JP5720007B2 - Mobile terminal device, communication device for communicating with the same, and communication network including them - Google Patents

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Description

この発明は、移動端末装置、それと通信を行う通信装置およびそれらを備えた通信ネットワークに関するものである。   The present invention relates to a mobile terminal device, a communication device that communicates with the mobile terminal device, and a communication network including them.

無線LAN(Local Area Network)やWiMAX等の様々な無線通信インフラの整備に伴い、複数の無線NIC(Network Interface Controller)を搭載した携帯端末の普及が進んでいる。これらの端末では、複数のNICを同時利用し、複数の無線ネットワークに対して適切な割合でトラフィックを分配することで、単一の無線ネットワークでは得られない高い通信品質(例えば、高スループットで、かつ、低遅延の通信)を達成することが期待できる。   With the development of various wireless communication infrastructures such as a wireless LAN (Local Area Network) and WiMAX, mobile terminals equipped with a plurality of wireless NICs (Network Interface Controllers) are becoming popular. In these terminals, by simultaneously using a plurality of NICs and distributing traffic at an appropriate ratio to a plurality of wireless networks, high communication quality (for example, high throughput, which cannot be obtained by a single wireless network, Moreover, it can be expected to achieve low-delay communication).

同種で、かつ、通信品質の比較的安定した複数の通信リンクの集約を可能とするためのデータリンク層レベルでのトラフィック分散方式が提案されている(非特許文献1)。   A traffic distribution method at the data link layer level for enabling aggregation of a plurality of communication links of the same type and relatively stable in communication quality has been proposed (Non-Patent Document 1).

また、MIPv6に基づき、ネットワーク層レベルでの複数のIPアドレスの集約を可能とするための方式が提案されている(非特許文献2)。通常のMIPv6では、単一のホームアドレス(HoA:Home Address)に対し、単一の気付アドレス(CoA:Care−of Address)のみを対応付けることが可能である。   Also, a method for enabling aggregation of a plurality of IP addresses at the network layer level based on MIPv6 has been proposed (Non-Patent Document 2). In normal MIPv6, only a single care-of address (CoA) can be associated with a single home address (HoA).

一方、この方式では、MIPv6を拡張することで、単一のHoAに対し、複数のCoAを対応付けることを可能とする。これによって、複数のNICを備える端末は、NICごとに異なったCoAを取得してHoAと対応付けることで、端末のHoA宛てのトラフィックをホームエージェント(HA:Home Agent)上で、その端末のHoAに対応した複数のCoAに分配することが可能となる。   On the other hand, in this method, it is possible to associate a plurality of CoAs with a single HoA by extending MIPv6. As a result, a terminal having a plurality of NICs obtains a different CoA for each NIC and associates it with the HoA, so that the traffic addressed to the HoA of the terminal is transferred to the HoA of the terminal on the home agent (HA). Distribution to a plurality of corresponding CoAs is possible.

更に、非特許文献2において提案されている方式等を基盤技術として用い、ネットワーク層レベルのトラフィック分散が実現されている(非特許文献3)。この方式では、端末が接続する複数のネットワークに対し、パケットを分配の単位として、それぞれのパケットを適切な割合で各ネットワークへ振り分けることで、単一のリンクでは得られない高いスループットを実現している。   Furthermore, traffic distribution at the network layer level is realized using the method proposed in Non-Patent Document 2 as a basic technology (Non-Patent Document 3). This method achieves high throughput that cannot be obtained with a single link by distributing packets to each network at an appropriate rate using a packet as a unit of distribution for multiple networks to which terminals are connected. Yes.

J. Duncanson, “Inverse Multiplexing,” IEEE Communications Magazine, Vol. 32, No. 4, pp.34-41, 1994.J. Duncanson, “Inverse Multiplexing,” IEEE Communications Magazine, Vol. 32, No. 4, pp.34-41, 1994. R. Wakikawa, V. Devarapalli, G. Tsirtsis, T. Ernst, and K. Nagami, “Multiple Care-of Addresses Registration,” RFC 5648, 2009.R. Wakikawa, V. Devarapalli, G. Tsirtsis, T. Ernst, and K. Nagami, “Multiple Care-of Addresses Registration,” RFC 5648, 2009. K. Chebrolu, B. Raman, and R. R. Rao, “A Network Layer Approach to Enable TCP over Multiple Interfaces,” Wireless Networks, pp. 637-650, 2005.K. Chebrolu, B. Raman, and R. R. Rao, “A Network Layer Approach to Enable TCP over Multiple Interfaces,” Wireless Networks, pp. 637-650, 2005.

しかし、非特許文献1の方式では、ISDN回線のような同種のデータリンク層のプロトコルに基づいた複数のリンクを集約することを想定しているため、複数の通信回線事業者が提供するアクセスネットワークを跨ったようなリンクを集約することが困難である。   However, in the method of Non-Patent Document 1, since it is assumed that a plurality of links based on the same kind of data link layer protocol such as an ISDN line are aggregated, an access network provided by a plurality of communication line operators It is difficult to aggregate links that straddle

また、非特許文献3の方式では、端末が持つ複数のNICに対し、パケットを分配の単位としてトラフィックの分散を行う。しかし、各ネットワークの通信品質の特性は、その通信方式のデータリンク層以下のプロトコルによって大きく異なる。例えば、WiFi網とWiMAX網では、MAC層のプロトコルとして、前者がコンテンションに基づくアクセス制御を行うのに対し、後者は、スケジューリングに基づくアクセス制御を行うため、両網のパケット送信における遅延特性は、大きく異なる。   Further, in the method of Non-Patent Document 3, traffic is distributed to a plurality of NICs possessed by a terminal using a packet as a unit of distribution. However, the communication quality characteristics of each network vary greatly depending on the protocol below the data link layer of the communication method. For example, in the WiFi network and the WiMAX network, as the MAC layer protocol, the former performs access control based on contention, whereas the latter performs access control based on scheduling, so the delay characteristics in packet transmission of both networks are ,to differ greatly.

このような遅延特性の異なる複数のネットワークに対し、パケット単位の分配を行うと、パケットの到着順の入れ替わりが頻発し、トランスポート層以上におけるスループットの低下や遅延の増大を招くという問題がある。   When distribution in units of packets is performed for a plurality of networks having different delay characteristics, there is a problem that the order of arrival of packets frequently changes, resulting in a decrease in throughput and an increase in delay in the transport layer and higher.

そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、トラフィック量の変動による輻輳の発生に耐性を持つ移動端末装置を提供することである。   Accordingly, the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a mobile terminal apparatus that is resistant to the occurrence of congestion due to fluctuations in traffic volume.

また、この発明の別の目的は、トラフィック量の変動による輻輳の発生に耐性を持つ移動端末装置と通信を行う通信装置を提供することである。   Another object of the present invention is to provide a communication device that communicates with a mobile terminal device that is resistant to the occurrence of congestion due to fluctuations in traffic volume.

更に、この発明の別の目的は、トラフィック量の変動による輻輳の発生に耐性を持つ移動端末装置を備えた通信ネットワークを提供することである。   Furthermore, another object of the present invention is to provide a communication network including a mobile terminal device that is resistant to the occurrence of congestion due to fluctuations in traffic volume.

この発明の実施の形態によれば、移動端末装置は、複数の無線通信器と、制御装置とを備える。複数の無線通信器の各々は、基地局を介して通信を行う。制御装置は、ネットワーク上に設置された通信装置と複数の無線通信器との間の通信を制御する。そして、制御装置は、通信装置から基地局を介して各無線通信器まで到るネットワーク上のパスであり、かつ、通信装置から無線通信器への方向と無線通信器から通信装置への方向とを区別するパスを経路として定義し、経路上におけるトラフィックの流れをフローとして定義した場合、フローが通っている全ての経路の容量と全ての経路の利用可能帯域とを検出し、全ての経路のうちのいずれかの経路の容量がオーバーしたとき、全ての経路の利用可能帯域の最小値が最大になるように、容量がオーバーした経路を通るフローを別の経路へ移動させる。   According to the embodiment of the present invention, the mobile terminal device includes a plurality of wireless communication devices and a control device. Each of the plurality of wireless communication devices performs communication via a base station. The control device controls communication between a communication device installed on the network and a plurality of wireless communication devices. The control device is a network path from the communication device to each wireless communication device via the base station, and the direction from the communication device to the wireless communication device and the direction from the wireless communication device to the communication device. If the path that distinguishes the path is defined as a route, and the traffic flow on the route is defined as a flow, the capacity of all the routes through which the flow passes and the available bandwidth of all the routes are detected. When the capacity of any one of the paths exceeds, the flow passing through the path whose capacity has exceeded is moved to another path so that the minimum value of the usable bandwidth of all the paths becomes maximum.

