(57)【要約】【課題】効率的なＴＣＰ通信を実現するモバイルルータを得ること。【解決手段】本発明は、移動を伴うネットワーク内の接続を管理し、自身に接続するモバイルノードと基地局およびホームエージェントを介して接続されたコレスポンドノードとの間で送受信されるＴＣＰデータを中継する通信装置であって、無線基地局との間の無線通信状態に基づいてモバイルノードが使用する通信帯域を決定し、モバイルノードからＴＣＰデータを受信した場合に、決定した通信帯域の情報を含んだ送達確認を返送するＭＮ間通信制御部（１２）と、ＭＮ間通信制御部（１２）がモバイルノードから受信したＴＣＰデータをホームエージェントへ送信し、また、ホームエージェントから受信したＴＣＰデータをＭＮ間通信制御部（１２）経由でその宛先ノードへ送信するＴＣＰプロキシ間通信制御部（１３）と、を備えることとした。【選択図】        図２
2008172521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動を伴うネットワーク内の接続を管理し、自身に接続する移動端末装置と基地局および移動ネットワーク管理装置を介して接続された固定端末装置との間で送受信される送達確認付きプロトコルデータを中継する通信装置であって、
無線基地局との間の無線通信状態に基づいて前記移動端末装置が使用する通信帯域を決定し、当該移動端末装置から送達確認付きプロトコルデータを受信した場合に、当該決定した通信帯域の情報を含んだ送達確認を返送する通信制御手段と、
前記通信制御手段が移動端末装置から受信した送達確認付きプロトコルデータを前記移動ネットワーク管理装置へ送信し、また、当該移動ネットワーク管理装置から受信した送達確認付きプロトコルデータを前記通信制御手段経由でその宛先端末装置へ送信するデータ中継手段と、
を備えることを特徴とする通信装置。
【請求項２】
前記データ中継手段が、前記移動ネットワーク管理装置へ送信した送達確認付きプロトコルデータに対する応答として送達確認を受信できない場合に、当該データを再送することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記通信制御手段は、前記データ中継手段を介して移動ネットワーク管理装置から受信した送達確認付きプロトコルデータをその宛先通信端末へ送信し、その後、当該送達確認付きプロトコルデータに対する応答として送達確認を受信した場合に、当該送達確認を終端することを特徴とする請求項１または２に記載の通信装置。
【請求項４】
前記データ中継手段は、送達確認付きプロトコルデータを再送する場合には、再送フラグを設定し該当するデータを再送することを特徴とする請求項２または３に記載の通信装置。
【請求項５】
さらに、
前記移動ネットワーク管理装置において前記無線通信状態に基づいた前記固定端末装置への通信帯域割り当てが可能となるように、当該無線通信状態を当該移動ネットワーク管理装置へ通知する通信状態通知手段、
を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の通信装置。
【請求項６】
前記通信状態通知手段が、専用メッセージを使用して無線通信状態を通知することを特徴とする請求項５に記載の通信装置。
【請求項７】
前記データ中継手段が、送達確認付きプロトコル用プロキシとしての動作を行い、ＩＰレイヤの移動実行中には送達確認付きプロトコルの輻輳制御動作を停止することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の通信装置。
【請求項８】
さらに、
接続されたすべての移動端末装置との間のそれぞれの送達確認付きプロトコル接続上でやりとりされる送達確認付きプロトコルデータの状況に基づいて、各送達確認付きプロトコル接続へ割り当てる通信帯域を決定する送達確認付きプロトコル接続管理手段、
を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の通信装置。
【請求項９】
前記送達確認付きプロトコル接続管理手段は、所定期間内に送達確認付きプロトコルデータの送受信が行われなかった送達確認付きプロトコル接続に対して割り当てている通信帯域を削減し、削減した分の通信帯域を送達確認付きプロトコルデータの送受信が行われている送達確認付きプロトコル接続に対して割り当てることを特徴とする請求項８に記載の通信装置。
【請求項１０】
さらに、
移動端末装置との間の送達確認付きプロトコル接続に基づいて送達確認付きプロトコル以外の接続に対して通信帯域を割り当てる帯域制御手段、
を備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の通信装置。
【請求項１１】
移動を伴うネットワークを管理し、無線基地局および前記ネットワーク内の移動ルータ装置を介して接続された移動端末装置と自身に接続する固定端末装置との間で送受信される送達確認付きプロトコルデータを中継する通信装置であって、
移動ルータ装置と無線基地局との間の無線通信状態の情報を取得する通信状態取得手段と、
前記通信状態取得手段が取得した情報に基づいて前記固定端末装置が使用する通信帯域を決定し、当該固定端末装置から送達確認付きプロトコルデータを受信した場合に、当該決定した通信帯域の情報を含んだ送達確認を返送する通信制御手段と、
前記通信制御手段が固定端末装置から受信した送達確認付きプロトコルデータを前記移動ルータ装置へ送信し、また、当該移動ルータ装置から受信した送達確認付きプロトコルデータを当該通信制御手段経由でその宛先端末装置へ送信するデータ中継手段と、
を備えることを特徴とする通信装置。
