WO2011158467A1

WO2011158467A1 - データ送信装置及びデータ送信方法

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Publication number: WO2011158467A1
Application number: PCT/JP2011/003231
Authority: WO
Inventors: 能史山口; 小林　広和; 諭千賀; 昌明原田
Original assignee: パナソニック株式会社
Priority date: 2010-06-17
Filing date: 2011-06-08
Publication date: 2011-12-22
Also published as: US20130080657A1; CN102893577A; JPWO2011158467A1

Abstract

　転送初期段階でのパケットデータ損失の発生を抑制し、受信側の重複Ａｃｋ送信回数を抑制して消費電力を削減可能なデータ送信装置及びデータ送信方法を提供すること。データ送信装置（１００）は、送信ウインドウサイズ設定部（１０２）に設定された送信ウインドウサイズに対する送信済みパケットデータ量を解析する送信量解析部（１０３）と、送信ウインドウサイズに対する送信済みパケットデータ量の割合によって、異なる送信パワーと変調方式と符号化率を送信パラメータ設定部（１０７）に指示する送信パラメータ指示部（１０４）と、送信パラメータ指示部（１０４）により指示されたパラメータを設定する送信パラメータ設定部（１０７）と、送信バッファ（１０１）から送信データを読み出し、送信パラメータ設定部（１０７）の設定に基づいて送信データを送出する送信制御部（１１０）とを備える。

Description

データ送信装置及びデータ送信方法

　本発明は、データ送信装置及びデータ送信方法に関し、特に、通信ネットワークにおける省電力化のためのデータ送信装置及びデータ送信方法に関する。

　特許文献１には、ワイヤレスリンクを介して肯定応答を使用する電力制御可能なデータ送信制御方法が記載されている。特許文献１記載のデータ送信制御方法は、ある送信サイズのデータを転送した際に予測される受信確認応答（Ａｃｋ）の受信量と実際のＡｃｋ受信量を比較し、その比較結果に応じて送信パワーを制御する。

　図１は、特許文献１記載のデータ送信制御方法を示すフローチャートである。

　図１に示すように、ステップＳ３では、送信したデータに対するＡｃｋを受信したか否かを判定する。また、ステップＳ６では、失われたＡｃｋの数／期待されるＡｃｋの数としてパケットエラーレートＰＥＲ（Packet Error Rate）を計算する。

　そして、ステップＳ７は、ＰＥＲを第１の閾値と第２の閾値の２つの閾値と比較する。ここで、２つの閾値には、第１の閾値＞第２の閾値の関係がある。ＰＥＲが第１の閾値より大きい場合、つまり、ＰＥＲが高かった場合は、ステップＳ８で送信パワーを増大させ、ステップＳ１０で第２の閾値とＰＥＲを比較する。ＰＥＲが第２の閾値より小さい場合は、ステップＳ１１で送信パワーを減少させる制御を行う。

　一方、ＴＣＰ（Transport Control Protocol）によるデータ送信は、遅延やジッタ、パケットロス等の様々な要因によるネットワーク状況の変化・差異を考慮しなければならない。

　次に、ＴＣＰの送受信制御について説明する。

　ＴＣＰでは、ウインドウという概念を取り入れてデータ送受信のフロー制御をしている。ＴＣＰのフロー制御は、受信ウインドウ（一般的に、受信側のＴＣＰ受信バッファの空き容量に相当）を送信側に伝えることで、それ以上のデータが受信側に送られないように調整している。具体的には、受信ウインドウは、ＴＣＰヘッダの「ウインドウサイズ」のフィールドに格納され、受信側から送信側へのＡｃｋパケット（肯定応答）を使って通知される。

　ＴＣＰヘッダには、さらにＡｃｋ番号（次に受信するデータの番号）のフィールドがあり、受信側はＡｃｋパケットのＡｃｋ番号フィールドを使って、どこまでのデータを受信したのかを送信側に同時に通知する。

　送信側では、Ａｃｋを監視し、送信済みのデータサイズとＡｃｋで通知された受信ウインドウとＡｃｋ番号の関係から、次に一度に送信可能なデータサイズの上限を知り、その上限を超えて送信しないようにする。

　ここで、送信側で決定されたＡｃｋを待たずに送信可能なデータの大きさは、送信ウインドウサイズをいう。送信側は、送信ウインドウサイズ分のデータをパケット単位で順次送信する。

　図２は、ＴＣＰの送受信制御を示す制御シーケンス図である。図２（ａ）は、正常に通信が行われている場合、図２（ｂ）はパケット損失が発生した場合の送受信制御を示している。

　図２中、ＤＡＴＡｎは、ｎ番目のパケットデータを表す。ＡＣＫｎは、ｎ番目までのパケットデータを受信できたことを通知するＡｃｋである。

　図２（ａ）に示すように、正常時は、転送開始後しばらくはパケットデータを受信すると、毎回Ａｃｋを受信済みのパケット番号を更新して送信（ＤＡＴＡ１～ＡＣＫ１０）するＴＣＰのスロースタート制御が行われる。その後、転送が軌道に乗ると、受信側は、Ａｃｋを毎回ではなく、パケットデータ複数回受信に対して１回送信する（ＤＡＴＡ１１以降）。

