JPWO2011040006A1 - 送信装置、受信装置、送受信システム、及び送受信方法 - Google Patents

送信装置、受信装置、送受信システム、及び送受信方法 Download PDF

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Abstract

高い帯域でも、ネットワークの可用帯域を正確に推定することができる送信装置を提供する。可用帯域を推定する送信端末（１１）であって、所定の単位時間を周期とする信号を生成するタイマ部（２０１）と、単位時間の周期で送信されるパケットを計測パケットとして生成し、２つの計測パケットの間に挿入されるパケットであって計測帯域に応じた個数のパケットを調整パケットとして生成するパケットトレイン生成部（２０２）と、受信端末（１２）に、送信時刻情報が含まれる計測パケットを単位時間の周期で送信するとともに、調整パケットを２つの計測パケットが送信される間に送信する送信部（２０３）と、受信端末（１２）が計測パケットを受信した受信時刻から得られる返送情報を、受信端末（１２）から受信する受信部（２０７）と、返送情報を用いて可用帯域を決定する決定部（２０８）とを備える。

Description

本発明は、ネットワークを介した２つの端末間で利用可能な伝送速度の帯域（可用帯域）を推定する送信装置、受信装置、送受信システム、及び送受信方法に関する。
インターネットなどのネットワークを介し、端末間で映像音声などの一連のデータを連続的に送信するストリーミング通信を行うことがある。その際、通信開始時のストリームの送信レートを決定するために、利用可能な帯域を推定する必要がある。代表的な手法として、非特許文献１、２及び特許文献１が知られている。
これらの手法では、一連の計測パケットを用いて可用帯域の推定を行う。具体的には、個々の計測パケットの送信間隔と受信間隔とを比較して、受信間隔が送信間隔よりも延びた場合に、その帯域が利用できないと判定するという原理に基づいた方式である。
非特許文献１では、送信端末は、受信端末に向けて、送信時刻を刻印したパケット複数個からなるパケットトレインを、可用帯域かどうか判定する帯域の逆数に応じた一定間隔で送信する。受信端末は、当該パケットトレインを受信し、パケットの受信時刻と送信時刻とから片方向遅延（ＯＷＤ：Ｏｎｅ Ｗａｙ Ｄｅｌａｙ）をそれぞれのパケットについて計算する。受信端末は、片方向遅延の増加の有無に基づいて、一定間隔で送信されたパケットトレインの帯域の利用可否の判定を行う。具体的には、受信端末は、片方向遅延が増加した場合、その帯域を利用できないと判定する。
非特許文献２では、送信端末は、受信端末に向けて、送信時刻を刻印したパケット複数個からなる一連のパケットの送信間隔を短縮させながら送信する（以下、Ｃｈｉｒｐと呼ぶ）。受信端末は、非特許文献１と同様に片方向遅延の増加の有無を観測する。受信端末は、片方向遅延が延び始めるタイミングにおけるパケットの送信帯域（パケットサイズとパケット送信間隔の逆数との積に対応する）を利用可能帯域の上限値として判定する。
特許文献１では、前述のＣｈｉｒｐと同様のパケットを送信端末が送信し、受信端末が片方向遅延の延びに関する情報を用いて利用可能帯域を推定する。
これらの従来の手法によれば、ネットワークを介した２つの端末間で利用可能な伝送速度の帯域である可用帯域を推定することができる。
特開２００４−２５４０２５号公報
Jain, Manish and Dovrolis, Constantinos,"Pathload: A Measurement Tool for End-to-end Available Bandwidth", in Proceedings of Passive and Active Measurements (PAM) Workshop, 2002 V. J. Ribeiro, R. H. Riedi, R. G. Baraniuk, J. Navratil, and L. Cottrell. pathChirp: Efficient Available Bandwidth Estimation for Network Paths. In Passive and Active Measurement Workshop, 2003.
ここで、上記従来の手法を実現するには、送信端末の能力として、指定された正確なタイミングでパケットを送信できる必要がある。すなわち、高い帯域のパケットトレインを送信する場合や、Ｃｈｉｒｐの後半部分（高い帯域の部分）の送信では、短いパケット送信間隔で、正確にパケットトレインを送信する必要がある。
しかしながら、パケットの送信制御可能な間隔は、通常、タイマの周期により制御されるが、処理能力の低い組み込み機器において、処理負荷の増加などから、タイマの周波数を大きくすることができない（タイマの周期を小さくすることができない）。そのため、上記の従来の手法を用いると、パケットの送信間隔を短くできず、高い帯域では、可用帯域を正確に推定することができないという問題がある。
以下に、具体的に説明する。組み込み機器で用いられる能力が低いＣＰＵではタイマの周波数が小さいため、例えば２５０Ｈｚでしかタイマを駆動できないとする。この場合、正確に制御可能な最小送信間隔は、タイマの周波数の逆数である４ｍｓとなる。１０００バイトのパケットを使ってパケットトレインを構築し、４ｍｓごとに１つのパケットを送信する場合には、判定可能な帯域は、２Ｍｂｐｓである。
つまり、４ｍｓ単位より短い間隔ではパケットの送信間隔を正確に制御できない端末で生成できるパケットトレインによって判定可能な帯域の上限は、２Ｍｂｐｓとなる。したがって、先に示した従来の手法を適用しても、２Ｍｂｐｓより大きい帯域については、その帯域が可用帯域であるか否かを正確に判定することができない。
また、制御可能な最小送信間隔より短い間隔では、正確な送信タイミングでパケットトレインを送信できない。つまり、最小送信間隔よりも短い間隔については、ＣＰＵの処理状況に依存してしまい、正確には制御できず、送信間隔が延びたり縮んだりしてしまう。
送信間隔が意図した制御可能な最小送信間隔よりも長くなった場合、パケットは、意図した時刻よりも遅れてネットワークへ送出され、ネットワークを通過して受信端末に到着する。この場合、本来観測すべきネットワークを通過中に発生する片方向遅延時間ではなく、ネットワークに入る前の遅延時間が加わった片方向遅延が観測される。逆に、送信間隔が意図した制御可能な最小送信間隔よりも短くなった場合は、パケットは、意図した時刻よりも早くネットワークへ送出される。この場合、本来観測すべきネットワークを通過中に発生する遅延時間よりも短い片方向遅延が観測される。
この結果、受信端末で観測される片方向遅延が正しい片方向遅延時間よりも増加する場合と増加しない場合とが混在し、計測帯域の利用可否を判定できない。判定手順によっては、同じ送信間隔のパケットトレインで再試行するように送信端末に要求することにもつながる。結果として、判定のための計測時間が長くなったり、誤判定を行ったりするという問題があった。
以上のように、上記の従来の手法では、高い帯域では可用帯域を正確に推定することができないという問題点がある。
そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、高い帯域でも、ネットワークの可用帯域を正確に推定することができる送信装置、受信装置、送受信システム、及び送受信方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る送信装置は、受信装置との間でのデータの送受信に利用可能な伝送速度の帯域である可用帯域を推定する送信装置であって、所定の単位時間を周期とする信号を生成するタイマ部と、前記信号で示される前記単位時間の周期で送信されるパケットを計測パケットとして生成し、２つの前記計測パケットの間に挿入されるパケットであって、計測対象の帯域である計測帯域に応じた個数のパケットを調整パケットとして生成するパケットトレイン生成部と、前記受信装置に、送信時刻を特定する情報である送信時刻情報が含まれる前記計測パケットを前記単位時間の周期で送信するとともに、前記調整パケットを２つの前記計測パケットが送信される間に送信する送信部と、前記受信装置が前記計測パケットを受信した受信時刻から得られる情報である返送情報を、前記受信装置から受信する受信部と、受信された前記返送情報を用いて、前記可用帯域を決定する決定部とを備える。
これによれば、送信時刻情報が含まれる計測パケットと調整パケットとを生成し、計測パケットを単位時間の周期で送信するとともに、調整パケットを２つの計測パケットが送信される間に送信して、受信装置が計測パケットを受信した受信時刻から得られる返送情報を受信することで、当該返送情報を用いて可用帯域を決定する。つまり、高い計測帯域ほど、多くのパケットを送信する必要があるため、計測パケットの間に多くの調整パケットを挿入して送信する。そして、可用帯域の決定には、タイマの周期で送信される計測パケットを使用する。これにより、タイマの周期（制御可能な最小送信間隔）を考慮したパケットトレインを用いて計測を行うことで、正確なネットワークの可用帯域の計測を実現する。つまり、組み込み機器に用いられるような非力なＣＰＵであっても、正確に制御可能な最小送信間隔で計測パケットを送信する。これにより、遅延時間をより正確に測定することができ、正確に可用帯域を計測できる。また、組み込み機器に用いられるような非力なＣＰＵであっても、遅延時間の計測には用いない、送信時刻を正確には制御しない調整パケットを送信する。これにより、高い帯域でも、ネットワークの可用帯域を正確に推定することが可能となる。
また、好ましくは、前記受信部は、前記受信装置から、前記計測パケットの受信時刻を示す情報、または前記計測パケットの送信時刻と受信時刻との差分である遅延時間を示す情報が含まれる前記返送情報を受信し、前記決定部は、受信された前記返送情報に含まれる前記受信時刻または前記遅延時間を示す情報を用いて、前記計測帯域が可用帯域であるか否かを判定する判定部を備え、前記判定部が判定した判定結果から、前記可用帯域を決定する。
これによれば、受信した返送情報に含まれる計測パケットの受信時刻または遅延時間を示す情報を用いて、計測帯域が可用帯域であるか否かを判定し、判定結果から、可用帯域を決定する。つまり、送信装置が返送情報に基づいて可用帯域を判定することで、送信装置は、最終的に計測したい帯域の利用可否を判定することが可能になる。この結果、パケットの制御可能な単位時間に依存せず、高い帯域の可用帯域を正確に推定することが可能になる。
また、前記受信部は、前記受信装置から、前記計測パケットの受信時刻を用いて前記計測帯域が可用帯域であるか否かが判定された判定結果を含む前記返送情報を受信し、前記決定部は、受信された前記返送情報に含まれる前記判定結果から、前記可用帯域を決定することにしてもよい。
これによれば、計測帯域が可用帯域であるか否かが判定された判定結果を含む返送情報を受信装置から受信し、受信された返送情報に含まれる判定結果から、可用帯域を決定する。このため、送信装置は、自ら可用帯域の判定を行うことなく、返送情報に基づいて可用帯域を決定することができる。この結果、パケットの制御可能な単位時間に依存せず、高い帯域の可用帯域を正確に推定することが可能になる。
また、好ましくは、前記パケットトレイン生成部は、前記単位時間と前記計測帯域とに応じて、前記計測パケット及び前記調整パケットの個数を決定し、決定した個数の前記計測パケット及び前記調整パケットを生成する。
これによれば、単位時間と計測帯域とに応じて、計測パケット及び調整パケットの個数を決定し、決定した個数の計測パケット及び調整パケットを生成する。つまり、単位時間と計測帯域によって、計測パケット及び調整パケットの個数が増減するため、当該個数を決定して、決定した個数の計測パケット及び調整パケットを生成する。これにより、高い計測帯域でも、計測パケット及び調整パケットの個数を調整することで、ネットワークの可用帯域を正確に推定することが可能となる。
また、好ましくは、前記送信装置は、さらに、前記決定部が前記可用帯域を決定するごとに、前記可用帯域の決定結果から、次に計測する計測帯域を決定する制御部を備え、前記パケットトレイン生成部は、前記制御部が前記計測帯域を決定するごとに、前記計測パケット及び前記調整パケットの個数を決定し、決定した個数の前記計測パケット及び前記調整パケットを生成し、前記送信部は、前記パケットトレイン生成部が前記計測パケット及び前記調整パケットを生成するごとに、生成された前記計測パケットと前記調整パケットとを前記受信装置に送信し、前記受信部は、前記送信部が前記計測パケットと前記調整パケットとを送信するごとに、前記返送情報を前記受信装置から受信し、前記決定部は、前記受信部が前記返送情報を受信するごとに、前記可用帯域を決定する。
これによれば、可用帯域を決定するごとに、次に計測する計測帯域を決定して、再度可用帯域を決定するというように、計測帯域を変化させて、繰り返し可用帯域を決定する。これにより、所定の範囲の計測帯域から、可用帯域を探索することが可能となる。
また、受信装置との間でのデータの送受信に利用可能な伝送速度の帯域である可用帯域を推定する送信装置であって、所定の単位時間を周期とする信号を生成するタイマ部と、前記信号で示される前記単位時間の周期で送信されるパケットであって、計測対象の帯域である計測帯域に応じたデータサイズのパケットを計測パケットとして生成するパケットトレイン生成部と、前記受信装置に、送信時刻を特定する情報である送信時刻情報が含まれる前記計測パケットを前記単位時間の周期で送信する送信部と、前記受信装置が前記計測パケットを受信した受信時刻から得られる情報である返送情報を、前記受信装置から受信する受信部と、受信された前記返送情報を用いて、前記可用帯域を決定する決定部とを備えていてもよい。
これによれば、計測帯域に応じたデータサイズの計測パケットを生成し、当該計測パケットを単位時間の周期で送信して、返送情報を受信することで、当該返送情報を用いて可用帯域を決定する。このため、タイマの周期で計測帯域に応じたデータサイズの計測パケットを送信して、当該計測パケットの受信時刻から得られる返送情報を受信することで、計測パケットについての遅延時間を算出することができるので、当該遅延時間から可用帯域を決定することができる。このように、組み込み機器に用いられるような非力なＣＰＵであっても、正確に制御可能な最小送信間隔で計測パケットを送信する。これにより、遅延時間をより正確に測定することができ、正確に可用帯域を計測できる。このため、高い帯域でも、ネットワークの可用帯域を正確に推定することが可能となる。
また、上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る受信装置は、複数のパケットで構成されるパケットトレインを送信装置から受信する受信装置であり、前記送信装置との間でのデータの送受信に利用可能な伝送速度の帯域である可用帯域を推定するために用いられる受信装置であって、前記複数のパケットのうち、所定の単位時間の周期で送信されたパケットであって、送信時刻を特定する情報である送信時刻情報が含まれるパケットである計測パケットの受信時刻を少なくとも測定する受信時刻測定部と、前記複数のパケットの中から前記計測パケットを抽出するパケット抽出部と、前記計測パケットの受信時刻から得られる情報であって、前記可用帯域を決定するための情報である返送情報を、前記送信装置へ返送する送信部とを備える。
これによれば、所定の単位時間の周期で送信され送信時刻情報が含まれる計測パケットの受信時刻の測定と当該計測パケットの抽出とを行い、当該計測パケットの受信時刻から得られる返送情報を、送信装置へ返送する。つまり、送信装置から受信した複数のパケットは、計測帯域に応じた個数のパケットであるため、タイマの周期で送信された計測パケットを抽出して、当該計測パケットに関する返送情報を送信装置に返送する。これにより、送信装置では、当該返送情報を用いて、可用帯域の決定を行うことができる。このように、タイマの周期（制御可能な最小送信間隔）を考慮したパケットトレインを用いて計測を行うことで、正確なネットワークの可用帯域の計測を実現する。つまり、計測パケットの受信時刻に係る情報を送信装置へ返送することで、高い帯域でも、送信装置で、ネットワークの可用帯域を正確に推定することができる。
また、好ましくは、前記送信部は、前記計測パケットの受信時刻を示す情報、または前記計測パケットの送信時刻と受信時刻との差分である遅延時間を示す情報が含まれる前記返送情報を、前記送信装置へ返送する。
これによれば、計測パケットの受信時刻または遅延時間を示す情報が含まれる返送情報を、送信装置へ返送する。これにより、送信装置が、受信した返送情報に含まれる計測パケットの受信時刻または遅延時間を示す情報を用いて、計測帯域が可用帯域であるか否かを判定し、判定結果から可用帯域を決定することができる。このため、高い帯域でも、送信装置で、ネットワークの可用帯域を正確に推定することができる。
