WO2012132283A1 - 通信装置およびその通信制御方法 - Google Patents

通信装置およびその通信制御方法 Download PDF

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WO2012132283A1
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congestion window
transmission
transmitted
communication
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PCT/JP2012/001765
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長谷川　洋平
地引　昌弘
Original Assignee
日本電気株式会社
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    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
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    • H04L47/10—Flow control; Congestion control
    • H04L47/27—Evaluation or update of window size, e.g. using information derived from acknowledged [ACK] packets
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/12—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using return channel
    • H04L1/16—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using return channel in which the return channel carries supervisory signals, e.g. repetition request signals
    • H04L1/18—Automatic repetition systems, e.g. Van Duuren systems
    • H04L1/1867—Arrangements specially adapted for the transmitter end
    • H04L1/188—Time-out mechanisms
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    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L47/00—Traffic control in data switching networks
    • H04L47/10—Flow control; Congestion control
    • H04L47/19—Flow control; Congestion control at layers above the network layer
    • H04L47/193—Flow control; Congestion control at layers above the network layer at the transport layer, e.g. TCP related

Definitions

  • the present invention relates to a communication system between terminals, and more particularly to a communication apparatus and a communication control method thereof in a communication system using an acknowledgment for transmission data.
  • TCP / IP Transmission Control Protocol / Internet Protocol
  • the transmitting terminal when a transmitting terminal transmits data, the receiving terminal that receives the data returns a confirmation response to the transmitting terminal.
  • the transmitting terminal sets a retransmission timer to an initial time, and when the retransmission timer times out without receiving an acknowledgment from the receiving terminal, the transmitting terminal retransmits only one transmission data without an acknowledgment to the receiving terminal.
  • the retransmission timer is set to a time that is twice the initial time. Thus, every time the retransmission timer is activated, the set time of the next retransmission timer is defined to be doubled.
  • Exponential backoff is used to enable communication even when the communication band between terminals is extremely small or the network is extremely congested. Since TCP is designed on the assumption that it is used in various communication environments, it has such a function.
  • the receiving terminal When receiving the retransmitted packet, the receiving terminal returns a confirmation response to the packet that has already been received and aligned.
  • the transmitting terminal can determine data to be transmitted next with reference to the confirmation response.
  • Patent Document 1 discloses that in multimedia communication, an acknowledgment of normal reception is received from a receiving side within a predetermined time.
  • a system is disclosed in which retransmission processing is performed when it cannot be obtained.
  • the delay may increase suddenly due to queuing delay, processing delay, etc., so the initial value of the retransmission timer is set sufficiently large (about 1 second). For this reason, when the retransmission timer is activated and data is retransmitted, performance degradation occurs due to communication stoppage. Further, even after the retransmission is performed, communication is not performed during the round trip delay time RTT (Round Trip Time) in which the packet reciprocates between the terminals, so that a large performance degradation occurs when the RTT is large.
  • RTT Round Trip Time
  • TCP communication performance may not be obtained in some environments.
  • a decrease in TCP performance is known for communication through a wireless line or a long-distance line.
  • TCP / IP communication is expected to be applied to long-distance communication such as inter-satellite communication.
  • FEC forward error correction code
  • TCP has a selective ACK option that informs the sender of the number of data lost by the receiving terminal.
  • the most basic confirmation response is performed. If there are, many will be retransmitted, resulting in a deterioration in communication efficiency.
  • the transmitting terminal transmits retransmission data, and the receiving terminal notifies the received data number when returning the confirmation response, so the transmitting terminal should transmit next until receiving the confirmation response I can't know the data.
  • the transmitting terminal should transmit next until receiving the confirmation response I can't know the data.
  • an object of the present invention is to provide a communication device and a communication control method thereof that can improve the performance and communication efficiency of a network in which a burst error is expected.
  • the communication apparatus is a communication apparatus in a communication system that receives an acknowledgment from the receiving side for transmitted data, and transmits the transmission data before a predetermined set time elapses after the transmission data is transmitted.
  • Determining means for determining whether or not a confirmation response to the receiving device has been received from the receiving side device; and when the confirmation response is not received within the predetermined set time, is set before the predetermined set time elapses
  • a congestion window setting means for setting a congestion window larger than the congestion window size, and a data transmitting means for transmitting data to be transmitted in the set congestion window.
  • a communication control method is a communication control method in a communication device that receives an acknowledgment from transmitted data for a confirmation response, and before a predetermined set time elapses after the determination means transmits the transmission data. It is determined whether or not a confirmation response to the transmission data has been received from the receiving side device, and when the congestion window setting means does not receive the confirmation response within the predetermined setting time, the predetermined setting time has elapsed. A congestion window larger than the congestion window size set before the setting is set, and the data transmitting means transmits data to be transmitted in the set congestion window.
  • FIG. 1 is a sequence diagram for explaining a data communication procedure according to the background art.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a functional configuration of a communication apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a sequence diagram for explaining a data communication procedure according to the communication control method according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the communication control method according to the present embodiment.
  • FIG. 5 is a relay network diagram using a communication apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the transmission function of the TCP repeater in FIG.
  • FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the reception function of the TCP repeater in FIG.
  • the congestion window on the transmission side is increased, so that the performance during the retransmission timeout operation can be greatly improved even when there is a burst error in the communication signal. it can.
  • By transmitting data with a sufficient frequency in the increased congestion window it is possible to quickly detect that the burst error has been resolved and communication has been resumed.
  • a transmission side communication device 10 (hereinafter referred to as a transmission terminal 10) and a reception side communication device 20 (hereinafter referred to as a reception terminal 20) are connected via a network 30 and use a TCP connection. Transfer data.
  • the transmitting terminal 10 transmits data to the receiving terminal 20 through the network 30, and the receiving terminal 20 returns an acknowledgment for the received data to the transmitting terminal 10 through the network 30.
