JP7135301B2 - 通信装置、管理サーバ、制御方法およびプログラム - Google Patents

通信装置、管理サーバ、制御方法およびプログラム Download PDF

Info

Publication number
JP7135301B2
JP7135301B2 JP2017213245A JP2017213245A JP7135301B2 JP 7135301 B2 JP7135301 B2 JP 7135301B2 JP 2017213245 A JP2017213245 A JP 2017213245A JP 2017213245 A JP2017213245 A JP 2017213245A JP 7135301 B2 JP7135301 B2 JP 7135301B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
communication
session
packets
path
quality
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017213245A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2019087828A (ja
Inventor
岳 林
和史 合田
宰 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP2017213245A priority Critical patent/JP7135301B2/ja
Publication of JP2019087828A publication Critical patent/JP2019087828A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7135301B2 publication Critical patent/JP7135301B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、通信装置、管理サーバ、制御方法およびプログラムに関する。
無通信ネットワークは干渉を受けやすく、通信品質が不安定である。そのため、リアルタイムに通信品質を測定し、通信品質の良い通信経路を選択することで通信の安定性を保つ技術が知られている。特許文献1には、通信が行われていない無通信期間(例えばスリープ状態)においても、PINGを用いて少量のテストデータを転送装置間で送受信することにより、通信品質を測定することが可能なデータ転送装置が記載されている。
特開2012-80394号公報
OpenFlow Switch Specification Version 1.4.0. (Wire Protocol 0x05) October 14, 2013
しかしながら、特許文献1では、少量のテストデータを用いて品質測定を行っているため、通信時における実際の通信データの通信品質を無通信期間中に精度良く測定することは困難である。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであって、無通信期間中に通信品質を精度良く測定することが可能な通信装置、管理サーバ、制御方法およびプログラムを提供することを目的とする。
本発明の一観点によれば、通信経路を介して対向する通信装置と接続され、前記通信経路に確立されたセッションによる通信を行う通信装置であって、前記セッションの通信パケットの特性を有するテストパケットを生成する生成部と、前記通信が行われていない無通信期間において、前記テストパケットを前記通信経路に送出することにより、前記通信経路の通信品質を測定する測定部と、前記セッションの通信パケットの特性を収集する収集部と、前記セッションと通信経路が共通する他のセッションによる通信を行う他の通信装置から、前記他のセッションの通信パケットの特性を取得する取得部と、前記セッションの通信パケットの特性と前記他のセッションの通信パケットの特性とが類似する場合、前記セッションによる通信が行われていない無通信期間において、前記他の通信装置で測定された前記他のセッションの通信経路の品質情報に基づいて、前記セッションの通信経路の品質情報を推定する推定部とを備えることを特徴とする通信装置が提供される。
本発明の他の観点によれば、通信経路を介して対向する通信装置と接続され、前記通信経路に確立されたセッションによる通信を行う通信装置の制御方法であって、前記セッションの通信パケットの特性を有するテストパケットを生成するステップと、前記通信が行われていない無通信期間において、前記テストパケットを前記通信経路に送出することにより、前記通信経路の通信品質を測定するステップと、前記セッションの通信パケットの特性を収集するステップと、前記セッションと通信経路が共通する他のセッションによる通信を行う他の通信装置から、前記他のセッションの通信パケットの特性を取得するステップと、前記セッションの通信パケットの特性と前記他のセッションの通信パケットの特性とが類似する場合、前記セッションによる通信が行われていない無通信期間において、前記他の通信装置で測定された前記他のセッションの通信経路の品質情報に基づいて、前記セッションの通信経路の品質情報を推定するステップとを備えることを特徴とする制御方法が提供される。
本発明の他の観点によれば、通信経路を介して対向する通信装置と接続され、前記通信経路に確立されたセッションによる通信を行う通信装置を制御するためのプログラムであって、コンピュータに、前記セッションの通信パケットの特性を有するテストパケットを生成するステップと、前記通信が行われていない無通信期間において、前記テストパケットを前記通信経路に送出することにより、前記通信経路の通信品質を測定するステップと、前記セッションの通信パケットの特性を収集するステップと、前記セッションと通信経路が共通する他のセッションによる通信を行う他の通信装置から、前記他のセッションの通信パケットの特性を取得するステップと、前記セッションの通信パケットの特性と前記他のセッションの通信パケットの特性とが類似する場合、前記セッションによる通信が行われていない無通信期間において、前記他の通信装置で測定された前記他のセッションの通信経路の品質情報に基づいて、前記セッションの通信経路の品質情報を推定するステップとを実行させることを特徴とするプログラムが提供される。

