JP5306596B2 - 通信制御装置、無線通信装置、通信制御方法および無線通信方法 - Google Patents
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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（以下、適宜、アプリと略称する）の要求帯域に対して、一の無線通信経路にて不足する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、通信制御方法およ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
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。
このような環境が提供されれば、一の無線ＩＰネットワークで不足する帯域を他の無線ＩＰネットワークで補完するように、複数の無線ＩＰネットワークを同時に用いて通信を実行することが考えられる。
しかしながら、一の無線ＩＰネットワークをマスタ経路とし、他の無線ＩＰネットワークをスレーブ経路として、マスタ経路で不足する帯域をスレーブ経路で補完する場合、補完を要する帯域に対してスレーブ経路における許容帯域が満たないと、スレーブ経路に送出する補完帯域分のパケットは、帯域が不足しているために、経路上に存在するバッファに一時的に蓄積されて順次送出されることになる。このため、受信側においては、マスタ経路を介して受信したパケットとスレーブ経路を介して受信したパケットとの間に遅延を生じることになる。この遅延は、ＶｏＩＰパケットにおいては、ＳＮ（シーケンス番号）の追い越しとして現れる。
ＶｏＩＰなどのリアルタイムアプリでは、ネットワーク内でのパケットの追い越し等の揺らぎを吸収するために、ジッタバッファを設けるが、経路間の遅延が大きくなって、ジッタバッファのバッファ容量を超えると、容量を超えて遅延したパケットは、受信しても廃棄されることになる。このため、許容帯域を超えるパケットの送出を継続させると、経路上に存在するバッファに蓄積されるパケット量が増大して（バッファの限界量まで）、蓄積量に応じた遅延差を生じることになり、ついには、補完のつもりで送出したパケットのすべてが、受信側で破棄されることになる。
特に無線通信経路においては、許容帯域がフェージング等の伝搬環境の変化に依存するため、伝搬環境が悪い状態で正常な場合と同様の送信帯域（送信レート）でパケットの送出を行うと、遅延差やパケット破棄が生じることになる。
このような許容帯域以上の補完を避けるためには、補完する経路の許容帯域の変動、特に帯域の狭帯域化を的確に検知して、送信側に通知する必要がある。例えば、パケットの受信状況に基づいて当該経路の許容帯域を推定し、その推定結果およびアプリケーションから要求される帯域に基づいて当該経路の送信帯域を算出して、その算出した送信帯域情報を含んだ制御メッセージ（送信帯域制御Ｍｓｇ）をパケット送信側に送信する必要がある。これにより、パケット送信側では、受信した送信帯域制御Ｍsgに基づいて、送信帯域を変更することが可能となる。
しかしながら、送信帯域に対して、通信経路の許容帯域が狭くなった場合には、許容帯域を超える分は、上述したように、通信経路内に滞留し、継続的に許容帯域を超える帯域を送信し続けると、滞留による遅延時間は増大することになる。この現象を避けるためには、送信帯域に対して、通信経路の許容帯域が狭くなった場合には、早期に、送信帯域を許容帯域以下に狭める必要があるが、許容帯域を解析して送信帯域を算出するには、相応の処理時間を必要とする。
このため、処理時間分、滞留（つまり遅延時間）が増大し、滞留の解消に要する時間が多く必要とすることになる。この滞留の増大は、元の送信帯域が高い程、大きく、許容帯域が低くなる程、大きくなる。つまり、高い送信帯域で送受されている状態から、急激に非常に低い許容帯域に落ちた場合に、多くのパケットが破棄されることとなる。
したがって、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、複数の異なる無線通信経路が利用可能で、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ながら通信を実行するにあたって、通信経路の狭帯域化による破棄パケット数を効率よく低減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にある。
上記目的を達成する請求項１に係る通信制御装置の発明は、無線通信装置との間で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、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、
各無線通信経路を経て受信されるパケットに基づいて、対応する無線通信経路の帯域状態を監視する受信パケット監視手段と、
該受信パケット監視手段の監視結果に基づいて、狭帯域化した無線通信経路を除く無線通信経路の予測許容帯域を、当該無線通信経路を経て受信したパケットに基づいて解析する許容帯域解析手段と、
前記受信パケット監視手段の監視結果に基づいて、前記狭帯域化した無線通信経路に対するパケットの送信帯域を前記無線通信装置に制限させるための送信帯域制限情報を前記無線通信装置に送信するとともに、前記許容帯域解析手段の解析結果に基づいて、パケットの送信帯域の広帯域化が可能な無線通信経路に対するパケットの送信帯域を前記無線通信装置に広帯域化させるための送信帯域制御情報を前記無線通信装置に送信する送信制御手段と、
を有することを特徴とするものである。
各無線通信経路を経て受信されるパケットに基づいて、対応する無線通信経路の帯域状態を監視する受信パケット監視手段と、
該受信パケット監視手段の監視結果に基づいて、狭帯域化した無線通信経路を除く無線通信経路の予測許容帯域を、当該無線通信経路を経て受信したパケットに基づいて解析する許容帯域解析手段と、
前記受信パケット監視手段の監視結果に基づいて、前記狭帯域化した無線通信経路に対するパケットの送信帯域を前記無線通信装置に制限させるための送信帯域制限情報を前記無線通信装置に送信するとともに、前記許容帯域解析手段の解析結果に基づいて、パケットの送信帯域の広帯域化が可能な無線通信経路に対するパケットの送信帯域を前記無線通信装置に広帯域化させるための送信帯域制御情報を前記無線通信装置に送信する送信制御手段と、
を有することを特徴とするものである。
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の通信制御装置において、
前記受信パケット監視手段は、前記各無線通信経路を経て受信されるパケットの許容受信タイミング域と、対応する無線通信経路を経て受信したパケットの受信タイミングとに基づいて帯域状態を監視し、
前記許容帯域解析手段は、前記狭帯域化した無線通信経路を除く無線通信経路において、所定のタイミング以外のタイミングで送信されたパケットの受信タイミングと、当該無線通信経路に対応する前記許容受信タイミング域との比較に基づいて、当該無線通信経路の予測許容帯域を解析する、
ことを特徴とするものである。
前記受信パケット監視手段は、前記各無線通信経路を経て受信されるパケットの許容受信タイミング域と、対応する無線通信経路を経て受信したパケットの受信タイミングとに基づいて帯域状態を監視し、
前記許容帯域解析手段は、前記狭帯域化した無線通信経路を除く無線通信経路において、所定のタイミング以外のタイミングで送信されたパケットの受信タイミングと、当該無線通信経路に対応する前記許容受信タイミング域との比較に基づいて、当該無線通信経路の予測許容帯域を解析する、
ことを特徴とするものである。
さらに、上記目的を達成する請求項３に係る無線通信装置の発明は、通信制御装置との間で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、前記通信制御装置を介して通信先と通信する無線通信装置であって、
各無線通信経路を経て受信されるパケットに基づいて、対応する無線通信経路の帯域状態を監視する受信パケット監視手段と、
該受信パケット監視手段の監視結果に基づいて、狭帯域化した無線通信経路を除く無線通信経路の予測許容帯域を、当該無線通信経路を経て受信したパケットに基づいて解析する許容帯域解析手段と、
前記受信パケット監視手段の監視結果に基づいて、前記狭帯域化した無線通信経路に対するパケットの送信帯域を前記通信制御装置に制限させるための送信帯域制限情報を前記通信制御装置に送信するとともに、前記許容帯域解析手段の解析結果に基づいて、パケットの送信帯域の広帯域化が可能な無線通信経路に対するパケットの送信帯域を前記通信制御装置に広帯域化させるための送信帯域制御情報を前記通信制御装置に送信する送信制御手段と、
を有することを特徴とするものである。
各無線通信経路を経て受信されるパケットに基づいて、対応する無線通信経路の帯域状態を監視する受信パケット監視手段と、
該受信パケット監視手段の監視結果に基づいて、狭帯域化した無線通信経路を除く無線通信経路の予測許容帯域を、当該無線通信経路を経て受信したパケットに基づいて解析する許容帯域解析手段と、
前記受信パケット監視手段の監視結果に基づいて、前記狭帯域化した無線通信経路に対するパケットの送信帯域を前記通信制御装置に制限させるための送信帯域制限情報を前記通信制御装置に送信するとともに、前記許容帯域解析手段の解析結果に基づいて、パケットの送信帯域の広帯域化が可能な無線通信経路に対するパケットの送信帯域を前記通信制御装置に広帯域化させるための送信帯域制御情報を前記通信制御装置に送信する送信制御手段と、
を有することを特徴とするものである。
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の無線通信装置において、
前記受信パケット監視手段は、前記各無線通信経路を経て受信されるパケットの許容受信タイミング域と、対応する無線通信経路を経て受信したパケットの受信タイミングとに基づいて帯域状態を監視し、
前記許容帯域解析手段は、前記狭帯域化した無線通信経路を除く無線通信経路において、所定のタイミング以外のタイミングで送信されたパケットの受信タイミングと、当該無線通信経路に対応する前記許容受信タイミング域との比較に基づいて、当該無線通信経路の予測許容帯域を解析する、
ことを特徴とするものである。
前記受信パケット監視手段は、前記各無線通信経路を経て受信されるパケットの許容受信タイミング域と、対応する無線通信経路を経て受信したパケットの受信タイミングとに基づいて帯域状態を監視し、
前記許容帯域解析手段は、前記狭帯域化した無線通信経路を除く無線通信経路において、所定のタイミング以外のタイミングで送信されたパケットの受信タイミングと、当該無線通信経路に対応する前記許容受信タイミング域との比較に基づいて、当該無線通信経路の予測許容帯域を解析する、
