CN1489848A - 通信系统、发送终端以及接收终端 - Google Patents

Abstract

在发送终端与接收终端间的通信环境含有无线路径的通信系统中，接收终端2从各接收分组的发送时刻和接收时刻对只是正值或正值及负值的抖动移动平均进行计算并向发送终端1发送，发送终端1基于该抖动移动平均来预测上述无线路径中的可利用带宽。

Description

通信系统、发送终端以及接收终端

技术领域

本发明涉及在包含无线路径的通信环境中实现有效的分组传送的通信系统、发送终端以及接收终端。

背景技术

在有线环境上分组通信的通信状态的恶化是由于众多的分组集中到带宽小的成为瓶颈路径上而出现拥塞状态，一般不会看到关于路径本身的由于连接状态恶化而产生的带宽减少。总之，路径上可利用的总带宽的上限是固定的。因此，关于收发终端间通信质量的改善，可以通过检测路径上的拥塞状态，进行适应于该拥塞状态的传送控制来实现。

另一方面，在无线环境上分组通信的通信状态的恶化不仅是分组的拥塞状态、还受到由于无线路径连接状态的变化而引起的通信状况恶化的影响。

一般来讲，在无线环境上的通信比在有线环境上的通信比特差错率要高，在分组通信中，含有比特差错的分组多数情况下其分组整体被认为无效(分组缺欠、分组丢失)。因此，多数情况是通过在数据链路层以下执行发送终端再发送欠缺的分组或发送终端发送冗长分组，纠错机构来对应分组的欠缺。

但是，由于存在纠错机构，从用户侧来看实际的分组丢失率并不是比特差错率那样高。然而，如果由于纠错机构的处理而延迟时间增大，则会看作通过量的减少或可利用总带宽的减少。其结果，可利用总带宽本身的变动也会频繁发生。也就是路径上可利用总带宽的上限本身也会变动。

如果不适应这些变动而照旧继续分组的传送，则可以考虑有由于还会发生在可利用带宽以上连续转送的状况，因此会进一步产生延迟的增大和分组丢失的增加。其结果，特别是在要求实时性的连续媒体信息等的传送中会导致质量的下降。

在无线环境通信质量恶化的代表性事例是移动终端进行越区切换的情况。作为越区切换的进行适应于通信状态的传送控制的方式，例如有“PHS最佳工作型64kbps承载业务的实况视频·音频的业务量控制方式”，电子信息通信学会研究报告CQ99-81(2000.2)。其内容是测定收发终端间的RTT(Round-Trip-Time)，基于此RTT控制分组的传送。

另外还可以考虑照旧利用有线环境上的拥塞状态对应的方式。特别是多数情况下通过检测分组丢失来考虑拥塞状态。只是基于分组丢失检测的方式是事后处理性质的。

由于以往的通信系统构成为以上那样，所以如果发生越区切换时那样通信状态极端劣化的状况，虽然对其状况的发生可以事后处理，但因为不能掌握无线路径的可利用带宽，所以存在不能根据通信环境进行适当的分组传送控制等的课题。

本发明是为了解决上述的课题而进行的，目的是提供可以掌握无线路径的可利用带宽来适当传送分组的通信系统以及发送终端。

本发明的目的还在于得到为了发送终端掌握无线路径的可利用带宽而可以提供必要信息的接收终端。

发明内容

本发明涉及的通信系统，其中接收终端从各接收分组的发送时刻和接收时刻对抖动移动平均进行计算并向发送终端发送，发送终端基于抖动移动平均来预测无线路径中的可利用带宽。

这样就会有可以根据无线环境适当传送分组的效果。

本发明涉及的通信系统，其中接收终端向发送终端发送只考虑正值抖动而计算出的抖动移动平均和不限于正值也考虑负值抖动而计算出的抖动移动平均，发送终端相互比较双方的移动平均，并考虑其比较结果来预测可利用带宽。

这样就会有能够正确预测无线路径中可利用带宽的效果。

本发明涉及的通信系统，其中在不限于正值也考虑负值抖动而计算出的抖动移动平均大于只考虑正值抖动而计算出的抖动移动平均时，基于只考虑正值抖动而计算出的抖动移动平均来预测可利用带宽。

