JP4166602B2 - Mobile device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、適応変調方式を用いたベストエフォート型の無線パケットネットワークを介してデータを送受信する携帯端末に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、携帯電話機等の移動体端末装置には、データの送受信を行えるものがある。また、無線通信回線も高ビットレート化が進んでおり、その1つとしてベストエフォート型の無線パケットネットワークがある。
しかしながら、ベストエフォート型の無線パケットネットワークでは、無線通信の特性上、ビットエラー率やパケットロス率、パケット遅延時間などが有線ネットワークのそれと比較して高く、また、cdma2000 1x−EV DO方式(これは電波産業会ARIBにおいてStd.T−64 1S−2000 C.S.0024“cdma2000 High Rate Packet Data Air Interface Specification”で標準化されている)などの適応変調方式を使用した無線パケットネットワークにおいては、そのデータ伝送帯域幅も急激に変動するという問題を持っている。
【0003】
一方、有線ネットワークにおける業界標準の通信プロトコルであるTCP/IPが普及している。このTCP/IPの場合、送信側であるサーバでのトランスポートレイヤ:TCPスタックでは、TCPスタック内で管理されている輻輳ウインドウサイズ値に基づいて、TCPセグメントの送信処理が行われる。輻輳ウインドウサイズ値決定の代表的なアルゴリズムでは、輻輳ウインドウサイズを1セグメント分から始め、受信側である他エンドからのACK(確認応答)の受信毎に2倍し、送信後の再転送タイムアウト時間内にACKを受信できなかった場合には、輻輳ウインドウサイズ値を1セグメントに初期化している(スロースタートアルゴリズム)。
【0004】
その他、サービスノードが、移動端末から通知された広告ウインドウサイズと送信データの送達状況に応じた輻輳ウインドウサイズのうち、より小さい方を送信ウインドウのサイズとして採用し、この送信ウインドウを用いてTCPセグメントを基地局経由で移動端末へ送信する一方、移動端末が、このTCPセグメントの受信時に無線リンクの電波強度に基づいて広告ウインドウサイズを決定し、この広告ウインドウサイズを指定したACK(確認応答)セグメントを送信するといったものもある。
【0005】
【特許文献1】
特開2002−344560号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、有線で用いられているTCPスタックでは、前述のスロースタートアルゴリズム等が有効となることから、コネクション確立後、輻輳ウインドウが初期化され、そのウインドウサイズが非常に小さい値になっていることから、cdma2000 1x−EV DO方式などの適応変調方式を用いた、ベストエフォート型の無線パケットネットワークで、高い送信レートが可能な場合であっても、他エンドからのACK(確認応答)が無い限り、ウインドウサイズを越えないデータ量の送信は行われない。そのため、データ送信を要求している携帯端末側では、高い送信レートが可能であっても、最も低い送信レートから開始しなければならず、実際の高い送信レートに達するまでに時間を要する欠点がある。
【0007】
また、データ送信中においても、無線網で多々発生が想定されるエラーなどで再転送が発生した場合、輻輳ウインドウサイズを縮小するため、輻輳ウインドウサイズが、再度低い送信レートから実送信レートまで拡大するまで時間を要する欠点がある。更に、ネットワークレイヤでの再転送処理制御とは別に、上位レイヤにあたるトランスポートレイヤ:TCPにおいても、RTT(ラウンド・トリップ・タイム)値に基づいた再転送タイマを管理しており(この再転送タイマ値は、送信側であるサーバから送出されたセグメントに対する受信側である他エンドからのACKを受信するまでの経過時間であるRTTから算出される)、トランスポートレイヤより下位レイヤでの再転送アルゴリズムとは非同期に動作している。そのため、下位レイヤで再転送処理を行っているにも関わらず、上位レイヤであるTCPでも再転送タイマをカウントしており、下位レイヤリンク間での再転送処理にて確認応答がされた後、再び上位レイヤであるTCPからの再転送セグメントの送信が行われ、ネットワークに無駄なパケットデータを送出する欠点がある。
【0008】
その他、特許文献1に記載のように、移動端末側にて無線リンクの電波強度に基づいて広告ウインドウサイズを決定し、この広告されたウインドウサイズとサービスノード側の輻輳ウインドウにて、送信ウインドウサイズを決定する方式では、送達遅延時間の増加が想定できる無線網通信ではリアルタイム性の低下から、移動端末側で急激な送信レートの低下が発生した場合においても、以前の高い通信品質に基づいた輻輳ウインドウサイズを用いるケースが想定され、更なる負荷をネットワークにかける懸念がある。また逆に、急激な送信レートの拡大時でも、以前の低い通信品質に基づいた輻輳ウインドウサイズを用いることが想定され、その場合においてもネットワーク資源を有効に活用できない恐れがある。また、トランスポートレイヤでの再転送処理と、下位レイヤでの再転送処理が非同期であるがために想定される前述の問題に関した考慮はなされていない。
