JP7464046B2 - 通信装置、通信方法、及び通信プログラム - Google Patents

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Description

本開示は、通信装置、通信方法、及び通信プログラムに関する。
従来、ＩＥＥＥ８０２．１１に準拠した無線ＬＡＮ（Local Area Network）通信機能と、４ＧやＬＴＥ（Long Term Evolution）などの通信規格に準拠したセルラー通信機能とを切り替えて利用する通信装置が知られている（特許文献１～３参照）。
特表２００７－５０９５９０号公報 特表２００９－５０３９１４号公報 特表２０１０－５２３０２４号公報
従来の技術は、通信ネットワークの切替方法に改善の余地がある。たとえば、従来の技術は、所定の切替基準に従って使用する通信ネットワークの切替を実施しているが、切替先の通信ネットワークの通信品質が必ずしも良いとは言えない場合がある。
そこで、本開示では、できるだけ通信品質の良い通信ネットワークへの切替が可能な通信装置、通信方法、及び通信プログラムを提案する。
上記の課題を解決するために、本開示に係る一形態の通信装置は、無線通信部と、判定部とを備える。無線通信部は、周波数帯及び無線通信方式のうちの少なくとも一方が互いに異なる複数の無線通信ネットワークに選択的に接続して通信する。判定部は、複数の無線通信ネットワークのいずれかを介して行われるレイヤ２、レイヤ３、レイヤ４、及びレイヤ７の通信のうちの少なくともいずれかの１つの通信状況に基づいて、複数の無線通信ネットワークのうち他の無線通信ネットワークへ切り替えるかを判定する。
本開示の第１の実施形態に係る通信システムの一例を示す図である。 本開示の第１の実施形態に係る通信装置の構成を示す図である。 本開示の第１の実施形態に係る学習モデルの生成方法の概要を示す図である。 本開示の第１の実施形態に係る学習モデルの概要を示す図である。 本開示の第１の実施形態に係る通信装置の切替処理の流れを示すフローチャートである。 本開示の第２の実施形態に係る通信装置の構成を示す図である。 本開示の第２の実施形態に係る通信装置の切替処理の流れを示すフローチャートである。 本開示の第３の実施形態に係る通信装置の構成を示す図である。 本開示の第３の実施形態に係る通信装置の切替処理の流れを示すフローチャートである。 本開示の第４の実施形態に係る通信装置の構成を示す図である。 本開示の第４の実施形態に係る通信装置の切替処理の流れを示すフローチャートである。 本開示に係る通信装置の機能を実現するコンピュータの一例を示すハードウェア構成図である。
以下に、本開示の実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の各実施形態において、同一の部位には同一の符号を付することにより重複する説明を省略する場合がある。
また、以下に示す項目順序に従って本開示を説明する。
１．第１の実施形態
１－１．第１の実施形態に係る通信システムの構成
１－２．第１の実施形態に係る通信装置の構成
１－３．第１の実施形態に係る切替処理の手順
１－４．第１の実施形態の変形例
２．第２の実施形態
２－１．第２の実施形態に係る通信装置の構成
２－２．第２の実施形態に係る切替処理の手順
３．第３の実施形態
３－１．第３の実施形態に係る通信装置の構成
３－２．第３の実施形態に係る切替処理の手順
４．第４の実施形態
４－１．第４の実施形態に係る通信装置の構成
４－２．第４の実施形態に係る切替処理の手順
５．その他
６．本開示に係る通信装置による効果
７．ハードウェア構成
（１．第１の実施形態）
［１－１．第１の実施形態に係る通信システムの構成］
図１は、本開示の第１の実施形態に係る通信システムの一例を示す図である。本開示の第１の実施形態に係る通信システム１は、通信装置１０と、無線ＬＡＮ基地局２０と、セルラー通信基地局３０と、バックボーンネットワーク４０と、コアネットワーク５０と、インターネット６０とを備える。
通信装置１０は、無線ＬＡＮ通信機能とセルラー通信機能とを備える通信装置である。通信装置１０は、無線ＬＡＮ基地局２０に対応する無線ＬＡＮ方式の無線通信ネットワークと、セルラー通信基地局３０に対応するセルラー通信方式の無線通信ネットワークとを適宜切り替えて通信できる。通信装置１０は、無線ＬＡＮ通信機能とセルラー通信機能とを実装するものであればよい。通信装置１０として、スマートフォン、パーソナルコンピュータ、ゲーム機、タブレット、デジタルカメラ、プリンタ、家電、ウェアラブルデバイス、医療機器、ロボットなどが例示される。
無線ＬＡＮ基地局２０は、所定の周波数及び所定の無線通信方式を利用した無線ＬＡＮ（Local Area Network）方式の無線通信ネットワークに対応する中継装置であり、バックボーンネットワーク４０等を介して、インターネット６０に接続される。無線ＬＡＮ基地局２０は、通信装置１０との間に構築される無線通信経路２１を収容する。無線通信経路２１は、無線ＬＡＮ方式の無線通信ネットワークに対応した通信経路である。無線ＬＡＮ基地局２０は、無線通信経路２１を介して、通信装置１０と無線通信し、通信装置１０とインターネット６０との間の通信を中継する。
セルラー通信基地局３０は、所定の周波数及び所定の無線通信方式を利用するセルラー通信方式の無線通信ネットワークに対応する中継装置であり、コアネットワーク５０等を介して、インターネット６０に接続される。セルラー通信基地局３０は、通信装置１０との間に構築される無線通信経路３１，３２をそれぞれ収容する。無線通信経路３１，３２は、セルラー通信方式の無線通信ネットワークに対応した通信経路である。セルラー通信方式が準拠する通信規格として、例えば第４世代（４Ｇ）の通信規格や、第５世代（５Ｇ）の通信規格が例示されるが、この例には特に限定されない。たとえば第３世代（３Ｇ）、ＬＴＥ、ＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄなどの通信規格に準拠したセルラー通信方式であってもよい。
セルラー通信基地局３０は、互いに使用する周波数の帯域が異なる無線通信経路３１又は無線通信経路３２を介して、通信装置１０と無線通信し、通信装置１０とインターネット６０との間の通信を中継する。なお、セルラー通信基地局３０として、無線通信経路３１に対応するセルラー通信方式の中継装置と、無線通信経路３２に対応するセルラー通信方式の中継装置とに分けて実装されてもよい。
通信装置１０は、周波数帯及び無線通信方式のうちの少なくとも一方が互いに異なる複数の無線通信ネットワークに選択的に接続して、当該無線通信ネットワークを介した通信を行う。たとえば、通信装置１０は、無線ＬＡＮ基地局２０に接続可能な通信エリア内に位置するとき、無線通信経路２１を介して、無線ＬＡＮ基地局２０に接続し、バックボーンネットワーク４０を介して、インターネット６０に接続できる。また、通信装置１０は、セルラー通信基地局３０に接続可能な通信エリア内に位置するとき、無線通信経路３１，３２を介して、セルラー通信基地局３０に接続し、コアネットワーク５０等を介して、インターネット６０に接続できる。
ここで、通常、無線ＬＡＮとセルラーの通信路を持つスマートフォンなどの通信端末は、条件に応じて通信路の切替を実施する。一般的に、無線ＬＡＮに接続している場合、無線ＬＡＮの通信路の優先度はセルラーの通信路より高い。しかし、無線ＬＡＮの品質は必ずしもセルラーよりも高いとは言えず、無線ＬＡＮに接続することにより、かえって通信品質が低下する可能性があり、ユーザは通信状況にストレスを感じる場合がある。
これらの課題を解決するために、（１）通信端末が無線ＬＡＮに接続しているときの通信品質を計測し、（２）通信状況が悪化しており、ユーザが通信にストレスを感じていることを予測し、（３）セルラーにネットワークを切り替えるといった方法が考えられる。
しかしながら、前述（１）の方法は、主に通信端末と無線ＬＡＮ基地局とのＬＡＮの通信状況を監視するものであり、無線ＬＡＮ基地局からインターネットに抜けるＷＡＮ（Wide Area Network）回線の品質やインターネットバックボーンの品質を考慮しない。このため、無線区間の通信品質の低下が原因で発生した通信のＵＸ（User eXperience）の悪化は考慮できるが、ＷＡＮやインターネットを原因とした通信のＵＸ悪化は検知できない。また、インターネット側の通信路の品質確認手法として特定のサーバに対して「ＩＣＭＰ Ｒｅｑｕｅｓｔ」パケットを送信し、特定ホスト（ネットワーク上のサーバ装置）との疎通や往復遅延時間（RTT：Round Trip Time）を計測する手法がある。しかし、この手法は、品質調査用のパケットを送信するためのユーザの負担になるだけでなく、そもそも「ＩＣＭＰ Ｒｅｑｕｅｓｔ」に返答しない特定のホストが存在するため、疎通確認や往復遅延時間が計測できない場合がある。また、特定のホストが「ＩＣＭＰ Ｒｅｑｕｅｓｔ」パケットに対して返答しないだけではなく、ネットワーク環境によっては「ＩＣＭＰ ｅｃｈｏ」を受け取れない場合もあり得る。また、ユーザが「ＩＣＭＰ Ｒｅｑｕｅｓｔ」パケットを送信する手法を採用する場合、ネットワーク課金につながるというデメリットもある。
