WO1999044340A1

WO1999044340A1 - Rate control system of tcp layer

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Publication number: WO1999044340A1
Application number: PCT/JP1999/000949
Authority: WO
Inventors: Kazuto Nishimura; Tomohiro Ishihara; Jun Tanaka
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1998-02-26
Filing date: 1999-02-26
Publication date: 1999-09-02
Anticipated expiration: 2000-08-26
Also published as: US6754200B1; JPH11243419A; EP1061699A1; EP1061699A4

Description

明細

TCPレイヤのレ一ト制御方式技術分野

本発明は、一方の端末が他方の端末と無線を経由して接続する通信における TCPレイヤのレート制御方式に関する。背景技術

TCP (T r an sm i s s i o n Con t r o l P r o t o c o l ) は、 OS I (Op e n Sy s t em I n t e r c o nn e c t i o n; CO 第 4層であるトランスポート層に該当し、エンド一エンド間での伝送の高信頼性を保証し、デ一夕通信に適しているため、現在多くのパーソナルコンビュ一夕やワークステ一ションに実装されているトランスポートレイヤプロトコルである。

TCPは、再送制御やウィンドウ制御に対し、スロース夕一ト機能（最初に低い伝送速度（レート）で伝送を開始して、次第に伝送レートを上げる機能）を用いたレート制御によりネットワークの輻輳の発生を防止し、高い信頼性を実現している。中でも、スロースタート機能は、パケット廃棄が発生した時、一旦送信レートを大きく下げ、それ以降徐々に送信レートを上げることにより、輻輳状態からの回復を図るアルゴリズムであり、 T C Pにおけるレート制御の大きな特徴となっている。しかし、この技術を無線環境にそのまま適用した場合においては、このスロ一スタート機能により、無駄が生じてスループットの低下を招くため、その改善が望まれている。

従来の技術 TCPのレート制御の特徴であるスロ一スタート機能は、バケツト廃棄時に伝送速度を下げて、相手からの良好（ACK) の応答により、速度を順次早くする方法であり、第 1図を用いて説明する。

第 1図は、従来の TCPのレート制御の例を示し、第 1図の横軸は時間、縦軸は送信可能デ一夕サイズ（WS ：ウィンドウサイズ）を表す。図中の上部の aで表す縦の点線は、ウィンドウ（相手側で受信可能なデータサイズ）による制限の変化を表し、複数の縦の実線 b l〜bnは送信者が送信したデータサイズであり、縦棒を区切っている丸印は、 TCPの最大セグメントサイズであり、 TCPから送出されるデータは、最大でもこの大きさに分割されてから送出される。送信開始時、受信ウィンドウには全くデ一夕が無いため、本来ウィンドゥサイズと同等のデータを一度に送ることができるが、急激なレート増加によるネットワークの輻輳を回避するために、スロースタートによる制限を受ける。すなわち、最初に、 b 1で示すデ一夕サイズを送信し、これに対し相手側からの ACKの応答を受け取ると、 b 2、 b 3…で示すように伝送レートを上げて送信する（第 1図の A部分参照）。以下同様に送信速度を上げるが、スロースタートによる制限は AC Kを受けるごとに緩くなり、次第にウィンドウによる制御に移行する（第 1図の B部分参照）。こうして、 bnの送信速度により送信が継続されている時、パケットの廃棄が発生すると、相手からの ACKの応答が返らないので、やがて再送タイムアウト（R TOで表す： Re t r an smi s s i on T i me—〇 u t ) が発生する。再送タイムアウトの発生後に、データの再送を開始する場合、スロースタート制御により、 b lのデ一タサイズの送信レートから開始して送信レートが制御される（第 1図の C部分参照)。

一方、携帯電話や PHS等の音声用の通信として爆発的に普及してきた携帯端末にモデムを介してノートパソコン等を接続し、無線リンク越しのデータ通信（TCP通信）を行う通信形態も広まりつつある。

ところが、 TCPは、本来物理層に無線リンクが適用されることを考慮しておらず、物理回線は有線という前提の下に設計されたプロトコルである。すなわち、上記のスロースタート機能は、輻輳回避（Cong e s t i on a v o i d an c e) というコンセプトに基づいており、送信レートを下げることにより輻輳の回復を図るものである。すなわち、パケット廃棄の原因は輻輳であるという仮定に基づいて導入されたアルゴリズムである。

しかし、無線リンクを介した TCP通信の場合は、輻輳によるものだけでなく、フエ一ジング等による無線上の特性によるパケット廃棄も起こりうる。このような場合でも、 TCPレイヤではスロースタート機能が働くが、送信レートの増減と無線リンクにおける誤り特性は独立現象であるため、効果は全く得られない。このように、従来の TCPレイヤのレート制御方式では、パケット廃棄が起こった場合には、効果が全く期待できない場合でも、送信レートを下げるため、無駄にスル一プットを低下させるという問題があった。

