WO2015178017A1 - 通信装置 - Google Patents

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WO2015178017A1
WO2015178017A1 PCT/JP2015/002516 JP2015002516W WO2015178017A1 WO 2015178017 A1 WO2015178017 A1 WO 2015178017A1 JP 2015002516 W JP2015002516 W JP 2015002516W WO 2015178017 A1 WO2015178017 A1 WO 2015178017A1
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communication
data
communication device
state
transmission
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PCT/JP2015/002516
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浩一 二瓶
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日本電気株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a communication device, a communication control method, a communication system, and a communication device that communicates with other communication devices by the action of a program.
  • TCP TransmissioncolControl ⁇ ⁇ ⁇ Protocol
  • TCP operates a timer when transmitting a packet, and if a packet containing an ACK (Acknowledgement) signal is not received by the timeout value, it is determined that the transmission packet has been lost, and the retransmission operation Has been proposed as a first related technique related to the present invention (see, for example, Patent Document 1).
  • a reception packet including an ACK signal for a packet transmitted from a communication device to another communication device is received at an early stage, a delay is set so that a predetermined RTT (Round Trip Time) is reached. And output to TCP.
  • RTT Red Trip Time
  • the communication device calculates the data loss occurrence probability from the data loss occurrence state at the time of data transmission / reception, and acquires the data loss occurrence probability calculated by the communication destination. Then, when the data loss occurrence probability exceeds a predetermined value, the communication device performs control to reduce the data size per data transmission according to the increase in the data loss occurrence probability.
  • VoIP Voice over Internet Protocol
  • MCS Modulation and Coding
  • LTE Long Term Evolution
  • MCS is controlled according to the radio state between a base station and a terminal.
  • the wireless state is good, a high communication throughput is realized by reducing redundant data using a modulation scheme with high coding efficiency.
  • the redundant data is increased by using a modulation method with low encoding efficiency that is unlikely to cause a transmission error, thereby allowing communication to be continued although throughput is lowered.
  • the MCS is controlled so that transmission errors occur at a certain rate.
  • An object of the present invention is to provide a communication device that solves the above-described problem, that is, it is difficult to perform communication at a higher bit rate while suppressing a delay caused by a transmission error.
  • a communication apparatus is: A communication device that communicates with another communication device via a relay device, Detecting means for detecting a state of a communication path with the relay device; Control means for controlling a transmission time of data to be transmitted to the other communication device in accordance with the state of the communication path.
  • a communication control method is a communication control method executed by a communication device that communicates with another communication device via a relay device, and a state of a communication path with the relay device And the transmission time of data to be transmitted to the other communication device is controlled in accordance with the state of the communication path.
  • a program for detecting a state of a communication path between a computer that communicates with another communication apparatus via a relay apparatus and a state of the communication path It is made to function as a control means for controlling the transmission time of data to be transmitted to the other communication device according to the state.
  • a communication system is a communication system in which a first communication device and a second communication device communicate via a relay device, and the first communication device includes the relay device.
  • Detecting means for detecting a state of a communication path with the apparatus, and control means for controlling a transmission time of data to be transmitted to the second communication apparatus in accordance with the state of the communication path.
  • the present invention Since the present invention has the above-described configuration, it becomes possible to perform communication at a higher bit rate while suppressing transmission errors.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a communication system 10 according to the first embodiment of this invention.
  • the communication system 10 includes a first communication device 1, a second communication device 2, and a relay device 3.
  • the first communication device 1 and the second communication device 2 are connected via a relay device 3.
  • a plurality of relay devices 3 may exist between the first communication device 1 and the second communication device 2.
  • the first communication device 1 and the relay device 3 are connected by a network in which one or both of the modulation scheme and the coding rate are controlled according to the signal strength and the like.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of the first communication device 1.
  • the first communication device 1 includes a communication unit 11, a state estimation unit 12, a parameter storage unit 13, a data determination unit 14, a data input unit 15, and a data conversion unit 16.
  • the communication unit 11 communicates with the relay device 3.
  • the state estimation unit 12 acquires information from the communication unit 11 and estimates a communication state with the relay device 3.
  • the parameter storage unit 13 stores a predetermined set value (parameter).
  • the data determination unit 14 determines the size and time of data to be transmitted / received based on the output of the state estimation unit 12 and the parameters stored in the parameter storage unit 13. Data to be transmitted is input to the data input unit 15.
  • FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of the first communication device 1 according to the first embodiment of the present invention.
  • the first communication device 1 stores parameters necessary for determining the data size and time in the parameter storage unit 13 at the start of operation (step S301), and starts communication (step S302).
  • the state estimation unit 12 acquires information that can be acquired from the network between the first communication device 1 and the relay device 3 from the communication unit 11 (step S303), and estimates the state of the network from the acquired information (Ste S304). If the information itself that can be acquired from the network represents the state of the network, step S304 may be omitted.
  • the data determination unit 14 determines a data size and a transmission time for suppressing a delay of data to be transmitted based on information on the network acquired and estimated by the state estimation unit 12, and the determined content is determined as data.
  • the conversion unit 16 is instructed (step S305).
  • the first communication device 1 executes the above processing with a fixed interval or state change as a trigger.
  • the first communication device 1 sends the data to the data conversion unit 16. Then, the data conversion unit 16 converts the data received from the data input unit 15 so as to have a size designated by the data determination unit 14 (step S308). The data conversion unit 16 sends the converted data to the communication unit 11 at the time instructed by the data determination unit 14 and transmits from the communication unit 11 (step S309). The first communication device 1 executes the above process until the communication is completed (S306 and S310).
  • the data determination unit 14 determines the data size and transmission time of the transmission data based on the information acquired from the state estimation unit 12 and the parameters stored in the parameter storage unit 13. As a result, communication can be performed at a higher bit rate while suppressing the occurrence of transmission errors. In this embodiment, delay due to retransmission is suppressed, and low-delay communication is possible. [Second Embodiment] Next, a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
  • FIG. 4 is a configuration diagram of the first communication device 1 according to the second embodiment.
  • the data determining unit 14 and the communication unit 11 are connected to each other, and the data determining unit 14 is connected to the second communication device 2 via the communication unit 11.
  • the point which designates a data size and transmission time differs from 1st Embodiment. That is, in the present embodiment, not only the data transmitted by the first communication device 1 but also the data received by the first communication device 1 from the second communication device 2 is the size of the first communication device 1. And the transmission time are controlled.
  • FIG. 5 is a flowchart for explaining the operation of the first communication device 1 of the present embodiment.
  • step S1001 is provided following information acquisition (step S303), state estimation (step S304), data size and transmission time determination (step S305).
  • step S1001 processing similar to that in the uplink direction is performed not only in the uplink direction transmitted from the first communication device 1, but also in the downlink direction in which the data transmitted by the second communication device 2 is received.
  • a data size and a transmission time are instructed to the device 2.
  • the second communication device 2 includes portions corresponding to the data input unit 15, the data conversion unit 16, and the communication unit 11 in FIG. 2, and the data size and transmission instructed from the first communication device 1 are transmitted. According to the time, the data conversion unit 16 of the second communication device 2 controls the size of data input from the data input unit 15 of the second communication device 2 and the transmission time.
  • the third embodiment is more specific than the first embodiment.
  • FIG. 6 is a configuration diagram of the communication system 20 according to the third embodiment.
  • the first communication device 1 included in the communication system 20 is a smartphone 100
  • the second communication device 2 is a personal computer (PC) 200
  • the relay device 3 in the first embodiment includes an eNodeB (Evolved Node B) 301 that is an LTE base station device and an EPC (Evolved Packet Core) 302 that is a core network.
  • the smartphone 100 and the LTE base station 301 communicate based on the LTE system defined by 3GPP (3rd Generation Generation Partnership Project).
  • the LTE core network 302 and the PC 200 are connected to each other via the Internet and a LAN (Local Area Network).
  • the communication unit 11 of the smartphone 100 includes an LTE communication device and a device driver.
  • the state estimation unit 12, the data determination unit 14, and the data conversion unit 16 are configured by a CPU and a program executed thereon.
  • the parameter storage unit 13 is a storage area secured on the main memory of the smartphone 100.
  • the data input unit 15 is an input device such as a microphone, a camera, a button, or a touch panel mounted on the smartphone.
  • the data input unit 15 may be a sensor device such as a GPS (Global Positioning System) receiver, an acceleration sensor, or a temperature sensor.
  • PC 200 is a general personal computer and has input devices such as a keyboard, a mouse, a microphone, and a camera.
  • the PC 200 can execute an arbitrary application program and can be connected to a network via a network interface.
  • the data input unit 15 of the smartphone 100 is a microphone.
  • the voice input from the data input unit 15 is transmitted to the G.M. 711, encoded with a voice codec such as AMR (Adaptive Multi-Rate).
  • the encoded audio data is transmitted from the communication unit 11 with headers such as RTP (Real-time Transport Protocol) and UDP (User Datagram Protocol) added.
  • the voice packet transmitted from the communication unit 11 arrives at the PC 200 via the LTE base station 301 and the LTE core network 302.
  • the arrived voice packet is decoded by an application program executed on the PC 200 and output from the speaker.
