JPWO2010032314A1 - 通信システム、通信装置、通信方法、及び通信プログラム - Google Patents

Abstract

送信データを受信する側の通信装置の一時記憶部に所定量を超える送信データが記憶された場合であっても、送信データの受信側の通信装置から送信側の通信装置への送信データの送信を不必要に停止させることのない通信システム、通信装置、及び通信方法を提供する。ユーザデータと制御データとを含む送信データを互いに送受信する一対の通信装置を備え、送信データを受信する通信装置は、一時記憶部に記憶されている受信した送信データ量が第１の閾値を超えた場合に、送信データの送信元の通信装置へ容量不足情報を送信し、送信データを送信する通信装置は、容量不足情報を受信した場合に、送信データの送信先の通信装置へユーザデータを除いた送信データを送信し、容量不足解消情報を受信した場合にユーザデータの送信を再開する通信システムとした。

Description

本発明は、通信システム、通信装置、通信方法、及び通信プログラムに関するものである。

携帯電話等の無線通信システムＳaは、図７に示すように、ＩＰ(Internet Protocol)ネットワーク400aと接続されたＭＭＥ(Mobility Management Entity)／Ｓ―ＧＷ(Serving Gateway)等の交換局300aと、この交換局300aに接続された複数の基地局(ｅＮＢ：evolved Node B)200aとを備えたＩＰ網により構成されている。

そして、携帯電話等の各無線通信装置(以下、「ユーザ端末(ＵＥ)100aという。」)は、最寄の基地局200aを介して、他のユーザ端末100aとの間で互いにデータの送受信が行われている。

かかる無線通信システムＳaにおける新たな規格として、ＬＴＥ（Long Term Evolution）と呼ばれる通信仕様が盛んに検討されている。ＬＴＥは、通信標準化プロジェクトの１つである３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）において注目されており、例えばデータリンク層に相当するレイヤ２の改良などが進められている。（たとえば、非特許文献１参照。）。

ＬＴＥにおけるレイヤ２は、図８に示すように、ＰＤＣＰ（Packet Data Convergence Protocol）層、ＲＬＣ（Radio Link Control）層、およびＭＡＣ（Medium Access Control）層の３つのサブレイヤを有している。このレイヤ２は、ユーザ端末100及び基地局200の双方に設けられている。

ＰＤＣＰ層およびＲＬＣ層に属するＰＤＣＰエンティティおよびＲＬＣエンティティは、無線通信に使用される論理チャネル（ＬＣＨ：Logical Channel）の数（図８においてはｎ）ずつ存在し、互いに１対１に対応している。

そして、ｎ個の各ＰＤＣＰエンティティでは、送信データに対してＰＤＣＰ層のヘッダが付加され、得られたＰＤＣＰ層のＰＤＵ（Protocol Data Unit）が対応するＲＬＣエンティティへ出力される。

このＰＤＵは、ＲＬＣ層においてはＳＤＵ（Service Data Unit）となり、各ＲＬＣエンティティによって、ＲＬＣ層のヘッダが付加されることにより、ＲＬＣ層のＰＤＵが得られることになる。

すなわち、上位のサブレイヤのＰＤＵは、下位のサブレイヤへ出力されると、下位のサブレイヤのＳＤＵとして扱われる。そして、下位のサブレイヤにおいてＳＤＵにサブレイヤ毎のヘッダが付加されると、下位のサブレイヤのＰＤＵが得られる。

また、各ＲＬＣエンティティからＲＬＣ層のＰＤＵ（以下「ＲＬＣ−ＰＤＵ」という）がＭＡＣ層へ出力されると、これらのＲＬＣ−ＰＤＵは多重化され、ＭＡＣ層のヘッダが付加されることによりＭＡＣ層のＰＤＵ（以下「ＭＡＣ−ＰＤＵ」という）となって、物理層に相当するレイヤ１の処理が施されて送信される。

このとき、ＭＡＣ層に属するＭＡＣエンティティは、データの送信に利用することができる帯域幅や電力などの無線リソースからＭＡＣ−ＰＤＵの空き領域サイズを決定し、ｎ個の各ＲＬＣエンティティから出力されるＲＬＣ−ＰＤＵを適宜ＭＡＣ−ＰＤＵの空き領域に割り当てて多重化する。

例えば図９に示すように、ＭＡＣ層においては、１番目のＲＬＣエンティティ（以下「ＲＬＣ＃１」という）においてＳＤＵにＲＬＣヘッダが付加されて得られたＲＬＣ−ＰＤＵと、２番目のＲＬＣエンティティ（以下「ＲＬＣ＃２」という）においてＳＤＵにＲＬＣヘッダが付加されて得られたＲＬＣ−ＰＤＵとが、それぞれＭＡＣ−ＳＤＵとして扱われて多重化される。

多重化された２つのＭＡＣ−ＳＤＵ(ユーザデータ)には、ＭＡＣ層におけるヘッダ（ＭＡＣヘッダ）や制御データが付加され、ＭＡＣ−ＰＤＵ(送信データ)が得られることになる。そして、得られた送信データは、図示しないレイヤ１の処理が施された上で送信される。つまり、この送信データがユーザ端末100aと基地局200aとの間で互いに送受信されることとなる。

なお、ＭＡＣ層においては、ｎチャネルからなるストップアンドウェイト（Stop &Wait）を用いたハイブリッド自動再送要求（ＨＡＲＱ：Hybrid Automatic Repeat request）による再送制御も実行されている。

ＭＡＣ層のＨＡＲＱにおいては、送信時に送信データが保持されるとともに、送信データに対する誤り訂正処理、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）符号化が行われる。

