JP2014003459A - ゲートウェイ装置、及びパケット通信方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】通信パケットを中継するゲートウェイ装置105が、一時的に、移動端末100aからのTCP通信のACKパケットの受信ウィンドウサイズのパラメータを書き換えて、対向端末107からの送信量を調整する。これにより、移動端末100aにも対向端末107にも改造を加えることなく、誤制御によるパケットロスを低減することが可能となる。
【選択図】図10
Description
<システム>
図1を用いて本実施例のパケット通信システムの一構成例を説明する。同図示す第1の移動端末100a、第2の移動端末100b、測定端末101それぞれは、複数の無線インタフェースを搭載し、それらの無線インタフェースを介して、無線信号を有線信号に相互変換するLTE基地局102a、3G基地局102b、WiMAX基地局102c、WLAN基地局102dのいずれかと無線通信を行う。LTE基地局102aは、LTE無線システム103aの基地局である。同様に、3G基地局102bは、3G無線システム103bの基地局である。WiMAX基地局102cは、WiMAX無線システム103cの基地局である。WLAN基地局102dは、WLAN無線システム103dの基地局である。
以上が、本実施例のパケット通信システムの一全体構成例である。
本実施例のサービス網ゲートウェイが、その内部のCPU200の動作により、通信パケットを中継するゲートウェイ装置として機能する場合に、一時的に、移動端末からのTCP通信の確認応答(ACK)パケットの受信ウィンドウサイズパラメータを書き換えて、対向端末からの送信量を調整する処理について、5つの手順を説明する。具体的には、(A)サービス網ゲートウェイが保持する統計情報テーブルを更新する処理、(B)移動端末が異なる無線システムに接続先を切り替えた後に、新規TCP通信を開始する処理、(C)移動端末がWLANから3Gへ接続先無線システムを切り替えた後に、既存TCP通信を継続する処理、(D)移動端末がWLANから3Gへ接続先無線システムを切り替えた後に、既存TCP通信を終了する処理、(E)移動端末が3GからWLANへ接続先無線システムを切り替えた後に、既存TCP通信を継続する処理の手順である。
図4は、サービス網ゲートウェイ105が保持する統計情報テーブル311を更新する手順である。測定端末101は、各無線システムに接続し、管理端末108とパケット通信を行い、通信帯域幅(スループット)と往復遅延時間(Round Trip Time:RTT)を測定する。測定には、iperfやpingなどの通常のツールを用いる。
図6は、本実施例のパケット通信システムにおいて、移動端末が異なる無線システムに接続先を切り替えた後に、新規TCP通信を開始するときの手順である。ここでは、移動端末がWLANから3Gへ接続先無線システムを切り替える場合を例にとる。第1の移動端末100aは、3G基地局102bに対して接続処理を行う(ステップ600)。これを契機に3G基地局と3Gアクセスゲートウェイ104bの間でも移動端末1に対する接続処理の制御信号がやり取りされる(ステップ601)。接続処理が完了すると、3Gアクセスゲートウェイは、経路更新通知メッセージをサービス網ゲートウェイに送信する(ステップ602)。
図10は、移動端末1がWLANから3Gへ接続先無線システムを切り替えた後に、既存TCP通信を継続するときの手順である。ここでは、移動端末1がWLANから3Gへ接続先を切り替える場合を例にとるが、スループット期待値とRTT期待値を乗算した帯域幅遅延積が大きい無線システムから小さい無線システムに切り替えた場合は、図10と同様の手順になる。一般に、LTE、WiMAX、WLANは比較的に帯域幅遅延積が大きい無線システムであり、3Gは比較的に帯域幅遅延積が小さい無線システムである。LTE、WiMAX、WLANのうちどれが一番大きいかは接続状況に左右される。
図12は、本実施例のパケット通信システムにおいて、移動端末100aがWLANから3Gへ接続先無線システムを切り替えた後に、既存TCP通信をしばらく継続し、その後、既存TCP通信を終了する手順である。ここでは、移動端末100aがWLANから3Gへ接続先を切り替える場合を例にとるが、スループット期待値とRTT期待値を乗算した帯域幅遅延積が大きい無線システムから小さい無線システムに切り替えた場合は、図12と同様の手順になる。
図13は、本実施例のパケット通信システムにおいて、第2移動端末100bが3GからWLANへ接続先無線システムを切り替えた後に、既存TCP通信を継続するときの手順である。ここでは、移動端末100bが3GからWLANへ接続先を切り替える場合を例にとるが、スループット期待値とRTT期待値を乗算した帯域幅遅延積が小さい無線システムから大きい無線システムに切り替えた場合は、図13と同様の手順になる。
本実施例のパケット通信システムのサービス網ゲートウェイが行う処理動作は3つの動作から成る。具体的には、サービス網ゲートウェイが経路更新通知メッセージを受信して処理する動作、サービス網ゲートウェイがTCP通信のパケットを受信して処理する動作、サービス網ゲートウェイがTCP通信のACKパケットの受信ウィンドウサイズパラメータ(rwnd)を書き換える動作である。以下、図14〜図16を用いて、このサービス網ゲートウェイの動作の処理フローを説明する。
100b 第2移動端末
101 測定端末
102a LTE基地局
103a LTE無線システム
104a LTEアクセスゲートウェイ
102b 3G基地局
103b 3Gシステム
104b 3Gアクセスゲートウェイ
102c WiMAX基地局
103c WiMAXシステム
104c WiMAXアクセスゲートウェイ
102d WLAN基地局
103d WLANシステム
104d WLANアクセスゲートウェイ
105 サービス網ゲートウェイ
106 IPサービス網
