KR20110081911A - 링크 대역 추정 장치 - Google Patents

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KR20110081911A
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쯔네오 나까따
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닛본 덴끼 가부시끼가이샤
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Abstract

계측될 링크를 공유하는 복수의 통신 경로의 일부의 경로 부분에서, 복수의 패킷이 연속하도록 이들 패킷을 송신하는 패킷 송신 수단과, 복수의 통신 경로의 다른 경로 부분에서의 복수의 패킷의 벌어진 간격을 측정하는 패킷 간격 측정 수단과, 이 패킷 간격 측정 수단의 측정값과 패킷의 데이터 사이즈로부터 계측될 링크의 대역을 연산하는 대역 연산 수단을 구비하는 링크 대역 추정 장치.

Description

링크 대역 추정 장치{LINK BAND ESTIMATING APPARATUS}
본 발명은, 통신 경로들을 사용하여 통신을 행할 때의 복수의 통신 경로의 대역을 추정하는 링크 대역 추정 장치 및 링크 대역 추정 방법에 관한 것으로, 특히 통신 경로들을 묶어 광역화할 때에 대역들을 효과적으로 이용하기 위하여, 복수의 통신 경로의 대역들을 추정하는 링크 대역 추정 장치 및 링크 대역 추정 방법에 관한 것이다.
예를 들면 시속 100~300㎞라고 하는 고속으로 이동하는 열차나 버스 등의 이동 차량으로부터 인터넷에 액세스하는 기술로서 "Mobile Inverse Mux"(예를 들면 문헌 「T. Nakata et al., "Efficient bundling of heterogeneous radio resources for broadband Internet access from moving vehicles", in proceedings of Global Mobile Congress 2004, Oct. 11-13 2004, Shanghi, China」 및 일본 특허 공개 2005-210671호 공보(제0312 단락, 도 12) 참조)라고 불리는 기술이 주목받고 있다. 이 기술은, 무선 LAN(Local Area Network)이나 휴대 전화 등의 통신 모듈을 복수 조합함으로써 광역화와 통신의 안정성을 높이고자 하는 것이다. 특히, 복수의 불안정한 통신 경로를 묶어 광대역화하는 경우, 각 경로의 대역을 유효하게 활용하기 위해서는 경로들의 대역 변동을 감시할 필요가 있다.
2개의 노드 사이의 경로의 대역을 측정하는 일 방법으로서, 송신측이 패킷 페어(pair)나 패킷 트레인(train)이라고 불리는 복수의 패킷을 동시에 송신하고, 수신측에서 패킷의 수신 간격을 계측하고, 그 측정 결과로부터 대역을 추정하는 패킷 분산법이라고 불리는 방법이 알려져 있다(예를 들면 문헌 "C. Dovrolis, P. Ramanathan and D. Moore, "What do packet dispersion techniques measure?", proceedings of IEEE INFOCOM 2001, pp905-914(2001).」 참조). 이 방법에 따르면, 경로 전체의 보틀넥(bottleneck)으로 되는 링크의 대역이 계측된다. 그 결과, 경로가 1개인 무선 링크를 포함하는 경우에는, 본 방법은 그 무선 링크의 대역 측정법으로서 기능시키는 것이 가능하였다.
통신하는 노드의 쌍방 모두 모바일 환경에 있고, 이들이 복수의 무선 링크에 의해 서로 접속되어 있는 경우를 생각한다. 이와 같은 경우에는, 노드 사이의 어떠한 경로도, 예를 들면 2개라고 하는 복수의 무선 링크를 경유할 필요가 있다. 패킷이 송신되는 무선 링크의 조합에 의해 전체 경로의 합계 대역이 변화된다. 따라서, 모든 보틀넥 후보의 대역을 측정한 후에 대역을 가장 유효하게 활용할 수 있는 조합을 결정하는 것이 바람직하다. 그러나, 본 발명의 관련 기술에 의한 경로의 대역 측정에서는, 2개의 무선(협대역) 구간 중 보틀넥으로 되어 있는 링크를 식별하는 것이 불가능하였다.
무선 링크 등의 보틀넥 후보 링크가 경로 상에 복수개 있는 경우에는, 이 중 저속의 대역만이 측정된다. 보틀넥 링크는 식별이 불가능하므로, 계측값이 어느 링크에 대응하는지 구별할 수 없는 문제가 있었다. 또한, 보틀넥으로서 기능하지 않는 링크의 대역을 측정 할 수 없는 문제가 있었다.
<발명의 개시>
본 발명의 목적은, 경로들을 이용할 수 있는 2개의 노드 사이에서, 복수의 경로 각각에 포함되는 보틀넥 후보의 대역을 계측하는 링크 대역 추정 장치 및 링크 대역 추정 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에서 따르면, 링크 대역 추정 장치는, (a) 계측될 링크를 공유하는 복수의 통신 경로의 일부의 경로를 경유하여, 복수의 패킷을 연속하여 송신하는 패킷 송신 수단과, (b) 복수의 통신 경로의 다른 경로 부분에서의 상기한 복수의 패킷의 이격된 간격을 측정하는 패킷 간격 측정 수단과, (c) 이 패킷 간격 측정 수단의 측정값과 상기한 패킷의 데이터 사이즈로부터 계측될 링크의 대역을 연산하는 대역 연산 수단을 포함한다.
본 발명에 따르면, 구체적으로, 패킷 송신 수단은 복수의 패킷이 복수의 통신 경로의 일부의 경로 부분에서 연속하도록, 즉 그 경로 부분에서 부하가 걸리도록 하는 상태에서 패킷의 송신을 행하게 한다. 그리고, 상기한 복수의 통신 경로의 다른 경로 부분에서 패킷에 간격이 생기면, 패킷의 데이터 사이즈와의 관계에 의해 계측될 링크의 대역을 연산하여 추정하는 것으로 하고 있다. 또한 데이터 사이즈는, 수신 노드에 데이터 사이즈 측정 수단을 설치하는 것이나, 미리 데이터 사이즈를 특정해 두는 것 등에 의해 취득 가능하다. 후자는, 실제로 외부 노드로부터 입력된, 전송할 패킷의 사이즈가 미리 특정한 데이터 사이즈와 상이한 경우, 패킷의 분할이나, 복수 데이터의 중합 또는 더미 데이터의 삽입 등을 행함으로써 실현된다.
