JP2001516177A - マルチチャネル自動再送信照会(arq)方法 - Google Patents
マルチチャネル自動再送信照会(arq)方法Info
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Abstract
Description
ク内のスループットの改善に関するものである。
すごく増えている。例えば、膨大な量のデータが、毎日、イントラネット、イン
ターネット、ローカルエリアネット、ワイドエリアネット等のデータネットワー
クに接続されているコンピュータ間でやり取りされている。これらのデータの通
信における速度、即ち、データスループットは、データネットワークにおいて重
要事項である。もちろん、ネットワークのデータスループットは、データ通信用
に割り当てられた通信リソースの量に比例し、より高いデータスループットにお
いてはより多くの割り当てられた通信リソースが必要である。通信リソースは十
分にないので、多くのネットワークは、これらの通信リソースを多くのユーザ間
で共有している。
は、10-16以下の余剰誤り率を必要とする。ある通信ネットワークは、ユーザ 情報がパケット化されたパケット交換通信リンクを使用し、このパケットは個別
にソースから宛先へデータバーストとして送信される。パケット交換ネットワー
クでは、データスループットは、単位時間当たりのデータパケット数で表現され
る。パケット交換通信リンクは完全ではないので、特に、無線リンクが使用され
る場合、誤り率仕様は、データがネットワークを介して通信される間の誤り訂正
に対し、あるタイプの誤り訂正機構が導入されない限り容易に満たされない。
再送信方法に分けることができる。FEC方法では、通信ソースに拡張符号ビッ
トが追加されるので情報に冗長性が増す。この拡張冗長は、宛先で誤り訂正をす
ることを可能にする。再送信方法では、拡張チェックビットが通信ソースにおけ
るデータパケットに追加されるので、宛先では誤りに対するデータパケットのチ
ェックができる。宛先が誤りを検出した場合、データパケットの再送信が自動的
に要求される。このタイプの再送信方法は、自動再送信照会(ARQ)方法とし
て知られている。
される。通信誤りは、頻繁に、バースト中にも現れる。それゆえ、これには、通
信誤りがあるかどうかに関係なく一定のオーバヘッドを付加するFEC符号化を
適用するよりも、臨時の再送信を必要とするARQ方法を適用することがより効
果的である。誤りの数が少ないデータパケットの再送信を避けるには、わずかな
量のFEC符号化が常に有効である。従って、好ましくは、少量FECを有する
ARQ方法の使用は、高データスループットのネットワークにいて低余剰誤り率
を得るために必要である。
mbered)ARQ方法と非発番(unnumbered)方法に分けることができる。発番A
RQ方法では、各データパケットは、宛先がデータパケットを到着したことと誤
って到着したことを特定することを可能にするパケット番号を割り当てる。この
方法では、データパケットは、通信ソースからの送信順に宛先に到着する必要が
ない。良く知られているように、パケット交換ネットワークは、様々な遅延を有
する様々な経路に沿って連続してパケットを送信する。それゆえ、データパケッ
トは、シーケンスから外れて到着しても良い。発番ARQ方法のパケット番号を
使用することによって、データパケットは、正確なシーケンスで宛先で再構成さ
れる。
発番方法は、より少ないオーバヘッドで済み、そして、実行するための複雑さも
より少ない。しかしながら、データパケットの到着が順不同となるのを避けるた
めに、データパケットは正しい手順で通信されなければならない。よく知られた
非発番ARQ方法は、送信データパケットが応答確認されるまで通信ソースが休
止(stop)し待機(wait)するストップアンドウェイト(stop-and-wait)AR Q方法がある。各データパケットに対し、通信ソースから次のデータパケットが
送信される前に、ポジティブ応答確認(ACK)を宛先から受信しなければなら
ない。しかしながら、ネガティブ応答確認(N AK)を宛先から受信した場合
、通信ソースは、再度、同じデータパケットを再送信する。応答確認が受信され
ない場合、通信ソースは、タイムアウト期間後、自動的に同じデータパケットを
再送信する。
られている。往復遅延は、ネットワークのデータスループットを決定する。往復
遅延が大きくなるにつれて、新規のデータパケットを送信あるいはNAKを受信
したデータパケットの再送信ができる前に通信ソースは待機しなければならない
。従って、通信リンク上のデータスループットは、通信ソースと宛先間の往復遅
延に対し反比例する。待機期間中であるので、通信ソースはアイドル状態であり
、送信も発生しないが、高いデータスループットを維持するために、ストップア
ンドウェイトARQ方法は、一般的には、小往復遅延を有するネットワークで使
用される。
信のタイミング図の一例を示している。図示されるように、5つのデータパケッ
トのシーケンスが、ソース12から宛先14へ送信される。図面では説明上、デ
ータパケットには1から5の番号が示されている。しかしながら、実際には、デ
ータパケットには番号が割り当てられていない。パケットとその応答の間の往復
遅延は、Tdで示される。データパケットが受信されない場合、宛先14はソー ス12に対しNAKを送信する。例えば、図1の番号3で示される、誤って送信
された第3データパケットは、宛先14から受信されるNAKに基づく次回の送
信中にソース12から再送信される。返される応答確認情報に誤りがないと仮定
すると、送信が失敗したデータパケットだけが再送信される。従って、ストップ
アンドウェイトARQ方法は、アイドル期間中のユーザ間の通信リソースの共有
を可能にすることによって効果的な通信リソースの使用を行う。また、ソース1
2からの送信順で宛先14にデータパケットが到着する。つまり、ストップアン
ドウェイトARQ方法の下では、データパケットの発番及び再構成が必要でなく
、通信オーバヘッドを著しく削減する。
トップアンドウェイトARQ方法は、高い全データスループットを提供する。し
かしながら、応答確認要求のために、ユーザ当たりのデータスループットは、ス
トップアンドウェイトARQ方法の下では低下するかもしれない。ストップアン
