(57)【要約】      （修正有）【課題】帯域などの通信品質の急激な変動に即応することができるパケット通信システム及び輻輳制御方法を提供する。【解決手段】端末を収容する無線基地局２００と、端末との間でＯＳＩ７階層モデルのトランスポート層のコネクションを形成する通信装置４００とを備えたパケット通信システムにおいて、端末と無線基地局２００との間の無線アクセス品質を取得し、輻輳ウィンドウ制御部４０３において、前記無線アクセス品質に基づきトランスポート層における輻輳ウィンドウサイズを調節する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線端末を収容する無線基地局と、無線端末との間でＯＳＩ７階層モデルのトランスポート層のコネクションを形成する通信装置とを備えたパケット通信システムにおいて、
無線端末と無線基地局との間の無線アクセス品質を検出する無線アクセス品質検出手段と、
無線アクセス品質検出手段により検出された無線アクセス品質に基づきトランスポート層における輻輳ウィンドウサイズを調節する輻輳ウィンドウ制御手段とを備えた
ことを特徴とするパケット通信システム。
【請求項２】
前記無線アクセス品質検出手段は、前記端末と前記無線基地局との間の無線アクセスにおいて利用可能な最大帯域を算出するとともに該最大帯域に変動があると該最大帯域を無線アクセス品質として前記輻輳ウィンドウ制御手段に通知する
ことを特徴とする請求項１記載のパケット通信システム。
【請求項３】
前記輻輳ウィンドウ制御手段は、通知された最大帯域に基づいて、スロースタートモードから輻輳回避モードに移行する輻輳ウィンドウサイズの閾値を変更する
ことを特徴とする請求項２記載のパケット通信システム。
【請求項４】
前記輻輳ウィンドウ制御手段は、通知された最大帯域が増加すると、前記閾値を増加させる
ことを特徴とする請求項３記載のパケット通信システム。
【請求項５】
前記輻輳ウィンドウ制御手段は、通知された最大帯域が増加すると、該最大帯域に基づいて、スロースタートモードから輻輳回避モードに移行する輻輳ウィンドウサイズの閾値よりも大きい第２の閾値を算出し、輻輳回避モードにおいては、輻輳ウィンドウサイズが前記第２の閾値を超えるまで、通常の輻輳回避モードより高速に且つスロースタートモードより緩やかに輻輳ウィンドウサイズを増加させる
ことを特徴とする請求項２記載のパケット通信システム。
【請求項６】
前記輻輳ウィンドウ制御手段は、輻輳回避制御処理において、通知された最大帯域の増加に伴い輻輳ウィンドウサイズ増加処理時の増加量を大きく且つ輻輳ウィンドウサイズ減少処理時の減少量を小さくし、通知された最大帯域の減少に伴い輻輳ウィンドウサイズ増加処理時の増加量を小さく且つく輻輳ウィンドウサイズ減少処理時の減少量を大きく制御する
ことを特徴とする請求項２記載のパケット通信システム。
【請求項７】
前記輻輳ウィンドウ制御手段は、輻輳回避制御処理において、端末が行う通信のスループットと通知された最大帯域の差が大きいほど輻輳ウィンドウサイズ増加処理時の増加量を大きく且つ輻輳ウィンドウサイズ減少処理時の減少量を小さくし、端末が行う通信のスループットと通知された最大帯域の差の減少に伴い輻輳ウィンドウサイズ増加処理時の増加量を小さく且つパケットロス時の輻輳ウィンドウサイズ減少処理時の減少量を大きく制御する
ことを特徴とする請求項２記載のパケット通信システム。
【請求項８】
前記輻輳ウィンドウ制御手段は、輻輳回避制御処理において輻輳ウィンドウサイズを増加させる制御を行う際に、ＲＴＴに依らず一定時間に一定量のスループットが向上するようＲＴＴが大きい通信ほど輻輳ウィンドウサイズの増加量を大きくする
ことを特徴とする請求項３乃至７何れか１項に記載のパケット通信システム。
【請求項９】
前記輻輳ウィンドウ制御手段は、輻輳回避制御処理において、端末が行う通信のスループットが通知された最大帯域を超えた場合に、直ちに輻輳ウィンドウサイズを減少させる
ことを特徴とする請求項２記載のパケット通信システム。
【請求項１０】
前記無線アクセス品質検出手段は、前記端末と前記無線基地局との間の無線アクセスにおける無線伝送品質を監視するとともに該無線伝送品質に変動があると該無線伝送品質を無線アクセス品質として前記輻輳ウィンドウ制御手段に通知する
ことを特徴とする請求項１記載のパケット通信システム。
【請求項１１】
前記無線端末と前記通信装置間のＲＴＴを計測するＲＴＴ計測手段を備え、
前記輻輳ウィンドウ制御手段は、輻輳回避制御処理において、通知された無線伝送品質の変動と計測されたＲＴＴの増減とに基づきＲＴＴの増加が無線伝送品質の低下によるものか或いは輻輳によるものかを判断し、該判断結果に基づき輻輳ウィンドウを調節する
ことを特徴とする請求項１０記載のパケット通信システム。
【請求項１２】
前記輻輳ウィンドウ制御手段は、ＲＴＴの増加が無線伝送品質の低下によるものと判断すると、ＲＴＴ増加前のスループットを維持するように輻輳ウィンドウサイズを増加させる
ことを特徴とする請求項１１記載のパケット通信システム。
【請求項１３】
前記輻輳ウィンドウ制御手段は、ＲＴＴの増加が輻輳によるものと判断すると、輻輳を回避するように輻輳ウィンドウサイズを減少させる
ことを特徴とする請求項１１記載のパケット通信システム。
【請求項１４】
前記輻輳ウィンドウ制御手段は、ＲＴＴの増加が輻輳によるものと判断すると、輻輳ウィンドウサイズ増加処理時の輻輳ウィンドウサイズの増加量を小さく且つ輻輳ウィンドウサイズ減少処理時の輻輳ウィンドウサイズの減少量を小さくする
