JP3953343B2 - Wireless packet communication device and wireless packet communication method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線パケット通信装置および無線パケット通信方法に関し、特にIPネットワークに接続する無線パケット通信装置および無線パケット通信方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、無線通信回線を介したIPネットワークとのデータ通信が盛んに行われている。図4は、IPネットワークと無線通信システムの構成の一例を示す図である。図4において、無線端末3は、固定端末6やサーバ5とデータ通信を行う場合、まず無線リンクを介して基地局2とデータの送受信を行い、さらに、基地局2が有線網で構成されたIPネットワーク1を介して固定端末6やサーバ5とデータ通信を行う。
【0003】
一般に、IPネットワーク1に接続される固定端末6やサーバ5には、エンドツーエンドでのデータ伝送の高信頼性を保証するために、OSI(Open System Interconnection)参照モデルの第4層(トランスポート層)にあたるTCPが実装されている。TCPは、データの伝送量を制御するフロー制御や再送制御等の機能を有するプロトコルである。フロー制御は、同時に伝送可能なTCPセグメント(TCPにおけるデータ伝送単位)の数を示すウィンドウサイズを増減させることによって実現できる。
【0004】
図5は、無線端末3と固定端末6またはサーバ5とに実装されたTCPにおけるフロー制御を説明するための図である。ここでは、固定端末6を送信側TCP10とし、無線端末3を受信側TCP11としてフロー制御を説明する。
【0005】
送信側TCP10(固定端末6)は、同時に送信するTCPセグメントの数を増減することによりフロー制御を行い、伝送効率を高めることができる。換言すれば、送信側TCP10(固定端末6)は、ネットワークの輻輳状態に応じて、同時に送信可能なデータ量を示す送信ウィンドウであるcwnd(Congestion WiNDow)12をTCPセグメントのサイズを単位として増減することによりフロー制御する。
【0006】
具体的には、送信側TCP10(固定端末6)は、cwnd12のサイズを1として通信を開始し、送信したTCPセグメントに対応する受信確認応答であるACKセグメントを受信側TCP11(無線端末3)から受信した場合は、cwnd12のサイズが所定の閾値に至るまでは指数関数的にcwnd12を増加させる(スロースタートモード)。そして、cwnd12が所定の閾値に至った後は、cwnd12を線形的に増加させる(輻輳回避モード)。この輻輳回避モードにおいて、同一シーケンス番号を有するACKセグメントを重複して受信した場合、送信側TCP10(固定端末6)は、ネットワークが軽い輻輳状態であると判断し、cwnd12を所定の閾値まで減少させる。また、所定の時間内にACKセグメントが受信されない場合(再送タイムアウト)は、cwnd12のサイズを1にする。
【0007】
一方、受信側TCP11(無線端末3)は、受信可能なTCPセグメントの数を示す受信ウィンドウであるawnd(Advertised WiNDow)13を送信側TCP10(固定端末6)に対して、常に報告している。送信側TCP10(固定端末6)は、上述のようにcwnd12を増減させるとともに、cwnd12とawnd13を比較し、小さい方のウィンドウサイズでTCPセグメントを送信する。すなわち、図4においては、cwnd12のサイズが3であり、awnd13のサイズが5であるため、3つのTCPセグメント14が送信側TCP10(固定端末6)から同時に送信される。
【0008】
このようにすることで、コネクション間の利用可能帯域を最大限活用したデータ伝送を行うことができるとともに、受信側ウィンドウサイズを考慮することによって、受信側の処理能力を上回った数のTCPセグメントが送信されることを防ぎ、受信側においてバッファ容量が不足して受信されたTCPセグメントが廃棄されることを防ぐことができる。
【0009】
しかし、上述のような送信側TCP10(固定端末6)と受信側TCP11(無線端末3)の間に無線リンクが含まれる場合においては、有線リンクと比較して無線リンクは誤り率が大きいため、ネットワークの輻輳とは無関係に発生する無線リンクの伝送誤りに起因するパケット廃棄に対してもcwnd12を減少させてしまうことがある。すなわち、受信側TCP11(無線端末3)は、受信したTCPセグメントに伝送誤りが多い場合には廃棄され、そのTCPセグメントに対するACKセグメントを送信せずに前回受信したTCPセグメントに対するACKセグメントを送信するため、送信側TCP10(固定端末6)は、重複してACKセグメントを受信することになり、cwnd12を所定の閾値まで減少させる。
【0010】
また、無線リンク(すなわち、無線端末3と基地局2のリンク)における伝送誤りを軽減するために、無線リンク間での再送処理が行われるのが一般的であるが、このような無線リンク間の再送によって実効的な無線リンク帯域が減少し、送信待ちパケットが増加して、無線リンクの送信バッファにあたる基地局2のバッファにおいてTCPセグメントの廃棄が発生することがある。
【0011】
