JP2006222993A - Gateway device and radio terminal - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トランスポート層を含む通信プロトコルを実現する通信装置であるゲートウ
ェイ装置および無線端末装置に関する。
The present invention relates to a gateway device and a wireless terminal device which are communication devices that realize a communication protocol including a transport layer.
近年、無線によるデータ通信の実現への要求が高まっている。TCP(Transmi
ssion Control Protocol )は有線データ通信において信頼性の
あるトランスポート層プロトコルとして広く使われているが、このプロトコルをそのまま
無線に適用すると以下のような問題が発生する。
In recent years, there has been an increasing demand for realizing wireless data communication. TCP (Transmi
session control Protocol) is widely used as a reliable transport layer protocol in wired data communication. However, if this protocol is applied to radio as it is, the following problems occur.
有線通信におけるTCPセグメント損失はネットワークの輻輳を意味するため、TCP
はセグメント損失を検出するとデータの送出レートを下げて輻輳を回避するように設計さ
れている。このため無線区間のエラーおよびハンドオフによるTCPセグメント損失も輻
輳と解釈されるので、必要以上に輻輳回避を行う結果、スループットが低下する。具体的
には、端末が通信を行っている時に、例えばネットワーク中の無線伝送路の品質の劣化が
原因でパケットの送受信が行われなくなることがある。この時TCPは再送タイマーのタ
イムアウトを用いて数回の再送を試みるとともに、輻輳ウィンドウを1×MSS(最大セ
グメントサイズ)に設定する。これにより、再度パケットの送受信が可能になっても、も
とと同じような送出レートになるのに時間がかかることを意味している。
TCP segment loss in wired communication means network congestion, so TCP
Is designed to avoid congestion by reducing the data transmission rate when segment loss is detected. For this reason, TCP segment loss due to radio section errors and handoff is also interpreted as congestion, and throughput is reduced as a result of performing congestion avoidance more than necessary. Specifically, when a terminal is communicating, packet transmission / reception may not be performed due to, for example, deterioration of the quality of a wireless transmission path in the network. At this time, TCP tries to retransmit several times using the timeout of the retransmission timer and sets the congestion window to 1 × MSS (maximum segment size). This means that even if the packet can be transmitted and received again, it takes time to reach the same transmission rate as the original.
また、ネットワークを利用する多くのデータ通信サービスは、サーバ端末からクライア
ント端末へのデータのダウンロードで使用される比重が高いことから、最近ではクライア
ント端末への入力の帯域幅がクライアント端末からの出力の帯域幅に比べて極めて広い、
非対称な伝送速度のアクセスネットワークが開発されている。このような非対称構成を無
線通信に適用すると、クライアント端末の広帯域無線送信機の搭載を省略できるため、ク
ライアント端末を小型化できる利点がある。しかし、このような非対称な伝送路を持つネ
ットワークでは、推奨されているTCPの実装方式において「少なくとも2つのTCPセ
グメントに対して1つのack(送達確認)を返す」というアルゴリズムがあることから
、サーバからクライアントへのTCPのスループットが低下することがある。なぜならば
、サーバからクライアントへのスループットは(クライアント→サーバ方向帯域幅)×(
2×最大セグメントサイズ)/ackサイズを上回ることができないからである。
In addition, since many data communication services using a network are heavily used for downloading data from a server terminal to a client terminal, the bandwidth of input to the client terminal has recently been increased in output from the client terminal. Extremely wide compared to bandwidth
Asymmetric transmission rate access networks have been developed. When such an asymmetric configuration is applied to wireless communication, there is an advantage that the client terminal can be reduced in size because the mounting of the broadband wireless transmitter of the client terminal can be omitted. However, in a network having such an asymmetric transmission path, there is an algorithm that “returns one ack (delivery confirmation) for at least two TCP segments” in the recommended TCP implementation method. TCP throughput from client to client may decrease. This is because the throughput from the server to the client is (client to server bandwidth) x (
This is because (2 × maximum segment size) / ack size cannot be exceeded.
このような問題を解決するため、有線網では通常のTCP、無線網では無線用のトラン
スポート層プロトコルを用いて有線網と無線網の境界で中継する方法が提案されている。
この方法は、高いTCPセグメント損失率にはselective ackを用いる、
輻輳の問題に対しては無線部でのデータ損失は輻輳と見なさずに再送を行う、非対称性の
問題に対しては、無線部でのTCPの最大セグメントサイズを大きくする、といった方法
である。
In order to solve such a problem, a method of relaying at the boundary between a wired network and a wireless network using a normal TCP for a wired network and a wireless transport layer protocol for a wireless network has been proposed.
This method uses selective ack for high TCP segment loss rates,
For the congestion problem, the data loss in the radio unit is retransmitted without being regarded as congestion, and for the asymmetry problem, the TCP maximum segment size in the radio unit is increased.
しかしゲートウェイでトランスポート層コネクションを一旦終端して中継する方法は、
送信側端末が送達確認であるackを受けとった時にはackの対象となるデータが受信
側端末に届いていることが保証されるというTCPのエンド−エンドのセマンティクスを
破っている。なぜなら、有線部と無線部の境界にてTCPの中継を行うゲートウェイがデ
ータを受信した時に、送信側に対して当該データに対するackを返すからである。
However, the method of once terminating and transporting the transport layer connection at the gateway is as follows:
It breaks the end-to-end semantics of TCP that guarantees that the data targeted for ack has arrived at the receiving terminal when the transmitting terminal receives the ack that is the delivery confirmation. This is because when a gateway that performs TCP relay at the boundary between the wired part and the wireless part receives data, it returns an ack for the data to the transmitting side.
TCPを利用するアプリケーション層プロトコルには、このエンド−エンドのセマンテ
ィクスの保存を要求するものとそうでないものがある。HTTP(HyperText
Transfer Protocol )は、個々の要求に先だってクライアントがTC
Pコネクションを設定し、HTTP要求に対する応答がクライアントから送られた後に、
サーバがTCPコネクションを切断する。この場合、アプリケーション層の応答によって
要求が完了するため、TCPのエンド−エンドセマンティクスが変更されても、特に問題
はない。しかし、TELNET(リモート端末プロトコル)のようなプロトコルに対して
は、TCPのエンド−エンドのセマンティクスを保存することが望ましい。
Some application layer protocols that utilize TCP require the preservation of this end-to-end semantics and others do not. HTTP (HyperText
Transfer Protocol) allows the client to TC prior to each request.
After setting up the P connection and sending a response to the HTTP request from the client,
The server disconnects the TCP connection. In this case, since the request is completed by the response of the application layer, there is no particular problem even if the end-to-end semantics of TCP are changed. However, for protocols such as TELNET (Remote Terminal Protocol), it is desirable to preserve the end-to-end semantics of TCP.
また、無線端末がハンドオフすることにより、異なるゲートウェイにてTCPコネクシ
ョンを中継することが必要になった場合、それまでその無線端末のTCPコネクションを
中継していたゲートウェイから新たなゲートウェイに対して、有線部と無線部のトランス
ポート層の状態に関する情報を与えて、新たなゲートウェイにおいて当該無線端末のTC
Pコネクションを中継できる状態を確立しなければならない。この状態の転送と確立に時
間を要するので、異なるゲートウェイに収容される基地局間で無線端末がハンドオフを行
うとスループットが低下するという問題もある。
Also, if it is necessary to relay the TCP connection at a different gateway due to the handoff of the wireless terminal, the gateway that previously relayed the TCP connection of the wireless terminal to the new gateway is wired. Information on the state of the transport layer of the wireless unit and the wireless unit, and the TC of the wireless terminal in the new gateway
A state in which the P connection can be relayed must be established. Since it takes time to transfer and establish this state, there is a problem that throughput is reduced when a wireless terminal performs handoff between base stations accommodated in different gateways.
更に、ゲートウェイがTCPコネクション中継サービスを提供できる無線サービス領域
は、広い方がTCPコネクション中継を行うゲートウェイ間のハンドオフ回数を減らすこ
とができるので好ましいが、一方で広い無線サービス領域を単一のゲートウェイによって
サービスすると、当該ゲートウェイによってサービスされる無線端末の数が増加するため
負荷が集中し、性能上のボトルネックになるという問題も生じる。
Furthermore, a wireless service area in which a gateway can provide a TCP connection relay service is preferable because a larger one can reduce the number of handoffs between gateways that perform TCP connection relay, while a wide wireless service area can be provided by a single gateway. When the service is performed, the number of wireless terminals served by the gateway increases, so that the load is concentrated, and there is a problem that it becomes a bottleneck in performance.
また、非対称な通信路において狭帯域側の伝送路に、広帯域側の伝送路で送信されたデ
ータに対するTCPのackのみでなく別のデータも多重して送信する場合、RTT(R
ound Trip Time )の平均と分散が増加する現象が見られる。この場合、
帯域遅延積が増大するので、それに応じて受信ウィンドウサイズも大きくしないとスルー
プットが低下する。しかし、受信ウィンドウサイズを広帯域側の帯域遅延積に相当する十
分なサイズにできないことがある。またTCPの送信側は観測したRTTによりRTO(
Retransmission Time Out )を定めるが、RTOが大きくなる
結果として、TCPセグメント損失時の再送待ち時間の増大から、スループットが低下す
る。
In addition, when an asymmetric communication path is used to multiplex and transmit not only the TCP ack but also other data to the narrowband transmission path on the narrowband transmission path, RTT (R
(Own Trip Time) and dispersion increase. in this case,
Since the bandwidth delay product increases, the throughput decreases unless the reception window size is increased accordingly. However, there are cases where the reception window size cannot be made sufficiently large corresponding to the bandwidth delay product on the wideband side. Also, the TCP transmission side uses the observed RTT to determine the RTO (
Retransmission Time Out) is determined, but as a result of an increase in RTO, the throughput decreases due to an increase in retransmission waiting time when a TCP segment is lost.
また、ゲートウェイが送信側端末に、あるデータに対するackを送信した後で、かつ
当該データの受信側端末への送信が成功する前にゲートウェイの動作が停止した場合を考
える。この場合、ackを受信した送信側端末はその時点で当該データを再送用のバッフ
ァから廃棄するため、当該データを再送することができない。すなわち、TCPコネクシ
ョンは信頼性の高い通信の実現を図ったトランスポート層プロトコルであるが、ゲートウ
ェイが介在することでTCPの信頼性が低下するという弊害を招くことになる。
Further, a case is considered in which the gateway operation stops after the gateway transmits an ack for certain data to the transmitting side terminal and before the data is successfully transmitted to the receiving side terminal. In this case, the transmitting terminal that has received ack discards the data from the retransmission buffer at that time, and therefore cannot retransmit the data. In other words, the TCP connection is a transport layer protocol that achieves highly reliable communication, but it causes a negative effect that the reliability of the TCP is lowered due to the gateway.
また、TCP層およびIP層では、オプション扱いではあるが標準として追加された機
能を利用することができる。オプションには例えばTCP層において、通信する端末間の
経路上でフラグメントせずに転送することのできる最大パケットサイズであるMTU(M
aximum Transfer Unit )を探すというものがある。この手順を行
うと、TCPコネクションを設定する経路上で伝送することのできる最も大きいパケット
長にてデータを転送することができ、しかも経路の途中のルータなどでフラグメントが生
じないので無駄な処理時間を費やすことがなくなる。
Further, in the TCP layer and the IP layer, functions that are treated as options but added as a standard can be used. For example, in the TCP layer, MTU (MTU which is the maximum packet size that can be transferred without fragmentation on the path between communicating terminals in the TCP layer.
There is a method of searching for (Aximum Transfer Unit). If this procedure is performed, data can be transferred with the maximum packet length that can be transmitted on the path for setting the TCP connection, and no fragmentation occurs in a router or the like along the path, so that wasted processing time. No longer spend money.
このためTCPコネクションにおいてスループットを向上できるという利点がある。こ
の手順をパスMTUディスカバリ(PATH MTU Discovery)という。
For this reason, there is an advantage that throughput can be improved in the TCP connection. This procedure is referred to as “PATH MTU Discovery”.
このようなオプションを制御するための情報は、図29のようにTCPおよびIPヘッ
ダーの後ろについている。オプションを利用したい端末Aは通信相手の端末Bに向けて、
TCPコネクション確立要求の際にこのオプション付きヘッダーを有するTCPセグメン
トを送信する。このオプション付きヘッダーを有するTCPセグメントを受信した端末は
所定のオプション処理を行い、そのオプションを許可するか否定するかを決定する。端末
Bは端末Aに向けて、前記許可/否定の情報を含んだTCPセグメントを送信する。これ
が許可である場合には前記オプションの機能が実行に移され、否定であれば実行されない
。
Information for controlling such options follows the TCP and IP headers as shown in FIG. Terminal A who wants to use the option is directed to terminal B of the communication partner,
When a TCP connection establishment request is made, a TCP segment having this optional header is transmitted. The terminal that has received the TCP segment having the header with the option performs a predetermined option process, and determines whether to permit or deny the option. The terminal B transmits a TCP segment including the permission / denial information to the terminal A. If this is permission, the optional function is executed, and if not, it is not executed.
このように、最終的にはコネクションを設定する端末間でオプションを許可するかどう
かを決定する必要があるが、ゲートウェイにてコネクションを中継する場合には、TCP
コネクション確立要求をゲートウェイが受信してコネクションを分割設定するため、前述
するやりとりをコネクションを設定する端末間で行えないという問題がある。
In this way, it is necessary to finally decide whether or not to allow the option between the terminals that set up the connection, but when relaying the connection at the gateway, TCP
Since the gateway receives the connection establishment request and divides and sets the connection, there is a problem that the above-described exchange cannot be performed between terminals that set the connection.
また、TCPではコネクション確立→データ送受信→コネクション切断という一連の流
れを、図30のTCP状態遷移ダイアグラムを用いて管理を行っている。図30中、ES
TABLISHED状態において実際のユーザーデータの送受信が行われる。CLOSE
D状態はコネクション解放からコネクション確立までの間であり、コネクションが存在し
ていない期間である。SYN_SENT、SYN_RCVD、LISTENはコネクショ
ン確立のフェーズ、上記以外はコネクション解放のフェーズである。TCPではこの様に
多数の状態が存在し、例えばTCPコネクションの中継を行っている、あるいは行おうと
しているゲートウェイ機能を別のゲートウェイに移す操作を行う場合、もとのゲートウェ
イの状態によっては、その機能を移す際に不安定な状態へ陥る可能性があるという問題が
ある。
In TCP, a series of flow of connection establishment → data transmission / reception → connection disconnection is managed using the TCP state transition diagram of FIG. In FIG. 30, ES
In the TABLESED state, actual user data is transmitted and received. CLOSE
The D state is from connection release to connection establishment, and is a period in which no connection exists. SYN_SENT, SYN_RCVD, and LISTEN are connection establishment phases, and the others are connection release phases. In TCP, there are many states like this. For example, when relaying a TCP connection or performing an operation to move the gateway function to be performed to another gateway, depending on the state of the original gateway, There is a problem that it may fall into an unstable state when transferring functions.
本発明は、このように無線網に信頼性のあるトランスポート層プロトコルを適用する際
に生じる上記のような諸課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは
、有線網に接続された端末のトランスポート層の実装を変更することなく、有線端末と無
線端末間のトランスポート層コネクションをアプリケーションに適した形で設定し、ある
いは無線端末と基地局間の無線通信状態に応じてトランスポート層コネクションを制御可
能にすることで、無線網を経由するトランスポート層コネクションを利用する通信の性能
の向上させる信頼性の高いゲートウェイ装置および無線端末装置の提供を目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above-described problems that occur when a reliable transport layer protocol is applied to a wireless network. The object of the present invention is to provide a wired network. Without changing the implementation of the transport layer of the connected terminal, set the transport layer connection between the wired terminal and the wireless terminal in a form suitable for the application, or according to the wireless communication status between the wireless terminal and the base station It is an object of the present invention to provide a highly reliable gateway device and wireless terminal device that can improve the performance of communication using the transport layer connection via a wireless network by making the transport layer connection controllable.
上記目的を達成するために、本発明は、無線網と有線網とを中継接続するゲートウェイ
装置において、前記無線網の接続端末間のトランスポート層コネクションを、前記無線網
との通信用のトランスポート層プロトコルの第1のコネクションおよび第2のコネクショ
ンとに分割して設定するか、前記無線網の接続端末と前記有線網の接続端末との間のトラ
ンスポート層コネクションを、前記無線網との通信用のトランスポート層プロトコルの第
1のコネクションと前記有線網との通信用のトランスポート層プロトコルの第2のコネク
ションとに分割して設定するためのコネクション分割設定手段とを具備し、前記無線端末
が第1の基地局が受け持つ無線サービス領域から第2の基地局が受け持つ他の無線サービ
ス領域へハンドオフ動作を開始することを示すハンドオフ開始信号を受信した場合に、前
記ハンドオフを行なう無線端末と通信を行なっている端末に、パケット送信を抑制する信
号を含むトランスポート層プロトコルデータユニットを送信することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a gateway device for relay connection between a wireless network and a wired network, wherein a transport layer connection between connection terminals of the wireless network is a transport for communication with the wireless network. It is divided into the first connection and the second connection of the layer protocol, or the transport layer connection between the connection terminal of the wireless network and the connection terminal of the wired network is communicated with the wireless network. A connection division setting means for dividing and setting a first connection of a transport layer protocol for communication and a second connection of a transport layer protocol for communication with the wired network; Starts a handoff operation from the wireless service area served by the first base station to another wireless service area served by the second base station A transport layer protocol data unit including a signal for suppressing packet transmission is transmitted to a terminal communicating with the wireless terminal performing the handoff when a handoff start signal indicating that the handoff is received. .
