(57)【要約】上位層パケット（１１０）を単一の下位層パケット（１１２）に多重化する方法および装置が、ここに説明されている。一つの与えられたビットエラー率（ＢＥＲ）に対して、最適なフレームサイズが存在する。その最適なフレームサイズはフレームサイズとパケット容量との間に最もバランスの良い条件を提供する。送信媒体（２０５）のＢＥＲは、常時監視され、下位層パケットサイズ（１１２）はＢＥＲに基づき、動的に調整される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ送信の方法であって、
（ａ）複数の上位層パケットを受信するステップと、
（ｂ）送信のエラー率を測定するステップと、
（ｃ）前記エラー率に基づいて、下位層パケットサイズを決定するステップと、
（ｄ）ステップ（ｃ）において決定したパケットサイズを有する、下位層パケット上に上位層パケットを多重化するステップと、
（ｅ）前記下位層パケットを送信するステップとを備える方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、エラー率を決定するステップは、ビットエラー率（ＢＥＲ）を決定するステップを備える方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法において、下位層パケットサイズを決定するステップは、単一の下位層パケット上に多重化可能である最適な上位層パケット数を決定するステップを備える方法。
【請求項４】
請求項１記載の方法において、下位層パケット上に上位層パケットを多重化するステップは、ＰＰＰ多重化技術を利用して単一のＰＰＰパケット上にＵＤＰ／ＩＰパケットを多重化するステップを備える方法。
【請求項５】
複数のユーザから複数のＵＤＰ／ＩＰパケットを受信するステップと、
エラー率を測定するステップと、
前記エラー率に基づいてＰＰＰパケットサイズを決定するステップと、
前記ＰＰＰパケットサイズと等しいサイズを有するＰＰＰパケット上に複数のＵＤＰ／ＩＰパケットを多重化するステップと、
ＰＰＰパケットを送信するステップとを備える方法。
【請求項６】
請求項５記載の方法において、複数のＵＤＰ／ＩＰパケットを受信するステップは、複数の遠隔または移動ユーザから複数のＵＤＰ／ＩＰパケットを受信するステップを備える方法。
【請求項７】
請求項５記載の方法において、ＰＰＰパケットサイズを決定するステップは、単一のＰＰＰパケット上に多重化可能である最適なＵＤＰ／ＩＰパケット数を決定するステップを備える方法。
【請求項８】
請求項５記載の方法において、複数のＵＤＰ／ＩＰパケットをＰＰＰパケット上に多重化するステップは、ＰＰＰ多重化技術を利用して複数のＵＤＰ／ＩＰパケットをＰＰＰパケット上に多重化するステップを備える方法。
【請求項９】
送信エラー率を出力するパケットエラー推定器と、
入力として送信エラー率を有する多重化装置とを備え、該多重化装置は、入力として複数の上位層パケットを有し、送信エラー率に基づき下位層パケットサイズを決定し、下位層パケット上に複数の上位層パケットを多重化し、前記下位層パケットは前記下位層パケットサイズと等しいサイズを有する装置。
【請求項１０】
請求項９記載の装置において、多重化装置はＰＰＰ多重化を実行するＰＰＰ多重化装置である装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概ね、通信システムに関連し、特定するとその通信システム内におけるデータ送信の方法、およびその装置に関連する。
【背景技術】
【０００２】
ポイント・ツー・ポイント・プロトコル多重化（ＰＰＰｍｕｘ）は当技術分野では周知である。ＩＥＥＥ国際通信会議２００１（ＩＣＣ２００１）議事録にある、ＰＰＰｍｕｘ−小ＩＰパケットを送信する新しいプロトコル（ＰＰＰｍｕｘ−Ａ  ｎｅｗ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ  ｆｏｒ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔｉｎｇ  Ｓｍａｌｌ  ＩＰ  Ｐａｃｋｅｔｓ）に記述されているように、ＰＰＰｍｕｘは複数の上位層プロトコルを、単一の下位層ＰＰＰフレーム内に多重化するために利用されるプロトコルである。ＰＰＰｍｕｘは、下位層（例えば、ＵＤＰ／ＩＰ）に対応するプロトコルオーバヘッドを小さくすることにより、より大きな容量を提供する。