JP5257373B2 - パケット送信装置、パケット送信方法及びパケット送信プログラム - Google Patents

Description

本発明は、ネットワークを介してデータ通信を行う際の使用可能な帯域を計測するのに用いるパケットを送信するパケット送信装置、パケット送信方法及びパケット送信プログラムに関する。

従来、インターネット等のネットワークを介してデータを送受信する通信装置が知られている。通信装置は、通信装置が使用可能な帯域（帯域幅：Ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ）に適した伝送レート（伝送速度）でデータを送受信することが好ましい。通信装置が使用可能な帯域は、地域と、プロバイダと、時間帯とを含む条件に応じて変動する。そこで、変動する使用可能な帯域に合わせて伝送レートを制御するために、現在の伝送レートが使用可能な帯域に適しているか否かを判断するパケット通信方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の方法では、通信システムは、上記判断に用いるパケット（以下、「判断用パケット」と言う。）を送受信して、次のように使用可能な帯域と、現在の伝送レートとを比較する。送信側の通信装置は、判断用パケットの送信間隔を取得するための時間情報を送信時刻として判断用パケットに含める。受信側の通信装置は送信側の通信端末から送信された判断用パケットを受信した場合に、受信時刻を取得する。受信側の通信装置は、受信時刻を用いて受信間隔を算出し、送信時刻を用いて送信間隔を算出する。さらに、受信側の通信装置は、受信間隔と、送信間隔との差分と、閾値とを比較して、現在の伝送レートが使用可能な帯域に適しているか否かを判断する。

また、変動する使用可能な帯域を計測するため帯域計測方法が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。この計測方法では、使用可能な帯域を計測するタイミングで、送信側の通信装置は、送信間隔を変更しながら複数のパケットを連続して送信する。受信側の通信装置は、パケットの受信間隔を記録する。その後、受信側の通信装置は、送信間隔と、受信間隔との差分を算出し、算出された複数の差分の値の変化傾向から、現在の使用可能な帯域を計測する。

特許第３３９００３３号公報

ＣａｏＬｅ Ｔｈａｎｈ Ｍａｎ、長谷川剛、村田正幸、「サービスオーバーレイネットワークのためのインラインネットワーク計測に関する一検討」、電子情報通信学会技術研究報告、社団法人電子情報通信学会、２００３年１月１７日、Ｖｏｌ．１０２、Ｎｏ．５６５、ｐ．５３−５８

ストリーミング配信と、テレビ会議とに代表されるデータを生成順に送受信する通信システムでは、送信データを遅延なく送受信することが求められる。送信データとは、受信側の通信装置に送信する予定のデータであり、例えば、映像データと、音声データと、文章データと、テキストデータとが含まれる。しかしながら、上記従来の帯域計測方法では、通信システムは、使用可能な帯域を計測するためのパケット（以下、「計測パケット」という。）を一旦送信すると、次の送信タイミングまで他の計測パケットを送信できないという問題があった。すなわち、通信システムは、任意の時刻で生成されたデータを、任意の時刻に送信できない。このため、計測パケットを利用してデータが送信されると、データの送信が遅延する可能性があった。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、計測パケットに含まれる送信データを送信するタイミングの自由度を向上させたパケット送信装置、パケット送信方法及びパケット送信プログラムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、第１態様のパケット送信装置は、複数の通信装置を備える通信システムで使用可能な帯域を計測するために、受信側の通信装置にパケットを計測帯域に応じた所定の伝送レートで送信するパケット送信装置であって、帯域計測用データを含む第１パケットを作成する第１パケット作成手段と、前記第１パケットのデータサイズと、新たに作成する第２パケットのデータサイズとの和が、前記伝送レートに基づき設定された目標値を含む所定範囲になるように当該第２パケットを作成する第２パケット作成手段と、前記伝送レートに基づき、前記第１パケットの送信間隔を設定する設定手段と、前記設定手段によって設定された前記送信間隔毎の第１タイミングで、前記第１パケット作成手段によって作成された前記第１パケットを前記受信側の通信装置に送信する第１送信手段と、前記第１タイミングよりも後のタイミングであって、前記第１タイミングから前記送信間隔の経過時点よりも前の第２タイミングで、前記第２パケット作成手段によって作成された前記第２パケットを前記受信側の通信装置に送信する第２送信手段とを備えている。

第１態様のパケット送信装置は、計測パケットとして、第１パケットと、第２パケットとを作成し、それぞれ異なる所定のタイミングで送信する。このため、パケット送信装置は、送信間隔内に送信されるデータのサイズが目標値を含む所定範囲内になる条件のもと、送信間隔内の任意のタイミングで送信データを送信することができる。すなわち、第１態様のパケット送信装置は、計測パケットに含まれる送信データを送信するタイミングの自由度を向上させることができる。

第１態様のパケット送信装置のように、前記受信側の通信装置に送信する予定の送信データを取得する送信データ取得手段を備え、前記第１パケット作成手段は、前記帯域計測用データからなる前記第１パケットを作成し、前記第２パケット作成手段は、前記送信データ取得手段によって取得された前記送信データを含む１以上のパケットを前記第２パケットとして作成してもよい。

この場合のパケット送信装置によれば、次のような効果が得られる。パケット送信装置は、第１パケットにデータ識別用のデータを含ませる必要がないので、その分第２パケットに包含可能なデータ量を増やすことができる。またパケット送信装置は、複数種類のデータを計測パケットに含ませる場合であっても、データに適したプロトコルで他のデータを送ることができる。また、帯域計測用データと、他のデータと別々のパケットに分けて送信するので、両者を１つのパケットにまとめて送信する場合に比べ、データ結合処理を軽減することができる。

第１態様のパケット送信装置において、前記第２パケット作成手段は、前記送信データ取得手段によって取得された前記送信データを用いて、前記和が前記目標値となるパケットを作成することができない場合に、前記和が前記目標値となるように、パケットのデータサイズを調整するためのデータである調整データを含むパケットを前記第２パケットとして作成してもよい。この場合のパケット送信装置は、計測精度を損なうことなく、計測パケットに含まれる送信データを送信するタイミングの自由度を向上させることができる。計測パケットのデータサイズを一定とすることができるので、計測帯域に応じた所定の伝送レートとなるように送信間隔を決定する処理が容易である。

