JPWO2007063901A1 - Wireless communication system and wireless communication method - Google Patents
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Abstract
モバイル環境におけるユーザの移動に伴う通信状況の変化に応じた伝送路の切替とアプリケーションの切替えを連動させた通信システムと通信方法を提供する。ユーザの移動に伴う通信状況の変化を常に監視し、伝送路の状態変化に伴い、伝送路を切替える。その際に、自端末と通信相手端末間の伝送路状態を取得し、アプリケーション毎の優先基準と比較することで、アプリケーションに適した伝送路を選択可能となり、同時に伝送路に適したコンテンツに変更することで、通信状況に応じたサービスの提供を可能とする。Provided is a communication system and a communication method in which transmission path switching and application switching are linked in response to a change in communication status accompanying movement of a user in a mobile environment. Changes in the communication status associated with the movement of the user are constantly monitored, and the transmission path is switched as the transmission path changes. At that time, it is possible to select the transmission path suitable for the application by acquiring the transmission path status between the own terminal and the communication partner terminal and comparing it with the priority standard for each application, and at the same time change to the content suitable for the transmission path. By doing so, it is possible to provide a service according to the communication status.
Description
本発明は、複数の無線通信手段を有する通信端末によるモバイルネットワークシステムに使用され、複数のネットワークを介して通信を行う通信プログラム、会話型やストリーミング型のアプリケーションサービスをユーザに提供する無線通信システム及び無線通信方法に関する。 The present invention is used in a mobile network system by a communication terminal having a plurality of wireless communication means, a communication program for performing communication via a plurality of networks, a wireless communication system for providing users with conversational and streaming application services, and The present invention relates to a wireless communication method.
近年の無線技術の進歩に伴い、様々な無線通信方式でのインターネットへの接続が普及し、無線の利点を生かして移動環境でのモバイル通信環境が提供されるようになりつつある。また、携帯端末についても高機能化が進み、1つの端末装置で複数のネットワーク(例えば、無線LAN(Local Area Network)、有線LAN、携帯電話、PHS(Personal Handy-phone System等)に接続することができるようになってきている。これにより、1つの端末装置で複数の種類のネットワークに接続することが可能となり、使用の都度、最適な通信環境を選択して通信を行うことが可能になってきている。 With recent advances in wireless technology, connection to the Internet using various wireless communication methods has become widespread, and mobile communication environments in mobile environments have been provided by taking advantage of wireless. In addition, as mobile terminals become more sophisticated, a single terminal device can be connected to multiple networks (for example, a wireless local area network (LAN), a wired LAN, a mobile phone, a PHS (Personal Handy-phone System, etc.). As a result, it is possible to connect to a plurality of types of networks with a single terminal device, and it is possible to perform communication by selecting an optimum communication environment each time it is used. It is coming.
さらに、異なるネットワーク間で継続して無線通信を行うことを可能とする技術(Mobile IPv6、Lin6等)の登場により、使用の都度、最適な通信環境を選択して通信の切替え時に、途切れなくサービスを受けることが可能となりつつある。また、無線通信を行うネットワークの切替えに伴う通信状態の変動に応じて、受信するデータの品質を変更する技術も提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In addition, with the advent of technologies (Mobile IPv6, Lin6, etc.) that enable continuous wireless communication between different networks, services are seamlessly selected when communication is switched by selecting the optimal communication environment each time it is used. It is becoming possible to receive. In addition, a technique has been proposed in which the quality of received data is changed in accordance with a change in communication state accompanying switching of a network that performs wireless communication (see, for example, Patent Document 1).
一方、無線で移動しながらのデータ通信は、移動にともなって電波強度が変化したり、通信が途切れたり、異なる無線ネットワークに移動すると伝送帯域幅が大幅に変化したり不安定である。そこで、こういった下位層の情報を上位層に通知する手段を提供することで、ネットワークの切替えの制御やデータの品質の制御を行う方法が提案されている(特許文献2参照) On the other hand, data communication while moving wirelessly is unstable or unstable when the radio wave intensity changes with the movement, communication is interrupted, or when moving to a different wireless network. Therefore, a method has been proposed in which network switching control and data quality control are performed by providing means for notifying the upper layer of such lower layer information (see Patent Document 2).
また、通信端末間のEnd−to−Endの帯域幅、利用可能帯域幅、及び利用を推定することも可能である。例えば、経路上の各ルータに対してICMP(Internet Control Message Protocol)タイムスタンプ要求を送信し、得られたタイムスタンプ値の差をもとにQoS(Quality of Service)を推定する方法が提案されている(特許文献3参照)。
しかしながら、上記特許文献1に開示されている技術では、ネットワークの切替えの制御を行う際の通信状態(通信端末間の伝送路状態)を、全ての通信可能なネットワークインタフェースに対して動的に取得することは考慮されていない。このため、実際の通信状態によっては、再びネットワークの切替えが必要となるケースが考えられる。また、使用するアプリケーションによって、優先基準となるパラメータが異なる場合がある。例えば、映像ストリーミングの場合では使用できる帯域幅は広ければ広いほど良く、VoIP(Voice over Internet Protocol)については、RTT(Round Trip Time)に対する優先度が高く、帯域についてはある程度確保できれば良いというように、アプリケーションによって優先順位を決めるためのパラメータに対する要求が異なることが想定される。
However, in the technique disclosed in
また、上記特許文献2に開示されている技術では、無線ネットワークでの通信状況に関する情報(電波強度、変調方式、無線の混雑状況、ネットワークプレフィックス、受信バッファサイズ等)を取得することは可能である。しかし、ラスト1ホップ以外の部分がボトルネックとなるようなネットワーク環境が混在することが想定されるネットワークでは、通信端末間のEnd−to−Endの伝送路情報を取得する必要がある。上記のような伝送路の例としては、近年各家庭に普及しつつあるADSLサービスでの無線LANの使用に代表されるものが挙げられる。
In addition, with the technique disclosed in
このような伝送路では、経路の途中にあるADSL部分が伝送路帯域のボトルネックとなる可能性がある。さらに、ADSL、高速無線通信(FOMA、CDMA2000等)等の上り/下りの帯域が非対称である伝送路を使用する場合がある。この場合は、上り/下りで伝送路状態が異なることがあり、双方向通信を考慮に入れた場合には、上りと下りで使用する伝送路に異なるものを選択することも必要となっている。 In such a transmission path, the ADSL part in the middle of the path may become a bottleneck of the transmission path band. Furthermore, there are cases in which a transmission path such as ADSL or high-speed wireless communication (FOMA, CDMA2000, etc.) having an asymmetric upstream / downstream band is used. In this case, the transmission path state may be different between uplink / downlink, and when bidirectional communication is taken into consideration, it is necessary to select different transmission paths for uplink and downlink. .
また、特許文献3に開示されている技術では、End−to−Endの伝送路状態を推定するには、大量のプローブパケットを送信してその結果を統計的に処理する必要があり、伝送路状態を推定するために多大な時間を必要とする。一般的にEnd−to−Endの伝送路状態を推定するためには多大な時間を要することが知られており、通信開始時に各々の伝送路に対してEnd−to−Endの伝送路状態を推定してから伝送路を選択するのでは、ユーザが通信要求をしてから実際に通信が開始するまでに多大なタイムラグが発生することが予想される。
本発明は、上述した種々の課題を効率的に解決するための無線通信システム及び無線通信方法を提供するものである。Further, in the technique disclosed in
The present invention provides a wireless communication system and a wireless communication method for efficiently solving the various problems described above.
本発明の無線通信システムは、複数の伝送路に接続可能なネットワークインタフェースを備えた通信端末が、複数の伝送路を利用する通信システムで、複数のネットワークインタフェースのうち通信可能なネットワークインタフェースを検知し、複数のネットワークインタフェースの所定の属性に関するネットワークインタフェース情報を取得し、通信可能なネットワークインタフェースと通信相手の通信可能なネットワークインタフェースとの間に存在する伝送路リストを作成して、ネットワークインタフェース情報を伝送路リストに対応付けし、伝送路リストに対応する伝送路の状態に関する伝送路情報としてボトルネック物理帯域幅、クロストラフィック、帯域の変動率、帯域の偏差率の少なくとも1つを取得し、伝送路の優先度を伝送路情報及びデータ通信を行うアプリケーションプログラム毎に設定された優先規準に基づいて判断し、伝送路を決定し、決定された伝送路を介してデータ通信を行うことを特徴とする。 In the wireless communication system of the present invention, a communication terminal having a network interface connectable to a plurality of transmission paths detects a network interface that can communicate among a plurality of network interfaces in a communication system that uses the plurality of transmission paths. Acquire network interface information related to predetermined attributes of multiple network interfaces, create a transmission path list that exists between the network interface that can communicate and the network interface that can communicate with the communication partner, and transmit the network interface information Corresponding to the path list, and acquiring at least one of the bottleneck physical bandwidth, cross traffic, bandwidth variation rate, bandwidth deviation rate as the transmission path information relating to the status of the transmission path corresponding to the transmission path list, Communicate the priority of It determined based on the set priority criteria for each application program for road information and data communications, to determine the transmission path, and performs data communication via a transmission path which is determined.
前記ボトルネック物理帯域幅は、送信端末から受信端末に向けて同サイズSのプローブパケットを密接させて送信し、受信端末において前記プローブパケットを受信し、測定されたプローブパケットの受信間隔ΔTからボトルネック物理帯域幅Bを
B=S/ΔT
に基づいて算出する。
また、ボトルネック物理帯域幅を取得する手段において、前記サイズSの対のプローブパケットと、サイズSに比べて小さいサイズS′の対のパケットをプローブパケットとして送信し、受信端末で測定されたサイズSのプローブパケットの遅延時間がΔT′で、サイズS′のプローブパケットの遅延時間がΔT″で、ΔT″>ΔT′である場合は、クロストラフィックが存在すると判断する。The bottleneck physical bandwidth is obtained by closely transmitting a probe packet of the same size S from the transmission terminal to the reception terminal, receiving the probe packet at the reception terminal, and measuring the bottle interval from the measured probe packet reception interval ΔT. Neck physical bandwidth B is B = S / ΔT
Calculate based on
Also, in the means for obtaining the bottleneck physical bandwidth, the pair of probe packets of size S and the pair of packets of size S ′ smaller than size S are transmitted as probe packets, and the size measured at the receiving terminal If the delay time of the probe packet of S is ΔT ′, the delay time of the probe packet of size S ′ is ΔT ″, and ΔT ″> ΔT ′, it is determined that cross traffic exists.
また、ボトルネック物理帯域幅を取得する手段からn個の測定結果が得られた場合に、得られた測定結果の標準偏差と相加平均から帯域の変動率CVを
「CV=標準偏差/相加平均×100」に基づいて算出する。
さらに、ボトルネック物理帯域幅を取得する手段から得られたボトルネック帯域幅がBWTである場合に、測定された伝送路の送信側のネットワークインタフェースの上り方向の伝送路速度と受信側のネットワークインタフェースの下り方向の伝送速度のうちの小さい方の値をZとすると、帯域の偏差率BWσを
「BWσ(%)=|BWT−Z|/Z」に基づいて算出する。In addition, when n measurement results are obtained from the means for obtaining the bottleneck physical bandwidth, the bandwidth variation rate CV is calculated as “CV = standard deviation / phase from the standard deviation and arithmetic mean of the obtained measurement results. Calculated based on "arithmetic average x 100".
Further, when the bottleneck bandwidth obtained from the means for obtaining the bottleneck physical bandwidth is BWT, the transmission path speed in the upstream direction of the network interface on the transmission side of the measured transmission path and the network interface on the reception side If the smaller value of the downstream transmission rates is Z, the band deviation rate BWσ is calculated based on “BWσ (%) = | BWT−Z | / Z”.
伝送路情報には、複数のネットワークインタフェースが接続されたネットワークと通信相手との間のボトルネック物理帯域幅、可用帯域幅、RTT、通信コスト、クロストラフィックの有無、帯域の変動率、帯域の偏差率、伝送路のQoSのサポートの有無等が含まれる。伝送路の優先度の決定は、伝送路の決定毎に行われ、また、データ通信を行うアプリケーションプログラム毎に設定された優先基準に基づいて判断される。なお、上り/下りの伝送路特性が異なる非対称通信ネットワークが含まれる場合には、優先基準によって上り/下りで異なる伝送路を選択できる。要求帯域幅が優先基準に使用される場合は、要求帯域幅はアプリケーションプログラム毎に複数設定される。 The transmission path information includes a bottleneck physical bandwidth, usable bandwidth, RTT, communication cost, presence / absence of cross traffic, bandwidth fluctuation rate, bandwidth deviation between a network to which a plurality of network interfaces are connected and a communication partner. Rate, transmission path QoS support, and the like. The priority of the transmission path is determined every time the transmission path is determined, and is determined based on the priority standard set for each application program that performs data communication. When an asymmetric communication network having different uplink / downlink channel characteristics is included, different uplink / downlink transmission channels can be selected according to priority criteria. When the required bandwidth is used as a priority criterion, a plurality of required bandwidths are set for each application program.
伝送路情報の取得には時間を要するものがあり、そういったものに関しては、測定時間の閾値を設定することでその時点での測定結果(クロストラフィックの有無、電波強度等)と前記のネットワークインタフェース情報や、予めユーザ等によって端末に設定されたネットワークインタフェースの優先度をもとに伝送路の優先度を決定する。
データ通信のデータ種別は、アプリケーションプログラム毎に設定された品質情報と、決定された伝送路に関する伝送路情報を参照して、それらの情報からコンテンツ品質を決定する。また、データ通信後、データ通信中でないネットワークインタフェースの状態や、使用している伝送路の伝送路状態、無線変調方式などが変化したとき、伝送路の優先度を再度判断して最も優先度の高い伝送路に切替える。There are things that take time to acquire transmission path information, and for such things, setting the measurement time threshold value, the measurement results at that time (presence / absence of cross traffic, radio wave intensity, etc.) and the above network interface information Alternatively, the priority of the transmission path is determined based on the priority of the network interface previously set for the terminal by the user or the like.
The data type of the data communication refers to the quality information set for each application program and the transmission path information related to the determined transmission path, and determines the content quality from the information. In addition, after data communication, when the status of the network interface that is not in data communication, the transmission path status of the transmission path being used, the wireless modulation method, etc., change the priority of the transmission path again and determine the highest priority. Switch to a higher transmission path.
