JP2009509432A - 通信システムにおけるパケットの分割および連結をシグナリングする方法および装置 - Google Patents
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Abstract
Description
このセクションでは、以降の説明を進めるうえで使用しているOSIモデル(図1を参照)について簡潔に紹介する。
OSIモデルにおける層間でのパケット交換を包括的かつ公式に記述する目的で、SDU(サービスデータユニット)エンティティと、PDU(プロトコルデータユニット)エンティティとが定義されている。SDUは、第N層に位置しているプロトコルにSAP(サービスアクセスポイント)を介してのサービスを要求する、第N+1層におけるプロトコルから送信される情報の単位である。PDUは、送信機および受信機において同じ第N層に位置する同じプロトコルのピアプロセス間で交換される情報の単位である。PDUは、一般的には、受信したSDUの処理後のバージョンから構成されるペイロード部分と、制御情報(例えば、第N層に固有のヘッダ)と、場合によっては最後のトレイラとによって形成されている。これらのピアプロセスの間には、(第1層を除いて)直接的な物理接続が存在しないため、PDUを第N−1層に転送して処理する。従って、第N層のPDUは、第N−1層にとってのSDUである。図2はこの状況を示している。
フラグメント化(同義には分割)が必要となることがある理由として、以下の3つが挙げられる。
第一に、データグラムまたはパケットを、それらのサイズよりもデータグラムの最大許容サイズまたは最大転送単位(MTU)が小さいネットワークを通じて伝送するために、フラグメント化が必要となることがある。データグラムのフラグメント化は、一般にIP層において実装され、標準規格のIPv4またはIPv6バージョンにおいては、IPフラグメンテーションとして規定されている。同様に、ATMネットワークを通じてデータを伝送するとき、48オクテットのペイロードサイズをATMセルに収める目的で、フラグメント化が必要である。このフラグメント化は、ATMの第2層とトランスポート層(例えばIP)の間のATM適合層(AAL)において実行される。
フラグメント化を伝えるための第一のタイプの方法として、ソースパケットの中でのフラグメントのポジションを示すいくつかの類似する手法が挙げられる。2つの要素が必要である。第1の要素は、ソースパケットの中でのフラグメントのポジションを指すインデックスである。このインデックスは、フラグメンテーションオフセット(IPフラグメンテーション(非特許文献1を参照)、またはこれと同等であるフラグメントシーケンス番号FSN(非特許文献4を参照)のいずれかの形式をとることができる。
2番目のタイプのSAR方法は、さまざまなプロトコル、例えば、ATM適合層AAL−3/4、フレームリレー(非特許文献5)、WiMax、PPPマルチリンク(MP)(非特許文献2)などにおいて、広く使用されている。この2番目のタイプのSAR手法の中心的な発想は、各SAR PDUについて、そのPDUがSDUの最初、最後、またはこれらの間のフラグメントであるか、あるいはそのPDUが完全なSAR SDUであるかを、2つの1ビットフラグを使用して示すことである。いずれのフラグもPDUヘッダの一部である。いくつかの実施形態(フレームリレー、PPPマルチリンク)においては、2つのフラグの機能は、一方のフラグがSDUの先頭を示し、他方のフラグがSDUの最後を示すものとして区別される。先頭フラグメントビットBは、SAR SDUから導かれる最初のフラグメントに対して1に設定され、同じSDUからの他のすべてのフラグメントに対して0に設定される。終端フラグメントビットEは、最後のフラグメントに対して1に設定され、それ以外のすべてのフラグメントに対して0に設定される。PDUの先頭フラグメントビットおよび終端フラグメントビットの両方を1に設定することができる。この場合、分割が行われていないことを示している。さらには、リンクにおいてPDUの順序が維持されない場合に、受信機ユニットがフラグメントの消失を検出し、場合によってはPDUの並べ替えを実行する目的で、フラグメントシーケンスナンバリングが加えられている。並べ替えの後、受信機は、BビットおよびEビットを調べることにより、元のSDUを再構築するのにどのSAR PDUを結合する必要があるかを容易に識別することができる。図4は、この手法を説明している。
