CN1933388B - 数据中继装置和数据中继方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种数据中继装置和数据中继方法，在考虑数据单元的种类的同时，可防止利用顺序保证功能突发地向通信网络送出数据单元。数据中继装置(300)的类别判别部(305)判别接收到的数据单元的类别，顺序判别部(304)判别接收到的数据单元的到达顺序是否正确。顺序保证功能控制部(303)在根据顺序判别部(304)和类别判别部(305)的判别结果判断为Ack的到达顺序不正确的情况下，使Ack的顺序保证功能无效而立即进行发送。

Description

数据中继装置和数据中继方法

技术领域

本发明涉及对数据重发时的数据中继进行控制的数据中继装置和数据中继方法。

背景技术

在使用无线电路那样错误发生的概率较高的传输线路进行数据传送的情况下，一般，在作为下层的数据链路层中，进行错误检测和重发(ARQ、Automatic Repeat reQuest：自动重发请求)以及数据单元的顺序控制(In order delivery)(例如，参照非专利文献1)。因此，即使发生传输错误，在上层也看不出数据单元的缺失或顺序的调换。但是，当在数据链路层中进行重发时，在成为重发对象的数据单元之后到达的数据单元暂时被停止，而在重发的数据单元送达后按顺序传送，因此，数据单元的到达间隔产生大的波动(抖动)。

图6是用于说明以往的通信网络的重发功能和顺序保证功能的序列图。作为在该通信网络中被收发的数据单元，存在由服务器装置601发送的数据(用户数据)，和为了通知数据正常到达而由客户端装置603发送的Ack(Acknowledgement：送达确认消息)。

在图6中，服务器装置601发送数据11a、数据12a、数据13a和数据14a，这些数据单元经由中继装置602，由客户端装置603接收。

客户端装置603相对于接收到的各个数据单元，将Ack向服务器装置601发送。在这里，示出针对数据11b的Ack 11a消失的例子。中继装置602为了保持Ack的顺序，不是立刻将先到达的Ack 12a、Ack 13a以及Ack 14a发送出去，而是等到由客户端装置603重发来的Ack 11b到达之后，按顺序将Ack 11c、Ack 12b、Ack 13b以及Ack 14b向服务器装置601发送。

中继装置602在Ack 11b到达时，可以发送顺序正确的四个Ack 11c、Ack 12b、Ack 13b以及Ack 14b，因此，中继装置602不必隔开这四个Ack的发送间隔，可在最短时间内向服务器装置601发送。

由于服务器601通过滑动窗进行发送数据量的控制，所以，每当从最早的Ack 11c按顺序发送Ack时，就可以发送一个数据单元。因此，在服务器装置601中，与Ack的接收间隔一致地发送数据单元，所以，在Ack 11c、Ack 12b、Ack 13b、Ack 14b从中继装置602集中送达时，数据15a、数据16a、数据17a、数据18a被突发地(在一定时间内集中)发送。

这样，在具有重发功能和顺序保证功能的数据链路层中，当因错误等发生数据单元的缺失时，将在缺失的数据单元之后送达的数据单元暂时积累起来，进行缺失的数据单元的重发，按正确的顺序将数据单元向上层协议传送。因此，从上层协议来看，数据单元的到达不久就会中断，之后，多个数据单元集中到达。在使用TCP/IP(传输控制协议/网际互联协议)作为上层协议的情况下，若在数据链路层中没有产生错误而没有延迟变动，则发送侧按照接收侧返回的Ack而发送数据的Ack时钟控制(Ack clocking)工作，能取得网络的通信速度与发送侧的数据发送速度的同步，由此，数据单元的损失概率降低。

但是，当对于接收侧返回的Ack，在数据链路层中产生缺失时，数据链路层将在缺失的Ack以后送达的Ack暂时积累起来，在缺失的Ack被重发并送达后，将Ack与所积累的Ack一起向TCP层递送。TCP层与Ack的接收同步地将数据向网络送出，但当多个Ack在短时间内到达时，使数据单元的发送速度与网络的速度一致的Ack时钟控制变得不工作，从而以过剩的速度将数据向网络送出。其结果，网络中的路由器的队列溢出，数据单元产生损失的概率变大。

