KR100620837B1 - 데이터 통신 방법, 데이터 통신 시스템 및 컴퓨터 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 - Google Patents

Abstract

동보 통신에 있어서의 회신 메시지의 총량을 삭감하고, 미리 에러율을 가정하지 않고, 통신 경로의 대역을 유효하게 활용한다.

복수의 수신자에게 데이터를 동보 송신하고(단계 11), 수신자로부터의 회신 메시지의 최대 메시지 길이를 계산하고(단계 13), 회신 메시지의 백 오프 타임을 계산한다(단계 14). 최대 메시지 길이 및 백 오프 타임을 수신자에게 송신하고(단계 15), 수신자는 지정된 최대 메시지 길이의 범위 내에서 회신 메시지를 생성하고(단계 17), 지정된 백 오프 타임 내의 임의의 시간에 회신 메시지를 발송한다(단계 19).

Description

데이터 통신 방법, 데이터 통신 시스템 및 컴퓨터 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체{DATA COMMUNICATION METHOD, DATA COMMUNICATION SYSTEM AN COMPUTER READABLE MEDIA HAVING COMPUTER PROGRAM CODE}

본 발명은 데이터 통신 방법, 데이터 통신 시스템 및 프로그램에 관한 것으로서, 특히 다수의 수신자에게 동일 내용의 디지털 콘텐츠를 송부하는 동보 통신에 있어서 높은 신뢰성과 높은 처리 속도 및 통신 경로의 유효 이용을 동시에 실현할 수 있는 통신 방식에 적용하기 유효한 기술에 관한 것이다.

인터넷 등 TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol) 또는 UDP/IP(User Datagram Protocol/Internet Protocol)을 이용한 동보 데이터 통신으로서는 송출 패킷(데이터 블록)의 소실에 대처하기 위해서, 수신자에게 수신 확인 요구를 발송하고, 수신자는 수신 확인(모든 패킷을 수신한 경우) 또는 재송 요구(모든 패킷을 수신할 수 없었던 경우)를 회신하는 방법이 이용된다. 그리고, 회신 메시지를 수취한 송신자는 재송 요구를 발송한 수신자에 대하여 지정된 데이터 블록을 재송하고, 상기와 같은 수신 확인 요구를 발송한다. 이와 같이 데이터 송신 및 재송 요구를 반복함으로써 최종적으로 모든 데이터가 모든 수신자에게 수신되도록 하고, 데이터 통신의 높은 신뢰성을 담보할 수 있다.

그런데, 동보 데이터 통신의 경우, 한사람의 송신자에 대하여 복수의 수신자 가 존재한다. 이 때문에, 송신자가 수신 확인 요구를 발송한 후에 수신자로부터의 회신 메시지가 일시에 집중하는 경우가 있다. 회신 메시지의 집중은 다른 어플리케이션의 실행을 저해하거나, 통신 경로의 오버플로우를 야기하고, 경우에 따라서는 회신 데이터의 소실을 발생한다.

이러한 회신 메시지의 집중을 피하기 위해서 백 오프 타임을 설정하는 방법이 취해진다. 즉 수신자의 회신 메시지의 송신을 백 오프 타임을 상한으로 하는 랜덤 시간으로 함으로써 회신의 타이밍을 바꾼다. 회신의 수신 타이밍이 백 오프 타임의 범위 내에서 랜덤으로 됨으로써 트래픽을 분산하여 통신 경로에 대한 부하를 저감하여 상기한 것과 같은 문제를 회피한다.

그런데, 대규모인 동보 배신에 있어서는 회신 메시지의 총량이 크고, 상기한 회신 타이밍의 분산화 방법만으로는 충분히 문제 해결을 도모하기 어렵다. 즉, 상기 방법으로서는 수신자수에 비례하는 회신 총량의 증가의 문제와 복귀 회선의 대역을 유효하게 이용할 수 없다는 문제가 존재한다.

송신 블록의 소실율(에러율)은 통신 시스템 또는 그 때의 환경 등에 의존하는 것이며, 수신자수에는 관계되지 않는다. 이 때문에 에러율이 일정하면 수신자수의 증가에 비례하여 소실 블록의 총수도 증가한다. 소실 블록의 재송 요구는 회신 메시지에 포함시켜 송신자에게 회신되기 때문에, 소실 블록 총수가 증가하면 그것에 따라서 회신 메시지의 총량도 증가한다. 종래의 회신 타이밍의 분산화 방법은 단순히 타이밍을 바꾸는 것뿐이며, 회신 메시지의 총량을 삭감할 수는 없다.

한편, 종래의 백 오프 타임은 회신 메시지의 총량을 대역폭으로 나눈 값으로 주어진다. 회신 메시지의 총량은 평균 회신 메시지 길이와 수신자수(회신 메시지를 송부하는 사람)의 곱이기 때문에, 백 오프 타임의 계산을 위해서는 평균 회신 메시지 길이를 가정해야 한다. 회신 메시지에는 재송 요구가 포함되고, 재송 요구에는 재송을 요구하는 블록 번호가 포함되므로, 많은 블록에 관해서 재송을 요구하는 경우(즉 에러율이 높은 경우)에는 회신 메시지 길이가 길어진다. 반대로 에러율이 낮은 경우에는 회신 메시지 길이는 짧아진다. 즉 회신 메시지 길이는 에러율에 의해서 변화된다. 만일, 상정한 에러율보다도 실제의 에러율이 높은 경우에는, 평균 회신 메시지 길이가 상정보다도 길어지고, 통신 경로의 트래픽이 혼잡하여 경우에 따라서는 오버플로우를 야기한다. 반대로 상정한 에러율보다도 실제의 에러율이 낮은 경우에는 평균 회신 메시지 길이가 상정보다도 줄어들어 통신 경로 대역이 유효한 이용을 도모할 수 없는 사태가 발생한다. 즉 실제로는 보다 빠르게 처리를 완료할 수 있음에도 불구하고 필요 이상의 백 오프 타임을 설정하고 있기 때문에 통신 완료가 지연되어 버린다. 또, 에러율은 예컨대 위성 방송의 경우, 날씨에 의해서 10% 내지 0.01%의 범위에서 변화할 수 있는 것이며, 미리 최적의 에러율을 가정하는 것은 현실적으로는 곤란하다.

