JP5115750B2

JP5115750B2 - 再送制御方法および無線通信装置

Info

Publication number: JP5115750B2
Application number: JP2009076294A
Authority: JP
Inventors: 貴之堤
Original assignee: NEC Platforms Ltd
Current assignee: NEC Platforms Ltd
Priority date: 2009-03-26
Filing date: 2009-03-26
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2029-03-26
Also published as: JP2010232819A

Description

本発明は、無線通信における再送制御に関する。

無線通信のデータ送信が失敗した際に、そのデータを送信し直すという再送制御が知られている。通信速度（通信レート）が可変の環境では、再送してもデータが到達しない場合の対策として、再送の通信速度を現状から減速するフォールバック（Fallback）機能がある。

上記のフォールバック機能に関連する技術に、例えば、後述の特許文献１に記載のものがある。同文献の技術は、ファクシミリ通信において、再送が同一ページにつき所定回数行われた場合に、通信速度を１レベル下げて再送するというものである。

特開昭６０−２５１７６０号公報

上記のフォールバック機能によれば、再送が成功しやすくなる。しかしながら、通信速度を現状より下げて再送するため、元の速度にて再送を行った場合に比べ所要時間が長引く可能性がある。

ここで、図６に、通信速度と転送完了時間との関係を例示する。図示の例は、IEEE802.11g準拠の無線通信において、１２キロビット（１５００バイト）のデータを送信することを想定したものである。「転送完了時間」は、データ送信の開始からそのデータの到達確認（ACK）を受信するまでの所要時間を表す。転送完了時間の「最小」は、再送が発生しない場合の所要時間を表し、「最大」は、７回の再送を含めた所要時間を表す。「変動範囲」は、転送完了時間の「最大」と「最小」との差を表す。

図示の変動範囲に関し、例えば、最も高速の54Mbpsの場合の1.56msと、最も低速の1Mbpsの84msとでは約５０倍もの差がある。このように、一定回数の再送を想定した場合の変動範囲は、低速の通信帯域ほど大きくなる。そのため、上記特許文献１の技術のように、再送が一定回数に達するごとにフォールバック（減速）する方法では、再送が成功するまでに時間が掛かりやすい。

そこで、本発明は、無線通信において効率の良いフォールバックを実現するための再送制御方法および無線通信装置を提供することを目的とする。

本発明に係る再送制御方法は、無線通信の複数の通信速度と、当該各通信速度によるデータ送信の最大所要時間を共通にするための再送上限値との対応をテーブルに設定し、送信データの通信速度を決定して当該通信速度に対応する再送上限値を前記テーブルから取得し、当該取得した再送上限値を現行の再送上限値として設定し、前記通信速度による前記送信データの再送回数をカウントし、前記再送回数が前記現行の再送上限値を超える場合、前記通信速度を前記テーブルに基づくより低い通信速度に減速し、当該減速した通信速度に対応する再送上限値により前記現行の再送上限値を更新し、前記減速した通信速度により前記送信データを再送するという方法である。

本発明に係る無線通信装置は、無線通信の複数の通信速度と、当該各通信速度によるデータ送信の最大所要時間を共通にするための再送上限値との対応を表すテーブルと、送信データの通信速度を決定して当該通信速度に対応する再送上限値を前記テーブルから取得する制御部と、前記取得された再送上限値を現行の再送上限値として設定し、前記通信速度による前記送信データの再送回数をカウントし、前記再送回数が前記現行の再送上限値を超える場合、前記通信速度を前記テーブルに基づくより低い通信速度に減速し、当該減速した通信速度に対応する再送上限値により前記現行の再送上限値を更新し、前記減速した通信速度により前記送信データを再送する無線通信部とを備える。

本発明によれば、無線通信において効率の良いフォールバックを実現することができる。

本発明の実施形態における無線通信装置のブロック図である。本発明の実施形態における再送回数テーブルの説明図である。本発明の実施形態の動作手順を示すフローチャートである。本発明の他の実施形態の動作手順を示すフローチャートである。本発明の他の実施形態におけるテーブル更新に関するフローチャートである。 IEEE802.11準拠の無線通信における通信速度および転送完了時間に関する説明図である。

図１に、本発明の実施形態における無線通信装置100の構成を示す。無線通信装置100は、例えば、無線基地局あるいは無線端末である。

再送回数テーブル106は、複数の通信速度と各通信速度によるデータ送信の所要時間を共通にするための再送上限値との対応を表す情報であり、無線通信装置100の記憶デバイスに格納されている。制御部101は、後述する再送部104からの要求により再送回数テーブル106を検索し、検出された再送上限値を無線通信部108へ供給する。また、この再送上限値に対応の通信速度を通信速度記録部107へ記録する。

