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WO2015098101A1 - 遅延最小値算出装置、情報送信装置、遅延最小値算出方法およびプログラム記憶媒体 - Google Patents

遅延最小値算出装置、情報送信装置、遅延最小値算出方法およびプログラム記憶媒体 Download PDF

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Publication number
WO2015098101A1
WO2015098101A1 PCT/JP2014/006428 JP2014006428W WO2015098101A1 WO 2015098101 A1 WO2015098101 A1 WO 2015098101A1 JP 2014006428 W JP2014006428 W JP 2014006428W WO 2015098101 A1 WO2015098101 A1 WO 2015098101A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
value
delay
minimum
information
delay value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2014/006428
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
徹 大須賀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to US15/105,996 priority Critical patent/US10171325B2/en
Priority to JP2015554566A priority patent/JP6418169B2/ja
Publication of WO2015098101A1 publication Critical patent/WO2015098101A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L43/00—Arrangements for monitoring or testing data switching networks
    • H04L43/08—Monitoring or testing based on specific metrics, e.g. QoS, energy consumption or environmental parameters
    • H04L43/0852—Delays
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W28/00—Network traffic management; Network resource management
    • H04W28/02—Traffic management, e.g. flow control or congestion control
    • H04W28/0231—Traffic management, e.g. flow control or congestion control based on communication conditions
    • H04W28/0236—Traffic management, e.g. flow control or congestion control based on communication conditions radio quality, e.g. interference, losses or delay

Definitions

  • the present invention relates to a technique for controlling a transmission rate when information is transmitted through an information communication network.
  • LTE Long Termination Evolution
  • LTE-A Long Term Termination Evolution
  • a base station determines a data modulation method according to QPSK (Quadrature Phase-Shift Keying) according to the distance to a user's mobile terminal device, radio wave power, and the like.
  • QPSK Quadrature Phase-Shift Keying
  • 64QAM Quadrature Amplitude Modulation
  • QPSK is a data modulation system that is not easily affected by noise and interference.
  • 64QAM is a data modulation method that can send a large amount of data in one symbol. Changing the data modulation method in this way causes a situation in which the transmission capacity per network resource (the amount of information that can be transmitted per unit time) fluctuates dynamically. As the transmission capacity varies, the serialization delay time varies.
  • the mobile terminal device uses a communication system to be used as another communication with a different communication method in order to continue communication with a content distribution source, for example. Often switches to a system.
  • the portable terminal device switches from an LTE system, which is one of communication methods, to a 3G (3rd generation) system, which is another communication method.
  • 3G is a communication system for digital mobile phones that conforms to the standards defined by ITU (International Telecommunication Union).
  • the handover process is executed in the mobile terminal device and the communication system used by the mobile terminal device.
  • Such a handover between different communication systems is called a vertical handover. Due to the processing related to the vertical handover, the delay time and transmission capacity of information transmission in the communication path fluctuate, resulting in frequent propagation delay and serialization (serialization) delay (hereinafter referred to as propagation delay). fluctuate.
  • TCP Transmission Control Protocol
  • TCP Transmission Control Protocol
  • TCP-based Vegas shown in Non-Patent Document 1
  • a server device that performs communication control detects congestion of data (information) in the network by estimating a queue amount remaining in the network. And when the said server apparatus detects congestion, it suppresses the transmission rate of data (information) before packet loss generate
  • the queuing delay is the current delay (the time from when information (data) is transmitted until the destination is reached, or the reply information from the destination that received the information after the information is transmitted). This is the time obtained by subtracting the propagation delay etc. from the round-trip time until the transmission source receives it.
  • a propagation delay or the like is estimated by a minimum delay value dmin measured in data (information) communication, and the minimum value dmin is stored as a value such as a propagation delay in a storage device of a server device, for example.
  • the value of the propagation delay or the like is updated to the newly measured minimum value dmin when the minimum delay value dmin smaller than the estimated value dmin is measured.
  • the server apparatus uses the queuing delay to estimate a queue amount larger than the actual queue amount. For this reason, the server apparatus erroneously recognizes that the network is in a congested state based on the erroneous queue amount, and the transmission rate is unnecessarily lowered in the delay-based TCP. This causes a disadvantage that the throughput of TCP is lowered.
  • Non-Patent Document 3 proposes an improvement plan for the problem.
  • the server device checks whether or not the propagation delay or the like has increased at regular intervals (the number of packets in the example shown in Non-Patent Document 3). If so, the value dmin such as propagation delay is reset. Specifically, the server apparatus obtains a minimum delay value for each of N (N is an integer of 2 or more) confirmation responses (ACK (ACKnowledge)) as dmin_est.
  • a value (dmin_est ⁇ dmin) obtained by subtracting a value dmin set as a propagation delay or the like from the obtained value dmin_est is larger than the queuing delay L times (L is an integer of 2 or more) continuously. If it is determined that the propagation delay or the like has increased. As a result, the server apparatus resets the value dmin such as the propagation delay to the minimum value dmin_est of the latest delay. Thereby, the server apparatus can recognize an increase in propagation delay or the like within a certain number of packets (L ⁇ N packets).
  • Non-Patent Document 3 has a problem that it is difficult to set an appropriate interval for obtaining a minimum value dmin_est such as a propagation delay. That is, if the fixed interval for obtaining the minimum value dmin_est is lengthened, there is an inconvenience that when the propagation delay or the like increases, the time until the increase can be reflected in the value dmin of the propagation delay or the like becomes long. On the other hand, if the fixed interval for obtaining the minimum value dmin_est is shortened, the value dmin of the propagation delay and the like often increases even when the propagation delay or the like does not vary greatly. As a result, the server apparatus underestimates the queuing delay and causes an inconvenience that excessive traffic flows through the network.
  • the communication status of the mobile terminal device or the network is changed from moment to moment due to, for example, a change in the surrounding situation due to the movement of the mobile terminal device, a change in the radio wave status between the mobile terminal device and the base station, or a change in the cross traffic state. And fluctuate.
  • the communication status dynamically changes in this way, fixing the interval for obtaining the minimum value dmin_est to a constant value limits the optimization of the communication state of the network.
  • the main object of the present invention is to provide a technique capable of appropriately detecting a propagation delay or the like (minimum delay value) in order to appropriately control the transmission rate of information in information communication.
  • the delay minimum value calculation apparatus provides: A delay that is the time from when the information is transmitted until the information reaches the destination, or the round-trip time from when the information is transmitted until the information source receives the reply information from the destination that received the information
  • a setting unit (means)
  • a timing determining unit (means) for determining a review timing for reviewing the set minimum delay value based on the measured delay value; At the determined review timing, the set minimum delay value is updated to the minimum delay value calculated using the measured delay value, or the set minimum delay value is previously set.
  • a minimum value review unit (means) for updating the set initial value.
  • the information transmitting apparatus of the present invention is The delay minimum value calculation apparatus of the present invention, A transmission unit (means) for transmitting information at a transmission rate calculated based on the minimum delay value set by the minimum delay value calculation device;
  • the delay minimum value calculation method of the present invention is: A delay that is the time from when the information is transmitted until the information reaches the destination, or the round-trip time from when the information is transmitted until the information source receives the reply information from the destination that received the information
  • a delay that is the time from when the information is transmitted until the information reaches the destination, or the round-trip time from when the information is transmitted until the information source receives the reply information from the destination that received the information
  • the program storage medium of the present invention includes: On the computer, A delay that is the time from when the information is transmitted until the information reaches the destination, or the round-trip time from when the information is transmitted until the information source receives the reply information from the destination that received the information
  • a delay that is the time from when the information is transmitted until the information reaches the destination, or the round-trip time from when the information is transmitted until the information source receives the reply information from the destination that received the information
  • the object of the present invention is also achieved by the delay minimum value calculation method of the present invention corresponding to the delay minimum value calculation apparatus having the above-described configuration.
  • the object is also achieved by a computer program for realizing the minimum delay value calculation apparatus, minimum delay value calculation method of the present invention by a computer, and a program storage medium in which the computer program is stored.
  • the present invention it is possible to appropriately detect a propagation delay or the like (minimum delay value) in order to appropriately control the transmission rate of information in information communication.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a simplified configuration of the minimum delay value calculating apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • the delay minimum value calculation apparatus 1 of the first embodiment includes a minimum value setting unit (minimum value setting unit) 2, a timing determination unit (timing determination unit) 3, a minimum value review unit (minimum value review unit) 4, It has.
  • the measured delay value is input to the minimum delay value calculating apparatus 1 from the outside of the apparatus 1.
  • the delay here refers to the time from when information is transmitted until the information reaches the destination, or until the information source receives reply information from the destination that received the information after the information is transmitted. Round trip time.
  • the minimum value setting unit 2 determines that the delay measurement value (hereinafter also referred to as the delay measurement value) is smaller than the value set as the delay minimum value. A function for updating the minimum delay value to the delay measurement value is provided. In other words, the minimum value setting unit 2 has a function of setting the delay measurement value as a new minimum delay value when the delay measurement value is smaller than the set minimum delay value.