第１態様のパケット送信装置において、前記設定手段は、前記送信データ取得手段によって取得された前記送信データを用いて、前記和が前記目標値となるパケットを作成することができない場合に、既に送信された前記第１パケットの前記データサイズ及び既に送信された前記第２パケットの前記データサイズの総和と、前記伝送レートとに応じて前記送信間隔を再設定してもよい。この場合のパケット送信装置は、計測精度を損なうことなく、計測パケットに含まれる送信データを送信するタイミングの自由度を向上させることができる。パケット送信装置は、送信時の伝送レートを調整するために、データサイズを調整するための調整データを含ませる場合に比べ、第２パケットを作成する処理を簡単にすることができる。

第１態様のパケット送信装置において、前記第１送信手段は、前記第１パケットを、前記受信側の通信装置が備える第１ポート宛てに送信し、前記第２送信手段は、前記第２パケットを、前記受信側の通信装置が備えるポートであって、前記第１ポートとは異なる第２ポート宛てに送信してもよい。この場合、第１パケットと、第２パケットとは、異なるポート宛てに送信されるので、パケットの種類を識別するためのデータを付与されなくても良い。パケット送信装置は、パケットの種類を識別するためのデータを省略した場合には、パケットの種類を識別するためのデータが含まれる場合に比べ、第２パケットに包含可能なデータ量を増やすことができる。また、受信側の通信装置において、受信時刻を監視する対象は第１パケットのみでよいため、受信側の通信装置における処理負荷を低減させることが可能である。

第２態様のパケット送信方法は、複数の通信装置を備える通信システムで使用可能な帯域を計測するために、コンピュータが受信側の通信装置にパケットを計測帯域に応じた所定の伝送レートで送信するパケット送信方法であって、帯域計測用データを含む第１パケットを作成する第１パケット作成工程と、前記第１パケットのデータサイズと、新たに作成する第２パケットのデータサイズとの和が、前記伝送レートに基づき設定された目標値を含む所定範囲になるように当該第２パケットを作成する第２パケット作成工程と、前記伝送レートに基づき、前記第１パケットの送信間隔を設定する設定工程と、前記設定工程において設定された前記送信間隔毎の第１タイミングで、前記第１パケット作成工程において作成された前記第１パケットを、前記受信側の通信装置に送信する第１送信工程と、前記第１タイミングよりも後のタイミングであって、前記第１タイミングから前記送信間隔の経過時点よりも前の第２タイミングで、前記第２パケット作成工程において作成された前記第２パケットを、前記受信側の通信装置に送信する第２送信工程とを備えている。第２態様のパケット送信方法は、第１態様のパケット送信装置と同様の効果が得られる。

第３態様のパケット送信プログラムは、第１態様のパケット送信装置の各種処理手段としてコンピュータを機能させる。第３態様のパケット送信プログラムは、コンピュータに実行させることにより第１態様のパケット送信装置の各種処理手段としての作用効果を奏することができる。

通信装置１の電気的構成と、通信システム１００の構成とを示す図である。 帯域計測方法の説明図である。 通信装置１がパケット送信装置として動作する場合に実行される送信メイン処理のフローチャートである。 図４の送信メイン処理で実行される送信間隔設定処理のフローチャートである。 図４の送信メイン処理で実行されるパケット送信処理のフローチャートである。 送信メイン処理において、第１パケット２１１から２１４と、第２パケット２２１から２２６とが送信される、Ｔ１からＴ１０タイミングを示す模式図である。 図５のパケット送信処理で実行される第２パケット送信処理のフローチャートである。 通信装置１が受信装置として動作する場合に実行される受信メイン処理のフローチャートである。 受信メイン処理において、第１パケット２１１から２１４と、第２パケット２２１から２２６とが受信される、Ｔ１１からＴ２０タイミングを示す模式図である。 第２の実施形態の第２パケット送信処理のフローチャートである。

以下、本発明のパケット送信装置を具現化した第１及び第２の実施形態の通信装置１について、図面を参照して順に説明する。なお、参照する図面は、本発明が採用し得る技術的特徴を説明するために用いられるものである。図面に記載されている装置の構成、各種処理のフローチャート等は、それのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例である。

まず、通信システム１００について説明する。図１のように、通信システム１００は、少なくとも２つの通信装置１を備える。本実施形態の通信システム１００は、サーバを介さずに各通信装置が直接的にデータのやり取りを行うピアツーピア型のテレビ会議に用いられる。

通信装置１は、ネットワーク８を介して他の通信装置１と接続可能であり、他の通信装置１との間で各種データの送受信を行う機能を備える。通信装置１は、本発明のパケット送信装置としての機能を備えている。通信装置１は、テレビ会議に用いられる場合には、画像データと、音声データと、文章データ（資料データ）と、テキストデータとを含むデータを互いに送受信する。通信装置１は、テレビ会議専用の通信装置であってもよいし、テレビ会議用の通信装置としての機能を含む種々の情報処理を行うパーソナルコンピュータであってもよい。

通信システム１００では、計測パケットを用いて通信相手の通信装置１との間で使用可能な帯域が計測される。使用可能な帯域を越える伝送レートで計測パケットが送信されると、例えば、パケットロスと、送信遅延といった問題が生じる。一方、使用可能な帯域を下回る伝送レートで計測パケットが送信されると、使用可能な帯域を十分に活用することができず、伝送効率が悪い。従って、各通信装置１は、使用可能な帯域に合わせて送信時の伝送レートを制御する。

通信装置１の電気的構成について説明する。図１のように、通信装置１は、ＣＰＵ１０と、ＲＯＭ１１と、ＲＡＭ１２と、ハードディスクドライブ（以下、「ＨＤＤ」という。）１３と、入出力インターフェース１９とを備え、それらはバス１８を介して接続されている。

