによるサービスが実現されていた。

図１０は、従来のホームネットワーク（ホームＮＷ）システムの構成を示す図である。

図１０において、ホームＮＷシステム２０は、組込型のサーバ２１、ホームＮＷ２２、及びホームＮＷ２２に接続された複数の組込端末２３を備えて構成される。

図１０ａ．に示す組込型のサーバ２１、ホームＮＷ２２乃至組込端末２３間は、殆どが１ホップであり、遅延が少なくパケットの入れ替わりも生じない。

また、図１０ｂ．に示す組込端末２３は、基本的に能力が低い。しかし、ＡＶ再生等の機能に対しては要求が厳しい。

今後普及が予想されるホームＮＷにおけるストリーミングサービスでは、インターネット上でのサービスに比べ、想定されるＮＷ状況が大きく異なる。またＰＣに比べて性能の低い組み込み端末で、ベストエフォートではなく家電製品としての品質が要求される。通常の処理では、パケットロストにより２００ｍｓ以上のリカバリ時間がかかるため、ＡＶストリーミングを行う場合に、途切れが発生する可能性が高い。

ＴＣＰにおける送信制御パラメータの一例として、パケットロストが発生した場合の再送処理に関するパラメータが挙げられる。

ＴＣＰでは、ネットワーク上でパケットが失われた場合、２通りの方法でそれを検知し、再送を試みる。

１つはタイムアウトにより再送を行う方法である。送信端末がパケットを送信後、再送タイムアウト時間（ＲＴＯ：Retransmission Time Out）と呼ばれるパラメータにおいて規定される時間の間に、受信端末からの確認応答（ＡＣＫ）が受信できない場合、送信端末はパケットがロストしたと判断し、該当パケットの再送を行う。一般的なＴＣＰスタックではこの再送タイムアウト時間に最小値が設けられており、２００ｍｓ以上の値が用いられる。これは、受信端末側で遅延ＡＣＫ処理を行う場合に生じる遅れを、パケットロストと判断して、無駄な再送処理を行うのを防ぐためである。

図１１は、従来のＴＣＰを用いたタイムアウトによる再送処理動作を示す制御シーケンス図である。

図１１に示すように、同一コネクション上で双方向のデータ転送を行う場合、ＴＣＰスタックはパケットを受信してもすぐにはＡＣＫを返さず、上位アプリケーションから送信するデータが入力されるのを一定時間待ち、できる限りＡＣＫとそのデータを同じパケットで送ることにより通信の効率化を図る処理（piggyback）を行うことがある。これにより、受信側でＡＣＫ送信までの遅延が生じうるため、送信端末はこの受信端末側での遅延分を考慮して再送タイムアウト時間を設定しなければならない。

もう１つは、早期再送（Fast Retransmission）と呼ばれる仕組みであり、受信端末が受信パケットのシーケンス番号からパケットの抜けを検出した場合に送信する重複確認応答（Duplicate ACK）により、送信端末がパケットロスを検知するものである。

図１２は、従来のＴＣＰを用いた早期再送機能による再送処理動作を示す制御シーケンス図である。

図１２に示すように、シーケンス番号３のパケットがネットワーク上においてロストした場合、受信端末はシーケンス番号４以降の後続パケットを受信する度に重複確認応答を送信端末へ返す。通常送信端末は、重複確認応答を３つ受け取るとパケットがロストしたと判断し、該当パケットの再送を行う。送信端末が３つの重複確認応答を受けるまで再送を行わないのは、インターネット上では各パケットが異なる経路を通って順序の入れ替わりが発生する可能性があり、この順序の入れ替わりとパケットロストを混同して無駄な再送処理が発生するのを防ぐためである。

ところで、今後普及が予想されるホームネットワークにおける機器連携サービスでは、インターネット上でのサービスに比べ、想定されるネットワーク状況が大きく異なる。特に、ＡＶストリーミングのような実時間性の高い通信を実現する場合には、ＰＣに比べて性能の低い組込端末（図１０参照）で、ベストエフォートでなく家電製品としての品質が要求される。そのため、インターネット上でおける通信を想定したＴＣＰ送信制御ではなく、ホームネットワーク上でのサービスに適した送信制御を行う必要がある。

特許文献１には、再送タイムアウト時間の情報を、移動端末からサーバに与える移動通信システムが記載されている。特許文献１記載の装置は、ＴＣＰコネクション確立時に、ＴＣＰデータ配信の受信側である移動機から送信側サーバに対して、再送タイムアウト時間を通知することで、ネットワークベアラに適した再送処理を実現する。

また、特許文献２には、再送タイムアウト時間を変更するオプションを付加したセグメントをサーバに送る移動通信システムが記載されている。特許文献２記載の装置は、ＴＣＰコネクション確立中に、ＴＣＰデータ配信の受信側である移動機から送信側サーバに対して、再送タイムアウト時間を通知することで、通信中にハンドオーバ等によりネットワークベアラが変化した場合でも適切な再送処理パラメータを設定する。

図１３は、従来のＮＷ種別に応じた送信側再送タイムアウト時間の制御を説明する図である。

図１３において、移動通信システム３０は、携帯電話機などの移動機３１と、移動機３１と図示しない基地局間における移動通信網に無線通信回線により接続されたサーバ３２とを備えて構成される。

図１３ａ．に示すサーバ３２と移動機３１間は、ＴＣＰコネクション確立時に、ベアラ種別に応じた再送タイムアウト時間を移動機３１からサーバ３２へ通知し、サーバ３２はその値を用いてＴＣＰ送信を行う。

