(57)【要約】【課題】端末局に設定する割当回線速度の制御遅延を解消し、ノード局のリソース（周波数帯域、時間、符号）を有効利用する。【解決手段】ＴＣＰを用いて通信を行う複数の端末局装置と、該端末局装置間の通信を中継するノード局装置と、これらの通信に用いられる通信回線の割り当てを行う回線割当装置から構成される通信システムにおいて、端末局装置と回線割当装置との間のラウンドトリップ時間をＲＴＴとし、回線割当装置は、端末局装置がＴＣＰウィンドウサイズＷを取得した時刻のＲＴＴ後のＴＣＰウィンドウサイズの予測値ＷRTT を算出し、その予測値ＷRTT に基づいて端末局装置に設定する割当回線速度を決定する構成である。【選択図】  図２
2014140109.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＴＣＰを用いて通信を行う複数の端末局装置と、該端末局装置間の通信を中継するノード局装置と、これらの通信に用いられる通信回線の割り当てを行う回線割当装置から構成される通信システムにおいて、
前記端末局装置と前記回線割当装置との間のラウンドトリップ時間をＲＴＴとし、
前記回線割当装置は、前記端末局装置がＴＣＰウィンドウサイズＷを取得した時刻の前記ＲＴＴ後のＴＣＰウィンドウサイズの予測値ＷRTT を算出し、その予測値ＷRTT に基づいて前記端末局装置に設定する割当回線速度を決定する構成である
ことを特徴とする通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載の通信システムにおいて、
前記ＴＣＰウィンドウサイズＷは、ＭＳＳ(Maximum Segument Size) から、受信側が一度に受け取り可能な最大のデータサイズＲＷＩＮ（Received Window size) まで規則的に変動し、ＲＷＩＮに達した以降は一定値で保たれるときに、
前記ＴＣＰウィンドウサイズの予測値ＷRTT は、ＴＣＰウィンドウサイズＷが増加するときに前記ＴＣＰウィンドウサイズＷがスロースタート閾値Ｗthよりも小さいスロースタート区間であれば
ＷRTT ＝Ｗ＋ＭＳＳ
に従って計算し、前記ＴＣＰウィンドウサイズＷがスロースタート閾値Ｗthよりも大きい輻輳回避区間であれば
ＷRTT ＝Ｗ＋ＭＳＳ（ＭＳＳ／Ｗ）
に従って計算し、
ＴＣＰウィンドウサイズＷが減少するときにＴＣＰウィンドウサイズＷが前記スロースタート区間であれば
ＷRTT ＝Ｗ−ＭＳＳ
に従って計算し、前記ＴＣＰウィンドウサイズＷが前記輻輳回避区間であれば
ＷRTT ＝Ｗ−ＭＳＳ（ＭＳＳ／Ｗ）
に従って計算する
ことを特徴とする通信システム。
【請求項３】
請求項１に記載の通信システムにおいて、
前記端末局装置間で更新された前記ＴＣＰウィンドウサイズを取得し、前記回線割当装置に通知するＴＣＰウィンドウサイズ監視装置を備えた
ことを特徴とする通信システム。
【請求項４】
ＴＣＰを用いて通信を行う複数の端末局装置と、該端末局装置間の通信を中継するノード局装置と、これらの通信に用いられる通信回線の割り当てを行う回線割当装置から構成される通信システムの通信方法において、
前記端末局装置と前記回線割当装置との間のラウンドトリップ時間をＲＴＴとし、
前記回線割当装置は、前記端末局装置がＴＣＰウィンドウサイズＷを取得した時刻の前記ＲＴＴ後のＴＣＰウィンドウサイズの予測値ＷRTT を算出し、その予測値ＷRTT に基づいて前記端末局装置に設定する割当回線速度を決定する
ことを特徴とする通信方法。
【請求項５】
請求項４に記載の通信方法において、
前記ＴＣＰウィンドウサイズＷは、ＭＳＳ(Maximum Segument Size) から、受信側が一度に受け取り可能な最大のデータサイズＲＷＩＮ（Received Window size) まで規則的に変動し、ＲＷＩＮに達した以降は一定値で保たれるときに、
