JP5058573B2 - 通信制御装置、無線通信装置、通信制御方法及び無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の異なる無線通信経路が利用可能で、使用するリアルタイム性を有するアプリケーションの要求帯域に対して、一の無線通信経路にて不足した帯域を他の無線通信経路を用いて補完して通信を実行することが可能な新規な通信制御装置、無線通信装置、通信制御方法及び無線通信方法に関するものである。

例えば、インターネットプロトコル（ＩＰ）群が用いられる無線通信ネットワーク（以下、“無線ＩＰネットワーク”と適宜省略する）では、無線通信装置のモビリティを向上させるため、いわゆるモバイルＩＰが規定されている（例えば、非特許文献１）。

モバイルＩＰでは、無線通信装置の位置に応じて動的に割り当てられる気付けＩＰアドレス（Care of Address）が用いられる。
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＞

ところで、昨今では、無線通信装置が複数の無線ＩＰネットワーク（例えば、携帯電話ネットワークと無線ＬＡＮネットワーク）を用いることができる環境が提供されつつある。

このような環境では、使用するリアルタイム性を有するアプリケーションの要求帯域に対して、一の無線通信経路にて不足した帯域を他の無線通信経路を用いて補完して通信を実行することが考えられる。この場合、通信制御装置と無線通信装置との間で、一の無線通信経路で不足する帯域を他の無線通信経路で補完するための送信経路割合の変更メッセージを送受信されることが想定される。

変更メッセージを送信してから相手（通信制御装置又は無線通信装置）に届くまでの時間と、更に送信割合を変えた後のパケットが相手から送信されて受信するまでの時間とがあり、変更メッセージを出してからこれら二つの時間の和だけ遅れて相手からの送信経路割合が変化することになる。これらの時間の和は、無線状態の変化による通信帯域の変動や、送信側の送信バッファの滞留等によって変化するため、受信側ではどの時点で送信経路割合が変化したのかを正確に検知することができない。

変更メッセージを送信してから所定時間（例えば、５００ｍｓ）の余裕をみて受信帯域を測定し、送信経路割合の算出をした場合、実際に送信経路割合が変更されてから受信帯域を測定するわけではないので、実際に送信割合が変更されてから受信帯域を測定するまでに無駄な時間が生じる。したがって、トラフィックの状態が急激に変化するような場合に即座に対応することができない。

図６は、変更メッセージを送信してから所定時間（例えば、５００ｍｓ）の余裕をみて受信帯域を測定し、送信経路割合の算出をした場合を説明するための図である。この場合、主経路と従経路のうちの一方のみ表示しており、５００ｍｓの測定期間後に送信帯域要求を変更メッセージとして送信してから次の測定時間までの測定間隔が５００ｍｓとなっている。図６の黒丸は、要求した送信帯域で送信された最初のパケットを受信したタイミングを示しており、通信状態に問題がない場合には、通常ＲＴＴ(Round Trip Time)程度の時間（ＣＤＭＡ２０００ １ｘ ＥＶＤＯの場合、２００ｍｓ弱であり、ＷｉＭＡＸでは１００ｍｓ以下となる。）である。このために、黒丸から次の測定期間までの間に大きなタイムラグが生じている。

また、主経路と従経路のいずれかでの無線状態の悪化や、トラフィックの急激な混雑などによって、送信バッファに滞留が生じたとしても、かかる滞留は少なくとも次の測定期間まで検知することができない。滞留が発生して通信帯域が急激に狭められた場合、受信側では受信帯域測定後に通信帯域の減少を確認し、送信経路の割合を通信帯域に合わせて通知することになるが、この間、通信帯域が急激に狭められた通信経路を通じて送信されるパケットは、送信バッファに蓄積され、その結果、通信帯域が急激に狭められた通信経路を通じて受信したパケットは、大きな遅延を伴うことがある。

具体的には、主経路と従経路のうちの一方の経路で送信バッファなどに滞留が発生した場合、かかる滞留を送信側で気付くことなく当該経路にパケットを送信し続けると、滞留量が増大し、滞留したパケットの全てに大きな遅延が生じる。

例えば、主経路と従経路のうちの一方の経路でＧ７１１（ＵＤＰ(User Datagram Packet)のトンネリングを仮定すると、約９０ｋｂｐｓ）のパケットを５０％の割合で送信したとすると、送信バッファには約９０ｋｂｐｓ×０．５≒４５ｋｂｐｓ（パケット数で２５個）の速度でパケットがたまっていく。

