JP4953965B2 - 通信システム、通信装置およびパケット伝送方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線区間を含むＩＰネットワーク上でパケット転送を行う通信システムに関する。

従来、ＩＥＴＦ（Internet Engineering Task Force） ＲＦＣ（Request For Comments）７９１で規定されるＩＰ（Internet Protocol）を用いたＩＰネットワークでは、データ転送以外にも、映像や音声などのリアルタイム性が要求される通信が行われている。このように、ＩＰネットワークは、事実上の統合通信網となっている。

その中でも、ＩＰ電話等の音声通信では、予め規定した周期で音声を符号化し、ＩＰパケットとして定周期でＩＰネットワークへ送信されるが、音声データの長さは２０ミリ秒ごとのパケット化の場合で２０バイトと小さい。この音声データに、ＩＰ（Internet Protocol），ＵＤＰ（User Datagram Protocol），ＲＴＰ（Real-time Transport Protocol）等のプロトコル固有のヘッダが付加され、ＩＰパケットとしては６０バイト程度の大きさとなる。

一方、データ転送においては、ヘッダ等のオーバヘッドを低減させ、下位レイヤでの転送が効率的に実施できるよう、できるだけ長いデータパケットを使用することが多い。具体的には、データ転送では、ＲＦＣ８９４で規定される最大１５００バイト、またはＩＥＥＥ（The Institute of Electrical and Electronic Engineers）８０２．３／ＩＥＥＥ８０２．２で規定される最大１４９２バイトのデータ単位で転送が行われる。さらに高速なインタフェースとして、上述の１５００バイトを超え、たとえば９０００バイトといったフレームサイズを持つジャンボフレームと呼ばれるフレームも一般化しつつある。

また、ＩＰネットワークでは、ネットワークを構成するルータ間の回線に対して、転送できる最大長をＭＴＵ（Maximum Transmission Unit）として規定している。ルータは、ＩＰパケットをＭＴＵ以下となるようにフラグメント化して送信することができる。このとき、フラグメント化されたＩＰパケットは、ＩＰネットワーク内では再構成されずに分割されたまま転送され、宛先端末で再構成される。しかし、ＩＰパケットのフラグメント機構には再送制御機構が備わっていないため、ＩＰパケットが規定時間内に再構成できない場合はそのＩＰパケットは破棄される。破棄されたＩＰパケットの再送は、上位プロトコルによる再送機能にゆだねられる。

また、宛先端末がＩＰパケットの再構成処理を行わなくても済むように、ＩＰネットワーク内のフラグメント化を禁止したＩＰパケットを送信することも可能である。この場合、ＩＰネットワークではＭＴＵを超えるＩＰパケットは転送できないため廃棄される。

一方、ＩＰパケットを転送する無線システムでは、上述の転送を行う最大のデータ単位として、例えばＩＥＥＥ８０２．１１の規定では最大２３０４バイト単位で転送できる。また、他の装置等からの電波干渉による無線区間でのエラー発生に伴う無線フレームの再送をできるだけ抑制するために、無線システムとしてフラグメントする機能も規定されており、所定な閾値以下のパケットにフラグメント化して送信することが可能である。

無線区間で誤りが発生することにより生じるパケット再送は、無線リソースを圧迫する。このため、再送を回避するために、伝送効率を向上させるための技術も各所で行われている。例えば、下記特許文献１では、伝送するデータを小さなセル単位に分割して無線区間上へ送信することで、誤り検出による再送をセル単位に限定し、伝送効率を上げる技術が開示されている。また、この技術では、伝送路の誤り率に応じてセル長を変更する。

また、下記特許文献２では、無線伝送を行うパケット送信装置が、送信データをデータ系パケットとリアルタイム系パケットにクラス分けし、送信データを単位データに分割した上で送信し、リアルタイム系パケットに対しては再送制御をせず、データ系パケットに対しては単位データを単位として再送制御を行う技術が開示されている。このようにすることによって、データ系パケットの信頼性を確保し、リアルタイム系パケットの遅延を低減させることができる。

特開平１０−９３５８４号公報 特開２００２−２７１３６６号公報

しかしながら、上記従来のＩＰネットワークの技術によれば、共有メディアである無線区間では、通常の長いＩＰパケットとリアルタイム性を要する短いパケットの両方が転送される。このため、リアルタイム性を要する短いＩＰパケットの転送が待たされてしまう可能性がある、という問題があった。さらに、無線レイヤの再送制御が具備されている無線アクセスシステムを利用し、その上位レイヤとしてＩＰネットワークを構成する場合、データ長の長いＩＰパケットを無線区間へ送信した場合、ある確率で発生しうる無線区間でのビットエラーにより、無線区間において長いパケットの再送が発生することがある。このため、この長いパケットの再送によって、リアルタイム性を要する短いＩＰパケットの転送が待たされてしまう可能性がある、という問題があった。

これらの問題は、特に移動体の内部にネットワーク（以下、移動ネットワークという）を構成して、その移動ネットワークとインターネット等の外部ネットワークと接続するネットワークモビリティ技術で顕著となる。その理由は、移動ネットワークで使用される移動体内部に設置されるモバイルルータには、各種の端末が接続されることから、データ通信などの長いＩＰパケットと、ＩＰ電話などのリアルタイム性が要求される短いＩＰパケットと、が混在するためである。

