JP6418169B2

JP6418169B2 - 遅延最小値算出装置、情報送信装置、遅延最小値算出方法およびコンピュータプログラム

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Publication number: JP6418169B2
Application number: JP2015554566A
Authority: JP
Inventors: 徹大須賀
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2013-12-26
Filing date: 2014-12-24
Publication date: 2018-11-07
Anticipated expiration: 2034-12-24
Also published as: US10171325B2; WO2015098101A1; JPWO2015098101A1; US20160323167A1

Description

本発明は、情報通信網を通して情報を送信する際の送信レートを制御する技術に関する。

近年、インターネットの回線容量の向上や多様な情報を処理する技術の開発に伴い、ユーザが、携帯端末装置を利用して、文字や静止画だけでなく音声や動画をも含む情報を時間や場所によらずに得られるようになってきている。このような情報取得を支える技術として、ＬＴＥ（Long Term Evolution）やＬＴＥ−Ａ（Long Term Evolution - Advanced）というような通信方式がある。

ＬＴＥでは、例えば、リンクアダプテーション技術によって、通信の性能（例えば通信速度）および品質（例えば、繋がり易さや、ＳＮ（Signal-Noise）比）の向上が図られている。具体例を挙げると、基地局（ＬＴＥではｅＮｏｄｅＢと呼ばれている）は、ユーザの携帯端末装置までの距離や電波の電力などに応じて、データの変調方式を、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase-Shift Keying）から６４ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）に変更する。ＱＰＳＫはノイズや干渉の影響を受け難いデータ変調方式である。６４ＱＡＭは１シンボルで多くのデータを送れるデータ変調方式である。そのようにデータ変調方式を変更することは、ネットワーク資源当たりの伝送容量（単位時間当たりに伝送可能な情報量）が動的に変動する事態を招く。この伝送容量の変動に伴ってシリアライズ（シリアル化）遅延時間が変動する。

また、携帯端末装置は、移動する等の要因によって通信状況が悪くなりそうな場合に、例えばコンテンツの配信元との通信を継続するために、利用する通信システムを、通信方式の異なる別の通信システムに切り換えることがよくある。例えば、携帯端末装置は、通信方式の一つであるＬＴＥのシステムから別の通信方式である３Ｇ（3rd Generation）のシステムに切り替える。なお、３Ｇとは、ITU (International Telecommunication Union（国際電気通信連合)）によって定められた規格に準拠したデジタル携帯電話の通信方式である。

このように、携帯端末装置が利用している通信システムが、異なる通信方式の通信システムに切り替わる場合には、携帯端末装置および当該携帯端末装置が利用する通信システムにおいて、ハンドオーバ処理が実行される。このような、互いに異なる通信システム間でのハンドオーバは垂直ハンドオーバと呼ばれる。この垂直ハンドオーバに係る処理によって、通信経路における情報伝送の遅延時間や伝送容量などが変動し、これに起因して伝搬遅延やシリアライズ（シリアル化）遅延（以降、伝搬遅延等と呼ぶ）が頻繁に変動する。

ところで、有線と無線の何れのデータ通信においても広く用いられているＴＣＰ（Transmission Control Protocol）では、多くのトラヒックが並存する近年の通信環境に対応するために、輻輳制御にかかる技術が高度化されている。

これに関連する技術として、非特許文献１に示されているＴＣＰＶｅｇａｓや、非特許文献２に示されているＦＡＳＴＴＣＰに代表される遅延ベースのＴＣＰがある。この遅延ベースのＴＣＰでは、例えば通信制御を行うサーバ装置は、ネットワーク中に滞留しているキュー量を推定することによって、ネットワークにおけるデータ（情報）の輻輳を検知する。そして、当該サーバ装置は、輻輳を検知した場合には、パケットロスが発生する前にデータ（情報）の送信レートを抑える。これにより、サーバ装置は、ネットワークの破綻を免れてスループットの安定化が可能となる。より具体的には、遅延ベースのＴＣＰでは、サーバ装置は、可用帯域（利用可能な伝送容量）または送信レートと、キューイング遅延との積によって、ネットワーク中に滞留しているキュー量を見積もる。そして、サーバ装置は、その見積もったキュー量が閾値を超えた場合に、輻輳状態にあると判断し、データの送信レートを下げる方向に送信レートを制御する。

ここで、キューイング遅延とは、現在の遅延（情報（データ）が発信されてから宛先に到達するまでの時間、あるいは、情報が発信されてから当該情報を受け取った宛先による返信情報を情報の発信元が受け取るまでの往復時間）から伝搬遅延等を差し引いた時間である。ＴＣＰでは、伝搬遅延等は、データ（情報）通信において計測された遅延の最小値ｄminで見積もられ、当該最小値ｄminが伝搬遅延等の値として例えばサーバ装置の記憶装置に格納される。この伝搬遅延等の値は、その見積もられた値ｄminよりも小さい遅延の最小値ｄminが計測された場合に、新たに計測された最小値ｄminに更新されることが一般的である。しかしながら、この場合には、より小さい遅延（最小値ｄmin）が計測された場合にのみ伝搬遅延等の値が更新されるため、伝搬遅延等が増加した場合に、この増加は伝搬遅延等の値に反映されないという問題がある。

