JP3741421B2 - データ通信方法及び通信端末装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信回線を含む通信網を介して複数の通信端末装置との間でトランスポート制御プロトコル（ＴＣＰ）を用いたデータ通信を行うデータ通信方法及び通信端末装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、通信網における通信に用いるネットワーク・プロトコルとして、トランスポート制御プロトコル（Transport Control Protocol：以下「ＴＣＰ」という。）が知られている。このＴＣＰは、ネットワーク階層のトランスポート層で用いられるフロー制御機能を有するプロトコルであり、インターネットにおける通信の標準的なプロトコルとして用いられている。また、このＴＣＰは、携帯電話などの移動情報端末から無線通信回線を含む通信網を介してインターネットへ接続して通信するときにも使用される。
【０００３】
図４は、上記ＴＣＰを用いて通信網の２つの通信端末装置（クライアント５０１、サーバー５０２）の間で通信を行なうときの接続確立処理およびデータ送信のシーケンスの一例を示している。
図４に示すようにＴＣＰの接続確立処理では、まずアクティブオープンを実行するクライアント５０１側からパッシブオープンを実行するサーバー５０２側へ、クライアント５０１の初期シーケンス番号（ＩＳＮ：Initial Sequence Number）とサーバー５０２のポート番号とを指定したセグメント１（ＳＹＮセグメント）が送信される。ここで、「セグメント」とは、ＴＣＰが下位のネットワーク層とのやりとりを行なう時のデータの単位である。また、「ＳＹＮセグメント」とはセグメント内に設けられた複数の制御フラグのうち、シーケンス番号の同期をとるためのＳＹＮ（Synchronize）フラグに「１」をセットしたセグメントである。
次に、サーバー５０２は、上記セグメント１を受信した後、サーバー側の初期シーケンス番号を含むセグメント２（ＳＹＮ＋ＡＣＫセグメント）で応答する。また、このセグメント２の送信において、クライアント５０１の初期シーケンス番号に１を加算したＡＣＫを出すことにより、クライアント５０１のＳＹＮに確認応答する。次に、クライアント５０１は、サーバー５０２から送信されてきたセグメント２のＳＹＮに対して、サーバー５０２の初期シーケンス番号に１を加算したセグメント３（ＡＣＫセグメント）を送信して確認応答する。このようにクライアント５０１とサーバー５０２との間で３つのセグメントの送受信を行なう３ウェイハンドシェイクの接続確立処理を行なう。ここで、上記「ＡＣＫセグメント」は、上記ＳＹＮセグメントや後述のＦＩＮセグメントを含むＴＣＰセグメントに対して確認応答するＡＣＫ（Acknowledgement）フラグに「１」がセットされたセグメントである。また、上記接続処理手順の他にSYNセグメントと送信するデータを同じセグメントで送信するTransaction TCP（Ｔ／ＴＣＰ）と呼ばれる機能を実行する場合もある。
【０００４】
また、上記ＴＣＰにおいて転送対象のデータを送信するときは、上記接続確立処理の後、クライアント５０１側からサーバー５０２側へ、転送対象のデータを含むセグメント４（データセグメント）が送信される。次に、サーバー５０２はセグメント４を受信すると、セグメント５（ＡＣＫセグメント）を送信して確認応答する。これにより、クライアント５０１側からサーバー５０２側へのデータ転送が完了する。
なお、転送対象のデータ送信においては、上記クライアント５０１側がＡＣＫセグメントを受け取るまでに、サーバー５０２から受け取ったウィンドウと呼ばれるパラメータで規定される複数のデータセグメントを送信する場合もある。また、送信側のクライアント５０１で輻輳ウィンドウ（ｃｗｎｄ）と呼ばれるパラメータを設定し、この輻輳ウィンドウ（ｃｗｎｄ）の値を次第に増やすことにより、最初の１セグメントから次第にセグメント数を増加させながらサーバー５０２に対してデータ送信を行う「スロー・スタート」と呼ばれる機能を実行する場合もある。
【０００５】
以上のようにクライアント５０１とサーバー５０２との間でセグメントの送受信を行ってデータ転送を行うときに、通信回線上でのデータセグメントやＡＣＫセグメントを含むパケットの消失などにより、確認応答のＡＣＫセグメントがクライアント５０１側に届かない場合がある。そこで、このようなセグメントの不達によるデータ転送の信頼性低下を回避するために、再送タイマーを用いて、例えば図５に示すように一定の再送タイムアウト時間ＲＴＯが経過したタイミングでセグメント４を再送する処理が行われる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、無線通信回線を含む通信網では、有線通信回線のみで構成された通信網に比して回線品質が悪いため、クライアント５０１がサーバー５０２へデータセグメントを送信してからサーバー５０２からＡＣＫセグメントを受信するまでの往復時間（ＲＴＴ：Round Trip Time，図６参照）が長くなってしまう傾向がある。そのため、無線通信回線を含む通信網においては通信回線上でパケットの消失が発生していないにもかかわらず、再送タイムアウト時間ＲＴＯの経過に基づいてデータセグメントを再送してしまうおそれがある。このようにデータセグメントを誤って再送してしまうと、通信回線上に無駄なパケットが存在し、通信回線の利用効率が低下してしまう。また、上記データセグメントの誤った再送がひどくなると通信回線の輻輳も発生しやすくなる。さらに、上記「スロー・スタート」と呼ばれる機能を実行する場合にデータセグメントを誤って再送してしまうと、上記輻輳ウィンドウ（ｃｗｎｄ）が初期値の「１」になり、データ転送効率が低下してしまう。
【０００７】