このような、ネットワークの輻輳とは無関係な無線リンク特有の伝送誤りによるスループットの低下に対して、特開2001−136209号公報に開示された技術では、通信先から送信された信号に基づいて自装置が送信したパケットの廃棄の原因を特定し、無線リンクの伝送誤りによるパケット廃棄の場合は、ウィンドウサイズが減少する幅を小さくすることによって、無線リンクにおけるパケット廃棄が発生した場合のエンドツーエンドのスループット低下を改善している。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のようなパケット廃棄の原因を特定する方法においては、無線リンクに接続された装置のみでなく、IPネットワークに接続された固定端末やサーバのTCPを変更する必要があり、現在のIPネットワークとそれに接続されている固定端末およびサーバの普及を鑑みて、この方法によってスループット低下を改善するのは実現が困難であるという問題がある。また、無線リンク間で再送処理が行われることにより、実効的な無線リンク帯域の変動があった場合には、依然として基地局装置のバッファにおけるパケットの廃棄が発生するという問題がある。
【0013】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、IPネットワークの構成を変更することなく、無線リンクを含むネットワークにおけるスループットを向上することができる無線パケット通信装置および無線パケット通信方法を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明の無線パケット通信装置は、無線通信において伝送することが許容されるパケット量を示す情報に基づいて受信可能なパケットの最大量を決定する決定手段と、決定された受信可能パケット最大量を含む情報を送信する送信手段と、を具備し、前記決定手段は、パケットを受信する受信部と、受信パケットのフレームエラー率を算出する算出部と、無線通信に使用される無線帯域を制御する制御部と、算出されたフレームエラー率、及び、制御された無線帯域から前記受信パケットを記憶するために使用可能な最大バッファ容量を推定する推定部と、を有し、推定された最大バッファ容量から使用中のバッファ容量を減じることにより受信可能パケット最大量を決定する構成を採る。
【0015】
この構成によれば、無線通信において伝送することが許容されるパケット量を示す情報に基づいて、受信可能なパケットの最大量を決定して報告するため、IPネットワークに接続された固定端末やサーバなどのパケットの送信元は、無線リンクにおいて生じる再送や伝送誤りが考慮された伝送可能な量のパケットを送信し、無線リンクにおいて生じるパケット廃棄を防ぐことができ、IPネットワークの構成を変更することなく、無線リンクを含むネットワークにおけるスループットを向上することができる。
【0020】
本発明の無線パケット通信装置は、前記推定部は、前記制御部によって使用される無線帯域が変更されるごとに最大バッファ容量を推定する構成を採る。
【0021】
この構成によれば、無線帯域が変更されるごとに最大バッファ容量を推定するため、無線リンク間で再送処理が行われることにより実効的な無線リンク帯域が変動した場合でもパケット廃棄を防ぐことができ、IPネットワークの構成を変更することなく、無線リンクを含むネットワークにおけるスループットを向上することができる。
【0044】
本発明の無線パケット通信方法は、パケットを受信するステップと、受信パケットのフレームエラー率を算出するステップと、無線通信に使用される無線帯域を制御するステップと、算出されたフレームエラー率、及び、制御された無線帯域から前記受信パケットを記憶するために使用可能な最大バッファ容量を推定するステップと、推定された最大バッファ容量から使用中のバッファ容量を減じることにより受信可能なパケット最大量を決定するステップと、決定した受信可能パケット最大量を含む情報を送信するステップと、を有するようにした。
【0045】
この方法によれば、無線通信において伝送することが許容されるパケット量を示す情報に基づいて、受信可能なパケットの最大量を決定して報告するため、IPネットワークに接続された固定端末やサーバなどのパケットの送信元は、無線リンクにおいて生じる再送や伝送誤りが考慮された伝送可能な量のパケットを送信し、無線リンクにおいて生じるパケット廃棄を防ぐことができ、IPネットワークの構成を変更することなく、無線リンクを含むネットワークにおけるスループットを向上することができる。
【0046】
【発明の実施の形態】
本発明の骨子は、無線リンクの状態に関する情報をトランスポートプロトコルであるTCPに通知し、その情報を利用したフロー制御を行うことである。
【0047】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【0048】
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る無線通信端末装置100および基地局装置200の構成を示す図である。無線通信端末装置100は、アプリケーション部110、TCP制御部120、IP制御部130、再送制御部140、無線送受信部150、無線リソース制御部160、フレームエラー率推定部170、およびawnd推定部180を有している。アプリケーション部110は、送信データを作成し、受信データに対して所定の処理を行う。TCP制御部120は、送信データを所定のサイズに分割し、送信元ポート、宛先ポート、およびシーケンス番号などのTCPヘッダを付加してTCPセグメントを生成する。また、TCP制御部120は、awnd推定部180によって推定された最大awndから実際に使用されているバッファ量を減じた受信可能awndをTCPセグメントヘッダ部に付加する。ここで、受信可能awndは、例えば固定端末やサーバなどのパケットの送信元から同時に伝送可能なパケットの最大量を示すことになる。
