JP5082986B2 - 送信ノード、並びにその制御方法及び制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、送信ノードに関し、特に無線伝送経路における帯域共有ノードの有無を判定する送信ノードに関する。

映像や音声などのストリームデータを伝送する伝送経路の断電や負荷集中等に起因するネットワーク障害を把握することを目的として、ネットワークのトポロジ情報を収集するネットワーク管理装置が、特許文献１及び２に記載されている。

この内、特許文献１に記載されたネットワーク管理装置は、ネットワーク上のノードの中から検出した送信ノードにＰｉｎｇパケットをブロードキャストさせることにより、中継ノードに、送信ノードのアドレス情報とＰｉｎｇパケットに対する応答を返信する受信ノードのアドレス情報とを記憶させる。これにより、ネットワーク管理装置は、中継ノードからネットワークのトポロジ情報を収集することができ、以て送信ノード、中継ノード、及び受信ノードの接続状況を把握することが可能である。
特開２００７−２２８３８２号公報 特開２００３−３２４４３６号公報

上記の特許文献１及び２には、各ノードが無線通信リンクによる無線伝送経路を形成している場合に、ノード同士間での無線帯域の共有状況を把握することができないという課題があった。すなわち、ノード同士間の接続が正常であっても、無線帯域を共有するノードが増加して物理帯域を超えるトラヒックが発生(すなわち、ネットワーク輻輳が発生)した場合、ストリームデータの伝送遅延が拡大し、パケットロス率が増大してしまう。

このような伝送遅延及びパケットロス率の増大を回避し、ストリームデータの円滑な視聴を実現するためには、送信ノードが、ネットワーク輻輳が発生しないようにストリームデータの伝送レート調整や経路制御を行う必要がある。これには、送信ノードが無線伝送経路上の帯域共有ノードの有無を把握することが不可欠である。

従って、本発明は、無線伝送経路における帯域共有ノードの有無を判定することが可能な送信ノードを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の一態様に係る送信ノードは、複数のノードと共に一の無線伝送経路を形成し、前記複数のノードの内から第１のノードを選択し、前記第１のノードに対して複数のパケットを含むプローブを送信するプローブ送信部と、前記プローブの外乱となり得るデータストリームを送信するデータストリーム送信部と、各パケットが前記第１のノードにより返信されて戻って来る迄のラウンド・トリップ・タイムを計測するプローブ計測部と、前記データストリームの送信中に計測されたラウンド・トリップ・タイムと前記データストリームの非送信中に計測されたラウンド・トリップ・タイムとから、前記データストリームの影響により生じた前記プローブの伝送遅延を算出する伝送遅延算出部と、前記送信ノードと通信リンクを形成する第２のノードから前記第１のノードまでの各々について算出された伝送遅延に基づき、前記送信ノードと前記第１のノードとが無線帯域を共有しているか否かを判定する帯域共有ノード判定部とを備える。

また、本発明の一態様に係る送信ノードの制御方法は、複数のノードと共に一の無線伝送経路を形成する送信ノードの制御方法であって、前記複数のノードの内から第１のノードを選択し、前記第１のノードに対して複数のパケットを含むプローブを送信するプローブ送信ステップと、前記プローブの外乱となり得るデータストリームを送信するデータストリーム送信ステップと、各パケットが前記第１のノードにより返信されて戻って来る迄のラウンド・トリップ・タイムを計測するプローブ計測ステップと、前記データストリームの送信中に計測されたラウンド・トリップ・タイムと前記データストリームの非送信中に計測されたラウンド・トリップ・タイムとから、前記データストリームの影響により生じた前記プローブの伝送遅延を算出する伝送遅延算出ステップと、前記送信ノードと通信リンクを形成する第２のノードから前記第１のノードまでの各々について算出された伝送遅延に基づき、前記送信ノードと前記第１のノードとが無線帯域を共有しているか否かを判定する帯域共有ノード判定ステップとを備える。

また、本発明の一態様に係る制御プログラムは、複数のノードと共に一の無線伝送経路を形成する送信ノードに、前記複数のノードの内から第１のノードを選択し、前記第１のノードに対して複数のパケットを含むプローブを送信するプローブ送信ステップと、前記プローブの外乱となり得るデータストリームを送信するデータストリーム送信ステップと、各パケットが前記第１のノードにより返信されて戻って来る迄のラウンド・トリップ・タイムを計測するプローブ計測ステップと、前記データストリームの送信中に計測されたラウンド・トリップ・タイムと前記データストリームの非送信中に計測されたラウンド・トリップ・タイムとから、前記データストリームの影響により生じた前記プローブの伝送遅延を算出する伝送遅延算出ステップと、前記送信ノードと通信リンクを形成する第２のノードから前記第１のノードまでの各々について算出された伝送遅延に基づき、前記送信ノードと前記第１のノードとが無線帯域を共有しているか否かを判定する帯域共有ノード判定ステップとを実行させる。

本発明によれば、送信ノードが、自分自身と無線帯域を共有するノードの有無を判定することができ、以てストリームデータの伝送レート調整や経路制御を適切に行うことが可能である。また、帯域共有ノードを判定するために一般的なプローブを用いるため、無線伝送経路を形成する中継ノード及び受信ノードには何ら改造を施す必要が無いというメリットもある。

以下、本発明に係る送信ノードの実施の形態１及び２を、図１〜図１０を参照して説明する。なお、各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略される。