本発明によれば、無通信期間中に通信品質を精度良く測定することが可能な通信装置、管理サーバ、制御方法およびプログラムが提供される。
第1実施形態に係る通信システムのネットワーク構成を示すブロック図である。 第1実施形態に係るコントローラのブロック図である。 第1実施形態に係るコントローラのハードウェアブロック図である。 第1実施形態に係る通信システムにおける処理の概念図である。 第1実施形態に係るゲートウェイ間の通信を表すタイムチャートである。 第1実施形態に係るコントローラの動作を表すフローチャートである。 第2実施形態に係るコントローラの動作を表すフローチャートである。 第3実施形態に係る通信システムのネットワーク構成を示すブロック図である。 第3実施形態に係るコントローラのブロック図である。 第3実施形態に係るコントローラの動作を表すフローチャートである。 第4実施形態に係る通信装置の概略構成図である。 第5実施形態に係る通信装置の概略構成図である。
[第1実施形態]
図1は、本実施形態に係る通信システムのネットワーク構成を示すブロック図である。通信システムは、例えば、製造ラインの監視、品質管理などを行うための工場内システムであって、ゲートウェイ10、ゲートウェイ20、端末装置30、IP(Internet Protocol)機器40、センサ41を備える。ゲートウェイ10は親機であって、子機であるゲートウェイ20との間で異なる複数の無線通信方式による通信を行うことが可能である。
ここで、無線通信方式は、例えば、IEEE(Institute of Electrical and Electronic Engineers)802.11a、IEEE802.11b、IEEE802.11g、IEEE802.11n、IEEE802.11ac、IEEE802.11ahなどにより規定されたWi-Fi(登録商標)通信方式であり得る。さらに、無線通信方式は、IEEE802.15.1で規定されたBLE(Bluetooth Low Energy)(登録商標)通信方式、IEEE802.15.4で規定されたZigBee(登録商標)通信方式などであり得る。無線通信方式は、無線LAN(Local Area Network)規格の通信の他、LTE(Long Term Evolution)、4G(4th Generation)などの移動体通信規格による通信であってもよい。
ゲートウェイ10は、例えばエッジコンピュータ、携帯端末、組込機器などの通信装置であって、無線通信ネットワークを介してゲートウェイ20と接続される。無線通信ネットワーク上には、周波数(チャネル)または無線通信方式が互いに異なる2つの通信経路(wlan0、wlan1)が設定されており、ゲートウェイ10とゲートウェイ20との間の通信は、これらの通信経路のいずれかを使用して行われる。通信経路の数は2に限定されず、3以上の通信経路が確立され得る。
ゲートウェイ20には、IP機器40、センサ41などのデバイスが接続される。デバイスは、ネットワーク接続機能を有しない機器、またはネットワーク接続機能を有する機器であって、例えば工場内などに設置される現場機器である。デバイスは、IP機器40、センサ41の他、工作機械、産業用ロボット、PLC(Programmable Logic Controller)、RFID(Radio Frequency Identifier)タグなどであり得る。各ゲートウェイ20には、異なるデバイスが接続され得る。例えば、図1において、一方のゲートウェイ20にはIP機器40が接続され、他方のゲートウェイ20にはセンサ41が接続される。ゲートウェイ20は、デバイスから受信されたデータをゲートウェイ10に転送するとともに、ゲートウェイ10から受信されたデータをデバイスに転送する。ゲートウェイ20に接続されるデバイスの数は限定されない。以下、デバイスとしてIP機器40を例に挙げて説明する。
ゲートウェイ10は、コントローラ100、スイッチ101、通信インタフェース110、111、112を備える。コントローラ100は、スイッチ101を介して通信インタフェース110、111、112と接続されている。コントローラ100は、非特許文献1の技術が適用されたオープンフロー(OpenFlow)コントローラの機能を有し、セッション毎に使用される通信経路をスイッチ101から取得した情報に基づいて選択する。コントローラ100は、通信経路を指定したフローエントリをスイッチ101のフローテーブルに登録することにより、通信経路の制御を行うことができる。
スイッチ101は、非特許文献1の技術が適用されたオープンフロースイッチの機能を有し、外部装置から受信されたパケットの転送先をフローエントリに従って決定する。例えば、スイッチ101は、端末装置30から受信されたパケットを、フローエントリに従って通信インタフェース110または通信インタフェース111に転送する。フローエントリは、スイッチ101内のフローテーブルに登録される。
通信インタフェース110、111は、上述の無線通信方式に対応した通信モジュールである。図1において、通信インタフェース110は、第1の通信経路であるwlan0における通信を実現し、通信インタフェース111は、第2の通信経路であるwlan1における通信を実現する。また、通信インタフェース110、111は、通信経路毎に、通信帯域幅(通信速度)、遅延、再送回数などの通信品質(品質情報)を測定する機能を有する。通信インタフェース112は、イーサネット(登録商標)、USB(Universal Serial Bus)などの規格に基づく通信モジュールであって、端末装置30との間で有線による通信を実現する。通信インタフェース112と端末装置30との間の通信は、無線によるものであってもよい。また、ゲートウェイ10は、通信インタフェース112を介してインターネットに接続されてもよく、IP機器40からゲートウェイ20を介して取得したデータをインターネット上のクラウドサーバなどに送信することも可能である。
ゲートウェイ20には、通信アプリケーションプログラム(以下、通信アプリ)がインストールされている場合や、IP機器40が接続されている場合がある。通信アプリ及びIP機器40は、wlan0とwlan1のいずれかを使用して確立されたセッションを介して通信を実行する。
ゲートウェイ20は、ゲートウェイ10と同様の通信装置であって、無線通信ネットワークを介してゲートウェイ10と接続される。1つのゲートウェイ10に対して接続されるゲートウェイ20の数は限定されない。ゲートウェイ10には端末装置30が接続される。端末装置30は、例えばIP機器40を管理するためのパーソナルコンピュータであって、ゲートウェイ10とゲートウェイ20を介してIP機器40との間でデータの送受信を行う。
ゲートウェイ20は、コントローラ200、スイッチ201、通信インタフェース210、211、212を備える。コントローラ200、スイッチ201、通信インタフェース210、211は、それぞれコントローラ100、スイッチ101、通信インタフェース110、111と同様の機能を有する。通信インタフェース212は、通信インタフェース112と同様の通信モジュールであって、IP機器40との間で有線または無線による通信を実現する。
