JP4560213B2 - データネットワーク内の多重受信確認管理システム - Google Patents

Description

【０００１】
技術分野
本発明はパケットデータ受信確認の送信に係り、より詳細には、非対称アクセスリンクを具備したパケットデータネットワークにおいて、改良された受信データパケットの受信確認の送信に関する。
【０００２】
発明の関連技術
今日、インターネットのような統合ネットワークを介して利用される多彩なアプリケーションは、送信するよりも多くのデータを受信するという意味において非対称的である。したがって、さらに能率よくシステム資源を利用するために、これらのアプリケーションにおいて非対称的なリンクを利用することに意味がある。非対称的なアクセスリンクにおいて、送信システムから受信システムへのリンクは、受信システムから送信システムへのリンクと異なる属性を有する。一般的に、送受信システム間のリンクは、受送信システム間のリンクより大きい回線容量を有する。非対称アクセスリンクの概念は、送信ホストから受信ホストへの下りパスが受信ホストから送信ホストへのリターンパスと異なる属性を有する非対称ネットワークへと拡張することができる。
【０００３】
アプリケーションは送受信システム間で信頼性のあるデータ配信を要求する。これを実現するためには、ある種の信頼性のある転送プロトコルがインターネットのように統合ネットワークを介してデータを送出させるために使用される必要がある。今日インターネット上で、最も一般的に使用されるパケットデータ転送用の転送プロトコルは、ＴＣＰ（転送制御プロトコル）である。データパケットが送信システムからＴＣＰプロトコルを使用した受信システムへ転送された場合、送信されたデータパケットの受信を確認し、信頼できるデータ転送を保証するために、受信確認が受信システムから送信システムへ折り返し提供される。送信されたデータパケットは、送信システムから受信システムへ第１番目の回線容量を具備した下りパスを介して送信されて、受信確認は、比較的少ない回線容量を具備したリターンパス上に送信される。比較的大きな回線容量を具備した下りパスが、受信システムへ莫大なデータ量を送信している場合には問題が起こる。比較的小さな回線容量のリターンパスが過剰状態に陥って、総合的なシステム処理効率を制限することになる可能性がある。
【０００４】
ＴＣＰは、送信システムにデータパケットが所定の宛て先に到着したことを通知するために、受信システムからの受信確認を使用する。ＴＣＰプロトコルによれば、受信システムは、常時未処理で認知されていないある一定量のパケットを有する可能性がある。この量は「送信側ウィンドウ（容量）」または「輻輳ウインドウ」と呼ばれている。送信側ウインドウ容量が最大になると、パケットはそれ以上送信されなくなる。
【０００５】
下りパスの回線容量がリターンパスの回線容量より大きい非対称的なシステムでは、受信者側がリターンパス上に受信確認を送り出す速度よりも早い速度で受信確認が発生する危険性がある。受信確認がリターンパス上で遅延状態に陥るか否かに対して影響を及ぼしている要素は、下りパスとリターンパスとの間のバンド幅の比率、送信される受信確認の大きさおよび受信確認が送信される頻度が含まれる。
【０００６】
受信確認の頻度は、受信システムから送信されるデータパケットの頻度と大きさに依存する。受信システムからのパケットが小さければ、単位時間当たりにさらに多くのデータパケットが受信されることを意味し、したがって、受信に対してさらに多くの受信確認が送信される必要があることを意味する。受信確認の未処理分が生じるか否かに対して影響を及ぼしている他の要素には、どのくらいの頻度で、かつ、どのような状況下において受信確認が送信される必要があるかということが含まれる。複数の受信確認システムにおいて、パケットはセグメント毎に、あるいは、２つのセグメント毎に発生する。要求された受信確認の数は潜在的な未処理分に影響を及ぼす。
【０００７】
