JP3888875B2 - COMMUNICATION SYSTEM, TRANSMISSION DEVICE, AND COMMUNICATION METHOD - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、無線回線を介して送信元から受信先へ情報をパケットにより送信する場合に、受信先へパケットを正確に送信可能な通信システム、送信装置、および通信方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
送信元から受信先へ情報を送信する場合、OSI(Open SystemsInterconnection)参照モデルに従った通信プロトコルが用いられる。このOSI参照モデルは、通信に必要な複数のプロトコルを機能別に分けた7つの層によって構成され、各層が相手方の同じ層とやり取りを行なうことによって通信プロトコルが成り立っている。
【0003】
そして、ISDN(Integrated Services Digital Network)等の有線回線を用いて情報を複数のパケットに分割して送信元から受信先へ送信する場合、TCP(Transmission Control Protocol)という通信プロトコルが最も広く利用されている。このTCPは、OSI参照モデルにおけるトランスポート層のプロトコルである。
【0004】
一方、携帯端末装置の普及や無線通信技術の発達に伴い、情報が有線回線および無線回線を介して送信元から受信先へ送信される通信システムも広く利用されようとしている。そして、無線回線における通信プロトコルは、有線回線における通信プロトコルと同じTCPが広く使用されようとしている。
【0005】
無線回線を用いた無線通信は、有線回線を用いた有線通信に比べデータの転送誤り率が高く、かつ、その転送誤り率が電波環境により変化する。そして、電波環境の悪化により無線回線を用いた通信システムにおける通信効率が低下し、通信効率が低下すると、従来のTCPを用いた制御においては、パケットを輻輳することにより通信効率を高くしようとする。
【0006】
しかし、従来のTCPを用いた制御においては、無線回線における高い誤り率によるパケットロスを輻輳によるロスと区別できないため、輻輳状態にないにも拘わらず、不必要にデータの送信速度を抑制するという問題がある。
【0007】
そこで、このような問題を解決するためにパケットロスが有線回線および無線回線のいずれで生じているかを特定し、有線回線および無線回線のそれぞれに適したパケットロスの改善策が採られている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の改善策においては、無線電波環境の変化によるデータフローを制御するものではないため、端末の移動に伴って電波環境が劣化している場合において通信効率が著しく低下するという問題があった。
【0009】
そこで、本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、電波環境が変化した場合にも、情報を正しく送信可能な通信システムを提供することである。
【0010】
また、この発明の別の目的は、電波環境が変化した場合にも、受信装置へ情報を正しく送信可能な送信装置を提供することである。
【0011】
さらに、この発明の別の目的は、電波環境が変化した場合にも、情報を正しく送信可能な通信方法を提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
この発明によれば、通信システムは、コネクション型のプロトコルにより送信側から受信側へ情報を送信する通信システムであって、情報を複数のパケットに分割して送信する第1の通信装置と、第1の通信装置から無線回線を介して複数のパケットを受信する第2の通信装置とを備え、第1の通信装置は、第2の通信装置から受信した無線回線における電波環境を示す指標値に基づいて無線回線においてパケットの送信ロスが生じたか否かを判定し、送信ロスが生じたと判定したとき、第2の通信装置へ到達するパケット数が増加するように送信するパケットの数を制御する。
【0013】
好ましくは、通信システムは、第1の通信装置から有線回線を介して複数のパケットを受信し、その受信した複数のパケットを無線回線を介して第2の通信装置へ送信する中継装置をさらに備える。
【0014】
好ましくは、指標値は、第2の通信装置における雑音電力に対する受信電力の比を示す信号対雑音比である。
【0015】
好ましくは、指標値は、第2の通信装置における雑音強度に対する受信強度の比を示す信号対雑音比である。
【0016】
好ましくは、第1の通信装置は、信号対雑音比に基づいてパケットの送信エラーを検出し、その検出した送信エラーが所定値に達すると送信ロスが生じたと判定する。
【0017】
好ましくは、第1の通信装置は、パケットの送信ロス率を検出し、その検出した送信ロス率が固有値に達すると、パケットの送信ロスが発生したと判定したときの第1の送信パケット数よりも小さい第2の送信パケット数まで送信するパケットの数を減少させ、第2の送信パケット数を基準にして送信するパケットの数を増加させる。
【0018】
好ましくは、第1の通信装置は、有線回線においてパケットの送信ロスが生じたとき、パケットの輻輳制御を行なう。
【0019】
好ましくは、第2の通信装置は、移動可能な通信装置である。
また、この発明によれば、送信装置は、無線回線を介して情報を受信する受信装置へコネクション型のプロトコルにより情報を送信する送信装置であって、情報を複数のパケットに分割する手段と、複数のパケットを受信装置へ送信するとともに受信装置からパケットの確認応答を受信する送受信手段と、制御手段とを備え、制御手段は、受信装置から受信した無線回線における電波環境を示す指標値に基づいて無線回線においてパケットの送信ロスが生じたか否かを判定し、送信ロスが生じたと判定したとき、受信装置へ到達するパケット数が増加するように送受信手段から送信されるパケットの数を制御する。
【0020】
好ましくは、指標値は、受信装置における雑音電力に対する受信電力の比を示す信号対雑音比である。
【0021】
好ましくは、指標値は、受信装置における雑音強度に対する受信電力の比を示す信号対雑強度である。
【0022】
好ましくは、信号対雑音比に基づいてパケットの送信エラーを検出するエラー検出手段をさらに備え、制御手段は、エラー検出手段により検出された送信エラーが所定値に達すると、送信ロスが発生したと判定する。
【0023】
好ましくは、送信装置は、パケットの送信ロス率を検出するロス率検出手段をさらに備え、制御手段は、ロス率検出手段により検出された送信ロス率が固有値に達すると、パケットの送信ロスが発生したと判定したときの第1の送信パケット数よりも小さい第2の送信パケット数まで送受信手段から送信されるパケットの数を減少させ、第2の送信パケット数を基準にして送受信手段から送信されるパケットの数を増加させる。
【0024】
好ましくは、制御手段は、無線回線に到達する前に配置された有線回線においてパケットの送信ロスが生じたとき、パケットの輻輳制御を行なう。
【0025】
また、この発明によれば、通信方法は、無線回線を介して情報を受信する受信装置へコネクション型のプロトコルにより情報を送信する通信方法であって、情報を複数のパケットに分割し、複数のパケットを受信装置へ送信する第1のステップと、受信装置からパケットの確認応答を受信する第2のステップと、無線回線における電波環境を示す指標値に基づいて無線回線においてパケットの送信ロスが生じたか否かを判定する第3のステップと、送信ロスが生じたと判定したとき、受信装置へ到達するパケット数が増加するように送信するパケットの数を制御する第4のステップとを含む。
【0026】
好ましくは、指標値は、受信装置における雑音電力に対する受信電力の比を示す信号対雑音比である。
【0027】
好ましくは、指標値は、受信装置における雑音強度に対する受信強度の比を示す信号対雑音比である。
【0028】
好ましくは、第2のステップにおいて、受信確認とともに信号対雑音比が受信され、信号対雑音比に基づいて、パケットの送信エラーを検出する第5のステップをさらに含み、検出された送信エラーが所定値に達すると、第3のステップにおいて、送信ロスが生じたと判定する。
【0029】
好ましくは、通信方法は、パケットの送信ロス率を検出する第6のステップをさらに含み、検出された送信ロス率が固有値に達すると、第4のステップにおいて、パケットの送信ロスが発生したときの第1の送信パケット数よりも小さい第2の送信パケット数まで送信するパケットの数が減少され、第2の送信パケット数を基準にして送信するパケットの数が増加される。
【0030】
好ましくは、第4のステップにおいて、無線回線に到達する前に配置された有線回線においてパケットの送信ロスが生じたとき、パケットの輻輳制御を行なう。
【0031】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【0032】
図1は、この発明による通信システムの概略ブロック図である。通信システム100は、通信装置10と、基地局20と、携帯端末装置30と、有線回線40と、無線回線50とを備える。
【0033】
通信装置10は、例えば、パーソナルコンピュータから成り、情報を複数のパケットに分割して有線回線40、基地局20、および無線回線50を介して携帯端末装置30へ送信するとともに、携帯端末装置30からの情報を受信する。そして、通信装置10は、無線回線50において送信ロスが生じた場合、携帯端末装置30へ到達するパケット数が増加するように、送信するパケット数を制御する。送信するパケット数の具体的な制御方法については後述する。また、通信装置10は、有線回線40において送信ロスが生じた場合、送信ロスが生じたパケットの輻輳制御を行なう。ここで、「輻輳制御」とは、通信に輻輳が生じたとき、即ち、通信がオーバーフローしたとき、輻輳状態を回避するために送信パケット数を少なくして通信を行なうように制御することを言う。
【0034】