  • audio input from the microphone of the PC 200 is encoded and transmitted to the smartphone 100, received by the communication unit 11 of the smartphone, and then decoded and reproduced (not shown).
  • the state estimation unit 12 acquires the wireless network information from the communication unit 11.
  • the acquired information includes, for example, the type of MCS currently used, SINR (Signal-to-InterferenceInterand Noise power Ratio), the number of retransmission occurrences, and the like.
  • SINR is a parameter that indicates whether the radio wave condition is good or bad.
  • the information acquisition procedure in the information estimation unit 12 may be a polling method that is periodically acquired, or may be a callback method that is notified from the communication unit 11 when information changes.
  • the data determination unit 14 determines the optimum data size and transmission time according to the following procedure based on the information acquired by the state estimation unit 12 and the parameters stored in the parameter storage unit 13.
  • the main causes of increased delay in LTE are a transmission error of control information and a transmission error of user data (voice packet in the case of this embodiment).
  • the control information transmission error occurs due to a message error for notifying the resource allocation information from the base station to the terminal.
  • a base station manages radio resources. The base station determines which resource is allocated to which terminal every millisecond, and notifies the determined allocation to the terminal as control information. This control information is transmitted to all the subordinate terminals collectively. For this reason, the base station uses a modulation scheme with low coding efficiency so that a terminal that is far from the base station and in a bad wireless state can receive control information. As a result, a lot of redundant data is added to the control information and transmitted. However, there are still cases where a terminal having a poor wireless state cannot receive control information. If the control information is lost, the terminal cannot know that transmission / reception is possible.
  • the terminal cannot transmit / receive data for a long time until timeout and retransmission of the control information is performed. If the probability that the control information is lost is constant, the probability that a delay due to the overlap between the loss of the control information and the transmission time occurs decreases as the voice transmission interval increases. Therefore, when the smartphone 100 is in an environment where the radio wave condition is poor, the transmission interval of voice packets is increased.
  • the optimum packet transmission interval for each value of MCS or SINR is stored in the parameter storage unit 13 as a parameter based on verification performed in advance, and transmission is performed based on the current MCS or SINR. The interval may be controlled. At this time, the latest measured value may be used for MCS and SINR, or a value smoothed using a past measured value may be used.
  • FIG. 7 shows an example of information stored in the parameter storage unit 13.
  • the transmission interval of voice packets is stored corresponding to the value of MCS.
  • the entry in the first row stores that if the MCS value is 20 or more, the voice packet transmission interval should be 10 ms.
  • the entry in the fourth row stores that the voice packet transmission interval should be 80 ms if the MCS value is 4 or less.
  • FIG. 8 shows another example of information stored in the parameter storage unit 13.
  • the voice packet transmission interval is stored in correspondence with the SINR value.
  • the entry in the first row stores that the voice packet transmission interval should be 10 ms if the SINR value is 10 dB or more.
  • the entry in the fourth row stores that the voice packet transmission interval should be 80 ms if the SINR value is 0 dB or less.
  • the size of the voice packet that is transmitted per unit time is controlled so that the number of resource blocks used per unit time is below a certain level. Good.
  • the number of resource blocks per unit time need not be constant.
  • the occurrence probability of transmission error may be estimated from MCS and SINR, and the number of resource blocks per unit time may be controlled so that the probability that a transmission error continues for a certain number of times or less is constant. At this time, the number of resource blocks per unit time may be determined in consideration of past transmission errors and the number of retransmissions.
  • the MCS control is not in time, the transmission error rate increases, and the delay may increase. Therefore, in an environment in which the radio wave environment is fluctuating significantly, the probability that the timing at which the radio wave environment has deteriorated rapidly matches the packet transmission timing can be lowered by widening the transmission interval.
  • the dispersion of SINR within a certain past period can be used.
  • FIG. 9 shows still another example of information stored in the parameter storage unit 13.
  • voice packet transmission intervals are stored corresponding to the dispersion of SINR.
  • the entry in the first row stores that the voice packet transmission interval should be 10 ms if the SINR variance is less than V1.
  • the entry in the second row stores that the voice packet transmission interval should be 20 ms if the SINR variance is V1 or more and less than V2.
  • the entry in the fourth row stores that the voice packet transmission interval should be 80 ms if the SINR variance is V3 or more.
  • V1, V2, and V3 are preset threshold values.
  • the fluctuation amount of the radio wave environment is evaluated using the SINR variances V1 to V3, and the transmission interval of the voice packet is controlled according to the magnitude of the change amount.
  • the severity of changes in the communication environment may be evaluated based on information other than SINR dispersion.
  • step S801 of FIG. 10 the value of MCS or SINR is calculated, and a transmission interval for suppressing delay due to a transmission error of control information is determined based on the calculated value. Further, in step S802, SINR variance is calculated, and a transmission interval for suppressing a delay due to rapid deterioration of the radio wave environment is determined based on the calculated variance. In step S803, the optimum transmission interval is determined by a procedure such as adopting the larger one of the transmission intervals from the results of S801 and S802. Further, in step S804 in FIG.
  • the optimum number of resource blocks used per unit time is obtained in order to make the delay occurrence probability in a stationary environment below a certain level.
  • the audio bit rate is determined based on the result.
  • G. 711 is 64 kbps;
  • the bit rate is defined for each codec type, such as 729 is 8 kbps. Therefore, the bit rate is controlled by switching the audio codec type.
  • the bit rate may be changed instead of switching the codec.
  • video communication such as videophone and videoconferencing.
  • data input from the data input unit 15 is video input from the camera of the smartphone 100, for example.
  • the data converter 16 converts the video to H.264.
  • the data is encoded by a video codec such as H.264, and the encoded data is transmitted from the communication unit 11 to the PC 200.
  • the data conversion unit 16 controls the size and frame rate of each video frame at the time of encoding based on an instruction from the data determination unit 14.
  • the embodiment is not limited to this.
  • the delay can be suppressed by controlling the time interval of the operation information to be transmitted and the resolution of the position information (coordinates).
  • delay can be suppressed by controlling the data transmission interval and accuracy.
  • FIG. 12 is a block diagram of a communication apparatus 1000 according to the fifth embodiment of this invention.
  • the communication device 1000 has a function of communicating with other communication devices via a relay device (not shown).
  • the communication apparatus 1000 includes a detection unit 1100 and a control unit 1200.
  • the detecting means 1100 has a function of detecting the state of the communication path with the relay device.
  • the detection unit 1100 may have a function of determining the state of the communication channel based on at least one of a modulation scheme, a coding rate, and a signal to interference noise power ratio.
  • the control unit 1200 has a function of controlling the transmission time of data to be transmitted to other communication devices according to the state of the communication path.
  • the control unit 1200 may have a function of controlling the transmission interval of data to be transmitted according to the state of the communication path.
  • the control unit 1200 may have a function of controlling the transmission interval of data to be transmitted according to the fluctuation amount of the communication path state.
  • the control unit 1200 may have a function of controlling the amount of data to be transmitted according to the state of the communication path.
  • the control unit 1200 may have a function of controlling the amount of data to be transmitted so that the communication resource amount used per unit time on the communication path is equal to or less than a specified value.
  • the control unit 1200 may have a function of controlling the data amount by changing the type or bit rate of the audio codec to be used.
  • the control unit 1200 determines that the communication channel state is deteriorated.
  • the system is changed to a highly efficient system, when the coding rate increases, or when the signal-to-interference noise power ratio increases, it may have a function to determine that the communication path state is improved. .
  • control unit 1200 may have a function of controlling the transmission time by changing the packetization period of the voice packet.
  • the control unit 1200 controls at least one of the data transmission interval and the amount of data according to the state of the communication path, and transmits the data transmission interval and data to be transmitted to the own communication device 1000 to other communication devices. It may have a function of performing communication for requesting at least one of the amounts.
  • the function of the detection unit 1100 and the function of the control unit 1200 can be realized by a program executed by a computer constituting the communication apparatus 1000.
  • the program may be recorded on a non-temporary fixed recording medium included in the communication apparatus 1000.
  • a recording medium a semiconductor memory or a fixed magnetic disk device may be used.
  • the detection unit 1100 detects the state of the communication path with the relay apparatus, and the control unit 1200 transmits data to be transmitted to other communication apparatuses according to the state of the communication path. Control the time.
  • the communication apparatus 1000 of this embodiment it is possible to perform communication at a higher bit rate while suppressing a delay due to a transmission error.
  • the reason is that the communication apparatus 1000 controls the transmission time of data to be transmitted to other communication apparatuses according to the state of the communication path.
  • the state of the communication path is bad, it is possible to further suppress the occurrence of transmission errors by waiting for a longer time and starting the next data transmission. Therefore, by shortening the standby time within a range where occurrence of transmission errors can be suppressed, communication at a higher bit rate can be performed while suppressing delay due to transmission errors.
  • the sixth embodiment differs from the third embodiment in the method of determining the transmission interval and the audio codec type.
  • the operation flow of the first communication device 1 of the sixth embodiment is basically the same as that of FIG.
  • the state estimation unit 12 of the first communication device 1 acquires ARQ and HARQ information in addition to MCS and SINR in step S303 of FIG.