[実施の形態１]
[構成例]
図１（ａ）は、本実施の形態に係る送信ノードＳが、３つの中継ノードＲ１〜Ｒ３(以下、符号Ｒで総称することがある)及び受信ノードＤと共に形成する無線伝送経路の一例を示している。この無線伝送経路Ｐ（Ｓ、Ｄ）においては、送信ノードＳにより送信されたデータが、中継ノードＲ１、Ｒ２、Ｒ３を経由して受信ノードＤに受信される。また、通信リンクＬ（Ｓ、Ｒ１）、Ｌ（Ｒ１、Ｒ２）、Ｌ（Ｒ２、Ｒ３）、及びＬ（Ｒ３、Ｄ）が、それぞれ、送信ノードＳ−中継ノードＲ１間、中継ノードＲ１−Ｒ２間、中継ノードＲ２−Ｒ３間、及び中継ノードＲ３−受信ノードＤ間に形成されている。

ここで、送信ノードＳの影響圏内(無線電波の到達する範囲)ＩＲ＿Ｓには、中継ノードＲ１及びＲ２が存在し、送信ノードＳと中継ノードＲ１及びＲ２とが無線帯域を共有しているものとする。また、受信ノードＤの影響圏内ＩＲ＿Ｄには中継ノードＲ３が存在し、受信ノードＤと中継ノードＲ３とが無線帯域を共有しているものとする。以下、或るノードと無線帯域を共有するノードを帯域共有ノードと呼称する。なお、中継ノードＲ１〜Ｒ３の帯域共有ノードは、同図（ｂ）に示す通りであるとする。

また、送信ノードＳは、図２に示すように、プローブ送信開始指示ＩＮＳ１を受ける度毎に、中継ノードＲ1〜Ｒ３及び受信ノードＤの内から１つのノードを自ノードから遠ざかる方向にずらして選択し、選択したノードに対して複数のパケットを含むプローブＰＲＢを送信するプローブ送信部１０と、データストリーム送信開始指示ＩＮＳ２を受ける度毎に、プローブＰＲＢ送信中の一定期間に亘って中継ノードＲ２に対してデータストリームＤＴＳを送信するデータストリーム送信部２０と、各パケットがプローブＰＲＢの送信先ノードにより返信されて戻って来る迄のラウンド・トリップ・タイムＲＴＴを計測するプローブ計測部３０と、データストリームＤＴＳ送信中及び非送信中にそれぞれ計測されたラウンド・トリップ・タイムＲＴＴから、データストリームＤＴＳの影響により生じたプローブＰＲＢの伝送遅延ＢＬＭを算出するする伝送遅延算出部４０と、指示ＩＮＳ１及びＩＮＳ２を発生する一方、中継ノードＲ1から選択したノードまでの各々について算出された伝送遅延ＢＬＭに基づき、自ノードと選択したノードとが無線帯域を共有しているか否かを判定する帯域共有ノード判定部５０とを備えている。

ここで、図示の如く送信ノードＳ内には、ラウンド・トリップ・タイムＲＴＴを記憶するためのＲＴＴ記憶部３１、及び伝送遅延ＢＬＭを記憶するためのＢＬＭ記憶部４１が設けられている。プローブ計測部３０は、ラウンド・トリップ・タイムＲＴＴを、中継ノードＲ１〜Ｒ３及び受信ノードＤのアドレス（ノード固有の識別子）と対応付けてＲＴＴ記憶部３１に記憶する。伝送遅延算出部４０は、伝送遅延ＢＬＭを、中継ノードＲ１〜Ｒ３及び受信ノードＤのアドレスと対応付けてＢＬＭ記憶部４１に記憶する。

[動作例]
次に、送信ノードＳの動作を、図３〜図８を参照して説明する。

図３に示すように、初期状態においては、帯域共有ノード判定部５０からプローブ送信開始指示ＩＮＳ１を受けたプローブ送信部１０が、プローブＰＲＢの送信先ノード１００として中継ノードＲ１を選択する(ステップＳ１)と共に、プローブＰＲＢを生成して中継ノードＲ１に対して送信する(ステップＳ２)。

ここで、プローブ送信部１０が生成するプローブＰＲＢは、図４に示す如くＩＣＭＰ(Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｍｅｓｓａｇｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ)で規定される一般的なフォーマットを有するプローブであり、ｎ個のパケットＰ１〜Ｐｎから成る。パケット長ｄ、パケット数ｎ、及びパケットの送出間隔τを決定することで、一意のプローブＰＲＢを生成できる。また、中継ノード及び受信ノードは、一般にＩＣＭＰに準拠しており、プローブＰＲＢを受けるとパケットＰ１〜Ｐｎを送信ノードＳに対して返信する。従って、中継ノードＲ１〜Ｒ３及び受信ノードＤには何ら改造が不要である。

今、プローブ送信部１０がパケット長ｄ＝５０００Ｂｙｔｅ、パケット数ｎ＝１０００、及び送出間隔τ＝２００ｍｓのプローブＰＲＢを生成したとすると、帯域共有ノード判定部５０は、例えば５００パケット送信後のタイミングで、データストリーム送信開始指示ＩＮＳ２をデータストリーム送信部２０に与える。

これを受けたデータストリーム送信部２０は、プローブＰＲＢと比較して送出間隔τを小さな値(例えば、１Ｍｂｐｓ)に設定したデータストリームＤＴＳを生成し、一定期間(例えば、１秒間)に亘って中継ノードＲ１に送信する(ステップＳ３)。なお、データストリームＤＴＳは、送信ノードＳの影響圏内ＩＲ＿Ｓに通信トラヒックを発生させることを目的としているため、中継ノードＲ１に明示的に送信する必要は無く、ブロードキャスト送信しても良い。

