JP7036019B2 - 通信装置、通信方法、無線通信システム及びプログラム - Google Patents

Description

（関連出願についての記載）
本発明は、日本国特許出願：特願２０１６－１８９９１１号（２０１６年９月２８日出願）の優先権主張に基づくものであり、同出願の全記載内容は引用をもって本書に組み込み記載されているものとする。
本発明は、通信装置、通信方法、無線通信システム及びプログラムに関する。特に、基地局よりインターネット側のネットワーク上の機器で実行する無線環境の識別方法を実行する、通信装置、通信方法、無線通信システム及びプログラムに関する。

近年、スマートフォン等の普及により、モバイル網のトラフィックが増大している。トラフィック増加に対応する技術の一つとして、ＬＴＥ（Long Term Evolution）－Ａｄｖａｎｃｅｄから導入されたキャリアアグリゲーション（Carrier Aggregation、ＣＡ）が挙げられる。ＣＡとは複数のコンポーネントキャリア（Component Carrier、ＣＣ）を同時に使用することで、基地局・ユーザ端末間の通信帯域を単一のＣＣを使用する従来のＬＴＥと比べ、理論上、数倍の無線スループットを達成できる。

しかし、ＣＡ技術に対し、その通信性能を最大限まで引き出せていない場合がある。これは、ＣＡ技術を応用した無線層と、独立に通信制御を行うトランスポート層の通信制御が不整合のために発生する。インターネットなどで標準的に用いられるトランスポート層の通信プロトコルとして、例えば、ＴＣＰ（Transmission Control Protocol）が知られている。ＴＣＰを代表とした一般的なトランスポート層のプロトコルは、下位層を意識しない制御（例えば、下位層の送信速度を意識しない制御）をすることで、下位層の通信容量に合わない場合があり得る。その結果、モバイルトラヒックの大半はインターネットトラヒックであるため、無線層とインターネットの上位層の不具合により通信性能低下が発生する可能性がある。例えば、一時的な無線信号品質の劣化による遅延増加やパケットロスが発生すると、ＴＣＰは輻輳発生と判断し、輻輳制御を行い、結果としてスループットが著しく低下する可能性がある。その後、無線品質が回復しても、ＴＣＰの制御方式によるスループットの回復は遅いため、無線資源の利用率が低下し、ＣＡの期待性能を発揮できない。

また、トランスポート層のパラメータの設定範囲が、下位層における通信の特徴と合致しない場合に、通信性能が大きく影響される。例えば、トランスポート層がＣＡ実行中の端末に、Ｎｏｎ－ＣＡ用のパラメータ（例えば、送信レート）を使用して制御すると、通信速度が端末の通信容量より低いため、無線資源の利用率が低下し、ＣＡの期待性能を発揮できない。また、トランスポート層が、ＣＡが実行中でない端末に、ＣＡに適応したパラメータ（例えば、送信レート）を加えると、モバイル網の処理能力が不足することで処理時間が上昇し、遅延が増加する。

したがって、無線通信の性能向上を達成するためには、終端端末の無線環境の認識が重要となる。端末の無線環境が認識できれば、上位層が使用するパラメータの制御範囲を限定でき、最適な設定に迅速に調整することで、通信性能を上昇できる。

例えば、特許文献１には、無線モジュール、ＭＡＣ処理部、ＴＣＰコントロール制御部を備えたスイッチ部を有するコグニティブ基地局装置において、無線モジュールが無線環境認識部（例えば、センサアンテナ）を利用して、無線環境認識部が無線モジュールから無線情報を取得し、その情報を用いてＴＣＰコントロール制御部がＴＣＰパラメータを調整し、輻輳制御の誤発動を低減する技術が記載されている。この場合、特許文献１では、無線情報は、例えば、ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indication）、ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ雑音レベル、変調方式、送信バッファに蓄積されている通信待ちのデータ量、送信失敗を示すＮＡＣＫ（Negative ACKnowledgement）信号を相手局から受信した回数、相手局から受信した無線フレームの不良率などであるとしている。

特許文献２には、電波強度の数値、または無線リンクの状態（リンクが接続状態か切断状態か）を検出し、その検出結果に基づいてネットワーク配送を制御することが開示されている。また、特許文献２には、識別されたネットワーク環境情報を管理データベースに格納することが開示されている。管理データベースは、アプリケーション層等を制御するためのものである。

特許文献３、４は、無線機能を有する機器が、無線環境を直接的に測定する技術を開示する。つまり、これらの文献には、無線環境を測定するために無線層から情報を取得する機能（無線情報取得機能）が開示されている。また、引用文献３、４の技術では、無線環境の測定結果の伝送（他の機器に通知）が必要であり、他の機器へ測定結果を通知する機能（無線環境通知機能）及び他の機器が通知を受信する機能（無線環境受信機能）が開示されている。

特許文献５には、送信速度とＡＣＫ信号の受信間隔を使って許容帯域の変動を検知する技術が開示されている。

特開２０１０－２１３０１３号公報 特開２００４－２６６３３０号公報 特開２０１６－０７６８８７号公報 国際公開第２０１０／０３２６７５号 特開２００８－１１３２２６号公報

なお、上記先行技術文献の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。以下の分析は、本発明者らによってなされたものである。

特許文献１、２では、無線環境識別部は、無線機能を有する装置の内部に存在する。無線環境の識別は物理層またはＭＡＣ（Media Access Control）層で行われる。この場合、ＯＳＩ（Open Systems Interconnection）参照モデルの異なる層間での通信が必要であり、さらに、適用される場所も無線機能がある装置に限定される。したがって、無線環境識別部は、取得した無線情報を基地局よりインターネット側の通信装置に通知することができない。すなわち、特許文献１、２において開示された技術を、基地局よりインターネット側の通信装置に適用できない。

また、特許文献１、２の技術では、識別する無線環境に、複数の搬送波を使用するキャリアアグリゲーション技術の使用有無を取得できないため、結果として、ＬＴＥ網の通信性能の低下を防止することは困難である。

さらに、特許文献３、４は、上記３つの機能を開示するに留まり、上記３つの機能では、端末における複数の搬送波の使用状況（キャリアアグリゲーションの使用状況）を判定することができない。例えば、引用文献４の段落［００５３］を参照すると、Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎの状況を判断するために移動局装置情報と測定情報とが入力されることが記載されている。あるいは、同文献の段落［００６７］には、移動局装置がＣａｒｒｉｅｒ Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎを必要としているかどうかを取得した情報から総合的に判断する、と記載されており、キャリアアグリゲーションの使用状況判別に関する具体的な開示は存在しない。このように、特許文献３、４に開示された３つの機能では、キャリアアグリゲーションの使用状況を判別することができない。

この点、特許文献５の技術も同様であり、特許文献５に開示された技術では、キャリアアグリゲーションと閑散環境の単独電波を区別することができない。

本発明は、終端端末の無線環境を識別することが可能な通信装置、通信方法、無線通信システム及びプログラムを提供することを目的とする。

本発明乃至開示の第１の視点によれば、端末が接続する基地局の周波数キャリアを介し、前記端末にパケットを送信可能な通信手段と、前記パケットの応答指標を計算する応答指標計算手段と、前記応答指標計算手段の応答指標計算結果に従って前記端末の前記周波数キャリアの使用数を判断する判断手段と、を有する、通信装置が提供される。

本発明乃至開示の第２の視点によれば、端末が接続する基地局の周波数キャリアを介し、前記端末にパケットを送信可能な通信装置において、前記パケットの応答指標を計算する応答指標計算工程と、前記応答指標計算工程の応答指標計算結果に従って前記端末の前記周波数キャリアの使用数を判断する判断工程と、を含む、通信方法が提供される。

本発明乃至開示の第３の視点によれば、端末と、前記端末が接続する基地局と、前記基地局の周波数キャリアを介し、前記端末にパケットを送信可能な通信装置と、を含み、前記通信装置は、前記パケットの応答指標を計算する応答指標計算手段と、前記応答指標計算手段の応答指標計算結果に従って前記端末の前記周波数キャリアの使用数を判断する判断手段と、を有する、無線通信システムが提供される。

本発明乃至開示の第４の視点によれば、端末が接続する基地局の周波数キャリアを介し、前記端末にパケットを送信可能な通信装置を制御するコンピュータに実行させるプログラムであって、前記パケットの応答指標を計算する応答指標計算処理と、前記応答指標計算処理の応答指標計算結果に従って前記端末の前記周波数キャリアの使用数を判断する判断処理と、を前記コンピュータに実行させるプログラムが提供される。
なお、このプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記録することができる。記憶媒体は、半導体メモリ、ハードディスク、磁気記録媒体、光記録媒体等の非トランジェント（non-transient）なものとすることができる。本発明は、コンピュータプログラム製品として具現することも可能である。

本発明乃至開示の各視点によれば、端末のキャリア使用数を識別でき、通信性能の低下を防止することに寄与する、通信装置、通信方法、無線通信システム及びプログラムが提供される。