　図２（ａ）では、パケットデータの２回受信に対して、１回のＡｃｋを送信する場合の例を示している。

　しかし、パケットデータの損失が発生し、次に受信すべきパケットデータの番号以外のデータを受信した場合、受信側は、パケットデータの損失を送信側に伝える。具体的には、受信側は、損失したパケットデータを受信するまで、パケットデータを受信すると毎回重複したＡｃｋ（重複Ａｃｋ）を送信するようになる。

　図２（ｂ）は、上記重複Ａｃｋ送信の例を示している。図２（ｂ）の例では、ＤＡＴＡ１１のパケットの損失が発生したものとする。受信側は、次に受信すべきＤＡＴＡ１１のパケットデータではなく、ＤＡＴＡ１２を受信している。そのため、受信側は、ＤＡＴＡ１２の受信以降、ＡＣＫ１０（１０番目のパケット）まで受信できていることを通知するＡｃｋを、パケットデータを受信毎に送信することになる。

特開２００６－２５４５０５号公報

　しかしながら、このような従来技術では、ＰＥＲに応じて送信パワーを変更する制御を行っているため、パケットデータの損失の発生以降、受信側がパケットデータを受信する毎に、送信側に重複Ａｃｋを返し続けることになる。すなわち、従来技術では、一旦データロスが発生した場合、ロス発生以降の受信側のＡｃｋ送信回数が増大し、Ａｃｋを受ける送信側の負荷増大と受信側端末の消費電力が増加してしまう。

　従来技術では、受信側の重複Ａｃｋ送信回数の増大による送信側の負荷増大と受信側端末の消費電力の増加を解決できないという課題を有している。特に、送信ウインドウサイズ分のデータを転送する際に、その転送初期段階でパケットデータの損失が発生した場合に、受信側の重複Ａｃｋの送信回数が増大する。

　本発明の目的は、転送初期段階でのパケットデータ損失の発生を抑制し、受信側の重複Ａｃｋ送信回数を削減し、送信側の負荷の削減及び受信側端末の消費電力を削減可能なデータ送信装置及びデータ送信方法を提供することである。

　本発明のデータ送信装置は、送信データをバッファリングする送信バッファと、前記送信バッファに対する送信ウインドウサイズを設定する送信ウインドウサイズ設定部と、前記送信ウインドウサイズ設定部に設定された送信ウインドウサイズに対する送信済みパケットデータ量を解析する送信量解析部と、前記送信量解析部の結果に応じて、送信データを送出する際の送信パラメータを設定する送信パラメータ設定部と、前記送信バッファから送信データを読み出し、前記送信パラメータに基づいて送信データを送出する送信制御部と、前記送信制御部から受信した送信データを送信するデータ送信部と、を備える構成を採る。

　本発明のデータ送信方法は、送信データを送出するデータ送信装置のデータ送信方法であって、送信データをバッファリングするステップと、前記送信バッファに対する送信ウインドウサイズを設定するステップと、前記設定された送信ウインドウサイズに対する送信済みパケットデータ量を解析するステップと、前記解析結果に応じて、送信データを送出する際の送信パラメータを設定するステップと、前記送信バッファから送信データを読み出し、前記送信パラメータに基づいて送信データを送出するステップと、前記送信制御部から受信した送信データを送信するステップと、有する。

　本発明によれば、送信ウインドウサイズ分のデータを転送する際に、その転送初期の段階でのパケットデータの損失を抑制することができる。その結果、受信側の重複Ａｃｋ送信回数の増大を抑えることができ、送信側の負荷の削減及び受信側端末の消費電力を削減することができる。

従来のデータ送信制御方法を示すフロー図従来のＴＣＰの送受信制御を示す制御シーケンス図本発明の実施の形態１に係るデータ送信装置が適用されるシステム構成の一例を示す図上記実施の形態１に係るデータ送信装置が適用されるシステム構成の一例を示す図上記実施の形態１に係るデータ送信装置の構成を示す図上記実施の形態１に係るデータ送信装置の送信バッファに設定される送信ウインドウサイズを説明する図上記実施の形態１に係るデータ送信装置の送信制御を示すフロー図上記実施の形態１に係るデータ送信装置の送信パラメータ設定部の送信パラメータ設定処理を示すフロー図上記実施の形態１に係るデータ送信装置の送信済みデータ量の割合に基づく送信パラメータの設定値を設定するテーブルを示す図上記実施の形態１に係るデータ送信装置の送信パラメータ指示部が有する設定テーブルを示す図上記実施の形態１に係るデータ送信装置の伝送レートと変調方式、符号化率の関係を説明する図上記実施の形態１に係るデータ送信装置のＴＣＰの送受信制御を示す制御シーケンス図本発明の実施の形態２に係るデータ送信装置の構成を示すブロック図本発明の実施の形態３に係るデータ送信装置の構成を示すブロック図

　以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

　（実施の形態１）
　図３及び図４は、本発明の実施の形態１に係るデータ送信装置が適用されるシステム構成の一例を示す図である。

　図３は、サーバ１１と携帯電話機などの端末１２とが直接つながるシステム構成の一例を示す。送信側のサーバ１１から受信側の端末１２へデータが送信され、端末１２は、サーバ１１からのデータを受信する。受信側の端末１２は、例えば携帯端末であり、省電力化が求められている。

