(57)【要約】【課題】  ハンドオーバー時の遅延時間差を通信相手への送信、および通信相手からの受信それぞれ別別に計測する手段を提供することである。【解決手段】  応答時間計測パケットの送信元アドレスを複数のネットワークインターフェースのいずれか１つのアドレスを設定する手段を持つことにより、応答時間計測パケットを通信相手に送るときの送信経路と通信相手から応答時間計測パケットに対する応答を受信するときの受信経路を独立に指定して往復遅延時間を計測する。【選択図】  図１
2006253750.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のネットワークインターフェースを持ち、該ネットワークインターフェースごとに異なるアドレスを付与する機能と、パケットの送信において使用するネットワークインターフェースを選択できる機能と、通信相手との経路遅延を計測するための応答時間計測パケットを生成する機能と、該応答時間計測パケットを送信してから受信するまでの時間差を計測する機能を有するデータパケット端末において、
該応答時間計測パケットの送信元アドレスを該ネットワークインターフェースのいずれか１つのアドレスを設定することにより、該応答時間計測パケットを該通信相手に送るときの送信経路と該通信相手から該応答時間計測パケットに対する応答を受信するときの受信経路を独立に指定して往復遅延時間を計測することを特徴とする経路遅延差計測方法。
【請求項２】
請求項１に記載の経路遅延差計測方法において、同一のネットワークインターフェースから２つの応答時間計測パケットを送信し、１つは送信元アドレスとして送信に使用する該ネットワークインターフェースのアドレスを設定し、もう１つは送信に使用する該ネットワークインターフェースとは異なるネットワークインターフェースのアドレスを設定することを特徴とする経路遅延差計測方法。
【請求項３】
請求項２に記載の経路遅延差計測方法において、該２つの応答時間計測パケットの遅延時間差から、該通信相手から該データパケット端末に向けてパケットを送信したときの片方向遅延時間差を算出することを特徴とする経路遅延計測方法。
【請求項４】
請求項１に記載の経路遅延計測方法において、２つの異なるネットワークインターフェースから１つずつ応答時間計測パケットを送信し、該２つの応答時間計測パケットの送信元アドレスとしてどちらか１つの該ネットワークインターフェースのアドレスを設定することを特徴とする経路遅延差計測方法。
【請求項５】
請求項４に記載の経路遅延差計測方法において、該２つの応答時間計測パケットの遅延時間差から、該データパケット端末から該通信相手に向けてパケットを送信したときの片方向遅延時間差を算出することを特徴とする経路遅延差計測方法。
【請求項６】
請求項１に記載の経路遅延差計測方法において、複数のネットワークインターフェースとして個別の物理インターフェースを持ち、該複数のネットワークインターフェースを同時に使用できることを特徴とする経路遅延差計測方法。
【請求項７】
請求項１に記載の経路遅延差計測方法において、複数のネットワークインターフェースとして１つの物理インターフェースを時分割で使用することを特徴とする経路遅延差計測方法。
【請求項８】
請求項１に記載の経路遅延差計測方法において、該応答時間計測パケットとしてＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）のＩＣＭＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｍｅｓｓａｇｅ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）パケットを使用することを特徴とする経路遅延差計測方法。
【請求項９】
通信システムにおけるデータパケット端末であって、請求項１から請求項８の少なくともいずれか１つの経路遅延差計測方法を含むことを特徴とするデータパケット端末。
【請求項１０】