そこで、本発明は、無線を介する通信においても無駄なスル一プットの低下を回避することができる無線環境に適した TCPレイヤのレート制御方式を提供することを目的とする。発明の開示

上述した課題を解決するために、本発明によれば、無線により送信されたパケットの廃棄を所定レイヤで検出した場合、そのバケツ卜の廃棄をスロースタ —ト機能を有するレイヤに通知するようにしている。

このことにより、スロースタート機能を有するレイヤが有線を前提とし、無線を前提としたプロトコルでない場合においても、スロースタート機能を無線の特有の特性に対応させて動作させることが可能となり、無線を用いた通信での無駄なスループットの低下を防止することが可能となる。

また、本発明の一態様によれば、無線により送信されたパケットの廃棄が検出された場合、スロースタートを行うことなくバケツ卜の再送を行うようにしている。

このことにより、輻輳以外の原因でパケットの廃棄が起こる場合には、送信レートを下げることなくバケツトの再送を行うことが可能となり、無駄なスル —プットの低下の発生を防止することが可能となる。図面の簡単な説明

第 1図は、従来の T C Pのレート制御の例を示す図、第 2図は、本発明の第 1実施例に係わる送信装置及び受信装置の構成を示すプロック図、第 3図は、本発明の第 2実施例に係わる送信端末及び受信端末の構成を示すプロック図、第 4図は、第 3図の発明が実施されるシステム構成の一例を示す図、第 5図は、無線廃棄通知を行う接続構成の第 1の例を示す図、第 6図は、無線機能を備える端末のハード構成例を示す図、第 7図は、無線機能を備える基地局のハード構成例を示す図、第 8図は、受信側の無線レイヤにおける処理を示すフローチヤート、第 9図は、受信側の T C Pレイヤにおける処理を示すフローチャート、第 1 0図は、無線廃棄通知を行う接続構成の第 2の例を示す図、第 1 1図は、第 1 0図の基地局における処理を示すフローチャート、第 1 2図は、第 1 0図の接続構成における別の通知方法を示す図、第 1 3図は、第 1 2図の基地局における処理を示すフローチャート、第 1 4図は、無線レイヤから T C Pへの廃棄通知の方法の一例を示す図、第 1 5図は、端末間での無線によるパケット廃棄の通知方法の第 1の例を示す図、第 1 6図は、端末間での無線によるパケット廃棄の通知方法の第 2の例を示す図、第 1 7図は、送信側の T C Pレイヤの処理の第 1の例を示すフローチャート、第 1 8図は、第 1 7図に対応する再送動作を示すタイムチャート、第 1 9図は、送信側の T C Pレイヤの処理の第 2 の例を示すフローチャート、第 2 0図は、第 1 9図の処理を示すタイムチヤ一ト、第 2 1図は、無線廃棄通知を行うシステム構成の第 2の例を示す図、第 2 2図は、第 2 1図の接続構成の例を示す図、第 2 3図は、無線廃棄通知を行うシステム構成の第 3の例を示す図、第 2 4図は、第 2 3図の接続構成例を示す図、第 2 5図は、本発明の一実施例に係わる送信装置及び受信装置をソフトゥエアを用いて実現する構成を示すブロック図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の一実施例に係わるレート制御方式について、図面を参照しながら説明する。

第 2図は、本発明の第 1実施例に係わる送信装置及び受信装置の構成を示すブロック図である。第 2図において、送信装置 1 0 1は、送信手段 1 0 2、受信手段 1 0 3及び再送手段 1 0 4を備え、受信装置 1 0 5は、パケット廃棄検出手段 1 0 6及びパケット廃棄通知手段 1 0 7を備えている。ここで、送信装置 1 0 1は、スロ一スタート機能を有するプロトコルに従って通信を行う。送信手段 1 0 2は、スロースタートによりバケツ卜の送信を無線を介して行うと、受信装置 1 0 5は、送信手段 1 0 2から送信されたバケツトを受信する。バケツト廃棄検出手段 1 0 6は、受信装置 1 0 5がバケツトを受信すると、そのパケットが廃棄されたかどうかを検出する。そして、パケット廃棄検出手段 1 0 6が送信手段 1 0 2から送信されたバケツ卜の廃棄を検出した場合、パケッ卜廃棄通知手段 1 0 7は、そのバケツトの廃棄を送信装置 1 0 1に通知する。受信手段 1 0 3は、パケットの廃棄通知を受信すると、再送手段 1 0 4は、ス口一スタートを行うことなく、そのバケツトの再送を行う。

なお、送信装置 1 0 1は、送信端末または基地局などであり、受信装置 1 0 5は、受信端末または基地局などである。

このように、有線による通信でパケットの廃棄が起った場合、パケットの廃棄の原因は輻輳によるものと考えられるため、廃棄されたバケツ卜の再送を行う場合、スロースタート機能を働かせることにより、再送されたパケットが再び廃棄されることを防止して、良好な通信状態を確保することが可能となる。一方、無線による通信でパケットの廃棄が起った場合、パケットの廃棄の原因は輻輳以外によるものも考えられるため、廃棄されたバケツ卜の再送を行う場合、スロースタートを行うことなくバケツトの再送を行うようにする。

