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技術 中継装置、通信システム及び中継方法

出願人 KDDI株式会社
発明者 神谷尚保今田諭志鈴木信雄
出願日 2018年12月20日 (1年4ヶ月経過) 出願番号 2018-238315
公開日 2019年4月25日 (1年0ヶ月経過) 公開番号 2019-068458
状態 特許登録済
技術分野 移動無線通信システム
主要キーワード 品質調整 RMAモデル 指数平滑法 各予測値 帯域占有 最大フレーム長 発生周期 再送率
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2019年4月25日)のものです。
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図面 (6)

課題

データ送信遅延時間を低減するとともにジッタを低減する。

解決手段

中継装置3は、第1通信端末に対して所定データを送信する第2通信端末との通信中継する中継装置であって、所定データが発生すると予想される時間を示す送信見込み開始タイミングよりも前に、第2通信端末の上り帯域割当て要求に係る処理を行う要求部340と、要求部340が上り帯域の割当て要求に係る処理を行う前に、第2通信端末から第1通信端末への所定データの送信に要する送信時間が、予め定められた第1許容遅延時間内になるように第1待ち時間を算出し、当該第1待ち時間に基づいて要求部340に割当て要求を待機させる上り待機部345と、を備える。

概要

背景

従来、通信サービスにおいて送信されるデータの遅延ゆらぎジッタ)を低減して、サービス品質を向上させることが行われている。例えば、特許文献1には、非周期通信区間で発生したパケット送信が、次の周期通信区間までに終了するようにガードバンドを設けることが開示されている。

概要

データ送信遅延時間を低減するとともにジッタを低減する。中継装置3は、第1通信端末に対して所定データを送信する第2通信端末との通信中継する中継装置であって、所定データが発生すると予想される時間を示す送信見込み開始タイミングよりも前に、第2通信端末の上り帯域割当て要求に係る処理を行う要求部340と、要求部340が上り帯域の割当て要求に係る処理を行う前に、第2通信端末から第1通信端末への所定データの送信に要する送信時間が、予め定められた第1許容遅延時間内になるように第1待ち時間を算出し、当該第1待ち時間に基づいて要求部340に割当て要求を待機させる上り待機部345と、を備える。

目的

本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、データ送信の遅延時間を低減するとともにジッタを低減することができる中継装置、通信システム及び中継方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
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請求項1

第1通信端末に対して所定データを送信する第2通信端末との通信中継する中継装置であって、前記所定データが発生すると予想される時間を示す送信見込み開始タイミングよりも前に、前記第2通信端末の上り帯域割当て要求に係る処理を行う要求部と、前記要求部が前記上り帯域の割当て要求に係る処理を行う前に、前記第2通信端末から前記第1通信端末への前記所定データの送信に要する送信時間が、予め定められた第1許容遅延時間内になるように第1待ち時間を算出し、当該第1待ち時間に基づいて前記要求部に前記割当て要求を待機させる上り待機部と、を備える中継装置。

請求項2

前記上り待機部は、前記要求部が前記上り帯域の割当て要求に係る処理を行う前に、前記上り帯域の割当てにかかる処理時間、前記第2通信端末から前記中継装置への前記所定データの送信に要する送信時間、及び前記中継装置から前記第1通信端末への前記所定データの送信に要する送信時間の少なくともいずれかに基づいて、前記第1待ち時間を算出する、請求項1に記載の中継装置。

請求項3

前記第1通信端末は、前記第2通信端末に対して制御データを送信し、前記中継装置は、第1通信ネットワークを介して前記第1通信端末と通信を行うとともに、第2通信ネットワークを介して前記第2通信端末と通信を行い、前記第2通信ネットワークにおける帯域を、所定期間にわたって前記第2通信端末の下り帯域として占有する帯域占有部と、前記帯域占有部が、前記帯域を占有する前に、前記第1通信端末から前記第2通信端末への前記制御データの送信に要する送信時間が、予め定められた第2許容遅延時間内になるように第2待ち時間を算出し、当該第2待ち時間に基づいて前記帯域占有部に前記帯域の占有を待機させる下り待機部とを備える、請求項1又は2に記載の中継装置。

請求項4

前記下り待機部は、前記帯域占有部が前記帯域を占有する前に、前記第1通信端末から前記中継装置への前記制御データの送信に要する送信時間、及び前記中継装置から前記第2通信端末への前記制御データの送信に要する送信時間の少なくともいずれかに基づいて、前記第2待ち時間を算出する、請求項3に記載の中継装置。

請求項5

前記帯域占有部は、前記第2通信ネットワークを介して通信を行う他の通信端末に、当該他の通信端末が信号の送信を待機する待機時間よりも短い間隔で、当該他の通信端末とは異なる端末とのデータ通信中であることを示す信号を送信する、請求項3又は4に記載の中継装置。