3番目のタイプは、SDUの境界を示すためのポインタとして長さインジケータフィールドを使用する一連の手法から構成される。代表的な例は、UMTS R99におけるRLC(Radio Link Control)である。RLCにおいては、RLC PDUは、いくつかのSDUの断片またはパディングビットを運ぶことができる。実際には、UMTS R99は固定サイズのPDUにおいて動作し、PDUのサイズと、送信するSDUの長さとが合わないことがある。無線リソースは十分ではないため、PDUレベルにおいてSDUを連結できることが必要であると考えられた。一般的な方法においては、PDUヘッダに可変数の長さインジケータ(LI)を追加する。長さインジケータは、末端がPDUの中にある各RLC SDUの最後のオクテットを示すために使用される。他の方法と同様に、消失の検出および並べ替えを行うことができるように、PDUに基づくシーケンスナンバリングがヘッダに追加されている。従って、受信機は、並べ替えを実行し、消失PDUの再送を要求し、SDUを再構築することができる。さらに、特殊な値のLIは、PDUの最後を埋めるためにパディングが使用されていることを示す。
連結は、無線システムの場合に特に有用な機能である。分割と連結とを組み合わせることによって、送信機は、入力される可変長のSDUを、提供されるリソースに良好に適合させることができる。無線システムの場合、送信時間間隔(TTI)の間に送信できるビットの数は、無線状態、コードレート、送信に割り当てられる物理リソースに依存して大幅に変化しうる。例えば、送信機に近い移動局では、送信機から離れている移動局よりも必要なチャネル符号化が少ない。割り当てられている物理リソースと送信出力とが同じである場合、前者の移動局は、後者の移動局よりも多くのデータを受信することができる。さらに、パケットサービスを考えるとき、サーバによって提供されるデータレートは、原理的には時間とともに大きく変化する。
上述したようにSDUの分割とPDUの連結を連続的に使用することは、送信されるPDUの数の範囲が大きすぎないときには良好に機能する。しかしながら、変動性の高いシステム(物理リソースの変動が大きく、データレートの変動が大きい)(今後の高帯域幅システムにおいてより一般的になりうる)の場合、固定サイズのPDUを使用することが最適にならない傾向にある。なぜなら、PDUのサイズをデータレート範囲全体にわたり適合させることができないためである。実際に、パケットサービスの場合、SDUのサイズは、原理的には、TCP ACKの場合の40オクテットから、MTUのサイズ(例えばイーサネット(登録商標)の場合の約1500オクテット)まで変化しうる。物理層側においては、スケジューリング型の共有システム(例えばUMTSにおけるHSDPA)では、TTIあたり提供される物理リソースが、数kbpsから全帯域幅(例えばHSDPAにおける14Mbps)まで変化しうる。今後の無線システムにおいて、この傾向は変わらないものと予測される。
長さインジケータを使用してのSARシグナリング手法は、エラー伝搬の影響が大きい。実際に、PDUが消失すると、受信機は、正しく受信したSDUを、SDUの境界が不確定であるために意図的にドロップせざるを得ないことがある。図8に示したように、PDU i+2が消失すると、受信機は、正しく受信したPDU i+3をドロップさせなくてはならない。なぜなら、PDU i+3に含まれているフラグメントが完全なSDUである(候補1)のか、SDUの断片である(候補2)のかを判定できないためである。
"Computer Networks", (Andrew S. Tanenbaum, fourth edition, Prentice Hall International Edition, page 37-41, section 1.4.) "The PPP Multilink Protocol (MP)", RFC 1990, Sklower, K., Lloyd, B., McGregor, G., Carr, D. and T.Coradetti, August 1996 3GPP TS 25.322, v6.4.0, "Radio Link Control (RLC) protocol specification" WiLAN, see 802.11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications Frame Relay Fragmentation Implementation Agreement FRF.12, Frame Relay Forum Technical Committee