본 발명의 목적은 동보 통신에 있어서의 회신 메시지의 총량을 삭감하는 기술을 제공하는 것에 있다. 또한, 본 발명의 목적은 미리 에러율을 가정하지 않고, 통신 경로의 대역을 유효하게 활용하는 기술을 제공하는 것에 있다. 더욱 본 발명의 목적은 동보 통신의 고신뢰성, 고효율화를 도모하는 기술을 제공하는 것에 있다.

또, 회신 메시지의 집중을 분산화하는 방법으로, 재송 요구의 수집을 보다 짧은 송신 블록마다 행하는 방법이 있다. 그러나 이 방법에서는 헤더를 포함한 재송 요구의 총량이 반대로 증가하는 문제가 있다. 또한, 회신 메시지의 총량을 삭감하는 방법으로, 회신 메시지를 동보 배신하고, 이 회신 메시지를 받은 수신자가 자기의 회신 메시지에 포함되는 요소를 삭감하는 방법이 있다. 그러나 이 방법에서는 각 수신자가 동보 배신할 수 있는 시스템을 가질 필요가 있으며 또 위성 시스템 등의 경우에는 지연에 의한 배신 시간의 증대의 문제가 있다. 또는 다른 총량 삭감 방법으로, 예를 들면 목구조의 네트워크 토폴로지(network topology)를 이용하여 중간 노드에 위치하는 수신자가 회신 메시지를 통합함으로써 중복 요소를 삭감하는 방법이 있다. 그러나 이 방법에서는 토폴로지에 제한을 받는 문제가 있다. 본 발명은 이들 제한을 받는 일없이 상기 목적을 달성하는 것이다.

본원 발명의 개략을 설명하면, 이하와 같다. 즉, 본 발명의 데이터 통신 방법은 복수의 수신자에게 데이터를 동보 송신하는 단계와, 수신자로부터의 송신된 데이터에 대한 회신 메시지의 최대 메시지 길이 및 백 오프 타임을 계산하는 단계와, 최대 메시지 길이 및 백 오프 타임을 수신자에게 송신하는 단계와, 백 오프 타임 내의 임의의 시간에 발생하고, 최대 메시지 길이 이하의 메시지 길이를 갖는 각 수신자로부터의 회신 메시지를 수취하는 단계를 포함한다. 본 발명의 데이터 통신 방법에 따르면, 송신자가 송신 또는 회신마다 최적의 회신 메시지의 최대 메시지 길이 및 백 오프 타임을 동적으로 계산한다. 그리고 이것을 수신자에게 통지하고, 수신자는 이 최대 메시지 길이의 범위 내에서 회신 메시지를 생성하며, 지정된 백 오프 타임 내에서 랜덤으로 회신 메시지를 송신한다. 이에 따라 통신 경로의 대역 사용의 낭비를 줄이고, 최적의 상태로 통신 경로를 사용함으로써 데이터 통신을 효율화할 수 있다.

최대 메시지 길이 및 백 오프 타임의 계산은 각 수신자로부터의 회신 메시지의 총량을 예정하고, 총량을 수신자의 수로 나눈 값에 의해 최대 메시지 길이를, 총량을 통신 경로의 대역폭으로 나눈 값에 의해 백 오프 타임을 계산한다. 또한, 회신 메시지로부터 헤더 길이를 제외한 데이터의 총량은 데이터의 송신 블록수에 비례시킨다. 즉, 회신 메시지에 포함되는 재송 요구는, 중복을 제외하면 송신 블록수를 초과하는 것은 없다. 따라서, 회신 메시지에 포함되는 재송 요구의 중복을 억제함으로써 재송 요구의 총량을 기껏 송신 블록수 정도로 제한할 수 있다. 한편, 각 수신자에게 할당되는 회신 메시지 길이는 필요한 길이에 달하지 않는 경우가 있다. 이 경우, 각 수신자는 원래 회신하여야 할 메시지의 일부를 회신한다. 이 회신 메시지로부터 빠진 재송 요구는 다른 수신자의 회신 메시지에 포함되는 경우도 있기 때문에, 이 외의 수신자로부터의 회신 메시지에 의한 재송에 기대할 수 있다. 이에 따라 모든 수신자로부터의 모든 재송 요구를 접수할 필요는 없어져 회신 메시지의 총량을 삭감할 수 있다.

또한, 회신 메시지가 수신 확인 메시지 또는 재송 요구 메시지인 경우, 최대 메시지 길이(Lrm)는 Lrm=Lh+F(Nsb)×MLnac/Nr, 백 오프 타임(Tbo)은 Tbo=Lrm×Nr/BW 의 계산식(단, Lh는 회신 메시지의 헤더 길이, F는 Nsb를 변수로 하는 임의의 함수, Nsb는 송신 블록수, MLnac는 블록당 평균 재송 요구 메시지 길이, Nr는 수신자수, BW는 통신 경로의 대역폭임)에 기초하여 계산된다. F(Nsb)에는 F(Nsb)=C Nsb를 예시할 수 있다.