これらの問題を回避するためには、上記特許文献２に記載の単位データへの分割などのように無線区間のフラグメント化機能を適用するという方法がある。しかし、この場合、フラグメント化に伴うオーバヘッドの増加による無線帯域の浪費が起きてしまい伝送効率が低下する、という問題があった。また、ＩＰレイヤでフラグメント化する方法もあるが、この場合もフラグメント化によるオーバヘッドの増加により、同様に伝送帯域が有効に活用されない状況となる。さらに、この場合は、ＩＰパケットのフラグメント自体を禁止したＩＰパケットも存在することから、全データに有効な方法ではない。

また、上記特許文献１に記載の技術では、再送するデータをセル単位とすることにより再送のデータ量を低減させている。このため、通常の（再送でない）長いデータの送信によって生じる、リアルタイム性を要する短いＩＰパケットの遅延については低減することができない、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、リアルタイム性を要しないデータ長の長いパケットと、リアルタイム性を要するデータ長の短いパケットと、が混在する場合に、リアルタイム性を要するデータ長の短いパケットの転送遅延を低減し、かつ、効率的な伝送を行うことができる通信システム、通信装置およびパケット伝送方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、有線ネットワーク同士が、それぞれに接続される無線アクセス制御装置経由で無線通信を行う通信システムであって、前記有線ネットワークごとに、前記有線ネットワークと前記無線アクセス制御装置の間に通信装置を備え、送信側の無線アクセス制御装置として動作する第１の無線アクセス制御装置に接続される前記通信装置として動作する第１の通信装置は、有線ネットワークから受信したパケットである有線パケットの宛先が前記第１の無線アクセス制御装置経由で送信する宛先であるか否かを判定する有線パケット受信手段と、前記有線パケット受信手段が前記第１の無線アクセス制御装置経由で送信する宛先であると判定した有線パケットがリアルタイム性を要求するリアルタイムパケットであるか否かを判定するリアルタイム判定手段と、前記リアルタイム判定手段がリアルタイムパケットでないと判定した有線パケットを所定のデータ長に分割した分割パケットを生成するフラグメント処理手段と、前記リアルタイム判定手段がリアルタイムパケットであると判定した有線パケットおよび前記分割パケットを前記第１の無線アクセス制御装置へ転送する無線パケット送信手段と、を備え、受信側の無線アクセス制御装置として動作する第２の無線アクセス制御装置に接続される前記通信装置として動作する第２の通信装置は、前記第２の無線アクセス制御装置から受信したパケットである無線パケットが、分割パケットである場合に、分割パケットを組み立てて分割前のパケットを復元するデフラグメント処理手段、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、リアルタイム性を要するデータ長の短いパケットの転送遅延を低減し、かつ、効率的な伝送を行うことができる、という効果を奏する。

以下に、本発明にかかる通信システム、通信装置およびパケット伝送方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。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１．
図１は、本発明にかかる通信システムの実施の形態１の構成例を示す図である。図１に示すように本実施の形態の通信システムは、移動体に搭載され、データ通信などのデータ長の長いＩＰパケット（以下、長ＩＰパケットとよぶ）またはリアルタイム性が必要なデータ長の短いＩＰパケット（以下、短ＩＰパケットとよぶ）を送受信する端末である端末１−１，１−２と、移動体に搭載され、端末１−１，１−２を収容するルータであるモバイルルータ２と、モバイルルータ２に接続されデータ伝送の制御を行うＰｒｏｘｙ（プロキシ）装置３と、Ｐｒｏｘｙ装置３から送信されるデータを無線信号として送出し、無線信号を受信したデータをＰｒｏｘｙ装置３へ送信する無線アクセス制御装置４と、を備えている。本実施の形態の通信システムは、さらに、長ＩＰパケットまたはリアルタイム性が必要なデータ長の短いＩＰパケットを送受信する固定端末である端末１１−１，１１−２と、端末１１−１，１１−２を収容するルータであるアクセスルータ１２と、アクセスルータに接続されデータ伝送の制御を行うＰｒｏｘｙ装置１３と、Ｐｒｏｘｙ装置１３から送信されるデータを無線信号として送出し、無線信号を受信したデータをＰｒｏｘｙ装置１３へ送信する無線アクセス制御装置１４と、を備えている。本実施の形態では、本発明にかかる通信装置としてＰｒｏｘｙ装置３，１３を例にあげて説明する。

図１では、端末１−１が長ＩＰパケットＡを送信し、端末１−２が短ＩＰパケットＢを送信する例を示している。本実施の形態では、Ｐｒｏｘｙ装置３，１３で、長ＩＰパケットＡをフラグメント化し、フラグメント化されたパケットの間に短ＩＰパケットＢを挿入したフラグメントデータＣを無線区間で送信する。図中のフラグメントデータＣの塗りつぶした部分は、短ＩＰパケットを示し、フラグメント化された長ＩＰパケットの間に短ＩＰパケットが挿入されている概念を示している。

