JP3793489B2

JP3793489B2 - Wireless transceiver

Info

Publication number: JP3793489B2
Application number: JP2002227018A
Authority: JP
Inventors: 澄江中林
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2002-08-05
Filing date: 2002-08-05
Publication date: 2006-07-05
Anticipated expiration: 2022-08-05
Also published as: JP2004072294A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は無線送受信機に関し、更に詳しくは、適用すべき上位レイヤプコルを切り換えてデータ送受信が行われる無線送受信機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、インターネットや低コスト通信網の普及に伴って、ネットワークのＩＰ化が進んでいる。ＩＰネットワークにおいては、データはＩＰプロトコルに従って送信元から宛先に届けられる。
ＩＰは、ＯＳＩ参照モデルにおけるネットワーク層（第３層）のプロトコルであり、その上位プロトコルとして、トランスポート層（第４層）にＴＣＰやＵＤＰがある。ＴＣＰやＵＤＰは、ＩＰとアプリケーションプログラムとを仲介をする役目を担っている。ＩＰの下位プロトコルとしては、データリンク層（第２層）、物理層（第１層）のプロトコルがあり、例えば、ＩＥＥＥ８０２．３で規定されたイーサネット（登録商標）や、ＩＥＥＥ８０２．１１で規定された無線ＬＡＮがある。
【０００３】
無線ＬＡＮ技術は、加入者網を無線により実現する無線アクセスにも適用されており、ＩＰネットワークでは、無線系と有線系に跨った様々なアプリケーション（例えば、ＷＥＢアクセス、ＩＰ電話、テレビ会議など）が実行可能となっている。
アプリケーションには、動画配信やＩＰ電話のようにリアルタイム性が要求されるアプリケーションと、例えば、ファイルデータのダウンロードのようにリアルタイム性が要求されないアプリケーションとがある。ＴＣＰやＵＤＰなどのトランスポート層のプロトコルは、アプリケーションに応じて使い分けられている。一般的に、ＵＤＰは、リアルタイム性の要求される動画配信やＩＰ電話などのアプリケーションに適用される。ＴＣＰは、フロー制御や誤り制御等の機能を備えており、リアルタイム性は低いが、確実で効率のよい通信が期待されるデータ伝送用のアプリケーションに適用される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
無線区間における通信は、データリンク層と物理層のプロトコルによって送受信制御が行なわれる。この場合、送信単位となるデータブロック毎に、符号化、復号化が行なわれるため、送信単位を大きくすると、伝送遅延時間が大きくなる。また、送信単位を大きくすると、回線の擾乱などによるフレームエラーの発生確率が増加するため、データリンク層や、それより上位のネットワーク層、アプリケーション層におけるデータ再送処理が増加する。
【０００５】
これらの再送処理は、単にスループットを低下させるだけでなく、リアルタイム性を要求するアプリケーションでは、再送によって到着遅れとなったデータが廃棄対象となるため、サービス品質の劣化原因にもなる。また、無線区間では、リンク毎に符号化、復号化が行なわれるため、無線リンク数が増加すると、それに比例して伝送遅延時間が増加する。特に、宛先からの確認応答を待って次のデータブロックを送信する通信手順においては、伝送遅延時間の増加によってスループットが低下する。
【０００６】
一方、無線区間の送信単位を小さくすると、データブロック毎に付加されるヘッダや誤り検出ビット等のオーバヘッド部分の比率が増加し、スループットが低下する。ＴＣＰでは、伝送遅延時間がスループットに及ぼす影響を少なくするため、ウィンドウサイズという概念が導入されている。ウィンドウサイズは、宛先からの確認応答を待つことなく送信可能なデータサイズを意味しており、送信側では、ウィンドウサイズの範囲内で、宛先からの応答を待たずに次々とデータブロックを送信できる。従って、ウィンドウサイズを大きくすることによって、上述した伝送遅延時間がスループットに及ぼす影響を少なくすることができる。
【０００７】
然るに、従来の無線送受信機では、データリンク層よりも上位にアプリケーション対応の各種のプロトコルが用意されていても、データリンク層以下のプロトコルが、これら上位層プロトコルの変化に関係なく、常に同一の制御動作を行っていたため、システム全体として最適なパフォーマンスとサービス品質を保証することができなかった。
【０００８】
本発明の目的は、データリンク層以下のプロトコルが、上位層で動作中のプロトコルに対応した適切な制御動作を実行する無線送受信機を提供することにある。
本発明の他の目的は、無線区間におけるデータブロックの送信単位を上位層プロトコルに応じて可変にした無線送受信機を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、送信機と受信機とからなる無線送受信機において、上記送信機が、
送信パケットのデータ種別を判別し、データ種別に応じて最大転送単位（ＭＴＵ：Maximum Transmission Unit）の値を決定するための手段と、
上記ＭＴＵ値に従って送信パケットを複数のブロックに分割し、分割ブロック毎に無線区間用の通信フレームを生成するための手段と、
上記無線区間用の通信フレームを無線信号に変換して送信するための手段とを有することを特徴とする。
【００１０】
更に詳述すると、上記決定手段は、例えば、データ種別対応に予め指定されたＭＴＵ値を記憶するためのテーブルを備え、該テーブルを参照することによって、上記通信フレーム生成手段で使用すべきＭＴＵ値を決定する。
【００１１】
本発明の１実施例によれば、上記テーブルが、アプリケーションプログラム種別と対応してＭＴＵ値を記憶しており、上記決定手段が、送信パケットを扱うアプリケーションプログラムの種別に従って上記テーブルを参照し、上記通信フレーム生成手段で使用すべきＭＴＵ値を決定する。アプリケーションプログラムの種別は、例えば、送信パケットのヘッダ部に含まれるポート番号から判別できる。
【００１２】
本発明の他の実施例によれば、上記テーブルが、通信プロトコル種別と対応してＭＴＵ値を記憶しており、上記決定手段が、送信パケットに適用されたプロトコル種別に従って上記テーブルを参照し、上記通信フレーム生成手段で使用すべきＭＴＵ値を決定する。プロトコル種別は、例えば、送信パケットのヘッダ部に含まれるプロトコル番号から判定できる。
【００１３】