本発明は以上の背景の下でなされたものであり、その目的は、無線通信回線を含む通信網を介してＴＣＰを用いたデータ通信を行う場合に、通信網を構成する通信回線の利用効率の低下を抑制するとともに、通信回線の輻輳を未然に防止することが可能となるデータ通信方法及び通信端末装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、無線通信回線を含む通信網を介して複数の通信端末装置間でトランスポート制御プロトコル（ＴＣＰ）を用いたデータ通信を行うデータ通信方法であって、送信側の通信端末装置が、連続的に送信する複数のデータにおける最初のデータの送信前に、該通信網の回線を有線通信回線のみで構成した場合の再送タイムアウト時間の推奨値よりも長い固定値を、該複数のデータのすべてに共通に適用すべき再送タイムアウト時間として一旦設定し、該再送タイムアウト時間を設定した後に、受信側の通信端末装置に対して該複数のデータを順次送信し、該送信側の通信端末装置が、該複数のデータを順次送信している際に、該データを送信した後該再送タイムアウト時間以内に該データについて該受信側の通信端末装置から確認応答データを受信できないタイムアウトが連続して発生した場合には、該再送タイムアウト時間を増加させるように変更し、該変更後の再送タイムアウト時間を、その変更後に送信する残りのデータに共通に適用すべき新たな再送タイムアウト時間として用いることを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、無線通信回線を含む通信網を介して受信側の通信端末装置との間でトランスポート制御プロトコル（ＴＣＰ）を用いたデータ通信を行う通信端末装置であって、連続的に送信する複数のデータにおける最初のデータの送信前に、該通信網の回線を有線通信回線のみで構成した場合の再送タイムアウト時間の推奨値よりも長い固定値を、該複数のデータのすべてに共通に適用すべき再送タイムアウト時間として一旦設定し、該再送タイムアウト時間を設定した後に、該受信側の通信端末装置に対して該複数のデータを順次送信するデータ送信処理を行う手段を備え、該複数のデータを順次送信している際に、該データを送信した後該再送タイムアウト時間以内に該データについて該受信側の通信端末装置から確認応答データを受信できないタイムアウトが連続して発生した場合には、該再送タイムアウト時間を増加させるように変更し、該変更後の再送タイムアウト時間を、その変更後に送信する残りのデータに共通に適用すべき新たな再送タイムアウト時間として用いることを特徴とするものである。
【０００９】
なお、上記「通信端末装置」には、クライアント装置やサーバー装置等として用いられるコンピュータのほか、データの送受信する機能を有するルーター等の中継装置も含まれる。
また、上記「無線通信回線を含む通信網」には、携帯電話通信網のほか、通信衛星を用いる衛星通信回線を経由した通信網も含まれる。
また、上記トランスポート制御プロトコル（ＴＣＰ）には、通常のＴＣＰのほか、オプションが設定されたＴＣＰも含まれる。例えば、ＲＦＣ（Request For Comment）１３７９、１６４４に定義が記述されているトランザクション処理に適したＴ／ＴＣＰも含まれる。
【００１０】
この請求項１データ通信方法及び請求項２の通信端末装置では、連続的に送信する複数のデータにおける最初のデータの送信前に、通信網の回線を有線通信回線のみで構成した場合の再送タイムアウト時間の推奨値よりも長い固定値を、複数のデータのすべてに共通に適用すべき再送タイムアウト時間として一旦設定している。このように再送タイムアウト時間として上記所定の固定値を設定することにより、送信側の通信端末装置から送信されたデータ又は受信側の通信端末装置から送信された確認応答データが通信回線上に存在している間に、データが再送されてしまう確率が低下する。これにより、通信網を構成する通信回線上に残る不要なデータが低減し、通信回線の利用効率の低下が抑制されるとともに、通信回線の輻輳が未然に防止される。
しかも、上記再送タイムアウト時間が固定値であるため、ラウンドトリップ時間（ＲＴＴ）を計測して再送タイムアウト時間に反映させる等のデータ処理が不要となる。従って、上記情報端末装置が、小型化等の点でハードウェア上の制約がある携帯電話機等の場合でも、再送タイムアウト処理の組み込みが容易になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を情報端末装置としての携帯電話機とインターネット（The Internet）上のＷＷＷサーバーとの間で無線通信回線を含む通信網を介してデータ通信を行なうデータ通信方法及びそのシステムに適用した一実施形態について説明する。
図２は、本実施形態に係る携帯電話通信網を用いたデータ通信システムのブロック図である。このデータ通信システムの通信網は、携帯電話通信網１０と、通信プロトコル変換装置２０と、インターネット側通信網３０とにより構成されている。
【００１４】
上記携帯電話通信網１０は、通信端末装置（移動情報端末）としての携帯電話機１１との間で無線通信回線１２を介してデータ送受信する複数の基地局１３と、各基地局１３に対するデータ送受信を切り替えながら行なう交換機１４とを備えている。この携帯電話通信網１０では、伝送速度が比較的低い無線通信回線を含む場合でも高速のデータ転送が可能となるように、トランスポート層の通信プロトコルとして、トランザクション型のトランスポート制御プロトコルであるＴ／ＴＣＰが用いられている。このＴ／ＴＣＰは、通常のＴＣＰとは異なりデータ送信に先立って行なうスリーウェイハンドシェイクの接続確立処理が不要であり、通常のＴＣＰを用いた場合に比して、データの高速転送が可能となる。特にクライアント（携帯電話機）からの要求に対してサーバーが応答するというようなトランザクション処理を行なう場合に有利である。
【００１５】
上記通信プロトコル変換装置２０は、携帯電話通信網１０に対してデータ送受信を行なう第１のデータ送受信部２１と、インターネット通信網（第２の通信網）に対してデータ送受信を行なう第２のデータ送受信部２２と、後述の通信プロトコル変換を含むデータ処理を行なうデータ処理部２３とを備えている。上記第１のデータ送受信部２１及び第２のデータ送受信部２２は、ネットワーク・プロトコル階層のうち最下位のリンク層（「ネットワークインターフェース層」とも呼ばれる）における信号処理を行なうものであり、通信ケーブルとの物理的なインターフェースに関するハードウェア的な側面を処理する。また、上記データ処理部２３では、後述のトランスポート層における通信プロトコル変換のほか、ＩＰ（Internet Protocol）を用いたパケットのルーティング処理などのデータ処理も行なう。
【００１６】