【0009】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、コネクション確立時でも携帯端末の受信レベルに適したデータの送受信をサーバとの間で行うことを可能とし、更に、エラー率が高いと言われる無線網においても、無駄な再転送処理によるネットワークにかかる負荷の軽減を図ることができる適応変調方式を用いたベストエフォート型の無線パケットネットワークに接続する携帯端末を提供するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
発明は、データ通信を制御する無線網インターフェース部と、無線網との受信レベルを監視する受信レベル品質監視部と、該受信レベル品質監視部の結果に基づいてデータ転送レートを算出するデータ転送レート要求演算部と、該データ転送レート要求演算部の結果に基づいて通信先のサーバの送信レート予測値を算出する送信レート予測値算出部と、受信したデータに対するエラー率を算出するエラー率算出部と、該エラー率算出部の結果に基づいてエラー予測値を算出するエラー予測値算出部と、を備え、前記無線網インターフェース部は、前記受信したデータにもとづいて前記エラー予測値算出部が算出したエラー予測値に基づき前記送信レート予測値を補正して、該補正した送信レート予測値を前記サーバに通知し、該通知した前記送信レート予測値に基づいて前記サーバが決定したウインドウサイズで当該サーバからデータを受信することを特徴とする。
【0013】
上述した課題を解決するために、本発明は、下記のように携帯端末とサーバを含む無線パケットネットワークとして構成してもよい。
すなわち、無線パケットネットワークの構成1として、無線基地局に接続された携帯端末からのデータ転送レート要求値に基づいて接続時間と変調方式を決定する適応変調方式を使用したベストエフォート型の無線パケットネットワークにおいて、インターネット網に接続され、ネットワークの帯域幅に応じて可変ビットレート送信するサーバ(サーバー−クライアント間に位置するゲートウェイが可変ビットレート制御を行う場合にはそのゲートウェイ)と、インターネット網に接続された無線網に接続されて前記サーバから可変帯域幅にて転送されるデータを受信する携帯端末間の通信に関して、前記携帯端末及び、サーバでのトランスポート・レイヤ・プロトコルにTCPスタックを用い、前記携帯端末での受信レベルによって算出される前記データ転送レート要求値に基づき算出される送信レート予測値及び、前記携帯端末におけるデータ受信エラー率推移から算出されるエラー予測値に基づいて、サーバでのTCPスタックにおける輻輳制御を行う構成としてもよい。
【0014】
また、前記構成1の無線パケットネットワークにおいて、データ受信中である前記携帯端末での受信レベル推移から算出される、前記サーバがデータ送信可能な送信レート予測値と、前記携帯端末におけるデータ受信エラー率推移から算出されるエラー予測値を、前記サーバへ通知することにより、送信を行うサーバでのTCPスタック内で管理されている輻輳ウインドウサイズ値を決定する構成としてもよい。
【0015】
また、前記構成1の携帯端末におけるデータ受信エラー率推移から算出されるエラー予測値を、前記構成1のサーバへ通知することにより、該サーバーでのTCPスタック内で管理されている再転送タイマ値を制御する構成としてもよい。
【0016】
また、前記構成1の携帯端末が送信する送信レート予測値及び、エラー予測値の通知に関して、予測結果に変動があった場合のみ、前記サーバへ通知し、通知されない場合にはサーバにて前値を使用する構成としてもよい。
【0017】
また、前記サーバからのデータ受信側である携帯端末は、データ通信を制御する無線網インターフェース部と、無線網との受信レベルを監視する受信レベル品質監視部と、前記受信レベルの結果によって適応したデータ転送レートを算出するデータ転送レート要求演算部と、前記データ転送レート要求演算部の結果より受信レベルに適した送信レートを予測する送信レート予測部と、受信したデータに対するエラー率を算出するエラー率算出部と、前記エラー率算出部の結果に基づいてエラー率を予測するエラー率予測部と、前記送信レート予測部で予測した送信レート値と、前記エラー率予測部で予測したエラー予測値をサーバへ通知するための通知手段とで構成されることが好ましい。
【0018】
上記のように、前記無線パケットネットワークでは、携帯端末での受信レベルによって算出されるデータ転送レート要求値に基づく送信レート予測値及び、エラー予測値に基づいて、サーバが有するTCPスタックにおける輻輳制御を行う。この場合の輻輳ウインドウサイズ値決定では、データ受信中である携帯端末での受信レベル推移から算出される、サーバ側がデータ送信可能な送信レート予測値と、携帯端末におけるデータ受信エラー率推移から算出されるエラー予測値に基づいて行われる。
また、携帯端末におけるデータ受信エラー率推移から算出されるエラー予測値を、サーバへ通知することにより、サーバが有するTCPスタック内で管理されている再転送タイマ値を変動させる。
【0019】
この発明によれば、無線網を介してコネクションを確立したTCP/IP通信で、コネクション確立時及び、エラー発生前後においても、受信側である携帯端末での受信レベルに適した輻輳ウインドウサイズ値に基づいて送信側であるサーバがデータを送出可能なため、帯域幅変動が大きな適応変調方式を使用したベストエフォート型の無線パケットネットワークにおけるネットワーク資源を有効に活用することが可能となる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明についての一実施の形態に基づいて説明する。
