JP4684201B2 - 通信制御装置及び方法 - Google Patents
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Description
C. Perkins、"IP Mobility Support (RFC2002)"、[online]、1996年10月、IETF、[平成18年3月15日検索]、インターネット<URL: http: //www.ietf.org /rfc /rfc2002.txt
複数の異なる通信経路を利用可能とし、リアルタイム性を有する使用アプリケーションの要求帯域に対して、一の通信経路で不足した帯域を、他の通信経路を用いて補完する通信制御装置であって、
補完経路である前記他の通信経路における帯域を算出する帯域算出部と、
補完経路である前記他の通信経路におけるIPパケットのシーケンス番号の変位を算出する変位算出部と、
該変位算出部が算出したIPパケットのシーケンス番号の変位に基づいて、前記補完経路にIPパケットが滞留しているか否かを判定し、該判定に基づいて前記補完経路における送信帯域を決定する送信帯域決定部と、
を具えることを特徴とする。
前記一の通信経路を経由して到達したIPパケットの遅延と、前記他の通信経路を経由して到達したIPパケットの遅延との遅延差を算出する遅延差算出部を具え、
前記遅延差が許容遅延差を超えている場合、前記補完経路の送信帯域を零にすることを特徴とする。
前記一の通信経路を経由して到達したIPパケットの遅延と、前記他の通信経路を経由して到達したIPパケットの遅延との遅延差を算出する遅延差算出部を具え、
前記遅延差が許容遅延差内であり、前記補完経路の帯域が不足しており、かつ、前記補完経路においてIPパケットの滞留が生じていない場合、前記補完経路の帯域を増大することを特徴とする。
前記一の通信経路を経由して到達したIPパケットの遅延と、前記他の通信経路を経由して到達したIPパケットの遅延との遅延差を算出する遅延差算出部を具え、
前記遅延差が許容遅延差内であり、前記補完経路の帯域が不足しており、かつ、前記補完経路においてIPパケットの滞留が生じている場合、前記補完経路の帯域を減少することを特徴とする。
複数の異なる通信経路を利用可能とし、リアルタイム性を有する使用アプリケーションの要求帯域に対して、一の通信経路で不足した帯域を、他の通信経路を用いて補完する通信制御方法であって、
補完経路である前記他の通信経路における帯域を算出するステップと、
補完経路である前記他の通信経路におけるIPパケットのシーケンス番号の変位を算出するステップと、
該変位算出部が算出したIPパケットのシーケンス番号の変位に基づいて、前記補完経路にIPパケットが滞留しているか否かを判定し、該判定に基づいて前記補完経路における送信帯域を決定するステップと、
を具えることを特徴とする。
前記一の通信経路を経由して到達したIPパケットの遅延と、前記他の通信経路を経由して到達したIPパケットの遅延との遅延差を算出するステップを具え、
前記遅延差が許容遅延差を超えている場合、前記補完経路の送信帯域を零にすることを特徴とする。
前記一の通信経路を経由して到達したIPパケットの遅延と、前記他の通信経路を経由して到達したIPパケットの遅延との遅延差を算出するステップを具え、
前記遅延差が許容遅延差内であり、前記補完経路の帯域が不足しており、かつ、前記補完経路においてIPパケットの滞留が生じていない場合、前記補完経路の帯域を増大することを特徴とする。
前記一の通信経路を経由して到達したIPパケットの遅延と、前記他の通信経路を経由して到達したIPパケットの遅延との遅延差を算出するステップを具え、
前記遅延差が許容遅延差内であり、前記補完経路の帯域が不足しており、かつ、前記補完経路においてIPパケットの滞留が生じている場合、前記補完経路の帯域を減少することを特徴とする。
図1は、本実施形態に係る通信システム1の全体概略構成図である。図1に示すように、通信システム1には、無線IPネットワーク10A及び無線IPネットワーク10Bが含まれる。無線IPネットワーク10A(第1無線IPネットワーク)は、IPパケットを伝送することができるIPネットワークである。無線IPネットワーク10Aでは、無線通信装置300(以下、MN300と省略する)の位置に応じて、気付けIPアドレスA1(第1気付けIPアドレス)が動的にMN300に割り当てられる。本実施形態では、無線IPネットワーク10Aは、無線通信方式としてCDMA(具体的には、3GPP2の規格であるHRPD)を用いる携帯電話ネットワークである。
図4は、スイッチングサーバ100〜MN300間において実行される通信シーケンス図である。図4に示すように、ステップS10において、スイッチングサーバ100及びMN300は、VoIPパケットを送受信する。なお、VoIPパケットは、MN300とIP電話端末42(図1参照)との音声通話に伴って送受信される。