또, 회신 메시지에 대하여 별도 정의된 허용 메시지 길이가 있는 경우에는, 그 최대값 및 최소값을 각각 Lpmax, Lpmin으로 하고, 최대 메시지 길이(Lrm)가 Lpmax를 넘는 경우에는 Lrm=Lpmax라 보정하고, 최대 메시지 길이(Lrm)가 Lpmin 미만인 경우에는 Lrm=Lpmin으로 보정할 수 있다. 예를 들면, 헤더 길이에 비하여 내용 메시지의 길이가 짧은 경우에는 메시지 전송의 효율이 낮아진다. 반대로 메시지 길이가 프로토콜이 허용하는 범위를 넘는 경우에는 분할할 필요가 생겨, 마찬가지로 전송 효율이 저하한다. 이 때문에 적정한 허용 메시지 길이가 정해지는 경우가 있고, 이러한 경우에 상기 보정을 적용할 수 있다. 또한, 최대 메시지 길이(Lrm)가 블록 소실의 조합 중에서 회신 메시지가 가장 길어질 때의 메시지 길이(Lworst)를 넘는 경우에는 Lrm=Lworst라 보정할 수 있다. Lworst는 Nsb×MLnac로 대용할 수 있다. 이에 따라, 불필요한 길이의 회신 메시지의 생성을 피할 수 있다.

또한, 회신 메시지에 포함하는 재송 요구 메시지에는 수신되지 않은 데이터의 일부에 관한 재송 요구만을 포함할 수 있다. 즉 회신 메시지에는 재송 요구의 일부를 포함하는 경우가 있다. 이 경우, 재송 요구는 수신되지 않은 데이터로부터 랜덤으로 추출된 블록에 관해서 행할 수 있다. 이에 따라 어느 수신자로부터의 재송 요구에 빠진 미수신 블록이 다른 수신자의 재송 요구에 포함될 확률이 증가하고, 짧은 반복으로 모든 블록을 수신할 수 있는 확률이 증가한다.

또한, 본 발명의 데이터 통신 방법은 데이터를 수신하는 단계와, 데이터의 수신에 대한 회신 메시지의 최대 메시지 길이 및 백 오프 타임을 수신하는 단계와, 데이터 중 수신할 수 없었던 블록에 관해서 최대 메시지 길이의 범위 내에서 회신 메시지를 생성하는 단계와, 백 오프 타임의 범위 내에서 랜덤으로 회신 메시지의 발신 타이밍을 생성하는 단계와, 발신 타이밍에 회신 메시지를 발신하는 단계를 갖는다. 본 데이터 통신 방법에 따르면 상기한 송신자의 기대에 적합한 회신 메시지를 송신할 수 있다.

또, 수신할 수 없었던 블록 중, 회신 메시지에 포함시키는 재송 요구 블록은 랜덤으로 추출된다.

상기 데이터 통신 방법에 있어서, 송신 또는 수신되는 데이터의 블록은 복수 분할된 오리지널 블록과 오리지널 블록으로부터 생성되는 복수의 패리티 블록을 포함하는 클러스터이며, 회신 메시지에 포함되는 재송 요구는 클러스터마다의 필요 패리티 블록수로 할 수 있다. 즉 FEC(Forward Error Correction)를 사용하는 경우도 본 발명을 이용할 수 있다.

또, 본 발명의 방법은 시스템 또는 프로그램으로서 파악하는 것도 가능하다.

도 1은 본 발명의 일실시예인 데이터 통신 시스템의 일례를 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명의 일실시예인 데이터 통신의 개요를 도시한 개념도이다.

도 3은 본 발명의 일실시예인 데이터 통신 방법의 일례를 도시한 흐름도이 다.

도 4는 회신 메시지 생성의 일례를 도시한 흐름도이다.

도 5는 본 실시예의 경우와 종래 기술의 경우의 백 오프 타임을 시뮬레이션에 의해 계산한 결과를 도시하는 그래프이다.

도 6은 도 5의 종축을 확대하여 도시한 그래프이다.

도 7은 본 실시예의 경우와 종래 기술의 경우의 재송 요구(NACK) 누계를 시뮬레이션에 의해 계산한 결과를 도시하는 그래프이다.

도 8은 데이터 통신 시스템의 다른 예를 도시한 도면이다.

도 9는 데이터 통신 시스템의 또 다른 예를 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면에 기초하여 상세히 설명한다. 다만, 본 발명은 대부분의 다른 형태로 실시하는 것이 가능하고, 본 실시예의 기재 내용에 한정하여 해석하면 안 된다. 또, 실시예의 전체를 통해서 동일한 요소에는 동일한 번호를 붙이는 것으로 한다.

이하의 실시예에서는 주로 방법 또는 시스템에 관해서 설명하지만, 당업자이면 분명히 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 컴퓨터에서 사용할 수 있는 프로그램으로서도 실시할 수 있다. 따라서, 본 발명은 하드웨어로서의 실시 형태, 소프트웨어로서의 실시 형태 또는 소프트웨어와 하드웨어와의 조합의 실시 형태를 들 수 있다. 프로그램은 하드디스크, CD-ROM, 광 기억 장치 또는 자기 기억 장치 등의 임의의 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록할 수 있다.