図2は、本実施形態に係るコントローラのブロック図である。コントローラ100は、情報収集部121、パケット生成部122、品質測定部123、経路切替部124を備える。情報収集部121は、スイッチ101からセッション毎の統計情報を収集する。統計情報は、受信パケット数、受信バイト数、セッション継続時間などを含み、例えばオープンフローの統計情報取得要求をスイッチ101に送信することにより取得可能である。
また、情報収集部121は、スイッチ101から取得されたパケット情報に基づいて、セッションを確立した通信アプリケーションまたはデバイスを特定することができる。例えば、特開2016-178530号公報に記載されているように、情報収集部121は、OS(Operating System)のシステム情報から通信アプリを特定することができる。
パケット生成部122は、情報収集部121により収集された統計情報に基づいて、セッション毎に特性を推定し、セッションの特性に応じたテストパケットを生成する。例えば、パケット生成部122は、セッションで通信されている実際のデータパケット(通信パケット)に合わせて、テストパケットのサイズ、テストパケットの送出頻度、テストパケットを処理するためのトランスポートプロトコルなどを決定する。トランスポートプロトコルは、例えばTCP(Transmission Control Protocol)、UDP(User Datagram Protocol)などである。
品質測定部123は、セッションが確立されている通信経路にテストパケットを送出することにより、通信経路の通信品質を測定する。テストパケットによる測定は、セッションにおいて通信が行われていない無通信期間に実行される。品質測定部123は、テストパケットの送出先となるゲートウェイ20の品質測定部と連携して品質測定を行う。品質測定の対象となる通信経路においてパケットの中継を行う中間ノードが存在する場合には、中間ノードの影響が考慮されるように中間ノードの情報をゲートウェイ10とゲートウェイ20間で事前に共有しておく。なお、品質測定部123は、テストパケットを用いて、セッションが確立されていない通信経路の品質測定を行ってもよい。品質測定部123の機能は、専用のアプリケーションプログラム(以下、測定アプリ)により実現され得る。
経路切替部124は、品質測定の結果に基づいて、現在セッションが確立されている通信経路を他の通信経路に切り替えるか否かを判断する。例えば、経路切替部124は、オープンフロー技術を用いて、セッション毎に通信経路を定義したフローエントリをスイッチ101に登録することにより、通信経路の切り替えを行うことができる。
図3は、本実施形態に係るコントローラのハードウェアブロック図である。コントローラ100は、CPU131、メモリ132、記憶装置133、入出力I/F(Interface)134を備える。CPU131は、メモリ132、記憶装置133に記憶されたプログラムに従って所定の動作を行うとともに、コントローラ100の各部を制御する機能を有する。また、CPU131は、情報収集部121、パケット生成部122、品質測定部123、経路切替部124の機能を実現するプログラムを実行する。
メモリ132は、RAM(Random Access Memory)などから構成され、CPU131の動作に必要なメモリ領域を提供する。記憶装置133は、例えばフラッシュメモリ、SSD(Solid State Drive)、HDD(Hard Disk Drive)などであり得る。記憶装置133には、コントローラ100を動作させるOSなどの基本プログラム、通信アプリ、測定アプリなどのアプリケーションプログラム、通信アプリの情報などが記憶される。入出力I/F134は、スイッチ101、通信インタフェース110、111、112に対してデータの入出力を行うためのインタフェースである。
なお、図3に示されているハードウェア構成は例示であり、これら以外の装置が追加されていてもよく、一部の装置が設けられていなくてもよい。例えば、一部の機能がネットワークを介して他の装置により提供されてもよく、本実施形態を構成する機能が複数の装置に分散されて実現されるものであってもよい。
図4は、本実施形態に係る通信システムにおける処理の概念図であって、ゲートウェイ10とゲートウェイ20間における通信状況の遷移を示している。図4(a)~(d)において、セッションはwlan1に確立されており、wlan0は使用されていないものとする。まず、図4(a)において、セッションは通信中の状態であり、ゲートウェイ10からゲートウェイ20にwlan1を介して通信パケットが送信されている。ゲートウェイ10はゲートウェイ20と連携して、スイッチ101、201および通信インタフェース111、211からセッション情報を収集する。セッション情報には、通信パケットに関するレイヤ1からレイヤ4の情報、通信パケットの統計情報、および通信アプリまたはデバイスの情報が含まれ得る。
次に、図4(b)において、セッションは無通信の状態であり、ゲートウェイ10は、通信パケットの統計情報に基づいて無通信期間になったことを判定する。続いて、図4(c)において、ゲートウェイ10は、セッション情報に基づいてテストパケットを生成する。そして、図4(d)において、ゲートウェイ10は、測定アプリを実行し、テストパケットをwlan1に送出する。ゲートウェイ10はゲートウェイ20と連携し、通信インタフェース111、211からの情報に基づいて、wlan1の通信品質を測定する。
図5は、本実施形態に係るゲートウェイ間の通信を表すタイムチャートであって、セッションが確立された通信経路の状況を示している。ここで、セッションを確立した通信アプリまたはデバイスは、通信パケットを周期的に送信する特性を有するものとする。より詳細には、通信アプリまたはデバイスは、通信期間と無通信期間とを有し、通信期間において通信パケットを周期的に送信する一方、無通信期間においては通信パケットを送信しない。
時刻T0~T1において、ゲートウェイ10は、複数の通信パケットをゲートウェイ20に順次送信する。さらに、時刻T2~T3において、ゲートウェイ10は、複数の通信パケットをゲートウェイ20に順次送信する。時刻T2~T3で送信される通信パケットの数、パケット毎のサイズおよび送信間隔は、時刻T0~T1で送信された通信パケットのものと同一である。すなわち、時刻T0~T1における通信と同様の通信が、時刻T0から1周期分の時間が経過した後に、時刻T2~T3において再度実行される。
時刻T4は、時刻T2から1周期分の時間が経過した時刻である。ゲートウェイ10は、時刻T4において、時刻T2から1周期分の時間が経過したにもかかわらず、次周期の通信パケットの送信が行われていないことを検出すると、無通信期間になったことを判断する。ゲートウェイ10は、通信パケットのパラメータに基づいてテストパケットのパラメータを決定し、時刻T5において、パラメータに基づいて生成されたテストパケットをゲートウェイ20に送信する。