基地局20は、有線回線40と無線回線50との間で通信を中継する中継装置を構成し、通信装置10から有線回線40を介して受信したパケットを無線回線50を介して携帯端末装置30へ送信する。また、基地局20は、パケットロスが生じた場合、後述する方法によって、そのパケットロスが有線回線40および無線回線50のいずれで生じたかを示す情報を通信装置10へ送信する。なお、基地局20は、パケットロスが無線回線50において生じたとき、携帯端末装置30における雑音電力に対する受信電力の比である信号対雑音比も通信装置10へ送信する。
【0035】
携帯端末装置30は、移動可能な端末装置であり、例えば、携帯電話機から成る。そして、携帯端末装置30は、有線回線40、基地局20および無線回線50を介して通信装置10からの情報を受信するとともに、情報を通信装置10へ送信する。
【0036】
有線回線40は、通信装置10と基地局20との間でデータのやり取りを行なう。無線回線50は、基地局20と携帯端末装置30との間でデータのやり取りを行なう。なお、通信装置10及び基地局20は、固定されており、携帯端末装置30のように移動するものではない。
【0037】
このように、通信装置10と携帯端末装置30との間では、有線回線および無線回線を介して情報がやり取りされる。
【0038】
図2は、図1に示す通信装置10の概略ブロック図である。通信装置10は、端子101と、インタフェース102と、送受信部103と、コントローラ104と、キー操作部105と、情報処理部106と、演算処理部107と、記憶部108と、表示部109と、バスBS1とを含む。
【0039】
端子101は、通信装置10を有線回線40に接続するための端子である。インタフェース102は、端子101と送受信部103との間でデータのやり取りを制御する。送受信部103は、バスBS1を介して入力されたデータをインタフェース102および端子101を介して有線回線40へ送信し、端子101およびインタフェース102を介して受信したデータをバスBS1上へ出力する。
【0040】
コントローラ104は、通信装置10の各部を制御する。キー操作部105は、通信装置10のユーザの指示を受付ける。情報処理部106は、キー操作部105を介して入力されたユーザからの指示に応じて、文書作成、および情報の加工等の各種の情報処理を行ない、その処理の結果を複数のパケットに分割して記憶部108に記憶する。
【0041】
演算処理部107は、携帯端末装置30がパケットを受信した場合、携帯端末装置30における雑音電力に対する受信電力の比である信号対雑音比を携帯端末装置30から受信し、その受信した信号対雑音比を用いてパケットの送信エラーを演算し、その演算結果を記憶部108へ記憶する。
【0042】
記憶部108は、各種のデータを記憶する。表示部109は、通信装置10のユーザに各種の情報を視覚情報として与える。バスBS1は、送受信部103、コントローラ104、キー操作部105、情報処理部106、演算処理部107、記憶部108および表示部109間でデータを転送する。
【0043】
図3は、図1に示す携帯端末装置30の概略ブロック図である。携帯端末装置30は、アンテナ301と、送受信部302と、電力検出部303と、演算処理部304と、コントローラ305と、キー操作部306と、表示部307と、情報処理部308と、記憶部309と、バスBS2とを含む。
【0044】
アンテナ301は、無線回線50を介して基地局20から信号を受信し、その受信した信号を送受信部302へ出力する。送受信部302は、アンテナ301からの信号をベースバンド信号に変換し、その変換したベースバンド信号をバスBS2へ出力する。また、送受信部302は、通信装置10からのデータを変調してアンテナ301に与える。
【0045】
電力検出部303は、アンテナ301が信号を受信したときの雑音電力と受信電力とを検出し、その検出した雑音電力および受信電力を演算処理部304へ出力する。演算処理部304は、電力検出部303から入力された雑音電力および受信電力に基づいて、雑音電力に対する受信電力の比である信号対雑音比を演算し、その演算結果を記憶部309に記憶する。
【0046】
コントローラ305は、携帯端末装置30の各部を制御する。キー操作部306は、携帯端末装置30のユーザの指示を受付ける。表示部307は、各種の情報をユーザに視覚情報として与える。情報処理部308は、キー操作部306を介して入力されたユーザの指示に基づいて、文書作成、および情報の加工等を行ない、その結果を記憶部309に記憶する。記憶部309は、各種のデータおよび情報を格納する。
【0047】
図4は、OSI参照モデル60、通信システム100における通信プロトコル70、および通信システム100における通信制御方法の概略を示すフローチャート80を示す。
【0048】
OSI参照モデル60は、下位層から上位層へ向けて、物理層、データリンク層、ネットワーク層、トランスポート層、セッション層、プレゼンテーション層、およびアプリケーション層から成る。
【0049】
アプリケーション層は、ファイル転送やメッセージ通信などのユーザが実行する多くのサービス間のプロトコルを制御する。プレゼンテーション層は、文字コードや画像データの表現形式を制御し、プロセス間におけるデータ形式などを確認する。セッション層は、アプリケーションプロセス間の情報の流れなど、通信モードの管理や情報転送に関する通信制御を行なう。
【0050】
トランスポート層は、通信情報の質を高めるための通信制御を行ない、データに欠落があった場合、相手方に通知する。ネットワーク層は、複数のネットワークにまたがったコンピュータ間のデータ転送やデータの中継機能などを果たす。
【0051】
データリンク層は、ノード間で信頼性の高いデータ伝送を保証するための層であり、中継局間のデータ伝送を確実に行なう。従って、データリンク層は、ハードウェアインタフェースから成る。
【0052】
物理層は、データリンク層から渡されたビット情報を実際に伝送するための電気信号に変換したり、届いた電気信号をビット情報に変換したり、ケーブルやコネクタなどの規格を取決める層である。従って、物理層は、相手方と物理的に回線を接続するための層であり、物理ハードウェア接続層として機能する。
【0053】
OSI参照モデル60がインターネットによる通信に用いられる場合、アプリケーション層、プレゼンテーション層およびセッション層は、1つの層としてのアプリケーション層として捉えられる。
【0054】
従って、通信プロトコル70は、アプリケーション、TCPまたはUDP(User Datagram Protocol)、IP(Internet Protocol)、MAC(Media Address Control)、およびアンテナの信号対雑音比特性から成る。UDPは、コネクションレス型の通信プロトコルであり、TCPは、コネクション型のプロトコルである。そして、通信システム100においては、トランスポート層のプロトコルとしてコネクション型のプロトコルであるTCPが用いられる。
【0055】
トランスポート層のプロトコルとしてTCPを用いた場合に、送信元から送信されたパケットが受信先へ到達しない、いわゆる、パケットロスが生じた場合に、そのパケットが有線回線40および無線回線50のいずれで生じたかを示すものとしてECN(Explicit Congestion Notification)と、ELN(Explicit Loss Notification)とがあり、通信システム100においては、ECNが用いられる。
【0056】
従って、通信装置10は、送信したパケットにパケットロスが生じた場合にECNビットを受信し、そのECNビットが「1」であるか「0」であるかを判定してパケットロスが有線回線40で生じたか無線回線50で生じたかを判断する(ステップS1)。この場合、ECNビットが「1」であるとき有線回線40においてパケットロスが生じたことを示し、ECNビットが「0」であるとき無線回線50においてパケットロスが生じたことを示す。
【0057】
ステップS1において、ECNビットが「1」であるとき、通常のTCP制御が行なわれる。すなわち、パケットロスが生じたとき、パケットの輻輳制御が行なわれる(ステップS2)。一方、ステップS1においてECNビットが「0」であるとき、携帯端末装置30のアンテナ301が受信した雑音電力に対する受信電力の比である信号対雑音比に基づいて、受信電力情報に基づく無線TCP制御が行なわれる(ステップS3)。この無線TCPは、基地局20と携帯端末装置30との間の通信を制御するものであり、その詳細については、後述する。また、信号対雑音比は、無線回線50の電波環境を示す指標である。
【0058】
このように、この発明による通信システム100においては、無線回線50においてパケットロスが生じたとき、無線回線50の電波環境に基づいて無線回線50における通信を制御することを特徴とする。
【0059】
図5は、コネクション型の通信システムにおいて、複数のパケットを送信側から受信側へ送信するときの送信側と受信側との間のやり取りを示す概念図である。
【0060】
送信側は、n個のパケットを番号1,2,・・・,nの順で受信側へ送信する。受信側は、番号1のパケットを受信すると、番号1のパケットを受信したことを示す確認応答ACK1を送信側へ送信する。番号2,3,・・・,nのパケットについても、同様に、確認応答ACK,ACK3,・・・,ACKnを送信側へ送信する。
【0061】
送信側は、確認応答ACK1,ACK2,・・・,ACKnを受信することにより、番号1,2,・・・,nのパケットが受信側へ送信されたことを認識する。そして、送信側が番号1のパケットを受信側へ送信してから番号1のパケットを受信したことを示す確認応答ACK1を受信側から受信するまでの間に、送信側が受信側へ送信するパケットの個数nを送信ウィンドウと言う。従って、送信側から送信されたパケットが確実に受信側に到達するのであれば、送信ウィンドウが大きい程、通信効率は高い。
【0062】
このように、コネクション型の通信システムにおいては、送信側は、受信側との間で、パケットの送信と確認応答の受信とを行ないながら複数のパケットを受信側へ送信する。
【0063】
従って、情報を複数のパケットに分割し、その分割した複数のパケットを通信装置10から携帯端末装置30へ送信するとき、通信装置10は、n個のパケットを番号1,2,・・・,nの順で有線回線40、基地局20、および無線回線50を介して携帯端末装置30へ送信する。そして、携帯端末装置30は、番号1,2,・・・,nのパケットを受信すると、確認応答ACK1,ACK2,・・・,ACKnを無線回線50、基地局20および有線回線40を介して通信装置10へ送信する。
