JPH10502227A - 無線通信用パケットデータプロトコル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 たとえば、無線ネットワークのようなネットワークを介した通信のプロトコルが開示されている。接続の確立および切断、データ送受信の制御、状態およびエラーに対してプロトコルデータユニットが与えられている。

Description

【発明の詳細な説明】 無線通信用パケットデータプロトコル 背景 本発明は、一般的に無線通信の方法とシステムに関し、より詳細には、パケッ トデータを送受する無線通信に使用されるプロトコルに関する。 パケット交換通信ネットワークはデータ通信資源を節約する必要性から発展し た。データは連続して送信されるのではなく、個別のパケットで送られるので、 １つの接続による通信の隙間（gaps）は、他の接続からのパケットを与えてそれ らの隙間を埋めることにより有効に利用されうる。パケット交換環境においては 、端末間の直接的な接続は存在しないため、リンクはバーチャル接続と呼ばれて いる。バーチャルチャネルを使用するパケット交換ネットワークにおける接続は 、直結された物理的チャネルとの関連によってすぐに識別されるのではなく、複 数の識別子によって決定される。これらの識別子と、パケット交換ネットワーク において円滑な通信を提供するために必要な他の情報とは、パケット交換ネット ワークの通信規約を定義するプロトコルによって与えられる。また、システムプ ログラマおよびシステム開発者が共通の基礎を持ち、相互に通信可能な（compat ible）システムを設計することができるように、これらの規約が必要である。 一般に、ネットワークを介した通信には多数の異なるプロトコルが存在する。 たとえば、コンピュータモデムで一般に使用されるＡＴプロトコルなど、いくつ かのプロトコルは、当初は有線（wire-bound）ネットワーク用に設計され、後で 無線ネットワークで使用できるように拡張された。しかし、無線環境においてパ ケットを伝搬するためには、より長い時間がかかるため、有線ネットワークは無 線ネットワークに比較して相対的に高速のシステムである。このため、有線プロ トコルは、たとえば、伝搬遅延、伝送障害など、無線システムの特異性を有効に 処理するように設計されていない。 他のプロトコルは、通信ネットワークアダプタカードで与えられており、この カードは、たとえば、広域ネットワークあるいはローカルエリアネットワークを 介してコンピュータが通信できることを可能にする。この種類のプロトコルの例 には、イーサネット、ＴＣＰ／ＩＰ、ＮｅｔＷａｒｅなどが含まれている。しか し、ＡＴプロトコルとほとんど同様、これらのプロトコルは、たとえば１０Ｍｂ ｐｓ／ｓを考えた高速で設計されている。 非同期転送モード（ＡＴＭ）は、通信プロトコル分野におけるより新しい開発 であり、広域ＩＳＤＮネットワークで異なる条件のデータを転送するために使用 することができる。しかし、他のプロトコルと同様、ＡＴＭは高速接続用にのみ 定義されている。 Ｍｏｂｉｔｅｘネットワークとして知られているネットワークは、独自のプロ トコル、Ｍｏｂｉｔｅｘ 非同期通信プロトコル（ＭＡＳＣ）を具備しており、 このプロトコルはコンピュータとモデムとの間のシリアルインタフェースに対し て定義されている。しかし、本プロトコルを使用することは複雑かつ難解である 。更に、ＭＡＳＣは無線通信の可能性を考慮せずに何年も前に開発されたため、 この点に関していくつかの制約がある。たとえば、ＭＡＳＣによれば、８ビット のデータバイトを２つのデータバイトに符号化するので、各バイトを、１ビット パリティ付きの７ビットデータとして送信することができる。 年月の経過とともに、ＭＡＳＣは進化して新しいコマンドが追加されている。 残念なことに、ＭＡＳＣに対するこれらの追加は、常に首尾一貫しているとはい えず、そのため、包括的な１つのアルゴリズムあるいは１セットのコマンドが存 在しない。