JP4268076B2 - 移動通信システム、移動端末及びネットワーク側対向装置 - Google Patents

移動通信システム、移動端末及びネットワーク側対向装置 Download PDF

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Description

本発明は、ネットワーク側対向装置と移動端末との間で無線伝送路を介してデータの送受信を行う移動通信システム、かかる移動通信システムで用いられる移動端末及びネットワーク側対向装置に関する。
従来、データリンク層における誤り訂正機能の1つとして「誤り検出再送要求(ARQ:Automatic Repeat reQuest)方式」が知られている。
ARQ方式では、データリンク層が、上位層より取得したデータブロックを予め決められたサイズのデータ単位に分割して下位層へ送出する。ARQ方式による再送処理は、データリンク層における各データ単位に対して行われるため、各データ単位に対して「シーケンスナンバー」と呼ばれる連続した番号を付与して各データ単位を一意に識別する。
受信側装置のデータリンク層は、かかるシーケンスナンバーによって識別される各データ単位について受信誤りの有無を判断し、かかる判断結果を確認応答情報又は再送要求情報として送信側装置に通知する。
「確認応答情報」は、受信側装置において、どのシーケンスナンバーのデータ単位までが途切れなく受信に成功したのかを示す制御情報であり、未受信のデータ単位のうち、次に受信すべきデータ単位のシーケンスナンバーを通知するものである。また、「再送要求情報」は、どのシーケンスナンバーのデータ単位が受信できなかったのかを示す制御情報である。
例えば、送信側装置は、ポーリングビットと呼ばれる情報をデータ単位に付加することによって、受信側装置に対して確認応答情報及び再送要求情報の発行契機を通知している。一般的に、確認応答情報の発行契機及び再送要求情報の発行契機は共有されている。
この様に、確認応答情報及び再送要求情報を用いて受信誤りが検出されたデータ単位のみ選択的に再送可能な方式は、「Selective-Repeat ARQ方式」と呼ばれている。
また、Selective-Repeat ARQ方式では、送信側装置及び受信側装置において、一定量のデータ単位を保存できるバッファを用意しているため、送信側装置は、確認応答情報を受信することなく、最大N個のデータ単位を連続して送信することができる。
図13に、従来のSelective-Repeat ARQ方式を用いたデータリンク層においてデータ単位を送受信する動作の一例を示す。
図13の例では、ネットワーク側対向装置(送信側装置)7は、移動端末(受信側装置)5からの確認応答情報なしに、3つまでデータ単位を送信できるものとしている。また、確認応答情報の発行契機として、ネットワーク側対向装置7から通知されるポーリングビット情報を想定している。
図13において、「SN」は、データ単位を一意に特定するシーケンスナンバーを表し、「Ack」は、確認応答情報を表し、「Nack」は、再送要求情報を表し、「P」は、ポーリングビット情報を表す。
図13の例では、ポーリングビット情報Pは、送信バッファ中の最後尾のデータ単位を下位レイヤに送出する際に付加されるか、上位レイヤのデータブロックの終端を含むデータ単位に付加されるか、再送処理が実行されるときの再送バッファ中の最後尾のデータ単位に付加されるものとしている。なお、ここでは、1つのデータブロックは、3つのデータ単位から構成されるものとしている。
なお、データリンク層には、送信バッファ、確認応答待ちバッファ、再送バッファの3つのバッファが設けられている。
ここで、送信バッファは、上位レイヤのデータブロックをデータ単位に分割し、実際に下位レイヤに送出するまで保存しておくものである。
また、確認応答待ちバッファは、下位レイヤに送出されたデータ単位を確認応答情報を受信するまで保存しておくものであり、N個のデータ単位を保存可能なサイズに規定されている。なお、このNを、ウィンドウサイズと呼ぶ。
さらに、再送バッファは、再送要求情報を受信した際にデータ単位を下位レイヤに送出するまでの間保存しておくものである。
また、図13の例では、SN=4のデータ単位において受信誤りが生じており、SN=4のデータ単位が再送される過程が表されている。
図14は、従来のデータリンク層における再送処理を適用した場合、長い伝送遅延時間の無線アクセスネットワークで生じうる多重再送を表している。
図14の例では、SN=1のデータ単位において受信誤りが生じており、ネットワーク側対向装置7が、1つ目の再送要求情報に応じて、SN=1のデータ単位についての再送処理を行った後、移動端末5において再送されたデータ単位の受信結果が反映されるまでに、2つ目の再送要求情報に応じて、SN=1のデータ単位についての2回目の再送処理を実行している。
なお、図14の例では、ポーリングビット情報Pは、送信バッファ中の最後尾のデータ単位を下位レイヤに送出する際に付加されるか、上位レイヤのデータブロックの終端を含むデータ単位に付加されるか、再送処理が実行されるときの再送バッファ中の最後尾のデータ単位に付加されるものとしている。なお、ここでは、1つのデータブロックは、3つのデータ単位から構成されるものとしている。
また、図1に示すように、一般的な移動通信システムは、移動端末5と、無線基地局6と、ネットワーク側対向装置7と、移動端末5及び無線基地局6を接続する無線伝送路2と、無線基地局6及びネットワーク側対向装置7を接続する有線伝送路4とを具備する。
無線基地局6は、1つのサービスエリア3において無線伝送路2を介して複数の移動端末5を収容する。また、ネットワーク側対向装置7は、有線伝送路4を介して複数の無線基地局6を収容しており、各移動端末5の収容に必要な機能を集約している。
ここで、無線伝送路2の伝送路特性は、建造物等によって決定され、移動端末5の移動によって時間的に変動するため、有線伝送路4に比べ伝送誤り率が高い。したがって、無線伝送路2における通信品質の確保は、有線伝送路4に比べて困難であり、上述の移動通信システムでは、ARQ方式を用いた再送処理が必要である。
