JP5121738B2 - 通信装置、通信システム、通信方法、プログラム、及び集積回路 - Google Patents

Description

本発明は、無線区間でのダイレクトリンク通信制御方法に関する。特に、通信装置間でダイレクトリンクを行う必要が有るかどうかの判断を行うダイレクトリンク通信制御方法に関する。

インターネット、ＬＡＮ等のネットワークを介したデータ通信の普及に伴い、家庭内においても家電機器やコンピュータ、その他の周辺機器をネットワーク接続し、機器間通信を実現したホームネットワークが多く利用されてきている。ホームネットワークは、ネットワークに接続する機器間でのコンテンツ送受信を可能とし、ユーザに利便性・快適性を提供するものである。

また、機器間を接続する方法として、設置場所の自由性や接続機器間の配線を無くすことができるという観点で、無線通信で接続する機能を搭載したネットワーク機器が、今後、ますます普及することが予測される。

例えば、家庭内に設置したＴＶチューナなどの受信部とハードディスクなどの記憶手段を持つ機器をサーバ装置とし、サーバ装置が保持する映画などのコンテンツを、ホームネットワークを介して、デジタルＴＶやＰＣなどのクライアント装置に送信することで、クライアント装置側でデータ受信を実行しながら再生を行なうといったいわゆるストリーミングコンテンツデータ配信、再生処理が可能となる。

サーバ装置とクライアント装置間を無線接続してストリーミングコンテンツデータ配信を行った場合、無線の特性により、機器間の距離が遠い場合や機器の設置場所の環境により通信帯域が不足し、ストリーミングデータの配信遅れなどの問題が発生する。

この課題に対しては、例えば特許文献１では、サーバ装置とクライアント装置間で無線区間が存在するかを判断し、無線区間に対応した効率的なデータを伝送する方法が提案されている。

図６は、本発明の従来例による通信制御装置の送信装置を示す機能ブロック図である。図６における送信装置は、長さの異なる２つのパケットを使って帯域を算出する。具体的には、受信側が受け取った総データ量を受信に費やした時間で割ることでネットワークの帯域を算出するネットワーク帯域算出部４０１と、ネットワーク帯域算出部４０１で算出された第１パケットサイズのときのネットワーク帯域と第２パケットサイズのときのネットワーク帯域とを比較することにより、通信対象のネットワークに無線伝送路としての無線回線が存在するかどうかを推定する無線区間推定部４０２とを備える。

すなわち、ＩＥＥＥ８０２．１１の無線ＬＡＮの場合、送信するデータパケットごとに送信待ち時間および送達確認のＡＣＫが付加される。したがって、例えば、１５００バイトのデータを送信する場合に、１５００バイトを１パケットで送信する場合と、３００バイトを５パケットで送信する場合とでは、送信待ち時間が５倍、ＡＣＫ応答による待ち時間が５倍になり、大きなスループット差が出てくる。このようなことにより、２つのパケットサイズにより算出したネットワークの帯域が、ある閾値以上の差があれば無線区間が存在するとの判定を行うことができる。

有線ＬＡＮでは、送信待ち時間は無線ＬＡＮに較べて十分短く、また、送達確認のＡＣＫ応答は存在しないので、３００バイトと１５００バイト程度のパケットサイズ差では、無線ＬＡＮのような大きな通信時間差すなわち送信スループット低下は発生しない。したがって、このような特性を利用することにより、１パケット１５００バイトでネットワーク帯域を測定したときと、１パケット３００バイトで測定したときの差が例えば５０％以上であれば、対象となるネットワークのある区間に無線回線が存在することを推定することができることになる。

このようにして、無線区間を推定して無線回線に対応して、送信するデータにエラー耐性を持たせるための符号化を施すことや、送信する複数のフレームデータを１つのパケットにパケット化して送信することなど効率的なデータ伝送を行うことができる。
特開２００５−２８６７５１号公報

上記のように、ホームネットワークにおけるサーバ装置とクライアント装置間で無線区間が存在することを判断し、無線区間に対応した効率的でデータ伝送により映像コンテンツのストリーミングデータ配信に関するパフォーマンスが低下する問題に対して、パフォーマンスを改善することが可能である。

しかしながら、上記従来の方法では、直接接続されている２装置間の接続状態を推定することができるに留まる。すなわち、送信装置と受信装置とがルータ等の中継装置を介して接続されている場合には、送信装置と中継装置との接続状態を推定することはできるものの、中継装置と受信装置との接続状態を送信装置が把握することはできない。

そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、中継装置に接続されている相手装置と通信を行う場合において、相手装置の接続状態を把握して適切な接続形態を選択可能な通信装置、通信システム、通信方法、およびこれらを実現するプログラムや集積回路を提供することを目的とする。

本発明に係る通信装置は、データを中継する中継装置に無線接続され、前記中継装置に接続される相手装置と通信を行う通信装置である。具体的には、該通信装置と前記中継装置との間の通信時間を測定するための第１の測定データを前記中継装置に送信すると共に、前記中継装置を経由した該通信装置と前記相手装置との間の通信時間を測定するための第２の測定データを前記中継装置を経由して前記相手装置に送信する測定データ送信部と、前記第１の測定データの応答である第１の応答データを前記中継装置から受信すると共に、前記第２の測定データの応答である第２の応答データを前記中継装置を経由して前記相手装置から受信する応答データ受信部と、前記第１の応答データから前記中継装置との間の通信時間である第１の通信時間、及び前記第２の応答データから前記中継装置を経由した前記相手装置との通信時間である第２の通信時間を算出するネットワーク測定部と、前記第２の通信時間と前記第１の通信時間との差である相手区間通信時間に基づいて、前記中継装置と前記相手装置とが無線接続されているか否かを判定する接続形態判定部と、前記接続形態判定部で前記中継装置と前記相手装置とが無線接続されていると判定された場合に、前記相手装置との通信を、前記中継装置を経由した無線通信である間接無線通信から、前記中継装置を経由しない無線通信である直接無線通信に切り替える接続形態切替部とを備える。

