JP2016019198A - 通信装置、通信装置の制御方法、プログラム - Google Patents

通信装置、通信装置の制御方法、プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】 本発明は、他の通信装置において確認応答の受信に失敗する可能性のある状況では、スプリアス再送が発生する。【解決手段】 本発明の通信装置は、他の通信装置からパケットを受信してから所定時間が経過した場合、および、他の通信装置から所定の数のパケットを受信した場合に、受信したパケットに対応する応答信号を送信する。更に、他の通信装置がパケットを再送した場合は、所定の数に満たない数のパケットを受信した場合であっても、所定時間が経過する前に応答信号を送信する。【選択図】 図3

Description

本発明は、確認応答を送信する通信装置に関する。
TCP(Transmission Control Protocol)では、複数のパケットに対して1つのACKパケットを送信する技術がある。このように、複数のパケットに対応するACKパケットを、遅延ACKパケットと称する。
また、TCPでは、送信装置が受信装置にパケットを送信してから所定時間内に受信装置からACKパケットを受信できなかった場合に、当該パケットを再送することが定められている。更にTCPでは、送信装置においてパケットの再送が発生した場合には、一度に送信するパケットの数を制限することが定められている。
パケットの再送が生じ、一度に送信するパケットの数を制限されている場合、1つの遅延ACKパケットに対応するパケットが送信されるまでに時間がかかる。その結果、送信装置はパケットの送信に失敗したと判断して、受信装置が受信に成功したパケットであるにも拘わらず、当該パケットを再送してしまう。このような再送をスプリアス再送と呼ぶ。スプリアス再送が発生すると、通信効率が低下してしまう。
特許文献1には、受信装置がパケットの受信に成功している間は1つの遅延ACKパケットに対応するパケットの数を増加させ、パケットの受信に失敗した場合には1つの遅延ACKパケットに対応するパケットの数を減少させる技術が開示されている。
特開2000−22744号公報
しかしながら、受信装置がパケットの受信に成功した場合であっても、該パケットに対する遅延ACKパケットを送信装置が受信できない場合がある。例えば、送信装置と受信装置との間のネットワークが混雑していることにより、遅延ACKパケットが失われてしまう場合である。
遅延ACKパケットの受信に相手装置が失敗したにもかかわらず1つの遅延ACKパケットに対応するパケットの数を増加させたままにしておくと、送信装置において長時間、遅延ACKパケットを受信することができなくなってしまう。その結果、スプリアス再送が発生し、通信効率が低下してしまうという課題があった。
上記課題を鑑み、本発明は、他の通信装置において応答信号の受信に失敗する可能性のある状況であっても、スプリアス再送の発生を低減できるようにすることを目的とする。
本発明の通信装置は、他の通信装置からパケットを受信する受信手段と、前記受信手段がパケットを受信してから所定時間が経過した場合、および、前記受信手段が所定の数のパケットを受信した場合に、前記受信手段が受信したパケットに対応する応答信号を送信する送信手段と、前記他の通信装置がパケットを再送したことを判定する判定手段と、を有し、前記判定手段により前記他の通信装置がパケットを再送したと判定された場合は、前記受信手段が前記所定の数に満たない数のパケットを受信した場合であっても、前記送信手段は、前記所定時間が経過する前に前記応答信号を送信する。
また、本発明の別の側面の通信装置は、他の通信装置からパケットを受信する受信手段と、前記受信手段がパケットを受信してから所定時間が経過した場合、および、前記受信手段が所定の数のパケットを受信した場合に、前記受信手段が受信したパケットに対応する応答信号を送信する送信手段と、前記他の通信装置からのパケットの受信間隔が所定の閾値よりも大きくなったことを判定する判定手段と、を有し、前記判定手段により前記受信間隔が前記所定の閾値よりも大きくなったと判定された場合は、前記受信手段が前記所定の数に満たない数のパケットを受信した場合であっても、前記送信手段は、前記所定時間が経過する前に前記応答信号を送信する。
本発明によれば、他の通信装置において応答信号の受信に失敗する可能性のある状況であっても、スプリアス再送の発生を低減することができる。
通信システムの構成図 受信装置の機能ブロック図 受信装置のフローチャート 受信装置のハードウェア構成図
以下に本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
本実施形態では、各装置はTCPに準拠した通信を行う。ここで、TCPとはOSI参照モデルにおけるトランスポート層のプロトコルであり、Transmission Control Protocol(伝送制御プロトコル)の略である。TCPでは、パケットをシーケンス番号で管理し、受信装置は受信したパケットに記載されたシーケンス番号を基に生成したACK(Acknowledgement)パケットを返信する。
