JP2008113151A - 通信方法及び装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】RTPアプリケーションによらず、UDPチェックサムの伝送におけるオーバーヘッドを削減することができる通信方法及び装置を提供する。
【解決手段】データを取得するクライアントPC13と、クライアントPC13が取得した取得データに応じて、当該データを圧縮するか否かを判断するパケットフィルタ29と、パケットフィルタ29による判断の結果、取得データを圧縮する場合には、当該データに応じて、当該データのヘッダ情報に含まれるチェックサムを省略することができるUDPチェックサム除去部34と、UDPチェックサム除去部34によりチェックサムが省略されたデータを送信する無線通信部18とを含む。
【選択図】図3

Description

本発明は、通信方法及び装置に関し、特に、インターネットプロトコル(Internet Protocol:IP)に基づく通信方法及び装置に関する。
従来、送信機側から受信機側にデータを伝達させる通信技術は様々に考案されているが、昨今では、パケット指向や送信先の自由度等の理由でIPに基づく方法が好んで選択されている。
また、伝送の目的が音声や動画等のメディアパケット伝送である場合は、IPパケットを下位層としてユーザデータグラムプロトコル(User Datagram Protocol:UDP)、更に、その上位層の通信方法としてリアルタイムトランスポートプロトコル(Real time Transport Protocol:RTP)が好んで用いられる。
RTP/UDP/IPを用いたメディアパケット伝送は、デファクトスタンダードとなっており、多くの運用共通性確保のために本方法を選択せざるを得ない場合が多いにもかかわらず、オーバーヘッドが比較的大きくなってしまう。
RTP/UDP/IPのオーバーヘッドを減らして、より狭い帯域しか持たない伝送経路上でメディアパケットを透過させるための方法として、例えば、「ヘッダ圧縮方法及び装置並びにプログラム」(特許文献1参照)や「圧縮ヘッダデータを送信する方法、装置、およびシステム」(特許文献2参照)等、幾つかのパケットヘッダ圧縮方法が考案されており、その中に、ロバストヘッダコンプレッション(Robust Header Compression:ROHC)がある。
ROHCは、連続するパケット間におけるRTP/UDP/IPヘッダの整合性に着目し、既に送信した情報で不変な情報、類推可能な情報、計算により求まる情報は、繰り返し送信せず、類推可能な情報を類推するための情報と、類推不可能、且つ、毎回変わる情報を送信することにより、送信すべきパケットヘッダ情報を圧縮する。ここで、類推不可能、且つ、毎回変わる情報は、ROHC(RFC3095)のプロファイル1(RTPプロファイル)ではUDPヘッダにおけるチェックサムのみとなる。RTPプロファイルでは、通常、UDPチェックサムが有効な場合、毎回送信が必要となる。
ROHCのRTPプロファイルでは、UDPヘッダにおけるチェックサムが使用抑制されている場合、UDPチェックサムの送信を省略する。
UDPでは、UDPチェックサム情報要素フィールドがオールゼロの場合、受信側でUDPチェックサムを用いた照合を行わない規定となっている。
特開2002−204260号公報 特開2003−304299号公報
上述した、従来の通信システムにおいて、任意のRTPアプリケーションデータの透過を目標とする場合、通常、UDPチェックサムの使用を望むか抑制するかを決定するのはRTPアプリケーションであり、伝送経路上では制御することができない。
しかしながら、狭帯域でRTPアプリケーションデータを透過させたい要求は依然として存在し、この場合におけるUDPチェックサムの2バイトを削除できるか否かは大きく影響する。
G729A(8kbps)コーディックを用いた場合、1IPパケットに2コーディックペイロードを載せる設定では、20msec毎にRTPパケットが流通することになるが、UDPチェックサムを使用する場合、スループットに換算して0.8Kbpsに相当し約1割のオーバーヘッド増加となる。
無線を用いたIPパケットの伝送経路では、帯域が9.6Kbps程度しか確保できない場合がごく普通に起こるため、0.8kbpsのオーバーヘッドは無視できず、このオーバーヘッドを削除することが望まれる。
本発明の目的は、RTPアプリケーションによらず、UDPチェックサムの伝送におけるオーバーヘッドを削減することができる通信方法及び装置を提供することである。
上記目的を達成するため、本発明に係る通信方法は、送信装置と受信装置との間で行われるデータの通信方法であって、前記送信装置がデータを取得するデータ取得ステップと、前記取得したデータに応じて、当該データを圧縮するか否かを判断する判断ステップと、判断の結果、前記データを圧縮する場合には、当該データに応じて、当該データのヘッダ情報に含まれるチェックサムを省略するようにするチェックサム省略ステップと、チェックサムを省略したチェックサム省略データを前記受信装置に送信する送信ステップと、前記受信装置が前記チェックサム省略データを受信する受信ステップと、受信した前記チェックサム省略データに基づいてデータ復元を行う復元ステップとを含むことを特徴としている。
