WO2013111236A1

WO2013111236A1 - 可用帯域探索範囲制御方法および可用帯域探索範囲制御システム

Info

Publication number: WO2013111236A1
Application number: PCT/JP2012/008008
Authority: WO
Inventors: 崇大芝
Original assignee: 日本電気株式会社
Priority date: 2012-01-25
Filing date: 2012-12-14
Publication date: 2013-08-01
Also published as: US20150036534A1; JP6107666B2; US9521054B2; JPWO2013111236A1

Abstract

　第１の端末１０００は、第１の端末１０００のアプリケーションの送信レートを取得する自端末送信レート取得部１００と、送信レートを使用して通信回線の可用帯域の探索範囲の上限値を決定する探索範囲制御部１１０と、上限値以下の帯域で計測パケットを第２の端末２０００に送信する計測パケット送信部１２０とを備え、第２の端末２０００は、計測パケットを受信する計測パケット受信部２００と、受信された計測パケットに基づいて可用帯域を推定する可用帯域推定部２１０とを備える。

Description

可用帯域探索範囲制御方法および可用帯域探索範囲制御システム

　本発明は、通信回線の空き帯域である可用帯域の推定方法に関し、特に、可用帯域を探索する範囲の制御方法に関する。

　通信回線の可用帯域（利用可能帯域とも呼ばれる。）は、通信回線のボトルネックリンクの物理帯域から、ネットワークに流れている他のトラヒック（以下、クロストラヒックという。）を引いた空き帯域である。例えば、通信回線のボトルネックリンクの物理帯域が１００Ｍｂｐｓで、クロストラヒックが３０Ｍｂｐｓの場合には、可用帯域は１００－３０＝７０Ｍｂｐｓである。

　現在の可用帯域を推定することは、端末間で双方向に映像を送り合ってコミュニケーションをするビデオチャットやテレビ電話、テレビ会議などで重要である。映像の送信レートを可用帯域の推定値以下に抑えることによって、映像の送信レートとクロストラヒックとの合計が通信回線のボトルネックリンクの物理帯域を超過することが防止される。その結果、パケットロスの発生が防止されるので、映像品質が確保される。

　非特許文献１では、送信側端末から、固定サイズの複数の計測パケットを１つのまとまり（以下、パケットトレインという。）として受信側端末に送信し、受信側端末において各計測パケットの受信間隔の変化を検出することによって、可用帯域を推定する方法が提案されている。その方法は、送信側端末からパケットトレインを送信する際に、各計測パケットの送信間隔を指数関数的に減少させて送信する点に特徴がある。従って、その方法では、パケットトレイン内で、計測パケットの送信レートが指数関数的に増加する。

　パケットトレインがネットワークを通過する際に、計測パケットの送信レートがネットワークの可用帯域を超えた場合には、ネットワーク上のルータやスイッチなどの装置において一時的に計測パケットがキューイングされる。そのため、受信側端末において、計測パケットの受信間隔が送信側端末での送信間隔に対して増加する。この性質を利用して、可用帯域が計算される。すなわち、受信側端末において、計測パケットの受信間隔が送信側端末での送信間隔と比較して増加し始める箇所が検出され、計測パケットのパケットサイズをその箇所における送信間隔で除算することによって、可用帯域が計算される。

　また、特許文献１では、送信側端末から、パケットサイズが徐々に増加する複数の計測パケットをパケットトレインとして受信側端末に送信し、受信側端末において各計測パケットの受信間隔の変化を検出することによって、可用帯域を推定する方法が提案されている。その方法は、送信側端末からパケットトレインを送信する際に、各計測パケットの送信間隔を等間隔にして送信する点に特徴がある。その方法では、パケットトレイン内で、計測パケットの送信レートが線形に増加する。受信側端末において、非特許文献１で提案された計算方法と同様に可用帯域が計算される。

　また、特許文献２では、送信側端末から、固定サイズで送信間隔が等間隔の計測パケット列で構成されるパケットトレインを受信側端末に送信する動作を複数回繰り返すことによって、可用帯域を推定する方法が提案されている。その方法は、受信側端末において、受信間隔が増加傾向である場合には送信間隔を指数関数的に減少させたパケットトレインを送信側端末から受信側端末に送信し、受信間隔が減少傾向である場合には送信間隔を指数関数的に増加させたパケットトレインを送信側端末から受信側端末に送信するという動作を繰り返して二分探索を行うことによって、可用帯域が推定される。

特開２０１１－１４２６２２号公報特許第４１５３５１０号公報

Vinay Ribeiro, Rudolf Riedi, Richard Baraniuk, Jiri Navratil and Les Cottrell "pathChirp: Efficient Available Bandwidth Estimation for Network Paths,"in Proc of Passive and Active Measurement Workshop 2003.　2003年 4月発行

　映像コミュニケーションなどのアプリケーションの送信レートが高い場合には、クロストラヒックでなく自らのトラヒックによって可用帯域が狭くなる。一般的な可用帯域の推定方法の課題は、上記のように探索すべき可用帯域の上限が低くなるにも関わらず、無駄に広い範囲の可用帯域を探索することである。その理由は、一般的な可用帯域の推定方法では、自端末のアプリケーションが通信を始める前に、クロストラヒックがどれ位あるのかを調べることに主眼がおかれ、アプリケーションと可用帯域推定とを組み合わせることが考慮されていないからである。

　例えば、非特許文献１には、可用帯域推定の用途として、複数の候補がある通信経路やサーバの選択が挙げられている。まず、可用帯域推定によって広い帯域が使える通信経路やサーバが特定され、推定処理が終わった後に通信経路やサーバが利用される。なお、非特許文献１に記載された方法では、複数回のパケットトレインの送信をした結果、推定値が連続して現在の可用帯域の探索範囲の上限値、あるいは下限値になった場合には、現在の可用帯域の探索範囲に対して、クロストラヒックの通信レートが低過ぎる、あるいは高過ぎると判断される。そして、次回のパケットトレインの送信時には、計測パケットの送信間隔を調整することによって、可用帯域の探索範囲が下方修正または上方修正される。しかし、非特許文献１では、あくまでもクロストラヒックの通信レートの高低は考慮されているが、自端末のアプリケーションの送信レートの高低は考慮されていない。

