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WO2025182095A1 - 通信装置、通信品質測定方法、制御回路および記憶媒体 - Google Patents

通信装置、通信品質測定方法、制御回路および記憶媒体

Info

Publication number
WO2025182095A1
WO2025182095A1 PCT/JP2024/007898 JP2024007898W WO2025182095A1 WO 2025182095 A1 WO2025182095 A1 WO 2025182095A1 JP 2024007898 W JP2024007898 W JP 2024007898W WO 2025182095 A1 WO2025182095 A1 WO 2025182095A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
measurement
communication
communication device
user data
communication quality
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.)
Pending
Application number
PCT/JP2024/007898
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
哲也 青山
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric 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 Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to PCT/JP2024/007898 priority Critical patent/WO2025182095A1/ja
Publication of WO2025182095A1 publication Critical patent/WO2025182095A1/ja
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W24/00—Supervisory, monitoring or testing arrangements
    • H04W24/06—Testing, supervising or monitoring using simulated traffic
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/30—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes
    • H04W4/40—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes for vehicles, e.g. vehicle-to-pedestrians [V2P]

Definitions

  • This disclosure relates to a communication device, a communication quality measurement method, a control circuit, and a storage medium applied to mobile communications.
  • the radio quality and communication quality fluctuate when the position of the communication device changes as the train or other vehicle equipped with the communication device moves. Even if the position of the communication device does not change, the radio quality and communication quality may fluctuate due to changes in the surrounding environment or the influence of communications from other communication devices. For this reason, the communication device measures the radio quality and communication quality as appropriate, and, for example, if it detects a decline in communication quality, it performs processing to restore communication quality.
  • a communication device can measure communication quality such as transmission delay, throughput, and packet loss rate by sending and receiving measurement packets with an opposing communication device.
  • Patent Document 1 discloses a wireless communication system that sends and receives packets with timestamps added to the header as communication quality measurement data, and measures packet transfer delay time, throughput, fluctuations, etc. based on the timestamps on the packet receiving side.
  • Patent Document 1 fails to take into account the impact of adding communication quality measurement data to packets. As a result, if communication quality is measured using the method described in Patent Document 1 while user data is being transferred, the transmission and reception of packets for communication quality measurement increases the bandwidth used on the communication line and the number of packet transfers, increasing the network load and potentially affecting the transfer of user data.
  • the present disclosure has been made in light of the above, and aims to provide a communication device that can measure communication quality while minimizing the impact on user data transfer.
  • the communications device disclosed herein is characterized by comprising: a data transfer unit that is connected to a communications line and transfers application user data to the communications line; a communications quality measurement unit that measures the communications quality of the communications line; and a measurement condition determination unit that determines a method for transmitting the measurement data based on the size of the measurement data transmitted by the communications quality measurement unit when measuring communications quality, the user data generation status, and the maximum transmission size of the communications line.
  • the communication device disclosed herein has the advantage of being able to measure communication quality while minimizing the impact on user data transfer.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an application example of a communication device according to a first embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an outline of an operation of a system to which a communication device according to a first embodiment is applied.
  • FIG. 1 illustrates an example of a configuration of a communication system and a communication device according to a first embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the configuration of transmission data on a path when a communication device according to a first embodiment transmits measurement data together with user data;
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of measurement information transmitted and received by a communication device according to a first embodiment for measuring communication quality.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an application example of a communication device according to a first embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an outline of an operation of a system to which a communication device according to a first embodiment is applied.
  • FIG. 1 illustrates an example of a configuration of a communication system and a communication device according to
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of transmission data when a communication device according to a first embodiment transmits user data alone
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a configuration of transmission data when the communication device according to the first embodiment transmits measurement data alone
  • 1 is a flowchart illustrating an example of an operation of a communication device according to a first embodiment to transmit measurement information.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of measurement response information transmitted and received by a communication device according to a first embodiment for measuring communication quality. 10 is a flowchart illustrating an example of an operation of the communication device according to the first embodiment to transmit measurement response information.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a configuration of transmission data when a communication device according to a first embodiment transmits user data alone
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a configuration of transmission data when the communication device according to the first embodiment transmits measurement data alone
  • 1 is a flowchart illustrating an example of an operation of a
  • FIG. 1 is a sequence diagram illustrating an example of an overall operation (measurement request operation) of a communication system according to a first embodiment.
  • FIG. 1 is a sequence diagram illustrating an example of an overall operation (measurement response operation) of a communication system according to a first embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of a communication device according to a first embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating another example of a hardware configuration of the communication device according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of a minimum measurement time used in a determination process by a measurement condition determination unit according to a second embodiment;
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of a minimum measurement time used in a determination process by a measurement condition determination unit according to a third embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of a minimum measurement time used in the determination process by the measurement condition determination unit according to the fourth embodiment.
  • FIG. 20 is a diagram showing an example of a minimum measurement time used in the determination process by the measurement condition determination unit according to the fifth embodiment;
  • FIG. 20 is a diagram showing an example of a minimum measurement time used in the determination process by the measurement condition determination unit according to the sixth embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an application example of a communication device according to a first embodiment.
  • the communication device according to the first embodiment is, for example, communication devices 1 and 2 applied to a railway system as shown in FIG. 1 .
  • the communication devices 1 and 2 are, for example, communication devices compatible with a fifth-generation mobile communication system (hereinafter referred to as a 5G (5th Generation) system).
  • the communication device 1 is mounted on a train 10, which is a mobile object.
  • the communication device 2 is installed on the ground side, specifically, in a station, a communication equipment room, a control center, or the like.
  • the communication device 1 is connected to a 5G terminal 5 that transmits and receives wireless signals to and from a 5G base station 4, which is a base station of the 5G system.
  • the 5G base station 4 is connected to a 5G control device 3 that forms a core network of the 5G system.
  • the communication device 2 is connected to the 5G control device 3. Note that, although there are other network devices that form the core network of the 5G system besides the 5G control device 3, they are not illustrated in FIG. 1 .
  • the communication device 1 may be referred to as an on-board communication device, and the communication device 2 may be referred to as a ground communication device.
  • the communication device 1 communicates with the communication device 2 via the 5G terminal 5, the 5G base station 4, and the 5G control device 3.
  • FIG. 2 is a diagram showing an overview of the operation of a system to which the communication device according to the first embodiment is applied.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example configuration of a communication system 100 and communication devices 1 and 2 according to the first embodiment.
  • Communication device 1 includes a data transfer unit 11, a communication quality measurement unit 12, a measurement condition determination unit 13, and a storage unit 14.
  • Communication device 2 includes a data transfer unit 21, a communication quality measurement unit 22, a measurement condition determination unit 23, and a storage unit 24. Note that FIG. 3 omits the 5G control device 3, 5G base station 4, and 5G terminal 5 shown in FIGS. 1 and 2.
  • Data transfer units 11 and 21 transfer user data generated by applications.
  • Communication quality measurement units 12 and 22 measure the communication quality for each of n communication lines (n is an integer greater than or equal to 1) over which communication device 1 and communication device 2 communicate.
  • Measurement condition determination units 13 and 23 determine for each communication line whether the specified measurement conditions are met.
  • Storage units 14 and 24 store the measurement conditions used when measuring communication quality and the communication quality measurement results.
  • communication devices 1 and 2 measure communication quality.
  • Communication devices 1 and 2 send and receive measurement data for measuring communication quality, and determine the communication quality from the results of sending and receiving the measurement data.
  • communication devices 1 and 2 change the method of sending the measurement data depending on the user data generation status, etc. Specifically, when no user data is being generated, i.e., when there is no user data to transfer, communication devices 1 and 2 send the measurement data alone.
  • communication devices 1 and 2 selectively send the measurement data together with the user data or send the measurement data separately from the user data, depending on the size of the user data and measurement data to be transferred.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the structure of transmission data on a route when communication devices 1 and 2 according to the first embodiment transmit measurement data together with user data.
  • the on-board application is an application that transmits and receives user data via an on-board communication device corresponding to communication device 1 shown in FIGS. 1 to 3
  • the ground application is an application that transmits and receives user data via a ground communication device corresponding to communication device 2 shown in FIGS. 1 to 3.
  • an on-board communication device transmits measurement information, which is measurement data, to a wayside communication device
  • the on-board communication device receives a data packet containing user data from an on-board app, inserts the measurement information into the data packet, and forwards it to the 5G terminal.
  • the 5G terminal adds PDU (Protocol Data Unit) layer information and 5G-AN (Access Network) layer information to the data packet received from the on-board communication device, and forwards it to the 5G base station.
  • PDU Protocol Data Unit
  • 5G-AN Access Network
  • the 5G control device When the 5G control device receives a data packet from the 5G base station, it removes the 5G-AN layer information from the received data packet, then adds GTP-U layer, UDP/IP layer, Layer 2 (L2), and Layer 1 (L1) information and forwards it.
  • the wayside communication device receives a data packet with the same configuration as when it was forwarded by the on-board communication device, extracts the measurement information from the received data packet, and forwards it to the wayside application.
  • the configuration of the transmitted data is also the same when the wayside communication device transmits measurement information to the on-board communication device.
  • the measurement information transmitted and received between the on-board communication device and the wayside communication device varies depending on the type of communication quality being measured (measurement content).
  • An example of the measurement information is shown in Figure 5.
  • Figure 5 is a diagram showing an example of the measurement information transmitted and received by communication devices 1 and 2 according to the first embodiment for measuring communication quality.
  • communication devices 1 and 2 when measuring packet loss, transmission delay, or jitter (transmission fluctuation) as communication quality, use the sequence number as an element of the measurement information. Furthermore, when measuring throughput as communication quality, communication devices 1 and 2 use the transmission time of the measurement information and the size of the measurement information as elements of the measurement information. Dummy measurement data may also be included in the elements of the measurement information. For example, when measurement information is transmitted separately from user data, dummy measurement data may also be included in the elements of the measurement information. When measuring the reception interval as communication quality, it is not necessary to transmit measurement information.
  • the maximum transfer size shown in Figure 4 is the maximum data size that can be transmitted in a single packet on the communication line between the on-board communication device and the wayside communication device, i.e., the maximum size of data that can be included in a packet. If the data size becomes larger than the maximum transfer size, packet splitting occurs. In other words, the on-board communication device splits the data into two pieces and transmits the two pieces of data in two packets. Packet splitting occurs if the total size of the user data and measurement information (the "size of user data + measurement information" shown in the figure) is larger than the maximum transfer size.
  • the maximum transfer size is set in advance for each communication line. Data transmission and reception in the configuration shown in Figure 4 is performed when the total size of the user data and measurement information is equal to or less than the maximum transfer size.
  • FIGS. 6 and 7 are diagrams showing an example of the structure of transmission data on a path when communication devices 1 and 2 according to the first embodiment transmit measurement data separately from user data.
  • FIG. 6 shows an example of the structure of transmission data when communication devices 1 and 2 according to the first embodiment transmit user data alone
  • FIG. 7 shows an example of the structure of transmission data when communication devices 1 and 2 according to the first embodiment transmit measurement data alone.
  • the transmission data exchanged between the on-board communication device and the wayside communication device has the same structure as the transmission data shown in Figure 4, with the measurement information removed.
  • the transmission data exchanged between the on-board communication device and the wayside communication device has a configuration in which the user data exchanged between the on-board application and the wayside application has been removed from the transmission data shown in Figure 4.
  • FIG. 8 is a flowchart showing an example of the operation of the communication device 1 according to the first embodiment to transmit measurement information.
  • the communication device 1 first checks whether user data has been generated (step S11). That is, the communication device 1 checks whether there is user data generated by the above-mentioned on-board app that the data transfer unit 11 is holding to transfer to the 5G terminal 5; in other words, whether the data transfer unit 11 is holding user data that is waiting to be transferred to the communication line.
  • the communication device 1 checks whether the specified minimum measurement time has elapsed (Step S12). This check is performed by the measurement condition determination unit 13.
  • the minimum measurement time is the minimum value of the interval between transmissions of measurement information, and is stored in the memory unit 14 as a measurement condition.
  • the measurement condition determination unit 13 compares the time elapsed since the communication device 1 started operation, or the time elapsed since the previous transmission of measurement information, with the minimum measurement time. Note that the determination of whether the minimum measurement time has elapsed may be omitted between the time the communication device 1 starts operation and the first transmission of measurement information.
  • the measurement condition determination unit 13 checks whether the size condition is met (step S13). Specifically, the measurement condition determination unit 13 checks whether the total size of the generated user data and measurement information is equal to or less than the maximum transfer size described above. The maximum transfer size is stored in the storage unit 14 as a measurement condition. If the size condition is met (step S13: Yes), the measurement condition determination unit 13 notifies the communication quality measurement unit 12 that the size condition is met, and the communication quality measurement unit 12 generates measurement information and adds it to the user data (step S14).
  • the data transfer unit 11 transfers the user data with the measurement information added, i.e., a data packet including the measurement information and the user data, to the 5G terminal 5 (step S19).
  • the measurement information generated by the communication quality measurement unit 12 differs depending on the type of communication quality being measured (measurement content), as described using FIG. 5.
  • the data packet transferred to the 5G terminal 5 reaches the communication device 2 via the 5G base station 4 and the 5G control device 3.
  • step S12 determines whether the minimum measurement time has not elapsed. i.e., if the "minimum measurement time ⁇ elapsed time" condition is not met (step S12: No).
  • the measurement condition determination unit 13 notifies the data transfer unit 11 that the user data will be transferred alone, and the data transfer unit 11 transfers the user data without measurement information, i.e., a data packet containing only the user data, to the 5G terminal 5 (step S19).
  • the measurement condition determination unit 13 checks whether the specified maximum measurement time has elapsed (step S15).
  • the maximum measurement time is the maximum interval between transmissions of measurement information, and is stored in the memory unit 14 as a measurement condition. Note that the maximum measurement time is set to a value greater than the minimum measurement time described above.
