JP2014192811A - 中継装置及び通信方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】パケットの送達確認が累積確認応答方式で行われる場合に、パケットの到着順序の逆転により生じるパケットの再送を低減する。
【解決手段】中継装置5は、複数のパケットを通信装置3から受信する第1通信部15と、複数の無線回線を経由して複数のパケットを移動局装置4へ送信する第2通信部(10、11)と、複数のパケットの中の第1パケットの送達に対応する重複確認応答信号、及び複数のパケットの中の第2パケットの送達に対応する確認応答信号を受信する受信部(10、11、12)と、第2パケットの送達に対応する確認応答信号の受信によって第1パケットの送達が確認される場合に、通信装置(3)への重複確認応答信号の転送を停止する処理部(13)を備える。
【選択図】図2

Description

本明細書で論じられる実施態様は、中継装置及び通信方法に関する。
複数の異なる無線アクセス方式の無線回線を経由して無線通信を行なう無線通信装置が知られている。
関連する技術として、Duplicate ACK(ACKnowledgement)パケットを受信したことに応じて該当するパケットの再送処理を起動する上位レイヤー処理部を具備する通信装置が知られている。通信装置は、ネットワークを介して受信した複数のDuplicate ACKを1つにまとめて上位レイヤーに渡す下位レイヤー処理部を具備する(例えば、特許文献1参照)。
送信端末から送信され、送信側振分装置から受信側振分装置を経由して、受信端末に到着するパケットが、送信側振分装置および受信側振分装置の間の複数のリンクを束ねるマルチリンク上を流れるネットワークシステムが知られている。受信側振分装置は、受信したパケットの前記全体シーケンス番号をもとに、パケットの順序を整列して、前記受信端末に送信する整列処理部を有する(例えば、特許文献2参照)。
通信端末が複数の無線リンクを経由して通信ネットワーク上の通信ノードとパケット通信を行う通信ネットワークシステムが知られている。通信端末は、通信ノードからの下りパケットデータを接続中の無線リンクから集約する集約処理を行う端末側無線リンク統合手段を備える。端末側無線リンク統合手段は、各無線リンクで受信したパケットデータからヘッダを除去すると共に、パケットデータに含まれるシーケンス番号に従って並べ替えて下りパケットデータに集約する(例えば、特許文献3参照)。
特開2011−250142号公報 特開2007−60494号公報 特開2011−61253号公報
1つのデータフローを複数の無線回線上で並列に送信すると、無線回線間の遅延差によりパケットの到着順序が逆転することがある。このため、累積確認応答方式を用いてパケットの送達確認を行うと、パケット喪失がなくても再送が要求される恐れがある。
このような再送要求は、受信装置で受信パケットの順序を整列することにより防止することができる。しかし、受信装置に受信パケットの順序整列機能を導入する場合には以下の問題がある。
(1)受信装置における処理量が増大する。
(2)再送制御を行うレイヤよりも下位レイヤで順序整列が行われる。このため、受信装置のカーネルやOS(operating System)の変更を伴うことがある。
(3)順序整列用の追加のシーケンス番号をパケットに付与する場合にはオーバーヘッドが増大する。
本明細書に開示される装置又は方法は、パケットの送達確認が累積確認応答方式で行われる場合に、パケットの到着順序の逆転により生じるパケットの再送を、受信装置での順序整列とは異なるアプローチで低減することを目的とする。
装置の一観点によれば、中継装置が与えられる。中継装置は、複数のパケットを通信装置から受信する第1通信部と、第1無線回線を経由して複数のパケットのいずれかを移動局装置へ送信し、第1無線回線と異なる第2無線回線を経由して複数のパケットの他のいずれかを移動局装置へ送信する第2通信部と、複数のパケットの中の第1パケットの送達に対応する重複確認応答信号、及び第1パケットと異なる複数のパケットの中の第2パケットの送達に対応する確認応答信号を受信する受信部と、第2パケットの送達に対応する確認応答信号の受信によって第1パケットの送達が確認される場合に、通信装置への重複確認応答信号の転送を停止する処理部を備える。
方法の一観点によれば、通信方法が与えられる。通信方法は、複数のパケットを通信装置から受信することと、第1無線回線を経由して複数のパケットのいずれかを移動局装置へ送信し、第1無線回線と異なる第2無線回線を経由して複数のパケットの他のいずれかを移動局装置へ送信することと、複数のパケットの中の第1パケットの送達に対応する重複確認応答信号、及び第1パケットと異なる複数のパケットの中の第2パケットの送達に対応する確認応答信号を受信することと、第2パケットの送達に対応する確認応答信号の受信によって第1パケットの送達が確認される場合に、通信装置への重複確認応答信号の転送を停止することを含む。
本明細書に開示される装置又は方法によれば、パケットの送達確認が累積確認応答方式で行われる場合に、パケットの到着順序の逆転により生じるパケットの再送が低減される。
通信システムの構成例の説明図である。 中継装置の第1例の機能構成図である。 パケット受信時における中継装置の動作の第1例の説明図である。 ACKテーブルの一例を示す図である。 中継装置のタイマ監視動作の一例の説明図である。 パケット受信時における中継装置の動作の第2例の説明図である。 中継装置の第2例の機能構成図である。 振分比率の決定動作の一例の説明図である。 中継装置の第3例の機能構成図である。 送信失敗情報テーブルの一例を示す図である。 パケット受信時における中継装置の動作の第3例の説明図である。 送信失敗情報の受信時におけるパケット処理部の動作の一例の説明図である。 中継装置の第4例の機能構成図である。 パケット管理テーブルの一例を示す図である。 パケット受信時における中継装置の動作の第4例の説明図である。 (A)はパケット送信時におけるパケット管理テーブルの更新動作の一例の説明図であり、(B)はACKパケット受信時におけるパケット管理テーブルの更新動作の一例の説明図である。 中継装置の一例のハードウエア構成図である。