図１３ｂ．に示すように、ハンドオーバ等によりベアラが変化した場合（例えば、回線交換⇔パケット交換等）に、コネクション確立中に移動機３１からサーバ３２へ再送タイムアウト時間の変更を通知し、変更する。

このように、ＴＣＰによるデータ送信時の再送タイムアウト時間をベアラ種別毎に設定することにより、通信回線の使用効率を向上させることが可能になる。
特開２００３−１０２０５７号公報 特開２００３−２２４６１９号公報

しかしながら、このような従来の移動通信システムにあっては、以下の課題があった。

（１）ＴＣＰの送信端末は独自のプロトコルを使用して受信端末から指示されなければ再送タイムアウト時間を設定できない。すなわち、受信側から毎回設定を指示されなければ実現できない。

（２）また、送信端末が再送タイムアウト時間を設定できるのは端末毎であり、同じ受信端末との間で複数のＴＣＰコネクションを確立している場合に、それぞれのＴＣＰコネクション上で異なるサービスが行われていて、それぞれのサービスに対する最適な再送タイムアウト時間が異なる場合でも、サービス毎個別の設定ができない。換言すれば、相手毎の設定であり、コネクション毎の設定ができない。これでは、柔軟に再送関連パラメータを設定することができない。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ホームネットワーク上の機器連携サービスにおける、ＴＣＰ送信処理の効率化を実現するＴＣＰ送信制御装置及びＴＣＰ送信制御方法を提供することを目的とする。

本発明のＴＣＰ送信制御方法は、パケット網を介して受信端末に対してＴＣＰデータ送信を行うＴＣＰ送信制御装置であって、前記受信端末が内部パケット網上に存在するか否かを判定する受信ネットワーク判定手段と、前記受信端末が前記内部パケット網に位置する場合に、前記受信端末との間で確立するＴＣＰコネクションで用いられるＴＣＰ送信制御情報を、前記内部パケット網向けに設定するＴＣＰ送信制御情報設定手段と、を備える構成を採る。

本発明のＴＣＰ送信制御方法は、パケット網を介して受信端末に対してＴＣＰデータ送信を行うＴＣＰ送信制御方法であって、前記受信端末が内部パケット網上に存在するか否かを判定するステップと、前記受信端末が前記内部パケット網に位置する場合に、前記受信端末との間で確立するＴＣＰコネクションで用いられるＴＣＰ送信制御情報を、前記内部パケット網向けに設定する設定ステップとを有する。

本発明によれば、受信端末との間で確立するＴＣＰコネクションで用いられるＴＣＰ送信制御情報を受信端末の属するネットワークに応じて設定することにより、送信側が、通信相手端末が属するパケット網に応じて適切なＴＣＰ送信制御情報を設定することで、効率的なＴＣＰ通信を行うことができ、パケットロスト時の再送時間が大幅に改善される。また、ＴＣＰスタック・プロトコルに変更を加えることなく、既存の仕組みでＴＣＰコネクション毎に適切なＴＣＰパラメータを設定することが可能となる。その結果、ホームネットワークサービスにおけるＴＣＰ通信の効率化を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態）
図１は、本発明の一実施の形態に係るＴＣＰ送信制御装置が用いられる通信システムの構成を示す図である。本実施の形態のＴＣＰ送信制御装置は、ホームＮＷの送信端末に適用した例である。

図１において、通信システム１００は、ＴＣＰ送信制御装置である送信端末２００と、受信端末２１０と、送信端末２００と受信端末２１０とを接続する内部パケット網２２０と、受信端末２４０と、送信端末２００と受信端末２４０とを接続する外部パケット網２５０とを備えて構成される。

上記送信端末２００、受信端末２１０、及び内部パケット網２２０は、ホームＮＷ２３０を構成する。

送信端末２００は、ホームＮＷ２３０内にあり、内部パケット網２２０と外部パケット網２５０を介して他の通信端末に対してＴＣＰを用いたデータ配信を行う。

受信端末２１０は、ホームＮＷ２３０内にあり、内部パケット網２２０を介してＴＣＰによるデータ配信を受信する。受信端末２１０は、例えば、ＰＣなどに比べて性能の低い組込端末又は家電端末である。家電端末は、一般的にベストエフォートではなく家電製品としての品質が要求される。

内部パケット網２２０は、単独又は少数のサブネットを含む構内のパケット交換網である。具体的には、内部パケット網２２０は、ハブ（hub）、スイッチや無線ＬＡＮ（Wireless LAN）のＡＰ（Access Point）から構成されるネットワークである。本実施の形態では、内部パケット網２２０として家庭内のホームＮＷを想定している。

受信端末２４０は、外部パケット網２５０を介してＴＣＰによるデータ配信を受信する。受信端末２１０と受信端末２４０を総称する場合には、受信端末２６０と呼ぶ。

外部パケット網２５０は、インターネットや、パケット交換を用いたセルラ網等の広域網／公衆のパケット交換網であり、インターネットを介した仮想ＬＡＮ（Virtual LAN）等も含む。また、これらのうち複数が組み合わさった網であってもよい。内部パケット網２２０と外部パケット網２５０を総称する場合には、パケット網２７０と呼ぶ。

図２は、上記送信端末２００の構成を示す図である。

図２において、送信端末２００は、ユーザインターフェース制御部２０１、機器連携サービス制御部２０２、ＴＣＰ設定情報格納部２０３、ＮＷ種別判定部２０４、サービス種別判定部２０５、ＴＣＰ宛先キャッシュ制御部２０６、ネットワークプロトコル制御部２０７、及びネットワークインターフェース制御部２０８を備えて構成される。