还正在研究用于实现传播延迟时间和接收缓存数的减少、降低分组的输出突发性的技术(例如，参照专利文献1)。在专利文献1所记载的技术中，按如下那样进行控制：在通过重发处理而处于顺序控制等待状态的接收分组小于等于预定量的情况下，保证接收分组的顺序，在通过重发处理而处于顺序控制等待状态的接收分组超过预定量的情况时，将接收分组比重发分组先输出。

【专利文献1】日本特开2004-147182号公报

【非专利文献1】3GPP TS 25.322 V5.0.0.0(2002-03)、3rdGeneration Partnership Project；Technical Specification Group Radio AccessNetwork；Radio Link Control(RLC)Protocol Specification(Release 5)

但是，在专利文献1所记载的技术中，积累接收分组，直到超过预定量，因此，因预定量的设定方法不同，有可能使大量的接收分组积累起来而产生突发性发送。此外，当在通信路径上的路由器的队列中没有充分的间隔存储预定量的数据的情况下，有可能丢失数据。

另外，在数据单元的种类为Ack等的反馈数据的情况下，即使不保证到达顺序，也不会产生不良情况，但因数据单元的种类不同有可能产生不良情况，而不能使顺序保证功能一律无效。

发明内容

本发明就是为了解决上述问题点而完成的，其目的在于提供一种在考虑数据单元的种类的同时，可防止利用顺序保证功能突发地向通信网络送出数据单元的数据中继装置和数据中继方法。

为了解决上述课题，本发明第一方面提供了一种数据中继装置，该装置按照具有顺序保证功能的通信协议对数据单元的收发进行中继，其特征在于，该数据中继装置具有：类别判别单元，其对数据单元的类别进行判别；顺序判别单元，其判别数据单元的到达顺序是否正确；以及顺序保证功能控制单元，其使所述顺序保证功能无效；上述顺序保证功能控制单元根据所述顺序判别单元和所述类别判别单元的判别结果，在判断为特定类别的数据单元的到达顺序不正确的情况下，使针对该特定类别的数据单元的所述顺序保证功能无效。

根据该发明，数据中继装置在判断为特定类别的数据单元的到达顺序不正确的情况下，使针对该特定类别的数据单元的顺序保证功能无效，因此，即使发生特定类别的数据单元的重发，直到重发的数据单元送达为止，也不会将后续的特定类别的数据单元积累起来。从而，在考虑数据单元的种类而避免不良情况的同时，也可以防止突发地向通信网络送出数据单元。

本发明的第二方面在本发明第一方面所述的数据中继装置中，其特征在于，所述特定类别的数据单元是送达确认消息。

根据该发明，仅对于即使顺序保证功能无效也不会产生不良情况的送达确认消息，使顺序保证功能无效，可以防止突发地向通信网络送出数据单元。

本发明的第三方面在本发明第一或第二方面所述的数据中继装置中，其特征在于，所述特定类别的数据单元是上行方向的数据单元，所述通信网络按照下行方向的数据单元的发送间隔与上行方向的数据单元的到达间隔同步的通信协议进行通信。

根据该发明，通过在判断为上行方向的数据单元的到达顺序不正确的情况下使顺序保证功能无效，从而可以防止突发地向下行方向送出数据，可以防止数据的损失。

本发明的第四方面在本发明第一～第三方面中的任一方面所述的数据中继装置中，其特征在于，所述顺序保证功能控制单元不将判别为到达顺序不正确的特定类别的数据单元进行积累而将其立即发送。

根据该发明，由于不将到达顺序不正确的特定类别的数据单元进行积累而将其立即发送，所以，可以可靠地防止数据单元的延迟，可以防止突发地发送数据单元。

本发明的第五方面提供一种数据中继方法，该方法对具有顺序保证功能的通信网络中的数据单元的收发进行中继，其特征在于，该数据中继方法具有：顺序判别步骤，其判别数据单元的到达顺序是否正确；类别判别步骤，其对数据单元的类别进行判别；以及顺序保证功能控制步骤，当在所述顺序判别步骤中判别为数据单元的到达顺序不正确、且在所述类别判别步骤中判别为所述数据单元的类别是特定类别的情况下，该步骤使针对该特定类别的数据单元的所述顺序保证功能无效。

