JP2011019150A - 通信装置および通信装置における回線速度切り替え方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の回線速度に対応可能で、ストリーム受信に最適化したタイミングで回線速度の切り替えを行うことにより、映像乱れを起こすことなく消費電力の抑制が図れる通信装置を提供する。
【解決手段】通信装置は、通信手段と、通信速度監視手段と、回線速度切替手段と、制御手段を具備し、ネットワークを介してデータ配信装置との間でパケットの送受信を行い、
通信速度監視手段において通信手段における通信速度が所定の閾値を超えた、あるいは、所定の閾値を下回ったことが検知された場合、制御手段がデータ配信装置からのストリームパケットの受信終了を確認したタイミングで、回線速度切替手段が通信手段の回線速度の切り替えを行い、制御手段が回線速度の切り替え完了を確認したタイミングで、通信手段がデータ配信装置に対してストリームパケットの受信完了通知を送信する。
【選択図】図２

Description

本発明は、インターネット等のネットワークに接続されて利用される通信装置における通信制御技術に関するものである。

近年、通信網の発展により、インターネットを介してＨＤＴＶ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ ＴＶ：高精細テレビジョン）等の画像を含むマルチメディア情報に関するデータをリアルタイムで受信するものや、ベストエフォート型のダウンロード形式で受信するものなど、様々な配信サービスを通じて家庭やオフィスで気軽に視聴できる環境が普及してきている。

このような中で、特許文献１においては、イーサネット（登録商標）などのネットワークとのインターフェースのための通信装置であり、ネットワークとの間で複数のデータレート（回線速度）により通信が可能な通信装置において、ネットワークとの間で送受信するデータ量を監視し、そのデータ量に応じてリンク速度（回線速度）を最適化することにより、通信プロセスにおける性能を犠牲にせずに消費電力を削減する方法が開示されている。

特表２００４−５３４３１４号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている従来の方法においては、ストリームのようなリアルタイム性が問われるデータの送受信中にリンク速度（回線速度）の変更（切り替え）を行うと、回線速度を切り替える際に生じる通信の一時切断が映像などの乱れの原因となるという課題を有していた。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、ストリーム受信に最適化したタイミングで回線速度の切り替えを行うことにより、パケット損失に伴う映像などの乱れを発生させることなく消費電力の抑制を図ることが可能な通信装置、並びに通信装置における回線速度切り替え方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本願の第１の発明の通信装置は、ネットワークを介して複数の回線速度により、データ配信装置から送信されたストリームパケットを受信するとともに、前記データ配信装置に対して前記ストリームパケットの受信完了通知を含むパケットを送信する通信手段と、前記通信手段における単位時間当たりのデータ量（通信速度と称す）を監視し、前記通信速度が所定の閾値を超えた、あるいは、前記所定の閾値を下回ったことを検知する通信速度監視手段と、前記通信速度監視手段において前記通信速度が前記所定の閾値を超えた、あるいは、前記所定の閾値を下回ったことが検知された場合に、前記通信手段における回線速度を切り替える回線速度切替手段と、前記データ配信装置から送信された前記ストリームパケットの受信が終了したか否か、および前記回線速度の切り替えが完了したか否かを確認する制御手段を備え、前記通信速度監視手段において前記通信速度が前記所定の閾値を超えた、あるいは、前記所定の閾値を下回ったことが検知された場合、前記制御手段において前記ストリームパケットの受信終了を確認したタイミングで、前記通信手段の前記回線速度を切り替え、前記回線速度の切り替え完了を確認したタイミングで、前記データ配信装置に対して前記ストリームパケットの受信完了通知を送信することを特徴とするものである。

また、本願の第２の発明の通信装置は、ネットワークを介して複数の回線速度により、データ配信装置から送信されたストリームパケットを受信するとともに、前記データ配信装置に対して前記ストリームパケットの受信完了通知を含むパケットや、前記ストリームパケットの送信停止要求を意味するパケットおよび送信要求を意味するパケットを送信する通信手段と、前記通信手段における単位時間当たりのデータ量（通信速度と称す）を監視し、前記通信速度が所定の閾値を超えた、あるいは、前記所定の閾値を下回ったことを検知する通信速度監視手段と、前記通信速度監視手段において前記通信速度が前記所定の閾値を超えた、あるいは、前記所定の閾値を下回ったことが検知された場合に、前記通信手段における回線速度を切り替える回線速度切替手段と、前記データ配信装置から送信された前記ストリームパケットの受信が終了したか否か、および前記回線速度の切り替えが完了したか否かを確認する制御手段を備え、前記通信速度監視手段において前記通信速度が前記所定の閾値を超えた、あるいは、前記所定の閾値を下回ったことが検知された場合、前記制御手段において前記ストリームパケットの受信終了を確認したタイミングで、前記データ配信装置に対して前記ストリームパケットの送信停止要求を意味するパケットを送信し、その後に前記通信手段の前記回線速度を切り替え、前記回線速度の切り替え完了を確認したタイミングで、前記データ配信装置に対して前記ストリームパケットの送信要求を意味するパケットを送信することを特徴とするものである。

また、第３の発明の通信装置は、本願の第１または第２の発明の通信装置において、前記回線速度切替手段は、前記通信速度監視手段において前記通信速度が、前記所定の閾値を超えたことを検知された場合には、前記通信手段の回線速度を高速の回線速度に切り替え、前記所定の閾値を下回ったことを検知された場合には、前記通信手段の回線速度を低速の回線速度に切り替えることを特徴とするものである。