【請求項１２】
前記データ中継手段が、前記移動ルータ装置へ送信した送達確認付きプロトコルデータに対する応答として送達確認を受信できない場合に、当該データを再送することを特徴とする請求項１１に記載の通信装置。
【請求項１３】
前記通信制御手段は、移動ルータ装置から受信した送達確認付きプロトコルデータをその宛先端末装置へ送信し、その後、当該データに対する送達確認を受信した場合に、当該送達確認を終端することを特徴とする請求項１１または１２に記載の通信装置。
【請求項１４】
前記データ中継手段は、送達確認付きプロトコルデータを再送する場合には、再送フラグを設定し該当するデータを再送することを特徴とする請求項１２または１３に記載の通信装置。
【請求項１５】
前記データ中継手段が、送達確認付きプロトコル用プロキシとしての動作を行い、ＩＰレイヤの移動実行中には、送達確認付きプロトコルの輻輳制御動作を停止することを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか一つに記載の通信装置。
【請求項１６】
さらに、
接続されたすべての固定端末装置との間のそれぞれの送達確認付きプロトコル接続上で送受信される送達確認付きプロトコルデータの状況に基づいて、各送達確認付きプロトコル接続へ割り当てる通信帯域を決定する送達確認付きプロトコル接続管理手段、
を備えることを特徴とする請求項１１〜１５のいずれか一つに記載の通信装置。
【請求項１７】
前記送達確認付きプロトコル接続管理手段は、所定期間内に送達確認付きプロトコルデータの送受信が行われなかった送達確認付きプロトコル接続に対して割り当てている通信帯域を削減し、削減した分の通信帯域を送達確認付きプロトコルデータの送受信が行われている送達確認付きプロトコル接続に対して割り当てることを特徴とする請求項１６に記載の通信装置。
【請求項１８】
さらに、
固定端末装置との間の送達確認付きプロトコル接続に基づいて送達確認付きプロトコル以外の接続に対して通信帯域を割り当てる帯域制御手段、
を備えることを特徴とする請求項１１〜１７のいずれか一つに記載の通信装置。
【請求項１９】
請求項１〜１０のいずれか一つに記載の通信装置としての機能を有する移動ルータ装置と、
請求項１１〜１８のいずれか一つに記載の通信装置としての機能を有する移動ネットワーク管理装置と、
を備えることを特徴とする通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＰ（Internet  Protocol）パケット通信に関するものであり、特に、モバイルＩＰネットワークモビリティシステム（Ｍｏｂｉｌｅ  ＩＰ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｍｏｂｉｌｉｔｙ  Ｓｙｓｔｅｍ）においてＴＣＰ（Transmission  Control  Protocol）通信の効率化を実現する通信装置および通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
移動端末のＴＣＰレイヤへＴＣＰ拡張した機能を追加し、さらに、ＩＰレイヤへＩＰモビリティ機能に移動管理情報を報知する機能を追加し、一方、移動端末と通信する対向装置にも同様の機能を持たせることにより、ハンドオーバに伴うＴＣＰ輻輳制御を抑制する技術が存在する（たとえば、下記特許文献１）。
【０００３】
下記特許文献１に記載の技術では、移動端末および対向通信装置に専用のプロトコル制御機能を実装し、移動端末が専用のプロトコル機能を実装した対向通信装置と通信する場合のＴＣＰ通信を効率化させている。
【０００４】
また、セルラーの移動端末において、無線基地局間のハンドオーバを実行する前にハンドオーバ先の通信帯域から最適なＷｉｎｄｏｗ（ウィンドウ）サイズを認識し、ハンドオーバ完了後、直ちに最適なウィンドウサイズで通信を継続する技術が存在する（たとえば、下記特許文献２）。
【０００５】
下記特許文献２に記載の技術では、帯域がハンドオーバ完了後に少なくなることが事前に判明している場合、ハンドオーバ直後にウィンドウサイズを少なくすることで無線帯域減少に伴うＴＣＰレイヤの輻輳発生を抑制している。なお、セルラーシステムにおいてはハンドオーバに伴うパケット同期が保証されているため、パケットの欠落は発生しない。そのため、この技術ではハンドオーバによるパケット欠落をトリガとした輻輳制御（ウィンドウサイズを少なくする制御）の回避を目的とするのではなく、ハンドオーバに伴う通信帯域変動を起因とした輻輳制御の抑制を目的としている。
【特許文献１】特開２００５−５７３９７号公報
【特許文献２】特開２００４−１５３３２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
モバイルルータとホームエージェントから構成されているMobileIP  Network  Mobility（MobileIP  NEMO）のシステムにおいて、モバイルルータに接続されているモバイルノードはモバイルＩＰ（MobileIP）のネットワークに接続していることを認識していないため、モバイルルータのハンドオーバに伴う一時的なパケットの欠落や遅延をネットワークの輻輳と判断してしまう。
【０００７】
そのため、モバイルルータのハンドオーバが発生する度にモバイルノードのＴＣＰは輻輳が発生したと判断し、不必要にＴＣＰの輻輳ウィンドウサイズを下げてしまうため効率的なＴＣＰ通信を実現できない、という問題があった。
【０００８】
