JP2010193276A - 通信装置、通信装置の制御方法及びプログラム - Google Patents

通信装置、通信装置の制御方法及びプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】 TCPにおける接続の際にはQoS制御が行われていなかった。このため、例えばQoS制御が行われていない通信と比べて優先度の高い他の通信が行われている場合には、TCPにおける接続が失敗したり遅延したりすることがあった。そこで、例えばTCPにおける接続の際に用いられる全てのパケットに高い優先度を設定してしまうと、ネットワークの通信負荷が増大してしまう。
【解決手段】 ネットワーク上でサービスが提供されていた場合に、優先度が設定されたパケットを用いて接続する。
【選択図】 図6

Description

通信装置、通信装置の制御方法及びプログラムに関する。
従来、LAN等のネットワーク上における通信品質を確保する技術としてQoSがある。ここで、LANとはLocal Area Networkの略である。また、QoSとはQuality of Serviceの略である。
特許文献1には、ユーザにより予め定められたTOSとVLANタグの対応表に従って、パケットに記述されたTOSからVLANタグを設定することで、QoS制御を行う構成が開示されている。ここで、TOSとはType of Serviceの略であり、VLANとはVirtual LANの略である。
特許文献2には、アプリケーションが利用する通信ポートを監視し、ユーザにより予め定められた特定のポートを利用する場合には送信出力を上げることでQoS制御を行う構成が開示されている。
特開2006−19808号公報 特開2007−174704号公報
しかしながら従来においては、TCPにおける接続の際にはQoS制御が行われていなかった。TCPとはTransmission Control Protocolの略である。このため、例えばQoS制御が行われていない通信と比べて優先度の高い他の通信が行われている場合には、TCPにおける接続が失敗したり遅延したりすることがあった。そこで、例えばTCPにおける接続の際に用いられる全てのパケットに高い優先度を設定してしまうと、ネットワークの通信負荷が増大してしまう。
本発明は、ネットワーク上でサービスが提供されていた場合に、通信装置が優先度の設定されたパケットを用いて相手装置と接続することで、通信装置が接続の際にもQoS制御を行えるようにすることを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の通信装置は、ネットワークを介して提供されるサービスを認識する認識手段と、前記認識手段によりサービスが認識された場合、前記認識されたサービスに応じた優先度をパケットに設定する設定手段と、前記設定手段により優先度が設定されたパケットを用いて、前記認識されたサービスを提供する相手装置と接続する接続手段とを有する。
本発明によれば、通信装置は接続の際にもQoS制御を行うことができる。特に、高い優先度が設定されたパケットを用いて接続する場合には、接続が失敗したり遅延したりすることを軽減することができる。
ネットワーク構成図 STAのハードウェア構成を示すブロック図 優先度対応テーブルと優先度情報テーブルを示す図 STAの機能ブロック図 STA間のシーケンスチャート STAの処理フローチャート STAの機能ブロック図
図1は本実施形態のネットワーク構成図である。本実施形態の通信装置はIEEE802.11シリーズに準拠した無線通信を行うことで、互いに通信可能である。IEEEは、The Institute of Electrical and Electronics Engineers、Inc.の略である。
また、本実施形態の通信装置(101〜107)は、WMMで規定されたEDCA方式を用いてQoS制御を行うことができる。WMMは、Wi−Fi Multi Mediaの略である。またEDCAは、Enhanced Distributed Channel Accessの略である。なお、QoS制御を行うための方式は必ずしもEDCA方式でなくてもよい。
101〜104は後述するアクセスポイント(AP)と接続可能なステーション(STA)である。なお、STA102はVoIP用いて音声通信サービスを提供し、さらに、早送りや巻き戻しといった制御コマンドを受付けるAVTransportサービスを提供するアプリケーションを有している。ここで、VoIPとはVoice over Internet Protocolの略である。