また、本発明の好ましい実施例によれば、上記テーブルが、アプリケーションプログラム種別と対応してＭＴＵ値を記憶した第１テーブルと、通信プロトコル種別と対応してＭＴＵ値を記憶した第２テーブルとからなり、上記決定手段が、送信パケットを扱うアプリケーションプログラムの種別に従って第１テーブルを参照し、該第１テーブルに該当データがなかった場合に、上記送信パケットに適用されたプロトコル種別に従って第２テーブルを参照することによって、前記通信フレーム生成手段で使用すべきＭＴＵ値を決定する。
【００１４】
本発明によれば、送信データをプロトコル種別やアプリケーション種別に対応した最適ＭＴＵで無線区間用の通信フレームを生成できるため、無線通信システム全体として良好なパフォーマンスとサービス品質を保証することが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をＩＥＥＥ８０２．１１の無線ＬＡＮに適用した実施例について、図面を参照して説明する。尚、ＩＥＥＥ８０２．１１は、無線ＬＡＮにおける物理層と、データリンク層の下に位置するＭＡＣ（Media Access Control）層に関する規格である。
【００１６】
図１は、本発明による無線送受信機の１実施例を示すブロック図である。
無線送受信機は、データ処理部１０と、送信系を形成する送信バッファ１１、フレーム符号化部１２および変調部１３と、アンテナに接続されたＲＦ部１４と、受信系を形成する復調部１５、フレーム判定部１６およびデータ組立部１７とからなり、本発明の特徴的な要素としてＭＴＵ（Maximum Transmission Unit）決定部２０とＭＴＵテーブル２１を備えている。
【００１７】
データ処理部１０で生成した送信データ（送信フレーム）は、送信バッファ１１に一時的に蓄積された後、フレーム符号化部１３に供給される。ＭＴＵ決定部２０は、送信バッファ１１に蓄積された送信データのヘッダを解析し、ＭＡＣ層よりも上位のプロトコル種類やアプリケーション種類を判定し、ＭＴＵテーブル２１から送信データのプロトコル種別、アプリケーション種別と対応したＭＴＵ長を読み出す。
【００１８】
ＭＴＵテーブル２１には、例えば、図２に示すように、ポート番号用のＭＴＵテーブル２１Ａと、プロトコル番号用のＭＴＵテーブル２１Ｂとが用意してある。
【００１９】
ポート番号用のＭＴＵテーブル２１Ａには、アプリケーションの種別を示すＴＣＰヘッダおよびＵＤＰヘッダの送信元ポート番号、宛先ポート番号と対応して、最適ＭＴＵ長を指定した複数のエントリ２１１Ａ、２１２Ａ、…が登録されている。また、プロトコル番号用のＭＴＵテーブル２１Ｂには、ＩＰヘッダに含まれるプロトコル番号と対応して、最適ＭＴＵ長を指定した複数のエントリ２１１Ｂ、２１２Ｂ、…が登録されている。
【００２０】
ＭＴＵ決定部２０は、送信データに付随するポート番号に従ってＭＴＵテーブル２１Ａを参照し、ポート番号（アプリケーション）と対応した最適なＭＴＵ長を検索する。もし、ＭＴＵテーブル２１Ａに該当するエントリが見つからなかった場合は、送信データに付随するプロトコル番号に従ってＭＴＵテーブル２１Ｂを参照し、プロトコル番号と対応したＭＴＵ長を検索する。これによって、送信データの発生元における上位層プロトコル毎に予め指定された最適なデータブロックサイズ（ＭＴＵ長）が求まる。
【００２１】
ＭＴＵ決定部２０は、信号線Ｌ２０を介して上記ＭＴＵ長をフレーム符号化部１２に通知し、該当する送信データを送信バッファ１１からフレーム符号化部１２に供給する。フレーム符号化部１２は、送信データを上記ＭＴＵ決定部２０が指定したＭＴＵ長に従って複数のデータブロック（フラグメント）に分割した後、フラグメント毎にＭＡＣヘッダと誤り検出ビットＦＣＳを付加して、無線区間に送信すべきＭＡＣフレームを生成する。これらのＭＡＣフレームは、変調部１３で変調した後、ＲＦ部１４で無線周波数に変換され、アンテナから送出される。
【００２２】
一方、アンテナで受信された他の装置からの無線信号は、ＲＦ部１４で周波数変換した後、復調部１５で受信フレームに復調され、フレーム判定部１６に供給される。フレーム判定部１６は、受信フレームの誤り検出と、フレームヘッダ判定を行う。受信フレームにビット誤りがなく、宛先アドレスから自局宛のフレームと判定された場合は、ＭＡＣヘッダを除去し、得られたデータブロック（フラグメント）部分を順次にデータ組立部１７に渡す。データ組立部１７は、受信バッファでデータブロックをバッファリングし、最終データブロックのバッファリングが完了した時、これを受信データとしてデータ処理部１０に出力する。
【００２３】
図３は、本発明の無線送受信機が適用される通信の１例として、無線クライアント端末１０Ｂが、Ｗｅｂブラウザを利用して、サーバ１０Ａ上のＷｅｂページを参照する場合を示す。
無線クライアント端末１０Ｂには、例えば、ＩＰアドレス「172.20.100.34」が割当てられ、ＩＰプロトコル３２Ｂの上位に、トランスポート層３３ＢとしてＴＣＰとＵＤＰ、アプリケーション層３４Ｂとして、ＴＣＰの上位にＷｅｂブラウザとＴｅｌｎｅｔ、ＵＤＰの上位にＳＮＭＰを装備している。ここで、ＴＣＰとＵＤＰは、それぞれプロトコル番号「６」、「１７」で識別され、ＴｅｌｎｅｔとＳＮＭＰは、ポート番号「２３」、「１６１」で識別される。また、Ｗｅｂブラウザは、クライアント側で任意に与えたポート番号、ここでは「２００１」で特定される。
【００２４】
一方、サーバ１０Ａは、この例では、ＩＰアドレス「172.20.100.32」を有し、ＩＰプロトコル３２Ａの上位に、トランスポート層３３ＡとしてＴＣＰとＵＤＰを装備し、アプリケーション層３４Ａとして、ＴＣＰの上位にＨＴＴＰとＴｅｌｎｅｔ、ＵＤＰの上位にＳＮＭＰを装備している。ＨＴＴＰは、ポート番号「８０」で識別される。
【００２５】
Ｗｅｂページを参照する場合、クライアント１０ＢのＷｅｂブラウザは、サーバ１０ＡのＨＴＴＰと通信する。この時、クライアント１０Ｂからサーバ１０Ａに送信されるＩＰパケット４００は、例えば、図４に示すヘッダ内容となっている。
上記ＩＰパケット４００は、データ部４０と、ＴＣＰヘッダ４１、ＩＰヘッダ４３からなる。ＴＣＰヘッダ４１は、Ｗｅｂブラウザを示す送信元ポート番号４１１と、ＨＴＴＰを示す宛先ポート番号４１２を含む。また、ＩＰヘッダ４３は、クライアント１０Ｂを示す送信元ＩＰアドレス４３１と、サーバ１０Ａを示す宛先ＩＰアドレス４３２と、ＩＰヘッダに続くトランスポート層ヘッダ４１の適用プロトコルがＴＣＰであることを示すプロトコル番号４３３を含んでいる。
【００２６】
図５にＩＰヘッダ４３の詳細フォーマット、図６にＴＣＰヘッダ４１の詳細フォーマットを示す。
ＴＣＰヘッダ４１は、上述した送信元ポート番号４１１、宛先ポート番号４１２の他に、シーケンス番号、その他の多項目のヘッダ情報を含んでいる。ＩＰヘッダのプロトコル番号４３３が「１７」の場合は、ＴＣＰヘッダに代えて、図７に示すＵＤＰヘッダ４２が採用される。ＵＤＰヘッダ４２も、アプリケーションを識別するための送信元ポート番号４２１と宛先ポート番号４２２を含み、ＴＣＰヘッダよりも簡単なヘッダフォーマットとなっている。
【００２７】
図８は、ＭＴＵ決定部２０が実行するＭＴＵ決定処理２００のフローチャートを示す。
