JP2023016381A - 情報通信装置、及び情報通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の送信端末及び複数の受信端末間でそれぞれ通信する通信フローの共有区間においてパケットの転送速度を適切に調整できるようにした情報通信装置及び情報通信方法を提供する。【解決手段】中継装置１０７がリンク共有区間１０８を利用する通信フローＦ１，Ｆ２のうち最優先で転送される通信フローＦ２の遅延上限基準として定格遅延が規定されている。測定部１１５は、測定用パケットをリンク共有区間１０８で通信することで通信遅延を測定する。制限部１２２は、定格遅延とリンク共有区間１０８の通信遅延との間の比較結果、及び、通信フローＦ１、Ｆ２の優先度に基づいて、通信フローＦ１、Ｆ２のリンク共有区間１０８での測定用パケット以外のパケットの転送速度を制限する。【選択図】図５

Description

本発明は、情報通信装置、及び情報通信方法に関する。

例えば、特許文献１には、送信端末が受信端末にデータをリアルタイム伝送する技術が開示されている。この文献には、ネットワークのデータ伝送状態を示す指標値に応じて、送信端末から出力されるべき送信データのビットレート及び単位時間当たりのパケットの送信数を決定づける設定条件について複数算出し、算出された複数の設定条件それぞれが送信データの品質及びネットワークでのデータ遅延量に与える影響を評価し、最適な設定条件による送信レート制御を行う、ことが開示されている。

また非特許文献１には、遅延の上昇と通信帯域の飽和状態を監視し、帯域の飽和が開始するoptimum operating pointにて動作するように単位時間当たりの入力流量を調整する技術が開示されている。定期的に網への負荷を変動させてラウンドトリップ時間（ＲＴＴ）と帯域の推定値を更新するようにしている。このとき、負荷の上限をgainとし、制御のアグレッシブ度をこのgainにより調整している。

特開２０１９－１１１９４５号公報

Neal Cardwell et.al, "BBR: Congestion-Based Congestion Control", acmqueue, 60(2), pp58-66, 2017 (Google)

特許文献１記載の技術では、送信端末が実行するアプリケーションにより送信レートを調整していることから、当該送信ノード以外のノードからの通信負荷によるバッファブロート等の影響により、ネットワークの一部に輻輳状態を生じている場合、遅延を抑制できない。

本開示の目的は、複数の送信端末及び複数の受信端末間でそれぞれ通信する通信フローの共有区間においてパケットの転送速度を適切に調整できるようにした情報通信装置及び情報通信方法を提供することにある。

請求項１記載の発明によれば、通信ノードが複数の送信端末及び複数の受信端末間でそれぞれ通信するパケットの通信フローに共有されるリンク共有区間を通信するものであり、また通信ノードがリンク共有区間を利用し得る通信フローのうち最優先で転送される通信フローの遅延上限基準として定格遅延がリンク共有区間に規定されている。測定部は、測定用パケットをリンク共有区間で通信することで通信遅延を測定する。制限部は、定格遅延とリンク共有区間の通信遅延との間の比較結果、及び、通信フローの優先度に基づいて、通信フローのリンク共有区間での測定用パケット以外のパケットの転送速度を制限している。これにより、複数の送信端末及び複数の受信端末間でそれぞれ通信する通信フローの共有区間においてパケットの転送速度を適切に調整できる。

第１実施形態における情報通信システムの通信フローを示す図である。 情報通信システムの具体構成例を示すブロック図である。 中継装置の電気的構成ブロックを概略的に示す図である。 ナビＥＣＵ及び車両持ち込み携帯端末から外部にデータ送信する際の通信フローその１を示す図である。 ナビＥＣＵ及び車両持ち込み携帯端末から外部にデータ送信する際の通信フローその２を示す図である。 情報通信システムを構成する各機器間で適用されるプロトコルスタックを示す図である。 第１実施形態及び比較例において遅延特性を対比する図である。 Inflightの変化に対する通信遅延特性とデータ転送速度の変化を示す図である。 アプリからの最短要求遅延時間と無負荷時遅延と定格遅延との関係を模式的に示す図である。 比較例の構成図及び通信フローを示す図である。 第２実施形態における測定態様を示す図である。 第３実施形態における測定態様を示す図である。

幾つかの実施形態について図面を参照しながら説明する。以下に説明する実施形態について同一の構成には同一の符号を付して説明を省略することがある。

（第１実施形態）
図１には情報通信システム１を構成する複数の送信端末２、３と複数の受信端末４、５との間の通信フローＦ１、Ｆ２を示している。以下の例では、まず、ネットワーク６を通じて通信する情報通信システム１の形態を概念的に説明し、その後、車両１００に関連するシステム構成に適用した実施例を説明する。