つまり、伝搬遅延等が増加した場合には、実際の伝搬遅延等と、サーバ装置が認識している伝搬遅延等とがずれることとなる。この伝搬遅延等のずれにより、キューイング遅延の見積もり値もずれる結果、サーバ装置は、そのキューイング遅延を利用して実際のキュー量よりも大きなキュー量を推定してしまう。このために、サーバ装置は、その誤ったキュー量に基づいて、ネットワークが輻輳状態になったと誤って認識し、遅延ベースのＴＣＰでは、送信レートを不要に低下させる。これにより、ＴＣＰのスループットが低下してしまうという不都合が生じる。

これに対し、非特許文献３には、その問題の改善策が提案されている。非特許文献３に提案されている手法では、サーバ装置は、一定間隔（非特許文献３に示されている例では一定パケット数）ごとに伝搬遅延等が増加したか否かを確認し、増加している場合には伝搬遅延等の値ｄminを再設定する。具体的には、サーバ装置は、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の確認応答（ＡＣＫ（ACKnowledge））ごとの遅延の最小値をｄmin_estとして求める。そして、サーバ装置は、この求めた値ｄmin_estから伝搬遅延等として設定されている値ｄminを差し引いた値（ｄmin_est−ｄmin）がキューイング遅延よりもＬ回（Ｌは２以上の整数）連続で大きかった場合に、伝搬遅延等が増加したと判断する。これにより、サーバ装置は、伝搬遅延等の値ｄminを直近の遅延の最小値ｄmin_estに再設定する。これにより、サーバ装置は、一定パケット数（Ｌ×Ｎパケット）以内に伝搬遅延等の増加を認識できる。

L. S. Brakmo， S. W. O'Malley， and L. L. Peterson， "TCP Vegas: New Techniques for Congestion Detection and Avoidance"， In Proc. of ACM SIGCOMM 1994， pp. 24-35， London， UK， Aug. 1994 C. Jin， D. X. Wei， and S. H. Low， "FAST TCP: Motivation， Architecture， Algorithms， Performance"， In Proc. of IEEE INFOCOM 2004， Vol. 4， pp.2490-2501， Hong Kong， China， Mar. 2004 J. Mo， R. J. La， V. Anantharam， and J. Walrand， "Analysis and Comparison of TCP Reno and Vegas"， In Proc. of IEEE INFOCOM 1999， Vol. 3， pp. 1556-1563， USA， Mar. 1999

しかしながら、非特許文献３の手法では、伝搬遅延等の最小値ｄmin_estを求める適切な間隔の設定が難しいという課題を抱えている。つまり、最小値ｄmin_estを求める一定間隔を長くすると、伝搬遅延等が増加したときに当該増加を伝搬遅延等の値ｄminに反映できるまでの時間が長くなるという不都合がある。反対に、最小値ｄmin_estを求める一定間隔を短くすると、伝搬遅延等が大きく変動していない場合でも伝搬遅延等の値ｄminが増加することが多くなる。これにより、サーバ装置は、キューイング遅延を過小評価し、ネットワークに過剰なトラヒックを流してしまうという不都合が生じる。また、携帯端末装置やネットワークの通信状況は、例えば、携帯端末装置の移動に因る周囲状況変化や、携帯端末装置と基地局との間の電波状況変化や、クロストラヒック状態変化によって、時々刻々と変動する。このように通信状況が動的に変動するにも拘わらず、最小値ｄmin_estを求める間隔を一定に固定することは、ネットワークの通信状態の最適化に限界を招いてしまう。

本発明は上記課題を解決するためになされた。すなわち、本発明の主な目的は、情報通信において、情報の送信レートを適切に制御するために、伝搬遅延等（遅延最小値）を適切に検知できる技術を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の遅延最小値算出装置は、
情報が発信されてから当該情報が宛先に到達するまでの時間、あるいは、情報が発信されてから当該情報を受け取った宛先による返信情報を前記情報の発信元が受け取るまでの往復時間である遅延の計測値が入力した場合に、その遅延の計測値が、遅延最小値として設定されている値よりも小さい場合には、前記設定されている遅延最小値を前記遅延の計測値に更新する最小値設定部（手段）と、
前記遅延の計測値に基づいて、前記設定されている遅延最小値を見直す見直しタイミングを決定するタイミング決定部（手段）と、
その決定された見直しタイミングでもって、前記設定されている遅延最小値を、前記遅延の計測値を利用して算出した遅延最小値に更新するか、あるいは、前記設定されている遅延最小値を予め設定されている初期値に更新する最小値見直し部（手段）とを備えている。

本発明の情報送信装置は、
上記本発明の遅延最小値算出装置と、
前記遅延最小値算出装置により設定されている遅延最小値に基づいて算出した送信レートでもって、情報を送信する送信部（手段）とを備えている。

本発明の遅延最小値算出方法は、
情報が発信されてから当該情報が宛先に到達するまでの時間、あるいは、情報が発信されてから当該情報を受け取った宛先による返信情報を前記情報の発信元が受け取るまでの往復時間である遅延の計測値が入力した場合に、その遅延の計測値が、遅延最小値として設定されている値よりも小さい場合には、前記設定されている遅延最小値を前記遅延の計測値に更新し、
また、前記遅延の計測値に基づいて、前記設定されている遅延最小値を見直す見直しタイミングを決定し、
当該決定された見直しタイミングでもって、前記設定されている遅延最小値を、前記遅延の計測値を利用して算出した遅延最小値に更新するか、あるいは、前記設定されている遅延最小値を予め設定されている初期値に更新する。

