JP2018113540A - Radio communication device and radio communication method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無線通信装置及び無線通信方法に関し、特に、複数の通信回線を用いて無線通信を行う技術に関する。 The present invention relates to a wireless communication apparatus and a wireless communication method, and more particularly to a technique for performing wireless communication using a plurality of communication lines.
昨今の無線ネットワークでは、伝送容量が増加する傾向にあり、伝送帯域をできるだけ広く確保する技術が不可欠となっている。伝送帯域を広く確保するためには、変調の多値数を大きくすることが有利である。ところが、変調の多値数を大きくすると、ノイズの影響を受けやすく、エラーレートが悪化する。そこで、無線伝送品質が下がると、変調の多値数を下げて、エラーレートの劣化を防止するような適応変調方式(AMR:Adaptive Modulation Radio)を用いて、天候等の影響による無線伝送品質の劣化に対処することが行われている。 In recent wireless networks, the transmission capacity tends to increase, and a technique for securing a transmission band as wide as possible is indispensable. In order to ensure a wide transmission band, it is advantageous to increase the number of modulation levels. However, when the multi-level number of modulation is increased, it is easily affected by noise and the error rate is deteriorated. Therefore, when the wireless transmission quality decreases, the adaptive modulation system (AMR) that reduces the number of modulation levels and prevents the error rate from degrading can be used. Dealing with degradation is taking place.
ところが適応変調方式では、無線伝送品質が下がると多値数を下げてシステムゲインを向上させるように動作するため、無線伝送容量が減少してしまう。その結果、要求される伝送容量よりも無線伝送容量が小さくなる場合が生じ、これにより無線区間で高優先度フレームが伝送帯域を占有し、低優先度フレームの伝送遅延が増加するため、無線区間がネットワークのボトルネックとなる。 However, in the adaptive modulation system, when the wireless transmission quality is lowered, the multi-value number is lowered and the system gain is improved, so that the wireless transmission capacity is reduced. As a result, the wireless transmission capacity may be smaller than the required transmission capacity, which causes the high priority frame to occupy the transmission band in the wireless section and increase the transmission delay of the low priority frame. Becomes a network bottleneck.
そこで、従来の技術では、複数の現用系回線と予備系回線とを有する無線ネットワークにおいて、複数の現用系回線と予備系回線とからなる無線ネットワークシステムであって、回線故障を検出する手段と、回線故障が発生している場合に、予備系回線を故障が発生している現用系回線の代替えとして使用する手段と、回線故障が発生していない場合に、予備系回線を現用系回線と集約させて現用系回線のデータの伝送に使用する手段と、を備える無線ネットワークが提案されている(例えば、特許文献1)。 Therefore, in the prior art, in a wireless network having a plurality of active lines and protection lines, a wireless network system comprising a plurality of active lines and protection lines, a means for detecting a line failure, Means to use the standby line as a substitute for the working line where the failure has occurred when a line failure occurs, and consolidate the protection line with the working line when no line failure has occurred Thus, a wireless network has been proposed (for example, Patent Document 1).
また、伝送容量が増加に対応するために、MPTCP(Multipath TCP)という手法が提案されている(例えば、特許文献2)。通常のTCPでは、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。このため、通常のTCPであれば、一度に一つの通信回線しか利用することができない。 In order to cope with an increase in transmission capacity, a technique called MPTCP (Multipath TCP) has been proposed (for example, Patent Document 2). In normal TCP, each of a transmission side and a reception side of a communication line has means for realizing one TCP function (hereinafter referred to as TCP means). For this reason, with a normal TCP, only one communication line can be used at a time.
これに対して、MPTCPは、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り、複数の通信回線(通信経路)を同時に利用することができる。このため、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ことができる。 On the other hand, MPTCP 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. Communication path) can be used simultaneously. For this reason, compared with the conventional TCP, it is possible to increase the communication speed and to improve the reliability of an unstable transmission medium such as wireless communication.
上述のように、MPTCPによる無線通信は、同時に複数の通信回線を利用することができ、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ことができる。しかしながら、複数の通信回線に通信品質が劣る回線がある場合には、却って通信速度が落ちるという問題があった。 As described above, MPTCP wireless communication can use a plurality of communication lines at the same time. Compared with conventional TCP, the communication speed is increased and the reliability of an unstable transmission medium such as wireless communication is improved. Can be. However, when a plurality of communication lines have a line with poor communication quality, there is a problem that the communication speed is lowered.
本発明は、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、異なる複数の通信回線を利用する際に、通信品質を担保できる無線通信装置及び無線通信方法に関する。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention relates to a wireless communication apparatus and a wireless communication method capable of ensuring communication quality when using a plurality of different communication lines.
本発明に係る無線通信装置は、複数の物理リンクを束ねて一つの論理リンクとして扱うMPTCPを利用する無線通信装置であって、前記複数の物理リンクを束ねるリンクアグリゲーションにおいて、前記複数の物理リンクの各リンクにおけるパケット損失率を監視する監視手段と、前記監視手段で監視される複数の物理リンクの少なくとも一つの前記パケット損失率が所定の閾値を超えると、前記パケット損失率が所定の閾値を超えたリンクを無効とする通信回線停止手段とを備えることを特徴とする。 A wireless communication device according to the present invention is a wireless communication device that uses MPTCP that bundles a plurality of physical links and handles them as a single logical link, and in link aggregation that bundles the plurality of physical links, A monitoring unit that monitors a packet loss rate in each link; and at least one of the plurality of physical links monitored by the monitoring unit exceeds a predetermined threshold when the packet loss rate exceeds a predetermined threshold. And a communication line stop means for invalidating the link.