さらに、かかる移動通信システムでは、ネットワーク側対向装置7と各移動端末5の間の伝送路(無線伝送路2及び有線伝送路4によって構成されている無線アクセスネットワーク1)は、無線伝送路2における変復調を行う無線基地局6を介しているため、伝送遅延時間が長い。
このような高い伝送誤り及び長時間遅延を特徴とする無線アクセスネットワーク1において、データ単位の送信レートを上げようとする場合、以下の二つの問題点が顕在化する。
第1の問題点は、送信側装置において、データ単位の送信レートが上がった結果、受信側装置から送信された確認応答情報が送信側装置に届く前に、連続して送信されたデータ単位が確認応答待ちバッファ(ウィンドウサイズ)の上限値Nに達してしまう可能性があることである。
第2の問題点は、受信側装置において再送要求情報が発行されてから、再送されたデータ単位が受信側装置に届くまでの時間に比べ、受信側装置における制御情報(再送要求情報)の発行間隔が短いために、多重再送が生じる可能性があることである。ここで、「多重再送」とは、送信側装置から再送されたデータ単位に対して受信側装置で発行された確認応答情報が送信側装置に届く前に、送信側装置において当該データ単位に対する再送処理が複数回実行されてしまう現象を指す。
上述の2つの問題点ともに、移動端末5とネットワーク側対向装置7との間の伝送遅延時間が長くなるほど、実効的なデータ単位の送信レートが低くなっていくという性質を持つ。
また、上述の第1の問題点を緩和するためには、制御情報(確認応答情報及び再送要求情報)の発行レートを上げる必要があるが、それによって、上述の第2の問題点である多重再送が頻発し、移動端末5とネットワーク側対向装置7との間の伝送帯域が無駄に消費されてしまう。逆もまた真であり、多重再送を緩和するために、制御情報(確認応答情報及び再送要求情報)の発行レートを下げると、第1の問題点が悪化する。
以下、移動通信システムの一例として、IMT-2000方式の再送処理について説明する。
IMT-2000方式では、上述したデータリンク層における一般的な再送処理に加え、無線伝送路の伝送帯域を効率良く利用するために、制御情報の発行レートに制限を加える方法を提供している。
かかる制御情報の発行レートを制限する方法は、制御情報発行抑止期間を設けることで実現しており、制御情報の発行契機を得た時点で、以下の処理を実行する。すなわち、前回制御情報を発行してから制御情報発行抑止期間が経過していない場合、新たな制御情報の発行を中止し、前回制御情報を発行してから制御情報抑止期間が経過した時点で、新たな制御情報を発行する。
また、IMT-2000方式では、再送要求情報の発行を伝送路の遅延時間に合わせて調節する方法が提案されており、「EPC(Estimated PDU Counter)」と呼ばれている。
EPCでは、「制御情報発行抑止期間」として、受信側装置において再送要求情報が発行されるとき、送信側装置において当該再送要求情報に応じたデータ単位の再送処理が実行されてから、受信側装置において再送されたデータ単位の受信が完了されるまでの合理的な期間が算出される。そして、受信側装置は、かかる制御情報発行抑止期間中は、次の制御情報の発行契機が生じた場合であっても、新たな制御情報の発行を中止する。
すなわち、受信側装置は、EPCにおける制御情報発行抑止期間中に、制御情報の発行契機を得た場合は、制御情報発行抑止期間経過後に、かかる制御情報を生成して発行する。
このように、EPCを用いることによって、多重再送の発生を抑制することも可能である。但し、EPCでは、一度再送要求情報が発行されると、別のデータ単位に対する再送要求情報や確認応答情報までもが発行を抑止されてしまい、やはり、上述の第1の問題点を解決することができない。
3GPP TS 25.322 v.3.14.0(2003-3) Radio Link Control (RLC) protocol specification (Release 1999) 50頁 9.7.4節「The Estimation PDU Counter for acknowledgement mode」
上述のように、データリンク層で用いられるSelective-Repeat ARQ方式では、確認応答情報及び再送要求情報という二つの制御情報を用いて誤り訂正機能を実現している。
しかしながら、長い伝送遅延時間を特徴とする無線アクセスネットワーク1で、データ単位の送信レートを上げようとすると、移動端末5及びネットワーク側対向装置7に装備された確認応答待ちバッファ量(ウィンドウサイズ)の制約から、受信側装置において高頻度で確認応答情報を発行しなければならない。
一般に、確認応答情報及び再送要求情報は、同種の制御情報として扱われており、同一の発行契機に基づいて送信側装置に通知されるため、高頻度の確認応答情報の発行は、同時に同じ頻度の再送要求情報の発行をも誘発する。この結果、高い伝送誤りおよび長い伝送遅延時間を特徴とする無線アクセスネットワーク1において、同じ内容を含んだ再送要求情報が送信側装置に発行され、多重再送が発生するという問題点があった。
そこで、本発明は、以上の点に鑑みてなされたもので、データ単位の送信レートの低下を防ぎつつ、多重再送を抑制することが可能な移動通信システム、移動端末及びネットワーク側対向装置を提供することを目的とする。
本発明の第1の特徴は、移動端末とネットワーク側対向装置との間で無線伝送路を介してデータの送受信を行う移動通信システムであって、受信側装置が、前記データを構成するデータ単位について受信誤りを検知した場合に、該データ単位の再送処理を要求する再送要求情報を送信側装置に送信する再送要求情報送信部を具備し、前記送信側装置が、データ単位ごとに再送処理を実行した再送時刻を記憶する再送時刻記憶部と、受信した前記再送要求情報に係るデータ単位について前記再送時刻が記憶されている場合で、該再送時刻と現在時刻との差分が再送抑止期間以内である場合に、該データ単位について再送処理を実行しないように制御する再送制御部とを具備することを要旨とする。
かかる発明によれば、送信側装置は、再送抑止期間内では、制御情報(再送要求情報)を受信している場合に、多重再送を引き起こす再送処理のみ選択的に中止するため、データ単位の送信レートの低下を防ぎつつ、多重再送を抑制することができる。