この状態から無線通信帯域が１０ｋｂｐｓまで落ち込んだ場合、１秒間で６個程度しかパケットを送信できないので、送信バッファには１秒ごとに１９個程度のパケットが滞留することになる。送信バッファに滞留したパケットは順次送信されることとなるが、滞留初期のあるパケットを境にした以後のパケットは全て、受信側のアプリケーションによってアンダーランとして破棄される。

本発明の目的は、主経路と従経路のいずれかでの無線状態の悪化や、トラフィックの急激な混雑などによって生じる送信バッファの滞留の影響を軽減することができる通信制御装置、無線通信装置、通信制御方法及び無線通信方法を提供することである。

本発明による請求項１の通信制御装置は、
無線通信装置との間で複数の無線通信経路が利用可能で、前記無線通信装置と通信先との通信を制御する通信制御装置であって、
各無線通信経路の帯域情報に基づいて、パケットを当該各無線通信経路に割り振り送信する送信制御手段と、
前記送信制御手段により送信するパケットに、前記各無線通信経路の送信割合の情報を付加する送信割合付加手段とを具えることを特徴とする。

本発明による請求項２の無線通信装置は、
通信制御装置との間で複数の無線通信経路が利用可能で、前記通信制御装置を介して通信先と無線通信する無線通信装置であって、
各無線通信経路の帯域情報に基づいて、パケットを当該各無線通信経路に割り振り送信する送信制御手段と、
前記送信制御手段により送信するパケットに、前記各無線通信経路の送信割合の情報を付加する送信割合付加手段とを具えることを特徴とする。

本発明による請求項３の通信制御方法は、
無線通信装置との間で複数の無線通信経路が利用可能で、前記無線通信装置と通信先との通信を制御する通信制御方法であって、
各無線通信経路の帯域情報に基づいて、パケットを当該各無線通信経路に割り振り送信し、
前記送信するパケットに、前記各無線通信経路の送信割合の情報を付加することを特徴とする。

本発明による請求項４の無線通信方法は、
通信制御装置との間で複数の無線通信経路が利用可能で、前記通信制御装置を介して通信先と無線通信する無線通信方法であって、
各無線通信経路の帯域情報に基づいて、パケットを当該各無線通信経路に割り振り送信し、
前記送信するパケットに、前記各無線通信経路の送信割合の情報を付加することを特徴とする。

本発明によれば、送信割合の情報を付加したパケットを受信すると即座に無線通信経路の受信帯域を測定することができるので、主経路と従経路のいずれかでの無線状態の悪化や、トラフィックの急激な混雑などによって生じる送信バッファの滞留に即座に対応でき、したがって、送信バッファの滞留の影響を軽減することができる。

次に、本発明の一実施の形態について、図を参照して説明する。
図１は、本実施の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が動的にＭＮ３００に割り当てられる。本実施の形態では、無線ＩＰネットワーク１０Ａは、無線通信方式としてＥＤＶＯ（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。

無線ＩＰネットワーク１０Ｂは、無線ＩＰネットワーク１０Ａと同様にＩＰパケットを伝送することができる。無線ＩＰネットワーク１０Ｂでは、気付けＩＰアドレスＡ２がＭＮ３００に割り当てられる。本実施の形態では、無線ＩＰネットワーク１０Ｂは、無線通信方式として、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅの規定に準拠したモバイルＷｉＭＡＸを用いる。

なお、気付けＩＰアドレスＡ１は、ＭＮ３００が無線ＩＰネットワーク１０Ａに接続した際に、無線ＩＰネットワーク１０Ａから付与される。同様に、気付けＩＰアドレスＡ２は、ＭＮ３００が無線ＩＰネットワーク１０Ｂに接続した際に、無線ＩＰネットワーク１０Ｂから付与される。

また、本実施の形態では、気付けＩＰアドレスＡ１及び気付けＩＰアドレスＡ２は、ホームＩＰアドレスＡＨ（仮想アドレス）と対応付けられる。

スイッチングサーバ１００及びＭＮ３００は、無線ＩＰネットワーク１０Ａ及び無線ＩＰネットワーク１０Ｂを同時に用いて通信を実行することができる。具体的には、スイッチングサーバ１００及びＭＮ３００は、無線ＩＰネットワーク１０Ａを主経路として用いてＩＰパケットの送受信を行い、この主経路の帯域（転送レート）が不足する場合に、無線ＩＰネットワーク１０Ｂを従経路として用いて、当該不足する帯域を従経路で補完する。なお、従経路は、無線ＩＰネットワーク１０Ｂの一つに限らず、利用可能な複数の無線ＩＰネットワークを同時に用いる場合もある。