このように、従来の通信装置は、必ずしも通信品質が良好な通信ネットワークへの切替を実現できていないのが現状である。
そこで、第１の実施形態に係る通信装置１０は、実際にユーザが通信しているサーバ装置などのホストまでのネットワーク品質を加味する。すなわち通信装置１０は、少なくともＴＣＰ（Transmission Control Protocol）の通信状況（エラー情報など）と無線区間のエラー情報を取得する。これにより、通信装置１０は、無線区間の品質だけでなく、エンドツーエンドのネットワーク品質を評価可能になる。そして、通信装置１０は、ネットワーク品質の劣化を検知すると、通信装置１０のデフォルトのネットワーク、すなわち特に接続先の制約のない条件下で優先的に使用する無線通信ネットワークを、無線ＬＡＮネットワークからセルラーネットワークに変更する。
このように、第１の実施形態に係る通信装置１０は、無線区間の通信品質のみならず、バックボーンネットワーク４０やコアネットワーク５０などの有線区間の通信品質を含むエンドツーエンドでの通信品質に基づき、通信ネットワークの切替を行う。これにより、第１の実施形態に係る通信装置１０は、できるだけ通信品質の良い通信ネットワークへの切替を実現できる。
［１－２．第１の実施形態に係る通信装置の構成］
図２は、本開示の第１の実施形態に係る通信装置の構成を示す図である。図２に示すように、第１の実施形態に係る通信装置１０は、アプリケーション部１１０と、制御部１２０と、切替判定部１３０とを備える。
アプリケーション部１１０は、アプリケーションプログラムであるａｐｐ１１１～１１３を備える。ａｐｐ１１１～１１３は、ウェブブラウザやゲームプログラムなど無線通信ネットワークへの接続を伴って実行されるアプリケーションプログラムである。ａｐｐ１１１～１１３は、切替判定部１３０に対して、レイヤ７に対応する通信状況を示す通信統計値を送る。以下に説明するように、ａｐｐ１１１～１１３は、レイヤ７の通信統計値としてアプリケーションごとのスループットを取得する。レイヤ７は、ＯＳＩ参照モデルの７階層のうちの第７層であるアプリケーション層に対応する。ａｐｐ１１１～１１３から切替判定部１３０に送る通信統計値は、実行中のアプリケーションごとに送られる。ａｐｐ１１１～１１３から切替判定部１３０に送る通信統計値として、現在の通信中のホスト（インターネット６０上のサーバ装置など）のホスト名と、現在通信中のホストとの間のスループットが例示される。以下の説明において、アプリケーションプログラムであるａｐｐ１１１～１１３をアプリケーションと記載する場合がある。
制御部１２０は、無線通信部１２１と、ＩＰ制御部１２２と、ＴＣＰ制御部１２３と、通信切替部１２４とを備える。制御部１２０は、たとえばＯＳ（Operating System）であり、無線通信部１２１、ＩＰ制御部１２２、ＴＣＰ制御部１２３、及び通信切替部１２４は、ＯＳ上に展開されたソフトウェアにより実現される機能に対応した機能ブロックである。なお、制御部１２０は、ＯＳである場合に限らず、第１の実施形態に係る通信処理に利用されるソフトウェア（ミドルウェア等）や、第１の実施形態に係る通信処理を実行する通信用モジュールであってもよい。
無線通信部１２１は、セルラー制御部２２１と無線ＬＡＮ制御部２２２とを備え、かかる各部により、周波数帯及び無線通信方式のうちの少なくとも一方が互いに異なる複数の無線通信ネットワークに選択的に接続して通信する。
セルラー制御部２２１は、セルラー通信方式の無線通信ネットワーク（以下、セルラーネットワークと記載する）を介した通信を制御する。セルラー制御部２２１は、通信装置１０がセルラー通信基地局３０に接続可能な通信エリア内に位置するとき、無線通信経路３１や無線通信経路３２を介して、セルラー通信基地局３０に接続する。セルラー制御部２２１は、アプリケーションがセルラーネットワークを介してホスト（インターネット６０上のサーバ装置など）と通信中であるとき、切替判定部１３０に対して、レイヤ２に対応する通信状況を示す通信統計値を送る。レイヤ２は、ＯＳＩ参照モデルの７階層のうちの第２層であるデータリンク層（ＭＡＣ：Media Access Control層）に対応する。セルラー制御部２２１が切替判定部１３０に送る通信統計値として、セルラー通信基地局３０までの電波強度が例示される。また、かかる通信統計値として、フレームの送信成功率、フレームの送信失敗率、フレームの再送回数、送信スループット、受信スループット、Ｓ／Ｎ比、使用周波数、コンポーネントキャリア数、変調多値数レベルなどが例示される。なお、セルラー制御部２２１は、サポートする通信規格ごと（セルラー通信基地局３０ごと）に設けられてもよいし、複数の通信規格をサポート可能なユニットであってもよい。セルラー制御部２２１は、複数の通信規格をサポートする場合、通信規格ごとに通信統計値を収集して、切替判定部１３０に送ることができる。例えば、セルラー制御部２２１は、第４世代（４Ｇ）及び第５世代（５Ｇ）の通信規格をサポートする場合、アプリケーションが通信に利用中である４Ｇ又は５Ｇの通信統計値を切替判定部１３０に送ることができる。
無線ＬＡＮ制御部２２２は、無線ＬＡＮ通信方式の無線通信ネットワーク（以下、無線ＬＡＮネットワークと記載する）を介した通信を制御する。無線ＬＡＮ制御部２２２は、無線ＬＡＮ基地局２０に接続可能な通信エリア内に位置するとき、無線通信経路２１を介して、無線ＬＡＮ基地局２０に接続する。無線ＬＡＮ制御部２２２は、アプリケーションが無線ＬＡＮネットワークを介してホスト（インターネット６０上のサーバ装置など）と通信中であるとき、切替判定部１３０に対して、レイヤ２に対応するデータリンク層の通信状況を示す通信統計値を送る。無線ＬＡＮ制御部２２２が切替判定部１３０に送る通信統計値として、ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）が例示される。また、かかる通信統計値として、フレームの送信成功率、フレームの送信失敗率、フレームの再送回数、送信スループット、受信スループットなどが例示される。
ＩＰ制御部１２２は、ＩＰ（Internet Protocol）による通信を制御する。ＩＰ制御部１２２は、アプリケーションがホスト（インターネット６０上のサーバ装置など）と通信中であるとき、切替判定部１３０に対して、レイヤ３に対応する通信状況を示す通信統計値を送る。レイヤ３は、ＯＳＩ参照モデルの７階層のうちの第３層であるネットワーク層（主にＩＰ）に対応する。ＩＰ制御部１２２が切替判定部１３０に対して送る通信統計値として、現在の通信中のホストとの間のＲＴＴ（Round Trip Time）やＩＰパケットの破損率などが例示される。
ＴＣＰ制御部１２３は、ＴＣＰ（Transmission Control Protocol）による通信を制御する。ＴＣＰ制御部１２３は、アプリケーションがホスト（インターネット６０上のサーバ装置など）と通信中であるとき、切替判定部１３０に対して、レイヤ４に対応する通信状況を示す通信統計値を送る。レイヤ４は、ＯＳＩ参照モデルの７階層のうちの第４層であるトラスポート層（主にＴＣＰ）に対応する。ＴＣＰ制御部１２３が切替判定部１３０に対して送る通信統計値を以下の（１）～（６）に例示する。
（１）「Tcp_retries」
（２）「Tcp_syn_retries」
（３）「Tcp_timeout」
（４）「TCPFullUndo,TCPPartialUndo,TCPDSACKUndo,TCPLossUndo」
（５）「TCPLostRetransmit,TCPRenoFailures,TCPSackFailures,TCPLossFailures,TCPFastRetrans,TCPForwardRetrans,TCPSlowStartRetrans」
（６）「TCPRetransFail,TCPSynRetrans」
上記（１）の「Tcp_retries」は、ＴＣＰのａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅが取れなかった場合に増加するパラメータである。上記（２）の「Tcp_syn_retries」は、最初のＴＣＰセッションを張ろうとしたときに送信されるＳｙｎパケットの再送回数を示すパラメータである。上記（３）の「Tcp_timeout」は、タイムアウトした回数を示すパラメータである。上記（４）の「TCPFullUndo,TCPPartialUndo,TCPDSACKUndo,TCPLossUndo」は、ＴＣＰのセッションを張るにあたっての再送動作が入った回数を示すパラメータである。上記（５）の「TCPLostRetransmit,TCPRenoFailures,TCPSackFailures,TCPLossFailures,TCPFastRetrans,TCPForwardRetrans,TCPSlowStartRetrans」は、ＴＣＰの各プロトコルにおける失敗や再送の回数を示すパラメータである。上記（６）の「TCPRetransFail,TCPSynRetrans」は、Ｓｙｎの再送回数と、再送失敗回数を示すパラメータである。