또한, 본 발명에 따르면, 링크 대역 추정 장치는, (a) 복수의 패킷을, 계측될 링크의 일단을 공유하고,이 계측될 링크보다도 좁은 대역의 복수의 통신 경로에 대하여 연속하여 송신하는 패킷 송신 수단과, (b) 계측될 링크의 타단으로부터 패킷 송신 수단에 의해 송신된 패킷을 수신하는 패킷 수신 수단과, (c) 이 패킷 수신 수단이 수신한 패킷의 도착 간격을 측정하는 도착 간격 측정 수단과, (d) 이 도착 간격 측정 수단의 측정 결과로부터 계측될 링크의 대역을 연산하는 대역 연산 수단을 포함한다.
본 발명에 따르면, 구체적으로, 계측될 링크의 일단을 공유하는 복수의 통신 경로로부터 패킷을 연속적으로 송신하고, 계측될 링크의 타단측에서 이들 패킷을 수신한다. 수신하였을 때의 패킷의 도착 간격을 측정하도록 하고, 그 측정 결과로부터 계측될 링크의 대역을 연산한다.
또한, 본 발명에 따르면, 링크 대역 추정 장치는, (a) 복수의 패킷을, 계측될 링크의 일단으로부터 연속하여 송신하는 패킷 송신 수단과, (b) 이 계측될 링크의 타단을 공유하고, 이 계측될 링크보다도 합계에서 넓어지지만 단독으로는 계측될 링크의 대역보다도 좁은 대역의 복수의 통신 경로의 각각으로부터 패킷을 수신하는 패킷 수신 수단과, (c) 이 패킷 수신 수단이 수신한 패킷의 도착 간격을 측정하는 도착 간격 측정 수단과, (d) 이 도착 간격 측정 수단의 측정 결과로부터 계측될 링크의 대역을 연산하는 대역 연산 수단을 포함한다.
본 발명에 따르면, 구체적으로, 비교적 대역이 넓은 계측될 링크의 일단으로부터 패킷을 연속적으로 송신하고, 이 계측될 링크의 타단측에 접속된 복수의 통신 경로를 거쳐 각각 수신한 패킷의 도착 간격을 측정하도록 하고 있다. 그리고, 그 측정 결과로부터 계측될 링크의 대역을 연산한다.
또한, 본 발명에 따르면, 링크 대역 추정 방법은, (a) 계측될 링크를 공유하는 복수의 통신 경로의 일부의 경로 부분에서, 복수의 패킷이 연속하도록 이들 패킷을 송출하는 패킷 송출 스텝과, (b) 이 패킷 송출 스텝에서 송출된 패킷이 상기한 복수의 통신 경로의 일부 구간에서 벌어졌을 때 그 간격을 측정하는 패킷 간격 측정 스텝과, (c) 이 패킷 간격 측정 스텝에서 측정한 측정값과 상기한 패킷의 데이터 사이즈로부터 계측될 링크의 대역을 연산하는 대역 연산 스텝을 포함한다.
본 발명에 따르면, 구체적으로, 계측될 링크의 일단을 공유하는 복수의 통신 경로로부터 패킷을 연속적으로 송신하고, 계측될 링크의 타단측에서 이들 패킷을 수신한다. 수신하였을 때의 패킷의 도착 간격을 측정하도록 하고, 그 측정 결과로부터 계측될 링크의 대역을 연산한다.
복수의 경로를 이용 가능한 2노드 간에서, 각 경로의 구성 부분의 대역의 차이에 의한 패킷의 분산의 상위에 주목하여 피측정 링크의 대역을 측정하기로 하였다. 이에 의해, 수시로, 소정 조건 하에서 패킷의 상태를 감시하는 것만으로, 대역의 추정이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 링크 대역 추정 시스템의 구성을 도시한 시스템 구성도.
도 2는 제1 실시예에 따른 제1 패킷열만을 송신하는 경우를 도시한 설명도.
도 3은 제1 실시예에 따른 송신 노드의 회로 구성의 개요를 도시한 블록도.
도 4는 제1 실시예에 따른 수신 노드의 회로 구성의 개요를 도시한 블록도.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 링크 대역 추정 시스템의 구성을 도시한 시스템 구성도.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 링크 대역 추정 시스템의 구성을 도시한 시스템 구성도.
도 7은 본 발명의 관련 기술에 따른 경로 설정의 최적화를 행하는 링크 대역 추정 시스템의 시스템 구성도.
<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>
이하 실시예에 대하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
<실시예 1>
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 링크 대역 추정 시스템의 구성을 도시한 것이다. 링크 대역 추정 시스템(100)은, 패킷의 송신을 행하는 송신 노드(101)와, 송신 노드(101)로부터 송신된 패킷을 수신하는 수신 노드(102)를 포함한다. 송신 노드(101)는, 예를 들면 동화상을 무선으로 송신하는 도시하지 않은 제1 통신 장치를 포함하며, 수신 노드(102)는 예를 들면 주행 중인 차량에 구비된 도시하지 않은 제2 통신 장치를 포함한다.
송신 노드(101)와 수신 노드(102) 사이의 통신 경로 상에는, 광대역 네트워크(103)가 존재하고 있다. 송신 노드(101)와 광대역 네트워크(103) 사이에는, 제1 협대역 링크(104)와 제2 협대역 링크(105)가 병렬 접속되어 있다. 광대역 네트워크(103)와 수신 노드(102) 사이에는, 제3 협대역 링크(106)가 접속되어 있다.