無線ＩＰネットワーク１０Ａ及び無線ＩＰネットワーク１０Ｂは、インターネット２０に接続される。また、インターネット２０には、スイッチングサーバ１００が接続される。スイッチングサーバ１００は、ＭＮ３００との無線通信経路を制御する通信制御装置を構成するもので、無線ＩＰネットワーク１０Ａを経由してＭＮ３００にＩＰパケットを送信することができるとともに、無線ＩＰネットワーク１０Ｂを経由してＭＮ３００にＩＰパケットを送信することができる。

スイッチングサーバ１００は、ＩＰパケットのルーティング処理を実行するＶＰＮルータ機能を有しており、ＭＮ３００とスイッチングサーバ１００との間にＶＰＮ（ＩＰＳｅｃ）によるトンネルを確立することによって、ＯＳＩ第３層の仮想化を実現して、ＭＮ３００のＩＰモビリティを確保する。

すなわち、本実施の形態では、モバイルＩＰ（例えば、ＲＦＣ２００２）とは異なり、ＭＮ３００は、無線ＩＰネットワーク１０Ａを経由して設定された主経路と、無線ＩＰネットワーク１０Ｂを経由して設定された従経路との両方の無線通信経路を同時に用いながら、通信先（具体的には、ＩＰ電話端末４０）との通信を実行することができる。

スイッチングサーバ１００は、インターネット２０に接続された通信ネットワーク１０Ｃを経由して、ＩＰ電話端末４０と接続される。ＩＰ電話端末４０は、音声信号とＶｏＩＰパケットとを相互に変換したり、ＩＰパケットを送受信したりする。

具体的には、スイッチングサーバ１００（通信制御装置）は、ＭＮ３００（無線通信装置）がＩＰ電話端末４０（通信先）に向けて所定の周期（２０ｍｓ）で送信したＩＰパケット（ＶｏＩＰパケット）を受信して、ＩＰ電話端末４０に中継するとともに、ＩＰ電話端末４０がＭＮ３００に向けて所定の周期（２０ｍｓ）で送信したＩＰパケット（ＶｏＩＰパケット）を受信して、ＭＮ３００に中継する。

次に、通信システム１の機能ブロック構成について説明する。具体的には、通信システム１に含まれるスイッチングサーバ１００及びＭＮ３００の機能ブロック構成について、図２を参照して説明する。なお、以下、本発明との関連がある部分について主に説明する。したがって、スイッチングサーバ１００及びＭＮ３００は、当該装置としての機能を実現する上で必須な、図示しない又は説明を省略した論理ブロック（電源部など）を備える場合があることに留意されたい。

図２に示すように、スイッチングサーバ１００は、受信インターフェース部（Ａ Ｉ／Ｆ Ａ）１０１Ｒｘ、受信インターフェース部（Ｉ／Ｆ Ｂ）１０３Ｒｘ、受信インターフェース部（Ｉ／Ｆ Ｃ）１０５Ｒｘ、送信インターフェース部（Ｉ／Ｆ Ａ）１０１Ｔｘ、送信インターフェース部（Ｉ／Ｆ Ｂ）１０３Ｔｘ、送信インターフェース部（Ｉ／Ｆ Ｃ）１０５Ｔｘ、送信割合の情報を付加したパケットを受信するする受信手段及び通知手段としての送信帯域通知解析手段１０７、測定手段としての受信帯域測定手段１０９、送信帯域算出手段１１１、通信制御手段及び送信割合付加手段としての送信経路制御手段１１３、及び監視タイマ１１５を有している。

受信インターフェース部１０１Ｒｘ及び送信インターフェース部１０１Ｔｘは、無線ＩＰネットワーク１０Ａに対応する通信インターフェース部を構成するもので、例えばＩＥＥＥ８０２．３ａｂによって規定される１０００ＢＡＳＥ−Ｔによって構成され、インターネット２０に接続され、無線ＩＰネットワーク１０Ａに接続されている。

同様に、受信インターフェース部１０３Ｒｘ及び送信インターフェース部１０３Ｔｘは、無線ＩＰネットワーク１０Ｂに対応する通信インターフェース部を構成するもので、例えばＩＥＥＥ８０２．３ａｂによって規定される１０００ＢＡＳＥ−Ｔによって構成され、インターネット２０に接続され、無線ＩＰネットワーク１０Ｂに接続されている。

受信インターフェース部１０５Ｒｘ及び送信インターフェース部１０５Ｔｘは、通信ネットワーク１０Ｃに対応する通信インターフェース部を構成するもので、インターネット２０に接続されてＩＰ電話端末４０との通信の実行に用いられる。

