JP2014230001A - 中継通信装置、中継通信方法、及び中継通信プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】中継通信時におけるトラフィックの送信時間の増大を抑制する。
【解決手段】有線ＬＡＮ部１０３を含む２以上の通信インタフェースを備え、受信したトラフィックを有線ＬＡＮ部１０３を通じて送信するアクセスポイント装置１０であって、所定の更新周期内に受信したトラフィックを記憶するバッファ１０４と、受信したトラフィックのトラフィック量と伝送レートとを取得し、通信情報として記憶する無線通信情報記憶部１０５と、トラフィックの各々に対して、通信情報に基づき、更新周期内に受信した全てのトラフィックの送信時間の合計が所定の閾値以下となる範囲内で、有線ＬＡＮ部１０３を通じて送信する際の伝送レートを決定する有線伝送レート決定部１０６とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、有線通信路を含む２以上の通信路が接続された通信ネットワークにおいて、受信したトラフィックを有線通信路を通じて送信する中継通信技術に関する。

近年、ＩＥＥＥ(The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.) ８０２．１１規格（例えば、非特許文献１参照）に準拠した無線ＬＡＮ(Local Area Network)通信機能を備えた電子製品が普及している。例えば、ノートパソコンやゲーム機器等（以下、「無線端末局」と称する。）は、無線ＬＡＮ通信機能を用い、アクセスポイント装置を介してインターネットに接続可能である。アクセスポイント装置は、ＩＥＥＥ ８０２．１１規格に従って、無線端末局と無線リンクで通信を行う。また、アクセスポイント装置は、ＩＥＥＥ ８０２．３規格（例えば、非特許文献２参照）に従って、スイッチ機器と有線リンクで通信する。

図９は、無線端末局、アクセスポイント装置、及びスイッチ機器から構成されるネットワークの一例を示す図である。アクセスポイント装置９０において、無線ＬＡＮ部９０１は、無線リンク９３を介して、無線端末局９４〜９６と無線データフレームを交換する。無線データフレームは、無線リンク９３を伝送するのに必要なＰＨＹ、ＭＡＣヘッダやペイロードを含む。ペイロードは、上位のＩＰ(Internet Protocol)レイヤで処理を行うためのヘッダ及び情報を有している。無線ＬＡＮ部９０１は、無線端末局９４〜９６からの無線データフレームを受信完了した後、ＰＨＹ、ＭＡＣヘッダの情報を参照する。無線ＬＡＮ部９０１は、ＩＥＥＥ ８０２．１１規格の手順に従って、復調処理や誤り訂正処理を行う。これにより、無線データフレームからＰＨＹ、ＭＡＣヘッダ等は除去される。無線ＬＡＮ部９０１はペイロードのみをブリッジ部９０２へ転送する。

アクセスポイント装置９０において、ブリッジ部９０２は、無線ＬＡＮ部９０１と有線ＬＡＮ部９０３との中間に位置する。ブリッジ部９０２は、無線ＬＡＮ部９０１及び有線ＬＡＮ部９０３から受け取ったペイロードをＩＰレイヤで処理し、双方向に対してＩＰレイヤで通信する。ブリッジ部９０２には、バッファ９０４が接続されている。バッファ９０４は、転送を待機するペイロードを一時的に保存する。図９の例では、ブリッジ部９０２は、無線ＬＡＮ部９０１から受け取ったペイロードをバッファ９０４に一時的に保存して、有線ＬＡＮ部９０３に転送する。その反対に、ブリッジ部９０２は、有線ＬＡＮ部９０３から受け取ったペイロードをバッファ９０４に一時的に保存して、無線ＬＡＮ部９０１に転送する。

有線ＬＡＮ部９０３は、ブリッジ部９０２から受け取ったＩＰレイヤの情報に対して、有線伝送に必要なＰＨＹ、ＭＡＣヘッダを添付する。有線ＬＡＮ部９０３は、有線リンク９２を経由してスイッチ９１に有線データフレームを送信する。スイッチ９１は、複数のアクセスポイント装置からの有線データフレームを集約して、次のルータ機器に転送する。無線端末局９４〜９６は、アクセスポイント装置９０の上記機能を利用して、一連の無線データフレーム処理、有線データフレーム処理、及び転送処理を通じて、インターネットに接続する。

アクセスポイント装置９０は、通信キャリアが展開する公衆無線ＬＡＮの提供場面や、家庭内ホームネットワークの構築場面等、幅広い場面で利用される。アクセスポイント装置９０は、大量のデータフレームを処理したり、転送したりするルータやスイッチに比べれば消費電力は小さい。しかし、将来、アクセスポイント装置９０の設置台数が増加すれば、合計の消費電力は大きくなる。環境エネルギー問題が重視されている中、企業や家庭における省電力化のニーズが高まっており、アクセスポイント装置９０の消費電力の低減が求められている。

