JP5417886B2 - 通信装置、通信インターフェース・モジュール、及び通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、データを送受信する通信装置、通信インターフェース・モジュール、及び通信方法に関する。

ネットワークを介して通信装置同士がデータを送受信する場合、通信装置が通信メディア（有線／無線）を介したデータ送信を行うことに先立ち、通信メディアへのアクセスを制御するアクセス制御部との間で、データ送信帯域を確保するための制御信号のやりとり（シグナリング）を行う方式が知られている。このような送信手順を用いる方式には、例えばＩＥＥＥ８０２．１６ｅとして標準化が進められているモバイルＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）がある。

図１は、モバイルＷｉＭＡＸで用いられる、特にベストエフォート型のサービスの場合の、通信装置１００と通信メディアへのアクセスを制御するアクセス制御部１１０との間のコネクション確立後のシグナリング手順を示す。通信装置１００Ａは、アプリケーション等を実行する処理部１０１、通信インターフェース１０２を含む。処理部１０１は、アプリケーション等の実行によりデータを生成し、送信すべきデータを通信インターフェース１０２へ渡す（Ｓ１）。次に、通信インターフェース１０２は、通信メディアへのアクセスを制御するアクセス制御部１１０へ送信要求を送信することにより（Ｓ２）、帯域要求を送信するための帯域の割り当てを求める。

通信インターフェース１０２は、アクセス制御部１１０から、帯域要求を送信するための帯域を割り当てられると（Ｓ３）、データの送信に必要な帯域を帯域要求によりアクセス制御部１１０に通知する（Ｓ４）。更に、通信インターフェース１０２は、アクセス制御部１１０から、データの送信に必要な帯域を割り当てられると（Ｓ３１）、処理部１０１から渡されたデータを通信装置１００Ｂへ送信する（Ｓ５）。各シーケンスは、モバイルＷｉＭＡＸにおいてはＳ１がＲａｎｇｉｎｇ Ｃｏｄｅ送信、Ｓ４がシグナリングヘッダによる帯域要求、Ｓ３，Ｓ３１はＵＬ−ＭＡＰメッセージによる帯域の割り当てに対応する。

図１に示すシグナリング手順は、通信インターフェース１０２とアクセス制御部１１０との間の通信路のフレーム周期の待ち合わせ時間Ｔ１、アクセス制御部１１０がＳ２で受信した送信要求に対する処理を行い、その結果、Ｓ３で通信装置１００Ａに対しメッセージの送信スロットを割り当てるまでに要する時間Ｔ２、Ｓ３で帯域割り当てを受信してから、Ｓ３にて割り当てられたタイミングまでの時間Ｔ２１、アクセス制御部１１０がＳ４で受信した帯域要求に対する処理を行い、その結果、Ｓ３１で通信装置１００Ａに対しメッセージの送信スロットを割り当てるのに要する時間Ｔ２２、Ｓ３１で帯域割り当てを受信してから、Ｓ３１にて割り当てられたタイミングまでの時間Ｔ２３を要する。従って、通信インターフェース１０２が送信すべきデータを受信してから送信するまでに、上述のＴ１、Ｔ２、Ｔ２１、Ｔ２２、Ｔ２３を含む遅延時間Ｔ３を生じるという問題がある。

図２は、帯域保証型のサービスの場合の、通信装置１００と通信メディアへのアクセスを制御するアクセス制御部１１０との間のコネクション確立後のシグナリング手順の一例を示す。帯域保証型のサービスを用いることにより、遅延時間Ｔ３を図１の場合より短縮することができる。

図２に示す帯域保証型サービスにおいては、アクセス制御部１１０が定期的に保証された量の帯域の割り当てを行うため（Ｓ３）、図１のアクセス制御部１１０が処理するための時間Ｔ２、Ｔ２２が省略され、通信装置１００Ａの通信インターフェース１０２が送信すべきデータを受信してから送信するまでの遅延時間Ｔ３は短縮される。しかしながら、通信インターフェース１０２が送信すべきデータを有しない場合は、保証された量の帯域が使用されず無駄になってしまう（Ｓ６）。従って、ネットワーク全体の資源の利用効率が低下してしまうという問題がある。

図３は、ベストエフォート型サービスにて、図１で示された送信に要する時間Ｔ３を短縮した、通信装置１００と通信メディアへのアクセスを制御するアクセス制御部１１０との間のシグナリング手順の一例を示す。この例では、通信インターフェース１０２は、送信要求を定期的に送信することにより（Ｓ２）、送信すべきデータを受信してから送信するまでの遅延時間Ｔ３を短縮する。

しかしながら、送信すべきデータが到来する可能性については何ら考慮されていないため、通信インターフェース１０２がＳ３で割り当てられたタイミングまでに送信すべきデータを受信できない場合、割り当てられた帯域が使用されず無駄になってしまう（Ｓ６）。従って、ネットワークの資源の利用効率が低下してしまうという問題がある。

特開２００５−２２９２７２号公報 特開２００２−７７３００号公報

IEEE Computer Society, IEEE Microwave Theory and Techniques Society、"IEEE Standard for Local and metropolitan area networks、Part 16: Air Interface for Fixed and Mobile Broadband Wireless Access Systems(IEEE802.16e)、２００６年２月２８日

ネットワークの資源の利用効率に配慮した、送信制御を行うことを目的とする。

手段の一例としては、例えば、メディア・アクセス制御層より上位の層において、通信装置と宛先通信装置との間のコネクションの確立検出に基づいて、帯域要求メッセージの送信制御を行う制御部と、該制御部の制御により、該帯域要求メッセージを送信する送信部とを備え、該制御部は、該帯域要求メッセージの送信に応じて割り当てられる帯域を用いて、コネクション確立後に該制御部に到達するデータの送信を行うように前記送信部を制御する通信装置が挙げられる。