前記ＴＣＰウィンドウサイズの予測値ＷRTT は、ＴＣＰウィンドウサイズＷが増加するときに前記ＴＣＰウィンドウサイズＷがスロースタート閾値Ｗthよりも小さいスロースタート区間であれば
ＷRTT ＝Ｗ＋ＭＳＳ
に従って計算し、前記ＴＣＰウィンドウサイズＷがスロースタート閾値Ｗthよりも大きい輻輳回避区間であれば
ＷRTT ＝Ｗ＋ＭＳＳ（ＭＳＳ／Ｗ）
に従って計算し、
ＴＣＰウィンドウサイズＷが減少するときにＴＣＰウィンドウサイズＷが前記スロースタート区間であれば
ＷRTT ＝Ｗ−ＭＳＳ
に従って計算し、前記ＴＣＰウィンドウサイズＷが前記輻輳回避区間であれば
ＷRTT ＝Ｗ−ＭＳＳ（ＭＳＳ／Ｗ）
に従って計算する
ことを特徴とする通信方法。
【請求項６】
請求項１に記載の通信システムで前記ＴＣＰウィンドウサイズを監視するＴＣＰウィンドウサイズ監視装置において、
前記端末局装置の受信パケットからＴＣＰヘッダを取り出し、ＴＣＰウィンドウサイズを取得する手段と、
前記ＴＣＰウィンドウサイズが更新されたか否かを判断し、更新されたＴＣＰウィンドウサイズを前記回線割当装置に通知する手段と
を備えたことを特徴とするＴＣＰウィンドウサイズ監視装置。
【請求項７】
請求項１に記載の回線割当装置において、
前記端末局装置と前記回線割当装置との間のラウンドトリップ時間をＲＴＴとし、
前記端末局装置がＴＣＰウィンドウサイズＷを取得した時刻のＲＴＴ後のＴＣＰウィンドウサイズの予測値ＷRTT を算出し、その予測値ＷRTT に基づいて前記端末局装置に設定する割当回線速度を決定し、前記端末局装置に通知する手段と
を備えたことを特徴とする回線割当装置。
【請求項８】
請求項７に記載の回線割当装置において、
前記ＴＣＰウィンドウサイズＷは、ＭＳＳ(Maximum Segument Size) から、受信側が一度に受け取り可能な最大のデータサイズＲＷＩＮ（Received Window size) まで規則的に変動し、ＲＷＩＮに達した以降は一定値で保たれるときに、
前記ＴＣＰウィンドウサイズの予測値ＷRTT は、ＴＣＰウィンドウサイズＷが増加するときに前記ＴＣＰウィンドウサイズＷがスロースタート閾値Ｗthよりも小さいスロースタート区間であれば
ＷRTT ＝Ｗ＋ＭＳＳ
に従って計算し、前記ＴＣＰウィンドウサイズＷがスロースタート閾値Ｗthよりも大きい輻輳回避区間であれば
ＷRTT ＝Ｗ＋ＭＳＳ（ＭＳＳ／Ｗ）
に従って計算し、
ＴＣＰウィンドウサイズＷが減少するときにＴＣＰウィンドウサイズＷが前記スロースタート区間であれば
ＷRTT ＝Ｗ−ＭＳＳ
に従って計算し、前記ＴＣＰウィンドウサイズＷが前記輻輳回避区間であれば
ＷRTT ＝Ｗ−ＭＳＳ（ＭＳＳ／Ｗ）
に従って計算する
ことを特徴とする回線割当装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、端末局と端末局がノード局を介してＴＣＰ（Transmission Control Protocol)を用いた通信を行う無線または有線の通信システムに関する。特に、ノード局のリソース（周波数帯域、時間、符号）の有効利用が可能な端末局への回線割当を行う通信システム、通信方法、ＴＣＰウィンドウサイズ監視装置および回線割当装置に関する。
ここで、ノード局としては、無線通信システムにおける衛星中継局または無線基地局、有線通信システムにおけるゲートウェイなどがある。
【背景技術】
【０００２】
端末局と端末局がノード局を介して通信を行う無線または有線の通信システムでは、全通信回線の周波数帯域幅の総和は、ノード局が利用可能な全周波数帯域幅に制限される。
【０００３】
