JP2015228589A - Communications network - Google Patents

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佳裕 中平
Yoshihiro Nakahira
佳裕 中平
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a communications network capable of achieving total optimization of power consumption and throughput.SOLUTION: The communications network includes: a plurality of communication apparatuses; and a controller. A plurality of communication lines exist between communication apparatuses. The communications network includes a cooperation control function for collecting information on the amount of communication for each session from communication apparatuses for each of the plurality of communication lines, determining capacities of a plurality of links to be used by respective communication apparatuses, and performing traffic control so as to be the determined values.

Description

この発明は、通信ネットワークに関し、特に、通信装置間で複数系統の通信回線を用いて通信を行う技術に関する。   The present invention relates to a communication network, and more particularly to a technique for performing communication using a plurality of communication lines between communication devices.

複数の通信回線を用いた通信の例として、アクセスポイントや基地局、網(ネットワーク)の混雑情報を監視装置が集め、その混雑情報に基づいて、収容する端末に、接続すべきアクセスポイントや基地局を指示する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この方法は、網の負荷を平滑化し、各端末で利用されるアプリケーションプログラム等での体感品質を高めることを目的としている。   As an example of communication using a plurality of communication lines, a monitoring device collects congestion information of an access point, a base station, and a network (network), and an access point or a base to be connected to a terminal accommodated based on the congestion information A method for indicating a station has been proposed (see, for example, Patent Document 1). This method aims to smooth the load on the network and improve the quality of experience in application programs and the like used in each terminal.

また、テザリング機能を提供している、スマートフォンや無線LANのルータが、収容する端末に、状況に応じて特定の固定無線LANを使うように指示し、スマートフォンや無線LANのルータの消費電力を削減する技術がある(例えば、特許文献2参照)。   In addition, a smartphone or wireless LAN router that provides a tethering function instructs the terminal to accommodate it to use a specific fixed wireless LAN depending on the situation, reducing the power consumption of the smartphone or wireless LAN router. There is a technique (see, for example, Patent Document 2).

これら、特許文献1及び2に記載されている技術は、いずれも複数ある通信回線の何れか1つを選択する技術である。   These techniques described in Patent Documents 1 and 2 are techniques for selecting any one of a plurality of communication lines.

また、標準化を進める組織であるIETF(Internet Engineering Task Force)により、RFC6824:TCP Extensions for Multipath Operation with Multiple Addressesとして規定される通信技術がある。この通信技術は、MPTCPと呼ばれ、インターネットを用いて、端末間や端末−サーバ間で通信する際に、1つのTCPセッションを複数の通信回線やインタフェースを用いて行う技術である。MPTCPは、従来のTCPに比べて、通信を高速化したり、無線など不安定な伝送媒体での信頼性を向上させたりする。   In addition, there is a communication technology defined as RFC 6824: TCP Extensions for Multiple Operation with Multiple Addresses by IETF (Internet Engineering Task Force) which is an organization that promotes standardization. This communication technique is called MPTCP, and is a technique for performing one TCP session using a plurality of communication lines and interfaces when communicating between terminals or between a terminal and a server using the Internet. MPTCP speeds up communication compared to conventional TCP, and improves reliability in unstable transmission media such as wireless communication.

通常のTCPは、通信回線の送信側と受信側に、それぞれ1つのTCP機能を実現する手段(以下、TCP手段と称する。)を有している。これに対し、MPTCPは、複数の通信回線の両端にそれぞれTCP手段(内側TCP手段とも称する。)を備えるとともに、複数のTCP手段に接続されるTCP手段(外側TCP手段とも称する。)を備えている。このMPTCPでは、内側TCP手段が、複数の通信回線のそれぞれにおいて信頼性の高い通信を提供し、外側TCP手段が、これら複数の通信回線にパケットを振り分けて通信を行う。   Normal TCP has means for realizing one TCP function (hereinafter referred to as TCP means) on the transmission side and reception side of the communication line. In contrast, MPTCP includes TCP means (also referred to as inner TCP means) at both ends of a plurality of communication lines, and also includes TCP means (also referred to as outer TCP means) connected to the plurality of TCP means. Yes. In this MPTCP, the inner TCP means provides highly reliable communication in each of the plurality of communication lines, and the outer TCP means performs communication by distributing packets to the plurality of communication lines.

この外側TCP手段が、パケットを振り分ける方法として、例えば、以下の4つの方法が提案されている(例えば、非特許文献1参照)。
(1)複数の通信回線を平等に、1つずつ順番に使用するラウンドロビン方式
(2)遅延時間(RTT)が最小の通信回線にパケットを振り分けて、到着順序逆転を減らすことを優先する、LINUX(登録商標)カーネルへの実装方式
(3)RTTに、送信キューに溜まったトラヒックをスループットで除した値を加え、送信キューを抜ける予想時間を求めることにより、到着順序逆転をさらに減らすATLB方式
(4)ATLB方式において、送信キューを抜ける予想時間の精度を向上させるため、トラヒックをスループットで除するだけでなく、TCPのどのフェーズにいるかを考慮する及川の提案方式
For example, the following four methods have been proposed as a method by which the outer TCP means distributes packets (see, for example, Non-Patent Document 1).
(1) A round robin method in which a plurality of communication lines are used equally one after another. (2) A packet is distributed to a communication line having the smallest delay time (RTT), and priority is given to reducing arrival order inversion. LINUX (registered trademark) kernel implementation method (3) ATLB method that further reduces arrival order reversal by adding the value obtained by dividing the traffic accumulated in the transmission queue by the throughput to the RTT and obtaining the expected time to exit the transmission queue (4) In the ATLB system, in order to improve the accuracy of the expected time to exit the transmission queue, not only the traffic is divided by the throughput, but also the Oikawa's proposed system that considers which phase of TCP