無線通信部108において、送信判定部102は、受信局からの到達確認（ACK）の有無をもとにデータ送信の成否を判定する。再送部104は、送信エラーが発生した場合に、制御部101から供給された再送上限値の回数を限度として、送信データ記憶部105のデータを再送する。また、再送回数が上限を超える場合は、制御部101に対し新たな再送上限値を要求する。通信速度制御部103は、再送回数が上限を超えた場合に新たに適用される通信速度を通信速度記録部107から読み出し、通信速度を減速させる。

図２に、再送回数テーブル106の一例を示す。図示の再送回数テーブル106は、1Mbpsから54Mbpsまでの通信速度を１２レベルに分け、レベル別に再送上限値を規定したものである。再送回数テーブル106の再送上限値は、前述したように、各通信速度によるデータ送信の最大所要時間を共通にするよう設定されている。以下、テーブルの設定について説明する。

送信データのデータ量をＢ［bit］、通信速度をＶ［bps］、再送を含めた送信回数の合計をＮ回、データの送信開始からACKを受信するまでの所要時間の最大値をＴ［sec］（最大所要時間Ｔ）とした場合、次の式（１）が成り立つ。
Ｔ＝Ｎ×Ｂ／Ｖ …（１）

また、再送回数Ｒｎは次の式（２）により表される。
Ｒｎ＝Ｎ−１ …（２）

上記式（１）及び（２）より、再送上限値Ｒ_maxは、次式（３）のように定義される。
Ｒ_max＝（Ｖ×Ｔ／Ｂ）−１ …（３）

図２の例では、データ量Ｂが１２キロビット（１５００バイト）、最大所要時間Ｔが12msであるとした場合の再送上限値Ｒ_maxが、通信速度のレベル別に設定されている。図示のテーブル設定によれば、例えば、通信速度18Mbpsの場合は、１７回を上限として再送を行うことができる。そして、１７回目の再送でも到達確認が得られない場合は、通信速度を現行の18Mbpsより減速して再送を行うことになる。

なお、最大所要時間Ｔとして、通信速度の最小値Ｖ_minによるデータ量Ｂの送信に要する時間Ｔ_minを適用した場合、再送上限値Ｒ_maxは、次式（４）により表される。
Ｔ_min＝Ｂ／Ｖ_min
Ｒ_max＝（Ｖ×Ｔ_min／Ｂ）−１＝（Ｖ／Ｖ_min）−１ …（４）

図２の再送回数テーブル106に適用された最大所要時間Ｔ（12ms）は、上記のＴ_minに相当する。

図３に示すフローチャートを参照して、上記構成の無線通信装置100の動作を説明する。無線通信装置100は、データ送信に適用する通信速度を決定し（ステップS1）、その通信速度に対応の再送上限値（R_max）を再送回数テーブル106から取得する（ステップS2）。また、再送回数のカウント値（Rn）をゼロにリセットする（ステップS3）。

無線通信装置100は、データ送信を開始し（ステップS4）、受信局からのACKを待つ（ステップS5）。そして、所定時間内にACKが得られない場合は、データの再送を行うが、それに先立ち以下の処理を行う。

まず、再送回数のカウント値を１加算し（ステップS6）、加算後の再送回数が前述の再送上限値を超えるか否かを確認する。再送回数が上限を超えない場合は（ステップS7：No）、現行の通信速度により再送を行う（ステップS4）。

一方、再送回数が上限を超える場合（ステップS7：Yes）、無線通信装置100は、現行の通信速度より低速の通信速度を再送回数テーブル106から選択し、それを新たな通信速度として認識する（ステップS8）。また、新たな通信速度に対応の再送上限値を再送回数テーブル106から取得して現行の再送上限値を更新する（ステップS9）。

より具体的には、図２より、例えば通信速度18Mbpsによる１７回目の再送でもACKが得られない場合、現行の18Mbpsを、それより１レベル低速の12Mbps、あるいは２レベル低速の11Mbpsなどに変更する。そして、変更後の通信速度に関し再送回数テーブル106に設定されている再送上限値を、新たな上限として認識する。

無線通信装置100は、上記のようにして通信速度および再送上限値を更新すると、再送回数のカウント値をゼロにリセットし（ステップS3）、減速した通信速度により再送を行う（ステップS4）。

以上説明したように、本実施形態によれば、再送回数テーブル106を用いてフォールバックを行うことから、通信速度の違いによる最大所要時間の偏りが抑制される。これにより、再送時のフォールバックを効率よく行うことができる。

（他の実施形態）
本発明の他の実施形態を説明する。この実施形態は、再送回数テーブル106を無線通信の現状に応じて動的に変化させるというものである。そのために、無線通信装置100は、通信速度の減速回数をカウントする手段と、減速回数に応じて再送回数テーブル106の再送上限値を更新する手段をさらに備える。