更に、本実施形態の各装置は遅延ACK(Delayed ACK)パケットを送信する。つまり、各装置は、ACKが未送信である所定数のパケットを受信すると、該所定数のパケットに対応する1つの遅延ACKパケットを送信する。遅延ACKパケットとは、複数のパケットに対応する応答信号である。また、受信したパケットが該所定数に満たない場合であっても、最後のパケットを受信してから所定時間が経過すると、各装置は、受信済みのパケットに対応するACKパケットもしくは遅延ACKパケットを送信する。
以下において、1つの遅延ACKパケットに対応するパケットの数を増加させることを、ACK送信頻度の削減と称する。これは例えば、2つのパケットを受信したことに応じて1つの遅延ACKパケットを送信していた場合に、3つのパケットを受信したことに応じて1つの遅延ACKパケットを送信するように変更する場合である。
また、1つの遅延ACKパケットに対応するパケットの数を低下させることを、ACK送信頻度の増加と称する。これは例えば、3つのパケットを受信したことに応じて1つの遅延ACKパケットを送信していた場合に、2つのパケットを受信したことに応じて1つの遅延ACKパケットを送信するように変更する場合である。
図1はデータ通信を行うシステムの全体構成図である。この通信システムは通信網101と、通信網101に接続している受信装置102と送信装置103とを有している。通信網101は、インターネットであってもよいし、Ether Netであってもよいし、無線ネットワークであってもよい。また、これらの組み合わせであってもよい。ここで、受信装置102および送信装置103は、例えば、デジタルカメラ、プリンタ、スマートフォン、PC、ストレージ、プロジェクタ、車両等の通信装置である。
図4に、受信装置102のハードウェア構成を示す。記憶部401はROM、RAM等のメモリにより構成され、後述する各種動作を行うためのプログラムや、通信パラメータ等の各種情報を記憶する。なお、記憶部401として、ROM、RAMの他、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、CD−R、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、DVDなどの記憶媒体を用いてもよい。制御部402はCPU、または、MPUにより構成され、記憶部401に記憶されたプログラムを実行することにより受信装置102全体を制御する。なお、制御部402が実行しているOS(Operating System)との協働により受信装置102全体を制御するようにしてもよい。
通信部403は、送信装置103と通信網101を介して通信する。本願の通信部403は、無線通信も有線通信も行えるものとする。しかしこれに限らず、いずれか一方のみの通信だけでもよい。操作部404は、ユーザからの各種操作を受け付ける。表示部405は各種情報を出力する。ここで、出力とは、画面上への表示や、スピーカーによる音声出力、振動出力等の少なくとも1つを含む。
図2は受信装置102の構成を表すブロック図の一例である。当該ブロック図は、記憶部401に記憶されたプログラムを制御部402が読み出して実行することにより実現される。なお、ASICなどのハードウェア用いて実現するようにしてもよい。
アプリケーション部201は、データ通信処理部202を制御して送信装置103からデータを受信する。データ通信処理部202は、送信装置103とのデータ通信に必要な処理を行う。パケット受信部203は、送信装置から受信したパケットからデータを取得し、データ通信処理部202を介してアプリケーション部201に転送する。
ACK送信部204は、送信装置103に対して遅延ACKパケットの送信を行う。タイマ部205は再送や遅延ACKパケットなどに用いるタイマの管理やラウンドトリップタイム(RTT)の計測、データパケットの受信間隔の計測などを行う。ここで、再送とは同一パケットを再び送信することである。ACK制御部206は、ACK送信部204を制御して、遅延ACKパケットを送信させる。
次に図3のフローチャートに基づき、受信装置のACK送信頻度の削減処理について説明をする。当該フローチャートは、受信装置102の制御部402が記憶部401に記憶されているプログラムを読み出すことで実現される。
まず、受信装置102は送信装置103と通信網101を介してコネクションの確立を行い、送信装置103からのパケットの受信を開始する(S301)。コネクション確立直後は、送信装置103は、輻輳ウィンドウが小さいスロースタートのフェーズである。ここで、輻輳ウィンドウとは、送信装置103が複数のパケットをまとめて送信する際の最大データサイズを示す。