  • the network 30 may be wired or wireless, but it is assumed that the communication signal may be intermittently lost (burst loss). For example, a network in which a round trip time RTT is long and a signal is blocked by a shielding object, such as a long-distance wireless communication between a satellite station and a land station.
  • the transmission terminal 10 includes an application 11, a data storage unit 12 that stores data to be transmitted, a TCP transmission unit 13 that receives data from the application 11 and executes communication control according to the present embodiment in accordance with the TCP protocol, and a TCP transmission unit 13 includes an IP processing unit 14 that packetizes the data received from 13, and an input / output processing unit 15 that frames the packet passed from the IP processing unit 14 and outputs the frame to the network 30.
  • the TCP transmission unit 13 is a data transmission unit 101 that outputs data to the IP processing unit 14 while segmenting data input from an application and rate-controlling it, a segment storage unit 102 that stores segments, and is set every time data is transmitted.
  • Retransmission timer 103 for determining the elapse of set time (RTO), delay measurement unit 104 for measuring the time until receiving an acknowledgment for the transmitted data, and estimating that the transmission data has reached the receiving side
  • the data arrival estimation unit 105 and a congestion window determination unit 106 that determines a congestion window size (data amount that can be transmitted).
  • the congestion window is the maximum data number that can be sent by the sender, and the congestion window size is the congestion window minus the smallest data sequence number that has been sent and no ACK has been sent back, that is, can be sent. Refers to the amount of data.
  • the congestion window determination unit 106 increases the congestion window so as to be equal to the sum of the retransmission data transmitted after the time L and the subsequent untransmitted data. This congestion window corresponds to the amount of data that fills the pipe between the transmitting terminal 10 and the receiving terminal 20.
  • the receiving terminal 20 includes an application 21, a data storage unit 22 that stores received data, a TCP receiving unit 23 that converts packets received from the IP processing unit 24 into data and executes communication control according to the TCP protocol, and an input / output processing unit An IP processing unit 24 that packetizes a frame received from 25 and passes it to the TCP receiving unit 23, and an input / output processing unit 25 that passes a frame received from the network 30 to the IP processing unit 24.
  • the TCP receiving unit 23 converts the packet received from the IP processing unit 24 into data and outputs the data to the application 21, a segment storage unit 202 that stores a segment, and an ACK that returns an acknowledgment ACK for the received data A transmission unit 203.
  • the functions of the data transmission unit 101, the retransmission timer 103, the delay measurement unit 104, the data arrival estimation unit 105, and the congestion window determination unit 106 of the TCP transmission unit 13 are programs stored in a memory (not shown) such as a CPU. It can also be realized by executing on the control processor.
  • a memory not shown
  • the communication procedure according to the present embodiment will be described. Since the operation of the receiving terminal 20 is the same as that of the existing TCP, the description will be given mainly focusing on the transmitting terminal 10.
  • FIG. 3 shows an example of a packet transaction between the transmission terminal 10 and the reception terminal 20.
  • the transmitting terminal 10 sequentially transmits data 1 and sets a retransmission timer 103 for the data every time data is transmitted.
  • the retransmission timer 103 is activated when ACK for the data cannot be received within the smoothed RTT (sRTT) after the data is transmitted.
  • the calculation method of sRTT is included in the TCP rules.
  • the retransmission timer 103 is started after the sRTT time has elapsed since the transmission of data 3.
  • the data transmission unit 101 starts processing when a TCP connection is established between the transmission terminal 10 and the reception terminal 20 and data is input from the application 11.
  • the data transmission unit 101 determines whether or not there is data to be transmitted (operation 401). If there is no data to be transmitted and there is a connection termination instruction from the application 11 (operation 401: NO), processing is performed. Exit. When there is data to be transmitted (YES in operation 401), the data transmission unit 101 segments the data to be transmitted and outputs the segmented data to the IP processing unit 14 so that the retransmission timer 103 for the data times out after sRTT. Set (operation 402). Based on the congestion window control, the transmission data is packetized by the IP processing unit 14 and transmitted through the input / output processing unit 15.
  • the data transmission unit 101 determines whether or not an ACK for the transmission packet has been received from the reception terminal 20 (operation 403). If ACK is received (YES in operation 403), the process returns to operation 401 and proceeds to the next data transmission process. If ACK is not received (NO in operation 403), it is determined whether or not the retransmission timer 103 has been activated (operation 404). If sRTT has not elapsed (NO in operation 404), the reception of ACK is waited (operations 403 and 404).
  • the data arrival estimation unit 105 transmits the latest confirmation response ACK from the reception time R of the latest confirmation response ACK received as described above.
  • the congestion window determining unit 106 counts the congestion window W from data (n + 1) to be transmitted next, and updates the congestion window size Wo at the time of starting the retransmission timer to a number that can be transmitted (operation 406). That is, it is possible to transmit up to data n + Wo. Then, the process returns to operation 402 and the above-described processing is repeated.
  • the receiving terminal is prevented from receiving data already received in duplicate, and the receiving terminal 20 returns an ACK to the transmitting terminal 10. Since the transmitting terminal 10 can continue to transmit subsequent data until it arrives, it is possible to detect the resumption of the communication signal quickly without a communication pause time.
  • the communication apparatus according to the present invention is also applicable to a relay network in which TCP repeaters are connected by a network in which a burst loss occurs.
  • the data transmitted from the transmission terminal 501 is transferred to the reception terminal 502 through TCP relays 503 and 504 and TCP connections 508, 509 and 510 in the respective communication sections.
  • the network 506 is a link where burst loss occurs
  • the networks 505 and 507 are networks where congestion occurs.
  • the communication apparatus according to the present embodiment is implemented by the TCP connection 506 between the TCP relays 503 and 506.
  • TCP connections 508 and 510 that communicate with the transmission terminal 501 and the reception terminal 502, respectively, perform normal TCP communication.