受信確認が送信される前に、受信確認が発生する場合、発生した受信確認は送信されるまで出力装置で待ち受けされる必要がある。出力装置における待ち行列の最大容量に応じて、２つの動作のうち１つが生じる。待ち行列の最大容量が接続の送信側ウインドウ容量よりも小さい場合、待ち行列が飽和状態になると受信確認は欠落する可能性がある。最大の待ち行列の容量が下り回線の送信側ウインドウ容量と比較して大きい場合、送信システムからのデータ送信を継続できるように、送信側の受信確認待ち受け行列に空きができて、受信確認を受け取ることができるレベルになるまで、受信データのデータ伝送率が小さくなって、当該待ち行列が拡大する。
【０００８】
リバースパスの最大の待ち行列の容量が小さすぎて受信確認が欠落した場合、送信システムの輻輳ウインドウ容量は、すべての受信確認が送信システムに伝送された場合と同程度の速さでは拡大するわけではない。これは送信システムの輻輳ウインドウが、受信確認のセグメントが実際にいくつ受信されたかとは無関係に、受信確認到着の都度、一定量だけ増加するためである。受信システムによって実際に受信された受信確認は、セグメントが順次的に受信された場合よりも大きなセグメントの範囲を示しているため、受信確認の欠落は送信側にバースト送信挙動を生起させる。このために、送信システムは同じバースト内に多数のセグメントを送信し、下り線の停滞と喪失したパケットの再送信を招くことになる。
【０００９】
最大の下りパスの容量が大きすぎる場合は、受信確認は送信される前に待ち行列内で長い間待つ必要がある。これは対応するデータセグメントのＲＴＴを増加させることになる。輻輳ウインドウの大きさは受信確認が受信される毎に増大するので、ＲＴＴが長いことは送信側の輻輳ウインドウの大きさの増大が緩やかであることを意味する。これは下りパス側の処理の原則を招来する。
【００１０】
非対称のアクセスネットワーク内の受信確認の効率を改善するために、複数の解決法が提案されている。１つの技法は受信確認を搬送する各ＴＣＰセグメントのヘッダの圧縮を利用する。この技法は、１つの受信確認の大きさを、４０ビットから約５ビットまで縮小する。リンクレイヤ圧縮またはＰＰＴデータ圧縮は単一の物理リンク上のデータ圧縮に使用される別の技法である。圧縮体系は何らかのヘッダ圧縮実行後にリンクレイヤにおいて実行する。各解決法は、非対称の程度が大きい場合には、上り回線上に生じる問題を解決しない。
【００１１】
受信確認が累積的である場合（つまり、受信した最新セグメントにまで至るすべてのセグメントを認知する）、受信確認は待ち行列に挿入することができないときは、待ち行列全体を欠落させて、受信確認を現在の空白待ち行列の先頭に配置することで解決される。しかしながら、この方法は、単一の受信確認に対して複数のパケットが送信されるので、送信システムにバースト挙動をもたらす。これは下りパス上の中間ルーターに一時的な過密状態をもたらす。バースト挙動が起こる理由は、受信確認が非常に多数のセグメントの受信を確認し、従って、受信システムのウインドウが、受信確認毎に単一のパケットを送るのではなく、多数のパケットを含むバーストを送信できるようになることに原因がある。このため、輻輳ウインドウの増加は、受信確認が認知する複数のセグメントではなく、返信されてきた受信確認の数に基づくことが原因となり、輻輳ウインドウの増加速度が遅くなる。
【００１２】
バースト性送信システム挙動の問題に対する解決法は、大きなバーストを選択した時間間隔に送信が予定される小さなバーストに分解することをを含む。輻輳ウインドウの増加が遅い問題は、輻輳ウインドウを調整するときに、受信確認によって確認されたセグメントの数を考慮に入れるように送信システムを変更することによって制御されている。しかしながら、これらの解決法はともに、非対称システム内の送信システムとして機能するホストごとに採用されなければならない。そのようなシステムを実行するには、ハードウェアと必要時間に関する要求が大きくなる。
【００１３】
発明の要旨