링크 대역 추정 시스템(100)은, 송신 노드(101)로부터 수신 노드(102)에 패킷을 송신하는 2종류의 송신 경로를 갖는다. 이들 송신 경로들 중, 제1 송신 경로(111)는, 도 1에서 파선으로 나타내는 바와 같이, 송신 노드(101)로부터 제1 협대역 링크(104)를 거쳐 광대역 네트워크(103)에 도달하고, 여기로부터 제3 협대역 링크(106)를 거쳐 수신 노드(102)에 이르는 경로이다. 제2 송신 경로(112)는, 도 1에서 마찬가지로 파선으로 나타내는 바와 같이, 송신 노드(101)로부터 제2 협대역 링크(105)를 거쳐 광대역 네트워크(103)에 도달하고, 여기로부터 제3 협대역 링크(106)를 거쳐 수신 노드(102)에 이르는 경로이다.
링크 대역 추정 시스템(100)에서, 제1 ~ 제3 협대역 링크(104~106)에 최대한의 부하가 가해진 상태에서, 광대역 네트워크(103)는, 대역 제한으로 기능하는 보틀넥들을 구성하지 않을 정도로 대역 상의 여유가 있는 것으로 상정한다. 즉, 보틀넥이 발생할 가능성은, 제1~제3 협대역 링크(104~106) 중 어느 하나의 개소에 한정되는 것으로 한다.
송신 노드(101)는 제1 송신 경로(111)를 경유하여 제1 시퀀스 번호 S1과 제2 시퀀스 번호 S2를 순서대로 갖는 제1 및 제2 패킷(121, 122)을 포함하는 제1 패킷열(131)을 송신한다. 제1 패킷열(131)과 동일 개시 시각에, 송신 노드(101)는, 제2 송신 경로(112)를 경유하여 제3 시퀀스 번호 S3과 제4 시퀀스 번호 S4를 순서대로 갖는 제3 및 제4 패킷(123, 124)을 포함하는 제2 패킷열(132)을 송신한다. 설명을 단순히 하기 위해서, 제1~제4 패킷(121~124)은, 모두 동일한 데이터 사이즈의 패킷을 포함한다.
제1 및 제2 패킷(121, 122)은, 제1 패킷열(131)로서 광대역 네트워크(103)에 도달한다. 이 때, 제1 및 제2 패킷(121, 122)이 모두 광대역 네트워크(103)에 도달하는 시간 간격을 T1로 한다. 그렇게 하면, 시간 간격 T1은, 제1 협대역 링크(104)의 대역에 의해 결정되는 전송 지연과 동일하게 된다.
도 1에서는, 제1~제4 패킷(121~124)의 폭이, 이들의 전송 지연을 나타내고 있는 것으로 한다. 제1 협대역 링크(104)와 제2 협대역 링크(105)의 전송 지연은 큰 차가 없다. 제3 협대역 링크(106)에서, 제1~제4 패킷(121~124)의 폭은 제1 및 제2 협대역 링크(104, 105)보다도 좁다. 따라서, 제3 협대역 링크(106)의 전송 지연은 제1 협대역 링크(104)와 제2 협대역 링크(105)의 전송 지연보다도 작다. 또한, 광대역 네트워크(103)의 전송 지연량은 매우 작게 되어 있다.
제1 패킷열(131)의 제2 패킷(122)은, 제1 패킷(121)보다도 패킷 도착 간격 T1만큼 지연되어 광대역 네트워크(103)에 도달한다. 광대역 네트워크(103)의 전송 지연은 작기 때문에, 제1 패킷(121)과 제2 패킷(122)은, 패킷 도착 간격 T1을 유지하는 형태로 제3 협대역 링크(106)의 개시점에 도달한다.
제2 패킷열(132)의 제3 및 제4 패킷(123, 124)의 전송 지연량이 제1 패킷(121)의 전송 지연량보다 크고, 패킷 도착 간격 T1보다도 작은 것으로 한다. 이 경우, 제3 협대역 링크(106)의 개시점에는 우선 제1 패킷(121)이 도착한다. 그리고, 제2 패킷(122)이 도착하기 전에 제3 패킷이 제3 협대역 링크(106)의 개시점에 도착하게 된다. 따라서, 제3 협대역 링크(106)의 개시점에는, 제1 패킷(121), 제3 패킷(123), 제2 패킷(122), 제4 패킷(124)의 순으로 도착한다. 그 후, 이들은, 제3 협대역 링크(106)의 전송 지연으로부터 정해지는 패킷 도착 간격 T2로, 합류 패킷열(133)로서 수신 노드(102)에 입력되게 된다. 이제, 제1 패킷열(131)의 제2 패킷(122)이, 제1 패킷(121)으로부터 증가된 입력 간격 T3으로 수신 노드(102)에 입력된다.
설명을 단순히 하기 위해서, 제1 시퀀스 번호 S1을 갖는 제1 패킷(121)과, 제3 시퀀스 번호 S3를 갖는 제3 패킷(123)이, 거의 동시에, 또한 제1 시퀀스 번호 S1이 먼저 제3 협대역 링크(106)에 입력된 것으로 가정한다. 도시한 바와 같이 입력 간격 T3이 패킷 도착 간격 T1보다도 큰 경우, 제1 패킷(121)과 제3 패킷(123)에 관한 전송 지연은, 후속하는 제2 패킷(122)의 지연을 결정한다.
그렇게 하여 결정된 지연에 대한 이유를 이하 설명한다. 광대역 네트워크(103)의 전송 지연은 제1 협대역 링크(104)의 전송 지연보다도 지연량이 적다. 따라서, 제1 협대역 링크(104)에서 생긴 제1 패킷(121)과 관련하여 야기되는 제2 패킷(122)의 지연량은, 제3 협대역 링크(106)에 입력될 때까지 확대되는 일이 없다. 이 때문에, 제1 시퀀스 번호 S1을 갖는 제1 패킷(121)에 대하여 제2 시퀀스 번호 S2를 갖는 제2 패킷(122)의 도착 간격이 패킷 도착 간격 T1보다도 크게 되어 있는 경우, 간격 간의 차는 제3 협대역 링크(106)에서 새롭게 생긴 전송 지연에 의한 것으로 생각할 수 있다.