上記構成の通信装置によれば、通信装置と中継装置との間の第１の通信時間と、中継装置を経由した通信装置と相手装置との間の第２の通信時間とを測定することによって、相手区間（中継装置と相手装置との間）の接続形態を判定することができる。その結果、相手区間の接続形態（有線又は無線）を把握した上で、相手装置との間の通信形態（間接無線通信又は直接無線通信）を適切に選択可能な通信装置を得ることができる。

また、前記接続形態判定部は、前記相手区間通信時間が前記第１の通信時間の５０％以上であった場合に、前記中継装置と前記相手装置とが無線接続されていると判定してもよい。通信装置と中継装置とが無線接続され、且つ中継装置と相手装置とが無線接続されている場合には、理論的には両者の通信時間は同等（相手区間通信時間≒第１の通信時間）になる。しかしながら、無線通信の通信時間は機器間の距離や設置場所等の影響を受けるので、上記の閾値を採用するのが望ましい。

また、前記接続形態判定部は、前記中継装置と前記相手装置とが有線接続されている場合に想定される相手区間通信時間である想定通信時間を予め保持している。そして、前記相手区間通信時間が前記想定通信時間から外れていた場合に、前記中継装置と前記相手装置とが無線接続されていると判定してもよい。有線通信は無線通信と比較して通信時間のバラつきが小さいので、予め通信時間を想定しておくことが可能である。そこで、上記のように、予め想定した想定通信時間に該当しない場合に相手区間が無線接続されていると判定すればよい。

また、前記測定データ送信部は、前記第１及び第２の測定データそれぞれを構成する複数の測定パケットを順次送信してもよい。同様に、前記応答データ受信部は、前記第１及び第２の応答データそれぞれを構成する複数の応答パケットを順次受信してもよい。測定データ及び応答データを複数のパケットに分割して送受信することにより、無線通信特有のオーバーヘッド（ヘッダ、送信待ち時間、Ａｃｋ等）の影響が顕著となる。その結果、より正確に接続形態の判定を行うことが可能となる。

本発明に係る通信システムは、データを中継する中継装置と、前記中継装置に接続される相手装置と、前記中継装置に無線接続され、前記相手装置と通信を行う通信装置とを備えるシステムである。前記通信装置は、該通信装置と前記中継装置との間の通信時間を測定するための第１の測定データを前記中継装置に送信すると共に、前記中継装置を経由した該通信装置と前記相手装置との間の通信時間を測定するための第２の測定データを前記中継装置を経由して前記相手装置に送信する測定データ送信部と、前記第１の測定データの応答である第１の応答データを前記中継装置から受信すると共に、前記第２の測定データの応答である第２の応答データを前記中継装置を経由して前記相手装置から受信する応答データ受信部と、前記第１の応答データから前記中継装置との間の通信時間である第１の通信時間、及び前記第２の応答データから前記中継装置を経由した前記相手装置との通信時間である第２の通信時間を算出するネットワーク測定部と、前記第２の通信時間と前記第１の通信時間との差である相手区間通信時間に基づいて、前記中継装置と前記相手装置とが無線接続されているか否かを判定する接続形態判定部と、前記接続形態判定部で前記中継装置と前記相手装置とが無線接続されていると判定された場合に、前記相手装置との通信を、前記中継装置を経由した無線通信である間接無線通信から、前記中継装置を経由しない無線通信である直接無線通信に切り替える接続形態切替部とを備える。前記中継装置は、前記第１の測定データに基づいて前記第１の応答データを生成し、当該第１の応答データを前記通信装置に送信するデータ送受信部と、前記通信装置から受信した第２の測定データを前記相手装置に中継すると共に、前記相手装置から受信した第２の応答データを前記通信装置に中継するデータ中継部とを備える。前記相手装置は、前記中継装置を経由して前記相手装置から受信した前記第２の測定データに基づいて前記第２の応答データを生成し、当該第２の応答データを前記中継装置を経由して前記通信装置に送信するデータ送受信部とを備える。

本発明に係る通信方法は、データを中継する中継装置に無線接続され、前記中継装置に接続される相手装置と通信を行う通信装置に、前記相手装置との接続形態を切替させる方法である。具体的には、該通信装置と前記中継装置との間の通信時間を測定するための第１の測定データを前記中継装置に送信すると共に、前記中継装置を経由した該通信装置と前記相手装置との間の通信時間を測定するための第２の測定データを前記中継装置を経由して前記相手装置に送信する測定データ送信ステップと、前記第１の測定データの応答である第１の応答データを前記中継装置から受信すると共に、前記第２の測定データの応答である第２の応答データを前記中継装置を経由して前記相手装置から受信する応答データ受信ステップと、前記第１の応答データから前記中継装置との間の通信時間である第１の通信時間、及び前記第２の応答データから前記中継装置を経由した前記相手装置との通信時間である第２の通信時間を算出するネットワーク測定ステップと、前記第２の通信時間と前記第１の通信時間との差である相手区間通信時間に基づいて、前記中継装置と前記相手装置とが無線接続されているか否かを判定する接続形態判定ステップと、前記接続形態判定ステップで前記中継装置と前記相手装置とが無線接続されていると判定された場合に、前記相手装置との通信を、前記中継装置を経由した無線通信である間接無線通信から、前記中継装置を経由しない無線通信である直接無線通信に切り替える接続形態切替ステップとを備える。