  • the TCP relay 503 includes a data transfer unit 601, a data storage unit 602, a TCP transmission unit 603, a TCP reception unit 604, an IP processing unit 605, and an input / output processing unit 606.
  • the TCP transmission unit 603 is illustrated in FIG. 2 has the same configuration as the TCP transmission unit 13 of the transmission terminal 10 shown in FIG.
  • the data transfer unit 601 has a function of storing data received by the TCP reception unit 604 in the data storage unit 602 and outputting the data to the TCP transmission unit 603.
  • a TCP relay 504 includes a data transfer unit 701, a data storage unit 702, a TCP transmission unit 703, a TCP reception unit 704, an IP processing unit 705, and an input / output processing unit 706.
  • the TCP transmission unit 703 is illustrated in FIG. 2 has the same configuration as the TCP receiving unit 23 of the receiving terminal 20 shown in FIG.
  • the data transfer unit 701 has a function of storing data received by the TCP reception unit 704 in the data storage unit 702 and outputting the data to the TCP transmission unit 703.
  • the communication method according to the present invention can be implemented only in this section.
  • traffic merging is eliminated, so that the occurrence of congestion can be suppressed.
  • accuracy of network delay measurement is improved and data to be retransmitted can be estimated more accurately.
  • the present embodiment is applied in some sections and the existing TCP is used in other sections, thereby reducing the influence on the performance of the TCP and effectively implementing the present embodiment. Can be used.
  • a communication apparatus comprising:
  • the data transmitting means estimates data arriving at the receiving side device based on a reception time of the latest confirmation response received before the predetermined set time elapses, and transmits data following the estimated data.
  • the communication apparatus according to Supplementary Note 1 or 2, wherein the communication apparatus is characterized.
  • Appendix 4 The communication apparatus according to appendix 3, wherein data arriving at the receiving apparatus is estimated using a signal delay measurement value with the receiving apparatus and a reception time of the latest confirmation response.
  • a communication control method in a communication device that receives a confirmation response from a receiving side for transmitted data, It is determined whether or not an acknowledgment for the transmission data has been received from the reception side device before a predetermined set time has elapsed since the determination means transmitted the transmission data,
  • the congestion window setting means does not receive the confirmation response within the predetermined set time, it sets a congestion window equal to or larger than the congestion window size set before the predetermined set time elapses,
  • a data transmitting means transmits data to be transmitted in the set congestion window;
  • Appendix 6 The communication control method according to appendix 5, wherein the data transmission means transmits data to be transmitted in the set congestion window at a constant frequency.