また、本発明は、前記チェックサム省略ステップにおいて、前記データのデータ伝送量に応じ、当該データのヘッダ情報に含まれるチェックサムを省略するようにすることが好ましい。
また、本発明は、前記チェックサム省略ステップにおいて、前記データのデータ伝送量が、現在の通信帯域における許容伝送量に基づいた基準伝送量を超える場合に、当該データのヘッダ情報に含まれるチェックサムを省略することが好ましい。
また、本発明は、前記チェックサム省略ステップにおいて、前記データを圧縮した後のデータ伝送量が、現在の通信帯域における許容伝送量に基づいた基準伝送量を超える場合に、当該データのヘッダ情報に含まれるチェックサムを省略することが好ましい。
また、本発明に係る通信装置は、データを取得するデータ取得手段と、前記データ取得手段が取得した取得データに応じて、当該データを圧縮するか否かを判断する判断手段と、前記判断手段による判断の結果、前記取得データを圧縮する場合には、当該データに応じて、当該データのヘッダ情報に含まれるチェックサムを省略することができるチェックサム省略手段と、前記チェックサム省略手段によりチェックサムが省略されたデータを送信する送信手段とを含むことを特徴としている。
本発明によれば、RTPアプリケーションによらず、UDPチェックサムの伝送におけるオーバーヘッドを削減することができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施の形態に係る無線端末装置を用いた無線通信システムの概略構成を示す説明図である。図1に示すように、無線端末装置(通信装置)10を用いた無線通信システム11は、無線端末装置10と無線により接続された無線基地局12、無線端末装置10に接続されたクライアントPC(Client Personal Computer)13、クライアントPC13に接続された音声通話器14、無線基地局12にインターネットを介して接続されたSIPサーバ(Session Initiation Protocol Server)15、対向SIP電話機16、及び無線基地局12に接続されたPDSN(Packet Data Serving Node)17を有している。
音声通話器14は、昨今、市販されているVoID通話用の電話機であり、受話用のスピーカ、送話用のマイク、及び各種操作用のキーパット、クライアントPC13との接続のためのUSBインターフェース等を備えている。
クライアントPC13は、PPPoEクライアント(Point−to−Point Protocol over Ethernet Client)として機能し、イーサネット(登録商標)(Ethernet(登録商標))経由で無線端末装置10と接続する。
無線端末装置10は、PPPoEサーバ機能を有し、PPPoEからの接続要求を受け付ける。つまり、無線端末装置10は、無線基地局12と無線リンクにより接続し、クライアントPC13からのPPPパケットをPDSN17まで伝達する。PDSN17は、PPPサーバ及びDHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)サーバとしての機能を有し、クライアントPC13からのPPP接続要求を受け付けると共に、グローバルIPアドレスをクライアントPC13に渡す。クライアントPC13は、グローバルIPアドレスを用いてインターネットに接続する。
クライアントPC13には、SIPに対応したVoIP(Voice over Internet Protocol)アプリケーションがインストールされており、SIPを介して、SIPサーバ15及び対向SIP電話機16と通信を行う。クライアントPC13からの呼接続要求が、SIPサーバ15の導きにより対向SIP電話機16と接続された後、クライアントPC13にUSB I/F(Universal Serial Bus interface)により接続された音声通話器14のスピーカ及びマイクを用いて、対向SIP電話機16との音声通話が実現する。音声コーディックは、G729A(8Kbps)を用いることとする。
図2は、図1の無線通信システムを用いたVoIP通話時のプロトコルスタック変遷過程の一例を表により示した説明図である。図2に示すように、無線通信システム11を用いてVoIP通話を行っているとき、クライアントPC13は、マイクから得た音声データをG729コーディックによりデジタルデータに変換し、RTP/UDP/IPパケットに梱包する。クライアントPC13のPPPoEクライアントは、RTP/UDP/IPパケットをPPPoE/IPパケットにカプセリングし、イーサネットをリンクチャネルに用いて無線端末装置10に送信する。