このことにより、輻輳が原因でパケットの廃棄が起こった場合には、スロースタートを有効に働かせて、パケットが廃棄されることを防止することが可能となるとともに、輻輳以外の原因でパケットの廃棄が起こった場合には、スロ —スタートが無駄に働くことを防止して、スループットの低下を防止することが可能となる。

第 3図は、本発明の第 2実施例に係わる送信端末及び受信端末の構成を示すブロック図である。第 3図において、 1は送信端末、 2は送信端末と有線で接続され、受信端末と無線により通信を行う基地局、 3は基地局と無線により通信を行う受信端末である。送信端末 1の 1 0は T C P制御部、 1 1は無線廃棄受信部、 1 2は再送制御部、 1 3は送信レート制御部である。また、受信端末 3内の 3 0は無線制御部であり、 3 0 aは無線制御部 3 0に設けられた無線廃棄検出部である。

第 3図の実施例では、送信端末 1から基地局 2を経由して無線により受信端末 3へ情報を送信する場合に T C Pレイヤのプロトコルにより制御が行われる。この送信中に、送信端末 1から送信レート制御部 1 3に保持された送信レートにより基地局 2を経由して受信端末 3へ送信を行っている時、基地局 2から送られてきたパケットに誤りがあり、受信端末 3において誤りを回復できない場合、無線制御部 3 0の無線廃棄検出部 3 0 aで無線廃棄が検出される。検出された廃棄情報は、受信端末 3から基地局 2を経由して送信端末 1へ通知される。送信端末 1は T C P制御部 1 0の無線廃棄受信部 1 1で上記無線廃棄通知を受信すると、再送制御部 1 2を駆動する。再送制御部 1 2は無線廃棄受信部 1 1により起動した場合は、送信レート保持部 1 3に直前まで保持されていた送信レート（及びウィンドウ制御を含む）及びウィンドウサイズを用いて、廃棄されたパケットについて再送を行う。このようにして、無線により廃棄が発生した場合には、従来のようにスロースタート機能を動作させないため、スループットを向上させることができる。

なお、第 3図では、送信端末 1は有線により基地局 2と接続されて、基地局 2と受信端末 3の間が無線であつたが、送信端末 1と基地局 2との間が無線により接続される場合にも、同様の原理によりスロース夕一ト機能を使用することなく通信を行うことができる。

また、パケット廃棄がネットワークの輻輳により発生した場合には、従来と同様にスロースタートによる再送制御が行われる。

第 4図は第 3図の実施例が実施されるシステム構成を示す。この構成では、 1 aはパーソナルコンピュータ（パソコンという）、 l bはワークステ一ション、 2は無線の基地局、 3 aは無線端末、 3 bは基地局 2と無線で通信を行う P H S端末 3 cに接続されたパーソナルコンピュータ（パソコン）、 4は有線ネットワークである。

第 4図の実施例では、パソコン 1 aやワークステーション 1 bから有線ネットワーク 4を経由して基地局 2と接続され、基地局 2から無線により無線端末 3 aまたはパーソナルコンピュータ 3 bとの通信を行う場合に実施され、パ一ソナルコンピュータ 1 aやワークステーション 1 bが送信側になる場合と受信側になる場合があり、それぞれの場合について以下の各実施例により説明する。第 5図は、無線廃棄通知を行う接続構成の第 1の例を示す。

第 5図において、 1は送信側の端末であり、第 4図のパソコン 1 aまたはヮ —クステーション 1 bに対応し、 2は送信端末 1と有線（第 4図の有線ネットワーク 4を含む）を介して接続する基地局、 3は基地局 2と無線により通信を行う受信端末であり、第 4図の無線端末 3 aまたは PHSを含むパソコン 3 b に対応する。

第 5図は主として、各端末 1、 3または基地局 2が備えるプロトコル制御機能を示し、端末 1と端末 3は、それぞれ主に 4階層のプロトコルの制御機能を備え、第 2層（デ一夕リンク層）が端末 1は ATM (As yn c h r on ou s T r an s f e r M o d e ) のプロトコルで、セル単位の伝送による転送プロトコルを表し、端末 3は無線レイヤ（WLで表示： W i r e 1 e s s L ay e r) である。端末 1と端末 3の第 3層は I P ( I n t e r n e t P r o t o c o 1 ) によるプロトコルであり、 I Pの上位層（トランスポート層）は TCPによるプロトコルを表し、この例における最上位層はアプリケ一ション層（Ap pで表示）である。また、基地局 2は、中継機能を実現するのに必要なプロトコル制御機能としてデータリンク層とネッ卜ワーク層とを備え、デ —タリンク層の有線側は ATM、無線側は無線レイヤ（WLで表示： W i r e l e s s L ay e r) を備え、ネットワーク層は端末 1及び端末 3と同様の I Pを備える。