上記特許文献１に記載の技術では、移動端末がハンドオーバの発生を認識し、ハンドオーバ中とそうでない場合とで異なる処理を実行することで効率化を図っているが、効率化を実現するためには、対向する端末（通信相手の端末）も同様の機能を実装する必要がある。すなわち、特別な機能を実装していない通常の端末との間では効率的な通信ができない。また、インターネットのＷｅｂサイトへアクセスする場合などには、適用できない。
【０００９】
また、たとえばモバイルルータとホームエージェントにＴＣＰプロキシ機能を実装しただけのシステム構成では、ＴＣＰプロキシ機能がモバイルルータの通信状態やハンドオーバ状態を認識出来ないため、ＴＣＰプロキシ間の通信を最適化することができない。
【００１０】
また、ＴＣＰコネクションの通信帯域のみを無線通信リンクにおいて最適化してもＴＣＰ以外の通信がＴＣＰコネクションの帯域へ影響を与えるため、ハンドオーバ前後でＴＣＰ通信を最適化することができない、という問題があった。
【００１１】
また、ＴＣＰコネクションは、パケットが流れていない間もコネクションを張り続けることが可能である。そのため、モバイルルータのような装置配下に多数のモバイルノードを接続し、多数のＴＣＰコネクションを確立している状態ではＴＣＰコネクションに均等に通信帯域を割り当てると無駄な通信帯域が増加する、という問題があった。
【００１２】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、モバイルルータがハンドオーバを実行した場合、接続しているモバイルノードがネットワークで輻輳が発生したと判断してしまい通信効率を低下させてしまうのを防止し、効率的なＴＣＰ通信を実現する通信装置および通信システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、移動を伴うネットワーク内の接続を管理し、自身に接続する移動端末装置と基地局および移動ネットワーク管理装置を介して接続された固定端末装置との間で送受信される送達確認付きプロトコルデータを中継する通信装置であって、無線基地局との間の無線通信状態に基づいて前記移動端末装置が使用する通信帯域を決定し、当該移動端末装置から送達確認付きプロトコルデータを受信した場合に、当該決定した通信帯域の情報を含んだ送達確認を返送する通信制御手段と、前記通信制御手段が移動端末装置から受信した送達確認付きプロトコルデータを前記移動ネットワーク管理装置へ送信し、また、当該移動ネットワーク管理装置から受信した送達確認付きプロトコルデータを前記通信制御手段経由でその宛先端末装置へ送信するデータ中継手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、モバイルノードからＴＣＰデータを受信した場合、擬似的な送達確認を直ちに返送するようにしたので、モバイルルータがハンドオーバを行った場合に、モバイルルータに接続されたモバイルノードがネットワークにおいて輻輳が発生したと誤判断してＴＣＰの輻輳ウィンドウサイズを下げてしまうこと、すなわち通信効率を低下させてしまうことを防止することができる、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明にかかる通信装置および通信システム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。
【００１６】
実施の形態
図１は、本発明にかかる通信装置を含んだ通信システムの構成例を示す図である。
【００１７】
この通信システムは、モバイルルータ１と、モバイルルータ１および当該モバイルルータ１が管理するネットワークに接続している各ノードのホームアドレスなどを管理するホームエージェント２と、モバイルルータ１により各ノードの接続関係を管理されたネットワークに接続するモバイルノード（Mobile  Node）３と、モバイルノード３と通信する対向ノードであるコレスポンドノード（Correspond  Node）４と、アクセスルータ５と、モバイルルータ１と通信する無線基地局６と、モバイルルータ１を搭載する移動体７と、により構成される。
【００１８】
また、この通信システムは、基本的にはMobileIP  NEMO（モバイルＩＰネットワークモビリティ）でシステム構成されており、モバイルルータ１が無線基地局６を切替えて移動した場合、ホームエージェント２がモバイルルータ１の移動を検出し、新しい気付アドレス（Care  of  Address）宛てにモバイルＩＰのトンネルを設定して捕捉する。そのため、モバイルルータ１が管理するネットワークに接続するモバイルノード３と地上に配置されているコレスポンドノード４の間の通信は、モバイルルータ１の移動に関わらず継続される。
【００１９】
図２は、モバイルルータの内部構成例を示す図である。このモバイルルータ１は、ＴＣＰ接続管理部１１、ＭＮ（Mobile  Node）間通信制御部１２、ＴＣＰプロキシ間通信制御部１３および無線リンク管理部１４を含んだＴＣＰプロキシ機能部１０と、帯域制御部１５と、ＮＭ（Network  Mobility）機能部１６と、無線インタフェース部１７と、ＩＰ処理部１８と、により構成される。
【００２０】
図３は、ホームエージェントの内部構成例を示す図である。このホームエージェント２は、ＴＣＰ接続管理部２１、ＣＮ（Correspond  Node）間通信制御部２２およびＴＣＰプロキシ間通信制御部２３を含んだＴＣＰプロキシ機能部２０と、帯域制御部２５と、ＮＭ（Network  Mobility）機能部２６と、ＩＰ処理部２８と、により構成される。
【００２１】
以下、モバイルルータ１およびホームエージェント２を構成する各部の動作について簡単に説明する。
【００２２】
