JP2004180158A - Base station controller, data transmission method and program - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動機とデータパケットを配信するサーバとがネットワークに接続され、そのサーバから移動機に対して送信されたデータパケットを廃棄する確率を決定し、又はサーバから移動機に対して送信されたデータパケットに対する応答パケットを予め設定された基準数に分割する基地局制御装置、データ伝送方法及びプログラムに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年では、インターネットが普及されたことに伴なって、インターネットにアクセスするためのアクセス回線が多様化している。これにより、携帯電話、PHS、無線LAN等の無線回線を利用したインターネットアクセスが増加している。IMT−2000に代表される第三世代以降の無線通信システムを利用したインターネットアクセスは、パケット通信による高速な伝送速度を実現する一方で、伝送速度が動的に変化する特徴を有する。
【0003】
該当する移動機への伝送速度は、その移動機におけるトラフィック量、通信品質、収容セル内の空きチャネル、その移動機以外の通信品質、収容セル内の他の移動機の空きチャネル 収容セル内の他の移動機のトラフィック量、各移動機間のトラフィック量によって動的に変化するものである。この伝送速度に関係するインターネット上の殆どのトラフィックは、TCPに代表されるような自立的な輻輳制御方式を有するプロトコルを用いて処理されている。
【0004】
このTCPの輻輳制御方式(RFC2581 TCP Congestion Control)では、サーバと移動機との間でパケットロスがない場合には、サーバは輻輳ウインドウを増加させる。すなわち、サーバがACKを移動機から受信することができた場合には、サーバは輻輳ウィンドウを増加させる。ここで、輻輳ウィンドウとは、例えば、サーバが移動機からのACKを受信することなく送信できるパケットの量をからなるものである。
【0005】
一方、サーバが三つの重複したACKを移動機から受信するか、又はサーバが一定時間の間新しいセグメントに対するACKを移動機から受信しない場合には、サーバは、輻輳によってパケットロスが発生したものと判断し、輻輳ウィンドウを減少させる。
【0006】
この輻輳ウィンドウが減少した場合には、サーバは、減少した輻輳ウィンドウを増加させる。この輻輳ウィンドウの増加率は、スロースタート又は輻輳回避のいずれかの状態にあるかで相違する。スロースタートと輻輳回避との状態の違いは、輻輳ウィンドウとssthresh(閾値)との関係で決まる。
【0007】
このスロースタートの状態は、輻輳ウインドウがssthreshよりも小さい(輻輳ウィンドウ<ssthresh)ときを意味する。状態がスロースタートに移行されたときには、サーバは、ACKを受け取る毎に1セグメント分だけ輻輳ウィンドウを増加させる。その結果、サーバは指数関数的に輻輳ウィンドウを増加させることになる。
【0008】
一方、輻輳回避の状態は、輻輳ウィンドウがssthreshよりも大きい(輻輳ウィンドウ<ssthresh)ときに移行される。状態が輻輳回避に移行されたときには、サーバは、ACKを受け取る毎に1/輻輳ウィンドウ分だけ輻輳ウィンドウを増加させる。その後、サーバは線形に輻輳ウィンドウを増加させる。
【0009】
上記各状態において輻輳ウィンドウが減少するのは次の理由によるものである。図7は、輻輳ウインドウの変化を示す図である。同図中の時間は、サーバが送信データを移動機に送信した後、サーバがその送信データに対応するACKを移動機から受信するまでの時間を意味する。
【0010】
この輻輳ウィンドウの減少は主に二つのパターンが存在する。一つ目のパターンとしては、図7に示すように、サーバが三つの重複したACKを移動機から受信をしたときに輻輳ウィンドウが減少する。二つ目のパターンとしては、サーバが一定時間内に新たなセグメントに対するACKを受信しないときに輻輳ウインドウが減少する。これらの輻輳ウィンドウが減少したときは、サーバは、次のような処理をし、輻輳ウインドウを最適値に近づける。
【0011】
すなわち、サーバが三つの重複したACKを移動機から受信したときには、サーバは、現在の輻輳ウィンドウの半分の値をssthreshに記憶させて、輻輳ウィンドウを半分の値にする。一方、サーバが一定時間内に新たなセグメントに対するACKを受信しない場合には、サーバは現在の輻輳ウィンドウの半分の値をssthreshに記憶させて、輻輳ウィンドウを最小にする。
【0012】
輻輳ウィンドウを前の輻輳ウインドウに対して半分又は最小になるように変更したサーバは、ACKを受信する度に輻輳ウィンドウを増加させる。この輻輳ウィンドウの最適値は、一般に帯域幅と遅延時間との関係で規定されている。図8は、輻輳ウインドウの最適値と限界値との関係を示す図である。
【0013】
一般に無線アクセス回線は、伝送速度が有線回線に比べて遅いため、輻輳ウィンドウの最適値を超えた分は、基地局制御装置(基地局を制御する装置)のキューに蓄積される。限界値を超えるパケットが基地局制御装置のキューにたまるとパケットは廃棄される。ここで、基地局制御装置は、サーバと移動機との間でデータの送受信をするものである。
【0014】
一方、限界値が輻輳ウィンドウの最適値よりも低い場合には、スループットが低下する。このため、限界値は、帯域幅動的変化に連動する輻輳ウィンドウの最適値が取り得る最大値よりも大きな値になるように固定的に設定される。
【0015】
しかしながら、帯域幅と輻輳ウィンドウとの最適値が小さい場合には、限界値と輻輳ウィンドウとの最適値の差が大きくなり、基地局制御装置ではメモリ資源が無駄に使われることになる。また、この最適値を超えた分の輻輳ウィンドウのパケットは、基地局制御装置のキューに蓄積されるため、通信路に送出されるまでに時間がかかる。
【0016】
更に、結果的にはサーバは、サーバと移動機との間で新たなコネクションを確立させるまでに時間がかかる、リアルタイム性を必要とするデータの有効性が失われてしまうという問題が発生していた。
【0017】
この問題を回避するための従来技術としては、伝送速度が可変である通信システムにおいて、容量可変バッファのバッファ容量を伝送速度に応じて増減させる。この増減をさせた通信システムは、最適なバッファ容量を設定する(例えば、特許文献1参照)。これにより、上記通信システムは、無効となってしまうデータを最小限に留めることができ、有効なデータのみを通信回線に送信することができる。
【0018】
【特許文献1】
特開平10−174185号公報(第1−8項、図2)
【0019】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来技術では、通信システムが伝送速度に応じて最適なバッファ容量の設定を可能とするが、この通信システムは伝送速度が遅くなるのに連動してバッファ容量を縮小する。このため、縮小されたバッファ部分に蓄積されていたパケットが廃棄され、その結果バースト的なパケット廃棄が生ずる。
【0020】
一方、TCPに代表されるような自立的な輻輳制御方式を有するプロトコルでは、バースト的なパケットロスが発生すると、しばしば輻輳ウィンドウが最小値に設定され、廃棄されたパケットが再送される。この輻輳ウィンドウは、サーバがACKを移動機から受信する度に、輻輳ウィンドウが最小値から徐々に大きくなる。そのうち輻輳ウィンドウは最適値まで達するが、そのようになるまでには幾分かの時間がかかる。