ことを特徴とする請求項１１記載のパケット通信システム。
【請求項１５】
無線端末を収容する無線基地局と、無線端末との間でＯＳＩ７階層モデルのトランスポート層のコネクションを形成する通信装置とを備えたパケット通信システムにおける輻輳制御方法であって、
無線アクセス品質検出手段が無線端末と無線基地局との間の無線アクセス品質を検出するステップと、
輻輳ウィンドウ制御手段が無線アクセス品質検出手段により検出された無線アクセス品質に基づきトランスポート層における輻輳ウィンドウサイズを調節するステップとを備えた
ことを特徴とするパケット通信システムにおける輻輳制御方法。
【請求項１６】
コンピュータを請求項１に記載の各手段として機能させることを特徴とする輻輳制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パケット通信システムに関し、特にトランスポート層の輻輳制御機能に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在のインターネット通信ではＴＣＰ／ＩＰ（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）のプロトコルが標準的に用いられている。トランスポート層の代表的な通信プロトコルであるＴＣＰは、コネクション型の信頼性プロトコルであり、再送制御や輻輳制御機能を有する。ＴＣＰでは、送信側が送ったパケットに対して受信側がパケットを受け取ったことを示す確認応答（ＡＣＫ）を返し、ＡＣＫを受け取った送信側は更に次のパケットを送信するという動作を基本とする。このとき、ＡＣＫを待たずに送信できるデータ量を示す輻輳ウィンドウ（ｃｗｎｄ）を調節することでネットワークの輻輳制御を行う。ｃｗｎｄは通信開始時においては、輻輳を回避するため、ＡＣＫを受信する度にｃｗｎｄを１パケットずつ増加させるスロースタートを行う。輻輳によりパケットロスが生じるか、ｃｗｎｄがスロースタート閾値（ｓｓｔｈｒｅｓｈ）を超えたら、輻輳を回避するようにｃｗｎｄを増減させる制御を行う輻輳回避モードへ移行する。
【０００３】
輻輳制御アルゴリズムはインターネット通信の変化に伴い様々な手法が提案されてきた。Linux kernel 2.6以降のバージョンで標準となっているＣＵＢＩＣ（非特許文献１参照）は、輻輳回避モードのｃｗｎｄ増加量が、パケットロスからの時間に依存するため、ＲＴＴ（Round Trip Time）公平性が高く、高遅延な環境においても通信スループットを改善することができる。近年では無線通信が一般的となっているが、無線通信は有線通信と比較して通信品質の変動が大きく、また無線エラーによる遅延増加やパケットロスによってスループットの低下が問題となる。
【０００４】
無線通信におけるスループットを改善する手法としてパケットロス時に可用帯域の推定を行うことで不必要なスループットの低下を防ぐ制御を行うＷｅｓｔｗｏｏｄや、最大ｃｗｎｄの拡張、ＳＡＣＫの利用など、ＴＣＰのパラメータやオプションを無線通信用にチューニングしたＷ−ＴＣＰ（Wireless-Profiled TCP）などがある。
【０００５】
また、トランスポート層だけでなく、インターネット層やデータリンク層から輻輳状況、無線のハンドオーバなどを通知してＴＣＰの制御を行うクロスレイヤ制御手法が研究されている。
【０００６】
Ｑｕｉｃｋ−Ｓｔａｒｔ（非特許文献２参照）は、送信側の要求するスループットをＴＣＰ及びＩＰパケットのオプション領域を利用して通知し、送受信間の全てのノードが承認すれば、要求するスループットに対応するｃｗｎｄに変更する手法である。
【０００７】
また、非特許文献３では、ＴＣＰパケットのオプション領域を用いて、無線リンクの変動などによって明示的に利用可能なスループットをサーバへ通知する手法が紹介されている。
【０００８】
また、通信品質を検出し、この通信品質に基づいて複数の輻輳制御機能を切り替える手法も提案されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Injong Rhee, and Lisong Xu, "CUBIC: A New TCP-Friendly High-Speed TCP Variant", 2008
【非特許文献２】S. Floyd, 他３名, "Quick-Start for TCP and IP", RFC4782
【非特許文献３】A. Jain et al., "Mobile Throughput Guidance Inband Signaling Protocol draft-flinck-mobile-throughput-guidance-03", IETF Internet-Draft, 2015
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
２０２０年代の無線ネットワークでは、増大するトラヒックを効率的に収容するため、利用周波数帯やセル半径などの特性が異なる複数のＲＡＴ（Radio Access Technology）を混合して用いるＭｕｌｔｉ−ＲＡＴ環境となることが想定されている。利用するＲＡＴは、図１に示すように、既存のＬＴＥ（Long Term Evolution）やＷｉ−Ｆｉに加え、例えば、高周波のミリ波を用いることで最大帯域が数Ｇから数十Ｇｂｐｓと広帯域だがセル半径が小さいものや、５ＧＨｚ帯等のアンライセンスバンドを用いた安価だが信頼性の低いものが考えられる。このようなＭｕｌｔｉ−ＲＡＴ環境では、セル半径数メートルから数百メートルのスモールセルが点在するため、通信端末の移動によるセルの切り替わりが頻繁に生じて、帯域、遅延、ＰＥＲ（Packet Error Rate）などの通信品質が急激に変動する。
