WO2018155406A1 - 通信システム、通信装置、方法およびプログラム - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a communication system, a communication apparatus, a method, and a program, and more particularly, to a communication system, a communication apparatus, a method, and a program that use retransmission control by TCP (Transmission Control Protocol).
- TCP Transmission Control Protocol
- TCP / IP Transmission Control Protocol / Internet Protocol
- the TCP has functions of confirmation response, retransmission control, and congestion control for avoiding congestion in order to perform highly reliable communication.
- the confirmation response, retransmission control, and congestion control provided by TCP are outlined below.
- Acknowledgment returns an acknowledgment (ACK, Acknowledgment) packet indicating that the receiving terminal has confirmed the reception of the data packet transmitted from the transmitting terminal to the transmitting terminal.
- ACK acknowledgment
- this acknowledgment packet is also referred to as an ACK packet.
- the data packet transmitted by the transmitting terminal is given a sequence number, and the receiving terminal sends the ACK number of the ACK packet returned to the data packet, the sequence number given to the data packet, and the received data size Update with.
- the transmitting terminal uses the ACK number indicated by the received ACK packet as the sequence number of the data packet to be transmitted next. Thereby, the receiving terminal notifies the transmitting terminal of the sequence number of the data packet expected to be received next as the ACK number. Then, by receiving the ACK packet, the transmitting terminal grasps to what extent the data packet of the sequence number has been received by the receiving terminal.
- a window size for performing flow control is set according to the reception buffer capacity of the receiving terminal, and is indicated as an advertisement window. That is, when the reception buffer capacity decreases due to data reception, the window size is set small, and when the data is read by the upper application and the reception buffer capacity increases, the window size is set large.
- Retransmission control is control in which, when it is detected that a transmitted data packet has disappeared in the communication network, the transmitting terminal retransmits the transmitted data packet.
- the transmitting terminal performs two types of retransmission control, timeout retransmission and high-speed retransmission, depending on the reception status of the ACK packet.
- Timeout retransmission is to retransmit a data packet that is not acknowledged when the transmitting terminal cannot receive the ACK packet that confirms the receipt of the transmitted data packet even after waiting for a predetermined time.
- the receiving terminal cannot transmit the ACK packet with the updated ACK number. Therefore, when the transmitting terminal cannot receive the corresponding ACK packet for a predetermined time, it determines that the data has not reached the receiving terminal, and the data packet with the sequence number indicated by the last received ACK number Will be resent.
- the transmitting terminal When the transmitting terminal transmits a data packet in preparation for timeout retransmission, it sets a retransmission timer (RTO, Retransmission Time Out) for waiting for a reply of the corresponding ACK packet to an initial time and starts the timer.
- RTO Retransmission Time Out
- the set time of the retransmission timer is set with a sufficient margin with respect to the packet round-trip time RTT (Round Trip Time) in the communication network.
- RTT Real Time Transport Time
- the initial time is a value obtained by multiplying the variation history of RTT by 4.
- the retransmission timer When the retransmission timer times out without an acknowledgment ACK packet being returned from the receiving terminal, only one data packet for which no acknowledgment was received is retransmitted to the receiving terminal. Each time the retransmission timer is activated, the set time for the next retransmission timer is specified to be doubled.
- Fast retransmission is retransmission control that performs retransmission in response to a retransmission request from a receiving terminal.
- the transmitting terminal can continuously transmit the number of data packets allowed by the window size notified from the receiving terminal without waiting for the ACK packet.
- the receiving terminal also returns one ACK packet indicating a sequence number that has been normally continuously received in response to the data packets received together.
- the transmitting terminal determines whether or not it has been normally received by looking at the ACK packet that arrives late.
- the receiving terminal When the receiving terminal identifies that there is a data packet that has not been received because the sequence number is missing based on the sequence number of the received data packet, the receiving terminal notifies the transmitting terminal of the missing sequence number and the corresponding data packet Request retransmission of.
- the missing sequence number is notified by transmitting a duplicate ACK packet having the same ACK number as the returned ACK packet for the data packet that was normally received most recently. That is, the ACK number of the duplicate ACK packet is the sequence number of the data packet that is expected to be received next to the data packet that has been confirmed to be received most recently, and is the missing sequence number.
- the receiving terminal transmits duplicate ACK packets until it receives the data packet of the sequence number that requested retransmission. That is, even when a data packet having a different sequence number is normally received subsequently, a duplicate ACK packet notifying the missing sequence number is transmitted.
- the sender knows that there is an unarrived data packet when it receives a duplicate ACK packet three times.
- the reason for not retransmitting the first and second duplicate ACK packets is that the receiving side may only change the arrival order of the data packets.
- the receiving device When receiving the data packet with the sequence number for which retransmission was requested, the receiving device notifies the transmitting device of the latest sequence number of the data packet that has been successfully received by the ACK packet, and the subsequent data packet transmission / reception continues. Is done.
- TCP implements congestion control to avoid congestion while performing the above-mentioned confirmation response and retransmission control.
- Congestion control is performed at the transmitting terminal using cwnd (Congestion Window), which is a value for increasing or decreasing the amount of data that can be transmitted depending on the communication status.
- cwnd indicates the number of packets (window size) that allow continuous transmission at a time, and is initially set to a small value, and is set a little larger each time an ACK packet is received from the receiving terminal.
- cwnd small.
- Timeout retransmission occurs usually when the communication network is very congested or when a serious failure occurs. For this reason, when timeout retransmission occurs, cwnd is reset to the initial state, and the number of packets to be transmitted is greatly reduced.
- the initial state is usually 1.
- Retransmission due to high-speed re-transmission occurs because the communication network is slightly congested and there is a missing data packet that arrives at the receiving terminal, and there is a major problem that multiple data packets are lost. It is considered not. For this reason, when there is retransmission due to high-speed retransmission, cwnd is set to 1 ⁇ 2 to reduce the number of packets to be transmitted to half.
- the window includes an and (Advertised Window) that indicates the available buffer capacity of the receiving terminal and writes it in the ACK packet to notify the transmitting terminal. Also, the and notified by the latest ACK packet is referred to as rwnd (Receive Window).
- the transmitting terminal performs congestion control of data transfer using the smaller value of cwnd and rwnd.
- Patent Documents 1 to 5 disclose a technique for detecting the loss of a packet when transmitting / receiving data in a communication network and requesting the transmission side communication device to retransmit the lost packet data. It is disclosed in Document 5.
- Patent Document 1 relates to a communication apparatus that handles RTP (Real-time Transport Protocol) and RTCP (Real-time Transport Control Protocol) for delivering a data stream obtained by encoding audio data and video data in real time.
- RTP Real-time Transport Protocol
- RTCP Real-time Transport Control Protocol
- Patent Document 1 solves the problem of lack of real-time performance because the packet data having the sequence number after the missing sequence number can be detected in the high-speed retransmission because the missing packet data can be detected.
- Patent Document 1 discloses a technique for requesting retransmission of packet data by measuring a predetermined time interval on the receiving side. According to this technique, when packet data to be received is not received following packet data received last time within a predetermined time after packet data was received last time, a retransmission request NACK (Negative ACK) is sent to the transmission source. To request retransmission of packet data. Also, as the retransmission request NACK, a retransmission request sequence number obtained by adding “1” to the sequence number of the most recently received packet data is used.
- NACK Negative ACK
- Japanese Patent Laid-Open No. 2004-26883 discloses a retransmission that is duplicated by a timeout retransmission when a retransmission is requested from the receiving side by high-speed retransmission and a time-out occurs after receiving a confirmation response to the retransmission data packet. Solve the problem of doing.
- Patent Document 2 discloses a time-out for a transmitted data packet for which a reception confirmation response has not been made in relation to a retransmission actually performed in response to a retransmission request on the transmission side. Control to increase time.
- Patent Document 3 discloses a technique for improving the TCP data transmission process by reducing the restart time of the TCP connection after the physical transmission medium is interrupted and becomes available again.
- the client when the client (reception side) detects that the data flow from the server (transmission side) is interrupted, the client repeatedly transmits the same ACK message to the server to retransmit the data packet. It is configured to prompt.
- the client starts a timer having a preset time T1 after transmitting an ACK for the data packet received from the server.
- the timer stops when it receives a data packet from the server.
- the client detects that the next data packet from the server does not arrive due to a timeout of time T1, and in that case, resends the same ACK message.
- Patent Document 4 discloses a technique relating to a method for dealing with a case where data transmitted by a transmitting terminal reaches a receiving terminal, and an ACK packet of the acknowledgment response disappears in the network and does not reach the transmitting terminal. In such a situation, due to time-out retransmission at the transmitting terminal, data that is originally not necessary is retransmitted, and the throughput of the network is reduced. Further, by not receiving the ACK packet, the transmission terminal reduces the congestion window, and unnecessarily reduces the amount of data to be transmitted.
- ACK can be retransmitted before retransmission timeout at the transmission terminal by setting the predetermined time shorter than the timeout time of the retransmission timer of the transmission terminal. Thereby, retransmission of unnecessary data can be avoided and the amount of transmission data can be maintained.
- predetermined information indicating a retransmission ACK packet is added to the ACK packet to be retransmitted so that it can be distinguished from the three duplicate ACK packets used in the high-speed retransmission.
- Patent Document 5 discloses a technique for transmitting a packet requesting retransmission of an unarrived packet to a transmitting device when a packet loss is detected.
- Patent Document 1 is a technology that detects that there is an unreceived data packet on the receiving terminal side and requests the transmitting terminal to retransmit it.
- the receiving terminal returns an ACK packet for the first received data packet to the transmitting terminal.
- data packets after the first received data packet are not received.
- the receiving terminal returns a retransmission request NACK requesting retransmission after an allowable packet time interval has elapsed after receiving the first data packet to the transmitting terminal. Since the transmitting terminal can receive the retransmission request NACK, the requested data packet is retransmitted, but the retransmitted data packet is also lost. Even if the same retransmission request NACK is configured to be repeatedly transmitted at a predetermined time interval, the same requested data packet is only retransmitted every time the retransmission request NACK is received.
- Patent Document 2 is a technique for minimizing time-out retransmission for a transmitted data packet that has not been acknowledged for reception on the transmission side in relation to retransmission by high-speed retransmission.
- the first data packet transmitted from the transmitting terminal to the receiving terminal reaches the receiving terminal.
- the receiving terminal cannot transmit duplicate ACK packets. . Therefore, in the technique disclosed in Patent Document 2, timeout retransmission is repeatedly performed in the transmission terminal. Even if the line is restored, the data transfer throughput is greatly reduced.
- Patent Document 3 when a physical transmission medium is interrupted and a data packet from the transmission side does not reach, the reception side repeatedly sends the same ACK message to the transmission side by a predetermined timeout so as to prompt retransmission of the data packet.
- the transmitting terminal Since the line quality from the receiving terminal to the transmitting terminal is normally maintained, the ACK message transmitted by the receiving terminal every time-out is repeatedly sent to the transmitting side. Then, the transmitting terminal repeatedly retransmits the data packet prompted to be retransmitted. Thereafter, when the line quality from the transmission terminal to the reception terminal is improved and the data packet from the transmission terminal reaches the reception terminal, there is a problem similar to the technique disclosed in Patent Document 1. In other words, in a situation where many data packets have been lost in succession, even if the line is restored, the transmitting terminal only retransmits the data packet that is urged to be retransmitted. Therefore, it takes time until the receiving terminal receives the lost data packet, and the communication performance cannot be improved immediately.
- Patent Document 4 discloses a retransmission ACK packet that prompts retransmission before a retransmission timer expires at a transmission terminal when new data is not received from the transmission terminal within a predetermined time after the reception terminal transmits an ACK packet. It is the technology that was introduced.
- This retransmission ACK packet is distinguished from three duplicate ACKs used for high-speed retransmission. For this reason, when the line quality from the receiving terminal to the transmitting terminal is normally maintained, the retransmission ACK packet transmitted on the receiving side reaches the transmitting terminal, and the transmitting side repeats the accompanying retransmission. Thereafter, when the line quality from the transmitting terminal to the receiving terminal is improved and the data packet from the transmitting terminal reaches the receiving terminal, the same problems as the techniques disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 3 occur. is there. In other words, in a situation where many data packets are lost in succession, the data packet requested to be retransmitted is retransmitted, but it is not possible to know how many data packets have been lost. For this reason, even if the line is restored, the data throughput of the transmitting terminal is reduced, and the communication performance cannot be improved immediately.
- the present invention provides a communication system and communication that can immediately improve the communication performance when such a situation is resolved even if a large number of transmitted data packets are continuously lost.
- An apparatus, a retransmission control method, and a program are provided.
- the communication system determines whether the next data packet does not arrive after transmitting an acknowledgment (ACK, acknowledgment) packet of the received data packet.
- ACK acknowledgment
- RACK retransmission request
- the time information of the ACK packet received immediately before or the RACK packet received immediately before and the RACK packet received this time Data packet that has not reached the receiving terminal using time difference information based on time information
- the time information is a time stamp that the receiving terminal attaches when transmitting the ACK packet and the RACK packet, respectively, or the transmitting terminal transmits the ACK packet and the RACK packet, respectively. It is characterized in that it is a time stamp attached at the time of reception.
- the communication device determines that the next data packet does not arrive after receiving the acknowledgment (ACK, acknowledgment) packet returned from the receiving side in response to the transmitted data packet.
- ACK acknowledgment
- the communication device determines that the next data packet does not arrive after receiving the acknowledgment (ACK, acknowledgment) packet returned from the receiving side in response to the transmitted data packet.
- RACK retransmission request
- the time of the ACK packet received immediately before or the time of the RACK packet received immediately before Using a time difference information based on the information and the time information of the RACK packet received this time, retransmission control means for identifying and retransmitting a data packet that has not reached the receiving side, the time information being received by the receiving side
- the retransmission control means includes time stamps that are attached when the ACK packet and the RACK packet are received.
- the retransmission control method determines that the next data packet does not arrive after receiving an acknowledgment (ACK, acknowledgment) packet returned from the receiving side in response to the transmitted data packet.
- ACK acknowledgment
- the time information includes the ACK packet and the RACK packet.
- Time stamp attached at the time of transmission, or the ACK packet and previous It is characterized by being a time stamp added at the time of receiving each RACK packet.
- the retransmission control program does not receive the next data packet after the computer receives an acknowledgment (ACK, acknowledgment) packet returned from the receiving side in response to the transmitted data packet.
- ACK acknowledgment
- RACK retransmission request
- the ACK packet received immediately before or the previously received ACK packet
- the receiving side uses the time information of the RACK packet and the time difference information based on the time information of the RACK packet received this time, the receiving side functions as retransmission control function means for identifying and retransmitting the unreachable data packet, and Means that the receiving side sends the ACK packet and the RACK packet. It is characterized in that it is a time stamp attached at the time of transmission or a time stamp attached by the retransmission control function means at the time of receiving the ACK packet and the RACK packet, respectively.
- the present invention can immediately improve the communication performance even when a large number of transmitted data packets are lost continuously when such a situation is resolved.
- FIG. 10 is a sequence diagram illustrating a data transaction for explaining an example in which retransmission is performed by the technique disclosed in Patent Document 4. It is a sequence diagram which shows the data transaction explaining the example by which retransmission is performed by the 2nd Embodiment of this invention.
- FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a communication system according to the first embodiment of the present invention.
- the communication system 10 includes a receiving terminal 11 and a transmitting terminal 12.
- the receiving terminal 11 and the transmitting terminal 12 are connected by establishing a TCP connection on the network 13 which is a communication network capable of data transmission conforming to the TCP communication standard.
- a typical network of the network 13 is the Internet, but it may be an arbitrary network having a communication line capable of transmitting and receiving packets by TCP.
- the network 13 may be, for example, an IP (Internet Protocol) telephone network, a LAN (Local Area Network), a WAN (Wide Area Network), a satellite communication network, a private line network, or the like.
- an uplink from the reception terminal 11 to the transmission terminal 12 and a downlink from the transmission terminal 12 to the reception terminal 11 are set.
- the data packet transmitted from the transmission terminal 12 passes through the downlink, and the acknowledgment (ACK packet) transmitted from the reception terminal 11 is transferred through the uplink.
- the receiving terminal 11 transmits an ACK packet for the data packet received from the transmitting terminal 12. Then, when receiving the ACK packet, the receiving terminal 11 sets a non-arrival determination time for determining that the next standby data packet does not arrive. When the next data packet does not arrive within the set non-arrival determination time, the receiving terminal 11 transmits a retransmission request (RACK, retransmission acknowledgement) packet that prompts transmission of the next data packet.
- RACK retransmission request
- a non-arrival determination time for determining that the next standby data packet does not arrive after the transmission of the RACK packet is set, and the RACK packet is repeatedly transmitted at every non-arrival determination time until the next data packet arrives.
- the transmitting terminal 12 performs retransmission when receiving the RACK packet after receiving the ACK packet.
- the transmitting terminal 12 uses the time difference information based on the time information of the ACK packet or RACK packet received immediately before and the time information of the RACK packet received this time to identify and retransmit the data packet that has not reached the receiving terminal 11 To do.
- the time information is a time stamp given when the receiving terminal transmits the ACK packet and the RACK packet, respectively, or a time stamp given when the transmitting terminal receives the ACK packet and the RACK packet, respectively.
- the RACK packet is repeatedly transmitted from the receiving terminal 11 until the next data packet that the receiving terminal 11 waits for arrives. Therefore, when the RACK packet is received next after the ACK packet is received, the transmitting terminal 12 specifies a data packet that has not reached the receiving terminal 11 using time difference information between the ACK packet and the received RACK packet. Further, when the transmitting terminal 12 receives the RACK packet repeatedly, the transmitting terminal 12 identifies the data packet that has not reached the receiving terminal 11 using the time difference information between the RACK packet received this time and the RACK packet received immediately before. To do.
- FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the communication apparatus according to the first embodiment of the present invention.
- the communication device 14 is a communication device applied to the transmission terminal 12 in the communication system 10 described above.
- the communication device 14 includes a retransmission control unit 140.
- the retransmission control unit 140 receives a retransmission request (RACK, retransmission acknowledgement) packet from the receiving side after receiving an acknowledgment (ACK, acknowledgment) packet returned from the receiving side in response to the transmitted data packet.
- RACK retransmission request
- ACK acknowledgment
- the RACK packet is a packet that is repeatedly transmitted by the receiving side at a non-arrival determination time interval that determines that the next data packet does not arrive, and is a packet that prompts transmission of the next data packet that does not arrive at the receiving side.
- the retransmission control unit 140 identifies a data packet that has not reached the receiving side using time difference information based on the time information of the ACK packet or RACK packet received immediately before receiving the RACK packet and the time information of the RACK packet received this time. And resend.
- the time information is a time stamp attached when the receiving terminal transmits the ACK packet and the RACK packet, or a time stamp attached when the retransmission control unit 140 receives the ACK packet and the RACK packet, respectively.
- the RACK packet is repeatedly transmitted from the receiving side until the next data packet that the receiving side waits for arrives. Therefore, when the RACK packet is received after the ACK packet is received, the retransmission control unit 140 identifies a data packet that has not reached the receiving side, using time difference information between the ACK packet and the received RACK packet.
- the retransmission control unit 140 identifies a data packet that has not reached the receiving terminal 11 using time difference information between the RACK packet received this time and the RACK packet received immediately before. .
- FIG. 3 is a flowchart showing an operation example of the retransmission control method according to the first embodiment of the present invention.
- the retransmission control method according to the first embodiment is realized by the communication device 14 operating as in the flow shown in FIG.
- ACK acknowledgment
- RACK retransmission acknowledgement
- the RACK packet is a packet that is repeatedly transmitted by the receiving side at a non-arrival determination time interval that determines that the next data packet does not arrive, and is a packet that prompts transmission of the next data packet that does not arrive at the receiving side.
- the unreachable data packet is identified and retransmitted to the receiving side (S12).
- the time information is a time stamp given when each of the ACK packet and the RACK packet is transmitted, or a time stamp given when each of the ACK packet and the RACK packet is received.
- the RACK packet is repeatedly transmitted from the receiving side until the next data packet that the receiving side waits for arrives. Therefore, when the RACK packet is received after the ACK packet is received, the data packet that has not reached the receiving side is specified using the time difference information between the ACK packet and the received RACK packet. When the RACK packet is repeatedly received, the data packet that has not reached the receiving side is specified using the time difference information between the RACK packet received this time and the RACK packet received immediately before.
- FIG. 4 is a block diagram showing a hardware configuration example of the communication device according to the first embodiment of the present invention.
- the communication device 14 can be realized by the same hardware configuration as a general computer device, and has the following configuration.
- the hardware configuration includes a CPU (Central Processing Unit) 141, a main storage unit 142, and an auxiliary storage unit 143 that are control units.
- the main storage unit 142 includes a RAM (Random Access Memory) or the like
- the auxiliary storage unit 143 includes a hard disk device including a non-volatile memory such as a magnetic disk or a semiconductor memory.
- the hardware configuration includes a communication unit 144 that communicates with the outside via a communication line, an input / output unit 145 as a man-machine interface, a system bus 146 that interconnects the above components, and the like.
- the communication device 14 can be realized in software by executing a program for providing each function related to retransmission control of data packets in a TCP connection by the CPU 141 on the computer processing device.
- the CPU 141 loads the program stored in the auxiliary storage unit 143 to the main storage unit 142 and executes it, or directly executes it on the auxiliary storage unit 143 to control the operation of the communication device 14. Implement each function in software.
- the communication device 14 is a device that functions as the transmission terminal 12 in the communication system 10 described in FIG.
- FIG. 5 shows a configuration of functional means realized by the retransmission control program according to the first embodiment of the present invention.
- the retransmission control program according to the first embodiment of the present invention causes a computer to function as the retransmission control function unit 150.
- the retransmission control function unit 150 receives a retransmission request (RACK, retransmission acknowledgement) packet from the receiving side after receiving an acknowledgment (ACK, acknowledgment) packet returned from the receiving side with respect to the transmitted data packet.
- RACK retransmission request
- ACK acknowledgment
- the RACK packet is a packet that is repeatedly transmitted by the receiving side at a non-arrival determination time interval that determines that the next data packet does not arrive, and is a packet that prompts transmission of the next data packet that does not arrive at the receiving side.
- the retransmission control function unit 150 uses the time information of the ACK packet received immediately before receiving the RACK packet or the time information of the RACK packet and the time difference information based on the time information of the RACK packet received this time, to the unreachable data packet to the receiving side. Identify and resend.
- the time information is a time stamp attached when the receiving side transmits the ACK packet and the RACK packet, or a time stamp attached when the retransmission control function unit 150 receives the ACK packet and the RACK packet, respectively.
- the RACK packet is repeatedly transmitted from the receiving side until the next data packet that the receiving side waits for arrives. Therefore, when the RACK packet is received next after the ACK packet is received, the retransmission control function unit 150 identifies a data packet that has not reached the receiving side using the time difference information between the ACK packet and the received RACK packet. In addition, when the RACK packet is repeatedly received, the retransmission control function unit 150 uses the time difference information between the RACK packet received this time and the RACK packet received immediately before to receive a data packet that has not reached the receiving side. Identify.
- the transmitting side when a RACK packet is received from the receiving side after receiving a reply of the ACK packet to the transmitted data packet, the transmitting side is prompted to transmit the next data packet that does not arrive at the receiving side. Recognize that The RACK packet is repeatedly transmitted from the receiving side until the next data packet that the receiving side waits for arrives. Then, the transmitting side uses the time difference information between the time information of the ACK packet or RACK packet received immediately before and the time information of the RACK packet received this time to identify the data packet transmitted between them. This time difference may be grasped as a transmission time difference between the ACK packet and the RACK packet, or may be grasped as a reception time difference. By using this time difference, not only the next data packet requested by the RACK packet but also a plurality of data packets lost in succession can be identified and retransmitted.
- the communication performance can be immediately improved when such a situation is resolved.
- FIG. 6 is a block diagram showing a configuration example of a communication system according to the second embodiment of the present invention.
- a communication system 20 according to the second embodiment includes a reception terminal 21 and a transmission terminal 22, and a TCP connection is provided on a network 23 that is a communication network capable of data transmission in accordance with the TCP communication standard. Established and connected. Since the network example, uplink and downlink directions have been described in the first embodiment, description thereof will be omitted.
- the reception terminal 21 includes a TCP reception unit 211, and the transmission terminal 22 includes a TCP transmission unit 221.
- the data packet transmitted from the TCP transmission unit 221 is received by the TCP reception unit 211 via the downlink of the TCP connection.
- the TCP receiving unit 211 transmits an ACK packet of the acknowledgment of the received data packet via the uplink of the TCP connection.
- the TCP receiving unit 211 included in the receiving terminal 21 includes an ACK retransmission control unit 2111 and an ACK retransmission timer 2112.
- the ACK retransmission control unit 2111 is a circuit that controls retransmission of ACK packets. After transmitting an ACK packet for the received data packet, the ACK retransmission control unit 2111 starts an ACK retransmission timer 2112 in order to monitor the arrival of the next received data packet for a time limit. If the next data packet cannot be received before the ACK retransmission timer 2112 times out, the ACK retransmission control unit 2111 retransmits the ACK packet. That is, the ACK retransmission timer 2112 performs timed monitoring of the non-arrival determination time when it is determined that the next data packet to wait for does not arrive.
- the retransmitted ACK packet is referred to as a retransmission ACK or RACK (Retransmission ACK) packet, and urges the transmission terminal 22 to transmit the next data packet.
- the RACK packet informs the transmission terminal 22 that the next data packet that has been acknowledged by the ACK packet has not arrived, and prompts the retransmission.
- a flag indicating retransmission ACK is stored in the option field of the TCP standard in order to distinguish it from normal acknowledgment ACK and duplicate ACK used in high-speed retransmission.
- the application of this RACK is preferably agreed between transmission and reception by a 3-way handshake performed when a TCP connection is established.
- the ACK retransmission control unit 2111 also starts the ACK retransmission timer 2112 when transmitting the RACK packet, and waits for the arrival of the data packet for which retransmission is requested. If the data packet cannot be received even by this time monitoring, the ACK retransmission control unit 2111 transmits the RACK packet again and repeats the data packet arrival time monitoring by the ACK retransmission timer 2112. In this way, when the data packet for which retransmission is requested does not arrive, the RACK packet is repeatedly transmitted every time the non-arrival determination time elapses.
- the ACK retransmission control unit 2111 may add a time stamp indicating the transmission time as time information of the ACK packet or the RACK packet. This can be done by using the time stamp option of the TCP standard.
- the ACK retransmission timer 2112 is set with a non-arrival determination time for determining that the next standby data packet does not arrive. For example, if an arrival interval of data packets is estimated based on RTT (Round Trip Time) that is a packet round trip time between the transmitting terminal 22 and the receiving terminal 21, and a non-arrival determination time is set based on the estimated value. good.
- the RTT may be calculated using the past history measured during normal TCP packet transfer.
- 50 milliseconds used in “Fast Timer (used for transmission of delayed ACK)” of the timer mechanism implemented in the TCP standard is fixed. It may be used as a value.
- the TCP transmission unit 221 included in the transmission terminal 22 includes an ACK retransmission determination unit 2211 and a retransmission rate determination unit 2212.
- the received ACK packet is any one of a normal acknowledgment ACK, a duplicate ACK requesting retransmission by high-speed retransmission, and a RACK that is an ACK retransmitted based on the ACK retransmission timer described above.
- the ACK retransmission determination unit 2211 calculates the time difference between the ACK or RACK time information received immediately before and the RACK time information received this time. . Then, it is estimated that the data packet does not reach the receiving side during the time indicated by the calculated time difference.
- time information when the ACK retransmission control unit 2111 transmits a time stamp indicating a transmission time, the transmission time information from the receiving terminal 21 is used. Further, when the ACK retransmission determination unit 2211 receives an ACK packet and a RACK packet, a reception time may be added thereto. In this case, reception time information at the transmission terminal 22 is used as time information. In the following description, it is assumed that ACK retransmission control section 2111 transmits time information with a time stamp indicating the transmission time added.
- the ACK retransmission determination unit 2211 estimates the amount of data that cannot be received on the receiving side based on the estimated time that the data packet has not reached the receiving side and the size of the data packet transmission history or congestion window (cwnd). To do.
- the retransmission rate determination unit 2212 determines the amount of data packets that can be transmitted in relation to the cwnd size using a TCP transmission algorithm, and determines an appropriate data retransmission amount in consideration of the network status. Then, the amount of data determined to be retransmitted is retransmitted as a data packet requested by the RACK packet and the subsequent data packet.
- FIG. 7 is a block diagram showing a configuration example of a communication apparatus as a receiving terminal according to the second embodiment of the present invention.
- the communication device 31 is a communication device that functions as a receiving terminal, and includes an application processing unit 312, a TCP receiving unit 311, an IP processing unit 313, and an input / output processing unit 314.
- Application processor 312 is a host application that receives or transfers data.
- the TCP reception unit 311 is a transport processing unit that receives data and acknowledges the reception status to the transmission side.
- the IP processing unit 313 is a network processing unit that controls network transfer of data.
- the input / output processing unit 314 is a data link processing unit that transmits and receives data via a physical link.
- Each processing unit functions as follows.
- the input / output processing unit 314 extracts an IP packet from the frame data received from the network and passes it to the IP processing unit 313.
- the IP processing unit 313 extracts a TCP packet from the IP packet received from the input / output processing unit 314 and passes it to the TCP receiving unit 311.
- the TCP receiving unit 311 returns an ACK to the TCP packet received from the IP processing unit 313, converts the TCP packet into data, and passes it to the application processing unit 312. Then, the application processing unit 312 receives data from the TCP receiving unit 311.
- the TCP reception unit 311 includes a data reception unit 3113 that receives a TCP packet, a segment storage unit 3114 that stores a segment, an ACK retransmission control unit 3111, and an ACK retransmission timer 3112.
- a data packet means a TCP packet unless otherwise specified.
- the data receiving unit 3113 stores the packet data (segment) of the received data packet in the segment storage unit 3114.
- the data receiving unit 3113 returns an ACK to the received data packet.
- the received segment is held in the segment storage unit 3114 for a predetermined time and then output to the application processing unit 312.
- the ACK retransmission control unit 3111 and the ACK retransmission timer 3112 control the retransmission of the ACK packet for the received data packet.
- the ACK retransmission control unit 3111 and the ACK retransmission timer 3112 have the same functions as the ACK retransmission control unit 2111 and the ACK retransmission timer 2112 described with reference to FIG.
- a non-arrival determination time for determining that the next standby data packet after sending the ACK packet does not arrive is set as the monitoring time.
- the ACK retransmission control unit 3111 starts the ACK retransmission timer 3112 in order to monitor the arrival of the next data packet to be received with a non-arrival determination time after sending the ACK packet for the received data packet.
- the ACK retransmission control unit 3111 transmits a RACK packet as a retransmission ACK.
- the ACK retransmission timer 3112 is also started when a RACK packet is transmitted.
- the RACK packet is repeatedly transmitted every time a non-arrival determination time elapses. A time stamp indicating the transmission time is attached to the ACK packet and the RACK packet.
- the non-arrival determination time set in the ACK retransmission timer 3112 may be determined based on the estimated value obtained by estimating the data packet arrival interval based on the RTT which is the packet round-trip time between the transmitting terminal and the receiving terminal.
- the arrival interval of data packets can be estimated based on the reception window (rwnd) size, the maximum packet size, and the RTT, which are the latest values of the advertisement window notified to the transmission terminal as being receivable. Then, the time (timer value) calculated by the equation (1) based on the estimated value may be set as the non-arrival determination time.
- Timer value 1 / ⁇ ⁇ (rwnd / RTT) / maximum packet size ⁇ (1) Equation (1)
- the maximum packet size is the maximum data amount of the packet transmitted by the transmitting terminal.
- rwnd / RTT is the maximum data transfer speed assumed. By dividing this by the maximum packet size, the number of packet transfers per unit time is obtained. Then, by taking the reciprocal of the number of packet transfers per unit time, the packet arrival interval when data transfer is performed at the assumed maximum throughput is obtained.
- the ACK retransmission control unit 3111 acquires the measured maximum packet size and RTT, and estimates the packet arrival interval using the equation (1).
- the ACK retransmission control unit 3111 performs retransmission of the ACK packet (RACK packet transmission) when the elapsed time from the transmission of the ACK packet reaches the non-arrival determination time set by the above calculation.
- the ACK retransmission control unit 3111 may calculate the RTT using data received in the past between the transmitting terminal and the receiving terminal or an ACK history. Further, the maximum packet size may be obtained using the maximum segment size notified by the MSS (Maximum Segment Size) option.
- the monitoring time to be set next may be set to ⁇ ( ⁇ > 1) times.
- the RACK packet stores a flag indicating retransmission ACK in an option field of the TCP standard.
- the RACK packet may store out-of-band (OOB, Out Of Band) data indicating that it is a retransmitted ACK.
- Out-of-band data is data having a predetermined flag and can be distinguished from a normal data stream. The out-of-band data can be distributed regardless of normal data.
- FIG. 8 is a block diagram showing a configuration example of a communication apparatus as a transmission terminal according to the second embodiment of the present invention.
- the communication device 32 is a communication device that functions as a transmission terminal, and includes an application processing unit 322, a TCP transmission unit 321, an IP processing unit 323, and an input / output processing unit 324.
- Application processing unit 322 is a higher-level application that generates or transfers data.
- the TCP transmission unit 321 is a transport processing unit that transmits and retransmits data.
- the IP processing unit 323 is a network processing unit that controls network transfer of data.
- the input / output processing unit 324 is a data link processing unit that transmits and receives data via a physical link.
- Each processing unit functions as follows.
- Application processing unit 322 generates data to be transmitted and passes it to TCP transmission unit 321.
- the TCP transmission unit 321 receives data to be transmitted from the application processing unit 322, and segments the data to be transmitted as a TCP packet in order to perform reliable communication while controlling the rate.
- the IP processing unit 323 converts the TCP packet data received from the TCP transmission unit 321 into an IP packet, and passes it to the input / output processing unit 324.
- the input / output processing unit 324 frames the IP packet passed from the IP processing unit 323 and outputs the frame to the network.
- the TCP transmission unit 321 includes a data transmission unit 3213 that transmits data received from the application processing unit 322 as a TCP packet, a data storage unit 3214 that stores data, an ACK retransmission determination unit 3211, and a retransmission rate determination unit 3212. ing.
- the ACK retransmission determination unit 3211 identifies whether the ACK packet transmitted from the receiving terminal is a normal acknowledgment ACK, a duplicate ACK requesting retransmission by high-speed retransmission, or a RACK that is a retransmitted ACK To do.
- the ACK retransmission determination unit 2211 identifies that the received ACK packet is a RACK, the time difference between the RACK received this time and the ACK or RACK received immediately before with reference to the ACK received immediately before or the RACK time stamp Is calculated. That is, it is estimated that the data packet has not arrived at the receiving side during the time indicated by the time difference between the transmission time of the ACK or RACK received immediately before and the transmission time of the RACK received this time.
