JP2009124367A

JP2009124367A - 通信装置、ネットワーク選択方法、及びネットワーク選択プログラム

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Publication number: JP2009124367A
Application number: JP2007295213A
Authority: JP
Inventors: Yoshihisa Nakagawa; 好久中川
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2007-11-14
Filing date: 2007-11-14
Publication date: 2009-06-04

Abstract

【課題】通信品質悪化時に通信フローの特性を使用して最適な通信手段への切り替えを行う。
【解決手段】通信中継装置１は通信端末装置２からのネットワーク接続要求に対し、フロー検出部１２でフローの特性を検出し、フロー特性データベース１３、及び、ネットワーク特性データベース１４を使用してフローの特性に応じた最適なネットワークにネットワーク選択部１５で選択して通信を開始する。選択されたネットワークがフローの要求品質を下回ったことを通信品質検出部１６が検出した場合、ネットワーク特性データベース１４の該当するネットワークの項目を更新し、改めてフローの特性に応じた最適なネットワークの選択を行う。ここで、通信中継装置１は、フロー検出部１２でフローの切れ目を検出した段階で、ネットワーク選択部１５で選択されたネットワークへの切り替えを行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、通信装置に関し、特に複数のベアラ（Ｂｅａｒｅｒ）を切り替える通信装置に関する。

近年、携帯電話網、無線ＬＡＮ（ＷｉｒｅｌｅｓｓＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ））をはじめとする無線ネットワークの普及に伴い、移動端末装置を用いて多種多様なネットワークに接続するというユースケース（ＵｓｅＣａｓｅ）が増大している。

例えば、通信方式として、セルラ網（ＣｅｌｌｕｌａｒＮｅｔｗｏｒｋ）、無線ＬＡＮ、ＰＨＳ（ＰｅｒｓｏｎａｌＨａｎｄｙｐｈｏｎｅＳｙｓｔｅｍ）接続、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等がある。また、接続するネットワークとしては、セルラネットワーク、Ｉｎｔｅｒｎｅｔ、企業内イントラネット、家庭内ＬＡＮがある。更に、これらに対するＶＰＮ（ＶｉｒｔｕａｌＰｒｉｖａｔｅＮｅｔｗｏｒｋ）接続がある。

複数のネットワークにＩＰ（ＩｎｔｅｒｎｅｔＰｒｏｔｏｃｏｌ）を使って同時に接続する場合、端末が利用したいネットワークサービス上に到達するための経路が複数存在することになる。通信を行うためには、端末は経路の決定（ルーティング）を行って、適切なネットワークにパケットが送出されるようにしなければならない。

通常、通常ＩＰアドレスを用いて経路制御するところを、ＴＣＰ（ＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌＰｒｏｔｏｃｏｌ）／ＵＤＰ（ＵｓｅｒＤａｔａｇｒａｍＰｒｏｔｏｃｏｌ）のポート番号やＱｏＳ（ＱｕａｌｉｔｙｏｆＳｅｒｖｉｃｅ）パラメータを切り替える、特開平１０−１７３７０３号公報（特許文献１）で示すようなポリシールーティング（ＰｏｌｉｃｙＲｏｕｔｉｎｇ）と呼ばれる手法があった。

これを応用し、通信内容に応じたルーティングの切り替え方法として、端末内において特開２００７−２８２１４２号公報（特許文献２）で示されたような通信アプリケーションや接続先の情報等を受け取り、アプリケーション特性データベースと、ネットワーク特性データベースの情報から、最適な通信手段を選択するという方法が用いられてきた。

また、この改良として、要求帯域といったフローの特徴を利用して、中継装置での最適な通信手段の選択、切り替えを可能にする方法も考えられる。

また、ＡＴＭ（ＡｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＴｒａｎｓｆｅｒＭｏｄｅ）におけるＣＢＲ（ＣｏｎｓｔａｎｔＢｉｔＲａｔｅ）や、ＩＰ通信におけるＲＳＶＰ（ＲｅｓｏｕｒｃｅｒｅＳｅｒＶａｔｉｏｎＰｒｏｔｏｃｏｌ）、ＤｉｆｆＳｅｒｖ（ＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｅｄＳｅｒｖｉｃｅｓ）のような帯域予約型によるＱｏＳ確保の試みも行われてきた。これらはあらかじめ通信フローの使用する容量を経路上のルータ（ｒｏｕｔｅｒ）やスイッチ（ＳｗｉｔｃｈｉｎｇＨｕｂ）のような中継装置へ予約し、特定のフローラベルを付けられたパケットを優先通過させるといった方法で行われてきた。

更に、特開２００５−２１０３４７号公報（特許文献３）に帯域予約型の関連技術が開示されている。この関連技術では、ストリーミング配信を安定させることを目的として、通信フローに着目して優先的にストリーミングのフローへ帯域を割り当てる方法を提案している。

