JP2008054095A - Tdma communication method, tdma transmitter, and tdma communication system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、動的にタイムスロットを予約して割り当てするデマンドアサイン型のTDMA(Time Division Multiple Access、時分割多元接続)通信方法、TDMA送信装置及びTDMA通信システムに関する。 The present invention relates to a demand assignment type TDMA (Time Division Multiple Access) communication method, a TDMA transmission apparatus, and a TDMA communication system that dynamically reserve and assign time slots.
基地局と複数の加入者局との間で単一局対多数局の通信を行うパケット交換型のポイント・トゥ・マルチポイント方式の無線アクセスネットワークにおいては、デマンドアサイン型のTDMA方式が広く用いられている(例えば、非特許文献1)。 In a packet-switched point-to-multipoint wireless access network in which single-station-to-multipoint communication is performed between a base station and a plurality of subscriber stations, a demand assignment type TDMA method is widely used. (For example, Non-Patent Document 1).
この揚合、加入者局から基地局への上り方向通信にはTDMAが用いられ、基地局から加入者への下り方向通信にはTDM(Time Division Multiplex、時分割多重)が用いられ、また、送受分離についてはTDD(Time Division Duplex、時分割複信)又はFDD(Frequency Division Duplex、周波数分割複信)が用いられる。回線割り当て方法としては、回線交換型の一定帯域を割り付ける方式ではなく、パケット交換により伝送帯域をデータ量に応じて動的に割り当てる方式が用いられる。 TDMA is used for uplink communication from the subscriber station to the base station, and TDM (Time Division Multiplex) is used for downlink communication from the base station to the subscriber. For transmission / reception separation, TDD (Time Division Duplex, Time Division Duplex) or FDD (Frequency Division Duplex, Frequency Division Duplex) is used. As a circuit allocation method, a system that dynamically allocates a transmission band according to the amount of data by packet switching is used instead of a system that allocates a fixed band of a circuit switching type.
各局はデマンド信号により帯域を要求し、基地局はデマンド信号を集約して、各加入者局ヘタイムスロットを割り当て、その情報をアサイン信号により各加入者局へ送出し、各加入者局は割り当てられたタイムスロットについてのみデータを送信する。この場合、加入者局間の公平性を確保するため、また、伝送遅延を低減させるために、デマンド信号については衝突により廃棄されないように制御する方式が有効である。 Each station requests a bandwidth by a demand signal, the base station aggregates the demand signal, assigns a time slot to each subscriber station, sends the information to each subscriber station by an assign signal, and each subscriber station assigns Data is transmitted only for the designated time slot. In this case, in order to ensure fairness among subscriber stations and to reduce transmission delay, it is effective to perform control so that demand signals are not discarded due to collision.
最近ではQoS(Quality of Service、サービス品質)制御が必要な音声、映像トラフィック、ベストエフォートであるインターネットトラフィックが混在したトリプルプレイサービスが普及しており、従来から用いられているベストエフォート型の処理ではQoS制御が必要なトラフィックとベストエフォート型トラフィックとが混在した状況でQoSを確保することが困難であるため、アクセスネットワーク機器においても優先制御技術の実装が一般的になっている。 Recently, triple play services that include voice, video traffic, and best-effort Internet traffic that require QoS (Quality of Service) control have become widespread. Since it is difficult to ensure QoS in a situation where traffic requiring QoS control and best effort traffic are mixed, it is common to implement priority control technology in access network devices.
トリプルプレイサービス等のネットワークサービスに関するユーザーの満足度を考える場合、音声、映像の安定性については当然重要な指標であるが、FTP(File Transfer Protocol)におけるスループット値も重要な指標となっている。FTPにおいては一般的にTCP(Transmission Control Protocol)を用いているため、伝送時の往復遅延時間がスループット値に影響を与える。 When considering user satisfaction regarding a network service such as a triple play service, the stability of audio and video is naturally an important index, but the throughput value in FTP (File Transfer Protocol) is also an important index. Since FTP generally uses TCP (Transmission Control Protocol), the round-trip delay time during transmission affects the throughput value.
図1にFTPにおけるTCPコネクション確立後の通信の流れを示す。 FIG. 1 shows a communication flow after establishing a TCP connection in FTP.