図４に、本実施形態の動作手順を示す。本実施形態の手順は、前述の実施形態のもの（図３）から以下の動作が追加される。

無線通信装置100は、データ送信の通信速度および再送上限値を設定後（ステップS1,S2）、減速回数のカウント値Ｆｎをゼロにリセットする（ステップS101）。また、再送回数が上限を超えることにより減速を行う都度（ステップS8）、減速回数Ｆｎを１ずつ加算していく（ステップS102）。その後、ACKを受信したとき（ステップS5：Yes）、後述する手順により、再送回数テーブル106における再送上限値の設定を更新する（ステップS103）。

図５に示すフローチャートを参照して、テーブルの更新手順を説明する。無線通信装置100は、減速回数Ｆｎのカウント値がゼロかどうかを確認する（ステップS103-1）。その結果、減速回数Ｆｎがゼロの場合、すなわち再送回数が１度も上限を超えることなくデータ送信が完了した場合は、再送回数テーブル106の再送上限値を全体的に下げるように更新する（ステップS103-2）。この更新方法は任意であるが、例えば、次の方法を採用することができる。

その方法は、現行の再送上限値Ｒ_maxと、ACK受信時点での再送回数Ｒｎ（≦R_max）との差に応じて、テーブルの再送上限値の設定を更新するというものである。この更新のために、まず、再送回数テーブル106に適用されている最大所要時間Ｔを、再送回数Ｒｎに基づく値Ｔｎに変更する。変更後の最大所要時間Ｔｎは、前述の式（１）を基づく次式（５）により得られる。

Ｔｎ＝（Ｒｎ＋１）×Ｂ／Ｖｎ …（５）
上記式（５）によれば、再送回数Ｒｎが少ないほど、すなわち再送回数Ｒｎと上限（R_max）との差が大きいほど、最大所要時間Ｔｎが短くなる。上限との差が最も大きい再送回数Ｒｎ「０」の場合は、テーブルの設定が現状のものに維持される。

続いて、前述の式（３）と上記式（５）とに基づく次式（６）により、各通信速度Ｖｘの再送上限値Ｒｘ_maxを算出する。

Ｒｘ_max＝（Ｖｘ×Ｔｎ／Ｂ）−１＝Ｖｘ（（Ｒｎ＋１）／Ｖｎ）−１ …（６）
上記（６）から得られる各通信速度の再送上限値を再送回数テーブル106に設定し直すことで、テーブルの再送上限値を一律に下げるよう更新することができる。

無線通信装置100は、ACK受信時点での減速回数Ｆｎが１回の場合は（図５のステップS103-3：No）、現状のテーブル設定を維持する。また、減速回数Ｆｎが２回以上の場合は（図５のステップS103-3：Yes）、テーブルの再送上限値を一律に上げるよう更新する（ステップS103-4）。この更新の際は、例えば、現状の最大所要時間Ｔに規定値を加算する等により、現状より大きい値Ｔｎ´を用意する。そして、用意した最大所要時間Ｔｎ´を用いて、前述の（３）により各通信速度の新たな再送上限値を算出し、各算出値をテーブルに設定し直す。

なお、図５の手順では、減速回数Ｆｎが２回以上の場合に再送上限値を更新したが、この条件に限らず、減速が１回でも行われた場合に更新するようにしてもよい（S103-3：「Fn≧2」→「Fn≧1」）。

本実施形態によれば、実際の通信状況を再送回数テーブル106に反映させることができる。

本発明の実施は、上記形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内で上記形態から適宜変形が可能である。例えば、再送回数テーブル106における通信速度のレベル分けは、図２に示す１２レベルより少なくしてもよい。一例として、「1〜54Mbps」を「1〜6Mbps」，「9〜18Mbps」，「24〜54Mbps」の３つのレベルに分けることができる。このように分けた場合、再送上限値Ｒ_maxの算出に用いる通信速度Ｖには、例えば、各レベル内での通信速度の平均値を適用すればよい。

また、再送回数テーブル106に適用する最大所要時間Ｔは、図２のような通信速度の最小値（1Mbps）に基づく値に限らず、他の値であってもよい。

本発明は、無線通信装置（100）の動作手順に対応したコンピュータプログラム、及び、そのプログラムが格納された記録媒体として実施することができる。

本発明は、通信品質が保障されるベストエフォート型の無線ネットワークに好適である。

100 無線通信装置
101 制御部
102 送信判定部
103 通信速度制御部
104 再送部
105 送信データ記憶部
106 再送回数テーブル
107 通信速度記録部
108 無線通信部