図１に示されるように、複数のＩＰパケットが共通のヘッダを共有するため、より高い効率性が実現される。図のように、複数のＵＤＰ／ＩＰパケット１１０は、単一のＰＰＰパケット１１２上に多重化される。各ＵＤＰ／ＩＰパケットはもともと、それぞれ自身のヘッダ情報１０１およびペイロード１０２を含む。多重化後、ＰＰＰパケットはＵＤＰ／ＩＰパケット１１０に対する単一のヘッダ１０３、およびペイロードを含む。ＰＰＰパケット内の個々のＵＤＰ／ＩＰペイロードを識別するには、いくつかの技術が利用される。例えば、特許文献１において論じられているように、フレームヘッダ１０４は多重化ＵＤＰ／ＩＰパケットの前に配置されることが可能である。
【０００３】
図には示されていないが、単一の巡回冗長検査（ＣＲＣ）の領域はＰＰＰペイロード全体に及ぶ。その結果、送信リンクエラーはＰＰＰパケット全体を失い、結果として、（多重化されている場合には）中に含まれている複数のＴＣＰ／ＩＰパケットを失うことになる。このため、パケットオーバヘッドを小さくするためにＰＰＰｍｕｘ内に多くのＵＤＰ／ＩＰパケットを格納する利点と、送信エラーによって多数のＵＤＰ／ＩＰパケットの再送信が要求されないように、少数のＵＤＰ／ＩＰパケットをＰＰＰｍｕｘ内に格納することとがトレードオフする。
【特許文献１】米国特許出願番号第０９／５３４９７１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、下位層パケットに多重化される上位層パケット量を、効率よく最適化するデータ送信方法、およびその装置が必要となる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
先に述べた必要性に対処するにあたり、上位層パケットを単一の下位層パケットに多重化する方法、および装置をここに説明する。本発明の好適な実施形態において、所与のビットエラー率（ＢＥＲ）に対する最適なフレームサイズが存在する。最適なフレームサイズはフレームサイズとパケット容量との間に最もバランスのよい条件を提供する。従って、本発明の好適な実施形態において、送信媒体に対するＢＥＲは常に監視され、下位層パケットサイズはＢＥＲに基づき、動的に調整される。下位層パケットサイズの動的な調整により、最適パケットサイズが継続的に維持される。
【０００６】
本発明は、データ送信の方法を含む。その方法は、複数の上位層パケットを受信するステップと、送信エラー率を測定するステップと、前記エラー率に基づいて下位層パケットサイズを決定するステップとを備える。上位層パケットは下位層パケット上へ多重化され
る。下位層パケットはその後、送信媒体により送信される。  本発明はまた、複数のユーザからの複数のＵＤＰ／ＩＰパケットの受信、エラー率の測定、および前記エラー率に基づくＰＰＰパケットサイズの決定の各ステップを備える方法も含む。複数のＵＤＰ／ＩＰパケットは、前記ＰＰＰパケットサイズと等しいサイズを有するＰＰＰパケット上に多重化され、その後送信される。
【０００７】
本発明はまた、装置をも含む。前記装置は、送信エラー率を出力するパケットエラー推定器と、入力として送信エラー率を有する多重化装置とを備え、該多重化装置は、入力として複数の上位層パケットを有し、送信エラー率に基づき下位層パケットサイズを決定し、下位層パケット上に複数の上位層パケットを多重化し、前記下位層パケットは前記下位層パケットサイズと等しいサイズを有する装置である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
ここで図面に戻ると、、図２は本発明の好適な実施形態に基づく通信システム２００のブロック図である。図面中の同じの数字は同様の構成部分を指定している。本発明の好適な実施形態において、通信２００は、ｃｄｍａ２０００国際電気通信連合無線通信部門（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｕｎｉｏｎ−Ｒａｄｉｏｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ（ＩＴＵ−Ｒ））の無線伝送技術候補提案文書（Ｒａｄｉｏ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  （ＲＴＴ）Ｃａｎｄｉｄａｔｅ  Ｓｕｂｍｉｓｓｉｏｎ）において説明されている、次世代ＣＤＭＡアーキテクチャを利用する移動体通信システムである。下記に説明される本発明の好適な実施形態は、ＣＤＭＡ通信システム内で実行されるが、、別の実施形態では、他の通信システムが利用されてもよい。例えば、下記に記載の多重化技術は、ＵＭＴＳ、衛星、または、例えば音声パケットのような、多数の短いパケットを運ぶ他のポイントツーポイントリンク内で実行されてもよい。