【0049】
IP制御部130は、TCPセグメントに送信元IPアドレス、および宛先IPアドレスなどのIPヘッダを付加してIPパケットを生成する。再送制御部140は、IPパケットを所定のPDU(Protocol Data Unit)サイズに分割し、PDUヘッダを付加する。また、再送制御部140は、受信されたPDUパケットについて誤り検出を行う。無線送受信部150は、PDUパケットに対し、符号化・変調など所定の無線処理を行い、アンテナを介して送信する。
【0050】
無線リソース制御部160は、再送制御部140および無線送受信部150を制御するとともに、使用されている無線帯域の情報をawnd推定部180へ通知する。フレームエラー率推定部170は、誤り検出の結果からフレームエラー率を推定する。awnd推定部180は、無線帯域の情報とフレームエラー率とからパケットを記憶するために使用可能な最大のバッファ容量である最大awndを推定する。
【0051】
一方、基地局装置200は、無線送受信部210、再送制御部220、送信バッファ230、IP制御部240、リンクレイヤ制御部250、および無線リソース制御部260を有している。無線送受信部210は、アンテナを介して受信した無線パケットに対して、復調、復号などの所定の無線処理を行う。再送制御部220は、無線送受信部210によって受信された所定の数のPDUパケットからIPパケットを生成する。送信バッファ230は、無線通信端末装置100に対するパケット送信時に、送信するIPパケットを一時的に記憶する。IP制御部240は、再送制御部220から出力されたIPパケットを、所定のルーティングプロトコルによって、IPアドレスで指定された転送先(例えば、IPネットワークに接続された固定端末など)へリンクレイヤ制御部250を介して送出する。無線リソース制御部260は、無線送受信部210および再送制御部220を制御する。
【0052】
次いで、上記のように構成された無線通信端末装置100および基地局装置200の動作について説明する。なお、ここでは、無線通信端末装置100が下りのPDUパケットを受信してから図示しない固定端末が無線通信端末装置100へデータを送信するまでの動作について説明する。
【0053】
まず、受信動作時は、PDUパケットがアンテナを介して無線送受信部150によって受信され、復調などの所定の無線処理が行われる。そして、無線処理後のPDUパケットは、再送制御部140へ出力され、PDUパケットに付加されているCRC(Cyclic Redundancy Check)が用いられることにより、誤り検出が行われる。さらに、再送制御部140で、所定数のPDUパケットからIPパケットが組み立てられ、IP制御部130で、IPパケットからTCPセグメントが生成され、TCP制御部120で、TCPセグメントから受信データが得られ、得られたデータはアプリケーション部110によって処理される。
【0054】
また、再送制御部140によって、誤り検出結果がフレームエラー率推定部170へ出力され、フレームエラー率推定部170によって誤り検出の結果から所定時間の平均のフレームエラー率(FER:Frame Error Ratio)が推定される。推定されたFERは、awnd推定部180へ出力される。
【0055】
一方、無線リソース制御部160によって、現在使用されている無線帯域がawnd推定部180へ通知される。
【0056】
そして、awnd推定部180によって、FERと無線帯域に基づいて、無線通信端末装置100が処理可能な最大のバッファ容量である最大awndが推定される。このとき推定される最大awndは、無線通信端末装置100が処理可能な最大のウィンドウサイズであるとともに、FERおよび無線帯域に基づいているため、無線リンクにおけるTCPに特有の伝送誤りや再送による無線帯域の変動を考慮した使用可能なウィンドウサイズとなっている。推定された最大awndは、TCP制御部120へ通知される。
【0057】
次に、送信動作時は、送信データがアプリケーション部110で生成され、生成された送信データはTCP制御部120によって所定のサイズに分割され、送信元ポート、宛先ポート、およびシーケンス番号などのTCPヘッダが付加されてTCPセグメントが生成される。また、TCP制御部120によって、awnd推定部180から通知された最大awndから実際に受信されたTCPセグメントが記憶されているバッファ容量が減じられることにより、使用可能なバッファ容量である受信可能awndが算出される。ここで、生成されるTCPセグメントは、例えば図2に示すようなデータフィールドを有しており、このうちウィンドウフィールドには、算出された受信可能awndが記録される。
【0058】
そして、TCPセグメントは、IP制御部130によって送信元IPアドレスおよび宛先IPアドレスなどのIPヘッダが付加され、得られたIPパケットは、再送制御部140によってPDUサイズに分割され、無線送受信部150によってアンテナを介して送信される。
【0059】
送信されたPDUパケットは、基地局装置200のアンテナを介して無線送受信部210によって受信され、復調、復号などの所定の無線処理が行われる。これらの処理は、無線リソース制御部260によって制御される。そして、無線リソース制御部260によって再送制御部220が制御されることにより、PDUパケットからIPパケットが生成され、IP制御部240によって、IPアドレスで指定された転送先(例えば、IPネットワークに接続された固定端末など)へ、リンクレイヤ制御部250を介して送出される。そして、IPネットワークへ送出されたIPパケットは、例えば図示しない固定端末によって受信される。