上記の構成によれば、監視手段が、複数の物理リンクを束ねるリンクアグリゲーションにおいて、複数の物理リンクの各リンクにおけるパケット損失率を監視し、監視手段で監視される複数の物理リンクの少なくとも一つの前記パケット損失率が所定の閾値を超えると、通信回線停止手段が、前記パケット損失率が所定の閾値を超えたリンクを無効とする。このため、複数の物理リンクを束ねて一つの論理リンクとして扱うMPTCPを利用する無線通信装置において、通信品質を担保することができる。 According to the above configuration, in the link aggregation in which the plurality of physical links are bundled, the monitoring unit monitors the packet loss rate in each link of the plurality of physical links, and at least one of the plurality of physical links monitored by the monitoring unit. When the packet loss rate exceeds a predetermined threshold, the communication line stopping unit invalidates the link whose packet loss rate exceeds the predetermined threshold. For this reason, communication quality can be secured in a wireless communication apparatus using MPTCP that bundles a plurality of physical links and handles them as one logical link.
本発明に係る無線通信装置の前記通信回線停止手段は、前記監視手段で監視される前記パケット損失率が所定の閾値を超えると、前記MPTCPトラフィックの送信のみを無効とすることを特徴とする。 The communication line stopping unit of the wireless communication apparatus according to the present invention is characterized in that when the packet loss rate monitored by the monitoring unit exceeds a predetermined threshold, only the transmission of the MPTCP traffic is invalidated.
上記の構成によれば、通信回線停止手段は、監視手段で監視されるパケット損失率が所定の閾値を超えると、MPTCPトラフィックの送信のみを無効とする。このため、複数の物理リンクを束ねて一つの論理リンクとして扱うMPTCPを利用する無線通信装置において、通信品質を担保することができる。 According to the above configuration, the communication line stopping unit invalidates only the transmission of MPTCP traffic when the packet loss rate monitored by the monitoring unit exceeds a predetermined threshold. For this reason, communication quality can be secured in a wireless communication apparatus using MPTCP that bundles a plurality of physical links and handles them as one logical link.
本発明に係る無線通信装置は、前記複数の物理リンクは、互いに通信方式が異なることを特徴とする。 The wireless communication apparatus according to the present invention is characterized in that the plurality of physical links have different communication methods.
上記の構成によれば、複数の物理リンクは、互いに通信方式が異なるため、より効果的に通信品質を担保することができる。 According to said structure, since a some physical link mutually differs in a communication system, communication quality can be ensured more effectively.
本発明に係る無線通信装置は、前記所定の閾値が0.01%〜1%の範囲内であることを特徴とする。 The wireless communication apparatus according to the present invention is characterized in that the predetermined threshold is within a range of 0.01% to 1%.
上記の構成によれば、通信回線の利用を停止するパケット損失率の閾値が0.01%〜1%の範囲内であるため通信速度の低減を抑制し、効果的に通信品質を担保することができる。 According to said structure, since the threshold of the packet loss rate which stops utilization of a communication line is in the range of 0.01% -1%, the reduction of communication speed is suppressed and communication quality is effectively ensured. Can do.
本発明に係る無線通信方法は、複数の物理リンクを束ねて一つの論理リンクとして扱うMPTCPを利用する無線通信方法であって、監視手段が、前記複数の物理リンクを束ねるリンクアグリゲーションにおいて、前記複数の物理リンクの各リンクにおけるパケット損失率を監視する工程と、通信回線停止手段が、前記監視手段で監視される複数の物理リンクの少なくとも一つの前記パケット損失率が所定の閾値を超えると、前記パケット損失率が所定の閾値を超えたリンクを無効とする工程とを有することを特徴とする。 The wireless communication method according to the present invention is a wireless communication method using MPTCP that bundles a plurality of physical links and handles them as a single logical link, and in a link aggregation in which the monitoring unit bundles the plurality of physical links, The step of monitoring the packet loss rate in each of the physical links, and the communication line stopping means, when at least one of the packet loss rates of the plurality of physical links monitored by the monitoring means exceeds a predetermined threshold, And a step of invalidating a link having a packet loss rate exceeding a predetermined threshold value.
上記の構成によれば、監視手段が、複数の物理リンクを束ねるリンクアグリゲーションにおいて、複数の物理リンクの各リンクにおけるパケット損失率を監視し、監視手段で監視される複数の物理リンクの少なくとも一つの前記パケット損失率が所定の閾値を超えると、通信回線停止手段が、前記パケット損失率が所定の閾値を超えたリンクを無効とする。このため、複数の物理リンクを束ねて一つの論理リンクとして扱うMPTCPを利用する無線通信装置において、通信品質を担保することができる。 According to the above configuration, in the link aggregation in which the plurality of physical links are bundled, the monitoring unit monitors the packet loss rate in each link of the plurality of physical links, and at least one of the plurality of physical links monitored by the monitoring unit. When the packet loss rate exceeds a predetermined threshold, the communication line stopping unit invalidates the link whose packet loss rate exceeds the predetermined threshold. For this reason, communication quality can be secured in a wireless communication apparatus using MPTCP that bundles a plurality of physical links and handles them as one logical link.