サーバは一定量のデータを送信する。サーバが一回に送信できるデータ量の最大値は、最大ウィンドウサイズ(Rwin)で規定され、通常は64kbytesである。クライアントはサーバから一定のデータを受信後、正常に受信した場合にはACK(Acknoledgement)を、再送を要求する際にはNACK(Unacknoledgement)をそれぞれサーバヘ返信する。サーバは、ACK/NACKを受信してから、次のデータを送信する。このため、サーバがデータを送信してからACKを受け取るまでの往復遅延時間が短いほど、最大スループットは大きくなる。 The server sends a certain amount of data. The maximum value of the amount of data that the server can transmit at one time is defined by the maximum window size (Rwin), and is usually 64 kbytes. After receiving a certain amount of data from the server, the client returns an ACK (Acknowledgement) when normally received, and returns a NACK (Unknown segment) when requesting retransmission. The server transmits the next data after receiving the ACK / NACK. For this reason, the maximum throughput increases as the round-trip delay time from when the server transmits data until it receives ACK is shorter.
図2に往復遅延時間と最大スループットとの関係を示す。 FIG. 2 shows the relationship between the round trip delay time and the maximum throughput.
特に高スループット時において、往復遅延時間の増加は、最大スループットの低下につながる。このため、システムの設計に当たっては、伝送遅延を極力小さくすることが望ましい。 In particular, at the time of high throughput, an increase in round trip delay time leads to a decrease in maximum throughput. For this reason, it is desirable to minimize the transmission delay when designing the system.
図3に従来のデマンドアサイン型のTDMA方式におけるTCPコネクション確立後の通信の流れを示す。 FIG. 3 shows a communication flow after establishing a TCP connection in the conventional demand assignment type TDMA system.
クライアントからのACK/NACK返信において、デマンド信号及びアサイン信号による帯域割り当てを待ってからの送信となるため、ACK/NACK送信遅延が発生し、往復遅延時間が増加してしまうため、TCP通信におけるスループットが低下する。遅延時間を低減するためにプリアサイン方式を用いる方法はあるが、固定的に伝送帯域を確保してしまうために加入者局数が多いほどシステム全体での周波数利用効率が低下し、また、加入者局あたりの最大伝送速度が低下してしまう。 In the ACK / NACK reply from the client, since transmission is performed after waiting for bandwidth allocation by the demand signal and the assignment signal, an ACK / NACK transmission delay occurs and the round-trip delay time increases. Decreases. Although there is a method using a pre-assignment method to reduce the delay time, the frequency utilization efficiency of the entire system decreases as the number of subscriber stations increases because a fixed transmission band is secured. The maximum transmission speed per station will be reduced.
従って本発明の目的は、動的に伝送帯域を割り当てるデマンドアサイン型のTDMA通信方式において、TCP通信における往復遅延時間を低減することができるTDMA通信方法、TDMA送信装置及びTDMA通信システムを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a TDMA communication method, a TDMA transmission apparatus, and a TDMA communication system capable of reducing the round trip delay time in TCP communication in a demand assignment type TDMA communication system that dynamically allocates a transmission band. It is in.
本発明によれば、デマンド信号が衝突によって廃棄されないように制御されており、動的にタイムスロットを予約して割り当てるデマンドアサイン型のTDMA通信方法であって、入力された送信すべきデータから特定データを分離し、分離した特定データを、アサイン前にデマンド信号に含めて送信するTDMA通信方法が提供される。 According to the present invention, the demand signal is controlled so as not to be discarded due to a collision, and is a demand assignment type TDMA communication method that dynamically reserves and allocates time slots, and is specified from input data to be transmitted. A TDMA communication method for separating data and transmitting the separated specific data in a demand signal before assignment is provided.
特定データが、TCPにおけるACK/NACKであることが好ましい。 The specific data is preferably ACK / NACK in TCP.
特定データを分離する際に、フレーム長、フレームに含まれるTCPヘッダ及びVLAN(Virtual LAN、バーチャルLAN)タグのTCI(Tag Control Information)フィールドのうちの少なくとも1つを識別子として用いることも好ましい。 When separating specific data, it is also preferable to use at least one of a frame length, a TCP header included in the frame, and a TCI (Tag Control Information) field of a VLAN (Virtual LAN) tag as an identifier.