ユーザインターフェース制御部２０１は、ユーザに対する情報の入出力の制御を行う。ユーザインターフェース制御部２０１は、ユーザからの指示機能、音声や動画等のメディアデータの入力を受け付けて機器連携サービス制御部２０２へ受け渡す機能、機器連携サービス制御部２０２から受けた音声や動画及びテキストデータなどの情報をユーザへ出力する。ユーザインターフェース制御部２０１は、マウスやボタン、カメラ、マイク等の入力デバイス、及びディスプレイやスピーカ、ＬＥＤ等の出力デバイスから構成される。

機器連携サービス制御部２０２は、機器連携サービスの制御を行う。機器連携サービス制御部２０２は、ユーザからの指示の受け付け機能、ユーザへのサービス状態の表示機能、音声や映像等のメディアデータの入出力をユーザインターフェース制御部２０１を介して行う機能を有する。また、機器連携サービス制御部２０２は、ＮＷ種別判定部２０４及びサービス種別判定部２０５に機器連携の制御データを出力する。機器連携サービス制御部２０２は、受信側端末との間でネットワークプロトコル制御部２０７とネットワークインターフェース制御部２０８とパケット網２７０を介し、機器連携の制御データの送受信や音声・映像等の送信を行う機能を持つ。

ＴＣＰ設定情報格納部２０３は、ＴＣＰ送信制御情報を格納する。ＴＣＰ送信制御情報は、ＴＣＰの輻輳制御アルゴリズムに関係し、ＴＣＰの送信側が制御する設定であり、宛先キャッシュ機能により変更可能なものである。この内容を示す送信制御情報であれば、名称はどのようなものも含まれる。例えば、ＴＣＰパラメータ，設定パラメータと呼ぶ場合もある。ＴＣＰ設定情報格納部２０３は、ＮＷ種別判定部２０４及びサービス種別判定部２０５によりアクセスされ、ＴＣＰ設定情報格納部２０３に格納されたＴＣＰ送信制御情報は、ＮＷ種別判定部２０４及びサービス種別判定部２０５によるＮＷ種別及びサービス種別判定の際に参照される。

また、ＴＣＰ送信制御情報は、タイミングパターンとして、基本的に以下のタイミングパターンで使用される。

１．サービス開始時
２．間欠トラフィック発生時
２．の間欠トラフィックを発生させるサービスの例としては、ＨＴＴＰ（Hyper Text Transfer Protocol）ストリーミングやＷｅｂトラフィック等があげられる。ＴＣＰ送信制御情報の例については図３及び図４により後述する。

ＮＷ種別判定部２０４は、ネットワークの種別からＴＣＰパラメータを決定する。

サービス種別判定部２０５は、サービスの種別からＴＣＰパラメータを決定する。

ＴＣＰ宛先キャッシュ制御部２０６は、ＮＷ種別判定部２０４若しくはサービス種別判定部２０５から指示を受けて、ネットワークプロトコル制御部２０７のＴＣＰ宛先キャッシュ情報を設定する。

ネットワークプロトコル制御部２０７は、ＴＣＰ／ＩＰ（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）の制御を行うプロトコルスタックである。ネットワークプロトコル制御部２０７は、ＴＣＰ／ＩＰのプロトコルスタックであり、機器連携サービス制御部２０２から渡される配信データを、ＴＣＰ／ＩＰの仕組みに従って制御し、ネットワークインターフェース制御部２０８及びパケット網２７０を介して受信側端末へ配信する。ネットワークプロトコル制御部２０７は一般的に、ＴＣＰ制御機能としてスロースタートや輻輳回避、早期再送、早期回復といったアルゴリズムを備えており、ネットワーク状況の変動やパケットのロスへの対応を可能としている。

またネットワークプロトコル制御部２０７は、宛先キャッシュ（destinatio cache）と呼ばれる機能を備えており、ある宛先に対しての１度目のＴＣＰ送信処理で使用したＴＣＰの制御情報を保存しておき、同じ宛先に対して再度ＴＣＰ送信処理行う場合にその情報を使用することで、同じ宛先に対する２度目以降のＴＣＰ通信の効率化を実現している。宛先キャッシュとして保存される情報の例としては、最大転送サイズ（ＭＴＵ）、輻輳ウインドウサイズの最大値（ＣＷＮＤ）や初期値（ＩＮＩＴＣＷＩＮＤ）、スロースタート閾値（ＳＳＴＨＲＥＳＨ）、ラウンドトリップ時間（ＲＴＴ）、再送タイムアウト時間の最小値（ＲＴＯ＿ＭＩＮ）、許可される最大のパケット順序入れ替わり数（ＲＥＯＲＤＥＲＩＮＧ）などがある。

ネットワークインターフェース制御部２０８は、パケット網２７０との間で通信を行う。ネットワークインターフェース制御部２０８は、ネットワークプロトコル制御部２０７から受けたデータをパケット網２７０へ送信する機能、及びパケット網２７０から受信したデータをネットワークプロトコル制御部２０７へ渡す。

図３及び図４は、ＴＣＰ設定情報格納部２０３に格納されるＴＣＰ送信制御情報の例を示す図である。図３は、ネットワーク種別毎のＴＣＰ送信制御情報の設定例、図４は、サービス種別毎のＴＣＰ送信制御情報の設定例である。

図３に示すＴＣＰ送信制御情報は、輻輳回避（Congestion Avoidance）、早期再送（Fast Retransmit）、早期回復（Fast Recovery）、スロースタート（Slow Start）等のＴＣＰ輻輳制御アルゴリズムに関係するＴＣＰ設定情報である。このネットワーク種別毎のＴＣＰ送信制御情報は、ＴＣＰデータの送信側が制御する。このネットワーク種別毎のＴＣＰ送信制御情報は、宛先キャッシュ機能により変更することができる。