図１に示す情報通信システム１は、複数の送信端末２、３、送信ノード７、リンク共有区間８、受信ノード９、及び複数の受信端末４、５をネットワーク６により相互接続して構成される。送信ノード７は本願に係る通信ノード相当の構成である。リンク共有区間８は、複数の送信端末２、３と複数の受信端末４、５との間でそれぞれ通信するパケットの通信フローＦ１、Ｆ２に共有されるリンクの区間を表すもので、ＬＴＥ（登録商標）、Ｗ－ＣＤＭＡ、ＷｉＦｉ（登録商標）などによる通信リンク８ａを含む通信区間を示している。図１には、リンク共有区間８に所定の通信リンク８ａ、インターネット８ｂを図示している。以下の説明では、通信リンク８ａが、全ての通信フローＦ１、Ｆ２の中でも通信遅延が最も顕著なボトルネックリンクとなる形態を示す。

送信ノード７には定格遅延設定部２０が構成されている。定格遅延設定部２０は、送信ノード７及び受信ノード９間のリンク共有区間８に定格遅延ｔａを設定する。定格遅延ｔａとは、所謂ラウンドトリップタイム（ＲＴＴ）の定格値を示している。本形態の定格遅延ｔａは、送信ノード７がリンク共有区間８を利用する複数の通信フローＦ１、Ｆ２のうち最優先でデータ転送する通信フロー（後述の具体的な実施例では通信フローＦ２）の遅延上限基準を示している。

複数の送信端末２、３は、それぞれローカルネットワーク１０、１１を通じて送信ノード７に接続されており、送信ノード７は、複数の送信端末２、３から送信されるパケットを受信する。送信ノード７は、複数の送信端末２、３からのパケットをキュー１６ａ、１６ｂに順次格納する。送信ノード７は、スケジューラ１７ａを用い、パケットに付された優先度に基づいてリンク共有区間８を通じてパケットを受信ノード９に順次転送する。受信ノード９は、パケットを受信するとローカルネットワーク１３又は１４を通じて当該パケットに格納された宛先アドレスの受信端末４又は５に中継する。これにより、受信端末４又は５はパケットを受信できる。

本形態の送信ノード７及び受信ノード９には測定部１５としての機能が構成されている。測定部１５は、リンク共有区間８を挟んで測定用パケットを通信することでパケットの遅延時間を測定する。

制限部２２は、定格遅延ｔａとリンク共有区間８の通信遅延との間の比較結果、及び、各通信フローＦ１、Ｆ２の優先度に基づいて、各通信フローＦ１、Ｆ２のリンク共有区間８での測定用パケット以外のパケットの転送速度を制限する機能を備えるものである。

＜具体的な実施例＞
次に、上記説明した情報通信システム１を、車両用システム１０１に適用した実施例を説明する。ここでは、図２ないし図８を参照しながら、車両１００に搭載されたカーナビゲーション機能を実行するナビＥＣＵ１０２や、車両１００の乗員が所持する携帯端末１０３から車両１００の外部にデータを送信する場合の実施例を説明する。なお、図２ないし図６には、図１に示した構成要素の符号に対し、対応する構成要素の符号の十の位と一の位を同一値としつつ百の位を１として符号を付し、前述した情報通信システム１の構成要素の説明と同様の説明については省略することがある。

図２には、ナビＥＣＵ１０２及び携帯端末１０３から、他の携帯端末１０４又は車両外部の音声認識サーバ１０５に対してデータを送信する際の構成例を示しており、図３には中継装置１０７及びその周辺の電気的構成例を示している。

本実施例は、車両１００に搭載されるナビＥＣＵ１０２や携帯端末１０３から音声認識サーバ１０５に音声認識リクエストを送信する場合のサービスに適用している。図２及び図３に示すように、車両１００にはナビＥＣＵ１０２が設置されている。ナビＥＣＵ１０２は、ロケータ１３０を接続している。ロケータ１３０は、ＧＮＳＳ受信機及び慣性センサ（何れも図示せず）により構成される。ナビＥＣＵ１０２は、ロケータ１３０を用いて現在位置情報を取得する。またナビＥＣＵ１０２は、車内ＬＡＮ１１０を通じて他のＥＣＵ（図示せず）との間でデータ通信でき、また車内ＬＡＮ１１０を通じて中継装置１０７に通信接続できる。

また車両１００の中には携帯端末１０３が持ち込まれる。携帯端末１０３は、無線通信により車内ＷｉＦｉルータ１１１に接続可能になっており、車内ＷｉＦｉルータ１１１を通じて中継装置１０７に通信接続される。中継装置１０７は、プロセッサ、記憶部１１６、Ｉ／Ｏを備えたマイクロコンピュータを主体として含むＴＣＵ又はＤＣＭと称される制御装置である。機能的には、中継装置１０７は、通信制御部１０７ａを主として動作し、記憶部１１６の他に通信部１１８を備える。ＤＣＭは、Data Communication Moduleの略であり、ＴＣＵは、TelematicsControl Unitの略である。中継装置１０７は、本実施形態に係る情報通信装置として構成される。記憶部２１は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、又はフラッシュメモリなどを用いることができ、非遷移的実体的記録媒体（non transitory tangible storage medium）としての構成も含んでいる。

通信制御部１０７ａは、測定部１１５、複数のキュー１１６ａ、１１６ｂを備える記憶部１１６、スケジューラ１１７ａを用いて通信管理する通信管理部１１７、通信部１１８、データ取得部１１９、定格遅延設定部１２０、及び制限部１２２を備える。測定部１１５、通信管理部１１７、定格遅延設定部１２０は、マイクロコントローラにより記憶部１１６に記憶されたプログラムが実行されることで実現される機能である。