【0021】
以上のように、限界値が小さく設定されると、帯域幅が大きい場合にはスループットが低下する。一方、限界値が大きく設定されると、基地局制御装置では無駄なメモリ資源が必要となる。このため、新たなコネクションを確立させるまでに相当の時間がかかる、リアルタイム性を必要とするデータの有効性が失われてしまう。
【0022】
そこで、本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、サーバから移動機に向けて送信されたデータパケットを所定の確率で廃棄させ、又は移動機からサーバ宛に送信された応答パケットを所定の条件の下で分割させることで、サーバにおける輻輳ウィンドウを結果的に最適値に近づけさせることのできる基地局制御装置、データ伝送方法及びプログラムを提供することを課題とする。
【0023】
【課題を解決するための手段】
本願に係る発明は、上記課題を解決すべくなされたものであり、移動機とデータパケットを配信するサーバとがネットワークに接続され、サーバから移動機に対して送信されたデータパケットを廃棄する確率を決定する際に、移動機に送信するデータパケットをキュー長として一時的にキューに記憶し、移動機に送信するデータパケットの伝送速度を設定し、設定された伝送速度とキューに記憶されたキュー長との大きさに応じて、サーバから移動機に対して送信されたデータパケットを廃棄する確率を決定することを特徴とする。
【0024】
このような本願に係る発明によれば、基地局制御装置が、設定された伝送速度とキューに記憶されたキュー長との大きさに応じて、サーバから移動機宛に送信されたデータパケットを廃棄する確率(廃棄確率)を決定することができる。これにより、基地局制御装置が、サーバから移動機宛に送信されたデータパケットを上記廃棄確率で廃棄することができる。
【0025】
もし、基地局制御装置で決定された廃棄確率が高くなれば、サーバから移動機宛に送信されたパケットデータが全て移動機には送信されなくなる。このため、サーバが重複ACK若しくは一定時間にACKを受信せずタイムアウトすることにより、サーバが自ら輻輳ウィンドウを減少させる。この輻輳ウィンドウが減少すれば、基地局制御装置は、サーバから送信されるデータパケットが減少するので、そのデータパケットを廃棄させることなく、そのデータパケットを迅速に該当する移動機に送信することができる。
【0026】
言い換えると、基地局制御装置が上記廃棄確率を適切に変動させることにより、その基地局制御装置は、サーバにおける輻輳ウィンドウを結果的に最適値に近づけさせることができる。
【0027】
また、本願に係る発明は、移動機とデータパケットを配信するサーバとがネットワークに接続され、サーバから移動機に対して送信されたデータパケットに対する応答パケットを予め設定された基準数に分割する際に、移動機に送信するデータパケットをキュー長として一時的にキューに記憶し、予め設定された基準長とキューに記憶されたキュー長とを照合し、基準長がキュー長よりも大きいときは、応答パケットを予め設定された基準数に分割することを特徴とする。
【0028】
このような本願に係る発明によれば、上記基準長がキュー長よりも大きいときは、基地局制御装置は、移動機から受信した応答パケットを予め設定された基準数に分割することができる。これにより、サーバは、基地局制御装置で分割された応答パケットの数に応じて、移動局宛に送信するパケットの量(輻輳ウィンドウ)を順次変更することができる。
【0029】
例えば、バースト的なパケットロスがネットワーク上で発生し、サーバにおける輻輳ウィンドウが特定のプロトコルにより最小値に設定された場合であっても、基地局制御装置は、受信した応答パケットを予め設定された基準数に分割することで、サーバにおける輻輳ウィンドウを結果的に向上させることができる。
【0030】
上記発明においては、予め設定された基準長とキューに記憶されたキュー長との差分を算出し、算出した差分の大きさに応じて上記基準数を設定することが好ましい。この場合には、現在の基準長の方がキュー長よりも大きいときは、基地局制御装置は、上記分割する基準数を高く設定することができる。
【0031】
この基準数が高く設定されるということは、基地局制御装置が現在のキュー長を更に大きくすることができることを意味する。もし、この基準数が高くなれば、基地局制御装置は、移動機から受信した応答パケットを高い基準数で分割する。この分割により応答パケットが増加すれば、サーバは、増加された応答パケットに基づいて輻輳ウィンドウを増加させる。
【0032】
この分割によりACKが増加すれば、サーバは、多くの応答パケットが返信されるので、これに伴ない輻輳ウィンドウを増加させる。この輻輳ウィンドウが増加すれば、基地局制御装置は、サーバから受信するデータパケットが大きくなり、結果的にキュー長を大きくすることができる。このことにより、基地局制御装置は、サーバ50における輻輳ウィンドウを結果的に最適値に近づけさせることができる。
【0033】
上記発明においては、移動機に送信するデータパケットの伝送速度を設定し、設定された伝送速度に応じて基準数を設定することが好ましい。この場合には、基地局制御装置は、移動機から受信した応答パケットを上記基準数で分割することができるので、サーバにおける輻輳ウィンドウを結果的に最適値に近づけさせることができる。
【0034】
【発明の実施の形態】
(送信制御システムの基本構成)
本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図1は、本実施形態に係る送信制御システムを示す概略構成図である。
【0035】
同図に示すように、本実施形態に係る送信制御システムは、移動機10a、10bと、基地局20と、基地局制御部30(基地局制御装置)と、ネットワーク40と、サーバ50とを備える。尚、基地局制御部30は、基地局20に備えてもよい。
【0036】
尚、本実施形態では、移動機10は、サーバ50宛にこれまで受信したデータパケットのパケット数を確認するための応答パケットを送信し、サーバ50は、移動機10からの応答パケットの確認を行うことなく、移動機10宛にデータパケットを送信するものである。
【0037】
移動機10は、サーバ50と基地局20との間でデータパケットを送受信するものである。この移動機10は、例えば携帯電話機、PDA等が挙げられる。具体的に、移動機10は、サーバ50から送信されたデータパケットに対する応答を応答パケット(ACK)としてサーバ50宛に送信する。
【0038】
基地局20は、基地局制御部30から入力されたデータパケットを該当する移動機10に送信するものである。また、基地局20は、移動機10から送信されたデータパケット又はACKを基地局制御部30に出力するものでもある。サーバ50は、基地局制御部30、基地局20を介してデータパケットを移動機10に送信するものである。また、サーバは、後述するように、基地局制御部30で分割された応答パケットの数に応じて、移動機10宛に送信するデータパケットの量を変更するものである。
【0039】
このサーバ50と基地局制御部30とは、ネットワーク40に接続される。このネットワーク40は、本実施形態では、無線又は有線で構築される接続網を意味する。このネットワーク40に接続されたサーバ50と移動機10とは、TCPで通信をすることが可能である。
【0040】