ＣＰＵ１０は、ＲＯＭ１１に記憶されたプログラムに従って、各種処理を実行させる。ＲＯＭ１１は、通信装置１において実行されるプログラムと、プログラム実行時に参照される初期値を含む各種情報を記憶している。ＲＡＭ１２は、プログラムで使用される各種の情報を一時的に記憶する。ＨＤＤ１３は、通信装置１において実行されるプログラムと、プログラム実行時に参照される初期値を含む各種情報を記憶している。ＨＤＤ１３の代わりに、ＥＥＰＲＯＭまたはメモリカード等の記憶装置を用いてもよい。

入出力インターフェース１９には、音声入力処理部２１と、音声出力処理部２２と、映像入力処理部２３と、映像出力処理部２４と、操作部２５と、ポートＸ２６と、ポートＹ２７とが接続されている。音声入力処理部２１は、マイク３１によって入力された音声データを処理する。音声出力処理部２２は、音声データに基づきスピーカ３２に音声を出力させる。映像入力処理部２３は、カメラ３３からの入力された映像データ（動画像データ）を処理する。映像出力処理部２４は、映像データに基づき表示装置３４に映像を表示させる。操作部２５は、ユーザが通信装置１に各種指示を入力する際に用いられる。ポートＸ２６と、ポートＹ２７とはそれぞれ、通信装置１とネットワーク８とを接続する外部通信Ｉ／Ｆである。

次に、図２を参照して、本実施形態の通信システム１００で用いられる帯域計測方法の概略を説明する。通信システム１００で用いられる帯域計測方法は、上記非特許文献１に記載されている公知の方式を改良した方法である。なお、本発明を適用できる帯域計測方法は、上記文献に記載されている方式を改良した方法に限られない。パケットの送信間隔と受信間隔とを利用して使用可能な帯域を計測する帯域計測方法であれば、本発明の適用は可能である。

帯域と、通信装置１間の伝送レートとを比較するため、帯域を伝送路容量（ｂｐｓ）で表わす。送信時の伝送レート（伝送速度）とほぼ等しい伝送レートで受信側通信装置が受信可能な帯域の最大の伝送レートを、使用可能な帯域と呼ぶ。使用可能な帯域は、通信に適した帯域として定義されてもよい。この場合、通信の用途に応じて、データの送受信する際の遅延の程度が許容量となる帯域の最大の伝送レートが、使用可能な帯域とされてもよい。また、送信時の伝送レートとほぼ等しい伝送レートで受信側通信装置が受信可能な帯域の最大の伝送レートよりも小さい所定の伝送レートが使用可能な帯域とされてもよい。

計測パケットを送信する通信装置１を、パケット送信装置と言う。計測パケットを受信する通信装置１を、受信装置と言う。送信時の伝送レートＡが、使用可能な帯域以下であれば、受信時の伝送レートＢは、理論的に送信時の伝送レートＡと同一となる。ここで、通信システム１００は、送信間隔の期間内に送信される計測パケットのデータサイズが一定のもと、送信間隔を変化させる。この場合には、送信時の伝送レートＡが使用可能な帯域以下である場合、送信時の伝送レートＡと、受信時の伝送レートＢとは同一となる。したがってこの場合、図２のように、送信時の伝送レートＡと、受信時の伝送レートＢとの対応関係に基づき、傾きが１である近似直線Ｌ１が得られる。一方、送信時の伝送レートＡが使用可能な帯域よりも高い場合には、受信時の伝送レートＢは送信時の伝送レートＡよりも小さくなる。この場合図２のように、送信時の伝送レートＡと、受信時の伝送レートＢとの対応関係に基づき、傾きが１よりも小さい近似直線Ｌ２が得られる。通信システム１００は、近似直線Ｌ１と近似直線Ｌ２とが交差する点（境界点）に対応する送信時の伝送レートＡ１を、使用可能な帯域として特定する。

本実施形態の通信装置１は、パケット送信装置として機能する場合、送信間隔内の期間に第１パケットと第２パケットとを作成し、それぞれ別のタイミングで受信装置に送信する。第１パケットは、帯域計測用データのみを含む。帯域計測用データは、少なくとも、第１パケットの送信間隔を算出するための時間データと、第１パケットの送信先のアドレスとを含む。本実施形態の帯域計測用データはさらに、シリアル番号と、第１パケットの送信元のアドレスとを含む。シリアル番号は、個々の第１パケットを識別するために設定される。第１パケットは、送信間隔毎のタイミング（以下、「第１タイミング」と言う。）において送信される。

一方、第２パケットは、送信データを含み、帯域計測用データを含まない。第２パケットは、第１パケットのデータサイズと、第２パケットのデータサイズとの和（以下、「合計サイズ」と言う。）が目標値になるように作成される。本実施形態では、計測パケットを利用して送信データを効率的に送信する観点から、目標値に最大パケットサイズ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｕｎｉｔ）が設定されている。具体的には、目標値は１５００ｂｙｔｅである。最大パケットサイズは、１度に送信可能な最大のパケットサイズである。送信データは、パケット送信装置が受信装置へ送信する予定のデータであり、例えば、音声入力処理部２１が取得した音声データと、映像入力処理部２３が取得した映像データと、操作部２５によって入力された文章データと、各種コマンドを含むテキストデータとの少なくともいずれかである。生成された送信データは、随時ＨＤＤ１３のバッファに一時的に記憶される。第２パケットは、第１タイミングから次の第１タイミングとの間のいずれかのタイミング（以下、「第２タイミング」と言う。）で送信される。このようにパケット送信装置は、第１パケットと第２パケットを別のタイミングで送信することで、送信データを送信するタイミングの自由度を高めている。

次に、図３から図７を参照して、通信装置１がパケット送信装置として動作する場合に実行される送信メイン処理について説明する。送信メイン処理は、パケット送信装置と、受信装置との間でデータを送受信する指示が入力されると、ＨＤＤ１３に記憶されているプログラムに従って、通信装置１のＣＰＵ１０によって実行される。なお、公知技術（例えば、上記非特許文献１）と同様の処理については、説明を簡略化する。