また、ホームＮＷ２３０等の近隣ネットワークの場合には、パケットの順序入れ替わりの発生確率が少ないと判断し、送信側で許可される最大のパケット順序入れ替わり数（ＲＥＯＲＤＥＲＩＮＧ）を１に設定している。それ以外のネットワークに対してはシステムのデフォルト値を用いるようにしており、一般的にこの値は３となる。本実施の形態では、この値を１に変更することにより、送信端末２００は、受信端末２６０から重複確認応答を１つ受けた時点で該当パケットの再送を行うことが可能となる。

図４に示すサービス種別毎のＴＣＰ送信制御情報は、以下の意味を持つ。音声若しくは映像のストリーミングは実時間性が高く、遅延ＡＣＫを考慮した再送タイムアウト時間を用いると、ストリーミングの途切れが発生する可能性がある。そのため、これらのサービスに対しては再送タイムアウト時間の最小値（ＲＴＯ＿ＭＩＮ）を短い値に設定することで、タイムアウトによる再送を早期に行うことができる。しかし、全ての通信が再送タイムアウト時間の最小値を小さくすると、無駄な再送が行われてネットワーク帯域を圧迫することがある。そのため、図４に示すサービス種別毎のＴＣＰ送信制御情報は、ファイルダウンロードのように、実時間性が低く、受信端末側にて多少の受信入れ替わりに対応することができるサービスに対しては、システムのデフォルト値を用いることにしている。一般的にこのデフォルト値は２００ｍｓ以上の値となる。

以下、上述のように構成された送信端末２００を有する通信システムの動作を説明する。

本発明者らは、インターネット・携帯電話網などの宅外ＮＷは、遅延・ジッタが大きく変動するのに対し、ホームＮＷは、遅延・ジッタが小さいことに着目した。また宅外ＮＷは、パケットの配信経路が特定できず、パケットの到着順序の入れ替わりが生じる。ホームＮＷでは、遅延・ジッタが少なくパケットの入れ替わりも生じない。しかし従来技術では、ホームＮＷは遅延・ジッタが小さいという特性上の差異は考慮されておらず、ホームＮＷを構成するサーバ端末は、宅外ＮＷとしてのサーバ機能を、いわば流用する形となっている。すなわち、従来技術の送信（サーバ）端末は、ホームＮＷに用いる場合であっても一般的なＴＣＰの送信制御パラメータを用いて、ベストエフォートでデータ配信を行う構成となっていた。

このため、ホームＮＷ上の機器連携サービスにおいてＴＣＰ送信処理が最適化されたものとなっておらず、効率化が実現されていない。例えば、独自のプロトコルを使用して受信端末から指示されなければ再送タイムアウト時間を設定できない、またそれぞれのサービスに対する最適な再送タイムアウト時間が異なる場合でも、サービス毎個別の設定ができないなど、ホームＮＷ上でＴＣＰ送信処理が最適化されていないといった課題があった。

そこで、本発明のＴＣＰ送信制御装置は、受信端末との通信内容からＮＷ・サービスを判断し、ホームＮＷ内のストリーミングサービス実行（送信）時には、受信端末との間で確立するＴＣＰコネクションで用いられるＴＣＰ送信制御情報を、受信端末の属するネットワークに応じて設定する。

ここで、ＮＷ・サービスの判断は、機器連携プロトコルの内容等から判別することができる。

また、設定するＴＣＰ送信制御情報の例としては、再送タイムアウト値（ＲＴＯ）、又は再送開始閾値（Reordering）等が挙げられる。

まず、送信端末２００が、受信端末２１０に対して、ＴＣＰを用いて映像や音声等のストリーミング配信を行う場合の動作について説明する。

図５は、送信端末２００、受信端末２１０、及び受信端末２４０からなる通信システムの動作を示す制御シーケンス図である。

ホームＮＷ２３０上の受信端末２１０は、最初に機器発見を要求するメッセージを内部パケット網２２０上にブロードキャストする（Ｓ１００参照）。このメッセージは、例えばＵＰｎＰ（Universal Plug and Play）のＳＳＤＰプロトコルによるサービスディスカバリメッセージである。

このメッセージを受信した内部パケット網２２０上の送信端末２００は、受信端末２１０から機器発見要求メッセージを受信したことを、受信端末２１０のＩＰアドレス情報と共に、ＮＷ種別判定部２０４へ通知する。この通知を受けたＮＷ種別判定部２０４は、機器発見要求のような機器連携に使用されるメッセージはサブネット外に転送されることはないことから、受信端末２１０が同一のサブネット上にある端末であると判定する（Ｓ１０２参照）。

次いで、ＮＷ種別判定部２０４は、この判定に基づき、以下のＮＷ種別判定を行う（Ｓ１０１参照）。すなわち、ＮＷ種別判定部２０４は、この判定に基づき、ＴＣＰ設定情報格納部２０３に登録されている情報からネットワーク種別が近隣ネットワークである端末に対する設定を取得し、これをＴＣＰ宛先キャッシュ制御部２０６へ通知する。通知を受けたＴＣＰ宛先キャッシュ制御部２０６は、ネットワークプロトコル制御部２０７に対して、受信端末２１０のＩＰアドレスに対応するＴＣＰ宛先キャッシュの設定を行う。この設定方法の例として、Ｌｉｎｕｘ ＯＳにおいて利用可能なｉｐｒｏｕｔｅ２コマンドによるものが挙げられる。図３に示すネットワーク種別毎のＴＣＰ送信制御情報の設定例では、近隣ネットワーク上の端末に対しては、ＲＥＯＲＤＥＲＩＮＧ（許容される最大のパケット順序入れ替わり数）を１に設定するという情報が登録されており、この設定がネットワークプロトコル制御部２０７、つまりＴＣＰプロトコルスタックに設定されることになる。この場合、以後受信端末２１０との間でＴＣＰ接続を確立する場合に、この設定が反映された状態でＴＣＰ通信が開始されることになる。具体的には、送信端末２００は、受信端末２１０とのＴＣＰ通信中に受信端末２１０から重複確認応答を１つ受けた時点でパケットロスが発生したと判断し、早期に再送処理を行うことが可能となる。