ネットワークの資源の利用効率に配慮した、送信制御を行うことができる。

ベストエフォート型サービスの場合の、通信装置とアクセス制御部とアクセス制御部との間のコネクション確立後のシグナリング手順の一例である。 帯域保証型サービスの場合の、通信装置とアクセス制御部との間のコネクション確立後のシグナリング手順の一例である。 図１で示された送信に要する時間Ｔ３を短縮した、通信装置とアクセス制御部との間のシグナリング手順の一例である。 実施形態が適用される通信システムの構成の一例である。 第１の実施形態に係る通信装置の構成の一例である。 コネクションを確立するまでのシグナリング手順の一例である。 第１の実施形態による、図６の処理が行われた後における、通信装置とアクセス制御部との間のシグナリング手順の一例である。 第２の実施形態による、通信装置とアクセス制御部との間のシグナリング手順の一例である。 第３の実施形態による、通信装置とアクセス制御部との間のシグナリング手順の一例である。 第４の実施形態による、通信装置とアクセス制御部との間のシグナリング手順の一例である。 第５の実施形態による、通信装置とアクセス制御部との間のシグナリング手順の一例である。 第６の実施形態による、通信装置とアクセス制御部との間のシグナリング手順の一例である。 第７の実施形態による、通信装置とアクセス制御部との間のシグナリング手順の一例である。 第８の実施形態による、通信装置とアクセス制御部との間のシグナリング手順の一例である。 アプリケーションの種別とポート番号の例を示す。 第９の実施形態による、通信装置とアクセス制御部との間のシグナリング手順の一例である。 ＯＦＤＭＡフレームの構成を示す。 ＵＬ−ＭＡＰの詳細な構成の例を示す。 第１０の実施形態に係る装置及び通信インターフェース・モジュールの構成の一例である。

以下、図面に基づいて、本発明に関する実施形態について説明する。

［第１の実施形態］
図４は、実施形態が適用される通信システムの構成の一例である。図４に示される通信システムでは、通信装置４００Ａ、４００Ｂ、及びアクセス制御部５００がネットワーク６００を介して接続されている。通信装置４００Ａ、４００Ｂは、例えばワークステーション、パーソナル・コンピューター、携帯電話端末、又はその他の情報端末等であってよく、有線又は無線を介してネットワーク６００に接続される。アクセス制御部５００は、通信装置４００Ａ、４００Ｂ等のそれぞれに使用可能な帯域を割り当て、通信メディアへのアクセスを制御する（６１０）。なお、アクセス制御部５００は、無線基地局内に設けられてもよく、通信装置４００Ａ（この場合は、無線端末）との間で無線通信を行うことで、通信装置４００Ａに対して無線によるアクセスを許容してもよい。通信装置４００Ａ、４００Ｂは、割り当てられた帯域（有線帯域／無線帯域）を利用してデータを送受信する（６２０）。

図５は、第１の実施形態に係る通信装置４００の構成の一例である。通信装置４００は、各種ソフトウェアを記憶する記憶部４１０と、記憶部に記憶されたソフトウェアに基づいて処理を行う処理部４２０を備える。

記憶部４１０に記憶されるソフトウェアの例としては、例えば、制御部４４０との間のデータを引渡すための制御手順を定めたドライバ４０５や、ＯＳ４０３、アプリケーション４０１等が挙げられる。ＯＳ４０３は、メディア・アクセス制御（ＭＡＣ）層より上位のプロトコルに関する処理を行う。ＯＳの処理として、ＴＣＰ／ＩＰ（Transport Control Protocol／Internet Protocol）等の処理（ＭＡＣ層より上位の層の処理）を含むことができる。

処理部４２０は、アプリケーション４０１等の実行によって生成されたデータを、ドライバ４０５により制御部４４０に引き渡し、また、制御部４４０からのデータを取得し、アプリケーション４０１の実行に利用することができる。なお、通信インターフェース部４３０は、処理部４２０、記憶部４１０等を含む処理装置に対して、着脱可能な装置とすることもできる。

通信インターフェース部４３０は、主としてメディア・アクセス制御（ＭＡＣ）層の処理を行う制御部４４０、通信部４５０を備える。制御部４４０は、処理部４２０から送信すべきデータを取得すると、通信メディア４６０を介した送信を行うように通信部４５０を制御する。また、通信メディア４６０を介して伝送されたデータは、通信部４５０によって受信され、受信部４０６により受信処理が施された後に、制御部４４０に与えられ、処理部４２０に転送される。

通信メディア４６０としては、有線、無線等があり、通信部４５０は、通信メディア４６０に対応した通信部を備えればよい。有線に対応する通信部、無線に対応する通信部の双方を備えてもよい。

通信メディア４６０が無線の場合は、送信部４０７は、送信データを無線信号に変換（割り当てられた帯域内の信号に変換）してから通信メディア４６０に送出し、受信部４０６は、受信した無線信号を復調した後にデータ信号に変換して、処理部４２０が処理可能なデータ（送信データが細分化されている場合には、結合によって、細分化前のデータに再現）にしてから、処理部４２０に受信データを引き渡す。

通信インターフェース部４３０の制御部４４０は、シグナリングメッセージの生成、解析を行うシグナリング機能、ＭＡＣ層よりも上位のプロトコルがコネクションを確立したことを検出するコネクション検出機能を有する。

次に、図６を用いてコネクションを確立するまでのシグナリング手順の一例について説明する。図６では、簡単のため、受信部４０６及び送信部４０７を通信部４５０として示す。

上位のプロトコルのコネクションを確立していない状態においては、先ず通信装置４００Ａの処理部４２０は、アプリケーション４０１又はＯＳ４０３による上位プロトコルの処理に従って、通信部４５０の送信部４０７へ接続要求Ｓｙｎを送信する。制御部４４０は、接続要求Ｓｙｎを送信しようとしていることを検出し（Ｓ６０１）、アクセス制御部５００との間でシグナリングメッセージの送受信を行う。すなわち、制御部４４０は、送信要求を送信し（Ｓ６０２）、これに応じてアクセス制御部５００が送信した帯域割当を受信し（Ｓ６０３）、Ｓ６０３にて割り当てられた帯域を用いてＳｙｎの送信に必要とされる帯域の割り当てを要求する帯域要求を送信する（Ｓ６０４）。そして、制御部４４０は、アクセス制御部５００から受信した帯域割当により、Ｓｙｎの送信に必要とされる帯域の割り当てを受ける（Ｓ６０５）。

従って、制御部４４０は、送信部４０７に、割り当てられた帯域を用いて、接続要求Ｓｙｎを送信させる。送信部４０７は通信装置４００Ｂへ接続要求Ｓｙｎを送信する。帯域の割り当ては、例えば、通信メディア４６０が無線の場合は、無線リソースの指定（時間、周波数等の無線リソースの指定）で行われる。