- the ACK retransmission determination unit 3211 stores the time stamp (t_ack) stored in the received ACK packet.
- the time stamp (t_rack) stored in the RACK packet is referred to.
- the time (ACK_INT) between the ACK packet and the RACK packet shown in the equation (2) is estimated as the time when the receiving side did not receive the data packet.
- (ACK_INT) is also referred to as a retransmission ACK interval time.
- the ACK retransmission determination unit 3211 is based on the time estimated that the data packet has not arrived at the receiving side and the size of the data packet transmission history or congestion window (cwnd). Thus, the amount of data that cannot be received on the receiving side is estimated and specified.
- the amount of retransmission data is indicated by RD (Retransmission Data).
- the congestion window size is positioned as the amount of data that can be transmitted for each RTT.
- the ACK retransmission determination unit 3211 determines that it is necessary to retransmit the calculated amount of RD data starting from the data transmitted after receiving the confirmation response with the latest ACK packet. This is also the amount of data transmitted from the transmission side within the above-mentioned retransmission ACK interval time from the transmission time, including the data transmitted after receiving an acknowledgment with the latest ACK packet.
- the amount of data that cannot be received on the receiving side may be estimated based on the transmission history of the data packet. Needless to say, it works the same way.
- the reception side repeatedly transmits the RACK packet every time the non-arrival determination time set in the ACK retransmission timer times out until a data packet that is urged to be transmitted by the RACK packet is received. Therefore, the ACK retransmission determination unit 3211 calculates the retransmission data amount described above every time a RACK packet is received.
- the retransmission rate determination unit 3212 determines the amount of data packets that can be transmitted in relation to the congestion window size using the TCP transmission algorithm, and considers the network conditions appropriately. The amount of data retransmission is determined. That is, when the calculated total amount of retransmission data ( ⁇ RD) reaches the congestion window size, control is performed to repeat retransmission of the first packet of data specified by the ACK packet. When retransmission is repeated, retransmission may be temporarily stopped to prevent congestion. Conversely, when high throughput is required, data exceeding the congestion window size may be transmitted.
- the amount of retransmission data determined in relation to the congestion window size is retransmitted as the data packet requested by the RACK packet and the subsequent data packet.
- FIG. 9 is a sequence diagram showing a data transaction for explaining an example in which TCP timeout retransmission is performed.
- FIG. 10 is a sequence diagram illustrating a data transaction for explaining an example in which retransmission is performed by the technique disclosed in Patent Document 4.
- FIG. 11 is a sequence diagram showing a data transaction for explaining an example in which retransmission is performed according to the second embodiment of the present invention.
- the shaded rectangular parallelepiped part shows the period when the downlink is deteriorating. It is assumed that data packets flowing in the downlink are lost during this period.
- ACK 101 that is an acknowledgment of data 100 that has arrived at the receiving terminal is returned from the receiving terminal and received by the transmitting terminal.
- the other data 101 to data 104 are lost during transmission on the downlink, no confirmation response is returned. Therefore, in the transmission terminal, the retransmission timer set when data 101 is transmitted times out, and data 101 is retransmitted.
- the retransmitted data 101 is also lost during transmission on the downlink.
- the receiving terminal that has received the data 101 returns an ACK 102 that is a confirmation response of the data 101.
- the transmitting terminal that has received the ACK 102 transmits the requested data 102.
- the data throughput of the transmitting terminal is lowered after the situation where many data packets are continuously lost is resolved.
- ACK 101 that is an acknowledgment of data 100 that has arrived at the receiving terminal is returned from the receiving terminal and received by the transmitting terminal.
- the other data 101 to data 104 are lost during transmission on the downlink and do not reach the receiving terminal. Therefore, at the receiving terminal, the ACK retransmission timer set when ACK 101 is returned times out, and ACK 101 is retransmitted.
- the transmitting terminal that has received the ACK 101, which is a retransmission ACK packet, retransmits the data 101. However, the retransmitted data 101 is also lost during transmission on the downlink.
- the ACK retransmission timer is repeatedly set, and the ACK 101 that is the retransmission ACK packet is repeatedly transmitted.
- the transmission terminal retransmits the data 101 every time it receives ACK 101 which is a retransmission ACK packet.
- the data 101 retransmitted after the downlink communication quality is improved reaches the receiving terminal.
- the receiving terminal that has received the data 101 returns a normal ACK 102 that is a confirmation response of the data 101.
- the transmitting terminal that has received the ACK 102 transmits the requested data 102.
- the ACK 101 that is an acknowledgment of data 100 that has arrived at the receiving terminal is returned from the receiving terminal and received by the transmitting terminal.
- the other data 101 to data 104 are lost during transmission on the downlink and do not reach the receiving terminal. Therefore, in the receiving terminal, the ACK retransmission timer set when the ACK 101 is returned times out, and the RACK 101 is retransmitted.
- the transmitting terminal that has received the RACK 101 recognizes that it is a retransmission ACK, and estimates the amount of data to be retransmitted.
- the time difference between the ACK 101 and the RACK 101 is obtained by the above equation (2).
- the ACK retransmission timer is repeatedly set, and the RACK 101 that is the retransmission ACK packet is repeatedly transmitted.
- a time stamp is stored in each RACK.
- the transmitting terminal calculates the transmission data amount from the received RACK 101 (TSval001040) and the time stamp value of the RACK 101 (TSval001020) received immediately before based on the equations (4) and (5).
- the transmitting terminal determines that there are two data packets to be retransmitted for RACK 101 (TSval001040). Furthermore, it is stored that the data retransmitted with respect to the previously received RACK 101 (TSval001020) is data 101 and data 102, and this time it is determined to transmit from data 103.
- the transmitting terminal receives RACK 101 (TSval001060) and RACK101 (TSval001080) because the retransmitted data packet does not reach the receiving terminal due to downlink degradation. Even when these RACK packets are received, the retransmission data amount is calculated based on the time stamp, the RTT, and the congestion window size as described above, and an appropriate data amount determined in relation to the congestion window size is retransmitted.
- the receiving terminal receives an ACK (sack: xxx) packet including a SACK (Selective ACK: selective acknowledgment) signal indicating partial reception. To align the received data packets.
- ACK acknowledge: xxx
- SACK Selective ACK: selective acknowledgment
- data 102 thin line display
- data 103 thin line display
- TSval001060 data 102 (thick line display) and data 103 (thick line display) retransmitted for RACK 101 (TSval001060) arrive at the receiving terminal.
- the receiving terminal transmits an ACK 101 (sack: 102) packet, and performs a confirmation response indicating that the data 102 has been received although the data 101 has not been received.
- the receiving terminal transmits an ACK 101 (sack: 102, 103) packet, and performs a confirmation response indicating that the data 102 and the data 103 have been received although the data 101 has not been received yet.
- the transmitting terminal determines to retransmit two packets for RACK 101 (TSval001080). Further, immediately after that, the window slides upon receiving ACK 101 including the SACK signal, so that data 101 and data 104 (indicated by bold lines) are retransmitted.
- the receiving terminal receives the data 101 retransmitted in response to the RACK 101 (TSval001080), and transmits a normal confirmation response ACK 104 indicating that the data 101, 102, and 103 are ready. Further, since the data 104 retransmitted for RACK 101 (TSval001080) also reaches the receiving terminal, the receiving terminal transmits an ACK 105 of a normal confirmation response.
- the transmitting terminal that receives the RACK packet retransmits not only the data requested to be retransmitted but also the data that is estimated not to reach the receiving terminal. Therefore, even after the situation where many data packets are continuously lost is resolved, the data throughput of the transmitting terminal does not decrease, and the communication performance can be immediately improved.
- FIG. 12 shows an operation when the communication device functions as a receiving terminal
- FIG. 13 shows an operation when the communication device functions as a transmitting terminal.
- FIG. 12 is a flowchart for explaining the operation of the retransmission request control on the receiving side according to the second embodiment of the present invention.
- the receiving terminal establishes the connection with the transmitting terminal that requests the start of the connection by the 3-way handshake procedure and starts the receiving process.
- the receiving terminal waits for reception of a packet sent from the transmitting terminal, and determines whether or not the data transfer is completed based on the content of the received packet (S101). If the received packet is a FIN (Finish) packet indicating a connection disconnection (S101, YES), a connection disconnection response (FIN / ACK) is returned and the process is terminated. If the received packet is a packet including data (S101, NO), the process proceeds to step S102.
- step S102 the received data is transferred to the application, and an ACK packet of a data reception confirmation response is returned. At that time, a non-arrival determination time is set in the ACK retransmission timer as a timing for waiting for the arrival of the next data packet.
- step S103 it is determined whether or not a new data packet has been received from the transmitting terminal.
- the ACK retransmission timer is canceled and the process returns to step S101. If a new data packet has not been received (S103, NO), the process proceeds to step S104 and waits for the determination of the ACK retransmission timer.
- step S104 it is determined whether or not the ACK retransmission timer has timed out. If the non-arrival determination time of the ACK retransmission timer has not yet timed out (S104, NO), the process returns to step S103, waits for the reception of a new data packet from the transmission terminal, and determines whether or not there is reception. If the non-arrival determination time of the ACK retransmission timer has timed out (S104, YES), the process proceeds to step S105.
- step S104 when the ACK retransmission timer times out, a RACK (retransmission ACK) packet is transmitted, and the non-arrival determination time is reset in the ACK retransmission timer. Then, the process returns to step S103, waits for reception of a new data packet from the transmitting terminal, and determines whether or not there is reception. A flag indicating that the ACK is to be retransmitted is set in the RACK packet. Further, as described above, out-of-band (OOB) data may be stored.
- OOB out-of-band
- FIG. 13 is a flowchart for explaining the operation of retransmission control on the transmission side according to the second embodiment of the present invention.
- the transmitting terminal When the data to be transmitted is generated, the transmitting terminal establishes a connection with the receiving terminal by a 3-way handshake procedure and starts transmission processing.
- step S202 it is determined whether or not data transmission is possible based on the TCP transmission algorithm.
- the data number is subtracted when the confirmation response to the transmitted data packet is returned, and whether transmission is possible is determined in relation to the window size.
- a process is advanced to step S203.
- step S203 data is transmitted, the transmitted data number is stored, and the process returns to step S201.
- step S202 if the acknowledgment for the transmitted data packet has not yet returned and data transmission is not yet possible in relation to the window size (S202, NO), the process proceeds to step S204 and waits for the reception of the ACK packet. .
- step S204 When the ACK packet is received in step S204, the process proceeds to step S205.
- step S205 it is determined whether the received ACK packet is a retransmitted ACK packet (RACK packet).
- the data number is stored as a confirmation response returned in the transmitted data packet corresponding to the received ACK packet. Then, the process returns to step S202.
- the receiving terminal is prompted to retransmit the data packet, and the process proceeds to step S206 and step S207.
- step S206 the ACK transmission interval is calculated by the above-described equation (2) or (4), and the retransmission data amount is determined by equation (3) or (5).
- step S207 the amount of data packets that can be transmitted is determined in relation to the congestion window size, and appropriate retransmission data is determined in consideration of network conditions. And it returns to the process of step S202 and transmits the determined retransmission data.
- the transmitting terminal can not only transmit the next data that has been acknowledged by the ACK packet, but also retransmit the amount of data determined in step S206 with the data as the head.
- the transmitting terminal uses the time information of the ACK packet and the RACK packet to calculate the time difference between the time information of the preceding and succeeding ACK packets or the RACK packet with respect to the retransmitted RACK packet. . Based on the time indicated by this time difference, it is estimated that the data packet has not arrived at the receiving side, and the amount of data that cannot be received at the receiving side at that time is estimated based on the transmission history of the data packet or the size of the congestion window (cwnd) To do. Then, the transmitting terminal not only transmits the next data that has been acknowledged by the ACK packet, but also retransmits the amount of data estimated not to be received at the receiving side, starting from the data. Therefore, even after the situation where many data packets are continuously lost is resolved, the data throughput of the transmitting terminal does not decrease, and the communication performance can be immediately improved.
- the above-described communication apparatus may be configured by a computer in which a control program that defines processing operations such as packet transmission / reception, retransmission control, and congestion avoidance algorithm according to the TCP communication standard is installed. And it is provided with an arithmetic unit, a memory
- a control program that defines processing operations such as packet transmission / reception, retransmission control, and congestion avoidance algorithm according to the TCP communication standard
- an arithmetic unit a memory
- the hardware configuration shown in FIG. 4 described in the first embodiment may be applied.
- a receiving terminal that repeatedly transmits a retransmission request (RACK, retransmission acknowledgement) packet that prompts transmission of the next data packet at the non-arrival determination time interval, and the RACK packet after receiving the ACK packet Is received from the receiving terminal using the time difference information based on the time information of the ACK packet received immediately before or the RACK packet received immediately before and the time information of the RACK packet received this time.
- a transmitting terminal that identifies and retransmits the data packet, and the time information includes A communication system, characterized in that the receiving terminal has a time stamp attached when the ACK packet and the RACK packet are transmitted, or a time stamp attached by the transmitting terminal when the ACK packet and the RACK packet are received, respectively.
- the receiver After receiving an acknowledgment (ACK, acknowledgment) packet returned by the receiver in response to the transmitted data packet, the receiver repeatedly transmits the non-arrival determination time interval in which it is determined that the next data packet will not arrive.
- ACK acknowledgment
- RACK retransmission acknowledgement
- time information of the ACK packet received immediately before or the RACK packet received immediately before and a time of the RACK packet received this time Using a time difference information based on the information, including a retransmission control means for identifying and retransmitting a data packet that has not reached the receiving side, and the time information is attached when the receiving side transmits the ACK packet and the RACK packet, respectively.
- the time stamp or the retransmission control means And a time stamp to be attached when each RACK packet is received.
- the said retransmission control means is the retransmission ACK interval time which shows the time difference of the said time information of the said RACK packet received this time, and the said time information of the said ACK packet received immediately before or the said RACK packet received immediately before ACK retransmission determination unit that identifies a data packet that has not reached the receiving side, and an amount of retransmission data that is determined in consideration of network conditions for the specified data packet that has not reached the receiving side
- the communication apparatus further comprising: a retransmission rate determination unit that determines (Supplementary Note 4)
- the ACK retransmission determination unit includes a data packet transmitted after receiving an acknowledgment with the ACK packet, and transmits a data packet transmitted during the retransmission ACK interval from the transmission time of the data packet.
- the communication apparatus according to appendix 3, wherein the data packet is identified as a data packet that has not reached the receiving side.
- the ACK retransmission determination unit determines that a packet having a data amount obtained by multiplying a ratio of the retransmission ACK interval time in RTT (Round Trip Time) by a congestion window size as a data packet that has not reached the reception side.
- RTT Real Time Transport Time
- the said retransmission rate determination part determines the data amount which can be transmitted with respect to the data packet which has not reached
- the communication device according to any one of the supplementary notes.
- the communication system according to supplementary note 1, wherein the transmission terminal is the communication device according to any one of supplementary notes 2 to 6.
- the receiving side After receiving an acknowledgment (ACK, acknowledgment) packet returned by the receiving side in response to the transmitted data packet, the receiving side repeatedly transmits at a non-arrival determination time interval in which it is determined that the next data packet will not arrive.
- a retransmission request (RACK, retransmission acknowledgement) packet that prompts transmission of the next data packet
- Time difference information based on time information is used to identify and retransmit a data packet that has not yet reached the receiving side, and the time information is a time stamp that is attached when the ACK packet and the RACK packet are transmitted, or
- a retransmission control method characterized by being a time stamp attached.
- the data packet that has not reached the receiving side has a time difference between the time information of the RACK packet received this time and the time information of the ACK packet received immediately before or the RACK packet received immediately before.
- Supplementary note 8 characterized in that the amount of retransmission data is determined on the basis of the indicated retransmission ACK interval, and the amount of retransmission data determined in consideration of network conditions is determined for the data packet that has not reached the specified receiving side The retransmission control method described.
- Data including data packets transmitted after receiving an acknowledgment with the ACK packet, and data packets transmitted between the transmission time of the data packet and the retransmission ACK interval time are not yet received by the receiving side.
- a packet having a data amount obtained by multiplying a ratio of the retransmission ACK interval time to an RTT (Round Trip Time) by a congestion window size is identified as a data packet that has not reached the receiving side.
- the retransmission control method according to attachment 9. (Supplementary note 12) In any one of supplementary notes 9 to 11, the data amount that can be transmitted is determined in relation to a congestion window size for the specified data packet that has not reached the receiving side. The retransmission control method described.
- the computer After receiving an acknowledgment (ACK, acknowledgment) packet returned by the receiving side in response to the transmitted data packet, the computer receives the reception at a non-arrival determination time interval that determines that the next data packet does not arrive.
- ACK acknowledgment
- RACK retransmission acknowledgement
- the time information of the ACK packet received immediately before or the RACK packet received immediately before the time difference information based on the time information of the RACK packet, the receiving side functions as a retransmission control function unit that identifies and retransmits the unreachable data packet, and the time information is received by the receiving side from the ACK packet and the RACK packet.
- the said retransmission control function means is the retransmission ACK interval which shows the time difference of the said time information of the said RACK packet received this time, and the said time information of the said ACK packet received immediately before or the said RACK packet received immediately before Based on the time, an ACK retransmission determination function unit that identifies a data packet that has not reached the receiving side, and an amount that is determined in consideration of network conditions for the data packet that has not reached the receiving side that has been specified.
- the retransmission control program according to appendix 13, comprising a retransmission rate determination function unit for determining retransmission data.