この発明の実施の形態によれば、通信装置は、ネットワーク上に設置された通信装置であって、通信器と、制御装置とを備える。通信器は、基地局を介して通信を行う。制御装置は、移動端末装置に装備された複数の無線通信器と通信器との間の通信を制御する。複数の無線通信器の各々は、基地局を介して通信器と通信を行う。制御装置は、通信器から基地局を介して各無線通信器まで到るネットワーク上のパスであり、かつ、通信器から無線通信器への方向と無線通信器から通信器への方向とを区別するパスを経路として定義し、経路上におけるトラフィックの流れをフローとして定義した場合、フローが通っている全ての経路の容量と、全ての経路の利用可能帯域とを検出し、全ての経路のうちのいずれかの経路の容量がオーバーしたとき、全ての経路の利用可能帯域の最小値が最大になるように、容量がオーバーした経路を通るフローを別の経路へ移動させる。   According to the embodiment of the present invention, the communication device is a communication device installed on a network, and includes a communication device and a control device. The communication device performs communication via the base station. The control device controls communication between the plurality of wireless communication devices equipped in the mobile terminal device and the communication device. Each of the plurality of wireless communication devices communicates with the communication device via the base station. The control device is a network path from the communication device to each wireless communication device via the base station, and distinguishes the direction from the communication device to the wireless communication device and the direction from the wireless communication device to the communication device. If the path to be used is defined as a route, and the flow of traffic on the route is defined as a flow, the capacity of all the routes through which the flow passes and the available bandwidth of all the routes are detected. When the capacity of any of the paths exceeds, the flow passing through the path whose capacity has exceeded is moved to another path so that the minimum value of the available bandwidth of all the paths becomes maximum.

更に、この発明の実施の形態によれば、通信ネットワークは、複数の移動端末装置と、通信装置と、制御装置とを備える。複数の移動端末装置の各々は、複数の無線通信器を装備している。通信装置は、ネットワーク上に設置され、基地局を介して複数の移動端末装置と通信を行う。制御装置は、複数の移動端末装置と通信装置との間の無線通信を制御する。複数の無線通信器の各々は、基地局を介して通信装置と通信を行う。制御装置は、通信装置から基地局を介して各無線通信器まで到るネットワーク上のパスであり、かつ、通信装置から無線通信器への方向と無線通信器から通信装置への方向とを区別するパスを経路として定義し、経路上におけるトラフィックの流れをフローとして定義した場合、フローが通っている全ての経路の容量と、全ての経路の利用可能帯域とを検出し、全ての経路のうちのいずれかの経路の容量がオーバーしたとき、全ての経路の利用可能帯域の最小値が最大になるように、容量がオーバーした経路を通るフローを別の経路へ移動させる。   Furthermore, according to the embodiment of the present invention, the communication network includes a plurality of mobile terminal devices, a communication device, and a control device. Each of the plurality of mobile terminal devices is equipped with a plurality of wireless communication devices. The communication device is installed on the network and communicates with a plurality of mobile terminal devices via the base station. The control device controls wireless communication between the plurality of mobile terminal devices and the communication device. Each of the plurality of wireless communication devices communicates with the communication device via the base station. The control device is a path on the network from the communication device to each wireless communication device via the base station, and distinguishes the direction from the communication device to the wireless communication device and the direction from the wireless communication device to the communication device. If the path to be used is defined as a route, and the flow of traffic on the route is defined as a flow, the capacity of all the routes through which the flow passes and the available bandwidth of all the routes are detected. When the capacity of any of the paths exceeds, the flow passing through the path whose capacity has exceeded is moved to another path so that the minimum value of the available bandwidth of all the paths becomes maximum.

この発明の実施の形態においては、制御装置は、通信器と移動端末装置の無線通信器との間の全経路の利用可能帯域の最小値が最大になるように容量がオーバーフローしている経路を通るフローを別の経路へ移動させる。その結果、通信ネットワークの利用可能帯域に最大限の余裕が生まれる。   In the embodiment of the present invention, the control device selects a route whose capacity overflows so that the minimum value of the usable bandwidth of all routes between the communication device and the wireless communication device of the mobile terminal device is maximized. Move the flow through to another path. As a result, a maximum margin is created in the usable bandwidth of the communication network.

従って、トラフィック量の変動による輻輳の発生に対して耐性を持つことができる。   Accordingly, it is possible to withstand the occurrence of congestion due to fluctuations in traffic volume.

この発明の実施の形態による通信ネットワークの概略図である。1 is a schematic diagram of a communication network according to an embodiment of the present invention. 図1に示すホームエージェントの構成図である。It is a block diagram of the home agent shown in FIG. 図1に示す移動端末装置の構成図である。It is a block diagram of the mobile terminal apparatus shown in FIG. 経路およびフローを説明するための図である。It is a figure for demonstrating a path | route and a flow. 経路の容量と利用可能帯域との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the capacity | capacitance of a path | route, and an available zone | band. 送信レートおよび受信レートを測定するノードを示す図である。It is a figure which shows the node which measures a transmission rate and a reception rate. 経路の容量のオーバーフローの概念図である。It is a conceptual diagram of the overflow of the capacity | capacitance of a path | route. 経路の集約の概念図である。It is a conceptual diagram of route aggregation. フローの移動の要否を判定する条件を示す図である。It is a figure which shows the conditions which determine the necessity of the movement of a flow. フローの移動の概念図である。It is a conceptual diagram of the movement of a flow. フロー分配アルゴリズムを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a flow distribution algorithm. フローを移動する全体の動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the whole operation | movement which moves a flow.

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。   Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

図1は、この発明の実施の形態による通信ネットワークの概略図である。図1を参照して、この発明の実施の形態による通信ネットワーク100は、ホームエージェント10と、ネットワーク20と、アクセスポイント30,40,50と、移動端末装置60,70と、端末装置80,90とを備える。   FIG. 1 is a schematic diagram of a communication network according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a communication network 100 according to an embodiment of the present invention includes a home agent 10, a network 20, access points 30, 40, 50, mobile terminal devices 60, 70, and terminal devices 80, 90. With.

ホームエージェント10は、ネットワーク20上に配置される。そして、ホームエージェント10は、ネットワーク20およびアクセスポイント30,40,50を介して移動端末装置60,70からパケットを受信し、その受信したパケットを端末装置80,90へ送信する。また、ホームエージェント10は、端末装置80,90からパケットを受信し、その受信したパケットをネットワーク20および基地局30,40,50を介して移動端末装置60,70へ送信する。   The home agent 10 is arranged on the network 20. The home agent 10 receives packets from the mobile terminal devices 60 and 70 via the network 20 and the access points 30, 40 and 50, and transmits the received packets to the terminal devices 80 and 90. The home agent 10 receives packets from the terminal devices 80 and 90 and transmits the received packets to the mobile terminal devices 60 and 70 via the network 20 and the base stations 30, 40 and 50.

更に、ホームエージェント10は、後述する方法によって、自己と移動端末装置60,70との間の通信を制御する。   Further, the home agent 10 controls communication between the home agent 10 and the mobile terminal devices 60 and 70 by a method described later.

アクセスポイント30は、有線ケーブルによってネットワーク20に接続される。そして、アクセスポイント30は、例えば、WiFiのネットワークを形成する。アクセスポイント30は、ホームエージェント10からパケットを受信し、その受信したパケットを無線通信によって移動端末装置60へ送信する。また、アクセスポイント30は、移動端末装置60から無線通信によってパケットを受信し、その受信したパケットをホームエージェント10へ送信する。   The access point 30 is connected to the network 20 by a wired cable. The access point 30 forms a WiFi network, for example. The access point 30 receives a packet from the home agent 10 and transmits the received packet to the mobile terminal device 60 by wireless communication. In addition, the access point 30 receives a packet from the mobile terminal device 60 through wireless communication, and transmits the received packet to the home agent 10.