上記インターネット側通信網３０は、インターネット４０に接続するためのゲートウェイサーバー３１を備えている。このインターネット側通信網３０では、トランスポート層の通信プロトコルとして、インターネット４０で広く用いられている通常のＴＣＰが採用されている。また、ゲートウェイサーバー３１と上記通信プロトコル変換装置２０との間は有線通信回線３２で結ばれている。この有線通信回線３２は、必要に応じて、例えばショートメールなどの伝送データの容量を制限した回線で構成したり、３０００文字以上のロングメールや画像データなどの比較的大容量のデータを伝送することができるブロードバンドの回線で構成したり、あるいは、これらの複数の回線を切り替えて利用できるように構成したりすることができる。
【００１７】
図３は、携帯電話通信網１０にある携帯電話機１１からインターネット側通信網３０に接続されたインターネット４０上のある特定のサイトのWWW（World Wide Web）サーバーにデータを送信するときのセグメントの送受信を示すシーケンス図である。
通信プロトコル変換装置２０のデータ処理部２３における携帯電話通信網１０とのデータ送受信では、まず、第１のデータ送受信部２１を介して、転送対象データ（data1）を含むＳＹＮセグメント（セグメント１０１）を携帯電話通信網１０から受信する。このセグメント１０１は、データの送信が終了したことを知らせるＦＩＮフラグも「１」にセットされている。また、このセグメント１０１には、Ｔ／ＴＣＰ特有のオプションである６ビットのコネクション・カウントの値をセットするための「ＣＣ」が設けられている。データ処理部２３は、セグメント１０１内のＣＣ内の値（＝ｘ）と、データ処理部２３内にキャッシュしている前回のコネクションにおける最後のＣＣ値とを比較し、ＣＣ内の値（＝ｘ）がキャッシュされているＣＣ値よりも大きいときは、セグメント１０１に含まれる転送対象データが新規のデータであると判断し、インターネット側通信網３０に転送する。一方、受信したＣＣ内の値（＝ｘ）がキャッシュされているＣＣ値よりも小さいとき、あるいはデータ処理部２３内にＣＣ値がキャッシュされていないときは、通常のＴＣＰにおけるスリーウェイハンドシェイクが実行される。
【００１８】
次に、携帯電話通信網１０から上記セグメント１０１を受信したデータ処理部２３は、携帯電話機１１に対してセグメント１０２（ＳＹＮ＋ＡＣＫセグメント）を送信する。このセグメント１０２では、ＳＹＮフラグとともに、上記セグメント１０１のＳＹＮに対して確認応答するためのＡＣＫフラグにも「１」がセットされている。また、このセグメント１０２は、送信側のＣＣ値をセットするためのデータ領域「ＣＣ」を有しており、この「ＣＣ」に、通信プロトコル変換装置２０に対する所定の値（＝ｙ）がセットされている。さらに、受信したＣＣ値をエコーするためのデータ領域「ＣＣ．ＥＣＨＯ」も有しており、この「ＣＣ．ＥＣＨＯ」に上記セグメント１０１のＣＣの値（＝ｘ）がセットされている。
【００１９】
次に、上記セグメント１０２を受信した携帯電話機１０から、ＳＹＮに確認応答するためのセグメント１０３（ＡＣＫセグメント）が送信されると、通信プロトコル変換装置２０は、携帯電話機１０から送信されてきたセグメント１０３を受信する。これにより、携帯電話機１１から通信プロトコル変換装置２０に対する一つのデータの転送が完了する。
このように、携帯電話通信網１０の携帯電話機１から通信プロトコル変換装置２０へのデータ伝送は、３つのセグメント１０１，１０２，１０３の送受信で完了する。
【００２０】
一方、通信プロトコル変換装置２０のデータ処理部２３におけるインターネット側通信網３０とのデータ送受信では、まず、携帯電話通信網１０から上記セグメント１０１を受信した後、セグメント１０２を携帯電話通信網１０へ送信する前に、第２のデータ送受信部２２を介して、インターネット側通信網３０の特定サイトのＷＷＷサーバーに対する接続確立処理を開始している。この接続確立処理は、インターネット側通信網３０に対してＳＹＮセグメント（セグメント２０１）を送信することで開始される。その後のセグメントの送受信は通常のＴＣＰによる手順で行なわれ、データ転送が完了した後、通常のＴＣＰによる手順で接続終了処理が行なわれる。
【００２１】
ここで、携帯電話機１１からインターネット４０の特定サイトのＷＷＷサーバーへ複数の転送対象データ（data1, data2, data3, ・・・）を続けて転送する場合は、携帯電話通信網１０から上記セグメント１０１〜１０３の送受信を行なって転送対象データを受信しつつ、インターネット側通信網２０に対しては、接続確立処理を行なった後、転送対象データを含むセグメントの送信を繰り返して行ない、最後に接続終了処理を行なう。
【００２２】
以上のように、携帯電話通信網１０との間で最初のデータ転送処理に対するセグメント１０１の送信からセグメント１０２の受信までの間に、インターネット側通信網３０に対する接続確立処理を開始することにより、セグメント１０１〜１０３の送受信が完了した後にインターネット側通信網３０に対する接続確立処理を開始していた従来の通信プロトコル変換方法の場合に比して、通信プロトコル変換を伴うデータ転送の高速化を図ることができる。
【００２３】
また、本実施形態では、送信側の通信端末装置で輻輳ウィンドウ（ｃｗｎｄ）と呼ばれるパラメータを設定し、この輻輳ウィンドウ（ｃｗｎｄ）の値を次第に増やすことにより、最初の１セグメントから次第にセグメント数を増加させながら受信先の通信端末装置に対してデータ送信を行う「スロー・スタート」と呼ばれる機能を実行している。
【００２４】
図１は、本発明の特徴部である再送タイムアウト処理を伴う携帯電話機１１や通信プロトコル変換装置２０等の通信端末装置からのデータ送信処理を示すフローチャートである。図１の例では、携帯電話機１１からインターネット４０上のＷＷＷサーバーにデータを送信する場合について示している。
このデータ送信処理では、まず、再送タイムアウト時間ＲＴＯを初期値１０秒に設定し、タイムアウトの回数をカウントするタイムカウンタをリセットする（ステップ１，２）。次に、最初のセグメント１０１を送信し、再送タイマーＴをリセットする（ステップ３）。このセグメント送信の後、再送タイマーをモニターし、再送タイマーの時間Ｔが再送タイムアウト時間ＲＴＯになる前に、ＷＷＷサーバーから確認応答のセグメント１０２を受信したときは、次の確認応答セグメント１０３を送信する（ステップ４，５）。そして、次の送信データがあるか否かを判断し（ステップ６）、すべてのデータが送信されるまでステップ２〜６を繰り返す。