  • the timing determination unit 3 has a function of determining (detecting) a review timing for reviewing the set minimum delay value based on the delay measurement value.
  • the minimum value review unit 4 has a function of updating the set minimum delay value at the determined review timing.
  • the minimum delay value to be updated is a value calculated using the delay measurement value or an initial value set in advance. After the minimum delay value is updated by the minimum value review unit 4, the minimum value setting unit 2 sets the minimum delay value as described above using the updated minimum delay value.
  • the minimum value setting unit 2, the timing determining unit 3, and the minimum value reviewing unit 4 are realized by a control device (for example, a CPU (Central Processing Unit)) 5, for example. That is, the minimum delay value calculating apparatus 1 according to the first embodiment includes, for example, a control device 5 and a storage device (storage medium) 6.
  • the storage device 6 stores a computer program (program) 7 representing a control procedure (processing procedure) for controlling the overall operation of the minimum delay value calculating device 1.
  • the control device 5 implements the functions of the minimum value setting unit 2, the timing determination unit 3, and the minimum value review unit 4 by executing the program 7 read from the storage device 6.
  • the minimum delay value calculation apparatus 1 has a function of determining the review timing for reviewing the minimum delay value by the timing determination unit 3 based on the delay measurement value. That is, the minimum delay value calculation device 1 has a function of varying the minimum delay value review timing in accordance with the delay variation. For this reason, the delay minimum value calculation apparatus 1 can review the delay minimum value at an appropriate timing in consideration of delay variation, and can calculate the delay minimum value suitable for the communication situation.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a simplified configuration of an embodiment of the information transmitting apparatus according to the present invention.
  • This information transmission device 10 includes the above-described minimum delay value calculation device 1 and a transmission unit (transmission means) 11.
  • the transmission unit 11 has a function of calculating a transmission rate based on the minimum delay value calculated by the minimum delay value calculating device 1 and transmitting information at the calculated transmission rate.
  • the information transmitting apparatus 10 transmits information at a transmission rate calculated based on the minimum delay value calculated by the minimum delay value calculating apparatus 1 (that is, the minimum delay value according to the communication status). For this reason, the information transmitting apparatus 10 can control the transmission rate that quickly and accurately follows changes in the communication status. As a result, the information transmitting apparatus 10 can greatly contribute to an improvement in information transmission throughput.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a simplified configuration of an information transmitting apparatus including the delay minimum value calculating apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • the information transmission device 20 of the second embodiment is connected to a device with communication function (hereinafter referred to as a user terminal) 36 of a user who is an information supply destination via an information communication network 35 such as the Internet.
  • the information transmission device 20 is a device having a function of transmitting (replying) information (data) requested by the user terminal 36 to the user terminal 36 through the information communication network 35.
  • a specific example of the information transmission device 20 may be an origin server.
  • the information transmission apparatus 20 is an information relay apparatus (specifically, for example, a cache server, a proxy server, or an edge server) that is provided in a communication path between the origin server and the user terminal 36 and terminates information communication once. ).
  • the information transmission apparatus 20 may be a communication device (for example, P-GW (Packet Data Network), S-GW (Serving Gateway)) that constructs an information communication system.
  • P-GW Packet Data Network
  • S-GW Serving Gateway
  • An information communication network different from the information communication network connecting the device 20 and the origin server may be used.
  • the hardware configuration of the information transmission device 20 includes a control device 30 and a storage device (storage medium) 31.
  • the storage device 31 is, for example, a hard disk device.
  • the storage device 31 stores a computer program (hereinafter also abbreviated as a program) 32 for controlling the operation of the information transmission device 20 and various data.
  • the control device 30 includes a CPU (not shown), and can execute the program 32 read from the storage device 31 by the CPU to have the functions described below. That is, in the second embodiment, the control device 30 includes, as function units, a minimum value setting unit (minimum value setting unit) 21, a timing determination unit (timing determination unit) 22, and a minimum value review unit (minimum value review unit).
  • a calculation device 33 is configured.
  • the measuring unit 25 has a function of measuring a delay in information communication in the information communication network 35.
  • the delay here refers to ACK (ACKnowledge) which is reply information from the user terminal 36 that has received the information after the information transmitting apparatus 20 transmits the information (data packet) to the destination user terminal 36.
  • ACK acknowledge
  • RTT RoundRTrip Time
  • the delay may be defined by the time (also referred to as a unidirectional delay) from when the information transmitting apparatus 20 transmits information (data packet) until the destination user terminal 36 receives the information.
  • the delay measured by the measurement unit 25 may be a round-trip delay as described above, or a unidirectional delay, and may be determined as appropriate.
  • the measuring unit 25 measures the delay as follows when the information transmitting apparatus 20 receives an ACK packet for the data packet transmitted by the information transmitting apparatus 20 or at each preset timing. To do.
  • the information transmission device 20 transmits a packet (search packet) different from the data packet, and measures the delay using the propagation time of the search packet.
  • search packet packet
  • the information transmitting apparatus 20 may measure the delay by a measurement method other than the measurement using the search packet. Is omitted.
  • the measurement unit 25 further includes a delay measurement value obtained by measurement (hereinafter also referred to as a delay measurement value dm) for a predetermined period (for example, a period for transmitting a set time or a set number of packets). Has the function to hold. Further, the measurement unit 25 has a function of outputting the delay measurement value dm to the minimum value setting unit 21 every time the delay measurement value dm is measured. Note that the timing at which the measurement unit 25 outputs the delay measurement value dm to the minimum value setting unit 21 is not limited to the measurement of the delay measurement value dm, and may be, for example, every predetermined number of measurements.
  • the minimum value setting unit 21 has a function of holding a value set as a minimum delay value (hereinafter, the set minimum delay value is also referred to as a minimum delay value dmin). Further, the minimum value setting unit 21 has a function of comparing the delay measurement value dm with the delay minimum value dmin every time the delay measurement value dm measured by the measurement unit 25 is input. Furthermore, when the delay measurement value dm is equal to or less than the minimum delay value dmin, the minimum value setting unit 21 updates the held minimum delay value dmin to the delay measurement value dm (in other words, the minimum delay value). (dmin value is reset to the delay measurement value dm).
  • the timing determination unit 22 has a function of determining a review timing for reviewing the minimum delay value dmin held by the minimum value setting unit 21. That is, every time the measurement unit 25 measures the delay measurement value dm, the timing determination unit 22 has the delay measurement value dm that is the minimum delay value dmin held by the minimum value setting unit 21 or in the vicinity thereof. Determine whether it is a value. When the timing determination unit 22 determines that the delay measurement value dm is the minimum delay value dmin or a value in the vicinity thereof, it is a review timing (a situation in which the communication status reviews the minimum delay value dmin). Is determined).
  • “e” in equation (1) is a preset constant larger than 1.
  • the constant “e” is a numerical value appropriately set in consideration of the communication method used by the information transmitting apparatus 20, and is not limited as long as it is a numerical value larger than 1. For example, A numerical value greater than 1 and within a range of 1.5 or 2 or less is set.
  • the timing determination unit 22 may determine that the delay measurement value dm is a value near the minimum delay value dmin in the following cases. For example, the timing determination unit 22 calculates one of a fluctuation range h and a standard deviation s of a plurality of values that have been set as the minimum delay value dmin within a predetermined period M.
  • the period M is, for example, a period from the time when communication being executed is started to the time when the fluctuation range h or the standard deviation s is calculated.
  • the period M may be a period from the time when the fluctuation range h or the standard deviation s is calculated to a time point that goes back to a predetermined timing.
  • the timing determination unit 22 determines that the delay measurement value dm is the minimum delay value. It is determined that the value is in the vicinity of dmin. dm ⁇ dmin + (f ⁇ h) (2) dm ⁇ dmin + (g ⁇ s) (3)
  • “f” in Equation (2) is a preset constant larger than 0.
  • “G” in Equation (3) is a preset constant larger than 0. Note that the constant “f” in the expression (2) and the constant “g” in the expression (3) are appropriately set as long as they are numerical values larger than 0, and the numerical values are not limited.
  • the fluctuation range h and the standard deviation s are numerical values representing the variation of the minimum delay value dmin, if it is smaller than the variation, it is a value near the minimum delay value dmin.
  • “F” is appropriately set within a numerical range larger than 0 and smaller than 0.5.
  • the constant “g” is appropriately set within a numerical range larger than 0 and smaller than 1.0.
  • the timing determination unit 22 determines that it is a review timing for reviewing the minimum delay value dmin. Further, the timing determination unit 22 has a function of holding information (for example, time information) indicating the determined review timing.