パラメータには、パケット数、パケットサイズ、送信間隔、プロトコルなどが含まれる。テストパケットのパラメータは、時刻T0~T1(または時刻T2~T3)で送信された通信パケットのパラメータと同様である。例えば、時刻T5~T6の長さは、時刻T0~T1(または時刻T2~T3)の長さと同様である。時刻T0~T1と時刻T2~T3で送信された通信パケットのパラメータが異なる場合には、過去の一定期間、例えば時刻T0~T3で送信された通信パケットのパラメータの平均値をテストパケットのパラメータとして使用することができる。なお、無通信期間におけるテストパケットの送信回数は限定されず、周期的にテストパケットを送信してもよい。
時刻T7において、ゲートウェイ10は、ゲートウェイ20に送信すべき通信パケットが受信されたことを検出する。これにより、ゲートウェイ10は、時刻T7において無通信期間が終了し、通信期間に復帰したことを判断する。通信期間では、時刻T0~T1、時刻T2~T3と同様に、時刻T7~T8、時刻T9~T10のそれぞれにおいて、ゲートウェイ10は、多量の通信パケットをゲートウェイ20に順次送信する。
図6は、本実施形態に係るコントローラの動作を表すフローチャートである。以下の説明において、セッションはwlan0に確立されているものとする。情報収集部121は、セッション毎にセッション情報を取得する(ステップS101)。例えば、情報収集部121は、スイッチ101にStats Requestメッセージを送信し、スイッチ101からのStats Replyメッセージによりフローエントリごとの統計情報を取得する。ここでフローエントリはセッションと1対1に対応する。
また、情報収集部121は、スイッチ101から受信されたPacket Inメッセージに基づいてセッションを使用している通信アプリまたはデバイスを特定し、通信アプリまたはデバイスの情報を記憶装置133から取得する。この情報には、例えば通信アプリに要求されるQoS(Quality of Service)情報が含まれる。さらに、情報収集部121は、スイッチ101、通信インタフェース110から、セッションに関連する物理ポート番号、MACアドレス、IPアドレス、サービスポート番号などの情報を取得する。
次に、情報収集部121は、現在のセッションの状態が無通信期間であるか否かを判断する(ステップS102)。情報収集部121は、統計情報に基づいて、セッションによる通信が所定期間行われていないことを検出した場合に、無通信期間であると判断することができる。当該所定期間は、通信アプリまたはデバイスの情報に基づいて事前に設定される。
無通信期間ではないと判断された場合(ステップS102でNO)、情報収集部121は、セッション情報に基づいてセッションの特性を推定し、セッションの特性を記憶装置133に記憶する(ステップS103)。セッションの特性は、上述のパラメータの他、通信アプリまたはデバイスに応じた帯域幅、遅延、ジッタ、パケットロスなどで表される。続いて、品質測定部123は、通信パケットによる品質測定を行う(ステップS104)。すなわち、品質測定部123は、セッションで通信されている通信パケットから得られたwlan0の品質情報を、スイッチ101と通信インタフェース110から取得する。
無通信期間であると判断された場合(ステップS102でYES)、パケット生成部122は、記憶装置133からセッションの特性を取得し、セッションの特性に応じてテストパケットを生成する(ステップS105)。例えば、パケット生成部122は、テストパケットのパラメータとして、テストパケットのサイズ、パケット数、送信間隔、プロトコルを決定する。これにより、図5に示されるように、テストパケットの特性は通信パケットの特性を反映したものとなる。続いて、品質測定部123は、テストパケットによる品質測定を行う(ステップS106)。すなわち、品質測定部123は、wlan0にテストパケットを送出し、テストパケットから得られたwlan0の品質情報をスイッチ101と通信インタフェース110から取得する。
経路切替部124は、品質測定処理(ステップS104またはS106)で得られた品質測定に基づいて、セッションに使用する通信経路を選択する(ステップS107)。例えば、経路切替部124は、現在セッションに使用されているwlan0の通信品質が所定の条件を満たさない場合、wlan0をwlan1に切り替えるための処理を行う。例えば、経路切替部124は、端末装置30が接続されている通信インタフェース112から受信された通信パケットがwlan1に接続されている通信インタフェース111に転送されるように、フローエントリをスイッチ101に登録する。
本実施形態においては、通信期間内に収集されたセッション情報に基づいて、セッションの特性に応じたテストパケットを生成する。このようなテストパケットによる品質測定は、実際の通信パケットによる品質測定に近い結果を得ることができる。したがって、無通信期間において通信品質を精度良く測定することが可能となる。
従来、無通信期間においても、通信時と同様な通信データ(複製データ)を送信し続けることにより、品質測定を可能とする技術が知られている。しかしながら、本実施形態のテストパケットは、実際の通信パケットの単なる複製ではない。本実施形態では、通信パケットの特性を端的に表す比較的少量のパケットからテストパケットを構成することができるため、テストパケットによる通信帯域の圧迫、処理負荷の増加などの問題を抑制可能である。
[第2実施形態]
第2の実施形態に係る通信システムは、セッションが確立されていない通信経路に対しても、テストパケットによる品質測定が可能である。以下、本実施形態における通信システムについて、第1実施形態に係る通信システムと異なる点を中心に説明する。
図7は、本実施形態に係るコントローラの動作を表すフローチャートである。以下の説明において、セッションはwlan0に確立されているものとする。セッション情報の取得からテストパケットによる品質測定までの処理(ステップS201~S206)は、第1実施形態におけるステップS101~S106と同様であるため、その説明を省略する。
情報収集部121は、セッションが確立されていない他の通信経路について、通信が行われていない無通信経路があるか否かを判断する(ステップS207)。すなわち、図1の例では、wlan1において通信が行われているか否かが判断される。情報収集部121は、wlan1と接続している通信インタフェース111から取得される情報、スイッチ101から取得される統計情報などに基づいて、wlan1の通信状況を把握することができる。
無通信経路があると判断された場合(ステップS207でYES)、品質測定部123は、テストパケットによる品質測定を行う(ステップS208)。すなわち、品質測定部123は、wlan1にテストパケットを送出し、テストパケットにより得られたwlan1の品質情報をスイッチ101と通信インタフェース111から取得する。ここで使用されるテストパケットは、ステップS205で生成されたものと同様である。無通信経路がないと判断された場合(ステップS207でNO)、テストパケットによる品質測定処理(ステップS208)は実行されない。
経路切替部124は、品質測定処理(ステップS204、S206、S208)で得られた品質情報に基づいて、セッションに使用する通信経路を選択する(ステップS209)。例えば、経路切替部124は、wlan1の通信品質がwlan0の通信品質よりも高い場合、セッションが使用する通信経路をwlan1に切り替えるための処理を行う。