　また、特許文献１や特許文献２に記載された方法では、ユーザがシステムに固定的に与えた可用帯域の探索範囲に従って帯域の推定をするため、可用帯域の探索範囲は自動的には変更されない。

　本発明の目的は、映像コミュニケーションなどの送信レートが高いアプリケーションが使用される場合に、無駄に広い範囲の可用帯域を探索することを防止することである。

　本発明による可用帯域探索範囲制御方法は、自端末のアプリケーションの送信レートを取得し、送信レートを使用して通信回線の可用帯域の探索範囲の上限値を決定し、上限値以下の探索範囲で可用帯域を推定することを特徴とする。

　本発明による可用帯域探索範囲制御システムは、自端末と相手端末とがネットワークに接続され、自端末は、自端末のアプリケーションの送信レートを取得する自端末送信レート取得部と、送信レートを使用して通信回線の可用帯域の探索範囲の上限値を決定する探索範囲制御部と、上限値以下の帯域で計測パケットを相手端末に送信する計測パケット送信部とを備え、相手端末は、計測パケットを受信する計測パケット受信部と、受信された計測パケットに基づいて可用帯域を推定する可用帯域推定部とを備えることを特徴とする。

　本発明によれば、映像コミュニケーションなどの送信レートが高いアプリケーションが使用される場合に、無駄に広い範囲の可用帯域を探索することを防止できる。その結果、可用帯域の推定精度の向上や、推定に必要な通信負荷の軽減が実現できる。その理由は、映像コミュニケーションなどのアプリケーションの送信レートに合わせて可用帯域の探索範囲を制御できるためである。

本発明の実施形態が適用されるシステムの一例を示すブロック図である。自端末および相手端末の構成の一例を示すブロック図である。データ構造を示す説明図である。第１の実施形態の動作を示すフローチャートである。探索範囲の算出方法を示す説明図である。第２の実施形態の動作を示すフローチャートである。探索範囲の算出方法を示す説明図である。第３の実施形態の動作を示すフローチャートである。探索範囲の算出方法を示す説明図である。第４の実施形態の動作を示すフローチャートである。可用帯域探索範囲制御システムの主要部を示すブロック図である。可用帯域探索範囲制御システムの他の例を示すブロック図である。

　以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。

実施形態１．
　図１は、本発明の実施形態が適用されるシステムの一例を示すブロック図である。図１に示すシステムでは、自端末１と相手端末２とがネットワーク３に接続されている。

　本実施形態では、自端末１と相手端末２とにおいて、ビデオチャットやテレビ電話、テレビ会議などの映像コミュニケーションのアプリケーションが動作しているとする。そして、自端末１と相手端末２とが、可用帯域の推定結果に応じた映像の送信レートの制御を行うために、可用帯域を推定する場合を例にする。

　なお、以下の説明において、「自端末」は常に符号「１」が付された端末を意味し、「相手端末」は常に符号「２」が付された端末を意味する。

　自端末１および相手端末２は、例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、携帯型コンピュータ（ＰＤＡ）、携帯電話機、スマートフォン、固定電話機、街頭マルチメディア端末、車載端末、ネットワーク接続機能付きテレビ、ネットワーク接続機能付きセットトップボックス、ゲーム機、ネットワーク接続機能付きプリンタ、またはネットワーク接続機能付きスキャナなどの外部と情報をやり取りする機能を備えた装置である。自端末１および相手端末２は、外部と情報をやり取りする機能を備えていれば、上記の装置以外の装置であってもよい。

　ネットワーク３には、自端末１と相手端末２以外の図示されていない装置が接続されていてもよい。図示されていないそれらの装置間でクロストラヒックが流れていてもよい。

　図２は、自端末１および相手端末２の構成の一例を示すブロック図である。図３は、データ構造を示す説明図である。

　自端末１は、自端末送信レート取得手段１０と、探索範囲制御手段１１と、計測パケット送信手段１２と、データ記憶手段１３と、相手端末受信レート取得手段１４と、全二重／半二重判定手段１５と、自端末受信レート取得手段１６と、相手端末送信レート取得手段１７とを備えている。

　自端末送信レート取得手段１０は、自端末１のアプリケーションがネットワークインタフェース（例えば、ネットワークカード）を通じて送信しているデータの通信レートを取得する。アプリケーションには、自端末１と相手端末２との間で映像を送り合う映像コミュニケーションなどの可用帯域の推定結果に応じた制御をするアプリケーションだけでなく、メール転送またはファイル転送などのアプリケーションが含まれていてもよい。その場合、自端末送信レート取得手段１０は、ネットワークインタフェースを通じてネットワークに送信される全てのアプリケーションの送信レートの合計を取得する。

　なお、メール転送またはファイル転送のアプリケーションのデータの宛先は、必ずしも相手端末２である必要はない。すなわち、メール転送またはファイル転送のデータの通信経路は、映像コミュニケーションのデータの通信経路と一部だけ重複している。その場合、メール転送またはファイル転送のデータは、自端末１と相手端末２との間のボトルネックリンクを通過する前に相手端末２以外の宛先に向かって他の通信経路に進む可能性もあり、ボトルネックリンクを通過した後に相手端末２以外の宛先に向かって他の通信経路に進む可能性もある。

　探索範囲制御手段１１は、可用帯域の探索範囲の上限値を決定する。計測パケット送信手段１２は、パケットトレインを送信する。

　データ記憶手段１３は、自端末リンク速度３０と自端末送信レート３１とユーザ設定最大送信レート３２と探索上限通信レート３３と自端末受信レート３４とを記憶する。

　図３に示す自端末リンク速度３０は、自端末１のネットワークインタフェースのリンク速度である。例えば、端末が有線ＬＡＮ（Local Area Network）でネットワークに接続されている場合には、リンク速度は、１００Ｍｂｐｓや１Ｇｂｐｓなどである。端末がＩＥＥＥ８０２．１１のいわゆる無線ＬＡＮでネットワークに接続されている場合には、リンク速度は、１１Ｍｂｐｓや５４Ｍｂｐｓなどである。