ＭＴＵ決定部２０は、送信バッファ１１内に送信処理すべきデータ（例えば、図４に示したＩＰフレーム）が在るか否かを判定し(ステップ２０１)、送信データがあった場合は、送信データがもつパケットヘッダを解析する（２０２）。上記ヘッダ解析ステップでは、先ず、ＩＰヘッダ５３のプロトコル番号４３３から適用プロトコルを判定し、プロトコル種別に従って、後続するヘッダ４１（または４２）を解析することによって、送信元ポート番号４１１（または４２１）と宛先ポート番号４１２（または４２２）の値を特定する。
【００２８】
次に、送信元ポート番号４１１（または４２１）と宛先ポート番号４１２（または４２２）に従って、ポート番号用のＭＴＵテーブル２１Ａを検索する（２０３）。最初、送信元ポート番号で検索し、該当エントリが見つかった場合は（２０４）、ＭＴＵ長を上記エントリで指定された値に設定する（２０８）。送信元ポート番号に対応するエントリが未登録の場合、宛先ポート番号でＭＴＵテーブル２１Ａ検索し、ＭＴＵ長を該当エントリの指定値に設定する。
【００２９】
ＭＴＵテーブル２１Ａに送信元ポート番号、宛先ポート番号に該当するエントリが全くなかった場合は、プロトコル番号４３３に従って、プロトコル番号用のＭＴＵテーブル２１Ｂを検索する（２０５）。ＭＴＵテーブル２１Ａからプロトコル番号４３３に該当するエントリが見つかった場合は（２０６）、ＭＴＵ長を上記エントリの指定値に設定する（２０８）。プロトコル番号４３３に該当するエントリが未登録の場合は、ＭＴＵ長を予め定められた標準的な値に設定する（２０７）。
【００３０】
ＭＴＵ長が決まると、フレーム符号化部１２の状態を判定する（２１０）。もし、フレーム符号化部が送信データを受信可能な状態であれば、ＭＴＵ長を通知し（２１１）、該ＭＴＵ長を適用すべき１パケット分の送信データを送信バッファ１１からフレーム符号化部１２に転送して（２１２）、ステップ２０１に戻る。
【００３１】
尚、フレーム符号化部１２の状態判定（２１０）には、例えば、符号化フレーム符号化部１２が１パケット分のデータ送信処理を終了した時に信号線Ｌ１２に発生する割り込み信号を利用できる。また、送信バッファ１１からフレーム符号化部１２へのパケットデータの転送は、ＭＴＵ長の通知に応答して、フレーム符号化部１２が、送信バッファ１１からＭＴＵ長のブロック（フラグメント）単位でデータを読み込むようにしてもよい。
【００３２】
図９は、送信バッファ１１からフレーム符号化部１２に供給されるＩＰパケット４００と、フレーム符号化部１２から出力されるＭＡＣフレーム５００−１、５００−２、・・・との関係を示す。
フレーム符号化部１２は、ＭＴＵ決定部２０から指定されたＭＴＵ長に従って、ＩＰパケット４００を複数のデータブロック（フラグメント）ＦＧ１、ＦＧ２、ＦＧ３に分割し、各データブロックにＭＡＣヘッダ５０と誤り検出用のチェックビットＦＣＳ（Frame Check Sequence）を付加することによって、ＭＡＣフレーム５００−１、５００−２、・・・を生成する。最後のＭＡＣフレーム５００−３は、データブロック長が半端になるため、指定ＭＴＵ長以下の長さになっている。
【００３３】
ＭＡＣヘッダ５０は、図１０に示すように、複数項目のヘッダ情報５１〜５７からなり、その先頭部にフレーム制御情報５１を含んでいる。上記フレーム制御情報５１自体も、図示するように複数項目の情報５１１〜５２２からなっている。ＭＡＣフレームのデータ部が最終フラグメントか否かは、More Fragmentビット５１６によって判定できる。フレーム符号化部１２は、ＭＡＣヘッダ５０を生成する時、最終フラグメント以外のデータブロックに対しては、上記More Fragmentビット５１６に“０”を設定し、最終フラグメントのデータブロックに対しては“１”を設定する。
上記ＭＡＣフレーム５００の受信側装置では、上記More Fragmentビット５１６をチェックすることによって、受信フレームのデータ部がＩＰパケットの最後のフラグメントか否かを判定できる。
【００３４】
以上の実施例から明らかなように、本発明によれば、送信データのプロトコル種別、アプリケーション種別に適合した最適なＭＴＵ長で、無線区間のパケット伝送を行うことができる。尚、上記実施例では、ＭＴＵ長の決定に際して、送信元ポート番号、宛先ポート番号、プロトコル番号の順に判定優先度を与えたが、これとは異なった優先順位を採用してもよい。
【００３５】
ＭＴＵ長を指定するＭＴＵテーブル２１をＮＶ（Non Volatile）ＲＡＭ等の不揮発性メモリで構成した場合、送受信機の出荷時に、既知のポート番号またはプロトコル番号と対応する最適ＭＴＵ値を予め書込んでおき、その後、必要に応じてテーブル内容を更新するようにすればよい。新たなエントリの追加や既存ＭＴＵ値の変更は、例えば、無線ネットワークに接続された保守用ＰＣからテーブル更新情報を含む制御メッセージをブロードキャストし、各無線送受信機が、上記制御メッセージに応答して、各々のＭＴＵテーブルの内容を書き換えるようにすればよい。
【００３６】
ＭＴＵテーブル２１をＲＡＭ等の揮発性メモリで構成した場合は、例えば、データ処理部１０が備えるＲＯＭまたは不揮発性のメモリ部にマスタ用のＭＴＵテーブル情報を保持しておき、無線送受信機の電源がオンとなった時、上記マスタ用のＭＴＵテーブル情報をＭＴＵテーブル２１に自動的に複写するようにすればよい。電源がオンとなった時、各無線送受信機が保守用ＰＣと自動的に交信して、保守用のＰＣからテーブルエントリをダウンロードするようにしてもよい。
【００３７】
図１１は、本発明による無線送受信機からの出力信号を受信する無線ネットワーク用の無線中継機の１例を示す。
ここに示した無線中継機は、第１、第２の２つの無線送受信機１Ａ、１Ｂからなる。無線送受信機１Ａ（１Ｂ）は、図１で説明したフレーム符号化部１２Ａ（１２Ｂ）、変調部１３Ａ（１３Ｂ）、ＲＦ部１４Ａ（１４Ｂ）、復調部１５Ａ（１５Ｂ）、フレーム判定部１６Ａ（１６Ｂ）からなる。これら２つの無線送受信機１Ａ、１Ｂは、無線送受信機１Ａのフレーム判定部１６Ａの出力信号が無線送受信機１Ｂのフレーム符号化部１２Ｂに入力され、無線送受信機１Ｂのフレーム判定部１６Ｂの出力信号が無線送受信機１Ａのフレーム符号化部１２Ａに入力されるように接続されている。
【００３８】
第１無線送受信機１Ａは、アンテナ１９Ａから受信した無線信号を復調し、受信フレームが自局宛のエラーのないフレームであれば、これを第２無線送受信機１Ｂの送信系に入力する。第２無線送受信機１Ｂは、フレーム符号化部１２Ｂにおいて、上記受信フレームの宛先アドレスを予め指定された次の無線中継機のアドレスに書き換え、誤り検出ビットを付け替えた後、変調部１３Ｂに入力する。変調部１３Ｂの出力は、ＲＦ部１４Ｂで所定電力レベルをもつ無線信号に変換され、アンテナ１９Ｂから送信される。第２無線送受信機１Ｂのアンテナ１９Ｂから受信された逆方向の無線信号についても、上記と同様の動作で無線中継される。
【００３９】
上述した無線中継機を含む通信ネットワークでは、フレーム送信元となった無線送受信機が決定したフラグメント長に従って、受信フレームの中継動作が繰り返される。従って、本発明の無線送受信機のように、送信元で出力フレームのＭＴＵ長を最適化しておけば、無線中継区間における伝送遅延の問題を回避することが可能となる。