アクセスポイント装置９０の消費電力の低減を図るために、有線ＬＡＮ部９０３とスイッチ９１との間に接続された有線リンク９２において、トラフィックが流れていないときに低電力動作をさせるＬｏｗ Ｐｏｗｅｒ Ｉｄｌｉｎｇ（ＬＰＩ）法が提案されている（例えば、非特許文献３参照）。なお、有線リンク９２にトラフィックが流れている場合、有線ＬＡＮ部９０３が使用する有線伝送レートが低いほど有線ＬＡＮ部９０３の消費電力は少なくなる（例えば、非特許文献４参照）。

IEEE Standard 802.11, Wireless LAN medium access control (MAC) and Physical layer (PHY) specification, 12 June, 2007. IEEE Standard 802.3, Local and metropolitan area networks specification, 26 December, 2008. IEEE Standard 802.3az, Local and metropolitan area networks specification, Amendment 5: Media access control parameters, physical layers and management parameters for energy-efficient Ethernet（登録商標）, 27 October, 2010. Dan Dove, "Energy efficient Ethernet（登録商標）：Switching perspective," IEEE 802.3az Interim Meeting, Jan., 2008.

しかしながら、上記のＬＰＩ法では、有線リンク９２にトラフィックが少量でも流れている場合には、低電力動作をさせることができないのでアクセスポイント装置９０の消費電力を低減できない。なお、トラフィックとは、複数のデータフレームのことである。

ＩＥＥＥ ８０２．３規格では、異なる有線伝送レートとして、１０Ｍｂｐｓ、１００Ｍｂｐｓ、１Ｇｂｐｓもしくは１０Ｇｂｐｓの伝送レートを使用できる。また、ＩＥＥＥ ８０２．３規格では、どの有線伝送レートを使用するのかを決めるためのオートネゴシエーション（Ａｕｔｏ−Ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎ）機能も規格化されている。これにより、ＩＥＥＥ ８０２．３規格では、有線ＬＡＮ部９０３とスイッチ９１との間の合意によって、通信に適する有線伝送レートを切り替えることが可能である。

前述のように、有線ＬＡＮ部９０３が使用する有線伝送レートが低いほど有線ＬＡＮ部９０３の消費電力は少なくなるから、アクセスポイント装置９０の消費電力の低減を図るためには、有線リンク９２における有線伝送レートを下げればよいと考えられる。このような考えに基づいて、トラフィック量の減少とともに有線伝送レートを下げるＡＬＲ(Adaptive Link Rate)法が提案されている。
図１０は、ＡＬＲ法とその問題点を説明するための図である。図１０（ａ）は、有線伝送レートをＲＡＴＥ（１）で固定した場合の経過時間と消費電力との関係を示すグラフである。図１０（ａ）では、トラフィック送信期間に全てのトラフィックを送信した後は、制御信号のみを送信する制御信号送信期間としている。これに対して、図１０（ｂ）は、ＡＬＲ法によって、有線伝送レートの値をＲＡＴＥ（１）、ＲＡＴＥ（２）、ＲＡＴＥ（３）と順に下げていった場合の経過時間と消費電力との関係を示すグラフである。図１０（ｂ）のグラフに示されるように、ＡＬＲ法を採用した場合、有線伝送レートを下げることにより、図１０（ａ）の場合と比較してトラフィック送信期間は長くなるが、その分消費電力を低減することが可能となる。

しかし、送信すべきトラフィック量が多いときに、特別の考慮なく、ＡＬＲ法によって有線伝送レートを下げると、図１０（ｃ）のように、全てのトラフィックを送信するのに要する時間が長引き、送信時間の要求条件を超えてしまう。図１０（ｃ）は、ＡＬＲ法で図１０（ｂ）より多くのトラフィックを送信する場合の経過時間と消費電力との関係を示すグラフである。このようにＡＬＲ法には、トラフィックの送信時間を増大させるという短所がある。トラフィックの送信時間が増大すると、新たに入力されるトラフィックの待ち時間も増大する。従って、ＡＬＲ法は、トラフィックの送信時間を増大させ、この結果、アクセスポイント装置９０における信号の遅延を増大させるという問題点を招来していた。

上記事情に鑑み、本発明は、中継通信時におけるトラフィックの送信時間の増大を抑制する中継通信装置、中継通信方法、及び中継通信プログラムを提供することを目的としている。