107 対向端末
108 管理装置
200 CPU
201 メモリ
202 FROM
203a、203b、203c 有線I/F
300 プログラム領域
301 パケット転送部
302 最適パラメータ設定部
303 TCPパケット書換部
304 シェーピング実行部
310 テーブル領域
311 統計情報テーブル
312 移動端末情報テーブル
313 新規フローテーブル
314 書換フローテーブル
700 経路変更通知メッセージ
1700 TCPヘッダ。
Claims (15)
- ゲートウェイ装置であって、
第1の無線システム、または第2の無線システムに接続して無線通信可能な移動端末と、IPサービス網を介して通信可能な対向端末との間で通信パケットの送受信を仲介し、
前記移動端末が前記第1の無線システムに接続して、前記対向端末と通信を行っている際に、前記移動端末が前記第2の無線システムに接続を切り替えた場合に、当該切り替え後に前記移動端末から送信された前記通信のACKパケット内の受信パラメータを書き換えて前記対向端末に転送し、前記対向端末から送信される前記通信のパケットの送信量を調整可能な処理部を備える
ことを特徴とするゲートウェイ装置。 - 請求項1に記載のゲートウェイ装置であって、
前記第1の無線システムと前記第2の無線システムに関する統計情報を保持する記憶部を更に備え、
前記処理部は、
前記統計情報から前記第2の無線システムに最適な受信ウィンドウサイズを算出し、前記ACKパケット内の受信パラメータを、前記算出した受信ウィンドウサイズの値に書き換える
ことを特徴とするゲートウェイ装置。 - 請求項2に記載のゲートウェイ装置であって、
前記統計情報は帯域幅と遅延時間であり、
前記処理部は、
前記第1の無線システムの帯域幅遅延積と、前記第2の無線システムの帯域幅遅延積の変化率を計算し、前記ACKパケット内の受信パラメータの値に前記変化率を乗算して、前記第2の無線システムに最適な受信ウィンドウサイズを算出する
ことを特徴とするゲートウェイ装置。 - 請求項3に記載のゲートウェイ装置であって、
前記処理部は、
前記移動端末の位置情報、または現時刻、または両方を利用して、記憶された前記統計情報の帯域幅と遅延時間を参照する
ことを特徴とするゲートウェイ装置。 - 請求項2に記載のゲートウェイ装置であって、
前記処理部は、
前記書き換え後、予め設定した一定条件を検知した場合、前記移動端末から送信される前記ACKパケット内の受信パラメータの書き換えを終了する
ことを特徴とするゲートウェイ装置。 - 請求項5に記載のゲートウェイ装置であって、
前記一定条件は、前記移動端末から送信される前記ACKパケット内の受信パラメータが、前記算出した受信ウィンドウサイズの値と同程度となった場合である
ことを特徴とするゲートウェイ装置。 - 請求項5に記載のゲートウェイ装置であって、
前記一定条件は、前記移動端末から前記対向端末へ、または前記対向端末から前記移動端末へ前記通信の終了通知パケットが送信された場合である
ことを特徴とするゲートウェイ装置。 - 請求項5に記載のゲートウェイ装置であって、
前記一定条件は、前記移動端末が前記第2の無線システムに接続を切り替えてから一定時間経過した場合である
ことを特徴とするゲートウェイ装置。 - 請求項1に記載のゲートウェイ装置であって、
前記処理部は、
前記移動端末への連続する通信パケットの送信間隔を調整可能であり、
前記移動端末が前記第2の無線システムに接続を切り替えた場合に、前記第1の無線システムと前記第2の無線システムの帯域幅に関する統計情報に基づき、前記連続する通信パケットの送信間隔を決定する
ことを特徴とするゲートウェイ装置。 - 請求項1に記載のゲートウェイ装置であって、
前記通信は、TCP(Transport Control Protocol)である
ことを特徴とするゲートウェイ装置。 - ゲートウェイ装置のパケット通信方法であって、
第1の無線システム、または第2の無線システムに接続して無線通信可能な移動端末と、IPサービス網を介して通信可能な対向端末との間で通信パケットの送受信を仲介し、
前記移動端末が前記第1の無線システムに接続して、前記対向端末と通信を行っている際に、前記移動端末が前記第2の無線システムに接続を切り替えた場合に、当該切り替え後に前記移動端末から送信された前記通信のACKパケット内の受信パラメータを書き換えて前記対向端末に転送し、前記対向端末から送信される前記通信のパケットの送信量を調整する
ことを特徴とするパケット通信方法。 - 請求項11に記載のパケット通信方法であって、
前記第1の無線システムと前記第2の無線システムに関する統計情報から、前記第2の無線システムに最適な受信ウィンドウサイズを算出し、前記ACKパケット内の受信パラメータを、前記算出した受信ウィンドウサイズの値に書き換える
ことを特徴とするパケット通信方法。 - 請求項12に記載のパケット通信方法であって、
前記統計情報は帯域幅と遅延時間であり、
前記第1の無線システムの帯域幅遅延積と、前記第2の無線システムの帯域幅遅延積の変化率を計算し、前記ACKパケット内の受信パラメータの値に前記変化率を乗算して、前記第2の無線システムに最適な受信ウィンドウサイズを算出する
ことを特徴とするパケット通信方法。 - 請求項13に記載のパケット通信方法であって、
前記移動端末の位置情報、または現時刻、または両方に基づき、前記統計情報の帯域幅と遅延時間を参照する
ことを特徴とするパケット通信方法。 - 請求項11に記載のパケット通信方法であって、
前記ゲートウェイ装置は、前記移動端末への連続する通信パケットの送信間隔を調整可能であり、
前記移動端末が前記第2の無線システムに接続を切り替えた場合に、前記第1の無線システムと前記第2の無線システムの帯域幅に関する統計情報に基づき、前記連続する通信パケットの送信間隔を決定する
ことを特徴とするパケット通信方法。
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