本発明のプログラム記憶媒体は、
コンピュータに、
情報が発信されてから当該情報が宛先に到達するまでの時間、あるいは、情報が発信されてから当該情報を受け取った宛先による返信情報を前記情報の発信元が受け取るまでの往復時間である遅延の計測値が入力した場合に、その遅延の計測値が、遅延最小値として設定されている値よりも小さい場合には、前記設定されている遅延最小値を前記遅延の計測値に更新する処理と、
また、前記遅延の計測値に基づいて、前記設定されている遅延最小値を見直す見直しタイミングを決定する処理と、
当該決定された見直しタイミングでもって、前記設定されている遅延最小値を、前記遅延の計測値を利用して算出した遅延最小値に更新するか、あるいは、前記設定されている遅延最小値を予め設定されている初期値に更新する処理とを実行させるコンピュータプログラムが格納されている。

なお、本発明の前記目的は、上記構成の遅延最小値算出装置に対応する本発明の遅延最小値算出方法によっても達成される。また、同目的は、本発明の遅延最小値算出装置、遅延最小値算出方法をコンピュータによって実現するコンピュータプログラム、およびそれが格納されているプログラム記憶媒体によっても達成される。

本発明によれば、情報通信において、情報の送信レートを適切に制御するために、伝搬遅延等（遅延最小値）を適切に検知できる。

本発明に係る第１実施形態の遅延最小値算出装置の構成を簡略化して表すブロック図である。本発明に係る情報送信装置の一実施形態を説明するブロック図である。本発明に係る第２実施形態の遅延最小値算出装置を含む情報送信装置の構成を簡略化して表すブロック図である。第２実施形態における、遅延最小値の見直しと設定に関する動作の一例を説明するフローチャートである。第２実施形態における、遅延最小値の見直しと設定に関する動作の別の例を説明するフローチャートである。

以下に、本発明に係る実施形態を図面を参照しつつ説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明に係る第１実施形態の遅延最小値算出装置の構成を簡略化して表すブロック図である。この第１実施形態の遅延最小値算出装置１は、最小値設定部（最小値設定手段）２と、タイミング決定部（タイミング決定手段）３と、最小値見直し部（最小値見直し手段）４とを備えている。なお、第１実施形態では、遅延最小値算出装置１には、当該装置１の外部から、計測された遅延の計測値が入力する構成となっている。ここでの遅延とは、情報が発信されてから当該情報が宛先に到達するまでの時間、あるいは、情報が発信されてから当該情報を受け取った宛先による返信情報を前記情報の発信元が受け取るまでの往復時間である。

最小値設定部２は、遅延の計測値が入力した場合に、その遅延の計測値（以下、遅延計測値とも記す）が、遅延最小値として設定されている値よりも小さい場合には、その遅延最小値を遅延計測値に更新する機能を備えている。換言すれば、最小値設定部２は、遅延計測値が、設定されている遅延最小値よりも小さい場合には、遅延計測値を新たな遅延最小値として設定する機能を備えている。

タイミング決定部３は、遅延計測値に基づいて、設定されている遅延最小値を見直す見直しタイミングを決定（検知）する機能を備えている。

最小値見直し部４は、その決定された見直しタイミングでもって、設定されている遅延最小値を更新する機能を備えている。その更新する遅延最小値は、遅延計測値を利用して算出した値であるか、あるいは、予め設定されている初期値である。この最小値見直し部４により遅延最小値が更新された以降には、最小値設定部２は、その更新された遅延最小値を利用して前記の如く遅延最小値を設定する。

最小値設定部２とタイミング決定部３と最小値見直し部４は、例えば、制御装置（例えばＣＰＵ（Central Processing Unit））５により実現される。すなわち、この第１実施形態の遅延最小値算出装置１は、例えば、制御装置５と記憶装置（記憶媒体）６を備えている。記憶装置６には、遅延最小値算出装置１の全体的な動作を制御する制御手順（処理手順）を表すコンピュータプログラム（プログラム）７が格納されている。制御装置５は、記憶装置６から読み出したプログラム７を実行することにより、最小値設定部２とタイミング決定部３と最小値見直し部４の各々の機能を実現する。

この第１実施形態の遅延最小値算出装置１は、遅延最小値を見直す見直しタイミングを、タイミング決定部３により、遅延計測値に基づいて決定する機能を備えている。つまり、遅延最小値算出装置１は、遅延の変動に応じて遅延最小値の見直しタイミングを可変する機能を備えている。このため、遅延最小値算出装置１は、遅延の変動が考慮された適切なタイミングでもって遅延最小値を見直すことが可能となり、通信状況に合った遅延最小値を算出できる。

図２は、本発明に係る情報送信装置の一実施形態の構成を簡略化して表すブロック図である。この情報送信装置１０は、上述した遅延最小値算出装置１と、送信部（送信手段）１１とを備えている。送信部１１は、遅延最小値算出装置１により算出された遅延最小値に基づいて送信レートを算出し、当該算出した送信レートでもって情報を送信する機能を備えている。

この情報送信装置１０は、遅延最小値算出装置１により算出された遅延最小値（つまり、通信状況に合った遅延最小値）に基づいて算出した送信レートでもって情報を送信する。このため、情報送信装置１０は、通信状況の変化に迅速かつ正確に追従した送信レートの制御が可能となる。これにより、情報送信装置１０は、情報送信のスループットの向上に大きく寄与できる。