ドウェイトARQ方法は、単純かつリソース効率の利点はあるが、特に、往復遅
延が増大する場合には、高速ネットワークの利点は低下する。
のほとんどは、発番ARQ方法を使用する。この方法の下では、前のデータパケ
ットが応答確認される前に新規のデータパケットを通信する能力によって、より
高いデータスループットが得られる。良く知られているARQ方法には、各デー
タパケットに番号を付けるゴーバックN(go-back-N)ARQ方法がある。従来 のゴーバックN ARQ方法では、ソースは、例えば、kからk+Nのパケット
からなるN個のデータパケットを含む循環N要素バッファを使用する。循環N要
素バッファのN個のデータパケットは、連続して送信される。ソースがフレーム
kに戻った場合、ソースは対応データパケットが応答確認されたかどうかを判定
する。応答確認された場合、ソースはフレームk+N+1を送信する。応答確認
されない場合、ソースはフレームkからk+Nを含む循環N要素バッファの全内
容を再度送信する。最適なパフォーマンスに対し、循環N要素バッファ長(ある
いは再送信の反復期間)は、最長往復遅延よりも長い時間期間に及ぶ。次のデー
タパケットを送信できる前に応答確認に対し待機しなくても良いので、ゴーバッ
クN ARQ方法は、ユーザ単位でより高いスループットを提供する。しかしな
がら、1つのデータパケットの送信の失敗が循環N要素バッファ内の全データパ
ケットの再送信をもたらしてしまうので、ゴーバックN ARQスキームは、共
有リソースの観点での効果は低下する。
ンである累積ゴーバックN ARQ方法で得られる。累積ゴーバックN ARQ
方法では、宛先は、連続して受信した全てのデータパケットを記憶し、シーケン
ス内で受信されたデータパケットの最大パケット番号に対し応答確認する。これ
は、いくつかのデータパケットが宛先が示す最大パケット番号よりも小さい番号
のデータパケットに対応する場合、循環バッファで宛先はそのいくつかのデータ
パケットを抜かすことができる。加えて、再送信中に失敗しない以外は、データ
パケットは一旦連続して受信されるので、再度、再送信される必要がない。通常
のゴーバックN ARQ方法よりも少ないが、累積ゴーバックN ARQ方法は
、連続して受信したデータパケットの再送信を妨げない。これらの方法の両方に
おける循環バッファ長は、往復遅延に依存する。ストップアンドウェイトARQ
方法のように、誤り傾向がらい環境だけを除いた環境で往復遅延が増大すると、
データスループットは低下する。誤り解放条件下では、最適スループットが得ら
れる。
スキームのほとんどは、選択的反復ARQ方法である。この方法に従えば、宛先
は、正確にデータパケットが再送信されなければならい応答確認を特定する。こ
の方法では、失敗したパケットのみが再送信され、再送信のためにパケット送信
は遅延されない。パケット番号は、再送信要求及びシーケンス外のデータパケッ
トの順序付けの両方に使用される。データスループットは、往復遅延から独立し
ており、どんな再送信方法で達成できるかの理論的な限界に到達でき、これは、
FERがフレーム誤り率あるいはパケット誤り率である1−FERのデータスル
ープットである。しかしながら、選択的反復ARQ方法は、拡張記憶容量と、ソ
ース及び宛先の両方を扱うパケットを必要とする。
らのネットワークは、通信リンクをデータパケットのパラレル送信のためにいく
つかのサブチャネルに分割する。様々なサブチャネルから到着するデータパケッ
トの正確な順序付けを保証するために、従来ネットワークのほとんどは、発番A
RQ方法を採用している。しかしながら、ある従来ネットワークは、パラレルで
のデータパケット送信用に非発番ARQ方法を使用している。このネットワーク
は、ARPANETで使用され、1992年、ロンドンのプレンティス ホール
インターナショナル社(Prentice Hall International Inc.)のD.バーティ
スカス(D. Bertsekas)とR.ギャラガー(R. Gallager)の「データネットワ ーク」セカンドエディション("Data Networks" 2nd Edition)に記述されてお り、この記述では、8(仮想)パラレルチャネルの独立ストップアンドウェイト
ARQ方法を適用している。データパケットは、チャネル上の新規のデータパケ
ットを送信する能力に従ってチャネル上で多重される。各データパケットは、デ
ータパケットが送信されるチャネルを識別する仮想チャネル番号を含んでいる。
その結果、分割チャネル上のストップアンドウェイトARQ方法は互いに依存し
ないため、データパケットは順序に関係なく送信することができる。換言すれば
、チャネル上の再送信は他のチャネルに影響を及ぼさないが、順序に関係なくデ
ータパケットが宛先に到着することになる。その結果、適切に宛先へイネーブル
命令を提供することが要求されるより高いプロトコルレイヤでのパケット番号は
、データパケットを再構成する。それゆえ、この方法は、より高いプロトコルレ
イヤで実現されなければならない複雑なデータパケット再構成オーバヘッドを必
要とする。
い、高データスループットを有するデータ通信ネットワークが要求されている。
てソースから宛先へデータパケットを通信するためにマルチチャネル自動再送信
照会(ARQ)を使用する通信ネットワークで例示される。ネットワークは、多
重ラウンド中に対応チャネルを介してソースでデータパケットを多重する。次に
、本発明は、各チャネルに対しストップアンドウェイトARQ方法を適用し、宛
先が前に送信されたデータパケットに対し応答確認しているかどうかを判定する
。応答確認していない場合、前の多重ラウンド中でデータパケットが送信された
後に、ポジティブ応答確認されないデータパケットだけを再送信する。
連続的に送信された場合、連続多重ラウンド中にデータパケットを多重する。ネ
ットワークは、前の多重ラウンドで対応チャネルを介して送信されたデータパケ
ットの受信を宛先がポジティブ応答確認するまで、次の多重ラウンドのソースで
の新規のデータパケットの多重を休止する。ネットワークは、ポジティブ応答確
認されない前に送信されたデータパケットだけを再送信する。また、ソースは、
所定タイムアウト期間後に宛先から応答確認が受信されない場合に、データパケ
ットを再送信しても良い。宛先では、ネットワークは、チャネルを介してデータ