　図４は、サーバ２１とアクセスポイント２２が接続され、携帯電話機などの端末２３は、アクセスポイント２２を中継してサーバ２１につながるシステム構成の一例を示す。送信側のサーバ２１からアクセスポイント２２を中継して受信側の端末２３へデータが送信され、端末２３は、サーバ２１からのデータを受信する。

　図５は、本発明の実施の形態１に係るデータ送信装置の構成を示す図である。本実施の形態のデータ送信装置は、図３及び図４のシステム構成のデータ送信装置に適用する例である。また、本実施の形態のデータ送信装置は、ホームネットワークの送信端末に適用することができる。

　図５に示すように、データ送信装置１００は、送信バッファ１０１、送信ウインドウサイズ設定部１０２、Ａｃｋ受信部１１２、送信量解析部１０３、送信パラメータ指示部１０４、送信パワー指示部１０５、変調方式符号化率指示部１０６、送信パラメータ設定部１０７、送信パワー設定部１０８、変調方式符号化率設定部１０９、送信制御部１１０、及びデータ送信部１２０を備える。

　Ａｃｋ信号１１１は、Ａｃｋ受信部１１２に入力される。Ａｃｋ受信部１１２は、Ａｃｋ信号１１１を受信して、送信パワー指示部１０５及び変調方式符号化率指示部１０６に出力する。

　データ送信装置１００は、送信ウインドウサイズに対するパケットデータ送信量に応じて送信パラメータを変更して、送信データを送出する。

　送信バッファ１０１は、図５には記述していないメモリからの送信データをバッファリングする。上記メモリは、送信バッファ１０１と接続され、保持している送信データを順次送信バッファ１０１に転送する。

　送信ウインドウサイズ設定部１０２は、送信バッファ１０１に対する送信ウインドウサイズを設定する。

　図６は、送信バッファ１０１に設定される送信ウインドウサイズを説明する図である。送信ウインドウサイズは、例えば通信コネクションを確立する際に受信側から取得した、受信側のバッファ容量に合わせて設定される。

　送信量解析部１０３は、送信ウインドウサイズ設定部１０２に設定された送信ウインドウサイズに対する送信済みパケットデータ量を解析する。

　送信パラメータ指示部１０４は、送信量解析部１０３の結果に応じて送信パラメータ設定部１０７へパラメータの設定値を指示する。送信パラメータ指示部１０４は、送信ウインドウサイズに対する送信済みパケットデータ量の割合によって、異なる送信パワーと変調方式と符号化率を送信パラメータ設定部１０７に指示する。

　送信パラメータ指示部１０４は、送信パワー指示部１０５と、変調方式符号化率指示部１０６とから構成される。

　送信パワー指示部１０５は、送信量解析部１０３から送信済みデータ量の割合の情報を受信する。送信パワー指示部１０５は、受信した送信済みデータ量の割合に基づいて、送信パワー設定値を送信パワー設定部１０８に指示する。

　変調方式符号化率指示部１０６は、送信量解析部１０３から送信済みデータ量の割合の情報を受信する。変調方式符号化率指示部１０６は、受信した送信済みデータ量の割合に基づいて、変調方式と符号化率を変調方式符号化率設定部１０９に指示する。

　送信パラメータ設定部１０７は、送信パラメータ指示部１０４により指示された送信パラメータを設定する。送信パラメータ設定部１０７は、送信制御部１１０において送信データを送出する際の送信パラメータを設定する。

　送信パラメータ設定部１０７は、送信パワー設定部１０８と、変調方式符号化率設定部１０９とから構成されている。

　送信パワー設定部１０８は、送信パワー指示部１０５から送信パワー設定値を受信し、その値を設定する。

　変調方式符号化率設定部１０９は、変調方式符号化率指示部１０６から変調方式と符号化率の設定値を受信し、その値を設定する。

　送信制御部１１０は、送信バッファ１０１から送信データを読み出し、送信パラメータ設定部１０７の設定に基づいて送信データを制御する。

　データ送信部１２０は、送信制御部１１０から受信した送信データを送信する。

　なお、送信制御部１１０は、図示しないネットワークインターフェース部に接続されていてもよい。上記ネットワークインターフェース部は、送信制御部１１０と外部のアクセスポイントとに接続され、送信制御部１１０から送られる送信データを外部のアクセスポイントへ送出する。

　以下、上述のように構成されたデータ送信装置１００の動作を説明する。

　本実施の形態のデータ送信装置１００は、送信量解析部１０３の結果に応じて送信パラメータ設定部１０７へパラメータの設定値を指示する送信パラメータ指示部１０４と、送信パラメータ指示部１０４により指示されたパラメータを設定する送信パラメータ設定部１０７とを備える。

　送信パラメータ指示部１０４は、パラメータの設定値を指示し、送信パラメータ設定部１０７が指示されたパラメータを設定することで、以下の送信制御が可能になる。以下、データ送信装置１００の送信制御の例について説明する。

　《制御１》
　図７は、データ送信装置１００の送信制御を示すフローチャートである。

　図７に示すように、ステップＳ１０１において、送信バッファ１０１は、送信データをバッファリングする初期設定を行う。送信ウインドウサイズ設定部１０２は、ＴＣＰのフロー制御で決定される送信ウインドウサイズを設定する初期設定を行う。