前記基地局制御部30は、本実施形態では、図2に示すように、パケット受信部31(受信手段)と、キュー管理部32(廃棄確率決定手段)と、無線フレーム送信部33と、伝送速度監視部34と、キュー長監視部35と、無線フレーム受信部36と、ACKパケット分割部37(分割手段)と、パケット送信部38とを備える。この基地局制御部30は、基地局20及びネットワーク40に接続される。
【0041】
パケット受信部31は、サーバ50からデータパケットを受信するものである。具体的に、パケット受信部31は、サーバ50から送信されたデータパケットを受信し、受信したデータパケットをキュー管理部32に出力する。
【0042】
キュー管理部32は、移動機10に送信するデータパケットをキュー長として一時的に記憶するキュー321を備える。このキュー長は、本実施形態では、キューに記憶されるパケットの数、パケットの長さ又はパケットの量を意味する。このキュー管理部32は、無線フレーム送信部33で設定されたデータパケットの伝送速度とキュー321に記憶されたキュー長との大きさに応じて、パケット受信部31で受信されたデータパケットを廃棄する確率(データパケットの廃棄確率)を決定するものである。
【0043】
具体的に、キュー管理部32は、無線フレーム送信部33からの要求に基づいて、キュー管理部32内のキュー321に保存されているデータパケットを無線フレーム送信部33に出力する。この無線フレーム送信部33がデータパケットを該当する移動機10に送信し、その無線フレーム送信部33が新たなデータパケットを送信するための要求をキュー管理部32にするまでは、キュー管理部32は、パケット受信部31から入力されたデータパケットをキュー管理部32内のキュー321に記憶させるか、又は廃棄する。
【0044】
ここで、キュー管理部32が、入力されたデータパケットを廃棄するか、キュー321に記憶させるかは、本実施形態では、ERD(Early Random Drop)アルゴリズムを用いて行うことができる。このアルゴリズムは、ERDに限定されるものではなく、それ以外のRED(Random Early Detection)等のアルゴリズムを用いてもよい。
【0045】
本実施形態で用いるアルゴリズムは、上記伝送速度及びキュー長に応じて廃棄確率のパラメータを変化させることができるものであればよい。図4に示すように、このアルゴリズムを用いたキュー長及び廃棄確率に関する折れ線特性(理論特性)は、本実施形態では、予め定められているものとする。
【0046】
この各折れ線特性は、キュー長の最低値(min thresh for −−kbps)を基準位置とし、キュー長及び伝送速度の大きさに応じて、その基準位置から所定の傾きを持った直線を描くものである。キュー管理部32は、その折れ線特性を用いて、無線フレーム送信部33で設定された伝送速度の値と、キュー321に記憶されたキュー長の値とが交わる点を求める。キュー管理部32は、その求めた点の縦軸に該当する大きさを廃棄確率として決定する。
【0047】
この伝送速度とキュー長との関係により廃棄確率を決定したキュー管理部32は、パケット受信を行うときに、決定した廃棄確率に従い、受信されたパケットをキュー321に記憶させるか、廃棄する。
【0048】
また、キュー管理部32は、伝送速度監視部34から通知された伝送速度又はACKパケット分割部37で測定された遅延時間の大きさに応じて、最適キュー長(基準長)を設定するものである。この最適キュー長は、本実施形態では、伝送速度と遅延時間との関数で表現することができる。ここで、遅延時間とは、サーバ50がデータを該当する移動機10に送信した後、サーバ50がそのデータに対するACKを受信するまでの時間(ラウンドトリップ時間)を意味する。
【0049】
無線フレーム送信部33は、キュー321に記憶されたデータパケットを該当する移動機10に送信するものである。また、無線フレーム送信部33は、移動機10に送信するデータパケットの伝送速度を設定するものである。ここで、伝送速度は、無線フレーム送信部33と移動機10との間の通信状況に応じて動的に変化する。この伝送速度は、主に64〜384kbpsの範囲内で変化する。
【0050】
伝送速度監視部34は、無線フレーム送信部33で把握されている伝送速度をキュー管理部32及びACKパケット分割部37に通知するものである。この伝送速度監視部34は、無線フレーム送信部33、キュー管理部32及びACKパケット分割部37に接続される。
【0051】
無線フレーム受信部36は、移動機10からサーバ50宛に送信されたACK(応答パケット)を受信したときは、受信したACKをACKパケット分割部37に出力するものである。キュー長監視部35は、キュー321内のキュー長を逐次ACKパケット分割部37に通知するものである。このキュー長監視部35は、キュー管理部32及びACKパケット分割部37に接続される。
【0052】
ACKパケット分割部37は、キュー管理部32で設定された最適キュー長とキュー321に記憶されたキュー長とを照合し、最適キュー長がキュー長よりも大きいときは、無線フレーム受信部36で受信されたACK(応答パケット)を予め設定された基準数に分割するものである。
【0053】
尚、ACKパケット分割部37は、キュー管理部32で設定された最適キュー長とキュー321に記憶されたキュー長との差分を算出し、算出した差分の大きさに応じて上記基準数を設定することが好ましい。又はACKパケット分割部37は、無線フレーム送信部33で設定された伝送速度に応じて基準数を設定することをが好ましい。
【0054】
具体的に、ACKパケット分割部37は、キュー管理部32で設定された最適キュー長と、キュー長監視部35から通知されたキュー長とを比較する。この比較をしたACKパケット分割部37は、最適キュー長>キュー長の関係が成り立つ場合には、無線フレーム受信部36から入力されたACKを予め設定された基準数に分割する。
【0055】
この分割をしたACKパケット分割部37は、分割した後のACKを分割信号としてパケット送信部38に出力する。このパケット送信部38は、入力された分割信号をサーバ50に送信する。このパケット送信部38から分割信号が入力されたサーバ50は、入力された分割信号に対応するACKの数に応じて、輻輳ウインドウを変更する。
【0056】
一方、ACKパケット分割部37は、最適キュー長>キュー長の関係が成り立たない場合には、無線フレーム受信部36から入力されたACKをそのままパケット送信部38に出力する。
【0057】
図3は、輻輳ウィンドウが変化する様子を示す図である。同図は、一つのACKを分割する際の基準数を固定で2に設定した場合の輻輳ウィンドウの変化の例である。同図に示すように、伝送速度が64kbps→128kbps→64kbps→384kbps→64kbps→384kbpsと変化した場合には、輻輳ウィンドウの最適値が伝送速度に応じて変化する。これにより、基地局制御部30は、上記各処理を施すことにより、サーバ50における輻輳ウィンドウを結果的に最適値に近づけさせることができる。
【0058】
(送信制御システム、基地局制御装置を用いたデータ伝送方法)
上記構成を有する送信制御システム、基地局制御装置によるデータ伝送方法は、以下の手順により実施することができる。
【0059】
(1)基地局制御部30がACKを分割するまでの手順
図5は、基地局制御部30がACKを分割するまでの手順を示すフロー図である。図5に示すように、先ず移動機10がサーバ50宛にデータパケットを要求する(S101)。尚、サーバ50が移動機10に向けてTCPコネクションを確立させてもよい。
【0060】
移動機10からデータパケットの要求を受信したサーバ50は、該当するデータパケットを基地局制御部30に送信する(S102)。パケット受信部31は、サーバ50から送信されたデータパケットを受信し、受信したデータパケットをキュー管理部32に出力する。