<1.通信システムの構成>
以下、添付する図面を参照して好ましい実施例について説明する。図1は、通信システムの構成例の説明図である。通信システム1は、通信ネットワーク2と、サーバ装置3と、移動局装置4と、中継装置5を備える。以下の説明においてサーバ装置及び移動局装置をそれぞれ「サーバ」及び「移動局」と表記する。
移動局4は、サーバ3との間でパケット通信を行う通信装置である。中継装置5は、通信ネットワーク2上で転送されるパケットの送信及び受信が可能な通信インタフェースと、移動局4が利用可能な無線アクセス方式の無線通信回路を備える。
中継装置5は、サーバ3から移動局4へ送信されるパケットを、通信ネットワーク2を経由してサーバ3から受信し、移動局4と中継装置5との間の無線回線を経由して移動局4へ送信する。また、移動局4からサーバ3へ送信されるパケットを、移動局4と中継装置5との間の無線回線を経由して移動局4から受信し、通信ネットワーク2を経由してサーバ3へ送信する。中継装置5は、例えば、セルラー通信システムにおいて、半径10m程度のエリアをカバーするとともに、無線LANインタフェースを備えるフェムト基地局装置であってよい。
移動局4及び中継装置5は異なる複数の無線通信回路を備える。複数の無線通信回路は、例えば異なる複数の無線アクセス方式の無線通信回路であってもよく、同じ無線アクセス方式の無線通信回路であってもよい。無線アクセス方式は、例えば第三世代移動通信システムやLTE(Long Term Evolution)等のセルラ通信システムの無線アクセス方式やWiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)や無線LAN(Local Area Network)を含んでいてよい。
移動局4及び中継装置5は、これら複数の無線通信回路を並列に使用し、サーバ3から移動局4へ送信される1つのデータフローのパケットを、異なる複数の無線回線に振り分けて転送する。パケット転送に使用される異なる複数の無線回線は、例えば異なる複数の無線アクセス方式の無線回線であってもよく、同じ無線アクセス方式の無線回線であってもよい。
サーバ3から移動局4へ送信されるパケットの送達確認は、累積確認応答方式により行われる。移動局4とサーバ3との間の通信プロトコルの一例はTCP(Transmission Control Protocol)であってよい。
以下の説明では、移動局4とサーバ3との間の通信プロトコルがTCPである例示を使用する。但しこの例示は、本明細書に記載される通信システムが、TCPを使用する通信システムのみに限定して適用されることを意図するものではない。本明細書に記載される通信システムは、無線区間において異なる複数の無線回線を経由して同一のフローのパケットが転送され、パケットの送達確認を累積確認応答方式により行う通信システムに広く適用することができる。
<2.第1実施例>
図2は、中継装置5の第1例の機能構成図である。中継装置5は、第1無線通信部10と、第2無線通信部11と、受信部12と、パケット処理部13と、記憶部14と、インタフェース部15と、送信部16を備える。以下の説明及び添付図面においてインタフェースを「IF」と表記することがある。
第1無線通信部10は、特定の無線アクセス方式に固有の物理層プロトコル及びデータリンク層プロトコルを実行し、無線回線を経由して移動局4と中継装置5との間のパケットの送受信を行う。第2無線通信部11は、特定の無線アクセス方式に固有の物理層プロトコル及びデータリンク層プロトコルを実行し、無線回線を経由して移動局4と中継装置5との間のパケットの送受信を行う。
第2無線通信部11は、第1無線通信部10がパケットを送受信する無線回線とは異なる無線回線を経由して移動局4と中継装置5との間のパケットの送受信を行う。以下の説明において、第1無線通信部10及び第2無線通信部11がそれぞれパケットの送受信に使用する回線を「第1無線回線」及び「第2無線回線」と表記することがある。
第1無線通信部10が準拠する無線アクセス方式は、第2無線通信部11が準拠する無線アクセス方式と同じ方式でもよく異なる方式でもよい。以下の説明において、第1無線通信部10及び第2無線通信部11が準拠する無線アクセス方式をそれぞれ「第1方式」及び「第2方式」と表記することがある。第1方式は例えばWiFi(Wireless Fidelity)であってよく、第2方式は例えばLTEであってよい。
第1無線通信部10及び第2無線通信部11は、各々移動局4から受信したパケットを受信部12へ送り、送信部16から受信したパケットを、各々の無線回線を経由して移動局4へ送信する。
受信部12は、第1無線通信部10及び第2無線通信部11から受信したパケットのエラーチェックを行った後、パケットをパケット処理部13へ転送する。IF部15は、通信ネットワーク2を経由してサーバ3から受信したパケットを、送信部16へ転送する。送信部16は、IF部15から受信したパケット毎に、第1無線回線及び第2無線回線のどちらを経由してパケットを送信するかを決定する。
送信部16は、移動局4宛の同じフローに属するパケットの送信に、第1無線回線及び第2無線回線を並列に使用してよい。すなわち、送信部16は、移動局4宛のフローに属するパケットのいずれかを第1無線回線経由で送信し、このフローに属する他のパケットを第2無線回線経由で送信してもよい。
なお、中継装置5と移動局4との間のパケット通信に使用される無線回線は2回線に限定されない。中継装置5は、3回線以上の無線回線を並列に経由して、移動局4宛の同じフローに属するパケットを送信してもよい。中継装置5は、このために、第1無線通信部10及び第2無線通信部11に加えてさらなる無線通信部を備えてもよい。
パケット処理部13は、受信部12からACKパケットを受信すると、受信したACKパケットが属するフローと同じフローに属し、かつ受信したACKパケットの応答確認番号と同じ応答確認番号のACKパケットをすでに送信済みか否かを判断する。過去に受信したACKパケットが属するフローと同じフローに属し、かつ応答確認番号が共通するパケットの例は、例えば、Duplicate ACK(重複確認応答)パケットである。以下の説明では、過去に受信したACKパケットが属するフローと同じフローに属し、かつ応答確認番号が共通するパケットの例示としてDuplicate ACKを使用する。受信したACKパケットがDuplicate ACKパケットである場合、パケット処理部13は受信したDuplicate ACKパケットを記憶部14に格納する。
