JP4699099B2 - 通信制御装置および通信制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、通信制御装置および通信制御方法に関する。

現在、携帯網、Hot spot（登録商標）、インターネット等、様々な通信網が存在している。そして、これらの通信網において、通信品質の保持と、傍受に対するセキュリティの確保と、通信が途切れることのない通信経路の切替とは個々の技術で対応がなされている。

通信品質の保持に関しては、先行誤り訂正符号の適用が一般的である。先行誤り訂正符号は、デジタル・データに冗長な情報を付加する符号化を行う。そして、先行誤り訂正符号は、符号化したデジタル・データの転送中にノイズなどでその一部に誤りが生じた場合、デジタル・データに付加した冗長な情報によって、その誤りを正す方法である。インターネットのパケット通信に先行誤り訂正符号を適用する場合を考える。その場合、パケットのサイズは、データに付加した冗長な情報によって大きくなる。また、パケットのサイズが大きくなると、通信ネットワーク上の通信制御装置に輻輳が生じやすくなる。そして、通信ネットワーク上の通信制御装置に輻輳が生じると、誤りが訂正可能なパケット量以上にパケットが破棄されることがある。したがって、このような輻輳を避けるために、パケットを送出する時間に幅を持たせ、輻輳を避ける必要がある。このことから、先行誤り訂正符号は、パケットのサイズが大きくなることと、パケットを送出する時間幅の調整とのために処理遅延が大きくなるという欠点を持つ。

傍受に対するセキュリティの確保に関してはＩＰsec（ＩＰ security protocol）が一
般的である。この方法はパケットをＤＥＳ（Data Encryption Standard）やＡＥＳ（Advanced Encryption Standard）といった算法で暗号化することによって傍受者が通信情報の内容を解読不可能にする技術である。

一方、通信が途切れることのない通信経路の切替は、使用中の通信経路を確保したまま、切り替え先の通信経路を確保し、送受信の両端で同期を取って通信経路を切り替えるマルチホーミング技術が一般的である。マルチホーミング技術を使用した複数経路の接続を支援するトランスポート層のプロトコルとしてはＳＣＴＰ（Stream Control Transmission Protocol）が挙げられる。また、通信経路を同期を取って切り替える方式の他に、マルチキャストを使用して新旧両方の通信経路に同一のパケットを送信する方法も存在する。

本発明に係る先行技術文献としては、次に示すものがある。
特開２００４−２７４７０３号公報 特開２００５−５７４８７号公報 特表２００４−５２９５３３号公報

前述のように、通信品質の保持と、傍受に対するセキュリティの確保と、通信が途切れることのない通信経路の切り替えとは個々の技術で対応がなされていた。したがって、これらの技術を逐次的に実行するための処理時間が必要となるといった欠点があった。

また、これらの技術を実装するために様々な調整パラメータが必要であるため、通信制御装置はこれらの調整パラメータを数多く保持する必要があった。

本発明の目的は、通信品質の保持と、傍受に対するセキュリティの確保とを行うことができる技術を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明は以下の構成を採用した。
（１）すなわち、本発明の通信制御装置は、通信情報を複数の情報ブロックに分割して符号化したときに前記複数の情報ブロックから元の通信情報に復号化するために所定の閾値以上の数の情報ブロックを必要とする、そのような符号化方式で符号化する符号化手段と、前記情報ブロックを相手通信装置に送信する際に使用可能な通信経路が２つ以上ある場合に、１つの通信経路当たりに送出する前記情報ブロックの数を前記情報ブロックの復号化に必要な前記閾値未満の数で前記通信経路のそれぞれに割り当てる割当手段と、前記割り当てた数の前記情報ブロックを前記通信経路のそれぞれに送出する手段とを有する。

この構成によれば、受信側の装置は、複数の通信経路から情報ブロックを受け、受信した情報ブロックの数がある閾値を超えたとき、情報ブロックを通信情報に復号できる。したがって、ある通信経路で情報ブロックの伝送が遅れることがあっても、他の通信経路からの情報ブロックで不足分の情報ブロックを補うことができる。したがって、例えば、ある通信経路でジッタが大きくなっても、その他の通信経路からの情報ブロックでその不足分を補えるので、結果として、そのジッタを抑えることができる。また、１つの通信経路を流れる情報ブロックの総数からでは通信情報に復号できないため、例えば、１つの通信経路上の情報ブロックの全てが傍受されたとしても、この通信制御装置が送信する情報のセキュリティを確保できる。また、この受信側の装置は複数の通信経路を流れる情報ブロックが閾値以上あれば通信情報に復号できるという特徴と、この通信制御装置は通信経路に情報ブロックを割り当てる数を変化させることにより複数の通信経路に流す情報ブロックを制御するという特徴により、例えば、通信が途切れることのない通信経路の切り替えができる。
（２）また、本発明の通信制御装置は、前記符号化手段が、ＳＳＳ（Secret Sharing Scheme）符号化方式を使用してもよい。

この構成によれば、前記符号化手段にＳＳＳ符号化方式を使用することができる。
（３）また、本発明の通信制御装置は、前記割当手段が、前記通信経路ごとに通信品質を示す評価値を算出する手段と、前記評価値が大きい通信経路から順に前記情報ブロックを前記所定の割合で割り当てる手段とを更に有してもよい。