請求項6

前記帯域占有部は、前記所定データが送信される周期に基づいて、前記第2通信ネットワークにおける帯域を、前記第2通信端末の下り帯域として占有する、請求項3から5のいずれか1項に記載の中継装置。

請求項7

前記第1通信端末から前記制御データを受信した後、前記第2通信ネットワークにおける通信において行われている待機を行わずに当該制御データを前記第2通信端末に送信する下り送信部を備える、請求項3から6のいずれか1項に記載の中継装置。

請求項8

前記要求部は、前記送信見込み開始タイミングに前記所定データが発生した場合における、前記上り帯域の割当てにかかる時間を、前記上り帯域の割当てにかかる処理時間として推定する推定部を有する、請求項1から7のいずれか1項に記載の中継装置。

請求項9

前記要求部は、前記上り帯域の割当てを行う際に参照する、前記上り帯域のチャネル品質を推定するためのサウンディング参照信号を、信号品質を悪化させて送信する品質調整部を有する、請求項1から8のいずれか1項に記載の中継装置。

請求項10

第1通信端末と、第2通信端末と、前記第1通信端末と前記第2通信端末との通信を中継する中継装置とを備える通信システムであって、前記第2通信端末は、前記第1通信端末に送信する所定データを前記中継装置に送信し、前記中継装置は、前記所定データが発生すると予想される時間を示す送信見込み開始タイミングよりも前に、前記第2通信端末の上り帯域の割当て要求に係る処理を行う要求部と、前記要求部が前記上り帯域の割当て要求に係る処理を行う前に、前記第2通信端末から前記第1通信端末への前記所定データの送信に要する送信時間が、予め定められた第1許容遅延時間内になるように待ち時間を算出し、当該待ち時間に基づいて前記要求部に前記割当て要求を待機させる上り待機部と、前記上り帯域が割当てられたことに応じて、前記所定データを前記第1通信端末に送信する送信部とを有し、前記第1通信端末は、前記中継装置から送信された前記所定データを受信する、通信システム。

請求項11

コンピュータが、第1通信端末に対して所定データを送信する第2通信端末との通信を中継する中継方法であって、前記コンピュータが、前記所定データが発生すると予想される時間を示す送信見込み開始タイミングよりも前に、前記第2通信端末の上り帯域の割当て要求に係る処理を行うステップと、前記コンピュータが、前記上り帯域の割当て要求に係る処理を行う前に、前記第2通信端末から前記第1通信端末への前記所定データの送信に要する送信時間が、予め定められた第1許容遅延時間内になるように待ち時間を算出し、当該待ち時間に基づいて前記割当て要求を待機するステップと、を備える中継方法。

技術分野

0001

本発明は、中継装置通信ステム及び中継方法に関する。

背景技術

0002

従来、通信サービスにおいて送信されるデータの遅延ゆらぎジッタ)を低減して、サービス品質を向上させることが行われている。例えば、特許文献1には、非周期通信区間で発生したパケット送信が、次の周期通信区間までに終了するようにガードバンドを設けることが開示されている。

先行技術

0003

特開2009−89352号公報

発明が解決しようとする課題

0004

特許文献1に記載の技術では、ジッタを低減することができるものの、状況によっては、通信を行うアプリケーションが要求する許容遅延時間よりも通信が遅延するおそれがあるという問題がある。すなわち、特許文献1に記載の技術では、ガードバンドを設けたことによって、アプリケーションが通信を開始可能となるまでに、許容遅延時間を超えるおそれがある。

0005

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、データ送信の遅延時間を低減するとともにジッタを低減することができる中継装置、通信システム及び中継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

0006

本発明の第1の態様に係る中継装置は、第1通信端末に対して所定データを送信する第2通信端末との通信を中継する中継装置であって、前記所定データが発生すると予想される時間を示す送信見込み開始タイミングよりも前に、前記第2通信端末の上り帯域割当て要求に係る処理を行う要求部と、前記要求部が前記上り帯域の割当て要求に係る処理を行う前に、前記第2通信端末から前記第1通信端末への前記所定データの送信に要する送信時間が、予め定められた第1許容遅延時間内になるように第1待ち時間を算出し、当該第1待ち時間に基づいて前記要求部に前記割当て要求を待機させる上り待機部と、を備える。
前記上り待機部は、前記要求部が前記上り帯域の割当て要求に係る処理を行う前に、前記上り帯域の割当てにかかる処理時間、前記第2通信端末から前記中継装置への前記所定データの送信に要する送信時間、及び前記中継装置から前記第1通信端末への前記所定データの送信に要する送信時間の少なくともいずれかに基づいて、前記第1待ち時間を算出してもよい。