这样就会有可以避免把可利用带宽评价成少于实际通信状态的效果。

本发明涉及的通信系统，其中在不限于正值也考虑负值抖动而计算出的抖动移动平均小于只考虑正值抖动而计算出的抖动移动平均时，基于不限于正值也考虑负值抖动而计算出的抖动移动平均来预测可利用带宽，同时基于只考虑正值抖动而计算出的抖动移动平均来预测可利用带宽，并把双方预测结果的平均作为最终预测结果来采用。

这样就会有即使通信状态不良，在所求的带宽未变小的状况时，可以使其减少成适当带宽的效果。

本发明涉及的通信系统，求出只考虑正值抖动而计算出的抖动移动平均与不限于正值也考虑负值抖动而计算出的抖动移动平均的差分，根据针对规定阈值的该差分的比例来更新前次的预测结果。

这样就会有能够正确预测无线路径中可利用带宽的效果。

本发明涉及的通信系统，根据可利用带宽来控制分组的发送量。

这样就会有可谋求分组发送量最佳化的效果。

本发明涉及的通信系统，根据可利用带宽来控制分组的发送间隔。

这样就会有可谋求分组发送间隔最佳化的效果。

本发明涉及的通信系统，根据可利用带宽来指定分组的纠错方式。

这样就会有可谋求分组纠错方式最佳化的效果。

本发明涉及的通信系统，其中发送终端连接在有线路径，接收终端连接在无线路径。

这样就会有可适用于接收终端连接在无线路径的通信系统的效果。

本发明涉及的通信系统，其中发送终端连接在无线路径，接收终端连接在有线路径。

这样就会有可适用于发送终端连接在无线路径的通信系统的效果。

本发明涉及的通信系统，其中发送终端及接收终端双方都连接在无线路径。

这样就会有可适用于发送终端及接收终端连接在无线路径的通信系统的效果。

本发明涉及的通信系统，其中发送终端及接收终端双方都连接在有线路径，在通信环境上存在把从发送终端发送的分组向接收终端中继的移动终端。

这样就会有可适用于在通信路上存在对分组进行中继的移动终端的通信系统的效果。

本发明涉及的通信系统，其中接收终端从各接收分组的接收时刻对接收延迟时间的移动平均进行计算并向发送终端发送，发送终端基于接收延迟时间的移动平均来预测无线路径中的可利用带宽。

这样就会有可以根据无线环境适当传送分组的效果。

本发明涉及的发送终端，如果从接收终端接收到抖动移动平均，则基于其抖动移动平均来预测无线路径中的可利用带宽。

这样就会有可以根据无线环境适当传送分组的效果。

本发明涉及的接收终端，从各接收分组的发送时刻和接收时刻对抖动移动平均进行计算并向发送终端发送。

这样就会有为了发送终端掌握无线路径中的可利用带宽而可以提供必要信息的效果。

附图说明

图1是表示基于本发明实施方式1的通信系统的构成图。

图2是表示抖动移动平均变化的说明图。

图3是表示基于本发明实施方式4的通信系统的构成图。

图4是表示基于本发明实施方式4的通信系统的构成图。

实施方式

以下，为了更详细地说明本发明，按照附图对实施本发明用的最佳方式进行说明。

实施方式1

图1是表示基于本发明实施方式1的通信系统的构成图，图中，1是连接在有线路径、发送分组的发送终端；2是通过无线路径与无线基站3连接，从发送终端1接收分组的接收终端；3是无线基站。

11是无线接口控制部；12是对从发送终端1发送的分组进行接收的分组接收部；13是从由分组接收部12接收的各接收分组的发送时刻和接收时刻来计算抖动移动平均的移动平均计算部；14是把由移动平均计算部13计算出的抖动移动平均作为表示接收状态的报告向发送终端1发送的接收状态发送部。

21是传输路接口控制部；22是对从接收终端2发送的报告进行接收的接收状态接收部；23是从由接收状态接收部22接收的报告掌握抖动移动平均，基于其抖动移动平均对无线路径中可利用带宽进行预测的路径状态评价部；24是根据由路径状态评价部23所预测的可利用带宽对分组的发送量和发送间隔进行调整的传送控制部；25是在传送控制部24的指示下，向接收终端2发送分组的分组发送部。

接下来对动作进行说明。

首先，如果发送终端1的分组发送部25发送分组，则接收终端2的分组接收部12就接收其分组。

如果分组接收部12开始分组的接收，则接收终端2的移动平均计算部13就从各分组的发送时刻和接收时刻来计算抖动移动平均。在此假定表示发送时刻的信息是被包含在分组中发送的。