受信したACKパケットがDuplicate ACKパケットでない場合、パケット処理部13は受信したACKパケットをIF部15へ転送する。また、パケット処理部13は記憶部14に格納されているDuplicate ACKパケットのうち、受信したACKパケットにより送達確認がされるパケットに対して移動局4が送信したDuplicate ACKパケットを廃棄する。
例えば、シーケンス番号1、2及び4〜6及び8のパケットが移動局4に送達されていて、シーケンス番号4〜6及び8のパケット送達により合計4個のDuplicate ACKパケット(移動局がシーケンス番号2までのパケットを受信し、次に、シーケンス番号3のパケットの受信を期待していることを表すACK)が記憶部14に格納された状態を想定する。シーケンス番号3のパケットが送達されると、移動局4がシーケンス番号6のパケットの送達を知らせるACKパケットを送信することにより、シーケンス番号4〜6及び8のパケットの送達確認がされる。パケット処理部13は、シーケンス番号4〜6のパケット送達により移動局4が送信した4個のDuplicate ACKパケットを廃棄する。
パケット処理部13は、記憶部14に格納されてから所定の待機期間が経過したDuplicate ACKパケットをIF部15へ転送する。パケット処理部13は、ACKパケット以外のパケットを受信部12から受信した場合、受信したパケットをIF部15へ転送する。パケット処理部13は、例えば第1無線回線と第2無線回線との間の転送遅延差よりも長い時間を待機期間として設定してよい。ここで、第1無線回線の転送遅延及び第2無線回線の転送遅延は、それぞれ第1無線通信部10及び第2無線通信部11が行う再送制御による遅延を含んでいてよい。
IF部15は、パケット処理部13から受信したパケットを、通信ネットワーク2を経由してサーバ3へ送信する。
図3は、パケット受信時における中継装置5の動作の第1例の説明図である。オペレーションAAにおいてパケット処理部13は、受信部12から受信したパケットがACKパケットであるか否かを判断する。受信したパケットがACKパケットであった場合(オペレーションAA:Y)に動作はオペレーションABへ進む。受信したパケットがACKパケットでない場合(オペレーションAA:N)に動作はオペレーションAGへ進む。
オペレーションABにおいてパケット処理部13は、受信したACKパケットがDuplicate ACKパケットであるか否かを判断する。パケット処理部13は、例えば各フロー毎に送達確認が済んだシーケンス番号を記憶したACKテーブル20を参照することにより、受信したACKパケットがDuplicate ACKパケットであるか否かを判断してよい。
図4は、ACKテーブル20の一例を示す図である。ACKテーブル20は、例えば記憶部14に格納されていてよい。ACKテーブル20は、情報要素「IPアドレス」、「TCPポート番号」、「TCPフローID」及び「送達確認済みSN」を含む。
IPアドレス、TCPポート番号、TCPフローIDは、各フローの宛先の移動局4のIP(Internet Protocol)アドレス、TCPポート番号及びフロー識別子を示す。送達確認済みSNは、各フローにおいて送信開始から連続して送達確認が済んだパケットの最大のシーケンス番号を示す。
図4の先頭エントリは、IPアドレス「IP#a」及びTCPポート番号「Port#A」宛のフロー識別子「1」のフローに属するパケットは、シーケンス番号「4830」まで送達が確認されていることを示す。
パケット処理部13は、受信したACKパケットの応答確認番号とACKテーブル20に格納されている送達確認済みSNの値に基づいて、受信したACKパケットがDuplicate ACKパケットであるか否かを判断する。
受信したパケットがDuplicate ACKパケットである場合(オペレーションAB:Y)に動作はオペレーションACへ進む。受信したパケットがDuplicate ACKパケットでない場合(オペレーションAB:N)に動作はオペレーションAFへ進む。
オペレーションACにおいてパケット処理部13は、受信したDuplicate ACKパケットを記憶部14に格納する。オペレーションADにおいてパケット処理部13は、タイマが動作中か否かを判断する。タイマが動作中でない場合に(オペレーションAD:N)に動作はオペレーションAEへ進む。タイマが動作中である場合に(オペレーションAD:Y)に動作は終了する。
オペレーションAEにおいてパケット処理部13は、タイマをスタートさせる。その後に処理は終了する。
オペレーションAFにおいてパケット処理部13は、記憶部14に格納されているDuplicate ACKパケットのうち、受信したACKパケットにより送達確認がされるパケットに対して移動局4が送信したDuplicate ACKパケットを廃棄する。
オペレーションAGにおいてパケット処理部13は、受信したパケットをIF部15に転送する。IF部15は、パケット処理部13から受信したパケットを、通信ネットワーク2を経由してサーバ3へ送信する。
図5は、中継装置5のタイマ監視動作の一例の説明図である。パケット処理部13は、例えば所定の周期毎にタイマ監視動作を実行してよい。オペレーションBAにおいてパケット処理部13は、図3のオペレーションAEでスタートさせたタイマが満了したか否か、すなわち所定の待機期間の経過が検出されたか否かを判断する。
タイマが満了した場合(オペレーションBA:Y)に処理はオペレーションBBへ進む。タイマが満了しない場合(オペレーションBA:N)にタイマ監視動作は終了する。オペレーションBBにおいてパケット処理部13は、記憶部14に格納されているDuplicate ACKパケットをIF部15に転送する。IF部15は、パケット処理部13から受信したDuplicate ACKパケットを、通信ネットワーク2を経由してサーバ3へ送信する。