  • the delay until the station 301 is reached is calculated. This delay becomes almost zero when no transmission error occurs, and becomes longer according to the number of ARQ and HARQ performed when a transmission error occurs and retransmission by ARQ or HARQ is performed.
  • step S305 the data determination unit 14 predicts the call quality of the counterpart terminal (PC 200 in FIG. 6) when the transmission interval and the voice codec type (bit rate) are changed based on the calculated delay, and the call Choose the combination that gives the highest quality.
  • FIG. 13 is a flowchart for explaining the detailed operation of step S305 of FIG. 3 in the present embodiment.
  • step S3051 the sound interruption occurrence frequency (number of sound interruption occurrences per unit time) at the partner terminal is calculated from the delay of each voice packet calculated in step S303.
  • the sound interruption occurs when the arrival of the packet is delayed, for example, it is determined that the sound interruption has occurred when the delay time of the packet due to retransmission increases more than a certain value in the network between the smartphone 100 and the LTE base station 301. May be.
  • a predicted value of the frequency of occurrence of sound interruption when the voice packet transmission interval and codec type are changed is calculated.
  • the ratio of the sound interruption occurrence frequency to the combination of the transmission interval and the codec type is measured in advance, the current transmission interval, the observed value of the number of sound interruption occurrences for the codec type,
  • the predicted value may be calculated based on the ratio of occurrence frequencies measured in advance.
  • the number of sound interruptions for the codec type c1 is In the case of 10 times per minute, if the codec type is set to c2, it can be predicted that the number of sound interruptions will be 20 times per minute.
  • the frequency of sound interruption may be predicted from the theoretical value of the fluctuation frequency of sound interruption.
  • prediction may be performed using the following two relationships.
  • the first relationship is that when the voice packet transmission interval is multiplied by n, the frequency of sound interruptions becomes 1 / n.
  • the second relationship is that when the size of a voice packet is 1 / n, the occurrence frequency of sound interruption is 1 / n.
  • FIG. 14 is an example of the frequency of occurrence of sound interruption for the transmission interval and codec type predicted by the above method.
  • an estimated value of call quality for each combination of transmission interval and codec type is calculated.
  • ITU-T G. R value calculated by E-model specified in 107 is given.
  • ITU-T is an abbreviation for The International, Telecommunication, Union, Telecommunication, standardization, and sector.
  • E-model is the time (mouth-to-ear delay) until the audio input from one terminal is output from the speaker of the other terminal, codec type, packet loss rate ( This is a method of calculating an R value (numerical value of 0 or more and 100 or less) that is an evaluation value of call quality from a parameter such as a loss).
  • FIG. 15 shows an example of the R value calculated for the sound interruption occurrence frequency of FIG.
  • step S3054 the combination of the transmission interval and codec type with the highest estimated call quality value calculated in step S3053 is selected.
  • the transmission interval is 40 ms and the codec type is G.264. Since the R value in the case of 711 is the maximum (80), this combination is selected.
  • the seventh embodiment is different from the sixth embodiment in that information on packet delay is not acquired from ARQ and HARQ information but is received from the counterpart terminal.
  • the PC 200 in the present embodiment notifies the smartphone 100 that sound interruption due to packet delay has occurred. This notification may be transmitted immediately upon occurrence of sound interruption, or the number of occurrences may be transmitted at regular intervals.
  • RTCP Real-time Transport Control Protocol
  • RFC Request for Comments
  • the state estimation unit 12 analyzes the notification message and calculates the occurrence frequency of sound interruption. Subsequent operations are the same as those in the sixth embodiment.
  • the first communication device 1 determines the transmission interval and codec type with the highest voice call quality based on the information about ARQ and HARQ or the frequency of sound interruption, The communication device 2 is instructed.
  • FIG. 16 is a configuration diagram illustrating a modification of the third and fourth embodiments. In the communication system 30 illustrated in FIG. 16, communication is performed between the two smartphones 101 and 201. In FIG. 16, the smartphone 101 and the smartphone 201 are connected via an LTE base station 301, an LTE core network 302, and an LTE base station 303.
  • each embodiment an example in which the network is LTE has been described. However, each embodiment can also be applied when the network is 3G, WiMAX, Wi-Fi, or the like.
  • a part or all of the above embodiments can be described as in the following supplementary notes, but is not limited thereto.
  • Appendix 1 A communication device that communicates with another communication device via a relay device, Detecting means for detecting a state of a communication path with the relay device; And a control unit that controls a transmission time of data to be transmitted to the other communication device according to a state of the communication path.
  • Appendix 2 The control means controls a transmission interval of the data according to a state of the communication path; The communication apparatus according to attachment 1.
  • the control means controls a transmission interval of the data according to a variation amount of a state of the communication path; The communication apparatus according to appendix 1 or 2.
  • the control means controls the amount of data to be transmitted according to the state of the communication path.
  • the communication apparatus according to any one of appendices 1 to 3.
  • the control means controls the amount of the data so that a communication resource amount used per unit time in the communication path is equal to or less than a specified value.
  • the control means estimates a quality evaluation value when at least one of the transmission time, the transmission interval, and the amount of data of the data transmitted via the communication path is changed, and the quality evaluation value is also obtained.
  • the communication device according to any one of appendices 1 to 5, which controls at least one of the transmission time, the transmission interval, and the amount of data.
  • the control means predicts a sound interruption occurrence frequency of a voice call when at least one of the transmission time, the transmission interval, and the data amount of the data is changed, and the quality is calculated using the sound interruption occurrence frequency.
  • [Appendix 8] The communication apparatus according to appendix 7, wherein the control means predicts the sound interruption occurrence frequency when the transmission time, the transmission interval, and the amount of data of the data are changed based on a past sound interruption occurrence frequency. .
  • Appendix 9 The communication device according to any one of appendices 6 to 8, wherein the control unit selects the transmission interval and the data amount at which the quality evaluation value is highest.
  • the detection means determines the state of the communication path based on at least one of a modulation scheme, a coding rate, and a signal-to-interference noise power ratio.
  • the communication device according to any one of appendices 1 to 9.
  • the control means determines that the state of the communication channel is deteriorated when the modulation method is changed to a low-efficiency method, when the coding rate decreases, or when the signal-to-interference noise power ratio decreases.
  • the modulation scheme is changed to a high-efficiency scheme, when the coding rate is increased, when the signal-to-interference noise power ratio is increased, it is determined that the communication path state is improved.
  • the communication apparatus according to attachment 10.
  • the data is a voice packet;
  • the control means controls a transmission time by changing a packetization period of the voice packet;
  • the communication device according to any one of appendices 1 to 11.
  • the control means controls the data amount by changing a voice codec type or a bit rate to be used.
  • the communication device according to any one of appendices 4 to 11.
  • the control means controls at least one of the data transmission interval and the amount of data according to the state of the communication path, and controls the data transmission interval and the data transmission rate with respect to the other communication device.
  • the communication apparatus according to appendix 1, which performs communication for requesting at least one of the quantities.
  • a communication system in which a first communication device and a second communication device communicate via a relay device The first communication device is: Detecting means for detecting a state of a communication path with the relay device; Control means for controlling a transmission time of data to be transmitted to the second communication device according to a state of the communication path; A communication system.
  • the control means of the first communication device controls a transmission interval of the data according to a state of the communication path; The communication system according to attachment 15.
  • the control means of the first communication device controls a transmission interval of the data according to a fluctuation amount of the state of the communication path; The communication system according to appendix 15 or 16.
  • the control means of the first communication device controls the amount of data to be transmitted according to a state of the communication path; The communication system according to any one of supplementary notes 15 to 17.
  • the control means of the first communication device controls the amount of the data so that a communication resource amount used per unit time in the communication path is equal to or less than a specified value.
  • the control means estimates a quality evaluation value when at least one of the transmission time, the transmission interval, and the amount of data of the data transmitted via the communication path is changed, and the quality evaluation value is also obtained.
  • the communication system according to any one of supplementary notes 15 to 19, which controls at least one of the transmission time, the transmission interval, and the amount of data.
  • the control means predicts a sound interruption occurrence frequency of a voice call when at least one of the transmission time, the transmission interval, and the data amount of the data is changed, and the quality is calculated using the sound interruption occurrence frequency.
  • [Appendix 22] The communication system according to appendix 21, wherein the control means predicts the sound interruption occurrence frequency when the transmission time of the data, the transmission interval, and the amount of data are changed based on a past sound interruption occurrence frequency. .
  • the detection means of the first communication device determines the state of the communication path based on at least one of a modulation scheme, a coding rate, and a signal-to-interference noise power ratio; The communication system according to any one of appendices 15 to 23.
  • the control means of the first communication device is configured to change the communication path when the modulation scheme is changed to a low-efficiency scheme, when the coding rate decreases, or when the signal-to-interference noise power ratio decreases. If the modulation method is changed to a high-efficiency method, the coding rate increases, or the signal-to-interference noise power ratio increases, the communication channel state is good. To determine The communication system according to attachment 24.
  • the data is a voice packet;
  • the control means of the first communication device controls a transmission time by changing a packetization period of the voice packet;
  • the communication system according to any one of appendices 15 to 25.
  • the control means of the first communication device controls the amount of data by changing a voice codec type or a bit rate to be used;
  • the communication system according to any one of appendices 18 to 25.