ことを特徴とするものである。
さらに、上記目的を達成する請求項５に係る通信制御方法の発明は、無線通信装置との間で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、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、
各無線通信経路を経て受信されるパケットに基づいて、対応する無線通信経路の帯域状態を監視するステップと、
その監視結果に基づいて、狭帯域化した無線通信経路に対するパケットの送信帯域を前記無線通信装置に制限させるための送信帯域制限情報を前記無線通信装置に送信するとともに、前記狭帯域化した無線通信経路を除く無線通信経路の予測許容帯域を、当該無線通信経路を経て受信したパケットに基づいて解析して、パケットの送信帯域の広帯域化が可能な無線通信経路に対するパケットの送信帯域を前記無線通信装置に広帯域化させるための送信帯域制御情報を前記無線通信装置に送信するステップと、
を有することを特徴とするものである。
各無線通信経路を経て受信されるパケットに基づいて、対応する無線通信経路の帯域状態を監視するステップと、
その監視結果に基づいて、狭帯域化した無線通信経路に対するパケットの送信帯域を前記無線通信装置に制限させるための送信帯域制限情報を前記無線通信装置に送信するとともに、前記狭帯域化した無線通信経路を除く無線通信経路の予測許容帯域を、当該無線通信経路を経て受信したパケットに基づいて解析して、パケットの送信帯域の広帯域化が可能な無線通信経路に対するパケットの送信帯域を前記無線通信装置に広帯域化させるための送信帯域制御情報を前記無線通信装置に送信するステップと、
を有することを特徴とするものである。
さらに、上記目的を達成する請求項６に係る無線通信方法の発明は、通信制御装置との間で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、前記通信制御装置を介して通信先と通信する無線通信方法であって、
各無線通信経路を経て受信されるパケットに基づいて、対応する無線通信経路の帯域状態を監視するステップと、
その監視結果に基づいて、狭帯域化した無線通信経路に対するパケットの送信帯域を前記通信制御装置に制限させるための送信帯域制限情報を前記通信制御装置に送信するとともに、前記狭帯域化した無線通信経路を除く無線通信経路の予測許容帯域を、当該無線通信経路を経て受信したパケットに基づいて解析して、パケットの送信帯域の広帯域化が可能な無線通信経路に対するパケットの送信帯域を前記通信制御装置に広帯域化させるための送信帯域制御情報を前記通信制御装置に送信するステップと、
を有することを特徴とするものである。
さらに、上記目的を達成する請求項７に係る通信制御装置の発明は、無線通信装置との間で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、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、
狭帯域化した無線通信経路が検出された場合、当該狭帯域化した無線通信経路以外の無線通信経路に対するパケットの送信帯域を前記無線通信装置に広帯域化させるよう制御する制御手段
を有することを特徴とするものである。
さらに、上記目的を達成する請求項８に係る無線通信装置の発明は、通信制御装置との間で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、前記通信制御装置を介して通信先と通信する無線通信装置であって、
狭帯域化した無線通信経路が検出された場合、当該狭帯域化した無線通信経路以外の無線通信経路に対するパケットの送信帯域を前記通信制御装置に広帯域化させるよう制御する制御手段
を有することを特徴とするものである。
さらに、上記目的を達成する請求項９に係る通信制御方法の発明は、無線通信装置との間で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、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、
狭帯域化した無線通信経路が検出された場合、当該狭帯域化した無線通信経路以外の無線通信経路に対するパケットの送信帯域を前記無線通信装置に広帯域化させるよう制御するステップ
を有することを特徴とするものである。
さらに、上記目的を達成する請求項１０に係る無線通信方法の発明は、通信制御装置との間で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、前記通信制御装置を介して通信先と通信する無線通信方法であって、
狭帯域化した無線通信経路が検出された場合、当該狭帯域化した無線通信経路以外の無線通信経路に対するパケットの送信帯域を前記通信制御装置に広帯域化させるよう制御するステップ
を有することを特徴とするものである。
各無線通信経路を経て受信されるパケットに基づいて、対応する無線通信経路の帯域状態を監視するステップと、
その監視結果に基づいて、狭帯域化した無線通信経路に対するパケットの送信帯域を前記通信制御装置に制限させるための送信帯域制限情報を前記通信制御装置に送信するとともに、前記狭帯域化した無線通信経路を除く無線通信経路の予測許容帯域を、当該無線通信経路を経て受信したパケットに基づいて解析して、パケットの送信帯域の広帯域化が可能な無線通信経路に対するパケットの送信帯域を前記通信制御装置に広帯域化させるための送信帯域制御情報を前記通信制御装置に送信するステップと、
を有することを特徴とするものである。
さらに、上記目的を達成する請求項７に係る通信制御装置の発明は、無線通信装置との間で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、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、
狭帯域化した無線通信経路が検出された場合、当該狭帯域化した無線通信経路以外の無線通信経路に対するパケットの送信帯域を前記無線通信装置に広帯域化させるよう制御する制御手段
を有することを特徴とするものである。
さらに、上記目的を達成する請求項８に係る無線通信装置の発明は、通信制御装置との間で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、前記通信制御装置を介して通信先と通信する無線通信装置であって、
狭帯域化した無線通信経路が検出された場合、当該狭帯域化した無線通信経路以外の無線通信経路に対するパケットの送信帯域を前記通信制御装置に広帯域化させるよう制御する制御手段
を有することを特徴とするものである。
さらに、上記目的を達成する請求項９に係る通信制御方法の発明は、無線通信装置との間で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、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、
狭帯域化した無線通信経路が検出された場合、当該狭帯域化した無線通信経路以外の無線通信経路に対するパケットの送信帯域を前記無線通信装置に広帯域化させるよう制御するステップ
を有することを特徴とするものである。
さらに、上記目的を達成する請求項１０に係る無線通信方法の発明は、通信制御装置との間で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、前記通信制御装置を介して通信先と通信する無線通信方法であって、
狭帯域化した無線通信経路が検出された場合、当該狭帯域化した無線通信経路以外の無線通信経路に対するパケットの送信帯域を前記通信制御装置に広帯域化させるよう制御するステップ
を有することを特徴とするものである。
本発明によれば、各無線通信経路の帯域状態を受信パケットに基づいて監視し、その監視結果に基づいて、狭帯域化した無線通信経路に対するパケットの送信帯域を制限する送信帯域制限情報をパケット送信側に送信するとともに、狭帯域化した無線通信経路を除く無線通信経路の予測許容帯域を、当該無線通信経路を経て受信したパケットに基づいて解析して、パケットの送信帯域の広帯域化が可能な無線通信経路に対するパケットの送信帯域を広帯域化するための送信帯域制御情報を、パケット送信側に送信するようにしたので、通信経路の狭帯域化が発生した際の破棄パケット数を効率よく低減することが可能となる。
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。
（通信システムの全体概略構成）
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、無線通信装置であるモバイルノード３００（以下、ＭＮ３００と省略する）が利用可能な複数の異なる無線通信経路として、無線ＩＰネットワーク１０Ａおよび無線ＩＰネットワーク１０Ｂが含まれている。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、ＭＮ３００の位置に応じて気付けＩＰアドレスが動的にＭＮ３００に割り当てられる。この無線ＩＰネットワーク１０Ａは、例えば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、無線通信装置であるモバイルノード３００（以下、ＭＮ３００と省略する）が利用可能な複数の異なる無線通信経路として、無線ＩＰネットワーク１０Ａおよび無線ＩＰネットワーク１０Ｂが含まれている。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、ＭＮ３００の位置に応じて気付けＩＰアドレスが動的にＭＮ３００に割り当てられる。この無線ＩＰネットワーク１０Ａは、例えば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。
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アドレスがＭＮ３００に割り当てられる。この無線ＩＰネットワーク１０Ｂは、例えば無線通信方式としてＩＥＥＥ８０２．１６ｅの規定に準拠したモバイルＷｉＭＡＸである。
無線ＩＰネットワーク１０Ａにおける気付けＩＰアドレスは、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、無線ＩＰネットワーク１０Ｂにおける気付けＩＰアドレスは、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、これら無線ＩＰネットワーク１０Ａおよび無線ＩＰネットワーク１０Ｂにおける気付けＩＰアドレスは、ホームＩＰアドレス（仮想アドレス）と対応付けられる。
なお、図１では、図面を簡略化するために、２つの無線ＩＰネットワーク１０Ａおよび無線ＩＰネットワーク１０Ｂを示しているが、ＭＮ３００が利用可能な異なる無線通信経路は、これら２つの無線ＩＰネットワーク１０Ａおよび無線ＩＰネットワーク１０Ｂに限らず、より多くの無線ＩＰネットワークが利用可能な場合もある。