スイッチングサーバ１００において、経路Ａ、経路Ｂ及び経路Ｃの三つのＩＦを示すが、これらを一つのＩ／Ｆにしてもよい。この場合、入力ＩＰパケットの宛先及び送信元アドレスに基づいて経路Ａ、経路Ｂ及び経路Ｃをそれぞれ識別する。

送信帯域通知解析手段１０７では、受信インターフェース部１０１Ｒｘ，１０３Ｒｘで受信されたＩＰパケットから、送信帯域要求を含むＩＰパケットを解析して、モバイルノート３００から通知された送信帯域を、送信経路制御手段１１３に通知するとともに、受信したＩＰパケットに含まれる送信帯域フィールドを監視し、モバイルノード１００に送信帯域要求を送信してから、当該送信帯域が反映されたＩＰパケットが到着するまでの時間を測定する。

受信帯域測定手段１０９は、経路Ａ及び経路Ｂで受信されるＩＰパケットの流量によって、経路Ａ及び経路Ｂでの受信帯域を測定し、測定した受信帯域を送信帯域算出手段１１１に通知する。

送信帯域算出手段１１１は、モバイルノード３００からの要求送信帯域を、通知された受信帯域から算出し、算出した要求送信帯域を送信経路制御手段１１３に通知する。送信経路制御手段１１３は、送信帯域通知解析手段１１１から通知された送信帯域に基づいて、受信インターフェース部１０５Ｒｘを通じて送られるＲＴＰ(Real-time Transport Protocol)パケットを、経路Ａ及び経路Ｂに振り分けるとともに、送信帯域算出手段１１１からモバイルノード３００に通知する送信帯域要求が通知された場合、送信帯域要求を含めたパケットをモバイルノード３００に送信する。監視タイマ１１５は、受信帯域測定手段１０９の測定時間を計測する。

なお、本実施の形態のスイッチングサーバ１００は、上記の機能の他にも、無線ＩＰネットワーク１０Ａ及び無線ＩＰネットワーク１０Ｂを経由してＭＮ３００とＩＰ電話端末４０との間において送受信されるＩＰパケットの順序を、ＶｏＩＰパケットに含まれるＲＴＰ（real-time transport protocol）のシーケンス番号（ＳＮ）を用いてチェックする機能も有している。また、スイッチングサーバ１００は、中継するＩＰパケットの統計情報（例えば、パケットロス、スループット、ジッタバッファのアンダーランカウント及びオーバランカウント）を取得して、取得した情報をＭＮ３００に送信する機能も有している。

さらに、スイッチングサーバ１００は、ＩＰ電話端末４０が送信したＩＰパケットに含まれるホームＩＰアドレスＡＨと、インターネット２０を介してアクセス可能なホームエージェント（図示せず）に登録されているホームＩＰアドレスとの照合を行う機能を有しており、これによりホームＩＰアドレスＡＨが、何れの通信事業者によってＭＮ３００に割り当てられたホームＩＰアドレスであるかを判定することができるようになっている。

ＭＮ３００は、スイッチングサーバ１００と同様に、無線ＩＰネットワーク１０Ａ及び無線ＩＰネットワーク１０Ｂを同時に用いて通信を実行することができる。以下、上述したスイッチングサーバ１００と同様の機能ブロックについては、適宜説明を省略する。

図２に示すように、ＭＮ３００は、受信インターフェース部（Ｉ／Ｆ Ａ）３０１Ｒｘ、受信インターフェース部（Ｉ／Ｆ Ｂ）３０３Ｒｘ、送信インターフェース部（Ｉ／Ｆ Ａ）３０１Ｔｘ、送信インターフェース部（Ｉ／Ｆ Ｂ）３０３Ｔｘ、送信帯域通知解析手段３０７、受信帯域測定手段３０９、送信帯域算出手段３１１、送信経路制御手段３１３、監視タイマ３１５及びアプリケーション３１７を有している。

受信インターフェース部３０１Ｒｘ及び送信インターフェース部３０１Ｔｘは、無線ＩＰネットワーク１０Ａにおいて用いられる無線通信方式（３ＧＰＰ２の規格であるＨＲＰＤ）の無線通信を実行する。本実施の形態は、ＩＰ電話端末４０との間で、無線ＩＰネットワーク１０Ａを経由して所定の周期（例えば、２０ｍｓ）でＩＰパケット（ＶｏＩＰパケット）を送受信する。これら受信インターフェース部３０１Ｒｘ及び送信インターフェース部３０１Ｔｘは、ＭＮ３００に内蔵されるか、あるいは無線通信カードで構成される。