0007

前記第1通信端末は、前記第2通信端末に対して制御データを送信し、前記中継装置は、第1通信ネットワークを介して前記第1通信端末と通信を行うとともに、第2通信ネットワークを介して前記第2通信端末と通信を行い、前記中継装置は、前記第2通信ネットワークにおける帯域を、所定期間にわたって前記第2通信端末の下り帯域として占有する帯域占有部と、前記帯域占有部が、前記帯域を占有する前に、前記第1通信端末から前記第2通信端末への前記制御データの送信に要する送信時間が、予め定められた第2許容遅延時間内になるように第2待ち時間を算出し、当該第2待ち時間に基づいて前記帯域占有部に前記帯域の占有を待機させる下り待機部とを備えてもよい。
前記下り待機部は、前記帯域占有部が前記帯域を占有する前に、前記第1通信端末から前記中継装置への前記制御データの送信に要する送信時間、及び前記中継装置から前記第2通信端末への前記制御データの送信に要する送信時間の少なくともいずれかに基づいて、前記第2待ち時間を算出してもよい。

0008

前記帯域占有部は、前記第2通信ネットワークを介して通信を行う他の通信端末に、当該他の通信端末が信号の送信を待機する待機時間よりも短い間隔で、当該他の通信端末とは異なる端末とのデータ通信中であることを示す信号を送信してもよい。

0009

前記帯域占有部は、前記所定データが送信される周期に基づいて、前記第2通信ネットワークにおける帯域を、前記第2通信端末の下り帯域として占有してもよい。
前記中継装置は、前記第1通信端末から前記制御データを受信した後、前記第2通信ネットワークにおける通信において行われている待機を行わずに当該制御データを前記第2通信端末に送信する下り送信部を備えてもよい。

0010

前記要求部は、前記送信見込み開始タイミングに前記所定データが発生した場合における、前記上り帯域の割当てにかかる時間を、前記上り帯域の割当てにかかる処理時間として推定する推定部を有してもよい。

0011

前記要求部は、前記上り帯域の割当てを行う際に参照する、前記上り帯域のチャネル品質を推定するためのサウンディング参照信号を、信号品質を悪化させて送信する品質調整部を有してもよい。

0012

本発明の第2の態様に係る通信システムは、第1通信端末と、第2通信端末と、前記第1通信端末と前記第2通信端末との通信を中継する中継装置とを備える通信システムであって、前記第2通信端末は、前記第1通信端末に送信する所定データを前記中継装置に送信し、前記中継装置は、前記所定データが発生すると予想される時間を示す送信見込み開始タイミングよりも前に、前記第2通信端末の上り帯域の割当て要求に係る処理を行う要求部と、前記要求部が前記上り帯域の割当て要求に係る処理を行う前に、前記第2通信端末から前記第1通信端末への前記所定データの送信に要する送信時間が、予め定められた第1許容遅延時間内になるように待ち時間を算出し、当該待ち時間に基づいて前記要求部に前記割当て要求を待機させる上り待機部と、前記上り帯域が割当てられたことに応じて、前記所定データを前記第1通信端末に送信する送信部とを有し、前記第1通信端末は、前記中継装置から送信された前記所定データを受信する。

0013

本発明の第3の態様に係る中継方法は、コンピュータが、第1通信端末に対して所定データを送信する第2通信端末との通信を中継する中継方法であって、前記コンピュータが、前記所定データが発生すると予想される時間を示す送信見込み開始タイミングよりも前に、前記第2通信端末の上り帯域の割当て要求に係る処理を行うステップと、前記コンピュータが、前記上り帯域の割当て要求に係る処理を行う前に、前記第2通信端末から前記第1通信端末への前記所定データの送信に要する送信時間が、予め定められた第1許容遅延時間内になるように待ち時間を算出し、当該待ち時間に基づいて前記割当て要求を待機するステップと、を備える。

発明の効果

0014

本発明によれば、データ送信の遅延時間を低減するとともにジッタを低減することができるという効果を奏する。

図面の簡単な説明

0015

本実施形態に係る通信システムの構成を示す図である。
本実施形態に係る中継装置の構成を示す図である。
本実施形態に係る上り帯域の割当て要求に係る処理の流れを示すシーケンスである。
中継装置の無線環境と、スケジューリング時間の実測値と、複数の予測式のそれぞれを用いて算出したスケジューリング時間の予測値との対応関係を示す図である。
待ち時間の算出方法を説明する図である。

実施例

0016

[通信システムSの構成]
図1は、本実施形態に係る通信システムSの構成を示す図である。
通信システムSは、第1通信端末1と、基地局2と、中継装置3と、第2通信端末4とを備える。

0017

通信システムSは、例えば、LTE(Long Term Evolution)に従って無線通信が行われる第1無線通信システムS1と、無線LANに従って無線通信が行われる第2無線通信システムS2とを有している。