無線ＩＰネットワーク１０Ａおよび無線ＩＰネットワーク１０Ｂを含む複数の無線ＩＰネットワークは、ネットワーク２０に接続される。また、ネットワーク２０には、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、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、本実施の形態は、モバイルＩＰ（例えば、ＲＦＣ２００２）とは異なり、ＭＮ３００は、例えば無線ＩＰネットワーク１０Ａをマスタ経路とし、残りの無線ＩＰネットワーク１０Ｂをスレーブ経路として、これら複数の無線ＩＰネットワークを同時に用いて、アプリの要求帯域に対してマスタ経路で不足する帯域をスレーブ経路で補完しながら、通信先（具体的には、ＩＰ電話端末４０）との通信を実行する。
スイッチングサーバ１００は、ネットワーク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、選択した複数の異なる無線ＩＰネットワークを用いて、ＩＰ電話端末４０（通信先）に向けて所定の周期（２０ｍｓ）で補完しながら送信した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、選択した複数の異なる無線ＩＰネットワークを用いて補完しながらＭＮ３００に中継する。
本実施の形態では、ＭＮ３００とＩＰ電話端末４０との間で、スイッチングサーバ１００を介して、無線ＩＰネットワーク１０Ａおよび無線ＩＰネットワーク１０Ｂを同時に用いて通信を実行している期間中に、ＭＮ３００およびスイッチングサーバ１００において、無線ＩＰネットワーク１０Ａおよび無線ＩＰネットワーク１０Ｂからの受信パケットに基づいてそれぞれの帯域状態を監視する。その結果、狭帯域化が検出された場合には、当該無線ＩＰネットワークに対するパケットの送信帯域を制限する送信帯域制限Ｍsg（送信帯域制限情報）をパケット送信側に送信するとともに、狭帯域化した無線ＩＰネットワークを除く無線ＩＰネットワークの予測許容帯域を、当該無線ＩＰネットワークを経て受信したパケットに基づいて解析して、パケットの送信帯域の広帯域化が可能な無線ＩＰネットワークに対するパケットの送信帯域を広帯域化するための送信帯域制御Ｍsg（送信帯域制御情報）をパケット送信側に送信する。
例えば、スイッチングサーバ１００において、ＭＮ３００からの送信経路である無線ＩＰネットワーク１０Ａの上りの帯域状態が狭帯域化したと検出された場合には、スイッチングサーバ１００からＭＮ３００に対して、無線ＩＰネットワーク１０Ａの上りの送信帯域を例えば０に制限する送信帯域制限Ｍsg（メッセージ）を送信する。また、スイッチングサーバ１００では、狭帯域化した無線ＩＰネットワーク１０Ａを除く無線ＩＰネットワークの予測許容帯域を、当該無線ＩＰネットワークを経て受信したパケットに基づいて解析する。
その結果、送信帯域の広帯域化が可能な無線ＩＰネットワークが有る場合には、ＭＮ３００に対して当該無線ＩＰネットワークに対するパケットの送信帯域を広帯域化するための送信帯域制御Ｍsg（メッセージ）を送信する。この処理を、ＭＮ３００からの合計送信帯域が、アプリが必要とする要求帯域（アプリ要求帯域）となるまで、広帯域化が可能な無線ＩＰネットワーク毎に所定の順序に従って実行して、送信帯域が制限された無線ＩＰネットワーク１０Ａに割り当てられていた上りの送信帯域を、他の無線ＩＰネットワークで補うようにする。
なお、送信帯域の広帯域化が可能な無線ＩＰネットワークが存在しなかった場合や、存在していても狭帯域化によって制限した帯域分の送信帯域が全体として確保できなかった場合、すなわち全体の送信帯域としてアプリ要求帯域が確保できなかった場合には、送信帯域制限Ｍsgの送出対象となった無線ＩＰネットワーク１０Ａの上りの帯域状態を解析する。その結果、狭帯域化が解消している場合、すなわち滞留が解消している場合には、滞留解消時の受信帯域を、当該無線ＩＰネットワーク１０Ａの上りの送信帯域とする送信帯域制御ＭsgをＭＮ３００に送信する。
一方、ＭＮ３００は、スイッチングサーバ１００が送信した送信帯域制限Ｍsgを受信した場合には、その受信情報に従って対応する無線ＩＰネットワークに対する送信パケットの送信帯域を０に制限し、また、送信帯域制御Ｍsgを受信した場合には、その受信情報に従って対応する無線ＩＰネットワークに対する送信パケットの配分率、すなわち送信帯域の配分率を変更して送信パケットを送信する。
ＭＮ３００からスイッチングサーバ１００への他の上り送信経路である例えば無線ＩＰネットワーク１０Ｂが狭帯域化した場合も、同様に処理する。また、スイッチングサーバ１００からＭＮ３００への下り送信経路である無線ＩＰネットワーク１０Ａや無線ＩＰネットワーク１０Ｂが狭帯域化した場合も、同様に処理する。
このように、無線通信方式の異なる複数の無線ＩＰネットワークを用いて、帯域を補完しながら通信する補完通信中に、パケット受信側において、各無線ＩＰネットワークの帯域状態を受信パケットに基づいて監視し、狭帯域化した無線ＩＰネットワークが検出された場合には、当該狭帯域化した無線ＩＰネットワークにおける送信帯域を制限する送信帯域制限Ｍsgをパケット送信側に送信するとともに、狭帯域化した無線ＩＰネットワークを除く他の使用中の無線ＩＰネットワークの予測許容帯域を、当該無線通信経路を経て受信したパケットに基づいて解析して、パケットの送信帯域の広帯域化が可能な無線ＩＰネットワークに対するパケットの送信帯域を広帯域化するための送信帯域制御Ｍsgをパケット送信側に送信する。また、パケット送信側においては、パケット受信側からの送信帯域制限Ｍsgや送信帯域制御Ｍsgに基づいて、対応する無線ＩＰネットワークの送信帯域を制限したり、送信帯域を変更したりする。これにより、通信経路の狭帯域化が発生した際の破棄パケット数を効率よく低減することができる。
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および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およびＭＮ３００は、当該装置としての機能を実現する上で必須な、図示しない或い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。
（スイッチングサーバ１００）
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（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、受信パケット監視手段１０７、許容帯域解析手段１０９、メッセージ解析手段１１１、パケット送出経路制御手段１１３、送信経路選択手段１１５を有している。
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（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、受信パケット監視手段１０７、許容帯域解析手段１０９、メッセージ解析手段１１１、パケット送出経路制御手段１１３、送信経路選択手段１１５を有している。
受信インターフェース部１０１Ｒｘおよ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、ネットワーク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およ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、ネットワーク２０に接続され、無線ＩＰネットワーク１０Ｂに接続されている。
本実施の形態では、上述したようにＩＰＳｅｃによるＶＰＮが設定されるため、これら無線ＩＰネットワーク１０Ａおよび無線ＩＰネットワーク１０Ｂにそれぞれ対応する通信インターフェース部が送受信するＩＰパケット、具体的には、スイッチングサーバ１００とＭＮ３００との間において送受信されるＶｏＩＰパケット（具体的には、ＭＮ３００が送信するＶｏＩＰパケット）は、図３（ａ）に示す構成を有する。すなわち、ＶｏＩＰパケットは、ホームＩＰヘッダ（ホームＩＰアドレス）、ＴＣＰ／ＵＤＰヘッダおよびペイロードがカプセル化されて、無線ＩＰネットワークに対応する気付けＩＰアドレスが付加される。
なお、スイッチングサーバ１００とＭＮ３００との間において送受信されるアクセス制御パケットは、図３（ｂ）に示す構成を有する。すなわち、アクセス制御パケットは、データリンク層ヘッダ、気付けＩＰアドレス、ＴＣＰヘッダおよび制御コードによって構成される。
受信インターフェース部１０５Ｒｘおよ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、ネットワーク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。
受信パケット監視手段１０７は、受信インターフェース部１０１Ｒｘおよび受信インターフェース部１０３Ｒｘで受信したＩＰパケットのジッタを吸収するジッタバッファを有しており、受信したＩＰパケットを、送信インターフェース部１０５Ｔｘを経てＩＰ電話端末４０に送信する。
また、受信パケット監視手段１０７は、受信インターフェース部１０１Ｒｘおよび受信インターフェース部１０３Ｒｘで受信したＩＰパケットを、許容帯域解析手段１０９に供給するとともに、ＭＮ３００からの後述する下り送信帯域制限Ｍsgや下り送信帯域制御Ｍsgを受信してメッセージ解析手段１１１に供給する。
さらに、受信パケット監視手段１０７は、無線ＩＰネットワーク１０Ａおよび無線ＩＰネットワーク１０Ｂを経てそれぞれ受信されるパケットに基づいて、それぞれの帯域状態を監視しており、その監視の結果、狭帯域化した無線ＩＰネットワークが検出された場合には、当該狭帯域化した無線ＩＰネットワークにおける送信帯域を制限する上り送信帯域制限Ｍsgを送信経路選択手段１１５に出力する。なお、上り送信帯域制限Ｍsgは、例えば、狭帯域化した無線ＩＰネットワークにおける上り送信帯域（Ｒsnd）を０、すなわちＲsnd＝０、に制限するように設定する。この受信パケット監視手段１０７による狭帯域化の検出を含む帯域状態の監視方法は、後述する。
許容帯域解析手段１０９は、受信パケット監視手段１０７の監視結果に基づいて、狭帯域化した無線ＩＰネットワークを除く無線ＩＰネットワークの予測許容帯域を、当該無線ＩＰネットワークを経て受信パケット監視手段１０７で受信したパケットに基づいて解析し、パケットの送信帯域の広帯域化が可能な無線ＩＰネットワークが在る場合には、当該無線ＩＰネットワークに対するパケットの送信帯域を広帯域化するための上り送信帯域制御Ｍsgを送信経路選択手段１１５に出力する。