また、STA102、104はUPnP(商標登録)に準拠している。ここで、UPnPはUniversal Plug and Playの略である。
105、106はAPである。AP105、106は無線セルを構成し、無線セル内に存在するSTA101〜104と接続している。
107は後述するLANとWANを接続するためのルータ(Router)である。WANは、Wide Area Networkの略である。
108はSTA101〜104およびAP105、106を含むLANである。109はWANである。
図2はSTA102のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
201は後述する記憶部に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、後述するフローチャートを実現する制御部である。202は制御部201が実行するプログラムや、QoS制御のために用いる後述の優先度情報テーブル等を記憶する記憶部である。
203は、APや他の通信装置等の外部装置と通信を行うための通信I/F(InterFace)部である。204は各種表示を行う表示部であり、LCDやLEDのように視覚で認知可能な情報の出力、あるいはスピーカなどの音出力が可能な機能を有する。
205は、ユーザが各種情報の入力を行うための入力部である。各種情報には音声情報が含まれる。
図3は、記憶部202に記憶されている優先度対応テーブルと優先度情報テーブルの一例を示す図である。
301は、アプリケーションが提供するサービス種別(UPnP Service Type)と所定の優先度(Priority)とを対応付ける優先度対応テーブルである。サービス種別は、サービスを提供するアプリケーションから取得することができる。
ここで、VoiceよりもNetwork Controlの方が、優先度が高い。なお、EDCAではVoiceよりも低い優先度として、Video、Best Effort、Back Groundが定義されている。
なお、優先度対応テーブルは、これに限らずアプリケーションが利用するポート番号(Port No.)と優先度とを対応付けるようにしてもよい。
302は、アプリケーションにより提供されるサービスが利用するポート番号とIPアドレスとを含む優先度情報テーブルである。ポート番号とIPアドレスは、パケットに含まれるヘッダ情報から取得することができる。さらに優先度情報テーブル302には、優先度対応テーブル301に基づいて判定された優先度が含まれる。STA102は優先度情報テーブル302に基づいてQoS制御を行う。
図4(a)は、STA102の機能ブロックを示す図である。本実施形態において、制御部201が記憶部202に記憶されているプログラムを読み出して実行することにより図4(a)に示す機能ブロックが実現される。なお、STA101、103および104も同様の機能ブロックを有するので説明を省略する。
401は、VoIP用いた音声通信サービスおよび、早送りや巻き戻しといった制御コマンドを受付けるAVTransportサービスを提供する通信アプリケーションである。402は、通信アプリケーション401が提供するサービス情報を取得するQoSミドルウェアである。QoSミドルウェア402はUPnPのデバイスアーキテクチャ機能であるSSDPを用いてサービス情報を取得することができる。サービス情報には、アプリケーションのサービス種別が含まれている。
さらに、QoSミドルウェア402は取得したサービス情報に含まれるサービス種別から、優先度対応テーブル301に基づいて優先度を判定し、優先度情報テーブル302を更新する。ここで、SSDPはSimple Service Discovery Protocolの略である。
403は、TCP/IP等のプロトコルに従ってパケットを制御する通信制御部である。ここで、TCPはTransmission Control Protocolの略である。また、IPはInternet Protocolの略である。
404は、通信制御部403を介して通信アプリケーション401から入力されるパケットを適切な優先度に従って送信するための無線LANドライバである。適切な優先度は、無線LANドライバ404が優先度情報テーブル302を参照することにより設定される。なお、無線LANドライバ404はWMMに対応している。
405は、物理的にパケットをネット−ワークに送信する無線LANモジュールである。
なお、図4に示した機能ブロックをASIC等のハードウェアによって実現してもよいし、ハードウェアとソフトウェアとの組合せによって実現してもよい。ASICとはApplication Specific Integrated Circuitの略である。