【００１１】
前述したＴＣＰ輻輳制御アルゴリズムのＣＵＢＩＣは、広帯域高遅延環境におけるスループットを改善しつつＲＴＴや他のＴＣＰフローとの公平性を高めた手法であり、通信環境の急激な変化に合わせるように設計されたものではない。このため、ＬＴＥでＣＵＢＩＣによる通信中にカバー範囲の狭い超広帯域なミリ波を用いたセルと接続した場合、空き帯域を利用するために急激にｃｗｎｄを増加させることは行わない。したがって移動中であれば帯域を十分に使い切る前にセルから出てしまい帯域を十分に活用できない課題がある。
【００１２】
また、ＣＵＢＩＣはパケットロスを輻輳と判断してスループットを低下させるため、アンライセンスバンドを用いる際は、電波の干渉が原因でＰＥＲが増加し、 不必要にスループットを下げてしまう課題もある。
【００１３】
また、Ｑｕｉｃｋ−Ｓｔａｒｔを用いることで要求スループットを即座に得ることができるが、Ｑｕｉｃｋ−Ｓｔａｒｔを利用するには、送受信端末間の全ノードがＱｕｉｃｋ−Ｓｔａｒｔに対応する必要がある。
【００１４】
また、前述の通信品質に基づく輻輳制御機能の切り替えは、輻輳制御機能間でパラメータの引き継ぎや、送受信端末間で制御切り替えタイミングの同期などが必要である。
【００１５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、帯域などの通信品質の急激な変動に即応することができるパケット通信システム及びその輻輳制御方法、並びに、輻輳制御プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために、本願発明は、無線端末を収容する無線基地局と、無線端末との間でＯＳＩ７階層モデルのトランスポート層のコネクションを形成する通信装置とを備えたパケット通信システムにおいて、無線端末と無線基地局との間の無線アクセス品質を検出する無線アクセス品質検出手段と、無線アクセス品質検出手段により検出された無線アクセス品質に基づきトランスポート層における輻輳ウィンドウサイズを調節する輻輳ウィンドウ制御手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、無線アクセス環境の品質変化に基づいて輻輳ウィンドウ制御を行うことで、例えばＬＴＥによる通信中にキャリアアグリゲーションやデュアルコネクティビティを適用して広帯域化したことを検知し、即座に広帯域を利用する制御に変更することが可能となる。また、再び狭帯域なセルへ移動した際には、ｃｗｎｄを急激に増加させない制御にすることで他のフローとの公平性を保つことができる。
【００１８】
また、トランスポート層において無線伝送品質を考慮することで、無線エラーによるＲＴＴやＰＥＲの増加と輻輳を判別することが可能となり不必要にスループットを低下させずにすむ。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】Ｍｕｌｔｉ−ＲＡＴ環境を説明するイメージ図
【図２】プロキシを介したパケット通信システムの構成図
【図３】プロキシを介さないパケット通信システムの構成図
【図４】実施形態１の機能構成図
【図５】実施形態１のシーケンス図
【図６】実施形態２の機能構成図
【図７】最大帯域換算テーブルの一例を示す図
【図８】実施形態２のシーケンス図
【図９】実施形態３の機能構成図
【図１０】無線伝送品質変動判定部の動作フロー
【図１１】無線伝送品質変動判定部の他の動作フロー
【図１２】実施形態３のシーケンス図
【図１３】実施形態４の機能構成図
【図１４】実施形態４のシーケンス図
【図１５】実施形態５の機能構成図
【図１６】輻輳ウィンドウ制御１の動作フロー
【図１７】輻輳ウィンドウ制御２の動作フロー
【図１８】各モードのｃｗｎｄ増加量を示すグラフ
【図１９】輻輳ウィンドウ制御３の動作フロー
【図２０】輻輳ウィンドウ制御４の動作フロー
【図２１】既存のトランスポート層の輻輳ウィンドウ制御部
【図２２】輻輳ウィンドウ制御５の動作フロー
【図２３】輻輳ウィンドウ制御６におけるｃｗｎｄ増減量を示すグラフ
【図２４】輻輳ウィンドウ制御１と６を組み合わせた制御によるｃｗｎｄ増減量の変化を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図２に本発明を実施するパケット通信システムを示す。本通信システムは、端末１００、基地局２００、基地局を収容するコアノード３００、ＯＳＩ（Open Systems Interconnection）７階層モデルのトランスポート層コネクションを終端する通信装置であるプロキシ４００、端末１００の通信先であるサーバ５００で構成され、端末１００は基地局２００、コアノード３００、プロキシ４００を経由してサーバ５００と通信を行う。プロキシ４００の配備場所は、インターネットの接続点に限らずコアネットワーク内なども考えられる。また、他の実施形態としては、図３に示すように端末１００はプロキシ４００を介さずに直接サーバ５００と通信を行うことも可能である。この場合、サーバ５００がトランスポート層コネクションを終端する通信装置となる。
