JP2001339434A - データ通信方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 限られた通信時間内に、信頼性の高いデータ
通信ができ、かつ送信処理を始めてから一定時間たって
も送信が完了しない場合は、その送信処理を打ち切り、
次の通信に対応できる狭域データ通信方法を提供する。 【解決手段】 （ａ）トランスポートプロトコルとして
ＵＤＰを使用し、（ｂ）通信データを最適なパケット長
に分割して送信し、（ｃ）連続した複数のパケットの応
答データをまとめて１つのタイマで監視し、（ｄ）タイ
マの設定時間経過後、返信のない未受理のパケットを再
送し、（ｅ）一方、受信側では受信した正しいパケット
の応答データを返信する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、限られた通信時間
内に信頼性の高いデータ通信を行うデータ通信方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】例えばインターネット上で画像データ等
を送受信するために、ＴＣＰ／ＩＰ通信でトランスポー
ト層の機能を果たすプロトコルとしてＵＤＰ（User Dat
agramProtocol）とＴＣＰ（Transmission Control Prot
ocol）が従来から用いられている。

【０００３】ＵＤＰは、相手方におけるデータの受信状
況を確認せずに通信を行うコネクションレス型のプロト
コルである。そのため、ＵＤＰによる通信は、送受信時
の負荷が小さく、処理を高速にできるが、データの信頼
性が低い問題点がある。

【０００４】またＴＣＰは、ＵＤＰと異なり、コネクシ
ョン型のプロトコルであり、送信側と受信側の間で仮想
的な回線（バーチャル・サーキット）を確立し、受信側
がデータを受信すると、受信応答（ＡＣＫ）を返信し、
送信側はウィンドウ・コントロールの論理のもと受信応
答を待って次のパケットを送信する。（「ＲＦＣ６７
５，７６１，７９３：Transmission Control Protoco
l」参照）。また、受信状況に応じて送信速度を制御す
るフローコントロール機能も有している。そのため、Ｔ
ＣＰは、ユーザー・データを順序正しく確実に伝送で
き、信頼性が高いが、その反面、プロトコル内で再送間
隔を調整するため、速度的な制約のある通信では問題点
がある。

【０００５】最近のネットワークの主流は上述したイン
ターネットプロトコルであり、信頼性の求められる通信
を行う場合はＴＣＰを利用し、高速性を追求する場合ば
ＵＤＰを利用することが多い。

【０００６】また、信頼性と高速性の両方が同時に求め
られる制御システムなどのネットワークの場合は、ＵＤ
Ｐを利用し、１パケットずつ応答データにより送信完了
を確認する方式が一般的である。移動体に対する通信に
ついてもこのような方式をとることが多い。更に、高信
頼性・高速性を有する大容量のデータ通信方式として
は、データを複数のパケットに分割して送信し、データ
を正常に受信できなかった場合にのみ再送要求を通知す
るブロードキャストデータ配信方式、その他が提案され
ている（例えば、特開平５−２０７０２３号、特開平１
１−１７７３７号）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】近年のデータ伝送は従
来に比べてデータサイズが増大し、１パケットずつ応答
データを返し送信完了を確認する方式は、伝送効率が低
下する難点がある。ＴＣＰを用いれば伝送効率の高い通
信が行えるが、再送タイマ値が変動するため、限定され
た時間内にデータを送るのには適さない。再送タイマ値
が長くなり、限定された時間内に通信が完了できなくな
るからである。

【０００８】また、一度に複数のパケットを連続送信す
ると伝送効率の高い通信を行えるが、送信データと、受
信側からの応答データにより、ネットワークトラフィッ
クが増加し輻そうが発生しかねない。これに対応するた
めには、各パケットの送信の間に遅延時間を設け、Ｓｏ
ｕｒｃｅ Ｑｕｅｎｃｈメッセージに応じたフロー制御
を行う方式が考えられる。しかし、遅延時間の設定には
ＣＰＵ能力やネットワーク伝送速度を考慮にいれなけれ
ばならず、その上Ｓｏｕｒｃｅ Ｑｕｅｎｃｈメッセー
ジの確認処理を追加した場合、処理が複雑になる。

【０００９】その上、応答データを基に再送処理を行う
場合、応答データが欠落することに備え、タイマで監視
する必要がある。しかし、従来のように１パケットずつ
監視タイマを設定すると、多くのタイマを管理する必要
が生じるため、処理コンピュータのＣＰＵ負荷が増大
し、通信処理やアプリケーション動作への悪影響が懸念
される。

【００１０】有料道路における自動料金収受システム
（ＥＴＣ）、或いは渋滞、交通規制、駐車場情報などを
提供する道路交通情報通信システム（ＶＩＣＳ：Vehicl
e Information and Communication systems）では、車
載機とのデータ通信のために、ビーコンやアンテナを用
いた狭域通信が従来から適用されている。