＜第２実施形態＞
以下に、本発明に係る第２実施形態を説明する。

図３は、本発明に係る第２実施形態の遅延最小値算出装置を含む情報送信装置の構成を簡略化して表すブロック図である。この第２実施形態の情報送信装置２０は、例えばインターネット等の情報通信網３５を介して情報供給先であるユーザの通信機能付き装置（以下、ユーザ端末機と記す）３６と接続している。情報送信装置２０は、ユーザ端末機３６により要求された情報（データ）を、情報通信網３５を通してユーザ端末機３６に送信（返信）する機能を備えた装置である。情報送信装置２０の具体例としては、オリジンサーバを挙げることができる。あるいは、情報送信装置２０は、オリジンサーバとユーザ端末機３６との間の通信経路に介設され情報通信を一度終端する情報中継装置（具体的には、例えば、キャッシュサーバ、プロキシサーバ、エッジサーバ）であってもよい。あるいは、情報送信装置２０は、情報通信システムを構築する通信機器（例えば、Ｐ−ＧＷ（Packet Data Network Gateway）、Ｓ−ＧＷ（Serving Gateway））であってもよい。なお、情報送信装置２０が、オリジンサーバとユーザ端末機３６との間の通信経路に介設される場合には、情報送信装置２０とユーザ端末機３６とを接続する情報通信網と、情報送信装置２０とオリジンサーバとを接続する情報通信網とは異なる情報通信網であってもよい。

この情報送信装置２０におけるハードウェア構成は、制御装置３０と記憶装置（記憶媒体）３１を有している。記憶装置３１は例えばハードディスク装置である。記憶装置３１には、情報送信装置２０の動作を制御するコンピュータプログラム（以下、略してプログラムとも記す）３２や、各種データが格納されている。制御装置３０は、ＣＰＵ（図示せず）を備えており、当該ＣＰＵが記憶装置３１から読み出したプログラム３２を実行することにより、以下に述べるような機能を持つことができる。すなわち、第２実施形態では、制御装置３０は、機能部として、最小値設定部（最小値設定手段）２１と、タイミング決定部（タイミング決定手段）２２と、最小値見直し部（最小値見直し手段）２３と、更新間隔算出部（更新間隔算出手段）２４と、計測部（計測手段）２５と、送信部（送信手段）２６とを備えている。なお、この第２実施形態では、ＣＰＵにより実現する最小値設定部２１とタイミング決定部２２と最小値見直し部２３と更新間隔算出部２４と、記憶装置３１（プログラム３２）とにより、遅延最小値算出装置３３が構成される。

計測部２５は、情報通信網３５における情報通信の遅延を計測する機能を備えている。ここでの遅延とは、情報送信装置２０が情報（データパケット）を宛先であるユーザ端末機３６に向けて発信してから、当該情報を受けたユーザ端末機３６による返信情報であるＡＣＫ（ACKnowledge）パケットを情報送信装置２０が受信するまでの情報の往復時間である。このような情報の往復時間である遅延（往復遅延）は、ＲＴＴ（Round Trip Time）と呼ばれることがある。なお、遅延は、情報送信装置２０が情報（データパケット）を発信してから、当該情報を宛先であるユーザ端末機３６が受け取るまでの時間（単方向遅延とも記す）により定義される場合もある。計測部２５が計測する遅延は、上述したような往復遅延であってもよいし、単方向遅延であってもよく、適宜に定めてよい。

この第２実施形態では、計測部２５は、情報送信装置２０が送信したデータパケットに対するＡＣＫパケットを情報送信装置２０が受信したとき、あるいは、予め設定されたタイミング毎に次のように遅延を計測する。例えば、情報送信装置２０（計測部２５）は、データパケットとは別のパケット（探査パケット）を送信し、当該探査パケットの伝搬時間を利用して遅延を計測する。なお、遅延を計測する手法には様々な手法があり、情報送信装置２０（計測部２５）は、探査パケットを利用する計測以外の計測手法によって遅延を計測してもよく、ここでは、その説明は省略する。

計測部２５は、さらに、計測により得られた遅延の計測値(以下、遅延計測値ｄmとも記す)を予め定められた期間（例えば設定された時間あるいは設定のパケット数を送信する期間）に亘り保持する機能を備えている。さらに、計測部２５は、遅延計測値ｄmを計測する度に、当該遅延計測値ｄmを最小値設定部２１に出力する機能を備えている。なお、計測部２５が遅延計測値ｄmを最小値設定部２１に出力するタイミングは、遅延計測値ｄmを計測する度とは限らず、例えば、予め定めた計測回数毎としてもよい。

最小値設定部２１は、遅延最小値として設定されている値（以下、設定されている遅延最小値を遅延最小値ｄminとも記す）を保持する機能を備えている。さらに、最小値設定部２１は、計測部２５により計測された遅延計測値ｄmが入力する度に、当該遅延計測値ｄmを遅延最小値ｄminに比較する機能を備えている。さらにまた、最小値設定部２１は、遅延計測値ｄmが遅延最小値ｄmin以下である場合には、保持している遅延最小値ｄminを遅延計測値ｄmに更新する（換言すれば、遅延最小値ｄminの値を遅延計測値ｄmの値に設定し直す）機能を備えている。

