JP2011176693A - 移動体無線通信装置、ｔｃｐフロー制御装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 基地局から受信するデータ（下り回線）のトラフィック制御、特に、非優先トラフィックのＴＣＰフローを動的に制御する。
【解決手段】
基地局４との間で無線通信を行い、基地局４を介してネットワーク６上のＩＰ通信装置（ＣＮ）７とＴＣＰ通信を行う移動機２０に設けられるＴＣＰフロー制御装置１に関する。ＴＣＰリンクモニタ１２が、ネットワーク６上のＩＰ通信装置（ＣＮ）７と移動機２０に設けられたＩＰ通信装置（ＭＮ）２との間のＴＣＰ通信に用いる複数のＴＣＰリンクのフローを監視し、ＴＣＰリンク毎のトラフィック量を計測する。ＴＣＰフロー制御部１３は、複数のＴＣＰリンク中の各ＴＣＰリンクを優先トラフィック用ＴＣＰリンク、非優先トラフィック用ＴＣＰリンクのいずれかに特定し、総トラフィック量に対する優先トラフィック量の割合が所定の閾値を超えた場合には、非優先トラフィック用ＴＣＰリンクのトラフィック量を抑圧する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）スループットの制御方法に関する。

インターネットの普及により、家庭内、企業内からのインターネットアクセスが一般的になってきている。現在のインターネットアクセスの大半は、ＨＴＴＰ（ＨｙｐｅｒＴｅｘｔ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）によるＷｅｂの閲覧である。
ＨＴＴＰはＴＣＰ/ＩＰを使用した通信プロトコルである。現在のインターネットアクセスの大半はＴＣＰ/ＩＰのプロトコルを使用していることになる。

次にＴＣＰ/ＩＰの動作概要を説明する。ＴＣＰは信頼性のある通信の実現を目的とし、パケットの損失、重複、順序入れ替えの検出、再送制御を行うため、シーケンス番号を有し、シーケンス番号を用いた確認応答（ＡＣＫ）の仕組みを持つ。受信端末がＴＣＰデータパケットを受信すると、確認応答としてＡＣＫパケットを送信サーバに返送する。ＡＣＫパケットとＴＣＰデータパケットにはシーケンス番号が記載されている。

ＴＣＰデータパケットのシーケンス番号は、ＴＣＰが送受信するデータのうちどこまで送信または受信したかを表しており、パケットの重複、順序入れ替えの検出に用いられる。ＡＣＫパケットのシーケンス番号は、受信端末が次にどのＴＣＰデータパケットの受信を期待しているかを表す。仮に、あるＴＣＰデータパケットに損失が発生し、その次のＴＣＰデータパケットを受信できた場合、受信端末はＴＣＰデータパケットのシーケンス番号を参照することにより、ＴＣＰデータパケットに損失が発生した可能性があることがわかる。そのとき、受信端末が返送するＡＣＫパケットには、次に受信することを期待するＴＣＰデータパケットのシーケンス番号が記載される。

ＴＣＰは送信サーバと受信端末で送受信を確認しながら通信を行うが、１パケットごとに確認応答を待って通信を行うと、パケットの往復時間（ＲＴＴ：Ｒｏｕｎｄ Ｔｒｉｐ Ｔｉｍｅ）が長くなると通信性能が悪くなる。このような問題を回避するために、ＴＣＰではＡＣＫを待たずに複数のパケットを一度に送信する機能を有する。一度に送信するパケットの数は、輻輳ウィンドウサイズと受信可能ウィンドウサイズにより決定される。

輻輳ウィンドウサイズは、帯域が未知のネットワークにおいて突然大量のパケットを送ることで、ネットワークの許容量を超えパケットに損失が発生することを回避するため定義されている。この値は初期値を１セグメント（１パケット分）としＡＣＫパケットを受信するたびに増加される。
受信可能ウィンドウサイズは、受信端末が一度に受信できるデータ量を表し、受信端末が受信しきれないＴＣＰデータパケットを送信サーバが一度に送信しないように定義されている。

ＴＣＰでは、そのときの輻輳ウィンドウサイズと受信可能ウィンドウサイズのうち小さい方を送信サーバが選択し、選択した値を上限としてパケットを送ることで、ＲＴＴが長くなっても通信性能が低下しないように、送信するパケットの量を制御する。

また、ＴＣＰには帯域が未知のネットワークにおいて、大量のパケットを急に送信してパケットの損失が発生するのを防ぎ、なおかつ効率良く最大のスループットを実現するためスロースタート、輻輳回避、Ｆａｓｔ Ｒｅｔｒａｎｓｍｉｔの機能を有する。スロースタートアルゴリズム、輻輳回避アルゴリズムは、輻輳ウィンドウサイズの制御を行う。