図1は、本発明の一実施の形態の携帯端末(100)を用いた、携帯端末(100)が通知するデータ転送レート要求値に基づいてこの携帯端末(100)と無線基地局間の接続時間と変調方式を決定する適応変調方式を用いたベストエフォート型の無線パケットネットワークの構成例を示す概念図である。
この図1における携帯端末(100)は、適応変調方式を用いた無線網上でTCP/IPに従った通信を行うための通信機能を実装し、無線基地局(101)との間で無線データリンク層の通信を行うと共にIP網(103)及び、無線基地局(101)を介してサーバ(102)からTCPセグメントの送信を受ける。
【0021】
図2は、携帯端末(100)のハードウェア構成を示すブロック図である。
この図2において、200はデータ通信を制御する無線網インターフェース部、201は無線網との受信レベルを監視する受信レベル品質監視部、202はこの受信レベルの結果によって最適なデータ転送レートの要求値を算出するデータ転送レート要求演算部、203はデータ転送レート要求演算部(202)の結果より受信レベルに適した送信レートを予測する送信レート予測部、204は受信したデータに対するエラー率を算出するエラー率算出部、205はエラー率算出部(204)の結果に基づいて後述するようにエラー予測値を予測し求めるエラー率予測部、206は送信レート予測部(203)で予測した送信レート値と、エラー率予測部(205)で予測したエラー予測値を含んだTCPセグメントを生成するためのTCPスタック部、207はデータ転送レート要求値からその平均値を算出するための時間間隔及び、エラー率からエラー予測値を算出するための時間間隔を通知するために用いるタイマ部、208はパケットスロット毎に算出されるデータ転送レート要求値、このデータ転送レート要求値から算出されるその平均値、さらにこの平均値から算出された送信レート予測値、パケットスロット毎に算出されるエラー率、このエラー率から算出されるエラー予測値などのデータを格納するためのメモリ部である。
【0022】
なお、適応変調方式として、cdma2000 1x−EV DO方式を用いる場合、この方式では、予測や過去の下りデータ伝送の誤り率等の統計データによる補正等を考慮して求められた極めて正確なデータ通信速度を直接的に示す予測下りデータ通信速度(DRC;Data Rate Control Bit)をテーブルとして端末側が備え、このテーブルに基づいて、上記予測下りデータ通信速度を端末から前記基地局へ通知するようになっているが、この予測下りデータ通信速度を上記データ転送レート要求値として用いる。
【0023】
以下に、上記構成による動作を、図3〜5に示すフローチャートを用いて説明する。
携帯端末(100)内受信レベル品質監視部(201)において、無線基地局(101)との間の無線網における受信レベル測定を行う(S300)。
受信レベル品質監視部(201)から測定された受信レベルを受けたデータ転送レート要求演算部(202)では、データ転送レート要求値の算出を行う(S301)。S300及びS301における測定及び算出については、ネットワークレイヤでのパケットスロット毎に行われるものとする。更に、算出されたデータ転送レート要求値については、携帯端末(100)内メモリ部(208)へ、時系列的に格納される(S302)。
【0024】
次に、決められた一定時間間隔毎(各パケットスロットに同期)に割り込みを発生する携帯端末(100)内タイマ部(207)からの割り込み要求により、メモリ部(208)に格納された時系列なデータ転送レート要求値を読み出し(S303)、決められた一定時間当たりのデータ転送レート要求値の平均値を算出する(S304)。おおよそ、通常の有線で用いられるTCPでは、RTT値毎に輻輳ウインドウサイズの変動を行っていることが知られていることから、一定時間として同じようにRTT値を用いることが望ましい。更に、算出された平均値は携帯端末(100)内メモリ部(208)に時系列的に格納される(S305)。ここで、時間経過と共に、メモリ部(208)に上記平均値が格納されることとなる。
【0025】
次に、メモリ部(208)に格納された上記平均値を使用して、送信レートの予測を送信レート予測部(203)にて行う(S306)。以下に、その予測方法の概略を説明するが、以下の説明で用いる予測方法は一例であり、これに限定するものではない。
メモリ部(208)に格納されたデータ転送レート要求値から算出されたその平均値を時間の古い順にa、bとし、その平均値から予測される値をcとする。これらa、bの値を比較した場合、「a<b」であったとする。この場合「b」が変動する帯域幅の上限値でない限り、送信レート値「c」は「b<c」であることが予想されるので、この送信レート予測値「c」は、「b−a」での推移(帯域幅拡大)を基に予測することができる(例えば、c=b+(b−a)、ただし上限値以下として求めることができる)。
【0026】
今度は、「a>b」の場合を想定する。この場合「b」がネットワークの下限値でない限り、予測される送信レート値「c」は「b>c」であることが予想されるので、この送信レートは、「b−a」(このとき負値)での推移(帯域幅縮小)を基に予測することができる(例えば、c=b+(b−a)、ただし下限値以上として求めることができる)。これらデータ転送レート要求値からの予測値算出については、実際に携帯端末(100)とサーバ(102)間にて送受信されるデータの有無に関わらず演算し、メモリ部(208)へ新たな送信レート予測値としてアップデートする(S307)。
以上のようにして、送信レートの予測を行う。
【0027】
