JPH11220512A - 無線通信装置およびプログラム記録媒体 - Google Patents

無線通信装置およびプログラム記録媒体

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JPH11220512A
JPH11220512A JP10022170A JP2217098A JPH11220512A JP H11220512 A JPH11220512 A JP H11220512A JP 10022170 A JP10022170 A JP 10022170A JP 2217098 A JP2217098 A JP 2217098A JP H11220512 A JPH11220512 A JP H11220512A
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Kazunori Akaha
和徳 赤羽
Hiroyuki Nakase
博之 中瀬
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ARQ機能を備えた無線通信装置において、
上位プロトコルが再送機能を有する場合に、伝送路状態
の悪化によるACK信号の遅れにもとづき、上位プロト
コルにより無駄に再送が行われることなく伝送効率を高
める。 【解決手段】 入力パケットを回路2−1に一時記憶
し、そのヘッダ情報から上位プロトコルが再送機能を有
するかを回路2−2で判定し、再送機能を有する場合は
そのヘッダ情報と送信時刻を回路2−3に記憶して、入
力パケットを送信し、受信パケットを回路2−7に一時
記憶し、その上位プロトコルが再送機能を有するかを回
路2−5で判定し、再送機能を有し、かつACK信号を
含む場合には対応送信パケットの送信時刻と受信時刻と
の差RTTを計算し、RTTが規定値以下であれば、送
信時刻と現在時刻の差が規定値となるまで遅延して受信
パケットを送出し、規定値以上であれば、受信パケット
を直ちに送出し、これら送出の際に、対応送信パケット
情報と送信時刻を消去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、無線を利用したデ
ータ通信装置に関する。さらに詳しくは、パケットによ
るデータ通信を無線を利用して行う装置およびそのプロ
グラム記録媒体に関する。
【0002】
【従来の技術】図5に従来の無線通信装置としてFDD
(Frequency Division Duple
x)システムの一例を示す。パケット入力端子1−1か
ら入力したパケットは、無線通信装置1−2内のフレー
ム制御回路1−4において無線区間で送信されるフレー
ムに分割され、各フレームごとに再送制御のための検査
ビットなどが付加される。フレーム制御回路1−4から
出力されたフレームは、変調器1−5、送信機1−6、
アンテナ共用器1−7を順次介して、アンテナ1−8か
ら送信される。送受信制御回路1−12は送受信に必要
な制御を行っている。同図においては、アンテナ共用器
1−7を用いて一本のアンテナ1−8から送受信を行っ
ているが、無線通信装置によってはアンテナ共用器1−
7を用いずに送信用と受信用のアンテナを別々に設けて
いる装置もある。
【0003】アンテナ1−8で受信した信号は、アンテ
ナ共用器1−7、受信機1−9、復調器1−10を順次
介し、フレーム制御回路1−4においてフレームからパ
ケットが再構成され、パケット出力端子1−11から出
力される。図6にパケットの構成の一例としてTCPパ
ケットの構成を示す。TCPパケット6−1はヘッダ6
−2とペイロード6−3から構成されている。このヘッ
ダ6−2には、発信元ポート番号6−4、着信先ポート
番号6−5、シーケンス番号6−6、確認応答番号6−
7、データオフセット6−8、予約6−9、コード6−
10、ウィンドウ6−11、チェックサム6−12、緊
急ポインタ6−13、オプション6−14、パディング
6−15が含まれている。ペイロード6−3にはデータ