本発明の一態様は、有線通信インタフェースを含む２以上の通信インタフェースを備え、受信したトラフィックを前記有線通信インタフェースを通じて送信する中継通信装置であって、所定の更新周期内に受信したトラフィックを記憶するバッファと、受信した前記トラフィックのトラフィック量と伝送レートとを取得し、通信情報として記憶する通信情報記憶部と、前記トラフィックの各々に対して、前記通信情報に基づき、前記更新周期内に受信した全てのトラフィックの送信時間の合計が所定の閾値以下となる範囲内で、前記有線通信インタフェースを通じて送信する際の伝送レートを決定する伝送レート決定部とを備える。

また、本発明の一態様においては、前記伝送レート決定部は、前記トラフィックの各々に対して、より低い値となるように、前記有線通信インタフェースを通じて送信する際の伝送レートを決定する。

また、本発明の一態様においては、前記伝送レート決定部は、前記更新周期内に受信した全てのトラフィックを前記有線通信インタフェースを通じて送信する際の消費電力を算出し、前記消費電力がより小さくなるように、前記トラフィックの各々に対して、前記有線通信インタフェースを通じて送信する際の伝送レートを決定する。

また、本発明の一態様においては、前記伝送レート決定部は、前記トラフィックの各々に対して、前記有線通信インタフェースを通じて送信する際の優先度を示す送信優先度を決定する。

また、本発明の一態様においては、前記伝送レート決定部は、前記トラフィックの各々に対して、受信した時の伝送レートより大きくなるように、前記有線通信インタフェースを通じて送信する際の伝送レートを決定する。

また、本発明の一態様は、有線通信路を含む２以上の通信路が接続された通信ネットワークにおいて、受信したトラフィックを前記有線通信路を通じて送信する中継通信方法であって、所定の更新周期内に受信したトラフィックを記憶するトラフィック記憶段階と、受信した前記トラフィックのトラフィック量と伝送レートとを取得し、通信情報として記憶する通信情報記憶段階と、前記トラフィックの各々に対して、前記通信情報に基づき、前記更新周期内に受信した全てのトラフィックの送信時間の合計が所定の閾値以下となる範囲内で、前記有線通信路を通じて送信する際の伝送レートを決定する決定段階とを有する。

また、本発明の一態様は、コンピュータを、前記中継通信装置として機能させるための中継通信プログラムである。

本発明によれば、中継通信時におけるトラフィックの送信時間の増大を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係るアクセスポイント装置の構成を示すブロック図である。 ＩＥＥＥ ８０２．１１規格のＰＨＹヘッダの構成を示す図である。 無線通信情報テーブルの一例を示す図である。 有線伝送レート決定部の処理の流れを示すフローチャートである。 バッファ内部のキュー構成の一例を示す図である。 有線伝送周期の一例を示す図である。 無線通信情報テーブルの他の例を示す図である。 本発明の効果を示す図である。 従来のネットワーク構成の一例を示すブロック図である。 ＡＬＲ法とその問題点を説明するための図である。

＜１．アクセスポイント装置＞
図１は、本発明の一実施形態に係るアクセスポイント装置１０（中継通信装置）の構成を示すブロック図である。アクセスポイント装置１０は、無線ＬＡＮ部１０１（通信インタフェース）と、ブリッジ部１０２と、有線ＬＡＮ部１０３（有線通信インタフェース）と、バッファ１０４と、無線通信情報記憶部１０５（通信情報記憶部）と、有線伝送レート決定部１０６（伝送レート決定部）とを含む。

無線ＬＡＮ部１０１は、無線リンク１３（通信路）を介して、アクセスポイント装置１０と無線端末局１４〜１６との間の通信を可能とする。無線ＬＡＮ部１０１は、無線端末局１４〜１６から無線トラフィックを受信した場合、受信した無線トラフィックに対して必要な処理を行う。無線ＬＡＮ部１０１は、処理済みのトラフィックをブリッジ部１０２に転送する。ブリッジ部１０２では、トラフィックが転送されてきた場合、有線伝送レート決定部１０６が決定した送信優先度を参照して、そのトラフィックをバッファ１０４の送信優先度対応の転送キューにて保存する。ブリッジ部１０２は、バッファ１０４に保存されているトラフィックを取得して、有線ＬＡＮ部１０３へ転送する。逆に、ブリッジ部１０２は、有線ＬＡＮ部１０３からトラフィックを受信した場合、そのトラフィックをバッファ１０４へ転送する。有線ＬＡＮ部１０３は、有線リンク１２（有線通信路）によってスイッチ１１と接続している。有線ＬＡＮ部１０３は、ブリッジ部１０２から転送されたトラフィックを処理し、有線トラフィックとしてスイッチ１１に転送する。

