JP2009534884A - 自動再送要求機構を用いていくつかの受信側にデータを伝送する方法および装置 - Google Patents

自動再送要求機構を用いていくつかの受信側にデータを伝送する方法および装置 Download PDF

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Abstract

本発明は、送信側と受信側の間のデータが接続を介して搬送され、且つユニキャスト接続によって送信側がデータを送信し、受信側がデータの受信の確認応答を行うことができるネットワークにおいて、送信側と少なくとも2つの受信側との間でデータを伝送する方法および装置に関する。
この方法は、接続識別子で識別される単一のユニキャスト接続を開くステップと、接続識別子を送信側および受信側に対して示して、送信側が上記ユニキャスト接続を介してデータを送信し、受信側が上記ユニキャスト接続を介してデータを受信するようにするステップとを含む。

Description

本発明は、自動再送要求機構を用いていくつかの受信側にデータを伝送する方法および装置に関する。
無線媒体は、その性質上、残留パケット誤り率(Residual Packet Error Rate)をもたらす妨害要因の影響を受ける。無線伝送の質を高めるために、IEEE802.11やIEEE802.16などいくつかの無線標準規格では、自動再送要求(ARQ:Automatic Repetition reQuest)機構を実装する。この誤り制御機構によって、通信の受信側は、伝送側に対してパケットの再送を自動的に要求することができる。ARQ機構は、データ・リンク・レイヤの一部である媒体アクセス制御サブレイヤの一部である。
再送機構は、いくつかの受信側に対するブロードキャストまたはマルチキャスト(同報通信)を行うようにはなっていない。ARQ機構は、二地点間接続に基づき、受信側がいくつかある場合には、再送要求の数が非常に大きくなることもある。その場合には、再送するデータの量が重要になる可能性があり、1つでも受信状態の悪い受信側があると、再送機構のために伝送速度が低下し、他の全ての受信側に悪影響を及ぼす可能性がある。ブロードキャスト通信またはマルチキャスト通信は、無線媒体の質が低い場合には、無線領域には適していない。
本発明は、自動再送要求機構を用いていくつかの受信側にデータを伝送する方法および装置に関する。
この目的のために、本発明は、送信側と受信側の間のデータが接続を介して搬送され、且つユニキャスト接続によって送信側がデータを送信し、受信側がデータの受信の確認応答を行うことができるネットワークにおいて、送信側と少なくとも2つの受信側との間でデータを伝送する方法に関する。この方法は、接続識別子で識別される単一のユニキャスト接続を開くステップと、該接続識別子を送信側および受信側に対して示して、送信側が該ユニキャスト接続を介してデータを送信し、受信側が該ユニキャスト接続を介してデータを受信するようにするステップとを含む。
驚くべきことに、同一のユニキャスト接続を用いて、送信側からいくつかの受信側にデータを移送する。送信側は、同じデータについては、受信側ごとに異なるユニキャスト接続を使用しない。
一実施例によれば、この方法は、送信側が単一のユニキャスト接続を介して複数の受信側にデータを送信するステップと、送信側が確認応答を受信するステップと、送信側が該確認応答の送出者を識別するステップとを含む。
送信側は、ユニキャスト接続を介して送信されたパケットのいくつかの受信側から、確認応答パケットを受信する機能を有する。また、送信側は、確認応答パケットの送出者を識別する。これにより、送信側は、全ての受信側がデータを受信したか否かを知ることができる。
一実施例によれば、この方法は、全ての受信側から確認応答が受信されない場合、または少なくとも1つの確認応答が、受信側がデータを正しく受信していないことを示している場合に、送信側からデータを再送出するステップを含む。
送信側からパケットを再送出する機構は、1つの受信側から受信した確認応答パケットだけでなく、全ての受信側から受信した確認応答パケットを考慮に入れる。
別の実施例によれば、この方法は、単一のユニキャスト接続を介して、第1のグループの受信側および第2のグループの受信側にデータを送信するステップと、第1のグループの全ての受信側から確認応答が受信されない場合、または少なくとも1つの確認応答が、第1のグループの受信側がデータを正しく受信していないことを示している場合に、データを再送出するステップとを含む。