　ステップＳ１０２において、送信パワー指示部１０５及び変調方式符号化率指示部１０６は、送信パワー及び変調方式の初期設定を行う。

　ステップＳ１０３において、送信バッファ１０１は、データパケット送信を行う。

　ステップＳ１０４において、送信量解析部１０３は、全データ転送完了か否かを判別する。全データ転送完了の場合は、本フローを終了する。

　送信量解析部１０３は、送信バッファ１０１から読み出した送信データ量と、送信ウインドウサイズ設定部１０２で設定された送信ウインドウサイズから、送信ウインドウサイズに対する送信済みデータ量の割合を計算する。

　全データ転送が完了していない場合、ステップＳ１０５において、送信パラメータ指示部１０４は、パケット損失発生か否かを判別する。パケット損失発生は、例えばＡｃｋ番号の更新がないことで判別する。送信パラメータ指示部１０４は、パケット損失発生がある場合、ステップＳ１０６に移行し、パケット損失発生がない場合、ステップＳ１０８に移行する。

　ステップＳ１０６において、送信量解析部１０３は、送信ウィンドウに対する送信済みデータ量を計算する。

　ステップＳ１０７において、送信パラメータ指示部１０４は、設定更新タイミングか否かを判別する。設定更新タイミングでない場合は、上記ステップＳ１０３に戻り、設定更新タイミングの場合は、ステップＳ１０８に進む。

　ステップＳ１０８において、送信パラメータ指示部１０４は、送信パラメータを設定して上記ステップＳ１０３に戻る。

　図８は、送信パラメータ設定部１０７の送信パラメータ設定処理を示すフローチャートである。図８の送信パラメータ設定処理を示すフローチャートは、図７のステップＳ１０８のサブルーチンである。

　送信パワー指示部１０５と変調方式符号化率指示部１０６は、送信量解析部１０３から送信済みデータ量の割合の情報を受信する。

　ステップＳ２０１において、送信パワー指示部１０５は、送信パワー設定値を送信パワー設定部１０８に指示する。送信パワー設定部１０８は、送信パワー指示部１０５から送信パワー設定値を受信し、その値を設定する。

　図９は、送信済みデータ量の割合に基づく送信パラメータの設定値を設定するテーブルを示す図である。

　図９に示す設定テーブルは、送信済みデータ量の各割合に対して、送信パワー、変調方式、及び符号化率を設定する。

　送信パワー指示部１０５は、図９に示す設定テーブルを参照して、送信パワーを設定するように、送信パワー設定部１０８に指示する。具体的には、送信パワー指示部１０５は、例えば、受信した送信済みデータ量の割合の情報が０％以上２５％未満であれば送信パワー最大を、２５％以上５０％未満であれば最大値の９０％の送信パワーを設定するように指示する。また、送信パワー指示部１０５は、受信した送信済みデータ量の割合に基づいて、送信パワーを設定するよう、送信パワー設定部１０８に指示する。具体的には、送信パワー指示部１０５は、受信した送信済みデータ量の割合の情報が、５０％以上７５％未満であれば最大値の８０％の送信パワーを、７５％以上１００％以下であれば最大値の６０％の送信パワーを設定するように指示する。なお、送信パワー指示部１０５は、予め設定された送信パワーに対して、例えば、最初は２０－３０％増加させ、受信した送信済みデータ量の割合に応じて、段階的に減少させ、予め設定された送信パワーに戻しても良い。

　さらに、送信パワー指示部１０５は、指示した設定値で送信したことでパケットデータの損失が発生した場合には送信パワーが強くなるように設定値を変更してもよい。

　例えば、送信パワー指示部１０５は、送信パワーとして最大値の６０％の設定値の場合にパケットデータの損失が発生した場合、送信パワーを最大値の６２％と送信パワーが強くなるように設定値を更新する。なお、送信パワー指示部１０５は、再度パケット損失が発生した場合には、送信パワーを６４％とさらに送信パワーが強くなるように設定値を更新する。

　図８のステップＳ２０１において、変調方式符号化率指示部１０６は、受信した送信済みデータ量の割合に基づいて、変調方式と符号化率を変調方式符号化率設定部１０９に指示する。変調方式符号化率設定部１０９は、変調方式符号化率指示部１０６から変調方式と符号化率の設定値を受信し、その値を設定する。

　変調方式符号化率指示部１０６は、例えば、図９に示す設定テーブルを参照して、変調方式の条件を、変調方式符号化率設定部１０９に指示する。具体的には、変調方式符号化率指示部１０６は、受信した送信済みデータ量の割合の情報が０％以上２５％未満であれば変調方式としてＢＰＳＫ、符号化率として３／４を、変調方式の条件として、変調方式符号化率設定部１０９に指示する。また、変調方式符号化率指示部１０６は、受信した送信済みデータ量の割合の情報が２５％以上５０％未満であれば変調方式としてＱＰＳＫ、符号化率として３／４を、変調方式符号化率設定部１０９に指示する。また、変調方式符号化率指示部１０６は、受信した送信済みデータ量の割合の情報が５０％以上７５％未満であれば変調方式として１６－ＱＡＭ、符号化率として３／４を、変調方式符号化率設定部１０９に指示する。また、変調方式符号化率指示部１０６は、受信した送信済みデータ量の割合の情報が７５％以上１００％以下であれば変調方式として６４－ＱＡＭ、符号化率として３／４を設定するよう、変調方式符号化率設定部１０９に指示する。