また、本願の第４の発明の通信装置における回線速度切り替え方法は、ネットワークを介して複数の回線速度により、データ配信装置から送信されたストリームパケットを受信するとともに、前記データ配信装置に対して前記ストリームパケットの受信完了通知を含むパケットを送信する通信ステップと、前記通信ステップにおける単位時間当たりのデータ量（通信速度と称す）を監視し、前記通信速度が所定の閾値を超えた、あるいは、前記所定の閾値を下回ったことを検知する通信速度監視ステップと、前記通信速度監視ステップにおいて前記通信速度が前記所定の閾値を超えた、あるいは、前記所定の閾値を下回ったことが検知された場合に、前記通信ステップにおける回線速度を切り替える回線速度切替ステップと、前記データ配信装置から送信された前記ストリームパケットの受信が終了したか否か、および前記回線速度の切り換えが完了したか否かを確認する制御ステップを備え、前記通信速度監視ステップにおいて前記通信速度が前記所定の閾値を超えた、あるいは、前記所定の閾値を下回ったことが検知された場合、前記制御ステップにおいて前記ストリームパケットの受信終了を確認したタイミングで、前記通信ステップにおける前記回線速度を切り替え、前記回線速度の切り替え完了を確認したタイミングで、前記データ配信装置に対して前記ストリームパケットの受信完了通知を送信することを特徴とするものである。

また、本願の第５の発明の通信装置における回線速度切り替え方法は、ネットワークを介して複数の回線速度により、データ配信装置から送信されたストリームパケットを受信するとともに、前記データ配信装置に対して前記ストリームパケットの受信完了通知を含むパケットや、前記ストリームパケットの送信停止要求を意味するパケットおよび送信要求を意味するパケットを送信する通信ステップと、前記通信ステップにおける単位時間当たりのデータ量（通信速度と称す）を監視し、前記通信速度が所定の閾値を超えた、あるいは、前記所定の閾値を下回ったことを検知する通信速度監視ステップと、前記通信速度監視ステップにおいて前記通信速度が前記所定の閾値を超えた、あるいは、前記所定の閾値を下回ったことが検知された場合に、前記通信ステップにおける回線速度を切り替える回線速度切替ステップと、前記データ配信装置から送信された前記ストリームパケットの受信が終了したか否か、および前記回線速度の切り替えが完了したか否かを確認する制御ステップを備え、前記通信速度監視ステップにおいて前記通信速度が前記所定の閾値を超えた、あるいは、前記所定の閾値を下回ったことが検知された場合、前記制御ステップにおいて前記ストリームパケットの受信終了を確認したタイミングで、前記データ配信装置に対して前記ストリームパケットの送信停止要求を意味するパケットを送信し、その後に前記通信ステップにおける前記回線速度を切り替え、前記回線速度の切り替え完了を確認したタイミングで、前記データ配信装置に対して前記ストリームパケットの送信要求を意味するパケットを送信することを特徴とするものである。

また、本願の第６の発明の通信装置における回線速度切り替え方法は、本願の第４または第５の発明の通信装置における回線速度切り替え方法において、前記回線速度切換ステップは、前記通信速度監視ステップにおいて前記通信速度が、前記所定の閾値を超えたことを検知された場合には、前記通信ステップにおける回線速度を高速の回線速度に切り替え、前記所定の閾値を下回ったことを検知された場合には、前記通信ステップにおける回線速度を低速の回線速度に切り替えることを特徴とするものである。

本発明の通信装置によれば、通信速度を監視し、通信速度が所定の閾値を超えた、あるいは、下回ったことが検知された場合に、ストリームパケットの受信終了を確認したタイミングで回線速度を切り換え、回線速度の切り換え完了を確認したタイミングでデータ配信装置に対してストリームパケットの受信完了通知を送信することにより、パケットロスによる映像などの乱れを発生させることを回避することが可能であり、かつ、回線速度を最適になるように切り替えることにより消費電力の抑制を図ることができる。

本発明の実施の形態１に係る通信装置を用いたネットワーク構成の一例を示す図 本発明の実施の形態１に係る通信装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１に係る通信装置が、単位時間当たりのデータ量に応じて回線速度を切り替える際の、回線速度と通信速度との関係を示す図 本発明の実施の形態１に係る通信装置における制御部の回線速度切替時の処理の流れを示すフローチャート 本発明の実施の形態１における映像配信サーバと通信装置との間で、回線速度を１０Ｍｂｐｓから１００Ｍｂｐｓへ切替処理を行う際のシーケンスを示す図 本発明の実施の形態２に係る通信装置における制御部の回線速度切替時の処理の流れを示すフローチャート 本発明の実施の形態２における映像配信サーバと通信装置との間で、回線速度を１０Ｍｂｐｓから１００Ｍｂｐｓへ切替処理を行う際のシーケンスを示す図

以下に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る通信装置を用いたネットワーク構成の一例を示す図であり、ネットワークは、通信装置１０１と映像配信サーバ１０２とパケット通信網１０３で構成される。なお、映像配信サーバ１０２は、特許請求の範囲に記載のデータ配信装置の一例である。

通信装置１０１と映像配信サーバ１０２は、パケット通信網１０３などのネットワークを介して、例えば、ＴＣＰ／ＩＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ／Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）のようなパケット化されたデータを用いて情報の伝達を行う。