本発明によれば、さらに、入力された送信すべきデータから所定の抽出基準に基づいて特定データを抽出するデータ分離手段と、抽出した特定データを格納する第1のキュー構造蓄積部、及び特定データを除く入力データを格納する第2のキュー構造蓄積部を有する蓄積手段と、抽出した特定データを第1のキュー構造蓄積部から読み出してデマンド信号の領域に割り付け、デマンド信号と多重化させて多重デマンド信号を生成するデマンド多重化手段と、デマンド多重化手段からの多重デマンド信号を通信網を介してTDMA受信装置へ送信し、デマンド信号に基づくアサイン後に第2のキュー構造蓄積部から読み出した特定データを除く入力データ、及びその他の制御信号を通信網を介してTDMA受信装置へ送信する送信手段とを備えたTDMA送信装置が提供される。 According to the present invention, the data separation means for extracting the specific data from the input data to be transmitted based on a predetermined extraction criterion, the first queue structure accumulation unit for storing the extracted specific data, and the specific Storage means having a second queue structure storage unit for storing input data excluding data, the extracted specific data is read from the first queue structure storage unit, assigned to the area of the demand signal, and multiplexed with the demand signal Demand multiplexing means for generating a multiple demand signal, and the multiple demand signal from the demand multiplexing means are transmitted to the TDMA receiver via the communication network, and read from the second queue structure accumulating unit after assignment based on the demand signal Transmission means for transmitting input data excluding specific data and other control signals to the TDMA receiver via the communication network TDMA transmission device is provided.
データ分離手段が、特定データとしてTCPにおけるACK/NACKを抽出する手段であることが好ましい。 The data separation means is preferably means for extracting ACK / NACK in TCP as the specific data.
データ分離手段が、フレーム長、フレームに含まれるTCPヘッダ、及びVLANタグのTCIフィールドのうち少なくとも1つを識別子として、特定データを分離する手段であることも好ましい。 The data separation means is preferably means for separating specific data using at least one of the frame length, the TCP header included in the frame, and the TCI field of the VLAN tag as an identifier.
本発明によれば、さらにまた、上述したTDMA送信装置と、通信網と、TDMA送信装置と通信網経由で接続可能なTDMA受信装置とを備えたTDMA通信システムであって、このTDMA受信装置が、TDMA送信装置からの信号を受信し、多重デマンド信号、データ、及びその他の制御信号を取り出す受信手段と、多重デマンド信号から特定データを所定の抽出基準に基づいて分離するデマンド分離手段と、分離された特定データを格納する第1のキュー構造蓄積部、及び特定データを除くデータを格納する第2のキュー構造蓄積部を有する蓄積手段と、第1のキュー構造蓄積部から読み出した特定データ及び第2のキュー構造蓄積部から読み出した前記特定データを除くデータを結合して出力する出力手段とを備えたTDMA通信システムが提供される。 According to the present invention, there is further provided a TDMA communication system comprising the above-described TDMA transmission apparatus, a communication network, and a TDMA reception apparatus connectable to the TDMA transmission apparatus via the communication network. Receiving means for receiving a signal from a TDMA transmitter and extracting multiple demand signals, data and other control signals; and demand separating means for separating specific data from the multiple demand signals based on a predetermined extraction criterion; A first queue structure storage unit for storing the specified data, a storage unit having a second queue structure storage unit for storing data excluding the specific data, the specific data read from the first queue structure storage unit, and TDMA communication comprising output means for combining and outputting data excluding the specific data read from the second queue structure storage unit Stem is provided.
通信網が、パケット交換型のポイント・トゥ・マルチポイント方式の無線アクセス網であり、デマンド信号が衝突によって廃棄されないように制御されているデマンドアサイン型のTDMA方式を用いていることが好ましい。 It is preferable that the communication network is a packet-switched point-to-multipoint wireless access network and uses a demand assignment type TDMA system in which demand signals are controlled so as not to be discarded due to collision.
本発明によれば、デマンドアサイン方式により動的に伝送帯域を割り当てるTDMA通信方式において、TCP通信における往復遅延時間を低減することが可能になるため、TCPスループットを向上できる。 According to the present invention, it is possible to reduce the round-trip delay time in TCP communication in the TDMA communication method that dynamically allocates the transmission band by the demand assignment method, so that the TCP throughput can be improved.
図4は本発明の一実施形態におけるTDMA通信システムの構成を概略的に示すブロック図である。 FIG. 4 is a block diagram schematically showing the configuration of the TDMA communication system in one embodiment of the present invention.
