JP4679415B2 - Communication system and communication method - Google Patents
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Description
本発明は、複数の無線通信手段を有する通信端末によるモバイルネットワークシステムに使用され、複数のネットワークを介して通信を行う通信プログラム、会話型やストリーミング型のアプリケーションサービスをユーザに提供する通信システム及び通信方法に関する。 The present invention is used in a mobile network system by a communication terminal having a plurality of wireless communication means, a communication program for performing communication via a plurality of networks, a communication system for providing a conversational or streaming application service to a user, and communication Regarding the method.
近年の無線技術の進歩に伴い、様々な無線通信方式でのインターネットへの接続が普及し、無線の利点を生かして移動環境でのモバイル通信環境が提供されるようになりつつある。また、携帯端末についても高機能化が進み、1つの端末装置で複数のネットワーク(例えば、無線LAN(Local Area Network)、有線LAN、携帯電話、PHS(Personal Handy-phone System等)に接続することができるようになってきている。これにより、1つの端末装置で複数の種類のネットワークに接続することが可能となり、使用の都度、最適な通信環境を選択して通信を行うことが可能になってきている。 With recent advances in wireless technology, connection to the Internet using various wireless communication methods has become widespread, and mobile communication environments in mobile environments have been provided by taking advantage of wireless. In addition, as mobile terminals become more sophisticated, a single terminal device can be connected to multiple networks (for example, a wireless local area network (LAN), a wired LAN, a mobile phone, a PHS (Personal Handy-phone System, etc.). As a result, it is possible to connect to a plurality of types of networks with a single terminal device, and it is possible to perform communication by selecting an optimum communication environment each time it is used. It is coming.
さらに、異なるネットワーク間で継続して無線通信を行うことを可能とする技術(モバイルIP:Mobile Internet Protocol 等)の登場により、使用の都度、最適な通信環境を選択して通信の切替え時に、途切れなくサービスを受けることが可能となりつつある(例えば、非特許文献1又は非特許文献2参照)。また、無線通信を行うネットワークの切替えに伴う通信状態の変動に応じて、受信するデータの品質を変更する技術も提案されている(例えば、特許文献1参照)。
In addition, with the advent of technologies that enable continuous wireless communication between different networks (Mobile IP: Mobile Internet Protocol, etc.), the optimal communication environment is selected each time it is used and communication is interrupted. It is becoming possible to receive services without any change (for example, see Non-Patent
一方、ネットワークに接続された端末からネットワークにプローブパケットを送信し、受信端末において受信したプローブパケットの遅延情報を収集してネットワーク内の帯域を計算する方式が知られている(例えば非特許文献3参照)。前記の帯域推定方法を利用したものとしてボトルネック物理帯域幅を測定する方法がある。
しかしながら、上記特許文献1に開示されている技術では、ネットワークの切替えの制御を行う際の通信状態(通信端末間の伝送路状態)を、全ての通信可能なネットワークインタフェースに対して動的に取得することは考慮されていない。このため、実際の通信状態によっては、再びネットワークの切替えが必要となるケースが考えられる。
However, in the technique disclosed in
また、上記非特許文献3に開示されている技術では、通信端末間のEnd−to−Endの伝送路状態を推定することは可能であるが、大量のプローブパケットを送信してその結果を統計的に処理する必要があり、伝送路状態を推定するために多大な時間を必要とする。一般的にEnd−to−Endの伝送路状態を推定するためには多大な時間を要することが知られており、通信開始時に各々の伝送路に対してEnd−to−Endの伝送路状態を推定してから伝送路を選択するのでは、ユーザが通信要求をしてから実際に通信が開始するまでに多大なタイムラグが発生することが予想される。
In the technique disclosed in
また、測定のために多大なプローブパケットを送信するため、前記プローブパケットが近年増加しているDoS攻撃(Denial of Service attack)によるものなのか、本来の伝送路の測定のためのものなのかを確認するための手段が提供されていない。
本発明は、上述した種々の課題を効率的に解決するための通信システム及び通信方法を提供するものである。
In addition, since a large number of probe packets are transmitted for measurement, whether the probe packets are due to the increasing DoS attack (Denial of Service attack) or the measurement of the original transmission path. No means for confirmation is provided.
The present invention provides a communication system and a communication method for efficiently solving the various problems described above.
本発明の通信システムは、複数の伝送路に接続可能な複数のネットワークインタフェースを備えた通信端末が、複数の伝送路を利用する通信システムである。通信端末の少なくとも1つの端末は、ホームエージェントの制御配下の移動端末で、複数のネットワークインタフェースのうち通信可能なネットワークインタフェースを検知し、複数のネットワークインタフェースの所定の属性に関するネットワークインタフェース情報をネットワークから取得し、ネットワークインタフェース情報テーブルに登録するネットワークインタフェース管理部と、通信可能なネットワークインタフェースと通信相手の通信可能なネットワークインタフェースとを互いに通知しあって、通信相手との間に存在する伝送路リストを作成し、伝送路情報テーブルに登録する伝送路管理部と、伝送路リストに対応する伝送路の状態に関する情報をモバイルIPの制御メッセージを用いて取得し、伝送路情報として前記伝送路情報テーブルに書き込む伝送路状態管理部と、伝送路の優先度をデータ通信を行うアプリケーションプログラム毎に設定された優先基準により判断し、ネットワークインタフェース情報及び伝送路情報のいずれかに基づいて伝送路を決定する伝送路選択部と、を備え、決定された伝送路を介してデータ通信を行うことを特徴とする。なお、互いに通信する通信端末には、固定端末が含まれている。 The communication system according to the present invention is a communication system in which a communication terminal including a plurality of network interfaces connectable to a plurality of transmission paths uses the plurality of transmission paths. At least one terminal of the communication terminal, obtained in the mobile terminal under the control of the home agent detects the communicable network interface among the plurality of network interfaces, network interface information on predetermined attribute of the plurality of network interfaces from the network The network interface management unit to be registered in the network interface information table, the communicable network interface and the communicable network interface of the communication partner are notified to each other, and a transmission path list existing between the communication partners is created. and, a transmission line management unit for registering the transmission path information table, obtained using a mobile IP control message information on the status of the transmission path corresponding to the transmission line list, the transmission as a transmission path information Determining a channel state management unit for writing the information table, the priority criteria set for each application program for data communication priority of the transmission path, transfer based on one of the network interface information and the transmission path information sending passage A transmission path selection unit for determining the data, and performing data communication via the determined transmission path. Communication terminals that communicate with each other include fixed terminals.
前記の伝送路の状態に関する情報の取得には、伝送路情報を段階的に取得するようにしてもよい。この場合は、伝送路の決定は、伝送路状態毎に決定し、決定された伝送路が通信中の伝送路と異なる場合には、新しく決定された伝送路に切替える。しかし、決定された伝送路が通信中の伝送路と異なる場合でも、新しく決定された伝送路に切替えない場合もある。また、ネットワークインタフェース情報には、トランスポート層より下位の層において検出される通信状況を含み、例えば、上り/下りで異なるネットワークインタフェース伝送速度、無線通信の電波強度やネットワークインタフェースのリンク状態等が用いられる。 The acquisition of information about the state of the transmission path, may be acquired transfer sending passage information stepwise. In this case, the transmission path is determined for each transmission path state, and when the determined transmission path is different from the transmission path in communication, the transmission path is switched to the newly determined transmission path. However, even if the determined transmission path is different from the transmission path in communication, there is a case where the newly determined transmission path is not switched. The network interface information includes the communication status detected in a layer lower than the transport layer. For example, the network interface transmission speed, the radio wave strength of the wireless communication, the link state of the network interface, etc., which are different in uplink / downlink are used. It is done.
伝送路情報には、複数のネットワークインタフェースが接続されたネットワークと通信相手との間のボトルネック物理帯域幅、可用帯域幅、RTT、通信コスト等が含まれる。上記ボトルネック物理帯域幅の測定には、モバイルIPの制御メッセージをプローブパケットの一部として使用し、且つ前記制御メッセージの認証情報を用いてパケットの正当性を確認する。また、ボトルネック物理帯域幅の測定だけではなく、他の伝送路情報に対してもプローブパケットを使用するものについては、同様にモバイルIPの制御メッセージをプローブパケットの一部として使用する。 The transmission path information includes a bottleneck physical bandwidth, usable bandwidth, RTT, communication cost, and the like between a network to which a plurality of network interfaces are connected and a communication partner. In measuring the bottleneck physical bandwidth, a mobile IP control message is used as a part of a probe packet, and the validity of the packet is confirmed using authentication information of the control message. In addition to the measurement of the bottleneck physical bandwidth, the mobile IP control message is similarly used as a part of the probe packet for those using the probe packet for other transmission path information.
伝送路の優先度の決定に際して、上り/下りの伝送路特性が異なる非対称通信ネットワークの場合には、優先基準によって上り/下りで異なる伝送路を選択できる。要求帯域幅が優先基準に使用される場合は、要求帯域幅はアプリケーションプログラム毎に複数設定される。 In determining the priority of the transmission path, if the transmission path characteristics of the uplink / downlink is different asymmetric communication network may select a transmission path different from the uplink / downlink by the priority criteria. When the required bandwidth is used as a priority criterion, a plurality of required bandwidths are set for each application program.