  • the control means of the first communication device controls at least one of the data transmission interval and the amount of data according to the state of the communication path, and controls the data with respect to the other communication device. Communication for requesting at least one of the transmission interval and the amount of data, The communication system according to attachment 15.
  • Appendix 29 A communication control method executed by a communication device that communicates with another communication device via a relay device, Detecting the state of the communication path with the relay device, Controlling the transmission time of data to be transmitted to the other communication device according to the state of the communication path; Communication control method.
  • Appendix 30 A computer that communicates with a communication device via a relay device; Detecting means for detecting a state of a communication path with the relay device; Control means for controlling a transmission time of data to be transmitted to the other communication device according to the state of the communication path; Program to function as.
  • the present invention can be used for real-time services such as voice calls, videophones, games, and thin clients via mobile networks such as LTE.

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Abstract

　伝送エラーによって発生する遅延を抑えつつより高いビットレートで通信を行うという課題を解決するために、通信装置は検出手段と制御手段とを有し、中継装置を介して他の通信装置と通信し、検出手段は中継装置との間の通信路の状態を検出し、制御手段は通信路の状態に応じて他の通信装置へ送信するデータの送信時刻を制御する。

Description

通信装置
　本発明は、通信装置、通信制御方法、通信システム、およびプログラムの作用により他の通信装置と通信する通信装置に関する。
　信頼性の高いデータ通信を実現するために、伝送エラー発生時に再送を行う通信装置や通信システムが提案され、あるいは実用化されている。
　例えば、無線通信装置においてＴＣＰ（Transmission Control Protocol）がパケット送信時にタイマを動作させ、ＡＣＫ（Acknowledgement）信号を含むパケットをタイムアウト値までに受信しない場合には送信パケットが損失したと判定し、再送動作を行うことが、本発明に関連する第１の関連技術として提案されている（例えば特許文献１参照）。また、この第１の関連技術では、通信装置から他の通信装置へ送信したパケットに対するＡＣＫ信号を含む受信パケットが早期に受信された場合、予め規定したＲＴＴ（Round Trip Time）になるように遅延してＴＣＰに出力される。これにより、ＴＣＰにおける再送機能の動作が抑制されるため、再送パケットの発生も抑制される。
　また、通信装置間を接続する複数の通信経路のそれぞれの経路においてデータロスが生じた場合に、それぞれの経路における通信プロトコルによりデータの再送を行うことが、本発明に関連する第２の関連技術として提案されている（例えば特許文献２参照）。この第２の関連技術では、通信装置はデータ送受信時のデータロス発生状態からデータロス発生確率を算出すると共に、通信先が算出したデータロス発生確率を取得する。そして、通信装置は、データロス発生確率が所定の値を超えた場合に、データロス発生確率の増加に応じて１回のデータ送信あたりのデータサイズを縮小する制御を行う。
　また、本発明に関連する第３の関連技術として、無線インタフェースを介したＶｏＩＰ（Voice over Internet Protocol）通信において、無線状態をもとに決定される変調方式および符号化率（ＭＣＳ、Modulation and Coding Scheme）に合わせてＶｏＩＰ音声のビットレートを制御する技術がある（例えば特許文献３参照）。
特開平１１－２２０５１２号公報 国際公開第２０１１／０３７２４５号 特表２００８－５４３１６８号公報
　携帯電話向けの通信規格であるＬＴＥ（Long Term Evolution）では、基地局と端末との間の無線状態に応じてＭＣＳが制御される。無線状態がよい場合には符号化効率の高い変調方式を使用して冗長データを減らすことで、高い通信スループットが実現される。一方で無線状態が悪い場合には、伝送エラーの発生しにくい符号化効率の低い変調方式を使用して冗長データを増やすことで、スループットは下がるものの通信の継続を可能にする。ＬＴＥでは、通信スループットを最大化するために、ある程度の割合で伝送エラーが発生するようにＭＣＳが制御される。そして、伝送エラー発生時にはＡＲＱ（Automatic Repeat reQuest）やＨＡＲＱ（Hybrid ARQ）と呼ばれる再送を行うことでエラー回復が行われる。しかしながら、伝送エラーが発生して再送を行うと通信遅延が増加するため、ＶｏＩＰ等のリアルタイム通信ではユーザの体感品質が低下する。特に、伝送エラーが連続して発生した場合には、当該データの遅延が突発的に増加するため、音切れが発生し、ユーザの体感品質が大幅に低下する。そのため、伝送エラーをなるべく発生させないことが重要である。伝送エラーの発生率はＭＣＳが同一であっても基地局や端末の設定、無線状態の変動の大きさなどによって大きく異なる。このため、上記第３の関連技術のようなＭＣＳに合わせてビットレートを制御する方法では、伝送エラーによって発生する遅延を抑制できない。
　上記のような問題は、ＬＴＥに限られたものではなく、３Ｇ（3rd Generation）、ＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）、Ｗｉ－Ｆｉ（Wireless Fidelity）など多くの無線通信システムでも発生する。上記第２の関連技術を用いてデータロス発生確率の増加に応じて１回のデータ送信あたりのデータサイズを縮小しても、直ちに次回のデータ送信が開始される場合には、１回のデータ送信あたりのデータサイズが大きい場合と比較して伝送エラーに遭遇する確率は変わらない。
［発明の目的］
　本発明の目的は、上述した課題、すなわち、伝送エラーによって発生する遅延を抑えつつより高いビットレートで通信を行うことは困難である、という課題を解決する通信装置を提供することである。
　本発明の第１の観点に係る通信装置は、
　中継装置を介して他の通信装置と通信する通信装置であって、
　上記中継装置との間の通信路の状態を検出する検出手段と、
　上記通信路の状態に応じて上記他の通信装置へ送信するデータの送信時刻を制御する制御手段と
を有する。
　また本発明の第２の観点に係る通信制御方法は、中継装置を介して他の通信装置と通信する通信装置が実行する通信制御方法であって、上記中継装置との間の通信路の状態を検出し、上記通信路の状態に応じて上記他の通信装置へ送信するデータの送信時刻を制御する。
　また本発明の第３の観点に係るプログラムは、中継装置を介して他の通信装置と通信するコンピュータを、上記中継装置との間の通信路の状態を検出する検出手段と、上記通信路の状態に応じて上記他の通信装置へ送信するデータの送信時刻を制御する制御手段として機能させる。
　また本発明の第４の観点に係る通信システムは、第１の通信装置と第２の通信装置とが中継装置を介して通信する通信システムであって、上記第１の通信装置は、上記中継装置との間の通信路の状態を検出する検出手段と、上記通信路の状態に応じて上記第２の通信装置へ送信するデータの送信時刻を制御する制御手段とを有する。
　本発明は上述した構成を有するため、伝送エラーを抑えつつより高いビットレートで通信を行うことが可能になる。