パケットを連続的に多重分離し、チャネルを介して新規のデータパケットが受信
されない場合、それ以外のすべてのチャネルを介して新規のデータパケットの多
重分離を休止する。
する送信の前にデータパケットをバッファする。好ましくは、ネットワークは、
FIFO方式でチャネルを介してデータパケットをバッファするために所定長の
ソースFIFOバッファを有する。この方法では、ソースは、ソースFIFOが
一杯状態である場合にデータパケットの送信を休止する。同様にして、宛先は、
FIFO方式でチャネルを介して送信したデータパケットを連続的にバッファす
るために宛先FIFOバッファを有する。ソースFIFOバッファと同様に、宛
先FIFOバッファは所定長を有する。この構成下では、宛先FIFOバッファ
が空状態である場合に、データパケットの多重分離は休止される。宛先は、新規
のデータパケットを受信した後に、バッファされたデータパケットの多重分離動
作を開始する。
ケットを多重するマルチプレクサを有し、宛先は同様にデータパケットを多重分
離するデマルチプレクサを有している。マルチプレクサは、データパケットの送
信が休止される場合にデータパケットの多重を休止し、宛先は、データパケット
の受信が休止される場合にデータパケットの多重分離を休止する。
ような所定数の物理チャネルを介して疑似ランダム送信される。宛先は、受信さ
れたデータパケットが新規のデータパケットがであるかどうかを判定する。応答
として、宛先は、データパケットが通信チャネルを介して受信される場合にソー
スへポジティブ応答確認を送信し、データパケットが受信されない場合にソース
へネガティブ応答確認を送信する。
、以下の実施形態の説明から明らかとなるであろう。
遅延をいくつかの時間スロットに分割する。図示されるように、往復遅延Tdは ARQチャネルA−Fで示される6つの時間スロットに分割される。時間分割多
重(TDM)方法では、各時間スロットが、ユーザに割り当てられた通信リンク
上の仮想チャネルとして使用される。これらのチャネルは、ソース16と宛先1
8間のデータパケットのパラレル送信のために使用される。ソース16では、デ
ータパケットはARQチャネルA−Fを介して連続的に多重され、宛先18へ送
信される。本発明のマルチチャネルARQ方法は、ARQチャネルA−Fのそれ
ぞれに対しストップアンドウェイトARQ方法を適用する。この構成の下では、
ソース16は、多重ラウンドにおけるARQデータパケットの連続的な送信を、
ARQチャネルAを用いて開始しARQチャネルFを用いて終了する。それゆえ
、各多重ラウンドの終了では、データパケットは、ARQチャネルA−Fのすべ
てを介して連続的に多重される。次の多重ラウンドの開始では、ソースは、同一
のARQチャネルを介して新規のデータパケットを送信する前に、宛先18から
応答確認を受信するために待機する。次の多重ラウンド中に、前のラウンド中の
ARQチャネルで送信されたデータパケットがネガティブ応答確認される場合、
即ち、NAKである場合、ソース16は、そのARQチャネルで次以降のデータ
パケットを再度送信する前に、データパケットの多重を休止し、対応ARQチャ
ネルでNAKのデータパケットを再送信する。しかしながら、ソース16は、た
とえ別のARQであったとしても、対応データパケット(群)がポジティブ応答
確認されるまで、NAKのデータパケットだけを再送信するために処理を続ける
。宛先18では、受信されたデータパケットが連続的に多重分離される。データ
パケットの順序付けを維持するために、宛先18は、特定ARQチャネルで新規
のデータパケットを受信しない場合に、受信されたデータパケットの多重分離を
休止する。
る。続いて、第2、第3、それに続くデータパケット(第6まで)が、それぞれ
ARQチャネルB−Fで送信される。これらのデータパケットは、図面での説明
上、番号1−6が示されている。つまり、第1多重ラウンド中に、多重は続けら
れ、6つのデータパケットのすべてが、それぞれARQチャネルA−Fで送信さ
れる。ARQチャネルの累積期間、即ち、ラウンドの最小反復期間は、第2ラウ
ンド中に別のデータパケットが送信される前に、宛先からのポジティブ応答確認
(ACK)あるいはネガティブ応答確認(NAK)の受信を可能にするような十
分な時間が割り当てられる。第2ラウンド中に、ARQチャネルAで送信される
データパケット、即ち、第1ラウンド中に送信された第1データパケットに対す
る応答でACKが受信される場合、次のデータパケット、即ち、第7データパケ
ット(番号7で示される)が送信される。この処理は、ARQチャネルB、Cと
それ以降同様に続けられる。しかしながら、第1ラウンド中の任意のデータパケ
ットの送信に対する応答でNAKが受信される場合、ソース16は、データパケ
ットの多重を休止し、第2ラウンド中にNAKのデータパケットだけを再送信す
る。
ケット(番号4で示される)を示している。第2ラウンド中にARQチャネルD
で新規のデータパケットを送信する前に、第1ラウンド中にARQチャネルE、
F等でデータパケットの送信を続けるソース16は、第2ラウンド中にARQチ
ャネルDで第4データパケットを再度、再送信する。一例として示されるように
、第1ラウンド中にARQチャネルE、F、A、B、Cで送信されるデータパケ
ットがすべてACKである場合、ソース16はNAKの第4データパケットだけ
を再送信し、第4データパケットに対するACKが受信されるまで第2ラウンド
中の次のARQチャネルでの新規のデータパケットの送信を停止する。従って、
従来法と比べて、前のACKのデータパケットは再送信される必要がない。その
代わり、ソース16は、次の第3ラウンド中にARQチャネルDが到着するまで
、アイドル状態を維持する。第3ラウンド中に、第4データパケットの再送信に
対する応答でACKが受信される場合、次に、新規のデータパケット、即ち、第
10データパケットがARQチャネルDで送信される。ARQチャネルで前に送
信されたデータパケットがすべてACKであることが得られると、新規のデータ
パケット群が続くARQチャネルEからFで送信される。
、NAKのデータパケットの再送信だけが、次のラウンド中にARQチャネルで
生じる。この状況は、第3ラウンドから開始するデータパケット送信の例として
