JP2008270951A - データ通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】データの受信元からの確認応答データの返信を必要とする制御を行うデータリンクを形成するデータ通信装置において、当該確認応答データをより少ない遅延時間でデータの送信元に返信できるデータ通信装置を提供する。
【解決手段】確認応答データ検出部１１とデータ送信部（切替部）１８とを備えている。確認応答データ検出部１１は、端末から入力されてきたデータが、基地局から送信されたデータの受信に対応して送信された確認応答データであるか否かを判別する。データ送信部（切替部）１８は、データ伝送スケジュールに含まれるデータ送信タイミング期間に、確認応答データと判別されたデータを、優先的に基地局に送信する。
【選択図】図７

Description

この発明は、たとえばＴＣＰプロトコルのように、データの受信元からの確認応答データの返信を必要とする制御を行うデータリンクを形成するデータ通信装置に係る発明である。

無線、あるいは高速ＰＬＣ（Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）などのネットワークシステムでは、映像あるいは音声などのリアルタイム性を要求されるデータの送受信のため、ＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式が採用されつつある。具体的には、たとえばＡＲＩＢにて標準規格化されたＨｉＳＷＡＮａ（ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｔ７０ １．０版）規格に採用された、ＴＤＭＡ方式が採用されつつある。

なお、ＴＤＭＡ方式に関する従来技術として、たとえば特許文献１が存在する。

特開２０００−９２０１９号公報

上述したＴＤＭＡ方式を採用したデータ伝送ネットワークでは、データ通信装置がＴＣＰのような確認応答による伝送制御プロトコルにてデータ通信を行う。したがって、データ通信装置がＴＣＰデータセグメントを受信してから、確認応答を返すまでに時間を費やす必要がある。当該費やす時間が必要なため、ＴＣＰデータ送信側において次のセグメントを送信するまでの待機時間が発生する。しかし、当該待機時間が再送タイムアウト時間を超えると、セグメントを誤りなく送信しているにもかかわらず、ＴＣＰデータ送信側がセグメントを再送し、スループットが低下するという問題があった。

そこで、本発明は、データの受信元からの確認応答データの返信を必要とする制御を行うデータリンクを形成するデータ通信装置において、当該確認応答データをより少ない遅延時間でデータの送信元に返信できるデータ通信装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載のデータ通信装置は、基地局から出力されるデータ伝送スケジュールに基づいて、前記基地局と端末との間における通信を中継するデータ通信装置であって、前記端末から入力されてきたデータが、前記基地局から送信されたデータの受信に対応して送信された確認応答データであるか否かを判別する確認応答データ検出部と、前記データ伝送スケジュールに含まれるデータ送信タイミング期間に、前記確認応答データと判別されたデータを、優先的に前記基地局に送信するデータ送信部とを、備えている。

また、本発明に係る請求項５に記載のデータ通信装置は、基地局から出力されるデータ伝送スケジュールに基づいて、前記基地局と端末との間における通信を中継するデータ通信装置であって、前記端末から入力されてきたデータが、前記基地局から送信されたデータの受信に対応して送信された確認応答データであるか否かを判別する確認応答データ検出部と、前記確認応答データ検出部における判別後に、前記確認応答データに第一の優先度を付与する優先度付与部と、前記データ伝送スケジュールに含まれるデータ送信タイミング期間において、前記第一の優先度に従った順番目に、前記確認応答データを前記基地局に送信するデータ送信部とを、備えている。

本発明の請求項１に記載のデータ通信装置は、端末から入力されてきたデータが確認応答データであるか否かを判別する確認応答データ検出部と、データ伝送スケジュールに含まれるデータ送信タイミング期間に、確認応答データと判別されたデータを優先的に基地局に送信するデータ送信部とを、備えている。

したがって、送信スロット要求を基地局に対して要求してから実際に送信スロットが割り当てられるまでの期間、確認応答データの基地局への送信を待つ必要がなく、基地局に確認応答データを返すまでの遅延時間を少なくすることができる。その結果スループットの向上を図ることができる。

また、本発明の請求項５に記載のデータ通信装置は、端末から入力されてきたデータが確認応答データであるか否かを判別する確認応答データ検出部と、確認応答データに第一の優先度を付与する優先度付与部と、データ伝送スケジュールに含まれるデータ送信タイミング期間において、第一の優先度に従った順番目に、確認応答データを基地局に送信するデータ送信部とを、備えている。

したがって、送信スロット要求を基地局に対して要求してから実際に送信スロットが割り当てられるまでの期間、確認応答データの基地局への送信を待つ必要がなく、基地局に確認応答データを返すまでの遅延時間を少なくすることができる。その結果スループットの向上を図ることができる。

また、所定の優先度は任意に選択できる。したがって、たとえば、非確認応答データである他のデータがリアルタイム性の要請が強いデータである場合に、当該他のデータとの関係を考慮した優先度を確認応答データに付与することができる。

まず、本発明の説明に前に、本発明の前提となる技術（上記ＨｉＳＷＡＮａ規格に採用されたＴＤＭＡ方式の概要を）について説明する。

ＨｉＳＷＡＮａで採用されたＴＤＭＡ方式は、管理端末と呼ばれる１台の端末によりネットワーク内の各端末は管理される。管理端末は、ネットワーク全体の時刻同期を管理するため、Ｂｅａｃｏｎ信号と呼ばれるパケットデータ（以下、ＢＣＨと記す。）を予め定められた周期で同報通信する（ＨｉＳＷＡＮａでは２ｍｓ周期）。図１に、１Ｂｅａｃｏｎ周期内（以下、１フレームと記す）の各種データの送受信タイミングを示す。