次に、携帯端末(100)がサーバ(102)との間でTCPコネクションを確立して、データの送受を行う場合について説明をする。
【0028】
まず、携帯端末(100)からの発呼にて、サーバ(102)とのネゴシエーションを開始する。この場合、携帯端末(100)は、ネゴシエーション時に送信するTCP ACKセグメント送信時にTCPセグメントのヘッダまたは、ペイロードフィールド中に、メモリ部(208)に格納された最新の送信レート予測値を含めたセグメントの送信を行う。送信レート予測値を受信したサーバ(102)では、内部TCPスタックが管理している輻輳ウインドウサイズ値として、携帯端末(100)から受信した送信レート予測値を使用する。そのため、サーバ(102)では、携帯端末(100)からのACK受信がない場合でも、携帯端末(100)へ送出するTCPセグメントに関して送信レート予測値までデータ量を送出することが可能となる。
【0029】
次に、サーバ(102)からのTCPセグメントを受信し始めた携帯端末(100)は、前述の送信レート予測演算を行うと共に、下位レイヤからのエラーパケット情報を取得して、下位レイヤであるネットワークレイヤでのエラー率の算出をエラー率算出部(204)にて行う(S308)。算出については、データ転送レート要求演算部(202)同様、ネットワークレイヤでのパケットスロット毎に行われるものとする。
【0030】
次に、ここで得られたエラー率の値をメモリ部(208)へ時系列的に格納する(S309)。更に、時系列的に格納されたエラー率から、送信レート予測部(203)で行う送信レート予測同様、エラー予測値をタイマ部からの割り込みによるある一定時間間隔毎に演算する(S310)。ここでは、メモリ部(208)から、エラー率を読み出し、その平均値をエラー予測値として算出しメモリ部(208)に格納する。
【0031】
一方、携帯端末(100)は、サーバ(102)とのデータ送受信を行っているコネクション確立時であれば、送信レート予測演算を行う場合、データ転送レート要求値から得られた平均値に基づいて算出された送信レート予測値から、エラー予測値に相当するデータレート及び、TCPレイヤを含む下位のレイヤにおけるヘッダ情報分を差し引いたものが、サーバでの輻輳ウインドウサイズに使用される送信レート予測値となり(S311)、携帯端末(100)からのTCPACKセグメント内ヘッダまたは、ペイロードフィールドに含まれた形でサーバへ送信、通知される(S312)。このように、サーバでの輻輳ウインドウサイズに使用される送信レート予測値を、エラー予測値に基づきその値を小さくするように補正することで、エラーの発生を抑える。
【0032】
そして更に、携帯端末(100)で算出されたエラー予測値をサーバ(102)へ通知することによって、サーバ(102)が有するTCPスタックでの再転送タイマを変動させる。
例えば、TCPセグメントを送出する場合、エラー予測値が高い通知を受信したサーバ(102)では、このTCPセグメントにおける再転送タイマを通常の「N倍(Nは1以上の数)」とし、一方、エラー予測値が低い通知を受信したサーバ(102)では、このTCPセグメントにおける再転送タイマを通常の「M倍(Mは1以下の数)」とすることによって、無駄な再転送パケットをネットワーク上に送出することを低減させる。
【0033】
上述のようにこの発明を用いれば、適応変調方式を用いた無線網を介してコネクションを確立したTCP/IP通信で、コネクション確立時及び、エラー発生前後においても、受信側である携帯端末での受信レベルに適した輻輳ウインドウサイズ値に基づいて送信側であるサーバがデータを送出可能なため、帯域幅変動が大きな適応変調方式を使用したベストエフォート型の無線パケットネットワークにおけるネットワーク資源を有効に活用することが可能となる。
【0034】
【発明の効果】
以上で述べた様に本発明によれば、帯域幅変動が大きな適応変調方式を使用したベストエフォート型の無線パケットネットワークにおいて、コネクション確立時でも、前記無線パケットネットワークに接続された携帯端末の受信レベルに適したデータの送受をサーバとの間で行うことが可能となる。更に、エラー率が高いと言われる無線網においても、無駄な再転送処理によるネットワーク負荷の軽減を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施の形態における無線パケットネットワークの構成例である。
【図2】 本発明の一実施の形態における無線パケットネットワークで用いられる携帯端末のブロック図である。
【図3】 本発明の一実施の形態における携帯端末内での処理フローチャートである。
【図4】 本発明の一実施の形態における携帯端末内での処理フローチャート(図3の続き)である。
【図5】 本発明の一実施の形態における携帯端末内での処理フローチャート(エラー予測値の算出)である。
【符号の説明】
100…携帯端末
101…無線基地局
102…サーバ
103…IP網
200…無線網インターフェース部
201…受信レベル品質監視部
202…データ転送レート要求演算部
203…送信レート予測部
204…エラー率算出部
205…エラー率予測部
206…TCPスタック部
207…タイマ部
208…メモリ部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a portable terminal that transmits and receives data via a best-effort wireless packet network using an adaptive modulation scheme.
