JP6201207B2 - 通信端末装置、プログラムおよび通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の無線通信システムを同時に使用して無線通信を行なう技術に関する。

従来から、無線ＬＡＮ、携帯電話等の異なる無線メディアを統合するための技術が提案されている。特許文献１には、ピコセル、マイクロセル、マクロセルなる異なるセルサイズを有する異種無線システムを、コグニティブ基地局、コグニティブ端末を用いて統合する技術が開示されている。コグニティブ基地局、コグニティブ端末は、スイッチ、複数の無線モジュール、無線環境認識部を備えており、無線環境認識部は、無線環境を認識して、その認識結果に基づき、スイッチに対してリンクフレームの分配先である無線モジュールの切り替えを指示する。リンクフレームは指示された無線モジュールを介して送受信される。

また、特許文献２には、既存の無線メディアの無線リソース制御方式に修正を加えずに、複数の無線メディアをスイッチにより統合して、ＱｏＳ要求を満たす伝送レートを確保し、セル外周部等の低レートにならざるを得ない通信を避けるように、動的に無線メディアを選択して通信する技術が開示されている。

特開２００８−０８５７５９号公報 特開２００８−２８３１４６号公報

近年、パーソナルコンピュータやスマートフォンが普及しているが、これらのクライアント機器がインターネットを介してサーバ装置と通信を行なう場合、従来は、クライアント機器で予め優先順位が付された通信経路が、一つ選択されていた。この通信経路は、物理的に使用ができなくなるか、または、より優先順位が高い通信経路が検出されるまで使い続けられることになっている。このため、特に通信経路に無線を使用する場合など、通信環境の変化が激しい条件の下では、最適な通信経路を柔軟に選択した通信を行なうことができなかった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、無線通信環境に応じて、最適な通信経路を柔軟に選択した通信を行なうことができる通信端末装置、プログラムおよび通信方法を提供することを目的とする。

（１）上記の目的を達成するために、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明の通信端末装置は、相互に異なる無線通信方式で無線通信を行なう複数の無線通信機を有する通信端末装置であって、アプリケーション層で動作するアプリケーションを有し、いずれかの前記無線通信機を介してサーバ装置に対してリクエストを行なうアプリケーション部と、前記リクエストが発生した場合、通信可能な状態になっている前記各無線通信機を用いて、同時に前記サーバ装置に対してＴＣＰ／ＩＰ（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）のセッション確立要求を行ない、前記セッション確立要求を行なってからレスポンスが得られるまでの時間を測定するリクエスト分配部と、を備え、少なくとも最も早くレスポンスが得られた無線通信方式の無線通信機を用いて前記リクエストを前記サーバ装置に送信することを特徴とする。

このように、リクエストが発生した場合、通信可能な状態になっている各無線通信機を用いて、同時にサーバ装置に対してＴＣＰ／ＩＰのセッション確立要求を行ない、セッション確立要求を行なってからレスポンスが得られるまでの時間を測定し、少なくとも最も早くレスポンスが得られた無線通信方式の無線通信機を用いてリクエストをサーバ装置に送信するので、移動や無線状態の変化に伴って、スループット等の通信品質が大きく変化し得る環境においても、常に最適な通信経路を選択して通信を行なうことが可能となる。

（２）また、本発明の通信端末装置は、前記リクエストを解析し、前記リクエストが、複数の無線通信機を使用するサービスのリクエストである場合は、前記リクエストを前記リクエスト分配部に転送するリクエスト解析部を更に備え、最も早くレスポンスが得られた無線通信方式の無線通信機を含む複数の無線通信機を用いて前記リクエストを前記サーバ装置に送信することを特徴とする。

このように、リクエストが、複数の無線通信機を使用するサービスのリクエストである場合は、リクエストをリクエスト分配部に転送し、最も早くレスポンスが得られた無線通信方式の無線通信機を含む複数の無線通信機を用いてリクエストをサーバ装置に送信するので、複数の通信方式を利用して常に最適な通信経路を選択して通信を行なうことが可能となる。