根据该发明，与第一方面一样，可以防止突发地向通信网络送出数据单元。

根据本发明，数据中继装置在判断为特定类别的数据单元的到达顺序不正确的情况下，使针对该特定类别的数据单元的顺序保证功能无效，因此，即使发生特定类别的数据单元的重发，直到重发的数据单元送达为止，也不会将后续的特定类别的数据单元积累起来。从而，在考虑数据的类别而避免不良情况的同时，也可以防止突发地向通信网络送出数据单元。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的通信网络的整体结构的图。

图2是例示在该实施方式的通信网络中被收发的数据单元的格式的图。

图3是表示该实施方式的数据中继装置的功能块的图。

图4是该实施方式的数据中继装置所进行的处理的流程图。

图5是用于说明该实施方式的通信网络中的工作例的序列图。

图6是用于说明以往的通信网络的重发功能和顺序控制功能的序列图。

具体实施方式

下面，一边参照附图，一边对本发明的实施方式进行说明。

图1是例示本发明的实施方式的通信网络的整体结构的图。该通信网络包括：服务器装置100；第一网络202；数据中继装置300；第二网络204；以及客户端装置200。

服务器装置100和数据中继装置300经由位于上游侧的第一网络202连接起来。数据中继装置300和客户端装置200经由位于下游侧的第二网络204连接起来。第二网络204具有在作为下层的数据链路层中收发的数据单元的顺序保证功能和重发功能。

服务器装置100经由数据中继装置300，将用于运送数据的数据单元向客户端装置200发送。

客户端装置200例如是便携式电话机或个人计算机等的通信终端，从服务器装置100接收数据，并经由数据中继装置300，将表示作为数据的送达确认消息的Ack的数据单元返回服务器装置100。

数据中继装置300对两个网络202、204间的数据单元的收发进行中继。

该通信网络具有按照作为上层协议的TCP/IP进行通信的功能。在TCP中，通过采用下行方向的数据单元的发送间隔(发送速度、发送定时)与上行方向的数据单元的到达间隔同步的被称作Ack时钟控制的通信方式，来控制通信速度。

图2是例示在该通信网络中被收发的数据单元的格式的图。如该图所示，数据单元由顺序编号501、IP报头502、TCP报头503以及数据504构成。

在数据单元的顺序编号501中放入每当利用发送侧的装置发送数据单元就增加1的编号。在接收侧的装置中，通过检查数据单元的顺序编号501，可以判断是否可以按顺序接收数据单元(详细地，有没有数据单元的缺失和重复、顺序的调换等)。

IP报头502是TCP/IP协议中的IP报头。

TCP报头503是TCP/IP协议中的TCP报头。从TCP报头503所包含的信息中可以判别数据单元的类别是否为Ack。

在数据504中存储着数据单元所运送的信息(用户数据)。

(数据中继装置的功能结构)

图3是例示数据中继装置300的功能块的图。如该图所示，数据中继装置300包括：控制数据的收发的上游侧数据收发接口301和下游侧数据收发接口306；进行数据单元的顺序保证的顺序保证功能部302；进行数据单元的到达顺序是否正确的判别的顺序判别部304；判别数据单元的类别的类别判别部305；以及控制顺序保证功能部302的顺序保证功能控制部303。这些功能块通过数据中继装置300所具备的CPU等硬件和程序等软件来实现。

下面，对各功能块详细地进行说明。

顺序保证功能部302将由下游侧数据收发接口306接收到的数据单元按照与客户端装置200所发送的顺序相同的顺序，从上游侧数据收发接口301发送。具体地讲，顺序保证功能部302检查接收到的数据单元的顺序编号501，在检测出因数据单元的缺失等而使到达顺序不正确的情况下，向客户端装置200进行重发指示，并且，将在缺失的数据单元之后送达的数据单元暂时积累起来。进而，在缺失的数据单元送达的时刻，按照顺序编号501所示的顺序将数据单元从上游侧数据收发接口301发送。