  • step S15 If the maximum measurement time has elapsed, i.e., if "maximum measurement time ⁇ elapsed time" is true (step S15: Yes), the measurement condition determination unit 13 notifies the communication quality measurement unit 12 that the maximum measurement time has elapsed, i.e., that measurement information will be transmitted alone, and the communication quality measurement unit 12 generates only the measurement information (step S16) and outputs it to the data transfer unit 11.
  • the data transfer unit 11 transfers a data packet containing only the measurement information input from the communication quality measurement unit 12 to the 5G terminal 5 (step S19).
  • step S15 if the maximum measurement time has not elapsed, i.e., if the condition "maximum measurement time ⁇ elapsed time" is not true (step S15: No), the communication device 1 returns to step S11 and repeats the processing of steps S11 to S19 described above. Furthermore, after transferring either or both of the user data and the measurement information in step S19, the communication device 1 returns to step S11 and repeats the processing of steps S11 to S19 described above.
  • the measurement condition determination unit 13 checks whether the above-mentioned maximum measurement time has elapsed (step S17). If the maximum measurement time has elapsed (step S17: Yes), the measurement condition determination unit 13 notifies the communication quality measurement unit 12 and the data transfer unit 11 that the measurement information will be transmitted separately from the user data.
  • the communication quality measurement unit 12 generates the measurement information (step S18) and outputs it to the data transfer unit 11.
  • the data transfer unit 11 transmits a data packet containing only the measurement information input from the communication quality measurement unit 12 to the 5G terminal 5, and also transfers a data packet containing only the user data to the 5G terminal 5 (step S19).
  • step S17 if the maximum measurement time has not elapsed (step S17: No), the measurement condition determination unit 13 notifies the data transfer unit 11 that the user data will be transferred alone, and the data transfer unit 11 transfers the data packet containing only the user data to the 5G terminal 5 (step S19). After transferring only the user data in step S19, or after transferring the user data and transmitting the measurement information separately, the communication device 1 returns to step S11 and repeats the processing of steps S11 to S19 described above.
  • Communication device 2 which receives measurement information from communication device 1, returns information corresponding to the received measurement information as measurement response information. Just as when communication device 1 sends response information, communication device 2 returns measurement response information to communication device 1 together with the user data, or separately, depending on the user data generation status, the size of the generated user data, and the size of the measurement response information to be returned.
  • the measurement response information that communication device 2 returns to communication device 1 varies depending on the type of communication quality being measured (measurement content).
  • An example of measurement response information is shown in Figure 9.
  • Figure 9 is a diagram showing an example of measurement response information that communication devices 1 and 2 according to the first embodiment send and receive to measure communication quality.
  • communication device 2 when measuring packet loss as communication quality, communication device 2 returns the reception sequence number, which is the sequence number of the received packet, to communication device 1 as measurement response information.
  • reception sequence number which is the sequence number of the received packet
  • communication device 2 When measuring transmission delay or jitter as communication quality, communication device 2 returns the sequence number of the received packet and the processing time from receiving the measurement information to generating the measurement response information to communication device 1 as measurement response information.
  • throughput communication quality
  • communication device 2 returns the measurement results of the throughput to communication device 1 as measurement response information.
  • communication device 2 when measuring the reception interval of data packets as communication quality, communication device 2 returns the measurement results of the reception interval to communication device 1 as measurement response information.
  • Communication device 2 measures communication quality corresponding to each measurement content shown in FIG. 9 using a known method. Communication quality is measured, for example, by communication quality measurement unit 22.
  • FIG. 10 is a flowchart showing an example of the operation of the communication device 2 according to the first embodiment to transmit measurement response information.
  • the communication device 2 first checks whether user data has been generated (step S21). That is, the communication device 2 checks whether there is user data generated by the above-mentioned ground application that the data transfer unit 21 is holding to transfer to the 5G control device 3; in other words, whether the data transfer unit 21 is holding user data that is waiting to be transferred to the communication line.
  • Step S21 If user data has been generated (Step S21: Yes), communication device 2 checks whether the above measurement information has been received from communication device 1 (Step S22).
  • the measurement condition determination unit 23 checks whether the size condition is met (Step S23). Specifically, the measurement condition determination unit 23 checks whether the total size of the generated user data and the measurement response information is equal to or less than the maximum transfer size described above. The maximum transfer size is stored in the storage unit 24 as a measurement condition. If the size condition is met (Step S23: Yes), the measurement condition determination unit 23 notifies the communication quality measurement unit 22 that the size condition is met, and the communication quality measurement unit 22 generates measurement response information and adds it to the user data (Step S24).
  • the data transfer unit 21 transfers the user data with the measurement response information added, i.e., a data packet including the measurement response information and the user data, to the 5G control device 3 (Step S30).
  • the measurement response information generated by the communication quality measurement unit 22 differs depending on the type of communication quality being measured (measurement content), as described using FIG. 9.
  • the data packet transferred to the 5G control device 3 reaches the communication device 1 via the 5G base station 4 and the 5G terminal 5.
  • step S22 if measurement information has not been received (step S22: No), the measurement condition determination unit 23 notifies the data transfer unit 21 that it will transfer the user data alone, and the data transfer unit 21 transfers the user data without measurement response information, i.e., a data packet containing only the user data, to the 5G control device 3 (step S30).
  • the measurement condition determination unit 23 checks whether measurement information has been received (step S25). If measurement information has been received (step S25: Yes), the measurement condition determination unit 23 checks whether a specified maximum response transmission time has elapsed (step S26). The maximum response transmission time is the maximum time from receiving measurement information to transmitting measurement response information, and is stored in the memory unit 24 as a measurement condition. The measurement condition determination unit 23 compares the elapsed time from receiving measurement information from the communication device 1 with the maximum response transmission time.
  • step S26 If the maximum response transmission time has elapsed, i.e., if "maximum response transmission time ⁇ elapsed time" is true (step S26: Yes), the measurement condition determination unit 23 notifies the communication quality measurement unit 22 that the maximum response transmission time has elapsed, and the communication quality measurement unit 22 generates only measurement response information (step S27) and outputs it to the data transfer unit 21.
  • the data transfer unit 21 transfers a data packet containing only the measurement response information input from the communication quality measurement unit 22 to the 5G control device 3 (step S30). In this way, by configuring the system to transfer a data packet containing only the measurement response information when the maximum response transmission time has elapsed, it is possible to increase the frequency at which measurement response information is added to user data and transferred. This reduces the number of times packets are sent and received just for communication quality measurement, preventing an increase in network load.
  • step S25 if measurement information has not been received (step S25: No), and if the maximum response transmission time has not elapsed, i.e., if "maximum response transmission time ⁇ elapsed time" does not hold (step S26: No), the communication device 2 returns to step S21 and repeats the processing of steps S21 to S30 described above. Furthermore, after transferring either or both of the user data and the measurement response information in step S30, the communication device 2 returns to step S21 and repeats the processing of steps S21 to S30 described above.
  • the measurement condition determination unit 23 checks whether the above-mentioned maximum response transmission time has elapsed (step S28). If the maximum response transmission time has elapsed (step S28: Yes), the measurement condition determination unit 23 notifies the communication quality measurement unit 22 and the data transfer unit 21 that the measurement response information will be transmitted separately from the user data. The communication quality measurement unit 22 generates measurement response information (step S29) and outputs it to the data transfer unit 21.
  • the data transfer unit 21 transmits a data packet containing only the measurement response information input from the communication quality measurement unit 22 to the 5G terminal 5, and transfers a data packet containing only the user data to the 5G terminal 5 (step S30).
  • the measurement condition determination unit 23 notifies the data transfer unit 21 that the user data will be transferred alone, and the data transfer unit 21 transfers a data packet containing only the user data to the 5G terminal 5 (step S30).
  • the communication device 1 After transferring only the user data in step S30, and after transferring the user data and transmitting the measurement response information separately, the communication device 1 returns to step S21 and repeats the processes of steps S21 to S30 described above.
  • FIGS. 11 and 12 are sequence diagrams showing an example of the overall operation of the communication system 100 according to the first embodiment.
  • the sequence diagram in FIG. 11 shows the first half of the overall operation, specifically, the measurement request operation for transmitting and receiving measurement information for measuring communication quality.
  • the on-board communication device transmits the above-mentioned measurement information
  • the track-side communication device transmits the above-mentioned measurement response information.
  • Steps S50 to S61 in Figure 11 show the measurement request operation in which the on-board communication device transmits measurement information to the wayside communication device.
  • Steps S71 to S81 in Figure 12 show the measurement response operation in which the wayside communication device transmits measurement response information to the on-board communication device.
  • the on-board communication device selects a transmission method for the user data and the measurement information based on the relationship between the time ⁇ t1 and the minimum measurement time, and the relationship between the size of the user data, the size of the measurement information, and the maximum transfer size.
  • the on-board communication device generates measurement information (step S51), attaches it to the user data, and transmits it to the trackside communication device (step S52).
  • the trackside communication device removes the measurement information attached to the received user data (step S53) and forwards the user data to the trackside application (step S59).
  • step S54 the on-board communication device generates measurement information
  • step S55 and S56 the on-board communication device transmits the user data and measurement information separately to the trackside communication device.
  • the trackside communication device forwards the user data received in step S57 to the trackside application (step S59).
  • step S59 the on-board communication device transmits only user data to the trackside communication device.
  • the trackside communication device transfers the user data received in steps S57 and S58 to the trackside application (step S59). Furthermore, if (2) there is no user data to transfer, and (2-1) the time ⁇ t2 from the previous measurement information transmission by the on-board communication device (step S50) to the present is greater than the maximum measurement time ( ⁇ t2 > maximum measurement time), the on-board communication device generates measurement information (step S60) and transmits only the measurement information to the trackside communication device (step S61).
  • Figures 11 and 12 omit the operation of the wayside communication device when it receives the previous measurement information from the on-board communication device in step S50.
  • the ground communication device selects a method for transmitting the user data and the measurement response information based on the relationship between time ⁇ t3 and the maximum response transmission time, and the relationship between the size of the user data, the size of the measurement response information, and the maximum transfer size.
  • the trackside communication device generates measurement response information (step S71), attaches it to the user data, and transmits it to the on-board communication device (step S72).
  • the on-board communication device removes the measurement response information attached to the received user data (step S73) and forwards the user data to the on-board application (step S79).
  • the trackside communication device determines whether (3-1-2) the size condition is not met, and (3-1-2-1) time ⁇ t3 > maximum response transmission time.
  • the trackside communication device generates measurement response information (step S74) and transmits the user data and measurement response information separately to the on-board communication device (steps S75 and S76).
  • the trackside communication device transmits only the user data to the on-board communication device (step S77).
  • the on-board communication device transfers the user data received in steps S75 and S77 to the on-board app (step S79).
  • the trackside communication device Furthermore, (4) if there is no user data to transfer, and (4-1) if measurement information has already been received, or (4-1-1) if the time ⁇ t4 from the reception of the measurement information (step S52, S56, or S61) to the present is greater than the maximum response transmission time ( ⁇ t4 > maximum response transmission time), the trackside communication device generates measurement response information (step S80) and transmits only the measurement response information to the on-board communication device (step S81).
  • the communication quality measurement unit 22 of the wayside communication device that receives measurement information from the on-board communication device performs the following processing depending on the content of the communication quality measurement and generates measurement response information.
  • the communication quality measurement unit 22 retains the sequence number included in the received measurement information.
  • the communication quality measurement unit 22 holds the sequence number included in the received measurement information.
  • the communication quality measurement unit 22 also counts the processing time (Tb) from receiving the measurement information to generating the measurement response information.
  • the communication quality measurement unit 22 calculates the throughput according to the following formula (1) based on the reception time of the measurement information, the transmission time included in the received measurement information, and the size of the received measurement information.
  • Throughput Size / (Received time - Transmitted time) (1)
  • the communication quality measurement unit 22 calculates the reception interval of the measurement information based on the reception time of the measurement information.
  • the communication quality measurement unit 12 of the on-board communication device which receives the measurement response information from the trackside communication device, performs the following processing depending on the content of the communication quality measurement to evaluate the communication quality.
  • the communication quality measurement unit 12 checks the continuity of the sequence numbers included in the received measurement response information to calculate the packet loss rate from the number of lost packets, and records this in the memory unit 14 as the communication quality evaluation result.
  • the communication quality measurement unit 12 measures the time (Ta) from sending the corresponding measurement information to receiving the measurement response information.
  • the communication quality measurement unit 12 also acquires the processing time (Tb) from receiving the measurement information to generating the measurement response information, which is included in the received measurement response information, and calculates the transmission delay (Ta-Tb) based on the times Ta and Tb, and records this in the storage unit 14 as the communication quality evaluation result.
  • the communication quality measurement unit 12 upon receiving measurement response information, measures the time (Ta) from sending the corresponding measurement information to receiving the measurement response information.
  • the communication quality measurement unit 12 also acquires the processing time (Tb) from receiving the measurement information to generating the measurement response information, which is included in the received measurement response information, and calculates the transmission delay (Ta-Tb) based on the times Ta and Tb, and records (accumulates) this in the memory unit 14.
  • the communication quality measurement unit 12 then calculates jitter based on the multiple transmission delays accumulated in the memory unit 14, and records this in the memory unit 14 as the communication quality evaluation result.
  • the communication quality measurement unit 12 records the throughput measurement result included in the received measurement response information in the storage unit 14 as the communication quality evaluation result.
  • the communication quality measurement unit 12 records the reception interval measurement result included in the received measurement response information in the storage unit 14 as the communication quality evaluation result.
  • the operation has been described when on-board communication device 1 transmits measurement information, and ground communication device 2 receives the measurement information and returns measurement response information; however, the operation is similar when ground communication device 2 transmits measurement information, and on-board communication device 1 receives the measurement information and returns measurement response information.