特開2013−179492号公報JP 2013-179492 A 特開2013−219740号公報JP 2013-219740 A

及川永寿、中川泰著「遅延差の大きなネットワークにおけるマルチパスTCPパケット分配方式の提案」電子情報通信学会技術報告NS2012−106Oikawa Nagatoshi, Nakagawa Yasushi “Proposal of Multipath TCP Packet Distribution Method in Network with Large Delay Difference” IEICE Technical Report NS2012-106

しかしながら、上述の特許文献1及び2に開示されている技術は、複数の通信回線のいずれか1つを選択的に使用する技術で、同時に複数の通信回線を使用する場合には対応できない。また、上述の特許文献1及び2と、非特許文献1の技術は、いずれも各端末が個別に動作する技術である。このため、局側設備を含めた消費電力や、ネットワーク全体のスループットの点で、全体最適にならない可能性がある。   However, the techniques disclosed in Patent Documents 1 and 2 described above are techniques that selectively use any one of a plurality of communication lines, and cannot be used when a plurality of communication lines are used simultaneously. In addition, the above-described Patent Documents 1 and 2 and Non-Patent Document 1 are techniques in which each terminal operates individually. For this reason, there is a possibility that the overall optimization may not be achieved in terms of power consumption including the station side equipment and throughput of the entire network.

この発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、この発明の目的は、端末間に複数の通信回線が存在する通信ネットワークであって、消費電力やスループットについて全体最適を実現可能な通信ネットワークを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is a communication network in which a plurality of communication lines exist between terminals, and can achieve overall optimization of power consumption and throughput. To provide a communication network.

上述した目的を達成するために、この発明の通信ネットワークは、複数の通信装置と、コントローラを備え、通信装置間に複数の通信回線が存在する通信ネットワークである。送信側の通信装置は、パケットの転送を行う、複数の通信回線ごとに設けられた複数のパケット転送手段と、複数のパケット転送手段にパケットを振り分けるパケット振分手段とを備えている。受信側の通信装置は、受信したパケットの送達確認及び不着時にパケット転送手段にパケットの再送要求を行う、複数の通信回線ごとに設けられた複数のパケット受信手段と、複数のパケット受信手段が受信したパケットを整列するパケット整列手段とを備えている。コントローラは、セッションごとの通信量の情報を、複数の通信回線ごとに、通信装置から収集し、各通信装置が使用すべき複数のリンクの容量を決定し、その決定値となるようにトラヒック制御を行う連携制御機能を有する。   In order to achieve the above-described object, the communication network of the present invention is a communication network that includes a plurality of communication devices and a controller, and in which a plurality of communication lines exist between the communication devices. The transmission-side communication apparatus includes a plurality of packet transfer means provided for each of a plurality of communication lines for transferring packets, and a packet distribution means for distributing packets to the plurality of packet transfer means. The communication device on the receiving side confirms delivery of the received packet and requests retransmission of the packet to the packet transfer means upon non-delivery. The plurality of packet receiving means provided for each of the plurality of communication lines and the plurality of packet receiving means receive Packet aligning means for aligning the received packets. The controller collects communication volume information for each session from the communication device for each of the plurality of communication lines, determines the capacity of a plurality of links to be used by each communication device, and controls the traffic so that the determined value is obtained. It has a cooperation control function to perform.

この発明の通信ネットワークによれば、コントローラが有する連携制御機能が、セッションごとの通信量の情報を、複数の通信回線ごとに、通信装置から収集し、各通信装置が使用すべき複数のリンクの容量を決定し、その決定値となるようにトラヒック制御を行うため、消費電力やスループットに関して全体最適を実現できる。   According to the communication network of the present invention, the cooperation control function of the controller collects information on the communication amount for each session from the communication device for each of the plurality of communication lines, and the plurality of links to be used by each communication device. Since the capacity is determined and the traffic control is performed so that the determined value is obtained, overall optimization can be realized with respect to power consumption and throughput.

通信ネットワークの構成例を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the structural example of a communication network. MPTCPを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows MPTCP.