印は、VoIPパケットが経由するネットワークにマーキングされている(以下同)。ステップS10では、すべてのVoIPパケットは、無線IPネットワーク10A及びインターネット20を経由する。
印参照)する。つまり、ウィンドウT1−ウィンドウT2内に送信することができる数量のVoIPパケットを除く残りの数量のVoIPパケットを送信するために必要な帯域が無線IPネットワーク10Bによって補完される。
上述したように、スイッチングサーバ100及びMN300は、図6に示すウィンドウを用いて帯域補完の要否を判定する。図6に示すように、本実施形態では、ウィンドウT1は、1,000msに設定される。ウィンドウT2(前半時間枠)のデフォルト値は、ウィンドウT1の半分のサイズである500msに設定される。つまり、ウィンドウT1−ウィンドウT2(後半時間枠)のデフォルト値も500msとなる。
(a)スイッチングサーバ100は、ウィンドウT2内においてMN300から受信したVoIPパケットをカウントする。なお、ウィンドウT2は、帯域補完の要否判定、及び無線IPネットワーク10Bによって補完するべき帯域を演算するための閾値として用いられる。ウィンドウT2のサイズは、後に説明するように適応的に変更される。
Then VoIPパケットの再送が不要と判定し、補完帯域を演算
Else VoIPパケットの再送が必要と判定し、補完帯域を演算
(e)VoIPパケットの再送が不要と判定が不要と判定された場合、ウィンドウT2において、(T2/Tf −Ct)個分VoIPパケットが遅延しているため、ウィンドウT1−ウィンドウT2内では、(T2/Tf −Ct)*T1/T2個のVoIPパケットが遅延すると予測される。無線IPネットワーク10A経由では、ウィンドウT2内に、Ct個(例えば、21個)のVoIPパケットを受信しているため、ウィンドウT1では、Ct*T1/T2(小数点切捨て)個のVoIPパケットを受信できると考えられる。したがって、無線IPネットワーク10A経由でウィンドウT1内に送信できないVoIPパケットの数量は、T1/Tf −Ct*T1/T2(小数点切捨て)となる。この式によって求められたVoIPパケットの数量が、無線IPネットワーク10Bを用いて補完するべき帯域となる。スイッチングサーバ100は、求められた帯域を示す情報(例えば、VoIPパケットの数量)を含む補完帯域量通知メッセージ(具体的には、表2に示す補完帯域量通知メッセージ1)をMN300に送信する。
If T2/Tf−(k*tjit/Tf )<Ct …(2)
If T2=T1−T4
Then T2=T2(T2は上限値なので変更しない)
Stop
Else T2=T2+tjit (例:T2+100ms) …(3)
Stop
Else If T2/Tf −(k+1)*(tjit/Tf)
<Ct<T2/Tf−(k*tjit/Tf ) …(4)
If T2=T3
Then T2=T2(T2は下限値なので変更しない)
Stop
Else T2=T2−k*tjit (例:k*100ms) …(5)
Stop
Else k=k+1 …(6)
If k=T2/tjit −1 (T2/Tf −(k+1)*tjit/Tf=0)
Then Stop(全帯域を無線IPネットワーク10Bで補完)
Else Go to (4)
(i)VoIPパケットの再送が必要と判定が不要と判定された場合、(T2/Tf−Ct)−((T1−T2)/T2*Ct)個分のVoIPパケットを遡って、無線IPネットワーク10Bを用いて再送する必要がある。スイッチングサーバ100では、過去のウィンドウT1において送信したVoIPパケットがバッファリングされる。スイッチングサーバ100は、バッファリングされた(T2/Tf −Ct)−((T1−T2)/T2*Ct)個分のVoIPパケットのうち、最後のVoIPパケットから遡って、当該VoIPパケットをMN300から無線IPネットワーク10Bを用いて送信させる必要がある。
次に、無線IPネットワーク10A及び無線IPネットワーク10BへのIPパケット(VoIPパケット)の配分方法について説明する。以下、スイッチングサーバ100におけるIPパケットの配分を例として説明する。なお、MN300においてもスイッチングサーバ100と同様にIPパケットを配分することができる。
補完帯域量通知メッセージ1には、無線IPネットワーク10Bで補完するべきVoIPパケットの数量(NCOMP )が含まれる。スイッチングサーバ100は、無線IPネットワーク10A向けの送信キューの最後からNCOMP 個分だけVoIPパケットを抜き取る。さらに、スイッチングサーバ100は、抜き取ったNCOMP 個分のVoIPパケットを、帯域補完に用いられる無線IPネットワーク10B向けの送信キューに追加する。なお、無線IPネットワーク10A向けの送信キューに残存したVoIPパケットは、無線IPネットワーク10Aに向けて送信される。