Claims (31)
- プロトコルデータユニット(PDU)を使用してサービスデータユニット(SDU)のデータを伝送するデータパケット構造であって、前記データパケットは、
少なくとも1つのプロトコルデータユニット(PDU)を備えているデータパケットペイロードであって、プロトコルデータユニット(PDU)がサービスデータユニット(SDU)またはサービスデータユニットのフラグメントを備えている、前記データパケットペイロードと、
前記データパケットペイロードがサービスデータユニットのフラグメントであるプロトコルデータユニット(PDU)から始まっているか否かと、前記データパケットペイロードが前記サービスデータユニットのフラグメントであるプロトコルデータユニット(PDU)で終わっているか否かとを示すインジケータ(FFF,SFF)、を備えているデータパケットヘッダと、
を備えている、データパケット構造。 - 前記インジケータは2つのフラグから構成されており、第1のフラグ(FFF)が、前記データパケットペイロードがサービスデータユニットのフラグメントであるプロトコルデータユニット(PDU)から始まっているかを示しており、第2のフラグ(SFF)が、前記データパケットペイロードが前記サービスデータユニットのフラグメントであるプロトコルデータユニット(PDU)で終わっているかを示している、請求項1に記載のデータパケット構造。
- 前記フラグが、設定時に、サービスデータユニットのフラグメントであるプロトコルデータユニットを示す、請求項2に記載のデータパケット構造。
- データパケットのシーケンスにおける前記データパケットのポジションを示すシーケンス番号インジケータ(SN)、
を備えている、請求項1に記載のデータパケット構造。 - サービスデータユニットを備えているデータパケットを送信する方法であって、
サービスデータユニットまたはサービスデータユニットのフラグメントを備えている少なくとも1つのプロトコルデータユニットを形成する(1203,1208)ステップと、
プロトコルデータユニットを備えているデータパケットペイロードを形成する(1205,1209)ステップと、
前記データパケットペイロードがサービスデータユニットのフラグメントであるプロトコルデータユニットから始まっているか否かと、前記データパケットペイロードが前記サービスデータユニットのフラグメントであるプロトコルデータユニットで終わっているか否かとを示すインジケータ、を少なくとも備えているデータパケットヘッダを形成するステップと、
前記データパケットヘッダと前記データパケットペイロードとを備えているデータパケットを形成するステップと、
前記データパケットをチャネルを通じて送信する(1207)ステップと、
を含んでいる、方法。 - 前記データパケットペイロードが、複数のプロトコルデータユニットを備えており、前記データパケットペイロードが、最初のプロトコルデータユニットから始まっており、最後のプロトコルデータユニットで終わっている、請求項5に記載の方法。
- 所定のサイズのデータパケットペイロードを形成する前記ステップは、
以下のサブステップ、すなわち、
a)前記データパケットペイロードにおける残余サイズが、次のサービスデータユニット、または前のサービスデータユニットからの残りのフラグメントを伝送するのに十分であるかを判定する(1202)ステップと、
b)十分である場合、前記次のサービスデータユニット、または前のサービスデータユニットからの前記残りのフラグメントを備えているプロトコルデータユニットを形成し(1208)、前記プロトコルデータユニットを前記データパケットペイロードに追加する(1209)ステップと、
c)十分でない場合、前記次のサービスデータユニット、または前のサービスデータユニットからの前記残りのフラグメントをフラグメント化し(1203)、前記サービスデータユニットの第1のフラグメント、または前のサービスデータユニットからの前記残りのフラグメントの第1のフラグメント、を備えているプロトコルデータユニットを、前記プロトコルデータユニットのサイズが前記データパケットペイロードの前記残余サイズに一致するように形成し、前記プロトコルデータユニットを前記データパケットペイロードに追加する(1205)ステップと、
を含んでおり、
前記データパケットペイロードの残余サイズが、次のサービスデータユニットを伝送するのに不十分なサイズになるまで、ステップa)およびステップb)を繰り返す、