以下、図を参照して、この発明の実施の形態について説明するが、各構成要素の配置関係については、この発明が理解できる程度に概略的に示したものに過ぎない。また、以下、この発明の好適な構成例につき説明するが、数値的条件などは、単なる好適例にすぎない。従って、この発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の構成の範囲を逸脱せずにこの発明の効果を達成できる多くの変更を行うことができる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the arrangement relationship of each component is merely schematically shown to the extent that the present invention can be understood. In the following, a preferred configuration example of the present invention will be described. However, numerical conditions and the like are merely preferred examples. Therefore, the present invention is not limited to the following embodiments, and many modifications can be made without departing from the scope of the configuration of the present invention.

図1を参照して通信ネットワークの構成例を説明する。図1は、通信ネットワークの構成例を説明するための模式図である。ここでは、通信回線として、WiFi、WiMax、LTE、3Gの4系統を用いる例を説明する。   A configuration example of a communication network will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a configuration example of a communication network. Here, an example in which four systems of WiFi, WiMax, LTE, and 3G are used as communication lines will be described.

この通信ネットワークは、フロントホール網、バックホール網、ネットワークOpS(Oprating System)、コントローラ、インターネット及びサーバを備えている。   This communication network includes a fronthaul network, a backhaul network, a network OpS (Operating System), a controller, the Internet, and a server.

フロントホール網には、複数の端末と、各端末が接続可能なノードとして、アクセスポイント、基地局又は中継器(トラポン)が設けられている。複数の端末とこれらノードは、WiFi、WiMax、LTE、3Gの4系統のいずれかで通信される。   In the fronthaul network, an access point, a base station, or a repeater (trapon) is provided as a node to which a plurality of terminals and each terminal can be connected. A plurality of terminals and these nodes communicate with each other through any one of four systems: WiFi, WiMax, LTE, and 3G.

バックホール網は、OLT−ONUの伝送路を含むアクセス網、トラポン−トラポンの伝送路、コア網、並びに、WiFi、WiMax、及び、LTE/3Gのバックホールを含んでいる。各バックホールは、ノードをデータセンタ内のサーバ、及び、インターネット等に接続している。なお、ノードは、インターネットを経てサーバに接続されることもある。図1の構成例では、WiFiバックホールは、ノードとしてのWiFi基地局を、サーバAやインターネットに接続している。また、図1では、基地局等はフロントホール網に設けられているが、基地局等からバックホール側の部分はバックホール網に属している。   The backhaul network includes an access network including an OLT-ONU transmission line, a trapon-trapon transmission line, a core network, and a WiFi, WiMax, and LTE / 3G backhaul. Each backhaul connects the node to a server in the data center and the Internet. The node may be connected to the server via the Internet. In the configuration example of FIG. 1, the WiFi backhaul connects a WiFi base station as a node to the server A and the Internet. In FIG. 1, the base station or the like is provided in the fronthaul network, but the portion on the backhaul side from the base station or the like belongs to the backhaul network.

ネットワークOpSは、それぞれの通信回線のOpSを含んでいて、通信回線の管理・運用を行う。   The network OpS includes the OpS of each communication line, and manages and operates the communication line.

WiFiOpSは、バックホール網のWiFiに係る通信回線の管理・運用を行う。   WiFiOpS manages and operates communication lines related to WiFi in the backhaul network.

WiFi事業者は、WiFi基地局を設置する。そして、アクセス網の一部を仮想アクセス網としてアクセス網事業者から借用し、WiFiバックホールの一部として利用する。WiFiバックホールは、端末の認証、承認、課金を行う、AAA(Authentication,Authorization,Accounting)機能や、通信資源(通信回線)の割当を行う資源割当機能を有している。これらの機能は、WiFiOpSにより、管理・運用される。WiFi事業者は、コア網の一部を、仮想コア網としてコア網事業者から借用し、WiFiバックホールの一部として利用したり、サーバに接続したりする。また、WiFi事業者は、WiFiバックホールの一部を他の事業者が独立して運用できる仮想WiFiバックホールとして提供することもある。   A WiFi provider installs a WiFi base station. A part of the access network is borrowed from the access network operator as a virtual access network and used as a part of the WiFi backhaul. The WiFi backhaul has an AAA (Authentication, Authorization, Accounting) function for authenticating, authorizing, and charging a terminal, and a resource allocation function for allocating communication resources (communication lines). These functions are managed and operated by WiFiOpS. The WiFi provider borrows a part of the core network from the core network provider as a virtual core network and uses it as a part of the WiFi backhaul or connects to a server. Also, the WiFi provider may provide a part of the WiFi backhaul as a virtual WiFi backhaul that other operators can operate independently.

WiMaxについては、WiFiと同様に構成されるので、ここでは説明を省略する。WiMaxバックホールについても、WiFiと同様に、WiMaxバックホールの一部を独立して運用できる仮想WiMaxバックホールとして他の事業者に提供されることもある。   Since WiMax is configured in the same manner as WiFi, description thereof is omitted here. The WiMax backhaul may also be provided to other operators as a virtual WiMax backhaul that can operate a part of the WiMax backhaul independently as in the case of WiFi.

LTEと3Gは、同一のモバイル事業者がサービスを提供している。   LTE and 3G are provided by the same mobile operator.