アクセスポイント40は、有線ケーブルによってネットワーク20に接続される。そして、アクセスポイント40は、例えば、WiFiのネットワークを形成する。アクセスポイント40は、ホームエージェント10からパケットを受信し、その受信したパケットを無線通信によって移動端末装置60または移動端末装置70へ送信する。また、アクセスポイント40は、移動端末装置60または移動端末装置70から無線通信によってパケットを受信し、その受信したパケットをホームエージェント10へ送信する。   The access point 40 is connected to the network 20 by a wired cable. The access point 40 forms a WiFi network, for example. The access point 40 receives a packet from the home agent 10 and transmits the received packet to the mobile terminal device 60 or the mobile terminal device 70 by wireless communication. Further, the access point 40 receives a packet from the mobile terminal device 60 or the mobile terminal device 70 by wireless communication, and transmits the received packet to the home agent 10.

アクセスポイント50は、有線ケーブルによってネットワーク20に接続される。そして、アクセスポイント50は、例えば、WiMAXのネットワークを形成する。アクセスポイント50は、ホームエージェント10からパケットを受信し、その受信したパケットを無線通信によって移動端末装置70へ送信する。また、アクセスポイント50は、移動端末装置70から無線通信によってパケットを受信し、その受信したパケットをホームエージェント10へ送信する。   The access point 50 is connected to the network 20 by a wired cable. The access point 50 forms a WiMAX network, for example. The access point 50 receives a packet from the home agent 10 and transmits the received packet to the mobile terminal device 70 by wireless communication. In addition, the access point 50 receives a packet from the mobile terminal device 70 by wireless communication, and transmits the received packet to the home agent 10.

移動端末装置60は、WiFi(IEEE802.11)、WiMAX(IEEE802.16)および3G(W−CDMA,CDMA 2000)等のいずれかの無線通信方式でアクセスポイント30,40と無線通信を行う。   The mobile terminal device 60 performs wireless communication with the access points 30 and 40 by any wireless communication method such as WiFi (IEEE802.11), WiMAX (IEEE802.16), and 3G (W-CDMA, CDMA2000).

また、移動端末装置70は、WiFi(IEEE802.11)、WiMAX(IEEE802.16)および3G(W−CDMA,CDMA 2000)等のいずれかの無線通信方式でアクセスポイント40,50と無線通信を行う。   In addition, the mobile terminal device 70 performs wireless communication with the access points 40 and 50 by any wireless communication method such as WiFi (IEEE802.11), WiMAX (IEEE802.16), and 3G (W-CDMA, CDMA2000). .

端末装置80,90の各々は、有線ケーブルによってホームエージェント10に接続される。そして、端末装置80,90の各々は、移動端末装置60,70宛てのパケットをホームエージェント10へ送信し、自己宛てのパケットをホームエージェント10から受信する。   Each of the terminal devices 80 and 90 is connected to the home agent 10 by a wired cable. Each of the terminal devices 80 and 90 transmits a packet addressed to the mobile terminal devices 60 and 70 to the home agent 10 and receives a packet addressed to itself from the home agent 10.

図2は、図1に示すホームエージェント10の構成図である。図2を参照して、ホームエージェント10は、通信器11,13と、制御装置12とを含む。   FIG. 2 is a configuration diagram of the home agent 10 shown in FIG. Referring to FIG. 2, home agent 10 includes communication devices 11 and 13 and control device 12.

通信器11は、有線ケーブルを介してアクセスポイント30,40,50からパケットを受信し、その受信したパケットを制御装置12へ出力する。   The communication device 11 receives a packet from the access points 30, 40, 50 via a wired cable, and outputs the received packet to the control device 12.

また、通信器11は、制御装置12からパケットを受け、その受けたパケットを有線ケーブルを介してアクセスポイント30,40,50へ送信する。   The communication device 11 receives a packet from the control device 12, and transmits the received packet to the access points 30, 40, and 50 via a wired cable.

制御装置12は、通信器11からパケットを受ける。そして、制御装置12は、その受けたパケットの送信先が端末装置80,90である場合、そのパケットを通信器13へ出力する。また、制御装置12は、その受けたパケットの送信先がホームエージェント10である場合、そのパケットを受理する。   The control device 12 receives a packet from the communication device 11. When the destination of the received packet is the terminal device 80 or 90, the control device 12 outputs the packet to the communication device 13. In addition, when the transmission destination of the received packet is the home agent 10, the control device 12 receives the packet.

また、制御装置12は、通信器13からパケットを受け、その受けたパケットを通信器11へ出力する。   The control device 12 receives a packet from the communication device 13 and outputs the received packet to the communication device 11.

更に、制御装置12は、後述する方法によって、通信器11と移動端末装置60,70との間の通信を制御する。   Furthermore, the control device 12 controls communication between the communication device 11 and the mobile terminal devices 60 and 70 by a method described later.

通信器13は、制御装置12からパケットを受け、その受けたパケットを端末装置80,90へ送信する。また、通信器13は、端末装置80,90からパケットを受信し、その受信したパケットを制御装置12へ出力する。   The communication device 13 receives a packet from the control device 12 and transmits the received packet to the terminal devices 80 and 90. The communication device 13 receives packets from the terminal devices 80 and 90, and outputs the received packets to the control device 12.

図3は、図1に示す移動端末装置60の構成図である。図3を参照して、移動端末装置60は、アンテナ61,62と、無線通信器63,64とを含む。   FIG. 3 is a configuration diagram of the mobile terminal device 60 shown in FIG. Referring to FIG. 3, mobile terminal apparatus 60 includes antennas 61 and 62 and radio communication devices 63 and 64.

無線通信器63は、WiFiの通信方式に従ってアクセスポイント30とアンテナ61を介して無線通信を行う。また、無線通信器64は、WiFiの通信方式に従ってアクセスポイント40とアンテナ62を介して無線通信を行う。   The wireless communication device 63 performs wireless communication via the access point 30 and the antenna 61 in accordance with the WiFi communication method. The wireless communication device 64 performs wireless communication with the access point 40 and the antenna 62 in accordance with the WiFi communication method.

このように、無線通信器63,64は、同じ通信方式または異なる通信方式に従ってそれぞれアクセスポイント30,40と無線通信を行う。   As described above, the wireless communication devices 63 and 64 perform wireless communication with the access points 30 and 40, respectively, according to the same communication method or different communication methods.

なお、図1に示す移動端末装置70も、図3に示す移動端末装置60と同じ構成からなる。   1 also has the same configuration as the mobile terminal device 60 shown in FIG.

図4は、経路およびフローを説明するための図である。図4を参照して、経路r1は、ホームエージェント10の通信器11、アクセスポイント30および移動端末装置60の無線通信器63からなるパスである。   FIG. 4 is a diagram for explaining a route and a flow. With reference to FIG. 4, a route r <b> 1 is a path including the communication device 11 of the home agent 10, the access point 30, and the wireless communication device 63 of the mobile terminal device 60.

また、経路r2は、移動端末装置60の無線通信器63、アクセスポイント30およびホームエージェント10の通信器11からなるパスである。   The route r2 is a path including the wireless communication device 63 of the mobile terminal device 60, the access point 30, and the communication device 11 of the home agent 10.

更に、経路r3は、移動端末装置60の無線通信器64、アクセスポイント40およびホームエージェント10の通信器11からなるパスである。   Furthermore, the route r3 is a path including the wireless communication device 64 of the mobile terminal device 60, the access point 40, and the communication device 11 of the home agent 10.

更に、経路r4は、ホームエージェント10の通信器11、アクセスポイント40および移動端末装置60の無線通信器64からなるパスである。   Further, the route r4 is a path including the communication device 11 of the home agent 10, the access point 40, and the wireless communication device 64 of the mobile terminal device 60.