【００４０】
以上、本発明の一実施例についてＴＣＰ／ＩＰプロトコルやＩＥＥＥ８０２．１１プロトコルを適用して説明したが、本発明は実施例に示したプロトコルに限定されるものではなく、他のプロトコルにも適用可能である。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が期待できる。アプリケーションやプロトコル種別に応じて、無線区間でのＭＴＵ長を決定するので、スループットの向上やサービス品質の向上に有効である。無線区間転送単位を柔軟に設定できるので、中継時の伝送遅延時間短縮に有効である。アプリケーション対応、プロトコル種別対応にＭＴＵサイズを登録したテーブルは外部から追加、変更が可能なため、システムの追加・変更に柔軟に対応できる。データのＭＡＣ層以下のプロトコルが実行するため既存の上位プロトコルに影響を与えない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による無線送受信機の１実施例を示すブロック構成図。
【図２】ＭＴＵ決定部２０が参照するＭＴＵテーブルの１例を示す図。
【図３】本発明の無線送受信機が適用される通信の１例を示す図。
【図４】図３のクライアント１０Ｂとサーバ１０Ａとの間で交信されるＩＰパケット４００のヘッダ内容１例を示す図。
【図５】ＩＰヘッダ４３の詳細フォーマットを示す図。
【図６】ＴＣＰヘッダ４１の詳細フォーマットを示す図。
【図７】ＵＤＰヘッダ４２の詳細フォーマットを示す図。
【図８】ＭＴＵ決定部２０が実行するＭＴＵ決定処理を示すフローチャート。
【図９】フレーム符号化部１２に入力されるＩＰパケット４００と、出力されるＭＡＣフレーム５００との関係を説明するための図。
【図１０】ＭＡＣフレーム５００に付加されるＭＡＣヘッダ５０の詳細フォーマットを示す図。
【図１１】本発明による無線送受信機からの出力信号を受信する無線ネットワーク用の無線中継機の１例を示す図。
【符号の説明】
１０：データ処理部、１１：送信バッファ、１２：フレーム符号化部、１３：変調部、１４：ＲＦ部、１５：復調部、１６：フレーム判定部、１７：データ組立部、２０：ＭＴＵ決定部、２１：ＭＴＵテーブル。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a radio transceiver, and more particularly to a radio transceiver that performs data transmission / reception by switching an upper layer protocol to be applied.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the spread of the Internet and low-cost communication networks, the use of IP in networks has progressed. In an IP network, data is delivered from a source to a destination according to the IP protocol.
IP is a protocol in the network layer (third layer) in the OSI reference model, and TCP and UDP are in the transport layer (fourth layer) as higher protocols. TCP and UDP play a role of mediating between IP and application programs. As lower IP protocols, there are data link layer (second layer) and physical layer (first layer) protocols. For example, Ethernet (registered trademark) defined in IEEE802.3 and IEEE802.11. There is a wireless LAN.
[0003]
Wireless LAN technology is also applied to wireless access that implements a subscriber network wirelessly. In an IP network, various applications (for example, WEB access, IP phone, video conference, etc.) spanning wireless and wired systems. Is executable.
There are applications that require real-time performance, such as video distribution and IP phone, and applications that do not require real-time performance, such as file data download. Transport layer protocols such as TCP and UDP are properly used according to the application. In general, UDP is applied to applications such as moving image distribution and IP phone that require real-time performance. TCP has functions such as flow control and error control, and has low real-time performance, but is applied to data transmission applications that are expected to provide reliable and efficient communication.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the communication in the wireless section, transmission / reception is controlled by the protocol of the data link layer and the physical layer. In this case, encoding and decoding are performed for each data block serving as a transmission unit. Therefore, if the transmission unit is increased, the transmission delay time is increased. Also, if the transmission unit is increased, the probability of occurrence of a frame error due to line disturbance or the like increases, so the data retransmission processing in the data link layer, the higher network layer, and the application layer increases.