ネットワーク内に配置された各端末は該ＢＣＨを受信すると、それを基準に、端末内の基準時刻情報をリセットするとともに、管理端末より送信される各種制御パケットの受信準備を開始する。管理端末は、ＢＣＨ送出後、次にネットワークに接続された各端末のデータ送信スケジュールを含むネットワークシステム制御用のパケットデータ（以下、ＦＣＨと記す）をネットワークに接続された各端末に対して同報通信を実施する。ここで、当該データ送信スケジュールは、管理端末より定期的に出力される。

上記ＦＣＨには、ネットワークに接続された各端末のデータ送信、および受信のスケジュール（データの送受信スロット情報（送受信開始タイミング情報、データ送受信時間情）など）が付加され送信される。各端末は、ＦＣＨを受信すると自端末がデータを受信するタイミングと自端末がデータを送信するタイミングを検出する。

管理端末は、ＦＣＨ送信に引き続き、端末に対して送信要求受信通知（以下、ＡＣＨと記す）を送信する。管理端末より、上記ＢＣＨ、ＦＣＨ、ＡＣＨの各パケットデータの送信が完了すると、ＦＣＨにて通知されたスケジュールに基づき各端末は、パケットデータの受信動作および送信動作を開始する（以下、各端末間でデータの送受信を行う期間をＴＣＨと記す）。

ＴＤＭＡ方式では、管理端末は、送信したいデータを持つ端末についてのみに、データ送信スロットをスケジューリングする。従って、送信したいデータを持つ端末は、管理端末に対して自端末のデータを送信するためのスロットを割り振るよう要求する必要がある。

上記ＨｉＳＷＡＮａ規格で採用されたＴＤＭＡ方式では、各端末より送信リクエストを受け付けるため、１Ｂｅａｃｏｎ周期内の最後に、管理端末はＣＳＭＡ期間（以下、ＲＣＨ期間と記す）を準備している。ＲＣＨ期間とは、各端末からの上記送信スロット要求リクエスト（帯域割り当て要求）を受け付ける期間である。当該ＲＣＨ期間に上記送信スロット要求リクエストを受け取った端末に対しては、次のＢｅａｃｏｎ周期内のＡＣＨにて帯域割り当て要求を受け取った端末に対してその旨を通知する。

次に、上記ＨｉＳＷＡＮａ規格をベースとしたＴＤＭＡ方式を適用した管理端末である基地局と、データ通信装置を介した各端末との間における、データ送受信について説明する。図２は、無線あるいは高速ＰＬＣなどのネットワークシステムを示す図である。

図２に示すネットワークシステムは、基地局３、複数のデータ通信装置１、および複数の端末２とで構成されている。ここで、データ通信装置１は、基地局１から出力されるデータ伝送スケジュールに基づいて、基地局１と対応する端末２との間における通信を中継する。また、データ通信装置１から基地局３に向かう方向を上流方向と称し、データ通信装置１から端末２に向かう方向を下流方向と称する。

図２において、基地局３とデータ通信装置１との間のコネクション５０は、無線であっても有線であっても良い。基地局３は、図示しないインターネットワーキングゲートウェイを介してインターネット４に接続される。

図２において、パーソナルコンピュータ等の端末２は、有線コネクション５１を介してデータ通信装置１と通信する。有線コネクション５１は、一般にＴＣＰ／ＩＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ／Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）またはＵＤＰ（Ｕｓｅｒ Ｄａｔａｇｒａｍ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）／ＩＰパケットが埋め込まれた有線プロトコルに準拠し、たとえば、少ない量のデータを転送する場合はＵＤＰ／ＩＰを、大量データを扱う場合はＴＣＰ／ＩＰを使用するといったように、アプリケーションの性質によって異なる伝送制御プロトコルを使用する。

ＴＣＰ／ＩＰにおいては、データをセグメントに分割し、各セグメントにシーケンス番号を付けて送信する。受信側はデータを受け取ると、セグメント毎に確認応答（たとえば、基地局２から送信されたデータの受信に対応して、端末２から送信された確認応答データと把握できる）を送信側に発行する。送信側は確認応答を受信すると、データ転送を続行し、確認応答が返送されない場合に返送されないセグメントを再送する。

ＴＣＰにて伝送制御されるデータ通信について説明する。

図３は、送信側から受信側にセグメントデータを送信し、受信側から送信側に確認応答を送信する様子を示す図である。近年ＣＰＵの飛躍的な処理能力向上に伴って、端末２の各種アプリケーションがセグメントを受信してから確認応答を発行するまでの時間も、短縮されつつある。一方、図３に示すように、通信路中に伝送遅延が発生し、確認応答Ｒ３が送信側に到着するまでに時間を要したとする。当該場合には、送信側が次のセグメントＳ４を送信できずにスループットが低下する。つまり、アプリケーションの性能向上が活かされないという問題がある。

図４は、図２に示したネットワークシステムにおける基地局３よりデータ通信装置１へのデータ送信タイミングシーケンスである。図５は、データ通信装置１から基地局３へのデータ送信タイミングシーケンスである。

基地局３からデータ通信装置１への下流方向のデータ通信では、基地局３がデータ通信装置１へのデータを送信する場合、基地局３は、図４におけるＦＣＨ３２にてデータ通信装置１への送信開始タイミング、データ送信時間などを同報通信にて通知する。データ通信装置１はこのＦＣＨ３２を受信し、基地局３からのデータを受信するタイミングおよびデータ受信時間を検出する。そして、データ通信装置１は、検出したタイミングに基づいてデータ受信期間ＤＬ３５にてデータを受信する。データ受信期間ＤＬ３５は、複数のダウンストリームスロットＤＳ１、…、ＤＳｉにより構成されている。データ通信装置１がデータを受信するのは、ＦＣＨ３２にて通知されたダウンストリームスロット期間である。