そのかわり、各コマンドは独特であるため、Ｍｏｂｉｔｅｘシステム を使用する人に多くの問題が生じる。区切記号（delimiters）はＭＡＳＣプロト コルが首尾一貫性のないことを例示している。ＭＡＳＣは、区切記号として「， 」および「／」記号を使用している。交信されるパラメータが固定長であっても ＭＡＳＣは区切記号を使用することがあるので、使用方法にさえ首尾一貫性を欠 いている。 要約 従来の通信プロトコルに関するこれらの欠点や不備は、たとえば、既存のシス テムに組み込むことができる斬新なプロトコルを提供する本発明によって克服さ れる。本発明によるプロトコルは、とりわけ無線通信に独特な特長を取り入れる ように特別に設計されている。これらのプロトコルは、いかなる媒体によっても 左右されず、ＰＣＭＣＩＡ、シリアルあるいはＩＲのようなインタフェースによ って使用することができる。 図面の簡単な説明 前述した本発明の目的、特徴、利点は、添付図面とともに以下の詳細な説明を 読めば、更に容易に理解できるであろう。 第１図は、ホストと無線モデムとの間のＭＡＳＣによる従来のＭフレーム接続 プロトコルを示す図である。 第２図は、ホストと無線モデムとの間のＭＡＳＣによる従来のＦＯフレームプ ロトコルを示す図である。 第３図は、本発明の代表的実施例によるホストと無線モデムとの間の接続プロ トコルシーケンスを示す図である。 第４図は、本発明の代表的実施例によるホストと無線モデムとの間の制御プロ トコルシーケンスを示す図である。 第５図は、本発明の代表的実施例によるホストと無線モデムとの間で伝送され るデータユニットのプロトコルを示す図である。 第６図は、本発明の代表的実施例によるステータス・プロトコルを示す図であ る。 第７図は、本発明の代表的実施例によるエラー・プロトコルを示す図である。 詳細な説明 本発明によるプロトコル、このプロトコルを使用するシステムおよび交信方法 を完全に理解するため、先ず、従来のＭＡＳＣシステムによる代表的なプロトコ ルを簡単に説明する。 ＰＣホストと無線モデムとの間のＭＡＳＣプロトコルの通信パラメータを設定 するため、ＩＮＩＴフレームが使用される。ＭＡＳＣプロトコルによるＩＮＩＴ フレームの代表的な構造は以下のとおりである。 テキストフィールドは５つの別個のセクションに分割される。Ｂフィールドは、 １６進表記の文字Ｂ、すなわち４２であるにすぎない。Ｂフィールドに続いて空 白文字、１６進数の２０がある。次のＬＥＮフィールドは、ＡＳＣＩＩに符号化 された３数字の１６進数であり、この３数字が情報フレームの最大長を設定する 。普通このフィールドは、使用可能な最大フレームサイズ、たとえば、１６進数 の４７Ｅに設定される。第４番目のフィールドは、コンマ符号であり、ＬＥＮフ ィールドをＩＮＴフィールドと分離する。ＩＮＴフィールドは、２つの後続フレ ームの間の最短時間を指定する。この値は、たとえば、デフォルト値が０で１０ ｍｓ単位で増分する値にすることができる。 デフォルト通信パラメータは、ＩＮＩＴフレームが受信されるまで使用される 。ＩＮＩＴフレームは、起動後送られる第１のフレームでなくてはならず、ＩＮ ＩＴフレームが受信されると、プロトコルは、無線モデムとの接続が確立したこ とおよび起動シーケンスを続けてよいことをアプリケーションに連絡しなければ ならない。 ＭＡＳＣシステムにより無線モデムを介してデータを送受するためには、Ｍフ レームプロトコルが使用される。ＰＣからＭフレームを受信する無線モデムは、 無線経路を介してネットワークにデータパケット（ＭＰＡＫ）を送る。Ｍフレー ムにシーケンス番号が含まれていると、そのシーケンス番号とともにインジケー タがＰＣに送られる。無線経路を介して受信したデータパケットは、Ｍフレーム プロトコルを使用し、ＭＡＳＣインタフェースを介してＰＣに送られる。