端末局へ割り当てる回線の速度（以下、「割当回線速度」という）が常に一定である固定回線割当方式では、図１０に示すように、通信回線に一定時間に流れるパケットの量（以下、「実速度」という）が割当回線速度を大きく下回ることがある。この場合には、通信回線に必要以上の周波数帯域幅が割り当てられていることになり、無駄な割り当てとなる。
【０００４】
一方、割当回線速度を実速度に応じて変動させる動的回線割当方式は、図１１に示すように、実速度の測定区間ごとに実速度の平均値を算出し、次の測定区間の割当回線速度として設定する（非特許文献１）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】荒谷、鹿間、「移動体通信システムにおけるデータパケットの回線割り当て制御方式の検討」、信学技報、ＮＳ2006-170、pp.67-70、2007年３月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の動的回線割当方式では、図１２に示すように、１つ前の測定区間における平均実速度を測定するための制御遅延が発生する。さらに、端末局に回線が割り当てられるまでには、端末局が測定した平均実速度を回線割当装置に通知し、回線割当装置が算出した割当回線速度を端末局に通知するまでのＲＴＴ（ラウンドトリップ時間）に相当する制御遅延が生じる。したがって、端末局の実速度が変動している場合には、これらの制御遅延により割当回線速度と実速度との間の誤差が大きくなり、端末局に必要以上の割当回線速度が割り当てられ、ノード局の周波数帯域が無駄になることがある。
【０００７】
ここで、端末局の平均実速度を測定する代わりに、端末局間のＴＣＰウィンドウサイズを算出し、それを用いて割当回線速度を決定する方法が考えられる。これにより、平均実速度の測定に要する制御遅延は解消できるが、割当回線速度の割り当てに要するＲＴＴ分の制御遅延は解消されない。
【０００８】
本発明は、端末局に設定する割当回線速度の制御遅延を解消し、ノード局のリソース（周波数帯域、時間、符号）を有効利用することができる通信システム、通信方法、ＴＣＰウィンドウサイズ監視装置および回線割当装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明は、ＴＣＰを用いて通信を行う複数の端末局装置と、該端末局装置間の通信を中継するノード局装置と、これらの通信に用いられる通信回線の割り当てを行う回線割当装置から構成される通信システムにおいて、端末局装置と回線割当装置との間のラウンドトリップ時間をＲＴＴとし、回線割当装置は、端末局装置がＴＣＰウィンドウサイズＷを取得した時刻のＲＴＴ後のＴＣＰウィンドウサイズの予測値ＷRTT を算出し、その予測値ＷRTT に基づいて端末局装置に設定する割当回線速度を決定する構成である。
【００１０】
第１の発明の通信システムにおいて、ＴＣＰウィンドウサイズＷは、ＭＳＳ(Maximum Segument Size) から、受信側が一度に受け取り可能な最大のデータサイズＲＷＩＮ（Received Window size) まで規則的に変動し、ＲＷＩＮに達した以降は一定値で保たれるときに、ＴＣＰウィンドウサイズの予測値ＷRTT は、ＴＣＰウィンドウサイズＷが増加するときにＴＣＰウィンドウサイズＷがスロースタート閾値Ｗthよりも小さいスロースタート区間であれば
ＷRTT ＝Ｗ＋ＭＳＳ
に従って計算し、ＴＣＰウィンドウサイズＷがスロースタート閾値Ｗthよりも大きい輻輳回避区間であれば
ＷRTT ＝Ｗ＋ＭＳＳ（ＭＳＳ／Ｗ）
に従って計算し、ＴＣＰウィンドウサイズＷが減少するときにＴＣＰウィンドウサイズＷがスロースタート区間であれば
ＷRTT ＝Ｗ−ＭＳＳ
に従って計算し、ＴＣＰウィンドウサイズＷが輻輳回避区間であれば