図示される。第3ラウンド中にARQチャネルD及びFで送信される第10及び
第12データパケット(番号10及び12で示される)がNAKであると仮定す
ると、第10及び第12データパケットだけが再送信される。次の第4ラウンド
中に第10及び第12データパケットに対しACKが受信されると、次に、新規
のデータパケットが送信される。
分離される。しかしながら、NAKの第4データパケットのために、宛先18は
受信されたデータパケットのシーケンス順を維持するための多重分離動作を休止
する。第4データパケットがポジティブ応答確認されると、宛先18は、すべて
が正しく受信された第4から第9データパケットの多重分離を再開する。NAK
の第10データパケットが到着した場合、このデータパケットのポジティブ応答
確認ができるまで多重分離動作を休止する。応答確認されると、宛先18はその
多重分離動作を再開する。受信されたすべてのデータパケットがポジティブ応答
確認されるまでNAKの第12データパケットに対し、同一の処理を続ける。ソ
ース16の多重及び宛先18での多重分離は独立して動作し、同期しない。多重
ステップはACKのデータパケットの応答を行い、これに対し、多重分離ステッ
プは新規に到着したデータパケットの応答を行う。それゆえ、多重ラウンドの期
間は、それぞれ違っている。
に発生する。応答確認誤りは、宛先18でデータパケットが受信された場合に発
生するが、関連するACKはソース16で受信されない。その結果、所定タイム
アウト期間後に、ソース16は同じデータパケットを再送信する。この状況では
、宛先18は古いデータパケットと新規のデータパケットの再送信を区別できる
ようにしなければならない。応答確認誤りを扱うために、本発明は各データパケ
ットに対しシーケンス番号を割り当てる。簡単な例では、シーケンス番号は、新
規のデータパケットそれぞれに対し1つのバイナリ状態がトグルする1つのビッ
トであっても良い。1つのARQチャネル上の連続データパケット群のシーケン
ス番号をチェックすることによって、宛先18は、ソース16から新規のあるい
は古いデータパケットが受信されたか否かを判定する。新規のデータパケットは
、常に、交互のシーケンス番号を有している。別の状況では、隣接データパケッ
トに対し同一のシーケンス番号が割り当てられている場合、宛先18は、その内
容を無視する以外は最後のデータパケットの受信の応答確認をする。
ック図が示される。ソース16では、データパケット化器20は所定プロトコル
に従って入力データをパケット化する。マルチプレクサ22は、循環方法でAR
QチャネルA−Fを介して連続的にデータパケットを循環させる。ARQチャネ
ルのそれぞれの入力では、1つの要素バッファ24は対応ARQチャネルで送信
するためにマルチプレクサ22によって提供されたデータパケットを記憶する。
各ラウンドの最後のARQチャネル、即ち、ARQチャネルFでバッファ24に
データパケットが記憶された後に、マルチプレクサ22は第1ARQチャネル、
即ち、ARQチャネルAでバッファ24に次のデータパケットを次のラウンド中
に記憶し、第1ARQチャネルで前に送信されたデータパケットがポジティブ応
答確認される。各ARQチャネルに対し、対応バッファ24は、宛先18での受
信データパケットに基づいてACKが受信されたそれぞれの時間において、空状
態を示す。そうでなければ、対応バッファ24は一杯状態を示す。
ャネルに対し適用される。特定ARQチャネルのバッファ24もまた空状態を示
し、マルチプレクサ22はバッファ24に新規のデータパケットをロードするこ
とを続け、次のARQチャネルに遷移する。バッファの対応ARQチャネルでマ
ルチプレクサ22が動作する時にバッファ24が空状態でない場合、そのラウン
ド中ではマルチプレクサ22は多重動作を停止する。そのラウンド中に、ソース
16は、次のARQチャネルでNAKのデータパケットだけ再送信する。その時
には、多重動作が停止された非空状態バッファが、前に送信されたデータパケッ
トがポジティブ応答確認される場合に得られる空状態を示すまで、新規データパ
ケットはバッファ24にロードされない。
A−Fを介して受信されたデータパケットを連続的に読み出す。ソース16での
マルチプレクサ22と同様にして、新規に受信されたデータパケットを伴わない
ARQチャネルでデマルチプレクサ26が動作する場合、デマルチプレクサ26
は、データパケットが受信されるまで多重分離動作を停止する。新規のデータパ
ケットの到着後のみ、デマルチプレクサ26は、次のARQチャネルで多重分離
を行う。本発明に従うマルチプレクサ22の動作及びでマルチプレクサ26の動
作は、ARQチャネルが新規のデータパケットを受け入れないあるいは提供でき
ない場合にそれぞれ多重及び多重分離動作を休止し、宛先18で受信されたデー
タパケットが正しい順序付けがなされていることを保証する。
16でアイドル時間を回避するように決定される。本発明のマルチチャネルAR
Q方法のARQチャネルA−Fでのバッファ24が従来の累積ゴーバックN A
RQの実行で使用される累積バッファの要素として考慮されるので、本発明は、
発番あるいは発番によるオーバヘッドなしに、従来の累積ゴーバックN ARQ
方法で得られる同様のユーザ単位でのデータスループットを提供する一方で、受
信されたデータパケットの不要な再送信を避ける。
チ要素バッファ28及び29を使用することによってマルチチャネルARQ方法
のパフォーマンスを改善している。図示されるように、マルチ要素ソース及び宛
先バッファ28及び29は、それぞれARQチャネルの送信及び受信経路に配置
されている。好ましくは、マルチ要素ソース及び宛先バッファ28及び29は、
先入れ先出し(FIFO)バッファである。本発明の実施形態の下では、データ
パケットは、ARQチャネルでソース16から再送信されても良いが、一方で、
マルチプレクサ22はデータパケットを、一杯状態でない対応FIFOバッファ
28が提供される他のFIFOバッファ28にロードする。連続パケットはFI
FOに配置される、即ち、パケットkは第1FIFOに配置され、パケットk+
1は第2FIFOに配置されるように、配置される。最終FIFOにパケットが
配置された後、マルチプレクサ22は第1FIFOに戻る。ソースFIFOバッ
ファ28が一杯状態である場合、マルチプレクサ22は、一杯状態のソースFI