也就是如下所示，求出各分组间的发送时间间隔和接收时间间隔，并把从其接收时间间隔减去发送时间间隔的结果作为抖动D_i来求。

D_i＝(R_i-R_i-1)-(S_i-S_i-1)               (1)

这里，R_i是第i个分组的接收时间

      R_i-1是第i-1个分组的接收时间

      S_i是第i个分组的发送时间

      S_i-1是第i-1个分组的发送时间

然后，如上所示求出了抖动D_i后，接收终端2的移动平均计算部13把抖动D_i代入到在由IETF标准化的RTP(Real-time TransportProtocol，RFC1889)中所定义的下式，对第i个分组涉及的抖动移动平均J_i进行计算。

    J_i＝J_i-1+(|D_i|-J_i-1)/16               (2)

这里，即使是无线环境的通信状态良好的情况下，如果由于比特差错的发生而纠错机构执行了比特差错的纠正处理，无线环境上通信中的抖动值则有时会出现大的负抖动值。这也是为了在数据链路层以下解消基于纠错机构的延迟，谋求整体通信量的匹配而产生的现象。然而，在上述的式(2)中，由于是使用抖动D_i的绝对值来进行计算，所以即使是通信状态良好的情况下，根据作为大的绝对值的负抖动值也会单纯地判断无线路径状态为不良。这将妨碍带宽的有效利用。

相反，可以考虑有如果无线环境的通信状态变坏，绝对值大的负抖动值作为抖动变大的结果变成了绝对值小的负抖动值，则由此所求的移动平均变小，通信状态的不良不会被恰当地判断出来的情况。

因此，在接收终端2的移动平均计算部13采用式(2)来计算抖动移动平均J_i之际，不限于正值也考虑负值抖动来计算抖动移动平均(以下把该移动平均标记为J_i ^*)，同时只考虑正值抖动来计算抖动移动平均(以下把该移动平均标记为J_i ⁺)(假定当抖动成为负值时原样利用前1个分组相关的抖动移动平均)。

如上所述如果移动平均计算部13计算出2种移动平均J_i ^*、J_i ⁺，接收终端2的接收状态发送部14则把2种抖动移动平均J_i ^*、J_i ⁺作为表示接收状态的报告向发送终端1发送。

如果接收终端2的接收状态发送部14发送了报告，发送终端1的接收状态接收部22则接收其报告。

如果接收状态接收部22接收到报告，发送终端1的路径状态评价部2 3则从其报告掌握抖动移动平均J_i ^*、J_i ⁺，基于其抖动移动平均J_i ^*、J_i ⁺来预测无线路径中的可利用带宽。

具体如下进行对无线路径中可利用带宽的预测。

首先，路径状态评价部23比较抖动的移动平均J_i ^*与移动平均J_i ⁺。此时，可以考虑有如图2中时间段A那样J_i ^*＞J_i ⁺的情况和如时间段B那样J_i ^*＜J_i ⁺的情况。

时间段A的情况下，可以考虑有由于无线路径上的纠错机构执行比特差错的纠正处理，而绝对值大的负抖动值多的情况。因此，与其说基于移动平均J_i ^*来预测可利用带宽不如基于移动平均J_i ⁺来预测可利用带宽。即向用于求可利用带宽的函数R(x)的变量x代入J_i ⁺来计算带宽。在此，函数R(x)不是特定的，例如使用已经在特开2001-230809号公报中公开了的函数R()。

其结果，可以避免比实际通信状态过小地评价可利用带宽。

另一方面，时间段B的情况下，由于可以考虑有通信状态变坏，绝对值小的负抖动值多的情况，所以不仅是移动平均J_i ^*的评价，也进行移动平均J_i ⁺的评价为好。于是，在把移动平均J_i ^*代入到函数R(x)的变量x来计算带宽的同时，把移动平均J_i ⁺代入到函数R(x)的变量x来计算带宽。然后，如下所示求出带宽R(J_i ^*)和带宽R(J_i ⁺)的平均，把平均值R’决定为最终的可利用带宽。

       R’＝[R(J_i ^*)+R(J_i ⁺)]/2                (3)