6−16が含まれている。
【0004】図8に通信プロトコルの代表的モデルであ
るOSI(Open Systems Interco
nnection)参照モデルを示す。第1層から第7
層までで構成されており、上記の無線通信装置において
入力パケットを伝送するという無線通信に必要なプロト
コルは第2層以下である。第1層の物理層8−1はコネ
クタの形状やピン配置や変調方式などの電気的、機械的
な条件や手順を規定しており、第2層のデータリンク層
8−2は通信先とのリンク確立など物理的につながった
2点間の情報伝送を規定している。従来の無線通信装置
においては無線通信に必要なプロトコルより上位の第3
層以上のプロトコル(ネットワーク層8−3、トランス
ポート層8−4、セッション層8−5、プレゼンテーシ
ョン層8−6、アプリケーション層8−7:以下上位プ
ロトコルと記す)は考慮されずに無線通信が行われる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】無線通信において、入
力パケットの上位プロトコルが再送機能を有する場合、
伝送路状態の変化により、送信パケットを送信してから
そのパケットに対するACK(Acknowlegem
ent:受信応答)信号を含むパケットを受信するまで
の時間であるRTT(Round Trip Tim
e)が変動する。例えば、再送機能を有する上位プロト
コルであるTCP(Transmission Con
trol Protocol)はRTTを測定し、再送
動作を行うための基準となるタイムアウト値を設定す
る。TCPはパケット送信時にタイマを動作させ、AC
K信号を含むパケットがタイムアウト値までに受信され
ない場合には送信パケットが損失したと判定し、再送動
作を行う。従来の無線通信装置において、再送機能を有
する上位プロトコルのパケットを伝送する場合、伝送路
状態が悪化することによりRTTが急激に増大して、タ
イムアウト値以内にACK信号を含むパケットが受信さ
れない場合、上位プロトコルの再送機能が動作する。こ
の上位プロトコルの再送動作により生成される再送パケ
ットを無線伝送することにより、送信しなければならな
いデータ量が増加し、データ転送時間が増大するという
欠点があった。この問題はたとえば、文献[宮川,小
野,“NTTDoCoMo Hyper Data/F
axカードによるTCP/IPプロトコルの伝送特性と
その改善方法に関する調査”,WIDE研究会/JAI
ST,Oct.1995.]で開示されている。
【0006】この発明は、無線通信装置において上位プ
ロトコルを考慮し、無線伝送路状態が悪化しても、送信
しなければならないデータ量を大幅に増加させることな
く、従来よりもデータ転送時間を短縮できる無線通信装
置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明の装置は、パケ
ット伝送が可能な無線通信装置において上位プロトコル
を考慮することを特徴とする。具体的には、受信パケッ
トの上位プロトコルが再送機能を有し、かつ受信パケッ
トがACK信号を含む場合、受信パケットの送出を遅延
させる機能を有するパケット制御装置を設ける。無線通
信装置の送信部において入力パケットの上位プロトコル
が再送機能を有する場合、ヘッダ情報を送信時刻と共に
ヘッダ・送信時刻記憶回路に記憶させた後に送信する。
受信部において、受信パケットをパケット一時記憶・遅
延回路に一時的に記憶させ、受信パケットがACK信号
を含む場合、ACK信号の示すパケットのRTTを計算
する。計算したRTTがあらかじめ規定した値より小さ
い場合には、規定値の時刻まで受信パケットをパケット
一時記憶・遅延回路により遅延させた後に送出する。規
定した値より大きい場合には、すぐに受信パケットを送
出する。送出の際にヘッダ・送信時刻記憶回路に記憶さ
せたACK信号の示す送信パケットのヘッダ情報と送信
時刻を消去する。
【0008】以上の操作により、ACK信号を含む受信
