JP2006504290A - Ｎａｃｋプロトコルの方法および装置 - Google Patents

Abstract

論理回路（４０９）は、常に送信機（４１０）を監視し、送信機（４１０）がアイドル状態にあるかどうかを判定する。論理回路（４０９）は、データおよび他の経路情報が送信機（４１０）で送信されなくなるまで、かつ、ＲＦ資源が十分に使用可能になるまで、すべてのＮＡＫを抑制する。また、論理回路（４０９）は、所定数のＮＡＫが論理回路（４０９）によってバッファされるまで、すべてのＮＡＫを抑制する。詳細には、論理回路（４０９）は、ＮＡＫの数がいつ無線フレームを十分に満たすかを判定する。一旦、所定数のＮＡＫが集められると、論理回路（４０９）は、適正なＮＡＫを発生する。

Description

本発明は、一般に通信システムに関し、詳細には、そのような通信システムにおける否定応答（ＮＡＫ）の抑制に関する。

現在の符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）通信システムにおいて、移動体ユニットとインフラストラクチュア装置間のデータトラヒックを搬送するために、無線リンクプロトコル（ＲＬＰ）がリンク層に使用されている。ＲＬＰは、正しく受信されたＲＬＰフレームに受信機が応答しないという点で、否定応答（ＮＡＫ）基づいたプロトコルである。順序正しい配信が、シーケンス番号（ＳＥＱ）を各フレームに使用することによって行われる。ＲＬＰは、［ＳＥＱ（Ｓ）］を送信する次の新しいデータフレームのシーケンス番号のカウンタと、ＲＬＰが［ＳＥＱ（Ｒ）］を受信することを予期した次の新しいデータフレームのシーケンス番号のカウンタとを維持している。ＲＬＰは、次の予期されたシーケンス番号（ＳＥＱ（Ｒ））より大きなシーケンス番号のフレームが受信されると、ＲＬＰフレームの再送信を要求する。再送信は、受信されなかったフレームのシーケンス番号を識別する送信機に、ＮＡＫを送信することによって行われる。次に続けて送信されるＲＬＰフレームは、否定応答されたフレームを受信する前は、受信機で受信され続ける。

図１に、現在のＲＬＰ ＮＡＫの処理手順を示す。図に示すように、フレーム１０１は、送信機によって無線で送信され、フレーム１０２として受信機で受信される。無線で送信中、データが失われ、受信機への再送信を必要とすることが時々発生する。この事例を、フレームＦ３が失われたものとして図１に示している。受信機は、フレームＦ４を受信すると、すぐにフレームＦ３が紛失していることに気づき、ＮＡＫを送信機に送信することで、Ｆ３の再送信を要求する。現在のＲＬＰプロトコル規格は、ＮＡＫ制御フレームがデータまたは他の経路情報を搬送するいかなるＲＬＰフレームよりも優先されることを明記している。送信機は、ＮＡＫを受信するとすぐにＦ３を再送信する。

単一のＮＡＫがいくつかのＲＬＰフレームの再送信を要求できる（図２に示すように）ことに注意されるべきである。図２では、ＲＬＰフレームＦ２とＦ３が失われている。受信機は、ＲＬＰフレームＦ４を受信するとすぐに、シーケンスギャップを検出し、２つのＲＬＰフレーム、Ｆ２とＦ３の再送信を要求する単一のＮＡＫフレームを送信する。

問題は、受信機が複数のフレームの受信を短期間に失敗した場合に発生する。そのような状況では、ＮＡＫフレームの定常的なストリームが受信機によって送信され、受信機から送信機への通信リンクを渋滞させる。この問題の具体例を図３に示す。代表的アプリケーション（例えばウェブブランジング）では、データフローは、非対称である。フレーム削除率（ＦＥＲ：Ｆｒａｍｅ Ｅｒａｓｕｒｅ Ｒａｔｅ）が大きな場合、またはシーケンス番号付けされた多くのフレームが、フレーム間隔ごとに到来する場合には、各送信間隔において、少なくともひとつのＲＬＰフレームが削除される可能性が高くなる。図３では、ＲＬＰフレームＦ４、Ｆ７、Ｆ１５、Ｆ１８が、４つの連続した送信間隔において削除されている。シーケンス番号のギャップが、４つの連続したＮＡＫフレームを発生させ、紛失したＲＬＰフレームの再送信が要求される。この状況が持続している間、他のユーザ／制御データ（例：ＴＣＰ／ＩＰ ＡＣＫ）は、受信機から送信機に送信することはできない。クライアントは、ＴＣＰ／ＩＰ ＡＣＫを送信することでダウンロードされた各パケットに応答する必要があるため、ＲＬＰ ＮＡＫが送信されていない期間を待っている間、ＴＣＰ／ＩＰ ＡＣＫは、遅延することになる。