本発明に係るプログラムは、データを中継する中継装置に無線接続され、前記中継装置に接続される相手装置と通信を行う通信装置に、前記相手装置との接続形態を切替させるプログラムである。具体的には、該通信装置と前記中継装置との間の通信時間を測定するための第１の測定データを前記中継装置に送信すると共に、前記中継装置を経由した該通信装置と前記相手装置との間の通信時間を測定するための第２の測定データを前記中継装置を経由して前記相手装置に送信する測定データ送信ステップと、前記第１の測定データの応答である第１の応答データを前記中継装置から受信すると共に、前記第２の測定データの応答である第２の応答データを前記中継装置を経由して前記相手装置から受信する応答データ受信ステップと、前記第１の応答データから前記中継装置との間の通信時間である第１の通信時間、及び前記第２の応答データから前記中継装置を経由した前記相手装置との通信時間である第２の通信時間を算出するネットワーク測定ステップと、前記第２の通信時間と前記第１の通信時間との差である相手区間通信時間に基づいて、前記中継装置と前記相手装置とが無線接続されているか否かを判定する接続形態判定ステップと、前記接続形態判定ステップで前記中継装置と前記相手装置とが無線接続されていると判定された場合に、前記相手装置との通信を、前記中継装置を経由した無線通信である間接無線通信から、前記中継装置を経由しない無線通信である直接無線通信に切り替える接続形態切替ステップとを備える。

本発明に係る集積回路は、データを中継する中継装置に無線接続され、前記中継装置に接続される相手装置と通信を行う通信装置に、前記相手装置との接続形態を切替させる集積回路である。具体的には、該通信装置と前記中継装置との間の通信時間を測定するための第１の測定データを前記中継装置に送信すると共に、前記中継装置を経由した該通信装置と前記相手装置との間の通信時間を測定するための第２の測定データを前記中継装置を経由して前記相手装置に送信する測定データ送信部と、前記第１の測定データの応答である第１の応答データを前記中継装置から受信すると共に、前記第２の測定データの応答である第２の応答データを前記中継装置を経由して前記相手装置から受信する応答データ受信部と、前記第１の応答データから前記中継装置との間の通信時間である第１の通信時間、及び前記第２の応答データから前記中継装置を経由した前記相手装置との通信時間である第２の通信時間を算出するネットワーク測定部と、前記第２の通信時間と前記第１の通信時間との差である相手区間通信時間に基づいて、前記中継装置と前記相手装置とが無線接続されているか否かを判定する接続形態判定部と、前記接続形態判定部で前記中継装置と前記相手装置とが無線接続されていると判定された場合に、前記相手装置との通信を、前記中継装置を経由した無線通信である間接無線通信から、前記中継装置を経由しない無線通信である直接無線通信に切り替える接続形態切替部とを備える。

なお、本発明は、通信装置として実現できるだけでなく、通信装置の機能を実現する集積回路として実現したり、そのような機能をコンピュータに実行させるプログラムとして実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。

上記構成の通信装置によれば、通信装置と中継装置との間の第１の通信時間と、中継装置を経由した通信装置と相手装置との間の第２の通信時間とを測定することによって、相手区間（中継装置と相手装置との間）の接続形態を判定することができる。その結果、相手区間の接続形態（有線又は無線）を把握した上で、相手装置との間の通信形態（間接無線通信又は直接無線通信）を適切に選択可能な通信装置を得ることができる。

図１は、本発明の一実施の形態に係る通信システム１のシステム構成図である。通信システム１は、本発明の一実施の形態に係る通信装置１０と、データを中継する中継装置２０と、中継装置２０を経由して通信装置１０と通信を行う相手装置３０とを備える。なお、通信装置１０と中継装置２０とは無線接続されているのに対して、中継装置２０と相手装置３０とは有線接続されていてもよいし、無線接続されていてもよい。さらに、通信装置１０と中継装置２０との間、及び中継装置２０と相手装置３０との間には他の機器が介在しておらず、それぞれ直接接続されているものとする。

なお、中継装置２０の典型例は、ルータである。一方、通信装置１０及び相手装置３０の典型例は、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）である。又は、通信装置１０がＴＶチューナなどの受信手段とハードディスクなどの記憶手段とを備えるＤＶＤレコーダやコンテンツサーバ等であって、相手装置３０が通信装置１０からホームネットワークを介してコンテンツを受信し、再生するＴＶ等であってもよい。

通信装置１０は、通信Ｉ／Ｆ（ＩｎｔｅｒＦａｃｅ：インタフェース）１１０と、測定データ送信部１２０と、応答データ受信部１３０と、ネットワーク測定部１４０と、接続形態判定部１５０と、接続形態切替部１６０とを備える。

通信Ｉ／Ｆ１１０は、ＩＥＥＥ８０２．１１に規定される無線通信を行う無線通信インタフェースであり、中継装置２０と無線接続されている。この通信Ｉ／Ｆ１１０は、中継装置２０を経由する無線通信である間接無線通信（インフラストラクチャモード）と、中継装置２０を経由しない無線通信である直接無線通信（Ｄｉｒｅｃｔ Ｌｉｎｋ Ｓｅｔｕｐ）との両方に対応している。

測定データ送信部１２０は、他の機器との間の通信時間を測定するための測定データを送信する。本実施の形態における測定データ送信部１２０は、中継装置２０との間の通信時間を測定するための第１の測定データと、相手装置３０との間の通信時間を測定する第２の測定データとを送信する。ここで、「相手装置３０との間の通信時間」とは、中継装置２０を経由した相手装置３０との通信に必要な時間を指す。すなわち、第２の測定データは、中継装置２０を経由して相手装置３０に届けられる。

なお、通信時間の測定には、例えば「ＰＩＮＧコマンド」を利用することができる。具体的には、コマンドインタフェースに「ｐｉｎｇ −１ 測定データのサイズ 確認対象装置のアドレス」と入力することにより実現できる。