　自端末送信レート３１は、自端末１のアプリケーションがネットワークインタフェースを通じて送信しているデータの通信レートである。

　ユーザ設定最大送信レート３２は、ユーザによって設定される値である。ユーザ設定最大送信レート３２は、映像コミュニケーションなどで映像の最大送信レートが１０Ｍｂｐｓなどに決まっている場合に、その最大送信レートの値になる。映像の最大送信レートが決まっている理由として、一例として、それ以上の映像品質は必要ないとユーザが決定していること、または、送信レートをそれ以上にしようとしても端末の処理性能が追いつかないことがある。

　探索上限通信レート３３は、探索範囲制御手段１１が決定する可用帯域の探索範囲の上限値である。

　自端末受信レート３４は、自端末１のアプリケーションがネットワークインタフェースから受信しているデータの通信レートである。

　相手端末受信レート取得手段１４は、相手端末受信レート通知手段２３から相手端末受信レート４２を取得する。

　全二重／半二重判定手段１５は、自端末１のアクセス回線の区間の通信、すなわち端末からワンホップ目までの区間の通信が、全二重通信であるか半二重通信であるか判定する。全二重通信の例として、スイッチングハブに接続された有線ＬＡＮによる通信がある。半二重通信の例として、無線ＬＡＮによる無線接続の通信、およびリピータハブに接続された有線ＬＡＮによる通信がある。全二重／半二重判定手段１５は、例えば、接続されている機器の種類やアクセス回線の種類を判別することによって、全二重通信であるか半二重通信であるか判定する。

　自端末受信レート取得手段１６は、自端末１のアプリケーションがネットワークインタフェースから受信しているデータの通信レートを取得する。アプリケーションには、自端末１と相手端末２との間で映像を送り合う映像コミュニケーションなどの可用帯域の推定結果に応じた制御を行うアプリケーションだけでなく、メール転送またはファイル転送などのアプリケーションも含まれていてもよい。

　相手端末送信レート取得手段１７は、相手端末送信レート通知手段２５から相手端末送信レート４３を取得する。

　相手端末２は、計測パケット受信手段２０と、可用帯域推定手段２１と、データ記憶手段２２と、相手端末受信レート通知手段２３と、全二重／半二重判定手段２４と、相手端末送信レート通知手段２５とを備えている。

　計測パケット受信手段２０は、パケットトレインを受信する。

　可用帯域推定手段２１は、受信されたパケットトレインを分析することによって可用帯域を推定する。具体的な推定方法として、例えば特許文献１に記載された方法を利用可能である。

　なお、特許文献１に記載された可用帯域の推定方法として、例えば、以下のような方法がある。すなわち、自端末１が、パケットサイズが順次に増加または減少する複数の計測パケットを、一定の送信間隔で送信する。相手端末２は、受信間隔と送信間隔とが等しい計測パケットのうちでパケットサイズが最大の計測パケットを用いて利用可能帯域を計算する。具体的には、相手端末２は、［可用帯域＝（最大の計測パケットのパケットサイズ）÷送信間隔］で、可用帯域を推定する。ただし、そのような推定方法は一例であり、他の可用帯域の推定方法を用いることもできる。

　データ記憶手段２２は、推定可用帯域４０と相手端末リンク速度４１と相手端末受信レート４２と相手端末送信レート４３とを記憶する。

　推定可用帯域４０は、可用帯域推定手段２１によって推定された可用帯域の推定値である。相手端末リンク速度４１は、相手端末２のネットワークインタフェースのリンク速度である。相手端末受信レート４２は、相手端末２のアプリケーションがネットワークインタフェースから受信しているデータの通信レートである。相手端末送信レート４３は、相手端末２のアプリケーションがネットワークインタフェースから送信しているデータの通信レートである。

　相手端末受信レート通知手段２３は、相手端末受信レート取得手段１４に相手端末受信レート４２を通知する。

　全二重／半二重判定手段２４は、相手端末２のアクセス回線の区間の通信が全二重通信であるか半二重通信であるか判定する。なお、全二重／半二重判定手段２４は、判定結果を、自端末１（具体的には、例えば全二重／半二重判定手段１５）に通知する。

　相手端末送信レート通知手段２５は、相手端末送信レート取得手段１７に相手端末送信レート４３を通知する。

　次に、図４のフローチャートを参照して本実施形態の動作を説明する。

　自端末送信レート取得手段１０は、自端末１のアプリケーションがネットワークインタフェースを通して送信しているデータの通信レートを取得する（ステップＳ５１）。自端末送信レート取得手段１０は、取得した通信レートを自端末送信レート３１としてデータ記憶手段１３に格納する。

　次いで、ユーザによって可用帯域の探索範囲の上限が指定されていない場合、かつ、ユーザ設定最大送信レート３２の値が空の場合には、探索範囲制御手段１１は、「（自端末リンク速度３０）－（自端末送信レート３１）」を計算し、計算結果を、可用帯域の探索範囲の上限値とする（ステップＳ５７１）。探索範囲制御手段１１は、上限値を、探索上限通信レート３３としてデータ記憶手段１３に格納する。

　図５は、探索上限通信レート３３（探索範囲）の算出方法を示す説明図である。図５（Ａ）には、可用帯域の探索範囲の上限が指定されていない場合、かつ、ユーザ設定最大送信レート３２の値が空の場合の探索上限通信レート３３（探索範囲）の算出方法が示されている。一般的な可用帯域推定方法では、探索範囲は、リンク帯域と一致している。しかし、本実施形態では、リンク帯域からアプリケーションの送信レートを差し引いた範囲が探索範囲になっている。その探索範囲は、一般的な可用帯域推定方法での探索範囲よりも狭い。

　本実施形態では、ボトルネックリンクにおいて、ボトルネックリンクの物理帯域からクロストラヒックと自端末１のアプリケーションの送信レートとを差し引いた可用帯域の真値が、探索範囲の中に含まれている。よって、本実施形態では、無駄に広い範囲の可用帯域を探索することが防止されつつ、可用帯域が正しく推定される。

　ユーザによって可用帯域の探索範囲の上限が指定されている場合、すなわちユーザ設定最大送信レート３２に値が設定されている場合には、探索範囲制御手段１１は、「（ユーザ設定最大送信レート３２）＋（自端末送信レート３１）」と「自端末リンク速度３０」とを比較する。