本発明は上述の課題とそれ以外の課題を、送信システムからパケットデータネットワークを介したデータパケットの受信に応答して、受信システムの受信確認待ち受け行列から送信システムへ受信確認を送信するシステムと方法によって克服する。受信システムの受信確認待ち受け行列に存在する受信確認コンプレッサーが、待ち受け行列に含まれる複数の受信確認を圧縮して１つの受信確認パケットとして、パケットデータネットワークを介して受信システムへ送信する。１つの受信確認パケットは、複数の受信確認のうちの第一番目の受信確認、複数の受信確認内に含まれる受信確認の合計数、受信確認に対する各シーケンス識別子間の相異、および最初の受信確認を挿入してから受信確認待ち受け行列内の最後の受信確認を挿入するまでの間の時間経過を含む。
【００１４】
前記情報を含んだ単一受信確認パケットは、パケットデータネットワークを介して送信システムへ送信される。その送出されたパケットは送信システムによって受信される前に、受信確認デコンプレッサーによって受け取られる。該受信確認デコンプレッサーは１つの受信確認パケットからの複数の受信確認を発生させる。該受信確認は受信確認待ち受け行列からの元の順序で作成され、受信確認受け行列内の受信確認間の本来の分割に基づいて所定の間隔で送信システムに向けて送信される。
【００１５】
詳細な説明
図１を参照して、本発明が実施するシステムを詳細に説明する。送信システム１０はネットワーク１５を介して受信システム２０へパケットデータを送信する。ネットワーク１５は、パケットが該ネットワーク内で流通しているパケットの総量を節約して使用するために、該ネットワークを送出された証明として、戻り受信確認を使用した操作ウインドウ転送プロトコル（例えば、ＴＣＰ）を利用する、インターネットのような交換パケット網を有する。下りパス２５の回線容量は、該システムが非対称ネットワークを有するようなリターンパス３０の回線容量よりも大きい。送信システム１０から受信したデータパケットの受信確認の送信は、リターンパス３０上で送信される一方、送信システム１０から受信システム２０への送信は、下りパス２５を介して実行される。
【００１６】
図２を参照して、前記図１において記載された、送信システム１０、ネットワーク１５と受信システム２０を具備したパケットデータ送信システムが説明する。本発明の受信確認の圧縮／圧縮解凍システム３５は前記パケットデータ送信システムに具備されている。データパケットは下りパス２５を使用したネットワーク１５を通じて送信システム１０から受信システム２０へ送信される。パケットデータの受信に応じて、受信システム２０は個々のデータパケットが受信されている送信システムに通知するために、送信用パケットを受信したことを送信システム１０に知らせる受信確認を発生させる。発生した受信確認は送信システム１０に送信されるまで受信システム１５の出力待ち受け４０に置かれている。待ち受け行列中の受信確認には、現在の時間を含んだタイムスタンプが対応づけられる。
【００１７】
出力待ち受け行列４０が構成可能な最大容量または他に選択された容量に到達するとき、一群の等間隔の受信確認は受信確認コンプレッサー４５によって圧縮されて１つの受信確認パケットとされる。この点はさらに図３で詳細に記載する。受信確認は、圧縮された各受信確認について、２つの隣接する受信確認のシーケンス番号（タイムスタンプ）の差が等しくなるように等間隔に分けられる。
【００１８】
１つの受信確認パケットは、ネットワーク１５から上りパス３０を通って受信確認デコンプレッサー５０へ送付される。圧縮された受信確認パケットが受信確認デコンプレッサー５０によって受信されると、圧縮解凍されてパケットは最初に圧縮された受信確認が再生される。再生された受信確認は、連続的で所定の間隔をもった順序で送信システム１０に戻される。
【００１９】