図5は、STA102とSTA104とがデータ通信を開始する際のシーケンスチャートである。図6は、STA102とSTA104とがデータ通信を開始する際に、STA102が行うフローチャートである。フローチャートは、制御部201が記憶部202に記憶されているプログラムを読み出して実行することにより実現される。
以下、図5および図6を用いて、STA102が優先度情報テーブル302を更新し、適切な優先度をパケットに設定する方法を説明する。なお、STA102およびSTA104は、通信アプリケーションを実行することで、音声通信サービスおよびAVTransportサービスを提供可能である。
ステップS601において、制御部201の指示によりQoSミドルウェア402はLAN108上の通信装置が提供するサービスを探索する。
通信装置が提供可能なサービスの探索は、具体的に以下のように行われる。
QoSミドルウェア402はSSDPで規定されたM−SEARCH信号501をLAN108上に送信する。M−SEARCHは、LAN108上の通信装置が提供するサービスを探索するための信号である。
ここでは、STA102が送信したM−SEARCH信号501を、STA104が受信する。M−SEARCH信号501は、さらにSTA104が実行中の通信アプリケーションに伝達される。
M−SEARCH信号501を受信したSTA104の通信アプリケーションは、M−SEARCHの応答信号502をSTA102のQoSミドルウェア402に送信する。M−SEARCHの応答信号502には、通信アプリケーションが利用するIPアドレス、ポート番号およびSTA104の通信アプリケーションが提供するサービス記述子が含まれる。サービス記述子には、アプリケーションのサービス種別が含まれている。
なお、M−SEARCH信号501はSTA102の通信アプリケーション401にも伝達される。M−SEARCH信号501を受信した通信アプリケーション401は、M−SEARCHの応答信号503をQoSミドルウェア402に送信する。
以上のようにして、QoSミドルウェア402はLAN108上から通信装置が提供するサービスを探索できる。ここでは、探索の結果、STA102はMedia RendererおよびAVTransportのサービスを提供することがQoSミドルウェア402により認識される。また、STA104はMedia ServerおよびAVTransportのサービスを提供することがQoSミドルウェア402により認識される。
なお、本実施形態においてはSSDPを用いて自装置(STA102)と相手装置(STA104)が提供するサービスを探索した。これに限らず、SNMP(Simple Network Management Protocol)やBluetoothで規定されたSDP(Service Discovery Protocol)等のサービス探索プロトコルを用いてもよい。
ステップS602において、制御部201の指示によりQoSミドルウェア402は優先度情報テーブル302を初期化する。ここで初期化することによって、LAN108上で提供されていないサービスの情報を優先度情報テーブル302から削除することができる。
ステップS603において、制御部201の指示によりQoSミドルウェア402はLAN108上の通信装置が提供可能なサービスがあるか否かを判定する。本実施形態ではM−SEARCHの応答信号を受信することで、相手装置が提供するサービスを認識する。相手装置が提供するサービスがある場合には、ステップS604に進む。
ステップS604において、制御部201の指示によりQoSミドルウェア402は、LAN108上の通信装置が提供可能なサービスの中にパケットに適切な優先度を設定する必要のあるサービスがあるか否かを判定する。ここでは、M−SEARCHの応答信号からアプリケーションのサービス種別を取得する。さらに、優先度対応テーブル301を参照し、取得したサービス種別から優先度を設定するサービスがあるか否かを判定する。
パケットに適切な優先度を設定する必要のあるサービス種別であると判定された場合はステップS605に進む。本実施形態では、STA104が通信アプリケーションを実行することでMedia ServerおよびAVTransportのサービスを提供可能であるため、ステップS605に進む。
ステップS605において、制御部201の指示によりQoSミドルウェア402は、パケットに適切な優先度を設定する必要のあるサービスを提供する通信装置のIPアドレスと、自装置のIPアドレスとが一致しているか否かを判定する。一致している場合にはステップS607に進み、一致していない場合にはステップS606に進む。