또한 이하의 실시예에서는 발신자 및 수신자의 시스템으로서 일반적인 컴퓨터 시스템을 이용할 수 있다. 실시예에서 이용할 수 있는 컴퓨터 시스템은 중앙 연산 처리 장치(CPU), 주기억장치(메인 메모리: RAM), 불휘발성 기억장치(ROM), 커프로세서, 화상 액셀레이터, 캐쉬 메모리, 입출력 제어 장치(I/O) 등, 일반적으로 컴퓨터 시스템에 구비되는 하드웨어 자원을 구비한다. 또한, 하드디스크 장치 등의 외부 기억 장치, 인터넷 등의 네트워크에 접속 가능한 통신 수단을 구비할 수 있다. 컴퓨터 시스템에는 퍼스널 컴퓨터, 워크스테이션, 메인 프레임 컴퓨터 등 각종의 컴퓨터가 포함된다. 또한 인터넷 등의 통신망에 접속하기 위한 적당한 통신 수단을 갖고 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예인 데이터 통신 시스템의 일례를 도시한 도면이다. 본 데이터 통신 시스템에서는 송신자(1)의 시스템으로부터 수신자(2)의 시스템에 동보 데이터가 송신된다. 동보 데이터는 인터넷, 인트라넷 등의 WAN/LAN(3)를 통하며, 또한 라우터(4)에서 송신처가 라우팅되어 송신자(1)로부터 수신자(2)로 데이터가 송신된다. 도시하는 바와 같이 WAN/LAN(3)은 임의로 접속되고, 또한, 라우터(4)도 임의로 네트워크 내에 배치할 수 있다. 즉 본 실시예의 시스템은 네트워크 토폴로지에 특별히 제한을 받지 않는다. 또, 여기서는 네트워크로서 인터넷 또는 인트라넷을 예시했지만 이것에 한정되지 않는다. 전용선 등을 통해 송신자(1)와 수신자(2)가 서로 접속되더라도 좋다.

도 2는 본 실시예의 데이터 통신의 개요를 도시한 개념도이다. 송신자(1)로부터 수신자(2)로 송신되는 동보 데이터는 송신 회선(5)을 통해 송신된다. 수신자(2)가 복수 존재하는 경우라도 송신자(1)는 한 번의 송신 행위로 복수 수신자에게 동보 송신이 가능하다. 본 실시예에서는 송신의 신뢰성을 높이기 위해서 각 수신자(2)로부터의 회신 메시지를 수취한다. 회신 메시지는 복귀 회선(6)을 통해 송신자(1)에 회신된다. 또, 도시하는 송신 회선(5) 및 복귀 회선(6)은 개념적인 것이며, 물리적인 회선을 도시하는 것이 아니다. 예를 들면 도 1의 경우, WAN/LAN(3) 및 라우터(4)와 이들을 접속하는 물리적인 회선이 송신 회선(5) 및 복귀 회선(6)이 된다.

송신 회선(5)을 통해 송신되는 동보 데이터는 송신자(1)로부터 동보 송신되는 콘텐츠 데이터 또는 제어 데이터이다. 또한, 수신 확인 요구, 재송 데이터도 송신 회선(5)을 통해 송신된다. 복귀 회선(6)을 통해 회신되는 회신 메시지는 예를 들면 수신 확인 또는 재송 요구이다. 회신 메시지는 각 수신자(2)로부터 발송되고, 송신자(1)는 그 수신자의 수만큼 회신 메시지를 수취하게 된다. 송신자(1)로부터 수신자(2)에의 동보 통신은 이하와 같이 행해진다. 우선, 송신자(1)로부터 블록 분할한 콘텐츠 데이터를 패킷으로서 복수의 수신자(2)에 송신한다. 수신자(2)는 이것을 수신한다. 일반적으로 통신 회선에서는 에러가 생기기 때문에 모든 패킷이 수신자(2)에 수신되는 것은 아니다. 이 때문에 송신자(1)는 수신 확인 요구를 데이터를 송신한 수신자(2)에 발송한다. 수신 확인을 수신한 수신자(2)는 모든 패킷을 수신하고 있는 경우에는 수신 확인(ACK) 메시지를 송신자(1)에 회신한다. 소실 패킷이 있는 경우에는 수신자(2)는 소실 패킷의 재송 요구(NACK)를 송신자(1)에 반송한다. 회신 메시지를 받은 송신자(1)는 수신 확인을 발송한 수신자(2)를 제외하고, 그 밖 의 수신자(2)에 소실 패킷의 재송을 행한다. 이러한 순서를 모든 수신자(2)로부터 수신 확인을 수취할 때까지 반복한다. 이에 따라 높은 신뢰성의 동보 통신을 실현한다.

또, 동보 통신에는 송신처(수신자(2))가 특정되어 있는 멀티캐스트 통신과 송신처가 특정되지 않는 브로드밴드 캐스트 통신의 쌍방의 개념을 포함한다.

도 3은 본 실시예의 데이터 통신 방법의 일례를 도시한 흐름도이다. 본 실시예의 데이터 통신 방법은 송신자(1)로부터 각 수신자(2)에 할당하는 회신 메시지의 메시지 길이와 백 오프 타임을 통지하고, 이 메시지 길이 및 백 오프 타임의 조건에 따른 회신 메시지를 각 수신자(2)가 생성하여 이것을 송신함으로써 고신뢰, 고효율의 통신을 실현하는 점에 특징이 있다.

우선, 송신자(1)는 송신 데이터를 생성한다(단계 10). 송신 데이터는 콘텐츠 데이터를 블록에 분할하고, 각 블록에 헤더를 부가함으로써 패킷을 생성한다. 또, 여기서 블록은 재송 요구되는 데이터의 단위이다.

다음에, 송신자(1)는 생성한 데이터(패킷)를 복수의 수신자(2) 앞으로 송신한다(단계 11). 데이터 송신 방법은 공지이다. 송신된 데이터는 수신자(2)가 수신한다(단계 12). 또, 도시하는 흐름도에는 한사람의 수신자만을 도시하고 있지만, 수신자(2)가 복수 존재하는 것은 물론이다. 또한, 각 수신자에 의해서 수신되는 패킷의 수나 어떤 패킷이 수신되는 지가 다른 경우가 있는 것도 물론이다.