本発明の第1の特徴において、前記送信側装置が、目標確認応答待ちバッファ使用量と現在の確認応答待ちバッファ使用量との差分を伝送帯域で割った値を、現在の再送抑止期間に加えることによって、再送抑止期間を更新する再送抑止期間管理部を具備してもよい。
本発明の第1の特徴において、前記送信側装置が、目標確認応答待ちバッファ使用量と現在の確認応答待ちバッファ使用量との差分を平均データ単位送信レートで割った値を、現在の再送抑止期間に加えることによって、再送抑止期間を更新する再送抑止期間管理部を具備してもよい。
本発明の第2の特徴は、移動端末とネットワーク側対向装置との間で無線伝送路を介してデータの送受信を行う移動通信システムであって、送信側装置が、前記データを構成する各データ単位を受信側装置に送信する送信部と、前記受信側装置からの再送要求情報に基づいて、前記データ単位の再送処理を実行する再送制御部とを具備し、前記受信側装置が、受信した前記データ単位についての確認応答情報の発行を抑止する確認応答情報発行抑止期間を管理する確認応答情報発行抑止期間管理部と、前記データ単位について受信誤りを検知した場合に該データ単位の再送処理を要求する再送要求情報の発行を抑止する再送要求情報発行抑止期間を管理する再送要求情報発行抑止期間管理部と、前記確認応答情報発行抑止期間内に受信した前記データ単位についての確認応答情報を該確認応答情報発行抑止期間経過後に送信し、前記再送要求情報発行抑止期間内に受信誤りを検出した前記データ単位についての再送要求情報を該再送要求情報発行抑止期間経過後に送信する制御情報送信部とを具備することを要旨とする。
かかる発明によれば、受信側装置が、確認応答情報発行抑止期間及び再送要求情報発行抑止期間を別個独立に管理しているため、確認応答情報発行抑止期間よりも再送要求情報発行抑止期間を長く設定することによって、データ単位の送信レートの低下を防ぎつつ、多重再送を抑制することができる。
本発明の第3の特徴は、ネットワーク側対向装置との間で無線伝送路を介してデータの送受信を行う移動端末であって、前記データを構成するデータ単位ごとに再送処理を実行した再送時刻を記憶する再送時刻記憶部と、前記データ単位について受信誤りを検知した場合に該データ単位の再送処理を要求する再送要求情報を、前記ネットワーク側対向装置から受信する再送要求情報受信部と、受信した前記再送要求情報に係るデータ単位について前記再送時刻が記憶されている場合で、該再送時刻と現在時刻との差分が再送抑止期間以内である場合に、該データ単位について再送処理を実行しないように制御する再送制御部とを具備することを要旨とする。
本発明の第4の特徴は、ネットワーク側対向装置との間で無線伝送路を介してデータの送受信を行う移動端末であって、前記ネットワーク側対向装置から送信された前記データを構成するデータ単位についての確認応答情報の発行を抑止する確認応答情報発行抑止期間を管理する確認応答情報発行抑止期間管理部と、前記データ単位について受信誤りを検知した場合に該データ単位の再送処理を要求する再送要求情報の発行を抑止する再送要求情報発行抑止期間を管理する再送要求情報発行抑止期間管理部と、前記確認応答情報発行抑止期間内に受信した前記データ単位についての確認応答情報を該確認応答情報発行抑止期間経過後に送信し、前記再送要求情報発行抑止期間内に受信誤りを検出した前記データ単位についての再送要求情報を該再送要求情報発行抑止期間経過後に送信する制御情報送信部とを具備することを要旨とする。
本発明の第5の特徴は、移動端末との間で無線伝送路を介してデータの送受信を行うネットワーク側対向装置であって、前記データを構成するデータ単位ごとに再送処理を実行した再送時刻を記憶する再送時刻記憶部と、前記データ単位について受信誤りを検知した場合に該データ単位の再送処理を要求する再送要求情報を、前記移動端末から受信する再送要求情報受信部と、受信した前記再送要求情報に係るデータ単位について前記再送時刻が記憶されている場合で、該再送時刻と現在時刻との差分が再送抑止期間以内である場合に、該データ単位について再送処理を実行しないように制御する再送制御部とを具備することを要旨とする。
本発明の第6の特徴は、移動端末との間で無線伝送路を介してデータの送受信を行うネットワーク側対向装置であって、前記移動端末から送信された前記データを構成するデータ単位についての確認応答情報の発行を抑止する確認応答情報発行抑止期間を管理する確認応答情報発行抑止期間管理部と、前記データ単位について受信誤りを検知した場合に該データ単位の再送処理を要求する再送要求情報の発行を抑止する再送要求情報発行抑止期間を管理する再送要求情報発行抑止期間管理部と、前記確認応答情報発行抑止期間内に受信した前記データ単位についての確認応答情報を該確認応答情報発行抑止期間経過後に送信し、前記再送要求情報発行抑止期間内に受信誤りを検出した前記データ単位についての再送要求情報を該再送要求情報発行抑止期間経過後に送信する制御情報送信部とを具備することを要旨とする。
以上説明したように、本発明によれば、高い伝送誤りおよび長い伝送遅延時間を特徴とする無線アクセスネットワークにおいても、多重再送を抑制しつつ、効率の良い再送処理を実現できる移動通信システム、移動端末及びネットワーク側対向装置を提供することができる。この結果、無線アクセスネットワークの伝送遅延時間が長くなるほど、実効的なデータ単位の送信レートが減少していくという現象を緩和することができる。
[本発明の第1の実施形態]
図1乃至図7を参照して、本発明の第1の実施形態について説明する。本実施形態に係る移動通信システムの全体構成は、図1に示すように、従来の移動通信システムの全体構成と基本的に同一である。
本実施形態に係る移動通信システムでは、移動端末5が、無線アクセスネットワーク1を介してネットワーク側対向装置に対してデータを送信するとともに、ネットワーク側対向装置7が、無線アクセスネットワーク1を介して移動端末5に対してデータを送信するように構成されている。
なお、本実施形態では、本発明に係る機能、すなわち、データリンク層プロトコル機能は、ネットワーク側対向装置(無線制御装置)7に装備されることを前提としているが、無線基地局6に装備されていてもよい。
