JPWO2007063901A1 - 無線通信システム及び無線通信方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、上述した種々の課題を効率的に解決するための無線通信システム及び無線通信方法を提供するものである。
B=S/ΔT
に基づいて算出する。
また、ボトルネック物理帯域幅を取得する手段において、前記サイズSの対のプローブパケットと、サイズSに比べて小さいサイズS′の対のパケットをプローブパケットとして送信し、受信端末で測定されたサイズSのプローブパケットの遅延時間がΔT′で、サイズS′のプローブパケットの遅延時間がΔT″で、ΔT″>ΔT′である場合は、クロストラフィックが存在すると判断する。
「CV=標準偏差/相加平均×100」に基づいて算出する。
さらに、ボトルネック物理帯域幅を取得する手段から得られたボトルネック帯域幅がBWTである場合に、測定された伝送路の送信側のネットワークインタフェースの上り方向の伝送路速度と受信側のネットワークインタフェースの下り方向の伝送速度のうちの小さい方の値をZとすると、帯域の偏差率BWσを
「BWσ(%)=|BWT−Z|/Z」に基づいて算出する。
データ通信のデータ種別は、アプリケーションプログラム毎に設定された品質情報と、決定された伝送路に関する伝送路情報を参照して、それらの情報からコンテンツ品質を決定する。また、データ通信後、データ通信中でないネットワークインタフェースの状態や、使用している伝送路の伝送路状態、無線変調方式などが変化したとき、伝送路の優先度を再度判断して最も優先度の高い伝送路に切替える。
図1において、ネットワーク1〜nは、LANやWANなどのネットワークセグメント単位のネットワークであり、例えば、ネットワーク1は複数の無線基地局を、ネットワーク2は複数の無線アクセスポイント(AP)を含むことが出来る。つまり、ネットワーク1〜nのそれぞれは、例えば、公衆の携帯電話網、自営の構内無線LAN、ホットスポット、もしくは家庭内の無線ネットワーク等であり、ここでは、IPベースのネットワークであるとする。これらネットワークセグメント毎のネットワークは、インターネットに代表されるコアネットワークに接続されている。
図中、10は通信端末、11はアプリケーション部、12はユーザ設定部、13は通信制御部、14はコンテンツ制御部、15はアプリケーション優先基準テーブル、16は品質情報テーブル、17は伝送路制御部、18は伝送路管理部、19は伝送路選択部、20はIP制御部、21は伝送路情報テーブル、22はネットワークインタフェース情報テーブル、23は伝送路状態管理部、24はネットワークインタフェース管理部、25はネットワークインタフェースカード(NIC)、26は自端末、27は通信相手端末、28はネットワークを示す。
受信端末において、プローブパケットを受信し、その遅延時間ΔT′を測定し、送信端末においてプローブパケットの個数を変えながらプローブパケットの連続送信を繰り返す。受信端末は、受信したプローブパケットの遅延時間ΔT′を順次測定し、得られた一連のデータについて平均値を算出する。本実施例では、得られた一連のデータからボトルネック物理帯域幅を算出する方法として平均値を用いたが、偏差値や変動係数など統計的な手法、もしくはそれらを組み合わせた算出方法を用いても構わない。
ΔT1= RTT1−ΔT
ΔT2= RTT2−ΔT
ΔT3= RTT3−ΔT
となる。
ΔT″=(S′+C)/B2 となり、
ΔT′=S/B2(サイズSの遅延時間に相当する)
ΔT″>ΔT′
となり、通信相手端末(受信端末)27側で上記の測定結果が確認された場合には、クロストラフィックが存在することを確認することが可能である。
CV(%)=標準偏差/相加平均×100
BWσ(%)=|BWT−Z|/Z
として求められる。
先ず、簡易測定終了後、伝送路状態管理部23は、上述した測定方法で取得された簡易測定結果に基づく伝送路情報を伝送路情報テーブル21に書き込み、前記の取得された情報を伝送路情報テーブル21とアプリケーション優先基準テーブル15から伝送路を選択する(S414、S415)。