次に、通信部４５０の受信部４０６は通信装置４００ＢからＳｙｎの応答としてのＳｙｎ＋Ａｃｋを受信する。制御部４４０は、受信部４０６が受信したＳｙｎ＋ＡＣＫを処理部４２０に渡す。処理部４２０は、応答Ａｃｋが確認できたため、通信装置４００Ｂに対して正常にＳｙｎ＋Ａｃｋを受信できたことを通知するために、Ａｃｋを制御部４４０に引き渡す。制御部４４０は、Ａｃｋを取得すると、先に説明したＳ６０２〜Ｓ６０５と同様の処理（ただし、Ａｃｋを送信可能な帯域の割り当てを受ければよい）を行い、割り当てられた帯域を用いて、通信装置４００Ｂへ応答Ａｃｋを送信する。

以上が、コネクションの確立までの流れであるが、この実施例では、制御部４４０は、上位プロトコルに従って処理されるパケットであって、処理部４２０から受信するパケット又は通信相手装置としての通信装置４００Ｂから受信するパケットを監視する。パケットの監視により、後にデータ送信が行われる可能性が高いことを検出するのである。監視対象の一例は、コネクションの確立である。なお、コネクションの確立の検出は、コネクションが実際に確立したことの検出だけでなく、コネクションが確立されるであろうことの検出（前兆の検出）を含む。

従って、例えば、コネクションの確立は、図６のように、応答Ａｃｋが処理部４２０から制御部４４０に与えられることで検出（Ｓ６０７）することもできる。なお、応答ＡｃｋはＡＣＫフラグが設定されているパケットを検出することで容易に行うことができる。

ＴＣＰに従う通信の場合には、コネクションの確立は、ＴＣＰヘッダのＳＹＮフラグが設定されたパケット（Ｓｙｎ）を検出することにより、検出することもできる。ただし、Ａｃｋ信号を用いた検出の方が、より確度高くデータの送信が行われることを予期することができる。Ｓｙｎ＋Ａｃｋの応答がなく、コネクションが確立されないケースもありえるからである。

コネクションの確立として接続要求及び応答Ｓｙｎ＋Ａｃｋを利用することもできる。Ｓｙｎ＋ＡｃｋはＳＹＮフラグとＡＣＫフラグの両方が設定されたパケットを検出することにより検出できる。処理部４２０が、Ｓｙｎ＋Ａｃｋに対して応答Ａｃｋを返送しない場合もあるため、やはり、コネクションの検出は、Ａｃｋを用いることがより望ましい。更に、慎重を期すためには、Ａｃｋが実際に送信されたことを検出することで、コネクションの確立を検出することもできる。

同時に複数のコネクションが確立された場合には、各コネクションについて、個別にコネクションの確立を検出する。

なお、コネクションの終了はＴＣＰヘッダのＦＩＮフラグが設定されたパケットを検出することで検出できる。

また、図６は、コネクションの確立が通信装置４００Ａから開始される場合を説明しているが、コネクションの確立は通信の相手装置（例として４００Ｂ）から接続要求を行う場合もある。相手装置から接続要求を行う場合には、接続要求Ｓｙｎ、応答Ａｃｋ、その応答Ｓｙｎ＋Ａｃｋの送受信方向が逆である点が異なるが、図６の例と同様に送受信されるパケットを監視することでセッション確立を検出可能である。ＴＣＰセッションのコネクションの確立・終了を検出する技術として、ＴＣＰセッションの状態を監視する技術である「接続追跡（Connection Tracking）」、「ステートフル・インスペクション（Stateful Inspection）」が知られている。実際のコネクションの確立の検出については、これら以外の技術を用いてもよい。

さて、以上のように、コネクションの確立が検出された後の処理について図７を用いて説明する。

図７は、図６の処理が行われた後における、通信装置４００とアクセス制御部５００との間のシグナリング手順の一例である。

通信インターフェース部４３０の制御部４４０は、例えば、図６のＳ６０７で応答ＡＣＫを検出する。先に説明したように、この応答ＡＣＫの送信により、ＭＡＣ層の上位層における通信の確立を検出することができる。そして、このＭＡＣ層の上位層における通信の確立は、更なるデータの送信が行われる可能性が高いことを示す。

そこで、通信装置４００Ａの制御部４４０は、コネクションの確立の検出を行うと、送信要求を行う。この送信要求については送信すべきデータが、実際に処理部４２０から制御部４４０に与えられたことを必須の要件としないでよい。

すなわち、制御部４４０は、コネクションが確立したことを検出すると、制御部４４０のシグナリング機能を起動する（Ｓ７０１）。制御部４４０は、処理部４２０から送信すべきデータが与えられるか、または、送信すべきデータが用意できていなくても、シグナリング機能によりシグナリングメッセージを生成し、送信部４０７によって送信させる（Ｓ７０２）。そして、この要求に対し帯域割当がなされる（Ｓ７０３）こととなる。このように、ＭＡＣ層の上位層における通信の確立の検出に応じて、通信メディアについての帯域確保のための処理を開始するため、データ送信をより早く実行することができる。

通信インターフェース部４３０は、上述のように、帯域確保のための処理を行う。一方で、処理部４２０は、そもそもコネクションの確立処理を行うきっかけとなったアプリケーション４０１等の実行により送信すべきデータを生成し、制御部４４０に与える（Ｓ７０４）。従って、制御部４４０は、実際に送信データが到着したことを検出し（Ｓ７０５）、シグナリング機能により、割り当てられた帯域を用いて、データ量に応じた送信帯域を要求する帯域要求を送信する（Ｓ７０６）。

Ｓ７０３で受信した帯域割当により割り当てられる帯域を利用する機会が、１回だけ（所定のタイミング）に制限されるような場合には、Ｓ７０１、Ｓ７０２等の送信タイミングを調整することが望ましい。例えば、コネクションの確立から、所定時間経過後にＳ７０１を実行し、Ｓ７０３によって割り当てられる帯域を利用して、Ｓ７０４の送信データのデータ量に対応する帯域要求メッセージを送信可能とする。