- the ACK retransmission determination function unit includes a data packet transmitted after receiving an acknowledgment with the ACK packet, and a data packet transmitted during the retransmission ACK interval from the transmission time of the data packet. 15. The retransmission control program according to appendix 14, wherein the data packet is identified as a data packet that has not reached the receiving side.
- the ACK retransmission determination function unit is configured to calculate a data amount packet obtained by multiplying a ratio of the retransmission ACK interval time in RTT (Round Trip Time) by a congestion window size and a data packet that has not reached the receiving side.
- the retransmission control program according to appendix 14, characterized in that: (Supplementary Note 17)
- the retransmission rate determination function unit determines the amount of data that can be transmitted in relation to the congestion window size for the specified data packet that has not reached the receiving side.
- the retransmission control program according to any one of 16 supplementary notes.
Landscapes
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Abstract
[課題] 送信したデータパケットが連続して多数消失してしまう状況になっても、そのような状況が解消した場合に即座に通信性能を改善できるようにする。 [解決手段] 受信端末は、受信したデータパケットの確認応答(ACK)パケットを送信後、次のデータパケットが到着しないと判断する未着判定時間を設定する。未着判定時間内に次のデータパケットが到着しない場合、受信端末は、次のデータパケットの送信を促す再送要求(RACK)パケットを未着判定時間間隔で繰返し送信する。送信端末は、受信したACKパケットおよびRACKパケットの時刻情報に基づく時間差情報を用いて、受信端末に未到達のデータパケットを特定して再送する。ここで、時刻情報は、受信端末がACKパケットおよびRACKパケットの送信時にそれぞれ付すタイムスタンプ、または送信端末がACKパケットおよびRACKパケットの受信時にそれぞれ付すタイムスタンプである。
Description
本発明は、通信システム、通信装置、方法およびプログラムに関し、特に、TCP(Transmission Control Protocol)による再送制御を用いる通信システム、通信装置、方法およびプログラムに関する。
TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)は、インターネット等の通信ネットワークにおいて通信の信頼性を確保できる通信プロトコルとして広く用いられている。そして、TCPは、信頼性の高い通信を行うために、確認応答、再送制御、輻輳回避のための輻輳制御の機能を有している。
TCPが具備する確認応答、再送制御、輻輳制御を以下に概観する。
確認応答は、送信端末が送信したデータパケットに対して、受信端末がその受信を確認したことを示す確認応答(ACK、Acknowledgement)パケットを送信端末に返信する。この確認応答パケットを、以降、ACKパケットとも称する。
送信端末が送信するデータパケットにはシーケンス番号が付与されており、受信端末は、そのデータパケットに対して返信するACKパケットのACK番号を、そのデータパケットに付与されたシーケンス番号と受信したデータサイズで更新する。また、送信端末は、受信したACKパケットが示すACK番号を次に送信するデータパケットのシーケンス番号とする。これにより、受信端末は、次に受信を期待するデータパケットのシーケンス番号をACK番号として送信端末に通知する。そして、送信端末はそのACKパケットを受信することにより、受信端末がどこまでのシーケンス番号のデータパケットを受信したかを把握する。
また、ACKパケットには、フロー制御を行うためのウィンドウサイズが受信端末の受信バッファ容量に応じて設定され、広告ウィンドウとして示される。つまり、データ受信により受信バッファ容量が減少した場合にはウィンドウサイズを小さく設定し、上位アプリケーションによりデータが読み出されて受信バッファ容量が増加した場合にはウィンドウサイズを大きく設定する。
再送制御は、送信したデータパケットが通信ネットワークにおいて消失したことを検出した場合に、送信端末がその送信したデータパケットを再送信する制御である。
送信端末は、ACKパケットの受信状況に応じて、タイムアウト再送と高速再転送の2種類の再送制御を行う。
タイムアウト再送は、送信したデータパケットの受信確認のACKパケットを、送信端末が所定時間待っても受信できなかった場合に、その受信確認がされないデータパケットを再送信するものである。
例えば、送信したデータパケットが通信ネットワークの中で消失した場合、受信端末はACK番号を更新したACKパケットを送信できない。そのため、送信端末は対応するACKパケットを所定時間の間待っても受信できないときは、そのデータが受信端末に到達していないと判断し、最後に受け取ったACK番号で示されるシーケンス番号のデータパケットを再送する。
送信端末は、タイムアウト再送の準備のために、データパケットを送信すると、それに対応するACKパケットの返信を待受けるための再送タイマ(RTO、Retransmission Time Out)を初期時間に設定してタイマスタートする。
再送タイマの設定時間は、短く設定するとデータ転送に遅延が生じた場合に、通信ネットワークでパケットが消失しない場合でも誤再送が行われ、通信効率を悪化させてしまう懸念がある。そのため、再送タイマの設定時間は、通信ネットワークにおけるパケット往復時間RTT(Round Trip Time)に対して十分なマージンを取って設定される。RFC(Request for Comments)による規定では、RTTの変動履歴に4を乗じた値を初期時間としている。
確認応答のACKパケットが受信端末から返ってこないまま再送タイマがタイムアウトすると、確認応答が得られなかったデータパケットを1つだけ受信端末へ再送する。そして、再送タイマが作動するたびに、次の再送タイマの設定時間は2倍ずつ長くなるように規定されている。
高速再転送は、受信端末からの再送要求に応じて再送を行う再送制御である。
送信端末は、受信端末から通知されたウィンドウサイズで許容される数のデータパケットを、ACKパケットを待たずに連続して送信することができる。この場合、受信端末も、まとめて受信したデータパケットに対して、正常に連続受信したシーケンス番号を示した1つのACKパケットを返す。送信端末はこのように遅れて到着するACKパケットを見て正常に受信されたかどうかを判断する。
受信端末は、受信したデータパケットのシーケンス番号に基づいて、シーケンス番号が欠落して受信していないデータパケットがあることを識別すると、欠落したシーケンス番号を送信端末に通知して、対応するデータパケットの再送を要求する。
欠落したシーケンス番号は、直近に正常受信したデータパケットに対して返信したACKパケットと同じACK番号を持つ重複ACKパケットを送信することにより通知する。つまり、重複ACKパケットのACK番号は、直近に受信確認したデータパケットの次に受信を期待しているデータパケットのシーケンス番号であり、それは欠落したシーケンス番号である。
そして、受信端末は、再送を要求したシーケンス番号のデータパケットを受信するまで重複ACKパケットを送信する。つまり、後続して別のシーケンス番号のデータパケットを正常に受信した場合であっても、欠落したシーケンス番号を通知する重複ACKパケットを送信する。
送信側は重複ACKパケットを3回受け取った時点で未着のデータパケットがあることを知る。1回目、2回目の重複ACKパケットで再送しないのは、受信側でデータパケットの到着順序が入れ替わっただけである可能性を考慮している。
再送を要求したシーケンス番号のデータパケットを受信すると、受信装置は、それまで正常受信できているデータパケットの最新のシーケンス番号をACKパケットで送信装置に通知して、以後のデータパケットの送受信が続行される。
また、途中のデータパケットが抜けている場合、受信端末が抜けたデータパケットをSACK(Selective ACK、選択的確認応答)により送信端末に通知する再送制御のオプションもある。送信端末はSACKの内容を見て、抜けている部分のデータパケットだけを送りなおす。
TCPは上記の確認応答と再送制御を行いつつ輻輳回避のための輻輳制御を実施している。輻輳制御は、送信端末において、通信状況によって送信可能なデータ量を増減させるための値であるcwnd(Congestion Window、輻輳ウィンドウ)を用いて行う。cwndは、一回に連続送信を許容するパケット数(ウィンドウサイズ)を示し、当初は小さく設定され、受信端末からACKパケットを受信する毎に少しずつ大きく設定される。
TCPでは、パケットロスが発生した場合にそのまま送信を続けるとさらにエラーや輻輳が発生する可能性があることから、cwndを小さく設定することで輻輳回避を図っている。cwndは、タイムアウト再送時に設定されるものと高速再転送時に設定されるものとの2種類がある。
タイムアウト再送が起きるのは、通常、通信ネットワークが非常に輻輳している場合や、重大な故障が発生していると場合と考えられる。そのため、タイムアウト再送が発生した時にはcwndを初期状態にリセットして、送信するパケット数を大きく絞り込む。初期状態は通常は1である。
高速再転送による再送が起きるのは、通信ネットワークが軽度に輻輳しており、受信端末に到着したデータパケットに抜けがあった程度で、複数個のデータパケットが消失するような大きな障害は発生していないと考えられている。そのため、高速再転送による再送があった場合は、cwndを1/2に設定して送信するパケット数を半分に絞り込む。
なお、ウィンドウには、受信端末が持つバッファの空き容量を示し、ACKパケットに書き込んで送信端末に知らせるawnd(Advertised Window、広告ウィンドウ)がある。また、直近のACKパケットで通知されたawndをrwnd(Receive Window、受信ウィンドウ)と称する。送信端末は、cwndとrwndの小さい方の値を用いてデータ転送の輻輳制御を行う。
上記に概観したTCPの機能に関連して、通信ネットワークでデータを送受信する際にパケットの消失を検出し、消失したパケットデータの再送を送信側の通信装置に要求する技術が特許文献1乃至特許文献5に開示されている。
特許文献1は、オーディオデータおよびビデオデータを符号化したデータストリームをリアルタイムに配送するためのRTP(Real-time Transport Protocol)、RTCP(Real-time Transport Control Protocol)を扱う通信装置に関する。特許文献1は、高速再転送において、欠落したパケットデータが検出できるのは欠落したシーケンス番号の後ろのシーケンス番号を持つパケットデータを受信したタイミングなのでリアルタイム性に欠けるという課題を解決する。
特許文献1は、受信側において所定の時間間隔を計時してパケットデータの再送を要求する技術を開示する。当該技術によれば、パケットデータを前回受信してから所定の時間内に前回受信したパケットデータに続いて受信すべきパケットデータを受信していない場合に、送信元に再送要求NACK(Negative ACK)を送信してパケットデータの再送を要求する。また、再送要求NACKとして、最新に受信したパケットデータのシーケンス番号に「1」を加算した再送要求シーケンス番号を使うとしている。
特許文献2は、高速再転送で受信側から再送要求されてデータパケットを再送信した後、当該再送データパケットに対する確認応答を受信する前にタイムアウトとなった場合に、タイムアウト再送で重複した再送信をしてしまうという課題を解決する。
特許文献2は、このような重複再送を防止するために、送信側で、再送要求に対して実際に行われた再送との関連において、受信確認応答がされていない既送信データパケットについてのタイムアウト時間を増加させる制御を行っている。
特許文献3は、物理伝送媒体が中断し、再び利用可能になった後のTCPコネクションの再開時間を少なくしてTCPデータ伝送プロセスを改善する技術を開示する。特許文献3が開示する技術は、サーバ(送信側)からのデータフローが中断されたことをクライアント(受信側)が検知すると、クライアントは同じACKメッセージを繰り返してサーバに送ることでデータパケットの再送を促すように構成している。当該技術によれば、クライアントはサーバから受信したデータパケットに対するACKを送信した後に、事前設定された時間T1を有するタイマをスタートする。タイマはサーバからデータパケットを受信するとストップする。クライアントは時間T1のタイムアウトにより、サーバからの次のデータパケットが届かないことを検出し、その場合は同じACKメッセージを再送する。このように構成することで、中断していた物理伝送媒体が再び利用可能になった後で、データ転送が中断されたままの時間を短くすることができる。
特許文献4は、送信端末が送信したデータが受信端末に到達し、その確認応答のACKパケットがネットワーク中で消失して送信端末に到達しない場合の対処方法に関する技術を開示する。このような状況になった場合、送信端末でのタイムアウト再送により、本来は必要のないデータまで再送してしまい、ネットワークのスループットを低下させてしまう。また、ACKパケットを受信しないことにより、送信端末は輻輳ウィンドウを縮小してしまい、送信するデータの量を不必要に減少させてしまう。
特許文献4が開示する技術では、受信端末がACKパケットを送信してから所定の時間内に送信端末から新たなデータを受信したか否かに基づいて、ACKパケットの再送の要否を判定する。受信端末は、所定の時間内に送信端末から新たなデータを受信しない場合に、ACKパケットの再送を行う。そのため、受信端末が送信したACKパケットがネットワークで消失しても、送信端末は再送されるACKパケットを再送タイマのタイムアウト時間前に受け取ることができる。
特許文献4が開示する技術では、上記の所定の時間を送信端末の再送タイマのタイムアウト時間よりも短く設定することで、送信端末での再送タイムアウト前にACKを再送することができる。これにより、不要なデータの再送を回避し、送信データ量を維持することができる。
なお、再送するACKパケットには、高速再転送で使用される3つの重複ACKパケットと区別できるように、再送ACKパケットであることを示す所定の情報が付加されている。
さらに、特許文献5は、パケットのロスが検知されたとき、未着パケットの再送を要求するパケットを送信装置に送信する技術を開示する。
インターネットや無線通信システムにおいては、しばしば通信方向毎の可用性が非対称であり、送信データは消失するものの、逆方向の確認応答(ACK)は到達できる場合がある。つまり、送信端末から受信端末への回線品質が悪くなり、送信したデータパケットが連続して多数消失してしまうが、受信端末から送信端末への回線品質は正常に保たれている環境を想定する。
特許文献1は、受信端末側で未受信のデータパケットがあることを検出して、送信端末にその再送を要求する技術である。
送信端末から受信端末に送信されたデータパケットのうち、最初のデータパケットは受信端末に届くが、それ以降のデータパケットが連続して多数消失してしまう場合を考えてみる。受信端末は最初に受信したデータパケットに対するACKパケットを送信端末に返送する。しかし、最初に受信したデータパケット以降のデータパケットは未受信となる。そのため、受信端末は最初のデータパケットを受信してから許容パケット時間間隔経過後に再送を要求する再送要求NACKを送信端末に返送する。送信端末は再送要求NACKを受信できるので、要求されたデータパケットを再送するが、その再送データパケットも消失してしまう。同じ再送要求NACKを所定の時間間隔で繰り返して送信できるように構成したとしても、再送要求NACKを受信する度に要求された同じデータパケットを再送するだけである。
その後、送信端末から受信端末への回線品質が改善され、送信端末からのデータパケットが受信端末に到達するようになった状況を想定する。送信端末は再送要求NACKで指定されたデータパケットを再送するだけで、受信端末からの再送要求を受けるまで、次のデータパケットを再送できない。特許文献1の技術では、データパケットが連続して多数消失してしまったような場合、どれだけの量のデータが消失したのかということを把握することができない。そのため、回線が回復しても、受信端末からの再送要求を逐次受けてから再送が行われるので、消失したデータパケットを受信端末が受信するまでに時間がかかり、すぐには通信性能を改善することができない。
特許文献2は、送信側で、高速再転送による再送との関連において、受信確認応答がされていない既送信データパケットについてのタイムアウト再送を極力減らす技術である。
送信端末から受信端末に送信された最初のデータパケットは受信端末に届くが、それ以降のデータパケットが連続して多数消失してしまうような場合、受信端末は重複ACKパケットを送信することができない。そのため、特許文献2が開示する技術では、送信端末においてタイムアウト再送が繰り返し行われることになる。そして、回線が回復してもデータ転送のスループットを大きく低下させる。
特許文献3は、物理伝送媒体が中断し、送信側からのデータパケットが届かなくなった場合に、受信側が所定のタイムアウトにより同じACKメッセージを繰り返して送信側に送ることでデータパケットの再送を促すようにした技術である。
受信端末から送信端末への回線品質は正常に保たれていることから、受信端末がタイムアウト毎に送信するACKメッセージは繰返し送信側に送られる。そして、送信端末は再送を促されたデータパケットを繰返し再送する。その後、送信端末から受信端末への回線品質が改善され、送信端末からのデータパケットが受信端末に到達するようになった場合、特許文献1に開示の技術と同様の課題がある。つまり、データパケットが連続して多数消失してしまったような状況下では、回線が回復しても、送信端末は再送を促されたデータパケットを再送するだけである。そのため、消失したデータパケットを受信端末が受信するまでに時間がかかり、すぐには通信性能を改善することができない。
特許文献4は、受信端末がACKパケットを送信してから所定の時間内に送信端末から新たなデータを受信しない場合に、送信端末での再送タイマのタイムアップ前に再送を促す再送ACKパケットを導入した技術である。