0018

第1無線通信システムS1において、第1通信端末1は、LTE無線基地局(eNB)である基地局2を介して、中継装置3との無線通信を行う。なお、第1無線通信システムS1では、第1通信端末1とは異なる他の通信端末も、基地局2を介して無線通信を行うものとする。以下の説明において、第1無線通信システムS1に対応する通信ネットワークを第1通信ネットワークという。

0019

第2無線通信システムS2において、中継装置3はアクセスポイントとして機能し、第2通信端末4と無線通信を行う。なお、第2無線通信システムS2では、第2通信端末4とは異なる他の通信端末も、中継装置3と無線通信を行うものとする。以下の説明において、第2無線通信システムS2に対応する通信ネットワークを第2通信ネットワークという。

0020

通信システムSは、第1無線通信システムS1による通信が困難であるとともに第2無線通信システムS2による通信が可能な環境(例えば、家の軒下火山地帯災害現場等)に位置しているロボットを、第1無線通信システムS1による通信が可能な環境に位置している操作者が操作を行うためのシステムである。

0021

第1通信端末1は、ロボットを操作するコントローラに搭載されており、第2通信端末4は、ロボット等に搭載されている。
第2通信端末4は、ロボットに搭載されているカメラが所定のフレームレート撮影した、ロボットの周囲を示す画像データ(所定データ)を、中継装置3及び基地局2を介して第1通信端末1に送信する。

0022

第1通信端末1は、中継装置3及び基地局2を介して第2通信端末4から受信した画像データをコントローラに提供する。コントローラは表示部を有しており、取得した画像データに対応する画像を表示させる。操作者は、コントローラの表示部に表示された、ロボットが撮影した画像を確認しながら、コントローラを操作する。第1通信端末1は、操作者がコントローラを操作したことに応じて、基地局2及び中継装置3を介して、ロボットを操作するための操作コマンド(制御データ)を第2通信端末4に送信する。

0023

ここで、例えば、第1無線通信システムS1における通信又は第2無線通信システムS2における通信が輻輳状態である場合、第1通信端末1と第2通信端末4との通信が遅延したり、ジッタが発生したりする。ロボットを遠隔操作している場合には、通信の遅延や、ジッタの発生は、操作性を著しく悪化させる。

0024

このため、中継装置3は、第2通信端末4から第1通信端末1への通信を行う場合に、画像データが発生すると予想される時間を示す送信見込み開始タイミングよりも前に、基地局2に対して、第2通信端末4から第1通信端末1に対して行われる通信である上り通信の帯域(上り帯域)の割当てを行うことで、通信の遅延を抑制する。さらに、中継装置3は、上り帯域の要求時に、第2通信端末4から第1通信端末1への画像データの送信時間が、予め定められた許容時間内で一定になるように待ち時間を算出し、当該待ち時間に基づいて上り帯域の要求を待機することにより、画像データの送信時のジッタを低減させる。

0025

また、中継装置3は、第1通信端末1から第2通信端末4に対する通信(下り通信)を行う場合に、第2通信ネットワークにおける帯域を所定期間にわたって第2通信端末4の下り帯域として占有することで、通信の遅延を抑制する。さらに、中継装置3は、下り帯域を占有する前に、第1通信端末1から第2通信端末4への操作コマンドの送信時間が、予め定められた許容時間内で一定になるように待ち時間を算出し、当該待ち時間に基づいて待機させることにより、操作コマンドの送信時のジッタを低減させる。なお、下り帯域は、第1通信端末1から第2通信端末4に対する通信(下り通信)に対応する帯域である。
続いて、中継装置3の構成について説明する。

0026

[中継装置3の構成]
図2は、本実施形態に係る中継装置3の構成を示す図である。中継装置3は、第1通信部31と、第2通信部32と、記憶部33と、制御部34とを備える。

0027

第1通信部31は、基地局2に各種情報を送信する。第1通信部31は、制御部34から出力された信号を変調してRF(Radio Frequency)信号を生成し、アンテナ(不図示)を介して当該RF信号を基地局2に無線送信する。第1通信部31は、制御部34の制御に応じて、サウンディング参照信号を基地局2に送信する。サウンディング参照信号は、基地局2において第2通信端末4の上り帯域の割当てを行う際に参照する、上り帯域のチャネル品質を推定するための信号である。

0028

また、第1通信部31は、アンテナを介して基地局2から受信したRF信号を復調し、復調により得られた信号を制御部34に出力する。
以下の説明において、制御部34は、第1通信部31を介して基地局2と無線通信を行うものとする。

0029

第2通信部32は、第2通信端末4に各種情報を送信する。第2通信部32は、制御部34から出力された信号を変調してRF信号を生成し、アンテナ(不図示)を介して当該RF信号を第2通信端末4に無線送信する。
また、第2通信部32は、アンテナを介して第2通信端末4から受信したRF信号を復調し、復調により得られた信号を制御部34に出力する。
以下の説明において、制御部34は、第2通信部32を介して第2通信端末4と無線通信を行うものとする。

