JP4731155B2 - デジタルネットワークにおけるセグメントを基にするリンク層のための誤り制御機構 - Google Patents

Description

本発明は包括的には通信システムに関し、詳細には、デジタルネットワークにおけるセグメントを基にするリンク層（ＬＬ）のための誤り制御機構に関する。

無線または電力線ネットワークのような相対的に誤りレベルが高い傾向があるネットワークは、多くの場合に、その物理（ＰＨＹ）層に組み込まれることができる誤り訂正方式に加えて、通信プロトコル層のスタックのＬＬ層内に誤り回復機構を実装する必要がある。そのような方式は、たとえばビタビあるいは畳み込み符号器／復号器によって付加的な冗長性を与えることに基づく。

ＬＬ層内では、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）副層がＰＨＹ層へのアクセスを提供する。データは、ＭＡＣ副層を通してＬＬデータユニットの形で、ＬＬ層とＰＨＹ層との間で交換される。

通常、ＬＬ内に実装されるとき、誤り回復機構は、損失または破損されたＬＬデータユニットを繰り返すことによって与えられる冗長性に基づく。基本的には、送信機と受信機との間で、あるシグナリングが実施され、そのシグナリングによって、受信機が正確に受信していないデータが通知される。そのシグナリングによって用いられるプロトコルは、自動再送要求（ＡＲＱ）プロトコルの部類（family）に属する。

誤りに対するフォルトトレーランスを改善し、かつリソース使用に関して、再送信プロトコルをより効率的にするために、効率的なＬＬの実装は、誤りによって影響を及ぼされたデータ部分のみを再送信できるようにする短いデータユニットを基にする。

しかしながら、アプリケーションによって実際に交換されるデータは長いデータパケット（たとえばイーサネット（登録商標）パケット）であり、そのようなデータが送信される場合には、一方では、誤りの影響を非常に受けやすく、他方では、再送信されなければならないときに、リソースを無駄にするようになる。

多くの場合にセグメンテーション／リアセンブリ（ＳＡＲ）層と呼ばれる中間層においてアダプテーションが実行される場合には、長いパケットを短いデータユニットに基づいてＬＬ層上で送信することができる。送信方向では、ＳＡＲは、上位層によって取り扱われる長いパケットを、セグメントとも呼ばれる一連の短いデータユニットに分割する機能を実行する。さらに組み立て直すために上位層のパケット構成（delineation）を探索できるようにする、セグメンテーション情報も提供される。受信方向では、ＳＡＲが、連続して受信されたセグメントを連結し、そのセグメンテーション情報を利用することにより、上位層パケットを再構成する。そのようなセグメンテーション方式が実行されるとき、ＬＬ層はセグメントを基にするリンク層であると言われる。

ＡＲＱプロトコルは、送信機および受信機に共通のデータユニットを識別することを基にする。そのような識別は、フィードバック情報を介して、受信機が送信機に対して、どのデータユニットが正確に受信されていないかを指示するようにシグナリングするプロトコルによって用いられる。データユニット識別は通常、考慮される層によってのみ取り扱われるデータユニットに特有のシーケンス番号である。

１つのデータユニットが送信される度にフィードバック情報を待つことによって送信を妨害しないようにするために、多くの場合に、当該分野においてよく知られているような、スライディングウインドウ機構が実装される。

再送信によってもたらされるリソース使用を制限する（「Ｇｏ−ｂａｃｋ−Ｎ」タイプの簡単なアルゴリズムと比べて）ための別の既知の方法は、選択再送方式を実装することにある。そのような方式は、個々の不正確に受信されたデータユニットのフィードバック情報内の指示を利用し、不正確に受信されたデータユニットのみが受信機によって通知され、それゆえ再送信される。

最後に、いくつかのＡＲＱの実施態様では、特に下位層におけるトランスポートが他よりも誤る傾向があるときに、ウインドウブロッキングの影響を避けるために、フォワードシグナリング情報を用いて、受信機において強制的にスライディングウインドウを進ませる。この機構は「破棄」機構と呼ばれることが多く、上位層のパケット損失に繋がる。

誤りを生じやすいシステムのためのＡＲＱプロトコルを設計するときに、いくつかの問題が生じ、その問題は、先に記載されたタイプのネットワークの場合のように、送信リソースが不足しているときに一層大きくなる。

シグナリングおよび再送信のために用いられるリソースはできる限り制限されなければならない。再送信のために用いられるリソースを制限することは、短いデータユニットに基づいてデータ転送を実施し、かつ選択的な再送信方式を実装することにより達成されることができる。しかしながら、選択的再送信方式は、さらに複雑なシグナリングを必要とし、それにより、さらに多くのリソースを使用する必要に迫られる場合もある。さらに、ＡＲＱ送信機の動作は、受信機によって送信されるフィードバックメッセージにおいて、受信機スライディングウインドウステータスについての付加情報を送信機に提供することにより改善されることができる（すなわち、その再送信のためのリソースの使用をさらに効率的にすることができる）。再び、この付加情報はさらに複雑であり、さらに多くのリソースが用いられる必要がある。それゆえ、コンパクトで効率的なメッセージに基づくＡＲＱシグナリングが設計されなければならない。

同時に、上位層のパケットの塊を含む短いデータユニットに基づくＬＬ層の場合に、依然として、破棄機構がリソースを無駄にする可能性がある。実際には、スライディングウインドウを強制的に進めるために用いられる判定基準が、まさにそのＬＬ層のみに関連している場合には、ウインドウを進めることにより、対応する上位層パケット内にどこかに配置される１つのデータユニットに達することができる。詳細には、このデータユニットは上位層パケットの第１のデータユニットではない場合もあるので、その第１の塊（１つまたは複数）が損失されたために上位層パケットを組み立て直すことができない場合であっても、送信機が後続のデータユニットを発信する（再発信する）ようになる。

米国特許第５，４４０，５４５号は選択的再送信方式を開示する。１つのデータパケットが長すぎて１回の送信パケットに収めることができないとき、Ｎ個のフラグメントに分離される。各受信側装置が送信元装置に肯定応答（ＡＣＫ）信号を返送し、関与するデータパケットが識別され、該当するデータパケットのどのフラグメントが受信されているか、あるいは受信されてないかが特定される。