データ通信装置１より基地局３への上流方向のデータ通信では、図５におけるＲＣＨ３４にて、データ通信装置１より基地局３への送信要求を発行する。すると、基地局３は、次のＢｅａｃｏｎ周期のＡＣＨ３７にてデータ通信装置１へ送信要求を受信した旨通知する。その後、さらに次のＢｅａｃｏｎ周期のＦＣＨ３６にて、基地局３は、データ通信装置１が基地局３に対して送信を開始できるタイミングおよびデータ送信時間を、データ通信装置１に対して通知する。

データ通信装置１は、ＦＣＨ３６にて通知された内容に基づいて、データ送信期間ＵＬ３８内にてデータを送信する。データ送信期間ＵＬ３８は、複数のアップストリームスロットＵＳ１、…、ＵＳｊにより構成されている。データ通信装置１がデータを送信するのは、ＦＣＨ３６にて通知されたアップストリームスロット期間である。

複数のＢｅａｃｏｎ周期にまたがってデータ通信装置１より基地局３への上流方向のデータ通信が行われる場合、データ通信装置１は、データ送信期間ＵＬ３３にて基地局３への送信要求を発行する。最短で次のＢｅａｃｏｎ周期のＦＣＨ３６にてデータ送信時間を基地局３は通知することもでき、送信要求を発行して最短で１Ｂｅａｃｏｎ周期後にデータ通信装置１はデータを送信する。

また、伝送要求品質の異なるアプリケーションデータ（たとえば、遅延をある程度許容できる低優先クラス、電話音声のようなリアルタイム性を要求される高優先クラス、低優先クラスと高優先クラスの中間クラス、といった複数の要求クラスのアプリケーションデータ）が混在する場合には、伝送要求品質毎に個別にデータ管理し、高優先のアプリケーションデータを優先的に送信することもできる。

上記説明より分かるように、ＴＤＭＡ方式を採用したネットワークシステムでは、送信データが発生してからデータ送信相手に実際に送信するまでの期間、送信データを自装置内に蓄積しておく必要がある。ここで、ＴＤＭＡ方式を採用したネットワークシステムにおいて、データ通信装置１がＴＣＰデータ通信を行う様子を図６を用いて説明する。

データ通信装置１は、Ｂｅａｃｏｎ周期３１のデータ受信期間ＤＬ３９のダウンストリームスロットＤＳ１にて、ＴＣＰデータセグメントＳＥＧ１、…、ＳＥＧｈを、セグメント連結数４０およびＣＲＣ４１とともに受信する。ＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ）は、連結数４０〜セグメントＳＥＧｈまでのデータの誤り検出符号である。

データ通信装置１は、ＣＲＣ４１までを受信して、連結数４０〜セグメントＳＥＧｈのデータに誤りがないことを確認する。その後、データ通信装置１は、図２に示した有線コネクション５１を介して、端末２にＴＣＰデータセグメントＳＥＧ１、…、ＳＥＧｈを送信する。ＴＣＰデータセグメントＳＥＧ１、…、ＳＥＧｈは、有線コネクション５１上では、セグメント毎にヘッダやＣＲＣが付加されたパケットとして伝送される。

端末２側では、ＴＣＰデータセグメントＳＥＧ１、…、ＳＥＧｈを受信して、確認応答ＡＣＫ（確認応答データ）を有線コネクション５１上に送信する。この確認応答ＡＣＫは、データ通信装置１にて受信される。そして、データ通信装置１は、データ送信期間ＵＬ３３または送信スロット要求期間ＲＣＨ３４にて、基地局３への送信要求が発行される。その結果最短で、送信要求を発行した次のＢｅａｃｏｎ周期３５のＦＣＨ３６にて割り当てられたアップストリームスロットにて、前記確認応答ＡＣＫは、データ通信装置１から基地局３へと送信される。

上述したように、基地局３において、次のデータ端末２に向けて送信するまでの待機時間が発生する。当該待ち時間の短縮化を図ることが本発明の目的である。以下、この発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。より具体的には、上記を前提にしつつ、図２で示したデータ通信装置１の構成および動作を、各実施の形態で説明する。

＜実施の形態１＞
図７は、本発明の実施の形態１に係るデータ通信装置１の概略構成を示すブロック図である。

図７に示すように、データ通信装置１は、確認応答データ検出部１１、確認応答用バッファ（第一のバッファと把握できる）１２、バッファ（第二のバッファと把握できる）１３、バッファ管理部１４、同期制御部１５、送信スロット組立て部１６、スロット要求生成部１７、および切替部（データ送信部とも把握できる）１８を備えている。

確認応答データ検出部１１は、端末２から入力されてきたデータを受信する。そして、確認応答データ検出部１１では、当該受信したデータがＴＣＰデータセグメントに対する確認応答データであるか否かを判別する。ここで、ＴＣＰデータセグメントに対する確認応答データとは、基地局３から送信されたＴＣＰデータセグメントを受信した端末２が、当該セグメントの受信に対応して送信する受信確認応答のためのデータである。

確認応答用バッファ１２は、確認応答データ検出部１１において確認応答データであると判別されたデータを、一時的に格納する。つまり、確認応答用バッファ１２は、確認応答データを、基地局３に対して送出するまでの期間格納する。

バッファ１３は、確認応答データ検出部１１において確認応答データであると判別されなかったデータ（確認応答データ以外の非確認応答データ）を、一時的に格納する。つまり、バッファ１３は、非確認応答データを、基地局３に対して送出するまでの期間格納する。

バッファ管理部１４は、確認応答用バッファ１２に格納されているデータ、およびバッファ１３に格納されているデータを管理する。

同期制御部１５は、データ送信タイミング期間とスロット要求送信タイミング期間とを含む、上述したデータ伝送スケジュール（図１）に従った、データ伝送のタイミングを制御する。つまり、同期制御部１５は、Ｂｅａｃｏｎ周期信号を検出し、Ｂｅａｃｏｎ周期内のタイミングを制御する。