バッファ１０４は、ブリッジ部１０２にトラフィックが転送されてきた場合、有線伝送レート決定部１０６が決定した送信優先度を参照して、そのトラフィックを対応のキューに一時的に保存する。無線通信情報記憶部１０５は、無線端末局１４〜１６から受信したトラフィックのトラフィック量と伝送レートとを取得し、通信情報として記憶する。有線伝送レート決定部１０６は、通信情報に基づき、トラフィックの各々に対して、所定の更新周期内に受信した全てのトラフィックの送信時間の合計が所定の閾値以下となる範囲内で、有線リンク１２を通じて送信する際の伝送レートを決定する。また、有線伝送レート決定部１０６は、トラフィックの各々に対して、有線リンク１２を通じて送信する際の優先度を示す送信優先度を決定する。

ブリッジ部１０２は、バッファ１０４からトラフィックを取得して、有線ＬＡＮ部１０３における有線伝送周期に合わせて、トラフィックとその送信優先度を有線ＬＡＮ部１０３に転送する。有線ＬＡＮ部１０３は、ブリッジ部１０２からトラフィックとその送信優先度とを取得して、送信優先度に応じた有線伝送周期内でトラフィックを有線リンク１２に送信する。有線ＬＡＮ部１０３は、スイッチ１１との合意によって有線リンク１２における有線伝送レートを動的に変更する。

＜２．第一の中継方法＞
アクセスポイント装置１０において、無線端末局１４〜１６から受信したトラフィックを有線リンク１２を通じて送信する第一の中継方法を以下説明する。第一の中継方法では、有線伝送レート決定部１０６は、無線通信情報記憶部１０５から収集した情報に基づいて、無線端末局１４〜１６から受信したトラフィックを送信する際の送信優先度を決定する。また、有線伝送レート決定部１０６は、決定した送信優先度に基づいて、有線リンク１２における有線伝送レートを設定する。
無線ＬＡＮ部１０１は、無線リンク１３を介して、無線端末局１４〜１６からＩＥＥＥ ８０２．１１標準規格で規格化された無線データフレームを受信する。受信された無線データフレームには、通信に関するヘッダが含まれている。図２は、ＩＥＥＥ ８０２．１１規格のＰＨＹヘッダの構成を示す図である。無線ＬＡＮ部１０１は、無線端末局１４〜１６から無線データフレームを受信する度に、ＰＨＹヘッダにおけるＲＡＴＥフィールドの値を無線通信情報記憶部１０５に出力する。ＲＡＴＥフィールドには、無線データフレームの送信で使用された無線伝送レートに関する情報が記載されている。

図３は、無線通信情報記憶部１０５が保有する無線通信情報テーブルＴＢ１の一例である。無線通信情報テーブルＴＢ１には、無線端末局１４〜１６の接続ＩＤに応じて、各々の無線通信実績時間、無線伝送レート、トラフィック量の情報を記載するフィールドがある。無線通信情報記憶部１０５は、アクセスポイント装置１０が無線端末局１４〜１６と通信を行う度に、無線通信実績時間、無線伝送レート、トラフィック量を記憶して、各フィールドを更新する。

有線伝送レート決定部１０６は、無線端末局１４〜１６との無線伝送レートを参照して、その無線端末局から受信したトラフィックの予定有線伝送レートを決める。有線ＬＡＮ部１０３は、３種類の有線伝送レートとして、１０Ｇｂｓ、１Ｇｂｐｓ、１００Ｍｂｐｓを選択することができる。有線伝送レート決定部１０６は、トラフィックの各々に対して、より低い値となるように、予定有線伝送レートを決定する。有線伝送レート決定部１０６は、トラフィックの各々に対して、受信した時の伝送レートより大きくなるように予定有線伝送レートを決定する。結局、有線伝送レート決定部１０６は、３種類の有線伝送レートのうち、トラフィックの無線伝送レートより大きい最小の有線伝送レートを予定有線伝送レートとして決定する。例えば、トラフィックの無線伝送レートが５４Ｍｂｐｓであれば、そのトラフィックの予定有線伝送レートは１００Ｍｂｐｓである。また、トラフィックの無線伝送レートが１５０Ｍｂｐｓであれば、そのトラフィックの予定有線伝送レートは１Ｇｂｐｓである。有線伝送レート決定部１０６は、予定有線伝送レートを無線通信情報記憶部１０５の無線通信情報テーブルＴＢ１（図３参照）に書き込む。