この後、受信端末２１０と送信端末２００の間で、ＵＰｎＰ等の機器連携プロトコルを用いた各種制御処理が行われる（Ｓ１０３参照）。具体的には、受信端末２１０は、送信端末２００の機器情報を取得して送信端末２００がストリーミング配信機能を持つことを検知し、さらにその後受信端末２１０のユーザの指示に基づき、送信端末２００の持つコンテンツリストを取得する。そして受信端末２１０のユーザが送信端末２００からのコンテンツのストリーミングの開始を受信端末２１０に要求すると、受信端末２１０は、コンテンツの送信を開始するメッセージを送信端末２００へ発行する（Ｓ１０４参照）。このメッセージは具体的には、ＨＴＴＰ ＧＥＴメソッド等により実現され、コンテンツの全体若しくは一部分の転送を送信端末２００に要求する。

この要求を受けた送信端末２００は、開始するサービスの内容、つまり映像若しくは音声のストリーミングサービスであること、及びサービスの相手先、つまり受信端末２１０のアドレス情報（ＩＰアドレス及びポート番号）、をサービス種別判定部２０５へ通知する。この通知を受けたサービス種別判定部２０５は、ＴＣＰ設定情報格納部２０３からストリーミングサービスに関する設定を取得し、指定されたアドレス情報に対する宛先キャッシュの設定を行うようＴＣＰ宛先キャッシュ制御部２０６へ指示する（Ｓ１０５参照）。

指示を受けたＴＣＰ宛先キャッシュ制御部２０６は、指定されたアドレス情報、つまり受信端末２４０がこのストリーミングサービスを受信するのに使用するＩＰアドレスとポート番号、に対する宛先キャッシュの内容を、指示された内容に変更する。図４に示すサービス種別毎のＴＣＰ送信制御情報の設定例では、ストリーミングサービスの場合には、再送タイムアウト時間の最小値（ＲＴＯ_ＭＩＮ）を従来のＴＣＰで用いられる値に比べて小さい値、具体的には音声の場合には３０ｍｓ、映像の場合には５０ｍｓに設定するという内容になっている。受信端末２４０がこのストリーミングサービスを受信するのに使用するＩＰアドレスとポート番号に関する宛先キャッシュのうち、再送タイムアウト時間の最小値がこの値に設定されることになる。

上記の処理により、この後開始される送信端末２００から受信端末２４０へのストリーミングサービス（Ｓ１０６参照）では、再送タイムアウト時間が従来のＴＣＰに比べて短くなり、タイムアウト発生時の再送処理が高速化されることになる。

次に、送信端末２００が、受信端末２４０に対して、ＴＣＰを用いてファイルデータを転送する場合の動作について、図５のシーケンス図を用いて説明する。

送信端末２００は、自身を操作するユーザからの指示、若しくは内部パケット網上の他端末からの制御によって、インターネット上のサーバ、ここでは外部パケット網上の受信端末２４０へのファイルアップロードが指示される（Ｓ１０７参照）。

指示を受けた送信端末２００は、開始するサービスの内容、つまりファイル転送であること、及びサービスの相手先、つまり受信端末２４０のアドレス情報（ＩＰアドレス及びポート番号）、をサービス種別判定部２０５へ通知する。この通知を受けたサービス種別判定部２０５は、ＴＣＰ設定情報格納部２０３からファイル転送サービスに関する設定を取得する（Ｓ１０８参照）。ここで、図４に示すサービス種別毎のＴＣＰ送信制御情報から、ファイル転送の場合特別な設定は行わず、再送タイムアウト時間の最小値はデフォルトの値を用いることとなっている。このため、ＴＣＰ宛先キャッシュ制御部２０６への指示は行わず、ＴＣＰを用いた受信端末２４０へのファイル転送のサービスを開始する（Ｓ１０９、Ｓ１１０参照）。

この結果、受信端末２４０へのファイル転送サービスにおいては、受信端末２４０のＩＰアドレス、及びサービスに用いるプロトコル番号に対して特別な設定が行われない状態で、従来のＴＣＰと同様の再送処理パラメータ（許可される最大のパケットの順序入れ替わり数、再送タイムアウトの最小値）が用いられる。

以上、送信端末２００が、内部パケット網上の受信端末２１０に対して、ＴＣＰを用いて映像や音声等のストリーミング配信を行う場合、及び外部パケット網上の受信端末２４０に対して、ＴＣＰを用いてファイルデータを転送する場合の動作について説明した。

次に、送信端末２００が、端末からメッセージを受けた場合に行われるネットワーク種別判定（Ｓ１０２）と、サービス開始時に行われるサービス種別判定（Ｓ１０５、Ｓ１０７）の内部処理フローを、図６及び図７を用いて詳細に説明する。