送信スロット組立て部１６は、バッファ１３よりも確認応答用バッファ１２から優先的に確認応答データを読み出す。これにより、送信スロット組立て部１６は、先頭部に確認応答データが配置された送信データを作成する。なお、当該作成された送信データは、基地局３より割り当てられたアップストリームスロット期間に、基地局３に対して送信される。

スロット要求生成部１７は、基地局３における次のデータ伝送スケジュール作成のために、バッファ管理部１４からのバッファ管理情報を基に、基地局３に対して所定の帯域を要求する帯域要求データ（送信スロット割り当て要求データ）を生成する。具体的に、スロット要求生成部１７は、送信スロット組立て部１６での前記送信データ作成後における、バッファ１３に残っている非確認応答データのデータ量および確認応答用バッファ１２に格納される予定の確認応答データのデータ量を、少なくとも考慮して、前記帯域要求データを生成（発行）する。

切替器１８は、同期制御部１５の出力に従って、送信スロット組立て部１６とスロット要求生成部１７の出力を選択して出力する。つまり、切替機１８は、同期制御部１５から通知されたデータ送信タイミング期間に、送信スロット組立て部１６で作成された送信データを出力し、同期制御部１５から通知されたスロット要求送信タイミング期間に、スロット要求生成部１７からの帯域要求データを出力する。なお、上記送信スロット組立て部１５の説明から分かるように、データ送信タイミング期間には、確認応答データが優先的に基地局３に対して送信される。

次に、データ通信装置１の動作について説明する。

有線コネクション５１を介して端末２から送出されたパケットデータが、データ通信装置１に到着する。図８に当該パケットデータの構造を示す。当該パケットデータを受信すると、確認応答データ検出部１１は、図８に示すパケットのフィールド位置６１、６２、６３がそれぞれ所定の値になっていることを判別する。これにより、確認応答データ検出部１１は、当が入力されてきたパケットデータが、基地局３から送信されたＴＣＰデータセグメントに対する確認応答データであるかどうかが検出される。

ここで、上記所定の値とは、それぞれたとえば２進数にて、フィールド位置６１が００００＿１０００＿００００＿００００、フィールド位置６２が００００＿０１１０、フィールド位置６３が１である。

確認応答データ検出部１１により、上記パケットデータが確認応答データであると検出された場合には、当該パケットデータは確認応答用バッファ１２に格納される。他方、確認応答データでないと検出された場合には、バッファ１３に格納される。ここで、バッファ管理部１４は、確認応答用バッファ１２とバッファ１３に格納された各データのバッファリング情報を管理している。

バッファリング情報とは、たとえばパケットデータをバッファ１２，１３に格納する際のバッファの先頭アドレスやパケットのバイト数など、当該パケットデータをバッファ１２，１３から読み出す際に必要となる情報のことである。

ところで、ネットワーク５０を介して基地局３から送信されたデータ伝送スケジュールを、同期制御部１５は既に受信している。したがって、当該データ伝送スケジュールに従って、同期制御部１５は、基地局３にデータを送信してよいタイミングを送信スロット組立て部１６に通知する。

送信スロット組立て部１６は、同期制御部１５より得たタイミングに、バッファ管理部１４が示すバッファリング情報に基づいて、確認応答用バッファ１２およびバッファ１３より各データを読み出す。そして、送信スロット組立て部１６は、アップストリームスロット期間（データ送信タイミング期間）に送信することができるパケット数を連結数としてヘッダを生成し、スロットの最後にＣＲＣを付加して、送信データを生成する。

ここで、送信スロット組立て部１６は、パケットを連結する際に、確認応答用バッファ１２に格納されているパケット（確認応答データ）を、バッファ１３に格納されているパケット（非確認応答データ）よりも優先的に読み出す。さらに、送信スロット組立て部１６は、読み出したパケットをバッファ管理部１４に通知する。当該通知を受けたバッファ管理部１４は、確認応答用バッファ１２およびバッファ１３に格納されているデータのバッファリング情報を更新する。

スロット要求生成部１７側では、バッファ管理部１４より得たバッファリング情報をもとに、帯域要求データを生成する。ここで、当該帯域要求データは、データ通信装置１が基地局３にデータ送信するために、次のＢｅａｃｏｎ周期における送信スロット割り当ての際に基地局３において使用される。つまり、当該帯域要求データは、基地局３における次のデータ伝送スケジュールの作成の際に使用される。

また、当該帯域要求データを通じて、スロット要求生成部１７は、現在のバッファリング情報から算出される送信スロットに加えて、確認応答データを送信するための送信スロットを要求する。より具体的に、スロット要求生成部１７は、送信スロット組立て部１６での送信データ作成後における、バッファ１３に残っているデータのデータ量および確認応答用バッファ１２にこれから格納される予定の確認応答データのデータ量を、少なくとも考慮して、帯域要求データを生成する。

同期制御部１５では、Ｂｅａｃｏｎ周期信号（データ伝送スケジュール）を検出する。そして、データ送信タイミング期間に、送信スロット組立て部１６にて作成されたアップストリームスロットデータ（送信データ）を基地局３に向けて送出するように、また、スロット要求送信タイミング期間に、スロット要求生成部１７にて作成された帯域要求データを基地局３に向けて送出するよう、当該同期制御部１５は切替器１８を制御する。ここで、同期制御部１５は、データ送信タイミング期間に帯域要求データを送出するように切替器１８を制御しても良い。

なお、基地局３では、送信されてきた確認応答データを受信し、次のＴＣＰデータセグメントを送信する。当該次のデータは、データ通信装置１を介して端末２へと伝送される。また、基地局３では、帯域要求データに基づいて次回のデータ伝送スケジュールを作成し、当該作成した次回のデータ伝送スケジュールを各データ通信装置１に同報通信にて通知する。