また、好ましくは、さらに、前記パケット抽出部が抽出した前記計測パケットの送信時刻と受信時刻との差分である遅延時間から、計測対象の帯域である計測帯域が可用帯域であるか否かを判定する判定部を備え、前記送信部は、前記判定部が判定した判定結果を含む前記返送情報を、前記送信装置へ返送する。
これによれば、計測パケットの遅延時間から、計測帯域が可用帯域であるか否かを判定し、判定した判定結果を含む返送情報を、送信装置へ返送する。これにより、送信装置は、最終的に計測する帯域の利用可否の判定結果を知ることができる。この結果、送信装置で、パケットの制御可能な単位時間に依存せず、高い帯域の可用帯域を正確に推定することが可能になる。
なお、本発明は、このような送信装置及び受信装置として実現することができるだけでなく、送信装置と受信装置とを備え２点間のネットワークの可用帯域を推定する送受信システムとして実現することもできる。また、送信装置、受信装置又は送受信システムに含まれる特徴的な処理をステップとする方法として実現することもできる。さらに、本発明は、それらステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現してもよい。さらに、本発明は、そのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体として実現してもよいし、そのプログラムを示す情報、データまたは信号として実現してもよい。そして、それらプログラム、情報、データ及び信号は、インターネット等の通信ネットワークを介して配信してもよい。また、本発明は、このような送信装置または受信装置を構成する各処理部を備える集積回路として実現することもできる。
本発明に係る送信装置、受信装置、送受信システム、及び送受信方法によれば、高い帯域でも、ネットワークの可用帯域を正確に推定することができる。
図１は、実施の形態１における送受信システムの構成を示す図である。 図２は、実施の形態１における送受信システムが備える送信端末と受信端末の機能構成を示すブロック図である。 図３は、実施の形態１における送信端末の処理の一例を示すフローチャートである。 図４は、実施の形態１における受信端末の処理の一例を示すフローチャートである。 図５は、実施の形態１における送信端末の処理と受信端末の処理との関係を示すシーケンス図である。 図６は、実施の形態１におけるパケットトレインを説明する図である。 図７は、実施の形態２における送受信システムの構成を示す図である。 図８は、実施の形態２における送信端末の処理の一例を示すフローチャートである。 図９は、実施の形態３における送受信システムの構成を示す図である。 図１０は、実施の形態３における送信端末の処理の一例を示すフローチャートである。 図１１は、実施の形態３における受信端末の処理の一例を示すフローチャートである。 図１２は、実施の形態４における送受信システムの構成を示す図である。 図１３は、実施の形態４における送信端末の処理の一例を示すフローチャートである。 図１４は、実施の形態５における送受信システムの構成を示す図である。 図１５は、実施の形態５における送信端末の処理の一例を示すフローチャートである。 図１６は、実施の形態５におけるパケットトレインを説明する図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における送受信システム１の構成を示す図である。
送受信システム１は、送信装置と受信装置との間でのデータの送受信に利用可能な伝送速度の帯域である可用帯域を推定するシステムである。同図に示すように、送受信システム１は、送信装置である送信端末１１、受信装置である受信端末１２及び通信ネットワーク１０を備えている。
送信端末１１は、通信ネットワーク１０を介して、複数のパケットで構成されるパケットトレインを、受信端末１２に送信する。また、送信端末１１は、受信端末１２から返送情報を受信して、可用帯域を推定する。
受信端末１２は、通信ネットワーク１０を介して、可用帯域を推定するための情報である返送情報を、送信端末１１に送信する。
図２は、本発明の実施の形態１における送受信システム１が備える送信端末１１と受信端末１２の機能構成を示すブロック図である。
同図に示すように、送信端末１１は、タイマ部２０１と、パケットトレイン生成部２０２と、送信部２０３と、受信部２０７と、決定部２０８とを備えている。また、受信端末１２は、受信時刻測定部２０４と、パケット抽出部２０５と、送信部２０６とを備えている。
送信端末１１のタイマ部２０１は、送信端末１１のシステム上で、所定の単位時間を周期とする信号を生成する。
送信端末１１のパケットトレイン生成部２０２は、タイマ部２０１から信号の間隔である単位時間を取得し、単位時間と計測帯域に応じて、複数の計測パケットと必要であれば調整パケットとで構成されるパケットトレインを生成する。
具体的には、パケットトレイン生成部２０２は、タイマ部２０１が生成した信号で示される単位時間の周期で送信されるパケットを計測パケットとして生成し、２つの計測パケットの間に挿入されるパケットであって、計測対象の帯域である計測帯域に応じた個数のパケットを調整パケットとして生成する。ここで、パケットトレイン生成部２０２は、単位時間と計測帯域とに応じて、計測パケット及び調整パケットの個数を決定し、決定した個数の計測パケット及び調整パケットを生成する。
送信端末１１の送信部２０３は、受信端末１２に、送信時刻を特定する情報である送信時刻情報が含まれる計測パケットを単位時間の周期で送信するとともに、調整パケットを２つの計測パケットが送信される間に送信する。つまり、送信部２０３は、パケットトレイン生成部２０２で生成された各計測パケットと調整パケットに送信時刻情報を含めて、タイマ部２０１の単位時間間隔で計測パケットを送信するとともに、連続する２つの計測パケットの間に調整パケットを送信する。
受信端末１２の受信時刻測定部２０４は、送信端末１１から送信される複数のパケットのうち、計測パケットの受信時刻を少なくとも測定する。具体的には、受信時刻測定部２０４は、送信端末１１から送信される複数のパケットで構成されるパケットトレインを受信し、各パケットの受信時刻を測定し、記録する。
なお、ここでは、受信時刻測定部２０４は、送信端末１１からパケットトレインを受信し、各パケットの受信時刻を測定することとしたが、後述するパケット抽出部２０５が抽出した計測パケットについて、受信時刻を測定することにしてもよい。この場合は、受信時刻測定部２０４は、調整パケットの受信時刻を測定しなくともよい。
受信端末１２のパケット抽出部２０５は、パケットトレインに含まれる複数のパケットの中から、計測パケットを抽出する。
受信端末１２の送信部２０６は、計測パケットの受信時刻から得られる情報であって、可用帯域を決定するための情報である返送情報を、送信端末１１に返送する。ここで、本実施の形態１では、送信部２０６は、計測パケットの受信時刻を示す情報、または計測パケットの送信時刻と受信時刻との差分である遅延時間を示す情報が含まれる返送情報を、送信端末１１へ返送する。
送信端末１１の受信部２０７は、受信端末１２が計測パケットを受信した受信時刻から得られる情報である返送情報を、受信端末１２から受信する。ここで、本実施の形態１では、受信部２０７は、受信端末１２から、計測パケットの受信時刻を示す情報、または計測パケットの送信時刻と受信時刻との差分である遅延時間を示す情報が含まれる返送情報を受信する。
送信端末１１の決定部２０８は、受信部２０７が受信した返送情報を用いて、可用帯域を決定する。具体的には、本実施の形態１では、決定部２０８は、計測帯域が可用帯域であるか否かを判定する判定部２０９を備えている。つまり、決定部２０８は、判定部２０９が判定した判定結果から、可用帯域を決定する。
ここで、判定部２０９は、当該返送情報に含まれる計測パケットの受信時刻または遅延時間を示す情報を用いて、計測帯域が可用帯域であるか否かを判定する。
次に、図３〜図５を用いて、送受信システム１が可用帯域を推定する処理について、説明する。
図３は、本実施の形態１における送信端末１１の処理の一例を示すフローチャートである。送信端末１１の処理の詳細を、図３を用いて説明する。
また、図４は、本実施の形態１における受信端末１２の処理の一例を示すフローチャートである。受信端末１２の処理の詳細を、図４を用いて説明する。
また、図５は、本実施の形態１における送信端末１１の処理と受信端末１２の処理との関係を示すシーケンス図である。
まず、図３に示すように、タイマ部２０１は、所定の単位時間を周期とする信号を生成する（Ｓ１０２）。ここで、所定の単位時間とは、タイマ部２０１が計測可能な最小の時間間隔であり、パケットの送信を正確に制御できる最小間隔である。例えば、タイマ部２０１が２５０Ｈｚで動作する場合、所定の単位時間は、４ｍｓである。なお、所定の単位時間は、タイマ部２０１が計測可能な時間間隔であればよく、最小の時間間隔に限定されない。
そして、パケットトレイン生成部２０２は、計測パケットと調整パケットとで構成されるパケットトレインを生成する（Ｓ１０４）。つまり、パケットトレイン生成部２０２は、タイマ部２０１が生成した信号で示される単位時間の周期で送信されるパケットを計測パケットとして生成し、２つの計測パケットの間に挿入されるパケットであって、計測帯域に応じた個数のパケットを調整パケットとして生成する。
具体的には、パケットトレイン生成部２０２は、パケットの送信を正確に制御できる最小間隔である単位時間を、タイマ部２０１から取得する。例えば、タイマ部２０１が２５０Ｈｚで動作していた場合、パケットトレイン生成部２０２は、単位時間として、４ｍｓを取得する。
そして、パケットトレイン生成部２０２は、取得した単位時間と計測帯域とを用いて、計測パケットと調整パケットとからなるパケットトレインを生成する。
例えば、単位時間が４ｍｓ、計測帯域が８Ｍｂｐｓの場合、単位時間当たりの送信情報量は、４０００バイト（＝８Ｍｂｐｓ×４ｍｓ）になる。つまり、１つのパケットのデータサイズを１０００バイトとする場合、単位時間あたりのパケット数は４である。このため、パケットトレイン生成部２０２は、計測パケット１つに対して、３つの調整パケットを挿入してパケットトレインを生成する。
つまり、パケットトレイン生成部２０２は、高い計測帯域のために、タイマ部２０１が計測可能な単位時間よりも計測パケット間の送信間隔が短くなる場合に、計測パケット間に調整パケットを挿入してパケットトレインを生成する。
また、１つのパケットのデータサイズを５００バイトとする場合には、単位時間あたりのパケット数は８である。この場合、パケットトレイン生成部２０２は、計測パケット１つに対して、７つの調整パケットを挿入してパケットトレインを生成する。
次に、送信端末１１の送信部２０３は、パケットトレイン内の各パケットの送信時に送信時刻情報を含め、受信端末１２へ送信する（Ｓ１０６）。ここで、送信時刻情報とは、送信部２０３が各パケットを送信する送信時刻そのものであってもよいし、送信時刻を特定するための記号や数字などの情報であってもよい。また、送信部２０３は、送信時刻情報を、少なくとも計測パケットに含めて送信すればよく、調整パケットには含めなくてもよい。
ここで、送信部２０３が送信するパケットトレインについて、説明する。
図６は、本実施の形態１におけるパケットトレインを説明する図である。具体的には、図６の（ａ）は、送信端末１１から送信されるパケットのタイミングを表す。また、図６の（ｂ）は、受信端末１２で受信するパケットのタイミングを表す。
同図の（ａ）に示すように、単位時間６０１は、タイマ部２０１で生成される信号の間隔であり、送信間隔６０２、６０３、６０４、６０５は、当該単位時間の間に送信されるパケットの送信間隔を表す。計測パケット６０６ａ〜６０６ｃ、調整パケット６０７ａ〜６０７ｆは、パケットトレイン６０９を構築するパケットである。
つまり、計測パケットと計測パケットとの間の送信間隔は、単位時間６０１である。また、送信部２０３は、調整パケットを、計測パケットと計測パケットとの間に送信し、送信時刻を厳密には制御しない（好ましくは、送信間隔が等間隔になるように送信するのがよいが、送信間隔が延び縮みしてもよい）。
具体的には、計測パケット６０６ａと計測パケット６０６ｂとの送信間隔、計測パケット６０６ｂと計測パケット６０６ｃとの送信間隔は、単位時間６０１で固定される。一方、調整パケット６０７ａ〜６０７ｆの送信間隔は不定でよい。つまり、時刻Ｔk+4から時刻Ｔk+8までの間の調整パケットの送信間隔６０２、６０３、６０４、６０５は、それらの合計が単位時間６０１に等しければよい。時刻Ｔkから時刻Ｔk+4までの間の調整パケットの送信間隔も同様である。
例えば、単位時間が４ｍｓの場合、計測パケットの送信間隔（ＴkとＴk+8の間隔、Ｔk+8とＴk+4の間隔）は、４ｍｓに固定される。一方、調整パケットの送信間隔６０２、６０３、６０４、６０５は、１ｍｓの間隔で正確に送信する必要はなく、例えばそれぞれ、１．２ｍｓ、０．６ｍｓ、１．３ｍｓ、０．９ｍｓのように、合計が４ｍｓになれば、どのような値の組み合わせであってもよい。
このように、送信部２０３は、受信端末１２に、計測パケットを単位時間の周期で送信するとともに、調整パケットを２つの計測パケットが送信される間に送信する。
なお、送信部２０３は、パケットトレインの中の最後の計測パケットの後の調整パケットを、省略して送信しなくてもよく、図６においても省略して示している。
次に、図４及び図５に示すように、受信端末１２の受信時刻測定部２０４は、送信端末１１から送信されたパケットトレイン６０９の各パケットを受信し、受信時刻を計測し、記録する（Ｓ２０２）。具体的には、図６の（ｂ）に示すように、受信時刻測定部２０４は、計測パケット６１０ａ〜６１０ｃ及び調整パケット６１１ａ〜６１１ｆを受信し、受信時刻Ｒk〜Ｒk＋８を計測し、記録する。
そして、受信端末１２のパケット抽出部２０５は、パケットトレインに含まれる複数のパケットの中から、計測パケットを抽出する（Ｓ２０４）。具体的には、パケット抽出部２０５は、受信したパケットが計測パケットであるか否かを判断し、図６の（ｂ）に示された計測パケット６１０ａ〜６１０ｃを抽出する。
例えば、パケット抽出部２０５は、各パケットの送信時刻を参照し、単位時間の周期で送信されたパケットを計測パケットとして抽出したり、送信されたパケットに計測パケットを示す情報が含まれている場合は、当該情報を用いて計測パケットを抽出したりする。このとき、受信したパケットが調整パケット６１１ａ〜６１１ｆであれば破棄してもよい。
なお、このパケット抽出部２０５が計測パケットを抽出する処理（Ｓ２０４）は、受信時刻測定部２０４がパケットの受信時刻を計測する処理（Ｓ２０２）の前に実施されることにしてもよい。この場合、パケット抽出部２０５が送信端末１１からパケットトレインを受信して計測パケットを抽出し、受信時刻測定部２０４は、パケット抽出部２０５が抽出した計測パケットの受信時刻を計測する。
そして、受信端末１２の送信部２０６は、返送情報を送信端末１１に送信する（Ｓ２０６）。具体的には、図６の（ｂ）に示すように、送信部２０６は、計測パケット６１０ａ〜６１０ｃに含まれる送信時刻と受信端末１２が受信した受信時刻との差分から得られる片方向遅延６０８ａ〜６０８ｃを返送情報として、送信端末１１へ送信する。なお、返送情報は、片方向遅延６０８ａ〜６０８ｃではなく、計測パケット６１０ａ〜６１０ｃの受信時刻を示す情報であってもよい。
次に、図３及び図５に示すように、送信端末１１の受信部２０７は、受信端末１２の送信部２０６から返送情報を受信する（Ｓ１０８）。具体的には、受信部２０７は、受信端末１２から、送信したパケットトレイン内の計測パケットの片方向遅延が含まれた返送情報を受信する。なお、返送情報が計測パケットの受信時刻を示す情報である場合には、受信部２０７あるいは判定部２０９が片方向遅延時間を算出する。
判定部２０９は、返送情報から、計測帯域が可用帯域であるか否かを判定する（Ｓ１１０）。具体的には、判定部２０９は、各計測パケットの片方向遅延から、例えば式１を用いて片方向遅延の増加傾向を計算し、計測帯域の利用可否を判定する。
Figure 2011040006
 ・・・式１
式１は、１つのパケットトレイン中に片方向遅延が増加したパケットがどのぐらいの割合存在したかを示す指標である、ＰＣＴ（Ｐａｉｒｗｉｓｅ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ Ｔｅｓｔ）を表す。式１で、Ｄが片方向遅延（Ｄkはｋ番目の片方向遅延を表す）、Ｍがパケットトレイン長（要素数、計測パケット数）である。また、Ｉ（ｅｘｐ）は、ｅｘｐが成立するときは１、それ以外は０となる関数である。つまり、ＰＣＴは、０から１までの範囲の値をとる。そして、ＰＣＴは、その値が１に近づくほど片方向遅延が増加傾向であることを示す。
判定部２０９は、式１を用いてＰＣＴを算出し、算出したＰＣＴが所定の値（例えば、０．５）よりも小さい場合に計測帯域が可用帯域である、というような判定を行う。また、判定部２０９は、式１の代わりに、以下の式２を用いて計測帯域の利用可否を判定してもよい。
Figure 2011040006
 ・・・式２