通信切替部１２４は、切替判定部１３０から切替指示を受けると、切替判定部１３０からの切替指示に従って、無線通信ネットワークへの切替を実行する。通信切替部１２４は、たとえば、セルラーネットワークへの切替指示を受けると、無線ＬＡＮネットワークを介した通信の優先度を、セルラーネットワークを介した通信の優先度よりも低く設定する。これにより、通信切替部１２４は、アプリケーションがホスト（インターネット６０上のサーバ装置など）との通信において接続するデフォルトの無線通信ネットワークをセルラーネットワークに切り替えることができる。なお、通信切替部１２４は、アプリケーションが接続する無線通信ネットワークの指定がある場合には、かかる指定を優先する。
切替判定部１３０は、複数の無線通信ネットワークのいずれかを介して行われるレイヤ２、レイヤ３、レイヤ４、及びレイヤ７の通信のうちの少なくともいずれかの１つの通信状況に基づいて、切替の判定を行う。すなわち、切替判定部１３０は、レイヤ２、レイヤ３、レイヤ４、及びレイヤ７の通信のうちの少なくともいずれかの１つの通信状況に基づいて、複数の無線通信ネットワークのうち他の無線通信ネットワークへ切り替えるかを判定する。切替判定部１３０は、複数の無線通信ネットワークのうち他の無線通信ネットワークへ切り替える場合、通信切替部１２４に対して、無線通信ネットワークの切替指示を送る。
切替判定部１３０は、例えば、レイヤ２、レイヤ３、レイヤ４、並びにレイヤ７の各々における通信状況を示す通信統計値に基づいて、無線ＬＡＮネットワークをセルラーネットワークに切り替えるかを判定する。レイヤ２、レイヤ３、レイヤ４、並びにレイヤ７の各々における通信状況を示す通信統計値は、複数の無線通信ネットワークのいずれかを介して行われる通信のエンドツーエンドでの通信品質を示す情報と言い換えることができる。なお、切替判定部１３０は、無線通信ネットワークの切替を判定するサイクル（たとえば、３秒）よりも長い期間（例えば、２分）で取得した情報を用いて、無線通信ネットワークの切替の判定を行う。これにより、切替の誤判定を防止できる。
切替判定部１３０は、レイヤ２の通信状況を示す通信統計値をセルラー制御部２２１及び無線ＬＡＮ制御部２２２から取得する。また、切替判定部１３０は、レイヤ３の通信状況を示す通信統計値をＩＰ制御部１２２から取得し、レイヤ４の通信状況を示す通信統計値をＴＣＰ制御部１２３から取得する。また、切替判定部１３０は、レイヤ７の通信状況を示す通信統計値をアプリケーション部１１０のａｐｐ１１１～１１３から取得する。なお、切替判定部１３０は、通信品質を計測するためのパケットを送信しない。
切替判定部１３０は、通信統計値から無線通信ネットワークの切替を実行すべきか否かの尺度を示すスコアを出力する学習モデルを用いて、無線ＬＡＮネットワークをセルラーネットワークに切り替えるかを判定する。切替判定部１３０は、レイヤ２、レイヤ３、レイヤ４並びにレイヤ７の通信統計値を学習モデルに入力し、学習モデルの出力値（スコア）に基づいて、無線ＬＡＮネットワークをセルラーネットワークに切り替えるかを判定する。
図３は、本開示の第１の実施形態に係る学習モデルの生成方法の概要を示す図である。第１の実施形態では、図３に示す学習用データを用いて、通信統計値から無線通信ネットワークの切替を実行すべきか否かの尺度を示すスコアを出力する学習モデルを生成する。
図３に示す学習用データは、レイヤ２、レイヤ３、レイヤ４、並びにレイヤ７の各通信統計値と、通信統計値に対応する正解フラグとを対応付けて構成される。かかる学習用データでは、各通信統計値の組合せごとに、無線通信ネットワークの切替の実否を示すシナリオが正解フラグとして与えられる。例えば、無線ＬＡＮネットワークをセルラーネットワークに切り替えるシナリオには正解フラグに「１」が与えられ、無線ＬＡＮネットワークをセルラーネットワークに切り替えるシナリオには正解フラグに「０」が与えられる。例えば、データＩＤ：Ｄ００１を無線ＬＡＮネットワークをセルラーネットワークに切り替えるシナリオとする場合、データＩＤ：Ｄ００１に対応する各通信統計値の組合せに対応付けられる正解フラグに対して「１」が与えられる。
学習用データは、学習モデルを運用する通信装置１０の管理者などによって任意の方法で作成される。例えば、少なくともレイヤ４の通信がエラーの状態であるときに切替を行うモデルを学習モデルに学習させる場合、正解フラグ「１」に対応付けて、レイヤ４の通信統計値としてエラーを示す値を設定すればよい。そして、正解フラグ「０」に対応付けるレイヤ４の通信統計値には、エラーを示していない値を設定すればよい。同様に、少なくともレイヤ２～４の通信がエラーの状態であるときに切替を行うモデルを学習モデルに学習させる場合、正解フラグ「１」に対応付けて、レイヤ２～レイヤ４のうちの少なくともいずれか１つの通信統計値に対してエラーを示す値を設定すればよい。そして、正解フラグ「０」に対応付けて、レイヤ２～レイヤ４の全てがエラーを示していない値を設定すればよい。なお、学習用データは、この例には特に限定されることなく任意の方法で作成できる。
図３に示す学習モデルは、無線通信ネットワークの切替を実行するシナリオに対応する各通信統計値と、無線通信ネットワークの切替を実行しないシナリオに対応する各通信統計値とを用いた回帰分析によって生成することができる。
Ｑ＝ ａ１・ｘ１ ＋ ａ２・ｘ２ ＋ ａ３・ｘ３ ・・・＋ ａN・ｘN ・・・（１）（Ｎは、通信統計値の個数に対応する任意の整数）
上記式（１）をデータごとに作成する。かかる式（１）において、「Ｑ」には、「１」もしくは「０」の正解フラグを入力する。
上記の式（１）において、「ｘ」は、各通信統計値に対応し、式（１）における説明変数に対応する。また、上記式（１）において、「ａ」は、「ｘ」の係数であり、所定の重み値を示す。具体的には、「ａ１」は、「ｘ１」の重み値であり、「ａ２」は、「ｘ２」の重み値であり、「ａ３」は、「ｘ３」の重み値である。上記式（１）は、各通信統計値に対応する説明変数「ｘ」と、所定の重み値「ａ」とを含む変数（例えば、「ａ１・ｘ１」）を組合せることにより作成される。上記式（１）において、「ｘ１」は、図３に示すＲＳＳＩであり、「ｘ２」は、図３に示す「送信失敗率」などである場合が例示される。
第１の実施形態において、データごとに作成した上記式（１）を学習モデルの機械学習のためのデータサンプルとし、これらのデータサンプルを用いて回帰演算を実行することにより、所定の重み値「ａ」の最適解を導出する。すなわち、所定の説明変数が目的変数「Ｑ」に与える影響を示す重み値「ａ」を決定する。たとえば無線通信ネットワークの切替を実行するという事象について、レイヤ３のＩＰパケットの破損率の影響が大きい場合、ＩＰパケットの破損率に対応する重み値「ａ」は、他の変数の重み値よりも大きな値が導出される。
第１の実施形態に係る学習モデルを回帰分析により生成する例を示したが、他の統計的処理によりモデルを生成してもよい。また、第１の実施形態に係る学習モデルとして、種々の手法を利用したモデルを生成してもよい。また、機械学習（学習処理）の手法として、ニューラルネットワーク、ＤＮＮ（Deep Neural Network）、ＲＮＮ（Recurrent Neural Network）、ＣＮＮ（Convolution Neural Network）等の種々の手法が利用されてもよい。
図４は、本開示の第１の実施形態に係る学習モデルの概要を示す図である。図４に示すように、切替判定部１３０は、上述のようにして生成された学習モデルに対して各通信統計値を入力して、学習モデルから出力されるスコアＳ（０＜スコアＳ＜１）を取得する。そして、切替判定部１３０は、学習モデルから取得されるスコアＳに基づいて、無線ＬＡＮネットワークをセルラーネットワークに切り替えるかを判定する。スコアＳは、各通信統計値から無線通信ネットワークの切替を実行すべきか否かの尺度を示す値であり、スコアＳが「１」に近いほど、無線通信ネットワークの切替を行うべきであることを示す。
例えば、切替判定部１３０は、アプリケーションプログラム（例えば、ａｐｐ１１１～ａｐｐ１１３など）が、無線ＬＡＮネットワークを介して、ホストと通信中である場合、無線ＬＡＮネットワークを介した通信の各通信統計値を取得する。ホストは、インターネット６０上に配置されるサーバ装置などである。そして、切替判定部１３０は、無線ＬＡＮネットワークを介した通信の各通信統計値を学習モデルに入力し、学習モデルから出力されるスコアＳを取得して、無線ＬＡＮネットワークをセルラーネットワークに切り替えるかを判定する。
例えば、切替判定部１３０は、学習モデルから出力されるスコアＳが０．５を上回る場合、無線ＬＡＮネットワークを介した通信のエンドツーエンドの通信品質が劣化しており、セルラーネットワークへ切り替えるべきであると判定する。一方、切替判定部１３０は、学習モデルから出力されるスコアＳが０．５以下である場合、無線ＬＡＮネットワークを介した通信のエンドツーエンドの通信品質は劣化しておらず、セルラーネットワークへ切り替える必要がないと判定する。
切替判定部１３０は、学習モデルから出力されるスコアＳが０．５を上回る場合、セルラーネットワークへの切替指示を通信切替部１２４に送る。
［１－３．第１の実施形態に係る通信装置の切替処理の手順］