映像配信サーバ１０２は、パケット通信網１０３を介して通信装置１０１に対し、映像ストリームをパケットに格納して送信する。映像ストリームとは、圧縮された映像データのことであり、例えば、ＭＰＥＧ２−ＴＳ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ ２−Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｓｔｒｅａｍ）がその一例である。

次に、図２を用いて、通信装置１０１の構成および動作について説明する。なお、図２は、本発明の実施の形態１に係る通信装置の構成を示すブロック図である。

図２において、通信装置１０１は、回線速度切替部２０１、通信部２０２、制御部２０３、通信速度監視部２０４、バッファ部２０５および映像デコード部２０６で構成される。なお、特許請求の範囲に記載の通信手段は通信部２０２と制御部２０３で構成され、通信速度監視手段は通信速度監視部２０４と制御部２０３で構成され、回線速度切替手段は回線速度切替部２０１と制御部２０３で構成され、制御手段は制御部２０３がこれに相当する。

回線速度切替部２０１は、通信部２０２の回線速度を制御する。具体的には、回線速度切替部２０１は、制御部２０３から１０Ｍｂｐｓへの回線速度切替指示が入力されると、通信部２０２に対して１０Ｍｂｐｓへの回線速度切替処理を実施し、制御部２０３から１００Ｍｂｐｓへの回線速度切替指示が入力されると、通信部２０２に対して１００Ｍｂｐｓへの回線速度切替処理を実施する。

通信部２０２は、ＩＥＥＥ８０２．３ｕ規格に準拠した通信機能を有し、１０Ｍｂｐｓおよび１００Ｍｂｐｓの２つの回線速度に対応することができ、制御部２０３から入力されたパケットをパケット通信網１０３に送信するとともに、パケット通信網１０３から受信したパケットを制御部２０３に転送する。

なお、一般的には、通信部２０２の消費電力は回線速度が低速であるほど低くなる。例えば、回線速度１０Ｍｂｐｓの時の通信部２０２の消費電力は、回線速度１００Ｍｂｐｓの時のそれと比べて低消費電力である。

通信速度監視部２０４は、通信部２０２が単位時間あたりに送受信するデータ量、すなわち通信速度を監視し、制御部２０３に対して、該データ量が所定の閾値を超えると閾値通知１を出力し、所定の閾値を下回ると閾値通知２を出力する。本発明の実施の形態１においては、監視する単位時間、すなわち、送受信するデータ量を計測する単位時間を１秒とし、所定の閾値を９Ｍｂｐｓとする。

制御部２０３は、回線速度切替部２０１に対して、通信速度監視部２０４から閾値通知１が入力されると、１００Ｍｂｐｓの回線速度への回線速度切替指示を出力し、通信速度監視部２０４から閾値通知２が入力されると、１０Ｍｂｐｓの回線速度への回線速度切替指示を出力するとともに、パケット通信網１０３および通信部２０２を介して映像配信サーバ１０２から受信したパケットのＴＣＰ／ＩＰ処理を行い、パケットに格納された映像ストリームを抽出してバッファ部２０５に転送する。

バッファ部２０５は、制御部２０３から入力された映像ストリームを映像デコード部２０６に転送し、映像デコード部２０６は、バッファ部２０５から入力された映像ストリームに対してデコード処理および表示を行う。

次に、以上のように構成された通信装置１０１が、映像配信サーバ１０２から映像ストリームを受信中に、回線速度を１０Ｍｂｐｓから１００Ｍｂｐｓに切り替える仕組みについて説明する。

通信部２０２の回線速度の初期値は１０Ｍｂｐｓに設定されており、映像配信サーバ１０２から送信された映像ストリームを格納したパケット（映像ストリームパケットと称す）は、通信部２０２で受信されて制御部２０３に転送され、制御部２０３においてプロトコル処理が行われることにより抽出された映像ストリームが、バッファ部２０５を介して映像デコード部２０６に転送され、ここでデコード処理および表示が行われる。

このような一連の処理の流れの中で、通信速度監視部２０４は、通信部２０２で送受信される単位時間当たりのデータ量を監視し、単位時間当たりのデータ量が所定の閾値である９Ｍｂｐｓを超えた場合に、制御部２０３に対して閾値通知１を出力する。

制御部２０３は、通信速度監視部２０４から閾値通知１が入力されると、通信部２０２に対して所定のタイミングで映像配信サーバ１０２との通信を停止するように指示し、通信部２０２から通信停止の通知を受け取ると回線速度切替部２０１に対して、１００Ｍｂｐｓの回線速度への回線速度切替指示を出力する。

回線速度切替部２０１は、制御部２０３から回線速度切替指示を受けると、通信部２０２に対して回線速度を１０Ｍｂｐｓから１００Ｍｂｐｓへの切替処理を行い、切替処理が完了すると、制御部２０３に対して切替完了通知を出力する。

制御部２０３は、回線速度切替部２０１から切替完了通知を受け取ると、通信部２０２に対して、映像配信サーバ１０２との通信を再開するように指示する。

なお、制御部２０３が通信部２０２に指示して映像配信サーバ１０２との通信を停止するタイミング、および制御部２０３が回線速度切替部２０１に対して回線速度切替指示を出力するタイミングについては後述する。

次に、図３を用いて、通信装置１０１が、パケット通信を行う中で、単位時間当たりのデータ量すなわち通信速度に応じて回線速度を切り替える際の、回線速度と単位時間あたりのデータ量（通信速度）との関係について説明する。なお、図３は、本発明の実施の形態１に係る通信装置が、単位時間当たりのデータ量に応じて回線速度を切り替える際の、回線速度と通信速度との関係を示す図である。