先ず、図15Aのフローチャートで、アプリケーション優先基準テーブル15に料金優先の項目が指定されているかどうか確認する(S06)。本実施例では、料金設定の項目として無料もしくは定額制、従量課金制のどちらかが設定されるものとする。料金優先として無料/定額制が指定されている場合は(S06Yes)、ネットワークインタフェース情報テーブル22と伝送路情報テーブル21の両方を参照して、無料/定額制の伝送路を抽出する(S07)。
伝送路については上り/下りが存在するため、本実施例では各々(自端末及び通信相手端末)が下りの伝送路に対して選択を行うものとする。映像ストリーミングや音声ストリーミング等のサーバ・クライアント型の片方向通信の場合については、クライアント側で伝送路を選択することとする。本実施例に限らず、各々が下りではなく上りの伝送路を選択しても、一方の端末が上り/下りのどちらの伝送路も選択するように処理を行っても構わない。
技術分野
[0001]
本発明は、複数の無線通信手段を有する通信端末によるモバイルネットワークシステムに使用され、複数のネットワークを介して通信を行う通信プログラム、会話型やストリーミング型のアプリケーションサービスをユーザに提供する通信システム及び通信端末に関する。
背景技術
[0002]
近年の無線技術の進歩に伴い、様々な無線通信方式でのインターネットへの接続が普及し、無線の利点を生かして移動環境でのモバイル通信環境が提供されるようになりつつある。また、携帯端末についても高機能化が進み、1つの端末装置で複数のネットワーク(例えば、無線LAN(Local Area Network)、有線LAN、携帯電話、PHS(Personal Handy−phone System等)に接続することができるようになってきている。これにより、1つの端末装置で複数の種類のネットワークに接続することが可能となり、使用の都度、最適な通信環境を選択して通信を行うことが可能になってきている。
[0003]
さらに、異なるネットワーク間で継続して無線通信を行うことを可能とする技術(Mobile IPv6、Lin6等)の登場により、使用の都度、最適な通信環境を選択して通信の切替え時に、途切れなくサービスを受けることが可能となりつつある。また、無線通信を行うネットワークの切替えに伴う通信状態の変動に応じて、受信するデータの品質を変更する技術も提案されている(例えば、特許文献1参照)。
[0004]
一方、無線で移動しながらのデータ通信は、移動にともなって電波強度が変化したり、通信が途切れたり、異なる無線ネットワークに移動すると伝送帯域幅が大幅に変化したり不安定である。そこで、こういった下位層の情報を上位層に通知する手段を提供することで、ネットワークの切替えの制御やデータの品質の制御を行う方法が提案されている(特許文献2参照)
[0005]
また、通信端末間のEnd−to−Endの帯域幅、利用可能帯域幅、及び利用を推定することも可能である。例えば、経路上の各ルータに対してICMP(Internet Control
と下りで使用する伝送路に異なるものを選択することも必要となっている。
[0009]
また、特許文献3に開示されている技術では、End−to−Endの伝送路状態を推定するには、大量のプローブパケットを送信してその結果を統計的に処理する必要があり、伝送路状態を推定するために多大な時間を必要とする。一般的にEnd−to−Endの伝送路状態を推定するためには多大な時間を要することが知られており、通信開始時に各々の伝送路に対してEnd−to−Endの伝送路状態を推定してから伝送路を選択するのでは、ユーザが通信要求をしてから実際に通信が開始するまでに多大なタイムラグが発生することが予想される。
本発明は、上述した種々の課題を効率的に解決するための通信システム及び通信端末を提供するものである。
課題を解決するための手段
[0010]