請求項6に記載の方法。 - 前記データパケットペイロードがプロトコルデータユニットによって満たされた時点で、前記データパケットペイロードがサービスデータユニットのフラグメントであるプロトコルデータユニットから始まっているか否かと、前記データパケットペイロードがサービスデータユニットのフラグメントであるプロトコルデータユニットで終わっているか否かとを示すようにインジケータを設定する、請求項7に記載の方法。
- 前記データパケットペイロードのサイズが、無線状態およびバッファの占有度に応じて、リソース割り当てエンティティによって動的に決定される、請求項5から請求項8のいずれかに記載の方法。
- 前記インジケータが2つのフラグから構成されており、第1のフラグが、前記データパケットペイロードがサービスデータユニットのフラグメントであるプロトコルデータユニットから始まっているかを示しており、第2のフラグが、前記データパケットペイロードが前記サービスデータユニットのフラグメントであるプロトコルデータユニットで終わっているかを示している、請求項5から請求項9のいずれかに記載の方法。
- 前記フラグが、設定時に、サービスデータユニットのフラグメントであるプロトコルデータユニットを示す、請求項10に記載の方法。
- データパケットヘッダとデータパケットペイロードとを備えているデータパケットを受信する方法であって、前記データパケットペイロードが、サービスデータユニットまたはサービスデータユニットのフラグメントを備えている少なくとも1つのプロトコルデータユニットを備えており、
チャネルを通じてデータパケットを受信するステップであって、各データパケットはデータパケットペイロードとデータパケットヘッダとを備えており、前記データパケットヘッダが、データパケットのシーケンスにおける前記データパケットのポジションを示すシーケンス番号インジケータと、前記データパケットペイロードがサービスデータユニットのフラグメントであるプロトコルデータユニットから始まっているか否かと、前記データパケットペイロードがサービスデータユニットのフラグメントであるプロトコルデータユニットで終わっているか否かとを示すインジケータと、を備えている、前記ステップと、
前記受信したデータパケットペイロードの前記プロトコルデータユニットを、前に受信したプロトコルデータユニットと共に、前記シーケンス番号インジケータに従って順序どおりに受信バッファに保存するステップと、
前記受信したデータパケットペイロードの最初のプロトコルデータユニットを、順序において前のプロトコルデータユニットと結合するべきかと、前記受信したデータパケットペイロードの最後のプロトコルデータユニットを、順序において次のプロトコルデータユニットと結合するべきかとをマークするステップと、
を含んでいる、方法。 - 前記プロトコルデータユニットがマークされているかに関して前記受信バッファを分析するステップと、
マークされている場合、前記プロトコルデータユニットを、他方のマークされているプロトコルデータユニットと結合して、サービスデータユニットを形成するステップと、
をさらに含んでいる、請求項12に記載の方法。 - 前記インジケータが2つのフラグから構成されており、第1のフラグが、前記データパケットペイロードがサービスデータユニットのフラグメントであるプロトコルデータユニットから始まっているかを示しており、第2のフラグが、前記データパケットペイロードが前記サービスデータユニットのフラグメントであるプロトコルデータユニットで終わっているかを示している、請求項12または請求項13に記載の方法。
- 前記フラグが、設定時に、サービスデータユニットのフラグメントであるプロトコルデータユニットを示す、請求項14に記載の方法。
- サービスデータユニットを備えているデータパケットを送信する装置であって、
サービスデータユニットまたはサービスデータユニットのフラグメントを備えているプロトコルデータユニットを形成するようになされているプロトコルデータユニット形成手段と、
少なくとも1つのプロトコルデータユニットを備えているデータパケットペイロードを形成するようになされているデータパケットペイロード形成手段と、
前記データパケットペイロードがサービスデータユニットのフラグメントであるプロトコルデータユニットから始まっているか否かと、前記データパケットペイロードがサービスデータユニットのフラグメントであるプロトコルデータユニットで終わっているか否かとを示すインジケータ、を備えているデータパケットヘッダ、を形成するようになされているデータパケットヘッダ形成手段と、
前記データパケットヘッダと前記データパケットペイロードとを備えているデータパケットを形成するようになされているデータパケット形成手段と、