데이터를 송신한 송신자(1)는 그 후 회신 메시지 길이의 계산(단계 13)과 백 오프 타임의 계산(단계 14)을 행한다. 회신 메시지 길이 및 백 오프 타임의 계산에 서는 회신이 예상되는 수신자의 수, 송신한 데이터 블록의 수, 사용할 수 있는 대역폭, 허용되고 또한 의미가 있는 회신 메시지의 사이즈 등을 고려한다.

즉, 회신 메시지 길이의 계산에 있어서는 모든 수신자로부터 회신될 가능성이 있는 재송 요구의 총량을 고려한다. 즉, 재송 요구될 가능성이 있는 블록수는 송신 블록수를 넘는 것은 없다. 종래, 수신자(2)가 수신할 수 없었던 소실 블록이 존재하면, 이 소실 블록의 모두를 재송 요구에 포함시키고, 다른 수신자의 요구와는 독립적으로 재송 요구를 발송하고 있었다. 이 때문에, 송신자(1)가 수취하는 재송 요구에는 중복하는 블록의 재송 요구가 결과적으로 많이 포함되어 있었던 것이 된다. 예를 들면 송신 블록수를 1만 블록, 에러율을 1%, 수신자수를 5000이라 가정하면, 합계 50만 블록에 관한 재송 요구를 받게 된다. 그러나 실제로 송신한 블록수는 1만 블록이기 때문에, 유효한 재송 요구는 2% 이하라고 말할 수가 있다. 즉 49만 블록에 관한 재송 요구는 극론(極論)하면 없어도 되는 것이 된다.

그래서, 본 실시예에서는 모든 재송 요구를 접수할 필요가 없고, 타당한 재송 요구의 총량이 송신 블록수 정도인 것을 고려하여 이하와 같이 수신자 당 재송 요구(할당)를 정한다.

즉, 송신자가 수취해야 하는 재송 요구 블록수는,

(재송 요구 블록수) = C×(송신 블록수)

로 한다. C는 재송 요구의 유효율과 재송의 수집 누락의 확률을 컨트롤하는 파라미터이다. 예를 들면 C가 0.5일 때에는 송신 블록의 반의 재송 요구 블록을 모은다. 이 경우, 수집 누락은 50% 이상이 되지만 재송 요구의 유효율은 높아진다. 한편 C 가 2인 경우, 송신 블록의 2배의 재송 블록을 모은다. 이 경우 수집 누락의 확률은 내려가지만, 유효율은 50% 이하가 된다. 수집 누락은 후에도 설명하는 바와 같이 다음번의 재송에 포함되는 것을 기대하지만 재송 횟수는 될 수 있는 한 적은 것이 바람직하다. C는 네트워크의 특성에 맞춰 될 수 있는 한 재송 횟수를 적게 하도록 최적의 값을 선택한다.

또, 재송 요구 블록수로서 여기서는 송신 블록수에 정수 C를 곱하는 예를 나타내고 있지만, 송신 블록수에 관련되는 임의의 상한 규제 수단을 채용할 수 있다. 일반적으로는 송신 블록수를 변수로 하는 함수(F)로 나타낼 수 있다. 즉,

(재송 요구 블록수) = F{(송신 블록수)}

라 표현할 수 있다. 또 F{x}는 함수(F)가 x의 변수인 것을 나타낸다.

상기한 바와 같이 송신자(1)가 모아야 하는 재송 요구 블록의 수를 정하면, 그 총량(데이터량)은,

(재송 요구 블록의 총량)=(재송 요구 블록수)×(블록당 평균 재송 요구 길이)

가 된다. 이것을 수신자수로 나누면 수신자당에 허용되는 재송 요구의 데이터량이 된다.

(수신자당 재송 요구량)=(재송 요구 블록의 총량)/(수신자수)

통상 회신 메시지에는 헤더가 첨부되기 때문에, 상기 수신자당 재송 요구량에 헤더 길이를 더한 값이 회신 메시지 길이가 된다.

(회신 메시지 길이)=(헤더 길이) + (수신자당 재송 요구량)

이상과 같이 하여 회신 메시지 길이의 계산을 할 수 있다.

한편, 송신자(1)에 회신되는 회신 메시지의 총량은,

(회신 메시지의 총량) = (회신 메시지 길이)×(수신자수)

가 된다. 따라서, 이용하는 네트워크의 대역폭을 알맞게 이용할 수 있는 백 오프 타임은,

(백 오프 타임) = (회신 메시지의 총량)/(대역폭)

이 된다. 이상과 같이 하여 백 오프 타임의 계산을 할 수 있다.

상기 내용을 식으로 나타내면,

Lrm = Lh + C ×Nsb ×MLnac/Nr,

Tbo = Lrm ×Nr/BW,

단, Lrm은 허용되는 회신 메시지 길이, Lh는 회신 메시지의 헤더 길이, C는정수, Nsb는 송신 블록수, MLnac는 블록당 평균 재송 요구 메시지 길이, Nr는 수신자수, Tbo는 백 오프 타임, BW는 통신 경로의 대역폭이다.

또, 상기 계산에 있어서, 회신 메시지에 재송 요구 이외의 메시지를 포함하는 경우에는 이 메시지의 길이를 회신 메시지에 더하는 것은 물론이다. 또한, 수신 확인은 재송 요구 블록수가 0의 재송 요구라고 간주할 수 있다.

이상과 같이 하여 계산한 회신 메시지 길이 및 백 오프 타임을 포함해서, 송신자(1)는 수신 확인 요구(POLL)를 송신한다(단계 15).