ＷRTT ＝Ｗ−ＭＳＳ（ＭＳＳ／Ｗ）
に従って計算する。
【００１１】
第１の発明の通信システムにおいて、端末局装置間で更新されたＴＣＰウィンドウサイズを取得し、回線割当装置に通知するＴＣＰウィンドウサイズ監視装置を備える。
【００１２】
第２の発明は、ＴＣＰを用いて通信を行う複数の端末局装置と、該端末局装置間の通信を中継するノード局装置と、これらの通信に用いられる通信回線の割り当てを行う回線割当装置から構成される通信システムの通信方法において、端末局装置と回線割当装置との間のラウンドトリップ時間をＲＴＴとし、回線割当装置は、端末局装置がＴＣＰウィンドウサイズＷを取得した時刻のＲＴＴ後のＴＣＰウィンドウサイズの予測値ＷRTT を算出し、その予測値ＷRTT に基づいて端末局装置に設定する割当回線速度を決定する。
【００１３】
第２の発明の通信方法において、ＴＣＰウィンドウサイズＷは、ＭＳＳ(Maximum Segument Size) から、受信側が一度に受け取り可能な最大のデータサイズＲＷＩＮ（Received Window size) まで規則的に変動し、ＲＷＩＮに達した以降は一定値で保たれるときに、ＴＣＰウィンドウサイズの予測値ＷRTT は、ＴＣＰウィンドウサイズＷが増加するときにＴＣＰウィンドウサイズＷがスロースタート閾値Ｗthよりも小さいスロースタート区間であれば
ＷRTT ＝Ｗ＋ＭＳＳ
に従って計算し、ＴＣＰウィンドウサイズＷがスロースタート閾値Ｗthよりも大きい輻輳回避区間であれば
ＷRTT ＝Ｗ＋ＭＳＳ（ＭＳＳ／Ｗ）
に従って計算し、ＴＣＰウィンドウサイズＷが減少するときにＴＣＰウィンドウサイズＷがスロースタート区間であれば
ＷRTT ＝Ｗ−ＭＳＳ
に従って計算し、ＴＣＰウィンドウサイズＷが輻輳回避区間であれば
ＷRTT ＝Ｗ−ＭＳＳ（ＭＳＳ／Ｗ）
に従って計算する。
【００１４】
第３の発明は、第１の発明の通信システムでＴＣＰウィンドウサイズを監視するＴＣＰウィンドウサイズ監視装置において、端末局装置の受信パケットからＴＣＰヘッダを取り出し、ＴＣＰウィンドウサイズを取得する手段と、ＴＣＰウィンドウサイズが更新されたか否かを判断し、更新されたＴＣＰウィンドウサイズを回線割当装置に通知する手段とを備える。
【００１５】
第４の発明は、第１の発明の通信システムの回線割当装置において、送信元の端末局装置と通信相手の端末局装置との間で更新されたＴＣＰウィンドウサイズを取得する手段と、端末局装置と回線割当装置との間のラウンドトリップ時間をＲＴＴとし、端末局装置がＴＣＰウィンドウサイズＷを取得した時刻のＲＴＴ後のＴＣＰウィンドウサイズの予測値ＷRTT を算出し、その予測値ＷRTT に基づいて端末局装置に設定する割当回線速度を決定し、送信元および通信相手の端末局装置に通知する手段とを備える。
【００１６】
第４の発明の回線割当装置において、ＴＣＰウィンドウサイズＷは、ＭＳＳ(Maximum Segument Size) から、受信側が一度に受け取り可能な最大のデータサイズＲＷＩＮ（Received Window size) まで規則的に変動し、ＲＷＩＮに達した以降は一定値で保たれるときに、ＴＣＰウィンドウサイズの予測値ＷRTT は、ＴＣＰウィンドウサイズＷが増加するときにＴＣＰウィンドウサイズＷがスロースタート閾値Ｗthよりも小さいスロースタート区間であれば
ＷRTT ＝Ｗ＋ＭＳＳ
に従って計算し、ＴＣＰウィンドウサイズＷがスロースタート閾値Ｗthよりも大きい輻輳回避区間であれば
ＷRTT ＝Ｗ＋ＭＳＳ（ＭＳＳ／Ｗ）
に従って計算し、ＴＣＰウィンドウサイズＷが減少するときにＴＣＰウィンドウサイズＷがスロースタート区間であれば
ＷRTT ＝Ｗ−ＭＳＳ
に従って計算し、ＴＣＰウィンドウサイズＷが輻輳回避区間であれば