送信側からパケットを再送出する機構は、受信側のサブセットのみを考慮に入れる。これは、受信側の数が多く、再伝送するデータ量が相当量になる可能性がある場合に有用である可能性がある。送信側は、この機構を、受信側の最大数、または予め識別された、いくつかの特権受信側に制限する。
本発明の別の目的は、送信側と受信側の間のデータが接続を介して搬送されるネットワークにおけるトラフィック制御装置であって、受信側がデータの受信の確認応答を行うことを可能にする、接続識別子で識別される単一のユニキャスト接続を開く手段と、該単一の接続識別子を伝送側および受信側に対して示して、送信側が該ユニキャスト接続を介してデータを送信し、受信側が該ユニキャスト接続を介してデータを受信するようにする手段とを含むトラフィック制御装置である。
本発明の別の目的は、送信側と受信側の間のデータが接続を介して搬送され、且つユニキャスト接続によって送信側がデータを送信し、受信側がデータの受信の確認応答を行うことができるネットワークにおいて、少なくとも2つの受信側にデータを伝送する装置である。この装置は、単一のユニキャスト接続を介して少なくとも2つの受信側にデータを送信する手段を含む。
一実施例によれば、この装置は、確認応答の送出者を識別する手段を含む。
一実施例によれば、この装置は、全ての受信側から確認応答が受信されない場合、または少なくとも1つの確認応答が、受信側がデータを正しく受信していないことを示している場合に、データを再送出する手段を含む。
別の実施例によれば、この装置は、単一のユニキャスト接続を介して、第1のグループの受信側および第2のグループの受信側にデータを送信する手段と、第1のグループの全ての受信側から確認応答が受信されない場合、または少なくとも1つの確認応答が、第1のグループの受信側がデータを正しく受信していないことを示している場合に、データを再送出する手段を含む。
一実施例によれば、この装置は、トラフィック制御装置を含む。
一実施例によれば、この装置は、IEEE802.16標準規格に準拠した基地局である。
本発明の別の目的は、コンピュータで実行されたときに本発明によるプロセスの各ステップを実行するプログラム・コード命令を含むコンピュータ・プログラム製品である。「コンピュータ・プログラム製品」という用語は、ディスケットやカセットなどプログラムを格納する記憶スペースだけでなく、電気信号や光信号などの信号にあることもある、コンピュータ・プログラム支援を意味する。
以下、実施例および実行例を用いて本発明を説明する。これらの実施例および実行例を添付の図面を参照して読むことにより、本発明をよりよく理解できるであろう。ただし、本発明はこれらの実施例および実行例に限定されない。
例示的な実施例は、IEEE802.16標準規格による無線ローカル・エリア・ネットワークにおける伝送に関するものであるが、本発明は、この特定の環境に限定されるわけではなく、ある装置がマルチキャスト・トラフィックをその他の装置に送信するその他の標準にも適用することができる。IEEE802.16標準規格に関するさらなる情報は、IEEE P802.16−2004_COR1(D5)、Draft IEEE Standard for Local and Metropolitan area networks、Corrigendum to IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks − Part 16、「Air Inteface for Fixed Broadband Wireless Access Systems」、および以降のバージョンに見ることができる。
図1から図4に示す各ブロックは、純粋に機能的なものであり、必ずしも物理的に別個のものに対応するわけではない。すなわち、各ブロックは、ソフトウェアの形態で実施することもできるし、あるいは1つまたは複数の集積回路として実装することもできる。
図1に、無線ローカル・エリア・ネットワーク(LAN)1の異なる機能モジュールを示す。伝送側3は、データの送信側である。受信側4、5は、データを受信する。トラフィック制御装置とも呼ばれるスケジューラ2は、無線資源(リソース)の割当てを制御する。つまり、スケジューラ2は、伝送側と受信側の間の伝送に必要な接続を割り当てる。