しかし、Ｓ７０６やＳ７０７まで処理を進めてしまうこともできる。すなわち、Ｓ７０４で取得するデータの量とは独立して、Ｓ７０６の帯域要求を行い（所定の帯域を要求）、Ｓ７０４で取得した送信データのうち、Ｓ７０７で割り当てを受けた帯域を用いて送信可能なデータ部分だけ送信してもよい。もちろん、Ｓ７０７で割り当てを受ける帯域が、送信データを全て伝送可能であれば、Ｓ７０４で取得する送信データの全てを送信してもよい。

なお、Ｓ７０４における送信データの取得まで、Ｓ７０２の処理しか実行されないとしても、Ｓ７０４で送信データを受信した後にＳ７０２を実行するよりも、送信データの実際の送信を早く実行できる。

制御部４４０は、アクセス制御部５００から帯域割当を受信すると（Ｓ７０７）、送信部４０７に、アプリケーション４０１等の実行によって生成されたデータを通信装置４０４Ｂへ送信させる。送信部４０７は、制御部４４０の指示に従って、通信装置４００Ｂへデータを送信する（Ｓ７０９）。以降、制御部４４０がコネクションを検出している期間、制御部４４０のシグナリング機能は、送信すべきデータが用意できていなくてもアクセス制御部５００へ送信要求を送信する動作を繰り返す。

第１の実施形態によると、通信装置４００Ａは、コネクション確立後、アクセス制御部５００とのシグナリングを開始するので、コネクション確立後に、処理部４２０から送信すべきデータを取得してから送信するまでの遅延時間を短縮することができる。例えば、図７に示された遅延時間Ｔ７０１は、図１に示された遅延時間Ｔ３より同期を確保するための時間Ｔ２＋Ｔ２１の分だけ短くすることも可能となる。

［第２の実施形態］
図４に示された通信システムの構成の例、及び図５に示された通信装置４００の構成の例は、第２の実施形態にも適用される。

図８は、第２の実施形態による、通信装置４００とアクセス制御部５００との間のシグナリング手順の一例である。図８の段階Ｓ８０１乃至Ｓ８０９の各段階は、図７の段階Ｓ７０１乃至Ｓ７０９と同様である。図８では、制御部４４０は、帯域要求をアクセス制御部５００へ送信した後に（Ｓ８０４）、アプリケーション４０１から送信すべきデータを取得する（Ｓ８０５）点が図７と異なる。図８では、制御部４４０は、帯域要求により最小限の帯域又は所定量の帯域を要求する（Ｓ８０４）。例えば、ＴＣＰが用いられる場合には、Ａｃｋパケットを送信するのに最低限必要な帯域を要求する。

これにより、処理部４２０がアプリケーション４０１等の実行により生成したデータを、制御部４４０に渡すのが、Ｓ８０３で帯域割当がなされるタイミングより後でも、帯域要求を送信することができる（Ｓ８０４）。このときＳ８０５で制御部４４０が取得した送信データの量がＳ８０４に対する応答として返るＳ８０７で示される割当量内に収まっていれば、最低限の送信待ち時間で送信が行える（Ｓ８０９）。もしＳ８０５で制御部４４０が取得したデータのすべてを、Ｓ８０７で示された割当量により送信できなくても、制御部４４０は、Ｓ８０９にて所要量および追加の帯域要求を送信できる。また、制御部４４０が帯域割当の受信（Ｓ８０７）までに送信データを取得していなくても、帯域の無駄な消費を最低限に抑えることができる。

［第３の実施形態］
図４に示された通信システムの構成の例、及び図５に示された通信装置４００の構成の例は、第３の実施形態にも適用される。

図９は、第３の実施形態による、通信装置４００とアクセス制御部５００との間のシグナリング手順の一例である。図９の段階Ｓ９０１乃至Ｓ９０９の各段階は、図７の段階Ｓ７０１乃至Ｓ７０９と同様である。図９では、制御部４４０が、Ｓ７０４で取得した送信データの量に相当する帯域要求を送信する（Ｓ７０６）代わりに、送信データに加え次の帯域要求を送信するのに必要な分の帯域要求をアクセス制御部５００へ送信する（Ｓ９０６）点が図７と異なる。制御部４４０は、アクセス制御部５００に対し、処理部４２０がアプリケーション４０１等の実行により生成したデータを送信するために必要な帯域と、次の帯域要求を送信するために必要な帯域の合計の帯域を要求する（Ｓ９０６）。

これにより、制御部４４０は、次の帯域要求とデータ送信と一緒に送信することにより、次の帯域要求に必要な送信要求の送信（Ｓ７０２）を省略することができる。従って、通信装置４００Ａはアクセス制御部５００との間のシグナリングを効率的に実行することができ、次回のデータ送信に要する時間を短縮できる。

［第４の実施形態］
図４に示された通信システムの構成の例、及び図５に示された通信装置４００の構成の例は、第４の実施形態にも適用される。

図１０は、第４の実施形態による、通信装置４００とアクセス制御部５００との間のシグナリング手順の一例である。図１０の段階Ｓ１００１乃至Ｓ１００６の各段階は、図８の段階Ｓ８０１乃至Ｓ８０９と同様である。図１０では、制御部４４０が帯域要求に対する帯域割当をアクセス制御部５００から受信するまでに（Ｓ１００３）、処理部４２０から送信すべきデータを取得していない点が図８と異なる。制御部４４０は、送信すべきデータを有さない場合でも、アクセス制御部５００に対し、Ｓ１００３で割り当てられた帯域を用いて帯域要求を送信する（Ｓ１００４）。これにより、ひきつづきアクセス制御部５００から帯域割当をもらえるようにする。このとき、要求する帯域の量は、第２の実施形態のＳ８０４で行うように、最小限の帯域又は所定量の帯域としてもよい。

これにより、制御部４４０がアプリケーション４０１からのデータを有さない場合でも、割り当てられた帯域の少なくとも一部を有効に活用することができる。また、制御部４４０はアクセス制御部５００との間のシグナリングを継続することができるので、シグナリングのやり直しを回避し、次回のデータ送信に要する時間を短縮できる。

［第５の実施形態］
図４に示された通信システムの構成の例、及び図５に示された通信装置４００の構成の例は、第５の実施形態にも適用される。

第５の実施形態では、図５に示される制御部４４０は、送信部４０７が送信するパケットの長さを更に検出する。例えば、制御部４４０は、送信部４０７が直前に送信したパケットの長さを検出する。