本実施形態によれば、セッションにより使用され得る複数の通信経路のうち、セッションが確立されていない他の通信経路に対しても、テストパケットによる品質測定が可能である。すなわち、切替先の通信経路が無通信状態であっても、通信品質を事前に取得しておくことができるため、通信経路の切り替えを適切に判断することが可能となる。
[第3実施形態]
第3実施形態に係る通信システムは、通信経路の品質情報をネットワーク内で共有することが可能である。以下、本実施形態における通信システムについて、第1実施形態に係る通信システムと異なる点を中心に説明する。
図8は、本実施形態に係る通信システムのネットワーク構成を示すブロック図である。通信システムは、例えば工場内に構築される無線通信システムであって、複数の通信端末60a、60b、60cと管理サーバ70とを備える。通信端末60aは、通信端末60b、60cとの間で異なる複数の無線通信方式による通信を行うことが可能である。通信端末60a、60b、60cは、同様の構成を有している。以下、通信端末を区別しない場合には、符号の末尾を適宜省略して記載する。
通信端末60は、例えば移動体に設けられたエッジコンピュータ、組込機器、携帯端末などである。通信端末60aは、無線通信ネットワークを介して通信端末60b、60cと接続される。通信端末60は、コントローラ600、スイッチ601、通信インタフェース610、611を備える。本実施形態において、通信端末60bと通信端末60cとは互いに隣接して位置し、無線通信ネットワークおける同一のアクセスポイントのカバレッジエリア内に位置している。
コントローラ600は、スイッチ601を介して通信インタフェース610、611と接続されている。コントローラ600は、オープンフローコントローラの機能を有し、スイッチ601は、オープンフロースイッチの機能を有する。コントローラ600のハードウェア構成は、第1実施形態におけるコントローラ100のハードウェア構成と同様である。通信インタフェース610、611は、第1実施形態における通信インタフェース110、111と同様である。
通信端末60には、通信アプリがインストールされている。通信アプリは、wlan0とwlan1のいずれかを使用してセッションを確立し、当該セッションを介して通信を実行する。通信端末60には、異なる複数の通信アプリがインストールされ得る。
管理サーバ70は、通信システムのネットワーク全体の通信状況を管理する。管理サーバ70は、通信端末60a、60b、60cのそれぞれから、各通信端末で測定された通信経路の品質情報を定期的に収集する。管理サーバ70は、各通信端末から収集された品質情報をデータベースなどに格納するとともに、各通信端末からの要求に応じて、品質情報を各通信端末に提供することができる。
また、管理サーバ70は、通信端末60a、60b、60cの位置情報を管理する。例えば、管理サーバ70は、通信端末60a、60b、60cのそれぞれから、各通信端末に設けられたGPS(Global Positioning System)の情報、または各通信端末が無線通信ネットワーク内のアクセスポイントから受信された電波強度情報を取得する。これにより、管理サーバ70は、通信端末60a、60b、60c間の相対的な位置関係を把握することができる。
図9は、本実施形態に係るコントローラのブロック図である。コントローラ600は、情報収集部621、情報共有部622、品質推定部623、経路切替部624を備える。情報収集部621は、第1実施形態における情報収集部121と同様の機能を有する。
情報共有部622は、隣接する通信端末がある場合、隣接する通信端末で測定された品質情報を管理サーバ70から取得する。ここで隣接とは、相対的な位置関係が近いことを意味する。図8の例では、通信端末60bは通信端末60cで測定された品質情報を取得し、通信端末60cは通信端末60bで測定された品質情報を取得する。
品質推定部623は、隣接する通信端末60で測定された品質情報に基づいて、自己の通信端末60に関する通信経路の通信品質を推定する。例えば、通信端末60a、60b間で第1のセッションが確立され、かつ通信端末60a、60c間で第2のセッションが確立されているものとする。この場合、通信端末60bは、第1のセッションの無通信期間において、第1のセッションの通信経路に関する通信品質を第2のセッションの通信経路に関する通信品質から推定することができる。
経路切替部624は、品質推定の結果に基づいて、現在セッションが確立されている通信経路を他の通信経路に切り替えるか否かを判断する。例えば、経路切替部624は、オープンフロー技術を用いて、セッション毎に通信経路を定義したフローエントリをスイッチ601に登録することにより、通信経路の切り替えを行うことができる。
図10は、本実施形態に係るコントローラの動作を表すフローチャートである。ここでは、通信端末60bのコントローラ600の動作について説明する。通信端末60a、60b間の第1のセッションおよび通信端末60a、60c間の第2のセッションは、共にwlan0に確立されているものとする。セッション情報の取得から通信パケットによる品質測定までの処理(ステップS301~S304)は、第1実施形態におけるステップS101~S104と同様であるため、その説明を省略する。
無通信期間であると判断された場合(ステップS302でYES)、情報共有部622は、近隣の通信装置とwlan0に関する情報を共有する(ステップS305)。例えば、情報共有部622は、第1のセッションの通信特性および第1のセッションの通信中に測定されたwlan0の品質情報を管理サーバ70に送信する。また、情報共有部622は、通信端末60cにおいて収集された第2のセッションの通信特性および通信端末60cにおいて第2のセッションの通信中に測定されたwlan0の品質情報を管理サーバ70から受信する。さらに、情報共有部622は、通信端末60bの位置情報または無線通信ネットワークにおいて通信端末60bが接続されているアクセスポイントからの受信電波強度情報を管理サーバ70に送信する。
品質推定部623は、第1のセッションの通信特性と第2のセッションの通信特性とが類似する場合、通信端末60cからの情報に基づいて品質情報の推定を行う(ステップS306)。すなわち、品質推定部623は、通信端末60cにおいて第2のセッションの通信中に測定されたwlan0の品質情報に基づいて、第1のセッションの通信時におけるwlan0の品質情報を推定する。通信特性の類似性は、例えばセッションを確立した通信アプリの種類、通信アプリに要求されるQoSなどに基づいて判断することができる。
品質推定部623は、例えばセッション間で通信アプリが共通し、かつ通信端末60bと通信端末60cとが所定の範囲内に位置する場合、通信端末60cで測定された品質情報を通信端末60bにおける品質情報として使用する。所定の範囲は、例えば同一のアクセスポイントのカバレッジである。また、品質推定部623は、通信端末60b、60c間の距離、通信アプリの通信特性の類似度などに応じて重み付けを行ってもよい。すなわち、通信端末60cにおける品質情報に対して重み付けを乗じた値を通信端末60bにおける品質情報とすることができる。