本実施形態におけるTDMA通信システムは、デマンドアサイン方式により動的に伝送帯域を割り当てる方式であり、同図に示すように、TDMA送信装置100と、TDMA受信装置110と、これらを接続する通信網120とを備えている。本実施形態においては、TDMA送信装置100が1つの加入者局側の送信装置であり、TDMA受信装置110が基地局側の受信装置であり、この加入者局と基地局とが通信網120を介して接続されている。
The TDMA communication system in this embodiment is a system that dynamically allocates a transmission band by a demand assignment system. As shown in the figure, a
TDMA送信装置100は、データ分離部101と、フレーム蓄積部102と、デマンド多重部103と、送信部104とを備えている。
The
TDMA受信装置110は、受信部111と、デマンド分離部112と、フレーム蓄積部113と、データ出力部114とを備えている。
The TDMA receiving
TDMA送信装置100におけるデータ分離部101は、このTDMA送信装置100に入力されたデータから所定の抽出基準に基づいて特定データを取り出す。即ち、特定データとその他の入力データとに分離する。特定データとしては、TCPにおけるACK/NACKとすることが可能であり、また、特定データの抽出に当たっては、識別子として、フレーム長、フレームに含まれるTCPヘッダ、及びVLANタグのTCIフィールドのうち少なくとも1つを用いる。
The
データ分離部101で分離された特定データ及び特定データを除く入力データは、特定データ用の第1のキュー構造蓄積部(特定データ用キュー)と、特定データを除く入力データ用の第2のキュー構造蓄積部(その他のデータ用キュー)とを有するフレーム蓄積部102に入力され、特定データは第1のキュー構造蓄積部に格納され、特定データを除く入力データは第2のキュー構造蓄積部に格納される。
The specific data separated by the
デマンド多重部103は、フレーム蓄積部102の第1のキュー構造蓄積部に格納されている特定データを読み出し、デマンド信号の領域に割り付け、デマンド信号と多重させて多重デマンド信号を生成し、送信部104へ出力する。
The
送信部104は、帯域を要求するべく、多重デマンド信号を通信網120を介して基地局側のTDMA受信装置110側へ送信する。このように、特定データは、デマンド信号と共に、即ち、タイムスロットの割り当て前に送信されることとなる。
The transmitting
基地局は、各加入者局から送られた多重デマンド信号に多重化されているデマンド信号を集約し各加入者局ヘタイムスロットを割り当て、その情報をアサイン信号により加入者局へ送出する。 The base station aggregates the demand signals multiplexed into the multiple demand signals sent from each subscriber station, assigns a time slot to each subscriber station, and sends the information to the subscriber station by an assign signal.
加入者局のTDMA送信装置100における送信部104は、このようなアサイン後、割り当てられたタイムスロットについてのみ、フレーム蓄積部102における第2のキュー構造蓄積部から読み出した特定データを除く入力データ、及びその他の制御信号を通信網120を介して基地局側のTDMA受信装置110側へ送信する。
The
通信網120は、本実施形態では、パケット交換型のポイント・トゥ・マルチポイント方式の無線アクセス網であり、デマンド信号が衝突によって廃棄されないように制御されているデマンドアサイン型のTDMA方式を用いている。
In this embodiment, the
基地局側のTDMA受信装置110は、加入者局側のTDMA送信装置100からのデータを通信網120経由で受信する。
The TDMA receiving
基地局側のTDMA受信装置110における受信部111は、多重デマンド信号、データ、及びその他の制御信号を取り出し、デマンド分離部112は取り出された多重デマンド信号から特定データ、例えばTCPにおけるACK/NACK、を所定の抽出基準に基づいて分離する。
The
フレーム蓄積部113は、特定データ用の第1のキュー構造蓄積部(特定データ用キュー)と、特定データを除く入力データ用の第2のキュー構造蓄積部(その他のデータ用キュー)とを有しており、デマンド分離部112からの分離された特定データは第1のキュー構造蓄積部に入力されて蓄積され、受信部111からの特定データを除くデータは、第2のキュー構造蓄積部に入力されて蓄積される。
The
データ出力部114は、フレーム蓄積部113の第1のキュー構造蓄積部及び第2のキュー構造蓄積部からそれぞれ読み出した特定データ及び特定データを除くデータを結合して出力する。
The
なお、本発明で扱うデータとしては、具体的には、イーサーネットフレームが想定できる。この場合、ACK/NACKデータはACK/NACKフレームとして扱うことができるようになり、しかも、データ伝送の前後でフレームの順番が入れ替わるようなことは基本的に生じないので、データ出力部114は入力されたフレームをフレーム単位でFIFO(First In First Out)又はラウンドロビン等により入力順に出力すれば良い。即ち、この場合、フレーム内部を解析して結合するような処理は行わない。 As data handled in the present invention, specifically, an Ethernet frame can be assumed. In this case, the ACK / NACK data can be handled as an ACK / NACK frame, and the frame output is not basically changed before and after the data transmission. The output frames may be output in the order of input by FIFO (First In First Out) or round robin. That is, in this case, processing for analyzing and combining the inside of the frame is not performed.