また、本発明は、基地局を介して無線網の接続端末または有線網の接続端末と通信を行
う無線端末装置において、トランスポート層プロトコル処理手段と、前記トランスポート
プロトコル処理手段にパケット送信を抑制する信号を送信する送信抑制手段と、基地局間
でのハンドオフ動作の開始および終了を検出したときに前記送信制御手段に通知するハン
ドオフ通知手段とを具備し、ハンドオフ動作の開始が前記送信制御手段に通知されたとき
に前記パケット送信を抑制する信号の送信を開始し、ハンドオフ動作の終了が前記送信制
御手段に通知されたときに、前記パケットの送信を抑制する信号の送信を終了することを
特徴とする。
Further, the present invention provides a transport layer protocol processing means and a packet transmission control to the transport protocol processing means in a wireless terminal device that communicates with a wireless network connection terminal or a wired network connection terminal via a base station. Transmission suppression means for transmitting a signal to be transmitted, and handoff notification means for notifying the transmission control means when the start and end of a handoff operation between base stations is detected, and the start of the handoff operation is the transmission control means The transmission of the signal for suppressing the packet transmission is started, and when the end of the handoff operation is notified to the transmission control means, the transmission of the signal for suppressing the packet transmission is terminated. Features.
以上詳述したように本発明によれば、有線網に接続された端末のトランスポート層の実
装を変更することなく、有線端末と無線端末間のトランスポート層コネクションをアプリ
ケーションに適した形で設定し、またトランスポート層コネクションを利用する通信の性
能を向上させる信頼性の高い通信ネットワークを実現することができる。
As described above in detail, according to the present invention, the transport layer connection between the wired terminal and the wireless terminal can be set in a form suitable for the application without changing the implementation of the transport layer of the terminal connected to the wired network. In addition, a highly reliable communication network that improves the performance of communication using the transport layer connection can be realized.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1に本発明の一実施形態であるゲートウェイ装置900の構成を示す。なお、図中の
ブロック間の実線矢印はデータの流れ、破線矢印は制御の流れを示す。
FIG. 1 shows a configuration of a
同図に示すように、このゲートウェイ装置900は、アプリケーション800と、キャ
ッシュ811、821を各々有する複数の中継サーバ810、820と、無線TCP層6
00と、無線から有線への中継部611および有線から無線への中継部612を持つTC
P中継部610と、TCP層620と、IP層400と、有線IF部100と、複数の無
線IF部200、210、220とを備えて構成されている。
As shown in the figure, the
00, TC having wireless to
The
無線TCP層600はセグメントフィルタ603を有する無線TCP入力部601と無
線TCP出力部602とを有する。TCP層620はセグメントフィルタ623を有する
TCP入力部621とTCP出力部622を有する。IP層400はデータグラムフィル
タ405を備えるIP入力部401と、IP中継部403とIP出力部402と移動制御
部404とを有する。有線IF部100は有線IF入力部101と有線IF出力部102
とを有する。無線IF部200は無線IF入力部201と無線IF出力部202とを有す
る。無線IF部210は無線IF出力部212を有する。無線IF部220は無線IF入
力部221と無線IF出力部222とを有する。
The
And have. The wireless IF
無線用に変更されたトランスポート層プロトコルを、ここでは仮に“無線TCP”と呼
ぶことにする。例えば、無線通信時の高いエラー率に対処するためselective
ackを行い、TCPセグメント損失を輻輳と見なさないために輻輳ウィンドウ制御を常
にslow startにすると言った改造を施したTCPが考えられる。また、上りと
下りの帯域が非対称な場合に、無線区間でのackの発生回数を減少させるように最大セ
グメントサイズを大きく設定し、タイムアウトによる再送を減らすために高速再送アルゴ
リズムのしきい値を小さくするように変更する改造を行ったTCPであってもよい。
Here, the transport layer protocol changed for wireless use is referred to as “wireless TCP”. For example, selective to deal with high error rates during wireless communication
It is possible to consider a TCP that has been modified so that the congestion window control is always set to slow start in order not to regard TCP segment loss as congestion. In addition, when the upstream and downstream bands are asymmetric, the maximum segment size is set to be large so as to reduce the number of occurrences of ack in the radio section, and the threshold for the fast retransmission algorithm is decreased to reduce retransmission due to timeout. The TCP may be modified so as to be changed.
なお、本発明はプロトコル層間にまたがった情報を利用して制御を行うので、各プロト
コル層のブロックの境界は厳密なものではない。つまり、本実施形態であるプロトコル層
に属している機能が、別のプロトコル層に実装される構成も考えられる。
In the present invention, control is performed using information across protocol layers, so that the block boundaries of each protocol layer are not strict. That is, a configuration in which functions belonging to the protocol layer according to the present embodiment are implemented in another protocol layer is also conceivable.
図2に図1のゲートウェイ装置900を含む、本発明の第1の実施形態である第1の通
信ネットワークの構成例を示す。同図に示すように、この通信ネットワークは、有線網1
101に接続された有線端末1001、1002、1003と、有線網1101に接続さ
れかつルータ1301を介して間接的に基地局1401、1402、1403と接続され
たゲートウェイ装置901と、有線網1101に接続されかつ基地局1404、1405
、1406を直接接続されたゲートウェイ902と、有線網1101に接続されかつ基地
局1407、1408と直接接続されたゲートウェイ装置903と、基地局1401〜1
408が各々受け持つ無線サービス領域1501〜1508の間を移動しながら通信を行
う無線端末1601〜1605とから構成される。
FIG. 2 shows a configuration example of a first communication network that includes the
Connected to the wired
1406, a
408 includes wireless terminals 1601 to 1605 that perform communication while moving between
ルータ1301は、IPデータグラムのヘッダ情報を見てルーティングを行う通常のル
ータであってもよいし、IPデータグラムを通す仮想回線を交換する交換機であって装置
内ではIPデータグラムのヘッダを通常は参照しない(仮想回線設定時のみ回線のルート
決定のために参照するなど)ものであってもよい。
The
図1に示したゲートウェイ装置900の構成は一般的なものであり、図2に示すネット
ワークのゲートウェイ装置901、902、903の特定の構成を示すものではない。し
かし、説明上、有線IF部100は有線網1101に接続され、無線IF部200は基地
局1401〜1406に接続される性質のものとする。また、本例のネットワークは、単
一方向の無線IF部210が基地局1408に接続され、基地局1407に接続される無
線IF部220と一組になって動作し、基地局1408から無線端末1605への送信が
高速で、無線端末1605と基地局1407間の送受信は比較的低速である、非対称伝送
速度の通信を実現しているものとする。
The configuration of the
図3に本発明の一実施形態である無線端末1600の構成を示す。
FIG. 3 shows the configuration of a
同図に示すように、この無線端末1600は、無線対応アプリケーション850と、ア
プリケーション860と、無線TCP入力部701および無線TCP出力部702を含む
無線TCP層700と、TCP入力部711およびTCP出力部712を含むTCP層7
10と、TCP選択部720と、IP入力部501およびIP出力部502を含むIP層
500と、無線IF部300を有する。
As shown in the figure, the
10, a
ゲートウェイ装置900の有線IF部100、無線IF部200、210、220は、
いわゆるデータリンク層の機能を実現するものであるが、一部TCP層、IP層の情報に
基づく動作を行う。この動作において特に言及すべきなのは以下の点である。
The wired IF
This function realizes a so-called data link layer function, but performs an operation based on information of a part of the TCP layer and the IP layer. The following points should be particularly mentioned in this operation.
無線IF入力部201、221は、複数のデータリンクフレームに分割された形で受信
されたIPデータグラムを元のIPデータグラムにまとめるIPデータグラム再構成部2
03、223を持つ。
The wireless IF
03, 223.
図4にIPデータグラムを複数のデータリンクフレームに分割する様子を示す。IPデ
ータグラム再構成部203、223は、あるIPデータグラムを構成する複数のデータリ
ンクフレームの間に、他のIPデータグラムを構成する複数のデータリンクフレームが介
在する場合にも(図5に示す)、元のIPデータグラムを組み立て直す処理(再構成)を
行う。このIPデータグラムの再構成は、例えば、あるIPデータグラムを構成する複数
のデータリンクフレームは順序を変えずに伝送され、各データリンクフレームのヘッダに
IPデータグラムの識別子が記述されていると言う条件下で行われる。
FIG. 4 shows how an IP datagram is divided into a plurality of data link frames. The IP
IPデータグラム再構成部203、223は、最初のデータリンクフレームに含まれる
IPヘッダにより当該IPデータグラムのサイズを確認し、このサイズと識別子に基づい
てIPデータグラムを構成するすべてのデータリンクフレームを認識し、これらを組み合
わせてIPデータグラムを再構成する。また、IPデータグラム再構成部203、223
は、同一でのIPデータグラムを構成するすべてのデータリンクフレームを受信しきる前
にタイムアウトなどの所定条件を満たした場合は、それらのデータリンクフレームを廃棄
する。
The IP
If a predetermined condition such as a timeout is satisfied before all the data link frames constituting the same IP datagram are received, these data link frames are discarded.
図4、図5の例では、TCPの純粋なack(データを含まないヘッダだけのack)
がIPデータグラムを構成する複数のデータリンクフレームの間に介在している場合を想
定している。特に、高速な無線リンクでTCPにより第1の情報を送信し、低速な無線リ
ンクでそれに対するackを返し、かつ低速な無線リンクでは第2の情報を送信している
場合、第2の情報を送るデータリンクフレームを短くしてその間にackの介在を許容す
ることで、TCPのRTTの大きさやその分散を小さくしてTCPの性能を向上させるこ
とが期待できる。また、ここでのデータリンクフレームは、最初のものを除いてIPヘッ
ダを持たない点がIPフラグメントとの大きな相違となっている。短期間の一意性を保証
すれば十分なことから、識別子はIPヘッダに比べて十分に小さくすることができるので
、この方法はIPフラグメントを用いた場合よりもオーバヘッドが小さい。もちろん、T
CPセグメントサイズを小さくして、TCPのRTTの大きさと分散を小さくする方法よ
りも、この方法のオーバヘッドは少ない。
In the examples of FIGS. 4 and 5, TCP pure ack (ack of data only header)
Is assumed to be interposed between a plurality of data link frames constituting an IP datagram. In particular, if the first information is transmitted by TCP on the high-speed wireless link, the ack is returned on the low-speed wireless link, and the second information is transmitted on the low-speed wireless link, the second information is By shortening the data link frame to be sent and allowing ack between them, it can be expected to improve the TCP performance by reducing the size of TCP RTT and its dispersion. Further, the data link frame here has a significant difference from the IP fragment in that it has no IP header except for the first one. Since it is sufficient to guarantee short-term uniqueness, the identifier can be made sufficiently smaller than the IP header, so this method has less overhead than using IP fragments. Of course, T
The overhead of this method is less than the method of reducing the size and dispersion of TCP RTT by reducing the CP segment size.
また、IPデータグラム再構成部203、223は、圧縮された形式のTCP/IPヘ
ッダを通常形式のTCP/IPヘッダに戻してから、IPデータグラムをIP入力部に渡
す機能を持つ。圧縮の方法としては、SLIP(Serial Line IP)やPP
P(Point−to−Point Protocol )で利用される方法やその変形
を適用できる。特に非対称伝送速度の無線通信では帯域の狭い(伝送速度の小さい)伝送
路においてこれらの圧縮を用いることは有効であるため、広帯域の伝送路では特にこれら
の圧縮をしない構成でもスループット向上などの効果がある。
The IP
A method used in P (Point-to-Point Protocol) and its modifications can be applied. In particular, in wireless communication with an asymmetric transmission speed, it is effective to use these compressions in a transmission path with a narrow band (low transmission speed). There is.
ゲートウェイ装置900のIP層400は、通常のIP層とは以下の点で異なっている
。
The
通常のIP層においては、IP入力部401が自システム宛のIPデータグラムを上位
層(TCP層)に上げ、それ以外をIP中継部403に渡す。しかし、本発明に係るIP
入力部401のデータグラムフィルタ405は、自システムに付与されたIPアドレス以
外の宛先を持つIPデータグラムであっても、以下の条件(1),(2)を満たせば、そ
れが無線IF部200、220から入力された時にはそれを無線TCP入力部601に、
それが有線IF部100から入力された時にはそれをTCP入力部621に渡す。渡す際
に、IPデータグラムにコネクション設定、TCP層での中継、アプリケーション層での
中継のいずれかを識別するタグを付与する。
In the normal IP layer, the
The
When it is input from the wired IF
(1)新たなTCPコネクションの設定に関するIPデータグラム(以下では「コネク
ション設定IPデータグラム」と呼ぶ)。具体的には、TCPコネクションの設定に必要
な、要求側(通常クライアント)からのSYNセグメント、それに対するサーバ側のac
kを含むSYNセグメント、それに対するクライアント側のackの3つのいずれかのセ
グメントを含むIPデータグラム。無線IF部200から入力されたIPデータグラムを
この対象にしない構成も考えられる。これは、無線端末がゲートウェイ装置のIPアドレ
スを指定して明示的にTCP中継を要求する場合に意味を持つ。
(1) IP datagram relating to setting of a new TCP connection (hereinafter referred to as “connection setting IP datagram”). Specifically, the SYN segment from the request side (ordinary client) necessary for setting the TCP connection, and the server side ac corresponding to it
An IP datagram containing one of three segments: a SYN segment containing k and a client side ack for it. A configuration in which the IP datagram input from the wireless IF
(2)既存のTCPコネクションを流れるIPデータグラム(プロトコルフィールドが
TCPを示す)であって、TCPコネクション設定時にTCP層以上で中継すると定めら
れたもの(以下では「上位層中継IPデータグラム」と呼ぶ)。具体的には、TCPコネ
クションを識別する、送信元IPアドレス・送信元ポート番号・宛先IPアドレス・宛先
ポート番号の組が、TCP層中継またはアプリケーション層中継として、後述する中継方
法テーブルに登録されたものであるIPデータグラム、あるいは送信元IPアドレス・宛
先IPアドレス・フローIDの組みが、TCP層中継またはアプリケーション層中継とし
て、後述する中継方法テーブルに登録されたものであるIPデータグラム。
(2) An IP datagram that flows through an existing TCP connection (the protocol field indicates TCP), and that is determined to be relayed at the TCP layer or higher when setting the TCP connection (hereinafter referred to as “upper layer relay IP datagram”) Call). Specifically, a combination of a source IP address, a source port number, a destination IP address, and a destination port number that identifies a TCP connection is registered in a relay method table described later as a TCP layer relay or an application layer relay. An IP datagram in which a combination of a source IP address, a destination IP address, and a flow ID is registered in a relay method table described later as a TCP layer relay or an application layer relay.
なお、宛先IPアドレスや送信元IPアドレス、あるいはフローIDを参照することで
、有線から有線、無線から無線へと中継されるIPデータグラムは、TCP層など上位層
に上げる対象としないように構成してもよい。これは例えば、無線端末間の伝送の場合に
は無線区間だけを伝送するため、各無線端末の備える無線TCP層だけを無線伝送路の特
性に合わせた変更を行うことで性能の向上が実現できる場合に有効となる。
Note that IP datagrams relayed from wired to wired or wireless to wireless by referring to the destination IP address, transmission source IP address, or flow ID are not configured to be raised to higher layers such as the TCP layer. May be. For example, in the case of transmission between wireless terminals, only the wireless section is transmitted. Therefore, only the wireless TCP layer provided in each wireless terminal is changed according to the characteristics of the wireless transmission path, thereby improving the performance. It becomes effective in the case.
IP層400に含まれる移動制御部404は、無線端末1601〜1605の移動を反
映するように、IP中継部403のルーティング情報を変更し、入力されたIPデータグ
ラムが宛先無線端末1601〜1605に対応する正しいIFに出力されるように制御を
行う。
The
また、移動制御部404は、無線端末1601〜1605の移動が、ゲートウェイ装置
に収容される基地局の無線サービス領域のうち、他のゲートウェイ装置に収容される基地
局の無線サービス領域に物理的に隣接しないものから隣接するものへの移動であった場合
、または隣接する無線サービス領域で無線端末の電源が投入された場合などの、移動後の
適当な事象(例えば、受信電力がしきい値よりも小さくなったなど)を契機にして、TC
P層以上の上位層に当該端末が他のゲートウェイ装置のサービス領域に移動する可能性が
あることを通知する。通常のハンドオフはネットワーク層以下で行われるが、本発明では
トランスポート層以上にも状態を持つので、トランスポート層以上のハンドオフを提供す
ることが有効である場合がある。この通知はトランスポート層以上のハンドオフ準備を始
める契機を知るために利用する。
In addition, the
The higher layer above the P layer is notified that the terminal may move to the service area of another gateway device. Ordinary handoff is performed below the network layer, but since the present invention has a state beyond the transport layer, it may be effective to provide a handoff above the transport layer. This notification is used to know the trigger for starting the handoff preparation above the transport layer.
ゲートウェイ装置900のTCP層(600、610、620を総称)は、通常のTC
P層とは以下の点で異なっている。
The TCP layer (600, 610, 620 generically) of the
It differs from the P layer in the following points.
通常のTCP層には、自システム宛のTCPセグメントのみが入力され、そこに含まれ
るデータをポート番号に従って適切なアプリケーションに渡す。しかし本発明に係るTC
P層は、それらに加えてコネクション設定IPデータグラムに含まれるTCPセグメント
および上位層中継IPデータグラムの処理を行う。
In the normal TCP layer, only the TCP segment addressed to its own system is input, and the data contained therein is transferred to an appropriate application according to the port number. However, the TC according to the present invention
In addition to these, the P layer processes the TCP segment and the upper layer relay IP datagram included in the connection setting IP datagram.