或いは、送信部４０７が送信するパケット長毎に送信した頻度の統計をとり、最も頻繁に送信されているパケット長を検出してもよい。代案として、制御部４４０は、確立されたコネクション毎に、直前に送信されたバケット長又は頻繁に送信されているパケット長を検出してもよい。制御部４４０は、パケット長に上限を設定し、後述するように送信すべきデータがない場合に当該パケット長に基づき要求した帯域により生じるネットワーク資源の無駄を抑制してもよい。

図１１は、第５の実施形態による、通信装置４００とアクセス制御部５００との間のシグナリング手順の一例である。図１１では、制御部４４０がパケット長を検出及び通知する点が図７乃至図１０と異なる。上述の第１乃至第４の実施形態のいずれかに従いデータが送信された後（Ｓ１１０１）、制御部４４０は、上述のようにパケット長を検出する（Ｓ１１０２）。

制御部４４０は、帯域要求を送信するまでに（Ｓ１１０６）、処理部４２０から送信すべきデータを受信していない場合、アクセス制御部５００に対し、検出したパケット長を送信するために必要な帯域を要求する（Ｓ１１０６）。

これにより、帯域要求Ｓ１１０６を行う時点で、制御部４４０が処理部４２０から送信すべきデータを受信していない場合でも、Ｓ１１０７で帯域割当を受信するまでに送信データが用意されれば、送信データをＳ１１０７で割り当てられた帯域にて送信できることが高い確率で期待でき、制御部４４０が送信データを取得してから実際に送信するまでの時間を短縮可能である。なお、Ｓ１１０７で制御部４４０が帯域割当を受信するまでに処理部４２０から送信データを取得していない場合には、第４の実施形態で示したように、制御部４４０は次の送信のための帯域割当のみ送信することにより、割り当てられた帯域の少なくとも一部を有効に活用することができる。

［第６の実施形態］
図４に示された通信システムの構成の例、及び図５に示された通信装置４００の構成の例は、第６の実施形態にも適用される。

第６の実施形態によると、図５に示される制御部４４０は、送信要求を送信してから帯域割当を受信するまでの第１の応答時間を測定する。制御部４４０は、測定した第１の応答時間に依存して、送信要求又は帯域要求を送信するタイミングを調整する。第６の実施形態は、上述の第１乃至第５の実施形態のいずれと組み合わされてもよい。

図１２は、第６の実施形態による、通信装置４００とアクセス制御部５００との間のシグナリング手順の一例である。図１２の段階Ｓ１２０１〜Ｓ１２０３、Ｓ１２０５、Ｓ１２０６、Ｓ１２０８、Ｓ１２１０〜Ｓ１２１８は、図７の段階Ｓ７０１乃至Ｓ７０３、Ｓ７０４、Ｓ７０６、Ｓ７０７、Ｓ７０９と同様である。図１２では、制御部４４０が応答時間を測定し要求を送信するタイミングを調整する点が図７乃至図１１と異なる。

制御部４４０は、上述のようにアクセス制御部５００の応答時間を測定する（Ｓ１２０４、Ｓ１２０７）。制御部４４０は、送信要求を送信してから（Ｓ１２０２）帯域割当を受信するまで（Ｓ１２０３）の応答時間、および帯域要求を送信してから（Ｓ１２０６）帯域割当を受信するまで（Ｓ１２０７）の応答時間の合計が所定値より長い場合には、送信データが用意できてない段階で実施する、以降の送信要求を送信する（Ｓ１２１０）時間を所定の時間より早める（Ｓ１２０９）。また、制御部４４０は、応答時間が所定値より短い場合には、逆に送信要求を送信する（Ｓ１２１０）までの時間を所定の時間より遅くする（Ｓ１２０９）。所定の時間より早める、および遅くする量は、応答時間と前記所定値との差を用いてもよいし、これに係数を乗じる等の調整を入れてもよい。

これにより、制御部４４０は、アクセス制御部５００の応答時間に応じて適切なタイミングで送信要求を送信することができる。

また、上記手順においては、制御部４４０が送信要求を送信する（Ｓ１２１０）タイミングを制御する場合について説明した。別の例として、制御部４４０は、帯域要求を送信してから（Ｓ１２０５）帯域割当を受信するまで（Ｓ１２０６）の応答時間をもとに、第３の実施形態におけるＳ９０６の追加の帯域要求を行うかどうかを判断してもよい。

なお、タイミングの調整は、直前のデータ送信から次の送信要求又は帯域要求を送信するまでの時間を調整することにより行われてもよい。

また、制御部４４０は、段階Ｓ１２０４とＳ１２０７の両方により応答時間を計測してもよく、また両者の違いが少ないシステムにおいてはいずれか一方のみにより計測してもよい。

［第７の実施形態］
図１３は、第７の実施形態による、通信装置４００とアクセス制御部５００との間のシグナリング手順の例である。図１３の段階Ｓ１３０１、Ｓ１３１０〜Ｓ１３１５は、図１２の段階Ｓ１２０８、Ｓ１２１０〜Ｓ１２１３、Ｓ１２１８と同様である。図１３は、制御部４４０が上位層のプロトコルの間で送受信されるパケットから応答時間を測定する点が図１２と異なる。例えば、制御部４４０は、送信部４０７が送信するパケットのシーケンス番号を監視することにより（Ｓ１３０３）、応答時間を測定する（Ｓ１３０８）。

例えば、上位層のプロトコルがＴＣＰである場合には、制御部４４０は、送信部４０７から送出されるパケットのＴＣＰヘッダからシーケンス番号を検出する。制御部４４０は、送信部４０７が送信したパケット及び受信したパケットに含まれるシーケンス番号（ＳｅｑＮｏ）を検出する（Ｓ１３０３）。

図１３の例では、制御部４４０は、「１２３４５」のシーケンス番号を有するパケットを送信部４０７から送出してから、そのシーケンス番号を包含する確認応答パケットを受信するまでの第３の応答時間を測定する。制御部４４０は、送信部４０７が送信したパケットのシーケンス番号と送信した時刻を記録し（Ｓ１３０３）、及びＡｃｋパケットに含まれるシーケンス番号と受信した時刻も記録する（Ｓ１３０６）。