まず輻輳ウィンドウサイズがスロースタート閾値に達するまでは輻輳ウィンドウサイズは指数的に増加していく。指数的に輻輳ウィンドウサイズを増加させているのは、スロースタート閾値は一度に送信しても損失が発生する危険性が比較的低いデータ量の閾値として設定されているためであり、輻輳ウィンドウサイズがこの閾値を下回っている間は急激に輻輳ウィンドウサイズを増加させる。これをスロースタートフェーズという。

輻輳ウィンドウサイズがスロースタート閾値を上回ると、指数的に増加していた輻輳ウィンドウサイズの増加が線形の増加に変化する。輻輳ウィンドウサイズを線形に増加させるのは、輻輳ウィンドウサイズがスロースタート閾値を上回り、損失が発生する危険性が高くなったと判断したためであり、輻輳ウィンドウサイズがこの値を上回っている間は緩やかに輻輳ウィンドウサイズを増加させる。これを輻輳回避フェーズという。

パケット損失を検知した場合には、スロースタート閾値をそのときの輻輳ウィンドウサイズと受信可能ウィンドウサイズの小さい方の値の半分の値とし、輻輳ウィンドウサイズを初期値に戻し、スロースタートフェーズに移行する。

Ｆａｓｔ Ｒｅｔｒａｎｓｍｉｔアルゴリズムは、同じシーケンス番号を持つＡＣＫパケットが三つ重複して到着（重複確認応答）した場合に、パケットの損失が起こったと判断し、再送タイムアウトを待たずにパケットを再送するアルゴリズムである。このとき、輻輳ウィンドウサイズを初期値に戻す。

携帯電話によるＷｅｂアクセスに代表される無線インターネットアクセスは、近年著しく進展して来た。携帯電話以外の機器、例えばノートパソコンやＰＤＡなどに携帯電話のパケット通信網へ接続するアダプタを使用したインターネット接続サービスが展開されてきている。また、無線ＬＡＮホットスポットでのノートパソコンやＰＤＡなどのインターネット接続サービスも展開され、屋外の移動環境下でのインターネット接続は一般的なものになりつつある。

また、通信衛星を使用したインターネットアクセスサービスもある。このサービスでは衛星回線等の高遅延のあるネットワークではＲＴＴが長大になる。このため、ＴＣＰのスループット性能が上がらない問題が発生する。このようなＴＣＰの特性により性能の影響を与える場合には、ＴＣＰ リンク間にＴＣＰ Ｐｒｏｘｙ装置を配置して、ＴＣＰのスループットを向上させる技術が存在する。ＴＣＰ Ｐｒｏｘｙ装置はＲＴＴの大きい回線の間に設置され、ＴＣＰ ＡＣＫを無線ネットワークから受信する前にＴＣＰ Ｐｒｏｘｙ内部で送信することで見かけ上のＲＴＴを小さくし、ＴＣＰのスループットを増大させる装置である。

また、固定回線のＴＣＰトラフィックの帯域制御を実現する装置がある。この帯域制御装置は、固定回線の端末側のネットワークのＧａｔｅｗａｙとして設置され、回線の伝送レートを一定としてＴＣＰのウィンドウサイズ制御、ＡＣＫ分割制御を実施することで端末側の下り回線のＴＣＰの帯域をコントロールする装置である。

「Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ＷＡＮ Ｂａｎｄｗｉｔｈ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｔｒａｆｆｉｃ」、ＰＡＣＫＥＴＥＥＲ社発行 「高速衛星インターネットに適したコネクション分割機構ＴＣＰ-ｇＳＴＡＲ」，電子情報通信学会論文誌Ｂ，Ｖｏｌ．Ｊ９１−Ｂ，ｎｏ．１２，ｐｐ.１５８７−１５９９，２００８．

ＴＣＰ通信リンクの中間にＴＣＰをプロキシーする機能や一部終端する機能を実装する技術はあるが、有線通信や衛星回線等の通信リンクが安定した状態で使用する技術である。例えば、車、列車、バス等の移動体に携帯電話パケット通信網を接続した場合、従来技術では無線帯域の変動に伴いＴＣＰパケットのロスや遅延が発生し、かえって性能を劣化させてしまうという問題があった。また、移動や無線状態に伴い変化する通信帯域に追従することが出来ないという問題があった。
本発明はこのような問題を解決するものであり、基地局から受信するデータ（下り回線）のトラフィック制御、特に、非優先トラフィックのＴＣＰフローを動的に制御することを目的とする。