図２は、本実施の形態のＰｒｏｘｙ装置３，１３の機能構成例を示す図である。Ｐｒｏｘｙ装置３とＰｒｏｘｙ装置１３は、同様の構成であるが、ここではＰｒｏｘｙ装置３を例にあげて説明し、括弧内にＰｒｏｘｙ装置１３の場合の補足を示す。図２に示すようにＰｒｏｘｙ装置３（Ｐｒｏｘｙ装置１３）は、モバイルルータ２（Ｐｒｏｘｙ装置１３の場合はアクセスルータ１２）から送られたデータを受信する有線受信パケット受信部２０と、受信したパケットがリアルタイム性を要するパケットであるかを判定するリアルタイム判定部２１と、リアルタイムトラヒック用の帯域確保を行う無線リソース管理部２２と、無線リソースを確保するためのダミーパケットと、受信データと、を無線信号としての送信するためのスケジューリングを行う無線送信スケジューラ２３と、受信データのフラングメント処理を行うフラグメント処理部２４と、無線送信スケジューラからの指示に基づき無線信号として送信するデータを無線アクセス制御装置４（Ｐｒｏｘｙ装置１３の場合は無線アクセス制御装置１４）へ送信する無線パケット送信部２５と、を備えている。

また、Ｐｒｏｘｙ装置３は、さらに無線アクセス制御装置４（Ｐｒｏｘｙ装置１３の場合は無線アクセス制御装置１４）から受信した無線区間を経由したパケット（以下、無線パケットという）を受信する無線パケット受信部３０と、帯域確保用に送られたダミーパケットを廃棄する帯域確保用ダミーパケット廃棄部３１と、フラグメントされたパケットを再構成するデフラグメント処理部３２と、無線パケットの宛先が有線経由で送信する宛先か無線経由で送信する宛先かを判定する無線受信パケット宛先判定部３３と、有線経由で送信するパケットを送信する有線宛パケット送信部３４と、を備えている。

つづいて、本実施の形態のリアルタイム判定処理（リアルタイム判定部２１の処理）について説明する。図３は、本実施の形態のリアルタイム判定処理の一例を示すフローチャートである。まず、有線受信パケット受信部２０が、モバイルルータ２から送られた有線経由のパケット（以下、有線パケットという）を受信して宛先を確認し、無線経由の宛先（無線アクセス制御装置４経由で送信する宛先）のパケットである場合にはリアルタイム判定部２１に送信し、リアルタイム判定部２１がそのパケットを受信する（ステップＳ１１）。つぎに、リアルタイム判定部２１が、受信したパケットがＳＩＰシグナリングパケットであるか否かを判定する（ステップＳ１２）。ＳＩＰシグナリングパケットである場合（ステップＳ１２ Ｙｅｓ）には、そのパケットを解析し、リアルタイム性を要求するパケットであるか否かを判定する(ステップＳ１３)。リアルタイム性が要求されるパケットであると判定した場合（ステップＳ１３ Ｙｅｓ）には、リアルタイム判定部２１が、トラヒックの種類とリアルタイムフロー処理ポリシーテーブルに基づいてリアルタイムトラヒックの特性を決定する（ステップＳ１４）。リアルタイムフロー処理ポリシーテーブルは、トラヒックの種類ごとにあらかじめ判明しているリアルタイムトラヒックの特性（パケットサイズ、使用プロトコル、パケット送信周期、必要帯域）などが格納されていることとする。

そして、リアルタイム判定部２１は、決定した特性に基づいて無線リソース管理部２２へリアルタイムトラヒック用の帯域確保を指示する（ステップＳ１５）。ただし、ステップＳ１４，ステップＳ１５は、リアルタイムパケットがそのリアルタイムトラヒックのセッションの開始を通知する場合に行えばよく、セッションの開始以外でリアルタイムパケットを受信した場合にはステップＳ１４、ステップＳ１５を改めて行う必要はない。セッションの開始か否かは、ステップＳ１３でパケットを解析する際に判別することができる。つぎに、リアルタイム判定部２１は、無線パケットを無線送信スケジューラに転送し（ステップＳ１６）、リアルタイム判定処理を終了する。

ステップＳ１２でＳＩＰシグナリングパケットでないと判定された場合（ステップＳ１２ Ｎｏ）、および、ステップＳ１３でリアルタイム性を要求する通信が開始でないと判定された場合（ステップＳ１３ Ｎｏ）には、リアルタイム判定部２１は、無線パケットをフラグメント処理部２４へ転送し（ステップＳ１７）、リアルタイム判定処理を終了する。

なお、ここでは、Ｐｒｏｘｙ装置３が有線パケットを受信した場合のリアルタイム判定処理について述べたが、無線パケットを受信した場合もステップＳ１１を除き、同様の処理を行う。無線パケットを受信した場合は、ステップＳ１１に替わる処理は、後述の無線パケット受信処理で説明する。