伝送路情報の取得には時間を要するものがあり、そういったものに関しては、モバイルIPの制御メッセージであるホーム登録パケットをプローブパケットの一部として利用した測定の結果(ボトルネック物理帯域幅、可用帯域幅、RTT、通信コスト等)と前記のネットワークインタフェース情報や、予めユーザ等によって端末に設定されたネットワークインタフェースの優先度をもとに伝送路の優先度を決定する。また、モバイルIPの制御メッセージである再対応付け要求メッセージについても、プローブパケットの一部として利用することで、通信中の伝送路の状態(ボトルネック物理帯域幅、可用帯域幅、RTT、通信コスト等)についても取得し、通信状態の監視を行う。 There are some cases where it takes time to acquire the transmission path information. For such cases, the result of measurement using the home registration packet, which is a mobile IP control message, as part of the probe packet (bottleneck physical bandwidth, available bandwidth). Width, RTT, communication cost, etc.) and the network interface information described above, and the priority of the transmission path is determined based on the priority of the network interface preset in the terminal by the user or the like. The re-association request message, which is a mobile IP control message, is also used as a part of the probe packet, so that the state of the transmission path during communication (bottleneck physical bandwidth, usable bandwidth, RTT, communication cost) Etc.) and monitor the communication status.
データ通信のデータ種別は、アプリケーションプログラム毎に設定された品質情報と、決定された伝送路に関する伝送路情報を参照して、それらの情報からコンテンツ品質を決定する。また、データ通信後、データ通信中でないネットワークインタフェースの状態や、使用している伝送路の伝送路状態が変化したとき、伝送路の優先度を再度判断して最も優先度の高い伝送路に切替える。 The data type of the data communication refers to the quality information set for each application program and the transmission path information related to the determined transmission path, and determines the content quality from the information. Also, after the data communication, when the status of the network interface not in data communication or the transmission path status of the transmission path being used changes, the priority of the transmission path is judged again and the transmission path is switched to the highest priority transmission path. .
本発明によれば、ユーザの移動につれて刻々と変化する通信環境での複数のネットワークインタフェースを備えた移動端末を含むネットワークシステムにおいて、映像や音声などのコミュニケーションを利用したアプリケーションによりデータ通信を行う際に、アプリケーション毎に設定された優先基準もしくはユーザの嗜好にあわせて伝送路を選択することが可能となる。併せて、無線通信手段を切替えることで、異なるネットワークに移動した際にも通信品質を維持可能であり、ネットワーク情報に合わせた品質のコンテンツを選択することで、通信端末の存在する場所に応じた品質のサービスを提供することが可能となる。 According to the present invention, in a network system including a mobile terminal having a plurality of network interfaces in a communication environment that changes every moment as a user moves, when data communication is performed by an application using communication such as video and audio. The transmission path can be selected according to the priority standard set for each application or the user's preference. In addition, it is possible to maintain the communication quality even when moving to a different network by switching the wireless communication means, and according to the location where the communication terminal exists by selecting the content of quality matching the network information Quality service can be provided.
また、データ通信開始時に即座に伝送路情報を取得出来ない場合でも、予め端末に設定されている情報やそれまでに取得された情報をもとに選択された伝送路に合わせた品質のサービスを提供することが可能となる。さらに、データ通信中の場合についても、伝送路の通信状況の変化により、伝送路の状態を再度取得、もしくは予め取得された情報をもとに、アプリケーション毎に設定された優先基準もしくはユーザの嗜好に合わせて再度伝送路を選択することで、時々刻々と変化する通信環境においても、通信端末の存在する場所の通信環境に最適な品質でサービスを提供することが可能となる。さらに、伝送路状態の取得に使用するパケットに対する認証を行うので、プローブパケットの正当性も確認することが可能となる。 In addition, even when transmission line information cannot be acquired immediately at the start of data communication, a quality service tailored to the transmission line selected based on information set in the terminal in advance or information acquired so far It becomes possible to provide. Furthermore, even during data communication, due to changes in the communication status of the transmission path, the transmission path status is acquired again, or the priority criteria or user preferences set for each application based on previously acquired information By selecting the transmission path again according to the above, even in a communication environment that changes every moment, it becomes possible to provide a service with quality optimum for the communication environment where the communication terminal exists. Furthermore, since the authentication is performed on the packet used for acquiring the transmission path state, the validity of the probe packet can be confirmed.
本発明の説明に先立って、先ず、Mobile IPv6(IETF:Internet Engineering Task Force)RFC3775について説明する。
図1は、Mobile IPv6を説明するための模式図である。Mobile IPv6では、移動端末MNがもともと接続しているネットワークとして、ホームネットワークHNを定義する。ホームネットワークHNで移動端末MNに割当てられるアドレスをホームアドレス(Haddr)と呼び、他の端末との通信では常にホームアドレスを使用する。ホームネットワークHNには移動端末MNを管理するホームエージェントHAと呼ばれるものを配置し、ホームエージェントHAは、ホームネットワークHNから離れた移動端末MNの所在を把握し、必要に応じてパケットを転送する。
Prior to the description of the present invention, first, Mobile IPv6 (IETF: Internet Engineering Task Force) RFC3775 will be described.
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining Mobile IPv6. In Mobile IPv6, a home network HN is defined as a network to which the mobile terminal MN is originally connected. An address assigned to the mobile terminal MN in the home network HN is called a home address (Haddr), and the home address is always used for communication with other terminals. In the home network HN, a so-called home agent HA that manages the mobile terminal MN is arranged, and the home agent HA grasps the location of the mobile terminal MN away from the home network HN and transfers a packet as necessary.
次に、移動端末MNがホームネットワークHNから出先ネットワークFNに移動した場合に、移動端末MNは出先ネットワークFNにて気付アドレス(CoA)と呼ばれる新しいアドレスを取得し、ホームエージェントHAに対して気付アドレスのホーム登録(Home registration:HR )を行う。ホーム登録では暗号化の処理が施され、セキュリティを確保するような仕組みが提供されている。他の端末と通信する際にはホームアドレスを使用し、移動端末MNから送信されたパケットを、ホームエージェントHAとの間に作られたトンネル経路を経由して一旦ホームネットワークHNに送り、さらにホームエージェントHAが通信相手端末CNに対して転送することで、ネットワークセグメントを移動しても通信を継続して行うことが出来る。 Next, when the mobile terminal MN moves from the home network HN to the destination network FN, the mobile terminal MN obtains a new address called a care-of address (CoA) in the destination network FN and sends a care-of address to the home agent HA. Perform home registration (HR). In home registration, encryption is performed and a mechanism for ensuring security is provided. When communicating with another terminal, the home address is used, and a packet transmitted from the mobile terminal MN is once sent to the home network HN via a tunnel route created with the home agent HA, and further, By transferring the agent HA to the communication partner terminal CN, communication can be continued even if the network segment is moved.
また、前記の方法では、移動端末MNに対して送受信するパケットが必ずホームエージェントHAを経由することになるため、パケットが冗長な経路をたどる可能性がある。Mobile IPv6では、経路最適化の処理を行うことで上記冗長な経路を改善する仕組みが提供されている。先ず、移動端末MNは通信相手端末CNに対して、ホーム登録HRしたのと同様なメッセージで、対応付け更新メッセージ(BU)を送ることで、ホームエージェントHAのトンネル経由ではなく、直接通信相手と通信する経路が確保される。前記対応付け更新メッセージBUの処理についても、ホーム登録HRと同様に往復経路確認(RR)と呼ばれる共有鍵生成方式を利用したメッセージを保護する仕組みが提供されている。以下にその仕組みを説明する。 Further, in the above method, since a packet to be transmitted / received to / from the mobile terminal MN always passes through the home agent HA, there is a possibility that the packet follows a redundant route. Mobile IPv6 provides a mechanism for improving the redundant route by performing route optimization processing. First, the mobile terminal MN sends an association update message (BU) to the communication partner terminal CN in a message similar to that for home registration HR, so that the mobile terminal MN directly communicates with the communication partner instead of passing through the tunnel of the home agent HA. A communication path is secured. As for the processing of the association update message BU, a mechanism for protecting a message using a shared key generation method called round-trip route confirmation (RR) is provided as in the home registration HR. The mechanism is described below.
移動端末MNは、対応付け更新メッセージBUを送る前に、ホームテスト要求メッセージ(HoTI)と気付テスト要求メッセージ(CoTI)を通信相手端末CNに送信する。ホームテスト要求メッセージHoTIはホームエージェントHAを経由して、気付テスト要求メッセージCoTIが直接出先ネットワークFNから送信される。テスト要求を受信した通信相手端末CNは、ホームテスト応答(HoT)と気付テスト応答(CoT)を返す。 The mobile terminal MN transmits a home test request message (HoTI) and a care-of test request message (CoTI) to the correspondent terminal CN before sending the association update message BU. The home test request message HoTI is sent directly from the destination network FN via the home agent HA. The counterpart terminal CN that has received the test request returns a home test response (HoT) and a care-of test response (CoT).
これらのメッセージも同様にホームテスト応答HoTは、ホームエージェントHAを経由して、気付テスト応答CoTは直接出先ネットワークFNへ返送される。通信相手端末CNは、応答メッセージの中にトークンと呼ばれる情報を格納し、移動端末MNは受信した二つのトークンから鍵を生成し、その鍵を使って対応付け更新メッセージBUに署名をする。前述したようにホームエージェントHA〜移動端末MN間は暗号化処理が施されるため、その区間においてトークンの盗聴は防がれる。
以上の処理を行うことで、移動処理を行うためのメッセージの保護を含めて、ネットワークセグメントを移動しても継続してデータ通信が行われる。
Similarly, in these messages, the home test response HoT is sent back to the destination network FN directly via the home agent HA. The correspondent terminal CN stores information called a token in the response message, and the mobile terminal MN generates a key from the two received tokens, and signs the association update message BU using the key. As described above, since the encryption process is performed between the home agent HA and the mobile terminal MN, the eavesdropping of the token is prevented in that section.