顺序判别部304判别数据单元的到达顺序是否正确。

类别判别部305判别数据单元的类别。在本实施方式中，判别数据单元的类别是否为送达确认消息(Ack)。

顺序保证功能控制部303具有使顺序保证功能部302的顺序保证功能对于特定种类的数据单元无效的功能。在本实施方式中，在数据单元的到达顺序不正确、并且该数据单元的类别为Ack的情况下，顺序保证功能控制部303使对于该数据单元的顺序保证功能无效，完全不会将该数据单元积累起来就立即发送。

(流程图)

下面，参照图4所示的流程图，说明数据中继装置300所进行的处理的过程。

首先，数据中继装置300的顺序保证功能部302从客户端装置200读出到达下游侧数据收发接口306的数据单元，并将其向顺序保证功能部302、顺序判别部304以及类别判别部305传送(步骤S401)。

顺序判别部304判别数据单元的到达顺序是否正确(步骤S402)，在判别为正确的情况下(步骤S402：是)，进入步骤S407中的顺序保证功能的处理。

另一方面，在判别为数据单元的顺序不正确的情况下(步骤S402：否)，类别判别部305判别数据单元的类别是否为Ack(步骤S403)。在判别为不是Ack的情况下(步骤S403：否)，进入步骤S407中的顺序保证功能的处理。

另一方面，在判别为数据单元的类别是Ack的情况下(步骤S403：是)，类别判别部305将该意思通知给顺序保证功能控制部303(步骤S404)。

顺序保证功能控制部303在收到通知时，仅对被判定为到达顺序不正确且类别为Ack的数据单元抑制顺序保证功能(使其无效)(步骤S405)，并立即通过上游侧数据收发接口301发送该数据单元(步骤S406)。接着，进行顺序保证功能的处理(步骤S407)，返回到最初的处理。

其结果，通过使Ack没有延迟地中继，可以改善服务器装置100所发送的数据单元成为突发状的现象。

(工作例)

图5是用于说明本实施方式的通信网络中的工作例的序列图。

首先，服务器装置100发送数据1a、数据2a、数据3a以及数据4a。这些数据单元经由数据中继装置300，分别作为数据1b、数据2b、数据3b以及数据4b而由客户端装置200接收。

客户端装置200相对于接收到的各个数据单元，将用于进行接收确认的Ack向服务器装置100发送。例如，针对数据1b的Ack为Ack 1a。

在没有发生错误的情况下，Ack 1a在送达到数据中继装置300时，立即由数据中继装置300向服务器装置100进行中继。即使对于Ack 1a的后续的Ack 2a、Ack3a以及Ack 4a，当到达数据中继装置300时，也立即作为Ack 2b、Ack 3b和Ack 4b而向服务器装置100进行中继。这样，由于当服务器装置100接收Ack时立即发送数据单元，所以，服务器装置100以与客户端装置200发送各个Ack的时间间隔相同的间隔来发送数据单元。

接着，对产生错误从而使针对数据1b的Ack 1a消失的情况进行说明。该情况下，数据中继装置300不等待被重发来的Ack 1b的到达，而将先到达的Ack 2a、Ack 3a和Ack 4a作为Ack 2b、Ack 3b和Ack 4b立即向服务器100发送。因此，服务器装置100可以按照Ack的到达间隔，以适当的定时将数据5a、数据6a、数据7a、数据8a发送出去，可以防止突发地进行数据发送。

另外，步骤S402中的数据单元的顺序的判别处理和步骤S403中的数据单元的种类的判别处理的顺序也可以倒过来。

如以上说明的那样，数据中继装置300判别数据单元的类别，在判断为特定类别的数据单元的到达顺序不正确的情况下，使对于该特定类别的数据单元的顺序保证功能无效，因此，即使发生特定类别的数据单元的重发，直到重发数据送达为止，也不会将后续的特定类别的数据单元积累起来。从而，在考虑数据的种类并避免因顺序保证功能无效而引起的不良情况的同时，也可以防止突发地向通信网络送出数据。