입력 간격 T3을 측정하고, 이것을 제3 패킷(123)과 제2 패킷(122)의 합계 사이즈로 나눔으로써, 제3 협대역 링크(106)의 대역을 추정할 수 있다. 여기서, 입력 간격 T3이 패킷 도착 간격 T1보다도 큰 조건을 고려할 때에, 제1 협대역 링크(104)와 제2 협대역 링크(105)의 대역이 동일하다고 가정한다. 이 경우, 이 조건은, 제3 협대역 링크(106)의 대역이 제1 협대역 링크(104)의 대역보다는 크지만 제1 협대역 링크(104)의 대역의 2배 미만인 경우에 성립한다.
보다 일반화한 형태로 설명한다. 도시하지 않은 복수의 경로 R1, R2, … RN이, 도시하지 않은 협대역의 피측정 링크 L을 공유하는 것으로 가정한다. 또한, 이 복수의 경로 R1, R2, … RN은, 협대역 링크 L 이외에도 보틀넥 후보로 될 수 있는 도시하지 않은 링크 X가 협대역 링크 L보다도 송신 노드측에 1개 있는 것으로 가정한다. 이와 같은 경우, 협대역 링크 L 이외의 보틀넥 후보로서의 링크 X의 대역의 총계보다도 협대역 링크 L이 협대역이면, 본 실시예와 마찬가지의 방법으로 협대역 링크 L의 대역을 측정할 수 있다.
이상 설명한 제1 실시예에 따르면, 제3 협대역 링크(106)의 대역이 제1 협대역 링크(104)나 제2 협대역 링크(105)의 대역보다도 큰 경우에도, 제3 협대역 링크(106)의 대역을 패킷 분산에 기초하여 측정할 수 있다. 단일 경로에 대해서만 패킷열을 송신하는 종래 기술의 방법에서는, 제1 송신 경로(111) 및 제2 송신 경로(112) 중 어느 것에서도 보틀넥으로 되지 않는 제3 협대역 링크(106)의 대역을 측정할 수는 없다. 여기서, "패킷 분산"이란, 전송 지연에 의해 생기는 패킷의 선단부터 말미까지의 시간적인 확대를 말한다. 링크가 무부하로 되는 영역에서는, 분산이 발생하지 않는다.
도 2는 제1 패킷열만을 송신하는 모드를 도시한 것이다. 종래의 방법과 제1 실시예의 방법을 비교하기 위해서, 송신 노드(101)가, 제1 송신 경로(111)에 대해서만 제1 및 제2 패킷(121, 122)을 포함하는 제1 패킷열(131)을 송신한 것으로 가정한다. 제1 및 제2 패킷(121, 122)은 광대역 네트워크(103)에 이들이 도착하였을 때의 도착 간격과 동일하게, 패킷 도착 간격 T1로 표현되는 수신 노드(102)에 도착한다. 이 경우, 수신 노드(102)에 제1 및 제2 패킷(121, 122)이 도착하는 도착 간격은 제1 송신 경로(111) 중에서 가장 대역이 좁은 제1 협대역 링크(104)의 대역을 반영하고 있다. 이 때, 제3 협대역 링크(106)의 대역은 제1 및 제2 패킷(121, 122)의 도착 간격에 반영되어 있지 않다.
도 3은 이 제1 실시예의 링크 대역 추정 시스템에 사용되는 송신 노드의 구성의 개요를 도시한 것이다. 송신 노드(101)는, 노드로서의 통상의 통신 기능을 구비한 통신부(151)와, 도 1에 도시한 제1 협대역 링크(104) 및 제2 협대역 링크(105)에 송출하는 제1~제4 패킷(121~124)을 발생시키는 패킷 발생부(152)와, 이들 제1~제4 패킷(121~124)의 송출 타이밍(클럭)을 발생시키는 패킷 송출 타이밍 발생부(153) 및 이들 제1~제4 패킷(121~124)의 데이터 사이즈나 송출 개수 등의 데이터를 저장한 데이터 사이즈 등 저장부(154)를 포함한다. 제어부(156)는 이 송신 노드 전체를 제어하는 회로 부분이며, CPU(Central Processing Unit; 중앙 연산 처리 유닛)(157)와 메모리(158)를 포함한다. 메모리(158)는 제어 프로그램을 저장하고, 작업용 메모리로서 기능한다. CPU(157)가 제어 프로그램을 실행함으로써, 송신 노드(101)를 구성하는 각종 부품의 적어도 일부를 소프트웨어로 실현할 수 있다.
도 4는 이 제1 실시예의 링크 대역 추정 시스템에 사용되는 수신 노드의 구성의 개요를 도시한 것이다. 수신 노드(102)는, 노드로서의 통상의 통신 기능을 구비한 통신부(161)와, 도 1에 도시한 제3 협대역 링크(106)로부터 수신하는 제1~제4 패킷(121~124)을 저장하는 패킷 수신 버퍼(162)와, 이들 제1~제4 패킷(121~124)의 수신 타이밍(클럭)을 발생시키는 패킷 수신 타이밍 발생부(163)와, 이들 제1~제4 패킷(121~124)의 데이터 사이즈나 송출 개수 등의 데이터를 저장한 데이터 사이즈 등 저장부(164) 및 수신한 제1~제4 패킷(121~124)의 타이밍의 관계로부터 제3 협대역 링크(106)의 대역을 추정하기 위한 연산을 행하는 대역 추정 연산부(165)를 포함한다. 제어부(166)는 이 수신 노드 전체를 제어하는 회로 부분이며, CPU(167)와 메모리(168)를 포함한다. 메모리(168)는, 제어 프로그램을 저장하고, 작업용 메모리로서 기능한다. CPU(167)가 제어 프로그램을 실행함으로써, 수신 노드(102)를 구성하는 각종 부품의 적어도 일부를 소프트웨어로 실현할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 제1 실시예에서는, 측정 대상 링크를 경로 상에 포함하도록 하는 복수의 경로(본 예의 경우에는 제1 송신 경로(111) 및 제2 송신 경로(112))에, 동시에 패킷열(본 예의 경우에는, 제1 패킷열(131) 및 제2 패킷열(132))을 입력하도록 하고 있다. 각 경로에 2개소 이상의 보틀넥으로 되는 후보의 링크가 포함되도록 하는 경우, 보틀넥 후보 링크 중 1개를 피측정 링크로 간주하고, 피측정 링크를 공유하는 복수의 경로에 동시에 부하를 거는 것으로 하여, 경로 상의 보틀넥이 아닌 링크(본 예의 경우에는 제3 협대역 링크(106))의 대역 측정을 패킷 분산법에 의해 가능하게 할 수 있다.