0030

記憶部33は、例えば、ROM、RAM及びハードディスク等である。記憶部33は、中継装置3を機能させるための各種プログラムを記憶する。記憶部33は、中継装置3の制御部34を、要求部340、上り待機部345、上り送信部346、帯域占有部347、下り待機部348、及び下り送信部349として機能させる通信プログラムを記憶する。記憶部33は、外部メモリ等の記憶媒体に記憶されたプログラムを読み取って記憶してもよく、基地局2を介して外部機器からダウンロードされたプログラムを記憶してもよい。

0031

制御部34は、例えば、CPUである。制御部34は、記憶部33に記憶されている各種プログラムを実行することにより、中継装置3に係る機能を制御する。制御部34は、要求部340と、上り待機部345と、上り送信部346と、帯域占有部347と、下り待機部348と、下り送信部349とを備える。

0032

[上り帯域の割当て要求]
要求部340は、解析部341と、推定部342と、割当要求部343と、品質調整部344とを備える。要求部340は、解析部341、推定部342、割当要求部343を機能させることにより、基地局2を介して第1通信端末1に送信する画像データが発生すると予想される時間を示す送信見込み開始タイミングとしての送信見込み開始時刻、及び当該画像データのデータ量を示す送信見込みデータ量に基づいて、送信見込み開始時刻よりも前に、基地局2に対して、第2通信端末4の上り帯域の割当て要求を行う。ここで、送信見込み開始タイミングは、中継装置3が、第2通信端末4から送信された画像データの受信が完了すると見込まれる時刻である。

0033

上り待機部345は、要求部340が基地局2に対して上り帯域の割当て要求を行う前に、基地局2が上り帯域の割当てにかかる内部処理時間としてのスケジューリング時間、第2通信端末4から中継装置3への画像データの送信に要する送信時間、及び中継装置3から第1通信端末1への画像データの送信に要する送信時間に基づいて、第2通信端末4から第1通信端末1への画像データの送信に要する送信時間が、予め定められた第1許容遅延時間内で一定となるように待ち時間を算出し、当該待ち時間に基づいて要求部340に割り当て要求を待機させる。

0034

以下に、第2通信端末4の上り帯域の割当て要求に係る処理について、シーケンス図を用いながら説明を行う。図3は、本実施形態に係る上り帯域の割当て要求に係る処理の流れを示すシーケンスである。

0035

解析部341は、送信見込み開始時刻と送信見込みデータ量とを算出する(S10)。具体的には、解析部341は、中継装置3が第2通信端末4から過去に受信した画像データの周期を解析し、第1通信端末1に送信する画像データが発生すると予想される時刻を示す送信見込み開始時刻を算出する。また、解析部341は、中継装置3が第2通信端末4から過去に受信した画像データのデータ量に基づいて、第1通信端末1に送信する画像データのデータ量を示す送信見込みデータ量を算出する。

0036

また、解析部341は、中継装置3が第2通信端末4から過去に画像データを受信したときの、画像データの受信に要した時間に基づいて、第2通信端末4から中継装置3への画像データの送信に要する送信時間を算出する。以下の説明において、第2通信端末4から中継装置3への画像データの送信に要する送信時間を第1送信時間という。

0037

また、解析部341は、中継装置3が第1通信端末1に過去に画像データを送信したときの、画像データの送信に要した時間に基づいて、中継装置3から第1通信端末1への画像データの送信に要する送信時間を算出する。以下の説明において、中継装置3から第1通信端末1への画像データの送信に要する送信時間を第2送信時間という。

0038

推定部342は、解析部341が送信見込み開始時刻と送信見込みデータ量とを算出すると、当該送信見込み開始時刻に送信見込みデータ量の画像データが発生した場合における、基地局2が第2通信端末4の上り帯域の割当てにかかる時間を示すスケジューリング時間を推定する(S20)。

0039

具体的には、推定部342は、過去のスケジューリング時間の時系列データに基づいてスケジューリング時間を算出する予測式を用いて、スケジューリング時間を推定する。ここで、記憶部33は、複数の予測式として、例えば、ARモデル(Auto-Regressive model)、MAモデル(Moving Average model)、ARMAモデル(Auto-Regressive Moving Average model)、指数平滑法ブラウン法等に基づいた予測式を記憶する。

0040

予測式の具体例として、ARモデルに対応する予測式について説明する。以下に示す式(1)は、ARモデルに対応する予測式を示す。

0041

式(1)において、左辺の値は、送信見込み開始時刻に対応する時刻t+1におけるスケジューリング時間の予測値を示す。Xtは、時刻tにおける実際のスケジューリング時間の値を示す。a0、a1・・・apは、回帰式係数を示す。bは予測誤差を示す。pは次数を示し、pの値は予めパラメータとして決定される。a0、a1・・・apは、過去のスケジューリング時間を用いて算出することができる。例えば、a0、a1・・・apは、最小二乗法を用いることによって算出することができる。