タイミング決定部２２は、最小値設定部２１が保持している遅延最小値ｄminを見直す見直しタイミングを決定する機能を備えている。すなわち、タイミング決定部２２は、計測部２５が遅延計測値ｄmを計測する度に、当該遅延計測値ｄmが最小値設定部２１が保持している遅延最小値ｄminである、あるいは、その近傍の値であるか否かを判断する。そして、タイミング決定部２２は、遅延計測値ｄmが遅延最小値ｄminである、あるいは、その近傍の値であると判断した場合には、見直しタイミングである（通信状況が遅延最小値ｄminを見直す状況にある）と決定する。

具体例を挙げると、タイミング決定部２２は、遅延計測値ｄmが式（１）を満たす場合に、遅延計測値ｄmは遅延最小値ｄminの近傍の値（遅延計測値ｄmが遅延最小値ｄminである場合（ｄm＝ｄmin）も含む）であると判断する。
ｄm≦ｅ×ｄmin・・・・・（１）
ただし、式（１）中の“ｅ”は１よりも大きい予め設定される定数である。なお、定数“ｅ”は、情報送信装置２０が使用している通信方式等を考慮して適宜設定される数値であり、１よりも大きい数値であれば限定されるものではないが、例えば、１よりも大きく、かつ、１．５又は２以下の範囲内の数値が設定される。

あるいは、タイミング決定部２２は、次のような場合に遅延計測値ｄmが遅延最小値ｄminの近傍の値であると判断してもよい。例えば、タイミング決定部２２は、予め定められた期間Ｍ内に遅延最小値ｄminとして設定されたことのある複数の値の変動幅ｈと標準偏差ｓの一方を算出する。ここで、期間Ｍとは、例えば、実行中の通信を開始した時点から、変動幅ｈ又は標準偏差ｓを算出する時点までの期間である。あるいは、期間Ｍは、変動幅ｈ又は標準偏差ｓを算出する時点から予め定められたタイミングまで遡った時点までの期間としてもよい。

そして、タイミング決定部２２は、遅延計測値ｄmが、変動幅ｈを利用した式（２）、あるいは、標準偏差ｓを利用した式（３）を満たす場合に、遅延計測値ｄmは遅延最小値ｄminの近傍の値であると判断する。
ｄm≦ｄmin+（ｆ×ｈ）・・・・・（２）
ｄm≦ｄmin+（ｇ×ｓ）・・・・・（３）
ただし、式（２）中の“ｆ”は０よりも大きい予め設定される定数である。式（３）中の“ｇ”は０よりも大きい予め設定される定数である。なお、式（２）における定数“ｆ”および式（３）における定数“ｇ”は、０よりも大きい数値であれば適宜設定されるものであり、数値が限定されるものではない。ただ、変動幅ｈや標準偏差ｓは、遅延最小値ｄminのばらつきを表す数値であることから、そのばらつきよりも小さければ遅延最小値ｄminの近傍の値であるとした場合には、例えば、定数“ｆ”は、０よりも大きく、かつ、０．５よりも小さい数値範囲内において適宜設定される。また、定数“ｇ”は、０よりも大きく、かつ、１．０よりも小さい数値範囲内において適宜設定される。

タイミング決定部２２は、上記のような手法により、遅延計測値ｄmが遅延最小値ｄminの近傍の値であると判断した場合に、遅延最小値ｄminを見直す見直しタイミングであると決定する。さらに、タイミング決定部２２は、決定した見直しタイミングを表す情報（例えば、時刻情報）を保持する機能を備えている。

更新間隔算出部２４は、タイミング決定部２２が見直しタイミングであることを決定した場合に、遅延最小値ｄminを見直す処理にて利用する更新間隔（以下、更新間隔INTupdateとも記す）を算出する機能を備えている。例えば、更新間隔算出部２４は、タイミング決定部２２が見直しタイミングであることを決定した場合に、その決定された見直しタイミングと、その直近の見直しタイミングとの情報をタイミング決定部２２から取り込む。そして、更新間隔算出部２４は、それら見直しタイミング間の間隔（以下、間隔INT_mと記す）を算出する。なお、その間隔INT_mは、時間により表されることもあるし、パケット数により表される場合もある。

更新間隔算出部２４は、算出した間隔INT_mに基づいて、次のように更新間隔INTupdateを算出する。例えば、更新間隔算出部２４は、間隔INT_mを定数倍した値を更新間隔INTupdateとして算出する。あるいは、更新間隔算出部２４は、予め定めた期間中に算出した複数の間隔INT_mの平均値を算出し、当該平均値を定数倍して得られた値を更新間隔INTupdateとして算出する。あるいは、更新間隔算出部２４は、算出された間隔INT_mの指数移動平均をとった値に定数を掛けて得られた値を更新間隔INTupdateとして算出する。なお、上述したような定数倍する数値は、通信方式等を考慮して適宜設定されるものであり、限定されない。

あるいは、更新間隔算出部２４は、予め定めた期間中に算出した複数の間隔INT_mのヒストグラムを求め、当該ヒストグラムを確率分布関数に近似し、当該近似した確率分布関数の平均μと標準偏差σを算出する。そして、更新間隔算出部２４は、式（４）を利用して更新間隔INTupdateを算出する。なお、式（４）におけるｋは予め設定された定数である。
INTupdate＝μ+ｋ×σ・・・・・（４）
あるいは、更新間隔算出部２４は、情報の通信経路を待ち行列でモデル化し、間隔INT_mに基づいて待ち行列の利用率ρを算出し、現在の送信レートと利用率ρに基づいて更新間隔INTupdateを算出する。