本発明の目的は、リソースをさらに有効に利用する、セグメントを基にするリンク層に適用される誤り制御機構のための手段を提供することである。

したがって、本発明の第１の態様は、データリンク層（ＬＬ）と上位層との間の中間にあるセグメンテーション／リアセンブリ（ＳＡＲ）層内に実装されるＳＡＲ機構と、ＬＬ層内に実装される誤り回復機構とを用いることにより、それぞれＬＬ層を含む通信プロトコル層のスタックを有する複数のデータパケットを、送信機から受信機に送信する方法を提案する。送信（すなわち上位層からＬＬ層への）方向では、ＳＡＲ機構が、上位層によって取り扱われる親パケット（ＰＰ）を、より長さが短い所与の数ｎ＋１（ただしｎは厳密には正の整数）個の一連のセグメントに分割する機能と、セグメンテーション情報を提供する機能とを実行する。受信（すなわちＬＬ層から上位層への）方向では、ＳＡＲ機構は、セグメンテーション情報を利用しながら、受信されたセグメントを連結することにより上位層のＰＰを再構成する機能と、それを上位層に送る機能とを実行する。セグメンテーション情報は、セグメント毎に、そのセグメントが属するＰＰを識別するＰＰシーケンス番号（ＰＰＳＮ）と、そのＰＰ内のランクを識別するセグメントシーケンス番号（ＳＳＮ）とを含む２レベルシーケンスナンバリングを含む。誤り回復機構は、送信機と受信機との間で交換されるフォワードおよび／またはフィードバックシグナリングメッセージを用いる選択的再送信方式を実装し、そのメッセージは２レベルセグメントナンバリングを組み込む。受信方向では、ＳＡＲ機構は、ＰＰＳＮよりも小さなシーケンス番号の全てのＰＰが既に送られているか否かにかかわらず、上位層に、その全ての構成要素のセグメントが正確に受信され、組み立て直された所与のＰＰＳＮのＰＰを送る。

本発明の第２の態様は、データリンク層（ＬＬ）と上位層との間の中間にあるセグメンテーション／リアセンブリ（ＳＡＲ）層内に実装されるＳＡＲ機構と、ＬＬ層内に実装される誤り回復機構とを用いることにより、それぞれＬＬ層を含む通信プロトコル層のスタックを有する複数のデータパケットを、送信機から受信機に送信するための装置に関する。その装置はＳＡＲ機構を実装するための第１のモジュールを備え、そのＳＡＲ機構は送信方向において、
上位層によって取り扱われる親パケット（ＰＰ）を、長さが短い所与の数ｎ＋１（ただしｎは厳密には正の整数）個の一連のセグメントに分割する機能と、セグメント毎に、そのセグメントが属するＰＰを識別するＰＰシーケンス番号（ＰＰＳＮ）と、そのＰＰ内のセグメントのランクを識別するセグメントシーケンス番号（ＳＳＮ）とを含む２レベルシーケンスナンバリングを含むセグメンテーション情報を与える機能とを実行し、受信方向において、
セグメンテーション情報を利用しながら、受信されたセグメントを連結することにより上位層のＰＰを再構成する機能と、それを上位層に送る機能とを実行し、ＳＡＲ機構は、ＰＰＳＮよりも小さなシーケンス番号の全てのＰＰが既に送られているか否かにかかわらず、上位層に、その全ての構成要素のセグメントが正確に受信され、組み立て直された所与のＰＰＳＮのＰＰを送るようになっている。

その装置は、送信機と受信機との間で交換されるフォワードおよび／またはフィードバックシグナリングメッセージを用いる選択的再送信方式を実施する誤り回復機構を実装するための第２のモジュールも備え、そのメッセージは２レベルセグメントナンバリングを組み込む。

第１および第２のモジュールは、ソフトウエアおよび／またはハードウエア素子で実装されることができる。

本明細書では、用語「フォワード」および「フィードバック」は、伝送媒体上で、すなわち送信機から受信機に送信されるユーザデータのストリームの方向を参照する際に用いられる。

好ましい実施形態では、セグメントは固定サイズのプロトコルデータユニットである。

選択的再送信方式はスライディングウインドウ機構に基づくことができ、スライディングウインドウのサイズはセグメントの数として定義される。セグメントの数としてのスライディングウインドウのサイズの最大値は、ＰＰＳＮ空間の概ね半分のサイズであることが好ましい。

誤り回復機構は、各セグメントに付加される巡回冗長検査（ＣＲＣ）による誤り検出方式を用いることができる。

さらに、誤り回復機構は破棄機構を用いることができる。そのような機構は、送信機によって送信される特有のフォワードメッセージを用いることができることが好ましく、そのメッセージは、スライディングウインドウを進めるために送信機が受信機に要求するＰＰＳＮを含む。

提案されるＥＣ機構は容易に実装されることができる。その要求されるメモリ構造は簡単であり、シグナリングメッセージの生成および解釈は複雑ではない。したがって、ＬＬレベルにおけるこの簡単な処理が、短い待ち時間のＡＲＱの実施を可能にする。

コンパクトで柔軟性のあるシグナリングメッセージの結果として、そのプロトコルはリソースを有効利用することができる。それらのメッセージによって、高度な再送信機構を実装できるようになり、詳細には、再送信遅延を低減し、再送信リソースを節約できるようになる。

セグメンテーション情報を利用することにより、破棄機構の効率が改善される。

さらに、２レベルシーケンスナンバリングによって、ＳＡＲ機構が、厳密でない順序で再構成されたＰＰを上位層に送ることができるようになる。このサービスは、遅延に対する制約が強く、パケット損失に耐えることができる応用形態（双方向音声または映像伝送）にとって有益である可能性がある。