FOバッファの最後で送信されたデータパケットがACKとなるまで、多重を停
止する。ACKとなると、マルチプレクサ22は、次のデータパケットをソース
FIFOバッファ28へ入力する。
ら送信されたデータパケットが順番に受信できるように動作する。新規のデータ
パケットだけが、宛先FIFOバッファ29にバッファされる。これは、データ
パケットが受信された場合でさえも実行されるが、応答確認誤りのために再送信
される。この場合、受信が応答確認されるが、データパケットは宛先FIFOバ
ッファ29に記憶されない。デマルチプレクサ26は、宛先FIFOバッファ2
9が空状態でないときも多重分離動作を行う。空状態の宛先FIFOバッファ2
9が存在する場合、デマルチプレクサ26は、対応ARQチャネルを介して新規
のデータパケットが到着するまでその対応ARQチャネルで多重分離動作を停止
する。次に、宛先18は、新規のデータパケットが受信された後に、宛先FIF
Oバッファ29でバッファされたデータパケットの多重分離を続ける。
る。この例では、6パラレルARQチャネルを有するシステム及び3要素ソース
及び宛先バッファが示されている。ソース16は、ARQチャネルAからFを介
して送信できるパケットよりもより高い率でソースFIFOへパケットをロード
できると仮定する。図5Aは、開始状態を示している。マルチプレクサ22は、
図5Aに示されるような方法でソースFIFOを介してパケット1から18へ分
離する。次に、パケットは、6つの物理的なチャネルを介して別々に送信される
。これは、チャネルがTDMAシステムにおけるスロットを形成する場合、ある
いはチャネルがFDMAシステムにおけるキャリヤ周波数あるいはCDMAシス
テムにおける符号を同時に形成する場合に連続して発生する。パケットが送信さ
れ、連続的に受信されると、ソースFIFO28は、これらのパケットを終端ま
でシフトし、新規のパケットはマルチプレクサ22によってロードされる。図5
Bでは、パケット1から3、パケット5から9、パケット11から13が受信さ
れた場合の状態を示している。しかしながら、パケット4が、まだ、正確に受信
されていないので、パケット1から3だけが多重分離され、最終宛先へ出力され
る。新規のパケット19から21は多重分離され、チャネルAからCに対応する
ソースバッファ28へロードされる。しかしながら、パケット22は、ソースバ
ッファが一杯状態であるので、特定のソースバッファ(チャネルDに対応するバ
ッファ)に配置できない。これは、チャネルDでパケット4が受信されないので
、それゆえ、応答確認がまだされていないからである。ソースFIFOバッファ
28が一杯状態であり、かつ宛先FIFOバッファ29が空状態であるので、マ
ルチプレクサ22及びデマルチプレクサ26は、チャネルDで休止する。第4パ
ケットが正しく受信された場合のみデマルチプレクサは次の処理を実行できるの
に対し、これによる応答確認がソースによって受信される場合のみマルチプレク
サは次の処理を実行できる。しかしながら、他のチャネルでの送信及び受信は、
それらの対応ソースFIFOバッファ28が空状態でない場合も続けることがで
きる。
Oバッファ28が一杯状態になる可能性があることが理解されるであろう。その
結果、他のバッファが空状態になる一方で、これらの対応ARQチャネルは、一
杯状態のFIFOバッファに集中したARQチャネルがその集中を解決するまで
待機しなければならない。チャネル集中の可能性は、FIFOバッファ28及び
29の長さを長くすることによって低減される。FIFOバッファ28及び29
の長さを十分に長くすることによって、本発明の実施形態のマルチチャネルAR
Q方法のデータスループットは、(1−FER)の理論限界値に達するだろう。
図2、図3の実施形態と併せて説明されるように、わずかな数のFIFO要素,
即ち、1要素でさえも、シーケンス番号に基づく応答確認誤りを扱う場合以外は
、ゴーバックNアルゴリズムの要素と共通するデータスループットが発番及び拡
張パケットオーバヘッドを適用することなく得られる。しかしながら、図4の実
施形態の下では、十分に長いFIFOバッファ28及び29は、データスループ
ットを理論限界値に近づけることができ、選択反復ARQ方法と同様の効果の方
法を実現する。
は、平均的には、均一な誤り動作を有する。別のARQチャネル以外の1つのA
RQチャネルでより多くの周波数を再送信が発生する場合、前のARQチャネル
は、ネットワークの全データスループットを制限できる。この状態下では、異な
る物理チャネルを介してデータパケットを分配するためにはより有効であり、つ
まり、ARQチャネルは絶えず同じ物理チャネルを使用しない。1つの物理チャ
ネルが不良である場合、別のチャネル上の1つの再送信は、データパケットの受
信に成功する。これに対し、各データパケットがマルチ物理チャネルを介してビ
ットインタリーブされる場合、各データパケットは不良チャネルの影響を受ける
が、FEC方法だけは送信誤りを克服することを支援する。
パフォーマンスは、最適な全データスループットパフォーマンスを達成するよう
になるべきである。しかしながら、これは、離散物理チャネルを有する通信リン
ク、例えば、所定数のパラレル周波数分割多重(FDM)チャネルを有する無線
周波数(RF)リンクを有するアプリケーションである場合には必要でない。こ
の構成下では、マルチパスフェージングあるいは狭帯域干渉のようなファクタの
ために、RFリンクは1つ以上の部分周波数スペクトルで低下させられるかもし
れない。従って、物理チャネルは平均的な同一の品質を持っていない。平均して
パフォーマンスが均一であることを保証するために、例えば、周波数ホッピング
のような周知の拡散及び非拡散動作を適用することによって、本発明のARQチ
ャネルは物理的なFDMチャネルを介して分配されるべきである。
で拡散器32によって拡散され、宛先18で非拡散器34によって非拡散される
ことを示している。同期部36は、すべての物理チャネル上で均一な誤りパフォ
ーマンスを達成するために、拡散動作及び非拡散動作を同期させる。MUX/F
IFO部38及びDE−MUX/FIFO部40は、図4に示されるマルチプレ
クサ22/デマルチプレクサ26とバッファ28及び29に対応する。本実施形