ここでは、STA102が提供可能なサービスについて判定した場合にはIPアドレスが一致するためステップS607に進む。また、STA104が提供可能なサービスについて判定した場合にはIPアドレスが異なるためステップS606に進む。
このようにして、自装置(STA102)が提供可能なサービスと相手装置(STA104)が提供可能なサービスとを区別することができる。
ステップS606において、制御部201の指示によりQoSミドルウェア402は、優先度情報テーブル302を更新する。具体的には、サービス種別、サービスの相手先装置のIPアドレス、ポート番号および、サービスで用いる優先度といったサービス情報を優先度情報テーブル302に追加する。これにより、優先度情報テーブル302に記載のIPアドレスとポート番号との組合せに対応するサービスは、LAN108上で提供可能なサービスであることが分かる。更新が終わった後、ステップS607に進む。
ステップS607において、制御部201の指示によりQoSミドルウェア402は、全ての優先度を設定する必要のあるサービスについて、優先度情報テーブル302の変更が完了したかを確認する。完了が確認された場合はステップS608に、完了が確認されなかった場合はステップS605に進む。
ステップS608において、制御部201の指示によりQoSミドルウェア402は、優先度情報テーブル302を無線LANドライバ404に設定する。これにより、無線LANドライバ404は、パケット送信先のポート番号とIPアドレスの組合せ毎に優先度を設定して、パケットを送信する。即ち、提供可能なサービス毎の優先度に従ってパケットが送信される。
本実施形態においては、無線LANドライバ404に優先度情報テーブル302が設定されているため、無線LANドライバ404は後述するTCPにおける接続の際にも、優先度の設定されたパケットを用いる。これにより、通信装置は接続の際にQoS制御を行うことができる。
なお、無線LANドライバ404は優先度の設定されたパケットを送信する際、パケット送信先のポート番号とIPアドレスの組合せが優先度情報テーブル302に記載されていなかった場合、所定の優先度よりも低い優先度をパケットに設定する。
ここでは、Network ControlやVoiceといった所定の優先度よりも低い優先度を設定すれば良いが、本実施形態においては最低の優先度(Back Ground)を設定するものとする。しかし、これに限らずBest Effort等の優先度を設定するようにしても良い。
これにより、パケット送信先のサービスがネットワーク上で提供可能でないにも関わらず、優先度の高いパケットがネットワークに送出されるのを抑制することができる。
その後、ステップS609において、制御部201の指示により通信アプリケーション401は、TCPにおける接続(以下、TCP接続)を3Way HandShakeにより確立する(505)。
一般的な通信制御部においては、上位アプリケーションが優先度を指定したとしても、TCP接続の際のパケットには優先度が反映されていなかった。しかし、本実施形態においては、ステップS608において優先度情報テーブル302が無線LANドライバ404に設定されているため、無線LANドライバ404はTCP接続の際のパケットにも優先度情報テーブル302を参照して優先度を設定する。さらに、無線LANドライバ404は優先度が設定されたパケットを用いて接続する。これにより、通信装置は接続の際にQoS制御を行うことができる。
また、TCP接続は、通信アプリケーションが提供するサービス毎に行われる。ここでは、音声通信サービスのためにTCP接続を行う。さらに、早送りや巻き戻しといった1つの制御を行うための制御コマンドを送受信するごとに毎回TCP接続を行う。
従って、STA102とSTA104との間で、優先度がVoiceである音声通信サービスが行われていた場合であっても、制御コマンドはVoiceよりも高い優先度でTCP接続および通信が行われるため、制御コマンドの遅延や破棄を軽減することができる。特に、制御コマンドが早送りや巻き戻し等であった場合には、制御コマンドの遅延や破棄はユーザの利便性を損なってしまうため、顕著な効果を発揮する。
TCP接続後、ステップS610においてデータ通信(制御コマンドの送受信を含む)を行う(506)。本実施形態においては、ステップS608において優先度情報テーブル302が無線LANドライバ404に設定されているため、無線LANドライバ404はデータ通信の際のパケットにも優先度情報テーブル302を参照して優先度を設定する。さらに、無線LANドライバ404は優先度が設定されたパケットを送信することで、データ通信を行う。
