JP7243822B2 - 通信システム、端末、制御方法、及びプログラム - Google Patents

通信システム、端末、制御方法、及びプログラム Download PDF

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Description

本発明は通信システム、端末、制御方法、及びプログラムに関する。
通信の高速化は進展しており、これに伴い、高周波数の信号の活用が進んでいる。無線通信においても、５Ｇ（5th Generation）モバイルシステムや衛星通信では、ミリ波の活用が進んでおり、将来は、テラヘルツ帯や光波長帯の更なる活用も期待されている。
しかし、高周波数帯では、1ビットを搬送するためのエネルギーが小さくなるので、容易に無線信号が遮蔽されてしまい、ビットエラー率が悪化することが知られている。信号減衰が大きいと、受信側で所望の信号強度を得るために、より多くの信号増幅が必要となり、その増幅ノイズも増加してしまう。フリスの伝達式によると、信号減衰は周波数の二乗に比例して大きくなる。このように、高速通信のために高い周波数を用いると同時にビットエラー率も増加してしまう。
ところで、近年の無線通信システムでは、受信信号強度やビットエラー率に応じた適応変調方式などが導入されている。この場合、例えば、十分に低いビットエラー率の通信をクライアントに提供するために適応変調が実施され、その結果、スループットが非常に小さくなることがある。将来、無線通信の高周波数化が一層進展した場合には、スループットを上昇させつつ、ビットエラー率を現代の水準に維持することが、ますます困難になると考えられる。
また、適応変調方式では、ユーザへ提供するスループットが変化する。遮蔽などの影響を受けやすい高周波通信に適応変調方式を適用する場合、低いビットエラー率を提供するために、高周波を用いない場合に比べて、より大きな範囲で制御を変更する必要がある。このため、高周波を用いない場合に比べて、スループットの変化が大きくなることが想像される。
適応変調により大きくスループットが変化するモバイルネットワークなどでは、ＡＲＱ（automatic repeat request）といったリンクレベルの再送機能を用いることが前提とされている。このため、端末にはあたかもパケットロスが無い通信サービスが提供されることが一般的である。しかし、高速通信においては、ＡＲＱを実施するために多くのメモリ資源が必要となり、その実施コストが高くなってしまう問題がある。また、長距離通信ではＡＲＱにより付加される遅延が、ＴＣＰ（Transmission Control Protocol）による端末の処理にとって許容できないほど大きくなる場合がある。このように、ＡＲＱが使用できる環境も限定的である。
端末に目を向けると、ビットエラー率が高い場合には、端末間のデータ転送性能の深刻な低下が予想される。一般的なネットワークを想定するトランスポートプロトコル（ＴＣＰ）では、ビットエラー率が高い通信路を介した端末間の通信において、きわめて低いデータ転送速度しか得られない。ビットエラーが存在する無線通信路での使用を想定したＴＣＰも存在する。しかし、当該ＴＣＰが対応できるのは１０－５といった低いビットエラー率の場合のみであり、１０－３を超えるような高いビットエラー率である場合には、データ転送スループットは著しく低下することが知られている。
ＴＣＰでは、パケットロスの発生および遅延の増加によりネットワーク内の輻輳を検出することが一般的である。しかし、仮に、適応変調によっても全てのビットエラーを回復することができず、さらに、適応変調又はＡＲＱにより遅延が変動する場合を考えると、適切な回線速度をＴＣＰによって探ることは非常に困難と考えられる。また、多数の端末が回線を共用する場合に、適切な回線速度を探ることは更に難しくなる。
また、関連する技術として、特許文献１に記載された技術が知られている。この文献では、通信装置間で無線通信を行なう場合に、パケットエラーレートが予め定められた閾値よりも大きい場合、データレートを下げる制御を行なうことを開示している。
特開２０１２－０４９６７７号公報
上述の通り、特許文献１は、通信装置間の無線通信におけるパケットエラーレートに基づいて、当該通信装置間の無線通信のデータレートを制御することを開示している。しかし、この文献は、通信装置による無線通信を利用する端末から当該通信装置へのデータ送信における輻輳については考慮していない。
そこで、本開示の目的は、無線通信を行なう通信装置に端末がデータを送信する際の送信速度について、輻輳を抑制しつつ適切に設定することができる通信システム、端末、制御方法、及びプログラムを提供することにある。
第１の態様にかかる通信システムは、
送信側端末と、
前記送信側端末が送信したデータを受信し、該データを、受信側通信装置に対し無線送信する送信側通信装置と、
前記送信側通信装置から無線受信したデータを受信側端末に送信する前記受信側通信装置と
を備え、
前記送信側端末は、前記送信側通信装置から前記受信側通信装置への無線送信のエラー率である第１のエラー率と、前記送信側端末から前記受信側端末への送信のエラー率である第２のエラー率とに基づいて、前記受信側端末宛てのデータの送信速度を制御する制御手段を有する。
第２の態様にかかる端末は、