態では、利用可能な物理チャネルは、6つのFDMチャネルを有する。ネットワ
ークは、4つのARQチャネルA−Dをパラレルで使用できる。つまり、各新規
のデータパケットの送信のために、ソース16及び宛先18は、4つのARQチ
ャネルA−Dの1つをサポートするために、6つの物理チャネルの1つに疑似ラ
ンダム割当を行う。それぞれの場合に、6つの物理チャネルは互いに異なり、つ
まり、それらは直交し、異なるARQチャネル上のパケット間の衝突は発生しな
い。図6では、ポジティブ及びネガティブ応答確認を行う返答チャネルは示され
ていない。
リンクを同じように適用できることを当業者は理解するであろう。反対方向に同
様の半二重リンクを適用することによって、本発明は全二重通信リンクを含むよ
うに拡張できる。全二重構成下では、ポジティブあるいはネガティブ応答確認は
、通常、両方向でデータパケットに重畳される。それゆえ、明示的なACK/N
AKは必要としない。
タスループットのARQ方法を提供し、受信されたデータパケットを再送信する
必要がないことが理解されるであろう。ソース及び宛先での多重及び多重分離の
ために、それぞれ、実質的なパケット順序付けのオーバヘッドなしに、本発明の
非発番ARQ方法はパラレルでデータパケットを送信する。上述したように、ソ
ース及び宛先でFIFOバッファのサイズを大きくすることによって、往復遅延
に関係なく、本発明は理論値に近いデータスループットを提供できる。
な変形が可能であることを当業者は理解するであろう。従って、本発明は、本発
明すべてと同義となるような以下の請求項だけで定義される。
ング図である。
ある。
である。
である。
Claims (64)
- 【請求項1】 いくつかのチャネルに分割されたデータ通信リンクを介して
ソースから宛先へデータパケットを送信する送信方法であって、 連続多重ラウンド中に前記チャネルを介して前記ソースで前記データパケット
を連続的に多重する工程と、 前記データパケットを送信する工程と、 前の多重ラウンド中に対応チャネルを介して送信されたデータパケットの受信
がポジティブ応答確認されるまで、次の多重ラウンドでの新規のデータパケット
の多重を休止する工程と、 ポジティブ応答確認されないデータパケットだけのみを再送信する工程と を備えることを特徴とする送信方法。 - 【請求項2】 対応チャネルを介して少なくとも1つのデータパケットを送
信する前に、前記ソースで前記少なくとも1つのデータパケットをバッファする
工程と を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の送信方法。 - 【請求項3】 少なくとも1つのチャネルを介していくつかのデータパケッ
トを送信する前に、FIFO方式で前記ソースで前記いくつかのデータパケット
をバッファする工程と を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の送信方法。 - 【請求項4】 前記データパケットは、所定長を有するFIFOバッファに
バッファされ、前記データパケットの多重は、前記FIFOバッファが一杯状態
である場合に、前記少なくとも1つのチャネルを介して休止される ことを特徴とする請求項1に記載の送信方法。 - 【請求項5】 前記ソースで前記データパケットを連続的に多重する工程は
、循環方法である ことを特徴とする請求項3に記載の送信方法。 - 【請求項6】 前記新規のデータパケットの多重を休止する工程は、前記デ
ータパケットの前記FIFOバッファへのバッファを休止する工程と を備えることを特徴とする請求項3に記載の送信方法。 - 【請求項7】 ネガティブ応答確認が受信される場合あるいは所定時間期間
後にポジティブ応答確認が受信されない場合に、前記データパケットを再送信す
る工程と を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の送信方法。 - 【請求項8】 前記データパケットは、所定数の物理チャネルを介して疑似
ランダム送信される ことを特徴とする請求項1に記載の送信方法。 - 【請求項9】 前記物理チャネルは、無線周波数チャネルを含んでいる ことを特徴とする請求項8に記載の送信方法。
- 【請求項10】 いくつかのチャネルに分割されたデータ通信リンクを介し
てソースから宛先へ送信されたデータパケットを受信する受信方法であって、 前記チャネルを介して前記データパケットを連続的に多重分離する工程と、 チャネルを介して新規のデータパケットが受信されない場合、該チャネル以外
のすべてのチャネルを介して前記新規のデータパケットの多重分離を休止する工
程と、 前記宛先で前記チャネルから受信されたデータパケットをFIFO方式で連続
的にバッファする工程と、 前記新規のデータパケットが受信された後に、前記バッファされたデータパケ
ットを多重分離する工程と を備えることを特徴とする受信方法。 - 【請求項11】 チャネルを介してデータパケットが受信される場合、前記
ソースに対しポジティブ応答確認を送信する工程と を更に備えることを特徴とする請求項10に記載の受信方法。 - 【請求項12】 チャネルを介してデータパケットが受信されない場合、前
記ソースに対しネガティブ応答確認を送信する工程と を更に備えることを特徴とする請求項10に記載の受信方法。 - 【請求項13】 受信されたデータパケットが新規のデータパケットである
か否かを判定する工程と を更に備えることを特徴とする請求項10に記載の受信方法。 - 【請求項14】 前記データパケットは、前記宛先で所定長を有するFIF
Oバッファにバッファされ、前記データパケットの多重分離は、前記FIFOバ
ッファが空である場合に、休止される ことを特徴とする請求項3に記載の受信方法。 - 【請求項15】 前記宛先で前記データパケットを連続的に多重分離する工
程は、前記宛先で循環方法で前記チャネル上の前記データパケットを多重分離す
る工程と を備えることを特徴とする請求項10に記載の受信方法。 - 【請求項16】 前記多重する工程及び前記多重分離する工程は、独立して
動作する ことを特徴とする請求項14に記載の受信方法。 - 【請求項17】 ソースと宛先間でデータパケットを通信する通信方法であ
って、 データ通信リンクをいくつかのチャネルに分割する工程と、 連続多重ラウンドで前記チャネルを介して前記ソースで前記データパケットを