本発明によれば、ユーザの移動につれて刻々と変化する通信環境での複数のネットワークインタフェースを備えた移動端末を含むネットワークシステムにおいて、映像や音声などのコミュニケーションを利用したアプリケーションによりデータ通信を行う際に、アプリケーション毎に設定された優先基準もしくはユーザの嗜好にあわせて伝送路を選択することが可能となる。併せて、ネットワーク情報に合わせた品質のコンテンツを選択することで、通信端末の存在する場所に応じた品質のサービスを提供することが可能となる。 According to the present invention, in a network system including a mobile terminal having a plurality of network interfaces in a communication environment that changes every moment as a user moves, when data communication is performed by an application using communication such as video and audio. The transmission path can be selected according to the priority standard set for each application or the user's preference. At the same time, it is possible to provide a quality service according to the location where the communication terminal exists by selecting content of quality matching the network information.
また、データ通信開始時に即座に伝送路情報を取得出来ない場合でも、予め端末に設定されている情報やそれまでに取得された情報をもとに選択された伝送路に合わせた品質のサービスを提供することが可能となる。さらに、データ通信中の場合についても、伝送路の通信状況の変化により、伝送路の状態を再度取得し、アプリケーション毎に設定された優先基準もしくはユーザの嗜好に合わせて再度伝送路を選択することで、時々刻々と変化する通信環境においても、通信端末の存在する場所の通信環境に最適な品質でサービスを提供することが可能となる。 In addition, even when transmission line information cannot be acquired immediately at the start of data communication, a quality service tailored to the transmission line selected based on information set in the terminal in advance or information acquired so far It becomes possible to provide. Furthermore, even during data communication, the state of the transmission line is acquired again due to a change in the communication state of the transmission line, and the transmission line is selected again according to the priority standard or user preference set for each application. Thus, even in a communication environment that changes from moment to moment, it is possible to provide a service with a quality that is optimal for the communication environment where the communication terminal exists.
10…通信端末、11…アプリケーション部、12…ユーザ設定部、 13…通信制御部、14…コンテンツ制御部、15…アプリケーション優先基準テーブル、16…品質情報テーブル、17…伝送路制御部、18…伝送路管理部、19…伝送路選択部、20…IP制御部、21…伝送路情報テーブル、22…ネットワークインタフェース情報テーブル、23…伝送路状態管理部、24…ネットワークインタフェース管理部、25…ネットワークインタフェースカード(NIC)、26…自端末、27…通信相手端末、28…ネットワーク。
DESCRIPTION OF
先ず、本発明による無線通信システムが適用される無線ネットワ−クの全体構成と、そのアクセス可能エリアについて、図1,図2により説明する。
図1において、ネットワーク1〜nは、LANやWANなどのネットワークセグメント単位のネットワークであり、例えば、ネットワーク1は複数の無線基地局を、ネットワーク2は複数の無線アクセスポイント(AP)を含むことが出来る。つまり、ネットワーク1〜nのそれぞれは、例えば、公衆の携帯電話網、自営の構内無線LAN、ホットスポット、もしくは家庭内の無線ネットワーク等であり、ここでは、IPベースのネットワークであるとする。これらネットワークセグメント毎のネットワークは、インターネットに代表されるコアネットワークに接続されている。First, the overall configuration of a wireless network to which the wireless communication system according to the present invention is applied and its accessible area will be described with reference to FIGS.
In FIG. 1,
通信端末1〜nは、1対1、あるいは複数端末間で、映像・音声によるコミュニケーション等の通信を行う。例えば、通信端末1が移動して、無線基地局1の電波を受信している状態から無線基地局2の電波を受信する状態に変わっても、無線基地局1と2の間でハンドオーバが行われ、通信端末1は移動前の通信を移動後もそのまま継続して行うことが出来る。無線アクセスポイントAP1の接続範囲から無線アクセスポイントAP2の接続範囲へ移動した場合も同様である。無線アクセスポイント間のハンドオーバでは、認証情報のハンドオーバと併用しても構わない。
The
さらに、通信端末がネットワークセグメント間を移動しても、ネットワーク層でのハンドオーバが行われ、通信を継続して行うことが出来る。例えば、通信端末2が移動して、無線基地局2に接続された状態から無線アクセスポイントAP1に接続された状態に変わったとする。この場合であっても、通信端末2が無線基地局2及び無線アクセスポイントAP1のそれぞれに接続可能なネットワークインタフェースカード(NIC:Network Interface Card)を備えており、後述するIP制御部が、例えば、モバイルIP(IETF:Internet Engineering Task Force)RFC3775に対応したものであれば、アプリケーション部では、異なるネットワークに移動したことに関わらずに、通信処理を継続することができる。
Furthermore, even if the communication terminal moves between network segments, handover at the network layer is performed and communication can be continued. For example, it is assumed that the
ネットワークセグメント間のハンドオーバについては、IP制御部がLin6(IETF Draft-Teraoka-ipng-Lin6-01)に対応したもの、通信制御部がセッションを維持しながらのハンドオーバに対応したものや同様の機能を実現する技術であっても構わない。また、ネットワークセグメント間の移動については、無線アクセスポイントAP1と無線アクセスポイントAP2が異なるネットワークセグメントで構成されている場合でも、前述したようなハンドオーバ技術を用いることで、上記無線アクセスポイント間のハンドオーバ時にも継続して通信を行うことが可能となる。 For handover between network segments, the IP control unit supports Lin6 (IETF Draft-Teraoka-ipng-Lin6-01), the communication control unit supports the handover while maintaining the session, and similar functions. It may be a technology to be realized. As for movement between network segments, even when the wireless access point AP1 and the wireless access point AP2 are configured with different network segments, the handover technique as described above is used to perform handover between the wireless access points. It is possible to continue communication.
図2は、無線基地局、無線アクセスポイントと対応するアクセス可能エリアの概念図である。図2において、ネットワーク1〜3はLANやWANなどのネットワークセグメント単位のネットワークであり、携帯基地局1はネットワーク1に、無線AP2はネットワーク2に、PHS基地局3はネットワーク3に接続されている。これらネットワークセグメント毎のネットワークは、IPベースのネットワークであり、図1と同様に各々コアネットワークに接続されている。
FIG. 2 is a conceptual diagram of an accessible area corresponding to a wireless base station and a wireless access point. In FIG. 2,
それぞれのアクセス可能エリアについては、携帯基地局1は携帯エリア1に、無線AP2は無線LANエリア2に、PHS基地局3はPHSエリア3に対応しており、各々のエリア内にいる場合に、通信端末1は各々の無線通信方式で通信可能となる。通信端末1は、携帯基地局1及び無線AP2及びPHS基地局3に接続可能なNICを備えており、無線LANエリア2では携帯基地局1、無線AP2、PHS基地局3を経由してそれぞれネットワーク1〜3に接続可能である。
For each accessible area, the
同様に携帯・PHSエリア4では、携帯基地局1及びPHS基地局3を経由してそれぞれネットワーク1及び3に接続可能で、前述したとおり携帯エリア1から携帯・PHSエリア4を除いたエリアでは、携帯基地局1を経由してネットワーク1にのみ接続可能である。PHSエリア3から携帯・PHSエリア4を除いたエリアでは、PHS基地局3を経由してネットワーク3にのみ接続可能となる。例えば、通信端末1が移動して無線LANエリア2で無線AP2経由でネットワーク2に接続している状態から携帯・PHSエリア4に移動してPHS基地局3経由でネットワーク3に接続する場合には、ネットワークセグメント間の移動になるので、前述のモバイルIP等の技術を適用することで通信を継続することが可能となる。
Similarly, in the mobile /
通信端末1で使用しているアプリケーションによってネットワーク1の方が適していると選択された場合は、携帯基地局1経由でネットワーク1に接続することも可能である。同様にして携帯・PHSエリア4でPHS基地局3経由でネットワーク3に接続している状態から携帯基地局1にのみ接続可能な携帯エリア1に移動した場合や携帯・PHSエリア4で携帯基地局1経由でネットワーク1に接続している状態からPHS基地局3にのみ接続可能なPHSエリア3に移動した場合も、前述のモバイルIP等の技術を適用することで通信を継続することが可能である。
When it is selected that the
また、無線LANエリア2では、携帯基地局1、無線AP2、PHS基地局3経由でネットワーク1〜3に接続可能なので、使用しているアプリケーションによって適したネットワークが選択される。ここでは、無線通信方式として携帯、PHS無線LANについて挙げているが、近距離通信であるブルートゥース(Bluetooth)や広帯域の携帯通信方式であるIMT(International Mobile Telecommunication)−2000等のIPベースのネットワークを提供できるものであれば、無線通信方式については、いずれの方式を使用しても構わない。
Further, in the
なお、通信の形態として、1)送信側が移動する通信端末で、受信側が固定に接続される通信端末である場合、2)送信側が固定に接続された通信端末で、受信側が移動する通信端末である場合、3)通信の送信側と受信側の双方が、移動する通信端末(通信端末1や2)である場合、がある。これらの場合において、送信側及び受信側の通信端末に本発明を適用することで、伝送路の切替えに応じたアプリケーションの制御を行うことができる。
In addition, as a form of communication, 1) When the transmission side is a communication terminal that moves and the reception side is a communication terminal that is fixedly connected, 2) When the transmission side is a fixedly connected communication terminal and the communication side that the reception side moves In some cases, 3) there are cases where both the transmission side and the reception side of communication are mobile communication terminals (
次に本発明による実施の形態を説明する。図3は本発明における通信端末の内部構成例を示す機能ブロック図、図4は通信開始時の動作シーケンスを示す図、図5はネットワークインタフェースカードの通信状態が変化したときの動作シーケンスを示す図である。
図中、10は通信端末、11はアプリケーション部、12はユーザ設定部、13は通信制御部、14はコンテンツ制御部、15はアプリケーション優先基準テーブル、16は品質情報テーブル、17は伝送路制御部、18は伝送路管理部、19は伝送路選択部、20はIP制御部、21は伝送路情報テーブル、22はネットワークインタフェース情報テーブル、23は伝送路状態管理部、24はネットワークインタフェース管理部、25はネットワークインタフェースカード(NIC)、26は自端末、27は通信相手端末、28はネットワークを示す。Next, an embodiment according to the present invention will be described. FIG. 3 is a functional block diagram showing an internal configuration example of the communication terminal according to the present invention, FIG. 4 is a diagram showing an operation sequence at the start of communication, and FIG. 5 is a diagram showing an operation sequence when the communication state of the network interface card is changed. It is.
In the figure, 10 is a communication terminal, 11 is an application unit, 12 is a user setting unit, 13 is a communication control unit, 14 is a content control unit, 15 is an application priority reference table, 16 is a quality information table, and 17 is a transmission path control unit. , 18 is a transmission path manager, 19 is a transmission path selector, 20 is an IP controller, 21 is a transmission path information table, 22 is a network interface information table, 23 is a transmission path status manager, 24 is a network interface manager,
本発明の無線通信システムで使用される通信端末10は、実際の通信データの送受信及び処理を行うアプリケーション部11と、ネットワークインタフェースカード25及び伝送路の状態管理及び制御を行う伝送路制御部17とで構成される。なお、この通信端末10は、携帯型電話端末でも、無線ネットワークに接続可能なPDA(Personal Digital Assistance)やパソコンでも、複数の無線通信手段を備えた端末であれば良い。
The
アプリケーション部11は、アプリケーションプログラムに含まれ、ユーザからのサービス開始要求を受け、そのサービス定義情報及びアプリケーション優先基準テーブル15を基に伝送路制御部17に対してアプリケーション要求情報を送信する。伝送路制御部17は、アプリケーションプログラムに含まれるか、もしくは、アプリケーションプログラムにより利用されるものである。この伝送路制御部17は、アプリケーション部11からのアプリケーション要求情報を受けて、アプリケーション部11からのアプリケーション要求情報とネットワークインタフェース管理部24により得られたネットワークインタフェース情報及び伝送路状態管理部23により得られた伝送路情報を基に伝送路選択部19により伝送路を決定する。
The application unit 11 is included in the application program, receives a service start request from the user, and transmits application request information to the transmission path control
さらに、伝送路選択部19は、選択された伝送路に関する情報をアプリケーション部11に回答する。その情報を受けてコンテンツ制御部14では品質情報テーブル16を参照してコンテンツを決定し、通信制御部13によりデータの送受信を行うことでサービスの提供を行う。なお、通信端末の各部は、ハードウエア、ソフトウエア、これらの組合わせのいずれにより実現しても構わない。
Further, the transmission
次に上述した通信端末の各部についてより詳細に説明する。ネットワークインタフェース管理部24は、通信端末10に備えられたネットワークインタフェースカード(以下、NICという)25の管理、及び状態の監視を行う。ネットワークインタフェース管理部24は、NIC25に関して取得した情報(例えば、伝送速度(規格値)、料金、IPアドレス、通信カード規格、MTU(Max Transfer Unit)等)をネットワークインタフェース情報テーブル22に登録する。
Next, each part of the communication terminal described above will be described in more detail. The network
通信端末10に新たにNICが追加された場合や、取り外された場合及び使用可能/使用不可能になった場合の状態を監視し、常時ネットワークインタフェース情報テーブル22を更新する。ネットワークインタフェース情報テーブル22の例を、図6に示す。ネットワークインタフェース管理部24では、前記NICの状態が変化する度に図6に記載されている項目をNICのデバイス情報から取得する。
The network interface information table 22 is constantly updated by monitoring the state when a NIC is newly added to the
伝送路状態管理部23は、ネットワークインタフェース管理部24で取得されたNIC情報を基に通信相手との間で利用可能となる伝送路(パス)を検出する。さらに検出された伝送路各々に対して伝送路状態(例えば、ボトルネック物理帯域幅、可用帯域幅、RTT遅延差、パケットロス率、クロストラフィックの有無、帯域の変動率、帯域の偏差率等)を取得し、伝送路情報テーブル21に登録する。また、NIC情報が更新された場合には、その度にパスの検出を行い伝送路情報を取得する。ただし前記処理の場合は更新されたパスのみ新たに伝送路情報を取得しても構わない。
The transmission path
伝送路管理部18は、上記伝送路状態管理部23で取得された伝送路情報とアプリケーション部11から受け取ったアプリケーション要求情報(例えば、要求帯域、要求遅延、料金、優先伝送路等)から、アプリケーションに最適な伝送路を選択する。選択結果としては、アプリケーションに最適な伝送路を一つ選択しても伝送路の優先順位を求めて通信相手に選択してもらうのでも構わない。伝送路選択後、選択された伝送路の伝送路状態(帯域幅、遅延、パケットロス率、料金・・・等)をアプリケーション部11に回答する。
The transmission
コンテンツ制御部14は、伝送路管理部18より回答された伝送路状態を基に品質情報テーブル16を参照して、送受信可能なコンテンツ種別を選択する。ここでのコンテンツ種別とは、例えば、映像ストリーミングでは映像・音声のビットレート、コーデックの種類、画角、フレームレート等を、VoIP(Voice over Internet Protocol)ではコーデックの種類を指す。
The
通信制御部13は、上記で選択されたコンテンツ種別のデータを送受信するように通信相手とネゴシエーションした後に、サービスの提供を開始する。また、通信相手とのアプリケーション情報(待ち受けポート番号、使用可能コーデック種別等)の送受信も行う。前記情報を送受信することでアプリケーションプログラムで提供可能なサービス品質を共通化することが可能となる。
The
ユーザ設定部12は、ユーザが通信端末の設定やアプリケーション優先基準テーブル15の設定及び操作を行う入出力部である。このユーザ設定部12は、画面やボタン、マウス等で構成され、アプリケーション部11の機能は、ユーザから指定されるコマンドの実行からも制御される。
The
IP制御部20は、IPネットワーク(図1,2)にデータを伝送するために必要なアドレス情報などを設定し、作成されたデータを、NIC25を介して実際のネットワークへ送受信する。通信端末10は、ネットワークに接続され、ネットワークとの接続を維持したまま移動することが可能である。
The
上述した通信端末10において、通信端末の起動時には、ネットワークインタフェース管理部24により、複数のネットワークインタフェースの属性に関する情報(例えば、通信カード名、伝送速度、電波強度、リンクの状態、変調方式等)を取得する。同時に通信可能なネットワークインタフェースを検出し、ネットワークインタフェース情報テーブル22に登録する。前記ネットワークインタフェースの検出方法としては、電波強度と閾値との比較による判断、リンクの状態の変化等が挙げられる。
In the
通信端末10の起動後は、ネットワークインタフェース管理部24がネットワークインタフェースの追加/削除及び通信可・不可を監視することで状態が変化したことを検知し、逐一ネットワークインタフェース情報テーブル22を更新する。アプリケーションの通信開始時には、通信端末10は通信相手と利用可能なコンテンツ情報を通知し合うことで利用可能なコンテンツの情報を取得し、前記情報を品質情報テーブル16に登録し、予め設定されたアプリケーションの優先基準(要求帯域幅、最低要求帯域幅、許容遅延等)の情報と共にアプリケーション優先基準テーブル15に登録する。
After the
次に、ネットワークインタフェース情報テーブル22を参照して、通信可能なNICの情報を通信相手に送信する。受信した通信端末では、送信されたNICの情報と自端末のネットワークインタフェース情報テーブル22を参照して、通信端末間に存在する伝送路(パス)を抽出する。この時点で、取得された伝送路情報(例えば、クロストラフィックの有無、帯域の変動率、帯域の偏差率、QoSのサポートの有無)を伝送路情報テーブル21に登録し、伝送路情報テーブル21の情報及びネットワークインタフェース情報テーブル22の情報をもとにアプリケーション優先基準テーブル15でフィルタリングすることでアプリケーションプログラムが通信を開始するパスを選択する。 Next, with reference to the network interface information table 22, information on communicable NICs is transmitted to the communication partner. The received communication terminal refers to the transmitted NIC information and the network interface information table 22 of its own terminal, and extracts a transmission path (path) existing between the communication terminals. At this time, the acquired transmission path information (for example, presence / absence of cross traffic, band fluctuation rate, band deviation rate, QoS support / not support) is registered in the transmission path information table 21, and the transmission path information table 21 Based on the information and the information in the network interface information table 22, the application priority criteria table 15 filters the application program to select a path for starting communication.