図２に示したモバイルルータ１において、ＴＣＰ接続管理部１１は、無線リンク管理部１４およびＮＭ機能部１６から受け取った情報に基づいて、通信中の通信帯域および接続状態（モバイルルータが、通常通信中、ハンドオーバ中のいずれであるか）を認識する。また、ＭＮ間通信制御部１２およびＴＣＰプロキシ間通信制御部１３に対してモバイルルータの通信帯域を含めた情報を通知する。
【００２３】
通信制御手段としての動作を行うＭＮ間通信制御部１２は、ＴＣＰ接続管理部１１から受け取った情報に基づいて、モバイルノード３に対するＴＣＰウィンドウサイズを調整し、モバイルノード３が使用する通信帯域を制御する。また、モバイルノード３からＴＣＰデータを受信した場合には、受信データに対するデータ送達確認（ＡＣＫ：ACKnowledgement）を擬似的に送信する。
【００２４】
データ中継手段および通信状態通知手段としての動作を行うＴＣＰプロキシ間通信制御部１３は、モバイルＩＰネットワークモビリティ経由でホームエージェント２のＴＣＰプロキシ間通信制御部２３とＴＣＰコネクション毎にＴＣＰデータを送受信する。ＴＣＰプロキシ間の通信プロトコルは通常の通信状態の場合はＴＣＰで通信し、モバイルルータがハンドオーバ中のみ、ハンドオーバ専用の通信プロトコルで通信する。また、ＴＣＰ接続管理部１１から受け取った情報を使用して、ＴＣＰコネクション毎の帯域制御やＴＣＰプロキシ間（モバイルルータ１およびホームエージェント２の間）の再送制御を管理する。また、ホームエージェント２のＴＣＰプロキシ間通信制御部２３に対して専用メッセージでモバイルルータの動作状態、無線リンクの状態を通知する。
【００２５】
無線リンク管理部１４は、常時無線インタフェース部１７を管理しており、無線状態やモバイルルータの物理的な位置、移動速度等の情報からネットワークの切替えが近づいて来た事を判断する機能を有しており、ハンドオーバが近づいていることをＴＣＰ接続管理部１１に対して通知する。また、無線リンクの通信状態から通信可能帯域情報を保持しており、その情報をＴＣＰ接続管理部１１に対して通知する。
【００２６】
帯域制御部１５は、ＴＣＰコネクション以外のトラフィックの帯域制御を行う。具体的には、ＴＣＰプロキシ機能部１０に対して優先的に帯域を割り当てるために、ＴＣＰコネクション以外のデータフローの帯域を制御する。また、ＴＣＰプロキシ以外のデータフローをフロー識別し内部的な優先制御を実施する。
【００２７】
ＮＭ機能部１６は、通常のモバイルＩＰネットワークモビリティの制御機能以外にモバイルＩＰの位置登録完了をＴＣＰ接続管理部１１へ通知する機能を有する。
【００２８】
無線インタフェース１７は、無線基地局６と無線接続を行うためのインタフェースであり、無線リンクの状態（受信電波強度、無線区間におけるデータ再送率、通信可能帯域、など）を無線リンク管理部１４へ通知する。
【００２９】
図３に示したホームエージェントにおいて、ＴＣＰ接続管理部２１は、モバイルルータ１のＴＣＰプロキシ間通信制御部１３から受信した情報およびＮＭ機能部２６から受信した情報に基づいてモバイルルータ１の動作状態(通常動作中、ハンドオーバ中、通信帯域など)を把握し、ＴＣＰコネクション毎の帯域制御やＴＣＰプロキシ間の再送制御を管理する。また、ＣＮ間通信制御部２２とＴＣＰプロキシ間通信制御部２３に対してモバイルルータの通信帯域を含めた情報を通知する。
【００３０】
通信制御手段としての動作を行うＣＮ間通信制御部２２は、ＴＣＰ接続管理部２１から受け取った情報に基づいて、コレスポンドノード４に対するＴＣＰウィンドウサイズを調整し、コレスポンドノード４が使用する通信帯域を制御する。また、コレスポンドノード４からＴＣＰデータを受信した場合には、受信データに対するデータ送達確認（ＡＣＫ）を擬似的に送信する。
【００３１】
データ中継手段および通信状態取得手段としての動作を行うＴＣＰプロキシ間通信制御部２３は、モバイルＩＰネットワークモビリティ経由でモバイルルータ１のＴＣＰプロキシ間通信制御部１３とＴＣＰコネクション毎にＴＣＰデータを送受信する。ＴＣＰプロキシ間の通信プロトコルは通常の通信状態の場合はＴＣＰで通信し、モバイルルータがハンドオーバ中のみ、ハンドオーバ専用の通信プロトコル(ＴＣＰライクなプロトコル)で通信する。また、モバイルルータ１のＴＣＰプロキシ間通信制御部１３から専用メッセージを受信することにより、モバイルルータ１の動作状態および無線リンクの状態を把握し、把握した内容をＴＣＰ接続管理部２１へ通知する。また、ＴＣＰ接続管理部２１から受け取った情報を使用して、ＴＣＰコネクション毎の帯域制御やＴＣＰプロキシ間（モバイルルータ１およびホームエージェント２の間）の再送制御を管理する。
【００３２】
帯域制御機能部２５は、ＴＣＰコネクション以外のトラフィックの帯域制御を行う。具体的には、ＴＣＰプロキシ機能部２０に対して優先的に帯域を割り当てるために、ＴＣＰコネクション以外のデータフローの帯域を制御する。また、ＴＣＰプロキシ以外のデータフローをフロー識別し内部的な優先制御を実施する。
【００３３】
ＮＭ機能部２６は、通常のモバイルＩＰネットワークモビリティのホームエージェント機能以外にモバイルＩＰの位置登録完了をＴＣＰ接続管理部２１へ通知する機能を有する。
【００３４】
図４は、本実施の形態の通信システムにおけるＴＣＰコネクションの分割点を示す図である。
【００３５】
図４に示したように、本実施の形態の通信システムにおいては、ＴＣＰコネクションをモバイルノード３およびモバイルルータ１の間（区間３０），ホームエージェント２およびコレスポンドノード４の間（区間３１），モバイルルータ１およびホームエージェント２の間（区間３２）の３つの区間に分割し、モバイルルータ１とホームエージェント２にそれぞれＴＣＰプロキシ機能（ＴＣＰプロキシ機能部１０，２０）を実装し、ＴＣＰコネクションを分割している。