図2は、本実施例による無線ネットワークである。この無線ネットワークは、基地局BS(Base Station)と、2つの加入者局(Subscriber Station)SS1およびSS2を含む。BSは、サーバ2.3を含むローカル・エリア・ネットワークLAN3に接続される。SS1およびSS2は、少なくともクライアント2.1および2.2をそれぞれ含むローカル・エリア・ネットワークLAN1およびLAN2にそれぞれ接続される。もちろん、この無線ネットワークは、図示しないその他の加入者局を含んでいてもよい。
図2には、以下のBSと2つのSSとの間の接続も示してある。
BSからSS1への接続2.4。
BSからSS2への接続2.5。
SS1からBSへの接続2.6。
SS2からBSへの接続2.7。
IEEE802.16標準規格によれば、接続は、以下のパラメータによって特徴づけられる。
・BSからSSへのダウンリンク、SSからBSへのアップリンク。
・変調タイプ(BPSK、QPSK、16QAM、64QAM)。
・当該接続自体に含まれるパケットを識別する分類子。
・ユニキャストかマルチキャストか。
・断片化が許可されているか禁止されているか。
・自動再送要求が使用可能か使用不能か。これについては、さらにウィンドウ・サイズ、タイム・アウト、およびブロック・サイズといったパラメータがある。
・データ転送速度。
・サービス品質(ベスト・エフォート、リアルタイム・ポーリング・サービス、ノンリアルタイム・ポーリング・サービス、アンソリシテッド・グラント・サービス(Unsolicited Grant Service))。
本実施例によれば、マルチキャスト・トラフィックが、図2において同じ接続識別子の2.4および2.5で示すように、同一のユニキャスト接続を介してBSからSS1およびSS2に送信される。2.6および2.7で示すように、各SSとBSの間ではユニキャスト接続が開いており、確認応答パケットを移送する。
図3は、BSの構成要素を示す図である。BSは、プロセッサ3.1、メモリ3.2、LANインタフェース3.3、および無線インタフェース3.4を含む。これらは、バス3.5で相互に接続されている。プロセッサは、データを再送出する手段を含み、この手段は、確認応答の送出者を識別する手段を含む。プロセッサは、スケジューリング手段も含む。
図4は、BSの機能を表す図である。BSは、スケジューリング手段4.1、無線送信手段4.2、無線受信手段4.3、LAN送信手段4.4、およびLAN受信手段4.5を含む。無線送信手段は、1つの受信側にデータを送信する、または単一のユニキャスト接続を介していくつかの受信側にデータを送信することを可能にする。無線受信手段は、それらの受信側からデータおよび確認応答を受信することを可能にする。スケジューリング手段4.1は、無線LAN上の無線資源を、局間で割り当てるためのものである。BSは、BSをSSに接続する制御機能を実行する接続手段4.6も含む。無線送信手段4.2は、以下で定義するackタイマおよびtime_of_lifeタイマという2つのタイマを含む。
図5は、接続の開放を表す流れ図である。クライアント2.1が、要求をサーバ2.3に送信して(S11)、サーバ2.3からストリームを受信する。本実施例によれば、この要求はHTTP要求であり、HTTPサーバが基地局BS内にある。別の実施例では、HTTPサーバは、LAN3上の別の装置に含まれていてもよい。ストリームは、音声または映像データの形態のマルチキャスト・トラフィックである。この要求を受信すると、サーバは、BSとSSの間の接続を開くために、要求を接続手段に送信する(S12)。接続手段は、特に、無線媒体上の接続を管理するスケジューリング手段を含む。BSおよびSSは、IEEE802.16標準規格に記載されているように、接続の開放を実行する(S13)。BSは、少なくともダウンリンク、ARQ使用可能、ユニキャスト、および接続識別子(Connection ID)CID1をパラメータとして有する新しい接続を作成する。この接続が開かれると、接続手段によってこれを通知された(S14)サーバ2.3は、HTTP応答をクライアント2.1に送信する(S15)。