3Gサービスは、3G基地局から、アクセス網事業者の設備であるONU−OLTを含む伝送路を仮想アクセス網として借用している。この仮想アクセス網は、SGSN(Serving General Packet Radio Service Support Node)、S−GW(Serving Gateway)、P−GW(Packet Data Network Gateway)経由でサーバや他の通信回線に、直接又は仮想コア網経由で接続している。   In the 3G service, a transmission path including ONU-OLT, which is an equipment of an access network operator, is borrowed from a 3G base station as a virtual access network. This virtual access network is directly connected to a server or other communication core network via SGSN (Serving General Packet Radio Service Support Node), S-GW (Serving Gateway), P-GW (Packet Data Network Gateway) Connected with.

LTEは、アンテナと、RRH(Remote Radio Head)とBBU(Base Band Unit)から構成される図中eNbで示される基地局から、アクセス網事業者の設備であるONU−OLTを含む伝送路を仮想アクセス網として借用している。LTEの基地局は、MME(Mobility Management Entity)、S−GW、P−GW経由でサーバや他の通信回線に、直接又は仮想コア網経由で接続している。   LTE virtually transmits a transmission path including an antenna, an ONU-OLT that is an equipment of an access network operator, from a base station indicated by eNb in the figure, which is composed of an RRH (Remote Radio Head) and a BBU (Base Band Unit). Borrowed as an access network. An LTE base station is connected to a server or another communication line directly or via a virtual core network via MME (Mobility Management Entity), S-GW, or P-GW.

PCRF(Policy and Chargin Rules Function)はLTE/3Gバックホールにおいて、資源割当やポリシーを管理し、データベースであるHSS(Home Subscriber Server)を含むモバイルOpSにより、管理・運用される。   PCRF (Policy and Charge Rules Function) manages resource allocation and policy in LTE / 3G backhaul, and is managed and operated by mobile OpS including HSS (Home Subscriber Server) which is a database.

端末、サーバには、通信サービスを提供又は享受するためのアプリケーションソフトと、網把握・制御機能が含まれていて、通信状態を監視するとともに、利用する資源の割合を任意に決定する機能が含まれる。なお、この網把握・制御機能については、その一部又は全てが端末やサーバに含まれないこともある。   Terminals and servers include application software for providing or enjoying communication services and network grasping / control functions, including functions for monitoring communication status and arbitrarily determining the proportion of resources to be used. It is. Note that some or all of the network grasping / control functions may not be included in the terminal or server.

コントローラには、連携制御機能が含まれている。この連携制御機能は、WiFi、WiMax,LTE,3G、コア網及びアクセス網のOpSや、端末及びサーバの網把握・制御機能の一部又は全てに対して指示を出すことができる。   The controller includes a linkage control function. This cooperation control function can issue instructions to some or all of the WiFi, WiMax, LTE, 3G, OpS of the core network and the access network, and the network grasping / control function of the terminal and the server.

(動作)
モバイル事業者が、端末の通信を最適化する場合について説明する。モバイル事業者は、LTE/3Gバックホール、LTE/3G基地局及びモバイルOpSを有している。そして、モバイル事業者は、WiMaxやWiFiの基地局やトラポン及びバックホール、アクセス網、コア網を各事業者から借用して、仮想的に自己のネットワークとして利用する。
(Operation)
A case where the mobile operator optimizes the communication of the terminal will be described. The mobile operator has an LTE / 3G backhaul, an LTE / 3G base station and a mobile OpS. Then, the mobile operator borrows WiMax or WiFi base stations, traps, backhauls, access networks, and core networks from each operator and virtually uses them as their own networks.

(第1実施例)
図2を参照して、端末が網の状態を計測したり、制御したりできる場合の、第1実施例の動作を説明する。図2は、MPTCPを示す模式図である。MPTCPは、複数の通信回線の両端にそれぞれTCP手段(内側TCP手段とも称する。)を備えるとともに、複数のTCP手段に接続されるTCP手段(外側TCP手段とも称する。)を備えている。このMPTCPでは、内側TCP手段が、複数の通信回線のそれぞれにおいて信頼性の高い通信を提供し、外側TCP手段が、これら複数の通信回線にパケットを振り分けて通信を行う。より具体的には、送信側の通信装置の外側TCP手段であるパケット振分手段は、複数の内側TCP手段にパケットを振り分ける。送信側の通信装置の内側TCP手段であるパケット転送手段は、複数の通信回線ごとに設けられていて、パケットの転送を行う。受信側の通信装置の内側TCP手段であるパケット受信手段は、複数の通信回線ごとに設けられていて、受信したパケットの送達確認及び不着時にパケット転送手段にパケットの再送要求を行う。受信側の通信装置の外側TCP手段であるパケット整列手段は、複数のパケット受信手段が受信したパケットを整列する。
(First embodiment)
With reference to FIG. 2, the operation of the first embodiment when the terminal can measure and control the state of the network will be described. FIG. 2 is a schematic diagram showing MPTCP. MPTCP includes TCP means (also referred to as inner TCP means) at both ends of a plurality of communication lines, and also includes TCP means (also referred to as outer TCP means) connected to the plurality of TCP means. In this MPTCP, the inner TCP means provides highly reliable communication in each of the plurality of communication lines, and the outer TCP means performs communication by distributing packets to the plurality of communication lines. More specifically, the packet distribution unit that is the outer TCP unit of the transmission side communication device distributes the packet to the plurality of inner TCP units. Packet transfer means, which is an inner TCP means of the communication device on the transmission side, is provided for each of a plurality of communication lines and transfers packets. The packet receiving means, which is the inner TCP means of the receiving side communication device, is provided for each of the plurality of communication lines, and makes a packet retransmission request to the packet transfer means upon confirmation of delivery of the received packet and non-delivery. The packet aligning means, which is the outer TCP means of the receiving side communication device, aligns the packets received by the plurality of packet receiving means.