ACK送信部204は、送信装置103から第1の所定数の数のパケットを受信すると、当該第1の所定数の数のパケットに対応する遅延ACKパケットを送信する(S302)。ここでは、第1の所定数は「2」とする。そして、データ通信処理部202は、S301においてコネクションが確立されてから送信装置103に送信された遅延ACKパケットの数に基づいて、送信装置103の輻輳ウィンドウサイズを予測する(S303)。当該予測は、受信装置102が遅延ACKパケットを送信するたびに行われる。
そして、データ通信処理部202は、送信装置103の輻輳ウィンドウサイズが十分に大きくなったかを判定する(S304)。ここでは、次の式が成り立つ場合に、送信装置103の輻輳ウィンドウサイズが十分に大きくなったと判定する。
×MSS×(n+1) > Winmax
ここで、Cは受信装置102で予測する輻輳ウィンドウサイズの上昇量を調節する係数、MSSはコネクションの最大パケットサイズ、nは遅延ACKパケットの送信数を表す。また、Winmaxは受信装置102が送信装置103に通知した最大ウィンドウサイズを表す。
上式の左辺は、受信装置102で予測した送信装置103の輻輳ウィンドウのサイズを表している。この式では、送信装置103は遅延ACKパケットを受信するたびに、輻輳ウィンドウが線形的にC×MSSずつ増加するような状況を想定したものとなっている。この予測した輻輳ウィンドウのサイズが、受信装置102が送信装置103に通知した最大ウィンドウサイズよりも大きくなった場合に、データ通信処理部202は、送信装置103の輻輳ウィンドウサイズが十分に大きくなったと判定する。
なお、上式では線形的に輻輳ウィンドウを増加させる場合を想定したが、輻輳制御アルゴリズムの中には指数的に輻輳ウィンドウを増加させるものも存在する。そのため、受信装置102で送信装置103が実装している輻輳制御アルゴリズムが既知の場合などにおいては、次の式のように指数的に輻輳ウィンドウを増加させることを想定しても良い。
MSSn/C2 > Winmax
ここで、Cは予測する輻輳ウィンドウサイズの上昇量を調節する係数である。
このように、送信装置103の輻輳ウィンドウサイズが十分に大きくなったと判定された場合に、受信装置102は遅延ACKパケットの送信頻度の削減を開始する。
ここでは、コネクションの最大パケットサイズ(MSS)と、遅延ACKパケットの送信数(n)とに基づいて、ACK送信頻度の削減を開始する例を説明した。しかし、これに限らず、その他の評価式を用いて、送信装置103の輻輳ウィンドウサイズを受信装置102が予測し、遅延ACKパケットの送信頻度削減を開始するかの判定に使用しても良い。
また、次のように判定してもよい。即ち、受信装置102が単位時間における送信装置103からの受信パケット数を監視する。そして、単位時間における受信パケット数の増加が停止した場合に、データ通信処理部202は、送信装置103の輻輳ウィンドウサイズが十分に大きくなったと判定するようにしてもよい。即ち、単位時間当たりに受信したパケット数の変化量が所定の範囲内となった場合に、送信装置103の輻輳ウィンドウサイズが十分に大きくなったと判定する。なお、受信パケット数に代えて、受信したデータ量にしてもよい。即ち、受信したデータ量の変化量が所定の範囲内となった場合に、送信装置103の輻輳ウィンドウサイズが十分に大きくなったと判定するようにしてもよい。
また、送信装置103の輻輳ウィンドウサイズを送信装置103が受信装置102に通知するようにしてもよい。これは、例えば、送信装置103が受信装置102に送信するパケットのヘッダに記載されているコントロールビットや、オプションフィールドに輻輳ウィンドウサイズの情報を含めて送信すればよい。そして、通知された輻輳ウィンドウサイズの増加が停止した場合に、データ通信処理部202は、送信装置103の輻輳ウィンドウサイズが十分に大きくなったと判定するようにしてもよい。また、通知された輻輳ウィンドウサイズが所定値よりも大きくなった場合に、データ通信処理部202は、送信装置103の輻輳ウィンドウサイズが十分に大きくなったと判定するようにしてもよい。ここで、所定値とは、例えば、受信装置102が受信可能なデータ量を示す広告ウィンドウサイズの最大値とすればよい。なお、輻輳ウィンドウサイズの通知は送信装置103とは異なる不図示の装置が受信装置102に対して行うようにしてもよい。
そして、送信装置103の輻輳ウィンドウサイズが十分に大きくなったと判定された場合、ACK制御部206は遅延ACKパケットの送信頻度を削減する(S304)。即ち、1つの遅延ACKパケットに対応するパケットの数を増加させる。
そして、ACK送信部204は、送信装置103から第2の所定数の数のパケットを受信すると、当該第2の所定数の数のパケットに対応する遅延ACKパケットを送信する(S305)。ここでは、第2の所定数は「3」とするが、第1の所定数よりも大きい値であればよい。