【0060】
一方、図示しない固定端末から無線通信端末装置100へデータが送信される場合は、まず、受信されたIPパケットに含まれるTCPセグメントから無線通信端末装置100の受信可能awndが取得される。そして、ネットワークの輻輳状態に応じて増減する図示しない固定端末の送信バッファ容量であるcwndと取得された受信可能awndとが比較され、小さい方のウィンドウサイズのTCPセグメントが送出される。
【0061】
送出されたTCPセグメントは、基地局装置200を介して無線通信端末装置100によって受信される。このとき、図示しない固定端末は、無線通信端末装置100から報告された、無線リンクの状態を考慮したウィンドウサイズを超えるTCPセグメントを同時に送信することがないため、例えば無線リンクの状態が劣悪で、基地局装置200から無線通信端末装置100に対して再送パケットが多く送信されているような場合でも、基地局装置200の送信バッファ230の容量を超える数のTCPセグメントが図示しない固定端末から送出されることが無く、TCPセグメントの廃棄が生じない。したがって、無線リンクの変動に起因する基地局装置200のバッファでのパケット廃棄が生じないため、図示しない固定端末へは常に正常にACKセグメントが送信され、輻輳とは無関係に固定端末におけるcwndが減少することがない。
【0062】
このように、本実施の形態によれば、無線帯域と無線リンク間におけるフレームエラー率とに基づいて無線通信端末装置における受信可能awndを推定し、送信側であるIPネットワークに接続された固定端末やサーバへ通知するため、基地局装置においてパケット廃棄が生じず、IPネットワークの構成を変更することなく、無線リンクを含むネットワークにおけるスループットを向上することができる。
【0063】
なお、本実施の形態においては、最大awndの推定は、無線リンクの設定時に行う。すなわち、無線通信端末装置がアイドル状態から通信状態へと移行する際に、基地局装置と無線通信端末装置とでネゴシエーションが行われ、使用する無線リンク帯域が決定され、決定された無線リンク帯域から最大awndの推定が行われる。
【0064】
また、通信状態中に無線リンク帯域の変更が行われた場合は、そのタイミングで変更された無線リンク帯域に基づく最大awndの再設定を行うことも可能である。
【0065】
さらに、本実施の形態においては、受信可能awndは、無線通信端末装置から送信されるTCPセグメントのTCPヘッダのウィンドウフィールドに記録される構成としたが、例えば無線通信端末装置が固定端末から受信したTCPセグメントに対するACKセグメントに記録されても良く、無線通信端末装置からパケットの送信元へ送信されるデータの一部に記録されて通知されれば良い。
【0097】
(実施の形態4)
本発明の実施の形態4の特徴は、無線通信端末装置がハンドオーバしそうになるとawndを0として報告し、TCPセグメントの送信元である固定端末やサーバなどは一時的にTCPセグメントの送信を停止する点である。
【0098】
なお、本実施の形態に係る無線通信端末装置および基地局装置の構成は、図1に示す無線通信端末装置100および基地局装置200と同様である。
【0099】
次いで、本実施の形態に係る無線通信端末装置100、基地局装置200、および図示しない固定端末の動作について、図3に示すシーケンス図を用いて説明する。
【0100】
まず、通常の通信時においては、固定端末から基地局装置200へTCPセグメントが送出されており、基地局装置200の送信バッファ230にバッファリングされるとともに、古いTCPセグメントから順に無線通信端末装置100へ送信されている。
【0101】
一方、無線通信端末装置100においては、基地局装置200を含む複数の基地局装置から送信されている共通パイロットチャネルの受信電力や受信品質が無線送受信部150によってそれぞれ測定されている。測定結果は無線リソース制御部160へ通知され、複数の基地局装置からのパイロット信号の受信電力や受信品質が比較されることにより、事前ハンドオーバシーケンス起動を要求するか否かが判定される。ここで、事前ハンドオーバシーケンスとは、例えばソフトハンドオーバにおける閾値などのことであり、無線通信端末装置がハンドオーバする場合の準備動作を開始するためのトリガである。
【0102】
そして、事前ハンドオーバシーケンス起動を要求すると判定された場合は、判定結果が無線リソース制御部160から再送制御部140へ通知され、再送制御部140によって事前ハンドオーバシーケンス起動を要求する旨の信号が伝送されるデータに多重され、得られた送信データは無線送受信部150からアンテナを介して基地局装置200へ送信される。
【0103】
送信データは、基地局装置200の無線送受信部210によってアンテナを介して受信され、再送制御部220を介して無線リソース制御部260へ出力される。そして、無線リソース制御部260によって図示しない制御局等とのネゴシエーションが行われ、ハンドオーバが可能であれば、時刻t1において事前ハンドオーバシーケンスが起動され、まもなくハンドオーバが行われる旨のハンドオーバトリガ信号が無線送受信部210からアンテナを介して送信される。
【0104】