無線TCP層600は、既に述べたような無線用に改善されたトランスポート層プロト
コルを実現する。無線TCP入力部601またはTCP入力部621がコネクション設定
IPデータグラムを受けとると、セグメントフィルタ603または623が、TCPセグ
メントのヘッダの内容と、場合によってはペイロードの内容を基に、IP中継部403に
よって中継を行うか、TCP中継部610によって中継を行うか、アプリケーション中継
サーバ810、820によって中継を行うかを決定する。多くの場合、TCPのヘッダに
含まれる送信元と宛先のポート番号により上位層のアプリケーションを特定できる。特定
できない場合は、TCPペイロード内の情報によりアプリケーションを推定する方法も考
えられる。IP層で中継を行うか、TCP層で中継を行うか、アプリケーション層で中継
を行うかは、設定しようとしているTCPコネクションが担うアプリケーションの種類に
よって決定される。以下に、この決定の指針の例を示す。
The
TCP層で中継を行うことの意義は、ゲートウェイ装置900のTCP層620や無線
TCP層600を、有線網1101あるいは無線網の伝送路に適したプロトコルに変更す
ることで、有線端末のTCP層や無線端末の無線TCP層を変更をすることなく、端末間
のTCPスループットの向上ができる。さらに無線端末間のTCPコネクションを無線網
で用いる2つのコネクションに分割して設定したり、無線端末と有線端末間のTCPコネ
クションを、無線網で用いるコネクションと有線網で用いるコネクションに分割して設定
することで、1つのコネクションにおけるRTTが減少するため、TCPセグメントの損
失が発生した時の再送が速やかに行われるため、この点に関してもスループット向上が望
める。
The significance of relaying in the TCP layer is that the
しかし、前述した様にTCP層で中継を行うことで、TCPのエンド−エンドセマンテ
ィクスが保存されないため、TCP層での中継を行っての通信中にゲートウェイ装置90
0の動作が停止した時に、送信端末では相手端末にデータが届いたと認識していても、実
際には相手端末にデータが届いていないという不整合を引き起こすことも考えられる。ま
た、全てのコネクションをTCP層で中継する場合には、ゲートウェイ装置900の負荷
が高くなり過ぎて、実際には性能が向上しないことも考えられる。
However, since the end-to-end semantics of TCP are not preserved by relaying at the TCP layer as described above, the gateway device 90 is in communication during relaying at the TCP layer.
When the operation of 0 stops, even if the transmitting terminal recognizes that the data has arrived at the counterpart terminal, it may cause inconsistency that the data has not actually reached the counterpart terminal. Further, when all connections are relayed in the TCP layer, it is conceivable that the load on the
また、アプリケーション層で中継を行うことの意義は、転送するデータのセマンティク
スにまで立ち入って中継を行うことができることにある。例えば中継時にデータのキャッ
シュを行えば、再度同じデータを中継する要求があった場合に、キャッシュ811、82
1からデータを読み出して送信することで、中継動作を省略することができる。また、あ
る情報に関して詳細度が階層的に表現されていて、データ量の少ない概要情報からデータ
量が多い詳細情報まで複数の階層のデータで構成され、それらのデータがサーバに蓄積さ
れている場合、サーバからゲートウェイ装置までは全ての階層のデータを転送しておくが
、ユーザが使用する端末からゲートウェイ装置間の伝送路の状況に応じて、端末へ情報を
転送する際には適宜階層を選択してデータを送信することができる。またデータに対して
情報源圧縮符号化方法の変換を施しながら中継を行ったり、暗号化や復号化を施しながら
中継を行うなど、データに対して任意の操作を行いながら中継および転送を行うことで、
端末に対してより高度なサービスの提供が可能になる。
In addition, the significance of relaying in the application layer is that it is possible to enter into the semantics of data to be transferred and perform relaying. For example, if data is cached at the time of relaying, when there is a request to relay the same data again, the
By reading data from 1 and transmitting it, the relay operation can be omitted. Also, when the level of detail is expressed hierarchically with respect to certain information, it consists of multiple levels of data from summary information with a small amount of data to detailed information with a large amount of data, and these data are stored in the server , Data of all layers is transferred from the server to the gateway device, but the layer is appropriately selected when transferring information from the terminal used by the user to the terminal according to the condition of the transmission path between the gateway devices. Data can be transmitted. Also, relay and transfer while performing any operation on the data, such as relaying while converting the information source compression encoding method to data, or relaying while performing encryption or decryption so,
A more advanced service can be provided to the terminal.
このためTCP層で中継するかどうか、あるいはアプリケーション層で中継するかどう
かを決定する指針のひとつとして例えば以下の方法がある。
For this reason, as one of the guidelines for determining whether to relay in the TCP layer or whether to relay in the application layer, there are the following methods, for example.
・TCPのエンド−エンドのセマンティクス(ackを受信したら送信データは相手ホス
トによって受信されている)を変更しないのが望ましいアプリケーションであれば、IP
層で中継を行う。例えばtelnet。
If the application is desired not to change the TCP end-to-end semantics (when the ack is received, the transmitted data is received by the partner host)
Relay at the layer. For example, telnet.
・TCPのエンド−エンドのセマンティクスを保存する必要がなく、ゲートウェイに対応
するアプリケーション中継サーバがないアプリケーションである場合は、TCP層で中継
を行う。例えばsmtp。
If the application does not need to store TCP end-to-end semantics and does not have an application relay server corresponding to the gateway, relay is performed in the TCP layer. For example, smtp.
・TCPのエンド−エンドのセマンティクスを保存する必要がなく、ゲートウェイに対応
するアプリケーション中継サーバがあるアプリケーションである場合は、アプリケーショ
ン層で中継を行う。例えばftpやhttp。
-It is not necessary to store the end-to-end semantics of TCP, and if the application has an application relay server corresponding to the gateway, relay is performed in the application layer. For example, ftp or http.
またこれとは別の決定の指針の例を示す。 Another example of decision guidelines is shown below.
・TCPのスループットが要求されるバースト的なデータ転送を行うアプリケーションで
あればTCP層で中継を行う。例えばftpやhttp。
If the application performs bursty data transfer that requires TCP throughput, relay is performed at the TCP layer. For example, ftp or http.
・TCPのスループットが要求されないインタラクティブなアプリケーションである場合
にはIP層で中継を行う。例えばtelnet。
-In the case of an interactive application that does not require TCP throughput, relay is performed at the IP layer. For example, telnet.
TCP層による中継をするかどうかの決定の指針は、予めアプリケーションによって定
めたり、システムの構成やゲートウェイ装置の負荷の状況により適宜設定するなどの実施
が可能である。
A guideline for determining whether or not to relay by the TCP layer can be determined in advance by an application, or appropriately set according to the system configuration and the load status of the gateway device.
中継方法の決定後に、TCPコネクションを識別するための送信元IPアドレス、送信
元ポート番号、宛先IPアドレス、宛先ポート番号の4つ組と、決定した中継の方法とを
対応付けて、例えば図6示す中継方法テーブルに記憶する。なお、TCPコネクションは
双方向なので、送信元・宛先の名前付けは便宜的なものでよく、IPデータグラムに含ま
れる情報の送信元と宛先のままの検索で中継方法テーブルにエントリがない場合は、IP
データグラムに含まれる情報の送信元と宛先を逆にして検索を行えばよい。また対応付け
を送信元IPアドレス、宛先IPアドレス、フローIDの3つ組みとし、決定した中継の
方法を図7に示す中継方法テーブルに記憶する実施でも良い。
After determining the relay method, the four sets of source IP address, source port number, destination IP address, and destination port number for identifying the TCP connection are associated with the determined relay method, for example, FIG. Stored in the relay method table shown. Since the TCP connection is bi-directional, naming of the source / destination may be convenient, and when there is no entry in the relay method table by searching the source and destination of the information included in the IP datagram. , IP
The search may be performed by reversing the source and destination of the information included in the datagram. Further, the association may be a triple of a transmission source IP address, a destination IP address, and a flow ID, and the determined relay method may be stored in the relay method table shown in FIG.
TCP層以上で中継を行う場合には2つのTCPコネクションの識別情報として同じ4
つ組が割り当てられることになるが(前述した送信元IPアドレス、送信元ポート番号、
宛先IPアドレス、宛先ポート番号を識別情報として用いる場合)、対象とするIPデー
タグラムが、ゲートウェイ装置への入力か出力か、送信元と宛先はそのままか逆にしたか
という、処理の文脈で暗黙にわかる情報を利用すれば2つのTCPコネクションを区別で
きる。なお、TCP層以上で中継を行う場合、2つのTCPコネクションを別々の4つ組
で識別することもできるが、その場合はしかるべくテーブルを構成して検索を行うことが
望まれる。
When relaying at the TCP layer or higher, the same 4 as the identification information of the two TCP connections
A pair is assigned (source IP address, source port number,
Implicitly in the context of processing, such as whether the destination IP address and destination port number are used as identification information), whether the target IP datagram is input or output to the gateway device, or whether the source and destination are the same or reversed The two TCP connections can be distinguished by using information that can be understood. In addition, when relaying in the TCP layer or higher, two TCP connections can be identified by separate four groups. In that case, it is desirable to configure a table and perform a search accordingly.
IP層で中継を行う場合は、入力されたIPデータグラムをそのままIP出力部402
に渡す。TCP層以上で中継を行う場合は、ゲートウェイ装置900は元々要求されてい
るTCPコネクションを無線TCPコネクションとTCPコネクションに2分割して設定
する。ゲートウェイ装置900はTCPコネクションを設定するため最初のSYNセグメ
ントを受け取ると、そのセグメントに対するackを含むSYNセグメントを送信元端末
に返し、このSYNセグメントに対するackを受けとると第1のTCP(あるいは無線
TCP)コネクションを設定する。一方、ゲートウェイ装置900と要求されていた宛先
端末の間に第2の無線TCP(あるいはTCP)コネクションを設定するために、ゲート
ウェイ装置900は新たなSYNセグメントを送信する。これに対するackを含むSY
Nセグメントの受信、それに対するackの送信を通じて、第2の無線TCP(あるいは
TCP)コネクションの設定が完了する。なお、アプリケーション層中継では中継サーバ
810、820の要求で第2の無線TCP(あるいはTCP)コネクションが設定される
ので、キャッシュ811、812に既に蓄積される情報を読み出すことによってアプリケ
ーションの要求が満足される場合には、第2の無線TCP(あるいはTCP)コネクショ
ンが設定されない場合もあり得る。
When relaying at the IP layer, the input IP datagram is directly used as the
To pass. When relaying at the TCP layer or higher, the
The setting of the second wireless TCP (or TCP) connection is completed through reception of the N segment and transmission of an ack for the N segment. In the application layer relay, since the second wireless TCP (or TCP) connection is set by the request of the
本発明のゲートウェイ装置においてアプリケーション層での中継を行う場合において従
来利用されるproxyと異なる点は、無線端末がコネクション設定を要求するときに、
明示的にproxyを指定しなくとも、途中のゲートウェイ装置にて2つのTCPコネク
ションの接続およびアプリケーション層での中継がなされ、これを無線端末が意識するこ
となく動作することができる点にある。
When relaying in the application layer in the gateway device of the present invention, the difference from the proxy used conventionally is that when the wireless terminal requests connection setting,
Even if the proxy is not explicitly specified, two TCP connections are connected and relayed in the application layer in the gateway device on the way, and the wireless terminal can operate without being aware of this.
無線TCP入力部601は、上位層中継IPデータグラム(本来はそれに含まれるTC
Pセグメント)を受けとると、IP入力部で付与されたタグがTCP層中継である場合に
は、TCP中継部610の無線→有線中継部611を介してTCP出力部622にそれを
渡す。また、TCP入力部621も、上位層中継IPデータグラムを受けとると、IP入
力部で付与されたタグがTCP層中継である場合には、有線→無線中継部612を介して
無線TCP出力部602にそれを渡す。タグがアプリケーション層中継である場合には、
TCPのポート番号に対応するアプリケーションにIPデータグラムを渡す。
The wireless
When the tag attached to the IP input unit is TCP layer relay, it is transferred to the
An IP datagram is passed to the application corresponding to the TCP port number.
なお、ここでは無線TCPコネクションとTCPコネクションをゲートウェイ装置で中
継接続する場合を例にとって説明したが、無線端末間の通信において無線TCPコネクシ
ョンと無線TCPコネクションを中継接続する場合、あるいは有線端末間の通信において
TCPコネクションとTCPコネクションを中継接続する場合にも、用いるTCP層やI
F部が異なるだけで、同様の手順で中継接続を行うことができる。
In addition, although the case where the wireless TCP connection and the TCP connection are relay-connected by the gateway device has been described as an example here, the wireless TCP connection and the wireless TCP connection are relay-connected in the communication between the wireless terminals, or the communication between the wired terminals The TCP layer and I
Relay connection can be performed in the same procedure, except for the F section.
TCP層は、無線端末1601〜1605が、ゲートウェイ装置901〜903の各無
線サービス領域(各ゲートウェイ装置に収容されている基地局の無線サービス領域の和)
の間で移動する場合にTCP層のハンドオフを行う。当該無線端末のために中継している
全てのTCP(および無線TCP)コネクションの状態を新たなゲートウェイ装置におい
て再確立することで、TCP層のハンドオフは完了する。ここで言うコネクションの状態
とは、
・各コネクションを識別するアドレスとポートの4つ組。
In the TCP layer, the wireless terminals 1601 to 1605 have the wireless service areas of the
TCP layer handoff when moving between. The TCP layer handoff is completed by reestablishing the state of all TCP (and wireless TCP) connections relayed for the wireless terminal in the new gateway device. The connection status here means
A set of four addresses and ports that identify each connection.
・第二(第一)のTCP(無線TCP)コネクションでackされていない、第1(第2
)の無線TCP(TCP)コネクションにおける受信済みデータ。
The first (second) not acked by the second (first) TCP (wireless TCP) connection
) Received data in the wireless TCP (TCP) connection.
・各TCPコネクションの受信ウィンドウ、輻輳ウィンドウ、ack済みシーケンス番号
、送信済シーケンス番号。
The reception window, congestion window, acked sequence number, and transmitted sequence number of each TCP connection.
などを含む。 Etc.
既に述べたように、移動制御部404が上記のゲートウェイ装置間のハンドオフが起こ
りそうな状況をTCP層のTCPハンドオフ制御部640に通知できるので、それを契機
にTCPハンドオフ制御部640が準備を開始することにより、TCP層のハンドオフの
時間を短縮することができる。具体的には、例えば、
・現在のゲートウェイ装置と移動先と予想されるゲートウェイ装置間に、TCP層ハンド
オフの情報転送のためのTCPコネクションを設定する。
As already described, since the
Set up a TCP connection for TCP layer handoff information transfer between the current gateway device and the expected gateway device.
・各TCPコネクションの転送データ(最大のウィンドウサイズ分だけ)と管理情報を保
持する領域を確保して初期化する。
-Secure and initialize an area for holding the transfer data (for the maximum window size) and management information of each TCP connection.
・第1(第2)の無線TCP(あるいはTCP)コネクションにおいて受信したデータを
、移動先と予想されるゲートウェイ装置にも転送して、確保した転送データ領域に格納す
る。確保した領域から溢れたら、シーケンス番号が小さい順に捨てる。
The data received in the first (second) wireless TCP (or TCP) connection is also transferred to the gateway device expected to be the movement destination and stored in the secured transfer data area. If it overflows from the reserved area, it is discarded in ascending order of sequence number.
といった準備をしておく。 Make preparations.
実際にハンドオフが発生した時点で、受信ウィンドウ、輻輳ウィンドウ、ack済みシ
ーケンス番号、送信済シーケンス番号などの管理情報の状態を確定して、この情報を新た
なゲートウェイ装置に転送してゲートウェイ機能を移動し、これが完了したら新たなゲー
トウェイ装置によるTCP中継を開始する。なお、無線TCPのackが、通常のTCP
と同様の累積的な性質を持っていれば、無線端末から旧ゲートウェイ装置に送信されたa
ckを新ゲートウェイ装置で受信できなくても、無線TCPの状態が不安定になることは
なく、スループットも低下しない。従って、旧ゲートウェイ装置から送信された全てのデ
ータに対するackを受信する前に、新ゲートウェイ装置から未送信のデータの送出を始
めてよい。この方法を用いることで、ハンドオフ時のデータ転送の中断時間を少なくする
ことができるため、TCPスループットの向上が可能となる。
When handoff actually occurs, the status of management information such as reception window, congestion window, acked sequence number, transmitted sequence number, etc. is determined, and this information is transferred to a new gateway device to move the gateway function When this is completed, TCP relay by a new gateway device is started. Wireless TCP ack is normal TCP
If it has the same cumulative nature as, a sent from the wireless terminal to the old gateway device
Even if ck cannot be received by the new gateway device, the state of the wireless TCP does not become unstable, and the throughput does not decrease. Therefore, before receiving ack for all data transmitted from the old gateway device, transmission of untransmitted data from the new gateway device may be started. By using this method, the interruption time of data transfer at the time of handoff can be reduced, so that the TCP throughput can be improved.