そして、プローブ計測部３０は、中継ノードＲ１により返信されて戻って来たプローブＰＲＢのラウンド・トリップ・タイムＲＴＴを計測する(ステップＳ４)。

ここで、データストリームＤＴＳは、図５に示す如く送信ノードＳの影響圏内ＩＲ＿Ｓに存在する中継ノードＲ１との通信(送信ノードＳからの送信プローブＰＲＢ＿Ｔ及び中継ノードＲ１からの返信プローブＰＲＢ＿Ｒ)に対して伝送遅延を発生させる。これは、送信ノードＳと中継ノードＲ１とが無線帯域を共有するため、送信ノードＳ及び中継ノードＲ１がプローブＰＲＢの送受信に利用できる帯域(以下、利用可能帯域と呼称する)がデータストリームＤＴＳのトラヒック分だけ減少し、送信プローブＰＲＢ＿Ｔが中継ノードＲ１に到着するのに要する時間、及び返信プローブＰＲＢ＿Ｒが送信ノードＳに到着するのに要する時間が長くなるからである。すなわち、データストリームＤＴＳの送信元である送信ノードＳとその帯域共有ノードとがプローブＰＲＢの送受信に関与する場合、データストリームＤＴＳによる利用可能帯域の減少がプローブＰＲＢの伝送時間に影響を与える。

このため、図６に示すように、データストリームＤＴＳの送信開始時刻ｔｓから送信終了時刻ｔｅまでの区間(以下、外乱区間)では、送信開始時刻ｔｓ前と送信終了時刻ｔｅ後の区間(以下、定常区間)と比較してラウンド・トリップ・タイムＲＴＴが増大している。具体的には、定常区間ではＲＴＴ平均値ＡＶ１が"１８．７ｍｓ"であり、外乱区間ではＲＴＴ平均値ＡＶ２が"３９．９ｍｓ"である。

そして、伝送遅延算出部４０は、ＲＴＴ平均値ＡＶ２とＲＴＴ平均値ＡＶ１との差分(３９．９ｍｓ−１８．７ｍｓ＝２１．２ｍｓ)を、伝送遅延ＢＬＭ（Ｓ→Ｒ１、Ｓ⇔Ｒ１）として算出する(ステップＳ５)。

ここで、伝送遅延ＢＬＭ（Ｓ→Ｒ１、Ｓ⇔Ｒ１）の括弧内の左項は、データストリームＤＴＳを送信ノードＳから中継ノードＲ１へ送信することを意味し、同右項は、プローブＰＲＢを送信ノードＳ−中継ノードＲ１間で送受信することを意味する。すなわち、伝送遅延ＢＬＭ（Ｓ→Ｒ１、Ｓ⇔Ｒ１）は、送信ノードＳから中継ノードＲ１に送信したデータストリームＤＴＳの影響による送信ノードＳ−中継ノードＲ１間で送受信するプローブＰＲＢの伝送遅延を示す。また、記号「→」及び「←」は単方向のデータ通信を意味し、記号「⇔」は双方向のデータ通信を意味する。すなわち、以降に「Ａ→Ｂ」と記載した場合、ノードＡからノードＢに対してデータ送信することを示し、「Ａ←Ｂ」と記載した場合には、ノードＢからノードＡに対してデータ送信することを示す。一方、「Ａ⇔Ｂ」と記載した場合、ノードＡ−Ｂ間でデータ送受信することを示す。

そして、帯域共有ノード判定部５０は、伝送遅延ＢＬＭが中継ノードＲ１以外について算出されたものであるか否かを確認し、伝送遅延ＢＬＭが中継ノードＲ１について算出されたものである場合(すなわち、プローブ送信先ノード１００が中継ノードＲ１である場合)(ステップＳ７)、プローブ送信開始指示ＩＮＳ１をプローブ送信部１０に与え、以てプローブ送信先ノード１００として、中継ノードＲ１と通信リンクＬ（Ｒ１、Ｒ２）を形成する中継ノードＲ２を選択させる(ステップＳ８)。また、帯域共有ノード判定部５０は、データストリーム送信開始指示ＩＮＳ２をデータストリーム送信部２０に与える。

これにより、プローブＰＲＢが送信ノードＳ−中継ノードＲ２間で送受信される一方、データストリームＤＴＳが再び中継ノードＲ１に送信されることとなる。

ここで、中継ノードＲ２が送信ノードＳの影響圏内ＩＲ＿Ｓに存在するため、データストリームＤＴＳは、図７に示す如く送信ノードＳと中継ノードＲ１及びＲ２の通信(送信ノードＳからの送信プローブＰＲＢ＿Ｔ、中継ノードＲ２からの返信プローブＰＲＢ＿Ｒ、並びに中継ノードＲ１によるプローブＰＲＢ＿Ｔ及びＰＲＢ＿Ｒの中継)に対して伝送遅延を発生させる。このため、図８に示すように、外乱区間ではＲＴＴ平均値ＡＶ２が"９４．３ｍｓ"であり、定常区間ではＲＴＴ平均値ＡＶ１が"４２.０ｍｓ"である。

そして、伝送遅延算出部４０は、上記のステップＳ５を再び実行して、ＲＴＴ平均値ＡＶ２とＲＴＴ平均値ＡＶ１との差分(９４．３ｍｓ−４２．０ｍｓ＝５２．３ｍｓ)を、伝送遅延ＢＬＭ（Ｓ→Ｒ１、Ｓ⇔Ｒ１⇔Ｒ２）として算出する。

この時、プローブ送信先ノード１００が中継ノードＲ２であるため、帯域共有ノード判定部５０は、送信ノードＳと中継ノードＲ２とが無線帯域を共有しているか否かを判定する(ステップＳ９)。