この構成によれば、通信品質を示す評価値が大きい通信経路から順に情報ブロックを割り当てるので、通信品質を示す評価値が通信速度の評価値で支配的に決定されている場合には、速度優先の情報ブロックの分配ができる。
（４）また、本発明の通信制御装置は、通信情報を複数の情報ブロックに分割して符号化したときに前記複数の情報ブロックから元の通信情報に復号化するために所定の閾値以上の数の情報ブロックを必要とする、そのような符号化方式で符号化された通信情報である情報ブロックを複数の通信経路から受信する受信手段と、前記受信手段により受信した前記情報ブロックのうち、前記通信情報への復号化に必要な閾値の数の情報ブロックで前記通信情報に復号化する手段とを有する。

この構成によれば、受信した情報ブロックのうち、通信情報への復号化に必要な閾値の数の情報ブロックで通信情報に復号化することができる。

本発明は、以上のような処理を実行する通信制御方法であってもよい。

本発明によれば、通信品質の保持と、傍受に対するセキュリティの確保とを行うことができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の実施形態の構成は例示であり、本発明は実施形態の構成に限定されない。

《通信情報の符号化の原理》
本発明の実施形態では、通信情報の送受信にＳＳＳ（Secret Sharing Scheme）符号化
方式を使用する。ＳＳＳ符号化方式は、１つまたは複数のパケット（通信情報）をｎ個の情報ブロックに分割して符号化する。その際、パケットをまとめる数Ｓ、情報ブロックへの分割数ｎ、および復号化の閾値ｍ（＜ｎ）を符号化に使用する符号化パラメータとして設定する。そして、閾値ｍ以上の数の任意の情報ブロックがあれば情報ブロックを通信情報に復号することができる。また、閾値ｍ以上の数の任意の情報ブロックがなければ情報ブロックを通信情報に復号化できないという特徴を持つ。また、通信経路でｎ−ｍ個まで情報ブロックが消失しても残るｍ個の情報ブロックで通信情報に復号できる。

ＳＳＳ符号化は線形連立方程式の解を使用する。線形連立方程式の例として、Ｍ個の変数を持つＮ（＞Ｍ）個の線形連立方程式を考える。この場合、Ｍ個の線形連立方程式があればＭ個の変数の解を求めることができる。一方で、Ｍ−１個の線形連立方程式からではＭ個の変数を特定の値として求めることができない。ＳＳＳ符号化は以上の原理を利用する。したがって、ＳＳＳ符号化されたデータの送信は、Ｍ個の変数を持つ線形連立方程式の係数行列を送信することとみなしてもよい。ＳＳＳ復号化は、線形連立方程式の係数行列に対して、Ｍ個の変数の解を求める原理を利用することにより復号化を実行することができる。

また、本発明にＳＳＳ符号化方式を使用しなくてもよい。例えば、通信情報をｎ個の情報ブロックに分割し、閾値としてｍ（＜ｎ）を設定し、閾値ｍ以上の数の任意の情報ブロックがあれば通信情報に復号でき、また、閾値ｍ以上の数の任意の情報ブロックがなければ情報ブロックを通信情報に復号できない特徴を持つ他の方法を用いることもできる。

また、本発明で使用する符号化方式の特徴、すなわち、ｍ以上の数の任意の情報ブロックがあれば通信情報に復号でき、また、ｍ以上の数の任意の情報ブロックがなければ通信情報に復号できないという特徴は、通信情報に冗長な情報を付加する先行誤り訂正符号にはない特徴である。

《実施形態》
以下、本発明の実施形態に係る通信制御装置を図１−図３の図面に基づいて説明する。

図１は、本実施形態に係る通信制御装置の基本構成図である。この通信制御装置は、通信情報の送信側に分配器１を、通信情報の受信側に統合器２を有している。図１は、分配器１が接続する端末からデータ（通信情報）を受信し、ＳＳＳ符号化をして、７個の情報ブロックにし、携帯網、Hot spot（登録商標）、インターネット（Internet）の３つのネットワークを通じて統合器２に送出する様子を示している。また、図１は、統合器２が受信した情報ブロックを元のデータに復号化して、接続する端末に送出する様子を示している。図１では、分配器１が符号化して統合器２に向けて送出した１番目から７番目までの情報ブロックを１〜７の番号を付した矩形、ｃ１〜ｃ７でそれぞれ表わしている。

分配器１は、分配器１に接続する端末から送信するデータを受け取る。そして、分配器１は、受け取った通信情報を情報ブロックに分割して符号化する。本実施形態では、符号化にＳＳＳ符号化方式を使用する。そして、分配器１は、携帯網、Hot spot（登録商標）、Internet等の複数のネットワークの通信経路を介して統合器２にＳＳＳ符号化した情報ブロックを送出する。

統合器２は、分配器１が送出した情報ブロックを複数の通信経路を通して受信する。そして、統合器２は、受信した情報ブロックを復号して符号化前のデータに変換し、統合器２に接続する端末に送出する。

図２は、分配器１の構成を示すブロック図である。分配器１は、ＳＳＳ符号化部３、配分部４、および多経路通信管理部５Ａを有している。また、図３は、統合器２の構成を示すブロック図である。統合器２は、ＳＳＳ復号化部６、および多経路通信管理部５Ｂを有している。まず、図２の分配器１の構成を説明し、それから図３の統合器２の構成を説明する。