  • the update interval calculation unit 24 has a function of calculating an update interval (hereinafter also referred to as an update interval INTupdate) used in the process of reviewing the minimum delay value dmin when the timing determination unit 22 determines that it is a review timing. I have. For example, when the timing determination unit 22 determines that it is a review timing, the update interval calculation unit 24 takes in information on the determined review timing and the latest review timing from the timing determination unit 22. Then, the update interval calculation unit 24 calculates an interval between the review timings (hereinafter referred to as an interval INT_m).
  • the interval INT_m may be expressed by time or may be expressed by the number of packets.
  • the update interval calculation unit 24 calculates the update interval INTupdate as follows based on the calculated interval INT_m. For example, the update interval calculation unit 24 calculates a value obtained by multiplying the interval INT_m by a constant as the update interval INTupdate. Alternatively, the update interval calculation unit 24 calculates an average value of a plurality of intervals INT_m calculated during a predetermined period, and calculates a value obtained by multiplying the average value by a constant as an update interval INTupdate. Alternatively, the update interval calculation unit 24 calculates a value obtained by multiplying a value obtained by taking an exponential moving average of the calculated interval INT_m as an update interval INTupdate. Note that the numerical value to be multiplied by the constant as described above is appropriately set in consideration of the communication method and the like, and is not limited.
  • the minimum value review unit 23 has a function of reviewing the minimum delay value dmin when the timing determination unit 22 determines that it is the review timing. For example, each time the minimum value review unit 23 is determined to be the review timing, the minimum value review unit 23 is measured in a period H from the time when the review timing is determined to the time point that is back by the update interval INTupdate. A plurality of delay measurement values dm are acquired from the measurement unit 25. Then, the minimum value review unit 23 detects the minimum value dm_min among the plurality of delay measurement values dm in the period H, and calculates the minimum value dm_min as the delay minimum value dmin_k.
  • the minimum value review unit 23 may calculate the minimum delay value dmin_k as follows. For example, the minimum value review unit 23 calculates the delay minimum value dmin_k based on the formula (5) using the minimum delay value dmin held in the minimum value setting unit 21 and the preset smoothing coefficient ⁇ . That is, the minimum value review unit 23 calculates a value obtained by exponentially moving the minimum value dm_min among the delay measurement values dm in the period H based on the update interval INTupdate as the delay minimum value dmin_k.
  • dmin_k ⁇ ⁇ dm_min + (1 ⁇ ) ⁇ dmin (5)
  • a method other than the above may be employed as a method for the minimum value review unit 23 to calculate the minimum delay value dmin_k.
  • the minimum value review unit 23 may calculate a predetermined initial value as the minimum delay value dmin_k each time it is determined that the review timing is reached.
  • the minimum delay value dmin_k may be calculated by employing an appropriate method.
  • the minimum value review unit 23 calculates the delay minimum value dmin_k as described above, the minimum value review unit 23 updates the delay minimum value dmin held in the minimum value setting unit 21 to the calculated delay minimum value dmin_k.
  • the minimum value setting unit 21 sets (updates) the minimum delay value dmin based on the updated minimum delay value dmin. .
  • the transmission unit 26 has a function of transmitting data while controlling a transmission rate of data transmitted to the user terminal 36.
  • the transmission unit 26 has a function of controlling (changing) the transmission rate every time the measurement unit 25 measures the delay dm, every predetermined time interval, or every predetermined number of packets. I have.
  • the transmission unit 26 controls the transmission rate using the delay measurement value dm measured by the measurement unit 25, the minimum delay value dmin held in the minimum value setting unit 21, and the current transmission rate. More specifically, for example, the transmission unit 26 determines that the information communication network 35 is in a congested state when a packet loss occurs, as in the communication control method proposed as TCP Westwood +. Then, the transmission unit 26 calculates the product of the estimated value of the current throughput of the information communication network 35 in the congested state and the minimum delay value dmin, and controls the transmission rate so that the product value is obtained.
  • the transmission unit 26 calculates the queuing delay based on the difference between the measured delay measurement value dm and the minimum delay value dmin, as in the communication control method proposed as TCP ⁇ Vegas. Then, the transmission unit 26 determines the queue amount in the communication path from the information transmission device 20 to the user terminal 36 via the information communication network 35 based on the product of the available bandwidth or the current transmission rate and the queuing delay. estimate. Furthermore, the transmission unit 26 determines that the information communication network 35 is in a congested state when the queue amount exceeds a set threshold, and reduces the transmission rate by a predetermined adjustment rate. In this way, the transmission unit 26 may control the transmission rate. The transmission unit 26 may control the transmission rate by a method other than the above.
  • the information transmitting device 20 of the second embodiment is an origin server
  • the original information (original data) to be transmitted is held in a storage device that is built in or externally connected to the information transmitting device 20. Yes. For this reason, the information transmitting apparatus 20 can transmit the original data toward the user terminal 36 at the transmission rate controlled by the transmitting unit 26.
  • the information transmitting apparatus 20 is a relay server apparatus or a communication device (for example, P-GW, S-GW) that constructs a communication system
  • the information transmitting apparatus 20 stores the information to be transmitted (relayed) received from the outside. Cache in the device or temporarily hold the data stream as a buffer.
  • the information transmission device 20 (the relay server device or the communication device) can transmit information to be transmitted (relayed) at a transmission rate controlled by the transmission unit 26 without being influenced by the throughput with the origin server. .
  • the information transmission device 20 is a relay server device or a communication device as described above, information (data) may be transmitted to the user terminal 36 instead of the origin server.
  • the information transmission device 20 needs to acquire the data request message transmitted from the user terminal 36 to the origin server.
  • the information transmitting apparatus 20 is connected to a router provided in a communication path connecting the user terminal 36 and the origin server. Then, the router transfers the request message addressed to the origin server to the information transmitting device 20 based on the header information of the request message.
  • the user terminal 36 may transmit a request message that explicitly specifies the information transmitting apparatus 20 as a proxy server. Further, when the user terminal 36 acquires a destination address using DNS (Domain Name System) or the like in order to transmit the request message to the origin server, the request message may be acquired as follows. . That is, DNS (Domain Name System) or the like returns the address of the information transmitting device 20 instead of the address of the origin server. Thereby, the information transmission apparatus 20 can acquire the request message of the user terminal 36 instead of the origin server.
  • DNS Domain Name System
  • FIG. 4 represents a processing procedure executed by the control device 30 (CPU).
  • the timing determining unit 22 determines whether it is a review timing for reviewing the minimum delay value dmin (step S102).
  • the update interval calculation unit 24 calculates the update interval INTupdate (step S103).
  • the minimum value review unit 23 calculates the minimum delay value dmin_k using the update interval INTupdate and the measured delay value (delay measurement value dm) (step S104).
  • the minimum value reviewing unit 23 updates (sets) the delay minimum value dmin set in the minimum value setting unit 21 to the calculated delay minimum value dmin_k (step S105).
  • the minimum value setting unit 21 determines whether or not the measured delay value (delay measurement value dm) is equal to or less than the set minimum delay value dmin (step S106). In the determination operation of step S102, when the timing determination unit 22 determines that it is not the review timing, the operations of steps S103 to S105 are not executed, and the operation of step S106 by the minimum value setting unit 21 is started. .
  • the minimum value setting unit 21 updates (sets) the minimum delay value dmin to the delay measurement value dm (step S107).
  • the control device 30 executes operations related to the review and setting of the minimum delay value dmin as described above.
  • the delay minimum value dmin increases, and conversely, the delay decreases. Can be reconsidered in the direction of decreasing the minimum delay value dmin. That is, the information transmitting apparatus 20 can review the minimum delay value dmin according to the communication status.
  • the information transmission device 20 can change the timing for reviewing the minimum delay value dmin according to the communication status, the information transmission device 20 can review the minimum delay value dmin at an appropriate timing according to the communication status.
  • the information transmission apparatus 20 sets the width of the update interval INTupdate used when reviewing the minimum delay value dmin (that is, the range in which the delay measurement value dm used when calculating the minimum delay value dmin) is communicated. It has a function that can be changed according to the situation. For this reason, the information transmitting apparatus 20 can calculate the minimum delay value dmin in consideration of the speed of change of the communication status.
  • the information transmitting apparatus 20 can set the minimum delay value suitable for the communication status, and therefore can accurately control the transmission rate using the minimum delay value. As a result, the information transmission apparatus 20 can easily improve the throughput of information communication.
  • the present invention is not limited to the first and second embodiments, and various embodiments can be adopted.
  • the communication protocol used when transmitting information is TCP
  • the present invention is a communication other than TCP such as UDP (User Datagram Protocol).
  • UDP User Datagram Protocol
  • the present invention is also applicable to an apparatus that communicates information using a protocol.
  • the operation (process) related to the setting of the minimum delay value in steps S106 and S107 is the operation (process) related to the review of the minimum delay value in steps S102 to S105. ) Is executed after.
  • the operation related to the setting of the minimum delay value may be executed before the operation related to the review of the minimum delay value (steps S204 to S207). Good.