伝送路が選択されると、伝送路選択部19は、伝送路情報テーブル21を参照して選択された伝送路の伝送路情報をコンテンツ制御部14に送信する。コンテンツ制御部14では、受け取った伝送路情報をもとに品質情報テーブル16からコンテンツ品質を決定する。通信制御部13では、決定されたコンテンツの送受信を開始し、同時にIP制御部20は、伝送路選択部19により選択された伝送路に切替えを行う。前述した処理を行うことで、詳細な伝送路状態の測定前に、ある程度の情報から選択された伝送路を利用してデータ通信を行うことが可能となる。なお、上記処理と平行して、抽出されたパスに対して各々の伝送路情報(ボトルネック帯域幅やRTT遅延差等)を段階的に順次取得し、各々の伝送路情報テーブル21に登録する。
When a transmission path is selected, the transmission
伝送路選択部19では、伝送路情報テーブル21のデータをアプリケーション優先基準テーブル15でフィルタリングすることで、アプリケーションの要求に最適な伝送路が選択される。例えば、アプリケーションとして映像ストリーミングが起動された場合は、帯域が優先基準として設定されるので、最も帯域の広い伝送路が選択される。この時、優先基準によって上り/下りの伝送路が異なるNICを選択することも可能である。また、伝送路選択部19では、1つの伝送路を選択するのではなく、伝送路に対して相対的な優先順位をもたせて通信相手に優先順位を通知して、通信相手に伝送路を決定させることも可能である。
The transmission
この時に選択された伝送路が、現在使用している伝送路の状態よりもユーザからの要求に近い場合は、選択された伝送路に切替えても構わない。すなわち、段階的に取得した伝送路状態毎に決定された伝送路が、通信中の伝送路と異なる場合には、新しく決定された伝送路に切替える。この場合には、再度、伝送路情報テーブル21を参照して選択された伝送路の伝送路情報をコンテンツ制御部14に送信する。しかし、決定された伝送路が通信中の伝送路と異なる場合でも、現在使用している伝送路の状態よりもユーザからの要求に遠い場合、若しくは等しい場合には、新しく決定された伝送路に切替えない場合もある。
If the transmission line selected at this time is closer to the user's request than the state of the transmission line currently in use, the transmission line may be switched to the selected transmission line. That is, when the transmission path determined for each transmission path state acquired in stages is different from the transmission path in communication, the transmission path is switched to the newly determined transmission path. In this case, the transmission path information of the transmission path selected with reference to the transmission path information table 21 is transmitted again to the
コンテンツ制御部14では、受け取った伝送路情報をもとに品質情報テーブル16からコンテンツ品質を決定する。通信制御部13では、決定されたコンテンツの送受信を開始し、同時にIP制御部20は、伝送路選択部19により選択された伝送路に切替えを行う。以上の処理が実行されることで、決定された伝送路を介して選択されたコンテンツのデータ通信が行われ、伝送路の切替えとアプリケーションの連動が実現される。
The
ネットワークインタフェース管理部24において、NIC25の状態が変化したことを検知した場合は、新しく取得されたNIC25の情報をネットワークインタフェース情報テーブル22に登録もしくは登録されている情報を削除し、更新されたNIC25の情報を通信相手に送信する。受信した通信端末では、更新されたNIC25の情報と自端末のネットワークインタフェース情報テーブル22を参照して、通信端末間に存在する伝送路(パス)を検出する。
When the network
伝送路が追加された場合は、新しく抽出された伝送路に対して各々の伝送路状態(ボトルネック帯域幅やRTT遅延差等)を取得し、各々の伝送路情報テーブル21に登録し、通信開始時と同様に再度伝送路の選択を行う。また、双方向通信で使用される場合には、上り/下り各々に対して伝送路の優先度が判断され、各々に対して最も優先度の高い伝送路を決定し、決定された伝送路を介してデータ通信を行う。既に他の伝送路を介した通信セッションが確立されている場合は、その通信セッションを維持したまま各々の伝送路の切替えが行われる。 When a transmission line is added, each transmission line state (bottleneck bandwidth, RTT delay difference, etc.) is acquired for the newly extracted transmission line, registered in each transmission line information table 21, and communicated. The transmission path is selected again in the same manner as at the start. Also, when used in bidirectional communication, the priority of the transmission path is determined for each of the uplink / downlink, the transmission path with the highest priority is determined for each, and the determined transmission path is determined. Data communication. If a communication session via another transmission path has already been established, each transmission path is switched while the communication session is maintained.
図4は、上述した図3の通信端末10の通信開始時の各部の動作を示す動作シーケンス図であり、図5は、NIC25の通信状態が変化した場合の動作シーケンスを示した図である。先ず、通信開始時の動作シーケンスを説明する。図4において、自端末26は、通信を開始する送信側の通信端末であり、通信相手端末27は、送信側の通信端末に対して受信側の通信端末を示しており、各々の通信端末は、IPネットワーク28に接続可能な複数のネットワークインタフェースを備えているものとする。また、図1,2で説明した無線アクセスポイントや、無線基地局を介して、映像、音声などのコミュニュケーションのためのデータ通信を行うものとする。
FIG. 4 is an operation sequence diagram illustrating the operation of each unit at the start of communication of the
接続の形態は1対1でも、複数人数での多地点会議のような通信形態でも構わない。データ通信についても、サーバ・クライアント型の片方向通信もしくは、電話の様な双方向通信であっても構わない。また、図5においては、自端末26は、NICの通信状態の変化を検知した通信端末であり、通信相手端末27は自端末26が通信中の通信端末となる。この場合は、自端末26及び通信相手端末27が送信側の端末もしくは受信側の端末のどちらであっても構わない。通信の形態についても、図4の通信端末と同様のことが言える。また、各々の通信端末は、一方もしくは双方がNICを一つしか備えない通信端末であっても構わない。
The connection form may be one-to-one or a communication form such as a multipoint conference with a plurality of people. Data communication may also be server-client type one-way communication or two-way communication such as a telephone. In FIG. 5, the
先ず、図4(図3を参照)により、通信端末が映像や音声などのコミュニケーションを利用したアプリケーション等によるデータ通信を行う場合での、通信開始時の自端末26と通信相手端末27の各部の動作を説明する。例えば、伝送路管理部18が、アプリケーションプログラムに利用されるミドルウエアとして搭載されている場合は、プログラム起動時に、ネットワークインタフェース管理部24が、自端末26に備えられているNICの属性に関する情報(例えば、通信カード名、伝送速度、電波強度、リンクの状態、変調方式、MTU等)を取得する。
First, referring to FIG. 4 (see FIG. 3), each part of the
この情報の取得と同時に、通信可能なNICを検出し、ネットワークインタフェース情報テーブル22に登録する(S401)。この登録の後、ネットワークインタフェース管理部24は、NICの通信状態を常時監視し、状態が変化した場合には、ネットワークインタフェース情報テーブル22の項目の更新があった分について、その都度書き込みを行い、変化した項目についてのみ伝送路管理部18に通知する。この時すべての項目について通知しても構わない。なお、図6に、上述した、ネットワークインタフェース情報テーブル22に登録される項目と、その値の一例を挙げる。
Simultaneously with the acquisition of this information, a communicable NIC is detected and registered in the network interface information table 22 (S401). After this registration, the network
NICの検出方法としては、電波強度と閾値との比較による判断、リンクの状態等が挙げられる。電波強度による検出の例としては、閾値をLevel3としたときに、電波強度がLevel3以上だった場合は、フラグとして「1」(フラグとしてネットワークインタフェースが使用可能な場合を1、使用不可能の場合を0とする)をネットワークインタフェース情報テーブル22のリンク状態フラグの位置に書き込む。
Examples of the NIC detection method include determination based on comparison between radio wave intensity and a threshold value, link status, and the like. As an example of detection by radio wave intensity, when the threshold is
他方、電波強度がLevel3未満だった場合は、リンク状態フラグ「0」を前記と同じ位置に書き込む。閾値については、アプリケーションにより定められてもよいし、通信端末が予め内蔵していてもよいし、ユーザがユーザ設定部12を介して設定してもよい。この例の閾値に従えば、ネットワークインタフェース管理部24は、無線の電波強度がLevel1からLevel2に変化したことを検知しても、リンク状態フラグを変更しないことになる。
On the other hand, if the radio field intensity is less than
また、リンク状態による検出の例としては、携帯やPHS等のNICは、ダイヤルアップ接続をしなければIPネットワークへの接続が確立されないものがある。そこで、ダイヤルアップ接続が確立されている場合には、ネットワークインタフェース情報テーブル22のリンク状態の位置に「ON」のフラグを、ダイヤルアップ接続が確立されていない場合には「OFF」のフラグを書き込む。伝送路管理部18の起動タイミングについては、通信端末10の起動時でもアプリケーション起動時でもアプリケーションが通信を開始するまでに起動していれば構わない。伝送路管理部18がアプリケーションに含まれている場合も、伝送路管理部18の起動タイミングは上記と同様で構わない。
As an example of detection based on the link state, a NIC such as a mobile phone or a PHS cannot establish a connection to the IP network unless dial-up connection is performed. Therefore, when the dial-up connection is established, an “ON” flag is written in the link state position of the network interface information table 22, and when the dial-up connection is not established, an “OFF” flag is written. . The activation timing of the transmission
アプリケーション部11は、ユーザ設定部12から通信開始要求を受けて、アプリケーションでのデータ通信を行うために必要な情報を自端末26と通信相手端末27との間で通知し合う(S402)。この時に、通知し合う情報の項目の一例を、図7(A)に示す。ここでは、データの送受信に必要な接続情報として、「接続先IPアドレス」、待ち受け「ポート番号」と通信のセッション制御に必要な「セッションID」等と、アプリケーションで利用可能なコンテンツ情報を判断するための「映像・音声符号化パラメータ(使用可能なコーデックの種類等)」や使用する「送受信プロトコル(RTP:Real-time Transport Protocol、UDP:User Datagram Protocol等)」が含まれる。
Upon receiving a communication start request from the
上記ネゴシエーション機能を、SIP(Session Initiation Protocol)やRTSP(Real Time Streaming Protocol)等のセッションを開始、管理、そして終了させるためのシグナリング・プロトコルを用いて実現しても構わない。またIPアドレスについても、IPv4(Internet Protocol Version 4)アドレスであってもIPv6(Internet Protocol Version 6)アドレスであっても構わない。 The negotiation function may be realized using a signaling protocol for starting, managing, and ending a session such as SIP (Session Initiation Protocol) or RTSP (Real Time Streaming Protocol). The IP address may be an IPv4 (Internet Protocol Version 4) address or an IPv6 (Internet Protocol Version 6) address.