なお、基地局1401〜1403、基地局1404〜1406の様に同一のゲートウェ
イ装置に収容された基地局間で無線端末1601〜1604がハンドオフする場合でも、
前述した様にTCPのackが累積的であることを利用して、TCP出力部622は、旧
基地局を介して送信したデータに対する全てのackを受信する前に、新基地局を介して
未送信のデータの送信を開始しても良く、この場合にもTCPの状態が不安定になること
はなく、スループットの低下も起こらないという効果がある。
Even when the wireless terminals 1601 to 1604 are handed off between base stations accommodated in the same gateway device, such as the
As described above, using the fact that TCP ack is cumulative, the
次に、無線端末が移動して基地局間にまたがるハンドオフを行うことを、その端末に対
してTCP中継動作をするゲートウェイ装置が予測検出したり、ハンドオフが完了したこ
とを検出する手順について図8、図9を用いて説明する。
Next, a procedure for predicting and detecting that a wireless terminal moves and performs handoff across base stations by a gateway device that performs a TCP relay operation on the terminal or that handoff is completed is shown in FIG. This will be described with reference to FIG.
図8の無線端末1610において、電界強度測定部1804は基地局から送信される電
波の受信電界強度を連続的に、あるいは定期的に測定し、定期的に制御部1700に通知
する。BER(Bit Error Rate)測定部1806は、受信機1801から
無線IF入力部311へ流れる信号のビット誤り率をある一定時間測定し、定期的に制御
部1700に通知する。制御部1700の電界強度変化通知部1701は、電界強度測定
部1804によって得られた受信電界強度を、自無線端末の識別子を含み、宛先をゲート
ウェイ装置としたメッセージをIP出力部512に渡す。識別子として、例えば無線端末
1610に割り当てられたIPアドレスを用いることができる。
In the wireless terminal 1610 of FIG. 8, the electric field
同様に制御部1700のBER変化通知部1702は、BER測定部1806によって
得られたビット誤り率と、自無線端末の識別子を含み、宛先をゲートウェイ装置としたメ
ッセージをIP出力部512に渡す。IP出力部はこのメッセージをIPパケットとして
無線IF出力部312と送信機1802を介して送信する。
Similarly, the BER change notification unit 1702 of the
無線端末1610が基地局との無線通信中に移動して、その基地局の無線サービス領域
の境界付近に来ると一般に受信電界強度の低下やBERの増加が発生する。このためゲー
トウェイ装置では、これら無線端末から送信される受信電界強度やBERの通知を受信し
、移動制御部404により前述する受信電界強度の低下やBERの増加が検出されると、
その無線端末が通信中の基地局の無線サービス領域の境界付近に移動したと判断し、ハン
ドオフに備えた準備を開始することができる。
When the wireless terminal 1610 moves during wireless communication with a base station and comes to the vicinity of the boundary of the wireless service area of the base station, the reception field strength generally decreases and the BER increases. For this reason, the gateway device receives the received electric field strength and the BER notification transmitted from these wireless terminals, and when the
It can be determined that the wireless terminal has moved near the boundary of the wireless service area of the base station with which it is communicating, and preparations for handoff can be started.
また図9に示す基地局1400においても同様に無線端末から送信される電波の受信電
界強度を電界強度測定部1854で測定したり、受信機1851からIF出力部152へ
流れる信号のビット誤り率をBER測定部1856で測定することができるため、ハンド
オフ前の基地局での測定結果をゲートウェイ装置に送信することで、ゲートウェイ装置が
無線端末のハンドオフを予測したり、ハンドオフ後の基地局での測定結果をゲートウェイ
装置に送信することで、ゲートウェイ装置がハンドオフの完了を検出したりすることがで
きる。
Similarly, in the
この様に無線伝送路の品質などを測定することの他に、無線端末1610の無線送受信
部1800や基地局1400の無線送受信部1850にて無線端末と基地局間の無線伝送
路が確立しているかどうかを検出し、その情報をゲートウェイ装置に通知することで、ゲ
ートウェイ装置が無線端末のハンドオフを予測したり、ハンドオフの完了を検出したりす
る実施でも良い。
In addition to measuring the quality of the wireless transmission path in this way, a wireless transmission path between the wireless terminal and the base station is established by the wireless transmission /
具体的には、無線端末1610の無線送受信部1800と基地局1400の無線送受信
部1850の間の無線伝送路は、従来の無線通信システムと同様に無線送受信部または無
線IF部310などに付与される物理アドレスやMACアドレスに基づいて確立状態など
が管理される構成とする。このとき例えば基地局1400の無線送受信部1850では、
ゲートウェイ装置にてTCP中継を行っている無線端末との間の無線伝送路が切断された
ことを検出したとき、その無線端末の物理アドレスやMACアドレスを、ゲートウェイ装
置が識別できる無線端末識別子(例えばIPアドレス)に変換するために図10に示す無
線端末アドレス登録テーブルを参照し、この識別子を含み宛先をゲートウェイ装置とした
メッセージをIP出力部552および有線IF出力部152を介して送信する。
Specifically, the wireless transmission path between the wireless transmission /
When the gateway device detects that the wireless transmission path with the wireless terminal performing TCP relay is disconnected, the wireless device identifier (for example, the gateway device can identify the physical address and MAC address of the wireless terminal) In order to convert it into (IP address), the wireless terminal address registration table shown in FIG. 10 is referred to, and a message including this identifier and the destination as the gateway device is transmitted via the
ゲートウェイ装置900はこのメッセージを受信すると、TCP中継を行っていた無線
端末と基地局との間の伝送路にてデータ転送ができない状態であることを認識し、基地局
間のハンドオフ、あるいはゲートウェイ機能の移動の準備の動作を開始することができる
。なお、図10に示す無線端末アドレス登録テーブルは、ゲートウェイ装置900に装備
される構成でも良く、その場合には基地局1400は無線端末の物理アドレスやMACア
ドレスをゲートウェイ装置に通知すれば、ゲートウェイ装置は無線端末アドレス登録テー
ブルを参照して無線端末の識別子(例えばIPアドレス)を得ることができる。
Upon receiving this message, the
逆に無線端末1610が移動先の基地局と無線伝送路を確立したことを、その基地局が
検出したとき、その無線端末の物理アドレスまたはMACアドレスをゲートウェイが識別
できる無線端末識別子(例えばIPアドレス)に変換するために図10に示す無線端末ア
ドレス登録テーブルを参照し、この識別子を含み宛先をゲートウェイ装置としたメッセー
ジをIP出力部552および有線IF出力部152を介して送信する。
Conversely, when the base station detects that the wireless terminal 1610 has established a wireless transmission path with the destination base station, a wireless terminal identifier (for example, an IP address) that allows the gateway to identify the physical address or MAC address of the wireless terminal 10), a message with this identifier and the destination as the gateway device is transmitted via the
ゲートウェイ装置900はこのメッセージを受信すると、無線端末1610と移動先基
地局との間の伝送路が確立されたことを認識し、速やかに再度データの転送を開始するこ
とができる。なお、図10に示す無線端末アドレス登録テーブルは、ゲートウェイ装置9
00に装備される構成でも良く、その場合には基地局1400は無線端末の物理アドレス
やMACアドレスをゲートウェイ装置に通知すれば、ゲートウェイ装置は無線端末アドレ
ス登録テーブルを参照して無線端末の識別子(例えばIPアドレス)を得ることができる
。
Upon receiving this message, the
In this case, if the
次に、異なるゲートウェイ装置に収容される基地局間で無線端末が移動した時に、その
移動をゲートウェイ装置が検出する手順について説明する。
Next, a procedure for the gateway device to detect the movement when the wireless terminal moves between base stations accommodated in different gateway devices will be described.
無線端末から基地局およびゲートウェイ装置を介してインターネットにアクセスするシ
ステムで、多数の基地局の無線サービス領域が複数のサブネットで構成される場合、これ
らのサブネット間で無線端末が移動してもインターネットに接続できる(IPパケットの
送信および受信ができる)ための技術としてMobile−IPやDHCP(Dynam
ic Host Configuration Protocol )を利用する場合に
ついて述べる。これらの技術では、無線端末が異なるサブネットに移動したときに、ネッ
トワーク側に配置される各機能とのやりとりが行われる。
In a system that accesses the Internet from a wireless terminal via a base station and a gateway device, when the wireless service area of many base stations is configured with multiple subnets, the wireless terminal can be accessed even if the wireless terminal moves between these subnets. Mobile-IP or DHCP (Dynam) as a technology for connecting (capable of sending and receiving IP packets)
The case where ic Host Configuration Protocol is used will be described. In these techniques, when a wireless terminal moves to a different subnet, exchange with each function arranged on the network side is performed.
図11に本発明の第2の実施形態である第2の通信ネットワークの構成例を示す。同図
に示すように、この通信ネットワークは、有線網1101に接続された有線端末1001
、1002、1003と、有線網1101に接続されかつルータ1302を介して間接的
に基地局1411、1412と接続され、かつルータ1303を介して間接的に基地局1
413、1414と接続されたゲートウェイ装置911と、有線網1101に接続されか
つルータ1304を介して間接的に基地局1415、1416と接続され、かつルータ1
305を介して間接的に基地局1417、1418と接続されたゲートウェイ装置912
と、基地局1411〜1418が各々受け持つ無線サービス領域1511〜1518の間
を移動しながら通信を行う無線端末1611〜1614とから構成される。ここで同一の
ルータに接続される基地局1411と1412、1413と1414、1415と141
6、1417と1418が同一のサブネットとして運用されており、またそれぞれのルー
タ1302〜1305には、Mobile−IPにて、移動先のサブネットでの諸機能を
提供するFA(Foreign Agent )の機能が搭載されているとする。
FIG. 11 shows a configuration example of a second communication network according to the second embodiment of the present invention. As shown in the figure, this communication network is a wired terminal 1001 connected to a
, 1002 and 1003, connected to the wired
413 and 1414, a
And
6, 1417 and 1418 are operated as the same subnet, and each of the
Mobile−IPでは、各々のサブネットにあるFAが(DHCPなら各々のサブネ
ットにあるDHCPサーバが)図11に示す様にサブネット識別子あるいはサブネットが
識別できるFA(あるいはDHCPサーバ)のアドレスを定期的に基地局を介してを報知
する。無線端末1611〜1614は定期的にこの報知情報を受信することで、それ以前
に滞在していたサブネットと異なるサブネットに移動したときには、それを検出すること
ができる。
In Mobile-IP, the FA in each subnet (if DHCP, DHCP server in each subnet) periodically bases the subnet identifier or the address of the FA (or DHCP server) that can identify the subnet as shown in FIG. Broadcast via the station. The
そして、例えばMobile−IPを使用する場合には、そのサブネットに無線端末が
いる間、その無線端末宛てパケットの気付アドレス(ケア・オブ・アドレス)がFAから
通知されたり、ケア・オブ・アドレスに送られてくる当該無線端末宛てのパケットを無線
端末へ転送するようFAに登録を要求したりする。また例えばDHCPでは、そのサブネ
ットに無線端末がいる間、その無線端末からインターネットにアクセスするのに用いる一
時的なIPアドレスをDHCPサーバから取得する。これらの一連のやりとりに加えて、
そのサブネットを収容するゲートウェイ装置の識別子(例えばIPアドレス)をFAある
いはDHCPサーバより受信し、それが以前のTCPコネクションの中継接続を行ってい
たゲートウェイ装置の識別子と異なると、ゲートウェイ機能の移動が必要であることを検
出する。このときFAあるいはDHCPサーバには、そのサブネットにいる無線端末のT
CPコネクションを中継接続するゲートウェイ装置の識別子が登録されている。
For example, when Mobile-IP is used, the care-of address of the packet addressed to the wireless terminal is notified from the FA while the wireless terminal is in the subnet, or the care-of address is displayed. The registration request is made to the FA to transfer the packet addressed to the wireless terminal to the wireless terminal. For example, in DHCP, while there is a wireless terminal in the subnet, a temporary IP address used to access the Internet from the wireless terminal is acquired from the DHCP server. In addition to these series of interactions,
If the identifier (for example, IP address) of the gateway device that accommodates the subnet is received from the FA or DHCP server and it is different from the identifier of the gateway device that was relaying the previous TCP connection, it is necessary to move the gateway function Is detected. At this time, the FA or DHCP server receives the T of the wireless terminal in the subnet.
The identifier of the gateway device that relays the CP connection is registered.
ゲートウェイ機能を新たな(移動先での)ゲートウェイ装置へ移動する(TCP層での
ハンドオフ)必要があることを無線端末が検出したら、自無線端末の識別子と以前のゲー
トウェイ装置の識別子を含むTCPハンドオフ要求を、移動先でのゲートウェイ装置宛て
に送信する。
If the wireless terminal detects that the gateway function needs to be moved to a new (destination) gateway device (TCP layer handoff), the TCP handoff including the identifier of the own wireless terminal and the identifier of the previous gateway device The request is transmitted to the gateway device at the destination.
このTCP層でのハンドオフ要求を無線端末の移動先でのゲートウェイ装置が受信する
と、無線端末の基地局間ハンドオフが完了し、それに引き続きゲートウェイ機能の移動が
必要であることを認識し、以前のゲートウェイ装置に送信済みでかつ送達確認の無いデー
タおよびTCPコネクションの状態情報の転送を要求する。この後に前述したゲートウェ
イ機能の移動が行われる。
When the gateway device at the destination of the wireless terminal receives this handoff request at the TCP layer, it recognizes that the handoff between the base stations of the wireless terminal is completed, and that the gateway function needs to be moved subsequently. Requests transfer of data that has already been transmitted to the device and that has not been acknowledged, and TCP connection status information. Thereafter, the gateway function described above is moved.
次に、FAあるいはDHCPサーバが基地局を介してサブネット識別番号を報知する方
法に代えて、図12に示す様なゲートウェイ装置が識別子を報知する方法について説明す
る。図12に示した通信ネットワークの構成は、図2に示した第1の通信ネットワークの
構成と基本的には同じである。
Next, instead of the method in which the FA or DHCP server notifies the subnet identification number via the base station, a method in which the gateway device as shown in FIG. 12 notifies the identifier will be described. The configuration of the communication network shown in FIG. 12 is basically the same as the configuration of the first communication network shown in FIG.
各々のゲートウェイ装置921〜923が基地局を介してその識別子(例えばIPアド
レス)を報知し、無線端末が定期的にその報知情報を受信することで、それが以前のTC
Pコネクションの中継接続を行っていたゲートウェイ装置の識別子と異なると、ゲートウ
ェイ装置機能の移動が必要であることを検出する。この場合にも、その後のTCPハンド
オフの手順は前述した場合と同様である。
Each
If it is different from the identifier of the gateway device that has been performing the relay connection of the P connection, it is detected that the movement of the gateway device function is necessary. Also in this case, the subsequent TCP handoff procedure is the same as that described above.
更に、ゲートウェイ装置900の無線TCP層600およびTCP層620は、TCP
のpersist timerおよびkeep alive timerによるp
robeセグメントの処理方法を図1、図2を用いて説明する。
Furthermore, the
P by persistent timer and keep alive timer
A method for processing the robot segment will be described with reference to FIGS.
一般にpersist timerによって生成されるwindow probe
セグメントは、受信側が受信ウィンドウが開いた通知をしない理由が、開いたことを通知
するackが失われたためか、実際にTCPのバッファに余裕がないためにそうなってい
るかを、送信側が調べるために送信するものである。無線端末1601〜1605から見
た無線TCP層600のバッファ、有線端末1001〜1003から見たTCP層620
のバッファがprobeの対象となるので、無線TCP層600とTCP層620は、通
常と同じようにwindowprobeセグメントに対して応答を行う。即ち、空きバッ
ファ量をもとに、通知すべき受信ウィンドウサイズを決めて、その値をackによって通
知する。同時に、TCP中継部610を経由して、有線側から無線側へ、または無線側か
ら有線側にwindow probeセグメントを中継してもよい。中継しないとして
も、ゲートウェイ装置の無線TCP層600およびTCP層620でpersist
timerを動かしてwindow probeを送信するようにしておけば、無線端
末1601〜1605のTCP層または有線端末1001〜1003のTCP層のバッフ
ァが空いているのに、ゲートウェイ装置の無線TCP層600およびTCP層620に間
違った受信ウィンドウサイズの状態が残ってデータを送信できなくなることはない。
A window probe that is typically generated by a persist timer
The reason for the segment is that the sending side checks whether the reason why the receiving side does not notify that the receiving window has been opened is because the ack for notifying that the receiving window has been opened has been lost, or because there is actually no room in the TCP buffer. To send to. The buffer of the
Therefore, the
If the window is transmitted by moving the timer, the
一般にkeep alive timerによって生成されるprobeは、TC
Pコネクションに長期間活動が見られない理由が、端末が落ちているか、あるいは端末が
落ちた後に再起動したために当該TCPコネクションを既に維持していないためかを確認
するために送信される。従って、これらのprobeに対して、端末になり代わってゲー
トウェイ装置が応答することは本来の趣旨に反する。従って、このprobeに対しては
ゲートウェイ装置の無線TCP層300およびTCP層620は応答せずに、単にTCP
中継部610を経由して他方に中継する。但し、無線TCP層600およびTCP層62
0は中継したTCPセグメント内容を記憶しておき、このprobeに対する応答が返っ
てくればそのまま中継する(通常の送信に対するackは一旦終端するのに対して)。
In general, a probe generated by a keep alive timer is TC.
The reason why no activity is seen in the P connection for a long time is transmitted to confirm whether the terminal has fallen or because the TCP connection has not been maintained because the terminal has been restarted after being dropped. Therefore, it is contrary to the original intention that the gateway device responds to these probes instead of the terminals. Therefore, the
Relay to the other via the
0 stores the contents of the relayed TCP segment, and if a response to this probe is returned, it relays as it is (as opposed to ack once for normal transmission).
また、中継を行っているTCPコネクションを形成する無線側または有線側のいずれか
のTCPコネクションが切断された場合は、他方も切断する。
In addition, when either the wireless side or the wired side TCP connection forming the relaying TCP connection is cut, the other side is also cut.