ＳＳＳ符号化部３は、ＳＳＳ符号化部３に接続する端末からデータを受ける。ＳＳＳ符号化部３は、多経路通信管理部５Ａから、データの符号化に使用する符号化パラメータの指定を受ける。符号化パラメータの指定には、データをまとめる数（パケットをまとめる数）Ｓと、情報ブロックの数ｎと、復号化の閾値ｍとが含まれている。ＳＳＳ符号化部３は、指定された符号化パラメータに基づいて、指定された数のデータを指定された数の情報ブロックに分割し、指定された閾値を有するようにＳＳＳ符号化する。ＳＳＳ符号化部３が本発明の「符号化手段」に相当する。そして、ＳＳＳ符号化部３は、符号化したデータ、すなわち情報ブロックを配分部４に送出する。

配分部４は、ＳＳＳ符号化部３からＳＳＳ符号化したデータ、すなわち情報ブロックを受ける。そして、配分部４は、多経路通信管理部５Ａから、分配パラメータの指定を受ける。分配パラメータの指定は、情報ブロックを送出する先の相手通信装置の情報と、使用する通信経路の指定と、それぞれの通信経路に対する情報ブロックの配分量の指定と、情報ブロックを送出する通信経路の順番とを含んでいる。そして、配分部４は、多経路通信管理部５Ａからの分配パラメータの指定に基づき、情報ブロックを複数の通信経路を介して統合器２に送出する。配分部４が本発明の「送出する手段」に相当する。

多経路通信管理部５Ａは、統合器２の多経路通信管理部５Ｂと、回線速度、無線信号の強度、パケットロス率（情報ブロックのロス率）、ジッタの大きさ、および回線使用の可否等の回線状況に関する情報を複数の通信経路を介して送受信する。また、多経路通信管理部５Ａは、相手通信装置からの無線信号の強度を測定してもよい。また、多経路通信管理部５Ａは、多経路通信管理部５Ｂと、ＩＰアドレスやＭＡＣアドレス等の通信に必要な情報に関しても複数の通信経路を介して送受信する。多経路通信管理部５Ａは、これらの情報を定期的に調べ、内蔵する中央処理装置やメモリによって情報ブロックの分配の仕方を分配パラメータとして求める。それから、多経路通信管理部５Ａは、その分配パラメータを配分部４に指定する。

また、多経路通信管理部５Ａは、分配器１が接続する端末からデータ特性の情報を受ける。データ特性の情報には、例えば、分配器１が接続する端末で使用するアプリケーションのポート番号がある。そして、多経路通信管理部５Ａは、そのポート番号から、分配器１が接続している端末が使用しているアプリケーションが実時間性アプリーケーションか否かを判定してもよい。また、多経路通信管理部５Ａは、受信するデータ特性の判定処理では、データの大きさを実際に測定し、その測定結果をデータ特性として使用してもよい
。また、多経路通信管理部５Ａは、接続する端末装置からデータ特性に関する入力データを受信し、その入力データをデータ特性として使用してもよい。

また、多経路通信管理部５Ａは、データ特性の情報と、無線信号の強度、回線速度、パケットロス率、ジッタの大きさ、および回線使用の可否等から、パケット（通信情報）をまとめる数Ｓと、情報ブロックの数ｎと、閾値ｍとを多経路通信管理部５Ａに内蔵する中央処理装置やメモリによって求め，ＳＳＳ符号化部３に符号化パラメータとして指定する。

また、多経路通信管理部５Ａは、ＳＳＳ復号化に必要な復号化パラメータを統合部２の多経路通信管理部５Ｂに通知する。

次に、図３に示す統合器２の構成を説明する。統合器２は、ＳＳＳ復号化部６、および多経路通信管理部５Ｂを有している。

多経路通信管理部５Ｂは、分配器１の多経路通信管理部５Ａと、回線速度、無線信号の強度、パケットロス率、ジッタ、および回線の使用の可否等の回線状況に関しての情報を複数の通信経路を介して送受信する。また、多経路通信管理部５Ｂは、多経路通信管理部５Ａと、ＩＰアドレスやＭＡＣアドレス等の通信に必要な情報も送受信する。また、多経路通信管理部５Ｂは、分配器１の多経路通信管理部５Ａから復号化パラメータを受信する。また、多経路通信管理部５Ｂは受信した復号化パラメータをＳＳＳ復号化部６に復号化パラメータとして指定する。

ＳＳＳ復号化部６は、相手通信装置から複数の通信経路を介して情報ブロックを受信する。ＳＳＳ復号化部６が本発明の「受信手段」に相当する。また、ＳＳＳ復号化部６は、復号化の閾値を超える数の情報ブロックを受信するまで、復号化パラメータを基に、復号化のための処理を逐次的に行い、情報ブロックの数が閾値ｍとなったところで復号化を完了してもよい。ＳＳＳ復号化部６が本発明の「復号化する手段」に相当する。また、ＳＳＳ復号化部６は、受信した情報ブロックの数が閾値ｍの数に達するまで情報ブロックをメモリに登録した後に、その情報ブロックを通信情報に復号してもよい。また、統合器２は、閾値を超える数の情報ブロックを受信しても、これらの情報ブロックを通信情報に復号する必要がない。したがって、ＳＳＳ復号化部６は、これらの復号の必要のない情報ブロックを破棄してもよい。ＳＳＳ復号化部６は、復号後のデータをＳＳＳ復号化部６に接続する端末に送出する。