本発明によれば、複数の物理リンクを束ねて一つの論理リンクとして扱うMPTCPを利用する際に、通信品質を担保できる無線通信装置及び無線通信方法を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a wireless communication apparatus and a wireless communication method capable of ensuring communication quality when using MPTCP that bundles a plurality of physical links and handles them as one logical link.
(実施形態)
以下、本実施形態に係る無線通信装置及び無線通信方法について実施形態を用いて説明するが、本実施形態では、複数の通信回線で通信を行い、それらを(アプリケーションから見ると)一つのTCPコネクションであるかのように見せる技術であるMPCTP(MultiPath TCP)を利用する。このMPCTPでは、同一宛先に対してTCPコネクション(物理リンクとも称する)を複数の通信回線に対して確立することができ、複数のTCPコネクションを1つに束ねて(アグリゲーション)上位層とのインタフェースを提供する(MPTCPは、トランスポート層の技術)。すなわちMTCTPでは、複数の通信回線を利用してデータ通信しているため、全ての通信回線が切断されない限りTCPのコネクションは維持されるという利点がある。
(Embodiment)
Hereinafter, a wireless communication apparatus and a wireless communication method according to the present embodiment will be described using the embodiment. In the present embodiment, communication is performed using a plurality of communication lines, and these are viewed as a single TCP connection (when viewed from the application). MPCTP (MultiPath TCP), which is a technology that makes it appear as if In this MPCTP, TCP connections (also referred to as physical links) for the same destination can be established for a plurality of communication lines, and a plurality of TCP connections are bundled into one (aggregation) to interface with an upper layer. Provided (MPTCP is a transport layer technology). In other words, since MTCTP performs data communication using a plurality of communication lines, there is an advantage that a TCP connection is maintained unless all communication lines are disconnected.
例えば、WiFiで通信中にエリア外に移動した場合、ネットワーク層での接続が一旦失われることになるが、この際に都度、TCPセッションが切断されると、アプリケーションの処理などに支障が生じる虞があるが、MPTCPは、複数の通信回路を同時に利用することで、マルチホーミング(通信経路の冗長性確保や負荷分散)を実現しているため、このような問題が生じにくい。さらに、MPTCPは、既存のTCPを拡張する(ヘッダ内のオプションを利用する)ものであるため、既存のファイヤウォールやNATの変更なしに用いることが可能である。 For example, when moving outside the area during WiFi communication, the connection at the network layer will be lost once. However, if the TCP session is disconnected at this time, there is a possibility that the processing of the application may be hindered. However, since MPTCP realizes multihoming (ensuring communication path redundancy and load distribution) by simultaneously using a plurality of communication circuits, such a problem hardly occurs. Furthermore, since MPTCP is an extension of existing TCP (using options in the header), it can be used without changing the existing firewall or NAT.
MPTCPでは、通常、デフォルトのリンクを介して、MPTCPは、TCPと同様の方法で接続を初期化する(SYN、SUN/ACK、ACKを使用する)。ただし、SYNパケットは、MP_CAPABLEオプションを含んでいる。また、パケットには、チェックサムと暗号の使用のためのいくつかの追加のフラグや、MPTCP接続に後で追加されたサブフローを認証するための認証キーが含まれている。 In MPTCP, MPTCP usually initializes the connection in the same way as TCP (using SYN, SUN / ACK, ACK) via the default link. However, the SYN packet includes an MP_CAPABLE option. The packet also includes some additional flags for use of checksums and ciphers and an authentication key for authenticating subflows added later to the MPTCP connection.
SYN受信機が、MPTCP対応である場合、それはMP_CAPABLE信号(すなわち、認証キーおよびフラグを有する)を送信する。信号が正常に受信されると、初期化が完了する。SYN受信側がMPTCP対応でない場合、次の進捗状況はTCPと同じである。MPTCP対応のデバイスは、TCPに比べて余分なインタフェースがある場合、MPTCPは、JOINオプション付きの新しいSYNを送信する。フロー確立が成功した場合、データ伝送のために新たなTCPフローが作成され、その結果、デバイスは2つのリンク(例えば、LTEとWiFi)を介して同時にデータを送信する。 If the SYN receiver is MPTCP compliant, it sends an MP_CAPABLE signal (ie with an authentication key and flag). When the signal is successfully received, initialization is complete. If the SYN receiver is not compatible with MPTCP, the next progress is the same as TCP. If an MPTCP compatible device has an extra interface compared to TCP, MPTCP sends a new SYN with a JOIN option. If the flow establishment is successful, a new TCP flow is created for data transmission, so that the device sends data simultaneously over two links (eg, LTE and WiFi).
しかしながら、有線回線とは異なり、無線回線は非常に動的であり、その通信品質は常に変化する。このため無線回線では、深刻なパケット損失を引き起こす可能性があり、既存のMPTCPは、この動的性に対処できない。具体的には、パケットの損失率の高い通信回線が存在すると、MPTCPによる集約(アグリゲーション)は起こらず、MPTCP実装によって引き起こされる固有のオーバーヘッドに加えて短時間当たりのデータ通信量であるスループットが低下し、却ってパフォーマンスが悪化する。 However, unlike a wired line, a wireless line is very dynamic and its communication quality changes constantly. For this reason, there is a possibility that serious packet loss may occur in the wireless line, and the existing MPTCP cannot cope with this dynamic property. Specifically, if there is a communication line with a high packet loss rate, aggregation (aggregation) by MPTCP does not occur, and in addition to the inherent overhead caused by the implementation of MPTCP, the throughput, which is the amount of data communication per short time, decreases. On the other hand, performance deteriorates.