このように、経路r1〜r4は、ホームエージェント10の通信器11と、移動端末装置60,70の無線通信器63,64との間のパスからなる。そして、経路r1〜r4は、方向が異なれば、別の経路になる。従って、この発明の実施の形態においては、経路とは、ホームエージェント10からアクセスポイント30,40,50を介して各無線通信器63,64まで到るネットワーク上のパスであり、かつ、ホームエージェント10から無線通信器63,64への方向と無線通信器63,64からホームエージェント10への方向とを区別するパスとして定義される。   As described above, the routes r1 to r4 include a path between the communication device 11 of the home agent 10 and the wireless communication devices 63 and 64 of the mobile terminal devices 60 and 70. The routes r1 to r4 are different routes if the directions are different. Therefore, in the embodiment of the present invention, the route is a path on the network from the home agent 10 to the wireless communication devices 63 and 64 via the access points 30, 40 and 50, and the home agent. 10 is defined as a path that distinguishes the direction from the wireless communication devices 63 and 64 to the home agent 10 from the wireless communication devices 63 and 64.

また、この発明の実施の形態においては、フローとは、経路上におけるトラフィックの流れとして定義される。   In the embodiment of the present invention, a flow is defined as a traffic flow on a route.

そして、フローを識別する方法として次の2つの方法のいずれかが用いられる。まず、一つ目の方法は、送信元IPアドレス、受信先IPアドレス、送信元ポート番号、受信先ポート番号およびトランスポート層識別番号を用いてフローを識別する。もう一つの方法は、IPv6パケットに対して用いられ、送信元IPアドレス、受信先IPアドレス、およびフローラベルを用いてフローを識別する。   One of the following two methods is used as a method for identifying the flow. First, the first method identifies a flow using a transmission source IP address, a reception destination IP address, a transmission source port number, a reception destination port number, and a transport layer identification number. Another method is used for IPv6 packets and identifies a flow using a source IP address, a destination IP address, and a flow label.

更に、この発明の実施の形態においては、経路の容量とは、あるフローをある経路に流すときに、その経路を流れる他のフローが存在しない場合において、そのフローが達成可能な最大レートを言い、bps単位で表される。   Furthermore, in the embodiment of the present invention, the capacity of a path means the maximum rate that can be achieved when a flow is caused to flow through a path and there is no other flow that flows through the path. , Expressed in units of bps.

更に、この発明の実施の形態においては、利用可能帯域とは、あるフローをある経路に流すとき、その経路を流れる他のフローの受信レートに影響を与えない範囲内で、そのフローが達成可能な最大レートを言う。そして、利用可能帯域は、フローの送信レートと受信レートとを用いて後述する方法によって算出される。   Furthermore, in the embodiment of the present invention, the available bandwidth means that when a certain flow is caused to flow in a certain route, that flow can be achieved within a range that does not affect the reception rate of other flows that flow in that route. Say the maximum rate. The available bandwidth is calculated by a method described later using the flow transmission rate and the reception rate.

図5は、経路の容量と利用可能帯域との関係を示す図である。図5を参照して、利用可能帯域は、経路の容量から消費帯域を減算することによって算出される。   FIG. 5 is a diagram illustrating the relationship between the path capacity and the available bandwidth. Referring to FIG. 5, the available bandwidth is calculated by subtracting the consumed bandwidth from the path capacity.

図6は、送信レートおよび受信レートを測定するノードを示す図である。図6を参照して、ホームエージェント10から移動端末装置60の方向へ流れるフローは、ダウンリンクフローである。また、移動端末装置60からホームエージェント10の方向へ流れるフローは、アップリンクフローである。   FIG. 6 is a diagram illustrating a node that measures a transmission rate and a reception rate. Referring to FIG. 6, the flow that flows from home agent 10 toward mobile terminal device 60 is a downlink flow. The flow that flows from the mobile terminal device 60 toward the home agent 10 is an uplink flow.

そして、ダウンリンクフローにおいては、ホームエージェント10の通信器11は、送信レートを測定し、移動端末装置60の無線通信器63(または無線通信器64)は、受信レートを測定する。また、アップリンクフローにおいては、移動端末装置60の無線通信器63(または無線通信器64)は、送信レートを測定し、ホームエージェント10の通信器11は、受信レートを測定する。   In the downlink flow, the communication device 11 of the home agent 10 measures the transmission rate, and the wireless communication device 63 (or the wireless communication device 64) of the mobile terminal device 60 measures the reception rate. In the uplink flow, the radio communication device 63 (or the radio communication device 64) of the mobile terminal device 60 measures the transmission rate, and the communication device 11 of the home agent 10 measures the reception rate.

この場合、送信レートおよび受信レートは、単位時間当たりのビット数(bps)で表される。   In this case, the transmission rate and the reception rate are represented by the number of bits per unit time (bps).

あるフローの送信レートは、例えば、OS内部において、そのフローに属するパケットをt秒当たりにnパケット送信処理したとして、各パケットp(i=1,2,・・・,n)のビット数をB(p)とすると、送信レートは、(SUM i=1B(p))/tによって表される。受信レートも、同様にして算出される。 The transmission rate of a certain flow is, for example, the number of bits of each packet p i (i = 1, 2,..., N), assuming that n packets are transmitted per t seconds within the OS. Is B (p i ), the transmission rate is represented by (SUM n i = 1 B (p i )) / t. The reception rate is calculated in the same way.

なお、表記SUMは、i=1,2,・・・,nについて、B(p)の和を演算することを意味する。 The notation SUM means that the sum of B ( pi ) is calculated for i = 1, 2,..., N.

そして、移動端末装置60,70の無線通信器63(または無線通信器64)は、その測定した送信レートおよび受信レートを定期的にホームエージェント10の制御装置12へ送信する。   Then, the wireless communication device 63 (or the wireless communication device 64) of the mobile terminal devices 60 and 70 periodically transmits the measured transmission rate and reception rate to the control device 12 of the home agent 10.

ある経路rにおいて、その経路を通る全てのフローの集合をF(r)とする。また、経路rを通るフローf∈F(r)に対して、そのフローfの送信レートをS(f)とし、受信レートをR(f)とする。   In a certain route r, a set of all flows passing through the route is defined as F (r). For a flow fεF (r) passing through the route r, the transmission rate of the flow f is S (f) and the reception rate is R (f).

そうすると、ある経路において、その経路の容量がオーバーしていない状態とは、その経路を通る全てのフローにおいて、送信レートS(f)と等しい受信レートR(f)が達成されている状態を言う。即ち、経路rの容量がオーバーしていない状態とは、経路rについて次式が成立していることを言う。   Then, a state where the capacity of the route does not exceed in a certain route means a state where a reception rate R (f) equal to the transmission rate S (f) is achieved in all flows passing through the route. . That is, the state where the capacity of the route r is not over means that the following equation is established for the route r.

Figure 0005720007
Figure 0005720007

また、経路rの容量がオーバーしている状態とは、経路rについて次式が成立していることを言う。   Moreover, the state where the capacity of the route r is over means that the following equation is established for the route r.

Figure 0005720007
Figure 0005720007

図7は、経路の容量のオーバーフローの概念図である。図7の(a)を参照して、8Mbpsの容量を有する経路を2つのフローが流れている。そして、一方のフローの送信レートが3Mbpsであり、他方のフローの送信レートが2Mbpsである。また、一方のフローの受信レートが3Mbpsであり、他方のフローの受信レートが2Mbpsである。   FIG. 7 is a conceptual diagram of the capacity overflow of the path. With reference to (a) of FIG. 7, two flows are flowing through a path having a capacity of 8 Mbps. The transmission rate of one flow is 3 Mbps, and the transmission rate of the other flow is 2 Mbps. Also, the reception rate of one flow is 3 Mbps, and the reception rate of the other flow is 2 Mbps.

従って、8Mbpsの容量を有する経路を取る2つのフローにおいて、送信レートと等しい受信レートが達成されている。即ち、経路の容量がオーバーフローしていない。   Therefore, a reception rate equal to the transmission rate is achieved in two flows that take a path having a capacity of 8 Mbps. That is, the path capacity does not overflow.

図7の(b)を参照して、8Mbpsの容量を有する経路を2つのフローが流れている。そして、一方のフローの送信レートが7Mbpsであり、他方のフローの送信レートが4Mbpsである。また、一方のフローの受信レートが5Mbpsであり、他方のフローの受信レートが3Mbpsである。   Referring to FIG. 7B, two flows are flowing through a path having a capacity of 8 Mbps. The transmission rate of one flow is 7 Mbps, and the transmission rate of the other flow is 4 Mbps. The reception rate of one flow is 5 Mbps, and the reception rate of the other flow is 3 Mbps.