【００２５】
一方、再送タイマーの時間Ｔが再送タイムアウト時間ＲＴＯになるまで、ＷＷＷサーバーから確認応答のセグメント１０２を受信できなかったときは、上記セグメント１０１を再送し、再送タイマーＴをリセットする（ステップ７，８，３）。なお、このセグメント１０１の再送に先立って、セグメント１０１についての最初のタイムアウトかどうかを判断し、連続してタイムアウトが発生しているときは、上記再送タイムアウト時間ＲＴＯを２倍にしていく「指数バックオフ」という処理を行う（ステップ８，９）。ただし、再送タイムアウト時間ＲＴＯの最大値は６４秒と決められている。
【００２６】
以上、本実施形態によれば、携帯電話機１１等の送信側の通信端末装置からデータ送信するときの初期再送タイムアウト時間ＲＴＯを、通信網の回線を有線通信回線のみで構成した場合の再送タイムアウト時間の推奨値（６秒）よりも長い１０秒に設定することにより、送信側の通信端末装置から送信されたセグメント又はそれに応答する受信側の通信端末装置から送信された確認応答セグメントが通信回線上に存在している間に、送信側の通信端末装置からセグメントが再送されてしまう確率を低下させることができる。従って、無線通信回線を含む携帯電話通信網１０を介してＴＣＰを用いたデータ通信を行う場合に、通信網を構成する無線通信回線１２および有線通信回線３２上に残る不要なセグメントを低減させ、通信回線の利用効率の低下を抑制するとともに、通信回線の輻輳を未然に防止することが可能となる。
また、本実施形態によれば、上記初期再送タイムアウト時間ＲＴＯが固定値の１０秒にしているので、ラウンドトリップ時間（ＲＴＴ）を計測して再送タイムアウト時間に反映させる等のデータ処理が不要となり、上記情報端末装置が、小型化等のためにハードウェア上の制約がある携帯電話機等の場合でも、再送タイムアウト処理の組み込みが容易になる。
また、本実施形態によれば、上記「スロー・スタート」と呼ばれる機能を実行する場合に、データセグメントを誤って再送する確率も低下するため、上記輻輳ウィンドウ（ｃｗｎｄ）が初期値の「１」になることによるデータ転送効率の低下を抑制することができる。
【００２７】
なお、上記実施形態では、初期再送タイムアウト時間ＲＴＯを１０秒に設定しているが、限定されるものではなく、通信網の回線を有線通信回線のみで構成した場合の再送タイムアウト時間の推奨値（６秒）よりも長ければ、１０秒に限定されるものではない。ここで、初期再送タイムアウト時間ＲＴＯは、通信網に含まれる無線通信回線における往復時間（ＲＴＴ）等の伝送特性に基づいて最適値に設定するのが好ましい。
また、上記実施形態では、Ｔ／ＴＣＰを用いる通信網が、携帯電話機１１と基地局１３との間で直接通信を行なう無線通信回線を含む携帯電話通信網である場合について説明したが、本発明は、Ｔ／ＴＣＰを用いる通信網が、地上の携帯電話や基地局と通信衛星との間で通信を行なう衛星通信回線を含む通信網である場合にも適用できるものである。
また、上記実施形態では、通常のＴＣＰを用いる通信網が、インターネット（The Internet）に接続するための通信回線を含む通信網（インターネット側通信網３０）である場合について説明したが、本発明は、通常のＴＣＰを用いる通信網がインターネットへの接続を目的にするものではない通信網である場合にも適用できるものである。
さらに、本発明は、上記Ｔ／ＴＣＰを用いずに、通常のＴＣＰのみを用いてデータ通信を行う場合にも適用できるものである。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１及び２の発明によれば、無線通信回線を含む通信網を介してＴＣＰを用いたデータ通信を行う場合に、通信網を構成する通信回線の利用効率の低下を抑制するとともに、通信回線の輻輳を未然に防止することが可能となる。しかも、ラウンドトリップ時間（ＲＴＴ）を計測して再送タイムアウト時間に反映させる等のデータ処理が不要となるので、通信端末装置が、小型化等のためにハードウェア上の制約がある携帯電話機等の場合でも、再送タイムアウト処理の組み込みが容易になるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るデータ送信処理を示すフローチャート。
【図２】同データ送信処理を行う通信システムの概略構成を示すブロック図。
【図３】同データ通信システムにおける通信プロトコル変換を伴うセグメント送受信を示すシーケンス図。
【図４】通常のＴＣＰを用いた接続確立処理及びデータ送信処理におけるセグメント送受信を示すシーケンス図。
【図５】再送タイムアウト時間ＲＴＯを説明するためのシーケンス図。
【図６】往復時間ＲＴＴを説明するためのシーケンス図。
【符号の説明】
１０ 携帯電話通信網
１１ 携帯電話機
１２ 無線通信回線
１３ 基地局
１４ 交換機
２０ 通信プロトコル変換装置
２１ 第１のデータ送受信部
２２ 第２のデータ送受信部
２３ データ処理部
３０ インターネット側通信網
３１ ゲートウェイサーバー
３２ 有線通信回線
４０ インターネット
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信回線を含む通信網を介して複数の通信端末装置との間でトランスポート制御プロトコル（ＴＣＰ）を用いたデータ通信を行うデータ通信方法及び通信端末装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、通信網における通信に用いるネットワーク・プロトコルとして、トランスポート制御プロトコル（Transport Control Protocol：以下「ＴＣＰ」という。）が知られている。このＴＣＰは、ネットワーク階層のトランスポート層で用いられるフロー制御機能を有するプロトコルであり、インターネットにおける通信の標準的なプロトコルとして用いられている。また、このＴＣＰは、携帯電話などの移動情報端末から無線通信回線を含む通信網を介してインターネットへ接続して通信するときにも使用される。
【０００３】
図４は、上記ＴＣＰを用いて通信網の２つの通信端末装置（クライアント５０１、サーバー５０２）の間で通信を行なうときの接続確立処理およびデータ送信のシーケンスの一例を示している。