最小値見直し部２３は、タイミング決定部２２が見直しタイミングであると決定した場合に、遅延最小値ｄminを見直す機能を備えている。例えば、最小値見直し部２３は、見直しタイミングであると決定される度に、見直しタイミングであると決定された時点から更新間隔INTupdateの時間分だけ遡った時点に至るまでの期間Ｈにおいて計測された複数の遅延計測値ｄmを計測部２５から取得する。そして、最小値見直し部２３は、その期間Ｈにおける複数の遅延計測値ｄmのうちの最小値ｄm_minを検知し、当該最小値ｄm_minを遅延最小値ｄmin_kとして算出する。

あるいは、最小値見直し部２３は、次にようにして遅延最小値ｄmin_kを算出してもよい。例えば、最小値見直し部２３は、最小値設定部２１に保持されている遅延最小値ｄminおよび予め設定された平滑化係数αを利用した式（５）に基づき、遅延最小値ｄmin_kを算出する。すなわち、最小値見直し部２３は、更新間隔INTupdateに基づいた期間Ｈにおける遅延計測値ｄmのうちの最小値ｄm_minを指数移動平均した値を遅延最小値ｄmin_kとして算出する。
ｄmin_k＝α×ｄm_min+（１−α）×ｄmin・・・・・（５）
なお、最小値見直し部２３が遅延最小値ｄmin_kを算出する手法としては、上記以外の手法を採用してもよい。例えば、最小値見直し部２３は、見直しタイミングであると決定される度に、予め定められた初期値を遅延最小値ｄmin_kとして算出してもよい。このように、遅延最小値ｄmin_kの算出手法には様々な手法があり、ここでは、適宜な手法を採用して遅延最小値ｄmin_kを算出してよい。

さらに、最小値見直し部２３は、上記のように遅延最小値ｄmin_kを算出した場合には、最小値設定部２１に保持されている遅延最小値ｄminを、算出した遅延最小値ｄmin_kに更新する。

このように、最小値見直し部２３により遅延最小値ｄminが更新された以降には、最小値設定部２１は、その更新された遅延最小値ｄminに基づいて遅延最小値ｄminを設定（更新）する。

送信部２６は、ユーザ端末機３６に送信するデータの送信レートを制御しつつ、データを送信する機能を備えている。例えば、送信部２６は、計測部２５が遅延ｄmを計測する度に、あるいは、予め定められた時間間隔毎、あるいは、予め定められたパケット数毎に、送信レートを制御（変更）する機能を備えている。ここでは、送信部２６は、計測部２５による遅延計測値ｄmと、最小値設定部２１に保持されている遅延最小値ｄminと、現在の送信レートを利用して、送信レートを制御する。より具体的には、例えば、送信部２６は、ＴＣＰ Westwood+として提案されている通信制御手法と同様に、パケットロスが発生した場合に情報通信網３５が輻輳状態にあると判断する。そして、送信部２６は、輻輳状態にある情報通信網３５の現在のスループットの推定値と、遅延最小値ｄminとの積を算出し、その積の値となるように送信レートを制御する。

あるいは、送信部２６は、ＴＣＰＶｅｇａｓとして提案されている通信制御手法と同様に、計測された遅延計測値ｄmと遅延最小値ｄminとの差分に基づいてキューイング遅延を算出する。そして、送信部２６は、可用帯域あるいは現在の送信レートと、キューイング遅延との積に基づいて、情報送信装置２０から情報通信網３５を介したユーザ端末機３６までの通信経路におけるキュー量を見積もる。さらに、送信部２６は、そのキュー量が、設定された閾値を超えた場合に情報通信網３５が輻輳状態にあると判断し、送信レートを予め定められた調整レート分だけ下げる。このようにして送信部２６は、送信レートを制御してもよい。なお、送信部２６は、上記以外の手法でもって送信レートを制御してもよい。

なお、この第２実施形態の情報送信装置２０がオリジンサーバである場合には、情報送信装置２０に内蔵あるいは外部接続されている記憶装置に送信対象のオリジナルの情報（オリジナルデータ）が保持されている。このため、情報送信装置２０は、オリジナルデータをユーザ端末機３６に向けて送信部２６により制御された送信レートでもって送信できる。また、情報送信装置２０は、中継サーバ装置や通信システムを構築する通信機器（例えばＰ−ＧＷ、Ｓ−ＧＷ）である場合には、外部から受け取った送信（中継）対象の情報を自身の記憶装置にキャッシュしたり、データストリームを一時的にバッファとして保持する。これにより、情報送信装置２０（中継サーバ装置や上記通信機器）は、オリジンサーバとのスループットに影響されずに、送信部２６により制御された送信レートでもって送信（中継）対象の情報を送信できる。

なお、情報送信装置２０が中継サーバ装置や前述したような通信機器である場合に、オリジンサーバに代わって情報（データ）をユーザ端末機３６に送信する場合がある。この場合には、ユーザ端末機３６からオリジンサーバに向けて送信されたデータ要求メッセージを、情報送信装置２０が取得する必要が有る。この要求メッセージの取得手法としては、例えば、情報送信装置２０は、ユーザ端末機３６とオリジンサーバとを接続する通信経路に介設されているルータに接続される。そして、そのルータが、要求メッセージのヘッダ情報に基づいて、オリジンサーバ宛ての要求メッセージを情報送信装置２０に転送するようにする。