本発明のさらに別の特徴および利点は、以下の記述からさらに明らかになるであろう。これは単なる例示のために与えられており、添付の図面とともに読まれるべきである。

本明細書では、本発明は、あるネットワークのデータリンク層（ＬＬ）内に実装されるプロトコルとして１つの例示的な応用形態において以下に記載され、そのプロトコルはＩＳＯ（「国際標準化機構」）のＯＳＩ（［開放型システム間相互接続］）モデルに準拠する。しかしながら、本発明の範囲が、通信プロトコル層の任意のスタックへの適用を含むことは理解されよう。図面においては、全ての図を通して類似の構成要素は類似の参照番号を有する。

［定義］
図１は、通信プロトコル層のスタックの一部、すなわちＯＳＩ標準に従った７層ネットワークモデルの最初の３つの層を示す。以下の記述は、本明細書の残りの部分において用いられることになるいくつかの定義を伝える（introduce）ことを目的とする。

第１の層１１は、物理（ＰＨＹ）層としても知られており、多数のユーザ間の物理的なインターフェースを提供する。たとえば、ユーザは無線または電力線通信ネットワークの局である。

第２の層１２は、データリンク層（ＬＬ）と呼ばれ、ＰＨＹ層によって提供されるサービスを共有するための役割を担う。ＬＬ層は通常、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）１２１および誤り制御（ＥＣ）副層１２２を含む。ＭＡＣ副層１２１は、ＰＨＹ層１１へのアクセスを形成（organise）し、ＭＡＣ−ＰＤＵと呼ばれる基本プロトコルデータユニットを用いることにより、ＰＨＹ層のサービスアクセスポイント（ＰＨＹ−ＳＡＰ）でデータを交換する。ＥＣ副層１２２は、誤り制御（すなわち誤り回復）およびフロー制御機構の動作を実行する。

最後に、第３の層１３はレイヤ３（ネットワーク層）であり、本明細書では上位層とも呼ばれる。その層は、セグメンテーション／リアセンブリ（ＳＡＲ）層と呼ばれる中間のアダプテーション層１２５を通して、長いデータユニットまたはパケット（たとえばＬＬＣ８０２．２）をＬＬ層に送り、かつＬＬ層からそれぞれ長いデータユニットあるいはパケットを受信する。セグメンテーション／リアセンブリ（ＳＡＲ）層は、セグメンテーション方式を実施するための役割を担う。それは、ＬＬ層のサービスアクセスポイント（ＬＬ−ＡＰ）でデータを交換する。

本発明の１つの例示的な実施形態の以下の記述では、ＬＬ層は、短いデータユニットを取り扱う通信層として構成される。ＩＳＯ層を記述する用語によれば、上記の短いデータユニットは、ＬＬプロトコルデータユニット（ＬＬ−ＰＤＵ）と呼ばれる。上位層１３によって提供されるか、あるいは上位層１３に返送されるパケットは親パケット（ＰＰ）と呼ばれる。ＰＰは、ＳＡＲ層１２５によってセグメントに分割される。これらのセグメントはＳＡＲ−ＰＤＵと呼ばれ、ＬＬ層において、ＬＬ−ＰＤＵである個々のプロトコルデータユニットにカプセル化される。

［基本原理］
最初に、提案される誤り制御機構の基本原理が明らかにされ、それは、ＡＲＱ再送信およびシグナリング効率を改善するために、ＳＡＲ層１２５によって提供される情報を用いることに基づく。この情報は、セグメントまたはＬＬ−ＰＤＵに、およびＡＲＱプロトコルメッセージに含まれる。

ＰＰはそれぞれ、ＳＡＲ層１２５が上位層１３からＰＰを受信するときに、そのＳＡＲ層１２５によって送信方向において与えられるシーケンス番号によって識別される。ＰＰ内の各ＳＡＲ−ＰＤＵは、そのＰＰ内のそのランクに等しいシーケンス番号によって識別される。結果として、各ＬＬ−ＰＤＵは、それが含むＳＡＲ−ＰＤＵの、そのＰＰ内にあるシーケンス番号と、ＳＡＲ−ＰＤＵが属するＰＰシーケンス番号とを組み合わせることによって特異的に識別される。

誤りの検出は、各ＬＬ−ＰＤＵに付加される巡回冗長検査によって実行され、それによりＬＬ−ＰＤＵ全体が保護される。

ＬＬ−ＰＤＵレベルにおいてＡＲＱウインドウが実装される。ＡＲＱプロトコルシグナリングメッセージによって、ＡＲＱウインドウの送信機および受信機の表現を同期させることができる。

フィードバックシグナリングメッセージは２レベルシーケンスナンバリングを組み込み、誤りが生じるときに、受信機スライディングウインドウステータスを送信機に通知し、送信機が誤ったＬＬ−ＰＤＵを選択的に再送信できるようにする。その送信に誤りがないときには、ＰＰシーケンス番号レベルのみを用いて、ＰＰおよびＬＬ−ＰＤＵの両方の受信に肯定応答する。

同様に、破棄機能は送信機によって送信される特有のメッセージを使用し、そのメッセージは、送信機がその番号までＡＲＱウインドウを進めることを要求する、ＰＰシーケンス番号を含む。

最後に、送信機が受信機からのフィードバック情報を明示的に要求できるようにする、特有のＡＲＱプロトコルメッセージが定義される。このメッセージを用いて、所与のＰＰのリストのステータスを要求することもできる。

２つの後者のメッセージはフィードバック情報を介して受信機によって肯定応答される。

図２は、ＡＲＱ送信機２１からＡＲＱ受信機２２まで流れるＬＬ−ＰＤＵのフローに適用される誤り訂正機能の例を示す。

先に記載されたＡＲＱウインドウは、送信機がＬＬ−ＰＤＵを送信することができるＰＰを決定するために送信機によって用いられるスライディングウインドウである。実際には、送信機は、送信機ＡＲＱウインドウと呼ばれる、ＡＲＱウインドウの第１の表現２３を実装し、同時に、受信機２２は、受信機ＡＲＱウインドウと呼ばれる、その第２の表現２４を実装する。ＡＲＱウインドウのそれらの実装は、それぞれ送信機２１および受信機２２内のメモリバッファを用いる。