また、本実施形態では、本発明に係る機能、すなわち、データリンク層プロトコル機能が、移動端末5及びネットワーク側対向装置7の双方に実装されているものとする。
図2を参照して、無線アクセスネットワーク1を介してデータを送信する送信側装置(移動端末5又はネットワーク側対向装置)10が備える機能について説明する。
図2に示すように、送信側装置10は、データ送信部11と、確認応答情報受信部12と、再送要求情報受信部13と、再送時刻記憶部14と、平均データ単位送信レート取得部15と、バッファ使用量管理部16と、再送抑止期間管理部17とを具備する。
データ送信部11は、データリンク層プロトコル機能によって、送信すべきデータを各データ単位に分割して、無線アクセスネットワーク1を介して受信側装置30宛てに送信するものである。また、データ送信部11は、受信側装置30からの再送要求情報に基づいて、該当するデータ単位の再送処理を実行する。
具体的には、データ送信部11は、受信側装置30から受信した再送要求情報に係るデータ単位について再送時刻記憶部14に再送時刻が記憶されている場合で、当該再送時刻と現在時刻との差分が再送抑止期間以内である場合に、当該データ単位について再送処理を実行しないように制御するように構成されている。
データ送信部11は、受信した再送要求情報に応じて、該当するデータ単位を再送した場合、かかるデータ単位のシーケンスナンバー及び再送時刻を再送時刻記憶部14に記憶する。そして、データ送信部11は、当該データ単位について2回目以降の再送処理を行う際、再送時刻記憶部14に記憶されている再送時刻と現在時刻との差分を計算して、当該差分が予め設定された閾値(再送抑止期間)以上であるときのみ、当該データ単位についての再送処理の実行を許可することによって、多重再送を抑制する機能を有する。
ここで、現在時刻を「t」で表し、再送時刻記憶部14に記憶されている再送時刻を「t_old」で表し、再送抑止期間を「T_threshold」で表すとき、データ送信部11は、「t−t_old < T_threshold」であるか否かについて判断する。
そして、データ送信部11は、かかる判断結果が「真」である場合、当該データ単位に対する再送処理を実行せず、逆に、かかる判断結果が「偽」である場合、当該データ単位に対する再送処理を実行する。
なお、データ送信部11は、再送処理実行時に、「t_old」に対して、現在時刻「t」の値を代入することによって再送時刻を更新する。ここで、送信側装置10が「Mode-1」で動作している場合、再送要求情報の受信時刻を現在時刻「t」として記録しており、送信側装置10が「Mode-2」で動作している場合、下位層にデータ単位を送出する直前の時刻を現在時刻「t」として記録している。
確認応答情報受信部12は、受信側装置30から送信された確認応答情報を受信するものである。ここで、確認応答情報は、上述のように、受信側装置30において、どのシーケンスナンバーのデータ単位までが途切れなく受信に成功したのかを示す制御情報である。
再送要求情報受信部13は、受信側装置30から送信された再送要求情報を受信するものである。ここで、再送要求情報は、受信側装置30においてデータ単位について受信誤りが検出された場合に、どのシーケンスナンバーのデータ単位が受信できなかったのかを示すことによって、当該データ単位についての再送処理を要求する制御情報である。
再送時刻記憶部14は、データ単位ごとに再送処理を実行した再送時刻を記憶するものである。具体的には、再送時刻記憶部14は、データ単位のシーケンスナンバーと再送時刻とを関連付けるレコードを記憶する。
平均データ単位送信レート取得部15は、送信側装置10から送信されるデータ単位の送信レートの平均値である平均データ単位送信レートR(n)を取得するものである。例えば、平均データ単位送信レート取得部15は、下式によって、平均データ単位送信レートR(n)を算出する。
Figure 0004268076
ここで、Ns(n)は、n番目の確認応答情報の受信時に記録されている未送信データ単位の内、次に送信すべきデータ単位のシーケンスナンバーを表す。また、N_maxは、データ単位のシーケンスナンバーの最大値を表す。t(n)は、n番目の確認応答情報の受信時に記録された時刻を表す。
具体的には、平均データ単位送信レート取得部15は、送信側装置10において確認応答情報を受信するたびに、Ns(n)及びt(n)における「n」の値を「+1」する。
なお、Ns(n)の初期値Ns(0)は、「0」とし、t(n)の初期値t(0)には、データリンク層のコネクションを開いてから初めてのデータ単位を送出した時刻を代入するものとする。
バッファ使用量管理部16は、送信側装置10における確認応答待ちバッファ(ウィンドウサイズ)使用量V(n)を管理するものである。例えば、バッファ使用量管理部16は、下式によって、送信側装置10における確認応答待ちバッファ使用量V(n)を算出する。
Figure 0004268076
ここで、Na(n)は、送信側装置10において受信したn番目の確認応答情報に記載されたデータ単位のシーケンスナンバーを表す。なお、Na(n)の初期値Na(0)は「0」であるものとする。
再送抑止期間管理部17は、上述の再送抑止期間を管理するものであり、データ送信部11からの要求に応じて再送抑止期間を提供するものである。なお、再送抑止期間管理部17は、送信側装置10において確認応答情報を受信するたびに、再送抑止期間を更新するように構成されている。
例えば、再送抑止期間管理部17は、目標確認応答待ちバッファ使用量V_targetと現在の確認応答待ちバッファ使用量(確認応答情報受信時の確認応答待ちバッファ使用量)V(n)との差分を伝送帯域Bで割った値を、現在の再送抑止期間T_threshold(n−1)に加えることによって、再送抑止期間を更新する。
なお、本実施形態では、伝送帯域Bは、データ送信部11によって管理されており、送信側装置10において単位時間当たりに送信可能な最大データ単位数を示す。また、本実施形態では、目標確認応答待ちバッファ使用量V_targetと現在の確認応答待ちバッファ使用量V(n)の単位は、データ単位数であるものとする。
かかる場合、再送抑止期間管理部17は、「T_threshold(n) = T_threshold(n−1) + {V_target−V(n)}/B」(式5)によって、再送抑止期間を更新する。