　「（ユーザ設定最大送信レート３２）＋（自端末送信レート３１）＞（自端末リンク速度３０）」の場合には、探索範囲制御手段１１は、「（自端末リンク速度３０）－（自端末送信レート３１）」を計算し、計算結果を、可用帯域の探索範囲の上限値とする。探索範囲制御手段１１は、上限値を、探索上限通信レート３３としてデータ記憶手段１３に格納する。

　図５（Ｂ）には、ユーザ設定最大送信レート３２に値が設定されている場合の探索上限通信レート３３（探索範囲）の算出方法が示されている。この場合にも、図５（Ａ）に示された算出方法が実行される場合と同様に、無駄に広い範囲の可用帯域を探索することが防止されつつ、可用帯域が正しく推定される。

　「（ユーザ設定最大送信レート３２）＋（自端末送信レート３１）≦（自端末リンク速度３０）」の場合には、探索範囲制御手段１１は、「ユーザ設定最大送信レート３２」の値を、可用帯域の探索範囲の上限値とする。探索範囲制御手段１１は、上限値を、探索上限通信レート３３としてデータ記憶手段１３に格納する。

　次に、計測パケット送信手段１２は、可用帯域の探索範囲の上限値が探索上限通信レート３３の値になるようにパケットトレインを構成する。そして、計測パケット送信手段１２は、パケットトレインを計測パケット受信手段２０に送信する。可用帯域推定手段２１は、可用帯域を推定する（ステップＳ５８）。可用帯域推定手段２１は、推定した可用帯域を、推定可用帯域４０としてデータ記憶手段２２に格納する。可用帯域推定手段２１は、一例として、パケットトレインの構成方法、受信方法、および可用帯域の推定方法として、特許文献１に記載された方法などを利用できる。その後、ステップＳ５１に戻る。

　本実施形態では、ステップＳ５１、ステップＳ５７１、ステップＳ５８の処理を繰り返し実行しているときに、例えば特許文献１に記載された技術を利用するときに、探索範囲の上限が低くなった場合に、次回の帯域推定の際に、パケットトレインに含める計測パケットの個数と等間隔である送信間隔とを変えずに、パケットサイズの増加量を少なくすることによって、計測パケットごとの推定の分解能を増加させることができるため、推定精度を向上できるという効果が得られる。

　また、例えば特許文献１に記載された技術を利用するときに、探索範囲の上限が低くなった場合に、次回の帯域推定の際に、パケットトレインに含める計測パケットの個数を減らし、パケットトレインの末尾近くにある計測パケットを送信しないようにすることによって、推定に必要な通信負荷を軽減できるという効果が得られる。

実施形態２．
　次に、第２の実施形態の動作を説明する。図６は、第２の実施形態の動作を示すフローチャートである。第２の実施形態では、自端末１のアプリケーションの送信レートだけでなく、相手端末２のアプリケーションの受信レートも考慮して可用帯域の探索範囲の上限値が決定される。

　自端末送信レート取得手段１０は、第１の実施形態と同様に、ステップＳ５１の処理を実行する。

　相手端末受信レート通知手段２３は、相手端末２のアプリケーションがネットワークインタフェースから受信しているデータの通信レートを取得する（ステップＳ５２）。相手端末受信レート通知手段２３は、取得した通信レートを、相手端末受信レート４２としてデータ記憶手段２２に格納する。相手端末受信レート通知手段２３は、相手端末受信レート取得手段１４に、相手端末リンク速度４１と相手端末受信レート４２とを通知する。

　探索範囲制御手段１１は、「（自端末リンク速度３０）－（自端末送信レート３１）」と「（相手端末リンク速度４１）－（相手端末受信レート４２）」とを比較し、値が小さい方を可用帯域の探索範囲の上限値とする（ステップＳ５７２）。探索範囲制御手段１１は、上限値を、探索上限通信レート３３としてデータ記憶手段１３に格納する。

　図７は、探索上限通信レート３３（探索範囲）の算出方法を示す説明図である。図７には、「（自端末リンク速度３０）－（自端末送信レート３１）＞（相手端末リンク速度４１）－（相手端末受信レート４２）」の場合の探索上限通信レート３３（探索範囲）の算出方法が示されている。探索上限通信レート３３の値は、「（相手端末リンク速度４１）－（相手端末受信レート４２）」になっている。一般的な可用帯域推定方法では、探索範囲は、リンク帯域と一致している。しかし、本実施形態では、リンク帯域からアプリケーションの受信レートを差し引いた範囲が探索範囲になっている。その探索範囲は、一般的な可用帯域推定方法での探索範囲よりも狭い。

　また、本実施形態でも、ボトルネックリンクにおいて、ボトルネックリンクの物理帯域からクロストラヒックと自端末１のアプリケーションの送信レートとを差し引いた可用帯域の真値が、探索範囲の中に含まれている。よって、本実施形態でも、無駄に広い範囲の可用帯域を探索することが防止されつつ、可用帯域が正しく推定される。

　その後、第１の実施形態と同様にステップＳ５８の処理が実行される。そして、ステップＳ５１に戻る。

実施形態３．
　次に、第３の実施形態の動作を説明する。図８は、第３の実施形態の動作を示すフローチャートである。第３の実施形態では、自端末１のアクセス回線の区間の通信が半二重通信である場合に、自端末１のアプリケーションの送信レートだけでなく、自端末１のアプリケーションの受信レートも考慮して可用帯域の探索範囲の上限値が決定される。

　全二重／半二重判定手段１５は、自端末１のアクセス回線の区間の通信が全二重通信であるか半二重通信であるかを判定する（ステップＳ５３）。半二重の場合にはステップＳ５４に進み、全二重の場合にはステップＳ５７３に移行する。

　ステップＳ５４では、自端末受信レート取得手段１６が、自端末１のアプリケーションがネットワークインタフェースから受信しているデータの通信レートを取得する。自端末受信レート取得手段１６は、通信レートを、自端末受信レート３４としてデータ記憶手段１３に格納する。そして、ステップＳ５７３に進む。

　ステップＳ５７３では、ステップＳ５３の処理で自端末１のアクセス回線の区間の通信が半二重通信であると判定された場合には、探索範囲制御手段１１が、（自端末リンク速度３０）－（自端末送信レート３１）－（自端末受信レート３４）」を計算し、計算結果を、可用帯域の探索範囲の上限値とする。探索範囲制御手段１１は、上限値を、探索上限通信レート３３としてデータ記憶手段１３に格納する。