請求項９に記載のデータパケット端末であって、ネットワークインターフェースとして携帯通信網への無線インターフェース、無線ＬＡＮインターフェース、もしくはそれ以外の無線インターフェースのうち少なくとも１つを持つことを特徴とするデータパケット端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パケットデータ通信端末において、応答時間計測用パケットを送信し、その応答時間を計測することにより通信相手との往復遅延時間を計測する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線ＬＡＮが広く普及するようになり、データ通信のみならず、音声通信においても無線ＬＡＮが使われるようになってきている。特に、チップの低消費電力化と小型化により、今まで搭載が難しいとされていた携帯電話にも無線ＬＡＮやＢｌｕｅｔｏｏｔｈなど複数のネットワークインターフェースが搭載されるようになってきている。
【０００３】
デュアル端末に代表される２つ以上のネットワークインターフェース、特に無線ネットワークインターフェースを持つ携帯型端末では、通信場所によって使える無線ネットワークインターフェースが異なるため、通信中の移動にともなって１つの無線ネットワークインターフェースから別の無線ネットワークインターフェースに切り替えるハンドオーバー機能が注目されている。特に、インターネットの普及に伴い、音声通話も従来の回線交換網からＶｏＩＰ技術を用いたＩＰパケット網への移行が急速に進んでいる。
【０００４】
ＩＰパケット網では回線の特性が経路によって、ホップ数や機器の性能、回線の太さ、ＡＤＳＬや無線ＬＡＮなどの非対称性、省電力モードによるバッファリング遅延などが大きく異なるため、ハンドオーバーによって経路が変わるときに、ハンドオーバー前後で経路による平均遅延が大きく変わる。
【０００５】
ＶｏＩＰに代表されるストリーミング系アプリケーションでは、一定間隔でデータを受信することを期待しており、ある許容範囲を超えて遅れて到達したデータは破棄される。よって、ハンドオーバー時の遅延差を考慮せずに単純に切り替えると、切り替えの瞬間に遅延差が大きく変わるため、パケットの破棄が発生してノイズが生じる。
【０００６】
よって、ＶｏＩＰのようなＩＰパケット網の上でストリーミング系アプリケーションを扱う端末では、ハンドオーバー前後のネットワーク遅延差をあらかじめ計測しておき、アプリケーションがパケット破棄を行わないようにするために、アプリケーションの許容範囲内に抑えておくことが重要である。
【０００７】
特に、ＩＰパケット網では通信相手にパケットが届くまでの時間と通信相手からパケットを受信するまでの時間とが必ずしも同じとは限らない。理由として
（１）方向によって回線の太さが異なる設定をしている
（２）ＡＤＳＬのように、物理的に非対称なネットワークが存在する
（３）無線ＬＡＮのように、無線特性やアンテナ特性によって上り下りで差がある
（４）無線ＬＡＮの省電力モードのように、制御パケットの量が方向によって異なる
などいくつか考えられる。
【０００８】
このように、送信と受信で遅延が異なるようなネットワークでは、ハンドオーバー前後のネットワーク遅延差を送信と受信を分けて計測しておき、アプリケーションがパケット破棄を行わないようにするために、送信受信独立に許容範囲内に抑えておくことが重要である。
【０００９】
従来技術としては、特許文献１に記載のように、通信相手との往復遅延から回線品質を推定する方法として、ｐｉｎｇコマンドを用いた方法が開発されている。
【００１０】
また、特許文献２に記載のように、ＮＴＰ（Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｔｉｍｅ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を用いて通信機器間の時刻同期をとり、ネットワーク遅延を計測する技術も開発されている。
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−２９０４３６号公報
【特許文献２】特開２００３−３２４４３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１に開示された方法は、通信相手との往復遅延しか計測していないため、インターネットのように通信相手への送信特性と通信相手からの受信特性が異なるネットワークであるにもかかわらず、送信と受信を別々に推定することができないという問題がある。
【００１３】
特許文献２に開示された方法は、ＮＴＰを使うことによりＮＴＰを実装したすべての通信機器間で時刻同期をとることができるため、理論的にはパケットの送信時刻と受信時刻の差を計算することにより片方向の遅延時間を測定することができる。しかし、ＮＴＰの時刻同期はせいぜい数１００ｍｓ程度の精度しかないため、ノイズを発生させないためにはハンドオーバー時の遅延許容範囲として数１０ｍｓ以内に抑え込まなければいけないＶｏＩＰには適用できない。