一実施形態の概要を説明するための図である。 第１の実施形態に係る通信装置が適用される通信網の構成の一例を示す図である。 第１の実施形態に係る通信装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 第１の実施形態に係る端末装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 図２に示される通信装置と端末装置の処理構成の一例を示すブロック図である。 図５に示される端末装置の端末通信部のＵ－Ｐｌａｎｅのプロトコル構成の一例を示すブロック図である。 図５に示される通信部の構成の一例を示すブロック図である。 第１の実施形態の通信装置の動作の一例を示すフローチャートである。 第２の実施形態に係る通信装置の構成の一例を示すブロック図である。 第２の実施形態の通信装置の動作の一例を示すフローチャートである。 第３の実施形態に係る通信装置の構成の一例を示すブロック図である。 第３の実施形態の通信装置の動作の一例を示すフローチャートである。 第４の実施形態に係る通信装置の構成の一例を示すブロック図である。 第４の実施形態の通信装置の動作の一例を示すフローチャートである。 第５の実施形態に係る通信装置の構成の一例を示すブロック図である。 第５の実施形態の通信装置の動作の一例を示すフローチャートである。

初めに、一実施形態の概要について説明する。なお、この概要に付記した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、この概要の記載はなんらの限定を意図するものではない。

一実施形態に係る通信装置６１は、通信手段６２と、応答指標計算手段６３と、判断手段６４と、を備える。通信手段６２は、端末が接続する基地局の周波数キャリアを介し、端末にパケットを送信可能に構成されている。応答指標計算手段６３は、パケットの応答指標を計算する。判断手段６４は、応答指標計算手段６３の応答指標計算結果に従って端末の周波数キャリアの使用数を判断する。

詳細については後述するが、１台の端末において複数のＭＡＣ層と１つのＲＬＣ層が接続される場合、ＲＬＣ層の挙動がトランスポート層の挙動に反映される。換言するならば、端末に接続された通信装置６１のトランスポート層の挙動からＲＬＣ層の現状を推測することができる。そこで、通信装置６１は、端末に向けて送信されたパケットに対応する応答パケットがどのように振る舞うか（応答パケットが端末にてどのように処理されるか）を応答指標として数値化し、当該応答指標に基づき端末にて使用されている周波数キャリアの数を判定する。即ち、通信装置６１は、無線層とは異なる層が有する通信の特徴から、端末が使用している電波を推定する。その結果、端末のキャリア使用数が識別でき、通信性能の低下を防止できる。

以下に具体的な実施の形態について、図面を参照してさらに詳しく説明する。なお、各実施形態において同一構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

［第１の実施形態］
第１の実施形態について、図面を用いてより詳細に説明する。

［構成の説明］
図２は、本発明の第１の実施形態に係る通信装置１１が適用される通信網（無線通信システム）１００の構成例を示す図である。

上記通信網１００は、ネットワーク１０１－１～１０１－ｎ（ｎは、自然数。以下、同じ）を備える。ネットワーク１０１－１～１０１－ｎは、異なる終端端末の通信種類（有線や無線）を含む。ネットワーク１０１－１～１０１－ｎは、例えば、ＬＴＥの公衆携帯電話網、家庭用Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標、以下同じ）、建物内のＬＡＮなどである。

なお、上記において、３Ｇは、3rd Generationの略であり、Ｗｉ－Ｆｉは、Wireless Fidelityの略であり、ＬＡＮは、Local Area Networkの略である。

端末装置１２は、対応するネットワーク１０１を経由し、インターネット上のサーバにアクセスし、データ通信を行う。また、端末装置１２は、ＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄの技術であるキャリアアグリゲーションを使用できる。

本実施形態では、通信装置１１が通信経路上、携帯ネットワークとインターネットの接続部に設置される場合を例に挙げる。もちろん、通信装置１１の設置場所は、携帯ネットワークとインターネットの接続部に限定されず、接続部以外の他の通信経路上の装置であってもよい。たとえば、通信装置１１が、通信経路上のサーバ１０５に設置される場合であってもよい。

［ハードウェア構成］
次に、第１の実施形態に係る通信網１００を構成する各種装置のハードウェア構成を説明する。図３は、第１の実施形態に係る通信装置１１のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。

［通信装置］
通信装置１１は、例えば、図３に例示する構成を備える。例えば、通信装置１１は、内部バスにより相互に接続される、ＣＰＵ（Central Processing Unit）８１、メモリ８２、入出力インターフェイス８３及び通信手段であるＮＩＣ（Network Interface Card）８４等を備える。

但し、図３に示す構成は、通信装置１１のハードウェア構成を限定する趣旨ではない。通信装置１１は、図示しないハードウェアを含んでもよいし、必要に応じて入出力インターフェイス８３を備えていなくともよい。また、通信装置１１に含まれるＣＰＵ等の数も図３の例示に限定する趣旨ではなく、例えば、複数のＣＰＵが通信装置１１に含まれていてもよい。

メモリ８２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、補助記憶装置（ハードディスク等）である。

入出力インターフェイス８３は、図示しない表示装置や入力装置のインターフェイスとなる手段である。表示装置は、例えば、液晶ディスプレイ等である。入力装置は、例えば、キーボードやマウス等のユーザ操作を受け付ける装置である。

通信装置１１の機能は、後述する各種処理モジュールにより実現される。当該処理モジュールは、例えば、メモリ８２に格納されたプログラムをＣＰＵ８１が実行することで実現される。また、そのプログラムは、ネットワークを介してダウンロードするか、あるいは、プログラムを記憶した記憶媒体を用いて、更新することができる。さらに、上記処理モジュールは、半導体チップにより実現されてもよい。即ち、上記処理モジュールが行う機能を何らかのハードウェア、及び／又は、ソフトウェアで実行する手段があればよい。

［端末装置］
端末装置１２は、例えば、図４に例示する構成を備える。端末装置１２は、アンテナ９５を備えるＲＦ（Radio Frequency）回路９４を含んで構成される。ＲＦ回路９４は、無線通信を実現するための回路であり、アンテナ９５を介して基地局１０３との間で無線信号の授受を行う。なお、端末装置１２が備えるハードウェアのうち、通信装置１１と共通するハードウェアの説明は省略する。

基地局１０３のハードウェア構成は当業者にとって明らかなものであるため、説明を省略する。

続いて、通信装置１１及び端末装置１２の処理構成（処理モジュール）について説明する。

図５は、図２に示される通信装置１１と、端末装置１２と、モバイルネットワーク１０１の処理構成例を示すブロック図である。端末装置１２は、端末通信部１２１を備える。モバイルネットワーク１０１は、基地局１０３を備える。通信装置１１は、通信部１１１と、応答指標算出部１１２と無線環境識別部１１３とを備える。端末装置１２の端末通信部１２１は、モバイルネットワーク１０１の基地局１０３と通信可能に接続されている。モバイルネットワーク１０１は、通信装置１１の通信部１１１と通信可能に接続されている。応答指標算出部１１２は、通信部１１１と無線環境識別部１１３と通信可能に接続されている。

図６は、図５に示される端末装置１２の端末通信部１２１の、Ｕ－Ｐｌａｎｅ（User Plane）のプロトコル構成例を示すブロック図である。端末通信部１２１は、３ＧＰＰ（Third Generation Partnership Project）Ｒｅｌ．１０以降の一般的な構成を備える。具体的には、端末通信部１２１は、トランスポート層１２１１と、ＲＬＣ（Radio Link Control）層１２１２と、ＭＡＣ層１２１３と、物理層１２１４と、を備える。なお、図６には、通信装置１１の関係を明確にするために、端末通信部１２１以外の構成に関する記載を省略している。

図７は、図５に示される通信部１１１の構成例を示すブロック図である。通信部１１１は、ＯＳＩ（Open Systems Interconnection）参照モデルの一般的な構成を備える。具体的には、通信部１１１は、トランスポート層１１１１と、ネットワーク層１１１２と、ＭＡＣ層１１１３と、物理層１１１４と、を備える。なお、図７には、応答指標算出部１１２との接続関係を明確にするために、通信部１１１に関与する構成（応答指標算出部１１２、無線環境識別部１１３）以外の構成に関する記載を省略している。

応答指標算出部１１２は、通信部１１１のトランスポート層１１１１から得られる情報（例えば、受信パケット）に基づき少なくとも１つの「応答指標」を算出する。ここで、応答指標とは、端末装置１２と通信中のトランスポート層１１１１から送信されたパケット及び／又は対応する応答パケットの振る舞いを示す１つまたは複数の物理量である。あるいは、応答指標は、通信装置１１と端末装置１２のトランスポート層（無線層とは異なる層）における通信状況を示す物理量と捉えることもできる。たとえば、往復遅延（Round-Trip Time、ＲＴＴ）が応答指標として例示される。更には、図７には図示していないが、無線層とは異なる層としてアプリケーション層で応答指標を算出してもよい。例えば、ＨＴＴＰのリクエストコマンド送信時刻からそのリクエストコマンドに対するレスポンスコマンドの受信時刻までを応答指標とすることが考えられる。更には、図７には図示していないが、無線層とは異なる層としてＩＰ層で応答指標を算出してもよい。なお、本実施形態は、主にＲＴＴを使用して以下の説明をするが、応答指標はＲＴＴに限定されず、片道遅延、スループット、通信プロトコルのヘッダから算出したタイムスタンプなどを使用してもよい。また、応答指標算出部１１２は、物理量の計算結果を算出してもよい。物理量の計算結果とは、例えば、各物理量の平均値、中央値、または統計量に加えて時系列データを用いてもよい。