パケットがあらかじめ規定したRTT以内に受信された
場合には、パケット一時記憶・遅延回路で規定のRTT
になるように遅延して送出されるため、上位プロトコル
において計算されるRTTは一定となる。この結果、上
位プロトコルでは再送機能が動作せず、再送パケットの
発生を抑制することができ、従来の無線通信装置に比
べ、送信しなければならないデータ量を低減し、データ
転送時間を短縮することができる。従来の技術とは、受
信パケットの上位プロトコルが再送機能を有し、かつ受
信パケットがACK信号を含む場合、当該パケットのR
TTを計算し、受信パケットの送出を遅延させる機能を
持つという点が異なる。再送機能を有する上位プロトコ
ルには、例えばTCPのようにRTTを測定してパケッ
ト再送機能を動作させるプロトコルがあるため、無線通
信装置においてRTTが一定になるように制御を行うこ
とにより上位プロトコルのパケット再送機能の動作を抑
制することができる。つまり、速くACK信号が受信さ
れても、RTTが見掛上常に悪い伝送状態にある時の値
となるようにし、かつ、上位プロトコルでパケット再送
機能が動作しない程度に、規定値を設定しておけば、無
線通信装置側ではARQ(AutomaticRepe
at Request)の作用により、誤りとなったパ
ケットは再送要求により、時間が掛るかも知れないが必
ず正しく伝送される。従って、上位プロトコルで無駄に
パケット再送機能が動作するおそれがなく転送効率が上
昇する。
【0009】
【発明の実施の形態】図1にこの発明の実施例を示し、
図5と対応する部分に同一符号を付けてある。ヘッダと
ペイロードから構成されるパケットは、パケット入力端
子1−1から無線通信装置1−2へ入力され、この発明
では無線通信装置1−2内のパケット制御装置1−3に
入力される。パケット制御装置1−3内の送信パケット
情報記憶手段1−13において、入力パケットの上位プ
ロトコルが再送機能を有する場合、入力パケットのヘッ
ダ情報と送信時刻を記憶し、入力パケットをフレーム制
御回路1−4へ出力する。フレーム制御回路1−4は入
力されたパケットを一定長のフレームに分割し、フレー
ムごとに再送制御のための検査ビット等を付加し、伝送
路誤りを抑止している。フレーム制御回路1−4から出
力されるフレームは変調器1−5、送信機1−6、アン
テナ共用器1−7を順次介しアンテナ1−8から送信さ
れる。送受信制御回路1−12は送受信に必要な制御を
行っている。同図はFDDシステムの一例を示してお
り、アンテナ共用器1−7を用いて一本のアンテナ1−
8で送受信を行っているが、無線通信装置によってはア
ンテナ共用器1−7を用いずに送信用と受信用のアンテ
ナを別々に設け、通信を行うものもある。
【0010】アンテナ1−8で受信した信号はアンテナ
共用器1−7、受信機1−9を順次介し、復調器1−1
0において復調され、フレーム制御回路1−4へ入力さ
れる。フレーム制御回路1−4はフレームからパケット
を再構成し、そのパケットをパケット制御装置1−3内
の受信パケット遅延手段1−14に入力する。受信パケ
ット遅延手段1−14では、受信パケットの上位プロト
コルが再送機能を有する場合、そのパケットに含まれる
パケットが正しく届いたか否かの上位プロトコルの信号
を確認する。この信号がACK信号であれば、ACK信
号の示すパケットの送信が正しく行われたものとして送
信パケット情報記憶手段1−13に記憶されている送信
パケットのヘッダ情報と送信時刻を用いてRTTを計算
する。RTTを計算した後に、送信パケット情報記憶手
段1−13に記憶されているACK信号の示す送信パケ
ットのヘッダ情報と送信時刻を削除する。RTTの計算
結果をあらかじめ設定した規定値と比較し、大きい場合
には受信パケットをすぐにパケット出力端子1−11へ
出力する。一方、小さい場合には受信パケット遅延手段
1−14で受信パケットのRTTが規定値になるまで遅
延させた後、パケット出力端子1−11へ出力する。
【0011】この実施例においては、通信先を一つとし