図３においては、縦軸を通信部２０２で送受信される単位時間当たりのデータ量（通信速度）、横軸を経過時間としたときの、通信装置１０１における通信速度の変化に対応する回線速度の変化の一例が示されている。

まず、視聴者は、通信装置１０１を用いて、パケット通信網１０３を介して映像配信サーバ１０２から映像ストリームパケットを受信して視聴する。その際の単位時間当たりのデータ量は６Ｍｂｐｓ（Ｓ１）である。

時間（時刻）Ｔ１になると、視聴者は、映像ストリームの視聴と平行して、映像配信サーバ１０２から１０Ｍｂｐｓの映像コンテンツのダウンロードを開始する。これにより、通信装置１０１で送受信される単位時間当たりのデータ量は、時刻Ｔ４において１６Ｍｂｐｓ（Ｓ２）まで増大する。この時、時刻Ｔ３において所定の閾値である９Ｍｂｐｓ（Ｔｈ１）を超えることになるので、回線速度は、時刻Ｔ３において、１０Ｍｂｐｓから１００Ｍｂｐｓに切り替えられる。

映像コンテンツのダウンロードは時刻Ｔ５において完了し、時刻Ｔ７には再び送受信される単位時間当たりのデータ量は６Ｍｂｐｓ（Ｓ１）に戻る。この時、時刻Ｔ６において所定の閾値である９Ｍｂｐｓ（Ｔｈ１）を下回ることになるので、回線速度は、時刻Ｔ６において、１００Ｍｂｐｓから１０Ｍｂｐｓに切替えられる。

通信部２０２の消費電力は、回線速度が１０Ｍｂｐｓの時の方が１００Ｍｂｐｓの時よりも低いため、通信装置１０１が送受信する単位時間当たりのデータ量に応じて、回線速度を切り替えることにより、通信装置１０１における消費電力を抑制することが期待できる。

しかしながら、単純に単位時間あたりのデータ量を監視し、単位時間あたりのデータ量に応じて回線速度を切り替えた場合には、映像ストリーム視聴中における回線速度の切替動作に伴うパケットの損失（パケットロス）という課題が発生する。

例えば、ＩＥＥＥ８０２．３ｕ規格に対応した通信インターフェースにおいては、回線速度を切り替える際に、一度通信を断絶した上で再度新しい通信速度での接続確立を試みるため、その間は通信不能に陥り、映像配信サーバ１０２から受信した映像ストリームパケットを損失し、再送制御に伴うパケットの到着遅延により、バッファ部２０５の枯渇および映像乱れの原因となり得る。

このような問題を解決する為に、本発明の実施の形態１においては、回線速度を切り替えるタイミングと、映像配信サーバ１０２と通信装置１０１の間の通信処理のタイミングを連動させる仕組みを導入することで、パケットの損失を回避する。

以下に、図３を参照しながら図４を用いて、回線速度切替時におけるパケットの損失回避の仕組みについて説明する。なお、図４は、本発明の実施の形態１に係る通信装置における制御部の回線速度切替時の処理の流れを示すフローチャートである。

図４において、制御部２０３は、映像ストリームの受信を開始し（Ｓ４０１）、現在の回線速度が１０Ｍｂｐｓであるか否かを判断する（Ｓ４０２）。ステップＳ４０２において、現在の回線速度が１０Ｍｂｐｓであると判断された場合（ステップＳ４０２においてＹＥＳの場合）には、単位時間当たりのデータ量が所定の閾値Ｔｈ１を超えたか越えていないかを判断する（Ｓ４０３）。

ステップＳ４０３において、単位時間当たりのデータ量が所定の閾値Ｔｈ１を超えていないと判断された場合（ステップＳ４０３においてＮＯの場合）には、引き続き、ステップＳ４０３において、単位時間当たりのデータ量が所定の閾値Ｔｈ１を超えたか越えていないかを判断し、一方、単位時間当たりのデータ量が所定の閾値Ｔｈ１を超えたと判断された場合（ステップＳ４０３においてＹＥＳの場合）には、映像配信サーバ１０２から映像ストリームパケットを受信し終えたか否かを判断する（Ｓ４０４）。

ステップＳ４０４において、映像配信サーバ１０２から映像ストリームパケットを受信し終えていないと判断された場合（ステップＳ４０４においてＮＯの場合）には、引き続き、ステップＳ４０４において、映像配信サーバ１０２から映像ストリームパケットを受信し終えたか否かを判断し、一方、映像配信サーバ１０２から映像ストリームパケットを受信し終えたと判断された場合（ステップＳ４０４においてＹＥＳの場合）には、回線速度を１０Ｍｂｐｓから１００Ｍｂｐｓへの切替処理を行い（Ｓ４０５）、回線速度切替処理が完了したか否かを判断する（Ｓ４０６）。

ステップＳ４０６において、回線速度切替処理が完了していないと判断された場合（ステップＳ４０６においてＮＯの場合）には、引き続き、ステップＳ４０６において回線速度切替処理が完了したか否かを判断し、一方、回線速度切替処理が完了したと判断された場合（ステップＳ４０６においてＹＥＳの場合）には、ステップＳ４０４において受信し終えたパケットに対するＡＣＫ（ＡＣＫｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ）パケットを返信し（Ｓ４０７）、処理を終了する（Ｓ４１３）。