応答通知デコンプレッサー５０は、ネットワーク１５の、コンプレッサー４５と送信システム１０との間のどこかに位置する。好ましい実施例においては、圧縮解凍された受信確認が図に３０ｂで示したようにパケットネットワーク１５を逆方向にたどって受信側システム１０に到達するように、受信確認デコンプレッサー５０は、送信システムとは別に設けられている。しかし、本発明は、圧縮解凍された受信確認が３０ａによって示されるパスを介して直接、受信側システムに送信されるように、受信確認デコンプレッサー５０が受信側システム１０内に設けられた場合にも同様に、良好に機能する。
【００２０】
図３を参照して、本発明による返受信確認の圧縮方法を説明する。待ち受け行列４０（図２）内のデータは複数の受信確認５５から構成される。各受信確認５５はタイムスタンプ６０を含み、_ΔＡＣＫによって隣接した受信確認と隔てられている。図３には、_ΔＡＣＫによって隔てられたシーケンス番号ｓから始まる受信確認シーケンスを示している。したがって、受信確認番号１はシーケンス番号ｓ、受信確認番号２はｓ＋_ΔＡＣＫ、受信確認番号３はｓ＋２_ΔＡＣＫなどである。受信確認５５のシーケンスは単一のパケット６５内に圧縮される。
【００２１】
圧縮された受信確認５５を収容したパケット６５は、デコンプレッサー５０で最初の受信確認シーケンスを再生するために必要な特定の情報を含む必要がある。パケット６５は待ち受け行列内に収容された第一番目の受信確認７０、受信確認のシーケンス内の受信確認番号７５と_ΔＡＣＫ８０の値（つまり、圧縮された受信確認間の間隔）を含む必要がある。_ΔＡＣＫの値は、重複した受信確認の圧縮が可能となる、０であってもよい。１つの受信確認パケットは、圧縮の前に待ち受け行列４０（図２）の最初と最後の受信確認を挿入する間に経過した時間_Δｔ８５も含む。圧縮後、パケット６５は逆のパス３０上で送信用待ち受け行列４０内に再挿入される。今、待ち受け行列４０は空いているので、受信システム２０によって一般的に送信されているパケットが送信されると同時にパケット６５が送信される。
【００２２】
図４と５を参照して、個々の受信確認５５に戻す、パケット６５の圧縮解凍を説明する。フローチャートはこのプロセスの段階を説明するものである。パケット６５の受信確認５５の番号と_ΔＡＣＫ８０の値は、ステップ１００において個々の圧縮されていない受信確認を再発生させるために使用される。再発生した受信確認５５は送信システム１０へ送信するために、ステップ１０５で、元の順序で整列させられる。再発生した各受信確認５５はステップ１１０において_Δｔ／ｎの間隔（つまり、圧縮前の最初の間隔）で受信側システム１０への送信準備に入る。受信確認５５はステップ１１５において送信システム１０へ送信される。元の受信確認５５を再構成することによって、送信システム１０において輻輳ウインドウを正しく拡大することができる。規則的な間隔でデコンプレッサー５０から受信確認５５を再送信することによって、すべての圧縮解凍された受信確認が同時にシステムに提供されることはないので、送信システム１０のバースト挙動が防止される。
【００２３】
したがって、非対称送信ネットワークの逆のパス上で送信用受信確認を圧縮して、送信システム１０で受信する前の位置で圧縮されたパケットを圧縮解凍して、圧縮解凍されたパケットを本来の順序で再送信することによって、本発明は緩慢な始動と停滞を回避し、送信側輻輳ウインドウの早い展開を可能にする。送信システムはほとんどバースト挙動がなく、それにより送信システム１０と受信システム１５との間の中間ルーターが一時的に過密となるリスクを低減させている。さらに、過密になるリスクを低減させることによって、過密リスクに起因する緩慢な始動とスループットの減少のリスクを最小限に押さえる。さらに、受信確認の迅速な送信は、迅速な検出と再送信を可能にする。当該方法の好ましい実施例と本発明の装置を添付図にて説明し、上記の詳細な説明にて記載したが、本発明は記載の実施例に制限されることなく、請求項に書かれた本発明の趣旨から離れることなく、実施、変更および置換可能である。
【図面の簡単な説明】
本発明の理解をさらに深めるために、添付図を参照して以下に詳細に説明する。
【図１】 図１は本発明が実行する非対称ネットワークを説明するものである。