本発明における、移動体無線通信装置は、基地局との間で無線通信を行い、前記基地局を介してネットワーク上のＩＰ通信装置とＴＣＰ通信を行う移動体無線通信装置において、
前記ＴＣＰ通信に用いる複数のＴＣＰリンクのフローを監視し、前記ＴＣＰリンク毎のトラフィック量を計測するＴＣＰリンク監視部と、前記複数のＴＣＰリンク中の各ＴＣＰリンクを優先トラフィック用ＴＣＰリンク、非優先トラフィック用ＴＣＰリンクのいずれかに特定し、前記優先トラフィック用ＴＣＰリンクのトラフィック量に応じて、前記非優先トラフィック用ＴＣＰリンクのトラフィック量を制御するＴＣＰフロー制御部とを有する。

また、本発明におけるＴＣＰフロー制御装置は、基地局との間で無線通信を行い、前記基地局を介してネットワーク上のＩＰ通信装置とＴＣＰ通信を行う移動体無線通信装置に設けられるＴＣＰフロー制御装置において、前記ネットワーク上のＩＰ通信装置と前記移動体無線通信装置に設けられたＩＰ通信装置との間のＴＣＰ通信に用いる複数のＴＣＰリンクのフローを監視し、前記ＴＣＰリンク毎のトラフィック量を計測するＴＣＰリンク監視部と、前記複数のＴＣＰリンク中の各ＴＣＰリンクを優先トラフィック用ＴＣＰリンク、非優先トラフィック用ＴＣＰリンクのいずれかに特定し、前記優先トラフィック用ＴＣＰリンクのトラフィック量に応じて、前記非優先トラフィック用ＴＣＰリンクのトラフィック量を制御するＴＣＰフロー制御部とを有する。

さらに、本発明におけるＴＣＰフロー制御方法は、基地局との間で無線通信を行い、前記基地局を介してネットワーク上のＩＰ通信装置とＴＣＰ通信を行う移動体無線通信装置又は移動体無線通信装置に接続されるＩＰ通信装置において実行されるＴＣＰフロー制御方法であって、前記ＴＣＰ通信に用いる複数のＴＣＰリンクのフローを監視し、前記ＴＣＰリンク毎のトラフィック量を計測する計測ステップと、前記複数のＴＣＰリンク中の各ＴＣＰリンクを優先トラフィック用ＴＣＰリンク、非優先トラフィック用ＴＣＰリンクのいずれかに特定し、前記計測ステップにより計測された前記優先トラフィック用ＴＣＰリンクの前記トラフィック量に応じて、前記非優先トラフィック用ＴＣＰリンクのトラフィック量を抑制するＴＣＰフロー制御ステップとを有する。

以上のように構成したので、非優先トラフィックのＴＣＰリンクの帯域を受信可能ウィンドウサイズ制御またはＡＣＫ制御により抑制し、結果的に優先トラフィックの通信可能帯域を拡大するようになり、優先するトラフィックのスループットを向上させることが可能となる。
また、優先するトラフィックを常時監視しているので、優先トラフィックと非優先トラフィックのデータ量を認識することが可能となり、帯域が十分に確保されている場合には、非優先トラフィックの制御量を削減したり、優先トラフィックが一時的に流れていないことを識別した場合には、空いている通信帯域を非優先トラフィックに一時的に割り当てて効率的な通信を実現することが可能である。

実施の形態１のネットワークの全体構成図である。 モバイルルータ１の内部構成図である。 ＴＣＰフローの制御動作を説明するシーケンス図である。 ＲＦリンクモニタ１０の動作説明図である。 フロー制御モニタ１１の動作説明図である。 フロー制御モニタ１１の動作を示すフローチャートである。 ＴＣＰフロー制御部１３の動作を示すフローチャートである。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。実施の形態で説明する全図について同一機能を有するものには同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。

実施の形態１.
図１はインターネットを含めたネットワークの全体構成を示している。
移動機２０は、モバイルルータ１、モバイルノード（ＭＮ）としてのＩＰ通信装置２、無線装置（ＲＦ）３から構成されている。モバイルルータ１は移動機内にローカルネットワーク２１を構成し、ローカルネットワーク２１にＩＰ通信装置（ＭＮ）２が接続されている。図１では２つのＩＰ通信装置２ａ、２ｂが接続されている例を示している。

モバイルルータ１は無線装置３と接続され、無線基地局（ＢＳ）４、無線ＩＰネットワーク５を経由してインターネット６に接続され、インターネット上にはコレスポンドノード（ＣＮ）としてのＩＰ通信装置７が存在する。図１では、２つのＩＰ通信装置７ａ、７ｂが存在する場合を示している。

次にデータの流れについて説明する。移動機２０内にあるＩＰ通信装置（ＭＮ）２は、インターネット６上にあるＩＰ通信装置（ＣＮ）７とＴＣＰ通信を実施する。通常のＷｅｂアクセスを例に置き換えると、ＩＰ通信装置（ＭＮ）２はパソコン、ＩＰ通信装置（ＣＮ）７はＷｅｂサーバに相当する。

