(57)【要約】【課題】各アクセス網でセンタ装置が通信に使用できる割り当て容量を超過しないようにセンタ装置の送信データ量を制御する。【解決手段】センタ装置が、広域網と、広域網に比べて低速なアクセス網を介して複数の端末とデータ通信を行うデータ通信システムにおいて、センタ装置は、アクセス網の割り当て容量より小さい容量単位で端末をグループ化し、各端末グループごとの送信データ量をアプリケーションが必要とする通信速度以上に制御し、アクセス網の該センタ装置への割り当て容量をアクセス網を構成するグループ数に応じた容量に設定する手段を備える。【選択図】  図１
2013191923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センタ装置が、広域網と、広域網に比べて低速なアクセス網を介して複数の端末とデータ通信を行うデータ通信システムにおいて、
前記センタ装置は、前記アクセス網の割り当て容量より小さい容量単位で端末をグループ化し、各端末グループごとの送信データ量をアプリケーションが必要とする通信速度以上に制御し、前記アクセス網の該センタ装置への割り当て容量を前記アクセス網を構成するグループ数に応じた容量に設定する手段を備えた
ことを特徴とするデータ通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載のデータ通信システムにおいて、
前記センタ装置は、前記端末グループ内の端末と通信中のシーケンス数、あるいは送信データ量またはパケット量のウインドウサイズ、あるいは単位時間あたりの送信データ量またはパケット量に基づいて、前記端末グループごとの送信データ量を制御する構成である
ことを特徴とするデータ通信システム。
【請求項３】
センタ装置が、広域網と、広域網に比べて低速なアクセス網を介して複数の端末とデータ通信を行うデータ通信方法において、
前記センタ装置は、前記アクセス網の割り当て容量より小さい容量単位で端末をグループ化し、各端末グループごとの送信データ量をアプリケーションが必要とする通信速度以上に制御し、前記アクセス網の該センタ装置への割り当て容量を前記アクセス網を構成するグループ数に応じた容量に設定する
ことを特徴とするデータ通信方法。
【請求項４】
請求項３に記載のデータ通信方法において、
前記センタ装置は、前記端末グループ内の端末と通信中のシーケンス数、あるいは送信データ量またはパケット量のウインドウサイズ、あるいは単位時間あたりの送信データ量またはパケット量に基づいて、前記端末グループごとの送信データ量を制御する
ことを特徴とするデータ通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センタ装置（例えばサーバ）が、広域網と、広域網に比べて低速なアクセス網を介して複数の端末とデータ通信を行う際に、各アクセス網の割り当て容量を考慮したデータ通信を行うデータ通信システムおよびデータ通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６は、データ通信システムの構成例を示す。
図６において、広域網１２に接続されるサーバ１１と、アクセス網１３に接続される端末１４は、ゲートウェイ（ＧＷ）１５を介して接続される。なお、アクセス網１３が無線セルとした場合は、ゲートウェイ１５が基地局となる。
【０００３】
サーバ１１が広域網１２およびアクセス網１３を介して端末１４と通信を行うとき、網の容量を超過したデータ送信を行わないように制御する方法として、ウインドウ制御方法がある。例えばＴＣＰ（非特許文献１）の場合、サーバ（送信装置）は、端末（受信装置）から送達確認受信前に送信可能なデータ量を示すウインドウサイズを管理し、送信データ量が網の容量を超過しないように調整する。
【０００４】
図７は、従来のウインドウ制御方法の例を示す。
図７(1) に示す端末が１つでウインドウサイズが２パケットの場合、サーバは端末から送達確認受信前に２パケットの送信が可能であり、網内には最大でウインドウサイズ分（２パケット）の滞留が生じる。通信速度は、ウインドウサイズ／往復伝搬遅延時間となる。
【０００５】
図７(2) は端末が２つの場合であるが、サーバと端末Ａおよび端末Ｂとの通信は独立なため、端末Ａからの送達確認がなくても端末Ｂに対して最大ウインドウサイズ分（２パケット）の送信が行われ、網内には最大でウインドウサイズ×端末数（４パケット）の滞留が生じる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】ＩＥＦＴ  ＲＦＣ  ７９３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ウインドウ制御方法では、端末ごとの送信データ量を調整することができる。しかし、アクセス網に複数の端末があっても、図７(2) に示すように端末ごとに独立した制御となるため、アクセス網内の全端末への送信データ総量を調整することができない。このとき、アクセス網への送信データ総量が割り当て容量を超過すると、図６に示すように、アクセス網やゲートウェイでデータの遅延または廃棄が生じ、データの遅延時間や廃棄率を保証することができない。
【０００８】