0042

推定部342は、記憶部33に記憶されている複数の予測式から中継装置3の無線環境に適した予測式を選択し、当該予測式に基づいてスケジューリング時間を算出する。例えば、推定部342は、中継装置3が基地局2から受信した信号の電力受信電力)を特定する。なお、推定部342は、受信電力の他に、中継装置3の送信電力、及びMCS(Modulation and Coding Scheme)等に基づいて、中継装置3の無線環境がどのような環境であるかを特定してもよい。

0043

図4は、中継装置3の無線環境と、スケジューリング時間の実測値と、複数の予測式のそれぞれを用いて算出したスケジューリング時間の予測値との対応関係を示す図である。記憶部33には、図4に示すように、推定部342が過去に特定した中継装置3の受信電力と、スケジューリング時間の実測値と、複数の予測式のそれぞれを用いて算出したスケジューリング時間の予測値と、当該実測値と各予測値との差分とが関連付けて記憶されている。

0044

推定部342は、例えば、図4に示す情報を参照し、特定した受信電力に近い受信電力において、実測値と予測値との差分が最も小さい予測式を選択する。そして、推定部342は、選択した予測式に基づいてスケジューリング時間を推定する。なお、推定部342は、特定した電力と同じ受信電力のデータが複数存在している場合には、実測値と予測値との差分の合計値が一番小さい予測式を選択してもよい。

0045

上り待機部345は、現在時刻から、上り帯域の割当ての要求を行うまでの待ち時間を算出する(S30)。ここで、現在時刻は、待ち時間の算出を開始する時刻である。
具体的には、上り待機部345は、推定部342が推定したスケジューリング時間と、解析部341が算出した送信見込み開始時刻と、解析部341が算出した第1送信時間と、解析部341が算出した第2送信時間とに基づいて、要求部340に、上り帯域の割当て要求を待機させる時間である待ち時間を算出する。

0046

図5は、待ち時間の算出方法を説明する図である。図5(a)は、中継装置3が画像データを受信する時刻に合わせて待ち時間Wを設定する例を示す図である。
現在時刻をtn、送信見込み開始時刻をts、スケジューリング時間をSTとすると、待ち時間Wは以下の式(2)で示される。
W=(ts−tn)−ST・・・(2)

0047

式(2)に示されるように待ち時間Wを設定した場合、第1送信時間WU、第2送信時間DU、スケジューリング時間STの変動により、第2通信端末4から第1通信端末1に画像データが送信される時間も変動し、ジッタが発生する。

0048

そこで、本実施形態の上り待機部345は、中継装置3が第2通信端末4から画像データを受信した時刻(送信見込み開始時刻ts)と、中継装置3が第1通信端末1に当該画像データを送信する時刻との間にバッファ時間WAを設けることにより、ジッタを一定にする。具体的には、上り待機部345は、第2通信端末4から第1通信端末1への画像データの送信に要する時間が、第1許容遅延時間以内の一定の送信時間TUとなるように待ち時間W1を設定する。ここで、送信時間TUは、例えば、第1許容遅延時間よりも所定割合短い時間である。

0049

図5(b)は、待ち時間W1を設定する例を示す図である。バッファ時間WAは、以下の式(3)で示される。
WA=TU−(WU+DU)・・・(3)

0050

待ち時間W1は、以下の式(4)に示されるように、式(2)で算出した待ち時間Wに、バッファ時間WAを加算することにより求められる。
W1=W+WA=(ts−tn)+TU−(ST+WU+DU)・・・(4)

0051

上り待機部345は、現在時刻から、算出した待ち時間W1が経過するまで、要求部340による上り帯域の割当て要求を待機させる(S40)。
割当要求部343は、現在時刻から、上り待機部345が算出した待ち時間W1が経過したことに応じて、基地局2に対して、送信見込み開始時刻、及び送信見込みデータ量を示す情報を含む上り帯域の割当て要求を行う。割当要求部343は、解析部341が解析した画像データの発生周期を示す情報をさらに含む上り帯域の割当て要求を行ってもよい。

0052

基地局2は、中継装置3から帯域の割当て要求を受け付けると、帯域の割当て要求に含まれる送信見込み開始時刻、及び送信見込みデータ量に基づいて、当該中継装置3に対して上り帯域を割り当てる(S50)。基地局2は、物理下り制御チャネル(PDCCH:Physical Downlink Control Channel)により、上り帯域の割当てを通知する。