次にアプリケーション中継サーバ810、820について図1を用いて説明する。アプ
リケーション中継サーバ810または820は、無線TCP入力部601またはTCP入
力部621からIPデータグラム(に含まれるアプリケーションプロトコルデータ)を受
けとると、当該アプリケーションプロトコルに定められた処理を行い、必要ならば第2の
TCP(あるいは無線TCP)コネクションを設定するように、TCP出力部622また
は無線TCP出力部602に要求する。ユーザにより要求されたデータがキャッシュ81
1または821に存在しない場合が、第2のTCP(あるいは無線TCP)コネクション
を設定する一つの例である。
Next, the
The case where the second TCP (or wireless TCP) connection does not exist is an example of setting the second TCP (or wireless TCP) connection.
次に無線端末1600について図3を用いて説明する。無線端末1600の無線IF部
300は、いわゆるデータリンク層の機能を実現するが、本発明による無線IF部300
は一部、TCP層およびIP層の情報に基づく動作を行う。特に言及すべきなのは以下の
点である。
Next, the
Performs operations based on information of the TCP layer and the IP layer. Of particular note are the following points.
無線IF出力部302は、IPデータグラムを図4に示すように複数のデータリンクフ
レームに分割するIPデータグラム分割部303と、優先度の低いIPデータグラムを構
成する複数のデータリンクフレームを送信している間に、送信すべき優先度の高いIPデ
ータグラムが現れた場合に、優先度の高いIPデータグラムを含むデータリンクフレーム
を、優先度の低いIPデータグラムを含むデータリンクフレームに先立って送信する優先
度制御部304を含む。IPデータグラム分割部303は、TCP/IPヘッダ圧縮機能
も持つ。これらはゲートウェイ装置900の無線IF入力部200、220のIPデータ
グラム再構成部203、223と組になって動作する。優先度の高いIPデータグラムと
しては、純粋なack(データを含まないヘッダだけのack)をペイロードに含むもの
を想定しており、これによって既に述べたようなTCPの性能を向上することができる。
The wireless IF
このような機能を実現するために例えば以下の方法をとることができる。優先度の高低
は、上位のIP層かTCP層で判断して、上位層が、各IPデータグラムに優先度を識別
するタグを付けたり、各IPデータグラムを優先度別に設けられたデータリンク層のキュ
ーに繋げるようにしておけば、データリンク層の優先度制御部304でも識別できる。I
Pデータグラムがデータリンク層のキューに繋がれると、制御がデータリンク層に渡る。
IPデータグラム分割部303がこのIPデータグラムを1つ以上のデータリンクフレー
ムに分割する。リンクヘッダには、IPデータグラムを(適当な期間の間)一意に識別す
る識別子を含める。優先度制御部304は、キューを見て優先度の高いデータリンクフレ
ームの送信をハードウェアに要求する。その後、一旦制御を上位層に渡す。上位層が送信
すべきIPデータグラムを持っていれば、それがデータリンク層のキューに繋がれて、上
記と同様の処理が行われる。上位層が送信すべきIPデータグラムを持っていなければ、
先に送信したデータリンクフレームの送信完了のハードウェアからの割り込みによって、
制御がデータリンク層に戻され、優先度制御部304がキューにある優先度の高い一つの
データリンクフレームの送信要求をハードウェアに対して行う。
In order to realize such a function, for example, the following method can be taken. The priority level is determined by the upper IP layer or the TCP layer, and the upper layer attaches a tag for identifying the priority to each IP datagram, or the data link in which each IP datagram is provided for each priority. If it is connected to the queue of the layer, it can also be identified by the
When a P datagram is queued to the data link layer queue, control passes to the data link layer.
An IP
By an interruption from the hardware of the transmission completion of the data link frame transmitted earlier,
Control is returned to the data link layer, and the
なお、この分割・優先制御方式が特に有効となる無線端末からの出力方向の帯域が狭い
場合には、上位層は送信処理のボトルネックとならないので、送信データがキューを形成
するのはボトルネックとなるデータリンク層であると考えられる。従って、データリンク
層は送信データの優先制御を行うのに適当な場所であると言える。
Note that when the bandwidth in the output direction from a wireless terminal for which this division / priority control method is particularly effective is narrow, the upper layer does not become a bottleneck for transmission processing, so the transmission data forms a queue. It is considered to be a data link layer. Therefore, it can be said that the data link layer is a suitable place for performing priority control of transmission data.
図5は、2番目のデータリンクフレームが優先度の高いIPデータグラム(純粋ack
)を含む、データリンクフレームの送信例を示している。
FIG. 5 shows that the second data link frame has a high priority IP datagram (pure ack
) Including data link frames.
無線端末1600のTCP層(TCP層700、無線TCP層710とTCP選択部7
20の総称)は、以下の点で通常のTCP層と異なる。
TCP layer of the wireless terminal 1600 (
20) is different from a normal TCP layer in the following points.
無線TCP層700は、既に述べたような無線用に改善されたトランスポート層プロト
コルを実現する。また、TCPコネクション設定時に、相手が通常のTCPとして動作し
ている場合は、当該コネクションの制御をTCP層710に引き継ぐ。
The
TCP選択部720は、無線対応アプリケーション850による明示的な要求によって
、または明示的な要求無しに、アプリケーション860を特定または推定できる情報によ
って、通常のTCPによって通信を行うか、無線TCPによって通信を行うかを決定する
。ここで通常のTCPならばゲートウェイ装置によるTCP層以上の中継は無しとして、
無線TCPならばゲートウェイ装置によるTCP層以上の中継は有りとしてTCPコネク
ションが設定される。中継方法の決定基準は、ゲートウェイ装置の説明で述べたものに準
ずる。
The
In the case of wireless TCP, a TCP connection is set up assuming that there is relaying beyond the TCP layer by the gateway device. The determination criteria for the relay method are the same as those described in the description of the gateway device.
無線端末1600のアプリケーション層で、無線対応アプリケーション850は、TC
P選択部720に無線TCPかTCPかの選択を明示的に要求する機能を持つものである
。アプリケーション860は、TCP選択部720への明示的な要求を行わないものであ
る。
In the application layer of the
The
次に、本発明の第3の実施形態である第3の通信ネットワークの構成を図13に示す。
本実施形態の通信ネットワークは、複数のゲートウェイ装置にトランスポート層中継また
はアプリケーション層中継の負荷を分散するためにルータを利用した例である。
Next, FIG. 13 shows the configuration of a third communication network according to the third embodiment of the present invention.
The communication network of the present embodiment is an example in which a router is used to distribute the load of transport layer relay or application layer relay to a plurality of gateway devices.
ルータ1311が、有線端末1011〜1013を収容する有線網1111、ゲートウ
ェイ装置931〜933、無線サービス領域1521〜1526をそれぞれ受け持つ基地
局1421〜1426を相互接続する。ルータ1311は、無線端末1621〜1624
がそれぞれに割り当てられたゲートウェイ装置931〜933のいずれかを介して、有線
端末1011〜1013とIPデータグラムの送受を行うように、後述する方法でルーテ
ィングを行う。
A
Are routed by a method to be described later so as to transmit / receive IP datagrams to / from the
図14にルータ1311の構成を示す。同図に示すように、このルータ1311におい
て、有線IF部180、190は有線網1111またはゲートウェイ装置931〜933
に接続され、無線IF部280、290は基地局1421〜1426に接続されている。
IP層480は、IP中継部483のルーティング表に従って、これらのIFから入力さ
れたIPデータグラムを適切なIFに出力する。
FIG. 14 shows the configuration of the
The wireless IF
The
このルータ1311は、IP中継部483が各無線端末1621〜1624とゲートウ
ェイ装置931〜933の対応表486を持っている点に特徴がある。
The
無線端末1621〜1624とゲートウェイ装置931〜933との対応付けは、無線
端末1621〜1624が無線サービス領域1521〜1526にあることが検出された
時や、無線端末1621〜1624の加入手続き時に行うことができる。前者の場合、基
地局が新たな無線端末1621〜1624の検出を通知するIPデータグラムが、ルータ
1311のデータグラムフィルタ485によって移動制御部484に転送される。移動制
御部484は、ある規則に従って、通知された無線端末1621〜1624とゲートウェ
イ装置931〜933の対応関係を付けて、対応表486にその内容を登録する。ある規
則とは、例えば直前の期間のゲートウェイ装置931〜933の負荷をもとに、負荷を均
等化することを目標に置いて規定されたものである。
The association between the
また、前述したように図12に示すゲートウェイ装置921〜923が基地局1401
〜1408を介してゲートウェイ装置の識別子(例えばIPアドレス)を報知し、一方無
線端末1601〜1604が定期的にこの報知情報を受信することで、その基地局を収容
するゲートウェイ装置を認識することができる。ひとつの基地局を収容するゲートウェイ
装置が複数ある場合には、例えば図15に示す様に、それぞれのゲートウェイ装置の識別
子を基地局を介して報知し、その報知情報を受信した無線端末がそれらすべてのゲートウ
ェイ装置にサービス提供要求の信号を送信する。その要求を受信したゲートウェイ装置は
サービス提供応答の信号を無線端末に送信するが、例えば一番早く応答を送信したゲート
ウェイ装置の負荷が軽いと判断することができ、これを無線端末と対応づけるゲートウェ
イ装置として定めることもできる。
As described above, the
~ 1408 is notified of the identifier (for example, IP address) of the gateway device, while the wireless terminals 1601 to 1604 periodically receive this notification information to recognize the gateway device that accommodates the base station. it can. When there are a plurality of gateway apparatuses that accommodate one base station, for example, as shown in FIG. 15, the identifier of each gateway apparatus is notified via the base station, and all of the wireless terminals that have received the notification information receive them. The service provision request signal is transmitted to the gateway device. The gateway device that has received the request transmits a service provision response signal to the wireless terminal. For example, the gateway device that has transmitted the response earliest can determine that the load on the gateway device is light, and this is associated with the wireless terminal. It can also be defined as a device.
無線端末1621〜1624とゲートウェイ装置931〜933との対応付けを、無線
端末1621〜1624の加入手続き時に行う場合、図示しない遠隔のネットワーク管理
装置が対応表486を設定する。設定は、上記のように移動制御部484を介して行う方
法によるものでもよいし、ルータ1311内の図示しない管理アプリケーションを介して
行う方法によるものであってもよい。
When the association between the
このように設定された対応表486を用いたIPデータグラムのルーティングに関して
、以下に詳述する。
The routing of the IP datagram using the correspondence table 486 set in this way will be described in detail below.
有線端末1011〜1013から無線端末1621〜1624へのIPデータグラムの
送信を、いくつかに場合分けする。
Transmission of IP datagrams from the
(W1)有線端末1011〜1013が送信するIPデータグラムのヘッダに宛先として
無線端末1621〜1624のIPアドレスが直接書かれている場合。
(W1) A case where the IP addresses of the
(W2)いわゆるトンネリング技術を使い、有線端末1011〜1013が送信するIP
データグラムのヘッダは宛先としてルータ1311またはゲートウェイ装置931〜93
3のIPアドレスを持ち、当該IPペイロードに更にIPデータグラム(ないしはその変
形)がカプセル化され、カプセル化されたIPデータグラムのヘッダの宛先として無線端
末1621〜1624のアドレスが記されている場合。
(W2) IP transmitted from the
The header of the datagram is the
3. An IP datagram (or a modification thereof) is further encapsulated in the IP payload, and the addresses of the
(W2−1)ルータ1311が宛先アドレスの場合。
(W2-1) When the
(W2−2)ゲートウェイ装置931〜933(それぞれ無線端末1621〜1624に
対応付けられた)が宛先アドレスの場合。
(W2-2) When gateway devices 931-933 (corresponding to wireless terminals 1621-1624, respectively) are destination addresses.
ルータ1311で、有線端末1011〜1013から無線端末1621〜1624への
IPデータグラムをルーティングする際に、通常と異なる動作を行う必要があるのは(W
1)と(W2−1)の場合である。(W1)の場合、IP中継部は対応表486に従い、
IPデータグラムのヘッダの宛先である無線端末1621〜1624に対応するゲートウ
ェイ装置931〜933に、IPデータグラムをルーティングする。(W2−1)の場合
、ルータ1311のIP入力部481でカプセル化されたIPデータグラムを取り出し、
その後は(W1)と同様にする。(W1)の場合はゲートウェイ装置931〜933が変
換・中継後に送信するIPデータグラムも、有線端末1011〜1013から送信された
ものと同様に無線端末1621〜1624を宛先としてヘッダに含むため、同じ宛先アド
レスを持つIPデータグラムを別々方路にルーティングしなければならない。前者と後者
は入力IFの違いや送信元のMACアドレスなどの情報によって区別できるため、このよ
うなルーティングは可能である。
When the
This is the case of 1) and (W2-1). In the case of (W1), the IP relay unit follows the correspondence table 486,
The IP datagram is routed to
Thereafter, the same as (W1) is performed. In the case of (W1), the IP datagram transmitted after the conversion / relay by the
無線端末1621〜1624から有線端末1011〜1013へのIPデータグラムの
送信を、いくつかに場合分けする。
Transmission of IP datagrams from the
(R1)無線端末1621〜1624が送信するIPデータグラムのヘッダに宛先として
有線端末1011〜1013のIPアドレスが直接書かれている場合。
(R1) When the IP addresses of the
(R2)いわゆるトンネリング技術を使い、無線端末1621〜1624が送信するIP
データグラムのヘッダは宛先としてルータ1311またはゲートウェイ装置931〜93
3のIPアドレスを持ち、当該IPペイロードに更にIPデータグラム(ないしはその変
形)がカプセル化され、カプセル化されたIPデータグラムのヘッダの宛先として有線端
末1011〜1013のアドレスが記されている場合。
(R2) IP transmitted by
The header of the datagram is the
3. An IP datagram (or a modification thereof) is further encapsulated in the IP payload, and the addresses of the
(R2−1)ルータ1311が宛先アドレスの場合。
(R2-1) When the
(R2−2)ゲートウェイ装置931〜933(それぞれ無線端末1621〜1624に
対応付けられた)が宛先アドレスの場合。
(R2-2) When gateway devices 931-933 (corresponding to wireless terminals 1621-1624, respectively) are destination addresses.
ルータ1311で、無線端末1621〜1624から有線端末1011〜1013への
IPデータグラムをルーティングする際に、通常と異なる動作を行う必要があるのは(R
1)と(R2−1)の場合である。(R1)の場合、IP中継部は対応表486に従いI
Pデータグラムのヘッダの送信元である無線端末1621〜1624に対応するゲートウ
ェイ装置931〜933にIPデータグラムをルーティングする。(R2−1)の場合、
ルータ1311のIP入力部481でカプセル化されたIPデータグラムを取り出し、そ
の後は(R1)と同様にする。(R1)の場合はゲートウェイ装置931〜933が変換
・中継後に送信するIPデータグラムも、無線端末1621〜1624から送信されたも
のと同様に無線端末1011〜1013を宛先としてヘッダに含むため、同じ宛先アドレ
スを持つIPデータグラムを別々方路にルーティングしなければならない。前者と後者は
入力IFの違いや送信元のMACアドレスなどの情報によって区別できるため、このよう
なルーティングは可能である。
When the
This is the case of 1) and (R2-1). In the case of (R1), the IP relay unit performs I according to the correspondence table 486.
The IP datagram is routed to the
The IP datagram encapsulated by the
次に、本発明の第4の実施形態である第4の通信ネットワークの構成を図16に示す。
本実施形態の通信ネットワークの構成は、ゲートウェイ機能の信頼性向上のためにゲート
ウェイ装置を二重化した点に特徴がある。二重化されたゲートウェイ装置以外は図13の
第3の通信ネットワークの構成に準ずる。
Next, FIG. 16 shows the configuration of a fourth communication network according to the fourth embodiment of the present invention.
The configuration of the communication network according to the present embodiment is characterized in that the gateway device is duplicated in order to improve the reliability of the gateway function. Except for the duplex gateway device, the configuration of the third communication network in FIG. 13 is applied.
ルータ1312が、有線端末1011〜1013を収容する有線網1111、ゲートウ
ェイ装置944、945、無線サービス領域1521〜1526をそれぞれ受け持つ基地
局1421〜1426を相互接続する。ルータ1312は、無線端末1621〜1624
が、ゲートウェイ装置944、945を介して、有線端末1011〜1013とIPデー
タグラムの送受を行うように、第3の通信ネットワークの構成で説明したのと類似する方
法でルーティングを行う。
A
However, routing is performed in a manner similar to that described in the configuration of the third communication network so as to transmit and receive IP datagrams with the
第4の通信ネットワーク構成のルータ1312は、有線端末1011〜1013が無線
端末1621〜1624を最終的な宛先としてルータ1312に送信したIPデータグラ
ム、および無線端末1621〜1624が有線端末1011〜1013を最終的な宛先と
してルータ装置1312に送信したIPデータグラムを各ゲートウェイ装置944、94
5に同報する点で、第3の通信ネットワークの構成のルータ1311と異なる。
The
5 is different from the
ルータ1311はゲートウェイ装置それぞれにインタフェースを持っているが、ルータ
1312はシェアドメディアのネットワーク(例えば、Ethernet(R))によっ
てゲートウェイ装置944と945を収容しているという物理的な接続関係の相違は本質
的ではない。
The
ルータ1312がゲートウェイ装置944と945に同報を行う方法を示す。第3の通
信ネットワークの構成で示した場合分けで、(W2−2)と(R2−2)はゲートウェイ
装置が宛先アドレスなので、宛先アドレスをゲートウェイ装置944と945をホストグ
ループに含むIPマルチキャストアドレスを宛先アドレスとすればよい。このホストグル
ープは何らかの方法で予め設定しておく。このIPマルチキャストアドレスをシェアドメ
ディアネットワークのMACアドレスに解決する際に、ゲートウェイ装置944と945
を含むシェアドメディアネットワークのマルチキャストアドレスに解決する。このアドレ
ス解決方法は、通常のIPマルチキャストと同様である。ここで、図17に示すゲートウ
ェイ装置944と945の構成の中で、同報受信機能113は、シェアドメディアネット
ワークのマルチキャストアドレスを持つフレームを受信する機能を持っている。
A method in which the
To the multicast address of the shared media network including This address resolution method is the same as in ordinary IP multicast. Here, in the configuration of the
(R1)、(R2−1)、(W1)および(W2−1)の場合は、宛先がシングルキャ
ストのIPアドレスであるが、このシングルキャストのIPアドレスをシェアドメディア
ネットワークのMACアドレスに解決する際に、ゲートウェイ装置944と945を含む
シェアドメディアネットワークのマルチキャストアドレスに解決するようにしておけばよ
い。このアドレス解決方法は、シングルキャストのIPアドレスはシングルキャストのM
ACアドレスに解決すると言う通常の方法とは異っている。
In the case of (R1), (R2-1), (W1), and (W2-1), the destination is a single cast IP address, but this single cast IP address is resolved to the MAC address of the shared media network. At this time, it is only necessary to resolve the multicast address of the shared media network including the
This is different from the usual method of resolving to an AC address.