次に、遅延ACKパケットの送信頻度を削減して通信している際に、受信装置102は、送信装置103の輻輳ウィンドウが小さくなるような状況を検知する(S306)。このような場合には、ACK制御部206は遅延ACKパケットの送信頻度を増加させる(S307)。即ち、1つのACKパケットに対応するパケットの数を低下させる。ここでは、第2の所定数(例えば3)から、該第2の所定数よりも小さい値の第1の所定数(例えば2)に戻すものとする。その後、S302に戻って通信を継続する。
S307の制御が行われなければ、受信装置102が第2の所定数に満たない数のパケットを受信した場合には、最後にパケットを受信してからの時間をタイマ部205が計測する。そして、最後にパケットを受信してから所定時間が経過すると、ACK送信部204は遅延ACKパケットを送信することになる。これでは、遅延ACKパケットが送信されるまでの時間が多くかかってしまう。
これに対し、S307の制御が行われることで、第2の所定数に満たない数のパケットを受信した場合であっても、第2の所定数よりも小さい第1の所定数のパケットを受信したことに応じて、ACK送信部204は遅延ACKパケットを送信する。従って、ACK送信部204は、パケットを受信してから所定時間が経過する前にACK送信部204は遅延ACKパケットを送信できる。
このようにして、送信装置103の輻輳ウィンドウが小さくなるような状況を検知した場合、当該検知の結果に応じて、遅延ACKパケットを送信するまでの時間を短縮することができる。従って、送信装置103において確認応答の受信に失敗する可能性のある状況であっても、スプリアス再送が発生する可能性を低減することができる。
一方、送信装置103の輻輳ウィンドウが小さくなるような状況が検知されなかった場合について説明する。このような場合には、受信装置102は送信装置103との通信が終了したかを判定し(S308)、通信が終了していない場合にはS306の処理を継続する。送信装置103との通信が終了した場合、図3に示すフローチャートを終了する。ここで、通信が終了する場合とは、例えば、受信装置102のユーザが操作部404を介して通信の終了を指示した場合である。また、例えば、送信装置103から通信の終了を示す信号を受信した場合である。
次に、S306において、受信装置102が送信装置103の輻輳ウィンドウサイズの縮小を検知する処理について、以下に2つの方法を示す。
第1の方法は、送信装置103からのパケットの受信間隔に基づいて、受信装置102は、送信装置103で輻輳ウィンドウサイズが縮小したことを検知する方法である。具体的には、パケットの受信間隔が予め設定した所定の閾値以上になったか否かを判定する。パケットの受信間隔が予め設定した所定の閾値以上になった場合、再送タイムアウトが発生したことを検知する。ここで、所定の閾値は、遅延ACKパケットのタイムアウト時間よりも長い時間を設定することが望ましく、例えば1秒などの時間を用いる。
第2の方法は、受信装置102が送信装置103からのパケットの再送信を判定することで、送信装置103で輻輳ウィンドウサイズが縮小したことを検知する方法である。即ち、受信装置102が送信装置103から同一のパケットを受信したことを判定したことをもって、送信装置103で輻輳ウィンドウサイズが縮小したと検知する方法である。
パケットの再送信の判定は、以下のようにして行う。データ通信処理部202から重複ACK(Dupulication ACK)の送信要求が発せられた場合、ACK送信部204が重複ACKパケットを送信した数をACK制御部206でカウントする。ここで、重複ACKパケットとは同じシーケンス番号に基づいて生成された遅延ACKパケットである。そして、重複ACKパケットの送信数が閾値を超過するかを判定する。ここで、閾値として例えば3回とすることが考えられる。重複ACKパケットの送信数が閾値を超過した場合、パケットの再送信が行われたと判定する。
前述した2つの方法に限らず、その他の方法で送信装置103の輻輳ウィンドウの縮小を検知するようにしてもよい。このようにして、送信装置103の輻輳ウィンドウが縮小する場合に、遅延ACKパケットの送信頻度を増加させることができる。
また、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
102 受信装置
103 送信装置
201 アプリケーション部
202 データ通信処理部
203 パケット受信部
204 ACK送信部
205 タイマ部
206 ACK制御部

Claims (13)

  1. 通信装置であって、
    他の通信装置からパケットを受信する受信手段と、
    前記受信手段がパケットを受信してから所定時間が経過した場合、および、前記受信手段が所定の数のパケットを受信した場合に、前記受信手段が受信したパケットに対応する応答信号を送信する送信手段と、
    前記他の通信装置がパケットを再送したことを判定する判定手段と、
    を有し、