図5に本実施形態におけるデマンドアサイン型のTDMA方式におけるTCPコネクション確立後の通信の流れを示す。 FIG. 5 shows a communication flow after the TCP connection is established in the demand assignment type TDMA system in this embodiment.
前述の説明及び同図からも明らかのように、クライアントからのACK/NACK返信については、多重デマンド信号を用いることにより、デマンドアサインによる帯域割り当てを待たずに送信可能であるため、ACK/NACK送信遅延が短縮され、往復遅延時間が増加しないため、TCP通信におけるスループットを向上することが可能になる。 As is clear from the above description and the figure, the ACK / NACK response from the client can be transmitted without waiting for bandwidth allocation by demand assignment by using multiple demand signals. Since the delay is shortened and the round-trip delay time does not increase, the throughput in TCP communication can be improved.
以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。 All the embodiments described above are illustrative of the present invention and are not intended to be limiting, and the present invention can be implemented in other various modifications and changes. Therefore, the scope of the present invention is defined only by the claims and their equivalents.
100 TDMA送信装置
101 データ分離部
102、113 フレーム蓄積部
103 デマンド多重部
104 送信部
110 TDMA受信装置
111 受信部
112 デマンド分離部
114 データ出力部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記抽出した特定データを格納する第1のキュー構造蓄積部、及び該特定データを除く入力データを格納する第2のキュー構造蓄積部を有する蓄積手段と、
前記抽出した特定データを前記第1のキュー構造蓄積部から読み出してデマンド信号の領域に割り付け、該デマンド信号と多重化させて多重デマンド信号を生成するデマンド多重化手段と、
前記デマンド多重化手段からの多重デマンド信号を通信網を介してTDMA受信装置へ送信し、前記デマンド信号に基づくアサイン後に前記第2のキュー構造蓄積部から読み出した前記特定データを除く入力データ、及びその他の制御信号を前記通信網を介して前記TDMA受信装置へ送信する送信手段と、
を備えたことを特徴とするTDMA送信装置。 Data separating means for extracting specific data from input data to be transmitted based on a predetermined extraction criterion;
A storage unit having a first queue structure storage unit for storing the extracted specific data, and a second queue structure storage unit for storing input data excluding the specific data;
Demand multiplexing means for reading the extracted specific data from the first queue structure storage unit, allocating it to an area of a demand signal, and multiplexing the demand signal to generate a multiple demand signal;
A multi-demand signal from the demand multiplexing means is transmitted to a TDMA receiver via a communication network, and input data excluding the specific data read from the second queue structure storage unit after assignment based on the demand signal; and Transmitting means for transmitting other control signals to the TDMA receiver via the communication network;
A TDMA transmitter characterized by comprising:
前記TDMA受信装置が、
前記TDMA送信装置からの信号を受信し、前記多重デマンド信号、データ、及びその他の制御信号を取り出す受信手段と、
前記多重デマンド信号から前記特定データを所定の抽出基準に基づいて分離するデマンド分離手段と、
分離された特定データを格納する第1のキュー構造蓄積部、及び該特定データを除くデータを格納する第2のキュー構造蓄積部を有する蓄積手段と、
前記第1のキュー構造蓄積部から読み出した特定データ及び前記第2のキュー構造蓄積部から読み出した前記特定データを除くデータを結合して出力する出力手段と、
を備えたことを特徴とするTDMA通信システム。 A TDMA communication system comprising the TDMA transmission apparatus according to any one of claims 4 to 6, a communication network, and the TDMA reception apparatus connectable to the TDMA transmission apparatus via the communication network,
The TDMA receiver is
Receiving means for receiving a signal from the TDMA transmitter and extracting the multiple demand signal, data, and other control signals;
Demand separating means for separating the specific data from the multiple demand signal based on a predetermined extraction criterion;
A storage unit having a first queue structure storage unit for storing the separated specific data, and a second queue structure storage unit for storing data excluding the specific data;
Output means for combining and outputting the specific data read from the first queue structure storage unit and the data excluding the specific data read from the second queue structure storage unit;
A TDMA communication system comprising:
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