すなわち、測定データは、ＩＣＭＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｍｅｓｓａｇｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）に規定される「ｅｃｈｏ ｒｅｑｕｅｓｔ」である。同様に、応答データは、「ｅｃｈｏ ｒｅｐｌｙ」である。

応答データ受信部１３０は、第１の測定データの応答である第１の応答データと、第２の測定データの応答である第２の応答データとを中継装置２０から受信する。なお、第２の応答データは、第２の測定データと同様に、相手装置３０から中継装置２０を経由して通信装置１０に届けられる。

ネットワーク測定部１４０は、第１の応答データから中継装置２０との間の通信時間である第１の通信時間を算出する。同様に、第２の応答データから相手装置３０との通信時間である第２の通信時間を算出する。さらに、第２の通信時間と第１の通信時間との差である相手区間通信時間を算出する。

接続形態判定部１５０は、相手区間通信時間に基づいて、中継装置２０と相手装置３０とが有線接続されているのか、又は無線接続されているかを判定する。判定基準としては、例えば、相手区間通信時間が第１の通信時間以上であった場合、つまり、中継装置２０と相手装置３０との間の通信時間（相手区間通信時間）が、通信装置１０と中継装置との間の通信時間（第１の通信時間）以上であった場合に、中継装置２０と相手装置３０とが無線接続されていると判定する。

接続形態切替部１６０は、接続形態判定部１５０で中継装置２０と相手装置３０とが無線接続されていると判定された場合に、相手装置３０との通信を間接無線通信から直接無線通信に切り替える。

具体的には、接続形態切替部１６０は、接続要求（ＤＬＳＲｅｑｕｅｓｔ）を中継装置２０を介して相手装置３０に送信する。ＤＬＳＲｅｑｕｅｓｔを受信した相手装置３０は、自身がＤＬＳ機能を備えている場合、応答(ＤＬＳＲｅｓｐｏｎｓｅ)を中継装置２０を介して通信装置１０に送信する。これで、通信装置１０と相手装置３０との間でＤＬＳの設定が完了し、以降は通信装置１０と相手装置３０との間で直接（図１の破線で示す経路で）データの送受信を行うことができる。

なお、本実施の形態に係る測定データ送信部１２０は、測定データを複数の測定パケットに分割して順次送信する。同様に、本実施の形態に係る応答データ受信部１３０は、複数の応答パケットを順次受信し、これらを結合することによって応答データを得る。また、ネットワーク測定部１４０は、最初の測定パケットを送信開始してから、最後の応答パケットを受信完了するまでの時間を通信時間とする。

中継装置２０は、宛先アドレスに基づいて受信したデータを中継する機器である。具体的には、複数の通信Ｉ／Ｆ２１０、２２０と、データ中継部２３０と、データ送受信部２４０とを備える。通信Ｉ／Ｆ２１０は、通信装置１０の通信Ｉ／Ｆ１１０と接続される無線通信インタフェースである。通信Ｉ／Ｆ２２０は、相手装置３０と接続されるインタフェースである。

データ中継部２３０は、受信したデータのヘッダに格納されている宛先アドレスに基づいてデータを中継する。具体的には、通信Ｉ／Ｆ２１０、２２０で受信したデータに自らのアドレスが設定されていれば、当該データをデータ送受信部２４０に通知する。また、データ送受信部２４０から通知されたデータは、宛先アドレスに基づいて適切な通信Ｉ／Ｆ２１０、２２０から送信する。一方、通信Ｉ／Ｆ２１０、２２０で受信したデータに他の機器のアドレスが設定されていれば、データ送受信部２４０に通知することなく、適切な通信Ｉ／Ｆ２１０、２２０から送信する。

データ送受信部２４０は、通信装置１０から受信した第１の測定データに対する第１の応答データを生成し、当該第１の応答データを通信Ｉ／Ｆ２１０を通じて通信装置１０に送信する。

相手装置３０は、通信Ｉ／Ｆ３１０と、データ送受信部３２０とを備える。通信Ｉ／Ｆ３１０は、中継装置２０の通信Ｉ／Ｆ２２０と接続されるインタフェースである。接続形態は、有線接続及び無線接続のいずれか一方である。データ送受信部３２０は、中継装置２０を経由して通信装置１０から受信した第２の測定データに対する第２の応答データを生成し、当該第２の応答データを中継装置２０を経由して通信装置１０に送信する。

上記構成の通信システム１における測定データ及び応答データの流れを説明する。

まず、通信装置１０の測定データ送信部１２０は、宛先アドレスに中継装置２０（通信Ｉ／Ｆ２１０）のアドレスを格納した第１の測定データを中継装置２０に送信する。中継装置２０のデータ中継部２３０は、通信Ｉ／Ｆ２１０で受信した第１の測定データの宛先アドレスに自らのアドレスが格納されていることを確認して、データ送受信部２４０に通知する。データ送受信部２４０は、当該第１の測定データに対する第１の応答データを作成し、宛先アドレスに通信装置１０のアドレスを格納して通信Ｉ／Ｆ２１０から通信装置１０に送信する。

また、通信装置１０の測定データ送信部１２０は、宛先アドレスに相手装置３０のアドレスを格納した第２の測定データを中継装置２０に送信する。中継装置２０のデータ中継部２３０は、通信Ｉ／Ｆ２１０で受信した第２の測定データの宛先アドレスに相手装置３０のアドレスが格納されていることを確認して、当該第２の測定データを通信Ｉ／Ｆ２２０を通じて相手装置３０に送信する。相手装置３０のデータ送受信部３２０は、受信した第２の測定データに対する第２の応答データを作成し、宛先アドレスに通信装置１０のアドレスを格納して中継装置２０に送信する。中継装置２０のデータ中継部２３０は、通信Ｉ／Ｆ２２０で受信した第２の応答データを通信Ｉ／Ｆ２１０を通じて通信装置１０に送信する。