第 6図は、無線機能を備える端末 3のハード構成例を示す。端末 3は第 4図の無線端末 3 aに対応し、内部に CPU34、各階層に対応するプロトコルの制御を行うプロトコル制御部 31、プログラム及びデータを保持するメモリ 3 2、及び無線インタフェースを介してパケッ卜の送受信を実行するバケツト送受信部 33を備える。

第 7図は、無線機能を備える基地局 2のハード構成例を示す。基地局 2は、 CPU20、プロトコル制御部 21、メモリ 22、無線インタフェースに対応して設けられたバケツ卜送受信部 23及び有線インタフェースに対応して設けられたバケツト送受信部 24を備える。

第 5図に示す接続構成例において、基地局 2と受信端末 3間の無線による通信はフェージング等の影響によりビット誤りが発生する場合がある。このため、無線区間を通過するパケットは、 CRC (Cy c l i c Re dund an c y Ch e c k) 等の誤り訂正機能を持つ符号が付加される場合が多い。誤りが大きい場合は、受信端末 3の無線レイヤ（WL) において誤りを訂正することができず、無線レイヤにおいてバケツトが廃棄される場合がある。すなわち、無線誤りによるバケツト廃棄が発生したかどうかは、受信端末 3は無線レイヤで認識できる。そこで、無線レイヤから TCPレイヤに対し無線誤りによるパケット廃棄を通知する。無線によるバケツト廃棄を通知する方法は後述する。これにより、受信端末 3の T C Pレイヤの制御により送信端末 1の T C Pレイャに対して、無線誤りによるバケツト廃棄の通知を行う。

送信端末 1の TCPレイヤが、無線誤りによるパケット廃棄の通知を受け取ると、この場合のパケット廃棄は輻輳によるものでないと判断し、スロースタ —トを行うことなく、そのパケットの再送を行う。このことにより、輻輳が起こっていないにもかかわらずスロースタートが働くことを防止することが可能となり、無駄なスループットの低下の発生を防止することが可能となる。

第 8図は、受信側の無線レイヤにおける処理を示すフローチャートである。第 5図の受信側の端末 3の無線レイヤ（WL) は、第 8図に示すように、基地局 2から無線によりパケットを受信すると（ステップ S l)、 CRC等によるチェックと誤りが検出された場合の誤り訂正を行い、誤りが訂正可能か判別し（ステップ S 2)、可能な場合は訂正して上位レイヤに送出するが（ステツプ S 3)、訂正が可能でないことが分かると、受信パケットを廃棄し（ステツプ S4)、無線廃棄を検出する（ステップ S 5)。この場合、上位レイヤ（端末 3の TCPレイヤ）への無線廃棄の通知パケットを生成し（ステップ S 6)、通知パケットを上位レイヤへ送出する（ステップ S 7)。

第 9図は、受信側の TCPレイヤにおける処理を示すフローチヤ一トである。第 5図の受信側の端末 3の TCPレイヤは、第 9図に示すように、端末 3の無線レイヤからの無線廃棄の通知バケツトを受信すると（ステップ S 1 1)、フラグをオンにセットし（ステップ S 12)、 ACK (送信元への応答メッセ —ジ）がスケジューリングされているか判別し（ステップ S 13)、 ACKがスケジューリングされていない場合は ACKをスケジューリングする（ステツプ S 14)。この後、この受信側の端末 3において、 ACK送出イベントが発生すると（ステップ S 5)、ステップ S 12のフラグがオンであるか判別し（ステツプ S 16)、フラグがオンの場合は ACK内の通知ビット（ACK内の予め無線廃棄を表すビットとして決められているビット）をオンにセッ卜して（ステツプ S 17)、 ACKを送信元の端末へ送出する（ステップ S 18)。なお、この例では ACKのヘッダ内のビットを用いて無線誤りによるバケツト廃棄を通知しており、この他にパケットのデ一夕により通知することができる。具体的な通知方法は後述する。

第 10図は、無線廃棄通知を行う接続構成の第 2の例を示す。第 10図において、 5は送信側の端末であり、第 4図の無線端末 3 a (または PHS 3 cを含むパソコン 3 b) に対応し、 6は送信端末 5と無線により通信を行う基地局であり、第 4図の基地局 2に対応し、 7は基地局 6と有線により通信を行う受信端末であり、第 4図のパソコン 1 aまたはワークステーション 1 bに対応する。また、第 10図の送信端末 5は第 6図の端末 3と同じハード構成を備え、基地局 6は第 7図の基地局 2と同じハード構成を備える。また、第 10図の受信側の端末 7は第 5図の送信端末 1と同様の構成を備える。

第 10図の構成の場合、無線上のパケット廃棄は基地局 6の無線レイヤ（W L) において認識される。この場合、基地局 6の無線レイヤ（WL) からフォワード方向（信号の進行方向）の受信端末 7の TCPレイヤにパケット廃棄の通知を行う。パケット廃棄の通知方法は後述する。