発明者らは、パフォーマンスが悪化するパケットの損失率の臨界値(閾値)を付きとめた。そして、この臨界値(閾値)を超えると、パケットの損失率の臨界値(閾値)を超えた通信回線の利用を停止、すなわちディスエーブル状態(スタンバイ状態)とすることで異なる複数の通信回線を利用する際に、通信品質を担保できる無線通信装置及び無線通信方法を提案するものである。なお、本実施形態における通信回線とは、ある機器(装置)から離れた場所にある別の機器(装置)まで信号やデータを伝達する物理的な媒体や経路のことである。 The inventors have identified a critical value (threshold value) for the loss rate of packets whose performance deteriorates. When this critical value (threshold value) is exceeded, the use of communication lines that exceed the critical value (threshold value) of the packet loss rate is stopped, that is, by disabling (standby state), a plurality of different communication lines are set. The present invention proposes a wireless communication apparatus and a wireless communication method capable of ensuring communication quality when used. Note that the communication line in the present embodiment refers to a physical medium or route for transmitting signals and data to another device (device) at a location away from a certain device (device).
図1は、実施形態に係る無線通信システム1の構成図である。図1に示すように、無線通信システム1は、無線通信装置2と、サーバ3とを備え、無線通信装置2及びサーバ3間は、異なる第1,第2の通信回線6,7(物理リンク)を利用して同時接続可能に構成されている。無線通信装置2は、例えば、スマートフォンやタブレット端末、モバイルPC等である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a wireless communication system 1 according to the embodiment. As shown in FIG. 1, the wireless communication system 1 includes a
第1の通信回線6は、例えば、3G、4G、LTE(long Term Evolution)等の通信回線である。無線通信装置2とサーバ3とが第1の通信回線6を利用する場合、基地局4を介してデータが送受信される。また、第2の通信回線7は、例えば、WiFi(登録商標)等を利用した通信回線である。無線通信装置2とサーバ3とが第2の通信回線7を利用する場合、アクセスポイント5を介してデータが送受信される。
The first communication line 6 is a communication line such as 3G, 4G, or LTE (long term evolution). When the
図2は、実施形態に係る無線通信装置2の機能ブロック図である。なお、図2に示す無線通信装置2の機能は、CPU(Central Processing Unit)やMPU(Micro processing Unit)等のプロセッサが、HDDや不揮発性メモリ(例えば、フラッシュメモリ)等の記憶媒体に格納されているプログラムを読み込むことにより実現される。
FIG. 2 is a functional block diagram of the
図2に示すように、無線通信装置2は、第1の通信IF(Inter face)21と、第2の通信IF(Inter face)22と、監視手段23と、通信回線停止手段24と、記憶手段25と、制御手段26とを少なくとも備える。第1の通信IF21は、第1の通信回線6を利用する際に使用されるインタフェースであり、例えば、3G、4G、LTE(long Term Evolution)等の通信方式に対応している。2の通信IF22は、第2の通信回線7を利用する際に使用されるインタフェースであり、例えば、WiFi(登録商標)等の無線LANの通信方式に対応している。
As shown in FIG. 2, the
監視手段23は、実施形態に係る無線通信システム1で利用される複数の通信回線(物理リンク)の通信品質を監視する。具体的には、監視手段23は、第1,第2の通信回線6,7におけるパケット損失率を監視する。ここで、パケット損失率とは、送信側から送られたパケットが受信側に届くまでに欠落するパケットの全送信パケットに対する率のことである。
The
通信回線停止手段24は、監視手段23で監視される複数の通信回線の少なくとも一つが所定の通信品質以下となると、所定の通信品質以下となった通信回線を無効する。具体的には、通信回線停止手段24は、監視手段23で監視されるパケット損失率が所定の閾値を超えると、第1,第2の通信回線6,7のうちパケット損失率が所定の閾値を超えた通信回線を無効(Disable)又はMPTCPトラフィックの送信のみを無効(Disable)とする。
When at least one of the plurality of communication lines monitored by the
記憶手段25には、通信回線停止手段24が参照するパケット損失率の閾値(所定の閾値)が格納されている。本実施形態に係る無線通信装置2では、所定の閾値は、LTEの場合、好ましくは5%であり、より好ましくは1%に設定される。また、本実施形態に係る無線通信装置2では、所定の閾値は、4Gの場合、好ましくは0.1%であり、より好ましくは0.001%に設定される。制御手段26は、無線通信装置2全体を制御する。
The
図3は、実施形態に係る無線通信装置の動作を示すフローチャート図である。以下、図1〜図3を参照して、本実施形態に係る無線通信装置2の動作(無線通信方法)について説明する。
FIG. 3 is a flowchart illustrating the operation of the wireless communication apparatus according to the embodiment. Hereinafter, the operation (wireless communication method) of the
データ通信を行う際に、無線通信装置2は、サーバ3との間で第1,第2の通信回線6,7のリンクアグリゲーションを開始する(S101)。次に、第1,第2の通信回線6,7の両方の接続が確立されているかを確認する(S102)。
When performing data communication, the
第1,第2の通信回線6,7の両方の接続が確立されている場合(S102のYes)、無線通信装置2の監視手段23は、第1,第2の通信回線6,7におけるパケット損失率を監視する(S103)。無線通信装置2の通信回線停止手段24は、監視手段23で監視されるパケット損失率が所定の閾値を超えているかを判定する(S104)。監視手段23で監視されるパケット損失率が所定の閾値を超えていない場合(S104のNo)、第1,第2の通信回線6,7のリンクアグリゲーションが確立する(S102のYes)。
When the connection of both the first and second communication lines 6 and 7 is established (Yes in S102), the