具体的には、まず、帯域共有ノード判定部５０は、下記の式（１）に示す如く伝送遅延ＢＬＭ（Ｓ→Ｒ１、Ｓ⇔Ｒ１⇔Ｒ２）から伝送遅延ＢＬＭ（Ｓ→Ｒ１、Ｓ⇔Ｒ１）を減算し、伝送遅延ＢＬＭ（Ｓ→Ｒ１、Ｒ１⇔Ｒ２）＝"３１．１ｍｓ"を得る。

この伝送遅延ＢＬＭ（Ｓ→Ｒ１、Ｒ１⇔Ｒ２）は、データストリームＤＴＳの影響によって生じた、中継ノードＲ１が中継ノードＲ２にプローブＰＲＢを中継する際の伝送遅延、及び中継ノードＲ２が中継ノードＲ１にプローブＰＲＢを返信する際の伝送遅延の和である。

また、中継ノードＲ１が中継ノードＲ２にプローブＰＲＢを中継する際の伝送遅延ＢＬＭ（Ｓ→Ｒ１、Ｒ１→Ｒ２）を、下記の式（２）に従って、中継ノードＲ１について算出された伝送遅延ＢＬＭ（Ｓ→Ｒ１、Ｓ⇔Ｒ１）の半分の値で近似できる。

ここで、上記の式（２）中では、伝送遅延ＢＬＭ（Ｓ→Ｒ１、Ｒ１→Ｒ２）が、中継ノードＲ１が送信ノードＳにプローブＰＲＢを中継する際の伝送遅延ＢＬＭ（Ｓ→Ｒ１、Ｓ←Ｒ１）と同値となることを利用している。また、伝送遅延ＢＬＭ（Ｓ→Ｒ１、Ｒ１→Ｒ２）とＢＬＭ（Ｓ→Ｒ１、Ｓ←Ｒ１）とが同値になるのは、中継ノードＲ１により中継されるプローブＰＲＢが中継ノードＲ２又は送信ノードＳに到達するまでに要する伝送遅延(すなわち、伝送遅延の主要因であるパケット送信待ち時間)が、中継ノードＲ１を影響圏内に含む隣接ノードが発生するクロストラヒック量により決定されるからである。これは、中継ノードＲ２がプローブＰＲＢを中継ノードＲ３又は中継ノードＲ１に中継する際、並びに中継ノードＲ３がプローブＰＲＢを受信ノードＤは中継ノードＲ２に中継する際の伝送遅延にも同様に適用される。

そして、帯域共有ノード判定部５０は、上記の式（１）及び（２）を用いて下記の式（３）に示すように、データストリームＤＴＳの影響によって生じた、中継ノードＲ２が中継ノードＲ１にプローブＰＲＢを返信する際の伝送遅延ＢＬＭ（Ｓ→Ｒ１、Ｒ１←Ｒ２）を算出する。

ここで、中継ノードＲ２が送信ノードＳの帯域共有ノードでなければ、データストリームＤＴＳは中継ノードＲ２には到達せず、以て伝送遅延ＢＬＭ（Ｓ→Ｒ１、Ｒ１←Ｒ２）にデータストリームＤＴＳの影響は現れない。従って、帯域共有ノード判定部５０は、伝送遅延ＢＬＭ（Ｓ→Ｒ１、Ｒ１←Ｒ２）＝"２０．５ｍｓ"が、中継ノードＲ２の設計情報(パケットのルーティング処理時間等)に従って予め定めた基準値ＢＶを超える値である場合に、送信ノードＳと中継ノードＲ２とが無線帯域を共有すると判定する。

一方、伝送遅延ＢＬＭ（Ｓ→Ｒ１、Ｒ１←Ｒ２）が基準値ＢＶを下回る値である場合、帯域共有ノード判定部５０は、送信ノードＳと中継ノードＲ２とが無線帯域を共有しないと判定する。

なお、基準値ＢＶには、定常区間で計測されたラウンド・トリップ・タイムＲＴＴから求めた、中継ノードＲ２が中継ノードＲ１にプローブＰＲＢを返信する際の伝送遅延の標準偏差を用いても良いし、又はその伝送遅延の平均値からの最大変動幅を用いても良い。例えば、標準偏差を基準値ＢＶに用いた場合、伝送遅延ＢＬＭ（Ｓ→Ｒ１、Ｒ１←Ｒ２）が、中継ノードＲ２におけるパケットルーティング処理やパケット伝送処理等の揺らぎの影響により生じたのか、或いはデータストリームＤＴＳの影響により生じたのかをより確実に区別することが可能となる。

この後、帯域共有ノード判定部５０は、プローブ送信先ノード１００が受信ノードＤであるか否かを判定する(ステップＳ１０)。今、プローブ送信先ノード１００は中継ノードＲ２であるため、帯域共有ノード判定部５０は、プローブ送信開始指示ＩＮＳ１をプローブ送信部１０に与えて上記のステップＳ８を実行させ、以て中継ノードＲ３に対してプローブＰＲＢを送信させる。また、帯域共有ノード判定部５０は、データストリーム送信開始指示ＩＮＳ２をデータストリーム送信部２０に与え、以て中継ノードＲ１にデータストリームＤＴＳを送信させる。