  • every time the delay is measured it is determined whether or not it is a review timing. However, every time the delay is measured, whether or not it is the review timing. You may make it judge.

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Abstract

　情報の送信レートを適切に制御するために、伝搬遅延等（遅延最小値）を適切に検知する。　最小値設定部２は、遅延の計測値が入力した場合に、その遅延の計測値が、遅延最小値として設定されている値よりも小さい場合には、その設定されている遅延最小値を、遅延の計測値に更新する。遅延とは、情報が発信されてから当該情報が宛先に到達するまでの時間、あるいは、情報が発信されてから当該情報を受け取った宛先による返信情報を前記情報の発信元が受け取るまでの往復時間である。タイミング決定部３は、遅延の計測値に基づいて、設定されている遅延最小値を見直す見直しタイミングを決定する。最小値見直し部４は、その決定された見直しタイミングでもって、設定されている遅延最小値を更新する（見直す）。その更新する遅延最小値は、計測された遅延の計測値を利用して算出した値であるか、あるいは、予め設定されている初期値である。

Description

遅延最小値算出装置、情報送信装置、遅延最小値算出方法およびプログラム記憶媒体
　本発明は、情報通信網を通して情報を送信する際の送信レートを制御する技術に関する。
　近年、インターネットの回線容量の向上や多様な情報を処理する技術の開発に伴い、ユーザが、携帯端末装置を利用して、文字や静止画だけでなく音声や動画をも含む情報を時間や場所によらずに得られるようになってきている。このような情報取得を支える技術として、ＬＴＥ（Long Term Evolution）やＬＴＥ－Ａ（Long Term Evolution - Advanced）というような通信方式がある。
　ＬＴＥでは、例えば、リンクアダプテーション技術によって、通信の性能（例えば通信速度）および品質（例えば、繋がり易さや、ＳＮ（Signal-Noise）比）の向上が図られている。具体例を挙げると、基地局（ＬＴＥではｅＮｏｄｅＢと呼ばれている）は、ユーザの携帯端末装置までの距離や電波の電力などに応じて、データの変調方式を、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase-Shift Keying）から６４ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）に変更する。ＱＰＳＫはノイズや干渉の影響を受け難いデータ変調方式である。６４ＱＡＭは１シンボルで多くのデータを送れるデータ変調方式である。そのようにデータ変調方式を変更することは、ネットワーク資源当たりの伝送容量（単位時間当たりに伝送可能な情報量）が動的に変動する事態を招く。この伝送容量の変動に伴ってシリアライズ（シリアル化）遅延時間が変動する。
　また、携帯端末装置は、移動する等の要因によって通信状況が悪くなりそうな場合に、例えばコンテンツの配信元との通信を継続するために、利用する通信システムを、通信方式の異なる別の通信システムに切り換えることがよくある。例えば、携帯端末装置は、通信方式の一つであるＬＴＥのシステムから別の通信方式である３Ｇ（3rd Generation）のシステムに切り替える。なお、３Ｇとは、ITU (International Telecommunication Union（国際電気通信連合)）によって定められた規格に準拠したデジタル携帯電話の通信方式である。
　このように、携帯端末装置が利用している通信システムが、異なる通信方式の通信システムに切り替わる場合には、携帯端末装置および当該携帯端末装置が利用する通信システムにおいて、ハンドオーバ処理が実行される。このような、互いに異なる通信システム間でのハンドオーバは垂直ハンドオーバと呼ばれる。この垂直ハンドオーバに係る処理によって、通信経路における情報伝送の遅延時間や伝送容量などが変動し、これに起因して伝搬遅延やシリアライズ（シリアル化）遅延（以降、伝搬遅延等と呼ぶ）が頻繁に変動する。
　ところで、有線と無線の何れのデータ通信においても広く用いられているＴＣＰ（Transmission Control Protocol）では、多くのトラヒックが並存する近年の通信環境に対応するために、輻輳制御にかかる技術が高度化されている。
　これに関連する技術として、非特許文献１に示されているＴＣＰ Ｖｅｇａｓや、非特許文献２に示されているＦＡＳＴ ＴＣＰに代表される遅延ベースのＴＣＰがある。この遅延ベースのＴＣＰでは、例えば通信制御を行うサーバ装置は、ネットワーク中に滞留しているキュー量を推定することによって、ネットワークにおけるデータ（情報）の輻輳を検知する。そして、当該サーバ装置は、輻輳を検知した場合には、パケットロスが発生する前にデータ（情報）の送信レートを抑える。これにより、サーバ装置は、ネットワークの破綻を免れてスループットの安定化が可能となる。より具体的には、遅延ベースのＴＣＰでは、サーバ装置は、可用帯域（利用可能な伝送容量）または送信レートと、キューイング遅延との積によって、ネットワーク中に滞留しているキュー量を見積もる。そして、サーバ装置は、その見積もったキュー量が閾値を超えた場合に、輻輳状態にあると判断し、データの送信レートを下げる方向に送信レートを制御する。
　ここで、キューイング遅延とは、現在の遅延（情報（データ）が発信されてから宛先に到達するまでの時間、あるいは、情報が発信されてから当該情報を受け取った宛先による返信情報を情報の発信元が受け取るまでの往復時間）から伝搬遅延等を差し引いた時間である。ＴＣＰでは、伝搬遅延等は、データ（情報）通信において計測された遅延の最小値ｄminで見積もられ、当該最小値ｄminが伝搬遅延等の値として例えばサーバ装置の記憶装置に格納される。この伝搬遅延等の値は、その見積もられた値ｄminよりも小さい遅延の最小値ｄminが計測された場合に、新たに計測された最小値ｄminに更新されることが一般的である。しかしながら、この場合には、より小さい遅延（最小値ｄmin）が計測された場合にのみ伝搬遅延等の値が更新されるため、伝搬遅延等が増加した場合に、この増加は伝搬遅延等の値に反映されないという問題がある。
　つまり、伝搬遅延等が増加した場合には、実際の伝搬遅延等と、サーバ装置が認識している伝搬遅延等とがずれることとなる。この伝搬遅延等のずれにより、キューイング遅延の見積もり値もずれる結果、サーバ装置は、そのキューイング遅延を利用して実際のキュー量よりも大きなキュー量を推定してしまう。このために、サーバ装置は、その誤ったキュー量に基づいて、ネットワークが輻輳状態になったと誤って認識し、遅延ベースのＴＣＰでは、送信レートを不要に低下させる。これにより、ＴＣＰのスループットが低下してしまうという不都合が生じる。
　これに対し、非特許文献３には、その問題の改善策が提案されている。非特許文献３に提案されている手法では、サーバ装置は、一定間隔（非特許文献３に示されている例では一定パケット数）ごとに伝搬遅延等が増加したか否かを確認し、増加している場合には伝搬遅延等の値ｄminを再設定する。具体的には、サーバ装置は、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の確認応答（ＡＣＫ（ACKnowledge））ごとの遅延の最小値をｄmin_estとして求める。そして、サーバ装置は、この求めた値ｄmin_estから伝搬遅延等として設定されている値ｄminを差し引いた値（ｄmin_est－ｄmin）がキューイング遅延よりもＬ回（Ｌは２以上の整数）連続で大きかった場合に、伝搬遅延等が増加したと判断する。これにより、サーバ装置は、伝搬遅延等の値ｄminを直近の遅延の最小値ｄmin_estに再設定する。これにより、サーバ装置は、一定パケット数（Ｌ×Ｎパケット）以内に伝搬遅延等の増加を認識できる。
L. S. Brakmo， S. W. O'Malley， and L. L. Peterson， "TCP Vegas: New Techniques for Congestion Detection and Avoidance"， In Proc. of ACM SIGCOMM 1994， pp. 24-35， London， UK， Aug. 1994 C. Jin， D. X. Wei， and S. H. Low， "FAST TCP: Motivation， Architecture， Algorithms， Performance"， In Proc. of IEEE INFOCOM 2004， Vol. 4， pp.2490-2501， Hong Kong， China， Mar. 2004 J. Mo， R. J. La， V. Anantharam， and J. Walrand， "Analysis and Comparison of TCP Reno and Vegas"， In Proc. of IEEE INFOCOM 1999， Vol. 3， pp. 1556-1563， USA， Mar. 1999