　さらに、変調方式符号化率指示部１０６は、指示した設定値で送信したことでパケットデータの損失が発生した場合には誤り耐性が強くなるように設定値を変更する。

　例えば、変調方式符号化率指示部１０６は、変調方式を６４－ＱＡＭ、符号化率を３／４とした設定値で、パケットデータの損失が発生した場合、変調方式として６４－ＱＡＭ、符号化率として２／３と誤り耐性を強くした設定値に更新する。また、変調方式符号化率指示部１０６は、再度パケットデータの損失が発生した場合には、変調方式として１６－ＱＡＭ、符号化率として３／４とさらに誤り耐性を強くした設定値に更新する。

　送信パワー指示部１０５及び変調方式符号化率指示部１０６は、パケットデータの損失の発生を重複Ａｃｋの受信で検出するＴＣＰのフロー制御の動作に従って判断する。具体的には、送信パワー指示部１０５及び変調方式符号化率指示部１０６は、受信したＡｃｋの受信済みパケット番号が前回受信したＡｃｋの受信済み番号から更新されていない場合は、パケット損失が発生したと判断する。

　送信制御部１１０は、送信バッファ１０１にバッファリングされている送信データをリードし、送信パワー設定部１０８と変調方式符号化率設定部１０９の設定に従って送信データを送出する。

　以上の制御により、送信ウインドウサイズ分転送する毎に、送信済みパケットデータ量の割合に基づいて適応的に、強い送信パワーと誤り耐性に強い変調方式と符号化率でデータを送信することができる。これにより、本実施の形態では、転送の早い段階でのパケットデータの損失を抑制することができる。

　なお、上記説明では、強い送信パワーと誤り耐性に強い変調方式と符号化率とを同時に強くしたが、少なくとも1つを強くしても良い。

　よって、パケットデータの損失の発生によって受信側は、パケットデータ受信毎に毎回重複Ａｃｋを返し続ける状態となる期間を短縮することができるため、データ送信装置の負荷軽減と受信端末の電力増加を抑えることができる。

　《制御２》
　図２（ａ）に示すように、従来のＴＣＰプロトコル動作において、受信端末は、最初のデータ受信に対して毎回Ａｃｋを返す。さらに、受信端末は、データ受信が進み軌道に乗るとデータ受信の複数回に対して１回Ａｃｋを返すようになる。図２（ａ）では、データ受信２回に対して１回Ａｃｋを返している。

　図２（ｂ）に示すように、従来のＴＣＰプロトコル動作において、パケットロス発生後は、受信端末がデータ受信に対して毎回Ａｃｋを返すようになる。このため、従来技術の方法では、パケットロス発生が転送の早い段階であるほど影響大となり、Ａｃｋ送信回数の増大に伴い、電力が増加してしまう。このように、従来例では、パケットロス発生時に端末側のＡｃｋ送信回数が増加し、送信端末の負荷の増大と受信端末の消費電力が増加する。

　そこで、本実施の形態では、送信ウインドウサイズに対する送信量に基づいて、送信ウインドウサイズ分を転送する毎に、（１）転送開始時の送信パワーを強く、その後は送信パワーを弱くして送信する。あるいは、（２）転送開始時の誤り訂正を強く、その後は誤り訂正を弱くして送信する。

　送信パラメータ指示部１０４は、上記（１），（２）を実現するパラメータの設定値を指示し、送信パラメータ設定部１０７が送信パラメータ指示部１０４により指示されたパラメータを設定する。ここで、パラメータの指示・設定は、上記（１）の送信パワー選択設定、（２）の変調方式／符号化率選択設定のいずれか一方、又は両方でもよい。

　図１０は、送信パラメータ指示部１０４が有する設定テーブルを示す図である。

　図１０に示すように、送信パラメータ指示部１０４は、設定テーブル１４０を持ち、この設定テーブル１４０を参照して送信量に応じて送信パワー、変調方式／符号化率を選択・指示する。

　設定テーブル１４０は、送信量に対応した送信パワー、及び変調方式／符号化率を格納する。設定テーブル１４０は、例えば、送信量０－２５％の場合、送信パワーＭＡＸ（１００％）、変調方式／符号化率ＢＰＳＫ／１／２である。設定テーブル１４０は、例えば、送信量２５－４５％の場合、送信パワー９０％、変調方式／符号化率１６－ＱＡＭ／１／２である。設定テーブル１４０は、例えば、送信量４５－７５％の場合、送信パワー８０％、変調方式／符号化率６４－ＱＡＭ／１／２である。設定テーブル１４０は、例えば、送信量７５－１００％の場合、送信パワー６０％、変調方式／符号化率６４－ＱＡＭ／３／４である。なお、設定テーブル１４０の設定の仕方には、様々なバリエーションがある。詳細については、実施の形態３で後述する。