無線端末装置10は、PPPoEパケットをエンカプセルした後、RTP/UDP/IPの各ヘッダをROHC圧縮し、無線プロトコルを用いて無線基地局12に伝送する。無線基地局12は、無線端末装置10から受信したデータから、A10/GRE(General Routing Encapsulation)パケットを構築する。この際、ROHC圧縮されているROHCパケットからRTP/UDP/IPパケットに展開する。A10/GREパケットは、イーサネットをリンクチャネルに用いてPDSN17に伝達される。
図3は、図1の無線端末装置の内部構造を示すブロック図である。図3に示すように、無線端末装置10は、無線通信部18、送信バッファ19、ROHC圧縮部20、送信チャネルコンテキスト保持部21、変調クラス制御部22、変調クラス設定閾値保持部23、受信パケットバッファ24、PPP判定部25、ROHC展開部26、受信チャネルコンテキスト保持部27、PPPパケット構築部28、パケットフィルタ29、PPPパケット抽出処理部30、PPPoEパケット構築部31、PC I/F部32、及びチェックサム書換部33を有している。
チェックサム書換部33は、UDPチェックサム除去部34、圧縮後パケットサイズ予測部35、及び切替スイッチ36を有している。
PC I/F部32は、イーサネットからイーサネットパケットを受信する働きを持つ。PC I/F部32から受信したイーサネットパケットは、PPPoEパケットであるので、PPPパケット抽出処理部30により、PPPパケットにエンカプセルされる。クライアントPC13は、PPPoEパケットのプロトコル種別をIPパケットとしている。パケットフィルタ29は、PPPパケットの各ヘッダ情報を参照することにより、ROHC圧縮が必要なパケットであるか否かを判定する。一般に、IPヘッダのプロトコルフィールド、RTPパケットのペイロード種別等を参照することにより、圧縮目的のパケットか否かを判定することが可能である。
このパケットフィルタ29は、PPPパケットがROHC圧縮対象パケットであると判断した場合、PPPパケットのプロトコル種別をROHCプロトコルに書き換え、ROHC圧縮部20により圧縮を行なう。また、パケットフィルタ29は、PPPパケットがROHC圧縮対象パケットではないと判断した場合、PPPのプロトコル種別をIPのまま書き換えず、ROHC圧縮部20を透過させない(非圧縮のまま)。そして、何れの場合も、PPPパケットは、送信バッファ19に格納され、順次、無線基地局12に送信される。
次に、チェックサム書換部33について説明する。PPPパケットの処理に関し、パケットフィルタ29が、PPPパケットの内容を参照してROHC圧縮が必要なパケットか否かを判定し、ROHC圧縮が必要な場合は、PPPのプロトコル種別をROHCプロトコルに書き換える。ここまでは、チェックサム書換部33を設けていない場合と同じであるが、チェックサム書換部33の切替スイッチ36がオンである場合、若しくは圧縮後パケットサイズ予測部35が、予測した圧縮後パケットサイズと現在の無線通信部18が提供する帯域との比較結果から圧縮率を高める必要があると判断した場合、UDPチェックサム除去部34により、UDPヘッダにおけるチェックサムをオールゼロに書き換える。
このような制御を行うことにより、設定に応じてUDPチェックサムをオールゼロに書き換えることができる。UDPチェックサムがオールゼロである場合、ROHC圧縮部20は、UDPチェックサム2バイトの送信を省略する。よって、無線端末装置10から送信されるROHCパケットは2バイト分少なくなり、帯域を節約することができる。
ここで、チェックサム書換部33の切替スイッチ36による、UDPチェックサムの使用を抑制するか抑制しないかの切り替え処理について、図4を参照して説明する。
図4は、本発明に係る無線端末装置による送信処理の流れを示すフローチャートである。図4に示すように、クライアントPC13からの受信があると、先ず、PPPoEパケットからPPPパケットを構成する(ステップS101)。その後、構成したPPPパケットがROHC圧縮適合パケットか否かを判断し(ステップS102)、判断の結果、ROHC圧縮適合パケットである(yes)場合、PPPのプロトコル種別をROHCに変更する(ステップS103)。
次に、切替スイッチ36がオン(ON)か否かを判断する(ステップS104)。判断の結果、切替スイッチ36がオンである(yes)場合、UDPヘッダのチェックサム部分をオールゼロに変更し(ステップS105)、その後、ROHC圧縮処理を行う(ステップS106)。一方、切替スイッチ36がオンでない(no)場合、そのままROHC圧縮処理を行う(ステップS106)。
なお、切替スイッチ36は、VoIP通話時にオンになるように設定されるが、この場合、パケットフィルタ29でVoIP用のパケットを把握することにより、オン状態となるように設定しても良い。