【０００９】
図２に示すように、複数のユーザ、すなわち移動ユニット２０１は基地局（ＢＴＳ）２０２と通信している。ＢＴＳ２０２は、通常、効率化のためＵＤＰ／ＩＰヘッダを圧縮した後、数個のユーザＵＤＰ／ＩＰパケットを単一のＰＰＰフレーム上に多重化し、その情報をＴ１回線を通じてＢＳＣ２０３へ送信する。米国特許出願番号第０９／５３４９７１号に説明されているように、ＢＳＣ２０３とＢＴＳ２０２との間のインターフェースはＡ３インターフェースとして識別され、その詳細は前記‘９７１号明細書において説明されている。本発明の好適な実施形態では、移動ユニット２０１から届く上位層パケットは下位層フレーム上に多重化され、通信回線２０５を通じて送信される。具体的には、移動ユニット２０１から届く複数のＵＤＰ／ＩＰパケットは、ＰＰＰｍｕｘを通して単一のＰＰＰｍｕｘフレーム、またはパケット上に多重化される。注意すべきは、各ＰＰＰｍｕｘパケットは複数のユーザからの送信を含むことである。
【００１０】
上述したように、下位層パケット内に多くの上位層パケットを格納して、パケットオーバヘッドを小さくするという利点と、少数の上位層パケットを格納して、送信エラーによって多数の上位層パケットの再送信が要求されないように、結果として多くの呼（またはパケットフロー）の質を低下させないようにすることとがトレードオフする。この問題に対処するため、ＢＴＳ２０２は、ＢＴＳ２０２とＢＳＣ２０３との間のエラー率を継続的に監視し、エラー率に従って下位層パケットサイズを調整する。より詳細には、ＢＴＳ２０２は、下位層ＰＰＰｍｕｘパケット内に含まれている上位層ＵＤＰ／ＩＰパケット量を、動的に調整する。
【００１１】
図３は、本発明の好適な実施形態に基づく、図２における通信システム２００のより詳細なブロック図である。ＩＥＥＥ国際通信会議２００１（ＩＣＣ２００１）議事録にある、ＰＰＰｍｕｘ−小ＩＰパケットを送信する新しいプロトコルに（ＰＰＰｍｕｘ−Ａ  ｎ
ｅｗ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ  ｆｏｒ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔｉｎｇ  Ｓｍａｌｌ  ＩＰ  Ｐａｃｋｅｔｓ）に記述されているように、ＢＳＣはパケット損失を検出すると、コンテキスト・ステート（ＣＳ）メッセージを送る。ＣＳメッセージは、多数のコンテキスト識別情報を運ぶことができ、多くのフローの更新を要求する。これにより、ＢＴＳ２０２は失われたＩＰパケットの数を管理することができる。本発明の好適な実施形態において、パケットエラー推定器３０１は、現在のパケットエラー率（ＰＥＲ）を推定し、それに従ってＰＰＰｍｕｘのフレームサイズを調整する。より詳細には、ＰＰＰ受信部３０１はコンテキスト・ステート（ＣＳ）メッセージが受信されているかを検査する。状況メッセージが受信された場合、ＰＰＰ受信部３０１はパケットエラー推定器３００へ一つのメッセージを送信する。パケットエラー推定器３０２は、一秒間に受信した状況メッセージの数を記録する。状況メッセージの量に基づき、パケットエラー推定器３００は平均パケットエラーの推定値を算出する。本発明の好適な実施形態においてパケットエラーは、最後の５秒間における状況メッセージの数）／最後の５秒間に送信されたパケットの総数であるが、これに代わる実施形態では、パケットエラーは異なる方法で計算されてもよい。
【００１２】
パケットエラー推定値（ｐ＿ＨＡＴ）は、入力値としてＰＰＰ多重化装置３０３に供給される。ＰＰＰ多重化装置３０３は、更に、目標ＩＰパケットエラー率γ、および平均ＩＰパケットサイズＭといった、静的入力（ここでは示されていないが）を有する。ｐ＿ＨＡＴに基づき、ＰＰＰ多重化装置３０３はビットエラーを推定し、次にパケットエラー率を推定する。特に、現在のビットエラー率βは、次のようにｐ＿ＨＡＴから推定される。