수신자(2)는 수신 확인 요구, 회신 메시지 길이 및 백 오프 타임을 수취하고(단계 16), 수취한 회신 메시지 길이 및 백 오프 타임의 범위 내에서 회신 메시지를 생성한다(단계 17). 도 4는 회신 메시지 생성의 일례를 도시한 흐름도이다. 수신자(2)는 단계 12에서 수신한 데이터에 관해서 모든 블록(모든 패킷)을 수신했는지를 판단하고(단계 30), 모든 블록을 수신하지 않는 경우(단계 30의 판단이 아니오인 경우)에는, 개시 블록 번호를 랜덤으로 생성한다(단계 31). 다음에 회신 메시지에 헤더를 부가하고(단계 32), 재송 요구 블록의 추출을 행한다(단계 33). 재송 요구 블록은 수신할 수 없었던 블록(소실 블록)이다. 또한, 추출은 단계 31에서 생성한 개시 블록 번호로부터 시작한다. 즉, 개시 블록 번호의 블록으로부터 소실 블록인지의 여부를 판단하여, 소실 블록인 경우에는 이것을 추출하고(단계 33), 회신 메시지에 회신 요구 블록으로서 그 번호를 추가한다(단계 34). 소실 블록이 아닌 경우에는 다음 블록으로 추출 작업을 이행한다.

단계 35에서 다음 블록의 번호를 추가함으로써 지정된 회신 메시지를 넘는지를 판단하여(단계 35), 아니오인 경우에는 단계 33으로 되돌아가 재송 요구 블록의 추출을 속행한다. 단계 35의 판단이 예인 경우(회신 메시지 길이를 넘는다고 판단한 경우)에는 처리를 종료한다(단계 37).

한편, 단계 30의 판단이 예인 경우(모든 블록의 수신이 완료되어 있는 경우)는 회신 메시지를 헤더 + 수신 확인으로 하고(단계 36), 처리를 종료한다(단계 37).

이상과 같이 하여 회신 메시지를 작성함으로써 지정된 회신 메시지 길이의 범위 내에서 회신 메시지를 생성할 수 있다. 또한, 단계 31에서 개시 블록을 랜덤 생성함으로써 각 수신자가 생성하는 재송 요구 블록의 번호를 적절히 분산시킬 수 있다. 이에 따라 각 수신자에서 회신 메시지에 포함시킬 수 없었던 소실 블록이 다른 수신자에게 회신 메시지에 포함될 확률이 높아지며, 송신자(1)에 회신되는 재송 요구의 유효율을 높일 수 있다. 또, 여기서 유효율은 송신자(1)에 회신되는 모든 재송 요구 블록 중, 중복을 제외한 것의 비율이다.

또, 여기서는 각 수신자의 회신 메시지에 포함시키는 재송 요구 블록을 원래 필요로 하는 소실 블록 중에서 랜덤으로 추출하는 방법으로서, 상기한 것과 같은 개시 블록을 랜덤 생성하여 순차적으로 추출하는 방법을 설명했지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면 소실 블록의 리스트를 생성하고, 이 리스트로부터 랜덤으로 필요수의 블록을 추출하더라도 좋다. 또한, 본 실시예에서는 회신 메시지에 포함시키는 재송 요구 블록을 랜덤 추출하는 구성을 설명하고 있지만, 본 구성은 본원의 발명에 있어서는 필수적인 사항이 아니다. 랜덤으로 추출하지 않는 경우, 유효율이 약간 저하하는 경우도 있을 수 있지만, 소실 블록은 원래 랜덤으로 생성되기 때문에, 상기 추출 과정에서 랜덤화하지 않더라도 어느 정도의 무작위화는 기대할 수 있다.

다음에, 수신자(2)는 지정된 백 오프 타임을 상한으로서 랜덤으로 회신 타이밍을 생성한다(단계 18). 그 후, 상기 회신 타이밍으로 생성한 회신 메시지를 송신한다(단계 19).

이와 같이 수신자(2)로부터 회신되는 회신 메시지는 그 길이가 미리 제한되고, 상정되는 수신자수로부터 수신 메시지의 총량이 예정되어 있다. 그리고 이 예정된 모든 수신 메시지를 가장 효율적으로 수신할 수 있도록 백 오프 타임이 설정 되어 있기 때문에, 통신 회선의 퍼포먼스를 최대한으로 끌어내, 과부족없이 회선을 이용하여 통신 효율을 높일 수 있다. 즉, 종래 기술에서 문제가 되는 통신 회선의 오버플로우나 필요없이 긴 백 오프 타임(통신 회선의 무이용)이 없다. 더구나 본 실시예에서는 통신의 에러율을 가정하지 않고 유효하게 회선을 이용할 수 있다. 또한 각 수신자로부터의 회신 메시지에는 중복한 재송 요구 블록을 될 수 있는 한 포함되지 않도록 구성되어 있기 때문에, 회신 메시지의 총량 자체를 삭감하고 있다. 따라서 본 실시예의 데이터 통신 방법은 동보 통신의 수신자수가 방대할수록 그 효과가 크다.

회신 메시지는 송신자(1)에 의해서 수신되고(단계 20), 수신자는 모든 수신자로부터 수신 확인(ACK)을 수취했는지를 판단한다(단계 21). 모든 수신자로부터 수신 확인을 수령하지 않는 경우에는 재송 요구 블록을 재송하기 위해 재송 데이터를 생성한다(단계 22). 그리고 단계 11로 되돌아가 상기 단계를 반복한다. 또, 재송 데이터는 수신 확인을 수령한 수신자에게는 재차 송신하지 않는다. 따라서, 재송 대상의 수신자는 적어지고, 다음에 단계 13에서 계산되는 회신 메시지 길이가 길어지며, 또한, 다음 단계 14에서 계산되는 백 오프 타임은 짧아진다. 이에 따라 재송 횟수가 늘어남에 따라서 택트 타임(tact time)이 보다 짧아지며, 또한 재송 요구 블록의 수집 누락이 적어진다. 즉 본 실시예에 있어서의 회신 메시지 길이 및 백 오프 타임은 송신 또는 회신마다 동적으로 계산되어, 그 때마다 최적의 조건으로 제어된다.