この予測許容帯域の解析処理は、受信パケット監視手段１０７で受信されるＭＮ３００からの送信パケットの合計送信帯域が、アプリ要求帯域となるまで、広帯域化が可能な無線ＩＰネットワーク毎に所定の順序に従って実行し、送信帯域が制限された無線ＩＰネットワークに割り当てられていた上りの送信帯域を、他の無線ＩＰネットワークで補うようにする。
なお、許容帯域解析手段１０９は、送信帯域の広帯域化が可能な無線ＩＰネットワークが存在しなかった場合や、存在していても全体の送信帯域としてアプリ要求帯域が確保できなかった場合には、送信帯域制限Ｍsgの送出対象となった無線ＩＰネットワークの上りの帯域状態を解析し、その結果、滞留が解消している場合には、滞留解消時の受信帯域を、当該無線ＩＰネットワークの上りの送信帯域とする送信帯域制御Ｍsgを送信経路選択手段１１５に出力する。
この許容帯域解析手段１０９による予測許容帯域の解析方法については、後述する。
一方、メッセージ解析手段１１１は、受信パケット監視手段１０７で受信したＭＮ３００からの下り送信帯域制限Ｍsgおよび下り送信帯域制御Ｍsgを解析して、その結果をパケット送出経路制御手段１１３に供給する。
パケット送出経路制御手段１１３は、メッセージ解析手段１１１で解析された下り送信帯域制限Ｍsgおよび下り送信帯域制御Ｍsgに基づいて、送信経路選択手段１１５を制御する。
送信経路選択手段１１５は、受信インターフェース部１０５Ｒｘを経て受信したＩＰ電話端末４０からのＶｏＩＰパケットを、パケット送出経路制御手段１１３の制御のもとに、送信インターフェース部１０１Ｔｘおよび送信インターフェース部１０３Ｔｘに振り分け、これにより無線ＩＰネットワーク１０Ａおよび無線ＩＰネットワーク１０Ｂの送信帯域を制御する。
具体的には、パケット送出経路制御手段１１３の制御のもとに、ＩＰ電話端末４０から受信したホームＩＰアドレスを含むＩＰパケットに、送信経路に応じた気付けＩＰアドレスを付加して、その気付けＩＰアドレスが付加されたＩＰパケットを、対応する送信インターフェース部１０１Ｔｘまたは送信インターフェース部１０３Ｔｘから無線ＩＰネットワーク１０Ａまたは無線ＩＰネットワーク１０Ｂに送信する。なお、送信経路選択手段１１５は、受信インターフェース部１０５Ｒｘが受信したＩＰパケットのジッタを吸収するためのジッタバッファを有している。
また、送信経路選択手段１１５は、受信パケット監視手段１０７からの上り送信帯域制限Ｍsgおよび許容帯域解析手段１０９からの上り送信帯域制御Ｍsgを、送信インターフェース部１０１Ｔｘまたは送信インターフェース部１０３Ｔｘから無線ＩＰネットワーク１０Ａまたは無線ＩＰネットワーク１０Ｂを経てＭＮ３００に送信する。これら上り送信帯域制限Ｍsgおよび上り送信帯域制御Ｍsgは、図３（ｂ）に示したアクセス制御パケットを用いて送信する。
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および無線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およ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アドレスと、ネットワーク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解析することができるようになっている。
（ＭＮ３００）
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および無線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。
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および無線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、アプリケーション（アプリ）処理手段３０５、受信パケット監視手段３０７、許容帯域解析手段３０９、メッセージ解析手段３１１、パケット送出経路制御手段３１３、送信経路選択手段３１５を有している。
受信インターフェース部３０１Ｒｘおよ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およ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およ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およ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および送信インターフェース部３０３Ｔｘは、無線ＩＰネットワーク１０Ａおよび無線ＩＰネットワーク１０Ｂの各々においてＭＮ３００に割り当てられた気付けＩＰアドレスに基づいてＩＰパケットを送受信する。
受信パケット監視手段３０７は、受信インターフェース部３０１Ｒｘおよび受信インターフェース部３０３Ｒｘで受信したＩＰパケットのジッタを吸収するジッタバッファを有しており、受信したＩＰパケットをアプリ処理手段３０５に供給する。
また、受信パケット監視手段３０７は、受信インターフェース部３０１Ｒｘおよび受信インターフェース部３０３Ｒｘで受信したＩＰパケットを、許容帯域解析手段３０９に供給するとともに、スイッチングサーバ１００からの後述する上り送信帯域制限Ｍsgや上り送信帯域制御Ｍsgを受信してメッセージ解析手段３１１に供給する。
さらに、受信パケット監視手段３０７は、スイッチングサーバ１００の受信パケット監視手段１０７と同様に、無線ＩＰネットワーク１０Ａおよび無線ＩＰネットワーク１０Ｂを経てそれぞれ受信されるパケットに基づいて、それぞれの帯域状態を監視しており、その監視の結果、狭帯域化した無線ＩＰネットワークが検出された場合には、当該狭帯域化した無線ＩＰネットワークにおける送信帯域を制限する下り送信帯域制限Ｍsgを送信経路選択手段３１５に出力する。なお、下り送信帯域制限Ｍsgは、上述した上り送信帯域制限Ｍsgと同様に、狭帯域化した無線ＩＰネットワークにおける下り送信帯域（Ｒsnd）を、Ｒsnd＝０、に制限するように設定する。この受信パケット監視手段１０７による狭帯域化の検出を含む帯域状態の監視方法は、後述する。
アプリ処理手段３０５は、アプリに応じて受信パケット監視手段３０７からの受信ＩＰパケットを処理するとともに、アプリに従ってＩＰパケット（例えば、ＶｏＩＰパケット）を生成して送信経路選択手段３１５に送出する。なお、アプリ処理手段３０５は、無線ＩＰネットワーク１０Ａおよび無線ＩＰネットワーク１０Ｂのそれぞれの気付けＩＰアドレスに対応付けられるＭＮ３００のホームＩＰアドレスを記憶している。
許容帯域解析手段３０９は、スイッチングサーバ１００の許容帯域解析手段１０９と同様に、受信パケット監視手段３０７の監視結果に基づいて、狭帯域化した無線ＩＰネットワークを除く無線ＩＰネットワークの予測許容帯域を、当該無線ＩＰネットワークを経て受信パケット監視手段３０７で受信したパケットに基づいて解析し、パケットの送信帯域の広帯域化が可能な無線ＩＰネットワークが在る場合には、当該無線ＩＰネットワークに対するパケットの送信帯域を広帯域化するための下り送信帯域制御Ｍsgを送信経路選択手段３１５に出力する。
この予測許容帯域の解析処理は、受信パケット監視手段３０７で受信されるスイッチングサーバ１００からの送信パケットの合計送信帯域が、アプリ要求帯域となるまで、広帯域化が可能な無線ＩＰネットワーク毎に所定の順序に従って実行し、送信帯域が制限された無線ＩＰネットワークに割り当てられていた下りの送信帯域を、他の無線ＩＰネットワークで補うようにする。
なお、許容帯域解析手段３０９は、送信帯域の広帯域化が可能な無線ＩＰネットワークが存在しなかった場合や、存在していても全体の送信帯域としてアプリ要求帯域が確保できなかった場合には、送信帯域制限Ｍsgの送出対象となった無線ＩＰネットワークの下りの帯域状態を解析し、その結果、滞留が解消している場合には、滞留解消時の受信帯域を、当該無線ＩＰネットワークの下りの送信帯域とする送信帯域制御Ｍsgを送信経路選択手段１１５に出力する。
この許容帯域解析手段１０９による予測許容帯域の解析方法については、後述する。
一方、メッセージ解析手段３１１は、スイッチングサーバ１００のメッセージ解析手段１１１と同様に、受信パケット監視手段３０７で受信したスイッチングサーバ１００からの上り送信帯域制限Ｍsgおよび上り送信帯域制御Ｍsgを解析して、その結果をパケット送出経路制御手段３１３に供給する。
パケット送出経路制御手段３１３は、スイッチングサーバ１００のパケット送出経路制御手段１１３と同様に、メッセージ解析手段３１１で解析された上り送信帯域制限Ｍsgおよび上り送信帯域制御Ｍsgに基づいて、送信経路選択手段３１５を制御する。
送信経路選択手段３１５は、アプリ処理手段３０５から出力されたパケットを、スイッチングサーバ１００の送信経路選択手段１１５と同様に、パケット送出経路制御手段３１３の制御のもとに、送信インターフェース部３０１Ｔｘおよび送信インターフェース部３０３Ｔｘに振り分け、これにより無線ＩＰネットワーク１０Ａおよび無線ＩＰネットワーク１０Ｂの送信帯域を制御する。
具体的には、送信経路選択手段３１５は、パケット送出経路制御手段３１３の制御のもとに、アプリ処理手段３０５からのホームＩＰアドレスを含むＩＰパケットに、送信経路に応じた気付けＩＰアドレスを付加して、その気付けＩＰアドレスが付加されたＩＰパケットを、対応する送信インターフェース部３０１Ｔｘまたは送信インターフェース部３０３Ｔｘから無線ＩＰネットワーク１０Ａまたは無線ＩＰネットワーク１０Ｂに送信する。
また、送信経路選択手段３１５は、受信パケット監視手段３０７からの下り送信帯域制限Ｍsgおよび許容帯域解析手段３０９からの下り送信帯域制御Ｍsgを、送信インターフェース部３０１Ｔｘまたは送信インターフェース部３０３Ｔｘから無線ＩＰネットワーク１０Ａまたは無線ＩＰネットワーク１０Ｂを経てスイッチングサーバ１００に送信する。これら下り送信帯域制限Ｍsgおよび下り送信帯域制御Ｍsgは、上述した上り送信帯域制限Ｍsgおよび上り送信帯域制御Ｍsgと同様に、図３（ｂ）に示したアクセス制御パケットを用いて送信する。
なお、本実施の形態のＭＮ３００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。
（帯域状態の監視方法）
次に、各無線ＩＰネットワークの狭帯域化を検出する帯域状態の監視方法について、説明する。なお、帯域状態の監視方法は、スイッチングサーバ１００側およびＭＮ３００側において同様であるので、ここではスイッチングサーバ１００の受信パケット監視手段１０７で実行する場合を代表して説明する。
次に、各無線ＩＰネットワークの狭帯域化を検出する帯域状態の監視方法について、説明する。なお、帯域状態の監視方法は、スイッチングサーバ１００側およびＭＮ３００側において同様であるので、ここではスイッチングサーバ１００の受信パケット監視手段１０７で実行する場合を代表して説明する。