応答指標算出部１１２は、トランスポート層１１１１から取得した情報により算出された応答指標を、無線環境識別部１１３へ転送する。

無線環境識別部１１３は、端末装置１２のキャリアアグリゲーションの使用状況を識別（判定）する。具体的には、無線環境識別部１１３は、現在の通信で算出された応答指標に基づき、キャリアアグリゲーションの使用状況を判定する。

［動作の説明］
図８は、第１の実施形態の通信装置１１の動作例を示すフローチャートである。

通信が開始されると、端末装置１２が通信装置１１とのデータ通信を始める（ステップ１１）。

通信装置１１の応答指標算出部１１２は、通信部１１１のトランスポート層１１１１に接続し、トランスポート層１１１１から情報を取得する。例えば、応答指標算出部１１２は、トランスポート層１１１１から送信されたパケット（データ）の送信時間を記録し、対応する応答信号（例えば、ＡＣＫ信号、ＮＡＣＫ信号）を受信するまでの時間差を算出して、その時間差を応答指標（ＲＴＴ）として算出する。また、応答指標算出部１１２は、例えば、ＴＣＰの送受信ヘッダからタイムスタンプを抽出して、タイムスタンプで遅延を算出してもよい。あるいは、応答指標算出部１１２は、端末装置１２からの応答信号（例えば、ＡＣＫ信号、ＮＡＣＫ信号）の受信間隔を算出し、応答指標としてもよい。あるいは、応答指標算出部１１２は、通信部１１１が送信したデータの量と上述のＲＴＴを使用して、スループットを応答指標として算出してもよい（ステップ１２）。

応答指標算出部１１２は、算出された応答指標を、無線環境識別部１１３に転送する（ステップ１３）。

無線環境識別部１１３は、端末装置１２のＣＡの使用状況を下記手法により識別する。

実環境の無線通信は、通信過程中のエラー発生が不可避なので、一般的な標準（例えば、ＬＴＥ）において送信失敗の検出方法と再送制御方法が規定されている。また、下位層でエラーが発生すると、上位層の通信が完了できないことは、通信分野における当業者の一般的な常識である。ＬＴＥのＣＡ技術を定義する３ＧＰＰの標準モデルは、図６に示されたように、１つのＲＬＣ層１２１２は、少なくとも１つのＭＡＣ層１２１３と接続されている。ＭＡＣ層１２１３のデータ伝送が完了すると、その旨がＲＬＣ層１２１２に報告される。全部のＭＡＣ層１２１３がデータを伝送完了した後、ＲＬＣ層１２１２はデータ伝送完了を上位層（トランスポート層１２１１など）に報告する。したがって、任意のＭＡＣ層１２１３に伝送エラーが発生すると、ＲＬＣ層１２１２はデータ伝送が完了できないため、ＭＡＣ層１２１３のデータ伝送完了信号を待つ。その結果、ＲＬＣ層１２１２とその上位層の遅延が増加する。

また、一定時間後に、ＲＬＣ層１２１２がＭＡＣ層１２１３のデータ伝送完了を確認できないと、自動的に再送が行われる。ＲＬＣ層１２１２が再送を行うと、これに遅延が加えられ、端末通信部１２１のトランスポート層１２１１が、通信部１１１のトランスポート層１１１１に、受信完了を表すＡＣＫ（Acknowledgement）信号を返信できない。その結果、通信部１１１のトランスポート層１１１１の遅延が突発的に上昇し、通信部１１１のトランスポート層１１１１のＡＣＫの受信間隔の延長が発生する。また、再送が成功した後、端末通信部１２１は一度にまとめてバッファ内のたまったＡＣＫデータを処理するので、短時間で複数のＡＣＫが端末通信部１２１のトランスポート層１２１１から通信部１１１のトランスポート層１１１１に返信され、遅延が元に戻る（通常状況が正常化する）。各ＭＡＣ層１２１３のエラー率（エラー発生率）が一定であると考えると、通信部１１１のトランスポート層１１１１の遅延が突発的に上昇するイベントの発生確率と、同時にＡＣＫ信号の受信間隔が突発的に上昇するイベントの発生確率は、通信を行うＭＡＣ層１２１３の数と相関が認められる。すなわち、ＣＡを使用した場合、一定時間内に通信部１１１のトランスポート層１１１１に観測された遅延が突発的に上昇するイベントとＡＣＫ信号の受信間隔が突発的に上昇するイベントの発生確率は、端末装置１２が同時に使用している搬送波の数と相関がある。

無線環境識別部１１３は、上記考察を基礎としてキャリアアグリゲーションの使用状況を判定する。例えば、無線環境識別部１１３は、応答指標算出部１１２により算出されたＲＴＴを保存し、保存したＲＴＴの履歴または時系列から、ＲＴＴの平均値を計算する。そして、無線環境識別部１１３は、応答指標算出部１１２から取得したＲＴＴの瞬時値を、計算された平均値と比較するため、ＲＴＴの瞬時値と平均値の差を計算する。また、無線環境識別部１１３は、ＲＬＣ層の再送による遅延が突発的に上昇するイベントと同時にＡＣＫ信号の受信間隔が突発的に上昇するイベントを検出する。例えば、無線環境識別部１１３は、上記イベントを検出するため、遅延の変化量と、ＡＣＫ信号の受信間隔の変化量の乗算を計算する。つまり、無線環境識別部１１３は、応答指標算出部１１２から取得した応答指標に対して算術処理、統計処理等の演算処理を行う（ステップ１４）。

無線環境識別部１１３は、ステップ１４で実行された応答指標に対する計算結果を、事前に設定した「応答指標計算閾値」と比較し、端末装置１２のＲＬＣ層１２１２における再送を判定する。例えば、無線環境識別部１１３は、ＲＴＴの瞬時値と平均値の差を応答指標計算結果とし、事前に設定した「応答指標計算閾値」と比較する。比較の結果、応答指標計算結果が応答指標計算閾値を超えると、無線環境識別部１１３は、端末装置１２のＲＬＣ層１２１２は再送を行ったと判別する。また、例えば、端末通信部１２１のＲＬＣ層１２１２の再送がＴ１秒消耗すると仮定する。この場合、ＲＬＣ層１２１２の再送が発生すると、遅延はＴ１秒上昇し、ＡＣＫ信号の受信間隔もＴ１秒上昇する。したがって、応答指標計算結果がＴ１×Ｔ１を超えると、無線環境識別部１１３は、端末装置１２のＲＬＣ層１２１２における再送が行われたと判断する（ステップ１５）。

無線環境識別部１１３は、ステップ１５で記録した、応答指標計算結果が応答指標計算閾値を超えたイベント数とイベントの発生時刻を記録する。無線環境識別部１１３は、当該イベントの一定時間内の発生回数と、搬送波数閾値とを比較して、端末装置１２が使用中の搬送波の数を計算する。例えば、ＲＴＴの瞬時値と平均値の差が応答指標計算閾値を超えたイベントが、１秒あたりＮ回発生し、搬送波数閾値（ＣＡ判別閾値）が１秒あたりＭ回に設定されている場合を考える。この場合、例えばＮは３であり、Ｍが２であれば、無線環境識別部１１３は、端末装置１２はＣＡ発動であると判断する。なお、上記のＮやＭは、例示であって他の値であってもよいことは勿論である。なお、搬送波数に応じた閾値は、端末を用いて予め実行されるフィールドテストなどにより設定される（ステップ１６）。

本実施形態では、キャリアアグリゲーションにおける使用状況を識別し、使用中の搬送波数を計算しているが、本発明はこれに限るものではない。例えば、無線環境識別部１１３で、ＳＵ－ＭＩＭＯ（Single User-Multi Input Multi Output）の実施状況を識別し、同一搬送波での多重レイヤ数を識別してもよい。ＳＵ－ＭＩＭＯとは、複数のアンテナと複数の搬送波を用い、基地局と端末装置１対１で、複数のデータ通信を同時に実行することで無線伝送の高速化を実現する技術である。

［効果の説明］
以上説明したように、第１の実施形態の通信装置１１において、通信装置１１は、無線層とは異なる層（例えば、トランスポート層）の通信における特異点（突発的に上昇する遅延）の発生は、無線層（例えば、ＲＬＣ層）におけるデータの再送に起因すると捉える。また、無線通信における無線層でのデータ再送が発生する確率と、端末装置１２が使用している搬送波の数と、の間には相関関係が認められるので、通信装置１１は、トランスポート層の応答指標から無線層のデータ再送の回数が推定できる。さらに、通信装置１１は、推定したデータ再送の回数から、端末装置１２はＣＡ中か否かを識別するとともに、更にＣＡ中であればＣｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｃａｒｒｉｅｒ数も推定する。即ち、応答指標算出部１１２が、通信部１１１から端末装置１２と通信中のトランスポート層１１１１の応答指標を算出し、無線環境識別部１１３に転送する。そして、無線環境識別部１１３は、応答指標算出部１１２が算出した応答指標に基づき上記周波数キャリアの使用数量を判断する判断手段として動作し、端末装置１２が使用中の搬送波の数を特定する。端末装置１２のキャリア使用数量が識別できると、通信装置１１は、当該キャリア使用数に応じた適切な制御を実行することで、通信性能の低下を防止できる。