第1実施例では、端末は、消費電力を測定する手段を有しており、この消費電力をコントローラに通知する。また、端末は、サーバに送信する際の遅延時間、可用帯域を各通信回線について計測し、その情報をコントローラの連携制御機能に送る。連携制御機能は、各端末から集められた情報をもとに、最適な資源割当を行い、その結果を各端末に通知する。各端末は、連携制御機能から送られた資源割当の結果に基づいて各通信回線の帯域制御を行う。この場合、1つのTCPセッションが複数の通信回線に分かれて通信されることがある。なお、連携制御機能が行う資源割当については後述する。   In the first embodiment, the terminal has means for measuring power consumption, and notifies the controller of this power consumption. Further, the terminal measures the delay time and available bandwidth when transmitting to the server for each communication line, and sends the information to the cooperation control function of the controller. The cooperation control function performs optimal resource allocation based on information collected from each terminal and notifies the result to each terminal. Each terminal performs bandwidth control of each communication line based on the resource allocation result sent from the cooperation control function. In this case, one TCP session may be divided and communicated over a plurality of communication lines. The resource allocation performed by the cooperation control function will be described later.

端末からサーバへの上り信号は、送信側である端末において、連携制御機能からの指示に応答して外側TCP手段により複数回線のそれぞれにパケットが振り分けられる。一方、サーバから端末への下り信号は、受信側である端末において、受信確認応答(ACK)の送信タイミングを制御することで、帯域を制御することができる。   The upstream signal from the terminal to the server is distributed to each of a plurality of lines by the outer TCP means in response to an instruction from the cooperation control function in the terminal on the transmission side. On the other hand, the bandwidth of the downlink signal from the server to the terminal can be controlled by controlling the transmission timing of the reception acknowledgment (ACK) in the terminal on the receiving side.

ここでは、端末とサーバ間の通信において、端末が網の状態を計測したり、制御したりできる場合を説明したが、サーバが網の状態を計測したり、制御したりできる構成にしても良い。   Here, the case where the terminal can measure and control the state of the network in communication between the terminal and the server has been described, but the server may measure and control the state of the network. .

この場合、サーバは、端末に送信する際の遅延時間、可用帯域を各通信回線について計測し、その情報をコントローラの連携制御機能に送る。連携制御機能は、サーバから集められた情報をもとに、最適な資源割当を行い、その結果をサーバに通知する。サーバは、連携制御機能から送られた資源割当の結果に基づいて各通信回線の帯域制御を行う。   In this case, the server measures the delay time and available bandwidth when transmitting to the terminal for each communication line, and sends the information to the cooperation control function of the controller. The cooperation control function performs optimal resource allocation based on information collected from the server, and notifies the server of the result. The server performs bandwidth control of each communication line based on the resource allocation result sent from the cooperation control function.

サーバから端末への下り信号は、送信側の通信装置であるサーバにおいて、連携制御機能からの指示に応答して外側TCP手段により複数回線のそれぞれにパケットが振り分けられる。一方、端末からサーバへの上り信号は、受信側の通信装置であるサーバにおいて、ACKの送信タイミングを制御することで、帯域を制御することができる。   The downstream signal from the server to the terminal is distributed to each of a plurality of lines by the outer TCP unit in response to an instruction from the cooperation control function in the server which is a communication device on the transmission side. On the other hand, the bandwidth of the uplink signal from the terminal to the server can be controlled by controlling the transmission timing of ACK in the server which is the communication device on the receiving side.

通信資源ごとのトラヒック[bit/sec]は、例えば、送信ウインドウサイズ[Byte]×8/往復遅延時間[sec]で与えられる。また、消費電力の情報は、端末本体の通信インタフェースの受信電力や、往復遅延時間から推定することもできる。この推定された消費電力の情報は、コントローラに通知される。   The traffic [bit / sec] for each communication resource is given by, for example, transmission window size [Byte] × 8 / round trip delay time [sec]. The power consumption information can also be estimated from the received power of the communication interface of the terminal body and the round trip delay time. This estimated power consumption information is notified to the controller.