帯域状態を監視して狭帯域化を検出する方法には、（１）各無線ＩＰネットワークを経て受信されるパケットの許容受信タイミング域を示す許容域と、当該無線ＩＰネットワークを経て受信したパケットの受信タイミングとの比較に基づいて検出する方法（許容域に基づく検出方法）、（２）各無線ＩＰネットワークに配分された送信帯域（帯域配分率）に応じた監視期間内で、当該無線ＩＰネットワークを経て受信されるパケットに基づいて検出する方法（帯域配分率に基づく検出方法）、が考えられる。
（１）許容域に基づく検出方法
許容域に基づいて狭帯域化を検出するには、先ず、許容域を算出する。この許容域は、パケットの送信タイミングに対する理想受信タイミングからの許容受信タイミング域として設定する。理想受信タイミングの算出に当たっては、先ず、図４に示すように、ＭＮ３００が送信するパケットの送信時刻（Ｔ）とシーケンス番号（ＳＮ）との関係（Ｔ−ＳＮ）を示す傾斜角αの直線Ｉを求める。例えば、パケットの送出間隔が２０ｍｓの場合には、α＝５０（ＳＮ／ｓ）の直線Ｉを求める。次に、受信パケットは、直線Ｉに対して遅れの方向に位置するものとして、受信パケットをＳＮ−Ｔの図面上にプロットした場合に、直線Ｉを左から右に移動して、移動後の位置の左側に受信パケットのプロットが存在せず、かつ、最も右側に移動した位置の直線Ｉ′を理想受信タイミングとして算出する。
許容域に基づいて狭帯域化を検出するには、先ず、許容域を算出する。この許容域は、パケットの送信タイミングに対する理想受信タイミングからの許容受信タイミング域として設定する。理想受信タイミングの算出に当たっては、先ず、図４に示すように、ＭＮ３００が送信するパケットの送信時刻（Ｔ）とシーケンス番号（ＳＮ）との関係（Ｔ−ＳＮ）を示す傾斜角αの直線Ｉを求める。例えば、パケットの送出間隔が２０ｍｓの場合には、α＝５０（ＳＮ／ｓ）の直線Ｉを求める。次に、受信パケットは、直線Ｉに対して遅れの方向に位置するものとして、受信パケットをＳＮ−Ｔの図面上にプロットした場合に、直線Ｉを左から右に移動して、移動後の位置の左側に受信パケットのプロットが存在せず、かつ、最も右側に移動した位置の直線Ｉ′を理想受信タイミングとして算出する。
この場合の理想受信タイミングの具体的な算出例について、以下に説明する。先ず、図４の直線Ｉに相当する基準直線（ＳＮ−Ｔstd）を、下式のように仮定する。
ＳＮ＝αstd・Ｔstd、Ｔstd＝ＳＮ／αstd
ここで、αstdはパケットの送出間隔によって定まる傾斜であり、例えば、パケットの送出間隔が２０ｍｓの場合には、１ＳＮ／２０ｍｓ（５０ＳＮ／ｓ）である。
ＳＮ＝αstd・Ｔstd、Ｔstd＝ＳＮ／αstd
ここで、αstdはパケットの送出間隔によって定まる傾斜であり、例えば、パケットの送出間隔が２０ｍｓの場合には、１ＳＮ／２０ｍｓ（５０ＳＮ／ｓ）である。
次に、基準直線と受信パケットとの時間差（Ｔstdsub（s））を下式により算出する。
Ｔstdsub（s）＝Ｔ（s）−Ｔstd（s）
例えば、ｓ番目に受信したパケットのシーケンス番号をＳＮ（ｓ）とすると、
Ｔstdsub（s）＝Ｔ（s）−｛ＳＮ（ｓ）／αstd｝
となる。ここで、受信パケット（ｓ）のうち、時間差（Ｔstdsub）の最小値（Ｔsubmin）を求める。
Ｔstdsub（s）＝Ｔ（s）−Ｔstd（s）
例えば、ｓ番目に受信したパケットのシーケンス番号をＳＮ（ｓ）とすると、
Ｔstdsub（s）＝Ｔ（s）−｛ＳＮ（ｓ）／αstd｝
となる。ここで、受信パケット（ｓ）のうち、時間差（Ｔstdsub）の最小値（Ｔsubmin）を求める。
Ｔsubminを基準とした直線を理想受信タイミング（ＳＮ−Ｔass）とすると、
Ｔass＝（ＳＮ／αstd）＋Ｔsubmin
となる。つまり、受信パケットのうち、（受信時刻−送信時刻）が最小となるパケットを基準とした直線（図４のＩ′に相当）を理想受信タイミングとする。
Ｔass＝（ＳＮ／αstd）＋Ｔsubmin
となる。つまり、受信パケットのうち、（受信時刻−送信時刻）が最小となるパケットを基準とした直線（図４のＩ′に相当）を理想受信タイミングとする。
また、許容域は、例えば、対応する無線通信経路における通信方式に応じて、あるいは使用する変調方式や送信帯域に応じて、理想受信タイミングから一義的に許容限界タイミングを算出して求めることもできるが、理想受信タイミングと実際のパケットの受信タイミングとに基づいて、例えば以下のようにして許容域を算出することもできる。
すなわち、理想受信タイミングを算出したら、所定期間において、例えば、下式により受信パケットの受信時刻Ｔrecと理想受信タイミングにおける受信時刻Ｔideとの差分時間Ｔsubを算出する。
Ｔsub（ｓ）＝Ｔrec（ｓ）−Ｔide（ｓ）
次に、下式により、差分時間Ｔsubの平均値、すなわち受信パケットの遅れ時間の拡がりの平均値（平均受信タイミング）に基づいて許容域Ｔｐを算出する。なお、下式において、sは所定期間に受信したパケットに割り振られた受信番号、βは係数、meanは平均化処理を示している。
Ｔsub（ｓ）＝Ｔrec（ｓ）−Ｔide（ｓ）
次に、下式により、差分時間Ｔsubの平均値、すなわち受信パケットの遅れ時間の拡がりの平均値（平均受信タイミング）に基づいて許容域Ｔｐを算出する。なお、下式において、sは所定期間に受信したパケットに割り振られた受信番号、βは係数、meanは平均化処理を示している。
このようにして、理想受信タイミングおよび許容域を求めたら、理想受信タイミングに許容域を加算することにより、当該無線通信経路の許容限界タイミングを算出することができる。
図５および図６は、許容域に基づく検出方法による狭帯域化の検出例を示すものである。ここでは、２０ｍｓ間隔で送出されたＶｏＩＰパケットを受信する場合を示しており、図５は帯域配分率が２５％の場合、図６は帯域配分率が５０％の場合をそれぞれ例示している。なお、図５および図６において、横軸は時間Ｔを示しており、縦軸はパケットのシーケンス番号（ＳＮ）を示している。また、Ｔｐは、当該無線ＩＰネットワークにおけるパケットの理想受信タイミングからの許容域（ここでは、６０ｍｓ）を示している。また、ＤｐはＶｏＩＰパケットの送信タイミングから当該無線ＩＰネットワークにおける理想受信タイミングまでの潜在的遅延時間（ここでは、８０ｍｓ）を示しており、ＴｂはＶｏＩＰパケットの送信タイミングからの再生許容時間（ここでは、２００ｍｓ）を示しており、Ｄｓは滞留遅延時間を示している。
図５および図６において、パケットＳＮ１を受信した時刻Ｔ１から当該無線ＩＰネットワークの許容帯域が５０％に狭帯域化したものとする。この場合、図５の帯域配分率２５％では、次のパケットＳＮ３（黒丸で示す）を受信した時刻Ｔ３で、当該パケットＳＮ３の受信タイミングが許容域Ｔｐを外れることから、この時刻Ｔ３の時点で当該無線ＩＰネットワークが狭帯域化したと検出することができる。この場合、時刻Ｔ３までに送信されたパケットにて生じる滞留遅延時間Ｄｓは、２４０ｍｓとなるので、再生許容ラインを超える破棄パケット数（図中斜線を施した丸）は、２パケットで済むことになる。
また、図６の帯域配分率５０％では、時刻Ｔ１でパケットＳＮ１を受信してから、２個目のパケットＳＮ３（黒丸で示す）を受信した時刻Ｔ３で、当該パケットＳＮ３の受信タイミングが許容域Ｔｐを外れることから、この時刻Ｔ３の時点で当該無線ＩＰネットワークが狭帯域化したと検出することができる。この場合、時刻Ｔ３までに送信されたパケットにて生じる滞留遅延時間Ｄｓは、２４０ｍｓとなるので、再生許容ラインを超える破棄パケット数（図中斜線を施した丸）は、３パケットで済むことになる。
このように、各無線ＩＰネットワークの上り方向および下り方向のそれぞれについて許容域Ｔｐを設定し、許容域Ｔｐとパケットの受信タイミングとの比較に基づいて、受信タイミングが許容域Ｔｐを外れたときに当該無線ＩＰネットワークの許容帯域が狭帯域化したと検出すれば、フェージング等の伝搬環境の変化による許容帯域の変動をほぼリアルタイムで検出することができる。
（２）帯域配分率に基づく検出方法
帯域配分率に基づいて狭帯域化を検出する場合には、各無線ＩＰネットワークにおける帯域配分率を、例えばアプリのパケット送信間隔と所定時間内での受信パケット数とに基づいて判定し、その判定された帯域配分率に反比例する監視期間内で、対応する無線ＩＰネットワークを経て受信される順次のパケットの受信タイミングに基づいて、当該無線ＩＰネットワークにおける許容帯域の狭帯域化を検出する。
帯域配分率に基づいて狭帯域化を検出する場合には、各無線ＩＰネットワークにおける帯域配分率を、例えばアプリのパケット送信間隔と所定時間内での受信パケット数とに基づいて判定し、その判定された帯域配分率に反比例する監視期間内で、対応する無線ＩＰネットワークを経て受信される順次のパケットの受信タイミングに基づいて、当該無線ＩＰネットワークにおける許容帯域の狭帯域化を検出する。
図７および図８は、帯域配分率に基づく検出方法による狭帯域化の検出例を示すものである。図５および図６の場合と同様に、２０ｍｓ間隔で送出されたＶｏＩＰパケットを受信する場合を示しており、図７は帯域配分率が２５％の場合、図８は帯域配分率が５０％の場合をそれぞれ例示している。なお、図７および図８において、Ｔｍは、当該無線ＩＰネットワークの帯域配分率に基づく監視期間を示している。その他の符号は、図５および図６の場合と同様である。
この検出方法では、帯域配分率に反比例する監視期間Ｔｍを、例えば、帯域配分率に従った５パケット分の送信パケット期間として設定し、この監視期間Ｔｍ内で受信したＩＰパケットの受信タイミングの変位度具合γを下式に従って算出し、その算出した変位度具合γと当該無線ＩＰネットワークに対して判定された帯域配分率に対応する閾値γthとの比較に基づいて、γ≦γthの場合に当該無線ＩＰネットワークの許容帯域が狭帯域化したと検出する。なお、下式において、ｓは監視期間Ｔｍ内に受信したパケットに割り振った受信番号、meanは平均化処理、ＳＮはＩＰパケットのシーケンス番号、Ｔrecは受信時刻を示している。
このようにすると、図７の帯域配分率２５％では、Ｔｍ＝４００ｍｓとなり、図８の帯域配分率５０％では、Ｔｍ＝２００ｍｓとなる。つまり、帯域配分率が高い（送信レートが高い）程、Ｔｍが短くなる。したがって、帯域配分率が高い無線ＩＰネットワークの許容帯域が狭くなった場合に、その狭帯域化を迅速に検出することができるとともに、帯域配分率が低い無線ＩＰネットワークにおける許容帯域の狭帯域化も正確に検出することができる。
例えば、図７および図８において、パケットＳＮ１を受信した時刻Ｔ１から当該無線ＩＰネットワークの許容帯域が５０％に狭帯域化したとする。この場合、図７の帯域配分率２５％の場合においては、次のパケットＳＮ３（黒丸で示す）を受信した時刻Ｔ３の監視期間Ｔｍ（Ｔ２−Ｔ３）で、当該無線ＩＰネットワークが狭帯域化したことを検出する。この場合、時刻Ｔ３までに送信されたパケットにて生じる滞留遅延時間Ｄｓは、２４０ｍｓとなるので、再生許容ラインを超える破棄パケット数（図中斜線を施した丸）は、２パケットで済むことになる。