［第２の実施形態］
図９は、本発明の第２の実施形態に係る通信装置２１の構成例を示すブロック図である。

通信装置２１は、通信部２１１と、応答指標算出部２１２と、無線環境識別部２１３と、通信制御部２１６と、を備える。応答指標算出部２１２は、通信部２１１と通信可能に接続されている。通信制御部２１６は、通信部２１１と無線環境識別部２１３と通信可能に接続されている。

応答指標算出部２１２は、第１の実施形態と同様に、通信部２１１のトランスポート層から少なくとも１つの応答指標を算出する。ここで、上述のように、応答指標とは、通信中の１つまたは複数の物理量である。物理量は、例えば、ＲＴＴ、片道遅延、送信スループット、通信速度、通信プロトコルのヘッダから算出したタイムスタンプなどである。また、応答指標算出部２１２は、通信部２１１のトランスポート層とは異なる層から応答指標を算出してもよい。例えば、トランスポート層の上位層（例えば、アプリケーション層）のアプリケーションまたはプロトコルが時刻を記録する機能を有すれば、その時刻から応答指標を算出してもよい。

応答指標算出部２１２は、現在の通信における応答指標を計算する（リアルタイムで応答指標を計算する）。例えば、応答指標算出部２１２は、パケットの送信時刻、送信したパケットに対応したＡＣＫ信号の受信時刻を記録し、その差を計算した結果を、往復遅延とする。また、応答指標算出部２１２は、応答指標の計算結果を算出してもよい。応答指標の計算結果とは、例えば、各応答指標の平均値、中央値、一定時間内の発生回数、または統計量に加えて時系列データを用いてもよい。

応答指標算出部２１２は、通信部２１１から算出された応答指標または計算結果を、無線環境識別部２１３へ転送する。

無線環境識別部２１３は、応答指標の変化量に基づいて、端末装置１２が使用中の搬送波の数を計算する。ＬＴＥの通信は第１の実施形態と同様に、端末装置１２のＲＬＣ層が少なくとも１つのＭＡＣ層と通信する。ＭＡＣ層にエラーが発生すると、そのエラーを上位層にエスカレートさせた結果、タイムアウトが発生し、ＲＬＣ層は再送を行う。その結果、トランスポート層の挙動が影響を受ける。具体的には、ＲＬＣ層の再送は時間がかかるため、トランスポート層の遅延が突発的に増加する。また、ＲＬＣ層のデータ伝送は再送終了まで完了できないため、ＡＣＫ信号の到達時刻が長くなる。そして、端末装置１２がＣＡを使用する際、端末装置１２のＲＬＣ層が少なくとも２つのＭＡＣ層と通信する。したがって、任意のＭＡＣ層に伝送エラーが発生すると、ＲＬＣ層はタイムアウトまたは再送を行うため、トランスポート層の遅延が突発的に増加することに伴い、ＡＣＫ信号の受信間隔の延長が発生する。端末装置１２の各ＭＡＣ層のエラー率が一定であるとする場合、通信部２１１のトランスポート層の遅延が突発的に上昇するイベントと、同時にＡＣＫ信号の受信間隔が突発的に上昇するイベントの発生確率は、通信を行うＭＡＣ層の数と相関がある。すなわち、ＣＡを使用した場合、一定時間内に通信部２１１のトランスポート層に観測された上記イベントの発生確率は、端末装置が同時に使用している搬送波の数と相関がある。

無線環境識別部２１３は、遅延が突発的に上昇するイベントと同時にＡＣＫ信号の受信間隔が突発的に上昇するイベントを検出するために、遅延の変化量と、ＡＣＫ信号の受信間隔の変化量を計算する。例えば、無線環境識別部２１３は、遅延の変化量とＡＣＫ信号の受信間隔の変化量を乗算し、その結果が一定の応答指標計算閾値以上であった回数を記録する（計算結果が応答指標閾値を超えた回数を記録する）。また、無線環境識別部２１３は、上記回数が時間的に発生する確率を計算し、搬送波数閾値（ＣＡ識別閾値）と比較して、端末装置１２が同時に使用している搬送波の数を判別する。

無線環境識別部２１３は、判別した端末の使用中の搬送波の数を、通信制御部２１６に転送（通知）する。

通信制御部２１６は、受信した端末装置１２の使用中の搬送波数を用いて、通信部２１１を制御する。例えば、通信制御部２１６は、端末装置１２の使用中の搬送波の数に基づいて、端末装置１２の通信容量を計算する。そして、通信制御部２１６は、計算した端末装置１２の通信容量に応じて、通信部２１１の送信速度を制御する。

［動作の説明］
図１０は、第２の実施形態の通信装置２１の動作例を示すフローチャートである。

通信が開始されると、通信部２１１が端末装置１２と通信を始める（ステップ２１）。

通信装置２１の応答指標算出部２１２は、通信部２１１に接続し、通信部２１１の応答指標、例えば、ＲＴＴを算出する。ＲＴＴの計算は、パケットを送信した時刻と、送信したパケットに対応したＡＣＫ信号の受信時刻を記録し、その差を計算してＲＴＴとする。また、応答指標算出部２１２は、ＡＣＫ信号の受信間隔を算出する（ステップ２２）。

応答指標算出部２１２は、算出した応答指標を、無線環境識別部２１３に転送する（ステップ２３）。

無線環境識別部２１３は、応答指標に対する計算（演算）を行う。例えば、無線環境識別部２１３は、ＲＬＣ層の再送による遅延が突発的に上昇するイベントと同時にＡＣＫ信号の受信間隔が突発的に上昇するイベントを検出する。例えば、無線環境識別部２１３は、そのイベントを検出するため、遅延の変化量と、ＡＣＫ信号の受信間隔の変化量の乗算を計算する（ステップ２４）。

無線環境識別部２１３は、上記の応答指標の計算結果（乗算結果）が、一定の応答指標計算閾値（具体的には、事前に設定した閾値）を超えると、端末装置１２におけるＲＬＣ層の再送が行われたと判断する。例えば、端末装置１２のＲＬＣ層の再送がＴ１秒消耗するとすれば、ＲＬＣ層の再送が生じると、遅延はＴ１秒上昇し、ＡＣＫ信号の受信間隔もＴ１秒上昇する。したがって、応答指標の計算結果がＴ１×Ｔ１を超えると、端末装置１２のＲＬＣの再送が行われたと判断される。例えば、Ｔ１は０．１秒程度が想定されるが、当該数値に限定されず、その他の値も当然あり得る。また、無線環境識別部２１３は、一定時間内（例えば、１秒間）のＲＬＣ層の再送回数と、搬送波数閾値とを比較して、端末装置１２の使用中の搬送波数を計算する（ステップ２５）。例えば、無線環境識別部２１３は、応答指標の計算をした結果、応答指標計算閾値を超えたイベントが１秒あたりＮ回発生すると、端末装置１２の使用中の搬送波数は２本と判別する。Ｎは例えば２回であるが、その他の値であってもよい。

無線環境識別部２１３は、計算した端末装置１２の使用中の搬送波の数を、通信制御部２１６に転送する（ステップ２６）。

通信制御部２１６は、端末装置１２において使用中の搬送波の数に基づいて、通信部２１１を制御する。例えば、通信制御部２１６は、端末装置１２の使用中の搬送波の数を使用し、端末装置１２の通信容量を計算する。そして、通信制御部２１６は、計算した端末装置１２の通信容量に応じ、通信部２１１の送信速度を制御する。例えば、端末装置１２の通信容量が現在の送信速度より大きい場合、通信制御部２１６は、通信部２１１の送信速度を上昇させる。また、端末装置１２の通信容量が現在の送信速度より小さい場合、通信制御部２１６は、通信部２１１の送信速度を低下させる（ステップ２７）。

［効果の説明］
以上説明した第２の実施形態の通信装置２１において、応答指標算出部２１２は通信部２１１の応答指標を算出して、無線環境識別部２１３に転送する。無線環境識別部２１３は応答指標を用いた計算（所定の演算）を行い、端末装置１２が使用中の通信キャリアの数を推定する。また、無線環境識別部２１３は、推定した端末装置１２が使用中の通信キャリア数を通信制御部２１６に転送する。通信制御部２１６は、端末装置１２が使用中の搬送波の数に基づいて、通信部２１１の通信速度を制御するため、端末装置１２の通信性能を十分に利用できない状況を回避できる。また、送信速度の過大による遅延増加と輻輳制御の実行を防止できる。

［第３の実施形態］
続いて、第３の実施形態について説明する。

［構成の説明］

図１１は、本発明の第３の実施形態に係る通信装置３１の構成例を示すブロック図である。通信装置３１は、通信部３１１と、応答指標算出部３１２と、無線環境識別部３１３と、端末位置取得部３１４と、混雑度取得部３１５と、を備える。応答指標算出部３１２は、通信部３１１と、無線環境識別部３１３と通信可能に接続されている。無線環境識別部３１３は、応答指標算出部３１２と、端末位置取得部３１４と、混雑度取得部３１５と通信可能に接続されている。

端末位置取得部３１４は、端末装置１２の位置情報を取得する。例えば、端末装置１２のＧＰＳ（Global Positioning System）信号（端末装置１２がＧＰＳ信号により算出した位置情報）、端末装置１２と通信している基地局の位置情報等を利用して端末装置１２の位置情報を取得する方法が使用できる。また、端末位置取得部３１４は、取得した端末装置１２の位置情報を、無線環境識別部３１３に転送する。