特開平１０−１７３７０３号公報特開２００７−２８２１４２号公報特開２００５−２１０３４７号公報

特許文献１及び特許文献２に示された方法を用いると、通信開始時における最適な通信手段を選択することが可能になるが、通信中に品質劣化が起こった場合の再選択を行うことができない。ここでは、品質とは、通信品質を示す。

また、要求帯域といったフローの特徴を利用して、中継装置での最適な通信手段の選択、切り替えを可能にする方法では、通信開始時に最適な通信手段を選択できなかった場合に切り替えることができるが、動的な通信環境の変化に対応するものではない。

特許文献３で示すような帯域予約型でＱｏＳを確保する方法では、ベストエフォート型と比べて一般的に余分なコスト（費用）がかかることである。帯域予約型でのＱｏＳを確保では、実際に流れるデータ量に関わらず回線交換のように一定の帯域を確保するからであって、通常は確保した帯域に応じてコストが従量課金のように増えていくケースが多い。厳格なＱｏＳ確保が求められている場合には有効であるが、アプリケーション側でもバッファによるジッタ吸収等の対策は採られており、そこまでのＱｏＳ確保が必要とされないケースもある。

このため、関連技術の組み合わせでは、厳密なＱｏＳを要求されないようなケースでも、ある程度の品質を確保しようとすると帯域予約が可能なベアラ（Ｂｅａｒｅｒ）しか選択肢として利用できない。ここでは、ベアラは、物理的な通信回線と論理的なプロトコル（Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を組み合わせた通信サービスを示す。すなわち、ベアラは、所定の論理的なプロトコルに基づいて通信を行うための物理的な通信回線と考えることもできる。但し、実際には、物理的な通信回線に限定されない。例えば、物理的な通信回線の上に論理的に構築されたＬ２ＴＰ（Ｌａｙｅｒ２ＴｕｎｎｅｌｉｎｇＰｒｏｔｏｃｏｌ）やＶＬＡＮ（ＶｉｒｔｕａｌＬＡＮ）のような論理的な通信回線でも良い。

本発明の目的は、厳密なＱｏＳ確保を求めて高コスト化や、ネットワーク側への複雑なシステム追加をすることなく、品質劣化時に随時ベアラを切り替えることで、端末側だけの簡易な方式で一定の効果を期待できる品質確保を行う通信装置、ネットワーク選択方法、及びネットワーク選択プログラムを提供することである。

本発明の通信装置は、ネットワークとの間のベアラ（Ｂｅａｒｅｒ）を介した通信のフローの特性を識別するフロー検出部と、前記ベアラが前記フローの要求品質を満たしているか識別する通信品質検出部と、前記フローの特性に基づき、ネットワーク特性に応じたベアラを検出し、前記フローの切れ目が検出された際、前記ベアラを前記検出されたベアラに切り替えるネットワーク選択部とを具備する。

本発明のネットワーク選択方法は、（ａ）ネットワークとの間のベアラ（Ｂｅａｒｅｒ）を介した通信のフローの特性を識別するステップと、（ｂ）前記ベアラが前記フローの要求品質を満たしているか識別するステップと、（ｃ）前記フローの特性に基づき、ネットワーク特性に応じたベアラを検出し、前記フローの切れ目が検出された際、前記ベアラを前記検出されたベアラに切り替えるステップとを含む。

本発明のネットワーク選択プログラムは、（ａ）ネットワークとの間のベアラ（Ｂｅａｒｅｒ）を介した通信のフローの特性を識別するステップと、（ｂ）前記ベアラが前記フローの要求品質を満たしているか識別するステップと、（ｃ）前記フローの特性に基づき、ネットワーク特性に応じたベアラを検出し、前記フローの切れ目が検出された際、前記ベアラを前記検出されたベアラに切り替えるステップとをコンピュータに実行させる。

フロー特性を利用して最適なベアラを選択する通信システムにおいて、通信品質の劣化時に通信を継続させながら条件が変化した時点における最適なベアラを再選択して切り替えることが可能となる。

以下に、本発明の第１実施例について添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施例に係る通信中継システムの構成を示すブロック図である。
本発明の第１実施例に係る通信中継システムは、通信中継装置１と、通信端末装置２と、ネットワーク３を含む。

通信中継装置１は、１個以上（少なくとも１つ）のネットワーク３に接続して、通信端末装置２にネットワークサービスを提供することができる通信中継装置である。

通信端末装置２は、任意の通信端末である。また、通信端末装置２は、通信中継装置１と有線又は無線により接続する。ここでは、通信端末装置２は、通信中継装置１の配下の端末とする。但し、実際には、この例に限定されない。例えば、通信端末装置２は、通信中継装置１と並列に設置された通信中継装置でも良い。