図２に示される例では、ＡＲＱウインドウのサイズは、送信機が、参照記号２５によって全体として指示される３つの個々の列として表現される３つのＰＰを送信できるようにするようなサイズであると仮定される。ＰＰが個々のサイズを有するとき、その列は個々の高さを有する。しかしながら、各列は、他よりも小さなサイズを有する可能性がある最後の１つ（それは各列の最も上に表される）を除いて、同じサイズのセグメントに分割される。それらのセグメントの各セグメントは、個々のＳＡＲ−ＰＤＵを形成する。図２では、ＡＲＱ受信機によって正確に受信されたＳＡＲ−ＰＤＵは、白抜きの長方形によって表されるのに対して、誤りを含むか、あるいは破損されたＳＡＲ−ＰＤＵは斜線を付けられた長方形によって表される。送信機内のスライディングウインドウの表現は、受信機内のスライディングウインドウの表現と同期していないことは理解されよう。

リンク層１２を通って流れるユーザデータは、ＡＲＱ送信機２１からＡＲＱ受信機２２までの太線２６によってシンボル化される。ＡＲＱ送信機２１とＡＲＱ受信機２２との間のシグナリング情報のストリームは破線２７によってシンボル化される。

［ユーザデータフォーマット］
図３は、本発明によるセグメンテーション方式によって用いられる２レベルシーケンスナンバリングを示す。

簡単にするために、ＬＬ−ＰＤＵ、そして結果としてＳＡＲ−ＰＤＵはそれぞれ、Ｌ_{ＬＬ−ＰＤＵ}およびＬ_{ＳＡＲ−ＰＤＵ}の固定長を有するものと仮定される。

図に示されるように、ＰＰ２３は、図の左側に表されるＰＰ（ＰＰ＃ｋ）の場合のｋと、図の右側に表されるＰＰ（ＰＰ＃ｋ＋１）の場合のｋ＋１に等しいＰＰシーケンス番号（ＰＰＳＮ）を与えられる。各ＰＰは、ＳＡＲ層によって所与の数ｎ＋１個のＳＡＲ−ＰＤＵに分割される。ＰＰ＃ｋの場合、ｎは１に等しい。ＰＰ＃ｋ＋１の場合、ｎは２に等しい。ＰＰ内のｎ＋１個のＳＡＲ−ＰＤＵは０〜ｎの範囲のセグメントシーケンス番号（ＳＳＮ）によって順番に番号を付される。別の言い方をすると、所与のＳＡＲ−ＰＤＵのＳＳＮは、それが属するＰＰ内のそのランクに等しい。

ＰＰ＃ｋとは対照的にＰＰ＃ｋ＋１の場合に該当するように、ＰＰの長さが厳密にはＬ_{ＳＡＲ−ＰＤＵ}の倍数でない場合には、ＳＡＲ層は、ＰＰの最後のＳＡＲ−ＰＤＵにパディング（すなわち、ＳＳＮ＝ｎの場合に１）を挿入する。

以下に記載されるデータユニットフォーマットの記述では、誤り制御機構によって用いられるただ１つの情報が述べられる。ＬＬ−ＰＤＵは３つのフィールド、すなわち、
ＳＡＲ−ＰＤＵを含むペイロードフィールド３２と、
ＳＡＲ−ＰＤＵが属するＰＰのＰＰＳＮと連結されるＳＡＲ−ＰＤＵのＳＳＮを含むヘッダフィールド（ＨＤＲ）３１と、
最初の２つのフィールド３１および３２から計算される巡回冗長検査（ＣＲＣ）フィールド３３とを含む。

［データ構造］
先に記載されたように、本発明による誤り制御機構は、その構成要素が親パケットであるスライディングウインドウに基づく。スライディングウインドウの進み方は、後に記載されることになるシグナリングメッセージを通して、ＡＲＱ受信機およびＡＲＱ送信機の両方によって支配される。

データの交換を開始する前に、ＡＲＱ送信機およびＡＲＱ受信機は、本明細書には記載されない手段によって、ＡＲＱウインドウサイズ（ＡＲＱＷＳｉｚｅ）値について合意することができる。この手順は、受信機がメモリバッファの不足に起因してＬＬ−ＰＤＵを損失するのを防ぐ。受信機は、その利用可能なメモリに適合するＡＲＱＷＳｉｚｅ値をネゴシエートする。予約手順が開始されない場合には、受信機は、フロー制御機構を用いることにより、ＡＲＱ送信機を停止させたままにすることができる。

ＡＲＱスライディングウインドウのバイト（またはビット）サイズは、いわゆる「帯域幅×ラウンドトリップタイム」の積規則に従って、その機構の性能を調整する１つの重要なパラメータである。ＰＰが可変長を有するので、ＡＲＱＷＳｉｚｅ値をＰＰの数として指定することは相応しくなく、むしろ固定長を有するＬＬ−ＰＤＵ（またはＳＡＲ−ＰＤＵ）の数として指定することが好ましい。

ＬＬ−ＰＤＵのとしての最大ＡＲＱＷＳｉｚｅ値は、ＰＰＳＮ空間のサイズの概ね半分に等しく、結果としてシーケンス番号が同等のままであることが好ましい。

ＰＰＳＮ空間は、１つのＰＰがただ１つのＬＬ−ＰＤＵに含まれるような最悪の場合であっても、最大スループットに達することができるような大きさにされるべきである。簡単にするために、ＬＬ−ＰＤＵおよびそのＳＳＮは、以下の説明においては同等であるとみなされる。

ＡＲＱウインドウは、２つの境界値、すなわち、それぞれＡＲＱウインドウのボトム（ＢｏｔＡＲＱＷｉｎ）値およびＡＲＱウインドウのトップ（ＴｏｐＡＲＱＷｉｎ）値によって特徴付けられる。それらの値は以下のように定義される。ＢｏｔＡＲＱＷｉｎは最も小さなＰＰＳＮおよびＳＳＮを有する、不正確に受信されたＬＬ−ＰＤＵに対応するのに対して、ＴｏｐＡＲＱＷｉｎは、最も大きなＰＰＳＮおよびＳＳＮを有する、送信されたＬＬ−ＰＤＵに対応する。送信機および受信機のＴｏｐＡＲＱＷｉｎおよびＢｏｔＡＲＱＷｉｎ値は、時間にわたって常に同一であるとは限らないことに留意されたい。