本実施例によれば、パケットの受信側の移動局4でのパケットの到着順序の逆転によりDuplicate ACKパケットが送達されても、中継装置5がDuplicate ACKパケットを廃棄するので送信側のサーバ3にDuplicate ACKパケットが届かない。この結果、パケットの到着順序の逆転に起因してサーバ3がパケットを再送する機会が低減される。
<3.第2実施例>
第1実施例の構成において、移動局4でのパケットの到着順序の逆転が発生すると、同じ応答確認番号の複数個のDuplicate ACKパケットが記憶部14に蓄積される恐れがある。
またタイマー満了時には、記憶部14に蓄積されたDuplicate ACKパケットがサーバ3に転送される。累積確認応答方式を用いてパケットの再送制御を行うプロトコルには、送信装置が所定数のDuplicate ACKパケットを受信する場合にパケットの再送を行うものがある。例えば、前述のTCPでは送信装置はDuplicate ACKパケットを3回受信した場合に再送を行う。この場合、記憶部14にDuplicate ACKパケットが4個以上蓄積されていても、3個を超えるDuplicate ACKパケットの送信は不要である。
第2実施例では、同一の応答確認番号を含むDuplicate ACKパケットを記憶部14に格納する個数を、受信個数より少なくする。例えば、パケット処理部13は、同一の応答確認番号毎に1個のDuplicate ACKパケットを記憶部14に格納する。
また、タイマ満了時において、パケット処理部13は同一の応答確認番号を含むDuplicate ACKパケットの受信回数に関わらず、このDuplicate ACKパケットを所定回数IF部15へ転送する。例えば、パケット処理部13は、Duplicate ACKパケットを3回IF部15へ転送する。
図6は、パケット受信時における中継装置5の動作の第2例の説明図である。オペレーションCAにおいてパケット処理部13は、受信部12から受信したパケットがACKパケットであるか否かを判断する。受信したパケットがACKパケットであった場合(オペレーションCA:Y)に動作はオペレーションCBへ進む。受信したパケットがACKパケットでない場合(オペレーションCA:N)に動作はオペレーションCIへ進む。
オペレーションCBにおいてパケット処理部13は、受信したACKパケットがDuplicate ACKパケットであるか否かを判断する。受信したパケットがDuplicate ACKパケットである場合(オペレーションCB:Y)に動作はオペレーションCCへ進む。受信したパケットがDuplicate ACKパケットでない場合(オペレーションCB:N)に動作はオペレーションCHへ進む。
オペレーションCCにおいてパケット処理部13は、受信したDuplicate ACKパケットの応答確認番号と同じ応答確認番号のDuplicate ACKが記憶部14に格納されているか否かを判断する。同じ応答確認番号のDuplicate ACKが記憶部14に格納されている場合(オペレーションCC:Y)に動作はオペレーションCGへ進む。同じ応答確認番号のDuplicate ACKが記憶部14に格納されていない場合(オペレーションCC:N)に動作はオペレーションCDへ進む。
オペレーションCD〜CFの動作は、図3を参照して説明したオペレーションAC〜AEの動作と同様である。オペレーションCGにおいてパケット処理部13は、受信したDuplicate ACKパケットを廃棄する。その後に動作は終了する。オペレーションCH及びCIの動作は、図3を参照して説明したオペレーションAF及びAGの動作と同様である。
本実施例によれば、Duplicate ACKを格納するための記憶部14の記憶容量が低減される。また、サーバ3へDuplicate ACKを送信する回数が低減される。
<4.第3実施例>
図7は、中継装置5の第2例の機能構成図である。第3実施例の中継装置5は、移動局4との間の通信状態に応じて、パケットを第1無線回線及び第2無線回線に振り分ける振分比率を決定する。中継装置5は、通信情報取得部17と振分判断部18を備える。
第1無線通信部10及び第2無線通信部11は、第1無線回線及び第2無線回線の回線状態を通信状態取得部17に通知する。回線状態は、例えば、第1無線回線及び第2無線回線の各々の回線品質、第1無線回線及び第2無線回線のそれぞれの回線全体の使用率ρ及びρ、並びに対象フローのスループットを含んでいてよい。通信情報取得部17は、第1無線通信部10及び第2無線通信部11から受信した回線状態を振分判断部18に通知する。
振分判断部18は、通信状態取得部17から取得した回線状態に従って、第1無線回線を経由して送信するパケット数と第2無線回線を経由して送信するパケット数との比率である振分比率を決定する。送信部16は、振分判断部18から受信した振分比率に従ってパケットが第1無線回線及び第2無線回線が転送されるように、パケットを転送する無線回線を決定する。
例えば、振分判断部18は以下の決定方法に従って振分比率を決定してよい。振分判断部18は、第1無線回線の品質及び第2無線回線の品質に応じてそれぞれの回線で使用されるMCS(Modulation and Coding Scheme)を推定する。振分判断部18は、対象フローのスループットとMCSと全体回線使用率ρ及びρに応じて対象フローの第1無線回線の使用率ρflow1及び対象フローの第2無線回線の使用率ρflow2を推定する。
図8は、振分比率の決定動作の一例の説明図である。オペレーションDAにおいて振分判断部18は、第1無線回線の使用率ρflow1が所定閾値TH以上で且つ第2無線回線の使用率ρflow2が所定閾値TH未満であるか否かを判断する。
第1無線回線の使用率ρflow1が所定閾値TH以上で且つ第2無線回線の使用率ρflow2が所定閾値TH未満である場合(オペレーションDA:Y)に動作はオペレーションDBへ進む。第1無線回線の使用率ρflow1が所定閾値TH以上でないか、第2無線回線の使用率ρflow2が所定閾値TH未満でない場合(オペレーションDA:N)に動作はオペレーションDCへ進む。