ネットワーク３は、通信回線である。ネットワーク３として、例えば、インターネット、イントラネット、無線ＬＡＮスポット、家庭内ＬＡＮ、店舗内ＬＡＮ、専用線、電話通信網等の様々なネットワークが想定される。ここでは、ネットワーク３には、通信中継装置１を介して通信端末装置２にネットワークサービスを提供するサーバ等のサービス提供装置（ネットワークサービスの提供元）が含まれるものとする。但し、実際には、この例に限定されない。

ここでは、通信中継装置１は、通信部１１と、フロー検出部１２と、フロー特性データベース１３と、ネットワーク特性データベース１４と、ネットワーク選択部１５と、通信品質検出部１６を備える。

通信部１１は、通信中継装置１がネットワーク３に接続するために使用される。また、通信部１１は、通信端末装置２が通信中継装置１に接続するためにも使用される。すなわち、通信部１１は、通信端末装置２とネットワーク３とを接続する。この際、通信中継装置１がネットワーク３に接続するための通信回線としては、例えば、有線ＬＡＮ、無線ＬＡＮ、公衆電話網、携帯電話網、ＰＨＳ（ＰｅｒｓｏｎａｌＨａｎｄｙ−ｐｈｏｎｅＳｙｓｔｅｍ）、ＩｒＤＡ（ＩｎｆｒａｒｅｄＤａｔａＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＷｉＭＡＸ、３Ｇ（第３世代携帯電話）、シリアル通信等のベアラ（Ｂｅａｒｅｒ）が想定される。これらのベアラは、接続に使用されるとネットワーク３に含まれる。すなわち、ベアラの切り替えは、ネットワーク３の切り替えと同義である。ここでは、ベアラは、物理的な通信回線と論理的なプロトコル（Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を組み合わせた通信サービスを示す。すなわち、ベアラは、所定の論理的なプロトコルに基づいて通信を行うための物理的な通信回線と考えることもできる。但し、実際には、物理的な通信回線に限定されない。例えば、物理的な通信回線の上に論理的に構築されたＬ２ＴＰ（Ｌａｙｅｒ２ＴｕｎｎｅｌｉｎｇＰｒｏｔｏｃｏｌ）やＶＬＡＮ（ＶｉｒｔｕａｌＬＡＮ）のような論理的な通信回線でも良い。通信に使用するプロトコルは、主としてＴＣＰ／ＩＰである。また、ＶＰＮ（ＶｉｒｔｕａｌＰｒｉｖａｔｅＮｅｔｗｏｒｋ）を使って仮想的なネットワーク接続を行うこともあるが、これもベアラの一種として見なせる。

フロー検出部１２は、通信内容からフローの種別等の特性を識別する。ここでは、フローの種別とは、プロトコルを示す。すなわち、フローの特性とは、使用されているプロトコルの特性を示す。フロー検出部１２は、対応するプロトコルをパケットの中身を見て解析することができる。ここで使用されるプロトコルとしては、ＨＴＴＰ（ＨｙｐｅｒＴｅｘｔＴｒａｎｓｆｅｒＰｒｏｔｏｃｏｌ）やＦＴＰ（ＦｉｌｅＴｒａｎｓｆｅｒＰｒｏｔｏｃｏｌ）、ＳＭＴＰ（ＳｉｍｐｌｅＭａｉｌＴｒａｎｓｆｅｒＰｒｏｔｏｃｏｌ）、ＰＰＰｏＥ（ＰＰＰｏｖｅｒＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標））等のプロトコルが想定される。但し、実際には、これらの例に限定されない。また、フロー検出部１２は、フローの切れ目を検出する。

フロー特性データベース１３は、通信フローの特性を格納するデータベースである。また、フロー特性データベース１３は、接続先アドレスやポート番号、要求速度に関する情報の組み合わせ等を保存する。但し、実際には、これらの例に限定されない。このとき、フロー検出部１２は、接続先アドレスとポート番号をキーにフロー特性データベース１３を検索する等の方法により、フローの特性を識別する。

ネットワーク特性データベース１４は、ネットワークの特性を格納するデータベースである。また、ネットワーク特性データベース１４は、通信部１１が接続可能なネットワーク３の帯域幅やセキュリティ情報、通信料金に関する情報を保存する。但し、実際には、これらの例に限定されない。

ネットワーク選択部１５は、フロー検出部１２から得たフローの特性を参照し、フロー特性データベース１３とネットワーク特性データベース１４を検索してフローの特性に対して最適なネットワークを選択し、通信部１１が接続するネットワーク３を選択されたネットワークに切り替える。このとき、ネットワーク選択部１５は、通信部１１に対して、選択されたネットワークへの切り替えを指示するようにしても良い。

通信品質検出部１６は、通信品質の劣化を検出する。通信品質の劣化を検出する方法としては、例えば、通信部１１を介して接続されるネットワーク３からハンドオーバーにより通信容量が変化した情報を得る方法や、通信品質検出部１６自身がフローのスループット計測を行って通信品質の劣化を判定する方法がある。通信品質検出部１６は、通信品質の劣化を検出するとネットワーク選択部１５へ通知する。ネットワーク選択部１５は、フロー検出部１２がフローの切れ目を検出した時点で最適なネットワークを再選択して通信部１１へ通知する。ここでいう最適なネットワークは、コスト優先で判断するならば、フローの要求する速度を満たし、最も低コストとなるネットワークである。