<실시예 2>
이상 설명한 제1 실시예에서는, 도 1에 도시한 수신 노드(102)측에 피측정 링크가 있는 경우에, 이 피측정 링크를 공유하는 복수의 경로에 동시에 부하를 걸음으로써, 이 피측정 링크의 대역 측정을 가능하게 하였다. 제2 실시예에서는, 송신 노드측에 피측정 링크가 있는 경우를 설명한다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에서의 링크 대역 추정 시스템의 구성을 도시한 것이다. 링크 대역 추정 시스템(200)은, 패킷의 송신을 행하는 송신 노드(201)와, 송신 노드(201)로부터 송신된 패킷을 수신하는 수신 노드(202)를 포함한다. 송신 노드(201)는, 예를 들면 동화상을 무선으로 송신하는 도시하지 않은 제1 통신 장치를 포함하고, 수신 노드(202)는 예를 들면 주행 중인 차량에 구비된 도시하지 않은 제2 통신 장치를 포함한다.
송신 노드(201)와 수신 노드(202) 사이의 통신 경로 상에는, 광대역 네트워크(203)가 존재하고 있다. 송신 노드(201)와 광대역 네트워크(203) 사이에는, 제1 협대역 링크(204)가 접속되어 있다. 또한, 광대역 네트워크(203)와 수신 노드(202) 사이에는, 제2 협대역 링크(205)와 제3 협대역 링크(206)가 병렬로 접속되어 있다.
링크 대역 추정 시스템(200)은, 송신 노드(201)로부터 수신 노드(202)에 패킷들을 송신하는 2종류의 송신 경로를 갖는다. 이 중 제1 송신 경로(211)는, 도 5에서 파선으로 나타내는 바와 같이 송신 노드(201)로부터 제1 협대역 링크(204)를 거쳐 광대역 네트워크(203)에 도달하고, 여기로부터 제2 협대역 링크(205)를 거쳐 수신 노드(202)에 이르는 경로이다. 제2 송신 경로(212)는, 도 5에서 파선으로 나타내는 바와 같이 송신 노드(201)로부터 제1 협대역 링크(204)를 거쳐 광대역 네트워크(203)에 도달하고, 여기로부터 제3 협대역 링크(206)를 거쳐 수신 노드(202)에 이르는 경로이다.
링크 대역 추정 시스템(200)에서, 제1~제3 협대역 링크(204~206)에 최대한의 부하가 가해진 상태에서, 광대역 네트워크(203)는, 대역 제한으로 되는 보틀넥을 구성하지 않을 정도로 대역 상의 여유가 있는 것으로 가정한다. 즉, 보틀넥이 발생할 가능성은, 제1~제3 협대역 링크(204~206) 중 어느 하나의 개소에 한정되는 것으로 한다. 또한, 제2 협대역 링크(205)와 제3 협대역 링크(206)의 대역은 서로 동일하며, 이들 밴드들의 각각은 제1 협대역 링크(204)의 대역보다도 작은 것으로 가정한다.
송신 노드(201)는, 제1~제4 시퀀스 번호 S1~S4를 갖는 제1~제4 패킷(221~224)을 포함하는 제1 패킷열(231)을, 제1 송신 경로(211) 및 제2 송신 경로(212)를 경유하여 송신한다. 설명을 단순히 하기 위해서, 제1~제4 패킷(221~224)이 모두 동일한 데이터 사이즈의 패킷을 포함하는 것으로 한다.
제2 협대역 링크(205)가 제1 협대역 링크(204)의 대역과 동일하거나 이보다도 넓은 경우, 송신 노드(201)로부터 송신된 제1 패킷열(231)의 제1~제4 패킷(221~224)은, 그대로 제2 협대역 링크(205)를 순서대로 전송되어 간다. 그러나, 제2 협대역 링크(205)의 대역은 제1 협대역 링크(204)보다도 작고, 제3 협대역 링크(206)와 동일하다. 이 때문에, 제1 패킷(221)이 제2 협대역 링크(205)에 전송되면, 제2 패킷(222)은 제2 협대역 링크(205)에서 전송을 위해서 대기하지 않고, 그대로 제3 협대역 링크(206)에 전송되게 된다.
제1 협대역 링크(204)의 대역은, 제2 및 제3 협대역 링크(205, 206)의 대역보다도 넓지만 2배보다는 좁다. 따라서, 제1~제4 패킷(221~224)은, 제2 협대역 링크(205)와 제3 협대역 링크(206)에 교대로 1패킷씩 대기하지 않고 전송된다. 구체적으로는, 제2 협대역 링크(205)에 우선 제1 패킷(221)이 전송되고, 계속해서 제3 협대역 링크(206)에 제2 패킷(222)이 전송된다. 그 다음에는 제2 협대역 링크(205)에 제3 패킷(223)이 전송되고, 마지막으로 제3 협대역 링크(206)에 제4 패킷(224)이 전송되게 된다.
이들 제1~제4 패킷(221~224)이 제2 및 제3 협대역 링크(205, 206)에서 전송이 개시되는 각각의 시간차는, 이들 바로 앞의 광대역 네트워크(203)의 대역이 충분히 넓으므로, 제1 협대역 링크(204)를 이들 제1~제4 패킷(221~224)이 전송되었을 때의 시간차로서의 분산 T2와 동일하다. 그러나, 제2 및 제3 협대역 링크(205, 206)를 경유해서는, 패킷(221~224)이 1개씩 추출된 상태에서 전송이 개시되므로, 이들의 시간차 T3'는 2개분의 패킷이 제1 협대역 링크(204)를 전송될 때의 타이밍차로서의 시간차 T3과 동일하게 된다. 일반적으로는, 이들은 다음의 수학식 1의 관계에 있다.