By performing the above processing, data communication is continuously performed even if the network segment is moved, including protection of a message for performing the moving processing.
次に、本発明による通信システムが適用される無線ネットワ−クの全体構成と、そのアクセス可能エリアについて説明する。
図2は、無線基地局、無線アクセスポイントと対応するアクセス可能エリアの概念図である。図2において、ネットワーク1〜3は、LANやWANなどのネットワークセグメント単位のネットワークであり、携帯基地局1はネットワーク1に、無線AP2はネットワーク2に、PHS基地局3はネットワーク3に接続されている。これらネットワークセグメント毎のネットワークは、IPベースのネットワークであり、各々コアネットワークに接続されている。
Next, the overall configuration of a wireless network to which the communication system according to the present invention is applied and its accessible area will be described.
FIG. 2 is a conceptual diagram of an accessible area corresponding to a wireless base station and a wireless access point. In FIG. 2,
それぞれのアクセス可能エリアについては、携帯基地局1は携帯エリア1に、無線AP2は無線LANエリア2に、PHS基地局3はPHSエリア3に対応しており、各々のエリア内にいる場合に、通信端末1は各々の無線通信方式で通信可能となる。通信端末1は、携帯基地局1及び無線AP2及びPHS基地局3に接続可能なネットワークインタフェースカード(以下NIC)を備えており、無線LANエリア2では携帯基地局1、無線AP2、PHS基地局3を経由してそれぞれネットワーク1〜3に接続可能である。
For each accessible area, the
同様に携帯・PHSエリア4では、携帯基地局1及びPHS基地局3を経由してそれぞれネットワーク1及び3に接続可能で、前述したとおり携帯エリア1から携帯・PHSエリア4を除いたエリアでは、携帯基地局1を経由してネットワーク1にのみ接続可能である。PHSエリア3から携帯・PHSエリア4を除いたエリアでは、PHS基地局3を経由してネットワーク3にのみ接続可能となる。例えば、通信端末1が移動して無線LANエリア2で無線AP2経由でネットワーク2に接続している状態から携帯・PHSエリア4に移動してPHS基地局3経由でネットワーク3に接続する場合には、ネットワークセグメント間の移動になるので、後述するIP制御部が、例えばMobile IPv6(RFC3775)に対応することで、通信を継続することが可能となる。
Similarly, in the mobile /
通信端末1で使用しているアプリケーションによってネットワーク1の方が適していると選択された場合は、携帯基地局1経由でネットワーク1に接続することも可能である。同様にして携帯・PHSエリア4でPHS基地局3経由でネットワーク3に接続している状態から携帯基地局1にのみ接続可能な携帯エリア1に移動した場合、携帯・PHSエリア4で携帯基地局1経由でネットワーク1に接続している状態からPHS基地局3にのみ接続可能なPHSエリア3に移動した場合も、前述のモバイルIP等の技術により通信を継続することが可能である。
When it is selected that the
また、無線LANエリア2では、携帯基地局1、無線AP2、PHS基地局3経由でネットワーク1〜3に接続可能なので、使用しているアプリケーションによって適したネットワークが選択される。ここでは、無線通信方式として携帯、PHS、無線LANについて挙げているが、近距離通信であるブルートゥース(Bluetooth)や広帯域の携帯通信方式であるIMT(International Mobile Telecommunication)−2000、モバイル版WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access IEEE 802.16e)等のIPベースのネットワークを提供できるものであれば、無線通信方式については、いずれの方式を使用してもよい。
Further, in the
なお、通信の形態として、1)送信側が移動する通信端末(移動端末)で、受信側が固定に接続される通信端末(固定端末)である場合、2)送信側が固定に接続された通信端末(固定端末)で、受信側が移動する通信端末(移動端末)である場合、3)通信の送信側と受信側の双方が、移動する通信端末(移動端末)である場合がある。これらの場合において、送信側及び受信側の通信端末に本発明を適用することで、伝送路の切替えに応じたアプリケーションの制御を行うことができる。 In addition, as a form of communication, 1) In the case where the transmission side is a communication terminal (mobile terminal) and the reception side is a communication terminal (fixed terminal) that is fixedly connected, 2) The communication terminal in which the transmission side is fixedly connected (fixed terminal) In the case where the receiving side is a communication terminal (mobile terminal) that is a fixed terminal), 3) both the transmission side and the reception side of communication may be mobile communication terminals (mobile terminals). In these cases, by applying the present invention to the communication terminal on the transmission side and the reception side, it is possible to control the application according to the switching of the transmission path.
次に本発明による実施の形態を説明する。図3−1、図3−2はそれぞれ本発明で用いる通信端末及びホームエージェントの構成例を示す機能ブロック図である。図中、10は通信端末、11はアプリケーション部、12はユーザ設定部、13はコンテンツ・通信制御部、14はアプリケーション優先基準テーブル、15は品質情報テーブル、16は伝送路制御部、17は伝送路管理部、18は伝送路選択部、19はIP制御部、20は伝送路状態管理部、21は伝送路品質テーブル、22は伝送路情報テーブル、23はネットワークインタフェース情報テーブル、24はネットワークインタフェース管理部、25はネットワークインタフェースカード(NIC)、28はホームエージェント端末を示す。
Next, an embodiment according to the present invention will be described. FIGS. 3A and 3B are functional block diagrams illustrating configuration examples of the communication terminal and the home agent used in the present invention, respectively. In the figure, 10 is a communication terminal, 11 is an application unit, 12 is a user setting unit, 13 is a content / communication control unit, 14 is an application priority reference table, 15 is a quality information table, 16 is a transmission path control unit, and 17 is a transmission. A path management unit, 18 a transmission path selection unit, 19 an IP control unit, 20 a transmission path state management unit, 21 a transmission path quality table, 22 a transmission path information table, 23 a network interface information table, and 24 a network interface The
本発明の通信システムで、移動端末として使用される通信端末10は、図3−1に示すように、実際の通信データの送受信及び処理を行うアプリケーション部11と、ネットワークインタフェースカード25(以下、NICという)及び伝送路の状態管理及び制御を行う伝送路制御部16とで構成される。なお、この通信端末10は、携帯型電話端末でも、無線ネットワークに接続可能なPDA(Personal Digital Assistance)やパソコンでも、複数の無線通信手段を備えた端末であればよい。
As shown in FIG. 3A, the communication terminal 10 used as a mobile terminal in the communication system of the present invention includes an
アプリケーション部11は、アプリケーションプログラムに含まれ、ユーザからのサービス開始要求を受け、そのサービス定義情報及びアプリケーション優先基準テーブル14を基に伝送路制御部16に対してアプリケーション優先基準を送信する。伝送路制御部16は、アプリケーションプログラムに含まれるか、もしくは、アプリケーションプログラムにより利用されるものである。この伝送路制御部16は、アプリケーション部11からのアプリケーション優先基準をもとに、ネットワークインタフェース管理部24により得られたネットワークインタフェース情報及び伝送路状態管理部20により得られた伝送路情報と突き合わせることで、伝送路選択部18により伝送路を決定する。
The
さらに、伝送路選択部18は、選択された伝送路に関する情報をアプリケーション部11に回答する。その情報を受けてコンテンツ・通信制御部13では品質情報テーブル15を参照してコンテンツを決定し、コンテンツ・通信制御部13によりデータの送受信を行うことでサービスの提供を行う。なお、通信端末10の各部は、ハードウエア、ソフトウエア、これらの組み合わせのいずれにより実現してもよい。
Further, the transmission
次に、上述した通信端末10の各部についてより詳細に説明する。ネットワークインタフェース管理部24は、通信端末10に備えられたNIC25の管理、及び状態の監視を行う。ネットワークインタフェース管理部24は、NIC25に関して取得した情報(例えば、伝送速度(規格値)、料金、IPアドレス、通信カード規格、MTU(Max Transfer Unit)等)をネットワークインタフェース情報テーブル23に登録する。
Next, each part of the communication terminal 10 described above will be described in more detail. The network
通信端末10に新たにNICが追加された場合や、取り外された場合及び使用可能/使用不可能になった場合の状態を監視し、常時、ネットワークインタフェース情報テーブル23を更新する。ネットワークインタフェース情報テーブル23の一例を図8に示す。ネットワークインタフェース管理部24では、前記のNIC25の状態が変化する度に、図8に記載されている項目をNIC25のデバイス情報から取得する。
The network interface information table 23 is constantly updated by monitoring the state when a NIC is newly added to the communication terminal 10, when it is removed, and when it is usable / unusable. An example of the network interface information table 23 is shown in FIG. The network
伝送路状態管理部20は、ネットワークインタフェース管理部24で取得されたNIC情報を基に通信相手との間で利用可能となる伝送路(パス)を検出する。さらに検出された伝送路各々に対して伝送路状態(例えば、ボトルネック物理帯域幅、可用帯域幅、RTT遅延差、パケットロス率等)を取得し、伝送路情報テーブル22に登録する。また、NIC情報が更新された場合には、その度にNIC情報の登録、パスの検出及び伝送路情報を取得する。ただし、前記処理の場合は、更新されたパスのみに対して新たに伝送路情報を取得してもよい。
The transmission path
伝送路管理部17は、上記伝送路状態管理部20で取得された伝送路情報とアプリケーション部11から受け取ったアプリケーション優先基準(例えば、要求帯域、要求遅延、料金、優先伝送路等)から、アプリケーションに最適な伝送路を選択する。選択結果としては、アプリケーションに最適な伝送路を一つ選択しても、伝送路の優先順位を求めて通信相手に選択してもらうようにしてもよい。伝送路選択後、選択された伝送路の伝送路状態(帯域幅、遅延、パケットロス率、料金・・・等)をアプリケーション部11に回答し、同時に2番目に優先順位の高い伝送路の伝送路状態(帯域幅、遅延、パケットロス率、料金・・・等)を伝送路品質テーブル21に登録する。
The transmission
コンテンツ・通信制御部13は、伝送路管理部17より回答された伝送路状態を基に品質情報テーブル15を参照して、送受信可能なコンテンツ種別を選択する。ここでのコンテンツ種別とは、例えば、映像ストリーミングでは映像・音声のビットレート、コーデックの種類、画角、フレームレート等を、VoIP(Voice over Internet Protocol)ではコーデックの種類を指す。
The content / communication control unit 13 refers to the quality information table 15 based on the transmission path state answered by the transmission
コンテンツ・通信制御部13は、上記で選択されたコンテンツ種別のデータを送受信するように通信相手とネゴシエーションした後に、サービスの提供を開始する。また、通信相手とアプリケーション情報(待ち受けポート番号、使用可能コーデック種別等)の送受信も行う。前記情報を送受信することで、アプリケーションプログラムで提供可能なサービス品質を共通化することが可能となる。
ユーザ設定部12は、ユーザが通信端末10の設定やアプリケーション優先基準テーブル14の設定及び操作を行う入出力部である。このユーザ設定部12は、画面やボタン、マウス等で構成され、アプリケーション部11の機能は、ユーザから指定されるコマンドの実行からも制御される。
The content / communication control unit 13 starts providing the service after negotiating with the communication partner so as to transmit / receive data of the content type selected above. It also exchanges application information (such as standby port number and usable codec type) with the communication partner. By transmitting and receiving the information, the service quality that can be provided by the application program can be shared.