図２に、フロー特性データベース１３が保持する情報の例を示す。
フロー特性データベース１３には各通信フローの特性をあらわす情報が格納される。図２に示した例では、接続元端末情報、通信先ホスト名／ＩＰアドレス（通信先識別情報）、プロトコル種別、平均通信量、使用したネットワーク、最新の通信時刻を示すタイムスタンプ等に関する情報を格納する。この例では、発信元が端末Ａ、接続先が「ｗｗｗ．ｆｏｏ．ｃｏｍ」、プロトコルがＨＴＴＰＳ（ＨｙｐｅｒｔｅｘｔＴｒａｎｓｆｅｒＰｒｏｔｏｃｏｌＳｅｃｕｒｉｔｙ）であった場合、これらをキーにフロー特性データベース１３を検索することで、このフローの平均通信量は「３２ｋｂｐｓ」であるというフロー特性を得ることができる。同じＨＴＴＰであったとしても、Ｗｅｂページの閲覧であったりストリーミングに用いられたりと、フローの特性は様々に異なる。より詳細なフロー識別の必要がある場合は、発信元やタイムスタンプの情報を使い、一定時間以内に同一の端末からの通信であれば同一のフローと判断する、ということもできる。

図３に、ネットワーク特性データベース１４が保持する情報の例を示す。
ネットワーク特性データベース１４には、通信中継装置１が接続するネットワーク３の通信特性に関する情報が保存されている。図３に示した例では、ネットワーク３の種別、最大帯域幅、利用可能帯域幅、セキュリティレベル、及び課金体系に関する情報が設定されている。但し、実際には、ネットワーク３の種別、最大帯域幅、利用可能帯域幅、セキュリティレベル、及び課金体系のうち少なくとも１つに関する情報が設定されていれば良い。すなわち、ネットワーク特性データベース１４には、ネットワークの特性を示す１種類以上の情報が設定されている。この例では、無線スポットとイントラネットは利用可能圏外であるため、利用可能帯域幅が「０」となっている。また、課金体系は無線スポットとセルラは従量課金でそれぞれ「８円／分」と「３０円／分」、イントラネットとＰＨＳは定額制であるため「０円／分」となっている。ここでフロー特性から「３２ｋｂｐｓ」の速度要求があったとすると、これをキーにネットワーク特性データベース１４の利用可能帯域幅を検索すると、セルラとＰＨＳが要求を満たし、よりコストが低いのは、ＰＨＳであることがわかる。

図４に、品質劣化時に通信品質検出部１６によりネットワーク特性データベース１４が保持する情報が修正される例を示す。
図４に示した例では、ハンドオーバーによりＰＨＳの利用可能帯域幅が「６４ｋｂｐｓ」から「３２ｋｂｐｓ」へと変化している。ここでは、利用可能帯域幅が減少したことを検知した通信品質検出部１６が、ＰＨＳの利用可能帯域幅を「６４ｋｂｐｓ」から「３２ｋｂｐｓ」へと書き換えている。

図５に示すフローチャートを参照して、品質劣化時のネットワーク選択部１５によるネットワーク３の切り替えの動作を説明する。
（１）ステップＳ１０１
通信品質検出部１６は、フローの要求品質を満たしているかどうか、現在使用中のベアラを監視している。
（２）ステップＳ１０２
通信品質検出部１６は、監視しているベアラが品質劣化して要求品質を満たさなくなった場合は、該当ベアラのネットワーク特性データベース１４の項目を更新する。すなわち、通信品質検出部１６は、ネットワーク特性データベース１４に保存されている該当ベアラの通信品質に関する情報を更新する。ここでは、通信品質検出部１６は、該当ベアラの利用可能帯域幅に関する情報を更新する。
（３）ステップＳ１０３
ネットワーク選択部１５は、通信品質検出部１６から品質劣化の通知を受け取ると、現在のフローの要求品質を満たす、切り替え先となるネットワークを検索する。
（４）ステップＳ１０４
ネットワーク選択部１５は、フローの切れ目に達するまでは、切り替えを行わずに待機する。
（５）ステップＳ１０５
ネットワーク選択部１５は、フローの切れ目に達した時点で、新たに選択されたネットワークへと切り替えを行う。

ここで、ＨＴＴＰを例に説明すると、端末側から「ＧＥＴ」リクエストを送ってレスポンスが返ってきたならば、仮にマルチセッションでＴＣＰセッションが継続していたとしても、フローの切れ目であると判断することができる。逆に、一時的にパケットが途絶えても、レスポンスの終了まではフローは継続中である。これは「ＧＥＴ」や「ＨＥＡＤ」といったメソッド毎に挙動が異なり、「ＧＥＴ」ではレスポンスヘッダとレスポンスボディがあるが、「ＨＥＡＤ」の場合はレスポンスヘッダだけであるというように、プロトコルの中身を解析しなければならない。