また、端末が網の状態を計測したり、制御したりできる場合については、この制御は、端末−端末間の通信でも行うことができる。この場合、第1の端末から第2の端末への送信については、第1の端末においてパケットの振分を行い、第2の端末から第1の端末への通信については、第2の端末においてパケットの振分を行う構成にしてもよい。   Further, when the terminal can measure or control the state of the network, this control can also be performed by communication between the terminal and the terminal. In this case, for the transmission from the first terminal to the second terminal, the first terminal performs packet distribution, and for the communication from the second terminal to the first terminal, the second terminal It may be configured to distribute packets.

(第2実施例)
次に、端末やサーバにおいて計測・制御が不可能な場合について説明する。この場合、どの端末のどのトラヒックがどの通信回線を流れているかの情報が必要である。この情報は、通信装置間に設けられた1以上のノードにより、各バックホールにおけるAAA機能が計測する課金情報を用いることで知ることができる。また、消費電力については、端末の送信強度に基づく、基地局における電波強度や誤り率から推定できる。これら課金情報、電波強度、誤り率などの情報はコントローラの連携制御機能に送られる。連携制御機能は、受け取った情報に基づき最適な資源割当の計算を行い、その結果に沿って、バックホールの帯域割当機能やPCRF機能を制御することで所望の動作を実現する。なお、送信側の端末に対向するノードから、当該送信側の端末にPauseフレームを送信することで、送信側の端末からその回線への送信を抑制することでトラヒックの制御を行っても良い。
(Second embodiment)
Next, a case where measurement / control is impossible in a terminal or server will be described. In this case, information on which traffic of which terminal is flowing through which communication line is necessary. This information can be known by using charging information measured by the AAA function in each backhaul by one or more nodes provided between the communication devices. Further, the power consumption can be estimated from the radio wave intensity and error rate at the base station based on the transmission intensity of the terminal. Information such as billing information, radio wave intensity, and error rate is sent to the cooperation control function of the controller. The cooperation control function calculates an optimum resource allocation based on the received information, and realizes a desired operation by controlling the backhaul bandwidth allocation function and the PCRF function according to the result. The traffic may be controlled by transmitting a Pause frame from the node facing the transmitting terminal to the transmitting terminal so as to suppress transmission from the transmitting terminal to the line.

(系全体での最適化方法)
系全体で最適化する方法について説明する。ここでは、端末1、2及び3の3つの端末が、通信回線1(WiMax)、通信回線2(WiFi)、通信回線3(LTE)及び通信回線4(3G)の4つの通信回線を利用する場合を例にとって説明する。なお、端末の数、消費電力、帯域等の数字は単なる例示である。
(Optimization method for the entire system)
A method for optimizing the entire system will be described. Here, three terminals, terminals 1, 2 and 3, use four communication lines, communication line 1 (WiMax), communication line 2 (WiFi), communication line 3 (LTE), and communication line 4 (3G). A case will be described as an example. Note that numbers such as the number of terminals, power consumption, and bandwidth are merely examples.

Figure 2015228589
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表1は、端末1、2、3のそれぞれに対して必要な伝送資源(単位:Mb/s)と、WiMax,WiFi,LTE,3Gのそれぞれの帯域(単位:Mb/s)と、各端末の消費電力(単位:μWh)を示している。各端末が回線によって消費電力が異なるのは、例えば、基地局と端末の距離や障害物の有無により、出力すべき電波強度が異なるからである。また、複数の資源は、必ずしも複数の無線通信方式である必要はなく、例えば、WiFi1とWiFi2の2つの通信手段であってもよい。   Table 1 shows transmission resources (unit: Mb / s) required for each of the terminals 1, 2, and 3, the respective bands (unit: Mb / s) of WiMax, WiFi, LTE, and 3G, and the terminals. Power consumption (unit: μWh). The power consumption of each terminal differs depending on the line because, for example, the radio wave intensity to be output differs depending on the distance between the base station and the terminal and the presence or absence of an obstacle. Further, the plurality of resources do not necessarily need to be a plurality of wireless communication schemes, and may be, for example, two communication units, WiFi1 and WiFi2.

Figure 2015228589
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表2は、系全体での最適化を行わずに、各端末がそれぞれ消費電力の少ない資源を順に平等に使う例を示している。表1に示されているように、各端末にとって、通信回線2(WiFi)を用いる場合に消費電力が最も少ない。そこで、WiFiの帯域6Mb/sを3つの端末で平等に2Mb/sずつ使用する。次に、消費電力の少ない資源は、通信回線1(WiMax)であるので、WiMaxの帯域3Mb/sを3つの端末で平等に1Mb/sずつ使用する。次に、消費電力の少ない資源は、通信回線3(LTE)であるので、LTEの帯域3Mb/sを3つの端末で平等に1Mb/sずつ使用する。この結果、各端末で必要な伝送資源4Mb/sが全て通信回線1〜3に割り当てられたので、消費電力の最も大きい通信回線4(3G)は用いない。   Table 2 shows an example in which each terminal uses resources with less power consumption in order, without performing optimization in the entire system. As shown in Table 1, each terminal consumes the least power when using the communication line 2 (WiFi). Therefore, the WiFi bandwidth of 6 Mb / s is used equally by 3 terminals at 2 Mb / s. Next, since the resource with low power consumption is the communication line 1 (WiMax), the WiMax bandwidth 3 Mb / s is used equally by the three terminals at 1 Mb / s. Next, since the resource with low power consumption is the communication line 3 (LTE), the LTE band 3 Mb / s is equally used by the three terminals 1 Mb / s at a time. As a result, since all the transmission resources 4Mb / s necessary for each terminal are allocated to the communication lines 1 to 3, the communication line 4 (3G) having the largest power consumption is not used.