[0002]
[Prior art]
In recent years, some mobile terminal devices such as mobile phones can transmit and receive data. In addition, wireless communication lines are also increasing in bit rate, and one of them is a best effort type wireless packet network.
However, in the best effort type wireless packet network, the bit error rate, the packet loss rate, the packet delay time, etc. are higher than those of the wired network due to the characteristics of wireless communication, and the cdma2000 1x-EV DO system (this is In wireless packet networks using adaptive modulation schemes such as Std.T-64 1S-2000 CS 0024 “cdma2000 High Rate Packet Data Air Interface Specification” at the Radio Industry Association ARIB) The transmission bandwidth also has a problem that it fluctuates rapidly.
[0003]
On the other hand, TCP / IP, which is an industry standard communication protocol in wired networks, has become widespread. In the case of TCP / IP, in the transport layer: TCP stack at the server on the transmission side, TCP segment transmission processing is performed based on the congestion window size value managed in the TCP stack. In a typical algorithm for determining the congestion window size value, the congestion window size starts from one segment, is doubled every time an ACK (acknowledgment response) is received from the other end on the receiving side, and within the retransmission timeout time after transmission. If no ACK is received, the congestion window size value is initialized to one segment (slow start algorithm).
[0004]
In addition, the service node adopts the smaller one of the advertisement window size notified from the mobile terminal and the congestion window size according to the delivery status of the transmission data as the size of the transmission window. Is transmitted to the mobile terminal via the base station, while the mobile terminal determines the advertising window size based on the radio link radio wave intensity when receiving this TCP segment, and specifies the advertising window size in the ACK (acknowledgment) segment There are also things like sending.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2002-344560 A
[Problems to be solved by the invention]
However, in the TCP stack used by wire, the above slow start algorithm is effective, so the congestion window is initialized after the connection is established, and the window size is very small. Even if a high transmission rate is possible in a best-effort wireless packet network using an adaptive modulation scheme such as the cdma2000 1x-EV DO scheme, as long as there is no ACK (acknowledgment response) from another end, A data amount that does not exceed the window size is not transmitted. Therefore, even if a high transmission rate is possible, the mobile terminal requesting data transmission has to start from the lowest transmission rate, and it takes time to reach the actual high transmission rate. is there.
[0007]
Even during data transmission, if re-transmission occurs due to errors that are expected to occur frequently in the wireless network, the congestion window size is increased again from a low transmission rate to the actual transmission rate in order to reduce the congestion window size. There is a disadvantage that takes time to do. Further, in addition to the re-transmission processing control in the network layer, the transport layer: TCP corresponding to the upper layer manages a re-transmission timer based on the RTT (round trip time) value (this re-transmission timer). The value is calculated from the RTT, which is the elapsed time until receiving the ACK from the other end that is the receiving side for the segment sent from the server that is the sending side), and the retransmission algorithm in the lower layer than the transport layer Is running asynchronously. Therefore, despite the fact that the re-transmission processing is performed in the lower layer, the re-transmission timer is counted even in the upper layer TCP, and after the confirmation response is made in the re-transmission processing between the lower layer links, There is a drawback in that retransmission segments are transmitted again from the upper layer TCP, and useless packet data is transmitted to the network.
[0008]
In addition, as described in Patent Document 1, an advertisement window size is determined on the mobile terminal side based on the radio field strength of the radio link, and the transmission window size is determined based on the advertised window size and the congestion window on the service node side. In the wireless network communication where an increase in the delivery delay time can be assumed, the congestion based on the previous high communication quality even when the mobile terminal side suddenly decreases the transmission rate due to a decrease in real-time characteristics. There is a case where a window size is used, and there is a concern that an additional load is applied to the network. On the other hand, even when the transmission rate is rapidly increased, it is assumed that the congestion window size based on the previous low communication quality is used. Even in this case, there is a possibility that the network resources cannot be effectively used. In addition, consideration is not given to the above-described problem that is assumed because the retransmission process in the transport layer and the retransmission process in the lower layer are asynchronous.