別のプロトコルの例としてＦＴＰを例にあげると、ＦＴＰではコマンドの送受信に使われるコントロールコネクションと、ファイルの送受信に使われるデータコネクションの二つのポートを使って通信が行われる。例えば、図６で示されるように、コントロールコネクションでログインや転送するファイルの指定等を行った後にデータコネクションが張られる。従って、コントロールコネクションを監視することで、データコネクションのフローがいつ発生し終了するのかを知ることができる。この際、アドレスを書き換えることでデータコネクションだけを同時に張った別のベアラへ流すということや、複数のファイルの転送を行う際に、それぞれのデータ転送で張られるデータコネクションを別々のベアラへ流すということが可能になる。

図７は、品質劣化と通信中のフローのベアラ切り替えのタイミングの例を示した図である。
図７に示した例では、通信品質検出部１６は、当初の最適ベアラであるベアラＡを選択し使用している間に、ベアラＡの通信品質が要求品質を下回り品質劣化状態になるとネットワーク選択部１５へ通知する。ネットワーク選択部１５は、フロー検出部１２から得たフローの特性を参照し、フロー特性データベース１３とネットワーク特性データベース１４を基にベアラ切り替え候補を検索する。ここでは、検索の結果からベアラＢを選択している。また、フロー検出部１２は、フローの切れ目を検出する。ネットワーク選択部１５は、フローが途切れた時点で最適なネットワークを再選択し、選択されたネットワークに切り替える。ここでは、ネットワーク選択部１５は、ベアラＡからベアラＢに切り替えている。

本実施例によれば、回線二重化や帯域予約等の余分にコストを必要とする方法を取らずに、通信品質が劣化したベアラから通信品質が良好なベアラへと切り替えることができる。

次に、本発明の第２実施例について図面を参照して詳細に説明する。
図８に本発明の第２実施例の構成を示す。本実施例の構成は、前述の第１実施例の構成を示す図１の通信中継装置１にアドレス変換部１７を付加したものと同等である。

従って、本実施例では、通信中継装置１は、通信部１１と、フロー検出部１２と、フロー特性データベース１３と、ネットワーク特性データベース１４と、ネットワーク選択部１５と、通信品質検出部１６と、アドレス変換部１７を備える。ここで、通信端末装置２、ネットワーク３、通信部１１、フロー検出部１２、フロー特性データベース１３、ネッワーク特性データベース１４、ネッワーク選択部１５、及び通信品質検出部１６については、前述の第１実施例と同様である。

アドレス変換部１７は、通信部１１が中継するパケットのアドレスやポート番号を、通信端末装置２で使用されるアドレスやポート番号とネットワーク３で使用するアドレスやポート番号を対応付けて書き換えることで、通信端末装置２とネットワーク３の通信を可能にする。このとき、アドレス変換部１７は、ネットワーク選択部１５から通信部１１に対する、選択されたネットワークへの切り替えの指示に応じて、アドレスやポート番号を書き換えるようにしても良い。

次に、図９を参照して、本実施例におけるアドレス変換処理について説明する。ここでは、通信中継装置１に接続する四つの通信端末装置２のそれぞれに対し、通信中継装置１がローカルアドレス（プライベートアドレス）Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを振り出している。通信中継装置１は四種類のベアラへの接続部を持ち、それぞれグローバルアドレスＷ、Ｘ、Ｙ、Ｚを与えられている。それぞれの通信端末装置２は通信を行う際に通信中継装置１を経由し、通信中継装置１がローカルアドレスを使用するベアラに対応するグローバルアドレスへと書き換えることで通信が行われる。

例えば、ローカルアドレスＡを割り当てられた通信端末装置２が通信するフローの特性がＰＨＳのネットワーク特性を満たすもので、ＰＨＳが利用可能であった場合、通信中継装置１はローカルアドレスＡをグローバルアドレスＺへと書き換えることで、ベアラＰＨＳを使用して外部ネットワークへの通信を確立する。

この状態で移動等がきっかけとなって通信品質が劣化したとすると、図７で示されるように、使用中のベアラがフローの要求品質を満たさない品質劣化状態となる。この時点で別のベアラである３Ｇがフローの要求品質を満たしており、コスト等の他の条件も含めて最適であるならば、ＰＨＳから３Ｇへと速やかにベアラ切り替えされることが望ましい。ここで、フローが途切れたタイミングを利用してアドレス変換部１７によるアドレス書き換えをＺからＹへと変更することで、ローカルアドレスＡを持つ通信端末装置２は３Ｇへと使用するベアラを切り替えて通信を行うことができる。

本実施例によれば、品質劣化後にフローの切れ目検出した段階でアドレス書き換え先を変更することにより、通信端末装置２側にはベアラ切り替えによる通信を途切れさせることなくベアラ切り替えを行うことができる。