式２は、パケットトレインの最初と最後とで片方向遅延が増加したかどうかを反映させた指標である、ＰＤＴ（Ｐａｉｒｗｉｓｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ Ｔｅｓｔ）を表す。式２で、Ｄが片方向遅延（Ｄkはｋ番目の片方向遅延を表す）、Ｍがパケットトレイン長（要素数、計測パケット数）を表す。ここで、ＰＤＴは、−１から＋１までの範囲の値をとる。そして、ＰＤＴは、その値が１に近づくほど、片方向遅延が増加傾向であることを示している。
判定部２０９は、式２を用いてＰＤＴを算出し、算出したＰＤＴが所定の範囲内（例えば、−０．５〜０．５）にある場合に計測帯域が可用帯域である、というような判定を行う。なお、判定部２０９は、式１と式２の両方を用いて、計測帯域の利用可否を判定してもよい。
そして、決定部２０８は、判定部２０９が判定した判定結果から、可用帯域を決定する（Ｓ１１２）。つまり、決定部２０８は、判定部２０９により利用可と判定された計測帯域を、可用帯域と決定する。
以上の実施の形態１で述べたように動作することで、送信端末１１は、最終的に計測したい帯域の利用可否を判定することが可能になる。この結果、パケットの制御可能な単位時間に依存せず、より広い帯域の利用可否を正確に計測することが可能になる。
つまり、本実施の形態１に係る送信端末１１によれば、送信時刻情報が含まれる計測パケットと調整パケットとを生成し、計測パケットを単位時間の周期で送信するとともに、調整パケットを２つの計測パケットが送信される間に送信して、受信端末１２が計測パケットを受信した受信時刻から得られる返送情報を受信することで、当該返送情報を用いて可用帯域を決定する。つまり、高い計測帯域ほど、多くのパケットを送信する必要があるため、計測パケットの間に多くの調整パケットを挿入して送信する。そして、可用帯域の決定には、タイマの周期で送信される計測パケットを使用する。これにより、タイマの周期（制御可能な最小送信間隔）を考慮したパケットトレインを用いて計測を行うことで、正確なネットワークの可用帯域の計測を実現する。つまり、組み込み機器に用いられるような非力なＣＰＵであっても、正確に制御可能な最小送信間隔で計測パケットを送信する。これにより、遅延時間をより正確に測定することができ、正確に可用帯域を計測できる。また、組み込み機器に用いられるような非力なＣＰＵであっても、遅延時間の計測には用いない、送信時刻を正確には制御しない調整パケットを送信する。これにより、高い帯域でも、ネットワークの可用帯域を正確に推定することが可能となる。
また、受信した返送情報に含まれる計測パケットの受信時刻または遅延時間を示す情報を用いて、計測帯域が可用帯域であるか否かを判定し、判定結果から、可用帯域を決定する。つまり、送信端末１１が返送情報に基づいて可用帯域を判定することで、送信端末１１は、最終的に計測したい帯域の利用可否を判定することが可能になる。この結果、パケットの制御可能な単位時間に依存せず、高い帯域の可用帯域を正確に推定することが可能になる。
また、単位時間と計測帯域とに応じて、計測パケット及び調整パケットの個数を決定し、決定した個数の計測パケット及び調整パケットを生成する。つまり、単位時間と計測帯域によって、計測パケット及び調整パケットの個数が増減するため、当該個数を決定して、決定した個数の計測パケット及び調整パケットを生成する。これにより、高い計測帯域でも、計測パケット及び調整パケットの個数を調整することで、ネットワークの可用帯域を正確に推定することが可能となる。
また、本実施の形態１に係る受信端末１２によれば、所定の単位時間の周期で送信され送信時刻情報が含まれる計測パケットの受信時刻の測定と当該計測パケットの抽出とを行い、当該計測パケットの受信時刻から得られる返送情報を、送信端末１１へ返送する。つまり、送信端末１１から受信した複数のパケットは、計測帯域に応じた個数のパケットであるため、タイマの周期で送信された計測パケットを抽出して、当該計測パケットに関する返送情報を送信端末１１に返送する。これにより、送信端末１１では、当該返送情報を用いて、可用帯域の決定を行うことができる。このように、タイマの周期（制御可能な最小送信間隔）を考慮したパケットトレインを用いて計測を行うことで、正確なネットワークの可用帯域の計測を実現する。つまり、計測パケットの受信時刻に係る情報を送信端末１１へ返送することで、高い帯域でも、送信端末１１で、ネットワークの可用帯域を正確に推定することができる。
（実施の形態２）
本実施の形態２では、上記実施の形態１に示した、計測したい帯域の利用可否を判定して可用帯域を決定する処理を繰り返し行うことで、可用帯域を探索する。
図７は、本発明の実施の形態２における送受信システム２の構成を示す図である。
同図に示すように、送受信システム２は、通信ネットワーク１０を介して接続される送信端末２１及び受信端末１２を備えている。
送信端末２１は、タイマ部２０１と、パケットトレイン生成部２２２と、送信部２０３と、受信部２０７と、決定部２２３と、制御部２２１とを備えている。決定部２２３は、判定部２０９を備えている。また、受信端末１２は、受信時刻測定部２０４と、パケット抽出部２０５と、送信部２０６とを備えている。
ここで、同図において、通信ネットワーク１０、タイマ部２０１、送信部２０３、受信部２０７、受信時刻測定部２０４、パケット抽出部２０５、送信部２０６及び判定部２０９は、図１及び図２に示した実施の形態１での通信ネットワーク１０、タイマ部２０１、送信部２０３、受信部２０７、受信時刻測定部２０４、パケット抽出部２０５、送信部２０６及び判定部２０９とそれぞれ同じであるため、詳細な説明は省略する。
決定部２２３は、受信部２０７が受信した返送情報を用いて可用帯域を決定するごとに、決定結果を制御部２２１に送信する。
制御部２２１は、決定部２２３が可用帯域を決定するごとに、可用帯域の決定結果から、次に計測する計測帯域を決定する。具体的には、制御部２２１は、計測する帯域の範囲（上限と下限）から、初回の計測帯域を決定する。そして、制御部２２１は、２度目以降は、判定部２０９の計測帯域の利用可否の判定結果に基づく決定部２２３の可用帯域の決定結果から、計測帯域を決定する。
パケットトレイン生成部２２２は、制御部２２１が計測帯域を決定するごとに、計測パケット及び調整パケットの個数を決定し、決定した個数の計測パケット及び調整パケットを生成する。
次に、本実施の形態２における送受信システム２が可用帯域を推定する処理について、説明する。
図８は、実施の形態２における送信端末２１の処理の一例を示すフローチャートである。送信端末２１の処理の詳細を、同図を用いて説明する。
なお、同図において、Ｓ１０２、１０４〜１１２の処理は、実施の形態１での図３に示したＳ１０２、１０４〜１１２の処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。また、受信端末１２の処理の流れは、実施の形態１での受信端末１２の処理の流れを示した図４と同じであるため、詳細な説明は省略する。
同図に示すように、まず、タイマ部２０１は、パケットの送信を正確に制御できる最小間隔である単位時間を周期とする信号を生成する（Ｓ１０２）。
次に、制御部２２１は、指定された計測する帯域の範囲から、計測する帯域を決定する（Ｓ３０２）。例えば、計測する帯域の範囲が２Ｍｂｐｓ（下限）から１０Ｍｂｐｓ（上限）までであるとする。この場合、制御部２２１は、初めに計測する帯域を、２Ｍｂｐｓと決定する。
そして、パケットトレイン生成部２２２は、タイマ部２０１が生成した信号の間隔である単位時間と制御部２２１で決定された計測帯域に応じて、複数の計測パケットと必要であれば調整パケットとでパケットトレインを生成する（Ｓ１０４）。
そして、送信部２０３は、パケットトレイン生成部２２２で生成されたパケットトレイン内の各パケットに、送信時に送信時刻情報を含め、受信端末１２へ送信する（Ｓ１０６）。
受信端末１２は、送信端末２１から送信されたパケットトレインを受信し、返送情報を送信端末２１へ送信する。
受信部２０７は、受信端末１２から送信された返送情報を受信し（Ｓ１０８）、判定部２０９は、計測した帯域を利用できるか否かを判定する（Ｓ１１０）。
決定部２２３は、判定部２０９の判定結果から可用帯域を決定し（Ｓ１１２）、決定結果を制御部２２１へ通知する。
制御部２２１は、決定部２２３の可用帯域の決定結果から、計測を続けるかどうか判断する（Ｓ３０４）。
具体的には、制御部２２１は、２Ｍｂｐｓの計測帯域が可用帯域であると決定されなかった場合、２Ｍｂｐｓより大きい帯域は利用できないであろうから、計測を終了すると判断する。制御部２２１が計測を終了すると判断した場合は（Ｓ３０４でＮＯ）、処理を終了する。
また、制御部２２１は、２Ｍｂｐｓの計測帯域が可用帯域であると決定された場合は、上限である１０Ｍｂｐｓまでの範囲で利用可能な帯域があるかもしれないので、計測を続けると判断する。
制御部２２１は、決定部２２３の可用帯域の決定結果から、計測を続けると判断した場合は（Ｓ３０４でＹＥＳ）、次に計測する帯域を決定する（Ｓ３０２）。つまり、計測帯域の利用可否の判定結果が可の場合、制御部２２１は、次に計測する帯域を大きくする。具体的には、２Ｍｂｐｓの計測を行った利用可否の判定結果が可であった場合に、次に計測する帯域を、例えば、４Ｍｂｐｓとする。
ここでは、制御部２２１が計測帯域を小さい初期値から始めて、可用帯域の決定結果に応じて計測帯域を大きくしていくように制御して、可用帯域の上限値を探索する例を説明した。もちろん、制御部２２１が計測帯域の大きい初期値から初めて、可用帯域の決定結果に応じて計測帯域を小さくしていくように制御してもよい。また、二分探索を用いて可用帯域の上限値を探索してもよいし、他の方法で探索してもよい。
また、計測帯域の利用可否を明確に判定できない場合は、同じ帯域を再度計測してもよい。
なお、計測帯域の利用可否の判定ごとに上限が判明したか否か判定して終了する例を示したが、予め定められた複数の計測帯域について利用可否を判定して、可用帯域の上限を判定してもよい。例えば、２Ｍｂｐｓ、４Ｍｂｐｓ、８Ｍｂｐｓ、１０Ｍｂｐｓの４回だけ計測を行うなどである。
以上の実施の形態２で述べたように動作することで、送信端末２１は、最終的に利用可能と判定された帯域の最大値（可用帯域）を知ることができる。この結果、パケットの制御可能な単位時間に依存せず、ネットワークの可用帯域を調べることが可能になる。
つまり、本実施の形態２に係る送信端末２１によれば、可用帯域を決定するごとに、次に計測する計測帯域を決定して、再度可用帯域を決定するというように、計測帯域を変化させて、繰り返し可用帯域を決定する。これにより、所定の範囲の計測帯域から、可用帯域を探索することが可能となる。
（実施の形態３）
上記実施の形態１及び２では、計測帯域の利用可否の判定を、送信端末１１または２１が行う例を示した。しかし、本実施の形態３では、計測帯域の利用可否の判定を受信端末が行い、判定結果を送信端末へ返送する。
図９は、本発明の実施の形態３における送受信システム３の構成を示す図である。
同図に示すように、送受信システム３は、通信ネットワーク１０を介して接続される送信端末３１及び受信端末３２を備えている。
送信端末３１は、タイマ部２０１と、パケットトレイン生成部２０２と、送信部２０３と、受信部２３３と、決定部２３４とを備えている。また、受信端末３２は、受信時刻測定部２０４と、パケット抽出部２０５と、判定部２３１と、送信部２３２とを備えている。
ここで、同図において、通信ネットワーク１０、タイマ部２０１、パケットトレイン生成部２０２、送信部２０３、受信時刻測定部２０４及びパケット抽出部２０５は、図１及び図２に示した実施の形態１での通信ネットワーク１０、タイマ部２０１、パケットトレイン生成部２０２、送信部２０３、受信時刻測定部２０４及びパケット抽出部２０５とそれぞれ同じであるため、詳細な説明は省略する。
受信端末３２の判定部２３１は、パケット抽出部２０５が抽出した計測パケットの送信時刻と受信時刻との差分である遅延時間から、計測対象の帯域である計測帯域が可用帯域であるか否かを判定する。
受信端末３２の送信部２３２は、判定部２３１が判定した判定結果を含む返送情報を、送信端末３１へ返送する。
送信端末３１の受信部２３３は、受信端末３２から、計測パケットの受信時刻を用いて計測帯域が可用帯域であるか否かが判定された判定結果を含む返送情報を受信する。
送信端末３１の決定部２３４は、受信部２３３が受信した返送情報に含まれる判定結果から、可用帯域を決定する。
次に、本実施の形態３における送受信システム３が可用帯域を推定する処理について、説明する。
図１０は、実施の形態３における送信端末３１の処理の一例を示すフローチャートである。送信端末３１の処理の詳細を、同図を用いて説明する。
また、図１１は、実施の形態３における受信端末３２の処理の一例を示すフローチャートである。受信端末３２の処理の詳細を、同図を用いて説明する。
なお、図１０において、Ｓ１０２〜Ｓ１０６、Ｓ１１２の処理は、実施の形態１での図３に示したＳ１０２〜Ｓ１０６、Ｓ１１２の処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。また、図１１において、Ｓ２０２〜Ｓ２０４、Ｓ２０６の処理は、実施の形態１での図４に示したＳ２０２〜Ｓ２０４、Ｓ２０６の処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。
まず、図１０に示すように、送信端末３１は、タイマ部２０１から取得した単位時間と計測帯域に応じて、パケットトレインを生成し、受信端末３２へ送信する（Ｓ１０２〜Ｓ１０６）。
そして、図１１に示すように、受信端末３２は、送信端末３１から送信されたパケットトレインを受信し、計測パケットを抽出する（Ｓ２０２〜Ｓ２０４）。
そして、受信端末３２の判定部２３１は、抽出された計測パケットの送信時刻と受信時刻との差分である遅延時間から、計測帯域が可用帯域であるか否かを判定する（Ｓ５０２）。
具体的には、判定部２３１は、図６の（ｂ）に示されたように、抽出された計測パケット６１０ａ〜６１０ｃに含まれる送信時刻と受信時刻との差分から得られる片方向遅延６０８ａ〜６０８ｃを算出する。そして、判定部２３１は、算出した片方向遅延６０８ａ〜６０８ｃから、計測帯域の利用可否を判定する。なお、判定部２３１が行う具体的な判定手順は、実施の形態１での判定部２０９が行う判定手順と同様でよい。
そして、受信端末３２の送信部２３２は、判定部２３１の利用可否の判定結果を返送情報に含め、送信端末３１へ送信する（Ｓ２０６）。
図１０に戻り、送信端末３１の受信部２３３は、受信端末３２より送信された判定結果を含む返送情報を受信する（Ｓ４０２）。
そして、送信端末３１の決定部２３４は、受信部２３３が受信した判定結果から、可用帯域を決定する（Ｓ１１２）。
以上の実施の形態３で述べたように動作することで、受信端末３２は、計測パケットの遅延時間から、計測帯域が可用帯域であるか否かを判定し、判定した判定結果を含む返送情報を、送信端末３１へ返送する。これにより、送信端末３１は、計測帯域が可用帯域であるか否かが判定された判定結果を含む返送情報を受信端末３２から受信し、受信された返送情報に含まれる判定結果から、可用帯域を決定する。このため、送信端末３１は、自ら可用帯域の判定を行うことなく、返送情報に基づいて可用帯域を決定することができる。つまり、送信端末３１は、最終的に計測する帯域の利用可否の判定結果を知ることができる。この結果、送信端末３１で、パケットの制御可能な単位時間に依存せず、高い帯域の可用帯域を正確に推定することが可能になる。
（実施の形態４）
本実施の形態４では、上記実施の形態３に示した、計測する帯域の利用可否を判定して可用帯域を決定する処理を繰り返し行うことで、可用帯域を探索する。つまり、本実施の形態４は、実施の形態３の構成に、実施の形態２の制御部２２１を加えた構成である。
図１２は、本発明の実施の形態４における送受信システム４の構成を示す図である。
同図に示すように、送受信システム４は、通信ネットワーク１０を介して接続される送信端末４１及び受信端末３２を備えている。
送信端末４１は、タイマ部２０１と、パケットトレイン生成部２２２と、送信部２０３と、受信部２３３と、決定部２４１と、制御部２２１とを備えている。また、受信端末３２は、受信時刻測定部２０４と、パケット抽出部２０５と、判定部２３１と、送信部２３２とを備えている。
ここで、同図において、通信ネットワーク１０、タイマ部２０１、パケットトレイン生成部２２２、送信部２０３、受信部２３３、制御部２２１、受信時刻測定部２０４、パケット抽出部２０５、送信部２３２、及び判定部２３１は、図７または図９に示した実施の形態２または３での同一符号の各処理部と同じであるため、詳細な説明は省略する。
送信端末４１の決定部２４１は、受信部２３３が受信した返送情報を用いて可用帯域を決定するごとに、決定結果を制御部２２１に送信する。そして、制御部２２１は、決定部２４１が可用帯域を決定するごとに、可用帯域の決定結果から、次に計測する計測帯域を決定する。
次に、本実施の形態４における送受信システム４が可用帯域を推定する処理について、説明する。
図１３は、実施の形態４における送信端末４１の処理の一例を示すフローチャートである。送信端末４１の処理の詳細を、同図を用いて説明する。