また、再送抑止期間管理部17は、目標確認応答待ちバッファ使用量V_targetと現在の確認応答待ちバッファ使用量V(n)との差分を平均データ単位送信レートR(n)で割った値を、現在の再送抑止期間T_threshold(n−1)に加えることによって、再送抑止期間を更新する。
かかる場合、再送抑止期間管理部17は、式「T_threshold(n) = T_threshold(n−1) + {V_target−V(n)}/R(n)」(式6)によって、再送抑止期間を更新する。
このように、再送抑止期間T_thresholdが、送信側装置10にて検知される確認応答待ちバッファ使用量や平均データ単位送信レートに基づき適応的に調節されると、確認応答待ちバッファ使用量、すなわちウィンドウサイズを適正に保ったまま多重再送を抑制することが可能となる。
次に、図3乃至図7を参照して、本実施形態に係る移動通信システムの動作を説明する。図3は、本実施形態に係る移動通信システムにおいてデータが送受信される動作を示すシーケンス図である。図3の例では、ネットワーク側対向装置7が送信側装置10に該当し、移動端末5が受信側装置に該当する。
図3において、ネットワーク側対向装置7は、確認応答情報を受信することなく、6つのデータ単位(SN=0乃至SN=5)を連続して送信することができる。
なお、ポーリングビット情報Pは、送信バッファ中の最後尾のデータ単位を下位レイヤに送出する際に付加されるか、上位レイヤのデータブロックの終端を含むデータ単位に付加されるか、再送処理が実行されるときの再送バッファ中の最後尾のデータ単位に付加されるものとしている。なお、ここでは、1つのデータブロックは、3つのデータ単位から構成されるものとしている。
図3の例では、SN=1のデータ単位において受信誤りが生じているため、移動端末5は、再送要求情報(NACK=1)を2回発行している。そして、ネットワーク側対向装置7は、1回目の再送要求情報に対してSN=1のデータ単位についての再送処理を実行しているが、2回目の再送要求情報に対してはSN=1のデータ単位についての再送処理を実行せずに多重再送を抑制している。
かかる再送処理の制御方法について、図4及び図5を参照して詳説する。図4は、ネットワーク側対向装置7が「Mode-1」で動作している場合の制御方法を示すフローチャートであり、図5は、ネットワーク側対向装置7が「Mode-2」で動作している場合の制御方法を示すフローチャートである。
第1に、図4を参照して、ネットワーク側対向装置7が「Mode-1」で動作している場合の制御方法について説明する。図4に示すように、ステップ1001において、ネットワーク側対向装置7の再送要求情報受信部13が、移動端末5からの再送要求情報(NACK=1)を受信する。
ステップ1002において、ネットワーク側対向装置7のデータ送信部11は、再送時刻記憶部14を参照して、受信した再送要求情報がデータ単位(SN=1)に対する初めての再送要求情報であるか否かについて、すなわち、受信した再送要求情報に係るデータ単位について再送時刻が再送時刻記憶部14に記憶されているか否かについて判断する。
ここで、初めての再送要求情報であると判断された場合、本制御方法はステップ1004に進み、初めての再送要求情報でないと判断された場合、本制御方法はステップ1003に進む。
ステップ1003において、ネットワーク側対向装置7のデータ送信部11は、再送抑止期間管理部17を参照して、現在、再送抑止期間内であるか否かについて、すなわち、現在時刻と上述の再送時刻との差分が再送抑止期間T_threshold以内であるか否かについて判断する。
ここで、再送抑止期間内でないと判断された場合、本制御方法は、ステップ1004に進み、再送抑止期間内であると判断された場合、本制御方法は、当該データ単位について再送処理を行うことなく終了する。
データ送信部11は、ステップ1004において、現在時刻を再送時刻として再送時刻記憶部14に記憶した後、ステップ1005において、当該データ単位を再送バッファに格納し、ステップ1006において、所定タイミングで当該データ単位を移動端末5宛てに送信する。
第2に、図5を参照して、ネットワーク側対向装置7が「Mode-2」で動作している場合の制御方法について説明する。なお、ステップ1101乃至1103の処理は、図4に示すステップ1001乃至1003の処理と同一である。
図5に示すように、データ送信部11は、ステップ1104において、当該データ単位を再送バッファに格納した後、ステップ1105において、現在時刻を再送時刻として再送時刻記憶部14に記憶し、ステップ1106において、所定タイミングで当該データ単位を移動端末5宛てに送信する。
すなわち、ネットワーク側対向装置7が「Mode-1」で動作している場合の制御方法では、再送要求情報の受信時刻を再送時刻として記録しており、ネットワーク側対向装置7が「Mode-2」で動作している場合の制御方法では、当該データ単位が再送バッファに滞留している時間を除き、下位層にデータ単位を送出する直前の時刻を再送時刻として記録している。なお、図3において、移動端末5とネットワーク側対向装置7とを入れ替えた場合においても、本発明は、同様の効果を発揮することは明らかである。
また、図6及び図7を参照して、ネットワーク側対向装置7において、再送抑止期間を更新する2種類の方法について説明する。
第1の方法では、図6に示すように、ネットワーク側対向装置7の再送抑止期間管理部17は、ステップ2001において、確認応答情報受信部12を介してn番目の確認応答情報を受信すると、ステップ2002において、未送信のデータ単位のシーケンスナンバーのうち、次に送信すべきデータ単位のシーケンスナンバーをNs(n)として記録するとともに、ステップ2003において、現在時刻をt(n)として記録する。
ネットワーク側対向装置7の再送抑止期間管理部17は、ステップ2004において、上述の(式1)又は(式2)を用いて平均データ単位送信レートを算出し、ステップ2005において、(式5)を用いて再送抑止期間を更新する。