受信インターフェース部３０３Ｒｘ及び送信インターフェース部３０３Ｔｘは、無線ＩＰネットワーク１０Ｂにおいて用いられる無線通信方式（モバイルＷｉＭＡＸ）に準拠した無線通信を実行するもので、同様に、ＭＮ３００に内蔵されるか、あるいは無線通信カードで構成される。

なお、受信インターフェース部３０１Ｒｘ及び送信インターフェース部３０１Ｔｘ、並びに受信インターフェース部３０３Ｒｘ及び送信インターフェース部３０３Ｔｘは、無線ＩＰネットワーク１０Ａ及び無線ＩＰネットワーク１０ＢにおいてＭＮ３００に割り当てられた気付けＩＰアドレスＡ１及び気付けＩＰアドレスＡ２に基づいてＩＰパケットを送受信する。

送信帯域通知解析手段３０７では、受信インターフェース部３０１Ｒｘ，３０３Ｒｘで受信されたＩＰパケットから、送信帯域要求を含むＩＰパケットを解析して、スイッチングサーバ１００から通知された送信帯域を、送信経路制御手段３１３に通知するとともに、受信したＩＰパケットに含まれる送信帯域フィールドを監視し、スイッチングサーバ１００に送信帯域要求を送信してから、当該送信帯域が反映されたＩＰパケットが到着するまでの時間を測定する。

受信帯域測定手段３０９は、経路Ａ及び経路Ｂで受信されるＩＰパケットの流量によって、経路Ａ及び経路Ｂでの受信帯域を測定し、測定した受信帯域を送信帯域算出手段３１１に通知する。

送信帯域算出手段３１１は、スイッチングサーバ１００からの要求送信帯域を、通知された受信帯域から算出し、算出した要求送信帯域を送信経路制御手段３１３に通知する。送信経路制御手段３１３は、送信帯域通知解析手段３１１から通知された送信帯域に基づいて、アプリケーション３１７から送られるＲＴＰパケットを、経路Ａ及び経路Ｂに振り分けるとともに、送信帯域算出手段３１１からスイッチングサーバ１００に通知する送信帯域要求が通知された場合、送信帯域要求を含めたパケットをスイッチングサーバ１００に送信する。監視タイマ３１５は、受信帯域測定手段３０９の測定時間を計測する。

アプリケーション３１７を、例えば、ＶｏＩＰのような双方向のリアルタイムアプリケーションとする。図２において、アプリケーション３１７をモバイルノード３００の中に含めているが、モバイルノード３００をルータとして動作させ、イーサネット（登録商標）、無線ＬＡＮ等による第３のＩ／Ｆを通じて外部ＰＣ(Personal Computer)などに配置することもできる。

なお、本実施の形態のモバイルノード３００は、スイッチングサーバ１００と同様に、ＩＰ電話端末４０との間において送受信されるＩＰパケットの順序を、ＶｏＩＰパケットに含まれるＲＴＰのシーケンス番号（ＳＮ）を用いてチェックする機能も有している。

図３は、モバイルノード及びスイッチングサーバの送信側における送信帯域メッセージを示す図である。モバイルノード３００（又はモバイルノードに後続するＰＣ）とＩＰ電話端末４０との間の通信は、モバイルノード３００とスイッチングサーバ１００との間のトンネリングによって行われる。

トンネリング前のＶｏＩＰパケットを、図３Ａに示す。送信側では、トンネリングを行う際に、送信するＩＰパケットに対して現在の送信帯域の通知を行うために、送信帯域をパケットに含ませる。

トンネリングの内側ＩＰヘッダの前に送信帯域を付加した場合を、図３Ｂに示す。ＶｏＩＰのようなリアルタイムアプリケーションの場合、１秒間に５０パケット程度が送信されるため、送信帯域は、整数で０〜１００％程度の分解で十分であり、送信帯域を付加したとしても最大で１バイト程度増えるだけである。

内側のＩＰヘッダ及びＵＤＰヘッダをラベル及び送信帯域に置き換えた場合を、図３Ｃに示す。モバイルノード１００とＩＰ電話端末４０との間でＶｏＩＰを行う場合、ＩＰヘッダ及びＵＤＰヘッダは、チェックサムを除いて変化しない。したがって、スイッチングサーバ１００とモバイルノード３００との間でＩＰヘッダ及びＵＤＰヘッダをラベルとバインディングすることによって、ヘッダの削減効果が得られるとともに、送信帯域の通知を行うことができる。