なお、ルータ1312とゲートウェイ装置944と945を接続するネットワークがシ
ェアドメディアなので、ルータ1312がシングルキャストのMACアドレスに解決して
も、ゲートウェイ装置944が自分宛のフレームに加えてゲートウェイ装置945宛のM
ACアドレスを持つフレームも受信し、ゲートウェイ装置945が自分宛のフレームに加
えてゲートウェイ装置944宛のMACアドレスを持つフレームも受信するように、ゲー
トウェイ装置944と945の有線IF入力部111の同報受信機能113を設定してお
けば、同様の効果が得られる。
Since the network connecting the
Broadcast of the wired IF
図17に二重化可能なゲートウェイ装置944または945の構成を示す。各ゲートウ
ェイ装置944、945は、有線IF部110の有線IF入力部111に同報受信機能1
13を、有線IF出力部112には同報送信機能114を設けて構成される。例えば、シ
ェアドメディアネットワークであるEthernet(R)のIFカードはこのような同
報機能を持っているが、本発明では通常シングルキャストの宛先MACアドレス持つフレ
ームによって送信すべきIPデータグラム(TCPまたは無線TCPセグメントを含む)
を、マルチキャストの宛先MACアドレスを持つフレームによって同報する点に特徴があ
る。
FIG. 17 shows a configuration of the
13, the wired IF
Is broadcast by a frame having a multicast destination MAC address.
IP層410は、ゲートウェイ装置900のIP層400と比べ、移動制御部を持たな
い点と、二重化制御部1900による制御を受ける点で異なるが、前者の相違は本質的で
はなく、移動制御部を持つ二重化されたゲートウェイ装置も可能である。二重化制御部1
900により一次ゲートウェイ装置のIP層として動作するように指示されると、IP層
によって中継するべきデータグラムの中継を行う。二重化制御部1900により二次ゲー
トウェイ装置のIP層として動作するように指示されると、通常ならIP層によって中継
するべきと判断されるデータグラムであっても中継は行なわず、黙ってデータグラムを廃
棄する。
The
When 900 is instructed to operate as the IP layer of the primary gateway device, the datagram to be relayed is relayed by the IP layer. When it is instructed to operate as the IP layer of the secondary gateway apparatus by the
無線TCP層650、TCP層670およびTCP中継部660は、それぞれ無線TC
P層600、TCP層620およびTCP中継部610と比較して、二重化制御部190
0に対して必要な情報を与え、二重化制御部1900による制御を受ける点で異なる。こ
の点に関して以下に詳述する。
The
Compared with the
The difference is that necessary information is given to 0 and control by the
まず、ゲートウェイ装置944を一次ゲートウェイ装置、ゲートウェイ装置945を二
次ゲートウェイ装置とし、有線端末1011と無線端末1621との間のTCPコネクシ
ョンを中継する場合について説明する。
First, a case will be described in which the
この時、TCPセグメントを受信・応答しあう有線端末1011と一次ゲートウェイ装
置944はTCPのピア関係にあり、無線TCPセグメントを受信・応答し合う無線端末
1621と一次ゲートウェイ装置944は無線TCPのピア関係にある。二次ゲートウェ
イ装置945は、これらのTCPセグメントの交換を受信して内容を確認するが、一次ゲ
ートウェイ装置944に障害が生じない限り、受信したTCPセグメントに応答すること
はなく、ピア関係にはない。
At this time, the wired terminal 1011 that receives and responds to the TCP segment and the
無線端末1621が無線TCPのコネクション設定要求を行ったと仮定する。無線TC
PのSYNセグメントが、図18の経路aによって一次ゲートウェイ装置944と二次ゲ
ートウェイ装置945に同報される。一次ゲートウェイ装置944はTCPのコネクショ
ン設定要求として、経路dによって有線端末1011と二次ゲートウェイ装置945にT
CPのSYNセグメントを同報する。二次ゲートウェイ装置945の判定部1901は、
無線TCPのSYNセグメントを受信した時点でこの受信を予期しており、予期したセグ
メントを受信したことで、一次ゲートウェイ装置944が正常に動作していると判断する
。
Assume that the
The SYN segment of P is broadcast to the
Broadcast the SYN segment of the CP. The
This reception is expected when the wireless TCP SYN segment is received, and it is determined that the
もし、一定期間予期したセグメントを受信しなければ、判定部1901は経路fによっ
て一次ゲートウェイ装置944に、動作確認メッセージを送る。これに対して一次ゲート
ウェイ装置944が経路eによって応答を返さなければ、二次ゲートウェイ装置945の
判定部1901は、一次ゲートウェイ障害と判定し、切替え制御部1902に対して自装
置を一次ゲートウェイ装置として構成するように指示する。切替え制御部1902は、無
線TCP層650、TCP中継部660、TCP層670に対し、一次ゲートウェイ装置
として動作するように指示する。今考えている場合、TCP層670はTCPのSYNセ
グメントを有線端末1011に送信する。
If the expected segment is not received for a certain period, the
再び、一次ゲートウェイ装置944が正常に動作している場合に戻る。有線端末101
1が返すTCPのSYN・ACKセグメントは、ルータ1312によって経路cで一次ゲ
ートウェイ装置944と二次ゲートウェイ装置945に同報される。一次ゲートウェイ装
置944は、これを受けて経路dによって有線端末1011と二次ゲートウェイ装置94
5にACKセグメントを同報する。二次ゲートウェイ装置945の判定部1901がこの
受信の有無に基づいて、一次ゲートウェイ装置944の動作状態を判断し、必要なら切替
を行なうことは同様である。
The process returns to the case where the
The TCP SYN / ACK segment returned by 1 is broadcast by the
Broadcast the ACK segment to 5. The
更に、一次ゲートウェイ装置944は、経路bによって無線端末1621と二次ゲート
ウェイ装置945に対して無線TCPのSYN・ACKメッセージを返す。二次ゲートウ
ェイ装置945の判定部1901がこの受信の有無に基づいて、一次ゲートウェイ装置9
44の動作状態を判断し、必要なら切替を行うことは同様である。無線端末1621が送
信した無線TCPのACKセグメントは、ルータによって経路aで一次ゲートウェイ装置
944と二次ゲートウェイ装置945に同報される。
Further, the
It is the same that the operation state of 44 is judged and switched if necessary. The ACK segment of the wireless TCP transmitted by the
この時点で、一次ゲートウェイ装置944で中継される、無線端末1621と有線端末
1011間の双方向のTCPコネクションが確立する。
At this point, a bidirectional TCP connection between the
有線端末1011から無線端末1621にデータを転送する場合を考える。有線端末1
011から送信すべきデータを含むTCPセグメントが、経路cによって一次ゲートウェ
イ装置944と二次ゲートウェイ装置945に同報される。一次ゲートウェイ装置944
は、経路dによって当該データを受信確認するACKセグメントを有線端末1011と二
次ゲートウェイ装置945に同報する。二次ゲートウェイ装置945の判定部1901が
このACKセグメントの受信の有無に基づいて、一次ゲートウェイ装置944の動作状態
を判断し、必要なら切替を行なうことは同様である。更に、一次ゲートウェイ装置944
は、送信すべきデータを含む無線TCPセグメントを、経路bによって無線端末1621
と二次ゲートウェイ装置945に同報する。二次ゲートウェイ装置945の判定部190
1はデータを含む無線TCPセグメントを予期しているため、この受信の有無に基づいて
、一次ゲートウェイ装置944の動作状態を判断し、必要なら切替を行うことは同様であ
る。無線端末1621は、このデータを受信確認する無線TCPのACKセグメントを、
経路aで一次ゲートウェイ装置944と二次ゲートウェイ装置945に同報する。このA
CKを受信しない場合は、一次ゲートウェイ装置944がタイムアウトによる再送を行う
はずである。一次ゲートウェイ装置944が、再送を行うべきなのに行わない場合は、二
次ゲートウェイ装置945の判定部1901は、一次ゲートウェイ装置944の動作状態
を確認し、必要なら切替を行って再送を行う。
Consider a case where data is transferred from the wired terminal 1011 to the
A TCP segment including data to be transmitted from 011 is broadcast to the
Broadcasts an ACK segment for confirming reception of the data to the
Transmits a wireless TCP segment including data to be transmitted to the
To the
Since 1 is expecting a wireless TCP segment including data, the operation state of the
Broadcast to the
If CK is not received, the
無線端末1621がTCPコネクションの切断を要求した場合を考える。無線端末16
21は、経路aにより無線TCPのFINセグメントを一次ゲートウェイ装置944と二
次ゲートウェイ装置945に同報する。一次ゲートウェイ装置944は、経路dによって
TCPのFINセグメントを有線端末1011と二次ゲートウェイ装置945に同報する
。二次ゲートウェイ装置945の判定部1901がこのFINセグメントの受信の有無に
基づいて、一次ゲートウェイ装置944の動作状態を判断し、必要なら切替を行うことは
同様である。有線端末1621がこれに対して返すTCPのACKセグメントは、ルータ
1312によって経路cで一次ゲートウェイ装置944と二次ゲートウェイ装置945に
同報される。一次ゲートウェイ装置944は、経路bによって無線端末1621と二次ゲ
ートウェイ装置945に、FINに対する無線TCPのACKセグメントを同報する。二
次ゲートウェイ装置945の判定部1901がこのACKセグメントの受信の有無に基づ
いて、一次ゲートウェイ装置944の動作状態を判断し、必要なら切替を行うことは同様
である。
Consider a case where the
21 broadcasts the FIN segment of the wireless TCP to the
次に、無線端末と有線端末間、無線端末間、あるいは有線端末間での通信を、TCP層
ないしアプリケーション層で中継接続を行うゲートウェイ装置を、それぞれの通信と対応
付ける手順について図9、図13および図14の構成などを含めて説明する。
Next, a procedure for associating a communication between a wireless terminal and a wired terminal, between wireless terminals, or between wired terminals with a gateway device that performs relay connection in a TCP layer or an application layer with each communication is shown in FIGS. The description includes the configuration of FIG.
なお、図13に示す構成の通信ネットワーク上でメッセージを転送する際には、IPパ
ケットを用い、任意のトランスポート層のプロトコルを用いてデータ転送をする場合を考
えるものとする。
Note that, when a message is transferred on the communication network having the configuration shown in FIG. 13, an IP packet is used and data transfer is performed using an arbitrary transport layer protocol.
ここで図9は、図13の基地局1421〜1426(以下、これらをまとめて基地局1
400と呼ぶ)の構成例を示したものである。基地局1400は、電界強度変化通知部1
751とBER(ビット誤り率)変化通知部1752と端末移動制御部1753を含む制
御部1750、電界強度測定部1854を含む受信機1851と送信機1852およぴこ
れらが空中線1855を共用するための共用器1853を含む無線送受信部1850、B
ER測定部1856、IP入力部551とIP出力部552を含むIP層550、有線I
F入力部151と有線IF出力部152を含む有線IF部150から構成される。なお、
図中の実線矢印はデータの流れ、破線矢印は制御の流れを示す。
Here, FIG. 9 shows the
400). The
751, a BER (bit error rate)
The wired IF
In the figure, solid arrows indicate data flow, and broken arrows indicate control flow.
電界強度測定部1854は、各無線端末1621〜1624から送られてくる電波の受
信電界強度を測定し、定期的に制御部1750に通知する。BER測定部1856は、受
信機1851から有線IF出力部151へ流れる信号のビット誤り率を各無線端末162
1〜1624対応に測定し、定期的に制御部1750に通知する。
The electric field
1 to 1624 is measured, and the
なお、受信電界強度とビット誤り率は、無線端末と基地局との間の無線通信状態を表す
情報の一例である。制御部1750の電界強度変化通知部1751は、電界強度測定部1
854によって得られた各無線端末1621〜1624の受信電界強度と対応する無線端
末1621〜1624の識別子を含み、宛先をルータ1311としたメッセージをIP出
力部552に渡す。
Note that the received electric field strength and the bit error rate are examples of information indicating a wireless communication state between the wireless terminal and the base station. The electric field strength
A message including the identifiers of the
同様に制御部1750のBER変化通知部1752は、BER測定部1856によって
得られた各無線端末1621〜1624のビット誤り率と対応する無線端末1621〜1
624の識別子を含み、宛先をルータ1311としたメッセージをIP出力部552に渡
す。
Similarly, the BER
A message including the identifier of 624 and having the destination as the
識別子として、例えば無線端末1621〜1624に割り当てられたIPアドレスを用
いることができる。IP出力部552を介してルータ1311に転送されるメッセージと
しては、新たなICMP(Internet Control Message P
rotocol)メッセージを定義してもよい。すなわち、受信電界強度あるいはビット
誤り率等の無線通信状態を表す情報と無線端末の識別子とを通知するためのICMPメッ
セージとして、新たにタイプとコードを割リ当て、情報内容(受信電界強度あるいはビッ
ト誤り率と無線端末の識別子)のフォーマットを定める。このメッセージは、定期的に基
地局1400からルータ1311に通知するようにしても良いし、受信電界強度およびビ
ット誤り率が予め定められた閾値を越えた場合のみに通知するようにしても良い。
As the identifier, for example, an IP address assigned to the
rotocol) message may be defined. That is, as an ICMP message for notifying information indicating a wireless communication state such as a received electric field strength or a bit error rate and an identifier of a wireless terminal, a type and a code are newly assigned, and information contents (received electric field strength or bit The format of the error rate and wireless terminal identifier) is defined. This message may be periodically notified from the
図14は、図13のルータ1311の構成例を示したものである。ルータ1311は、
大きく分けて、有線網1111および複数のゲートウェイ装置931〜933をそれぞれ
1つづつ接続する複数(図14では、そのうちの2つのみを示している)の有線IF部1
80、190と、基地局1421〜1426のそれぞれを1つずつ接続する複数(図14
では、そのうち2つのみを示している)の無線IF部280、290とIP層480とか
ら構成される。
FIG. 14 shows a configuration example of the
Broadly divided, a plurality of wired IF units 1 (only two of them are shown in FIG. 14) for connecting the
80 and 190 and a plurality of
In the figure, only two of them are shown) and the wireless IF
有線IF部180、190は、有線IF入力部(181、191)と有線IF出力部(
182、192)とから構成され、無線IF部280、290は、無線IF入力部(28
1、291)と無線IF出力部(282、292)とから構成されている。
The wired IF
182 and 192), and the wireless IF
1, 291) and wireless IF output units (282, 292).
IP層480は、データグラムフィルタ485を持つIP入力部481と、IP出力部
482と、対応表486を記憶したIP中継部483と、移動制御部484とから構成さ
れる。
The
基地局から送信される無線通信状態を通知するためのメッセージ(例えばICMPメッ
セージ)は、無線IF入力部281あるいは291を経由して、IP入力部481に至る
。すると、IP入力部481はデータグラムフィルタ485によって、当該メッセージが
無線通信状態を通知するためのICMPメッセージであることを認識する(ICMPのタ
イプとコードによリ識別できる)。そして、当該メッセージに含まれる識別子にて識別さ
れる無線端末で終端されるトランスポート層コネクションを中継しているゲートウェイ装
置931〜933のいずれかに転送するべきメッセージ(IPデータグラム)であること
を認識して、IP中継部483に渡す。
A message (for example, an ICMP message) for notifying the wireless communication state transmitted from the base station reaches the
IP中継部483の対応表486には、無線端末1621〜1624のIPアドレスと
、無線端末1621〜1624で終端されるトランス層ポートコネクションを中継するゲ
ートウェイ装置931〜933のIPアドレスとの間の対応関係が示されている。
The correspondence table 486 of the
この対応関係は、例えば以下のようにして付けられているとする。無線端末1621〜
1624が無線サービス領域1521〜1526のいずれかに新たに見い出された(電源
投入時を含む)ことを基地局1421〜1426の端末移動制御部1753がルータ13
11の移動制御部484に通知した時、移動制御部484がある規則によって無線端末と
ゲートウェイ装置931〜933のいずれかを対応つける。
This correspondence is assumed to be attached as follows, for example. Wireless terminal 1621-
When the terminal
11, the
さて、IP中継部483は、当該メッセージに含まれる無線端末のIPアドレスに対応
するゲートウェイ装置931〜933のいずれかのIPアドレスを、対応表486によっ
て得る。このゲートウェイ装置のIPアドレスを、そのメッセージの新たな宛先としてI
Pヘッダに書き込んで、IP出力部482に渡す。
Now, the
Write to the P header and pass to
IP出力部482では、メッセージをその宛先に対応する有線IF出力部(182ある
いは192)を経由して、ゲートウェイ装置931〜933のいずれかに送信する。
The
なお、IP入力部481に入力されるメッセージの宛先はルータ1311のアドレスな
ので、本来は上位層に渡すべきものである。従って、前述したようなIP中継部483で
の処理(当該メッセージに含まれる識別子の無線端末に対応するゲートウェイ装置を対応
表486を参照して特定して、当該メッセージをその特定されたゲートウェイ装置に転送
するための処理)は、上位層にて行うようにしてもよい。すなわち、IP中継部483に
は渡さずに、上位層に当該メッセージを処理する部分を設けても良い。
Since the destination of the message input to the
次に、無線端末と基地局間の無線通信状態により、その無線端末との通信を中継接続す
るゲートウェイ装置のトランスポート層プロトコルを適応的に制御する手順について図1
9を用いて説明する。図19は、図13のゲートウェイ装置931〜933(以下、これ
らをまとめてゲートウェイ装置930と呼ぶ)の構成例を示したものである。ゲートウェ
イ装置930は、大きく分けて、有線IF部120とIP層420とTCP層620とT
CP中継部610と無線TCP層630とから構成される。
Next, a procedure for adaptively controlling the transport layer protocol of the gateway device that relay-connects communication with the wireless terminal according to the wireless communication state between the wireless terminal and the base station is shown in FIG.
