JP6146409B2

JP6146409B2 - 通信装置および通信方法

Info

Publication number: JP6146409B2
Application number: JP2014518243A
Authority: JP
Inventors: 由明西川
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2012-05-30
Filing date: 2013-04-17
Publication date: 2017-06-14
Anticipated expiration: 2033-04-17
Also published as: US9565009B2; US20150146636A1; WO2013179554A1; JPWO2013179554A1

Description

本発明は、ＴＣＰ通信を行う通信装置および通信方法に関し、特に、重複確認応答を利用した再転送のために発生する遅延時間を短縮できる通信装置および通信方法に関する。

ネットワークを介したデータ通信を行う標準プロトコルとして、ＴＣＰ（Transmission Control Protocol ）が広く普及している。ＴＣＰは、上層から転送された一連のデータをセグメントと呼ばれる送信単位ごとに、下層に転送する役割を持つ。また、下層から転送された一連のデータの順序を、送信時の順序に入れ替えて上層に転送する役割ももつ。

ＴＣＰでは、重複確認応答を利用した高速再転送（FastRetransmission）制御を行うことが可能である。重複確認応答は、パケットの損失や下層での誤り検出による破棄などの原因で、あるセグメントが受信側端末に到達していないことを通知する確認応答である。受信側端末は、到着していないセグメントより後に送信されたセグメントを受信すると、直ちに重複確認応答を送信側に返信する。高速再転送制御を実行する送信側端末は、重複確認応答を複数受信した場合に、受信側端末に到着していないと通知されたセグメントの再転送制御を行う。３つの重複確認応答を受信した場合に再転送制御が行われることが多い。

特許文献１には、送信データが受信側端末に到達しない場合や誤って到達してしまう場合を送信端末が想定し、予め強制再転送データを送信端末が送信することによって、再転送のために発生する遅延時間を短縮する手法が示されている。

特許第４５４２１５０公報

しかし、ＴＣＰの層がアプリケーションから隠蔽されている場合に、再転送のために発生する遅延時間を短縮できない。その理由は、アプリケーションから送信されたデータのサイズがセグメントよりも小さいときなどには、送信側のアプリケーションが、予め強制再転送データを送信した場合にも、複数の重複確認応答が発生しないため、先に送信したデータの再転送は行われず、先に送信したデータが受信側のアプリケーションに到達しないからである。

本発明の目的は、ＴＣＰの層がアプリケーションから隠蔽されている場合にも、再転送のために発生する遅延時間を短縮することである。

本発明による通信装置は、一定間隔でデータを送信する一定間隔データ送信部と、データ送信の時間間隔を通信相手に通知するデータ送信間隔通知部と、狭間隔データ送信指示を受信すると、一定間隔よりも短い狭間隔で予め設定された複数のデータを送信する狭間隔データ送信部とを含む送信部と、通信相手のアプリケーションのデータを受信し、データを受信する度に通知を発行する送信データ受信部と、通信相手からデータ送信の時間間隔を受信するデータ送信間隔受信部と、データ送信間隔受信部が受信した時間間隔よりも予め決められている長い期間に亘って送信データ受信部からの通知がない場合に、データが未到着であると判定するデータ未到着検出部と、データ未到着検出部がデータが未到着であると判定すると、狭間隔データ送信指示を通信相手に送信する狭間隔データ送信指示部とを含む受信部とを備えることを特徴とする。

本発明による他の態様の通信装置は、一定間隔でデータを送信する一定間隔データ送信部と、狭間隔データ送信指示を受信すると、一定間隔よりも短い狭間隔で予め設定された複数のデータを送信する狭間隔データ送信部とを含む送信部と、通信相手のアプリケーションのデータを受信し、データを受信する度に通知を発行する送信データ受信部と、送信データ受信部がデータを受信した間隔からデータ未到着を検出するための時間間隔を決定するデータ受信間隔計算部と、データ受信間隔計算部が決定した時間間隔よりも予め決められている長い期間に亘って送信データ受信部からの通知がない場合に、データが未到着であると判定するデータ未到着検出部と、データ未到着検出部がデータが未到着であると判定すると、狭間隔データ送信指示を通信相手に送信する狭間隔データ送信指示部とを含む受信部とを備えることを特徴とする。