混雑度取得部３１５は、通信エリアにおける現在の混雑度を取得する。具体的には、混雑度取得部３１５は、リアルタイムで、現在時刻の地理位置の混雑度を取得する。例えば、混雑度取得部３１５は、エリア毎の混雑度を表す推定人数を提供している公開Ｗｅｂ（ウェブ）サイトに接続し、その公開Ｗｅｂサイトから地図上の特定エリアの推定人数を取得する。混雑度取得部３１５は、混雑度を取得した後、当該取得した混雑度を無線環境識別部３１３に転送する。

無線環境識別部３１３は、端末位置取得部３１４から端末位置情報を取得し、混雑度取得部３１５から混雑度を取得した後、端末装置１２の所在位置における混雑度を計算する。

無線環境識別部３１３は、端末装置１２のキャリアアグリゲーションの使用状況を識別する。具体的には、無線環境識別部３１３は、現在の通信で算出された応答指標を使用する計算を行う。例えば、無線環境識別部３１３は、遅延の突発上昇を検出するため、ＴＣＰパケットの到達時刻とタイムスタンプの相対変化量の加算を計算してもよい。そして、無線環境識別部３１３は、タイムスタンプの検出時刻と変化量の乗算または加算結果が、一定の応答指標計算閾値を超えた回数を記録する。無線環境識別部３１３は、当該回数が一定時間内に所定回数計上されることで、端末装置１２が使用中の搬送波の数を判定する。また、上記の応答指標計算閾値は事前に複数が設置され（準備され）、端末装置１２の所在位置の混雑度に基づいて、複数の応答指標計算閾値から１つを選択して使用する。

［動作の説明］
図１２は、第３の実施形態の通信装置３１の動作例を示すフローチャートである。

第１の実施形態にて説明したとおり、キャリアアグリゲーション（ＣＡ）を使用した場合、一定時間内に通信部３１１のトランスポート層に発生する遅延が突発的に上昇するイベントの発生確率は、ＣＡを使用しなかった場合と比べて上昇する。即ち、上記イベントの発生は、端末装置１２が同時に使用している搬送波の数と相関がある。したがって、遅延が突発的に上昇するイベントの発生確率を使用して、端末装置１２が同時に使用している搬送波の数を識別できる。

通信が開始される（ステップ３１）と、通信装置３１の応答指標算出部３１２は、通信部３１１のトランスポート層に接続し、送信したＴＣＰパケットのヘッダに記載されたタイムスタンプと、返信したＡＣＫパケットのヘッダに記載されたタイムスタンプを抽出し、応答指標を算出する。また、応答指標算出部３１２は、トランスポート層のデータの到達時刻を記録する（ステップ３２）。

応答指標算出部３１２は、上記タイムスタンプと、データ到達時刻を、無線環境識別部３１３に転送する（ステップ３３）。

無線環境識別部３１３は、算出された相隣の応答指標の検出時刻の差と、相隣の応答指標の変化量の差を計算する。無線環境識別部３１３は、ＴＣＰパケットの到達時刻と、タイムスタンプの相対変化量の乗算を計算することで、端末装置１２がＡＣＫを返信できないイベントを検出する。また、無線環境識別部３１３は、上述時刻の差と上述変化量の差を、乗算または加算し、その結果を応答指標計算結果とする（ステップ３４）。

また、通信が開始すると、端末位置取得部３１４と混雑度取得部３１５が、端末装置１２の所在位置における混雑度を算出する。例えば、混雑度取得部３１５は、インターネットに接続し、公開サービスから地図上の特定エリアの推定人数を取得する。また、端末位置取得部３１４は、端末装置１２のＧＰＳ信号を取得する。そして、端末位置取得部３１４と混雑度取得部３１５が、取得した端末位置と混雑度を無線環境識別部３１３に転送する(ステップ３５)。

無線環境識別部３１３は、端末位置取得部３１４と混雑度取得部３１５から取得した情報を使用し、端末装置１２の所在位置における混雑度を計算する。例えば、無線環境識別部３１３は、端末装置１２の現在エリアの端末数を計数（カウント）することで上記混雑度を計算する。また、無線環境識別部３１３は、端末装置１２が使用中の基地局との端末接続数を計数し、混雑度を計算してもよい（ステップ３６）。

無線環境識別部３１３は、計算された混雑度に基づいて、事前に設定した複数の応答指標計算閾値の中から、現在の端末装置１２の所在地における混雑度に対応する応答指標計算閾値を選択（計算）する。端末装置１２の混雑状況は、算出する応答指標に影響する。例えば、端末装置１２は、混雑したエリアで通信する際、遅延の増加とスループット減少のトレンドがある。したがって、無線環境識別部３１３は、遅延の突発上昇を検出するため応答指標を上方修正する応答指標計算閾値を選択する必要がある。つまり、無線環境識別部３１３は、遅延の突発上昇に関する検出を確実とするため、ＴＣＰパケットの到達時刻とタイムスタンプの相対変化量の加算を計算して、当該計算結果と比較する応答指標計算閾値を選択（計算）する（ステップ３７）。

無線環境識別部３１３は、ステップ３４で計算された応答指標の計算結果を、ステップ３７で選択された応答指標計算閾値と比較し、応答指標計算閾値を超えたイベントの数とイベントの発生時刻を記録する。その結果に応じて、無線環境識別部３１３は、端末装置１２のＲＬＣ層における再送を判定する（ステップ３８）。

無線環境識別部３１３は、ステップ３８で記録されたイベントの一定時間での発生数と、事前に設定した搬送波数閾値系列とを比較する。その比較の結果に基づいて、無線環境識別部３１３は、端末が使用中の搬送波数量を検出する(ステップ３９)。

［効果の説明］
以上説明した第３の実施形態の通信装置３１において、応答指標算出部３１２が、通信部３１１から端末装置１２の応答指標を算出し、無線環境識別部３１３に転送する。また、無線環境識別部３１３が、端末位置取得部３１４と混雑度取得部３１５からの情報を用いて、端末装置１２の現在位置における混雑度を計算する。そして、端末装置１２の混雑度に基づいて選択される閾値（応答指標計算閾値）を用いて、搬送波の数を特定するので、第１の実施形態と比べ、端末装置１２の使用中の搬送波の数を特定する際の精度が上昇する。

［第４の実施形態］
続いて、第４の実施形態について説明する。

［構成の説明］

図１３は、本発明の第４の実施形態に係る通信装置４１の構成例を示すブロック図である。

通信装置４１は、通信部４１１と、応答指標算出部４１２と、無線環境識別部４１３と、端末位置取得部４１４と、ＣＡマップ取得部４１５と、通信制御部４１６と、を備える。通信制御部４１６は、通信部４１１と、無線環境識別部４１３と通信可能に接続されている。

通信部４１１と応答指標算出部４１２は、第１の実施形態にて説明した対応する処理モジュールと同様の機能を備える。また、端末位置取得部４１４は、第２の実施形態にて説明した対応する処理モジュールと同様の機能を備える。

無線環境識別部４１３は、応答指標算出部４１２から受信した応答指標と、応答指標に対応した時刻を記録する。無線環境識別部４１３は、これらを利用し各時刻の通信性能を算出する。例えば、無線環境識別部４１３は、端末装置１２に送ったデータの量と測定したＲＴＴを使用して、送信スループットを計算することで、各時刻の通信速度を計算する。

ＣＡマップ取得部４１５は、現在のキャリアアグリゲーションの実装マップ（ＣＡマップ）を取得する。具体的には、ＣＡマップ取得部４１５は、現時刻の地理位置のＣＡの実装状況を取得する。例えば、ＣＡマップ取得部４１５は、インターネットに接続し、携帯網サービス提供者が公開した特定のエリアのＣＡ適用状況を取得する。ＣＡマップ取得部４１５は、ＣＡマップを取得した後、無線環境識別部４１３に転送する。

無線環境識別部４１３は、端末位置取得部４１４から端末位置情報を取得し、ＣＡマップ取得部４１５からＣＡマップを取得した後、端末装置１２の所在位置に対応するＣＡの実装状況を識別（把握）する。つまり、ＣＡマップ取得部４１５は、特定基地局のＣＡ対応仕様を取得する。例えば、端末装置１２の現在位置は３本の搬送波までのＣＡ対応エリアであると判別されると、無線環境識別部４１３は、端末装置１２がＣＡの使用が可能であると判別し、且つ、端末装置１２が４本の搬送波を使用する状況を除外する。

無線環境識別部４１３は、端末装置１２のキャリアアグリゲーションの使用状況を識別する。具体的には、無線環境識別部４１３は、現在の通信で算出された応答指標に対し所定の計算を行う。例えば、応答指標算出部４１２は、端末装置１２に送ったデータの量と、測定されたＲＴＴ（応答指標）を使用して、送信スループットを計算する。無線環境識別部４１３は、計算された応答指標（例えば、送信スループット）に対し所定の計算を行い、端末装置１２が使用中の搬送波の数を計算する。例えば、無線環境識別部４１３は、送信スループットが、応答指標計算閾値を超えたイベントの過去一定時間（Ｄ１）内の発生確率と、直近のＤ１に比べて短い時間（Ｄ２）内の発生確率を計算し、その差を計算する。Ｄ１は例えば１日であり、Ｄ２は例えば１秒であるが、その他の値であってもよい。無線環境識別部４１３は、その差と事前に設定した搬送波本数の閾値とを比較する。比較の結果に基づいて、無線環境識別部４１３は、端末装置１２が使用中の搬送波の数を算出する。