【0064】
図6は、複数のパケットが通信装置10から携帯端末装置30へ送信されるときの動作を示すフローチャートである。通信装置10から携帯端末装置30への通信が開始されると、キー操作部105から入力されたユーザの指示に従って送信すべき情報を作成し、その作成した情報を複数のパケットに分割してバスBS1を介して記憶部108に記憶する(ステップS100)。
【0065】
そして、バスBS1を介して記憶部108から番号1,2,・・・,nの順に複数のパケットを読出し、その読出したn個のパケットに携帯端末装置30の宛先を追加して送受信部103へ与える。その後、受取ったパケットをインタフェース102および端子101を介して携帯端末装置30へ送信する(ステップS102)。中継装置としての基地局20は、有線回線40を介してn個のパケットを番号1,2,・・・,nの順に受信し、1送信ウィンドウ内の全てのパケットを受信したか否かを判定する(ステップS104)。
【0066】
ステップS104において、1送信ウィンドウ内に送信されるn個のパケットのうち、少なくとも1個のパケットを受信しなかったと判定したとき、有線回線40におけるパケットロスが生じたと判断し、ECNビットを「1」とするECN=1を通信装置10へ送信する(ステップS106)。一方、ステップS104において、1送信ウィンドウ内の全てのパケットを受信したと判定したとき、またはステップS106の後、受信したパケットを無線回線50を介して携帯端末装置30へ送信する(ステップS108)。
【0067】
そして、無線回線50を介してパケットを受信したか否かを判定し(ステップS110)、パケットを受信したとき、信号対雑音比を演算するように演算処理部304を制御する。この場合、アンテナ301がパケットを受信するごとに雑音電力および受信電力を検出し、その検出した雑音電力および受信電力を演算処理部304へ出力する。
【0068】
コントローラ305からの制御に基づいて、電力検出部303から入力された雑音電力および受信電力に基づいて信号対雑音比を次式により演算する。
【0069】
信号対雑音比=20×log(Es/En)・・・・(1)
但し、Es:携帯端末装置30における受信電力、En:携帯端末装置30における雑音電力である。
【0070】
そして、演算した信号対雑音比をバスBS2を介して記憶部309に記憶する。これにより、信号対雑音比が検出される(ステップS112)。そして、バスBS2を介して記憶部309から信号対雑音比を読出し、その読出した信号対雑音比を、パケットを受信したことを示す確認応答ACKに含めて基地局20へ送信する(ステップS114)。
【0071】
一方、ステップS110において、パケットを受信しなかったと判定したとき、ステップS112における動作と同じ動作により信号対雑音比が検出される(ステップS116)。そして、バスBS2を介して記憶部309から読出した信号対雑音比を、パケットを受信しなかったことを示す確認応答NACKに含めて基地局20へ送信する(ステップS118)。なお、携帯端末装置30において、ステップS110,S112,S114,S116,S118の動作は、パケットごとに行なわれる。
【0072】
その後、携帯端末装置30から確認応答ACK,NACKのいずれを受信したかを判定し(ステップS120)、確認応答NACKを受信したとき、ECNビットを「0」に設定したECN=0と、確認応答NACKに含まれる信号対雑音比とを有線回線40を介して通信装置10へ送信する(ステップS122)。
【0073】
一方、ステップS120において、確認応答ACKを受信したと判定したとき、その受信した確認応答ACKをそのまま有線回線40を介して通信装置10へ送信する(ステップS124)。
【0074】
ステップS106、またはステップS122、またはステップS124の後、基地局20からECN=1、ECN=0、および確認応答ACKのいずれを受信したかを判定する(ステップS126)。そして、ECN=0を受信したと判定したとき、無線回線50におけるパケットロスが生じたと判断し、携帯端末装置30から送信された信号対雑音比に基づくTCP制御を行なって携帯端末装置30へ複数のパケットを送信する(ステップS128)。
【0075】
また、ステップS126において、ECN=1を受信したと判定したとき、有線回線40におけるパケットロスが生じたと判断し、通常のTCP制御を行なって携帯端末装置30へ複数のパケットを送信する(ステップS130)。
【0076】
さらに、ステップS126において、確認応答ACKを受信したと判定したとき、記憶部108を検索し、全てのパケットを送信したか否かを判定する(ステップS132)。そして、全てのパケットを送信していないと判定したとき、次の1送信ウィンドウ内のn個のパケットを記憶部108から順次読出し、上述したステップS102〜S132を繰返す。また、ステップS132において、全てのパケットを送信したと判定したとき、通信装置10から携帯端末装置30への通信動作が終了する。
【0077】
なお、上記においては、信号対雑音比は、携帯端末装置30における雑音電力Enと受信電力Esとに基づいて演算されたが、携帯端末装置30における信号の受信強度Isと雑音強度Inとに基づいて演算されてもよい。その場合、上記式(1)の代わりに次の式(2)が用いられる。
【0078】
信号対雑音比=10×log(Is/In)・・・・(2)
図7は、図6に示すステップS128の動作、すなわち、受信電力情報に基づくTCP制御の動作を詳細に説明するためのフローチャートである。図6のステップS126において、ECN=0を受信したと判定したのち、パケットの送信ロス数NLPを「0」に設定する(ステップS200)。そして、ECN=0とともに受信した信号対雑音比をバスBS1を介して演算処理部107に与え、信号対雑音比に基づいてパケットの送信エラーを演算するように演算処理部107を制御する。
【0079】
その後、受取った信号対雑音比を用いて送信エラーを上記の式(1)と次の式(3)とにより演算し、その演算結果をバスBS1を介して記憶部108に格納する(ステップS202)。
【0080】
p=A/2×exp(−Es/En)・・・・(3)
但し、p:送信エラー、A:通信システム100に固有の定数である。
【0081】
つまり、パケットの送信エラーpは、信号対雑音比、究極的には携帯端末装置30における受信電力Esおよび雑音電力Enに基づいて演算される。なお、信号対雑音比が上記の式(2)によって演算されるとき、送信エラーpは、携帯端末装置30における信号の受信強度Isおよび雑音強度Inに基づいて演算される。
【0082】
その後、記憶部108から送信エラーpをバスBS1を介して読出し、送信エラーpが所定値以上か否かを判定する(ステップS204)。そして、送信エラーpが所定値以上のとき、無線回線50の電波環境の指標である信号対雑音比に基づいて無線回線50においてパケットの送信ロスが生じたことを確認する。
【0083】
図6に示すステップS126において、コントローラ104は、無線回線50においてパケットの送信ロスが生じたことを示すECN=0を受信しており、ステップS204において、さらに、送信エラーpが所定値以上のときにパケットの送信ロスが生じたことを確認することにしたのは、通信装置10のコントローラ104は、ECN=0の受信に応じて、携帯端末装置30へ到達するパケット数を多くするように、送信するパケット数を制御するモードへ移行させ、無線回線50におけるパケットの送信ロスの確認は携帯端末装置30から受信した信号対雑音比に基づいて行なうことにしたためである。
【0084】
また、基地局20は、パケットを受信していないことを示す確認応答NACKに基づいてECN=0を通信装置10へ送信するので、ステップS204においては、携帯端末装置30における受信電力情報を示す信号対雑音比に基づいて検出された送信エラーpは、通常、所定値以上になる。従って、ステップS202において演算された送信エラーpが所定値以上と判定されるまで、ステップS204が繰返される。
【0085】
ステップS204において、送信エラーpが所定値以上であると判定すると、パケットの送信ロス数NLPを「1」だけ加算し(ステップS206)、パケットの送信ロス数NLPが2以上か否かを判定する(ステップS208)。ステップS208において、送信ロス数NLPが2未満であるとき、ステップS204,S206,S208が繰返される。
【0086】
一方、ステップS208において、パケットの送信ロス数NLPが2以上であると判定したとき、早期回復(ステップS210)または早期再送(ステップS212)を行なう。つまり、パケットの送信ロス数NLPが2以上か否かは1送信ウィンドウ内において判定されるため、1送信ウィンドウ内におけるパケットの送信ロス数が2以上と判定されたとき、早期回復(ステップS210)、または早期再送(ステップS212)が行なわれる。
【0087】
なお、1送信ウィンドウ内にパケットの送信ロスが2以上発生することは、パケットの送信ロス率が2/(1送信ウィンドウ)以上であることを意味する。従って、この発明においては、携帯端末装置30へのパケットの送信ロス率が2/(1送信ウィンドウ)以上のとき、早期回復(ステップS210)または早期再送(ステップS212)を行なう。
【0088】
図8は、図7に示すステップS210の早期回復の概念を説明するための図である。図8において、縦軸は、通信装置10が一時に送信するパケット数であり、横軸は時間である。通信装置10のコントローラ104は、基地局20からECN=0を受信し、1送信ウィンドウ内のパケットの送信ロス数が2以上と判定するまでは、図8に示すように、一時に送信するパケット数を1個、2個、4個、8個、9個、10個、11個、・・・・と増加させながらパケットを携帯端末装置30へ送信する。そして、コントローラ104は、一時に送信するパケット数が12個まで増加した時点で、基地局20からECN=0を受信し、1送信ウィンドウ内のパケットの送信ロス数NLPが2以上と判定すると、一時に送信するパケット数を半分の6個まで減少させ、6個を基準にして送信するパケット数を増加する。
【0089】