【００１４】
本発明は、上記問題点を解決するために案出されたものであり、ハンドオーバー時の遅延時間差を通信相手への送信、および通信相手からの受信それぞれ別別に計測する手段を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、上記の目的を達成するため、応答時間計測パケットの送信元アドレスを複数のネットワークインターフェースのいずれか１つのアドレスを設定する手段を持つことにより、応答時間計測パケットを通信相手に送るときの送信経路と通信相手から応答時間計測パケットに対する応答を受信するときの受信経路を独立に指定して往復遅延時間を計測することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、複数のネットワークインターフェースを持つ通信端末がハンドオーバーを行うときの経路遅延差を、通信相手への送信遅延差と通信相手からの受信遅延差を別々に計測することができるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付された図面を参照して本発明の構成及び動作を詳細に説明する。
【００１８】
［第一の実施の形態］
［構成の説明］
図１のブロック図を用いて、本発明の一実施の形態の通信端末の構成を示す。
【００１９】
１００は通信端末全体をあらわす。通信端末１００は複数の通信インターフェースを持ち、１０７が１つ目のネットワークインターフェース１、１０８が２つ目のインターフェース２である。なお本実施の形態ではインターフェース数を２つとしているが、特に２つに限定するものではない。３つ以上であってもよいことはいうまでもない。
【００２０】
１０１は応答時間計測用パケット生成部であり、往復応答時間を計測するためのパケットを生成する。
【００２１】
１０２は送信元アドレス変更部であり、ネットワークインターフェース１（１０７）もしくはネットワークインターフェース２（１０８）に付与したアドレスのうち、どちらかを設定する。
【００２２】
１０４は時計部であり、通信端末（１００）のローカル時刻を計測している。
【００２３】
１０３は送信時刻記録部であり、１０１で生成した応答時間計測用パケットを送信した時刻を時計部（１０４）から取得し、１０５に示すデータベースに記録する。
【００２４】
１０６はネットワークインターフェース選択部であり、１０１で生成した応答時間計測用パケットを送信するネットワークインターフェースを選択する。
【００２５】
１０９は遅延計測部であり、応答時間計測用パケットを受信すると、時計部（１０４）の時刻とデータベース（１０５）に記録してある送信時刻との差から応答時間計測パケットを送信してから受信するまでの往復遅延を計算する。
【００２６】
［動作の説明］
動作の説明を簡単にするために、ネットワークプロトコルとしてＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）、応答時間計測用パケットとしてｐｉｎｇを使用、ネットワークインターフェースとして２つの無線ＬＡＮを持つと仮定する。なお、本発明の動作を説明するにあたり、最初に図３から図５を用いてＩＰフォーマットおよび応答時間計測のためのｐｉｎｇパケットフォーマットを説明する。
【００２７】
図３にＩＰｖ４（ＩＰバージョン４）のパケットフォーマットを示す。
【００２８】
基本的に２０バイトのヘッダと任意長のペイロードから構成される。ヘッダには４バイトの送信元ＩＰアドレスと宛先ＩＰアドレスが含まれる。
【００２９】
図４にＩＣＭＰエコー要求／エコー応答のパケットフォーマットを示す。
【００３０】
インターネットでの相手先との往復遅延時間計測として標準的に用いられているｐｉｎｇコマンドでは図４に示すＩＣＭＰエコー要求／エコー応答を使用している。
【００３１】
図５にＩＣＭＰパケットをＩＰｖ４で送信するときのパケットフォーマットを示す。
【００３２】
図５は図３のペイロード部分を図４のＩＣＭＰで置き換えた図となっている。本発明では図５に示すさまざまなフィールドのうち、送信元ＩＰアドレスを変更することを特徴としている。
【００３３】
図２に本発明の具体的構成例を示す。
【００３４】
２００は通信端末全体であり、図１の１００に相当する。
【００３５】
２０７は１つ目の無線ＬＡＮインターフェース１であり、ＩＰアドレス１３３．２０４．１５．１９を持つとする。