無線環境識別部４１３は、端末装置１２が使用中の搬送波の数を通信制御部４１６に転送する。そして、通信制御部４１６は、受信した端末装置１２の使用中の搬送波数を用いて、通信部４１１を制御する。例えば、無線環境識別部４１３が、端末装置１２は３本の搬送波を同時に使用中と判定した場合、通信制御部４１６は、３本の搬送波の伝送速度を計算し（例えば、各搬送波の容量上限を加算する）、通信部４１１の送信バッファ、輻輳ウィンドなどのＴＣＰパラメータを調整する。

［動作の説明］
図１４は、第４の実施形態の通信装置４１の動作例を示すフローチャートである。

第１乃至第３の実施形態と同様に、ＣＡを使用した場合、一定時間内に通信部４１１のトランスポート層に発生する遅延が突発的に上昇するイベントの発生確率は、ＣＡを使用しなかった場合と比べて上昇する。即ち、当該イベントの発生確率と端末装置１２が同時に使用している搬送波の数との間には相関がある。送信スループットは送信したデータ量で計算されるため、送信スループットも同様に、突発的に劣化するイベントが発生する。第４の実施形態に係る通信装置４１は、そのイベントの発生確率を使用して、端末装置１２が同時に使用している搬送波の数を識別する。

通信が開始されると（ステップ４１）、通信装置４１の応答指標算出部４１２は、通信部４１１と接続し、トランスポート層の送信データ量とＲＴＴを使用して、送信スループットを算出する(ステップ４２)。

応答指標算出部４１２は、算出されたスループットと、スループットを算出した時刻を、無線環境識別部４１３に転送する（ステップ４３）。

無線環境識別部４１３は、応答指標に対する計算を行う。無線環境識別部４１３は、事前に保存された時刻と通信性能の関係を参照し、現在時刻の端末装置１２の通信性能を推定し、その推定した結果に基づいて、事前に設定した応答指標計算閾値に加算する。また、無線環境識別部４１３は、現在の時刻の通信速度を参照し、応答指標計算閾値を現在の推定した通信速度に基づいて加算する。そして、無線環境識別部４１３は、スループットの履歴値の数値の分布と、スループットの直近一定時間内の数値の分布を計算する。無線環境識別部４１３は、スループットの劣化が応答指標計算閾値を超えたイベントの時間的な発生確率の履歴と、直近一定時間内の時間的な発生確率を計算する（ステップ４４）。

無線環境識別部４１３は、ＣＡマップ取得部４１５から現在のＣＡマップを取得する。具体的には、ＣＡマップ取得部４１５が、携帯網サービス提供者が公開した特定のエリアのＣＡ適用状況を取得し、無線環境識別部４１３に転送する。また、端末位置取得部４１４は、端末の位置を取得し、無線環境識別部４１３に転送する（ステップ４５）。

無線環境識別部４１３は、端末装置１２の位置とＣＡ対応エリアを参照し、端末装置１２のＣＡ使用可能性を縮小させる。例えば、無線環境識別部４１３は、端末装置１２の位置はＣＡエリア外であるような場合には、端末装置１２のＣＡ使用可能性はＮｏｎ－ＣＡに限られる（ステップ４６）。

無線環境識別部４１３は、スループットの劣化が応答指標計算閾値を超えたイベントの直近一定時間内の発生確率と、事前に設定した搬送波数閾値系列とを比較して、端末装置１２の使用中の搬送波の数を判別する。また、無線環境識別部４１３は、ステップ４６で計算した端末装置１２のＣＡ使用可能性を参照する。例えば、無線環境識別部４１３は、事前に一連の確率閾値と端末使用中の搬送波数の関係を設定し、ステップ４４で計算した確率と上述した一連の確率閾値とを比較して、端末使用中の搬送波の数を判別する。無線環境識別部４１３は、その判別結果とＣＡ使用可能性とを参照し、誤りのある搬送波数計算結果を除外する（ステップ４７）。

そして、無線環境識別部４１３は、判別した端末使用中の搬送波数を、通信制御部４１６に転送する（ステップ４８）。

通信制御部４１６は、端末装置１２が使用中の搬送波数に基づいて、通信部４１１の通信を制御する。例えば、通信制御部４１６は、無線環境識別部４１３から転送された端末装置１２が使用中の搬送波数に基づいて、端末装置１２の最大通信容量を計算する。そして、通信制御部４１６は、通信部４１１の通信速度を、端末装置１２の最大通信容量を超えないよう制御する（ステップ４９）。また、通信制御部４１６は、通信部４１１に、端末装置１２の使用搬送波数を変更するコマンドを送信してもよい。例えば、無線環境識別部４１３は、端末装置１２が複数の搬送波を使用していると判定したとする。この場合、通信制御部４１６は、通信部４１１の送信速度が複数の搬送波の通信容量より低い場合、複数の搬送波の一部の組み合わせの容量に基づいて、通信部４１１に特定の一部搬送波の使用を中止させるコマンドを送信する。

［効果の説明］
以上説明した第４の実施形態の通信装置４１において、無線環境識別部４１３は応答指標に加え、端末装置１２の位置と当該位置におけるＣＡの実装状況に基づき、端末装置１２が使用中の通信キャリアの数を推定する。第４の実施形態の通信装置４１によれば、端末装置１２の位置におけるＣＡの実装状況を参照して、端末装置１２が使用中の通信キャリアの数の候補を一定範囲内に限定することができるため、割り当て可能な搬送波数の中で使用中の通信キャリアの数を推定できる。その結果、通信制御部４１６は、無線環境識別部４１３から端末装置１２が使用中の搬送波数に基づいて、通信部４１１を制御することができるため、端末装置１２の通信性能を十分に利用できない状況を回避できる。更に、端末装置１２の送信速度に合わせて、通信部４１１は搬送波の使用数を減じるコマンドを送信するので、無駄な周波数割り当てを回避できる。

［第５の実施形態］

図１５は、第５の実施形態に係る通信装置５１の構成例を示すブロック図である。

本実施形態は、端末装置５２が使用する複数のＲＡＴ（Radio Access Technology）を判別する方法である。

モバイルネットワーク５０１は、基地局５０３を備える。また、無線ネットワーク５０４は、端末装置５２と接続できるＡＰ（Access Point）設備を備える。端末装置５２は、モバイルネットワーク５０１の基地局５０３と通信可能に接続されている。同時に、端末装置５２は、他の無線方式（例えば、Ｗｉ－Ｆｉ）を利用して、無線ネットワーク５０４のＡＰ５０５と通信可能に接続されている。通信装置５１の通信部５１１は、モバイルネットワーク５０１と無線ネットワーク５０４と通信可能に接続されている。

端末装置５２は、モバイルネットワーク５０１の基地局５０３を経由して通信装置５１と通信を行う。同時に、端末装置５２は、無線ネットワーク５０４のＡＰ５０５（例えば、公共Ｗｉ－Ｆｉや家庭内無線網）を経由して通信装置５１と通信を行う。

応答指標算出部５１２は、端末装置５２に送ったデータ量を記録する。また、応答指標算出部５１２は、送信した時刻と、端末装置５２がＡＣＫ信号を返信する時刻を使用して、往復遅延を計算する。そして、応答指標算出部５１２は、端末装置５２に送ったデータ量と往復遅延を使用して、端末装置５２の通信速度を計算する。また、応答指標算出部５１２は、通信部５１１のパケットロス率を算出する。

ＲＡＴ判定部５１３は、応答指標算出部５１２から取得した通信速度の数値の分布を計算する。例えば、ＲＡＴ判定部５１３は、通信速度の累積分布関数（Cumulative Distribution Function、ＣＤＦ）を計算する。また、ＲＡＴ判定部５１３は、応答指標の数値分布と、応答指標の瞬時値を比較する。例えば、ＲＡＴ判定部５１３は、応答指標の瞬時値の発生確率を応答指標の数値分布に基づき計算し、事前に設定した閾値と比較して、端末装置５２のＲＡＴ使用状況を推測する。また、ＲＡＴ判定部５１３は、応答指標の直近一定時間内の数値の分布を計算し、応答指標の履歴から算出した分布と比較してもよい。

ＲＡＴ情報取得部５１５は、ＲＡＴの情報を取得する。例えば、ＲＡＴ情報取得部５１５は、特定の場所において無線ネットワーク５０４またはモバイルネットワーク５０１の使用が可能か否かを、インターネット上のサーバ等にアクセスすることで取得する。特定の場所の無線ネットワーク５０４またはモバイルネットワーク５０１の使用が可能か否かの判断は、通信装置に保存された端末の位置とＲＡＴ情報との関係を一意に示す履歴を参照しても良い。また、ＲＡＴ情報取得部５１５は、特定の場所の無線ネットワーク５０４またはモバイルネットワーク５０１の混雑度も取得する。