キュー１１６ａ、１１６ｂには、ナビＥＣＵ１０２や携帯端末１０３から送信されたデータがそれぞれ蓄積される。通信管理部１１７は、キュー１１６ａ、１１６ｂに格納された送信用のパケットをその優先度に基づいて通信順序を設定するスケジューラ１１７ａを備える。また通信管理部１１７は、通信部１１８により利用可能な回線の通信リソース及び通信経路を設定する。通信部１１８は、車両１００の外部の通信装置との間で通信するハードウェアである。通信管理部１１７は、回線の種類毎に到達予測時間と転送速度との関係を管理している。

測定部１１５は、測定用パケットを中継装置１０７及び受信ノード１０９間を継続的に送受信することでリンク共有区間１０８の通信遅延を測定する。通信管理部１１７は、中継装置１０７から受信ノード１０９に転送する実パケットより高い優先度にて測定用パケットを送信して通信遅延を測定する。

定格遅延設定部１２０は、リンク共有区間１０８に定格遅延ｔａを設定する。定格遅延設定部１２０は、中継装置１０７及び受信ノード１０９がリンク共有区間１０８を利用する通信フローＦ１、Ｆ２のうち最優先で転送される通信フローＦ２の遅延上限基準として定格遅延ｔａを設定する。ここでいうリンク共有区間１０８は、無線通信事業者により管理される無線通信網１０８ａ、及び、インターネット１０８ｂより構成される。

制限部１２２は、測定部１１５により測定されたリンク共有区間１０８の通信遅延と、定格遅延ｔａとの間の比較結果、及び、リンク共有区間１０８を通信する各通信フローＦ１，Ｆ２の優先度に基づいて、リンク共有区間１０８での測定用パケット以外のパケットの転送速度を制限する。

定格遅延設定部１２０が、リンク共有区間１０８における定格遅延ｔａを設定することで、制限部１２２は、この定格遅延ｔａを満たすようにキュー１１６ａ、１１６ｂから転送するパケットの転送速度を制限する。

図４及び図５に例示したように、無線通信網１０８ａが、エンドトゥエンドの通信フローＦ１、Ｆ２の経路の中で最遅なデータ転送速度となるボトルネックリンクとして構成される。無線通信網１０８ａは、ＬＴＥ（登録商標）、Ｗ－ＣＤＭＡ、ＷｉＦｉ（登録商標）などのコア網による。中継装置１０７は、無線通信網１０８ａ及びインターネット１０８ｂを通じてデータを受信ノード１０９に向けて転送する。

受信ノード１０９は、中継装置１０７から転送されたパケットをＩＳＰ１１３、１１４に送信する。ＩＳＰは、Internet Service Providerの略である。ＩＳＰ１１３、１１４は、携帯端末１０４、音声認識サーバ１０５などの様々な端末にパケットを送信する。

図６にシステムのプロトコルスタックを示している。通常、インターネット１０８ｂを通じてネットワーク６を通信する際にＴＣＰ／ＩＰプロトコルが用いられる。その下位層では、中継装置１０７が無線通信網１０８ａと通信するときにはＬＴＥを用い、その他のイーサネットＥｔｈを用いて通信する。

測定部１１５が転送速度を測定する際には、例えば、ＩＣＭＰ(Internet Control Message Protocol)によりエコー要求メッセージの送受信を行うピング（Ping）コマンドを測定用パケットにより生成し、送信ノード７、受信ノード９にそれぞれ予め割り当てられたＩＰアドレスに一方から他方、他方から一方に送信すると共にその応答速度を検出することで測定用パケットのデータの転送速度を測定する。上り回線又は下り回線の片道を測定しても良いし、上り下り回線の往復を測定しても良い。

次に、上記の動作を説明する。図４及び図５において、ナビＥＣＵ１０２から音声認識サーバ１０５に対し音声認識リクエストを送信する場合の通信フローＦ１と、携帯端末１０３から携帯端末１０４に対し電話アプリにより送話する場合の通信フローＦ２とを比較して説明する。

通信フローＦ２を通じて送信される電話アプリの音声データは即時性が求められる。逆に、また電話以外のデータ転送、例えばナビＥＣＵ１０２が実行するナビアプリによる音声認識サーバ１０５への音声認識リクエストの通信フローＦ１は通信フローＦ１に比較すれば即時性が低い。

また、通信フローＦ１にてリクエスト送信する音声データの量は通信フローＦ２にてリクエスト送信する音声認識データの量に比較して少ない。このような場合、中継装置１０７は、スケジューラ１１７ａにより通信フローＦ１に比較して通信フローＦ２を低負荷且つ高い優先度と見なしてパケットを転送する。