なお、有線受信パケット受信部２０および無線パケット受信部３０は、有線経由の宛先（モバイルルータ２経由で有線により送信する宛先）については、有線宛パケット送信部３４へ転送する。そして、有線宛パケット送信部３４は転送されたパケットをモバイルルータ２に送信する。

また、リアルタイム判定部２１は、ステップＳ１２またはステップＳ１３で、リアルタイムトラヒックの終了を検出した場合には、無線リソース管理部２２へリアルタイムトラヒック用の帯域確保の解除指示を送信する。

つづいて、本実施の形態のフラグメント処理について説明する。図４は、本実施の形態のフラグメント処理の一例を示すフローチャートである。まず、フラグメント処理部２４は、リアルタイム判定処理のステップＳ１７で転送されたパケットを受信する（ステップＳ２１）。つぎに、フラグメント処理部２４は、無線リソース管理部２２から送信されるフラグメント指示に基づきフラグメント処理指示中か否かを判断する（ステップＳ２２）。フラグメント指示は、リアルタイム判定処理のステップＳ１５でリアルタイムトラヒック用の帯域確保が指示されている場合に、無線リソース管理部２２が、フラグメント処理部２４へ送信する。無線リソース管理部２２は、リアルタイムトラヒック用の帯域確保を受信した場合には、フラグメント指示の解除をフラグメント処理部２４へ送信する。したがって、ステップＳ２１では、フラグメント処理部２４は、フラグメント指示を受信してから、フラグメント指示の解除を受信するまでの間、フラグメント処理指示中であると判断する。

フラグメント処理指示中でないと判断した場合（ステップＳ２２ Ｎｏ）には、フラグメント処理部２４は、フラグメント処理は行わずに無線送信スケジューラ２３へパケットを転送し（ステップＳ２３）、処理を終了する。ステップＳ２２で、フラグメント処理指示中であると判断した場合（ステップＳ２２ Ｙｅｓ）には、フラグメント処理部２４は、フラグメント処理（パケットを所定の単位データに分割する処理）を行い（ステップＳ２４）、フラグメント処理後のパケットを無線送信スケジューラ２３へ転送する（ステップＳ２３）。

つづいて、本実施の形態の無線送信スケジューラ処理（無線送信スケジューラ２３の処理）について説明する。本実施の形態の無線送信スケジューラは、送信データを格納するための送信キューを備え、入力されたパケットは送信キューに一旦格納される。図５は、本実施の形態の無線送信スケジューラ処理の一例を示すフローチャートである。無線送信スケジューラ２３は、まず、送信キューを検査し（ステップＳ３１）、送信キューにリアルタイム性を要求する送信パケットがあるか否かを判断する（ステップＳ３２）。リアルタイム性を要求する送信パケットが無い場合（ステップＳ３２ Ｎｏ）には、無線送信スケジューラ２３は、再び送信キューを検査し（ステップＳ３３）、非リアルタイム性を要求する送信パケットがあるか否かを判断する（ステップＳ３４）。

非リアルタイム性を要求する送信パケットが無いと判断した場合（ステップＳ３４ Ｎｏ）には、無線送信スケジューラ２３は、リアルタイム用帯域確保中か否かを判断する（ステップＳ３５）。このとき、リアルタイム用帯域確保中か否かの判断は、無線リソース管理部２２からの通知により行う。無線リソース管理部２２は、リアルタイム判定処理のステップＳ１５でリアルタイム用の帯域確保の指示があった場合に、無線送信スケジューラ２３へリアルタイム用帯域確保を通知する。また、無線リソース管理部２２は、リアルタイム用の帯域確保の解除の指示があった場合に、無線送信スケジューラ２３へリアルタイム用帯域確保の解除の通知を行う。これらの通知に基づいて、無線送信スケジューラ２３は、リアルタイム用帯域確保中か否かを判断する。

リアルタイム用帯域確保中であると判断した場合（ステップＳ３５ Ｙｅｓ）には、無線送信スケジューラ２３は、帯域確保用ダミーパケットを生成して、無線パケット送信部２５へ転送し（ステップＳ３６）、ステップＳ３１へ戻る。

また、ステップＳ３２で、リアルタイム性を要求する送信パケットがあると判断した場合（ステップＳ３２ Ｙｅｓ）には、そのパケットを無線パケット送信部２５へ転送し（ステップＳ３７）、ステップＳ３１へ戻る。また、ステップＳ３４で、非リアルタイム性の送信パケットがあると判断した場合（ステップＳ３４ Ｙｅｓ）にも、ステップＳ３７を実行し、ステップＳ３１へ戻る。また、ステップＳ３５で、リアルタイム用帯域確保中で無いと判断した場合（ステップＳ３５ Ｎｏ）には、ステップＳ３１へ戻る。

なお、本実施の形態では、リアルタイム性を要求するパケットの送信が無い場合にも、リアルタイムトラヒックの通信の開始後は、帯域確保のためにダミーデータを送信しておくことにより、リアルタイムパケットを送信する場合に無線送信スケジューラ２３がスケジューリングしなおすことなく迅速に送信処理を行え、遅延ゆらぎを低減するようにしているが、ダミーデータを送信しないようにしてもよい。この場合でも、フラグメント化した長ＩＰパケットの間でリアルタイム性を要求するパケットを送信することができ、リアルタイム性を要求するパケットの遅延を低減することができる。