別のSS、つまりSS2が同じストリーミングの受信に関わる場合、その加入者局は、そのストリーミングを受信するために、接続を開くよう求める要求をBSに送信する。各ステップは、図5に示したものと同じである。SS1に対する接続の開放と異なるのは、BSが、その要求が接続識別子CID1で識別されるユニキャスト接続に既にマッピングされているストリーミングを要求するものであることを認識している点である。その後、BSは、要求側SSとの接続を作成する。すなわち、BSは、第1のSSへの接続に使用される識別子CID1、および同じ接続パラメータを使用する。BSは、当該接続およびその分類子が既に作成されているので、IEEE802.16標準規格に記載されるように新しい分類子(classifier)を作成しない。その後、2つの受信側に向かって同じユニキャスト接続を介してマルチキャスト・トラフィックが送信される。もちろん、3つ以上の受信側が同一のユニキャスト接続に登録して、同じストリームを受信することもできる。ただし、送信側が再送するデータの量を制限するために、SSの数は小さくするものとする。
本実施例で説明するBSは、当該標準に準拠する任意の加入者局と相互運用することができる。SSは、いかなる特定の態様にも制限されずに、本実施例のBSとの対話を行うことができる。特定の態様で実施しなければならないということはない。SSは、IEEE802.16標準規格に記載されるようにユニキャスト接続を認識する。
図6は、BSと複数のSSの間のデータ転送を表す流れ図である。BSは、ユニキャスト接続を介してデータ・パケットを送信する。データ・パケットは、SS1に受信され(S31)、SS2に受信される(S32)。SS1は、データ・パケットが正しく受信されたという確認応答を行う。すなわち、SS1は、正の確認応答パケット(ACKパケット)を送信して(S33)、データ・パケットが正しく受信されていることを示す。SS2は、データ・パケットが誤って受信されたという確認応答を行う。すなわち、SS2は、負のACKパケットを送信して(S34)、データ・パケットが正しく受信されていないことを示す。従って、BSは、ユニキャスト接続を介してデータ・パケットを再送出する(S35、S36)。
本実施例によれば、データ・パケットの送信側、つまり本実施例ではBSは、このARQを用いた「ユニキャスト・マルチキャスト(unicast multicasted)」接続を管理することを可能にするプロプラエタリ・モードを使用する。
IEEE802.16標準規格によれば、ack使用可能接続では、データ・パケットを送信した後で、伝送側は、受信側からのACKパケットを待機する。ACKは、正または負になることがある。負である場合には、時間フレームの限度内で最大回数まで、パケットを再送出することができる。
本実施例では、伝送側は、ack使用可能接続でいくつかの受信側にパケットを送信する。1つの受信側からのACKを待機する代わりに、図7に示すように全ての受信側からのACKを待機する。
伝送側は、2つのタイマを含む。第1のタイマは、パケットの寿命に対応するtime_of_lifeタイマである。パケットは、その寿命の最後まで伝送側のメモリに保持され、その後、メモリから破棄される。第2のタイマは、ackタイマである。ackタイマは、伝送側がパケットを送信した後、全ての正のACKパケットを受信しない場合に当該パケットを再送出するまでの時間に対応する。ackタイマは、IEEE802.16標準規格では、リトライ・タイムアウト(Retry_Timeout)と呼ばれる。伝送側は、最大回数までデータ・パケットを再送出することができる。
パケット確認応答の規則を、図7に示す。これはBSで実施され、また以下のステップに従って示すことができる。
S4.1 伝送側がデータ・パケットを送信する。
S4.2 少なくとも1つのSSが負の確認応答をしたら直ちに、パケットは正しく受信されていないものとみなされる。そして、パケットは最大回数まで再送される。
S4.3 ackタイマの終了前にBSが全てのACKパケットを受信した場合、および全てのSSが正の確認応答をした場合には、パケットは、全てのSSに正しく受信されたとみなされる。次いで、BSは、パケットをメモリから破棄する(S4.5)。ackタイマの終了時に、全てのACKパケットが受信されていない場合には、BSはパケットを再送出する。
S4.4 IEEE802.16標準規格に記載されるように、パケットの寿命の終了時に、パケットを破棄する(S4.5)。
上述のように、BSは、全てのSSからACKパケットを受信することができるものとする。つまり、本実施例によれば、BSは、ACKパケットの送出者を検出することができる。