アプリケーション部11は、上記ネゴシエーション機能により取得した情報のうちコンテンツ情報をもとに、アプリケーションで提供可能なコンテンツの情報のリストである品質情報テーブル16を作成する。品質情報テーブル16の項目とその一例を図7(B)に示す。なお、品質情報テーブル16については、ユーザ設定部12からユーザにより設定されたものを使用しても構わない。
The application unit 11 creates a quality information table 16 that is a list of content information that can be provided by the application, based on the content information of the information acquired by the negotiation function. The items in the quality information table 16 and an example thereof are shown in FIG. The quality information table 16 may be set by the user from the
次に、アプリケーション部11は、伝送路管理部18に伝送路選択に必要なアプリケーション優先基準テーブル15の情報を通知する(S403、S404)。アプリケーション優先基準テーブル15の項目とその一例を図7(C)に示す。アプリケーション優先基準テーブル15の各項目については、前述したネゴシエーション機能により取得した情報から書き込まれたものと、ユーザ設定部12からユーザにより設定された項目から作成されている。なお、アプリケーション優先基準テーブル15についても、全ての項目についてユーザ設定部12からユーザにより設定されたものを使用しても、予め端末に設定されているものを使用しても構わない。
Next, the application unit 11 notifies the transmission
伝送路管理部18は、ネットワークインタフェース情報テーブル22のリンク状態フラグを参照して通信可能なNICのリストを通信相手端末27に通知する(S406)。ネットワークインタフェースリストの項目とその一例を図8(A)に示す。通信相手端末27では、受信したネットワークインタフェースリストと自分の端末内のネットワークインタフェース情報テーブル22を基に、自端末〜通信相手端末間に存在する伝送路リストを作成する。
The transmission
例えば、自端末26の使用可能なNICが3つ(NIC1〜3)、通信相手端末27の使用可能なNICが2つ(NIC4〜5)の場合の伝送路の数は、3(自端末のNIC数)×2(通信相手端末のNIC数)×2(上り伝送路・下り伝送路)で12となる。この例での伝送路リストの一例を図8(B)に示す。作成された伝送路リストは、通信相手端末27から自端末26に通知され、各々の伝送路情報テーブル21に登録され(S407、S408)、そして、各々の伝送路状態管理部23に通知される(S409、S4100)。
For example, when the number of NICs that can be used by the
伝送路状態管理部23は、通知された情報をもとに各々の伝送路の伝送路状態の簡易測定(クロストラフィックの有無、帯域の変動率、帯域の偏差率等)を行う(S411)。さらに簡易測定終了後、詳細な伝送路測定を行う(S420)。なお、詳細な伝送路測定(ボトルネック物理帯域幅、RTT遅延差、可用帯域幅、パケットロス率等)についてはこの時点で行わなくても構わない。
The transmission path
ここで伝送路情報テーブル21の項目を図9に示す。以下に、各々の項目の説明と測定方法の例を挙げる。図10(A)にボトルネック物理帯域幅の概要を示す。図10(A)は、自端末26と通信相手端末27間の伝送路の一つであり、線の幅が帯域幅の広さを表わしており、線の幅が広いほど帯域幅が広く、線の幅が狭いほど帯域幅は狭いことを示している。IPネットワークでは、経路の途中で様々な伝送路が存在するため伝送路全体を通じて一様な帯域幅を提供することは出来ない。そこで、伝送路のボトルネックの帯域幅を測定し、その結果をもとにコンテンツ品質を決定することで、該当する伝送路でデータ送受信可能な最大のビットレートで高品質なサービスを提供することが可能となる。
The items in the transmission path information table 21 are shown in FIG. Below, explanation of each item and an example of a measuring method are given. FIG. 10A shows an outline of the bottleneck physical bandwidth. FIG. 10A shows one of the transmission paths between the terminal 26 and the
図10(B)により、ボトルネックリンクの物理帯域幅を測定する方法の一例として、パケットペア転送方式及びパケットトレイン転送方式によるプローブパケットを用いた測定方法を説明する。自端末(送信端末)26から通信相手端末(受信端末)27に向けて、複数(例えば2つ)の同サイズSのプローブパケットを密接させて送信し、これがボトルネックリンクで同時にキューイングされるとΔT<S/B2となる。プローブパケットは、その間隔を保って通信相手端末27に到着するためΔT′=S/B2となる。この式から求められるB2が、伝送路におけるボトルネック物理帯域幅となる。
受信端末において、プローブパケットを受信し、その遅延時間ΔT′を測定し、送信端末においてプローブパケットの個数を変えながらプローブパケットの連続送信を繰り返す。受信端末は、受信したプローブパケットの遅延時間ΔT′を順次測定し、得られた一連のデータについて平均値を算出する。本実施例では、得られた一連のデータからボトルネック物理帯域幅を算出する方法として平均値を用いたが、偏差値や変動係数など統計的な手法、もしくはそれらを組み合わせた算出方法を用いても構わない。As an example of a method for measuring the physical bandwidth of the bottleneck link, a measurement method using a probe packet by a packet pair transfer method and a packet train transfer method will be described with reference to FIG. A plurality of (for example, two) probe packets of the same size S are transmitted in close contact from the own terminal (transmission terminal) 26 to the communication partner terminal (reception terminal) 27, and are simultaneously queued on the bottleneck link. And ΔT <S / B2. Since the probe packet arrives at the
The receiving terminal receives the probe packet, measures its delay time ΔT ′, and repeats the continuous transmission of the probe packet while changing the number of probe packets at the transmitting terminal. The receiving terminal sequentially measures the delay time ΔT ′ of the received probe packet and calculates an average value for the obtained series of data. In this embodiment, the average value is used as a method for calculating the bottleneck physical bandwidth from the obtained series of data. However, a statistical method such as a deviation value or a coefficient of variation, or a calculation method combining them is used. It doesn't matter.
次に、図11にRTT遅延差を測定する方法の一例を示す。図11において、自端末26はNIC1〜3の3つのNICを備え、通信相手端末27はNIC4を備えており、それぞれIPネットワークに接続されているとする。自端末26から通信相手端末27、さらに自端末26へパケットを送信することでRTTを測定することが出来るので、NIC1〜NIC4〜NIC1のRTTをRTT1、NIC1〜NIC4〜NIC2のRTTをRTT2、NIC1〜NIC4〜NIC3のRTTをRTT3、NIC1→NIC4の片方向の遅延時間をΔT、NIC4→NIC1の片方向の遅延時間をΔT1、NIC4→NIC2の片方向の遅延時間をΔT2、NIC4→NIC3の片方向の遅延時間をΔT3とすると、
ΔT1= RTT1−ΔT
ΔT2= RTT2−ΔT
ΔT3= RTT3−ΔT
となる。Next, FIG. 11 shows an example of a method for measuring the RTT delay difference. In FIG. 11, it is assumed that the
ΔT1 = RTT1−ΔT
ΔT2 = RTT2−ΔT
ΔT3 = RTT3−ΔT
It becomes.
上記の式より、ΔT1、ΔT2、ΔT3はそれぞれRTT1、RTT2、RTT3からΔTを減算することで求められるので、RTT1、RTT2、RTT3を比較することは、すなわち、通信相手端末27から自端末26への片方向の相対的な遅延差を比較することと同義として捉えることができる。以上のことから、RTT1、RTT2、RTT3をそれぞれNIC4→NIC1、NIC4→NIC2、NIC4→NIC3の片方向の遅延差として使用することが可能となる。
From the above equations, ΔT1, ΔT2, and ΔT3 are obtained by subtracting ΔT from RTT1, RTT2, and RTT3, respectively. Therefore, comparing RTT1, RTT2, and RTT3, that is, from the
図12は、可用帯域幅について説明する図で、図10(A)と同様に自端末26と通信相手端末27間の伝送路の一つであり、線の幅が帯域幅の広さを表わしており、線の幅が広いほど帯域幅が広く、線の幅が狭いほど帯域幅は狭いことを示している。また、ハッチング部分は、その伝送路に既に送受信されているパケットが各リンクの帯域を占有している(リンク毎にクロストラフィックが存在する)ことを示している。
FIG. 12 is a diagram for explaining the available bandwidth. As in FIG. 10A, this is one of the transmission paths between the
この場合にも、上述したボトルネック物理帯域幅の測定と同じように、プローブパケットの転送にパケットトレイン方式を用いることで送受信端末間の伝送路上のリンクの可用帯域幅を測定することができる。ここでは、各プローブパケット間の片道転送遅延の増加傾向を利用して、前記片道転送遅延の増加傾向は、プローブパケットの送信レートが可用帯域幅を上回るときに観測されるため、この性質を利用し、プローブパケットの送信レートを変更しながら繰り返し計測を行うことによって、可用帯域幅を求めることが可能となる。パケットロス率については、上記測定に用いたプローブパケットを用いることで、「パケットロス率=パケットロス数/送信したパケット数」から求められる。 Also in this case, as in the bottleneck physical bandwidth measurement described above, the available bandwidth of the link on the transmission path between the transmission and reception terminals can be measured by using the packet train method for probe packet transfer. Here, using the increasing tendency of the one-way transfer delay between each probe packet, the increasing tendency of the one-way transfer delay is observed when the transmission rate of the probe packet exceeds the available bandwidth. In addition, the available bandwidth can be obtained by repeatedly measuring while changing the transmission rate of the probe packet. The packet loss rate is obtained from “packet loss rate = number of packet losses / number of transmitted packets” by using the probe packet used in the above measurement.
次に、図13(A)、図13(B)を用いて、クロストラフィックを検出する方法の一例を説明する。この場合も、上述したボトルネック物理帯域幅の測定と同じように、プローブパケットの転送にパケットペア転送方式及びパケットトレイン転送方式を用いることでクロストラフィックの検出を行う。図13(A)はクロストラフィックが存在しない場合にパケットペア転送方式を用いてプローブパケットを転送する例で、ここでは異なるサイズS、S′(S>S′)のプローブパケットをそれぞれ2つずつ自端末26から密接させて送信する。ここで、S′≦B2×ΔTとする。この場合S′のパケットペアは、サイズが小さくボトルネックリンクでキューイングされることがないとすると、ΔTのパケット間隔(遅延時間)を保ったまま通信相手端末27に到着する。
Next, an example of a method for detecting cross traffic will be described with reference to FIGS. 13 (A) and 13 (B). Also in this case, the cross traffic is detected by using the packet pair transfer method and the packet train transfer method for the transfer of the probe packet in the same manner as the measurement of the bottleneck physical bandwidth described above. FIG. 13A shows an example in which probe packets are transferred using a packet pair transfer method when there is no cross traffic. Here, two probe packets of different sizes S and S ′ (S> S ′) are used. The data is transmitted from the terminal 26 in close contact. Here, S ′ ≦ B2 × ΔT. In this case, if the packet pair of S ′ is small in size and is not queued by the bottleneck link, it arrives at the
図13(B)はパケットサイズCのクロストラフィックが存在する場合にパケットペア転送方式を用いてプローブパケットを転送する例で、同様に異なるサイズS、S′のプローブパケットをそれぞれ2つずつ自端末(送信端末)26から密接させて送信する。ここで、S′>S−CとするとパケットサイズCのクロストラフィックがサイズS′のパケットペアの間に入った場合には、遅延時間(受信間隔)は、
ΔT″=(S′+C)/B2 となり、
ΔT′=S/B2(サイズSの遅延時間に相当する)
ΔT″>ΔT′
となり、通信相手端末(受信端末)27側で上記の測定結果が確認された場合には、クロストラフィックが存在することを確認することが可能である。FIG. 13B shows an example in which a probe packet is transferred using a packet pair transfer method when cross traffic with a packet size C exists. Similarly, two probe packets of different sizes S and S ′ are respectively transmitted to the own terminal. (Transmission terminal) 26 transmits the data closely. Here, if S ′> S−C, when the cross traffic of the packet size C enters between the packet pairs of the size S ′, the delay time (reception interval) is
ΔT ″ = (S ′ + C) / B2
ΔT ′ = S / B2 (corresponding to a delay time of size S)
ΔT ″> ΔT ′
Thus, when the above measurement result is confirmed on the communication partner terminal (reception terminal) 27 side, it is possible to confirm that cross traffic exists.
次に、帯域の変動率(BWCV)を取得する方法の一例を以下に示す。上述したパケットペア転送方式及びパケットトレイン転送方式によるプローブパケットを用いたボトルネック物理帯域幅を測定する方法を使用して、プローブパケットを自端末26から通信相手端末27に送信することでボトルネックリンクの物理帯域幅を取得することが可能である。しかし、上述したようにクロストラフィックが存在する場合には、パケットペアおよびパケットトレインはその影響を受けることで、測定結果がばらつくことが想定される。ここで、n個の測定結果が得られたとする。それぞれのボトルネック物理帯域幅をBW1、BW2、BW3、・・・BWnとすると相加平均は、
Next, an example of a method for obtaining the band variation rate (BWCV) is shown below. The bottleneck link is transmitted by transmitting the probe packet from the
となる。これらの値から求められる変動係数(CV)は、相対的な散らばりを表す指標なので、本実施例では変動係数を帯域の変動率として用いることとする。CVは以下の式から得られる。
CV(%)=標準偏差/相加平均×100It becomes. Since the coefficient of variation (CV) obtained from these values is an index representing relative dispersion, the coefficient of variation is used as a band variation rate in this embodiment. CV is obtained from the following equation.
CV (%) = standard deviation / arithmetic mean × 100
次に、NICの伝送速度規格値と測定されたボトルネック物理帯域幅との偏差である偏差率(BWσ)を取得する方法について述べる。昨今の無線通信方式でのインターネットへの接続では無線部分での伝送速度、すなわち、NICの伝送速度がボトルネックとなることが多い。このため、各々のNICの規定の伝送速度と計測されたボトルネック物理帯域幅の値を比較することで、NICの種別によっては測定結果がどの程度の誤差があるか推定することが可能である。ボトルネック物理帯域幅は、片方向の帯域幅として計測されるので、通信端末26の計測対象となるNICの上り方向の伝送速度をXbps、通信相手端末27の計測対象となるNICの下り方向の伝送速度をYbps、計測されたボトルネック物理帯域幅をBWTとすると、XまたはYのより小さい方の値をZとすると
BWσ(%)=|BWT−Z|/Z
として求められる。Next, a method for obtaining a deviation rate (BWσ) which is a deviation between the NIC transmission rate standard value and the measured bottleneck physical bandwidth will be described. In the connection to the Internet in the recent wireless communication system, the transmission speed in the wireless portion, that is, the transmission speed of the NIC often becomes a bottleneck. For this reason, it is possible to estimate how much the measurement result has an error depending on the type of NIC by comparing the prescribed transmission rate of each NIC with the value of the measured bottleneck physical bandwidth. . Since the bottleneck physical bandwidth is measured as a unidirectional bandwidth, the upstream transmission speed of the NIC to be measured by the
As required.