【００２１】
図２１に既存のトランスポート層の輻輳ウィンドウ制御部を示す。既存の輻輳ウィンドウ制御部では、トランスポート層外部から情報を取得しないため、輻輳制御に利用できる情報はパケットの送信量、ＡＣＫの受信量、パケットの往復時間（ＲＴＴ）などに限られる。
【００２２】
既存のトランスポート層の輻輳ウィンドウ制御に対して本発明では、（１）端末１００又は基地局２００において、無線アクセス品質を算出し、送信側通信装置（端末１００又はプロキシ４００又はサーバ５００）のトランスポート層制御部へ伝達する点、（２）送信側通信装置（端末１００又はプロキシ４００又はサーバ５００）のトランスポート層制御部において、無線アクセス品質に基づいてＴＣＰの輻輳ウィンドウサイズｃｗｎｄを調節する制御を行う点を特徴とする。
【００２３】
前記無線アクセス品質とは、例えば端末１００が利用可能な最大帯域（以後、単に最大帯域と呼ぶ）や、端末１００と基地局２００間の無線伝送品質（例：ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）、ＳＩＮＲ（Signal to Interference Noise Ratio）、ＬＴＥにおけるＣＱＩ（Channel Quality Indicator）など）など、無線アクセス環境の品質を示す指標である。
【００２４】
本発明の上記（１）無線アクセス環境の品質を通知する実施形態は次の５つがある。
【００２５】
［実施形態１］基地局２００からプロキシ４００へ最大帯域を通知する形態
［実施形態２］端末１００からプロキシ４００へ最大帯域を通知する形態
［実施形態３］基地局２００からプロキシ４００へ無線伝送品質を通知する形態
［実施形態４］端末１００からプロキシ４００へ無線伝送品質を通知する形態
［実施形態５］端末１００においてＴＣＰの輻輳ウィンドウ制御を行う形態
以下、各実施形態について詳述する。
【００２６】
［実施形態１］
実施形態１は、基地局２００からプロキシ４００へ端末１００が利用可能な最大帯域を通知する形態である。実施形態１の基地局２００、プロキシ４００の機能を図４に示す。基地局２００は端末１００に割り当て可能な周波数帯域、変調方式、ＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）利用の有無、無線リンクを共有する通信フロー数などから、端末１００が利用可能な最大帯域を算出する最大帯域算出部２０１を持つ。プロキシ４００は、トランスポート層において、パケットの送受信ごとにＲＴＴを計測するＲＴＴ計測部４０１、無線アクセス品質の変動を検知するアクセス品質監視部４０２、ＲＴＴ計測部４０１から取得したＲＴＴとアクセス品質監視部４０２から取得した最大帯域に基づいてＴＣＰの輻輳ウィンドウ制御に反映させる輻輳ウィンドウ制御部４０３を持つ。図５に実施形態１のシーケンス図を示す。
【００２７】
図５に示すように、最大帯域算出部２０１にて最大帯域の変動を検知すると、アクセス品質監視部４０２へ最大帯域を通知する。輻輳ウィンドウ制御部４０３では、ＲＴＴ計測部４０１からＲＴＴを取得、アクセス品質監視部４０２から最大帯域を取得し、ＲＴＴと最大帯域に基づいた輻輳ウィンドウの制御を行う。
【００２８】
端末１００がプロキシ４００を介さずにサーバ５００と通信する場合（図３参照）は、プロキシ４００の機能をサーバ５００が具備する。
【００２９】
［実施形態２］
実施形態２は、端末１００からプロキシ４００へ最大帯域を通知する形態である。実施形態２の端末１００、プロキシ４００の機能を図６に示す。端末１００は利用している無線アクセスの種別、周波数帯、ＭＩＭＯ利用などを管理する無線通信管理部１０１、利用している通信環境から最大帯域を換算する最大帯域換算テーブル１０２、最大帯域が変更した際に、プロキシ４００のアクセス品質監視部４０２へ最大帯域を通知する無線品質通知部１０３を具備する。無線品質通知部１０３では、ＴＣＰのＡＣＫパケットのヘッダ部のオプション領域又はペイロード部に最大帯域情報を付加することでプロキシ４００側へ通知する。プロキシ４００は実施形態１と同様の機能を具備し、最大帯域が変化した際に実施形態１と同じＴＣＰの輻輳ウィンドウ制御を輻輳ウィンドウ制御部４０３において行う。
【００３０】
最大帯域換算テーブル１０２を図７に示す。図７のテーブルでは、端末１００は厳密な最大帯域を知ることはできないが、基地局に改変を加えずに本発明を実装可能であることが実施形態２の利点である。
【００３１】
最大帯域をアクセス品質監視部４０２へ通知した後の手順は実施形態１と同様である。図８に実施例１のシーケンス図を示す。
【００３２】
端末１００がプロキシ４００を介さずにサーバ５００と通信する場合（図３参照）は、プロキシ４００の機能をサーバ５００が具備する。
【００３３】
［実施形態３］