ＷRTT ＝Ｗ−ＭＳＳ（ＭＳＳ／Ｗ）
に従って計算する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、ＴＣＰウィンドウサイズの変動の規則性を利用し、通知されたＴＣＰウィンドウサイズＷからＲＴＴ後におけるＴＣＰウィンドウサイズの予測値ＷRTT を算出し、この予測値ＷRTT に基づいて割当回線速度を決定する。これにより、ＲＴＴの間に実速度が変動しても、割当回線速度の割り当てに要する制御遅延による誤差を含めて、割当回線速度と実速度の誤差を低減することができ、ノード局装置のリソースを有効利用する回線割当が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の通信システムの構成例を示す図である。
【図２】本発明の通信システムのシーケンスを示す図である。
【図３】ＴＣＰウィンドウサイズの変動を説明する図である。
【図４】ＴＣＰウィンドウサイズの予測値ＷRTT を算出する手順を示すフローチャートである。
【図５】ＡＣＫ信号の数を用いてＴＣＰウィンドウサイズの予測値ＷRTT を算出する手順を示すフローチャートである。
【図６】従来法および発明技術における実速度との誤差を示す図である。
【図７】従来法および発明技術（ＡＣＫ受信数一定）における実速度との誤差を示す図である。
【図８】ＴＣＰウィンドウサイズ監視装置１０の構成例を示す図である。
【図９】回線割当装置２０の構成例を示す図である。
【図１０】固定回線割当方式の例を示す図である。
【図１１】動的回線割当方式の例を示す図である。
【図１２】動的回線割当方式における制御遅延を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、本発明の通信システムの構成例を示す。
図１(1),(2) は無線通信システムであり、端末局Ａと端末局Ｂがノード局である衛星中継局または無線基地局を介して通信を行う構成である。図１(3) は有線通信システムであり、端末局Ａと端末局Ｂがノード局であるゲートウェイを介して通信を行う構成である。実線矢印は無線または有線の通信回線、点線矢印は無線または有線の制御回線を示す。
【００２０】
本発明の通信システムの特徴は、端末局Ａ，ＢにおけるＴＣＰウィンドウサイズＷを取得して回線割当装置２０に通知するＴＣＰウィンドウサイズ監視装置１０と、端末局がＴＣＰウィンドウサイズＷを取得した時刻のＲＴＴ後のＴＣＰウィンドウサイズの予測値ＷRTT を算出し、その予測値ＷRTT に基づいて端末局Ａ，Ｂに設定する割当回線速度を決定する回線割当装置２０を備えるところにある。ここで、ＴＣＰウィンドウサイズ監視装置１０は、端末局Ａ，Ｂにそれぞれソフトウェアとして内蔵される構成でもよいし、外付け装置として接続される構成でもよい。回線割当装置２０は、各通信システムのノード局（衛星中継局、無線基地局、ゲートウェイ）に無線または有線の制御回線を介して接続される。
【００２１】
図２は、本発明の通信システムのシーケンスを示す。
図２において、端末局Ａが端末局Ｂに対してデータ信号を送信し、端末局Ｂが端末局Ａに対してＡＣＫ信号を送信し、端末局Ａに受信される。端末局ＡのＴＣＰウィンドウサイズ監視装置は、端末局Ｂから返信されたＡＣＫ信号のＴＣＰヘッダからＴＣＰウィンドウサイズＷを取得し、制御回線を介して回線割当装置２０へ通知する。回線割当装置２０は、端末局ＡがＴＣＰウィンドウサイズＷを取得した時刻のＲＴＴ後のＴＣＰウィンドウサイズの予測値ＷRTT を算出し、その予測値ＷRTT に基づいて割当回線速度を決定し、端末局Ａ，Ｂに設定する。
【００２２】