これにより、伝送遅延算出部４０で伝送遅延ＢＬＭ（Ｓ→Ｒ１、Ｓ⇔Ｒ１⇔Ｒ２⇔Ｒ３）(例えば、"７８．９ｍｓ")が算出される。帯域共有ノード判定部５０は、伝送遅延ＢＬＭ（Ｓ→Ｒ１、Ｓ⇔Ｒ１⇔Ｒ２⇔Ｒ３）＝"７８．９ｍｓ"、算出済みの伝送遅延ＢＬＭ（Ｓ→Ｒ１、Ｓ⇔Ｒ１⇔Ｒ２）＝"５２．３ｍｓ"、及び上記の式（３）で算出した伝送遅延ＢＬＭ（Ｓ→Ｒ１、Ｒ１←Ｒ２）＝"２０．５ｍｓ"を用い、下記の式（４）に従って、データストリームＤＴＳの影響によって生じた、中継ノードＲ３が中継ノードＲ２にプローブＰＲＢを返信する際の伝送遅延ＢＬＭ（Ｓ→Ｒ１、Ｒ２←Ｒ３）＝"６．１ｍｓ"を算出する。

基準値ＢＶ＝"１０ｍｓ"とすると、ＢＬＭ（Ｓ→Ｒ１、Ｒ２←Ｒ３）≦ＢＶが成立するため、帯域共有ノード判定部５０は、中継ノードＲ３が送信ノードＳの影響圏内ＩＲ＿Ｓに存在しない、すなわち、送信ノードＳと中継ノードＲ３とが無線帯域を共有しないと判定する。

また、同様にして、帯域共有ノード判定部５０は、プローブ送信開始指示ＩＮＳ１をプローブ送信部１０に与えて中継ノードＲ３に対してプローブＰＲＢを送信させ、伝送遅延算出部４０で伝送遅延ＢＬＭ（Ｓ→Ｒ１、Ｓ⇔Ｒ１⇔Ｒ２⇔Ｒ３⇔Ｄ）を算出させる。そして、帯域共有ノード判定部５０は、伝送遅延ＢＬＭ（Ｓ→Ｒ１、Ｓ⇔Ｒ１⇔Ｒ２⇔Ｒ３⇔Ｄ）、算出済みの伝送遅延ＢＬＭ（Ｓ→Ｒ１、Ｓ⇔Ｒ１⇔Ｒ２⇔Ｒ３）、及び上記の式（４）で算出した伝送遅延ＢＬＭ（Ｓ→Ｒ１、Ｒ２←Ｒ３）を用い、下記の式（５）に従って、データストリームＤＴＳの影響によって生じた、受信ノードＤが中継ノードＲ３にプローブＰＲＢを返信する際の伝送遅延ＢＬＭ（Ｓ→Ｒ１、Ｒ３←Ｄ）を算出する。

帯域共有ノード判定部５０は、この伝送遅延ＢＬＭ（Ｓ→Ｒ１、Ｒ３←Ｄ）を基準値ＢＶと比較することにより、送信ノードＳと受信ノードＤとが無線帯域を共有するか否かを判定できる。

なお、本実施の形態では、無線伝送経路が５つのノードにより形成される場合を扱ったが、中継ノード数が増加した場合であっても、送信ノードＳが上記と同様の動作を行うことで帯域共有ノードを判定できる。また、プローブＰＲＢの送信先ノードを中継ノードＲ１、Ｒ２、Ｒ３、及び受信ノードＤの順に選択する場合を例に取って説明したが、プローブＰＲＢの送信先ノードの選択順序は問わず、少なくとも送信ノードＳとの帯域共有を判定する際に、判定対象ノードについての伝送遅延と判定対象ノードより送信ノードＳ側に存在するノードについての伝送遅延が算出されていれば良い。

[実施の形態２]
図９に示す本実施の形態に係る送信ノードＳは、帯域共有ノード判定部５０ａが、プローブ送信開始指示ＩＮＳ１及びデータストリーム送信開始指示ＩＮＳ２に先立って、中継ノードＲ1〜Ｒ３の内からデータストリームＤＴＳの送信先ノード２００を自ノードから遠ざかる方向に順次選択する点と、データストリーム送信部２０ａが、データストリーム送信先ノード２００に対してデータストリームＤＴＳを送信する点が上記の実施の形態１と異なっている。また、帯域共有ノード判定部５０ａは、データストリーム送信先ノード２００を変更する度毎に、プローブ送信部１０に、中継ノードＲ1〜Ｒ３及び受信ノードＤの内から１つのノードを自ノードから遠ざかる方向に順次選択するようプローブ送信開始指示ＩＮＳ１を与え、プローブ送信開始指示ＩＮＳ１を発生する度毎に、データストリーム送信部２０ａに、データストリーム送信先ノード２００に対してデータストリームＤＴＳを送信するようデータストリーム送信開始指示ＩＮＳ２を与える。

この場合、後述する如く、データストリームＤＴＳを中継する中継ノードと無線帯域を共有するノードを判定することが可能である。また、データストリーム送信先ノード２００として中継ノードＲ１を選択した場合、上記の実施の形態１と同様に、伝送遅延ＢＬＭ（Ｓ→Ｒ１、Ｓ⇔Ｒ１）、ＢＬＭ（Ｓ→Ｒ１、Ｓ⇔Ｒ１⇔Ｒ２）、ＢＬＭ（Ｓ→Ｒ１、Ｓ⇔Ｒ１⇔Ｒ２⇔Ｒ３）、及びＢＬＭ（Ｓ→Ｒ１、Ｓ⇔Ｒ１⇔Ｒ２⇔Ｒ３⇔Ｄ）を算出することができ、以て送信ノードＳの帯域共有ノードを判定できる。

以下、本実施の形態の動作を、送信ノードＳを図１０に示す無線伝送経路に適用し、且つ中継ノードＲ１の帯域共有ノードを判定する場合を例に取って説明する。ここで、図１とは異なり、中継ノードＲ１〜Ｒ３が無線帯域を共有しているものとする。