実施形態３は、基地局２００からプロキシ４００へ無線伝送品質を通知する形態である。実施形態３の基地局２００、プロキシ４００の機能を図９に示す。端末１００は、基地局２００からの電波受信品質を無線伝送品質として検知する無線通信管理部１０１、検知した無線伝送品質を定期的に基地局２００へ通知する無線品質通知部１０３を具備する。無線伝送品質としてはＲＳＳＩ、ＳＩＮＲなどの他に、ＬＴＥであればＣＱＩなどを利用する。基地局２００は無線品質通知部１０３から無線伝送品質を取得する無線伝送品質取得部２０２、複数回の取得した無線伝送品質から端末１００の無線伝送品質の変動を判定する無線伝送品質変動判定部２０３を具備する。ＲＳＳＩ、ＳＩＮＲを用いる場合は、ＲＳＳＩ，ＳＩＮＲの値から品質の良さを表すいくつかのクラス（例：クラス１〜１５）に分類したときのクラス値を用いる。無線伝送品質は、端末１００の利用状況に応じて刻々と変化するため、複数回の無線伝送品質の平均値や、一定回数基準値を超えたら変化したとみなすなどの処理を無線伝送品質変動判定部２０３において行う。
【００３４】
無線伝送品質変動判定部２０３の動作例を図１０及び図１１に示す。図１０の例は、一定期間毎に無線伝送品質の平均値（Ｑ１（図１０では「平均」を表すためにオーバーラインを付している。以下、同様である。））を計算し（ステップＳ１０１，Ｓ１０２）、前回計算した平均値（Ｑ１）と新たに計算した無線伝送品質の平均値（Ｑ２）の差が、無線伝送品質が変動したとみなす基準値を超えたら品質が変動したと判定する（ステップＳ１０３〜Ｓ１０７）。図１１の例では、２つの基準値１、２を定め、取得した無線伝送品質が基準値１より大きければ、端末１００の現在の無線伝送品質より品質が良いと判断し（ステップＳ１１１〜Ｓ１１３）、基準値２より小さければ端末１００の現在の伝送品質よりも品質が悪いと判断する（ステップＳ１１４〜Ｓ１１５）。一定期間内に一定回数以上品質が良い、又は悪いと判断されたら、無線伝送品質が変動したと判断する（ステップＳ１１６〜Ｓ１１７）。
【００３５】
プロキシ４００は実施形態１、２と同じ機能を具備し、無線伝送品質変動判定部２０３にて無線伝送品質が変動したと判定された場合、アクセス品質監視部４０２にて、変動した無線伝送品質を通知する。アクセス品質管理部４０２は無線伝送品質を輻輳ウィンドウ制御部４０３に通知し、ＴＣＰの輻輳ウィンドウ制御の変更を行う。実施形態３のシーケンス図を図１２に示す。
【００３６】
端末１００がプロキシ４００を介さずにサーバ５００と通信する場合（図３参照）は、プロキシ４００の機能をサーバ５００が具備する。
【００３７】
［実施形態４］
実施形態４は、端末１００からプロキシ４００へ無線伝送品質を通知する形態である。実施形態４の端末１００、プロキシ４００の機能を図１３に示す。端末１００は、基地局２００との通信から無線伝送品質を検知する無線通信管理部１０１、複数回の無線伝送品質から品質の変動を判定する無線伝送品質変動判定部１０４、無線伝送品質が変動した際にプロキシ４００へ通知する無線品質通知部１０３を具備する。プロキシ４００は実施形態３と同じ機能部を具備する。無線伝送品質変動判定部１０４では、実施形態３に係る無線伝送品質変動判定部２０３と同じ処理（図１０及び図１１）を行う。すなわち、実施形態４では、実施形態３で基地局２００が行っていた無線伝送品質の変動判定を端末１００側で行うことを特徴とする。無線品質通知部１０３からプロキシ４００への無線伝送品質の通知は、実施形態２と同様に、ＴＣＰのＡＣＫパケットのヘッダ部のオプション領域又はペイロード部に無線伝送品質情報を付加することでプロキシ４００側へ通知する。実施形態４のシーケンス図を図１４に示す。
【００３８】
端末１００がプロキシ４００を介さずにサーバ５００と通信する場合（図３参照）は、プロキシ４００の機能をサーバ５００が具備する。
【００３９】
［実施形態５］
実施形態５は、端末１００においてＴＣＰの輻輳ウィンドウ制御を行う形態である。実施形態５の機能を図１５に示す。実施形態１〜４はプロキシ４００が送信側であったが、実施形態５は端末１００側が送信側の形態となり、端末１００がＲＴＴ計測部１０５及び輻輳ウィンドウ制御部１０６を具備する。プロキシ４００のアクセス品質監視部４０１の機能は、利用する無線アクセスの周波数帯、変調方式などの管理、及びＲＳＳＩ、ＳＩＮＲ等の無線伝送品質を検知する無線通信管理部１０１で行う。
【００４０】
無線伝送品質は端末１００で把握できるため、一定期間の無線伝送品質から品質の変動を判断する無線伝送品質変動判定部１０４を端末に具備する。
【００４１】
端末１００側で最大帯域を換算する場合は、最大帯域換算テーブル１０２を具備し、無線通信管理部１０１で管理している利用帯域幅、変調方式などから最大帯域を換算して、輻輳ウィンドウ制御部１０６へ通知する。
【００４２】
端末１００に割り当て可能な無線リソースなどから正確な最大帯域を基地局２００側で算出する場合は、基地局２００に最大帯域算出部２０１を具備して、最大帯域を算出し、端末１００の無線通信管理部１０１へ通知する。
【００４３】
なお、上記実施形態１〜２では無線アクセス品質として最大帯域を取得し、上記実施形態３〜４では無線アクセス品質として無線伝送品質を取得しているが、無線アクセス品質として最大帯域と無線伝送品質の双方を取得するようにしてもよい。すなわち、他の実施形態としては、上記実施形態１と３の組み合わせ、実施形態１と４の組み合わせ、実施形態２と３の組み合わせ、実施形態２と４の組み合わせなどが考えらえる。
【００４４】
次に、前述した本発明の（２）無線アクセス品質に基づいてＴＣＰの輻輳ウィンドウサイズｃｗｎｄを調節する制御、について説明する。ここで帯域の単位はｂｐｓ（bit per second）、ｃｗｎｄ、ｓｓｔｈｒｅｓｈの単位はＭＳＳ（maximum segment size）、ＲＴＴの単位は秒とする。
【００４５】