ＴＣＰウィンドウサイズＷは、図３に示すように、ＭＳＳ(Maximum Segument Size) から、受信側が一度に受け取り可能な最大のデータサイズ（以下、ＲＷＩＮ（Received Window size) という）まで、ＡＣＫ信号を受け取るごとに規則的に変動し、ＲＷＩＮに達した以降は一定値で保たれる。ＭＳＳおよびＲＷＩＮは共に定数である。ここで、ＴＣＰウィンドウサイズＷがスロースタート閾値Ｗthよりも小さい区間をスロースタート区間とし、ＴＣＰウィンドウサイズＷがスロースタート閾値Ｗthよりも大きい区間を輻輳回避区間とする。
【００２３】
図４は、ＴＣＰウィンドウサイズの予測値ＷRTT を算出する手順を示す。
図４において、端末局が取得したＴＣＰウィンドウサイズＷと１つ前に到達したパケットから取得した値Ｗ′を比較し（Ｓ１）、Ｗ≧Ｗ′の場合はＴＣＰウィンドウサイズが増加したと判断し、Ｗ＜Ｗ′の場合はＴＣＰウィンドウサイズが減少したと判断する。
【００２４】
ＴＣＰウィンドウサイズＷが増加するとき（Ｓ１：No）、ＴＣＰウィンドウサイズの予測値ＷRTT は、ＴＣＰウィンドウサイズＷがスロースタート区間であれば
ＷRTT ＝Ｗ＋ＭＳＳ
に従って計算され、ＴＣＰウィンドウサイズＷが輻輳回避区間であれば
ＷRTT ＝Ｗ＋ＭＳＳ（ＭＳＳ／Ｗ）
に従って計算される。
【００２５】
ここでは、まずスロースタート区間の式を用いて予測値ＷRTT を計算し（Ｓ２）、この予測値ＷRTT がスロースタート閾値Ｗthを上回った場合に輻輳回避区間に変わったと判断し（Ｓ３：Yes ）、輻輳回避区間の式を用いて予測値ＷRTT を再計算する（Ｓ４）。
【００２６】
ただし、ＴＣＰウィンドウサイズはＲＷＩＮよりも大きな値にはならないため、Ｓ２またはＳ４で算出した予測値ＷRTT がＲＷＩＮよりも大きくなる場合は（Ｓ５：Yes ）、
ＷRTT ＝ＲＷＩＮ
とする（Ｓ６）。
【００２７】
ＴＣＰウィンドウサイズＷが減少するとき（Ｓ１：Yes ）、ＴＣＰウィンドウサイズの予測値ＷRTT は、ＴＣＰウィンドウサイズＷがスロースタート区間であれば
ＷRTT ＝Ｗ−ＭＳＳ
に従って計算され、ＴＣＰウィンドウサイズＷが輻輳回避区間であれば
ＷRTT ＝Ｗ−ＭＳＳ（ＭＳＳ／Ｗ）
に従って計算される。
【００２８】
ここでは、まず輻輳回避区間の式を用いて予測値ＷRTT を計算し（Ｓ７）、この予測値ＷRTT がスロースタート閾値Ｗthを下回った場合にスロースタート区間に変わったと判断し（Ｓ８：Yes ）、スロースタート区間の式を用いて予測値ＷRTT を再計算する（Ｓ９）。
【００２９】
以上のいずれかにより計算されたＴＣＰウィンドウサイズの予測値ＷRTT を用いて、割当回線速度Ｖは
Ｖ [bps]＝ＷRTT [bit] ／ＲＴＴ[s] 
により計算される（Ｓ10）。なお、端末局Ａ，Ｂと回線割当装置２０間のラウンドトリップ時間をＲＴＴとする。ここで計算された割当回線速度Ｖは、回線割当装置２０から端末局Ａ，Ｂに制御回線を介して通知される。端末局Ａ，Ｂには、ＴＣＰウィンドウサイズＷを取得した時刻のＲＴＴ後のＴＣＰウィンドウサイズの予測値ＷRTT に対応する割当回線速度Ｖが設定される。
【００３０】
図５は、ＡＣＫ信号の数を用いてＴＣＰウィンドウサイズの予測値ＷRTT を算出する手順を示す。この手順は、ＴＣＰウィンドウサイズＷは、ＡＣＫ信号を１つ受信するごとに更新されることから、ＲＴＴの間に受信するＡＣＫ信号の数を用いてＴＣＰウィンドウサイズの予測値ＷRTT を算出するものである。
【００３１】
受信側の端末局は、２セグメント受信するごとにＡＣＫ信号を１つ返信する。また、１セグメント受信した後に一定期間次のセグメントを受信しない場合にもＡＣＫ信号を１つ返信する。そのため、３セグメントを送信した端末局では、ＡＣＫ信号を複数回受信することになる。
【００３２】