制御部４４０は、送信シーケンス番号とそれに対応する確認応答パケットについて送信した時刻と受信した時刻の差からパケットの往復伝搬遅延時間（ＲＴＴ：Round Trip Time）を算出し、第３の応答時間とする。制御部４４０は、測定した第３の応答時間に従い、送信すべきデータが用意できていないときにアクセス制御部５００へ送信要求を送信する（Ｓ１３１０）タイミングを決定する（Ｓ１３０９）。

ＴＣＰ等のように確認応答を持つプロトコルにおいては、ＲＴＴの周期でデータ送受信が発生する傾向があるため、送信データが途絶え次に送出するデータがない状態は、前回同様な状態になって以降ＲＴＴが経過するまで継続することが多い。したがって、このタイミングの決定の方法として、送信データが途切れている無送信の状態を検出し（Ｓ１３０８）、前に送信データが途切れた状態から新たな送信データが発生した時刻にＲＴＴを加え、さらに第１の実施形態における図７のＴ３に相当する時間遡ったタイミングを選択する（Ｓ１３０９）。実際の実装においては、他の環境要因や実装要因でＲＴＴの周期と同一のタイミングよりずれる場合があるため、制御部４４０は、当該選択されたタイミングに調整量を加えることにより、最適なタイミングを選択してもよい。

［第８の実施形態］
図４に示された通信システムの構成の例、及び図５に示された通信装置４００の構成の例は、第８の実施形態にも適用される。

図１４は、第８の実施形態による、通信装置４００とアクセス制御部５００との間のシグナリング手順の一例である。図１４の段階Ｓ１４０１乃至Ｓ１４０５は、図６の段階Ｓ６０１乃至Ｓ６０５と同様である。図１４は、制御部４４０が、コネクションの確立に加え、アプリケーションの種別も検出する点が図６と異なる。

制御部４４０は、コネクションの確立及びアプリケーションの種別を検出する（Ｓ１４０７）。

制御部４４０は、検出されたアプリケーションの種別に応じて、処理部４２０がアプリケーション４０１の実行により生成したデータを受信する前に、送信要求を送信するか否かを決定する。

例えば、上位層プロトコルとしてＴＣＰを用いる場合には、制御部４４０は、ＴＣＰヘッダのポート番号を検出することにより、アプリケーションの種別を決定する。

図１５は、アプリケーションの種別とポート番号の例を示す。制御部４４０は、送信するパケットのＴＣＰヘッダに含まれる宛先ポートに設定された値を検出する。例えば、制御部４４０は、ＳＹＮフラグが設定されたパケットのＴＣＰヘッダを調べることにより、コネクションが確立する前に使用されるアプリケーション４０１の種別を予測することができる。

図１５の１行目の例では、アプリケーション４０１の種別はＨＴＴＰ（HyperText Transfer Protocol）であり、宛先ポートは８０に設定される。ＨＴＴＰを用いる場合、アプリケーション４０１は短期間で終了するコネクションを生成することが予想される。従って、制御部４４０は、宛先ポートが８０のコネクションを検出した場合には、ＴＣＰコネクションを検出しても、実施の形態１〜６で説明した送信データがない状態での送信要求を行わず、処理部４２０から送信すべきデータを受信した後に、アクセス制御部５００との間でシグナリングを開始する。

これにより、送信すべきデータが続かないのに、事前に帯域要求を行うシグナリングシーケンスを実行してしまうことにより無駄に消費されるネットワーク資源を抑制することができる。

図１５の２行目の例では、アプリケーション４０１の種別はＴＥＬＮＥＴであり、宛先ポートは２３に設定される。ＴＥＬＮＥＴを用いる場合は、アプリケーション４０１は生成したコネクションに対し散発的にデータを生成することが予想される。従って、制御部４４０は、宛先ポートが２３のコネクションを検出した場合には、処理部４２０からアプリケーション４０１の実行により生成された送信すべきデータを受信した後に、アクセス制御部５００との間でシグナリングを開始する。

図１５の３行目の例では、アプリケーション４０１の種別はデータ転送用のＦＴＰ（File Transfer Protocol）であり、送信元ポート番号は２０に設定される。データ転送用のＦＴＰを用いる場合、処理部４２０がアプリケーション４０１の実行により定常的にデータを生成することが予想される。従って、制御部４４０は、送信元ポート番号が２０のコネクションを検出した場合、処理部４２０からアプリケーション４０１の実行により生成された送信すべきデータを受信する前に、アクセス制御部５００との間でシグナリングを開始する。

これにより、処理部４２０が送信すべきデータを間隔を空けて生成する場合には、制御部４４０が帯域割当を受信したにも拘わらず送信すべきデータを有さないという状況を防止することにより、不要な帯域要求を行うことによって発生するネットワーク資源の浪費を回避できる。また、処理部４２０が送信すべきデータを連続して生成する場合には、データの生成に先行してシグナリングを開始することにより、制御部４４０が送信すべきデータを受信してから送信するまでの遅延時間を短縮することができる。

［第９の実施形態］
図４に示された通信システムの構成の例、及び図５に示された通信装置４００の構成の例は、第９の実施形態にも適用される。

第８の実施形態では、図５に示される制御部４４０は、アクセス制御部５００による帯域の割り当てを更に監視する。

制御部４４０は、空いている帯域を検出した場合には、処理部４２０がアプリケーション４０１等の実行により生成した送信すべきデータを受信していなくても帯域要求を送信する。また、制御部４４０は、空いている帯域を検出しなかった場合には、処理部４２０がアプリケーション４０１等の実行により生成した送信すべきデータを受信した後に帯域要求のためのシグナリングを実行する。

これにより、制御部４４０は、ネットワークの負荷が高い場合にはデータの送信を抑制し、その他の場合にはデータを送信するためのシグナリングを事前に行うことができる。従って、ネットワーク資源が効率的に活用され、ネットワークに余裕がある場合には、制御部４４０が送信すべきデータを受信してから送信するまでの遅延時間を短縮することができる。

図１６は、第９の実施形態による、通信装置４００とアクセス制御部５００との間のシグナリング手順の一例である。図１６では、制御部４４０がアクセス制御部５００による帯域の割り当てを更に監視する点が図７と異なる。実施形態を明確に説明するため、処理部４２０がアプリケーション４０１等の実行により生成したデータを送信する手順は省略されている。