【００１１】しかし、アンテナやビーコンによる狭域通
信では照射範囲（通信範囲）が狭く、そのため通信時間
が制約される。その限られた通信時間内に、特定の走行
車両に対して信頼性の高いデータ通信ができ、かつ走行
車両が通過後には、仮に送信が完了していなくても、送
信を打ち切り、次の車両に対応できるデータ通信方法が
要望されていた。

【００１２】本発明は、かかる要望を満たすために創案
されたものである。すなわち本発明の目的は、限られた
通信時間内に、信頼性の高いデータ通信ができ、かつ送
信処理を始めてから一定時間たっても送信が完了しない
場合は、その送信処理を打ち切り、次の通信に対応でき
るデータ通信方法を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、（ａ）
トランスポートプロトコルとしてＵＤＰを使用し、
（ｂ）通信データを最適なパケット長に分割して送信
し、（ｃ）連続した複数のパケットの応答データをまと
めて１つのタイマで監視し、（ｄ）タイマの設定時間経
過後、返信のない未受理のパケットを再送し、（ｅ）一
方、受信側では受信した正しいパケットの応答データを
返信する、ことを特徴とするデータ通信方法が提供され
る。

【００１４】この方法によれば、トランスポートプロト
コルとしてＵＤＰを使用するので、ＴＣＰを用いる場合
に比較して処理を高速にでき、限られた通信時間内に大
きなデータ（画像データ等）を通信できる。また、ＵＤ
Ｐはコネクションレス型のプロトコルであるので、いつ
でもその送信処理を打ち切り、次の車両に対応すること
ができる。また、通信データを最適なパケット長に分割
して送信するので、高いネットワーク伝送効率を得るこ
とができる。さらに、連続した複数のパケットの応答デ
ータをまとめて１つのタイマで監視するので、パケット
毎に監視する場合に比較してタイマによる処理負荷を減
らすことができる。また、タイマの設定時間経過後、受
信側で受信した正しいパケットの応答データを返信し、
返信のない未受理のパケットを再送することにより、信
頼性の高いデータ通信ができる。

【００１５】本発明の好ましい実施形態によれば、送信
処理中の未受理のパケット数を監視し、未受理パケット
数が所定の最大パケット数を超えた場合、パケット送信
を一時停止し、さらに、送信中の未受理パケット数に応
じてパケット送信間の遅延時間を制御する。この方法に
より、ＵＤＰを使用してフロー制御を行うことができ
る。

【００１６】また、再送処理を、データ送信時間上限ま
で継続して行い、超えた場合は送信処理を終了する。こ
の方法により、送信処理を始めてから一定時間たっても
送信が完了しない場合は、その送信処理を打ち切り、次
の車両に対応できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施態様
を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通
する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略す
る。

【００１８】以下、狭域通信により移動車両に搭載した
通信装置（以下、車載機）との間で行うネットワーク通
信用ライブラリについて記述する。本ライブラリでは、
通信時間の制約を考慮して、データグラムソケットを用
いて通信を行う。したがって通信の信頼性を得るため、
受信側では正しいデータを受信した場合、送信側に対し
て応答データを返す。通信側はデータ送信後一定時間が
たっても応答データを受信できない場合、送信のリトラ
イを行い、応答データを受信するまで再送する。ただし
送信処理を始めてから一定時間たっても送信処理が完了
しない場合は、送信処理を終了し、送信エラーとする。
狭域通信におけるネットワーク通信を最速で行うため、
アプリケーション側での通信要求データは、送信時に分
割して送信し、受信側では分割データを合成する。

【００１９】図１に本発明のデータ通信方法を行う機器
のシステム構成例を示す。本発明におけるネットワーク
通信用ライブラリは、この図における通信コントローラ
１および車載機２に実装するアプリケーションが、狭域
通信におけるネットワーク通信を行う場合に利用する。
なお、この図において、３は路側通信制御装置である。

【００２０】本発明のデータ通信方法に適用する通信ラ
イブラリは、通信距離、通信時間ともに条件の厳しい狭
域通信環境下において、信頼性が高く、高速な通信を確
立することを目的とし、次の処理を行う。 （１）通信データを最適なパケット長に分割して送信す
る。ただし、１つのデータを分割する場合、最後のパケ
ットを除いて、パケット長は同一とする。 （２）トランスポートプロトコルではＵＤＰを使用す
る。 （３）信頼性の確立のため、受信側では正しいパケット
を受信した場合、応答データを送信する。