【0061】
次いで、無線フレーム送信部33がサーバ50から送信されたデータパケットを該当する移動機10に送信する(S103)。具体的に、キュー管理部32は、無線フレーム送信部33からの要求に基づいて、キュー管理部32内のキュー321に保存されているデータパケットを無線フレーム送信部33に出力する。キュー管理部32からデータパケットが入力された無線フレーム送信部33は、入力されたデータパケットを移動機10に送信する。
【0062】
次いで、移動機10が、基地局制御部30から送信されたデータパケットに対応する応答をACK(応答パケット)としてサーバ50宛に送信する(S104)。移動機10からサーバ50宛に送信されたACKを受信した無線フレーム受信部36は、受信したACKをACKパケット分割部37に出力する。
【0063】
その後、キュー管理部32が、伝送速度監視部34から通知された伝送速度又はACKパケット分割部37で測定された遅延時間の大きさに応じて、最適キュー長(基準長)を算出する(S105)。
【0064】
次いで、ACKパケット分割部37は、キュー管理部32で設定された最適キュー長とキュー321に記憶されたキュー長とを照合し、最適キュー長がキュー長よりも大きいときは、無線フレーム受信部36で受信されたACK(応答パケット)を予め設定された基準数に分割する(S106)。
【0065】
この分割をしたACKパケット分割部37は、分割した後のACKを分割信号としてパケット送信部38に出力する。このパケット送信部38は、入力された分割信号をサーバ50に送信する(S108)。このパケット送信部38から分割信号が入力されたサーバ50は、入力された分割信号に対応するACKの数に応じて、輻輳ウインドウを変更する(S109)。
【0066】
一方、ACKパケット分割部37は、最適キュー長>キュー長の関係が成り立たない場合には、無線フレーム受信部36から入力されたACKをそのままパケット送信部38に出力する。このパケット送信部38は、入力されたACKをサーバ50に送信する。
【0067】
(2)キュー管理部32が廃棄確率を決定するまでの手順
先ず、キュー管理部32は、無線フレーム送信部33で設定された伝送速度を特定する。また、キュー管理部32は、キュー321に記憶されたキュー長を特定する。その後、キュー管理部32は、特定したデータパケットの伝送速度とキュー321に記憶されたキュー長との大きさに応じて廃棄確率を決定する。
【0068】
具体的に、キュー管理部32は、図4に示す折れ線特性を用いて、無線フレーム送信部33で設定された伝送速度の値と、キュー321に記憶されたキュー長の値とが交わる点を求める。キュー管理部32は、その求めた交点の縦軸に該当する大きさを廃棄確率として決定する。
【0069】
この伝送速度とキュー長との関係により廃棄確率を設定したキュー管理部32は、パケット受信を行うときに、決定した廃棄確率に従い、受信されたデータパケットをキュー321に記憶させるか、廃棄する。
【0070】
(プログラム)
上記説明した内容は、パーソナルコンピュータ等の汎用コンピュータにおいて、所定のプログラム言語を利用するための専用プログラムを実行することにより実現することができる。
【0071】
尚、プログラムは、記録媒体に記録することができる。この記録媒体は、図6に示すように、例えば、ハードディスク60、フレキシブルディスク70、コンパクトディスク80、ICチップ90、カセットテープ100などが挙げられる。このようなプログラムを記録した記録媒体によれば、プログラムを取り扱う業者は、プログラムの保存、運搬、販売などを容易に行うことができる。
【0072】
(基地局制御装置、データ伝送方法及びプログラムによる作用及び効果)
このような本願に係る発明によれば、キュー管理部32が、設定された伝送速度とキュー321に記憶されたキュー長との大きさに応じて、サーバ50から移動機10宛に送信されたデータパケットを廃棄する確率(廃棄確率)を決定することができる。これにより、キュー管理部32は、サーバ50から移動機10宛に送信されたデータパケットを上記廃棄確率で廃棄することができる。
【0073】
もし、キュー管理部32で決定された廃棄確率が高くなれば、サーバ50から移動機10宛に送信されたパケットデータが全て移動機10には送信されなくなる。このため、サーバ50が重複ACK若しくは一定時間にACKを受信せずタイムアウトすることにより、サーバが自ら輻輳ウィンドウを減少させる。この輻輳ウィンドウが減少すれば、キュー管理部32は、サーバ50から受信したデータパケットが減少するので、そのデータパケットを廃棄させることなく、そのデータパケットを迅速に該当する移動機10に送信することができる。
【0074】
言い換えると、キュー管理部32が上記廃棄確率を適切に変動させることにより、そのキュー管理部32は、サーバ50における輻輳ウィンドウを結果的に最適値に近づけさせることができる。
【0075】
また、最適キュー長がキュー長よりも大きいときは、ACKパケット分割部37は、移動機10から受信したACKを予め設定された基準数に分割することができる。これにより、サーバ50は、ACKパケット分割部37で分割されたACKの数に応じて、輻輳ウィンドウを順次変更することができる。
【0076】
例えば、バースト的なパケットロスがネットワーク上で発生し、サーバ50における輻輳ウィンドウが特定のプロトコルにより最小値に設定された場合には、ACKパケット分割部37は、受信したACKを予め設定された基準数に分割することで、サーバ50における輻輳ウィンドウを結果的に向上させることができる。
【0077】
更に、現在の最適キュー長の方がキュー長よりも大きいときは、ACKパケット分割部37は、上記分割する基準数を高く設定することができる。この基準数が高く設定されるということは、最適キュー長の方がキュー長よりも大きいので、キュー管理部32がキュー321に記憶するキュー長を更に大きくすることができることを意味する。
【0078】
もし、この基準数が高くなれば、ACKパケット分割部37は、移動機10から受信したACKを高い基準数で分割する。この分割によりACKが増加すれば、サーバ50は、多くのACKが返信されるので、これに伴ない輻輳ウィンドウを増加させる。この輻輳ウィンドウが増加すれば、キュー管理部32は、サーバ50から受信するデータパケットが大きくなり、結果的にキュー長を大きくすることができる。このことにより、ACKパケット分割部37は、サーバ50における輻輳ウィンドウを結果的に最適値に近づけさせることができる。
【0079】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、サーバから移動機に向けて送信されたデータパケットを所定の確率で廃棄させ、又は移動機からサーバ宛に送信された応答パケットを所定の条件の下で分割させることで、結果的にサーバにおける輻輳ウィンドウを最適値に近づけさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態に係る送信制御システムの概略構成を示す図である。
【図2】本実施形態に係る送信制御システムの内部構造を示す図である。
【図3】本実施形態に係る輻輳ウインドウが時間に応じて変化する様子を示す図である。
【図4】本実施形態に係る伝送速度とキュー長との関係を示す図である。
【図5】本実施形態に係るデータ伝送方法の手順を示す図である。
【図6】本実施形態に係る記録媒体を示す図である。
【図7】輻輳ウィンドウが時間の大きさに応じて変化する様子を示す従来図である(その1)。