  • communication quality may be measured by both communication devices 1 and 2, or by just one of them. When only one of communication devices 1 or 2 measures communication quality, communication device 1 or 2 that measured the communication quality may notify the opposing communication device of the measurement result as necessary.
  • Figure 13 is a diagram showing an example of the hardware configuration of communication devices 1 and 2 according to the first embodiment. Since the hardware configurations of communication devices 1 and 2 are similar, the following description will be given using communication device 1 as an example.
  • the communication device 1 is composed of a memory 91, a processor 92, a power supply circuit 93, an application interface 95, and a communication interface 94.
  • the memory 91 may be, for example, a non-volatile or volatile semiconductor memory such as RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), flash memory, EPROM (Erasable Programmable ROM), or EEPROM (Electrically EPROM).
  • the processor 92 may be, for example, a CPU (Central Processing Unit), processing unit, arithmetic unit, microprocessor, microcomputer, or DSP (Digital Signal Processor).
  • the power supply circuit 93 is an electronic circuit that generates power to drive the processor 92. The power supply circuit 93 may also supply power to each part of the communication device 1 other than the processor 92.
  • the communication interface 94 is connected to the 5G terminal 5 and is a circuit that performs communication processing with the communication device 2 via the 5G terminal 5.
  • the application interface 95 is a circuit that exchanges user data with the on-board app.
  • the data transfer unit 11 of the communication device 1 shown in FIG. 3 is realized by the communication interface 94 and the application interface 95.
  • the storage unit 14 shown in FIG. 3 is realized by the memory 91.
  • the communication quality measurement unit 12 and measurement condition determination unit 13 shown in FIG. 3 are realized by the processor 92 executing programs for operating these units.
  • the functions of the communication quality measurement unit 12 and measurement condition determination unit 13 are written as programs and stored in memory 91.
  • the processor 92 realizes the functions of the communication quality measurement unit 12 and measurement condition determination unit 13 by reading and executing the programs stored in memory 91.
  • This program can also be said to cause a computer to execute the procedures or methods of the communication quality measurement unit 12 and measurement condition determination unit 13.
  • the memory 91 is also used as temporary memory when the processor 92 executes various processes.
  • the programs for operating the communication quality measurement unit 12 and measurement condition determination unit 13 stored in memory 91 may be provided to users of the communication device 1, for example, in a form written to a storage medium such as a CD (Compact Disc)-ROM or a DVD (Digital Versatile Disc)-ROM, or may be provided via a communication network.
  • a storage medium such as a CD (Compact Disc)-ROM or a DVD (Digital Versatile Disc)-ROM, or may be provided via a communication network.
  • Figure 13 shows the hardware configuration for implementing communication devices 1 and 2 using general-purpose memory 91 and processor 92, but communication devices 1 and 2 can also be implemented using dedicated processing circuits instead of memory 91 and processor 92.
  • FIG. 14 is a diagram showing another example of the hardware configuration of communication devices 1 and 2 according to the first embodiment.
  • the memory 91 and processor 92 shown in FIG. 13 are replaced with a dedicated processing circuit 96.
  • the processing circuit 96 is a single circuit, a composite circuit, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), an FPGA (Field Programmable Gate Array), or a circuit that combines these.
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • communication device 1 It is also possible to implement some of the functions of the communication quality measurement unit 12 and measurement condition determination unit 13 of communication device 1 using a dedicated processing circuit equivalent to processing circuit 96 shown in FIG. 14, and the remainder using a general-purpose memory and processor equivalent to memory 91 and processor 92 shown in FIG. 13. The same applies to communication device 2.
  • communication devices 1 and 2 when communication devices 1 and 2 according to this embodiment transmit measurement data (measurement information, measurement response information) to a peer communication device to measure communication quality, they determine the transmission method based on the occurrence status of the user data to be transmitted to the peer communication device, the size of the measurement data, and the size of the generated user data. For example, when transmitting measurement information, communication devices 1 and 2 attach the measurement information to the user data and transmit it if the minimum measurement time, which indicates the minimum interval between transmissions of measurement information, has elapsed at the time the user data is generated and the sum of the size of the user data and the size of the measurement information is less than the maximum transfer size set for the communication line being used.
  • Communication devices 1 and 2 can transmit and receive measurement data and measure communication quality with minimal impact on user data transfer.
  • Embodiment 2 Next, a communication device according to a second embodiment will be described.
  • the configuration of the communication device according to the second embodiment is the same as that of the first embodiment (see FIG. 3), but part of the operation of the measurement condition determination unit is different from that of the first embodiment. Therefore, in this embodiment, the description of the parts common to the first embodiment will be omitted, and only the operation of the measurement condition determination units 13 and 23 that perform operations different from those of the first embodiment will be described.
  • the on-board communication device 1 generates measurement information and transmits it to the on-board communication device 2.
  • the measurement condition determination unit 13 of the communication device 1 according to the second embodiment is capable of setting a different value for the minimum measurement time used when determining whether the minimum measurement time has elapsed in step S12 shown in FIG. 8 for each communication quality measurement.
  • the measurement condition determination unit 13 according to the second embodiment uses the minimum measurement time corresponding to the communication quality measurement from among multiple minimum measurement times prepared in advance to perform the process of determining whether the minimum measurement time has elapsed.
  • Figure 15 shows examples of multiple minimum measurement times that have been prepared in advance.
  • Figure 15 shows an example of minimum measurement times that the measurement condition determination unit 13 according to the second embodiment uses in the determination process.
  • the minimum measurement time used by the measurement condition determination unit 13 when measuring packet loss is T1
  • the minimum measurement time used by the measurement condition determination unit 13 when measuring transmission delay is T2
  • the minimum measurement time used by the measurement condition determination unit 13 when measuring jitter is T3
  • the minimum measurement time used by the measurement condition determination unit 13 when measuring transmission speed is T4.
  • two or more of T1 to T4 may be set to the same value.
  • the measurement condition determination unit 13 may further set the maximum measurement time used when determining whether the maximum measurement time has elapsed in step S15 shown in FIG. 8 as a value for each communication quality measurement content.
  • the communication device 1 can transmit measurement information at different times for each communication quality measurement.
  • the communication device 1 can transmit measurement information at appropriate times for each communication quality measurement.
  • both the minimum and maximum measurement times used by the measurement condition determination unit 13 in the determination process may be set to different values for each communication quality measurement, or only the minimum measurement time may be set to a different value for each communication quality measurement.
  • communication devices 1 and 2 are capable of setting at least the minimum measurement time, which is used when determining whether the minimum measurement time has elapsed in step S12 shown in FIG. 8, and the maximum measurement time, which is used when determining whether the maximum measurement time has elapsed in step S15 shown in FIG. 8, for each communication quality measurement. Because communication devices 1 and 2 according to this embodiment are able to transmit measurement information at appropriate timing for each communication quality measurement, they can achieve more accurate communication quality measurement compared to embodiment 1.
  • Embodiment 3 Next, a communication device according to a third embodiment will be described.
  • the configuration of the communication device according to the third embodiment is the same as that of the first embodiment (see FIG. 3), but part of the operation of the measurement condition determination unit differs from that of the first embodiment. Therefore, in this embodiment, the description of the parts common to the first embodiment will be omitted, and the operation of the measurement condition determination units 13 and 23 that perform operations different from those of the first embodiment will be described.
  • the on-board communication device 1 generates measurement information and transmits it to the on-board communication device 2.
  • the measurement condition determination unit 13 of the communication device 1 according to the third embodiment is capable of setting a different value for each communication line as the minimum measurement time used when determining whether the minimum measurement time has elapsed in step S12 shown in FIG. 8.
  • the measurement condition determination unit 13 according to the third embodiment performs the process of determining whether the minimum measurement time has elapsed by using, from among a plurality of minimum measurement times prepared in advance, the minimum measurement time corresponding to the communication line whose communication quality is to be measured.
  • Figure 16 shows examples of multiple minimum measurement times that have been prepared in advance.
  • Figure 16 is a diagram showing an example of the minimum measurement times that the measurement condition determination unit 13 according to the third embodiment uses in the determination process.
  • Figure 16 shows an example in which there are two communication lines between communication device 1 and communication device 2.
  • the minimum measurement time used by the measurement condition determination unit 13 when measuring the communication quality of communication line #1 is T1
  • the minimum measurement time used when measuring the communication quality of communication line #2 is T2. Note that T1 and T2 may be set to the same value.
  • the measurement condition determination unit 13 may further set the maximum measurement time used when determining whether the maximum measurement time has elapsed in step S15 shown in FIG. 8 as a value for each communication line.
  • the communication device 1 can transmit measurement information at different times for each communication line.
  • the communication device 1 can measure communication quality by transmitting measurement information at the appropriate time for each communication line. This makes it possible to change the frequency of communication quality measurements for each communication line, enabling, for example, more frequent measurements for communication lines with unstable communication quality and less frequent measurements for communication lines with stable communication quality.
  • communication line #1 shown in Figure 16 is a local 5G line and communication line #2 is a public 5G line
  • the minimum measurement time and maximum measurement time are both set to small values, so that measurement information is sent more frequently.
  • the public 5G line which does incur communication charges
  • the minimum measurement time and maximum measurement time are both set to large values, so that measurement information is sent less frequently, thereby minimizing increases in communication charges.
  • both the minimum and maximum measurement times used by the measurement condition determination unit 13 in the determination process may be set to different values for each communication line, or only the minimum measurement time may be set to a different value for each communication line.
  • communication devices 1 and 2 are capable of setting at least the minimum measurement time, out of the minimum measurement time used when determining whether the minimum measurement time has elapsed in step S12 shown in FIG. 8 and the maximum measurement time used when determining whether the maximum measurement time has elapsed in step S15 shown in FIG. 8, for each communication line. Because communication devices 1 and 2 according to this embodiment are able to transmit measurement information at different frequencies for each communication line, they can achieve more accurate communication quality measurement compared to embodiment 1. Furthermore, they are able to transmit measurement information at a frequency that takes into account the communication charges incurred for each communication line when measuring communication quality.
  • Embodiment 4 Next, a communication device according to a fourth embodiment will be described.
  • the configuration of the communication device according to the fourth embodiment is the same as that of the first embodiment (see FIG. 3), but part of the operation of the measurement condition determination unit differs from that of the first embodiment. Therefore, in this embodiment, the description of the parts common to the first embodiment will be omitted, and only the operation of the measurement condition determination units 13 and 23 that operate differently from that of the first embodiment will be described.
  • the on-board communication device 1 generates measurement information and transmits it to the on-board communication device 2.
  • the measurement condition determination unit 13 of the communication device 1 according to the fourth embodiment is capable of setting a different value for each application type as the minimum measurement time used when determining whether the minimum measurement time has elapsed in step S12 shown in FIG. 8. That is, the measurement condition determination unit 13 according to the fourth embodiment performs the process of determining whether the minimum measurement time has elapsed by using, from among a plurality of minimum measurement times prepared in advance, the minimum measurement time corresponding to the application that creates the user data to be transferred.
  • Figure 17 shows examples of multiple minimum measurement times that have been prepared in advance.
  • Figure 17 is a diagram showing an example of the minimum measurement times that the measurement condition determination unit 13 according to the fourth embodiment uses in the determination process.
  • Figure 17 shows an example in which there are two types of applications that create user data to be transferred between communication device 1 and communication device 2.
  • the minimum measurement time used by the measurement condition determination unit 13 when measuring the communication quality of the communication line transferring user data for application #1 is T1
  • the minimum measurement time used when measuring the communication quality of the communication line transferring user data for application #2 is T2.
  • T1 and T2 may be set to the same value.
  • the measurement condition determination unit 13 may further set the maximum measurement time used when determining whether the maximum measurement time has elapsed in step S15 shown in FIG. 8 as a value for each application type.
  • the communication device 1 can transmit measurement information at different times for each application type.
  • the communication device 1 can measure communication quality by transmitting measurement information at an appropriate time for each application type. This makes it possible to change the frequency of communication quality measurements for each application type; for example, communication quality can be measured more frequently for communication lines transferring applications that require real-time performance, and communication quality can be measured less frequently for communication lines transferring applications that do not require real-time performance.
  • both the minimum and maximum measurement times used by the measurement condition determination unit 13 in the determination process may be set to different values for each application type, or only the minimum measurement time may be set to a different value for each application type.
  • communication devices 1 and 2 are capable of setting at least the minimum measurement time, which is used when determining whether the minimum measurement time has elapsed in step S12 shown in FIG. 8, and the maximum measurement time, which is used when determining whether the maximum measurement time has elapsed in step S15 shown in FIG. 8, for each application type. Because communication devices 1 and 2 according to this embodiment are able to transmit measurement information at different frequencies for each application type, they can achieve more accurate communication quality measurement compared to embodiment 1.
  • Embodiment 5 Next, a communication device according to a fifth embodiment will be described.
  • the configuration of the communication device according to the fifth embodiment is the same as that of the first embodiment (see FIG. 3), but part of the operation of the measurement condition determination unit differs from that of the first embodiment. Therefore, in this embodiment, the description of the parts common to the first embodiment will be omitted, and only the operation of the measurement condition determination units 13 and 23 that operate differently from that of the first embodiment will be described.
  • the on-board communication device 1 generates measurement information and transmits it to the on-board communication device 2.
  • the measurement condition determination unit 13 of the communication device 1 according to the fifth embodiment can set the minimum measurement time used when determining whether the minimum measurement time has elapsed in step S12 shown in FIG. 8 to a different value for each transmission protocol used. In other words, the measurement condition determination unit 13 according to the fifth embodiment performs the process of determining whether the minimum measurement time has elapsed using the minimum measurement time corresponding to the transmission protocol used for transferring user data, from among multiple minimum measurement times prepared in advance.
  • Figure 18 shows examples of multiple minimum measurement times that have been prepared in advance.