【００２１】以下、通信仕様の詳細な例を示す。データ
の送受信を行う場合、パケットフォーマットは、図２の
フォーマットに従い、通信を行う。各フィールドの意味
は次の通りである。 （１）セグメントＩＤ 送信データを分割して送信する場合、各パケットには同
一のセグメントＩＤを割り当てる。リセット後、最初に
送信するデータには、セグメントＩＤ０を付ける。以降
は１から２５５を順次割り振る。受信側で、異なるセグ
メントＩＤのパケットを受信した場合は、古いセグメン
トＩＤのパケットデータを破棄する。 （２）識別子は、パケット内容が、データ送信か受信側
からの応答かを示す。応答の場合は、ヘッダ部分のみ
（データ長＝０）とする。順序番号は、パケットに分割
したデータの分割前の順番を表す。総パケット数は、分
割したパケットの総数を示す。データ長は、データ部の
長さを示す。チェックサムは、チェックサム部分を除く
ヘッダ部分とデータ部分のチェックサムを行う。

【００２２】以下、データの送信処理方法について述べ
る。 （１）送信処理は、アプリケーション側からの送信処理
要求時から処理終了時まで行う。ここでの処理終了と
は、（１）すべての送信パケットの応答を受け送信成功
の確認ができた時、（２）路側通信制御装置からの通信
中に車載機の切断通知があった時、（３）送信処理開始
時に設定した総送信処理タイマが切れた時、とする。総
送信処理タイマは、図３に例示するように、送信処理開
始点においてデータ送信時間上限として予め設定してお
く。なお、図３において、１、２、３．．．の数字は、
送信データバッファの分割されたパケットを示し、中央
の横線は路側通信制御装置３、下方の横線は車載機２、
それらを結ぶ矢印は狭域データ通信を示している。

【００２３】（２）本発明の方法では、図４に示すよう
に、あらかじめパラメータ設定で決めておいたパケット
長に送信データを分割し、設定ファイルで指定したパケ
ット数分（一括送信パケット数）の送信処理を行う。そ
の後、一括送信したパケットの応答データを確認するた
めのタイマー（一括送信タイマ１）を設定する。一括送
信タイマ１の設定後、同様のパケット送信処理を繰り返
す（図５）。

【００２４】（３）一括送信タイマが切れた時、応答が
ないパケットについては、再送を行う。例えば、図４、
図５の場合、タイマ１によりパケット３の送信エラーを
確認し、タイマ１の終了時に、パケット１０の送信前に
パケット３の再送を行う。

【００２５】（４）ネットワーク中のデータ量を制限す
るため、通信中パケット最大数を指定し、通信中パケッ
ト数がこの値を超える場合、次の送信を行わないことと
する。通信中パケット数とは、送信処理を行ったが受信
側から応答を受信していないパケットの数を示す（図
６）。

【００２６】データの受信処理について図６を基に以下
に説明する。 （１）受信処理は、アプリケーション側からの受信処理
要求時から処理終了時まで行う。 ここでの処理終了と
は、（ａ）分割送信されたすべてのパケットを正常に受
信したことを確認できた時、（ｂ）路側通信制御装置か
ら通信中に車載機の切断通知があった時、（ｃ）受信処
理開始時に設定した総受信処理タイマが切れた時、
（ｄ）受信イベント待ちタイマが切れた時、とする。こ
こで、総受信処理タイマは、最初のパケットを受信した
時に設定し、すべてのパケットを受信するまでの時間を
監視する。また、受信イベント待ちタイマは、ライブラ
リコール時に設定し、最初のパケットを受信するまでを
監視する。

【００２７】（２）パケットを受信した場合、ヘッダ部
分のセグメントＩＤを調べ、すでに受信しているパケッ
トより古い場合、パケットを破棄し以下の処理は行わな
い。新しい場合、すでに受信データバッファに格納して
いるデータをクリアする。 （３）チェックサムの確認を行い、誤りがあればパケッ
トを破棄し以下の処理を行わない。 （４）受信パケットのセグメントＩＤ、順序番号をコピ
ーし、送信先に対して応答データを送信する。 （５）受信パケットの順序番号、パケット長を基に、受
信データバッファにデータ部分をコピーする。 （６）受信すべき全パケットの受信を確認した場合、受
信処理を終了する。

【００２８】送受信処理において使用する最大パケット
長、一括送信パケット数、一括送信タイムアウト時間、
および通信中パケット最大数等の設定値は、変更可能な
パラメータとしてファイル化すると共に、アプリケーシ
ョン起動中に変更できるようにする。

【００２９】上述した本発明の方法によれば、大量のデ
ータを送信する場合、ネットワーク伝送効率の高いパケ
ット長にデータを分割して送信する。受信側は受信パケ
ットに対する応答データを送信する。送信側は、パケッ
ト送信処理と応答データの受信処理を行い、パケット送
信の成否を確認する。送信に失敗したパケットについて
は再送処理を行う。