そして、受信側は、送信データの受信結果が受信ＮＧ（すなわち、ＣＲＣ符号による誤り検出結果がＮＧ）となった場合、その旨を示すＮＡＣＫを送信側へ返信する。一方、受信ＯＫ(すなわち、ＣＲＣ符号による誤り検出結果がＯＫ)となった場合、受信側は、その旨を示すＡＣＫを送信側へ返信する。

その後、送信側のＭＡＣ層は、ＮＡＣＫを受信した場合には初回送信時に保持された送信データを再送し、ＡＣＫを受信した場合には初回送信時に保持されたＭＡＣ−ＰＤＵを破棄して、次のＭＡＣ−ＰＤＵを送信する。

そして、上記のようなレイヤ２を有するユーザ端末100aと基地局200aとの間では、図１０に示すように、基地局200a及びユーザ端末100aの各ＭＡＣ層の間で双方向の送信データの送受信が行われる。

この図１０に示すように、基地局200a及びユーザ端末100aは、共にレイヤ２に属するＰＤＣＰ層、ＲＬＣ層、ＭＡＣ層を備えている。また、各ＰＤＣＰ層とＲＬＣ層とは、送信データの伝送経路における上流側から受信した各種データを一時記憶するバッファを備えている。

かかる通信システムＳaでは、たとえば、図１１に示すように、ユーザ端末100aにスループットの低いアプリケーション(アプリ)500aを接続した場合(１)、ユーザ端末100aのＰＤＣＰ層からアプリ500aへは、基地局200aからユーザ端末100aへの送信データの転送レートよりも低い転送レートで送信データの送信が行われることとなる(２)。

そのため、ユーザ端末100aの受信部では、ＰＤＣＰ層のバッファに送信データのオーバーフローが発生して(３)、アプリ側へ送信データの送信が行えなくなる場合がある。

この場合、ユーザ端末100aのＰＤＣＰ層は、上位の送信データ制御部(たとえば、ＲＲＣ：Radio Resource Control)600aへその旨を通知し、このＲＲＣ600aから基地局200aのＭＡＣ層へ送信データの送信停止要求を送信させることによって(４)、基地局200aからの送信データの送信を停止させ(５)、バッファのオーバーフローを解消していた(例えば、特許文献１及び特許文献２参照。)。

3GPP, TS36.300 "Evolved Universal Terrestrial Radio Access(E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access(E-UTRAN); Overall description; Stage 2" http://www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/36series/36.300/36300-850.zip 特開２００６−１５７９１２号公報 特開２００５−２４４５０５号公報

しかしながら、上記従来の通信システムＳaでは、基地局200aがユーザ端末100aから送信データの送信停止要求を受信した場合、基地局200aはユーザ端末100aへの送信データの送信を停止するが、この場合、ユーザ端末100aは、基地局200aから送信データに含まれるユーザデータだけでなく、制御データも受信することができなくなる。なお、制御データにはＲＬＣ−制御ＰＤＵ（ＡＣＫ、ＮＡＣＫ等）が含まれる。

そのため、ユーザ端末100aでは、自装置から基地局200aへ送信したデータに対応するＡＣＫやＮＡＣＫを受信することができなくなるので、自装置から送信したデータの送達確認を行うことができず、図１１の(６)に示すように、ＲＬＣ層は、基地局200aに対して送信データの送信を行えなくなる。

このように送信データの送受信が行えなくなるケースの発生は、ユーザ端末100aに限られるものではなく、基地局200aにおいても発生するおそれがある。たとえば、基地局200aが交換局300aを介して接続したＩＰネットワーク400aのスループットが比較的低い場合、上記ユーザ端末100aと同様に、基地局200aにおけるＰＤＣＰ層のバッファに送信データのオーバーフローが発生して、基地局200aとユーザ端末100aとの間で送信データの送受信が停止してしまうおそれがある。

そこで、本発明は、上述した従来技術による課題を解消するためになされたものであり、送信データを受信する側の通信装置において、一時記憶部に所定量を超える送信データが記憶された場合であっても、送信データの受信側の通信装置から送信側の通信装置への送信データの送信を不必要に停止させることのない通信システム、通信装置、及び通信方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、この通信システムは、ユーザデータと制御データとを含む送信データを互いに送受信する一対の通信装置を備え、前記送信データを受信する前記通信装置は、受信した前記送信データを一時記憶する一時記憶部と、前記一時記憶部に記憶されている前記送信データ量が第１の閾値を超えた場合に、前記送信データの送信元の前記通信装置へ、前記一時記憶部の空き記憶容量が不足していることを示す容量不足情報を送信する容量不足情報送信部とを有し、前記送信データを送信する前記通信装置は、前記送信データの送信先の前記通信装置から前記容量不足情報を受信した場合に、前記送信データの送信先の通信装置へ、前記ユーザデータを除いた前記送信データを送信し、前記送信データの送信先の前記通信装置から容量不足解消情報を受信した場合に、前記ユーザデータの送信を再開する送信制御部とを有することを要件とする。

この通信システムによれば、送信データを受信する通信装置の一時記憶部に所定量を超える送信データが記憶された場合であっても、送信データを送信する側の通信装置は、ユーザデータの送信は停止するが、制御データの送信は停止しないため、送信データを受信する側の通信装置は、受信した制御データにより、自装置から送信した送信データの送達確認を行うことができるので、送信データの受信側の通信装置から送信側の通信装置への送信データの送信を不必要に停止させることがなくなる。