《ＳＳＳ符号化方式の適用》
ＳＳＳ符号化方式は、１つのパケット、もしくは複数のパケットをまとめて符号化してもよい。したがって、パケットをまとめる数も符号化を行う際のパラメータの一つとなる。その数をＳとする。その他に、ＳＳＳ符号化のために必要なパラメータとして、情報ブロックへの分割数ｎと、復号の閾値ｍとがある。ここでは、Ｓ、ｎ、およびｍの決定方法を説明する。Ｓ、ｎ、およびｍは、内蔵する中央処理装置とメモリとを用いて多経路通信管理部５Ａにて符号化パラメータとして決定される。そして、多経路通信管理部５Ａは、その符号化パラメータをＳＳＳ符号化部３に指定する。

ＳＳＳ符号化によって元のデータ（通信情報）はｎ個のデータに分割される。単純に１つのパケットをｎパケットに分割すると短いパケットを多数生成してしまい、パケット処理効率と伝送効率とを低下させる。したがって、ＳＳＳ符号化の際には、パケットの処理効率と伝送効率とを考慮し、いくつかのパケットをまとめて符号化してもよい。

例として、ストリーミングの通信などで、定常的にｓバイトの大きさのデータをＳＳＳ
符号化部３が接続する端末から受信する場合を考える。その際、データをまとめる数Ｓは、以下のように選択してもよい。
（１）情報ブロックの分割数ｎをデータをまとめる数Ｓとしてもよい。このとき、符号化
後の各データサイズは元データと同程度のサイズとなる。したがって、通常のパケ
ットと同程度の処理効率と伝送効率とで情報ブロックの送受信ができる。
（２）最大転送単位（ＭＴＵ（Maximum Transfer Unit））、すなわち、データ伝送時に
、一度に送信できる最大データサイズを考慮したＳを考えてもよい。例えば、複数
の通信経路の中で最小の最大転送単位のサイズをｌとした場合、ｌ＝ａ×ｓ／ｎと
なるａの整数部分ｂを求め、このｂをデータをまとめる数Ｓとしてもよい。この場
合、Ｓ個（ｂ個）分の通信情報をまとめた後にｎ個の情報ブロックに分割して符号
化するので、符号化後の情報ブロックのデータサイズはＳ×ｓ／ｎ＝ｂ×ｓ／ｎ≦
ａ×ｓ／ｎ＝ｌとなり、最大転送単位に収まる。したがって、Ｓ個（ｂ個）分の通
信情報をまとめてｎ個に分割した情報ブロックを、通信経路に対して一度に送出す
ることができる。
（３）実時間性アプリケーションを使用する通信か否かをポート番号で識別することによ
り、Ｓを決めてもよい。実時間アプリケーションの場合、パケットをまとめること
によるバッファリング遅延を抑制する必要がある。したがって、データをまとめる
数Ｓを少なくすると、実時間アプリケーションにより適した通信ができる。したが
って、各々のアプリケーションが要求する実時間性とネットワークの効率性とによ
り、動的に、データをまとめる数Ｓを変化させてもよい。

また、ＳＳＳ符号化方式の適用には復号化閾値ｍを決定する必要がある。閾値ｍは以下の指針で決定してもよい。分配器１と統合器２との間で使用する複数の通信経路全体の情報ブロックのロス率をＰとする。各通信経路を示すインデックスをｉとし、ｔ（ｉ）を通信経路ｉに送出する情報ブロックの数、ρ（ｉ）を通信経路ｉでの情報ブロックのロス率とすると、複数の通信経路全体での情報ブロックのロス率はＰ＝Σ_iρ（ｉ）×ｔ（ｉ）
／ｎである。また、ｎ×（１−Ｐ）は情報ブロックのロスなしに相手通信装置に届く情報ブロックの数を意味する。また、ｎ×（１−Ｐ）＜ｍとなるｍを復号化の閾値として設定した場合を考える。その場合、分配器１が送出した情報ブロックは通信経路でｎＰの情報ブロックをロスするので、統合器２に復号できる閾値以上の数の情報ブロックが届かないと見積もることができる。したがって、ｎ×（１−Ｐ）＞＝ｍであれば、統合器２が受信する情報ブロックの数が閾値を越えると見積もることができるので、ｍをこの条件のもとで決めてもよい。また、このｔ（ｉ）の値は、それぞれの通信経路に分配する情報ブロックの数の決定後にわかる値である。したがって、ｔ（ｉ）が多経路通信管理部５Ａにて一度求められる前は、Ｐのデフォルトの値を使用してもよい。例えば、Ｐを０．１としてもよい。そして、ｔ（ｉ）の値が一度求まった後、多経路通信管理部５Ａは、ｔ（ｉ）の値を符号化パラメータの決定に使用してもよい。

実施にあたって、情報ブロックの数ｎの閾値に対する比（ｎ／ｍ）は１．１〜１．２程度を使用してもよい。また、閾値ｍを情報ブロックの数ｎに近づけることは、ＳＳＳ符号化時に分割された情報ブロックの大半が揃わないと復号できないことを意味する。このような閾値ｍを設定するとセキュリティ強化になるので、（ｎ／ｍ）の値を更に１に近い値に設定してもよい。