【図8】輻輳ウインドウが時間の大きさに応じて変化する様子を示す従来図である(その2)。
【符号の説明】
10…移動機、20…基地局、30…基地局制御部、31…パケット受信部、32…キュー管理部、33…無線フレーム送信部、34…伝送速度監視部、35…キュー長監視部、36…無線フレーム受信部、37…ACKパケット分割部、38…パケット送信部、40…ネットワーク、50…サーバ、60…ハードディスク、70…フレキシブルディスク、80…コンパクトディスク、90…ICチップ、100…カセットテープ、321…キュー[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
According to the present invention, a mobile station and a server that distributes a data packet are connected to a network, and a probability of discarding a data packet transmitted from the server to the mobile station is determined, or transmitted from the server to the mobile station. The present invention relates to a base station control device, a data transmission method, and a program for dividing a response packet to a set data packet into a predetermined reference number.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the spread of the Internet, access lines for accessing the Internet have been diversified. As a result, Internet access using wireless lines such as mobile phones, PHSs, and wireless LANs is increasing. Internet access using a third-generation or later wireless communication system represented by IMT-2000 realizes a high transmission speed by packet communication and has a feature that the transmission speed dynamically changes.
[0003]
The transmission speed to the relevant mobile station depends on the traffic volume, communication quality, available channels in the accommodated cell, communication channels other than that mobile station, and available channels of other mobile stations in the accommodated cell. It changes dynamically depending on the traffic volume of other mobile devices and the traffic volume between each mobile device. Most traffic on the Internet related to the transmission speed is processed by using a protocol having an independent congestion control method such as TCP.
[0004]
In the TCP congestion control method (RFC2581 TCP Congestion Control), when there is no packet loss between the server and the mobile device, the server increases the congestion window. That is, if the server can receive the ACK from the mobile device, the server increases the congestion window. Here, the congestion window includes, for example, the amount of packets that the server can transmit without receiving ACK from the mobile device.
[0005]
On the other hand, if the server receives three duplicate ACKs from the mobile device, or if the server does not receive an ACK for the new segment from the mobile device for a certain period of time, the server assumes that packet loss has occurred due to congestion. Judge and reduce the congestion window.
[0006]
If the congestion window decreases, the server increases the reduced congestion window. The rate of increase of the congestion window differs depending on whether the state is slow start or congestion avoidance. The difference between the slow start and the congestion avoidance states is determined by the relationship between the congestion window and ssthresh (threshold).
[0007]
This slow start state means that the congestion window is smaller than ssthresh (congestion window <ssthresh). When the state transitions to slow start, the server increases the congestion window by one segment each time an ACK is received. As a result, the server will exponentially increase the congestion window.