また、ユーザ端末機３６が情報送信装置２０をプロキシサーバとして明示的に指定した要求メッセージを送信するようにしてもよい。さらに、ユーザ端末機３６がオリジンサーバに要求メッセージを送信するためにＤＮＳ（Domain Name System）等を利用して宛先のアドレスを取得する場合には次のようにして要求メッセージを取得してもよい。すなわち、ＤＮＳ（Domain Name System）等がオリジンサーバのアドレスに代えて情報送信装置２０のアドレスを返答するようにする。これにより、情報送信装置２０は、オリジンサーバに代わって、ユーザ端末機３６の要求メッセージを取得できる。

以下に、情報送信装置２０における遅延最小値の見直しと設定に関わる動作の一例を図４を参照しつつ説明する。なお、図４に表されるフローチャートは、制御装置３０（ＣＰＵ）が実行する処理手順を表している。

例えば、制御装置３０の計測部２５が遅延を計測すると（ステップＳ１０１）、タイミング決定部２２は、遅延最小値ｄminを見直す見直しタイミングであるか否かを前記の如く判断する（ステップＳ１０２）。そして、タイミング決定部２２が見直しタイミングであると判断（決定）した場合には、更新間隔算出部２４は、更新間隔INTupdateを算出する（ステップＳ１０３）。その後、最小値見直し部２３は、その更新間隔INTupdateと、計測された遅延の値（遅延計測値ｄm）とを利用して、遅延最小値ｄmin_kを算出する（ステップＳ１０４）。そして、最小値見直し部２３は、最小値設定部２１に設定されている遅延最小値ｄminを、その算出した遅延最小値ｄmin_kに更新（設定）する（ステップＳ１０５）。

その後、最小値設定部２１は、計測された遅延の値（遅延計測値ｄm）が、設定されている遅延最小値ｄmin以下であるか否かを判断する（ステップＳ１０６）。なお、ステップＳ１０２の判断動作において、タイミング決定部２２が見直しタイミングではないと判断した場合には、ステップＳ１０３〜Ｓ１０５の動作は実行されず、最小値設定部２１によるステップＳ１０６の動作が開始される。

遅延計測値ｄmが遅延最小値ｄmin以下である場合には、最小値設定部２１は、遅延最小値ｄminを遅延計測値ｄmに更新（設定）する（ステップＳ１０７）。

制御装置３０は、上記のように遅延最小値ｄminの見直しと設定に関わる動作を実行する。

この第２実施形態の情報送信装置２０は、遅延が増加する方向に変化している場合には遅延最小値ｄminを大きくする方向に、また反対に、遅延が減少する方向に変化している場合には遅延最小値ｄminを小さくする方向に見直すことができる。つまり、情報送信装置２０は、通信状況に応じて遅延最小値ｄminを見直すことができる。

また、情報送信装置２０は、遅延最小値ｄminを見直すタイミングを通信状況に応じて変化できるので、通信状況に合った適切なタイミングでもって遅延最小値ｄminを見直すことができる。

その上、情報送信装置２０は、遅延最小値ｄminを見直す際に利用する更新間隔INTupdate（つまり、遅延最小値ｄminを算出する際に利用する遅延計測値ｄmを選択する範囲）の幅を、通信状況に応じて可変する機能を備えている。このため、情報送信装置２０は、通信状況の変化の速さを考慮した遅延最小値ｄminを算出できる。

このように、情報送信装置２０は、通信状況に合った遅延最小値を設定できるので、その遅延最小値を利用する送信レートの制御を精度良く行うことが可能となる。これにより、情報送信装置２０は、情報通信のスループットの向上を図ることが容易となる。

＜その他の実施形態＞
なお、本発明は第１と第２の実施形態に限定されることはなく、様々な実施の形態を採り得る。例えば、第２実施形態では、情報を送信する際に利用する通信プロトコルがＴＣＰである場合を例にして説明しているが、本発明は、ＴＣＰ以外の例えばＵＤＰ（User Datagram Protocol）等の通信プロトコルを利用して情報を通信する装置等にも適用可能である。

また、第２実施形態では、図４に表されるように、ステップＳ１０６、Ｓ１０７における遅延最小値の設定に関わる動作（処理）は、ステップＳ１０２〜Ｓ１０５における遅延最小値の見直しに関わる動作（処理）の後に実行される。これに対し、図５に表されるように、遅延最小値の設定に関わる動作（ステップＳ２０２、Ｓ２０３）は、遅延最小値の見直しに関わる動作（ステップＳ２０４〜Ｓ２０７）の前に実行されてもよい。

さらに、第２実施形態では、遅延が計測される度に、見直しタイミングであるか否かを判断しているが、遅延が予め設定された回数、計測される毎に、見直しタイミングであるか否かを判断するようにしてもよい。

以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。

この出願は、２０１３年１２月２６日に出願された日本出願特願２０１３−２６８４０２を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１，３３遅延最小値算出装置
２，２１最小値設定部
３，２２タイミング決定部
４，２３最小値見直し部
６，３１記憶装置
２４更新間隔算出部
２５計測部
２６送信部