従って、8Mbpsの容量を有する経路を取る2つのフローにおいて、送信レートと等しい受信レートが達成されておらず、受信レートの総和(=8Mbps)が送信レートの総和(=11Mbps)よりも小さい。即ち、経路の容量がオーバーフローしている。この場合、受信レートの総和(=8Mbps)は、その経路の容量を表す。   Therefore, in two flows taking a path having a capacity of 8 Mbps, a reception rate equal to the transmission rate is not achieved, and the sum of the reception rates (= 8 Mbps) is smaller than the sum of the transmission rates (= 11 Mbps). That is, the path capacity overflows. In this case, the sum of the reception rates (= 8 Mbps) represents the capacity of the route.

ホームエージェント10の制御装置12は、通信器11が測定した送信レートおよび受信レートと、移動端末装置60,70の無線通信器63,64が測定した送信レートおよび受信レートとを定期的に収集する。   The control device 12 of the home agent 10 periodically collects the transmission rate and reception rate measured by the communication device 11 and the transmission rate and reception rate measured by the wireless communication devices 63 and 64 of the mobile terminal devices 60 and 70. .

そして、ホームエージェント10の制御装置12は、その収集した送信レートおよび受信レートに基づいて、通信器11と、移動端末装置60,70の無線通信器63,64との間の全ての経路のうち少なくとも1つの経路の容量がオーバーフローしているか否かを判定する。即ち、ホームエージェント10の制御装置12は、その収集した送信レートおよび受信レートに基づいて、式(2)が成立するか否かを判定することによって、全ての経路のうち少なくとも1つの経路の容量がオーバーフローしているか否かを判定する。   And the control apparatus 12 of the home agent 10 is based on the collected transmission rate and reception rate, among all the paths between the communication apparatus 11 and the wireless communication apparatuses 63 and 64 of the mobile terminal apparatuses 60 and 70. It is determined whether the capacity of at least one path has overflowed. That is, the control device 12 of the home agent 10 determines whether or not Expression (2) is satisfied based on the collected transmission rate and reception rate, thereby determining the capacity of at least one of all the routes. It is determined whether or not the overflow has occurred.

ホームエージェント10の制御装置12は、全ての経路のうち少なくとも1つの経路の容量がオーバーフローしていると判定したとき、通信器11と、移動端末装置60,70の無線通信器63,64との間の全ての経路における利用可能帯域の最小値が最大になるように、容量がオーバーフローしている経路のフローを別の経路へ移動させる。これを「フロー分配アルゴリズム」と言う。   When the control device 12 of the home agent 10 determines that the capacity of at least one of the routes has overflowed, the communication device 11 and the wireless communication devices 63 and 64 of the mobile terminal devices 60 and 70 The flow of the path whose capacity has overflowed is moved to another path so that the minimum value of the available bandwidth in all the paths in between is maximized. This is called a “flow distribution algorithm”.

この場合、ホームエージェント10の制御装置12は、ある経路rにおいて式(2)が成立すれば、経路rの容量をSUMf∈F(r)R(f)と推定する。 In this case, the control device 12 of the home agent 10 estimates the capacity of the route r as SUM fεF (r) R (f) if the equation (2) is established in a certain route r.

各経路の容量は、時間の経過とともに、その時点で最新の送信レートおよび受信レートを用いて更新される。実際の環境においては、フローの送信レートと受信レートとの測定誤差により、実際には、経路の容量がオーバーフローしていないにも拘わらず、式(2)が成立してしまう場合がある。このような場合に経路の容量の推定値が誤った値に更新されるのを防止するために、ホームエージェント10の制御装置12は、閾値Tを保持しており、次式が成立する経路においてのみ、経路の容量を更新する。   The capacity of each path is updated with the passage of time using the latest transmission rate and reception rate at that time. In an actual environment, due to a measurement error between the flow transmission rate and the reception rate, the equation (2) may actually be satisfied even though the path capacity does not overflow. In such a case, in order to prevent the estimated value of the capacity of the route from being updated to an incorrect value, the control device 12 of the home agent 10 holds the threshold value T, and in the route where the following equation is established. Only update the capacity of the route.

Figure 0005720007
Figure 0005720007

なお、閾値Tは、例えば、1Mbpsに設定される。   Note that the threshold T is set to 1 Mbps, for example.

また、経路の容量は、式(2)が成立して初めて推定されるため、ホームエージェント10の制御装置12は、制御の初期段階においては、容量の推定が一度も行なわれない経路に関しては、初期値を与え、それを経路の容量とみなしてフロー分配アルゴリズムを実行する。経路の容量の初期値は、例えば、10Mbpsに設定される。   In addition, since the capacity of the route is estimated only after the expression (2) is established, the control device 12 of the home agent 10 determines that the capacity is not estimated once in the initial stage of control. Given an initial value, consider it as the capacity of the path and execute the flow distribution algorithm. The initial value of the capacity of the route is set to 10 Mbps, for example.

図8は、経路の集約の概念図である。無線通信環境においては、ある経路の容量は、他の経路と共有されることが多い。例えば、図8に示すように、2つの移動端末装置60,70が同じアクセスポイント40に接続して通信を行う場合を想定する。   FIG. 8 is a conceptual diagram of route aggregation. In a wireless communication environment, the capacity of a certain route is often shared with other routes. For example, as shown in FIG. 8, it is assumed that two mobile terminal devices 60 and 70 are connected to the same access point 40 for communication.

下り方向(ホームエージェント10から移動端末装置60,70への方向)の経路に関しては、各移動端末装置60,70ごとに1つの経路が存在するため、上述した経路の容量の推定値は、各経路ごとに算出される。   Regarding the route in the downlink direction (direction from the home agent 10 to the mobile terminal devices 60 and 70), since there is one route for each mobile terminal device 60 and 70, the estimated value of the capacity of the route described above is Calculated for each route.

しかし、実際には、2つの移動端末装置60,70は、両方とも同じアクセスポイント40の電波範囲内に位置し、お互いに空間を共有して無線通信を行なう。その結果、例えば、WiFiによるアクセス制御の元では、2つの移動端末装置60,70は、アクセスポイント40と同時に無線通信を行なうことができず、どの瞬間においても、アクセスポイント40と通信可能であるのは、移動端末装置60,70のいずれか一方の移動端末装置である。従って、移動端末装置60と移動端末装置70とは、お互いに経路の容量を共有している状態である。   However, in practice, the two mobile terminal devices 60 and 70 are both located within the radio wave range of the same access point 40 and perform wireless communication while sharing a space with each other. As a result, for example, under the access control by WiFi, the two mobile terminal devices 60 and 70 cannot communicate with the access point 40 simultaneously, and can communicate with the access point 40 at any moment. Is one of the mobile terminal devices 60 and 70. Therefore, the mobile terminal device 60 and the mobile terminal device 70 are in a state of sharing the path capacity with each other.

このような状態においては、2つの経路をそれぞれ独立したものとみなして容量を推定するのは、望ましくない。   In such a state, it is not desirable to estimate the capacity by regarding the two paths as independent.

そこで、この発明の実施の形態においては、同じアクセスポイントを通る複数の経路を集約し、その複数の経路を1つの経路とみなして容量を推定することにする。   Therefore, in the embodiment of the present invention, a plurality of routes passing through the same access point are aggregated, and the capacity is estimated by regarding the plurality of routes as one route.

より具体的には、ホームエージェント10の制御装置12は、m(mは2以上の整数)個の経路r(i=1,2,・・・,m)を集約して容量を推定する場合、集約後の経路をrとすると、rを通る全てのフローの集合をF(r)=U i=1F(r)とし、F(r)に対して式(2)が成立すれば、経路rの容量をSUMf∈F(r)R(f)と推定する。 More specifically, the control device 12 of the home agent 10 estimates the capacity by aggregating m (m is an integer of 2 or more) routes r i (i = 1, 2,..., M). In this case, assuming that the route after aggregation is r, the set of all flows passing through r is F (r) = U m i = 1 F (r i ), and Equation (2) is established for F (r). Then, the capacity of the route r is estimated as SUM fεF (r) R (f).

以下においては、実際に集約された経路であっても、単に経路と呼ぶ。   In the following, even an actually aggregated route is simply called a route.

