JP4322231B2

JP4322231B2 - 通信方法、通信システム、中継装置及びコンピュータプログラム

Info

Publication number: JP4322231B2
Application number: JP2005170949A
Authority: JP
Inventors: 仁山内; 隆一松倉
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2004-12-08
Filing date: 2005-06-10
Publication date: 2009-08-26
Anticipated expiration: 2025-06-10
Also published as: JP2006191523A

Description

本発明は、複数の端末装置と、該端末装置と無線通信を行う中継装置とを用いた通信方法、該通信方法を適用した通信システム、該通信システムにて用いられる中継装置、及び該中継装置を実現するコンピュータプログラムに関し、特に通信の品質低下を抑制する通信方法、通信システム、中継装置及びコンピュータプログラムに関する。

近年、一般家庭及び企業において、ＶｏＩＰ(Voice over IP) によるＩＰ電話の普及が急速に進んでおり、更に最近では、無線ＬＡＮを利用した携帯型ＩＰ電話も注目され始めており、一部の企業での導入も開始されるようになってきている。

無線ＬＡＮの様に無線通信を利用した通信システムでは、アクセスポイントと呼ばれる中継装置からの電波が届く範囲に存在する複数の端末装置に同じ電波が到着する。中継装置は、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance:衝突回避機能付きキャリア感知多重アクセス）方式等により、複数の端末装置からの電波が衝突しないように制御することで、複数の端末装置間で通信帯域を共有し、複数の端末装置との通信を実現する。

また無線ＬＡＮでは、通信経路上の障害物、中継装置及び端末装置間の距離等の要因により通信状態が変化した場合でも通信品質を維持して通信を継続することができるように通信フレーム再送機能、リンク速度最適化機能等のフォールバック通信機能を備えている。通信フレーム再送機能とは、ＭＡＣ(Media Access Control)レイヤにて、ＡＣＫ(Acknowledgement) フレームの受信の有無に基づき通信フレームの到達状況を確認し、ＡＣＫフレームが返ってこない場合は、通信フレームを再送する機能である。リンク速度最適化機能とは、通信フレームを再送しても通信フレームの到達を確認することができない場合、ＡＣＫフレームが返るまで通信フレーム再送を繰り返しながら、中継装置及び端末装置間のデータ通信速度であるリンク速度を段階的に低速化する機能である。例えばＩＥＥＥ８０２．１１ｂとして規定された無線通信規格では、リンク速度を、１１Ｍｂｐｓから５．５Ｍｂｐｓに低速化し、更に２Ｍｂｐｓ、１Ｍｂｐｓと低速化する。そして電波状態の回復により通信状態が好転した場合には、全体としてのスループットが向上するようにリンク速度の高速化を行う。

通信状態が悪化した場合、上述した通信フレーム再送機能により通信フレームが再送されるため遅延が発生する。またリンク速度最適化機能によるリンク速度の低速化も行われ、高速なリンク速度から安定した通信が可能な低速なリンク速度に変更されるまで通信フレームの再送が繰り返されることになり遅延が発生する。再送を一定回数繰り返しても宛先へ到達しない場合には、通信フレームは破棄されパケットロスが発生する。さらにリンク速度最適化機能では、通信状態が好転した場合にはリンク速度の高速化を実行する。通信状態が変動する場合は、リンク速度の高速化及び低速化が繰り返され、フレーム再送及び遅延が繰り返し発生する。ＦＴＰ(File Transfer Protocol)、ＨＴＴＰ(Hyper Text Transfer Protocol)等の通信規約に基づく通信では、遅延やパケットロスは問題とならないが、ＶｏＩＰ等のストリーミング通信においては、音質、画質等の通信品質の劣化の原因となる。

リンク速度が低速になった場合、ストリーミング通信を維持するために単位時間当たりに転送するデータ量を維持するため、中継装置では、当該端末装置に割り当てる通信帯域を増加して通信の占有率を大きくすることとなる。例えばリンク速度が１１Ｍｂｐｓから５．５Ｍｂｐｓに低下した場合、所定量のデータを送受信するためには２倍の通信帯域を割り当てることとなる。

下記の特許文献１では、これらの問題を解決するため、リンク速度の変更周期をリンク速度毎に変更することで、リンク速度の最適化処理の効率化を行っている。全てのリンク速度について共通の周期でリンク速度の変更を行うと、通信フレームの送信で時間がかかる最低速度のリンク速度に合わせて、変更周期を長くしなければならない。そこでリンク速度毎に変更周期を変更することができるようにして、電波状態等の通信状態の影響を受けやすく通信フレームの送信を短時間で行うことが可能な高速なリンク速度の場合には、短い周期できめ細かくリンク速度の調整を行い、通信状態の影響を受けにくく通信フレームの送信に時間がかかる低速なリンク速度の場合には、長い周期でリンク速度の調整を行うようにする。特許文献１に開示された通信方法では、通信状態の変動が少なくリンク速度が安定する環境では、リンク速度の高速化を効率的に行うことができ、全体としてのスループットを向上させることが可能である。
特開２００３−２４４１０５号公報

しかしながら特許文献１に開示されている従来の通信方法では、例えば通信状態が急激に変化する環境下及び通信状態が不安定な環境下では、通信品質に関する効果は小さいという問題がある。例えば端末装置の移動により、通信状態が良いエリアから、通信状態が悪いエリアへ移動し、通信状態が急激に悪化してリンク速度を１１Ｍｂｐｓから１Ｍｂｐｓへ変更する必要がある場合、リンク速度の制御では段階的に速度を低速化しながら通信フレーム再送を繰り返すことになり、遅延が生じることとなる。また通信状態が不安定な環境下で、リンク速度の上下変動が発生する場合には、通信フレームの再送が繰り返され遅延が生じることとなる。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、通信帯域の使用状況に応じてリンク速度を設定することにより、通信状態の影響を受けにくく、またリンク速度の変化を最小限に抑えることができるので、通信フレームの再送が繰り返されることを防止し、これによる様々な効果を奏する通信方法、該通信方法を適用した通信システム、該通信システムにて用いられる中継装置、及び該中継装置を実現するコンピュータプログラムの提供を目的とする。