[0005]
These retransmission processes not only lower the throughput but also cause degradation of service quality in applications that require real-time performance, because data that has been delayed due to retransmission becomes a discard target. In addition, since encoding and decoding are performed for each link in the radio section, the transmission delay time increases in proportion to the increase in the number of radio links. In particular, in a communication procedure in which the next data block is transmitted after waiting for an acknowledgment from the destination, the throughput decreases due to an increase in transmission delay time.
[0006]
On the other hand, if the transmission unit of the radio section is reduced, the ratio of overhead parts such as headers and error detection bits added for each data block increases, and the throughput decreases. In TCP, the concept of window size is introduced to reduce the influence of transmission delay time on throughput. The window size means a data size that can be transmitted without waiting for an acknowledgment from the destination. On the transmitting side, data blocks can be transmitted one after another without waiting for a response from the destination within the window size range. . Therefore, by increasing the window size, the influence of the transmission delay time described above on the throughput can be reduced.
[0007]
However, in the conventional wireless transceiver, even if various protocols corresponding to applications are prepared above the data link layer, the protocol below the data link layer is always the same regardless of changes in these upper layer protocols. Because of the control action, the system as a whole could not guarantee optimal performance and quality of service.
[0008]
An object of the present invention is to provide a radio transceiver in which a protocol below the data link layer executes an appropriate control operation corresponding to a protocol operating in an upper layer.
Another object of the present invention is to provide a radio transceiver in which a transmission unit of a data block in a radio section is variable according to an upper layer protocol.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a wireless transceiver including a transmitter and a receiver, wherein the transmitter includes:
Means for determining a data type of a transmission packet, and determining a value of a maximum transmission unit (MTU) according to the data type;
Means for dividing a transmission packet into a plurality of blocks according to the MTU value and generating a communication frame for a radio section for each divided block;
And means for converting the communication frame for the radio section into a radio signal and transmitting the radio frame.