フロー分配アルゴリズムについて説明する。制御対象のネットワークにおける全ての経路の集合をPとし、フロー分配アルゴリズムを実行する前の各経路r∈Pを通る全フローの集合をF(r)とする。   A flow distribution algorithm will be described. A set of all routes in the network to be controlled is P, and a set of all flows that pass through each route rεP before executing the flow distribution algorithm is F (r).

ホームエージェント10の制御装置12は、全フローの送信レートおよび受信レートに基づいて、全経路Pの利用可能帯域を算出する。そして、ホームエージェント10の制御装置12は、その算出した全経路Pの利用可能帯域の最小値が最大になるように容量がオーバーフローしている経路を通るフローを別の経路へ移動させる。具体的に説明する。   The control device 12 of the home agent 10 calculates the available bandwidth of all paths P based on the transmission rate and reception rate of all flows. Then, the control device 12 of the home agent 10 moves the flow passing through the route whose capacity has overflowed to another route so that the calculated minimum usable bandwidth of all the routes P becomes the maximum. This will be specifically described.

フロー分配アルゴリズムを実行する前における各経路r∈Pの容量の推定値をC(r)としたとき、利用可能帯域A(r)は、次式によって求められる。   When the estimated value of the capacity of each route rεP before executing the flow distribution algorithm is C (r), the available bandwidth A (r) is obtained by the following equation.

Figure 0005720007
Figure 0005720007

即ち、利用可能帯域A(r)は、経路rの容量の推定値C(r)から経路rを通る全てフローの送信レートの総和を差し引いた値からなる。   That is, the available bandwidth A (r) is a value obtained by subtracting the sum of the transmission rates of all flows passing through the route r from the estimated value C (r) of the route r.

なお、容量がオーバーフローしている状態では、A(r)は、負の値からなる。   In the state where the capacity overflows, A (r) is a negative value.

フロー分配アルゴリズムは、ある経路r∈Pを通るフローf∈F(r)を別の経路r’∈Pを通るように変更することによって、両経路r,r’における利用可能帯域A(r)の最小値が増加する場合、そのフローfを経路rから経路r’へ移動させる。   The flow distribution algorithm changes the flow fεF (r) passing through a certain route rεP so as to pass another route r′εP, whereby the available bandwidth A (r) in both routes r and r ′. Is increased, the flow f is moved from the route r to the route r ′.

図9は、フローの移動の要否を判定する条件を示す図である。図9の(a)を参照して、2つの経路r,r’において、利用可能帯域A(r),A(r’)がそれそれ4Mbps,1Mbpsである。   FIG. 9 is a diagram showing conditions for determining whether or not a flow movement is necessary. Referring to (a) of FIG. 9, in two routes r and r ′, available bandwidths A (r) and A (r ′) are 4 Mbps and 1 Mbps, respectively.

このとき、経路r’を通るフローfを経路rを通るように変更すると、利用可能帯域A(r),A(r’)は、それぞれ、3Mbps,2Mbpsとなる(図9の(b)参照)。   At this time, if the flow f passing through the route r ′ is changed to pass through the route r, the available bandwidths A (r) and A (r ′) become 3 Mbps and 2 Mbps, respectively (see FIG. 9B). ).

その結果、利用可能帯域の最小値は、フローの移動前には、1Mbpsであるが、フローの移動後には、2Mbpsへ増加する。   As a result, the minimum value of the available bandwidth is 1 Mbps before the movement of the flow, but increases to 2 Mbps after the movement of the flow.

フロー分配アルゴリズムは、各フローについて、フローを移動させることによって2つの経路r,r’の利用可能帯域A(r),A(r’)の最小値が増加する場合、フローの移動を行なう。   For each flow, the flow distribution algorithm moves the flow when the minimum value of the available bandwidths A (r) and A (r ′) of the two routes r and r ′ increases by moving the flow.

ホームエージェント10の制御装置12は、上述したフロー分配アルゴリズムを容量がオーバーフローした全ての経路について実行する。その結果、ホームエージェント10の制御装置12は、通信ネットワーク100における全経路の利用可能帯域の最小値が最大になるように容量がオーバーフローしている経路を通るフローを別の経路へ移動させる。   The control device 12 of the home agent 10 executes the above-described flow distribution algorithm for all paths whose capacity has overflowed. As a result, the control device 12 of the home agent 10 moves the flow through the route whose capacity has overflowed to another route so that the minimum value of the available bandwidth of all the routes in the communication network 100 is maximized.

なお、ある経路rを通るフローfを別の経路r’へ移動することは、常に実行可能であるとは限らない。即ち、フローfを経路rから経路r’へ移動可能であるとは、経路rと経路r’との方向が同じであり、かつ、フローの送信元(または受信先)の移動端末装置が経路r’上のアクセスポイントに対して接続する無線通信器を装備している場合に限られる。   It is not always possible to move a flow f that passes through a certain route r to another route r '. That is, the fact that the flow f can be moved from the route r to the route r ′ means that the directions of the route r and the route r ′ are the same, and the mobile terminal device that is the transmission source (or reception destination) of the flow is the route Only when a wireless communication device connected to an access point on r ′ is installed.

図10は、フローの移動の概念図である。図10の(a)を参照して、フローf1は、アクセスポイント30を経由して移動端末装置60へ至る経路を流れている。このフローfアクセスポイント40を経由して移動端末装置60に至る経路へ移動させることは可能である(図10の(b)参照)。   FIG. 10 is a conceptual diagram of flow movement. Referring to (a) of FIG. 10, the flow f <b> 1 flows along a route that reaches the mobile terminal device 60 via the access point 30. It is possible to move to a route that reaches the mobile terminal device 60 via the flow f access point 40 (see FIG. 10B).

アクセスポイント30を経由する経路rと、アクセスポイント40を経由する経路r’との方向が同じであり、フローfの受信先の移動端末装置60が経路r’上のアクセスポイント40に対して接続する無線通信器64を装備しているからである。   The direction of the route r passing through the access point 30 and the route r ′ passing through the access point 40 are the same, and the mobile terminal device 60 that receives the flow f is connected to the access point 40 on the route r ′. This is because a wireless communication device 64 is provided.

しかし、移動端末装置60は、アクセスポイント50に対して接続する無線通信器を装備していないため、フローfを経路rからアクセスポイント50を経由する経路へ移動させることはできない。   However, since the mobile terminal device 60 is not equipped with a wireless communication device connected to the access point 50, the flow f cannot be moved from the route r to the route via the access point 50.

従って、ホームエージェント10の制御装置12は、上述した条件に合致する経路r’を移動可能先の経路として選択する。   Therefore, the control device 12 of the home agent 10 selects the route r ′ that matches the above-described condition as the route that can be moved.

以下においては、フローfを移動可能な移動可能先の経路の集合をM(f)と表記する。   In the following, a set of destination routes that can move the flow f is denoted by M (f).

図11は、フロー分配アルゴリズムを示すフローチャートである。図11を参照して、フロー分配アルゴリズムが開始されると、ホームエージェント10の制御装置12は、各経路r∈Pを通る全フローの集合F(r)および移動可能先の経路の集合M(f)を取得し、各経路r∈Pの容量の推定値C(r)および利用可能帯域A(r)を算出する(ステップS1)。   FIG. 11 is a flowchart showing a flow distribution algorithm. Referring to FIG. 11, when the flow distribution algorithm is started, the control device 12 of the home agent 10 sets the set F (r) of all flows passing through each route rεP and the set M ( f) is acquired, and the estimated value C (r) and the available bandwidth A (r) of the capacity of each route rεP are calculated (step S1).

そして、ホームエージェント10の制御装置12は、1つのフローfを選択し(ステップS2)、その選択したフローfが流れる経路rを選択する(ステップS3)。   Then, the control device 12 of the home agent 10 selects one flow f (step S2), and selects a route r through which the selected flow f flows (step S3).

その後、ホームエージェント10の制御装置12は、経路rの移動可能先の経路r’を選択し(ステップS4)、x=min(A(r),A(r’))およびx’=min(A(r)+S(f),A(r’)−S(f))を算出する(ステップS5)。   Thereafter, the control device 12 of the home agent 10 selects the route r ′ that is the destination of the route r (step S4), and x = min (A (r), A (r ′)) and x ′ = min ( A (r) + S (f), A (r ′) − S (f)) is calculated (step S5).