経路切替部624は、品質測定処理(ステップS304)および品質推定処理(ステップS306)で得られた品質情報に基づいて、第1のセッションに使用する通信経路を選択する(ステップS307)。例えば、経路切替部624は、現在第1のセッションに使用されているwlan0の通信品質が所定の条件を満たさない場合、wlan0をwlan1に切り替えるための切替処理を行う。
本実施形態によれば、第1セッションと通信経路が共通する第2セッションがある場合に、第1セッションと第2セッション間で特性の類似性が判断される。第1セッションの無通信期間における品質情報は、類似する第2のセッションの通信中に測定された品質情報に基づいて推定できるため、無通信期間においても第1のセッションの品質情報を精度良く取得することが可能となる。
[第4実施形態]
図11は、本実施形態に係る通信装置の概略構成図である。通信装置10は、通信経路を介して対向する通信装置と接続され、前記通信経路に確立されたセッションによる通信を行う通信装置であって、生成部1001、測定部1002を備える。生成部1001は、セッションの特性に応じたテストパケットを生成する。測定部1002は、通信が行われていない無通信期間において、テストパケットを通信経路に送出することにより、通信経路の通信品質を測定する。
[第5実施形態]
図12は、本実施形態に係る通信装置の概略構成図である。通信装置60は、通信経路を介して対向する通信装置と接続され、通信経路に確立されたセッションによる通信を行う通信装置であって、収集部1101、取得部1102、推定部1103を備える。収集部1101は、セッションの特性を収集する。取得部1102は、セッションと通信経路が共通する他のセッションによる通信を行う他の通信装置から、他のセッションの特性を取得する。推定部1103は、セッションの特性と他のセッションと間の特性の類似性を判断する。推定部1103は、特性が類似する場合、セッションによる通信が行われていない無通信期間において、他の通信装置で測定された他のセッションの通信経路の品質情報に基づいて、セッションの通信経路の品質情報を推定する。
[変形実施形態]
本発明は、上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。例えば、上述の実施形態では、コントローラ100がオープンフローコントローラの機能を有するものとして説明したが、オープンフローコントローラの機能がコントローラ100とは別体に設けられていてもよい。また、第3実施形態においては管理サーバ70がネットワーク全体の情報管理を行っていたが、通信端末60a、60b、60c間で直接に位置情報、品質情報などの送受信を行うようにしてもよい。
上述の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
(付記1)
通信経路を介して対向する通信装置と接続され、前記通信経路に確立されたセッションによる通信を行う通信装置であって、
前記セッションの特性に応じたテストパケットを生成する生成部と、
前記通信が行われていない無通信期間において、前記テストパケットを前記通信経路に送出することにより、前記通信経路の通信品質を測定する測定部とを備えることを特徴とする通信装置。
(付記2)
前記セッションに関するパケット転送を行うスイッチから、前記セッションの統計情報を収集する収集部を備えることを特徴とする付記1に記載の通信装置。
(付記3)
前記無通信期間は、前記統計情報に基づいて判定されることを特徴とする付記2に記載の通信装置。
(付記4)
前記生成部は、前記無通信期間外に収集された前記統計情報に基づいて前記特性を推定することを特徴とする付記2または3に記載の通信装置。
(付記5)
前記生成部は、前記テストパケットのサイズ、前記テストパケットの送出頻度、および前記テストパケットを処理するためのトランスポートプロトコルのうちの少なくとも1つを決定することを特徴とする付記4に記載の通信装置。
(付記6)
前記スイッチは、オープンフロー(OpenFlow)技術が適用されたオープンフロースイッチであり、前記セッションは、前記スイッチに登録されたフローエントリにより規定されることを特徴とする付記2乃至5のいずれかに記載の通信装置。
(付記7)
前記測定部は、通信が行われていない他の通信経路であって、前記セッションにより使用され得る前記他の通信経路に対して、前記テストパケットによる通信品質の測定を行うことを特徴とする付記1乃至6のいずれかに記載の通信装置。
(付記8)
前記他の通信経路の通信品質が前記通信経路の通信品質よりも高い場合、前記通信経路を前記他の通信経路に切り替えることを特徴とする付記7に記載の通信装置。
(付記9)
前記測定部は、前記対向する通信装置と連携して前記テストパケットによる測定を行うことを特徴とする付記1乃至8のいずれかに記載の通信装置。
(付記10)
通信経路を介して対向する通信装置と接続され、前記通信経路に確立されたセッションによる通信を行う通信装置の制御方法であって、
前記セッションの特性に応じたテストパケットを生成するステップと、
前記通信が行われていない無通信期間において、前記テストパケットを前記通信経路に送出することにより、前記通信経路の通信品質を測定するステップとを備えることを特徴とする制御方法。
(付記11)
通信経路を介して対向する通信装置と接続され、前記通信経路に確立されたセッションによる通信を行う通信装置を制御するためのプログラムであって、
コンピュータに、
前記セッションの特性に応じたテストパケットを生成するステップと、
前記通信が行われていない無通信期間において、前記テストパケットを前記通信経路に送出することにより、前記通信経路の通信品質を測定するステップとを実行させることを特徴とするプログラム。
(付記12)
通信経路を介して対向する通信装置と接続され、前記通信経路に確立されたセッションによる通信を行う通信装置であって、
前記セッションの特性を収集する収集部と、
前記セッションと通信経路が共通する他のセッションによる通信を行う他の通信装置から、前記他のセッションの特性を取得する取得部と、
前記セッションの特性と前記他のセッションの特性とが類似する場合、前記セッションによる通信が行われていない無通信期間において、前記他の通信装置で測定された前記他のセッションの通信経路の品質情報に基づいて、前記セッションの通信経路の品質情報を推定する推定部とを備えることを特徴とする通信装置。
(付記13)
付記12に記載の通信装置に対して、前記他の通信装置で収集された前記他のセッションの特性および前記品質情報を提供する管理サーバ。
10、20 ゲートウェイ(通信装置)
30 端末装置
40 IP機器
41 センサ
60 通信端末(通信装置)
70 管理サーバ
100、200 コントローラ
101、201 スイッチ
110、111、112、210、211、212 通信インタフェース
121 情報収集部
122 パケット生成部
123 品質測定部
124 経路切替部
131 CPU
132 メモリ
133 記憶装置
134 入出力I/F
600 コントローラ
601 スイッチ
610、611 通信インタフェース
621 情報収集部
622 情報共有部
623 品質推定部
624 経路切替部
1001 生成部
1002 測定部
1101 収集部
1102 取得部
1103 推定部