本願は、複数の端末装置と、該端末装置と無線通信を行う中継装置とを用い、該中継装置は、使用可能な通信帯域の中から各端末装置に夫々占有させる通信帯域を割り当て、割り当てた通信帯域を使用して前記端末装置毎に設定される通信速度で、前記各端末装置とデータを送受信する通信方法において、前記中継装置は、通信帯域の使用状況に基づき使用可能な通信帯域を算出し、使用可能な通信帯域を使用した可及的に低速な通信速度を設定する通信方法を開示する。

本願は、複数の端末装置と、該端末装置と無線通信を行う中継装置とを備え、該中継装置は、使用可能な通信帯域の中から各端末装置に夫々占有させる通信帯域を割り当て、割り当てた通信帯域を使用して前記端末装置毎に設定される通信速度で、前記各端末装置とデータを送受信する通信システムにおいて、前記中継装置は、通信帯域の使用状況に基づき使用可能な通信帯域を算出する手段と、使用可能な通信帯域を使用した可及的に低速な通信速度を設定する手段とを備える通信システムを開示する。

本願は、複数の端末装置と無線通信を行う手段を備え、使用可能な通信帯域の中から各端末装置に夫々占有させる通信帯域を割り当て、割り当てた通信帯域を使用して前記端末装置毎に設定される通信速度で、前記各端末装置とデータを送受信する中継装置において、通信帯域の使用状況を記録する手段と、記録している使用状況に基づき使用可能な通信帯域を算出する算出手段と、使用可能な通信帯域を使用した可及的に低速な通信速度を設定する設定手段とを備える中継装置を開示する。

本願は、通信相手となる前記端末装置の数又は該端末装置との通信状態の変化を検出する手段と、検出した変化に応じて、前記各端末装置の通信速度の再設定及び通信帯域の再割当を行う手段とを更に備える中継装置を開示する。

本願は、通信していない端末装置からの通信要求を受信する手段を更に備え、前記設定手段は、通信要求の送信元の端末装置との通信の通信速度を設定するように構成してある中継装置を開示する。

本願は、前記算出手段が算出した使用可能な通信帯域に基づいて、通信要求の送信元の端末装置との通信に必要な通信帯域の確保の可否を判定する手段と、通信帯域の確保が不可と判定した場合に、通信している各端末装置との通信状態を検出する手段と、検出した通信状態に基づいて、通信速度を高速化する端末装置を選択する手段と、選択した端末装置の通信速度を高速化する手段とを更に備える中継装置を開示する。

本願は、通信している端末装置の通信状態の悪化を検出する手段と、他の端末装置との通信状態を検出する手段と、検出した通信状態に基づいて、通信速度を高速化する端末装置を選択する手段と、選択した端末装置の通信速度を高速化する手段と、通信状態が悪化した端末装置に通信帯域を再割当する手段と、通信状態が悪化した端末装置の通信速度を低速化する手段とを更に備える中継装置を開示する。

本願は、前記中継装置及び端末装置間で送受信されるデータは、所定速度での伝送を要するストリーミング通信用のデータである中継装置を開示する。

本願は、複数の端末装置と無線通信を行う手段を備えるコンピュータに、使用可能な通信帯域の中から各端末装置に夫々占有させる通信帯域を割り当て、割り当てた通信帯域を使用して前記端末装置毎に設定される通信速度で、前記各端末装置とデータを送受信させるコンピュータプログラムにおいて、コンピュータに、通信帯域の使用状況に基づき使用可能な通信帯域を算出させる手順と、使用可能な通信帯域を使用した可及的に低速な通信速度を設定させる手順とを実行させるコンピュータプログラムを開示する。

本願では、通信帯域の使用状況に応じて、通信速度を設定することにより、特に電波状態等の通信状態の影響を受けにくい低速な通信速度を設定することにより、安定した通信を行うことが可能である。また通信速度を変更する回数を抑えることができるため、通信速度変更時の通信フレーム再送回数を抑えることができるので、通信フレームの再送に伴う遅延を防止することが可能である。またこのため通信帯域を有効に使うことができるので、通信時の帯域不足を解消することが可能である。

また本願では、新たに端末装置から通信要求を受信した場合等の中継装置と通信する端末装置の数の変化を検出した場合で、当該端末装置との通信に必要な通信帯域の確保が不可である判定したとき、通信状態が良好な端末装置の通信速度を高速化して、通信帯域を補い、新たな端末装置との通信を可能とすることにより、多数の端末装置との通信を可能とし、しかも通信状態が良好な端末装置の通信速度を高速化することで通信帯域を確保しているので、通信速度を高速化した端末装置の通信状態が不安定になる可能性が低く、従って最小限の通信フレームの再送で通信速度の変更を行うことができるので、通信フレームの再送に伴う遅延を最小限に抑制することが可能である。

さらに本願では、例えば端末装置を操作する操作者が会話中に電波状態の悪いエリアに移動し、通信状態が悪化した場合、通信状態が良好な端末装置の通信速度を高速化して、通信帯域を補い、通信状態が悪化した端末装置の通信速度を低速化して割り当てる通信帯域を拡大することにより、安定した通信を確保し、しかも通信状態が良好な端末装置の通信速度を高速化することで通信帯域を確保しているので、通信速度を高速化した端末装置の通信状態が不安定になる可能性が低く、従って最小限の通信フレームの再送で通信速度の変更を行うことができるので、通信フレームの再送に伴う遅延を最小限に抑制することが可能である。