ＰＣか ら到着するこれらのデータパケットは、たとえば、発信元（sender）、トラヒッ ク状態、クラス、パケットタイプ、サイズなど、正当な情報がヘッダにあるとと もに、正確な長さであることが要求される。Ｍフレームの構造は以下に示すとお りである。 Ｍフレームプロトコルのホストと無線モデム間の伝送の代表的なシーケンスが第 １図に示されている。第１図において、ホスト１０は、Ｍで表されるＭＰＡＫを モデム１４に送信する。モデム１４はネットワークにＭＰＡＫを送信した後、ホ スト１０にＦＨ信号を返す。 データ送受信コマンドに加えて、ＭＡＳＣプロトコルは、以下に示すコマンド を含む各種の制御コマンドを具備している。 ＡＣＫ -- 正しく受信しなかった情報フレームに対する肯定応答 ＮＡＣＫ -- 正しく受信しなかった情報フレームに対する否定応答 ＲＡＣＫ -- 前のＡＣＫの再送要求 ＳＥＮＳ -- リンク層の制御 ＳＡＣＫ -- ＳＥＮＳ肯定応答 これらの制御コマンドの構造を以下に示す。 無線モデムをオフにするには、ＦＯフレームが使用される。ＦＯフレームが受 信されると、無線モデムは格納されたデータパケットのバッファをクリアし、ネ ットワークにＱデータパケットを送信することを試みる。ついで無線モデムは不 動作状態のパケットをネットワークに送信し、ＰＣにＦＯフレームを送り返すこ とによりバッファが空いていることを確認する。ＦＯフレームのテキストフィー ルドの構造は以下のとおりである。 ＭＡＳＣのＦＯフレームプロトコルに対する信号伝送の代表的な順序が第２図 に示されている。 パケット交換ネットワークにおける通信に対する従来のプロトコルを説明した ので、つぎに本発明によるプロトコルを説明する。基本プロトコルデータユニッ ト（ＰＤＵ）とそれらのパラメータは以下のとおりである。 ホストから無線モデムへ 機能 （１）オープン(Open) 無線モデムに対する接続を確立する。 （２）データ(Data) データパケットを送る。 （３）コントロール(Control) 無線モデムに対する制御コマンド。 （４）クローズ(Close) 無線モデムを切離す。 無線モデムからホストへ 機能 （１）オープンド(Opened) 無線モデムが接続を確認する。 （２）データレポート(DataReport) 送信要求データの報告。 （３）コントロールレポート(Control Report) 制御コマンド実行要求の報告。 （４）クローズド(Closed) 無線モデムが切離されたことを確認する。 （５）ステータス(Status) 無線モデムからの状態情報。 （６）エラー(Error) 無線モデムが誤ったコマンドを受信した。 上に説明したＰＤＵの構造は一般に以下のように見える。 機能コードは、各種メッセージを異なるカテゴリに分類し、従属機能コードは各 機能コードに関するより明確な情報を与える。たとえば、「ステータス」に対す る機能コードは、状態変化が生じたことを示すにすぎないが、追加される従属機 能コードは、たとえば、ネットワークと連絡がつかなくなったこと（loss of co ntact with thenetwork）など、どんなタイプの状態変化が生じたかを示す情報 を与える。レポートＰＤＵ、すなわちデータレポートおよびコントロールレポー トのＰＤU構造は、以下のように見える。 ここに示す機能コードおよび従属機能コードは、要求と報告に対して結びつけ ることができる。したがって、データＰＤＵに使用される機能コードおよび従属 機能コードは、データレポートＰＤＵに使用してもよく、同じことはコントロー ルＰＤＵおよびコントロールレポートＰＤＵについても該当する。 レポートＰＤＵには、状態フィールドが追加される。状態フィールドは、全レ ポートＰＤＵに対して定義されているいくつかの共通な状態コードを有している 。 状態コードには、 オーケー（Ok） 要求した機能がエラ一無しで終了した。 失敗（Fail） 要求した機能の実行に失敗した。 中断（Aborted） 要求した機能が中断した。 