このように、送信するパケットに送信ロスが発生したとき、一時に送信するパケット数を半分の個数に減少し、その減少した個数を基準にして一時に送信するパケット数を増加させて携帯端末装置30へ到達するパケット数を多くするパケット数の制御方法を「早期回復」という。
【0090】
通信装置10のコントローラ104は、図8に示すように、一時に送信するパケット数が基準値STVに達するまでは、一時に送信するパケット数を2m(mは自然数)に従って増加し、基準値STVを超えると一時に送信するパケット数を線形的に増加する。そして、この基準値STVは、無線回線50の電波環境を示す指標である信号対雑音比に基づいて決定される。すなわち、携帯端末装置30において検出された信号対雑音比が大きいとき(電波環境が良いことを示す)、基準値STVは大きく設定され、携帯端末装置30において検出された信号対雑音比が小さいとき(電波環境が悪いことを示す)、基準値STVは小さく設定される。
【0091】
従って、この発明においては、送信側は、無線回線50の電波環境に基づいて決定された所定の基準値STVに達するまでは、一時に送信するパケット数を指数関数的に増加し、基準値に達すると、一時に送信するパケット数を線形的に増加することを特徴とする。また、この発明においては、送信側は、無線回線50において、パケットの送信ロスが生じたとき、一時に送信するパケット数を半分の個数まで減少し、その減少した個数を基準にして一時に送信するパケット数を増加することを特徴とする。送信側が、一時に送信するパケット数をこのように制御することによって、携帯端末装置30へ到達するパケット数が増加し、通信システム100における通信効率を高くできる。
【0092】
また、図8においては、パケットの送信ロスが生じたとき、通信装置10が一時に送信するパケット数を12個から半分の6個まで減少させ、その後、一時に送信するパケット数を線形的に増加する。6個という個数は、基準値STVよりも小さいが、一時に送信するパケット数を6個を基準にして指数関数的に増加すると、1回の増加によって基準値STVを超えるので、このような場合は、一時に送信するパケット数を線形的に増加することにしたものである。
【0093】
図9は、図7に示すステップS212の早期再送の概念を説明するための図である。送信側である通信装置10は、n個のパケットを1送信ウィンドウ内で送信し、番号1のパケットが受信側である携帯端末装置30へ到達せず、番号2,3,・・・,nのパケットは携帯端末装置30へ到達したとする。この場合、携帯端末装置30は、番号1のパケットの不受理に伴い、確認応答NACK1を通信装置10へ送信し、番号2,3,・・・,nのパケットの受信に伴い確認応答ACK2,ACK3,・・・,ACKnを通信装置10へ送信する。
【0094】
通信装置10は、番号1のパケットを送信したときから一定時間Toutが終了する前に、番号2,3,・・・のパケットを受信したことを示す確認応答ACK2,ACK3,・・・を受信したとき、番号1のパケットを再送することを「早期再送」という。通信装置10は、送信するパケットをこのように制御しても携帯端末装置30へ到達するパケット数を増加させることができる。
【0095】
図6に示すように、送信側である通信装置10は、基地局20からECN=1が送信されたとき(ステップS106参照)、有線回線40においてパケットの送信ロスが生じたことを認識でき、基地局20からECN=0が送信されたとき(ステップS122参照)、無線回線50においてパケットの送信ロスが生じたことを認識できる。そして、通信装置10は、無線回線50においてパケットの送信ロスが発生したとき、上述したように、「早期回復(図7のステップS210参照)」または「早期再送(図7のステップS212参照)」によって、携帯端末装置30へ到達するパケット数を増加する。
【0096】
図10は、有線回線および無線回線を介して複数のパケットを送信側から受信側へ送信した場合に、受信側へ到達したパケット数の受信側における信号対雑音比依存性を示すシミュレーションの結果である。図10において、縦軸は、受信側へ到達したパケット数を示し、横軸は、受信側における信号対雑音比を示す。なお、”TCP−Reno”は、現在の実装において主流となっているTCPのバージョンを示す。信号対雑音比が−5dB〜10dBの範囲においては、受信側へ到達するパケット数は、概ね信号対雑音比の減少に伴って減少し、信号対雑音比が−20dB〜−5dBの範囲においては、受信側へ到達するパケット数は、信号対雑音比の減少に伴って指数関数的に減少し、信号対雑音比が−15dB以下では、パケットは、受信側へ殆ど到達しない。
【0097】
このように、有線回線および無線回線を介して送信側から受信側へパケットを送信する通信システムにおいて従来のTCPを適用した場合、受信側へ到達するパケット数は、受信側における信号対雑音比に大きく依存することが解かる。
【0098】
図11は、図10の信号対雑音比が−15dB〜−5dBの範囲において、受信側へ到達したパケット数の信号対雑音比依存性を、従来のTCPによる制御方法と本発明による制御方法との間で比較したシミュレーションの結果である。曲線k1は、本発明による場合を示し、曲線k2は、従来のTCPによる場合を示す。図11から明らかなように、図10において、受信側へ到達するパケット数が非常に少ない領域において、本発明による制御方法を適用した場合は、従来の制御方法を適用した場合に比べ、受信側へ到達するパケット数が約2倍に増加している。従って、無線回線の電波環境の指標である信号対雑音比を用いてパケットの送信個数を制御することにより受信側へ到達するパケット数を増加させることができる。
【0099】
なお、この発明においては、「指標値」とは、図10及び図11に示した信号対雑音比の値を言う。
【0100】
図12は、ウィンドウサイズを従来のTCPによる制御方法と本発明による制御方法との間で比較したシミュレーションの結果である。縦軸はウィンドウサイズを示し、横軸は時間を示す。また、曲線k3は、本発明による場合を示し、曲線k4は、従来のTCPによる場合を示す。図12から明らかなように、本発明によるパケットの送信制御方法を適用することにより、ウィンドウサイズを約2倍に大きくすることができ、受信側へ到達するパケット数を多くすることができる。
【0101】
上記においては、通信装置10は、有線回線40、基地局20および無線回線50を介してデータを通信装置20へ送信するとして説明したが、この発明においては、通信装置10は、無線回線50のみを介してデータを通信装置20へ送信してもよい。
【0102】
また、受信側へ到達しなかったパケット数が1送信ウィンドウ内で2個以上であるときに、早期回復または早期再送による送信制御を行なうとして説明したが、本発明においては、早期回復または早期再送による送信制御を行なうか否かの判断を1送信ウィンドウ内ではなく、複数の送信ウィンドウ内において発生した送信ロス数に基づいて行なってもよい。また、1送信ウィンドウ内に発生する送信ロス数が2個以外の場合に早期回復または早期再送による送信制御を行なうように構成してもよい。
【0103】
また、通信装置10は、一時に送信するパケット数を基準値STVまでは2mに従って増加させるとして説明したが、本発明においては、これに限らず、それ以外の指数関数に従って一時に送信するパケット数を増加してもよく、無線回線50における電波環境に応じて一時に送信するパケット数を増加する割合を決定してもよい。
【0104】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【0105】
【発明の効果】
この発明によれば、パケットの送信側は、無線回線における電波環境の指標である信号対雑音比を用いてパケットの送信エラーを検出し、受信側へ到達しなかったパケット数が所定値以上のとき、一時に送信するパケット数を半分の個数まで減少し、その減少した個数を基準にして一時に送信するパケット数を増加させるように制御するので、受信側へ到達するパケット数を多くすることができる。
【0106】
その結果、通信効率を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明による通信システムの概略ブロック図である。
【図2】 図1に示す通信装置の概略ブロック図である。
【図3】 図1に示す携帯端末装置の概略ブロック図である。
【図4】 OSI参照モデル、図1に示す通信システムにおける通信プロトコル、および図1に示す通信システムにおける通信制御方法の概略を示すフローチャートを示す図である。
【図5】 送信ウィンドウを説明するための概念図である。
【図6】 図1に示す通信システムにおける複数のパケットの送信動作を説明するためのフローチャートである。
【図7】 図6に示すフローチャートのステップS128の詳細を示すフローチャートである。
【図8】 図7に示す早期回復の概念を説明するための図である。
【図9】 図7に示す早期再送の概念を説明するための図である。
【図10】 従来のTCPを用いた通信システムにおける受信側へ到達するパケット数の受信側における信号対雑音比依存性を示すシミュレーションである。
【図11】 図10の信号対雑音比が−15dB〜−5dBの範囲において、受信側へ到達するパケット数の受信側における信号対雑音比依存性を、従来のTCPによる場合と本発明による場合との間で比較するシミュレーションである。
【図12】 ウィンドウサイズを従来のTCPによる制御方法と本発明による制御方法との間で比較するシミュレーションである。
【符号の説明】
10 通信装置、20 基地局、30 携帯端末装置、40 有線回線、50無線回線、60 OSI参照モデル、70 通信プロトコル、80 フローチャート、100 通信システム、101 端子、102 インタフェース、103,302 送受信部、104,305 コントローラ、105,306 キー操作部、106,308 情報処理部、107,304 演算処理部、108,309 記憶部、109,307 表示部、301 アンテナ、303 電力検出部。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a communication system, a transmission apparatus, and a communication method capable of accurately transmitting a packet to a reception destination when information is transmitted as a packet from the transmission source to the reception destination via a wireless line.