帯域共有ノード判定部５０ａは、データストリーム送信先ノード２００＝中継ノードＲ２をデータストリーム送信部２０ａに指示する。そして、帯域共有ノード判定部５０ａは、プローブ送信開始指示ＩＮＳ１及びデータストリーム送信開始指示ＩＮＳ２を、プローブ送信部１０及びデータストリーム送信部２０ａにそれぞれに与える。

これにより、データストリームＤＴＳは、中継ノードＲ１を経由して中継ノードＲ２に到達する。また、伝送遅延算出部４０により、プローブＰＲＢを中継ノードＲ１に送信した際の伝送遅延ＢＬＭ（Ｓ→Ｒ１→Ｒ２、Ｓ⇔Ｒ１）、プローブＰＲＢを中継ノードＲ２に送信した際の伝送遅延ＢＬＭ（Ｓ→Ｒ１→Ｒ２、Ｓ⇔Ｒ１⇔Ｒ２）、プローブＰＲＢを中継ノードＲ３に送信した際の伝送遅延ＢＬＭ（Ｓ→Ｒ１→Ｒ２、Ｓ⇔Ｒ１⇔Ｒ２⇔Ｒ３）、及びプローブＰＲＢを受信ノードＤに送信した際の伝送遅延ＢＬＭ（Ｓ→Ｒ１→Ｒ２、Ｓ⇔Ｒ１⇔Ｒ２⇔Ｒ３⇔Ｄ）が順次算出される。

ここで、伝送遅延ＢＬＭ（Ｓ→Ｒ１→Ｒ２、Ｓ⇔Ｒ１）、ＢＬＭ（Ｓ→Ｒ１→Ｒ２、Ｓ⇔Ｒ１⇔Ｒ２）、ＢＬＭ（Ｓ→Ｒ１→Ｒ２、Ｓ⇔Ｒ１⇔Ｒ２⇔Ｒ３）、及びＢＬＭ（Ｓ→Ｒ１→Ｒ２、Ｓ⇔Ｒ１⇔Ｒ２⇔Ｒ３⇔Ｄ）は、それぞれ、送信ノードＳ及び中継ノードＲ１が送信するデータストリームＤＴＳの影響により生じた、送信ノードＳ−中継ノードＲ１間で送受信するプローブＰＲＢの伝送遅延、送信ノードＳ−中継ノードＲ２間で送受信するプローブのＰＲＢの伝送遅延、送信ノードＳ−中継ノードＲ３間で送受信するプローブのＰＲＢの伝送遅延、及び送信ノードＳ−中継ノードＤ間で送受信するプローブのＰＲＢの伝送遅延である。

帯域共有ノード判定部５０ａは、伝送遅延ＢＬＭ（Ｓ→Ｒ１→Ｒ２、Ｓ⇔Ｒ１⇔Ｒ２）及びＢＬＭ（Ｓ→Ｒ１→Ｒ２、Ｓ⇔Ｒ１⇔Ｒ２⇔Ｒ３）を用い、下記の式（６）に従って、送信ノードＳ及び中継ノードＲ１が送信するデータストリームＤＴＳの影響により生じた、中継ノードＲ２−Ｒ３間で送受信するプローブＰＲＢの伝送遅延ＢＬＭ（Ｓ→Ｒ１→Ｒ２、Ｒ２⇔Ｒ３）を算出する。

また、帯域共有ノード判定部５０ａは、上記の実施の形態１と同様にして算出した伝送遅延ＢＬＭ（Ｓ→Ｒ１、Ｓ⇔Ｒ１⇔Ｒ２⇔Ｒ３）及びＢＬＭ（Ｓ→Ｒ１、Ｓ⇔Ｒ１⇔Ｒ２）を用い、下記の式（７）に従って、送信ノードＳが中継ノードＲ１に送信するデータストリームＤＴＳの影響により生じた、中継ノードＲ２−Ｒ３間で送受信するプローブＰＲＢの伝送遅延ＢＬＭ（Ｓ→Ｒ１、Ｒ２⇔Ｒ３）を算出する。

帯域共有ノード判定部５０ａは、上記の式（６）及び（７）を用い、下記の式（８）に従って、中継ノードＲ１が中継ノードＲ２に送信するデータストリームＤＴＳの影響により生じた、中継ノードＲ２−Ｒ３間で送受信するプローブＰＲＢの伝送遅延ＢＬＭ（Ｒ１→Ｒ２、Ｒ２⇔Ｒ３）を算出する。

また、帯域共有ノード判定部５０ａは、中継ノードＲ２が中継ノードＲ３にプローブＰＲＢを中継する際の伝送遅延ＢＬＭ（Ｒ１→Ｒ２、Ｒ２→Ｒ３）を、下記の式（９）に従って、算出済みの伝送遅延ＢＬＭ（Ｓ→Ｒ１→Ｒ２、Ｓ⇔Ｒ１⇔Ｒ２）及びＢＬＭ（Ｓ→Ｒ１→Ｒ２、Ｓ⇔Ｒ１）、並びに上記の式（１）で算出した伝送遅延ＢＬＭ（Ｓ→Ｒ１、Ｒ１⇔Ｒ２）を用いて近似する。

帯域共有ノード判定部５０ａは、上記の式（８）及び（９）を用い、下記の式（１０）に従って、中継ノードＲ１が中継ノードＲ２に送信したデータストリームＤＴＳの影響により生じた、中継ノードＲ３が中継ノードＲ２にプローブＰＲＢを返信する際の伝送遅延ＢＬＭ（Ｒ１→Ｒ２、Ｒ２←Ｒ３）を算出する。