図３のように、送信メイン処理が開始されると、ＣＰＵ１０は、終了指示を取得したか否かを判断する（Ｓ１０）。終了指示は、使用可能な帯域を計測する処理を終了させる指示である。終了指示は、ユーザが操作部２５を操作して終了指示を通信装置１に入力した場合、又は、他の通信装置１から終了指示が送信された場合に取得される。終了指示があれば（Ｓ１０：ＹＥＳ）、送信メイン処理は終了する。終了指示がなければ（Ｓ１０：ＮＯ）、ＣＰＵ１０は送信間隔設定処理を行う（Ｓ２０）。送信間隔設定処理では、ＣＰＵ１０は、計測帯域に基づき、第１パケットを送信する間隔を設定する。計測帯域は、現在の使用可能な帯域が含まれると予想される帯域であって、計測の対象となる帯域である。計測帯域は、公知の方法を用いて設定されればよい。本実施形態では、次のように計測帯域が設定される。計測帯域は、例えば、前回の計測結果がある場合には、ＣＰＵ１０は、前回以前の計測結果と計測帯域との対応関係に基づき、計測帯域を設定する。前回以前の計測結果と計測帯域との対応関係は、予めＨＤＤ１３に記憶されている。前回の計測結果がない場合には、ＣＰＵ１０は通常の通信に用いられる帯域の下限値から上限値までの範囲（５００ｋｂｐｓから１．５Ｍｂｐｓ）を計測帯域に設定する。

図４を参照して、送信間隔設定処理の詳細を説明する。まず、ＣＰＵ１０は、通信装置１が起動された後の最初に実行される送信間隔設定処理であるか否かを判断する（Ｓ１１０）。ＣＰＵ１０は、最初に実行される処理であるか否かを、例えば、ＲＡＭ１２に記憶された判定フラグに基づき判断する。判定フラグは、例えば、起動時にＦＡＬＳＥに設定され、起動後Ｓ１１０が実行された後にＴＲＵＥに設定される。なお、判定フラグにＴＲＵＥが設定された後、所定期間Ｓ１１０が実行されなかった場合、判定フラグにＦＡＬＳＥを設定する処理が実行されてもよい。最初に実行される処理である場合（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１０は、各種パラメータにデフォルト値を設定し、設定したパラメータをＲＡＭ１２に記憶させる（Ｓ１２０）。Ｓ１２０で設定されるパラメータには、例えば、合計サイズの目標値と、計測帯域と、第１パケット数とが挙げられる。第１パケット数は、１回の計測で所定の間隔で送信される第１パケットの数である。Ｓ１２０では、例えば、以下のようにパラメータにデフォルト値が設定される。合計サイズの目標値には、１５００ｂｙｔｅが設定される。計測帯域には、５００ｋｂｐｓから１．５Ｍｂｐｓが設定される。第１パケット数には、２５が設定される。

Ｓ１１０の処理が、最初に実行される処理ではない場合（Ｓ１１０：ＮＯ）、ＣＰＵ１０は、前回以前の計測結果と計測帯域との対応関係に基づき、今回の計測帯域を設定し、設定した計測帯域をＲＡＭ１２に記憶させる（Ｓ１３０）。次に、ＣＰＵ１０は、計測帯域以外のパラメータ（合計サイズの目標値及び第１パケット数）に、前回の値を設定し、設定したパラメータをＲＡＭ１２に記憶させる（Ｓ１４０）。

Ｓ１２０又はＳ１４０の次に、ＣＰＵ１０は、計測帯域を第１パケット数で等分割し、等分割してできた分割計測帯域を、ＲＡＭ１２に記憶させる（Ｓ１５０）。Ｓ１５０の計算に使用される計測帯域は、Ｓ１２０又はＳ１３０で設定された値であり、第１パケット数は、Ｓ１２０又はＳ１４０で設定された値である。計測帯域が、５００ｋｂｐｓから１．５Ｍｂｐｓである場合、５００ｋｂｐｓから１．５Ｍｂｐｓの範囲が４０ｋｂｐｓ毎に分割される。次に、ＣＰＵ１０は、各分割計測帯域について、第１パケットの送信間隔Ｔ１を算出し、算出した送信間隔Ｔ１をＲＡＭ１２に記憶させる（Ｓ１６０）。合計サイズの目標値が、１５００ｂｙｔｅであり、分割計測帯域の代表値が５００ｋｂｐｓである場合、（１５００×８）／（５００×１０００）に基づき、送信間隔Ｔ１には２４ｍｓｅｃが設定される。分割計測帯域の代表値は、例えば、Ｓ１５０で作成された分割計測帯域の下限値である。次に、送信間隔設定処理は終了し、処理は図３の送信メイン処理に戻る。

図３の送信メイン処理において、図４に示した送信間隔設定処理（Ｓ２０）が終了すると、ＣＰＵ１０は、第１パケット数を受信装置に送信する（Ｓ３０）。Ｓ３０の処理は、何組の計測パケットを用いて使用可能な帯域を計測するかを、パケット送信装置が受信装置に事前に通知する処理である。１組の計測パケットは、送信間隔Ｔ１の期間内に送信され、且つ、合計サイズが目標値となる、１つの第１パケットと、１つ以上の第２パケットとで構成される。図８を参照して後述するが、第１パケット数を受信した受信装置は、Ｓ５２０で受信した数の計測パケットを受信した場合に、計測パケットを全て受信したと判断する。次に、ＣＰＵ１０は、パケット送信処理を実行する（Ｓ４０）。パケット送信処理では、ＣＰＵ１０は、第１パケットと、第２パケットとを送信間隔Ｔ１内の別のタイミングで送信する。ＣＰＵ１０は、分割計測帯域毎に設定された送信間隔Ｔ１を順に読み出して送信間隔Ｔ１を変える。