[0002]
[Prior art]
When transmitting information from a transmission source to a reception destination, a communication protocol according to an OSI (Open Systems Interconnection) reference model is used. This OSI reference model is composed of seven layers in which a plurality of protocols necessary for communication are divided according to function, and each layer communicates with the same layer of the other party to establish a communication protocol.
[0003]
Then, when information is divided into a plurality of packets using a wired line such as ISDN (Integrated Services Digital Network) and transmitted from the transmission source to the reception destination, a communication protocol called TCP (Transmission Control Protocol) is most widely used. Yes. This TCP is a transport layer protocol in the OSI reference model.
[0004]
On the other hand, with the spread of mobile terminal devices and the development of wireless communication technology, communication systems in which information is transmitted from a transmission source to a reception destination via a wired line and a wireless line are also becoming widely used. As a communication protocol for a wireless line, the same TCP as that for a wired line is about to be widely used.
[0005]
Wireless communication using a wireless line has a higher data transfer error rate than wired communication using a wired line, and the transfer error rate varies depending on the radio wave environment. When communication efficiency in a communication system using a wireless line decreases due to deterioration of the radio wave environment, and communication efficiency decreases, conventional TCP control attempts to increase communication efficiency by congesting packets. .
[0006]
However, in conventional control using TCP, packet loss due to a high error rate in a wireless line cannot be distinguished from congestion loss, so the data transmission speed is unnecessarily suppressed even though it is not congested. There's a problem.
[0007]
Therefore, in order to solve such a problem, it is specified whether the packet loss occurs in the wired line or the wireless line, and measures for improving the packet loss suitable for each of the wired line and the wireless line are taken.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the conventional improvement measures do not control the data flow due to changes in the radio wave environment, there is a problem that the communication efficiency is remarkably lowered when the radio wave environment deteriorates as the terminal moves. It was.
[0009]
Therefore, the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a communication system capable of correctly transmitting information even when the radio wave environment changes.
[0010]
Another object of the present invention is to provide a transmitting device that can correctly transmit information to a receiving device even when the radio wave environment changes.
[0011]
Furthermore, another object of the present invention is to provide a communication method capable of correctly transmitting information even when the radio wave environment changes.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, a communication system is a communication system that transmits information from a transmission side to a reception side using a connection-type protocol, the first communication device that divides the information into a plurality of packets, and the first communication device, And a second communication device that receives a plurality of packets from one communication device via a wireless line, and the first communication device uses an index value indicating the radio wave environment in the wireless line received from the second communication device. Based on this, it is determined whether or not a packet transmission loss has occurred in the wireless line, and when it is determined that a transmission loss has occurred, the number of packets to be transmitted is controlled so that the number of packets reaching the second communication device increases. .
[0013]
Preferably, the communication system further includes a relay device that receives a plurality of packets from the first communication device via a wired line and transmits the received plurality of packets to the second communication device via a wireless line. .