また、図８の帯域配分率５０％の場合においては、時刻Ｔ１でパケットＳＮ１を受信してから、２個目のパケットＳＮ３（黒丸で示す）を受信した時刻Ｔ３の監視期間Ｔｍ（Ｔ２−Ｔ３）で、当該無線ＩＰネットワークが狭帯域化したと検出することができる。この場合、時刻Ｔ３までに送信されたパケットにて生じる滞留遅延時間Ｄｓは、２４０ｍｓとなるので、再生許容ラインを超える破棄パケット数（図中斜線を施した丸）は、３パケットで済むことになる。
このように、各無線ＩＰネットワークの上り方向および下り方向のそれぞれについて、帯域配分率に反比例する監視期間Ｔｍを設定し、その監視期間Ｔｍ内で受信したＩＰパケットの受信タイミングの変位度具合γを算出して、その算出した変位度具合γが当該無線ＩＰネットワークの帯域配分率に対応する閾値γth以下となったきに、当該無線ＩＰネットワークの許容帯域が狭帯域化したと検出すれば、上述した許容域に基づく検出方法の場合と同様に、フェージング等の伝搬環境の変化による許容帯域の変動をほぼリアルタイムで検出することができる。
上述したようにして、受信パケット監視手段１０７で許容帯域の狭帯域化を検出したら、当該狭帯域化した無線ＩＰネットワークにおける送信帯域を制限する上り送信帯域制限Ｍsgを送信経路選択手段１１５に出力するとともに、狭帯域化した無線ＩＰネットワークの情報を許容帯域解析手段１０９に通知する。
（予測許容帯域の解析方法）
次に、上述したスイッチングサーバ１００側およびＭＮ３００側での予測許容帯域の解析方法について、図９を参照して説明する。なお、予測許容帯域の解析方法は、スイッチングサーバ１００側およびＭＮ３００側において同様なので、ここでは、スイッチングサーバ１００側で行う無線ＩＰネットワーク１０Ａの上りの予測許容帯域の解析方法を代表して説明する。
次に、上述したスイッチングサーバ１００側およびＭＮ３００側での予測許容帯域の解析方法について、図９を参照して説明する。なお、予測許容帯域の解析方法は、スイッチングサーバ１００側およびＭＮ３００側において同様なので、ここでは、スイッチングサーバ１００側で行う無線ＩＰネットワーク１０Ａの上りの予測許容帯域の解析方法を代表して説明する。
無線ＩＰネットワークの予測許容帯域は、所定のタイミング以外のタイミングで送信されたパケットの受信タイミングと、当該無線ＩＰネットワークに対応する上述した許容受信タイミング域である許容域との比較に基づいて解析する。したがって、受信パケット監視手段１０７において、許容帯域の狭帯域化を、帯域配分率に基づいて検出する場合には、許容帯域解析手段１０９あるいは受信パケット監視手段１０７において、上述したようにして許容域を算出する必要がある。
図９は、無線ＩＰネットワーク１０Ａ（経路Ａ）における上りの理想受信タイミングおよび許容域の算出結果を示している。図９において、Ｔpaは経路Ａの許容域（期間）を示している。許容域Ｔpaの下限は、当該経路Ａの許容限界タイミングで、各無線ＩＰネットワークの許容限界タイミングのうち、最も遅い許容限界タイミングが、想定再生タイミングとなる。なお、同時に使用される無線ＩＰネットワークは、送信タイミングに最も近い（遅延の小さい）理想受信タイミングと、想定再生タイミングとの差分値（ジッタバッファ蓄積要求時間）が、アプリが許容する許容時間以下となっている。
スイッチングサーバ１００において、予測許容帯域を解析するには、ＭＮ３００のパケット送出経路制御手段３１３により送信経路選択手段３１５を制御して、複数の無線ＩＰネットワークに割り振るパケット数は変えずに、割り振る送信パケットのシーケンス番号の間隔を変更することにより、アプリ処理手段３０５から出力されたパケットを、送信帯域に基づく所定のタイミングとは異なるタイミングで、複数の無線ＩＰネットワークに送信する。
例えば、図９に示すように、パケットを送信帯域に基づいて等間隔で送信する通常送信モードと、全体の送信パケット数は変えずに、送信するパケットのシーケンス番号の間隔を変えて、すなわち複数の無線ＩＰネットワーク間で、送信するパケットのシーケンス番号をシフトして送信する検査試行送信モードとを実行する。
図９では、通常送信モードにおいては、アプリ処理手段３０５から出力されたパケットのうち、送信帯域に基づいて１０パケット毎のパケット、例えば、シーケンス番号Ｓ１０，Ｓ２０，Ｓ３０，Ｓ４０，Ｓ５０，Ｓ６０，Ｓ７０，Ｓ８０の送信パケットＰs10，Ｐs20，Ｐs30，Ｐs40，Ｐs50，Ｐs60，Ｐs70，Ｐs80が、経路Ａに振り分けて送信される場合を示している。また、検査試行送信モードにおいては、経路Ａで送信するシーケンス番号Ｓ３０，Ｓ５０，Ｓ７０の送信パケットＰs30，Ｐs50，Ｐs70と、他の経路で送信するシーケンス番号Ｓ２６，Ｓ４４，Ｓ６２の送信パケットＰs26，Ｐs44，Ｐs62とを入れ替えて送信する場合を示している。なお、図９において、各シーケンス番号のスイッチングサーバ１００側での受信パケットには、Ｐrのプリフィックスを付して示している。
図９において、通常送信モードで送信されるパケットは、経路Ａが狭帯域化していない場合には、経路Ａの許容域内にて受信される。例えば、シーケンス番号Ｓ１のパケットＰs10は、時間［Ｔ10，Ｔ10＋Ｔpa］の許容域内に受信される。
これに対し、検査試行送信モードでは、全体の送信パケット数を変えずに、送信するパケットのシーケンス番号がシフトされる。図９においては、シーケンス番号Ｓ３０，Ｓ５０，Ｓ７０の送信パケットＰs30，Ｐs50，Ｐs70と、シーケンス番号Ｓ２６，Ｓ４４，Ｓ６２の送信パケットＰs26，Ｐs44，Ｐs62とが、入れ替えて送信されることになる。
このため、送信パケットＰs20と送信パケットＰs26との送信間隔は、通常送信モード時の時間（Ｕ30−Ｕ20）から時間（Ｕ26−Ｕ20）と４割短くなる。同様に、送信パケットＰs40と送信パケットＰs44との送信間隔は、通常送信モード時よりも６割短くなり、送信パケットＰs60と送信パケットＰs62との送信間隔は、通常送信モード時よりも８割短くなる。言い換えれば、送信パケットＰs26と送信パケット送信パケットＰs40との送信間隔は、通常送信モード時よりも４割長くなり、送信パケットＰs44と送信パケットＰs60との送信間隔は、通常送信モード時よりも６割長くなり、送信パケットＰs62と送信パケットＰs80との送信間隔は、通常送信モード時よりも８割長くなる。
この検査試行送信モードにおいて、送信パケットＰs26の受信側での受信タイミングが、受信パケットＰr26aで示すように、許容域内（期間［Ｔ26a，Ｔ26b］）である場合には、当該経路Ａの予測許容帯域は、現在の送信帯域に対して、１０／６の帯域を有している可能性があることを意味することになる。一方、送信パケットＰs26の受信側での受信タイミングが、受信パケットＰr26bで示すように、許容域内でない場合には、当該経路Ａの予測許容帯域は、現在の送信帯域に対して、１０／６の帯域は有していないことを意味することになる。
同様に、送信パケットＰs44の受信側での受信タイミングが、受信パケットＰr44aで示すように、許容域内（期間［Ｔ44a，Ｔ44b］）である場合には、当該経路Ａの予測許容帯域は、現在の送信帯域に対して、１０／４の帯域を有している可能性があり、受信パケットＰs62の受信側での受信タイミングが、受信パケットＰr62aで示すように、許容域内（［Ｔ62a，Ｔ62b］）である場合には、当該経路Ａの予測許容帯域は、現在の送信帯域に対して、１０／２の帯域を有している可能性があることになる。
これに対し、予測許容帯域が送信帯域と一致している場合には、送信パケットＰs26の受信タイミングは、受信パケットＰr26bで示すように、通常送信モード時の送信パケットＰs30に対する受信パケットＰr30の許容域内（［Ｔ26c（Ｔ30a），Ｔ30b］）となり、送信パケットＰs44の受信タイミングは、受信パケットＰr44bで示すように、通常送信モード時の送信パケットＰs50に対する受信パケットＰr50の許容域内（［Ｔ44c（Ｔ50a），Ｔ50b］）となり、送信パケットＰs62の受信タイミングは、受信パケットＰr62bで示すように、通常送信モード時の送信パケットＰs70に対する受信パケットＰr70の許容域内（［Ｔ62c（Ｔ70a），Ｔ70b］）となる。
したがって、ＭＮ３００において、異なるタイミングのパケットシフトを繰り返し試行してパケットを送信することにより、スイッチングサーバ１００側において、当該経路Ａにおける上りの予測許容帯域を解析することができる。他の経路の上りの予測許容帯域についても、同様にして解析することができる。また、各経路の下りの予測許容帯域についても、スイッチングサーバ１００において、異なるタイミングのパケットシフトを繰り返し試行してパケットを送信することにより、ＭＮ３００側において、対応する経路の予測許容帯域を同様にして解析することができる。
なお、検査試行送信モードにおいて、送信するパケットのシーケンス番号をシフトする際は、シフトした後のシーケンス番号における受信タイミングが、少なくとも、シフト前のシーケンス番号における想定再生タイミングを越えないように設定することで、帯域の増加制限処理を加えておく。このようにすれば、例えば、図９において、経路Ａの予測許容帯域が送信帯域と一致している場合、送信パケットＰs62の受信タイミングは、上述したように、通常送信モード時の送信パケットＰs70に対する受信パケットＰr70の許容域内（［Ｔ62c（Ｔ70a），Ｔ70b］）となるが、そのときの受信パケットＰr62bは、許容域内の受信パケットＰr62aに対して大きく遅延している。しかしながら、通信しているアプリケーションから観れば、受信パケットＰr62bの受信タイミングは、想定再生タイミングＴ62d内であるので、アプリケーションの再生に関しては、何ら影響はない。
また、通常送信モードおよび検査試行送信モードは、好ましくは、適当な周期で交互に実行する。このようにすれば、予測許容帯域が送信帯域と一致した場合であっても、シーケンス番号をシフトしたパケットが、シフトしない場合のシーケンス番号のパケットの受信タイミングで受信されるだけで、次のパケットに経路上のパケットの滞留として影響することはない。
このスイッチングサーバ１００側での予測許容帯域の解析処理は、ＭＮ３００がスイッチングサーバ１００からの狭帯域化検出に基づく送信帯域制限Ｍsgを受信したのに同期して、所要の経路に対して上述した検査試行送信モードを実行させることにより行う。あるいは、スイッチングサーバ１００からの送信帯域制限Ｍsgの受信に拘わらず、ＭＮ３００から、適宜、上述した検査試行送信モードでパケットを送信することにより、スイッチングサーバ１００において、各経路の予測許容帯域を解析して、その結果を図示しないメモリに更新しながら格納し、受信パケット監視手段１０７で狭帯域化経路が検出された時点で、当該経路を除く他の経路の予測許容帯域を読み出すようにしてもよい。
（通信システムの動作）