図４に示すようにＴＣＰの接続確立処理では、まずアクティブオープンを実行するクライアント５０１側からパッシブオープンを実行するサーバー５０２側へ、クライアント５０１の初期シーケンス番号（ＩＳＮ：Initial Sequence Number）とサーバー５０２のポート番号とを指定したセグメント１（ＳＹＮセグメント）が送信される。ここで、「セグメント」とは、ＴＣＰが下位のネットワーク層とのやりとりを行なう時のデータの単位である。また、「ＳＹＮセグメント」とはセグメント内に設けられた複数の制御フラグのうち、シーケンス番号の同期をとるためのＳＹＮ（Synchronize）フラグに「１」をセットしたセグメントである。
次に、サーバー５０２は、上記セグメント１を受信した後、サーバー側の初期シーケンス番号を含むセグメント２（ＳＹＮ＋ＡＣＫセグメント）で応答する。また、このセグメント２の送信において、クライアント５０１の初期シーケンス番号に１を加算したＡＣＫを出すことにより、クライアント５０１のＳＹＮに確認応答する。次に、クライアント５０１は、サーバー５０２から送信されてきたセグメント２のＳＹＮに対して、サーバー５０２の初期シーケンス番号に１を加算したセグメント３（ＡＣＫセグメント）を送信して確認応答する。このようにクライアント５０１とサーバー５０２との間で３つのセグメントの送受信を行なう３ウェイハンドシェイクの接続確立処理を行なう。ここで、上記「ＡＣＫセグメント」は、上記ＳＹＮセグメントや後述のＦＩＮセグメントを含むＴＣＰセグメントに対して確認応答するＡＣＫ（Acknowledgement）フラグに「１」がセットされたセグメントである。また、上記接続処理手順の他にSYNセグメントと送信するデータを同じセグメントで送信するTransaction TCP（Ｔ／ＴＣＰ）と呼ばれる機能を実行する場合もある。
【０００４】
また、上記ＴＣＰにおいて転送対象のデータを送信するときは、上記接続確立処理の後、クライアント５０１側からサーバー５０２側へ、転送対象のデータを含むセグメント４（データセグメント）が送信される。次に、サーバー５０２はセグメント４を受信すると、セグメント５（ＡＣＫセグメント）を送信して確認応答する。これにより、クライアント５０１側からサーバー５０２側へのデータ転送が完了する。
なお、転送対象のデータ送信においては、上記クライアント５０１側がＡＣＫセグメントを受け取るまでに、サーバー５０２から受け取ったウィンドウと呼ばれるパラメータで規定される複数のデータセグメントを送信する場合もある。また、送信側のクライアント５０１で輻輳ウィンドウ（ｃｗｎｄ）と呼ばれるパラメータを設定し、この輻輳ウィンドウ（ｃｗｎｄ）の値を次第に増やすことにより、最初の１セグメントから次第にセグメント数を増加させながらサーバー５０２に対してデータ送信を行う「スロー・スタート」と呼ばれる機能を実行する場合もある。
【０００５】
以上のようにクライアント５０１とサーバー５０２との間でセグメントの送受信を行ってデータ転送を行うときに、通信回線上でのデータセグメントやＡＣＫセグメントを含むパケットの消失などにより、確認応答のＡＣＫセグメントがクライアント５０１側に届かない場合がある。そこで、このようなセグメントの不達によるデータ転送の信頼性低下を回避するために、再送タイマーを用いて、例えば図５に示すように一定の再送タイムアウト時間ＲＴＯが経過したタイミングでセグメント４を再送する処理が行われる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、無線通信回線を含む通信網では、有線通信回線のみで構成された通信網に比して回線品質が悪いため、クライアント５０１がサーバー５０２へデータセグメントを送信してからサーバー５０２からＡＣＫセグメントを受信するまでの往復時間（ＲＴＴ：Round Trip Time，図６参照）が長くなってしまう傾向がある。そのため、無線通信回線を含む通信網においては通信回線上でパケットの消失が発生していないにもかかわらず、再送タイムアウト時間ＲＴＯの経過に基づいてデータセグメントを再送してしまうおそれがある。このようにデータセグメントを誤って再送してしまうと、通信回線上に無駄なパケットが存在し、通信回線の利用効率が低下してしまう。また、上記データセグメントの誤った再送がひどくなると通信回線の輻輳も発生しやすくなる。さらに、上記「スロー・スタート」と呼ばれる機能を実行する場合にデータセグメントを誤って再送してしまうと、上記輻輳ウィンドウ（ｃｗｎｄ）が初期値の「１」になり、データ転送効率が低下してしまう。
【０００７】
本発明は以上の背景の下でなされたものであり、その目的は、無線通信回線を含む通信網を介してＴＣＰを用いたデータ通信を行う場合に、通信網を構成する通信回線の利用効率の低下を抑制するとともに、通信回線の輻輳を未然に防止することが可能となるデータ通信方法及び通信端末装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、無線通信回線を含む通信網を介して複数の通信端末装置間でトランスポート制御プロトコル（ＴＣＰ）を用いたデータ通信を行うデータ通信方法であって、送信側の通信端末装置が、連続的に送信する複数のデータにおける最初のデータの送信前に、該通信網の回線を有線通信回線のみで構成した場合の再送タイムアウト時間の推奨値よりも長い固定値を、該複数のデータのすべてに共通に適用すべき再送タイムアウト時間として一旦設定し、該再送タイムアウト時間を設定した後に、受信側の通信端末装置に対して該複数のデータを順次送信し、該送信側の通信端末装置が、該複数のデータを順次送信している際に、該データを送信した後該再送タイムアウト時間以内に該データについて該受信側の通信端末装置から確認応答データを受信できないタイムアウトが連続して発生した場合には、該再送タイムアウト時間を増加させるように変更し、該変更後の再送タイムアウト時間を、その変更後に送信する残りのデータに共通に適用すべき新たな再送タイムアウト時間として用いることを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、無線通信回線を含む通信網を介して受信側の通信端末装置との間でトランスポート制御プロトコル（ＴＣＰ）を用いたデータ通信を行う通信端末装置であって、連続的に送信する複数のデータにおける最初のデータの送信前に、該通信網の回線を有線通信回線のみで構成した場合の再送タイムアウト時間の推奨値よりも長い固定値を、該複数のデータのすべてに共通に適用すべき再送タイムアウト時間として一旦設定し、該再送タイムアウト時間を設定した後に、該受信側の通信端末装置に対して該複数のデータを順次送信するデータ送信処理を行う手段を備え、該複数のデータを順次送信している際に、該データを送信した後該再送タイムアウト時間以内に該データについて該受信側の通信端末装置から確認応答データを受信できないタイムアウトが連続して発生した場合には、該再送タイムアウト時間を増加させるように変更し、該変更後の再送タイムアウト時間を、その変更後に送信する残りのデータに共通に適用すべき新たな再送タイムアウト時間として用いることを特徴とするものである。