情報ブロックの数ｎの値が大きい場合、ＳＳＳ符号化とＳＳＳ復号化の実行による処理負荷、すなわち、ＳＳＳ符号化部３とＳＳＳ復号化部６における処理負荷はそれぞれ大きくなる。したがって、ｎの値はシステムの処理能力に応じた値とする。

《分配パラメータの指定》
以下、図４に示すフローチャートを用いて、多経路通信管理部５Ａが分配パラメータを
設定する動作を説明する。多経路通信管理部５Ａは、この分配パラメータを配分部４に指定する。

図４に示すフローチャートは、分配器１が情報ブロックを統合器２に送出するために使用する通信経路が２つ以上ある場合の多経路通信管理部５Ａの動作例である。分配器１が情報ブロックを統合器２に送出するために使用する通信経路が１つしかない場合、多経路通信管理部５Ａは、以下のフローチャートにはしたがわない。その際、ｎ個の情報ブロックを１つの通信経路に送出するよう配分部４に分配パラメータを指定してもよい。

図４に示すフローチャートに基づく処理により、分配パラメータの設定、すなわち複数の通信経路に対する情報ブロックの割り当ての設定が行われる。ここでは、通信品質の評価値が最も大きい通信経路の順、もしくは最も小さい通信経路の順で情報ブロックを通信経路に割り当てる。そして、通信経路に情報ブロックを割り当てる数は、全通信経路の評価値に対する通信経路の評価値の比で割り当てる。以下、図４を用いて、この割当処理を詳しく説明する。

図４では、まず、分配器１から統合器２への通信に使用する通信経路のインデックスをｉとし、通信経路ｉに対する評価値をｅ（ｉ）とし、ｅ（ｉ）の値を通信経路のそれぞれ（すなわち、それぞれのｉ）に対して求める（Ｓ１）。例えば、ｅ（ｉ）は通信経路ｉでの情報ブロックの伝送速度ｖ（ｉ）、情報ブロックのロス率ρ（ｉ）、ジッタσ（ｉ）、通信経路が無線の場合には無線受信強度Ｉ（ｉ）から構成される。例えば、ｅ（ｉ）＝ｖ（ｉ）（１−ρ（ｉ））＋ａＩ（ｉ）−ｂσ（ｉ）のようにして、係数ａ，ｂを重みとして決めてもよい。また、ｅ（ｉ）は、通信品質を評価する式であればどのような式でも良いので、例で示した式の形には限定されない。

次に、評価値ｅ（ｉ）の総和Ｅを計算する（Ｓ２）。分配器１と統合器２との間で情報ブロックを送受信するのに使用可能な通信経路の数をｋとする。通信品質の評価値ｅ（ｉ）の総和ＥはΣ_i ^kｅ（ｉ）となる。

次に、多経路通信管理部５Ａは、内蔵する中央処理装置を用いて、内蔵するメモリに、統合器２に情報ブロックを送出するのに使用可能な通信経路のインデックスを通信品質の評価値ｅ（ｉ）の大きい順、または小さい順に通信経路のインデックスの格納変数ｌ（１）からｌ（ｋ）に格納する（Ｓ３）。したがって、通信経路のインデックスの格納変数ｌ（１）は、通信品質の評価値が最も大きい、もしくは最も小さい通信経路のインデックスを示す。ここで、多経路通信管理部５Ａが通信品質の評価値の大きい順に通信経路のインデックスを格納する場合で、かつ、通信品質の評価値が通信速度で支配的に決定されている場合には、多経路通信管理部５Ａが指定する分配パラメータは、速度重視の情報ブロックの配分を行うよう指定するパラメータとなる。多経路通信管理部５Ａが本発明の「所定の割合で割り当てる手段」に相当する。また、評価値の小さい順に通信経路のインデックスを格納する場合を考える。その場合、評価値の小さい通信経路から順に、評価値の比率に応じた数の情報ブロックが割り当てられる。このため、多経路通信管理部５Ａが指定する分配パラメータは、情報ブロックを数多くの通信経路を使用して送出し、１つの通信経路当たりに流れる情報ブロックの数を少なくするよう指定するパラメータとなる。したがって、この分配パラメータは、セキュリティ重視の情報ブロックの配分を行うよう指定するパラメータとなる。

次に、繰り返しカウンタｃ、割付余りｒ、および割付減算ブロックカウンタｂという３つの変数を多経路通信管理部５Ａ内における処理に使用するために用意する。そして、初期条件として、ｃ←１、ｒ←０、およびｂ←ｎとする（Ｓ４）。ここで、ｃは通信経路のインデックスを示すために、ｒは１つの通信経路当たりに送出する情報ブロックの数を制
限することから生じる情報ブロックの余りを割り付けるために、ｂは割り付けられていない情報ブロックの数を示すためにそれぞれ使用される。