なお、同図において、Ｓ１０２、Ｓ１０４、Ｓ１０６、Ｓ４０２、Ｓ１１２の処理は、実施の形態３での図１０に示したＳ１０２、Ｓ１０４、Ｓ１０６、Ｓ４０２、Ｓ１１２の処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。また、Ｓ３０２、Ｓ３０４の処理は、実施の形態２での図８に示したＳ３０２、Ｓ３０４の処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。また、受信端末３２の処理の流れは、実施の形態３の受信端末３２の処理の流れを示した図１１と同じであるため、詳細な説明は省略する。
同図に示すように、まず、送信端末４１は、タイマ部２０１から取得した単位時間と指定された計測する帯域の範囲から決定された計測帯域に応じて、パケットトレインを生成し、受信端末３２へ送信する（Ｓ１０２、Ｓ３０２、Ｓ１０４、Ｓ１０６）。
そして、受信端末３２は、送信端末４１から送信されたパケットトレインを受信し、計測帯域の利用可否を判定する。そして、受信端末３２は、判定結果を返送情報に含め、送信端末４１へ送信する。
次に、送信端末４１の受信部２３３は、受信端末３２より送信された判定結果を含む返送情報を受信する（Ｓ４０２）。
そして、決定部２４１は、当該返送情報を用いて可用帯域を決定し（Ｓ１１２）、決定結果を制御部２２１に送信する。そして、制御部２２１は、当該決定結果に基づいて、終了するかまたは次の計測を行うかを判断する（Ｓ３０４）。
以上の実施の形態４で述べたように動作することで、送信端末４１は、最終的に利用可能と判定された帯域の最大値（可用帯域）を知ることができる。この結果、パケットの制御可能な単位時間に依存せず、ネットワークの可用帯域を調べることが可能になる。
つまり、本実施の形態４に係る送信端末４１によれば、受信端末３２は、計測パケットの遅延時間から、計測帯域が可用帯域であるか否かを判定し、判定した判定結果を含む返送情報を、送信端末４１へ返送する。これにより、送信端末４１は、判定結果を含む返送情報を受信端末３２から受信し、受信された返送情報に含まれる判定結果から、可用帯域を決定する。このため、送信端末４１は、自ら可用帯域の判定を行うことなく、返送情報に基づいて可用帯域を決定することができる。つまり、送信端末４１は、最終的に計測する帯域の利用可否の判定結果を知ることができる。この結果、送信端末４１で、パケットの制御可能な単位時間に依存せず、高い帯域の可用帯域を正確に推定することが可能になる。
また、送信端末４１は、可用帯域を決定するごとに、次に計測する計測帯域を決定して、再度可用帯域を決定するというように、計測帯域を変化させて、繰り返し可用帯域を決定する。これにより、所定の範囲の計測帯域から、可用帯域を探索することが可能となる。
（実施の形態５）
上記実施の形態１から４では、パケットトレインのパケットサイズを変えずに、パケット数を変えて、帯域の利用の可否を判定している。しかし、本実施の形態５では、パケット数を変えずに、パケットサイズを変えて、帯域の利用の可否を判定する。
図１４は、本発明の実施の形態５における送受信システム５の構成を示す図である。
同図に示すように、送受信システム５は、通信ネットワーク１０を介して接続される送信端末５１及び受信端末３２を備えている。
送信端末５１は、タイマ部２０１と、パケットトレイン生成部２５１と、送信部２０３と、受信部２３３と、決定部２４１と、制御部２２１とを備えている。また、受信端末３２は、受信時刻測定部２０４と、パケット抽出部２０５と、判定部２３１と、送信部２３２とを備えている。
ここで、同図において、通信ネットワーク１０、タイマ部２０１、送信部２０３、受信部２３３、決定部２４１、制御部２２１、受信時刻測定部２０４、パケット抽出部２０５、送信部２３２、及び判定部２３１は、図１２に示した実施の形態４での同一符号の各処理部と同じであるため、詳細な説明は省略する。
パケットトレイン生成部２５１は、タイマ部２０１が生成した信号で示される単位時間の周期で送信されるパケットであって、計測帯域に応じたデータサイズのパケットを計測パケットとして生成する。具体的には、パケットトレイン生成部２５１は、タイマ部２０１から取得する単位時間を固定にし、計測帯域によってパケットサイズを変えて、計測パケット及び必要であれば調整パケットで構成されるパケットトレインを生成する。
送信部２０３は、パケットトレイン生成部２５１が生成した送信時刻情報が含まれる計測パケットを、単位時間の周期で受信端末３２に送信する。
受信部２３３は、受信端末３２が計測パケットを受信した受信時刻から得られる情報である返送情報を、受信端末３２から受信する。
決定部２４１は、受信された返送情報を用いて、可用帯域を決定する。
次に、本実施の形態５における送受信システム５が可用帯域を推定する処理について、説明する。
図１５は、実施の形態５における送信端末５１の処理の一例を示すフローチャートである。送信端末５１の処理の詳細を、同図を用いて説明する。
なお、同図において、Ｓ１０２、Ｓ３０２、Ｓ１０６、Ｓ４０２、Ｓ１１２、Ｓ３０４の処理は、実施の形態４での図１３に示したＳ１０２、Ｓ３０２、Ｓ１０６、Ｓ４０２、Ｓ１１２、Ｓ３０４の処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。また、受信端末３２の処理の流れは、実施の形態３の受信端末の処理の流れを示した図１１と同じであるため、詳細な説明は省略する。
また、図１６は、実施の形態５におけるパケットトレインを説明する図である。具体的には、図１６の（ａ）は、送信端末５１から送信されるパケットのタイミングを表す。また、図１６の（ｂ）は、受信端末３２で受信するパケットのタイミングを表す。なお、図１６の（ａ）において、単位時間６０１は、図６の（ａ）に示した単位時間６０１と同じであるため、詳細な説明は省略する。
ここで、図１６の（ａ）に示される計測パケット１５０１ａ〜１５０１ｃは、データサイズＱ1の計測パケットを表し、計測パケット１５０２ａ〜１５０２ｃは、データサイズＱ2の計測パケットを表す。
図１５に示すように、送信端末５１は、タイマ部２０１から単位時間６０１を取得するとともに、制御部２２１により指定された計測する帯域の範囲から決定された計測帯域を取得する（Ｓ１０２、Ｓ３０２）。
そして、パケットトレイン生成部２５１は、単位時間６０１と決定された計測帯域とから、単位時間当りに送信するパケットサイズを計算し、計算したパケットサイズの計測パケットからパケットトレインを生成する（Ｓ６０２）。具体的には、単位時間が４ｍｓであり、計測帯域が２Ｍｂｐｓである場合、パケットトレイン生成部２５１は、パケットサイズが１０００バイトの計測パケット１５０１ａ〜１５０１ｃでパケットトレインを生成する。
そして、送信端末５１は、生成されたパケットトレイン内のパケットに送信時刻情報を含め、受信端末３２へ送信する（Ｓ１０６）。
次に、受信端末３２は、送信端末５１から送信されたパケットトレインを受信し、図１６の（ｂ）に示される計測パケット１５０３ａ〜１５０３ｃの片方向遅延６０８ａ〜６０８ｃに基づいて、計測帯域の利用可否を判定する。そして、受信端末３２は、判定結果を返送情報に含め、送信端末５１へ送信する。
そして、送信端末５１は、受信端末３２より送信された判定結果を含む返送情報を受信し（Ｓ４０２）、決定部２４１は、当該返送情報を用いて可用帯域を決定し（Ｓ１１２）、決定結果を制御部２２１に送信する。そして、制御部２２１は、当該決定結果に基づいて、終了するかまたは次の計測を行うかを判断する（Ｓ３０４）。
また、パケットトレイン生成部２５１は、制御部２２１が決定した計測帯域が大きくなった場合、パケットサイズを大きくした計測パケットから構成されるパケットトレインを生成する。例えば、パケットトレイン生成部２５１は、高い計測帯域のために、タイマ部２０１が計測可能な単位時間よりも計測パケット間の送信間隔が短くなる場合に、計測パケットのデータサイズを大きくする。
具体的には、図１６の（ａ）に示すように、単位時間が４ｍｓで計測帯域が４Ｍｂｐｓの場合、パケットトレイン生成部２５１は、パケットサイズが２０００バイトの計測パケット１５０２ａ〜１５０２ｃでパケットトレインを生成する。
これにより、図１６の（ｂ）に示すように、受信端末３２は、送信端末５１から送信されたパケットトレインを受信し、計測パケット１５０４ａ〜１５０４ｃの片方向遅延６０８ｄ〜６０８ｆに基づいて、計測帯域の利用可否を判定する。
なお、ここでは、パケットトレイン生成部２５１が計測パケットのみから構成されるパケットトレインを生成する例を示したが、調整パケットを含んだパケットトレインを生成してもよい。
また、本実施の形態５では、実施の形態４と同じ処理の流れで例を示したが、実施の形態２のパケットトレイン生成部２２２を実施の形態５のパケットトレイン生成部２５１で置き換えて実施してもよい。
また、計測した帯域の利用可否の判定の具体的方法は、実施の形態１に示した例を用いてもよい。また、可用帯域の上限の探索方法は、実施の形態２に示した例を用いてもよい。
以上の実施の形態５で述べたように動作することで、送信端末５１は、最終的に計測成功になった帯域の最大値（可用帯域）を知ることが可能になる。この結果、パケットの制御可能な単位時間に依存せず、ネットワークの可用帯域を調べることが可能になる。
つまり、本実施の形態５に係る送信端末５１によれば、計測帯域に応じたデータサイズの計測パケットを生成し、当該計測パケットを単位時間の周期で送信して、返送情報を受信することで、当該返送情報を用いて可用帯域を決定する。このため、タイマの周期で計測帯域に応じたデータサイズの計測パケットを送信して、当該計測パケットの受信時刻から得られる返送情報を受信することで、計測パケットについての遅延時間を算出することができるので、当該遅延時間から可用帯域を決定することができる。このため、高い帯域でも、ネットワークの可用帯域を正確に推定することが可能となる。
以上のように、本発明に係る送信端末及び受信端末によれば、タイマの周期（制御可能な最小送信間隔）を考慮したパケットトレインを用いて計測を行うことで、正確なネットワークの可用帯域の計測を実現する。つまり、組み込み機器に用いられるような非力なＣＰＵであっても、正確に制御可能な最小送信間隔で計測パケットを送信する。これにより、遅延時間をより正確に測定することができ、正確に可用帯域を計測できる。また、組み込み機器に用いられるような非力なＣＰＵであっても、遅延時間の計測には用いない、送信時刻を正確には制御しない調整パケットを送信する。これにより、より広い帯域の利用可否を正確に計測することが可能となる。
これにより、例えば映像音声のストリーミングを開始する場合の帯域を正確に計測できるため、インターネット等ベストエフォートネットワークを介してストリーミングを行う際に、映像の乱れや音途切れがないストリーミングが可能となる。
以上、本発明の実施の形態１〜５に係る送信端末及び受信端末について説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を当該実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
また、上記で用いた数字は、すべて本発明を具体的に説明するために例示するものであり、本発明は例示された数字に制限されない。
また、本発明は、このような送信装置及び受信装置として実現することができるだけでなく、送信装置と受信装置とを備え２点間のネットワークの可用帯域を推定する送受信システムとして実現することもできる。また、送信装置、受信装置又は送受信システムに含まれる特徴的な処理をステップとする方法として実現することもできる。
また、上記実施の形態１〜５に係る送信端末及び受信端末は、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部又はすべてを含むように１チップ化されてもよい。
また、集積回路化はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後にプログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、又はＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて各処理部の集積化を行ってもよい。
また、上記実施の形態１〜５に係る送信端末又は受信端末の機能の一部又は全てを、ＣＰＵ等のプロセッサがプログラムを実行することにより実現してもよい。
さらに、本発明は上記プログラムであってもよいし、上記プログラムが記録された記録媒体であってもよい。また、上記プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。
本発明に係る送信装置、受信装置及び送受信システムによれば、組み込み機器に用いられるような非力なＣＰＵでも、正確に制御可能な最小の送信間隔を用いてより広い可用帯域を正確に計測することが可能となる。結果として、テレビ会議システムのような組み込み機器においても、映像音声のストリーミングを開始する場合の帯域を正確に推定できるため、インターネット等ベストエフォートネットワークを介してストリーミングを行う際に、通信直後から映像の乱れや音途切れのない通信通話が可能となる。
１、２、３、４、５ 送受信システム
１０ 通信ネットワーク
１１、２１、３１、４１、５１ 送信端末
１２、３２ 受信端末
２０１ タイマ部
２０２、２２２、２５１ パケットトレイン生成部
２０３ 送信部
２０４ 受信時刻測定部
２０５ パケット抽出部
２０６、２３２ 送信部
２０７、２３３ 受信部
２０８、２２３、２３４、２４１ 決定部
２０９ 判定部
２２１ 制御部
２３１ 判定部
６０１ 単位時間
６０２〜６０５ 送信間隔
６０６ａ〜６０６ｃ、６１０ａ〜６１０ｃ 計測パケット
６０７ａ〜６０７ｆ、６１１ａ〜６１１ｆ 調整パケット
６０８ａ〜６０８ｆ 片方向遅延
６０９ パケットトレイン
１５０１ａ〜１５０１ｃ、１５０２ａ〜１５０２ｃ、１５０３ａ〜１５０３ｃ、１５０４ａ〜１５０４ｃ 計測パケット
本発明は、ネットワークを介した２つの端末間で利用可能な伝送速度の帯域（可用帯域）を推定する送信装置、受信装置、送受信システム、及び送受信方法に関する。
インターネットなどのネットワークを介し、端末間で映像音声などの一連のデータを連続的に送信するストリーミング通信を行うことがある。その際、通信開始時のストリームの送信レートを決定するために、利用可能な帯域を推定する必要がある。代表的な手法として、非特許文献１、２及び特許文献１が知られている。
これらの手法では、一連の計測パケットを用いて可用帯域の推定を行う。具体的には、個々の計測パケットの送信間隔と受信間隔とを比較して、受信間隔が送信間隔よりも延びた場合に、その帯域が利用できないと判定するという原理に基づいた方式である。
非特許文献１では、送信端末は、受信端末に向けて、送信時刻を刻印したパケット複数個からなるパケットトレインを、可用帯域かどうか判定する帯域の逆数に応じた一定間隔で送信する。受信端末は、当該パケットトレインを受信し、パケットの受信時刻と送信時刻とから片方向遅延（ＯＷＤ：Ｏｎｅ Ｗａｙ Ｄｅｌａｙ）をそれぞれのパケットについて計算する。受信端末は、片方向遅延の増加の有無に基づいて、一定間隔で送信されたパケットトレインの帯域の利用可否の判定を行う。具体的には、受信端末は、片方向遅延が増加した場合、その帯域を利用できないと判定する。
非特許文献２では、送信端末は、受信端末に向けて、送信時刻を刻印したパケット複数個からなる一連のパケットの送信間隔を短縮させながら送信する（以下、Ｃｈｉｒｐと呼ぶ）。受信端末は、非特許文献１と同様に片方向遅延の増加の有無を観測する。受信端末は、片方向遅延が延び始めるタイミングにおけるパケットの送信帯域（パケットサイズとパケット送信間隔の逆数との積に対応する）を利用可能帯域の上限値として判定する。
特許文献１では、前述のＣｈｉｒｐと同様のパケットを送信端末が送信し、受信端末が片方向遅延の延びに関する情報を用いて利用可能帯域を推定する。
これらの従来の手法によれば、ネットワークを介した２つの端末間で利用可能な伝送速度の帯域である可用帯域を推定することができる。
特開２００４−２５４０２５号公報
Jain, Manish and Dovrolis, Constantinos,"Pathload: A Measurement Tool for End-to-end Available Bandwidth", in Proceedings of Passive and Active Measurements (PAM) Workshop, 2002 V. J. Ribeiro, R. H. Riedi, R. G. Baraniuk, J. Navratil, and L. Cottrell. pathChirp: Efficient Available Bandwidth Estimation for Network Paths. In Passive and Active Measurement Workshop, 2003.