【００１３】
β＝１−（１−ｐ＿ＨＡＴ）＾（１／Ｍ）
フレーム長に基づくパケットエラーＰは、
Ｐ（ＦＲＡＭＥ＿ＬＥＮ）：＝１−（１−β）＾ＦＲＡＭＥ＿ＬＥＮ
で与えられる。
【００１４】
最大フレーム長（ＭＡＸ＿ＦＲＡＭＥ＿ＬＥＮ）、および下位層フレーム上に多重化される上位層フレームの最大量（ＭＡＸ＿ＭＵＸ＿ＮＯ）は、
ＭＡＸ＿ＦＲＡＭＥ＿ＬＥＮ＝ＡＲＧＭＡＸ（Ｐ（ＦＲＡＭＥ＿ＬＥＮ））＜γ
ＭＡＸ＿ＭＵＸ＿ＮＯ＝ＭＡＸ＿ＦＲＡＭＥ＿ＬＥＮ／Ｍ
で与えられる。
本発明の好適な実施形態では、ＦＲＡＭＥ＿ＬＥＮは、平均ＩＰパケットエラー率がもとの制限値γを継続して満たすように選択される。
【００１５】
ある回線では、一般にエラーはほとんどない（ＢＥＲ〜１０−１０）場所において爆発的なエラーの様相を示すが、いわゆる「エラー秒数」の間ではＢＥＲは高くなり、例えば、〜１０−４程度になる。上記式は、定常状態値を特定するために利用され、エラーが発生している間にＭＡＸ＿ＭＵＸ＿ＮＯは次のように更新される。
【００１６】
【数１】
2005528820.tif 000003
上記において、ＭＡＸ＿ＭＵＸ＿ＮＯ＿ＳＳは定常状態値である。
このようにＭＡＸ＿ＭＵＸ＿ＮＯを更新することにより、ＰＰＰｍｕｘは、エラーバーストの間に多重化されたＩＰパケット数をより速く変更することができる。タイマ１はエラーバーストの間に、多重化されたパケット数の減少を加速するために使用される。タイマ２は、バーストが終了した後、多重化するサイズを回復させるために使用される。本発明の好適な実施形態において、多重化されるフレームサイズがＭＡＸ＿ＦＲＡＭＥ＿ＬＥＮより小さい場合か、または、多重化フレーム数がＭＡＸ＿ＭＵＸ＿ＮＯより小さい場合のどちらかである限り、ＩＰパケットは多重化される。
【００１７】
図４は、本発明の好適な実施形態に基づく図２の通信システムの動作を示すフローチャートである。その論理流れ図は、上位層パケットがＰＰＰ多重化装置により受信されるステップ４０１で開始する。上記に説明したように、本発明における好適な実施形態において、上位層パケットは、複数の移動ユニットから送信される情報を含むＵＤＰ／ＩＰパケットを備える。ステップ４０５では下位層のエラー率を測定する。具体的には、ＢＳＣ２０３とＢＴＳ２０２との間の回線エラー率を測定する。前記エラー率に基づき、下位層パケットサイズを決定する（ステップ４１０）。上記に説明したように、下位層パケットサイズは、下位層パケット上に多重化可能なＵＤＰ／ＩＰフレーム量を決定する。適切なパケットサイズが決定されると、複数の上位層パケットが下位層パケットに多重化される（ステップ４１５）。
【００１８】
本発明の好適な実施形態において、注目すべきは下位層パケットサイズは５秒毎にリアルタイム方式で動的に調整されることである。このような方式で、パケットオーバヘッドを小さくするためＰＰＰｍｕｘパケット内に多くのＵＤＰ／ＩＰパケットを所有する利点と、送信エラーによる多くのＵＤＰ／ＩＰパケットの再送信の要求がないよう、ＰＰＰｍｕｘパケット内に少数のＵＤＰ／ＩＰパケットを所有することとの間に、継続的な妥協点が維持される。
【００１９】
本発明が、特定の実施形態に関して具体的に示され説明されてきたが、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、その発明内において形態および詳細の多様な変更が可能であることは、当業者により理解されよう。例えば、上記説明はＴ１回線上でパケットサイズを最適化したが、パケットサイズはどの送信メディア上においても、上記において説明したように最適化が可能であることは、当業者により認識されよう。そのような変更は、次
の特許請求の範囲内に含まれることを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】ＰＰＰ多重化を表す説明図。
【図２】本発明の好適な実施形態に基づく通信システムのブロック図。
【図３】本発明の好適な実施形態に基づく図２における通信システムのより詳細なブロック図。
【図４】本発明の好適な実施形態に基づく図２における通信システムの動作を示すフローチャート図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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