Claims (12)

  1. 通信経路を介して対向する通信装置と接続され、前記通信経路に確立されたセッションによる通信を行う通信装置であって、
    前記セッションの通信パケットの特性を有するテストパケットを生成する生成部と、
    前記通信が行われていない無通信期間において、前記テストパケットを前記通信経路に送出することにより、前記通信経路の通信品質を測定する測定部と
    前記セッションの通信パケットの特性を収集する収集部と、
    前記セッションと通信経路が共通する他のセッションによる通信を行う他の通信装置から、前記他のセッションの通信パケットの特性を取得する取得部と、
    前記セッションの通信パケットの特性と前記他のセッションの通信パケットの特性とが類似する場合、前記セッションによる通信が行われていない無通信期間において、前記他の通信装置で測定された前記他のセッションの通信経路の品質情報に基づいて、前記セッションの通信経路の品質情報を推定する推定部とを備えることを特徴とする通信装置。
  2. 前記セッションに関するパケット転送を行うスイッチから、前記セッションの統計情報を収集する収集部を備えることを特徴とする請求項1に記載の通信装置。
  3. 前記無通信期間は、前記統計情報に基づいて判定されることを特徴とする請求項2に記載の通信装置。
  4. 前記生成部は、前記無通信期間外に収集された前記統計情報に基づいて前記特性を推定することを特徴とする請求項2または3に記載の通信装置。
  5. 前記生成部は、前記テストパケットのサイズ、前記テストパケットの送出頻度、および前記テストパケットを処理するためのトランスポートプロトコルのうちの少なくとも1つを決定することを特徴とする請求項4に記載の通信装置。
  6. 前記スイッチは、オープンフロー(OpenFlow)技術が適用されたオープンフロースイッチであり、前記セッションは、前記スイッチに登録されたフローエントリにより規定されることを特徴とする請求項2乃至5のいずれか1項に記載の通信装置。
  7. 前記測定部は、通信が行われていない他の通信経路であって、前記セッションにより使用され得る前記他の通信経路に対して、前記テストパケットによる通信品質の測定を行うことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の通信装置。
  8. 前記他の通信経路の通信品質が前記通信経路の通信品質よりも高い場合、前記通信経路を前記他の通信経路に切り替えることを特徴とする請求項7に記載の通信装置。
  9. 前記測定部は、前記対向する通信装置と連携して前記テストパケットによる測定を行うことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の通信装置。
  10. 請求項1に記載の通信装置に対して、前記他の通信装置で収集された前記他のセッションの通信パケットの特性および前記品質情報を提供する管理サーバ。
  11. 通信経路を介して対向する通信装置と接続され、前記通信経路に確立されたセッションによる通信を行う通信装置の制御方法であって、
    前記セッションの通信パケットの特性を有するテストパケットを生成するステップと、
    前記通信が行われていない無通信期間において、前記テストパケットを前記通信経路に送出することにより、前記通信経路の通信品質を測定するステップと
    前記セッションの通信パケットの特性を収集するステップと、
    前記セッションと通信経路が共通する他のセッションによる通信を行う他の通信装置から、前記他のセッションの通信パケットの特性を取得するステップと、
    前記セッションの通信パケットの特性と前記他のセッションの通信パケットの特性とが類似する場合、前記セッションによる通信が行われていない無通信期間において、前記他の通信装置で測定された前記他のセッションの通信経路の品質情報に基づいて、前記セッションの通信経路の品質情報を推定するステップとを備えることを特徴とする制御方法。
  12. 通信経路を介して対向する通信装置と接続され、前記通信経路に確立されたセッションによる通信を行う通信装置を制御するためのプログラムであって、
    コンピュータに、
    前記セッションの通信パケットの特性を有するテストパケットを生成するステップと、
    前記通信が行われていない無通信期間において、前記テストパケットを前記通信経路に送出することにより、前記通信経路の通信品質を測定するステップと
    前記セッションの通信パケットの特性を収集するステップと、
    前記セッションと通信経路が共通する他のセッションによる通信を行う他の通信装置から、前記他のセッションの通信パケットの特性を取得するステップと、
    前記セッションの通信パケットの特性と前記他のセッションの通信パケットの特性とが類似する場合、前記セッションによる通信が行われていない無通信期間において、前記他の通信装置で測定された前記他のセッションの通信経路の品質情報に基づいて、前記セッションの通信経路の品質情報を推定するステップとを実行させることを特徴とするプログラム。
JP2017213245A 2017-11-02 2017-11-02 通信装置、管理サーバ、制御方法およびプログラム Active JP7135301B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017213245A JP7135301B2 (ja) 2017-11-02 2017-11-02 通信装置、管理サーバ、制御方法およびプログラム