【００３６】
また、モバイルルータ１およびホームエージェント２の間はモバイルＩＰのトンネリング（３３）で移動管理されている。
【００３７】
また、Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄのモバイルノード３とコレスポンドノード４の間は、論理的にはＴＣＰコネクションが張られたように見える。しかしながら、実際にはＴＣＰプロキシ機能がＴＣＰコネクション毎に最適化されたウィンドウサイズをモバイルノードおよびコレスポンドノードに対して通知し、ＴＣＰ通信の効率化を図っている。
【００３８】
つづいて、図５、図６−１および図６−２を用いて、モバイルルータ１およびホームエージェント２の基本的な動作について説明する。図５、図６−１および図６−２は、本実施の形態の通信システムにおける基本動作の一例を示したシーケンス図である。なお、本実施の形態の通信システム（図１参照）を構成するアクセスルータ５および無線基地局６は、従来の装置と同様のものである。そのため、説明の便宜上、図５、図６−１および図６−２では、これらの装置と関連する部分のシーケンスを省略している。
【００３９】
ここで、通信を行う装置間（モバイルノードと、これに対向するノードとの間）でＴＣＰのウィンドウを調整し、輻輳制御を行う動作について簡単に説明する。通常、モバイルＩＰネットワークモビリティに対応した通信システム上でモバイルノードとコレスポンドノードがＴＣＰ通信を行う場合、ＴＣＰのウィンドウサイズは通信開始と共に徐々に大きくなり、送信側と受信側で調整した結果の値で安定する。また、ネットワーク内でパケット欠落などが発生した場合には、ネットワークの輻輳と判断して輻輳ウィンドウのサイズを下げ、結果的に通信帯域を下げる。
【００４０】
つぎに、図５のシーケンスＳ１０およびＳ１１で示した「ＴＣＰウィンドウサイズの調整動作」および「モバイルノード３およびコレスポンドノード４間のＴＣＰデータの送受信動作」における、モバイルルータ１およびホームエージェント２の各部の動作について説明する。
【００４１】
シーケンスＳ１０に示したように、モバイルルータ１において、通信中（無線基地局との接続中）は、無線リンク管理部１４が無線インタフェース（無線ＩＦ）１７から通知される無線リンク（無線通信回線）の状態に関する情報をモニタし、その結果（無線リンク状態）をＴＣＰ接続管理部１１へ通知する。ここで、無線リンク状態とは、受信電波強度、無線区間におけるデータ再送率、通信可能帯域、などの状態をいう。ＴＣＰ接続管理部１１は、無線リンク管理部１４から通知された無線リンク状態と、ＮＭ機能部１６から取得した位置登録状態と、に基づいて、モバイルルータの動作状態および通信帯域を認識する。また、モバイルルータ１と無線基地局の無線通信状態（ＭＲ状態）をＭＮ間通信制御部１２およびＴＣＰプロキシ間通信制御部１３に対して通知する。ＭＲ状態を通知されたＴＣＰプロキシ間通信制御部１３は、ホームエージェント２のＴＣＰプロキシ間通信制御部２３へＭＲ状態を通知する。なお、ＭＲ状態の通知は、専用メッセージを使用して行う。
【００４２】
ホームエージェント２のＴＣＰプロキシ間通信制御部２３は、通知されたＭＲ状態（モバイルルータ１と無線基地局の無線通信状態）をＴＣＰ接続管理部２１へ通知する。ＴＣＰ接続管理部２１は、通知されたＭＲ状態およびＭＮ機能部２６から通知されたＭＩＰ（MobileIP）位置登録状態に基づいて、モバイルルータの動作状態および通信帯域を認識し、また、ＭＲ状態をＣＮ間通信制御部２２およびＴＣＰプロキシ間通信制御部２３へ通知する。そして、上記手順で取得したＭＲ状態の情報に基づいて、モバイルルータ１のＭＮ間通信制御部１２およびホームエージェント２のＣＮ間通信制御部２２は、モバイルノード（ＭＮ）３およびコレスポンドノード（ＣＮ）４へのＴＣＰウィンドウのサイズを調整する（以上、シーケンスＳ１０）。
【００４３】
また、シーケンスＳ１１に示したように、モバイルノード３からＴＣＰデータが送信されると、ＭＮ間通信制御部１２がこのＴＣＰデータを受信する。そして、ＴＣＰデータを受信したＭＮ間通信制御部１２は、すぐにＡＣＫ（擬似ＡＣＫ）を返送する。すなわち、ＴＣＰデータの宛先ノード（ここではコレスポンドノード４）から当該ＴＣＰデータに対するＡＣＫが得られなくても擬似ＡＣＫを返送する。なお、擬似ＡＣＫの返送時に、その時点のＴＣＰウィンドウサイズがモバイルノード３へ通知される。また、ＭＮ間通信制御部１２は、受信したＴＣＰデータを、ＴＣＰプロキシ間通信制御部１３を介してＮＭ機能部１６へ送信する。ＮＭ機能部１６は、受信したＴＣＰデータをカプセル化し、カプセル化されたＴＣＰデータは、モバイルＩＰのトンネル（MIP  Tunnel）を使用し、無線インタフェース部１７を経由してホームエージェント２へ送信される。このとき、ＴＣＰプロキシ間通信制御部１３は、ホームエージェント２から送達確認を受信するまで上記受信したＴＣＰデータをバッファリングしておく。
【００４４】
カプセル化されたＴＣＰデータを受信したホームエージェント２では、ＮＭ機能部２６がデカプセル化を行い、ＴＣＰプロキシ間通信制御部２３がＴＣＰデータを受信する。また、ＴＣＰデータを受信したＴＣＰプロキシ間通信制御部２３は、モバイルルータ１のＴＣＰプロキシ間通信制御部１３に対して送達確認（ＴＣＰプロキシ間ＡＣＫ）を送信する。また、ＴＣＰプロキシ間通信制御部２３は、ＣＮ間通信制御部２２を経由してＴＣＰデータをコレスポンドノード４へ送信し、ＴＣＰデータを受信したコレスポンドノード３は、ＡＣＫを返送する。なお、コレスポンドノード４が送信したＡＣＫは、コレスポンドノード間通信制御部２２終端される。なお、コレスポンドノード４からモバイルノード３へＴＣＰデータを送信する場合、すなわち、ＣＮ間通信制御部２２からＭＮ間通信制御部１２へＴＣＰデータが送信される場合は、反対方向に同様の動作で流れる（以上、シーケンスＳ１１）。図５では、モバイルノード３からのＴＣＰデータ送信が終了後、コレスポンドノード４からＴＣＰデータが送信されているような記載となっているが、これらの処理は並行して実行される。