オペレーションDBにおいて振分判断部18は、第第1無線回線を経由して送信するパケット数の振分比率を「0」に定め、第2無線回線を経由して送信するパケット数の振分比率を「1」に定める。その後に動作はオペレーションDFへ進む。
オペレーションDCにおいて振分判断部18は、第1無線回線の使用率ρflow1が所定閾値TH未満で且つ第2無線回線の使用率ρflow2が所定閾値TH以上であるか否かを判断する。第1無線回線の使用率ρflow1が所定閾値TH未満で且つ第2無線回線の使用率ρflow2が所定閾値TH以上である場合(オペレーションDC:Y)に動作はオペレーションDDへ進む。第1無線回線の使用率ρflow1が所定閾値TH未満でないか、第2無線回線の使用率ρflow2が所定閾値TH以上でない場合(オペレーションDC:N)に動作はオペレーションDEへ進む。
オペレーションDDにおいて振分判断部18は、第1無線回線を経由して送信するパケット数の振分比率を「1」に定め、第2無線回線を経由して送信するパケット数の振分比率を「0」に定める。その後に動作はオペレーションDFへ進む。
オペレーションDEにおいて振分判断部18は、第第1無線回線を経由して送信するパケット数の振分比率を「1−(ρ−ρflow1)」に定める。また、第2無線回線を経由して送信するパケット数の振分比率を「1−(ρ−ρflow2)」に定める。その後に動作はオペレーションDFへ進む。
オペレーションDFにおいて振分判断部18は、決定した振分比率を送信部16に転送する。
本実施例によれば、複数の無線回線の通信状態に応じてそれぞれの回線で送信するパケットの比率を決定することができる。このため、例えば通信状態がより良好な無線回線で送信するパケット数を、他の無線回線で送信するパケット数より増やすことで、より通信品質を向上することができる。なお、本明細書に記載の他の実施例においても、同様に、通信状態取得部17と振分判断部18により、移動局4との間の通信状態に応じて、第1無線回線及び第2無線回線にパケットを振り分ける振分比率を決定してもよい。
<5.第4実施例>
図9は、中継装置5の第3例の機能構成図である。第3実施例の中継装置5は、所定の最大再送回数で送信が成功しなかったパケットについて、上記の所定の待機期間の経過を待たずにDuplicate ACKパケットを送信する。
第1無線通信部10及び第2無線通信部11は、最大再送回数で送信が成功しなかったパケットのシーケンス番号を通信状態取得部17へ通知し、このパケットを廃棄する。送信が成功しなかったパケットのシーケンス番号を受信した通信状態取得部17は、送信失敗情報をパケット処理部13に通知する。送信失敗情報は、第1無線通信部10及び第2無線通信部11から受信した、送信に失敗したパケットのシーケンス番号を含んでいてよい。
パケット処理部13は、通信状態取得部17から送信失敗情報を受信すると、送信失敗情報に含まれるシーケンス番号のパケットの再送を要求するDuplicate ACKパケットが記憶部14に格納されているか否かを判断する。送信失敗情報に含まれるシーケンス番号のパケットの再送を要求するDuplicate ACKパケットが記憶部14に格納されている場合には、パケット処理部13は、所定の待機期間の経過を待たずにDuplicate ACKパケットを送信する。そうでない場合には、パケット処理部13は、送信失敗情報に含まれるシーケンス番号のパケットに関するエントリを送信失敗情報テーブル21に登録する。
図10は、送信失敗情報テーブル21の一例を示す図である。送信失敗情報テーブル21は、例えば記憶部14に格納されていてよい。送信失敗情報テーブル21は、情報要素「IPアドレス」、「TCPポート番号」、「TCPフローID」及び「送信失敗SN」を含む。IPアドレス、TCPポート番号、TCPフローIDは、パケットの宛先の移動局4のIP(Internet Protocol)アドレス、TCPポート番号及びフロー識別子を示す。送信失敗SNは、送信に失敗したパケットのシーケンス番号を示す。
図10の先頭エントリは、IPアドレス「IP#a」及びTCPポート番号「Port#A」宛のフロー識別子「1」のフローに属するシーケンス番号「4835」のパケットの送信が失敗したことを示す。
受信したDuplicate ACKパケットにより再送が要求されるシーケンス番号が、送信失敗情報テーブル21に登録された送信失敗SNである場合、パケット処理部13は、Duplicate ACKパケットを記憶部14に格納せずに直ちにIF部15に転送する。
図11は、パケット受信時における中継装置5の動作の第3例の説明図である。オペレーションEAにおいてパケット処理部13は、受信部12から受信したパケットがACKパケットであるか否かを判断する。受信したパケットがACKパケットであった場合(オペレーションEA:Y)に動作はオペレーションEBへ進む。受信したパケットがACKパケットでない場合(オペレーションEA:N)に動作はオペレーションEIへ進む。
オペレーションEBにおいてパケット処理部13は、受信したACKパケットがDuplicate ACKパケットであるか否かを判断する。受信したパケットがDuplicate ACKパケットである場合(オペレーションEB:Y)に動作はオペレーションECへ進む。受信したパケットがDuplicate ACKパケットでない場合(オペレーションEB:N)に動作はオペレーションEHへ進む。
オペレーションECにおいてパケット処理部13は、受信したDuplicate ACKパケットが、送信失敗情報テーブル21に登録された送信失敗SNのパケットの再送を要求するDuplicate ACKパケットであるか否かを判断する。受信したDuplicate ACKパケットが送信失敗SNのパケットの再送を要求するDuplicate ACKパケットである場合(オペレーションEC:Y)には動作はオペレーションEGへ進む。受信したDuplicate ACKパケットが送信失敗SNのパケットの再送を要求するDuplicate ACKパケットでない場合(オペレーションEC:N)には動作はオペレーションEDへ進む。
オペレーションED〜EFの動作は、図3を参照して説明したオペレーションAC〜AEの動作と同様である。オペレーションEGにおいてパケット処理部13は、受信したDuplicate ACKパケットをIF部15へ転送する。その後に動作は終了する。オペレーションEH及びEIの動作は、図3を参照して説明したオペレーションAF及びAGの動作と同様である。