従来技術による方法は、チャネル条件が不十分である間に発生するＮＡＫフレームの殺到に対処することを試みた。例えば、特許文献１は、遅延時間が、定義された確率関数に従って選択されるＮＡＫ抑制のシステムについて記述している。上記の技術では、所与の遅延時間後に送信されるＮＡＫフレームの数が予測可能である。所定の時間に送信されるＮＡＫフレームの数は、種々のシステムパラメータ（ネットワークパケット損失率のような）の関数として確率密度を調整することによって、ネットワーク状態に適合するよう調整することができる。

上記の処理手順は、複数のＮＡＫが送信されることによる影響を確かに低減するが、上記の処理手順は、それでもなお不適切な時間帯にＮＡＫが送信されるという結果を招く。したがって、システム資源の負荷を軽減するために、通信システム内で、ＮＡＫフレームを送信する最も好適な時間帯をより正確に算出するＮＡＫ抑制の方法および装置が必要とされている。
米国特許第６，１１２，３２３号

上記の必要性に対処するために、ＮＡＫを抑制する方法、およびその装置をここで提供する。本発明の好ましい実施形態によれば、論理回路がデータ送信待ちを常に監視して、送信すべき何らかのユーザデータがあるかどうかを判定する。論理回路は、一定の条件が満たされるまで、ＮＡＫフレームの生成および送信を抑制する。これらの条件は、論理的（ブール）変数として記述でき、その変数の値は、ＮＡＫシーケンスリストの大きさ、ＮＡＫシーケンス番号待ち時間、データおよび他の経路情報の待ち行列の長さ、およびデータ列におけるデータの待ち時間のテストによって算出される。このテストの一部として、論理回路は、否定応答された所定数のシーケンス番号がＮＡＫ発生器によってバッファされるまで、すべてのＮＡＫフレームを抑制する。詳細には、論理回路は、否定応答されたシーケンス番号の数が、単一のＮＡＫ ＲＬＰフレームで搬送され得る最大値にいつ達するかを判定する。一旦、所定数のシーケンス番号が集められると、論理回路は、ＮＡＫフレームを発生するよう、ＮＡＫ発生器に指示する。

上記の処理手順は、多くのＮＡＫフレームが発生されている場合であっても、データおよび他の経路情報の送信を可能にすることによって、データおよび他の経路情報の通信渋滞を低減する。

本発明は、否定応答（ＮＡＫ）を抑制する方法であって、ＮＡＫを送信する必要があることを決定するステップと、データまたは他の経路情報を、チャネルで現在送信する必要があるかどうかを判定するステップと、データおよび他の経路情報を、チャネルで送信する必要がない場合には、ＮＡＫが送信され、そうでない場合には、ＮＡＫはバッファされるステップとを含む方法を包含する。

本発明は、ＮＡＫをチャネルで送信する必要があることを決定するステップと、現在バッファされているＮＡＫの数を算出するステップと、所定数のＮＡＫがバッファされている場合には、現在バッファされているＮＡＫをＮＡＫと共に送信し、そうでない場合には、ＮＡＫをバッファするステップとを有する方法をさらに包含する。

本発明は、ＮＡＫを格納するバッファと、バッファに接続され、かつ、入力として送信機の送信状態を有するとともに、ＮＡＫ発生器が送信機の送信状態に基づいてＮＡＫを発生するよう、該発生器に指示を出力する論理回路と、を有する装置をさらに包含する。

ここで、類似の参照番号が類似の構成要素を示す図面に戻る。図４は、本発明の好ましい実施形態に従う通信システム４００のブロック図である。図に示すように、通信システ
ム４００は、送信回路４０１と、受信回路（またはリモート装置）４０２とから構成される。送信回路は、例えばモトローラＳＣ集中ベースサイトコントローラおよびモトローラＳＣ ４８００ベーストランシーバシステムのような、ＣＤＭＡ無線アクセスネットワークが好ましく、受信回路は、例えばモトローラＳｔａｒＴＡＣ（登録商標）のような、移動体またはセルラハンドセットが好ましい。

動作中、データが、論理演算ユニット４０４およびバッファ４０５に入る。データは、論理演算ユニット４０４から送信機４０３に渡され、送信機４０３は、そのデータを通信チャネル４０８で受信回路４０２に送信する。ＣＤＭＡの無線プロトコルは、ＲＬＰを使用する。上に説明したように、ＲＬＰは、受信機が正しく受信されたＲＬＰフレームに応答しないという点で否定応答に基づいたプロトコルである。受信回路４０２は、ＮＡＫを送信機に送信することで、紛失したＲＬＰフレームの再送信を要求するだけである。詳細には、受信機４０６は、フレームがシーケンスからはずれて受信された場合には、不適切に受信された（または受信されなかった）フレームを否定応答するよう、ＮＡＫ発生器４０７に指示する。ＮＡＫは、通信チャネル４０８を介して送信され、送信回路４０１（図示しない受信機を介して）で受信される。ＮＡＫは、最終的に論理演算ユニット４０４で受信され、論理演算ユニット４０４は、失われたフレームをバッファ４０５から検索し、フレームを受信回路４０２に再送信するよう送信機４０３に指示する。