図1は、実施例１に係る通信システムにおける送信データの流れを示す説明図である。 図２は、実施例１に係るユーザ端末及び基地局が備えるレイヤ２の構成を示す機能ブロック図である。 図３は、実施例１に係るユーザ端末と基地局とで実行される処理を示すシーケンス図である。 図４は、実施例２に係る通信システムを示す説明図である。 図５は、実施例２に係る通信システムにおける送信データの流れを示す説明図である。 図６は、実施例２に係る中継局と基地局とで実行される処理を示すシーケンス図である。 図７は、従来の通信システムを示す説明図である。 図８は、従来のレイヤ２を示す説明図である。 図９は、レイヤ２における送信データの構成を示す説明図である。 図1０は、従来の通信システムにおける送信データの流れを示す説明図である。 図1１は、従来の通信システムにおける送信データの流れを示す説明図である。

符号の説明

100 ユーザ端末
110 ＰＤＣＰ層
111 バッファ
115 ＰＤＣＰ制御部
115a バッファ監視部
120 ＲＬＣ層
123 ＲＬＣ制御部
130 ＭＡＣ層
131 多重部
132 スケジューラ
200 基地局
700 中継局

以下に、本発明に係る通信システム、通信装置、及び通信方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。本実施例では、携帯電話の通信システムに本発明を適用した場合を例に挙げて説明する。

図１に示すように、実施例１に係る通信システムＳは、ユーザデータと制御データとを含む通信データを互いに送受信する一対の通信装置の一例として、ユーザ端末100と基地局200とを備えている。なお、それぞれの通信データは、一方向へ送信されるデータであるため、以下、ユーザデータと制御データとを含む通信データを送信データと称して説明する。

ユーザ端末100及び基地局200は、それぞれＬＴＥ（Long Term Evolution）におけるレイヤ２を備えており、各レイヤ２は、それぞれＰＤＣＰ（Packet Data Convergence Protocol）層、ＲＬＣ（Radio Link Control）層、およびＭＡＣ（Medium Access Control）層の３つのサブレイヤを有している。また、各ＰＤＣＰ層とＲＬＣ層とは、送信データの伝送経路における上流側から受信した各種データを一時記憶するバッファを備えている。

特に、この通信システムＳは、ユーザ端末100と基地局200との間で互いに送信データの送受信を行っているときに、ユーザ端末100におけるＰＤＣＰ層のバッファに所定量を超える送信データが記憶された場合であっても、ユーザ端末100から基地局200への送信データの送信を不必要に停止させないように構成している。

ここで、この通信システムＳにおいて、ユーザ端末100を比較的スループットの低いアプリケーション(以下、「アプリという。」)500に接続した場合を例に挙げて、ユーザ端末100におけるＰＤＣＰ層のバッファに所定量を超える送信データが記憶された場合であっても、ユーザ端末100から基地局200への送信データの送信を不必要に停止させない通信方法の一連の流れについて説明する。

図１に示すように、ユーザ端末100を比較的スループットの低いアプリ500に接続した場合(１)、基地局200とユーザ端末100との間における送信データの転送レートよりも、ユーザ端末100とアプリ500との間における送信データの転送レートの方が低くなる(２)。

そのため、ユーザ端末100におけるＰＤＣＰ層のバッファでは、アプリ500へ送信する送信データのデータ量よりも、ユーザ端末100のＲＬＣ層から送信されてくる送信データのデータ量の方が多くなるので、蓄積(記憶)される送信データのデータ量が増大して、そのデータ量が記憶容量の上限に近づくこととなる(３)。

ユーザ端末100のＰＤＣＰ層は、バッファに記憶されている送信データのデータ量が第１の閾値を超えた場合に、ユーザ端末100のＲＬＣ層を経由してユーザ端末100のＭＡＣ層へその旨を通知する(４)。ユーザ端末100のＭＡＣ層は、この通知を受け付けると、基地局200に対して、ユーザ端末100におけるＰＤＣＰ層のバッファの記憶容量が不足していることを示す容量不足情報を送信する(５)。なお、この容量不足情報は、ユーザ端末100から基地局200へ送信する制御データ又はユーザデータのヘッダ部分に格納して送信される。

基地局200のＭＡＣ層は、この容量不足情報を受信することによって、ユーザ端末100のＰＤＣＰ層のバッファに送信データが滞留していることを認識する。その後、基地局200のＭＡＣ層は、基地局200のＲＬＣ層に対して、送信データの送信要求を送信する際に、ユーザデータを除いた制御データだけの送信データの送信を要求する(７)。

基地局200のＲＬＣ層は、基地局200のＭＡＣ層からユーザデータを除いた送信データの送信要求を受信すると、制御データを含みユーザデータを含まない送信データを作成して、その送信データを基地局200のＭＡＣ層を介してユーザ端末100へ送信する。なお、このとき、基地局200のＭＡＣ層から基地局のＰＤＣＰ層に対して、データの受信停止要求を送信するように構成してもよい。かかる構成とすれば、基地局200のＲＬＣ層が基地局200のＭＡＣ層へのユーザデータの送信を停止したとしても、基地局200のＰＤＣＰ層のバッファにデータのオーバーフローが発生することがない。

このように、実施例１の通信システムＳでは、基地局200から送信された送信データを受信する通信装置(ここでは、ユーザ端末100)の一時記憶部(ここでは、ユーザ端末100のＰＤＣＰ層のバッファ)に所定量を超える送信データが記憶された場合であっても、送信データを送信する側の通信装置(ここでは、基地局200)は、ユーザデータの送信は停止するが、制御データの送信は停止しないため、送信データを受信する側の通信装置(ここでは、ユーザ端末100)は、受信した制御データにより、自装置から送信した送信データの送達確認を行うことができるので、基地局200への送信データの送信を不必要に停止することなく、継続して送信することができる。