次に、本発明の第３実施例について図面を参照して詳細に説明する。
図１０に本発明の第３実施例の構成を示す。本実施例の構成は、前述の第１実施例の構成を示す図１の通信中継装置１にプロトコル変換部１８を付加したものと同等である。

従って、本実施例では、通信中継装置１は、通信部１１と、フロー検出部１２と、フロー特性データベース１３と、ネットワーク特性データベース１４と、ネットワーク選択部１５と、通信品質検出部１６と、プロトコル変換部１８を備える。ここで、通信端末装置２、ネットワーク３、通信部１１、フロー検出部１２、フロー特性データベース１３、ネッワーク特性データベース１４、ネッワーク選択部１５、及び通信品質検出部１６については、前述の第１実施例と同様である。なお、通信中継装置１は、更に、第２実施例で説明したアドレス変換部１７を備えていても良い。

プロトコル変換部１８は、プロキシ（ｐｒｏｘｙ）として動作し、ＨＴＴＰやＦＴＰといった通信に使用されるプロトコルの中身を書き換えることで通信端末装置２とネットワーク３の通信を可能にする。プロキシは端末とサーバの両方の機能を持ち、端末に対してはサーバとして、サーバに対しては端末として働く。

次に、図１１を参照して、本実施例におけるプロトコル変換処理について説明する。この図は、ＨＴＴＰプロキシにおけるリクエストＵＲＬ書き換えの様子を示したものである。

通信端末装置２は、送信元アドレスとして通信中継装置１によって付与されたアドレス（Ａ）、送信先アドレス（ａ）とポート番号として通信中継装置１のものを用い、ＵＲＬもパス部分にサーバのアドレス（ｗｗｗ．ｆｏｏ．ｃｏｍ）とポート番号（省略の場合は８０番）を含むプロキシ用の形式を使用する。通信中継装置１はＨＴＴＰプロキシとして働くので、プロキシ用の形式のＵＲＬを解析してサーバのアドレスとポート番号を得て、ＵＲＬを（アドレスとポート番号を除いた）サーバ用に書き換える。フローの特性を満たす最適なベアラとしてネットワーク選択部１５によってＰＨＳが選択された場合、通信中継装置１は、送信元アドレスとしてベアラに付与されたアドレス（ＰＨＳの場合はＺ）を使って、サーバに対して先ほどＵＲＬを解析して得た送信先アドレス（ｗｗｗ．ｆｏｏ．ｃｏｍ）とポート番号（省略の場合は８０）へリクエストを出すことにより、最適なベアラによる通信が可能となる。

上記の通信端末装置２側の動作は一般的なＨＴＴＰプロキシを用いるときの動作であるが、通信中継装置１が透過型プロキシとして働くときは、接続先アドレスとポート番号はサーバのもので、ＵＲＬも通常の形式のままでも良い。

なお、上記の各実施例は、組み合わせて実施しても良い。

また、上記の各実施例におけるベアラ切り替えのための動作を、ネットワーク選択方法と呼ぶ。このネットワーク選択方法を、コンピュータのようなプロセッサ（ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ：処理装置）に実行させるためのプログラムを、ネットワーク選択プログラムと呼ぶ。このネットワーク選択プログラムは、記憶装置又は記憶媒体（メディア）に記憶される。

本発明によれば、ネットワークに接続する端末装置や中継装置、その装置上で動作する通信アプリケーションプログラムといった用途に適用できる。また、このような端末装置や中継装置に対して、要求される品質に応じた効率的なネットワーク提供が可能になる。

以上のように、本発明は通信装置、及び、それに用いるネットワークプロトコルスタックのプログラムに関し、特に多種多様な通信方法でかつ複数のネットワークに接続する際のベアラ切り替えの制御方法に関する。

本発明に係る通信装置は、複数のベアラと、通信フローの特性を識別するためのフロー識別部と、フローの特徴から利用可能なベアラのネットワーク特性に応じたベアラ検索部と、ベアラがフローの要求品質を満たしているか識別する通信品質検出部と、フローの切れ目を検出してベアラを切り替えるベアラ選択部を備えることを特徴とする。

ベアラ選択部は、アドレス変換部を備え、アドレス変換部でアドレスを接続先ベアラに付与されたアドレスへ書き換えることでベアラを切り替えることを特徴とする。

ベアラ選択部は、プロトコル変換部を備え、プロトコル変換部でプロトコルを変換し、プロキシとして接続先ベアラに付与されたアドレスを使ってサーバへ接続することでベアラを切り替えることを特徴とする。