受信側端末と通信する受信側通信装置との間で無線通信を行なう送信側通信装置に対し前記受信側端末宛のデータを送信する端末であって、
前記送信側通信装置から前記受信側通信装置への無線送信のエラー率である第１のエラー率と、前記端末から前記受信側端末への送信のエラー率である第２のエラー率とに基づいて、前記受信側端末宛てのデータの送信速度を制御する制御手段を有する。
第３の態様にかかる制御方法は、受信側端末と通信する受信側通信装置との間で無線通信を行なう送信側通信装置に対し前記受信側端末宛のデータを送信する端末の制御方法であって、
前記送信側通信装置から前記受信側通信装置への無線送信のエラー率である第１のエラー率と、前記端末から前記受信側端末への送信のエラー率である第２のエラー率とを取得し、
前記第１のエラー率と前記第２のエラー率とに基づいて、前記受信側端末宛てのデータの送信速度を制御する。
第４の態様にかかるプログラムは、
受信側端末と通信する受信側通信装置との間で無線通信を行なう送信側通信装置に対し前記受信側端末宛のデータを送信する端末のコンピュータに、
前記送信側通信装置から前記受信側通信装置への無線送信のエラー率である第１のエラー率と、前記端末から前記受信側端末への送信のエラー率である第２のエラー率とに基づいて、前記受信側端末宛てのデータの送信速度を制御する制御ステップを実行させる。
上述の態様によれば、無線通信を行なう通信装置に端末がデータを送信する際の送信速度について、輻輳を抑制しつつ適切に設定することができる通信システム、端末、制御方法、及びプログラムを提供することができる。
実施の形態の概要にかかる通信システムの構成の一例を示すブロック図である。 実施の形態にかかる通信システムの構成の一例を示すブロック図である。 送信側の端末の構成の一例を示すブロック図である。 送信側の端末のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 送信側の端末の動作の一例を示すフローチャートである。 送信側の通信装置の動作の一例を示すフローチャートである。 受信側の通信装置の動作の一例を示すフローチャートである。 データ送受信制御部により設定される送信ウィンドウに基づくスループットの推移の一例を示すグラフである。
実施の形態の詳細な説明に先立って、実施の形態の概要を説明する。
図１は、実施の形態の概要にかかる通信システム１の構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、通信システム１は、送信側端末２と、送信側通信装置３と、受信側通信装置４と、受信側端末５とを備えている。通信システム１において、送信側端末２は、送信側通信装置３及び受信側通信装置４を介して、受信側端末５にデータを送信する。
送信側通信装置３と受信側通信装置４は、両者の間で無線通信を行なう装置である。すなわち、送信側通信装置３と受信側通信装置４とは、無線により通信可能なように通信接続されている。なお、送信側端末２と送信側通信装置３とは、有線又は無線により通信可能なように通信接続されている。同様に、受信側端末５と受信側通信装置４とは、有線又は無線により通信可能なように通信接続されている。
送信側通信装置３は、送信側端末２が送信したデータを受信し、該データを、受信側通信装置４に対し無線送信する。受信側通信装置４は、送信側通信装置３から無線受信したデータを受信側端末５に送信する。
送信側端末２は、少なくとも制御部６を備えている。制御部６は、送信側通信装置３から受信側通信装置４への無線送信のエラー率である第１のエラー率と、送信側端末２から受信側端末５への送信のエラー率である第２のエラー率とに基づいて、受信側端末５宛てのデータの送信速度を制御する。
ここで、送信側端末２から送信側通信装置３への送信におけるエラーが少なくなればなるほど、第１のエラー率と第２のエラー率との差は小さくなる。送信側端末２が複数存在する場合には、送信側端末２から送信側通信装置３への送信において輻輳が起こり、送信側端末２から送信側通信装置３への送信においてエラーが発生する。したがって、第１のエラー率と第２のエラー率を用いることにより、輻輳を抑制しつつ通信することができる適切な送信速度を送信側端末２が決定することができる。すなわち、通信システム１においては、送信側端末２が、第１のエラー率と第２のエラー率とに基づいて送信速度を制御する構成を有するため、輻輳を抑制しつつ通信することができる適切な送信速度を決定することができる。したがって、通信システム１によれば、無線通信を行なう通信装置に端末がデータを送信する際の送信速度について、輻輳を抑制しつつ適切に設定することができる。
次に、実施の形態の詳細について説明する。
図２は、実施の形態にかかる通信システム１０の構成の一例を示すブロック図である。図２に示すように通信システム１０は、端末１００と、ネットワーク２００と、通信装置３００と、無線通信回線４００と、通信装置５００と、端末６００とを含む。ここで、端末１００は、図１の送信側端末２に相当する。通信装置３００は、図１の送信側通信装置３に相当する。通信装置５００は、図１の受信側通信装置４に相当する。端末６００は、図１の受信側端末５に相当する。