本実施形態では、基地局200からの制御データの送信は継続しているが、ユーザ端末100の容量不足情報を受信すると、次にユーザ端末100からの容量不足解消情報が来るまで、送信自体を一時停止させるようにし、送信再開情報を受信すると再び、ユーザデータを含むデータを送信するようにしてもよい。この時、ユーザ端末100のバッファ監視部115aが、バッファの空きが第２の閾値以下になることを監視して、ユーザ端末100は、容量不足解消情報を基地局200に送るようにしてもよい。

次に、ユーザ端末100及び基地局200が備えるレイヤ２の具体的構成について図２を参照して説明する。図２に示すように、このレイヤ２は、ＰＤＣＰ層(ＰＤＣＰサブレイヤ)110と、ＲＬＣ層(ＲＬＣサブレイヤ)120と、ＭＡＣ層(ＭＡＣサブレイヤ)130とを有する。また、レイヤ２は、複数の論理チャネルを有しており、論理チャンネル毎にＰＤＣＰサブレイヤ110、ＲＬＣサブレイヤ120が存在する。その他の構成は、複数のレイヤを有する周知の送信装置と同一であるため、ここでは説明を省略する。

また、本実施例１に係るレイヤ２のＰＤＣＰサブレイヤ110と、ＲＬＣサブレイヤ120と、ＭＡＣサブレイヤ130との間で送受信される送信データの流れは、背景技術で説明した送信データの流れと同様である。

このうち、ＰＤＣＰサブレイヤ110は、上位レイヤであるネットワーク層との間でユーザデータ（ＩＰパケット）の送受信、またはレイヤ３であるＲＲＣ（Radio Resource Control）との間で制御データの送受信を行うレイヤである。また、ＰＤＣＰサブレイヤ110は、ＰＤＣＰ−ＰＤＵを利用して、下位のサブレイヤとなるＲＬＣサブレイヤ120との間でデータの送受信を行う。

また、ＰＤＣＰサブレイヤ110は、ユーザデータに対して、ＩＰヘッダ圧縮／伸長処理、秘匿処理、ＳＤＵ廃棄処理を行い、制御データに対して、秘匿処理、Integrity Protection等を行う。

図２の上段に示すように、ＰＤＣＰサブレイヤ110は、バッファ111と、ＩＰヘッダ圧縮部112と、秘匿処理部113と、ＰＤＣＰ−ＰＤＵヘッダ付与部114と、ＰＤＣＰ制御部115とを有する。

このうち、バッファ111は、ネットワーク層からＩＰパケットを受信し、ＰＤＣＰ制御部115によってＰＤＣＰ−ＳＤＵに変換された後に、変換されたＰＤＣＰ−ＳＤＵを記憶する。

ＩＰヘッダ圧縮部112は、バッファ111からＰＤＣＰ−ＳＤＵを取得し、取得したＰＤＣＰ−ＳＤＵに含まれるＩＰヘッダを圧縮する。秘匿処理部113は、ＩＰヘッダ圧縮部112からＩＰヘッダを圧縮されたＰＤＣＰ−ＳＤＵを取得し、各種の秘匿処理を実行する。

ＰＤＣＰ−ＰＤＵヘッダ付与部114は、秘匿処理部113から、ＰＤＣＰ−ＳＤＵを取得し、取得したＰＤＣＰ−ＳＤＵに制御ヘッダを付与することで、ＰＤＣＰ−ＰＤＵを作成する。ここで、ＰＤＣＰ−ＳＤＵに付与される制御ヘッダには、各ＰＤＣＰ−ＳＤＵの順番を識別するためのシーケンス番号が含まれている。ＰＤＣＰ−ＰＤＵヘッダ付与部114は、制御ヘッダを付与されたＰＤＣＰ−ＰＤＵをＲＬＣサブレイヤ120に出力する。

ＰＤＣＰ制御部115は、ＰＤＣＰサブレイヤ110全体を制御する。特に、このＰＤＣＰ制御部115は、バッファ111に記憶しているデータ(ＰＤＣＰ−ＳＤＵ)のデータ量を監視するバッファ監視部115ａを有しており、バッファ111に記憶しているデータ量が第１の閾値を超えた場合には、ＰＤＣＰ−ＳＤＵまたはＰＤＣＰ−ＳＤＵヘッダ内に、バッファ111の空き記憶容量が不足していることを示す容量不足情報を格納して、ＰＤＣＰサブレイヤ110からＲＬＣサブレイヤ120へ出力させる制御を行う。

一方、ＰＤＣＰ制御部115は、バッファ監視部115aにより、バッファ111の空き記憶容量の不足が解消された場合には、その旨を示す容量不足解消情報をＰＤＣＰサブレイヤ110からＲＬＣサブレイヤ120へ出力させる制御を行う。この時、バッファが不足を解消したか否かは、ユーザ端末100のバッファ監視部115aがバッファの空きが第２の閾値以下になることを監視して、ユーザ端末100は、送信再開情報を基地局200に送るようにしてもよい。

また、このＰＤＣＰ制御部115は、Discard_Timer管理部115bを有しており、上位レイヤからユーザデータ（ＩＰパケット）を受信した時点でユーザデータのＩＰパケットごとにDiscard_Timer115bを起動し、タイムアウトした時点で、対象となるユーザデータのＩＰパケットがＰＤＣＰサブレイヤ110内に存在する場合、またはＲＬＣサブレイヤ120内でＡＲＱ処理が開始されていない場合に、対象となるユーザデータのＩＰパケットを廃棄する。

また、これらバッファ111、ＩＰヘッダ圧縮部112、秘匿処理部113、ＰＤＣＰ−ＰＤＵヘッダ付与部114、ＰＤＣＰ制御部115は、ＲＬＣサブレイヤ120からＰＤＣＰサブレイヤ110へ送信データ(ＰＤＣＰ−ＰＤＵ)が入力された場合に、上記した処理と逆の処理を実行する。

