(57)【要約】【課題】            Ｄｅｌａｙ  ｓｐｉｋｅを上位レイヤが早く認識し、スプリアス再送問題の発生を防ぐことにより、伝送効率を向上させること。【解決手段】        通信装置は、第１のレイヤにおける遅延発生を検出する遅延検出部と、前記遅延検出部で検出された遅延発生に基づいて、前記第１のレイヤより上位の第２のレイヤにおいて再送制御を行う通信装置へ遅延発生を通知する遅延通知部とを備えることにより、Ｄｅｌａｙ  ｓｐｉｋｅを上位レイヤが早く認識し、スプリアス再送問題の発生を防ぐことにより、伝送効率を向上させる。【選択図】          図１
2011176692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のレイヤにおける遅延発生を検出する遅延検出部と、前記遅延検出部で検出された遅延発生に基づいて、前記第１のレイヤより上位の第２のレイヤにおいて再送制御を行う通信装置へ遅延発生を通知する遅延通知部とを備えることを特徴とする通信装置。
【請求項２】
前記遅延検出部は、送信データがバッファに滞留している時間を示すパケット遅延時間を周期的に計測し、前記パケット遅延時間と閾値とに基づいて遅延発生を検出することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記遅延検出部は、端末のハンドオーバ状態への状態遷移に基づいて遅延発生を検出することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項４】
第１のレイヤにおいて遅延発生を検出する通信装置から通知される遅延発生に基づいて、前記第１のレイヤより上位のレイヤでありかつ再送制御を行う第２のレイヤにおいて再送タイマ値を変更するタイマ変更部を備えることを特徴とする通信装置。
【請求項５】
第１のレイヤにおける遅延発生を検出する遅延検出部と、前記遅延検出部で検出された遅延発生に基づいて遅延発生を通知する遅延通知部と、前記遅延通知部より通知される遅延発生に基づいて、前記第１のレイヤより上位のレイヤでありかつ再送制御を行う第２のレイヤにおいて再送タイマ値を変更するタイマ変更部とを備えることを特徴とする通信装置。
【請求項６】
再送制御を行うレイヤより下位のレイヤにおいて、送信データを格納するバッファ機能部と、前記バッファ機能部のバッファ長に基づいて求められる最小送信間隔で前記バッファ機能部からデータを送信するバッファ制御部とを備えることを特徴とする通信装置。
【請求項７】
コンピュータを、第１のレイヤにおける遅延発生を検出する遅延検出手段と、前記遅延検出手段で検出された遅延発生に基づいて、前記第１のレイヤより上位の第２のレイヤにおいて再送制御を行う通信装置へ遅延発生を通知する遅延通知手段として機能させるための通信プログラム。
【請求項８】
コンピュータを用いて、第１のレイヤにおける遅延発生を検出する遅延検出ステップと、前記遅延検出ステップで検出された遅延発生に基づいて、前記第１のレイヤより上位の第２のレイヤにおいて再送制御を行う通信装置へ遅延発生を通知する遅延通知ステップとを実行する通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
移動通信ネットワークを構成する通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動通信ネットワークでは、無線区間における再送制御や一時的な同期はずれ等で電波品質が変動することにより突発的な伝送遅延の増加（以下、Ｄｅｌａｙ  ｓｐｉｋｅと称す）が発生する。一方、ＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）は、ＲＴＴ（Ｒｏｕｎｄ  Ｔｒｉｐ  Ｔｉｍｅ）を常に監視し、再送タイムアウトタイマ（以下、ＲＴＯタイマと称す）を調整している。ＲＴＴとは、データを送信してから、送信先よりＡＣＫ（確認応答）が戻ってくるまでの時間を示す。ＲＴＴがＲＴＯタイマより大きい場合、ＴＣＰは輻輳発生と認識し、該当するパケットを再送するとともにウインドウサイズを小さくすることで送信レートを抑制する。
【０００３】
移動通信ネットワーク上でＴＣＰを使用すると、Ｄｅｌａｙ  ｓｐｉｋｅにより送信パケットのＲＴＯタイマがタイムアウトし、再送制御及び輻輳制御が実施される。しかしながらＤｅｌａｙ  ｓｐｉｋｅは、一時的な遅延増加であり、ＴＣＰのレイヤにおいてパケットロスも輻輳も発生しないので、ＴＣＰによる再送制御及び輻輳制御は不要である。しかし、ＴＣＰは、発生した遅延増加がＤｅｌａｙ  ｓｐｉｋｅであるかどうかを識別することができないため、Ｄｅｌａｙ  ｓｐｉｋｅ発生時に不要な再送制御や輻輳制御を実施してしまう。この問題はスプリアス再送問題と呼ばれる。また、Ｄｅｌａｙ  ｓｐｉｋｅによる送信パケットのＲＴＯタイマのタイムアウトをスプリアスタイムアウトと呼ばれる。
【０００４】
従来のゲートウェイ装置では、スプリアス再送問題の発生を防ぐため、ＴＣＰを移動通信用に最適化したＷ−ＴＣＰ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ−ＴＣＰ）において、送信データに対するＡＣＫを受信せず、ＲＴＯタイマがタイムアウトした場合、再送する。その後に受信するＡＣＫが重複ＡＣＫの場合、３回未満であればスプリアスタイムアウトと判定し、再送しないことにより、スプリアス再送問題の発生を防ぐ。重複ＡＣＫの回数が３回以上であればセグメントロスと判定し、再送制御を行う。（下記特許文献、非特許文献参照）ＴＣＰでは、データを受信した装置は次に送信すべきデータのシーケンス番号を付与して送信元へＡＣＫを返す。次に送信すべきデータのシーケンス番号が同じＡＣＫは重複ＡＣＫと呼ばれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ  ２００８／０４４６５３