使用中（Busy） 要求した機能は既に動作状態である。 がある。異なるレポートＰＤＵは、タイプ固有の状態コードを有している。たと えば、データレポートＰＤＵは、「不正宛先（Illegal Addressee）」という名 称のタイプ固有の状態コードを有している。これらの状態コードは本質的に代表 的なものであるから、ネットワークによって決めることができる。 つぎに、上に定義したＰＤＵが本発明による代表的なシステムおよび方法の中 で使用できることを説明する。第３図は、ホストユニット１０と無線モデム１４ の間の接続を確立したり切断したりするために使用されるＰＤＵをブロック図で 示している。 接続を確立するため、ホスト１０はオープンＰＤＵ１２を無線モデム１４に送 る。無線モデム１４は、たとえば、加入者番号など、無線モデムのパラメータを 含め、オープンドＰＤＵ１６で応答する。このＰＤＵの交換により、接続が確立 し、無線モデム１４は無線機能を起動する。 接続を終了できる場合、ホストユニット１０はクローズＰＤＵ１８により切断 を開始する。無線モデム１４はクローズドＰＤＵ２０で応答し、切断を確認する 。ついで無線モデム１４は無線機能を停止する。 また、ホスト１０は、無線モデム１４を制御することができる。たとえば、ホ ストは送信器の動作を停止させることができる。そのため、第４図に示すように 、ホストはコントロールＰＤＵ２２を使用する。無線モデム１４は、コントロー ルレポートＰＤＵ２４により結果を示す。 第５図において、ホスト１０はデータＰＤＵ３２によりデータを送る。無線モ デム１４は、要求が成功したか失敗したかを示すため、データレポートＰＤＵ３ ４により応答する。無線モデム１４からの入りデータは、データＰＤＵ３６に入 る。入りデータに対してはホスト１０から応答は返ってこない。 第６図において、無線モデム１４はステータスＰＤＵ４０により状態変化を示 す。代表的な状態変化には、ネットワークと連絡がとれなくなったことあるいは ネットワークと連絡がとれたことが含まれている。ホスト１０が知られていない ＰＤＵあるいは不正なＰＤＵを送ると、第７図に示すように、無線モデム１４は エラーＰＤＵ５２で応答する。 本発明によるプロトコルを使用することにより、特に無線環境において、従来 のシステムを上回る多くの利点が実現する。たとえば、従来のＭＡＳＣシステム と比較すると、本発明によるプロトコルは、プロトコルのオーバヘッドが最小に なるが、これはデータスループットが比較的小さい環境（たとえば無線環境）に おいてはより重要なことである。その上、少しづつ設計されたのではなく、一括 して設計されているので、ＰＤＰプロトコルは、実現と拡張が容易であるばかり でなく、首尾一貫した方法を与えている。 上に説明した代表的な実施例は、限定的ではなく、本発明のすべての問題を例 示するように意図されている。したがって、詳細な実現において、本発明は多く の変形をつくり出すことが可能であり、これらの変形は当業者ならばここに含ま れる説明から引き出すことができる。かかる変形や修正のすべては、以下の特許 請求の範囲によって定義されている如く、本発明の範囲と主旨の中において考慮 されているものとする。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ネットワークを介しホストと遠隔ユニット間で通信する方法であって、 ホストから遠隔ユニットの方向に伝達する第１のグループのネットワーク・プ ロトコルデータユニットの１つを送信するステップであって、前記第１のグルー プはオープン・プロトコルデータユニット、データ・プロトコルデータユニット 、コントロール・プロトコルデータユニットおよびクローズ・プロトコルデータ ユニットを含む前記送信ステップと、 遠隔ユニットからホストの方向に伝達する第２のグループのネットワーク・プ ロトコルデータユニットを与えるステップであって、前記第２のグループは、そ れぞれ前記第１のグループのネットワーク・プロトコルデータユニットに対応す るオープンド・プロトコルデータユニット、データレポート・プロトコルデータ ユニット、コントロールレポート・プロトコルデータユニット、ステータス・プ ロトコルデータユニットおよびクローズド・プロトコルデータユニットを含む前 記第２のグループを与えるステップと 前記遠隔ユニットにより受信された前記第１のグループのネットワーク・プロ トコルデータユニットの前記１つに応答して、前記第２のグループの対応する１ つの前記ネットワーク・プロトコルデータユニットを、前記ホストに送信するス テップと、 を具備することを特徴とする方法。 ２．請求項１記載の方法であって、前記プロトコルデータユニットの少なくと も１つは、機能コードフィールド、従属機能コードおよび機能依存部を含むこと を特徴とする方法。 ３．請求項２記載の方法であって、前記データレポート・プロトコルユニット および前記コントロールレポート・プロトコルユニットは状態フィールドを含む ことを特徴とする方法。 ４．請求項２記載の方法であって、 前記第１のグループからの前記プロトコルデータユニットの前記１つとして、 データ・プロトコルデータユニットを送信するステップと、 前記第２のグループからの前記プロトコルデータユニットの前記１つとして、 前記データ・プロトコルデータユニットの対応するフィールドで見つかる値と同 じ値を持つ機能コードフィールドおよび従属機能コードフィールドを有するデー タレポート・プロトコルデータユニットを送信するステップと、 を更に含むことを特徴とする方法。 ５．ネットワークにおいて、ホストと、空気インタフェースを介してデータを 伝送する遠隔ユニットとの間で通信する方法であって、 前記ホストから前記遠隔ユニットにオープン・プロトコルデータユニットを送 り、両者の間の接続を確立するステップと、 オープン・プロトコルデータユニットに応答して、遠隔ユニットからホストに 対してオープンド・プロトコルユニットを発行して、両者の間の接続を確認する ステップと、 ホストユニットから遠隔ユニットに対してデータ・プロトコルデータユニット を送るステップと、 前記データ・プロトコルデータユニットの中に含まれるデータを、前記遠隔ユ ニットから前記空気インタフェースを介して送信するステップと、 遠隔ユニットからホストに対してデータレポート・プロトコルデータユニット を発行して、データ送信要求の結果を報告するステップと、 ホストユニットから遠隔ユニットに対してクローズド・プロトコルデータユニ ットを送信するステップと、 遠隔ユニットからホストユニットに対してクローズド・プロトコルデータユニ ットを送り返し、遠隔ユニットがリンクを切断したことを示すステップと、 を含むことを特徴とする方法。 ６．請求項５記載の方法であって、 ホストから遠隔ユニットに対してコントロール・プロトコルデータユニットを 送るステップと、 遠隔ユニットからホストに対して、コントロール・プロトコルデータユニット に付随する制御コマンドの実行要求の結果を報告するコントロールレポート・プ ロトコルデータユニットを送り返すステップと、 を更に含むことを特徴とする方法。 ７．請求項６記載の方法であって、前記コントロールレポート・プロトコルデ ータユニットとして、機能コードフィールド、従属機能コードフィールド、状態 フィールドおよび機能依存部フィールドを与えるステップを更に含み、前記状態 フィールドは制御コマンドの実行要求の前記結果を示す情報を含むことを特徴と する方法。 ８．請求項５記載の方法であって、遠隔ユニットからホストに対して、遠隔ユ ニットに関する状態情報を報告するステータス・プロトコルデータユニットを発 行するステップを更に含むことを特徴とする方法。 ９．請求項５記載の方法であって、遠隔ユニットがホストから誤ったコマンド を受信したことを示すエラー・プロトコルデータユニットを発生させるステップ を更に含むことを特徴とする方法。