本願に記載の通信方法、通信システム、中継装置及びコンピュータプログラムでは、アクセスポイントとして用いられる中継装置と、該中継装置と無線通信を行う携帯型ＩＰ電話等の複数の端末装置とを用い、中継装置は、通信帯域の使用状況に基づき使用可能な通信帯域を算出し、使用可能な通信帯域を使用した通信速度、特に可及的に低速な通信速度を設定する。

この構成により、電波状態等の通信状態の影響を受けにくい低速な通信速度を維持することとなるので、安定した通信を行うことが可能である等、優れた効果を奏する。また例えば通信状態が良くても通信速度を高速化することが無く、通信速度を変更する回数を抑えることができるため、通信速度変更時の通信フレーム再送回数を抑えることができるので、通信フレームの再送に伴う遅延を防止することが可能である等、優れた効果を奏する。またこのため通信帯域を有効に使うことができるので、通信時の通信帯域不足を解消することが可能である等、優れた効果を奏する。また通信フレームの再送の繰り返しによるパケットロスも逓減することが可能となり、音声品質の低下を防止する等、優れた効果を奏する。

さらに本願では、新たに端末装置から通信要求を受信した場合等の中継装置と通信する端末装置の数の変化を検出した場合で、当該端末装置との通信に必要な通信帯域の確保が不可である判定したとき、通信状態が良好な端末装置の通信速度を高速化して、通信帯域を補い、新たな端末装置との通信を可能とすることにより、多数の端末装置との通信を可能とし、しかも通信状態が良好な端末装置の通信速度を高速化することで通信帯域を確保しているため、通信速度を高速化した端末装置の通信状態が不安定になる可能性が低く、従って最小限の通信フレームの再送で通信速度の変更を行うことができるので、通信フレームの再送に伴う遅延を最小限に抑制することが可能である等、優れた効果を奏する。

また本願では、例えば端末装置を操作する操作者が通信中に電波状態の悪いエリアに移動し、通信状態が悪化した場合、通信状態が良好な端末装置の通信速度を高速化して、通信帯域を補い、通信状態が悪化した端末装置の通信速度を低速化して割り当てる通信帯域を拡大することにより、安定した通信を確保し、しかも通信状態が良好な端末装置の通信速度を高速化することで帯域を確保しているので、通信速度を高速化した端末装置の通信状態が不安定になる可能性が低く、従って最小限の通信フレームの再送で通信速度の変更を行うことができるので、通信フレームの再送に伴う遅延を最小限に抑制することが可能である等、優れた効果を奏する。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明の通信システムの構成例を概念的に示す説明図である。図１中１は、アクセスポイントとして無線通信を中継する通信用コンピュータを用いた本発明の中継装置であり、中継装置１は、携帯型ＩＰ電話等の複数の端末装置２，２，…と、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式等の方式にて無線通信を行う。また中継装置１は、端末装置２，２，…との無線通信を管理するＳＩＰ(Session Initiation Protocol) 等の通信規約に基づき通信するストリームサーバコンピュータを用いた通信管理装置３に接続されており、通信管理装置３は、管理対象となる夫々の通信を通信識別子で識別して管理している。

通信管理装置３の管理に基づき中継装置１及び端末装置２，２，…間では無線ＬＡＮを実現しており、無線ＬＡＮを介して中継装置１から端末装置２，２，…にＩＥＥＥ８０２．１１ｅにて規定されるＱｏＳ(Quality of Service)技術に則したＶｏＩＰ等のストリーミングサービスを提供している。

本願出願人が出願した特願２００３−３１１０３３にて詳述されている様に、無線ＬＡＮでは、通信帯域を複数の端末装置２，２，…間で同時に共有して通信を行うため、ＶｏＩＰ等のストリーミングサービスを提供する上では、通信管理装置３にて管理されるストリーミング通信に係る通信フレームの中継を優先して行う。また中継装置１は、各端末装置２，２，…に対して、通信帯域の占有率を夫々動的に割り当てることが可能であり、さらに各端末装置２，２，…との通信速度（リンク速度）も夫々動的に設定することが可能である。中継装置１が端末装置２に対して割り当てる通信帯域が大きい程、また設定する通信速度が高速である程、多くのデータ量を送受信することが可能である。但し電波状態等の外部の通信状態が劣悪である場合、高速な通信速度による通信は、通信品質の確保が困難になる。

図２は、本発明の通信システムが備える各種装置の構成例を示すブロック図である。中継装置１は、装置全体を制御するＣＰＵ等の制御手段１０、本発明のコンピュータプログラム２００及びデータ等の各種情報を記録したＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体３００から各種情報を読み取るＣＤ−ＲＯＭドライブ等の補助記憶手段１１、補助記憶手段１１により読み取った各種情報を記録するハードディスク等の記録手段１２、及び情報を一時的に記憶するＲＡＭ等の記憶手段１３を備えている。そして記録手段１２から本発明のコンピュータプログラム２００及びデータ等の各種情報を読み取り、情報を一時的に記憶するＲＡＭ等の記憶手段１３に記憶させてコンピュータプログラム２００に含まれる各種手順を制御手段１０により実行することで、通信用コンピュータは、本発明の中継装置１として動作する。さらに中継装置１は、端末装置２，２，…と無線通信を行う無線通信手段１４、及び通信管理装置３と有線通信を行う有線通信手段１５を備えている。また中継装置１が備える記録手段１２の記録領域の一部は、各端末装置２，２，…との通信速度、通信帯域等の通信に必要な情報を管理する管理テーブル１２ａとして用いられる。なお中継装置１が備える記録手段１２の記録領域の一部を管理テーブル１２ａとして用いるのではなく、中継装置１に接続する他の装置の記録手段の記録領域を管理テーブル１２ａとして用いる様にしても良い。