本発明の第１の実施の形態の通信システムの構成図である。 本発明の第１の実施の形態の第１の通信装置の構成図である。 本発明の第１の実施の形態の第１の通信装置の動作を表すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態の第１の通信装置の構成図である。 本発明の第２の実施の形態の第１の通信装置の動作を表すフローチャートである。 本発明の第３、第４の実施の形態の通信システムの構成図である。 本発明の第１の通信装置のパラメータ記憶部に記憶されているテーブルの一例である。 本発明の第１の通信装置のパラメータ記憶部に記憶されているテーブルの他の例である。 本発明の第１の通信装置のパラメータ記憶部に記憶されているテーブルのさらに他の例である。 本発明の第３の実施形態の第１の通信装置のデータ決定部の動作を表す第１のフローチャートである。 本発明の第３の実施形態の第１の通信装置のデータ決定部の動作を表す第２のフローチャートである。
本発明の第５の実施の形態の通信装置の構成図である。 本発明の第６の実施の形態における、ステップＳ３０５の詳細な動作を説明するフローチャートである。 本発明の第６の実施の形態における、予測した送信間隔とコーデック種別に対する音切れの発生頻度の一例である。 本発明の第６の実施の形態における、Ｒ値の算出例である。 本発明の第３の実施の形態と第４の実施の形態との変形例を説明する構成図である。
　次に、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。
［第１の実施の形態］
　図１は本発明の第１の実施の形態の通信システム１０の構成図である。通信システム１０は、第１の通信装置１と、第２の通信装置２と、中継装置３とから構成される。第１の通信装置１と第２の通信装置２とは、中継装置３を介して接続されている。図１では中継装置３は１台のみ記載されているが、第１の通信装置１と第２の通信装置２との間に複数の中継装置３が存在してもよい。第１の通信装置１と中継装置３との間は、信号強度等に応じて変調方式と符号化率とのいずれか一方または両方が制御されるネットワークで接続される。
　図２は第１の通信装置１の構成図である。第１の通信装置１は、通信部１１と、状態推定部１２と、パラメータ記憶部１３と、データ決定部１４と、データ入力部１５と、データ変換部１６と、を備える。通信部１１は、中継装置３との間で通信を行う。状態推定部１２は、通信部１１から情報を取得して中継装置３との間の通信状態を推定する。パラメータ記憶部１３は、所定の設定値（パラメータ）を記憶する。データ決定部１４は、状態推定部１２の出力とパラメータ記憶部１３に記憶されるパラメータとをもとに、送受信するデータのサイズと時刻とを決定する。データ入力部１５には、送信されるデータが入力される。データ変換部１６は、データ入力部１５から入力されたデータのサイズをデータ決定部１４の指示に基づいて変換し、変換されたデータを指示された時刻に通信部１１に送出する。
［動作の説明］
　図３は、本発明の第１の実施の形態における第１の通信装置１の動作を説明するフローチャートである。第１の通信装置１は、動作開始時にパラメータ記憶部１３に対してデータサイズと時刻との決定に必要なパラメータを保存し（ステップＳ３０１）、通信を開始する（ステップＳ３０２）。
　状態推定部１２は、第１の通信装置１と中継装置３との間のネットワークから取得可能な情報を通信部１１から取得し（ステップＳ３０３）、取得した情報から当該ネットワークの状態を推定する（ステップＳ３０４）。ネットワークから取得可能な情報自体が当該ネットワークの状態を表している場合、ステップＳ３０４を省略してよい。次に、データ決定部１４は、状態推定部１２で取得及び推定したネットワークに関する情報を元に、送信するデータの遅延を抑制するためのデータサイズと送信時刻とを決定し、決定した内容をデータ変換部１６に指示する（ステップＳ３０５）。第１の通信装置１は、上記処理を一定間隔あるいは状態変動等をトリガとして実行する。
　また、第１の通信装置１は、送信するデータがデータ入力部１５から入力されると（ステップＳ３０７）、そのデータをデータ変換部１６に送る。そして、データ変換部１６は、データ決定部１４から指示されたサイズになるようにデータ入力部１５から受け取ったデータを変換する（ステップＳ３０８）。データ変換部１６は、変換されたデータをデータ決定部１４から指示された時刻に通信部１１に送り、通信部１１から送信する（ステップＳ３０９）。第１の通信装置１は、通信が終了するまで上記処理を実行する（Ｓ３０６及びＳ３１０）。
　次に、本実施の形態の効果について説明する。本実施の形態では、データ決定部１４が、状態推定部１２から取得した情報とパラメータ記憶部１３に記憶したパラメータとをもとに送信データのデータサイズと送信時刻とを決定する。その結果、伝送エラーの発生を抑制しつつより高いビットレートで通信することができる。また、本実施の形態では、再送による遅延を抑制し、低遅延な通信が可能である。
［第２の実施の形態］
　次に、本発明の第２の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
　図４は、第２の実施の形態の第１の通信装置１の構成図である。本実施の形態の第１の通信装置１では、データ決定部１４と通信部１１とが互いに接続されており、データ決定部１４が通信部１１を介して第２の通信装置２に対して、データサイズおよび送信時刻を指示する点が第１の実施の形態と異なる。すなわち、本実施の形態では、第１の通信装置１が送信するデータだけでなく、第１の通信装置１が第２の通信装置２から受信するデータに関しても、第１の通信装置１がサイズと送信時刻とを制御する。
　図５は本実施の形態の第１の通信装置１の動作を説明するフローチャートである。本実施の形態では、情報取得（ステップＳ３０３）、状態推定（ステップＳ３０４）、データサイズ及び送信時刻の決定（ステップＳ３０５）に続いて、ステップＳ１００１を備える点が第１の実施の形態と異なる。ステップＳ１００１では、第１の通信装置１から送信する上り方向だけでなく、第２の通信装置２が送信したデータを受信する下り方向についても上り方向と同様の処理が行われ、第２の通信装置２に対してデータサイズと送信時刻とが指示される。なお、第２の通信装置２は、図２のデータ入力部１５、データ変換部１６、通信部１１に相当する部分を有しており、第１の通信装置１から指示されたデータサイズと送信時刻とに従って、第２の通信装置２のデータ変換部１６が第２の通信装置２のデータ入力部１５から入力されたデータのサイズと送信時刻とを制御する。
　次に、本実施の形態の効果について説明する。本実施の形態では、データサイズと送信時刻とを第１の通信装置１から第２の通信装置２に指示することで、第１の通信装置１が受信するデータの遅延も抑制することが可能である。
［第３の実施の形態］
　第３の実施の形態では第１の実施の形態をより具体化している。
　図６は、第３の実施の形態の通信システム２０の構成図である。
　通信システム２０に含まれる第１の通信装置１はスマートフォン１００であり、第２の通信装置２はパーソナルコンピュータ（ＰＣ）２００である。第１の実施形態における中継装置３は、ＬＴＥの基地局装置であるｅＮｏｄｅＢ（Evolved Node B）３０１およびコア網であるＥＰＣ（Evolved Packet Core）３０２から構成される。スマートフォン１００とＬＴＥ基地局３０１とは３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）で規定されたＬＴＥの方式に基づいて通信を行う。また、ＬＴＥコア網３０２とＰＣ２００は、インターネットおよびＬＡＮ（Local Area Network）で接続されている。
　スマートフォン１００の通信部１１は、ＬＴＥ通信用デバイスおよびデバイスドライバ等で構成される。スマートフォン１００において、状態推定部１２とデータ決定部１４とデータ変換部１６とはＣＰＵおよびその上で実行されるプログラムによって構成される。パラメータ記憶部１３はスマートフォン１００のメインメモリ上に確保された記憶領域である。また、データ入力部１５は、スマートフォンに搭載されたマイク、カメラ、ボタン、タッチパネル等の入力デバイスである。データ入力部１５は、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機、加速度センサ、温度センサ等のセンサデバイスであってもよい。
　ＰＣ２００は、一般的なパーソナルコンピュータであり、キーボード、マウス、マイク、カメラ等の入力デバイスを持つ。ＰＣ２００は、任意のアプリケーションプログラムを実行可能であり、ネットワークインタフェースを介してネットワークに接続可能である。
　まず、スマートフォン１００とＰＣ２００の間の音声通話について考える。この場合、スマートフォン１００のデータ入力部１５はマイクである。データ入力部１５から入力された音声は、データ変換部１６でＧ．７１１、ＡＭＲ（Adaptive Multi-Rate）等の音声コーデックでエンコードされる。エンコードされた音声データは、ＲＴＰ（Real-time Transport Protocol）、ＵＤＰ（User Datagram Protocol）等のヘッダが付加されて通信部１１から送信される。通信部１１から送信された音声パケットは、ＬＴＥ基地局３０１とＬＴＥコア網３０２を介してＰＣ２００に到着する。到着した音声パケットは、ＰＣ２００上で実行されるアプリケーションプログラムでデコードされ、スピーカーから出力される。同様に、ＰＣ２００のマイクから入力された音声は、エンコードされてスマートフォン１００に送信され、スマートフォンの通信部１１で受信された後、デコードされて再生される（図示せず）。
　音声パケットの通信が開始されると、状態推定部１２は、通信部１１から無線ネットワークの情報を取得する。取得される情報は、例えば、現在使用しているＭＣＳの種類、ＳＩＮＲ（Signal-to-Interference and Noise power Ratio）、再送発生回数などである。ＳＩＮＲは、電波状態の良否を表すパラメータである。情報推定部１２における情報の取得手順は、定期的に取得するポーリング方式でもよく、情報の変化時に通信部１１から通知されるコールバック方式でもよい。