第2の方法では、図7に示すように、ネットワーク側対向装置7の再送抑止期間管理部17は、ステップ2101において、確認応答情報受信部12を介してn番目の確認応答情報を受信すると、ステップ2102において、バッファ使用量管理部16において管理されている現在の確認応答待ちバッファ使用量を取得し、(式6)を用いて再送抑止期間を更新する。
本実施形態に係る移動通信システムによれば、送信側装置は、再送抑止期間内では、制御情報(再送要求情報)を受信している場合に、多重再送を引き起こす再送処理のみ選択的に中止するため、データ単位の送信レートの低下を防ぎつつ、多重再送を抑制することができる。
[本発明の第2の実施形態]
図8乃至図12を参照して、本発明の第2の実施形態について説明する。本実施形態に係る移動通信システムの全体構成は、図1に示すように、従来の移動通信システムの全体構成と基本的に同一である。
図8を参照して、無線アクセスネットワーク1を介してデータを受信する受信側装置(移動端末5又はネットワーク側対向装置)30が備える機能について説明する。
図8に示すように、受信側装置30は、データ受信部31と、確認応答情報用タイマ32と、再送要求情報用タイマ33と、制御情報送信部34とを具備している。
データ受信部31は、データリンク層プロトコル機能によって、送信側装置10から送信されたデータ単位を受信するものである。
確認応答情報用タイマ32は、データ受信部31により受信されたデータ単位についての確認応答情報の発行を抑止する確認応答情報発行抑止期間を管理するために用いられるタイマである。
再送要求情報用タイマ33は、送信側装置10から送信されたデータ単位について受信誤りを検知した場合に、当該データ単位の再送処理を要求する再送要求情報の発行を抑止する再送要求情報発行抑止期間を管理するために用いられるタイマである。
制御情報送信部34は、確認応答情報及び再送要求情報等を含む制御情報を送信側装置10に送信するものである。
また、制御情報送信部34は、確認応答情報用タイマ32を用いて確認応答情報発行抑止期間を管理するとともに、再送要求情報用タイマ33を用いて再送要求情報発行抑止期間を管理している。
すなわち、制御情報送信部34は、確認応答情報発行抑止期間及び再送要求情報発行抑止期間をそれぞれ独立に管理している。なお、再送要求情報発行抑止期間は、遅延時間に応じて設定されており、一般的に、確認応答情報発行抑止期間に比べて長く設定されている。
具体的には、制御情報送信部34は、確認応答情報発行抑止期間内に受信したデータ単位についての確認応答情報を含む制御情報を、当該確認応答情報発行抑止期間経過後に送信し、再送要求情報発行抑止期間内に受信誤りを検出したデータ単位についての再送要求情報を含む制御情報を、当該再送要求情報発行抑止期間経過後に送信するように構成されている。
すなわち、制御情報送信部34は、確認応答情報又は再送要求情報の発行契機が生じても、前回確認応答情報又は再送要求情報を発行した時点から、確認応答情報発行抑止期間又は再送要求情報発行抑止期間以上の時間が経過していない場合、確認応答情報又は再送要求情報を送信しない。
制御情報送信部34は、確認応答情報又は再送要求情報の発行契機が生じた際に、確認応答情報又は再送要求情報を生成して保存しておき、確認応答情報発行抑止期間経過後又は再送要求情報発行抑止期間経過後に、かかる確認応答情報又は再送要求情報を含む制御情報を送信するように構成されていてもよい。但し、確認応答情報については、確認応答情報発行抑止期間中に生成された最後の確認応答情報のみ制御情報に含めるものとする。
また、制御情報送信部34は、確認応答情報発行抑止期間経過後又は再送要求情報発行抑止期間経過後に、確認応答情報又は再送要求情報を生成するように構成されていてもよい。かかる場合、制御情報送信部34は、確認応答情報又は再送要求情報の発行が抑止された旨を保存しておく必要がある。
次に、図9乃至図11を参照して、本実施形態に係る移動通信システムの動作を説明する。図9は、本実施形態に係る移動通信システムにおいてデータが送受信される動作を示すシーケンス図である。図9の例では、ネットワーク側対向装置7が送信側装置10に該当し、移動端末5が受信側装置に該当する。
図9において、ネットワーク側対向装置7は、確認応答情報を受信することなく、6つのデータ単位(SN=0乃至SN=5)を連続して送信することができる。
なお、ポーリングビット情報Pは、送信バッファ中の最後尾のデータ単位を下位レイヤに送出する際に付加されるか、上位レイヤのデータブロックの終端を含むデータ単位に付加されるか、再送処理が実行されるときの再送バッファ中の最後尾のデータ単位に付加されるものとしている。なお、ここでは、1つのデータブロックは、3つのデータ単位から構成されるものとしている。
かかる再送処理の制御方法について、図10乃至図12を参照して詳説する。第1に、図10を参照して、移動端末5における制御情報の送信処理について説明する。
図10に示すように、ステップ3001において、移動端末5のデータ受信部31が、ポーリングビット情報P=1であるSN=2のデータ単位を受信する。または、ステップ3001において、移動端末5のデータ受信部31が、SN=1のデータ単位について受信誤りを検出する。
ステップ3002において、移動端末5の制御情報送信部34が、現在、確認応答情報発行抑止期間内であるか否かについて判断する。確認応答情報発行抑止期間内でない場合、本制御方法はステップ3002a1に進み、確認応答情報発行抑止期間内である場合、本制御方法はステップ3002bに進む。
移動端末5の制御情報送信部34が、ステップ3002a1において、次に送信すべきデータ単位のシーケンス番号(SN=1)を示す確認応答情報(ACK=1)を生成して制御情報内の所定フィールドに付加し、ステップ3002a2において、確認応答情報用タイマをスタートする。
ステップ3002bにおいて、移動端末5の制御情報送信部34が、確認応答情報の発行が抑止された旨を記録する。ここで、移動端末5の制御情報送信部34が、確認応答情報発行抑止期間経過後の送信のために、次に送信すべきデータ単位のシーケンス番号(SN=1)を示す確認応答情報(ACK=1)を生成しておいてもよい。