【００４５】
つぎに、図６−１および図６−２のシーケンスＳ２０〜Ｓ２４で示したモバイルルータ１がハンドオーバを実行した場合のモバイルルータ１およびホームエージェント２の各部の動作について説明する。
【００４６】
まず、シーケンスＳ２０に示したように、ハンドオーバを実行する場合にもＴＣＰウィンドウサイズが調整される。具体的には、モバイルルータ１において、通信中（無線基地局との接続中）は、無線リンク管理部１４が無線インタフェース１７から通知される無線リンクの状態に関する情報をモニタし、その結果（無線リンク状態）をＴＣＰ接続管理部１１へ通知する。ＴＣＰ接続管理部１１は、無線リンク管理部１４から通知された無線リンク状態と、ＮＭ機能部１６から取得した位置登録状態と、に基づいて、モバイルルータの動作状態および通信帯域を認識する。また、モバイルルータ１と無線基地局の無線通信状態（ＭＲ状態）をＭＮ間通信制御部１２およびＴＣＰプロキシ間通信制御部１３に対して通知する。なお、この時点でモバイルルータ１はハンドオーバ状態と認識する。そして、ＭＲ状態を通知されたＴＣＰプロキシ間通信制御部１３は、ホームエージェント２のＴＣＰプロキシ間通信制御部２３へＭＲ状態を通知する。ＭＲ状態の通知は、専用メッセージを使用して行う。
【００４７】
ホームエージェント２のＴＣＰプロキシ間通信制御部２３は、通知されたＭＲ状態をＴＣＰ接続管理部２１へ通知する。ＴＣＰ接続管理部２１は、通知されたＭＲ状態およびＭＮ機能部２６から通知されたＭＩＰ位置登録状態に基づいて、モバイルルータの動作状態、通信帯域を認識し、また、ＭＲ状態をＣＮ間通信制御部２２およびＴＣＰプロキシ間通信制御部２３へ通知する。そして、上記手順で取得したＭＲ状態の情報に基づいて、モバイルルータ１のＭＮ間通信制御部１２およびホームエージェント２のＣＮ間通信制御部２２はモバイルノード３およびコレスポンドノード４へのＴＣＰウィンドウのサイズを調整する（以上、シーケンスＳ２０）。
【００４８】
シーケンスＳ２０が実行され、ＴＣＰウィンドウのサイズが調整された後、モバイルノード３からＴＣＰデータが送信されると、ＭＮ間通信制御部１２がこのＴＣＰデータを受信する。そして、ＴＣＰデータを受信したＭＮ間通信制御部１２は、すぐにＡＣＫ（擬似ＡＣＫ）を返送する。すなわち、ＴＣＰデータの宛先ノード（ここではコレスポンドノード４）から当該ＴＣＰデータに対するＡＣＫが得られなくても擬似ＡＣＫを返送する。また、ＭＮ間通信制御部１２は、受信したＴＣＰデータを、ＴＣＰプロキシ間通信制御部１３を介してＮＭ機能部１６へ送信する。ＮＭ機能部１６は、受信したＴＣＰデータをカプセル化し、カプセル化されたＴＣＰデータは、無線インタフェース部１７へ送信させる。しかし、ハンドオーバ処理を実行中であるため、途中から無線リンクが切断してデータが流れなくなる。
【００４９】
このとき、ＴＣＰプロキシ間通信制御部１３は、ホームエージェント２のＴＣＰプロキシ間通信制御部２３からの送達確認が届かない場合でも、輻輳発生とは判断せずにモバイルノード３からのＴＣＰデータ受信を継続する。また、ＭＮ間通信制御部１２は、ＴＣＰウィンドウサイズを調整した結果を擬似ＡＣＫを使用してモバイルノード３へ通知することにより帯域を制御する。帯域の制御（ＴＣＰウィンドウサイズの調整）はＴＣＰプロキシ間通信制御部１３のバッファの空き状態に基づいて行われる。なお、ホームエージェント２すなわちコレスポンドノード４からのＴＣＰデータも同様に届かなくなり、ホームエージェント２の各部は、モバイルルータ１の各部と同様の動作を行う（以上、シーケンスＳ２１）。
【００５０】
その後、ハンドオーバ処理が継続され、図６−２のシーケンスＳ２２に示したようにモバイルルータ１とハンドオーバ先無線基地局が接続した状態になると、無線インタフェース１７から通知される無線リンクの状態に関する情報をモニタしている無線リンク管理部１４が、その旨（無線リンク接続を検出した旨）をＴＣＰ接続管理部１１へ通知する。また、ＮＭ機能部１６は、従来のモバイルＩＰネットワークモビリティの制御機能を実行し、新しい気付アドレスでホームエージェントに位置登録を実行する（MIP  Binding  Updateをホームエージェント２のＮＭ機能部２６へ送信する）。その後、ホームエージェント２のＮＭ機能部２６から位置登録完了のメッセージ（MIP  Binding  ACK）を受信すると、ＮＭ機能部１６は、位置登録状態をＴＣＰ接続管理部１１へ通知する。
【００５１】
ＴＣＰ接続管理部１１は、無線リンク管理部１４から通知された無線リンク状態と、ＮＭ機能部１６から通知された位置登録状態と、に基づいて、モバイルルータの動作状態および通信帯域を認識する。また、モバイルルータ１と無線基地局の無線通信状態（ＭＲ状態）をＭＮ間通信制御部１２およびＴＣＰプロキシ間通信制御部１３に対して通知する。そして、ＭＲ状態を通知されたＴＣＰプロキシ間通信制御部１３は、ホームエージェント２のＴＣＰプロキシ間通信制御部２３へＭＲ状態を通知する。ＭＲ状態の通知は、専用メッセージを使用して行う。
【００５２】