  • the data transmitting means estimates data arriving at the receiving side device based on a reception time of the latest confirmation response received before the predetermined set time elapses, and transmits data following the estimated data.
  • Appendix 8 The communication control method according to appendix 7, wherein data arriving at the receiving device is estimated using a signal delay measurement value with the receiving device and a reception time of the latest confirmation response.
  • the transmitter is Determination means for determining whether or not an acknowledgment for the transmission data has been received from the reception device before a predetermined set time has elapsed since transmission data was transmitted;
  • a congestion window setting means for setting a congestion window equal to or greater than a congestion window size set before the predetermined set time elapses when the confirmation response is not received within the predetermined set time;
  • Data transmission means for transmitting data to be transmitted in the set congestion window;
  • Have The receiving device has a transmitting means for transmitting an acknowledgment indicating that the transmission data has been received;
  • Appendix 10 The communication system according to appendix 9, wherein the transmitting device and the receiving device are arranged across a network section in which burst loss may occur.
  • Appendix 12 A program for causing a program control processor in a communication device that receives an acknowledgment from a receiving side to function on transmitted data, It is determined whether or not an acknowledgment for the transmission data has been received from the reception side device before a predetermined set time has elapsed since the determination means transmitted the transmission data, When the congestion window setting means does not receive the confirmation response within the predetermined set time, it sets a congestion window larger than the congestion window size set before the predetermined set time elapses, A data transmitting means transmits data to be transmitted in the set congestion window; A program that causes the program control processor to function.
  • the present invention is applicable to a TCP communication system.

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Abstract

【課題】バーストエラーが予想されるネットワークの性能および通信効率を向上させることができる通信装置およびその通信制御方法を提供する。 【解決手段】送信データを送信してから所定の設定時間が経過する前に当該送信データに対する確認応答ＡＣＫを受信側装置（２０）から受信したか否かを判定する再送タイマ（１０３）と、確認応答を所定の設定時間内に受信しなかった時に所定の設定時間が経過する前に設定されていた輻輳ウィンドウサイズ以上の輻輳ウィンドウを設定する輻輳ウィンドウ決定部（１０６）と、設定された輻輳ウィンドウで送信すべきデータを送信するデータ送信部（１０１）とを有する。

Description

通信装置およびその通信制御方法
　本発明は端末間の通信システムに係り、特に送信データに対する確認応答を用いる通信システムにおける通信装置およびその通信制御方法に関する．
　インターネットで用いられる代表的な通信プロトコルであるＴＣＰ／ＩＰ(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)では、送信端末がデータを送信すると、それを受信した受信端末が確認応答を送信端末へ返信する。送信端末は、データを送信すると再送タイマを初期時間に設定し、その確認応答が受信端末から帰ってこないまま再送タイマがタイムアウトすると、確認応答がない送信データを１つだけ受信端末へ再送する。この再送を行う際、再送タイマは初期時間の２倍に時間に設定される。こうして再送タイマが作動するたびに、次の再送タイマの設定時間は２倍ずつ長くなるように規定されている。この再送タイマの設定動作は指数バックオフと呼ばれる。指数バックオフは、端末間の通信帯域が極端に小さい場合やネットワークが極端に混雑した場合にも通信を可能とするために用いられる。ＴＣＰは多様な通信環境で利用することを前提として設計されているため、このような機能を有する。