【００３６】
２０８は２つ目の無線ＬＡＮインターフェースであり、ＩＰアドレス１６２．３．４５．７２を持つとする。
【００３７】
２０１はｐｉｎｇパケット生成処理であり、図５に示した応答時間計測用の特別なパケットを生成する。
【００３８】
２０２は送信元ＩＰアドレス変更処理であり、図５に示した送信元ＩＰアドレスを無線インターフェース１（２０７）のＩＰアドレス１３３．２０４．１５．１９、もしくは無線ＬＡＮインターフェース（２０８）のＩＰアドレス１６２．３．４５．７２のどちらかを一方を設定する機能を持つ。
【００３９】
２０３、２０４、２０５は送信時刻記録処理、時計、データベースであり、それぞれ図１の１０３、１０４、１０５に相当する。
【００４０】
２０６はＩＰプロトコルスタックで２つの無線ＬＡＮインターフェース（２０７）と（２０８）を束ねる機能を有する。２１１は通信端末がｐｉｎｇパケットを送信する相手で、インターネット（２１０）を介して接続している。
【００４１】
図６にネットワーク接続という観点から図２を模式的に表した構成図を示す。
【００４２】
図６の端末１は２つのインターフェース（ＩＦ１）と（ＩＦ２）を持ち、それぞれインターネットに接続している。また、図６の端末２は１つのインターフェース（ＩＦ）を持ち、インターネットと接続している。
【００４３】
端末１のＩＦ１から端末２にパケットを送信したときは図６の経路Ａ、端末２から送信したパケットで端末１のＩＦ１で受信したときは経路Ｂ、同様にＩＦ２を使用してパケットの送受信したときの経路はそれぞれ経路Ｃ、経路Ｄとなり、送信受信合わせて４つの経路が存在する。
【００４４】
図７に、図６の経路Ａ、経路Ｂ、経路Ｃ、経路Ｄそれぞれの遅延時間を計測するためのｐｉｎｇパケット送信シーケンスを示す。
【００４５】
各経路すべての遅延時間を独立に計測するために４種類のｐｉｎｇパケットを送信する。
１つ目のｐｉｎｇパケットは、
送信元アドレス  ＝  ＩＦ１（１３３．２０４．１５．１９）
宛先アドレス    ＝  端末２（２６．１０１．６６．２４４）
送信ＩＦ        ＝  ＩＦ１
という設定で送信する。
【００４６】
このパケットは送信元アドレスがＩＦ１のため、端末２からの応答をＩＦ１で受信する。よって、このパケットを送信するときには経路Ａ、受信するときには経路Ｂを使用する。ｐｉｎｇパケットで計測できるのは往復の応答時間であるから、１つ目のｐｉｎｇパケットにより、
経路Ａ＋経路Ｂ＝時間ａ    （式１）
式１に示すような経路Ａと経路Ｂの合計時間を計測できたことになる。
【００４７】
同様に、下記ｐｉｎｇパケットを送信することで、式２、式３、式４を得ることができる。
２つ目のｐｉｎｇパケット：
送信元アドレス  ＝  ＩＦ２（１６３．３．４５．７２）
宛先アドレス    ＝  端末２（２６．１０１．６６．２４４）
送信ＩＦ        ＝  ＩＦ１
から
経路Ａ＋経路Ｄ＝時間ｂ    （式２）
３つ目のｐｉｎｇパケット：
送信元アドレス  ＝  ＩＦ２（１６３．３．４５．７２）
宛先アドレス    ＝  端末２（２６．１０１．６６．２４４）
送信ＩＦ        ＝  ＩＦ２
から
経路Ｃ＋経路Ｄ＝時間ｃ    （式３）
４つ目のｐｉｎｇパケット：
送信元アドレス  ＝  ＩＦ１（１３３．２０４．１５．１９）
宛先アドレス    ＝  端末２（２６．１０１．６６．２４４）
送信ＩＦ        ＝  ＩＦ２
から
経路Ｃ＋経路Ｂ＝時間ｄ    （式４）
このような式１から式４を用いて経路Ａと経路Ｃとの時間差、および経路Ｂと経路Ｄとの時間差を計算して求めることができる。
【００４８】
すなわち、
経路Ｃ−経路Ａ＝時間ｃ−時間ｂ    （式５）
または
経路Ｃ−経路Ａ＝時間ｄ−時間ａ    （式６）
経路Ｄ−経路Ｂ＝時間ｂ−時間ａ    （式７）
または
経路Ｄ−経路Ｂ＝時間ｃ−時間ｄ    （式８）
以上の各式によって求めることができる。
【００４９】
なお、式５と式６の値、式７と式８の値はそれぞれ同じ経路の時間差を計算しているので理論上同じはずだが、実際にはｐｉｎｇで計測する時間にはばらつきがあるため、同じ結果にはならない。よって、式５と式６の平均を経路Ｃ−経路Ａとすることで、計測精度を高めることも可能である。
【００５０】
図８に、図７に示したシーケンスでｐｉｎｇパケットを送出する場合のフローチャートを示す。
【００５１】