次に、天井関数ceil(x)を定義する。天井関数ceil(x)は、Nを自然数の集合とするとceil(x)=min[n: n∈N, x≦n]となる関数で、実数xの最大の整数部分を意味する。例えば、ceil(2.1)=2、ceil(1.9)=１となる関数である。 そして、カウンタの値ｃに対応した通信経路のインデックスの格納変数ｌ（ｃ）から通信経路のインデックスを取り出し、ｉとする。また、通信経路ｉに送出する情報ブロックの数をｔ（ｉ）とする。ｔ（ｉ）を、ｔ（ｉ）←ceil(ｎ×ｅ（ｉ）／Ｅ)＋ｒと割り当てる（Ｓ５）。すなわち、通信経路において、通信品質の評価値ｅ（ｉ）の全通信経路に対する通信品質の評価値Ｅに対する比率ｅ（ｉ）／Ｅに応じた情報ブロックを割り当てる。ここで、ｒは、１つの通信経路当たりに送出する情報ブロックの数を制限することから生じる割付余りで、初期条件では０が代入されている。

次に、ｔ（ｉ）が１つの通信経路に送出することができる最大の情報ブロック数ｍ−１を超えるかを判定する（Ｓ６）。ステップＳ６において、ｔ（ｉ）がｍ−１を超える場合（ｔ（ｉ）＞ｍ−１の場合）、１つの通信経路を流れる情報ブロックのみで通信情報を復号できてしまう。したがって、ステップＳ６は、１つの通信経路を流れる情報ブロックのみから通信情報に復号できなくするために必要な判定である。

ステップＳ６でＹｅｓの場合、すなわち、ｔ（ｉ）＞ｍ−１の場合、通信経路ｉに割り振られた情報ブロックのみで通信情報を復号できてしまう。したがって、ｒ←ｔ（ｉ）−（ｍ−１），ｔ（ｉ）←ｍ−１として、ｔ（ｉ）がｍ−１を超えないよう制御する。また、ｒには、ｎ個ある情報ブロックが分配器１から全て送出されるよう、ｔ（ｉ）からｍ−１を引いた値を割り当てる（Ｓ７）。

次に、ｂ←ｂ−ｔ（ｉ），ｃ←ｃ＋１を行う（Ｓ８）。ここでｂは、前回のｔ（ｉ）の値の割当処理で情報ブロックが通信経路に割り当てられずに残った数を示しており、その初期条件はｂ←ｎである。また、ｃは、通信経路のインデックスの格納変数ｌ（ｃ）のインデックス（ｃ＝１，２，・・・）である。インデックスｃは、通信経路のインデックス（ｌ（ｃ）の値）を取り出すために使用され、その初期条件はｃ←１である。

次に、ｂ＞０かを判定する（Ｓ９）。ステップＳ９で、ｂ＞０であれば、未だ割り振られていない情報ブロックがあることを示している。したがって、ｂ＞０であれば、他の通信経路に情報ブロックを割り当てる必要があるので、ステップＳ５に進む。

以上のようにして、多経路通信管理部５Ａは分配パラメータを設定することができる。また、多経路通信管理部５Ａはこの分配パラメータを配分部４に指定する。

したがって、多経路通信管理部５Ａが本発明の「割当手段」に相当する。

《第１実施例》
以下、本発明の第１実施例に係る通信制御装置を図５の図面に基づいて説明する。

第１実施例として、この通信制御装置は、情報ブロックのロス（消失）に対する品質の保持と通信情報のジッタ（揺らぎ）とを抑制できることを示す。

図５は、図１と同様に、情報ブロックを分配器１から複数の通信経路を通じて統合器２に送出する様子を示している。図１を用いて説明を行った部分に関しては、図５中に図１と同符号を付すことにより説明を省略する。例として、分配器１は、分配器１に接続する
端末からデータ（通信情報）を受信し、１つまたは複数のパケット（データ）を符号化して統合器２に送出する場合を考える。ここで、符号化パラメータとして、データの分割数を７、復号化の閾値を５とする。そして、分配器１が送出した７個の情報ブロックのうち、３番目に送出した情報ブロックが、通信路のノイズ等により消失が生じた場合を考える。図５では、番号を付した矩形で情報ブロックのそれぞれを示している。分配器１が３番目に送出した情報ブロックはｃ３と表わされ、その上に×印が描かれている。

図５の場合、×印が描かれている３番目に送出した情報ブロックが消失しても、残りの６個の情報ブロックのうち５個の情報ブロックを統合器２が受信すれば、５個の情報ブロックから符号化前の通信情報を統合器２は得ることができる。そのため、冗長な情報ブロックの数が多いほど、すなわち、ｎ−ｍの値が大きいほど、この通信制御装置は情報ブロックの消失に対して強い。

また、統合器２は、受信した情報ブロックから順に復号化し、先頭から閾値の数の情報ブロックで通信情報に復号でき、それ以降の閾値を超えた数の情報ブロックを復号化しなくてもよい。したがって、情報ブロックの受信が遅い通信経路を通る情報ブロックの全てを通信情報を得るために扱わなくても良いので、個々の通信経路で生じるジッタの影響を統合器２は抑えることができる。