端末装置２は、装置全体を制御する制御手段２０、各種処理に必要なコンピュータプログラム及びデータ等の情報を記録するＲＯＭ、ＲＡＭ等の記録手段２１を備えている。さらに制御手段２０は、通信を制御する通信制御手段２２を制御し、通信制御手段２２は、電話通信に要するデジタル信号等のデータを送受信するアンテナ及びその付属回路等の通信手段２３を制御する。また制御手段２０は、スピーカ等の音声出力手段２４から出力するアナログ音声信号及びマイク等の音声入力手段２５から入力されるアナログ音声信号の変換処理を行う音声処理手段２６を制御する。音声処理手段２６による変換処理とは、音声出力手段２４から出力すべくデジタル信号をアナログ音声信号に変換する処理、及び音声入力手段２５から入力された音声に基づくアナログ音声信号をデジタル信号に変換する処理である。さらに端末装置２は、制御手段２０の制御により、英数字及び各種命令等のキー入力を受け付ける押し釦等のキー入力手段２７から入力を受け付け、キー入力された情報及び送受信する情報等の各種情報を表示する液晶ディスプレイ等の表示手段２８に必要な情報を表示させる。

図３は、本発明の中継装置１が備える管理テーブル１２ａの記録内容の一例を概念的に示す説明図である。管理テーブル１２ａは、中継装置１が中継する通信の中で、ストリーミング通信等の優先的に中継する通信に関する情報を管理する。管理テーブル１２ａでは、データの送信元及び宛先となる端末装置２を識別する識別情報、状態、データ転送量、通信速度（リンク速度）、フレーム再送平均、占有帯域、帯域占有率、通信方向等の各種項目が夫々対応付けられたレコードとして記録されている。なお図３に例示した管理テーブル１２ａの記録内容は、ＩＰアドレスとして「１９２．１６８．２５４．１０」が割り当てられた第１の端末装置２が、ポート番号が「１２３４５」である受信ポートと、ポート番号が「５４３２１」である送信ポートとを用い、１１Ｍｂｐｓの通信速度で中継装置１と接続し、ＩＰアドレスとして「１９２．１６８．２５４．１１」が割り当てられた第２の端末装置２が、ポート番号が「６５４３２」である送信ポートと、ポート番号が「１２３４５」である受信ポートとを用い、５．５Ｍｂｐｓの通信速度で中継装置１と接続し、中継装置１が、第１の端末装置２及び第２の端末装置２間の通信を中継する状況を示している。また管理テーブル１２ａの記録内容は、逐次更新される。

データの送信元となる端末装置２を識別する識別情報とは、送信元である第１の端末装置２に係る「１９２．１６８．２５４．１０」等のＩＰアドレス及び「５４３２１」等のポート番号を示す情報である。データの宛先となる端末装置２を識別する識別情報とは、第２の端末装置２に係る「１９２．１６８．２５４．１１」等のＩＰアドレス及び「６５４３２」等のポート番号を示す情報である。

状態とは、「通話中」等の通信状態を示す情報である。データ転送量とは、「６４（ｋｂｉｔ／秒）」等のストリーミング通信に必要なデータ量を示す値である。通信速度とは、中継装置１及び端末装置２間でのリンク速度であり、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂとして規定された無線通信規格では、「１１Ｍｂｐｓ」、「５．５Ｍｂｐｓ」、「２Ｍｂｐｓ」及び「１Ｍｂｐｓ」の中から選択される。フレーム再送平均とは、１フレームを送信するために繰り返したフレーム再送の回数を、例えば直近の送信フレーム１０個分について平均した値である。

占有帯域とは、中継装置１が提供する単位時間あたりのデータの送受信容量（通信帯域）のうち、各端末装置が無線通信において使用するデータ転送量に応じた通信帯域であり、図３に例示した管理テーブル１２ａでは、下記の式１により占有帯域（Ｋｂｐｓ）として算出した値により示している。そして全体の通信帯域に対して使用する通信帯域の割合が帯域占有率（％）である。なお周期内での時間（ｍｓｅｃ）又は時間の占有率（％）で示してもよいことは言うまでもない。

占有帯域＝［データ転送量×（１１／通信速度）＋｛送信待ち時間での占有帯域＋ヘッダサイズ×（１１／通信速度）＋ＡＣＫでの占有帯域｝×１秒間の送信フレーム数］×（フレーム再送平均＋１） ……式１

通信方向は、「端末装置→中継装置」又は「中継装置→端末装置」として示される。

次に本発明の通信システムにおける各種装置の処理について説明する。本発明の通信システムでは、中継装置１が中継する無線ＬＡＮの通信帯域全体の中で、予めストリーミング通信専用に割り当てる通信帯域を確保しておき、ストリーミング通信として使用する通信帯域の合計が、ストリーミング通信専用として確保している通信帯域を超えない範囲で、可及的に低速になるように通信速度を決定し、通信帯域を割り当てる。具体的な処理は以下の通りである。

図４は、本発明の通信システムが備える中継装置１の新規通話開始処理を示すフローチャートである。本発明の中継装置１は、記憶手段１３に記憶させたコンピュータプログラム２００を実行する制御手段１０の制御により、無線通信手段１４にて、通信していない端末装置２からのストリーミング通信に係る通信要求を受信し（Ｓ１０１）、管理テーブル１２ａの記録内容に基づいて、ストリーミング通信用に確保している通信帯域の中で占有されておらず使用可能な未使用の通信帯域を算出し（Ｓ１０２）、算出した通信帯域内で、所定量のデータ、ここでは６４ｋｂｉｔ／秒のデータを送受信する時の通信速度を算出し（Ｓ１０３）、算出した通信速度が、通信速度の最高値、ここでは１１Ｍｂｐｓ以下であるか否かを判定する（Ｓ１０４）。即ちステップＳ１０２〜Ｓ１０４の処理により、通信要求の送信元の端末装置２が通信するために必要な通信帯域の確保の可否を判定する。なお以降の説明では、通信要求の送信元の端末装置２を通信要求端末装置２ａとして示す。