図５を用いて、本開示の第１の実施形態に係る通信装置の切替処理の手順を説明する。図５は、本開示の第１の実施形態に係る通信装置の切替処理の流れを示すフローチャートである。図５に示す処理は、主に、通信切替部１２４及び切替判定部１３０により実行される。図５に示す処理は、無線ＬＡＮネットワークへの接続をトリガーとして、通信装置１０の通信中に繰り返し実行される。
図５に示すように、切替判定部１３０は、無線ＬＡＮネットワークに接続中であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。切替判定部１３０は、例えば無線ＬＡＮ制御部２２２の通信状況に基づいて、無線ＬＡＮに接続中であるかを判定できる。
切替判定部１３０は、無線ＬＡＮネットワークに接続中であると判定すると（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、レイヤ２、レイヤ３、レイヤ４及びレイヤ７の各通信統計値を取得する（ステップＳ１０２）。
切替判定部１３０は、レイヤ２、レイヤ３、レイヤ４及びレイヤ７の各通信統計値を学習モデルに入力し、学習モデルから取得されるスコアＳが閾値を上回っているかを判定する（ステップＳ１０３）。例えば、切替判定部１３０は、学習モデルから出力されるスコアＳが０．５を上回る場合、セルラーネットワークへ切り替えるべきであると判定する。一方、切替判定部１３０は、学習モデルから出力されるスコアＳが０．５以下である場合、セルラーネットワークへ切り替える必要がないと判定する。切替判定部１３０は、無線ＬＡＮネットワークを介した通信のエンドツーエンドの通信品質がセルラーネットワークへの切替を行うべきであると判定すると、セルラーネットワークへの切替指示を通信切替部１２４に送る。
切替判定部１３０が、スコアＳが閾値を上回っていると判定すると（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、通信切替部１２４は、切替判定部１３０からの切替指示に従って、セルラーネットワークへの切替を実行し（ステップＳ１０４）、図５に示す処理を終了する。
一方、切替判定部１３０は、スコアＳが閾値を上回っていないと判定すると（ステップＳ１０３；Ｎｏ）、図５に示す処理を終了する。
上記ステップＳ１０１において、切替判定部１３０は、無線ＬＡＮネットワークに接続中ではないと判定すると（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、図５に示す処理を終了する。
［１－４．第１の実施形態の変形例］
上記第１の実施形態において、切替判定部１３０は、通信統計値から無線通信ネットワークの切替を実行すべきか否かの尺度を示すスコアを出力する学習モデルを用いて、無線通信ネットワークの切替を判定する例を説明した。しかしながら、この例には特に限定される必要はなく、切替判定部１３０は、以下に示す式（２）に各通信統計値を入力して、式（２）から出力されるスコアに基づいて、無線通信ネットワークの切替を判定してもよい。
Figure 0007464046000001
上記式（２）において、「ｗ」は、各通信統計値に対して予め設定された重み値に対応し、「ｘ」は各通信統計値に対応する。上記式（２）は、例えば、通信品質が良いほど高いスコアが出力されるように重み値が予め設定されてもよいし、通信品質が悪いほど高いスコアが出力されるように重み値が予め設定されてもよい。例えば、上記式（２）において、「ｗ」は、通信装置１０の管理者の経験則に基づいて設定される。例えば、管理者は、レイヤ３の通信統計値やレイヤ４の通信統計値の寄与度を大きくする場合、レイヤ３の通信統計値やレイヤ４の通信統計値に対する重み値「ｗ」を大きくする。
切替判定部１３０は、例えば無線ＬＡＮネットワークを介して通信が行われている場合に、上記（２）を用いて算出したスコアと、セルラーネットワークを介して通信が行われている場合に上記式（２）を用いて算出したスコアとを比較する。比較の結果、切替判定部１３０は、スコア間に有意な差が認められる場合、通信品質の良い無線通信ネットワークへ切り替えるべきであると判定する。
なお、切替判定部１３０は、上記式（２）による方法のみならず、各レイヤに対応する通信統計値を、各レイヤに対応する閾値との比較し、比較結果に応じて加算するポイントに基づいて、無線通信ネットワークの切替を判定してもよい。例えば、切替判定部１３０は、通信統計値１が閾値ＴＨ１より大きければ（品質が悪ければ）１点、通信統計値２が閾値ＴＨ２よりも大きければ１点というようにポイントを加算する。そして、切替判定部１３０は、加算ポイントが判定閾値よりも大きければ、無線通信ネットワークを切り替えるべきであると判定する。
また、上記第１の実施形態では、切替判定部１３０が、レイヤ２～４、及びレイヤ７の通信統計値から、無線通信ネットワークの切替を実行すべきか否かの尺度を示すスコアを出力する学習モデルを用いて、無線通信ネットワークの切替を判定する例を説明した。この例には特に限定される必要はなく、切替判定部１３０は、レイヤ２～４のうちの少なくともいずれか１つの通信状況（通信統計値）に基づいて、無線通信ネットワークの切替を判定してもよい。この場合、切替判定部１３０は、レイヤ２～４のうちの少なくともいずれか１つの通信統計値を含む学習用データを用いて学習した学習モデルなどを利用して、無線通信ネットワークの切替を判定できる。また、切替判定部１３０は、少なくともレイヤ４の通信状況（通信統計値）に基づいて、無線通信ネットワークの切替を判定してもよい。この場合、切替判定部１３０は、少なくともレイヤ４の通信統計値を含む学習用データを用いて学習した学習モデルなどを利用して、無線通信ネットワークの切替を判定できる。
また、上記第１の実施形態では、切替判定部１３０は、無線ＬＡＮネットワークからセルラーネットワークへの切替を実行する例を説明したが、この例には特に限定される必要はない。例えば、無線通信ネットワークの切替が行われたタイミングで、各通信統計値に基づいて切替の判定を行ってもよい。
例えば、切替判定部１３０は、セルラーネットワークへの切替後に、セルラーネットワークを介した通信の各通信統計値を取得する。そして、切替判定部１３０は、取得した各通信統計値を学習モデルに入力し、学習モデルから出力されたスコアＳを取得する。切替判定部１３０は、学習モデルから出力されたスコアＳが０．５を上回る場合、切替前の無線ＬＡＮネットワークを利用中に学習モデルから出力されたスコアＳと比較する。そして、切替判定部１３０は、スコアＳの比較結果に基づいて、セルラーネットワークへ切替後の通信品質を検証する。切替判定部１３０は、セルラーネットワークへの切替後のスコアＳが、無線ＬＡＮネットワークを利用中のスコアＳ以下である場合、セルラーネットワークの利用を継続してもよい。一方、切替判定部１３０は、セルラーネットワークへの切替後のスコアＳが、無線ＬＡＮネットワークを利用中のスコアＳを上回っている場合、無線ＬＡＮネットワークへの切替を行ってもよい。
（２．第２の実施形態）
［２－１．第２の実施形態に係る通信装置の構成］
第１の実施形態では、レイヤ２～４、レイヤ７の通信状況に基づいて、無線ＬＡＮネットワークからセルラーネットワークに切り替えるかを判定する例を説明した。第５世代の通信規格に対応した通信インフラの普及に先駆け、第４世代（４Ｇ）などの既存の通信規格に準拠したセルラーネットワークに留まらず、第５世代（５Ｇ）の通信規格に準拠したセルラーネットワークに対する対応が求められる。そこで、以下に説明する第２の実施形態では、切替先のセルラーネットワークとして複数の候補がある例を説明する。
図６は、本開示の第２の実施形態に係る通信装置の構成を示す図である。図６に示すように、第２の実施形態に係る通信装置１０は、無線通信部１２１が、Ｓｕｂ６制御部２３１と、ミリ波制御部２３２とを備える点が第１の実施形態に係る通信装置１０とは異なる。
通信装置１０は、セルラー通信基地局３０との間に構築されるセルラーネットワークとして、第５世代（５Ｇ）の通信規格に準拠したＳｕｂ６ネットワーク（第１のネットワークの一例）と、ミリ波ネットワーク（第２のネットワークの一例）を利用できる。Ｓｕｂ６ネットワーク及びミリ波ネットワークは、それぞれ使用する周波数の帯域が異なる。通信装置１０は、セルラー通信基地局３０に接続可能な通信エリア内に位置するとき、Ｓｕｂ６ネットワーク又はミリ波ネットワークの無線通信経路を介して、セルラー通信基地局３０に接続し、コアネットワーク５０等を介して、インターネット６０に接続できる。
Ｓｕｂ６制御部２３１は、通信装置１０とセルラー通信基地局３０との間で、低い周波数の帯域を用いた通信を制御する。Ｓｕｂ６制御部２３１は、たとえば６ＧＨｚ（ギガヘルツ）未満の周波数帯域を利用する。
ミリ波制御部２３２は、通信装置１０とセルラー通信基地局３０との間で、高い周波数の帯域を用いた通信を制御する。ミリ波制御部２３２は、たとえば３０ＧＨｚ（ギガヘルツ）未満の周波数帯域を利用する。ミリ波制御部２３２は、切替判定部１３０に対して、レイヤ２の通信状況を示す通信統計値を送る。ミリ波制御部２３２が切替判定部１３０に送るレイヤ２に対応した通信統計値として、ビームフォーミングの数が例示される。
切替判定部１３０は、ミリ波制御部２３２から、レイヤ２に対応した通信統計値として、ビームフォーミングの数を取得する。切替判定部１３０は、ミリ波制御部２３２から取得するビームフォーミングの数を加味して、無線通信ネットワークの切替を判定する。