た一対一のパケット伝送の例を仮定してあるが、通信先
が多数である一対多のパケット伝送についても、この発
明を適用してパケット伝送を行うことが可能である。な
お規定値としては、例えば、無線通信装置の送信バッフ
ァにデータが必ず残っており、かつ無線区間のスループ
ットを低下させない範囲内でなるべく大きな値に選定さ
れる。
【0012】図2に図1中のパケット制御装置1−3の
具体例を示す。ただし、図1と同じ機能を持つ装置に対
しては同じ番号を付してある。パケット入力端子1−1
から入力されるパケットは、パケット制御装置1−3内
のパケット一時記憶回路2−1に蓄積される。このパケ
ットは送信用上位プロトコル種別判定回路2−2に入力
され、送信用上位プロトコル種別判定回路2−2におい
て再送機能を有する上位プロトコルのパケットかどうか
が判定される。再送機能を有しない上位プロトコルのパ
ケットと判定した場合には、入力パケットをパケット一
時記憶回路2−1からフレーム制御回路1−4へ出力す
る。一方、再送機能を有する上位プロトコルのパケット
と判定した場合には、入力パケットのヘッダ情報と送信
時刻をヘッダ・送信時刻記憶回路2−3に記憶し、入力
パケットをパケット一時記憶回路2−1からフレーム制
御回路1−4へ出力する。パケット制御装置1−3内の
全ての回路の動作は制御回路2−8によって制御されて
いる。フレーム制御回路1−4以後、アンテナ1−8か
ら送信されるまでの動作は図1中のそれと同一である。
【0013】アンテナ1−8で受信した信号が復調さ
れ、フレーム制御回路1−4でパケットに再構成される
動作も図1中のそれと同一である。その再構成パケット
はパケット一時記憶・遅延回路2−7へ入力し、記憶さ
れる。記憶されたパケットは受信用上位プロトコル種別
判定回路2−6へ入力され、受信用上位プロトコル種別
判定回路2−6において再送機能を有する上位プロトコ
ルのパケットか否かを判定される。再送機能を有する上
位プロトコルのパケットと判定した場合には、ACK信
号確認回路2−5においてヘッダ情報に含まれる、パケ
ットが正しく届いたか否かの上位プロトコルの信号を確
認する。この信号がACK信号の場合、RTT計算回路
2−4において、ヘッダ・送信時刻記憶回路2−3に記
憶されているヘッダ情報と送信時刻を用いてACK信号
の示すパケットのRTTを計算する。RTTの計算結果
をあらかじめ設定した規定値と比較し、大きい場合には
パケット一時記憶・遅延回路2−7内に記憶させた受信
パケットをすぐにパケット出力端子1−11へ出力す
る。一方、小さい場合にはパケット一時記憶・遅延手段
2−7内に記憶させた受信パケットのRTTが規定値に
なるまで遅延させた後、パケット出力端子1−11へ出
力する。RTTを計算した後に、ヘッダ・送信時刻記憶
回路1−14に記憶されているACK信号の示すパケッ
トのヘッダ情報と送信時刻を削除する。この実施例にお
いては、パケット制御装置1−3内の全ての回路の動作
は制御回路2−8によって制御されているが、複数の制
御回路に分散されている場合も可能である。
【0014】図3にこの発明の通信装置における送信処
理手順を示す。パケット制御装置1−3へパケットを入
力し(3−1)、そのパケットをパケット一時記憶回路
2−1へ保存し(3−2)、入力パケットのヘッダ情報
を用いて上位プロトコルの種別を判定し(3−3)、再
送機能を有する上位プロトコルかどうかを判定する(3
−4)。上位プロトコルが再送機能を持たない場合は、
パケット一時記憶回路2−1へ保存した入力パケットを
送信する(3−6)。上位プロトコルが再送機能を有す
る場合は、入力パケットのヘッダ情報と送信時刻をヘッ
ダ・送信時刻記憶回路2−3に記憶し(3−5)、パケ
ット一時記憶回路2−1に保存した入力パケットを送信
する(3−6)。
【0015】図4にこの発明の通信装置における受信処
理手順を示す。パケット制御装置1−3に受信パケット
を入力し(4−1)、そのパケットをパケット一時記憶