バインディング情報を２バイトとした場合、２８バイトのＩＰヘッダ及びＵＤＰヘッダを、３バイト程度のバインディング情報及び送信帯域に圧縮することができる。ＵＤＰのチェックサムを使用している場合には、ＵＤＰチェックサムを更に追加し又は受信側で再計算して負荷することもできる。

ここでは、送信側で通信帯域をパケット中に入れる場合について説明したが、送信帯域要求を送信する側で同様にＶｏＩＰパケットに送信帯域を入れてもよい。

図４は、主経路及び従経路での帯域測定時間の測定間隔を説明するための図である。主経路（例えば、経路Ａ）では、受信帯域測定手段１０９，３０９がそれぞれ時間Ｔ＿ｍｅｓの間受信帯域の測定を行い、送信経路制御手段１１３，３１３はそれぞれモバイルノード３００又はスイッチングサーバ１００に送信帯域要求を送信する。

その後、主経路において、送信帯域要求に従ったＩＰパケットが、送信帯域要求を送信してから時間Ｔ＿ｐ１経過した後にスイッチングサーバ１００又はモバイルノード３００に到着すると、受信帯域測定手段１０９，３０９はそれぞれ、当該ＩＰパケットが到着した時点から再び時間Ｔ＿ｍｅｓの間だけ受信帯域の測定を行い、測定結果に基づいてモバイルノード３００又はスイッチングサーバ１００に送信帯域要求を送信する。

異なる無線システムを使用する場合、主経路と従経路では一般にＲＴＴ、通信帯域等が異なるので、従経路（例えば、経路Ｂ）では、送信帯域要求をスイッチングサーバ１００又はモバイルノード３００に送信してから、新たな送信割合に従った最初のＩＰパケットが到着する時間Ｔ＿ｐ２は、時間Ｔ＿ｐ１と異なる。従経路では、新たな割合で送信された最初のＩＰパケットをスイッチングサーバ１００又はモバイルノード３００で受信した後、受信帯域測定手段１０９，３０９はそれぞれ、時間Ｔ＿ｍｅｓ−（Ｔ＿ｐ２−Ｔ＿ｐ１）の間だけ受信帯域を測定する。

送信帯域要求は、主経路と従経路のいずれか一方又は両方で行われる。送信する側において、受信側に指示された送信割合で送信を行う際に、その送信割合を送信パケットに入れることによって、新たな送信割合で受信できた際に直ちに受信帯域の測定を行うことができるので、実際に送信割合が変更されてから受信帯域を測定するまでに無駄な時間が生じない。したがって、トラフィックの状態が急激に変化するような場合に即座に対応することができる。

図５は、本実施の形態の動作のフローチャートである。この場合、主経路と従経路のいずれにもパケットの滞留が発生していない状態を正常状態とする。

先ず、正常状態の場合について説明する。図５（ａ）では、正常状態で送信帯域要求（主経路におけるＢＷ＿ｒｅｑ＿１及び従経路におけるＢＷ＿ｒｅｑ＿２）を相手（スイッチングサーバ１００又はモバイルノード３００）に送信し（ステップＳ１）、各経路のタイマをｔ＿１＝０，ｔ＿２＝０として処理を開始し、図５（ｂ），（ｃ）に遷移する（ステップＳ２）。ここでは、図５（ｂ）が主経路の処理を表し、図５（ｃ）が従経路の処理を表す。

図５（ｂ）では、ＢＷ＿ｒｅｑ＿１の割合で送信されたパケットを受信したか否かの判定を行い（ステップＳ１０１）、当該パケットを受信した場合には、主経路で受信帯域の測定を開始し、測定期間Ｔ＿ｍｅｓ経過後、主経路が正常状態であると判断し、図５（ｄ）に遷移する（ステップＳ１０２）。

図５（ｃ）は、従経路の処理を示し、ＢＷ＿ｒｅｑ＿２の割合で送信されたパケットを受信したか否かの判定を行い（ステップＳ２０１）、当該パケットを受信した場合には、従経路で受信帯域の測定を開始し、測定期間Ｔ＿ｍｅｓ−（ｔｐ１−ｔｐ２）経過後、従経路が正常状態であると判断し、図５（ｄ）に遷移する（ステップＳ２０２）。

図５（ｄ）において、主経路及び従経路が共に正常状態で終了するのを待ち（ステップＳ３０１）、主経路及び従経路が正常状態で図５（ｄ）に遷移すると、測定時間中に測定された受信帯域に基づいて送信帯域要求の値ＢＷ＿ｒｅｑ＿１’，ＢＷ＿ｒｅｑ＿２’を主経路及び従経路でそれぞれ算出し（ステップＳ３０２）、これら送信帯域要求の値ＢＷ＿ｒｅｑ＿１’，ＢＷ＿ｒｅｑ＿２’を相手に送信し（ステップＳ３０３）、主経路及び従経路のタイマをリセットして図５（ｂ），（ｃ）に戻る（ステップＳ３０４）。このようにして、正常状態の場合には、上記動作を繰り返す。