9 will be used for explanation. FIG. 19 shows a configuration example of the
A
有線IF部120は、有線IF入力部121と有線IF出力部122とから構成され、
ルータ装置1311に接続するようになっている。IP層420は、データグラムフィル
タ425を含むIP入力部421と、IP出力部422と、IP中継部423と、無線通
信状態受信処理部426とから構成される。
The wired IF
The
TCP層620は、セグメントフィルタ623を含むTCP入力部621とTCP出力
部622とから構成される。無線TCP層630は、セグメントフィルタ633を含む無
線TCP入力部631と、無線TCP出力部632と、無線通信状態適応制御部634と
から構成される。
The
TCP中継部610は、無線トランスポート層プロトコルを有線トランスポート層プロ
トコルに変換する中継部611と、有線トランスポート層プロトコルを無線トランスポー
トプロトコルに変換する中継部612とから構成される。
The
ルータ1311からゲートウェイ装置930に転送されたメッセージは、ゲートウェイ
装置930の有線IF入力部121を通過して、IP入力部421に達する。
The message transferred from the
IP入力部421では、データグラムフィルタ425により、入力されたメッセージが
無線通信状態を通知するためのメッセージであると認識すると、これを無線状態受信処理
部426に送る。
When the
無線状態受信処理部426は、メッセージ中の無線端末の識別子(例えばIPアドレス
)と無線通信状態に関する情報(例えば、受信電界強度またはビット誤り率)を抽出し、
それを無線TCP層630に通知する。
The wireless state reception processing unit 426 extracts an identifier (for example, IP address) of the wireless terminal in the message and information about the wireless communication state (for example, reception field strength or bit error rate),
This is notified to the
無線TCP層630の無線通信状態適応制御部634が、この無線通信状態に関する情
報を基に無線TCPの動作を適応的に変更する。例えば、ビット誤り率がある閾値より高
くなった場合(あるいは受信電界強度がある閾値よリも小さくなった場合)に、送信する
無線TCPセグメントの最大サイズを小さくし、ビット誤り率がある閾値よりも低くなっ
た場合(あるいは受信電界強度がある閾値よりも大きくなった場合)に、送信する無線T
CPセグメントの最大サイズを大きくする。
The wireless communication state
Increase the maximum size of the CP segment.
このようなトランスポート層コネクションの制御指示(例えば、TCPセグメントのサ
イズの変更指示)は、例えば、無線TCP出力部632に作用し、以後、TCP中継部6
10の有線→無線中継部612から送られてくるTCPセグメントは、無線通信状態適応
制御部634にて決定されたサイズにて無線TCP出力部632から出力され、IP出力
部422、有線IF出力部122を介して基地局へ送信される。
Such a transport layer connection control instruction (for example, an instruction to change the size of the TCP segment) acts on, for example, the wireless
The TCP segment sent from the 10 wired to
これまでは、基地局1421〜1426のいずれかからルータ1311に送られてくる
無線通信状態を通知するためのメッセージを基に、ルータ1311が、そのメッセージ中
に含まれる識別子にて識別される無線端末と複数のゲートウェイ装置のいずれかとを対応
づける(無線通信状態を通知するためのメッセージの転送先のゲートウェイ装置の特定)
場合を説明してきた。
Up to now, based on a message for notifying the wireless communication state transmitted from any of the
I have explained the case.
次に、基地局1421〜1426が無線端末と複数のゲートウェイ装置のいずれかとを
対応づける場合について説明する。図20に基地局1401〜1406(以下、これらを
まとめて基地局1400と呼ぶ)の他の構成例を示す。なお、図9と同一部分には同一符
号を付し、異なる部分について説明する。すなわち、図20に示す構成では、制御部17
50に対応表1754が具備されている。
Next, the case where the
50 includes a correspondence table 1754.
対応表1704には、無線端末1621〜1624の識別子(例えばIPアドレス)と
、無線端末1621〜1624で終端されるトランスポート層コネクションを中継するゲ
ートウェイ装置931〜933のIPアドレスとの間の対応関係が示されている。
Correspondence table 1704 shows correspondence between identifiers (for example, IP addresses) of
この対応関係は、例えば以下のようにして付けられているとする。まず、ルータ装置1
311は、別に定められた方法で既に対応関係を対応表486に持ってるとする。基地局
1421〜1426のいずれかの端末移動制御部1753が無線端末1621〜1624
のいずれかを見い出したこと通知するためのメッセージをルータ1311に送信すると、
ルータ1311の移動制御部484では、対応表486を参照して、その受け取ったメッ
セージに含まれる識別子(IPアドレス)の無線端末で終端されるトランスボート層コネ
クションを中継するゲートウェイ装置931〜933のいずれかの識別子(IPアドレス
)を検索する。
This correspondence is assumed to be attached as follows, for example. First, the
It is assumed that 311 already has a correspondence relationship in the correspondence table 486 by a separately defined method. Any of the terminal
When a message for notifying that one of the above has been found is transmitted to the
The
そして、この検索されたゲートウェイ装置の識別子を含む所定の応答メッセージを、先
に、無線端末を見い出したこと通知するためのメッセージを送信した基地局に対し送信す
る。
Then, a predetermined response message including the identifier of the searched gateway device is transmitted to the base station that transmitted the message for notifying that the wireless terminal has been found first.
当該基地局では、ルータ1311からの応答メッセージを有線IF入力部151、IP
入力部551を介して受信して、その応答メッセージからゲートウエイ装置の識別子を抽
出すると、端末移動制御部1753では、そのゲートウエイ装置の識別子と当該無線端末
との対応関係を対応表1754に登録する。
In the base station, a response message from the
When the gateway device identifier is extracted from the response message received via the
一方、制御部1750の電界強度変化通知部1751は、電界強度測定部1854によ
って得られた無線端末から送られてくる電波の受信電界強度と、当該無線端末の識別子を
含むメッセージを生成し、IP出力部552に渡す。その際、電界強度変化通知部175
1は対応表1754から、当該無線端末の識別子に対応するゲートウェイ装置の識別子(
IPアドレス)を検索して、それを生成したメッセージの宛先として設定する。
On the other hand, the electric field strength
1 from the correspondence table 1754, the identifier of the gateway device corresponding to the identifier of the wireless terminal (
IP address) and set it as the destination of the generated message.
同様に、制御部1750のBER変化通知部1752は、BER測定部1856によっ
て得られた無線端末のビット誤り率と、当該無線端末の識別子を含むメッセージを生成し
、IP出力部552に渡す。その際、BER変化通知部1752は対応表1754から、
当該無線端末の識別子に対応するゲートウェイ装置の識別子(IPアドレス)を検索して
、それを生成したメッセージに宛先として設定する。
Similarly, the BER
The identifier (IP address) of the gateway device corresponding to the identifier of the wireless terminal is searched and set as a destination in the generated message.
このメッセージは、IP出力部552、有線IF出力部152を介してルータ1311
に送信されると、ルータ1311では、通常のIPパケットと同じ扱いで、IPパケット
に含まれるIPアドレスにて特定されるゲートウェイ装置931〜933のいずれかにル
ーティングされる。このメッセージを受信したゲートウェイ装置931〜933の動作は
、前述した様に無線TCP層630の無線通信状態適応制御部634が、これらの無線通
信状態に関する情報を基に無線TCPの動作を適応的に変更する。
This message is sent to the
Is routed to one of the
次に、無線端末または有線端末からのTCPコネクション確立要求の際に使用される制
御オプションの処理方法について図2および図21を用いて説明する。図21は本発明の
一実施形態であるゲートウェイ装置の構成を示すもので、図1と同一部分には同一符号を
付し、ここでは異なる部分について説明する。
Next, a control option processing method used when a TCP connection establishment request is made from a wireless terminal or a wired terminal will be described with reference to FIGS. FIG. 21 shows a configuration of a gateway apparatus according to an embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and different parts will be described here.
例えば図2の通信ネットワークの構成の中で、ゲートウェイ装置901が図20に示さ
れる構成であるとする。このとき、ゲートウェイ装置901がオプションhを要求したT
CPコネクション確立のためのパケットを有線網1101内にある端末1001より受信
すると、(ここで、オプションhがパスMTUディスカバリを指示するものだとする)こ
のときゲートウェイ装置901はオプションにh対する回答を端末1001に行うととも
に、端末1001とのコネクションの確立を行う。このときに、コネクションのオプショ
ンとして何が要求されていたかをオプションテーブル683に記録しておく。
For example, it is assumed that the
When a packet for establishing a CP connection is received from the terminal 1001 in the wired network 1101 (assuming that the option h indicates path MTU discovery), the
次にゲートウェイ装置901は端末1001がコネクションを確立したい相手である、
例えば無線端末1601とのコネクション確立の動作に入る。ゲートウェイ装置901内
のTCPハンドオフ制御部640はコネクション確立のためのパケットを生成する際にオ
プションテーブル683を参照する。これにより、ゲートウェイ装置901はオプション
hが要求されていることを確認し、経路上のMTUを探索する。しかし一般的に無線リン
クでのパケットサイズは有線リンクでのパケットサイズに比べると小さいので、ここでの
MTUを無線端末1601と端末1001との間の経路上のMTUとして扱うと、有線網
において必要以上のデータ分割が行われ、この結果リンクの利用効率が低下してしまう。
そこで、無線端末とのコネクション確立の時にはhを不必要なものとして扱う。そこで、
ゲートウェイ装置901内のTCPハンドオフ制御部640はTCPコネクション確立の
ためのパケットのオプションには何も加えずに無線端末1601に送信するよう無線TC
P600内の無線TCP出力部602に要求を送信する。
Next, the
For example, the operation for establishing a connection with the wireless terminal 1601 is started. The TCP
Therefore, h is treated as unnecessary when establishing a connection with a wireless terminal. Therefore,
The TCP
The request is transmitted to the wireless
このTCPコネクション確立のためのパケットを受信した無線端末1601はオプショ
ン無しと理解して、このパケットに対する送達確認・回答パケットをゲートウェイ装置9
01へ送信する。これにより、無線端末とゲートウェイ装置901との間のコネクション
はオプション無しの状態で確立される。
The wireless terminal 1601 that has received the packet for establishing the TCP connection understands that there is no option, and sends a delivery confirmation / response packet to the gateway device 9.
Send to 01. As a result, the connection between the wireless terminal and the
以上の様に、例えば無線端末と有線端末との間のコネクションを分割設定する際に、通
信リンクの状況などによってオプションの設定を柔軟に変更することにより、通信リンク
を効率良く利用できることになる。
As described above, for example, when the connection between the wireless terminal and the wired terminal is divided and set, the option setting can be flexibly changed depending on the communication link status and the like, so that the communication link can be used efficiently.
次に、無線端末が異なるゲートウェイ装置に収容される基地局間で移動し、これらのゲ
ートウェイ装置間でゲートウェイ機能の移動(TCP層によるハンドオフ)が行われる手
順について図22を用いて説明する。図22は本発明の一実施形態であるゲートウェイ装
置の構成を示すもので、図1と同一部分には同一符号を付し、ここでは異なる部分につい
て説明する。
Next, a procedure in which a wireless terminal moves between base stations accommodated in different gateway devices and a gateway function is moved (handoff by TCP layer) between these gateway devices will be described with reference to FIG. FIG. 22 shows a configuration of a gateway apparatus according to an embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and different parts will be described here.
無線端末が、異なるゲートウェイ装置に収容される基地局間で移動し、これらのゲート
ウェイ装置間でゲートウェイ機能の移動(TCP層によるハンドオフ)が行われる際に、
ゲートウェイ装置960のTCPハンドオフ制御部640はTCP中継している2つのT
CPコネクション(例えばゲートウェイ装置960と無線端末間、ゲートウェイ装置96
0と有線端末間)の現在のTCPコネクション状態を示す状態遷移変数689、694を
参照する。
When a wireless terminal moves between base stations accommodated in different gateway devices, and a gateway function moves (handoff by TCP layer) between these gateway devices,
The TCP
CP connection (for example, between
Reference is made to
それぞれのTCPコネクションの状態遷移変数689、694が共にESTABLIS
HEDであった場合には、TCP中継している2つのTCPコネクションが確立されてい
てデータ転送状態であると検出され、無線端末が移動後にも新たなゲートウェイ装置にて
ゲートウェイ機能が実現できる様に、前述したTCP層によるハンドオフの一連の操作を
行う。
The
In the case of HED, it is detected that two TCP connections for TCP relay have been established and are in a data transfer state, so that a gateway function can be realized in a new gateway device even after the wireless terminal has moved. A series of handoff operations by the TCP layer described above are performed.
これに対し、それぞれのTCPコネクションの状態遷移変数689、694のいずれか
がESTABLISHEDでない場合には、ゲートウェイ装置960はそれぞれの(CL
OSEDでない)TCPコネクションを切断する処理を行う。もちろん、共にCLOSE
Dであった場合には何ら動作を行わなくとも良い。
On the other hand, when any of the
A process of cutting the TCP connection (not OSED) is performed. Of course, both CLOSE
If it is D, no operation is required.
この様な判断基準でゲートウェイ装置間のハンドオフを実行することにより、異常な状
態遷移におけるゲートウェイの動作手順を装備することを回避できるため、ゲートウェイ
装置のシステム構成の簡略化が期待できる。
By performing handoff between gateway devices according to such a criterion, it is possible to avoid having a gateway operation procedure in an abnormal state transition, so that simplification of the system configuration of the gateway device can be expected.
次に、無線端末が異なる基地局間でハンドオフした時の、無線端末におけるTCPコネ
クション管理手順について図23を用いて説明する。図23は本発明の一実施形態である
無線端末の構成を示すもので、図3と同一部分には同一符号を付し、ここでは異なる部分
について説明する。
Next, a TCP connection management procedure in the wireless terminal when the wireless terminal performs handoff between different base stations will be described with reference to FIG. FIG. 23 shows a configuration of a wireless terminal according to an embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and different parts will be described here.
無線端末1620が異なる基地局間でハンドオフをするため無線伝送路が切断されると
き、無線端末1620の無線TCP層において現在のTCPコネクション状態を示す無線
TCP状態遷移変数734を参照したとき、この変数がSYN_SENT、SYN_RC
VD、LISTENのいずれかであり、すなわちコネクションの確立の途中であった場合
には、無線端末1620はこのコネクションを切断する動作を行うとともに、コネクショ
ンの切断が行われたことをTCPハンドオフ制御部740中の、コネクション確立時ハン
ドオフ切断変数741に記録しておく。
When the
If either VD or LISTEN, that is, in the middle of establishing a connection, the
この後、無線端末1620のハンドオフが終了して無線伝送路が確立したことをTCP
ハンドオフ制御部740が検出すると、前述したコネクション確立時ハンドオフ切断変数
741を参照し、コネクションの切断が行われたことが記録されていればTCPコネクシ
ョンの再確立の動作を開始する。
After this, the fact that the handoff of the
When the
以上により、無線端末1620がTCPコネクション確立途中のときにハンドオフによ
りそのコネクション切断されても、ハンドオフの後にコネクション再確立を自動的に行え
るので、速やかにコネクションの再確立が行えるうえ、ユーザがコネクションの再確立の
ための動作を行うことを省くことが可能である。
As described above, even when the
次に、無線端末とゲートウェイ装置間の無線伝送伝送路が例えばハンドオフが原因で切
断された時の、データフロー制御の手順について図2、図24および図25を用いて説明
する。図24は本発明の一実施形態であるゲートウェイ装置の構成を示すもので、図1と
同一部分には同一符号を付し、ここでは異なる部分について説明する。また図25は本発
明の一実施形態である無線端末の構成を示すもので、図3と同一部分には同一符号を付し
、ここでは異なる部分について説明する。図2中のゲートウェイ装置902が図24のゲ
ートウェイ装置970で示す構成になっており、図2中の無線端末1604が図25の無
線端末1630で示す構成になっているとする。
Next, a data flow control procedure when the wireless transmission transmission line between the wireless terminal and the gateway device is disconnected due to handoff, for example, will be described with reference to FIGS. FIG. 24 shows a configuration of a gateway device according to an embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and different parts will be described here. FIG. 25 shows the configuration of a wireless terminal according to an embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 3 are given the same reference numerals, and different parts will be described here. 2 is configured as a
無線端末1604がゲートウェイ装置902を介して有線端末1001とコネクション
を分割設定して通信中に、基地局1405がカバーする無線サービス領域1505から基
地局1406がカバーする無線サービス領域1506にハンドオフを開始すると、ゲート
ウェイ装置970内のTCPハンドオフ制御部は、TCP層695内のパケット生成部6
99においてウィンドウサイズフィールドを0にしたデータを持たないパケットを生成し
、TCP出力部697を介して有線端末1001にこのパケットを送信する。有線端末1
001はこのウィンドウサイズが0であることを通知するパケットを受信すると相手の無
線端末1604の受信バッファに空きが無いと解釈するため、それ以降無線端末1604
宛てデータの送信を一時的に停止する。
When the
In 99, a packet having no data with the window size field set to 0 is generated, and this packet is transmitted to the
When 001 receives a packet notifying that the window size is 0, it interprets that the reception buffer of the
Temporarily stop sending addressed data.