また、他の観点から見ると、本発明に係る通信装置は、端末への通信中継装置、或いは端末と中継装置が一体となった通信装置として実装される。この通信装置は、複数の端末、及び、複数の通信ネットワーク間の通信フローを中継する通信部と、各ネットワークの速度や通信コストといった情報を保持するネットワーク特性データベースと、接続先等のフローを識別するための情報とフローの要求する通信速度といった情報を保持するフロー特性データベースと、各端末から送受信されるパケットの通信フローを識別する通信フロー検出部と、フロー情報とデータベースからフローの要求する条件を満たす最適なネットワークを選択するネットワーク選択部と、ハンドオーバーやパケットの輻輳等による通信品質劣化を検出する通信品質検出部とを備える。

ネットワーク選択部は、通信フローの開始時にその時点におけるフロー検出部によって得られた要求通信速度等のフローの特徴情報を用い、フロー特性データベースを検索してその条件を満たすネットワークを検索して接続する。

通信品質検出部は、ハンドオーバーやパケットの輻輳等による通信品質劣化を検出すると、ネットワーク特性データベースで保持されている特性項目を変更し、ネットワーク選択部へ品質劣化の通知を送る。

通信フロー検出部によってフローの切れ目が検出されると、その時点で改めて最適なネットワークの検索が行われ、品質劣化していた場合は要求条件を満たすネットワークへの切り替えが行われる。

本発明に係るネットワーク選択プログラムは、通信内容から通信フローを検出する処理と、フローの特性を記憶するフロー特性データベース処理と、ベアラの特性を記憶するネットワーク特性データベース処理と、ベアラがフローの要求品質を満たしているか識別する通信品質検出処理と、フローの切れ目を検出してベアラを切り替えるベアラを選択する処理とをコンピュータに実行させることを特徴とする。

ベアラ選択処理は、アドレス変換処理を行い、アドレスを接続先ベアラに付与されたアドレスへ書き換えることでベアラを切り替えることを特徴とする。

ベアラ選択処理は、プロトコル変換処理を行い、プロキシとして接続先ベアラに付与されたアドレスを使ってサーバへ接続することでベアラを切り替えることを特徴とする。

本発明に係るネットワーク選択方法は、複数の端末、及び、複数のネットワーク間の通信フローを中継するとき、通信内容から通信フローの特徴を検出し、ベアラの特性を記憶するネットワーク特性データベースを参照してベアラがフローの要求品質を満たさなくなるとフローの切れ目を検出してベアラを切り替えることを特徴とする。

また、本発明に係るネットワーク選択方法は、端末からの通信フローにおけるパケットのアドレスを、該パケットを送出すべきベアラに付与されたアドレスへ書き換えることでベアラを切り替えることを特徴とする。

また、本発明に係るネットワーク選択方法は、プロキシとして動作することし、ベアラに付与されたアドレスを送信元アドレスとして使うことでベアラを切り替えることを特徴とする。

図１は、本発明の第１実施例による通信システムの構成を示すブロック図である。図２は、フロー特性データベース１３に格納されるデータの一例を示す図である。図３は、ネットワーク特性データベース１４に格納されるデータの一例を示す図である。図４は、品質劣化時のネットワーク特性データベース１４のデータ変化の一例を示す図である。図５は、品質劣化時のベアラ切り替えの流れを示す図である。図６は、ＦＴＰにおけるコマンド送受信の例を示す図である。図７は、品質劣化時のベアラ切り替えのタイミングを示す図である。図８は、本発明の第２実施例による通信システムの構成を示すブロック図である。図９は、本発明の第２実施例によるアドレス変換の様子を示す図である。図１０は、本発明の第３実施例による通信システムの構成を示すブロック図である。図１１は、ＨＴＴＰプロキシにおけるプロトコル変換の様子を示す図である。

符号の説明

１…通信中継装置
１１…通信部
１２…フロー検出部
１３…フロー特性データベース
１４…ネッワーク特性データベース
１５…ネッワーク選択部
１６…通信品質検出部
１７…アドレス変換部
１８…プロトコル変換部
２…通信端末装置
３…ネットワーク