【０００９】
なお、上記「通信端末装置」には、クライアント装置やサーバー装置等として用いられるコンピュータのほか、データの送受信する機能を有するルーター等の中継装置も含まれる。
また、上記「無線通信回線を含む通信網」には、携帯電話通信網のほか、通信衛星を用いる衛星通信回線を経由した通信網も含まれる。
また、上記トランスポート制御プロトコル（ＴＣＰ）には、通常のＴＣＰのほか、オプションが設定されたＴＣＰも含まれる。例えば、ＲＦＣ（Request For Comment）１３７９、１６４４に定義が記述されているトランザクション処理に適したＴ／ＴＣＰも含まれる。
【００１０】
この請求項１データ通信方法及び請求項２の通信端末装置では、連続的に送信する複数のデータにおける最初のデータの送信前に、通信網の回線を有線通信回線のみで構成した場合の再送タイムアウト時間の推奨値よりも長い固定値を、複数のデータのすべてに共通に適用すべき再送タイムアウト時間として一旦設定している。このように再送タイムアウト時間として上記所定の固定値を設定することにより、送信側の通信端末装置から送信されたデータ又は受信側の通信端末装置から送信された確認応答データが通信回線上に存在している間に、データが再送されてしまう確率が低下する。これにより、通信網を構成する通信回線上に残る不要なデータが低減し、通信回線の利用効率の低下が抑制されるとともに、通信回線の輻輳が未然に防止される。
しかも、上記再送タイムアウト時間が固定値であるため、ラウンドトリップ時間（ＲＴＴ）を計測して再送タイムアウト時間に反映させる等のデータ処理が不要となる。従って、上記情報端末装置が、小型化等の点でハードウェア上の制約がある携帯電話機等の場合でも、再送タイムアウト処理の組み込みが容易になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を情報端末装置としての携帯電話機とインターネット（The Internet）上のＷＷＷサーバーとの間で無線通信回線を含む通信網を介してデータ通信を行なうデータ通信方法及びそのシステムに適用した一実施形態について説明する。
図２は、本実施形態に係る携帯電話通信網を用いたデータ通信システムのブロック図である。このデータ通信システムの通信網は、携帯電話通信網１０と、通信プロトコル変換装置２０と、インターネット側通信網３０とにより構成されている。
【００１４】
上記携帯電話通信網１０は、通信端末装置（移動情報端末）としての携帯電話機１１との間で無線通信回線１２を介してデータ送受信する複数の基地局１３と、各基地局１３に対するデータ送受信を切り替えながら行なう交換機１４とを備えている。この携帯電話通信網１０では、伝送速度が比較的低い無線通信回線を含む場合でも高速のデータ転送が可能となるように、トランスポート層の通信プロトコルとして、トランザクション型のトランスポート制御プロトコルであるＴ／ＴＣＰが用いられている。このＴ／ＴＣＰは、通常のＴＣＰとは異なりデータ送信に先立って行なうスリーウェイハンドシェイクの接続確立処理が不要であり、通常のＴＣＰを用いた場合に比して、データの高速転送が可能となる。特にクライアント（携帯電話機）からの要求に対してサーバーが応答するというようなトランザクション処理を行なう場合に有利である。
【００１５】
上記通信プロトコル変換装置２０は、携帯電話通信網１０に対してデータ送受信を行なう第１のデータ送受信部２１と、インターネット通信網（第２の通信網）に対してデータ送受信を行なう第２のデータ送受信部２２と、後述の通信プロトコル変換を含むデータ処理を行なうデータ処理部２３とを備えている。上記第１のデータ送受信部２１及び第２のデータ送受信部２２は、ネットワーク・プロトコル階層のうち最下位のリンク層（「ネットワークインターフェース層」とも呼ばれる）における信号処理を行なうものであり、通信ケーブルとの物理的なインターフェースに関するハードウェア的な側面を処理する。また、上記データ処理部２３では、後述のトランスポート層における通信プロトコル変換のほか、ＩＰ（Internet Protocol）を用いたパケットのルーティング処理などのデータ処理も行なう。
【００１６】
上記インターネット側通信網３０は、インターネット４０に接続するためのゲートウェイサーバー３１を備えている。このインターネット側通信網３０では、トランスポート層の通信プロトコルとして、インターネット４０で広く用いられている通常のＴＣＰが採用されている。また、ゲートウェイサーバー３１と上記通信プロトコル変換装置２０との間は有線通信回線３２で結ばれている。この有線通信回線３２は、必要に応じて、例えばショートメールなどの伝送データの容量を制限した回線で構成したり、３０００文字以上のロングメールや画像データなどの比較的大容量のデータを伝送することができるブロードバンドの回線で構成したり、あるいは、これらの複数の回線を切り替えて利用できるように構成したりすることができる。
【００１７】
図３は、携帯電話通信網１０にある携帯電話機１１からインターネット側通信網３０に接続されたインターネット４０上のある特定のサイトのWWW（World Wide Web）サーバーにデータを送信するときのセグメントの送受信を示すシーケンス図である。