Figure pat00001
제2 협대역 링크(205) 및 제3 협대역 링크(206)에서는, 각각의 패킷마다 패킷 도착 간격의 분산 T1이 발생한다. 이 분산 T1은, 제1 협대역 링크(201)에서 생기는 분산 T2보다도 크다. 제2 패킷열(232)에는, 제1 및 제3 패킷(221, 223)이 포함되어 있다. 이들 제1 및 제3 패킷(221, 223)이 수신 노드(202)에 도착하는 도착 시간차 T3'는, 수학식 1로 표현한 바와 같다. 이 수학식 1에서 부등식이 성립하는 것은, 분산 T1이 도착 시간차 T3'보다도 큰 경우이다.
그런데, 제1 협대역 링크(204)의 대역이 제2 협대역 링크(205) 및 제3 협대역 링크(206)의 밴드보다도 넓지만, 2배보다는 좁다는 상기한 조건을 충족시키는 것은, 도 5에서 도시한 바와 같이 분산 T1이 도착 시간차 T3'보다도 작은 경우이다. 이 경우에는, 수학식 1은 다음의 수학식 2로 표현되는 바와 같이 등식의 관계로 된다.
Figure pat00002
이것은, 제3 패킷열(233)의 제2 및 제4 패킷(222, 224)의 도착 시간차 T3'에 대해서도 마찬가지로 된다. 이 경우에는, 제1 실시예와 마찬가지의 원리에 의해, 수신 노드(202)에서의 제1 및 제3 패킷(221, 223)의 수신 시간차 T3'를, 제1 협대역 링크(204)에서의 패킷 2개분의 분산에 의한 것으로 가정할 수 있다. 제1~제4 패킷(221~224)의 각각의 사이즈를 PS로 할 때, 제1 협대역 링크(204)의 대역 B1은, 다음의 수학식 3에 의해 추정 가능하게 된다.
Figure pat00003
이와 같이 본 발명의 제2 실시예에서는, 송신 노드측에 피측정 링크(제1 협대역 링크(204))가 있는 경우, 이 피측정 링크의 링크 대역을, 제1 협대역 링크(201)에서 생기는 분산 T2 혹은 제2 협대역 링크(205)(제3 협대역 링크(206))의 도착 시간차 T3'를 이용하여 산출할 수 있다.
또한, 제2 실시예의 링크 대역 추정 시스템(200)의 송신 노드(201) 및 수신 노드(202)의 구성은, 도 3 및 도 4와 본질적으로 동일하게 되므로, 이들의 도시 및 설명은 생략한다.
<실시예 3>
이상 설명한 제1 및 제2 실시예에서는, 대역의 측정에 사용하는 패킷이 모두 송신 노드(101(201))로부터 수신 노드(102(202))에 전송되는 것으로서 설명하였다. 제3 실시예에서는, 수신 노드가 복수의 통신 인터페이스를 구비하고 있고, 대역 측정에 이용하는 패킷의 일부는 수신 노드로부터 공급하도록 되어 있다.
도 6은 제3 실시예에서의 링크 대역 추정 시스템의 구성을 도시한 것이다. 이 링크 대역 추정 시스템(300)은, 제1 및 제2 시퀀스 번호 S1, S2을 갖는 제1 및 제2 패킷(321, 322)의 송신을 행하는 송신 노드(301)와, 이 송신 노드(301)로부터 송신된 패킷(321, 322)을 수신하는 수신 노드(302)를 포함한다. 수신 노드(302)는, 소정의 측정 조건 하에서, 제3 및 제4 시퀀스 번호 S3, S4를 갖는 제3 및 제4 패킷(323, 324)의 송수신도 행하도록 되어 있다.
송신 노드(301)와 수신 노드(302) 사이의 통신 경로 상에는, 광대역 네트워크(303)가 존재하고 있다. 송신 노드(301)와 광대역 네트워크(303) 사이에는, 제1 협대역 링크(304)가 접속되어 있다. 또한, 광대역 네트워크(303)와 수신 노드(302) 사이에는, 제2 협대역 링크(305)와 제3 협대역 링크(306)가 병렬로 접속되어 있다.
이 링크 대역 추정 시스템(300)은, 제1 송신 경로(311)와 제2 송신 경로(312)의 2개의 송신 경로를 갖고 있다. 제1 송신 경로(311)는, 도 6에서 파선으로 나타내는 바와 같이 송신 노드(301)로부터 제1 협대역 링크(304)를 거쳐 광대역 네트워크(303)에 도달하고, 여기로부터 제3 협대역 링크(306)를 거쳐 수신 노드(302)에 이르는 경로이다. 제2 송신 경로(312)는, 도 6에서 파선으로 나타내는 바와 같이 수신 노드(302)로부터 제2 협대역 링크(305)를 거쳐 광대역 네트워크(303)에 도달하고, 여기로부터 제3 협대역 링크(306)를 거쳐, 다시 수신 노드(302)에 이르는 루프백 경로이다.
제3 실시예의 링크 대역 추정 시스템(300)에서는, 제1 실시예의 경우와 마찬가지로 제1 협대역 링크(304)를 포함하는 제1 송신 경로(311)와 제2 협대역 링크(305)를 포함하는 제2 송신 경로(312)를 통하여 피측정 링크로서의 제3 협대역 링크(306)에 부하를 부여하도록 되어 있다. 이 제3 실시예에서도, 제1 송신 경로(311)와 제2 송신 경로(312)에 동시에 부하를 부여함으로써, 제1 협대역 링크(304)와 제2 협대역 링크(305)보다도 넓은 제3 협대역 링크(306)의 대역 측정이 가능하게 된다.