The
IP制御部19は、IPネットワーク(図1,2参照)にデータを伝送するために必要なアドレス情報などを設定し、作成されたデータを、NIC25を介して実際のネットワークへ送受信する。また、モバイルIPによる移動制御のための制御メッセージの送受信及び伝送路状態管理部20と連携しての伝送路状態の測定を行う。通信端末10は、ネットワークに接続され、ネットワークとの接続を維持したまま移動することが可能である。
The IP control unit 19 sets address information and the like necessary for transmitting data to the IP network (see FIGS. 1 and 2), and transmits / receives the created data to / from the actual network via the
また、ホームエージェント端末28は、図3−2に示すように、伝送路管理部17とネットワークインタフェースカード(NIC)25からなる。伝送路管理部17は、通信端末10の移動を管理、及びパケットの転送等を行うIP制御部19と、IP制御部19と連携して移動端末〜ホームエージェントHA間の伝送路状態を測定する伝送路状態管理部20とで構成される。
The
図4は、上述した図3−1の通信端末10の通信開始時の動作シーケンスの一例を説明する図、図5は、ネットワークインタフェースの通信状態が変化した場合の動作シーケンスの一例を説明する図、図6は通信中の伝送路の伝送路状態(転送品質)が変化したときの動作シーケンスの一例を説明する図、図7は通信開始時(簡易測定利用時)の動作シーケンスの他の例を説明する図である。 FIG. 4 is a diagram for explaining an example of an operation sequence at the start of communication of the communication terminal 10 of FIG. 3A described above, and FIG. 5 is a diagram for explaining an example of an operation sequence when the communication state of the network interface changes. FIG. 6 is a diagram for explaining an example of an operation sequence when the transmission line state (transfer quality) of the transmission line in communication changes, and FIG. 7 shows another example of the operation sequence at the start of communication (when using simple measurement). FIG.
なお、図4〜図7において、自端末26とは、通信を開始する送信側の通信端末であり、通信相手端末27とは、送信側の通信端末に対して受信側の通信端末を示しており、各々の通信端末は、上述したIPネットワークに接続可能な複数のネットワークインタフェースを備えた通信端末10を用いることができるものとする。また、図2で説明した無線アクセスポイントや、無線基地局を介して、映像、音声などのコミュニュケーションのためのデータ通信を行うものとする。
4 to 7, the
接続の形態は、1対1でも複数人数での多地点会議のような通信形態でもよい。データ通信についても、サーバ・クライアント方の片方向通信もしくは、電話の様な双方向通信であってもよい。また、図5、図6においては、自端末26は、それぞれのNICの通信状態の変化を検知した通信端末、通信中の伝送路の伝送路状態の変化を検知した通信端末であり、通信相手端末27は自端末26が通信中の通信端末となる。この場合は、自端末26及び通信相手端末27が送信側の端末もしくは受信側の端末のどちらであってもよい。また、各々の通信端末は、一方がNICを一つしか備えない通信端末であってもよい。
The connection form may be one-to-one or a communication form such as a multipoint conference with a plurality of people. The data communication may be one-way communication between the server and the client, or two-way communication such as a telephone. 5 and 6, the
(実施例1)
先ず、図4により、通信端末が映像や音声などのコミュニケーションを利用したアプリケーション等によるデータ通信を行う場合での、通信開始時における自端末26と通信相手端末27のシーケンス動作と各部の状態を説明する。なお、説明には、図3−1、図3−2を参照し、その符号を用いる。
Example 1
First, referring to FIG. 4, the sequence operation of the
上述した通信端末10において、通信端末の起動時には、ネットワークインタフェース管理部24により、複数のNIC25の属性に関する情報(例えば、通信カード名、伝送速度、電波強度、リンクの状態、変調方式等)を取得する。同時に通信可能なネットワークインタフェースを検出し、ネットワークインタフェース情報テーブル23に登録する(S401)。前記のネットワークインタフェースの検出方法としては、例えば、電波強度と閾値との比較による判断、リンクの状態等が挙げられる。
In the communication terminal 10 described above, when the communication terminal is activated, the network
通信端末10の起動後、ネットワークインタフェース管理部24は、NIC25の追加/削除及び通信可/不可等の状態変化を常時監視し、逐一ネットワークインタフェース情報テーブル23の項目の更新があった分について、その都度書き込みを行い、変化した項目についてのみ伝送路管理部17に通知する。この時すべての項目について通知してもよい。なお、図8に、上述した、ネットワークインタフェース情報テーブル23に登録される項目と、その値の一例を挙げる。
After the communication terminal 10 is activated, the network
NIC25の検出方法としては、電波強度と閾値との比較による判断、リンクの状態等が挙げられる。電波強度による検出の例としては、閾値をLevel3としたときに、電波強度がLevel3以上だった場合は、フラグとして「1」(フラグとしてネットワークインタフェースが使用可能な場合を「1」、使用不可能の場合を「0」とする)をネットワークインタフェース情報テーブルのリンク状態フラグの位置に書き込む。
As a detection method of the
他方、電波強度がLevel3未満だった場合は、リンク状態フラグ「0」を前記と同じ位置に書き込む。閾値については、アプリケーションにより定められてもよいし、通信端末10が予め内蔵していてもよいし、ユーザがユーザ設定部12を介して設定してもよい。この例の閾値に従えば、ネットワークインタフェース管理部24は、無線の電波強度がLevel1からLevel2に変化したことを検知しても、リンク状態フラグを変更しないことになる。
On the other hand, if the radio field intensity is less than
また、リンク状態による検出の例としては、携帯やPHS等のNICは、ダイヤルアップ接続をしなければIPネットワークへの接続が確立されないものがある。そこで、ダイヤルアップ接続が確立されている場合には、ネットワークインタフェース情報テーブルのリンク状態の位置に「ON」のフラグを、ダイヤルアップ接続が確立されていない場合には「OFF」のフラグを書き込む。 As an example of detection based on the link state, a NIC such as a mobile phone or a PHS cannot establish a connection to the IP network unless dial-up connection is performed. Therefore, when the dial-up connection is established, an “ON” flag is written in the link state position of the network interface information table, and when the dial-up connection is not established, an “OFF” flag is written.
アプリケーション部11は、ユーザ設定部12から通信開始要求を受けて、アプリケーションでのデータ通信を行うために必要な情報を自端末26と通信相手端末27との間で通知し合う(S402)。この時に、通知し合う情報の項目の一例を、図9(A)に示す。ここでは、データの送受信に必要な接続情報として、「接続先IPアドレス」、待ち受け「ポート番号」と通信のセッション制御に必要な「セッションID」等と、アプリケーションで利用可能なコンテンツ情報を判断するための「映像・音声符号化パラメータ(使用可能なコーデックの種類等)」や使用する「送受信プロトコル(RTP:Real-time Transport Protocol、UDP:User Datagram Protocol等)」が含まれる。
Upon receiving a communication start request from the
上記ネゴシエーション機能を、SIP(Session Initiation Protocol)やRTSP(Real Time Streaming Protocol)等のセッションを開始、管理、そして終了させるためのシグナリング・プロトコルを用いて実現してもよい。
アプリケーション部11は、上記ネゴシエーション機能により取得した情報のうちコンテンツ情報をもとに、アプリケーションで提供可能なコンテンツの情報のリストである品質情報テーブル15を作成する。品質情報テーブル15の項目とその一例を図9(B)に示す。なお、品質情報テーブル15については、ユーザ設定部12からユーザにより設定されたものを使用してもよい。
The negotiation function may be realized using a signaling protocol for starting, managing, and ending a session such as SIP (Session Initiation Protocol) or RTSP (Real Time Streaming Protocol).