無線アクセス品質として最大帯域を取得する実施形態１及び２では、輻輳ウィンドウ制御部４０３において次の輻輳ウィンドウ制御１，２，５，６のいずれか、又はこれらの複数の制御を組み合わせて行う。
［輻輳ウィンドウ制御１］最大帯域に基づいたｓｓｔｈｒｅｓｈの変更制御
［輻輳ウィンドウ制御２］最大帯域を考慮した高速ｃｗｎｄ増加制御
［輻輳ウィンドウ制御５］最大帯域に基づいたｃｗｎｄ減少制御
［輻輳ウィンドウ制御６］最大帯域に基づいたｃｗｎｄ増加制御
【００４６】
無線アクセス品質として無線伝送品質を取得する実施形態３及び４では、輻輳ウィンドウ制御部４０３において次の輻輳ウィンドウ制御３を行う。
［輻輳ウィンドウ制御３］無線伝送品質を考慮したＲＴＴ増加時のｃｗｎｄ制御
【００４７】
また、無線アクセス品質として帯域制御及び無線伝送品質を取得する実施形態では、輻輳ウィンドウ制御部４０３は、実施形態１、２で取得した最大帯域、実施形態３で取得した無線伝送品質、及びＲＴＴを用いて次の輻輳ウィンドウ制御４を行う。
［輻輳ウィンドウ制御４］最大帯域、無線伝送品質、ＲＴＴによるｃｗｎｄ増減パラメータの変更制御
【００４８】
なお、実施形態５の端末１００の輻輳ウィンドウ制御部１０６においても、取得した最大帯域、無線伝送品質、ＲＴＴから同様に輻輳ウィンドウ制御１〜６の何れか、又は、その任意の組み合わせを行う。
【００４９】
［輻輳ウィンドウ制御１］
輻輳ウィンドウ制御１は、最大帯域に基づいたｓｓｔｈｒｅｓｈの変更制御である。図１６に輻輳ウィンドウ制御１の動作フローを示す。ここで、無線通信管理部１０１又はアクセス品質監視部４０２で以前に検知した最大帯域をＢ１、新たに検知した最大帯域をＢ２とする。
【００５０】
（１）ステップＳ１
無線通信管理部１０１又はアクセス品質監視部４０２で新たに検知した最大帯域Ｂ２が、以前に検知した最大帯域Ｂ１と値が異なる場合、場合輻輳ウィンドウ制御部（１０６又は４０３）へ最大帯域を通知する。最大帯域に変更がなければ、通常の輻輳制御を行う。
【００５１】
（２）ステップＳ２
Ｂ１＜Ｂ２であればステップＳ３へ進む。
【００５２】
（３）ステップＳ３
最大帯域Ｂ２とＲＴＴ計測部（１０５又は４０１）から取得したＲＴＴに基づいてｓｓｔｈｒｅｓｈを計算する。ｓｓｔｈｒｅｓｈの決定方法は例えば以下の式が考えられる。以下の式は現在のＲＴＴにおいて最大帯域に相当するｃｗｎｄをγ倍した値を示す。γは定数とする場合や、無線伝送品質やＲＴＴによって変動させることも考えられる。
【００５３】
【数１】
2018033119.tif 000003
【００５４】
最大帯域に基づいてｓｓｔｈｒｅｓｈを増加させることで、スロースタートモードへ移行させて即座に帯域を利用することができる。
【００５５】
（４）ステップ４
ｃｗｎｄ≧ｓｓｔｈｒｅｓｈであれば輻輳を回避するようにｃｗｎｄを増減する制御を行う輻輳回避モード（ステップＳ５）、ｃｗｎｄ＜ｓｓｔｈｒｅｓｈであればｃｗｎｄをＲＴＴ毎に２倍に増加させるスロースタートモード（ステップＳ６）へ移行する。輻輳回避モードのアルゴリズムは例えばＴＣＰ  ＲｅｎｏやＣＵＢＩＣなど既存の輻輳回避アルゴリズムや、本発明の輻輳ウィンドウ制御４，５，６の制御アルゴリズムを用いることが考えられる。
【００５６】
［輻輳ウィンドウ制御２］
輻輳ウィンドウ制御２は、最大帯域を考慮した高速ｃｗｎｄ増加制御である。図１７に輻輳ウィンドウ制御２の動作フローを示す。輻輳ウィンドウ制御２は輻輳ウィンドウ制御１と同様に最大帯域が増加した際に最大帯域に基づいた閾値までｃｗｎｄを高速に増加させる制御を行う。ただし、ｃｗｎｄが既に大きな状態からスロースタートを行うと、急激にｃｗｎｄを増加させて重大な輻輳を招く恐れがあるため、輻輳ウィンドウ制御２では通常の輻輳回避モードよりは高速に、スロースタートモードよりは緩やかにｃｗｎｄを増加させる高速ｃｗｎｄ増加モードを新たに導入する。ここで、通常の輻輳回避モードとは、例えばＴＣＰ  ＲｅｎｏやＣＵＢＩＣなど既存の輻輳回避アルゴリズムで用いられているものの任意の１つである。高速ｃｗｎｄ増加モードは、通常の輻輳回避モードに対してｃｗｎｄ増減処理について改良を加えたものである。
【００５７】
輻輳ウィンドウ制御２では輻輳ウィンドウ制御１で算出したｓｓｔｈｒｅｓｈの値をｓｓｔｈｒｅｓｈ’として設定する（ステップＳ２３）。ステップＳ２６でｃｗｎｄ＜ｓｓｔｈｒｅｓｈ’と判断したらステップＳ２８で高速ｃｗｎｄ増加モードへ移行する。ｓｓｔｈｒｅｓｈ’は、高速再送転送やタイムアウト時に０とし、高速ｃｗｎｄ増加モードを終了する。
【００５８】
高速ｃｗｎｄ増加モードの制御は例えば下記の制御が考えられる。
【００５９】
（ａ）最大帯域が更新された時のウィンドウサイズ（ｃｗｎｄ’）からＲＴＴ毎に増加量を初期値１として倍々に増加する下記の制御を行う。ｃｗｎｄ０は最大帯域変更後の最初のＡＣＫ受信時のウィンドウサイズを示す。
【００６０】
【数２】
2018033119.tif 000004
【００６１】
（ｂ）上記制御よりも、通常の輻輳回避モードのｃｗｎｄ増加量が大きい場合は、増加量の大きい方を採用する下記の制御を行う。
【００６２】
【数３】
2018033119.tif 000005
【００６３】
図１８に各制御モードのｃｗｎｄ増加量を示す。図１８では、時刻Ｔにおいて最大帯域が増加した際のｃｗｎｄ増加量を示している。
【００６４】
［輻輳ウィンドウ制御３］