（３）また、本発明の通信端末装置は、前記リクエストの宛先であるサーバ装置との間で既にＴＣＰ／ＩＰのセッションが確立している場合は、既にＴＣＰ／ＩＰのセッションを確立している無線通信方式の無線通信機を用いて前記リクエストを前記サーバ装置に送信することを特徴とする。

このように、リクエストの宛先であるサーバ装置との間で既にＴＣＰ／ＩＰのセッションが確立している場合は、既にＴＣＰ／ＩＰのセッションを確立している無線通信方式の無線通信機を用いてリクエストを前記サーバ装置に送信するので、無駄なパケットが送信されることがなく、セッションの有効活用を図ることが可能となる。

（４）また、本発明の通信端末装置は、ＴＣＰ／ＩＰのセッション確立後、リクエストの送信に用いないこととなった無線通信方式の無線通信機におけるセッションを切断することを特徴とする。

このように、ＴＣＰ／ＩＰのセッション確立後、リクエストの送信に用いないこととなった無線通信方式の無線通信機におけるセッションを切断するので、通信に使用されないリソースを早期に解放することが可能となる。

（５）また、本発明の通信端末装置において、前記リクエスト分配部は、随時前記測定を行ない、測定時に使用中の無線通信方式よりも早くレスポンスが得られた無線通信方式があった場合は、その無線通信方式の無線通信機に切り替えてリクエストを送信することを特徴とする。

このように、随時測定を行ない、測定時に使用中の無線通信方式よりも早くレスポンスが得られた無線通信方式があった場合は、その無線通信方式の無線通信機に切り替えてリクエストを送信するので、リクエストに対して最速のレスポンスが得られる無線通信方式を用いることができるので、常に最適な通信を行なうことが可能となる。

（６）また、本発明のプログラムは、相互に異なる無線通信方式で無線通信を行なう複数の無線通信機を有する通信端末装置のプログラムであって、アプリケーション層で動作するアプリケーションにおいて、いずれかの前記無線通信機を介してサーバ装置に対してリクエストを行なう処理と、前記リクエストが発生した場合、通信可能な状態になっている前記各無線通信機を用いて、同時に前記サーバ装置に対してＴＣＰ／ＩＰ（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）のセッション確立要求を行ない、前記セッション確立要求を行なってからレスポンスが得られるまでの時間を測定する処理と、少なくとも 最も早くレスポンスが得られた無線通信方式の無線通信機を用いて前記リクエストを前記サーバ装置に送信する処理と、の一連の処理をコンピュータに実行させることを特徴とする。

このように、リクエストが発生した場合、通信可能な状態になっている各無線通信機を用いて、同時にサーバ装置に対してＴＣＰ／ＩＰのセッション確立要求を行ない、セッション確立要求を行なってからレスポンスが得られるまでの時間を測定し、少なくとも最も早くレスポンスが得られた無線通信方式の無線通信機を用いてリクエストをサーバ装置に送信するので、移動や無線状態の変化に伴って、スループット等の通信品質が大きく変化し得る環境においても、常に最適な通信経路を選択して通信を行なうことが可能となる。

（７）また、本発明のプログラムは、前記リクエストが、複数の無線通信機を使用するサービスのリクエストであるかどうかを解析する処理と、最も早くレスポンスが得られた無線通信方式の無線通信機を含む複数の無線通信機を用いて前記リクエストを前記サーバ装置に送信する処理と、を更に含むことを特徴とする。

このように、リクエストが、複数の無線通信機を使用するサービスのリクエストであるかどうかを解析し、最も早くレスポンスが得られた無線通信方式の無線通信機を含む複数の無線通信機を用いてリクエストをサーバ装置に送信するので、複数の通信方式を利用して常に最適な通信経路を選択して通信を行なうことが可能となる。

（８）また、本発明のプログラムは、前記リクエストの宛先であるサーバ装置との間で既にＴＣＰ／ＩＰのセッションが確立している場合は、既にＴＣＰ／ＩＰのセッションを確立している無線通信方式の無線通信機を用いて前記リクエストを前記サーバ装置に送信する処理を更に含むことを特徴とする。