帯域共有ノード判定部５０は、この伝送遅延ＢＬＭ（Ｒ１→Ｒ２、Ｒ２←Ｒ３）を基準値ＢＶと比較することにより、データストリームＤＴＳを中継する中継ノードＲ１と中継ノードＲ３とが無線帯域を共有するか否かを判定できる。

中継ノードＲ１が受信ノードＤと無線帯域を共有するか否かを判定する場合も、算出済みの伝送遅延を用いて上記の式（６）〜（１０）と同様の過程を経ることにより、中継ノードＲ１が中継ノードＲ２に送信したデータストリームＤＴＳの影響により生じた、中継ノードＤが中継ノードＲ３にプローブＰＲＢを返信する際の伝送遅延ＢＬＭ（Ｒ１→Ｒ２、Ｒ３←Ｄ）を算出することで判定可能である。

なお、上記の実施の形態によって本発明は限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づき、当業者によって種々の変更が可能なことは明らかである。例えば、上記の実施の形態で示した送信ノードの各処理を、コンピュータに実行させるためのプログラムとして提供することもできる。

本発明に係る送信ノードが形成する無線伝送経路の一の例を示した図である。 本発明に係る送信ノードの実施の形態１の構成例を示したブロック図である。 本発明に係る送信ノードの実施の形態１の動作例を示したフローチャート図である。 本発明に係る送信ノードに用いるプローブのフォーマット例を示した図である。 本発明に係る送信ノードの実施の形態１におけるプローブ及びデータストリームの一の伝送例を示した図である。 本発明に係る送信ノードの実施の形態１におけるラウンド・トリップ・タイムの一の計測例を示したグラフ図である。 本発明に係る送信ノードの実施の形態１におけるプローブ及びデータストリームの他の伝送例を示した図である。 本発明に係る送信ノードの実施の形態１におけるラウンド・トリップ・タイムの他の計測例を示したグラフ図である。 本発明に係る送信ノードの実施の形態２の構成例を示したブロック図である。 本発明に係る送信ノードが形成する無線伝送経路の他の例を示した図である。

符号の説明

１０ プローブ送信部
２０, ２０ａ データストリーム送信部
３０ プローブ計測部
３１ ＲＴＴ記憶部
４０ 伝送遅延時間算出部
４１ ＢＬＭ記憶部
５０, ５０ａ 帯域共有ノード判定部
１００ プローブ送信先ノード
２００ データストリーム送信先ノード
Ｓ 送信ノード
Ｒ１〜Ｒ３ 中継ノード
Ｄ 受信ノード
Ｐ（Ｓ、Ｄ） 無線伝送経路
Ｌ（Ｓ、Ｒ１）, Ｌ（Ｒ１、Ｒ２）、Ｌ（Ｒ２、Ｒ３）、Ｌ（Ｒ３、Ｄ） 通信リンク
ＩＲ＿Ｓ 送信ノードＳの影響圏内
ＩＲ＿Ｄ 受信ノードＤの影響圏内
ＩＲ＿Ｒ１ 中継ノードＲ１の影響圏内
ＰＲＢ プローブ
ＤＴＳ データストリーム
ＲＴＴ ラウンド・トリップ・タイム
ＢＬＭ 伝送遅延
ＩＮＳ１ プローブ送信開始指示
ＩＮＳ２ データストリーム送信開始指示
Ｐ１〜Ｐｎ パケット

Claims (12)