【図２】 図２は本発明の受信確認の圧縮／圧縮解凍システムを具備した非対称ネットワークを示すものである。
【図３】 図３は複数の受信確認を１つの受信確認パケットへの圧縮を示すものである。
【図４】 図４は受信確認内での１つの受信確認パケットから受信確認要素への圧縮解凍を説明している。
【図５】 図５は受信確認バーストの圧縮解凍方法をさらに詳しく説明した流れ図である。

Claims (10)

1. パケットデータネットワーク（１５）を介した送信システムからのデータパケットの受信に応じて、受信システム（２０）の受信確認待ち受け行列（４０）から送信システム（１０）へ受信確認を伝送するシステムであって、
   受信システム（２０）の受信確認待ち受け行列（４０）に接続されて、受信確認待ち受け行列内（４０）の複数の受信確認を圧縮して、パケットデータネットワーク（１５）を介して送信システムに送信するための１つの受信確認パケットを作成する受信確認コンプレッサー（４５）と
   パケットデータネットワーク（１５）の送信システム（１０）と受信確認コンプレッサー（４５）の間のいずれかの位置にあって、前記１つの受信確認パケットから複数の受信確認を再生し、単一の受信確認パケットに圧縮する前の受信確認の間の最初の時間間隔で、再生された複数の受信確認のそれぞれを送信システム（１０）に送信する受信確認デコンプレッサー（５０）を具備することを特徴とするシステム。
2. １つの受信確認パケットは、複数の受信確認のうちの第一番目の受信確認、複数の受信確認内に含まれる受信確認の数、受信確認を識別するシーケンス識別子間の差または受信確認待ち受け行列（４０）内の複数の受信確認のうちの第一番目の受信確認の挿入と受信確認待ち受け行列（４０）内の複数の受信確認のうちの最後の受信確認の挿入との間の時間のうち少なくとも１つを含む請求項１に記載のシステム。
3. 受信確認デコンプレッサー（５０）は、第一番目の受信確認、受信確認の数とシーケンス識別子間の差を使用して複数の受信確認を再発生させる請求項２に記載のシステム。
4. 受信確認コンプレッサー（４５）が、送信のために前記１つの受信確認パケットを受信確認待ち受け行列（４０）に再度挿入する請求項１に記載のシステム。
5. 受信確認コンプレッサー（４５）が受信確認待ち受け行列（４０）が一杯になった状態に応じて起動する請求項１に記載のシステム。
6. 受信確認デコンプレッサー（５０）が、元の順序に従って受信確認を再発生させる請求項１に記載のシステム。
7. パケットデータネットワーク（１５）を介した送信システム（１０）からのデータパケットの受信に応じて、受信システムの受信確認待ち受け行列（４０）から送信システム（１０）へ受信確認を伝送する方法であって、
   受信確認待ち受け行列（４０）内の複数の受信確認を単一の受信確認パケットに圧縮し、
   送信システム（１０）に向けて単一の受信確認パケットを伝送し、
   送信システム（１０）で受信する前に単一受信確認パケットを元の複数の受信確認に圧縮解凍し、
   送信システム（１０）へ圧縮解凍された複数の受信確認を単一の受信確認パケットに圧縮する前の受信確認の間の最初の時間間隔で、送信する過程を有することを特徴とする方法。
8. 送信する前に受信確認待ち受け行列（４０）内に、単一の受信確認パケットを配置する過程を有する請求項７に記載の方法。
9. 前記圧縮過程は、
   単一の受信確認パケット内に、複数の受信確認の数、複数の受信確認を識別するシーケンス識別子間の差、複数の受信確認のうちの第一番目の受信確認、または受信確認待ち受け行列（４０）への最初の受信確認の挿入と最後の受信確認挿入との間の時間のうち少なくとも１つを配備する過程を有する請求項７に記載の方法。
10. 圧縮解凍する過程は、圧縮解凍された複数の受信確認を元の順序に戻す過程を有する請求項７に記載の方法。

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