　しかしながら、非特許文献３の手法では、伝搬遅延等の最小値ｄmin_estを求める適切な間隔の設定が難しいという課題を抱えている。つまり、最小値ｄmin_estを求める一定間隔を長くすると、伝搬遅延等が増加したときに当該増加を伝搬遅延等の値ｄminに反映できるまでの時間が長くなるという不都合がある。反対に、最小値ｄmin_estを求める一定間隔を短くすると、伝搬遅延等が大きく変動していない場合でも伝搬遅延等の値ｄminが増加することが多くなる。これにより、サーバ装置は、キューイング遅延を過小評価し、ネットワークに過剰なトラヒックを流してしまうという不都合が生じる。また、携帯端末装置やネットワークの通信状況は、例えば、携帯端末装置の移動に因る周囲状況変化や、携帯端末装置と基地局との間の電波状況変化や、クロストラヒック状態変化によって、時々刻々と変動する。このように通信状況が動的に変動するにも拘わらず、最小値ｄmin_estを求める間隔を一定に固定することは、ネットワークの通信状態の最適化に限界を招いてしまう。
　本発明は上記課題を解決するためになされた。すなわち、本発明の主な目的は、情報通信において、情報の送信レートを適切に制御するために、伝搬遅延等（遅延最小値）を適切に検知できる技術を提供することにある。
　上記目的を達成するために、本発明の遅延最小値算出装置は、
　情報が発信されてから当該情報が宛先に到達するまでの時間、あるいは、情報が発信されてから当該情報を受け取った宛先による返信情報を前記情報の発信元が受け取るまでの往復時間である遅延の計測値が入力した場合に、その遅延の計測値が、遅延最小値として設定されている値よりも小さい場合には、前記設定されている遅延最小値を前記遅延の計測値に更新する最小値設定部（手段）と、
　前記遅延の計測値に基づいて、前記設定されている遅延最小値を見直す見直しタイミングを決定するタイミング決定部（手段）と、
　その決定された見直しタイミングでもって、前記設定されている遅延最小値を、前記遅延の計測値を利用して算出した遅延最小値に更新するか、あるいは、前記設定されている遅延最小値を予め設定されている初期値に更新する最小値見直し部（手段）とを備えている。
　本発明の情報送信装置は、
　上記本発明の遅延最小値算出装置と、
　前記遅延最小値算出装置により設定されている遅延最小値に基づいて算出した送信レートでもって、情報を送信する送信部（手段）とを備えている。
　本発明の遅延最小値算出方法は、
　情報が発信されてから当該情報が宛先に到達するまでの時間、あるいは、情報が発信されてから当該情報を受け取った宛先による返信情報を前記情報の発信元が受け取るまでの往復時間である遅延の計測値が入力した場合に、その遅延の計測値が、遅延最小値として設定されている値よりも小さい場合には、前記設定されている遅延最小値を前記遅延の計測値に更新し、
　また、前記遅延の計測値に基づいて、前記設定されている遅延最小値を見直す見直しタイミングを決定し、
　当該決定された見直しタイミングでもって、前記設定されている遅延最小値を、前記遅延の計測値を利用して算出した遅延最小値に更新するか、あるいは、前記設定されている遅延最小値を予め設定されている初期値に更新する。
　本発明のプログラム記憶媒体は、
　コンピュータに、
　情報が発信されてから当該情報が宛先に到達するまでの時間、あるいは、情報が発信されてから当該情報を受け取った宛先による返信情報を前記情報の発信元が受け取るまでの往復時間である遅延の計測値が入力した場合に、その遅延の計測値が、遅延最小値として設定されている値よりも小さい場合には、前記設定されている遅延最小値を前記遅延の計測値に更新する処理と、
　また、前記遅延の計測値に基づいて、前記設定されている遅延最小値を見直す見直しタイミングを決定する処理と、
　当該決定された見直しタイミングでもって、前記設定されている遅延最小値を、前記遅延の計測値を利用して算出した遅延最小値に更新するか、あるいは、前記設定されている遅延最小値を予め設定されている初期値に更新する処理とを実行させるコンピュータプログラムが格納されている。
　なお、本発明の前記目的は、上記構成の遅延最小値算出装置に対応する本発明の遅延最小値算出方法によっても達成される。また、同目的は、本発明の遅延最小値算出装置、遅延最小値算出方法をコンピュータによって実現するコンピュータプログラム、およびそれが格納されているプログラム記憶媒体によっても達成される。
　本発明によれば、情報通信において、情報の送信レートを適切に制御するために、伝搬遅延等（遅延最小値）を適切に検知できる。
本発明に係る第１実施形態の遅延最小値算出装置の構成を簡略化して表すブロック図である。 本発明に係る情報送信装置の一実施形態を説明するブロック図である。 本発明に係る第２実施形態の遅延最小値算出装置を含む情報送信装置の構成を簡略化して表すブロック図である。 第２実施形態における、遅延最小値の見直しと設定に関する動作の一例を説明するフローチャートである。 第２実施形態における、遅延最小値の見直しと設定に関する動作の別の例を説明するフローチャートである。
　以下に、本発明に係る実施形態を図面を参照しつつ説明する。
　＜第１実施形態＞
　図１は、本発明に係る第１実施形態の遅延最小値算出装置の構成を簡略化して表すブロック図である。この第１実施形態の遅延最小値算出装置１は、最小値設定部（最小値設定手段）２と、タイミング決定部（タイミング決定手段）３と、最小値見直し部（最小値見直し手段）４とを備えている。なお、第１実施形態では、遅延最小値算出装置１には、当該装置１の外部から、計測された遅延の計測値が入力する構成となっている。ここでの遅延とは、情報が発信されてから当該情報が宛先に到達するまでの時間、あるいは、情報が発信されてから当該情報を受け取った宛先による返信情報を前記情報の発信元が受け取るまでの往復時間である。
　最小値設定部２は、遅延の計測値が入力した場合に、その遅延の計測値（以下、遅延計測値とも記す）が、遅延最小値として設定されている値よりも小さい場合には、その遅延最小値を遅延計測値に更新する機能を備えている。換言すれば、最小値設定部２は、遅延計測値が、設定されている遅延最小値よりも小さい場合には、遅延計測値を新たな遅延最小値として設定する機能を備えている。
　タイミング決定部３は、遅延計測値に基づいて、設定されている遅延最小値を見直す見直しタイミングを決定（検知）する機能を備えている。
　最小値見直し部４は、その決定された見直しタイミングでもって、設定されている遅延最小値を更新する機能を備えている。その更新する遅延最小値は、遅延計測値を利用して算出した値であるか、あるいは、予め設定されている初期値である。この最小値見直し部４により遅延最小値が更新された以降には、最小値設定部２は、その更新された遅延最小値を利用して前記の如く遅延最小値を設定する。
　最小値設定部２とタイミング決定部３と最小値見直し部４は、例えば、制御装置（例えばＣＰＵ（Central Processing Unit））５により実現される。すなわち、この第１実施形態の遅延最小値算出装置１は、例えば、制御装置５と記憶装置（記憶媒体）６を備えている。記憶装置６には、遅延最小値算出装置１の全体的な動作を制御する制御手順（処理手順）を表すコンピュータプログラム（プログラム）７が格納されている。制御装置５は、記憶装置６から読み出したプログラム７を実行することにより、最小値設定部２とタイミング決定部３と最小値見直し部４の各々の機能を実現する。
　この第１実施形態の遅延最小値算出装置１は、遅延最小値を見直す見直しタイミングを、タイミング決定部３により、遅延計測値に基づいて決定する機能を備えている。つまり、遅延最小値算出装置１は、遅延の変動に応じて遅延最小値の見直しタイミングを可変する機能を備えている。このため、遅延最小値算出装置１は、遅延の変動が考慮された適切なタイミングでもって遅延最小値を見直すことが可能となり、通信状況に合った遅延最小値を算出できる。
　図２は、本発明に係る情報送信装置の一実施形態の構成を簡略化して表すブロック図である。この情報送信装置１０は、上述した遅延最小値算出装置１と、送信部（送信手段）１１とを備えている。送信部１１は、遅延最小値算出装置１により算出された遅延最小値に基づいて送信レートを算出し、当該算出した送信レートでもって情報を送信する機能を備えている。
　この情報送信装置１０は、遅延最小値算出装置１により算出された遅延最小値（つまり、通信状況に合った遅延最小値）に基づいて算出した送信レートでもって情報を送信する。このため、情報送信装置１０は、通信状況の変化に迅速かつ正確に追従した送信レートの制御が可能となる。これにより、情報送信装置１０は、情報送信のスループットの向上に大きく寄与できる。