そうすると、ホームエージェント10の制御装置12は、x’がxよりも大きいか否かを判定する(ステップS6)。   Then, the control device 12 of the home agent 10 determines whether x 'is larger than x (step S6).

ステップS6において、x’がxよりも大きくないと判定されたとき、ホームエージェント10の制御装置12は、別の経路r’を選択する(ステップS7)。その後、一連の動作は、ステップS5へ戻り、ステップS6において、x’がxよりも大きいと判定されるまで、上述したステップS5〜ステップS7が繰り返し実行される。   When it is determined in step S6 that x 'is not larger than x, the control device 12 of the home agent 10 selects another route r' (step S7). Thereafter, the series of operations returns to step S5, and step S5 to step S7 described above are repeatedly executed until it is determined in step S6 that x 'is larger than x.

そして、ステップS6において、x’がxよりも大きいと判定されると、ホームエージェント10の制御装置12は、A(r)=A(r)+S(f)およびA(r’)=A(r’)−S(f)を設定する(ステップS8)。即ち、ホームエージェント10の制御装置12は、利用可能帯域A(r),A(r’)を更新する。   When it is determined in step S6 that x ′ is larger than x, the control device 12 of the home agent 10 determines that A (r) = A (r) + S (f) and A (r ′) = A ( r ′) − S (f) is set (step S8). That is, the control device 12 of the home agent 10 updates the available bandwidths A (r) and A (r ′).

そして、ホームエージェント10の制御装置12は、フローfを経路rから経路r’へ移動する(ステップS9)。   Then, the control device 12 of the home agent 10 moves the flow f from the route r to the route r ′ (step S9).

この場合、ホームエージェント10の制御装置12は、移動するフローが下り方向であるとき、そのフローの受信先アドレス(アクセスポイントのアドレス)を変更するように通信器11を制御することによってフローを移動する。また、ホームエージェント10の制御装置12は、移動するフローが上り方向であるとき、そのフローの移動要求を移動端末装置(移動端末装置60,70のいずれか)へ送信し、移動端末装置(移動端末装置60,70のいずれか)が移動要求に従ってフローの送信元アドレスを変更することによってフローの移動が実現される。   In this case, the control device 12 of the home agent 10 moves the flow by controlling the communication device 11 to change the destination address (access point address) of the flow when the moving flow is in the downlink direction. To do. When the moving flow is in the upward direction, the control device 12 of the home agent 10 transmits a movement request for the flow to the mobile terminal device (one of the mobile terminal devices 60 and 70), and the mobile terminal device (moving Any of the terminal devices 60 and 70) changes the flow source address according to the movement request, thereby realizing the movement of the flow.

その後、ホームエージェント10の制御装置12は、ステップS5〜ステップS9が全てのフローF(f)に対して実行されたか否かを更に判定する(ステップS10)。   Thereafter, the control device 12 of the home agent 10 further determines whether or not Steps S5 to S9 have been executed for all the flows F (f) (Step S10).

ステップS10において、ステップS5〜ステップS9が全てのフローF(f)に対して実行されていないと判定されたとき、ホームエージェント10の制御装置12は、別のフローを選択する(ステップS11)。そして、一連の動作は、ステップS3へ戻り、ステップS11において、ステップS5〜ステップS9が全てのフローF(f)に対して実行されたと判定されるまで、ステップS3〜ステップS11が繰り返し実行される。   In Step S10, when it is determined that Steps S5 to S9 are not executed for all the flows F (f), the control device 12 of the home agent 10 selects another flow (Step S11). And a series of operation | movement returns to step S3, and step S3-step S11 are repeatedly performed until it determines with step S5-step S9 having been performed with respect to all the flows F (f) in step S11. .

そして、ステップS11において、ステップS5〜ステップS9が全てのフローF(f)に対して実行されたと判定されたとき、フロー分配アルゴリズムが終了する。   In step S11, when it is determined that steps S5 to S9 have been executed for all the flows F (f), the flow distribution algorithm ends.

図12は、フローを移動する全体の動作を示すタイミングチャートである。図12を参照して、ホームエージェント10は、周期J(Jは正の整数)において、移動端末装置A〜Zから各フローの送信レートおよび受信レートを受信する。   FIG. 12 is a timing chart showing the overall operation of moving the flow. Referring to FIG. 12, home agent 10 receives the transmission rate and reception rate of each flow from mobile terminal apparatuses A to Z in period J (J is a positive integer).

そして、ホームエージェント10は、その受信した送信レートおよび受信レートを用いて図11に示すフロー分配アルゴリズムを実行する。この場合、上り方向のフローが移動される場合、ホームエージェント10は、そのフローの移動要求を移動端末装置(移動端末装置A〜Zのいずれか)へ送信し、移動端末装置(移動端末装置A〜Zのいずれか)が移動要求に従ってフローの送信元アドレスを変更する。また、下り方向のフローが移動される場合、ホームエージェント10は、そのフローの受信先アドレス(アクセスポイントのアドレス)を変更するように通信器11を制御する。これによって、フローが移動される。   Then, the home agent 10 executes the flow distribution algorithm shown in FIG. 11 using the received transmission rate and reception rate. In this case, when an upstream flow is moved, the home agent 10 transmits a movement request for the flow to the mobile terminal device (any of the mobile terminal devices A to Z), and the mobile terminal device (the mobile terminal device A). -Z) changes the source address of the flow according to the movement request. When the downstream flow is moved, the home agent 10 controls the communication device 11 so as to change the reception destination address (access point address) of the flow. As a result, the flow is moved.

そして、周期Jが終了すると、周期J+1において、上述した動作が繰り返される。その後、上述した動作が周期的に繰り返される。   When the cycle J ends, the above-described operation is repeated in the cycle J + 1. Thereafter, the above-described operation is periodically repeated.

このように、この発明の実施の形態においては、ホームエージェント10の制御装置12は、通信器11と移動端末装置60,70の無線通信器63,64との間の全経路の利用可能帯域の最小値が最大になるように容量がオーバーフローしている経路を通るフローを別の経路へ移動させる。   As described above, in the embodiment of the present invention, the control device 12 of the home agent 10 determines the available bandwidth of all paths between the communication device 11 and the wireless communication devices 63 and 64 of the mobile terminal devices 60 and 70. The flow through the path whose capacity has overflowed is moved to another path so that the minimum value becomes maximum.

その結果、通信ネットワーク100の利用可能帯域に最大限の余裕が生まれる。従って、トラフィック量の変動による輻輳の発生に対して耐性を持つことができる。   As a result, a maximum margin is created in the usable bandwidth of the communication network 100. Accordingly, it is possible to withstand the occurrence of congestion due to fluctuations in traffic volume.

なお、上記においては、フロー分配アルゴリズムを実行する制御装置12は、ホームエージェント10に装備されると説明したが、この発明の実施の実施の形態においては、これに限らず、制御装置12は、移動端末装置60,70のいずれかに装備されていてもよく、一般的には、通信ネットワーク100内であれば、いずれの位置に存在してもよい。   In the above description, it has been described that the control device 12 that executes the flow distribution algorithm is provided in the home agent 10. However, in the embodiment of the present invention, the control device 12 is not limited thereto. It may be installed in any one of the mobile terminal devices 60 and 70, and in general, it may be present at any position within the communication network 100.

また、上記においては、移動端末装置60,70の各々は、2個の無線通信器63,64を備えると説明したが、この発明の実施の実施の形態においては、これに限らず、移動端末装置60,70の各々は、3個以上の無線通信器を備えていてもよい。その場合、移動端末装置60,70の各々は、同じ無線通信方式に従って無線通信を行なう複数の無線通信器を備えていてもよく、相互に異なる無線通信方式に従って無線通信を行なう複数の無線通信器を備えていれもよい。   In the above description, each of the mobile terminal apparatuses 60 and 70 has been described as including two wireless communication devices 63 and 64. However, the embodiment of the present invention is not limited to this, and the mobile terminal is not limited thereto. Each of the devices 60, 70 may include three or more wireless communicators. In that case, each of the mobile terminal devices 60 and 70 may include a plurality of wireless communication devices that perform wireless communication according to the same wireless communication method, and a plurality of wireless communication devices that perform wireless communication according to different wireless communication methods. May be provided.