有線伝送レート決定部１０６は、一定の更新周期でトラフィックを考慮し、有線リンク１２における送信時間の要求条件を満たすように、トラフィックを出力するための送信優先度を決定する。
図４は、有線伝送レート決定部１０６の処理の流れを示すフローチャートである。図４を参照しながら、有線伝送レート決定部１０６が、トラフィックの各々に対して送信優先度を付与する手順を説明する。
まず、有線伝送レート決定部１０６は、無線通信情報記憶部１０５から各トラフィックのトラフィック量と予定有線伝送レートとを読み出す（Ｓ１０１）。例えば、図３において、接続ＩＤ１及び接続ＩＤ４のトラフィックのトラフィック量は各々０．２５２Ｍｂと０．２７Ｍｂである。接続ＩＤ１及び接続ＩＤ４のトラフィックの予定有線伝送レートはいずれも１００Ｍｂｐｓである。また、接続ＩＤ２のトラフィックのトラフィック量は０．３Ｍｂであり、予定有線伝送レートは１Ｇｂｐｓである。また、接続ＩＤ３のトラフィックのトラフィック量は２Ｍｂであり、予定有線伝送レートは１０Ｇｂｐｓである。
次に、有線伝送レート決定部１０６は、上記の情報に基づいて、下記の数式（１）から有線リンク１２において全てのトラフィックを送信するための所要送信時間を算出する（Ｓ１０２）。

次に、有線伝送レート決定部１０６は、算出した所要送信時間を所定の閾値αと比較する（Ｓ１０３）。閾値αは、更新周期より小さい数値である。有線伝送レート決定部１０６は、算出した所要送信時間が所定の閾値α以下の場合（Ｓ１０３−ＮＯ）、予定有線伝送レートに基づいてトラフィックの送信優先度を付与する（Ｓ１０６）。具体的には、有線伝送レート決定部１０６は、予定有線伝送レート１０Ｇｂｐｓを有するトラフィックに対して送信優先度１を与える。有線伝送レート決定部１０６は、予定有線伝送レート１Ｇｂｐｓを有するトラフィックに対して送信優先度２を与える。有線伝送レート決定部１０６は、予定有線伝送レート１００Ｍｂｐｓを有するトラフィックに対して送信優先度３を与える。

他方、算出した所要送信時間が所定の閾値αより大きい場合（Ｓ１０３−ＹＥＳ）、有線伝送レート決定部１０６は、予定有線伝送レートを補正する（Ｓ１０４）。具体的には、有線伝送レート決定部１０６は、最も低い予定有線伝送レートを有するトラフィックの有線伝送レートを繰り上げる。図３の例では、有線伝送レート決定部１０６は、予定有線伝送レートが１００Ｍｂｐｓと最小であった接続ＩＤ１及び接続ＩＤ４のトラフィックの有線伝送レートを一つ上の伝送レートである１Ｇｂｐｓ（補正後有線伝送レート）に補正する。

次に、有線伝送レート決定部１０６は、全てのトラフィックの補正後有線伝送レートが最大の有線伝送レートになっているか否かを判定する（Ｓ１０５）。この例では、全てのトラフィックの補正後有線伝送レートが１０Ｇｂｐｓでない場合（Ｓ１０５−ＮＯ）、再びＳ１０２の手順に戻って処理を繰り返す。繰り返しの際には、上記の説明における予定有線伝送レートは補正後有線伝送レートとして読み替える。他方、全てのトラフィックの予定有線伝送レートが１０Ｇｂｐｓになった場合（Ｓ１０５−ＹＥＳ）、全てのトラフィックに対して送信優先度１を付与する（Ｓ１０６）。

一例として、図３に示したトラフィック量と予定有線伝送レートとを図４のフローチャートに適用してみる。Ｓ１０２において、数式（１）により算出した所要送信時間は５．７２ｍｓである。Ｓ１０３において、閾値αを５ｍｓに設定した場合、算出した所要送信時間は閾値を上回っているため、Ｓ１０４において、有線伝送レート決定部１０６は予定有線伝送レートを補正する。具体的には、予定有線伝送レートが１００Ｍｂｐｓのトラフィック（接続ＩＤが１、接続ＩＤが４）に対して、補正後有線伝送レートを１Ｇｂｐｓに繰り上げる。この結果、予定有線伝送レート１Ｇｂｐｓのトラフィック量の合計は０．８２２Ｍｂとなる。Ｓ１０５の判定では、全てのトラフィックの予定有線伝送レートは最大の１０Ｇｂｐｓになっていないため、Ｓ１０２に戻って所要送信時間の再計算を行う。Ｓ１０２にて再計算された所要送信時間は１．０２２ｍｓとなり、閾値αを下回る。Ｓ１０６において、有線伝送レート決定部１０６は、予定有線伝送レート１０Ｇｂｐｓを有するトラフィックに対して送信優先度１を与える。また、有線伝送レート決定部１０６は、予定有線伝送レート１Ｇｂｐｓを有するトラフィックに対して、送信優先度２を与える。