ＩＰ通信装置（ＭＮ）２は、ＩＰ通信装置（ＣＮ）７と複数のＴＣＰリンクを張り、通信を実施する。複数のＴＣＰリンクの中には、優先度の高いトラフィック（優先トラフィック）用のＴＣＰリンクと優先度の低いトラフィック（非優先トラフィック）用のＴＣＰリンクが存在する。例えば常時送受信が必要な制御系通信を優先度の高いトラフィックとし、Ｗｅｂアクセスによるエンターテイメント系メディア通信を優先度の低いトラフィックと分類することが出来る。

モバイルルータ１の内部のＴＣＰフローを管理制御する機構の構成を、図２のブロック図に示す。ＴＣＰデータは、無線装置（ＲＦモジュール）３を経由してインターネット６上のＩＰ通信装置（ＣＮ）７とＩＰ通信装置（ＭＮ）２の間で送受信される。図２の点線で囲われた部分がＴＣＰフローを管理制御するＴＣＰフロー制御装置である。このＴＣＰフロー制御装置は移動機２０側のモバイルルータ１内に設置され、Ｗｅｂサーバに相当するＩＰ通信装置（ＣＮ）７には実装されない。
本実施の形態は、移動局が基地局から受信するデータ（下り）のトラフィックを制御するものであり、特に優先度の低いトラフィックを抑制する制御について説明する。

ＴＣＰフロー管理機構の内部には、使用する複数のＴＣＰリンクの内、各ＴＣＰリンクの状態を監視し、各ＴＣＰリンクの情報を入手するＴＣＰリンクモニタ１２、無線装置３から無線リンク情報を得るＲＦリンクモニタ１０、ＴＣＰリンクモニタ１２とＲＦリンクモニタ１０から得た情報を加工し、ＴＣＰフロー制御の内容を決定するために必要なパラメータを出力するフロー制御モニタ１１、フロー制御モニタ１１から出力された情報を元にＴＣＰフローを制御するＴＣＰフロー制御部１３から構成される。

次に動作について説明する。
図３は、ＴＣＰフローを管理制御する機構の動作を説明するシーケンス図である。図中上部のブロックは図２の各ブロックに相当する。

無線装置３は無線基地局４と無線レイヤで接続している。無線装置３は無線状態を監視し、必要に応じて無線通信の状態を変更する。この無線の通信状態の変更内容は無線装置の無線方式により異なる。例えば３Ｇ携帯電話ネットワークであれば、無線基地局の無線リソースの状況に応じて通信レートを変化させる。例えば無線ＬＡＮの場合は、電波の強度に応じて変調方式を変更することで通信レートを変化させる。この変更に伴い、通信可能な帯域が変動することになる。

無線レイヤの下位レイヤでは、変調方式の変更情報や基地局との伝送レートを入手し、通信レートに変換し、ＲＦリンク情報として保持する。また、無線レイヤの下位レイヤの制御を使用しなくても、３Ｇ携帯電話機であればアンテナピクト、無線ＬＡＮであれば電波強度から通信品質を推定することも出来る。これらの方法で入手したＲＦリンク情報を無線装置３の内部で保持する。この実施の形態では、ＲＦリンク情報として、例えば受信信号強度情報（ＲＳＳＩ：Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）や受信感度情報を用いる。

ＲＦリンクモニタ１０は、一定周期毎に無線装置３に対して無線状態の問い合わせを実行する（Ｓ１）。無線装置３は問い合わせ時の無線状態を示すＲＦリンク情報を通知する（Ｓ２）。通知するＲＦリンク情報は、前記のように無線レイヤの下位レイヤから入手可能であれば、より詳細な情報が入手可能となる。

入手したＲＦリンク情報はＲＦリンクモニタ１０で加工され、フロー制御モニタ１１に通知される（Ｓ３）。ＲＦリンクモニタ１０で情報を加工するのは、無線レイヤの詳細な情報を直接フロー制御モニタ１１に通知する必要はない為、情報を抽象化するためである。例えば、ＲＳＳＩや受信感度情報を１〜５段階で示し、ＲＦリンク情報として出力する。また、他の例としては無線品質を高/中/低の３段階で示し、接続状態を無線接続/無線切断の２段階で抽象化しても良い。