次に、主経路と従経路のうちのいずれかに滞留が発生した場合について説明する。図５（ｂ）のステップＳ１０１においてＢＷ＿ｒｅｑ＿１の割合で送信されたパケットを受信しない場合には、送信帯域要求を送信してから現在までの時間ｔ１が、主経路の閾値ｔ＿ｔｈｒｅｓｈ＿１を超えたか否か判定する（ステップＳ１０３）。閾値ｔ＿ｔｈｒｅｓｈ＿１を超えた場合には、滞留が発生したと仮定し、主経路の送信要求を、ゼロでない第１の値、例えば１％まで低減（ＢＷ＿ｒｅｑ＿１”＝１％）して、図５（ｅ）に遷移する（ステップＳ１０４）。それに対して、閾値ｔ＿ｔｈｒｅｓｈ＿１を超えない場合には、ステップＳ１０１に戻る。

図５（ｃ）のステップＳ２０１においてＢＷ＿ｒｅｑ＿２の割合で送信されたパケットを受信しない場合には、送信帯域要求を送信してから現在までの時間ｔ２が、主経路の閾値ｔ＿ｔｈｒｅｓｈ＿２を超えたか否か判定する（ステップＳ２０３）。閾値ｔ＿ｔｈｒｅｓｈ＿２を超えた場合には、滞留が発生したと仮定し、従経路の送信要求を１％まで低減（ＢＷ＿ｒｅｑ＿２”＝１％）して、図５（ｅ）に遷移する（ステップＳ２０４）。それに対して、閾値ｔ＿ｔｈｒｅｓｈ＿２を超えない場合には、ステップＳ２０１に戻る。

図５（ｂ），（ｃ）のいずれかから図５（ｅ）への遷移が発生した場合、図５（ｅ）では、遷移元ではない経路（滞留が発生していない経路）の帯域を、最近算出した算出値とし（ステップＳ４０１）、相手に送信帯域要求（ＢＷ＿ｒｅｑ＿１”又はＢＷ＿ｒｅｑ＿２”）を送信し（ステップＳ４０２）、タイマをリセットする（ステップＳ４０３）。

その後、遷移元（滞留している経路）が主経路と従経路のいずれであるか判定し（ステップＳ４０４）、遷移元が主経路である場合には、図５（ｃ），（ｆ）に遷移し（ステップＳ４０５）、遷移元が従経路である場合には、図５（ｂ），（ｆ）に遷移する（ステップＳ４０６）。

図５（ｆ）において、滞留が発生した経路側で、１％の送信帯域要求で送信されたパケットの受信を監視する（ステップＳ５０１）。当該パケットがｔ＿ｌｉｍｉｔ＿Ｎを超えずに受信された場合、遷移元が主経路と従経路のいずれであるか判定し（ステップＳ５０３）、滞留が発生した経路が主経路の場合には、送信帯域要求ＢＷ＿ｒｅｑ＿１を、第１の値より大きい第２の値、例えば２％とするとともにタイマをリセットする（ｔ＿１＝０）として図５（ｂ）に遷移し（ステップＳ５０４）、それに対して、滞留が発生した経路が従経路の場合には、送信帯域要求ＢＷ＿ｒｅｑ＿２を２％とするとともにタイマをリセットする（ｔ＿２＝０）として図５（ｃ）に遷移する（ステップＳ５０５）。なお、滞留が発生していない経路は、この時点で図５（ｂ）又は図５（ｃ）にある。

滞留が発生した経路では、２％の帯域要求で送信されたパケットの受信を待ち、当該パケットを受信するまでの時間（ｔ１又はｔ２）がｔ＿ｔｈｒｅｓｈ＿１又はｔ＿ｔｈｒｅｓｈ＿２以下の場合には、滞留がなくなり、正常状態に戻ったと判断し、以後正常状態に戻る（ステップＳ５０２）。それに対して、２％の帯域要求で送信されたパケットを受信しないまま時間ｔ＿ｔｈｒｅｓｈ＿１又はｔ＿ｔｈｒｅｓｈ＿２が経過した場合（ステップＳ５０２）、まだ滞留状態にあると判断し、再び図５（ｅ）に遷移する（ステップＳ５０６）。