ここで、上記従来の手法を実現するには、送信端末の能力として、指定された正確なタイミングでパケットを送信できる必要がある。すなわち、高い帯域のパケットトレインを送信する場合や、Ｃｈｉｒｐの後半部分（高い帯域の部分）の送信では、短いパケット送信間隔で、正確にパケットトレインを送信する必要がある。
しかしながら、パケットの送信制御可能な間隔は、通常、タイマの周期により制御されるが、処理能力の低い組み込み機器において、処理負荷の増加などから、タイマの周波数を大きくすることができない（タイマの周期を小さくすることができない）。そのため、上記の従来の手法を用いると、パケットの送信間隔を短くできず、高い帯域では、可用帯域を正確に推定することができないという問題がある。
以下に、具体的に説明する。組み込み機器で用いられる能力が低いＣＰＵではタイマの周波数が小さいため、例えば２５０Ｈｚでしかタイマを駆動できないとする。この場合、正確に制御可能な最小送信間隔は、タイマの周波数の逆数である４ｍｓとなる。１０００バイトのパケットを使ってパケットトレインを構築し、４ｍｓごとに１つのパケットを送信する場合には、判定可能な帯域は、２Ｍｂｐｓである。
つまり、４ｍｓ単位より短い間隔ではパケットの送信間隔を正確に制御できない端末で生成できるパケットトレインによって判定可能な帯域の上限は、２Ｍｂｐｓとなる。したがって、先に示した従来の手法を適用しても、２Ｍｂｐｓより大きい帯域については、その帯域が可用帯域であるか否かを正確に判定することができない。
また、制御可能な最小送信間隔より短い間隔では、正確な送信タイミングでパケットトレインを送信できない。つまり、最小送信間隔よりも短い間隔については、ＣＰＵの処理状況に依存してしまい、正確には制御できず、送信間隔が延びたり縮んだりしてしまう。
送信間隔が意図した制御可能な最小送信間隔よりも長くなった場合、パケットは、意図した時刻よりも遅れてネットワークへ送出され、ネットワークを通過して受信端末に到着する。この場合、本来観測すべきネットワークを通過中に発生する片方向遅延時間ではなく、ネットワークに入る前の遅延時間が加わった片方向遅延が観測される。逆に、送信間隔が意図した制御可能な最小送信間隔よりも短くなった場合は、パケットは、意図した時刻よりも早くネットワークへ送出される。この場合、本来観測すべきネットワークを通過中に発生する遅延時間よりも短い片方向遅延が観測される。
この結果、受信端末で観測される片方向遅延が正しい片方向遅延時間よりも増加する場合と増加しない場合とが混在し、計測帯域の利用可否を判定できない。判定手順によっては、同じ送信間隔のパケットトレインで再試行するように送信端末に要求することにもつながる。結果として、判定のための計測時間が長くなったり、誤判定を行ったりするという問題があった。
以上のように、上記の従来の手法では、高い帯域では可用帯域を正確に推定することができないという問題点がある。
そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、高い帯域でも、ネットワークの可用帯域を正確に推定することができる送信装置、受信装置、送受信システム、及び送受信方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る送信装置は、受信装置との間でのデータの送受信に利用可能な伝送速度の帯域である可用帯域を推定する送信装置であって、所定の単位時間を周期とする信号を生成するタイマ部と、前記信号で示される前記単位時間の周期で送信されるパケットを計測パケットとして生成し、２つの前記計測パケットの間に挿入されるパケットであって、計測対象の帯域である計測帯域に応じた個数のパケットを調整パケットとして生成するパケットトレイン生成部と、前記受信装置に、送信時刻を特定する情報である送信時刻情報が含まれる前記計測パケットを前記単位時間の周期で送信するとともに、前記調整パケットを２つの前記計測パケットが送信される間に送信する送信部と、前記受信装置が前記計測パケットを受信した受信時刻から得られる情報である返送情報を、前記受信装置から受信する受信部と、受信された前記返送情報を用いて、前記可用帯域を決定する決定部とを備える。
これによれば、送信時刻情報が含まれる計測パケットと調整パケットとを生成し、計測パケットを単位時間の周期で送信するとともに、調整パケットを２つの計測パケットが送信される間に送信して、受信装置が計測パケットを受信した受信時刻から得られる返送情報を受信することで、当該返送情報を用いて可用帯域を決定する。つまり、高い計測帯域ほど、多くのパケットを送信する必要があるため、計測パケットの間に多くの調整パケットを挿入して送信する。そして、可用帯域の決定には、タイマの周期で送信される計測パケットを使用する。これにより、タイマの周期（制御可能な最小送信間隔）を考慮したパケットトレインを用いて計測を行うことで、正確なネットワークの可用帯域の計測を実現する。つまり、組み込み機器に用いられるような非力なＣＰＵであっても、正確に制御可能な最小送信間隔で計測パケットを送信する。これにより、遅延時間をより正確に測定することができ、正確に可用帯域を計測できる。また、組み込み機器に用いられるような非力なＣＰＵであっても、遅延時間の計測には用いない、送信時刻を正確には制御しない調整パケットを送信する。これにより、高い帯域でも、ネットワークの可用帯域を正確に推定することが可能となる。
また、好ましくは、前記受信部は、前記受信装置から、前記計測パケットの受信時刻を示す情報、または前記計測パケットの送信時刻と受信時刻との差分である遅延時間を示す情報が含まれる前記返送情報を受信し、前記決定部は、受信された前記返送情報に含まれる前記受信時刻または前記遅延時間を示す情報を用いて、前記計測帯域が可用帯域であるか否かを判定する判定部を備え、前記判定部が判定した判定結果から、前記可用帯域を決定する。
これによれば、受信した返送情報に含まれる計測パケットの受信時刻または遅延時間を示す情報を用いて、計測帯域が可用帯域であるか否かを判定し、判定結果から、可用帯域を決定する。つまり、送信装置が返送情報に基づいて可用帯域を判定することで、送信装置は、最終的に計測したい帯域の利用可否を判定することが可能になる。この結果、パケットの制御可能な単位時間に依存せず、高い帯域の可用帯域を正確に推定することが可能になる。
また、前記受信部は、前記受信装置から、前記計測パケットの受信時刻を用いて前記計測帯域が可用帯域であるか否かが判定された判定結果を含む前記返送情報を受信し、前記決定部は、受信された前記返送情報に含まれる前記判定結果から、前記可用帯域を決定することにしてもよい。
これによれば、計測帯域が可用帯域であるか否かが判定された判定結果を含む返送情報を受信装置から受信し、受信された返送情報に含まれる判定結果から、可用帯域を決定する。このため、送信装置は、自ら可用帯域の判定を行うことなく、返送情報に基づいて可用帯域を決定することができる。この結果、パケットの制御可能な単位時間に依存せず、高い帯域の可用帯域を正確に推定することが可能になる。
また、好ましくは、前記パケットトレイン生成部は、前記単位時間と前記計測帯域とに応じて、前記計測パケット及び前記調整パケットの個数を決定し、決定した個数の前記計測パケット及び前記調整パケットを生成する。
これによれば、単位時間と計測帯域とに応じて、計測パケット及び調整パケットの個数を決定し、決定した個数の計測パケット及び調整パケットを生成する。つまり、単位時間と計測帯域によって、計測パケット及び調整パケットの個数が増減するため、当該個数を決定して、決定した個数の計測パケット及び調整パケットを生成する。これにより、高い計測帯域でも、計測パケット及び調整パケットの個数を調整することで、ネットワークの可用帯域を正確に推定することが可能となる。
また、好ましくは、前記送信装置は、さらに、前記決定部が前記可用帯域を決定するごとに、前記可用帯域の決定結果から、次に計測する計測帯域を決定する制御部を備え、前記パケットトレイン生成部は、前記制御部が前記計測帯域を決定するごとに、前記計測パケット及び前記調整パケットの個数を決定し、決定した個数の前記計測パケット及び前記調整パケットを生成し、前記送信部は、前記パケットトレイン生成部が前記計測パケット及び前記調整パケットを生成するごとに、生成された前記計測パケットと前記調整パケットとを前記受信装置に送信し、前記受信部は、前記送信部が前記計測パケットと前記調整パケットとを送信するごとに、前記返送情報を前記受信装置から受信し、前記決定部は、前記受信部が前記返送情報を受信するごとに、前記可用帯域を決定する。
これによれば、可用帯域を決定するごとに、次に計測する計測帯域を決定して、再度可用帯域を決定するというように、計測帯域を変化させて、繰り返し可用帯域を決定する。これにより、所定の範囲の計測帯域から、可用帯域を探索することが可能となる。
また、受信装置との間でのデータの送受信に利用可能な伝送速度の帯域である可用帯域を推定する送信装置であって、所定の単位時間を周期とする信号を生成するタイマ部と、前記信号で示される前記単位時間の周期で送信されるパケットであって、計測対象の帯域である計測帯域に応じたデータサイズのパケットを計測パケットとして生成するパケットトレイン生成部と、前記受信装置に、送信時刻を特定する情報である送信時刻情報が含まれる前記計測パケットを前記単位時間の周期で送信する送信部と、前記受信装置が前記計測パケットを受信した受信時刻から得られる情報である返送情報を、前記受信装置から受信する受信部と、受信された前記返送情報を用いて、前記可用帯域を決定する決定部とを備えていてもよい。
これによれば、計測帯域に応じたデータサイズの計測パケットを生成し、当該計測パケットを単位時間の周期で送信して、返送情報を受信することで、当該返送情報を用いて可用帯域を決定する。このため、タイマの周期で計測帯域に応じたデータサイズの計測パケットを送信して、当該計測パケットの受信時刻から得られる返送情報を受信することで、計測パケットについての遅延時間を算出することができるので、当該遅延時間から可用帯域を決定することができる。このように、組み込み機器に用いられるような非力なＣＰＵであっても、正確に制御可能な最小送信間隔で計測パケットを送信する。これにより、遅延時間をより正確に測定することができ、正確に可用帯域を計測できる。このため、高い帯域でも、ネットワークの可用帯域を正確に推定することが可能となる。
また、上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る受信装置は、複数のパケットで構成されるパケットトレインを送信装置から受信する受信装置であり、前記送信装置との間でのデータの送受信に利用可能な伝送速度の帯域である可用帯域を推定するために用いられる受信装置であって、前記複数のパケットのうち、所定の単位時間の周期で送信されたパケットであって、送信時刻を特定する情報である送信時刻情報が含まれるパケットである計測パケットの受信時刻を少なくとも測定する受信時刻測定部と、前記複数のパケットの中から前記計測パケットを抽出するパケット抽出部と、前記計測パケットの受信時刻から得られる情報であって、前記可用帯域を決定するための情報である返送情報を、前記送信装置へ返送する送信部とを備える。
これによれば、所定の単位時間の周期で送信され送信時刻情報が含まれる計測パケットの受信時刻の測定と当該計測パケットの抽出とを行い、当該計測パケットの受信時刻から得られる返送情報を、送信装置へ返送する。つまり、送信装置から受信した複数のパケットは、計測帯域に応じた個数のパケットであるため、タイマの周期で送信された計測パケットを抽出して、当該計測パケットに関する返送情報を送信装置に返送する。これにより、送信装置では、当該返送情報を用いて、可用帯域の決定を行うことができる。このように、タイマの周期（制御可能な最小送信間隔）を考慮したパケットトレインを用いて計測を行うことで、正確なネットワークの可用帯域の計測を実現する。つまり、計測パケットの受信時刻に係る情報を送信装置へ返送することで、高い帯域でも、送信装置で、ネットワークの可用帯域を正確に推定することができる。
また、好ましくは、前記送信部は、前記計測パケットの受信時刻を示す情報、または前記計測パケットの送信時刻と受信時刻との差分である遅延時間を示す情報が含まれる前記返送情報を、前記送信装置へ返送する。
これによれば、計測パケットの受信時刻または遅延時間を示す情報が含まれる返送情報を、送信装置へ返送する。これにより、送信装置が、受信した返送情報に含まれる計測パケットの受信時刻または遅延時間を示す情報を用いて、計測帯域が可用帯域であるか否かを判定し、判定結果から可用帯域を決定することができる。このため、高い帯域でも、送信装置で、ネットワークの可用帯域を正確に推定することができる。
また、好ましくは、さらに、前記パケット抽出部が抽出した前記計測パケットの送信時刻と受信時刻との差分である遅延時間から、計測対象の帯域である計測帯域が可用帯域であるか否かを判定する判定部を備え、前記送信部は、前記判定部が判定した判定結果を含む前記返送情報を、前記送信装置へ返送する。
これによれば、計測パケットの遅延時間から、計測帯域が可用帯域であるか否かを判定し、判定した判定結果を含む返送情報を、送信装置へ返送する。これにより、送信装置は、最終的に計測する帯域の利用可否の判定結果を知ることができる。この結果、送信装置で、パケットの制御可能な単位時間に依存せず、高い帯域の可用帯域を正確に推定することが可能になる。
なお、本発明は、このような送信装置及び受信装置として実現することができるだけでなく、送信装置と受信装置とを備え２点間のネットワークの可用帯域を推定する送受信システムとして実現することもできる。また、送信装置、受信装置又は送受信システムに含まれる特徴的な処理をステップとする方法として実現することもできる。さらに、本発明は、それらステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現してもよい。さらに、本発明は、そのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体として実現してもよいし、そのプログラムを示す情報、データまたは信号として実現してもよい。そして、それらプログラム、情報、データ及び信号は、インターネット等の通信ネットワークを介して配信してもよい。また、本発明は、このような送信装置または受信装置を構成する各処理部を備える集積回路として実現することもできる。
本発明に係る送信装置、受信装置、送受信システム、及び送受信方法によれば、高い帯域でも、ネットワークの可用帯域を正確に推定することができる。
図１は、実施の形態１における送受信システムの構成を示す図である。 図２は、実施の形態１における送受信システムが備える送信端末と受信端末の機能構成を示すブロック図である。 図３は、実施の形態１における送信端末の処理の一例を示すフローチャートである。 図４は、実施の形態１における受信端末の処理の一例を示すフローチャートである。 図５は、実施の形態１における送信端末の処理と受信端末の処理との関係を示すシーケンス図である。 図６は、実施の形態１におけるパケットトレインを説明する図である。 図７は、実施の形態２における送受信システムの構成を示す図である。 図８は、実施の形態２における送信端末の処理の一例を示すフローチャートである。 図９は、実施の形態３における送受信システムの構成を示す図である。 図１０は、実施の形態３における送信端末の処理の一例を示すフローチャートである。 図１１は、実施の形態３における受信端末の処理の一例を示すフローチャートである。 図１２は、実施の形態４における送受信システムの構成を示す図である。 図１３は、実施の形態４における送信端末の処理の一例を示すフローチャートである。 図１４は、実施の形態５における送受信システムの構成を示す図である。 図１５は、実施の形態５における送信端末の処理の一例を示すフローチャートである。 図１６は、実施の形態５におけるパケットトレインを説明する図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における送受信システム１の構成を示す図である。
送受信システム１は、送信装置と受信装置との間でのデータの送受信に利用可能な伝送速度の帯域である可用帯域を推定するシステムである。同図に示すように、送受信システム１は、送信装置である送信端末１１、受信装置である受信端末１２及び通信ネットワーク１０を備えている。
送信端末１１は、通信ネットワーク１０を介して、複数のパケットで構成されるパケットトレインを、受信端末１２に送信する。また、送信端末１１は、受信端末１２から返送情報を受信して、可用帯域を推定する。
受信端末１２は、通信ネットワーク１０を介して、可用帯域を推定するための情報である返送情報を、送信端末１１に送信する。
図２は、本発明の実施の形態１における送受信システム１が備える送信端末１１と受信端末１２の機能構成を示すブロック図である。
同図に示すように、送信端末１１は、タイマ部２０１と、パケットトレイン生成部２０２と、送信部２０３と、受信部２０７と、決定部２０８とを備えている。また、受信端末１２は、受信時刻測定部２０４と、パケット抽出部２０５と、送信部２０６とを備えている。
送信端末１１のタイマ部２０１は、送信端末１１のシステム上で、所定の単位時間を周期とする信号を生成する。
送信端末１１のパケットトレイン生成部２０２は、タイマ部２０１から信号の間隔である単位時間を取得し、単位時間と計測帯域に応じて、複数の計測パケットと必要であれば調整パケットとで構成されるパケットトレインを生成する。