단계 21에서 모든 수신자로부터의 수신 확인이 수령되었다고 판단되면, 본 실시예의 데이터 통신(동보 통신)이 종료한다(단계 23).

본 실시예에 따르면, 데이터 송신 또는 재송마다 최적의 회신 메시지 길이 및 백 오프 타임이 계산되고, 이 조건에 따라서 각 수신자가 회신 메시지를 생성한다. 즉 데이터 송신(회신) 때마다 최적의 조건에 제어된다. 이 때문에 통신 회선을 알맞고 또한 유효하게 이용할 수 있다. 회선의 오버플로우나 무이용의 상태를 발생하지 않고, 고신뢰 또한 고효율인 동보 통신이 실현된다. 또한, 본 실시예에서는 수신자로부터의 회신 메시지가 제한되기 때문에 송신자가 수취하는 회신 메시지의 총량이 삭감된다. 이에 따라, 복귀 회선의 부하를 저감하는 것이 가능하게 된다. 또한, 본 실시예에 따르면 에러율을 가정할 필요가 없다. 한 번의 재송 요구 수집량을 제한함으로써 높은 에러율에는 재송 횟수의 증가에 의해서 대응하고, 반대로 낮은 에러율에서의 미사용 대역을 최소한으로 억제할 수 있기 때문이다.

도 5 및 6은 본 실시예의 경우와 종래 기술의 경우의 백 오프 타임을 시뮬레이션에 의해 계산한 결과를 도시하는 그래프이다. 종축은 시간(단위는 초), 횡축은 수신자수이다. 시뮬레이션의 조건은 송신 데이터 사이즈가 60 M바이트, 블록 사이즈를 1 k바이트, 대역폭을 1 Mbps, 실제의 에러율을 1%, 헤더 길이를 42 바이트, C=1로 했다. 또, 종래 기술에 있어서의 상정 에러율은 10%로 했다. 흑색원( ●)으로 도시한 플롯이 데이터 배신의 누계 시간이다. 데이터 배신에 관한 시간은 수신자수에 상관없이 거의 일정하다. 한편, 백 오프 타임의 누계 시간은 수신자수의 증가에 따라서 증가하지만, 종래 기술의 경우(■의 플롯으로 도시함)는 수신자수 10000으로 약4500초나 걸리며, 데이터 배신에 관한 누계 시간의 4배 이상에 달한 다. 한편 본 실시예의 경우(▲의 플롯으로 도시함), 백 오프 타임의 누계 시간은 데이터 배신 시간에 대하여 무시할 수 있을 정도로 작다. 도 6은 도 5의 종축을 확대하여 도시한 그래프이다. 수신자수 10000명에 있어서 20수초의 누계 시간일 뿐이다. 이와 같이 본 실시예의 데이터 통신 방법에서는 매우 현저한 백 오프 타임의 삭감이 가능하게 되어 있다. 즉, 본 실시예에 따르면 토탈 통신 시간을 거의 데이터 배신 시간만으로 완료할 수 있다. 특히 수신자수가 방대해지는 대규모 동보 통신의 경우에 그 효과가 현저하게 얻어진다.

또한, 도 7은 본 실시예의 경우와 종래 기술의 경우의 재송 요구(NACK) 누계를 시뮬레이션에 의해 계산한 결과를 도시하는 그래프이다. 시뮬레이션의 조건은 상기와 마찬가지다. 수신자의 증가에 따라서 NACK 누계가 증가하는 것은 본 실시예의 경우와 종래 기술의 경우에 동일하지만, 수신자 10000명일 때 종래 기술(◆의 플롯으로 도시함)이 13000 k바이트에 달하는 데 대하여, 본 실시예(■의 플롯으로 도시함)에서는 2000 k바이트일 뿐이다. 즉 본 실시예에 있어서는 종래 기술과 비교하여 1/6 정도로 NACK량이 삭감된다.

이상, 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 발명의 실시예에 기초하여 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니라, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변경하는 것이 가능하다.

예컨대, 도 8에 도시한 바와 같이, 송신 회선(5)을 위성 방송에 의해서 실현하더라도 좋다. 이 경우, 위성(40), 위성 송신 설비(41), 위성 수신 설비(42)가 시스템에 포함된다. 또한, 복귀 회선(6)은 LAN/WAN(3)을 이용한 지상선을 이용할 수 있다. 또는, 도 9에 도시한 바와 같이, 위성 회선과 지상선을 조합시킨 송신 회선을 이용하더라도 좋다. 이 경우 복귀 회선(6)은 도 8의 경우와 같이 지상선을 이용할 수 있다.

또한, 상기 실시예에서는 재송 요구의 단위로서 데이터를 분할한 블록을 예시했지만, 이것에 한정되지 않는다. 예컨대 FEC를 이용하는 경우, 데이터를 블록 분할한 몇 개의 오리지널 블록(k개)으로부터 복수의 패리티 블록을 생성하고, 이것을 더불어 클러스터(k'개의 블록을 포함하는 (k'>k))로 하고, 클러스터를 송신 단위로 한다. 이 경우 클러스터가 재송 요구 단위이며, 또한 재송 요구에는 블록 번호를 포함하는 것이 아니라, 소실 블록수에 해당하는 수의 패리티 블록의 송신 요구가 된다.

또한, 상기 실시예에서는 송신자(1)가 수신 확인 요구를 발송하여, 이것을 수신자(2)가 수취한 후에 회신 메시지를 생성하는 예를 설명했지만, 수신 확인 요구는 없더라도 좋다. 예를 들면 타임 아웃 등 소정의 약속에 따라서, 수신자가 확인 요구를 위한 제어 패킷을 수취하는 일없이 회신 메시지를 송신(또는 백 오프 타임을 위한 타이머를 스타트시킴)하더라도 좋다. 또한, 백 오프 타임 등의 데이터는 데이터 패킷에 삽입되더라도 좋다.