여기서, 송신 노드(301)로부터 제1 및 제2 시퀀스 번호 S1, S2를 갖는 제1 및 제2 패킷(321, 322)을 포함하는 제1 패킷열(331)의 송신과, 수신 노드(302)로부터 제3 및 제4 시퀀스 번호 S3, S4를 갖는 제3 및 제4 패킷(323, 324)을 포함하는 제2 패킷열(332)의 송신에 의해, 제3 패킷열(333)로서 부하를 제3 협대역 링크(306)에 동시에 걸도록 한다. 송신 노드(301)와 수신 노드(302)를 동기화하기 위해 송신 노드(301)와 수신 노드(302) 사이에 동기 기구(synchronizing mechanism)(341)가 접속되어 있다. 동기 기구(341)는, 제1 패킷열(331)과 제2 패킷열(332)의 송신을 동기한다. 물론, 동기 기구(341) 이외의 다른 수단을 이용하여 제1 패킷열(331)과 제2 패킷열(332)의 송신이 동기될 수도 있다. 또는, 제1 패킷열(331)과 제2 패킷열(332) 중 한쪽의 총 데이터 길이를 충분히 길게 취함으로써, 다른 한쪽의 패킷열의 송신 시각을 정밀하게 제어하지 않더라도 양 패킷열의 중복이 일어나도록 구성하여도 된다.
링크 대역 추정 시스템(300)은 고속의 링크를 인식하고, 이것을 유효 활용하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 우선 이와 같은 고속 활용을 할 수 없는 본 발명의 관련 기술을 설명한다.
도 7은, 본 발명의 관련 기술로서, 2개의 노드간에서 부하 분산에 이용하는 경로 설정의 최적화를 행할 수 있는 링크 대역 추정 시스템의 구성을 도시한 것이다. 이 링크 대역 추정 시스템(400)은, 제1~제6 시퀀스 번호 S1~S6를 갖는 제1~제6 패킷(421~426)의 송신을 행하는 송신 노드(401)와, 이 송신 노드(401)로부터 송신된 이들 패킷(421~426)을 수신하는 수신 노드(402)를 포함한다. 송신 노드(401)는, 예를 들면 동화상을 무선으로 송신하는 도시하지 않은 제1 통신 장치를 포함하고, 수신 노드(402)는 예를 들면 주행 중인 차량에 구비된 도시하지 않은 제2 통신 장치를 포함한다.
송신 노드(401)와 수신 노드(402) 사이의 통신 경로 상에는, 광대역 네트워크(403)가 존재하고 있다. 송신 노드(401)와 광대역 네트워크(403) 사이에는, 저속 모드의 제1 및 제2 협대역 링크(404, 405)와, 고속 모드의 제3 협대역 링크(406)가 접속되어 있다. 또한, 광대역 네트워크(403)와 수신 노드(402) 사이에는, 저속 모드의 제4 및 제6 협대역 링크(407, 409)와, 고속 모드의 제5 협대역 링크(408)가 병렬로 접속되어 있다. 저속 모드는 예를 들면 64Kbps(킬로비트/초)이고, 고속 모드는 예를 들면 384Kbps로 되어 있어, 예를 들면 W-CDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 회선을 상정하고 있다.
이 링크 대역 추정 시스템(400)은, 제1~제3 송신 경로(411~413)를 갖고 있다. 이들 송신 경로들 중 제1 송신 경로(411)는, 도 7에서 파선으로 나타내는 바와 같이 송신 노드(401)로부터 제1 협대역 링크(404)를 거쳐 광대역 네트워크(403)에 도달하고, 여기로부터 제4 협대역 링크(407)를 거쳐 수신 노드(402)에 이르는 경로이다. 제2 송신 경로(412)는, 도 7에서 파선으로 나타내는 바와 같이 수신 노드(402)로부터 제2 협대역 링크(405)를 거쳐 광대역 네트워크(403)에 도달하고, 여기로부터 제5 협대역 링크(408)를 거쳐, 수신 노드(402)에 이르는 경로이다. 제3 송신 경로(413)는, 도 7에서 파선으로 나타내는 바와 같이 송신 노드(401)로부터 제3 협대역 링크(406)를 거쳐 광대역 네트워크(403)에 도달하고, 여기로부터 제6 협대역 링크(409)를 거쳐, 수신 노드(402)에 이르는 경로이다.
송신 노드(401)는 제1 송신 경로(411)를 경유하여 제1 시퀀스 번호 S1과 제2 시퀀스 번호 S2를 순서대로 갖는 제1 및 제2 패킷(421, 422)을 포함하는 제1 패킷열(431)을 송신한다. 또한, 송신 노드(401)는 제2 송신 경로(412)를 경유하여, 제3 시퀀스 번호 S3과 제4 시퀀스 번호 S4를 순서대로 갖는 제3 및 제4 패킷(423, 424)을 포함하는 제2 패킷열(432)을 송신한다. 또한, 송신 노드(401)는, 제3 송신 경로(413)를 경유하여, 제5 시퀀스 번호 S5와 제6 시퀀스 번호 S6을 순서대로 갖는 제5 및 제6 패킷(425, 426)을 포함하는 제3 패킷열(433)을 송신한다.
이와 같은 링크 대역 추정 시스템(400)에서, 제3 협대역 링크(406)에 주목한다. 송신 노드(401)는 제3 송신 경로(413)에 제5 및 제6 패킷(425, 426)을 포함하는 제3 패킷열(433)을 송신한다. 그렇게 하면, 수신 노드(402)는 저속 모드의 제6 협대역 링크(409)로부터 제3 패킷열(433)을 수신한다. 패킷 수신 간격 T1로부터 제6 협대역 링크(409)의 대역이 측정되게 된다.
이 제3 송신 경로(413)의 경우에는, 제6 협대역 링크(409)보다도 제3 협대역 링크(406)이 보다 고속으로 되어 있다. 따라서, 제6 협대역 링크(409)의 측정이 가능하다. 이에 대하여, 제2 송신 경로(412)의 경우에는, 저속 모드에 있는 제2 협대역 링크(405)의 대역이 보틀넥 대역으로서 측정된다. 그러나, 그 측정 결과는 제5 협대역 링크(408)가 제2 협대역 링크(405)보다는 고속인 것을 나타내는 정보를 제공하지 못한다.
고속 모드로 되어 있는 제3 협대역 링크(406) 및 제5 협대역 링크(408)의 대역을 유효 활용하기 위해서는, 이들 링크의 쌍방을 포함하는 경로가 설정될 필요가 있다. 그러나, 제1~제3 송신 경로(411~413)만을 대상으로 대역 측정을 하고 있는 한은 그와 같은 경로가 설정 가능한 것을 검지할 수 없다.