ネットワーク２００は、端末１００と通信装置３００とを通信可能に接続するネットワークであり、例えば有線ネットワークであるが、無線ネットワークでもよい。ネットワーク２００は、端末１００と通信装置３００との間に存在するネットワークであり、端末１００と通信装置３００との通信を中継するネットワークである。すなわち、端末１００及び通信装置３００は、ネットワーク２００に通信可能に接続している。
無線通信回線４００は、任意の無線通信回線であるが、具体的には、例えば波長が１ミリ以下の電波を用いた無線通信回線（例えば、ＦＳＯＣ（Free Space Optical Communications：自由空間光通信）など）である。無線通信回線４００は、通信装置３００及び通信装置５００との間の回線であり、通信装置３００及び通信装置５００は無線通信回線４００を用いて、無線通信を行なう。特に、通信装置３００及び通信装置５００は、適応変調により、所定の無線通信方式で相互に無線通信を行なう。
通信システム１０において、複数の端末１００が、通信装置３００及び通信装置５００を経由することにより、端末６００との間で無線通信回線４００を介した通信をしている。本実施の形態において、端末１００は送信側の端末であり、端末６００は受信側の端末である。通信装置５００と端末６００とは通信可能に接続されている。なお、通信装置５００と端末６００との間に、通信を中継する他のネットワークが存在してもよい。
端末１００はデータの送信側の端末であり、端末１００において、送信するべきデータは不定期に発生する。端末１００における後述する送信制御により送信されたデータは、複数の端末１００のトラヒックが合流するネットワーク２００を介して、通信装置３００へと到達する。トラヒック量が通信装置３００への回線速度を超えることによりネットワーク２００が輻輳すると、トラヒックの一部はネットワーク２００にて失われる。ネットワーク２００から通信装置３００に入力できるトラヒック量は通信装置３００が無線送信できるスループットと等しいと言え、これを超えたトラヒックのうち、ある程度のバッファ量を超えて輻輳した分は、廃棄されることとなる。
通信装置３００は、無線通信回線４００の状態に応じて、所望のエラー率もしくは実効通信速度を達成するように適応変調を行う。すなわち、通信装置３００は、適応変調により受信側の通信装置５００と無線通信する。これにより、最大通信速度が変化する。通信装置３００が送信した信号はノイズなどにより一部が失われ通信装置５００に到達する。通信装置５００が受信したトラヒックは宛先となる端末６００に転送される。
すなわち、本実施の形態における通信方式では、次のような状況が想定される。無線通信回線４００における送信の一部にエラーがあり、通信装置の処理（適応変調）により最大通信速度が変化する。また、送信側の端末１００のアプリケーションが任意の通信をすることで、複数の端末１００の送信速度の合計が不明である。さらに、送信側のネットワーク２００の輻輳によりパケットが消失する場合がある。このような状況において、送信側のそれぞれの端末１００は、端末１００からのデータの送信速度を、以下で説明する方法により制御する。
図３は、端末１００の構成の一例を示すブロック図である。図３に示すように、端末１００は、アプリケーション１０１と、データ送受信制御部１０２と、ネットワーク処理部１０３と、データリンク処理部１０４とを有する。
アプリケーション１０１は、送信すべき任意のデータを発生させ、また、端末１００が受信したデータを取得するアプリケーションプログラムである。データ送受信制御部１０２は、ＴＣＰ層の送受信処理を行なう。特に、データ送受信制御部１０２は、送信の際、データのセグメント化、及び送信量（送信速度）の調整を実施する。データ送受信制御部１０２は、送信するセグメントをネットワーク処理部１０３に渡す。ネットワーク処理部１０３は、ＩＰ（Internet Protocol）層の送受信処理を行なう。ネットワーク処理部１０３は、送信の際、データ送受信制御部１０２からのデータセグメントをパケット化し、データリンク処理部１０４に渡す。また、受信の際、データリンク処理部１０４からのパケットをセグメント化して、データ送受信制御部１０２に渡す。データリンク処理部１０４は、イーサネット（登録商標）層の送受信処理を行なう。データリンク処理部１０４は、送信の際、ネットワーク処理部１０３から受け取ったパケットをフレーム化し、送信する。また、データリンク処理部１０４は、受信の際、外部から受信したフレームをパケット化して、ネットワーク処理部１０３へ渡す。
本実施の形態の端末１００では、データ送受信制御部１０２が、端末１００からのデータの送信量（送信速度）を設定する。データ送受信制御部１０２は、目標エラー率を記憶する。この目標エラー率は、無線通信回線４００における通信装置３００から通信装置５００への通信のエラー率に対応している。そして、端末１００は、端末１００から端末６００への通信のエラー率が、この目標エラー率に近づくようデータの送信速度を決定する。ここで、端末１００から端末６００への通信におけるエラーは、ネットワーク２００が輻輳することにより発生するエラーと、無線通信回線４００における通信装置３００から通信装置５００への通信のエラーとを含む。このため、端末１００の送信速度の制御は、前者のエラーを低減させるように送信速度を制御するものであるとも言える。すなわち、端末１００は、輻輳によるエラー率が高いと判定した場合は送信速度を低減させ、当該エラー率が目標の範囲内と判定した場合には送信速度を増加させる。