この再送ACKパケットは、高速再転送で使用する3つの重複ACKと区別されるようになっている。そのため、受信端末から送信端末への回線品質は正常に保たれている場合には、受信側で送信した再送ACKパケットは送信端末に届き、送信側はそれに伴う再送を繰り返すことになる。その後、送信端末から受信端末への回線品質が改善され、送信端末からのデータパケットが受信端末に到達するようになった場合は、特許文献1や特許文献3に開示の技術と同様の課題がある。つまり、データパケットが連続して多数消失してしまったような状況下では、再送を要求されたデータパケットは再送するものの、どれだけのデータパケットが欠落したのかを知ることができない。そのため、回線が回復しても、送信端末のデータスループットが低下し、すぐには通信性能を改善することができない。
上記を鑑み、本発明は、送信したデータパケットが連続して多数消失してしまう状況になっても、そのような状況が解消した場合に即座に通信性能を改善することができる通信システム、通信装置、再送制御方法およびプログラムを提供する。
上記の目的を実現するために、本発明の一形態である通信システムは、受信したデータパケットの確認応答(ACK、acknowledgement)パケットを送信後、次のデータパケットが到着しないと判断する未着判定時間を設定し、前記未着判定時間内に次のデータパケットが到着しない場合は、当該次のデータパケットの送信を促す再送要求(RACK、retransmission acknowledgement)パケットを前記未着判定時間間隔で繰返し送信する受信端末と、前記ACKパケットを受信した以降に前記RACKパケットを前記受信端末から受信すると、直前に受信した前記ACKパケットまたは直前に受信した前記RACKパケットの時刻情報と今回受信した前記RACKパケットの時刻情報に基づく時間差情報を用いて、前記受信端末に未到達のデータパケットを特定して再送する送信端末と、を含み、前記時刻情報は、前記受信端末が前記ACKパケットおよび前記RACKパケットの送信時にそれぞれ付すタイムスタンプ、または前記送信端末が前記ACKパケットおよび前記RACKパケットの受信時にそれぞれ付すタイムスタンプであることを特徴とする。
また、本発明の別の形態である通信装置は、送信したデータパケットに対して受信側が返信する確認応答(ACK、acknowledgement)パケットを受信した以降に、次のデータパケットが到着しないと判断する未着判定時間間隔で前記受信側が繰返し送信する、次のデータパケットの送信を促す再送要求(RACK、retransmission acknowledgement)パケットを受信すると、直前に受信した前記ACKパケットまたは直前に受信した前記RACKパケットの時刻情報と今回受信した前記RACKパケットの時刻情報に基づく時間差情報を用いて、前記受信側に未到達のデータパケットを特定して再送する再送制御手段を含み、前記時刻情報は、前記受信側が前記ACKパケットおよび前記RACKパケットの送信時にそれぞれ付すタイムスタンプ、または前記再送制御手段が前記ACKパケットおよび前記RACKパケットの受信時にそれぞれ付すタイムスタンプであることを特徴とする。
更に、本発明の別の形態である再送制御方法は、送信したデータパケットに対して受信側が返信する確認応答(ACK、acknowledgement)パケットを受信した以降に、次のデータパケットが到着しないと判断する未着判定時間間隔で前記受信側が繰返し送信する、次のデータパケットの送信を促す再送要求(RACK、retransmission acknowledgement)パケットを受信し、直前に受信した前記ACKパケットまたは直前に受信した前記RACKパケットの時刻情報と、今回受信した前記RACKパケットの時刻情報に基づく時間差情報を用いて、前記受信側に未到達のデータパケットを特定して再送し、前記時刻情報は、前記ACKパケットおよび前記RACKパケットの送信時にそれぞれ付されるタイムスタンプ、または前記ACKパケットおよび前記RACKパケットの受信時にそれぞれ付されるタイムスタンプであることを特徴とする。
また、本発明の別の形態である再送制御プログラムは、コンピュータを、送信したデータパケットに対して受信側が返信する確認応答(ACK、acknowledgement)パケットを受信した以降に、次のデータパケットが到着しないと判断する未着判定時間間隔で前記受信側が繰返し送信する、次のデータパケットの送信を促す再送要求(RACK、retransmission acknowledgement)パケットを受信すると、直前に受信した前記ACKパケットまたは直前に受信した前記RACKパケットの時刻情報と、今回受信した前記RACKパケットの時刻情報に基づく時間差情報を用いて、前記受信側に未到達のデータパケットを特定して再送する再送制御機能手段として機能させ、前記時刻情報は、前記受信側が前記ACKパケットおよび前記RACKパケットの送信時にそれぞれ付すタイムスタンプ、または前記再送制御機能手段が前記ACKパケットおよび前記RACKパケットの受信時にそれぞれ付すタイムスタンプであることを特徴とする。
本発明は、送信したデータパケットが連続して多数消失してしまう状況になっても、そのような状況が解消した場合に即座に通信性能を改善することができる。
本発明を実施するための形態の概要を説明する。
なお、実施の形態は例示であり、開示のシステム、装置及び方法は、以下の実施の形態の構成には限定されない。また、図に付した参照符号は理解を助けるための一例として便宜上付記したものであり、なんらの限定を意図するものではない。さらに、図面中の矢印の向きは、一例を示すものであり、ブロック間の信号の向きを限定するものではない。
(第1の実施形態)
第1の実施形態を、図1乃至図5を参照して説明する。
第1の実施形態を、図1乃至図5を参照して説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態による通信システムの構成例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10は、受信端末11と送信端末12を含む構成となっている。
受信端末11と送信端末12は、TCPの通信規格に準拠したデータ伝送が可能な通信網であるネットワーク13上に、TCPコネクションを確立して接続される。ネットワーク13の代表的なネットワークとしてはインターネットが挙げられるが、TCPによるパケットの送受信が可能な通信回線を有する任意のネットワークであってよい。ネットワーク13は、例えば、IP(Internet Protocol)電話網、LAN(Local Area Network)、WAN(Wide Area Network)、衛星通信網、専用線網等であってもよい。
ネットワーク13上には、受信端末11から送信端末12に向かう上りリンクと送信端末12から受信端末11に向かう下りリンクが設定される。送信端末12が送信したデータパケットは下りリンクを通過し、受信端末11が送信した確認応答(ACKパケット)は上りリンクを通過して転送される。
本実施形態では、送信端末12から受信端末11への下りリンクにおいて、例えば外的要因により伝送媒体の回線品質が悪化する等により、転送中のデータパケットが連続して多数消失してしまう状況になり得るケースを考える。
受信端末11は、送信端末12から受信したデータパケットに対するACKパケットを送信する。そして、受信端末11は、ACKパケットを送信すると、次に待受けるデータパケットが到着しないと判断する未着判定時間を設定する。設定した未着判定時間内に次のデータパケットが到着しない場合、受信端末11は当該次のデータパケットの送信を促す再送要求(RACK、retransmission acknowledgement)パケットを送信する。RACKパケットの送信後も次に待受けるデータパケットが到着しないと判断する未着判定時間を設定し、次のデータパケットが到着するまで当該未着判定時間毎にRACKパケットを繰返し送信する。
送信端末12は、ACKパケットを受信した以降にRACKパケットを受信すると再送を行う。送信端末12は、直前に受信したACKパケットまたはRACKパケットの時刻情報と、今回受信した前記RACKパケットの時刻情報に基づく時間差情報を用いて、受信端末11に未到達のデータパケットを特定して再送する。ここで、前記の時刻情報は、受信端末がACKパケットおよびRACKパケットの送信時にそれぞれ付すタイムスタンプ、または送信端末がACKパケットおよびRACKパケットの受信時にそれぞれ付すタイムスタンプである。
RACKパケットは、受信端末11が待ち受ける次のデータパケットが到着するまで、受信端末11から繰返し送信される。そのため、ACKパケットを受信した次にRACKパケットを受信した場合、送信端末12は、ACKパケットと受信したRACKパケットの時間差情報を用いて受信端末11に未到達のデータパケットを特定する。また、送信端末12は、RACKパケットを繰返し受信するようになった場合には、今回受信したRACKパケットと直前に受信したRACKパケットの時間差情報を用いて受信端末11に未到達のデータパケットを特定する。
図2は、本発明の第1の実施形態による通信装置の構成例を示すブロック図である。
通信装置14は、前述した通信システム10における送信端末12に適用する通信装置である。
通信装置14は再送制御部140を含む構成となっている。
再送制御部140は、送信したデータパケットに対して受信側が返信する確認応答(ACK、acknowledgement)パケットを受信した以降に、受信側から再送要求(RACK、retransmission acknowledgement)パケットを受信する。
RACKパケットは、次のデータパケットが到着しないと判断する未着判定時間間隔で受信側が繰返し送信するパケットで、受信側に到着しない次のデータパケットの送信を促すパケットである。
再送制御部140は、RACKパケットを受信する直前に受信したACKパケットまたはRACKパケットの時刻情報と今回受信したRACKパケットの時刻情報に基づく時間差情報を用いて受信側に未到達のデータパケットを特定して再送する。ここで、前記の時刻情報は、受信端末がACKパケットおよびRACKパケットの送信時にそれぞれ付すタイムスタンプ、または再送制御部140がACKパケットおよびRACKパケットの受信時にそれぞれ付すタイムスタンプである。
RACKパケットは、受信側が待ち受ける次のデータパケットが到着するまで、受信側から繰返し送信される。そのため、ACKパケットを受信した次にRACKパケットを受信した場合、再送制御部140は、ACKパケットと受信したRACKパケットの時間差情報を用いて受信側に未到達のデータパケットを特定する。
再送制御部140は、RACKパケットを繰返し受信するようになった場合には、今回受信したRACKパケットと直前に受信したRACKパケットの時間差情報を用いて受信端末11に未到達のデータパケットを特定する。
図3は、本発明の第1の実施形態による再送制御方法の動作例を示すフロー図である。
第1の実施形態による再送制御方法は、通信装置14が図3に示すフローのように動作することで実現される。
送信したデータパケットに対して受信側が返信する確認応答(ACK、acknowledgement)パケットを受信した以降に、受信側から再送要求(RACK、retransmission acknowledgement)パケットを受信する(S11)。
RACKパケットは、次のデータパケットが到着しないと判断する未着判定時間間隔で受信側が繰返し送信するパケットで、受信側に到着しない次のデータパケットの送信を促すパケットである。
RACKパケットを受信する直前に受信したACKパケットまたはRACKパケットの時刻情報と今回受信したRACKパケットの時刻情報に基づく時間差情報を用いて、受信側に未到達のデータパケットを特定して再送する(S12)。ここで、前記の時刻情報は、ACKパケットおよびRACKパケットの送信時にそれぞれ付されるタイムスタンプ、またはACKパケットおよびRACKパケットの受信時にそれぞれ付されるタイムスタンプである。
RACKパケットは、受信側が待ち受ける次のデータパケットが到着するまで、受信側から繰返し送信される。そのため、ACKパケットを受信した次にRACKパケットを受信した場合は、ACKパケットと受信したRACKパケットの時間差情報を用いて受信側に未到達のデータパケットを特定する。また、RACKパケットを繰返し受信するようになった場合には、今回受信したRACKパケットと直前に受信したRACKパケットの時間差情報を用いて受信側に未到達のデータパケットを特定する。
図4は、本発明の第1の実施形態による通信装置のハードウェアの構成例を示すブロック図である。
図4を参照すると、通信装置14は、一般的なコンピュータ装置と同様のハードウェア構成によって実現することができ、次の構成を備える。
ハードウェア構成として、制御部であるCPU(Central Processing Unit)141、主記憶部142、補助記憶部143を含む。主記憶部142は、RAM(Random Access Memory)等で構成され、補助記憶部143は、磁気ディスク、半導体メモリ等の不揮発メモリから構成されるハードディスク装置を含む。
また、ハードウェア構成として、通信回線を介して外部との通信を行う通信部144、マン・マシン・インタフェースとしての入出力部145、上記各構成要素を相互に接続するシステムバス146等を含む。
本実施形態の通信装置14は、TCPコネクションにおけるデータパケットの再送制御に関わる各機能を提供するプログラムを、コンピュータ処理装置上のCPU141で実行することにより、ソフトウェア的に実現することができる。
すなわち、CPU141は、補助記憶部143に格納されているプログラムを、主記憶部142にロードして実行し、あるいは補助記憶部143上で直接実行し、通信装置14の動作を制御することにより、各機能をソフトウェア的に実現する。
前述したように、通信装置14は、図1で説明した通信システム10における送信端末12として機能する装置である。
本発明の第1の実施形態の再送制御プログラムが実現する機能手段の構成を図5に示す。
本発明の第1の実施形態による再送制御プログラムは、コンピュータを再送制御機能部150として機能させる。
再送制御機能部150は、送信したデータパケットに対して受信側が返信する確認応答(ACK、acknowledgement)パケットを受信した以降に、受信側から再送要求(RACK、retransmission acknowledgement)パケットを受信する。
RACKパケットは、次のデータパケットが到着しないと判断する未着判定時間間隔で受信側が繰返し送信するパケットで、受信側に到着しない次のデータパケットの送信を促すパケットである。
再送制御機能部150は、RACKパケットを受信する直前に受信したACKパケットまたはRACKパケットの時刻情報と今回受信したRACKパケットの時刻情報に基づく時間差情報を用いて、受信側に未到達のデータパケットを特定して再送する。ここで、前記の時刻情報は、受信側がACKパケットおよびRACKパケットの送信時にそれぞれ付すタイムスタンプ、または再送制御機能部150がACKパケットおよびRACKパケットの受信時にそれぞれ付すタイムスタンプである。
RACKパケットは、受信側が待ち受ける次のデータパケットが到着するまで、受信側から繰返し送信される。そのため、ACKパケットを受信した次にRACKパケットを受信した場合、再送制御機能部150は、ACKパケットと受信したRACKパケットの時間差情報を用いて受信側に未到達のデータパケットを特定する。また、再送制御機能部150は、RACKパケットを繰返し受信するようになった場合には、今回受信したRACKパケットと直前に受信したRACKパケットの時間差情報を用いて受信側に未到達のデータパケットを特定する。
以上のように、本実施形態では、送信したデータパケットに対するACKパケットの返信を受けた以降に受信側からRACKパケットを受信すると、送信側は受信側に到着しない次のデータパケットの送信を促されていると認識する。RACKパケットは、受信側が待ち受ける次のデータパケットが到着するまで、受信側から繰返し送信される。そして、送信側は、直前に受信したACKパケットまたはRACKパケットの時刻情報と今回受信したRACKパケットの時刻情報の時間差情報を用いて、その間に送信したデータパケットを特定する。この時間差は、ACKパケットおよびRACKパケットの送信時間差と把握しても良いし、受信時間差と把握しても良い。この時間差を用いることでRACKパケットが要求する次のデータパケットのみならず、連続して消失した複数のデータパケットを特定して、それらを再送することができる。
従って、本実施形態によれば、送信したデータパケットが連続して多数消失してしまう状況になっても、そのような状況が解消した場合に即座に通信性能を改善することができる。
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態を説明する。
次に、第2の実施形態を説明する。
図6は、本発明の第2の実施形態による通信システムの構成例を示すブロック図である。
第2の実施形態による通信システム20は、受信端末21と送信端末22を含む構成となっており、TCPの通信規格に準拠したデータ伝送が可能な通信網であるネットワーク23上に、TCPコネクションを確立して接続される。ネットワーク例、上りリンクおよび下りリンクの方向については第1の実施形態で説明しているのでその説明を省略する。
受信端末21はTCP受信部211を備え、送信端末22はTCP送信部221を備える。TCP送信部221から送信したデータパケットは、TCPコネクションの下りリンクを介してTCP受信部211で受信される。TCP受信部211は、受信したデータパケットの確認応答のACKパケットをTCPコネクションの上りリンクを介して送信する。
受信端末21が備えるTCP受信部211はACK再送制御部2111とACK再送タイマ2112を含む構成となっている。
ACK再送制御部2111はACKパケットの再送を制御する回路である。ACK再送制御部2111は、受信したデータパケットに対するACKパケットを送出した後に、次に受信するデータパケットの到着を時限監視するためにACK再送タイマ2112をスタートさせる。ACK再送タイマ2112がタイムアウトするまでに次のデータパケットを受信できなかった場合、ACK再送制御部2111はACKパケットを再送する。つまり、ACK再送タイマ2112は、次に待受けるデータパケットが到着しないと判断する未着判定時間の時限監視を行う。再送したACKパケットを再送ACKまたはRACK(Retransmission ACK)パケットと称し、送信端末22に対して次のデータパケットの送信を促す。
RACKパケットは、ACKパケットで確認応答した次のデータパケットが未着であることを送信端末22に知らせ、その再送を促すものである。そして、通常の確認応答のACKや高速再転送の際に使用する重複ACKと区別するために、再送のACKであることを示すフラグをTCP規格のオプションフィールドに格納する。このRACKの適用は、TCPコネクション確立時に行われる3Wayハンドシェークにて送受信間で合意しておくと良い。
ACK再送制御部2111は、RACKパケットの送信に際してもACK再送タイマ2112をスタートさせて、再送を要求したデータパケットの到着を待つ。ACK再送制御部2111は、この時限監視でもデータパケットが受信できなかった場合には、RACKパケットを再度送信してACK再送タイマ2112によるデータパケットの到着時限監視を繰り返す。このように、再送を要求したデータパケットが到着しない場合には未着判定時間を経過する度にRACKパケットを繰返し送信する。