ROHC圧縮処理の後、ROHC圧縮処理されたPPPパケットを送信バッファ19に格納する(ステップS107)。また、ステップS102での判断の結果、ROHC圧縮適合パケットでない(no)場合、PPPのプロトコル種別はIPのまま変更しない(ステップS108)で、PPPパケットを送信バッファ19に格納する(ステップS107)。
その後、無線通信部18による送信処理を行う。
また、UDPチェックサムの使用を抑制するか抑制しないかの切り替え処理を、チェックサム書換部33の切替スイッチ36によるのではなく、現在選択されている変調クラスの帯域と圧縮後のデータ量とを比較して行っても良い。現在選択されている変調クラスの帯域と圧縮後のデータ量とを比較して切り替え処理を行う場合を、図5に示す。
図5は、本発明に係る無線端末装置による送信処理の流れの他の例を示すフローチャートである。図5に示すように、クライアントPC13からの受信があると、先ず、PPPoEパケットからPPPパケットを構成する(ステップS201)。その後、構成したPPPパケットがROHC圧縮適合パケットか否かを判断し(ステップS202)、判断の結果、ROHC圧縮適合パケットである(yes)場合、PPPのプロトコル種別をROHCに変更する(ステップS203)。
次に、ROHC圧縮前に圧縮サイズを予想する圧縮前サイズ予想処理を行い(ステップS204)、予想したサイズと現在帯域を比較した結果、圧縮すれば予想サイズ内であるか否かを判断する(ステップS205)。判断の結果、予想サイズ内である(yes)場合、UDPヘッダのチェックサム部分をオールゼロに変更し(ステップS206)、その後、ROHC圧縮処理を行う(ステップS207)。一方、予想サイズ内でない(no)場合、そのままROHC圧縮処理を行う(ステップS207)。
ROHC圧縮処理の後、ROHC圧縮処理されたPPPパケットを送信バッファ19に格納する(ステップS208)。また、ステップS202での判断の結果、ROHC圧縮適合パケットでない(no)場合、PPPのプロトコル種別はIPのまま変更しない(ステップS209)で、PPPパケットを送信バッファ19に格納する(ステップS208)。
その後、無線通信部18による送信処理を行う。
ここで、圧縮前サイズ予想処理(ステップS204)は、圧縮後パケットサイズ予測部35により行われるが、処理に際し、ROHC圧縮部20が送信チャネルコンテキスト保持部21の情報を用いて、一度、ROHC圧縮を行う。この処理によって、圧縮後のパケットサイズを得ることができる。現在の変調クラスの帯域は、変調クラス制御部22からの情報を参照することにより行う。なお、変調クラス毎のスループットは、例えば、図6に示すデータに従う。
図6は、上り変調クラス毎のスループットを表にして示す説明図である。図6に示すように、変調クラス(MOD Class)1〜8に対応する、変調方法及びコーディングレート(Modulation and Coding Rates)、アップリンクスループット(Uplink Throughput)としてMACペイロードサイズ(Media Access Control Payload Size)(bits)とスループット(Throughput)(bps)が示されている。
変調クラス毎にMACペイロードサイズが導かれるが、これは5msec毎のスループットになるので4倍すると、20msec(G729Aコーディックを2コーディックペイロード/1RTPパケット)に換算した値が導かれる。これにマージンを加えた値との比較を行い、十分ではない場合、UDPチェックサムの使用抑制を行うようにする。
上述したように、この発明に係る、無線端末装置10は、データを取得するデータ取得手段(クライアントPC13)と、データ取得手段が取得した取得データに応じて、当該データを圧縮するか否かを判断する判断手段(パケットフィルタ29)と、判断手段による判断の結果、取得データを圧縮する場合には、当該データに応じて、当該データのヘッダ情報に含まれるチェックサムを省略することができるチェックサム省略手段(UDPチェックサム除去部34)と、チェックサム省略手段によりチェックサムが省略されたデータを送信する送信手段(無線通信部18)とを有している。
また、この発明に係る通信方法は、送信装置と受信装置との間で行われるデータの通信方法であって、送信装置がデータを取得するデータ取得ステップと、取得したデータに応じて、当該データを圧縮するか否かを判断する判断ステップと、判断の結果、データを圧縮する場合には、当該データに応じて、当該データのヘッダ情報に含まれるチェックサムを省略するようにするチェックサム省略ステップと、チェックサムを省略したチェックサム省略データを受信装置に送信する送信ステップと、受信装置がチェックサム省略データを受信する受信ステップと、受信した前記チェックサム省略データに基づいてデータ復元を行う復元ステップとを含む。
従って、RTPアプリケーションによらず、UDPチェックサムの伝送オーバーヘッドを削減することができる。