ＩＰ通信装置（ＭＮ）２とＩＰ通信装置（ＣＮ）７の間でＴＣＰを用いた通信（Ｓ４）が実施されている間、ＴＣＰリンクモニタ１２は、ＴＣＰリンクの状態を常時監視する（Ｓ５）。具体的には、ＴＣＰリンクモニタ１２は、ＴＣＰリンク毎の送受信バイト数の測定、各ＴＣＰリンクが優先トラフィック用か非優先トラフィック用かの識別、各ＴＣＰリンクのロスパケット数の計測及びＲＴＴ計測を実施する。そして、一定周期毎に、集めた情報をＴＣＰリンク状態情報としてフロー制御モニタ１１に通知する（Ｓ６）。ＴＣＰリンク状態情報としては、例えば総トラフィック量、パケットロス量、ＲＴＴ、ＴＣＰリンクが優先トラフィック用か非優先トラフィック用かを示す識別情報等が含まれる。ＴＣＰリンクモニタ１２は、使用している全てのＴＣＰリンクについて、上述のＴＣＰリンク状態情報を通知する。

フロー制御モニタ１１は、ＲＦリンクモニタ１０、ＴＣＰリンクモニタ１２から入手した情報を加工し、ＴＣＰフロー制御の内容を決定するために必要な情報を出力する（Ｓ７）。フロー制御モニタ１１がＴＣＰフロー制御部１３に通知する情報としては、例えばＴＣＰフロー制御の実行又は停止を示す情報（ＴＣＰ Ｆｌｏｗ Ｃｏｎｔ ＯＮ／ＯＦＦ）、優先トラフィック用のＴＣＰリンクを特定する優先ＴＣＰ識別情報、ＲＦリンク情報、各ＴＣＰリンクの総トラフィック量、ＲＴＴ、パケットロス量及び測定周期を含む。

ＴＣＰフロー制御部１３は、フロー制御モニタ１１から受信した情報を基に、ＴＣＰリンクの帯域抑制を行う（Ｓ８）。

図４はＲＦリンクモニタ１０の動作を説明する図である。前述した通り、ＲＦリンクモニタ１０は、一定周期で無線装置３に対してＲＦリンク情報要求メッセージを送信し、その応答としてＲＦリンク情報を入手する。このとき入手したＲＦリンク情報は、前回入手時からの平均等の加工をした上で、一定周期でフロー制御モニタ１１に送出する。ＲＦリンク情報としては、例えば受信信号強度情報（ＲＳＳＩ：Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）や受信感度情報を含む。

図５はフロー制御モニタ１１の動作を説明する図である。フロー制御モニタ１１は、一定周期でＲＦリンクモニタ１０とＴＣＰリンクモニタ１２から情報を受信する。ＲＦリンクモニタ１０からは上述のＲＦリンク情報を受信する。ＴＣＰリンクモニタ１２からは、各ＴＣＰリンクの総トラフィック量、ＲＴＴ、パケットロス量、各ＴＣＰリンクが優先トラフィック用か非優先トラフィック用かを示す識別情報を受信する。

フロー制御モニタ１１は予め定められた回数分の情報を受信し、ＴＣＰフロー制御の内容を決定するために必要なデータを算出して、ＴＣＰフロー制御部１３に送信する。図５の例では、受信した情報を１０回蓄積して平滑化してから通知している。これは無線状態の急激な変動への追従を緩和させるためである。

図６はフロー制御モニタ１１動作をフローチャートで示したものである。フロー制御モニタ１１は、規定回数（１０回）分のＲＦリンク情報及び各ＴＣＰリンクについての総トラフィック量、ＲＴＴ、パケットロス量を受信する（Ｓ２１〜Ｓ２３）。そして、規定回数分の受信情報から、ＲＦリンク状態の決定と総トラフィック量、ＲＴＴ、パケットロス量の算出を行う（Ｓ２４）。

総トラフィック量の算出方法は、以下のいずれかの方式を適用することで無線特性、システム特性に対応させる。
（１）受信回数の平均を算出し、平均値×受信回数＝総トラフィック量として規定する。
（２）規定回数の受信したトラフィックの最大値を記録し、最大値×受信回数＝総トラフィック量とし規定する。
（３）規定回数の受信したトラフィックの最小値を記録し、最小値×受信回数＝総トラフィック量とし規定する。
パケットロス量は、ＴＣＰシーケンス番号の抜けを検出し、抜けたパケットのバイト数をパケットロス量として算出する。

ＲＴＴは、ＴＣＰデータとＡＣＫのレスポンス関係をＴＣＰリンク毎にモニタし、モニタした応答時間の平均をＲＴＴとして規定する。応答時間の内、平均ＲＴＴ時間＋Ｎ時間以上のＲＴＴは遅延ＡＣＫと判断し、ＲＴＴ平均の測定からは除外する。

ＲＦリンク状態の決定は、例えば１〜５段階で示されたＲＦリンク情報を規定回数分受信し、その平均値をＲＦリンク状態情報として得る。

一方、初期設定で決められた測定周期、ＴＣＰフロー制御の実行又は停止を示す情報（ＴＣＰ Ｆｌｏｗ Ｃｏｎｔ ＯＮ／ＯＦＦ）を得る。また、優先トラフィック用のＴＣＰリンクを示す優先ＴＣＰ識別情報（ＩＰ Ａｄｄｒｅｓｓ/Ｐｏｒｔ）は、ＴＣＰリンクモニタ１２から受信した各ＴＣＰリンクが優先トラフィック用か非優先トラフィック用かを示す識別情報から得る。（Ｓ２５）