つづいて、本実施の形態の無線パケットの受信処理について説明する。図６は、本実施の形態の無線パケットの受信処理の一例を示すフローチャートである。まず、無線パケット受信部３０が、無線パケットを受信する（ステップＳ４１）。つぎに、帯域確保用ダミーパケット廃棄部３１が、無線パケット受信部３０が受信した無線パケットが帯域確保用のダミーパケットであるか否かを判断する（ステップＳ４２）。帯域確保用のダミーパケットで無いと判断した場合（ステップＳ４２ Ｎｏ）には、帯域確保用ダミーパケット廃棄部３１は無線パケットをデフラグメント処理部３２へ転送し、デフラグメント処理部３２は、無線パケットがフラグメント化されたパケットか否かを判断する（ステップＳ４３）。

無線パケットがフラグメント化されたパケットであると判断した場合（ステップＳ４３ Ｙｅｓ）には、デフラグメント処理部３２は、そのパケットのデフラグメント処理を行い（ステップＳ４４）、無線受信パケット宛先判定部３３にデフラグメント処理後のパケットを転送する。そして、無線受信パケット宛先判定部３３は、そのパケットの宛先が有線経由で送信する宛先か、無線経由で送信する宛先か、を判断する（ステップＳ４５）。ステップＳ４３で、フラグメント化されたパケットでないと判断した場合（ステップＳ４３ Ｎｏ）には、デフラグメント処理部３２は、そのパケットを無線受信パケット宛先判定部３３に転送して、ステップＳ４５にすすむ。

パケットの宛先が有線経由で送信する宛先と判断した場合（ステップＳ４５ 有線宛）には、無線受信パケット宛先判定部３３は、そのパケットを有線宛パケット送信部３４へ送信し（ステップＳ４６）、処理を終了する。また、パケットの宛先が無線経由で送信する宛先と判断した場合（ステップＳ４５ 無線宛）には、そのパケットをリアルタイム判定処理部２１へ送信し（ステップＳ４７）、処理を終了する。このステップＳ４７までの処理が、前述の無線パケットの場合のリアルタイム判定処理のステップＳ１１に相当する処理となる。

また、ステップＳ４２で、帯域確保用のダミーパケットであると判断された場合（ステップＳ４２ Ｙｅｓ）には、帯域確保用ダミーパケット廃棄部３１は、ダミーパケットと判定されたパケットを廃棄し（ステップＳ４８）、処理を終了する。

なお、本実施の形態では、有線パケットだけでなく無線パケットについても、無線宛のパケットである場合には、リアルタイム判定処理およびフラグメント処理を行うようにしたが、無線パケットの宛先が無線宛である場合が想定されないときなどには、有線パケットについてのみリアルタイム判定処理およびフラグメント処理を行うにようにしてもよい。

なお、ここでは、Ｐｒｏｘｙ装置３の動作について説明したが、Ｐｒｏｘｙ装置１３の動作も、入出力先を替える（モバイルルータ２をアクセスルータ１２に替え、無線アクセス制御装置４を無線アクセス装置１４に替える）以外は、Ｐｒｏｘｙ装置３の動作と同様である。

このように、本実施の形態では、リアルタイムトラヒックの通信が行われているときには、リアルタイム性の要求のない長ＩＰパケットを分割し、リアルタイム性の要求のある短ＩＰパケットを分割した長ＩＰパケットの送信の間で送信できるようにした。また、リアルタイムトラヒックの通信が行われていないときには、長ＩＰパケットを分割しないで送信できるようにした。このため、リアルタイム性の要求のある短ＩＰパケットが、リアルタイム性の要求のない長ＩＰパケットの送信によって待機する時間を低減し、リアルタイム性の要求のある短ＩＰパケットの遅延を低減することができる。さらに、リアルタイムトラヒックの通信が行われていないときには、長ＩＰパケットを分割しないので、オーバヘッドの少ない効率的な伝送を行うことができる。また、Ｐｒｏｘｙ装置３，１３でフラグメントとデフラグメントを行うことから、端末間でＩＰフラグメントを禁止されている場合でも無線区間で分割してパケットを送受信することができる。

実施の形態２．
図７は、本発明にかかる通信システムの実施の形態２の構成例を示す図である。図７に示すように、本実施の形態の通信システムは、実施の形態１のＰｒｏｘｙ装置３，１３をそれぞれＰｒｏｘｙ装置３ａ，１３ａに替え、無線アクセス制御装置４，１４をそれぞれ無線アクセス制御装置４−１〜４−３，１４−１〜１４−３に替える以外は実施の形態１の通信システムと同様である。実施の形態１と同一の機能を有する構成要素は同一の符号を付して説明を省略する。

本実施の形態の無線アクセス制御装置４−１〜４−３は、各々が実施の形態１の無線アクセス制御装置４と同様の機能を有する。ここでは、無線アクセス制御装置４−１〜４−３は、それぞれ異種の無線インタフェースによる通信を行うこととする。本実施の形態の無線アクセス制御装置１４−１〜１４−３についても、同様に、各々が実施の形態１の無線アクセス制御装置１４と同様の機能を有し、それぞれ異種の無線アクセス回線に対応することとする。