　＜第２実施形態＞
　以下に、本発明に係る第２実施形態を説明する。
　図３は、本発明に係る第２実施形態の遅延最小値算出装置を含む情報送信装置の構成を簡略化して表すブロック図である。この第２実施形態の情報送信装置２０は、例えばインターネット等の情報通信網３５を介して情報供給先であるユーザの通信機能付き装置（以下、ユーザ端末機と記す）３６と接続している。情報送信装置２０は、ユーザ端末機３６により要求された情報（データ）を、情報通信網３５を通してユーザ端末機３６に送信（返信）する機能を備えた装置である。情報送信装置２０の具体例としては、オリジンサーバを挙げることができる。あるいは、情報送信装置２０は、オリジンサーバとユーザ端末機３６との間の通信経路に介設され情報通信を一度終端する情報中継装置（具体的には、例えば、キャッシュサーバ、プロキシサーバ、エッジサーバ）であってもよい。あるいは、情報送信装置２０は、情報通信システムを構築する通信機器（例えば、Ｐ－ＧＷ（Packet Data Network Gateway）、Ｓ－ＧＷ（Serving Gateway））であってもよい。なお、情報送信装置２０が、オリジンサーバとユーザ端末機３６との間の通信経路に介設される場合には、情報送信装置２０とユーザ端末機３６とを接続する情報通信網と、情報送信装置２０とオリジンサーバとを接続する情報通信網とは異なる情報通信網であってもよい。
　この情報送信装置２０におけるハードウェア構成は、制御装置３０と記憶装置（記憶媒体）３１を有している。記憶装置３１は例えばハードディスク装置である。記憶装置３１には、情報送信装置２０の動作を制御するコンピュータプログラム（以下、略してプログラムとも記す）３２や、各種データが格納されている。制御装置３０は、ＣＰＵ（図示せず）を備えており、当該ＣＰＵが記憶装置３１から読み出したプログラム３２を実行することにより、以下に述べるような機能を持つことができる。すなわち、第２実施形態では、制御装置３０は、機能部として、最小値設定部（最小値設定手段）２１と、タイミング決定部（タイミング決定手段）２２と、最小値見直し部（最小値見直し手段）２３と、更新間隔算出部（更新間隔算出手段）２４と、計測部（計測手段）２５と、送信部（送信手段）２６とを備えている。なお、この第２実施形態では、ＣＰＵにより実現する最小値設定部２１とタイミング決定部２２と最小値見直し部２３と更新間隔算出部２４と、記憶装置３１（プログラム３２）とにより、遅延最小値算出装置３３が構成される。
　計測部２５は、情報通信網３５における情報通信の遅延を計測する機能を備えている。ここでの遅延とは、情報送信装置２０が情報（データパケット）を宛先であるユーザ端末機３６に向けて発信してから、当該情報を受けたユーザ端末機３６による返信情報であるＡＣＫ（ACKnowledge）パケットを情報送信装置２０が受信するまでの情報の往復時間である。このような情報の往復時間である遅延（往復遅延）は、ＲＴＴ（Round Trip Time）と呼ばれることがある。なお、遅延は、情報送信装置２０が情報（データパケット）を発信してから、当該情報を宛先であるユーザ端末機３６が受け取るまでの時間（単方向遅延とも記す）により定義される場合もある。計測部２５が計測する遅延は、上述したような往復遅延であってもよいし、単方向遅延であってもよく、適宜に定めてよい。
　この第２実施形態では、計測部２５は、情報送信装置２０が送信したデータパケットに対するＡＣＫパケットを情報送信装置２０が受信したとき、あるいは、予め設定されたタイミング毎に次のように遅延を計測する。例えば、情報送信装置２０（計測部２５）は、データパケットとは別のパケット（探査パケット）を送信し、当該探査パケットの伝搬時間を利用して遅延を計測する。なお、遅延を計測する手法には様々な手法があり、情報送信装置２０（計測部２５）は、探査パケットを利用する計測以外の計測手法によって遅延を計測してもよく、ここでは、その説明は省略する。
　計測部２５は、さらに、計測により得られた遅延の計測値(以下、遅延計測値ｄmとも記す)を予め定められた期間（例えば設定された時間あるいは設定のパケット数を送信する期間）に亘り保持する機能を備えている。さらに、計測部２５は、遅延計測値ｄmを計測する度に、当該遅延計測値ｄmを最小値設定部２１に出力する機能を備えている。なお、計測部２５が遅延計測値ｄmを最小値設定部２１に出力するタイミングは、遅延計測値ｄmを計測する度とは限らず、例えば、予め定めた計測回数毎としてもよい。
　最小値設定部２１は、遅延最小値として設定されている値（以下、設定されている遅延最小値を遅延最小値ｄminとも記す）を保持する機能を備えている。さらに、最小値設定部２１は、計測部２５により計測された遅延計測値ｄmが入力する度に、当該遅延計測値ｄmを遅延最小値ｄminに比較する機能を備えている。さらにまた、最小値設定部２１は、遅延計測値ｄmが遅延最小値ｄmin以下である場合には、保持している遅延最小値ｄminを遅延計測値ｄmに更新する（換言すれば、遅延最小値ｄminの値を遅延計測値ｄmの値に設定し直す）機能を備えている。
　タイミング決定部２２は、最小値設定部２１が保持している遅延最小値ｄminを見直す見直しタイミングを決定する機能を備えている。すなわち、タイミング決定部２２は、計測部２５が遅延計測値ｄmを計測する度に、当該遅延計測値ｄmが最小値設定部２１が保持している遅延最小値ｄminである、あるいは、その近傍の値であるか否かを判断する。そして、タイミング決定部２２は、遅延計測値ｄmが遅延最小値ｄminである、あるいは、その近傍の値であると判断した場合には、見直しタイミングである（通信状況が遅延最小値ｄminを見直す状況にある）と決定する。
　具体例を挙げると、タイミング決定部２２は、遅延計測値ｄmが式（１）を満たす場合に、遅延計測値ｄmは遅延最小値ｄminの近傍の値（遅延計測値ｄmが遅延最小値ｄminである場合（ｄm＝ｄmin）も含む）であると判断する。
ｄm≦ｅ×ｄmin・・・・・（１）
　ただし、式（１）中の“ｅ”は１よりも大きい予め設定される定数である。なお、定数“ｅ”は、情報送信装置２０が使用している通信方式等を考慮して適宜設定される数値であり、１よりも大きい数値であれば限定されるものではないが、例えば、１よりも大きく、かつ、１．５又は２以下の範囲内の数値が設定される。
　あるいは、タイミング決定部２２は、次のような場合に遅延計測値ｄmが遅延最小値ｄminの近傍の値であると判断してもよい。例えば、タイミング決定部２２は、予め定められた期間Ｍ内に遅延最小値ｄminとして設定されたことのある複数の値の変動幅ｈと標準偏差ｓの一方を算出する。ここで、期間Ｍとは、例えば、実行中の通信を開始した時点から、変動幅ｈ又は標準偏差ｓを算出する時点までの期間である。あるいは、期間Ｍは、変動幅ｈ又は標準偏差ｓを算出する時点から予め定められたタイミングまで遡った時点までの期間としてもよい。
　そして、タイミング決定部２２は、遅延計測値ｄmが、変動幅ｈを利用した式（２）、あるいは、標準偏差ｓを利用した式（３）を満たす場合に、遅延計測値ｄmは遅延最小値ｄminの近傍の値であると判断する。
ｄm≦ｄmin+（ｆ×ｈ）・・・・・（２）
ｄm≦ｄmin+（ｇ×ｓ）・・・・・（３）
　ただし、式（２）中の“ｆ”は０よりも大きい予め設定される定数である。式（３）中の“ｇ”は０よりも大きい予め設定される定数である。なお、式（２）における定数“ｆ”および式（３）における定数“ｇ”は、０よりも大きい数値であれば適宜設定されるものであり、数値が限定されるものではない。ただ、変動幅ｈや標準偏差ｓは、遅延最小値ｄminのばらつきを表す数値であることから、そのばらつきよりも小さければ遅延最小値ｄminの近傍の値であるとした場合には、例えば、定数“ｆ”は、０よりも大きく、かつ、０．５よりも小さい数値範囲内において適宜設定される。また、定数“ｇ”は、０よりも大きく、かつ、１．０よりも小さい数値範囲内において適宜設定される。
　タイミング決定部２２は、上記のような手法により、遅延計測値ｄmが遅延最小値ｄminの近傍の値であると判断した場合に、遅延最小値ｄminを見直す見直しタイミングであると決定する。さらに、タイミング決定部２２は、決定した見直しタイミングを表す情報（例えば、時刻情報）を保持する機能を備えている。
　更新間隔算出部２４は、タイミング決定部２２が見直しタイミングであることを決定した場合に、遅延最小値ｄminを見直す処理にて利用する更新間隔（以下、更新間隔INTupdateとも記す）を算出する機能を備えている。例えば、更新間隔算出部２４は、タイミング決定部２２が見直しタイミングであることを決定した場合に、その決定された見直しタイミングと、その直近の見直しタイミングとの情報をタイミング決定部２２から取り込む。そして、更新間隔算出部２４は、それら見直しタイミング間の間隔（以下、間隔INT_mと記す）を算出する。なお、その間隔INT_mは、時間により表されることもあるし、パケット数により表される場合もある。