図５において、端末局が送信する１セグメントの最大の大きさはＭＳＳ[bit] であり、ＭＳＳ×２[bit] の送信に対してＡＣＫ信号を１つ受信する。そのため、セグメントを送信する際のＴＣＰウィンドウサイズＷ[bit] に対して、端末局が受信するＡＣＫ信号の数Ｒは、ＴＣＰウィンドウサイズＷ[bit] をＭＳＳ×２[bit] で除算することで算出される。このとき、小数点以下の値が得られる場合があるが、２セグメント受信しなくてもＡＣＫ信号が１つ返信されることから、小数点以下の値として表れるセグメントに対してもＡＣＫ信号が１つ返信される。したがって、ＡＣＫ信号の数Ｒは天井関数｜＊｜を用いて
Ｒ＝｜Ｗ／（ＭＳＳ×２）｜
により算出する（Ｓ11）。
【００３３】
ただし、端末局におけるＡＣＫ信号の受信間隔はＲＴＴによらず、セグメントの送信間隔と等しいため、ＲＴＴの間に受信するＡＣＫ信号の最大数ＲMAX はＲＴＴにより制限され、
ＲMAX ＝｜ＲＴＴ／（Ｔpacket×２）｜
Ｔpacket＝Ｌ／Ｖ
と表される。Ｔpacketは１パケットの送信に要する時間[s] 、Ｌはパケット長[bit] 、Ｖは回線割当速度[bps] を示す。
【００３４】
ＡＣＫ信号の数Ｒが、ＡＣＫ信号の最大数ＲMAX よりも大きくなる場合（Ｓ12：Yes ）は、
Ｒ＝ＲMAX ＝｜ＲＴＴ／（Ｔpacket×２）｜
となる（Ｓ13）。
【００３５】
ＴＣＰウィンドウサイズＷが増加するとき（Ｓ14：No）、ＴＣＰウィンドウサイズの予測値ＷRTT は、ＲＴＴの間に受信するＡＣＫ信号の数Ｒとスロースタート区間の式
ＷRTT ＝Ｗ＋（ＭＳＳ×Ｒ）
を用いて計算される（Ｓ15）。この予測値ＷRTT がスロースタート閾値Ｗthを上回った場合に輻輳回避区間に変わったと判断し（Ｓ16：Yes ）、輻輳回避区間の式を用いて、
ＷRTT ＝Ｗ＋ＭＳＳ（ＭＳＳ／Ｗ）
をＲ回繰り返すことにより計算される（Ｓ17〜Ｓ20）。
【００３６】
ただし、ＴＣＰウィンドウサイズはＲＷＩＮよりも大きな値にはならないため、算出した予測値ＷRTT がＲＷＩＮよりも大きくなる場合は（Ｓ21：Yes ）、
ＷRTT ＝ＲＷＩＮ
とする（Ｓ22）。
【００３７】
また、ＴＣＰウィンドウサイズＷが減少するとき（Ｓ14：Yes ）、ＴＣＰウィンドウサイズの予測値ＷRTT は、輻輳回避区間の式を用いて
ＷRTT ＝Ｗ−ＭＳＳ（ＭＳＳ／Ｗ）
をＲ回繰り返すことにより計算される（Ｓ23〜Ｓ26）。この予測値ＷRTT がスロースタート閾値Ｗthを下回った場合にスロースタート区間に変わったと判断し（Ｓ27：Yes ）、スロースタート区間の式
ＷRTT ＝Ｗ−（ＭＳＳ×Ｒ）
を用いて予測値ＷRTT を再計算する（Ｓ28）。
【００３８】
以上のいずれかにより算出されたＴＣＰウィンドウサイズの予測値ＷRTT を用いて、割当回線速度Ｖは
Ｖ [bps]＝ＷRTT [bit] ／ＲＴＴ[s] 
により計算される（Ｓ29）。
【００３９】
ここで、平均実測度を用いた従来法と、ＴＣＰウィンドウサイズの予測値ＷRTT を用いた発明技術について、割当回線速度と実速度の差分の絶対値を誤差としてプロットした結果を図６に示す。通信トラヒックは１パケットサイズが1500byteで 1.4Ｍbps のファイルサイズをＦＴＰアップロードしたときに発生したものを用いており、ＲＴＴは 0.5ｓとした。図６に示すように、発明技術を用いることで割当回線速度と実速度の誤差が抑制されることがわかる。
【００４０】