・遅延回路2−7へ保存し(4−2)、受信パケットの
ヘッダ情報を用いて上位プロトコルの種別を判定する
(4−3)。判定の結果、再送機能を有しない上位プロ
トコル、もしくは受信パケットがACK信号を含まない
場合は(4−4)、パケット一時記憶・遅延回路2−7
に保存した受信パケットを送出する(4−9)。一方、
受信パケットの上位プロトコルが再送機能を有し、かつ
受信パケットがACK信号を含む場合は(4−4)、A
CK信号を含むパケットの受信時刻と、ヘッダ・送信時
刻記憶回路2−3に保存したACK信号の示す送信パケ
ットの送信時刻を用いてRTTを計算する(4−5)。
計算したRTTが規定値を超えているかどうかを判定し
(4−6)、超えている場合にはヘッダ・送信時刻記憶
回路2−3から当該送信パケットに対応する情報を削除
(4−8)して、パケット一時記憶・遅延回路2−7へ
保存した受信パケットを送出する(4−9)。一方、計
算したRTTが規定値を超えていない場合には、パケッ
ト一時記憶・遅延回路2−7に保存した受信パケットの
RTTが規定値になるまで、つまり送信時刻と現在時刻
との差が規定値になるまで遅延させ(4−7)、遅延後
にヘッダ・送信時刻記憶回路2−3から当該送信パケッ
トに対応する情報を削除して(4−8)、パケット一時
記憶・遅延回路2−7から受信パケットを送出する(4
−9)。
【0016】送信の際は、例えばTCPパケット(図
6)の場合は、無線通信装置へ入力されるTCPパケッ
ト6−1のヘッダ6−2に含まれる発信元ポート番号6
−4、着信先ポート番号6−5、シーケンス番号6−6
と送信時刻とをヘッダ・送信時刻記憶回路2−3に記憶
させる。受信の際は、受信したTCPパケット6−1の
確認応答番号6−7を調べることで、ヘッダ・送信時刻
記憶回路2−3に記憶させたヘッダ情報と対応づけるこ
とができ、ここに送信時刻が記憶されていることからR
TTを計算することができる。この計算結果を用いるこ
とにより受信したTCPパケット6−1を一定時間遅延
させて送出することができる。
【0017】これら送信手順、受信手順は記録媒体に記
録されたプログラムを読出し、解読実行することにより
達成される。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、無線通信装置において受信パケットの上位プロトコ
ルが再送機能を有し、かつ受信パケットがACK信号を
含む場合、RTTを一定化することにより上位プロトコ
ルの再送機能の動作を抑制し、従来の無線通信装置に比
べ、送信しなければならないデータ量の低減が可能とな
り、その結果、データ転送時間を短縮することができ
る。
【0019】図7に従来の無線通信装置を用いた場合
と、本発明を用いた場合のデータ転送時間の比較を示
す。2台のデータ通信端末をそれぞれ無線通信装置を介
して接続し、TCPパケット伝送を行った場合のデータ
転送時間を計算機シミュレーションにより求めた。シミ
ュレーション条件は、転送データサイズは500kby
te、TCPパケット長は最大500オクテット、最大
TCPウィンドウサイズは4kbyte、無線区間の誤
り制御方法はGo Back N ARQ(Autom
atic Repeat Request)でN=10
である。また、無線区間での生じるビット誤りパターン
は無線伝送実験系で取得したビット誤りパターンを使用
した。ビット誤りパターンの取得条件は、アクセス方式
はCDMA(Code Division Multi
ple Access)、変復調方式はDQPSK遅延
検波、ビットレートは112kbit/s、フェージン
グモデルはIMT2000標準シミュレーション条件で
規定されている室内環境モデル、フレーム長は80bi
t、フレーム誤り率は10e−3である。
【0020】同図において、横軸の正規化データ転送時
間とは500kbyteのデータ転送に必要な最短の時
間を1とした値である。同図からわかるように、この発
明では、大部分のパケットは正規化データ転送時間1.