また、UDPチェックサムの使用抑制をユーザの操作に基づいて選択可能にすることにより、ユーザは、UDPチェックサムが不要であるアプリケーション(本実施の形態では、VoIPアプリケーション)では、経路上においてUDPチェックサムの使用を抑制する設定として、狭い帯域でのデータ伝送を実現させ、UDPチェックサムが必須であるアプリケーションでは、経路上においてUDPチェックサムの使用抑制を行わない設定とすることが、可能になる。
ここで、UDPチェックサムの使用抑制を行う場合とは、例えば、ヘッダ圧縮後のデータ量が経路における帯域を越えてしまうような場合であるので、可変帯域である伝送経路で帯域がデータ量に対して少なくなった場合に、自動的にUDPチェックサムの使用抑制が働くよう制御することにより、ユーザに煩わしい設定を強要すること無く圧縮率の向上を行い、狭い帯域でのデータ伝送効率を上げることができる。
上述した機能を、可変帯域において、ROHCの圧縮後のパケットサイズが帯域に比較して比較的大きくなり問題を生じる場合に設定することで、UDPチェックサムの使用抑制を行わない場合は、そもそも十分なパケット透過が望めない場合に限定することができ、可変帯域において帯域が狭くなった場合における帯域の増加と近似した効果を得ることができる。
なお、本発明は、上述した実施の形態により説明したが、この実施の形態に限定されるものではない。従って、本発明の趣旨を逸脱することなく変更態様として実施するものも含むものである。
本発明の一実施の形態に係る無線端末装置を用いた無線通信システムの概略構成を示す説明図である。 図1の無線通信システムを用いたVoIP通話時のプロトコルスタック変遷過程の一例を表により示した説明図である。 図1の無線端末装置の内部構造を示すブロック図である。 本発明に係る無線端末装置による送信処理を示すフローチャートである。 本発明に係る無線端末装置による送信処理の他の例を示すフローチャートである。 上り変調クラス毎のスループットを表にして示す説明図である。
符号の説明
10 無線端末装置
11 無線通信システム
12 無線基地局
13 クライアントPC
14 音声通話器
15 SIPサーバ
16 対向SIP電話機
17 PDSN
18 無線通信部
19 送信バッファ
20 ROHC圧縮部
21 送信チャネルコンテキスト保持部
22 変調クラス制御部
23 変調クラス設定閾値保持部
24 受信パケットバッファ
25 PPP判定部
26 ROHC展開部
27 受信チャネルコンテキスト保持部
28 PPPパケット構築部
29 パケットフィルタ
30 PPPパケット抽出処理部
31 PPPoEパケット構築部
32 PC I/F部
33 チェックサム書換部
34 UDPチェックサム除去部
35 圧縮後パケットサイズ予測部
36 切替スイッチ

Claims (5)

  1. 送信装置と受信装置との間で行われるデータの通信方法であって、
    前記送信装置がデータを取得するデータ取得ステップと、
    前記取得したデータに応じて、当該データを圧縮するか否かを判断する判断ステップと、
    判断の結果、前記データを圧縮する場合には、当該データに応じて、当該データのヘッダ情報に含まれるチェックサムを省略するようにするチェックサム省略ステップと、
    チェックサムを省略したチェックサム省略データを前記受信装置に送信する送信ステップと、
    前記受信装置が前記チェックサム省略データを受信する受信ステップと、
    受信した前記チェックサム省略データに基づいてデータ復元を行う復元ステップと
    を含むことを特徴とする通信方法。
  2. 前記チェックサム省略ステップにおいて、
    前記データのデータ伝送量に応じ、当該データのヘッダ情報に含まれるチェックサムを省略するようにすることを特徴とする請求項1に記載の通信方法。
  3. 前記チェックサム省略ステップにおいて、
    前記データのデータ伝送量が、現在の通信帯域における許容伝送量に基づいた基準伝送量を超える場合に、当該データのヘッダ情報に含まれるチェックサムを省略することを特徴とする請求項1に記載の通信方法。
  4. 前記チェックサム省略ステップにおいて、
    前記データを圧縮した後のデータ伝送量が、現在の通信帯域における許容伝送量に基づいた基準伝送量を超える場合に、当該データのヘッダ情報に含まれるチェックサムを省略することを特徴とする請求項1に記載の通信方法。
  5. データを取得するデータ取得手段と、
    前記データ取得手段が取得した取得データに応じて、当該データを圧縮するか否かを判断する判断手段と、
    前記判断手段による判断の結果、前記取得データを圧縮する場合には、当該データに応じて、当該データのヘッダ情報に含まれるチェックサムを省略することができるチェックサム省略手段と、
    前記チェックサム省略手段によりチェックサムが省略されたデータを送信する送信手段と
    を含むことを特徴とする通信装置。
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