第 1 1図は第 10図に対応する基地局 6における処理フローである。基地局 6において、送信端末 5から無線によりパケットを受信すると（ステップ S 2 1)、受信したパケットのチェックを行い、パケットの誤りが検出されると、 CRC等による誤り訂正が可能か判別し（ステップ S 22)、誤り訂正が可能である場合は、受信パケットをフォワード方向（第 10図の受信側の端末 7) へ送出し（ステップ S 23)、誤り訂正が可能でない場合は受信パケットを廃棄する（ステップ S 24)。これにより無線廃棄を検出し（ステップ S 25)、無線廃棄を通知するための通知パケットを生成し（ステップ S 26)、通知パケットをフォワード方向へ送出する（ステップ S 27)。

なお、通知パケットを受信した受信端末 7は、通知パケットを TCPレイヤに送り、第 9図に示したのと同様の処理を行うことにより、送信端末 5の TC Pレイヤ対して、無線誤りによるバケツト廃棄の通知を行うことができる。第 12図は、接続構成の第 2の例における別の通知方法を示す。この第 12 図の接続構成例は第 10図と同様に、送信側の端末 5が、無線で基地局 6と接続され、基地局 6と有線で受信側の端末 7と接続されている。この構成では、基地局 6の無線レイヤがバケツト廃棄を検出すると、基地局 6の無線レイヤからバックワード方向（送信元の方向）である送信側の端末 5の TCPレイヤに無線によるバケツト廃棄を通知する。バケツト廃棄の通知方法は後述する。第 13図は、第 12図に対応する基地局 6における処理を示すフロ一チヤ一トである。この第 13図の処理内容は、第 1 1図に示すフローのステップ S 2 7の処理が相違するだけで、他の処理は同じである。すなわち、第 1 1図の場合では、通知パケットをフォワード方向（受信側の端末 7) へ送出するのに対し（ステップ S 28)、第 13図の場合では、通知パケットをバックワード方向（送信側の端末 5) へ送出する（ステップ S 28)。

第 14図は、端末または基地局の無線レイヤから送信端末または受信端末の TCPレイヤへの廃棄通知の方法を示し、上記第 5図、第 10図、第 12図の構成に示す WLレイヤから TCPレイヤへの廃棄通知及び第 8図、第 1 1図、第 13図の処理フローにおける廃棄通知において利用することができる。すなわち、この通知用のパケットは無線レイヤにおいて新たに生成される。この通知パケットは、第 14図に示す構成を備えており、一般のパケットと同様に目的の端末を目指すが、目的の端末に到着すると、 WLレイヤ、 I Pレイヤを通り、 TCPレイヤへ運ばれるが、 TCPパケットのペイロード部に予め無線によるパケット廃棄と定義しておいた廃棄通知用のビット列を記述する。この通知バケツトを TCPレイヤで受け取って、ペイロード部の廃棄通知用のビットの定義を解読することにより、無線によるパケット廃棄を認識することができる。

第 15図は、送受信端末の TCP間での無線によるパケット廃棄の通知方法の第 1の例を示す。無線におけるバケツト廃棄通知の端末間の伝送は、第 5図、または第 10図の各構成において、パケッ卜廃棄を認識した受信端末から送信端末へ通知する場合に使用する。

第 15図の通知方法では、 TCPパケットのヘッダを使用して、無線廃棄を通知する。 TC Pパケットのヘッダには、リザ一ブド（Re s e r v e d) フィールド（第 15図の中の斜線部）のような未使用の領域が存在する。この領域のビットの一つを用いて、 "0" と "1" のバイナリー（1ビットのみでバケツト廃棄が起きたか否かを表す）により、無線廃棄を通知するものである。無線廃棄が発生した場合、その前までに受け取ったバケツ卜の ACKを送り返すついでに、リザーブドビットを立てるだけで無線廃棄を通知できるため、帯域の有効利用を実現できる。

第 16図は、端末間での無線によるパケット廃棄の通知方法の第 2の例を示す。第 15図に示す方法は、無線廃棄の通知に TCPヘッダのリザーブドフィ —ルドを用いたが、ヘッダ内部を変更する必要がある。そこで、第 16図の通知方法では、 TCPヘッダと関係なく、予め送受信 TCP間で定義しておいたビット列をデータ部分に挿入し、 TCPパケットのデ一夕を用いて、無線廃棄を通知するものである。この場合、 TCPパケットのデータ部を用いて予め端末間で定義しておいたビット列を使用する。この方法は、第 14図に示す同じ端末内の無線レイヤから T C Pレイャへの廃棄通知の場合と同じ方法であるが、 TCPパケットのデータ部において、ビット列を異ならせることにより、同じ装置内の無線レイヤから上位レイヤへの通知と、端末間における TCPレイヤの通知を同時に伝送することが可能となる。