IEEE802.16標準規格では、2つの基本的な接続、すなわちアップリンク接続およびダウンリンク接続を体系的に作成して、BSとSSの間で管理パケットを移送する。これらは、基本接続と呼ばれる。本実施例によれば、SSは、BSに対してACKを送信しようとするときには、MAC PDUを作成し、この基本CID番号が割り当てられたアップリンク接続を介してこのMAC PDUを送信する。従って、全てのACKパケットが同じアスペクトを有していない場合でも、それらは当該SSに関連づけられた基本CIDによって区別される。
別の実施例では、ACKに別の接続に属するペイロード・パケットを付加することもできる。この場合には、CIDは、基本CIDではなく、このSSが使用する別のCIDである。従って、この使用されるCIDでSSを識別することができる。
別の実施例では、各SSが、BSによってフレーム内で割り当てられたアップリンク・バーストでそのパケットを伝送する。従って、バーストを受信したときに、BSは、どのSSが当該バーストを送信しているのかを知り、その後、どれがこのバーストに含まれるACKを送信しているSSであるかを知る。さらに詳細には、1つのバーストで複数のMAC PDUが送信される。バーストは、伝送モード(OFDM変調である)、持続時間、およびフレーム内の位置によって特徴づけられる。フレームは、フレーム・ヘッダ、ダウンリンク・バースト、コンテンション・アクセス期間、およびアップリンク・バーストを含む。フレーム・ヘッダは、使用する変調、持続時間、フレーム内での位置、アップリンク・バーストを生成しなければならないSS、全てのダウンリンク・バーストの宛先(CID値)など、全てのバーストの記述を含む。本実施例では、ストリーミングは、BSからダウンリンク・バーストを介していくつかのSSに送信される。そして、ACKは、関連する全てのSSからそれぞれのアップリンク・バーストを介して受信される。
この確認応答管理規則は、当該ユニキャスト接続に登録されたSSのサブセットのみに適用することもできる。いくつかのSSが、同じユニキャスト接続を介して同じストリームを受信する。これらのSSは全て、確認応答機構を使用する。しかし、パケットの送信側は、受信側のサブセットから来るACKパケットのみを考慮に入れる。送信側は、第1のグループの受信側および第2のグループの受信側にデータを送信する。送信側は、第1のグループの全ての受信側から確認応答を受信していない場合、または少なくとも1つの確認応答が第1のグループの受信側がデータを正しく受信していないことを示している場合には、受信データを再送出する。
第1のグループおよび第2のグループは、予め構成しておくことができる。いくつかの受信側が特に特権的役割を有し、これらの受信側が正しくストリームを受信することが重要である。その選択は、以下のように行うことができる。
例えばプラズマ・スクリーンの方がラップトップより良好にストリームを受信できると予想されるなど、装置のタイプに基づいて行う。
ユーザによる装置の選択に基づいて行う。送出者すなわち受信側のユーザ・インタフェース上で、ユーザは、装置を第1または第2のリストに設定することができる。第1のリストの装置は、確認応答管理規則の考慮対象となり、第2のリストの装置は考慮されない。
これは、自動的に構成することもできる。ある受信側の受信品質が非常に悪く、受信状態が悪いことを示すACKパケットをいくつか連続的に送信しているとする。この受信側のために多くのデータ・パケットを再送出する代わりに、送信側は、その受信側を、そのACKパケットを再送出の考慮対象にしない状態に置く。当該受信側の受信品質が改善されたら、そのACKパケットを考慮する状態に戻すことができる。これにより、1つの装置が、再送機構によって伝送の速度を低下させて、他の全ての装置に悪影響を及ぼすことを防止する。
あるいは、以下のように受信側の選択を行うこともできる。すなわち、第1のグループの装置の数を最大値に制限する。受信を要求する第1の装置は、第1のグループの一部とする。最大値に達した後は、新しい装置は第2のグループの一部とする。第1のグループの1つの装置が受信を再開したら、第2のグループの1つの装置を第1のグループに移動させることができる。