次に、図２〜図４を参照して、中継装置２０と相手装置３０との接続形態を通信装置１０が判定する処理を説明する。なお、図２は通信装置１０の動作を示すフローチャート、図３は無線接続されている通信装置１０と中継装置２０との間で測定データを送受信する際のデータフロー、図４は有線接続されている中継装置２０と相手装置３０との間で測定データを送受信する際のデータフローを示す図である。

また、本実施の形態における第１及び第２の測定データは１０５００バイトとする。イーサネット（登録商標）や無線ＬＡＮでは、測定データを１５００バイトの測定パケットに分割して送信するので、本実施の形態では、７つの測定パケット（１５００バイト）が送受信されるものとする。また、測定データと応答データとは、同一サイズとする。

まず、通信装置１０は、第１の通信時間の測定処理を実行する（Ｓ１１）。つまり、測定データ送信部１２０が中継装置２０に第１の測定データを送信し、応答データ受信部１３０が当該第１の測定データに対する第１の応答データを中継装置２０から受信する。そして、ネットワーク測定部１４０が第１の通信時間を算出する。

具体的には、通信装置１０の測定データ送信部１２０は、図３に示されるように、ＤＩＦＳ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ＩｎｔｅｒＦｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）だけ待ってから、測定パケット（１）を中継装置２０に送信する。一方、中継装置２０の通信Ｉ／Ｆ２１０は、上記の測定パケット（１）を受信完了してからＳＩＦＳ（Ｓｈｏｒｔ ＩｎｔｅｒＦｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）だけ待ってから、データの受信完了を示すＡｃｋ（ＡＣＫｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ）パケットを通信装置１０に送信する。

ここで、１５００バイトの測定パケット（１）には、図３に示されるように、１８バイトのＰＬＣＰ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）プリアンブル、４バイトのＰＬＣＰヘッダ、３４バイトの無線ヘッダ、及び４バイトＦＣＳ（Ｆｒａｍｅ Ｃｈｅｃｋ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）が付加されるので、測定データ送信部１２０は、合計１５７０バイトのデータを送信することになる。

つまり、通信装置１０と中継装置２０との間の通信速度を５４Ｍｂｐｓ（Ｂｉｔｓ Ｐｅｒ Ｓｅｃｏｎｄ）とすれば、１５７０バイトのデータの送信に約２２２（μｓｅｃ）、Ａｃｋパケットの送信に約２４（μｓｅｃ）必要である。また、ＤＩＦＳは１０１．５（μｓｅｃ）、ＳＩＦＳは１６（μｓｅｃ）である。そうすると、通信装置１０が測定パケット（１）を送信開始してから、Ａｃｋパケットの受信完了までに約３６３．５（μｓｅｃ）必要となる。

本実施の形態では、上記の手順で７つの測定パケット（１）〜（７）を送信するので、中継装置２０が第１の測定データを受信完了するのに約２５４４．５（μｓｅｃ）必要となる。さらに、第１の応答パケットの送受信処理も上記と同様であるので、通信装置１０が第１の測定データを送信開始してから、第１の応答データを受信完了するまでに約５．０８９（ｍｓｅｃ）必要となる。つまり、ネットワーク測定部１４０で算出される第１の通信時間は、５．０８９（ｍｓｅｃ）となる。

次に、通信装置１０は、第２の通信時間の測定処理を実行する（Ｓ１２）。つまり、測定データ送信部１２０が中継装置２０を経由して相手装置３０に第２の測定データを送信し、応答データ受信部１３０が当該第２の測定データに対する第２の応答データを中継装置２０を経由して相手装置３０から受信する。そして、ネットワーク測定部１４０が第２の通信時間を算出する。

このとき、通信装置１０から中継装置２０に第２の測定データを送信する時間、及び中継装置２０から通信装置１０に第２の応答データを送信する時間は、上記の場合と同様であるので、説明は省略する。また、中継装置２０と相手装置３０とが無線接続されている場合には、中継装置２０から相手装置３０に第２の測定データを送信する時間、及び相手装置３０から中継装置２０に第２の応答データを送信する時間も上記と同等となる。すなわち、中継装置２０と相手装置３０とが無線接続されている場合、ネットワーク測定部１４０で算出される第２の通信時間は、１０．１７８（ｍｓｅｃ）となる。

一方、中継装置２０と相手装置３０とが有線接続されている場合には、両者の間でのデータの送受信フローは、図３と大きく異なる。具体的には、中継装置２０のデータ中継部２３０は、図４に示されるように、所定の送信待ち時間だけ待ってから、測定パケット（１）を相手装置３０に送信する。ここで、１５００バイトの測定パケット（１）には、図４に示されるように、３４バイトの有線ヘッダ、及び４バイトＦＣＳ（Ｆｒａｍｅ Ｃｈｅｃｋ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）が付加されるので、データ中継部２３０は、合計１５３８バイトのデータを送信することになる。また、有線接続の場合には、データの受信完了を示すＡｃｋパケットは不要である。

つまり、中継装置２０と相手装置３０との間の通信速度を図３と同等（５４Ｍｂｐｓ）とすれば、１５３８バイトのデータの送信に約２１７（μｓｅｃ）必要である。また、有線接続の場合の送信待ち時間はデータの送信時間と比べて極めて短いので、無視することができる。そうすると、中継装置２０が測定パケット（１）を送信開始してから、相手装置３０が測定パケット（７）を受信完了するまでに約１．５２（ｍｓｅｃ）必要となる。また、相手装置３０から中継装置２０に第２の応答データを送信するのにも上記と同等の時間が必要となるので、中継装置２０が第２の測定データを送信開始してから、第２の応答データを受信完了するまでに必要な時間は、３．０４（ｍｓｅｃ）となる。