以上のようにして、送信優先度が付与されれば、有線伝送レート決定部１０６は、ブリッジ部１０２に対して、各トラフィックに付与した送信優先度を出力する。ブリッジ部１０２は、トラフィックを有線ＬＡＮ部１０３に転送する。具体的には、ブリッジ部１０２は、無線ＬＡＮ部１０１からトラフィックが入力されたとき、バッファ１０４内において対応するキューにトラフィックを保存する。図５は、バッファ１０４内部のキュー構成の一例である。図５で示した例では、３種類の有線伝送レートに対応するために３個のキューを用意している。また、ブリッジ部１０２は、有線ＬＡＮ部１０３の有線伝送期間における各送信優先度に対応する伝送期間に応じて、バッファ１０４の対応のキューからトラフィックを取得して、有線ＬＡＮ部１０３に転送する。

有線ＬＡＮ部１０３は、ブリッジ部１０２からトラフィックが転送されてきたとき、有線伝送周期において、トラフィックの送信優先度に対応する有線伝送レートを用いて、トラフィックを有線リンク１２に送信する。図６は、有線ＬＡＮ部１０３が用いる有線伝送周期の一例である。図６に示した有線伝送周期では、３種類の送信優先度の伝送期間が設定されている。３種類の送信優先度の伝送期間は、有線ＬＡＮ部で使用できる３種類の有線伝送レートに対応している。例えば、有線ＬＡＮ部１０３で３種類の有線伝送レート１０Ｇｂｓ、１Ｇｂｓ、１００Ｍｂｐｓが使用可能な場合、１０Ｇｂｐｓは送信優先度１、１Ｇｂｓは送信優先度２、１００Ｍｂｐｓは送信優先度３の伝送期間に対応している。有線伝送期間における送信優先度１の伝送期間内（図６のＡ〜Ｂ）に、有線ＬＡＮ部１０３は、ブリッジ部１０２から送信優先度１のトラフィックを取得して有線リンク１２に送信する。同様に、有線ＬＡＮ部１０３は、送信優先度２の伝送期間内（図６のＢ〜Ｃ）と送信優先度３の伝送期間内（図６のＣ〜Ｄ）とで、各送信優先度に応じたトラフィックをブリッジ部１０２から取得して有線リンク１２に送信する。

有線ＬＡＮ部１０３では、有線伝送周期における各送信優先度の伝送期間を決定するために、ブリッジ部１０２から取得したバッファ１０４内のトラフィックの送信優先度、及び有線リンク１２で使用する有線伝送レートを用いる。例えば、図３に示した例では、送信優先度１と送信優先度２との各々のトラフィック量の合計は２Ｍｂと０．８２２Ｍｂである。有線伝送レートは各々１０Ｇｂｐｓ、１Ｇｂｐｓであるから、送信優先度１の伝送期間は０．２ｍｓ、送信優先度２の伝送期間は０．８２２ｍｓとして設定される。また、有線伝送周期内で、送信優先度１と送信優先度２との伝送期間以外は、送信優先度３の伝送期間とする。

有線ＬＡＮ部１０３は、ブリッジ部１０２から出力されるトラフィックの送信優先度に応じて動的に有線伝送レートを設定して省電力化を図る。また、有線ＬＡＮ部１０３は、トラフィックの送信時間が有線伝送周期（更新周期）内に収まるように有線伝送レートを設定しているため、有線リンク１２における送信時間の増大が回避できる。有線ＬＡＮ部１０３は、各送信優先度の伝送期間に応じて、使用する有線伝送レートを切り替える。有線ＬＡＮ部１０３は、スイッチ１１との間で有線伝送レートを切り替える際、ＩＥＥＥ ８０２．３規格のオートネゴシエーション（Ａｕｔｏ−Ｎｅｇｏｔｉａｔｉｏｎ）機能を用いてもよいし、他の方法で有線伝送レートについて合意が可能であればその方法を用いてもよい。

＜３．第二の中継方法＞
次に、アクセスポイント装置１０において、無線端末局１４〜１６から受信したトラフィックを有線リンク１２を通じて送信する第二の中継方法を以下説明する。第二の中継方法では、受信したトラフィックに関する情報に加えて、有線ＬＡＮ部１０３の消費電力を考慮して有線伝送レートを決定する。

無線通信情報記憶部１０５は、無線ＬＡＮ部１０１で受信したトラフィックの無線伝送レート及びトラフィック量を記憶する。図７に、無線通信情報記憶部１０５が記憶した無線通信情報テーブルＴＢ２の一例を示す。無線通信情報テーブルＴＢ２には、無線端末局１４〜１６の接続ＩＤに応じて、各々の無線通信実績時間、無線伝送レート、トラフィック量を記載するフィールドがある。無線通信情報記憶部１０５は、無線端末局１４〜１６と通信を行う度に、無線通信実績時間、無線伝送レート、トラフィック量を記憶して、各フィールドを更新する。無線通信情報記憶部１０５は、所定の更新周期内において受信したトラフィックのトラフィック量の合計を求める。例えば、図７に示した無線通信情報テーブルＴＢ２では、受信したトラフィックのトラフィック量の合計は２．８２２Ｍｂである。このトラフィック量の合計に基づいて、有線リンク１２における送信時間の要求条件を満たすように有線伝送レートを決定する。