時間ｔ＿ｔｈｒｅｓｈ＿１，ｔ＿ｔｈｒｅｓｈ＿２，ｔ＿ｌｉｍｉｔ＿１，ｔ＿ｌｉｍｉｔ＿２は、パラメータで決定する値であってもよく、初期値（例えば、１００ｍｓ）のみ与え、以降は実際の到着時間の統計をとって決定する値であってもよい。

これまで説明したように、滞留が発生した経路に対して即座に１％の送信帯域要求を含めたパケットと２％の送信帯域要求を含めたパケットを交互に送信することによって、当該パケットによって送信要求をしてから受信されるまでの時間を測定することができ、かつ、滞留している送信バッファに対して最低限の送信（１秒間の５０パケットを送信するとした場合、送信帯域要求が１％の場合も２％の場合も、１秒に１個の割合）を行うだけであるので、滞留の影響を極力小さくすることができ、滞留によって生じうる大きな遅延を伴うパケットを最小限にとどめることができる。

本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、幾多の変形又は変更が可能である。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、さらに多くても構わない。また、上述した実施の形態では、上り方向及び下り方向の両方向において、不足する送信帯域が補完されていたが、上り方向又は下り方向のみの送信帯域を補完する形態としても構わない。さらに、送信経路割合の変更メッセージの送出経路は、利用可能な未使用の無線通信経路があれば、この経路を用いることもできる。

また、上記実施の形態において、１％の送信帯域要求を含めたパケットと２％の送信帯域要求を含めたパケットを交互に送信する場合について説明したが、送信帯域要求の割合を他の組合せ（例えば、２％と３％）にすることもできる。

本実施の形態に係る通信システムの全体概略構成図である。 図１に示すスイッチングサーバ及びＭＮの機能ブロック構成図である。 モバイルノード及びスイッチングサーバの送信側における送信帯域メッセージを示す図である。 主経路及び従経路での帯域測定時間の測定間隔を説明するための図である。 本実施の形態の動作のフローチャートである。 変更メッセージを送信してから所定時間の余裕をみて受信帯域を測定し、送信経路割合の算出をした場合を説明するための図である。

符号の説明

１ 通信システム
１０Ａ，１０Ｂ 無線ＩＰネットワーク
２０ インターネット
４０ ＩＰ電話端末
１００ スイッチングサーバ
１０１Ｒｘ，１０３Ｒｘ，１０５Ｒｘ，３０１Ｒｘ，３０３Ｒｘ 受信インターフェース部
１０１Ｔｘ，１０３Ｔｘ，１０５Ｔｘ，３０１Ｔｘ，３０３Ｔｘ 送信インターフェース部
１０７，３０７ 送信帯域通知解析手段
１０９，３０９ 受信帯域測定手段
１１１，３１１ 送信帯域算出手段
１１３，３１３ 送信経路制御手段
３００ モバイルノード（ＭＮ）
３１７ アプリケーション

Claims (4)

1. 無線通信装置との間で複数の無線通信経路が利用可能で、前記無線通信装置と通信先との通信を制御する通信制御装置であって、
   各無線通信経路の帯域情報に基づいて、パケットを当該各無線通信経路に割り振り送信する送信制御手段と、
   前記送信制御手段により送信するパケットに、前記各無線通信経路の送信割合の情報を付加する送信割合付加手段とを具えることを特徴とする通信制御装置。
2. 通信制御装置との間で複数の無線通信経路が利用可能で、前記通信制御装置を介して通信先と無線通信する無線通信装置であって、
   各無線通信経路の帯域情報に基づいて、パケットを当該各無線通信経路に割り振り送信する送信制御手段と、
   前記送信制御手段により送信するパケットに、前記各無線通信経路の送信割合の情報を付加する送信割合付加手段とを具えることを特徴とする無線通信装置。
3. 無線通信装置との間で複数の無線通信経路が利用可能で、前記無線通信装置と通信先との通信を制御する通信制御方法であって、
   各無線通信経路の帯域情報に基づいて、パケットを当該各無線通信経路に割り振り送信し、
   前記送信するパケットに、前記各無線通信経路の送信割合の情報を付加する
   ことを特徴とする通信制御方法。
4. 通信制御装置との間で複数の無線通信経路が利用可能で、前記通信制御装置を介して通信先と無線通信する無線通信方法であって、
   各無線通信経路の帯域情報に基づいて、パケットを当該各無線通信経路に割り振り送信し、
   前記送信するパケットに、前記各無線通信経路の送信割合の情報を付加する
   ことを特徴とする無線通信方法。

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