第 5図に示す送信側の端末 1または第 10図及び第 12図に示す送信側の端末 5は、受信側の端末 3、 7または基地局 6からの無線によるパケット廃棄の通知を受け取ると、送信の再送制御を行う。その場合に、送信側の端末 1、 5 ではタイマ一制御を実行するかしないか等の異なる制御を実行することができ、第 17図〜第 20図を用いて説明する。

第 17図は、送信側の TCPレイヤの処理を示すフローチャートであり、第 18図は、第 17図に対応する再送動作のタイムチャートである。第 17図の処理は 2つの動作により構成され、まず、送信側の端末 1、 5が、受信側の端末 3、 7または基地局 6から無線廃棄通知パケットを受信すると（ステップ S 41)、無線廃棄用フラグを立てる（ステップ S 42)。この後、夕イマからの RTO (Re t r an smi s s i on T i m e— O u t ) のタイムアウトイベントが発生すると（ステップ S 43)、無線廃棄用フラグがオンかどうかを判別し（ステップ S 44)、無線廃棄用フラグがオンの場合はスロースタートを起動しないで（ステップ S45)、廃棄パケットの再送を行うが（ステツプ S 46)、無線廃棄用フラグがオンでない（輻輳による廃棄を含む）場合は (ステップ S 46)、スロースタートを起動させて（ステップ S 47)、廃棄パケッ卜の再送を行う。

第 18図は、第 17図の処理の場合のタイムチャートであり、通常は、スロ —スタートありでパケットの送信が開始されるが（第 18図 A部分参照）、無線廃棄通知を受信後に RTO夕イマによるタイムァゥ卜が発生した後は、スロ一スタートなしでパケットの再送が開始され、ウィンドウによる制限はそれ以前と同様に受ける（第 18図 B部分参照）。

第 19図は、送信側の TCPレイヤの他の処理を示すフロ一チヤ一トである。第 19図の処理の場合、送信側の端末 1、 5が、受信側の端末 3、 7または基地局 6から無線廃棄通知パケットを受信すると（ステップ S 51)、そのスロ —スタートを起動せずに（ステップ S 52)、廃棄パケットの再送を行う（ステツプ S 53)。この時、 RTOタイマがセットされたままだと、二重に再送を行ってしまう可能性があるので、 RTOをリセットする（ステップ S 54)。第 20図は、第 19図の処理の場合のタイムチャートであり、通常はスロースタートありでパケットの送信が開始される点は第 18図の場合と同様であるが（第 20図 A部分参照）、第 20図の場合では、無線廃棄通知を受信すると、直ぐに再送を開始し、その時、スロースタートの制御を行わない（第 20図 B 部分参照）。この場合は、第 18図のタイムチャートによる場合に比べて、無駄な待ち時間が無くなる。

第 21図は、無線廃棄通知を行うシステム構成の第 2の例を示す図である。第 4図の例では、一方の端末が基地局 2と有線で通信を行い、他方の端末が基地局 2と無線で通信を行う場合について示したが、第 21図の例では、一方の端末と他方の端末のいずれもが基地局と無線で通信を行う。

第 21図において、 41は携帯情報端末、 42は？1"13、 43は？《^42 に接続されたノートパソコン、 44は基地局であり、携帯情報端末 41及びノートパソコン 43は基地局 44を介して無線により通信を行う。

第 22図は、第 21図の接続構成例を示す図である。

第 22図において、 41 aは基地局 44 aと無線で通信を行う送信側の端末であり、第 21図の携帯情報端末 41に対応し、デ一夕リンク層に WLレイヤが設けられるとともに、トランスポート層に TCPレイヤが設けられている。 43 aは基地局 44 aと無線で通信を行う受信側の端末であり、第 21図の P HS 42を含むノ一トパソコン 43に対応し、デ一タリンク層に WLレイヤが設けられるとともに、トランスポート層に TCPレイヤが設けられている。 4 4 aは基地局であり、第 21図の基地局 44に対応し、データリンク層の送受信側双方に WLレイヤが設けられている。

受信端末 43 aは、送信端末 41 aから無線で送られたバケツトを基地局 4 4 aを介して受信すると、そのバケツトを廃棄するかどうかを調べる。そして、そのパケットを廃棄する場合、そのバケツトの廃棄を受信端末 43 aの TCP レイヤに伝える。受信端末 43 aの TCPレイヤは、パケットの廃棄通知を受け取ると、そのパケットの廃棄を送信端末 41 aの TCPレイヤに伝える。送信端末 4 l aは、 TCPレイヤがパケットの廃棄通知を受け取ることにより、 TCPレイヤのプロトコルにより実現されるスロースタート機能を停止してパケッ卜の再送を行うことができる。

第 23図は、無線廃棄通知を行うシステム構成の第 3の例を示す図である。第 21図の例では、一方の端末と他方の端末との間に基地局を介して無線で通信を行う場合について示したが、第 23図の例では、一方の端末と他方の端末との間に基地局を介することなく無線で通信を行う。