本発明は、各アクセス網でセンタ装置が通信に使用できる割り当て容量を超過しないようにセンタ装置の送信データ量を制御することができるデータ通信システムおよびデータ通信方法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、センタ装置が、広域網と、広域網に比べて低速なアクセス網を介して複数の端末とデータ通信を行うデータ通信システムにおいて、センタ装置は、アクセス網の割り当て容量より小さい容量単位で端末をグループ化し、各端末グループごとの送信データ量をアプリケーションが必要とする通信速度以上に制御し、アクセス網の該センタ装置への割り当て容量をアクセス網を構成するグループ数に応じた容量に設定する手段を備える。
【００１０】
第１の発明のデータ通信システムにおいて、センタ装置は、端末グループ内の端末と通信中のシーケンス数、あるいは送信データ量またはパケット量のウインドウサイズ、あるいは単位時間あたりの送信データ量またはパケット量に基づいて、端末グループごとの送信データ量を制御する構成である。
【００１１】
第２の発明は、センタ装置が、広域網と、広域網に比べて低速なアクセス網を介して複数の端末とデータ通信を行うデータ通信方法において、センタ装置は、アクセス網の割り当て容量より小さい容量単位で端末をグループ化し、各端末グループごとの送信データ量をアプリケーションが必要とする通信速度以上に制御し、アクセス網の該センタ装置への割り当て容量をアクセス網を構成するグループ数に応じた容量に設定する。
【００１２】
第２の発明のデータ通信方法において、センタ装置は、端末グループ内の端末と通信中のシーケンス数、あるいは送信データ量またはパケット量のウインドウサイズ、あるいは単位時間あたりの送信データ量またはパケット量に基づいて、端末グループごとの送信データ量を制御する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、アクセス網の割り当て容量より小さい容量単位の端末グループごとの送信データ量を、アプリケーションが必要とする通信速度以上に制御し、アクセス網の該センタ装置への割り当て容量をアクセス網を構成するグループ数に応じた容量に設定することにより、アクセス網への送信データ総量が割り当て容量を超過することを回避でき、データの遅延時間や廃棄率の保証が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のデータ通信システムの構成例を示す図である。
【図２】本発明のデータ通信システムのセンタ装置（サーバ）の構成例を示す図である。
【図３】本発明のデータ通信システムにおける制御パラメータの関係を示す図である。
【図４】アクセス網と端末グループの関係を示す図である。
【図５】端末グループ当たりの端末数と最大負荷の関係を示す図である。
【図６】従来のデータ通信システムの構成例とその課題を示す図である。
【図７】従来のウインドウ制御方法の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、本発明のデータ通信システムの構成例を示す。
図１において、広域網１２に接続されるサーバ１１と、アクセス網１３に接続される端末１４がゲートウェイ（ＧＷ）１５を介して接続される構成は、図６に示す従来構成と同様である。
【００１６】
本発明の特徴は、サーバ１１において、アクセス網の割り当て容量より十分に小さい容量となる単位で端末をグループ化し、各端末グループごとの送信データ量をアプリケーションが必要とする通信速度以上、かつアクセス網を構成する端末グループ数に応じた送信データ量をアクセス網の割り当て容量以下に制御する制御する。これにより、アクセス網への送信データ量が割り当て容量を超過することを回避する。
【００１７】
まず、サーバ１１は、各端末１４と端末グループとの対応関係について、以下のいずれかの方法により取得する。
(1) 予めサーバ１１に設定しておく。
(2) 端末１４がアクセス網１３に接続するときに、アクセス網１３が端末１４に端末グループ名を通知し、端末１４からサーバ１１に当該端末グループ名を登録する。
(3) 端末１４がアクセス網１３に接続するときに、端末１４またはゲートウェイ１５が広域網１２に設けた位置管理装置１６に当該端末グループ名を登録し、サーバ１１がその位置管理装置１６から端末１４に対応する端末グループ名を取得する。
【００１８】
次に、サーバ１１は、端末グループごとの送信データ量を、端末グループ内の端末と通信中のシーケンス数、あるいは送信データ量またはパケット量のウインドウサイズ（連続送信データ量の最大値）、あるいは単位時間あたりの送信データ量またはパケット量に基づいて調整する。
【００１９】
図２は、本発明のデータ通信システムのセンタ装置（サーバ）の構成例を示す。ここでは、サーバ１１が１周期時間内に、各アクセス網１３内の端末１４とそれぞれ１回同じシーケンスの通信を行う例に基づいて説明する。
【００２０】
サーバ１１は、端末グループａ，ｂごとに、１周期で通信を行う端末１４のリストである端末グループａの実施順リスト２１ａおよび端末グループｂの実施順リスト２１ｂを備える。タスク起動スケジューラ２２は、端末グループａ，ｂごとに、同時に実施してよいシーケンス数上限値を示す同時実施シーケンス数リスト２３を参照し、端末グループａ／ｂの実施順リスト２１ａ，２１ｂの先頭から当該上限値までの数のシーケンスを起動する。そして、シーケンスが１つ完了すると、同じ端末グループの実施順リストの次のシーケンス１つを起動する。各端末グループａ，ｂの端末１４に送信する送信データは、通信シーケンスタスク２４から端末グループａのデータ送信キュー２５ａ、端末グループｂのデータ送信キュー２５ｂに一旦蓄積され、広域網１２を介して各アクセス網１３のゲートウェイ１５のデータバッファ２６に転送される。ここでは、端末グループａ，ｂに対応するアクセス網１３のゲートウェイ１５のデータバッファ２６に、データ送信キュー２５ａ，２５ｂからデータが転送されている状態を示す。