データ送受信制御部１０２は、具体的には、送信ウィンドウのサイズを、目標エラー率と、端末１００から端末６００への通信のエラー率とを用いて制御することにより、送信速度（送信量）を制御する。本実施の形態における送信ウィンドウのサイズの決定方法については、後述する。
なお、本実施の形態において、端末１００は、端末１００から端末６００への通信におけるエラー率について、通信相手の端末６００からのＴＣＰの確認応答により算出することができる。また、本実施の形態では、無線通信回線４００における通信装置３００から通信装置５００への通信のエラー率は、受信側の通信装置５００による計測により得られ、送信側の端末１００に通知される。より詳細には、本実施の形態では、送信側の通信装置３００が、受信側の通信装置５００により計測された、無線通信回線４００におけるエラー率を、送信側の端末１００に通知する。そして、端末１００は、この通知されたエラー率を用いて、送信速度を制御する。
次に、端末１００のハードウェア構成の一例について説明する。図４は、端末１００のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図４に示すように、端末１００は、例えば、ネットワークインタフェース５０、メモリ５１、及びプロセッサ５２を含む。
ネットワークインタフェース５０は、外部と通信するために使用される。ネットワークインタフェース５０は、例えば、ネットワークインタフェースカード（ＮＩＣ）を含んでもよい。
メモリ５１は、例えば、揮発性メモリ及び不揮発性メモリの組み合わせによって構成される。メモリ５１は、プロセッサ５２により実行される、１以上の命令を含むソフトウェア（コンピュータプログラム）、及び、端末１００の各種処理に用いられるデータなどを格納するために使用される。
上述したプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌe ｍｅｄｉｕｍ）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（ｔａｎｇｉｂｌｅ ｓｔｏｒａｇｅ ｍｅｄｉｕｍ）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ（ＣＤ－ＲＯＭ）、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ（ＰＲＯＭ）、Ｅｒａｓａｂｌｅ ＰＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、フラッシュＲＯＭ、Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ（ＲＡＭ））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉｕｍ）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
プロセッサ５２は、メモリ５１からソフトウェア（コンピュータプログラム）を読み出して実行することで、端末１００の処理を行う。すなわち、端末１００の処理は、プログラムの実行により実現されてもよい。このように、端末１００は、コンピュータとしての機能を備えている。プロセッサ５２は、例えば、マイクロプロセッサ、ＭＰＵ(Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ Ｕｎｉｔ)、又はＣＰＵ(Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ)などであってもよい。プロセッサ５２は、複数のプロセッサを含んでもよい。
なお、通信装置３００、５００、及び端末６００についても、図４に示したハードウェア構成と同様の構成を含み、それぞれ、コンピュータとしての機能を有する。したがって、通信装置３００、５００、及び端末６００の処理についても、プロセッサによるコンピュータプログラムの実行により実現されてもよい。
以下、フローチャートを参照しつつ、通信システム１０における各構成要素の動作について説明する。図５は、端末１００の動作の一例を示すフローチャートである。以下、図５のフローチャートに沿って、端末１００の動作の流れについて説明する。
ステップＳ１００：
本実施の形態の端末１００の処理は、アプリケーション１０１が、送信すべきデータをデータ送受信制御部１０２に渡すことで開始される。データ送受信制御部１０２は、通信相手となる端末６００とコネクションを開設する。
ステップＳ１０１：
送信するべきデータがある場合は、処理はステップＳ１０２へ進む。送信するべきデータが無い場合は、処理はステップＳ１０７へ進む。
ステップＳ１０２：
データ送受信制御部１０２が、通信装置３００から目標エラー率の通知を既に受信している場合、処理はステップＳ１０３へ進む。目標エラー率の通知を受信していない場合、処理はステップＳ１０４へ進む。なお、目標エラー率は、例えば、通信装置３００から定期的に端末１００に通知され、目標エラー率を受信したデータ送受信制御部１０２は、これをメモリ５１に記憶する。なお、通知される目標エラー率は、無線通信回線４００における通信装置３００から通信装置５００への通信のエラー率である。
ステップＳ１０３：