また、第1,第2の通信回線6,7の少なくとも一方の接続が確立されていない場合(S102のNo)、無線通信装置2は、接続が確立されていない通信回線を特定する(S106)。また、監視手段23で監視されるパケット損失率が所定の閾値を超えている場合(S104のYes)、無線通信装置2は、パケット損失率が所定の閾値を超えている通信回線を特定する(S107)。無線通信装置2の通信回線停止手段24は、図3のS106及びS107で特定した通信回線の利用を無効(Disable)又はMPTCPトラフィックの送信のみを無効(Disable)(S108)とする。
If the connection of at least one of the first and second communication lines 6 and 7 has not been established (No in S102), the
図4〜図9は、実施形態に係る無線通信装置による実験結果を示す図である。以下、図4及び図5を参照して、本実施形態に係る無線通信装置の実験結果について説明する。なお、本実施例では、図1を参照して説明した無線通信装置2及びサーバ3に相当するモバイルデバイスとサーバを用意し、通信回線としてLTE(第1の通信回線に相当)及びWiFi(第2の通信回線に相当)を同時利用した場合の短時間当たりのデータ通信量であるスループット(Mbps:Megabyte per second)を測定した。
4-9 is a figure which shows the experimental result by the radio | wireless communication apparatus which concerns on embodiment. Hereinafter, experimental results of the wireless communication apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5. In this embodiment, mobile devices and servers corresponding to the
図4〜図9は、通信回線としてLTE(第1の通信回線に相当)及びWiFi(第2の通信回線に相当)を同時に利用した場合の実験結果を示した図である。なお、LTEとWiFiのリンクパラメータ(遅延、ジッタ、帯域幅)は、以下の表1ように設定した。
1回の実行での各通信回線(パス)のジッタ値はランダムに遅延を動的にするために上記範囲内で選択した。モバイルデバイスとサーバは、Linuxカーネルバージョン3.18.20、MPTCPバージョン0.90.0を使用した。また、LTEとWiFiとのネットワークを形成するために、デバイスとサーバは、他のLinux(登録商標)と接続されている。本実施例では、MPTCPバリエ(balia)を使用した。MPTCPバリエ(balia)は、スケジューラを使用した最先端のMPTCPであり、他のMPCTPスケジューラよりも優れている。また、本実施例のシステムでは、ネットワークを形成するためにデバイスとサーバを他のLinuxと接続した。さらに、損失の多い通信回路(リンク)をエミュレートするために、トランスポート層に新しいコンポーネント(要素)を追加した。 The jitter value of each communication line (path) in one execution was selected within the above range in order to make the delay dynamic at random. The mobile device and server used Linux kernel version 3.18.20 and MPTCP version 0.90.0. In addition, in order to form a network of LTE and WiFi, the device and the server are connected to another Linux (registered trademark). In this example, an MPTCP barrier was used. The MPTCP balia is a state-of-the-art MPTCP that uses a scheduler and is superior to other MPCTP schedulers. In the system of this embodiment, the device and the server are connected to another Linux in order to form a network. In addition, new components were added to the transport layer to emulate lossy communication circuits (links).
具体的には、実施例のシステムでは、各インタフェースは、損失確率の値を含むLinuxのproc下の新しい設定ファイルを持っている。インタフェースに損失が設定されている場合、適切な確率(すなわち、in/net/ipv4/ip#output.c)に従ってパケットを廃棄する。また、環境により発生する干渉を減らすため、我々は、Linuxマシンでのルートキャッチング(route caching)、バッファオートチューニング(buffer auto-tuinig)を無効にした。それぞれの実行において、iperf3は、デバイス及びサーバ間のTCPフローを生成する。 Specifically, in the example system, each interface has a new configuration file under the Linux proc that contains the loss probability value. If loss is configured on the interface, discard the packet according to the appropriate probability (ie in / net / ipv4 / ip # output.c). In order to reduce the interference caused by the environment, we disabled route caching and buffer auto-tuinig on Linux machines. In each execution, iperf3 generates a TCP flow between the device and the server.
図4は、LTEのパケット損失率が1%の場合の実験結果であり、図4のうち、実施例1は、本発明を適用した結果を示すデータであり、比較例1は、本発明を適用しない従来のMPTCPの結果を示すデータである。 FIG. 4 is an experimental result when the packet loss rate of LTE is 1%. In FIG. 4, Example 1 is data indicating a result of applying the present invention, and Comparative Example 1 is an example of the present invention. It is data which shows the result of the conventional MPTCP which is not applied.
図5は、LTEのパケット損失率が10%の場合の実験結果を示した図であり、実施例2は、本発明を適用した結果を示すデータであり、比較例2は、本発明を適用しない従来のMPTCPの結果を示すデータである。 FIG. 5 is a diagram showing an experimental result when the packet loss rate of LTE is 10%. Example 2 is data showing a result of applying the present invention, and Comparative Example 2 is applying the present invention. It is the data which shows the result of the conventional MPTCP which does not.