いかなる時点でも、送信機のＢｏｔＡＲＱＷｉｎとＴｏｐＡＲＱＷｉｎ境界値間に含まれるＬＬ−ＰＤＵの数は、ＡＲＱＷＳｉｚｅより厳密に小さいままでなければならない。

ＰＰ境界を考慮に入れるとき、ＡＲＱウインドウを実装するメモリバッファのサイズはＡＲＱＷＳｉｚｅ以上になることができることに留意されたい。

上記の検討したことが図４の図によって示される。図示される例では、正確に受信されたＳＡＲ−ＰＤＵは白抜きの正方形によって表され、不正確に受信されたＳＡＲ−ＰＤＵは斜線を付された正方形によって表される。ここで、最も小さなＳＳＮを有する、不正確に受信されたＬＬ−ＰＤＵはパケットＰＰ＃１の第４のＬＬ−ＰＤＵであり、最後に送信されたＬＬ−ＰＤＵはパケットＰＰ＃５の第２のＬＬ−ＰＤＵである。

［シグナリングメッセージ］
３つのタイプのシグナリングメッセージ、すなわちＡＲＱフィードバック（ＡＦＢ）メッセージ、ＡＲＱ破棄（ＡＤＣ）メッセージ、およびＡＲＱフィードバック要求（ＡＲＦ）メッセージが定義される。

ＡＦＢメッセージは、ＡＲＱ受信機によって、その同位のＡＲＱ送信機に送信され、ＰＰおよびＬＬ−ＰＤＵ受信ステータスが通知される。ＡＦＢメッセージは、本明細書には記載されない規則に従ってＬＬ−ＰＤＵの受信時に送信される。

ＡＤＣメッセージは、ＡＲＱ送信機によって、その同位のＡＲＱ受信機に送信され、ＡＲＱウインドウがそのメッセージによって指定されるＰＰＳＮまで強制的に進められ、ＰＰＳＮがそのメッセージにおいて指定されるＰＰＳＮよりも小さい、不完全に受信されたＰＰが最終的に破棄される。ＡＤＣの受信は、受信機が対応するＡＦＢメッセージを送信機に返送することにより肯定応答される。ＡＤＣメッセージを送信するタイミング（when）を決定するために用いられる規則は本明細書には記載されない。

ＡＲＦメッセージは、ＡＲＱ送信機によって、その同位のＡＲＱ受信機に送信され、ＡＲＱ受信機からのＡＦＢメッセージが要求される。ＡＲＦメッセージの受信は、受信機が対応するＡＦＢメッセージを送信機に返送することにより肯定応答される。ＡＲＦメッセージを送信するタイミングを決定するために用いられる規則は本明細書には記載されない。

以下に記載されるサブセクションは、提案される機構に関連するメッセージの内容のみを記述する。

［ＡＲＱフィードバック（ＡＦＢ）メッセージ］
ＡＦＢメッセージは、以下の表１に示されるように、肯定応答ベクトル（ＡＫＶ）の集合体を含み、それは空であってもよい（その場合、数ＡＫＶ＿ＮＢは０に等しい）。その場合、ＡＦＢメッセージはＡＲＱ送信機においてフロー制御を実行するためにのみ用いられる。一実施形態では、ＦＬＯＷ＿ＣＴＬフラグが設定されるとき、それは、ＡＲＱ送信機が新たなＬＬ−ＰＤＵ、すなわちさらに別のＰＰに属するＬＬ−ＰＤＵおよび／または同じＰＰに属するが、最後に送信されたＬＬ−ＰＤＵよりも大きなＳＳＮを有するＬＬ−ＰＤＵを発信するのを止めなければならないことをＡＲＱ送信機に対して指示する。新たなセグメントの送信を再開するために、ＦＬＯＷ＿ＣＴＬフラグをクリアされたＡＦＢメッセージがＡＲＱ受信機によって送信される。

各ＡＫＶは所与のＰＰに対応し、以下の表ＩＩに記載されるフィールドを含む。

所与のＰＰ内の個々のＬＬ−ＰＤＵ受信ステータスのシグナリングはビットマップを介して実現される。ビットマップ内のランクｉのビットは、そのＰＰにおいてＳＳＮがｉに等しいＳＡＲ−ＰＤＵの受信ステータスを反映する。対応するＬＬ−ＰＤＵが正確に受信されたときに、ビットが設定され、そうでない場合にはクリアされる。

ＢＭ＿ＰＲＩＯＶＩＤＥＤフラグは、ＢＭ＿ＬＥＮＧＴＨおよびＢＭフィールドがそのメッセージ内に含まれるか否かを指示する。これらの後者のフィールドは、ＰＰＳＮフィールドによって指定されるＰＰ内のどのＬＬ−ＰＤＵが不正確に受信されたか、あるいはまだ受信されていないかをＡＲＱ送信機に指示するために含まれる。

ＡＦＢメッセージの意味はさらに、ＦＩＲＳＴ＿ＣＯＲＲＵＰＴＥＤ、ＦＩＲＳＴ＿ＲＥＣＥＩＶＥＤおよびＬＡＳＴ＿ＲＥＣＥＩＶＥＤフラグ設定に依存する。

ＦＩＲＳＴ＿ＣＯＲＲＵＰＴＥＤが設定される場合には、ＰＰＳＮは、ＡＲＱウインドウのボトムに配置されるＰＰ、すなわち少なくとも１つのＳＡＲ−ＰＤＵが抜けている最も小さなＰＰＳＮのＰＰ（たとえば、図４に示される例におけるパケットＰＰ＃１）のシーケンス番号を指示する。別の言い方をすると、このフラグが設定されるとき、ＰＰＳＮフィールドによって指定されるＰＰが、少なくとも１つの破損されたセグメントを含む最も小さなＰＰＳＮを有する、受信されたＰＰであることが指示される。