また、本実施の形態のＰｒｏｘｙ装置３ａ，１３ａは、実施の形態１のＰｒｏｘｙ装置３，１３にそれぞれＩｎｖｅｒｓｅ ＭＵＸ（Multiplexer）４０を追加しているが、それ以外は、実施の形態１のＰｒｏｘｙ装置３，１３と同様である。Ｉｎｖｅｒｓｅ ＭＵＸ４０は、それぞれ異種の無線インタフェースで通信を行う無線アクセス制御装置４−１〜４−３（または無線アクセス制御装置１４−１〜１４−３）を収容して仮想的な１本の無線リンクとして使用するためのＩｎｖｅｒｓｅ ＭＵＸ機能を有する。異種の無線アクセス回線では、それぞれ無線インタフェースの遅延特性や無線伝送帯域が異なる。したがって、同じ大きさのパケットであってもどの種類の無線アクセスを経由するかによりパケット転送時間や遅延量が異なる。また、無線伝送帯域が可変である無線システムも存在する。

このため、経由する無線アクセス回線の種類（無線インタフェースの種類）により、リアルタイム性を損なわずにパケット転送可能なパケットサイズも異なることから、本実施の形態では、無線インタフェースごとの遅延量と無線伝送帯域をＰｒｏｘｙ装置３ａ，１３ａの無線送信スケジューラ２３が無線インタフェース情報として保持して、管理・更新することとする。

つづいて、本実施の形態の無線インタフェース選択処理について説明する。図８は、本実施の形態の無線インタフェース選択処理の一例を示すフローチャートである。まず、無線送信スケジューラ２３は、無線インタフェース情報に基づいて利用可能な無線インタフェースの数が、１つであるか２以上であるかを判断する（ステップＳ５１）。利用可能な無線インタフェースの数が２以上であると判断した場合（ステップＳ５１ ２以上）には、無線送信スケジューラ２３は、無線インタフェース情報に格納されている無線伝送帯域値に基づいて送信予定のパケットの転送時間を算出し、算出した転送時間がリアルタイム性を保持可能な時間以内となる無線インタフェースを選択する（ステップＳ５２）。なお、リアルタイム性を保持可能な時間は、リアルタイムトラヒックの種類ごとにあらかじめ決められていることとする。たとえば、ＶｏＩＰ（Voice over Internet Protocol）の場合には、送信周期が２０ミリ秒であるため、リアルタイム性を保持可能な時間を２０ミリ秒以下の数値に設定する。

そして、無線送信スケジューラ２３は、選択した無線インタフェースがあった（算出した転送時間がリアルタイム性を保持可能な時間以内となる無線インタフェースがあった）か否かを判断する（ステップＳ５３）。選択した無線インタフェースがあった場合（ステップＳ５３ Ｙｅｓ）には、選択した無線インタフェースに対応する無線制御装置４−１〜４−３経由でパケット送信を送信するように無線パケット送信部２５へ指示し、無線パケット送信部２５は指示された無線制御装置４−１〜４−３へパケットを転送し（ステップＳ５４）、処理を終了する。なお、ステップＳ５２では、選択した無線インタフェースが複数ある場合には、そのうちの１つをさらに選択する。たとえば、算出した転送時間が最も短くなるものを選択する。

ステップＳ５１で無線インタフェースが１つと判断された場合（ステップＳ５１ １）には、無線送信スケジューラ２３は、その無線インタフェースをデフォルト無線インタフェースとして選択し（ステップＳ５５）、ステップＳ５４へ進む。また、ステップＳ５３で、選択したインタフェースが無い（算出した転送時間がリアルタイム性を保持可能な時間以内となる無線インタフェースが無い）と判断した場合（ステップＳ５３ Ｎｏ）には、あらかじめ定められているデフォルト無線インタフェースを選択し（ステップＳ５５）、ステップＳ５４に進む。

以上の無線インタフェース選択処理を、実施の形態１で説明した無線送信スケジューラ処理のステップＳ３７の前に行うことにより、複数の無線インタフェースを有する場合に、リアルタイム性を要する短ＩＰパケットを送信する無線インタフェースを適切に選択して送信することができる。また、その無線インタフェースを使用する長ＩＰパケットについては、実施の形態１で説明したフラグメント処理を実施する。本実施の形態の以上説明した以外の処理は、実施の形態１と同様である。

また、リアルタイムパケットを転送する無線インタフェースを決定した後に、その無線インタフェースを使用する他のパケット（長ＩＰパケット）にフラグメント処理を実施せず、そのパケット（長ＩＰパケット）を送信する無線インタフェースを変更し、リアルタイムパケットを転送する無線インタフェース以外の無線インタフェースを経由して転送するようにし、リアルタイムパケットを転送する無線インタフェースでは短ＩＰパケットのみを送信するようにしてもよい。