端末２では確認応答用データの返信等を行い、データ通信装置１では、当該次回のデータ伝送スケジュールに従って、上記と同様の動作を行う。以後、当該動作が繰り返される。

図９は、ＴＣＰデータセグメントに対する確認応答データを端末２が送信するまでの、遅延時間の低減を示すタイミング図である。

ここで、図９において、基地局３からデータ通信装置１へのデータ送信にダウンストリームスロットＤＳ１が、データ通信装置１から基地局３へのデータ送信にアップストリームスロットＵＳ１が割り当てられているものとする。当該割り当ては、同じＢｅａｃｏｎ周期内のＦＣＨ３２にて、基地局３からデータ通信装置１に伝えられる。

さて、データ通信装置１は、ダウンストリームスロットＤＳ１にて基地局３より受信したＴＣＰデータセグメントＳＥＧ１、…、ＳＥＧｈを、有線コネクション５１を介して端末２に送信する。その後、端末２が当該ＴＣＰデータセグメントの受信に対する発行した確認応答データを、当該端末２は有線コネクション５１を介してデータ通信装置１に送信する。

データ通信装置１は、確認応答データ検出部１１において、入力されてきたデータが確認応答データであることを検出する。当該検出後、確認応答データは確認応答用バッファ１２に格納され、バッファ管理部１４は、確認応答データが確認応答用バッファ１２に格納された旨バッファリング情報を更新する。

同期制御部１５は、基地局３から受信したデータ伝送スケジュールに従って、データ送信タイミング期間（データ送信に割り当てられたアップストリームスロットＵＳ１）を送信スロット組立て部１６に通知する。当該通知を受けた送信スロット組立て部１６は、バッファ管理部１４のバッファリング情報をもとに、確認応答用バッファ１２に格納されている確認応答データを、バッファ１３に格納されている非確認応答データより優先的に読み出す。そして、送信スロット組立て部１６は、確認応答データを含む送信データを生成し、当該送信データをアップストリームスロットＵＳ１にて送信する。

なお、送信スロット組立て部１６は上記送信データを生成するとともに、読み出したことをバッファ管理部１４に通知する。当該バッファ管理部１４は、当該通知を受けて、確認応答データが確認応答用バッファ１２から読み出された旨バッファリング情報を更新する。

上記動作が行われている一方で、スロット要求生成部１７では、バッファ管理部１４における最新のバッファリング情報をもとに、Ｂｅａｃｏｎ周期３５以降に送信するデータ量を算出し、要求するスロットを決定する。ここで、スロット要求生成部１７は、次に入力されるであろう確認応答データを確実に送信できるように、次のＢｅａｃｏｎ周期以降のスロット要求を行う必要がある。

同期制御部１５は、基地局３から受信したデータ伝送スケジュールに従って、スロット要求送信タイミング期間（スロットＲＣＨ）をスロット要求生成部１７に通知する。当該通知を受けたスロット要求生成部１７は、上記において決定されたスロット要求をスロットＲＣＨにて送信する。

以上に説明したように、本実施の形態１に係るデータ通信装置１を用いれば、ＴＣＰデータセグメントに対する確認応答データを検出して、予め基地局３に要求していた送信スロットにて優先的に確認応答データを送信することができる。

したがって、送信スロット要求を基地局３に対して要求してから実際に送信スロットが割り当てられるまでの期間、確認応答データの基地局３への送信を待つ必要がなく、ＴＣＰデータセグメント送信側（基地局３）に確認応答データを返すまでの遅延時間を少なくすることができる。その結果スループットの向上を図ることができる。

また、スロット要求生成部１７は、送信スロット組立て部１６での送信データ作成後における、バッファ１３に残っているデータのデータ量および確認応答用バッファ１２に格納される予定の確認応答データのデータ量を少なくとも考慮して、帯域要求データを生成している。

したがって、次回のデータ伝送スケジュールの作成に当たり、必要最小限のスロット割り当て要求を基地局３に対して通知することができる。

＜実施の形態２＞
図１０は、本発明の実施の形態２に係るデータ通信装置１の概略構成を示すブロック図である。本実施の形態２は、構成の点において、実施の形態１と下記事項が異なる。

つまり、本実施の形態２に係るデータ通信装置１は、端末２から送信されてくるデータを格納するバッファは一つのみである（つまり、応答確認用データを格納するためだけのバッファを必要とせず、バッファ１３ｂのみである）。また、本実施の形態２に係るデータ通信装置１は、優先度付与部１９が新たに備えられている。確認応答データ検出部１１からの出力は優先度付与部１９に入力され、当該優先度付与部１９からの出力信号は、バッファ１３ｂに入力される。

確認応答データ検出部１１では、実施の形態１と同様に、端末２から入力されてきたデータが、確認応答データであるか否かを判別する。当該確認応答データ検出部１１における判別後に、確認応答データと判別されたデータには、優先度付与部１９において、所定の優先度（第一の優先度と把握できる）を付与される。その後、当該所定の優先度が付与された確認応答データは、バッファ１３ｂへと格納される。

ここで、上記所定の優先度は、予めデータ通信装置１に対して設定されている。したがって、当該所定の優先度は、任意に選択できる（たとえば、最高優先度としても良いし、リアルタイム性が要求される他のデータよりも優先度をさげても良い）。確認応答データの送信の優先度を上げる観点から（つまり、確認応答データを優先的にアップストリームスロットＵＳ１に組み入れる必要性から）、当該所定の優先度は、なるべく高順位の優先度であることが望ましい。

なお、確認応答データ検出部１１において、確認応答データと判別されなかったデータ（非応答確認データであり、他のデータと把握できる）は、優先度付与部１９においては優先度の付与は行われず、バッファ１３ｂへと格納される。当該非応答確認データは、伝送要求品質の異なるアプリケーションデータ（たとえば、遅延をある程度許容できる低優先クラス、電話音声のようなリアルタイム性を要求される高優先クラス、低優先クラスと高優先クラスの中間クラス、といった複数の要求クラスのアプリケーションデータ）である。したがって、当該非確認応答データには、予めに前記各クラスに応じた優先度（第二の優先度と把握できる）が付与（決定）されている。