本発明の通信システムは、複数の伝送路に接続可能なネットワークインタフェースを備えた通信端末が、複数の伝送路を利用する通信システムで、通信端末間が互いに複数のネットワークインタフェースのうち通信可能なネットワークインタフェースを検知し、複数のネットワークインタフェースの所定の属性に関するネットワークインタフェース情報を取得し、通信可能なネットワークインタフェースと通信相手の通信可能なネットワークインタフェースとの間に存在する伝送路リストを作成して、ネットワークインタフェース情報を伝送路リストに対応付けし、伝送路リストに対応する伝送路の状態に関する伝送路情報としてボトルネック物理帯域幅、クロストラフィック、帯域の変動率、帯域の偏差率の少なくとも1つを取得し、伝送路の優先度を伝送路情報及びデータ通信を行うアプリケーションプログラム毎に設定された優先規準に基づいて判断し、伝送路を決定し、決定された伝送路を介してデータ通信を行うことを特徴とする。また、伝送路リストにより伝送路の組合わせを選択した際に、送信側の通信端末からの情報を相手通信端末のネットワークインタフェースのいずれか1つを宛先に指定して、送信側の通信端末のネットワークインタフェースのいずれか1つを送信元として伝送路へ送信することで、選択した伝送路を用いたデータ通信を行う。
[0011]
前記ボトルネック物理帯域幅は、送信端末から受信端末に向けて同サイズSのプローブパケットを密接させて送信し、受信端末において前記プローブパケットを受信し、測定されたプローブパケットの受信間隔ΔTからボトルネック物理帯域幅Bを
B=S/ΔT
に基づいて算出する。
また、ボトルネック物理帯域幅を取得する手段において、前記サイズSの対のプロ
スの状態や、使用している伝送路の伝送路状態、無線変調方式などが変化したとき、伝送路の優先度を再度判断して最も優先度の高い伝送路に切替える。
発明の効果
[0015]
本発明によれば、ユーザの移動につれて刻々と変化する通信環境での複数のネットワークインタフェースを備えた移動端末を含む通信端末間における通信システムにおいて、映像や音声などのコミュニケーションを利用したアプリケーションによりデータ通信を行う際に、アプリケーション毎に設定された優先基準もしくはユーザの嗜好にあわせて伝送路を選択することが可能となる。併せて、ネットワーク情報に合わせた品質のコンテンツを選択することで、通信端末の存在する場所に応じた品質のサービスを提供することが可能となる。
[0016]
また、データ通信開始時に即座に伝送路情報を取得出来ない場合でも、予め端末に設定されている情報やそれまでに取得された情報をもとに選択された伝送路に合わせた品質のサービスを提供することが可能となる。さらに、データ通信中の場合についても、伝送路の通信状況の変化により、伝送路の状態を再度取得し、アプリケーション毎に設定された優先基準もしくはユーザの嗜好に合わせて再度伝送路を選択することで、時々刻々と変化する通信環境においても、通信端末の存在する場所の通信環境に最適な品質でサービスを提供することが可能となる。
図面の簡単な説明
[0017]
[図1]本実施形態を適用できるネットワークの全体構成例を示す図である。
[図2]本実施形態を適用できる無線ネットワークの基地局と対応するアクセス可能エリアの概念図である。
[図3]本発明による通信端末の内部構成例を示す機能ブロック図である。
[図4]通信端末10の通信開始時の各部の動作を示す動作シーケンス図である。
[図5]通信端末10のネットワークインタフェースカードの通信状態が変化した場合の各部の動作を示すシーケンス図である。
[図6]本実施例におけるネットワークインタフェース情報テーブルの一例を示す図である。
[図7]本実施例における、通信情報通知フォーマットの一例(A)、品質情報テーブル
Claims (23)
- 複数の伝送路に接続可能なネットワークインタフェースを備えた通信端末が、複数の伝送路を利用する無線通信システムであって、
前記複数のネットワークインタフェースのうち通信可能なネットワークインタフェースを検知する手段と、
前記複数のネットワークインタフェースの所定の属性に関するネットワークインタフェース情報を取得する手段と、
前記通信可能なネットワークインタフェースと通信相手の通信可能なネットワークインタフェースとの間に存在する伝送路リストを作成する手段と、
前記ネットワークインタフェース情報を前記伝送路リストに対応付ける手段と、
前記伝送路リストに対応する伝送路の状態に関する伝送路情報としてボトルネック物理帯域幅、クロストラフィック、帯域の変動率、帯域の偏差率の少なくとも一つを取得する手段と、
前記伝送路の優先度を前記伝送路情報及びデータ通信を行うアプリケーションプログラム毎に設定された優先基準に基づいて判断し、伝送路を決定する手段と、を備え、