[0008]
On the other hand, the state of congestion avoidance is shifted when the congestion window is larger than ssthresh (congestion window <ssthresh). When the state is shifted to the congestion avoidance, the server increases the congestion window by 1 / congestion window every time an ACK is received. Thereafter, the server linearly increases the congestion window.
[0009]
The reason why the congestion window is reduced in each of the above-mentioned states is as follows. FIG. 7 is a diagram illustrating a change in the congestion window. The time in the figure means the time from when the server transmits the transmission data to the mobile device to when the server receives the ACK corresponding to the transmission data from the mobile device.
[0010]
The reduction of the congestion window mainly has two patterns. As the first pattern, as shown in FIG. 7, when the server receives three duplicate ACKs from the mobile station, the congestion window decreases. As a second pattern, the congestion window decreases when the server does not receive an ACK for a new segment within a certain time. When these congestion windows decrease, the server performs the following processing to bring the congestion window closer to the optimum value.
[0011]
That is, when the server receives three duplicate ACKs from the mobile station, the server stores half the value of the current congestion window in ssthresh and reduces the congestion window to half the value. On the other hand, if the server does not receive an ACK for a new segment within a certain period of time, the server stores half the value of the current congestion window in ssthresh to minimize the congestion window.
[0012]
A server that changes the congestion window to half or minimum of the previous congestion window increases the congestion window each time an ACK is received. The optimum value of the congestion window is generally defined by the relationship between the bandwidth and the delay time. FIG. 8 is a diagram illustrating the relationship between the optimum value and the limit value of the congestion window.
[0013]
Generally, the transmission speed of a wireless access line is lower than that of a wired line, and the excess of the congestion window is stored in a queue of a base station controller (a device that controls a base station). When a packet exceeding the limit value accumulates in the queue of the base station controller, the packet is discarded. Here, the base station control device transmits and receives data between the server and the mobile device.
[0014]
On the other hand, if the limit value is lower than the optimum value of the congestion window, the throughput decreases. For this reason, the limit value is fixedly set so that the optimum value of the congestion window linked to the dynamic change of the bandwidth is larger than the maximum value that can be taken.
[0015]
However, when the optimum value of the bandwidth and the congestion window is small, the difference between the limit value and the optimum value of the congestion window becomes large, and the base station controller wastes memory resources. In addition, packets in the congestion window exceeding the optimum value are accumulated in the queue of the base station control device, so that it takes time to be transmitted to the communication path.
[0016]
Furthermore, as a result, it takes time for the server to establish a new connection between the server and the mobile device, and there is a problem that data that requires real-time performance is lost. Was.
[0017]
As a conventional technique for avoiding this problem, in a communication system in which the transmission speed is variable, the buffer capacity of the variable capacity buffer is increased or decreased according to the transmission speed. The communication system in which the increase or decrease is performed sets an optimal buffer capacity (for example, see Patent Document 1). Accordingly, the communication system can minimize data that becomes invalid, and can transmit only valid data to the communication line.
[0018]
[Patent Document 1]
JP-A-10-174185 (Section 1-8, FIG. 2)
[0019]
[Problems to be solved by the invention]
However, in this prior art, the communication system enables the setting of the optimum buffer capacity according to the transmission speed. However, this communication system reduces the buffer capacity in conjunction with the decrease in the transmission speed. For this reason, the packets stored in the reduced buffer portion are discarded, and as a result, burst packet discarding occurs.
[0020]
On the other hand, in a protocol having an autonomous congestion control method such as TCP, when a burst-like packet loss occurs, a congestion window is often set to a minimum value, and discarded packets are retransmitted. The congestion window gradually increases from the minimum value each time the server receives an ACK from the mobile station. Over time, the congestion window will reach an optimal value, but it will take some time before it becomes so.
[0021]
As described above, when the limit value is set small, the throughput decreases when the bandwidth is large. On the other hand, if the limit value is set to a large value, the base station controller needs useless memory resources. For this reason, it takes a considerable amount of time to establish a new connection, and the effectiveness of data that requires real-time properties is lost.
[0022]
Therefore, the present invention has been made in view of the above points, and discards a data packet transmitted from a server to a mobile device with a predetermined probability, or a response packet transmitted from a mobile device to a server. It is an object of the present invention to provide a base station control device, a data transmission method, and a program that can make a congestion window in a server close to an optimum value by dividing under a predetermined condition.
[0023]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to the present application has been made in order to solve the above-described problem, and has a probability that a mobile device and a server that distributes a data packet are connected to a network and a data packet transmitted from the server to the mobile device is discarded. When determining, the data packet to be transmitted to the mobile device is temporarily stored in a queue as a queue length, the transmission speed of the data packet to be transmitted to the mobile device is set, and the set transmission speed and the queue are stored. The probability of discarding a data packet transmitted from a server to a mobile device is determined according to the size of the queue length.
[0024]
According to the invention according to the present application, the base station control device transmits the data packet transmitted from the server to the mobile device in accordance with the set transmission speed and the size of the queue length stored in the queue. The probability of discarding (discarding probability) can be determined. Accordingly, the base station control device can discard the data packet transmitted from the server to the mobile device with the above-mentioned discard probability.
[0025]
If the discard probability determined by the base station controller increases, all packet data transmitted from the server to the mobile device will not be transmitted to the mobile device. For this reason, when the server times out without receiving the duplicate ACK or the ACK within a predetermined time, the server itself reduces the congestion window. If the congestion window is reduced, the base station control device can reduce the number of data packets transmitted from the server, and can quickly transmit the data packet to the corresponding mobile station without discarding the data packet. it can.
[0026]
In other words, when the base station controller appropriately changes the discard probability, the base station controller can consequently bring the congestion window in the server closer to the optimum value.
[0027]
Further, the invention according to the present invention is applicable to a case where a mobile device and a server that distributes a data packet are connected to a network and a response packet for a data packet transmitted from the server to the mobile device is divided into a predetermined reference number. Then, a data packet to be transmitted to the mobile device is temporarily stored in a queue as a queue length, a preset reference length is compared with a queue length stored in the queue, and when the reference length is larger than the queue length, , The response packet is divided into a predetermined reference number.