ＲＡＴ判定部５１３は、端末位置取得部５１４から端末装置５２の位置情報を取得する。端末位置取得部５１４は、第４の実施形態と同様に動作する。また、ＲＡＴ判定部５１３は、端末装置５２の移動速度を計算し、ＲＡＴ情報取得部５１５から取得した情報を使用して、端末装置５２の移動先のＲＡＴ実装状況を推定する。例えば、ＲＡＴ判定部５１３は、端末装置５２の移動先に、Ｗｉ－ＦｉのＡＰがあるか否かを判断する。そして、ＲＡＴ判定部５１３は、端末装置５２の移動先のＲＡＴ実装状況を基づいて、上記比較用の閾値を計算する。ＲＡＴ判定部５１３は、端末装置５２のＲＡＴ使用状況を計算した結果を、通信制御部５１６に転送する。また、ＲＡＴ判定部５１３は、端末装置５２がＬＴＥを使用する場合、第１乃至第４の実施形態と同様に、ＬＴＥが同時に使用する搬送波数を判別し、通信制御部５１６に転送する。

通信制御部５１６は、通信部５１１を制御する。通信制御部５１６は、データ通信の複数の経路の一部だけを選択するような制御を行う。例えば、通信部５１１は、モバイルネットワーク５０１と無線ネットワーク５０４の両方と同時にデータを送信する際、通信制御部５１６は、性能の低い通信網（例えば、無線ネットワーク５０４のパケットロス率が高い場合、通信性能に影響を与える）との接続を切断してもよい。その結果、通信性能が上昇（改善）する。

［動作の説明］
図１６は、第５の実施形態の通信装置５１の動作例を示すフローチャートである。

第１乃至第４の実施形態と同様、ＣＡを使用した場合、一定時間内に通信部５１１のトランスポート層に発生する遅延が突発的に上昇するイベントの発生確率は、ＣＡを使用しなかった場合と比べて、上昇する。即ち、上記イベントの発生確率と端末装置５２が同時に使用している搬送波の数との間に相関がある。

通信が開始されると（ステップ５１）、応答指標算出部５１２は、通信部５１１と接続し、トランスポート層の送信したパケットサイズと、送信時刻と、ＡＣＫ信号の時刻を使用して、通信速度を算出する。また、応答指標算出部５１２は、通信部５１１のトランスポート層のパケットロス率（応答指標）を計算し、計算したパケットロス率をＲＡＴ判定部５１３に転送する（ステップ５２）。

通信部５１１の通信速度は送信したデータ量とＲＴＴで計算できる。また、送信速度にも同様に突発的に劣化するイベントが発生する。そのため、ＲＡＴ判定部５１３は、当該イベントの発生確率を使用して、第１乃至第４の実施形態と同様に、端末装置５２が同時に使用している搬送波の数を判別する（ステップ５３）。

また、無線ネットワーク５０４における通信特徴量の分布確率は、モバイルネットワーク５０１における通信特徴量の分布確率と異なるため、端末装置５２はモバイルネットワーク５０１と無線ネットワーク５０４を同時に使用していることが識別される。例えば、ＲＡＴ判定部５１３は、Ｗｉ－Ｆｉが使用される際、トランスポート層のパケットロス率が高いため、パケットロス率が一定の閾値を超えると、端末装置５２がＷｉ－Ｆｉを使用していることを判別できる（ステップ５４）。或いは、ＲＡＴ判定部５１３は、３Ｇが使用される際、トランスポート層の平均ＲＴＴが大きいため、平均ＲＴＴが一定の閾値を超えると、端末装置５２が３Ｇを使用していることを判別できる。

端末位置取得部５１４は、端末装置５２の位置情報を取得する。端末位置取得部５１４は、第４の実施形態と同様に動作する。また、ＲＡＴ情報取得部５１５は、特定の位置のＲＡＴ情報を取得する。例えば、ＲＡＴ情報取得部５１５は、特定の位置に公共無線アクセスポイントが有るか否かに関する情報を取得する。そして、端末位置取得部５１４とＲＡＴ情報取得部５１５は、取得した情報をＲＡＴ判定部５１３に転送する（ステップ５５）。

ＲＡＴ判定部５１３は、端末装置５２の位置情報の時系列を使用して、移動速度を計算する。また、ＲＡＴ判定部５１３は、ＲＡＴ情報取得部５１５から取得した情報を考慮に加えて、端末装置５２の移動先のＲＡＴ実装状況を推定する。例えば、ＲＡＴ判定部５１３は、端末装置５２の移動先に、公共無線ネットワークのＡＰ、またはＬＴＥの基地局があるか否かを判断する（ステップ５６）。

ＲＡＴ判定部５１３は、端末装置５２の位置とＡＰ情報を使用して、応答指標計算閾値を計算する。例えば、ＲＡＴ判定部５１３は、端末装置５２の現在位置では公共無線ネットワークを使用不可であると判別すると、応答指標（例えば、パケットロス率）の計算閾値を第４の実施形態と同様に設定してもよい。また、ＲＡＴ判定部５１３は、端末装置５２の現在位置において公共無線ネットワークを使用可能であると判別すると、応答指標（例えば、パケットロス率）の計算閾値を大きく設定する。あるいは、パケットロス率が一定の程度に増大することを理由として、端末装置５２がＬＴＥと公共Ｗｉ－Ｆｉを同時に使用したことを判別してもよい（ステップ５７）。

ＲＡＴ判定部５１３は、応答指標の数値の分布を計算する。例えば、ＲＡＴ判定部５１３は、通信速度とパケットロス率の累積分布関数（Cumulative Distribution Function、ＣＤＦ）を計算する。また、ＲＡＴ判定部５１３は、応答指標の任意の時間帯内の分布を計算する。例えば、ＲＡＴ判定部５１３は、応答指標の直近の１秒内の分布を計算する。また、ＲＡＴ判定部５１３は、応答指標の数値分布と、応答指標の瞬時値を比較する。例えば、ＲＡＴ判定部５１３は、応答指標の瞬時値の発生確率を計算し、事前に設定した閾値を比較して、端末装置５２のＣＡ使用状況を判別する。また、ＲＡＴ判定部５１３は、応答指標の直近（直前）の一定時間内の数値の分布を計算し、応答指標の履歴の数値の分布と比較してもよい。その際、ＲＡＴ判定部５１３は、例えば、応答指標の履歴値の分布関数を使用し、応答指標の直近一定時間内の数値の分布確率を計算する。その確率が所定の閾値以上に達するか否かにより、ＲＡＴ判定部５１３は、端末装置５２が使用中のＲＡＴの種類と、それぞれの搬送キャリア数を判別する。例えば、ＬＴＥであれば、搬送キャリア数はＣｏｍｐｏｎｅｎｔ Ｃａｒｒｉｅｒの数に相当し、ＷｉＦｉであれば、２．４ＧＨｚと５ＧＨｚなどの同時使用数に相当する（ＷｉＦｉであれば、２．４ＧＨｚと５ＧＨｚのキャリアを区別できる）。また、ＲＡＴ判定部５１３は、現在端末装置５２が使用中のＲＡＴの種類と数と、端末装置５２の移動先のＲＡＴ使用可能の種類と数を通信制御部５１６に転送する（ステップ５８）。

通信制御部５１６は、ＲＡＴ判定部５１３から受信した端末装置５２が使用中のＲＡＴ数と、端末装置５２の移動先のＲＡＴ使用情報を用いて、通信部５１１を制御する（ステップ５９）。例えば、現時点の端末装置５２は、モバイルネットワーク５０１と無線ネットワーク５０４を同時に使用しているものとする。端末装置５２が、無線ネットワーク５０４の使用不可エリアに移動する際、通信制御部５１６は、事前に通信部５１１の送信速度を抑えて、端末装置５２の移動先で発生するＴＣＰの輻輳制御による性能低下を防止する。また、通信制御部５１６は、モバイルネットワークと無線ネットワークの一部を選択し制御してもよい。例えば、通信部５１１は、モバイルネットワーク５０１と無線ネットワーク５０４の両方と同時にデータを送信する際、通信制御部５１６は、性能の低い通信網（例えば、無線ネットワーク５０４のパケットロス率が高い場合、通信性能に影響する）との接続を切断してもよい。その結果、通信性能が上昇する（ステップ５９）。

［効果の説明］
以上説明した第５の実施形態の通信装置５１において、ＲＡＴ判定部５１３が、それぞれのＲＡＴの独自の通信が有する特徴を識別することで、端末装置５２が使用しているＲＡＴの種類と、各ＲＡＴの搬送波の数を判定する。そして、通信制御部５１６は、判定した端末装置５２の使用中のＲＡＴ数と、端末装置５２の移動先の使用可能なＲＡＴの種類と数を用いて、通信部５１１を制御することで、ＴＣＰの輻輳制御による性能低下を防止できる。また、通信制御部５１６は、使用中のＲＡＴの一部だけを選択することで、通信性能の低いＲＡＴの悪影響を排除するため、通信性能が上昇する。