次に、本実施の形態に係る通信システムによる狭帯域化対応処理の概略動作について、図１０に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、狭帯域化対応処理は、スイッチングサーバ１００側およびＭＮ３００側において同様であるので、ここではスイッチングサーバ１００側で実行する場合を代表して説明する。
次に、本実施の形態に係る通信システムによる狭帯域化対応処理の概略動作について、図１０に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、狭帯域化対応処理は、スイッチングサーバ１００側およびＭＮ３００側において同様であるので、ここではスイッチングサーバ１００側で実行する場合を代表して説明する。
ＭＮ３００とＩＰ電話端末４０との間で、スイッチングサーバ１００を介して、無線ＩＰネットワーク１０Ａおよび無線ＩＰネットワーク１０Ｂを含む複数の無線通信経路を同時に用いて補完通信を実行している期間中に、ＭＮ３００およびスイッチングサーバ１００において、各経路からの受信パケットに基づいてそれぞれの帯域状態を監視する。
ここで、複数の無線通信経路を用いる補完通信は、例えば、以下に説明するようにして開始する。例えば、ＭＮ３００側からスイッチングサーバ１００に対してセッションを確立する場合には、実際のアプリの実行に先立って、ＭＮ３００から利用可能な全ての無線ＩＰネットワークを介してスイッチングサーバ１００に制御メッセージを送出する。なお、利用可能な無線ＩＰネットワークの少なくとも１つ、例えばアプリに対応して予め設定した無線ＩＰネットワークに送出する制御メッセージには、当該アプリにおける受信パケットの揺らぎ吸収時間であるジッタバッファの許容時間（Ｔapr）を含むアプリ情報を挿入しておく。
また、スイッチングサーバ１００では、ＭＮ３００から送信された制御メッセージを受信して、アプリ情報に含まれる許容時間（Ｔapr）を記憶するとともに、制御メッセージの受信パケットに基づいて、各無線ＩＰネットワークにおける受信パケットの理想受信タイミングおよび許容限界タイミングを算出する。そして、これら算出した各無線ＩＰネットワークにおける理想受信タイミングおよび許容限界タイミングと許容時間（Ｔapr）とに基づいて、揺らぎ要求時間、すなわち、どの無線ＩＰネットワークから到達したパケットも破棄されないジッタバッファの蓄積要求時間（Ｔjit）が、許容時間（Ｔapr）を超えないアプリに最適な複数の無線ＩＰネットワークを選択する。この選択した無線ＩＰネットワークの情報は、許容帯域とともに送信経路選択メッセージとしてＭＮ３００に送信し、これによりスイッチングサーバ１００およびＭＮ３００において、選択された複数の無線ＩＰネットワークを同時に用いて、例えば許容帯域に応じた割合でアプリの要求帯域を補完しながらアプリを実行する。
一方、スイッチングサーバ１００側からＭＮ３００に対してセッションを確立する場合には、同様に、実際のアプリの実行に先立って、スイッチングサーバ１００から利用可能な全ての無線ＩＰネットワークを介してＭＮ３００に制御メッセージを送出する。
ＭＮ３００には、アプリ毎の許容時間（Ｔapr）を予め記憶しておき、スイッチングサーバ１００から送信された制御メッセージを受信することにより、実行するアプリに対応する許容時間（Ｔapr）を読み出す。したがって、この場合には、スイッチングサーバ１００から送出する制御メッセージのアプリ情報に許容時間（Ｔapr）を含ませる必要はない。また、ＭＮ３００では、各無線ＩＰネットワークを介して受信した制御メッセージのパケットに基づいて、各無線ＩＰネットワークにおける受信パケットの理想受信タイミングおよび許容限界タイミングを算出し、その算出した各無線ＩＰネットワークにおける理想受信タイミングおよび許容限界タイミングと、読み出したアプリの許容時間（Ｔapr）とに基づいて、揺らぎ要求時間であるジッタバッファの蓄積要求時間（Ｔjit）が、許容時間（Ｔapr）を超えないアプリに最適な複数の無線ＩＰネットワークを選択する。この選択した無線ＩＰネットワークの情報は、許容帯域とともに送信経路選択メッセージとしてスイッチングサーバ１００に送信し、これによりＭＮ３００およびスイッチングサーバ１００において、選択された複数の無線ＩＰネットワークを同時に用いて、例えば許容帯域に応じた割合でアプリの要求帯域を補完しながらアプリを実行する。
このようにして、複数の無線通信経路を同時に用いて補完通信を実行している期間中に、スイッチングサーバ１００の受信パケット監視手段１０７において、例えば経路Ａの狭帯域化（滞留）が検出された場合には、ＭＮ３００に対して、滞留と判断した経路Ａの送信帯域を０とするように促す送信帯域制限Ｍsgの送出を送信経路選択手段１１５に要求する（ステップＳ１１）。また、この送信帯域制限Ｍsgの送出要求と同期して、許容帯域解析手段１０９に対して、経路Ａを除く経路毎の予測許容帯域の解析を要求する（ステップＳ１２）。
なお、経路Ａの送信帯域を０とする送信帯域制限Ｍsgは、ＭＮ３００に向けて送出するように送信バッファ内に蓄積しているパケットに、送信帯域＝０にする経路の識別子を書き込むことにより、送信における遅延を最小に抑えることができる。例えば、ＭＮ３００とスイッチングサーバ１００との間において、パケットのポート番号が特定の番号である場合には、対応する経路の送信帯域を０として、使用中の全ての経路を用いて送出する。なお、ポート番号については、経路を新規に接続した際に、ＭＮ３００とスイッチングサーバ１００との間において関連付けるポート番号を交換し、経路−ポート番号のテーブルに各々登録する。この際、ポート番号は、他の経路のポート番号と一致しない番号に設定する。
許容帯域解析手段１０９は、受信パケット監視手段１０７からの予測許容帯域の解析要求を受けて、経路Ａを除く経路毎の予測許容帯域を、所定の優先順序に従って解析する。ここで、優先順位は、例えば、既に解析した予測許容帯域がメモリに格納されている場合には、予測許容帯域から送信帯域を差し引いた増加可能帯域の大きい順とし、予測許容帯域が解析されていない場合には、パケットの送信タイミングに対して許容限界タイミングの遅延の大きい順とする。
この予測許容帯域の解析処理においては、先ず、予測許容帯域を解析すべき経路Ｎが、狭帯域化した経路Ａでないことを確認して（ステップＳ１３）、当該経路における予測許容帯域を解析する（ステップＳ１４）。この際、予測許容帯域の解析にあたっては、当該経路の許容帯域に基づいて、図９で説明したように、増加制限処理を加える。また、ＲＳＳＩなどの無線情報を取得できる場合には、無線情報を加味して予測許容帯域を演算する。したがって、送信帯域の増加に伴う経路破綻（滞留）を起こさないように、精度良く予測許容帯域を解析しようとすると、演算量（演算時間）が増大していくことになる。
予測許容帯域を解析したら、その解析した予測許容帯域と当該経路に割り当てられている送信帯域とを比較する（ステップＳ１５）。なお、既に解析した予測許容帯域がメモリに格納されている場合には、その予測許容帯域を読み出して送信帯域と比較する。
その結果、予測許容帯域と送信帯域とが等しければ、当該経路では現時点の送信帯域以上に帯域を広げることができないので、次の経路についての予測許容帯域の解析に移行する。
これに対し、予測許容帯域が送信帯域と異なれば、当該経路は狭帯域化していないことから、予測許容帯域は送信帯域よりも広いことになる。したがって、この場合には、ＭＮ３００に対して当該経路Ｎの送信帯域を予測許容帯域とするように促す送信帯域制御Ｍsgの送出を送信経路選択手段１１５に要求する（ステップＳ１６）。
また、許容帯域解析手段１０９では、ステップＳ１６で広帯域化した分を含めた使用中の全ての経路における合計送信帯域がアプリ要求帯域を満たすか否かを判定し（ステップＳ１７）、アプリ要求帯域を満たせば、狭帯域化対応処理を終了し、満たさなければ、次の経路についての予測許容帯域の解析処理に移行する。
一方、狭帯域化した経路Ａを除く、使用中の全ての経路について予測許容帯域を解析し、広帯域化が可能な経路については広帯域化しても、合計送信帯域がアプリ要求帯域を満たさない場合には、経路Ａの許容帯域を解析する（ステップＳ１８）。
この経路Ａの許容帯域解析にあたっては、先ず、経路Ａの滞留が解消しているかを判定する。この判定においては、経路Ａの送信帯域を少し増加させる送信帯域制御Ｍsgを送信し、他経路において、狭帯域化が生じていないと仮定すると、経路Ａ経由のパケットのシーケンス番号のみが、到着していないか、遅延が増大して到着することになる。したがって、到達していなければ、ＳＮの歯抜けとして現れるので、この場合には、経路Ａの滞留は解消されていないと判定する。これに対し、遅延が増大しても到着していれば、ＳＮの歯抜けは解消されたことになるので、この場合には、経路Ａの滞留は解消されたものと判定して、経路Ａにおける予測許容帯域を解析する。
ここで、経路Ａの予測許容帯域は、例えば、滞留解消時の受信帯域が、その時の予測許容帯域と考えることができるので、この予測許容帯域が０を超えるか否かを判定し（ステップＳ１９）、超えなければ、狭帯域化対応処理を終了する。これに対し、予測許容帯域が０を超えれば、その予測許容帯域を当該経路Ａの送信帯域とするように促す送信帯域制御Ｍsgの送出を送信経路選択手段１１５に要求して（ステップＳ２０）、処理を終了する。なお、全経路における送信帯域の合計が、アプリ要求帯域に満たない場合には、その分のパケットは送信側にて、送信せずに破棄する。
図１１は、図１０に示すフローチャートに対応する動作を示すシーケンス図である。狭帯域化対応処理は、スイッチングサーバ１００側およびＭＮ３００側において同様であるので、ここではスイッチングサーバ１００側で実行する場合を代表して説明する。なお、図１１において、スイッチングサーバ１００側の滞留検知は、受信パケット監視手段１０７で実行し、帯域演算は、許容帯域解析手段１０９で実行し、送信制御は、送信経路選択手段１１５で実行する。また、ＭＮ３００の受信制御は、受信パケット監視手段３０７で実行する。
図１１から明らかなように、本実施の形態では、滞留検知にて、経路Ａの滞留が検知されると、送信制御に対して、送信帯域制限Ｍsgの送出要求が出されて、当該経路Ａの送信帯域を０にするように促す送信帯域制限ＭsgがＭＮ３００に向けて送出されるとともに、帯域演算に対して補完演算要求が出される。したがって、経路Ａの滞留が検知された時点から、その検知による送信帯域制限ＭsgがＭＮ３００で受信されるまでの期間Ｔ１が、経路Ａの滞留を検知した後も、経路Ａにパケットを送出し続けた滞留悪化期間となる。
その後は、帯域演算にて、経路Ａを除く経路毎の予測許容帯域が演算されて、その演算結果に応じた送信帯域制御Ｍsgが送信制御によりＭＮ３００に向けて送出され、さらに、アプリ要求帯域が満たされない場合には、経路Ａの許容帯域が演算されて、その演算結果に応じた送信帯域制御Ｍsgが送信制御によりＭＮ３００に向けて送出される。