035で転送されるが、RTTの値に拘わらず、受信パ
ケットを送出する従来方法ではパケットの転送時間にば
らつきがあり、かつ全体として、正規化データ転送時間
は、1.23程度と可成り、長くなる。つまりこの発明
を用いることにより、TCPの再送機能の動作が抑制さ
れ、転送しなければならないフレーム数を低減でき、累
積確率50%を与える正規化データ転送時間は従来方法
に比べ15%短縮される。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1の発明を用いた無線通信装置の機能構
成例を示すブロック図。
【図2】請求項2の発明を用いた無線通信装置の機能構
成例を示すブロック図。
【図3】この発明を用いた無線通信装置による送信処理
手順の例を示す流れ図。
【図4】この発明を用いた無線通信装置による受信処理
手順の例を示す流れ図。
【図5】従来の無線通信装置の機能構成を示すブロック
図。
【図6】TCPパケットの構成を示す図。
【図7】この発明を用いた場合と従来方法の場合におけ
るデータ転送時間のシミュレーション結果例を示す図。
【図8】OSI参照モデルを示す図。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パケット伝送が可能な無線通信装置にお
    いて、 入力パケットに対し、無線伝送に必要なプロトコルより
    も上位のプロトコルが再送機能を有する場合に、上記入
    力パケットのヘッダ情報と送信時刻を記憶する送信パケ
    ット情報記憶手段と、 受信パケットにおいて、上位プロトコルが再送機能を有
    し、かつ送信したパケットが正しく到着したことを示す
    ACK信号を含む場合に、当該受信パケットを遅延させ
    て出力させる受信パケット遅延手段と、 を備えたことを特徴とする無線通信装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の無線通信装置におい
    て、 上記送信パケット情報記憶手段は、上記入力パケットを
    保存するパケット一時記憶手段と、上記入力パケットの
    上位プロトコルが再送機能を有するかどうかを判定する
    送信用上位プロトコル種別判定手段と、上記入力パケッ
    トのヘッダ情報とパケット送信時刻を記憶するヘッダ・
    送信時刻記憶手段よりなり、 上記受信パケット遅延手段は、上記受信パケットを保存
    し、遅延させて出力させるパケット一時記憶・遅延手段
    と、上記受信パケットの上位プロトコルが再送機能を有
    するかどうかを判定する受信用上位プロトコル種別判定
    手段と、上記受信パケットのヘッダ情報からACK信号
    を確認するACK信号確認手段と、上記送信パケットが
    送信された時間から上記受信パケットのACK信号が受
    信されるまでの時間(RTT:Round Trip
    Time)を計算するRTT計算手段よりなり、 上記受信パケットを出力した場合は上記ヘッダ・送信時
    刻記憶手段からACK信号に対応するパケットのヘッダ
    情報と送信時刻を消去する手段を備えることを特徴とす
    る無線通信装置。
  3. 【請求項3】 パケットを入力して、フレームに分割し
    て無線送信する無線通信装置を送信制御するプログラム
    を記録した記録媒体であって、 上記プログラムは、 入力パケットを一時記憶手段に記憶する過程と、 上記入力パケットのヘッダ情報から、上位プロトコルの
    種別を判定する過程と、 上記種別判定により、上位プロトコルが再送機能を持た
    ないと判定されると、上記一時記憶手段に保存した入力
    パケットを送信する過程と、 上記種別判定により、上位プロトコルが再送機能を有す
    ると判定されると、上記入力パケットのヘッダ情報と、
    送信時刻を記憶する過程と、 その後、上記一時記憶手段に保存した入力パケットを送
    信する過程と、 を実行させることを特徴とするコンピュータ読出し可能
    な記録媒体。
  4. 【請求項4】 複数のフレームに分割されて無線受信さ
    れた信号を受信パケットに構成して出力する無線通信装
    置を制御するプログラムを記録した記録媒体であって、 上記受信パケットを一時記憶手段に記憶する過程と、 上記受信パケットのヘッダ情報から、上位プロトコルの
    種別とACK信号の有無を判定する過程と、 その判定結果が再生機能を有しない上位プロトコルもし
    くは上記受信パケットがACK信号を含まない場合は、
    上記一時記憶手段に記憶した受信パケットを直ちに送出
    する過程と、 上記判定結果が受信パケットの上位プロトコルが再送機
    能を有し、かつ受信パケットがACK信号を含む場合
    は、その受信パケットの受信時刻と、記憶手段に記憶さ
    れているその受信パケットと対応する送信パケットの送
    信時刻とから、その送信パケットの送信から、受信パケ
    ットが受信されるまでの時間RTTを計算する過程と、 上記時間RTTが規定値を超えているか否かを判定する
    過程と、 その判定が規定値を超えている場合は、上記一時記憶手
    段に記憶した受信パケットを送出する過程と、 上記判定が規定値を超えていない場合は、上記送信時刻
    と現在時刻との差が上記規定値になるまで遅延させて、
    上記一時記憶手段に記憶した受信パケットを送出する過
    程と、 上記一時記憶手段より上記受信パケットを送出すると、
    対応する上記送信パケットの情報とその送信時刻を記憶
    手段から消去する過程と、 を実行させることを特徴とするコンピュータ読出し可能
    な記録媒体。
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