　図９は、探索上限通信レート３３（探索範囲）の算出方法を示す説明図である。図９には、自端末１のアクセス回線の区間の通信が半二重通信であると判定されたの探索上限通信レート３３（探索範囲）の算出方法が示されている。一般的な可用帯域推定方法では、探索範囲は、リンク帯域と一致している。しかし、本実施形態では、リンク帯域からアプリケーションの送信レートとアプリケーションの受信レートとを差し引いた範囲が探索範囲になっている。その探索範囲は、一般的な可用帯域推定方法での探索範囲よりも狭い。

　また、本実施形態では、ボトルネックリンクにおいて、ボトルネックリンクの物理帯域からクロストラヒックと自端末１のアプリケーションの送信レートとアプリケーションの受信レートとを差し引いた可用帯域の真値が、探索範囲の中に含まれている。よって、本実施形態でも、無駄に広い範囲の可用帯域を探索することが防止されつつ、可用帯域が正しく推定される。

　ステップＳ５３の処理で自端末１のアクセス回線の区間の通信が全二重通信であると判定された場合には、探索範囲制御手段１１は、「（自端末リンク速度３０）－（自端末送信レート３１）」を計算し、計算結果を、可用帯域の探索範囲の上限値とする。探索範囲制御手段１１は、上限値を、探索上限通信レート３３としてデータ記憶手段１３に格納する。

　その後、第１の実施形態と同様にステップＳ５８の処理が実行される、そして、ステップＳ５１に戻る。

実施形態４．
　次に、第４の実施形態の動作を説明する。図１０は、第４の実施形態の動作を示すフローチャートである。第４の実施形態では、相手端末２のアクセス回線の区間の通信が半二重通信である場合に、相手端末２のアプリケーションの受信レートだけでなく、相手端末２のアプリケーションの送信レートも考慮して可用帯域の探索範囲の上限値が決定される。

　自端末送信レート取得手段１０は、第１～第３の実施形態と同様に、ステップＳ５１の処理を実行する。また、相手端末受信レート通知手段２３は、第１～第３の実施形態と同様に、ステップＳ５２の処理を実行する。

　全二重／半二重判定手段１５は、第３の実施形態と同様に、ステップＳ５３の処理を実行する。半二重の場合には、第３の実施形態と同様に、自端末受信レート取得手段１６が、ステップＳ５４の処理を実行する。その後、ステップＳ５５に進む。

　ステップＳ５５では、全二重／半二重判定手段２４が、相手端末２のアクセス回線の区間の通信が全二重通信であるか半二重通信であるか判定する。半二重の場合にはステップＳ５６に進み、全二重の場合にはステップＳ５７４に移行する。

　ステップＳ５６では、相手端末送信レート通知手段２５が、相手端末２のアプリケーションがネットワークインタフェースを通して送信しているデータの通信レートを取得する。相手端末送信レート通知手段２５は、取得した通信レートを、相手端末送信レート４３としてデータ記憶手段２２に格納する。また、相手端末送信レート通知手段２５は、通信レートを、相手端末送信レート取得手段１７に通知する。そして、ステップＳ５７４に進む。

　ステップＳ５７４では、ステップＳ５３の処理で自端末１のアクセス回線の区間の通信が半二重通信であると判定され、かつ、ステップＳ５５の処理で相手端末２のアクセス回線の区間の通信が半二重通信であると判定された場合には、探索範囲制御手段１１は、「（自端末リンク速度３０）－（自端末送信レート３１）－（自端末受信レート３４）」と「（相手端末リンク速度４１）－（相手端末受信レート４２）－（相手端末送信レート４３）」とを比較し、値が小さい方を可用帯域の探索範囲の上限値とする。探索範囲制御手段１１は、上限値を、探索上限通信レート３３としてデータ記憶手段１３に格納する。

　ステップＳ５３の処理で自端末１のアクセス回線の区間の通信が半二重通信であると判定され、かつ、ステップＳ５５の処理で相手端末２のアクセス回線の区間の通信が全二重通信であると判定された場合には、探索範囲制御手段１１は、「（自端末リンク速度３０）－（自端末送信レート３１）－（自端末受信レート３４）」と「（相手端末リンク速度４１）－（相手端末受信レート４２）」とを比較し、値が小さい方を可用帯域の探索範囲の上限値とする。探索範囲制御手段１１は、上限値を、探索上限通信レート３３としてデータ記憶手段１３に格納する。

　ステップＳ５３の処理で自端末１のアクセス回線の区間の通信が全二重通信であると判定され、かつ、ステップＳ５５の処理で相手端末２のアクセス回線の区間の通信が半二重通信であると判定された場合には、探索範囲制御手段１１は、「（自端末リンク速度３０）－（自端末送信レート３１）」と「（相手端末リンク速度４１）－（相手端末受信レート４２）－（相手端末送信レート４３）」とを比較し、値が小さい方を可用帯域の探索範囲の上限値とする。探索範囲制御手段１１は、上限値を、探索上限通信レート３３としてデータ記憶手段１３に格納する。

　ステップＳ５３の処理で自端末１のアクセス回線の区間の通信が全二重通信であると判定され、ステップＳ５５の処理で相手端末２のアクセス回線の区間の通信が全二重通信であると判定された場合には、探索範囲制御手段１１は、「（自端末リンク速度３０）－（自端末送信レート３１）」と「（相手端末リンク速度４１）－（相手端末受信レート４２）」とを比較し、値が小さい方を可用帯域の探索範囲の上限値とする。探索範囲制御手段１１は、上限値を、探索上限通信レート３３としてデータ記憶手段１３に格納する。

　その後、第１～第３の実施形態と同様にステップＳ５８の処理が実行される、そして、ステップＳ５１に戻る。

　図１１は、本発明による可用帯域探索範囲制御システムの主要部を示すブロック図である。図１１に示す可用帯域探索範囲制御システムは、第１の端末１０００（図２に示す自端末１に相当）と第２の端末２０００（図２に示す相手端末２に相当）とがネットワーク３に接続され、第１の端末１０００は、第１の端末１０００のアプリケーションの送信レートを取得する自端末送信レート取得部１００（図２に示す自端末送信レート取得手段１０に相当）と、送信レートを使用して通信回線の可用帯域の探索範囲の上限値を決定する探索範囲制御部１１０（図２に示す探索範囲制御手段１１に相当）と、上限値以下の帯域で計測パケットを第２の端末２０００に送信する計測パケット送信部１２０（図２に示す計測パケット送信手段１２に相当）とを備え、第２の端末２０００は、計測パケットを受信する計測パケット受信部２００（図２に示す計測パケット受信手段２０に相当）と、受信された計測パケットに基づいて可用帯域を推定する可用帯域推定部２１０（図２に示す可用帯域推定手段２１に相当）とを備える。