次に、ＲＬＣサブレイヤ120の説明に移ると、ＲＬＣサブレイヤ120は、ＡＲＱによるデータの再送信制御を行うレイヤである。図２の中段に示すように、このＲＬＣサブレイヤ120は、バッファ121と、ＡＲＱ処理部122と、ＲＬＣ制御部123とを有する。

このうち、バッファ121は、ＰＤＣＰサブレイヤ110から取得したＰＤＣＰ−ＰＤＵを、ＰＤＣＰ−ＰＤＵの制御ヘッダの内容に基づいて、ＲＬＣ−ＳＤＵに復元した後に、復元したＲＬＣ−ＳＤＵを記憶する。また、バッファ121は、ＡＲＱ処理部120によって、一度でも対向局に送信されたＲＬＣ−ＳＤＵに、例えば、フラグ等を立てることにより、識別する。

ＡＲＱ処理部122は、バッファ121から、複数のＲＬＣ−ＳＤＵを取得してＲＬＣ−ＰＤＵを作成し、ＭＡＣサブレイヤ130にＲＬＣ−ＰＤＵを出力することで、対向局のＲＬＣサブレイヤにＲＬＣ−ＰＤＵを転送する。また、ＡＲＱ処理部122は、ＡＲＱ処理を実行し、対向局のＲＬＣサブレイヤとの間で、送信確認が取れた場合には、ＰＤＣＰサブレイヤ110に対して送達確認情報を出力する。

ＡＲＱ処理部122は、送信確認がとれた場合には、送信確認が取れたＲＬＣ−ＰＤＵに対応するＰＤＣＰ−ＰＤＵに含まれるシーケンス番号を、ＰＤＣＰサブレイヤ110に対して出力することで、送信確認が取れた旨の情報を、ＰＤＣＰサブレイヤ110に通知することもできる。

ＲＬＣ制御部123は、ＲＬＣサブレイヤ120全体を制御する。例えば、ＲＬＣ制御部123は、ＭＡＣサブレイヤ130からデータ要求を取得した場合に、要求されたデータ量およびデータの種類をＭＡＣサブレイヤ130に出力させる。

また、これら、バッファ121、ＡＲＱ処理部122、ＲＬＣ制御部123は、ＭＡＣサブレイヤ130からＲＬＣサブレイヤ120へ送信データ(ＲＬＣ−ＰＤＵ)が入力された場合には、上記した処理と逆の処理を実行する。

次に、ＭＡＣサブレイヤ130の説明に移ると、ＭＡＣサブレイヤ130は、複数の論理チャンネルにマッピングした各ＲＬＣサブレイヤとの間でデータのスケジューリングを行い、ＲＬＣサブレイヤ120からのデータを多重し、多重したものをＭＡＣ−ＰＤＵとして、下位レイヤであるレイヤ１へ送信するレイヤである。なお、ＭＡＣサブレイヤ130は、レイヤ１からデータを取得した場合には、送信時とは逆の処理を実行する。

図２の下段に示すように、ＭＡＣサブレイヤ130は、多重部131と、スケジューラ132とを有する。このうち、多重部131は、各論理チャネルのＲＬＣサブレイヤ120からＲＬＣ−ＰＤＵを取得し、取得した各ＲＬＣ−ＰＤＵを多重化したＭＡＣ−ＰＤＵを作成し、作成したＭＡＣ−ＰＤＵを、レイヤ１を介して、送信データの送信先である他の通信装置へ出力する。

特に、この多重部131は、ＰＤＣＰサブレイヤ110から取得したＰＤＣＰサブレイヤ120のバッファ111に空き記憶容量が不足していることを示す容量不足情報が通知された場合、ＭＡＣ−ＰＤＵで容量不足情報を作成して、送信データの送信先である他の通信装置へ送信する。

また、多重部131は、他の通信装置からＭＡＣ−ＰＤＵを受信した場合、そのＭＡＣ−ＰＤＵに、当該ＭＡＣ−ＰＤＵの送信元の通信装置におけるＰＤＣＰサブレイヤのバッファに関する容量不足解消情報が格納されていた場合には、その容量不足解消情報をスケジューラ132へ出力する。

スケジューラ132は、各論理チャネルから受信するＲＬＣ−ＰＤＵのデータ量を管理し、必要なデータ量を、各論理チャネルのＲＬＣサブレイヤに通知する。通常、このスケジューラ132は、ユーザデータと制御データとを含む送信データ(ＲＬＣ−ＰＤＵ)の送信を要求するデータ要求をＲＬＣサブレイヤ120のＲＬＣ制御部123に対して送信する。

ただし、このスケジューラ132は、多重部131から容量不足情報が入力された場合、制御データは含むがユーザデータを含まない送信データ(ＲＬＣ−ＰＤＵ)の送信要求するデータ要求をＲＬＣサブレイヤ120のＲＬＣ制御部123に対して送信するように構成している。

かかるデータ要求をＲＬＣサブレイヤ120へ送信することにより、ＭＡＣサブレイヤ130は、ＲＬＣサブレイヤ120からユーザデータを除いた送信データ(ＲＬＣ−ＰＤＵ)を取得することとなり、その結果、制御データが含まれユーザデータが除かれた送信データ(ＭＡＣ−ＰＤＵ)を他の通信装置へ送信することとなる。

このように、実施例１のＭＡＣサブレイヤ130は、送信データを受信した際に、その送信データの中に、該送信データを送信してきた他の通信装置のバッファに関する容量不足情報が含まれていた場合、その送信データを送信してきた通信装置に対して、制御データの送信は行うが、ユーザデータの送信は行わない。

容量不足情報を含む送信データを送信した側の通信装置は、他の通信装置からユーザデータの送信が停止されるため、ＰＤＣＰサブレイヤにおける送信データの記憶量が徐々に減少し、新たにユーザデータを含む送信データを受信可能な状態となる。