　受信端末は、再送されたパケットを受信すると、既に受信して整列が完了したパケットに対する確認応答を返信する。送信端末は、この確認応答を参照することで次に送信すべきデータを決定することができる。以下、図１を参照しながら具体例を説明する。
　図１において、送信端末から受信端末へデータが送信されているが、図中の「シグナルロスト」と記された期間、通信信号が断絶し端末間の通信パケットが消失したものとする。この例では、送信端末は、データ３に対する確認応答が受信できないため、データ３の送信後に再送タイマが起動した時に（ＲＴＯ:Retransmission Time Out）、当該データ３を再送する。受信端末は、再送データ３の到着をトリガとして、データ４まで受信している旨を記した確認応答（ＡＣＫ４）を返信する。送信端末は、ＡＣＫ４を受信すると、これに続くデータ５を送信する。
　なお、受信側からの確認応答に応じてパケットの再送を行う通信システムは多く提案されており、たとえば特許文献１には、マルチメディア通信において、受信側から正常受信の確認応答が所定時間内に得られないときに再送処理が実行されるシステムが開示されている。
特開平１０－０５６４８０号公報 特開２０１０－０３５０３３号公報
　しかしながら、一般的に、ネットワークではキューイング遅延や処理遅延などにより遅延が突発的に増加することがあるため、再送タイマの初期値は十分大きく（１秒ほどに）設定されている。このため、再送タイマが起動されデータが再送される場合には、通信停止による性能低下が生じる。また再送が行われた後も、パケットが端末間を往復するラウンドトリップ遅延時間ＲＴＴ(Round Trip Time)の間は通信が行われないので、ＲＴＴが大きい場合には大きな性能低下となってしまう。
　近年ではＴＣＰ／ＩＰ通信の適用範囲が広がり、ますます様々なネットワーク環境で用いられるようになったが、一部の環境ではＴＣＰの通信性能が得られない場合がある。なかでも無線回線や長距離回線を通した通信ではＴＣＰの性能低下が知られている。しかしながら、将来は、より高い周波数領域での無線高速通信の実施が考えられるので、このようなＴＣＰ／ＩＰ通信は衛星間通信などの長距離通信にも応用されることが期待されている。
　信号エラーが発生する可能性がある長距離通信では、遅延が大きいことから自動再送要求（ＡＲＱ）のような再送方法は通信効率を悪化させる。そこで前方誤訂正符号(ＦＥＣ)が使用されるが、ＦＥＣではバースト的な信号エラーを回復するにはオーバヘッドが大きくなるため、バースト的な信号エラーをＦＥＣにより完全に防止することは経済的ではない。
　これに対して、ＴＣＰには受信端末が消失したデータの番号を送信者に知らせるセレクティブＡＣＫ（Selective ACK）オプションがある。しかしながら、バーストロスにより大量のデータが失われた場合や確認応答が１つも返信されて来なかった場合には、最も基本的な確認応答による動作が行われるため、一部到着していたデータがあったとしても多くが再送されることとなり、結果的に通信効率が悪化してしまう。
　このように、上述したＴＣＰや特許文献１などに記載されている通信方式では、バーストエラーが予想されるネットワークを通してデータ通信が行われると、再送タイムアウトの動作が問題となって著しく性能が低下する。特に、再送タイムアウトが繰り返された場合、ＴＣＰでは指数バックオフにより極端な性能低下が生じてしまう。
　また、バーストエラーが発生した後でネットワークが通信可能となった場合、ＴＣＰでは、上述したように再送パケットに対するＡＣＫを受信するまで通信が停止状態となっている。すなわち、パケットが送信端末と受信端末との間を一往復するだけの時間は通信性能が得られないこととなる。このためにネットワークの復旧を迅速に検出することができず、ネットワーク性能を低下させるひとつの原因となっている。
　さらに、再送タイムアウトになると送信端末が再送データを送信し、受信端末がその確認応答を返信する際に受信済みのデータ番号を通知するので、送信端末は当該確認応答を受け取るまで次に送信すべきデータを知ることができない。その結果、受信端末で既に受信しているデータを重複して再送する可能性があり、これもネットワーク性能を低下させる原因である。
　そこで本発明の目的は、バーストエラーが予想されるネットワークの性能および通信効率を向上させることができる通信装置およびその通信制御方法を提供することにある。
　本発明による通信装置は、送信したデータに対して確認応答を受信側から受け取る方式の通信システムにおける通信装置であって、送信データを送信してから所定の設定時間が経過する前に当該送信データに対する確認応答を受信側装置から受信したか否かを判定する判定手段と、前記確認応答を前記所定の設定時間内に受信しなかった時、前記所定の設定時間が経過する前に設定されていた輻輳ウィンドウサイズ以上の輻輳ウィンドウを設定する輻輳ウィンドウ設定手段と、前記設定された輻輳ウィンドウで送信すべきデータを送信するデータ送信手段と、を有することを特徴とする。
　本発明による通信制御方法は、送信したデータに対して確認応答を受信側から受け取る通信装置における通信制御方法であって、判定手段が送信データを送信してから所定の設定時間が経過する前に当該送信データに対する確認応答を受信側装置から受信したか否かを判定し、輻輳ウィンドウ設定手段が、前記確認応答を前記所定の設定時間内に受信しなかった時、前記所定の設定時間が経過する前に設定されていた輻輳ウィンドウサイズ以上の輻輳ウィンドウを設定し、データ送信手段が前記設定された輻輳ウィンドウで送信すべきデータを送信する、ことを特徴とする。
　本発明によれば、バーストエラーが予想されるネットワークの性能および通信効率を向上させることができる。
図１は背景技術によるデータ通信手順を説明するためのシーケンス図である。 図２は本発明の一実施形態による通信装置の機能的構成を示すブロック図である。 図３は本実施形態による通信制御方法に従ったデータ通信手順を説明するためのシーケンス図である。 図４は本実施形態による通信制御方法を示すフローチャートである。 図５は本発明の他の実施形態による通信装置を利用した中継ネットワーク図である。 図６は、図５におけるＴＣＰ中継器の送信機能の構成を示すブロック図である。 図７は、図５におけるＴＣＰ中継器の受信機能の構成を示すブロック図である。
　本発明の実施形態によれば、再送タイマが作動した場合に送信側の輻輳ウィンドウを増加させることで、通信信号にバーストエラーがある場合でも再送タイムアウトの動作時の性能を大幅に改善することができる。増加した輻輳ウィンドウにおいて十分な頻度でデータ送信することにより、バーストエラーが解消して通信が再開したことを迅速に検出することが可能となる。さらに、本発明によれば、再送タイムアウトとなった時に受信端末が受信済みであろうデータ番号を推測することで、重複するデータの再送を回避することができ通信効率をさらに改善することができる。以下、本発明の実施形態および実施例について図面を参照しながら詳細に説明する。