[0009]
The present invention has been made in view of the above points, and enables transmission / reception of data suitable for the reception level of the mobile terminal even when a connection is established, and further has a high error rate. In such a wireless network, a portable terminal connected to a best-effort wireless packet network using an adaptive modulation method capable of reducing a load on the network due to useless retransmission processing is provided.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a radio network interface unit that controls data communication, a reception level quality monitoring unit that monitors a reception level with the radio network, and data transfer that calculates a data transfer rate based on a result of the reception level quality monitoring unit A rate request calculation unit, a transmission rate prediction value calculation unit that calculates a transmission rate prediction value of a destination server based on a result of the data transfer rate request calculation unit, and an error rate calculation that calculates an error rate for received data And an error prediction value calculation unit that calculates an error prediction value based on a result of the error rate calculation unit, and the wireless network interface unit is configured so that the error prediction value calculation unit is based on the received data. based on the calculated error predicted value, by correcting the transmission rate prediction value, the transmission rate prediction value the correction notifies the server, and the notification Serial and wherein the receiving data from the server in the window size by the server determined based on the transmission rate prediction value.
[0013]
In order to solve the above-described problem, the present invention may be configured as a wireless packet network including a mobile terminal and a server as described below.
That is, as a configuration 1 of a wireless packet network, a best-effort wireless packet network using an adaptive modulation method that determines a connection time and a modulation method based on a data transfer rate request value from a mobile terminal connected to a wireless base station The server is connected to the Internet network and transmits a variable bit rate according to the network bandwidth (if the gateway located between the server and the client performs variable bit rate control) and the Internet network. For communication between mobile terminals connected to a wireless network and receiving data transferred with a variable bandwidth from the server, a TCP stack is used for the transport layer protocol in the mobile terminal and the server, Calculated based on the reception level at the mobile device Based on the transmission rate prediction value calculated based on the data transfer rate request value and the error prediction value calculated from the data reception error rate transition in the mobile terminal, the server performs congestion control in the TCP stack. Also good.
[0014]
Further, in the wireless packet network of Configuration 1, a predicted transmission rate at which the server can transmit data, calculated from a reception level transition at the mobile terminal that is receiving data, and a data reception error rate at the mobile terminal A configuration may be adopted in which the congestion window size value managed in the TCP stack of the server that performs transmission is determined by notifying the server of the error prediction value calculated from the transition.
[0015]
In addition, by notifying the server of the configuration 1 of the error prediction value calculated from the data reception error rate transition in the mobile terminal of the configuration 1, the retransmission timer value managed in the TCP stack of the server It is good also as a structure which controls.
[0016]
In addition, regarding the notification of the transmission rate prediction value and the error prediction value transmitted by the mobile terminal having the configuration 1, the server notifies the server only when there is a change in the prediction result. It is good also as a structure which uses.
[0017]
Further, the mobile terminal that is the data receiving side from the server is adapted according to the result of the reception level, the wireless network interface unit that controls data communication, the reception level quality monitoring unit that monitors the reception level with the wireless network, and A data transfer rate request calculation unit for calculating a data transfer rate, a transmission rate prediction unit for predicting a transmission rate suitable for the reception level from the result of the data transfer rate request calculation unit, and an error for calculating an error rate for received data A rate calculation unit, an error rate prediction unit that predicts an error rate based on a result of the error rate calculation unit, a transmission rate value predicted by the transmission rate prediction unit, and an error prediction value predicted by the error rate prediction unit It is preferable that it is comprised with the notification means for notifying to a server.
[0018]
As described above, in the wireless packet network, the congestion control in the TCP stack of the server is performed based on the transmission rate prediction value based on the data transfer rate request value calculated based on the reception level at the mobile terminal and the error prediction value. Do. In this case, the congestion window size value is calculated from the transmission rate prediction value that can be transmitted by the server and the data reception error rate transition in the mobile terminal, calculated from the reception level transition in the mobile terminal that is receiving data. This is based on the error prediction value.
In addition, the error prediction value calculated from the data reception error rate transition in the mobile terminal is notified to the server, thereby changing the retransmission timer value managed in the TCP stack of the server.
[0019]
According to the present invention, in TCP / IP communication in which a connection is established via a wireless network, the congestion window size value suitable for the reception level at the mobile terminal on the receiving side is obtained at the time of connection establishment and before and after the occurrence of an error. Based on this, since the server on the transmission side can send data, it becomes possible to effectively utilize the network resources in the best-effort wireless packet network using the adaptive modulation method with large bandwidth fluctuation.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described based on one embodiment.
FIG. 1 shows a connection between a mobile terminal (100) and a radio base station based on a data transfer rate request value notified by the mobile terminal (100) using the mobile terminal (100) according to an embodiment of the present invention. It is a conceptual diagram which shows the structural example of the best effort type | mold radio | wireless packet network using the adaptive modulation system which determines time and a modulation system.
The mobile terminal (100) in FIG. 1 is equipped with a communication function for performing communication according to TCP / IP on a wireless network using an adaptive modulation method, and wireless data with the wireless base station (101). While performing link layer communication, the TCP segment is transmitted from the server (102) via the IP network (103) and the wireless base station (101).
[0021]
FIG. 2 is a block diagram showing a hardware configuration of the mobile terminal (100).