이러한 어려움을 벗어나기 위해서는, 정기적으로, 현재 설정되어 있는 3개의 송신 경로(411~413) 이외의 경로에 대하여 대역 측정을 행하는 것이 생각된다. 이 경우, 고속 모드인 제3 협대역 링크(406) 및 제5 협대역 링크(408)를 포함하는 경로에 대하여 측정이 행하여졌을 때에, 이 경로가 고속 모드의 링크와 동일한 대역을 갖는 것으로 검출된다. 이하, 이와 같은 경로를 고속 경로라고 부르기로 한다. 고속 경로가 존재하는지의 여부는, 모든 송신측 및 수신측 협대역 링크의 조합을 시도하지 않으면 확인할 수 없다.
이에 대하여, 도 6에 도시한 제3 실시예에서의 링크 대역 추정 시스템(300)에서는, 개개의 후보 경로의 대역 측정을 행하는 것은 아니다. 본 발명의 제3 실시예에서는, 앞서 설명한 제1 및 제2 실시예에서 설명한 대역 추정의 방법을 사용하여 개개의 링크의 대역을 측정한다. 경로가 제1 협대역 링크(404)를 거쳐 광대역 네트워크(403)에 도달하고, 여기로부터 제5 협대역 링크(408)를 거쳐, 수신 노드(402)에 이르는 경로를 제4 송신 경로(414)로 하면，이 제4 송신 경로(414)와 제2 송신 경로(412)의 쌍방에 동시에 부하를 가함으로써 제5 협대역 링크(408)가 고속인 것으로 측정된다.
제4 송신 경로(414)와 제2 송신 경로(412)를 사용하여 제5 협대역 링크(408)의 측정을 행할 때에, 송신 노드(401)측에 접속된 남은 제3 송신 경로(413)가 측정의 대상으로부터 제외되어 있다. 그러나, 제5 협대역 링크(408)가 제1 및 제2 협대역 링크(404, 405)보다도 고속인 것은 확실하게 검출된다. 마찬가지로, 제2 실시예를 적용하면, 제3 협대역 링크(406)가 고속인 것이 측정된다.
이상과 같은 측정을 모든 협대역 링크(404~409)에 대하여 행함으로써, 고속 경로를 설정 가능한지의 여부의 확인이 가능하다. 종래의 방법에서는, 후보 경로의 각각에 대하여 패킷 분산 방식을 이용한 대역 측정을 행하면, 고속 경로가 존재하는지의 여부를 체크하는 데에, 최대로 송신측의 협대역 링크수와 수신측의 협대역 링크수의 곱의 수만큼의 경로의 확인이 필요하다. 이에 대하여 본 실시예에서는, 최대라도 송신측의 협대역 링크수와 수신측의 협대역 링크수의 합의 수의 경로에 대해서만 측정을 행하면, 고속 경로가 존재하는지의 여부를 확인할 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는, 보다 적은 측정 횟수로 고속 경로가 존재하는 것의 검출이 가능하여, 대역의 유효 활용에 필요한 처리 및 통신의 양을 저감할 수 있다.
또한, 제3 실시예의 링크 대역 추정 시스템(300)을 구성하는 송신 노드(301) 및 수신 노드(302)의 구성은, 도 3 및 도 4와 거의 동일하게 되므로, 이들의 도시 및 설명은 생략한다. 그러나, 링크 대역 추정 시스템(300)의 경우에는 수신 노드(302)가 도 3에 도시한 송신 노드(101)와 실질적으로 동일한 기능도 구비하고 있다.
또한，이상 설명한 각 실시예에서는, 1개의 협대역 링크가 광대역 네트워크를 통하여 2개의 협대역 링크와 접속되는 경우를 설명하였다. 그러나, 링크가 접속되는 개수는 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 실시예에서는 패킷 송출 타이밍 발생부(153) 및 패킷 수신 타이밍 발생부(163)와 실질적으로 동일한 회로의 타이밍을 동기하고 있는 것은 특별히 설명을 요하지 않는다.
또한 제2 실시예에서는 기점과 종점이 동일 노드로 된 루프백 경로를 수신 노드측에서 구성하였다. 그러나, 루프백 경로는 송신 노드측에서 구성하는 것도 가능하다.
이상, 실시 형태를 참조하여 본원 발명을 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 본원 발명의 구성이나 상세에는, 본원 발명의 스코프 내에서 당업자가 이해할 수 있는 다양한 변경을 할 수 있다.
이 출원은, 2007년 5월 28일에 출원된 일본 출원 특원 2007-140168을 기초로 하는 우선권을 주장하고, 그 개시의 모두를 여기에 인용한다.

Claims (4)

  1. 링크 대역 추정 장치로서,
    계측될 링크의 일단(one end)을 공유하고 계측될 링크보다도 좁은 대역을 갖는 복수의 통신 경로에 대하여 복수의 패킷을 연속하여 송신하는 패킷 송신 수단;
    상기 계측될 링크의 타단으로부터 상기 패킷 송신 수단에 의해 송신된 패킷들을 수신하는 패킷 수신 수단;
    상기 패킷 수신 수단에 의해 수신된 패킷들의 도착 간격을 측정하는 도착 간격 측정 수단; 및
    상기 도착 간격 측정 수단에 의해 측정된 결과에 기초하여, 상기 계측될 링크의 대역을 연산하는 대역 연산 수단
    을 포함하는 링크 대역 추정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 계측될 링크는 시작점과 종점이 하나의 노드에 속하는 루프백 경로의 일부로서 기능하는 링크 대역 추정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 계측될 링크의 일단 또는 타단을 공유하는 상기 복수의 통신 경로는 서로 동일한 대역을 갖는 경로를 포함하는 링크 대역 추정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 패킷 송신 수단은, 송신될 패킷들의 데이터 사이즈를 미리 결정된 데이터 사이즈로 조정하는 수단을 포함하는 링크 대역 추정 장치.
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