図６及び図７は、送信端末２００の内部処理を示すフローチャートである。

図６に示すように、ステップＳ１１では、送信端末２００は、受信端末２１０からのパケットを受信する。

ステップＳ１２では、送信端末２００は、受信端末２１０のネットワーク種別が判定可能かどうかの判断を行い、判定が不可能であると判断した場合は処理を終了する。ここでは受信端末２６０から受信したパケットがＵＰｎＰのサービスディスカバリメッセージであることから、受信端末２１０が内部パケット網２２０上にあると判断する（ステップＳ１２のＹＥＳ）。

ステップＳ１３では、送信端末２００は、ＴＣＰ設定情報格納部２０３の内容から、受信端末２１０のネットワーク種別に該当するＴＣＰ送信制御情報が存在するかどうかを確認し、該当するＴＣＰ送信制御情報が存在しない場合には処理を終了する。ここでは受信端末２１０のネットワーク種別に該当するＴＣＰ送信制御情報が存在すると判断する（ステップＳ１３のＹＥＳ）。

ステップＳ１４では、送信端末２００は、ＴＣＰ設定情報格納部２０３に内部パケット網２２０に該当する情報としてＲＥＯＲＤＥＲＩＮＧの値を１に設定する必要があるため、この内容をＴＣＰ宛先キャッシュとして設定して本フローを終了する。

図７に示すように、ステップＳ２１では、送信端末２００は、受信端末２１０からの要求若しくは自端末のユーザの指示によって、ＴＣＰ送信によるサービスの開始指示を受け付ける。

ステップＳ２２では、送信端末２００は、開始するサービスの種別に該当するＴＣＰ送信制御情報が存在するか否かをＴＣＰ設定情報格納部２０３の内容から判断する。送信端末２００は、開始するサービスの種別に該当するＴＣＰ送信制御情報が存在する場合は、ステップＳ２３に進み、開始するサービスの種別に該当するＴＣＰ送信制御情報が存在しない場合は本フローを終了する。

ここでは、受信端末２１０からのコンテンツ取得要求（図５のＳ１０４参照）を受けてストリーミングサービスを開始する。

ステップＳ２３では、送信端末２００は、ＴＣＰ設定情報格納部２０３からＲＴＯ＿ＭＩＮの値を取得し、この内容をＴＣＰ宛先キャッシュとして設定する。また、送信端末２００は、自端末のユーザからの指示を受けて受信端末２４０へのファイルダウンロードサービスを開始する場合には、ＴＣＰ設定情報格納部２０３を参照することによって設定する内容がないことが分かるため、何もせず処理を終了する。

以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、送信端末２００（ＴＣＰ送信制御装置）のＴＣＰ宛先キャッシュ制御部２０６は、受信端末２１０が内部パケット網２２０に位置する場合に、受信端末２１０との間で確立するＴＣＰコネクションで用いられるＴＣＰ送信制御情報を、内部パケット網２２０向けに設定するので、送信側が、通信相手端末が属するパケット網に応じて適切なＴＣＰ送信制御情報を設定し、効率的なＴＣＰ通信を行うことができる。

また、ＴＣＰ宛先キャッシュ制御部２０６が、ＴＣＰデータ送信で実現されるサービス種別に応じて前記ＴＣＰ送信制御情報を設定するので、送信側が、通信相手端末が属するパケット網及び通信相手端末との通信種別に応じて適切なＴＣＰ送信制御情報を設定し、効率的なＴＣＰ通信を行うことができる。

また、ＮＷ種別判定部２０４が、受信端末からの機器連携メッセージの受信から判断するので、送信側が、受信端末からの指示パケットを要することなく、通信相手端末が属するパケット網に応じて適切なＴＣＰ送信制御情報を設定し、効率的なＴＣＰ通信を行うことができる。

また、ＮＷ種別判定部２０４が、受信端末からの機器連携メッセージを受信して受信端末が内部パケット網上に存在するか否かを判定するので、送信側が、受信端末からの指示パケットを要することなく、通信相手端末が属するパケット網に応じて適切なＴＣＰ送信制御情報を設定し、効率的なＴＣＰ通信を行うことができる。

また、ＴＣＰ送信制御情報が再送タイムアウト時間の最小値であるようにしたことで、同一パケット網におけるＴＣＰデータの再送待ち時間を大幅に短縮することができる。

また、ＴＣＰ送信制御情報が許容される最大のパケット順序入れ替わり数であるように設定したことで、同一パケット網におけるＴＣＰデータの再送待ち時間を大幅に短縮することができる。

このように、本実施の形態では、受信端末２１０との間で行われる通信処理及び実現するサービス内容から、内部パケット網２２０上にある受信端末２６０へのストリーミングを行うために最適なＴＣＰの再送処理パラメータを設定することが可能となる。その結果、送信端末２００から受信端末２１０へのＴＣＰを用いたストリーミングサービスにおいて、パケットロスト発生時の再送処理の高速化を実現することができる。

以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されることはない。

上記実施の形態では、ＴＣＰ送信制御情報として、再送タイムアウト時間（ＲＴＯ）と許可される最大のパケット順序入れ替わり数（ＲＥＯＲＤＥＲＩＮＧ）のみを扱ったが、ＴＣＰの宛先キャッシュ機能で設定できる他のパラメータを設定してもよい。例えば、受信端末２１０への送信では、スロースタート閾値（ＳＳＴＨＲＥＳＨ）の初期値として通常よりも大きな値を設定する。これにより、帯域が広くかつパケットロスの発生率が低い内部パケット網２２０上の通信において、ＴＣＰスロースタートによるスループット上昇を早めることが可能となる。