また、ステップＳ４０２において、現在の回線速度が１０Ｍｂｐｓではない、すなわち
１００Ｍｂｐｓであると判断された場合（ステップＳ４０２においてＮＯの場合）には、単位時間当たりのデータ量が所定の閾値Ｔｈ１を下回ったか下回っていないかを判断する（Ｓ４０８）。ステップＳ４０８において、単位時間当たりのデータ量が所定の閾値Ｔｈ１を下回っていないと判断された場合（ステップＳ４０８においてＮＯの場合）は、引き続き、ステップＳ４０８において単位時間当たりのデータ量が所定の閾値Ｔｈ１を下回ったか下回っていないかを判断し、一方、単位時間当たりのデータ量が所定の閾値Ｔｈ１を下回ったと判断された場合（ステップＳ４０８においてＹＥＳの場合）には、映像配信サーバ１０２から映像ストリームパケットを受信し終えたか否かを判断する（Ｓ４０９）。

ステップＳ４０９において、映像配信サーバ１０２から映像ストリームパケットを受信し終えていないと判断された場合（ステップＳ４０９においてＮＯの場合）には、引き続き、ステップＳ４０９にて映像配信サーバ１０２から映像ストリームパケットを受信し終えたか否かを判断し、一方、映像配信サーバ１０２から映像ストリームパケットを受信し終えたと判断した場合（ステップＳ４０９においてＹＥＳの場合）には、回線速度を１００Ｍｂｐｓから１０Ｍｂｐｓへの切替処理を行い（Ｓ４１０）、回線速度切替処理が完了したか否かを判断する（Ｓ４１１）。

ステップＳ４１１において、回線速度切替処理が完了していないと判断された場合（ステップＳ４１１においてＮＯの場合）には、引き続き、ステップＳ４１１にて回線速度切替処理が完了したか否かを判断し、一方、回線速度切替処理が完了したと判断された場合（ステップＳ４１１においてＹＥＳの場合）には、ステップＳ４０９において受信し終えたパケットに対するＡＣＫパケットを返信し（Ｓ４１２）、処理を終了する（Ｓ４１３）。

次に、図５を用いて、以上のように動作する制御部２０３を備えた通信装置１０１が、映像配信サーバ１０２から映像ストリームパケットを受信中に、パケットロスを引き起こすことなく回線速度を切り替える動作について説明する。なお、図５は、本発明の実施の形態１における映像配信サーバと通信装置との間で、回線速度を１０Ｍｂｐｓから１００Ｍｂｐｓへ切替処理を行う際のシーケンスを示す図である。

図５において、回線速度が１０Ｍｂｐｓの状態で、映像配信サーバ１０２から（１）ストリームパケットＡが送信され、通信装置１０１の制御部２０３は、ストリームパケットＡを受信すると、通信部２０２を介して（２）ストリームパケットＡに対するＡＣＫパケットを返信する。この段階で、通信速度監視部２０４は、制御部２０３に対して、単位時間当たりのデータ量が（３）所定の閾値Ｔｈ１を超えたことを通知し、（４）制御部２０３は、ストリームパケットＢの受信を以て、（５）回線速度切替部２０１に対して回線速度の切替を指示する。

回線速度切替部２０１は、通信部２０２に対して、（６）１０Ｍｂｐｓから１００Ｍｂｐｓへ回線速度の切替処理を行い、（７）切替処理完了を以て、（８）制御部２０３に対して切替完了通知を出力する。制御部２０３は、回線速度切替部２０１から切替完了通知を受け取ると、通信部２０２を介して映像配信サーバ１０２に対し、（９）ストリームパケットＢに対するＡＣＫパケットを送信する。（１０）映像配信サーバ１０２は、通信装置１０１からストリームパケットＢに対するＡＣＫパケットを受信した後、通信装置１０１に対してストリームパケットＣを送信する。

以上のように、映像配信サーバ１０２がストリームパケットＢに対するＡＣＫパケット待ちをしている間に、通信装置１０１は、映像配信サーバ１０２からのストリームパケットＢの受信を完了した後に、回線速度切替処理を完了させることで、回線速度切替に伴う通信断絶によるパケット損失を回避することが可能となり、映像などの乱れを発生させることなく消費電力の抑制を図ることができる。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明の実施の形態２に係る通信装置を用いたネットワーク構成、および本発明の実施の形態２に係る通信装置の構成は、それぞれ、図１および図２に示した本発明の実施の形態１に係る通信装置１０１を用いたネットワーク構成、および本発明の実施の形態１に係る通信装置１０１の構成と同様であるので、同じ符号を用い、ここでは説明を省略する。

本発明の実施の形態２においては、通信装置１０１の制御部２０３は、映像配信サーバ１０２に対してＡＣＫパケットを返信する際に、ＡＣＫパケットのＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）ヘッダ内にあるウィンドウサイズを制御して、パケットロスを回避する。

ここで、ウィンドウサイズとは、ＴＣＰ通信のフロー制御に用いられるフラグであり、ＴＣＰヘッダに格納される。また、ウィンドウサイズは、クライアントである通信装置１０１が送達確認なしに連続して受信できるデータ量を指し、ウィンドウサイズが０（ゼロ）ということは、通信装置１０１がデータを全く受信できないことを意味し、ウィンドウサイズが０のＡＣＫパケットを受信した映像配信サーバ１０２は、通信装置１０１に対する映像配信を一時停止する。

また、ウィンドウサイズが１以上ということは、通信装置１０１がウィンドウサイズ１以上のデータを受信できる状態にあることを意味し、ウィンドウサイズが１以上のＡＣＫパケットを受信した映像配信サーバ１０２は、通信装置１０１に対して映像配信を開始する。