更に、この発明の実施の形態においては、ホームエージェント10は、「通信装置」を構成し、移動端末装置60,70は、「複数の移動端末装置」を構成する。   Furthermore, in the embodiment of the present invention, the home agent 10 constitutes a “communication device”, and the mobile terminal devices 60 and 70 constitute “a plurality of mobile terminal devices”.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and is intended to include meanings equivalent to the scope of claims for patent and all modifications within the scope.

この発明は、移動端末装置、それと通信を行う通信装置およびそれらを備えた通信ネットワークに適用される。   The present invention is applied to a mobile terminal device, a communication device that communicates with the mobile terminal device, and a communication network including them.

10 ホームエージェント、11,13 通信器、12 制御装置、20 ネットワーク、30,40,50 アクセスポイント、60,70 移動端末装置、61,62 アンテナ、63,64 無線通信器、80,90 端末装置、100 通信ネットワーク。   10 home agent, 11, 13 communication device, 12 control device, 20 network, 30, 40, 50 access point, 60, 70 mobile terminal device, 61, 62 antenna, 63, 64 wireless communication device, 80, 90 terminal device, 100 Communication network.

Claims (6)

各々が基地局を介して通信を行う複数の無線通信器と、
ネットワーク上に設置された通信装置と前記複数の無線通信器との間の通信を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記通信装置から前記基地局を介して各無線通信器まで到るネットワーク上のパスであり、かつ、前記通信装置から前記無線通信器への方向と前記無線通信器から前記通信装置への方向とを区別するパスを経路として定義し、前記経路上におけるトラフィックの流れをフローとして定義した場合、前記フローが通っている全ての経路の容量と、前記全ての経路の利用可能帯域とを検出し、前記全ての経路のうちのいずれかの経路の容量がオーバーしたとき、前記全ての経路の利用可能帯域のうちの最小値からなる前記容量がオーバーした経路の利用可能領域が増加するように、前記容量がオーバーした経路を通るフローを別の経路へ移動させる、移動端末装置。
A plurality of wireless communication devices each communicating via a base station;
A control device for controlling communication between a communication device installed on a network and the plurality of wireless communication devices;
The control device is a path on the network from the communication device to each wireless communication device via the base station, and the direction from the communication device to the wireless communication device and the communication from the wireless communication device. When a path that distinguishes the direction to the device is defined as a route, and the flow of traffic on the route is defined as a flow, the capacity of all the routes through which the flow passes and the usable bandwidth of all the routes And when the capacity of any one of the paths is over, the usable area of the path with the capacity exceeding the minimum value of the available bandwidth of all the paths increases. The mobile terminal device moves a flow that passes through the route that has exceeded the capacity to another route.
ネットワーク上に設置された通信装置であって、
基地局を介して通信を行う通信器と、
移動端末装置に装備された複数の無線通信器と前記通信器との間の通信を制御する制御装置とを備え、
前記複数の無線通信器の各々は、前記基地局を介して前記通信器と通信を行い、
前記制御装置は、前記通信器から前記基地局を介して各無線通信器まで到るネットワーク上のパスであり、かつ、前記通信器から前記無線通信器への方向と前記無線通信器から前記通信器への方向とを区別するパスを経路として定義し、前記経路上におけるトラフィックの流れをフローとして定義した場合、前記フローが通っている全ての経路の容量と、前記全ての経路の利用可能帯域とを検出し、前記全ての経路のうちのいずれかの経路の容量がオーバーしたとき、前記全ての経路の利用可能帯域のうちの最小値からなる前記容量がオーバーした経路の利用可能領域が増加するように、前記容量がオーバーした経路を通るフローを別の経路へ移動させる、通信装置。
A communication device installed on a network,
A communication device that communicates via a base station;
A plurality of wireless communication devices equipped in a mobile terminal device and a control device for controlling communication between the communication devices,
Each of the plurality of wireless communication devices communicates with the communication device via the base station,
The control device is a network path from the communication device to each wireless communication device via the base station, and the direction from the communication device to the wireless communication device and the communication from the wireless communication device. When the path that distinguishes the direction to the device is defined as a route, and the flow of traffic on the route is defined as a flow, the capacity of all the routes through which the flow passes and the usable bandwidth of all the routes And when the capacity of any one of the paths is over, the usable area of the path with the capacity exceeding the minimum value of the available bandwidth of all the paths increases. A communication device that moves a flow that passes through a route that exceeds the capacity to another route.
各々が複数の無線通信器を装備した複数の移動端末装置と、
ネットワーク上に設置され、基地局を介して前記複数の移動端末装置と通信を行う通信装置と、
前記複数の移動端末装置と前記通信装置との間の無線通信を制御する制御装置とを備え、
前記複数の無線通信器の各々は、前記基地局を介して前記通信装置と通信を行い、
前記制御装置は、前記通信装置から前記基地局を介して各無線通信器まで到るネットワーク上のパスであり、かつ、前記通信装置から前記無線通信器への方向と前記無線通信器から前記通信装置への方向とを区別するパスを経路として定義し、前記経路上におけるトラフィックの流れをフローとして定義した場合、前記フローが通っている全ての経路の容量と、前記全ての経路の利用可能帯域とを検出し、前記全ての経路のうちのいずれかの経路の容量がオーバーしたとき、前記全ての経路の利用可能帯域のうちの最小値からなる前記容量がオーバーした経路の利用可能領域が増加するように、前記容量がオーバーした経路を通るフローを別の経路へ移動させる、通信ネットワーク。
A plurality of mobile terminal devices each equipped with a plurality of wireless communication devices;
A communication device installed on a network and communicating with the plurality of mobile terminal devices via a base station;
A control device for controlling wireless communication between the plurality of mobile terminal devices and the communication device;
Each of the plurality of wireless communication devices communicates with the communication device via the base station,
The control device is a path on the network from the communication device to each wireless communication device via the base station, and the direction from the communication device to the wireless communication device and the communication from the wireless communication device. When a path that distinguishes the direction to the device is defined as a route, and the flow of traffic on the route is defined as a flow, the capacity of all the routes through which the flow passes and the usable bandwidth of all the routes And when the capacity of any one of the paths is over, the usable area of the path with the capacity exceeding the minimum value of the available bandwidth of all the paths increases. As described above, a communication network that moves a flow that passes through a route that exceeds the capacity to another route.
前記制御装置は、前記通信装置に装備されている、請求項3に記載の通信ネットワーク。   The communication network according to claim 3, wherein the control device is provided in the communication device. 前記制御装置は、複数の無線通信器が1つの基地局を介して無線通信を行っている場合、前記通信装置と前記複数の無線通信器との間の複数の経路を1つの経路に集約し、前記全ての経路のうちのいずれかの経路の容量がオーバーしたとき、その集約した経路を用いて、前記全ての経路の利用可能帯域のうちの最小値からなる前記容量がオーバーした経路の利用可能領域が増加するように、前記容量がオーバーした経路を通るフローを別の経路へ移動させる、請求項3または請求項4に記載の通信ネットワーク。 The control device aggregates a plurality of routes between the communication device and the plurality of wireless communication devices into one route when a plurality of wireless communication devices perform wireless communication via one base station. When the capacity of any one of the paths is over, the aggregated path is used to use the path with the capacity exceeding the minimum value of the available bandwidth of all the paths. The communication network according to claim 3 or 4, wherein a flow passing through the route with the capacity over is moved to another route so that a possible area increases . 前記制御装置は、各フローの送信レートおよび受信レートに基づいて、1つの経路を通る全てのフローの送信レートの総和と前記1つの経路を通る全てのフローの受信レートの総和との差が閾値よりも大きいと判定したとき、前記1つの経路の容量の推定値を更新する更新処理を前記差が前記閾値よりも大きい経路について実行する、請求項3から請求項5のいずれか1項に記載の通信ネットワーク。 The control device based on the transmission rate and the reception rate of each flow, the difference is the threshold of the sum of the reception rate of all flows through all of the flow the one path the sum of the transmission rates of through one path The update processing for updating the estimated value of the capacity of the one route when it is determined that the difference is larger than the threshold value is executed for the route having the difference larger than the threshold value. Communication network.
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