前述したように、測定部１１５は、測定用パケットを送受信することで中継装置１０７及び受信ノード１０９の間のリンク共有区間１０８の通信遅延を常に測定する。中継装置１０７は、当初データを転送する際には、制限部１２２によるデータ転送速度の制限を解除し、図７の時刻ｔ０からｔ１に示すように、入力帯域制限によることなく、当初の無負荷時遅延ｔｍにてデータ転送する。無負荷時遅延ｔｍとは、無線通信網１０８ａの回線の元の通信遅延を示しており、非特許文献１記載のＲＴｐｒｏｐ相当である。

図５の状態に示すように、測定部１１５により測定される通信遅延が、定格遅延ｔａにより定まる閾値より小さい場合、通信管理部１１７は、中継装置１０７の側から帯域制御を行わないようにする。このとき、ナビＥＣＵ１０２及び携帯端末１０３にて実行されるアプリケーションの種類に拘わらず、中継装置１０７は、キュー１１６ａ、１１６ｂに蓄積されたパケットを順次転送する。

無線通信網１０８ａに入力され、受信ノード１０９にて受信完了が確認されていない転送データ量Inflightが時間と共に増加すると、時刻ｔ１において無線通信網１０８ａのボトルネックリンク帯域の増加が止まる。これは例えば、当該ボトルネックリンクが無線通信網１０８ａ内に割り当てられたリソースで可能な最大帯域に達したためである。しかし中継装置１０７は、時刻ｔ１からｔ２に示すように、帯域の増加が継続しているか否かに拘わらず、定格遅延ｔａに達するまで転送データ量を増加させることで無線通信網１０８ａに負荷をかけ続ける。

無線通信網１０８ａでは、典型的にフェアネスを考慮したリソースへのアクセス機構が実装されている。無線通信網１０８ａが、例えば４Ｇ／５Ｇセルラ回線である場合、ＢＳＲ(Buffer Status Report)に基づく転送待ちデータ量に応じたリソース割当が行われる。このようなセルラ回線の場合、ボトルネックリンク帯域は、ボトルネックＩＦのバッファ量に依存し、このバッファ量に応じたリソース割当が行われる。

また、例えば、無線通信網１０８ａとしてＷｉＦｉ（登録商標）を適用した場合であっても、ＷｉＦｉはＤＣＦ(Distributed Coordination Function)を採用しており、ＣＳＭＡ／ＣＡ(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)の方式にしたがって、より速く到来したパケットについて転送優先順位を高くしている。このため、中継装置１０７は、ＷｉＦｉインターフェースのバッファに常にデータがある状態を継続することで、データ転送機会獲得の確率を高くできる。

このような獲得リソース量がバッファ状態に応じ変動し得るリンクにおいては、全体の転送データ量Inflightの増大に応じて無負荷時遅延ｔｍより通信遅延が増加したとしても、転送速度は、図８の下段の比較例に示すように頭打ちすることなく、図８の中段に示すようにバッファの状態に応じて増大を続ける。図８において全体の転送データ量Inflightが所定値ＢＤＰ以上となる領域を参照。ここで示した所定値ＢＤＰは、非特許文献１記載の技術に基づいて推定される値であり、最大帯域幅（maxＢＷ）に最小通信遅延（minＲＴＴ）を乗じることに基づいて求められる。

このため、入力制限帯域によらず定格遅延ｔａに達するまで全体の転送データ量Inflightを増やすように転送試行し続けると良い。中継装置１０７は、転送データ量を増加して無線通信網１０８ａに通信負荷をかけ続けることで、図７の時刻ｔ２からｔ３に示すように、リソース割当をより多く獲得できる。なお図７に示した例では、ボトルネックリンクがバッファ内のデータ量が一定値以上になった場合に追加リソースが割り当てられる制御が行われる無線通信網１０８ａの回線である場合を示しており、バッファ内のデータ量が一定値に達したタイミングがｔ２に相当する。実際のバッファ状態と割り当てリソースの関係は、一般に網の規格によって異なり、また同じ規格の網であっても、基地局設備等の実装や設定により異なる。

中継装置１０７は、測定部１１５により測定される通信遅延が時刻ｔ３において予めＲＴｐｒｏｐより大きく定められた遅延上限基準となる定格遅延ｔａを上回ると、制限部１２２による入力帯域制限を調整することで通信遅延を調整する。

図５の状態に示すように、測定部１１５により測定される通信遅延が、定格遅延ｔａより大きくなると、通信管理部１１７は、通信フローＦ１、Ｆ２の帯域制限を行い、リンク共有区間１０８に入力させるパケットの合計を所定以下に制限し、パケットの転送速度を制限ターゲット値以下に制限する。このとき通信フローＦ１、Ｆ２の優先度を反映し優先度の低いものほど先にパケットの帯域制限を実行することが望ましい。このような入力帯域制限時には、通信管理部１１７のスケジューラ１１７ａは、ナビＥＣＵ１０２及び携帯端末１０３から入力されたパケットを中継装置１０７の内部のキュー１１６ａ、１１６ｂにそれぞれ順次滞留させることになる。

転送速度の制限ターゲット値は、例えばゼロすなわち転送停止、任意の既定値、又は、リンク共有区間１０８の転送速度が輻輳状態と確認される直前の転送速度に対し所定の比率を乗じた値、言い換えると、最後に定格遅延ｔａよりも低く通信遅延が確認されたときの転送速度に対して所定の比率を乗じた値、などのように設定される。