ステップＳ１０４において、ステップＳ１０３にて算出した通信速度が最高値以下であり、通信要求端末装置２ａが通信するために必要な通信帯域の確保が可能であると判定した場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、中継装置１は、制御手段１０の制御により、通信要求の送信元の端末装置２に対し、割り当て可能な通信帯域内に収まる可及的に低速な通信速度を設定し（Ｓ１０５）、設定した通信速度に応じて通信帯域を割り当て（Ｓ１０６）、割り当てた通信帯域で設定された速度での通信を開始する（Ｓ１０７）。また割り当てられた通信帯域、設定された通信速度等の通信に必要な情報は管理テーブル１２ａに記録される。

ステップＳ１０４において、ステップＳ１０３にて算出した通信速度が最高値より大きく、通信要求端末装置２ａが通信するために必要な通信帯域の確保が不可であると判定した場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、中継装置１は、制御手段１０の制御により、通信している各端末装置２，２，…との通信状態を検出し（Ｓ１０８）、検出した通信状態に基づいて通信速度を高速化する端末装置２を選択する（Ｓ１０９）。通信状態に基づく選択とは、通信している各端末装置２，２，…との通信に係るフレーム再送率、通信速度及び電波強度から通信状態が良好な端末装置２を選択することを示す。具体的にはフレーム再送率が最も低い端末装置２を最も通信状態が良好な端末装置２として選択し、フレーム再送率が最も低い端末装置２が複数存在する場合には、その中で最も通信速度が低い端末装置２を最も通信状態が良好な端末装置２として選択し、通信速度が最も低い端末装置２が複数存在する場合には、その中で最も電波強度が強い端末装置２を最も通信状態が良好な端末装置２として選択する。即ちフレーム再送率、通信速度、そして電波強度の優先順位で通信状態を判定するのである。また通信速度を高速化する端末装置２として、複数の端末装置２，２，…を選択するようにしてもよい。なお以降の説明において、通信速度を高速化する端末装置２として選択された端末装置２を選択端末装置２ｂとして示す。

そして中継装置１は、制御手段１０の制御により、選択端末装置２ｂの通信速度を高速化した場合の確保可能な通信帯域（未使用となり使用可能となる通信帯域）を算出し（Ｓ１１０）、確保可能な通信帯域内で、通信要求端末装置２ａがストリーミング通信に必要な所定量のデータを送受信する時の通信速度を算出し（Ｓ１１１）、算出した通信速度が最高値以下であるか否かを判定する（Ｓ１１２）。即ちステップＳ１１０〜Ｓ１１２の処理により、通信要求の送信元の端末装置２が通信するために必要な通信帯域の確保の可否を判定する。

ステップＳ１１２において、ステップＳ１１１にて算出した通信速度が最高値以下であり、通信要求端末装置２ａが通信するために必要な通信帯域の確保が可能であると判定した場合（Ｓ１１２：ＹＥＳ）、中継装置１は、制御手段１０の制御により、選択端末装置２ｂの通信速度を高速化し（Ｓ１１３）、高速化した通信速度に応じて通信帯域の再割当を行い（Ｓ１１４）、再割当した通信帯域で高速化された速度での通信を開始する（Ｓ１１５）。高速化した通信速度に応じて通信帯域の再割当を行うことにより、通信要求端末装置２ａに割当可能な通信帯域が拡大する。さらに中継装置１は、制御手段１０の制御により、通信要求端末装置２ａに割り当てるべき通信帯域が、拡大された割当可能な通信帯域内に収まる通信速度の中で、可及的に低速な通信速度を選択して設定し（Ｓ１１６）、設定した通信速度に応じて通信帯域を割り当て（Ｓ１１７）、割り当てた通信帯域で設定された速度での通信を開始する（Ｓ１１８）。割り当てられた通信帯域、設定された通信速度等の通信に必要な情報は管理テーブル１２ａに記録される。

ステップＳ１１２において、ステップＳ１１１にて算出した通信速度が最高値より大きく、通信要求端末装置２ａが通信するために必要な通信帯域の確保が不可であると判定した場合（Ｓ１１２：ＮＯ）、中継装置１は、制御手段１０の制御により、無線通信手段１４から通信要求端末装置２ａへ通信圏外であることを示す情報を送信し、通信開始を拒否する（Ｓ１１９）。なおステップＳ１１２において、通信帯域の確保が可能であると判定した場合でも、通信要求端末装置２ａとの通信状態が劣悪であることが予め判明している場合、通信開始を拒否する。またステップＳ１１９の通信開始の拒否を通知する処理としては、中継装置１から通信要求端末装置２ａへ無線通信にて通知するのではなく、中継装置１を介して通信要求端末装置２ａへ通知する様にしても良い。即ちステップＳ１１９の処理として、中継装置１は、有線通信手段１５から通信管理装置３へ通信要求装置２ａの識別情報及び通信圏外であることを示す情報を通知し、通信管理装置３では、受信した識別情報にて識別される通信要求端末２ａへ、通信圏外を示す情報を送信することで、通信開始を拒否する様にしても良い。

図５は、本発明の通信システムが備える中継装置１の通信状態改善処理を示すフローチャートである。本発明の中継装置１は、記憶手段１３に記憶させたコンピュータプログラム２００を実行する制御手段１０の制御により、無線通信手段１４にて通信している一の端末装置２について、通信状態の悪化を検出した場合（Ｓ２０１）、管理テーブル１２ａの記録内容に基づいて、ストリーミング通信用に確保している通信帯域の中で占有されておらず使用可能な未使用の通信帯域を算出する（Ｓ２０２）。ステップＳ２０１における端末装置２の通信状態の悪化の検出とは、管理テーブル１２ａに記録されているフレーム再送率及び電波強度に基づいて検出される。フレーム再送率が所定値を超えた場合或いは急激に悪化した場合、又は電波強度が所定値以下となった場合或いは急激に悪化した場合、通信状態が悪化したとして検出する。なお以降の説明において、通信状態が悪化した端末装置２を、状態悪化端末装置２ｃとして示す。