第 23図において、 5 1は PHS 52に接続されたノートパソコン、 52、 53は？113、 54は PHS 53に接続されたノートパソコンであり、ノートパソコン 51とノートパソコン 54は無線により直接通信を行う。

第 24図は、第 23図の接続構成例を示す図である。

第 24図において、 51 aは無線で通信を行う送信側の端末であり、第 23 図の PHS 52を含むノートパソコン 51に対応し、デ一夕リンク層に WLレィャが設けられるとともに、トランスポート層に TCPレイヤが設けられている。 54 aは無線で通信を行う受信側の端末であり、第 23図の PHS 53を含むノートパソコン 54に対応し、データリンク層に WLレイヤが設けられるとともに、トランスポート層に TCPレイヤが設けられている。

受信端末 54 aは、送信端末 5 1 aから無線で送られたバケツトを受信すると、そのパケットを廃棄するかどうかを調べる。そして、そのパケットを廃棄する場合、そのパケットの廃棄を受信端末 54 aの TCPレイヤに伝える。受信端末 54 aの TCPレイヤは、パケットの廃棄通知を受け取ると、そのパケットの廃棄を送信端末 51 aの TCPレイヤに伝える。送信端末 51 aは、 T CPレイヤがバケツトの廃棄通知を受け取ることにより、 TCPレイヤのプロ卜コルにより実現されるスロースタート機能を停止してパケッ卜の再送を行うことができる。第 25図は、本発明の一実施例に係わる送信装置及び受信装置をソフトゥェァを用いて実現する構成を示すブロック図である。

第 25図において、 61は全体的な処理を行う中央演算処理ユニット（CP U)、 62はリードオンリメモリ（R〇M)、 63はランダムアクセスメモリ（R AM)、 64は通信インターフェイス、 65は通信ネットワーク、 66は入出力インタ一フェイス、 67は送信デ一夕や受信デ一夕などを表示するディスプレイ、 68は送信デ一夕や受信データなどを印刷するプリンタ、 69はスキヤナ 70により読み取られたデータを一時的に格納するメモリ、 70は入力画像などを読み取るスキャナ、 7 1はキーボード、 72はマウスなどのポインティングデバイス、 73は記憶媒体を駆動するドライバ、 74はハードディスク、 75は I Cメモリカード、 76は磁気テープ、 77はフロッピ一ディスク、 7 8は CD— ROMや DVD— ROMなどの光ディスク、 Ί 9はバスである。

TCP制御による通信プログラム、送信データ及び受信データなどは、ハードディスク 74、 I Cメモリカード 75、磁気テープ 76、フロッピ一デイスク 77、光ディスク 78などの記憶媒体に格納される。そして、 TCP制御による通信プログラムなどを、これらの記憶媒体から RAM 63に読み出すことにより、通信処理を行うことができる。また、 TCP制御による通信プロダラムなどを ROM62に格納しておくこともできる。

さらに、 TCP制御による通信プログラム、送信データ及び受信データなどを、通信イン夕一フェイス 64を介して通信ネットワーク 65から取り出すこともできる。通信インタ一フェイス 64に接続される通信ネットワーク 65として、例えば、 L AN (L o c a 1 Ar e a N e t wo r k), WAN (W i d e Ar e a N e t wo r k)、イン夕一ネット、アナログ電話網、デジ夕ル電話網（I SDN : I n t e g r a l S e r v i c e D i g i t a 1 Ne two r k)、 PHS (パーソナルハンディシステム）や衛星通信などの無線通信網を用いることができる。

CPU61は、 TCP制御による送信プログラムが起動されると、スロースタート制御を行ないながら、パケットの送信を行う。そして、無線で送られたバケツ卜の廃棄の通知を TCPレイヤが受け取ると、そのバケツ卜についてはスロースタート制御を停止させて再送を行う。また、 CPU61は、 TCP制御による受信プログラムが起動されると、無線レイヤによるバケツトの受信時にバケツ卜が廃棄されたかどうかを検出する。そして、パケットが廃棄された場合、そのことを受信側の TCPレイヤに通知し、受信側の T C Pレイャから送信側の T C Pレイヤにバケツトの廃棄の通知を行う。産業上の利用可能性

以上説明したように、本発明によれば、無線を介するバケツト通信において、無線環境に適した TCPレイヤのレート制御を実現することによりスループッ卜の低下を回避することができる。すなわち、無線のフエージング等によるパケット廃棄の発生時に、 TCPレイヤの制御によりレートを下げることなく効率的に再送を行うことができ、通信装置に用いて好適なものである。

Claims

請求の範囲

1. 一方の端末が基地局を介して他方の端末と無線を経由して接続する通信における TCPレイヤのレート制御方式であって、

前記一方の端末からの前記他方の端末へのパケットの送信時に、前記基地局から他方の端末への無線により送信されたバケツトの廃棄を検出すると、前記一方の端末に対し無線によるバケツ卜廃棄を TCPレイヤで通知する手段を前記他方の端末に設け、