フロー制御モニタ１１は、各ＴＣＰリンクについて算出した総トラフィック量、パケットロス量、ＲＴＴと、測定周期、ＴＣＰフロー制御の実行又は停止を示す情報（ＴＣＰ Ｆｌｏｗ Ｃｏｎｔ ＯＮ／ＯＦＦ）、優先ＴＣＰ識別情報（ＩＰ Ａｄｄｒｅｓｓ/Ｐｏｒｔ）をＴＣＰフロー制御部１３に送出する（Ｓ２６）。

次に、ＴＣＰフロー制御部１３の動作について説明する。図７はＴＣＰフロー制御部１３内部の動作を説明した図である。
ＴＣＰフロー制御部１３は、優先トラフィック帯域占有率と非優先トラフィック抑圧率の関係を示す複数のターゲットテーブル３０を有する。ここで、優先トラフィック帯域占有率とは、所定時間の総トラフィックに対する優先トラフィックの割合に相当する。非優先トラフィック抑圧率とは、非優先トラフィックのデータ量をどの程度抑圧すべきかを示した値である。それぞれのターゲットテーブル３０は、優先トラフィック帯域占有率に対して異なった非優先トラフィック抑圧率が設定されている。

まず、ＴＣＰフロー制御部１３は、フロー制御モニタ１１から定期的に情報を受信し（Ｓ３１）、ＴＣＰ Ｆｌｏｗ ＣｏｎｔがＯＮであるかどうかを確認する（Ｓ３２）。ＯＮであれば、ＴＣＰフロー制御を実行する必要があると判断し、以下の処理を行う。

次に、ＲＦリンク状態情報、パケットロス量、ＲＴＴに基づいて、複数のターゲットテーブル３０の中から適切なターゲットテーブル３０を選定する（Ｓ３３）。例えば、ＲＦリンク状態が悪く、パケットロス量が多い場合には、非優先トラフィック抑圧率が高い値に設定されたターゲットテーブル３０を選定する。

フロー制御モニタ１１は、受信した情報を基に、優先トラフィック帯域が規定時間内のスループットの何％に対応するか（上述の優先トラフィック帯域占有率に相当）を計算する（Ｓ３４）。

具体的には、下記（１）〜（４）の手順で算出する。
（１）優先ＴＣＰ識別情報により、優先トラフィックを送信しているＴＣＰリンクを特定。
（２）特定したＴＣＰリンクのトラフィック量を算出（優先トラフィック用のＴＣＰリンクが複数存在する場合には、その複数のＴＣＰリンクについてトラフィック量の合計値を算出）。この値が、優先トラフィック帯域に相当する。
（３）使用している全てのＴＣＰリンクによって受信したトラフィック量を総受信トラフィック量として算出。
（４）（２）と（３）の値から、算出式
優先トラフィック帯域占有率＝優先トラフィック帯域/ｔ÷総受信トラフィック/ｔ
により、優先トラフィック帯域占有率を算出。（ここでｔは、所定周期を示す）

Ｓ３４で算出した優先トラフィック帯域占有率に応じて、ステップＳ３５〜Ｓ３８のいずれかを選択する。例えば、優先トラフィック帯域占有率がＸ％以上、Ｙ％未満の場合には、非優先トラフィックの抑圧率がＡ％となるようＴＣＰ ＡＣＫ制御及び受信可能ウィンドウサイズ制御を実施する（Ｓ３５）。

一方、優先トラフィック帯域占有率がＸ％未満の場合には、非優先トラフィックの抑圧は不要と判断し、ＴＣＰ ＡＣＫ制御及び受信可能ウィンドウサイズ制御を停止する（Ｓ３８）。

フロー制御の対象は、優先ＴＣＰ識別情報に該当しないＴＣＰトラフィック、即ち非優先トラフィックである。非優先トラフィックを扱う各ＴＣＰリンクに対して、ＴＣＰ ＡＣＫの送信タイミングを遅らせる制御及び受信可能ウィンドウサイズを小さくする制御を行う。この制御により、非優先トラフィックを抑制することができる。

以上説明した手順によって、基地局から受信するデータ（下り回線）のトラフィック制御、特に、非優先トラフィックのＴＣＰフローを動的に抑制することができる。この制御は、ＴＣＰリンク単位で実施することができる。
また、無線装置３の無線特性、パケットロスの状況、ＲＴＴの値に応じて、複数のターゲットテーブル３０の中から適切なテーブルを選定することで、無線状態や通信リンク全体の状況に連動した制御を実現できる。