　１．一実施形態
　図２において、送信側通信装置１０（以下、送信端末１０という。）と受信側通信装置２０（以下、受信端末２０という。）はネットワーク３０を介して接続され、ＴＣＰコネクションを利用してデータを転送するものとする。送信端末１０はデータをネットワーク３０を通して受信端末２０へ送信し、受信端末２０は受信したデータに対する確認応答をネットワーク３０を通して送信端末１０へ返信する。
　ネットワーク３０は有線あるいは無線を問わないが、通信信号が断続的に消失(バーストロス)する可能性があるネットワークであるものとする。例えば、衛星局と陸上局との長距離無線通信などのように、往復時間ＲＴＴが長く遮蔽物などにより信号の遮断が想定されるネットワークなどである。
　送信端末１０は、アプリケーション１１と、送信すべきデータを格納するデータ記憶部１２と、アプリケーション１１からデータを入力しＴＣＰプロトコルに従って本実施形態による通信制御を実行するＴＣＰ送信部１３と、ＴＣＰ送信部１３から受け取ったデータをパケット化するＩＰ処理部１４と、ＩＰ処理部１４から渡されたパケットをフレーム化してネットワーク３０へ出力する入出力処理部１５とを含む。
　ＴＣＰ送信部１３は、アプリケーションから入力したデータをセグメント化しレート制御しつつＩＰ処理部１４へ出力するデータ送信部１０１と、セグメントを記憶するセグメント記憶部１０２と、データを送信するたびにセットされ所定の設定時間の経過（ＲＴＯ）を判定する再送タイマ１０３と、送信したデータに対する確認応答を受信するまでの時間を計測する遅延計測部１０４と、送信データが受信側に到達していると推定するデータ到達推定部１０５と、輻輳ウィンドウサイズ(送信可能なデータ量)を決定する輻輳ウィンドウ決定部１０６と、から構成される。なお、輻輳ウィンドウとは送信側が送信できる最大のデータ番号であり、輻輳ウィンドウサイズとは輻輳ウィンドウから現在送信済みでかつＡＣＫが返信されてきていない最小のデータシーケンス番号を減じたもの、すなわち送信可能なデータ量を指す。
　特に、データ到達推定部１０５は、遅延計測部１０４が計算した送信端末１０と受信端末２０との間の遅延Ｄ（Ｄ＝ＲＴＴ／２）を参照し、受信している最新の確認応答ＡＣＫの受信時刻Ｒから最新の確認応答ＡＣＫが送信された時刻Ｌ（＝Ｒ－Ｄ）を推定し、時刻Ｌよりも前に送信されていたデータは受信端末２０に到達していると推定する。この推定時刻Ｌに基づいて、輻輳ウィンドウ決定部１０６は、時刻Ｌ以降に送信された再送データとこれに続く未送信データとをあわせた合計と等しくなるように輻輳ウィンドウを増加させる。この輻輳ウィンドウは送信端末１０と受信端末２０との間のパイプを満たすデータ分量に相当する。
　受信端末２０は、アプリケーション２１と、受信したデータを記憶するデータ記憶部２２と、ＩＰ処理部２４から受け取ったパケットをデータ化しＴＣＰプロトコルに従って通信制御を実行するＴＣＰ受信部２３と、入出力処理部２５から受け取ったフレームをパケット化しＴＣＰ受信部２３へと渡すＩＰ処理部２４と、ネットワーク３０から受け取ったフレームをＩＰ処理部２４に渡す入出力処理部２５と、から構成される。
　ＴＣＰ受信部２３は、ＩＰ処理部２４から受け取ったパケットをデータ化してアプリケーション２１へ出力するデータ受信部２０１と、セグメントを記憶するセグメント記憶部２０２と、受信したデータに対する確認応答ＡＣＫを返信するＡＣＫ送信部２０３と、から構成される。
　なお、ＴＣＰ送信部１３のデータ送信部１０１、再送タイマ１０３、遅延計測部１０４、データ到達推定部１０５および輻輳ウィンドウ決定部１０６の各機能は、図示しないメモリに格納されたプログラムをＣＰＵ等のプログラム制御プロセッサ上で実行することにより実現することもできる。次に、本実施形態による通信手順を説明するが、受信端末２０の動作は既存のＴＣＰと同様であるから、主に送信端末１０に着目して説明する。
　２．通信シーケンス
　図３は送信端末１０と受信端末２０との間のパケットトランザクションの例を示す。まず、ブロック矢印で示す期間に通信信号が断絶する場合を想定する。送信端末１０はデータ１から順に送信し、データを送信するごとに当該データに対する再送タイマ１０３をセットする。再送タイマ１０３はデータが送信されてから当該データに対するＡＣＫが平滑化ＲＴＴ（ｓＲＴＴ）以内に受信できなかった場合に起動される。ｓＲＴＴの算出方法はＴＣＰの規定に含まれる。
　図３では、データ３以降のデータに対するＡＣＫ３が返信されてないため、再送タイマ１０３がデータ３の送信時からｓＲＴＴ時間経過後に起動される。このとき、送信端末１０は時刻Ｒで最も新しいＡＣＫ２を受信しているので、ＡＣＫ２の受信時刻Ｒからネットワークの遅延Ｄを差し引くことで、ＡＣＫ２が受信端末２０から送信された時刻Ｌ (Ｌ＝Ｒ－Ｄ)を推定する。すなわち、この推定時刻Ｌよりも前に送信端末１０が送信したデータは受信端末２０に到着していると推定する。
　図３に示す例では、データ４まで受信端末２０に到達していると推定されるので、送信端末１０は、それに続くデータ５から再送を開始する。その際、データ５から数え、再送タイムアウトＲＴＯが起動される前の輻輳ウィンドウＷｏと等しいだけのデータをさらに送信する。具体的には、ＡＣＫ２を受信した直後にデータ３～データ６まで送信しているのでＷｏ＝４であり、これに送信すべき１つのデータ５からＷｏ個のデータを送信できるようにすれば、輻輳ウィンドウＷ＝５＋Ｗｏ－１＝８となる。言い換えれば、本実施形態によれば、再送タイムアウトＲＴＯが起動される前の輻輳ウィンドウＷｏを増大させてデータを送信する。したがって、この例では、データ５から４つのデータ、つまりデータ５～データ８までが送信される。
　さらに、データ５の送信からｓＲＴＴ（＝２Ｄ）経過した後でも受信端末２０からＡＣＫが確認できない場合には、再び再送タイマが起動し、上述と同様にデータ５から４つのデータの送信が繰り返される。この２度目のデータ５～データ８の送信中に通信が回復し、データ７が正常に受信端末２０へ到達し、それに対するＡＣＫ７が送信端末１０へ返信されてきたとする。このＡＣＫ７を受信した時点で、送信端末１０はネットワークが復旧したことを知ることができる。
　このように、ＡＣＫ２が受信端末２０から送信された時刻Ｌ (Ｌ＝Ｒ－Ｄ)を算出し、それより前の送信データは受信端末２０に到達していると推定できるので、それ以降のデータを送信すればよい。したがって重複したデータの送信を回避することができ、かつ通信の一時停止も防止することができる。
　３．送信端末の動作
　図４において、データ送信部１０１はＴＣＰコネクションが送信端末１０と受信端末２０の間で開設され、アプリケーション１１からデータが入力されることで処理が開始される。
　データ送信部１０１は、送信すべきデータがあるか否かを判定し（動作４０１）、既に送信すべきデータがなくアプリケーション１１からコネクション終了指示があった場合には（動作４０１のＮＯ）、処理を終了する。送信すべきデータがある場合には（動作４０１のＹＥＳ）、データ送信部１０１は送信すべきデータをセグメント化してＩＰ処理部１４へ出力し、当該データに対する再送タイマ１０３をｓＲＴＴ後にタイムアウトするようにセットする(動作４０２)。輻輳ウィンドウ制御に基づいて、送信データはＩＰ処理部１４でパケット化され入出力処理部１５を通して送信される。