本実施の形態では、送信スロット組立て部１６ｓは、バッファ管理部１４のバッファリング情報に基づいて、上記第一の優先度および第二の優先度に従った順番で、確認応答データおよび非確認応答データ（他のデータ）を配列することにより、送信データを作成する。

また、切替部１８（データ送信部と把握できる）は、上記データ伝送スケジュールに含まれるデータ送信タイミング期間において、第一の優先度に従った順番目に、確認応答データを基地局３に対して送信する。より具体的に、切替部１８は、同期制御部１５から通知されたデータ送信タイミング期間に、送信スロット組立て部１６ｓで作成された送信データを出力する。また、切替部１８は、同期制御部１６から通知されたスロット要求送信タイミング期間に、スロット要求生成部１７からの前記帯域要求データを出力する。

なお、スロット要求生成部１７は、送信スロット組立て部１６ｓでの送信データ作成後における、バッファ１３ｂに残っているデータのデータ量およびバッファ１３ｂに格納される予定の確認応答データのデータ量を少なくとも考慮して、上記帯域要求データを生成する。

上記以外の構成は、実施の形態２と実施の形態１とで同じである。したがって、ここでの他の構成の説明は省略する。

以上に説明したように、本実施の形態２に係るデータ通信装置１を用いれば、ＴＣＰデータセグメントに対する確認応答データを検出して、予め基地局３に要求していた送信スロットにて、所定の優先度に従って確認応答データを送信することができる。

したがって、当該所定の優先度をより上げることにより、送信スロット要求を基地局３に対して要求してから実際に送信スロットが割り当てられるまでの期間、確認応答データの基地局３への送信を待つ必要がなく、ＴＣＰデータセグメント送信側（基地局３）に確認応答データを返すまでの遅延時間を少なくすることができる。その結果スループットの向上を図ることができる。

なお、当該所定の優先度は任意に選択できる。したがって、たとえば、非確認応答データである他のデータがリアルタイム性の要請が強いデータである場合に、当該他のデータとの関係を考慮した優先度を確認応答データに付与することができる。

また、スロット要求生成部１７は、送信スロット組立て部１６ｓでの送信データ作成後における、バッファ１３ｂに残っているデータのデータ量およびバッファ１３ｂに格納される予定の確認応答データのデータ量を少なくとも考慮して、帯域要求データを生成している。

したがって、次回のデータ伝送スケジュールの作成に当たり、必要最小限のスロット割り当て要求を基地局３に対して通知することができる。

＜実施の形態３＞
本実施の形態３に係るデータ通信装置１は、実施の形態１に記載した構成に加えて次の構成を備えている。

つまり、本実施の形態では、基地局３から保証データを受信し続けない所定の期間、スロット要求生成部１７は、確認応答データ用の帯域（スロット）の要求はしない。換言すれば、基地局３から非保証データを受信し続けた所定の期間、スロット要求生成部１７は、確認応答データ用の帯域（スロット）の要求はしない。

ここで、保証データとは、たとえばＴＣＰデータセグメントであり、データの受信元（端末２）からの確認応答データの返信を必要とするプロトコルのフォーマットを有するデータのことである。これに対して、非保証データとは、たとえばＵＤＰ（Ｕｓｅｒ Ｄａｔａｇｒａｍ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）セグメントデータであり、データの受信元（端末２）からの確認応答データの返信を不要とするプロトコルのフォーマットを有するデータのことである。

図１１は、本発明の実施の形態３に係るデータ通信装置１の概略構成を示すブロック図である。

図１１に示すように、本実施の形態に係るデータ通信装置１は、実施の形態１の構成（ブロック１１〜１８）に加えて、伝送制御判定部２０、カウンタ２１、比較部２２、および判定制御部２３を備えている。

伝送制御判定部２０は、データ伝送スケジュール毎に、基地局３からのデータが上記保証データであるか否かを判定する。換言すれば、伝送制御判定部２０は、データ伝送スケジュール毎に、基地局３からのデータが上記非保証データであるか否かを判定する。

たとえば、伝送制御判定部２０は、１Ｂｅａｃｏｎ周期内に、基地局３から受信したデータにＴＣＰデータが含まれているかいないかを判定する。より具体的には、伝送制御判定部２０は、１Ｂｅａｃｏｎ周期内に基地局３から入力してきたしたデータが、ＴＣＰデータであるかＵＤＰデータであるかを判定する。

カウンタ２１は、伝送制御判定部２０において保証データが含まれていないと連続して判定された、当該連続回数を計測する。換言すれば、伝送制御判定部２０において非保証データであると連続して判定された、当該連続回数を計測する。

たとえば、伝送制御判定部２０が１Ｂｅａｃｏｎ周期内にＴＣＰデータが含まれていない（換言すればＵＤＰデータのみである）と判定すれば、カウンタ２１は「１」カウントする。さらに、伝送制御判定部２０が次の１Ｂｅａｃｏｎ周期内にＴＣＰデータが含まれていない（換言すればＵＤＰデータのみである）と判定すれば、カウンタ２１はカウント値を「１」増加させ、合計カウント値は「２」となる。さらに、伝送制御判定部２０が次の次の１Ｂｅａｃｏｎ周期内にＴＣＰデータが含まれていない（換言すればＵＤＰデータのみである）と判定すれば、カウンタ２１はカウント値を「１」増加させ、合計カウント値は「３」となる。

このように、カウンタ２１は、ＴＣＰデータが含まれていない（ＵＤＰデータのみである）と判定したＢｅａｃｏｎ周期連続数をカウントする。なお、伝送制御判定部２０がｎ番目の１Ｂｅａｃｏｎ周期内にＴＣＰデータが含まれていると判定すれば、カウンタ２１のカウント値はリセットされる。