輻輳ウィンドウ制御３は、無線伝送品質を考慮したＲＴＴ増加時のｃｗｎｄ制御である。輻輳ウィンドウ制御３の動作フローを図１９に示す。なお、輻輳ウィンドウ制御３は、輻輳制御アルゴリムそのものとして単体で採用してもよいし、輻輳回避モードとしてスロースタートモードと併用するようにしてもよい。また、輻輳ウィンドウ制御３は、例えばＴＣＰ  ＲｅｎｏやＣＵＢＩＣなど既存の輻輳回避アルゴリズムの改良として実装してもよい。
【００６５】
（１）ステップＳ３１
ＲＴＴ計測部（１０５又は４０１）においてパケット送受信毎にＲＴＴを計測し、複数回のＲＴＴの平均値をＲＴＴ１として輻輳ウィンドウ制御部（１０６又は４０３）へ通知。
【００６６】
（２）ステップＳ３２
端末１００又はプロキシ４００において無線伝送品質の変動を検知し、輻輳ウィンドウ制御部（１０６又は４０３）へ通知。
【００６７】
（３）ステップＳ３３
ＲＴＴ計測部（１０５又は４０１）において計測した複数回のＲＴＴの平均値をＲＴＴ２として輻輳ウィンドウ制御部（１０６又は４０３）へ通知。
【００６８】
（４）ステップＳ３４
無線伝送品質の変動前後でＲＴＴが増加（ＲＴＴ２＞ＲＴＴ１）していればステップＳ３５へ進む。
【００６９】
（５）ステップＳ３５
無線伝送品質をＱとし、Ｑの値が大きいほど品質が良いとする。輻輳ウィンドウ制御部（１０６又は４０３）では無線伝送品質が低いと判断する基準値ＲＶ１、及び無線伝送品質が高いと判断する基準値ＲＶ２を管理し、Ｑ＜ＲＶ１であれば、ＲＴＴの増加を無線伝送品質の低下が原因と判断し、スループットを維持するためにｃｗｎｄを増加させる制御を行う（ステップＳ３６）。Ｑ＞ＲＶ２であれば、ＲＴＴの増加を輻輳が原因と判断し、ｃｗｎｄを減少させて輻輳の回避を行う（Ｓステップ３８）。
【００７０】
ステップＳ３６のｃｗｎｄ増加量の例としては、ＲＴＴ１の時のスループットを維持する次式が考えられる。
【００７１】
【数４】
2018033119.tif 000006
ｃｗｎｄ’：ＲＴＴ増加前のｃｗｎｄ
【００７２】
ステップＳ３７のｃｗｎｄ減少例としては、次式のようにｃｗｎｄを減少させる制御が考えられる。
【００７３】
【数５】
2018033119.tif 000007
【００７４】
また、ＥＣＮ（Explicit Congestion Notification）を併用することで、より正確な輻輳判別が可能となる。
【００７５】
［輻輳ウィンドウ制御４］
輻輳ウィンドウ制御４は、最大帯域，無線伝送品質，ＲＴＴによるｃｗｎｄ増減パラメータの変更制御である。輻輳ウィンドウ制御４の動作フローを図２０に示す。輻輳ウィンドウ制御４は、例えばＴＣＰ  ＲｅｎｏやＣＵＢＩＣなど任意のＴＣＰ輻輳制御で用いられている輻輳回避制御処理において、ｃｗｎｄ増減パラメータを最大帯域、無線伝送品質、ＲＴＴによって変更するものである。既存のＴＣＰ輻輳制御の一般的なＡＩＭＤ（Additive-Increase / Multiplicative-Decrease）制御は次式で表される。
【００７６】
【数６】
2018033119.tif 000008
【００７７】
ここで、例えばＴＣＰ  Ｒｅｎｏではα＝１／ｃｗｎｄ，β＝１／２であり、ＨｉｇｈＳｐｅｅｄ  ＴＣＰでは、現在のｃｗｎｄからα，βを決定する制御を行う。
【００７８】
図２０のステップＳ４１、Ｓ４２では、端末１００又はプロキシ４００において前回取得した最大帯域Ｂ１と新たに取得した最大帯域Ｂ２の値が異なった場合、輻輳ウィンドウ制御部（１０６又は４０３）において、最大帯域が増加した場合（Ｂ１＜Ｂ２）は、ＴＣＰ輻輳制御における輻輳ウィンドウサイズ増加処理時のｃｗｎｄ増加量を大きく、輻輳ウィンドウサイズ減少処理時のｃｗｎｄ減少量を小さくし、最大帯域が減少した場合（Ｂ１＞Ｂ２）は、輻輳ウィンドウサイズ増加処理時のｃｗｎｄ増加量を小さく、輻輳ウィンドウサイズ減少処理時のｃｗｎｄ減少量を大きくする制御を行う。なお、輻輳ウィンドウサイズ増加処理時は例えばＡＣＫ受信時などが挙げられる。また、輻輳ウィンドウサイズ減少処理時は例えばパケットロス時（重複ＡＣＫの受信時やＡＣＫ受信がタイムアウトした時）などが挙げられる。
【００７９】
図２０のステップＳ４３では、輻輳ウィンドウ制御３のステップＳ３１〜Ｓ３５と同様に、ＲＴＴ計測部（１０５又は４０１）にて前回取得したＲＴＴ１よりも新たに取得したＲＴＴ２が大きく、かつ、端末１００又はプロキシ４００において取得した無線伝送品質Ｑが輻輳ウィンドウ制御部（１０６又は４０３）にて管理する無線伝送品質が高いと判断する基準値ＲＶ２を上回る場合、ＲＴＴの増加を輻輳が原因と判断し、ｃｗｎｄ増加量を小さく、ｃｗｎｄ減少量を大きくする制御を行う。
【００８０】
上記のｃｗｎｄ増減量の制御は、ＡＩＭＤ制御に限らず、例えば下記のＴＣＰ  ＣＵＢＩＣの制御式においてもパラメータＣ及びβに関して同様の制御を行うことが考えられる。
【００８１】
【数７】
2018033119.tif 000009
【００８２】
［輻輳ウィンドウ制御５］
輻輳ウィンドウ制御５は、例えばＴＣＰ  ＲｅｎｏやＣＵＢＩＣなど任意のＴＣＰ輻輳制御で用いられている輻輳回避制御処理において、端末１００の現在の通信スループット（ｃｗｎｄ/ＲＴＴ）が、端末１００又はプロキシ４００において新たに取得した最大帯域Ｂよりも大きかった場合に、直ちにｃｗｎｄを低下させる制御を行うものである。輻輳ウィンドウ制御５の動作フローを図２２に示す。図２２のステップＳ５３で行うｃｗｎｄの減少量は例えば次式のように端末１００の通信スループットを最大帯域であるＢまで低下させる制御を行う。