ステップ3003において、移動端末5の制御情報送信部34が、現在、再送要求情報発行抑止期間以外であり、かつ、受信誤りが検出されたデータ単位について、現時点で未だ再送が完了していないデータ単位があるか否かについて判断する。判断結果が肯定的(YES)である場合、本制御方法はステップ3003a1に進み、判断結果が否定的(NO)である場合、本制御方法はステップ3003bに進む。
移動端末5の制御情報送信部34が、ステップ3003a1において、シーケンス番号(SN=1)のデータ単位において受信誤りが生じたため、かかるデータ単位の再送を要求する再送要求情報(NACK=1)を生成して制御情報内の所定フィールドに付加し、ステップ3003a2において、再送要求情報用タイマをスタートする。
ステップ3003bにおいて、移動端末5の制御情報送信部34が、再送要求情報の発行が抑止された旨を記録する。ここで、移動端末5の制御情報送信部34が、再送要求情報発行抑止期間経過後の送信のために、上述の再送要求情報(NACK=1)を生成しておいてもよい。
ステップ3004において、移動端末5の制御情報送信部34が、上述の制御情報を下位層に対して送出する。なお、移動端末5の制御情報送信部34は、制御情報内に確認応答情報及び再送要求情報のいずれもが付加されていない場合、かかる制御情報を下位層に対して送出しないように構成されている。
次に、図11及び図12を参照して、確認応答情報発行抑止期間経過後及び再送要求情報発行抑止期間経過後の移動端末5の動作についてそれぞれ説明する。
図11に示すように、ステップ3101において、確認応答情報発行抑止期間が経過すると、ステップ3102において、移動端末5の制御情報送信部34が、確認応答情報発行抑止期間中に確認応答情報の発行が抑止された旨が記憶されているか否かについて判断する。
確認応答情報の発行が抑止された旨が記憶されている場合、本動作は、ステップ3104に進み、確認応答情報の発行が抑止された旨が記憶されていない場合、本動作は、ステップ3103に進む。
ステップ3103において、移動端末5の制御情報送信部34が、確認応答情報発行抑止期間中に確認応答情報の発行が抑止されていなかったため、送信すべき確認応答情報が存在しないと判断し、制御情報の生成処理を中止する。
ステップ3104において、移動端末5の制御情報送信部34が、次に送信すべきデータ単位のシーケンス番号(SN=1)を示す確認応答情報(ACK=1)を生成して、制御情報の所定フィールドに付加する。
移動端末5の制御情報送信部34が、ステップ3105において、確認応答情報用タイマをスタートし、ステップ3106において、確認応答情報が付加された制御情報を下位層に対して送出する。
図12に示すように、ステップ3201において、再送要求情報発行抑止期間が経過すると、ステップ3202において、移動端末5の制御情報送信部34が、再送要求情報発行抑止期間中に再送要求情報の発行が抑止された旨が記憶されており、かつ、受信誤りが検出されたデータ単位について、現時点で未だ再送が完了していないデータ単位があるか否かについて判断する。
判断結果が肯定的(YES)である場合、本動作は、ステップ3204に進み、判断結果が否定的(NO)である場合、本動作は、ステップ3203に進む。
ステップ3203において、移動端末5の制御情報送信部34が、送信すべき再送要求情報が存在しないと判断し、制御情報の生成処理を中止する。
ステップ3204において、移動端末5の制御情報送信部34が、再送すべきデータ単位のシーケンス番号(SN=1)を示す再送要求情報(NACK=1)を生成して、制御情報の所定フィールドに付加する。
移動端末5の制御情報送信部34が、ステップ3205において、再送要求情報用タイマをスタートし、ステップ3206において、再送要求情報が付加された制御情報を下位層に対して送出する。
なお、図9において、移動端末5とネットワーク側対向装置7とを入れ替えた場合においても、本発明は、同様の効果を発揮することは明らかである。
本実施形態に係る移動通信システムによれば、受信側装置(移動端末5)が、確認応答情報発行抑止期間及び再送要求情報発行抑止期間を別個独立に管理しているため、確認応答情報発行抑止期間よりも再送要求情報発行抑止期間を長く設定することによって、データ単位の送信レートの低下を防ぎつつ、多重再送を抑制することができる。
図9の例では、SN=5に付加されたポーリングビット情報P=1に対して、確認応答情報(ACK=1)は発行されるものの、再送要求情報(NACK=1)は発行されないため、受信誤りを起こしたSN=1のデータ単位の多重再送が抑制されている。
本発明の第1及び第2の実施形態に係る通信システムの全体構成図である。 本発明の第1の実施形態に係る移動通信システムにおける送信側装置の機能ブロック図である。 本発明の第1の実施形態に係る移動通信システムにおいてデータが送受信される動作を示すシーケンス図である。 本発明の第1の実施形態に係る移動通信システムにおける送信側装置の再送制御処理を示すフローチャートである。 本発明の第1の実施形態に係る移動通信システムにおける送信側装置の再送制御処理を示すフローチャートである。 本発明の第1の実施形態に係る移動通信システムにおける送信側装置の再送抑止期間の更新処理を示すフローチャートである。 本発明の第1の実施形態に係る移動通信システムにおける送信側装置の再送抑止期間の更新処理を示すフローチャートである。 本発明の第2の実施形態に係る移動通信システムにおける送信側装置の機能ブロック図である。 本発明の第2の実施形態に係る移動通信システムにおいてデータが送受信される動作を示すシーケンス図である。 本発明の第2の実施形態に係る移動通信システムにおける受信側装置の制御情報の送信処理を示すフローチャートである。 本発明の第2の実施形態に係る移動通信システムにおける受信側装置の制御情報の送信処理を示すフローチャートである。 本発明の第2の実施形態に係る移動通信システムにおける受信側装置の制御情報の送信処理を示すフローチャートである。 従来技術に係る移動通信システムにおいてデータが送受信される動作を示すシーケンス図である。 従来技術に係る移動通信システムにおいてデータが送受信される動作を示すシーケンス図である。
符号の説明
1…無線アクセスネットワーク
2…無線伝送路
3…サービスエリア
4…有線伝送路
5…移動端末
6…無線基地局
7…ネットワーク側対向装置