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017213245A JP7135301B2 (ja) 2017-11-02 2017-11-02 通信装置、管理サーバ、制御方法およびプログラム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019087828A JP2019087828A (ja) 2019-06-06
JP7135301B2 true JP7135301B2 (ja) 2022-09-13

Family

ID=66763442

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017213245A Active JP7135301B2 (ja) 2017-11-02 2017-11-02 通信装置、管理サーバ、制御方法およびプログラム

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7135301B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2023119667A1 (ja) * 2021-12-24 2023-06-29

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009538044A (ja) 2006-05-16 2009-10-29 オートネット・モバイル・インコーポレーテッド シリアル・デバイス・インターフェースを備えたモバイル・ルータ
JP2011030051A (ja) 2009-07-28 2011-02-10 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> ネットワーク品質測定システムと方法およびプログラム

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016513380A (ja) * 2013-01-24 2016-05-12 ノキア テクノロジーズ オーユー セル再選択方法および装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009538044A (ja) 2006-05-16 2009-10-29 オートネット・モバイル・インコーポレーテッド シリアル・デバイス・インターフェースを備えたモバイル・ルータ
JP2011030051A (ja) 2009-07-28 2011-02-10 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> ネットワーク品質測定システムと方法およびプログラム

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019087828A (ja) 2019-06-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kurunathan et al. IEEE 802.15. 4e in a nutshell: Survey and performance evaluation
US10541899B2 (en) Data packet sending method and apparatus in IPv6 network
JP6498769B2 (ja) 無線環境情報収集システムおよび方法
EP3791622A1 (en) Management &amp; orchestration aided transparent of 3gpp network into tsn bases industrial network
WO2013091135A1 (en) Method and apparatus for facilitating gateway selection
US20130013731A1 (en) Devices, systems, and methods for transmitting a message
CN111989979A (zh) 控制通信网络的操作以减少等待时间的方法和系统
JP7135301B2 (ja) 通信装置、管理サーバ、制御方法およびプログラム
JP2015207813A (ja) 測定装置および測定方法
Cordero Multi-path TCP performance evaluation in dual-homed (wired/wireless) devices
JP2014207608A (ja) Ieee802.11規格通信とieee802.15.4規格通信との無線中継システム
Ganji et al. Characterizing the performance of wifi in dense iot deployments
El Ghomali et al. A new WPAN Model for NS-3 simulator
JP2018528641A (ja) マシンツーマシン通信システムにおける通信ポリシ制御
JP6428702B2 (ja) 管理装置および管理システム
JP2019083459A (ja) 通信装置、制御方法およびプログラム
US10404567B2 (en) UDPing-continuous one-way monitoring of multiple network links
JP6596871B2 (ja) 通信データ処理装置、通信装置、通信システム、通信制御方法および通信制御プログラム
BR112016016099B1 (pt) Estação rádio base para coletar características para um percurso entre dois pontos de terminação ip e método relacionado
JP6197419B2 (ja) 無線通信システム、管理装置、無線通信装置、通信制御方法および通信制御プログラム
JP2014171104A (ja) 無線端末装置、ゲートウェイ装置、通信システム、省電力制御方法および省電力制御プログラム
Musa et al. Constructing Energy Aware Home Automation within the IPv6-USN Architecture
CN110290553B (zh) 一种终端数据无线传输系统和方法
JP2011176562A (ja) プロトコル試験方法及びプロトコル試験装置
WO2017164015A1 (ja) 通信装置及び方法

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20180413

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20201006

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210730

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210817

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20211011

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20220310

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220511

C60 Trial request (containing other claim documents, opposition documents)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C60

Effective date: 20220511

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20220518

C21 Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C21

Effective date: 20220519

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220802

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220815

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7135301

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151