転送速度の制限ターゲット値を決定するルールは、別途記憶部１１６に記憶させておき、制限部１２２によりルールを参照して決定すると良い。また、定格遅延ｔａを下回った後には、例えば直前に定格遅延ｔａを下回っていると判定された時点での帯域制限値の所定割合だけ増やすように通信遅延を制御すると良い。

制限ターゲット値が、任意の既定値などのゼロ以外の値に設定された場合、入力帯域制限時であっても、スケジューラ１１７ａは、通信フローＦ２のキュー１１６ｂの蓄積パケットを優先的にリンク共有区間１０８に転送する。このため、図５のキュー１１６ａ、１１６ｂ内のパケットにハッチングを付して示したように、キュー１１６ａに比べてキュー１１６ｂへのパケットの滞留速度が遅くなる。

これにより、低負荷且つ優先度の高い通信フローＦ２の通信遅延が、定格遅延ｔａ以上に達する確率を、他の通信フローＦ１の負荷状況によることなく低くできる。また定格遅延ｔａを基準とした制御を行うことで、バッファブロートを防止できる。本形態の実施例では、電話アプリの即時性を極力保つことができる。

また通信管理部１１７は、キュー１１６ａ、１１６ｂに滞留した転送用のパケットを既定の条件を満たしたときに廃棄する。パケットを廃棄するための条件は、例えば、キュー１１６ａ、１１６ｂ内のデータ滞在時間が規定のタイムアウト時間以上となった場合、又は、キュー１１６ａ、１１６ｂの中で規定上限データ量を超えた後にパケットが入力された場合などである。この条件も、別途記憶部１１６に記憶しておき、通信管理部１１７がこの条件を参照してパケットを廃棄すると良い。

次に図９を参照しながら定格遅延ｔａの設定方法の詳細を説明する。定格遅延設定部１２０は、リンク共有区間１０８に定格遅延ｔａを設定するとき、ナビＥＣＵ１０２及び携帯端末１０３が実行するアプリから要求される遅延時間のうち最短のものである、最短要求遅延時間を上限として定格遅延ｔａを設定することが望ましい。

前述したように、電話アプリの音声データの転送処理は、電話以外の例えばナビアプリから要求されるデータ転送に比較して即時性が求められる。要求遅延時間はパケットを転送要求するアプリ毎に異なることから、全てのアプリが要求し得る遅延時間のうち最短となる要求遅延時間を取得した上で、この最短要求遅延時間を上限として定格遅延ｔａを設定することが望ましい。このとき、現在使用中のアプリの中で要求遅延が最短となるものに限らず、現在使用していないものも含め今後発生し得る中で、最短となる要求遅延時間の最短要求遅延時間を上限として定格遅延ｔａを設定することが望ましい。

図９のタイミングｔ１０において、車両１００の電源スイッチがオンされ電源投入されると、ナビＥＣＵ１０２が起動しナビアプリを実行する。ナビＥＣＵ１０２は、ユーザがナビゲーションシステムを使用して目的地を発声すると、中継装置１０７を通じて音声認識サーバ１０５にアクセスし、音声認識サーバ１０５によるクラウド音声認識サービスを利用する。リンク共有区間１０８を使用中又は使用予定となる場合にはナビアプリから要求遅延時間が設定される。

例えば、ナビアプリから音声認識用通信の要求遅延時間が５００ｍｓに設定されると、中継装置１０７は、対応する通信フローＦ１の要求遅延時間を５００ｍｓに設定する。これが全てのアプリからの要求遅延のうち最短の場合、例えば他のアプリが起動しておらずナビアプリ自体も音声認識以外の通信を行っていない場合、この５００ｍｓを最短要求遅延時間として設定する。なお個々の通信フローの要求遅延時間は以上のようにアプリから設定されてもよいが、例えばフローの属性ごとにあらかじめ設定されていてもよい。フローの属性は、例えばアクセス先のサーバのアドレスやポート番号、プロトコル種別、プロトコルヘッダ上の品質を規定するフィールドの値などで定義される。

その後、図９の時刻ｔ１５において、車両１００の乗員操作に基づいて携帯端末１０３に予めインストールされた電話アプリが起動されると、携帯端末１０３の電話アプリにより中継装置１０７を通じて他の携帯端末１０４との間で通話を開始する。

電話アプリから要求遅延時間が５０ｍｓに設定されると、中継装置１０７は、通信フローＦ１よりもこの電話アプリが通信に用いる通信フローＦ２の要求遅延時間が短いと判断し、５０ｍｓを最短要求遅延時間として更新する。定格遅延設定部１２０は、最短要求遅延時間を上限として定格遅延ｔａを設定することで、ナビアプリや電話アプリからの要求遅延時間を満たすことができる。特に要求遅延時間が最短な電話アプリからの要求も満たすことができるため、車両１００の乗員は電話アプリを応答遅延なく快適に使用できる。