本発明の中継装置１は、制御手段の制御により、算出した未使用の通信帯域内で、状態悪化端末装置２ｃがストリーミング通信に必要な所定量のデータを送受信する時の通信速度を算出し（Ｓ２０３）、算出した通信速度が状態悪化端末装置２ｃの通信速度を低速化した場合の通信速度以下であるか否かを判定する（Ｓ２０４）。

ステップＳ２０４において、ステップＳ２０３にて算出した通信速度が低速化後の通信速度より大きいと判定した場合（Ｓ２０４：ＮＯ）、中継装置１は、制御手段１０の制御により、通信している通信している全ての端末装置２，２，…との通信状態を検出し（Ｓ２０５）、検出した通信状態に基づいて通信速度を高速化する端末装置２を選択する（Ｓ２０６）。なお以降の説明において、選択された端末装置２を選択端末装置２ｄとして示す。

そして中継装置１は、制御手段１０の制御により、選択端末装置２ｄの通信速度を高速化した場合の確保可能な通信帯域（未使用となる通信帯域）を算出し（Ｓ２０７）、確保可能な通信帯域内で、状態悪化端末装置２ｃがストリーミング通信に必要な所定量のデータを送受信する時の通信速度を算出し（Ｓ２０８）、算出した通信速度が、状態悪化端末装置２ｃの通信速度を低速化した場合の通信速度以下であるか否かを判定する（Ｓ２０９）。

ステップＳ２０９において、ステップＳ２０８にて算出した通信速度が、低速化後の通信速度以下であると判定した場合（Ｓ２０９：ＹＥＳ）、中継装置１は、制御手段１０の制御により、選択端末装置２ｄの通信速度を高速化し（Ｓ２１０）、高速化した通信速度に応じて通信帯域の再割当を行い（Ｓ２１１）、再割当した通信帯域で高速化された速度での通信を開始する（Ｓ２１２）。さらに中継装置１は、制御手段１０の制御により、状態悪化端末装置２ｄに対し、拡大された割当可能な通信帯域内に通信帯域が収まる可及的に低速な通信速度を選択して設定し（Ｓ２１３）、設定した通信速度に応じて通信帯域を割り当て（Ｓ２１４）、割り当てた通信帯域で設定された速度での通信を開始する（Ｓ２１５）。割り当てられた通信帯域、設定された通信速度等の通信に必要な情報は管理テーブル１２ａに記録される。

ステップＳ２０４において、ステップＳ２０３にて算出した通信速度が低速化後の通信速度以下であると判定した場合（Ｓ２０４：ＹＥＳ）、ステップＳ２１３へ進み、以降の処理を実行する。

ステップＳ２０９において、ステップＳ２０８にて算出した通信速度が、低速化後の通信速度より大きいと判定した場合（Ｓ２０９：ＮＯ）、中継装置１は、制御手段１０の制御により、無線通信手段１４から状態悪化端末装置２ｃへ通信圏外であることを示す情報を送信し、通信を強制終了する（Ｓ２１６）。なお状態悪化端末装置２ｃの通信速度を低速化した場合でも、通信状態が劣悪である場合、再度ステップＳ２０１の処理により通信状態の悪化として検出されることになる。また図４のフローチャートを用いて示した新規通話開始処理、又は通信状態改善処理により、通信速度を高速化した端末装置２の通信状態が悪化した場合にも、通信状態改善処理のステップＳ２０１の処理により通信状態の悪化として検出されることになる。さらに上述した処理中で、通信帯域が確保されるまでの間、瞬間的にストリーミング通信用の通信帯域が不足する状況が生じる可能性があるが、そのような状況に対する対応として、優先度の低いデータ通信用の通信帯域を一時的に利用して通信を行うか、また予め予備用の通信帯域を確保しておく様にしても良い。

図６は、本発明の通信システムが備える中継装置１の通信速度低速化処理を示すフローチャートである。本発明の中継装置１は、記憶手段１３に記憶させたコンピュータプログラム２００を実行する制御手段１０の制御により、無線通信手段１４にて通信していた端末装置２の通信終了を検出した場合（Ｓ３０１）、通信している各端末装置２，２，…との通信状態を検出し（Ｓ３０２）、検出した通信状態に基づいて通信速度を低速化する端末装置２を選択する（Ｓ３０３）。通信状態に基づく選択とは、通信している各端末装置２，２，…との通信に係るフレーム再送率、通信速度及び電波強度から通信状態が劣悪な端末装置２を選択することを示す。具体的にはフレーム再送率が最も高い端末装置２を最も通信状態が劣悪な端末装置２として選択し、フレーム再送率が最も高い端末装置２が複数存在する場合には、その中で最も通信速度が高い端末装置２を最も通信状態が劣悪な端末装置２として選択し、通信速度が最も高い端末装置２が複数存在する場合には、その中で最も電波強度が弱い端末装置２を最も通信状態が劣悪な端末装置２として選択する。即ちフレーム再送率、通信速度、そして電波強度の優先順位で通信状態を判定するのである。なお以降の説明において、通信速度を低速化する端末装置２として選択された端末装置２を選択端末装置２ｅとして示す。

そして中継装置１は、制御手段１０の制御により、端末装置２の終了により拡大された使用可能な未使用の通信帯域を算出し（Ｓ３０４）、確保可能な通信帯域内で、選択端末装置２ｅが通信速度を低速化した場合に、ストリーミング通信に必要な所定量のデータを送受信する時に必要な通信帯域を算出し（Ｓ３０５）、算出した通信帯域が、未使用の通信帯域以下であるか否かを判定する（Ｓ３０６）。