この場合、各端末での消費電力の合計は、端末1については、39μWhとなり、端末2については、25μWhとなり、端末3については、27μWhとなるので、系全体として消費電力は91μWhとなる。   In this case, the total power consumption of each terminal is 39 μWh for terminal 1, 25 μWh for terminal 2, and 27 μWh for terminal 3, so that the power consumption of the entire system is 91 μWh.

Figure 2015228589
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表3は、系全体での消費電力を最小にする資源割当方法を示している。ここでは、通信回線2に対する消費電力が小さい、端末2及び端末3に通信回線2を優先的に割り当て、端末2及び3が、3Mb/sずつ使用する。その後、通信回線1を3つの端末に平等に1Mb/sずつ割り当て、端末1について残った3Mb/sを通信回線3に割り当てる。この場合、通信回線1については、43μWhとなり、表2よりも消費電力が大きくなる。しかし、端末2については、16μWhとなり、端末3については、19μWhとなるので、系全体として消費電力は78μWhとなり、表2に比べて、省電力化が図られる。   Table 3 shows a resource allocation method that minimizes power consumption in the entire system. Here, the communication line 2 is preferentially allocated to the terminal 2 and the terminal 3 with low power consumption for the communication line 2, and the terminals 2 and 3 use 3 Mb / s each. Thereafter, the communication line 1 is equally assigned to the three terminals by 1 Mb / s, and the remaining 3 Mb / s for the terminal 1 is assigned to the communication line 3. In this case, the communication line 1 is 43 μWh, and the power consumption is larger than that in Table 2. However, since the terminal 2 is 16 μWh and the terminal 3 is 19 μWh, the power consumption of the entire system is 78 μWh, and power saving can be achieved as compared with Table 2.

Figure 2015228589
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表4は、消費電力が最大となる端末の消費電力を最小化する資源割当方法を示している。ここでは、通信回線2を端末1に優先的に割当、端末1が4Mb/s利用し、端末2及び3が1Mb/sずつ利用する。そして、通信回線1を端末2が1Mb/s使用し、端末3が2Mb/s使用する。さらに、通信回線3を端末2が2Mb/s使用し、端末3が1Mb/s使用する。この場合、端末1については、36μWhとなり、端末2については、34μWhとなり、端末3については、34μWhとなるので、系全体として消費電力は104μWhとなり、表2及び表3に比べて大きい。しかし、消費電力が最大の端末である端末1の消費電力が36μWhと、消費電力が最大となる端末の消費電力が最も小さい。これは、最も早く電池切れとなる端末が発生する時刻を最も遅くする制御である。また、端末1〜3の間の消費電力の差が最大でも2μWhであり、それぞれ、14μWh,27μWhである表2及び表3に比べて小さく、消費電力の観点で公平性を高められる。   Table 4 shows a resource allocation method for minimizing the power consumption of the terminal having the maximum power consumption. Here, the communication line 2 is preferentially assigned to the terminal 1, the terminal 1 uses 4 Mb / s, and the terminals 2 and 3 use 1 Mb / s. The terminal 2 uses 1 Mb / s and the terminal 3 uses 2 Mb / s of the communication line 1. Further, the terminal 2 uses 2 Mb / s and the terminal 3 uses 1 Mb / s for the communication line 3. In this case, since the terminal 1 is 36 μWh, the terminal 2 is 34 μWh, and the terminal 3 is 34 μWh, the power consumption of the entire system is 104 μWh, which is larger than those in Tables 2 and 3. However, the power consumption of the terminal 1 which is the terminal with the largest power consumption is 36 μWh, and the power consumption of the terminal with the largest power consumption is the smallest. This is the control for delaying the time when the terminal that runs out of battery earliest occurs. Further, the difference in power consumption between the terminals 1 to 3 is 2 μWh at the maximum, which is smaller than Tables 2 and 3 which are 14 μWh and 27 μWh, respectively, and can improve fairness from the viewpoint of power consumption.

この発明によれば、各端末が消費電力の少ない資源(通信回線)を優先的にできるだけ公平に使用する、全体の消費電力を最小にする、各端末の合計消費電力の差を最小にする、端末の少なくとも1つが電池により動作するものである場合に、電池残量の少ない端末が優先的に消費電力の少ない資源を使用する、所定の期間の消費電力の、通信装置ごとの差を最小にするなど、スケジュールやネットワークのポリシーに従って制御をすることができ、その結果、全体最適を実現できる。   According to the present invention, each terminal uses resources (communication lines) with low power consumption preferentially as fairly as possible, minimizes the overall power consumption, minimizes the difference in total power consumption of each terminal, When at least one of the terminals is operated by a battery, a terminal with a low remaining battery level preferentially uses a resource with low power consumption, and minimizes the difference in power consumption for a predetermined period for each communication device Can be controlled according to the schedule and network policy, and as a result, overall optimization can be realized.