従って、通信装置１０が第２の測定データを送信開始してから、第２の応答データを受信完了するまでに必要な時間は、通信装置１０と中継装置２０との間の５．０８９（ｍｓｅｃ）と、中継装置２０と相手装置３０との間の３．０４（ｍｓｅｃ）との和である８．１２９（ｍｓｅｃ）となる。つまり、つまり、ネットワーク測定部１４０で算出される第２の通信時間は、８．１２９（ｍｓｅｃ）となる。

なお、第１の通信時間の測定処理（Ｓ１１）と、第２の通信時間の測定処理（Ｓ１２）とは、順序が入れ替わってもよいし、平行して処理を行ってもよい。

次に、通信装置１０のネットワーク測定部１４０は、第１及び第２の通信時間に基づいて相手区間通信時間を算出する（Ｓ１３）。相手区間通信時間は、中継装置２０と相手装置３０との間の通信に必要な時間であり、第２の通信時間と第１の通信時間との差で求めることができる。

本実施の形態において、中継装置２０と相手装置３０とが無線接続されている場合の相手区間通信時間は５．０８９（ｍｓｅｃ）であり、中継装置２０と相手装置３０とが有線接続されている場合の相手区間通信時間は３．０４（ｍｓｅｃ）である。ただし、実際には中継装置２０の内部処理にある程度の時間が必要となるので、実際の相手区間通信時間は、上記の時間より数（μｓｅｃ）〜数十（μｓｅｃ）程度長くなる。

次に、通信装置１０の接続形態判定部１５０は、相手区間通信時間に基づいて、相手区間、すなわち中継装置２０と相手装置３０とが無線接続されているか否かを判定する（Ｓ１４）。具体的には、接続形態判定部１５０は、相手区間通信時間が第１の通信時間以上であれば無線接続されていると判定し（Ｓ１４でＹｅｓ）、相手区間通信時間が第１の通信時間未満であれば無線接続されていると判定する（Ｓ１４でＮｏ）。

中継装置２０と相手装置３０とが無線接続されていると判定された場合（Ｓ１４でＹｅｓ）、通信装置１０の接続形態切替部１６０は、相手装置３０との通信を、間接無線通信から直接無線通信に切り替える。具体的には、接続要求（ＤＬＳＲｅｑｕｅｓｔ）と応答（ＤＬＳＲｅｓｐｏｎｓｅ）とを中継装置２０を介して送受信することで、直接無線通信（ダイレクトリンク通信）を開始することができる。

一方、中継装置２０と相手装置３０とが有線接続されていると判定された場合（Ｓ１４でＮｏ）、通信装置１０と相手装置３０とは、今までと同様に、中継装置２０を経由してデータの送受信を行う。

上記構成の通信装置１０によれば、通信装置１０と中継装置２０との間の第１の通信時間と、中継装置２０を経由した通信装置１０と相手装置３０との間の第２の通信時間とを測定することによって、相手区間（中継装置２０と相手装置３０との間）の接続形態を判定することができる。その結果、相手区間の接続形態（有線又は無線）を把握した上で、相手装置３０との間の通信形態（間接無線通信又は直接無線通信）を適切に選択可能な通信装置１０を得ることができる。

また、第１及び第２の通信時間はＰＩＮＧコマンドによって測定することができるので、中継装置２０及び相手装置３０の既存の機能を変更したり、新たな機能を追加する必要がない。その結果、既存のシステムを大幅に変更することなく、上記の処理を実行することが可能となる。

また、図３に示す無線通信は、図４に示す有線通信と比較して、各パケットに付加されるヘッダ、受信完了を示すＡｃｋパケット、及び長い送信待ち時間等のオーバーヘッドが大きい。そこで、測定データ及び応答データを複数のパケットに分割して送受信することにより、通信時間の差がさらに顕著となる。その結果、より正確に接続形態の判定を行うことが可能となる。

さらに、ＤＬＳに対応している機器同士が直接無線接続を行うことにより、中継装置２０の負荷が軽減されるので、中継装置２０に接続される他の装置間における通信遅延等を抑制することができる。その結果、スループットの高い通信システム１を得ることができる。

なお、上記の実施形態において、相手区間通信時間が第１の通信時間以上であった場合に、相手区間が無線接続されていると判定する例を示したが、これに限ることなく、他の判定基準を採用することができる。

例えば、無線通信における通信時間は、機器間の物理的な距離に依存する。すなわち、上記の判定基準は、通信装置１０と中継装置２０との間の距離と、中継装置２０と相手装置３０との間の距離とが同等であることを前提としている。つまり、通信装置１０と中継装置２０との間の距離が、中継装置２０と相手装置３０との間の距離より遠い場合には、中継装置２０と相手装置３０とが無線接続されていても、相手区間通信時間が第１の通信時間未満となる可能性がある。

そこで、上記の事情等を考慮して判定基準の閾値を定めるのが望ましい。具体的には、後述するように、中継装置２０と相手装置３０とが１００Ｍｂｐｓで有線接続されている場合の相手区間通信時間が１．６４ｍｓｅｃ（第１の通信時間の約３２％）であるので、少なくとも相手区間通信時間が第１の通信時間の３２％以上でなければならない。そこで、接続形態判定部１５０は、相手区間通信時間が第１の通信時間の５０％若しくは６０％以上である場合に、相手区間が無線接続されていると判定してもよい。

また、接続形態判定部１５０は、図５に示されるように、中継装置２０と相手装置３０とが有線接続されている場合に想定される相手区間通信時間（想定通信時間）を予め保持していてもよい。そして、接続形態判定部１５０は、第１及び第２の通信時間から算出される相手区間通信時間が、想定通信時間から外れていた場合に、相手区間が無線接続されていると判定してもよい。