　データ送信部１０１は、パケットを送信した後、受信端末２０から当該送信パケットに対するＡＣＫを受信したか否かを判定する（動作４０３）。ＡＣＫを受信すれば（動作４０３のＹＥＳ）、動作４０１へ戻り、次のデータの送信プロセスへ移行する。ＡＣＫを受信しなければ（動作４０３のＮＯ）、再送タイマ１０３が起動したか否かを判定する（動作４０４）。ｓＲＴＴを経過していなければ（動作４０４のＮＯ）、ＡＣＫの受信を待機する（動作４０３，４０４）。
　ＡＣＫを受信しないままｓＲＴＴを経過すると（動作４０４のＹＥＳ）、データ到達推定部１０５は、上述したように、受信している最新の確認応答ＡＣＫの受信時刻Ｒから最新の確認応答ＡＣＫが送信された時刻Ｌ（＝Ｒ－Ｄ）を推定し、時刻Ｌよりも前に送信されていたデータは受信端末２０に到達していると推定する（動作４０５）。
　続いて、輻輳ウィンドウ決定部１０６は、輻輳ウィンドウＷを次に送信すべきデータ（ｎ＋１）から数えて再送タイマ起動時の輻輳ウィンドウサイズＷｏ分を送信可能な数に更新する（動作４０６）。すなわち、データｎ＋Ｗｏ分のデータまで送信可能とする。そして、動作４０２へ戻り、以上述べた処理を繰り返す。
　４．効果
　本実施形態によれば、通信が再開した場合にも、受信端末は既に受信したデータを重複して受信することが回避され、かつ、受信端末２０がＡＣＫを返信してから送信端末１０に到達するまでの間も送信端末１０は続くデータを送信し続けることができるので、通信の一時停止時間がなく迅速に通信信号の再開を検出できる。
　５．他の実施形態
　本発明による通信装置は、ＴＣＰ中継器をバーストロスが発生するネットワークで接続した中継ネットワークにも適用可能である。
　図５に示すように、送信端末５０１から送信されたデータは、ＴＣＰ中継器５０３および５０４と、それぞれの通信区間でのＴＣＰコネクション５０８，５０９および５１０とを通して、受信端末５０２へデータを転送する。ここでは、ネットワーク５０６がバーストロスが発生するリンクであり、ネットワーク５０５および５０７が輻輳が発生するネットワークであるとする。このようなシステムにおいて、本実施形態による通信装置はＴＣＰ中継器５０３および５０６の間のＴＣＰコネクション５０６にて実施される．送信端末５０１および受信端末５０２とそれぞれ通信するＴＣＰコネクション５０８および５１０では通常のＴＣＰによる通信が実行される。
　図６において、ＴＣＰ中継器５０３は、データ転送部６０１、データ記憶部６０２、ＴＣＰ送信部６０３、ＴＣＰ受信部６０４、ＩＰ処理部６０５および入出力処理部６０６を有し、ＴＣＰ送信部６０３が図２に示す送信端末１０のＴＣＰ送信部１３と同じ構成を有する。データ転送部６０１は、ＴＣＰ受信部６０４で受信したデータをデータ記憶部６０２に格納しＴＣＰ送信部６０３へ出力する機能を有する。
　図７において、ＴＣＰ中継器５０４は、データ転送部７０１、データ記憶部７０２、ＴＣＰ送信部７０３、ＴＣＰ受信部７０４、ＩＰ処理部７０５および入出力処理部７０６を有し、ＴＣＰ送信部７０３が図２に示す受信端末２０のＴＣＰ受信部２３と同じ構成を有する。データ転送部７０１は、ＴＣＰ受信部７０４で受信したデータをデータ記憶部７０２に格納しＴＣＰ送信部７０３へ出力する機能を有する。
　このように、バーストロスが発生するネットワーク５０６を挟んで本実施形態によるＴＣＰ送信部６０３とＴＣＰ受信部７０４を設けることにより、この区間だけに本発明による通信方式を実施することができる。リンクの両端にＴＣＰ中継器５０３および５０４を配置することでトラヒックの合流がなくなるので、輻輳の発生を抑えることができる。またトラヒックの合流がないのでネットワーク遅延の計測精度が向上し、より正確に再送するべきデータを推測できる。
　また、図５に示すように、一部の区間で本実施形態を適用し、他の区間で既存のＴＣＰを利用することで、ＴＣＰの性能への影響を小さくして本実施形態を効果的に利用することができる。
　６．付記
　上述した実施形態の一部あるいは全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、これらに限定されるものではない。
　（付記１）
　送信したデータに対して確認応答を受信側から受け取る方式の通信システムにおける通信装置であって、
　送信データを送信してから所定の設定時間が経過する前に当該送信データに対する確認応答を受信側装置から受信したか否かを判定する判定手段と、
　前記確認応答を前記所定の設定時間内に受信しなかった時、前記所定の設定時間が経過する前に設定されていた輻輳ウィンドウサイズ以上の輻輳ウィンドウを設定する輻輳ウィンドウ設定手段と、
　前記設定された輻輳ウィンドウで送信すべきデータを送信するデータ送信手段と、
　を有することを特徴とする通信装置。
（付記２）
　前記データ送信手段は、前記設定された輻輳ウィンドウで送信すべきデータを一定の頻度で送信することを特徴とする付記１に記載の通信装置。
（付記３）
　前記データ送信手段は、前記所定の設定時間の経過前に受信した最新の確認応答の受信時刻に基づいて前記受信側装置に到着したデータを推定し、当該推定データに続くデータを送信することを特徴とする付記１または２に記載の通信装置。
（付記４）
　前記受信側装置との間の信号遅延測定値と前記最新の確認応答の受信時刻とを用いて前記受信側装置に到着したデータを推定することを特徴とする付記３に記載の通信装置。
（付記５）
　送信したデータに対して確認応答を受信側から受け取る通信装置における通信制御方法であって、
　判定手段が送信データを送信してから所定の設定時間が経過する前に当該送信データに対する確認応答を受信側装置から受信したか否かを判定し、
　輻輳ウィンドウ設定手段が、前記確認応答を前記所定の設定時間内に受信しなかった時、前記所定の設定時間が経過する前に設定されていた輻輳ウィンドウサイズ以上の輻輳ウィンドウを設定し、
　データ送信手段が前記設定された輻輳ウィンドウで送信すべきデータを送信する、
　ことを特徴とする通信制御方法。
（付記６）
　前記データ送信手段は、前記設定された輻輳ウィンドウで送信すべきデータを一定の頻度で送信することを特徴とする付記５に記載の通信制御方法。
（付記７）
　前記データ送信手段は、前記所定の設定時間の経過前に受信した最新の確認応答の受信時刻に基づいて前記受信側装置に到着したデータを推定し、当該推定データに続くデータを送信することを特徴とする付記５または６に記載の通信制御方法。
（付記８）
　前記受信側装置との間の信号遅延測定値と前記最新の確認応答の受信時刻とを用いて前記受信側装置に到着したデータを推定することを特徴とする付記７に記載の通信制御方法。
（付記９）
　送信装置が送信したデータに対して受信装置が確認応答を返信する通信システムであって、
　前記送信装置は、
　　送信データを送信してから所定の設定時間が経過する前に当該送信データに対する確認応答を前記受信装置から受信したか否かを判定する判定手段と、