本発明の実施例の機能モジュールを示すブロック図である。 本実施例の無線ネットワークを示す図である。 本実施例による基地局を示すブロック図である。 基地局の機能モジュールを示す図である。 接続の開放を表す流れ図である。 本実施例によるデータ転送を表す流れ図である。 本実施例による確認応答の各ステップを示す図である。

Claims (10)

  1. 送信側と受信側の間のデータが接続を介して搬送され、且つユニキャスト接続によって送信側がデータを送信し、受信側が前記データの受信の確認応答を行うことができるネットワーク(1)において、送信側(3)と少なくとも2つの受信側(4、5)との間の接続を確立する方法であって、
    接続識別子で識別される単一のユニキャスト接続を開くステップと、
    前記接続識別子を前記送信側および前記受信側に対して示し、同一のユニキャスト接続を介した前記送信側と前記受信側の間の通信を可能にするステップと、
    を含む、前記方法。
  2. 送信側と受信側の間のデータが接続を介して搬送され、且つユニキャスト接続によって送信側がデータを送信し、受信側がデータの受信の確認応答を行うことができるネットワーク(1)において、送信側(3)と少なくとも2つの受信側(4、5)との間でデータを伝送する方法であって、
    前記送信側において、
    単一のユニキャスト接続を介して前記受信側(4、5)にデータを送信するステップと、
    前記データの受信側から確認応答を受信するステップと、
    前記確認応答の送出者を識別するステップと、
    を含む、前記方法。
  3. 全ての受信側から前記確認応答が受信されない場合、または少なくとも1つの確認応答が、受信側が前記データを正しく受信していないことを示している場合に、前記送信側から前記データを再送出するステップを含むことを特徴とする、請求項2に記載の方法。
  4. 単一のユニキャスト接続を介して、第1のグループの受信側および第2のグループの受信側にデータを送信するステップと、
    前記第1のグループの全ての受信側から確認応答が受信されない場合、または少なくとも1つの確認応答が、前記第1のグループの受信側が前記データを正しく受信していないことを示している場合に、前記データを再送出するステップと、を含むことを特徴とする、請求項2または3に記載の方法。
  5. 送信側と受信側の間のデータが接続を介して搬送され、且つユニキャスト接続によって送信側がデータを送信し、受信側が前記データの受信の確認応答を行うことができるネットワーク(1)におけるトラフィック制御装置(2)であって、
    前記受信側がデータの受信の確認応答を行うことを可能にする、接続識別子で識別される単一のユニキャスト接続を開く手段と、
    前記接続識別子を前記送信側および前記受信側に対して示し、同一のユニキャスト接続を介した前記送信側と前記受信側の間の通信を可能にする手段と、
    を含む、前記トラフィック制御装置(2)。
  6. 送信側と受信側の間のデータが接続を介して搬送され、且つユニキャスト接続によって送信側がデータを送信し、受信側がデータの受信の確認応答を行うことができるネットワークにおいて、少なくとも2つの受信側(4、5)にデータを伝送する装置(3)であって、
    単一のユニキャスト接続を介して少なくとも2つの受信側にデータを送信する手段と、
    確認応答の送出者を識別する手段と、
    を含むことを特徴とする、前記装置(3)。
  7. 全ての受信側から前記確認応答が受信されない場合、または少なくとも1つの確認応答が、受信側が前記データを正しく受信していないことを示している場合に、前記データを再送出する手段を含むことを特徴とする、請求項6に記載の装置。
  8. 単一のユニキャスト接続を介して、第1のグループの受信側および第2のグループの受信側にデータを送信する手段と、
    前記第1のグループの全ての受信側から確認応答が受信されない場合、または少なくとも1つの確認応答が、前記第1のグループの受信側が前記データを正しく受信していないことを示している場合に、前記データを再送出する手段を含むことを特徴とする、請求項6に記載の装置。
  9. 請求項5に記載のトラフィック制御装置を含むことを特徴とする、請求項6から8の何れか一項に記載の装置。
  10. IEEE802.16標準規格に準拠した基地局であることを特徴とする、請求項6から9の何れか一項に記載の装置。
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