図５及び図６を参照して、パケット送信処理の詳細を説明する。図５のように、まず、ＣＰＵ１０は、第１パケット数組の計測パケットを送信したか否かを判断する（Ｓ２１０）。ＣＰＵ１０が計測パケットを送信した場合（Ｓ２１０：ＹＥＳ）、パケット送信処理は終了し、処理は図３のメイン処理に戻る。ＣＰＵ１０が計測パケットを送信し終えていない場合（Ｓ２１０：ＮＯ）、ＣＰＵ１０は、新たな第１パケットを作成し、作成した第１パケットをＲＡＭ１２に記憶させる（Ｓ２２０）。Ｓ２２０では、ＣＰＵ１０は、帯域計測用データのみを含む第１パケットを作成する。Ｓ２２０ではさらに、ＣＰＵ１０は、図４のＳ１６０で分割計測帯域毎に設定された送信間隔Ｔ１を順に読み出して、読み出した送信間隔Ｔ１をＲＡＭ１２に記憶させる。

次に、ＣＰＵ１０は、Ｓ２２０で作成した第１パケットを、ポートＸ２６又はポートＹ２７と、ネットワーク８とを介して、受信装置のポートＸ２６に送信する（Ｓ２３０）。繰り返し実行されるＳ２３０の処理によって、図６のように、第１タイミング毎に第１パケット２１１から２１４が、受信装置に送信される。第１の実施形態では、図６中、Ｔ１タイミングと、Ｔ３タイミングと、Ｔ６タイミングと、Ｔ１０タイミングとで示される第１タイミング間の長さを表す期間２０１から２０３は、図４のＳ１６０で設定された送信間隔Ｔ１と等しい。

次に、ＣＰＵ１０は、現在の時刻を送信実行時刻として取得し、取得した送信実行時刻をＲＡＭ１２に記憶する（Ｓ２４０）。第１パケットを送信するのに要する時間は無視できる程度に短いため、Ｓ２４０で取得された送信実行時刻は、送信開始時刻とみなすことができる。次に、ＣＰＵ１０は、第２パケット送信処理を実行する（Ｓ２５０）。第２パケット送信処理では、ＣＰＵ１０は、合計サイズが目標値となるように第２パケットを作成する。目標値は、Ｓ１２０又はＳ１４０で設定された値である。またＣＰＵ１０は、作成した第２パケットを、第２タイミングで送信する。第２タイミングは、Ｓ２３０で第１パケットを送信してから、Ｓ２２０で読み出された送信間隔Ｔ１が経過する時点よりも前である。

図６及び図７を参照して、第２パケット送信処理の詳細を説明する。図７のように、第２パケット送信処理では、まず、ＣＰＵ１０は、合計サイズが目標値となるパケットを受信装置に送信したか否かを判断する（Ｓ３１０）。Ｓ３１０では、ＣＰＵ１０は、ＲＡＭ１２に記憶された現在の合計サイズと、目標値とが等しければ、合計サイズが目標値となるパケットを送信したと判断する。現在の合計サイズの初期値は、図５のＳ２２０で作成され、Ｓ２３０で送信された第１パケットのデータサイズである。現在の合計サイズは、第２パケットが送信される毎に更新される。

現在の合計サイズが目標値である場合（Ｓ３１０：ＹＥＳ）の処理は後述する。現在の合計サイズが目標値ではない場合（Ｓ３１０：ＮＯ）、ＣＰＵ１０は、現在時刻を取得して、取得した現在時刻をＲＡＭ１２に記憶させる（Ｓ３４０）。次に、ＣＰＵ１０は、送信データを含む新たな第２パケットを送信するのに必要な時間があるか否かを判断する（Ｓ３５０）。Ｓ３５０では、ＣＰＵ１０は、（Ｓ２２０で読み出した送信間隔Ｔ１）＞｛（Ｓ３４０で取得した現在時刻）＋（第２パケットを作成及び送信するのに必要な所定時間）−（Ｓ２４０で取得した送信実行時刻）｝を満たした場合に、時間があると判断する。第２パケットを作成及び送信するのに必要な所定時間は予め設定され、ＨＤＤ１３に記憶されている。時間がある場合（Ｓ３５０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１０は、送信データを取得し、取得した送信データをＲＡＭ１２に記憶させる（Ｓ３６０）。送信データは、随時、ＨＤＤ１３のバッファに記憶されるため、ＣＰＵ１０は、バッファから送信データを取得する。

次に、ＣＰＵ１０は、Ｓ３６０で所定サイズ以下の送信データを取得したか否かを判断する（Ｓ３７０）。所定サイズは、（目標値）−（現在の合計サイズ）−（所定量）で表される。所定量は、第２パケットに含ませる、送信データ以外のデータ（例えば、識別用のデータ）のサイズを表す。取得しなかった場合（Ｓ３７０：ＮＯ）、処理はＳ３１０に戻る。ＣＰＵ１０がＳ３６０で所定サイズ以下の送信データを取得した場合（Ｓ３７０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１０は、Ｓ３６０で取得した所定サイズ以下の送信データを含む新たな第２パケットを作成し、作成した第２パケットをＲＡＭ１２に記憶させる（Ｓ３８０）。次に、ＣＰＵ１０は、Ｓ３８０で作成した第２パケットをポートＸ２６又はポートＹ２７と、ネットワーク８とを介して、受信装置のポートＹ２７に送信する（Ｓ３９０）。このように、ＣＰＵ１０は、受信装置が第１パケットを受信するポートとは異なるポートに、第２パケットを送信する。次に、処理はＳ３１０に戻る。

図６の期間２０１内に送信される第２パケット２２１のように、送信間隔内で１つの第２パケットが送信されてもよい。また、期間２０２内に送信される第２パケット２２２と、第２パケット２２３とのように、送信期間内に複数の第２パケットが送信されてもよい。ただし、期間２０１に送信される第１パケット２１１のデータサイズと、第２パケット２２１のデータサイズとの和は、目標値と等しい。同様に、期間２０２に送信される第１パケット２１２のデータサイズと、第２パケット２２２及び２２３のデータサイズとの和は、目標値と等しい。