ステップＳ３０６において、ステップＳ３０５にて算出した通信帯域が、未使用の通信帯域以下であると判定した場合（Ｓ３０６：ＹＥＳ）、中継装置１は、制御手段１０の制御により、選択端末装置２ｅの通信速度を可及的に低速化し（Ｓ３０７）、低速化した通信速度に応じて通信帯域の再割当を行い（Ｓ３０８）、再割当した通信帯域で低速化された速度での通信を開始する（Ｓ３０９）。割り当てられた通信帯域、設定された通信速度等の通信に必要な情報は管理テーブル１２ａに記録される。

ステップＳ３０６において、ステップＳ３０５にて算出した通信帯域が、未使用の通信帯域より大きいと判定した場合（Ｓ３０６：ＮＯ）、通信速度の低速化は行わず、処理を終了する。

前記実施の形態では、通信状況に応じて設定される通信速度として、可及的に低速な通信速度を設定する形態を示したが、本発明はこれに限らず、通信を安定化させることが可能な最適な通信速度を適宜設定する形態でもよい。具体的には、通信速度の設定に際し、その時点で通信中の全ての端末装置の通信速度の平均値を算出し、算出した平均値を通信速度として設定する。抑も通信している端末装置数が多く通信帯域が不足傾向にある場合、通信速度の平均値は高くなり、通信している端末装置数が少なく通信帯域に余裕がある場合、通信速度の平均値は低くなる傾向がある。従って通信開始時、通信終了時等の通信速度の低速化時に通信速度の平均値に基づいて通信速度を設定することにより、通信している端末装置数が多く通信帯域が不足傾向にある場合、設定される通信速度は速くなり、通信している端末装置数が少なく通信帯域に余裕がある場合、設定される通信速度は遅くなる。このように通信速度を設定することにより、可及的に低速な通信速度を設定する場合と比べ、次に新規の通信を開始する場合又は通信状況が悪化した場合に、端末装置の通信速度を高速化する機会を減らすことができるので、通信を安定化させることが可能となる。

また前記実施の形態では、ＶｏＩＰによるＩＰ電話に適用する形態を示したが、本発明はこれに限らず、所定量以上のデータ転送量を確保すべき様々な無線通信に適用することが可能である。

以上の実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。

（付記１）複数の端末装置と、該端末装置と無線通信を行う中継装置とを用い、該中継装置は、使用可能な通信帯域の中から各端末装置に夫々占有させる通信帯域を割り当て、割り当てた通信帯域を使用して前記端末装置毎に設定される通信速度で、前記各端末装置とデータを送受信する通信方法において、前記中継装置は、通信帯域の使用状況に応じて、前記端末装置との通信速度を設定することを特徴とする通信方法。
（付記２）複数の端末装置と、該端末装置と無線通信を行う中継装置とを用い、該中継装置は、使用可能な通信帯域の中から各端末装置に夫々占有させる通信帯域を割り当て、割り当てた通信帯域を使用して前記端末装置毎に設定される通信速度で、前記各端末装置とデータを送受信する通信方法において、前記中継装置は、通信帯域の使用状況に基づき使用可能な通信帯域を算出し、使用可能な通信帯域を使用した可及的に低速な通信速度を設定することを特徴とする通信方法。
（付記３）複数の端末装置と、該端末装置と無線通信を行う中継装置とを備え、該中継装置は、使用可能な通信帯域の中から各端末装置に夫々占有させる通信帯域を割り当て、割り当てた通信帯域を使用して前記端末装置毎に設定される通信速度で、前記各端末装置とデータを送受信する通信システムにおいて、前記中継装置は、通信帯域の使用状況に応じて、前記端末装置との通信速度を設定する手段を備えることを特徴とする通信システム。（付記４）複数の端末装置と無線通信を行う手段を備え、使用可能な通信帯域の中から各端末装置に夫々占有させる通信帯域を割り当て、割り当てた通信帯域を使用して前記端末装置毎に設定される通信速度で、前記各端末装置とデータを送受信する中継装置において、通信帯域の使用状況を記録する手段と、記録している通信帯域の使用状況に応じて、前記端末装置との通信速度を設定する設定手段とを備えることを特徴とする中継装置。
（付記５）複数の端末装置と無線通信を行う手段を備え、使用可能な通信帯域の中から各端末装置に夫々占有させる通信帯域を割り当て、割り当てた通信帯域を使用して前記端末装置毎に設定される通信速度で、前記各端末装置とデータを送受信する中継装置において、通信帯域の使用状況を記録する手段と、記録している使用状況に基づき使用可能な通信帯域を算出する算出手段と、使用可能な通信帯域を使用した可及的に低速な通信速度を設定する設定手段とを備えることを特徴とする中継装置。
（付記６）通信相手となる前記端末装置の数又は該端末装置との通信状態の変化を検出する手段と、検出した変化に応じて、前記各端末装置の通信速度の再設定及び通信帯域の再割当を行う手段とを更に備えることを特徴とする付記４又は付記５に記載の中継装置。
（付記７）通信していない端末装置からの通信要求を受信する手段を更に備え、前記設定手段は、通信要求の送信元の端末装置との通信の通信速度を設定するように構成してあることを特徴とする付記４乃至付記６のいずれかに記載の中継装置。
（付記８）前記算出手段が算出した使用可能な通信帯域に基づいて、通信要求の送信元の端末装置との通信に必要な通信帯域の確保の可否を判定する手段と、通信帯域の確保が不可と判定した場合に、通信している各端末装置との通信状態を検出する手段と、検出した通信状態に基づいて、通信速度を高速化する端末装置を選択する手段と、選択した端末装置の通信速度を高速化する手段とを更に備えることを特徴とする付記７に記載の中継装置。
（付記９）通信している端末装置の通信状態の悪化を検出する手段と、他の端末装置との通信状態を検出する手段と、検出した通信状態に基づいて、通信速度を高速化する端末装置を選択する手段と、選択した端末装置の通信速度を高速化する手段と、通信状態が悪化した端末装置に通信帯域を再割当する手段と、通信状態が悪化した端末装置の通信速度を低速化する手段とを更に備えることを特徴とする付記４乃至付記８のいずれかに記載の中継装置。
（付記１０）前記中継装置及び端末装置間で送受信されるデータは、所定速度での伝送を要するストリーミング通信用のデータであることを特徴とする付記４乃至付記９のいずれかに記載の中継装置。
（付記１１）通信相手となる端末装置に対応付けて、通信占有率、通信速度及び送受信するデータ量を記録するテーブルを備えることを特徴とする付記４乃至付記１０のいずれかに記載の中継装置。
（付記１２）複数の端末装置と無線通信を行う手段を備えるコンピュータに、使用可能な通信帯域の中から各端末装置に夫々占有させる通信帯域を割り当て、割り当てた通信帯域を使用して前記端末装置毎に設定される通信速度で、前記各端末装置とデータを送受信させるコンピュータプログラムにおいて、コンピュータに、通信帯域の使用状況に応じて、前記端末装置との通信速度を設定させる手順を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
（付記１３）複数の端末装置と無線通信を行う手段を備えるコンピュータに、使用可能な通信帯域の中から各端末装置に夫々占有させる通信帯域を割り当て、割り当てた通信帯域を使用して前記端末装置毎に設定される通信速度で、前記各端末装置とデータを送受信させるコンピュータプログラムにおいて、コンピュータに、通信帯域の使用状況に基づき使用可能な通信帯域を算出させる手順と、使用可能な通信帯域を使用した可及的に低速な通信速度を設定させる手順とを実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。