図１２は、図１１に示した本実施の形態に係るシーケンス図との比較のために示す狭帯域化対応処理のシーケンス図である。図１２では、滞留検知にて、経路Ａの滞留が検知されると、帯域演算に対して帯域演算要求を出し、これにより使用中の全ての経路について送信帯域の算出を行った上で、その演算結果に応じた送信帯域制御Ｍsgを、送信制御によりＭＮ３００に向けて送出するように要求している。したがって、この場合には、経路Ａの滞留が検知された時点から、その検知に基づく送信帯域制御ＭsgがＭＮ３００で受信されて送信帯域が制御されるまでの期間Ｔ０が、滞留悪化期間となる。
ここで、図１１に示した本実施の形態の場合の滞留悪化期間Ｔ１と図１２に示した滞留悪化時間Ｔ０とを比較すると、図１２の場合には、経路Ａの滞留検知後、使用中の全経路の帯域演算が終了するまで送信帯域制御Ｍsgが送出されないため、滞留悪化期間Ｔ０は長くなる。このため、経路Ａにおける滞留は解消されず、逆に滞留を悪化させ、遅延時間を増大させることになる。
これに対し、図１１に示した本実施の形態の場合には、経路Ａの滞留検知後、他の経路の帯域演算を待たずに、経路Ａの送信帯域を０にする送信帯域制限Ｍsgを送出するようにしているので、滞留悪化期間Ｔ１は、図１２の場合の滞留悪化期間Ｔ０よりは短くできる。したがって、経路Ａにおける滞留を早期に解消することができる。しかも、滞留が検知された経路Ａを除く経路毎に、順次、予測許容帯域を解析し、送信帯域の広帯域化が可能な経路については、送信帯域制御Ｍsgにより広帯域化するようにしているので、滞留を早期に解消しつつ、送信帯域の合計を早期にアプリ要求帯域と一致させることができ、経路の狭帯域化による破棄パケット数を効率よく低減することができる。
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、上記実施の形態では、狭帯域化が検知された経路の送信帯域を、送信帯域制限Ｍsgによって０に制限するようにしたが、０に制限する場合に限らず、当該経路に配分されていた送信帯域よりも、狭い送信帯域に制限するようにすることもできる。
１ 通信システム
１０Ａ，１０Ｂ 無線ＩＰネットワーク
１０Ｃ 通信ネットワーク
２０ ネットワーク
４０ ＩＰ電話端末
１００ スイッチングサーバ
１０１Ｒｘ，１０３Ｒｘ，１０５Ｒｘ 受信インターフェース部
１０１Ｔｘ，１０３Ｔｘ，１０５Ｔｘ 送信インターフェース部
１０７ 受信パケット監視手段
１０９ 許容帯域解析手段
１１１ メッセージ解析手段
１１３ パケット送出経路制御手段
１１５ 送信経路選択手段
３００ モバイルノード（ＭＮ）
３０１Ｒｘ，３０３Ｒｘ 受信インターフェース部
３０１Ｔｘ，３０３Ｔｘ 送信インターフェース部
３０５ アプリケーション（アプリ）処理手段
３０７ 受信パケット監視手段
３０９ 許容帯域解析手段
３１１ メッセージ解析手段
３１３ パケット送出経路制御手段
３１５ 送信経路選択手段
１０Ａ，１０Ｂ 無線ＩＰネットワーク
１０Ｃ 通信ネットワーク
２０ ネットワーク
４０ ＩＰ電話端末
１００ スイッチングサーバ
１０１Ｒｘ，１０３Ｒｘ，１０５Ｒｘ 受信インターフェース部
１０１Ｔｘ，１０３Ｔｘ，１０５Ｔｘ 送信インターフェース部
１０７ 受信パケット監視手段
１０９ 許容帯域解析手段
１１１ メッセージ解析手段
１１３ パケット送出経路制御手段
１１５ 送信経路選択手段
３００ モバイルノード（ＭＮ）
３０１Ｒｘ，３０３Ｒｘ 受信インターフェース部
３０１Ｔｘ，３０３Ｔｘ 送信インターフェース部
３０５ アプリケーション（アプリ）処理手段
３０７ 受信パケット監視手段
３０９ 許容帯域解析手段
３１１ メッセージ解析手段
３１３ パケット送出経路制御手段
３１５ 送信経路選択手段
Claims (10)
- 無線通信装置との間で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、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、
各無線通信経路を経て受信されるパケットに基づいて、対応する無線通信経路の帯域状態を監視する受信パケット監視手段と、
該受信パケット監視手段の監視結果に基づいて、狭帯域化した無線通信経路を除く無線通信経路の予測許容帯域を、当該無線通信経路を経て受信したパケットに基づいて解析する許容帯域解析手段と、
前記受信パケット監視手段の監視結果に基づいて、前記狭帯域化した無線通信経路に対するパケットの送信帯域を前記無線通信装置に制限させるための送信帯域制限情報を前記無線通信装置に送信するとともに、前記許容帯域解析手段の解析結果に基づいて、パケットの送信帯域の広帯域化が可能な無線通信経路に対するパケットの送信帯域を前記無線通信装置に広帯域化させるための送信帯域制御情報を前記無線通信装置に送信する送信制御手段と、
を有することを特徴とする通信制御装置。 - 前記受信パケット監視手段は、前記各無線通信経路を経て受信されるパケットの許容受信タイミング域と、対応する無線通信経路を経て受信したパケットの受信タイミングとに基づいて帯域状態を監視し、
前記許容帯域解析手段は、前記狭帯域化した無線通信経路を除く無線通信経路において、所定のタイミング以外のタイミングで送信されたパケットの受信タイミングと、当該無線通信経路に対応する前記許容受信タイミング域との比較に基づいて、当該無線通信経路の予測許容帯域を解析する、
ことを特徴とする請求項１に記載の通信制御装置。 - 通信制御装置との間で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、前記通信制御装置を介して通信先と通信する無線通信装置であって、
各無線通信経路を経て受信されるパケットに基づいて、対応する無線通信経路の帯域状態を監視する受信パケット監視手段と、
該受信パケット監視手段の監視結果に基づいて、狭帯域化した無線通信経路を除く無線通信経路の予測許容帯域を、当該無線通信経路を経て受信したパケットに基づいて解析する許容帯域解析手段と、
前記受信パケット監視手段の監視結果に基づいて、前記狭帯域化した無線通信経路に対するパケットの送信帯域を前記通信制御装置に制限させるための送信帯域制限情報を前記通信制御装置に送信するとともに、前記許容帯域解析手段の解析結果に基づいて、パケットの送信帯域の広帯域化が可能な無線通信経路に対するパケットの送信帯域を前記通信制御装置に広帯域化させるための送信帯域制御情報を前記通信制御装置に送信する送信制御手段と、
を有することを特徴とする無線通信装置。 - 前記受信パケット監視手段は、前記各無線通信経路を経て受信されるパケットの許容受信タイミング域と、対応する無線通信経路を経て受信したパケットの受信タイミングとに基づいて帯域状態を監視し、
前記許容帯域解析手段は、前記狭帯域化した無線通信経路を除く無線通信経路において、所定のタイミング以外のタイミングで送信されたパケットの受信タイミングと、当該無線通信経路に対応する前記許容受信タイミング域との比較に基づいて、当該無線通信経路の予測許容帯域を解析する、
ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信装置。 - 無線通信装置との間で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、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、
各無線通信経路を経て受信されるパケットに基づいて、対応する無線通信経路の帯域状態を監視するステップと、
その監視結果に基づいて、狭帯域化した無線通信経路に対するパケットの送信帯域を前記無線通信装置に制限させるための送信帯域制限情報を前記無線通信装置に送信するとともに、前記狭帯域化した無線通信経路を除く無線通信経路の予測許容帯域を、当該無線通信経路を経て受信したパケットに基づいて解析して、パケットの送信帯域の広帯域化が可能な無線通信経路に対するパケットの送信帯域を前記無線通信装置に広帯域化させるための送信帯域制御情報を前記無線通信装置に送信するステップと、
を有することを特徴とする通信制御方法。 - 通信制御装置との間で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、前記通信制御装置を介して通信先と通信する無線通信方法であって、
各無線通信経路を経て受信されるパケットに基づいて、対応する無線通信経路の帯域状態を監視するステップと、
その監視結果に基づいて、狭帯域化した無線通信経路に対するパケットの送信帯域を前記通信制御装置に制限させるための送信帯域制限情報を前記通信制御装置に送信するとともに、前記狭帯域化した無線通信経路を除く無線通信経路の予測許容帯域を、当該無線通信経路を経て受信したパケットに基づいて解析して、パケットの送信帯域の広帯域化が可能な無線通信経路に対するパケットの送信帯域を前記通信制御装置に広帯域化させるための送信帯域制御情報を前記通信制御装置に送信するステップと、
を有することを特徴とする無線通信方法。 - 無線通信装置との間で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、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、
狭帯域化した無線通信経路が検出された場合、当該狭帯域化した無線通信経路以外の無線通信経路に対するパケットの送信帯域を前記無線通信装置に広帯域化させるよう制御する制御手段
を有することを特徴とする通信制御装置。 - 通信制御装置との間で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、前記通信制御装置を介して通信先と通信する無線通信装置であって、
狭帯域化した無線通信経路が検出された場合、当該狭帯域化した無線通信経路以外の無線通信経路に対するパケットの送信帯域を前記通信制御装置に広帯域化させるよう制御する制御手段
を有することを特徴とする無線通信装置。 - 無線通信装置との間で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、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、
狭帯域化した無線通信経路が検出された場合、当該狭帯域化した無線通信経路以外の無線通信経路に対するパケットの送信帯域を前記無線通信装置に広帯域化させるよう制御するステップ
を有することを特徴とする通信制御方法。 - 通信制御装置との間で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、前記通信制御装置を介して通信先と通信する無線通信方法であって、
狭帯域化した無線通信経路が検出された場合、当該狭帯域化した無線通信経路以外の無線通信経路に対するパケットの送信帯域を前記通信制御装置に広帯域化させるよう制御するステップ
を有することを特徴とする無線通信方法。
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