非優先トラフィックのＴＣＰフローを抑制することにより、通信リンクに空き領域を確保し、優先トラフィックのＴＣＰフローの抑制を実施しないことで、優先トラフィックのＴＣＰフローが帯域を優先的に使用するようにしている。

尚、本実施の形態ではＸ、Ｙ、Ｚ％の３つの閾値を用いて、トラフィック制御の内容を切り替えているが、閾値はより細かく設定しても良い。
また、上述の例では、非優先トラフィック抑圧率を０％、Ａ％、Ｂ％、Ｃ％のいずれかに設定することになっているが、ターゲットテーブル３０に示された優先トラフィック帯域占有率と非優先トラフィック抑圧率との関係（ターゲットテーブル３０の曲線等）から、Ｓ３４で算出した優先トラフィック帯域占有率に対応する非優先トラフィック抑圧率を得て、この抑圧率を満たすように制御しても良い。この場合、よりきめ細かい制御が可能となる。

さらに、ターゲットテーブル３０の代わりに、計算式を用いて優先トラフィック帯域占有率から非優先トラフィック抑圧率を算出するようにしてもよい。この場合、使用する計算式は、ＲＦリンク状態情報、パケットロス量に応じて変更する。

上述の実施の形態ではＳ３５〜３７では、ＴＣＰ ＡＣＫ制御と受信可能ウィンドウサイズ制御の両方を実施しているが、いずれかを行うようにしてもよい。また、要求される非優先トラフィック抑圧率が低い場合には、ＴＣＰ ＡＣＫ制御、受信可能ウィンドウサイズ制御のいずれかを実行し、非優先トラフィック抑圧率が高い場合には、ＴＣＰ ＡＣＫ制御、受信可能ウィンドウサイズ制御の両方を実行する等、抑圧率に応じて制御方法の組み合わせを変更してもよい。
これにより、通信帯域が十分確保されていない場合でも、優先トラフィックが一時的に流れていない場合には非優先トラフィックの通信帯域を増加させることが出来る。

また、上述の実施の形態では、非優先トラフィックの抑圧を行う方法を説明したが、優先トラフィックが流れていない又はその量が少ない等、ＴＣＰリンクの状態に余裕があれば、非優先トラフィックを増加させる制御を行うようにしても良い。この場合には、非優先トラフィックを扱う各ＴＣＰリンクに対して、ＴＣＰ ＡＣＫの送信タイミングを早める制御及び受信可能ウィンドウサイズを大きくする制御を行う。

実施の形態２．
実施の形態１では、ＲＦリンクモニタ１０からフロー制御モニタ１１にＲＦリンク情報を通知しているが、この処理を無くすことも可能である。ＲＦリンクモニタ１０の機能を省略するとＴＣＰフロー制御部１３に通知する情報が少なくなるが、制御の精度レベルが少し低下するのみで動作をさせることは可能である。

本発明は、基地局との間で無線通信を行う移動機に設けられ、前記基地局を介してネットワーク上のＩＰ通信装置（ＣＮ）とＴＣＰ通信を行う通信装置に適用される。

１ モバイルルータ
２ ＩＰ通信装置（ＭＮ：モバイルノード）
３ 無線装置（ＲＦ Ｍｏｄｕｌｅ）
７ ＩＰ通信装置（ＣＮ：コレスポンドノード）
１０ ＲＦリンクモニタ（ＲＦ Ｌｉｎｋ Ｍｏｎｉｔｏｒ）
１１ フロー制御モニタ（Ｆｌｏｗ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｍｏｎｉｔｏｒ）
１２ ＴＣＰリンクモニタ（ＴＣＰ Ｌｉｎｋ Ｍｏｎｉｔｏｒ）
１３ ＴＣＰフロー制御部（ＴＣＰ Ｆｌｏｗ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）

Claims (10)