補完帯域量通知メッセージ2には、NCOMP に加えて、無線IPネットワーク10Bで再送するべきVoIPパケットの数量(NreTx )が含まれる。スイッチングサーバ100は、無線IPネットワーク10A向けの送信キューの最後からNreTx 個分だけVoIPパケットを抜き取る。さらに、スイッチングサーバ100は、抜き取ったNreTx 個分のVoIPパケットを、帯域補完に用いられる無線IPネットワーク10B向けの送信キューの“先頭部分”に追加する。
次に、帯域補完の判定時間、つまり、ウィンドウT2(図6参照)のサイズの変更方法について説明する。具体的には、(1)通信状態が良好な場合、(2)通信状態が良好でない場合、(3)帯域補完に用いられる無線IPネットワークへの完全移行、(4)VoIPパケットを再送する場合、におけるウィンドウT2のサイズの変更方法について説明する。
図7は、スイッチングサーバ100がMN300から受信したVoIPパケットの数量に応じて、ウィンドウT2のサイズが変更される様子を示す。ここでは、スイッチングサーバ100とMN300との無線IPネットワーク10Aを経由した通信の状態が良好なものとする。
T1/Tf−Ct*T1/T2=1000/20−21*1000/500=8パケット
また、Ctは21であるため、上述した(2式)を満足する。このため、次のウィンドウT1では、ウィンドウT2は、(3式)に基づいて600msに設定される。さらに次のウィンドウT1などでも、(2式)を満足するため、ウィンドウT2のサイズは、900ms(上限値)まで拡大される。
1000/20−41*1000/900=5パケット(小数点切捨て)
図8では、スイッチングサーバ100とMN300との無線IPネットワーク10Aを経由した通信の状態が良好でないものとする。図8に示すように、スイッチングサーバ100とMN300との無線IPネットワーク10Aを経由した通信の状態が良好でないため、ウィンドウT2のサイズは、徐々に縮小されている。
1000/20−2*1000/100=30パケット(小数点切捨て)
図9は、スイッチングサーバ100が、無線IPネットワーク10Aから帯域補完に用いられる無線IPネットワーク10Bに完全に移行する(切り替える)場合において、ウィンドウT2のサイズが変更される様子を示す。
1000/20−15*1000/500=20パケット
次のウィンドウT2(300ms)では、Ctは11となり、式(2)を満足する。このため、次のウィンドウT1では、ウィンドウT2は、式(3)に基づいて400msに設定される。
1000/20−4*1000/200=30パケット
図10は、スイッチングサーバ100が、無線IPネットワーク10Aを用いて送信したVoIPパケットを、無線IPネットワーク10Bを用いて再送する場合において、ウィンドウT2のサイズが変更される様子を示す。
Dc(t)=(|SNa(n)−SNb(m)|−1)×Tunit…(7)
SNa(n):経路Aにおいてn番目に到着したIPパケットのシーケンス番号
SNb(m):経路Bにおいてm番目に到着したIPパケットのシーケンス番号
Tunit:単位時間
によって表される。
Pa(t)={n−(n−Δn)}/{T(n)−T(n−Δn)}…(8)
T(n):n番目に到着したIPパケットの到着時間
によって表される。許容帯域Pa(t)がアプリケーションの要求帯域Paprを下回る場合、線路Aを介して送出できなかったIPパケットを、線路Bを介して送出する。
Pb(t)={m−(m−Δm)}/{T(m)−T(m−Δm)}…(9)
T(m):m番目に到着したIPパケットの到着時間
に基づいて算出する(ステップS107)。なお、経路Bの(受信)帯域Pb(t)は、時間tにおける受信によって得られた帯域であり、対応する送信側の送信帯域とは異なる。
Sb(t)={SNb(m)−SNb(m−Δm)}/{T(m)−T(m−Δm)}…(10)
SNb(m):m番目に到着したIPパケットのシーケンス番号
によって算出する(ステップS111)。
Pb(t+Δt)=Pb(t)+αW(Dc/Dp)×(Papr−Pa(t)−Pb(t))…(11)
W(Dc/Dp):重み率
によって算出し(ステップS114)、本ルーチンを終了する。
W(x)={cos(πx)+1}/2 (0≦x≦1)…(12)
又は
W(x)=0(x>0)…(13)
によって表される。したがって、遅延差Dc(t)が許容遅延差Dpに近づくに従って重み率Wが0に近づく。これによって、遅延差Dcが非常に大きな値とならないようになる。
α(Rssi(t))=[0,1]…(14)
として、受信強度に応じた重み率Wとする。例えば、受信強度が良い環境では、αを1に近づけ、次の時刻における経路Bの補完帯域の増加を促進し、それに対して、受信強度が悪い環境では、αを0に近づけ、次の時刻における経路Bの補完帯域の増加を抑制する。