本発明による通信方法は、一定間隔でデータを送信し、データ送信の時間間隔を通信相手に通知し、狭間隔データ送信指示を受信すると、一定間隔よりも短い狭間隔で予め設定された複数のデータを送信し、通信相手から受信したデータ送信の時間間隔よりも予め決められている長い期間に亘って通信相手からデータを受信しない場合に、データが未到着であると判定して狭間隔データ送信指示を通信相手に送信することを特徴とする。

本発明による他の態様の通信方法は、一定間隔でデータを送信し、狭間隔データ送信指示を受信すると、一定間隔よりも短い狭間隔で予め設定された複数のデータを送信し、通信相手からデータを受信した間隔からデータ未到着を検出するための時間間隔を決定し、時間間隔よりも予め決められている長い期間に亘って通信相手からデータを受信しない場合に、データが未到着であると判定して狭間隔データ送信指示を通信相手に送信することを特徴とする。

送信側のアプリケーションからＴＣＰの層が隠蔽されている場合に、再転送のために発生する遅延時間を短縮できる。

送信側端末と受信側通信端末とを示すブロック図である。第１の実施形態の通信システムにおける送信側端末および受信側通信端末の構成を示すブロック図である。第１の実施形態の動作を示すフローチャートである。第１の実施形態の動作を示すフローチャート図である。第２の実施形態の通信システムにおける送信側端末および受信側通信端末の構成を示すブロック図である。送信側端末の機能と受信側通信端末の機能の双方を備えた通信装置の一例を示すブロック図である。送信側端末の機能と受信側通信端末の機能の双方を備えた通信装置の他の例を示すブロック図である。

図１は、送信側端末と受信側通信端末とを示すブロック図である。送信側通信端末１と受信側通信端末２とはネットワーク３を介して通信できる。送信側通信端末１は、受信側通信端末２との間でＴＣＰ通信が可能な端末である。送信側通信端末１と受信側通信端末２のそれぞれは、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）や携帯端末である。

実施形態１．
図２は、第１の実施形態の通信システムにおける送信側端末および受信側通信端末の構成を示すブロック図である。図２に示すように、送信側通信端末１は、アプリケーション１００と、ＴＣＰ通信部１０６とを含む。アプリケーション１００はＴＣＰの上層のアプリケーションである。アプリケーション１００は、一定間隔データ送信部１０２と、データ送信間隔通知部１０３と、狭間隔データ送信指示受信部１０４と、狭間隔データ送信部１０５とを含む。

一定間隔データ送信部１０２は、受信側通信端末２のアプリケーションに対して、一定の時間間隔でデータをＴＣＰ通信部１０６経由で送信する。データ送信間隔通知部１０３は、受信側通信端末２のアプリケーションに対して、一定間隔データ送信部１０２がデータを送信する時間間隔をＴＣＰ通信部１０６経由で送信する。

狭間隔データ送信指示受信部１０４は、受信側通信端末２のアプリケーションから送信された狭間隔データ送信指示を受信する。狭間隔データ送信部１０５は、狭間隔データ送信指示受信部１０４が狭間隔データ送信指示を受信した場合に、受信側通信端末２のアプリケーションに対して、ＴＣＰ通信部１０６経由で複数のデータを狭い時間間隔を空けて送信する。

狭い時間間隔は、一定間隔データ送信部１０２がデータ送信する間隔よりも狭い間隔である。時間間隔が狭ければ狭いほど、再転送制御を高速化できる。

ＴＣＰ通信部１０６は、アプリケーション１００が通信するデータをＴＣＰのプロトコルに従って受信側通信端末２と通信する。

受信側通信端末２は、アプリケーション２００と、ＴＣＰ通信部２０６とを含む。アプリケーション２００はＴＣＰの上層のアプリケーションである。アプリケーション２００は、送信データ受信部２０２と、データ送信間隔受信部２０３と、データ未到着検出部２０４と、狭間隔データ送信指示部２０５とを含む。