データ送受信制御部１０２は、記憶された最新の目標エラー率を参照し、送信速度（送信ウィンドウサイズ）を設定するために用いる目標エラー率の値を決定する。送信速度を設定するために用いる目標エラー率は、通知された値であってもよいし、調整を加えた値であってもよい。例えば、エラー率が大きくなるように調整した目標エラー率が用いられてもよい。これは、多少の輻輳を許容することを意味する。
ステップＳ１０４：
データ送受信制御部１０２は、ステップＳ１０３で決定された目標エラー率と、端末１００から端末６００への通信のエラー率とに基づいて、送信ウィンドウサイズを計算する。ただし、目標エラー率の通知を受信していない場合（ステップＳ１０３を経ずにステップＳ１０４に処理が移行した場合）、所定のエラー率（例えば、０）と、端末１００から端末６００への通信のエラー率とに基づいて、送信ウィンドウサイズを計算する。端末１００から端末６００への通信のエラー率が得られていない場合、代わりに所定のエラー率（例えば、０）が使われる。なお、目標エラー率の通知を受信していない場合、又は、端末１００から端末６００への通信のエラー率が得られていない場合、データ送受信制御部１０２は、送信ウィンドウサイズを所定の大きさに設定してもよい。
ステップＳ１０５：
ステップＳ１０４により送信ウィンドウサイズが決定されると、そのウィンドウサイズに従って、データ送受信制御部１０２は、データセグメントの送信処理を行なう。すなわち、データ送受信制御部１０２は、設定された送信ウィンドウサイズに収まる量のデータセグメントを送信する。なお、後述するように、一旦設定された送信ウィンドウサイズは、所定の期間が経過するまで、固定される。
ステップＳ１０６：
ステップＳ１０５により送信されたセグメントを受信した端末６００は、送信側の端末１００に対して、受信したことを示す確認応答を送信する。ステップＳ１０６では、送信側の端末１００のデータ送受信制御部１０２が、送信済みのセグメントに対する確認応答の有無をチェックすることにより、通信途中でのセグメントのロスの有無を判定する。これにより、データ送受信制御部１０２は、端末１００から端末６００への通信のエラー率を算出する。すなわち、データ送受信制御部１０２は、送信に成功した回数及び送信に失敗した回数から、エラー率を算出する。データ送受信制御部１０２は、算出したエラー率を、送信ウィンドウサイズの設定のために、メモリ５１に記憶する。このような、ステップＳ１０１からステップＳ１０６までの処理が繰り返される。
ステップＳ１０７：
送信するべきデータが無い場合は、処理はステップＳ１０７へ進み、ステップＳ１０７において、データ送受信制御部１０２は、コネクションを切断し、処理を終了する。
図６は、送信側の通信装置３００の動作の一例を示すフローチャートである。以下、図６のフローチャートに沿って、通信装置３００の動作の流れについて説明する。
ステップＳ２００：
本実施の形態の通信装置３００の処理は、通信装置３００の電源投入により開始される。処理が開始されると、通信装置３００は、通信パケット（フレーム）の転送を行なう。通信装置３００は、例えば、送信順に従って規則的に設定された番号をフレーム内に埋め込んで転送を行なう。また、通信装置３００は、受信側の通信装置５００からのエラー率の通知について受信待ちをする。
ステップＳ２０１：
通信装置３００が通信装置５００からエラー率を受信していた場合、処理はステップＳ２０２へ進む。これを受信していなかった場合は、処理はステップＳ２０３に進む。
ステップＳ２０２：
通信装置３００は、通信装置５００から受信したエラー率を、端末に通知する目標エラー率として記憶する。
ステップＳ２０３：
通信装置３００は、ステップＳ２０２で記憶された最新の目標エラー率を送信側の端末１００に通知する。なお、通信装置５００から新たなエラー率を受信していない場合（ステップＳ２０２を経ずにステップＳ２０３に処理が移行した場合）、通信装置３００は、例えば、前回の通知と同じ値のエラー率を通知する。
このような、ステップＳ２０１からステップＳ２０３までの処理が繰り返される。
図７は、受信側の通信装置５００の動作の一例を示すフローチャートである。以下、図７のフローチャートに沿って、通信装置５００の動作の流れについて説明する。
ステップＳ３００：
本実施の形態の通信装置５００の処理は，通信装置５００の電源投入により開始される。処理が開始されると、通信装置５００は、通信パケット（フレーム）の転送を行なう。
ステップＳ３０１：
通信装置５００が通信装置３００から通信信号を受信する。
ステップＳ３０２：
通信装置５００は、通信信号のエラー率を計算する。すなわち、通信装置５００は、無線通信回線４００における通信装置３００から通信装置５００への通信のエラー率を計算する。具体的には、例えば、通信装置５００は、通信装置３００から送信されたフレーム内の規則性のある番号を確認することで、送信のエラーの発生を検出する。すなわち、通信装置５００は、ある番号のフレームについて受信ができていない場合、当該フレームの転送にエラーが発生したことを把握する。通信装置５００は、通信装置３００から通信装置５００までの送信の成功回数と失敗回数から、エラー率を算出する。
ステップＳ３０３：