0053

基地局2が上り帯域の割当てにかかるスケジューリング時間と、推定部342が推定したスケジューリング時間とがほぼ一致する場合、基地局2は、送信見込み開始時刻tsからバッファ時間WAが経過した時刻とほぼ同じ時刻に上り帯域の割当てが完了する。これにより、中継装置3は、第2通信端末4から第1通信端末1に画像データが送信される時間が送信時間TUとなるように画像データを送信することができる。
上り送信部346は、基地局2から上り帯域の割当てが通知されたことに応じて、画像データを第1通信端末1に送信する。すなわち、上り送信部346は、送信見込み開始時刻tsからバッファ時間WAが経過した時間に、画像データを第1通信端末1に送信する。

0054

[サウンディング参照信号の品質調整]
制御部34は、品質調整部344により、サウンディング参照信号の信号品質を調整する。以下にサウンディング参照信号の品質調整について説明する。

0055

基地局2は、中継装置3が送信したサウンディング参照信号を受信すると、サウンディング参照信号で通知されたチャネル品質に基づいて、中継装置3から送信される各パケット再送率を一定にするためにパケット毎にMCS(Modulation and Coding Scheme)の調整を行う。基地局2は、中継装置3から送信される各パケットの再送率が所定割合(例えば、10%)になるようにMCSの調整を行う。

0056

これに対し、第1通信部31が基地局2に対してデータを送信する場合に再送が起きるときには、第2通信端末4から受信した画像データの送信に要する時間が、ロボットの遠隔操作において要求されている第1許容遅延時間を超過するおそれがある。

0057

そこで、品質調整部344は、基地局2において第2通信端末4の上り帯域の割当てを行う際に参照する、上り帯域のチャネル品質を推定するためのサウンディング参照信号の信号品質を悪化させる。例えば、品質調整部344は、第1通信部31がサウンディング参照信号を送信する際の送信電力を、画像データを送信する際の送信電力に比べて小さくすることにより、サウンディング参照信号の信号品質を悪化させる。

0058

このように、サウンディング参照信号の信号品質をデータ送信時よりも悪化させた場合、基地局2側では、悪化された信号品質に基づいて、各パケットの再送率が所定割合になるように調整を行う。中継装置3の実際の信号品質は、基地局2に通知した信号品質よりも良いことから、中継装置3のデータの再送率は、基地局2において設定した再送率よりも低くなる。これにより、中継装置3は、再送によって第1許容遅延時間が超過するおそれを低減させることができる。

0059

[下り帯域の占有]
第2通信ネットワークは、無線LANによる通信が行われるため、第2通信ネットワークにおいて通信を行う各通信装置は、他の通信装置が通信を行っているか否かを確認するキャリアセンスを行う。そして、各通信装置は、他の通信装置が通信を行っていないことを確認した後、ランダムな時間だけ待機してデータ送信を行う。

0060

しかしながら、第2通信ネットワークにおいて通信に輻輳が発生している場合には、各通信装置は、他の通信装置が通信を行っていないタイミングを検出することが困難であり、データの送信が完了するまでに時間がかかる。

0061

そこで、帯域占有部347は、第2通信ネットワークにおける帯域を、所定期間にわたって第2通信端末4の下り帯域として占有することにより、第1通信端末1から送信された操作コマンドを遅延なく第2通信端末4に送信する。

0062

具体的には、帯域占有部347は、画像データが送信される周期に基づいて、画像データが送信されない時間(所定期間)を特定する。そして、帯域占有部347は、第2通信ネットワークを介して通信を行う他の通信端末に、当該他の通信端末が信号の送信を待機する待機時間よりも短い間隔で、当該他の通信端末とは異なる端末とのデータ通信中であることを示すショート信号を所定期間にわたって送信する。

0063

ここで、帯域占有部347は、例えば、コントローラの電源ON状態等となり、コントローラによるロボットの操作が可能になったことに応じて、ショート信号の送信を開始する。なお、ショート信号とは、データ量が所定量以下の信号であり、例えばack信号である。

0064

他の通信端末は、ショート信号を、自身が待機する待機時間よりも短い間隔で受信することにより、ショート信号を受信し続けている間、データの送信を待機する。これにより、帯域占有部347は、第2通信ネットワークにおける帯域を第2通信端末4の下り帯域として占有することができる。
また、帯域占有部347は、画像データが送信される周期に基づいて、ショート信号を送信するので、画像データの第1通信端末1への送信に影響がでないように、操作コマンドを第2通信端末4に送信することができる。

0065

下り待機部348は、帯域占有部347が帯域を占有する前に、第1通信端末1から中継装置3への操作コマンド(制御データ)の送信に要する送信時間、及び中継装置3から第2通信端末4への操作コマンドの送信に要する送信時間に基づいて、第1通信端末1から第2通信端末4への操作コマンドの送信に要する送信時間が、予め定められた第2許容遅延時間内で一定となるように待ち時間を算出し、当該待ち時間に基づいて帯域占有部347に帯域の占有を待機させる。