なお、通信装置１０は、中継装置２０と相手装置３０との間の通信速度を把握していないので、複数の通信速度に対応する想定通信時間を保持しておくのが望ましい。また、有線通信における通信速度は無線通信と比較すれば安定しているものの、ある程度は誤差を生じるので、論理的な想定通信時間を含むある程度の幅を持った想定通信時間を保持しておくのが望ましい。

図５に示す例では、中継装置２０と相手装置３０との間の通信速度が１００Ｍｂｐｓ、１Ｇｂｐｓであるとした場合の測定データ及び応答データの送受信に必要な時間（理論値）を、１．６４（ｍｓｅｃ）、１６４（μｓｅｃ）として保持している。また、誤差を上記の理論値の±５％としている。

すなわち、想定通信時間（１）は１．５６（ｍｓｅｃ）〜１．７２（ｍｓｅｃ）であり、想定通信時間（２）は１５６（μｓｅｃ）〜１７２（μｓｅｃ）である。そして、接続形態判定部１５０は、実際に測定した相手区間通信時間が上記の想定通信時間（１）、（２）のいずれにも含まれない場合に、相手区間が無線接続されていると判定してもよい。

なお、上記した実施の形態における処理は、専用のＨ／Ｗ（集積回路等）で実現されてもよいし、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等）に格納された上述した処理手順を実行可能な所定のプログラムデータが、ＣＰＵによって解釈実行されることで実現されてもよい。

また、集積回路化の手法はＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）に限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよいし、ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用してもよい。

また、プログラムデータは、記録媒体を介して記憶装置内に導入されてもよいし、記録媒体上から直接実行されてもよい。なお、記録媒体は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等の半導体メモリ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスクメモリ、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤやＢＤ等の光ディスクやＳＤカード等のメモリカード等の記録媒体をいう。また、記録媒体は、電話回線や搬送路等の通信媒体も含む概念である。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

本発明にかかるダイレクトリンク通信制御方法は、送信装置と受信装置とが中間装置を経由して接続されている場合に、送信装置と受信装置間と、送信装置と中間装置間でのネットワーク状態を測定することで、複数の無線区間を含むか否かを判断する効果を有し、複数の無線区間を直接通信することにより効率的なデータ伝送を行う、送信装置と受信装置間での通信に有用である。

本発明の実施の形態に係る通信システムのシステム構成及び各構成要素の機能ブロックを示す図である。 本発明の実施の形態に係る通信装置の動作を示すフローチャートである。 無線接続されている通信装置と中継装置との間で測定データを送信する場合のデータフローである。 有線接続されている中継装置と相手装置との間で測定データを送信する場合のデータフローである。 相手区間の接続形態を判定する判定基準の例を示す図である。 従来の通信装置の機能ブロック図である。

１ 通信システム
１０ 通信装置
２０ 中継装置
３０ 相手装置
１１０，２１０，２２０，３１０ 通信Ｉ／Ｆ
１２０ 測定データ送信部
１３０ 応答データ受信部
１４０ ネットワーク測定部
１５０ 接続形態判定部
１６０ 接続形態切替部
２３０ データ中継部
２４０，３２０ データ送受信部

Claims (8)