図4及び図5に示す実験結果では、通信回線停止手段24が通信回線の利用を停止するパケット損失率の所定の閾値を1%としている。また、図4及び図5における縦軸は、短時間当たりのデータ通信量であるスループット(Mbps:Megabyte per second)を示している。図4及び図5における横軸は、WiFiを利用する通信回線の帯域幅(Mbps:Megabyte per second)を示している。
In the experimental results shown in FIGS. 4 and 5, the predetermined threshold of the packet loss rate at which the communication
図6は、WiFiのパケット損失率が10%の場合の実験結果であり、図6のうち、実施例3は、本発明を適用した結果を示すデータであり、比較例3は、本発明を適用しない従来のMPTCPの結果を示すデータである。 FIG. 6 shows the experimental results when the packet loss rate of WiFi is 10%. In FIG. 6, Example 3 is data showing the result of applying the present invention, and Comparative Example 3 shows the present invention. It is data which shows the result of the conventional MPTCP which is not applied.
図7は、WiFiのパケット損失率が1%の場合の実験結果を示した図であり、実施例4は、本発明を適用した結果を示すデータであり、比較例4は、本発明を適用しない従来のMPTCPの結果を示すデータである。 FIG. 7 is a diagram showing an experimental result when the packet loss rate of WiFi is 1%. Example 4 is data showing a result of applying the present invention, and Comparative Example 4 applies the present invention. It is the data which shows the result of the conventional MPTCP which does not.
図8は、WiFiのパケット損失率が0.1%の場合の実験結果を示した図であり、実施例5は、本発明を適用した結果を示すデータであり、比較例5は、本発明を適用しない従来のMPTCPの結果を示すデータである。 FIG. 8 is a diagram showing an experimental result when the packet loss rate of WiFi is 0.1%, Example 5 is data showing a result of applying the present invention, and Comparative Example 5 is the present invention. This is data indicating the result of conventional MPTCP that does not apply.
図9は、WiFiのパケット損失率が0.01%の場合の実験結果を示した図であり、実施例6は、本発明を適用した結果を示すデータであり、比較例6は、本発明を適用しない従来のMPTCPの結果を示すデータである。 FIG. 9 is a diagram showing an experimental result when the packet loss rate of WiFi is 0.01%. Example 6 is data showing a result of applying the present invention, and Comparative Example 6 is the present invention. This is data indicating the result of conventional MPTCP that does not apply.
図6〜図9に示す実験結果では、通信回線停止手段24が通信回線の利用を停止するパケット損失率の所定の閾値を0.01%としている。また、図6〜図9における縦軸は、短時間当たりのデータ通信量であるスループット(Mbps:Megabyte per second)を示している。図6〜図9における横軸は、LTEを利用する通信回線の帯域幅(Mbps:Megabyte per second)を示している。
In the experimental results shown in FIGS. 6 to 9, the predetermined threshold value of the packet loss rate at which the communication
本実施例では、図4に示すように、LTEのパケット損失率が1%の場合、本発明を適用した実施例1のほうが本発明を適用しない比較例1に比べて、狭い帯域幅において短時間当たりのデータ通信量であるスループットが高くなっていることがわかる。また、図5に示すように、LTEのパケット損失率が10%の場合、本発明を適用した実施例2のほうが本発明を適用しない比較例2に比べて、狭い帯域幅において短時間当たりのデータ通信量であるスループットがさらに高くなっていることがわかる。 In this embodiment, as shown in FIG. 4, when the packet loss rate of LTE is 1%, the embodiment 1 to which the present invention is applied is shorter in the narrower bandwidth than the comparative example 1 to which the present invention is not applied. It can be seen that the throughput, which is the amount of data communication per hour, is high. In addition, as shown in FIG. 5, when the packet loss rate of LTE is 10%, the second embodiment to which the present invention is applied is shorter in the short bandwidth and the shorter time than the second comparative example to which the present invention is not applied. It can be seen that the throughput, which is the amount of data communication, is further increased.
本実施例では、図6に示すように、WiFiのパケット損失率が10%の場合、本発明を適用した実施例3のほうが本発明を適用しない比較例3に比べて、狭い帯域幅において短時間当たりのデータ通信量であるスループットが高くなっていることがわかる。また、図7に示すように、WiFiのパケット損失率が1%の場合、本発明を適用した実施例4のほうが本発明を適用しない比較例4に比べて、狭い帯域幅において短時間当たりのデータ通信量であるスループットがさらに高くなっていることがわかる。 In the present embodiment, as shown in FIG. 6, when the packet loss rate of WiFi is 10%, the third embodiment to which the present invention is applied is shorter in the narrower bandwidth than the third comparative example to which the present invention is not applied. It can be seen that the throughput, which is the amount of data communication per hour, is high. Further, as shown in FIG. 7, when the packet loss rate of WiFi is 1%, the fourth embodiment to which the present invention is applied is shorter in the narrow bandwidth than the comparative example 4 to which the present invention is not applied. It can be seen that the throughput, which is the amount of data communication, is further increased.
また、本実施例では、図8に示すように、WiFiのパケット損失率が0.1%の場合、本発明を適用した実施例5のほうが本発明を適用しない比較例5に比べて、狭い帯域幅において短時間当たりのデータ通信量であるスループットが高くなっていることがわかる。また、図9に示すように、WiFiのパケット損失率が0.01%の場合、本発明を適用した実施例6のほうが本発明を適用しない比較例6に比べて、狭い帯域幅において短時間当たりのデータ通信量であるスループットがさらに高くなっていることがわかる。 Further, in this embodiment, as shown in FIG. 8, when the packet loss rate of WiFi is 0.1%, the embodiment 5 to which the present invention is applied is narrower than the comparative example 5 to which the present invention is not applied. It can be seen that the throughput, which is the amount of data communication per short time, is high in the bandwidth. Also, as shown in FIG. 9, when the packet loss rate of WiFi is 0.01%, the embodiment 6 to which the present invention is applied is shorter in the narrower bandwidth than the comparative example 6 to which the present invention is not applied. It can be seen that the throughput, which is the amount of data communication per unit, is further increased.