また、ACK再送制御部2111は、ACKパケットやRACKパケットの時刻情報として、送信時刻を示すタイムスタンプを付加しても良い。これは、TCP規格のタイムスタンプオプションを使用すれば良い。
上述したように、ACK再送タイマ2112には、次に待受けるデータパケットが到着しないと判断する未着判定時間が設定される。例えば、送信端末22と受信端末21との間のパケット往復時間であるRTT(Round Trip Time)に基づいてデータパケットの到着間隔を推定し、その推定値に基づいて未着判定時間を設定すれば良い。RTTは、通常のTCPパケットの転送中に計測した過去の履歴を用いて計算すれば良い。また、ACK再送タイマ2112の未着判定時間の設定値として、TCP規格で実装されるタイマ機構の「Fast Timer(遅延ACKの送信等で使用される。)」で使用される50ミリ秒を固定値として使用しても良い。
送信端末22が備えるTCP送信部221は、ACK再送判定部2211と再送レート判定部2212を含む構成となっている。
ACK再送判定部2211は、受信したACKパケットが、通常の確認応答のACK、高速再転送による再送を要求する重複ACK、上述したACK再送タイマに基づいて再送されたACKであるRACKのいずれであるかを識別する。受信したACKパケットがRACKであることを識別すると、ACK再送判定部2211は、その直前に受信したACKまたはRACKの時刻情報と、今回受信したRACKの時刻情報に基づいて、それらの時間差を算出する。そして、この算出した時間差が示す時間の間は受信側にはデータパケットが届いていないものと推定される。
なお、時刻情報として、ACK再送制御部2111が送信時刻を示すタイムスタンプを付加して送信する場合には、受信端末21からの送信時刻情報が使用される。また、ACK再送判定部2211がACKパケットおよびRACKパケットを受信した際に、受信時刻をそれぞれ付加するように構成しても良い。この場合は、時刻情報として、送信端末22での受信時刻情報が使用される。以降では、時刻情報として、ACK再送制御部2111が送信時刻を示すタイムスタンプを付加して送信するものとして説明する。
ACK再送判定部2211は、受信側にデータパケットが届いていないと推定される時間とデータパケットの送信履歴または輻輳ウィンドウ(cwnd)のサイズに基づいて、受信側で受信できていないデータ量を推定する。
再送レート判定部2212は、TCPの送信アルゴリズムにより、cwndサイズとの関係でデータパケットの送信可能なデータ量を判定し、ネットワークの状況を考慮した適切なデータ再送量を決定する。そして、再送が決定された量のデータを、RACKパケットで要求されたデータパケットおよびこれに続く後続データパケットとして再送信する。
次に、図7および図8を参照して、上述した受信端末21や送信端末22として使用する通信装置について説明する。
図7は、本発明の第2の実施形態による受信端末としての通信装置の構成例を示すブロック図である。
通信装置31は、受信端末として機能する通信装置であって、アプリケーション処理部312、TCP受信部311、IP処理部313および入出力処理部314を含む構成になっている。
アプリケーション処理部312はデータを受信もしくは転送をする上位アプリケーションである。TCP受信部311はデータを受信しその受信状況を送信側に確認応答するトランスポート処理部である。IP処理部313はデータのネットワーク転送を制御するネットワーク処理部である。入出力処理部314は物理的なリンクを介してデータを送受信するデータリンク処理部である。
各処理部は次のように機能する。
入出力処理部314はネットワークから受け取ったフレームデータからIPパケットを取り出してIP処理部313に渡す。IP処理部313は入出力処理部314から受け取ったIPパケットからTCPパケットを取り出してTCP受信部311へと渡す。TCP受信部311はIP処理部313から受け取ったTCPパケットに対してACKを返信し、そのTCPパケットをデータ化してアプリケーション処理部312に渡す。そして、アプリケーション処理部312はTCP受信部311からデータを受け取る。
TCP受信部311は、TCPパケットを受信するデータ受信部3113、セグメントを記憶するセグメント記憶部3114、ACK再送制御部3111およびACK再送タイマ3112を含む構成になっている。なお、以降の説明でデータパケットは、特に断りのない限りはTCPパケットを意味している。
データ受信部3113は、受信したデータパケットのパケットデータ(セグメント)をセグメント記憶部3114に格納する。また、データ受信部3113は、受信したデータパケットに対してACKを返信する。受信したセグメントはセグメント記憶部3114に所定の時間保持された後にアプリケーション処理部312に出力される。
ACK再送制御部3111およびACK再送タイマ3112は、受信したデータパケットに対するACKパケットの再送を制御する。
ACK再送制御部3111およびACK再送タイマ3112は、図6を参照して説明したACK再送制御部2111およびACK再送タイマ2112と同様の機能を有する。
ACK再送タイマ3112には、ACKパケットを送出した後の次に待受けるデータパケットが到着しないと判断する未着判定時間が監視時間として設定される。
つまり、ACK再送制御部3111は、受信したデータパケットに対するACKパケットを送出した後に、次に受信するデータパケットの到着を未着判定時間で時限監視するためにACK再送タイマ3112をスタートさせる。
ACK再送制御部3111は、ACK再送タイマ3112がタイムアウトするまでに次のデータパケットを受信できなかった場合、再送ACKとしてRACKパケットを送信する。RACKパケットの送信の際にもACK再送タイマ3112をスタートさせ、再送を要求したデータパケットが到着しない場合には未着判定時間を経過する度にRACKパケットを繰返し送信する。ACKパケットおよびRACKパケットには、送信時刻を示すタイムスタンプが付される。
ACK再送タイマ3112に設定する未着判定時間は、送信端末と受信端末との間のパケット往復時間であるRTTに基づいてデータパケットの到着間隔を推定し、その推定値に基づいて決定すれば良い。例えば、受信可能として送信端末に通知している広告ウィンドウの最新値である受信ウィンドウ(rwnd)サイズ、最大パケットサイズおよびRTTに基づいてデータパケットの到着間隔を推定できる。そして、その推定値に基づいて(1)式で算出した時間(タイマ値)を未着判定時間とすれば良い。
タイマ値=1/{α×(rwnd/RTT)/最大パケットサイズ} (1)式
(1)式において、最大パケットサイズは送信端末が送信するパケットの最大のデータ量である。αはパケットの到着時間の揺らぎを吸収するための係数であり、α>1である。例えば、α=1000とする。
(1)式において、最大パケットサイズは送信端末が送信するパケットの最大のデータ量である。αはパケットの到着時間の揺らぎを吸収するための係数であり、α>1である。例えば、α=1000とする。
(1)式において、rwnd/RTTは想定される最大のデータ転送速度である。これを最大パケットサイズで割ることで、単位時間当たりのパケット転送個数を求めている。そして、単位時間当たりのパケット転送個数の逆数を取ることによって、想定される最大スループットでデータ転送をしている際のパケットの到着間隔を求めている。
ACK再送制御部3111は、計測された最大パケットサイズやRTTを取得し、(1)式を用いてパケットの到着間隔を推定する。そして、ACK再送制御部3111は、ACKパケットを送信してからの経過時間が上記計算して設定した未着判定時間に達した場合に、ACKパケットの再送(RACKパケット送信)を行う。ACK再送制御部3111は、送信端末と受信端末との間で過去に受信されたデータやACKの履歴を用いて、RTTを計算しても良い。また、MSS(Maximum Segment Size)オプションで通知された最大セグメントサイズを用いて最大パケットサイズを求めても良い。
また、ACK再送タイマ3112が一度タイムアウトになると、次に設定する監視時間をβ(β>1)倍に設定しても良い。
RACKパケットは、再送のACKであることを示すフラグをTCP規格のオプションフィールドに格納する。また、RACKパケットは、再送のACKであることを示す帯域外(OOB、Out Of Band)データを格納しても良い。帯域外データは、所定のフラグを有するデータであり、通常のデータストリームと区別することができるデータである。そして、帯域外データは通常のデータとは無関係に配信することができる。
図8は、本発明の第2の実施形態による送信端末としての通信装置の構成例を示すブロック図である。
通信装置32は、送信端末として機能する通信装置であって、アプリケーション処理部322、TCP送信部321、IP処理部323および入出力処理部324を含む構成になっている。
アプリケーション処理部322はデータを生成もしくは転送をする上位アプリケーションである。TCP送信部321はデータの送信と再送信をするトランスポート処理部である。IP処理部323はデータのネットワーク転送を制御するネットワーク処理部である。入出力処理部324は物理的なリンクを介してデータを送受信するデータリンク処理部である。
各処理部は次のように機能する。
アプリケーション処理部322は送信するデータを生成してTCP送信部321に渡す。TCP送信部321は、送信するデータをアプリケーション処理部322から受け取り、レートコントロールしつつ信頼性のある通信を行うために、送信するデータをTCPパケットとしてセグメント化する。IP処理部323はTCP送信部321から受け取ったTCPパケットのデータをIPパケット化して入出力処理部324に渡す。入出力処理部324はIP処理部323から渡されたIPパケットをフレーム化してネットワークに出力する。
TCP送信部321は、アプリケーション処理部322から受信したデータをTCPパケットとして送信するデータ送信部3213、データを記憶するデータ記憶部3214、ACK再送判定部3211および再送レート判定部3212を含む構成になっている。
ACK再送判定部3211は、受信端末から送られてきたACKパケットが、通常の確認応答のACK、高速再転送による再送を要求する重複ACK、再送されたACKであるRACKのいずれであるかを識別する。ACK再送判定部2211は、受信したACKパケットがRACKであることを識別すると、その直前に受信したACKまたはRACKのタイムスタンプを参照して今回受信したRACKと直前に受信したACKまたはRACKとの時間差を算出する。つまり、直前に受信したACKまたはRACKの送信時刻と今回受信したRACKの送信時刻の時間差が示す時間の間は受信側にはデータパケットが届いていないものと推定する。
より詳細には、ACK再送判定部3211は、受信したACKパケットに格納されたタイムスタンプ(t_ack)を記憶する。送信済みであるが確認応答を受けていないデータパケットがある場合には、RACKパケットを受信すると、RACKパケットに格納されたタイムスタンプ(t_rack)を参照する。そして、(2)式に示す、ACKパケットとRACKパケットの間の時間(ACK_INT)を受信側がデータパケットを受信しなかった時間として推定する。(ACK_INT)を再送ACK間隔時間とも称する。
ACK_INT=t_rack-t_ack (2)式
つづいて、ACK再送判定部3211は、受信側にデータパケットが届いていないと推定される時間と、データパケットの送信履歴または輻輳ウィンドウ(cwnd)のサイズに基づいて、受信側で受信できていないデータ量を推定し、特定する。
つづいて、ACK再送判定部3211は、受信側にデータパケットが届いていないと推定される時間と、データパケットの送信履歴または輻輳ウィンドウ(cwnd)のサイズに基づいて、受信側で受信できていないデータ量を推定し、特定する。
データパケットの送信履歴を使う場合は、送信したデータパケットの送信時刻を送信履歴としてそれぞれ記録しておく。そして、確認応答を受けてから送信したデータパケットの送信時刻から上記(2)式で算出した時間(ACK_INT)内に送出したデータパケットを特定することで、受信側で受信できていないデータ量とすれば良い。つまり、受信側から直近のACKパケットで確認応答を受けてから送信したデータパケットを先頭に、再送ACK間隔時間内に送信した後続するデータパケットが消失したものと推定する。
また、輻輳ウィンドウサイズを使う場合は、(3)式に示すように、受信側にデータパケットが届いていないと推定される時間(ACK_INT)がRTTに占める割合に、輻輳ウィンドウサイズを乗じた値を再送データ量とすれば良い。再送データ量をRD(Retransmission Data)で示す。
RD=cwnd×ACK_INT/RTT (3)式
ここで、高いスループットが必要な場合にはこの限りではないが、ACK_INT≦RTTとする。
ここで、高いスループットが必要な場合にはこの限りではないが、ACK_INT≦RTTとする。
また、輻輳ウィンドウサイズは、RTT毎に送信可能なデータ量として位置づけられる。
上記に基づいて、ACK再送判定部3211は、直近のACKパケットで確認応答を受けてから送信したデータを先頭にして、算出したRDの量のデータを再送する必要があると判断する。これは、直近のACKパケットで確認応答を受けてから送信したデータを含め、その送信時刻から上記の再送ACK間隔時間内に送信側が送信したデータ量でもある。
受信側で受信できていないデータ量を輻輳ウィンドウサイズに基づいて推定する例を以下の説明では使用するが、データパケットの送信履歴に基づいて受信側で受信できていないデータ量を推定する場合も同様に機能することは言うまでもない。
前述したように、受信側はRACKパケットで送信を促したデータパケットを受信するまで、ACK再送タイマに設定した未着判定時間がタイムアウトする毎にRACKパケットを繰返して送信してくる。そこで、ACK再送判定部3211は、RACKパケットを受信する毎に上述した再送データ量を計算する。
RACKパケットに格納されたタイムスタンプが(t_rack_i)であった場合、その前回に受信したRACKパケットに格納されたタイムスタンプ(t_rack_i-1)との時間差(ACK_INT_i)を、(4)式のようにして求める。
ACK_INT_i=(t_rack_i)-(t_rack_i-1) (4)式
この場合の再送データ量(RD_i)は(5)式で示される。
この場合の再送データ量(RD_i)は(5)式で示される。
RD_i=cwnd×ACK_INT_i/RTT (5)式
再送レート判定部3212は、TCPの送信アルゴリズムにより、輻輳ウィンドウサイズとの関係でデータパケットの送信可能なデータ量を判定し、ネットワークの状況を考慮した適切なデータ再送量を決定する。つまり、算出した再送データ量の合計(ΣRD)が輻輳ウィンドウサイズに達した場合は、ACKパケットで指定されたデータの先頭のパケットの再送を繰り返すように制御する。再送を繰り返す場合には、輻輳を防止するために再送を一時停止しても良い。また、逆に、高いスループットが必要な場合には、輻輳ウィンドウサイズを超えるデータを送信するようにしても良い。
再送レート判定部3212は、TCPの送信アルゴリズムにより、輻輳ウィンドウサイズとの関係でデータパケットの送信可能なデータ量を判定し、ネットワークの状況を考慮した適切なデータ再送量を決定する。つまり、算出した再送データ量の合計(ΣRD)が輻輳ウィンドウサイズに達した場合は、ACKパケットで指定されたデータの先頭のパケットの再送を繰り返すように制御する。再送を繰り返す場合には、輻輳を防止するために再送を一時停止しても良い。また、逆に、高いスループットが必要な場合には、輻輳ウィンドウサイズを超えるデータを送信するようにしても良い。
輻輳ウィンドウサイズとの関係で決定された量の再送データは、RACKパケットで要求されたデータパケットおよびこれに続く後続データパケットとして再送される。
上述したRACKパケットを導入した再送によるデータトランザクションの例を、通常のTCPのタイムアウト再送や特許文献4が開示する技術による再送を参照して説明する。
図9はTCPのタイムアウト再送が行われる例を説明するデータトランザクションを示すシーケンス図である。図10は特許文献4が開示する技術により再送が行われる例を説明するデータトランザクションを示すシーケンス図である。
そして、図11は、本発明の第2の実施形態により再送が行われる例を説明するデータトランザクションを示すシーケンス図である。
なお、図9乃至図11において影付き直方体の箇所は下りリンクが劣化している期間を示す。この期間は下りリンクを流れるデータパケットが消失するものとする。
図9に示す通常のTCPのタイムアウト再送を説明する。
ウィンドウサイズの範囲で5つのデータパケット(データ100乃至データ104)がACKを受けることなく連続して送信されるものとする。そのうちの、最初のデータパケットであるデータ100は受信端末まで到達するが他のデータ101乃至データ104は下りリンクを伝送中に消失するものとする。
受信端末に到達したデータ100の確認応答であるACK101が受信端末から返信され、送信端末で受信される。しかし、他のデータ101乃至データ104は下りリンクを伝送中に消失するので、確認応答が返らない。そのため、送信端末では、データ101を送信した際に設定した再送タイマがタイムアウトし、データ101が再送される。
しかし、この再送されたデータ101も下りリンクを伝送中に消失する。
そのため、再送のデータ101を送信した際に、より長く設定した再送タイマがタイムアウトし、2度目の再送データ101が送信端末から送信される。この時点では下りリンクの通信品質が改善しており、2度目の再送のデータ101が受信端末に到達する。
データ101を受信した受信端末は、データ101の確認応答であるACK102を返信する。ACK102を受信した送信端末は、要求されたデータ102を送信する。
このように、通常のTCPのタイムアウト再送を適用した例では、データパケットが連続して多数消失してしまう状況が解消した後において、送信端末のデータスループットが低下する。
次に、図10に示す特許文献4が開示する技術により再送が行われる例を説明する。特許文献4が開示する技術では、確認応答のACKパケットを返信後に所定の時間内に次のデータパケットを受信できない場合に、再送を促す再送ACKパケットを送信する。再送ACKパケットには、再送ACKパケットであることを示す所定の情報が付加されている。
ウィンドウサイズの範囲で5つのデータパケット(データ100乃至データ104)がACKを受けることなく連続して送信されるものとする。そのうちの、最初のデータパケットであるデータ100は受信端末まで到達するが他のデータ101乃至データ104は下りリンクを伝送中に消失するものとする。
受信端末に到達したデータ100の確認応答であるACK101が受信端末から返信され、送信端末で受信される。しかし、他のデータ101乃至データ104は下りリンクを伝送中に消失して、受信端末に届かない。そのため、受信端末では、ACK101を返信した際に設定したACK再送タイマがタイムアウトし、ACK101が再送される。
再送ACKパケットであるACK101を受信した送信端末は、データ101を再送する。しかし、この再送されたデータ101も下りリンクを伝送中に消失する。
下りリンクが劣化している期間はデータパケットが受信端末に届かないので、ACK再送タイマが繰返し設定され、再送ACKパケットであるACK101が繰返し送信される。そして、送信端末は、再送ACKパケットであるACK101を受信する度にデータ101を再送する。