【００３０】また、応答データの監視は、連続した複数
のパケットの応答データをまとめて１つのタイマで監視
し、処理負荷を減らす。さらに、ネットワーク負荷に対
しては、送信処理中のパケット数（応答データが未受信
のパケット）を監視し、一定水準（総送信中パケット最
大数）を超えた場合、パケット送信を一時停止する。ま
た、送信中のパケット数にしたがったパケット送信間の
遅延時間の制御を行うことにより、さらに効率的なフロ
ー制御ができる。また再送処理は、データ送信時間上限
まで継続して行い、超えた場合場送信処理を終了する。

【００３１】上述した方法により、大量のデータを、信
頼性があり、かつ高速に伝送することができる。また、
ｐｏｉｎｔ−ｔｏ−ｐｏｉｎｔの通信状態からネットワ
ーク負荷を監視し、Ｓｏｕｒｃｅ Ｑｕｅｎｃｈメッセ
ージを利用せずに輻そう制御を可能とできる。さらに、
比較的短時間の通信タイムアウトにもＣＰＵにあまり負
荷をかけることなく実現できる。本発明の方法は、ＯＳ
１プロトコルに準拠したネットワーク環境すべてに利用
可能であると共に、通信媒体の特性により特別な通信制
御が必要な状況においても、きめ細かく対応できる。例
えば無線ＬＡＮを利用した移動体との通信では、狭域で
短時間な通信が想定されるが、当通信方式は限定された
時間内での高効率・高信頼通信制御が可能であり、利用
価値が高い。制御装置間の通信でも、限定された比較的
短い時間内に高効率・高信頼な通信を行う必要があり、
無線ＬＡＮ移動体通信と同様に同通信方式が有効であ
る。

【００３２】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる
ことは勿論である。

【００３３】

【発明の効果】上述したように、本発明は、送信側はネ
ットワークに適したパレット長にデータを分割して送信
し、受信側では合成処理を行う。また受信側はパケット
受信後、応答データを返し信頼性を確立する。送信側で
は送信処理を連続的に行いながら複数パケットの応答デ
ータを１つのタイマで監視することで、高い伝送効率と
低ＣＰＵ負荷を実現している。また送信側は送信したパ
ケット数の監視と、受信側からの応答データの受信状況
から、ネットワーク上のパケット数を類推し、パケット
の送信を制御することで、ネットワークトラフィックの
管理を行うことを特徴とする。

【００３４】従って、本発明のデータ通信方法は、限ら
れた通信時間内に、信頼性の高いデータ通信ができ、か
つ送信処理を始めてから一定時間たっても送信が完了し
ない場合は、その送信処理を打ち切り、次の通信に対応
できる、等の優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を実施するためのシステム構成図
の例である。

【図２】本発明で使用するパッケットフォ−マットの模
式図である。

【図３】本発明によるパッケット送信の模式図である。

【図４】エラ−発生状態を示す本発明のパッケット送信
の模式図である。

【図５】エラ−発生状態を示す本発明のパッケット送信
の別の模式図である。

【図６】時間切れ状態を示す本発明のパッケット送信の
模式図である。

【図７】受信パケット合成を示す本発明の模式図であ
る。

【符号の説明】

１ 通信コントローラ ２ 車載機 ３ 路側通信制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 酒井 康雄 東京都江東区豊洲三丁目１番15号 石川島 播磨重工業株式会社東京エンジニアリング センター内 (72)発明者 出川 定男 東京都江東区豊洲三丁目１番15号 石川島 播磨重工業株式会社東京エンジニアリング センター内 Ｆターム(参考） 5B089 GA05 GB01 HA11 HB10 KA05 KA12 KF03 MC06 MD06 ME10 5K030 GA11 HA08 JA05 JA07 LA01 LA02 LA08 MB10 MB12 MB13 5K034 AA05 FF02 HH01 HH02 HH08 HH11 HH12 HH65 LL02 MM03 MM12 MM25 NN16 NN26 QQ05 QQ06 QQ08 QQ09 TT02

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）トランスポートプロトコルとして
   ＵＤＰを使用し、（ｂ）通信データを最適なパケット長
   に分割して送信し、（ｃ）連続した複数のパケットの応
   答データをまとめて１つのタイマで監視し、（ｄ）タイ
   マの設定時間経過後、返信のない未受理のパケットを再
   送し、（ｅ）一方、受信側では受信した正しいパケット
   の応答データを返信する、ことを特徴とするデータ通信
   方法。
2. 【請求項２】 送信処理中の未受理のパケット数を監視
   し、未受理パケット数が所定の最大パケット数を超えた
   場合、パケット送信を一時停止し、さらに、送信中の未
   受理パケット数に応じてパケット送信間の遅延時間を制
   御する、ことを特徴とする請求項１に記載のデータ通信
   方法。
3. 【請求項３】 再送処理を、データ送信時間上限まで継
   続して行い、超えた場合は送信処理を終了する、ことを
   特徴とする請求項２に記載のデータ通信方法。