上記のように本実施例では、図4及び図5に示すように、通信回線としてLTE(第1の通信回線に相当)及びWiFi(第2の通信回線に相当)を同時に利用した場合に、各通信回線のパケット損失率を監視し、パケット損失率が1%を超えると、パケット損失率が1%を超える通信回線(本実施例では、LTE)をスタンバイモードにすることで、短時間当たりのデータ通信量であるスループットを高めることができることがわかった。 As described above, in this embodiment, as shown in FIGS. 4 and 5, when LTE (corresponding to the first communication line) and WiFi (corresponding to the second communication line) are used simultaneously as communication lines, The packet loss rate of each communication line is monitored, and when the packet loss rate exceeds 1%, the communication line (LTE in this embodiment) whose packet loss rate exceeds 1% is set in the standby mode, so that It was found that the throughput, which is the amount of data communication, can be increased.
また、本実施例では、図6〜図9に示すように、通信回線としてLTE(第1の通信回線に相当)及びWiFi(第2の通信回線に相当)を同時に利用した場合に、各通信回線のパケット損失率を監視し、パケット損失率が0.01%を超えると、パケット損失率が0.01%を超える通信回線(本実施例では、WiFi)をスタンバイモードにすることで、短時間当たりのデータ通信量であるスループットを高めることができることがわかった。 Further, in this embodiment, as shown in FIGS. 6 to 9, when LTE (corresponding to the first communication line) and WiFi (corresponding to the second communication line) are used simultaneously as communication lines, each communication The packet loss rate of the line is monitored, and if the packet loss rate exceeds 0.01%, the communication line (WiFi in this embodiment) with the packet loss rate exceeding 0.01% is set to the standby mode to shorten the communication loss. It was found that throughput, which is the amount of data communication per hour, can be increased.
以上のように、本実施形態に係る無線通信装置2は、複数の物理リンク(第1,第2の通信回線6,7)を束ねて一つの論理リンクとして扱うMPTCPを利用する無線通信装置である。そして、無線通信装置2は、複数の物理リンクを束ねるリンクアグリゲーションにおいて、複数の物理リンクの各リンクにおけるパケット損失率を監視する監視手段23と、監視手段23で監視される複数の物理リンクの少なくとも一つのパケット損失率が所定の閾値を超えると、パケット損失率が所定の閾値を超えたリンクを無効(Disable)又はMPTCPトラフィックの送信のみを無効(Disable)とする通信回線停止手段24とを備えている。
As described above, the
すなわち本実施形態に係る無線通信装置2は、監視手段23が、複数の物理リンク(第1,第2の通信回線6,7)を束ねるリンクアグリゲーションにおいて、複数の物理リンクの各リンクにおけるパケット損失率を監視し、監視手段23で監視される複数の物理リンクの少なくとも一つのパケット損失率が所定の閾値を超えると、通信回線停止手段24が。パケット損失率が所定の閾値を超えたリンクを無効又はMPTCPトラフィックの送信のみを無効とする。このため、通信品質を担保することができる。
That is, in the
また、本実施形態では、無線通信装置2が利用する複数の物理リンク(第1,第2の通信回線6,7)の通信方式が互いに異なっている。このため、例えば、一方の通信回線に障害が起こっても、他方の通信回線に同一の障害が生じる虞は少なく、同一の通信方式を利用するよりも通信の安定性が向上し、より効果的に通信品質を担保することができる。
In the present embodiment, the communication methods of the plurality of physical links (first and second communication lines 6 and 7) used by the
また、本実施形態に係る無線通信装置2では、所定の閾値が好ましくは5%であり、より好ましくは1%である。このように所定の閾値を設定することで、通信回線の利用を停止するパケット損失率の閾値が1%であるため通信速度の低減を抑制し、効果的に通信品質を担保することができる。
In the
また、本実施形態に係る無線通信装置2による無線通信方法は、複数の物理リンク(第1,第2の通信回線6,7)を束ねて一つの論理リンクとして扱うMPTCPを利用する無線通信方法である。そして、監視手段23が、複数の物理リンクを束ねるリンクアグリゲーションにおいて、複数の物理リンクの各リンクにおけるパケット損失率を監視する工程と、通信回線停止手段24が、監視手段23で監視される複数の物理リンクの少なくとも一つのパケット損失率が所定の閾値を超えると、パケット損失率が所定の閾値を超えたリンクを無効(Disable)又はMPTCPトラフィックの送信のみを無効(Disable)とする工程とを有している。
The wireless communication method by the
すなわち本実施形態に係る無線通信装置2による無線通信方法は、監視手段23が、複数の物理リンク(第1,第2の通信回線6,7)を束ねるリンクアグリゲーションにおいて、複数の物理リンクの各リンクにおけるパケット損失率を監視し、監視手段23で監視される複数の物理リンクの少なくとも一つのパケット損失率が所定の閾値を超えると、通信回線停止手段24が。パケット損失率が所定の閾値を超えたリンクを無効又はMPTCPトラフィックの送信のみを無効とする。このため、通信品質を担保することができる。
That is, in the wireless communication method by the
(その他の実施形態)
なお、本発明は上述した実施形態には限定されない。すなわち、当業者は、本発明の技術的範囲またはその均等の範囲内において、上述した実施形態の構成要素に関し、様々な変更、コンビネーション、サブコンビネーション、並びに代替を行ってもよい。例えば、上記実施形態では、スマートフォンやタブレット端末、モバイルPC等の無線通信装置2と、サーバ3との間でデータを送受信する例について説明したが、スマートフォンやタブレット端末、モバイルPC等の無線通信装置2間でデータを送受信する場合についても本発明を適用することができる。
(Other embodiments)
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above. That is, those skilled in the art may make various modifications, combinations, subcombinations, and alternatives regarding the components of the above-described embodiments within the technical scope of the present invention or an equivalent scope thereof. For example, in the above-described embodiment, an example in which data is transmitted and received between the