図12は、送信失敗情報の受信時におけるパケット処理部13の動作の一例の説明図である。オペレーションFAにおいてパケット処理部13は、送信失敗情報に含まれるシーケンス番号のパケットの再送を要求するDuplicate ACKパケットが記憶部14に格納されているか否かを判断する。
送信失敗情報に含まれるシーケンス番号のパケットの再送を要求するDuplicate ACKパケットが記憶部14に格納されている場合(オペレーションFA:Y)に動作はオペレーションFBへ進む。送信失敗情報に含まれるシーケンス番号のパケットの再送を要求するDuplicate ACKパケットが記憶部14に格納されていない場合(オペレーションFA:N)に動作はオペレーションFCへ進む。
オペレーションFBにおいてパケット処理部13は、送信失敗情報に含まれるシーケンス番号のパケットの再送を要求するDuplicate ACKパケットを、所定回数IF部15へ転送する。IF部15へ所定回数転送されたDuplicate ACKパケットは各々サーバ3へ送信される。Duplicate ACKパケットを転送する所定回数は、パケットの再送を要求される送信装置が、何回Duplicate ACKパケットを受信した場合に再送処理を開始するかに応じて定めてよい。Duplicate ACKパケットの転送回数は、例えば3回であってよい。
オペレーションFCにおいておいてパケット処理部13は、送信失敗情報を送信失敗情報テーブル21に登録する。
本実施例によれば、無線回線でのパケットの送信が失敗した時点で、所定待機期間の経過を待たずに再送を開始させることができるため、通信速度を向上することができる。
<6.第5実施例>
図13は、中継装置5の第4例の機能構成図である。同じフローに属するパケット群を第1無線回線及び第2無線回線に振り分けて転送しても、パケットの喪失がない限り個々の無線回線の中ではパケットの到着順序の逆転は生じない。すなわち、第1無線回線を経由して転送されるパケットだけに着目すると、これらのパケットはパケットの喪失がない限りシーケンス番号の小さい順に移動局4に到着する。同様に第2無線回線を経由して転送されるパケットだけに着目すると、これらのパケットはパケットの喪失がない限りシーケンス番号の小さい順に移動局4に到着する。
したがって単一の無線回線で送信したパケットのうち、送達確認がされたパケットのシーケンス番号よりも小さいシーケンス番号のパケットの送達が確認されない場合には、後者のパケットが無線区間で喪失したおそれがある。第5実施例の中継装置5は、単一の無線回線で送信したパケットのうち、送達確認済パケットのシーケンス番号よりも小さいシーケンス番号のパケットの送達が確認されない場合に、待機期間の経過を待たずにDuplicate ACKパケットを送信する。
送信部16は、第1無線回線及び第2無線回線にパケットを振り分けると、振分先の無線回線の情報、パケットが属するフローの識別子、シーケンス番号をパケット処理部13に通知する。パケット処理部13は、送信部16から受信した、無線回線の情報、フロー識別子、シーケンス番号を含んだエントリをパケット管理テーブル22に登録する。
図14は、パケット管理テーブル22の一例を示す図である。パケット管理テーブル22は例えば記憶部14に格納されていてよい。パケット管理テーブル22は、情報要素「IPアドレス」、「TCPポート番号」、「TCPフローID」、「送信済みSN」、「回線」及び「送達確認」を含む。
IPアドレス、TCPポート番号、TCPフローIDは、送信済みSNは、それぞれ送信済みのパケットの宛先の移動局4のIPアドレス、TCPポート番号、フロー識別子及びシーケンス番号を示す。回線はパケットが送信された無線回線を示し、送達確認はパケットの送達が確認されたか否かを示す。
図14の先頭エントリは、IPアドレス「IP#a」及びTCPポート番号「Port#A」宛のフロー識別子「3」のフローに属するシーケンス番号「500」のパケットが、第1無線回線経由で送信され送達が確認されていないことを示す。
図14の2番目のエントリは、IPアドレス「IP#a」及びTCPポート番号「Port#A」宛のフロー識別子「3」のフローに属するシーケンス番号「1000」のパケットが、第2無線回線経由で送信され送達が確認されたことを示す。
ACKパケットを受信した場合に、パケット処理部13はACKパケットにより送達が確認されたシーケンス番号に関するパケット管理テーブル22のエントリの送達確認の値を「未」から「済」に更新する。なお、パケット処理部13が送達確認済みの個々のシーケンス番号を検出するために、本実施例はTCPの選択的確認応答(Selective ACK)オプションを使用してもよい。
Duplicate ACKパケットを受信した場合に、パケット処理部13は、パケット管理テーブル22を参照する。パケット処理部13は、Duplicate ACKパケットの受信回線と同一の無線回線で送信したパケットのうち、送達確認済みのシーケンス番号よりもシーケンス番号が小さく送達が確認されていないパケットがあるか否かを判断する。
送達確認済みのシーケンス番号よりもシーケンス番号が小さく送達が確認されていないパケットがある場合には、このパケットは無線区間で喪失したおそれがある。図14のパケット管理テーブル22の例では、第1無線回線で送信されたシーケンス番号「2000」のパケットの送達確認が済んでいる一方で、シーケンス番号「500」のパケットの送達が確認されていない。この場合はシーケンス番号「500」のパケットが無線区間で喪失した恐れがある。このため、パケット処理部13は、待機期間の経過を待たずにDuplicate ACKパケットをIF部15に転送する。
図15は、パケット受信時における中継装置5の動作の第4例の説明図である。オペレーションGAにおいてパケット処理部13は、受信部12から受信したパケットがACKパケットであるか否かを判断する。受信したパケットがACKパケットであった場合(オペレーションGA:Y)に動作はオペレーションGBへ進む。受信したパケットがACKパケットでない場合(オペレーションGA:N)に動作はオペレーションGJへ進む。