0066

具体的には、まず、解析部341は、中継装置3が第1通信端末1から過去に操作コマンドを受信したときの、操作コマンドの受信に要した時間に基づいて、第1通信端末1から中継装置3への操作コマンドの送信に要する送信時間を算出する。以下の説明において、第1通信端末1から中継装置3への操作コマンドの送信に要する送信時間を第3送信時間という。

0067

また、解析部341は、中継装置3が第2通信端末4に過去に操作コマンドを送信したときの、操作コマンドの送信に要した時間に基づいて、中継装置3から第2通信端末4への操作コマンドの送信に要する送信時間を算出する。以下の説明において、中継装置3から第2通信端末4への操作コマンドの送信に要する送信時間を第4送信時間という。

0068

下り待機部348は、第1通信端末1から第2通信端末4に操作コマンドが送信される時間が、第2許容遅延時間以内の一定の送信時間TDとなるように、操作コマンドを受信してから、操作コマンドを送信するまでの待ち時間WBを設定する。ここで、送信時間TDは、例えば、第2許容遅延時間よりも所定割合短い時間である。解析部341が算出した第3送信時間をWD、解析部341が算出した第4送信時間をDDとすると、待ち時間WBは、以下の式(5)で示される。
WB=TD−(WD+DD)・・・(5)

0069

下り送信部349は、現在時刻から待ち時間WSが経過した後、操作コマンドを第2通信端末4に送信する。ここで、下り送信部349は、中継装置3が第1通信端末1から操作コマンドを受信した後、無線LANにおいて規定されているランダムな時間の待機を行わずに当該操作コマンドを第2通信端末4に送信する。

0070

なお、帯域占有部347は、画像データが送信される周期に基づいて、ショート信号を送信することとしたが、これに限らない。下り待機部348は、中継装置3が操作コマンドを送信する時点において、第2通信ネットワークの帯域が、第2通信端末4の下り帯域として占有されるように、操作コマンドを受信してからショート信号を送信するまでの待ち時間WSを算出してもよい。ここで、第2通信ネットワークにおいて通信を行う他の通信装置における最大フレーム長データ転送時間をMTとすると、ショート信号の送信開始時刻は、中継装置3が操作コマンドの送信を開始する時刻、すなわち、中継装置3が操作コマンドを受信してから待ち時間WBが経過した時刻よりもデータ転送時間MTだけ前にする必要がある。したがって、待ち時間WSは、以下の式(6)で示される。なお、ここでは、WB>MTであるものとする。
WS=WB−MT・・・(6)

0071

帯域占有部347は、中継装置3が操作コマンドを受信した時刻から待ち時間WSが経過したことに応じて、第2通信ネットワークにおいて通信を行う他の通信装置にショート信号を送信することにより、第2通信ネットワークにおける帯域を第2通信端末4の下り帯域として占有する。 これにより、第1通信端末1から第2通信端末4への操作コマンドの送信時間は、第2許容遅延時間以内となる送信時間TDとなる。

0072

[本実施形態における効果]
以上説明したように、本実施形態に係る中継装置3は、送信見込み開始時刻よりも前に上り帯域の割当て要求を行うことにより、送信対象の画像データが発生してから帯域の割当て要求を行う場合に比べて、データ送信の遅延時間を低減することができる。
また、中継装置3は、第2通信端末4から第1通信端末1への画像データの送信に係る送信時間が、予め定められた第1許容遅延時間内で一定となるように待ち時間を算出し、当該待ち時間に基づいて帯域の割当て要求を待機するので、ジッタを低減することができる。

0073

また、中継装置3は、第2通信ネットワークにおける帯域を、所定期間にわたって第2通信端末4の下り帯域として占有するので、第2通信ネットワークにおいて輻輳が発生している場合であっても、第2通信端末4に操作コマンドを送信する際の遅延時間を低減することができる。

0074

また、中継装置3は、第2通信ネットワークにおける帯域を占有する前に、第1通信端末1から第2通信端末4への操作コマンドの送信に要する送信時間が、予め定められた第2許容遅延時間内で一定となるように待ち時間を算出し、当該待ち時間に基づいて帯域の占有を待機するので、ジッタを低減することができる。

0075

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。特に、装置の分散・統合の具体的な実施形態は以上に図示するものに限られず、その全部又は一部について、種々の付加等に応じて、又は、機能負荷に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。

0076

1・・・第1通信端末、2・・・基地局、3・・・中継装置、31・・・第1通信部、32・・・第2通信部、33・・・記憶部、34・・・制御部、340・・・要求部、341・・・解析部、342・・・推定部、343・・・割当要求部、344・・・品質調整部、345・・・上り待機部、346・・・上り送信部、347・・・帯域占有部、348・・・下り待機部、349・・・下り送信部、4・・・第2通信端末、S・・・通信システム

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