    前記判定手段により前記他の通信装置がパケットを再送したと判定された場合は、前記受信手段が前記所定の数に満たない数のパケットを受信した場合であっても、前記送信手段は、前記所定時間が経過する前に前記応答信号を送信することを特徴とする通信装置。
  2. 通信装置であって、
    他の通信装置からパケットを受信する受信手段と、
    前記受信手段がパケットを受信してから所定時間が経過した場合、および、前記受信手段が所定の数のパケットを受信した場合に、前記受信手段が受信したパケットに対応する応答信号を送信する送信手段と、
    前記他の通信装置からのパケットの受信間隔が所定の閾値よりも大きくなったことを判定する判定手段と、
    を有し、
    前記判定手段により前記受信間隔が前記所定の閾値よりも大きくなったと判定された場合は、前記受信手段が前記所定の数に満たない数のパケットを受信した場合であっても、前記送信手段は、前記所定時間が経過する前に前記応答信号を送信することを特徴とする通信装置。
  3. 前記判定手段による判定の結果に応じて、1つの前記応答信号に対応するパケットの数を低下させるように制御する第1の制御手段を更に有することを特徴とする請求項1または2に記載の通信装置。
  4. 前記送信手段により送信された前記応答信号の送信数に基づいて、1つの前記応答信号に対応するパケットの数を増加させるように制御する第2の制御手段を更に有することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の通信装置。
  5. 前記受信手段が単位時間あたりに受信したパケット数もしくはデータ量に基づいて、1つの前記応答信号に対応するパケットの数を増加させるように制御する第2の制御手段を更に有することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の通信装置。
  6. 前記第2の制御手段は、前記受信手段が受信したパケット数もしくデータ量の変化量が所定の範囲内であった場合に、1つの前記応答信号に対応するパケットの数を増加させるように制御することを特徴とする請求項5に記載の通信装置。
  7. 前記他の通信装置の輻輳ウィンドウのサイズに関する情報を取得する取得手段を更に有し、
    前記取得手段により取得した情報に基づいて、前記応答信号に対応するパケットの数を増加させるように制御する第2の制御手段を更に有することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の通信装置。
  8. 前記情報は、前記他の通信装置が送信するパケットに含まれることを特徴とする請求項7に記載の通信装置。
  9. 前記受信手段は、前記他の通信装置からTCP(Transmission Control Protocol)に準拠したパケットを受信することを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の通信装置。
  10. 前記応答信号とは、TCP(Transmission Control Protocol)に準拠した遅延ACKパケットであることを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の通信装置。
  11. 通信装置の制御方法であって、
    他の通信装置からパケットを受信する受信工程と、
    前記他の通信装置からパケットを受信してから所定時間が経過した場合、および、前記他の通信装置から所定の数のパケットを受信した場合に、受信したパケットに対応する応答信号を送信する第1の送信工程と、
    前記他の通信装置がパケットを再送したことを判定する判定工程と、
    前記他の通信装置がパケットを再送したと判定された場合は、前記他の通信装置から前記所定の数に満たない数のパケットを受信した場合であっても、前記所定時間が経過する前に前記応答信号を送信する第2の送信工程と、
    を有することを特徴とする制御方法。
  12. 通信装置の制御方法であって、
    他の通信装置からパケットを受信する受信工程と、
    前記他の通信装置からパケットを受信してから所定時間が経過した場合、および、前記他の通信装置から所定の数のパケットを受信した場合に、受信したパケットに対応する応答信号を送信する第1の送信工程と、
    前記他の通信装置からのパケットの受信間隔が所定の閾値よりも大きくなったことを判定する判定工程と、
    前記受信間隔が前記所定の閾値よりも大きくなったと判定された場合は、前記他の通信装置から前記所定の数に満たない数のパケットを受信した場合であっても、前記所定時間が経過する前に前記応答信号を送信する第2の送信工程と、
    を有することを特徴とする制御方法。
  13. コンピュータを請求項1から10のいずれか1項に記載の通信装置として動作させるためのプログラム。
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