ＦＩＲＳＴ＿ＲＥＣＥＩＶＥＤフラグが設定される場合には、ＰＰＳＮは、少なくとも１つのＳＡＲ−ＰＤＵが既に受信されている、受信機ＡＲＱウインドウのボトムの後に配置される第１のＰＰ（たとえば、図４に示される例におけるパケットＰＰ＃１）のシーケンス番号を指示する。別の言い方をすると、このフラグが設定されるとき、ＰＰＳＮフィールドによって指定されるＰＰが、少なくとも１つの正確に受信されたセグメントを含む最も大きなＰＰＳＮを有するＰＰであることが指示される。

ＬＡＳＴ＿ＲＥＣＥＩＶＥＤフラグが設定される場合には、ＰＰＳＮは、受信機ＡＲＱウインドウのトップに配置されるＰＰ、すなわち少なくとも１つのＳＡＲ−ＰＤＵが既に受信されている最も大きなＰＰＳＮのＰＰ（たとえば、図４に示される例におけるパケットＰＰ＃５）のシーケンス番号を指示する。

ＦＩＲＳＴ＿ＣＯＲＲＵＰＴＥＤ、ＦＩＲＳＴ＿ＲＥＣＥＩＶＥＤおよびＬＡＳＴ＿ＲＥＣＥＩＶＥＤフラグは同時に設定されることができることに留意されたい。

［ＡＲＱ破棄（ＡＤＣ）メッセージ］
このフォワードシグナリングメッセージは、以下の表ＩＩＩに記載されるフィールドを含む。

ＡＤＣメッセージを送信することにより、ＡＲＱ送信機は、シーケンス番号がＰＰＳＮ＋１に等しいＰＰまで、ＡＲＱウインドウのボトムを進めることを要求する。別の言い方をすると、このフィールドは、破棄されることになる最も大きなＰＰＳＮのＰＰのＰＰＳＮを含む。ＡＲＱ受信機は、フィードバックシグナリングメッセージ（すなわちＡＦＢメッセージ）をＡＲＱ送信機に送信することにより、ＡＲＱ送信機からＡＤＣメッセージを受信したことに肯定応答する。こうして、ＡＲＱ送信機は、受信機側においてＡＲＱウインドウが進められたことを確認する。

［ＡＲＱフィードバック要求（ＡＲＦ）メッセージ］
このフォワードシグナリングメッセージは以下の表ＩＶに記載されるフィールドを含む。

ＡＲＦメッセージを送信することにより、ＡＲＱ送信機は、ＡＲＱ受信機からのＡＦＢメッセージを要求し、同時に、現時点までに送信されている最も大きなＰＰシーケンス番号を指示する。

さらに、ＡＲＱ送信機はオプションで、連続したＰＰＳＮフィールド内の一連のＰＰシーケンス番号を指定することにより、特定のＰＰのステータスを要求することができる。

［送信機および受信機動作］
ここで、送信機および受信機の動作、詳細には上記のセクションにおいて提示されるシグナリングメッセージの使用法が、図５の流れ図に関してさらに詳細に説明されるであろう。

［送信機動作］
ＡＲＱ送信機は、ＬＬ−ＰＤＵのＳＳＮがＡＲＱウインドウ内に含まれる限り、ＡＦＢメッセージを受信することなく、一連のＬＬ−ＰＤＵの初期送信５１を実行することができる。すなわち、ＡＲＱ送信機は、ＦＬＯＷ＿ＣＴＬフラグを設定されたＡＦＢメッセージを受信していない。

ＡＲＱ送信機は、無条件に、ＡＲＱウインドウに属する全てのＬＬ−ＰＤＵを再送信することもできる。ＡＦＢメッセージを通して受信機によって指示される、不正確に受信されたＬＬ−ＰＤＵあるいは抜けているＬＬ−ＰＤＵが再送信されることが好ましい。

ＦＬＯＷ＿ＣＴＬフラグが設定されたＡＦＢメッセージ５２を受信すると、送信機は新たなＬＬ−ＰＤＵを発信するのを止める。この状態では、ＡＲＱ送信機は、ＦＬＯＷ＿ＣＴＬフラグをクリアされたＡＦＢメッセージ５４を受信するまで、ＬＬ−ＰＤＵの再送信５３のみを実行することができる。

送信機は、ＡＲＦメッセージ５５を受信機に送信することにより、特定のＰＰの受信ステータスを要求することができる。そのＡＲＦメッセージの肯定応答５６が、送信機に対応するＡＦＢメッセージを受信機が送信することにより実行される。この手順は、送信機がフィードバック情報を欠いているときに有用である。

送信機が破棄手順を起動するとき、送信機は最初に、ＡＤＣメッセージ５７をＡＲＱ受信機に発信しなければならない。その際、送信機は、少なくとも破棄メッセージにおいて指定されるＰＰに肯定応答するＡＦＢメッセージ５８を待たなければならない。一旦、ＡＦＢメッセージが受信されたなら、送信機は、そのＡＲＱウインドウを進めることができる。

［受信機動作］
受信機は、ＣＲＣフィールドを用いることにより、受信された各ＬＬ−ＰＤＵを復号化し、検査しなければならない。検査が失敗するとき、ＬＬ−ＰＤＵは拒否され、破損されていると見なされる。そうでない場合には、受信機はＰＰＳＮおよびＳＳＮの一致を検査し、一致していない場合には、そのＬＬ−ＰＤＵを破棄し、あるいは一致している場合には、それをＳＡＲ副層に送る。

発信された各ＡＦＢにおいて、受信機は、ＦＩＲＳＴ＿ＣＯＲＲＵＰＴＥＤフラグを設定することにより、最初の不正確に受信された、あるいは抜けているＬＬ−ＰＤＵ（ＢｏｔＡＲＱＷｉｎ）のＰＰＳＮを指示することができる。破損されているＬＬ−ＰＤＵがあれば、受信機は、ＢＭ＿ＰＲＯＶＩＤＥＤフラグが設定されたＡＫＶを追加することにより、送信機に対してそれらのＬＬ−ＰＤＵを指示することができる。各ＡＫＶは不完全なＰＰのＰＰＳＮと、ＬＬ−ＰＤＵを構成するＰＰの受信ステータスを記述するビットマップとを含む。