送信データ受信部２０２は、一定間隔で送信されるデータをＴＣＰ通信部２０６経由で受信する。送信データ受信部２０２は、データを受信する度にデータ未到着検出部２０４に通知を発行する。データ送信間隔受信部２０３は、データ送信間隔通知部１０３から送信されるデータ送信間隔をＴＣＰ通信部２０６経由で受信する。

データ未到着検出部２０４は、データ送信間隔受信部２０３が受信したデータ送信間隔を保持する。データ未到着検出部２０４は、データの未到着を検出する。データ未到着検出部２０４は、保持しているデータ送信間隔より十分長い期間に亘って送信データ受信部２０２からデータ受信の通知がない場合に、データが未到着であると判定する。データ送信間隔より十分長い期間は、データが未到着であると判定することが妥当な予め定められている期間である。

狭間隔データ送信指示部２０５は、データ未到着検出部２０４がデータ未到着を検出すると、送信側通信端末１のアプリケーションに対して、狭間隔データ送信指示をＴＣＰ通信部２０６経由で送信する。

ＴＣＰ通信部２０６は、アプリケーション２００が通信するデータをＴＣＰのプロトコルに従って送信側通信端末１と通信する。

図３および図４のフローチャートを参照して、通信システムの動作を説明する。

送信側通信端末１と受信側通信端末２とは、ＴＣＰ通信部１０６およびＴＣＰ通信部２０６を経由し、ＴＣＰ接続を確立しているとする。

図３に示すように、送信側通信端末１は、データ送信に先立ってデータ送信間隔を、アプリケーション２００に対して通知する（ステップＳ１０１）。送信されるデータ送信間隔は、ＴＣＰのプロトコルに従ってセグメント化されてＴＣＰ通信部２０６に送信される（ステップＳ１０２）。

ＴＣＰ通信部２０６で受信されたセグメントは、データ送信間隔に応じて復号されアプリケーション２００のデータ送信間隔受信部２０３で受信される（ステップＳ１０３）。データ未到着検出部２０４は、データ送信間隔を保持する（ステップＳ１０４）。その後、一定間隔データ送信部１０２から送信データ受信部２０２に向けて、ＴＣＰ通信部１０６およびＴＣＰ通信部２０６を経由し、一定の時間間隔でデータが送信される（ステップＳ１０５）。

図４に示すように、一定間隔データ送信部１０２が、第１データを送信する（ステップＳ２０１）。第１データはセグメント化されてＴＣＰ通信部２０６に送信される（ステップＳ２０２）。第１データは、ＴＣＰ通信部２０６で受信され、さらに、送信データ受信部２０２で受信される（ステップＳ２０３）。それと同時に、確認応答がＴＣＰ通信部２０６からＴＣＰ通信部１０６に返信される（ステップＳ２０４）。

一定間隔データ送信部１０２は、第１データを送信してから一定時間後に第２データを送信する（ステップＳ２０５）。第２データはセグメント化されＴＣＰ通信部２０６へ送信される。図４に示す例では、通信経路上でのパケットロスにより第２データのセグメントが損失し、ＴＣＰ通信部２０６は、第２データのセグメントを受信できない（ステップＳ２０６）。

データ未到着検出部２０４は、第１データを受信した時刻から、保持しているデータ送信間隔より十分長い期間に亘って送信データ受信部２０２がデータを受信しない場合、データが未到着であると判定する（ステップＳ２０７）。データ未到着が検出されると、狭間隔データ送信指示部２０５は、狭間隔データ送信指示を送信する（ステップＳ２０８）。

狭間隔データ送信指示は、セグメント化されて送信側通信端末１に送信される。復号された狭間隔データ送信指示がアプリケーション１００において受信される（ステップＳ２０９）。アプリケーション１００における狭間隔データ送信部１０５は、狭間隔データ送信指示を受信すると、一定間隔データ送信部１０２がデータを送信する間隔よりも十分狭い時間間隔で３つのデータを送信する（ステップＳ２１０）。３つのデータはそれぞれにセグメント化されＴＣＰ通信部２０６で受信される。ＴＣＰ通信部２０６は、第２データのセグメントが受信される前に、第２データよりも後続のデータを受信するので、３つのセグメントそれぞれに対する重複確認応答を返信する（ステップＳ２１１）。