8…コアネットワーク
10…送信側装置
11…データ送信部
12…確認応答情報受信部
13…再送要求情報受信部
14…再送時刻記憶部
15…平均データ単位送信レート取得部
16…バッファ使用量管理部
17…再送抑止期間管理部
30…受信側装置
31…データ受信部
32…確認応答情報用タイマ
33…再送要求情報用タイマ
34…制御情報送信部

Claims (6)

  1. 移動端末とネットワーク側対向装置との間で無線伝送路を介してデータの送受信を行う移動通信システムであって、
    受信側装置は、前記データを構成するデータ単位について受信誤りを検知した場合に、該データ単位の再送処理を要求する再送要求情報を送信側装置に送信する再送要求情報送信部を具備し、
    前記送信側装置は、
    データ単位ごとに再送処理を実行した再送時刻を記憶する再送時刻記憶部と、
    受信した前記再送要求情報に係るデータ単位について前記再送時刻が記憶されている場合で、該再送時刻と現在時刻との差分が再送抑止期間以内である場合に、該データ単位について再送処理を実行しないように制御する再送制御部と
    目標確認応答待ちバッファ使用量と現在の確認応答待ちバッファ使用量との差分を伝送帯域で割った値を、現在の再送抑止期間に加えることによって、再送抑止期間を更新する再送抑止期間管理部とを具備することを特徴とする移動通信システム。
  2. 移動端末とネットワーク側対向装置との間で無線伝送路を介してデータの送受信を行う移動通信システムであって、
    受信側装置は、前記データを構成するデータ単位について受信誤りを検知した場合に、該データ単位の再送処理を要求する再送要求情報を送信側装置に送信する再送要求情報送信部を具備し、
    前記送信側装置は、
    データ単位ごとに再送処理を実行した再送時刻を記憶する再送時刻記憶部と、
    受信した前記再送要求情報に係るデータ単位について前記再送時刻が記憶されている場合で、該再送時刻と現在時刻との差分が再送抑止期間以内である場合に、該データ単位について再送処理を実行しないように制御する再送制御部と
    目標確認応答待ちバッファ使用量と現在の確認応答待ちバッファ使用量との差分を平均データ単位送信レートで割った値を、現在の再送抑止期間に加えることによって、再送抑止期間を更新する再送抑止期間管理部とを具備することを特徴とする移動通信システム。
  3. ネットワーク側対向装置との間で無線伝送路を介してデータの送受信を行う移動端末であって、
    前記データを構成するデータ単位ごとに再送処理を実行した再送時刻を記憶する再送時刻記憶部と、
    前記データ単位について受信誤りを検知した場合に該データ単位の再送処理を要求する再送要求情報を、前記ネットワーク側対向装置から受信する再送要求情報受信部と、
    受信した前記再送要求情報に係るデータ単位について前記再送時刻が記憶されている場合で、該再送時刻と現在時刻との差分が再送抑止期間以内である場合に、該データ単位について再送処理を実行しないように制御する再送制御部と、
    目標確認応答待ちバッファ使用量と現在の確認応答待ちバッファ使用量との差分を伝送帯域で割った値を、現在の再送抑止期間に加えることによって、再送抑止期間を更新する再送抑止期間管理部とを具備することを特徴とする移動端末。
  4. ネットワーク側対向装置との間で無線伝送路を介してデータの送受信を行う移動端末であって、
    前記データを構成するデータ単位ごとに再送処理を実行した再送時刻を記憶する再送時刻記憶部と、
    前記データ単位について受信誤りを検知した場合に該データ単位の再送処理を要求する再送要求情報を、前記ネットワーク側対向装置から受信する再送要求情報受信部と、
    受信した前記再送要求情報に係るデータ単位について前記再送時刻が記憶されている場合で、該再送時刻と現在時刻との差分が再送抑止期間以内である場合に、該データ単位について再送処理を実行しないように制御する再送制御部と、
    目標確認応答待ちバッファ使用量と現在の確認応答待ちバッファ使用量との差分を平均データ単位送信レートで割った値を、現在の再送抑止期間に加えることによって、再送抑止期間を更新する再送抑止期間管理部とを具備することを特徴とする移動端末。
  5. 移動端末との間で無線伝送路を介してデータの送受信を行うネットワーク側対向装置であって、
    前記データを構成するデータ単位ごとに再送処理を実行した再送時刻を記憶する再送時刻記憶部と、
    前記データ単位について受信誤りを検知した場合に該データ単位の再送処理を要求する再送要求情報を、前記移動端末から受信する再送要求情報受信部と、
    受信した前記再送要求情報に係るデータ単位について前記再送時刻が記憶されている場合で、該再送時刻と現在時刻との差分が再送抑止期間以内である場合に、該データ単位について再送処理を実行しないように制御する再送制御部と、
    目標確認応答待ちバッファ使用量と現在の確認応答待ちバッファ使用量との差分を伝送帯域で割った値を、現在の再送抑止期間に加えることによって、再送抑止期間を更新する再送抑止期間管理部とを具備することを特徴とするネットワーク側対向装置。
  6. 移動端末との間で無線伝送路を介してデータの送受信を行うネットワーク側対向装置であって、
    前記データを構成するデータ単位ごとに再送処理を実行した再送時刻を記憶する再送時刻記憶部と、
    前記データ単位について受信誤りを検知した場合に該データ単位の再送処理を要求する再送要求情報を、前記移動端末から受信する再送要求情報受信部と、
    受信した前記再送要求情報に係るデータ単位について前記再送時刻が記憶されている場合で、該再送時刻と現在時刻との差分が再送抑止期間以内である場合に、該データ単位について再送処理を実行しないように制御する再送制御部と、
    目標確認応答待ちバッファ使用量と現在の確認応答待ちバッファ使用量との差分を平均データ単位送信レートで割った値を、現在の再送抑止期間に加えることによって、再送抑止期間を更新する再送抑止期間管理部とを具備することを特徴とするネットワーク側対向装置。
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