比較部２２は、カウンタ２１の出力（カウント値）と整数Ｎ（所定値と把握できる）とを比較する。当該比較部２２は、カウント値≧整数Ｎであるか否かを判断し、当該判断結果を判定制御部２３に対して出力する。

判定制御部２３は、伝送制御判定部２０と比較回路２２の出力に応じて、スロット要求生成部２３の動作を制御する。

カウンタ２２のカウント値が予め設定されている所定値（整数Ｎ）以上となってから、次に保証データの受信を伝送制御判定部が判定するまでの期間（以下、帯域要求データ不要期間と称する）判定制御部２３は、スロット要求生成部１７が確認応答データ用の帯域（スロット）の要求をしないように制御する。ここで、整数Ｎは、任意の整数値に変更することができる。

また、帯域要求不要期間経過後（つまり、保証データの受信を確認した後は）、判定制御部２３は、スロット要求生成部１７が上記確認応答データ用の帯域をも要求する上記帯域要求データを生成するように制御する。

つまり、帯域要求不要期間では、スロット要求生成部１７は、バッファ１３に格納されているデータのデータ量のみを考慮した帯域を次回のデータ伝送スケジュールに割り当てることを基地局３に要求する、帯域要求データを生成する。

たとえば、基地局３よりデータ通信装置１に送信されたデータにＴＣＰデータが含まれていないと判定されたＢｅａｃｏｎ周期がＮ周期連続する。すると、データ通信装置１は、有線コネクション５１にもＴＣＰデータセグメントに対する確認応答データが存在しないと判定する。すると、判定制御部２３は、次に基地局３よりＴＣＰデータセグメントを受信するまでの期間、次のＢｅａｃｏｎ周期以降に確認応答データを送信するための送信スロットを要求しないように、スロット要求生成部１７を制御する。

すなわち、基地局３よりデータ通信装置１に送信されるデータにＴＣＰデータセグメントが存在しないと判定されると、判定制御部２３は、バッファ管理部１４より得たバッファリング情報（つまり、バッファ１３に格納されているデータのデータ量）のみに基づいて帯域要求データを生成するように、スロット要求生成部１７を制御する。

他方、帯域要求不要期間経過後では、スロット要求生成部１７は、バッファ１３に格納されているデータのデータ量および、確認応答用バッファ１２に格納されている確認応答データのデータ量（これから、当該バッファ１２に格納される予定の確認応答データのデータ量も含む）を考慮した帯域を、次回のデータ伝送スケジュールに割り当てることを基地局３に要求する、帯域要求データを生成する。

以上のように、本実施の形態に係るデータ通信装置１では、ある一定の複数Ｂｅａｃｏｎ周期にわたり連続して、基地局３からＴＣＰデータセグメントを受信しない場合には、確認応答用データを基地局３に送信するスロット割り当て要求をしない。

したがって、確認応答データ基地局３に送信する必要がないと判断された期間は、使用しない送信スロットの要求を発生させることを抑止する効果がある。

＜実施の形態４＞
本実施の形態４に係るデータ通信装置１は、実施の形態２に係る構成に実施の形態３の特徴的構成（ブロック２０〜２３）を適用したものである。

図１２は、本発明の実施の形態４に係るデータ通信装置１の概略構成を示すブロック図である。図１２に示すように、本実施の形態４では、実施の形態２の構成に加えて、スロット要求生成部１７が判定制御部２３により制御される構成が付加されている。

なお、ブロック１１,１３ｂ，１４，１５，１６ｓ，１７，１８の構成・動作は、実施の形態２と同じである。また、ブロック２０〜２３，１７の構成・動作は、実施の形態３と同様である。したがって、これらのブロックのここでの詳細な説明は省略する。

したがって、実施の形態４に係るデータ通信装置１は、実施の形態２に記載した効果に加えて、実施の形態３に記載した効果も有する。

なお、上記各実施の形態に記載したデータ通信装置１が、図２に示したネットワークシステムについて適用される場合に言及した。しかし、基地局３と端末２との間に２段以上のデータ通信装置を設けた多段接続から成るネットワークシステムに、各実施の形態に示したデータ通信装置１を適用しても良い。この場合、端末２に直接接続されるデータ通信装置１では、端末２からの入力信号が直接、確認応答データ検出部１１に入力される。他方、それ以外のデータ通信装置１では、端末２からの入力信号が間接的に、確認応答データ検出部１１に入力される（つまり、当該確認応答データ検出部１１には直接的には、より下流側に存するデータ通信装置１からの信号が入力される）。

ＴＤＭＡ方式を採用する伝送システムにおける、１フレーム内のデータフォーマットおよびＦＣＨ内のスケジュールデータの構成を概略的に示す図である。 本発明に係るデータ通信装置が適用されるネットワークシステムの構成例を示す図である。 ＴＣＰにて伝送制御されるデータ通信の様子を示す図である。 ＴＤＭＡ方式を採用する伝送システムにおける、データ通信装置へのデータ送信シーケンスを概略的に示す図である。 ＴＤＭＡ方式を採用する伝送システムにおける、データ通信装置からのデータ送信シーケンスを概略的に示す図である。 ＴＤＭＡ方式を採用する従来の伝送システムにおける、転送データと応答データの送受信シーケンスを概略的に示す図である。 実施の形態１に係るデータ通信装置の構成を概略的に示すブロック図である。 ＴＣＰ／ＩＰパケットの構成を示す図である。 本発明のデータ通信装置が適用されるネットワークシステムにおける、転送データと応答データの送受信シーケンスを概略的に示す図である。 実施の形態２に係るデータ通信装置の構成を概略的に示すブロック図である。 実施の形態３に係るデータ通信装置の構成を概略的に示すブロック図である。 実施の形態４に係るデータ通信装置の構成を概略的に示すブロック図である。