通信プロトコル変換装置２０のデータ処理部２３における携帯電話通信網１０とのデータ送受信では、まず、第１のデータ送受信部２１を介して、転送対象データ（data1）を含むＳＹＮセグメント（セグメント１０１）を携帯電話通信網１０から受信する。このセグメント１０１は、データの送信が終了したことを知らせるＦＩＮフラグも「１」にセットされている。また、このセグメント１０１には、Ｔ／ＴＣＰ特有のオプションである６ビットのコネクション・カウントの値をセットするための「ＣＣ」が設けられている。データ処理部２３は、セグメント１０１内のＣＣ内の値（＝ｘ）と、データ処理部２３内にキャッシュしている前回のコネクションにおける最後のＣＣ値とを比較し、ＣＣ内の値（＝ｘ）がキャッシュされているＣＣ値よりも大きいときは、セグメント１０１に含まれる転送対象データが新規のデータであると判断し、インターネット側通信網３０に転送する。一方、受信したＣＣ内の値（＝ｘ）がキャッシュされているＣＣ値よりも小さいとき、あるいはデータ処理部２３内にＣＣ値がキャッシュされていないときは、通常のＴＣＰにおけるスリーウェイハンドシェイクが実行される。
【００１８】
次に、携帯電話通信網１０から上記セグメント１０１を受信したデータ処理部２３は、携帯電話機１１に対してセグメント１０２（ＳＹＮ＋ＡＣＫセグメント）を送信する。このセグメント１０２では、ＳＹＮフラグとともに、上記セグメント１０１のＳＹＮに対して確認応答するためのＡＣＫフラグにも「１」がセットされている。また、このセグメント１０２は、送信側のＣＣ値をセットするためのデータ領域「ＣＣ」を有しており、この「ＣＣ」に、通信プロトコル変換装置２０に対する所定の値（＝ｙ）がセットされている。さらに、受信したＣＣ値をエコーするためのデータ領域「ＣＣ．ＥＣＨＯ」も有しており、この「ＣＣ．ＥＣＨＯ」に上記セグメント１０１のＣＣの値（＝ｘ）がセットされている。
【００１９】
次に、上記セグメント１０２を受信した携帯電話機１０から、ＳＹＮに確認応答するためのセグメント１０３（ＡＣＫセグメント）が送信されると、通信プロトコル変換装置２０は、携帯電話機１０から送信されてきたセグメント１０３を受信する。これにより、携帯電話機１１から通信プロトコル変換装置２０に対する一つのデータの転送が完了する。
このように、携帯電話通信網１０の携帯電話機１から通信プロトコル変換装置２０へのデータ伝送は、３つのセグメント１０１，１０２，１０３の送受信で完了する。
【００２０】
一方、通信プロトコル変換装置２０のデータ処理部２３におけるインターネット側通信網３０とのデータ送受信では、まず、携帯電話通信網１０から上記セグメント１０１を受信した後、セグメント１０２を携帯電話通信網１０へ送信する前に、第２のデータ送受信部２２を介して、インターネット側通信網３０の特定サイトのＷＷＷサーバーに対する接続確立処理を開始している。この接続確立処理は、インターネット側通信網３０に対してＳＹＮセグメント（セグメント２０１）を送信することで開始される。その後のセグメントの送受信は通常のＴＣＰによる手順で行なわれ、データ転送が完了した後、通常のＴＣＰによる手順で接続終了処理が行なわれる。
【００２１】
ここで、携帯電話機１１からインターネット４０の特定サイトのＷＷＷサーバーへ複数の転送対象データ（data1, data2, data3, ・・・）を続けて転送する場合は、携帯電話通信網１０から上記セグメント１０１〜１０３の送受信を行なって転送対象データを受信しつつ、インターネット側通信網２０に対しては、接続確立処理を行なった後、転送対象データを含むセグメントの送信を繰り返して行ない、最後に接続終了処理を行なう。
【００２２】
以上のように、携帯電話通信網１０との間で最初のデータ転送処理に対するセグメント１０１の送信からセグメント１０２の受信までの間に、インターネット側通信網３０に対する接続確立処理を開始することにより、セグメント１０１〜１０３の送受信が完了した後にインターネット側通信網３０に対する接続確立処理を開始していた従来の通信プロトコル変換方法の場合に比して、通信プロトコル変換を伴うデータ転送の高速化を図ることができる。
【００２３】
また、本実施形態では、送信側の通信端末装置で輻輳ウィンドウ（ｃｗｎｄ）と呼ばれるパラメータを設定し、この輻輳ウィンドウ（ｃｗｎｄ）の値を次第に増やすことにより、最初の１セグメントから次第にセグメント数を増加させながら受信先の通信端末装置に対してデータ送信を行う「スロー・スタート」と呼ばれる機能を実行している。
【００２４】
図１は、本発明の特徴部である再送タイムアウト処理を伴う携帯電話機１１や通信プロトコル変換装置２０等の通信端末装置からのデータ送信処理を示すフローチャートである。図１の例では、携帯電話機１１からインターネット４０上のＷＷＷサーバーにデータを送信する場合について示している。
このデータ送信処理では、まず、再送タイムアウト時間ＲＴＯを初期値１０秒に設定し、タイムアウトの回数をカウントするタイムカウンタをリセットする（ステップ１，２）。次に、最初のセグメント１０１を送信し、再送タイマーＴをリセットする（ステップ３）。このセグメント送信の後、再送タイマーをモニターし、再送タイマーの時間Ｔが再送タイムアウト時間ＲＴＯになる前に、ＷＷＷサーバーから確認応答のセグメント１０２を受信したときは、次の確認応答セグメント１０３を送信する（ステップ４，５）。そして、次の送信データがあるか否かを判断し（ステップ６）、すべてのデータが送信されるまでステップ２〜６を繰り返す。
【００２５】
一方、再送タイマーの時間Ｔが再送タイムアウト時間ＲＴＯになるまで、ＷＷＷサーバーから確認応答のセグメント１０２を受信できなかったときは、上記セグメント１０１を再送し、再送タイマーＴをリセットする（ステップ７，８，３）。なお、このセグメント１０１の再送に先立って、セグメント１０１についての最初のタイムアウトかどうかを判断し、連続してタイムアウトが発生しているときは、上記再送タイムアウト時間ＲＴＯを２倍にしていく「指数バックオフ」という処理を行う（ステップ８，９）。ただし、再送タイムアウト時間ＲＴＯの最大値は６４秒と決められている。
【００２６】