　図１２は、本発明による可用帯域探索範囲制御システムの他の例を示すブロック図である。図１２に示す可用帯域探索範囲制御システムは、第１の端末１０００は、第２の端末２０００のアプリケーションの受信レートと第２の端末２０００のリンク速度とを取得する相手端末受信レート取得部１４０（図２に示す相手端末受信レート取得手段１４に相当）と、第１の端末１０００のアクセス回線の区間の通信が全二重通信であるか半二重通信であるか判定する全二重／半二重判定部１５０（図２に示す全二重／半二重判定手段１５に相当）と、第１の端末１０００のアプリケーションの受信レートを取得する自端末受信レート取得部１６０（図２に示す自端末受信レート取得手段１６に相当）と、第２の端末２０００のアプリケーションの送信レートを取得する相手端末送信レート取得部１７０（図２に示す相手端末送信レート取得手段１７に相当）とをさらに備える。また、第２の端末２０００は、第２の端末２０００のアプリケーションの受信レートと第２の端末２００のリンク速度とを第１の端末１０００に通知する端末受信レート通知部２３０（図２に示す相手端末受信レート通知手段２３に相当）と、第２の端末２０００のアクセス回線の区間の通信が全二重通信であるか半二重通信であるか判定する全二重／半二重判定部２４０（図２に示す全二重／半二重判定手段２４に相当）と、第２の端末２０００のアプリケーションの送信レートを第１の端末１０００に通知する端末送信レート通知部２５０（図２に示す相手端末送信レート通知手段２５に相当）とを備える。

　以上に説明したように、可用帯域探索範囲制御システムは、自端末１と相手端末２とを備え、自端末１は、ユーザによって可用帯域の探索範囲の上限が指定されていない場合には、自端末１のリンク速度と自端末１のアプリケーションが送信中の通信レートとの差分を計算し、相手端末２のリンク速度と相手端末２のアプリケーションが受信中の通信レートとの差分を計算し、２つの差分値のうち、値が小さいものを、可用帯域の探索範囲の上限値とする。

　また、自端末１および相手端末２が、無線ＬＡＮでネットワークと接続している場合やスイッチングハブでなくリピータハブと接続している場合のように、アクセス回線の区間の通信が半二重通信である場合には、自端末１は、半二重通信をしている端末のリンク速度からアプリケーションが送信中の通信レートとアプリケーションが受信中の通信レートを差し引いた値を計算し、この値を可用帯域の探索範囲の上限値とする。

　映像コミュニケーションなどにおいて映像の最大送信レートが決まっている場合であって、ユーザによって可用帯域の探索範囲の上限が映像の最大送信レートなどで指定されている場合には、自端末１は、映像の最大送信レートと自端末１のアプリケーションが送信中の通信レートとの差分を計算し、映像の最大送信レートと相手端末２のアプリケーションが受信中の通信レートとの差分を計算し、２つの差分値のうち値が小さい方を可用帯域の探索範囲の上限値とする。

　上記の各実施形態では、映像コミュニケーションなどのアプリケーションの送信レートに合わせて可用帯域の探索範囲を制御できるので、無駄に広い範囲の可用帯域を探索することが防止される。

　また、例えば特許文献１に記載された技術を利用するときに、探索範囲の上限が低くなった場合に、次回の帯域推定の際に、パケットトレインに含める計測パケットの個数と等間隔である送信間隔とを変えずに、パケットサイズの増加量を少なくすることによって、計測パケットごとの推定の分解能を増加させることができるため、推定精度を向上できる。

　また、例えば特許文献１に記載された技術を利用するときに、探索範囲の上限が低くなった場合に、次回の帯域推定の際に、パケットトレインに含める計測パケットの個数を減らし、パケットトレインの末尾近くにある計測パケットを送信しないようにすることによって、推定に必要な通信負荷を軽減できる。

　上記の実施形態の一部又は全部は以下の付記のようにも記載されうるが、本発明の構成は以下の構成に限定されない。

（付記１）第１の端末１０００は、第１の端末１０００のアプリケーションの送信レートを取得する自端末送信レート取得部１００と、送信レートを使用して通信回線の可用帯域の探索範囲の上限値を決定する探索範囲制御部１１０と、上限値以下の帯域で計測パケットを第２の端末２０００に送信する計測パケット送信部１２０とを備え、第２の端末２０００は、計測パケットを受信する計測パケット受信部２００と、受信された計測パケットに基づいて可用帯域を推定する可用帯域推定部２１０とを備え、第１の端末１０００は、第１の端末１０００のアプリケーションの受信レートを取得する自端末受信レート取得部１６０（図１２参照）と、第１の端末１０００のアクセス回線の区間の通信が全二重通信であるか半二重通信であるか判定する全二重／半二重判定部１５０（図１２参照）とをさらに備え、第１の端末１０００のアクセス回線の区間の通信が半二重通信であると判定された場合には、探索範囲制御部１１０が、第１の端末１０００のリンク速度から第１の端末１０００のアプリケーションの送信レートと第１の端末１０００のアプリケーションの受信レートとを差し引いた値を可用帯域の探索範囲の上限値とする可用帯域探索範囲制御システム。