しかも、容量不足情報を含む送信データを送信した側の通信装置は、他の通信装置からユーザデータの送信が停止されている間であっても、制御データの送信は停止されないため、受信した制御データに基づいて、自装置から送信した送信データの送達確認を行うことができ、他の通信装置に対して、送信データの送信を停止することなく、継続して行うことができる。

一方、このスケジューラ132は、多重部131から容量不足解消情報が入力された場合、通常どおりユーザデータと制御データとを含む送信データ(ＲＬＣ−ＰＤＵ)の送信を要求するデータ要求をＲＬＣサブレイヤ120のＲＬＣ制御部123に対して送信する。

次に、上記のように構成したレイヤ２をそれぞれ備えたユーザ端末100と基地局200との間で行われるデータ送受信の一例に関するシーケンスについて、図３を参照して説明する。なお、ユーザ端末100及び基地局200は、それぞれＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を有するコンピュータを備えており、各コンピュータのＣＰＵがＲＯＭから本実施形態に係る通信プログラムを読み出し、ＲＡＭを作業領域として用いて実行することにより、ユーザ端末100と基地局200との間で、図３に示すデータの送受信が行われる。

図３に示すように、あるユーザ端末100がスループットの低いアプリ500に接続して、ＰＤＣＰサブレイヤ110のバッファ111に空き記憶容量不足が発生した場合、ユーザ端末100は基地局200へ向けて容量不足情報を送信する(１)。

基地局200は、ユーザ端末100から容量不足情報を受信すると、ユーザ端末100のバッファ111に空き記憶容量不足が発生したことを確認し(２)、容量不足情報を送信してきたユーザ端末100へのユーザデータの送信を一時的に停止し、制御データのみ送信する(３)。

ユーザ端末100は、基地局200から受信した制御データに基づいて、自装置(ユーザ端末100)から基地局200へ送信した送信データに関する送達確認を行い、基地局200への送信データの送信を継続する(４)。

その後、ユーザ端末100は、ＰＤＣＰ層110のバッファ111における空き記憶容量不足が解消した場合(５)、基地局200へ向けて容量不足解消情報を送信する。

この容量不足解消情報を受信すると、基地局200は、ユーザ端末100に発生していたバッファ111の空き記憶容量不足が解消したことを確認し(６)、その後、一時停止していたユーザ端末100へのユーザデータの送信を再開する。これにより、ユーザ端末100は、ユーザデータと制御データとを含む送信データを基地局200から受信するようになる。

このように、実施例１の通信システムＳによれば、送信データを受信する通信装置(ここでは、ユーザ端末100)の一時記憶部(バッファ111))に所定量を超える送信データが記憶された場合であっても、送信データを送信する側の通信装置(ここでは、基地局200)は、ユーザデータの送信は停止するが、制御データの送信は停止しないため、送信データを受信する側の通信装置(ここでは、ユーザ端末100)は、受信した制御データにより、自装置から送信した送信データの送達確認を行うことができるので、送信データの受信側の通信装置(ここでは、ユーザ端末100)から送信側の通信装置(ここでは、基地局200)への送信データの送信を不必要に停止させることがなくなる。

また、上記した実施例１では、ユーザ端末100及び基地局200の両方に、バッファ監視部115ａと、容量不足情報を受信したときにＲＬＣ層120へユーザデータを除いた送信データの送信を要求するスケジューラ132とを備えたレイヤ２を設けているため、たとえば、基地局200のＰＤＣＰ層のバッファ111に空き記憶容量不足が発生した場合には、ユーザ端末100から基地局200へユーザデータを除いた制御データを含む送信データが送信される。

そのため、基地局がスループットの低いＩＰネットワークに接続した場合のように、基地局200側のバッファ111に空き記憶容量不足が発生しても、基地局200は、ユーザ端末100への送信データ(ユーザデータ＋制御データ)の送信を不必要に停止することがない。

なお、実施例１では、ユーザ端末100及び基地局200の両方に、バッファ監視部115ａと、容量不足情報を受信したときにＲＬＣ層120へユーザデータを除いた送信データの送信を要求するスケジューラ132とを備えたレイヤ２を設けたが、これらは、必ずしも双方の通信装置に設ける必要はない。

すなわち、ユーザ端末100と基地局200とのうち、ＰＤＣＰ層120のバッファ111に空き記憶容量不足が発生しやすい方の通信装置にのみバッファ監視部115ａを設けておき、空き記憶容量不足が発生したときに相手側の通信装置へ容量不足情報を送信するように構成する。

そして、容量不足情報を受信する側の通信装置は、バッファ監視部115ａを設けず、容量不足情報を受信したときに、その容量不足情報の送信元の通信装置へユーザデータを除く送信データを送信するように構成する。このように通信システムＳを構成しても、同様に送信データの受信側の通信装置から送信側の通信装置への送信データの送信を不必要に停止させることがなくなる。

また、第１実施例では、ＭＡＣ層130のスケジューラ132が容量不足情報を受信した場合に、ＲＬＣ層120のＲＬＣ制御部123へユーザデータを除いた送信データの送信を要求するデータ要求を行うように構成したが、他の構成により、バッファ111に空き記憶容量不足が発生している通信装置へユーザデータを除いた送信データを送信してもよい。

たとえば、ＭＡＣ層130が他の通信装置から容量不足情報を受信した場合に、スケジューラ132からＲＬＣ層120へのデータ要求を停止させるように構成する。そして、ＲＬＣ層120は、ＭＡＣ層130から所定のタイミングでデータ要求を受付けなかった場合や、前回のデータ要求から所定時間が経過しても次のデータ要求を受付けなかった場合に、ユーザデータを除いた送信データをＭＡＣ層130へ送信するように構成する。このように通信システムＳを構成しても、同様に送信データの受信側の通信装置から送信側の通信装置への送信データの送信を不必要に停止させることがなくなる。