制御部４４０は、コネクション検出機能によりコネクションの確立を検出した後、シグナリング機能を起動する（Ｓ１６０１）。制御部４４０は、アクセス制御部５００がどれだけの帯域をネットワークに参加している４００Ａ、４００Ｂ等の通信装置に割り当てているかを監視する。

アクセス制御部５００による帯域の割り当てを監視する方法として、ＷｉＭＡＸに基づく通信を例に以下に説明する。図１７は、ＷｉＭＡＸで用いられるＯＦＤＭＡ（直交周波数分割多元接続：Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access）フレームの構成を示す。同図中、横軸は時間軸であり、ＯＦＤＭＡシンボルが並ぶ方向を示す。縦軸はサブチャネルが並ぶ方向を示す。

ＯＦＤＭＡフレームは、下りサブフレーム及び上りサブフレームを有し、両者の間には送受信の処理の切り替えのための時間ＴＴＧ（Transmit Transition Gap）が設けられる。

更に、下りサブフレームは、プリアンブル、ＦＣＨ（Frame Control Header）、ＤＬ−ＭＡＰ、ＵＬ−ＭＡＰ、複数の下り方向のバーストを有する。プリアンブルは、移動局がフレーム同期を実現するために必要なプリアンブル・シンボル・パターンを含む。ＦＣＨは、使用するサブチャネルや直後に位置するＤＬ−ＭＡＰに関する方法を含む。

ＤＬ−ＭＡＰは、下りサブフレームの下りバーストのマッピング情報を含む。移動局は、ＤＬ−ＭＡＰを受信し解析することにより、ＵＬ−ＭＡＰ、下りバースト（ＭＳ１宛、ＭＳ２宛）を識別する。

ＵＬ−ＭＡＰは、上りサブフレームの上りバーストのマッピング情報を含む。移動局は、ＵＬ−ＭＡＰを受信し解析することにより、上りバースト（ＭＳ１用、ＭＳ２用）を識別する。

バーストとは、フレーム内に割り当てられるデータ転送用のブロックである。

図１８はＵＬ−ＭＡＰの詳細な構成の例を示す。図１８に示されるように、ＵＬ−ＭＡＰは、ＵＬ−ＭＡＰ情報要素と称される、複数のＵＬ−ＭＡＰ ＩＥを有する。各ＵＬ−ＭＡＰ ＩＥは、上りのバーストを特定するコードであるＵＩＵＣ（Uplink Interval Usage Code）を有する。

ＵＩＵＣ＝１〜１０に設定されているＵＬ−ＭＡＰ ＩＥは、バーストの割り当て情報を伝達する。ＵＩＵＣ＝１４に設定されているＵＬ−ＭＡＰ ＩＥは、制御領域割り当て情報を含む。制御情報割り当て情報は、どの送信要求に対応した帯域割当かを示す、送信時期又は送信ＩＤ等の送信要求識別情報と、当該帯域割当により実際に使用されるＵＬ−ＭＡＰ ＩＥが有するＵＩＵＣの番号を伝達する。

図１８に示す例では、ＵＩＵＣ＝１４に設定されたＵＬ−ＭＡＰ ＩＥは、ＵＩＵＣ＝２に設定されたＵＬ−ＭＡＰ ＩＥによりバーストの割り当てが伝達されていることを示す。

ＵＬ−ＭＡＰ ＩＥに設定されたＵＩＵＣ＝１〜１０に基づき、図１８の右側に示されるように、ＵＣＤ（Uplink Channel Descriptor）により、各ＵＩＵＣの通信方式が伝達される。図１８の例では、ＵＩＵＣ＝１の通信方式として、変調方式＝ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）、通信の信頼性を向上させるためにシンボルを繰り返す回数を表す繰り返し数＝２が設定されている。ＵＣＤは、上りの物理層の特性を規定するＭＡＣマネジメント・メッセージ（上りチャネル記述子）である。従って、各ＵＬ−ＭＡＰ ＩＥを調べることにより、上りサブフレームのバーストの割り当てに空き帯域があるか否かを知ることができる。

制御部４４０は、シグナリング機能によりＵＬ−ＭＡＰ ＩＥを調べ、バーストの割り当て空き帯域を見付けた場合に、処理部４２０からデータを受信する前に、送信部４０７に送信要求を送信させシグナリングを開始する。また、バーストの割り当てに空き帯域がない場合に、制御部４４０は、処理部４２０からデータを受信した後に、シグナリング機能により送信部４０７に送信要求を送信させシグナリングを開始する。

バーストの割り当てに空き帯域があるか否かの判断は、単に空き帯域の有無により判断してもよく、又は所定値より多くの空き帯域が存在しているか否かによって判断してもよい。

［第１０の実施形態］
図４に示された通信システムの構成の例は、第１０の実施形態にも適用される。

図１９は、第１０の実施形態に係る装置１９１０及び通信インターフェース・モジュール１９２０の構成の一例である。図１９は、図５と同様の構成要素を有するが、装置１９１０と通信インターフェース・モジュール１９２０が別個である点が異なる。

通信インターフェース・モジュール１９２０に含まれる通信部４５０、受信部４０６、送信部４０７、制御部４４０は、上述の第１乃至第９の実施形態のいずれかに従って動作する。

［第１１の実施形態］
図４に示された通信システムの構成の例は、第１１の実施形態にも適用される。

第１１の実施形態では、通信方法が提供される。当該通信方法は、図５に示す通信装置４００又は図１９に示す通信インターフェース・モジュール１９２０において、上述の第１乃至第１０の実施形態のいずれかを実行する。