前記データパケットをチャネルを通じて送信するようになされている送信手段と、
を備えている、装置。 - 前記データパケットペイロードは、複数のプロトコルデータユニットを備えており、前記データパケットペイロードは、最初のプロトコルデータユニットから始まっており、最後のプロトコルデータユニットで終わっている、請求項16に記載の装置。
- 前記データパケットペイロード形成手段は、所定のサイズのデータパケットペイロードを形成するようにさらになされており、
前記データパケットペイロード形成手段は、
前記データパケットペイロードにおける残余サイズが、次のサービスデータユニット、または前のサービスデータユニットからの残りのフラグメントを伝送するのに十分であるかを判定するようにされている判定手段、
をさらに備えており、
前記データパケットペイロード形成手段は、前記サービスデータユニットを備えている次のプロトコルデータユニットを形成して前記プロトコルデータユニットを前記データパケットペイロードに追加するようにさらになされており、かつ前記サービスデータユニットの前記フラグメントを備えている次のプロトコルデータユニットを形成して前記プロトコルデータユニットを前記データパケットペイロードに追加するようにさらになされている、
請求項17に記載の装置。 - 前記データパケット形成手段は、
前記データパケットペイロードがプロトコルデータユニットによって満たされた時点で、前記データパケットペイロードがサービスデータユニットのフラグメントであるプロトコルデータユニットから始まっているか否かと、前記データパケットペイロードがサービスデータユニットのフラグメントであるプロトコルデータユニットで終わっているか否かとを示すようにインジケータを設定するようにされている、
請求項18に記載の装置。 - 前記データパケットペイロードのサイズは、無線状態およびバッファの占有度に応じて、リソース割り当てエンティティによって動的に決定される、請求項16から請求項19のいずれかに記載の装置。
- 前記インジケータは2つのフラグから構成されており、第1のフラグが、前記データパケットペイロードがサービスデータユニットのフラグメントであるプロトコルデータユニットから始まっているかを示しており、第2のフラグが、前記データパケットペイロードが前記サービスデータユニットのフラグメントであるプロトコルデータユニットで終わっているかを示している、請求項16から請求項20のいずれかに記載の装置。
- 前記フラグは、設定時に、サービスデータユニットのフラグメントであるプロトコルデータユニットを示す、請求項21に記載の装置。
- データパケットヘッダとデータパケットペイロードとを備えているデータパケットを受信する装置であって、データパケットペイロードは、サービスデータユニットまたはサービスデータユニットのフラグメントを備えている少なくとも1つのプロトコルデータユニットを備えており、
チャネルを通じてデータパケットを受信するようになされている受信手段であって、各データパケットがデータパケットペイロードとデータパケットヘッダとを備えており、前記データパケットヘッダは、データパケットのシーケンスにおける前記データパケットのポジションを示すシーケンス番号インジケータと、前記データパケットペイロードがサービスデータユニットのフラグメントであるプロトコルデータユニットから始まっているか否かと、前記データパケットペイロードが前記サービスデータユニットのフラグメントである前記プロトコルデータユニットで終わっているか否かとを示すインジケータと、を備えている、前記受信手段と、
前記受信したデータパケットペイロードの前記プロトコルデータユニットと、前に受信したプロトコルデータユニットとを、前記シーケンス番号インジケータに従って順序どおりに保存するようになされている受信バッファと、
前記受信したデータパケットペイロードの最初のプロトコルデータユニットを、順序において前の前記プロトコルデータユニットと結合するべきかと、前記受信したデータパケットペイロードの最後のプロトコルデータユニットを、順序において次のプロトコルデータユニットと結合するべきかとをマークするようになされているマーキング手段と、
を備えている、装置。 - 前記プロトコルデータユニットがマークされているかに関して前記受信バッファを分析するようになされている分析手段と、
前記プロトコルデータユニットがマークされている場合、前記プロトコルデータユニットを、他方のマークされているプロトコルデータユニットと結合して、サービスデータユニットを形成するようにされている結合手段と、