このように、リクエストの宛先であるサーバ装置との間で既にＴＣＰ／ＩＰのセッションが確立している場合は、既にＴＣＰ／ＩＰのセッションを確立している無線通信方式の無線通信機を用いてリクエストを前記サーバ装置に送信するので、無駄なパケットが送信されることがなく、セッションの有効活用を図ることが可能となる。

（９）また、本発明のプログラムは、ＴＣＰ／ＩＰのセッション確立後、リクエストの送信に用いないこととなった無線通信方式の無線通信機におけるセッションを切断する処理を更に含むことを特徴とする。

このように、ＴＣＰ／ＩＰのセッション確立後、リクエストの送信に用いないこととなった無線通信方式の無線通信機におけるセッションを切断するので、通信に使用されないリソースを早期に解放することが可能となる。

（１０）また、本発明のプログラムは、随時前記測定を行ない、測定時に使用中の無線通信方式よりも早くレスポンスが得られた無線通信方式があった場合は、その無線通信方式の無線通信機に切り替えてリクエストを送信する処理を更に含むことを特徴とする。

このように、随時測定を行ない、測定時に使用中の無線通信方式よりも早くレスポンスが得られた無線通信方式があった場合は、その無線通信方式の無線通信機に切り替えてリクエストを送信するので、リクエストに対して最速のレスポンスが得られる無線通信方式を用いることができるので、常に最適な通信を行なうことが可能となる。

（１１）また、本発明の通信方法は、相互に異なる無線通信方式で無線通信を行なう複数の無線通信機を有する通信端末装置の通信方法であって、アプリケーション層で動作するアプリケーションが、いずれかの前記無線通信機を介してサーバ装置に対してリクエストを行なうステップと、前記リクエストが発生した場合、通信可能な状態になっている前記各無線通信機を用いて、同時に前記サーバ装置に対してＴＣＰ／ＩＰ（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）のセッション確立要求を行ない、前記セッション確立要求を行なってからレスポンスが得られるまでの時間を測定するステップと、少なくとも最も早くレスポンスが得られた無線通信方式の無線通信機を用いて前記リクエストを前記サーバ装置に送信するステップと、を少なくとも含むことを特徴とする。

このように、リクエストが発生した場合、通信可能な状態になっている各無線通信機を用いて、同時にサーバ装置に対してＴＣＰ／ＩＰのセッション確立要求を行ない、セッション確立要求を行なってからレスポンスが得られるまでの時間を測定し、少なくとも最も早くレスポンスが得られた無線通信方式の無線通信機を用いてリクエストをサーバ装置に送信するので、移動や無線状態の変化に伴って、スループット等の通信品質が大きく変化し得る環境においても、常に最適な通信経路を選択して通信を行なうことが可能となる。

本発明によれば、移動や無線状態の変化に伴って、スループット等の通信品質が大きく変化し得る環境においても、常に最適な通信経路を選択して通信を行なうことが可能となる。

本実施形態に係る通信端末装置の概略構成を示すブロック図である。 本実施形態に係る通信端末装置とサーバ装置（ホスト）との通信の様子を示すシーケンスチャートである。 最適な通信経路の確認手順を示す図である。 最適な通信経路の確認手順を示す図である。 最適な通信経路の確認手順を示す図である。 最適な通信経路で通信を継続している様子を示す図である。 不使用となった通信経路のセッションを切断する様子を示す図である。 通信継続中に通信環境が変化することを考慮して、通信インタフェースの切り替えを行なう様子を示す図である。

本実施形態に係る通信端末装置は、無線通信環境に応じて柔軟かつ最適な通信を実現させるために、複数の無線通信システム（通信経路）が同時に利用可能な環境において、クライアント装置（通信端末装置）からリクエストを送信する前に、通信可能な経路すべておいて、一番早くレスポンスが返ってくる通信経路を検出し、この通信経路を選択して通信を行なう。