1. データを中継する中継装置に無線接続され、前記中継装置に接続される相手装置と通信を行う通信装置であって、
   該通信装置と前記中継装置との間の通信時間を測定するための第１の測定データを前記中継装置に送信すると共に、前記中継装置を経由した該通信装置と前記相手装置との間の通信時間を測定するための第２の測定データを前記中継装置を経由して前記相手装置に送信する測定データ送信部と、
   前記第１の測定データの応答である第１の応答データを前記中継装置から受信すると共に、前記第２の測定データの応答である第２の応答データを前記中継装置を経由して前記相手装置から受信する応答データ受信部と、
   前記第１の応答データから前記中継装置との間の通信時間である第１の通信時間、及び前記第２の応答データから前記中継装置を経由した前記相手装置との通信時間である第２の通信時間を算出するネットワーク測定部と、
   前記第２の通信時間と前記第１の通信時間との差である相手区間通信時間に基づいて、前記中継装置と前記相手装置とが無線接続されているか否かを判定する接続形態判定部と、
   前記接続形態判定部で前記中継装置と前記相手装置とが無線接続されていると判定された場合に、前記相手装置との通信を、前記中継装置を経由した無線通信である間接無線通信から、前記中継装置を経由しない無線通信である直接無線通信に切り替える接続形態切替部とを備える
   通信装置。
2. 前記接続形態判定部は、前記相手区間通信時間が前記第１の通信時間の５０％以上であった場合に、前記中継装置と前記相手装置とが無線接続されていると判定する
   請求項１に記載の通信装置。
3. 前記接続形態判定部は、前記中継装置と前記相手装置とが有線接続されている場合に想定される相手区間通信時間である想定通信時間を予め保持しており、
   前記相手区間通信時間が前記想定通信時間から外れていた場合に、前記中継装置と前記相手装置とが無線接続されていると判定する
   請求項１に記載の通信装置。
4. 前記測定データ送信部は、前記第１及び第２の測定データそれぞれを構成する複数の測定パケットを順次送信し、
   前記応答データ受信部は、前記第１及び第２の応答データそれぞれを構成する複数の応答パケットを順次受信する
   請求項１に記載の通信装置。
5. データを中継する中継装置と、前記中継装置に接続される相手装置と、前記中継装置に無線接続され、前記相手装置と通信を行う通信装置とを備える通信システムであって、
   前記通信装置は、
   該通信装置と前記中継装置との間の通信時間を測定するための第１の測定データを前記中継装置に送信すると共に、前記中継装置を経由した該通信装置と前記相手装置との間の通信時間を測定するための第２の測定データを前記中継装置を経由して前記相手装置に送信する測定データ送信部と、
   前記第１の測定データの応答である第１の応答データを前記中継装置から受信すると共に、前記第２の測定データの応答である第２の応答データを前記中継装置を経由して前記相手装置から受信する応答データ受信部と、
   前記第１の応答データから前記中継装置との間の通信時間である第１の通信時間、及び前記第２の応答データから前記中継装置を経由した前記相手装置との通信時間である第２の通信時間を算出するネットワーク測定部と、
   前記第２の通信時間と前記第１の通信時間との差である相手区間通信時間に基づいて、前記中継装置と前記相手装置とが無線接続されているか否かを判定する接続形態判定部と、
   前記接続形態判定部で前記中継装置と前記相手装置とが無線接続されていると判定された場合に、前記相手装置との通信を、前記中継装置を経由した無線通信である間接無線通信から、前記中継装置を経由しない無線通信である直接無線通信に切り替える接続形態切替部とを備え、
   前記中継装置は、
   前記第１の測定データに基づいて前記第１の応答データを生成し、当該第１の応答データを前記通信装置に送信するデータ送受信部と、
   前記通信装置から受信した第２の測定データを前記相手装置に中継すると共に、前記相手装置から受信した第２の応答データを前記通信装置に中継するデータ中継部とを備え、
   前記相手装置は、
   前記中継装置を経由して前記相手装置から受信した前記第２の測定データに基づいて前記第２の応答データを生成し、当該第２の応答データを前記中継装置を経由して前記通信装置に送信するデータ送受信部とを備える
   通信システム。
6. データを中継する中継装置に無線接続され、前記中継装置に接続される相手装置と通信を行う通信装置に、前記相手装置との接続形態を切替させる通信方法であって、
   該通信装置と前記中継装置との間の通信時間を測定するための第１の測定データを前記中継装置に送信すると共に、前記中継装置を経由した該通信装置と前記相手装置との間の通信時間を測定するための第２の測定データを前記中継装置を経由して前記相手装置に送信する測定データ送信ステップと、
   前記第１の測定データの応答である第１の応答データを前記中継装置から受信すると共に、前記第２の測定データの応答である第２の応答データを前記中継装置を経由して前記相手装置から受信する応答データ受信ステップと、
   前記第１の応答データから前記中継装置との間の通信時間である第１の通信時間、及び前記第２の応答データから前記中継装置を経由した前記相手装置との通信時間である第２の通信時間を算出するネットワーク測定ステップと、
   前記第２の通信時間と前記第１の通信時間との差である相手区間通信時間に基づいて、前記中継装置と前記相手装置とが無線接続されているか否かを判定する接続形態判定ステップと、
   前記接続形態判定ステップで前記中継装置と前記相手装置とが無線接続されていると判定された場合に、前記相手装置との通信を、前記中継装置を経由した無線通信である間接無線通信から、前記中継装置を経由しない無線通信である直接無線通信に切り替える接続形態切替ステップとを備える
   通信方法。
7. データを中継する中継装置に無線接続され、前記中継装置に接続される相手装置と通信を行う通信装置に、前記相手装置との接続形態を切替させるプログラムであって、
   該通信装置と前記中継装置との間の通信時間を測定するための第１の測定データを前記中継装置に送信すると共に、前記中継装置を経由した該通信装置と前記相手装置との間の通信時間を測定するための第２の測定データを前記中継装置を経由して前記相手装置に送信する測定データ送信ステップと、
   前記第１の測定データの応答である第１の応答データを前記中継装置から受信すると共に、前記第２の測定データの応答である第２の応答データを前記中継装置を経由して前記相手装置から受信する応答データ受信ステップと、
   前記第１の応答データから前記中継装置との間の通信時間である第１の通信時間、及び前記第２の応答データから前記中継装置を経由した前記相手装置との通信時間である第２の通信時間を算出するネットワーク測定ステップと、
   前記第２の通信時間と前記第１の通信時間との差である相手区間通信時間に基づいて、前記中継装置と前記相手装置とが無線接続されているか否かを判定する接続形態判定ステップと、
   前記接続形態判定ステップで前記中継装置と前記相手装置とが無線接続されていると判定された場合に、前記相手装置との通信を、前記中継装置を経由した無線通信である間接無線通信から、前記中継装置を経由しない無線通信である直接無線通信に切り替える接続形態切替ステップとを備える
   プログラム。
8. データを中継する中継装置に無線接続され、前記中継装置に接続される相手装置と通信を行う通信装置に、前記相手装置との接続形態を切替させる集積回路であって、
   該通信装置と前記中継装置との間の通信時間を測定するための第１の測定データを前記中継装置に送信すると共に、前記中継装置を経由した該通信装置と前記相手装置との間の通信時間を測定するための第２の測定データを前記中継装置を経由して前記相手装置に送信する測定データ送信部と、
   前記第１の測定データの応答である第１の応答データを前記中継装置から受信すると共に、前記第２の測定データの応答である第２の応答データを前記中継装置を経由して前記相手装置から受信する応答データ受信部と、
   前記第１の応答データから前記中継装置との間の通信時間である第１の通信時間、及び前記第２の応答データから前記中継装置を経由した前記相手装置との通信時間である第２の通信時間を算出するネットワーク測定部と、
   前記第２の通信時間と前記第１の通信時間との差である相手区間通信時間に基づいて、前記中継装置と前記相手装置とが無線接続されているか否かを判定する接続形態判定部と、
   前記接続形態判定部で前記中継装置と前記相手装置とが無線接続されていると判定された場合に、前記相手装置との通信を、前記中継装置を経由した無線通信である間接無線通信から、前記中継装置を経由しない無線通信である直接無線通信に切り替える接続形態切替部とを備える
   集積回路。

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