上記の測定は、伝送路情報テーブル21に登録されている伝送路リスト(自端末26と通信相手端末27の間に存在する全ての伝送路)に対して実施される。次に測定結果をもとに伝送路を選択する処理手順について述べる。
先ず、簡易測定終了後、伝送路状態管理部23は、上述した測定方法で取得された簡易測定結果に基づく伝送路情報を伝送路情報テーブル21に書き込み、前記の取得された情報を伝送路情報テーブル21とアプリケーション優先基準テーブル15から伝送路を選択する(S414、S415)。The above measurement is performed on the transmission path list registered in the transmission path information table 21 (all transmission paths existing between the
First, after completion of the simple measurement, the transmission path
図14は、伝送路情報テーブル21とアプリケーション優先基準テーブル15から通信開始時の伝送路を選択する処理手順の例を示すフローチャートである。先ず、図14に示すように、アプリケーション優先基準テーブル15に、優先NICの項目が指定されているかどうか確認する(S01)。優先NICが指定されている場合には(S01Yes)、伝送路情報テーブル21の伝送路情報を参照して、指定された優先NICがテーブル上に存在し使用可能かを確認し(S02)、使用可能である場合は前記の優先NICを選択する(S02Yes)。 FIG. 14 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure for selecting a transmission path at the start of communication from the transmission path information table 21 and the application priority reference table 15. First, as shown in FIG. 14, it is confirmed whether or not a priority NIC item is specified in the application priority reference table 15 (S01). When the priority NIC is designated (S01 Yes), the transmission path information in the transmission path information table 21 is referred to confirm whether the designated priority NIC exists on the table and can be used (S02). If possible, the priority NIC is selected (Yes in S02).
アプリケーション優先基準テーブル15に、優先NICの項目が指定されていなかった場合(S01No)か、もしくは優先NICが使用可能でなかった場合(S02No)は、アプリケーション優先基準テーブル15に、クロストラフィックの有無のフラグが設定されているかどうか確認する(S03)。クロストラフィックの有無のフラグが設定されている場合は(S03Yes)、伝送路情報テーブル21を参照して、クロストラフィックの無い伝送路を選択する(S04)。さらに前記ステップ(S04)で選択された伝送路が複数存在した場合には、伝送路情報テーブル21の帯域の変動率及び帯域の偏差率とアプリケーション優先基準テーブル15に設定されたそれぞれの項目に対応する重み付けの値を乗算した値を比較して、最も値が小さい伝送路を選択する(S05)。 When the priority NIC item is not specified in the application priority standard table 15 (S01 No) or when the priority NIC is not usable (S02 No), the application priority standard table 15 indicates whether there is cross traffic. It is confirmed whether the flag is set (S03). If the flag indicating the presence / absence of cross traffic is set (S03 Yes), a transmission path without cross traffic is selected with reference to the transmission path information table 21 (S04). Further, when there are a plurality of transmission paths selected in the step (S04), it corresponds to the band fluctuation rate and the band deviation rate of the transmission path information table 21 and the respective items set in the application priority reference table 15. A value obtained by multiplying the weighting values to be compared is compared, and the transmission path having the smallest value is selected (S05).
アプリケーション優先基準テーブル15にクロストラフィックの有無のフラグが設定されていなかった場合には(S03No)、伝送路情報テーブル21を参照して、上に述べたように伝送路情報テーブル21の帯域の変動率及び帯域の偏差率とアプリケーション優先基準テーブル15に設定されたそれぞれの項目に対応する重み付けの値を乗算した値を比較して、最も値が小さい伝送路を選択する(S05)。 When the flag indicating the presence / absence of cross traffic is not set in the application priority reference table 15 (No in S03), referring to the transmission path information table 21, the fluctuation of the bandwidth of the transmission path information table 21 as described above The transmission line having the smallest value is selected by comparing the value obtained by multiplying the rate and the band deviation rate by the weighting value corresponding to each item set in the application priority reference table 15 (S05).
図3,4に戻って、伝送路が選択されると、伝送路選択部19は伝送路情報テーブル21を参照して、選択された伝送路の伝送路情報をアプリケーション部11に通知する(S416、S417)。本実施例では、伝送路状態として簡易測定結果より得られた「(ボトルネック物理帯域幅)÷(帯域の変動率)」をアプリケーションに割当て可能な帯域幅としてアプリケーション部11に通知する。ここでは、上記の値をアプリケーションに割当て可能な帯域幅として通知したが、ボトルネック物理帯域幅として得られた値や、NICの伝送速度をそのまま通知しても構わない。また、伝送路状態簡易測定の結果としてRTTやパケットロス率を使用しても構わない。
3 and 4, when a transmission path is selected, the transmission
コンテンツ制御部14は、通知された伝送路情報をもとに品質情報テーブル16を参照して通信でのコンテンツ品質を決定する(S418、S419)。通信制御部13は、上述したようにコンテンツ制御部14により決定されたコンテンツ品質に従った映像・音声の種類や利用パラメータを決める情報を通信相手と交換した後に、データの送受信を開始し(S435)、同時にIP制御部20は伝送路選択部19により選択された伝送路に切替を行う(S414、S415)。
The
同時に上記処理と平行して詳細な測定を行い、伝送路状態管理部23は、上に述べた測定方法で取得された伝送路情報を伝送路情報テーブル21に書き込む(S423、S424)。伝送路選択部19は、前記の取得された伝送路情報テーブル21とアプリケーション優先基準テーブル15から伝送路を選択する(S425、S426)。
At the same time, detailed measurement is performed in parallel with the above processing, and the transmission path
図15A、図15Bは、伝送路情報テーブル21とアプリケーション優先基準テーブル15の情報をもとに、詳細な測定結果からアプリケーションの要求に適した伝送路を選択する処理手順の例を示すフローチャートである。
先ず、図15Aのフローチャートで、アプリケーション優先基準テーブル15に料金優先の項目が指定されているかどうか確認する(S06)。本実施例では、料金設定の項目として無料もしくは定額制、従量課金制のどちらかが設定されるものとする。料金優先として無料/定額制が指定されている場合は(S06Yes)、ネットワークインタフェース情報テーブル22と伝送路情報テーブル21の両方を参照して、無料/定額制の伝送路を抽出する(S07)。FIG. 15A and FIG. 15B are flowcharts showing an example of a processing procedure for selecting a transmission path suitable for an application request from detailed measurement results based on information in the transmission path information table 21 and the application priority reference table 15. .
First, in the flowchart of FIG. 15A, it is confirmed whether or not a charge priority item is specified in the application priority reference table 15 (S06). In the present embodiment, it is assumed that a charge setting item is set to either free, a fixed amount system, or a pay-per-use system. When the free / flat rate system is designated as the priority for charge (S06 Yes), the free / flat rate transmission path is extracted with reference to both the network interface information table 22 and the transmission path information table 21 (S07).
さらに、アプリケーション優先基準テーブル15に帯域優先が設定されている場合は(S08Yes)、前記の抽出された伝送路の中から最も帯域幅の大きい伝送路を選択する(S09)。そして、帯域優先の項目が設定されていなかった場合は(S08No)、遅延優先の項目が設定されているか確認し、設定されている場合には(S10Yes)、前記抽出された伝送路の中から最も遅延量の小さい伝送路を選択する(S11)。さらに、遅延優先の項目も設定されていない場合には(S10No)、前記抽出された伝送路が要求帯域を満たすか、要求遅延を満たすかを確認する。どちらの条件も満たす伝送路が存在する場合には(S12Yes、S13Yes)、その中から料金が安く最も帯域幅の大きい伝送路を選択する(S14)。 Furthermore, when the bandwidth priority is set in the application priority reference table 15 (S08 Yes), the transmission path with the largest bandwidth is selected from the extracted transmission paths (S09). If the bandwidth priority item is not set (S08 No), it is checked whether the delay priority item is set. If it is set (S10 Yes), the extracted transmission path is selected. The transmission path with the smallest delay amount is selected (S11). Furthermore, when the delay priority item is not set (No in S10), it is confirmed whether the extracted transmission path satisfies the required bandwidth or the required delay. If there is a transmission line that satisfies both conditions (S12 Yes, S13 Yes), the transmission line with the lowest bandwidth and the highest bandwidth is selected (S14).
前記抽出された伝送路が要求帯域と要求遅延のいずれかを満たせない場合は(S12No、S13No)、図15Bのフローチャートに移って、従量課金制の伝送路に対して、上述した処理手順と同様な処理を行い、伝送路を選択する(S15〜S25)。またアプリケーション優先基準テーブル15に料金優先が設定されていない場合にも(S06No)、同様な処理手順を行い、伝送路を選択する(S15〜S25)。 When the extracted transmission path cannot satisfy either the required bandwidth or the required delay (S12 No, S13 No), the process proceeds to the flowchart of FIG. Then, the transmission path is selected (S15 to S25). Also, when the charge priority is not set in the application priority reference table 15 (No in S06), the same processing procedure is performed to select a transmission path (S15 to S25).
ただし、アプリケーション優先基準テーブル15に帯域優先、および遅延優先のどちらも設定されておらず(S15No、S18No)、さらに要求帯域も満たす伝送路が存在しない場合には(S22No)、ユーザ設定部12に要求帯域幅を満たす伝送路が存在しないことを通知し(S24)、ユーザに対してサービスを提供できないことを通知することになる。また、要求帯域を満たせても(S22Yes)、要求遅延を満たせなかった場合には(S23No)、ユーザ設定部12に要求遅延を満たす伝送路が存在しないことを通知し(S25)、ユーザに対してサービスを提供できないことを通知することとなる。なお、要求遅延を満たせる場合には(S23Yes)、図15Aのフローに戻って、料金が安く最も帯域幅の大きい伝送路を選択する(S14)。
However, if neither bandwidth priority nor delay priority is set in the application priority reference table 15 (S15 No, S18 No), and there is no transmission path that satisfies the required bandwidth (S22 No), the
なお、伝送路については上り/下りが存在するため、本実施例では各々(自端末及び通信相手端末)が下りの伝送路に対して選択を行うものとする。映像ストリーミングや音声ストリーミング等のサーバ・クライアント型の片方向通信の場合については、クライアント側で伝送路を選択することとする。本実施例に限らず、各々が下りではなく上りの伝送路を選択しても、一方の端末が上り/下りのどちらの伝送路も選択するように処理を行っても構わない。 In addition, since uplink / downlink exists for the transmission path, in this embodiment, it is assumed that each of the own terminal and the communication partner terminal selects the downlink transmission path. In the case of server-client type one-way communication such as video streaming and audio streaming, a transmission path is selected on the client side. Not limited to this embodiment, each terminal may select an uplink transmission path instead of a downlink, or one terminal may perform processing so as to select either an uplink / downlink transmission path.
ここで、図16を用いて、上り/下りで異なる伝送路が選択される場合の一例を説明する。自端末26は、FOMAとPHSの2つのNICを備え、通信相手端末27は無線LAN(IEEE802.11b)のNICのみを備えており、各々のNICを経由してIPネットワークに接続可能であるとする。本実施例ではFOMAは従量課金制の下り384kbps、上り64kbpsとし、PHSは定額制の上り/下り64kbps、無線LANについては定額制で上り/下り11Mbpsとする。この場合、各々のNICのネットワークインタフェース情報テーブル22及び伝送路情報テーブル21としては、それぞれ図17(A)、図17(B)のようになる。
Here, an example in which different transmission paths are selected for uplink / downlink will be described with reference to FIG. The
また、簡易測定の結果の例を図17(C)に示す。ここで、本実施例では、伝送路1及び伝送路3においてクロストラフィックが検出されたと仮定し、また、帯域の変動率及び偏差率についても仮の値を設定することとする。パケットペア転送方式及びパケットトレイン転送方式を用いたプローブパケットによるボトルネック物理帯域幅の測定方法の特性として、クロストラフィックが存在する場合には変動率が高くなる傾向があり、またクロストラフィックの影響により少量のプローブパケットでの測定では、測定誤差が大きくなる可能性が高いので、そういった傾向も考慮して値を設定している。
An example of the result of simple measurement is shown in FIG. Here, in the present embodiment, it is assumed that cross traffic is detected in the
また、アプリケーション優先基準として優先NICなし、帯域優先あり、料金に関しては従量課金制、クロストラフィックの有無のフラグはOFF、帯域の変動率及び偏差率の重み付けの値をそれぞれ60、40とすると、アプリケーション優先基準テーブル15は、図18のようになる。ここで、図17(C)で示されるように、本実施例では自端末26と通信相手端末27の間に存在する伝送路は4つとなる。先ず、簡易測定結果に基づいて伝送路を選択すると、各項目の重み付けは図17(B)、(C)のようになる。
As application priority criteria, there is no priority NIC, there is bandwidth priority, pay-as-you-go system for charges, the flag of presence / absence of cross traffic is OFF, and the bandwidth variation rate and deviation rate weighting values are 60 and 40, respectively. The priority standard table 15 is as shown in FIG. Here, as shown in FIG. 17C, in this embodiment, there are four transmission paths existing between the
このような計算は、通信状態が変化した伝送路のみに対して算出し直す場合と、全ての伝送路に対して算出し直す場合があり、伝送路の決定毎に伝送路の優先度を決定する。図14のフローチャートに従って伝送路を選択すると、自端末26から通信相手端末27への伝送路については、優先NICが指定されていない(S01No)、クロストラフィックの有無のフラグがOFF(S03No)、伝送路1に比べて伝送路2の帯域の変動率と偏差の算出値が小さいので、最も値の小さい伝送路として伝送路2が選択される(S05)。
Such calculation may be recalculated for only the transmission path whose communication status has changed, or may be recalculated for all transmission paths, and the priority of the transmission path is determined for each transmission path decision. To do. When the transmission path is selected according to the flowchart of FIG. 14, the priority NIC is not specified for the transmission path from the
同様にして、通信相手端末27から自端末26への伝送路は伝送路についても、図14のフローチャートで、優先NICが指定されていない(S01No)、クロストラフィックの有無のフラグがOFF(S03No)、伝送路3に比べて伝送路4の帯域の変動率と偏差の算出値が小さいので、最も値の小さい伝送路として伝送路4が選択される(S05)。選択された伝送路に対応する伝送路状態をアプリケーション部11に通知することで、詳細な伝送路測定無しにデータ通信を開始することが可能となる。
Similarly, as for the transmission path from the
次に、詳細測定結果に基づいて伝送路を選択する方法について、図15A、Bのフローチャートを使用して説明する。自端末26から通信相手端末27への伝送路については、図15Aのフローで、コスト:無料/定額制が指定されていない(S06No)、そして、図15Bのフローに移る。
Next, a method of selecting a transmission path based on the detailed measurement result will be described using the flowcharts of FIGS. 15A and 15B. For the transmission path from the
図15Bのフローにおいて、帯域優先が指定されており(S15Yes)、伝送路1と伝送路2の帯域幅は同じであり、同じ帯域の伝送路が存在するため(S16Yes)、最も料金が安い伝送路として「伝送路2」が選択される(S20)。同様にして、通信相手端末27から自端末26への伝送路は伝送路についても、図15Aから図15Bのフローチャートで、コスト:無料/定額制が指定されていない(S06No)、帯域優先が指定されており(S15Yes)、伝送路4に比べて伝送路3の帯域幅の方が大きいので(S16No)、最も帯域幅の大きい伝送路として「伝送路3」が選択される(S17)。
In the flow of FIG. 15B, band priority is specified (S15 Yes), the bandwidths of the
なお、帯域優先が指定されておらず(S15No)、遅延優先が設定されていると(S18Yes)、同じ遅延の伝送路が存在する場合には(S19Yes)、最も料金の安い伝送路が選択される(S20)。同じ遅延の伝送路が存在しない場合には(S19No)、最も遅延量の小さい伝送路を選択する(S21)。 If bandwidth priority is not specified (S15 No) and delay priority is set (S18 Yes), if a transmission path with the same delay exists (S19 Yes), the transmission path with the lowest charge is selected. (S20). If there is no transmission path with the same delay (No in S19), the transmission path with the smallest delay amount is selected (S21).