上記の実施形態の一部又は全部は、以下の形態（mode 又は modes）のようにも記載され得るが、以下には限られない。
［形態１］
端末と、前記端末が接続する基地局の周波数キャリアを介し、前記端末にパケットを送信可能な通信手段と、
前記パケットの応答指標を計算する応答指標計算手段と、
前記応答指標計算手段の応答指標計算結果に従って前記端末の前記周波数キャリアの使用数を判断する判断手段と、
を有する、通信装置。
［形態２］
前記周波数キャリアの使用数を判断することは、前記端末が使用する搬送波数で判断することを含む、形態１に記載の通信装置。
［形態３］
前記応答指標は、ＲＴＴ（Round Trip Time）、片道遅延、通信パケットのヘッダに記載されたタイムスタンプ、送信スループット、通信速度、パケットロス率、前記端末からの応答信号の受信間隔のうち少なくとも１つを用いて算出される、形態１又は２に記載の通信装置。
［形態４］
前記応答指標計算手段による計算は、前記応答指標の瞬時値と平均値の差を計算することを含む、形態１乃至３のいずれか一に記載の通信装置。
［形態５］
前記判断手段による前記端末の前記周波数キャリアの使用数を判断する方法は、前記応答指標計算手段の応答指標計算結果と、事前に設定した１つまたは複数の閾値と、を比較することを含む、形態１乃至４のいずれか一に記載の通信装置。
［形態６］
前記周波数キャリアの使用数に基づいて、前記端末との間の通信流量を制御する、形態１乃至５のいずれか一に記載の通信装置。
［形態７］
前記周波数キャリアの使用数を判断することは、前記端末のＲＡＴ（Radio Access Technology）の種類で判断することを含む、形態１に記載の通信装置。
［形態８］
端末と、前記端末が接続する基地局の周波数キャリアを介し、前記端末にパケットを送信可能な通信装置において、
前記パケットの応答指標を計算する応答指標計算工程と、
前記応答指標計算工程の応答指標計算結果に従って前記端末の前記周波数キャリアの使用数を判断する判断工程と、
を含む、通信方法。
［形態９］
端末と、
前記端末が接続する基地局と、
前記基地局の周波数キャリアを介し、前記端末にパケットを送信可能な通信装置と、
を含み、
前記通信装置は、
前記パケットの応答指標を計算する応答指標計算手段と、
前記応答指標計算手段の応答指標計算結果に従って前記端末の前記周波数キャリアの使用数を判断する判断手段と、
を有する、無線通信システム。
［形態１０］
端末と、前記端末が接続する基地局の周波数キャリアを介し、前記端末にパケットを送信可能な通信装置を制御するコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記パケットの応答指標を計算する応答指標計算処理と、
前記応答指標計算処理の応答指標計算結果に従って前記端末の前記周波数キャリアの使用数を判断する判断処理と、
を前記コンピュータに実行させるプログラム。
［形態１１］
前記応答指標計算手段による前記端末の前記周波数キャリアの使用数を判断する方法は、前記応答指標が所定閾値を超えたイベントの発生確率の履歴と、前記応答指標が直近の一定時間内所定閾値を超えたイベントの発生確率と、を比較することを含む、形態１乃至３のいずれか一に記載の通信装置。
［形態１２］
前記応答指標計算手段による前記端末の前記周波数キャリアの使用数を判断する方法は、前記応答指標の検出間隔の変化量と前記応答指標の変化量を加算することを含む、形態１乃至３のいずれか一に記載の通信装置。
［形態１３］
前記応答指標計算手段による前記端末の前記周波数キャリアの使用数を判断する方法は、前記応答指標の検出間隔の変化量と前記応答指標の変化量を乗算することを含む、形態１乃至３のいずれか一に記載の通信装置。
［形態１４］
前記判断手段は、前記端末の推定した混雑度に基づき前記閾値を算出する、形態５に記載の通信装置。
［形態１５］
前記閾値は、事前に保存された時刻と通信性能の関係を参照し、現在の時刻の端末の通信性能を推定し、その推定した結果に基づいて、事前に設定した閾値に加算した値を含む、形態５に記載の通信装置。
［形態１６］
前記閾値は、前記端末のＧＰＳ（Global Positioning System）またはセンサによる信号で、前記端末の移動速度を計算し、前記端末の移動先を推測した上、複数の閾値から選択した１つの値を含む、形態５に記載の通信装置。
［形態１７］
前記判断手段は、前記端末のＧＰＳ（Global Positioning System）情報と、ＣＡ（Carrier Aggregation）のサービスエリアを使用し、前記端末のＣＡの発動可能性を算出する、形態１乃至５のいずれか一に記載の通信装置。
［形態１８］
前記周波数キャリアの使用数に基づいて、前記端末が使用中の複数の搬送波またはＲＡＴ（Radio Access Technology）の一部を切断する、形態１乃至７のいずれか一に記載の通信装置。
［形態１９］
前記周波数キャリアの使用数に基づいて、前記端末が使用中の複数の搬送波の一部を切断させる、形態１乃至７のいずれか一に記載の通信装置。
［形態２０］
前記周波数キャリアの使用数を判断することは、
前記端末に同一搬送波で送信する多重レイヤ数で判断することを含む、形態１に記載の通信装置。
［形態２１］
前記通信装置は、通信端末と基地局以外の機器であることを特徴とする１に記載の通信装置。

なお、引用した上記の特許文献等の各開示は、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の全開示の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施形態ないし実施例の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせ、ないし、選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。特に、本書に記載した数値範囲については、当該範囲内に含まれる任意の数値ないし小範囲が、別段の記載のない場合でも具体的に記載されているものと解釈されるべきである。

１１、２１、３１、４１、５１、６１ 通信装置
１２、５２ 端末装置
６２ 通信手段
６３ 応答指標計算手段
６４ 判断手段
８１、９１ ＣＰＵ
８２、９２ メモリ
８３、９３ 入出力インターフェイス
８４ ＮＩＣ
９４ ＲＦ回路
９５ アンテナ
１００ 通信網
１０１、１０１－１～１０１－ｎ ネットワーク
１０３、５０３ 基地局
１０５ サーバ
１１１、２１１、３１１、４１１、５１１ 通信部
１１２、２１２、３１２、４１２、５１２ 応答指標算出部
１１３、２１３、３１３、４１３ 無線環境識別部
１２１ 端末通信部
２１６、４１６、５１６ 通信制御部
３１４、４１４、５１４ 端末位置取得部
３１５ 混雑度取得部
４１５ ＣＡマップ取得部
５０１ モバイルネットワーク
５０４ 無線ネットワーク
５０５ ＡＰ
５１３ ＲＡＴ判定部
５１５ ＲＡＴ情報取得部
１１１１、１２１１ トランスポート層
１１１２ ネットワーク層
１１１３、１２１３ ＭＡＣ層
１１１４、１２１４ 物理層
１２１２ ＲＬＣ層

Claims (9)

1. 端末が接続する基地局の周波数キャリアを介し、前記端末にパケットを送信可能な通信手段と、
   前記パケットの応答指標を計算する応答指標計算手段と、
   前記応答指標計算手段の応答指標計算結果に従って前記端末の前記周波数キャリアの使用数を判断する判断手段と、
   を有し、
   前記周波数キャリアの使用数に基づいて、前記端末との間の通信流量を制御する、
   通信装置。
2. 前記周波数キャリアの使用数を判断することは、前記端末が使用するＬＴＥ（Long Term Evolution）の搬送波数で判断することを含む、請求項１に記載の通信装置。
3. 前記応答指標は、ＲＴＴ（Round Trip Time）、片道遅延、通信パケットのヘッダに記載されたタイムスタンプ、送信スループット、通信速度、パケットロス率、前記端末からの応答信号の受信間隔のうち少なくとも１つを用いて算出される、請求項１又は２に記載の通信装置。
4. 前記応答指標計算手段による計算は、前記応答指標の瞬時値と平均値の差を計算することを含む、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の通信装置。
5. 前記判断手段による前記端末の前記周波数キャリアの使用数を判断する方法は、前記応答指標計算手段の応答指標計算結果と、事前に設定した１つまたは複数の閾値と、を比較することを含む、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の通信装置。
6. 前記周波数キャリアの使用数を判断することは、前記端末のＲＡＴ（Radio Access Technology）の種類で判断することを含む、請求項１に記載の通信装置。
7. 端末が接続する基地局の周波数キャリアを介し、前記端末にパケットを送信可能な通信装置において、
   前記パケットの応答指標を計算する応答指標計算工程と、
   前記応答指標計算工程の応答指標計算結果に従って前記端末の前記周波数キャリアの使用数を判断する判断工程と、
   前記周波数キャリアの使用数に基づいて、前記端末との間の通信流量を制御する工程と、
   を含む、通信方法。
8. 端末と、
   前記端末が接続する基地局と、
   前記基地局の周波数キャリアを介し、前記端末にパケットを送信可能な通信装置と、
   を含み、
   前記通信装置は、
   前記パケットの応答指標を計算する応答指標計算手段と、
   前記応答指標計算手段の応答指標計算結果に従って前記端末の前記周波数キャリアの使用数を判断する判断手段と、
   を有し、
   前記周波数キャリアの使用数に基づいて、前記端末との間の通信流量を制御する、
   無線通信システム。
9. 端末が接続する基地局の周波数キャリアを介し、前記端末にパケットを送信可能な通信装置を制御するコンピュータに実行させるプログラムであって、
   前記パケットの応答指標を計算する応答指標計算処理と、
   前記応答指標計算処理の応答指標計算結果に従って前記端末の前記周波数キャリアの使用数を判断する判断処理と、
   前記周波数キャリアの使用数に基づいて、前記端末との間の通信流量を制御する処理と、
   を前記コンピュータに実行させるプログラム。

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