ハンドオーバトリガ信号は、無線通信端末装置100の無線送受信部150によってアンテナを介して受信され、再送制御部140を介して無線リソース制御部160へ出力される。ハンドオーバトリガ信号が無線リソース制御部160に出力されると、ハンドオーバを行う旨の信号がawnd推定部180へ出力され、awnd推定部180によって受信可能awndが0に設定され、実施の形態1と同様に、受信可能awndが図示しない固定端末へ報告される。
【0105】
そして、図示しない固定端末はTCPセグメントの送信を停止し、基地局装置200は送信バッファ230内にバッファリングされているTCPセグメントを送信する。これにより、ハンドオーバ元である基地局装置200の送信バッファ230にバッファリングされているTCPセグメントは、無線通信端末装置100がハンドオーバする前に送信されるとともに、各TCPセグメントに対するACKが図示しない固定端末へ送信される。このため、無線通信端末装置100がハンドオーバした後に送信バッファ230にバッファリングされたままのTCPセグメントが廃棄されることを防ぎ、基地局装置200までTCPセグメントが到着しているにもかかわらずハンドオーバに伴って基地局装置200においてパケットが廃棄され、ACKが図示しない固定端末へ送信されないことを防ぐことができる。したがって、図示しない固定端末で再送タイムアウトが発生しcwndが減少してしまうことを防ぐことができ、結果として、無線通信端末装置100がハンドオーバした後も図示しない固定端末からのTCPセグメントの送信ウィンドウサイズがハンドオーバに起因して減少することがない。
【0106】
そして、無線通信端末装置100において、事前ハンドオーバシーケンス起動の要求の有無の判定と同様に、複数の基地局装置からのパイロット信号の受信電力や受信品質が比較されることにより、ハンドオーバシーケンス起動を要求するか否かが判定され、要求すると判定された場合は、ハンドオーバシーケンス起動を要求する旨の信号がデータに多重され、基地局装置200へ送信される。
【0107】
基地局装置200は時刻t2においてハンドオーバシーケンスを起動し、時刻t3において、無線通信端末装置100が通信相手を基地局装置200から他の基地局装置へ切り替えることにより、ハンドオーバが実施される。
【0108】
そして、ハンドオーバが完了すると、無線通信端末装置100の無線リソース制御部160によって、ハンドオーバが完了した旨を示す信号がawnd推定部180へ出力され、awnd推定部180によってFERと無線帯域に基づいて推定される最大awndがTCP制御部120へ出力され始める。このとき、awnd推定部180から出力される最大awndは、ハンドオーバ前に推定されていたものでも良い。
【0109】
以後、実施の形態1と同様に、受信可能awndが算出され、TCPセグメントヘッダ部に付加され、ハンドオーバ先の基地局装置を経由して図示しない固定端末へ受信可能awndが報告される。図示しない固定端末は、受信可能awndが報告されると停止していたTCPセグメントの送信を再開し、ハンドオーバ先の基地局装置を経由して無線通信端末装置100へTCPセグメントを送信し始める。
【0110】
このように、本実施の形態によれば、無線通信端末装置がハンドオーバしそうな場合、受信可能awndを0として送信側である固定端末やサーバへ通知し、無線通信端末装置がハンドオーバを完了した後に再び推定された受信可能awndを通知し始めるため、送信側である固定端末やサーバは、ハンドオーバ直前からパケットの送信を停止し、ハンドオーバ完了後にパケットの送信を再開することができ、cwndを減少させることなく、ハンドオーバ完了後も効率的にパケット伝送を再開することができる。
【0111】
なお、上記各実施の形態においては、無線通信端末装置が最大awndを推定し、推定された最大awndに基づく受信可能awndを送信する構成としたが、アプリケーション部、TCP制御部、およびIP制御部を有する例えばコンピュータなどの情報端末装置に、例えば無線通信用カードなどの通信装置を着脱するように構成し、通信装置は最大awndを推定し、推定された最大awndを情報端末装置に通知し、情報端末装置は通知された最大awndを用いて動作し、算出された受信可能awndを通信装置が送信するなどとしても良い。
【0112】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、IPネットワークの構成を変更することなく、無線リンクを含むネットワークにおけるスループットを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1に係る無線通信端末装置および基地局装置の構成を示すブロック図
【図2】 実施の形態1に係るTCPセグメントのデータフィールドの一例を示す図
【図3】 本発明の実施の形態4に係る無線通信端末装置、基地局装置、および固定端末の動作を示すシーケンス図
【図4】 従来のIPネットワークと無線通信システムの構成の一例を示す図
【図5】 従来の送信側TCPおよび受信側TCPにおけるフロー制御を説明するための図[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a wireless packet communication device and a wireless packet communication method, and more particularly to a wireless packet communication device and a wireless packet communication method connected to an IP network.