　図１１は、伝送レートと変調方式、符号化率の関係を説明する図である。

　図１１に示すように、変調方式毎に、符号化率と伝送レート[Ｍｂｐｓ]は異なる。符号化率が小さい、又は伝送レート[Ｍｂｐｓ]が低い変調方式ほど、信頼性が高い。例えば、変調方式ＢＰＳＫは、符号化率１／２、伝送レート６Ｍ[Ｍｂｐｓ]であり、パケットデータ送信に関しては信頼性が最も高い。これに対して、符号化率及び伝送レート[Ｍｂｐｓ]が最も高い、６４－ＱＡＭは、符号化率及び伝送レート[Ｍｂｐｓ]が高いが故、パケットロス発生の可能性が高くなりパケットデータ送信に関する信頼性は低下する。

　上述したように、本実施の形態では、送信ウインドウサイズに対する送信量に基づいて、送信ウインドウサイズ分を転送する毎に、（１）転送開始時の送信パワーを強く、その後は送信パワーを弱くして送信する。あるいは、（２）転送開始時の誤り訂正を強く、その後は誤り訂正を弱くして送信する。

　図１２は、本実施の形態のＴＣＰの送受信制御を示す制御シーケンス図である。図１１は、送信ウインドウサイズに対する送信量に基づいて、送信ウインドウサイズ分を転送する毎に、転送開始時の送信パワーを強く（ＭＡＸ１００％）する例である。この場合、信頼性を高めるための送信制御は、信頼性の高い変調方式を組み合わせてもよく、また送信パワーに代えて変調方式のみでもよい。

　図１２に示すように、送信側では、送信ウインドウサイズ分を転送する毎に、転送開始時の送信パワーを強く（ＭＡＸ１００％）する。データ送信回数が、例えば２５回を超えると、送信パワーを９０％にする。データ送信回数が、例えば５０回を超えると、送信パワーを８０％にし、データ送信回数が、例えば７５回を超えると、送信パワーを６０％にする。

　本実施の形態のデータ送信制御は、図１２に示すａ部分に示すように、転送開始時の段階でのパケットロス発生を抑えることができる。なお、Ａｃｋ送信頻度は、通常通りである。

　また、本実施の形態では、図１２のｂ部分に示すように、送信側で送信パワーを６０％にしたことによりパケットロス発生を助長すると考え、データ送信回数が７５回でパケットロスが発生したとする。受信側では、このパケットロス発生後、データ受信に対して毎回Ａｃｋを返すことになる。このため、Ａｃｋ送信頻度は、増加する。しかしながら、パケットロスが発生したとしても送信ウインドウサイズ分のデータ転送の後半であり、転送の早い段階でのパケットロス発生は、抑制することができる。したがって、本実施の形態では、受信端末側のＡｃｋ送信回数を抑えることができ、受信側の電力を削減することができる。

　ここで、送信側で送信パワーを６０％にした時にパケットロスが発生したという情報は、以降のデータ送信制御に用いることができる。具体的には、上述した《制御１》において、送信パワーを６０％以上にする、または、誤り耐性に強い変調方式と符号化率でデータを送信する、等のパケットロスを抑制するデータ送信制御を行うことができる。

　以上の制御により、送信ウインドウサイズ分転送する毎に、転送の初期段階では、強い送信パワーと誤り耐性に強い変調方式と符号化率でデータを送信することにより、転送の初期段階でのパケットデータの損失を抑制することができる。

　よって、本実施の形態は、パケットロスの発生によって、受信側がパケットデータ受信毎に毎回重複Ａｃｋを返し続ける状態となる期間を短縮することができるため、電力増加を抑えることができる。

　以上詳細に説明したように、本実施の形態のデータ送信装置１００は、送信ウインドウサイズ設定部１０２に設定された送信ウインドウサイズに対する送信済みパケットデータ量を、解析する送信量解析部１０３を備える。また、データ送信装置１００は、送信ウインドウサイズに対する送信済みパケットデータ量の割合によって、異なる送信パワーと変調方式と符号化率を送信パラメータ設定部１０７に指示する送信パラメータ指示部１０４を備える。また、データ送信装置１００は、送信パラメータ指示部１０４により指示されたパラメータを設定する送信パラメータ設定部１０７を備える。さらに、データ送信装置１００は、送信バッファ１０１から送信データを読み出し、送信パラメータ設定部１０７の設定に基づいて送信データを送出する送信制御部１１０を備える。

　送信パラメータ指示部３０４は、送信ウインドウサイズに対する送信済みパケットデータ量の割合によって、異なる送信パワーと変調方式と符号化率を送信パラメータ設定部１０７に指示する。送信パラメータ設定部１０７は、指示されたパラメータを設定し、送信制御部１１０は、その設定に基づいて送信データを送出する。

　これにより、データ送信装置１００は、送信ウインドウサイズ分転送する際に、転送初期の段階でのパケットデータの損失を抑制することができる。その結果、受信側の重複Ａｃｋ送信回数の増大を抑えることができ、データ送信装置の負荷の軽減と受信端末の消費電力を削減することができる。