In FIG. 2, 200 is a wireless network interface unit for controlling data communication, 201 is a reception level quality monitoring unit for monitoring the reception level with the wireless network, and 202 is a required value of the optimum data transfer rate according to the result of this reception level. Is a data transfer rate request calculation unit that calculates the transmission rate, 203 is a transmission rate prediction unit that predicts a transmission rate suitable for the reception level from the result of the data transfer rate request calculation unit (202), and 204 is an error rate for the received data. An error rate calculation unit 205 is an error rate prediction unit that predicts and calculates an error prediction value based on the result of the error rate calculation unit (204), and 206 is a transmission rate value predicted by the transmission rate prediction unit (203). And a TCP segment for generating a TCP segment including the error prediction value predicted by the error rate prediction unit (205) A tacking unit, 207 is a timer unit used to notify a time interval for calculating the average value from the required data transfer rate value and a time interval for calculating an error prediction value from the error rate, and 208 is for each packet slot. Requested data transfer rate, average value calculated from this data transfer rate required value, predicted transmission rate calculated from this average value, error rate calculated for each packet slot, this error rate It is a memory part for storing data, such as an error prediction value calculated from.
[0022]
When the cdma2000 1x-EV DO method is used as the adaptive modulation method, this method uses extremely accurate data communication obtained by taking into account predictions and corrections based on statistical data such as error rate of past downlink data transmission. The terminal side is provided with a predicted downlink data communication rate (DRC; Data Rate Control Bit) indicating the rate directly as a table, and based on this table, the predicted downlink data communication rate is notified from the terminal to the base station. However, the predicted downlink data communication speed is used as the data transfer rate request value.
[0023]
Below, operation | movement by the said structure is demonstrated using the flowchart shown to FIGS.
The reception level quality monitoring unit (201) in the portable terminal (100) measures the reception level in the wireless network with the wireless base station (101) (S300).
The data transfer rate request calculation unit (202) receiving the reception level measured from the reception level quality monitoring unit (201) calculates a data transfer rate request value (S301). The measurement and calculation in S300 and S301 are performed for each packet slot in the network layer. Further, the calculated data transfer rate request value is stored in time series in the memory unit (208) in the portable terminal (100) (S302).
[0024]
Next, a time series stored in the memory unit (208) in response to an interrupt request from the timer unit (207) in the portable terminal (100) that generates an interrupt at predetermined fixed time intervals (synchronized with each packet slot) A required data transfer rate request value is read (S303), and an average value of the requested data transfer rate values for a predetermined time is calculated (S304). In general, it is known that the congestion window size varies for each RTT value in the TCP used for normal wired communication. Therefore, it is desirable to use the RTT value in the same manner as a fixed time. Further, the calculated average value is stored in time series in the memory unit (208) in the portable terminal (100) (S305). Here, with the passage of time, the average value is stored in the memory unit (208).
[0025]
Next, using the average value stored in the memory unit (208), the transmission rate prediction unit (203) predicts the transmission rate (S306). Although the outline of the prediction method is demonstrated below, the prediction method used by the following description is an example, It does not limit to this.
The average values calculated from the required data transfer rate values stored in the memory unit (208) are a and b in the order of time, and the value predicted from the average value is c. When the values of a and b are compared, it is assumed that “a <b”. In this case, unless “b” is the upper limit value of the fluctuating bandwidth, the transmission rate value “c” is expected to be “b <c”. Therefore, the predicted transmission rate value “c” is “b− It can be predicted based on the transition at “a” (bandwidth expansion) (for example, c = b + (b−a), but can be obtained as the upper limit or less).
[0026]
Now assume the case of “a> b”. In this case, unless “b” is the lower limit value of the network, the predicted transmission rate value “c” is expected to be “b> c”, so that this transmission rate is “b−a” (at this time) It can be predicted based on a transition (bandwidth reduction) at a negative value (for example, c = b + (ba), but can be obtained as a lower limit value or more). The predicted value calculation from these data transfer rate request values is performed regardless of the presence / absence of data actually transmitted / received between the portable terminal (100) and the server (102), and a new transmission is made to the memory unit (208). It updates as a rate prediction value (S307).
The transmission rate is predicted as described above.
[0027]
Next, the case where the portable terminal (100) establishes a TCP connection with the server (102) and transmits / receives data will be described.
[0028]
First, negotiation with the server (102) is started by a call from the mobile terminal (100). In this case, the mobile terminal (100) transmits a TCP ACK segment to be transmitted at the time of negotiation in the segment including the latest transmission rate prediction value stored in the memory unit (208) in the header or payload field of the TCP segment. Send. The server (102) that has received the predicted transmission rate uses the predicted transmission rate received from the portable terminal (100) as the congestion window size value managed by the internal TCP stack. Therefore, in the server (102), even when there is no ACK reception from the mobile terminal (100), it is possible to transmit the data amount up to the predicted transmission rate for the TCP segment transmitted to the mobile terminal (100).