有線ＬＡＮ部１０３において、使用可能な有線伝送レートが、１０Ｇｂｐｓ、１Ｇｂｐｓ、１００Ｍｂｐｓの３種類であるとする。有線リンク１２における送信時間の要求条件としての閾値βを５ｍｓに設定した場合、各々の有線伝送レートにて総トラフィック量の２．８２２Ｍｂを送信するのに要する所要送信時間は、０．２８２２ｍｓ、２．８２２ｍｓ、２８．２２ｍｓである。所要送信時間が閾値β以下となる有線伝送レートは、１０Ｇｂｐｓと１Ｇｂｐｓとの２種類のみである。
無線通信情報記憶部１０５は、所要送信時間が閾値β以下となる有線伝送レートについて、下記の数式（２）に各有線伝送レートでの消費電力の値を代入して、全てのトラフィックを送信するための総消費電力を求める。

有線リンク１２の媒体によって、同一の有線伝送レートでも有線ＬＡＮ部１０３の消費電力は異なる（非特許文献４参照）。例えば有線リンク１２の媒体がメタルケーブルの場合、有線伝送レート１０Ｇｂｐｓで送信するときの消費電力は１０Ｗで、有線伝送レート１Ｇｂｐｓで送信するときの消費電力は０．６５Ｗである。他方、有線リンク１２の媒体が光ファイバの場合、有線伝送レート１０Ｇｂｐｓで送信するときの消費電力は２Ｗで、有線伝送レート１Ｇｂｐｓで送信するときの消費電力は１Ｗである。
従って、有線リンク１２の媒体がメタルケーブルの場合、有線伝送レート１０Ｇｂｐｓを用いて全てのトラフィック（２．８２２Ｍｂ）を送信するときの消費電力は数式（３）のようになる。また、有線伝送レート１Ｇｂｐｓを用いて全てのトラフィック（２．８２２Ｍｂ）を送信するときの消費電力は数式（４）のようになる。

他方、有線リンク１２の媒体が光ファイバの場合、有線伝送レート１０Ｇｂｐｓを用いて全てのトラフィック（２．８２２Ｍｂ）を送信するときの消費電力は数式（５）のようになる。また、有線伝送レート１Ｇｂｐｓを用いて全てのトラフィック（２．８２２Ｍｂ）を送信するときの消費電力は数式（６）のようになる。

数式（３）〜数式（４）の計算結果から、有線リンク１２の媒体がメタルケーブルの場合には、１Ｇｂｐｓの有線伝送レートを選択する方が有線ＬＡＮ部１０３の消費電力は小さい。他方、数式（５）〜数式（６）の計算結果から、有線リンク１２の媒体が光ファイバの場合には、１０Ｇｂｐｓの有線伝送レートを選択する方が有線ＬＡＮ部１０３の消費電力は小さい。有線伝送レート決定部１０６は、有線リンク１２の媒体の種類に基づいて、トラフィックを送信する際の有線ＬＡＮ部１０３の消費電力を見込み、より省電力となる有線伝送レートを各トラフィックの有線伝送レートとして決定する。また、有線伝送レート決定部１０６は、決定した有線伝送レートをブリッジ部１０２に通知する。ブリッジ部１０２は、有線伝送レート決定部１０６から通知された有線伝送レートを有線ＬＡＮ部１０３に通知する。有線ＬＡＮ部１０３は、有線伝送周期において通知された有線伝送レートに切り替えて、バッファ１０４から取得したトラフィックを有線リンク１２に送信する。なお、トラフィックの転送が終了して次の有線伝送周期までのトラフィックの転送をしない期間には、有線ＬＡＮ部１０３は最も低い有線伝送レートに切り替えて、省電力化を図る。

上記のアクセスポイント装置１０によれば、中継通信時の消費電力を低減する際においても、トラフィックの送信時間の増大を抑制することができる。図８は、本発明の効果を示す図である。図８において、ＲＡＴＥ（１）、ＲＡＴＥ（２）は、有線伝送レートの値を示している。ＲＡＴＥ（１）は、ＲＡＴＥ（２）より値が大きい。従来技術を示した図１０（ｃ）と比較すれば、図１０（ｃ）においてＲＡＴＥ（３）の有線伝送レートに対応するトラフィックの有線伝送レートを、図８では、繰り上げてＲＡＴＥ（２）の有線伝送レートとしている。これにより、図８においては、全てのトラフィックの送信時間（トラフィック送信期間）を所定の要求条件内に収めて、残りの時間を制御信号送信期間としている。また、図８において、本発明は、固定の有線伝送レートを用いる場合と比較して、消費電力の低減を実現している。