以上、本実施形態によれば、携帯電話機１１等の送信側の通信端末装置からデータ送信するときの初期再送タイムアウト時間ＲＴＯを、通信網の回線を有線通信回線のみで構成した場合の再送タイムアウト時間の推奨値（６秒）よりも長い１０秒に設定することにより、送信側の通信端末装置から送信されたセグメント又はそれに応答する受信側の通信端末装置から送信された確認応答セグメントが通信回線上に存在している間に、送信側の通信端末装置からセグメントが再送されてしまう確率を低下させることができる。従って、無線通信回線を含む携帯電話通信網１０を介してＴＣＰを用いたデータ通信を行う場合に、通信網を構成する無線通信回線１２および有線通信回線３２上に残る不要なセグメントを低減させ、通信回線の利用効率の低下を抑制するとともに、通信回線の輻輳を未然に防止することが可能となる。
また、本実施形態によれば、上記初期再送タイムアウト時間ＲＴＯが固定値の１０秒にしているので、ラウンドトリップ時間（ＲＴＴ）を計測して再送タイムアウト時間に反映させる等のデータ処理が不要となり、上記情報端末装置が、小型化等のためにハードウェア上の制約がある携帯電話機等の場合でも、再送タイムアウト処理の組み込みが容易になる。
また、本実施形態によれば、上記「スロー・スタート」と呼ばれる機能を実行する場合に、データセグメントを誤って再送する確率も低下するため、上記輻輳ウィンドウ（ｃｗｎｄ）が初期値の「１」になることによるデータ転送効率の低下を抑制することができる。
【００２７】
なお、上記実施形態では、初期再送タイムアウト時間ＲＴＯを１０秒に設定しているが、限定されるものではなく、通信網の回線を有線通信回線のみで構成した場合の再送タイムアウト時間の推奨値（６秒）よりも長ければ、１０秒に限定されるものではない。ここで、初期再送タイムアウト時間ＲＴＯは、通信網に含まれる無線通信回線における往復時間（ＲＴＴ）等の伝送特性に基づいて最適値に設定するのが好ましい。
また、上記実施形態では、Ｔ／ＴＣＰを用いる通信網が、携帯電話機１１と基地局１３との間で直接通信を行なう無線通信回線を含む携帯電話通信網である場合について説明したが、本発明は、Ｔ／ＴＣＰを用いる通信網が、地上の携帯電話や基地局と通信衛星との間で通信を行なう衛星通信回線を含む通信網である場合にも適用できるものである。
また、上記実施形態では、通常のＴＣＰを用いる通信網が、インターネット（The Internet）に接続するための通信回線を含む通信網（インターネット側通信網３０）である場合について説明したが、本発明は、通常のＴＣＰを用いる通信網がインターネットへの接続を目的にするものではない通信網である場合にも適用できるものである。
さらに、本発明は、上記Ｔ／ＴＣＰを用いずに、通常のＴＣＰのみを用いてデータ通信を行う場合にも適用できるものである。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１及び２の発明によれば、無線通信回線を含む通信網を介してＴＣＰを用いたデータ通信を行う場合に、通信網を構成する通信回線の利用効率の低下を抑制するとともに、通信回線の輻輳を未然に防止することが可能となる。しかも、ラウンドトリップ時間（ＲＴＴ）を計測して再送タイムアウト時間に反映させる等のデータ処理が不要となるので、通信端末装置が、小型化等のためにハードウェア上の制約がある携帯電話機等の場合でも、再送タイムアウト処理の組み込みが容易になるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るデータ送信処理を示すフローチャート。
【図２】同データ送信処理を行う通信システムの概略構成を示すブロック図。
【図３】同データ通信システムにおける通信プロトコル変換を伴うセグメント送受信を示すシーケンス図。
【図４】通常のＴＣＰを用いた接続確立処理及びデータ送信処理におけるセグメント送受信を示すシーケンス図。
【図５】再送タイムアウト時間ＲＴＯを説明するためのシーケンス図。
【図６】往復時間ＲＴＴを説明するためのシーケンス図。
【符号の説明】
１０ 携帯電話通信網
１１ 携帯電話機
１２ 無線通信回線
１３ 基地局
１４ 交換機
２０ 通信プロトコル変換装置
２１ 第１のデータ送受信部
２２ 第２のデータ送受信部
２３ データ処理部
３０ インターネット側通信網
３１ ゲートウェイサーバー
３２ 有線通信回線
４０ インターネット
Claims (2)
- 無線通信回線を含む通信網を介して複数の通信端末装置間でトランスポート制御プロトコル（ＴＣＰ）を用いたデータ通信を行うデータ通信方法であって、
送信側の通信端末装置が、連続的に送信する複数のデータにおける最初のデータの送信前に、該通信網の回線を有線通信回線のみで構成した場合の再送タイムアウト時間の推奨値よりも長い固定値を、該複数のデータのすべてに共通に適用すべき再送タイムアウト時間として一旦設定し、該再送タイムアウト時間を設定した後に、受信側の通信端末装置に対して該複数のデータを順次送信し、
該送信側の通信端末装置が、該複数のデータを順次送信している際に、該データを送信した後該再送タイムアウト時間以内に該データについて該受信側の通信端末装置から確認応答データを受信できないタイムアウトが連続して発生した場合には、該再送タイムアウト時間を増加させるように変更し、該変更後の再送タイムアウト時間を、その変更後に送信する残りのデータに共通に適用すべき新たな再送タイムアウト時間として用いることを特徴とするデータ通信方法。 - 無線通信回線を含む通信網を介して受信側の通信端末装置との間でトランスポート制御プロトコル（ＴＣＰ）を用いたデータ通信を行う通信端末装置であって、
連続的に送信する複数のデータにおける最初のデータの送信前に、該通信網の回線を有線通信回線のみで構成した場合の再送タイムアウト時間の推奨値よりも長い固定値を、該複数のデータのすべてに共通に適用すべき再送タイムアウト時間として一旦設定し、該再送タイムアウト時間を設定した後に、該受信側の通信端末装置に対して該複数のデータを順次送信するデータ送信処理を行う手段を備え、
該複数のデータを順次送信している際に、該データを送信した後該再送タイムアウト時間以内に該データについて該受信側の通信端末装置から確認応答データを受信できないタイムアウトが連続して発生した場合には、該再送タイムアウト時間を増加させるように変更し、該変更後の再送タイムアウト時間を、その変更後に送信する残りのデータに共通に適用すべき新たな再送タイムアウト時間として用いることを特徴とする通信端末装置。
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