  • Figure 18 is a diagram showing an example of minimum measurement times that the measurement condition determination unit 13 according to the fifth embodiment uses in the determination process.
  • Figure 18 shows an example in which three types of transmission protocols are used in the transfer of user data between communication device 1 and communication device 2.
  • the minimum measurement time used by the measurement condition determination unit 13 when the transmission protocol is TCP (Transmission Control Protocol) is T1
  • the minimum measurement time used by the measurement condition determination unit 13 when the transmission protocol is UDP (User Datagram Protocol) is T2
  • the minimum measurement time used by the measurement condition determination unit 13 when the transmission protocol is ICMP is T3.
  • TCP Transmission Control Protocol
  • UDP User Datagram Protocol
  • ICMP Internet Control Message Protocol
  • the measurement condition determination unit 13 may further set the maximum measurement time used when determining whether the maximum measurement time has elapsed in step S15 shown in FIG. 8 to a value that is specific to the transmission protocol being used.
  • the communication device 1 can transmit measurement information at different times for each transmission protocol used.
  • the communication device 1 can measure communication quality by transmitting measurement information at the appropriate time for each transmission protocol. This makes it possible to change the frequency of communication quality measurements for each transmission protocol. For example, communication quality can be measured more frequently for a transmission protocol used to transfer user data that requires real-time performance, and communication quality can be measured less frequently for a transmission protocol used to transfer user data that does not require real-time performance.
  • ICMP is often used for status monitoring and has a high affinity with communication quality measurement, so the minimum and maximum measurement times are both set to small values to increase the frequency of measurement information transmission.
  • UDP does not have a session state and has the second highest affinity with communication quality measurement after ICMP, so the minimum and maximum measurement times are set to values between those of ICMP and TCP.
  • TCP does have a session state and has a lower affinity with communication quality measurement than ICMP and UDP, so the minimum and maximum measurement times are set to larger values than ICMP and UDP.
  • both the minimum and maximum measurement times used by the measurement condition determination unit 13 in the determination process may be set to different values for each transmission protocol, or only the minimum measurement time may be set to a different value for each transmission protocol.
  • communication devices 1 and 2 according to this embodiment are able to set at least the minimum measurement time, which is used when determining whether the minimum measurement time has elapsed in step S12 shown in FIG. 8, and the maximum measurement time, which is used when determining whether the maximum measurement time has elapsed in step S15 shown in FIG. 8, for each transmission protocol. Because communication devices 1 and 2 according to this embodiment are able to transmit measurement information at different frequencies for each transmission protocol, they can achieve more accurate communication quality measurement compared to embodiment 1.
  • Embodiment 6 Next, a communication device according to a sixth embodiment will be described.
  • the configuration of the communication device according to the sixth embodiment is the same as that of the first embodiment (see FIG. 3), but part of the operation of the measurement condition determination unit differs from that of the first embodiment. Therefore, in this embodiment, the description of the parts common to the first embodiment will be omitted, and only the operation of the measurement condition determination units 13 and 23 that operate differently from that of the first embodiment will be described.
  • the on-board communication device 1 generates measurement information and transmits it to the on-board communication device 2.
  • the measurement condition determination unit 13 of the communication device 1 according to the sixth embodiment is capable of changing the minimum measurement time used when determining whether the minimum measurement time has elapsed in step S12 shown in FIG. 8, depending on the measurement results of communication quality.
  • the measurement condition determination unit 13 according to the sixth embodiment performs the process of determining whether the minimum measurement time has elapsed using the minimum measurement time corresponding to the past communication quality measurement results, out of multiple minimum measurement times prepared in advance.
  • Figure 19 shows examples of multiple minimum measurement times that have been prepared in advance.
  • Figure 19 shows an example of minimum measurement times that the measurement condition determination unit 13 according to the sixth embodiment uses in the determination process.
  • the minimum measurement time used by the measurement condition determination unit 13 when the amount of change A in communication quality calculated from past communication quality measurement results is less than threshold #1 is set to T1
  • the minimum measurement time used by the measurement condition determination unit 13 when the amount of change A is equal to or greater than threshold #1 but less than threshold #2 is set to T2.
  • the measurement condition determination unit 13 may further be able to change the maximum measurement time used when determining whether the maximum measurement time has elapsed in step S15 shown in FIG. 8, depending on the measurement results of communication quality.
  • the communication device 1 can change the timing of transmitting measurement information depending on the measurement results of communication quality.
  • the communication device 1 can measure communication quality by transmitting measurement information at a timing that corresponds to the amount of change in communication quality. Therefore, for example, it becomes possible to perform communication quality measurements more frequently when the amount of change in communication quality is large, and to reduce the frequency of communication quality measurements when the amount of change in communication quality is small.
  • the difference between the latest communication quality measurement result and the most recent communication quality measurement result is small, it is assumed that communication is stable, so the minimum and maximum measurement times are both set to large values, and the measurement information is sent less frequently. Also, if the difference between the latest communication quality measurement result and the most recent communication quality measurement result is large, it is assumed that communication is unstable, so the minimum and maximum measurement times are both set to small values, and the measurement information is sent more frequently.