[0014]
Preferably, the index value is a signal-to-noise ratio indicating a ratio of received power to noise power in the second communication device.
[0015]
Preferably, the index value is a signal-to-noise ratio indicating a ratio of reception intensity to noise intensity in the second communication device.
[0016]
Preferably, the first communication device detects a packet transmission error based on the signal-to-noise ratio, and determines that a transmission loss has occurred when the detected transmission error reaches a predetermined value.
[0017]
Preferably, the first communication device detects a packet transmission loss rate, and when the detected transmission loss rate reaches an eigenvalue, the first communication apparatus determines from the first transmission packet number when determining that a packet transmission loss has occurred. The number of packets to be transmitted is decreased to a smaller second transmission packet number, and the number of packets to be transmitted is increased based on the second transmission packet number.
[0018]
Preferably, the first communication device performs packet congestion control when a packet transmission loss occurs on the wired line.
[0019]
Preferably, the second communication device is a movable communication device.
Further, according to the present invention, the transmission device is a transmission device that transmits information by a connection-type protocol to a reception device that receives information via a wireless line, and means for dividing the information into a plurality of packets; A transmission / reception unit that transmits a plurality of packets to the reception device and receives an acknowledgment of the packet from the reception device; and a control unit. The control unit is based on an index value indicating a radio wave environment in the wireless line received from the reception device. To determine whether or not a packet transmission loss has occurred on the wireless line, and when it is determined that a transmission loss has occurred, control the number of packets transmitted from the transmission / reception means so that the number of packets reaching the receiving device increases. .
[0020]
Preferably, the index value is a signal-to-noise ratio indicating a ratio of received power to noise power in the receiving apparatus.
[0021]
Preferably, the index value is a signal to noise intensity indicating a ratio of received power to noise intensity in the receiving apparatus.
[0022]
Preferably, the apparatus further includes error detection means for detecting a packet transmission error based on the signal-to-noise ratio, and the control means determines that a transmission loss has occurred when the transmission error detected by the error detection means reaches a predetermined value. judge.
[0023]
Preferably, the transmission device further includes loss rate detection means for detecting a packet transmission loss rate, and the control means generates a packet transmission loss when the transmission loss rate detected by the loss rate detection means reaches an eigenvalue. The number of packets transmitted from the transmission / reception unit is reduced to a second transmission packet number that is smaller than the first transmission packet number when it is determined that the transmission / reception unit is determined to be transmitted from the transmission / reception unit based on the second transmission packet number. Increase the number of packets
[0024]
Preferably, the control means performs packet congestion control when a packet transmission loss occurs in a wired line arranged before reaching the wireless line.
[0025]
Further, according to the present invention, a communication method is a communication method for transmitting information to a receiving apparatus that receives information via a wireless line using a connection-type protocol, wherein the information is divided into a plurality of packets, A first step of transmitting a packet to the receiving device, a second step of receiving an acknowledgment of the packet from the receiving device, and a packet transmission loss in the wireless line based on an index value indicating a radio wave environment in the wireless line And a fourth step of controlling the number of packets to be transmitted so that the number of packets reaching the receiving device increases when it is determined that a transmission loss has occurred.
[0026]
Preferably, the index value is a signal-to-noise ratio indicating a ratio of received power to noise power in the receiving apparatus.
[0027]
Preferably, the index value is a signal-to-noise ratio indicating a ratio of reception intensity to noise intensity in the reception apparatus.
[0028]
Preferably, in the second step, a signal-to-noise ratio is received together with reception confirmation, and a fifth step of detecting a packet transmission error based on the signal-to-noise ratio is further included. When the value is reached, it is determined in the third step that a transmission loss has occurred.
[0029]
Preferably, the communication method further includes a sixth step of detecting a packet transmission loss rate, and when the detected transmission loss rate reaches an eigenvalue, in the fourth step, when a packet transmission loss occurs. The number of packets to be transmitted is reduced to a second number of transmission packets that is smaller than the first number of transmission packets, and the number of packets to be transmitted is increased based on the second number of transmission packets.
[0030]
Preferably, in the fourth step, packet congestion control is performed when a packet transmission loss occurs in a wired line arranged before reaching the wireless line.
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
[0032]
FIG. 1 is a schematic block diagram of a communication system according to the present invention. The
[0033]
The
[0034]
The
[0035]
The mobile
[0036]
The
[0037]
As described above, information is exchanged between the
[0038]
FIG. 2 is a schematic block diagram of the
[0039]
The terminal 101 is a terminal for connecting the
[0040]
The
[0041]
When the mobile
[0042]
The
[0043]
FIG. 3 is a schematic block diagram of the mobile
[0044]
The
[0045]
The
[0046]
The
[0047]
FIG. 4 shows a
[0048]
The
[0049]
The application layer controls protocols between many services executed by the user, such as file transfer and message communication. The presentation layer controls the representation format of character codes and image data, and checks the data format between processes. The session layer performs communication control regarding communication mode management and information transfer, such as information flow between application processes.
[0050]
The transport layer performs communication control for improving the quality of communication information, and notifies the other party when data is missing. The network layer performs functions such as data transfer between computers across multiple networks and data relay functions.
[0051]
The data link layer is a layer for guaranteeing highly reliable data transmission between nodes, and reliably performs data transmission between relay stations. Therefore, the data link layer consists of a hardware interface.
[0052]
The physical layer is a layer that converts the bit information passed from the data link layer into an electrical signal for actual transmission, converts the received electrical signal into bit information, and determines the standards for cables, connectors, etc. is there. Therefore, the physical layer is a layer for physically connecting a line with the other party, and functions as a physical hardware connection layer.
[0053]
When the
[0054]
Accordingly, the
[0055]
When TCP is used as the transport layer protocol, when a packet transmitted from the transmission source does not reach the reception destination, that is, when a so-called packet loss occurs, the packet is transmitted by either the
[0056]
Accordingly, the
[0057]
In step S1, when the ECN bit is “1”, normal TCP control is performed. That is, when packet loss occurs, packet congestion control is performed (step S2). On the other hand, when the ECN bit is “0” in step S1, wireless TCP control based on received power information based on a signal-to-noise ratio, which is a ratio of received power to noise power received by the
[0058]
As described above, the
[0059]
FIG. 5 is a conceptual diagram showing exchanges between the transmission side and the reception side when a plurality of packets are transmitted from the transmission side to the reception side in the connection type communication system.
[0060]
The transmitting side transmits n packets to the receiving side in the order of
[0061]
The transmitting side recognizes that the packets having the
[0062]
As described above, in the connection type communication system, the transmitting side transmits a plurality of packets to the receiving side while transmitting packets and receiving acknowledgments with the receiving side.