連続的に多重する工程と、 前記データパケットを送信する工程と、 前の多重ラウンド中に対応チャネルを介して送信されたデータパケットの受信
がポジティブ応答確認されるまで、次の多重ラウンドでの新規のデータパケット
の多重を休止する工程と、 前記前の多重ラウンド中に前記データパケットが送信された後、ポジティブ応
答確認されない前記データパケットだけを再送信する工程と、 前記チャネルを介して前記データパケットを連続的に多重分離する工程と、 チャネルを介して新規のデータパケットが受信されない場合、該チャネル以外
のすべてのチャネルを介して前記新規のデータパケットの多重分離を休止する工
程と を備えることを特徴とする通信方法。 - 【請求項18】 対応チャネルを介して少なくとも1つのデータパケットを
送信する前に、前記ソースで前記少なくとも1つのデータパケットをバッファす
る工程と を更に備えることを特徴とする請求項17に記載の通信方法。 - 【請求項19】 少なくとも1つのチャネルを介していくつかのデータパケ
ットを送信する前に、FIFO方式で前記ソースで前記いくつかのデータパケッ
トをバッファする工程と を更に備えることを特徴とする請求項17に記載の通信方法。 - 【請求項20】 前記データパケットは、所定長を有するFIFOバッファ
にバッファされ、前記データパケットの多重は、前記FIFOバッファが一杯状
態である場合に、前記少なくとも1つのチャネルを介して休止される ことを特徴とする請求項19に記載の通信方法。 - 【請求項21】 前記連続多重ラウンド中に前記チャネルを介して前記ソー
スで前記データパケットを連続的に多重する工程は、循環方法で前記チャネル上
でデータパケットを多重する工程と を備えることを特徴とする請求項17に記載の通信方法。 - 【請求項22】 前記新規のデータパケットの多重を休止する工程は、前記
データパケットのバッファを休止する工程と を備えることを特徴とする請求項19に記載の通信方法。 - 【請求項23】 ネガティブ応答確認が受信される場合あるいは所定時間期
間後にポジティブ応答確認が受信されない場合に、前記データパケットを再送信
する工程と を更に備えることを特徴とする請求項17に記載の通信方法。 - 【請求項24】 前記データパケットは、所定数の物理チャネルを介して疑
似ランダム送信される ことを特徴とする請求項17に記載の通信方法。 - 【請求項25】 前記物理チャネルは、無線周波数チャネルを含んでいる ことを特徴とする請求項24に記載の通信方法。
- 【請求項26】 FIFO方式で前記宛先で各チャネルを介して受信された
データパケットをバッファする工程と、前記新規のデータパケットが受信された
後に、前記バッファされたデータパケットを多重分離する工程と を更に備えることを特徴とする請求項17に記載の通信方法。 - 【請求項27】 チャネルを介してデータパケットが受信される場合、前記
ソースに対しポジティブ応答確認を送信する工程と を更に備えることを特徴とする請求項17に記載の通信方法。 - 【請求項28】 チャネルを介してデータパケットが受信されない場合、前
記ソースに対しネガティブ応答確認を送信する工程と を更に備えることを特徴とする請求項17に記載の通信方法。 - 【請求項29】 受信されたデータパケットが新規のデータパケットである
か否かを判定する工程と を更に備えることを特徴とする請求項17に記載の通信方法。 - 【請求項30】 前記データパケットは、前記宛先で所定長を有するFIF
Oバッファにバッファされ、前記データパケットの多重分離は、前記FIFOバ
ッファが空状態である場合に、休止される ことを特徴とする請求項26に記載の通信方法。 - 【請求項31】 前記宛先で前記データパケットを連続的に多重分離する工
程は、循環方法で前記チャネル上の前記データパケットを多重分離する工程と を備えることを特徴とする請求項17に記載の通信方法。 - 【請求項32】 前記多重する工程と前記多重分離する工程は、独立して動
作する ことを特徴とする請求項30に記載の通信方法。 - 【請求項33】 マルチチャネル自動再送信照会(ARQ)方法であって、 データ通信リンクをいくつかのチャネルに分割する工程と、 前記チャネルを介してソースで前記データパケットを連続的に多重し、対応チ
ャネルを介して宛先へ該データパケットを送信する工程と、 前記チャネルのそれぞれにストップアンドウェイトARQ方法を適用する工程
と、 前記宛先が前に送信されたデータパケットに対しポジティブ応答確認している
かどうかを判定する工程と、 ポジティブ応答確認されていない前記データパケットだけを再送信する工程と を備えることを特徴とするマルチチャネル自動再送信照会(ARQ)方法。 - 【請求項34】 対応チャネルを介して少なくとも1つのデータパケットを
送信する前に、前記ソースで前記少なくとも1つのデータパケットをバッファす
る工程と を更に備えることを特徴とする請求項33に記載のマルチチャネル自動再送信
照会(ARQ)方法。 - 【請求項35】 少なくとも1つのチャネルを介していくつかのデータパケ
ットを送信する前に、FIFO方式で前記ソースで前記いくつかのデータパケッ
トをバッファする工程と を更に備えることを特徴とする請求項33に記載のマルチチャネル自動再送信
照会(ARQ)方法。 - 【請求項36】 前記データパケットは、所定長を有するFIFOバッファ
にバッファされる ことを特徴とする請求項35に記載のマルチチャネル自動再送信照会(ARQ
)方法。 - 【請求項37】 前記ソースで前記データパケットを連続的に多重する工程
は、循環方法で前記チャネル上で前記データパケットを多重する工程と を備えることを特徴とする請求項33に記載のマルチチャネル自動再送信照会
(ARQ)方法。 - 【請求項38】 新規のデータパケットの多重を休止する工程とを更に備え
、前記データパケットのバッファを休止する工程と を備えることを特徴とする請求項36に記載のマルチチャネル自動再送信照会
(ARQ)方法。 - 【請求項39】 ネガティブ応答確認が受信される場合あるいは所定時間期
間後にポジティブ応答確認が受信されない場合、前記データパケットを再送信す
る工程と を更に備えることを特徴とする請求項33に記載のマルチチャネル自動再送信
照会(ARQ)方法。 - 【請求項40】 前記データパケットは、所定数の物理チャネルを介して疑
似ランダム送信される ことを特徴とする請求項33に記載のマルチチャネル自動再送信照会(ARQ
)方法。 - 【請求項41】 前記物理チャネルは、無線周波数チャネルを有する ことを特徴とする請求項40に記載のマルチチャネル自動再送信照会(ARQ
)方法。 - 【請求項42】 FIFO方式で前記宛先で前記チャネルを介して受信され
たデータパケットを連続的にバッファする工程と、前記新規のデータパケットが
受信された後に、前記バッファされたデータパケットを多重分離する工程と を更に備えることを特徴とする請求項33に記載のマルチチャネル自動再送信
照会(ARQ)方法。 - 【請求項43】 チャネルを介してデータパケットが受信される場合、前記
ソースでポジティブ応答確認を送信する工程と を更に備えることを特徴とする請求項33に記載のマルチチャネル自動再送信
照会(ARQ)方法。 - 【請求項44】 チャネルを介してデータパケットが受信されない場合、前
記ソースでネガティブ応答確認を送信する工程と を更に備えることを特徴とする請求項33に記載のマルチチャネル自動再送信
照会(ARQ)方法。 - 【請求項45】 受信されたデータパケットが新規のデータパケットである
か否かを判定する工程と を更に備えることを特徴とする請求項42に記載のマルチチャネル自動再送信
照会(ARQ)方法。 - 【請求項46】 前記データパケットは、前記宛先で所定長を有するFIF
Oバッファで前記宛先でバッファされ、前記FIFOバッファが空状態である場
合、前記データパケットの多重分離は休止される ことを特徴とする請求項42に記載のマルチチャネル自動再送信照会(ARQ
)方法。 - 【請求項47】 前記宛先で前記データパケットを多重分離する工程は、循
環方法で前記チャネル上で前記データパケットを多重分離する工程と を備えることを特徴とする請求項33に記載のマルチチャネル自動再送信照会
(ARQ)方法。 - 【請求項48】 前記データパケットの多重分離を休止する工程は、前記デ
ータパケットのバッファを休止する工程と を備えることを特徴とする請求項46に記載のマルチチャネル自動再送信照会
(ARQ)方法。 - 【請求項49】 いくつかのチャネルに分割されたデータ通信リンクを介し
てソースと宛先間でデータパケットを通信するネットワークであって、 連続多重ラウンドで前記ソースから前記データパケットを多重する手段と、 前記データパケットを送信する手段と、 前記宛先がデータパケットの受信をポジティブ応答確認するまで新規のデータ
パケットの多重を休止する手段とを備え、 前記データパケットを送信する手段は、ポジティブ応答確認されていない前記
データパケットだけを再送信する ことを特徴とするネットワーク。 - 【請求項50】 前記宛先で前記チャネルを介して前記データパケットを多
重分離する手段と、新規のデータパケットがチャネルを介して受信されない場合
、それ以外のすべてのチャネルを介して新規のデータパケットの前記多重分離を
休止する手段と を更に備えることを特徴とする請求項49に記載のネットワーク。 - 【請求項51】 対応チャネルを介して少なくとも1つのデータパケットを
送信する前に、前記ソースで前記少なくとも1つのデータパケットをバッファす
るバッファと を更に備えることを特徴とする請求項49に記載のネットワーク。 - 【請求項52】 前記いくつかのデータパケットを送信する前に、FIFO
方式で前記ソースで前記いくつかのデータパケットをバッファする少なくとも1
つのソースFIFOバッファと を更に備えることを特徴とする請求項49に記載のネットワーク。 - 【請求項53】 前記少なくとも1つのソースFIFOバッファは、所定長
を有し、前記ソースFIFOバッファが一杯状態である場合、前記データパケッ
トの前記多重は休止される ことを特徴とする請求項52に記載のネットワーク。 - 【請求項54】 前記多重する手段は、循環方法で前記チャネル上で前記デ
ータパケットを多重する ことを特徴とする請求項49に記載のネットワーク。 - 【請求項55】 前記データパケットの多重が休止される場合、前記多重す
る手段は、前記データパケットのバッファを休止する ことを特徴とする請求項54に記載のネットワーク。 - 【請求項56】 ネガティブ応答確認がされる場合あるいは所定期間後にポ
ジティブ応答確認がさなれい場合、前記送信する手段は、前記データパケットを
再送信する ことを特徴とする請求項54に記載のネットワーク。 - 【請求項57】 前記データパケットは、所定数の物理チャネルを介して疑
似ランダム送信される ことを特徴とする請求項49に記載のネットワーク。 - 【請求項58】 前記物理チャネルは、無線周波数チャネルを有する ことを特徴とする請求項57に記載のネットワーク。
- 【請求項59】 FIFO方式で前記宛先で前記チャネルを介して受信され
たデータパケットをバッファする宛先FIFOバッファを更に備え、前記新規の
データパケットが受信された後、前記バッファされたデータパケットは連続的に
多重分離される ことを特徴とする請求項49に記載のネットワーク。 - 【請求項60】 チャネルを介してデータパケットが受信される場合、前記
ソースへポジティブ応答確認を送信する手段と を更に備えることを特徴とする請求項49に記載のネットワーク。 - 【請求項61】 チャネルを介してデータパケットが受信されない場合、前
記ソースへネガティブ応答確認を送信する手段と を更に備えることを特徴とする請求項49に記載のネットワーク。 - 【請求項62】 受信されたデータパケットが新規のデータパケットである
か否かを判定する手段と を更に備えることを特徴とする請求項49に記載のネットワーク。 - 【請求項63】 前記宛先FIFOバッファは所定長を有し、前記宛先FI
FOバッファが空状態である場合、前記データパケットの多重分離が休止される ことを特徴とする請求項59に記載のネットワーク。 - 【請求項64】 循環方法で前記チャネル上の前記データパケットを多重分
離するデマルチプレクサと を更に備えることを特徴とする請求項59に記載のネットワーク。
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