前記決定された伝送路を介してデータ通信を行うことを特徴とする無線通信システム。 - 前記ボトルネック物理帯域幅は、送信端末から受信端末に向けて同サイズSのプローブパケットを密接させて送信し、受信端末において前記プローブパケットを受信し、測定されたプローブパケットの受信間隔ΔTからボトルネック物理帯域幅Bを
B=S/ΔT
に基づいて算出することを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。 - 前記ボトルネック物理帯域幅を取得する手段において、前記サイズSの対のプローブパケットと、前記サイズSに比べて小さいサイズS′の対のパケットをプローブパケットとして送信し、前記受信端末で測定されたサイズSのプローブパケットの遅延時間がΔT′で、サイズS′のプローブパケットの遅延時間がΔT″で、ΔT″>ΔT′である場合は、クロストラフィックが存在すると判断することを特徴とする請求項2に記載の無線通信システム。
- 前記ボトルネック物理帯域幅を取得する手段からn個の測定結果が得られた場合に、得られた測定結果の標準偏差と相加平均から帯域の変動率CVを
CV=標準偏差/相加平均×100
に基づいて算出することを特徴とする請求項2又は3に記載の無線通信システム。 - 前記ボトルネック物理帯域幅を取得する手段から得られたボトルネック帯域幅がBWTである場合に、測定された伝送路の送信側のネットワークインタフェースの上り方向の伝送路速度と受信側のネットワークインタフェースの下り方向の伝送速度のうちの小さい方の値をZとすると、帯域の偏差率BWσを
BWσ(%)=|BWT−Z|/Z
に基づいて算出することを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載の無線通信システム。 - 前記伝送路情報には、前記複数のネットワークインタフェースが接続されたネットワークと通信相手との間の可用帯域幅も含むことを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。
- 前記伝送路情報には、前記複数のネットワークインタフェースが接続された伝送路と通信相手との間のRTT(Round Trip Time)遅延差も含むことを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。
- 前記伝送路情報には、前記複数のネットワークインタフェースが接続された伝送路と通信相手との間の通信コストも含むことを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。
- 前記伝送路情報には、前記複数のネットワークインタフェースが接続された伝送路と通信相手との伝送路がQoS(Quality of Service)をサポートするか否かのフラグも含むことを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。
- 前記ネットワークインタフェース情報には、トランスポート層より下位の層において検出される通信状況を含むことを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。
- 前記ネットワークインタフェース情報には、ネットワークインタフェース伝送速度を含むことを特徴とする請求項10に記載の無線通信システム。
- 前記ネットワークインタフェース伝送速度が上り/下りで異なる場合は、各々別の情報として取得することを特徴とする請求項11に記載の無線通信システム。
- 前記伝送路の優先度の決定は、伝送路の決定毎に行われることを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。
- 前記伝送路の優先度の決定は、データ通信を行うアプリケーションプログラム毎に設定された優先基準に基づいて判断することを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。
- 上り/下りの伝送路特性が異なる非対称通信ネットワークの場合には、前記優先基準によって上り/下りで異なる伝送路を選択できることを特徴とする請求項14に記載の無線通信システム。