The
次に、アプリケーション部11は、伝送路管理部17に伝送路選択に必要なアプリケーション優先基準テーブル14の情報を通知する(S403)。アプリケーション優先基準テーブル14の項目とその一例を図9(C)に示す。アプリケーション優先基準テーブル14の各項目については、前述したネゴシエーション機能により取得した情報から書き込まれたものと、ユーザ設定部12からユーザにより設定された項目から作成されている。なお、アプリケーション優先基準テーブル14についても、全ての項目についてユーザ設定部12からユーザにより設定されたものを使用しても、予め端末に設定されているものを使用してもよい。
Next, the
伝送路管理部17は、ネットワークインタフェース情報テーブル23のリンク状態フラグを参照して通信可能なNIC25のリストを通信相手端末27に通知し合う(S404)。ネットワークインタフェースリストの項目とその一例を図10(A)に示す。NIC情報の送受信後、受信したネットワークインタフェースリストと自分の端末内のネットワークインタフェース情報テーブル23を基に、自端末26〜通信相手端末27間に存在する伝送路リストを作成する(S405)。
The transmission
例えば、自端末26の使用可能なNIC25が2つ(NIC1〜2)、通信相手端末27の使用可能なNIC25が2つ(NIC3〜4)の場合の伝送路の数は、2(自端末のNIC数)×2(通信相手端末のNIC数)×2(上り伝送路・下り伝送路)×2(ホームエージェントHA経由かそうではないか)で16となる。この例での伝送路リストの一例を図10(B)に示す。作成された伝送路リストは、伝送路情報テーブル22に登録される。なお、伝送路リストの作成については、自端末26及び通信相手端末27にてお互いに作成しても、通信相手側だけで作成して伝送路リストだけを通信相手端末27から自端末26に対して通知するようにしてもよい。
For example, when the number of
伝送路状態管理部20は、通知された情報をもとに自端末26と通信相手端末27間での各々のネットワークインタフェース毎に往復経路の確認を行う。往復経路の確認には、例えば、自端末26からの気付テスト要求メッセージCoTIに対して気付テスト応答CoTを返し、ホームエージェント端末28を経由したホームテスト要求メッセージHoTIに対してホームテスト応答HoTを返す。これと同時に、前記往復経路のメッセージを送受信するパケットをプローブパケットの一部として用いて、伝送路の伝送路状態(ボトルネック物理帯域幅、RTT遅延差、可用帯域幅、パケットロス率等)の測定を行う(S406、S407)。
The transmission path
ここで、伝送路情報テーブル22の項目を図11(A)に示す。以下に、各々の項目の説明と測定方法の例を挙げる。図11(B)にボトルネック物理帯域幅の概要を示す。図11(B)は、自端末26と通信相手端末27間の伝送路の一つであり、線の幅が帯域幅の広さを表わしており、線の幅が広いほど帯域幅が広く、線の幅が狭いほど帯域幅は狭いことを示している。IPネットワークでは、経路の途中で様々な伝送路が存在するため伝送路全体を通じて一様な帯域幅を提供することは出来ない。そこで、伝送路のボトルネックの帯域幅を測定し、その結果をもとにコンテンツ品質を決定することで、該当する伝送路でデータ送受信可能な最大のビットレートで高品質なサービスを提供することが可能となる。
Here, the items of the transmission path information table 22 are shown in FIG. Below, explanation of each item and an example of a measuring method are given. FIG. 11B shows an outline of the bottleneck physical bandwidth. FIG. 11B shows one of the transmission paths between the terminal 26 and the
図11(C)により、ボトルネックリンクの物理帯域幅を測定する方法の一例として、パケットペア転送方式及びパケットトレイン転送方式によるプローブパケットを用いた測定方法を説明する。自端末26から2つの同サイズSのパケットを密接させて送信し、これがボトルネックリンクで同時にキューイングされるとΔT<S/B2となる。パケットは、その間隔を保って通信相手端末27に到着するためΔT′=S/B2となる。この式から求められるB2が、伝送路におけるボトルネック物理帯域幅となる。
As an example of a method for measuring the physical bandwidth of the bottleneck link, a measurement method using a probe packet by a packet pair transfer method and a packet train transfer method will be described with reference to FIG. When two packets of the same size S are transmitted in close contact from the
図11(D)に、Mobile IPv6の制御メッセージでもある往復経路確認メッセージをパケットトレインのプローブパケットの一部として使用した場合の例を示す。本実施例では、先頭パケットを往復経路確認メッセージとし、プローブパケットと使用するにはそのままではパケットサイズが小さいのでパディングを行う。以降のプローブパケットについては、往復経路確認メッセージと同じヘッダを使用することで、往復経路確認メッセージと同じ経路で転送され、本実施例ではシーケンス番号を追加して処理が重複されないように識別することで、先頭のパケットのみ往復経路確認メッセージとして処理されるようにする。 FIG. 11D shows an example in which a round trip path confirmation message, which is also a Mobile IPv6 control message, is used as a part of a packet train probe packet. In this embodiment, the first packet is used as a round trip route confirmation message, and padding is performed because the packet size is small as it is for use as a probe packet. Subsequent probe packets are transferred using the same header as the round-trip route confirmation message, and are transferred along the same route as the round-trip route confirmation message. In this embodiment, a sequence number is added so that the processing is not duplicated. Thus, only the first packet is processed as a round trip route confirmation message.
次に、図12にRTT遅延差を測定する方法の一例を示す。図12において、自端末26はNIC1〜3の3つのNICを備え、通信相手端末27はNIC4を備えており、それぞれIPネットワークに接続されているとする。自端末26から通信相手端末27、さらに、自端末26にパケットを送信することでRTTを測定することができるので、NIC1〜NIC4〜NIC1のRTTをRTT1、NIC1〜NIC4〜NIC2のRTTをRTT2、NIC1〜NIC4〜NIC3のRTTをRTT3、NIC1→NIC4の片方向の遅延時間をΔT、NIC4→NIC1の片方向の遅延時間をΔT1、NIC4→NIC2の片方向の遅延時間をΔT2、NIC4→NIC3の片方向の遅延時間をΔT3とすると、
ΔT1= RTT1−ΔT
ΔT2= RTT2−ΔT
ΔT3= RTT3−ΔT
となる。
Next, FIG. 12 shows an example of a method for measuring the RTT delay difference. In FIG. 12, it is assumed that the
ΔT1 = RTT1−ΔT
ΔT2 = RTT2−ΔT
ΔT3 = RTT3−ΔT
It becomes.
上記の式より、ΔT1、ΔT2、ΔT3はそれぞれRTT1、RTT2、RTT3からΔTを減算することで求められるので、RTT1、RTT2、RTT3を比較することは、すなわち、通信相手端末27から自端末26への片方向の相対的な遅延差を比較することと同義として捉えることができる。以上のことから、RTT1、RTT2、RTT3をそれぞれNIC4→NIC1、NIC4→NIC2、NIC4→NIC3の片方向の遅延差として使用することが可能となる。
From the above equations, ΔT1, ΔT2, and ΔT3 are obtained by subtracting ΔT from RTT1, RTT2, and RTT3, respectively. Therefore, comparing RTT1, RTT2, and RTT3, that is, from the
図13は、可用帯域幅について説明する図で、図11(B)と同様に自端末26と通信相手端末27間の伝送路の一つであり、線の幅が帯域幅の広さを表わしており、線の幅が広いほど帯域幅が広く、線の幅が狭いほど帯域幅は狭いことを示している。また、ハッチング部分は、その伝送路に既に送受信されているパケットが各リンクの帯域を占有している(リンク毎にクロストラフィックが存在する)ことを示している。
FIG. 13 is a diagram for explaining the available bandwidth. As in FIG. 11B, this is one of the transmission paths between the terminal 26 and the
この場合にも、上述したボトルネック物理帯域幅の測定と同じように、プローブパケットの転送にパケットトレイン方式を用いることで送受信端末間の伝送路上のリンクの可用帯域幅を測定することができる。ここでは、各プローブパケット間の片道転送遅延の増加傾向を利用して、前記片道転送遅延の増加傾向は、プローブパケットの送信レートが可用帯域幅を上回るときに観測されるため、この性質を利用し、プローブパケットの送信レートを変更しながら繰り返し計測を行うことによって、可用帯域幅を求めることが可能となる。可用帯域幅についても、ボトルネック物理帯域幅の測定と同様に、モバイルIPの往復経路確認メッセージをパケットトレインのプローブパケットの一部として利用することで推定することが可能である。 Also in this case, as in the bottleneck physical bandwidth measurement described above, the available bandwidth of the link on the transmission path between the transmission and reception terminals can be measured by using the packet train method for probe packet transfer. Here, using the increasing tendency of the one-way transfer delay between each probe packet, the increasing tendency of the one-way transfer delay is observed when the transmission rate of the probe packet exceeds the available bandwidth. In addition, the available bandwidth can be obtained by repeatedly measuring while changing the transmission rate of the probe packet. Similarly to the measurement of the bottleneck physical bandwidth, the available bandwidth can also be estimated by using the mobile IP round trip confirmation message as part of the probe packet of the packet train.