[0010]
More specifically, the determination means includes, for example, a table for storing an MTU value designated in advance corresponding to the data type, and the MTU value to be used by the communication frame generation means by referring to the table. To decide.
[0011]
According to an embodiment of the present invention, the table stores an MTU value corresponding to the application program type, and the determining means refers to the table according to the type of the application program that handles the transmission packet, and The MTU value to be used by the communication frame generation means is determined. The type of application program can be determined from, for example, the port number included in the header portion of the transmission packet.
[0012]
According to another embodiment of the present invention, the table stores an MTU value corresponding to the communication protocol type, and the determining means refers to the table according to the protocol type applied to the transmission packet, The MTU value to be used by the communication frame generating means is determined. The protocol type can be determined from, for example, a protocol number included in the header part of the transmission packet.
[0013]
According to a preferred embodiment of the present invention, the table includes: a first table storing MTU values corresponding to application program types; and a second table storing MTU values corresponding to communication protocol types. Thus, the determining means refers to the first table according to the type of the application program that handles the transmission packet, and when there is no corresponding data in the first table, the second table is determined according to the protocol type applied to the transmission packet. The MTU value to be used by the communication frame generating means is determined by referring to the above.
[0014]
According to the present invention, since the communication frame for the radio section can be generated with the optimum MTU corresponding to the protocol type and the application type for the transmission data, it is possible to guarantee good performance and service quality as the whole radio communication system. .
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments in which the present invention is applied to an IEEE802.11 wireless LAN will be described below with reference to the drawings. IEEE802.11 is a standard related to a physical layer in a wireless LAN and a MAC (Media Access Control) layer located below the data link layer.
[0016]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a radio transceiver according to the present invention.
The radio transceiver includes a data processing unit 10, a transmission buffer 11 forming a transmission system, a frame encoding unit 12 and a modulation unit 13, an RF unit 14 connected to an antenna, and a demodulation unit 15 forming a reception system. The frame determination unit 16 and the data assembly unit 17 include an MTU (Maximum Transmission Unit) determination unit 20 and an MTU table 21 as characteristic elements of the present invention.
[0017]
The transmission data (transmission frame) generated by the data processing unit 10 is temporarily stored in the transmission buffer 11 and then supplied to the frame encoding unit 13. The MTU determination unit 20 analyzes the header of the transmission data stored in the transmission buffer 11, determines the protocol type and application type higher than the MAC layer, and corresponds to the protocol type and application type of the transmission data from the MTU table 21. Read the MTU length.
[0018]
In the MTU table 21, for example, as shown in FIG. 2, an MTU table 21A for port numbers and an MTU table 21B for protocol numbers are prepared.
[0019]
In the port number MTU table 21A, a plurality of entries 211A, 212A,... Specifying the optimum MTU length are registered corresponding to the source port number and destination port number of the TCP header and UDP header indicating the type of application. Has been. In addition, a plurality of entries 211B, 212B,... Specifying the optimum MTU length are registered in the protocol number MTU table 21B in correspondence with the protocol number included in the IP header.
[0020]
The MTU determination unit 20 searches the optimum MTU length corresponding to the port number (application) by referring to the MTU table 21A according to the port number accompanying the transmission data. If no corresponding entry is found in the MTU table 21A, the MTU length corresponding to the protocol number is searched by referring to the MTU table 21B according to the protocol number associated with the transmission data. As a result, an optimum data block size (MTU length) designated in advance for each upper layer protocol at the transmission data generation source is obtained.
[0021]
The MTU determination unit 20 notifies the frame encoding unit 12 of the MTU length via the signal line L20, and supplies the corresponding transmission data from the transmission buffer 11 to the frame encoding unit 12. The frame encoding unit 12 divides the transmission data into a plurality of data blocks (fragments) according to the MTU length specified by the MTU determination unit 20, and then adds a MAC header and an error detection bit FCS for each fragment, A MAC frame to be transmitted is generated. These MAC frames are modulated by the modulation unit 13, converted to a radio frequency by the RF unit 14, and transmitted from the antenna.
[0022]
On the other hand, a radio signal from another device received by the antenna is frequency-converted by the RF unit 14, demodulated into a reception frame by the demodulation unit 15, and supplied to the frame determination unit 16. The frame determination unit 16 performs error detection and frame header determination of the received frame. When it is determined that the received frame has no bit error and is a frame addressed to the own station from the destination address, the MAC header is removed, and the obtained data block (fragment) portion is sequentially transferred to the data assembling unit 17. The data assembling unit 17 buffers the data block with the reception buffer, and outputs the received data to the data processing unit 10 as the received data when the buffering of the final data block is completed.
[0023]
FIG. 3 shows a case where the wireless client terminal 10B refers to a Web page on the server 10A using a Web browser as an example of communication to which the wireless transceiver of the present invention is applied.
For example, the IP address “172.20.100.34” is assigned to the wireless client terminal 10B, and TCP and UDP are used as the transport layer 33B, the application layer 34B as the transport layer 33B, and the Web browser and Telnet as the application layer 34B. SNMP is installed above UDP. Here, TCP and UDP are identified by protocol numbers “6” and “17”, respectively, and Telnet and SNMP are identified by port numbers “23” and “161”. The Web browser is specified by a port number arbitrarily given on the client side, here “2001”.