オペレーションGBにおいてパケット処理部13は、パケット管理テーブル22を更新する。ACKパケット受信時におけるパケット管理テーブル22の更新動作は、図16の(B)を参照して後述する。
オペレーションGCにおいてパケット処理部13は、受信したACKパケットがDuplicate ACKパケットであるか否かを判断する。受信したパケットがDuplicate ACKパケットである場合(オペレーションGC:Y)に動作はオペレーションGDへ進む。受信したパケットがDuplicate ACKパケットでない場合(オペレーションGC:N)に動作はオペレーションGIへ進む。
オペレーションGDにおいてパケット処理部13は、Duplicate ACKパケットの受信回線と同じ無線回線の送信パケットのうち、送達確認済みのシーケンス番号より小さな送達未確認のシーケンス番号があるか否かを判断する。送達確認済みのシーケンス番号より小さな送達未確認のシーケンス番号がある場合(オペレーションGD:Y)に動作はオペレーションGHへ進む。送達確認済みのシーケンス番号より小さな送達未確認のシーケンス番号がない場合(オペレーションGD:N)に動作はオペレーションGEへ進む。
オペレーションGE〜GJの動作は、図11を参照して説明したオペレーションED〜EIと同様である。
図16の(A)はパケット送信時におけるパケット管理テーブル22の更新動作の一例の説明図である。送信部16がパケットを送信した場合に、オペレーションHAにおいてパケット処理部13は、パケットを送信した無線回線の情報、パケットが属するフローの識別子及びシーケンス番号を送信部16から受信する。
オペレーションHBにおいてパケット処理部13は、送信部16から受信した、無線回線の情報、フロー識別子、シーケンス番号を含んだエントリをパケット管理テーブル22に登録する。
図16の(B)はACKパケット受信時におけるパケット管理テーブル22の更新動作の一例の説明図である。オペレーションIAにおいてパケット処理部13は、受信したACKパケットにより送達が確認されたシーケンス番号に関するパケット管理テーブル22のエントリの送達確認の値を「済」に更新する。
オペレーションIBにおいてパケット処理部13は、ACKパケットの受信回線と同じ無線回線で送信したパケットのシーケンス番号のうち、最小のシーケンス番号のエントリの送達確認の値が「済」であるか否かを判断する。最小のシーケンス番号のエントリの送達確認の値が「済」である場合(オペレーションIB:Y)に動作オペレーションICへ進む。
オペレーションICにおいてパケット処理部13は、最小のシーケンス番号のエントリをパケット管理テーブル22から削除し、動作をオペレーションIBへ戻す。最小のシーケンス番号のエントリの送達確認の値が「済」でない場合(オペレーションIB:N)に更新動作は終了する。
本実施例によれば、無線回線でのパケットの送信が失敗した時点で、所定待機期間の経過を待たずに再送を開始させることができるため、通信速度を向上することができる。
以上の説明において、図2、図7、図9及び図13の機能構成図は、本明細書において説明される機能に関係する構成を中心に示している。中継装置5は、図示の構成要素以外の他の構成要素を含んでいてよい。図3、図5、図6、図8、図11、図12、図15、図16の(A)及び図16の(B)を参照して説明する一連の動作は複数の手順を含む方法と解釈してもよい。この場合に「オペレーション」を「ステップ」と読み替えてもよい。
<7.ハードウエア構成>
以下、中継装置5のハードウエア構成例を説明する。図17は、中継装置5の一例のハードウエア構成図である。中継装置5は、プロセッサ100と、記憶装置101と、第1信号処理用LSI(Large Scale Integration)102及び第2信号処理用LSI104を備える。中継装置5は、第1無線処理回路103及び第2無線処理回路105と、ネットワークインタフェース回路106を備える。以下の説明及び添付図面においてネットワークインタフェースを「NIF」と表記することがある。
記憶装置101は、コンピュータプログラムやデータを記憶するための、不揮発性メモリや、読み出し専用メモリ(ROM: Read Only Memory)やランダムアクセスメモリ(RAM: Random Access Memory)、ハードディスクドライブ装置等を含んでいてよい。プロセッサ100は、記憶装置101に格納されたコンピュータプログラムに従い中継装置5の動作制御を行う。
第1信号処理用LSI102は、第1方式に従う信号の符号化及び変調、並びに復調及び復号化、通信プロトコル処理、スケジューリングに関するベースバンド信号の処理を実施する。第2信号処理用LSI104は、第2方式に従う信号の符号化及び変調、並びに復調及び復号化、通信プロトコル処理、スケジューリングに関するベースバンド信号の処理を実施する。第1信号処理用LSI102及び第2信号処理用LSI104は、FPGA(Field-Programming Gate Array)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やDSP(Digital Signal Processing)等を含んでいてよい。
第1無線処理回路103及び第2無線処理回路105は、デジタル・アナログ変換回路や、アナログ・デジタル変換回路や、周波数変換回路、増幅回路、フィルタ回路などを含んでいてよい。NIF回路106は、通信ネットワーク2を経由する通信のため物理層およびデータリンク層の処理を行う電子的な回路を備える。
図2に示す第1無線通信部10の上記動作は、第1信号処理用LSI102及び第1無線処理回路103の協働により実行されてよい。第2無線通信部11の上記動作は、第2信号処理用LSI104及び第2無線処理回路105の協働により実行されてよい。
受信部12、パケット処理部13及び送信部16、並びに図7に示す通信状態取得部17及び振分判断部18の上記動作は、プロセッサ100によって実行されてよい。IF部15の上記動作はNIF回路106によって実行されてよい。