また定格遅延ｔａは、リンク共有区間１０８の中のボトルネックリンクとなる無線通信網１０８ａの最短遅延時間を下限として設定されていることが望ましい。無線通信網１０８ａの最短遅延時間は、無負荷時の遅延時間ｔｍ（以下、無負荷時遅延ｔｍと称する）に相当する時間である。無負荷時遅延ｔｍとは、中継装置１０７から通信の負荷をかけていない状態で無線通信網１０８ａを通信可能な遅延時間である。この無負荷時遅延ｔｍは、非特許文献１に記載された技術の中の回線の元の通信遅延であるＲＴｐｒｏｐ相当の値である。

例えば、ＬＴＥ（登録商標）、Ｗ－ＣＤＭＡ、ＷｉＦｉ（登録商標）など無線通信網１０８ａの種類ごとに無負荷時遅延ｔｍを設定し、この無負荷時遅延ｔｍを下限として定格遅延ｔａを設定すると良い。

無負荷時遅延ｔｍを決定する際には、リンクの属性ごとに記憶部１１６に予め記憶されたテーブルを参照することで具体的に決定すると良い。例えば、ＬＴＥの場合５ｍｓ、Ｗ－ＣＤＭＡの場合２０ｍｓ、ＷｉＦｉの場合１ｍｓなどのように予め規定された固定値に設定しても良い。また測定部１１５により測定した遅延サンプルに基づき、例えば多数のサンプルのうち最短値をとるなどの統計処理を適用して推定した無負荷時遅延ｔｍを用いても良い。

またリンクの属性は、例えばＬＴＥ／Ｗ－ＣＤＭＡ／ＷｉＦｉ等の接続システム、そのネットワーク接続状態によるものであり、このリンクの属性に基づいて想定される無負荷時遅延ｔｍ、定格遅延ｔａを変更しても良い。リンクの属性は、国や地域によっても変わる。例えば、同じＬＴＥでも国により遅延が異なる。また日本国内でも例えば東京都の離島の場合には、無線通信網１０８ａのコア網内の遅延等のため、東京都内よりも遅延が大きくなる。このため、ネットワーク接続地域に基づいて異なる値に設定すると良い。

無負荷時遅延ｔｍは無線システム自体の規格情報や設計情報に基づき決定してもよい。例えばＬＴＥでは、無線通信網１０８ａの中の通信遅延が所定値、例えば５ｍｓ以内と規定されている。したがって、無負荷時でも５ｍｓは遅延することになるため、この５ｍｓを無負荷時遅延ｔｍとすると良い。またリンク共有区間８の中でその他の無負荷時遅延ｔｍが既知の場合、５ｍｓにこの既知の値を加算した時間を無負荷時遅延ｔｍとすると良い。

また、中継装置１０７が同一種類の無線通信網１０８ａに接続している最中でも、そのネットワーク接続状態に基づいて想定される無負荷時遅延ｔｍを変更しつつ、必要に応じて定格遅延ｔａを変更すると良い。

例えば、図９の時刻ｔ１２、ｔ１４、ｔ１６において、接続セルＣ１から接続セルＣ２、Ｃ３、Ｃ４に順次接続を変更した際に想定される無負荷時遅延ｔｍの設定を変更すると良い。接続セルＣ１～Ｃ４を変更すると、通信周波数帯、帯域幅、基地局送信電力などが変化することがある。このような場合には、これに伴い無負荷時遅延ｔｍの設定を変更し、定格遅延設定部１２０が、当該無負荷時遅延ｔｍを下限として定格遅延ｔａを適正な範囲内に設定すると良い。

また、無線リンク状態に基づいて無負荷時遅延ｔｍも変動する。また割り当てリソース量等が動的に変化すると、これに応じて、無負荷時遅延ｔｍも変動する。このため、この変動に合わせるように無負荷時遅延ｔｍの設定を変化させると共に定格遅延ｔａを適正な範囲内に設定すると良い。

また無線リンクは、パケット破棄による再送要因、また伝搬環境の変動による遅延のゆらぎが大きく、同じ転送データ量Inflightに対し遅延の測定結果に誤差範囲があり、少ないサンプル数で信頼性高く所定値ＢＤＰを求めることは難しい。そこで、既知の無負荷時遅延ｔｍよりも、ゆらぎ分のマージン以上高い値に定格遅延ｔａを設定することが望ましい。既知の無負荷時遅延ｔｍよりも所定マージン以上高い値に定格遅延ｔａを設定することで、遅延ゆらぎに起因した帯域利用効率の低下、又は、過大な遅延を防止できる。

また例えば、測定部１１５は、伝搬路品質を表すパラメータであるＣＱＩが所定値以上ならリンク品質が良く、所定値未満ならリンク品質が悪いと判定し、これに応じて無負荷時遅延ｔｍの設定を変更すると良い。中継装置１０７が無線通信網１０８ａの接続セルＣ１との間で接続している場合、図９の時刻ｔ１０～ｔ１１に示すように、その同一の接続セルＣ１の中でもリンク品質が良い、すなわち品質高のときには、遅延時間は短くなりやすい。このため、無負荷時遅延ｔｍを短く見積もって設定すると良い。