[0024]
On the other hand, in this example, the server 10A has an IP address “172.20.100.32”, is equipped with TCP and UDP as the transport layer 33A above the IP protocol 32A, and is HTTP above the TCP as the application layer 34A. And Telnet, UDP is installed above UDP. HTTP is identified by a port number “80”.
[0025]
When referring to the Web page, the Web browser of the client 10B communicates with the HTTP of the server 10A. At this time, the IP packet 400 transmitted from the client 10B to the server 10A has, for example, the header content shown in FIG.
The IP packet 400 includes a data part 40, a TCP header 41, and an IP header 43. The TCP header 41 includes a transmission source port number 411 indicating a Web browser and a destination port number 412 indicating HTTP. The IP header 43 includes a source IP address 431 indicating the client 10B, a destination IP address 432 indicating the server 10A, and a protocol number 433 indicating that the applied protocol of the transport layer header 41 following the IP header is TCP. Is included.
[0026]
FIG. 5 shows the detailed format of the IP header 43, and FIG. 6 shows the detailed format of the TCP header 41.
The TCP header 41 includes a sequence number and other multi-item header information in addition to the transmission source port number 411 and the destination port number 412 described above. When the protocol number 433 of the IP header is “17”, the UDP header 42 shown in FIG. 7 is adopted instead of the TCP header. The UDP header 42 also includes a transmission source port number 421 and a destination port number 422 for identifying an application, and has a simpler header format than the TCP header.
[0027]
FIG. 8 shows a flowchart of an MTU determination process 200 executed by the MTU determination unit 20.
The MTU determination unit 20 determines whether there is data to be transmitted (for example, the IP frame shown in FIG. 4) in the transmission buffer 11 (step 201). The packet header included in the data is analyzed (202). In the header analysis step, first, an applicable protocol is determined from the protocol number 433 of the IP header 53, and the subsequent header 41 (or 42) is analyzed according to the protocol type, whereby the transmission source port number 411 (or 421) and The value of the destination port number 412 (or 422) is specified.
[0028]
Next, the port number MTU table 21A is searched according to the transmission source port number 411 (or 421) and the destination port number 412 (or 422) (203). First, the source port number is searched, and if the corresponding entry is found (204), the MTU length is set to the value specified by the entry (208). When the entry corresponding to the transmission source port number is not registered, the MTU table 21A is searched with the destination port number, and the MTU length is set to the designated value of the entry.
[0029]
If there is no entry corresponding to the transmission source port number and the destination port number in the MTU table 21A, the protocol number MTU table 21B is searched according to the protocol number 433 (205). When an entry corresponding to the protocol number 433 is found from the MTU table 21A (206), the MTU length is set to the specified value of the entry (208). If the entry corresponding to the protocol number 433 is not registered, the MTU length is set to a predetermined standard value (207).
[0030]
When the MTU length is determined, the state of the frame encoding unit 12 is determined (210). If the frame encoding unit is ready to receive transmission data, the MTU length is notified (211), and transmission data for one packet to which the MTU length is to be applied is transmitted from the transmission buffer 11 to the frame encoding unit 12. (212) and return to step 201.
[0031]
For the state determination (210) of the frame encoding unit 12, for example, an interrupt signal generated on the signal line L12 when the encoded frame encoding unit 12 finishes the data transmission process for one packet can be used. In addition, in the transfer of packet data from the transmission buffer 11 to the frame encoding unit 12, the frame encoding unit 12 transfers data from the transmission buffer 11 in units of blocks (fragments) in response to the notification of the MTU length. You may make it read.
[0032]
9 shows the relationship between the IP packet 400 supplied from the transmission buffer 11 to the frame encoding unit 12 and the MAC frames 500-1, 500-2,... Output from the frame encoding unit 12.
The frame encoding unit 12 divides the IP packet 400 into a plurality of data blocks (fragments) FG1, FG2, and FG3 in accordance with the MTU length specified by the MTU determination unit 20, and the MAC header 50 and error detection for each data block MAC frames 500-1, 500-2,... Are generated by adding a check bit FCS (Frame Check Sequence). The last MAC frame 500-3 has a length equal to or shorter than the designated MTU length because the data block length becomes halfway.
[0033]
As shown in FIG. 10, the MAC header 50 includes a plurality of items of header information 51 to 57, and includes frame control information 51 at the head thereof. The frame control information 51 itself is composed of a plurality of items of information 511 to 522 as shown in the figure. Whether or not the data portion of the MAC frame is the final fragment can be determined by a More Fragment bit 516. When generating the MAC header 50, the frame encoding unit 12 sets “0” to the More Fragment bit 516 for data blocks other than the final fragment, and “1” for the data block of the final fragment. "Is set.
The receiving side device of the MAC frame 500 can determine whether or not the data portion of the received frame is the last fragment of the IP packet by checking the More Fragment bit 516.
[0034]
As is clear from the above embodiments, according to the present invention, packet transmission in a wireless section can be performed with an optimal MTU length that is suitable for the protocol type and application type of transmission data. In the above embodiment, when the MTU length is determined, the determination priority is given in the order of the transmission source port number, the destination port number, and the protocol number. However, a different priority order may be adopted.
[0035]
When the MTU table 21 for specifying the MTU length is configured by a nonvolatile memory such as NV (Non Volatile) RAM, an optimal MTU value corresponding to a known port number or protocol number is written in advance at the time of shipment of the transceiver. Thereafter, the table contents may be updated as necessary. In order to add a new entry or change an existing MTU value, for example, a control message including table update information is broadcast from a maintenance PC connected to the wireless network, and each wireless transceiver responds to the control message. What is necessary is just to rewrite the contents of each MTU table.