（付記２）第１の端末１０００は、第１の端末１０００のアプリケーションの送信レートを取得する自端末送信レート取得部１００と、送信レートを使用して通信回線の可用帯域の探索範囲の上限値を決定する探索範囲制御部１１０と、上限値以下の帯域で計測パケットを第２の端末２０００に送信する計測パケット送信部１２０とを備え、第２の端末２０００は、計測パケットを受信する計測パケット受信部２００と、受信された計測パケットに基づいて可用帯域を推定する可用帯域推定部２１０とを備え、第１の端末１０００は、第１の端末１０００のアプリケーションの受信レートを取得する自端末受信レート取得部１６０（図１２参照）と、第１の端末１０００のアクセス回線の区間の通信が全二重通信であるか半二重通信であるか判定する全二重／半二重判定部１５０（図１２参照）と、第２の端末２０００のアプリケーションの受信レートと第２の端末２００のリンク速度とを取得する相手端末受信レート取得部１６０（図１２参照）と、第２の端末２０００のアプリケーションの送信レートを取得する相手端末送信レート取得部１７０（図１２参照）とをさらに備え、第２の端末２０００は、第２の端末２０００のアクセス回線の区間の通信が全二重通信であるか半二重通信であるか判定する全二重／半二重判定部２４０（図１２参照）をさらに備え、第１の端末１０００のアクセス回線の区間の通信が半二重通信であると判定され、第２の端末２０００のアクセス回線の区間の通信が半二重通信であると判定された場合に、探索範囲制御部１１０が、第１の端末１０００のリンク速度から第１の端末１０００のアプリケーションの送信レートと第１の端末１０００のアプリケーションの受信レートとを差し引いた値と、第２の端末２０００のリンク速度から第２の端末２０００のアプリケーションの受信レートと第２の端末２０００のアプリケーションの送信レートとを差し引いた値とを比較し、値が小さい方を可用帯域の探索範囲の上限値とする可用帯域探索範囲制御システム。

（付記３）第１の端末１０００は、第１の端末１０００のアプリケーションの送信レートを取得する自端末送信レート取得部１００と、送信レートを使用して通信回線の可用帯域の探索範囲の上限値を決定する探索範囲制御部１１０と、上限値以下の帯域で計測パケットを第２の端末２０００に送信する計測パケット送信部１２０とを備え、第２の端末２０００は、計測パケットを受信する計測パケット受信部２００と、受信された計測パケットに基づいて可用帯域を推定する可用帯域推定部２１０とを備え、第１の端末１０００は、第１の端末１０００のアプリケーションの受信レートを取得する自端末受信レート取得部１６０（図１２参照）と、第１の端末１０００のアクセス回線の区間の通信が全二重通信であるか半二重通信であるか判定する全二重／半二重判定部１５０（図１２参照）と、第２の端末２０００のアプリケーションの受信レートと第２の端末２００のリンク速度とを取得する相手端末受信レート取得部１４０（図１２参照）とをさらに備え、第２の端末２０００は、第２の端末２０００のアクセス回線の区間の通信が全二重通信であるか半二重通信であるか判定する全二重／半二重判定部２４０（図１２参照）をさらに備え、第１の端末１０００のアクセス回線の区間の通信が半二重通信であると判定され、第２の端末２０００のアクセス回線の区間の通信が全二重通信であると判定された場合に、探索範囲制御部１１０が、第１の端末１０００のリンク速度から第１の端末１０００のアプリケーションの送信レートと第１の端末１０００のアプリケーションの受信レートとを差し引いた値と、第２の端末２０００のリンク速度から第２の端末２０００のアプリケーションの受信レートを差し引いた値とを比較し、値が小さい方を可用帯域の探索範囲の上限値とする可用帯域探索範囲制御システム。

（付記４）第１の端末１０００は、第１の端末１０００のアプリケーションの送信レートを取得する自端末送信レート取得部１００と、送信レートを使用して通信回線の可用帯域の探索範囲の上限値を決定する探索範囲制御部１１０と、上限値以下の帯域で計測パケットを第２の端末２０００に送信する計測パケット送信部１２０とを備え、第２の端末２０００は、計測パケットを受信する計測パケット受信部２００と、受信された計測パケットに基づいて可用帯域を推定する可用帯域推定部２１０とを備え、第１の端末１０００は、第１の端末１０００のアクセス回線の区間の通信が全二重通信であるか半二重通信であるか判定する全二重／半二重判定部１５０と、第１の端末１０００のアプリケーションの受信レートと第２の端末２０００のリンク速度とを取得する相手端末受信レート取得部１６０と、第２の端末２０００のアプリケーションの送信レートを取得する相手端末送信レート取得部１７０とをさらに備え、第２の端末２０００は、第２の端末２０００のアクセス回線の区間の通信が全二重通信であるか半二重通信であるか判定する全二重／半二重判定部２４０をさらに備え、第１の端末１０００のアクセス回線の区間の通信が全二重通信であると判定され、第２の端末２０００のアクセス回線の区間の通信が半二重通信であると判定された場合に、探索範囲制御部１１０が、第１の端末１０００のリンク速度から第１の端末１０００のアプリケーションの送信レートを差し引いた値と、第２の端末２０００のリンク速度から第２の端末２０００のアプリケーションの受信レートと第２の端末２０００のアプリケーションの送信レートとを差し引いた値とを比較し、値が小さい方を可用帯域の探索範囲の上限値とする可用帯域探索範囲制御システム。

（付記５）自端末のアプリケーションの送信レートを取得する自端末送信レート取得部１００（図１１参照）と、送信レートを使用して通信回線の可用帯域の探索範囲の上限値を決定する探索範囲制御部１１０（図１１参照）と、上限値以下の帯域で計測パケットを相手端末（図１１に示す第２の端末２０００に相当）に送信する計測パケット送信部１２０とを備える端末。

　以上、実施形態および実施例を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態および実施例に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

　この出願は、２０１２年１月２５日に出願された日本特許出願２０１２－１３２００を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

　本発明は、アプリケーションの送信レートが高い場合に、無駄に広い範囲の可用帯域を探索することを防止する用途に活用される。

　１　　　　自端末
　２　　　　相手端末
　３　　　　ネットワーク
　１０　　　自端末送信レート取得手段
　１１　　　探索範囲制御手段
　１２　　　計測パケット送信手段
　１３　　　データ記憶手段
　１４　　　相手端末受信レート取得手段
　１５　　　全二重／半二重判定手段
　１６　　　自端末受信レート取得手段
　１７　　　相手端末送信レート取得手段
　２０　　　計測パケット受信手段
　２１　　　可用帯域推定手段
　２２　　　データ記憶手段
　２３　　　相手端末受信レート通知手段
　２４　　　全二重／半二重判定手段
　２５　　　相手端末送信レート通知手段
　１００　　自端末送信レート取得部
　１１０　　探索範囲制御部
　１２０　　計測パケット送信部
　１４０　　相手端末受信レート取得部
　１５０　　全二重／半二重判定部
　１６０　　自端末受信レート取得部
　１７０　　相手端末送信レート取得部
　２００　　計測パケット受信部
　２１０　　可用帯域推定部
　２３０　　端末受信レート通知部
　２４０　　全二重／半二重判定部
　２５０　　端末送信レート通知手段
　１０００　第１の端末
　２０００　第２の端末