  • both the minimum and maximum measurement times used by the measurement condition determination unit 13 in the determination process may be changed depending on the results of the communication quality measurement, or only the minimum measurement time may be changed depending on the results of the communication quality measurement.
  • communication devices 1 and 2 according to this embodiment are able to change at least the minimum measurement time, out of the minimum measurement time used when determining whether the minimum measurement time has elapsed in step S12 shown in FIG. 8 and the maximum measurement time used when determining whether the maximum measurement time has elapsed in step S15 shown in FIG. 8, in accordance with the measurement results of communication quality. Because communication devices 1 and 2 according to this embodiment are able to transmit measurement information at a frequency according to communication quality, they can achieve more accurate communication quality measurement compared to embodiment 1.
  • communication devices 1 and 2 are applied to a railway system, but application is not limited to railway systems.
  • 5G has been used as an example, but application is not limited to 5G, and the devices may also be applied to similar mobile communication systems such as LTE (Long Term Evolution) and Wi-Fi (registered trademark).

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Abstract

通信装置（１，２）は、通信回線に接続され、アプリケーションのユーザデータを通信回線に転送するデータ転送部（１１，２１）と、通信回線の通信品質を測定する通信品質測定部（１２，２２）と、通信品質測定部（１２，２２）が通信品質を測定する際に送信する測定用データのサイズ、ユーザデータの発生状況、および通信回線の最大転送サイズに基づいて、測定用データの送信方法を決定する測定条件判定部（１３，２３）と、を備える。

Description

通信装置、通信品質測定方法、制御回路および記憶媒体
　本開示は、移動体通信に適用される通信装置、通信品質測定方法、制御回路および記憶媒体に関する。
　鉄道をはじめとする移動体通信では、無線通信を行う通信装置を搭載する列車等の移動に伴い通信装置の位置が変化すると、無線品質および通信品質が変動する。また、通信装置の位置が変化しない場合であっても、周辺環境の変化、他の通信装置の通信の影響などにより、無線品質および通信品質が変動することがある。このため、通信装置は、無線品質および通信品質の測定を適宜行い、例えば、通信品質の低下を検出した場合には通信品質を回復させるための処理を行う。
　通信装置は、対向する通信装置との間で、測定用のパケットを送受信することで伝送遅延やスループット、パケットロス率などの通信品質が測定できる。例えば、特許文献１には、通信品質測定用データとしてタイムスタンプがヘッダ部に付加されたパケットを送受信し、パケットの受信側で、タイムスタンプを基に、パケット転送の遅延時間、スループット、揺らぎなどを計測する無線通信システムが開示されている。
国際公開第２０１２／１６４６７５号
　しかしながら、特許文献１に記載の技術では、パケットへの通信品質測定用データの付加の実施に伴う影響を考慮できていない。このため、ユーザデータの転送中に特許文献１に記載の方法で通信品質を測定すると、通信品質測定用のパケットの送受信に伴い通信回線の使用帯域およびパケット転送数が増加してネットワーク負荷が上昇し、ユーザデータの転送に影響するおそれがある。
　例えば、通信装置のパケット転送処理に伴う負荷が高い状態で通信品質を測定すると、ユーザデータの転送が欠落したり、遅延が拡大したりする可能性がある。また、ユーザデータが含まれるパケットに通信品質測定用データを付加した結果、１回の転送単位で転送可能なデータサイズを超過してしまい、データが複数パケットに分割されて転送（フラグメント）され、ネットワーク負荷の上昇を引き起こす可能性もある。
　本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、ユーザデータ転送への影響を抑えて通信品質を測定することが可能な通信装置を得ることを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示にかかる通信装置は、通信回線に接続され、アプリケーションのユーザデータを通信回線に転送するデータ転送部と、通信回線の通信品質を測定する通信品質測定部と、通信品質測定部が通信品質を測定する際に送信する測定用データのサイズ、ユーザデータの発生状況、および通信回線の最大転送サイズに基づいて、測定用データの送信方法を決定する測定条件判定部と、を備えることを特徴とする。
　本開示にかかる通信装置は、ユーザデータ転送への影響を抑えて通信品質を測定することが可能となる、という効果を奏する。
実施の形態１にかかる通信装置の適用例を示す図 実施の形態１にかかる通信装置が適用されるシステムの動作概要を示す図 実施の形態１にかかる通信システムおよび通信装置の構成例を示す図 実施の形態１にかかる通信装置が測定用データをユーザデータと一緒に送信する場合の経路上の送信データの構成例を示す図 実施の形態１にかかる通信装置が通信品質測定のために送受信する測定情報の例を示す図 実施の形態１にかかる通信装置がユーザデータを単独で送信する場合の送信データの構成例を示す図 実施の形態１にかかる通信装置が測定用データを単独で送信する場合の送信データの構成例を示す図 実施の形態１にかかる通信装置が測定情報を送信する動作の一例を示すフローチャート 実施の形態１にかかる通信装置が通信品質測定のために送受信する測定応答情報の例を示す図 実施の形態１にかかる通信装置が測定応答情報を送信する動作の一例を示すフローチャート 実施の形態１にかかる通信システムの全体動作（測定要求動作）の一例を示すシーケンス図 実施の形態１にかかる通信システムの全体動作（測定応答動作）の一例を示すシーケンス図 実施の形態１にかかる通信装置のハードウェア構成の一例を示す図 実施の形態１にかかる通信装置のハードウェア構成の他の例を示す図 実施の形態２にかかる測定条件判定部が判定処理で使用する最小測定時間の一例を示す図 実施の形態３にかかる測定条件判定部が判定処理で使用する最小測定時間の一例を示す図 実施の形態４にかかる測定条件判定部が判定処理で使用する最小測定時間の一例を示す図 実施の形態５にかかる測定条件判定部が判定処理で使用する最小測定時間の一例を示す図 実施の形態６にかかる測定条件判定部が判定処理で使用する最小測定時間の一例を示す図
　以下に、本開示の実施の形態にかかる通信装置、通信品質測定方法、制御回路および記憶媒体を図面に基づいて詳細に説明する。
実施の形態１．
　図１は、実施の形態１にかかる通信装置の適用例を示す図である。実施の形態１にかかる通信装置は、例えば、図１に示すように鉄道システムに適用される通信装置１および２である。通信装置１および２は、例えば、第５世代移動通信システム（以下、５Ｇ（５th　Generation）システムと称する）に対応した通信装置である。通信装置１は移動体である列車１０に搭載される。通信装置２は、地上側に、具体的には、駅や通信機器室、指令所などに設置される。通信装置１は５Ｇシステムの基地局である５Ｇ基地局４との間で無線信号を送受信する５Ｇ端末５に接続される。５Ｇ基地局４は５Ｇシステムのコアネットワークを形成する５Ｇ制御装置３に接続される。通信装置２は５Ｇ制御装置３に接続される。なお、５Ｇシステムのコアネットワークを形成するネットワーク装置は５Ｇ制御装置３の他にも存在するが、図１では記載を省略している。これ以降の説明では、通信装置１を車上通信装置、通信装置２を地上通信装置と称する場合がある。
　通信装置１は、列車１０が５Ｇ基地局４の通信カバーエリア２００内に位置している場合、５Ｇ端末５、５Ｇ基地局４および５Ｇ制御装置３を介して通信装置２と通信する。
　列車１０が移動すると列車に搭載された５Ｇ端末５と５Ｇ基地局４との位置関係が変化し、これに伴い５Ｇ端末５と５Ｇ基地局４との間の無線品質が変化し、車上通信装置と地上通信装置との間の通信品質も変化する。このため、図２に示すように、５Ｇ端末５と５Ｇ基地局４との間では無線品質測定が行われ、車上通信装置と地上通信装置との間では通信品質測定が行われる。これらの品質測定は、通信装置１および２を利用するアプリケーション（図２では「アプリ」と記載）間のユーザデータ転送と並行して行われる場合がある。この場合、上述したように、ユーザデータ転送中の通信品質測定は、ユーザデータ転送に影響を与える可能性がある。このため、通信装置１および２は、ユーザデータ転送への影響を考慮した方法で通信品質測定を実施する。なお、図２は、実施の形態１にかかる通信装置が適用されるシステムの動作概要を示す図である。
　図３は、実施の形態１にかかる通信システム１００および通信装置１，２の構成例を示す図である。通信装置１は、データ転送部１１、通信品質測定部１２、測定条件判定部１３および記憶部１４を備える。通信装置２は、データ転送部２１、通信品質測定部２２、測定条件判定部２３および記憶部２４を備える。なお、図３では、図１および図２に記載した５Ｇ制御装置３、５Ｇ基地局４および５Ｇ端末５の記載を省略している。
　データ転送部１１および２１は、アプリケーションで生成されるユーザデータの転送処理を行う。通信品質測定部１２および２２は、通信装置１と通信装置２とが通信を行うｎ個（ｎは１以上の整数）の通信回線それぞれについて、通信品質を測定する。測定条件判定部１３および２３は、定められた測定条件を満たすか否かを通信回線ごとに判定する。記憶部１４および２４は、通信品質測定時に使用する測定条件と、通信品質の測定結果とを記憶する。
　つづいて、通信装置１および２が通信品質を測定する動作について説明する。通信装置１および２は、通信品質を測定するための測定用データを送受信し、測定用データの送受信結果から通信品質を求める。このとき、通信装置１および２は、測定用データの送信方法をユーザデータの発生状況等に応じて変更する。具体的には、通信装置１および２は、ユーザデータが発生していない場合、すなわち、転送するユーザデータが無い場合は測定用データを単独で送信し、ユーザデータが発生している場合には、転送するユーザデータおよび測定用データのサイズに応じて、測定用データをユーザデータと一緒に送信する方法と、測定用データをユーザデータと別に送信する方法とを使い分ける。
　図４は、実施の形態１にかかる通信装置１および２が測定用データをユーザデータと一緒に送信する場合の経路上の送信データの構成例を示す図である。図４において、車上アプリは図１～図３に示す通信装置１に相当する車上通信装置を介してユーザデータを送受信するアプリケーションであり、地上アプリは図１～図３に示す通信装置２に相当する地上通信装置を介してユーザデータを送受信するアプリケーションである。
　例えば、車上通信装置が地上通信装置へ測定用データである測定情報を送信する場合、車上通信装置は、車上アプリからユーザデータが含まれるデータパケットを受け取ると、このデータパケットに測定情報を挿入して５Ｇ端末に転送する。５Ｇ端末は、車上通信装置から受け取ったデータパケットにＰＤＵ（Protocol　Data　Unit）レイヤの情報および５Ｇ－ＡＮ（Access　Network）レイヤの情報を付与して５Ｇ基地局に転送する。５Ｇ基地局は、５Ｇ端末からデータパケットを受信するとこれを５Ｇ制御装置に転送する。５Ｇ制御装置は、５Ｇ基地局からデータパケットを受信すると、受信したデータパケットから５Ｇ－ＡＮレイヤの情報を除去後、ＧＴＰ－Ｕレイヤ、ＵＤＰ／ＩＰレイヤ、レイヤ２（Ｌ２）およびレイヤ１（Ｌ１）の情報を付与して転送する。地上通信装置は、車上通信装置が転送したときと同じ構成のデータパケットを受信し、受信したデータパケットから測定情報を取り出し地上アプリに転送する。地上通信装置が車上通信装置へ測定情報を送信する場合の送信データの構成も同様である。
　車上通信装置と地上通信装置との間で送受信される測定情報は、測定する通信品質の種類（測定内容）によって異なる。測定情報の例を図５に示す。図５は、実施の形態１にかかる通信装置１および２が通信品質測定のために送受信する測定情報の例を示す図である。
　図５に示すように、通信品質としてパケット損失、伝送遅延またはジッタ（伝送ゆらぎ）を測定する場合、通信装置１および２は、シーケンス番号を測定情報の要素とする。また、通信品質としてスループットを測定する場合、通信装置１および２は、測定情報の送信時刻および測定情報のサイズを測定情報の要素とする。測定用ダミーデータを測定情報の要素に含めてもよい。例えば、測定情報をユーザデータとは別に単独で送信する場合に、測定用ダミーデータを測定情報の要素に含めてもよい。通信品質として受信間隔を測定する場合は測定情報を送信しなくてもよい。
　図４に記載の最大転送サイズは、車上通信装置と地上通信装置との間の通信回線において単一のパケットで伝送可能なデータサイズの最大値、すなわち、パケットに含ませることができるデータの最大サイズである。データサイズが最大転送サイズよりも大きくなると、パケット分割が発生する。すなわち、データを２つに分割し、２分割されたデータを２つのパケットで送信する処理が車上通信装置で実行されることになる。ユーザデータと測定情報との合計サイズ（図示の「ユーザデータ＋測定情報のサイズ」）が最大転送サイズよりも大きい場合はパケット分割が発生する。最大転送サイズは通信回線ごとに予め設定しておくものとする。図４に示す構成でのデータ送受信は、ユーザデータと測定情報との合計サイズが最大転送サイズ以下の場合に実施される。
　図６および図７は、実施の形態１にかかる通信装置１および２が測定用データをユーザデータと別に送信する場合の経路上の送信データの構成例を示す図である。図６は、実施の形態１にかかる通信装置１および２がユーザデータを単独で送信する場合の送信データの構成例を示し、図７は、実施の形態１にかかる通信装置１および２が測定用データを単独で送信する場合の送信データの構成例を示す。
　図６に示すように、ユーザデータを単独で送信する場合、車上通信装置と地上通信装置との間で送受信される送信データは図４に示す送信データから測定情報が取り除かれた構成となる。
　また、図７に示すように、測定情報を単独で送信する場合、車上通信装置と地上通信装置との間で送受信される送信データは、図４に示す送信データから車上側のアプリケーションと地上側のアプリケーションとの間で送受信されるユーザデータが取り除かれた構成となる。
　つづいて、実施の形態１にかかる通信装置１および２が通信品質測定のために測定用データを送受信する動作、具体的には、一方の通信装置が他方の通信装置へ測定情報を送信し、測定情報に対応する情報（以下、この情報を測定応答情報と称する）を他方の通信装置が返送する動作について説明する。なお、通信装置１が通信装置２へ測定情報を送信して通信装置２が測定応答情報を返送する場合の動作と、通信装置２が通信装置１へ測定情報を送信して通信装置１が測定応答情報を返送する場合の動作とは同一である。このため、本実施の形態では、一例として、通信装置１が測定情報を送信して通信装置２が測定応答情報を返送する場合の動作について説明する。