通常、ウィンドウサイズは、クライアントである通信装置１０１のバッファの空きサイズに比例して制御するものであるが、本発明の実施の形態２においては、回線速度の切り替え前後の制御情報として用いていることが特徴である。

以下に、図６を用いて、本発明の実施の形態２に係る回線速度切替時におけるパケットの損失回避の仕組みについて説明する。なお、図６は、本発明の実施の形態２に係る通信装置における制御部の回線速度切替時の処理の流れを示すフローチャートである。

図６において、制御部２０３は、映像ストリームパケットの受信を開始し（Ｓ６０１）、現在の回線速度が１０Ｍｂｐｓであるか否かを判断する（Ｓ６０２）。ステップＳ６０２において、回線速度が１０Ｍｂｐｓであると判断された場合（ステップＳ６０２においてＹＥＳの場合）には、単位時間当たりのデータ量が所定の閾値Ｔｈ１を超えたか越えていないかを判断する（Ｓ６０３）。

ステップＳ６０３において、単位時間当たりのデータ量が所定の閾値Ｔｈ１を超えていないと判断された場合（ステップＳ６０３においてＮＯの場合）は、引き続き、ステップＳ６０３にて単位時間当たりのデータ量が所定の閾値Ｔｈ１を超えたか越えていないかを判断し、一方、単位時間当たりのデータ量が所定の閾値Ｔｈ１を超えたと判断された場合（ステップＳ６０３においてＹＥＳの場合）には、映像配信サーバ１０２から映像ストリームパケットを受信し終えたか否かを判断する（Ｓ６０４）。

ステップＳ６０４において、映像配信サーバ１０２から映像ストリームパケットを受信し終えていないと判断された場合（ステップＳ６０４においてＮＯの場合）には、引き続き、ステップＳ６０４にて映像配信サーバ１０２から映像ストリームパケットを受信し終えたか否かを判断し、一方、映像配信サーバ１０２から映像ストリームパケットを受信し終えたと判断された場合（ステップＳ６０４においてＹＥＳの場合）には、映像配信サーバ１０２に対し、ウィンドウサイズ０のＡＣＫパケットを返信して映像配信を一時停止させた後（Ｓ６０５）、回線速度切替処理を行い（Ｓ６０６）、回線速度切替処理が完了したか否かを判断する（Ｓ６０７）。

ステップＳ６０７において、回線速度切替処理が完了していないと判断された場合（ステップＳ６０７においてＮＯの場合）には、引き続き、ステップＳ６０７にて回線速度切替処理が完了したか否かを判断し、一方、回線速度切替処理が完了したと判断された場合（ステップＳ６０７においてＹＥＳの場合）には、映像配信サーバ１０２に対してウィンドウサイズ１以上のＡＣＫパケットを送信し（Ｓ６０８）、処理を終了する（Ｓ６１５）。

また、ステップＳ６０２において、現在の回線速度が１０Ｍｂｐｓではない、すなわち１００Ｍｂｐｓであると判断された場合（ステップＳ６０２においてＮＯの場合）には、単位時間当たりのデータ量が所定の閾値Ｔｈ１を下回ったか下回っていないかを判断する（Ｓ６０９）。

ステップＳ６０９において、単位時間当たりのデータ量が所定の閾値Ｔｈ１を下回っていないと判断された場合（ステップＳ６０９においてＮＯの場合）には、引き続き、ステップＳ６０９において単位時間当たりのデータ量が所定の閾値Ｔｈ１を下回ったか下回っていないかを判断し、一方、単位時間当たりのデータ量が所定の閾値Ｔｈ１を下回ったと判断された場合（ステップＳ６０９においてＹＥＳの場合）には、映像配信サーバ１０２から映像ストリームパケットを受信し終えたか否かを判断する（Ｓ６１０）。

ステップＳ６１０において、映像配信サーバ１０２から映像ストリームパケットを受信し終えていないと判断された場合（ステップＳ６１０においてＮＯの場合）には、引き続き、ステップＳ６１０において映像配信サーバ１０２から映像ストリームパケットを受信し終えたか否かを判断し、一方、映像配信サーバ１０２から映像ストリームパケットを受信し終えたと判断された場合（ステップＳ６１０においてＹＥＳの場合）には、映像配信サーバ１０２に対し、ウィンドウサイズ０のＡＣＫパケットを返信して映像配信を一時停止させた後（Ｓ６１１）、回線速度切替処理を行い（Ｓ６１２）、回線速度切替処理が完了したか否かを判断する（Ｓ６１３）。

ステップＳ６１３において、回線速度切替処理が完了していないと判断された場合（ステップＳ６１３においてＮＯの場合）には、引き続き、ステップＳ６１３において回線速度切替処理が完了したか否かを判断し、一方、回線速度切替処理が完了したと判断された場合（ステップＳ６１３においてＹＥＳの場合）には、映像配信サーバ１０２に対してウィンドウサイズ１以上のＡＣＫパケットを送信し（Ｓ６１４）、処理を終了する（Ｓ６１５）。

次に、図７を用いて、以上のように動作する制御部２０３を備えた通信装置１０１が、映像配信サーバ１０２から映像ストリームパケットを受信中に、パケットロスを引き起こすことなく回線速度を切り替える動作について説明する。なお、図７は、本発明の実施の形態２における映像配信サーバと通信装置との間で、回線速度を１０Ｍｂｐｓから１００Ｍｂｐｓへ切替処理を行う際のシーケンスを示す図である。