上述したように、簡易測定結果を用いることで、詳細の伝送路測定の結果が得られる前に伝送路を選択しデータ通信を開始することが可能となる。さらに、データ通信開始後に得られた詳細の伝送路結果に基づいて伝送路を再度選択することで、よりアプリケーション及びユーザの嗜好に適合したサービスを提供することも可能となる。また、アプリケーションの優先基準と伝送路状態に応じて上り/下りの伝送路が異なるNICを選択することで、アプリケーション及びユーザの嗜好に合わせて伝送路を使い分けることも可能となる。また、伝送路選択部19では1つの伝送路を選択するのではなく、伝送路に対して相対的な優先順位(各項目に対して重み付けを行い、その重み付けをもとに各伝送路に対してポイントを計算し、ポイントの高いものから優先順位を付けていく等)をもたせて通信相手に前記優先順位を通知して、通信相手に伝送路を決定させても構わない。
As described above, by using the simple measurement result, it is possible to select a transmission line and start data communication before a detailed transmission line measurement result is obtained. Furthermore, by selecting the transmission path again based on the detailed transmission path result obtained after the start of data communication, it becomes possible to provide a service that more suits the application and user's preference. In addition, by selecting NICs having different uplink / downlink transmission paths according to the application priority standards and the transmission path conditions, it is possible to use different transmission paths according to the preference of the application and the user. In addition, the transmission
図3,4に戻って、伝送路が選択されると、伝送路選択部19は伝送路情報テーブル21を参照して、選択された伝送路の伝送路情報をアプリケーション部11に通知する(S431、S432)。本実施例では、通信開始時と同様に伝送路状態としてアプリケーションに割当て可能な帯域幅(ボトルネック物理帯域幅)をアプリケーション部11に通知する。帯域幅は、アプリケーションのコンテンツの品質を決定する上で大きな要因を占めるが、対象となるコンテンツによって、伝送路の遅延や、可用帯域幅、パケットロス率等の情報を必要とする可能性も考えられるので、必要に応じてそれらのいずれかの情報を併せて通知しても構わない。
3 and 4, when a transmission path is selected, the transmission
コンテンツ制御部14は、通知された伝送路情報をもとに品質情報テーブル16を参照して通信でのコンテンツ品質を決定する(S433、S434)。通信制御部13は、上述したようにコンテンツ制御部14により決定されたコンテンツ品質に従った映像・音声の種類や利用パラメータを決める情報を通信相手と交換した後に、データの送受信を開始し(S435)、同時にIP制御部20は伝送路選択部19により選択された伝送路に切替を行う(S429、S430)。
The
以上のように、通信端末10が無線環境を通して映像や音声などのコミュニケーションを利用したアプリケーションによりデータ通信を行う際に、通信端末間の伝送路情報をもとにアプリケーションの優先基準やユーザの嗜好に合わせて伝送路を選択することで、通信端末の存在する場所の無線環境やネットワーク情報に合わせた品質のサービスを提供することが可能となる。なお、伝送路としては無線だけでなくイーサネット(登録商標)に代表される有線LANでの接続など、IPネットワークに接続可能な媒体であれば構わない。
As described above, when the
次に、通信端末10が映像や音声などのコミュニケーションを利用したアプリケーション等によるデータ通信を行っている際に、通信端末を取り囲む伝送路の通信状態が変化した場合の自端末26と通信相手端末27の各部の動作の例を、図5により説明する。
Next, when the
ユーザは、無線の利点を生かして自由に移動が可能である。ここで、移動中などにおいて、ネットワークインタフェース管理部24が、例えば、今まで使用不可能だったNIC(リンク状態フラグが「0」)の無線の電波強度が強まり、Level2からLevel4に変化したことを検知し、閾値がLevel3に設定されていたとすると、使用不可能だったネットワークインタフェースが使用可能となる。NICの状態が変化したことを伝送路管理部18に通知し(S517)、ネットワークインタフェース情報テーブル22の該当箇所に通知された値を書き込む(リンク状態フラグを「0」から「1」に書き換える)(S501)。
A user can move freely by taking advantage of wireless. Here, when the network
伝送路管理部18は、該当する新規に使用可能となったネットワークインタフェースの情報を通信相手端末27に通知する(S518)。ここで通知されるネットワークインタフェースの情報の一例を図19(A)に示す。ここでは、通信開始時の実施例の場合で(自端末の使用可能なNICが3つ(NIC1〜3)、通信相手端末の使用可能なNICが2つ(NIC4〜5))、自端末26のNIC6が使用可能となった場合において、追加されたNIC名であるNIC6と対応するIPアドレスを送信している。
The transmission
追加されたネットワークインタフェースが複数存在する場合には、NIC名と対応するIPアドレスのリストが送信される。ここで、IPアドレスについてはIPv4アドレスであってもIPv6アドレスであっても構わない。また、追加されたネットワークインタフェースだけでなく、通信可能なネットワークインタフェースの全てにリストを送信しても構わない。通信相手端末27では受信したネットワークインタフェースの情報と自分の端末内のネットワークインタフェース情報テーブル22をもとに自端末26〜通信相手端末27間に追加された伝送路リストを作成する。
When there are a plurality of added network interfaces, a list of IP addresses corresponding to NIC names is transmitted. Here, the IP address may be an IPv4 address or an IPv6 address. Further, the list may be transmitted not only to the added network interface but also to all the network interfaces that can communicate. The
送信されたネットワークインタフェースの情報が通信可能な全てのネットワークインタフェースリストの場合には、自端末26〜通信相手端末27間に存在する伝送路リストが作成される。追加された伝送路のリストの一例を図19(B)に示す。作成された伝送路のリストは通信相手端末27から自端末26に通知され、各々の伝送路情報テーブル21に登録され(S503、S504)、そして各々の伝送路状態管理部23に通知される(S519、S520)。
In the case of all network interface lists in which the transmitted network interface information can be communicated, a transmission path list existing between the
伝送路状態管理部23は、通知された情報をもとに追加された伝送路について伝送路状態の測定を行う(S521)。各々の項目の説明と測定方法については、通信開始時の実施例で述べた方法と同じ方法を用いることとする。こうして得られた伝送路情報とアプリケーション優先基準から、図14〜図15Bのフローチャートにより伝送路が決定される(S507、S508)。決定された伝送路が現在使用している伝送路と異なる場合には(S509Yes、S510Yes)、伝送路選択部19は伝送路情報テーブル21を参照して、選択された伝送路の伝送路情報をアプリケーション部11に通知する(S522、S523)。
The transmission line
本実施例では、通信開始時の実施例と同様に伝送路状態としてアプリケーションに割当て可能な帯域幅をアプリケーション部11に通知する。コンテンツ制御部14は、通知された伝送路情報をもとに品質情報テーブル16を参照して通信でのコンテンツ品質を決定する。コンテンツの切替えが必要だと判断した場合には(S513Yes、S514Yes)、通信制御部13は、前記決定されたコンテンツ品質に従った映像・音声の種類や利用パラメータを決める情報を通信相手と交換した後に(S524)、切替え後のコンテンツ品質にてデータの送受信を開始し(S515、S516)、同時にIP制御部20は伝送路選択部19により選択された伝送路に切替を行う(S511、S512)。
In the present embodiment, the bandwidth that can be allocated to the application is notified to the application section 11 as the transmission path state in the same manner as the embodiment at the start of communication. The
なお、選択された伝送路が現在使用している伝送路と一致する場合には何も行わない。また、選択された伝送路が現在使用している伝送路と異なり、コンテンツ制御部14によりコンテンツを切替える必要がないと判断された場合には(S513No、S514No)、伝送路の切替のみを行う(S511、S512)。
If the selected transmission line matches the currently used transmission line, nothing is done. In addition, when the selected transmission path is different from the currently used transmission path and the
上記実施例では、無線の電波強度の変化の例を挙げたが、携帯やPHS等のダイヤルアップ接続が確立されていない状態から確立されている状態に変化した場合(リンク状態が「OFF」から「ON」に変化)や、新しくネットワークインタフェースが追加され、そのネットワークインタフェースがリンク状態「ON」もしくは、リンク状態フラグが「1」である場合でも構わない。 In the above embodiment, an example of a change in radio field strength is given. However, when a dial-up connection such as mobile phone or PHS is changed from an established state to an established state (the link state is changed from “OFF”). It may be changed to “ON”), a new network interface is added, and the network interface is in the link state “ON” or the link state flag is “1”.
以上のように、通信端末10が無線環境を通して映像や音声などのコミュニケーションを利用したアプリケーションによりデータ通信を行っている最中に、無線環境の変化をきっかけに、新しくネットワークインタフェースが使用可能となった場合において、通信端末間の伝送路情報とアプリケーションの優先基準やユーザの嗜好に合わせて伝送路を再度選択し、上記伝送路に基づいた情報をアプリケーションに通知することで、通信端末10の存在する場所の無線環境やネットワーク状況に合わせた品質のサービスを提供することが可能となる。なお、伝送路としては無線だけでなくイーサネット(登録商標)に代表される有線LANでの接続など、IPネットワークに接続可能な媒体であれば構わない。
As described above, while the
次に、通信端末10が映像や音声などのコミュニケーションを利用したアプリケーション等によるデータ通信を行っている際に、通信端末を取り囲む伝送路の通信状態が変化した場合の自端末26と通信相手端末27の各部の動作の別の例を、同じく図5を用いて説明する。
Next, when the
ユーザは、無線の利点を生かして自由に移動が可能である。ここで、移動中などにおいて、ネットワークインタフェース管理部24が、例えば、現在通信中のネットワークインタフェース(リンク状態フラグ「1」)の無線の電波強度が弱まり、Level4からLevel2に変化し、閾値がLevel3に設定されていたとすると、使用可能だったネットワークインタフェースが使用不可能となる。ネットワークインタフェースの状態が変化したことを伝送路管理部18に通知し(S517)、ネットワークインタフェース情報テーブル22の該当箇所に通知された値を書き込む(リンク状態フラグを「1」から「0」に書き換える)(S501)。
A user can move freely by taking advantage of wireless. Here, during movement, for example, the network
伝送路管理部18は、該当する使用不可能となったネットワークインタフェースの情報(例えば、ネットワークインタフェース名)を通信相手に通知し(S518)、同時に伝送路情報テーブル21から該当する伝送路の情報を削除する(S503)。通信相手端末27でも同様に、通知されたネットワークインタフェースの情報をもとに通信相手端末27で保持している伝送路情報テーブル21から該当する伝送路の情報を削除する(S504)。
The transmission
伝送路管理部18は、更新された伝送路情報とアプリケーション優先基準から、図14〜図15Bのフローチャートに従って伝送路を決定する(S507、S508)。ここで、伝送路状態管理部23は、更新された伝送路情報テーブル21をもとに(上記状態が変化したネットワークインタフェースに対応する伝送路を削除した後の伝送路に対して)再度伝送路状態の測定を実施しても構わない(S519〜S521、S505、S506)。新しく使用する伝送路が決定されると、伝送路選択部19は伝送路情報テーブル21を参照して、選択された伝送路の伝送路情報をアプリケーション部11に通知する(S522、S523)。
The transmission
本実施例では、通信開始時の実施例と同様に伝送路状態としてアプリケーションに割当て可能な帯域幅をアプリケーション部11に通知する。コンテンツ制御部14は、通知された伝送路情報から品質情報テーブル16を参照して通信でのコンテンツ品質を決定し、コンテンツの切替えが必要だと判断した場合には(S513Yes、S514Yes)、前記コンテンツ制御部14にて決定されたコンテンツ品質にしたがって、映像・音声の種類や利用パラメータを決める情報を通信相手と交換後(S524)、データの送受信を開始し、同時にIP制御部20にて伝送路選択部19により選択された伝送路に切替を行う(S511、S512)。また、コンテンツ制御部14によりコンテンツを切替える必要がないと判断された場合には(S513No、S514No)、伝送路の切替えのみを行う(S511、S512)。
In the present embodiment, the bandwidth that can be allocated to the application is notified to the application section 11 as the transmission path state in the same manner as the embodiment at the start of communication. The
本実施例では、現在使用中のネットワークインタフェースの無線の電波強度が弱まった場合の制御について述べたが、現在使用しておらず、且つ現在使用可能なネットワークインタフェースの無線の電波強度が弱まった場合についても、該当する使用不可能となったネットワークインタフェースの情報を通信相手端末27に通知するようにしてもよい。対応する伝送路情報テーブル21の情報を自端末26と通信相手端末27で各々削除するという制御手順については同じ処理を行い、この場合では、伝送路の選択を行わないという点のみ異なる。
In this embodiment, the control when the radio field strength of the network interface currently in use is weakened has been described. However, when the radio field strength of the network interface that is not currently used and the network interface is currently usable is weakened. Also, the
上記実施例では、無線の電波強度の変化の例を挙げたが、携帯やPHS等のダイヤルアップ接続が確立されている状態から確立されてない状態に変化した場合(リンク状態が「ON」から「OFF」に変化)や、ネットワークインタフェースが削除(通信端末から取り外され)された場合でも、あるネットワークインタフェースのリンク状態フラグが「1」から「0」に変化した場合でも構わない。 In the above embodiment, an example of a change in radio field intensity is given. However, when a dial-up connection such as a mobile phone or a PHS is changed from an established state to a non-established state (the link state is changed from “ON”). Even if the network interface is deleted (removed from the communication terminal) or the link status flag of a certain network interface is changed from “1” to “0”.