　図８は、実施の形態１にかかる通信装置１が測定情報を送信する動作の一例を示すフローチャートである。
　通信装置１は、動作を開始後、まず、ユーザデータ発生の有無を確認する（ステップＳ１１）。すなわち、通信装置１は、上述した車上アプリで発生したユーザデータであって、データ転送部１１が５Ｇ端末５へ転送するために保持しているユーザデータが存在するか否か、換言すると、通信回線への転送待ち状態のユーザデータをデータ転送部１１が保持しているか否かを確認する。
　ユーザデータが発生している場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、通信装置１は、定められた最小測定時間が経過したか否かを確認する（ステップＳ１２）。この確認は測定条件判定部１３が行う。最小測定時間は、測定情報の送信間隔の最小値であり、測定条件として記憶部１４で記憶されている。測定条件判定部１３は、通信装置１が動作を開始してからの経過時間、または、測定情報を前回送信してからの経過時間と最小測定時間とを比較する。なお、通信装置１が動作を開始してから初回の測定情報送信までの間は、最小測定時間が経過したか否かの判定を省略してもよい。
　最小測定時間が経過した場合、すなわち、「最小測定時間＜経過時間」が成り立つ場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、測定条件判定部１３は、サイズ条件に適合するか否かを確認する（ステップＳ１３）。具体的には、測定条件判定部１３は、発生しているユーザデータと測定情報との合計サイズが上述した最大転送サイズ以下であるか否かを確認する。最大転送サイズは、測定条件として記憶部１４で記憶されている。サイズ条件に適合する場合（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、測定条件判定部１３は、サイズ条件に適合していることを通信品質測定部１２に通知し、通信品質測定部１２は、測定情報を生成してユーザデータに付加する（ステップＳ１４）。次に、データ転送部１１が、測定情報が付加されたユーザデータ、すなわち、測定情報とユーザデータとを含んだデータパケットを、５Ｇ端末５に転送する（ステップＳ１９）。なお、通信品質測定部１２が生成する測定情報は、図５を用いて説明したように、測定する通信品質の種類（測定内容）に応じて異なる。５Ｇ端末５に転送されたデータパケットは、５Ｇ基地局４および５Ｇ制御装置３を経由して通信装置２に到達する。
　一方、最小測定時間が経過していない場合、すなわち、「最小測定時間＜経過時間」が成り立たない場合（ステップＳ１２：Ｎｏ）、測定条件判定部１３は、データ転送部１１にユーザデータを単独で転送することを通知し、データ転送部１１は、測定情報が付加されていないユーザデータ、すなわち、ユーザデータのみを含んだデータパケットを５Ｇ端末５に転送する（ステップＳ１９）。
　また、ユーザデータが発生していない場合（ステップＳ１１：Ｎｏ）、測定条件判定部１３は、定められた最大測定時間が経過したか否かを確認する（ステップＳ１５）。最大測定時間は、測定情報の送信間隔の最大値であり、測定条件として記憶部１４で記憶されている。なお、最大測定時間は、上述した最小測定時間よりも大きな値とする。
　最大測定時間が経過した場合、すなわち、「最大測定時間＜経過時間」が成り立つ場合（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）、測定条件判定部１３は、最大測定時間が経過したこと、すなわち、測定情報を単独で送信することを通信品質測定部１２に通知し、通信品質測定部１２は、測定情報のみを生成し（ステップＳ１６）、データ転送部１１に出力する。データ転送部１１は、通信品質測定部１２から入力される測定情報のみを含んだデータパケットを５Ｇ端末５に転送する（ステップＳ１９）。
　また、最大測定時間が経過していない場合、すなわち、「最大測定時間＜経過時間」が成り立たない場合（ステップＳ１５：Ｎｏ）、通信装置１は、ステップＳ１１に戻り、上述したステップＳ１１～Ｓ１９の処理を繰り返す。また、通信装置１は、ステップＳ１９でユーザデータおよび測定情報の一方または両方を転送後、ステップＳ１１に戻り、上述したステップＳ１１～Ｓ１９の処理を繰り返す。
　また、測定条件判定部１３は、ユーザデータと測定情報との合計サイズが上記のサイズ条件に適合しない場合（ステップＳ１３：Ｎｏ）、上述した最大測定時間が経過したか否かを確認する（ステップＳ１７）。最大測定時間が経過した場合（ステップＳ１７：Ｙｅｓ）、測定条件判定部１３は、測定情報をユーザデータとは別に送信することを通信品質測定部１２およびデータ転送部１１に通知する。通信品質測定部１２は、測定情報を生成し（ステップＳ１８）、データ転送部１１に出力する。データ転送部１１は、通信品質測定部１２から入力される測定情報のみを含んだデータパケットを５Ｇ端末５に送信するとともに、ユーザデータのみを含んだデータパケットを５Ｇ端末５に転送する（ステップＳ１９）。一方、最大測定時間が経過していない場合（ステップＳ１７：Ｎｏ）、測定条件判定部１３は、データ転送部１１にユーザデータを単独で転送することを通知し、データ転送部１１は、ユーザデータのみを含んだデータパケットを５Ｇ端末５に転送する（ステップＳ１９）。通信装置１は、ステップＳ１９でユーザデータの転送のみを行った後、および、ユーザデータの転送および測定情報の送信を別々に行った後、ステップＳ１１に戻り、上述したステップＳ１１～Ｓ１９の処理を繰り返す。
　通信装置１から測定情報を受信した通信装置２は、受信した測定情報に対応する情報を測定応答情報として返送する。通信装置２は、通信装置１が応答情報を送信する場合と同様に、ユーザデータの発生状況、発生しているユーザデータのサイズ、および返送する測定応答情報のサイズに応じて、測定応答情報をユーザデータと一緒に、または、測定応答情報を単独で、通信装置１へ返送する。
　通信装置２が通信装置１に返送する測定応答情報は、測定する通信品質の種類（測定内容）に応じて異なる。測定応答情報の例を図９に示す。図９は、実施の形態１にかかる通信装置１および２が通信品質測定のために送受信する測定応答情報の例を示す図である。
　図９に示すように、通信品質としてパケット損失を測定する場合、通信装置２は、受信したパケットのシーケンス番号である受信シーケンス番号を測定応答情報として通信装置１へ返送する。通信品質として伝送遅延またはジッタを測定する場合、通信装置２は、受信したパケットのシーケンス番号と、測定情報受信から測定応答情報生成までの処理時間とを測定応答情報として通信装置１へ返送する。通信品質としてスループットを測定する場合、通信装置２は、スループットの測定結果を測定応答情報として通信装置１へ返送する。また、通信品質としてデータパケットの受信間隔を測定する場合、通信装置２は、受信間隔の測定結果を測定応答情報として通信装置１へ返送する。通信装置２は、図９に示す測定内容それぞれに対応する通信品質を公知の方法で測定する。通信品質の測定は、例えば、通信品質測定部２２が行う。
　図１０は、実施の形態１にかかる通信装置２が測定応答情報を送信する動作の一例を示すフローチャートである。
　通信装置２は、動作を開始後、まず、ユーザデータ発生の有無を確認する（ステップＳ２１）。すなわち、通信装置２は、上述した地上アプリで発生したユーザデータであって、データ転送部２１が５Ｇ制御装置３へ転送するために保持しているユーザデータが存在するか否か、換言すると、通信回線への転送待ち状態のユーザデータをデータ転送部２１が保持しているか否かを確認する。
　ユーザデータが発生している場合（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）、通信装置２は、通信装置１から上記の測定情報を受信済みか否かを確認する（ステップＳ２２）。
　測定情報を受信済みの場合（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）、測定条件判定部２３が、サイズ条件に適合するか否かを確認する（ステップＳ２３）。具体的には、測定条件判定部２３は、発生しているユーザデータと測定応答情報との合計サイズが上述した最大転送サイズ以下であるか否かを確認する。最大転送サイズは、測定条件として記憶部２４で記憶されている。サイズ条件に適合する場合（ステップＳ２３：Ｙｅｓ）、測定条件判定部２３は、サイズ条件に適合していることを通信品質測定部２２に通知し、通信品質測定部２２は、測定応答情報を生成してユーザデータに付加する（ステップＳ２４）。次に、データ転送部２１が、測定応答情報が付加されたユーザデータ、すなわち、測定応答情報とユーザデータとを含んだデータパケットを５Ｇ制御装置３に転送する（ステップＳ３０）。なお、通信品質測定部２２が生成する測定応答情報は、図９を用いて説明したように、測定する通信品質の種類（測定内容）に応じて異なる。５Ｇ制御装置３に転送されたデータパケットは、５Ｇ基地局４および５Ｇ端末５を経由して通信装置１に到達する。
　一方、測定情報を受信済ではない場合（ステップＳ２２：Ｎｏ）、測定条件判定部２３は、データ転送部２１にユーザデータを単独で転送することを通知し、データ転送部２１は、測定応答情報が付加されていないユーザデータ、すなわち、ユーザデータのみを含んだデータパケットを５Ｇ制御装置３に転送する（ステップＳ３０）。
　また、ユーザデータが発生していない場合（ステップＳ２１：Ｎｏ）、測定条件判定部２３は、測定情報を受信済みか否かを確認する（ステップＳ２５）。測定情報を受信済みの場合（ステップＳ２５：Ｙｅｓ）、測定条件判定部２３は、定められた最大応答送信時間が経過したか否かを確認する（ステップＳ２６）。最大応答送信時間は、測定情報を受信してから測定応答情報を送信するまでの時間の最大値であり、測定条件として記憶部２４で記憶されている。測定条件判定部２３は、通信装置１から測定情報を受信してからの経過時間と最大応答送信時間とを比較する。
　最大応答送信時間が経過した場合、すなわち、「最大応答送信時間＜経過時間」が成り立つ場合（ステップＳ２６：Ｙｅｓ）、測定条件判定部２３は、最大応答送信時間が経過したことを通信品質測定部２２に通知し、通信品質測定部２２は、測定応答情報のみを生成し（ステップＳ２７）、データ転送部２１に出力する。データ転送部２１は、通信品質測定部２２から入力される測定応答情報のみを含んだデータパケットを５Ｇ制御装置３に転送する（ステップＳ３０）。このように、最大応答送信時間が経過した場合に測定応答情報のみを含んだデータパケットを転送する構成とすることで、測定応答情報をユーザデータに付加して転送する頻度を高くできる。これにより、通信品質測定のためだけにパケットが送受信される回数を低減でき、ネットワーク負荷が増大するのを防止できる。
　また、測定情報を受信していない場合（ステップＳ２５：Ｎｏ）、および、最大応答送信時間が経過していない場合、すなわち、「最大応答送信時間＜経過時間」が成り立たない場合（ステップＳ２６：Ｎｏ）、通信装置２は、ステップＳ２１に戻り、上述したステップＳ２１～Ｓ３０の処理を繰り返す。また、通信装置２は、ステップＳ３０でユーザデータおよび測定応答情報の一方または両方を転送後、ステップＳ２１に戻り、上述したステップＳ２１～Ｓ３０の処理を繰り返す。
　また、測定条件判定部２３は、ユーザデータと測定応答情報との合計サイズが上記のサイズ条件に適合しない場合（ステップＳ２３：Ｎｏ）、上述した最大応答送信時間が経過したか否かを確認する（ステップＳ２８）。最大応答送信時間が経過した場合（ステップＳ２８：Ｙｅｓ）、測定条件判定部２３は、測定応答情報をユーザデータとは別に送信することを通信品質測定部２２およびデータ転送部２１に通知する。通信品質測定部２２は、測定応答情報を生成し（ステップＳ２９）、データ転送部２１に出力する。データ転送部２１は、通信品質測定部２２から入力される測定応答情報のみを含んだデータパケットを５Ｇ端末５に送信するとともに、ユーザデータのみを含んだデータパケットを５Ｇ端末５に転送する（ステップＳ３０）。一方、最大応答送信時間が経過していない場合（ステップＳ２８：Ｎｏ）、測定条件判定部２３は、データ転送部２１にユーザデータを単独で転送することを通知し、データ転送部２１は、ユーザデータのみを含んだデータパケットを５Ｇ端末５に転送する（ステップＳ３０）。通信装置１は、ステップＳ３０でユーザデータの転送のみを行った後、および、ユーザデータの転送および測定応答情報の送信を別々に行った後、ステップＳ２１に戻り、上述したステップＳ２１～Ｓ３０の処理を繰り返す。
　図１１および図１２は、実施の形態１にかかる通信システム１００の全体動作の一例を示すシーケンス図である。図１１のシーケンス図は全体動作の前半部分、具体的には、通信品質測定のために測定情報を送受信する測定要求動作を示す。図１１および図１２に示す例では、車上通信装置が上述した測定情報を送信し、地上通信装置が上述した測定応答情報を送信する。
　図１１のステップＳ５０～Ｓ６１は車上通信装置が地上通信装置へ測定情報を送信する測定要求動作を示す。図１２のステップＳ７１～Ｓ８１は、地上通信装置が車上通信装置へ測定応答情報を送信する測定応答動作を示す。
［測定要求動作］
　車上通信装置による前回の測定情報送信（ステップＳ５０）から時間Δt1が経過した時点で、車上アプリでユーザデータが発生したとする。この場合、車上通信装置は、時間Δt1と最小測定時間との関係、および、ユーザデータのサイズと測定情報のサイズと最大転送サイズとの関係、に基づいて、ユーザデータおよび測定情報の送信方法を選択する。
　具体的には、（１）転送するユーザデータが存在し、かつ（１－１）時間Δt1＞最小測定時間の場合、（１－１－１）サイズ条件（ユーザデータと測定情報との合計サイズ≦最大転送サイズ）に適合していれば、車上通信装置は測定情報を生成し（ステップＳ５１）、ユーザデータに付与して地上通信装置へ送信する（ステップＳ５２）。地上通信装置は、受信したユーザデータに付与されている測定情報を除去し（ステップＳ５３）、ユーザデータを地上アプリへ転送する（ステップＳ５９）。一方、（１－１－２）サイズ条件に適合していない場合、（１－１－２－１）時間Δt1＞最大測定時間であれば、車上通信装置は、測定情報を生成し（ステップＳ５４）、ユーザデータと測定情報とを地上通信装置へ別々に送信する（ステップＳ５５、Ｓ５６）。地上通信装置は、ステップＳ５７で受信したユーザデータを地上アプリへ転送する（ステップＳ５９）。また、（１－１－２－２）時間Δt1＞最大測定時間ではない場合、および、（１－２）時間Δt1＞最小測定時間ではない場合、車上通信装置は、ユーザデータのみを地上通信装置へ送信する（ステップＳ５７、Ｓ５８）。地上通信装置は、ステップＳ５７、Ｓ５８で受信したユーザデータを地上アプリへ転送する（ステップＳ５９）。また、（２）転送するユーザデータが存在しない場合、かつ（２－１）車上通信装置による前回の測定情報送信（ステップＳ５０）から現在までの時間Δt2が最大測定時間よりも大きい場合（Δt2＞最大測定時間の場合）、車上通信装置は、測定情報を生成し（ステップＳ６０）、測定情報のみを地上通信装置へ送信する（ステップＳ６１）。
　なお、図１１および図１２では、ステップＳ５０で車上通信装置から前回の測定情報を受信したときの地上通信装置の動作については記載を省略している。
［測定応答動作］
　地上通信装置による測定情報受信（ステップＳ５２、Ｓ５６またはＳ６１）から時間Δt3が経過した時点で、地上アプリでユーザデータが発生したとする。この場合、地上通信装置は、時間Δt3と最大応答送信時間との関係、および、ユーザデータのサイズと測定応答情報のサイズと最大転送サイズとの関係に基づいて、ユーザデータおよび測定応答情報の送信方法を選択する。
　具体的には、（３）転送するユーザデータが存在し、かつ（３－１）測定情報を受信済みの場合、（３－１－１）サイズ条件（ユーザデータと測定応答情報との合計サイズ≦最大転送サイズ）に適合していれば、地上通信装置は測定応答情報を生成し（ステップＳ７１）、ユーザデータに付与して車上通信装置へ送信する（ステップＳ７２）。車上通信装置は、受信したユーザデータに付与されている測定応答情報を除去し（ステップＳ７３）、ユーザデータを車上アプリへ転送する（ステップＳ７９）。一方、（３－１－２）サイズ条件に適合していない場合、（３－１－２－１）時間Δt3＞最大応答送信時間であれば、地上通信装置は、測定応答情報を生成し（ステップＳ７４）、ユーザデータと測定応答情報とを車上通信装置へ別々に送信する（ステップＳ７５、Ｓ７６）。また、（３－１－２－２）時間Δt3＞最大応答送信時間でなければ、地上通信装置は、ユーザデータのみを車上通信装置へ送信する（ステップＳ７７）。車上通信装置は、ステップＳ７５、Ｓ７７で受信したユーザデータを車上アプリへ転送する（ステップＳ７９）。