具体的には、パケットトレイン生成部２０２は、タイマ部２０１が生成した信号で示される単位時間の周期で送信されるパケットを計測パケットとして生成し、２つの計測パケットの間に挿入されるパケットであって、計測対象の帯域である計測帯域に応じた個数のパケットを調整パケットとして生成する。ここで、パケットトレイン生成部２０２は、単位時間と計測帯域とに応じて、計測パケット及び調整パケットの個数を決定し、決定した個数の計測パケット及び調整パケットを生成する。
送信端末１１の送信部２０３は、受信端末１２に、送信時刻を特定する情報である送信時刻情報が含まれる計測パケットを単位時間の周期で送信するとともに、調整パケットを２つの計測パケットが送信される間に送信する。つまり、送信部２０３は、パケットトレイン生成部２０２で生成された各計測パケットと調整パケットに送信時刻情報を含めて、タイマ部２０１の単位時間間隔で計測パケットを送信するとともに、連続する２つの計測パケットの間に調整パケットを送信する。
受信端末１２の受信時刻測定部２０４は、送信端末１１から送信される複数のパケットのうち、計測パケットの受信時刻を少なくとも測定する。具体的には、受信時刻測定部２０４は、送信端末１１から送信される複数のパケットで構成されるパケットトレインを受信し、各パケットの受信時刻を測定し、記録する。
なお、ここでは、受信時刻測定部２０４は、送信端末１１からパケットトレインを受信し、各パケットの受信時刻を測定することとしたが、後述するパケット抽出部２０５が抽出した計測パケットについて、受信時刻を測定することにしてもよい。この場合は、受信時刻測定部２０４は、調整パケットの受信時刻を測定しなくともよい。
受信端末１２のパケット抽出部２０５は、パケットトレインに含まれる複数のパケットの中から、計測パケットを抽出する。
受信端末１２の送信部２０６は、計測パケットの受信時刻から得られる情報であって、可用帯域を決定するための情報である返送情報を、送信端末１１に返送する。ここで、本実施の形態１では、送信部２０６は、計測パケットの受信時刻を示す情報、または計測パケットの送信時刻と受信時刻との差分である遅延時間を示す情報が含まれる返送情報を、送信端末１１へ返送する。
送信端末１１の受信部２０７は、受信端末１２が計測パケットを受信した受信時刻から得られる情報である返送情報を、受信端末１２から受信する。ここで、本実施の形態１では、受信部２０７は、受信端末１２から、計測パケットの受信時刻を示す情報、または計測パケットの送信時刻と受信時刻との差分である遅延時間を示す情報が含まれる返送情報を受信する。
送信端末１１の決定部２０８は、受信部２０７が受信した返送情報を用いて、可用帯域を決定する。具体的には、本実施の形態１では、決定部２０８は、計測帯域が可用帯域であるか否かを判定する判定部２０９を備えている。つまり、決定部２０８は、判定部２０９が判定した判定結果から、可用帯域を決定する。
ここで、判定部２０９は、当該返送情報に含まれる計測パケットの受信時刻または遅延時間を示す情報を用いて、計測帯域が可用帯域であるか否かを判定する。
次に、図３〜図５を用いて、送受信システム１が可用帯域を推定する処理について、説明する。
図３は、本実施の形態１における送信端末１１の処理の一例を示すフローチャートである。送信端末１１の処理の詳細を、図３を用いて説明する。
また、図４は、本実施の形態１における受信端末１２の処理の一例を示すフローチャートである。受信端末１２の処理の詳細を、図４を用いて説明する。
また、図５は、本実施の形態１における送信端末１１の処理と受信端末１２の処理との関係を示すシーケンス図である。
まず、図３に示すように、タイマ部２０１は、所定の単位時間を周期とする信号を生成する（Ｓ１０２）。ここで、所定の単位時間とは、タイマ部２０１が計測可能な最小の時間間隔であり、パケットの送信を正確に制御できる最小間隔である。例えば、タイマ部２０１が２５０Ｈｚで動作する場合、所定の単位時間は、４ｍｓである。なお、所定の単位時間は、タイマ部２０１が計測可能な時間間隔であればよく、最小の時間間隔に限定されない。
そして、パケットトレイン生成部２０２は、計測パケットと調整パケットとで構成されるパケットトレインを生成する（Ｓ１０４）。つまり、パケットトレイン生成部２０２は、タイマ部２０１が生成した信号で示される単位時間の周期で送信されるパケットを計測パケットとして生成し、２つの計測パケットの間に挿入されるパケットであって、計測帯域に応じた個数のパケットを調整パケットとして生成する。
具体的には、パケットトレイン生成部２０２は、パケットの送信を正確に制御できる最小間隔である単位時間を、タイマ部２０１から取得する。例えば、タイマ部２０１が２５０Ｈｚで動作していた場合、パケットトレイン生成部２０２は、単位時間として、４ｍｓを取得する。
そして、パケットトレイン生成部２０２は、取得した単位時間と計測帯域とを用いて、計測パケットと調整パケットとからなるパケットトレインを生成する。
例えば、単位時間が４ｍｓ、計測帯域が８Ｍｂｐｓの場合、単位時間当たりの送信情報量は、４０００バイト（＝８Ｍｂｐｓ×４ｍｓ）になる。つまり、１つのパケットのデータサイズを１０００バイトとする場合、単位時間あたりのパケット数は４である。このため、パケットトレイン生成部２０２は、計測パケット１つに対して、３つの調整パケットを挿入してパケットトレインを生成する。
つまり、パケットトレイン生成部２０２は、高い計測帯域のために、タイマ部２０１が計測可能な単位時間よりも計測パケット間の送信間隔が短くなる場合に、計測パケット間に調整パケットを挿入してパケットトレインを生成する。
また、１つのパケットのデータサイズを５００バイトとする場合には、単位時間あたりのパケット数は８である。この場合、パケットトレイン生成部２０２は、計測パケット１つに対して、７つの調整パケットを挿入してパケットトレインを生成する。
次に、送信端末１１の送信部２０３は、パケットトレイン内の各パケットの送信時に送信時刻情報を含め、受信端末１２へ送信する（Ｓ１０６）。ここで、送信時刻情報とは、送信部２０３が各パケットを送信する送信時刻そのものであってもよいし、送信時刻を特定するための記号や数字などの情報であってもよい。また、送信部２０３は、送信時刻情報を、少なくとも計測パケットに含めて送信すればよく、調整パケットには含めなくてもよい。
ここで、送信部２０３が送信するパケットトレインについて、説明する。
図６は、本実施の形態１におけるパケットトレインを説明する図である。具体的には、図６の（ａ）は、送信端末１１から送信されるパケットのタイミングを表す。また、図６の（ｂ）は、受信端末１２で受信するパケットのタイミングを表す。
同図の（ａ）に示すように、単位時間６０１は、タイマ部２０１で生成される信号の間隔であり、送信間隔６０２、６０３、６０４、６０５は、当該単位時間の間に送信されるパケットの送信間隔を表す。計測パケット６０６ａ〜６０６ｃ、調整パケット６０７ａ〜６０７ｆは、パケットトレイン６０９を構築するパケットである。
つまり、計測パケットと計測パケットとの間の送信間隔は、単位時間６０１である。また、送信部２０３は、調整パケットを、計測パケットと計測パケットとの間に送信し、送信時刻を厳密には制御しない（好ましくは、送信間隔が等間隔になるように送信するのがよいが、送信間隔が延び縮みしてもよい）。
具体的には、計測パケット６０６ａと計測パケット６０６ｂとの送信間隔、計測パケット６０６ｂと計測パケット６０６ｃとの送信間隔は、単位時間６０１で固定される。一方、調整パケット６０７ａ〜６０７ｆの送信間隔は不定でよい。つまり、時刻Ｔk+4から時刻Ｔk+8までの間の調整パケットの送信間隔６０２、６０３、６０４、６０５は、それらの合計が単位時間６０１に等しければよい。時刻Ｔkから時刻Ｔk+4までの間の調整パケットの送信間隔も同様である。
例えば、単位時間が４ｍｓの場合、計測パケットの送信間隔（ＴkとＴk+8の間隔、Ｔk+8とＴk+4の間隔）は、４ｍｓに固定される。一方、調整パケットの送信間隔６０２、６０３、６０４、６０５は、１ｍｓの間隔で正確に送信する必要はなく、例えばそれぞれ、１．２ｍｓ、０．６ｍｓ、１．３ｍｓ、０．９ｍｓのように、合計が４ｍｓになれば、どのような値の組み合わせであってもよい。
このように、送信部２０３は、受信端末１２に、計測パケットを単位時間の周期で送信するとともに、調整パケットを２つの計測パケットが送信される間に送信する。
なお、送信部２０３は、パケットトレインの中の最後の計測パケットの後の調整パケットを、省略して送信しなくてもよく、図６においても省略して示している。
次に、図４及び図５に示すように、受信端末１２の受信時刻測定部２０４は、送信端末１１から送信されたパケットトレイン６０９の各パケットを受信し、受信時刻を計測し、記録する（Ｓ２０２）。具体的には、図６の（ｂ）に示すように、受信時刻測定部２０４は、計測パケット６１０ａ〜６１０ｃ及び調整パケット６１１ａ〜６１１ｆを受信し、受信時刻Ｒk〜Ｒk＋８を計測し、記録する。
そして、受信端末１２のパケット抽出部２０５は、パケットトレインに含まれる複数のパケットの中から、計測パケットを抽出する（Ｓ２０４）。具体的には、パケット抽出部２０５は、受信したパケットが計測パケットであるか否かを判断し、図６の（ｂ）に示された計測パケット６１０ａ〜６１０ｃを抽出する。
例えば、パケット抽出部２０５は、各パケットの送信時刻を参照し、単位時間の周期で送信されたパケットを計測パケットとして抽出したり、送信されたパケットに計測パケットを示す情報が含まれている場合は、当該情報を用いて計測パケットを抽出したりする。このとき、受信したパケットが調整パケット６１１ａ〜６１１ｆであれば破棄してもよい。
なお、このパケット抽出部２０５が計測パケットを抽出する処理（Ｓ２０４）は、受信時刻測定部２０４がパケットの受信時刻を計測する処理（Ｓ２０２）の前に実施されることにしてもよい。この場合、パケット抽出部２０５が送信端末１１からパケットトレインを受信して計測パケットを抽出し、受信時刻測定部２０４は、パケット抽出部２０５が抽出した計測パケットの受信時刻を計測する。
そして、受信端末１２の送信部２０６は、返送情報を送信端末１１に送信する（Ｓ２０６）。具体的には、図６の（ｂ）に示すように、送信部２０６は、計測パケット６１０ａ〜６１０ｃに含まれる送信時刻と受信端末１２が受信した受信時刻との差分から得られる片方向遅延６０８ａ〜６０８ｃを返送情報として、送信端末１１へ送信する。なお、返送情報は、片方向遅延６０８ａ〜６０８ｃではなく、計測パケット６１０ａ〜６１０ｃの受信時刻を示す情報であってもよい。
次に、図３及び図５に示すように、送信端末１１の受信部２０７は、受信端末１２の送信部２０６から返送情報を受信する（Ｓ１０８）。具体的には、受信部２０７は、受信端末１２から、送信したパケットトレイン内の計測パケットの片方向遅延が含まれた返送情報を受信する。なお、返送情報が計測パケットの受信時刻を示す情報である場合には、受信部２０７あるいは判定部２０９が片方向遅延時間を算出する。
判定部２０９は、返送情報から、計測帯域が可用帯域であるか否かを判定する（Ｓ１１０）。具体的には、判定部２０９は、各計測パケットの片方向遅延から、例えば式１を用いて片方向遅延の増加傾向を計算し、計測帯域の利用可否を判定する。
Figure 2011040006
 ・・・式１
式１は、１つのパケットトレイン中に片方向遅延が増加したパケットがどのぐらいの割合存在したかを示す指標である、ＰＣＴ（Ｐａｉｒｗｉｓｅ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ Ｔｅｓｔ）を表す。式１で、Ｄが片方向遅延（Ｄkはｋ番目の片方向遅延を表す）、Ｍがパケットトレイン長（要素数、計測パケット数）である。また、Ｉ（ｅｘｐ）は、ｅｘｐが成立するときは１、それ以外は０となる関数である。つまり、ＰＣＴは、０から１までの範囲の値をとる。そして、ＰＣＴは、その値が１に近づくほど片方向遅延が増加傾向であることを示す。
判定部２０９は、式１を用いてＰＣＴを算出し、算出したＰＣＴが所定の値（例えば、０．５）よりも小さい場合に計測帯域が可用帯域である、というような判定を行う。また、判定部２０９は、式１の代わりに、以下の式２を用いて計測帯域の利用可否を判定してもよい。
Figure 2011040006
・・・式２
式２は、パケットトレインの最初と最後とで片方向遅延が増加したかどうかを反映させた指標である、ＰＤＴ（Ｐａｉｒｗｉｓｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ Ｔｅｓｔ）を表す。式２で、Ｄが片方向遅延（Ｄkはｋ番目の片方向遅延を表す）、Ｍがパケットトレイン長（要素数、計測パケット数）を表す。ここで、ＰＤＴは、−１から＋１までの範囲の値をとる。そして、ＰＤＴは、その値が１に近づくほど、片方向遅延が増加傾向であることを示している。
判定部２０９は、式２を用いてＰＤＴを算出し、算出したＰＤＴが所定の範囲内（例えば、−０．５〜０．５）にある場合に計測帯域が可用帯域である、というような判定を行う。なお、判定部２０９は、式１と式２の両方を用いて、計測帯域の利用可否を判定してもよい。
そして、決定部２０８は、判定部２０９が判定した判定結果から、可用帯域を決定する（Ｓ１１２）。つまり、決定部２０８は、判定部２０９により利用可と判定された計測帯域を、可用帯域と決定する。
以上の実施の形態１で述べたように動作することで、送信端末１１は、最終的に計測したい帯域の利用可否を判定することが可能になる。この結果、パケットの制御可能な単位時間に依存せず、より広い帯域の利用可否を正確に計測することが可能になる。
つまり、本実施の形態１に係る送信端末１１によれば、送信時刻情報が含まれる計測パケットと調整パケットとを生成し、計測パケットを単位時間の周期で送信するとともに、調整パケットを２つの計測パケットが送信される間に送信して、受信端末１２が計測パケットを受信した受信時刻から得られる返送情報を受信することで、当該返送情報を用いて可用帯域を決定する。つまり、高い計測帯域ほど、多くのパケットを送信する必要があるため、計測パケットの間に多くの調整パケットを挿入して送信する。そして、可用帯域の決定には、タイマの周期で送信される計測パケットを使用する。これにより、タイマの周期（制御可能な最小送信間隔）を考慮したパケットトレインを用いて計測を行うことで、正確なネットワークの可用帯域の計測を実現する。つまり、組み込み機器に用いられるような非力なＣＰＵであっても、正確に制御可能な最小送信間隔で計測パケットを送信する。これにより、遅延時間をより正確に測定することができ、正確に可用帯域を計測できる。また、組み込み機器に用いられるような非力なＣＰＵであっても、遅延時間の計測には用いない、送信時刻を正確には制御しない調整パケットを送信する。これにより、高い帯域でも、ネットワークの可用帯域を正確に推定することが可能となる。
また、受信した返送情報に含まれる計測パケットの受信時刻または遅延時間を示す情報を用いて、計測帯域が可用帯域であるか否かを判定し、判定結果から、可用帯域を決定する。つまり、送信端末１１が返送情報に基づいて可用帯域を判定することで、送信端末１１は、最終的に計測したい帯域の利用可否を判定することが可能になる。この結果、パケットの制御可能な単位時間に依存せず、高い帯域の可用帯域を正確に推定することが可能になる。
また、単位時間と計測帯域とに応じて、計測パケット及び調整パケットの個数を決定し、決定した個数の計測パケット及び調整パケットを生成する。つまり、単位時間と計測帯域によって、計測パケット及び調整パケットの個数が増減するため、当該個数を決定して、決定した個数の計測パケット及び調整パケットを生成する。これにより、高い計測帯域でも、計測パケット及び調整パケットの個数を調整することで、ネットワークの可用帯域を正確に推定することが可能となる。
また、本実施の形態１に係る受信端末１２によれば、所定の単位時間の周期で送信され送信時刻情報が含まれる計測パケットの受信時刻の測定と当該計測パケットの抽出とを行い、当該計測パケットの受信時刻から得られる返送情報を、送信端末１１へ返送する。つまり、送信端末１１から受信した複数のパケットは、計測帯域に応じた個数のパケットであるため、タイマの周期で送信された計測パケットを抽出して、当該計測パケットに関する返送情報を送信端末１１に返送する。これにより、送信端末１１では、当該返送情報を用いて、可用帯域の決定を行うことができる。このように、タイマの周期（制御可能な最小送信間隔）を考慮したパケットトレインを用いて計測を行うことで、正確なネットワークの可用帯域の計測を実現する。つまり、計測パケットの受信時刻に係る情報を送信端末１１へ返送することで、高い帯域でも、送信端末１１で、ネットワークの可用帯域を正確に推定することができる。
（実施の形態２）
本実施の形態２では、上記実施の形態１に示した、計測したい帯域の利用可否を判定して可用帯域を決定する処理を繰り返し行うことで、可用帯域を探索する。
図７は、本発明の実施の形態２における送受信システム２の構成を示す図である。
同図に示すように、送受信システム２は、通信ネットワーク１０を介して接続される送信端末２１及び受信端末１２を備えている。
送信端末２１は、タイマ部２０１と、パケットトレイン生成部２２２と、送信部２０３と、受信部２０７と、決定部２２３と、制御部２２１とを備えている。決定部２２３は、判定部２０９を備えている。また、受信端末１２は、受信時刻測定部２０４と、パケット抽出部２０５と、送信部２０６とを備えている。