処理が開始されたならば（図８のステップ８０１）、ステップ８０２にて遅延時間計測のためのタイマーをスタートする。次にステップ８０３で送信元アドレスをＩＦ１（１３３．２０４．１５．１９）に設定したｐｉｎｇパケットをインターフェースＩＦ１から送信する。
【００５２】
ステップ８０４にて通信相手からの応答を待ち、受信したときにステップ８０５にて送信開始時の時刻と受信したときの時刻の差から往復の遅延時間を計算する。
【００５３】
なお、ステップ８０７からステップ８０９は、基本的に破線８０６で囲ったステップ８０２からステップ８０５の手順と同じで、ステップ８０３に相当する送信元アドレスの設定と送信に使用するインターフェースの指定が異なるだけである。
【００５４】
これらが行われて処理は終了となる（ステップ８１０）。
【００５５】
［第２の実施の形態］
以下、図９を用いて本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００５６】
本実施の形態は、１つの物理的な無線ＬＡＮインターフェースを時分割で使用することにより仮想的に２つのネットワークインターフェースが存在するとして動作する実施の形態であり、構成は上記第１の実施の形態と同様なので、動作の差分のみ説明する。
【００５７】
９１０は１つの物理的な無線ＬＡＮインターフェースであり、時分割ＡＰ（Ａｃｃｅｓｓ  Ｐｏｉｎｔ）切り替え処理によりＡＰを切り替えることで、仮想インターフェース１（９０７）および仮想インターフェース２（９０８）が存在するように見せている。
【００５８】
９１１および９１２は無線ＬＡＮのＡＰ（Ａｃｃｅｓｓ  Ｐｏｉｎｔ）であり、それぞれ異なるＳＳＩＤ（Ｓｅｒｖｉｃｅ  Ｓｅｔ  ＩＤ：アクセスポイントを識別するときのＩＤ）を持っている。無線ＬＡＮインターフェース（９１０）に設定する接続希望先ＳＳＩＤを変えることにより、帰属するＡＰを変えることができる。なお、ＳＳＩＤにより接続先アクセスポイントを変更する機能はＩＥＥＥ８０２．１１に標準の機能であるので詳しい説明は省略する。
【００５９】
図１０に図９の実施形態のときのシーケンスを示す。
【００６０】
図９は図７と基本的に同じ流れである。ただし、物理的なインターフェースを１つしか持っていないため、送信元変更ｐｉｎｇを送信した直後にアクセスポイントを切り替える必要がある。よって、端末２から応答が返ってくる前に切り替えが完了していることが本実施の形態の動作条件になる。
【００６１】
以上説明したように、本発明によれば、複数のネットワークインターフェースを持つ通信端末がハンドオーバーを行うときの経路遅延差を、通信相手への送信遅延差と通信相手からの受信遅延差を別々に計測することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の第一の実施の形態の通信端末をしめすブロック図である。
【図２】本発明の第一の実施の形態の具体例を示すブロック図である。
【図３】ＩＰｖ４のパケットフォーマットを示す図である。
【図４】ＩＣＭＰエコー要求／エコー応答のパケットフォーマットを示す図である。
【図５】ＩＰｖ４＋ＩＣＭＰエコーのパケットフォーマットを示す図である。
【図６】本発明の第一の実施の形態のネットワーク経路概念図である。
【図７】本発明の第一の実施の形態のシーケンス図である。
【図８】本発明の第一の実施の形態のフローチャートを示す図である。
【図９】本発明の第二の実施の形態の通信端末をしめすブロック図である。
【図１０】本発明の第二の実施の形態のシーケンス図である。
【符号の説明】
【００６３】
１００  通信端末
１０１  応答時間計測用パケット生成部
１０２  送信元アドレス変更部
１０３  送信時刻記録部
１０４  時計部
１０５  データベース
１０６  ネットワークインターフェース選択部
１０７  ネットワークインターフェース１
１０８  ネットワークインターフェース２
１０９  遅延計測部
【図１】
2006253750.tif 000003
【図２】
2006253750.tif 000004
【図３】
2006253750.tif 000005
【図４】
2006253750.tif 000006
【図５】
2006253750.tif 000007
【図６】
2006253750.tif 000008
【図７】
2006253750.tif 000009
【図８】
2006253750.tif 000010
【図９】
2006253750.tif 000011
【図１０】
2006253750.tif 000012