또한, 상기 실시예에서는 재송 요구 내에서의 블록의 특정 방법으로서 블록 번호를 예시하고 있지만 이것에는 한정되지 않는다. 예컨대 비트맵, 런랭쓰 등 기타 재송 블록을 특정할 수 있는 임의의 표현 방법을 채용할 수 있는 것은 물론이다.

본원에서 개시되는 발명 중, 대표적인 것에 의해서 얻어지는 효과는 이하와 같다. 즉, 동보 통신에 있어서의 회신 메시지의 총량을 삭감할 수 있다. 또한, 미리 에러율을 가정하지 않고, 통신 경로의 대역을 유효하게 활용할 수 있다. 또한,동보 통신의 고신뢰성, 고효율화를 도모하는 기술을 제공할 수 있다.

Claims (24)

1. 복수의 수신자에게 데이터를 동보 송신하는 단계와,

   상기 수신자로부터의 상기 송신된 데이터에 대한 회신 메시지의 최대 메시지 길이 및 백 오프 타임을 계산하는 단계와,

   상기 최대 메시지 길이 및 백 오프 타임을 상기 수신자에게 송신하는 단계와,

   상기 백 오프 타임내의 임의의 시간에 발생하여, 상기 최대 메시지 길이 이하의 메시지 길이를 갖는 상기 각 수신자로부터의 회신 메시지를 수취하는 단계

   를 포함하는 데이터 통신 방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 회신 메시지는 수신 확인 메시지 또는 재송 요구 메시지이며,

   상기 최대 메시지 길이(Lrm)는 Lrm = Lh + F(Nsb) ×MLnac/Nr의 계산식,

   상기 백 오프 타임(Tbo)은 Tbo = Lrm ×Nr/BW의 계산식

   (단, Lh는 회신 메시지의 헤더 길이, F는 Nsb를 변수로 하는 임의의 함수, Nsb는 송신 블록수, MLnac는 블록당 평균 재송 요구 메시지 길이, Nr는 수신자수, BW는 통신 경로의 대역폭임)

   에 기초하여 계산되는 것인 데이터 통신 방법.
5. 제4항에 있어서, F(Nsb) = C ×Nsb(단, C는 정수)인 것인 데이터 통신 방법.
6. 제4항에 있어서, 상기 회신 메시지에 대하여 그 최대값이 Lpmax 및 그 최소값이 Lpmin인 허용 메시지 길이가 정해지고,

   상기 최대 메시지 길이(Lrm)가 Lpmax를 넘는 경우에는 Lrm = Lpmax로 보정하고,

   상기 최대 메시지 길이(Lrm)가 Lpmin 미만인 경우에는 Lrm = Lpmin으로 보정하고,

   상기 최대 메시지 길이(Lrm)가 상기 데이터의 소실 블록의 조합에 의하여 상기 회신 메시지의 메시지 길이가 가장 길어지는 경우의 메시지 길이(Lworst)를 넘는 경우에는 Lrm = Lworst로 보정하는 것인 데이터 통신 방법.
7. 삭제
8. 삭제
9. 제1항에 있어서, 데이터를 수신하는 단계와,

   상기 데이터의 수신에 대한 회신 메시지의 최대 메시지 길이 및 백 오프 타임을 수신하는 단계와,

   상기 데이터 중 수신할 수 없었던 블록에 관해서 상기 최대 메시지 길이의 범위 내에서 상기 회신 메시지를 생성하는 단계와,

   상기 백 오프 타임의 범위 내에서 랜덤으로 상기 회신 메시지의 발신 타이밍을 생성하는 단계와,

   상기 발신 타이밍에 상기 회신 메시지를 발신하는 단계

   를 더 포함하는 것인 데이터 통신 방법.
10. 삭제
11. 삭제
12. 복수의 수신자에게 데이터를 동보 송신하는 수단과,

    상기 수신자로부터의 상기 송신된 데이터에 대한 회신 메시지의 최대 메시지 길이 및 백 오프 타임을 계산하는 수단과,

    상기 최대 메시지 길이 및 백 오프 타임을 상기 수신자에게 송신하는 수단과,

    상기 백 오프 타임 내의 임의의 시간에 발생하여, 상기 최대 메시지 길이 이하의 메시지 길이를 갖는 상기 각 수신자로부터의 회신 메시지를 수취하는 수단을 포함하는 데이터 통신 시스템.
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제
20. 제12항에 있어서, 데이터를 수신하는 수단과,

    상기 데이터의 수신에 대한 회신 메시지의 최대 메시지 길이 및 백 오프 타임을 수신하는 수단과,

    상기 데이터 중 수신할 수 없었던 블록에 관해서 상기 최대 메시지 길이의 범위 내에서 상기 회신 메시지를 생성하는 수단과,

    상기 백 오프 타임의 범위 내에서 랜덤으로 상기 회신 메시지의 발신 타이밍을 생성하는 수단과,

    상기 발신 타이밍에 상기 회신 메시지를 발신하는 수단

    을 더 포함하는 데이터 통신 시스템.
21. 삭제
22. 삭제
23. 삭제
24. 컴퓨터에 로딩되어 실행되는 컴퓨터 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서,

    상기 컴퓨터 프로그램 코드는 상기 컴퓨터로 청구항 1,청구항 4, 청구항 5, 청구항 6 또는 청구항 9 중 어느 한 항에 따른 방법의 단계들을 실현시키는 것인 컴퓨터 판독한 기록 매체.

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