また、本実施の形態では、ネットワーク種別判定を行うタイミングを受信端末２６０からのパケット受信時としたが、他のタイミングでネットワーク種別判定を行ってもよい。例えばＴＣＰ送信開始時に、自端末若しくは自端末が使用するゲートウェイの保持するルーティングテーブルから、ホップ数（Ｍｅｔｒｉｃ値）が一定数以下の場合に、送信先が内部パケット網２２０上の端末であると判断してもよい。あるいは送信先アドレスが自端末と同じサブネットであることから、送信先が内部パケット網２２０上の端末であることを判断してもよい。

また、本実施の形態では、ネットワーク種別判定とサービス種別判定を異なるタイミングで行う形態をとったが、これらの判定が同時に行われてもよい。

また、本実施の形態では、送信端末２００と受信端末２６０の間でのサービス開始時にＴＣＰ送信制御情報を設定する形態を取ったが、間欠的にＴＣＰトラフィックが発生するようなサービスの場合、ＴＣＰトラフィック発生時に毎回ＴＣＰ送信制御情報を設定する形態をとってもよい。

例えば、ＨＴＴＰを用いたストリーミングでは、送信端末２００は通常、数百ｍｓ程度の一定区間毎にまとまったデータを送信し、そのデータサイズの送信後は次の区間まで送信を停止するという動作を繰り返す。このようなサービスの場合、ある区間でのデータ転送開始時と、次の区間でのデータ転送の開始時とでは、その間にＴＣＰ送信制御情報が再計算されてしまうため、異なる値が用いられることになる。一例を挙げると、連続したデータ転送中は、送信側ＴＣＰスタックはパケットロスが発生しない限り徐々に輻輳ウインドウサイズを上昇さる。逆にデータ転送終了後の無通信区間では、送信側ＴＣＰスタックは輻輳ウインドウサイズを徐々に減らす（Congestion Window Validation）といった処理が行うのが一般的である。

そのため、各区間の送信開始のタイミングで輻輳ウインドウが大きくなりすぎているために、送信端末２００から受信端末２６０に対して、バースト的に大量のデータが受信側に送られたり、逆に輻輳ウインドウが小さくなりすぎているために想定したスループットが得られないといった問題が発生することが考えられる。

図８は、上記のようなＨＴＴＰを用いたストリーミングにおける間欠トラフィックを説明する図である。３０Ｍｂｐｓストリーミングの場合を例に採る。図８（ａ）は、３０Ｍｂｐｓストリーミングの場合に、５００ｍｓ間隔で約１９２０Ｋｂｙｔｅのデータを間欠的に送信する例、図８（ｂ）は図８（ａ）のデータ送信状況の詳細を示す。

図８に示すように、ＨＴＴＰ（Hyper Text Transfer Protocol）を用いたストリーミングでは、通常一定間隔毎（５００ｍｓ等）にある程度まとまったデータを送信し、そのデータサイズの送信後は次のタイミングまで送信を停止するという動作を繰り返す。そのため、各送信タイミングでは、前回終了時点でのウインドウサイズ分のデータが一度に送られることになり、受信側はバースト的にパケットを受け取ることになる。例えば図８（ｂ）ａ．に示すように、送信側では、前回終了時点のＷＳ分のパケットを連続送出することが有り得る。この場合、図８（ｂ）ｂ．に示すように、受信側では、大量のパケットを連続で送りつけられることにより、処理負荷が増大し、ＡＶ再生機能等に影響を与えることが考えられる。

本発明を、ストリーミングにおける間欠トラフィックに応用する場合、図１において、送信端末２００と受信端末２６０の間でのサービス開始時に設定されるＴＣＰ送信制御情報を、各区間の送信開始のタイミングで毎回設定することにより、適切な設定を反映した状態で各区間のＴＣＰ送信を開始することができる。

この設定を実施する場合には、機器連携サービス制御部２０２が毎回ＮＷ種別判定部２０４及びサービス種別判定部２０５を介してＴＣＰ宛先キャッシュ制御部に設定内容を指示する形態を取ってもよいし、ＮＷ種別判定部２０４とサービス種別判定部２０５に初回の設定内容を機器連携サービス制御部２０２に通知する機能を追加することにより、２回目以降の設定では、機器連携サービス制御部２０２が通知された設定内容を直接ＴＣＰ宛先キャッシュ制御部２０６に指示する形態を取ってもよい。

このようにサービスの開始時だけでなく、ＴＣＰトラフィックが発生するタイミングで、毎回ＴＣＰ送信制御情報を設定する形態を取ることにより、前述のような問題を回避し、ＨＴＴＰによるストリーミングやＷｅｂサービスのように間欠的なトラフィックを発生させるサービスに対して適切なＴＣＰ送信制御を実現することが可能となる。

また、ＴＣＰ送信制御情報が輻輳ウインドウサイズ及びスロースタート閾値であるように設定したことで、同一パケット網上で間欠的に発生するＴＣＰ送信において、バースト的なパケット送信を防ぎ、かつ適切なスループットを確保することが可能となる。

また、本実施の形態ではＴＣＰ送信制御装置及びＴＣＰ送信制御方法という名称を用いたが、これは説明の便宜上であり、装置の名称は送信端末装置、サーバ端末、通信システム、また方法の名称は送信制御方法等であってもよいことは勿論である。

また、上記ＴＣＰ送信制御装置を構成する各部、例えばネットワークプロトコル制御部の種類、その数及び接続方法などはどのようなものでもよい。

また、以上説明したＴＣＰ送信制御方法は、このＴＣＰ送信制御方法を機能させるためのプログラムでも実現される。このプログラムはコンピュータで読み取り可能な記録媒体に格納されている。

また、送信端末２００の各機能ブロックは、集積回路であるＬＳＩとして実現されてもよい。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。

また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用してもよい。

さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行っても良い。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。