[0029]
Next, the mobile terminal (100) that has started to receive the TCP segment from the server (102) performs the above-described transmission rate prediction calculation and obtains error packet information from the lower layer to obtain the network that is the lower layer. The error rate calculation in the layer is performed by the error rate calculation unit (204) (S308). The calculation is performed for each packet slot in the network layer as in the data transfer rate request calculation unit (202).
[0030]
Next, the value of the error rate obtained here is stored in the memory unit (208) in time series (S309). Further, from the error rates stored in time series, the error prediction value is calculated at every certain time interval due to the interruption from the timer unit, similarly to the transmission rate prediction performed by the transmission rate prediction unit (203) (S310). Here, the error rate is read from the memory unit (208), and the average value is calculated as an error prediction value and stored in the memory unit (208).
[0031]
On the other hand, the portable terminal (100) is based on the average value obtained from the data transfer rate request value when performing a transmission rate prediction calculation at the time of establishing a connection for performing data transmission / reception with the server (102). The transmission rate prediction value used for the congestion window size at the server is the calculated transmission rate prediction value minus the data rate corresponding to the error prediction value and the header information in the lower layers including the TCP layer. Then (S311), it is transmitted and notified to the server in the form included in the header or payload field in the TCPACK segment from the portable terminal (100) (S312). As described above, the transmission rate prediction value used for the congestion window size in the server is corrected based on the error prediction value so as to reduce the value, thereby suppressing the occurrence of errors.
[0032]
Further, the error prediction value calculated by the portable terminal (100) is notified to the server (102), thereby changing the retransmission timer in the TCP stack of the server (102).
For example, when sending a TCP segment, the server (102) that has received a notification with a high error prediction value sets the retransmission timer in this TCP segment to the normal “N times (N is a number of 1 or more)”, In the server (102) that has received the notification with a low error prediction value, the retransmission timer in this TCP segment is set to “M times the normal number (M is a number of 1 or less)”, so that unnecessary retransmission packets are transmitted on the network. Reduces sending to
[0033]
As described above, according to the present invention, in TCP / IP communication in which a connection is established through a wireless network using an adaptive modulation method, the mobile terminal on the receiving side is able to establish a connection and before and after an error occurs. Effective use of network resources in a best-effort wireless packet network that uses an adaptive modulation method with large bandwidth fluctuations because the sending server can send data based on the congestion window size value suitable for the reception level It becomes possible to do.
[0034]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in a best-effort wireless packet network using an adaptive modulation method with large bandwidth fluctuations, even when a connection is established, the reception level of a mobile terminal connected to the wireless packet network It is possible to send and receive data suitable for the server. Further, even in a wireless network that is said to have a high error rate, it is possible to reduce the network load by useless retransmission processing.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration example of a wireless packet network according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of a portable terminal used in a wireless packet network according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a processing flowchart in the portable terminal according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a process flowchart (continuation of FIG. 3) in the portable terminal according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a process flowchart (calculation of an error prediction value) in the mobile terminal according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Portable terminal 101 ... Wireless base station 102 ... Server 103 ... IP network 200 ... Wireless network interface part 201 ... Reception level quality monitoring part 202 ... Data transfer rate request calculation part 203 ... Transmission rate prediction part 204 ... Error rate calculation part 205 ... Error rate prediction unit 206 ... TCP stack unit 207 ... Timer unit 208 ... Memory unit

Claims (1)

データ通信を制御する無線網インターフェース部と、
無線網との受信レベルを監視する受信レベル品質監視部と、
該受信レベル品質監視部の結果に基づいてデータ転送レートを算出するデータ転送レート要求演算部と、
該データ転送レート要求演算部の結果に基づいて通信先のサーバの送信レート予測値を算出する送信レート予測値算出部と、
受信したデータに対するエラー率を算出するエラー率算出部と、
該エラー率算出部の結果に基づいてエラー予測値を算出するエラー予測値算出部と、を備え、
前記無線網インターフェース部は、前記受信したデータにもとづいて前記エラー予測値算出部が算出したエラー予測値に基づき前記送信レート予測値を補正して、該補正した送信レート予測値を前記サーバに通知し、該通知した前記送信レート予測値に基づいて前記サーバが決定したウインドウサイズで当該サーバからデータを受信することを特徴とする携帯端末。
A wireless network interface unit for controlling data communication;
A reception level quality monitoring unit for monitoring a reception level with the wireless network;
A data transfer rate request calculation unit that calculates a data transfer rate based on a result of the reception level quality monitoring unit;
A transmission rate prediction value calculation unit that calculates a transmission rate prediction value of a communication destination server based on the result of the data transfer rate request calculation unit;
An error rate calculator for calculating an error rate for the received data;
An error prediction value calculation unit that calculates an error prediction value based on a result of the error rate calculation unit,
The wireless network interface unit, based on the error prediction value, wherein the error prediction value calculation section based on the received data is calculated, by correcting the transmission rate prediction value, the transmission rate prediction value the correction to the server A mobile terminal that receives data from the server in a window size determined by the server based on the notified transmission rate prediction value.
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