　また、（４）転送するユーザデータが存在しない場合、かつ（４－１）測定情報を受信済みの場合、（４－１－１）測定情報受信（ステップＳ５２、Ｓ５６またはＳ６１）から現在までの時間Δt4が最大応答送信時間よりも大きい場合（Δt4＞最大応答送信時間の場合）、地上通信装置は、測定応答情報を生成し（ステップＳ８０）、測定応答情報のみを車上通信装置へ送信する（ステップＳ８１）。
　図１１および図１２では記載を省略しているが、車上通信装置から測定情報を受信した地上通信装置の通信品質測定部２２は、通信品質の測定内容に応じて以下の処理を実施し、測定応答情報を生成する。
　測定内容が図５および図９に示す「パケット損失」の場合、通信品質測定部２２は、受信した測定情報に含まれるシーケンス番号を保持する。
　測定内容が図５および図９に示す「伝送遅延」および「ジッタ」の場合、通信品質測定部２２は、受信した測定情報に含まれるシーケンス番号を保持する。また、通信品質測定部２２、測定情報受信から測定応答情報生成までの処理時間（Tb）をカウントする。
　測定内容が図５および図９に示す「スループット」の場合、通信品質測定部２２は、測定情報の受信時刻と、受信した測定情報に含まれる送信時刻と、受信した測定情報のサイズとに基づいて、以下の式（１）に従ってスループットを算出する。
　　　スループット＝サイズ／（受信時刻－送信時刻）　　…（１）
　測定内容が図５および図９に示す「スループット」の場合、通信品質測定部２２は、測定情報の受信時刻に基づいて、測定情報の受信間隔を算出する。
　一方、地上通信装置から測定応答情報を受信した車上通信装置の通信品質測定部１２は、通信品質の測定内容に応じて以下の処理を実施し、通信品質を評価する。
　測定内容が図５および図９に示す「パケット損失」の場合、通信品質測定部１２は、受信した測定応答情報に含まれるシーケンス番号の連続性を照査することで、パケット損失数からパケット損失率を算出し、通信品質評価結果として記憶部１４に記録する。
　測定内容が図５および図９に示す「伝送遅延」の場合、通信品質測定部１２は、測定応答情報受信時に、対応する測定情報の送信から測定応答情報の受信までの時間（Ta）を測定する。また、通信品質測定部１２は、受信した測定応答情報に含まれる、測定情報受信から測定応答情報生成までの処理時間（Tb）を取得し、時間TaおよびTbに基づいて伝送遅延（Ta-Tb）を算出し、通信品質評価結果として記憶部１４に記録する。
　測定内容が図５および図９に示す「ジッタ」の場合、通信品質測定部１２は、測定応答情報受信時に、対応する測定情報の送信から測定応答情報の受信までの時間（Ta）を測定する。また、通信品質測定部１２は、受信した測定応答情報に含まれる、測定情報受信から測定応答情報生成までの処理時間（Tb）を取得し、時間TaおよびTbに基づいて伝送遅延（Ta-Tb）を算出して記憶部１４に記録（蓄積）する。そして、通信品質測定部１２は、記憶部１４に蓄積している複数の伝送遅延に基づいてジッタを算出し、通信品質評価結果として記憶部１４に記録する。
　測定内容が図５および図９に示す「スループット」の場合、通信品質測定部１２は、受信した測定応答情報に含まれるスループット測定結果を、通信品質評価結果として記憶部１４に記録する。
　測定内容が図５および図９に示す「受信間隔」の場合、通信品質測定部１２は、受信した測定応答情報に含まれる受信間隔測定結果を、通信品質評価結果として記憶部１４に記録する。
　本実施の形態では車上の通信装置１が測定情報を送信し、測定情報を受信した地上の通信装置２が測定応答情報を返送する場合の動作について説明したが、地上の通信装置２が測定情報を送信し、測定情報を受信した車上の通信装置１が測定応答情報を返送する場合の動作も同様である。また、通信品質の測定は、通信装置１および２の双方が行ってもよいし、一方のみが行ってもよい。通信装置１および２の一方のみが通信品質を測定する場合、通信品質を測定した通信装置１または２は、測定結果を必要に応じて対向する通信装置に通知してもよい。
　つづいて、通信装置１および２のハードウェア構成について説明する。図１３は、実施の形態１にかかる通信装置１および２のハードウェア構成の一例を示す図である。通信装置１および２のハードウェア構成は同様であるため、以下では通信装置１の場合を例に説明する。
　通信装置１は、メモリ９１、プロセッサ９２、電源回路９３、アプリケーションインタフェース９５および通信インタフェース９４で構成される。
　メモリ９１は、例えば、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable　Programmable　ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically　ＥＰＲＯＭ）などの、不揮発性または揮発性の半導体メモリなどである。プロセッサ９２は、例えば、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、またはＤＳＰ（Digital　Signal　Processor）などである。電源回路９３は、プロセッサ９２の駆動電力を生成する電子回路である。電源回路９３は、通信装置１のプロセッサ９２以外の各部へ電源を供給してもよい。
　通信インタフェース９４は、５Ｇ端末５に接続され、５Ｇ端末５を介して通信装置２との間の通信処理を行う回路である。アプリケーションインタフェース９５は、車上アプリとの間でユーザデータの受け渡しを行う回路である。
　図３に示す通信装置１のデータ転送部１１は、通信インタフェース９４およびアプリケーションインタフェース９５により実現される。図３に示す記憶部１４は、メモリ９１で実現される。
　図３に示す通信品質測定部１２および測定条件判定部１３は、これらの各部として動作するためのプログラムをプロセッサ９２が実行することにより実現される。通信品質測定部１２および測定条件判定部１３の機能はプログラムとして記述され、メモリ９１に格納される。プロセッサ９２は、メモリ９１に格納されたプログラムを読み出して実行することにより、通信品質測定部１２および測定条件判定部１３の機能を実現する。このプログラムは、通信品質測定部１２および測定条件判定部１３の手順または方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。メモリ９１は、プロセッサ９２が各種処理を実行する際の一時メモリにも使用される。メモリ９１に格納される、通信品質測定部１２および測定条件判定部１３として動作するためのプログラムは、例えば、ＣＤ（Compact　Disc）－ＲＯＭ、ＤＶＤ（Digital　Versatile　Disc）－ＲＯＭなどの記憶媒体に書き込まれた状態で通信装置１のユーザ等に提供される形態であってもよいし、通信ネットワークを介して提供される形態であってもよい。
　図１３は、汎用のメモリ９１およびプロセッサ９２を利用して通信装置１および２を実現する場合のハードウェア構成を示すものであるが、メモリ９１およびプロセッサ９２の代わりに専用の処理回路を利用して通信装置１および２を実現することも可能である。
　図１４は、実施の形態１にかかる通信装置１および２のハードウェア構成の他の例を示す図である。図１４に示すハードウェアは、図１３に示すメモリ９１およびプロセッサ９２を専用の処理回路９６に置き換えたものである。処理回路９６は、単一回路、複合回路、ＡＳＩＣ（Application　Specific　Integrated　Circuit）、ＦＰＧＡ（Field　Programmable　Gate　Array）、またはこれらを組み合わせた回路である。例えば、図１４に示すハードウェアで通信装置１を実現する場合、通信品質測定部１２および測定条件判定部１３は処理回路９６で実現される。図１４に示すハードウェアで通信装置２を実現する場合も同様である。
　なお、通信装置１の通信品質測定部１２および測定条件判定部１３の機能の一部を図１４に示す処理回路９６に相当する専用の処理回路で実現し、残りを図１３に示すメモリ９１およびプロセッサ９２に相当する汎用のメモリおよびプロセッサで実現してもよい。通信装置２についても同様である。
　以上説明したように、本実施の形態にかかる通信装置１および２は、通信品質測定のために対向する通信装置へ測定用データ（測定情報、測定応答情報）を送信する場合、対向する通信装置へ送信するユーザデータの発生状況と、測定用データのサイズと、発生しているユーザデータのサイズとに基づいて送信方法を決定する。例えば、測定情報の送信では、通信装置１および２は、ユーザデータが発生した時点で、測定情報の送信間隔の最小値を示す最小測定時間が経過しており、かつユーザデータのサイズと測定情報のサイズとの合計値が使用する通信回線に設定されている最大転送サイズ以下の場合、測定情報をユーザデータに付加して送信し、ユーザデータのサイズと測定情報のサイズとの合計値が最大転送サイズよりも大きい場合、ユーザデータとは別に測定情報を単独で送信する。本実施の形態にかかる通信装置１および２によれば、ユーザデータ転送への影響を抑えて測定用データを送受信し、通信品質を測定することができる。
実施の形態２．
　つづいて、実施の形態２にかかる通信装置について説明する。実施の形態２にかかる通信装置の構成は実施の形態１と同様（図３参照）であり、測定条件判定部の動作の一部が実施の形態１と異なる。このため、本実施の形態では、実施の形態１と共通の部分については説明を省略し、実施の形態１と異なる動作を行う測定条件判定部１３および２３の動作について説明を行う。なお、実施の形態１と同様に、車上の通信装置１が測定情報を生成して地上の通信装置２へ送信する場合の例を説明する。
　実施の形態２にかかる通信装置１の測定条件判定部１３は、図８に示すステップＳ１２で最小測定時間が経過したか否かを判定する際に使用する最小測定時間を、通信品質の測定内容ごとに異なる値に設定可能とする。すなわち、実施の形態２にかかる測定条件判定部１３は、予め準備された複数の最小測定時間のうち、通信品質の測定内容に対応する最小測定時間を使用して、最小測定時間が経過したか否かの判定処理を行う。
　予め準備された複数の最小測定時間の例を図１５に示す。図１５は、実施の形態２にかかる測定条件判定部１３が判定処理で使用する最小測定時間の一例を示す図である。
　図１５に示す例では、測定条件判定部１３がパケット損失を測定する場合に使用する最小測定時間をＴ１、測定条件判定部１３が伝送遅延を測定する場合に使用する最小測定時間をＴ２、測定条件判定部１３がジッタを測定する場合に使用する最小測定時間をＴ３、測定条件判定部１３が伝送速度を測定する場合に使用する最小測定時間をＴ４としている。なお、Ｔ１～Ｔ４のうち、２つ以上を同じ値に設定してもよい。
　実施の形態２にかかる測定条件判定部１３は、さらに、図８に示すステップＳ１５で最大測定時間が経過したか否かを判定する際に使用する最大測定時間を、通信品質の測定内容ごとの値としてもよい。
　これにより、通信装置１は、通信品質の測定内容ごとに異なるタイミングで測定情報を送信することが可能となる。すなわち、通信装置１は、通信品質の測定内容ごとに適切なタイミングで測定情報を送信することが可能となる。
　最小測定時間および最大測定時間を通信品質の測定内容ごとに異なる値とする場合における、最小測定時間および最大測定時間の設定方法の例を以下に示す。
　例えば、パケット損失を高頻度に測定したい場合、パケット損失を測定する際の最小測定時間および最大測定時間を共に小さい値に設定する。
　また、ジッタを測定する間隔をできるだけ等しくしたい場合、ジッタを測定する際の最小測定時間を大きな値に設定し、最大測定時間を小さな値に設定する（ただし、最小測定時間＜最大測定時間とする）。
　また、ネットワーク負荷の増大抑制のために伝送速度の測定頻度を低くしたい場合、伝送速度を測定する際の最小測定時間および最大測定時間の両方を大きな値に設定する。
　なお、測定条件判定部１３が判定処理に使用する上記の最小測定時間および最大測定時間の両方を通信品質の測定内容ごとに異なる値に設定してもよいし、最小測定時間のみを通信品質の測定内容ごとに異なる値に設定してもよい。
　以上説明したように、本実施の形態にかかる通信装置１および２は、図８に示すステップＳ１２で最小測定時間が経過したか否かを判定する際に使用する最小測定時間、および、図８に示すステップＳ１５で最大測定時間が経過したか否かを判定する際に使用する最大測定時間のうち、少なくとも最小測定時間を、通信品質の測定内容ごとに設定可能とする。本実施の形態にかかる通信装置１および２は、通信品質の測定内容ごとに適切なタイミングで測定情報を送信することが可能となるため、実施の形態１と比較して、より高精度な通信品質測定を実現できる。
実施の形態３．
　つづいて、実施の形態３にかかる通信装置について説明する。実施の形態３にかかる通信装置の構成は実施の形態１と同様（図３参照）であり、測定条件判定部の動作の一部が実施の形態１と異なる。このため、本実施の形態では、実施の形態１と共通の部分については説明を省略し、実施の形態１と異なる動作を行う測定条件判定部１３および２３の動作について説明を行う。なお、実施の形態１および２と同様に、車上の通信装置１が測定情報を生成して地上の通信装置２へ送信する場合の例を説明する。
　実施の形態３にかかる通信装置１の測定条件判定部１３は、図８に示すステップＳ１２で最小測定時間が経過したか否かを判定する際に使用する最小測定時間を、通信回線ごとに異なる値に設定可能とする。すなわち、実施の形態３にかかる測定条件判定部１３は、予め準備された複数の最小測定時間のうち、通信品質の測定対象の通信回線に対応する最小測定時間を使用して、最小測定時間が経過したか否かの判定処理を行う。
　予め準備された複数の最小測定時間の例を図１６に示す。図１６は、実施の形態３にかかる測定条件判定部１３が判定処理で使用する最小測定時間の一例を示す図である。図１６は、通信装置１と通信装置２との間の通信回線が２回線である場合の例を示す。
　図１６に示す例では、測定条件判定部１３が通信回線＃１の通信品質を測定する場合に使用する最小測定時間をＴ１、通信回線＃２の通信品質を測定する場合に使用する最小測定時間をＴ２としている。なお、Ｔ１とＴ２を同じ値に設定してもよい。
　実施の形態３にかかる測定条件判定部１３は、さらに、図８に示すステップＳ１５で最大測定時間が経過したか否かを判定する際に使用する最大測定時間を、通信回線ごとの値としてもよい。
　これにより、通信装置１は、通信回線ごとに異なるタイミングで測定情報を送信することが可能となる。すなわち、通信装置１は、通信回線ごとに適切なタイミングで測定情報を送信して通信品質を測定することが可能となる。よって、通信回線ごとに通信品質の測定頻度を変えることができ、例えば、通信品質が不安定な通信回線は高頻度に測定を行い、通信品質が安定している通信回線は測定頻度を低減する、といった動作が可能となる。
　最小測定時間および最大測定時間を通信回線ごとに異なる値とする場合における、最小測定時間および最大測定時間の設定方法の例を以下に示す。
　例えば、図１６に示す通信回線＃１をローカル５Ｇ回線、通信回線＃２を公衆５Ｇ回線とした場合、通信料金が発生しないローカル５Ｇ回線（通信回線＃１）については、最小測定時間および最大測定時間をともに小さな値に設定し、測定情報の送信頻度が高くなるようにする。一方、通信料金が発生する公衆５Ｇ回線（通信回線＃２）については、最小測定時間および最大測定時間をともに大きな値に設定し、測定情報の送信頻度が低くなるようにして通信料金の増加をできるだけ抑える。
　なお、測定条件判定部１３が判定処理に使用する上記の最小測定時間および最大測定時間の両方を通信回線ごとに異なる値に設定してもよいし、最小測定時間のみを通信回線ごとに異なる値に設定してもよい。
　以上説明したように、本実施の形態にかかる通信装置１および２は、図８に示すステップＳ１２で最小測定時間が経過したか否かを判定する際に使用する最小測定時間、および、図８に示すステップＳ１５で最大測定時間が経過したか否かを判定する際に使用する最大測定時間のうち、少なくとも最小測定時間を、通信回線ごとに設定可能とする。本実施の形態にかかる通信装置１および２は、通信回線ごとに異なる頻度で測定情報を送信することが可能となるため、実施の形態１と比較して、より高精度な通信品質測定を実現できる。また、通信品質の測定時に発生する通信回線ごとの通信料金を考慮した頻度で測定情報を送信することが可能となる。
実施の形態４．
　つづいて、実施の形態４にかかる通信装置について説明する。実施の形態４にかかる通信装置の構成は実施の形態１と同様（図３参照）であり、測定条件判定部の動作の一部が実施の形態１と異なる。このため、本実施の形態では、実施の形態１と共通の部分については説明を省略し、実施の形態１と異なる動作を行う測定条件判定部１３および２３の動作について説明を行う。なお、実施の形態１～３と同様に、車上の通信装置１が測定情報を生成して地上の通信装置２へ送信する場合の例を説明する。