例えば、切替判定部１３０は、ビームフォーミングの数を変数として学習した学習モデルに各通信統計値を入力して、学習モデルから出力されるスコアＳを取得し、取得したスコアＳに基づいて、無線通信ネットワークの切替を判定する。あるいは、切替判定部１３０は、ビームフォーミングの数を変数として含む上記式（２）を用いて算出されるスコアに基づいて、無線通信ネットワークの切替を判定する。
また、切替判定部１３０は、無線ＬＡＮネットワークを他の無線通信ネットワークに切り替える場合、セルラー通信基地局３０との間の通信状況に基づいて、Ｓｕｂ６ネットワーク又はミリ波ネットワークのいずれに切り替えるかを判定する。切替判定部１３０は、例えば、無線通信ネットワークをセルラーネットワークに切り替える際、ビームフォーミングの数が所定の閾値を下回る場合、Ｓｕｂ６ネットワークを切替先として選択できる。
通信切替部１２４は、切替判定部１３０からの切替指示に従って、Ｓｕｂ６ネットワーク又はミリ波ネットワークへの切替を実行する。
［２－２．第２の実施形態に係る通信装置の切替処理の手順］
図７を用いて、本開示の第２の実施形態に係る通信装置の切替処理の手順を説明する。図７は、本開示の第２の実施形態に係る通信装置の切替処理の流れを示すフローチャートである。図７に示す処理は、主に、通信切替部１２４及び切替判定部１３０により実行される。図７に示す処理は、無線ＬＡＮネットワークへの接続をトリガーとして、通信装置１０の通信中に繰り返し実行される。
図７に示すように、切替判定部１３０は、無線ＬＡＮネットワークに接続中であるか否かを判定する（ステップＳ２０１）。
切替判定部１３０は、無線ＬＡＮネットワークに接続中であると判定すると（ステップＳ２０１；Ｙｅｓ）、レイヤ２、レイヤ３、レイヤ４及びレイヤ７の各通信統計値を取得する（ステップＳ２０２）。
切替判定部１３０は、レイヤ２、レイヤ３、レイヤ４及びレイヤ７の各通信統計値を学習モデルに入力し、学習モデルから取得されるスコアＳが閾値を上回っているかを判定する（ステップＳ２０３）。
切替判定部１３０が、スコアＳが閾値を上回っていると判定すると（ステップＳ２０３；Ｙｅｓ）、通信切替部１２４は、切替判定部１３０からの切替指示に従って、セルラーネットワークへの切替を実行し（ステップＳ１０４）、図７に示す処理を終了する。
一方、切替判定部１３０は、スコアＳが閾値を上回っていないと判定すると（ステップＳ２０３；Ｎｏ）、図７に示す処理を終了する。
上記ステップＳ２０１において、切替判定部１３０は、無線ＬＡＮネットワークに接続中ではないと判定すると（ステップＳ２０１；Ｎｏ）、図７に示す処理を終了する。
なお、第２の実施形態では、切替判定部１３０は、セルラー通信基地局３０との間の通信品質に基づいて、Ｓｕｂ６ネットワーク又はミリ波ネットワークを切替先として選択する例を説明したが、この例には特に限定される必要はない。例えば、切替判定部１３０は、セルラー通信基地局３０との間の通信状況に基づいて、３Ｇ、ＬＴＥ、４Ｇ、又は５Ｇのセルラーネットワークの中からいずれかを切替先として選択してもよい。
（３．第３の実施形態）
［３－１．第３の実施形態に係る通信装置の構成］
従来、例えば、ネットワークキャリアに与えられた低遅延のネットワークスライスや大容量のネットワークスライス、そして無線ＬＡＮネットワークなど、特性の異なる３つ以上の通信ネットワーク間の切替は考えられていない。そこで、以下に説明する第３の実施形態では、コアネットワーク５０を仮想的に分割した複数のネットワークスライスを含んだ特性の異なる３つの通信ネットワーク間の切替を制御する例を説明する。
図８は、本開示の第３の実施形態に係る通信装置の構成を示す図である。図８に示すように、第３の実施形態に係る通信装置１０は、ネットワークスライス制御部１２５を備える点が上記実施形態に係る通信装置１０とは異なる。
ネットワークスライス制御部１２５は、通信切替部１２４からの指示に従って、コアネットワーク５０を仮想的に分割した複数のネットワークスライスとセルラーネットワークとの接続を制御する。ネットワークスライス制御部１２５は、切替判定部１３０に対し、ネットワークスライスごとの通信状況を示す情報を送る。ネットワークスライスごとの通信状況を示す情報として、ネットワークスライスごとの遅延やスループットが例示される。
ネットワークスライス制御部１２５により接続が制御されるネットワークスライスとして、低遅延通信用ネットワークスライスや、大容量通信用ネットワークスライスが例示される。低遅延通信用ネットワークスライスは、例えば、ＶｏＩＰ（Voice over Internet Protocol）通信などの低遅延が要求されるアプリケーションとホスト（インターネット６０上のサーバ装置など）との通信に利用される。大容量通信用ネットワークスライスは、動画コンテンツやＶＲ（Virtual Reality）、ＡＲ（Augmented Reality）などの大容量通信を要求するアプリケーションとホストとの通信に利用される。
切替判定部１３０は、ホスト（インターネット６０上のサーバ装置など）と通信中のアプリケーション（ａｐｐ１１１～１１３）の通信特性に基づいて、通信に必要となるトラフィック特性を考慮し、ネットワークスライスを選択する。例えば、切替判定部１３０は、ネットワークスライス制御部１２５からネットワークスライスごとの通信状況を示す遅延やスループットを取得する。切替判定部１３０は、ネットワークスライスごとの遅延やスループットに基づいて、ホストと通信中のアプリケーション（ａｐｐ１１１～１１３）の通信特性に応じたネットワークスライスを選択し、切替指示を通信切替部１２４に送る。
例えば、切替判定部１３０は、無線ＬＡＮネットワークをセルラーネットワークに切り替える際、アプリケーションの通信特性に応じたネットワークスライスの切替を実行できる。すなわち、切替判定部１３０は、無線ＬＡＮネットワーク、低遅延通信用ネットワークスライス、並びに大容量通信用ネットワークスライスといった特性の異なる３つの通信ネットワークの切替を実行できる。なお、切替判定部１３０は、セルラーネットワークへの切替後に、ネットワークスライスごとの遅延やスループットに基づいて、ホストと通信中のアプリケーションの通信特性に応じて、柔軟にネットワークスライスの切替を行ってもよい。
通信切替部１２４は、切替判定部１３０からの切替指示に従って、切替判定部１３０により選択されたセルラーネットワークへの切替を実行する。さらに、通信切替部１２４は、切替判定部１３０により選択されたネットワークスライスへの切替指示をネットワークスライス制御部１２５に送出する。
［３－２．第３の実施形態に係る通信装置の切替処理の手順］
図９を用いて、本開示の第３の実施形態に係る通信装置の切替処理の手順を説明する。図９は、本開示の第３の実施形態に係る通信装置の切替処理の流れを示すフローチャートである。図９に示す処理は、主に、通信切替部１２４及び切替判定部１３０により実行される。図９に示す処理は、無線ＬＡＮネットワークへの接続をトリガーとして、通信装置１０の通信中に繰り返し実行される。
図９に示すように、切替判定部１３０は、無線ＬＡＮネットワークに接続中であるか否かを判定する（ステップＳ３０１）。
切替判定部１３０は、無線ＬＡＮネットワークに接続中であると判定すると（ステップＳ３０１；Ｙｅｓ）、レイヤ２、レイヤ３、レイヤ４及びレイヤ７の各通信統計値を取得する（ステップＳ３０２）。
切替判定部１３０は、レイヤ２、レイヤ３、レイヤ４及びレイヤ７の各通信統計値を学習モデルに入力し、学習モデルから取得されるスコアＳが閾値を上回っているかを判定する（ステップＳ３０３）。
切替判定部１３０は、スコアＳが閾値を上回っていると判定すると（ステップＳ３０３；Ｙｅｓ）、ホスト（インターネット６０におけるサーバなど）と通信中のアプリケーションの通信特性に応じたネットワークスライスを選択する（ステップＳ３０４）。切替判定部１３０は、ネットワークスライス制御部１２５から取得するネットワークスライスごとの遅延やスループットに基づいて、ホストと通信中のアプリケーションの通信特性に応じたアプリケーションの通信特性に応じたネットワークスライスを選択できる。
通信切替部１２４は、切替判定部１３０からの切替指示に従って、切替判定部１３０により選択されたネットワークスライスへの切替指示をネットワークスライス制御部１２５に送出して（ステップＳ３０５）、図９に示す処理を終了する。
上記ステップＳ３０３において、切替判定部１３０は、スコアＳが閾値を上回っていないと判定すると（ステップＳ３０３；Ｎｏ）、図９に示す処理を終了する。
上記ステップＳ３０１において、切替判定部１３０は、無線ＬＡＮネットワークに接続中ではないと判定すると（ステップＳ３０１；Ｎｏ）、図９に示す処理を終了する。
（４．第４の実施形態）
［４－１．第４の実施形態に係る通信装置の構成］
従来、ネットワークキャリアに与えられたネットワークスライスや通信経路では、ユーザのアプリケーションが要求するネットワーク特性を満足できない場合がある。そこで、アプリケーションが必要とするネットワーク特性を実現するために作られたオーバーレイネットワークをサービス提供者が構築し、アプリケーションに応じて選択できるようにしてもよい。そこで、以下に説明する第４の実施形態では、コアネットワーク５０上に構築された複数のオーバーレイネットワークの切替を制御する例を説明する。