図１は、本実施形態に係る通信端末装置の概略構成を示すブロック図である。アプリケーション部１は、例えば、ブラウザ等、アプリケーション層で動作するアプリケーションを有し、いずれかの通信インタフェース（無線通信機）を介してサーバ装置に対してリクエストを行なう。リクエスト解析部３は、アプリケーション部１で発生したリクエストを解析し、そのリクエストが、複数の通信インタフェースを使用するサービスのリクエストであるかどうかを判断する。そのリクエストが、複数の通信インタフェースを使用するサービスのリクエストである場合は、リクエストをリクエスト分配部５に転送する。

リクエスト分配部５は、アプリケーション部１でリクエストが発生した場合、通信可能な状態になっている通信インタフェースを用いて、同時にサーバ装置に対してＴＣＰ／ＩＰ（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）のセッション確立要求を行なう。そして、セッション確立要求を行なってからレスポンスが得られるまでの時間を測定する。

また、通信端末装置１００は、サーバ装置と通信するための複数の通信インタフェース７、９を備えている。例えば、Ｗｉ−Ｆｉ、ＬＴＥ、ＷｉＭＡＸである。なお、本実施形態において、通信端末装置上で動作する通信プロトコルは、トランスポート層、ネットワーク層はＴＣＰ／ＩＰを使用した通信を対象とし、アプリケーション層で動作するアプリケーションは特に限定されないものとする。なお、本実施形態において、リクエストはＨＴＴＰリクエストのことを意味し、レスポンスはＨＴＴＰレスポンスのことを意味するものとする。

次に、以上のように構成された本実施形態に係る通信端末装置の動作について、説明する。図２は、本実施形態に係る通信端末装置とサーバ装置（ホスト）との通信の様子を示すシーケンスチャートである。図２では、通信インタフェースは、通信インタフェース（Ａ）と通信インタフェース（Ｂ）があり、通信インタフェース（Ａ）によるセッションを実線で表現し、通信インタフェース（Ｂ）によるセッションを点線で表現している。

まず、通信端末装置において、アプリケーションからのリクエスト要求前に使用可能な通信インタフェースを全て通信可能な状態にする（ステップＳ１）。具体的には、通信端末装置による接続可能な基地局装置の検出、リンクの確立、ＩＰアドレス取得を行なう。このように、複数の通信インタフェースが同時に通信可能な状態になった状態で、通信端末装置におけるアプリケーションから任意のサーバ（ホスト）にリクエストが送信されたことを検出した場合、次のような手順を行なう。

リクエスト解析部が上記のリクエストを解析し、そのリクエストが、予め定めたサービスのリクエストである場合、リクエスト分配部にリクエストを転送する。それ以外のリクエストは、デフォルトルートのインタフェースを通じてサーバに送信する。

リクエスト分配部は、リクエストの宛先のサーバとＴＣＰ／ＩＰのセッションが確立していない場合、すべての通信インタフェースから目的とするサーバに対し、同時にＰＣＴのセッションの確立要求を行なう。すなわち、通信インタフェース（Ａ）と通信インタフェース（Ｂ）が同時にＴＣＰセッションの確立要求をホスト（Ａ）に対して行なう。そして、ＴＣＰの確立と合わせ、どの通信インタフェースを経由してリクエストを送信したら一番早くレスポンスが返ってくるかの測定を行なう。すなわち、セッション確立要求を行なってからレスポンスが得られるまでの時間を測定する。その結果、一番早くレスポンスが得られた通信インタフェースを選定し、この通信経路でサーバ装置に対してアプリケーションからのリクエストを送信する。図２では、通信インタフェース（Ｂ）が最速であることが分かったため、通信インタフェース（Ｂ）を用いてリクエストをホスト（Ａ）に送信する。

なお、リクエストの宛先のサーバとＴＣＰ／ＩＰのセッションが確立している場合、既に確立している通信インタフェースを経由してリクエストを送信する。図２において、次にホスト（Ａ）向けのリクエストが発生した場合（ステップＳ２）通信インタフェース（Ｂ）を用いてリクエストを送信する。