通信装置５００は、ステップＳ３０２で計測されたエラー率を、送信側の通信装置３００に通知する。こうして通知されたエラー率は、上述した通り、図６のステップＳ２０１において、通信装置３００に受信される。
このような、ステップＳ３０１からステップＳ３０３までの処理が繰り返される。これにより、定期的にエラー率の通知が行なわれる。なお、このように、本実施の形態では、無線通信回線４００におけるエラー率が計測され、通知される。このため、例えば、適応変調により所望の回線品質を担保するために予め通信装置３００又は５００に設定されたエラー率の基準値（すなわち、適応変調のために参照されるエラー率）を通知する場合に比べ、より正確な制御を行なうことが期待できる。
次に、本実施の形態にかかる端末１００のデータ送受信制御部１０２による送信ウィンドウサイズ（すなわち、送信速度）の計算について説明する。データ送受信制御部１０２は、端末１００から端末６００への通信のエラー率と目標エラー率との差が小さくなるようにウィンドウサイズを調整する。換言すると、データ送受信制御部１０２は、ネットワーク２００の輻輳によるエラーを低減させるようにウィンドウサイズを調整する。本実施の形態における送信ウィンドウ制御の具体的な一例を図８に示す。図８は、データ送受信制御部１０２により設定される送信ウィンドウに基づくスループットの推移の一例を示すグラフである。
データ送受信制御部１０２は、送信ウィンドウサイズの初期値ｗｉｎｉｔを式（１）に示すように設定する。
Figure 0007243822000001
ここで、Ｓは、予め想定された所定の通信帯域幅である。Ｓの値としては、例えば１０Ｇｂｉｔ／ｓが用いられる。Ｄは、端末１００と端末６００との間の予め想定された所定の往復遅延時間（RTT：Round Trip Time）である。例えば、Ｄの値としては、２４０ｍｓが用いられる。αは、いわゆる帯域遅延積（bandwidth-delay product）を調整する係数である。すなわち、ＳとＤの積に対して設定するマージンを指定するための係数である。αが１以上であるｗｉｎｉｔを送信ウィンドウサイズとする場合、ネットワーク２００にバッファがあることを想定して、端末１００が、帯域遅延積を上回るデータ量を送信することを意味する。例えば、αの値としては、２が用いられる。
また、データ送受信制御部１０２は、制御周期期間ｃｉが経過する度に、送信ウィンドウサイズを以下の式（２）に示されるように制御する。ここで、ｉは１以上の整数であり、特に、ｃ１は、送信ウィンドウサイズとしてｗｉｎｉｔが用いられる期間を表わす。また、データ送受信制御部１０２は、所定の初期化時間間隔θ毎に、送信ウィンドウサイズを初期化する。すなわち、データ送受信制御部１０２は、所定の初期化時間間隔θ毎に、送信ウィンドウサイズを初期値ｗｉｎｉｔに戻す。
Figure 0007243822000002
なお、ｗｉは、ｉ番目の制御周期期間ｃｉで用いられる送信ウィンドウサイズである。よって、ｗｉ＋１は、ｉ番目の制御周期期間ｃｉの次に用いられる新たな送信ウィンドウサイズを表わす。Ｐは、目標エラー率である。なお、Ｐは例えば、０．０１などの所定値であってもよい。ｐｉは、ｉ番目の制御周期期間ｃｉで計測された、端末１００から端末６００への通信のエラー率である。なお、式（２）の右辺に示される分数はエラー率の比較を表わしている。この分数の分母及び分子は、１からエラー率を差し引いているので、通信の成功率の比較を表わしているとも説明できる。βは、端末１００から端末６００への通信の計測されたエラー率を調整する係数である。例えば、βの値は１であるが、調整のために他の値が用いられてもよい。γは、送信ウィンドウサイズの増加速度を調整するパラメタである。例えば、γの値は１．１である。
ここで、βにより、エラー率が小さくなるように調整されてもよい。この場合、多少の輻輳を許容してウィンドウサイズを設定することを意味する。このようにすることで、ネットワーク２００のバッファにある程度のトラフィックを溜めることができるため、トラフィックが不足することによるスループットの低下を抑制することができる。なお、ステップＳ１０３の説明でも述べたように、目標エラー率を調整してもよい。すなわち、エラー率が大きくなるように調整した目標エラー率が用いられてもよい。この場合も、同様の効果が期待される。このように、データ送受信制御部１０２は、端末１００から端末６００への通信のエラー率をエラー率が小さくなるように調整したエラー率に基づいて送信速度を制御してもよい。また、データ送受信制御部１０２は、目標エラー率をエラー率が大きくなるように調整したエラー率に基づいて、送信速度を制御してもよい。
また、式（２）において、ｕ（ｔ）は、以下の式（３）で表わされる関数である。なお、θは送信ウィンドウサイズの初期化間隔を調整するパラメタである。例えば、θの値としては、５秒が用いられる。
Figure 0007243822000003
また、本実施の形態において、制御周期期間ｃｉは、以下の式（４）のように表わされる。
Figure 0007243822000004
ここで、ｄｉは、ｉ番目の制御周期期間ｃｉで計測された端末１００と端末６００との間の往復遅延時間である。なお、ｉ＝１の場合のｄｉ－１の値（すなわちｄ０の値）は、例えば、所定値が用いられる。また、μは送信ウィンドウサイズの更新間隔を調整するパラメタである。例えば、μの値としては、２が用いられる。