また、第１実施例では、ＭＡＣ層130のスケジューラが容量不足解消信号を受信した場合に、ＲＬＣ層120へユーザデータと制御データとを含む送信データの送信データを要求することによって、ＲＬＣ層120がユーザデータの送信を再開する構成としたが、他の構成によりＲＬＣ層120によるユーザデータの送信を再開してもよい。

たとえば、ＲＬＣ層120がユーザデータを除いた送信データの送信を開始してから所定時間が経過しても、ＭＡＣ層130からユーザデータの送信を要求するデータ要求を受付けなかった場合に、ＲＬＣ層120からＭＡＣ層130へのユーザデータの送信を再開するように構成してもよい。

次に、本発明に係る通信システム、通信装置、通信方法の実施例２について説明する。上記実施例１では、ユーザ端末100と基地局200との間で送信データの送受信を行う通信システムに対して本発明を適用した場合について説明したが、実施例２では、第１実施例の通信システムの基地局200とユーザ端末100との間に中継局700を設け、この中継局700とユーザ端末100との間で送信データの送受信を行う通信システムに本発明を適用した場合を例に挙げて説明する。なお、以下の説明において、実施例１と同一の構成要件については、同一の符号を付して説明する。

図４に示すように、実施例２に係る通信システムは、ユーザ端末100と基地局200と、これらユーザ端末100と基地局200との間で送受信される送信データを中継する中継局700とを備えている。

図５は、実施例２に係るユーザ端末100、基地局200、中継局700の構成を簡略化した説明図である。図７に示すように、ユーザ端末100及び基地局200は、実施例１と同様に、それぞれＰＤＣＰ層、ＲＬＣ層、ＭＡＣ層を備えたレイヤ２を有している。

また、中継局700は、ユーザ端末100及び基地局200のＭＡＣ層から送信される送信データ(ＭＡＣ−ＰＤＵ)中継する装置であるため、ＭＡＣ層とＲＬＣ層を備えているが、ＩＰネットワークと接続することがないため、ＰＤＣＰ層は備えていない。

また、中継局700は、ユーザ端末100または基地局200から送信された送信データを一時的に記憶する中継バッファを備えている。この中継バッファは、ＭＡＣ層により受信した送信データ(ＭＡＣ−ＰＤＵ)をＲＬＣ層によりＲＬＣ−ＳＤＵに変換して記憶している。さらに、中継局700は、中継バッファに記憶している送信データの量を監視するバッファ監視部を備えている。

このように構成した通信システムにおいて、基地局200と中継局700との位置関係は、常に一定であるため、これら基地局200と中継局700との間の電波環境等(Air)は比較的良好に保たれている。そのため、基地局200と中継局700との間においては、送信データの送受信時のエラー率(送受信エラーの発生率)が比較的小さい。

一方、ユーザ端末100は、携帯電話等の移動通信装置であるため、中継局700との位置関係が頻繁に変化する。そのため、ユーザ端末100の位置によっては、中継局700とユーザ端末100との間においては、送信データの送受信時のエラー率が比較的大きい。

中継局700は、基地局200又はユーザ端末100へ送信データを送信した際に、送信データの受信側の通信装置に送信データの受信エラーが発生した場合、その送信装置宛に送信データを再送するように構成している。そのため、中継局700は、送信データを送信しても、その送信データをすぐには中継バッファから削除せず、その送信データの送達確認を受信した後に、その送信データを中継バッファから削除するように構成している。

上記のように、中継局700と基地局200との間では、送信データの送受信時におけるエラー率が低く、中継局700とユーザ端末100との間では、中継局700と基地局200との間に比べてエラー率が高い。

そのため、図５の上段に示すように、ユーザ端末100から中継局700を介して基地局200へ送信データを送信する場合、中継局700から基地局200へ送信データが再送されることが少ないため、中継局700内の中継バッファからは送信データが順次削除されるので、中継バッファに送信データが滞留しにくい。

これに対して、図５下段に示すように、基地局200から中継局700を介してユーザ端末100へ送信データを送信する場合、中継局700からユーザ端末100へ送信データを再送する場合が比較的多い。

このように、中継局700からユーザ端末100へ送信データの再送回数が多くなると、中継バッファに削除できない送信データが滞留することとなる。

実施例２に係る通信システムは、このように、中継局700の中継バッファに送信データの滞留が生じ、中継局700のバッファ監視部が中継バッファに記憶された送信データのデータ量が所定の値を超えたことを検知した場合、中継局700と基地局200とが図６に示すシーケンスに従って各処理を実行することによって、中継局700と基地局200との間で、送信データの送受信が不必要に停止されることを防止するように構成している。なお、中継局700及び基地局200は、それぞれＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を有するコンピュータを備えており、各コンピュータのＣＰＵがＲＯＭから本実施形態に係る通信プログラムを読み出し、ＲＡＭを作業領域として用いて実行することにより、中継局700と基地局200との間で、図６に示すデータの送受信が行われる。

図６に示すように、中継局700のバッファ監視部が中継バッファに空き記憶容量不足が発生したことを検知すると、中継局700のＭＡＣ層は、基地局200のＭＡＣ層へ容量不足情報を送信する(１)。

基地局200は、この容量不足情報を受信することによって、中継局700の中継バッファに空き容量不足が発生したことを確認する(２)。その後、基地局200のＭＡＣ層は、基地局200のＲＬＣ層に対して、制御データを含みユーザデータを除いた送信データの送信を要求するデータ要求を行う。