図１０は、本開示の第４の実施形態に係る通信装置の構成を示す図である。図１０に示すように、第４の実施形態に係る通信装置１０は、オーバーレイネットワーク制御部１２６を備える点が上記実施形態に係る通信装置１０とは異なる。
オーバーレイネットワーク制御部１２６は、通信切替部１２４からの指示に従って、複数のオーバーレイネットワークとセルラーネットワークとの接続を制御する。オーバーレイネットワーク制御部１２６は、切替判定部１３０に対し、オーバーレイネットワークの通信状況を示す情報を送る。オーバーレイネットワークの通信状況を示す情報として、オーバーレイネットワークごとの遅延やスループットが例示される。
オーバーレイネットワーク制御部１２６により接続が制御されるオーバーレイネットワークとして、通信先のホスト（インターネット６０上のサーバ装置など）との間で遅延優先のルーティングが設定されたネットワークが例示される。遅延優先のルーティングが設定されたオーバーレイネットワークは、オンラインゲームのように許容遅延が予め定められているアプリケーションとホストとの通信に利用される。
切替判定部１３０は、ホストと通信中のアプリケーション（ａｐｐ１１１～１１３）から取得したネットワーク特性の要求に応じて、アプリケーションの要求を満たすネットワーク特性を備えたオーバーレイネットワークを選択する。例えば、切替判定部１３０は、オーバーレイネットワーク制御部１２６からオーバーレイネットワークごとの通信状況を示す遅延やスループットを取得する。切替判定部１３０は、オーバーレイネットワークごとの遅延やスループットに基づいて、ホストと通信中のアプリケーションからの要求を満たすネットワーク特性を備えたオーバーレイネットワークを選択し、切替指示を通信切替部１２４に送る。
切替判定部１３０は、例えば、無線ＬＡＮネットワークをセルラーネットワークに切り替える際、アプリケーションからの要求を満たすネットワーク特性を備えたオーバーレイネットワークの選択を実行できる。なお、切替判定部１３０は、セルラーネットワークへの切替後に、ホストと通信中のアプリケーションからの要求に応じて、柔軟にオーバーレイネットワークへの切替を行ってもよい。
通信切替部１２４は、切替判定部１３０からの切替指示に従って、切替判定部１３０により選択されたセルラーネットワークへの切替を実行する。さらに、通信切替部１２４は、切替判定部１３０により選択されたオーバーレイネットワークへの切替指示をオーバーレイネットワーク制御部１２６に送出する。
［４－２．第４の実施形態に係る通信装置の切替処理の手順］
図１１を用いて、本開示の第４の実施形態に係る通信装置の切替処理の手順を説明する。図１１は、本開示の第４の実施形態に係る通信装置の切替処理の流れを示すフローチャートである。図１１に示す処理は、主に、通信切替部１２４及び切替判定部１３０により実行される。図１１に示す処理は、無線ＬＡＮネットワークへの接続をトリガーとして、通信装置１０の通信中に繰り返し実行される。
図１１に示すように、切替判定部１３０は、無線ＬＡＮネットワークに接続中であるか否かを判定する（ステップＳ４０１）。
切替判定部１３０は、無線ＬＡＮネットワークに接続中であると判定すると（ステップＳ４０１；Ｙｅｓ）、レイヤ２、レイヤ３、レイヤ４及びレイヤ７の各通信統計値を取得する（ステップＳ４０２）。
切替判定部１３０は、レイヤ２、レイヤ３、レイヤ４及びレイヤ７の各通信統計値を学習モデルに入力し、学習モデルから取得されるスコアＳが閾値を上回っているかを判定する（ステップＳ４０３）。
切替判定部１３０は、スコアＳが閾値を上回っていると判定すると（ステップＳ３０３；Ｙｅｓ）、ホストと通信中のアプリケーションからの要求に応じたネットワーク特性を備えるオーバーレイネットワークを選択する（ステップＳ４０４）。切替判定部１３０は、オーバーレイネットワーク制御部１２６から取得するオーバーレイネットワークごとの遅延やスループットに基づいて、ホストと通信中のアプリケーションからの要求に応じたオーバーレイネットワークを選択できる。
通信切替部１２４は、切替判定部１３０からの切替指示に従って、切替判定部１３０により選択されたオーバーレイネットワークへの切替指示をオーバーレイネットワーク制御部１２６に送出し（ステップＳ４０５）、図１１に示す処理を終了する。
上記ステップＳ４０３において、切替判定部１３０は、スコアＳが閾値を上回っていないと判定すると（ステップＳ４０３；Ｎｏ）、図１１に示す処理を終了する。
上記ステップＳ４０１において、切替判定部１３０は、無線ＬＡＮネットワークに接続中ではないと判定すると（ステップＳ４０１；Ｎｏ）、図１１に示す処理を終了する。
（５．その他）
上記各実施形態において説明した各処理のうち、自動的に行われるものとして説明した処理の全部または一部を手動的に行うこともでき、あるいは、手動的に行われるものとして説明した処理の全部または一部を公知の方法で自動的に行うこともできる。この他、上記文書中や図面中で示した処理手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。例えば、各図に示した各種情報は、図示した情報に限られない。
また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。たとえば、図２に示す通信切替部１２４と切替判定部１３０とが機能的または物理的に統合されていてもよい。
また、切替判定部１３０により実現される処理機能は、通信装置１０に実装されていなくても良く、通信装置１０と通信可能なクラウドサーバ等の外部の情報処理装置に実装されてもよい。このとき、通信装置１０は、クラウドサーバ等に対して通信統計値を送信し、クラウドサーバ等から、無線通信ネットワークの切替の実否を示す判定結果を取得して、無線通信ネットワークの切替を実行できる。
また、上述してきた各実施形態及び変形例は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。
また、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また他の効果があってもよい。
（６．本開示に係る通信装置による効果）
上述のように、本開示に係る通信装置（実施形態における通信装置１０）は、無線通信部（実施形態における無線通信部１２１）と、判定部（実施形態に係る切替判定部１３０）とを備える。無線通信部は、周波数帯及び無線通信方式のうちの少なくとも一方が互いに異なる複数の無線通信ネットワークに選択的に接続して通信する。判定部は、複数の無線通信ネットワークのいずれかを介して行われるレイヤ２、レイヤ３、レイヤ４、及びレイヤ７の通信のうちの少なくともいずれかの１つの通信状況に基づいて、複数の無線通信ネットワークのうち他の無線通信ネットワークへ切り替えるかを判定する。
このように、本開示に係る通信装置は、ユーザの通信のうち、少なくともレイヤ２、レイヤ３、レイヤ４、及びレイヤ７の通信のうちの少なくともいずれかの１つの通信状況に基づいて、他の無線通信ネットワークへの切替を実現できる。このため、できるだけ通信品質の良い通信ネットワークへの切替を実現できる。従来の無線ＬＡＮ通信方式とセルラー通信方式の切替基準は、無線ＬＡＮの信号強度や、無線区間のフレーム送受信のエラー率や遅延などをもとに切替を実施するが、ユーザが通信しているサーバ装置などのホストとの通信路の品質は不明である。そこで、本開示に係る通信装置は、無線区間の通信品質だけでなく、サーバまでの通信品質や、ユーザのアプリケーションでの通信の状況を取得する。これにより、本開示に係る通信装置は、通信ネットワーク全体での通信品質を評価することができ、ユーザのＵＸ（User eXperience：ユーザがサービスを通じて感じられる体験）を改善できる。
また、判定部は、少なくともレイヤ４の通信状況に基づいて、他の無線通信ネットワークへ切り替えるかを判定する。これにより、本開示に係る通信装置は、ユーザの通信のうち、少なくともＴＣＰのプロトコルを用いた通信状況に基づいて、他の無線通信ネットワークへの切替を実現できる。
また、複数の無線通信ネットワークは、無線ＬＡＮ基地局（実施形態における無線ＬＡＮ基地局２０）を介する無線ＬＡＮネットワークと、セルラー通信基地局（実施形態におけるセルラー通信基地局３０）を介するセルラーネットワークとを含む。判定部は、無線ＬＡＮネットワークを介して行われる通信の通信状況に基づいて、無線ＬＡＮネットワークをセルラーネットワークへ切り替えるかを判定する。これにより、本開示に係る通信装置は、無線ＬＡＮネットワークを介した通信状況が悪い場合、セルラーネットワークを優先させることができる。
また、セルラーネットワークは、周波数帯が互いに異なる第１のネットワーク（実施形態において、たとえばＳｕｂ６ネットワーク）と第２のネットワーク（実施形態における、たとえばミリ波ネットワーク）とを含む。判定部は、セルラー通信基地局との間の通信品質に基づいて、無線ＬＡＮネットワークを第１のネットワーク又は第２のネットワークのいずれに切り替えるかを判定する。これにより、本開示に係る通信装置は、切替先とするセルラーネットワークの選択肢を広げることができる。