図７において、回線速度が１０Ｍｂｐｓの状態で、映像配信サーバ１０２から（１１）ストリームパケットＡが送信され、通信装置１０１の制御部２０３は、映像配信サーバ１０２からストリームパケットＡを受信すると、通信部２０２を介してストリームパケットＡに対するＡＣＫパケットを返信する。この段階で、通信速度監視部２０４は、制御部２０３に対して、単位時間当たりのデータ量が（１３）所定の閾値Ｔｈ１を超えたことを通知し、（１４）制御部２０３は、ストリームパケットＢを受信すると、ストリームパケットＢに対する返信として（１５）通信部２０２を介して映像配信サーバ１０２に対し、ウィンドウサイズ０のＡＣＫパケットを返信して映像配信を一時停止させた後、（１６）回線速度切替部２０１に対して回線速度の切り替えを指示する。

映像配信サーバ１０２は、通信装置１０１からウィンドウサイズ０のＡＣＫパケットを受信すると、映像ストリームパケットの送信を停止するので、映像配信サーバ１０２が映像ストリームパケットの送信を停止している間に、制御部２０３から回線速度の切り替え指示を受けた回線速度切替部２０１は、通信部２０２に対して（１７）回線速度の切替処理を行い、（１８）切替処理の完了を以て、（１９）制御部２０３に対して切替完了通知を出力する。

制御部２０３は、回線速度切替部２０１から切替完了通知を受け取ると、映像配信サーバ１０２に対して、（２０）ウィンドウサイズ１以上のＡＣＫパケットを送信する。映像配信サーバ１０２は、通信装置１０１からウィンドウサイズ１以上のＡＣＫパケットを受信して映像ストリームパケットの送信を再開し、（２１）通信装置１０１に対してストリームパケットＣを送信する。

以上のように、通信装置１０１が回線速度切替時にウィンドウサイズを用いて映像配信サーバ１０２の映像ストリームパケットの送信を制御し、映像配信サーバ１０２が映像ストリームパケットの送信を停止させている間に、回線速度の切替処理を完了させることで、回線速度切替に伴う通信断絶によるパケット損失を回避することが可能となる。

なお、本発明の実施の形態２においては、ＴＣＰ通信機能のウィンドウサイズのフラグを用いて映像配信サーバ１０２からのパケット送信を制御したが、これに限るものではなく、例えば、ＩＥＥＥ８０２．３ｕ規格に準拠したＰａｕｓｅフレームを用いて、隣接するスイッチングハブからの送信を制御しても良い。

また、本発明の実施の形態１および２においては、通信部２０２のパケット通信網１０３とのインターフェースとして、ＩＥＥＥ８０２．３ｕ規格に準拠した通信機能としたが、これに限るものではなく、例えば、ＩＥＥＥ８０３．１１規格に準拠した無線通信機能であっても良い。

また、本発明の実施の形態１および２においては、１０Ｍｂｐｓと１００Ｍｂｐｓの間の回線速度切替処理を例に挙げて説明したが、これに限るものではなく、例えば、１０Ｍｂｐｓと１０００Ｍｂｐｓとの間の回線速度切替処理であってもかまわない。

また、本発明の実施の形態１または２においては、映像ストリームをＭＰＥＧ２−ＴＳとしたが、これに限るものではなく、例えば、Ｈ．２６４やＷＭＶ（Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標） Ｍｅｄｉａ Ｖｉｄｅｏ）等の他の映像ストリームであってもかまわない。

また、本発明は、本発明の実施の形態１または２における各手段を備える通信装置として提供することができるばかりでなく、通信装置が具備する各手段を各ステップとする通信装置における回線速度切り替え方法、および、通信装置における回線速度切り替え方法をコンピュータに実行させる通信装置における回線速度切り替えプログラムを提供することも可能である。

本発明に係る通信装置は、複数の回線速度に対応した通信インターフェースを具備しており、データ配信装置からネットワークを介して送信されるストリームパケットを受信する際に、パケット損失を発生させることなく消費電力の抑制を図ることが可能であるので、ストリームのようなリアルタイム性が問われるデータの送受信における消費電力抑制制御に活用することができる。

１０１ 通信装置
１０２ 映像配信サーバ
１０３ パケット通信網
２０１ 回線速度切替部
２０２ 通信部
２０３ 制御部
２０４ 通信速度監視部
２０５ バッファ部
２０６ 映像デコード部

Claims (6)