　データ決定部１４は、状態推定部１２で取得した情報とパラメータ記憶部１３に記憶したパラメータとをもとに、以下の手順で最適なデータサイズと送信時刻とを決定する。
　ＬＴＥで遅延が増加する主な原因は、制御情報の伝送エラーとユーザデータ（本実施形態の場合には音声パケット）の伝送エラーとである。
　制御情報の伝送エラーは、基地局から端末へリソース割り当て情報を通知するためのメッセージのエラーによって発生する。ＬＴＥでは、基地局が無線リソースを管理する。基地局は、１ミリ秒ごとにどのリソースをどの端末に割り当てるかを決定し、決定した割り当てを制御情報として端末に通知する。この制御情報は、配下の全端末に一括して送信される。このため、基地局からの距離が遠く無線状態の悪い端末でも制御情報を受信できるように、基地局は符号化効率の低い変調方式を使用する。その結果、制御情報には多くの冗長データが付加されて送信される。しかし、それでも、無線状態の悪い端末は端末が制御情報を受信できない場合もある。制御情報がロスすると端末は送受信可能であることを知ることができないため、タイムアウトして制御情報の再送が行われるまでの長い時間、端末はデータを送受信できない。この制御情報がロスする確率を一定とすると、音声の送信間隔を大きくするほど、制御情報のロスと送信時刻との重複による遅延が発生する確率が低下する。そこで、スマートフォン１００が電波状態の悪い環境にある場合には、音声パケットの送信間隔が拡大される。送信間隔の制御手順として、事前に実施した検証にもとづいてＭＣＳまたはＳＩＮＲのそれぞれの値に対する最適なパケット送信間隔をパラメータとしてパラメータ記憶部１３に記憶させておき、現在のＭＣＳやＳＩＮＲに基づいて送信間隔を制御してもよい。このとき、ＭＣＳやＳＩＮＲは最新の測定値を使ってもよいし、過去の測定値を用いて平滑化した値を使用してもよい。
　図７はパラメータ記憶部１３に記憶される情報の例を示す。図７の例では、ＭＣＳの値に対応して音声パケットの送信間隔が記憶されている。例えば、１行目のエントリには、ＭＣＳの値が２０以上であれば、音声パケットの送信間隔は１０ｍｓとすべきことが記憶されている。また、４行目のエントリには、ＭＣＳの値が４以下であれば、音声パケットの送信間隔は８０ｍｓとすべきことが記憶されている。
　図８はパラメータ記憶部１３に記憶される情報の他の例を示す。図８の例では、ＳＩＮＲ値に対応して音声パケットの送信間隔が記憶されている。例えば、１行目のエントリには、ＳＩＮＲの値が１０ｄＢ以上であれば、音声パケットの送信間隔は１０ｍｓとすべきことが記憶されている。また、４行目のエントリには、ＳＩＮＲの値が０ｄＢ以下であれば、音声パケットの送信間隔は８０ｍｓとすべきことが記憶されている。
　一方、ユーザデータの伝送エラーは定常的に発生するが、通常は１回程度の再送（ＨＡＲＱ）で回復可能であるため、遅延時間の増加は数ミリ秒程度である。しかし、ＭＣＳが小さい（すなわち、符号化効率が低い）環境で大量のデータを送信すると、使用する無線リソース（「リソースブロック」と呼ばれる）の数が増加する。その結果、伝送エラーが発生しやすくなり、伝送エラーが連続的に発生して遅延が大きくなる。従って、ＭＣＳまたはＳＩＮＲに応じて音声パケットのサイズ（音声品質）を制御し、連続した伝送エラーの発生確率を下げることが重要である。そこで、ＭＣＳの値から１つのリソースブロックで送信可能なデータ量を算出し、単位時間あたりに使用するリソースブロック数が一定以下になるように単位時間に送信する音声パケットのサイズを制御してもよい。単位時間あたりのリソースブロック数は一定である必要はない。例えば、ＭＣＳとＳＩＮＲとから伝送エラーの発生確率を推定し、伝送エラーがある回数以上連続する確率が一定以下になるように単位時間あたりのリソースブロック数を制御してもよい。このとき、過去の伝送エラーおよび再送の回数を考慮して単位時間あたりのリソースブロック数を決定してもよい。
　また、制御情報およびユーザデータともに、電波環境（すなわち、通信環境）が急激に悪化した場合にはＭＣＳの制御が間に合わずに伝送エラーの発生率が上昇し、遅延が増加する場合もある。そのため、電波環境の変動が激しい環境では送信間隔を広げることで、電波環境が急激に悪化したタイミングとパケット送信タイミングとが一致する確率を下げることができる。通信環境の変動の激しさを表す指標としては、例えば過去一定期間内におけるＳＩＮＲの分散を使用することができる。
　図９はパラメータ記憶部１３に記憶される情報のさらに他の例を示す。図９の例では、ＳＩＮＲの分散に対応して音声パケットの送信間隔が記憶される。例えば、１行目のエントリには、ＳＩＮＲの分散がＶ１未満であれば、音声パケットの送信間隔は１０ｍｓとすべきことが記憶されている。また、２行目のエントリには、ＳＩＮＲの分散がＶ１以上Ｖ２未満であれば、音声パケットの送信間隔は２０ｍｓとすべきことが記憶されている。さらに、４行目のエントリには、ＳＩＮＲの分散がＶ３以上であれば、音声パケットの送信間隔は８０ｍｓとすべきことが記憶されている。ここで、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３は予め設定された閾値である。
　図９を用いた例では、ＳＩＮＲの分散Ｖ１～Ｖ３を用いて電波環境の変動量を評価し、変化量の大きさに応じて音声パケットの送信間隔を制御した。しかし、ＳＩＮＲの分散以外の情報によって通信環境の変動の激しさを評価してもよい。
　図１０及び図１１は、それぞれ、第３の実施形態におけるデータ決定部１４の動作を表す第１及び第２のフローチャートである。図１０のステップＳ８０１では、ＭＣＳまたはＳＩＮＲの値が算出され、算出された値に基づいて制御情報の伝送エラーによる遅延を抑制するための送信間隔が決定される。また、ステップＳ８０２では、ＳＩＮＲの分散が算出され、算出された分散に基づいて電波環境の急激な悪化による遅延を抑制するための送信間隔が決定される。ステップＳ８０３では、Ｓ８０１とＳ８０２との結果のうち、送信間隔の大きい方を採用する等の手順により、最適な送信間隔が決定される。また、図１１のステップＳ８０４では、定常的な環境での遅延発生確率を一定以下にするため、単位時間あたりに使用される最適なリソースブロック数が求められる。ステップＳ８０５では、その結果をもとに音声ビットレートが決定される。多くの音声コーデックでは、Ｇ．７１１が６４ｋｂｐｓ、Ｇ．７２９が８ｋｂｐｓといったように、コーデック種別ごとにビットレートが規定されている。そのため、音声コーデック種別を切り替えることで、ビットレートが制御される。ＡＭＲのようにビットレートが可変のコーデックでは、コーデックを切り換えるのではなく、ビットレートを変更すればよい。
　このようにすることで、大きな遅延を発生させることなく、できる限り高いビットレートでの音声通話が可能になる。
　次に、テレビ電話やテレビ会議等の映像通信を実施することを考える。映像通信の場合、データ入力部１５から入力されるデータは、例えば、スマートフォン１００のカメラから入力される映像である。データ変換部１６は、映像をＨ．２６４等の映像コーデックでエンコードし、エンコードされたデータを通信部１１からＰＣ２００へ送信する。データ変換部１６は、データ決定部１４からの指示に基づいて、エンコード時に各映像フレームのサイズとフレームレートを制御する。
　本実施の形態では、音声通信と映像通信との場合を記載した。しかし、実施形態はこれに限定されない。例えば、タッチパネルから入力された操作情報を送信する場合には、送信する操作情報の時間間隔や位置情報（座標）の分解能を制御することで、遅延を抑制することが可能である。同様に、センサ情報の通信の場合にも、データの送信間隔や精度を制御することで、遅延の抑制が可能である。
［第４の実施の形態］
　第４の実施の形態では、第２の実施の形態をより具体化している。
　第４の実施の形態の通信システムも、第３の実施の形態と同様に図６に示した構成を備える。本実施の形態の状態推定部１２は、ＬＴＥ基地局３０１からスマートフォン１００への下り方向の通信についても第３の実施形態と同様に状態の取得と推定を行い、データ決定部１４も同様に下り方向のデータサイズと時刻とを決定する。次に、データ決定部１４は、通信部１１を介してＰＣ２００に対して決定した内容を指示する。ＰＣ２００は、指示に基づいて音声パケットのビットレートと送信時刻とを制御することで、遅延のない通信を可能にする。
［第５の実施の形態］
　図１２は本発明の第５の実施の形態の通信装置１０００のブロック図である。この通信装置１０００は、図示しない中継装置を介して他の通信装置と通信する機能を有する。通信装置１０００は、検出手段１１００と制御手段１２００とを有する。
　検出手段１１００は、中継装置との間の通信路の状態を検出する機能を有する。検出手段１１００は、通信路の状態を、変調方式、符号化率、信号対干渉雑音電力比の少なくとも一つをもとに判定する機能を有していてよい。
　制御手段１２００は、通信路の状態に応じて他の通信装置へ送信するデータの送信時刻を制御する機能を有する。制御手段１２００は、通信路の状態に応じて送信するデータの送信間隔を制御する機能を有してもよい。制御手段１２００は、通信路の状態の変動量に応じて送信するデータの送信間隔を制御する機能を有してもよい。制御手段１２００は、通信路の状態に応じて送信するデータの量を制御する機能を有してもよい。制御手段１２００は、通信路で単位時間あたりに使用する通信リソース量が規定値以下になるように送信するデータの量を制御する機能を有してもよい。制御手段１２００は、使用する音声コーデック種別またはビットレートを変更することでデータ量を制御する機能を有してもよい。