Claims

無線通信の複数の通信速度と、当該各通信速度によるデータ送信の最大所要時間を共通にするための再送上限値との対応をテーブルに設定し、
送信データの通信速度を決定して当該通信速度に対応する再送上限値を前記テーブルから取得し、当該取得した再送上限値を現行の再送上限値として設定し、
前記通信速度による前記送信データの再送回数をカウントし、
前記再送回数が前記現行の再送上限値を超える場合、前記通信速度を前記テーブルに基づくより低い通信速度に減速し、当該減速した通信速度に対応する再送上限値により前記現行の再送上限値を更新し、
前記減速した通信速度により前記送信データを再送することを特徴とする再送制御方法。
さらに、前記送信データに関する到達確認を受信するまで前記通信速度の減速回数をカウントし、前記到達確認を受信したときの前記減速回数がゼロか否かを判別し、当該判別がゼロの場合は前記テーブルの再送上限値を該再送上限値以下に更新し、当該判別が否の場合は前記テーブルの再送上限値をより大きい値に更新することを特徴とする請求項１記載の再送制御方法。
前記判別がゼロの場合に、前記現行の再送上限値と前記到達確認を受信したときの再送回数との差に応じて前記テーブルの再送上限値を更新することを特徴とする請求項２記載の再送制御方法。
前記テーブルの再送上限値Ｒ_maxが、前記最大所要時間Ｔ、送信データのデータ量Ｂ、および、通信速度Ｖに基づく
Ｒ_max＝（Ｖ×Ｔ／Ｂ）−１
により定義されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の再送制御方法。
前記最大所要時間Ｔが、前記複数の通信速度における最小値による前記データ量Ｂの送信所要時間に対応することを特徴とする請求項４記載の再送制御方法。
前記現行の再送上限値と前記到達確認を受信したときの再送回数Ｒｎとの差に応じて前記テーブルの再送上限値を更新するとき、当該更新に用いる最大所要時間Ｔｎを現行の通信速度Ｖｎおよび前記送信データのデータ量Ｂに基づく
Ｔｎ＝（Ｒｎ＋１）×Ｂ／Ｖｎ
により求め、
当該更新により前記各通信速度Ｖｘに設定すべき再送上限値Ｒｘ_maxを
Ｒｘ_max＝（Ｖｘ×Ｔｎ／Ｂ）−１
により求めることを特徴とする請求項３記載の再送制御方法。
無線通信の複数の通信速度と、当該各通信速度によるデータ送信の最大所要時間を共通にするための再送上限値との対応を表すテーブルと、
送信データの通信速度を決定して当該通信速度に対応する再送上限値を前記テーブルから取得する制御部と、
前記取得された再送上限値を現行の再送上限値として設定し、前記通信速度による前記送信データの再送回数をカウントし、前記再送回数が前記現行の再送上限値を超える場合、前記通信速度を前記テーブルに基づくより低い通信速度に減速し、当該減速した通信速度に対応する再送上限値により前記現行の再送上限値を更新し、前記減速した通信速度により前記送信データを再送する無線通信部とを備えることを特徴とする無線通信装置。
前記無線通信部は、さらに、前記送信データに関する到達確認を受信するまで前記通信速度の減速回数をカウントし、前記到達確認を受信したときの前記減速回数がゼロか否かを判別し、当該判別がゼロの場合は前記テーブルの再送上限値を該再送上限値以下に更新し、当該判別が否の場合は前記テーブルの再送上限値をより大きい値に更新することを特徴とする請求項７記載の無線通信装置。
前記無線通信部は、前記判別がゼロの場合に、前記現行の再送上限値と前記到達確認を受信したときの再送回数との差に応じて前記テーブルの再送上限値を更新することを特徴とする請求項８記載の無線通信装置。
前記テーブルの再送上限値Ｒ_maxが、前記最大所要時間Ｔ、送信データのデータ量Ｂ、および、通信速度Ｖに基づく
Ｒ_max＝（Ｖ×Ｔ／Ｂ）−１
により定義されることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の無線通信装置。
前記最大所要時間Ｔが、前記複数の通信速度における最小値による前記データ量Ｂの送信所要時間に対応することを特徴とする請求項１０記載の無線通信装置。
前記無線通信部は、前記現行の再送上限値と前記到達確認を受信したときの再送回数Ｒｎとの差に応じて前記テーブルの再送上限値を更新するとき、当該更新に用いる最大所要時間Ｔｎを現行の通信速度Ｖｎおよび前記送信データのデータ量Ｂに基づく
Ｔｎ＝（Ｒｎ＋１）×Ｂ／Ｖｎ
により求め、
当該更新により前記各通信速度Ｖｘに設定すべき再送上限値Ｒｘ_maxを
Ｒｘ_max＝（Ｖｘ×Ｔｎ／Ｂ）−１
により求めることを特徴とする請求項９記載の無線通信装置。
コンピュータを請求項７乃至１２のいずれか１項に記載の無線通信装置として機能させることを特徴とするプログラム。