なお、図17に示すハードウエア構成は実施例の説明のための例示にすぎない。上述の動作を実行するものであれば、本明細書に記載される中継装置5は他のどのようなハードウエア構成を採用してもよい。
以上の実施例を含む実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
(付記1)
複数のパケットを通信装置から受信する第1通信部と、
第1無線回線を経由して前記複数のパケットのいずれかを移動局装置へ送信し、前記第1無線回線と異なる第2無線回線を経由して前記複数のパケットの他のいずれかを前記移動局装置へ送信する第2通信部と、
前記複数のパケットの中の第1パケットの送達に対応する重複確認応答信号、及び前記第1パケットと異なる前記複数のパケットの中の第2パケットの送達に対応する確認応答信号を受信する受信部と、
前記第2パケットの送達に対応する確認応答信号の受信によって前記第1パケットの送達が確認される場合に、前記通信装置への前記重複確認応答信号の転送を停止する処理部と、
を備えることを特徴とする中継装置。
(付記2)
前記重複確認応答信号が格納される記憶部を備え、
前記処理部は、前記重複確認応答信号を受信した後に、前記第2パケットの送達に対応する確認応答信号を受信した場合に、前記記憶部に格納される前記重複確認応答信号を廃棄することを特徴とする付記1に記載の中継装置。
(付記3)
前記重複確認応答信号の受信後の所定期間内に、前記第1パケットの送達を確認する確認応答信号が受信されない場合に、前記処理部は、前記重複確認応答信号を前記通信装置へ転送することを特徴とする付記1又は2に記載の中継装置。
(付記4)
前記所定期間は、前記第1無線回路と前記第2無線回路との間のパケットの転送遅延差以上であることを特徴とする付記3に記載の中継装置。
(付記5)
前記第1無線回線及び前記第2無線回線のいずれかの無線回線において前記複数のパケットのいずれかが喪失したか否かを判断する判断部を備え、
前記処理部は、パケットが喪失したと前記判断部が判断した場合に、前記重複確認応答信号を前記通信装置へ転送することを特徴とする付記1〜4のいずれか一項に記載の中継装置。
(付記6)
前記判断部は、前記いずれかの無線回線における再送制御において最大再送回数でパケットの送信が成功しない場合に、パケットが喪失したと判断することを特徴とする付記5に記載の中継装置。
(付記7)
前記判断部は、前記いずれかの無線回線において送達が確認されるシーケンス番号の順序が逆転した場合に、パケットが喪失したと判断することを特徴とする付記5に記載の中継装置。
(付記8)
複数のパケットを通信装置から受信し、
第1無線回線を経由して前記複数のパケットのいずれかを移動局装置へ送信し、前記第1無線回線と異なる第2無線回線を経由して前記複数のパケットの他のいずれかを前記移動局装置へ送信し、
前記複数のパケットの中の第1パケットの送達に対応する重複確認応答信号、及び前記第1パケットと異なる前記複数のパケットの中の第2パケットの送達に対応する確認応答信号を受信し、
前記第2パケットの送達に対応する確認応答信号の受信によって前記第1パケットの送達が確認される場合に、前記通信装置への前記重複確認応答信号の転送を停止する、
ことを特徴とする通信方法。
1 通信システム
2 通信ネットワーク
3 サーバ
4 移動局
5 中継装置
10 第1無線通信部
11 第2無線通信部
12 受信部
13 パケット処理部
15 IF部
16 送信部

Claims (6)

  1. 複数のパケットを通信装置から受信する第1通信部と、
    第1無線回線を経由して前記複数のパケットのいずれかを移動局装置へ送信し、前記第1無線回線と異なる第2無線回線を経由して前記複数のパケットの他のいずれかを前記移動局装置へ送信する第2通信部と、
    前記複数のパケットの中の第1パケットの送達に対応する重複確認応答信号、及び前記第1パケットと異なる前記複数のパケットの中の第2パケットの送達に対応する確認応答信号を受信する受信部と、
    前記第2パケットの送達に対応する確認応答信号の受信によって前記第1パケットの送達が確認される場合に、前記通信装置への前記重複確認応答信号の転送を停止する処理部と、
    を備えることを特徴とする中継装置。
  2. 前記重複確認応答信号が格納される記憶部を備え、
    前記処理部は、前記重複確認応答信号を受信した後に、前記第2パケットの送達に対応する確認応答信号を受信した場合に、前記記憶部に格納される前記重複確認応答信号を廃棄することを特徴とする請求項1に記載の中継装置。
  3. 前記重複確認応答信号の受信後の所定期間内に、前記第1パケットの送達を確認する確認応答信号が受信されない場合に、前記処理部は、前記重複確認応答信号を前記通信装置へ転送することを特徴とする請求項1又は2に記載の中継装置。
  4. 前記第1無線回線及び前記第2無線回線のいずれかの無線回線において前記複数のパケットのいずれかが喪失したか否かを判断する判断部を備え、
    前記処理部は、パケットが喪失したと前記判断部が判断した場合に、前記重複確認応答信号を前記通信装置へ転送することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の中継装置。
  5. 前記判断部は、前記いずれかの無線回線において送達が確認されるシーケンス番号の順序が逆転した場合に、パケットが喪失したと判断することを特徴とする請求項4に記載の中継装置。
  6. 複数のパケットを通信装置から受信し、
    第1無線回線を経由して前記複数のパケットのいずれかを移動局装置へ送信し、前記第1無線回線と異なる第2無線回線を経由して前記複数のパケットの他のいずれかを前記移動局装置へ送信し、
    前記複数のパケットの中の第1パケットの送達に対応する重複確認応答信号、及び前記第1パケットと異なる前記複数のパケットの中の第2パケットの送達に対応する確認応答信号を受信し、
    前記第2パケットの送達に対応する確認応答信号の受信によって前記第1パケットの送達が確認される場合に、前記通信装置への前記重複確認応答信号の転送を停止する、
    ことを特徴とする通信方法。
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