特别地，在用TCP进行通信的情况下，因无线状况等的恶化，客户端装置200发送来的Ack损失，后续的Ack因数据中继装置300的顺序保证功能而被停止，可以避免下述的突发式发送，即：为了在重发的Ack送达后保持顺序而一次性地从数据中继装置300向服务器装置100发送Ack所产生的突发式发送。在产生突发式发送时，当在数据通过的通信路径上的路由器的队列中没有充分的间隔存储这些数据的情况下，服务器装置100发送来的数据的一部分丢失，引起通信速度的降低等。通过数据中继装置300进行通信，由此，可以防止这种不良情况。在上行方向、下行方向上都产生防止这种突发式发送的效果。

特别地，对于下行方向可以防止突发式传输，由此，可以防止传输从速度快的线路流入慢的线路时产生的数据损失。此外，不会产生大于等于假想速度的线路速度，不会侵蚀同一线路上的其他流量带宽，可以防止其他流量的分组损失。

另外，在上述实施方式中，作为顺序保证功能无效的数据单元的种类的例子，对TCP中的Ack进行了说明，但不限于此，例如，也可以是PGMCC中的Ack。

此外，顺序保证功能无效的数据单元的种类不限于Ack那样的反馈数据，只要是即使不能保证顺序也不会产生不良情况的数据单元，则什么样的数据单元都可以，例如，可以是通知通信状况的数据单元。此外，作为数据单元的种类的判别条件，不限于是否为Ack，也可以判别是上行方向还是下行方向，在为上行方向的数据单元时，判别为顺序保证功能无效的数据单元。

此外，在上述实施方式中，在顺序保证功能无效的情况下，作为立即发送被判定为顺序不正确的数据单元进行了说明，但不限于此，发送被判定为顺序不正确的数据单元的定时至少在接收被重发的数据单元之前即可。但是，立即发送的情况防止突发式传输的效果较明显。

此外，在上述实施方式中，说明了仅第二网络204在数据链路层中具有重发功能和顺序保证功能，但不限于此，也可以仅第一网络202具有重发功能和顺序保证功能，还可以在第一网络202和第二网络204两者中都具有重发功能和顺序保证功能。此外，在上述实施方式中，说明了在下层中具有重发功能和顺序保证功能，但不限于此，也可以是在上层中具有重发功能和顺序保证功能的通信协议。

在具有顺序保证功能的通信网络中，可以防止数据单元被突发地送出。

Claims (6)

1.一种数据中继装置，该装置按照具有顺序保证功能的通信协议对数据单元的收发进行中继，其特征在于，该数据中继装置具有：

类别判别单元，其对数据单元的类别进行判别；

顺序判别单元，其判别数据单元的到达顺序是否正确；以及

顺序保证功能控制单元，其使所述顺序保证功能无效；

上述顺序保证功能控制单元根据所述顺序判别单元和所述类别判别单元的判别结果，在判断为特定类别的数据单元的到达顺序不正确的情况下，使针对该特定类别的数据单元的所述顺序保证功能无效，

其中，上述特定类别的数据单元是即使不能保证顺序也不会产生不良情况的数据单元。

2.根据权利要求1所述的数据中继装置，其特征在于，

所述特定类别的数据单元是送达确认消息。

3.根据权利要求1或2所述的数据中继装置，其特征在于，

所述特定类别的数据单元是上行方向的数据单元，

通信网络按照下行方向的数据单元的发送间隔与上行方向的数据单元的到达间隔同步的通信协议进行通信。

4.根据权利要求1或2所述的数据中继装置，其特征在于，

所述顺序保证功能控制单元不将到达顺序不正确的特定类别的数据单元进行积累而将其立即发送。

5.根据权利要求3所述的数据中继装置，其特征在于，

所述顺序保证功能控制单元不将到达顺序不正确的特定类别的数据单元进行积累而将其立即发送。

6.一种数据中继方法，该方法按照具有顺序保证功能的通信协议对数据单元的收发进行中继，其特征在于，该数据中继方法具有：

顺序判别步骤，其判别数据单元的到达顺序是否正确；

类别判别步骤，其对数据单元的类别进行判别；以及

顺序保证功能控制步骤，当在所述顺序判别步骤中判别为数据单元的到达顺序不正确、且在所述类别判别步骤中判别为所述数据单元的类别是特定类别的情况下，该步骤使针对该特定类别的数据单元的所述顺序保证功能无效，

其中，上述特定类别的数据单元是即使不能保证顺序也不会产生不良情况的数据单元。