ホームエージェント２のＴＣＰプロキシ間通信制御部２３は、通知されたＭＲ状態をＴＣＰ接続管理部２１へ通知する。ＴＣＰ接続管理部２１は、通知されたＭＲ状態およびＭＮ機能部２６から通知されたＭＩＰ位置登録状態に基づいて、モバイルルータの動作状態、通信帯域を認識し、また、ＭＲ状態をＣＮ間通信制御部２２およびＴＣＰプロキシ間通信制御部２３へ通知する。そして、上記手順で取得したＭＲ状態の情報に基づいて、モバイルルータ１のＭＮ間通信制御部１２およびホームエージェント２のＣＮ間通信制御部２２はモバイルノード３およびコレスポンドノード４へのＴＣＰウィンドウのサイズを調整する（以上、シーケンスＳ２２）。
【００５３】
上記シーケンスＳ２２が実行され、ハンドオーバ状態から通常通信状態に戻った直後、シーケンスＳ２３に示したように、モバイルルータ１のＴＣＰプロキシ間通信制御部１３は対向側から送達確認を受信していないＴＣＰデータの再送を開始する。再送するＴＣＰデータには再送データであることを示すフラグを設定し（フラグをたて）、受信側が再送されたＴＣＰデータを受信したのか否か、すなわち、同じＴＣＰデータを複数回受信した場合に、送信側から意図的に再送信されたものを受信したのか、それとも、通信経路などにおいて異常が発生したことにより同一データを複数回受信したのか、を判別できるようにする。再送データを受信したホームエージェント２のＴＣＰプロキシ間通信制御部２３は、それが既に受信済みのデータの場合は破棄し、送達確認のみを対向のＴＣＰプロキシ間通信制御部１３へ送信する。なお、ハンドオーバ中にホームエージェント２側（ＴＣＰプロキシ間通信制御部２３）でバッファリングされていたＴＣＰデータも同様に、対向側へ送信する（以上、シーケンスＳ２３）。図６−２では、モバイルルータ１からのデータ再送が終了後、ホームエージェント２からのデータ再送が行われるような記載となっているが、これらの処理は並行して実行される。
【００５４】
上述したシーケンスＳ２３の処理が実行され、データの再送処理が完了すると、通常のデータ伝送フロー（シーケンスＳ２４）が実行される。なお、シーケンスＳ２４に示した処理は、上述した図５のシーケンスＳ１１と同様である。
【００５５】
つづいて、ＴＣＰおよびＴＣＰ以外のデータフローの帯域制御動作について図７を用いて説明する。
【００５６】
図７に示したように、モバイルルータ１にはＴＣＰ通信以外の通信も流れている。ＴＣＰ通信に関しては、全てＴＣＰプロキシ機能部２０がＴＣＰコネクション毎に管理し、無線インタフェースの通信帯域に合わせたトラフィック調整を実施している。
【００５７】
これに対して、ＴＣＰ以外のデータフローについては、帯域制御部１５が無線インタフェースの帯域を割り当てて、割り当てた帯域を超えたトラフィックがＴＣＰのデータフローを圧迫しないように（ＴＣＰ通信において輻輳が発生しないように）制御している。
【００５８】
また、帯域制御部１５は、ＴＣＰ以外のフローを一括して帯域制限する機能の他に、送信元のＩＰアドレス、送信先のＩＰアドレス、送信ポートで指定したフローを優先的に流す制御（機能）も有する。この制御は、モバイルルータ１に接続しているモバイルノード３のアプリケーションと連携して入手した情報、または、モバイルルータ１に事前に設定済みの情報、に基づいて実施する。
【００５９】
つづいて、複数のＴＣＰコネクションが確立している場合において、特定のＴＣＰコネクションに対して帯域を優先的に割り当てる制御について図８を用いて説明する。
【００６０】
本機能はホームエージェント２およびモバイルルータ１の両方のＴＣＰプロキシ機能部に実装されており、具体的には、ホームエージェント２のＣＮ間通信制御部２２およびモバイルルータ１のＭＮ間通信制御部１２の動作により実現される。
【００６１】
ここでは、モバイルルータ１の場合を例にして動作を説明する。ＴＣＰコネクションが確立すると、初期状態ではＴＣＰ接続管理部１１は、確立したＴＣＰコネクションに規定した通信帯域を割り当てる。割り当てる通信帯域は無線インタフェースの総通信帯域からＴＣＰ以外の通信帯域を除外した値となる。ＭＮ間通信制御部１２は、ＴＣＰ接続管理部１１が管理する全てのＴＣＰコネクションを常時モニタする。モニタする範囲は、図８に示したように現在時刻から一定時間まで遡った時間までの期間とし、この期間はモニタ用のウィンドウサイズとしてＴＣＰ接続管理部１１から指定される。
【００６２】
モニタ用のウィンドウサイズは、ＴＣＰコネクション数およびモバイルルータの通信帯域に基づいて決定され、これらの状況（コネクション数および通信帯域）のモニタ結果に応じて更新される。
【００６３】
具体的な動作を示すと、ＭＮ間通信制御部１２におけるモニタの結果はＴＣＰ接続管理部１１へ渡され、ＴＣＰ接続管理部１１は、ウィンドウ内にパケットが流れていないＴＣＰコネクションは優先度を低く設定し、パケットが流れているＴＣＰコネクションは優先度を高く設定する。なお、モニタ結果にはヒステリシスを持たせ、優先度の状態（「高」と「低」の設定）が頻繁に変動しないように制御を行う。そして、ＴＣＰ接続管理部１１により優先度が低く設定されたＴＣＰコネクションは、コネクションを確立したままでデータが流れていないため、通信帯域を最低限のレベルまで下げる。最後に、この動作により得られた空いた通信帯域（割り当てられていない通信帯域）を他のＴＣＰコネクション（優先度が高く設定されたＴＣＰコネクション）に割り当てて、システム全体としての通信帯域利用の効率化を実現する。
【００６４】
また、一旦優先度が低く設定されたＴＣＰコネクションについて、その後のモニタリングによりパケット送受信が観測された場合、ＴＣＰ接続管理部１１は、ＴＣＰのウィンドウサイズを増加させて通信帯域を確保し、他の通信中ＴＣＰコネクションのウィンドウサイズを下げる。