　制御手段１２００は、変調方式が効率の低い方式に変更された場合、符号化率が低下した場合、あるいは信号対干渉雑音電力比が低下した場合には通信路の状態の悪化と判定し、変調方式が効率の高い方式に変更された場合、符号化率が上昇した場合、あるいは信号対干渉雑音電力比が上昇した場合には通信路の状態の良化と判定する機能を有していてよい。
　データが音声パケットである場合には、制御手段１２００は、音声パケットのパケット化周期を変更することで送信時刻を制御する機能を有してもよい。
　制御手段１２００は、通信路の状態に応じてデータの送信間隔とデータの量の少なくとも一方を制御し、且つ、他の通信装置に対して、自通信装置１０００に送信するデータの送信間隔とデータの量の少なくとも一方をリクエストするための通信を行う機能を有してもよい。
　検出手段１１００の機能と制御手段１２００の機能とは、通信装置１０００を構成するコンピュータで実行されるプログラムによって実現することができる。プログラムは、通信装置１０００が備える、一時的でない固定された記録媒体に記録されてもよい。記録媒体として、半導体メモリや固定磁気ディスク装置が用いられてもよい。
　このように構成された通信装置１０００は、検出手段１１００が中継装置との間の通信路の状態を検出し、制御手段１２００が通信路の状態に応じて他の通信装置へ送信するデータの送信時刻を制御する。
　本実施形態の通信装置１０００によれば、伝送エラーによる遅延を抑えつつより高いビットレートで通信することが可能になる。その理由は、通信装置１０００は、通信路の状態に応じて他の通信装置へ送信するデータの送信時刻を制御するからである。一般的に、通信路の状態が悪い場合、より長い時間待機して次回のデータ送信を開始することにより、伝送エラーの発生をより抑えることができる。従って、伝送エラーの発生を抑えることができる範囲で待機時間を短くすることにより、伝送エラーによる遅延を抑えつつ、より高いビットレートで通信できるようになる。
［第６の実施形態］
　第６の実施形態は、送信間隔および音声コーデック種別の決定方法が第３の実施形態と異なる。第６の実施形態の第１の通信装置１の動作フローは、基本的に図３と同様である。本実施の形態では、第１の通信装置１の状態推定部１２は、図３のステップＳ３０３において、ＭＣＳやＳＩＮＲに加えて、ＡＲＱやＨＡＲＱの情報を取得し、送信した各音声パケットがＬＴＥ基地局３０１に到達するまでの遅延を算出する。この遅延は、伝送エラーが発生しない場合にはほぼ０となり、伝送エラーが発生しＡＲＱやＨＡＲＱによる再送が行われた場合には、実施されたＡＲＱやＨＡＲＱの回数に応じて長くなる。
　次にステップＳ３０５においてデータ決定部１４は、算出した遅延をもとに送信間隔と音声コーデック種別（ビットレート）を変化させた場合の相手端末（図６におけるＰＣ２００）の通話品質を予測し、通話品質が最も高くなる組み合わせを選択する。
　図１３は、本実施の形態における、図３のステップＳ３０５の詳細な動作を説明するフローチャートである。まず、ステップＳ３０５１において、ステップＳ３０３で算出した各音声パケットの遅延から相手端末での音切れ発生頻度（単位時間あたりの音切れ発生回数）が算出される。
　音切れはパケットの到着が遅延した場合に発生するため、例えば、スマートフォン１００とＬＴＥ基地局３０１の間のネットワークで再送によるパケットの遅延時間が一定以上に増加した場合に音切れが発生したと判定してもよい。
　次に、ステップＳ３０５２において、音声パケットの送信間隔とコーデック種別を変更した場合の音切れ発生頻度の予測値が算出される。予測値の算出方法の一例としては、事前に送信間隔とコーデック種別の組み合わせに対する音切れ発生頻度の比を計測しておき、現在の送信間隔と、コーデック種別に対する音切れ発生回数の観測値と、事前に計測した発生頻度の比と、をもとに予測値を算出してもよい。
　例えば、パケット送信間隔を２０ｍｓとしたときのコーデック種別ｃ１とコーデック種別ｃ２の音切れ発生回数の比が１：２であることが事前に観測されていた場合、コーデック種別ｃ１での音切れ回数が毎分１０回であった場合には、コーデック種別をｃ２にすると音切れ回数が毎分２０回になると予測できる。
　あるいは、音切れの発生頻度変動の理論値から、音切れの発生頻度を予測してもよい。一例として、以下の２つの関係を用いて予測してもよい。第１の関係は、音声パケットの送信間隔をｎ倍にすると、音切れの発生頻度は１／ｎになることである。第２の関係は、音声パケットのサイズを１／ｎにすると、音切れの発生頻度は１／ｎになることである。図１４は、上記の方法で予測した送信間隔とコーデック種別に対する音切れの発生頻度の一例である。
　次に、ステップＳ３０５３において、各送信間隔とコーデック種別の組み合わせに対する通話品質の推定値が算出される。通話品質の推定値の一例として、ＩＴＵ－Ｔ　Ｇ．１０７で規定されたＥ－ｍｏｄｅｌで算出されるＲ値が挙げられる。ＩＴＵ－Ｔは、The International Telecommunication Union Telecommunication standardization sectorの略である。Ｅ－ｍｏｄｅｌは、一方の端末で入力された音声がもう一方の端末のスピーカーから出力されるまでの時間（mouth-to-ear delay）や、コーデック種別、パケットロス率（遅延による音切れはパケットロスとして扱われる）等のパラメータから、通話品質の評価値であるＲ値（０以上１００以下の数値）を算出する手法である。図１５は、図１４の音切れ発生頻度に対して算出されたＲ値の例を示す。
　最後に、ステップＳ３０５４において、ステップＳ３０５３で算出した通話品質の推定値が最高となる送信間隔とコーデック種別の組み合わせが選択される。図１５の例では、送信間隔を４０ｍｓとし、コーデック種別をＧ．７１１とした場合のＲ値が最大（８０）となるため、この組み合わせが選択される。
　次に本実施の形態の効果について説明する。本実施の形態では、音切れによる通話品質劣化を考慮して音声パケットの送信間隔とコーデック種別を決定することで、音声通話品質を向上させることが可能になる。
［第７の実施形態］
　第７の実施形態は、パケットの遅延に関する情報をＡＲＱ、ＨＡＲＱの情報から取得するのではなく、相手端末から受信する点が第６の実施形態と異なる。
　本実施の形態におけるＰＣ２００は、パケットの遅延による音切れが発生したことをスマートフォン１００へ通知する。この通知は、音切れ発生時に即座に送信してもよく、一定時間ごとに発生回数を送信してもよい。
　通知には、例えばＲＦＣ（Request for Comments）３５５０で規定されたＲＴＣＰ（Real-time Transport Control Protocol）メッセージを使用することができる。
　スマートフォン１００は、通信部１１で通知を受信すると、状態推定部１２で通知メッセージを解析し、音切れの発生頻度を算出する。以降の動作は、第６の実施形態と同様である。
　次に本実施の形態の効果について説明する。本実施の形態では、遅延に関する情報を相手端末から受信するため、自端末の無線情報を取得できない場合でも、音声通話品質を考慮した送信間隔とコーデック種別の制御が可能になる。
［第８の実施形態］
　第６及び第７の実施形態では、スマートフォン１００から送信するデータの制御について記載した。しかし、第６及び第７の実施形態の手順は、第２の実施形態のようにＰＣ２００から受信する音声の制御にも利用できる。
　第８の実施形態における第１の通信装置１は、ＡＲＱやＨＡＲＱの情報、または、音切れの発生頻度をもとに、音声通話品質が最も高くなる送信間隔とコーデック種別を決定し、第２の通信装置２へ指示する。
［その他の実施形態］
　第３、第４の実施形態では、ＬＴＥ基地局に接続されたスマートフォン１００とＰＣ２００との間の通信を記載した。しかし、本発明はこの構成に限定されない。図１６は、第３及び第４の実施の形態の変形例を説明する構成図である。図１６に示す通信システム３０では、２台のスマートフォン１０１と２０１との間で通信が行われる。図１６では、スマートフォン１０１とスマートフォン２０１とは、ＬＴＥ基地局３０１、ＬＴＥコア網３０２、ＬＴＥ基地局３０３を介して接続されている。
　また、各実施形態ではネットワークがＬＴＥである例を記載した。しかし、各実施形態は、ネットワークが３Ｇ、ＷｉＭＡＸ、Ｗｉ－Ｆｉ等である場合にも適用できる。
　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得るが、以下には限られない。
［付記１］
　中継装置を介して他の通信装置と通信する通信装置であって、
　前記中継装置との間の通信路の状態を検出する検出手段と、
　前記通信路の状態に応じて前記他の通信装置へ送信するデータの送信時刻を制御する制御手段と
を有する通信装置。
［付記２］
　前記制御手段は、前記通信路の状態に応じて前記データの送信間隔を制御する、
付記１に記載の通信装置。
［付記３］
　前記制御手段は、前記通信路の状態の変動量に応じて前記データの送信間隔を制御する、
付記１または２に記載の通信装置。
［付記４］
　前記制御手段は、前記通信路の状態に応じて前記送信するデータの量を制御する、
付記１乃至３の何れかに記載の通信装置。
［付記５］
　前記制御手段は、前記通信路で単位時間あたりに使用する通信リソース量が規定値以下になるように前記データの量を制御する、
付記４に記載の通信装置。
［付記６］
　前記制御手段は、前記通信路を介して送信する前記データの前記送信時刻と前記送信間隔と前記データの量の少なくとも一つを変更した場合の品質評価値を推定し、前記品質評価値をもとに前記送信時刻と前記送信間隔と前記データの量との少なくとも一つを制御する
付記１乃至５の何れかに記載の通信装置。
［付記７］