また、上記実施形態では、第1の通信回線6は、例えば、3G、4G、LTE(long Term Evolution)等の通信回線であり、第2の通信回線7は、例えば、WiFi(登録商標)等の通信回線であるとして説明したが、第1の通信回線6は、3G、4G、LTE(long Term Evolution)以外の通信回線であってもよい。また、第2の通信回線7は、WiFi(登録商標)以外の通信回線であってもよい。さらに、上記実施形態では、2つの通信回線(第1,第2の通信回線)を利用する形態について説明したが、3つ以上の通信回線を利用するようにしてもよい。 In the above-described embodiment, the first communication line 6 is a communication line such as 3G, 4G, or LTE (long term evolution), and the second communication line 7 is, for example, WiFi (registered trademark) or the like. The first communication line 6 may be a communication line other than 3G, 4G, and LTE (long term evolution). The second communication line 7 may be a communication line other than WiFi (registered trademark). Further, in the above-described embodiment, the form using two communication lines (first and second communication lines) has been described. However, three or more communication lines may be used.
また、上記実施形態では、無線通信装置2に監視手段23及び通信回線停止手段24を備えているが、サーバ3に監視手段23及び通信回線停止手段24を備えるようにしてもよい。また、無線通信装置2に監視手段23又は通信回線停止手段24のいずれか一方を備え、サーバ3に無線通信装置2側に監視手段23又は通信回線停止手段24の他方を備えるようにしてもよい。さらに、無線通信装置2及びサーバ3の両方に監視手段23及び通信回線停止手段24を備えるようにしてもよい。
In the above embodiment, the
また、上記実施形態では、通信回線停止手段24は、監視手段23で監視されるパケット損失率が所定の閾値を超えると、第1,第2の通信回線6,7のうちパケット損失率が所定の閾値を超えた通信回線の利用を停止し、スタンバイモードとしているが、スタンバイモードとした通信回線について、定期的(例えば、所定時間毎)にパケット損失率を確認し、パケット損失率が所定の閾値を超えていなければ、該通信回線の利用停止、すなわちスタンバイモードを解除するようにしてもよい。
In the above embodiment, the communication
1 無線通信システム
2 無線通信装置
3 サーバ
4 基地局
5 アクセスポイント
6 第1の通信回線(物理リンク)
7 第2の通信回線(物理リンク)
21 第1の通信IF
22 第2の通信IF
23 監視手段
24 通信回線停止手段
25 制御部
1
7 Second communication line (physical link)
21 First communication IF
22 Second communication IF
23 monitoring means 24 communication line stopping means 25 control unit
Claims (5)
前記複数の物理リンクを束ねるリンクアグリゲーションにおいて、前記複数の物理リンクの各リンクにおけるパケット損失率を監視する監視手段と、
前記監視手段で監視される複数の物理リンクの少なくとも一つの前記パケット損失率が所定の閾値を超えると、前記パケット損失率が所定の閾値を超えたリンクを無効とする通信回線停止手段と
を備えることを特徴とする無線通信装置。 A wireless communication device using MPTCP that bundles a plurality of physical links and handles them as one logical link,
In link aggregation that bundles the plurality of physical links, monitoring means for monitoring a packet loss rate in each link of the plurality of physical links;
A communication line stopping unit that invalidates a link whose packet loss rate exceeds a predetermined threshold when at least one of the packet loss rates of a plurality of physical links monitored by the monitoring unit exceeds a predetermined threshold; A wireless communication apparatus.
監視手段が、前記複数の物理リンクを束ねるリンクアグリゲーションにおいて、前記複数の物理リンクの各リンクにおけるパケット損失率を監視する工程と、
通信回線停止手段が、前記監視手段で監視される複数の物理リンクの少なくとも一つの前記パケット損失率が所定の閾値を超えると、前記パケット損失率が所定の閾値を超えたリンクを無効とする工程と
を有することを特徴とする無線通信方法。 A wireless communication method using MPTCP that bundles a plurality of physical links and handles them as one logical link,
A monitoring means for monitoring a packet loss rate in each link of the plurality of physical links in link aggregation in which the plurality of physical links are bundled;
A step of invalidating a link whose packet loss rate exceeds a predetermined threshold when at least one of the plurality of physical links monitored by the monitoring unit exceeds a predetermined threshold when the communication line stop unit exceeds the predetermined threshold; And a wireless communication method.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2020091332A1 (en) * | 2018-10-28 | 2020-05-07 | 엘지전자 주식회사 | Communication using multi-link in wireless lan system |
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