このように、本実施の形態では、Ｐｒｏｘｙ装置が異種の無線インタフェースを収容する場合に、無線インタフェースごとの遅延特性や無線伝送帯域に基づいて、リアルタイムパケットを送信する無線インタフェースを選択するようにした。このため、実施の形態１の効果に加え、リアルタイムパケットを、遅延の少ない無線インタフェースによって送信することができる。

以上のように、本発明にかかる通信システム、通信装置およびパケット伝送方法は、無線区間を含むＩＰネットワークシステムに有用であり、特に、リアルタイム性を要求されるパケットとリアルタイム性を要求されないパケットが混在するＩＰネットワークシステムに適している。

本発明にかかる通信システムの実施の形態１の構成例を示す図である。 実施の形態１のＰｒｏｘｙ装置の機能構成例を示す図である。 実施の形態１のリアルタイム判定処理の一例を示すフローチャートである。 実施の形態１のフラグメント処理の一例を示すフローチャートである。 実施の形態１の無線送信スケジューラ処理の一例を示すフローチャートである。 実施の形態１の無線パケットの受信処理の一例を示すフローチャートである。 本発明にかかる通信システムの実施の形態２の構成例を示す図である。 実施の形態２の無線インタフェース選択処理の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１−１，１−２，１１−１，１１−２ 端末
２ モバイルルータ
３，３ａ，１３，１３ａ Ｐｒｏｘｙ装置
４，４−１〜４−３，１４，１４−１〜１４−３ 無線アクセス制御装置
１２ アクセスルータ
２０ 有線受信パケット受信部
２１ リアルタイム判定部
２２ 無線リソース管理部
２３ 無線送信スケジューラ
２４ フラグメント処理部
２５ 無線パケット送信部
３０ 無線パケット受信部
３１ 帯域確保用ダミーパケット廃棄部
３２ デフラグメント処理部
３３ 無線受信パケット宛先判定部
３４ 有線宛パケット送信部
４０ Ｉｎｖｅｒｓｅ ＭＵＸ

Claims (8)