【００２１】
なお、アクセス網１３を無線セルとし、ゲートウエイ１５を無線セルの基地局としてもよい。
【００２２】
ゲートウェイ（基地局）が端末にデータを転送する際に速度調整のために使用するデータバッファに、サーバ１１への割り当て容量がある場合を想定し、当該割り当て容量を超過しないように、サーバ１１から各端末グループごとの送信データ量を、グループ内端末と通信中のシーケンス数ｎで管理する例について、図３を参照して説明する。
【００２３】
図３において、１シーケンス中で端末からの送達確認前に連続送信するデータ量の最大値（ウインドウサイズ）をｍ（図では２パケット）、往復伝搬遅延時間をＴ（ｓ）、１シーケンス中のサーバと端末間のデータ送信往復数をｋ（図では３往復）、アプリケーションが必要な通信速度をＰ（ｓ-1）とする。なお、通信速度Ｐは、端末グループ当たりの毎秒完了シーケンス数である。
【００２４】
１シーケンスの完了に要する時間はｋ・Ｔであるため、毎秒完了シーケンス数はｎ／（ｋ・Ｔ）となり、これがアプリケーションが必要な通信速度Ｐ以上であればよい。したがって、グループ内端末と通信中のシーケンス数ｎは、
ｎ≧Ｐ・ｋ・Ｔ      …(1) 
とすればよい。このとき、アクセス網（無線セル）の割り当てバッファ容量Ｘは、アクセス網（無線セル）と重なる端末グループ数をＱとすると、
Ｘ≧ｎ・ｍ・Ｑ      …(2) 
の関係を満たす値とすることにより、ゲートウェイ（基地局）でのバッファ容量超過によるデータ廃棄を回避することができる。
【００２５】
なお、本発明におけるセンタ装置（サーバ）は、端末グループ単位に送信データ量を調整すれば、端末とアクセス網との対応を意識することなく、アクセス網の割り当て容量を超過することなくデータ送信が可能である。したがって、アクセス網の配置変更により端末グループの構成に変化があれば、アクセス網の割り当て容量をその端末グループ数Ｑに応じて調整することにより対応でき、センタ装置（サーバ）における端末グループ単位の送信データ量の調整は不要である。
【００２６】
本発明では、アクセス網と重なる端末グループ数Ｑの見積り方法に応じて、アクセス網の割り当て容量の見積りが変化する。アクセス網と端末グループの関係を示す図４を参照して以下に説明する。図４において、実線および破線の小円は端末グループのエリアであり、破線の小円は隣接するアクセス網と重なる端末グループのエリアを示す。
【００２７】
アプリケーションが必要とする通信速度以上を常に保証する場合、アクセス網の割り当て容量は、当該アクセス網に一部でも重なる全端末グループ（図４の実線および破線の小円の全ての端末グループ数Ｑを用いる）の送信データ量の総和以上とする。
【００２８】
また、アプリケーションが必要とする通信速度以上を確率的に保証する場合、アクセス網の割り当て容量は、当該アクセス網のみに重なる端末グループ（図４の実線の小円）の送信データ量の総和と、当該アクセス網の境界に重なる端末グループ（図４の破線の小円）の送信データ量の確率分布関数を求め、保証する確率に応じて求めた送信データ量を加えた値とする。
【００２９】
ここで、１端末グループのエリアの直径を１、アクセス網の直径をｎとする。このとき、アクセス網の境界に重なる端末グループを含めるか否かに応じて、アクセス網の面積は    π（ｎ＋１)2／４〜π（ｎ−１)2／４
の範囲となる。そして、各端末グループの端末数が均一として、センタ端末から各アクセス網への負荷（同時到着する最大パケット数）は、平均を１として
（ｎ＋１)2／ｎ2 〜（ｎ−１)2／ｎ2 
の範囲となる。
【００３０】
ここで、アクセス網当たり10万台の端末を収容し、端末グループ当たりの端末数と、平均を１としたときの最大負荷の関係を図５に示す。例えば、端末グループ当たりの端末数を1000（端末グループ数 100）とした場合、アクセス網に加わる最大負荷を 1.2以下に抑えることができる。これは、アクセス網を１グループとしてみたときのアクセス網の割り当て容量に対して 1.2倍の割り当て容量が必要になることを示す。また、端末グループ当たりの端末数を増やす（端末グループ数を減らす）ことにより、アクセス網に必要とする割り当て容量は増加する。
【符号の説明】
【００３１】
１１  サーバ
１２  広域網
１３  アクセス網
１４  端末
１５  ゲートウェイ（ＧＷ）
２１ａ  端末グループａの実施順リスト
２１ｂ  端末グループｂの実施順リスト
２２  タスク起動スケジューラ
２３  同時実施シーケンス数リスト
２４  通信シーケンスタスク
２５ａ  端末グループａのデータ送信キュー
２５ｂ  端末グループｂのデータ送信キュー
２６  データバッファ
【図１】
2013191923.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2013191923.tif 000006
【図５】
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【図６】
2013191923.tif 000008
【図７】
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