[0028]
According to the invention of this application, when the reference length is larger than the queue length, the base station control device can divide the response packet received from the mobile device into a predetermined reference number. Accordingly, the server can sequentially change the amount of packets (congestion window) to be transmitted to the mobile station according to the number of response packets divided by the base station control device.
[0029]
For example, even when a bursty packet loss occurs on the network and the congestion window in the server is set to a minimum value by a specific protocol, the base station control device sets the received response packet in advance. By dividing into the reference number, the congestion window in the server can be improved as a result.
[0030]
In the above invention, it is preferable that a difference between a preset reference length and a queue length stored in the queue is calculated, and the reference number is set according to the calculated difference. In this case, when the current reference length is larger than the queue length, the base station control device can set the number of references to be divided higher.
[0031]
Setting this reference number higher means that the base station controller can further increase the current queue length. If the reference number increases, the base station control device divides the response packet received from the mobile device by the high reference number. If the response packets increase due to this division, the server increases the congestion window based on the increased response packets.
[0032]
If the ACK increases due to this division, the server returns a large number of response packets, thereby increasing the congestion window. If the congestion window increases, the base station control device increases the data packets received from the server, and as a result, can increase the queue length. Thereby, the base station control device can make the congestion window in the
[0033]
In the above invention, it is preferable that the transmission rate of the data packet to be transmitted to the mobile device is set, and the reference number is set according to the set transmission rate. In this case, since the base station control device can divide the response packet received from the mobile device by the reference number, the congestion window in the server can be consequently made closer to the optimum value.
[0034]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(Basic configuration of transmission control system)
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a transmission control system according to the present embodiment.
[0035]
As shown in the figure, the transmission control system according to the present embodiment includes
[0036]
In this embodiment, the
[0037]
The
[0038]
The
[0039]
The
[0040]
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the base
[0041]
The
[0042]
The
[0043]
Specifically, the
[0044]
Here, whether the input data packet is discarded or stored in the
[0045]
The algorithm used in the present embodiment may be any algorithm that can change the parameter of the discard probability according to the transmission rate and the queue length. As shown in FIG. 4, it is assumed in the present embodiment that the broken line characteristics (theoretical characteristics) relating to the queue length and the drop probability using this algorithm are predetermined.
[0046]
Each broken line characteristic is such that a minimum value of the queue length (min thresh for −−kbps) is used as a reference position, and a straight line having a predetermined inclination from the reference position is drawn in accordance with the queue length and the transmission speed. It is. The
[0047]
When performing packet reception, the
[0048]
The
[0049]
The wireless
[0050]
The transmission
[0051]
When receiving the ACK (response packet) transmitted from the
[0052]
The ACK
[0053]
The ACK
[0054]
Specifically, the ACK
[0055]
The divided
[0056]
On the other hand, when the relationship of “optimum queue length> queue length” does not hold, the ACK
[0057]
FIG. 3 is a diagram showing how the congestion window changes. FIG. 9 is an example of a change in the congestion window when the reference number for dividing one ACK is fixedly set to two. As shown in the figure, when the transmission speed changes from 64 kbps → 128 kbps → 64 kbps → 384 kbps → 64 kbps → 384 kbps, the optimum value of the congestion window changes according to the transmission speed. Thereby, the base
[0058]
(Transmission control system, data transmission method using base station controller)
The data transmission method by the transmission control system and the base station control device having the above configuration can be implemented by the following procedure.
[0059]
(1) Procedure until base
FIG. 5 is a flowchart showing a procedure until the base
[0060]
The
[0061]
Next, the wireless
[0062]
Next, the
[0063]
Thereafter, the
[0064]
Next, the ACK
[0065]
The divided
[0066]
On the other hand, when the relationship of “optimum queue length> queue length” does not hold, the ACK
[0067]
(2) Procedure until the
First, the
[0068]
Specifically, the
[0069]
When performing packet reception, the
[0070]
(program)
The contents described above can be realized by executing a dedicated program for using a predetermined program language on a general-purpose computer such as a personal computer.
[0071]
Note that the program can be recorded on a recording medium. As shown in FIG. 6, the recording medium includes, for example, a
[0072]
(Operation and effect of base station control device, data transmission method and program)
According to the invention of the present application, the
[0073]
If the drop probability determined by the
[0074]
In other words, by appropriately changing the discard probability by the
[0075]
When the optimum queue length is larger than the queue length, the ACK
[0076]
For example, when a burst-like packet loss occurs on the network and the congestion window in the
[0077]
Further, when the current optimum queue length is larger than the queue length, the ACK
[0078]
If the reference number increases, the ACK
[0079]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a data packet transmitted from a server to a mobile device is discarded at a predetermined probability, or a response packet transmitted from a mobile device to a server is transmitted under a predetermined condition. As a result, the congestion window in the server can be made closer to the optimal value.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a transmission control system according to an embodiment.
FIG. 2 is a diagram showing an internal structure of a transmission control system according to the embodiment.
FIG. 3 is a diagram illustrating a state in which a congestion window according to the present embodiment changes with time.
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between a transmission speed and a queue length according to the present embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing a procedure of a data transmission method according to the embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing a recording medium according to the embodiment.
FIG. 7 is a conventional diagram showing how a congestion window changes according to the size of time (part 1).
FIG. 8 is a conventional diagram showing how a congestion window changes according to the size of time (part 2).
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記移動機に送信するデータパケットをキュー長として一時的に記憶するキューと、
前記移動機に送信するデータパケットの伝送速度を設定する速度設定手段と、
前記速度設定手段で設定された前記伝送速度と前記キューに記憶された前記キュー長との大きさに応じて、前記サーバから前記移動機に対して送信されたデータパケットを廃棄する確率を決定する廃棄確率決定手段と
を有することを特徴とする基地局制御装置。A mobile station and a server that distributes data packets are connected to a network, and a base station controller that determines a probability of discarding a data packet transmitted from the server to the mobile station,
A queue for temporarily storing a data packet to be transmitted to the mobile device as a queue length,
Speed setting means for setting a transmission rate of a data packet to be transmitted to the mobile device,
A probability of discarding a data packet transmitted from the server to the mobile device is determined according to the transmission rate set by the speed setting unit and the size of the queue length stored in the queue. A base station control device comprising: a discard probability determining unit.