符号の説明

１ データ通信装置、２ 端末、３ 基地局、１１ 確認応答データ検出部、１２ 確認応答用バッファ、１３，１３ｂ バッファ、１４ バッファ管理部、１５ 同期制御部、１６，１６ｓ 送信スロット組立て部、１７ スロット要求生成部、１８ 切替部、１９ 優先度付与部、２０ 伝送制御判定部、２１ カウンタ、２２ 比較部、２３ 判定制御部。

Claims (10)

1. 基地局から出力されるデータ伝送スケジュールに基づいて、前記基地局と端末との間における通信を中継するデータ通信装置であって、
   前記端末から入力されてきたデータが、前記基地局から送信されたデータの受信に対応して送信された確認応答データであるか否かを、判別する確認応答データ検出部と、
   前記データ伝送スケジュールに含まれるデータ送信タイミング期間に、前記確認応答データと判別されたデータを、優先的に前記基地局に送信するデータ送信部とを、備えている、
   ことを特徴とするデータ通信装置。
2. 前記確認応答データと判別された当該確認応答データを格納する第一のバッファと、
   前記確認応答データと判別されなかった非確認応答データを格納する第二のバッファと、
   前記第二のバッファよりも前記第一のバッファから優先的に前記確認応答データを読み出すことにより、先頭部に前記確認応答データが配置された送信データを作成する送信スロット組立て部とを、さらに備えている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のデータ通信装置。
3. 前記データ送信タイミング期間とスロット要求送信タイミング期間とを含む前記データ伝送スケジュールに従った、データ伝送のタイミングを制御する同期制御部と、
   前記基地局における次の前記データ伝送スケジュール作成のために、前記基地局に対して所定の帯域を要求する帯域要求データを生成するスロット要求生成部とを、さらに備えており、
   前記データ送信部は、
   前記同期制御部から通知された前記データ送信タイミング期間に、前記送信スロット組立て部で作成された前記送信データを出力し、前記同期制御部から通知された前記スロット要求送信タイミング期間に、前記スロット要求生成部からの前記帯域要求データを出力する、
   ことを特徴とする請求項２に記載のデータ通信装置。
4. 前記スロット要求生成部は、
   前記送信スロット組立て部での前記送信データ作成後における、前記第二のバッファに残っている前記非確認応答データのデータ量、および前記第一のバッファに格納される予定の前記確認応答データのデータ量を、少なくとも考慮して、前記帯域要求データを生成する、
   ことを特徴とする請求項３に記載のデータ通信装置。
5. 基地局から出力されるデータ伝送スケジュールに基づいて、前記基地局と端末との間における通信を中継するデータ通信装置であって、
   前記端末から入力されてきたデータが、前記基地局から送信されたデータの受信に対応して送信された確認応答データであるか否かを、判別する確認応答データ検出部と、
   前記確認応答データ検出部における判別後に、前記確認応答データに第一の優先度を付与する優先度付与部と、
   前記データ伝送スケジュールに含まれるデータ送信タイミング期間において、前記第一の優先度に従った順番目に、前記確認応答データを前記基地局に送信するデータ送信部とを、備えている、
   ことを特徴とするデータ通信装置。
6. 前記第一の優先度が付与された前記確認応答データと、データ種類に応じて既に決定されている第二の優先度が付与されている他のデータとを格納するバッファと、
   前記第一の優先度および前記第二の優先度に従った順番で、前記確認応答データおよび前記他のデータを配列することにより、送信データを作成する送信スロット組立て部とを、さらに備えている、
   ことを特徴とする請求項５に記載のデータ通信装置。
7. 前記データ送信タイミング期間とスロット要求送信タイミング期間とを含む前記データ伝送スケジュールに従った、データ伝送のタイミングを制御する同期制御部と、
   前記基地局における次の前記データ伝送スケジュール作成のために、前記基地局に対して所定の帯域を要求する帯域要求データを生成するスロット要求生成部とを、さらに備えており、
   前記データ送信部は、
   前記同期制御部から通知された前記データ送信タイミング期間に、前記送信スロット組立て部で作成された前記送信データを出力し、前記同期制御部から通知された前記スロット要求送信タイミング期間に、前記スロット要求生成部からの前記帯域要求データを出力する、
   ことを特徴とする請求項６に記載のデータ通信装置。
8. 前記スロット要求生成部は、
   前記送信スロット組立て部での前記送信データ作成後における、前記バッファに残っているデータのデータ量、および前記バッファに格納される予定の前記確認応答データのデータ量を、少なくとも考慮して、前記帯域要求データを生成する、
   ことを特徴とする請求項７に記載のデータ通信装置。
9. データの受信元からの前記確認応答データの返信を必要とするプロトコルのフォーマットを有する保証データを、前記基地局から受信し続けない所定の期間は、前記スロット要求生成部は、前記確認応答データ用の帯域の要求はしない、
   ことを特徴とする請求項３、請求項４、請求項７および請求項８のいずれかに記載のデータ通信装置。
10. 前記データ伝送スケジュール毎に、前記保証データの有無を判定する伝送制御判定部と、
    上記伝送制御判定部において前記保証データが含まれていないと連続して判定された、当該連続回数を計測するカウンタとを、さらに備えており、
    前記連続回数が予め設定されている所定値以上となってから、前記保証データの受信を前記伝送制御判定部が判定するまでの帯域要求データ不要期間、前記スロット要求生成部は、
    確認応答データ用の帯域の要求はせず、
    前記帯域要求不要期間経過後、前記スロット要求生成部は、
    前記確認応答データ用の帯域をも要求する前記帯域要求データを生成する、
    ことを特徴とする請求項９に記載のデータ通信装置。

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