なお、有線伝送レート決定部１０６は、更新周期について、固定値を用いてもよいし、トラフィックの状況に応じて動的に変更してもよい。また、図３の例では、３種類の有線伝送レートに対して３種類の送信優先度を決定するものとした。しかし、使用可能な有線伝送レートの数に応じて、送信優先度の数を増減してもよい。閾値αは、有線ＬＡＮ部１０３の有線伝送周期に合わせて設定してもよい。有線ＬＡＮ部１０３の有線伝送周期や閾値αは、固定値に設定してもよいし、有線リンク１２における送信時間に対する要求に応じて動的に変更してもよい。また、図５の例では、３種類の有線伝送レートに対応するために３個のキューを用意した。しかし、ブリッジ部１０２は、使用する有線伝送レートの数やトラフィックの状況に合わせて動的にキューの数を増減してもよい。

＜３．第二の中継方法＞欄においては、各トラフィックの有線伝送レートとして共通の有線伝送レートを設定したが、＜２．第一の中継方法＞欄と同様に、各トラフィックに異なる有線伝送レートを設定してもよい。＜２．第一の中継方法＞欄において各トラフィックの予定有線伝送レートを補正する際に、＜３．第二の中継方法＞欄のように実際の消費電力に基づいて補正してもよい。

また、図１の各機能ブロックを実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより中継通信処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳ(Operating System)や周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。

また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計も含まれる。なお、当然ながら、上述した実施の形態および複数の変形例は、その内容が相反しない範囲で組み合わせることができる。また、上述した実施の形態および変形例では、各部の構造などを具体的に説明したが、その構造などは本願発明を満足する範囲で各種に変更することができる。

１０…アクセスポイント装置（中継通信装置）， １１…スイッチ， １２…有線リンク（有線通信路）， １３…無線リンク（通信路）， １４〜１６…無線端末局， １０１…無線ＬＡＮ部（通信インタフェース）， １０２…ブリッジ部， １０３…有線ＬＡＮ部（有線通信インタフェース）， １０４…バッファ， １０５…無線通信情報記憶部（通信情報記憶部）， １０６…有線伝送レート決定部（伝送レート決定部）

Claims (7)

1. 有線通信インタフェースを含む２以上の通信インタフェースを備え、受信したトラフィックを前記有線通信インタフェースを通じて送信する中継通信装置であって、
   所定の更新周期内に受信したトラフィックを記憶するバッファと、
   受信した前記トラフィックのトラフィック量と伝送レートとを取得し、通信情報として記憶する通信情報記憶部と、
   前記トラフィックの各々に対して、前記通信情報に基づき、前記更新周期内に受信した全てのトラフィックの送信時間の合計が所定の閾値以下となる範囲内で、前記有線通信インタフェースを通じて送信する際の伝送レートを決定する伝送レート決定部とを備える中継通信装置。
2. 前記伝送レート決定部は、前記トラフィックの各々に対して、より低い値となるように、前記有線通信インタフェースを通じて送信する際の伝送レートを決定する請求項１に記載の中継通信装置。
3. 前記伝送レート決定部は、前記更新周期内に受信した全てのトラフィックを前記有線通信インタフェースを通じて送信する際の消費電力を算出し、前記消費電力がより小さくなるように、前記トラフィックの各々に対して、前記有線通信インタフェースを通じて送信する際の伝送レートを決定する請求項１に記載の中継通信装置。
4. 前記伝送レート決定部は、前記トラフィックの各々に対して、前記有線通信インタフェースを通じて送信する際の優先度を示す送信優先度を決定する請求項１から３のいずれか１項に記載の中継通信装置。
5. 前記伝送レート決定部は、前記トラフィックの各々に対して、受信した時の伝送レートより大きくなるように、前記有線通信インタフェースを通じて送信する際の伝送レートを決定する請求項１から４のいずれか１項に記載の中継通信装置。
6. 有線通信路を含む２以上の通信路が接続された通信ネットワークにおいて、受信したトラフィックを前記有線通信路を通じて送信する中継通信方法であって、
   所定の更新周期内に受信したトラフィックを記憶するトラフィック記憶段階と、
   受信した前記トラフィックのトラフィック量と伝送レートとを取得し、通信情報として記憶する通信情報記憶段階と、
   前記トラフィックの各々に対して、前記通信情報に基づき、前記更新周期内に受信した全てのトラフィックの送信時間の合計が所定の閾値以下となる範囲内で、前記有線通信路を通じて送信する際の伝送レートを決定する決定段階とを有する中継通信方法。
7. コンピュータを、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の中継通信装置として機能させるための中継通信プログラム。

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