特有のＡＲＱウインドウサイズが同意されていない場合に、受信機のメモリ空間が不十分になる（すなわち、ＴｏｐＡＲＱＷｉｎが進み続けている間にＢｏｔＡＲＱＷｉｎが動作を停止している）場合には、受信機はＡＦＢメッセージにおいてＦＬＯＷ＿ＣＴＬフラグを設定し、送信機がそれ以上ＬＬ−ＰＤＵを発信するのを止めるようにすることができる。

送信機からＡＲＦメッセージを受信すると、受信機は、そのＢｏｔＡＲＱＷｉｎのＰＰＳＮの指示に加えて、個々のＢＭを含むオプションで要求されたＰＰステータスに対応するＡＫＶを含むＡＦＢメッセージを送信することにより、そのＡＲＦメッセージの受信に肯定応答しなければならない。

ＡＤＣメッセージを受信すると、ＡＲＱ受信機は、上位層に送るために、ＳＡＲ層に対して、ＰＰＳＮがＡＤＣメッセージにおいて指定されるＰＰＳＮよりも厳密に小さな全ての完全なＰＰを指示しなければならない。また受信機は、ＡＤＣメッセージの受信に肯定応答するために、少なくともこのＰＰＳＮを含むＡＦＢも送信しなければならない。後者のＡＦＢによって網羅される不完全なＰＰは破棄される。

本発明の一実施形態は、所与のＰＰＳＮのＰＰに属する全てのＬＬ−ＰＤＵが正確に受信された場合には、それよりも小さなＰＰＳＮを有するＰＰに属するＬＬ−ＰＤＵが抜けている場合であっても、そのＰＰが組み立て直され、ＳＡＲ層によって上位層に送られることを規定する。別の言い方をすると、ＳＡＲ機構は、そのＰＰＳＮよりも小さなシーケンス番号の全てのＰＰが既に送られているか否かにかかわらず、全ての構成要素となるセグメントが正確に受信された所与のＰＰＳＮのＰＰを上位層に送る。この属性は、厳密な順序のＰＰリアセンブリに対して、厳密でない順序のＰＰリアセンブリと呼ばれる。ちなみに厳密な順序の場合、ＰＰは、それらのＰＰＳＮの厳密な順序で組み立て直され、上位層に送られるであろう。

本発明は、ハードウエアで、あるいはソフトウエアで、あるいはハードウエアおよびソフトウエアの組み合わせで実装されることができる。本明細書に記載される機能を実行するようになっているプロセッサ、コントローラあるいは他の装置であれば、どれでも適している。ハードウエアおよびソフトウエアの典型的な組み合わせは、ロードされ、実行される際に、本明細書に記載される機能を実行するコンピュータプログラムを含む汎用のマイクロプロセッサ（あるはコントローラ）を含むことができる。

現時点で本発明の好ましい実施形態であると考えられるものが図示および説明されてきたが、本発明の真の範囲から逸脱することなく、種々の他の変更がなされることができ、同等のものが代わりに用いられることができることは、当業者には理解されよう。さらに、本明細書に記載される主要な発明の概念から逸脱することなく、特定の状況を本発明の教示に適合させるために多くの変更がなされることができる。さらに、本発明のある実施形態は、上記の特徴の全てを含まないかもしれない。それゆえ、本発明は開示される特定の実施形態に限定されるのではなく、本発明は、添付の特許請求の範囲内に入る全ての実施形態を含むことが意図されている。

本発明の転送方法が適用されることができるプロトコル層の例示的なスタックの図である。 送信機と受信機との間の、セグメントを基にするリンク層データ伝送を示す図である。 本発明によるセグメンテーション方式において実装される２レベルシーケンスナンバリングを示す図である。 本発明の一実施形態によるスライディングウインドウ機構を示す図である。 本発明の例示的な実施形態に従って交換されるシグナリングメッセージを示す流れ図である。

Claims (15)