次に、アプリケーションからホスト（Ｂ）向けのリクエストが発生した場合（ステップＳ３）、上記と同様に、通信インタフェース（Ａ）と通信インタフェース（Ｂ）が同時にＴＣＰセッションの確立要求をホスト（Ｂ）に対して行なう。図２では、通信インタフェース（Ａ）が最速であることが分かったため、通信インタフェース（Ａ）を用いてリクエストをホスト（Ｂ）に送信する。さらに、図２に示すように、次にホスト（Ｂ）向けのリクエストが発生した場合（ステップＳ４）通信インタフェース（Ａ）を用いてリクエストを送信する。

図３Ａ〜Ｃは、最適な通信経路の確認手順を示す図である。本実施形態に係る通信端末装置は、アプリケーションからサーバ装置へのリクエストが発生した場合、最適な通信経路の確認を行なう。まず、図３Ａに示すように、アプリケーションからのリクエストを検出する。次に、通信可能な通信インタフェースを確認する。例えば、Ｗｉ−Ｆｉ、３Ｇ、ＬＴＥなどである。現在の技術水準では、クライアント機器のＯＳに問い合わせると、応答としてその状態を知ることが可能になっている。

次に、図３Ｂで示したように、通信可能な通信インタフェースが複数ある場合、これら全てに対して同時にＴＣＰのコネクションの確立動作を行なって、通信品質の確認を行なう。具体的には、一番早くコネクションの確立が完了した経路を「最適な通信経路」とする。図３Ｃに示した例では、通信Ｉ／Ｆ（Ａ）経由のコネクション確立時間がＴａ［秒］であり、通信Ｉ／Ｆ（Ｂ）経由のコネクション確立時間がＴｂ［秒］であり、Ｔｂ＜Ｔａであった場合、通信Ｉ／Ｆ（Ｂ）経由の通信経路を「最適な通信経路」と呼ぶものとする。最適な通信経路が確認できると、それ以降は、図４に示すように、ホスト（Ａ）へのリクエストについては、通信Ｉ／Ｆ（Ｂ）を用いて通信を行なう。新たに通信品質の確認を行なう必要はない。

なお、アプリケーションから新規のリクエスト、すなわち、まだＴＣＰのセッションが張られていないホスト宛のリクエストがあった場合は、図３Ｃで示した通信品質確認を行ない、最適な通信経路が確認できると、それ以降は、図４に示すように、新しいホストへのリクエストについては、最適な通信経路とされた通信Ｉ／Ｆを用いて通信を行なう。

図５は、不使用となった通信経路のセッションを切断する様子を示す図である。図３Ａ〜Ｃに示す動作では、通信端末装置からサーバ装置に対して複数の経路でＴＣＰのセッションを確立させるが、実際の通信では「最適な通信経路」でしか通信を行なわない。このため、不使用となったセッションが存在する。無駄なリソースを早期に開放するため、通信端末装置は、不使用となったセッションの切断処理を行なう。図５では、通信インタフェース（Ｂ）を用いたセッションが最適な通信経路とされ、通信インタフェース（Ａ）を用いたセッションは不使用になることとなった。このため、通信端末装置は、通信インタフェース（Ａ）を用いたセッションの切断処理を行なう。

図６は、通信継続中に通信環境が変化することを考慮して、通信インタフェースの切り替えを行なう様子を示す図である。図４に示したように、同一のホストに対して長時間連続して通信、すなわち、アプリケーションからのリクエストが行なわれる場合がある。この場合、一度測定した後、時間が経過すると共に環境・状況が変化し、図３Ｃで示したように、コネクションの確立時間がＴｂ［秒］より遅くなったとすると、最適な通信が行なわれないこととなる。この問題を解消する為に、通信継続中にも図３ＡからＣで示した処理を行ない、常に最適な通信、すなわち、リクエストに対して最速のレスポンスが得られる通信が行なわれるよう、使用する通信Ｉ／Ｆの切替制御を行なう。

なお、ＴＣＰの接続の確立が完了し通信を行なっていた無線インタフェースの基地局装置との間の接続が切れた場合は、リンク断を確認したら、次のアプリケーションからのリクエストが来たときに、通信可能経路のレスポンス時間の確認から行なうことも可能である。

以上説明したように、本実施形態によれば、移動や無線状態の変化に伴って、スループット等の通信品質が大きく変化し得る環境においても、常に最適な通信経路を選択して通信を行なうことが可能となる。