[0002]
[Prior art]
In recent years, data communication with an IP network via a wireless communication line has been actively performed. FIG. These are figures which show an example of a structure of an IP network and a radio | wireless communications system. FIG. 1, when performing data communication with the
[0003]
Generally, the
[0004]
FIG. These are the figures for demonstrating the flow control in TCP mounted in the radio |
[0005]
The transmission-side TCP 10 (fixed terminal 6) can perform flow control by increasing / decreasing the number of TCP segments to be transmitted at the same time, and can increase transmission efficiency. In other words, the transmission side TCP 10 (fixed terminal 6) increases or decreases cwnd (Congestion WiNDow) 12, which is a transmission window indicating the amount of data that can be transmitted simultaneously, in units of the size of the TCP segment according to the congestion state of the network. Flow control.
[0006]
Specifically, the transmission side TCP 10 (fixed terminal 6) starts communication with the size of
[0007]
On the other hand, the reception side TCP 11 (wireless terminal 3) always reports an award (Advertised WiNDow) 13 indicating the number of receivable TCP segments to the transmission side TCP 10 (fixed terminal 6). The transmission-side TCP 10 (fixed terminal 6) increases / decreases cwnd12 as described above, compares cwnd12 with awnd13, and transmits the TCP segment with the smaller window size. That is, FIG. In FIG. 3, since the size of cwnd12 is 3 and the size of awnd13 is 5, three
[0008]
In this way, data transmission that makes the most of the available bandwidth between connections can be performed, and the number of TCP segments that exceed the processing capacity of the receiving side can be obtained by considering the receiving side window size. It is possible to prevent transmission, and it is possible to prevent the received TCP segment from being discarded due to insufficient buffer capacity on the receiving side.
[0009]
However, when a wireless link is included between the transmission side TCP 10 (fixed terminal 6) and the reception side TCP 11 (wireless terminal 3) as described above, the wireless link has a higher error rate than the wired link. The
[0010]
Further, in order to reduce transmission errors in the radio link (that is, the link between the
[0011]
In response to such a decrease in throughput due to a transmission error peculiar to a wireless link unrelated to network congestion, the technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-136209 is based on a signal transmitted from a communication destination. End-to-end in case of packet loss in the radio link by identifying the cause of discard of the packet transmitted by the device, and in the case of packet loss due to transmission error of the radio link, by reducing the window size reduction width The throughput drop has been improved.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the method for identifying the cause of packet discard as described above, it is necessary to change not only the device connected to the wireless link but also the TCP of the fixed terminal or server connected to the IP network. In view of the widespread use of networks and fixed terminals and servers connected thereto, there is a problem that it is difficult to realize a reduction in throughput by this method. In addition, there is a problem that packets are still discarded in the buffer of the base station apparatus when there is an effective change in the radio link band due to retransmission processing between the radio links.
[0013]
The present invention has been made in view of such points, and provides a wireless packet communication device and a wireless packet communication method capable of improving throughput in a network including a wireless link without changing the configuration of the IP network. With the goal.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The wireless packet communication device according to the present invention includes a determination unit that determines a maximum amount of packets that can be received based on information indicating a packet amount that is allowed to be transmitted in wireless communication, and a determined maximum amount of receivable packets. Transmitting means for transmitting information including, And the determination means includes: a reception unit that receives a packet; a calculation unit that calculates a frame error rate of the received packet; a control unit that controls a wireless band used for wireless communication; and a calculated frame error An estimation unit for estimating a maximum buffer capacity that can be used to store the received packet from a rate and a controlled radio band, and subtracting the buffer capacity in use from the estimated maximum buffer capacity Determine the maximum amount of packets that can be received Take the configuration.