例えば、通信システム1には、無線IPネットワーク10A及び無線IPネットワーク10Bが含まれていたが、用いる無線IPネットワークは、さらに多くしてもよい。
10A,10B 無線IPネットワーク
20 インターネット
30 中継センタ
40 ユーザ構内
41 IP電話交換機
42 IP電話端末
100 スイッチングサーバ
101,103 通信インタフェース部
105 パケット中継部
107,307 演算処理部
107A,307A 帯域演算部
107B,307B 遅延演算部
107C,307C 帯域算出部
107D,307D 変位算出部
107E,307E 送信帯域決定部
109 送信パケット振分処理部
111,311 主制御部
113,313 記憶部
200A,200B VPNルータ
300 MN(無線通信装置)
301,303 無線通信カード
305A,305B 気付けIPアドレスインタフェース部
309 送信パケット振分処理部
A1,A2 気付けIPアドレス
AH ホームIPアドレス
Claims (8)
- 複数の異なる通信経路を利用可能とし、リアルタイム性を有する使用アプリケーションの要求帯域に対して、一の通信経路で不足した帯域を、他の通信経路を用いて補完する通信制御装置であって、
補完経路である前記他の通信経路における帯域を算出する帯域算出部と、
補完経路である前記他の通信経路におけるIPパケットのシーケンス番号の変位を算出する変位算出部と、
該変位算出部が算出したIPパケットのシーケンス番号の変位に基づいて、前記補完経路にIPパケットが滞留しているか否かを判定し、該判定に基づいて前記補完経路における送信帯域を決定する送信帯域決定部と、
を具えることを特徴とする通信制御装置。 - 前記一の通信経路を経由して到達したIPパケットの遅延と、前記他の通信経路を経由して到達したIPパケットの遅延との遅延差を算出する遅延差算出部を具え、
前記遅延差が許容遅延差を超えている場合、前記補完経路の送信帯域を零にすることを特徴とする請求項1記載の通信制御装置。 - 前記一の通信経路を経由して到達したIPパケットの遅延と、前記他の通信経路を経由して到達したIPパケットの遅延との遅延差を算出する遅延差算出部を具え、
前記遅延差が許容遅延差内であり、前記補完経路の帯域が不足しており、かつ、前記補完経路においてIPパケットの滞留が生じていない場合、前記補完経路の帯域を増大することを特徴とする請求項1記載の通信制御装置。 - 前記一の通信経路を経由して到達したIPパケットの遅延と、前記他の通信経路を経由して到達したIPパケットの遅延との遅延差を算出する遅延差算出部を具え、
前記遅延差が許容遅延差内であり、前記補完経路の帯域が不足しており、かつ、前記補完経路においてIPパケットの滞留が生じている場合、前記補完経路の帯域を減少することを特徴とする請求項1記載の通信制御装置。 - 複数の異なる通信経路を利用可能とし、リアルタイム性を有する使用アプリケーションの要求帯域に対して、一の通信経路で不足した帯域を、他の通信経路を用いて補完する通信制御方法であって、
補完経路である前記他の通信経路における帯域を算出するステップと、
補完経路である前記他の通信経路におけるIPパケットのシーケンス番号の変位を算出するステップと、
該変位算出部が算出したIPパケットのシーケンス番号の変位に基づいて、前記補完経路にIPパケットが滞留しているか否かを判定し、該判定に基づいて前記補完経路における送信帯域を決定するステップと、
を具えることを特徴とする通信制御方法。 - 前記一の通信経路を経由して到達したIPパケットの遅延と、前記他の通信経路を経由して到達したIPパケットの遅延との遅延差を算出するステップを具え、
前記遅延差が許容遅延差を超えている場合、前記補完経路の送信帯域を零にすることを特徴とする請求項5記載の通信制御方法。 - 前記一の通信経路を経由して到達したIPパケットの遅延と、前記他の通信経路を経由して到達したIPパケットの遅延との遅延差を算出するステップを具え、
前記遅延差が許容遅延差内であり、前記補完経路の帯域が不足しており、かつ、前記補完経路においてIPパケットの滞留が生じていない場合、前記補完経路の帯域を増大することを特徴とする請求項5記載の通信制御方法。 - 前記一の通信経路を経由して到達したIPパケットの遅延と、前記他の通信経路を経由して到達したIPパケットの遅延との遅延差を算出するステップを具え、
前記遅延差が許容遅延差内であり、前記補完経路の帯域が不足しており、かつ、前記補完経路においてIPパケットの滞留が生じている場合、前記補完経路の帯域を減少することを特徴とする請求項5記載の通信制御方法。
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