其结果，即使通信状态不良，在所求的带宽不变小的状况时，可以使之减小而成为适当的带宽。

如果路径状态评价部23对可利用带宽进行了预测，发送终端1的传送控制部24则根据其可利用带宽来调整从分组发送部25发送的分组的发送量及发送间隔。例如，调整成如果可利用带宽变大，则增加发送量缩短发送间隔，而如果可利用带宽变小，则减少发送量加长发送间隔。

发送终端1的分组发送部25在传送控制部24的指示下，向接收终端2发送分组。

以上可以明确，基于本实施方式1，由于构成为接收终端2从各接收分组的发送时刻和接收时刻计算抖动移动平均并向发送终端1发送，发送终端1基于抖动移动平均来预测无线路径中的可利用带宽，所以起到可以根据无线环境适当发送分组的效果。

实施方式2

在上述实施方式1中，虽然示出了没有特别考虑无线通信方式而对无线路径中可利用带宽进行预测的内容，但也可以考虑有根据无线通信方式而改变可利用带宽为好的情况。

于是，在本实施方式2中，对考虑无线通信方式来预测可利用带宽的示例进行说明。

在本实施方式2中，发送终端1求得只考虑正值抖动来计算出的抖动移动平均与不限于正值也考虑负值抖动来计算出的抖动移动平均的差分，并根据针对规定阈值的该差分的比例来更新前次预测结果。

具体来说，首先发送终端1的路径状态评价部23把由接收终端2计算出的移动平均J_i ^*和J_i ⁺代入到下式(4)，来计算可利用带宽的增减量Δ。这里，式(4)中的β是根据无线通信方式而事前设定的阈值。

·|J_i ^*-J_i ⁺|＜β时

  Δ＝|J_i ^*-J_i ⁺|/β

·|J_i ^*-J_i ⁺|≥β时

  Δ＝1                                (4)

然后，发送终端1的路径状态评价部23把可利用带宽的增减量Δ代入到下式(5)，来预测无线路径中的可利用带宽。这里，式(5)中的W是前次预测结果，W’是作为新预测结果的可利用带宽。另外，k是根据无线通信方式而事前设定的正的常数。

W’＝W(1-Δ/k)                   (5)

实施方式3

在上述实施方式1、2中，虽然示出了如果发送终端1的路径状态评价部23对可利用带宽进行了预测，则传送控制部2 4根据其可利用带宽来调整从分组发送部25发送的分组的发送量及发送间隔，但发送终端1对接收终端2也可以根据其可利用带宽来指定分组的纠错方式。

也就是如果无线环境的通信状态恶化，则由于数据链路层以下的纠错机构执行纠错处理，在基站及通信路径的途中(路由器)成为传送等待的分组增加，而如果传送等待的分组过量增加，则在基站及通信路径途中会发生分组丢失。由此，需要针对丢失分组的再纠错处理。

为了纠正丢失分组，可以考虑几种方法。例如，向发送终端1通知丢失了分组，再向接收终端2发送分组的再送方式之外，有发送终端1在发送分组之际，还发送关于其分组的冗长信息，由此当其分组丢失时接收终端2根据冗长信息再构筑分组的方式。

在此实施方式3中，着眼于后者的方式。

在后者的方式中，需要关于从发送终端1发送的分组的冗长信息，而当通信状态恶化时，如果增加其冗长信息，则招致通信状态的更加恶化。因此，切换到即使是相同的信息量但可以纠正更多分组的方式是有效的手段。然而，这种纠正方式的情况下，虽然不要求更多的冗长信息，但一般是计算量将会变多。

在本实施方式3中，为了变更差错的纠正方式，切换到根据所报告的抖动移动平均的增加比例可以阶段性地纠正更多差错的纠正方式，由此来对应分组丢失。所谓[纠正更多差错]是意味着可以在某单位时间内纠正更多的分组。

具体来说，与上述实施方式1、2同样，一方面求可利用带宽，另一方面对其带宽设定阈值，当其带宽超过阈值时，则使用更强的纠错方式。

相反，当无线环境的通信状态恢复时，返回原来的纠错方式，由此来抑制伴随纠错而来的延迟及计算负荷。

实施方式4

在上述实施方式1～3中，示出了发送终端1连接在有线路径，接收终端2连接在无线路径，但如图3所示，也适用于发送终端1连接在无线路径，接收终端2连接在有线路径的情况。这里，图3中，15是传输路接口控制部，26是无线接口控制部。