【００８３】
【数８】
2018033119.tif 000010
【００８４】
上記のｃｗｎｄの低下は、端末１００が利用可能な最大帯域を超えてパケットを送出することで、輻輳が生じることを防ぐために行う。
【００８５】
［輻輳ウィンドウ制御６］，
輻輳ウィンドウ制御６は、例えばＴＣＰ  ＲｅｎｏやＣＵＢＩＣなど任意のＴＣＰ輻輳制御で用いられている輻輳回避制御処理において、端末１００が行う通信の現在のスループット及び最大帯域及びＲＴＴに基づいてｃｗｎｄの増減量を調節する制御を行うものである。端末１００が行う通信のスループットが、端末１００又はプロキシ４００において取得した最大帯域と比較して小さいほどＴＣＰ輻輳制御における輻輳ウィンドウサイズ増加処理時のｃｗｎｄの増加量を大きく、輻輳ウィンドウサイズ減少処理時のｃｗｎｄの減少量を小さくし、端末１００が行う通信の現在のスループットが通知された最大帯域に近づくほど輻輳ウィンドウサイズ増加処理時のｃｗｎｄの増加量を小さく、輻輳ウィンドウサイズ減少処理時のｃｗｎｄの減少量を大きくする制御を行う。なお、輻輳ウィンドウサイズ増加処理時は例えばＡＣＫ受信時などが挙げられる。また、輻輳ウィンドウサイズ減少処理時は例えばパケットロス時（重複ＡＣＫの受信時やＡＣＫ受信がタイムアウトした時）などが挙げられる。輻輳ウィドウ制御６のｃｗｎｄ増減量の変化を図２３に示す。上記制御は例えば数６のα及びβを次式の数９で計算することで実現できる。数９のα１，α２，β１，β２は定数とする場合や、無線伝送品質やＲＴＴによって変動させることも考えられる。
【００８６】
【数９】
2018033119.tif 000011
【００８７】
更に端末１００が行う通信のＲＴＴが大きいほどｃｗｎｄの増加量を大きくする制御を行う。ＴＣＰ  ＲｅｎｏなどのＡＩＭＤ制御では、ＡＣＫの受信の度に一定量のｃｗｎｄを増加させるため、ＲＴＴが小さい通信ほどｃｎｗｄの増加が速く、ＲＴＴが大きい通信ほどｃｗｎｄの増加が遅くなる。このためＲＴＴが異なる通信間の公平性が高くないが、ＲＴＴが大きい通信ほどｃｗｎｄの増加量を大きくすることでＲＴＴの大小による通信スループットの差を低減することができる。この制御は例えば上記数９のα１を次式のようにＲＴＴの関数で表すことで実現できる。α３は定数とする場合や、無線伝送品質によって変動させることも考えられる。
【００８８】
【数１０】
2018033119.tif 000012
【００８９】
上記輻輳ウィンドウ制御１〜６は単体の制御を行ってもよいが組み合わせて制御を行うことも可能である。例えば輻輳ウィンドウ制御１と輻輳ウィンドウ制御６を組み合わせた制御例を図２４に示す。図２４の例では、端末１００の利用可能な最大帯域がＢからＢ’に変更されると、輻輳ウィンドウ制御１に従い、ｃｗｎｄがγ（Ｂ’・ＲＴＴ）／ＭＳＳに到達するまでスロースタートとなる。その後、輻輳ウィンドウ制御６に従い、ｃｗｎｄがｃｗｎｄＢ’に近づくにつれて増加量を抑える。
【００９０】
以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上記実施の形態で述べたＬＴＥ等の通信形式はその一例であり、他の通信形式であっても本発明を実施できる。また、ＴＣＰ以外のプロトコル(ＳＣＴＰやＧｏｏｇｌｅの提案しているＱＵＩＣのようなＵＤＰベースのプロトコルなど)のパケット転送レートの決定においても本発明を実施できる。 
【符号の説明】
【００９１】
１００…端末
１０１…無線通信管理部
１０２…最大帯域換算テーブル
１０３…無線品質通知部
１０４…無線伝送品質変動判定部
１０５…ＲＴＴ計測部
１０６…輻輳ウィンドウ制御部
２００…無線基地局
２０１…最大帯域算出部
２０２…無線伝送品質取得部
２０３…無線伝送品質変動判定部
３００…コアノード
４００…プロキシ
４０１…ＲＴＴ計測部
４０２…アクセス品質監視部
４０３…輻輳ウィンドウ制御部
５００…サーバ 
【図１】
2018033119.tif 000013
【図２】
2018033119.tif 000014
【図３】
2018033119.tif 000015
【図４】
2018033119.tif 000016
【図５】
2018033119.tif 000017
【図６】
2018033119.tif 000018
【図７】
2018033119.tif 000019
【図８】
2018033119.tif 000020
【図９】
2018033119.tif 000021
【図１０】
2018033119.tif 000022
【図１１】
2018033119.tif 000023
【図１２】
2018033119.tif 000024
【図１３】
2018033119.tif 000025
【図１４】
2018033119.tif 000026
【図１５】
2018033119.tif 000027
【図１６】
2018033119.tif 000028
【図１７】
2018033119.tif 000029
【図１８】
2018033119.tif 000030
【図１９】
2018033119.tif 000031
【図２０】
2018033119.tif 000032
【図２１】
2018033119.tif 000033
【図２２】
2018033119.tif 000034
【図２３】
2018033119.tif 000035
【図２４】
2018033119.tif 000036