[0015]
According to this configuration, a fixed terminal or server connected to the IP network is used to determine and report the maximum amount of receivable packets based on information indicating the amount of packets allowed to be transmitted in wireless communication. The source of a packet such as a packet can transmit a quantity of packets that can be transmitted in consideration of retransmissions and transmission errors that occur in the wireless link, and can prevent packet discarding that occurs in the wireless link, and change the configuration of the IP network In addition, the throughput in a network including a wireless link can be improved.
[0020]
The radio packet communication apparatus of the present invention employs a configuration in which the estimation unit estimates a maximum buffer capacity every time a radio band used by the control unit is changed.
[0021]
According to this configuration, since the maximum buffer capacity is estimated every time the radio band is changed, packet discarding can be prevented even when the effective radio link band fluctuates by performing retransmission processing between radio links. It is possible to improve throughput in a network including a wireless link without changing the configuration of the IP network.
[0044]
The wireless packet communication method of the present invention includes: Receiving a packet; calculating a frame error rate of the received packet; controlling a radio band used for radio communication; calculating the frame error rate; and receiving from the controlled radio band Estimating the maximum buffer capacity that can be used to store packets, and subtracting the buffer capacity in use from the estimated maximum buffer capacity A step of determining a maximum amount of receivable packets and a step of transmitting information including the determined maximum amount of receivable packets.
[0045]
According to this method, a fixed terminal or server connected to the IP network is used to determine and report the maximum amount of receivable packets based on information indicating the amount of packets allowed to be transmitted in wireless communication. The source of a packet such as a packet can transmit a quantity of packets that can be transmitted in consideration of retransmissions and transmission errors that occur in the wireless link, and can prevent packet discarding that occurs in the wireless link, and change the configuration of the IP network In addition, the throughput in a network including a wireless link can be improved.
[0046]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The gist of the present invention is to notify information relating to the state of the radio link to TCP, which is a transport protocol, and to perform flow control using the information.
[0047]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0048]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram showing configurations of radio
[0049]
The
[0050]
The radio
[0051]
On the other hand, the
[0052]
Next, operations of radio
[0053]
First, at the time of receiving operation, the PDU packet is received by the radio transmission /
[0054]
In addition, the
[0055]
On the other hand, the radio
[0056]
Then, the
[0057]
Next, at the time of transmission operation, transmission data is generated by the
[0058]
Then, an IP header such as a source IP address and a destination IP address is added to the TCP segment by the
[0059]
The transmitted PDU packet is received by the radio transmission /
[0060]
On the other hand, when data is transmitted from a fixed terminal (not shown) to the wireless
[0061]
The sent TCP segment is received by the wireless
[0062]
Thus, according to the present embodiment, the receivable and in the wireless communication terminal device is estimated based on the wireless band and the frame error rate between the wireless links, and the fixed terminal connected to the IP network on the transmission side Since the packet is not discarded in the base station apparatus and the IP network configuration is not changed, the throughput in the network including the wireless link can be improved.
[0063]
In the present embodiment, the maximum awn is estimated when the radio link is set up. That is, when the wireless communication terminal device shifts from the idle state to the communication state, negotiation is performed between the base station device and the wireless communication terminal device, the wireless link band to be used is determined, and from the determined wireless link band A maximum awn is estimated.
[0064]
Further, when the radio link band is changed during the communication state, it is possible to reset the maximum andd based on the radio link band changed at that timing.
[0065]
Further, in the present embodiment, the receivable and is recorded in the window field of the TCP header of the TCP segment transmitted from the wireless communication terminal device. For example, the wireless communication terminal device receives from the fixed terminal. It may be recorded in the ACK segment for the TCP segment, and may be recorded and notified in a part of data transmitted from the wireless communication terminal apparatus to the packet transmission source.
[0097]
(Embodiment 4)
The feature of the fourth embodiment of the present invention is that when a wireless communication terminal device is about to be handed over, it reports “awn” as 0, and the fixed terminal or server that is the transmission source of the TCP segment temporarily stops the transmission of the TCP segment. Is a point.