Claims

　自端末のアプリケーションの送信レートを取得し、
　前記送信レートを使用して通信回線の可用帯域の探索範囲の上限値を決定し、
　前記上限値以下の探索範囲で可用帯域を推定する
　ことを特徴とする可用帯域探索範囲制御方法。
　前記自端末のリンク速度から前記自端末のアプリケーションの送信レートを差し引いた値を可用帯域の探索範囲の上限値とする請求項１に記載の可用帯域探索範囲制御方法。
　相手端末のアプリケーションの受信レートを取得し、
　前記自端末のリンク速度から前記自端末のアプリケーションの送信レートを差し引いた値と、前記相手端末のリンク速度から前記相手端末のアプリケーションの受信レートを差し引いた値とを比較し、値が小さい方を可用帯域の探索範囲の上限値とする請求項１に記載の可用帯域探索範囲制御方法。
　前記自端末のアプリケーションの受信レートを取得し、
　前記自端末のアクセス回線の区間の通信が全二重通信であるか半二重通信であるかを判定し、
　前記自端末のアクセス回線の区間の通信が半二重通信であると判定された場合には、前記自端末のリンク速度から前記自端末のアプリケーションの送信レートと前記自端末のアプリケーションの受信レートとを差し引いた値を可用帯域の探索範囲の上限値とする請求項１に記載の可用帯域探索範囲制御方法。
　前記自端末のアプリケーションの受信レートを取得し、
　前記自端末のアクセス回線の区間の通信が全二重通信であるか半二重通信であるかを判定し、
　相手端末のアプリケーションの受信レートと前記相手端末のリンク速度とを取得し、
　前記相手端末のアプリケーションの送信レートを取得し、
　前記相手端末のアクセス回線の区間の通信が全二重通信であるか半二重通信であるかを判定し、
　前記自端末のアクセス回線の区間の通信が半二重通信であると判定され、前記相手端末のアクセス回線の区間の通信が半二重通信であると判定された場合に、前記自端末のリンク速度から前記自端末のアプリケーションの送信レートと前記自端末のアプリケーションの受信レートとを差し引いた値と、前記相手端末のリンク速度から前記相手端末のアプリケーションの受信レートと前記相手端末のアプリケーションの送信レートとを差し引いた値とを比較し、値が小さい方を可用帯域の探索範囲の上限値とする請求項１に記載の可用帯域探索範囲制御方法。
　前記自端末のアプリケーションの受信レートを取得し、
　前記自端末のアクセス回線の区間の通信が全二重通信であるか半二重通信であるかを判定し、
　相手端末のアプリケーションの受信レートと前記相手端末のリンク速度とを取得し、
　前記相手端末のアクセス回線の区間の通信が全二重通信であるか半二重通信であるかを判定し、
　前記自端末のアクセス回線の区間の通信が半二重通信であると判定され、前記相手端末のアクセス回線の区間の通信が全二重通信であると判定された場合に、前記自端末のリンク速度から前記自端末のアプリケーションの送信レートと前記自端末のアプリケーションの受信レートとを差し引いた値と、前記相手端末のリンク速度から前記相手端末のアプリケーションの受信レートを差し引いた値とを比較し、値が小さい方を可用帯域の探索範囲の上限値とする請求項１に記載の可用帯域探索範囲制御方法。
　前記自端末のアクセス回線の区間の通信が全二重通信であるか半二重通信であるかを判定し、
　相手端末のアプリケーションの受信レートと前記相手端末のリンク速度とを取得し、
　前記相手端末のアプリケーションの送信レートを取得し、
　前記相手端末のアクセス回線の区間の通信が全二重通信であるか半二重通信であるかを判定し、
　前記自端末のアクセス回線の区間の通信が全二重通信であると判定され、前記相手端末のアクセス回線の区間の通信が半二重通信であると判定された場合に、前記自端末のリンク速度から前記自端末のアプリケーションの送信レートを差し引いた値と、前記相手端末のリンク速度から前記相手端末のアプリケーションの受信レートと前記相手端末のアプリケーションの送信レートとを差し引いた値とを比較し、値が小さい方を可用帯域の探索範囲の上限値とする請求項１に記載の可用帯域探索範囲制御方法。
　第１の端末と第２の端末とがネットワークに接続され、
　前記第１の端末は、
　当該第１の端末のアプリケーションの送信レートを取得する自端末送信レート取得部と、
　前記送信レートを使用して通信回線の可用帯域の探索範囲の上限値を決定する探索範囲制御部と、
　前記上限値以下の帯域で計測パケットを前記第２の端末に送信する計測パケット送信部とを備え、
　前記第２の端末は、
　前記計測パケットを受信する計測パケット受信部と、
　受信された計測パケットに基づいて可用帯域を推定する可用帯域推定部とを備える
　ことを特徴とする可用帯域探索範囲制御システム。
　前記探索範囲制御部は、前記第１の端末のリンク速度から前記第１の端末のアプリケーションの送信レートを差し引いた値を可用帯域の探索範囲の上限値とする請求項８に記載の可用帯域探索範囲制御システム。
　前記第２の端末は、前記第２の端末のアプリケーションの受信レートと前記第２の端末のリンク速度とを前記第１の端末に通知する端末受信レート通知手段を備え、
　前記第１の端末は、前記第２の端末のアプリケーションの受信レートと前記第２の端末のリンク速度とを取得する相手端末受信レート取得手段を備え、
　前記探索範囲制御部は、前記第１の端末のリンク速度から前記第１の端末のアプリケーションの送信レートを差し引いた値と、前記第２の端末のリンク速度から前記第２の端末のアプリケーションの受信レートを差し引いた値とを比較し、値が小さい方を可用帯域の探索範囲の上限値とする請求項８に記載の可用帯域探索範囲制御システム。