《第２実施例》
以下、本発明の第２実施例に係る通信制御装置を図６の図面に基づいて説明する。

第２実施例として、この通信制御装置は、通信経路における情報ブロックの傍受に対してセキュリティを確保できることを示す。

図６は、図５と同様に、分配器１が１つまたは複数のパケットを符号化して統合器２に送出した例を示している。ここで、符号化パラメータとして、データの分割数を７、復号化の閾値を５として考える。図１を用いて説明を行った部分に関しては、図６中に図１と同符号を付すことにより説明を省略する。図６では、情報ブロックｃ２、ｃ５、ｃ７が１つの通信経路において、統合器２が受信する前に傍受されたと考える。図６に示す例の場合、情報ブロックを通信情報に復号するには、最低５個の情報ブロックが必要である。一方、通信経路で傍受された情報ブロックの数は３個である。したがって、この通信を傍受した者は、たとえ、復号化パラメータをも傍受していても、１つの通信経路から傍受した情報ブロックを用いて通信情報に復号することはできない。

《第３実施例》
以下、本発明の第３実施例に係る通信制御装置を図７の図面に基づいて説明する。

第３実施例として、この通信制御装置は、使用する無線アンテナを通信の途切れなく切り替えることができることを示す。

図７は、この通信制御装置が、アンテナ１からアンテナ２へ通信経路を切り替える例を示している。図１を用いて説明を行った部分に関しては、図７中に図１と同符号を付すことにより説明を省略する。多経路通信管理部５Ａは、通信経路の伝送速度、無線信号の強度、パケットロス率、ジッタの大きさ、および通信経路の使用の可否等を常にモニターしながら、配分部４に個々の通信経路に対するブロックの配分を分配パラメータとして指示する。例として、当初、アンテナ２よりもアンテナ１を用いる通信の方が通信品質の評価値が良かったが、その後、アンテナ１よりもアンテナ２を用いる通信の方が通信品質の評価値が良くなった場合を考える。その場合には、配分部４は、通信品質の評価値ｅ（ｉ）にしたがって、アンテナ１へ送出する情報ブロックの数を徐々に少なくし、アンテナ２へ
送出する情報ブロックの数を徐々に多くする。また、統合器２は、情報ブロックがどの通信経路を介するかに関係なく、ｎ個の情報ブロックの中の任意のｍ個の情報ブロックを受信すると復号できる。したがって、この通信制御装置は、無線アンテナの切り替えの際にも通信が途切れることなく、無線アンテナを切り替えることができる。

また、この通信制御装置は、通信品質の評価値ｅ（ｉ）に基づいて情報ブロックを分配する数を通信経路毎に変化させることにより通信経路の切り替えを行うので、送受信機間の同期等に必要な処理負荷を抑えることができる。

以上、図８に示すように、本発明を適用した通信制御装置は、傍受に対するセキュリティの確保（暗号化の機能）と、品質保持（誤り訂正符号化の機能）およびジッタ抑制と、通信が途切れることのない通信経路の切り替え（経路選択、切替の機能）とを統合した方式で行うことができる。したがって、この通信制御装置は、これらの技術を統合した方式であるので、これらの技術を実行するために要する処理時間を抑えることができ、また、従来技術において各方法で必要とした調整パラメータの数を抑えることができる。
《その他》
さらに、本実施の形態は以下の発明（以下付記と呼ぶ）を開示する。
（付記１）通信情報を複数の情報ブロックに分割して符号化したときに前記複数の情報ブロックから元の通信情報に復号化するために所定の閾値以上の数の情報ブロックを必要とする、そのような符号化方式で符号化する符号化手段と、
前記情報ブロックを相手通信装置に送出する際に使用可能な通信経路が２つ以上ある場合に、１つの通信経路当たりに送出する前記情報ブロックの数を前記情報ブロックの復号化に必要な前記閾値未満の数で前記通信経路のそれぞれに割り当てる割当手段と、
前記割り当てた数の前記情報ブロックを前記通信経路のそれぞれに送出する手段と
を有する通信制御装置。
（付記２） 前記符号化手段は、ＳＳＳ（Secret Sharing Scheme）符号化方式を使用す
る付記１記載の通信制御装置。
（付記３） 前記割当手段は、前記通信経路ごとに通信品質を示す評価値を算出する手段と、
前記評価値が大きい通信経路から順に前記情報ブロックを前記所定の割合で割り当てる手段と
を更に有する付記１記載の通信制御装置。
（付記４） 通信情報を複数の情報ブロックに分割して符号化したときに前記複数の情報ブロックから元の通信情報に復号化するために所定の閾値以上の数の情報ブロックを必要とする、そのような符号化方式で符号化された通信情報である情報ブロックを複数の通信経路から受信する受信手段と、
前記受信手段により受信した前記情報ブロックのうち、前記通信情報への復号化に必要な閾値の数の情報ブロックで前記通信情報に復号化する手段と
を有する通信制御装置。
（付記５） 通信情報を複数の情報ブロックに分割して符号化したときに前記複数の情報ブロックから元の通信情報に復号化するために所定の閾値以上の数の情報ブロックを必要とする、そのような符号化方式で符号化する符号化ステップと、
前記情報ブロックを相手通信装置に送出する際に使用可能な通信経路が２つ以上ある場合に、１つの通信経路当たりに送出する前記情報ブロックの数を前記情報ブロックの復号化に必要な前記閾値未満の数で前記通信経路のそれぞれに割り当てる割当ステップと、
前記割り当てた数の前記情報ブロックを前記通信経路のそれぞれに送出するステップと
を実行する通信制御方法。
（付記６） 前記割当手段は、前記通信経路ごとに通信品質を示す評価値を算出する手段と、
前記評価値が小さい通信経路から順に前記情報ブロックを前記所定の割合で割り当てる
手段と
を更に有する付記１記載の通信制御装置。
（付記７） 前記符号化ステップは、ＳＳＳ（Secret Sharing Scheme）符号化方式を使
用する付記５記載の通信制御方法。
（付記８） 前記割当ステップは、前記通信経路ごとに通信品質を示す評価値を算出するステップと、
前記評価値が大きい通信経路から順に前記情報ブロックを前記所定の割合で割り当てるステップと
を更に実行する付記５記載の通信制御方法。
（付記９） 前記割当ステップは、前記通信経路ごとに通信品質を示す評価値を算出するステップと、
前記評価値が小さい通信経路から順に前記情報ブロックを前記所定の割合で割り当てるステップと
を更に実行する付記５記載の通信制御方法。
（付記１０） 通信情報を複数の情報ブロックに分割して符号化したときに前記複数の情報ブロックから元の通信情報に復号化するために所定の閾値以上の数の情報ブロックを必要とする、そのような符号化方式で符号化された通信情報である情報ブロックを複数の通信経路から受信する受信ステップと、
前記受信ステップにより受信した前記情報ブロックのうち、前記通信情報への復号化に必要な閾値の数の情報ブロックで前記通信情報に復号化するステップと
を実行する通信制御方法。