前記一方の端末は、前記通知を受信すると、 TCP制御部において再送時にスロースタート制御を行わず、前記通知を受信する前まで採用していた送信レ —トにより行うことを特徴とする TCPレイヤのレート制御方式。

2. 前記基地局から無線により他方の端末へ送信するパケットは、誤り訂正機能を備えた符号により符号化され、受信側の他方の端末は前記バケツト受信する無線レイヤにおいて誤り訂正不可能であることを検出すると、無線誤りによるパケット廃棄として識別して、 TCPレイヤに通知する手段を備え、 TCP レイヤ制御部は、前記送信側の一方の端末に対して無線によるバケツト廃棄を通知することを特徴とする請求の範囲第 1項記載の T C Pレイヤのレート制御方式。

3. 前記受信側の他方の端末の無線レイヤが廃棄を検出すると、当該他方の端末の TCPレイヤに対して通知する手段を備え、

前記 TCPレイヤの制御部は、これにより前記送信側の一方の端末に対してバケツト廃棄通知を TCPレイヤにより通知することを特徴とする請求の範囲第 2項記載の TCPレイヤのレート制御方式。

4. 一方の端末が無線により基地局と接続され、基地局から他方の端末へ有線を経由して接続する通信における TCPレイヤのレート制御方式であって、前記一方の端末から基地局へ送信する無線上のバケツト廃棄を前記基地局の無線レイヤにおいて検出する手段を備え、

基地局の無線レイヤから後方の他方の端末の TCPレイヤに対して無線によるバケツト廃棄を通知することを特徴とする T C Pレイヤのレート制御方式。

5. 前記基地局の無線上のパケット廃棄を基地局の無線レイヤにおいて検出する手段を備え、

前記基地局の無線レイャから前記一方の送信側の端末へ向かう無線レイヤを介して前記一方の送信側の端末の TCPレイヤに無線による無線廃棄を通知することを特徴とする請求の範囲第 4項記載の T C Pレイヤのレート制御方式。

6. 前記無線レイヤから TCPレイヤに対して無線によるパケット廃棄を通知するために、 TCPバケツトのペイロード部に予め送受信端末間でバケツト廃棄が定義されたビット列を設定することを特徴とする請求の範囲第 3項〜第 5 項のいずれか 1項に記載の TC Pレイヤのレ一ト制御方式。

7. 前記受信側 TCPレイヤから、送信側 TCPレイヤに対して無線によるパケット廃棄を通知するために、 TCPパケットのヘッダ部内に無線廃棄を表すビットを設定することを特徴とする請求の範囲第 3項〜第 5項のいずれか 1項に記載の TC Pレイヤのレート制御方式。

8. 前記送信側の一方の端末は、前記受信側の他方の端末からの無線によるパケット廃棄の通知を受信すると設定される無線廃棄用のフラグと、再起動のためのタイマ動作を開始するタイマとを備え、

前記タイマがタイムアウトした時、前記無線廃棄用のフラグが設定されていると、スロースタート制御を行わずに、前記通知を受信する前まで採用していた送信レートにより再送を行うことを特徴とする請求の範囲第 6項または第 7 項に記載の T C Pレイヤのレート制御方式。

9. 前記無線によるパケット廃棄の通知を受信すると、前記通知を受信する前まで採用していた送信レートにより再送を行うと共に前記タイマをリセッ卜することを特徴とする請求の範囲第 8項に記載の T C Pレイヤのレート制御方式。

1 0 . 無線により送信されたパケットの廃棄を所定のレイヤで検出するバケツト廃棄検出手段と、

前記バケツ卜の廃棄をスロースタート機能を有するレイヤに通知するバケツト廃棄通知手段とを備えることを特徴とする受信装置。

1 1 . スロースタートによりパケットの送信を行う送信手段と、

前記バケツ卜の廃棄通知を受信する受信手段と、

前記バケツ卜の廃棄通知を受信した場合、前記スロースタートを行うことなく、前記パケットの再送を行う再送手段とを備えることを特徴とする送信装置。

1 2 . 輻輳によるバケツ卜の廃棄を検出するステップと、

輻輳によるバケツ卜の廃棄が検出された場合、スロースタートにより前記パケッ卜の再送を行うステップと、

輻輳以外によるパケットの廃棄を検出するステップと、

輻輳以外によるバケツ卜の廃棄が検出された場合、スロースタートなしで前記パケッ卜の再送を行うステップとを備えることを特徴とするデータ通信方法。

1 3 . T C Pによりデータ通信を行う機能と、

無線により送信されたバケツ卜の廃棄を検出する機能と、

前記バケツ卜の廃棄が検出された場合、前記 T C Pによるスロースタート機能を停止させて前記パケッ卜の再送を行わせる機能とを実行するためのプログラムを格納したコンピュータ読み出し可能な記憶媒体。