ＴＣＰ通信部１０６は、３つの重複確認応答を受信すると、ＴＣＰのプロトコルに従って第２データに対応するセグメントの高速再転送制御を行う（ステップＳ２１２）。再転送セグメントは、ＴＣＰ通信部２０６で復号され、アプリケーション２００は第２データを受信する（ステップＳ２１３）。

本実施形態は、ＴＣＰの層がアプリケーションから隠蔽されている場合に、再転送のために発生する遅延時間を短縮できる効果がある。

なお、本実施形態では、ＴＣＰ通信部１０６は、３つの重複確認応答を受信すると高速再転送制御を開始する。よって、狭間隔データ送信部１０５は、ステップＳ２１０の処理で３つ狭間隔のデータを送信する。

しかし、狭間隔データは３に限られない。狭間隔データは、送信側通信端末１に実装されたＴＣＰプロトコルの高速再転送制御開始に必要な重複確認応答の数に応じて変更される。

実施形態２．
図５は、第２の実施形態の通信システムにおける送信側端末および受信側通信端末の構成を示すブロック図である。図２に示すように、第２の実施形態では、送信側通信端末１１において、アプリケーション１０１には、第１の実施形態におけるデータ送信間隔通知部１０３は備えられていない。受信側通信端末２１において、アプリケーション２０１には、データ送信間隔受信部２０３は備えられていない。アプリケーション２０１は、データ受信間隔計算部２０７を有する。

データ受信間隔計算部２０７は、送信データ受信部２０２がデータを受信した時間間隔を順次保持し、その平均値と標準偏差とを算出する。データ受信間隔計算部２０７は、算出した平均値と標準偏差とから、データ未到着を検出するための時間間隔を決定する。データ受信間隔計算部２０７は、決定した時間間隔をデータ未到着検出部に通知する。

データ未到着検出部は、データ受信間隔計算部２０７が算出した時間間隔より長い期間に亘って送信データ受信部２０２からデータ受信の通知がない場合に、データが未到着であると判定する。

なお、データ受信間隔計算部２０７は、平均値および標準偏差ではなく、中央値、最頻値などの統計値を算出し、算出した値からデータ未到着を検出するための時間間隔を決定してもよい。また、データ受信間隔計算部２０７は、過去の複数のデータの受信間隔から次のデータ受信時刻を推定し、推定した時刻にもとづいてデータ未到着を検出するための時間間隔を決定してもよい。

第２の実施形態では、データ送信間隔を用いずにデータ未到着を検出するので、データ通信開始までにかかる時間を短縮できる。なぜなら、データ送信間隔を通知するステップを省略するできるからである。

次に、第１の実施形態の具体的な実施例を説明する。本実施例では、通信端末として、中央演算装置、メモリ、記憶装置、ネットワーク接続機能とを有する通信端末を想定する。

受信側通信端末２は、ポート番号「１２３４５」をリスンしている。送信側通信端末１は、受信側通信端末２のポート番号「１２３４５」に対してＴＣＰコネクションを要求する。

送信側通信端末１と受信側通信端末２の間でＴＣＰ通信の接続が確立された後、送信側通信端末１は、まず、データ送信間隔として「３０ミリ秒」を通知する。次に、送信側通信端末１は、文字列「１」を受信側通信端末２に送信する。その後、送信側通信端末１は、３０ミリ秒ごとに文字列「２」、「３」と送信ごとに数値をインクリメントして受信側通信端末２に送信する。

送信側通信端末１が文字列「１」を送信する際に、文字列「１」はセグメント化され、受信側通信端末２のアプリケーション２００に送信される。その後、送信側通信端末１は、文字列「１２」を送信する。受信側通信端末２は、文字列「１１」を受信した後、４０ミリ秒経過した時点で文字列「１２」を受信しない場合には、狭間隔データ送信指示として文字列「run-11」を送信する。

４０ミリ秒は、通知された３０ミリ秒に対して、適当な時間１０ミリ秒を加えて算出された値である。

文字列「run-11」を受信した送信側通信端末１は、文字列「-run-11」を３回１ミリ秒ごとに送信する。文字列「-run-11」に対応するセグメントを受信した受信側通信端末２のＴＣＰ通信部は、文字列「1２」に対応するセグメントを受信しない場合には、重複確認応答を送信側通信端末に自動で返信する。