パケットロス率については、上記測定に用いたプローブパケットを用いることで、「パケットロス率=パケットロス数/送信したパケット数」から求められる。
上記の測定は、伝送路情報テーブルに登録されている伝送路リスト(自端末26と通信相手端末27の間に存在する全ての伝送路)に対して実施される。次に測定結果をもとに伝送路を選択する処理手順について述べる。
The packet loss rate is obtained from “packet loss rate = number of packet losses / number of transmitted packets” by using the probe packet used in the above measurement.
The above measurement is performed on the transmission path list registered in the transmission path information table (all transmission paths existing between the
先ず、伝送路状態管理部20は、上述した測定方法で取得された測定結果に基づく伝送路情報を伝送路情報テーブル22に書き込み、前記の取得された情報を伝送路情報テーブル22とアプリケーション優先基準テーブル14から伝送路を選択する(S409)。伝送路が選択されると、伝送路選択部18は伝送路情報テーブル22を参照して、選択された伝送路の伝送路情報をアプリケーション部11に通知する(S408)。本実施例1では、伝送路状態測定結果より得られたボトルネック物理帯域幅をアプリケーションに割当て可能な帯域幅としてアプリケーション部11に通知する。ここでは、上記の値をアプリケーションに割当て可能な帯域幅として通知したが、ボトルネック物理帯域幅として得られた値や、NIC25の伝送速度をそのまま通知してもよい。
First, the transmission path
コンテンツ・通信制御部13は、通知された伝送路情報をもとに品質情報テーブル15を参照して通信でのコンテンツ品質を決定する(S412)。コンテンツ・通信制御部13は、決定されたコンテンツ品質に従った映像・音声の種類や利用パラメータを決める情報を通信相手と交換した後に、データの送受信を開始し(S413)、同時にIP制御部19は伝送路選択部18により選択された伝送路に対応するNICに関して、対応付け更新メッセージBUを送ることで伝送路の切替を行う(S410、S411)。 The content / communication control unit 13 refers to the quality information table 15 based on the notified transmission path information and determines the content quality in communication (S412). The content / communication control unit 13 exchanges information for determining the type of video / audio and usage parameters according to the determined content quality with the communication partner, and then starts transmission / reception of data (S413), and at the same time, the IP control unit 19 Switches the transmission path by sending the association update message BU for the NIC corresponding to the transmission path selected by the transmission path selection unit 18 (S410, S411).
なお、伝送路については上り/下りが存在するが、本実施例では自端末26が上り/下りのどちらの伝送路も選択するものとする。本実施例1に限らず、各々(自端末26及び通信相手端末27)が下りの伝送路に対して選択するように処理を行っても、各々が下りではなく上りの伝送路を選択してもよい。映像ストリーミングや音声ストリーミング等のサーバ・クライアント型の片方向通信の場合については、クライアント側で伝送路を選択するようにしてもよい。また、自端末26と通信相手端末27の同じNICを使用する伝送路として、図10(B)に示すように、ホームエージェントHA経由のトンネル経由の伝送路と、経路最適化後のホームエージェントHAを経由しないものとが存在するが、これらについてもアプリケーション優先基準に基づいて、どちらかを選択すればよい。
It should be noted that although uplink / downlink exists for the transmission path, in this embodiment, it is assumed that the
以上のように、通信端末10が無線環境を通して映像や音声などのコミュニケーションを利用したアプリケーションによりデータ通信を行う際に、通信端末間の伝送路情報をもとにアプリケーションの優先基準やユーザの嗜好に合わせて伝送路を選択することで、通信端末の存在する場所の無線環境やネットワーク情報に合わせた品質のサービスを提供することが可能となる。なお、伝送路としては無線だけでなくイーサネット(登録商標)に代表される有線LANでの接続など、IPネットワークに接続可能な媒体であればよい。 As described above, when the communication terminal 10 performs data communication using an application that uses communication such as video and audio through a wireless environment, the priority criteria of the application and the user's preference are determined based on the transmission path information between the communication terminals. In addition, by selecting a transmission path, it is possible to provide a quality service according to the wireless environment and network information of the place where the communication terminal exists. The transmission path may be a medium that can be connected to an IP network, such as a wired LAN represented by Ethernet (registered trademark) as well as wireless.
(実施例2)
次に、図5により、通信端末が映像や音声などのコミュニケーションを利用したアプリケーション等によるデータ通信を行っている際に、通信端末を取り囲む伝送路の通信状態(ネットワークインタフェース)が変化した場合の自端末26と通信相手端末27のシーケンス動作と各部の状態を説明する。なお、説明には、実施例1の場合と同様に、図3−1、図3−2を参照し、その符号を用いる。
(Example 2)
Next, referring to FIG. 5, when the communication terminal performs data communication by an application using communication such as video and audio, the communication state (network interface) of the transmission path surrounding the communication terminal changes. The sequence operation of the terminal 26 and the
ユーザは、無線の利点を生かして自由に移動することができる。ここで、移動中などにおいて、ネットワークインタフェース管理部24が、例えば、今まで使用不可能だったNIC(リンク状態フラグが「0」)の無線の電波強度が強まり、Level2からLevel4に変化したことを検知し、閾値がLevel3に設定されていたとすると、使用不可能だったネットワークインタフェースが使用可能となる。NICの状態が変化したことを伝送路管理部17に通知し、ネットワークインタフェース情報テーブル23の該当箇所に通知された値を書き込む(リンク状態フラグを「0」から「1」に書き換える)。
The user can move freely taking advantage of the advantages of radio. Here, when the network
伝送路管理部17は、ネットワークインタフェース情報テーブル23をもとに自端末26〜通信相手端末27間に追加された伝送路リストを追加作成する(S420)。IP制御部19は、追加されたNICに対して図4の通信開始時と同様の方法で、往復経路確認及び伝送路状態測定を行い(S421、S422)、測定結果は伝送路情報テーブル22に登録され、そして伝送路状態管理部20に通知される。こうして得られた伝送路情報とアプリケーション優先基準から伝送路が決定され(S423)、決定された伝送路が現在使用している伝送路と異なる場合には(S424Yes)、伝送路選択部18は伝送路情報テーブル22を参照して、選択された伝送路の伝送路情報をアプリケーション部11に通知する(S425)。
The transmission
本実施例2では、実施例1と同様に伝送路状態として測定より得られたボトルネック物理帯域幅をアプリケーションに割当て可能な帯域幅としてアプリケーション部11に通知する。コンテンツ・通信制御部13は、通知された伝送路情報をもとに品質情報テーブル15を参照して通信でのコンテンツ品質を決定する(S429)。コンテンツの切替えが必要だと判断した場合には(S430Yes)、コンテンツ・通信制御部13は、前記決定されたコンテンツ品質に従った映像・音声の種類や利用パラメータを決める情報を通信相手と交換した後に、切替え後のコンテンツ品質にてデータの送受信を開始し(S431)、同時にIP制御部19は伝送路選択部18により選択された伝送路に対応するNICに関して、対応付け更新メッセージBUを送ることで伝送路の切替を行う(S426、S427、S428)。
In the second embodiment, as in the first embodiment, the bottleneck physical bandwidth obtained by measurement as a transmission path state is notified to the
なお、選択された伝送路が現在使用している伝送路と一致する場合には何も行わない(S424No)。また、選択された伝送路が現在使用している伝送路と異なり、コンテンツ・通信制御部13によりコンテンツを切替える必要がないと判断された場合には(S430No)、伝送路の切替のみを行う(S426、S427)。 Note that nothing is performed when the selected transmission line matches the currently used transmission line (No in S424). If the selected transmission path is different from the currently used transmission path and the content / communication control unit 13 determines that there is no need to switch the content (No in S430), only the transmission path is switched ( S426, S427).
上記の実施例2では、無線の電波強度の変化の例を挙げたが、携帯やPHS等のダイヤルアップ接続が確立されていない状態から確立されている状態に変化した場合(リンク状態が「OFF」から「ON」に変化)や、新しくネットワークインタフェースが追加され、そのネットワークインタフェースがリンク状態「ON」もしくは、リンク状態フラグが「1」である場合でもよい。 In the second embodiment, an example of a change in the radio field strength is given. However, when the dial-up connection such as the mobile phone or the PHS is changed from the established state to the established state (the link state is “OFF”). ”Or“ ON ”) or a new network interface is added, and the network interface may be in the link state“ ON ”or the link state flag is“ 1 ”.
また、上記実施例2では、NICが追加された場合の例を挙げたが、例えば、移動中などにおいて、ネットワークインタフェース管理部24が、現在通信中のネットワークインタフェース(リンク状態フラグ「1」)の無線の電波強度が弱まり、Level4からLevel2に変化し、閾値がLevel3に設定されていたとする。この場合、使用可能だったネットワークインタフェースが使用不可能となった場合についても、伝送路管理部17にて該当する伝送路を伝送路リストから削除し、更新された伝送路リストに対して、伝送路の選択・コンテンツの選択・切り替えを行う。
In the second embodiment, an example in which a NIC is added has been described. However, for example, during movement, the network
なお、前述した例では、無線の電波強度の変化の例を挙げたが、携帯やPHS等のダイヤルアップ接続が確立されている状態から確立されてない状態に変化した場合(リンク状態が「ON」から「OFF」に変化)や、ネットワークインタフェースが削除(通信端末から取り外され)された場合でも、あるネットワークインタフェースのリンク状態フラグが「1」から「0」に変化した場合でもよい。 In the above-described example, an example of a change in radio field strength is given. However, when the dial-up connection such as mobile phone or PHS is changed from the established state to the unestablished state (the link state is “ON”). ”From“ 1 ”to“ OFF ”), the network interface may be deleted (removed from the communication terminal), or the link status flag of a certain network interface may be changed from“ 1 ”to“ 0 ”.