Claims

情報が自装置又は外部装置により発信されてから当該情報が宛先に到達するまでの時間、あるいは、前記情報が発信されてから当該情報を受け取った宛先による返信情報を前記情報の発信元である自装置又は前記外部装置が受け取るまでの往復時間を遅延として計測する計測手段と、
前記遅延の計測値が遅延最小値として設定されている値よりも小さい場合には、前記遅延の計測値を前記遅延最小値として設定する最小値設定手段と、
前記遅延最小値あるいはその近傍の値が計測されたタイミングの情報を利用して、前記遅延最小値を見直す見直しタイミングを決定するタイミング決定手段と、
その決定された見直しタイミングでもって、当該見直しタイミングとその直近の見直しタイミングとの間の間隔を利用して定まる期間の前記遅延の計測値を利用して遅延最小値を算出し当該算出された遅延最小値を新たな前記遅延最小値として更新する最小値見直し手段と
を備えている遅延最小値算出装置。
前記最小値見直し手段は、前記遅延最小値を算出する場合には、前記見直しタイミングを利用して定まる更新間隔の期間中に計測された前記遅延の計測値のうちの最小値を前記遅延最小値として算出するか、あるいは、前記更新間隔の期間中に計測された前記遅延の計測値のうちの最小値を指数移動平均することにより得られた値を前記遅延最小値として算出する請求項１に記載の遅延最小値算出装置。
前記見直しタイミングと、その直近の見直しタイミングとの間隔をINT_mとし、前記更新間隔をINTupdateとした場合に、INTupdate＝INT_m×ａ（ただし、ａは１よりも大きい定数）の数式に基づいて前記更新間隔を算出するか、あるいは、予め定められた期間に得られた複数の前記間隔INT_mの平均値をＡとした場合に前記更新間隔をINTupdate＝Ａ×ｂ（ただし、ｂは１よりも大きい定数）の数式に基づいて算出するか、あるいは、前記間隔INT_mを指数移動平均して得られた値をＢとした場合に前記更新間隔をINTupdate＝Ｂ×ｃ（ただし、ｃは１よりも大きい定数）の数式に基づいて算出するか、あるいは、予め定められた期間に得られた複数の前記間隔INT_mのヒストグラムを確率分布関数に近似し当該確率分布関数の平均値をμとし、前記確率分布関数の標準偏差をσとした場合に前記更新間隔をINTupdate＝μ＋ｋ×σ（ただし、ｋは定数）の数式に基づいて算出するか、あるいは、前記情報の通信経路における情報の待ち行列の利用率を、前記間隔INT_mを利用して算出し当該算出した利用率と前記情報の送信レートとに基づいて前記更新間隔を算出する請求項１又は請求項２に記載の遅延最小値算出装置。
前記遅延の計測値をｄmとし、前記設定されている遅延最小値をｄminとし、遅延最小値として設定されたことのある複数の遅延の値の変動幅をｈとし、遅延最小値として設定されたことのある複数の遅延の値の統計的な標準偏差をｓとした場合に、
前記タイミング決定手段は、前記遅延の計測値ｄmがｄm≦ｅ×ｄmin（ただし、ｅは１よりも大きい定数）の数式を満たす条件と、前記遅延の計測値ｄmがｄm≦ｄmin＋（ｆ×ｈ）（ただし、ｆは０よりも大きい定数）の数式を満たす条件と、前記遅延の計測値ｄmがｄm≦ｄmin＋（ｇ×ｓ）（ただし、ｇは０よりも大きい定数）の数式を満たす条件とのうちの予め定められた条件が満たされた場合に、前記遅延最小値の近傍の値が計測されたと判断する請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載の遅延最小値算出装置。
請求項１乃至請求項４の何れか一つに記載されている遅延最小値算出装置と、
前記遅延最小値算出装置により設定されている遅延最小値に基づいて算出した送信レートでもって、情報を送信する送信手段と
を備えている情報送信装置。
情報が自装置又は外部装置により発信されてから当該情報が宛先に到達するまでの時間、あるいは、情報が発信されてから当該情報を受け取った宛先による返信情報を前記情報の発信元である自装置又は前記外部装置が受け取るまでの往復時間を遅延として計測し、
前記遅延の計測値が遅延最小値として設定されている値よりも小さい場合には、前記遅延の計測値を前記遅延最小値として設定し、
また、前記遅延最小値あるいはその近傍の値が計測されたタイミングの情報を利用して、前記設定されている遅延最小値を見直す見直しタイミングを決定し、
当該決定された見直しタイミングでもって、当該見直しタイミングとその直近の見直しタイミングとの間の間隔を利用して定まる期間の前記遅延の計測値を利用して遅延最小値を算出し当該算出された遅延最小値を新たな前記遅延最小値として更新する遅延最小値算出方法。
情報が自装置又は外部装置により発信されてから当該情報が宛先に到達するまでの時間、あるいは、情報が発信されてから当該情報を受け取った宛先による返信情報を前記情報の発信元である自装置又は前記外部装置が受け取るまでの往復時間を遅延として計測する処理と、
前記遅延の計測値が遅延最小値として設定されている値よりも小さい場合には、前記遅延の計測値を前記遅延最小値として設定する処理と、
また、前記遅延最小値あるいはその近傍の値が計測されたタイミングの情報を利用して、前記設定されている遅延最小値を見直す見直しタイミングを決定する処理と、
当該決定された見直しタイミングでもって、当該見直しタイミングとその直近の見直しタイミングとの間の間隔を利用して定まる期間の前記遅延の計測値を利用して遅延最小値を算出し当該算出された遅延最小値を新たな前記遅延最小値として更新する処理と
をコンピュータに実行させる処理手順を表すコンピュータプログラム。