　　前記制御手段は、前記データの前記送信時刻と前記送信間隔と前記データの量の少なくとも一つを変更した場合の音声通話の音切れ発生頻度を予測し、前記音切れ発生頻度を用いて前記品質評価値を算出する付記６に記載の通信装置。
［付記８］
　前記制御手段は、過去の音切れ発生頻度をもとに前記データの前記送信時刻と前記送信間隔と前記データの量を変更した場合の前記音切れ発生頻度を予測する付記７に記載の通信装置。
［付記９］
　前記制御手段は、前記品質評価値が最も高くなる前記送信間隔と前記データ量を選択する、付記６乃至８の何れかに記載の通信装置。
［付記１０］
　前記検出手段は、前記通信路の状態を、変調方式、符号化率、信号対干渉雑音電力比の少なくとも一つをもとに判定する、
付記１乃至９の何れかに記載の通信装置。
［付記１１］
　前記制御手段は、前記変調方式が効率の低い方式に変更された場合、前記符号化率が低下した場合、前記信号対干渉雑音電力比が低下した場合に前記通信路の状態の悪化と判定し、前記変調方式が効率の高い方式に変更された場合、前記符号化率が上昇した場合、前記信号対干渉雑音電力比が上昇した場合に前記通信路の状態の良化と判定する、
付記１０に記載の通信装置。
［付記１２］
　前記データが音声パケットであり、
　前記制御手段は、前記音声パケットのパケット化周期を変更することで送信時刻を制御する、
付記１乃至１１の何れかに記載の通信装置。
［付記１３］
　前記制御手段は、使用する音声コーデック種別またはビットレートを変更することで前記データ量を制御する、
付記４乃至１１のいずれかに記載の通信装置。
［付記１４］
　前記制御手段は、前記通信路の状態に応じて前記データの送信間隔と前記データの量の少なくとも一方を制御し、且つ、前記他の通信装置に対して、前記データの送信間隔と前記データの量の少なくとも一方をリクエストするための通信を行う
付記１に記載の通信装置。
［付記１５］
　第１の通信装置と第２の通信装置とが中継装置を介して通信する通信システムであって、
　前記第１の通信装置は、
　前記中継装置との間の通信路の状態を検出する検出手段と、
　前記通信路の状態に応じて前記第２の通信装置へ送信するデータの送信時刻を制御する制御手段と、
を有する通信システム。
［付記１６］
　前記第１の通信装置の前記制御手段は、前記通信路の状態に応じて前記データの送信間隔を制御する、
付記１５に記載の通信システム。
［付記１７］
　前記第１の通信装置の前記制御手段は、前記通信路の状態の変動量に応じて前記データの送信間隔を制御する、
付記１５または１６に記載の通信システム。
［付記１８］
　前記第１の通信装置の前記制御手段は、前記通信路の状態に応じて前記送信するデータの量を制御する、
付記１５乃至１７の何れかに記載の通信システム。
［付記１９］
　前記第１の通信装置の前記制御手段は、前記通信路で単位時間あたりに使用する通信リソース量が規定値以下になるように前記データの量を制御する、
付記１８に記載の通信システム。
［付記２０］
　前記制御手段は、前記通信路を介して送信する前記データの前記送信時刻と前記送信間隔と前記データの量の少なくとも一つを変更した場合の品質評価値を推定し、前記品質評価値をもとに前記送信時刻と前記送信間隔と前記データの量との少なくとも一つを制御する
付記１５乃至１９の何れかに記載の通信システム。
［付記２１］
　　前記制御手段は、前記データの前記送信時刻と前記送信間隔と前記データの量の少なくとも一つを変更した場合の音声通話の音切れ発生頻度を予測し、前記音切れ発生頻度を用いて前記品質評価値を算出する付記２０に記載の通信システム。
［付記２２］
　前記制御手段は、過去の音切れ発生頻度をもとに前記データの前記送信時刻と前記送信間隔と前記データの量を変更した場合の前記音切れ発生頻度を予測する付記２１に記載の通信システム。
［付記２３］
　前記制御手段は、前記品質評価値が最も高くなる前記送信間隔と前記データ量を選択する、付記２０乃至２２の何れかに記載の通信システム。
［付記２４］
　前記第１の通信装置の前記検出手段は、前記通信路の状態を、変調方式、符号化率、信号対干渉雑音電力比の少なくとも一つをもとに判定する、
付記１５乃至２３の何れかに記載の通信システム。
［付記２５］
　前記第１の通信装置の前記制御手段は、前記変調方式が効率の低い方式に変更された場合、前記符号化率が低下した場合、前記信号対干渉雑音電力比が低下した場合に前記通信路の状態の悪化と判定し、前記変調方式が効率の高い方式に変更された場合、前記符号化率が上昇した場合、前記信号対干渉雑音電力比が上昇した場合に前記通信路の状態の良化と判定する、
付記２４に記載の通信システム。
［付記２６］
　前記データが音声パケットであり、
　前記第１の通信装置の前記制御手段は、前記音声パケットのパケット化周期を変更することで送信時刻を制御する、
付記１５乃至２５の何れかに記載の通信システム。
［付記２７］
　前記第１の通信装置の前記制御手段は、使用する音声コーデック種別またはビットレートを変更することで前記データ量を制御する、
付記１８乃至２５のいずれかに記載の通信システム。
［付記２８］
　前記第１の通信装置の前記制御手段は、前記通信路の状態に応じて前記データの送信間隔と前記データの量の少なくとも一方を制御し、且つ、前記他の通信装置に対して、前記データの送信間隔と前記データの量の少なくとも一方をリクエストするための通信を行う、
付記１５に記載の通信システム。
［付記２９］
　中継装置を介して他の通信装置と通信する通信装置が実行する通信制御方法であって、
　前記中継装置との間の通信路の状態を検出し、
　前記通信路の状態に応じて前記他の通信装置へ送信するデータの送信時刻を制御する、
通信制御方法。
［付記３０］
　中継装置を介して通信装置と通信するコンピュータを、
　前記中継装置との間の通信路の状態を検出する検出手段と、
　前記通信路の状態に応じて前記他の通信装置へ送信するデータの送信時刻を制御する制御手段と、
して機能させるプログラム。
　以上、実施形態を参照して本願発明の実施形態を説明した。しかし、本願発明が適用可能な形態は上述した実施形態に限定されない。本願発明の構成や詳細説明には、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、２０１４年５月２２日に出願された日本出願特願２０１４－１０５７９７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。
　本発明の活用例として、ＬＴＥなどのモバイルネットワークを介した音声通話、テレビ電話、ゲーム、シンクライアントなどのリアルタイムサービスに利用できる。
　１　　第１の通信装置
　２　　第２の通信装置
　３　　中継装置
　１０、２０、３０　　通信システム
　１１　　通信部
　１２　　状態推定部
　１３　　パラメータ記憶部
　１４　　データ決定部
　１５　　データ入力部
　１６　　データ変換部
　１００、１０１、２００、２０１　　スマートフォン
　３０１　　ＬＴＥ基地局（ｅＮｏｄｅＢ）
　３０２　　ＬＴＥコア網（ＥＰＣ）
　１０００　　通信装置
　１１００　　検出手段
　１２００　　制御手段

Claims (10)

  1. 　中継装置を介して他の通信装置と通信する通信装置であって、
    　前記中継装置との間の通信路の状態を検出する検出手段と、
    　前記通信路の状態に応じて前記他の通信装置へ送信するデータの送信時刻を制御する制御手段と、
    を有する通信装置。
  2. 　前記制御手段は、前記通信路の状態に応じて前記データの送信間隔を制御する、
    請求項１に記載の通信装置。
  3. 　前記制御手段は、前記通信路の状態の変動量に応じて前記データの送信間隔を制御する、
    請求項１または２に記載の通信装置。
  4. 　前記制御手段は、前記通信路の状態に応じて前記送信するデータの量を制御する、
    請求項１乃至３の何れかに記載の通信装置。
  5. 　前記制御手段は、前記通信路で単位時間あたりに使用する通信リソース量が規定値以下になるように前記データの量を制御する、
    請求項４に記載の通信装置。
  6. 　前記制御手段は、前記通信路を介して送信する前記データの前記送信時刻と前記送信間隔と前記データの量の少なくとも一つを変更した場合の品質評価値を推定し、前記品質評価値をもとに前記送信時刻と前記送信間隔と前記データの量の少なくとも一つを制御する
    請求項１乃至５の何れかに記載の通信装置。
  7. 　前記制御手段は、前記通信路の状態に応じて前記データの送信間隔と前記データの量の少なくとも一方を制御し、且つ、前記他の通信装置に対して、前記データの送信間隔と前記データの量の少なくとも一方をリクエストするための通信を行う、
    請求項１に記載の通信装置。
  8. 　中継装置を介して他の通信装置と通信する通信装置が実行する通信制御方法であって、
    　前記中継装置との間の通信路の状態を検出し、
    　前記通信路の状態に応じて前記他の通信装置へ送信するデータの送信時刻を制御する、
    通信制御方法。
  9. 　中継装置を介して通信装置と通信するコンピュータを、前記中継装置との間の通信路の状態を検出する検出手段と、前記通信路の状態に応じて前記他の通信装置へ送信するデータの送信時刻を制御する制御手段と、して機能させるプログラムを記録した、一時的でないプログラムの記録媒体。
  10. 　第１の通信装置と第２の通信装置とが中継装置を介して通信する通信システムであって、前記第１の通信装置は、
    　前記中継装置との間の通信路の状態を検出する検出手段と、
    　前記通信路の状態に応じて前記第２の通信装置へ送信するデータの送信時刻を制御する制御手段と、
    を有する通信システム。
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