本発明の通信制御装置のシステム構成図である。 本発明の通信制御装置の送信側のシステム構成図である。 本発明の通信制御装置の受信側のシステム構成図である。 多経路通信管理部が分配パラメータを設定する動作を示すフローチャートである。 本発明の通信制御装置が通信品質の保持およびジッタ抑制をすることを示す図である。 本発明の通信制御装置が傍受に対するセキュリティの確保をすることを示す図である。 本発明の通信制御装置が通信が途切れることのない通信経路の切り替えをすることを示す図である。 本発明の通信制御装置が暗号化と誤り訂正符号化と通信経路の切り替えの機能を有することを示す図である。

符号の説明

ｃ１〜ｃ７ 情報ブロック
１ 分配器
２ 統合器
３ ＳＳＳ符号化部
４ 配分部
５Ａ，５Ｂ 多経路通信管理部
６ ＳＳＳ復号化部

Claims (5)

1. 通信情報を所定個数の情報ブロックに分割して符号化したときに前記情報ブロックから元の通信情報に復号化するために所定の閾値以上の数の情報ブロックを必要とする、そのような符号化方式で符号化する符号化手段と、
   前記情報ブロックを相手通信装置に送出する際に使用可能な通信経路が２つ以上ある場合に、前記通信経路ごとに通信品質を示す評価値を算出し、各通信経路当たりに送出する前記情報ブロックの数を、全通信経路について算出された評価値の総和に対して当該通信経路について算出された評価値が占める比率に前記所定個数を乗じた数に近似した整数となるように割り当て、前記２つ以上の通信経路のうちの１つに割り当てられた前記情報ブロックの数が前記復号化のために必要な情報ブロックの数を示す前記所定の閾値以上である場合に、前記２つ以上の通信経路のうちの１つに割り当てる前記情報ブロックの数を前記所定の閾値未満に変更することで、各通信経路当たりに送出する前記情報ブロックの数を、前記情報ブロックの復号化に必要な前記閾値未満となるように割り当てる割当手段と、
   前記割り当てた数の前記情報ブロックを前記通信経路のそれぞれに送出する手段と
   を有する通信制御装置。
2. 前記符号化手段は、ＳＳＳ（Secret Sharing Scheme）符号化方式を使用する
   請求項１記載の通信制御装置。
3. 前記割当手段は、前記評価値が大きい通信経路から順に、前記情報ブロックの数の割り当てを行う
   請求項１記載の通信制御装置。
4. 前記通信経路は無線であり、前記評価値は各通信経路の無線強度が高い程大きい値となる関数である
   請求項１又は３記載の通信制御装置。
5. 通信情報を所定個数の情報ブロックに分割して符号化したときに前記情報ブロックから元の通信情報に復号化するために所定の閾値以上の数の情報ブロックを必要とする、その
   ような符号化方式で符号化する符号化ステップと、
   前記情報ブロックを相手通信装置に送出する際に使用可能な通信経路が２つ以上ある場合に、前記通信経路ごとに通信品質を示す評価値を算出し、各通信経路当たりに送出する前記情報ブロックの数を、全通信経路について算出された評価値の総和に対して当該通信経路について算出された評価値が占める比率に前記所定個数を乗じた数に近似した整数となるように割り当て、前記２つ以上の通信経路のうちの１つに割り当てられた前記情報ブロックの数が前記復号化のために必要な情報ブロックの数を示す前記所定の閾値以上である場合に、前記２つ以上の通信経路のうちの１つに割り当てる前記情報ブロックの数を前記所定の閾値未満に変更することで、各通信経路当たりに送出する前記情報ブロックの数を、前記情報ブロックの復号化に必要な前記閾値未満となるように割り当てる割当ステップと、
   前記割り当てた数の前記情報ブロックを前記通信経路のそれぞれに割り当てる割当ステップと
   を実行する通信制御方法。

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