下りリンクの通信品質が改善してから再送されたデータ101は受信端末に到達する。
データ101を受信した受信端末は、データ101の確認応答である通常のACK102を返信する。ACK102を受信した送信端末は、要求されたデータ102を送信する。
このように、特許文献4が開示する技術により再送が行われる例でも、データパケットが連続して多数消失してしまう状況が解消した後において、送信端末のデータスループットが低下する。
次に、図11に示す本実施形態により再送が行われる例を説明する。
ウィンドウサイズの範囲で5つのデータパケット(データ100乃至データ104)がACKを受けることなく連続して送信されるものとする。そのうちの、最初のデータパケットであるデータ100は受信端末まで到達するが他のデータ101乃至データ104は下りリンクを伝送中に消失するものとする。
受信端末に到達したデータ100の確認応答であるACK101が受信端末から返信され、送信端末で受信される。しかし、他のデータ101乃至データ104は下りリンクを伝送中に消失して、受信端末に届かない。そのため、受信端末では、ACK101を返信した際に設定したACK再送タイマがタイムアウトし、RACK101が再送される。
ここで、タイムスタンプ値(TSval)として、ACK101には「1000」、RACK101には「1020」が格納されているものとする。
RACK101を受信した送信端末は、再送ACKであることを認識し、再送すべきデータ量を推定する。
上述した(2)式によりACK101とRACK101の時間差を求める。
ACK_INT=t_rack-t_ack=1020-1000=20
そして、ACK101とRACK101の時間差が示す時間に送信端末が送信したデータ量を(3)式により求める。なお、RTT=30、cwnd=3と想定する。
そして、ACK101とRACK101の時間差が示す時間に送信端末が送信したデータ量を(3)式により求める。なお、RTT=30、cwnd=3と想定する。
RD=cwnd×ACK_INT/RTT=3×20/30=2
つまり、送信端末は2つのデータパケットであるデータ101とデータ102を再送するデータ量として算出する。そして、RACK101(TSval001020)に対する再送データとして、データ101に加えてデータ102(太線表示)を再送する。しかし、この再送されたデータ101とデータ102も下りリンクを伝送中に消失する。
つまり、送信端末は2つのデータパケットであるデータ101とデータ102を再送するデータ量として算出する。そして、RACK101(TSval001020)に対する再送データとして、データ101に加えてデータ102(太線表示)を再送する。しかし、この再送されたデータ101とデータ102も下りリンクを伝送中に消失する。
下りリンクが劣化している期間はデータパケットが受信端末に届かないので、ACK再送タイマが繰返し設定され、再送ACKパケットであるRACK101が繰返し送信される。
しかし、本実施形態では、各RACKにはタイムスタンプが格納されている。
そのため、送信端末は、受信したRACK101(TSval001040)と直前に受信したRACK101(TSval001020)のタイムスタンプ値から、(4)式、(5)式に基づいて、送信データ量を算出する。
ACK_INT_2=(t_rack_2)-(t_rack_1)=20
RD_2=cwnd×ACK_INT_2/RTT=3×20/30=2
上記により、送信端末はRACK101(TSval001040)に対して再送すべきデータパケットは2個であることを決定する。更に、前回受信したRACK101(TSval001020)に対して再送したデータがデータ101とデータ102であることを記憶しており、今回はデータ103から送信することを決定する。
RD_2=cwnd×ACK_INT_2/RTT=3×20/30=2
上記により、送信端末はRACK101(TSval001040)に対して再送すべきデータパケットは2個であることを決定する。更に、前回受信したRACK101(TSval001020)に対して再送したデータがデータ101とデータ102であることを記憶しており、今回はデータ103から送信することを決定する。
ここで、ΣRD=RD+RD_2=4となり、cwnd=3を超えてしまう。そのため、送信端末は、データ103(太線表示)の後は、再送しているデータの先頭であるデータ101を送信する。しかし、この再送されたデータ103とデータ101も下りリンクを伝送中に消失する。
その後、送信端末は、下りリンクの劣化により、再送したデータパケットが受信端末に届かないことから、RACK101(TSval001060)、RACK101(TSval001080)を受信する。これらのRACKパケットを受信した際も、上述したようにタイムスタンプ、RTT、輻輳ウィンドウサイズに基づいて再送データ量を算出し、輻輳ウィンドウサイズとの関係で決定した適切なデータ量を再送する。
下りリンクの通信品質が改善して受信端末にデータが到着するようになると、受信端末は、部分的な受信を示すSACK(Selective ACK:選択的確認応答)信号を含むACK(sack:xxx)パケットを送信して、受信したデータパケットを揃える。
例えば、図11では、RACK101(TSval001060)に対して再送されたデータ102(太線表示)とデータ103(太線表示)が受信端末に到達する。データ102に対する確認応答として、受信端末はACK101(sack:102)パケットを送信し、データ101は受信していないがデータ102を受信した旨の確認応答を行う。また、データ103に対する確認応答として、受信端末はACK101(sack:102、103)パケットを送信し、データ101はまだ受信していないがデータ102とデータ103を受信した旨の確認応答を行う。
一方、RACK101(TSval001080)に対して送信端末は2つのパケットを再送することを決定する。また、その直後にSACK信号を含むACK101を受けてウィンドウがスライドしたので、データ101とデータ104(太線表示)を再送する。
受信端末ではRACK101(TSval001080)に対して再送されたデータ101を受信したことで、データ101、102、103まで揃ったことを示す通常の確認応答のACK104を送信する。また、RACK101(TSval001080)に対して再送されたデータ104も受信端末に到達するので、受信端末は通常の確認応答のACK105を送信する。
上述したように、本実施形態ではRACKパケットを受信した送信端末は、再送を要求されたデータだけではなく、受信端末に届いてないと推定されるデータも含めて再送する。そのため、データパケットが連続して多数消失してしまう状況が解消した後においても、送信端末のデータスループットが低下することはなく、即座に通信性能を改善することができる。
本実施形態の通信装置の動作を図12および図13を参照して説明する。
図12は通信装置が受信端末として機能する際の動作であり、図13は通信装置が送信端末として機能する際の動作である。
図12は、本発明の第2の実施形態による受信側の再送要求制御の動作を説明するフロー図である。
受信端末は、コネクションの開始を要求する送信端末との間で3wayハンドシェークの手順でコネクションを確立して受信処理を開始する。
受信端末は、送信端末から送られるパケットの受信を待ち、受信したパケットの内容に基づいてデータ転送の終了か否かを判定する(S101)。受信したパケットがコネクション切断を示すFIN(Finish)パケットである場合(S101、YES)、コネクション切断の応答(FIN/ACK)を返信して処理を終了する。また、受信したパケットがデータを含むパケットである場合(S101、NO)、ステップS102に処理を進める。
ステップS102では、受信したデータをアプリケーションに渡し、データ受信の確認応答のACKパケットを返信する。また、そのとき、次のデータパケットの到着を待ち合わせるタイミングとして、ACK再送タイマに未着判定時間をセットする。これらの処理が終了したら、ステップS103に処理を進める。
ステップS103では、送信端末からの新たなデータパケットの受信の有無を判定する。新たなデータパケットを受信した場合(S103、YES)、ACK再送タイマを解除してステップS101に戻る。新たなデータパケットを受信していない場合(S103、NO)、ステップS104に処理を進めてACK再送タイマの判定を待つ。
ステップS104では、ACK再送タイマがタイムアウトになったか否かを判定する。ACK再送タイマの未着判定時間がまだタイムアウトにならない場合(S104、NO)、ステップS103に戻り、送信端末からの新たなデータパケットの受信を待ち、その受信の有無を判定する。ACK再送タイマの未着判定時間がタイムアウトになった場合(S104、YES)、ステップS105に処理を進める。
ステップS104では、ACK再送タイマがタイムアウトになったことにより、RACK(再送ACK)パケットを送信し、ACK再送タイマに未着判定時間を再セットする。そして、ステップS103に戻り、送信端末からの新たなデータパケットの受信を待ち、その受信の有無を判定する。RACKパケットには、再送するACKであることを示すフラグを立てる。また、前述したように、帯域外(OOB)データを格納しても良い。
つづいて、通信装置が送信端末として機能する際の動作を説明する。
図13は、本発明の第2の実施形態による送信側の再送制御の動作を説明するフロー図である。
送信端末は、送信すべきデータが発生した場合に、受信端末との間で3wayハンドシェークの手順でコネクションを確立して送信処理を開始する。
送信すべきデータの有無を確認する(S201)。受信端末へのデータの転送が完了し、送信すべきデータがない場合(S201、YES)は、処理を終了してコネクションを切断する。送信すべきデータがある場合(S201、NO)は、ステップS202に処理を進める。
ステップS202では、TCPの送信アルゴリズムに基づいて、データの送信が可能か否かを判定する。この場合、送信済みのデータパケットに対する確認応答が返ってきたことでデータ番号を減じ、ウィンドウサイズとの関連で送信の可否を判定する。そして、データ送信が可能と判定した場合(S202、YES)は、ステップS203に処理を進める。
ステップS203では、データを送信し、送信済みデータ番号を記憶し、ステップS201の処理に戻る。
ステップS202で、送信済みのデータパケットに対する確認応答がまだ帰っておらず、ウィンドウサイズとの関連でデータ送信がまだできない場合(S202、NO)には、ステップS204に進み、ACKパケットの受信を待つ。
ステップS204でACKパケットを受信すると、ステップS205に処理を進める。
ステップS205では、受信したACKパケットが再送されたACKパケット(RACKパケット)か否かを判定する。
受信したACKパケットがRACKパケットではない場合(S205、NO)、その受信したACKパケットに対応する送信済みのデータパケットには確認応答が返ってきたものとして、そのデータ番号を記憶する。そして、ステップS202の処理に戻る。
一方、受信したACKパケットがRACKパケットであった場合(S205、YES)、受信端末からデータパケットの再送を促されていると認識し、ステップS206およびステップS207に処理を進める。
ステップS206では、上述した(2)式または(4)式でACK送信間隔を計算し、(3)式または(5)式で再送データ量を決定する。ステップS207では、輻輳ウィンドウサイズとの関係でデータパケットの送信可能なデータ量を判定し、ネットワークの状況を考慮した適切な再送データを決定する。そして、ステップS202の処理に戻り、決定した再送データを送信する。
以上の動作により、送信端末は、ACKパケットで確認応答を受けた次のデータを送信するのみならず、そのデータを先頭にして、ステップS206で決定した量のデータを再送することができる。
以上に説明したように、本実施形態では、送信端末はACKパケットやRACKパケットの時刻情報を用いて、繰返し再送されるRACKパケットに関して前後のACKパケットまたはRACKパケットの時刻情報との時間差を計算する。この時間差が示す時間を以て受信側にデータパケットが届いていない時間と推定し、データパケットの送信履歴または輻輳ウィンドウ(cwnd)のサイズに基づいてその時間に受信側で受信できていないデータ量を推定する。そして、送信端末は、ACKパケットで確認応答を受けた次のデータを送信するのみならず、そのデータを先頭にして、受信側で受信できていないと推定した量のデータを再送する。そのため、データパケットが連続して多数消失してしまう状況が解消した後においても、送信端末のデータスループットが低下することはなく、即座に通信性能を改善することができる。
なお、上述した本実施形態の通信装置は、TCPの通信規格によるパケット送受信、再送制御および輻輳回避アルゴリズム等の処理動作を規定した制御プログラムがインストールされたコンピュータによって構成されていても良い。そして、この制御プログラムの実行に必要な演算装置、記憶装置、制御装置および通信インタフェース等を備え、ネットワークに接続される。例えば、第1の実施形態で説明した、図4に示すハードウェア構成が適用されても良い。
なお、上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
(付記1) 受信したデータパケットの確認応答(ACK、acknowledgement)パケットを送信後、次のデータパケットが到着しないと判断する未着判定時間を設定し、前記未着判定時間内に次のデータパケットが到着しない場合は、当該次のデータパケットの送信を促す再送要求(RACK、retransmission acknowledgement)パケットを前記未着判定時間間隔で繰返し送信する受信端末と、前記ACKパケットを受信した以降に前記RACKパケットを前記受信端末から受信すると、直前に受信した前記ACKパケットまたは直前に受信した前記RACKパケットの時刻情報と今回受信した前記RACKパケットの時刻情報に基づく時間差情報を用いて、前記受信端末に未到達のデータパケットを特定して再送する送信端末と、を含み、前記時刻情報は、前記受信端末が前記ACKパケットおよび前記RACKパケットの送信時にそれぞれ付すタイムスタンプ、または前記送信端末が前記ACKパケットおよび前記RACKパケットの受信時にそれぞれ付すタイムスタンプであることを特徴とする通信システム。
(付記2) 送信したデータパケットに対して受信側が返信する確認応答(ACK、acknowledgement)パケットを受信した以降に、次のデータパケットが到着しないと判断する未着判定時間間隔で前記受信側が繰返し送信する、次のデータパケットの送信を促す再送要求(RACK、retransmission acknowledgement)パケットを受信すると、直前に受信した前記ACKパケットまたは直前に受信した前記RACKパケットの時刻情報と今回受信した前記RACKパケットの時刻情報に基づく時間差情報を用いて、前記受信側に未到達のデータパケットを特定して再送する再送制御手段を含み、前記時刻情報は、前記受信側が前記ACKパケットおよび前記RACKパケットの送信時にそれぞれ付すタイムスタンプ、または前記再送制御手段が前記ACKパケットおよび前記RACKパケットの受信時にそれぞれ付すタイムスタンプであることを特徴とする通信装置。
(付記3) 前記再送制御手段は、今回受信した前記RACKパケットの前記時刻情報と、直前に受信した前記ACKパケットまたは直前に受信した前記RACKパケットの前記時刻情報との時間差を示す再送ACK間隔時間に基づいて、前記受信側に未到達のデータパケットを特定するACK再送判定部と、前記特定した前記受信側に未到達のデータパケットに対し、ネットワークの状況を考慮して決定した量の再送データを決定する再送レート判定部と、を含むことを特徴とする付記2に記載の通信装置。
(付記4) 前記ACK再送判定部は、前記ACKパケットで確認応答を受けてから送信したデータパケットを含め、当該データパケットの送信時刻から前記再送ACK間隔時間の間に送信したデータパケットを、前記受信側に未到達のデータパケットと特定することを特徴とする付記3に記載の通信装置。
(付記5) 前記ACK再送判定部は、前記再送ACK間隔時間がRTT(Round Trip Time)に占める割合に、輻輳ウィンドウサイズを乗じたデータ量のパケットを、前記受信側に未到達のデータパケットと特定することを特徴とする付記3に記載の通信装置。
(付記6) 前記再送レート判定部は、前記特定した前記受信側に未到達のデータパケットに対し、輻輳ウィンドウサイズとの関係で送信可能なデータ量を判定することを特徴とする付記3乃至付記5のいずれかの付記に記載の通信装置。
(付記7) 前記送信端末は、付記2乃至付記6のいずれかの付記に記載の通信装置であることを特徴とする付記1に記載の通信システム。
(付記8) 送信したデータパケットに対して受信側が返信する確認応答(ACK、acknowledgement)パケットを受信した以降に、次のデータパケットが到着しないと判断する未着判定時間間隔で前記受信側が繰返し送信する、次のデータパケットの送信を促す再送要求(RACK、retransmission acknowledgement)パケットを受信し、直前に受信した前記ACKパケットまたは直前に受信した前記RACKパケットの時刻情報と、今回受信した前記RACKパケットの時刻情報に基づく時間差情報を用いて、前記受信側に未到達のデータパケットを特定して再送し、前記時刻情報は、前記ACKパケットおよび前記RACKパケットの送信時にそれぞれ付されるタイムスタンプ、または前記ACKパケットおよび前記RACKパケットの受信時にそれぞれ付されるタイムスタンプであることを特徴とする再送制御方法。
(付記9) 前記受信側に未到達のデータパケットは、今回受信した前記RACKパケットの前記時刻情報と、直前に受信した前記ACKパケットまたは直前に受信した前記RACKパケットの前記時刻情報との時間差を示す再送ACK間隔時間に基づいて特定し、当該特定した前記受信側に未到達のデータパケットに対し、ネットワークの状況を考慮して決定した量の再送データを決定することを特徴とする付記8に記載の再送制御方法。
(付記10) 前記ACKパケットで確認応答を受けてから送信したデータパケットを含め、当該データパケットの送信時刻から前記再送ACK間隔時間の間に送信したデータパケットを、前記受信側に未到達のデータパケットと特定することを特徴とする付記9に記載の再送制御方法。
(付記11) 前記再送ACK間隔時間がRTT(Round Trip Time)に占める割合に、輻輳ウィンドウサイズを乗じたデータ量のパケットを、前記受信側に未到達のデータパケットと特定することを特徴とする付記9に記載の再送制御方法。
(付記12) 前記特定した前記受信側に未到達のデータパケットに対し、輻輳ウィンドウサイズとの関係で送信可能なデータ量を判定することを特徴とする付記9乃至付記11のいずれかの付記に記載の再送制御方法。
(付記13) コンピュータを、送信したデータパケットに対して受信側が返信する確認応答(ACK、acknowledgement)パケットを受信した以降に、次のデータパケットが到着しないと判断する未着判定時間間隔で前記受信側が繰返し送信する、次のデータパケットの送信を促す再送要求(RACK、retransmission acknowledgement)パケットを受信すると、直前に受信した前記ACKパケットまたは直前に受信した前記RACKパケットの時刻情報と、今回受信した前記RACKパケットの時刻情報に基づく時間差情報を用いて、前記受信側に未到達のデータパケットを特定して再送する再送制御機能手段として機能させ、前記時刻情報は、前記受信側が前記ACKパケットおよび前記RACKパケットの送信時にそれぞれ付すタイムスタンプ、または前記再送制御機能手段が前記ACKパケットおよび前記RACKパケットの受信時にそれぞれ付すタイムスタンプであることを特徴とする再送制御プログラム。