　更新間隔算出部２４は、算出した間隔INT_mに基づいて、次のように更新間隔INTupdateを算出する。例えば、更新間隔算出部２４は、間隔INT_mを定数倍した値を更新間隔INTupdateとして算出する。あるいは、更新間隔算出部２４は、予め定めた期間中に算出した複数の間隔INT_mの平均値を算出し、当該平均値を定数倍して得られた値を更新間隔INTupdateとして算出する。あるいは、更新間隔算出部２４は、算出された間隔INT_mの指数移動平均をとった値に定数を掛けて得られた値を更新間隔INTupdateとして算出する。なお、上述したような定数倍する数値は、通信方式等を考慮して適宜設定されるものであり、限定されない。
　あるいは、更新間隔算出部２４は、予め定めた期間中に算出した複数の間隔INT_mのヒストグラムを求め、当該ヒストグラムを確率分布関数に近似し、当該近似した確率分布関数の平均μと標準偏差σを算出する。そして、更新間隔算出部２４は、式（４）を利用して更新間隔INTupdateを算出する。なお、式（４）におけるｋは予め設定された定数である。
INTupdate＝μ+ｋ×σ・・・・・（４）
　あるいは、更新間隔算出部２４は、情報の通信経路を待ち行列でモデル化し、間隔INT_mに基づいて待ち行列の利用率ρを算出し、現在の送信レートと利用率ρに基づいて更新間隔INTupdateを算出する。
　最小値見直し部２３は、タイミング決定部２２が見直しタイミングであると決定した場合に、遅延最小値ｄminを見直す機能を備えている。例えば、最小値見直し部２３は、見直しタイミングであると決定される度に、見直しタイミングであると決定された時点から更新間隔INTupdateの時間分だけ遡った時点に至るまでの期間Ｈにおいて計測された複数の遅延計測値ｄmを計測部２５から取得する。そして、最小値見直し部２３は、その期間Ｈにおける複数の遅延計測値ｄmのうちの最小値ｄm_minを検知し、当該最小値ｄm_minを遅延最小値ｄmin_kとして算出する。
　あるいは、最小値見直し部２３は、次にようにして遅延最小値ｄmin_kを算出してもよい。例えば、最小値見直し部２３は、最小値設定部２１に保持されている遅延最小値ｄminおよび予め設定された平滑化係数αを利用した式（５）に基づき、遅延最小値ｄmin_kを算出する。すなわち、最小値見直し部２３は、更新間隔INTupdateに基づいた期間Ｈにおける遅延計測値ｄmのうちの最小値ｄm_minを指数移動平均した値を遅延最小値ｄmin_kとして算出する。
ｄmin_k＝α×ｄm_min+（１－α）×ｄmin・・・・・（５）
　なお、最小値見直し部２３が遅延最小値ｄmin_kを算出する手法としては、上記以外の手法を採用してもよい。例えば、最小値見直し部２３は、見直しタイミングであると決定される度に、予め定められた初期値を遅延最小値ｄmin_kとして算出してもよい。このように、遅延最小値ｄmin_kの算出手法には様々な手法があり、ここでは、適宜な手法を採用して遅延最小値ｄmin_kを算出してよい。
　さらに、最小値見直し部２３は、上記のように遅延最小値ｄmin_kを算出した場合には、最小値設定部２１に保持されている遅延最小値ｄminを、算出した遅延最小値ｄmin_kに更新する。
　このように、最小値見直し部２３により遅延最小値ｄminが更新された以降には、最小値設定部２１は、その更新された遅延最小値ｄminに基づいて遅延最小値ｄminを設定（更新）する。
　送信部２６は、ユーザ端末機３６に送信するデータの送信レートを制御しつつ、データを送信する機能を備えている。例えば、送信部２６は、計測部２５が遅延ｄmを計測する度に、あるいは、予め定められた時間間隔毎、あるいは、予め定められたパケット数毎に、送信レートを制御（変更）する機能を備えている。ここでは、送信部２６は、計測部２５による遅延計測値ｄmと、最小値設定部２１に保持されている遅延最小値ｄminと、現在の送信レートを利用して、送信レートを制御する。より具体的には、例えば、送信部２６は、ＴＣＰ Westwood+として提案されている通信制御手法と同様に、パケットロスが発生した場合に情報通信網３５が輻輳状態にあると判断する。そして、送信部２６は、輻輳状態にある情報通信網３５の現在のスループットの推定値と、遅延最小値ｄminとの積を算出し、その積の値となるように送信レートを制御する。
　あるいは、送信部２６は、ＴＣＰ Ｖｅｇａｓとして提案されている通信制御手法と同様に、計測された遅延計測値ｄmと遅延最小値ｄminとの差分に基づいてキューイング遅延を算出する。そして、送信部２６は、可用帯域あるいは現在の送信レートと、キューイング遅延との積に基づいて、情報送信装置２０から情報通信網３５を介したユーザ端末機３６までの通信経路におけるキュー量を見積もる。さらに、送信部２６は、そのキュー量が、設定された閾値を超えた場合に情報通信網３５が輻輳状態にあると判断し、送信レートを予め定められた調整レート分だけ下げる。このようにして送信部２６は、送信レートを制御してもよい。なお、送信部２６は、上記以外の手法でもって送信レートを制御してもよい。
　なお、この第２実施形態の情報送信装置２０がオリジンサーバである場合には、情報送信装置２０に内蔵あるいは外部接続されている記憶装置に送信対象のオリジナルの情報（オリジナルデータ）が保持されている。このため、情報送信装置２０は、オリジナルデータをユーザ端末機３６に向けて送信部２６により制御された送信レートでもって送信できる。また、情報送信装置２０は、中継サーバ装置や通信システムを構築する通信機器（例えばＰ－ＧＷ、Ｓ－ＧＷ）である場合には、外部から受け取った送信（中継）対象の情報を自身の記憶装置にキャッシュしたり、データストリームを一時的にバッファとして保持する。これにより、情報送信装置２０（中継サーバ装置や上記通信機器）は、オリジンサーバとのスループットに影響されずに、送信部２６により制御された送信レートでもって送信（中継）対象の情報を送信できる。
　なお、情報送信装置２０が中継サーバ装置や前述したような通信機器である場合に、オリジンサーバに代わって情報（データ）をユーザ端末機３６に送信する場合がある。この場合には、ユーザ端末機３６からオリジンサーバに向けて送信されたデータ要求メッセージを、情報送信装置２０が取得する必要が有る。この要求メッセージの取得手法としては、例えば、情報送信装置２０は、ユーザ端末機３６とオリジンサーバとを接続する通信経路に介設されているルータに接続される。そして、そのルータが、要求メッセージのヘッダ情報に基づいて、オリジンサーバ宛ての要求メッセージを情報送信装置２０に転送するようにする。
　また、ユーザ端末機３６が情報送信装置２０をプロキシサーバとして明示的に指定した要求メッセージを送信するようにしてもよい。さらに、ユーザ端末機３６がオリジンサーバに要求メッセージを送信するためにＤＮＳ（Domain Name System）等を利用して宛先のアドレスを取得する場合には次のようにして要求メッセージを取得してもよい。すなわち、ＤＮＳ（Domain Name System）等がオリジンサーバのアドレスに代えて情報送信装置２０のアドレスを返答するようにする。これにより、情報送信装置２０は、オリジンサーバに代わって、ユーザ端末機３６の要求メッセージを取得できる。
　以下に、情報送信装置２０における遅延最小値の見直しと設定に関わる動作の一例を図４を参照しつつ説明する。なお、図４に表されるフローチャートは、制御装置３０（ＣＰＵ）が実行する処理手順を表している。
　例えば、制御装置３０の計測部２５が遅延を計測すると（ステップＳ１０１）、タイミング決定部２２は、遅延最小値ｄminを見直す見直しタイミングであるか否かを前記の如く判断する（ステップＳ１０２）。そして、タイミング決定部２２が見直しタイミングであると判断（決定）した場合には、更新間隔算出部２４は、更新間隔INTupdateを算出する（ステップＳ１０３）。その後、最小値見直し部２３は、その更新間隔INTupdateと、計測された遅延の値（遅延計測値ｄm）とを利用して、遅延最小値ｄmin_kを算出する（ステップＳ１０４）。そして、最小値見直し部２３は、最小値設定部２１に設定されている遅延最小値ｄminを、その算出した遅延最小値ｄmin_kに更新（設定）する（ステップＳ１０５）。
　その後、最小値設定部２１は、計測された遅延の値（遅延計測値ｄm）が、設定されている遅延最小値ｄmin以下であるか否かを判断する（ステップＳ１０６）。なお、ステップＳ１０２の判断動作において、タイミング決定部２２が見直しタイミングではないと判断した場合には、ステップＳ１０３～Ｓ１０５の動作は実行されず、最小値設定部２１によるステップＳ１０６の動作が開始される。
　遅延計測値ｄmが遅延最小値ｄmin以下である場合には、最小値設定部２１は、遅延最小値ｄminを遅延計測値ｄmに更新（設定）する（ステップＳ１０７）。
　制御装置３０は、上記のように遅延最小値ｄminの見直しと設定に関わる動作を実行する。