Claims

ネットワークとの間のベアラ（Ｂｅａｒｅｒ）を介した通信のフローの特性を識別するフロー検出部と、
前記ベアラが前記フローの要求品質を満たしているか識別する通信品質検出部と、
前記フローの特性に基づき、ネットワーク特性に応じたベアラを検出し、前記フローの切れ目が検出された際、前記ベアラを前記検出されたベアラに切り替えるネットワーク選択部と
を具備する
通信装置。
請求項１に記載の通信装置であって、
前記ベアラを前記検出されたベアラに切り替える際、接続先アドレスを前記検出されたベアラに付与されたアドレスに書き換えるアドレス変換部
を更に具備する
通信装置。
請求項１又は２に記載の通信装置であって、
前記ベアラを前記検出されたベアラに切り替える際、プロキシ（ｐｒｏｘｙ）として動作し、プロトコルを変換し、前記検出されたベアラに付与されたアドレスを使用して前記ネットワークへ接続するプロトコル変換部
を更に具備する
通信装置。
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の通信装置であって、
接続元端末情報、通信先識別情報、プロトコル種別、平均通信量、使用したネットワーク、及び最新の通信時刻を示すタイムスタンプに関する情報を保持し、前記フローの特性を識別する際に、前記接続元端末情報、前記通信先識別情報、及び前記プロトコル種別をキーにして前記フローの特性に関する情報を前記フロー検出部に提供するフロー特性データベース
を更に具備する
通信装置。
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の通信装置であって、
接続可能なネットワークの種別、最大帯域幅、利用可能帯域幅、セキュリティレベル、及び課金体系のうち少なくとも１つに関する情報を保持し、前記フローの品質劣化時に、前記通信品質検出部により、前記保持している情報が修正されるネットワーク特性データベース
を更に具備する
通信装置。
（ａ）ネットワークとの間のベアラ（Ｂｅａｒｅｒ）を介した通信のフローの特性を識別するステップと、
（ｂ）前記ベアラが前記フローの要求品質を満たしているか識別するステップと、
（ｃ）前記フローの特性に基づき、ネットワーク特性に応じたベアラを検出し、前記フローの切れ目が検出された際、前記ベアラを前記検出されたベアラに切り替えるステップと
を含む
ネットワーク選択方法。
請求項６に記載のネットワーク選択方法であって、
（ｄ）前記ベアラを前記検出されたベアラに切り替える際、接続先アドレスを前記検出されたベアラに付与されたアドレスに書き換えるステップ
を更に含む
ネットワーク選択方法。
請求項６又は７に記載のネットワーク選択方法であって、
（ｅ）前記ベアラを前記検出されたベアラに切り替える際、プロキシ（ｐｒｏｘｙ）として動作し、プロトコルを変換し、前記検出されたベアラに付与されたアドレスを使用して前記ネットワークへ接続するステップ
を更に含む
ネットワーク選択方法。
請求項６乃至８のいずれか一項に記載のネットワーク選択方法であって、
前記（ａ）ステップは、
（ａ１）接続元端末情報、通信先識別情報、プロトコル種別、平均通信量、使用したネットワーク、及び最新の通信時刻を示すタイムスタンプに関する情報を保持するステップと、
（ａ２）前記フローの特性を識別する際に、前記接続元端末情報、前記通信先識別情報、及び前記プロトコル種別をキーにして前記フローの特性に関する情報を提供するステップと
を含む
ネットワーク選択方法。
請求項６乃至９のいずれか一項に記載のネットワーク選択方法であって、
前記（ｃ）ステップは、
（ｃ１）接続可能なネットワークの種別、最大帯域幅、利用可能帯域幅、セキュリティレベル、及び課金体系のうち少なくとも１つに関する情報を保持するステップと、
（ｃ２）前記フローの品質劣化時に、前記保持している情報を修正するステップと、
を含む
ネットワーク選択方法。
（ａ）ネットワークとの間のベアラ（Ｂｅａｒｅｒ）を介した通信のフローの特性を識別するステップと、
（ｂ）前記ベアラが前記フローの要求品質を満たしているか識別するステップと、
（ｃ）前記フローの特性に基づき、ネットワーク特性に応じたベアラを検出し、前記フローの切れ目が検出された際、前記ベアラを前記検出されたベアラに切り替えるステップと
を、コンピュータに実行させるための
ネットワーク選択プログラム。
請求項１１に記載のネットワーク選択プログラムであって、
（ｄ）前記ベアラを前記検出されたベアラに切り替える際、接続先アドレスを前記検出されたベアラに付与されたアドレスに書き換えるステップ
を、更にコンピュータに実行させるための
ネットワーク選択プログラム。
請求項１１又は１２に記載のネットワーク選択プログラムであって、
（ｅ）前記ベアラを前記検出されたベアラに切り替える際、プロキシ（ｐｒｏｘｙ）として動作し、プロトコルを変換し、前記検出されたベアラに付与されたアドレスを使用して前記ネットワークへ接続するステップ
を、更にコンピュータに実行させるための
ネットワーク選択プログラム。
請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載のネットワーク選択プログラムであって、
前記（ａ）ステップは、
（ａ１）接続元端末情報、通信先識別情報、プロトコル種別、平均通信量、使用したネットワーク、及び最新の通信時刻を示すタイムスタンプに関する情報を保持するステップと、
（ａ２）前記フローの特性を識別する際に、前記接続元端末情報、前記通信先識別情報、及び前記プロトコル種別をキーにして前記フローの特性に関する情報を提供するステップと
を含む
ネットワーク選択プログラム。
請求項１１乃至１４のいずれか一項に記載のネットワーク選択プログラムであって、
前記（ｃ）ステップは、
（ｃ１）接続可能なネットワークの種別、最大帯域幅、利用可能帯域幅、セキュリティレベル、及び課金体系のうち少なくとも１つに関する情報を保持するステップと、
（ｃ２）前記フローの品質劣化時に、前記保持している情報を修正するステップと、
を含む
ネットワーク選択プログラム。