1. 複数のノードと共に一の無線伝送経路を形成する送信ノードであって、
   前記複数のノードの内から第１のノードを選択し、前記第１のノードに対して複数のパケットを含むプローブを送信するプローブ送信部と、
   前記プローブの外乱となり得るデータストリームを送信するデータストリーム送信部と、
   各パケットが前記第１のノードにより返信されて戻って来る迄のラウンド・トリップ・タイムを計測するプローブ計測部と、
   前記データストリームの送信中に計測されたラウンド・トリップ・タイムと前記データストリームの非送信中に計測されたラウンド・トリップ・タイムとから、前記データストリームの影響により生じた前記プローブの伝送遅延を算出する伝送遅延算出部と、
   前記送信ノードと通信リンクを形成する第２のノードから前記第１のノードまでの各々について算出された伝送遅延に基づき、前記送信ノードと前記第１のノードとが無線帯域を共有しているか否かを判定する帯域共有ノード判定部と、
   を備えた送信ノード。
2. 請求項１において、
   前記帯域共有ノード判定部は、前記第２のノードから前記第１のノードまでの各々について算出された伝送遅延から、前記第１のノードが前記プローブを前記第１のノードと前記送信ノード側で通信リンクを形成するノードに対して返信した際の第１の伝送遅延を算出し、前記第１の伝送遅延が基準値を超過している場合、前記送信ノードと前記第１のノードとが無線帯域を共有していると判定することを特徴とした送信ノード。
3. 請求項１において、
   前記帯域共有ノード判定部が、
   前記複数のノードの内から第３のノードを前記送信ノードから遠ざかる方向に順次選択すると共に、前記データストリーム送信部に前記第３のノードに対して前記データストリームを送信するよう指示し、
   前記第３のノードを選択する度毎に、前記プローブ送信部に前記第１のノードの選択及び前記プローブの送信を行うよう指示し、
   選択済み及び選択中の前記第３のノードにそれぞれ対応して前記第２ノードから前記１のノードまでの各々について算出された伝送遅延に基づき、前記データストリームを中継するノードと前記第１のノードとが無線帯域を共有しているか否かを判定する
   ことを特徴とした送信ノード。
4. 請求項３において、
   前記帯域共有ノード判定部は、前記選択済み及び選択中の前記第３のノードにそれぞれ対応して前記第２のノードから前記第１のノードまでの各々について算出された伝送遅延から、前記第１のノードが前記プローブを前記第１のノードと前記送信ノード側で通信リンクを形成するノードに対して返信した際の第１の伝送遅延を算出し、前記第１の伝送遅延が基準値を超過している場合、前記データストリームを中継するノードと前記第１のノードとが無線帯域を共有していると判定することを特徴とした送信ノード。
5. 請求項２又は４において、
   前記基準値が、前記データストリームの非送信中に計測されたラウンド・トリップ・タイムから求めた前記第１の伝送遅延の標準偏差、又は前記データストリームの非送信中に計測されたラウンド・トリップ・タイムから求めた前記第１の伝送遅延の平均値からの最大変動幅であることを特徴とした送信ノード。
6. 請求項１において、
   前記プローブが、ＩＣＭＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｍｅｓｓａｇｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）で規定されるプローブであることを特徴とした送信ノード。
7. 複数のノードと共に一の無線伝送経路を形成する送信ノードの制御方法であって、
   前記複数のノードの内から第１のノードを選択し、前記第１のノードに対して複数のパケットを含むプローブを送信するプローブ送信ステップと、
   前記プローブの外乱となり得るデータストリームを送信するデータストリーム送信ステップと、
   各パケットが前記第１のノードにより返信されて戻って来る迄のラウンド・トリップ・タイムを計測するプローブ計測ステップと、
   前記データストリームの送信中に計測されたラウンド・トリップ・タイムと前記データストリームの非送信中に計測されたラウンド・トリップ・タイムとから、前記データストリームの影響により生じた前記プローブの伝送遅延を算出する伝送遅延算出ステップと、
   前記送信ノードと通信リンクを形成する第２のノードから前記第１のノードまでの各々について算出された伝送遅延に基づき、前記送信ノードと前記第１のノードとが無線帯域を共有しているか否かを判定する帯域共有ノード判定ステップと、
   を備えた送信ノードの制御方法。
8. 請求項７において、
   前記帯域共有ノード判定ステップは、前記第２のノードから前記第１のノードまでの各々について算出された伝送遅延から、前記第１のノードが前記プローブを前記第１のノードと前記送信ノード側で通信リンクを形成するノードに対して返信した際の第１の伝送遅延を算出し、前記第１の伝送遅延が基準値を超過している場合、前記送信ノードと前記第１のノードとが無線帯域を共有していると判定することを特徴とした送信ノードの制御方法。
9. 請求項７において、
   前記帯域共有ノード判定ステップが、
   前記複数のノードの内から第３のノードを前記送信ノードから遠ざかる方向に順次選択すると共に、前記データストリーム送信ステップに前記第３のノードに対して前記データストリームを送信するよう指示し、
   前記第３のノードを選択する度毎に、前記プローブ送信ステップに前記第１のノードの選択及び前記プローブの送信を行うよう指示し、
   選択済み及び選択中の前記第３のノードにそれぞれ対応して前記第２ノードから前記１のノードまでの各々について算出された伝送遅延に基づき、前記データストリームを中継するノードと前記第１のノードとが無線帯域を共有しているか否かを判定する
   ことを特徴とした送信ノードの制御方法。
10. 複数のノードと共に一の無線伝送経路を形成する送信ノードに実行させるための制御プログラムであって、
    前記送信ノードに、
    前記複数のノードの内から第１のノードを選択し、前記第１のノードに対して複数のパケットを含むプローブを送信するプローブ送信ステップと、
    前記プローブの外乱となり得るデータストリームを送信するデータストリーム送信ステップと、
    各パケットが前記第１のノードにより返信されて戻って来る迄のラウンド・トリップ・タイムを計測するプローブ計測ステップと、
    前記データストリームの送信中に計測されたラウンド・トリップ・タイムと前記データストリームの非送信中に計測されたラウンド・トリップ・タイムとから、前記データストリームの影響により生じた前記プローブの伝送遅延を算出する伝送遅延算出ステップと、
    前記送信ノードと通信リンクを形成する第２のノードから前記第１のノードまでの各々について算出された伝送遅延に基づき、前記送信ノードと前記第１のノードとが無線帯域を共有しているか否かを判定する帯域共有ノード判定ステップと、
    を実行させる制御プログラム。
11. 請求項１０において、
    前記帯域共有ノード判定ステップは、前記第２のノードから前記第１のノードまでの各々について算出された伝送遅延から、前記第１のノードが前記プローブを前記第１のノードと前記送信ノード側で通信リンクを形成するノードに対して返信した際の第１の伝送遅延を算出し、前記第１の伝送遅延が基準値を超過している場合、前記送信ノードと前記第１のノードとが無線帯域を共有していると判定することを特徴とした制御プログラム。
12. 請求項１０において、
    前記帯域共有ノード判定ステップが、
    前記複数のノードの内から第３のノードを前記送信ノードから遠ざかる方向に順次選択すると共に、前記データストリーム送信ステップに前記第３のノードに対して前記データストリームを送信するよう指示し、
    前記第３のノードを選択する度毎に、前記プローブ送信ステップに前記第１のノードの選択及び前記プローブの送信を行うよう指示し、
    選択済み及び選択中の前記第３のノードにそれぞれ対応して前記第２ノードから前記１のノードまでの各々について算出された伝送遅延に基づき、前記データストリームを中継するノードと前記第１のノードとが無線帯域を共有しているか否かを判定する
    ことを特徴とした制御プログラム。

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