をさらに備えている、請求項23に記載の装置。 - 前記インジケータが2つのフラグから構成されており、第1のフラグが、前記データパケットペイロードがサービスデータユニットのフラグメントであるプロトコルデータユニットから始まっているかを示しており、第2のフラグが、前記データパケットペイロードが前記サービスデータユニットのフラグメントであるプロトコルデータユニットで終わっているかを示している、請求項23または請求項24に記載の装置。
- 前記フラグが、設定時に、サービスデータユニットのフラグメントであるプロトコルデータユニットを示す、請求項25に記載の装置。
- 請求項16〜22のいずれか1項に記載の送信する装置と、請求項23から請求項26のいずれかに記載の受信する装置とを備えているシステム。
- 命令を格納しているコンピュータ可読媒体であって、前記命令が送信装置のプロセッサによって実行されたときに、それによって、前記送信装置は、以下のステップ、すなわち、
サービスデータユニットまたはサービスデータユニットのフラグメントを備えている少なくとも1つのプロトコルデータユニットを形成するステップと、
プロトコルデータユニットを備えているデータパケットペイロードを形成するステップと、
前記データパケットペイロードが前記サービスデータユニットのフラグメントであるプロトコルデータユニットから始まっているか否かと、前記データパケットペイロードが前記サービスデータユニットのフラグメントであるプロトコルデータユニットで終わっているか否かとを示すインジケータ、を少なくとも備えているパケットヘッダ、を形成するステップと、
前記データパケットヘッダと前記データパケットペイロードとを備えているデータパケットを形成するステップと、
前記データパケットをチャネルを通じて送信するステップと、
によって、サービスデータユニットを備えているデータパケットを送信する、
コンピュータ可読媒体。 - 前記命令が送信装置のプロセッサによって実行されたときに、それによって、前記送信装置が、請求項6から請求項11のいずれかのステップを実行することによって、サービスデータユニットを備えているデータパケットを送信する、請求項28に記載のコンピュータ可読媒体。
- 命令を格納しているコンピュータ可読媒体であって、前記命令が受信装置のプロセッサによって実行されたときに、それによって、前記受信装置は、データパケットヘッダとデータパケットペイロードとを備えているデータパケットを受信し、前記データパケットペイロードは、サービスデータユニットまたはサービスデータユニットのフラグメントを備えている少なくとも1つのプロトコルデータユニットを備えており、前記方法は、
チャネルを通じてデータパケットを受信するステップであって、各データパケットがデータパケットペイロードとデータパケットヘッダとを備えており、前記データパケットヘッダが、データパケットのシーケンスにおける前記データパケットのポジションを示すシーケンス番号インジケータと、前記データパケットペイロードがサービスデータユニットのフラグメントであるプロトコルデータユニットから始まっているか否かと、前記データパケットペイロードがサービスデータユニットのフラグメントであるプロトコルデータユニットで終わっているか否かとを示すインジケータと、を備えている、前記ステップと、
前記受信したデータパケットペイロードの前記プロトコルデータユニットと、前に受信したプロトコルデータユニットとを、前記シーケンス番号インジケータに従って順序どおりに受信バッファに保存するステップと、
前記受信したデータパケットペイロードの最初のプロトコルデータユニットを、順序において前の前記プロトコルデータユニットと結合するべきかと、前記受信したデータパケットペイロードの最後のプロトコルデータユニットを、順序において次のプロトコルデータユニットと結合するべきかとをマークするステップと、
を含んでいる、
コンピュータ可読媒体。 - 前記命令が受信装置のプロセッサによって実行されたときに、それによって、前記受信装置が、請求項13から請求項15のいずれかに記載の方法のステップを実行することによって、データパケットヘッダとデータパケットペイロードとを備えているデータパケットを受信し、前記データパケットペイロードが、サービスデータユニットまたはサービスデータユニットのフラグメントを備えている少なくとも1つのプロトコルデータユニットを備えている、請求項30に記載のコンピュータ可読媒体。
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