Ｓ３５０で時間がない場合（Ｓ３５０：ＮＯ）、ＣＰＵ１０は、調整データを用いて新たな第２パケットを作成し、作成した第２パケットをＲＡＭ１２に記憶させる（Ｓ４１０）。調整データは、合計サイズが目標値となるように、新たに作成する第２パケットのデータサイズを調整するためのデータである。次に、ＣＰＵ１０は、Ｓ４１０で作成した第２パケットを、ポートＸ２６又はポートＹ２７と、ネットワーク８とを介して、受信装置のポートＹ２７に送信する（Ｓ４２０）。例えば、図６の期間２０３では、第１パケット２１３をＴ６タイミングで送信した後、第２パケット２２４と、第２パケット２２５とを送信した時点では、合計サイズは目標値に達していない。このような場合に、合計サイズを調整するために、Ｔ９タイミングで、調整データを含む第２パケット２２６が送信される。

Ｓ３１０で、現在の合計サイズが目標値である場合（Ｓ３１０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１０は、現在時刻を取得し、取得した現在時刻をＲＡＭ１２に記憶させる（Ｓ３２０）。次に、ＣＰＵ１０は、所定のタイミングか否かを判断する（Ｓ３３０）。所定のタイミングとは、（Ｓ２４０で取得した送信実行時刻）−（Ｓ３２０で取得した現在時刻）＝（Ｓ２２０で読み出した送信間隔Ｔ１）となるタイミングである。所定のタイミングでなければ（Ｓ３３０：ＮＯ）、処理はＳ３２０に戻る。所定のタイミングである場合（Ｓ３３０：ＹＥＳ）、又はＳ４２０の次に、第２パケット送信処理は終了し、処理は図５のパケット送信処理に戻る。図５のパケット送信処理において、Ｓ２５０の次に、処理はＳ２１０に戻る。

図３のメイン処理において、図５に示したパケット送信処理が終了すると（Ｓ４０）、ＣＰＵ１０は、使用可能な帯域の計測結果を受信し、受信した計測結果をＲＡＭ１２に記憶させる（Ｓ５０）。計測結果は、図８を参照して後述する受信メイン処理を実行する受信装置から送信される。Ｓ５０の次に処理はＳ１０に戻る。以上のように、ＣＰＵ１０は、第１の実施形態の送信メイン処理を実行する。

次に、図８及び図９を参照して、受信メイン処理を簡単に説明する。受信メイン処理は、通信装置１が受信装置として機能する場合に実行される。受信メイン処理は、受信装置と、パケット送信装置との間でデータを送受信する指示が入力されると、ＨＤＤ１３に記憶されているプログラムに従って、受信装置のＣＰＵ１０によって実行される。なお、公知技術（例えば、上記非特許文献１）と同様の処理については、説明を簡略化する。

図８のように、受信メイン処理ではまず、ＣＰＵ１０は、終了指示を取得したか否かを判断する（Ｓ５１０）。終了指示は、ユーザが操作部２５を操作して通信装置１に終了指示を入力した場合、又は、他の通信装置１から終了指示が送信された場合に取得される。終了指示があれば（Ｓ５１０：ＹＥＳ）、受信メイン処理は終了する。終了指示がなければ（Ｓ５１０：ＮＯ）、ＣＰＵ１０はパケット送信装置から送信された第１パケット数を受信し、受信した第１パケット数をＲＡＭ１２に記憶させる（Ｓ５２０）。次にＣＰＵ１０は、Ｓ５２０で受信した第１パケット数組の第１パケットと、第２パケットとを計測パケットとして受信し、受信した計測パケットをＲＡＭ１２又はＨＤＤ１３に記憶させる（Ｓ５３０）。図９のように、パケット送信装置から送信された第１パケット２１１から２１４は、受信装置のポートＸ２６を介して受信される。パケット送信装置から送信された第２パケット２２１から２２６は、受信装置のポートＹ２７を介して受信される。ＣＰＵ１０は、第１パケットを受信した場合には、受信時刻を取得し、取得した受信時刻をＲＡＭ１２に記憶させる。図９の例では、第１パケット２１１から２１４のそれぞれが受信されたタイミングであるＴ１１タイミングと、Ｔ１３タイミングと、Ｔ１６タイミングと、Ｔ２０タイミングとに対応する現在時刻が、受信時刻として取得される。

次に、ＣＰＵ１０は、Ｓ５３０で受信した第１パケットの受信間隔と、送信間隔とに基づき、使用可能な帯域を算出し、算出した使用可能な帯域をＲＡＭ１２に記憶させる（Ｓ５４０）。第１パケットの受信間隔は、Ｓ５３０において取得した受信時刻に基づき算出される。第１パケットの受信間隔は、図９において、期間３０１から３０３の長さで表される。第１パケットの送信間隔は、第１パケットの帯域計測用データに含まれる送信時刻に基づき特定される。第１パケットの送信間隔は、図６において、期間２０１から２０３の長さで表される。受信間隔と、送信間隔とに基づき使用可能な帯域を特定する方法は、従来の方法を適宜採用可能である。本実施形態では、前述の計測原理に基づいて、使用可能な帯域が特定される。次に、ＣＰＵ１０は、Ｓ５４０で算出した使用可能な帯域を、パケット送信装置に送信する（Ｓ５５０）。次に処理はＳ５１０に戻る。

以上のように、ＣＰＵ１０は受信メイン処理を実行する。図５のＳ２２０の処理は、本発明の「第１パケット作成工程」に相当し、Ｓ２２０を実行するＣＰＵ１０は、本発明の「第１パケット作成手段」として機能する。図７のＳ３６０の処理を実行するＣＰＵ１０は、本発明の「送信データ取得手段」として機能する。図７のＳ４１０と、Ｓ３８０とは、本発明の「第２パケット作成工程」に相当し、Ｓ４１０と、Ｓ３８０とを実行するＣＰＵ１０は、本発明の第２パケット作成手段として機能する。図４のＳ１６０の処理は、本発明の「設定工程」に相当し、Ｓ１６０を実行するＣＰＵ１０は、本発明の「設定手段」として機能する。図５のＳ２３０の処理は、本発明の「第１送信工程」に相当し、Ｓ２３０の処理を実行するＣＰＵ１０は、本発明の第１送信手段として機能する。図７のＳ４２０と、Ｓ３９０との処理は、本発明の「第２送信工程」に相当し、Ｓ４２０と、Ｓ３９０とを実行するＣＰＵ１０は、本発明の「第２送信手段」として機能する。