図６に示す例では、ＲＴＴの間に端末局が受け取るＡＣＫ信号の数はＴＣＰウィンドウサイズに基づいて変化するものとしたが、端末局が受け取るＡＣＫ信号の数をＴＣＰウィンドウサイズによらず一定した場合の例を図７に示す。ここでは、端末局が受け取るＡＣＫ信号の数を８個に固定した。図７に示すように、この場合も通信開始当初を除き、従来法と比較して割当回線速度と実速度の誤差が抑制されることがわかる。通信開始当初については、ＴＣＰウィンドウサイズが小さいためＲＴＴの間に端末局が受け取るＡＣＫ信号の数が１〜２個程度なのに対して、端末局が受け取るＡＣＫ信号の数を８個として割当回線速度を決定するため、従来法よりも実速度との誤差が大きくなる。
【００４１】
なお、これらのシミュレーションはノード局のリソースとして周波数帯域を端末局に割り当てているが、周波数帯域の他、時間や符号、またはこれらを組み合わせたものを割り当てることも可能である。
また、ノード局を介した通信環境を構築してシミュレーションを実施したが、ノード局を介さず、端末局が回線割当装置と直接通信を行うことも可能である。
【００４２】
図８は、ＴＣＰウィンドウサイズ監視装置１０の構成例を示す。
図８において、ＴＣＰウィンドウサイズ監視装置１０は、データ入力部１１、ＴＣＰヘッダ取り出し部１２、ＴＣＰウィンドウサイズ保存部１３、ＴＣＰウィンドウサイズ比較部１４、制御回線送受信部１５により構成される。
【００４３】
ＴＣＰウィンドウサイズ監視装置１０は、ＴＣＰヘッダ取り出し部１２でデータ入力部１１に入力したデータからＴＣＰヘッダを取り出し、ＴＣＰウィンドウサイズを取得する。ここで得たＴＣＰウィンドウサイズはＴＣＰウィンドウサイズ保存部１３に保存される。保存された値は新たなＴＣＰウィンドウサイズを得る毎にアップデートされる。ＴＣＰウィンドウサイズ比較部１４は、新たに取得したＴＣＰウィンドウサイズとＴＣＰウィンドウサイズ保存部１３にて保存されているＴＣＰウィンドウサイズを比較し、これらの値が異なる場合に更新されたＴＣＰウィンドウサイズを制御回線送受信部１５に通知する。制御回線送受信部１５は、端末局から回線割当装置２０へ送信される回線要求信号にＴＣＰウィンドウサイズを付加する。また、この回線要求信号には、送信元の端末局の端末局ＩＤと、その通信相手の端末局の端末局ＩＤも、併せて付加される。
【００４４】
図９は、回線割当装置２０の構成例を示す。
図９において、回線割当装置２０は、制御回線送受信部２１、アクセス制御部２２、回線速度割当部２３、回線管理部２４、端末局管理部２５、パラメータ保存部２６により構成される。制御回線送受信部２１が回線要求信号を受信すると、アクセス制御部２２が送信元およびその通信相手の端末局（端末局Ａ，Ｂ）の端末局ＩＤとＴＣＰウィンドウサイズの情報を取り出し、回線速度割当部２３に通知する。回線速度割当部２３は、パラメータ保存部２６からＲＴＴやパケット長、回線速度等の情報を得て、本発明の回線割当法を用いてＴＣＰウィンドウサイズの予測値ＷRTT を計算して割当回線速度を決定し、回線管理部２４の未使用帯域情報から割当回線を決定する。決定した割当回線は、端末局管理部２５の情報に基づき、端末局ＩＤを持つ送信元およびその通信相手の端末局に通知され、回線管理部２４の内容はアップデートされる。
【符号の説明】
【００４５】
１０  ＴＣＰウィンドウサイズ監視装置
１１  データ入力部
１２  ＴＣＰヘッダ取り出し部
１３  ＴＣＰウィンドウサイズ保存部
１４  ＴＣＰウィンドウサイズ比較部
１５  制御回線送受信部
２０  回線割当装置
２１  制御回線送受信部
２２  アクセス制御部
２３  回線速度割当部
２４  回線管理部
２５  端末局管理部
２６  パラメータ保存部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図６】
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【図７】
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