　なお、本実施の形態における送信パラメータ指示部１０４は、送信パワー指示部１０５と変調方式符号化率指示部１０６とを備える構成としたが、いずれか一方のみを備える構成としてもよい。また、それに合わせて、送信パラメータ設定部１０７は、送信パワー設定部１０８と変調方式符号化率設定部１０９のいずれか一方のみを備える構成でもよい。

　また、初期設定する値は、これに限定されるものではなく、装置の状態や構成により任意に決定してもよい。

　また、フロー制御付きのプロトコルとしてＴＣＰを中心に説明したが、本発明に使用されるプロトコルは、ＴＣＰに限定されるわけではない。本発明は、フロー制御の機能を持っていれば、他のプロトコルでもよく、例えばアプリケーション層でフロー制御を実現して、そのフロー制御でＴＣＰと同様の送信制御を行うことで、消費電力を削減してもよい。

　（実施の形態２）
　図１３は、本発明の実施の形態２に係るデータ送信装置の構成を示すブロック図である。図５と同一構成部分には同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。

　図１３に示すように、データ送信装置２００は、送信バッファ１０１、送信ウインドウサイズ設定部１０２、Ａｃｋ受信部１１２、送信量解析部１０３、送信パラメータ設定部１０７、送信パワー設定部１０８、変調方式符号化率設定部１０９、送信制御部１１０、及びデータ送信部１２０を備える。

　以下、上述のように構成されたデータ送信システム２００の動作を説明する。データ送信システム２００の基本的な動作は、実施の形態１と同様である。

　送信バッファ１０１は、送信データをバッファリングする。

　送信ウインドウサイズ設定部１０２は、ＴＣＰのフロー制御で決定される送信ウインドウサイズを設定する。

　送信パラメータ設定部１０７は、送信量解析部の結果に応じて、送信データを送出する際の送信パラメータを設定する。

　このように、本実施の形態は、実施の形態１と同様に、送信ウインドウサイズ分転送する毎に、送信済みパケットデータ量の割合に基づいて適応的に、強い送信パワーと誤り耐性に強い変調方式と符号化率でデータを送信することができる。これにより、本実施の形態は、転送の段階でのパケットデータの損失を抑制することができる。特に、転送の初期段階では、強い送信パワーと誤り耐性に強い変調方式と符号化率でデータを送信することとなり、転送の初期段階でのパケットデータの損失を抑制することができる。

　（実施の形態３）
　図１４は、本発明の実施の形態３に係るデータ送信装置の構成を示すブロック図である。

　図１４に示すように、データ送信装置３００は、送信パラメータ指示部３０４の構成が、図５の送信パラメータ指示部１０４と異なる。図５と同一構成部分には同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。
　送信パラメータ指示部３０４は、送信パワー指示部３０５、変調方式符号化率指示部３０６、及び送信パラメータ制御設定部３１０を備える。

　送信パワー指示部３０５は、送信量解析部１０３から送信済みデータ量の割合の情報を受信する。送信パワー指示部３０５は、送信パラメータ制御設定部３１０による更新等の設定、及び受信した送信済みデータ量の割合に基づいて、送信パワー設定値を送信パワー設定部１０８に指示する。

　変調方式符号化率指示部３０６は、送信量解析部１０３から送信済みデータ量の割合の情報を受信する。変調方式符号化率指示部３０６は、送信パラメータ制御設定部３１０による更新等の設定、及び受信した送信済みデータ量の割合に基づいて、変調方式と符号化率を変調方式符号化率設定部１０９に指示する。

　送信パラメータ制御設定部３１０は、送信パワーと変調方式、符号化率の設定値の更新順序を設定する。具体的には、送信パラメータ制御設定部３１０は、更新の際に、送信パワーと変調方式、符号化率を同時に更新するか、交互に更新するか、どちらか一方を優先して更新するかを設定する。

　次に、送信パラメータ指示部３０４の動作について説明する。

　[送信パラメータ制御設定部３１０の動作]
　送信パラメータ制御設定部３１０は、送信パワーと変調方式、符号化率の設定値の更新順序を設定する。具体的には、送信パラメータ制御設定部３１０は、更新の際に、送信パワーと変調方式、符号化率を同時に更新するか、交互に更新するか、どちらか一方を優先して更新するかを設定する。

　例えば、送信パラメータ制御設定部３１０は、送信側がバッテリ駆動のモバイル端末のような場合、送信側の電力を優先するため、変調方式、符号化率の変更優先を設定する。なお、変更優先は、送信パワーを変更せずに、変調方式、符号化率の設定のみを先に変更するものである。

　また、送信パラメータ制御設定部３１０は、送信側が比較的電力が気にならない据え置き機器の場合、通信レートの高速化を優先する。このため、据え置き機器では、送信パラメータ制御設定部３１０で送信パワーの変更優先を設定し、変調方式を変更せず、送信パワーのみを先に変更する。

　例えば、送信するコンテンツのレートが高い場合は、変調方式と符号化率を変更すると、伝送レートが下がり、転送が滞る可能性があるため、送信パワーを先に制御する。

　以上、送信パラメータ制御設定部３１０は、送信パワーと変調方式、符号化率を同時に変更すると設定した場合であるが、設定値の変更は必ずしも送信パワーと変調方式、符号化率同時である必要はない。なお、送信パラメータ制御設定部３１０の設定は、送信パワーと変調方式、符号化率を交互に変更していくこと、または、優先度をつけてどちらか一方をまず先に変更し続けてもよい。