また、第１のネットワーク及び第２のネットワークは、第５世代の通信規格に準拠した無線通信ネットワークである。これにより、本開示に係る通信装置は、切替先として選択するセルラーネットワークとして第５世代の通信規格に準拠したセルラーネットワークを採用できる。
また、本開示に係る通信装置は、ネットワークスライス制御部（実施形態におけるネットワークスライス制御部１２５）をさらに備える。ネットワークスライス制御部は、セルラー通信基地局を管理する通信事業者の通信ネットワークを仮想的に分割した複数のネットワークスライスとセルラーネットワークとの接続を制御する。判定部は、無線ＬＡＮネットワークをセルラーネットワークに切り替える際、ネットワークスライス制御部から取得される通信状況を示す情報に基づいて、複数のネットワークスライスの中から、アプリケーションの通信特性に応じたネットワークスライスへ切り替えるかを判定する。これにより、本開示に係る通信装置は、無線ＬＡＮネットワークからセルラーネットワークへの切替だけでなく、アプリケーションの通信特性に応じたネットワークスライスの切替も実現できる。
また、本開示に係る通信装置は、オーバーレイネットワーク制御部（実施形態におけるオーバーレイネットワーク制御部１２６）をさらに備える。オーバーレイネットワーク制御部は、セルラー通信基地局を管理する通信事業者の通信ネットワーク上に構築された複数のオーバーレイネットワークとセルラーネットワークとの接続を制御する。判定部は、無線ＬＡＮネットワークをセルラーネットワークに切り替える際、オーバーレイネットワーク制御部から取得される通信状況を示す情報に基づいて、複数のオーバーレイネットワークの中から、アプリケーションからの要求を満たすネットワーク特性を備えたオーバーレイネットワークへ切り替えるかを判定する。これにより、本開示に係る通信装置は、無線ＬＡＮネットワークからセルラーネットワークへの切替だけでなく、アプリケーションからの要求を満たすネットワーク特性を備えたオーバーレイネットワークの切替も実現できる。
また、判定部は、レイヤ２、レイヤ３、レイヤ４、並びにレイヤ７の各々における通信状況を示す通信統計値を取得し、取得した通信統計値に基づいて、前記複数の無線通信ネットワークのうち他の無線通信ネットワークへ切り替えるかを判定する。これにより、本開示に係る通信装置は、無線区間だけではなく、ＩＰやＴＣＰなどの有線区間を含む通信ネットワークの全体に渡ったエンドツーエンドのネットワーク品質を評価できる。
また、判定部は、各通信統計値から無線通信ネットワークの切替を実行すべきか否かの尺度を示すスコアを出力する学習モデルを用いて、複数の無線通信ネットワークのうち他の無線通信ネットワークへ切り替えるかを判定する。これにより、本開示に係る通信装置は、ホスト（ユーザが通信しているサーバ装置など）と通信するユーザのネットワーク品質を評価するための様々な通信統計値から、無線通信ネットワークの切替を実行すべきか否かの尺度を自動的に取得できる。
また、本開示に係る通信装置１０は、判定部による判定結果に基づいて、無線通信ネットワークの切替を実行する切替部（実施形態に係る通信切替部１２４）をさらに備える。これにより、本開示に係る通信装置１０は、既存の切替機能を生かして、無線通信ネットワークの切替を実現できる。
（７．ハードウェア構成）
上述してきた各実施形態に係る通信装置１０による処理は、例えば図１２に示すような構成のコンピュータ１０００によって実現される。以下、本開示の実施形態に係る通信装置１０を例に挙げて説明する。図１２は、本開示に係る通信装置１０の機能を実現するコンピュータ１０００の一例を示すハードウェア構成図である。コンピュータ１０００は、ＣＰＵ１１００、ＲＡＭ１２００、ＲＯＭ（Read Only Memory）１３００、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）１４００、通信インターフェイス１５００、及び入出力インターフェイス１６００を有する。コンピュータ１０００の各部は、バス１０５０によって接続される。
ＣＰＵ１１００は、ＲＯＭ１３００又はＨＤＤ１４００に格納されたプログラムに基づいて動作し、各部の制御を行う。例えば、ＣＰＵ１１００は、ＲＯＭ１３００又はＨＤＤ１４００に格納されたプログラムをＲＡＭ１２００に展開し、各種プログラムに対応した処理を実行する。
ＲＯＭ１３００は、コンピュータ１０００の起動時にＣＰＵ１１００によって実行されるＢＩＯＳ（Basic Input Output System）等のブートプログラムや、コンピュータ１０００のハードウェアに依存するプログラム等を格納する。
ＨＤＤ１４００は、ＣＰＵ１１００によって実行されるプログラム、及び、かかるプログラムによって使用されるデータ等を非一時的に記録する、コンピュータ１０００が読み取り可能な記録媒体である。具体的には、ＨＤＤ１４００は、たとえば図２に示すアプリケーションプログラムａｐｐ１１１～ａｐｐ１１３や、切替判定部１３０により実行される各種処理機能を実現するためのプログラムを記録する記録媒体である。
通信インターフェイス１５００は、コンピュータ１０００が外部ネットワーク１５５０（例えばインターネット）と接続するためのインターフェイスである。例えば、ＣＰＵ１１００は、通信インターフェイス１５００を介して、他の機器からデータを受信したり、ＣＰＵ１１００が生成したデータを他の機器へ送信したりする。
入出力インターフェイス１６００は、入出力デバイス１６５０とコンピュータ１０００とを接続するためのインターフェイスである。例えば、ＣＰＵ１１００は、入出力インターフェイス１６００を介して、キーボードやマウス等の入力デバイスからデータを受信する。また、ＣＰＵ１１００は、入出力インターフェイス１６００を介して、ディスプレイやスピーカーやプリンタ等の出力デバイスにデータを送信する。また、入出力インターフェイス１６００は、所定の記録媒体（メディア）に記録されたプログラム等を読み取るメディアインターフェイスとして機能してもよい。メディアとは、例えばＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＰＤ（Phase change rewritable Disk）等の光学記録媒体、ＭＯ（Magneto-Optical disk）等の光磁気記録媒体、テープ媒体、磁気記録媒体、または半導体メモリ等である。
例えば、コンピュータ１０００が第１の実施形態に係る通信装置１０として機能する場合、コンピュータ１０００のＣＰＵ１１００は、ＲＡＭ１２００上にロードされたプログラム（図５，７，９，１１の処理を実現するためのプログラムなど）を実行する。これにより、通信装置１０により実行される各種処理等の機能が実現される。また、ＨＤＤ１４００には、本開示に係る通信装置１０による処理を実現するためのプログラムや、かかるプログラムの処理に用いられるデータなどが格納される。なお、ＣＰＵ１１００は、プログラムデータ１４５０をＨＤＤ１４００から読み取って実行するが、他の例として、外部ネットワーク１５５０を介して、他の装置からこれらのプログラムを取得してもよい。
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）
周波数帯及び無線通信方式のうちの少なくとも一方が互いに異なる複数の無線通信ネットワークに選択的に接続して通信する無線通信部と、
前記複数の無線通信ネットワークのいずれかを介して行われるレイヤ２、レイヤ３、レイヤ４、及びレイヤ７の通信のうちの少なくともいずれかの１つの通信状況に基づいて、前記複数の無線通信ネットワークのうち他の無線通信ネットワークへ切り替えるかを判定する判定部と、
を備える通信装置。
（２）
前記判定部は、少なくともレイヤ４の通信状況に基づいて、前記他のネットワークへ切り替えるかを判定する
前記（１）に記載の通信装置。
（３）
前記複数の無線通信ネットワークは、
無線ＬＡＮ基地局を介する無線ＬＡＮネットワークと、セルラー通信基地局を介するセルラーネットワークとを含み、
前記判定部は、
前記無線ＬＡＮネットワークを介して行われる通信の前記通信状況に基づいて、前記無線ＬＡＮネットワークを前記セルラーネットワークへ切り替えるかを判定する
前記（２）に記載の通信装置。
（４）
前記セルラーネットワークは、
周波数帯が互いに異なる第１のネットワークと第２のネットワークとを含み、
前記判定部は、
前記セルラー通信基地局との間の通信品質に基づいて、前記無線ＬＡＮネットワークを前記第１のネットワーク又は前記第２のネットワークのいずれに切り替えるかを判定する
前記（２）又は前記（３）に記載の通信装置。
（５）
前記第１のネットワーク及び前記第２のネットワークは、第５世代の通信規格に準拠した無線通信ネットワークである
前記（４）に記載の通信装置。
（６）
前記セルラー通信基地局を管理する通信事業者の通信ネットワークを仮想的に分割した複数のネットワークスライスと前記セルラーネットワークとの接続を制御するネットワークスライス制御部をさらに備え、
前記判定部は、
前記無線ＬＡＮネットワークを前記セルラーネットワークに切り替える際、前記ネットワークスライス制御部から取得される通信状況を示す情報に基づいて、複数のネットワークスライスの中から、アプリケーションの通信特性に応じたネットワークスライスへ切り替えるかを判定する