Claims (6)

複数の通信装置と、コントローラを備え、通信装置間に複数の通信回線が存在する通信ネットワークであって、
送信側の通信装置は、
パケットの転送を行う、前記複数の通信回線ごとに設けられた複数のパケット転送手段と、
前記複数のパケット転送手段にパケットを振り分けるパケット振分手段と
を備え、
受信側の通信装置は、
受信したパケットの送達確認及び不着時に前記パケット転送手段にパケットの再送要求を行う、前記複数の通信回線ごとに設けられた複数のパケット受信手段と、
前記複数のパケット受信手段が受信したパケットを整列するパケット整列手段と
を備え、
前記コントローラは、
セッションごとの通信量の情報を、前記複数の通信回線ごとに、前記通信装置から収集し、
各通信装置が使用すべき複数のリンクの容量を決定し、
その決定値となるようにトラヒック制御を行う
連携制御機能を有する
ことを特徴とする通信ネットワーク。
A communication network including a plurality of communication devices and a controller, and having a plurality of communication lines between the communication devices,
The communication device on the sending side
A plurality of packet transfer means provided for each of the plurality of communication lines for transferring packets;
Packet distribution means for distributing packets to the plurality of packet transfer means,
The communication device on the receiving side
A plurality of packet receiving means provided for each of the plurality of communication lines, which performs a packet retransmission request to the packet transfer means upon receipt confirmation and non-delivery of the received packet;
Packet alignment means for aligning packets received by the plurality of packet receiving means,
The controller is
Collecting information on the traffic for each session from the communication device for each of the plurality of communication lines,
Determine the capacity of multiple links that each communication device should use,
A communication network having a cooperative control function for performing traffic control so that the determined value is obtained.
前記トラヒック制御によるパケットの振分は、
消費電力の少ない通信回線を優先的に使用する振分、
全体の消費電力を最小にする振分、
前記通信装置の少なくとも1つが電池により動作するものである場合に、電池残量の少ない通信装置が消費電力の少ない通信回線を優先的に使用する振分、及び
所定の期間の消費電力の、通信装置ごとの差を最小にする振分
の何れかであることを特徴とする請求項1に記載の通信ネットワーク。
The distribution of packets by the traffic control is as follows:
Distribution that preferentially uses communication lines with low power consumption,
Distribution that minimizes overall power consumption,
When at least one of the communication devices is operated by a battery, a communication device with a low remaining battery capacity is preferentially using a communication line with low power consumption, and communication of power consumption for a predetermined period. The communication network according to claim 1, wherein the communication network is one of distributions that minimizes a difference between devices.
前記通信装置が、
消費電力を測定する手段、又は、送信強度、誤り率、トラヒックから消費電力を予測する手段と、
前記消費電力を前記コントローラへ通知する手段
を備える
ことを特徴とする請求項2に記載の通信ネットワーク。
The communication device is
Means for measuring power consumption, or means for predicting power consumption from transmission strength, error rate, and traffic;
The communication network according to claim 2, further comprising means for notifying the controller of the power consumption.
前記通信装置間に、1以上のノードが設けられ、
前記ノードが、送信強度、誤り率、トラヒックから消費電力を予測する機能を備える
ことを特徴とする請求項2に記載の通信ネットワーク。
One or more nodes are provided between the communication devices,
The communication node according to claim 2, wherein the node has a function of predicting power consumption from transmission intensity, error rate, and traffic.
前記トラヒック制御は、
前記コントローラからの指示に応答して行われる、
送信側の通信装置のパケット振分手段がパケットを振り分ける制御、
受信側の通信装置のパケット受信手段が、送信側の通信装置に送る送達確認のタイミングを調整する制御、
の何れかであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の通信ネットワーク。
The traffic control is
Performed in response to an instruction from the controller,
Control for packet distribution by the packet distribution means of the communication device on the transmission side,
Control for adjusting the timing of delivery confirmation sent by the packet receiving means of the communication device on the reception side to the communication device on the transmission side;
The communication network according to claim 1, wherein the communication network is any one of the above.
前記通信装置間に、1以上のノードが設けられ、
前記トラヒック制御は、
前記ノードが、スケジュール又はネットワークポリシーに従ってトラヒックを調整する制御、
前記ノードのうち、送信側の通信装置に対向するノードが、前記送信側の通信装置に対してPauseフレームを送る制御
の何れかであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の通信ネットワーク。
One or more nodes are provided between the communication devices,
The traffic control is
Control by which the node coordinates traffic according to a schedule or network policy;
5. The control device according to claim 1, wherein a node facing the communication device on the transmission side among the nodes is any one of the controls for sending a Pause frame to the communication device on the transmission side. The communication network described in 1.
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