1. 基地局との間で無線通信を行い、前記基地局を介してネットワーク上のＩＰ通信装置とＴＣＰ通信を行う移動体無線通信装置において、
   前記ＴＣＰ通信に用いる複数のＴＣＰリンクのフローを監視し、前記ＴＣＰリンク毎のトラフィック量を計測するＴＣＰリンク監視部と、
   前記複数のＴＣＰリンク中の各ＴＣＰリンクを優先トラフィック用ＴＣＰリンク、非優先トラフィック用ＴＣＰリンクのいずれかに特定し、前記優先トラフィック用ＴＣＰリンクのトラフィック量に応じて、前記非優先トラフィック用ＴＣＰリンクのトラフィック量を制御するＴＣＰフロー制御部と、
   を有することを特徴とする移動体無線通信装置。
2. 前記ＴＣＰフロー制御部は、
   所定時間当たりの前記複数のＴＣＰリンクの総トラフィック量を計算し、この総トラフィック量に対する前記優先トラフィック用ＴＣＰリンクのトラフィック量の割合を計算し、この割合が所定の閾値を超えた場合に前記非優先トラフィック用ＴＣＰリンクのトラフィック量を抑制することを特徴とする請求項１記載の移動体無線通信装置。
3. 前記ＴＣＰフロー制御部は、前記総トラフィック量に対する前記優先トラフィック用ＴＣＰリンクのトラフィック量の割合と予め定められた複数の閾値とを比較し、その比較結果に応じて前記非優先トラフィック用ＴＣＰリンクのトラフィックの抑圧率を決定することを特徴とする請求項２記載の移動体無線通信装置。
4. 前記ＴＣＰフロー制御部は、前記総トラフィック量に対する前記優先トラフィック用ＴＣＰリンクのトラフィック量の割合が前記所定の閾値よりも小さい場合には、前記非優先トラフィック用ＴＣＰリンクのトラフィックの抑制処理を停止することを特徴とする請求項２記載の移動体無線通信装置。
5. 前記総トラフィック量に対する前記優先トラフィック用ＴＣＰリンクのトラフィック量の割合及び要求される非優先トラフィックの抑圧率の関係を定めたターゲットテーブルを有し、
   前記ＴＣＰフロー制御部は、前記ターゲットテーブルを用いて、計算した前記割合に対応した前記非優先トラフィックの抑圧率を得て、この抑圧率を満たすよう前記非優先トラフィック用ＴＣＰリンクのトラフィック量を抑制することを特徴とする請求項２記載の移動体無線通信装置。
6. 前記ＴＣＰフロー制御部は、前記要求される前記非優先トラフィックの抑圧率がそれぞれ異なった複数の前記ターゲットテーブルを有し、前記複数のターゲットテーブルから１つのターゲットテーブルを選択し、選択したターゲットテーブルに基づいて前記非優先トラフィック用ＴＣＰリンクのトラフィック量を抑制することを特徴とする請求項５記載の移動体無線通信装置。
7. 前記基地局との無線通信の状態を監視し、該無線通信の状態を示す無線リンク情報を出力する無線リンク監視部を有し、
   前記ＴＣＰフロー制御部は、前記無線リンク情報に基づいて、前記複数のターゲットテーブルから１つのターゲットテーブルを選択することを特徴とする請求項６記載の移動体無線通信装置。
8. 前記ＴＣＰフロー制御部は、
   前記非優先トラフィック用ＴＣＰリンクについて、ＡＣＫ信号を前記ネットワーク上のＩＰ通信装置に送信するタイミングを調整する、又は前記非優先トラフィック用ＴＣＰリンクについて、受信可能ウィンドウサイズを調整することにより、前記非優先トラフィック用ＴＣＰリンクによって前記基地局から受信する下りデータのトラフィック量を制御することを特徴とする請求項１記載の移動体無線通信装置。
9. 基地局との間で無線通信を行い、前記基地局を介してネットワーク上のＩＰ通信装置とＴＣＰ通信を行う移動体無線通信装置に設けられるＴＣＰフロー制御装置において、
   前記ネットワーク上のＩＰ通信装置と前記移動体無線通信装置に設けられたＩＰ通信装置との間のＴＣＰ通信に用いる複数のＴＣＰリンクのフローを監視し、前記ＴＣＰリンク毎のトラフィック量を計測するＴＣＰリンク監視部と、
   前記複数のＴＣＰリンク中の各ＴＣＰリンクを優先トラフィック用ＴＣＰリンク、非優先トラフィック用ＴＣＰリンクのいずれかに特定し、前記優先トラフィック用ＴＣＰリンクのトラフィック量に応じて、前記非優先トラフィック用ＴＣＰリンクのトラフィック量を制御するＴＣＰフロー制御部と
   を有するＴＣＰフロー制御装置。
10. 基地局との間で無線通信を行い、前記基地局を介してネットワーク上のＩＰ通信装置とＴＣＰ通信を行う移動体無線通信装置において実行されるＴＣＰフロー制御方法であって、
    前記ＴＣＰ通信に用いる複数のＴＣＰリンクのフローを監視し、前記ＴＣＰリンク毎のトラフィック量を計測する計測ステップと、
    前記複数のＴＣＰリンク中の各ＴＣＰリンクを優先トラフィック用ＴＣＰリンク、非優先トラフィック用ＴＣＰリンクのいずれかに特定し、前記計測ステップにより計測された前記優先トラフィック用ＴＣＰリンクの前記トラフィック量に応じて、前記非優先トラフィック用ＴＣＰリンクのトラフィック量を抑制するＴＣＰフロー制御ステップと、
    を有することを特徴とするＴＣＰフロー制御方法。

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