- 要求帯域幅が優先基準に使用される場合、前記要求帯域幅はアプリケーションプログラム毎に複数設定されていることを特徴とする請求項13に記載の無線通信システム。
- 前記データ通信のデータ種別は、アプリケーションプログラム毎に設定された品質情報と、前記決定された伝送路に関する伝送路情報を参照して、それらの情報からコンテンツ品質を決定する手段を備えたことを特徴とする請求項13に記載の無線通信システム。
- データ通信開始後、データ通信中ではないネットワークインタフェースの状態が変化したことを検知する手段と、
前記複数のネットワークインタフェースの所定の属性に関するネットワークインタフェース情報を取得する手段と、
再度、前記通信可能なネットワークインタフェースと通信相手の通信可能なネットワークインタフェースとの間に存在する伝送路リストを作成して、前記ネットワークインタフェース情報を前記伝送路リストに対応付けし、
新しく作成された前記伝送路リストに対応する伝送路の状態に関する伝送路情報としてボトルネック物理帯域幅、クロストラフィック、帯域の変動率、帯域の偏差率の少なくとも1つを取得し、
前記伝送路の優先度を前記伝送路情報及びデータ通信を行うアプリケーションプログラム毎に設定された優先規準に基づいて判断し、伝送路を決定し、
前記決定された伝送路が通信中の伝送路と異なる場合には、新たに決定された伝送路に切替えることを特徴とする請求項1〜17のいずれか1項に記載の無線通信システム。 - 前記伝送路の切替えと同時に、アプリケーション毎に設定された品質情報と、前記決定された伝送路に関する伝送路情報を参照して、それらの情報からコンテンツ品質を決定し、前記決定されたコンテンツ品質に基づいてデータ通信を行う手段を備えたことを特徴とする請求項18に記載の無線通信システム。
- 使用している伝送路の伝送路状態を監視して任意の閾値と比較することで、伝送路の優先度を再度判断し、最も優先度の高い伝送路を決定することを特徴とする請求項18に記載の無線通信システム。
- 無線の変調方式が変化したことを検知して、伝送路の優先度を再度判断し、最も優先度の高い伝送路を決定することを特徴とする請求項18に記載の無線通信システム。
- 複数の伝送路に接続可能なネットワークインタフェースを備えた通信端末が、複数の伝送路を利用する無線通信方法であって、
前記複数のネットワークインタフェースのうち通信可能なネットワークインタフェースを検知し、
前記複数のネットワークインタフェースの所定の属性に関するネットワークインタフェース情報を取得し、
前記通信可能なネットワークインタフェースと通信相手の通信可能なネットワークインタフェースとの間に存在する伝送路リストを作成して、前記ネットワークインタフェース情報を前記伝送路リストに対応付けし、
前記伝送路リストに対応する伝送路の状態に関する伝送路情報としてボトルネック物理帯域幅、クロストラフィック、帯域の変動率、帯域の偏差率の少なくとも1つを取得し、
前記伝送路の優先度を前記伝送路情報及びデータ通信を行うアプリケーションプログラム毎に設定された優先規準に基づいて判断し、伝送路を決定し、
前記決定された伝送路を介してデータ通信を行うことを特徴とする無線通信方法。 - データ通信開始後、データ通信中ではないネットワークインタフェースの状態が変化したことを検知し、
前記複数のネットワークインタフェースの所定の属性に関するネットワークインタフェース情報を取得し、
再度、前記通信可能なネットワークインタフェースと通信相手の通信可能なネットワークインタフェースとの間に存在する伝送路リストを作成して、前記ネットワークインタフェース情報を前記伝送路リストに対応付けし、
新しく作成された前記伝送路リストに対応する伝送路の状態に関する伝送路情報としてボトルネック物理帯域幅、クロストラフィック、帯域の変動率、帯域の偏差率の少なくとも1つを取得し、
前記伝送路の優先度を前記伝送路情報及びデータ通信を行うアプリケーションプログラム毎に設定された優先規準に基づいて判断し、伝送路を決定し、
前記決定された伝送路が通信中の伝送路と異なる場合には、新たに決定された伝送路に切替えることを特徴とする請求項22に記載の無線通信方法。
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