通信装置１によれば、送信間隔Ｔ１内に送信されるデータのサイズが目標値であるという条件のもと、送信間隔Ｔ１内の任意のタイミングで送信データを受信装置に送信することができる。したがって、計測パケットに含まれる送信データを送信するタイミングの自由度を向上させることができる。具体的には、通信装置１では、第１パケットにデータ識別用のデータを含ませる必要がないので、その分第２パケットに包含可能なデータ量を増やすことができる。また、帯域計測用データと、他のデータとが１つのパケットにまとめて送信される場合、他のデータを帯域計測用データのためのプロトコルで送らざるをえないので、従来の装置では、伝送効率及び伝送品質が悪くなる可能性がある。一方、通信装置１では、送信データを計測パケットに含ませる場合であっても、第１パケットと、第２パケットに分けてデータを送信することで、送信データに適したプロトコルで送信データを送信することができる。また通信装置１は、帯域計測用データと、送信データとを同じパケットに含ませる場合に比べ、データ結合処理を軽減することができる。通信装置１は、合計サイズを目標値としているので、計測帯域に応じた所定の伝送レートとなるように送信間隔を決定する処理が容易である。また、通信装置１は、計測精度を損なうことなく、計測パケットに含まれる送信データを送信するタイミングの自由度を向上させることができる。

第１パケットは受信装置のポートＸ２６に送信され、第２パケットはポートＸ２６とは別のポートＹ２７に送信されるので、第１パケットか、第２パケットかを識別するためのデータが各パケットに含まれなくてもよい。したがって、通信装置１は、パケットの種類を識別するためのデータを省略することができるので、パケットの種類を識別するためのデータが含まれる場合に比べ、第２パケットに包含可能なデータ量を増やすことができる。また、受信装置において、受信時刻を監視する対象は第１パケットのみでよいため、受信側の通信装置における処理負荷を低減させることが可能である。

ところで、第１の実施形態のパケット送信装置（通信装置１）は、合計サイズが目標値となる第２パケットを作成する際に、必要に応じて、調整データを用いて第２パケットのデータサイズを調整していた。これに代えて、第２の実施形態のパケット送信装置のように、合計サイズが所定範囲に入るものの、目標値となる第２パケットを作成することができない場合に、送信間隔を変更することで、所定の伝送レートで計測パケットを作成してもよい。以下、第２の実施形態のパケット送信装置で実行される送信メイン処理について説明する。

図示しないが、第２の実施形態の送信メイン処理は、第２パケット送信処理において、第１の実施形態の送信メイン処理と異なる。第１の実施形態の送信メイン処理と同様の処理については説明を省略し、以下、第２の実施形態の第２パケット送信処理について図１０を参照して説明する。図１０において、図７の第１の実施形態の第２パケット送信処理と同様の処理を行う場合には、同じステップ番号を付与している。図１０のように、第２の実施形態の送信メイン処理は、Ｓ４３０とＳ４４０とを実行する点において、第１の実施形態の送信メイン処理と異なる。以下、第１の実施形態の送信メイン処理とは異なる処理について説明する。

Ｓ４３０では、ＣＰＵ１０は、送信間隔Ｔ２を算出し、算出した送信間隔Ｔ２をＲＡＭ１２に記憶させる。送信間隔Ｔ２は、（現在の合計サイズＳｕｍ）／（現在の分割計測帯域の代表値Ｂ）に基づき算出される。送信間隔Ｔ２は、送信間隔Ｔ２を調整することによって、所定の伝送レートで計測パケットを送信するために用いられる。

Ｓ４４０では、ＣＰＵ１０は、送信間隔を送信間隔Ｔ２に変更することによって、送信時の伝送レートを所定値となるように調整することが可能か否かが判断される。具体的には、ＣＰＵ１０は、（Ｓ４３０で算出した送信間隔Ｔ２）＞（Ｓ３５０で取得した現在時刻）−（図５のＳ２４０の送信実行時刻）を満たす場合を変更可能であると判断する。Ｓ４４０によって、送信間隔を変更可能である場合には（Ｓ４４０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１０は、（Ｓ４３０で算出した送信間隔Ｔ２）＝（Ｓ３５０で取得した現在時刻）−（図５のＳ２４０の送信実行時刻）となるまで待機した後、第２パケット処理を終了させる。送信間隔を変更可能ではない場合には（Ｓ４４０：ＮＯ）、処理はＳ３１０に戻る。

以上のように、第２の実施形態のＣＰＵ１０は、送信メイン処理を実行する。図１０のＳ４３０の処理を実行するＣＰＵ１０は、本発明の設定手段として機能する。第２の実施形態の通信装置１によれば、計測精度を損なうことなく、計測パケットに含まれる送信データを送信するタイミングの自由度を向上させることができる。より具体的には、通信装置１は、合計サイズが目標値となる第２パケットを、送信データを用いて作成することができない場合に、次のような処理を行う。送信間隔を調整することができる場合には（Ｓ４４０：ＹＥＳ）、送信時の伝送レートを調整するために、送信間隔Ｔ１を送信間隔Ｔ２に変更する。送信間隔を調整することができない場合には（Ｓ４４０：ＮＯ）、データサイズを調整するための調整データを含む第２パケット（Ｓ４１０）を、受信装置に送信する（Ｓ４２０）。すなわち、通信装置１は、なるべく調整データを用いないように、伝送レートの調整方法を切り替えることができる。また通信装置１は、送信データを含む第２パケットを送信した（Ｓ３９０）後に送信間隔を調整可能か判断する処理を実行しているので（Ｓ４３０，Ｓ４４０）、送信間隔内に第１パケットのみが送信される事態を確実に回避することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えられてもよい。例えば、以下の（Ａ）から（Ｄ）の変形が適宜加えられてもよい。