送信側通信端末１は、文字列「-run-11」に対応する重複確認応答を３つ受信する。すると、ＴＣＰプロトコルの高速再転送制御が開始され、文字列「１２」に対応するセグメントが再転送される。受信側通信端末２は、再転送された文字列「１２」を受信する。

次に、第２の実施形態の具体的な実施例を説明する。以下、主として、第１の実施例と異なる部分を説明する。

第１実施例の場合と同様に、文字列「１」が受信側通信端末２１のアプリケーション２０１で受信される。次に、文字列「２」が受信されると、文字列「１」が受信されてから、文字列「２」が受信されるまでの時間「３２ミリ秒」が、受信側通信端末２１におけるアプリケーション内の記憶領域に保持される。

以後、受信側通信端末２１は、文字列を受信する度に、前の文字列が受信されてからの時間を記憶する。また、受信側通信端末２１は、文字列を受信する度に、文字列を受信する時間間隔の平均値と標準偏差とを計算する。受信側通信端末２１は、計算した平均値と標準偏差の和の時間間隔よりも長い期間に亘ってデータ受信がない場合に、データの未到着を検出する。

上記の各実施形態では、送信側端末と受信側通信端末とは別個の装置である。しかし、通信装置は、送信側端末の機能と受信側通信端末の機能の双方を備えていてもよい。

図６は、送信側端末１の機能と受信側通信端末２の機能の双方を備えた通信装置の一例を示すブロック図である。

図６に示す通信装置１０は、送信部１２と受信部２２とを有する。送信部１２は、図２に示された送信側通信端末１と同様に構成される。受信部２２は、図２に示された受信側通信端末２と同様に構成される。

すなわち、送信部１２は、アプリケーション１００と、ＴＣＰ通信部１０６とを含む。アプリケーション１００は、一定間隔データ送信部１０２と、データ送信間隔通知部１０３と、狭間隔データ送信指示受信部１０４と、狭間隔データ送信部１０５とを含む。

受信部２２は、アプリケーション２００と、ＴＣＰ通信部２０６とを含む。アプリケーション２００は、送信データ受信部２０２と、データ送信間隔受信部２０３と、データ未到着検出部２０４と、狭間隔データ送信指示部２０５とを含む。

図７は、送信側端末１の機能と受信側通信端末２の機能の双方を備えた通信装置の他の例を示すブロック図である。

図７に示す通信装置１５は、送信部１３と受信部２３とを有する。送信部１３は、図５に示された送信側通信端末１１と同様に構成される。受信部２３は、図５に示された受信側通信端末２１と同様に構成される。

すなわち、送信部１３は、アプリケーション１０１と、ＴＣＰ通信部１０６とを含む。アプリケーション１０１は、一定間隔データ送信部１０２と、狭間隔データ送信指示受信部１０４と、狭間隔データ送信部１０５とを含む。

受信部２３は、アプリケーション２０１と、ＴＣＰ通信部２０６とを含む。アプリケーション２０１は、送信データ受信部２０２と、データ未到着検出部２０４と、狭間隔データ送信指示部２０５と、データ受信間隔計算部２０７とを含む。

なお、図６および図７に示す通信装置において、ＴＣＰ通信部１０６とＴＣＰ通信部２０６とは、１つのＴＣＰ通信部で実現されていてもよい。

以上、実施形態および実施例を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態および実施例に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

この出願は、２０１２年５月３０日に出願された日本特許出願２０１２−１２２７４６を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

本発明は、相手端末と安定した同期を行う端末に適用可能である。

１，１１，１２，１３送信側通信端末
２，２１，２２，２３受信側通信端末
３ネットワーク
１００，１０１アプリケーション
１０２一定間隔データ送信部
１０３データ送信間隔通知部
１０４狭間隔データ送信指示受信部
１０５狭間隔データ送信部
１０６ＴＣＰ通信部
２００，２０１アプリケーション
２０２送信データ受信部
２０３データ送信間隔受信部
２０４データ未到着検出部
２０５狭間隔データ送信指示部
２０６ＴＣＰ通信部
２０７データ受信間隔計算部