[0063]
Therefore, when the information is divided into a plurality of packets and the divided plurality of packets are transmitted from the
[0064]
FIG. 6 is a flowchart showing an operation when a plurality of packets are transmitted from the
[0065]
Then, a plurality of packets are read out from the
[0066]
In step S104, when it is determined that at least one of n packets transmitted in one transmission window has not been received, it is determined that a packet loss has occurred in the
[0067]
Then, it is determined whether or not a packet has been received via the wireless line 50 (step S110). When the packet is received, the
[0068]
Based on the control from the
[0069]
Signal-to-noise ratio = 20 × log (Es / En) (1)
Here, Es is the received power in the mobile
[0070]
Then, the calculated signal-to-noise ratio is stored in the
[0071]
On the other hand, when it is determined in step S110 that no packet has been received, the signal-to-noise ratio is detected by the same operation as in step S112 (step S116). Then, the signal-to-noise ratio read from the
[0072]
Thereafter, it is determined whether the acknowledgment response ACK or NACK is received from the mobile terminal device 30 (step S120). When the acknowledgment response NACK is received, ECN = 0 with the ECN bit set to “0” and the acknowledgment response The signal-to-noise ratio included in the NACK is transmitted to the
[0073]
On the other hand, when it is determined in step S120 that the confirmation response ACK has been received, the received confirmation response ACK is transmitted as it is to the
[0074]
After step S106, step S122, or step S124, it is determined whether ECN = 1, ECN = 0, or acknowledgment ACK has been received from the base station 20 (step S126). When it is determined that ECN = 0 has been received, it is determined that a packet loss has occurred in the
[0075]
If it is determined in step S126 that ECN = 1 has been received, it is determined that a packet loss has occurred in the
[0076]
Furthermore, when it is determined in step S126 that an acknowledgment ACK has been received, the
[0077]
In the above description, the signal-to-noise ratio is calculated based on the noise power En and the received power Es in the mobile
[0078]
Signal-to-noise ratio = 10 × log (Is / In) (2)
FIG. 7 is a flowchart for explaining in detail the operation of step S128 shown in FIG. 6, that is, the operation of TCP control based on the received power information. In step S126 of FIG. 6, after determining that ECN = 0 has been received, the packet transmission loss number NLP is set to “0” (step S200). Then, the signal-to-noise ratio received together with ECN = 0 is given to the
[0079]
Thereafter, using the received signal-to-noise ratio, a transmission error is calculated by the above equation (1) and the following equation (3), and the calculation result is stored in the
[0080]
p = A / 2 × exp (−Es / En) (3)
Here, p is a transmission error, and A is a constant specific to the
[0081]
That is, the packet transmission error p is calculated based on the signal-to-noise ratio, and ultimately, the received power Es and noise power En in the mobile
[0082]
Thereafter, the transmission error p is read from the
[0083]
In step S126 shown in FIG. 6, the
[0084]
In addition, since the
[0085]
If it is determined in step S204 that the transmission error p is greater than or equal to a predetermined value, the packet transmission loss number NLP is incremented by “1” (step S206), and it is determined whether the packet transmission loss number NLP is two or more. (Step S208). In step S208, when the transmission loss number NLP is less than 2, steps S204, S206, and S208 are repeated.
[0086]
On the other hand, when it is determined in step S208 that the packet transmission loss number NLP is 2 or more, early recovery (step S210) or early retransmission (step S212) is performed. That is, whether or not the packet transmission loss number NLP is 2 or more is determined within one transmission window. Therefore, when the number of packet transmission losses within one transmission window is determined to be two or more, early recovery (step S210). Alternatively, early retransmission (step S212) is performed.
[0087]
The occurrence of two or more packet transmission losses within one transmission window means that the packet transmission loss rate is 2 / (one transmission window) or more. Therefore, in the present invention, when the packet transmission loss rate to the mobile
[0088]
FIG. 8 is a diagram for explaining the concept of early recovery in step S210 shown in FIG. In FIG. 8, the vertical axis represents the number of packets that the
[0089]
In this way, when a transmission loss occurs in a packet to be transmitted, the number of packets to be transmitted at a time is reduced to half, and the number of packets to be transmitted at a time is increased based on the reduced number, thereby allowing the mobile terminal device to The method of controlling the number of packets that increases the number of packets that reach 30 is called “early recovery”.
[0090]
As shown in FIG. 8, the
[0091]
Therefore, in the present invention, the transmission side exponentially increases the number of packets to be transmitted at a time until the predetermined reference value STV determined based on the radio wave environment of the
[0092]
In FIG. 8, when a packet transmission loss occurs, the number of packets that the
[0093]
FIG. 9 is a diagram for explaining the concept of early retransmission in step S212 shown in FIG. The
[0094]
The
[0095]
As shown in FIG. 6, the
[0096]
FIG. 10 shows the result of simulation showing the signal-to-noise ratio dependence on the receiving side of the number of packets reaching the receiving side when a plurality of packets are transmitted from the transmitting side to the receiving side via a wired line and a wireless line. is there. In FIG. 10, the vertical axis indicates the number of packets that have reached the reception side, and the horizontal axis indicates the signal-to-noise ratio on the reception side. Note that “TCP-Reno” indicates a TCP version that is mainstream in the current implementation. When the signal-to-noise ratio is in the range of -5 dB to 10 dB, the number of packets that reach the receiving side decreases with a decrease in the signal-to-noise ratio, and in the range of -20 dB to -5 dB. The number of packets arriving at the receiving side decreases exponentially with a decrease in the signal-to-noise ratio. When the signal-to-noise ratio is -15 dB or less, the packets hardly reach the receiving side.
[0097]
In this way, when conventional TCP is applied in a communication system that transmits packets from a transmission side to a reception side via a wired line and a wireless line, the number of packets reaching the reception side is equal to the signal-to-noise ratio at the reception side. It turns out that it depends greatly.
[0098]
FIG. 11 is a diagram illustrating the dependence of the number of packets reaching the receiving side on the signal-to-noise ratio in FIG. 10 within the range of −15 dB to −5 dB. It is the result of the simulation compared between. Curve k1 shows the case according to the present invention, and curve k2 shows the case according to the conventional TCP. As is apparent from FIG. 11, when the control method according to the present invention is applied in an area in which the number of packets reaching the reception side is very small in FIG. 10, the reception side is compared with the case where the conventional control method is applied. The number of packets arriving at has increased approximately twice. Therefore, the number of packets reaching the receiving side can be increased by controlling the number of packets transmitted using the signal-to-noise ratio, which is an indicator of the radio wave environment of the wireless line.
[0099]
In the present invention, the “index value” refers to the value of the signal-to-noise ratio shown in FIG. 10 and FIG.
[0100]
FIG. 12 shows the result of a simulation comparing the window size between the conventional control method using TCP and the control method according to the present invention. The vertical axis indicates the window size, and the horizontal axis indicates time. A curve k3 indicates a case according to the present invention, and a curve k4 indicates a case according to the conventional TCP. As is apparent from FIG. 12, by applying the packet transmission control method according to the present invention, the window size can be increased by about twice, and the number of packets reaching the receiving side can be increased.
[0101]
In the above description, the
[0102]
In addition, although it has been described that transmission control by early recovery or early retransmission is performed when the number of packets that have not reached the reception side is two or more within one transmission window, in the present invention, early recovery or early retransmission is performed. The determination of whether or not to perform transmission control may be performed based on the number of transmission losses that occurred in a plurality of transmission windows instead of in one transmission window. Further, when the number of transmission losses occurring in one transmission window is other than two, transmission control by early recovery or early retransmission may be performed.
[0103]
In addition, the
[0104]
The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and is intended to include meanings equivalent to the scope of claims for patent and all modifications within the scope.
[0105]
【The invention's effect】
According to the present invention, the packet transmission side detects a packet transmission error using a signal-to-noise ratio that is an indicator of the radio wave environment in the wireless line, and the number of packets that have not reached the reception side is equal to or greater than a predetermined value. Since the number of packets transmitted at a time is reduced to half and the number of packets transmitted at a time is controlled based on the reduced number, the number of packets reaching the receiving side should be increased. Can do.
[0106]
As a result, communication efficiency can be increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic block diagram of a communication system according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic block diagram of the communication apparatus shown in FIG.
3 is a schematic block diagram of the mobile terminal device shown in FIG.
4 is a flowchart showing an outline of an OSI reference model, a communication protocol in the communication system shown in FIG. 1, and a communication control method in the communication system shown in FIG. 1;
FIG. 5 is a conceptual diagram for explaining a transmission window.
6 is a flowchart for explaining a transmission operation of a plurality of packets in the communication system shown in FIG.
7 is a flowchart showing details of step S128 of the flowchart shown in FIG. 6;
8 is a diagram for explaining the concept of early recovery shown in FIG. 7. FIG.
9 is a diagram for explaining the concept of early retransmission shown in FIG. 7; FIG.
FIG. 10 is a simulation showing signal-to-noise ratio dependence on the receiving side of the number of packets reaching the receiving side in a conventional communication system using TCP.
11 shows the signal-to-noise ratio dependence on the receiving side of the number of packets reaching the receiving side in the range of −15 dB to −5 dB in FIG. It is the simulation which compares between.
FIG. 12 is a simulation comparing the window size between a conventional control method using TCP and a control method according to the present invention.