　この第２実施形態の情報送信装置２０は、遅延が増加する方向に変化している場合には遅延最小値ｄminを大きくする方向に、また反対に、遅延が減少する方向に変化している場合には遅延最小値ｄminを小さくする方向に見直すことができる。つまり、情報送信装置２０は、通信状況に応じて遅延最小値ｄminを見直すことができる。
　また、情報送信装置２０は、遅延最小値ｄminを見直すタイミングを通信状況に応じて変化できるので、通信状況に合った適切なタイミングでもって遅延最小値ｄminを見直すことができる。
　その上、情報送信装置２０は、遅延最小値ｄminを見直す際に利用する更新間隔INTupdate（つまり、遅延最小値ｄminを算出する際に利用する遅延計測値ｄmを選択する範囲）の幅を、通信状況に応じて可変する機能を備えている。このため、情報送信装置２０は、通信状況の変化の速さを考慮した遅延最小値ｄminを算出できる。
　このように、情報送信装置２０は、通信状況に合った遅延最小値を設定できるので、その遅延最小値を利用する送信レートの制御を精度良く行うことが可能となる。これにより、情報送信装置２０は、情報通信のスループットの向上を図ることが容易となる。
　＜その他の実施形態＞
　なお、本発明は第１と第２の実施形態に限定されることはなく、様々な実施の形態を採り得る。例えば、第２実施形態では、情報を送信する際に利用する通信プロトコルがＴＣＰである場合を例にして説明しているが、本発明は、ＴＣＰ以外の例えばＵＤＰ（User Datagram Protocol）等の通信プロトコルを利用して情報を通信する装置等にも適用可能である。
　また、第２実施形態では、図４に表されるように、ステップＳ１０６、Ｓ１０７における遅延最小値の設定に関わる動作（処理）は、ステップＳ１０２～Ｓ１０５における遅延最小値の見直しに関わる動作（処理）の後に実行される。これに対し、図５に表されるように、遅延最小値の設定に関わる動作（ステップＳ２０２、Ｓ２０３）は、遅延最小値の見直しに関わる動作（ステップＳ２０４～Ｓ２０７）の前に実行されてもよい。
　さらに、第２実施形態では、遅延が計測される度に、見直しタイミングであるか否かを判断しているが、遅延が予め設定された回数、計測される毎に、見直しタイミングであるか否かを判断するようにしてもよい。
　以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。
　この出願は、２０１３年１２月２６日に出願された日本出願特願２０１３－２６８４０２を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
　１，３３　遅延最小値算出装置
　２，２１　最小値設定部
　３，２２　タイミング決定部
　４，２３　最小値見直し部
　６，３１　記憶装置
　２４　更新間隔算出部
　２５　計測部
　２６　送信部

Claims (10)

  1. 　情報が発信されてから当該情報が宛先に到達するまでの時間、あるいは、情報が発信されてから当該情報を受け取った宛先による返信情報を前記情報の発信元が受け取るまでの往復時間である遅延の計測値が入力した場合に、その遅延の計測値が、遅延最小値として設定されている値よりも小さい場合には、前記設定されている遅延最小値を前記遅延の計測値に更新する最小値設定手段と、
    　前記遅延の計測値に基づいて、前記設定されている遅延最小値を見直す見直しタイミングを決定するタイミング決定手段と、
    　その決定された見直しタイミングでもって、前記設定されている遅延最小値を、前記遅延の計測値を利用して算出した遅延最小値に更新するか、あるいは、前記設定されている遅延最小値を予め設定されている初期値に更新する最小値見直し手段とを備えている遅延最小値算出装置。
  2. 　前記決定された見直しタイミングと、その直近の見直しタイミングとの間隔に基づいて、前記最小値見直し手段が前記遅延最小値を算出する場合に利用する更新間隔を算出する更新間隔算出手段をさらに備え、
    　前記最小値見直し手段は、前記見直しタイミングでもって前記遅延最小値を算出する場合には、前記算出された更新間隔の期間中に計測された前記遅延の計測値を利用して前記遅延最小値を算出する請求項１記載の遅延最小値算出装置。
  3. 　前記最小値見直し手段は、前記遅延最小値を算出する場合には、前記更新間隔の期間中に計測された前記遅延の計測値のうちの最小値を前記遅延最小値として算出するか、あるいは、前記更新間隔の期間中に計測された前記遅延の計測値のうちの最小値を指数移動平均することにより得られた値を前記遅延最小値として算出する請求項２に記載の遅延最小値算出装置。
  4. 　前記検知した見直しタイミングと、その直近の見直しタイミングとの間隔をINT_mとし、前記更新間隔をINTupdateとした場合に、前記更新間隔算出手段は、前記更新間隔をINTupdate＝INT_m×ａ（ただし、ａは１よりも大きい定数）の数式に基づいて算出するか、あるいは、予め定められた期間に得られた複数の前記間隔INT_mの平均値をＡとした場合に前記更新間隔をINTupdate＝Ａ×ｂ（ただし、ｂは１よりも大きい定数）の数式に基づいて算出するか、あるいは、前記間隔INT_mを指数移動平均して得られた値をＢとした場合に前記更新間隔をINTupdate＝Ｂ×ｃ（ただし、ｃは１よりも大きい定数）の数式に基づいて算出するか、あるいは、予め定められた期間に得られた複数の前記間隔INT_mのヒストグラムを確率分布関数に近似し当該確率分布関数の平均値をμとし、前記確率分布関数の標準偏差をσとした場合に前記更新間隔をINTupdate＝μ＋ｋ×σ（ただし、ｋは定数）の数式に基づいて算出するか、あるいは、前記情報の通信経路における情報の待ち行列の利用率を前記間隔INT_mを利用して算出し当該算出した利用率と前記情報の送信レートとに基づいて前記更新間隔を算出する請求項２又は請求項３に記載の遅延最小値算出装置。
  5. 　前記更新間隔算出手段は、前記更新間隔を時間あるいはパケット数により設定する請求項２又は請求項３又は請求項４に記載の遅延最小値算出装置。
  6. 　前記タイミング決定手段は、前記遅延の計測値が、前記設定されている遅延最小値あるいはその近傍の値である場合に、前記遅延最小値を見直すタイミングであると決定する請求項１乃至請求項５の何れか一つに記載の遅延最小値算出装置。
  7. 　前記遅延の計測値をｄmとし、前記設定されている遅延最小値をｄminとし、遅延最小値として設定されたことのある複数の遅延の値の変動幅をｈとし、遅延最小値として設定されたことのある複数の遅延の値の統計的な標準偏差をｓとした場合に、
    　前記タイミング決定手段は、前記遅延の計測値ｄmがｄm≦ｅ×ｄmin（ただし、ｅは１よりも大きい定数）の数式を満たす条件と、前記遅延の計測値ｄmがｄm≦ｄmin＋（ｆ×ｈ）（ただし、ｆは０よりも大きい定数）の数式を満たす条件と、前記遅延の計測値ｄmがｄm≦ｄmin＋（ｇ×ｓ）（ただし、ｇは０よりも大きい定数）の数式を満たす条件とのうちの予め定められた条件が満たされた場合に、前記見直しタイミングであると決定する請求項６記載の遅延最小値算出装置。
  8. 　請求項１乃至請求項７の何れか一つに記載されている遅延最小値算出装置と、
    　前記遅延最小値算出装置により設定されている遅延最小値に基づいて算出した送信レートでもって、情報を送信する送信手段とを備えている情報送信装置。
  9. 　情報が発信されてから当該情報が宛先に到達するまでの時間、あるいは、情報が発信されてから当該情報を受け取った宛先による返信情報を前記情報の発信元が受け取るまでの往復時間である遅延の計測値が入力した場合に、その遅延の計測値が、遅延最小値として設定されている値よりも小さい場合には、前記設定されている遅延最小値を前記遅延の計測値に更新し、
    　また、前記遅延の計測値に基づいて、前記設定されている遅延最小値を見直す見直しタイミングを決定し、
    　当該決定された見直しタイミングでもって、前記設定されている遅延最小値を、前記遅延の計測値を利用して算出した遅延最小値に更新するか、あるいは、前記設定されている遅延最小値を予め設定されている初期値に更新する遅延最小値算出方法。
  10. 　コンピュータに、
    　情報が発信されてから当該情報が宛先に到達するまでの時間、あるいは、情報が発信されてから当該情報を受け取った宛先による返信情報を前記情報の発信元が受け取るまでの往復時間である遅延の計測値が入力した場合に、その遅延の計測値が、遅延最小値として設定されている値よりも小さい場合には、前記設定されている遅延最小値を前記遅延の計測値に更新する処理と、
    　また、前記遅延の計測値に基づいて、前記設定されている遅延最小値を見直す見直しタイミングを決定する処理と、
    　当該決定された見直しタイミングでもって、前記設定されている遅延最小値を、前記遅延の計測値を利用して算出した遅延最小値に更新するか、あるいは、前記設定されている遅延最小値を予め設定されている初期値に更新する処理とを実行させるコンピュータプログラムが格納されている記憶媒体。
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