Claims

アプリケーションが通信するデータをＴＣＰのプロトコルに従って通信相手と送受信する通信装置であって、
一定間隔でデータを送信する一定間隔データ送信部と、
データ送信の時間間隔を通信相手に通知するデータ送信間隔通知部と、
狭間隔データ送信指示を受信すると、前記一定間隔よりも短い狭間隔で予め設定された複数のデータを送信する狭間隔データ送信部とを含む送信部と、
通信相手のアプリケーションのデータを受信し、データを受信する度に通知を発行する送信データ受信部と、
通信相手からデータ送信の時間間隔を受信するデータ送信間隔受信部と、
前記データ送信間隔受信部が受信した時間間隔よりも予め決められている長い期間に亘って前記送信データ受信部からの前記通知がない場合に、データが未到着であると判定するデータ未到着検出部と、
前記データ未到着検出部がデータが未到着であると判定すると、狭間隔データ送信指示を通信相手に送信する狭間隔データ送信指示部とを含む受信部と
を備えることを特徴とする通信装置。
前記狭間隔データ送信部は、ＴＣＰの高速再転送制御を開始するために必要な重複確認応答の数だけデータ送信する
請求項１記載の通信装置。
アプリケーションが通信するデータをＴＣＰのプロトコルに従って通信相手と送受信する通信装置であって、
一定間隔でデータを送信する一定間隔データ送信部と、
狭間隔データ送信指示を受信すると、前記一定間隔よりも短い狭間隔で予め設定された複数のデータを送信する狭間隔データ送信部とを含む送信部と、
通信相手のアプリケーションのデータを受信し、データを受信する度に通知を発行する送信データ受信部と、
前記送信データ受信部がデータを受信した間隔からデータ未到着を検出するための時間間隔を決定するデータ受信間隔計算部と、
前記データ受信間隔計算部が決定した時間間隔よりも予め決められている長い期間に亘って前記送信データ受信部からの前記通知がない場合に、データが未到着であると判定するデータ未到着検出部と、
前記データ未到着検出部がデータが未到着であると判定すると、狭間隔データ送信指示を通信相手に送信する狭間隔データ送信指示部とを含む受信部と
を備えることを特徴とする通信装置。
データ受信間隔計算部は、複数のデータの受信間隔の統計値を用いてデータ未到着を検出するための時間間隔を決定する
請求項３記載の通信装置。
データ受信間隔計算部は、データの受信間隔から次のデータ到着時刻を推定し、データ到着時刻にもとづいてデータ未到着を検出するための時間間隔を決定する
請求項３記載の通信装置。
アプリケーションが通信するデータをＴＣＰのプロトコルに従って通信相手と送受信する通信装置で実行される通信方法あって、
一定間隔でデータを送信し、
データ送信の時間間隔を通信相手に通知し、
狭間隔データ送信指示を受信すると、前記一定間隔よりも短い狭間隔で予め設定された複数のデータを送信し、
通信相手から受信したデータ送信の時間間隔よりも予め決められている長い期間に亘って通信相手からデータを受信しない場合に、データが未到着であると判定して狭間隔データ送信指示を通信相手に送信する
ことを特徴とする通信方法。
ＴＣＰの高速再転送制御を開始するために必要な重複確認応答の数だけデータ送信する
請求項６記載の通信方法。
アプリケーションが通信するデータをＴＣＰのプロトコルに従って通信相手と送受信する通信装置で実行される通信方法あって、
一定間隔でデータを送信し、
狭間隔データ送信指示を受信すると、前記一定間隔よりも短い狭間隔で予め設定された複数のデータを送信し、
通信相手からデータを受信した間隔からデータ未到着を検出するための時間間隔を決定し、
前記時間間隔よりも予め決められている長い期間に亘って通信相手からデータを受信しない場合に、データが未到着であると判定して狭間隔データ送信指示を通信相手に送信する
ことを特徴とする通信方法。
複数のデータの受信間隔の統計値を用いてデータ未到着を検出するための時間間隔を決定する
請求項８記載の通信方法。
データの受信間隔から次のデータ到着時刻を推定し、データ到着時刻にもとづいてデータ未到着を検出するための時間間隔を決定する
請求項８記載の通信方法。