(付記14) 前記再送制御機能手段は、今回受信した前記RACKパケットの前記時刻情報と、直前に受信した前記ACKパケットまたは直前に受信した前記RACKパケットの前記時刻情報との時間差を示す再送ACK間隔時間に基づいて、前記受信側に未到達のデータパケットを特定するACK再送判定機能部と、前記特定した前記受信側に未到達のデータパケットに対し、ネットワークの状況を考慮して決定した量の再送データを決定する再送レート判定機能部と、を含むことを特徴とする付記13に記載の再送制御プログラム。
(付記15) 前記ACK再送判定機能部は、前記ACKパケットで確認応答を受けてから送信したデータパケットを含め、当該データパケットの送信時刻から前記再送ACK間隔時間の間に送信したデータパケットを、前記受信側に未到達のデータパケットと特定することを特徴とする付記14に記載の再送制御プログラム。
(付記16) 前記ACK再送判定機能部は、前記再送ACK間隔時間がRTT(Round Trip Time)に占める割合に、輻輳ウィンドウサイズを乗じたデータ量のパケットを、前記受信側に未到達のデータパケットと特定することを特徴とする付記14に記載の再送制御プログラム。
(付記17) 再送レート判定機能部は、前記特定した前記受信側に未到達のデータパケットに対し、輻輳ウィンドウサイズとの関係で送信可能なデータ量を判定することを特徴とする付記14乃至付記16のいずれかの付記に記載の再送制御プログラム。
(付記1) 受信したデータパケットの確認応答(ACK、acknowledgement)パケットを送信後、次のデータパケットが到着しないと判断する未着判定時間を設定し、前記未着判定時間内に次のデータパケットが到着しない場合は、当該次のデータパケットの送信を促す再送要求(RACK、retransmission acknowledgement)パケットを前記未着判定時間間隔で繰返し送信する受信端末と、前記ACKパケットを受信した以降に前記RACKパケットを前記受信端末から受信すると、直前に受信した前記ACKパケットまたは直前に受信した前記RACKパケットの時刻情報と今回受信した前記RACKパケットの時刻情報に基づく時間差情報を用いて、前記受信端末に未到達のデータパケットを特定して再送する送信端末と、を含み、前記時刻情報は、前記受信端末が前記ACKパケットおよび前記RACKパケットの送信時にそれぞれ付すタイムスタンプ、または前記送信端末が前記ACKパケットおよび前記RACKパケットの受信時にそれぞれ付すタイムスタンプであることを特徴とする通信システム。
(付記2) 送信したデータパケットに対して受信側が返信する確認応答(ACK、acknowledgement)パケットを受信した以降に、次のデータパケットが到着しないと判断する未着判定時間間隔で前記受信側が繰返し送信する、次のデータパケットの送信を促す再送要求(RACK、retransmission acknowledgement)パケットを受信すると、直前に受信した前記ACKパケットまたは直前に受信した前記RACKパケットの時刻情報と今回受信した前記RACKパケットの時刻情報に基づく時間差情報を用いて、前記受信側に未到達のデータパケットを特定して再送する再送制御手段を含み、前記時刻情報は、前記受信側が前記ACKパケットおよび前記RACKパケットの送信時にそれぞれ付すタイムスタンプ、または前記再送制御手段が前記ACKパケットおよび前記RACKパケットの受信時にそれぞれ付すタイムスタンプであることを特徴とする通信装置。
(付記3) 前記再送制御手段は、今回受信した前記RACKパケットの前記時刻情報と、直前に受信した前記ACKパケットまたは直前に受信した前記RACKパケットの前記時刻情報との時間差を示す再送ACK間隔時間に基づいて、前記受信側に未到達のデータパケットを特定するACK再送判定部と、前記特定した前記受信側に未到達のデータパケットに対し、ネットワークの状況を考慮して決定した量の再送データを決定する再送レート判定部と、を含むことを特徴とする付記2に記載の通信装置。
(付記4) 前記ACK再送判定部は、前記ACKパケットで確認応答を受けてから送信したデータパケットを含め、当該データパケットの送信時刻から前記再送ACK間隔時間の間に送信したデータパケットを、前記受信側に未到達のデータパケットと特定することを特徴とする付記3に記載の通信装置。
(付記5) 前記ACK再送判定部は、前記再送ACK間隔時間がRTT(Round Trip Time)に占める割合に、輻輳ウィンドウサイズを乗じたデータ量のパケットを、前記受信側に未到達のデータパケットと特定することを特徴とする付記3に記載の通信装置。
(付記6) 前記再送レート判定部は、前記特定した前記受信側に未到達のデータパケットに対し、輻輳ウィンドウサイズとの関係で送信可能なデータ量を判定することを特徴とする付記3乃至付記5のいずれかの付記に記載の通信装置。
(付記7) 前記送信端末は、付記2乃至付記6のいずれかの付記に記載の通信装置であることを特徴とする付記1に記載の通信システム。
(付記8) 送信したデータパケットに対して受信側が返信する確認応答(ACK、acknowledgement)パケットを受信した以降に、次のデータパケットが到着しないと判断する未着判定時間間隔で前記受信側が繰返し送信する、次のデータパケットの送信を促す再送要求(RACK、retransmission acknowledgement)パケットを受信し、直前に受信した前記ACKパケットまたは直前に受信した前記RACKパケットの時刻情報と、今回受信した前記RACKパケットの時刻情報に基づく時間差情報を用いて、前記受信側に未到達のデータパケットを特定して再送し、前記時刻情報は、前記ACKパケットおよび前記RACKパケットの送信時にそれぞれ付されるタイムスタンプ、または前記ACKパケットおよび前記RACKパケットの受信時にそれぞれ付されるタイムスタンプであることを特徴とする再送制御方法。
(付記9) 前記受信側に未到達のデータパケットは、今回受信した前記RACKパケットの前記時刻情報と、直前に受信した前記ACKパケットまたは直前に受信した前記RACKパケットの前記時刻情報との時間差を示す再送ACK間隔時間に基づいて特定し、当該特定した前記受信側に未到達のデータパケットに対し、ネットワークの状況を考慮して決定した量の再送データを決定することを特徴とする付記8に記載の再送制御方法。
(付記10) 前記ACKパケットで確認応答を受けてから送信したデータパケットを含め、当該データパケットの送信時刻から前記再送ACK間隔時間の間に送信したデータパケットを、前記受信側に未到達のデータパケットと特定することを特徴とする付記9に記載の再送制御方法。
(付記11) 前記再送ACK間隔時間がRTT(Round Trip Time)に占める割合に、輻輳ウィンドウサイズを乗じたデータ量のパケットを、前記受信側に未到達のデータパケットと特定することを特徴とする付記9に記載の再送制御方法。
(付記12) 前記特定した前記受信側に未到達のデータパケットに対し、輻輳ウィンドウサイズとの関係で送信可能なデータ量を判定することを特徴とする付記9乃至付記11のいずれかの付記に記載の再送制御方法。
(付記13) コンピュータを、送信したデータパケットに対して受信側が返信する確認応答(ACK、acknowledgement)パケットを受信した以降に、次のデータパケットが到着しないと判断する未着判定時間間隔で前記受信側が繰返し送信する、次のデータパケットの送信を促す再送要求(RACK、retransmission acknowledgement)パケットを受信すると、直前に受信した前記ACKパケットまたは直前に受信した前記RACKパケットの時刻情報と、今回受信した前記RACKパケットの時刻情報に基づく時間差情報を用いて、前記受信側に未到達のデータパケットを特定して再送する再送制御機能手段として機能させ、前記時刻情報は、前記受信側が前記ACKパケットおよび前記RACKパケットの送信時にそれぞれ付すタイムスタンプ、または前記再送制御機能手段が前記ACKパケットおよび前記RACKパケットの受信時にそれぞれ付すタイムスタンプであることを特徴とする再送制御プログラム。
(付記14) 前記再送制御機能手段は、今回受信した前記RACKパケットの前記時刻情報と、直前に受信した前記ACKパケットまたは直前に受信した前記RACKパケットの前記時刻情報との時間差を示す再送ACK間隔時間に基づいて、前記受信側に未到達のデータパケットを特定するACK再送判定機能部と、前記特定した前記受信側に未到達のデータパケットに対し、ネットワークの状況を考慮して決定した量の再送データを決定する再送レート判定機能部と、を含むことを特徴とする付記13に記載の再送制御プログラム。
(付記15) 前記ACK再送判定機能部は、前記ACKパケットで確認応答を受けてから送信したデータパケットを含め、当該データパケットの送信時刻から前記再送ACK間隔時間の間に送信したデータパケットを、前記受信側に未到達のデータパケットと特定することを特徴とする付記14に記載の再送制御プログラム。
(付記16) 前記ACK再送判定機能部は、前記再送ACK間隔時間がRTT(Round Trip Time)に占める割合に、輻輳ウィンドウサイズを乗じたデータ量のパケットを、前記受信側に未到達のデータパケットと特定することを特徴とする付記14に記載の再送制御プログラム。
(付記17) 再送レート判定機能部は、前記特定した前記受信側に未到達のデータパケットに対し、輻輳ウィンドウサイズとの関係で送信可能なデータ量を判定することを特徴とする付記14乃至付記16のいずれかの付記に記載の再送制御プログラム。
この出願は、2017年2月27日に出願された日本出願特願2017-034413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。
10、20 通信システム
11、21 受信端末
12、22 送信端末
13、23 ネットワーク
14、31、32 通信装置
140 再送制御部
141 CPU
142 主記憶部
143 補助記憶部
144 通信部
145 入出力部
146 システムバス
150 再送制御機能部
211、311 TCP受信部
221、321 TCP送信部
312、322 アプリケーション処理部
313、323 IP処理部
314、324 入出力処理部
2111、3111 ACK再送制御部
2112、3112 ACK再送タイマ
2211、3211 ACK再送判定部
2212、3212 再送レート判定部
3113 データ受信部
3114 セグメント記憶部
3213 データ送信部
3214 データ記憶部
11、21 受信端末
12、22 送信端末
13、23 ネットワーク
14、31、32 通信装置
140 再送制御部
141 CPU
142 主記憶部
143 補助記憶部
144 通信部
145 入出力部
146 システムバス
150 再送制御機能部
211、311 TCP受信部
221、321 TCP送信部
312、322 アプリケーション処理部
313、323 IP処理部
314、324 入出力処理部
2111、3111 ACK再送制御部
2112、3112 ACK再送タイマ
2211、3211 ACK再送判定部
2212、3212 再送レート判定部
3113 データ受信部
3114 セグメント記憶部
3213 データ送信部
3214 データ記憶部
Claims (17)
- 受信したデータパケットの確認応答(ACK、acknowledgement)パケットを送信後、次のデータパケットが到着しないと判断する未着判定時間を設定し、前記未着判定時間内に次のデータパケットが到着しない場合は、当該次のデータパケットの送信を促す再送要求(RACK、retransmission acknowledgement)パケットを前記未着判定時間間隔で繰返し送信する受信端末と、
前記ACKパケットを受信した以降に前記RACKパケットを前記受信端末から受信すると、直前に受信した前記ACKパケットまたは直前に受信した前記RACKパケットの時刻情報と今回受信した前記RACKパケットの時刻情報に基づく時間差情報を用いて、前記受信端末に未到達のデータパケットを特定して再送する送信端末と、を含み、
前記時刻情報は、前記受信端末が前記ACKパケットおよび前記RACKパケットの送信時にそれぞれ付すタイムスタンプ、または前記送信端末が前記ACKパケットおよび前記RACKパケットの受信時にそれぞれ付すタイムスタンプであることを特徴とする通信システム。 - 送信したデータパケットに対して受信側が返信する確認応答(ACK、acknowledgement)パケットを受信した以降に、次のデータパケットが到着しないと判断する未着判定時間間隔で前記受信側が繰返し送信する、次のデータパケットの送信を促す再送要求(RACK、retransmission acknowledgement)パケットを受信すると、直前に受信した前記ACKパケットまたは直前に受信した前記RACKパケットの時刻情報と今回受信した前記RACKパケットの時刻情報に基づく時間差情報を用いて、前記受信側に未到達のデータパケットを特定して再送する再送制御手段を含み、
前記時刻情報は、前記受信側が前記ACKパケットおよび前記RACKパケットの送信時にそれぞれ付すタイムスタンプ、または前記再送制御手段が前記ACKパケットおよび前記RACKパケットの受信時にそれぞれ付すタイムスタンプであることを特徴とする通信装置。 - 前記再送制御手段は、
今回受信した前記RACKパケットの前記時刻情報と、直前に受信した前記ACKパケットまたは直前に受信した前記RACKパケットの前記時刻情報との時間差を示す再送ACK間隔時間に基づいて、前記受信側に未到達のデータパケットを特定するACK再送判定手段と、
前記特定した前記受信側に未到達のデータパケットに対し、ネットワークの状況を考慮して決定した量の再送データを決定する再送レート判定手段と、
を含むことを特徴とする請求項2に記載の通信装置。 - 前記ACK再送判定手段は、前記ACKパケットで確認応答を受けてから送信したデータパケットを含め、当該データパケットの送信時刻から前記再送ACK間隔時間の間に送信したデータパケットを、前記受信側に未到達のデータパケットと特定することを特徴とする請求項3に記載の通信装置。
- 前記ACK再送判定手段は、前記再送ACK間隔時間がRTT(Round Trip Time)に占める割合に、輻輳ウィンドウサイズを乗じたデータ量のパケットを、前記受信側に未到達のデータパケットと特定することを特徴とする請求項3に記載の通信装置。
- 前記再送レート判定手段は、前記特定した前記受信側に未到達のデータパケットに対し、輻輳ウィンドウサイズとの関係で送信可能なデータ量を判定することを特徴とする請求項3乃至請求項5のいずれかに記載の通信装置。
- 前記送信端末は、請求項2乃至請求項6のいずれかに記載の通信装置であることを特徴とする請求項1に記載の通信システム。
- 送信したデータパケットに対して受信側が返信する確認応答(ACK、acknowledgement)パケットを受信した以降に、次のデータパケットが到着しないと判断する未着判定時間間隔で前記受信側が繰返し送信する、次のデータパケットの送信を促す再送要求(RACK、retransmission acknowledgement)パケットを受信し、
直前に受信した前記ACKパケットまたは直前に受信した前記RACKパケットの時刻情報と、今回受信した前記RACKパケットの時刻情報に基づく時間差情報を用いて、前記受信側に未到達のデータパケットを特定して再送し、
前記時刻情報は、前記ACKパケットおよび前記RACKパケットの送信時にそれぞれ付されるタイムスタンプ、または前記ACKパケットおよび前記RACKパケットの受信時にそれぞれ付されるタイムスタンプである
ことを特徴とする再送制御方法。 - 前記受信側に未到達のデータパケットは、今回受信した前記RACKパケットの前記時刻情報と、直前に受信した前記ACKパケットまたは直前に受信した前記RACKパケットの前記時刻情報との時間差を示す再送ACK間隔時間に基づいて特定し、当該特定した前記受信側に未到達のデータパケットに対し、ネットワークの状況を考慮して決定した量の再送データを決定することを特徴とする請求項8に記載の再送制御方法。
- 前記ACKパケットで確認応答を受けてから送信したデータパケットを含め、当該データパケットの送信時刻から前記再送ACK間隔時間の間に送信したデータパケットを、前記受信側に未到達のデータパケットと特定することを特徴とする請求項9に記載の再送制御方法。
- 前記再送ACK間隔時間がRTT(Round Trip Time)に占める割合に、輻輳ウィンドウサイズを乗じたデータ量のパケットを、前記受信側に未到達のデータパケットと特定することを特徴とする請求項9に記載の再送制御方法。
- 前記特定した前記受信側に未到達のデータパケットに対し、輻輳ウィンドウサイズとの関係で送信可能なデータ量を判定することを特徴とする請求項9乃至11のいずれかに記載の再送制御方法。
- コンピュータを、
送信したデータパケットに対して受信側が返信する確認応答(ACK、acknowledgement)パケットを受信した以降に、次のデータパケットが到着しないと判断する未着判定時間間隔で前記受信側が繰返し送信する、次のデータパケットの送信を促す再送要求(RACK、retransmission acknowledgement)パケットを受信すると、直前に受信した前記ACKパケットまたは直前に受信した前記RACKパケットの時刻情報と、今回受信した前記RACKパケットの時刻情報に基づく時間差情報を用いて、前記受信側に未到達のデータパケットを特定して再送する再送制御機能手段として機能させ、
前記時刻情報は、前記受信側が前記ACKパケットおよび前記RACKパケットの送信時にそれぞれ付すタイムスタンプ、または前記再送制御機能手段が前記ACKパケットおよび前記RACKパケットの受信時にそれぞれ付すタイムスタンプであることを特徴とする再送制御プログラムの記録媒体。 - 前記再送制御機能手段は、今回受信した前記RACKパケットの前記時刻情報と、直前に受信した前記ACKパケットまたは直前に受信した前記RACKパケットの前記時刻情報との時間差を示す再送ACK間隔時間に基づいて、前記受信側に未到達のデータパケットを特定するACK再送判定機能手段と、前記特定した前記受信側に未到達のデータパケットに対し、ネットワークの状況を考慮して決定した量の再送データを決定する再送レート判定機能手段と、を含むことを特徴とする請求項13に記載の再送制御プログラムの記録媒体。
- 前記ACK再送判定機能手段は、前記ACKパケットで確認応答を受けてから送信したデータパケットを含め、当該データパケットの送信時刻から前記再送ACK間隔時間の間に送信したデータパケットを、前記受信側に未到達のデータパケットと特定することを特徴とする請求項14に記載の再送制御プログラムの記録媒体。
- 前記ACK再送判定機能手段は、前記再送ACK間隔時間がRTT(Round Trip Time)に占める割合に、輻輳ウィンドウサイズを乗じたデータ量のパケットを、前記受信側に未到達のデータパケットと特定することを特徴とする請求項14に記載の再送制御プログラムの記録媒体。
- 再送レート判定機能手段は、前記特定した前記受信側に未到達のデータパケットに対し、輻輳ウィンドウサイズとの関係で送信可能なデータ量を判定することを特徴とする請求項14乃至請求項16のいずれかに記載の再送制御プログラムの記録媒体。
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