1. 有線ネットワーク同士が、それぞれに接続される無線アクセス制御装置経由で無線通信を行う通信システムであって、
   前記有線ネットワークごとに、前記有線ネットワークと前記無線アクセス制御装置の間に通信装置を備え、
   送信側の無線アクセス制御装置として動作する第１の無線アクセス制御装置に接続される前記通信装置として動作する第１の通信装置は、
   有線ネットワークから受信したパケットである有線パケットの宛先が前記第１の無線アクセス制御装置経由で送信する宛先であるか否かを判定する有線パケット受信手段と、
   前記有線パケット受信手段が前記第１の無線アクセス制御装置経由で送信する宛先であると判定した有線パケットがリアルタイム性を要求するリアルタイムパケットであるか否かを判定するリアルタイム判定手段と、
   前記リアルタイム判定手段がリアルタイムパケットでないと判定した有線パケットを所定のデータ長に分割した分割パケットを生成するフラグメント処理手段と、
   前記リアルタイム判定手段がリアルタイムパケットであると判定した有線パケットおよび前記分割パケットを前記第１の無線アクセス制御装置へ転送する無線パケット送信手段と、
   リアルタイム性を要求する送信パケットがなく、非リアルタイム性送信パケットがない場合で、リアルタイム用帯域確保の通知を受けており当該リアルタイム用帯域確保の解除を指示されていない場合に、帯域確保用ダミーパケットを前記無線パケット送信手段へ出力する無線送信スケジューラと、
   を備え、
   受信側の無線アクセス制御装置として動作する第２の無線アクセス制御装置に接続される前記通信装置として動作する第２の通信装置は、
   前記第２の無線アクセス制御装置から受信したパケットである無線パケットが、分割パケットである場合に、分割パケットを組み立てて分割前のパケットを復元するデフラグメント処理手段、
   を備えることを特徴とする通信システム。
2. 前記第１および第２の無線アクセス制御装置を、複数の無線インタフェースごとに１組ずつ備え、
   前記第１の通信装置は、
   無線インタフェースごとに伝送帯域を含む伝送特性情報を保持し、前記伝送特性情報に基づいて前記リアルタイム判定手段がリアルタイムパケットであると判定した有線パケットの転送時間を算出し、前記転送時間が所定の時間以内である無線インタフェースを選択する無線送信スケジューラ、
   をさらに備え、
   前記無線パケット送信手段が、前記リアルタイム判定手段でリアルタイムパケットであると判定された有線パケットを、前記選択された無線インタフェースに対応する前記第１の無線アクセス制御装置へ転送することを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
3. 前記第２の通信装置は前記第１の通信装置の有線パケット受信手段、リアルタイム判定手段、フラグメント処理手段および無線パケット送信手段としての機能を有し、
   前記第１の無線アクセス制御装置は、前記第２の通信装置から送信されたパケットを受信し、
   前記第１の通信装置は、
   前記第１の無線アクセス制御装置から受信したパケットである無線パケットが、分割パケットである場合に、分割パケットを組み立てて分割前のパケットを復元し、復元したパケットの宛先が前記第１の無線アクセス制御装置経由で送信する宛先であるか否かを判定する無線パケット宛先判定手段、
   をさらに備え、
   前記リアルタイム判定手段は、前記無線パケット宛先判定手段が前記第１の無線アクセス制御装置経由で送信する宛先であると判定した無線パケットがリアルタイム性を要求するリアルタイムパケットであるか否かを判定し、
   前記フラグメント処理手段は、前記無線パケット宛先判定手段が前記リアルタイムパケットでないと判定した無線パケットを所定のデータ長に分割した分割パケットを生成し、
   前記無線パケット送信手段は、前記リアルタイム判定手段がリアルタイムパケットであると判定した無線パケットを前記第１の無線アクセス制御装置へ転送することを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
4. 前記第１および第２の無線アクセス制御装置を、複数の無線インタフェースごとに１組ずつ備え、
   前記第１の通信装置は、
   無線インタフェースごとに伝送帯域を含む伝送特性情報を保持し、前記伝送特性情報に基づいて前記リアルタイム判定手段がリアルタイムパケットであると判定した有線パケットおよび無線パケットの転送時間を算出し、前記転送時間が所定の時間以内である無線インタフェースを選択する無線送信スケジューラ、
   をさらに備え、
   前記無線パケット送信手段が、前記リアルタイム判定手段でリアルタイムパケットであると判定された有線パケットおよび無線パケットを、前記選択された無線インタフェースに対応する前記第１の無線アクセス制御装置へ転送することを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
5. 前記リアルタイム判定手段は、リアルタイムパケットの通信中であるか否かを判定し、
   前記フラグメント処理手段は、リアルタイムパケットの通信中であると判定された場合に前記分割パケットを生成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の通信システム。
6. 前記有線ネットワークのうちの１つを移動ネットワークとし、
   他方の前記有線ネットワークを固定ネットワークとすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の通信システム。
7. 有線ネットワーク同士が、それぞれに接続される無線アクセス制御装置経由で無線通信を行う通信システムにおいて、前記有線ネットワークごとに前記有線ネットワークと前記無線アクセス制御装置の間に配置される通信装置であって、
   前記有線ネットワークから受信したパケットである有線パケットの宛先が前記無線アクセス制御装置経由で送信する宛先であるか否かを判定する有線パケット受信手段と、
   前記有線パケット受信手段が前記無線アクセス制御装置経由で送信する宛先であると判定した有線パケットがリアルタイム性を要求するリアルタイムパケットであるか否かを判定するリアルタイム判定手段と、
   前記リアルタイム判定手段がリアルタイムパケットでないと判定した有線パケットを所定のデータ長に分割した分割パケットを生成するフラグメント処理手段と、
   前記リアルタイム判定手段がリアルタイムパケットであると判定した有線パケットおよび前記分割パケットを前記無線アクセス制御装置へ転送する無線パケット送信手段と、
   前記無線アクセス制御装置から受信したパケットである無線パケットが分割パケットである場合に、分割パケットを組み立てて分割前のパケットを復元するデフラグメント処理手段と、
   リアルタイム性を要求する送信パケットがなく、非リアルタイム性送信パケットがない場合で、リアルタイム用帯域確保の通知を受けており当該リアルタイム用帯域確保の解除を指示されていない場合に、帯域確保用ダミーパケットを前記無線パケット送信手段へ出力する無線送信スケジューラと、
   を備えることを特徴とする通信装置。
8. 有線ネットワーク同士が、それぞれに接続される無線アクセス制御装置経由で無線通信を行う通信システムにおいて、前記有線ネットワークごとに、前記有線ネットワークと前記無線アクセス制御装置の間に配置される通信装置のパケット伝送方法であって、
   送信側の無線アクセス制御装置に接続される通信装置が、有線ネットワークから受信したパケットである有線パケットの宛先が前記送信側の無線アクセス制御装置経由で送信する宛先であるか否かを判定する有線パケット受信ステップと、
   前記有線パケット受信ステップで、前記送信側の無線アクセス制御装置経由で送信する宛先であると判定した有線パケットがリアルタイム性を要求するリアルタイムパケットであるか否かを判定するリアルタイム判定ステップと、
   前記リアルタイム判定ステップで、リアルタイムパケットでないと判定した有線パケットを所定のデータ長に分割した分割パケットを生成するフラグメント処理ステップと、
   前記リアルタイム判定ステップで、リアルタイムパケットであると判定した有線パケットおよび前記分割パケットを前記送信側の無線アクセス制御装置へ転送する無線パケット送信ステップと、
   受信側の無線アクセス制御装置に接続される通信装置が、前記受信側の無線アクセス制御装置から受信したパケットである無線パケットが、分割パケットである場合に、分割パケットを組み立てて分割前のパケットを復元するデフラグメントステップと、
   リアルタイム性を要求する送信パケットがなく、非リアルタイム性送信パケットがない場合で、リアルタイム用帯域確保の通知を受けており当該リアルタイム用帯域確保の解除を指示されていない場合に、帯域確保用ダミーパケットを前記無線パケット送信手段へ出力するダミーフレーム送信ステップと、
   を含むことを特徴とするパケット伝送方法。

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