本発明の通信システムの構成例を概念的に示す説明図である。本発明の通信システムが備える各種装置の構成例を示すブロック図である。本発明の中継装置が備える管理テーブルの記録内容の一例を概念的に示す説明図である。本発明の通信システムが備える中継装置の新規通話開始処理を示すフローチャートである。本発明の通信システムが備える中継装置の通信状態改善処理を示すフローチャートである。本発明の通信システムが備える中継装置の通信速度低速化処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１中継装置
２端末装置
３通信管理装置
２００コンピュータプログラム
３００記録媒体

Claims

複数の端末装置と、該端末装置と無線通信を行う中継装置とを用い、該中継装置は、使用可能な通信帯域の中から各端末装置に夫々占有させる通信帯域を割り当て、割り当てた通信帯域を使用して前記端末装置毎に設定される通信速度で、前記各端末装置とデータを送受信する通信方法において、
前記中継装置は、
通信帯域の使用状況に基づき使用可能な通信帯域を算出し、
使用可能な通信帯域を使用した可及的に低速な通信速度を設定する
ことを特徴とする通信方法。
複数の端末装置と、該端末装置と無線通信を行う中継装置とを備え、該中継装置は、使用可能な通信帯域の中から各端末装置に夫々占有させる通信帯域を割り当て、割り当てた通信帯域を使用して前記端末装置毎に設定される通信速度で、前記各端末装置とデータを送受信する通信システムにおいて、
前記中継装置は、
通信帯域の使用状況に基づき使用可能な通信帯域を算出する手段と、
使用可能な通信帯域を使用した可及的に低速な通信速度を設定する手段と
を備えることを特徴とする通信システム。
複数の端末装置と無線通信を行う手段を備え、使用可能な通信帯域の中から各端末装置に夫々占有させる通信帯域を割り当て、割り当てた通信帯域を使用して前記端末装置毎に設定される通信速度で、前記各端末装置とデータを送受信する中継装置において、
通信帯域の使用状況を記録する手段と、
記録している使用状況に基づき使用可能な通信帯域を算出する算出手段と、
使用可能な通信帯域を使用した可及的に低速な通信速度を設定する設定手段と
を備えることを特徴とする中継装置。
通信相手となる前記端末装置の数又は該端末装置との通信状態の変化を検出する手段と、
検出した変化に応じて、前記各端末装置の通信速度の再設定及び通信帯域の再割当を行う手段と
を更に備えることを特徴とする請求項３に記載の中継装置。
通信していない端末装置からの通信要求を受信する手段を更に備え、
前記設定手段は、通信要求の送信元の端末装置との通信の通信速度を設定するように構成してある
ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の中継装置。
前記算出手段が算出した使用可能な通信帯域に基づいて、通信要求の送信元の端末装置との通信に必要な通信帯域の確保の可否を判定する手段と、
通信帯域の確保が不可と判定した場合に、通信している各端末装置との通信状態を検出する手段と、
検出した通信状態に基づいて、通信速度を高速化する端末装置を選択する手段と、
選択した端末装置の通信速度を高速化する手段と
を更に備えることを特徴とする請求項５に記載の中継装置。
通信している端末装置の通信状態の悪化を検出する手段と、
他の端末装置との通信状態を検出する手段と、
検出した通信状態に基づいて、通信速度を高速化する端末装置を選択する手段と、
選択した端末装置の通信速度を高速化する手段と、
通信状態が悪化した端末装置に通信帯域を再割当する手段と、通信状態が悪化した端末装置の通信速度を低速化する手段と
を更に備えることを特徴とする請求項３乃至請求項６のいずれかに記載の中継装置。
前記中継装置及び端末装置間で送受信されるデータは、所定速度での伝送を要するストリーミング通信用のデータであることを特徴とする請求項３乃至請求項７のいずれかに記載の中継装置。
複数の端末装置と無線通信を行う手段を備えるコンピュータに、使用可能な通信帯域の中から各端末装置に夫々占有させる通信帯域を割り当て、割り当てた通信帯域を使用して前記端末装置毎に設定される通信速度で、前記各端末装置とデータを送受信させるコンピュータプログラムにおいて、
コンピュータに、
通信帯域の使用状況に基づき使用可能な通信帯域を算出させる手順と、
使用可能な通信帯域を使用した可及的に低速な通信速度を設定させる手順と
を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。