式（４）に示されるように、データ送受信制御部１０２は、端末１００から端末６００への送信についての往復遅延時間に応じて設定された制御周期で、端末６００宛てのデータの送信速度（送信ウィンドウサイズ）を制御する。上述の通り、本実施の形態では、端末１００から端末６００への通信のエラー率は、端末６００からの確認応答に基づいて算出される。したがって、往復遅延時間よりも短い制御周期期間ｃｉを設定した場合には、新たなエラー率が算出される前にウィンドウサイズの更新（すなわち、式（２）の計算処理）が行なわれることとなり、無用な計算が行なわれることとなる。これに対し、制御周期期間ｃｉを式（４）のように定義することにより、往復遅延時間よりも長い制御周期期間ｃｉを設定することができ、無用な処理を抑制することができる。
式（２）からわかるように、データ送受信制御部１０２は、例えば、端末１００から端末６００への通信のエラー率が目標エラー率よりも高い場合、送信速度（送信ウィンドウサイズ）を現在の設定値に比べ低下させるように制御する。このため、輻輳を抑制することができる。また、データ送受信制御部１０２は、例えば、端末１００から端末６００への通信のエラー率が目標エラー率よりも低い場合、送信速度（送信ウィンドウサイズ）を現在の設定値に比べ増加させるように制御する。このため、輻輳を抑制しつつ送信速度を最大化することができる。このように、本実施の形態によれば、輻輳を抑制しつつ通信することができる適切な送信速度を端末１００が決定することができる。
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
また、上記の実施形態の一部又は全部は、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）
送信側端末と、
前記送信側端末が送信したデータを受信し、該データを、受信側通信装置に対し無線送信する送信側通信装置と、
前記送信側通信装置から無線受信したデータを受信側端末に送信する前記受信側通信装置と
を備え、
前記送信側端末は、前記送信側通信装置から前記受信側通信装置への無線送信のエラー率である第１のエラー率と、前記送信側端末から前記受信側端末への送信のエラー率である第２のエラー率とに基づいて、前記受信側端末宛てのデータの送信速度を制御する制御手段を有する
通信システム。
（付記２）
前記制御手段は、前記第２のエラー率が前記第１のエラー率よりも高い場合、送信速度を現在の設定値に比べ低下させるように制御する
付記１に記載の通信システム。
（付記３）
前記制御手段は、前記第２のエラー率が前記第１のエラー率よりも低い場合、送信速度を現在の設定値に比べ増加させるように制御する
付記１又は２に記載の通信システム。
（付記４）
前記制御手段は、前記第２のエラー率をエラー率が小さくなるように調整したエラー率と、前記第１のエラー率とに基づいて、前記受信側端末宛てのデータの送信速度を制御する
付記１乃至３のいずれか１項に記載の通信システム。
（付記５）
前記制御手段は、前記第１のエラー率をエラー率が大きくなるように調整したエラー率と、前記第２のエラー率とに基づいて、前記受信側端末宛てのデータの送信速度を制御する
付記１乃至４のいずれか１項に記載の通信システム。
（付記６）
前記送信側通信装置は、前記受信側通信装置により計測された前記第１のエラー率を前記送信側端末に通知し、
前記制御手段は、前記送信側通信装置から通知された前記第１のエラー率を用いて、送信速度を制御する
付記１乃至５のいずれか１項に記載の通信システム。
（付記７）
前記制御手段は、前記送信側端末から前記受信側端末への送信についての往復遅延時間に応じて設定された制御周期で、前記受信側端末宛てのデータの送信速度を制御する
付記１乃至６のいずれか１項に記載の通信システム。
（付記８）
前記送信側通信装置は、適応変調により前記受信側通信装置と無線通信する
付記１乃至７のいずれか１項に記載の通信システム。
（付記９）
受信側端末と通信する受信側通信装置との間で無線通信を行なう送信側通信装置に対し前記受信側端末宛のデータを送信する端末であって、
前記送信側通信装置から前記受信側通信装置への無線送信のエラー率である第１のエラー率と、前記端末から前記受信側端末への送信のエラー率である第２のエラー率とに基づいて、前記受信側端末宛てのデータの送信速度を制御する制御手段を有する
端末。
（付記１０）
前記制御手段は、前記第２のエラー率が前記第１のエラー率よりも高い場合、送信速度を現在の設定値に比べ低下させるように制御する
付記９に記載の端末。
（付記１１）
受信側端末と通信する受信側通信装置との間で無線通信を行なう送信側通信装置に対し前記受信側端末宛のデータを送信する端末の制御方法であって、
前記送信側通信装置から前記受信側通信装置への無線送信のエラー率である第１のエラー率と、前記端末から前記受信側端末への送信のエラー率である第２のエラー率とを取得し、
前記第１のエラー率と前記第２のエラー率とに基づいて、前記受信側端末宛てのデータの送信速度を制御する
制御方法。
（付記１２）
受信側端末と通信する受信側通信装置との間で無線通信を行なう送信側通信装置に対し前記受信側端末宛のデータを送信する端末のコンピュータに、