以上のように、通信端末が無線環境を通して映像や音声などのコミュニケーションを利用したアプリケーションによりデータ通信を行っている最中に、無線環境の変化をきっかけに、新しくネットワークインタフェースが使用可能/不可能となる場合がある。この場合、通信端末間の伝送路情報とアプリケーションの優先基準やユーザの嗜好に合わせて伝送路を再度選択し、上記伝送路に基づいた情報をアプリケーションに通知することで、通信端末の存在する場所の無線環境やネットワーク状況に合わせた品質のサービスを提供することが可能となる。なお、伝送路としては無線だけでなくイーサネット(登録商標)に代表される有線LANでの接続など、IPネットワークに接続可能な媒体であればよい。 As described above, while a communication terminal is performing data communication with an application using communication such as video and audio through a wireless environment, a new network interface can be used / not enabled due to a change in the wireless environment. There is a case. In this case, the location of the communication terminal exists by re-selecting the transmission path information according to the transmission path information between the communication terminals, the application priority criteria and the user's preference, and notifying the application of information based on the transmission path. It is possible to provide a quality service according to the wireless environment and network conditions. The transmission path may be a medium that can be connected to an IP network, such as a wired LAN represented by Ethernet (registered trademark) as well as wireless.
(実施例3)
次に、図6により、通信端末が映像や音声などのコミュニケーションを利用したアプリケーション等によるデータ通信を行っている際に、伝送路のデータ転送品質が変化した場合の自端末26と通信相手端末27のシーケンス動作と各部の状態を説明する。なお、説明には、実施例1,2の場合と同様に、図3−1、図3−2を参照し、その符号を用いる。
(Example 3)
Next, referring to FIG. 6, when the communication terminal performs data communication by an application using communication such as video and audio, the
通信開始時は、実施例1に述べたように使用可能な伝送路からアプリケーションプログラムの優先基準に従った伝送路が選択され、伝送路に適応したコンテンツ品質でデータ通信が開始される。データ通信開始後、伝送路状態管理部20では、IP制御部19と連携して定期的に送信される対応付け更新メッセージBUの再送パケットをプローブパケットの一部として利用して、伝送路の状態を監視する(S440、S441)。伝送路の測定については実施例1で示した方法にて実施することとする。
At the start of communication, as described in the first embodiment, a transmission path according to the priority standard of the application program is selected from the usable transmission paths, and data communication is started with content quality adapted to the transmission path. After the start of data communication, the transmission line
伝送路管理部17では、上記測定で得られた伝送路情報と伝送路品質テーブル21に登録されているものを比較して、伝送路を切替える必要がないと判断された場合には(S442No)、何もせずIP制御部で送信される対応付け更新メッセージBUの再送パケットを利用して、継続して伝送路の監視を行う。伝送路を切替える必要があると判断された場合には(S442Yes)、伝送路品質テーブル21に登録されている伝送路情報をもとに伝送路状態をアプリケーション部11に通知する(S446)。ここでも実施例1と同様に伝送路情報としてボトルネック物理帯域幅をアプリケーションに割当可能な帯域幅として通知する。
The transmission
コンテンツ・通信制御部13は、通知された伝送路情報をもとに品質情報テーブル15を参照して、通信でのコンテンツ品質を決定する(S447)。コンテンツの切替えが必要だと判断した場合には(S448Yes)、コンテンツ・通信制御部13は、前記決定されたコンテンツ品質に従った映像・音声の種類や利用パラメータを決める情報を通信相手と交換した後に、切替え後のコンテンツ品質にてデータの送受信を開始する(S449)。同時にIP制御部19は伝送路選択部18により選択された伝送路に対応するNICに関して、対応付け更新メッセージBUを送ることで伝送路の切替を行う(S443、S444、S445)。また、コンテンツ・通信制御部13にて、コンテンツを切替える必要がないと判断されば場合には(S448No)、伝送路の切替えのみ行う(S443、S444、S445)。ただし、ユーザの要求により伝送路を切替えない設定とすることもできる。 The content / communication control unit 13 refers to the quality information table 15 based on the notified transmission path information, and determines the content quality in communication (S447). If it is determined that content switching is necessary (S448 Yes), the content / communication control unit 13 exchanges information for determining the type of video / audio and usage parameters according to the determined content quality with the communication partner. Later, data transmission / reception is started with the switched content quality (S449). At the same time, the IP control unit 19 switches the transmission line by sending an association update message BU for the NIC corresponding to the transmission line selected by the transmission line selection unit 18 (S443, S444, S445). If the content / communication control unit 13 determines that there is no need to switch the content (No in S448), only the transmission path is switched (S443, S444, S445). However, the transmission path may be set not to be switched according to a user request.
(実施例4)
次に、通信開始時の伝送路を選択する手順において、段階的に得られる伝送路情報をもとに段階的に選択する他の例を図7に示す。
モバイルIPの仕組みとして、移動端末は自分が接続しているネットワークが変わる度に新しい気付アドレスをホームエージェントHAに登録する。この登録手続きをプローブパケットの一部として利用して、通信端末〜ホームエージェントHA間の伝送路状態を測定する。本実施例4では、伝送路状態として、ボトルネック物理帯域幅を測定することとし、測定方法については、実施例1で示した方法を用いることとする。
Example 4
Next, FIG. 7 shows another example of selecting step by step based on transmission line information obtained step by step in the procedure of selecting a transmission line at the start of communication.
As a mobile IP mechanism, a mobile terminal registers a new care-of address with the home agent HA every time the network to which it is connected changes. Using this registration procedure as part of the probe packet, the transmission path state between the communication terminal and the home agent HA is measured. In the fourth embodiment, the bottleneck physical bandwidth is measured as the transmission path state, and the method shown in the first embodiment is used as the measurement method.
伝送路管理部17では、ネットワークインタフェース情報テーブル23を参照して通信可能なNICを洗い出し(S460、S461)、前記通信可能なNICに対してはホーム登録HRと確認ACKの処理を行い、同時に通信端末(自端末26及び通信相手端末27)〜ホームエージェント端末28間の伝送路状態について測定を行う(S462、S463)。伝送路としては実施例1と同様に、自端末26の使用可能なNICが2つNIC1〜2)、通信相手端末27の使用可能なNICが2つ(NIC3〜4)であるとすると、前記通信端末〜ホームエージェントHA間の伝送路測定で得られた伝送路情報テーブルの一例は、図14のようになる。
The transmission
アプリケーション部11は、ユーザ設定部12からの通信開始要求を受けて、アプリケーションでのデータ通信を行うために必要な情報を自端末26と通信相手端末27との間で通知し合う(S464)。アプリケーション部11は、上記ネゴシエーション機能により取得した情報のうちコンテンツ情報をもとに、アプリケーションで提供可能なコンテンツの情報のリストである品質情報テーブル15を作成する。
Upon receiving a communication start request from the
次にアプリケーション部11は、伝送路管理部17に伝送路選択に必要なアプリケーション優先基準テーブル14の情報を通知する(S465)。伝送路管理部17は、ネットワークインタフェース情報テーブル23のリンク状態フラグを参照して、通信可能なNICのリストの送受信及びアプリケーション優先基準テーブル14の情報を通信相手に通知する(S466)。NIC情報・優先基準の送受信後、お互いのネットワークインタフェースリストをもとに伝送路リストを作成する(S467、468)。伝送路リストの一例は実施例1と同様に図9(B)のようになる。
Next, the
伝送路管理部17は、伝送路情報テーブル22と前記伝送路リストを対応付けて、各伝送路に対する伝送路情報とすることで、前記伝送路情報とアプリケーション優先基準テーブル14から伝送路を選択する。本実施例4での、伝送路情報と伝送路リストの対応についても図14に示す。本実施例4のようにお互いの端末が複数のNICが使用可能な場合には、相手側のNICを選択することが出来ないので、例えば、図7に示すように、通信相手端末27側でも、ホーム登録HRによる伝送路状態を測定した結果をもとに伝送路を選択することとする(S471)。そして、選択した伝送炉を自端末26側に通知する(S472)。
The transmission
自端末26側では、通信相手端末27側で同様に選択された伝送路(選択されたNIC)をもとに自端末26での結果と併せて伝送路を選択する(S473)。これらの情報からは、ホームエージェントHA経由か、直接通信での伝送路か区別することは出来ないが、前記測定で得られる情報は、ホームエージェントHA経由の伝送路の伝送路情報となるので、本実施例4ではホームエージェントHA経由の伝送路が選択されることとする。なお、本実施例4では、ホームエージェントHA経由の伝送路を選択することとしたが、ホームエージェントHA経由の伝送路の選択結果をもとに、該当するホームエージェントHA経由でない伝送路を使用するようにしてもよい。
The
なお、本実施例4では、通信相手端末27側でもホーム登録HRを利用して伝送路情報を取得する処理を行っているが、通信相手端末27に伝送路情報を取得する機能が備えられていない場合には、通信相手端末27におけるNICの選択に関しては、NICの伝送速度等、ネットワークインタフェース情報から得られる情報をもとに伝送路を決定してもよい。
In the fourth embodiment, the
伝送路が選択されると、伝送路選択部18は伝送路情報テーブル22を参照して、選択された伝送路の伝送路情報をアプリケーション部11に通知する(S474)。コンテンツ・通信制御部13は、通知された伝送路情報をもとに品質情報テーブル15を参照してコンテンツ品質を決定する(S481)。コンテンツ・通信制御部13は、決定されたコンテンツ品質に従った映像・音声の種類や利用パラメータを決める情報を通信相手端末と交換した後に、データの送受信を開始し(S482)、同時にIP制御部19は伝送路選択部18により選択された伝送路に対応するNICに関して、対応付け更新メッセージBUを送ることで伝送路の切替えを行う(S475、S476、S477、S478、S479、S480)。
When the transmission path is selected, the transmission
なお、本実施例4では自端末26〜ホームエージェント端末28、及び通信相手端末27〜ホームエージェント端末28間、もしくはネットワークインタフェース情報をもとに伝送路を選択しているが、前記情報をもとに伝送路を選択後、さらにEnd−to−Endの伝送路状態を取得し、その情報をもとに伝送路を再選択するような処理を加えてもよい。
In the fourth embodiment, the transmission path is selected based on the
上述したように、簡易測定結果を用いることで、詳細の伝送路測定の結果が得られる前に伝送路を選択しデータ通信を開始することが可能となる。さらに、データ通信開始後に得られた詳細の伝送路結果に基づいて伝送路を再度選択することで、よりアプリケーション及びユーザの嗜好に適合したサービスを提供することも可能となる。また、アプリケーションの優先基準と伝送路状態に応じて上り/下りの伝送路が異なるNICを選択することで、アプリケーション及びユーザの嗜好に合わせて伝送路を使い分けることも可能となる。また、伝送路選択部では1つの伝送路を選択するのではなく、伝送路に対して相対的な優先順位(各項目に対して重み付けを行い、その重み付けをもとに各伝送路に対してポイントを計算し、ポイントの高いものから優先順位を付けていく等)をもたせて通信相手に前記優先順位を通知して、通信相手に伝送路を決定させてもよい。 As described above, by using the simple measurement result, it is possible to select a transmission line and start data communication before a detailed transmission line measurement result is obtained. Furthermore, by selecting the transmission path again based on the detailed transmission path result obtained after the start of data communication, it becomes possible to provide a service that more suits the application and user's preference. In addition, by selecting NICs having different uplink / downlink transmission paths according to the application priority standards and the transmission path conditions, it is possible to use different transmission paths according to the preference of the application and the user. In addition, the transmission line selection unit does not select one transmission line, but rather prioritizes relative transmission lines (weights each item, and assigns each transmission line based on that weight). It is also possible to give points to the communication partner by notifying the communication partner of the priority by calculating the points and assigning the priority from the highest point).