[0098]
The configurations of the radio communication terminal apparatus and the base station apparatus according to the present embodiment are the same as those of radio
[0099]
Next, regarding operations of radio
[0100]
First, during normal communication, a TCP segment is transmitted from the fixed terminal to the
[0101]
On the other hand, in wireless
[0102]
When it is determined to request advance handover sequence activation, the radio
[0103]
The transmission data is received via the antenna by the radio transmission /
[0104]
The handover trigger signal is received by the radio transmission /
[0105]
Then, the fixed terminal (not shown) stops the transmission of the TCP segment, and the
[0106]
Then, in the wireless
[0107]
The
[0108]
When the handover is completed, the radio
[0109]
Thereafter, as in the first embodiment, the receivable and is calculated, added to the TCP segment header, and reported to the fixed terminal (not shown) via the handover destination base station apparatus. When a receivable and is reported, the fixed terminal (not shown) resumes the transmission of the stopped TCP segment and starts transmitting the TCP segment to the wireless
[0110]
As described above, according to the present embodiment, when the radio communication terminal apparatus is likely to be handed over, the receivable and is set to 0 and notified to the fixed terminal or server on the transmission side, and after the radio communication terminal apparatus completes the handover. In order to start notifying the receivable awn estimated again, the fixed terminal or server on the transmission side can stop the packet transmission immediately before the handover, and can resume the packet transmission after the handover is completed, thereby reducing cwnd. Thus, the packet transmission can be efficiently resumed even after the handover is completed.
[0111]
In each of the above embodiments, the wireless communication terminal device estimates the maximum awnd and transmits a receivable andd based on the estimated maximum awn. However, the application unit, the TCP control unit, and the IP control unit For example, a communication device such as a wireless communication card is configured to be attached to and detached from an information terminal device such as a computer, and the communication device estimates a maximum awnd and notifies the information terminal device of the estimated maximum awnd. The information terminal device may operate using the notified maximum and, and the communication device may transmit the calculated receivable and.
[0112]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to improve throughput in a network including a wireless link without changing the configuration of the IP network.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing configurations of a radio communication terminal apparatus and a base station apparatus according to
FIG. 2 is a diagram showing an example of a data field of a TCP segment according to the first embodiment
FIG. 3 is a sequence diagram showing operations of a radio communication terminal apparatus, a base station apparatus, and a fixed terminal according to
FIG. 4 is a diagram showing an example of the configuration of a conventional IP network and a wireless communication system
FIG. 5 is a diagram for explaining flow control in the conventional transmission side TCP and reception side TCP;
Claims (3)
決定された受信可能パケット最大量を含む情報を送信する送信手段と、を具備し、
前記決定手段は、
パケットを受信する受信部と、
受信パケットのフレームエラー率を算出する算出部と、
無線通信に使用される無線帯域を制御する制御部と、
算出されたフレームエラー率、及び、制御された無線帯域から前記受信パケットを記憶するために使用可能な最大バッファ容量を推定する推定部と、を有し、
推定された最大バッファ容量から使用中のバッファ容量を減じることにより受信可能パケット最大量を決定することを特徴とする無線パケット通信装置。Determining means for determining a maximum amount of receivable packets based on information indicating a packet amount allowed to be transmitted in wireless communication;
Transmission means for transmitting information including the determined maximum receivable packet amount ,
The determining means includes
A receiver for receiving the packet;
A calculation unit for calculating a frame error rate of the received packet;
A control unit that controls a wireless band used for wireless communication;
An estimated unit that estimates a calculated frame error rate and a maximum buffer capacity that can be used to store the received packet from a controlled radio band; and
Wireless packet communication apparatus characterized by determining a receivable packet maximum amount by subtracting the buffer capacity in use from the estimated maximum buffer capacity.
前記制御部によって使用される無線帯域が変更されるごとに最大バッファ容量を推定することを特徴とする請求項1記載の無線パケット通信装置。The estimation unit includes
2. The wireless packet communication apparatus according to claim 1 , wherein a maximum buffer capacity is estimated every time a wireless band used by the control unit is changed.
受信パケットのフレームエラー率を算出するステップと、
無線通信に使用される無線帯域を制御するステップと、
算出されたフレームエラー率、及び、制御された無線帯域から前記受信パケットを記憶するために使用可能な最大バッファ容量を推定するステップと、
推定された最大バッファ容量から使用中のバッファ容量を減じることにより受信可能なパケット最大量を決定するステップと、
決定した受信可能パケット最大量を含む情報を送信するステップと、
を有することを特徴とする無線パケット通信方法。 Receiving a packet;
Calculating a frame error rate of the received packet;
Controlling a radio band used for radio communication;
Estimating a maximum buffer capacity that can be used to store the received packet from the calculated frame error rate and a controlled radio band;
Determining the maximum amount of packets that can be received by subtracting the buffer capacity in use from the estimated maximum buffer capacity ;
Transmitting information including the determined maximum amount of receivable packets;
A wireless packet communication method comprising:
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