なお、STA102は、ステップS601〜S608を繰り返し実行する。これにより、ネットワーク上に存在する外部装置が実行中のサービスに追従して、優先度情報テーブルを随時更新することが可能となる。
以上のようにして、通信装置は、TCP接続を行う前にSSDPを用いてLAN108上で提供されているサービスを判定する。さらに、提供されているサービスに基づいた優先度をパケットに設定して、TCP接続を行う。
また、QoSミドルウェア402が優先度情報テーブル302を無線LANドライバ404に設定することで、OSが設定する優先度とは無関係に優先度をパケットに設定して、TCP接続を行うことができる。従って、TCP接続に際してOSが自動的に低い優先度を設定する場合であっても、提供可能なサービスの情報に基づいた優先度をパケットに設定して、TCP接続を行うことができる。
このようにしてパケット送信先のサービスが提供中であることを確認した後にTCP接続を行うので、TCP接続を行う際にもQoS制御を行うことが可能となる。特に、優先度の高い他の通信と並行して行うサービスのTCP接続を行う際に、TCP接続の遅延や失敗を軽減することができる。優先度の高い他の通信と並行して行うサービスとしては、ユーザの操作(早送りや巻き戻し等)を行うためのサービスや、通信帯域や通信経路といったネットワークを制御するためのサービスがある。また、暗号鍵情報や課金情報を扱うサービスであってもよい。
また、通信装置は、パケットの送信先のアプリケーションが実行されていなかった場合、ネットワークに送出するパケットの優先度を低く設定する。これにより、パケットの送信先のアプリケーションが実行されていないにも関わらず、優先度の高いパケットがネットワークに送出されるのを抑制することが可能となる。
また、TCP接続により確立された通信アプリケーションのサービス種別を判定して、優先度情報テーブル302に情報を追加する構成を加えても良い。これにより、ルータ107を介して接続されるWAN109の範囲についても、パケットの優先度を適切に設定することができる。
また、本実施形態においてはLAN108上で提供されているサービスを探索した。しかし、これに限らず、LAN108上で提供されているサービスからの通知(出現、消失、起動、停止、エラー通知等)に基づいてサービスを認識するようにしてもよい。
また、図4(a)の機能ブロック図に代えて、図4(b)のように構成しても良い。図4(b)において、通信アプリケーション401がUPnPに対応している。
この場合、ステップS601に代えて通信アプリケーション401が、LAN108上の通信装置が提供するサービス情報を取得する。さらに、通信アプリケーション401は取得したサービス情報をQoSミドルウェア402に通知する。サービス情報の通知を受けたQoSミドルウェア402はステップS602以降の処理を実行する。
これにより、通信アプリケーション401がサービス情報を取得する処理を実行する場合においても、送信先が実在しない(即ち、実行中でない)パケットに高い優先度が付与されることを抑制することができる。また、TCP接続においても、外部装置が実行中のサービス毎の優先度に従ってパケットを送信することが可能となる。
また、図4(a)の機能ブロック図に代えて、図4(c)のように構成しても良い。図4(c)において、QoSミドルウェア402は通信アプリケーション401の通信を監視(スニファ)することができる。
この場合、ステップS601に代えてQoSミドルウェア402は通信アプリケーション401の通信をスニファすることにより、LAN108上の通信装置が提供するサービス情報を取得する。サービス情報を取得した後、ステップS602以降の処理を実行する。また、QoSミドルウェア402が通信制御部403から通知を受けて、LAN108上の通信装置が提供するサービス情報を取得するようにしてもよい。
上述の実施例では、STA104はVoIPを用いた音声通信サービスとAVTransportサービスとを提供した。しかしこれに限らず、動画像のストリーミング配信サービスとAVTransportサービスや、動画像のストリーミング配信サービスと通信帯域制御サービス等が提供されている場合であっても、同様の効果が得られる。
また、本実施形態の通信装置の一例であるSTA102は、図7のように表すこともできる。