本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。

本発明に係るＴＣＰ送信制御装置及びＴＣＰ送信制御方法は、ホームＮＷ等の内部パケット網においてＴＣＰを用いたストリーミングサービス行う場合の、ＴＣＰ送信処理の効率化を実現する効果を有し、ＴＣＰ／ＩＰ通信機能を有した家電機器等に対して有効である。また、車載ＬＡＮ内に接続されＴＣＰ／ＩＰ通信を行う車載通信機器、家庭内ネットワーク用通信インタフェースを搭載した携帯電話等の用途にも応用できる。

本発明の実施の形態に係るＴＣＰ送信制御装置が用いられる通信システムの構成を示す図 本実施の形態に係るＴＣＰ送信制御装置の構成を示す図 本実施の形態に係るＴＣＰ送信制御装置のネットワーク種別毎のＴＣＰ送信制御情報の設定例を示す図 本実施の形態に係るＴＣＰ送信制御装置のサービス種別毎のＴＣＰ送信制御情報の設定例を示す図 本実施の形態に係るＴＣＰ送信制御装置の通信システムの動作を示す制御シーケンス図 本実施の形態に係るＴＣＰ送信制御装置の内部処理を示すフロー図 本実施の形態に係るＴＣＰ送信制御装置の内部処理を示すフロー図 本実施の形態に係るＴＣＰ送信制御装置のストリーミングにおける間欠トラフィックを説明する図 従来のデータ通信システムの構成を示す図 従来のホームネットワークシステムの構成を示す図 従来のＴＣＰを用いたタイムアウトによる再送処理動作を示す制御シーケンス図 従来のＴＣＰを用いた早期再送機能による再送処理動作を示す制御シーケンス図 従来のＮＷ種別に応じた送信側再送タイムアウト時間の制御を説明する図

符号の説明

１００ 通信システム
２００ 送信端末
２０１ ユーザインターフェース制御部
２０２ 機器連携サービス制御部
２０３ ＴＣＰ設定情報格納部
２０４ ネットワーク種別判定部
２０５ サービス種別判定部
２０６ ＴＣＰ宛先キャッシュ制御部
２０７ ネットワークプロトコル制御部
２０８ ネットワークインターフェース制御部
２１０，２４０，２６０ 受信端末
２２０ 内部パケット網
２３０ ホームＮＷ
２５０ 外部パケット網
２７０ パケット網

Claims (14)

1. パケット網を介して受信端末に対してＴＣＰデータ送信を行うＴＣＰ送信制御装置であって、
   前記受信端末が内部パケット網上に存在するか否かを判定する受信ネットワーク判定手段と、
   前記受信端末が前記内部パケット網に位置する場合に、前記受信端末との間で確立するＴＣＰコネクションで用いられるＴＣＰ送信制御情報を、前記内部パケット網向けに設定するＴＣＰ送信制御情報設定手段と、
   を備えるＴＣＰ送信制御装置。
2. 前記ＴＣＰ送信制御情報設定手段は、前記ＴＣＰデータ送信により実現されるサービス種別に基づいて前記ＴＣＰ送信制御情報を設定する請求項１記載のＴＣＰ送信制御装置。
3. 前記ＴＣＰ送信制御情報設定手段は、サービス開始時、又は間欠トラフィック発生時に、前記ＴＣＰ送信制御情報を設定する請求項１記載のＴＣＰ送信制御装置。
4. 前記受信ネットワーク判定手段は、前記受信端末からの機器連携メッセージを受信して前記受信端末が内部パケット網上に存在するか否かを判定する請求項１記載のＴＣＰ送信制御装置。
5. 前記受信ネットワーク判定手段は、前記受信端末のアドレスのルーティング情報を基に前記受信端末が内部パケット網上に存在するか否かを判定する請求項１記載のＴＣＰ送信制御装置。
6. 前記内部パケット網は、単独又は少数のサブネットを含む構内のパケット網である請求項１記載のＴＣＰ送信制御装置。
7. 前記ＴＣＰ送信制御情報は、ＴＣＰの輻輳制御アルゴリズムに関係しＴＣＰの送信側が制御する設定情報、かつ宛先キャッシュ機能により変更可能な情報である請求項１記載のＴＣＰ送信制御装置。
8. 前記ＴＣＰ送信制御情報は、再送タイムアウト時間の最小値である請求項１記載のＴＣＰ送信制御装置。
9. 前記ＴＣＰ送信制御情報は、許容される最大のパケット順序入れ替わり数である請求項１記載のＴＣＰ送信制御装置。
10. 前記ＴＣＰ送信制御情報は、輻輳ウインドウサイズである請求項１記載のＴＣＰ送信制御装置。
11. 前記ＴＣＰ送信制御情報は、スロースタート閾値である請求項１記載のＴＣＰ送信制御装置。
12. パケット網を介して受信端末に対してＴＣＰデータ送信を行うＴＣＰ送信制御方法であって、
    前記受信端末が内部パケット網上に存在するか否かを判定するステップと、
    前記受信端末が前記内部パケット網に位置する場合に、前記受信端末との間で確立するＴＣＰコネクションで用いられるＴＣＰ送信制御情報を、前記内部パケット網向けに設定する設定ステップと
    を有するＴＣＰ送信制御方法。
13. 前記設定ステップでは、前記ＴＣＰデータ送信により実現されるサービス種別に基づいて前記ＴＣＰ送信制御情報を設定する請求項１２記載のＴＣＰ送信制御方法。
14. 前記設定ステップでは、サービス開始時、又は間欠トラフィック発生時に、前記ＴＣＰ送信制御情報を設定する請求項１２記載のＴＣＰ送信制御方法。
    

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