なお、本実施例4では自端末26において通信状態が変化した場合の例について説明をしたが、通信相手端末27において通信状態の変化が生じた場合についても同様の制御を行うことで、伝送路の選択とアプリケーションの連動といったユーザの通信状況に応じた品質のサービスを提供することが可能となる。
In the fourth embodiment, the example in which the communication state changes in the
10…通信端末、11…アプリケーション部、12…ユーザ設定部、13…コンテンツ・通信制御部、14…アプリケーション優先基準テーブル、15…品質情報テーブル、16…伝送路制御部、17…伝送路管理部、18…伝送路選択部、19…IP制御部、20…伝送路状態管理部、21…伝送路品質テーブル、22…伝送路情報テーブル、23…ネットワークインタフェース情報テーブル、24…ネットワークインタフェース管理部、25…ネットワークインタフェースカード(NIC)、26…自端末、27…通信相手端末、28…ホームエージェント端末、29…ネットワーク。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Communication terminal, 11 ... Application part, 12 ... User setting part, 13 ... Content / communication control part, 14 ... Application priority reference table, 15 ... Quality information table, 16 ... Transmission path control part, 17 ... Transmission path management part , 18 ... transmission path selection section, 19 ... IP control section, 20 ... transmission path status management section, 21 ... transmission path quality table, 22 ... transmission path information table, 23 ... network interface information table, 24 ... network interface management section, 25 ... Network interface card (NIC), 26 ... Own terminal, 27 ... Communication partner terminal, 28 ... Home agent terminal, 29 ... Network.
Claims (18)
前記通信端末の少なくとも1つの端末は、ホームエージェントの制御配下にある移動端末であり、
前記複数のネットワークインタフェースのうち通信可能なネットワークインタフェースを検知し、前記複数のネットワークインタフェースの所定の属性に関するネットワークインタフェース情報をネットワークから取得し、ネットワークインタフェース情報テーブルに登録するネットワークインタフェース管理部と、
前記通信可能なネットワークインタフェースと通信相手の通信可能なネットワークインタフェースとを互いに通知しあって、通信相手との間に存在する伝送路リストを作成し、伝送路情報テーブルに登録する伝送路管理部と、
前記伝送路リストに対応する伝送路の状態に関する情報をモバイルIPの制御メッセージを用いて取得し、伝送路情報として前記伝送路情報テーブルに書き込む伝送路状態管理部と、
前記伝送路の優先度をデータ通信を行うアプリケーションプログラム毎に設定された優先基準により判断し、前記ネットワークインタフェース情報及び伝送路情報のいずれかに基づいて伝送路を決定する伝送路選択部と、
を備え、前記決定された伝送路を介してデータ通信を行うことを特徴とする通信システム。 A communication terminal having a plurality of network interfaces connectable to a plurality of transmission paths is a communication system using a plurality of transmission paths,
At least one of the communication terminals is a mobile terminal under the control of a home agent;
And a network interface management unit in which the plurality of detecting the communicable network interface of the network interface, obtain network interface information about the predetermined attribute of said plurality of network interfaces from the network, to register with the network interface information table,
A transmission path management unit that notifies each other of the communicable network interface and the communicable network interface, creates a transmission path list that exists between the communication counterparts, and registers the transmission path list in a transmission path information table; ,
A transmission path state management unit that acquires information on the state of the transmission path corresponding to the transmission path list using a control message of Mobile IP, and writes the information in the transmission path information table as transmission path information;
A transmission path selecting unit which determines the priority criteria set for each application program for data communication priority of the transmission path, to determine a transfer sending passage based on one of the network interface information and the transmission path information,
And performing data communication via the determined transmission path.
再度、前記通信可能なネットワークインタフェースと通信相手の通信可能なネットワークインタフェースとの間に存在する伝送路リストを作成し、新しく作成された前記伝送路リストに対応する伝送路の状態に関する伝送路情報を取得し、
前記伝送路の優先度を前記ネットワークインタフェース情報及び伝送路情報に関する情報のいずれかに基づいて通信中の伝送路を含めて判断し、前記決定された伝送路が通信中の伝送路と異なる場合には、新たに決定された伝送路に切替えることを特徴とする請求項1〜13のいずれか1項に記載の通信システム。 After the start of data communication, it detects that the state of the network interface that is not in data communication has changed , and acquires network interface information related to a predetermined attribute of the plurality of network interfaces ,
Again, a transmission path list existing between the communicable network interface and the communication partner's communicable network interface is created, and transmission path information relating to the status of the transmission path corresponding to the newly created transmission path list is obtained. Get and
Said determining including a transmission path in the communication based on the priority of the transmission path to one of the information related to the network interface information and the transmission path information, the transmission path the determined is is different from the transmission path in the communication The communication system according to claim 1 , wherein the communication path is switched to a newly determined transmission path.
前記通信端末の少なくとも1つの端末は、ホームエージェントの制御配下にある移動端末が使用され、
ネットワークインタフェース管理部により、前記複数のネットワークインタフェースのうち通信可能なネットワークインタフェースを検知し、前記複数のネットワークインタフェースの所定の属性に関するネットワークインタフェース情報をネットワークから取得して、ネットワークインタフェース情報テーブルに登録し、
伝送路管理部により、前記通信可能なネットワークインタフェースと通信相手の通信可能なネットワークインタフェースとを通信相手と互いに通知しあって、通信相手の間に存在する伝送路リストを作成して、伝送路情報テーブルに登録し、
伝送路状態管理部により、前記伝送路リストに対応する伝送路の状態に関する情報をモバイルIPの制御メッセージを用いて取得し、伝送路情報として前記伝送路情報テーブルに書き込み、
伝送路選択部により、前記伝送路の優先度をデータ通信を行うアプリケーションプログラム毎に設定された優先基準により判断し、前記ネットワークインタフェース情報及び伝送路情報のいずれかに基づいて伝送路を決定し、
前記決定された伝送路を介してデータ通信を行うことを特徴とする通信方法。 A communication terminal having a plurality of network interfaces connectable to a plurality of transmission paths is a communication method using a plurality of transmission paths,
At least one of the communication terminals is a mobile terminal under the control of a home agent,
The network interface management unit detects a communicable network interface among the plurality of network interfaces, acquires network interface information related to a predetermined attribute of the plurality of network interfaces from the network, and registers it in the network interface information table,
The transmission path management unit notifies the communication partner of the communicable network interface and the communication partner's communicable network interface to each other , creates a transmission path list existing between the communication partners , and transmits transmission path information. Register in the table,
The transmission path state management unit obtains information on the state of the transmission path corresponding to the transmission path list using a control message of Mobile IP, and writes it in the transmission path information table as transmission path information.
The transmission line selection unit, the priority of the transmission path is determined by the priority criteria set for each application program for data communication, a transfer sending passage is determined based on any of the network interface information and the transmission path information ,
A communication method comprising performing data communication via the determined transmission path.
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