701は、ネットワークからサービスを探索する探索部である。702は、ネットワークを介して提供されるサービスを認識する認識部である。なお、認識部702は所定の優先度を設定するサービスを認識するようにしてもよい。また、認識部702はサービスの出現や消失認識するようにしてもよい。
703は、認識されたサービスに応じた優先度をパケットに設定する設定部である。なお設定部703は、認識部702によりサービスが認識されなかった場合、所定の優先度よりも低い優先度をパケットに設定するようにしてもよい。
704は、優先度が設定されたパケットを用いて接続する接続部である。
705は、接続の後に行われるデータ通信のために、優先度が設定されたパケットを相手装置に送信する送信部である。
この構成によっても、サービスのための接続を確立する際にも、QoS制御を行うことができる。従って、接続時の失敗や遅延を軽減できる。
また、相手装置がネットワークを介してサービスを提供可能でないと判定された場合、低い優先度をパケットに設定する。これにより、パケット送信先のサービスがネットワーク上で提供可能でないにも関わらず、優先度の高いパケットがネットワークに送出されるのを抑制することができる。これにより、ネットワークの負荷が軽減される。
また、相手装置が提供するサービスがネットワーク上に存在することを繰り返し判定する。これにより、ネットワーク上に存在するサービスに追従して、QoS制御を行うことができる。
本発明は前述の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記録媒体をシステムあるいは装置に供給し、システムあるいは装置のコンピュータ(CPU、MPU)が記録媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行するようにしてもよい。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することとなり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
102 STA
104 STA
108 LAN
401 通信アプリケーション
402 QoSミドルウェア
403 通信制御部
404 無線LANドライバ
405 無線LANモジュール

Claims (7)

  1. 通信装置であって、
    ネットワークを介して提供されるサービスを認識する認識手段と、
    前記認識手段によりサービスが認識された場合、前記認識されたサービスに応じた優先度をパケットに設定する設定手段と、
    前記設定手段により優先度が設定されたパケットを用いて、前記認識されたサービスを提供する相手装置と接続する接続手段と、
    を有することを特徴とする通信装置。
  2. 前記ネットワークからサービスを探索する探索手段と、
    前記認識手段により認識されたサービスのうち、パケットに所定の優先度を設定するサービスを判定する判定手段とをさらに有し、
    前記認識手段は、前記判定手段により所定の優先度を設定するサービスを認識することを特徴とする請求項1に記載の通信装置。
  3. 前記設定手段は、前記認識手段によりサービスが認識されなかった場合、前記所定の優先度よりも低い優先度をパケットに設定することを特徴とする請求項2に記載の通信装置。
  4. 前記認識手段は、サービスの消失または出現を認識することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の通信装置。
  5. 前記接続手段による接続の後に行われるデータ通信のためのパケットを前記相手装置に送信する送信手段をさらに有し、
    前記設定手段は前記認識されたサービスに応じた優先度をパケットに設定し、
    前記送信手段は、前記設定手段により優先度が設定されたパケットを前記相手装置に送信することを特徴とする請求項請求項1乃至4のいずれか1項に記載の通信装置。
  6. 通信装置の制御方法であって、
    ネットワークを介して提供されるサービスを認識する認識工程と、
    前記認識工程においてサービスが認識された場合、前記認識されたサービスに応じた優先度をパケットに設定する設定工程と、
    前記設定工程において優先度が設定されたパケットを用いて、前記認識されたサービスを提供する相手装置と接続する接続工程と、
    を有することを特徴とする制御方法。
  7. コンピュータにより実行され、通信装置の制御を行うためのプログラムであって、
    請求項6に記載の通信装置における制御方法を実現するためのプログラム。
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