また、無線端末1604が通信している相手の端末が例えば無線端末1603である場
合には、ゲートウェイ装置901に対してウィンドウサイズフィールドが0のパケットを
送信することで、同様に無線端末1604宛てデータの送信は一時的に停止される。
In addition, when the partner terminal with which the
以上により、ネットワーク内で輻輳が生じているのではないが通信を行えない状態であ
る、例えばハンドオフ動作中において、無線端末と通信している相手端末のTCP層にお
いてデータの送信を一時的に停止させるとともに、このコネクションにおける無線端末へ
の伝送レートを制御する輻輳ウィンドウの減少を止めることが可能であり、ハンドオフ終
了後には直ちに高い伝送レートでのデータ送信を開始することができる。
As a result of the above, there is no congestion in the network, but communication is not possible. For example, during handoff operation, data transmission is temporarily stopped at the TCP layer of the partner terminal communicating with the wireless terminal. In addition, it is possible to stop the decrease in the congestion window for controlling the transmission rate to the wireless terminal in this connection, and it is possible to immediately start data transmission at a high transmission rate after the handoff is completed.
また同様に、ハンドオフの動作を開始した無線端末1604のTCPハンドオフ制御部
は、ハンドオフを開始したことを示す信号を無線TCP層750のパケット生成部755
へ送信する。このときパケット生成部755において、ウィンドウサイズフィールドが0
でデータを含まず、宛先アドレス及びコネクション識別ポート番号にはこの無線端末16
04のアドレス(IPアドレス)及び現在通信を行っているコネクションのポート、送信
元アドレスおよびコネクション識別ポート番号には、この無線端末と通信を行っている有
線端末1001のアドレス(IPアドレス)及びポートに設定したパケットを生成する。
Similarly, the TCP handoff control unit of the
Send to. At this time, in the
The wireless terminal 16 does not contain data, and the destination address and connection identification port number
04 address (IP address) and the port, source address, and connection identification port number of the currently communicating connection include the address (IP address) and port of the wired terminal 1001 communicating with the wireless terminal. Generate the set packet.
パケット生成部755ではこの様に生成したパケットを無線TCP入力部751へ送信す
る。
The
このパケットを受信した無線TCP入力部751は、ウィンドウサイズが0であること
を通知するパケットを受信すると相手の有線端末1001の受信バッファに空きが無いと
解釈するため、それ以降有線端末1001宛てデータの送信を一時的に停止する。
Upon receiving this packet, the wireless
無線端末1604のTCPハンドオフ制御部760は無線IF部300よりハンドオフ
が完了したことを示す信号を受信するか、あるいはIP入力部501や無線TCP入力部
751よりこの無線端末1604と通信を行っている有線端末1001からパケットを受
信したことを示す信号を受信するか、あるいはTCP制御部761より相手端末1001
とのコネクションを切断したことを示す信号を受信した場合に、パケット生成部755に
前述したウィンドウサイズ0のパケットの生成を中止することを示す信号を送信する。パ
ケット生成部755はウィンドウサイズ0のパケットの生成を中止することを示す信号を
受信するまで、例えば1秒ごとにこのパケットを生成して無線TCP入力部751へ送信
する。
The TCP
When the signal indicating that the connection with the terminal is disconnected is received, a signal indicating that the generation of the window size 0 packet described above is stopped is transmitted to the
以上により、ネットワーク内で輻輳が生じているのではないが通信を行えない状態であ
る、例えばハンドオフ動作中において、無線端末のTCP層においてデータの送信を一時
的に停止させるとともに、このコネクションにおける無線端末側からの伝送レートを制御
する輻輳ウィンドウの減少を止めることが可能であり、ハンドオフ終了後には直ちに高い
伝送レートでのデータ送信を開始することができる。
As described above, while there is no congestion in the network, communication is not possible. For example, during the handoff operation, the transmission of data is temporarily stopped in the TCP layer of the wireless terminal, and the wireless communication in this connection is performed. It is possible to stop the decrease in the congestion window that controls the transmission rate from the terminal side, and data transmission at a high transmission rate can be started immediately after the handoff is completed.
次に、無線端末が基地局およびゲートウェイ装置を介して有線端末とコネクションを分
割設定して通信中に、そのゲートウェイ装置に収容される基地局の無線サービス領域外に
移動した場合の動作について図2および図26を用いて説明する。図26は本発明の一実
施形態であるゲートウェイ装置の構成を示すもので、図1の構成の一部分を示している。
図1と同一部分には同一符号を付し、ここでは異なる部分について説明する。図2中のゲ
ートウェイ装置901〜903が図26のゲートウェイ装置980で示す構成になってい
るとする。
Next, the operation when the wireless terminal moves out of the wireless service area of the base station accommodated in the gateway device during communication by dividing and setting the connection with the wired terminal via the base station and the gateway device is shown in FIG. This will be described with reference to FIG. FIG. 26 shows a configuration of a gateway apparatus according to an embodiment of the present invention, and shows a part of the configuration of FIG.
The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and different parts will be described here. Assume that the
ゲートウェイ装置902のTCPハンドオフ制御部640が、そのゲートウェイ装置を
介して通信中である無線端末1604と基地局1405の無線伝送路が切断されたことを
示す信号を例えば基地局1405から受信したら、ゲートウェイ装置902が収容する基
地局の無線サービス領域1504〜1506の境界に隣接するエリアをサービスする基地
局を収容するゲートウェイ装置901及び903に対して、その無線端末1604からの
パケットを受信した場合にパケットを転送してもらうよう要求する、無線端末1604の
識別子(例えばIPアドレス)と自ゲートウェイ装置902の識別子(例えばIPアドレ
ス)を含んだ図27のようなパケットを送信する。
When the TCP
このパケットを受信したゲートウェイ装置901および903は図28のような転送要
求テーブルに、このパケットに含まれている無線端末1604のアドレスと、転送を要求
しているゲートウェイ装置902のアドレスを記録する。
The
無線端末1604が移動した先のゲートウェイ装置901または903が、無線IF部
あるいは基地局が収容されるルータ1301に接続される有線IF部からパケットを受信
した場合には、ゲートウェイ装置901または903は、転送要求テーブル491を参照
し、当該受信したパケットのソースアドレスが転送要求テーブル491に登録されている
無線端末1604のアドレスである場合、転送先アドレスとして登録されているゲートウ
ェイ装置902にそのパケットを転送する。 さらに転送要求テーブル491の各エント
リに対しては、転送テーブルタイマー492にタイマーがセットされており(転送要求テ
ーブル491のタイマーNo.の項に対応するタイマーの番号が記載されている)、一定
時間が経過してタイマーが切れた場合にはそのタイマーの対象となる項目を削除する。
When the
図26のゲートウェイ装置980に示したパケット転送を行う機能が図2のゲートウェ
イ装置903にない場合は基地局1407、1408に、またゲートウェイ装置901に
パケット転送を行う機能がない場合はルータ1301にパケット転送を行う機能を搭載す
る構成でも良い。その場合にはゲートウェイ装置902は、前述した手順にて図27の様
な転送要求のパケットを、それぞれ基地局1407、1408またはルータ1301宛て
に送信する。
If the
以上により、無線端末が通信中に異なるゲートウェイ装置が収容する基地局のサービス
エリアに移動した場合でも、その基地局を収容するゲートウェイ装置あるいは基地局から
パケットを転送してもらうことができるので、ゲートウェイ装置間のハンドオフがスムー
ズに行え、コネクションが切断されることがなくなる。
As described above, even when a wireless terminal moves to a service area of a base station accommodated by a different gateway device during communication, a packet can be transferred from the gateway device or base station accommodating the base station. The handoff between devices can be performed smoothly and the connection is not disconnected.
100……有線IF部
101……有線IF入力部
102……有線IF出力部
110……有線IF部
111……有線IF入力部
112……有線IF出力部
113……同報受信機能
114……同報送信機能
120……有線IF部
121……有線IF入力部
122……有線IF出力部
150……有線IF部
151……有線IF入力部
152……有線IF出力部
180……有線IF部
181……有線IF入力部
182……有線IF出力部
190……有線IF部
191……有線IF入力部
192……有線IF出力部
200……無線IF部
201……無線IF入力部
202……無線IF出力部
203……IPデータグラム再構成部
210……無線IF部
212……無線IF出力部
220……無線IF部
221……無線IF入力部
222……無線IF出力部
223……IPデータグラム再構成部
280……無線IF部
281……無線IF入力部
282……無線IF出力部
290……無線IF部
291……無線IF入力部
292……無線IF出力部
295……データリンク部
296……ハンドオフ制御部
300……無線IF部
301……無線IF入力部
302……無線IF出力部
303……IPデータグラム分割部
304……優先度制御部
310……無線IF部
311……無線IF入力部
312……無線IF出力部
320……無線IF部
321……無線IF入力部
322……無線IF出力部
323……IPデータグラム分割部
324……優先度制御部
330……無線IF部
331……無線IF入力部
332……無線IF出力部
333……IPデータグラム分割部
334……優先度制御部
400……IP層
401……IP入力部
402……IP出力部
403……IP中継部
404……移動制御部
405……データグラムフィルタ
410……IP層
411……IP入力部
412……IP出力部
413……IP中継部
415……データグラムフィルタ
420……IP層
421……IP入力部
422……IP出力部
423……IP中継部
425……データグラムフィルタ
426……無線通信状態受信処理部
480……IP層
481……IP入力部
482……IP出力部
483……IP中継部
484……移動制御部
485……データグラムフィルタ
486……対応表
490……転送制御部
491……転送要求テーブル
492……転送テーブルタイマー
500……IP層
501……IP入力部
502……IP出力部
510……IP層
511……IP入力部
512……IP出力部
550……IP層
551……IP入力部
552……IP出力部
600……無線TCP層
601……無線TCP入力部
602……無線TCP出力部
603……セグメントフィルタ
610……TCP中継部
611……無線→有線中継部
612……有線→無線中継部
620……TCP層
621……TCP入力部
622……TCP出力部
623……セグメントフィルタ
630……無線TCP層
631……無線TCP入力部
632……無線TCP出力部
633……セグメントフィルタ
634……無線通信状態適応制御部
640……TCPハンドオフ制御部
641……TCP制御部
642……パケット生成部
650……無線TCP層
651……無線TCP入力部
652……無線TCP出力部
653……セグメントフィルタ
660……TCP中継部
661……無線→有線中継部
662……有線→無線中継部
670……TCP層
671……TCP入力部
672……TCP出力部
673……セグメントフィルタ
680……TCP中継部
681……無線→有線中継部
682……有線→無線中継部
683……オプションテーブル
685……無線TCP層
686……無線TCP入力部
687……無線TCP出力部
688……セグメントフィルタ
689……無線TCP状態遷移変数
690……TCP層
691……TCP入力部
692……TCP出力部
693……セグメントフィルタ
694……TCP状態遷移変数
695……TCP層
696……TCP入力部
697……TCP出力部
698……セグメントフィルタ
699……パケット生成部
700……無線TCP層
701……無線TCP入力部
702……無線TCP出力部
710……TCP層
711……TCP入力部
712……TCP出力部
720……TCP選択部
730……無線TCP層
731……無線TCP入力部
732……無線TCP出力部
734……無線TCP状態遷移変数
740……TCPハンドオフ制御部
741……コネクション確立時ハンドオフ切断変数
750……無線TCP層
751……無線TCP入力部
752……無線TCP出力部
755……パケット生成部
760……TCPハンドオフ制御部
761……TCP制御部
800……アプリケーション
810……アプリケーション中継サーバ
811……キャッシュ
820……アプリケーション中継サーバ
821……キャッシュ
850……無線対応アプリケーション
860……アプリケーション
900……ゲートウェイ装置
901〜903……ゲートウェイ装置
911〜912……ゲートウェイ装置
921〜923……ゲートウェイ装置
930……ゲートウェイ装置
931〜933……ゲートウェイ装置
944……一次ゲートウェイ装置
945……二次ゲートウェイ装置
950……ゲートウェイ装置
960……ゲートウェイ装置
970……ゲートウェイ装置
980……ゲートウェイ装置
1001〜1003……有線端末
1011〜1013……有線端末
1101……有線網
1111……有線網
1301……ルータ
1302〜1305……ルータ
1311……ルータ
1312……ルータ
1400……基地局
1401〜1408……基地局
1411〜1418……基地局
1421〜1426……基地局
1501〜1508……無線サービス領域
1511〜1518……無線サービス領域
1521〜1526……無線サービス領域
1600……無線端末
1601〜1605……無線端末
1610……無線端末
1611〜1614……無線端末
1620……無線端末
1621〜1624……無線端末
1630……無線端末
1700……制御部
1701……電界強度変化通知部
1702……BER変化通知部
1703……端末移動制御部
1750……制御部
1751……電界強度変化通知部
1752……BER変化通知部
1753……端末移動制御部
1754……対応表
1800……無線送受信部
1801……受信機
1802……送信機
1803……共用器
1804……電界強度測定部
1805……空中線
1806……BER測定部
1850……無線送受信部
1851……受信機
1852……送信機
1853……共用器
1854……電界強度測定部
1855……空中線
1856……BER測定部
1857……無線端末アドレス登録テーブル
1900……二重化制御部
1901……判定部
1902……切替え制御部
100 …… Wired IF
Claims (2)
前記無線網の接続端末間のトランスポート層コネクションを、前記無線網との通信用の
トランスポート層プロトコルの第1のコネクションおよび第2のコネクションとに分割し
て設定するか、前記無線網の接続端末と前記有線網の接続端末との間のトランスポート層
コネクションを、前記無線網との通信用のトランスポート層プロトコルの第1のコネクシ
ョンと前記有線網との通信用のトランスポート層プロトコルの第2のコネクションとに分
割して設定するためのコネクション分割設定手段とを具備し、
前記無線端末が第1の基地局が受け持つ無線サービス領域から第2の基地局が受け持つ
他の無線サービス領域へハンドオフ動作を開始することを示すハンドオフ開始信号を受信
した場合に、前記ハンドオフを行なう無線端末と通信を行なっている端末に、パケット送
信を抑制する信号を含むトランスポート層プロトコルデータユニットを送信することを特
徴とするゲートウェイ装置。 In a gateway device that relays and connects a wireless network and a wired network,
A transport layer connection between connection terminals of the wireless network is divided and set into a first connection and a second connection of a transport layer protocol for communication with the wireless network, or the connection of the wireless network The transport layer connection between the terminal and the connection terminal of the wired network is the first connection of the transport layer protocol for communication with the wireless network and the transport layer protocol for communication with the wired network. A connection division setting means for dividing and setting two connections,
A radio that performs the handoff when the wireless terminal receives a handoff start signal indicating that a handoff operation starts from a radio service area that the first base station serves to another radio service area that the second base station serves. A gateway device, characterized by transmitting a transport layer protocol data unit including a signal for suppressing packet transmission to a terminal communicating with the terminal.
おいて、トランスポート層プロトコル処理手段と、前記トランスポートプロトコル処理手
段にパケット送信を抑制する信号を送信する送信抑制手段と、基地局間でのハンドオフ動
作の開始および終了を検出したときに前記送信制御手段に通知するハンドオフ通知手段と
を具備し、
ハンドオフ動作の開始が前記送信制御手段に通知されたときに前記パケット送信を抑制
する信号の送信を開始し、ハンドオフ動作の終了が前記送信制御手段に通知されたときに
、前記パケットの送信を抑制する信号の送信を終了することを特徴とする無線端末装置。 In a wireless terminal device that communicates with a connection terminal of a wireless network or a connection terminal of a wired network via a base station, a transmission for transmitting a packet for suppressing packet transmission to the transport layer protocol processing means and the transport protocol processing means Suppression means, and handoff notification means for notifying the transmission control means when the start and end of a handoff operation between base stations is detected,
Start transmission of a signal to suppress the packet transmission when the transmission control means is notified of the start of handoff operation, and suppress transmission of the packet when the end of the handoff operation is notified to the transmission control means The wireless terminal device ends transmission of a signal to be transmitted.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN105262688A (en) * | 2015-11-25 | 2016-01-20 | 成都广达新网科技股份有限公司 | Message transmission method based on HTTP relay technology in EOC network |
-
2006
- 2006-04-17 JP JP2006113881A patent/JP4220530B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN105262688A (en) * | 2015-11-25 | 2016-01-20 | 成都广达新网科技股份有限公司 | Message transmission method based on HTTP relay technology in EOC network |
CN105262688B (en) * | 2015-11-25 | 2018-10-26 | 成都广达新网科技股份有限公司 | Message transmitting method based on HTTP relaying techniques in a kind of EOC networks |
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