而且，如图4所示，还适用于发送终端1及接收终端2双方都连接在无线终端的情况。

进一步还适用于发送终端1及接收终端2双方都连接在有线终端，在通信环境上存在把从发送终端1发送的分组向接收终端2中继的移动终端。

实施方式5

在上述实施方式1～4中，示出了接收终端2的移动平均计算部13计算抖动移动平均，发送终端1的路径状态评价部23基于抖动移动平均来预测可利用带宽的情况，但不限于此，例如还可以是，接收终端2的移动平均计算部13从接收分组的接收时刻R_i、R_i-1计算接收延迟时间R_i-R_i-1的移动平均并向发送终端1发送，发送终端1基于接收延迟时间的移动平均来预测无线路径中的可利用带宽。由此，可以起到与上述实施方式1～4同样的效果。

产业上的可利用性

如上所述，本发明涉及的通信系统等适合于当在发送终端与接收终端间的通信环境含有无线路径的情况下，考虑其通信路径的通信状况来实现分组的有效传送。

Claims (15)

1.一种通信系统，其在发送终端与接收终端间的通信环境含有无线路径，其特征在于：

上述接收终端从各接收分组的发送时刻和接收时刻对抖动移动平均进行计算并向上述发送终端发送，上述发送终端基于该抖动移动平均来预测上述无线路径中的可利用带宽。

2.权利要求1记载的通信系统，其特征在于：

接收终端向发送终端发送只考虑正值抖动而计算出的抖动移动平均和不限于正值也考虑负值抖动而计算出的抖动移动平均，上述发送终端相互比较双方的移动平均，并考虑其比较结果来预测可利用带宽。

3.权利要求2记载的通信系统，其特征在于：

发送终端在不限于正值也考虑负值抖动而计算出的抖动移动平均大于只考虑正值抖动而计算出的抖动移动平均时，基于只考虑正值抖动而计算出的抖动移动平均来预测可利用带宽。

4.权利要求2记载的通信系统，其特征在于：

发送终端在不限于正值也考虑负值抖动而计算出的抖动移动平均小于只考虑正值抖动而计算出的抖动移动平均时，基于不限于正值也考虑负值抖动而计算出的抖动移动平均来预测可利用带宽，同时基于只考虑正值抖动而计算出的抖动移动平均来预测可利用带宽，并把双方预测结果的平均作为最终预测结果来采用。

5.权利要求2记载的通信系统，其特征在于：

发送终端求出只考虑正值抖动而计算出的抖动移动平均与不限于正值也考虑负值抖动而计算出的抖动移动平均的差分，根据针对规定阈值的该差分的比例来更新前次的预测结果。

6.权利要求1记载的通信系统，其特征在于：

发送终端根据可利用带宽来控制分组的发送量。

7.权利要求1记载的通信系统，其特征在于：

发送终端根据可利用带宽来控制分组的发送间隔。

8.权利要求1记载的通信系统，其特征在于：

发送终端根据可利用带宽来指定分组的纠错方式。

9.权利要求1记载的通信系统，其特征在于：

发送终端连接在有线路径，接收终端连接在无线路径。

10.权利要求1记载的通信系统，其特征在于：

发送终端连接在无线路径，接收终端连接在有线路径。

11.权利要求1记载的通信系统，其特征在于：

发送终端及接收终端双方都连接在无线路径。

12.权利要求1记载的通信系统，其特征在于：

发送终端及接收终端双方都连接在有线路径，在通信环境上存在把从上述发送终端发送的分组向上述接收终端中继的移动终端。

13.权利要求1记载的通信系统，其特征在于：

接收终端取代计算抖动移动平均，而从各接收分组的接收时刻对接收延迟时间的移动平均进行计算并向发送终端发送，上述发送终端基于该接收延迟时间的移动平均来预测无线路径中的可利用带宽。

14.一种发送终端，其在含有无线路径的通信环境下向接收终端发送分组，其特征在于：

如果从上述接收终端接收到抖动移动平均，则基于其抖动移动平均来预测上述无线路径中的可利用带宽。

15.一种接收终端，其在含有无线路径的通信环境下从发送终端接收分组，其特征在于：

从各接收分组的发送时刻和接收时刻对抖动移动平均进行计算并向上述发送终端发送。

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