[0036]
When the MTU table 21 is configured by a volatile memory such as a RAM, for example, the master MTU table information is held in the ROM or the non-volatile memory unit included in the data processing unit 10 and the power source of the wireless transceiver is When turned on, the master MTU table information may be automatically copied to the MTU table 21. When the power is turned on, each wireless transceiver may automatically communicate with the maintenance PC and download the table entry from the maintenance PC.
[0037]
FIG. 11 shows an example of a wireless repeater for a wireless network that receives an output signal from a wireless transceiver according to the present invention.
The wireless repeater shown here includes first and second wireless transceivers 1A and 1B. The radio transceiver 1A (1B) includes the frame encoding unit 12A (12B), the modulation unit 13A (13B), the RF unit 14A (14B), the demodulation unit 15A (15B), and the frame determination unit 16A (16B) described in FIG. ). In these two radio transceivers 1A and 1B, the output signal of the frame determination unit 16A of the radio transceiver 1A is input to the frame encoding unit 12B of the radio transceiver 1B, and the output signal of the frame determination unit 16B of the radio transceiver 1B Is input to the frame encoding unit 12A of the wireless transceiver 1A.
[0038]
The first radio transceiver 1A demodulates the radio signal received from the antenna 19A, and inputs the received signal to the transmission system of the second radio transceiver 1B if the received frame is an error-free frame addressed to itself. The second radio transceiver 1B rewrites the destination address of the received frame to the address of the next radio repeater specified in advance in the frame coding unit 12B, replaces the error detection bit, and then inputs it to the modulation unit 13B. . The output of the modulation unit 13B is converted into a radio signal having a predetermined power level by the RF unit 14B and transmitted from the antenna 19B. The reverse direction wireless signal received from the antenna 19B of the second wireless transceiver 1B is also wirelessly relayed by the same operation as described above.
[0039]
In a communication network including the above-described wireless repeater, the received frame is repeatedly relayed according to the fragment length determined by the wireless transmitter / receiver serving as the frame transmission source. Therefore, if the MTU length of the output frame is optimized at the transmission source as in the wireless transceiver of the present invention, the problem of transmission delay in the wireless relay section can be avoided.
[0040]
As described above, the TCP / IP protocol and the IEEE802.11 protocol are applied to the embodiment of the present invention. However, the present invention is not limited to the protocol shown in the embodiment and can be applied to other protocols. It is.
[0041]
【The invention's effect】
According to the present invention, the following effects can be expected. The MTU length in the radio section is determined according to the application and protocol type, which is effective for improving throughput and improving service quality. Since the wireless section transfer unit can be set flexibly, it is effective for shortening the transmission delay time at the time of relay. A table in which MTU sizes are registered for application and protocol types can be added and changed from the outside, so that it is possible to flexibly deal with additions and changes of systems. Since the protocol below the MAC layer of data is executed, the existing higher level protocol is not affected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a wireless transceiver according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an MTU table referred to by an MTU determination unit 20;
FIG. 3 is a diagram showing an example of communication to which the wireless transceiver of the present invention is applied.
4 is a view showing an example of header contents of an IP packet 400 communicated between the client 10B and the server 10A in FIG.
5 is a diagram showing a detailed format of an IP header 43. FIG.
6 is a diagram showing a detailed format of a TCP header 41. FIG.
7 is a diagram showing a detailed format of a UDP header 42. FIG.
FIG. 8 is a flowchart showing MTU determination processing executed by the MTU determination unit 20;
9 is a diagram for explaining a relationship between an IP packet 400 input to the frame encoding unit 12 and an output MAC frame 500. FIG.
10 is a view showing a detailed format of a MAC header 50 added to a MAC frame 500. FIG.
FIG. 11 is a diagram showing an example of a wireless repeater for a wireless network that receives an output signal from a wireless transceiver according to the present invention.
[Explanation of symbols]
10: data processing unit, 11: transmission buffer, 12: frame encoding unit, 13: modulation unit, 14: RF unit, 15: demodulation unit, 16: frame determination unit, 17: data assembly unit, 20: MTU determination unit , 21: MTU table.

Claims

In a wireless transceiver including a transmitter and a receiver, the transmitter is
Means for determining a data type of a transmission packet, and determining a value of a maximum transmission unit (MTU) according to the data type;
Means for dividing a transmission packet into a plurality of blocks according to the MTU value, and generating a communication frame for a radio section for each divided block;
And a means for converting the communication frame for the radio section into a radio signal and transmitting the radio frame.

The determining means includes a table for storing MTU values designated in advance corresponding to data types, and determines an MTU value to be used by the communication frame generating means by referring to the table. The wireless transceiver according to claim 1.

The table stores an MTU value corresponding to the application program type, and the determination unit refers to the table according to the type of the application program that handles the transmission packet, and uses the MTU to be used by the communication frame generation unit. The wireless transceiver according to claim 2, wherein a value is determined.

4. The wireless transceiver according to claim 3, wherein the determining unit determines the type of the application program from a port number included in a header part of the transmission packet.

The table stores an MTU value corresponding to the communication protocol type, and the determination unit refers to the table according to the protocol type applied to the transmission packet, and uses the MTU to be used by the communication frame generation unit. The wireless transceiver according to claim 2, wherein a value is determined.

The table includes a first table storing MTU values corresponding to application program types, and a second table storing MTU values corresponding to communication protocol types,
The determining means refers to the first table according to the type of the application program that handles the transmission packet, and refers to the second table according to the protocol type applied to the transmission packet when there is no corresponding data in the first table. The wireless transceiver according to claim 2, wherein an MTU value to be used by the communication frame generation unit is determined.