ここで、同図において、通信ネットワーク１０、タイマ部２０１、送信部２０３、受信部２０７、受信時刻測定部２０４、パケット抽出部２０５、送信部２０６及び判定部２０９は、図１及び図２に示した実施の形態１での通信ネットワーク１０、タイマ部２０１、送信部２０３、受信部２０７、受信時刻測定部２０４、パケット抽出部２０５、送信部２０６及び判定部２０９とそれぞれ同じであるため、詳細な説明は省略する。
決定部２２３は、受信部２０７が受信した返送情報を用いて可用帯域を決定するごとに、決定結果を制御部２２１に送信する。
制御部２２１は、決定部２２３が可用帯域を決定するごとに、可用帯域の決定結果から、次に計測する計測帯域を決定する。具体的には、制御部２２１は、計測する帯域の範囲（上限と下限）から、初回の計測帯域を決定する。そして、制御部２２１は、２度目以降は、判定部２０９の計測帯域の利用可否の判定結果に基づく決定部２２３の可用帯域の決定結果から、計測帯域を決定する。
パケットトレイン生成部２２２は、制御部２２１が計測帯域を決定するごとに、計測パケット及び調整パケットの個数を決定し、決定した個数の計測パケット及び調整パケットを生成する。
次に、本実施の形態２における送受信システム２が可用帯域を推定する処理について、説明する。
図８は、実施の形態２における送信端末２１の処理の一例を示すフローチャートである。送信端末２１の処理の詳細を、同図を用いて説明する。
なお、同図において、Ｓ１０２、１０４〜１１２の処理は、実施の形態１での図３に示したＳ１０２、１０４〜１１２の処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。また、受信端末１２の処理の流れは、実施の形態１での受信端末１２の処理の流れを示した図４と同じであるため、詳細な説明は省略する。
同図に示すように、まず、タイマ部２０１は、パケットの送信を正確に制御できる最小間隔である単位時間を周期とする信号を生成する（Ｓ１０２）。
次に、制御部２２１は、指定された計測する帯域の範囲から、計測する帯域を決定する（Ｓ３０２）。例えば、計測する帯域の範囲が２Ｍｂｐｓ（下限）から１０Ｍｂｐｓ（上限）までであるとする。この場合、制御部２２１は、初めに計測する帯域を、２Ｍｂｐｓと決定する。
そして、パケットトレイン生成部２２２は、タイマ部２０１が生成した信号の間隔である単位時間と制御部２２１で決定された計測帯域に応じて、複数の計測パケットと必要であれば調整パケットとでパケットトレインを生成する（Ｓ１０４）。
そして、送信部２０３は、パケットトレイン生成部２２２で生成されたパケットトレイン内の各パケットに、送信時に送信時刻情報を含め、受信端末１２へ送信する（Ｓ１０６）。
受信端末１２は、送信端末２１から送信されたパケットトレインを受信し、返送情報を送信端末２１へ送信する。
受信部２０７は、受信端末１２から送信された返送情報を受信し（Ｓ１０８）、判定部２０９は、計測した帯域を利用できるか否かを判定する（Ｓ１１０）。
決定部２２３は、判定部２０９の判定結果から可用帯域を決定し（Ｓ１１２）、決定結果を制御部２２１へ通知する。
制御部２２１は、決定部２２３の可用帯域の決定結果から、計測を続けるかどうか判断する（Ｓ３０４）。
具体的には、制御部２２１は、２Ｍｂｐｓの計測帯域が可用帯域であると決定されなかった場合、２Ｍｂｐｓより大きい帯域は利用できないであろうから、計測を終了すると判断する。制御部２２１が計測を終了すると判断した場合は（Ｓ３０４でＮＯ）、処理を終了する。
また、制御部２２１は、２Ｍｂｐｓの計測帯域が可用帯域であると決定された場合は、上限である１０Ｍｂｐｓまでの範囲で利用可能な帯域があるかもしれないので、計測を続けると判断する。
制御部２２１は、決定部２２３の可用帯域の決定結果から、計測を続けると判断した場合は（Ｓ３０４でＹＥＳ）、次に計測する帯域を決定する（Ｓ３０２）。つまり、計測帯域の利用可否の判定結果が可の場合、制御部２２１は、次に計測する帯域を大きくする。具体的には、２Ｍｂｐｓの計測を行った利用可否の判定結果が可であった場合に、次に計測する帯域を、例えば、４Ｍｂｐｓとする。
ここでは、制御部２２１が計測帯域を小さい初期値から始めて、可用帯域の決定結果に応じて計測帯域を大きくしていくように制御して、可用帯域の上限値を探索する例を説明した。もちろん、制御部２２１が計測帯域の大きい初期値から初めて、可用帯域の決定結果に応じて計測帯域を小さくしていくように制御してもよい。また、二分探索を用いて可用帯域の上限値を探索してもよいし、他の方法で探索してもよい。
また、計測帯域の利用可否を明確に判定できない場合は、同じ帯域を再度計測してもよい。
なお、計測帯域の利用可否の判定ごとに上限が判明したか否か判定して終了する例を示したが、予め定められた複数の計測帯域について利用可否を判定して、可用帯域の上限を判定してもよい。例えば、２Ｍｂｐｓ、４Ｍｂｐｓ、８Ｍｂｐｓ、１０Ｍｂｐｓの４回だけ計測を行うなどである。
以上の実施の形態２で述べたように動作することで、送信端末２１は、最終的に利用可能と判定された帯域の最大値（可用帯域）を知ることができる。この結果、パケットの制御可能な単位時間に依存せず、ネットワークの可用帯域を調べることが可能になる。
つまり、本実施の形態２に係る送信端末２１によれば、可用帯域を決定するごとに、次に計測する計測帯域を決定して、再度可用帯域を決定するというように、計測帯域を変化させて、繰り返し可用帯域を決定する。これにより、所定の範囲の計測帯域から、可用帯域を探索することが可能となる。
（実施の形態３）
上記実施の形態１及び２では、計測帯域の利用可否の判定を、送信端末１１または２１が行う例を示した。しかし、本実施の形態３では、計測帯域の利用可否の判定を受信端末が行い、判定結果を送信端末へ返送する。
図９は、本発明の実施の形態３における送受信システム３の構成を示す図である。
同図に示すように、送受信システム３は、通信ネットワーク１０を介して接続される送信端末３１及び受信端末３２を備えている。
送信端末３１は、タイマ部２０１と、パケットトレイン生成部２０２と、送信部２０３と、受信部２３３と、決定部２３４とを備えている。また、受信端末３２は、受信時刻測定部２０４と、パケット抽出部２０５と、判定部２３１と、送信部２３２とを備えている。
ここで、同図において、通信ネットワーク１０、タイマ部２０１、パケットトレイン生成部２０２、送信部２０３、受信時刻測定部２０４及びパケット抽出部２０５は、図１及び図２に示した実施の形態１での通信ネットワーク１０、タイマ部２０１、パケットトレイン生成部２０２、送信部２０３、受信時刻測定部２０４及びパケット抽出部２０５とそれぞれ同じであるため、詳細な説明は省略する。
受信端末３２の判定部２３１は、パケット抽出部２０５が抽出した計測パケットの送信時刻と受信時刻との差分である遅延時間から、計測対象の帯域である計測帯域が可用帯域であるか否かを判定する。
受信端末３２の送信部２３２は、判定部２３１が判定した判定結果を含む返送情報を、送信端末３１へ返送する。
送信端末３１の受信部２３３は、受信端末３２から、計測パケットの受信時刻を用いて計測帯域が可用帯域であるか否かが判定された判定結果を含む返送情報を受信する。
送信端末３１の決定部２３４は、受信部２３３が受信した返送情報に含まれる判定結果から、可用帯域を決定する。
次に、本実施の形態３における送受信システム３が可用帯域を推定する処理について、説明する。
図１０は、実施の形態３における送信端末３１の処理の一例を示すフローチャートである。送信端末３１の処理の詳細を、同図を用いて説明する。
また、図１１は、実施の形態３における受信端末３２の処理の一例を示すフローチャートである。受信端末３２の処理の詳細を、同図を用いて説明する。
なお、図１０において、Ｓ１０２〜Ｓ１０６、Ｓ１１２の処理は、実施の形態１での図３に示したＳ１０２〜Ｓ１０６、Ｓ１１２の処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。また、図１１において、Ｓ２０２〜Ｓ２０４、Ｓ２０６の処理は、実施の形態１での図４に示したＳ２０２〜Ｓ２０４、Ｓ２０６の処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。
まず、図１０に示すように、送信端末３１は、タイマ部２０１から取得した単位時間と計測帯域に応じて、パケットトレインを生成し、受信端末３２へ送信する（Ｓ１０２〜Ｓ１０６）。
そして、図１１に示すように、受信端末３２は、送信端末３１から送信されたパケットトレインを受信し、計測パケットを抽出する（Ｓ２０２〜Ｓ２０４）。
そして、受信端末３２の判定部２３１は、抽出された計測パケットの送信時刻と受信時刻との差分である遅延時間から、計測帯域が可用帯域であるか否かを判定する（Ｓ５０２）。
具体的には、判定部２３１は、図６の（ｂ）に示されたように、抽出された計測パケット６１０ａ〜６１０ｃに含まれる送信時刻と受信時刻との差分から得られる片方向遅延６０８ａ〜６０８ｃを算出する。そして、判定部２３１は、算出した片方向遅延６０８ａ〜６０８ｃから、計測帯域の利用可否を判定する。なお、判定部２３１が行う具体的な判定手順は、実施の形態１での判定部２０９が行う判定手順と同様でよい。
そして、受信端末３２の送信部２３２は、判定部２３１の利用可否の判定結果を返送情報に含め、送信端末３１へ送信する（Ｓ２０６）。
図１０に戻り、送信端末３１の受信部２３３は、受信端末３２より送信された判定結果を含む返送情報を受信する（Ｓ４０２）。
そして、送信端末３１の決定部２３４は、受信部２３３が受信した判定結果から、可用帯域を決定する（Ｓ１１２）。
以上の実施の形態３で述べたように動作することで、受信端末３２は、計測パケットの遅延時間から、計測帯域が可用帯域であるか否かを判定し、判定した判定結果を含む返送情報を、送信端末３１へ返送する。これにより、送信端末３１は、計測帯域が可用帯域であるか否かが判定された判定結果を含む返送情報を受信端末３２から受信し、受信された返送情報に含まれる判定結果から、可用帯域を決定する。このため、送信端末３１は、自ら可用帯域の判定を行うことなく、返送情報に基づいて可用帯域を決定することができる。つまり、送信端末３１は、最終的に計測する帯域の利用可否の判定結果を知ることができる。この結果、送信端末３１で、パケットの制御可能な単位時間に依存せず、高い帯域の可用帯域を正確に推定することが可能になる。
（実施の形態４）
本実施の形態４では、上記実施の形態３に示した、計測する帯域の利用可否を判定して可用帯域を決定する処理を繰り返し行うことで、可用帯域を探索する。つまり、本実施の形態４は、実施の形態３の構成に、実施の形態２の制御部２２１を加えた構成である。
図１２は、本発明の実施の形態４における送受信システム４の構成を示す図である。
同図に示すように、送受信システム４は、通信ネットワーク１０を介して接続される送信端末４１及び受信端末３２を備えている。
送信端末４１は、タイマ部２０１と、パケットトレイン生成部２２２と、送信部２０３と、受信部２３３と、決定部２４１と、制御部２２１とを備えている。また、受信端末３２は、受信時刻測定部２０４と、パケット抽出部２０５と、判定部２３１と、送信部２３２とを備えている。
ここで、同図において、通信ネットワーク１０、タイマ部２０１、パケットトレイン生成部２２２、送信部２０３、受信部２３３、制御部２２１、受信時刻測定部２０４、パケット抽出部２０５、送信部２３２、及び判定部２３１は、図７または図９に示した実施の形態２または３での同一符号の各処理部と同じであるため、詳細な説明は省略する。
送信端末４１の決定部２４１は、受信部２３３が受信した返送情報を用いて可用帯域を決定するごとに、決定結果を制御部２２１に送信する。そして、制御部２２１は、決定部２４１が可用帯域を決定するごとに、可用帯域の決定結果から、次に計測する計測帯域を決定する。
次に、本実施の形態４における送受信システム４が可用帯域を推定する処理について、説明する。
図１３は、実施の形態４における送信端末４１の処理の一例を示すフローチャートである。送信端末４１の処理の詳細を、同図を用いて説明する。
なお、同図において、Ｓ１０２、Ｓ１０４、Ｓ１０６、Ｓ４０２、Ｓ１１２の処理は、実施の形態３での図１０に示したＳ１０２、Ｓ１０４、Ｓ１０６、Ｓ４０２、Ｓ１１２の処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。また、Ｓ３０２、Ｓ３０４の処理は、実施の形態２での図８に示したＳ３０２、Ｓ３０４の処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。また、受信端末３２の処理の流れは、実施の形態３の受信端末３２の処理の流れを示した図１１と同じであるため、詳細な説明は省略する。
同図に示すように、まず、送信端末４１は、タイマ部２０１から取得した単位時間と指定された計測する帯域の範囲から決定された計測帯域に応じて、パケットトレインを生成し、受信端末３２へ送信する（Ｓ１０２、Ｓ３０２、Ｓ１０４、Ｓ１０６）。
そして、受信端末３２は、送信端末４１から送信されたパケットトレインを受信し、計測帯域の利用可否を判定する。そして、受信端末３２は、判定結果を返送情報に含め、送信端末４１へ送信する。
次に、送信端末４１の受信部２３３は、受信端末３２より送信された判定結果を含む返送情報を受信する（Ｓ４０２）。
そして、決定部２４１は、当該返送情報を用いて可用帯域を決定し（Ｓ１１２）、決定結果を制御部２２１に送信する。そして、制御部２２１は、当該決定結果に基づいて、終了するかまたは次の計測を行うかを判断する（Ｓ３０４）。
以上の実施の形態４で述べたように動作することで、送信端末４１は、最終的に利用可能と判定された帯域の最大値（可用帯域）を知ることができる。この結果、パケットの制御可能な単位時間に依存せず、ネットワークの可用帯域を調べることが可能になる。
つまり、本実施の形態４に係る送信端末４１によれば、受信端末３２は、計測パケットの遅延時間から、計測帯域が可用帯域であるか否かを判定し、判定した判定結果を含む返送情報を、送信端末４１へ返送する。これにより、送信端末４１は、判定結果を含む返送情報を受信端末３２から受信し、受信された返送情報に含まれる判定結果から、可用帯域を決定する。このため、送信端末４１は、自ら可用帯域の判定を行うことなく、返送情報に基づいて可用帯域を決定することができる。つまり、送信端末４１は、最終的に計測する帯域の利用可否の判定結果を知ることができる。この結果、送信端末４１で、パケットの制御可能な単位時間に依存せず、高い帯域の可用帯域を正確に推定することが可能になる。
また、送信端末４１は、可用帯域を決定するごとに、次に計測する計測帯域を決定して、再度可用帯域を決定するというように、計測帯域を変化させて、繰り返し可用帯域を決定する。これにより、所定の範囲の計測帯域から、可用帯域を探索することが可能となる。
（実施の形態５）
上記実施の形態１から４では、パケットトレインのパケットサイズを変えずに、パケット数を変えて、帯域の利用の可否を判定している。しかし、本実施の形態５では、パケット数を変えずに、パケットサイズを変えて、帯域の利用の可否を判定する。
図１４は、本発明の実施の形態５における送受信システム５の構成を示す図である。
同図に示すように、送受信システム５は、通信ネットワーク１０を介して接続される送信端末５１及び受信端末３２を備えている。
送信端末５１は、タイマ部２０１と、パケットトレイン生成部２５１と、送信部２０３と、受信部２３３と、決定部２４１と、制御部２２１とを備えている。また、受信端末３２は、受信時刻測定部２０４と、パケット抽出部２０５と、判定部２３１と、送信部２３２とを備えている。
ここで、同図において、通信ネットワーク１０、タイマ部２０１、送信部２０３、受信部２３３、決定部２４１、制御部２２１、受信時刻測定部２０４、パケット抽出部２０５、送信部２３２、及び判定部２３１は、図１２に示した実施の形態４での同一符号の各処理部と同じであるため、詳細な説明は省略する。
パケットトレイン生成部２５１は、タイマ部２０１が生成した信号で示される単位時間の周期で送信されるパケットであって、計測帯域に応じたデータサイズのパケットを計測パケットとして生成する。具体的には、パケットトレイン生成部２５１は、タイマ部２０１から取得する単位時間を固定にし、計測帯域によってパケットサイズを変えて、計測パケット及び必要であれば調整パケットで構成されるパケットトレインを生成する。
送信部２０３は、パケットトレイン生成部２５１が生成した送信時刻情報が含まれる計測パケットを、単位時間の周期で受信端末３２に送信する。
受信部２３３は、受信端末３２が計測パケットを受信した受信時刻から得られる情報である返送情報を、受信端末３２から受信する。
決定部２４１は、受信された返送情報を用いて、可用帯域を決定する。
次に、本実施の形態５における送受信システム５が可用帯域を推定する処理について、説明する。
図１５は、実施の形態５における送信端末５１の処理の一例を示すフローチャートである。送信端末５１の処理の詳細を、同図を用いて説明する。
なお、同図において、Ｓ１０２、Ｓ３０２、Ｓ１０６、Ｓ４０２、Ｓ１１２、Ｓ３０４の処理は、実施の形態４での図１３に示したＳ１０２、Ｓ３０２、Ｓ１０６、Ｓ４０２、Ｓ１１２、Ｓ３０４の処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。また、受信端末３２の処理の流れは、実施の形態３の受信端末の処理の流れを示した図１１と同じであるため、詳細な説明は省略する。