１ アプリケーション部
３ リクエスト解析部
５ リクエスト分配部
７、９ 通信インタフェース
１００ 通信端末装置

Claims (9)

1. 相互に異なる無線通信方式で無線通信を行なう複数の無線通信機を有する通信端末装置であって、
   アプリケーション層で動作するアプリケーションを有し、いずれかの前記無線通信機を介してサーバ装置に対してリクエストを行なうアプリケーション部と、
   前記リクエストが発生した場合、通信可能な状態になっているすべての前記無線通信機を用いて、前記サーバ装置に対してＴＣＰ／ＩＰ（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）のコネクションの確立動作を行ない、前記各無線通信機を経由したコネクション確立時間を測定するリクエスト分配部と、を備え、
   確立した複数のコネクションのうち、コネクションの確立が完了した無線通信機を経由する経路から前記リクエストを前記サーバ装置に送信することを特徴とする通信端末装置。
2. 前記リクエストの宛先であるサーバ装置との間で既にＴＣＰ／ＩＰのセッションが確立している場合は、既にＴＣＰ／ＩＰのセッションを確立している無線通信方式の無線通信機を用いて前記リクエストを前記サーバ装置に送信することを特徴とする請求項１記載の通信端末装置。
3. ＴＣＰ／ＩＰのセッション確立後、リクエストの送信に用いないこととなった無線通信方式の無線通信機におけるセッションを切断することを特徴とする請求項１または請求項２記載の通信端末装置。
4. 前記リクエスト分配部は、前記コネクション確立時間の測定を行ない、使用中の無線通信機を経由する経路よりも早くコネクションの確立が完了した経路があったときは、その経路からリクエストを送信することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の通信端末装置。
5. 相互に異なる無線通信方式で無線通信を行なう複数の無線通信機を有する通信端末装置のプログラムであって、
   アプリケーション層で動作するアプリケーションにおいて、いずれかの前記無線通信機を介してサーバ装置に対してリクエストを行なう処理と、
   前記リクエストが発生した場合、通信可能な状態になっているすべての前記無線通信機を用いて、前記サーバ装置に対してＴＣＰ／ＩＰ（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）のコネクションの確立動作を行ない、前記各無線通信機を経由したコネクション確立時間を測定する処理と、
   確立した複数のコネクションのうち、コネクションの確立が完了した無線通信機を経由する経路から前記リクエストを前記サーバ装置に送信する処理と、の一連の処理をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
6. 前記リクエストの宛先であるサーバ装置との間で既にＴＣＰ／ＩＰのセッションが確立している場合は、既にＴＣＰ／ＩＰのセッションを確立している無線通信方式の無線通信機を用いて前記リクエストを前記サーバ装置に送信する処理を更に含むことを特徴とする請求項５記載のプログラム。
7. ＴＣＰ／ＩＰのセッション確立後、リクエストの送信に用いないこととなった無線通信方式の無線通信機におけるセッションを切断する処理を更に含むことを特徴とする請求項５または請求項６記載のプログラム。
8. 随時前記コネクション確立時間の測定を行ない、使用中の無線通信機を経由する経路よりも早くコネクションの確立が完了した経路があったときは、その経路からリクエストを送信する処理を更に含むことを特徴とする請求項５から請求項７のいずれかに記載のプログラム。
9. 相互に異なる無線通信方式で無線通信を行なう複数の無線通信機を有する通信端末装置の通信方法であって、
   アプリケーション層で動作するアプリケーションが、いずれかの前記無線通信機を介してサーバ装置に対してリクエストを行なうステップと、
   前記リクエストが発生した場合、通信可能な状態になっているすべての前記無線通信機を用いて、前記サーバ装置に対してＴＣＰ／ＩＰ（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）のコネクションの確立動作を行ない、前記各無線通信機を経由したコネクション確立時間を測定するステップと、
   確立した複数のコネクションのうち、一番早くコネクションの確立が完了した無線通信機を経由する経路を用いて前記リクエストを前記サーバ装置に送信するステップと、を少なくとも含むことを特徴とする通信方法。

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