上に説明したように、問題は、受信機４０６が短期間に複数のフレームを受信しなかった場合、またはフレーム損失が分散されて、受信機で、各送信期間中に少なくとも１つのＲＬＰシーケンスギャップが、高い確率（例えば０．８）で生成している場合に発生する。その状況では、従来技術のシステムは、ＮＡＫフレームの洪水を引き起こすので、貴重なシステム資源が必要になる。この状況に対処するために、本発明の好ましい実施形態では、ＮＡＫ抑制を利用する。詳細には、論理回路４０９は、否定応答が必要なすべてのシーケンス番号をバッファ４１１にバッファし、システム条件が満たされると、ＮＡＫフレームまたは複数のＮＡＫフレームを送信するようＮＡＫ発生器４０７に指示する。詳細には、論理回路４０９は、バッファ４１２に格納されているデータおよび他の経路情報が、あらかじめ指定された時間間隔（例えば１００ミリ秒）より長く待機している場合、バッファ４１２に格納されている大きさがあらかじめ指定されたレベル（例えば６４バイト）に達した場合、またはシステムの残りのＲＦ容量が、ある閾値未満の場合に、ＮＡＫフレームの発生を抑制する。３つの条件のなかで少なくとも１つが満たされると、ＮＡＫの発生は抑制され、現在の送信期間中に、データまたは他の経路情報が、受信機から送信機に送信される。２つの条件のどちらも満たされない場合には、論理回路４０９は、シーケンス番号バッファ４１１が空でなければ、ＮＡＫフレームを生成するようＮＡＫ発生器４０７に指示する。

本発明の好ましい実施形態において、論理回路４０９は、ＮＡＫ遅延タイマがタイムアウトした場合、または否定応答されるシーケンス番号があらかじめ指定された数に達した場合には（上記のように）、ＮＡＫの発生を抑制しない。２つの条件のうち１つが満たされると、論理回路４０９は、バッファ４１１にバッファされているシーケンス番号をすべて含むＮＡＫフレームを生成するよう、ＮＡＫ発生器４０７に指示する。具体的には、ＮＡＫは、送信されるべきＮＡＫの数が無線フレームを完全に満たした場合、または所定の有効期間（例えば３秒）より古い場合には、常に発生される。

上記の処理手順は、多くのＮＡＫが発生している場合であっても、データおよび他の経路情報を送信可能にすることによって、データおよび他の経路情報の渋滞を低減する。さらに、ＲＦ容量は、ＲＦ資源が不足している場合に、送信されるＮＡＫフレームの数を低減することによって、向上する。

図５は、本発明の好ましい実施形態に従う図４の通信システムの動作を示すフローチャートである。論理フローは、送信回路４０１によってＮＡＫフレームが送信される必要があるかどうかを論理回路４０９が判定するステップ５０１で始まる。このための条件は、バッファ４１１に否定応答されるべき少なくとも１つのシーケンス番号が存在することである。ステップ５０１で、ＮＡＫを送信する必要があると判定された場合には、論理フローはステップ５０３に続き、そうでない場合には、論理フローは、そのままステップ５０１に戻る。

ステップ５０３で、論理回路４０９は、バッファ４１１中のシーケンス番号の数があらかじめ指定された閾値より多いか、または何らかのシーケンス番号が、あらかじめ指定された期間（例えば３秒）より長い間、待ち行列に入れられているかどうかを判定する。２つの条件のどちらも真でない場合には、論理フローはステップ５０５に続き、そうでない場合には、論理回路４０９は、バッファ４１１に存在しているシーケンス番号でフレームを満たしたＮＡＫフレームを発生、送信するようＮＡＫ発生器４０７に指示し（ステップ５０９）、バッファ４１１をクリアする（ステップ５１１）。

ステップ５０５で、論理回路４０９は、バッファ４１２中のデータ量があらかじめ指定された閾値より多いか、またはバッファ４１２中のデータが、あらかじめ指定された期間より長く待ち行列に入れられているかどうかを判定する。いずれかの条件が真の場合には、論理フローは、次に、ステップ５０７に続き、ステップ５０７で、ＮＡＫがバッファされ続け、かつ、データおよび他の経路情報が送信され続ける。ステップ５０５でテストされた両方の条件が真でない場合には、論理フローは、ステップ５０９に続き、ステップ５０９で、論理回路４０９が、ＮＡＫフレームを発生、送信するようＮＡＫ発生器４０７に指示し、バッファ４１１に存在しているシーケンス番号でフレームを満たす。