　例えば、送信側がバッテリ駆動のモバイル端末のような場合は、送信側の電力を優先する。このため、送信パラメータ制御設定部３１０は、変調方式、符号化率の変更優先を設定し、送信パワーを変更せずに、変調方式、符号化率の設定のみを先に変更する。

　また、送信側が比較的電力が気にならない据え置き機器の場合は、通信レートの高速化を優先するため、送信パラメータ制御設定部３１０で送信パワーの変更優先を設定し、変調方式を変更せず、送信パワーのみを先に変更する。

　よって、パケットデータの損失の発生によって受信側は、パケットデータ受信ごとに毎回重複Ａｃｋを返し続ける状態となる期間を短縮することができるため、電力増加を抑えることができる。

　以上の説明は、本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されることはない。

　また、データ送信装置１００の各機能ブロックは、集積回路であるＬＳＩとして実現されてもよい。これらは、個別に１チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。

　また、集積回路化の手法は、ＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。具体的には、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。

　さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が、可能性としてありえる。

　本発明は、詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。

　また、本実施の形態では、データ送信装置、データ送信システム及びデータ送信方法という名称を用いたが、これは説明の便宜上であり、装置の名称は送信装置、通信システム、また方法の名称は送信制御方法等であってもよい。

　また、上記データ送信装置を構成する各部は、例えば通信ネットワークの種類、その数及び接続方法などはどのようなものでもよい。

　また、以上説明したデータ送信方法は、このデータ送信方法を機能させるためのプログラムでも実現される。このプログラムはコンピュータで読み取り可能な記録媒体に格納されている。

　２０１０年６月１７日出願の特願２０１０－１３８３４９の日本出願に含まれる明細書、図面及び要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。

　本発明に係るデータ送信装置及びデータ送信方法は、受信側のＡｃｋ送信回数を抑制する効果を有し、無線ＬＡＮ機能を持つサーバ機能を有する機器等に有用である。また、本実施の形態は、無線ＬＡＮ以外のＴＣＰに対応した通信方式を採用した機器にも応用できる。

　１００，２００，３００　データ送信装置
　１０１　送信バッファ
　１０２　送信ウインドウサイズ設定部
　１０３　送信量解析部
　１０４，３０４　送信パラメータ指示部
　１０５，３０５　送信パワー指示部
　１０６，３０６　変調方式符号化率指示部
　１０７　送信パラメータ設定部
　１０８　送信パワー設定部
　１０９　変調方式符号化率設定部
　２００　データ送信システム
　３１０　送信パラメータ制御設定部

Claims

　送信データをバッファリングする送信バッファと、
　前記送信バッファに対する送信ウインドウサイズを設定する送信ウインドウサイズ設定部と、
　前記送信ウインドウサイズ設定部に設定された送信ウインドウサイズに対する送信済みパケットデータ量を解析する送信量解析部と、
　前記送信量解析部の結果に応じて、送信データを送出する際の送信パラメータを設定する送信パラメータ設定部と、
　前記送信バッファから送信データを読み出し、前記送信パラメータに基づいて送信データを送出する送信制御部と、
　前記送信制御部から受信した送信データを送信するデータ送信部と、
　を備えるデータ送信装置。
　前記送信パラメータ設定部は、前記送信量解析部の送信済みパケットデータ量に応じて、前記送信制御部において送信データを送出する際の送信パワー値、変調方式の種類、または、符号化率の値の少なくとも１つを前記送信パラメータとして設定する、請求項１記載のデータ送信装置。
　前記送信パラメータ設定部は、前記送信データの応答であるＡｃｋを受信し、前記Ａｃｋのパケット番号の内容に応じて、パラメータ設定値を変更する、請求項１に記載のデータ送信装置。
　前記送信パラメータ設定部は、指示したパラメータ設定値で送信した結果、パケットデータの損失が発生した場合、前記パラメータの少なくとも１つをパケットロスに強い設定値に変更する、請求項１記載のデータ送信装置。
　前記送信パラメータ設定部は、転送の初期段階には、前記パラメータの少なくとも1つをパケットロスに強い前記設定値を設定する、請求項１記載のデータ送信装置。
　送信データを送出するデータ送信装置のデータ送信方法であって、
　送信データをバッファリングするステップと、
　前記送信バッファに対する送信ウインドウサイズを設定するステップと、
　前記設定された送信ウインドウサイズに対する送信済みパケットデータ量を解析するステップと、
　前記解析結果に応じて、送信データを送出する際の送信パラメータを設定するステップと、
　前記送信バッファから送信データを読み出し、前記送信パラメータに基づいて送信データを送出するステップと、
　前記送信制御部から受信した送信データを送信するステップと、
　有するデータ送信方法。
　前記送信パラメータ指示ステップでは、パケットデータの損失が発生した場合には送信パワー、及び／又は誤り耐性が強くなるように前記設定値を変更する、請求項６記載のデータ送信方法。
　前記送信パラメータ指示ステップでは、転送の初期段階には、強い送信パワー、及び／又は誤り耐性に強い変調方式符号化率の前記設定値を指示する、請求項６記載のデータ送信方法。