以上のように、通信端末10が無線環境を通して映像や音声などのコミュニケーションを利用したアプリケーションによりデータ通信を行っている最中に、無線環境の状態の変化をきっかけに、現在使用中の伝送路の状態が変化した場合でも、通信端末間の伝送路情報とアプリケーションの優先基準やユーザの嗜好にあわせて伝送路を再選択することができる。上記伝送路に基づいた情報をアプリケーションに通知することで、通信端末10の存在する場所の無線環境やネットワーク状況に合わせた品質のサービスを提供することが可能となる。なお、伝送路としては無線だけでなくイーサネット(登録商標)に代表される有線LANでの接続など、IPネットワークに接続可能な媒体であれば構わない。
As described above, while the
次に、通信端末10が映像や音声などのコミュニケーションを利用したアプリケーション等によるデータ通信を行っている際に、通信端末を取り囲む伝送路の通信状態が変化した場合の自端末26と通信相手端末27の各部の動作のその他の例を、同じ図5を用いて説明する。
Next, when the
ユーザは、無線の利点を生かして自由に移動が可能である。ここで、移動中などにおいて、ネットワークインタフェース管理部24が、例えば、現在通信中のネットワークインタフェースの無線通信の物理リンク速度の変化(IEEE802.11bにおける物理伝送速度の変化11Mbpsから5.5Mbpsや、FOMAにおけるベアラの伝送速度の変化384kbpsから64kbps等)を検知したとする。NICの状態が変化したことを伝送路管理部18に通知し(S517)、ネットワークインタフェース情報テーブル22の該当箇所に通知された値(伝送速度11Mbpsから5.5Mbpsあるいは、384kbpsから64kbps等)を書き込む(S501)。
A user can move freely by taking advantage of wireless. Here, during movement, the network
伝送路管理部18は、該当する通信状態の変化したネットワークインタフェースの情報を通信相手端末27に通知する(S518)。ここで、通知されるネットワークインタフェース情報の一例を図19(C)に示す。ここでは、通信開始時の実施例の場合でNIC1がIEEE802.11bのネットワークインタフェースであり、自端末26のNIC1の伝送速度が11Mbpsから5.5Mbpsに変化したというネットワークインタフェース情報テーブル22の更新部分の情報のみを送信している(S518)。通信状態の変化したネットワークインタフェースが複数存在する場合には、NIC名と対応するネットワークインタフェース情報テーブル22の更新部分の情報のリストが送信される。また、更新された部分だけでなく、通信可能なネットワークインタフェースの全てのリストを送信しても構わない。
The transmission
通信相手端末27では、受信したネットワークインタフェースの情報をもとに自分の端末内のネットワークインタフェース情報テーブル22を更新し、伝送路状態管理部23は、該当する伝送路の伝送路状態を測定する(S521)。ここでは、更新されたネットワークインタフェースに対応する伝送路の伝送路状態のみを再度測定することとしたが、全ての伝送路に対して再度伝送路状態を測定しなおしても構わない。各々の項目の説明と測定方法については、通信開始時の実施例で述べた方法と同じ方法を用いることとする。こうして得られた伝送路情報とアプリケーション優先基準から、図14〜図15Bのフローチャートにより伝送路が決定される(S507、S508)。
The
決定された伝送路が現在使用している伝送路と異なる場合には(S509Yes、S510Yes)、伝送路選択部19は伝送路情報テーブル21を参照して、選択された伝送路の伝送路情報をアプリケーション部11に通知する(S522、S523)。本実施例では、通信開始時の実施例と同様に伝送路状態としてアプリケーションに割当て可能な帯域幅をアプリケーション部11に通知する。
When the determined transmission path is different from the currently used transmission path (S509 Yes, S510 Yes), the transmission
コンテンツ制御部14は、通知された伝送路情報をもとに品質情報テーブル16を参照して通信でのコンテンツ品質を決定する。コンテンツの切替えが必要だと判断した場合には(S513Yes、S514Yes)、通信制御部13は、前記の決定されたコンテンツ品質に従った映像・音声の種類や利用パラメータを決める情報を通信相手と交換した後に(S524)、切替え後のコンテンツ品質にてデータの送受信を開始する(S515、S516)。同時にIP制御部20は、伝送路選択部19により選択された伝送路に切替を行う(S511、S512)。なお、選択された伝送路が現在使用している伝送路と一致する場合には何も行わない。また、選択された伝送路が現在使用している伝送路と異なり、コンテンツ制御部14によりコンテンツを切替える必要がないと判断された場合には(S513No、S514No)、伝送路の切替のみを行う(S511、S512)。
The
なお、本実施例では、ネットワークインタフェースの無線通信の物理リンク速度が変化した場合について述べたが、無線の変調方式が変更されたことを検知した場合(IEEE802.11bにおける変調方式がQPSKからBPSKに変化)についても、本実施例で述べた処理手順に従って制御を行うことで通信環境に応じた品質のサービスを提供することが可能である。 In the present embodiment, the case where the physical link speed of the wireless communication of the network interface is changed has been described. However, when it is detected that the wireless modulation method is changed (the modulation method in IEEE 802.11b is changed from QPSK to BPSK). With regard to (change), it is possible to provide a quality service according to the communication environment by performing control according to the processing procedure described in this embodiment.
次に、通信端末10が映像や音声などのコミュニケーションを利用したアプリケーション等によるデータ通信を行う際に、通信端末間に存在する伝送路(パス)のうち、いずれかもしくは全ての伝送路が、diffserveやRSVP(Resource Reservation Protocol)といったようなQoSをサポートする場合での、伝送路を選択する処理動作を説明する。図20は、伝送路情報テーブル21とアプリケーション優先基準テーブル15から通信開始時の伝送路を選択する処理手順の例を示すフローチャート、図21(A)はアプリケーション優先基準テーブル15、図21(B)は伝送路情報テーブル21の別の例である。
Next, when the
先ず、図20に示すように、アプリケーション優先基準テーブル15にQoSサポートの要/不要が指令されているかどうか確認する(S26)。QoSのサポートが必要な場合には(S26Yes)、伝送路情報テーブル21の伝送路情報を参照して、QoSをサポートする伝送路を抽出する(S27)。ここで、QoSをサポートする伝送路が伝送路情報テーブル21に存在するか否かを確認する(S28)。存在する場合には(S28Yes)、さらに、アプリケーション優先基準テーブル15に帯域優先が設定されているか否かを確認する(S29)。以下の処理については、図15Aのフローチャートで説明した内容と同じである。 First, as shown in FIG. 20, it is confirmed whether or not QoS support is required / not required in the application priority standard table 15 (S26). If QoS support is necessary (S26 Yes), the transmission path information in the transmission path information table 21 is referred to extract a transmission path that supports QoS (S27). Here, it is confirmed whether or not a transmission path that supports QoS exists in the transmission path information table 21 (S28). If it exists (S28 Yes), it is further checked whether or not bandwidth priority is set in the application priority reference table 15 (S29). The following processing is the same as that described in the flowchart of FIG. 15A.
QoSをサポートする伝送路が伝送路情報テーブル中に含まれない場合には(S28No)、要求帯域と要求遅延のいずれかを満たせない場合(S33No、S34No)と同様に、図15Bのフローチャートに移って、QoSをサポートしない伝送路に対して図15Bに示した処理を行い、伝送路を選択する(S15〜S25)。
伝送路については上り/下りが存在するため、本実施例では各々(自端末及び通信相手端末)が下りの伝送路に対して選択を行うものとする。映像ストリーミングや音声ストリーミング等のサーバ・クライアント型の片方向通信の場合については、クライアント側で伝送路を選択することとする。本実施例に限らず、各々が下りではなく上りの伝送路を選択しても、一方の端末が上り/下りのどちらの伝送路も選択するように処理を行っても構わない。If a transmission path that supports QoS is not included in the transmission path information table (No in S28), the process proceeds to the flowchart of FIG. 15B as in the case where either the required bandwidth or the required delay cannot be satisfied (S33 No, S34 No). Then, the processing shown in FIG. 15B is performed on the transmission path that does not support QoS, and the transmission path is selected (S15 to S25).
Since uplink / downlink exists for the transmission path, in this embodiment, each of the own terminal and the communication partner terminal selects the downlink transmission path. In the case of server-client type one-way communication such as video streaming and audio streaming, a transmission path is selected on the client side. Not limited to this embodiment, each terminal may select an uplink transmission path instead of a downlink, or one terminal may perform processing so as to select either an uplink / downlink transmission path.
なお、本実施例では、通信開始時の伝送路を選択する処理手順の例をフローチャート図20、図15Bを用いて説明したが、通信端末が映像や音声などのコミュニケーションを利用したアプリケーション等によるデータ通信を行っている際に、通信端末を取り囲む伝送路の通信状態が変化した場合でも、上記に示した処理手順に従うことで、ユーザの無線環境に応じた伝送路の選択を行うことが可能となる。 In this embodiment, an example of the processing procedure for selecting a transmission path at the start of communication has been described with reference to the flowcharts of FIGS. 20 and 15B. Even when the communication state of the transmission path surrounding the communication terminal changes during communication, it is possible to select the transmission path according to the user's wireless environment by following the processing procedure described above. Become.
また、本実施例ではQoSをサポートする伝送路の例としてDiffserveやRSVPといったプロトコルを挙げているが、FOMAやPHSといったような回線品質を保証している回線交換接続の場合や、IEEE802.11eといったような無線区間でのQoSをサポートするネットワークインタフェースが伝送路に含まれる場合に、伝送路情報テーブル21のQoSのサポートの項目を「サポート有」に設定しても構わない。上記のような情報はネットワークインタフェース情報テーブル22から判断可能である。 In this embodiment, a protocol such as Diffserve or RSVP is cited as an example of a transmission path that supports QoS. However, in the case of circuit switched connection such as FOMA or PHS that guarantees line quality, or IEEE802.11e When a network interface that supports QoS in such a wireless section is included in the transmission path, the QoS support item in the transmission path information table 21 may be set to “supported”. Such information can be determined from the network interface information table 22.
以上、上記実施例では自端末において通信状態が変化した場合の例について説明をしたが、通信相手端末において通信状態の変化が生じた場合についても同様の制御を行うことで、伝送路の選択とアプリケーションの連動といったユーザの通信状況に応じた品質のサービスを提供することが可能となる。 As mentioned above, although the example in the case where the communication state has changed in the own terminal has been described in the above embodiment, the transmission path selection and It becomes possible to provide a quality service according to the user's communication status such as application linkage.
【0001】
技術分野
[0001]
本発明は、複数の無線通信手段を有する通信端末によるモバイルネットワークシステムに使用され、複数のネットワークを介して通信を行う通信プログラム、会話型やストリーミング型のアプリケーションサービスをユーザに提供する通信システム及び通信端末に関する。
背景技術
[0002]
近年の無線技術の進歩に伴い、様々な無線通信方式でのインターネットへの接続が普及し、無線の利点を生かして移動環境でのモバイル通信環境が提供されるようになりつつある。また、携帯端末についても高機能化が進み、1つの端末装置で複数のネットワーク(例えば、無線LAN(Local Area Network)、有線LAN、携帯電話、PHS(Personal Handy−phone System等)に接続することができるようになってきている。これにより、1つの端末装置で複数の種類のネットワークに接続することが可能となり、使用の都度、最適な通信環境を選択して通信を行うことが可能になってきている。
[0003]
さらに、異なるネットワーク間で継続して無線通信を行うことを可能とする技術(Mobile IPv6、Lin6等)の登場により、使用の都度、最適な通信環境を選択して通信の切替え時に、途切れなくサービスを受けることが可能となりつつある。また、無線通信を行うネットワークの切替えに伴う通信状態の変動に応じて、受信するデータの品質を変更する技術も提案されている(例えば、特許文献1参照)。
[0004]
一方、無線で移動しながらのデータ通信は、移動にともなって電波強度が変化したり、通信が途切れたり、異なる無線ネットワークに移動すると伝送帯域幅が大幅に変化したり不安定である。そこで、こういった下位層の情報を上位層に通知する手段を提供することで、ネットワークの切替えの制御やデータの品質の制御を行う方法が提案されている(特許文献2参照)
[0005]
また、通信端末間のEnd−to−Endの帯域幅、利用可能帯域幅、及び利用を推定することも可能である。例えば、経路上の各ルータに対してICMP(Internet Control[0001]
Technical field [0001]
The present invention is used in a mobile network system by a communication terminal having a plurality of wireless communication means, a communication program for performing communication via a plurality of networks, a communication system for providing a conversational or streaming application service to a user, and communication Regarding terminals.
Background art [0002]
With recent advances in wireless technology, connection to the Internet using various wireless communication methods has become widespread, and mobile communication environments in mobile environments have been provided by taking advantage of wireless. Also, mobile terminals are becoming more sophisticated, and one terminal device can be connected to multiple networks (for example, a wireless LAN (Local Area Network), a wired LAN, a mobile phone, a PHS (Personal Handy-phone System, etc.)). As a result, it is possible to connect to a plurality of types of networks with a single terminal device, and it is possible to perform communication by selecting an optimum communication environment each time it is used. It is coming.
[0003]
In addition, with the advent of technologies (Mobile IPv6, Lin6, etc.) that enable continuous wireless communication between different networks, services are seamlessly selected when communication is switched by selecting the optimal communication environment each time it is used. It is becoming possible to receive. In addition, a technique has been proposed in which the quality of received data is changed in accordance with a change in communication state accompanying switching of a network that performs wireless communication (see, for example, Patent Document 1).
[0004]
On the other hand, data communication while moving wirelessly is unstable or unstable when the radio wave intensity changes with the movement, communication is interrupted, or when moving to a different wireless network. Therefore, a method has been proposed in which network switching control and data quality control are performed by providing means for notifying the upper layer of such lower layer information (see Patent Document 2).