1. データリンク層（ＬＬ）と上位層（２３）との間の中間にあるセグメンテーション／リアセンブリ（ＳＡＲ）層内に実装されるＳＡＲ機構（１２５）と、該ＬＬ内に実装される誤り回復機構（１２２）とを用いることにより、該ＬＬを含む通信プロトコル層のスタックをそれぞれ有するデータパケットを、送信機（２１）から受信機（２２）に送信する方法であって、
   前記ＳＡＲ機構は、送信方向において、前記上位層（１３）によって取り扱われる親パケット（ＰＰ）を、長さが短い所与の数ｎ＋１（ただしｎは厳密には正の整数）個の一連のセグメントに分割する機能と、セグメンテーション情報を提供する機能とを実行し、受信方向において、前記セグメンテーション情報を利用しながら、受信されたセグメントを連結することにより、前記上位層のＰＰを再構成する機能と、それらを前記上位層（１３）に送る機能とを実行し、
   前記セグメンテーション情報は、セグメント毎に、該セグメントが属するＰＰを識別するＰＰシーケンス番号（ＰＰＳＮ）と、前記ＰＰ内の前記セグメントのランクを識別するセグメントシーケンス番号（ＳＳＮ）とを含む２レベルシーケンスナンバリングを含み、
   前記誤り回復機構は、前記送信機と前記受信機との間で交換されるフォワードおよび／またはフィードバックシグナリングメッセージを用いる選択的再送信方式を実施し、該メッセージは前記２レベルシーケンスナンバリングを組み込み、
   前記受信方向では、前記ＰＰＳＮよりも小さなシーケンス番号の全てのＰＰが既に送られているか否かにかかわらず、全ての構成要素のセグメントが正確に受信され、組み立て直される所与のＰＰＳＮのＰＰを前記上位層に送り、
   前記シグナリングメッセージは、所与の数ｚの肯定応答ベクトル（ＡＫＶ）を含むＡＲＱフィードバック（ＡＦＢ）シグナリングメッセージを含み、ただしｚは整数であり、該ＡＫＶはそれぞれ所与の受信されたＰＰに対応し、該ＡＫＶはそれぞれ前記ＰＰのＰＰＳＮを含むフィールドを含み、
   前記ＡＫＶはそれぞれフラグを含み、前記フラグは、設定されるときに、
   前記ＰＰが、少なくとも１つの正確に受信されたセグメントを含む最も大きなＰＰＳＮを有するＰＰであることを指示し、および／または、
   前記ＰＰが、少なくとも１つの不正確に受信されたセグメントを含む最も小さなＰＰＳＮを有する受信されたＰＰであることを指示し、および／または、
   前記ＰＰが、少なくとも１つの正確に受信されたセグメントを含む最も小さなＰＰＳＮを有するＰＰであることを指示する
   方法。
2. 前記ＡＫＶはｎ＋１ビットを有するビットマップ（ＢＭ）を選択的に含み、前記ＢＭ内のランクｉのビットは、設定されるときに、前記受信されたＰＰ内にあるｉに等しいＳＳＮのセグメントが不正確に受信されたか、あるいはまだ受信されていないことを指示し、ただしｉは０〜ｎの範囲の整数である、請求項１に記載の方法。
3. 前記ＡＦＢメッセージはさらに、前記送信機上でフロー制御を実行するのに用いられるフラグを含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記フラグは、設定されるときに、前記送信機が新しいセグメントを発信するのを止めなければならないことを前記送信機に指示し、クリアされるときに、前記送信機が新たなセグメントの送信を再開することができることを前記送信機に指示する、請求項３に記載の方法。
5. 前記誤り回復機構は破棄機構を使用し、前記シグナリングメッセージはさらにＡＲＱ破棄（ＡＤＣ）フォワードシグナリングメッセージを含み、該ＡＤＣメッセージは、破棄されることになる最も大きなＰＰＳＮのＰＰのＰＰＳＮを含むフィールドを含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記受信機は、フィードバックシグナリングメッセージを前記送信機に送信することにより、前記送信機からのＡＤＣメッセージの受信に肯定応答する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記シグナリングメッセージはさらに、前記送信機によって送信された最も大きなＰＰＳＮのＰＰのＰＰＳＮを含む第１のフィールドと、所与のＰＰ（ただし、前記所与のＰＰは、受信ステータスが前記受信機によって要求されるＰＰである）のＰＰＳＮを含む少なくとも１つの第２のフィールドとを含む、ＡＲＱフィードバック要求（ＡＲＦ）フォワードシグナリングメッセージを含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記受信機は、前記送信機にフィードバックシグナリングメッセージを送信することにより、前記送信機からのＡＲＦメッセージの受信に肯定応答する、請求項７に記載の方法。
9. 前記セグメントは固定サイズのプロトコルデータユニットである、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記選択再送信方式はスライディングウインドウ機構に基づき、該スライディングウインドウのサイズはセグメントの数として定義される、請求項９に記載の方法。
11. セグメントの数としての前記スライディングウインドウのサイズの最大値はＰＰＳＮ空間のサイズの概ね半分である、請求項１０に記載の方法。
12. 前記セグメンテーション情報は、各セグメントに付加されるヘッダ部（３１）内で送信される、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
13. 前記誤り回復機構は、セグメントを基にする誤り検出方式を用いる、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
14. データリンク層（ＬＬ）と上位層との間の中間にあるセグメンテーション／リアセンブリ（ＳＡＲ）層内に実装されるＳＡＲ機構と、該ＬＬ内に実装される誤り回復機構とを用いることにより、該ＬＬを含む通信プロトコル層のスタックをそれぞれ有するデータパケットを、送信機（２１）から受信機（２２）に送信するための装置であって、装置は、
    前記ＳＡＲ機構を実装するための第１のモジュール（１２５）であって、該ＳＡＲ機構は、送信方向において、
    前記上位層によって取り扱われる親パケット（ＰＰ）を、長さが短い所与の数ｎ＋１（ただしｎは厳密には正の整数）個の一連のセグメントに分割する機能と、セグメント毎に、該セグメントが属するＰＰを識別するＰＰシーケンス番号（ＰＰＳＮ）と、前記ＰＰ内の前記セグメントのランクを識別するセグメントシーケンス番号（ＳＳＮ）とを含む２レベルシーケンスナンバリングを含む、セグメンテーション情報を提供する機能とを実行し、受信方向において、
    前記セグメンテーション情報を利用しながら、受信されたセグメントを連結することにより、前記上位層のＰＰを再構成する機能と、それらを前記上位層に送る機能とを実行し、前記ＳＡＲ機構は、前記ＰＰＳＮよりも小さなシーケンス番号の全てのＰＰが既に送られているか否かにかかわらず、全ての構成要素のセグメントが正確に受信され、組み立て直される所与のＰＰＳＮのＰＰを前記上位層に送るようになっている、第１のモジュールと、
    前記送信機と前記受信機との間で交換されるフォワードおよび／またはフィードバックシグナリングメッセージを用いる選択的再送信方式を実施する前記誤り回復機構を実装するための第２のモジュール（１２２）であって、該メッセージは前記２レベルシーケンスナンバリングを組み込む、第２のモジュールとを備え、
    前記シグナリングメッセージは、所与の数ｚの肯定応答ベクトル（ＡＫＶ）を含むＡＲＱフィードバック（ＡＦＢ）シグナリングメッセージを含み、ただしｚは整数であり、該ＡＫＶはそれぞれ所与の受信されたＰＰに対応し、該ＡＫＶはそれぞれ前記ＰＰのＰＰＳＮを含むフィールドを含み、
    前記ＡＫＶはそれぞれフラグを含み、前記フラグは、設定されるときに、
    前記ＰＰが、少なくとも１つの正確に受信されたセグメントを含む最も大きなＰＰＳＮを有するＰＰであることを指示し、および／または、
    前記ＰＰが、少なくとも１つの不正確に受信されたセグメントを含む最も小さなＰＰＳＮを有する受信されたＰＰであることを指示し、および／または、
    前記ＰＰが、少なくとも１つの正確に受信されたセグメントを含む最も小さなＰＰＳＮを有するＰＰであることを指示する
    装置。
15. 請求項２〜１３のいずれか１項による方法を実行するための手段をさらに備える請求項１４に記載の装置。

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