[Explanation of symbols]
10 communication device, 20 base station, 30 mobile terminal device, 40 wired line, 50 wireless line, 60 OSI reference model, 70 communication protocol, 80 flowchart, 100 communication system, 101 terminal, 102 interface, 103, 302 transceiver unit, 104 , 305 Controller, 105, 306 Key operation unit, 106, 308 Information processing unit, 107, 304 Arithmetic processing unit, 108, 309 Storage unit, 109, 307 Display unit, 301 Antenna, 303 Power detection unit.
Claims (20)
前記情報を複数のパケットに分割して送信する第1の通信装置と、
前記第1の通信装置から無線回線を介して前記複数のパケットを受信する第2の通信装置とを備え、
前記第1の通信装置は、前記無線回線において前記パケットの送信ロスが生じたことを示す信号に応じて、前記送信するパケットの数を制御するモードへ移行し、前記第2の通信装置から受信した前記無線回線における電波環境を示す指標値に基づいて前記無線回線において前記パケットの送信ロスが生じたことを確認すると、前記第2の通信装置へ到達するパケット数が基準となる値よりも増加するように前記送信するパケットの数を制御し、
前記基準となる値は、前記送信ロスが発生したときの送信パケット数よりも少ないパケット数、または前記送信ロスが発生したときの送信パケット数である、通信システム。A communication system for transmitting information from a transmission side to a reception side by a connection-type protocol,
A first communication device that transmits the information divided into a plurality of packets;
A second communication device that receives the plurality of packets from the first communication device via a wireless line;
The first communication device shifts to a mode for controlling the number of packets to be transmitted and receives from the second communication device in response to a signal indicating that the packet transmission loss has occurred in the wireless line. When it is confirmed that a transmission loss of the packet has occurred in the wireless line based on the index value indicating the radio wave environment in the wireless line, the number of packets reaching the second communication device increases from a reference value. Control the number of packets to be transmitted ,
The reference value is a communication system in which the number of packets is smaller than the number of transmission packets when the transmission loss occurs, or the number of transmission packets when the transmission loss occurs .
前記情報を複数のパケットに分割する手段と、
前記複数のパケットを前記受信装置へ送信するとともに前記受信装置から前記パケットの確認応答を受信する送受信手段と、
制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記無線回線において前記パケットの送信ロスが生じたことを示す信号に応じて、前記送信するパケットの数を制御するモードへ当該送信装置を移行し、前記第2の通信装置から受信した前記無線回線における電波環境を示す指標値に基づいて前記無線回線において前記パケットの送信ロスが生じたことを確認すると、前記第2の通信装置へ到達するパケット数が基準となる値よりも増加するように前記送信するパケットの数を制御し、
前記基準となる値は、前記送信ロスが発生したときの送信パケット数よりも少ないパケット数、または前記送信ロスが発生したときの送信パケット数である、送信装置。A transmitter that transmits the information by a connection-type protocol to a receiver that receives information via a wireless line,
Means for dividing the information into a plurality of packets;
Transmitting / receiving means for transmitting the plurality of packets to the receiving device and receiving an acknowledgment of the packet from the receiving device;
Control means,
The control means shifts the transmission apparatus to a mode for controlling the number of packets to be transmitted in response to a signal indicating that a transmission loss of the packet has occurred in the wireless line, and from the second communication apparatus When it is confirmed that a transmission loss of the packet has occurred in the wireless line based on the received index value indicating the radio wave environment in the wireless line, the number of packets reaching the second communication device is larger than a reference value. Control the number of packets to send to increase ,
The reference value is a transmission apparatus in which the number of packets is smaller than the number of transmission packets when the transmission loss occurs, or the number of transmission packets when the transmission loss occurs .
前記制御手段は、前記エラー検出手段により検出された送信エラーが所定値に達すると、前記送信ロスが発生したと判定する、請求項10又は請求項11に記載の送信装置。Error detection means for detecting a transmission error of the packet based on the signal-to-noise ratio;
The transmission device according to claim 10 or 11, wherein the control unit determines that the transmission loss has occurred when a transmission error detected by the error detection unit reaches a predetermined value.
前記制御手段は、前記ロス率検出手段により検出された送信ロス率が固有値に達すると、前記パケットの送信ロスが発生したと判定したときの第1の送信パケット数よりも小さい第2の送信パケット数まで前記送受信手段から送信されるパケットの数を減少させ、前記第2の送信パケット数を基準にして前記送受信手段から送信されるパケットの数を増加させる、請求項12に記載の送信装置。A loss rate detecting means for detecting a transmission loss rate of the packet;
The control means, when the transmission loss rate detected by the loss rate detection means reaches an eigenvalue, a second transmission packet smaller than the first transmission packet number when it is determined that a transmission loss of the packet has occurred. The transmission apparatus according to claim 12, wherein the number of packets transmitted from the transmission / reception unit is decreased to a number, and the number of packets transmitted from the transmission / reception unit is increased based on the second transmission packet number.
前記情報を複数のパケットに分割し、前記複数のパケットを前記受信装置へ送信する第1のステップと、
前記受信装置から前記パケットの確認応答を受信する第2のステップと、
前記無線回線において前記パケットの送信ロスが生じたことを示す信号に応じて、前記送信するパケットの数を制御するモードへ移行する第3のステップと、
前記受信装置から受信した前記無線回線における電波環境を示す指標値に基づいて前記無線回線において前記パケットの送信ロスが生じたことを確認する第4のステップと、
前記無線回線において前記パケットの送信ロスが生じたことを確認すると、前記受信装置へ到達するパケット数が基準となる値よりも増加するように前記送信するパケットの数を制御する第5のステップとを含み、
前記基準となる値は、前記送信ロスが発生したときの送信パケット数よりも少ないパケット数、または前記送信ロスが発生したときの送信パケット数である、通信方法。A communication method for transmitting the information by a connection-type protocol to a receiving device for receiving information via a wireless line,
Dividing the information into a plurality of packets, and transmitting the plurality of packets to the receiving device;
A second step of receiving an acknowledgment of the packet from the receiving device;
In response to a signal indicating that the transmission loss of the packet have you to the radio channel occurs, and a third step to shift to the mode for controlling the number of packets to the transmission,
A fourth step of confirming that a transmission loss of the packet has occurred in the wireless line based on an index value indicating a radio wave environment in the wireless line received from the receiving device ;
A fifth step of controlling the number of packets to be transmitted so that the number of packets reaching the receiving device increases above a reference value when it is confirmed that a transmission loss of the packets has occurred in the wireless line; Including
The communication method, wherein the reference value is the number of packets smaller than the number of transmission packets when the transmission loss occurs, or the number of transmission packets when the transmission loss occurs .
前記信号対雑音比に基づいて、前記パケットの送信エラーを検出する第6のステップをさらに含み、
前記検出された送信エラーが所定値に達すると、前記第4のステップにおいて、前記送信ロスが生じたと確認する、請求項16又は請求項17に記載の通信方法。In the second step, the signal-to-noise ratio is received together with the reception confirmation;
A sixth step of detecting a transmission error of the packet based on the signal-to-noise ratio;
18. The communication method according to claim 16 or 17, wherein when the detected transmission error reaches a predetermined value, it is confirmed in the fourth step that the transmission loss has occurred.
前記検出された送信ロス率が固有値に達すると、前記第5のステップにおいて、前記パケットの送信ロスが発生したときの第1の送信パケット数よりも小さい第2の送信パケット数まで前記送信するパケットの数が減少され、前記第2の送信パケット数を基準にして前記送信するパケットの数が増加される、請求項18に記載の通信方法。A seventh step of detecting a transmission loss rate of the packet;
When the detected transmission loss rate reaches an eigenvalue, in the fifth step, the packet to be transmitted is transmitted up to a second transmission packet number smaller than the first transmission packet number when the packet transmission loss occurs. The communication method according to claim 18, wherein the number of packets to be transmitted is decreased and the number of packets to be transmitted is increased based on the second number of transmitted packets.
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