　実施の形態４にかかる通信装置１の測定条件判定部１３は、図８に示すステップＳ１２で最小測定時間が経過したか否かを判定する際に使用する最小測定時間を、アプリケーション種別ごとに異なる値に設定可能とする。すなわち、実施の形態４にかかる測定条件判定部１３は、予め準備された複数の最小測定時間のうち、転送するユーザデータを作成するアプリケーションに対応する最小測定時間を使用して、最小測定時間が経過したか否かの判定処理を行う。
　予め準備された複数の最小測定時間の例を図１７に示す。図１７は、実施の形態４にかかる測定条件判定部１３が判定処理で使用する最小測定時間の一例を示す図である。図１７は、通信装置１と通信装置２との間で転送されるユーザデータを作成するアプリケーションが２種類である場合の例を示す。
　図１７に示す例では、測定条件判定部１３がアプリケーション＃１のユーザデータを転送する通信回線の通信品質を測定する場合に使用する最小測定時間をＴ１、アプリケーション＃２のユーザデータを転送する通信回線の通信品質を測定する場合に使用する最小測定時間をＴ２としている。なお、Ｔ１とＴ２を同じ値に設定してもよい。
　実施の形態４にかかる測定条件判定部１３は、さらに、図８に示すステップＳ１５で最大測定時間が経過したか否かを判定する際に使用する最大測定時間を、アプリケーション種別ごとの値としてもよい。
　これにより、通信装置１は、アプリケーション種別ごとに異なるタイミングで測定情報を送信することが可能となる。すなわち、通信装置１は、アプリケーション種別ごとに適切なタイミングで測定情報を送信して通信品質を測定することが可能となる。よって、アプリケーション種別ごとに通信品質の測定頻度を変えることができ、例えば、リアルタイム性が必要なアプリケーションを転送する通信回線は高頻度に通信品質測定を行い、リアルタイム性が不要なアプリケーションを転送する通信回線は通信品質の測定頻度を低減する、といった動作が可能となる。
　最小測定時間および最大測定時間をアプリケーション種別ごとに異なる値とする場合における、最小測定時間および最大測定時間の設定方法の例を以下に示す。
　例えば、図１７に示すアプリケーション＃１を音声通話、アプリケーション＃２をログ伝送とした場合、リアルタイム性が必要な音声通話（アプリケーション＃１）については、最小測定時間および最大測定時間をともに小さな値に設定し、測定情報の送信頻度が高くなるようにする。一方、リアルタイム性が不要なログ伝送（アプリケーション＃２）については、最小測定時間および最大測定時間をともに大きな値に設定し、測定情報の送信頻度が低くなるようにする。
　なお、測定条件判定部１３が判定処理に使用する上記の最小測定時間および最大測定時間の両方をアプリケーション種別ごとに異なる値に設定してもよいし、最小測定時間のみをアプリケーション種別ごとに異なる値に設定してもよい。
　以上説明したように、本実施の形態にかかる通信装置１および２は、図８に示すステップＳ１２で最小測定時間が経過したか否かを判定する際に使用する最小測定時間、および、図８に示すステップＳ１５で最大測定時間が経過したか否かを判定する際に使用する最大測定時間のうち、少なくとも最小測定時間を、アプリケーション種別ごとに設定可能とする。本実施の形態にかかる通信装置１および２は、アプリケーション種別ごとに異なる頻度で測定情報を送信することが可能となるため、実施の形態１と比較して、より高精度な通信品質測定を実現できる。
実施の形態５．
　つづいて、実施の形態５にかかる通信装置について説明する。実施の形態５にかかる通信装置の構成は実施の形態１と同様（図３参照）であり、測定条件判定部の動作の一部が実施の形態１と異なる。このため、本実施の形態では、実施の形態１と共通の部分については説明を省略し、実施の形態１と異なる動作を行う測定条件判定部１３および２３の動作について説明を行う。なお、実施の形態１～４と同様に、車上の通信装置１が測定情報を生成して地上の通信装置２へ送信する場合の例を説明する。
　実施の形態５にかかる通信装置１の測定条件判定部１３は、図８に示すステップＳ１２で最小測定時間が経過したか否かを判定する際に使用する最小測定時間を、使用する伝送プロトコルごとに異なる値に設定可能とする。すなわち、実施の形態５にかかる測定条件判定部１３は、予め準備された複数の最小測定時間のうち、ユーザデータの転送で使用する伝送プロトコルに対応する最小測定時間を使用して、最小測定時間が経過したか否かの判定処理を行う。
　予め準備された複数の最小測定時間の例を図１８に示す。図１８は、実施の形態５にかかる測定条件判定部１３が判定処理で使用する最小測定時間の一例を示す図である。図１８は、通信装置１と通信装置２との間のユーザデータ転送で使用する伝送プロトコルが３種類である場合の例を示す。
　図１８に示す例では、伝送プロトコルがＴＣＰ（Transmission　Control　Protocol）である場合に測定条件判定部１３が使用する最小測定時間をＴ１、伝送プロトコルがＵＤＰ（User　Datagram　Protocol）である場合に測定条件判定部１３が使用する最小測定時間をＴ２、伝送プロトコルがＩＣＭＰ（Internet　Control　Message　Protocol）である場合に測定条件判定部１３が使用する最小測定時間をＴ３としている。なお、Ｔ１～Ｔ３のうち、２つ以上を同じ値に設定してもよい。
　実施の形態５にかかる測定条件判定部１３は、さらに、図８に示すステップＳ１５で最大測定時間が経過したか否かを判定する際に使用する最大測定時間を、使用する伝送プロトコルごとの値としてもよい。
　これにより、通信装置１は、使用する伝送プロトコルごとに異なるタイミングで測定情報を送信することが可能となる。すなわち、通信装置１は、伝送プロトコルごとに適切なタイミングで測定情報を送信して通信品質を測定することが可能となる。よって、伝送プロトコルごとに通信品質の測定頻度を変えることができ、例えば、リアルタイム性が必要なユーザデータの転送で使用する伝送プロトコルは高頻度に通信品質測定を行い、リアルタイム性が不要なユーザデータの転送で使用する伝送プロトコルは通信品質の測定頻度を低減する、といった動作が可能となる。
　最小測定時間および最大測定時間を伝送プロトコルごとに異なる値とする場合における、最小測定時間および最大測定時間の設定方法の例を以下に示す。
　例えば、使用する伝送プロトコルが図１８に示すＴＣＰ、ＵＤＰおよびＩＣＭＰの３種類である場合、ＩＣＭＰは、状態監視によく使われ、通信品質測定との親和性が高いことから、最小測定時間および最大測定時間をともに小さな値に設定し、測定情報の送信頻度が高くなるようにする。ＵＤＰはセッション状態を持たず、通信品質測定との親和性がＩＣＭＰの次に高いことから、最小測定時間および最大測定時間をＩＣＭＰとＴＣＰとの間の値に設定する。ＴＣＰは、セッション状態を持ち、通信品質測定との親和性がＩＣＭＰおよびＵＤＰよりも低いことから、最小測定時間および最大測定時間をＩＣＭＰおよびＵＤＰよりも大きな値に設定する。
　なお、測定条件判定部１３が判定処理に使用する上記の最小測定時間および最大測定時間の両方を伝送プロトコルごとに異なる値に設定してもよいし、最小測定時間のみを伝送プロトコルごとに異なる値に設定してもよい。
　以上説明したように、本実施の形態にかかる通信装置１および２は、図８に示すステップＳ１２で最小測定時間が経過したか否かを判定する際に使用する最小測定時間、および、図８に示すステップＳ１５で最大測定時間が経過したか否かを判定する際に使用する最大測定時間のうち、少なくとも最小測定時間を、伝送プロトコルごとに設定可能とする。本実施の形態にかかる通信装置１および２は、伝送プロトコルごとに異なる頻度で測定情報を送信することが可能となるため、実施の形態１と比較して、より高精度な通信品質測定を実現できる。
実施の形態６．
　つづいて、実施の形態６にかかる通信装置について説明する。実施の形態６にかかる通信装置の構成は実施の形態１と同様（図３参照）であり、測定条件判定部の動作の一部が実施の形態１と異なる。このため、本実施の形態では、実施の形態１と共通の部分については説明を省略し、実施の形態１と異なる動作を行う測定条件判定部１３および２３の動作について説明を行う。なお、実施の形態１～５と同様に、車上の通信装置１が測定情報を生成して地上の通信装置２へ送信する場合の例を説明する。
　実施の形態６にかかる通信装置１の測定条件判定部１３は、図８に示すステップＳ１２で最小測定時間が経過したか否かを判定する際に使用する最小測定時間を、通信品質の測定結果に応じて変更可能とする。すなわち、実施の形態６にかかる測定条件判定部１３は、予め準備された複数の最小測定時間のうち、過去の通信品質測定結果に対応する最小測定時間を使用して、最小測定時間が経過したか否かの判定処理を行う。
　予め準備された複数の最小測定時間の例を図１９に示す。図１９は、実施の形態６にかかる測定条件判定部１３が判定処理で使用する最小測定時間の一例を示す図である。
　図１９に示す例では、過去の通信品質測定結果から算出した通信品質の変化量Ａが閾値＃１未満の場合に測定条件判定部１３が使用する最小測定時間をＴ１とし、変化量Ａが閾値＃１以上閾値＃２未満の場合に測定条件判定部１３が使用する最小測定時間をＴ２とする。
　実施の形態６にかかる測定条件判定部１３は、さらに、図８に示すステップＳ１５で最大測定時間が経過したか否かを判定する際に使用する最大測定時間を、通信品質の測定結果に応じて変更可能としてもよい。
　これにより、通信装置１は、通信品質の測定結果に応じて測定情報の送信タイミングを変更することが可能となる。すなわち、通信装置１は、通信品質の変化量に応じたタイミングで測定情報を送信して通信品質を測定することが可能となる。よって、例えば、通信品質の変化量が大きい状態のときは高頻度に通信品質測定を行い、通信品質の変化量が小さい状態のときは通信品質の測定頻度を低減する、といった動作が可能となる。
　最小測定時間および最大測定時間を通信品質の測定結果に応じて変更する方法の例を以下に示す。
　例えば、最新の通信品質測定結果と直近の通信品質測定結果との差分が小さい場合、通信が安定していると推測されることから、最小測定時間および最大測定時間をともに大きな値に設定し、測定情報の送信頻度が低くなるようにする。また、最新の通信品質測定結果と直近の通信品質測定結果との差分が大きい場合、通信が不安定と推測されることから、最小測定時間および最大測定時間をともに小さな値に設定し、測定情報の送信頻度が高くなるようにする。
　なお、測定条件判定部１３が判定処理に使用する上記の最小測定時間および最大測定時間の両方を通信品質の測定結果に応じて変更してもよいし、最小測定時間のみを通信品質の測定結果に応じて変更してもよい。
　以上説明したように、本実施の形態にかかる通信装置１および２は、図８に示すステップＳ１２で最小測定時間が経過したか否かを判定する際に使用する最小測定時間、および、図８に示すステップＳ１５で最大測定時間が経過したか否かを判定する際に使用する最大測定時間のうち、少なくとも最小測定時間を、通信品質の測定結果に応じて変更可能とする。本実施の形態にかかる通信装置１および２は、通信品質に応じた頻度で測定情報を送信することが可能となるため、実施の形態１と比較して、より高精度な通信品質測定を実現できる。
　なお、各実施の形態では、通信装置１および２を鉄道システムに適用する場合の例を説明したが、適用先を鉄道システムに限定するものではない。また、各実施の形態では、５Ｇを例に説明したが、適用先を５Ｇに限定するものではなく、ＬＴＥ（Long　Term　Evolution）やＷｉ－Ｆｉ（登録商標）等、同様の移動体通信システムに適用してもよい。
　以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。例えば、実施の形態２～６で説明した最小測定時間および最大測定時間の設定方法を２つ以上組み合わせて、最小測定時間のみ、または、最小測定時間および最大測定時間の両方を設定するようにしてもよい。
　１，２　通信装置、３　５Ｇ制御装置、４　５Ｇ基地局、５　５Ｇ端末、１０　列車、１１，２１　データ転送部、１２，２２　通信品質測定部、１３，２３　測定条件判定部、１４，２４　記憶部、１００　通信システム。

Claims (12)

  1. 　通信回線に接続され、アプリケーションのユーザデータを前記通信回線に転送するデータ転送部と、
    　前記通信回線の通信品質を測定する通信品質測定部と、
    　前記通信品質測定部が前記通信品質を測定する際に送信する測定用データのサイズ、前記ユーザデータの発生状況、および前記通信回線の最大転送サイズに基づいて、前記測定用データの送信方法を決定する測定条件判定部と、
    　を備えることを特徴とする通信装置。
  2. 　前記通信回線おいて単一のパケットで伝送可能なデータの最大サイズを前記最大転送サイズとする、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
  3. 　前記測定条件判定部は、
    　前記データ転送部が前記通信回線に転送するユーザデータである転送ユーザデータが存在し、かつ、送信対象の前記測定用データを前回送信してからの経過時間が送信対象の前記測定用データの送信間隔の最小値よりも大きい場合、送信対象の前記測定用データのサイズと前記転送ユーザデータのサイズとの合計値が前記最大転送サイズ以下であれば、送信対象の前記測定用データを前記転送ユーザデータに付加して送信する方法を選択し、前記合計値が前記最大転送サイズ以下でなければ、送信対象の前記測定用データを前記転送ユーザデータと別に送信する方法を選択する、
    　ことを特徴とする請求項１または２に記載の通信装置。
  4. 　前記通信品質測定部による通信品質の測定内容ごとに前記最小値を異なる値に設定可能とする、
    　ことを特徴とする請求項３に記載の通信装置。
  5. 　前記通信回線が複数の場合、
    　前記通信回線ごとに前記最小値を異なる値に設定可能とする、
    　ことを特徴とする請求項３に記載の通信装置。
  6. 　前記アプリケーションが複数の場合、
    　前記アプリケーションごとに前記最小値を異なる値に設定可能とする、
    　ことを特徴とする請求項３に記載の通信装置。
  7. 　前記ユーザデータの送信で使用する伝送プロトコルごとに前記最小値を異なる値に設定可能とする、
    　ことを特徴とする請求項３に記載の通信装置。
  8. 　前記通信品質測定部による通信品質の測定結果に応じて前記最小値の設定を変更可能とする、
    　ことを特徴とする請求項３に記載の通信装置。
  9. 　前記測定条件判定部は、
    　前記転送ユーザデータが存在しない場合、前記経過時間が送信対象の前記測定用データの送信間隔の最大値に達すると、送信対象の前記測定用データを単独で送信することに決定する、
    　ことを特徴とする請求項３から７のいずれか一つに記載の通信装置。
  10. 　通信回線に接続され、アプリケーションのユーザデータを前記通信回線に転送する通信装置が実行する通信品質測定方法であって、
    　前記通信回線の通信品質を測定する第１ステップと、
    　前記第１ステップで前記通信品質を測定する際に送信する測定用データのサイズ、前記ユーザデータの発生状況、および前記通信回線の最大転送サイズに基づいて、前記測定用データの送信方法を決定する第２ステップと、
    　を含むことを特徴とする通信品質測定方法。
  11. 　通信回線に接続され、アプリケーションのユーザデータを前記通信回線に転送する通信装置を構成する制御回路であって、
    　前記通信回線の通信品質を測定する第１ステップと、
    　前記第１ステップで前記通信品質を測定する際に送信する測定用データのサイズ、前記ユーザデータの発生状況、および前記通信回線の最大転送サイズに基づいて、前記測定用データの送信方法を決定する第２ステップと、
    　を実行することを特徴とする制御回路。
  12. 　通信回線に接続され、アプリケーションのユーザデータを前記通信回線に転送する通信装置を構成する制御回路が実行するプログラムを記憶する記憶媒体であって、
    　前記プログラムは、
    　前記通信回線の通信品質を測定する第１ステップと、
    　前記第１ステップで前記通信品質を測定する際に送信する測定用データのサイズ、前記ユーザデータの発生状況、および前記通信回線の最大転送サイズに基づいて、前記測定用データの送信方法を決定する第２ステップと、
    　を前記制御回路に実行させることを特徴とする記憶媒体。
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