前記送信側通信装置から前記受信側通信装置への無線送信のエラー率である第１のエラー率と、前記端末から前記受信側端末への送信のエラー率である第２のエラー率とに基づいて、前記受信側端末宛てのデータの送信速度を制御する制御ステップを実行させるプログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体。
以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
この出願は、２０１９年６月７日に出願された日本出願特願２０１９－１０７１１２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 通信システム
２ 送信側端末
３ 送信側通信装置
４ 受信側通信装置
５ 受信側端末
６ 制御部
１０ 通信システム
５０ ネットワークインタフェース
５１ メモリ
５２ プロセッサ
１００ 端末
１０１ アプリケーション
１０２ データ送受信制御部
１０３ ネットワーク処理部
１０４ データリンク処理部
２００ ネットワーク
３００ 通信装置
４００ 無線通信回線
５００ 通信装置
６００ 端末

Claims (8)

  1. 送信側端末と、
    前記送信側端末が送信したデータを受信し、該データを、受信側通信装置に対し無線送信する送信側通信装置と、
    前記送信側通信装置から無線受信したデータを受信側端末に送信する前記受信側通信装置と
    を備え、
    前記送信側端末は、前記送信側通信装置から前記受信側通信装置への無線送信のエラー率である第１のエラー率と、前記送信側端末から前記受信側端末への送信のエラー率である第２のエラー率とに基づいて、前記受信側端末宛てのデータの送信速度を制御する制御手段を有し、
    前記制御手段は、前記第２のエラー率が前記第１のエラー率よりも高い場合、送信速度を現在の設定値に比べ低下させるように制御し、前記第２のエラー率が前記第１のエラー率よりも低い場合、送信速度を現在の設定値に比べ増加させるように制御する
    通信システム。
  2. 前記制御手段は、前記第２のエラー率をエラー率が小さくなるように調整したエラー率と、前記第１のエラー率とに基づいて、前記受信側端末宛てのデータの送信速度を制御する
    請求項１に記載の通信システム。
  3. 前記送信側通信装置は、前記受信側通信装置により計測された前記第１のエラー率を前記送信側端末に通知し、
    前記制御手段は、前記送信側通信装置から通知された前記第１のエラー率を用いて、送信速度を制御する
    請求項１又は２に記載の通信システム。
  4. 前記制御手段は、前記送信側端末から前記受信側端末への送信についての往復遅延時間に応じて設定された制御周期で、前記受信側端末宛てのデータの送信速度を制御する
    請求項１乃至３のいずれか１項に記載の通信システム。
  5. 前記送信側通信装置は、適応変調により前記受信側通信装置と無線通信する
    請求項１乃至４のいずれか１項に記載の通信システム。
  6. 受信側端末と通信する受信側通信装置との間で無線通信を行なう送信側通信装置に対し前記受信側端末宛のデータを送信する端末であって、
    前記送信側通信装置から前記受信側通信装置への無線送信のエラー率である第１のエラー率と、前記端末から前記受信側端末への送信のエラー率である第２のエラー率とに基づいて、前記受信側端末宛てのデータの送信速度を制御する制御手段を有し、
    前記制御手段は、前記第２のエラー率が前記第１のエラー率よりも高い場合、送信速度を現在の設定値に比べ低下させるように制御し、前記第２のエラー率が前記第１のエラー率よりも低い場合、送信速度を現在の設定値に比べ増加させるように制御する
    端末。
  7. 受信側端末と通信する受信側通信装置との間で無線通信を行なう送信側通信装置に対し前記受信側端末宛のデータを送信する端末の制御方法であって、
    前記送信側通信装置から前記受信側通信装置への無線送信のエラー率である第１のエラー率と、前記端末から前記受信側端末への送信のエラー率である第２のエラー率とを取得し、
    前記第１のエラー率と前記第２のエラー率とに基づいて、前記受信側端末宛てのデータの送信速度を制御し、
    前記制御において、前記第２のエラー率が前記第１のエラー率よりも高い場合、送信速度を現在の設定値に比べ低下させるように制御し、前記第２のエラー率が前記第１のエラー率よりも低い場合、送信速度を現在の設定値に比べ増加させるように制御する
    制御方法。
  8. 受信側端末と通信する受信側通信装置との間で無線通信を行なう送信側通信装置に対し前記受信側端末宛のデータを送信する端末のコンピュータに、
    前記送信側通信装置から前記受信側通信装置への無線送信のエラー率である第１のエラー率と、前記端末から前記受信側端末への送信のエラー率である第２のエラー率とに基づいて、前記受信側端末宛てのデータの送信速度を制御する制御ステップを実行させ、
    前記制御ステップでは、前記第２のエラー率が前記第１のエラー率よりも高い場合、送信速度を現在の設定値に比べ低下させるように制御し、前記第２のエラー率が前記第１のエラー率よりも低い場合、送信速度を現在の設定値に比べ増加させるように制御する
    プログラム。
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