基地局200のＲＬＣ層は、このデータ要求を受付けると、ユーザデータの送信を停止して、制御データのみを含む送信データをＭＡＣ層を介して中継局700へ送信する(３)。この送信データを受信すると、中継局700は、受信した送信データに含まれる制御データに基づいて、自装置(ここでは、中継局700)から基地局200へ送信した送信データの送達確認を行い、基地局200への送信データの送信を継続する(４)。

その後、中継局700は、バッファ監視部により中継バッファにおける空き容量不足が解消したことが検知されると、その旨を示す容量不足解消情報を基地局200へ送信する(５)。

この容量不足解消情報を受信することによって、基地局200は、中継局700の中継バッファにおいて空き記憶容量不足が解消されたことを確認し(６)、その後、基地局200のＲＬＣ層からＭＡＣ層を介して、中継局700へユーザデータの送信を再開する(７)。これにより、中継局700は、再び基地局からユーザデータと制御データとを含む送信データを受信するようになる(８)。

このように、実施例２に係る通信システムでは、基地局200とユーザ端末100との間に中継局700を設けた場合に、中継局700の中継バッファに所定値を超える送信データが記憶されても、一時的に基地局200から中継局700へのユーザデータの送信は停止されるが、基地局200から中継局700への制御データの送信は継続させることができる。

そのため、基地局200から中継局700へのユーザデータの送信が停止されている期間においても、中継局700は、基地局から受信する制御データに基づいて、自装置(中継局700)から基地局200へ送信したユーザデータ及び制御データを含む送信データの送達確認を行うことができるので、基地局200への送信データの送信を不必要に停止することがない。

Claims (6)

1. ユーザデータと制御データとを含む送信データを互いに送受信する一対の通信装置を備え、
   前記送信データを受信する前記通信装置は、
   受信した前記送信データを一時記憶する一時記憶部と、
   前記一時記憶部に記憶されている前記送信データ量が第１の閾値を超えた場合に、前記送信データの送信元の前記通信装置へ、前記一時記憶部の空き記憶容量が不足していることを示す容量不足情報を送信する容量不足情報送信部と、
   を有し、
   前記送信データを送信する前記通信装置は、
   前記送信データの送信先の前記通信装置から前記容量不足情報を受信した場合に、前記送信データの送信先の通信装置へ、前記ユーザデータを除いた前記送信データを送信し、前記送信データの送信先の前記通信装置から容量不足解消情報を受信した場合に、前記ユーザデータの送信を再開する送信制御部と、
   を有することを特徴とする通信システム。
2. 前記送信データを送信する前記通信装置は、他の前記通信装置へ前記送信データを送信する下位のサブレイヤと、前記下位のサブレイヤからの要求に基づいて、前記下位のサブレイヤへ前記送信データを送信する上位のサブレイヤと、
   を備えたプロトコルスタックを有し、
   前記下位のサブレイヤは、前記容量不足情報を受信した場合に、前記上位のサブレイヤへ前記ユーザデータを除いた前記送信データの送信要求を行うことを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
3. 前記送信データを送信する前記通信装置は、他の前記通信装置へ前記送信データを送信する下位のサブレイヤと、前記下位のサブレイヤからの要求に基づいて、前記下位のサブレイヤへ前記送信データを送信する上位のサブレイヤと、
   を備えたプロトコルスタックを有し、
   前記上位のサブレイヤは、所定のタイミングで前記下位のサブレイヤから前記送信データの送信要求を受付なかった場合に、前記ユーザデータを除いた前記送信データを前記下位のサブレイヤへ送信することを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
4. 一対の通信装置間におけるユーザデータと制御データとを含む送信データの送受信を行う通信方法であって、
   前記通信装置が他の通信装置から前記送信データを受信するステップと、
   他の通信装置から受信した前記送信データを一時記憶部に一時記憶するステップと、
   前記一時記憶部に記憶されている前記送信データ量が第１の閾値を超えた場合に、前記送信データの送信元の前記通信装置へ、前記一時記憶部の空き記憶容量が不足していることを示す容量不足情報を送信するステップと、
   前記送信データの送信元の前記通信装置が、前記容量不足情報を受信した場合に、前記送信データの送信先の通信装置へ、前記ユーザデータを除いた前記送信データを送信し、前記送信データの送信先の前記通信装置から容量不足解消情報を受信した場合に前記ユーザデータの送信を再開するステップと、
   を有することを特徴とする通信方法。
5. ユーザデータと制御データとを含む送信データを他の通信装置との間で送受信する通信装置であって、
   前記送信データの送信先の前記通信装置から、受信した前記送信データを一時記憶する一時記憶部の空き記憶容量が不足していることを示す容量不足情報を受信した場合に、前記送信データの送信先の通信装置へ、前記ユーザデータを除いた前記送信データを送信する送信制御部を有することを特徴とする通信装置。
6. ユーザデータと制御データとを含む送信データを送受信する通信装置の通信プログラムであって、
   前記送信データを受信する場合に、
   受信した前記送信データを一時記憶部に記憶させる手順と、
   前記一時記憶部に記憶されている前記送信データ量が第１の閾値を越えた場合に、前記送信データの送信元の通信装置へ、前記一時記憶部の空き容量が不足していることを示す容量不足情報を送信する手順と、
   をコンピュータに実行させ、
   前記送信データを送信する場合には、
   前記送信データの送信先の前記通信装置から前記容量不足情報を受信した場合に、前記送信データの送信先の通信装置へ、前記ユーザデータを除いた前記送信データを送信し、前記送信データの送信先の前記通信装置から容量不足解消情報を受信した場合に前記ユーザデータの送信を再開する手順を、
   コンピュータに実行させることを特徴とする通信プログラム。

Images