逆に、リンク品質が悪い、すなわち品質低のときには遅延時間は長くなりやすい。このため、図９の時刻ｔ１１～ｔ１２に示すように、無負荷時遅延ｔｍを長く見積もって設定すると良い。これらの要因に基づいて無負荷時遅延ｔｍを変更設定しつつ、定格遅延ｔａを適正な範囲内に変化させると良い。

例えば、移動時にローミングなどを実行することで接続先の通信オペレータ、すなわちキャリアが変わると無負荷時遅延ｔｍも変動する。このように様々な要因に基づく変動に合わせて、無負荷時遅延ｔｍの設定を変更すると共に定格遅延ｔａを適正な範囲内に変更すると良い。これにより、接続セルＣ１～Ｃ４、無線リンク状態、又は通信オペレータを変更した場合には、無負荷時遅延ｔｍの設定を変化させると共に定格遅延ｔａを変化させることで、スケジューラ１１７ａは、リンク共有区間１０８に負荷をかけた際に常に適正な所定範囲内に定格遅延ｔａを保つことができる。

本実施例によれば、中継装置１０７が最優先で転送する通信フローＦ２の遅延上限基準として定格遅延ｔａがリンク共有区間１０８に規定されており、リンク共有区間１０８の通信遅延と定格遅延ｔａとの間の比較結果、及び、 通信フローＦ１、Ｆ２の優先度に基づいて、通信フローＦ１、Ｆ２のリンク共有区間１０８での測定用パケット以外のパケットの転送速度を制限するようにしている。これにより、リンク共有区間１０８においてパケットの転送速度を適切に調整できる。特に、定格遅延ｔａは、リンク共有区間１０８の中のボトルネックリンクとなる無線通信網１０８ａの最短遅延時間を下限として設定され、アプリから中継装置１０７を通じて要求される最短要求遅延時間を上限として設定されている。これにより、より適切な定格遅延ｔａを設定できる。

次に、従来技術を適用した場合の比較例を説明し、比較例に対する本実施形態の効果を説明する。なお、本実施形態の構成要素に対応した比較例の構成要素については、前述した本実施形態の構成要素の符号の百の位を２とした符号を付して説明する。
＜比較例＞
処理内容が、より本実施例に近い非特許文献１記載の技術をベースにして比較例を説明する。図１０に例示したように、リンク共通区間２０８の両端に位置する送信ノード２０７及び受信ノード２０９にＩＰＩＰトンネリングを行うトンネルゲートウェイ５０を配する構成が比較例として考えられる。この技術では、送信ノード２０７及び受信ノード２０９にトンネルゲートウェイ５０を配すると共に既存のＩＰＩＰ等の任意のトンネリングプロトコルを用いてトンネリングする。また、図１０に示すように、ＩＰＩＰトンネルの中に非特許文献１記載のＢＢＲセッションを導入することが考えられる。トンネルゲートウェイ５０においては、優先度ごとのキュー１６ａ、１６ｂの取り出しを実装しており、流量制御は、ＢＢＲセッション内にて行われる。

しかし、非特許文献１記載の技術は、ＴＣＰベースであり、プロトコルヘッダ、処理のオーバーヘッドが大きい。また、例えばセルラ回線のように帯域飽和状況に対し、通信遅延の増加が連動するとは限らない回線に対しては最適に動作しないことになる。非特許文献１の記載では、gainを１．２５まで上昇させることで、セルラ回線の変動に追従したと報告されているが、このgainはセルラ回線の制御状況によって変わるため、最適値を見つけるチューニングが困難である。

送信端末２、３のアプリの実行に基づく最大通信遅延は、回線の元の通信遅延であるＲＴＴｐｒｏｐよりもマージン分大きくなる。また、このピークが存在するため、双方向に負荷がかかっている場合には、帯域測定の誤差が拡大する。

前述したように、セルラ回線におけるボトルネックリンク帯域は、ボトルネック回線のインタフェースのバッファ量に依存する。ＢＢＲを用いたセッション制御では、ボトルネック速度を負荷に対し飽和した点として求めるが、最低限のボトルネック帯域しか確保されない。なお、図７の下段に比較例を適用したときの変化を示しているが、通信遅延がボトルネック帯域に達すると通信遅延を低下させ、これにより回線の元の通信遅延であるＲＴＴｐｒｏｐに制御している。

＜比較例に対する本実施形態の構成及び効果＞
本実施形態の方式を採用すると、通信遅延を既知の無負荷時遅延ｔｍよりも大きい値である定格遅延ｔａを保つよう制御することで定常的に無線通信網１０８ａに負荷をかけ、ボトルネックリンクとなる無線通信網１０８ａからリソース割当を獲得できる。言い換えると、本実施形態によれば、大きく定格遅延ｔａを設定することで、より大きい帯域を獲得できる。これにより、通信フローＦ１、Ｆ２共にエンドトゥエンドのスループットを改善できる。本実施形態の方が、処理・通信オーバーヘッド共に小さく構成できる点でも有利である。