1. ネットワークを介して複数の回線速度により、データ配信装置から送信されたストリームパケットを受信するとともに、前記データ配信装置に対して前記ストリームパケットの受信完了通知を含むパケットを送信する通信手段と、
   前記通信手段における単位時間当たりのデータ量（通信速度と称す）を監視し、前記通信速度が所定の閾値を超えた、あるいは、前記所定の閾値を下回ったことを検知する通信速度監視手段と、
   前記通信速度監視手段において前記通信速度が前記所定の閾値を超えた、あるいは、前記所定の閾値を下回ったことが検知された場合に、前記通信手段における回線速度を切り替える回線速度切替手段と、
   前記データ配信装置から送信された前記ストリームパケットの受信が終了したか否か、および前記回線速度の切り替えが完了したか否かを確認する制御手段を備え、
   前記通信速度監視手段において前記通信速度が前記所定の閾値を超えた、あるいは、前記所定の閾値を下回ったことが検知された場合、前記制御手段において前記ストリームパケットの受信終了を確認したタイミングで、前記通信手段の前記回線速度を切り替え、前記回線速度の切り替え完了を確認したタイミングで、前記データ配信装置に対して前記ストリームパケットの受信完了通知を送信することを特徴とする通信装置。
2. ネットワークを介して複数の回線速度により、データ配信装置から送信されたストリームパケットを受信するとともに、前記データ配信装置に対して前記ストリームパケットの受信完了通知を含むパケットや、前記ストリームパケットの送信停止要求を意味するパケットおよび送信要求を意味するパケットを送信する通信手段と、
   前記通信手段における単位時間当たりのデータ量（通信速度と称す）を監視し、前記通信速度が所定の閾値を超えた、あるいは、前記所定の閾値を下回ったことを検知する通信速度監視手段と、
   前記通信速度監視手段において前記通信速度が前記所定の閾値を超えた、あるいは、前記所定の閾値を下回ったことが検知された場合に、前記通信手段における回線速度を切り替える回線速度切替手段と、
   前記データ配信装置から送信された前記ストリームパケットの受信が終了したか否か、および前記回線速度の切り替えが完了したか否かを確認する制御手段を備え、
   前記通信速度監視手段において前記通信速度が前記所定の閾値を超えた、あるいは、前記所定の閾値を下回ったことが検知された場合、前記制御手段において前記ストリームパケットの受信終了を確認したタイミングで、前記データ配信装置に対して前記ストリームパケットの送信停止要求を意味するパケットを送信し、その後に前記通信手段の前記回線速度を切り替え、前記回線速度の切り替え完了を確認したタイミングで、前記データ配信装置に対して前記ストリームパケットの送信要求を意味するパケットを送信することを特徴とする通信装置。
3. 前記回線速度切替手段は、前記通信速度監視手段において前記通信速度が、前記所定の閾値を超えたことを検知された場合には、前記通信手段の回線速度を高速の回線速度に切り替え、前記所定の閾値を下回ったことを検知された場合には、前記通信手段の回線速度を低速の回線速度に切り替えることを特徴とする請求項１または２記載の通信装置。
4. ネットワークを介して複数の回線速度により、データ配信装置から送信されたストリームパケットを受信するとともに、前記データ配信装置に対して前記ストリームパケットの受信完了通知を含むパケットを送信する通信ステップと、
   前記通信ステップにおける単位時間当たりのデータ量（通信速度と称す）を監視し、前記通信速度が所定の閾値を超えた、あるいは、前記所定の閾値を下回ったことを検知する通信速度監視ステップと、
   前記通信速度監視ステップにおいて前記通信速度が前記所定の閾値を超えた、あるいは、前記所定の閾値を下回ったことが検知された場合に、前記通信ステップにおける回線速度を切り替える回線速度切替ステップと、
   前記データ配信装置から送信された前記ストリームパケットの受信が終了したか否か、および前記回線速度の切り替えが完了したか否かを確認する制御ステップを備え、
   前記通信速度監視ステップにおいて前記通信速度が前記所定の閾値を超えた、あるいは、前記所定の閾値を下回ったことが検知された場合、前記制御ステップにおいて前記ストリームパケットの受信終了を確認したタイミングで、前記通信ステップにおける前記回線速度を切り替え、前記回線速度の切り替え完了を確認したタイミングで、前記データ配信装置に対して前記ストリームパケットの受信完了通知を送信することを特徴とする通信装置における回線速度切り替え方法。
5. ネットワークを介して複数の回線速度により、データ配信装置から送信されたストリームパケットを受信するとともに、前記データ配信装置に対して前記ストリームパケットの受信完了通知を含むパケットや、前記ストリームパケットの送信停止要求を意味するパケットおよび送信要求を意味するパケットを送信する通信ステップと、
   前記通信ステップにおける単位時間当たりのデータ量（通信速度と称す）を監視し、前記通信速度が所定の閾値を超えた、あるいは、前記所定の閾値を下回ったことを検知する通信速度監視ステップと、
   前記通信速度監視ステップにおいて前記通信速度が前記所定の閾値を超えた、あるいは、前記所定の閾値を下回ったことが検知された場合に、前記通信ステップにおける回線速度を切り替える回線速度切替ステップと、
   前記データ配信装置から送信された前記ストリームパケットの受信が終了したか否か、および前記回線速度の切り替えが完了したか否かを確認する制御ステップを備え、
   前記通信速度監視ステップにおいて前記通信速度が前記所定の閾値を超えた、あるいは、前記所定の閾値を下回ったことが検知された場合、前記制御ステップにおいて前記ストリームパケットの受信終了を確認したタイミングで、前記データ配信装置に対して前記ストリームパケットの送信停止要求を意味するパケットを送信し、その後に前記通信ステップにおける前記回線速度を切り替え、前記回線速度の切り替え完了を確認したタイミングで、前記データ配信装置に対して前記ストリームパケットの送信要求を意味するパケットを送信することを特徴とする通信装置における回線速度切り替え方法。
6. 前記回線速度切換ステップは、前記通信速度監視ステップにおいて前記通信速度が、前記所定の閾値を超えたことを検知された場合には、前記通信ステップにおける回線速度を高速の回線速度に切り替え、前記所定の閾値を下回ったことを検知された場合には、前記通信ステップにおける回線速度を低速の回線速度に切り替えることを特徴とする請求項４または５記載の通信装置における回線速度切り替え方法。

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