また、図１６は、実施の形態５におけるパケットトレインを説明する図である。具体的には、図１６の（ａ）は、送信端末５１から送信されるパケットのタイミングを表す。また、図１６の（ｂ）は、受信端末３２で受信するパケットのタイミングを表す。なお、図１６の（ａ）において、単位時間６０１は、図６の（ａ）に示した単位時間６０１と同じであるため、詳細な説明は省略する。
ここで、図１６の（ａ）に示される計測パケット１５０１ａ〜１５０１ｃは、データサイズＱ1の計測パケットを表し、計測パケット１５０２ａ〜１５０２ｃは、データサイズＱ2の計測パケットを表す。
図１５に示すように、送信端末５１は、タイマ部２０１から単位時間６０１を取得するとともに、制御部２２１により指定された計測する帯域の範囲から決定された計測帯域を取得する（Ｓ１０２、Ｓ３０２）。
そして、パケットトレイン生成部２５１は、単位時間６０１と決定された計測帯域とから、単位時間当りに送信するパケットサイズを計算し、計算したパケットサイズの計測パケットからパケットトレインを生成する（Ｓ６０２）。具体的には、単位時間が４ｍｓであり、計測帯域が２Ｍｂｐｓである場合、パケットトレイン生成部２５１は、パケットサイズが１０００バイトの計測パケット１５０１ａ〜１５０１ｃでパケットトレインを生成する。
そして、送信端末５１は、生成されたパケットトレイン内のパケットに送信時刻情報を含め、受信端末３２へ送信する（Ｓ１０６）。
次に、受信端末３２は、送信端末５１から送信されたパケットトレインを受信し、図１６の（ｂ）に示される計測パケット１５０３ａ〜１５０３ｃの片方向遅延６０８ａ〜６０８ｃに基づいて、計測帯域の利用可否を判定する。そして、受信端末３２は、判定結果を返送情報に含め、送信端末５１へ送信する。
そして、送信端末５１は、受信端末３２より送信された判定結果を含む返送情報を受信し（Ｓ４０２）、決定部２４１は、当該返送情報を用いて可用帯域を決定し（Ｓ１１２）、決定結果を制御部２２１に送信する。そして、制御部２２１は、当該決定結果に基づいて、終了するかまたは次の計測を行うかを判断する（Ｓ３０４）。
また、パケットトレイン生成部２５１は、制御部２２１が決定した計測帯域が大きくなった場合、パケットサイズを大きくした計測パケットから構成されるパケットトレインを生成する。例えば、パケットトレイン生成部２５１は、高い計測帯域のために、タイマ部２０１が計測可能な単位時間よりも計測パケット間の送信間隔が短くなる場合に、計測パケットのデータサイズを大きくする。
具体的には、図１６の（ａ）に示すように、単位時間が４ｍｓで計測帯域が４Ｍｂｐｓの場合、パケットトレイン生成部２５１は、パケットサイズが２０００バイトの計測パケット１５０２ａ〜１５０２ｃでパケットトレインを生成する。
これにより、図１６の（ｂ）に示すように、受信端末３２は、送信端末５１から送信されたパケットトレインを受信し、計測パケット１５０４ａ〜１５０４ｃの片方向遅延６０８ｄ〜６０８ｆに基づいて、計測帯域の利用可否を判定する。
なお、ここでは、パケットトレイン生成部２５１が計測パケットのみから構成されるパケットトレインを生成する例を示したが、調整パケットを含んだパケットトレインを生成してもよい。
また、本実施の形態５では、実施の形態４と同じ処理の流れで例を示したが、実施の形態２のパケットトレイン生成部２２２を実施の形態５のパケットトレイン生成部２５１で置き換えて実施してもよい。
また、計測した帯域の利用可否の判定の具体的方法は、実施の形態１に示した例を用いてもよい。また、可用帯域の上限の探索方法は、実施の形態２に示した例を用いてもよい。
以上の実施の形態５で述べたように動作することで、送信端末５１は、最終的に計測成功になった帯域の最大値（可用帯域）を知ることが可能になる。この結果、パケットの制御可能な単位時間に依存せず、ネットワークの可用帯域を調べることが可能になる。
つまり、本実施の形態５に係る送信端末５１によれば、計測帯域に応じたデータサイズの計測パケットを生成し、当該計測パケットを単位時間の周期で送信して、返送情報を受信することで、当該返送情報を用いて可用帯域を決定する。このため、タイマの周期で計測帯域に応じたデータサイズの計測パケットを送信して、当該計測パケットの受信時刻から得られる返送情報を受信することで、計測パケットについての遅延時間を算出することができるので、当該遅延時間から可用帯域を決定することができる。このため、高い帯域でも、ネットワークの可用帯域を正確に推定することが可能となる。
以上のように、本発明に係る送信端末及び受信端末によれば、タイマの周期（制御可能な最小送信間隔）を考慮したパケットトレインを用いて計測を行うことで、正確なネットワークの可用帯域の計測を実現する。つまり、組み込み機器に用いられるような非力なＣＰＵであっても、正確に制御可能な最小送信間隔で計測パケットを送信する。これにより、遅延時間をより正確に測定することができ、正確に可用帯域を計測できる。また、組み込み機器に用いられるような非力なＣＰＵであっても、遅延時間の計測には用いない、送信時刻を正確には制御しない調整パケットを送信する。これにより、より広い帯域の利用可否を正確に計測することが可能となる。
これにより、例えば映像音声のストリーミングを開始する場合の帯域を正確に計測できるため、インターネット等ベストエフォートネットワークを介してストリーミングを行う際に、映像の乱れや音途切れがないストリーミングが可能となる。
以上、本発明の実施の形態１〜５に係る送信端末及び受信端末について説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を当該実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
また、上記で用いた数字は、すべて本発明を具体的に説明するために例示するものであり、本発明は例示された数字に制限されない。
また、本発明は、このような送信装置及び受信装置として実現することができるだけでなく、送信装置と受信装置とを備え２点間のネットワークの可用帯域を推定する送受信システムとして実現することもできる。また、送信装置、受信装置又は送受信システムに含まれる特徴的な処理をステップとする方法として実現することもできる。
また、上記実施の形態１〜５に係る送信端末及び受信端末は、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部又はすべてを含むように１チップ化されてもよい。
また、集積回路化はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後にプログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、又はＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて各処理部の集積化を行ってもよい。
また、上記実施の形態１〜５に係る送信端末又は受信端末の機能の一部又は全てを、ＣＰＵ等のプロセッサがプログラムを実行することにより実現してもよい。
さらに、本発明は上記プログラムであってもよいし、上記プログラムが記録された記録媒体であってもよい。また、上記プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。
本発明に係る送信装置、受信装置及び送受信システムによれば、組み込み機器に用いられるような非力なＣＰＵでも、正確に制御可能な最小の送信間隔を用いてより広い可用帯域を正確に計測することが可能となる。結果として、テレビ会議システムのような組み込み機器においても、映像音声のストリーミングを開始する場合の帯域を正確に推定できるため、インターネット等ベストエフォートネットワークを介してストリーミングを行う際に、通信直後から映像の乱れや音途切れのない通信通話が可能となる。
１、２、３、４、５ 送受信システム
１０ 通信ネットワーク
１１、２１、３１、４１、５１ 送信端末
１２、３２ 受信端末
２０１ タイマ部
２０２、２２２、２５１ パケットトレイン生成部
２０３ 送信部
２０４ 受信時刻測定部
２０５ パケット抽出部
２０６、２３２ 送信部
２０７、２３３ 受信部
２０８、２２３、２３４、２４１ 決定部
２０９ 判定部
２２１ 制御部
２３１ 判定部
６０１ 単位時間
６０２〜６０５ 送信間隔
６０６ａ〜６０６ｃ、６１０ａ〜６１０ｃ 計測パケット
６０７ａ〜６０７ｆ、６１１ａ〜６１１ｆ 調整パケット
６０８ａ〜６０８ｆ 片方向遅延
６０９ パケットトレイン
１５０１ａ〜１５０１ｃ、１５０２ａ〜１５０２ｃ、１５０３ａ〜１５０３ｃ、１５０４ａ〜１５０４ｃ 計測パケット

Claims (15)

  1. 受信装置との間でのデータの送受信に利用可能な伝送速度の帯域である可用帯域を推定する送信装置であって、
    所定の単位時間を周期とする信号を生成するタイマ部と、
    前記信号で示される前記単位時間の周期で送信されるパケットを計測パケットとして生成し、２つの前記計測パケットの間に挿入されるパケットであって、計測対象の帯域である計測帯域に応じた個数のパケットを調整パケットとして生成するパケットトレイン生成部と、
    前記受信装置に、送信時刻を特定する情報である送信時刻情報が含まれる前記計測パケットを前記単位時間の周期で送信するとともに、前記調整パケットを２つの前記計測パケットが送信される間に送信する送信部と、
    前記受信装置が前記計測パケットを受信した受信時刻から得られる情報である返送情報を、前記受信装置から受信する受信部と、
    受信された前記返送情報を用いて、前記可用帯域を決定する決定部と
    を備える送信装置。
  2. 前記受信部は、前記受信装置から、前記計測パケットの受信時刻を示す情報、または前記計測パケットの送信時刻と受信時刻との差分である遅延時間を示す情報が含まれる前記返送情報を受信し、
    前記決定部は、
    受信された前記返送情報に含まれる前記受信時刻または前記遅延時間を示す情報を用いて、前記計測帯域が可用帯域であるか否かを判定する判定部を備え、
    前記判定部が判定した判定結果から、前記可用帯域を決定する
    請求項１に記載の送信装置。
  3. 前記受信部は、前記受信装置から、前記計測パケットの受信時刻を用いて前記計測帯域が可用帯域であるか否かが判定された判定結果を含む前記返送情報を受信し、
    前記決定部は、受信された前記返送情報に含まれる前記判定結果から、前記可用帯域を決定する
    請求項１に記載の送信装置。
  4. 前記パケットトレイン生成部は、前記単位時間と前記計測帯域とに応じて、前記計測パケット及び前記調整パケットの個数を決定し、決定した個数の前記計測パケット及び前記調整パケットを生成する
    請求項１〜３のいずれか１項に記載の送信装置。
  5. 前記送信装置は、さらに、
    前記決定部が前記可用帯域を決定するごとに、前記可用帯域の決定結果から、次に計測する計測帯域を決定する制御部を備え、
    前記パケットトレイン生成部は、前記制御部が前記計測帯域を決定するごとに、前記計測パケット及び前記調整パケットの個数を決定し、決定した個数の前記計測パケット及び前記調整パケットを生成し、
    前記送信部は、前記パケットトレイン生成部が前記計測パケット及び前記調整パケットを生成するごとに、生成された前記計測パケットと前記調整パケットとを前記受信装置に送信し、
    前記受信部は、前記送信部が前記計測パケットと前記調整パケットとを送信するごとに、前記返送情報を前記受信装置から受信し、
    前記決定部は、前記受信部が前記返送情報を受信するごとに、前記可用帯域を決定する
    請求項４に記載の送信装置。
  6. 受信装置との間でのデータの送受信に利用可能な伝送速度の帯域である可用帯域を推定する送信装置であって、
    所定の単位時間を周期とする信号を生成するタイマ部と、
    前記信号で示される前記単位時間の周期で送信されるパケットであって、計測対象の帯域である計測帯域に応じたデータサイズのパケットを計測パケットとして生成するパケットトレイン生成部と、
    前記受信装置に、送信時刻を特定する情報である送信時刻情報が含まれる前記計測パケットを前記単位時間の周期で送信する送信部と、
    前記受信装置が前記計測パケットを受信した受信時刻から得られる情報である返送情報を、前記受信装置から受信する受信部と、
    受信された前記返送情報を用いて、前記可用帯域を決定する決定部と
    を備える送信装置。
  7. 複数のパケットで構成されるパケットトレインを送信装置から受信する受信装置であり、前記送信装置との間でのデータの送受信に利用可能な伝送速度の帯域である可用帯域を推定するために用いられる受信装置であって、
    前記複数のパケットのうち、所定の単位時間の周期で送信されたパケットであって、送信時刻を特定する情報である送信時刻情報が含まれるパケットである計測パケットの受信時刻を少なくとも測定する受信時刻測定部と、
    前記複数のパケットの中から前記計測パケットを抽出するパケット抽出部と、
    前記計測パケットの受信時刻から得られる情報であって、前記可用帯域を決定するための情報である返送情報を、前記送信装置へ返送する送信部と
    を備える受信装置。
  8. 前記送信部は、前記計測パケットの受信時刻を示す情報、または前記計測パケットの送信時刻と受信時刻との差分である遅延時間を示す情報が含まれる前記返送情報を、前記送信装置へ返送する
    請求項７に記載の受信装置。
  9. さらに、
    前記パケット抽出部が抽出した前記計測パケットの送信時刻と受信時刻との差分である遅延時間から、計測対象の帯域である計測帯域が可用帯域であるか否かを判定する判定部を備え、
    前記送信部は、前記判定部が判定した判定結果を含む前記返送情報を、前記送信装置へ返送する
    請求項７に記載の受信装置。
  10. 送信装置と受信装置との間でのデータの送受信に利用可能な伝送速度の帯域である可用帯域を推定する送受信システムであって、
    請求項１〜６のいずれか１項に記載の送信装置と、
    請求項７〜９のいずれか１項に記載の受信装置と
    を備える送受信システム。
  11. 送信装置が、受信装置との間でのデータの送受信に利用可能な伝送速度の帯域である可用帯域を推定するための送信方法であって、
    所定の単位時間を周期とする信号を生成するタイマ信号生成ステップと、
    前記信号で示される前記単位時間の周期で送信されるパケットを計測パケットとして生成し、２つの前記計測パケットの間に挿入されるパケットであって、計測対象の帯域である計測帯域に応じた個数のパケットを調整パケットとして生成するパケットトレイン生成ステップと、
    前記受信装置に、送信時刻を特定する情報である送信時刻情報が含まれる前記計測パケットを前記単位時間の周期で送信するとともに、前記調整パケットを２つの前記計測パケットが送信される間に送信する送信ステップと、
    前記受信装置が前記計測パケットを受信した受信時刻から得られる情報である返送情報を、前記受信装置から受信する受信ステップと、
    受信された前記返送情報を用いて、前記可用帯域を決定する決定ステップと
    を含む送信方法。
  12. 複数のパケットで構成されるパケットトレインを送信装置から受信する受信装置が、前記送信装置との間でのデータの送受信に利用可能な伝送速度の帯域である可用帯域を推定するために行う受信方法であって、
    前記複数のパケットのうち、所定の単位時間の周期で送信されたパケットであって、送信時刻を特定する情報である送信時刻情報が含まれるパケットである計測パケットの受信時刻を少なくとも測定する受信時刻測定ステップと、
    前記複数のパケットの中から前記計測パケットを抽出するパケット抽出ステップと、
    前記計測パケットの受信時刻から得られる情報であって、前記可用帯域を決定するための情報である返送情報を、前記送信装置へ返送する送信ステップと
    を含む受信方法。
  13. 送信装置と受信装置との間でのデータの送受信に利用可能な伝送速度の帯域である可用帯域を推定するための送受信方法であって、
    前記送信装置が、所定の単位時間を周期とする信号を生成するタイマ信号生成ステップと、
    前記送信装置が、前記信号で示される前記単位時間の周期で送信されるパケットを計測パケットとして生成し、２つの前記計測パケットの間に挿入されるパケットであって、計測対象の帯域である計測帯域に応じた個数のパケットを調整パケットとして生成するパケットトレイン生成ステップと、
    前記送信装置が、前記受信装置に、送信時刻を特定する情報である送信時刻情報が含まれる前記計測パケットを前記単位時間の周期で送信するとともに、前記調整パケットを２つの前記計測パケットが送信される間に送信する送信ステップと、
    前記受信装置が、前記計測パケットの受信時刻を少なくとも測定する受信時刻測定ステップと、
    前記受信装置が、前記計測パケットを抽出するパケット抽出ステップと、
    前記受信装置が、前記計測パケットの受信時刻から得られる情報である返送情報を、前記送信装置へ返送する送信ステップと、
    前記送信装置が、前記返送情報を、前記受信装置から受信する受信ステップと、
    前記送信装置が、受信された前記返送情報を用いて、前記可用帯域を決定する決定ステップと
    を含む送受信方法。
  14. 請求項１１に記載の送信方法に含まれるステップをコンピュータに実行させるプログラム。
  15. 請求項１２に記載の受信方法に含まれるステップをコンピュータに実行させるプログラム。
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