【００６５】
ホームエージェント２において特定のＴＣＰコネクションに対して帯域を優先的に割り当てる場合の制御も同様である。すなわち、ＣＮ間通信制御部２２によるモニタ結果を用いて、ＴＣＰ接続管理部１１が帯域制御動作を実行する。
【００６６】
ＴＣＰプロキシ（モバイルルータおよびホームエージェントのＴＣＰプロキシ機能部）間の通信は、モバイルルータ１が通常動作状態の場合、ＴＣＰと同様の動作で通信するがＴＣＰ通信およびＴＣＰ以外の通信の合計で無線通信帯域を超えないように調整しＴＣＰ輻輳が発生しないように制御している。すなわち、ＴＣＰ通信を行うＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄの装置間において、輻輳制御によるＴＣＰウィンドウサイズを低下させる処理が実行されるのを回避するように制御している。
【００６７】
このように、本実施の形態においては、モバイルルータの通信状態をホームエージェントが把握し、また、モバイルルータおよびホームエージェントは、モバイルルータに接続されたモバイルノードおよびこれの対向ノードから受信したＴＣＰデータに対して擬似的な送達確認（擬似ＡＣＫ）を送信することとして、モバイルルータがハンドオーバ実行中に、各ノード間で輻輳制御によるＴＣＰウィンドウサイズを低下させる処理が実行されないように帯域制御を行うこととした。これにより、モバイルルータがハンドオーバを実行した場合に、モバイルノードがネットワークで輻輳が発生したと判断し、通信効率を低下させてしまうのを防止することができる。
【００６８】
また、ＴＣＰ以外のデータフローとＴＣＰのデータフローを分けて帯域制御するようにしたので、ＴＣＰ以外のデータフローが増加した場合に、ＴＣＰのデータフローが圧迫されて、ＴＣＰの輻輳制御が動作することを抑えることが可能となり、ＴＣＰ通信を安定化させることができる。
【００６９】
また、ＴＣＰコネクションのデータフローを常に監視して、データが流れていないＴＣＰコネクションの帯域を通信中のコネクションに動的に振分けるように構成したので、無線で接続しているモバイルルータの通信帯域をより効率的に利用することができる。
【００７０】
なお、本実施の形態の通信システムにおいては、モバイルルータおよびホームエージェントにＴＣＰプロキシ機能部を追加する構成として動作説明を行ったが、この構成に限らず、たとえば、図９に示したように、モバイルルータおよびホームエージェントのＴＣＰプロキシ機能部に相当するＴＣＰプロキシ装置８および９をモバイルルータ１ａおよびホームエージェント２ａの外部に備える構成としてもよい。このような構成した場合であっても、上述した図１の構成の場合と同様の制御シーケンスにより、同様の効果を得ることができる。
【００７１】
また、本実施の形態の説明では通信システム使用するプロトコルとしてはＴＣＰを使用しているがＴＣＰに限定するものではなく、送達確認をしながら通信を行い且つ、帯域を制御するプロトコルであれば同様の効果を得ることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
以上のように、本発明にかかる通信装置は、モバイルＩＰネットワークモビリティシステムを構成する通信装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明にかかる通信装置を含んだ通信システムの構成例を示す図である。
【図２】モバイルルータの内部構成例を示す図である。
【図３】ホームエージェントの内部構成例を示す図である。
【図４】通信システムにおけるＴＣＰコネクションの分割点を示す図である。
【図５】通信システムにおける基本動作の一例を示したシーケンス図である。
【図６−１】通信システムにおける基本動作の一例を示したシーケンス図である。
【図６−２】通信システムにおける基本動作の一例を示したシーケンス図である。
【図７】データフローの帯域制御動作を説明するための図である。
【図８】ＴＣＰコネクション内の帯域を優先的に割り当てる制御を説明するための図である。
【図９】本発明にかかる通信装置を含んだ通信システムの他の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００７４】
１  モバイルルータ
２  ホームエージェント
３  モバイルノード（Mobile  Node）
４  コレスポンドノード（Correspond  Node）
５  アクセスルータ
６  無線基地局
７  移動体
８、９  ＴＣＰプロキシ装置
１０、２０  ＴＣＰプロキシ機能部
１１、２１  ＴＣＰ接続管理部
１２  ＭＮ（Mobile  Node）間通信制御部
１３、２３  ＴＣＰプロキシ間通信制御部
１４  無線リンク管理部
１５、２５  帯域制御部
１６、２６  ＮＭ機能部
１７  無線インタフェース部
１８、２８  ＩＰ処理部
２２  ＣＮ（Correspond  Node）間通信制御部
２３  ＴＣＰプロキシ間通信制御部
【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６−１】
2008172521.tif 000008
【図６−２】
2008172521.tif 000009
【図７】
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【図８】
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【図９】
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