[0005]
It is also possible to estimate the end-to-end bandwidth, available bandwidth, and usage between communication terminals. For example, for each router on the route, ICMP (Internet Control)
【0003】
と下りで使用する伝送路に異なるものを選択することも必要となっている。
[0009]
また、特許文献3に開示されている技術では、End−to−Endの伝送路状態を推定するには、大量のプローブパケットを送信してその結果を統計的に処理する必要があり、伝送路状態を推定するために多大な時間を必要とする。一般的にEnd−to−Endの伝送路状態を推定するためには多大な時間を要することが知られており、通信開始時に各々の伝送路に対してEnd−to−Endの伝送路状態を推定してから伝送路を選択するのでは、ユーザが通信要求をしてから実際に通信が開始するまでに多大なタイムラグが発生することが予想される。
本発明は、上述した種々の課題を効率的に解決するための通信システム及び通信端末を提供するものである。
課題を解決するための手段
[0010]
本発明の通信システムは、複数の伝送路に接続可能なネットワークインタフェースを備えた通信端末が、複数の伝送路を利用する通信システムで、通信端末間が互いに複数のネットワークインタフェースのうち通信可能なネットワークインタフェースを検知し、複数のネットワークインタフェースの所定の属性に関するネットワークインタフェース情報を取得し、通信可能なネットワークインタフェースと通信相手の通信可能なネットワークインタフェースとの間に存在する伝送路リストを作成して、ネットワークインタフェース情報を伝送路リストに対応付けし、伝送路リストに対応する伝送路の状態に関する伝送路情報としてボトルネック物理帯域幅、クロストラフィック、帯域の変動率、帯域の偏差率の少なくとも1つを取得し、伝送路の優先度を伝送路情報及びデータ通信を行うアプリケーションプログラム毎に設定された優先規準に基づいて判断し、伝送路を決定し、決定された伝送路を介してデータ通信を行うことを特徴とする。また、伝送路リストにより伝送路の組合わせを選択した際に、送信側の通信端末からの情報を相手通信端末のネットワークインタフェースのいずれか1つを宛先に指定して、送信側の通信端末のネットワークインタフェースのいずれか1つを送信元として伝送路へ送信することで、選択した伝送路を用いたデータ通信を行う。
[0011]
前記ボトルネック物理帯域幅は、送信端末から受信端末に向けて同サイズSのプローブパケットを密接させて送信し、受信端末において前記プローブパケットを受信し、測定されたプローブパケットの受信間隔ΔTからボトルネック物理帯域幅Bを
B=S/ΔT
に基づいて算出する。
また、ボトルネック物理帯域幅を取得する手段において、前記サイズSの対のプロ[0003]
It is also necessary to select different transmission paths for downstream use.
[0009]
Further, in the technique disclosed in
The present invention provides a communication system and a communication terminal for efficiently solving the various problems described above.
Means for Solving the Problems [0010]
The communication system of the present invention is a communication system in which a communication terminal having a network interface connectable to a plurality of transmission paths uses a plurality of transmission paths, and the communication terminals can communicate with each other among a plurality of network interfaces. Detects the interface, obtains network interface information related to predetermined attributes of a plurality of network interfaces, creates a transmission path list existing between the communicable network interface and the communicable network interface of the communication partner, and Associate interface information with the transmission path list, and acquire at least one of bottleneck physical bandwidth, cross traffic, bandwidth fluctuation rate, and bandwidth deviation rate as transmission path information related to the transmission path status corresponding to the transmission path list And transmission Priority is determined based on transmission path information and a priority standard set for each application program that performs data communication, a transmission path is determined, and data communication is performed via the determined transmission path. . In addition, when a combination of transmission paths is selected from the transmission path list, the information from the communication terminal on the transmission side is designated as the destination of one of the network interfaces of the partner communication terminal, and the communication terminal on the transmission side is specified. Data communication using the selected transmission path is performed by transmitting any one of the network interfaces to the transmission path as a transmission source.
[0011]
The bottleneck physical bandwidth is obtained by closely transmitting a probe packet of the same size S from the transmission terminal to the reception terminal, receiving the probe packet at the reception terminal, and measuring the bottle interval from the measured probe packet reception interval ΔT. Neck physical bandwidth B = B / S / ΔT
Calculate based on
Further, in the means for obtaining the bottleneck physical bandwidth, the pair of size S
【0005】
スの状態や、使用している伝送路の伝送路状態、無線変調方式などが変化したとき、伝送路の優先度を再度判断して最も優先度の高い伝送路に切替える。
発明の効果
[0015]
本発明によれば、ユーザの移動につれて刻々と変化する通信環境での複数のネットワークインタフェースを備えた移動端末を含む通信端末間における通信システムにおいて、映像や音声などのコミュニケーションを利用したアプリケーションによりデータ通信を行う際に、アプリケーション毎に設定された優先基準もしくはユーザの嗜好にあわせて伝送路を選択することが可能となる。併せて、ネットワーク情報に合わせた品質のコンテンツを選択することで、通信端末の存在する場所に応じた品質のサービスを提供することが可能となる。
[0016]
また、データ通信開始時に即座に伝送路情報を取得出来ない場合でも、予め端末に設定されている情報やそれまでに取得された情報をもとに選択された伝送路に合わせた品質のサービスを提供することが可能となる。さらに、データ通信中の場合についても、伝送路の通信状況の変化により、伝送路の状態を再度取得し、アプリケーション毎に設定された優先基準もしくはユーザの嗜好に合わせて再度伝送路を選択することで、時々刻々と変化する通信環境においても、通信端末の存在する場所の通信環境に最適な品質でサービスを提供することが可能となる。
図面の簡単な説明
[0017]
[図1]本実施形態を適用できるネットワークの全体構成例を示す図である。
[図2]本実施形態を適用できる無線ネットワークの基地局と対応するアクセス可能エリアの概念図である。
[図3]本発明による通信端末の内部構成例を示す機能ブロック図である。
[図4]通信端末10の通信開始時の各部の動作を示す動作シーケンス図である。
[図5]通信端末10のネットワークインタフェースカードの通信状態が変化した場合の各部の動作を示すシーケンス図である。
[図6]本実施例におけるネットワークインタフェース情報テーブルの一例を示す図である。
[図7]本実施例における、通信情報通知フォーマットの一例(A)、品質情報テーブル[0005]
When the status of the transmission line, the transmission line state of the transmission line being used, the wireless modulation method, etc. change, the priority of the transmission line is judged again and the transmission line with the highest priority is switched.
Effect of the Invention [0015]
According to the present invention, in a communication system between communication terminals including a mobile terminal having a plurality of network interfaces in a communication environment that changes every moment as a user moves, data communication is performed by an application using communication such as video and audio. When performing the transmission, it is possible to select a transmission path according to the priority criteria set for each application or the user's preference. At the same time, it is possible to provide a quality service according to the location where the communication terminal exists by selecting content of quality matching the network information.
[0016]
In addition, even when transmission line information cannot be acquired immediately at the start of data communication, a quality service tailored to the transmission line selected based on information set in the terminal in advance or information acquired so far It becomes possible to provide. Furthermore, even during data communication, the state of the transmission line is acquired again due to a change in the communication state of the transmission line, and the transmission line is selected again according to the priority standard or user preference set for each application. Thus, even in a communication environment that changes from moment to moment, it is possible to provide a service with a quality that is optimal for the communication environment where the communication terminal exists.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS [0017]
FIG. 1 is a diagram showing an example of the overall configuration of a network to which this embodiment can be applied.
FIG. 2 is a conceptual diagram of an accessible area corresponding to a base station of a wireless network to which this embodiment can be applied.
FIG. 3 is a functional block diagram showing an internal configuration example of a communication terminal according to the present invention.
FIG. 4 is an operation sequence diagram showing the operation of each unit at the start of communication of the
FIG. 5 is a sequence diagram showing the operation of each part when the communication state of the network interface card of the
FIG. 6 is a diagram showing an example of a network interface information table in the present embodiment.
[FIG. 7] An example of a communication information notification format (A) in this embodiment, a quality information table
Claims (23)
前記複数のネットワークインタフェースのうち通信可能なネットワークインタフェースを検知する手段と、
前記複数のネットワークインタフェースの所定の属性に関するネットワークインタフェース情報を取得する手段と、
前記通信可能なネットワークインタフェースと通信相手の通信可能なネットワークインタフェースとの間に存在する伝送路リストを作成する手段と、
前記ネットワークインタフェース情報を前記伝送路リストに対応付ける手段と、
前記伝送路リストに対応する伝送路の状態に関する伝送路情報としてボトルネック物理帯域幅、クロストラフィック、帯域の変動率、帯域の偏差率の少なくとも一つを取得する手段と、
前記伝送路の優先度を前記伝送路情報及びデータ通信を行うアプリケーションプログラム毎に設定された優先基準に基づいて判断し、伝送路を決定する手段と、を備え、
前記決定された伝送路を介してデータ通信を行うことを特徴とする無線通信システム。A communication terminal having a network interface connectable to a plurality of transmission paths is a wireless communication system using a plurality of transmission paths,
Means for detecting a communicable network interface among the plurality of network interfaces;
Means for obtaining network interface information relating to predetermined attributes of the plurality of network interfaces;
Means for creating a transmission path list existing between the communicable network interface and the communicable network interface of the communication partner;
Means for associating the network interface information with the transmission path list;
Means for acquiring at least one of a bottleneck physical bandwidth, cross traffic, a bandwidth variation rate, and a bandwidth deviation rate as transmission route information relating to the state of the transmission route corresponding to the transmission route list;
Means for determining the priority of the transmission path based on priority criteria set for each application program for performing the transmission path information and data communication, and determining a transmission path,
A wireless communication system, wherein data communication is performed via the determined transmission path.
B=S/ΔT
に基づいて算出することを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。The bottleneck physical bandwidth is obtained by closely transmitting a probe packet of the same size S from the transmission terminal to the reception terminal, receiving the probe packet at the reception terminal, and measuring the bottle interval from the measured probe packet reception interval ΔT. Neck physical bandwidth B is B = S / ΔT
The wireless communication system according to claim 1, wherein the wireless communication system is calculated based on
CV=標準偏差/相加平均×100
に基づいて算出することを特徴とする請求項2又は3に記載の無線通信システム。When n measurement results are obtained from the means for obtaining the bottleneck physical bandwidth, the band variation rate CV is calculated from the standard deviation and the arithmetic mean of the obtained measurement results. CV = standard deviation / arithmetic mean × 100
The wireless communication system according to claim 2, wherein the wireless communication system is calculated based on
BWσ(%)=|BWT−Z|/Z
に基づいて算出することを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載の無線通信システム。When the bottleneck bandwidth obtained from the means for obtaining the bottleneck physical bandwidth is BWT, the transmission path speed in the uplink direction of the network interface on the transmission side of the transmission path and the network interface on the reception side are measured. Assuming that the smaller value of the transmission rates in the downstream direction is Z, the band deviation rate BWσ is BWσ (%) = | BWT−Z | / Z
The wireless communication system according to any one of claims 2 to 4, wherein the wireless communication system is calculated based on:
前記複数のネットワークインタフェースの所定の属性に関するネットワークインタフェース情報を取得する手段と、
再度、前記通信可能なネットワークインタフェースと通信相手の通信可能なネットワークインタフェースとの間に存在する伝送路リストを作成して、前記ネットワークインタフェース情報を前記伝送路リストに対応付けし、
新しく作成された前記伝送路リストに対応する伝送路の状態に関する伝送路情報としてボトルネック物理帯域幅、クロストラフィック、帯域の変動率、帯域の偏差率の少なくとも1つを取得し、
前記伝送路の優先度を前記伝送路情報及びデータ通信を行うアプリケーションプログラム毎に設定された優先規準に基づいて判断し、伝送路を決定し、
前記決定された伝送路が通信中の伝送路と異なる場合には、新たに決定された伝送路に切替えることを特徴とする請求項1〜17のいずれか1項に記載の無線通信システム。Means for detecting a change in the state of a network interface that is not in data communication after the start of data communication;
Means for obtaining network interface information relating to predetermined attributes of the plurality of network interfaces;
Again, create a transmission path list that exists between the communicable network interface and the communication partner's communicable network interface, and associate the network interface information with the transmission path list,
Acquire at least one of bottleneck physical bandwidth, cross traffic, bandwidth fluctuation rate, bandwidth deviation rate as transmission path information related to the status of the transmission path corresponding to the newly created transmission path list,
Judging the priority of the transmission path based on the transmission path information and priority criteria set for each application program that performs data communication, determine the transmission path,
The wireless communication system according to any one of claims 1 to 17, wherein when the determined transmission path is different from a transmission path in communication, the transmission path is switched to a newly determined transmission path.
前記複数のネットワークインタフェースのうち通信可能なネットワークインタフェースを検知し、
前記複数のネットワークインタフェースの所定の属性に関するネットワークインタフェース情報を取得し、
前記通信可能なネットワークインタフェースと通信相手の通信可能なネットワークインタフェースとの間に存在する伝送路リストを作成して、前記ネットワークインタフェース情報を前記伝送路リストに対応付けし、
前記伝送路リストに対応する伝送路の状態に関する伝送路情報としてボトルネック物理帯域幅、クロストラフィック、帯域の変動率、帯域の偏差率の少なくとも1つを取得し、
前記伝送路の優先度を前記伝送路情報及びデータ通信を行うアプリケーションプログラム毎に設定された優先規準に基づいて判断し、伝送路を決定し、
前記決定された伝送路を介してデータ通信を行うことを特徴とする無線通信方法。A communication terminal having a network interface connectable to a plurality of transmission paths is a wireless communication method using a plurality of transmission paths,
Detecting a network interface capable of communication among the plurality of network interfaces;
Obtaining network interface information relating to predetermined attributes of the plurality of network interfaces;
Create a transmission path list that exists between the communicable network interface and a communication partner's communicable network interface, and associate the network interface information with the transmission path list,
Obtain at least one of bottleneck physical bandwidth, cross traffic, bandwidth fluctuation rate, bandwidth deviation rate as transmission path information related to the status of the transmission path corresponding to the transmission path list,
Judging the priority of the transmission path based on the transmission path information and priority criteria set for each application program that performs data communication, determine the transmission path,
A wireless communication method comprising performing data communication via the determined transmission path.
前記複数のネットワークインタフェースの所定の属性に関するネットワークインタフェース情報を取得し、
再度、前記通信可能なネットワークインタフェースと通信相手の通信可能なネットワークインタフェースとの間に存在する伝送路リストを作成して、前記ネットワークインタフェース情報を前記伝送路リストに対応付けし、
新しく作成された前記伝送路リストに対応する伝送路の状態に関する伝送路情報としてボトルネック物理帯域幅、クロストラフィック、帯域の変動率、帯域の偏差率の少なくとも1つを取得し、
前記伝送路の優先度を前記伝送路情報及びデータ通信を行うアプリケーションプログラム毎に設定された優先規準に基づいて判断し、伝送路を決定し、
前記決定された伝送路が通信中の伝送路と異なる場合には、新たに決定された伝送路に切替えることを特徴とする請求項22に記載の無線通信方法。After data communication starts, it detects that the status of the network interface that is not in data communication has changed,
Obtaining network interface information relating to predetermined attributes of the plurality of network interfaces;
Again, create a transmission path list that exists between the communicable network interface and the communication partner's communicable network interface, and associate the network interface information with the transmission path list,
Acquire at least one of bottleneck physical bandwidth, cross traffic, bandwidth fluctuation rate, bandwidth deviation rate as transmission path information related to the status of the transmission path corresponding to the newly created transmission path list,
Judging the priority of the transmission path based on the transmission path information and priority criteria set for each application program that performs data communication, determine the transmission path,
23. The wireless communication method according to claim 22, wherein when the determined transmission path is different from a transmission path in communication, the transmission path is switched to a newly determined transmission path.
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