　　前記確認応答を前記所定の設定時間内に受信しなかった時、前記所定の設定時間が経過する前に設定されていた輻輳ウィンドウサイズ以上の輻輳ウィンドウを設定する輻輳ウィンドウ設定手段と、
　　前記設定された輻輳ウィンドウで送信すべきデータを送信するデータ送信手段と、
　を有し、
　前記受信装置は前記送信データを受信したことを示す確認応答を送信する送信手段を有する、
　ことを特徴とする通信システム。
（付記１０）
　前記送信装置と前記受信装置がバーストロスが発生する可能性のあるネットワーク区間を挟んで配置されたことを特徴とする付記９に記載の通信システム。
（付記１１）
　送信装置が送信したデータに対して受信装置が確認応答を返信する通信システムにおける通信方法であって、
　前記送信装置が送信データを送信し、
　前記受信装置が前記送信データを受信した時に確認応答を前記送信装置へ返信し、
　前記送信装置が、当該送信から所定の設定時間が経過する前に当該送信データに対する確認応答を前記受信装置から受信しなかった時に前記所定の設定時間が経過する前に設定されていた輻輳ウィンドウサイズ以上の輻輳ウィンドウを設定し、前記設定された輻輳ウィンドウで送信すべきデータを送信する、
　ことを特徴とする通信方法。
（付記１２）
　送信したデータに対して確認応答を受信側から受け取る通信装置におけるプログラム制御プロセッサを機能させるプログラムであって、
　判定手段が送信データを送信してから所定の設定時間が経過する前に当該送信データに対する確認応答を受信側装置から受信したか否かを判定し、
　輻輳ウィンドウ設定手段が、前記確認応答を前記所定の設定時間内に受信しなかった時、前記所定の設定時間が経過する前に設定されていた輻輳ウィンドウサイズ以上の輻輳ウィンドウを設定し、
　データ送信手段が前記設定された輻輳ウィンドウで送信すべきデータを送信する、
　ように前記プログラム制御プロセッサを機能させるプログラム。
　本発明はＴＣＰ方式の通信システムに適用可能である。
１０　送信端末
１１　アプリケーション
１２　データ記憶部
１３　ＴＣＰ送信部
１４　ＩＰ処理部
１５　入出力処理部
１０１　データ送信部
１０２　セグメント記憶部
１０３　再送タイマ
１０４　遅延計測部
１０５　データ到達推定部
１０６　輻輳ウィンドウ決定部
２０　受信端末
２１　アプリケーション
２２　データ記憶部
２３　ＴＣＰ受信部
２４　ＩＰ処理部
２５　入出力処理部
２０１　データ送信部
２０２　セグメント記憶部
２０３　ＡＣＫ送信部

Claims (10)

  1. 　送信したデータに対して確認応答を受信側から受け取る方式の通信システムにおける通信装置であって、
    　送信データを送信してから所定の設定時間が経過する前に当該送信データに対する確認応答を受信側装置から受信したか否かを判定する判定手段と、
    　前記確認応答を前記所定の設定時間内に受信しなかった時、前記所定の設定時間が経過する前に設定されていた輻輳ウィンドウサイズ以上の輻輳ウィンドウを設定する輻輳ウィンドウ設定手段と、
    　前記設定された輻輳ウィンドウで送信すべきデータを送信するデータ送信手段と、
    　を有することを特徴とする通信装置。
  2. 　前記データ送信手段は、前記設定された輻輳ウィンドウで送信すべきデータを一定の頻度で送信することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
  3. 　前記データ送信手段は、前記所定の設定時間の経過前に受信した最新の確認応答の受信時刻に基づいて前記受信側装置に到着したデータを推定し、当該推定データに続くデータを送信することを特徴とする請求項１または２に記載の通信装置。
  4. 　送信したデータに対して確認応答を受信側から受け取る通信装置における通信制御方法であって、
    　判定手段が送信データを送信してから所定の設定時間が経過する前に当該送信データに対する確認応答を受信側装置から受信したか否かを判定し、
    　輻輳ウィンドウ設定手段が、前記確認応答を前記所定の設定時間内に受信しなかった時、前記所定の設定時間が経過する前に設定されていた輻輳ウィンドウサイズ以上の輻輳ウィンドウを設定し、
    　データ送信手段が前記設定された輻輳ウィンドウで送信すべきデータを送信する、
    　ことを特徴とする通信制御方法。
  5. 　前記データ送信手段は、前記設定された輻輳ウィンドウで送信すべきデータを一定の頻度で送信することを特徴とする請求項４に記載の通信制御方法。
  6. 　前記データ送信手段は、前記所定の設定時間の経過前に受信した最新の確認応答の受信時刻に基づいて前記受信側装置に到着したデータを推定し、当該推定データに続くデータを送信することを特徴とする請求項４または５に記載の通信制御方法。
  7. 　送信装置が送信したデータに対して受信装置が確認応答を返信する通信システムであって、
    　前記送信装置は、
    　　送信データを送信してから所定の設定時間が経過する前に当該送信データに対する確認応答を前記受信装置から受信したか否かを判定する判定手段と、
    　　前記確認応答を前記所定の設定時間内に受信しなかった時、前記所定の設定時間が経過する前に設定されていた輻輳ウィンドウサイズ以上の輻輳ウィンドウを設定する輻輳ウィンドウ設定手段と、
    　　前記設定された輻輳ウィンドウで送信すべきデータを送信するデータ送信手段と、
    　を有し、
    　前記受信装置は前記送信データを受信したことを示す確認応答を送信する送信手段を有する、
    　ことを特徴とする通信システム。
  8. 　前記送信装置と前記受信装置がバーストロスが発生する可能性のあるネットワーク区間を挟んで配置されたことを特徴とする請求項７に記載の通信システム。
  9. 　送信装置が送信したデータに対して受信装置が確認応答を返信する通信システムにおける通信方法であって、
    　前記送信装置が送信データを送信し、
    　前記受信装置が前記送信データを受信した時に確認応答を前記送信装置へ返信し、
    　前記送信装置が、当該送信から所定の設定時間が経過する前に当該送信データに対する確認応答を前記受信装置から受信しなかった時に前記所定の設定時間が経過する前に設定されていた輻輳ウィンドウサイズ以上の輻輳ウィンドウを設定し、前記設定された輻輳ウィンドウで送信すべきデータを送信する、
    　ことを特徴とする通信方法。
  10. 　送信したデータに対して確認応答を受信側から受け取る通信装置におけるプログラム制御プロセッサを機能させるプログラムであって、
    　判定手段が送信データを送信してから所定の設定時間が経過する前に当該送信データに対する確認応答を受信側装置から受信したか否かを判定し、
    　輻輳ウィンドウ設定手段が、前記確認応答を前記所定の設定時間内に受信しなかった時、前記所定の設定時間が経過する前に設定されていた輻輳ウィンドウサイズ以上の輻輳ウィンドウを設定し、
    　データ送信手段が前記設定された輻輳ウィンドウで送信すべきデータを送信する、
    　ように前記プログラム制御プロセッサを機能させるプログラム。
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