上に説明したように、上記の処理手順は、複数のＮＡＫフレーム送信がシステム資源に課す負担を軽減する。詳細には、図３から、ＮＡＫフレームに遅延制限を設けて２つの送信間隔とすること、およびＮＡＫフレーム当たりのシーケンス番号の最大値を２に設定することによって、送信されるＮＡＫフレームの数は、５０％低減されるとともに、対応するＲＦ資源は、こうして、送信されるデータおよび他の経路情報に利用可能になることが理解できる。例えば、図３において、４つの連続するＮＡＫフレームは、受信機によって送信されるＴＣＰ／ＩＰ ＡＣＫセグメントを少なくとも４つの送信期間だけ遅らせ、それは次にはＴＣＰのラウンドトリップ時間を増加させ、その結果ＴＣＰタイムアウトおよび処理能力の劣化を引き起こす。

本発明を特定の実施形態に関して特に示して説明したが、当業者には、形態および細部の種々の変更が、本発明の精神および範囲から逸脱することなく行なわれてもよいことが理解されるであろう。例えば、上記の説明は、複数のＮＡＫ送信がシステム資源に及ぼす影響を低減するのにいくつかの技術を利用しているが、通常の当業者は、各技術が個別に利用され得ることを認識するであろう。このような変更は、添付の請求項の範囲の範囲内にあるものとする。

１つのシーケンス番号の再送信要求がＮＡＫで送信される従来技術のＲＬＰ ＮＡＫ処理手順を示す。 ２つ以上のシーケンス番号の再送信要求がＮＡＫで送信される従来技術のＲＬＰ ＮＡＫ処理手順を示す。 複数のＲＬＰ ＮＡＫフレームが連続する送信期間に送信される、従来技術のＲＬＰ ＮＡＫ処理手順に関する問題を示す。 本発明の好ましい実施形態に従う通信システムのブロック図である。 本発明の好ましい実施形態に従う図４の通信システムの動作を示すフローチャートである。

Claims (9)

1. 否定応答（ＮＡＫ）を抑制する方法であって、
   ＮＡＫが送信される必要があることを決定するステップと、
   データまたは他の経路情報を、チャネルで現在送信する必要があるかどうかを判定するステップと、
   データおよび他の経路情報を、チャネルで送信する必要がない場合には、ＮＡＫを送信し、そうでない場合には、ＮＡＫをバッファするステップと、
   を含む方法。
2. 所定数のＮＡＫがバッファされているかどうかを判定するステップと、
   該所定数のＮＡＫがバッファされている場合には、前記ＮＡＫを送信し、そうでない場合には、前記ＮＡＫをバッファするステップと、
   をさらに含む、請求項１記載の方法。
3. 該所定数のＮＡＫがバッファされている場合に前記ＮＡＫを送信する前記ステップは、ＮＡＫの数が、無線フレームを満たすのに必要なＮＡＫの数に等しくなるとＮＡＫを送信するステップから成る、請求項２記載の方法。
4. ＮＡＫをチャネルで送信する必要があることを決定するステップと、
   現在バッファされているＮＡＫの数を算出するステップと、
   所定数のＮＡＫがバッファされている場合には、該現在バッファされているＮＡＫを該ＮＡＫと共に送信し、そうでない場合には、該ＮＡＫをバッファするステップと、
   を含む方法。
5. データまたは他の経路情報を、チャネルで現在送信する必要があるかどうかを判定するステップと、
   データおよび他の経路情報を、チャネルで送信する必要がない場合には、ＮＡＫを送信し、そうでない場合には、ＮＡＫをバッファするステップと、
   をさらに含む、請求項４記載の方法。
6. 所定数のＮＡＫがバッファされている場合にＮＡＫを送信する前記ステップは、ＮＡＫの数が、無線フレームを満たすのに必要なＮＡＫの数に等しくなるとＮＡＫを送信するステップから成る、請求項４記載の方法。
7. ＮＡＫを格納するバッファと、
   バッファに接続され、かつ、入力として送信機の送信状態を有するとともに、ＮＡＫ発生器が前記送信機の送信状態に基づいてＮＡＫを発生するよう、該発生器に指示を出力する論理回路と、
   を有する装置。
8. 前記送信機の前記送信状態は、データまたは他の経路情報が現在送信待機状態かどうかについての情報から成る、請求項７記載の装置。
9. 前記論理回路は、前記バッファに格納されているＮＡＫの数に基づいて、ＮＡＫを発生するよう、前記ＮＡＫ発生器に指示をさらに出力する、請求項７記載の装置。

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