前記移動機に送信するデータパケットをキュー長として一時的に記憶するキューと、
予め設定された基準長と前記キューに記憶された前記キュー長とを照合し、該基準長が該キュー長よりも大きいときは、前記応答パケットを予め設定された前記基準数に分割する分割手段と
を有することを特徴とする基地局制御装置。A base station control device, wherein a mobile station and a server that distributes data packets are connected to a network, and divides a response packet for a data packet transmitted from the server to the mobile station into a predetermined reference number, ,
A queue for temporarily storing a data packet to be transmitted to the mobile device as a queue length,
Dividing means for comparing a preset reference length with the queue length stored in the queue, and when the reference length is larger than the queue length, dividing the response packet into the preset reference number; And a base station controller.
前記分割手段は、予め設定された基準長と前記キューに記憶された前記キュー長との差分を算出し、算出した該差分の大きさに応じて前記基準数を設定することを特徴とする基地局制御装置。The base station control device according to claim 2,
A base unit that calculates a difference between a preset reference length and the queue length stored in the queue, and sets the reference number according to the calculated magnitude of the difference; Station control device.
前記移動機に送信するデータパケットの伝送速度を設定する速度設定手段を有し、
前記分割手段は、前記速度設定手段で設定された前記伝送速度に応じて前記基準数を設定することを特徴とする基地局制御装置。The base station control device according to claim 2,
Having a speed setting means for setting a transmission speed of a data packet to be transmitted to the mobile device,
The base station control device, wherein the dividing unit sets the reference number according to the transmission speed set by the speed setting unit.
前記移動機に送信するデータパケットをキュー長として一時的にキューに記憶させる第一工程と、
前記移動機に送信するデータパケットの伝送速度を設定する第二工程と、
前記第一工程で前記キューに記憶された前記キュー長と前記第二工程で設定された前記伝送速度との大きさに応じて、前記サーバから前記移動機に対して送信された前記データパケットを廃棄する確率を決定する第三工程と
を有することを特徴とするデータ伝送方法。A data transmission method for determining a probability of discarding a data packet transmitted from the server to the mobile device, wherein the mobile device and a server that distributes the data packet are connected to a network,
A first step of temporarily storing a data packet to be transmitted to the mobile device in a queue as a queue length,
A second step of setting a transmission rate of a data packet to be transmitted to the mobile device,
According to the size of the queue length stored in the queue in the first step and the transmission rate set in the second step, the data packet transmitted from the server to the mobile device, A third step of determining a probability of discarding.
予め設定された基準長と前記キューに記憶された前記キュー長とを照合し、該基準長が該キュー長よりも大きいときは、前記応答パケットを予め設定された前記基準数に分割する第二工程と
を有することを特徴とするデータ伝送方法。A data transmission method, wherein a mobile device and a server that distributes data packets are connected to a network, and a response packet for a data packet transmitted from the server to the mobile device is divided into a predetermined reference number, A first step of temporarily storing a data packet to be transmitted to the mobile device in a queue as a queue length,
A second step of comparing a preset reference length with the queue length stored in the queue and dividing the response packet into the preset reference number when the reference length is larger than the queue length. And a data transmission method.
前記第二工程は、予め設定された基準長と前記キューに記憶された前記キュー長との差分を算出し、算出した該差分の大きさに応じて前記基準数を設定することを特徴とするデータ伝送方法。The data transmission method according to claim 6, wherein
The second step is characterized in that a difference between a reference length set in advance and the queue length stored in the queue is calculated, and the reference number is set according to the calculated magnitude of the difference. Data transmission method.
前記第二工程は、前記移動機に送信するデータパケットの伝送速度に応じて前記基準数を設定することを特徴とするデータ伝送方法。The data transmission method according to claim 6, wherein
The data transmission method according to claim 2, wherein in the second step, the reference number is set according to a transmission rate of a data packet transmitted to the mobile device.
コンピュータに、
前記移動機に送信するデータパケットをキュー長として一時的にキューに記憶させる第一工程と、
前記移動機に送信するデータパケットの伝送速度を設定する第二工程と、
前記第一工程で前記キューに記憶された前記キュー長と前記第二工程で設定された前記伝送速度との大きさに応じて、前記サーバから前記移動機に対して送信された前記データパケットを廃棄する確率を決定する第三工程と
を有する処理を実行させるためのプログラム。A program for determining a probability of discarding a data packet transmitted from the server to the mobile device, wherein the mobile device and a server that distributes the data packet are connected to a network,
On the computer,
A first step of temporarily storing a data packet to be transmitted to the mobile device in a queue as a queue length,
A second step of setting a transmission rate of a data packet to be transmitted to the mobile device,
According to the size of the queue length stored in the queue in the first step and the transmission rate set in the second step, the data packet transmitted from the server to the mobile device, And a third step of determining a probability of discarding the program.
前記移動機に送信するデータパケットをキュー長として一時的にキューに記憶させる第一工程と、
予め設定された基準長と前記キューに記憶された前記キュー長とを照合し、該基準長が該キュー長よりも大きいときは、前記応答パケットを予め設定された前記基準数に分割する第二工程と
を有する処理を実行させるためのプログラム。A mobile device and a server that distributes data packets are connected to a network, and a program that divides a response packet for a data packet transmitted from the server to the mobile device into a predetermined reference number,
A first step of temporarily storing a data packet to be transmitted to the mobile device in a queue as a queue length,
A second step of comparing a preset reference length with the queue length stored in the queue and dividing the response packet into the preset reference number when the reference length is larger than the queue length. And a program for executing a process having a step.
前記第二工程は、予め設定された基準長と前記キューに記憶された前記キュー長との差分を算出し、算出した該差分の大きさに応じて前記基準数を設定する処理を実行させるためのプログラム。The program according to claim 10, wherein:
The second step is for calculating a difference between a preset reference length and the queue length stored in the queue, and executing a process of setting the reference number according to the calculated magnitude of the difference. Program.
前記第二工程は、前記移動機に送信するデータパケットの伝送速度に応じて前記基準数を設定する処理を実行させるためのプログラム。The program according to claim 10, wherein:
The second step is a program for executing a process of setting the reference number according to a transmission rate of a data packet to be transmitted to the mobile device.
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