（Ａ）上記実施形態では、パケット送信装置としての機能を備えた通信装置１を例示したが、これに限定されない。例えば、本発明のパケット送信装置は、計測パケットを送信する専用機に適用されてもよいし、計測パケットを含む複数種類のパケットを送信するパケット送信装置に適用されてもよい。本発明のパケット送信装置が、計測パケットを送信する専用機に適用された場合、計測パケットに含まれる送信データは、パケット送信装置において生成されてもよいし、パケット送信装置とは別の装置において生成されてもよい。送信データがパケット送信装置とは別の装置において生成される場合、送信データはネットワーク等を介して別の装置から取得されればよい。また、通信装置１がテレビ会議に用いられる場合を例示したがこれに限定されず、例えば、ストリーミング配信に利用されてもよい。パケット送信装置の用途に応じて、送信データの種類は変更されてよい。また、パケット送信装置の構成は適宜変更可能である。例えば、上記通信装置１は、ポートＸ２６とポートＹ２７とを備えていたが、１つの外部通信Ｉ／Ｆを備えていてもよい。

（Ｂ）上記実施形態では、第１パケットは、帯域計測用データのみを含んでいたが、他のデータを含んでもよい。同様に、上記実施形態の第２パケットが、合計サイズが目標値となるように作成されたが、合計サイズが目標値を含む所定範囲となるように作成されてもよい。所定範囲は、使用可能な帯域の計測精度を考慮して適宜定められればよい。

（Ｃ）上記実施形態の通信装置１は、第１パケットと、第２パケットとを、受信装置の別のポートに送信していたが、同じポートに送信してもよい。また、パケット送信装置が複数の送信ポートを備える場合、第１パケットと、第２パケットとを、別のポートから送信してもよい。

（Ｄ）計測パケットの送信時の伝送レートは、合計サイズ及び送信間隔の少なくともいずれかによって調整されればよい。

１ 通信装置
８ ネットワーク
１０ ＣＰＵ
１２ ＲＡＭ
１３ ＨＤＤ
２６ ポートＸ
２７ ポートＹ

Claims (7)

1. 複数の通信装置を備える通信システムで使用可能な帯域を計測するために、受信側の通信装置にパケットを計測帯域に応じた所定の伝送レートで送信するパケット送信装置であって、
   帯域計測用データを含む第１パケットを作成する第１パケット作成手段と、
   前記第１パケットのデータサイズと、新たに作成する第２パケットのデータサイズとの和が、前記伝送レートに基づき設定された目標値を含む所定範囲になるように当該第２パケットを作成する第２パケット作成手段と、
   前記伝送レートに基づき、前記第１パケットの送信間隔を設定する設定手段と、
   前記設定手段によって設定された前記送信間隔毎の第１タイミングで、前記第１パケット作成手段によって作成された前記第１パケットを前記受信側の通信装置に送信する第１送信手段と、
   前記第１タイミングよりも後のタイミングであって、前記第１タイミングから前記送信間隔の経過時点よりも前の第２タイミングで、前記第２パケット作成手段によって作成された前記第２パケットを前記受信側の通信装置に送信する第２送信手段と
   を備えるパケット送信装置。
2. 前記受信側の通信装置に送信する予定の送信データを取得する送信データ取得手段を備え、
   前記第１パケット作成手段は、前記帯域計測用データからなる前記第１パケットを作成し、
   前記第２パケット作成手段は、前記送信データ取得手段によって取得された前記送信データを含む１以上のパケットを前記第２パケットとして作成することを特徴とする請求項１に記載のパケット送信装置。
3. 前記第２パケット作成手段は、前記送信データ取得手段によって取得された前記送信データを用いて、前記和が前記目標値となるパケットを作成することができない場合に、前記和が前記目標値となるように、パケットのデータサイズを調整するためのデータである調整データを含むパケットを前記第２パケットとして作成することを特徴とする請求項２に記載のパケット送信装置。
4. 前記設定手段は、前記送信データ取得手段によって取得された前記送信データを用いて、前記和が前記目標値となるパケットを作成することができない場合に、既に送信された前記第１パケットの前記データサイズ及び既に送信された前記第２パケットの前記データサイズの総和と、前記伝送レートとに応じて前記送信間隔を再設定することを特徴とする請求項２又は３に記載のパケット送信装置。
5. 前記第１送信手段は、前記第１パケットを、前記受信側の通信装置が備える第１ポート宛てに送信し、
   前記第２送信手段は、前記第２パケットを、前記受信側の通信装置が備えるポートであって、前記第１ポートとは異なる第２ポート宛てに送信することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のパケット送信装置。
6. 複数の通信装置を備える通信システムで使用可能な帯域を計測するために、コンピュータが受信側の通信装置にパケットを計測帯域に応じた所定の伝送レートで送信するパケット送信方法であって、
   帯域計測用データを含む第１パケットを作成する第１パケット作成工程と、
   前記第１パケットのデータサイズと、新たに作成する第２パケットのデータサイズとの和が、前記伝送レートに基づき設定された目標値を含む所定範囲になるように当該第２パケットを作成する第２パケット作成工程と、
   前記伝送レートに基づき、前記第１パケットの送信間隔を設定する設定工程と、
   前記設定工程において設定された前記送信間隔毎の第１タイミングで、前記第１パケット作成工程において作成された前記第１パケットを、前記受信側の通信装置に送信する第１送信工程と、
   前記第１タイミングよりも後のタイミングであって、前記第１タイミングから前記送信間隔の経過時点よりも前の第２タイミングで、前記第２パケット作成工程において作成された前記第２パケットを、前記受信側の通信装置に送信する第２送信工程と
   を備えるパケット送信方法。
7. 請求項１から５のいずれかに記載のパケット送信装置の各種処理手段としてコンピュータを機能させるためのパケット送信プログラム。

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