（第２実施形態）
第２実施形態について図１１を参照しながら説明する。図１１に示すように、中継装置１０７を介することなく測定部１１５を構成しても良い。

この場合、測定部１１５は、中継装置１０７を介することなく直接車内ＬＡＮ１１０及びリンク共有区間１０８の転送速度を測定でき、中継装置１０７の転送遅延を極力除外して測定できる。測定部１１５は、車内ＬＡＮ１１０を通じて通信管理部１１７のスケジューラ１１７ａに測定用パケットにより測定した測定結果を送信し、スケジューラ１１７ａはこの測定結果に基づいてパケットの転送処理を管理する。この場合も、前述実施形態と同様の作用効果を奏する。

（第３実施形態）
第３実施形態について図１２を参照しながら説明する。図１２に示すように、中継装置１０７を介して接続された車両１００の中の車両用装置に測定部１１５を構成しても良い。測定部１１５は、測定用パケットを中継装置１０７に送信する。

中継装置１０７のスケジューラ１１７ａは、測定部１１５からの測定用パケットを最優先で車両１００の外部に転送する。この場合についても、測定部１１５は、車内ＬＡＮ１１０、中継装置１０７、無線通信網１０８ａ、及びインターネット１０８ｂの間の転送速度を測定できる。これにより前述実施形態と同様の作用効果を奏する。

（他の実施形態）
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、種々変形して実施することができ、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。例えば以下に示す変形又は拡張が可能である。

記憶部１１６は、不揮発性の記憶媒体を含む構成であれば良い。記憶媒体には、各プロセッサによって実行される種々のプログラムが格納されている。例えば、記憶部１１６は、回路基板上に設けられた構成に限定されず、メモリカード等により構成されていても良く、スロット部に挿入されることで中継装置１０７の処理回路に電気的に接続される構成であっても良い。

本開示に記載の送信ノード７、中継装置１０７による手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することにより提供された専用コンピュータにより実現されても良い。或いは、本開示に記載の送信ノード７、中継装置１０７及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によりプロセッサを構成することにより提供された専用コンピュータにより実現されても良い。

若しくは、本開示に記載の送信ノード７、中継装置１０７及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路により構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより実現されても良い。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていても良い。

本発明は、前述した実施形態に準拠して記述したが、本発明は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本発明は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本発明の範畴や思想範囲に入るものである。

図面中、７は送信ノード（通信ノード）、１０７は中継装置（情報通信装置）、８、１０８はリンク共有区間、１０８ａは無線通信網（ボトルネックリンク）、９は受信ノード（通信ノード）、１５、１１５は測定部、２２、１２２は制限部、を示す。

Claims (6)

1. 複数の送信端末及び複数の受信端末間でそれぞれ通信するパケットの通信フローに共有されるリンク共有区間（８、１０８）を通信する通信ノード（７、１０７）を備え、
   測定部（１５、１１５）により測定用パケットを前記リンク共有区間にて通信することで通信遅延を測定するように構成され、前記通信ノードが前記リンク共有区間を利用し得る前記通信フローのうち最優先で転送される前記通信フローの遅延上限基準として定格遅延が前記リンク共有区間に規定されており、
   前記リンク共有区間の前記通信遅延と前記定格遅延との間の比較結果、及び、前記通信フローの優先度に基づいて、前記測定用パケット以外の前記パケットの転送速度を制限する制限部（２２、１２２）、を設けた情報通信装置。
2. 前記定格遅延は、前記リンク共有区間の中のボトルネックリンク（８ａ、１０８ａ）の最短遅延時間を下限として設定される請求項１記載の情報通信装置。
3. 前記定格遅延は、アプリから前記通信ノードを通じて要求される最短要求遅延時間を上限として設定される請求項１又は２記載の情報通信装置。
4. 前記制限部が前記転送速度を制限する際の制限ターゲット値は、ゼロ、任意の既定値、又は、前記リンク共有区間の前記転送速度が輻輳状態と確認される直前の前記転送速度に対し所定の比率を乗じた値、に設定される請求項１から３の何れか一項に記載の情報通信装置。
5. 前記定格遅延は、既知の無負荷時遅延（ｔｍ）よりも大きく予め設定され、
   前記リンク共有区間に負荷をかける際に前記定格遅延を所定範囲内に保つよう常に前記通信遅延を制御するスケジューラ（１１７）、を備える請求項１から４の何れか一項に記載の情報通信装置。
6. 通信ノード（７、１０７）が複数の送信端末（２、１０２、３、１０３）及び複数の受信端末（４、１０４、５、１０５）間でそれぞれ通信するパケットの通信フローに共有されるリンク共有区間（８、１０８）を通信するものであり、前記通信ノードが前記リンク共有区間を利用し得る前記通信フローのうち最優先で転送される前記通信フローの遅延上限基準として定格遅延が前記リンク共有区間に規定されているときに、
   測定部（１５、１１５）が、測定用パケットを前記リンク共有区間で通信することで通信遅延を測定する過程と、
   制限部（２２、１２２）が、前記定格遅延と前記リンク共有区間の前記通信遅延との間の比較結果、及び、前記通信フローの優先度に基づいて、前記通信フローの前記リンク共有区間での前記測定用パケット以外の前記パケットの転送速度を制限する過程と、
   を備える情報通信方法。
   

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