前記（３）に記載の通信装置。
（７）
前記セルラー通信基地局を管理する通信事業者の通信ネットワーク上に構築された複数のオーバーレイネットワークと前記セルラーネットワークとの接続を制御するオーバーレイネットワーク制御部をさらに備え、
前記判定部は、
前記無線ＬＡＮネットワークを前記セルラーネットワークに切り替える際、前記オーバーレイネットワーク制御部から取得される通信状況を示す情報に基づいて、複数のオーバーレイネットワークの中から、アプリケーションからの要求を満たすネットワーク特性を備えたオーバーレイネットワークへ切り替えるかを判定する
前記（３）に記載の通信装置。
（８）
前記判定部は、
レイヤ２、レイヤ３、レイヤ４並びにレイヤ７の通信状況を示す通信統計値を取得し、取得した通信統計値に基づいて、前記複数の無線通信ネットワークのうち他の無線通信ネットワークへ切り替えるかを判定する
前記（２）に記載の通信装置。
（９）
前記判定部は、
前記各通信統計値から前記無線通信ネットワークの切替を実行すべきか否かの尺度を示すスコアを出力する学習モデルを用いて、前記複数の無線通信ネットワークのうち他の無線通信ネットワークへ切り替えるかを判定する
前記（８）に記載の通信装置。
（１０）
前記判定部による判定結果に基づいて、前記無線通信ネットワークの切替を実行する切替部をさらに備える
前記（１）に記載の通信装置。
（１１）
コンピュータが、
周波数帯及び無線通信方式のうちの少なくとも一方が互いに異なる複数の無線通信ネットワークに選択的に接続して通信し、
前記複数の無線通信ネットワークのいずれかを介して行われるレイヤ２、レイヤ３、レイヤ４、及びレイヤ７の通信のうちの少なくともいずれかの１つの通信状況に基づいて、前記複数の無線通信ネットワークのうち他の無線通信ネットワークへ切り替えるかを判定する
通信方法。
（１２）
コンピュータに、
周波数帯及び無線通信方式のうちの少なくとも一方が互いに異なる複数の無線通信ネットワークに選択的に接続して通信させ、
前記複数の無線通信ネットワークのいずれかを介して行われるレイヤ２、レイヤ３、レイヤ４、及びレイヤ７の通信のうちの少なくともいずれかの１つの通信状況に基づいて、前記複数の無線通信ネットワークのうち他の無線通信ネットワークへ切り替えるかを判定させる
通信プログラム。
１ 通信システム
１０ 通信装置
２０ 無線ＬＡＮ基地局
３０ セルラー通信基地局
４０ バックボーンネットワーク
５０ コアネットワーク
６０ インターネット
１１０ アプリケーション部
１１１，１１２，１１３ ａｐｐ
１２０ 制御部
１２１ 無線通信部
１２２ ＩＰ制御部
１２３ ＴＣＰ制御部
１２４ 通信切替部
１３０ 切替判定部
２２１ セルラー制御部
２２２ 無線ＬＡＮ制御部
２３１ Ｓｕｂ６制御部
２３２ ミリ波制御部

Claims (10)

  1. 周波数帯及び無線通信方式のうちの少なくとも一方が互いに異なる複数の無線通信ネットワークに選択的に接続して通信する無線通信部と、
    前記複数の無線通信ネットワークのいずれかを介して行われるレイヤ２、レイヤ３、レイヤ４、及びレイヤ７の通信のうちの少なくともいずれかの１つの通信状況に基づいて、前記複数の無線通信ネットワークのうち他の無線通信ネットワークへ切り替えるかを判定する判定部と、
    セルラー通信基地局を管理する通信事業者の通信ネットワークを仮想的に分割した複数のネットワークスライスと前記セルラー通信基地局を介するセルラーネットワークとの接続を制御するネットワークスライス制御部と
    を備え、
    前記複数の無線通信ネットワークは、
    無線ＬＡＮ基地局を介する無線ＬＡＮネットワークと、前記セルラー通信基地局を介するセルラーネットワークとを含み、
    前記判定部は、
    前記無線ＬＡＮネットワークを前記セルラーネットワークに切り替える際、前記ネットワークスライス制御部から取得される通信状況を示す情報に基づいて、複数のネットワークスライスの中から、アプリケーションの通信特性に応じたネットワークスライスへ切り替えるかを判定する
    通信装置。
  2. 前記判定部は、少なくともレイヤ４の通信状況に基づいて、前記他の無線通信ネットワークへ切り替えるかを判定する請求項１に記載の通信装置。
  3. 前記判定部は、
    前記無線ＬＡＮネットワークを介して行われる通信の前記通信状況に基づいて、前記無線ＬＡＮネットワークを前記セルラーネットワークへ切り替えるかを判定する請求項２に記載の通信装置。
  4. 前記セルラーネットワークは、
    周波数帯が互いに異なる第１のネットワークと第２のネットワークとを含み、
    前記判定部は、
    前記セルラー通信基地局との間の通信品質に基づいて、前記無線ＬＡＮネットワークを前記第１のネットワーク又は前記第２のネットワークのいずれに切り替えるかを判定する請求項３に記載の通信装置。
  5. 前記第１のネットワーク及び前記第２のネットワークは、第５世代の通信規格に準拠した無線通信ネットワークである請求項４に記載の通信装置。
  6. 周波数帯及び無線通信方式のうちの少なくとも一方が互いに異なる複数の無線通信ネットワークに選択的に接続して通信する無線通信部と、
    前記複数の無線通信ネットワークのいずれかを介して行われるレイヤ２、レイヤ３、レイヤ４、及びレイヤ７の通信のうちの少なくともいずれかの１つの通信状況に基づいて、前記複数の無線通信ネットワークのうち他の無線通信ネットワークへ切り替えるかを判定する判定部と、
    セルラー通信基地局を管理する通信事業者の通信ネットワーク上に構築された複数のオーバーレイネットワークと前記セルラー通信基地局を介するセルラーネットワークとの接続を制御するオーバーレイネットワーク制御部とを備え、
    前記複数の無線通信ネットワークは、
    無線ＬＡＮ基地局を介する無線ＬＡＮネットワークと、前記セルラー通信基地局を介するセルラーネットワークとを含み、
    前記判定部は、
    前記無線ＬＡＮネットワークを前記セルラーネットワークに切り替える際、前記オーバーレイネットワーク制御部から取得される通信状況を示す情報に基づいて、複数のオーバーレイネットワークの中から、アプリケーションからの要求を満たすネットワーク特性を備えたオーバーレイネットワークへ切り替えるかを判定する通信装置。
  7. 前記判定部は、
    レイヤ２、レイヤ３、レイヤ４並びにレイヤ７の通信状況を示す通信統計値を取得し、取得した各通信統計値に基づいて、前記複数の無線通信ネットワークのうち他の無線通信ネットワークへ切り替えるかを判定する請求項１または６に記載の通信装置。
  8. 前記判定部による判定結果に基づいて、前記無線通信ネットワークの切替を実行する切替部をさらに備える請求項１または６に記載の通信装置。
  9. コンピュータが、
    周波数帯及び無線通信方式のうちの少なくとも一方が互いに異なる複数の無線通信ネットワークに選択的に接続して通信し、
    前記複数の無線通信ネットワークのいずれかを介して行われるレイヤ２、レイヤ３、レイヤ４、及びレイヤ７の通信のうちの少なくともいずれかの１つの通信状況に基づいて、前記複数の無線通信ネットワークのうち他の無線通信ネットワークへ切り替えるかを判定し、
    セルラー通信基地局を管理する通信事業者の通信ネットワークを仮想的に分割した複数のネットワークスライスと前記セルラー通信基地局を介するセルラーネットワークとの接続を制御し、
    前記複数の無線通信ネットワークは、
    無線ＬＡＮ基地局を介する無線ＬＡＮネットワークと、前記セルラー通信基地局を介するセルラーネットワークとを含み、
    前記無線ＬＡＮネットワークを前記セルラーネットワークに切り替える際、通信状況を示す情報に基づいて、複数のネットワークスライスの中から、アプリケーションの通信特性に応じたネットワークスライスへ切り替えるかを判定する
    通信方法。
  10. コンピュータに、
    周波数帯及び無線通信方式のうちの少なくとも一方が互いに異なる複数の無線通信ネットワークに選択的に接続して通信させ、
    前記複数の無線通信ネットワークのいずれかを介して行われるレイヤ２、レイヤ３、レイヤ４、及びレイヤ７の通信のうちの少なくともいずれかの１つの通信状況に基づいて、前記複数の無線通信ネットワークのうち他の無線通信ネットワークへ切り替えるかを判定させ、
    セルラー通信基地局を管理する通信事業者の通信ネットワークを仮想的に分割した複数のネットワークスライスと前記セルラー通信基地局を介するセルラーネットワークとの接続を制御し、
    前記複数の無線通信ネットワークは、
    無線ＬＡＮ基地局を介する無線ＬＡＮネットワークと、前記セルラー通信基地局を介するセルラーネットワークとを含み、
    前記無線ＬＡＮネットワークを前記セルラーネットワークに切り替える際、通信状況を示す情報に基づいて、複数のネットワークスライスの中から、アプリケーションの通信特性に応じたネットワークスライスへ切り替えるかを判定させる
    通信プログラム。
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