以上に説明した第１乃至第１１の実施形態の如何なる組み合わせが実施されてもよい。

以上に説明した第１乃至第１１の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
メディア・アクセス制御層より上位の層において、通信装置と宛先通信装置との間のコネクションの確立検出に基づいて、帯域要求メッセージの送信制御を行う制御部と、
該制御部の制御により、該帯域要求メッセージを送信する送信部とを備え、
該制御部は、該帯域要求メッセージの送信に応じて割り当てられる帯域を用いて、コネクション確立後に該制御部に到達するデータの送信を行うように前記送信部を制御する、
ことを特徴とする通信装置。
（付記２）
該制御部は、
該帯域要求メッセージを送信する前に、該データの送信に必要な帯域が確定しない場合に、該帯域要求メッセージにより所定量の帯域を要求し、
該帯域要求メッセージを送信する前に、該データの送信に必要な帯域が確定した場合に、該帯域要求メッセージにより該必要な帯域を要求する、付記１記載の通信装置。
（付記３）
該制御部は、
該データの送信に必要な帯域が確定した場合に、該帯域要求メッセージにより、該データの送信に必要な帯域と、該帯域要求メッセージを新たに送信するのに必要な帯域との合計の帯域を要求する、付記２記載の通信装置。
（付記４）
該制御部は、
該帯域要求メッセージの送信に応じて帯域を割り当てられるまでに、該データの送信に必要な帯域が確定しない場合に、該割り当てられた帯域を用いて該帯域要求メッセージを送信することにより次の該帯域要求メッセージの送信に必要な帯域を要求する、付記２記載の通信装置。
（付記５）
該制御部は、
複数の該通信装置のネットワークへのアクセスを制御するアクセス制御部による帯域の割り当てを更に監視し、
空いている帯域が検出された場合に、該データの送信に必要な帯域が確定する前に、該帯域要求メッセージを送信する、付記２記載の通信装置。
（付記６）
メディア・アクセス制御層より上位の層において、通信装置と宛先通信装置との間のコネクションの確立検出に基づいて、帯域要求メッセージの送信制御を行う制御部と、
該制御部の制御により、該帯域要求メッセージを送信する送信部とを備え、
該制御部は、該帯域要求メッセージの送信に応じて割り当てられる帯域を用いて、コネクション確立後に該制御部に到達するデータの送信を行うように前記送信部を制御する、
ことを特徴とする通信インターフェース・モジュール。
（付記７）
メディア・アクセス制御層より上位の層において、通信装置と宛先通信装置との間のコネクションの確立検出に基づいて、帯域要求メッセージの送信制御を行う段階と、
該帯域要求メッセージを送信する段階と、
該帯域要求メッセージの送信に応じて割り当てられる帯域を用いて、コネクション確立後にデータの送信を行う段階、を備えることを特徴とする通信方法。

１００Ａ、１００Ｂ 通信装置
１０１ アプリケーション
１０２ 通信インターフェース
１１０ 制御部
４００Ａ、４００Ｂ 通信装置
４０１ アプリケーション
４０３ オペレーティング・システム（ＯＳ）
４０５ ドライバ
４０６ 受信部
４０７ 送信部
４１０ 記憶部
４２０ 処理部
４３０ 通信インターフェース部
４４０ 制御部
４５０ 通信部
４６０ 通信メディア
５００ 制御部
６００ ネットワーク
１９１０ 装置
１９２０ 通信インターフェース・モジュール

Claims (6)

1. メディア・アクセス制御層より上位の層において、通信装置と宛先通信装置との間のパケット通信のためのコネクションの確立検出に基づいて、該パケット通信のためのシグナリングメッセージ又はデータの送信毎に該シグナリングメッセージ又はデータの送信に必要な帯域を要求する帯域要求メッセージの送信制御を行う制御部と、
   該制御部の制御により、該帯域要求メッセージを送信する送信部とを備え、
   該制御部は、
   該帯域要求メッセージの送信に応じて割り当てられる帯域を用いて、コネクション確立後に該制御部に到達するデータの送信を行うように前記送信部を制御し、
   該帯域要求メッセージを送信する前に、該データの送信に必要な帯域が確定しない場合に、該帯域要求メッセージにより所定量の帯域を要求し、
   該帯域要求メッセージを送信する前に、該データの送信に必要な帯域が確定した場合に、該帯域要求メッセージにより該必要な帯域を要求する、
   ことを特徴とする通信装置。
2. 該制御部は、
   該データの送信に必要な帯域が確定した場合に、該帯域要求メッセージにより、該データの送信に必要な帯域と、該帯域要求メッセージを新たに送信するのに必要な帯域との合計の帯域を要求する、請求項１記載の通信装置。
3. 該制御部は、
   該帯域要求メッセージの送信に応じて帯域を割り当てられるまでに、該データの送信に必要な帯域が確定しない場合に、該割り当てられた帯域を用いて該帯域要求メッセージを送信することにより次の該帯域要求メッセージの送信に必要な帯域を要求する、請求項１記載の通信装置。
4. 該制御部は、
   複数の該通信装置のネットワークへのアクセスを制御するアクセス制御部による帯域の割り当てを更に監視し、
   空いている帯域が検出された場合に、該データの送信に必要な帯域が確定する前に、該帯域要求メッセージを送信する、請求項１記載の通信装置。
5. メディア・アクセス制御層より上位の層において、通信装置と宛先通信装置との間のパケット通信のためのコネクションの確立検出に基づいて、該パケット通信のためのシグナリングメッセージ又はデータの送信毎に該シグナリングメッセージ又はデータの送信に必要な帯域を要求する帯域要求メッセージの送信制御を行う制御部と、
   該制御部の制御により、該帯域要求メッセージを送信する送信部とを備え、
   該制御部は、
   該帯域要求メッセージの送信に応じて割り当てられる帯域を用いて、コネクション確立後に該制御部に到達するデータの送信を行うように前記送信部を制御し、
   該帯域要求メッセージを送信する前に、該データの送信に必要な帯域が確定しない場合に、該帯域要求メッセージにより所定量の帯域を要求し、
   該帯域要求メッセージを送信する前に、該データの送信に必要な帯域が確定した場合に、該帯域要求メッセージにより該必要な帯域を要求する、
   ことを特徴とする通信インターフェース・モジュール。
6. メディア・アクセス制御層より上位の層において、通信装置と宛先通信装置との間のパケット通信のためのコネクションの確立検出に基づいて、該パケット通信のためのシグナリングメッセージ又はデータの送信毎に該シグナリングメッセージ又はデータの送信に必要な帯域を要求する帯域要求メッセージの送信制御を行う段階と、
   該帯域要求メッセージを送信する段階と、
   該帯域要求メッセージの送信に応じて割り当てられる帯域を用いて、コネクション確立後にデータの送信を行う段階、
   を備え、
   該帯域要求メッセージを送信する前に、該データの送信に必要な帯域が確定しない場合に、該帯域要求メッセージにより所定量の帯域を要求し、
   該帯域要求メッセージを送信する前に、該データの送信に必要な帯域が確定した場合に、該帯域要求メッセージにより該必要な帯域を要求する、ことを特徴とする通信方法。

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