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】ＮＴＴ ＤｏＣｏＭｏテクニカルジャーナル  Ｖｏｌ．１４  Ｎｏ．４、２００７年１月発行、ｐ．３７〜４０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来のゲートウェイ装置は、当該送信データに対するＡＣＫの到着パターンに基づいてスプリアスタイムアウトを検出するため、ＲＴＯタイマのタイムアウトが発生した場合、再送が不要なスプリアスタイムアウトの可能性があるにも関わらず、データを再送し、伝送効率が低下するという問題があった。
【０００８】
本発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、Ｄｅｌａｙ  ｓｐｉｋｅを上位レイヤが早く認識し、スプリアス再送問題の発生を防ぐことにより、伝送効率を向上させることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１のレイヤにおける遅延発生を検出する遅延検出部と、前記遅延検出部で検出された遅延発生に基づいて、前記第１のレイヤより上位の第２のレイヤにおいて再送制御を行う通信装置へ遅延発生を通知する遅延通知部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、下位レイヤにおける遅延発生を上位レイヤが早く認識することができる。また、上位レイヤが下位レイヤにおける遅延発生を早く認識することにより、伝送効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１における基地局、基地局制御装置、ゲートウェイ装置を含むネットワークの構成例を示す図である。
【図２】基地局の構成例を示す図である。
【図３】基地局制御装置の構成例を示す図である。
【図４】ゲートウェイ装置の構成例を示す図である。
【図５】パケット遅延時間の推移の例を示す図である。
【図６】基地局のＨＡＲＱ機能部、ＭＡＣ機能部、及び、基地局制御装置のＲＬＣ機能部における処理の流れを示すフロー図である。
【図７】ＴＣＰヘッダのフィールド構成である。
【図８】本発明の実施の形態３における基地局、基地局制御装置、ゲートウェイ装置を含むネットワークの構成例を示す図である。
【図９】基地局の構成例を示す図である。
【図１０】基地局制御装置の構成例を示す図である。
【図１１】基地局のＨＡＲＱ機能部、ＭＡＣ機能部、及び、基地局制御装置のＲＬＣ機能部における処理の流れを示すフロー図である。
【図１２】本発明の実施の形態４における基地局制御装置を含むネットワークの構成例を示す図である。
【図１３】基地局制御装置の構成例を示す図である。
【図１４】基地局制御装置のレイヤ３制御部における処理の流れを示すフロー図である。
【図１５】基地局制御装置のレイヤ３制御部における処理の流れを示すフロー図である。
【図１６】ＬＴＥの基地局の構成例を示す図である。
【図１７】本発明の実施の形態５における基地局を含むネットワークの構成例を示す図である。
【図１８】ＬＴＥの基地局の構成例を示す図である。
【図１９】本発明の実施の形態６における移動端末、基地局を含むネットワークの構成例を示す図である。
【図２０】基地局の構成例を示す図である。
【図２１】基地局のバッファ機能部における通常時の挙動の一例を示す図である。
【図２２】基地局のバッファ機能部における遅延発生時の挙動の一例を示す図である。
【図２３】基地局のバッファ制御部が保持するテーブルの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の通信装置である基地局２０、基地局制御装置３０、ゲートウェイ装置５０を含むネットワークの構成図である。基地局制御装置３０は、コアネットワーク４０と接続し、ゲートウェイ装置５０を介して、サーバ６０に接続する。図１に各装置のプロトコルスタックも示す。なお、図１では説明上、各装置を１台ずつとしているが、通常、コアネットワークには複数の基地局制御装置が接続し、基地局制御装置は複数の基地局を収容し、基地局は複数の移動端末を収容する。
【００１３】
移動端末１０は、無線レイヤ１（Ｗ−Ｌ１）、ＨＡＲＱ（Ｈｙｂｒｉｄ  Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｒｅｐｅａｔ  Ｒｅｑｕｅｓｔ）、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）、ＲＬＣ（Ｒａｄｉｏ  Ｌｉｎｋ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）、ＰＤＣＰ（Ｐａｃｋｅｔ  Ｄａｔａ  Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）、ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）、Ｗ−ＴＣＰ、ＡＰ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ）で構成される。
【００１４】
無線レイヤ１は無線リソースを使用した送受信を行う。ＨＡＲＱは、ＨＡＲＱによるエラー訂正を行う。ＭＡＣは、無線リソースの割り当てを行う。ＲＬＣは、再送によるエラー訂正を行う。ＰＤＣＰは、データをパケット単位でＲＬＣにマッピングする。ＩＰは、データをパケット単位に分割して送受信する。Ｗ−ＴＣＰは、ゲートウェイ装置５０のＷ−ＴＣＰとの間で再送によるエラー訂正や再送制御を行う。Ｗ−ＴＣＰは、非特許文献１に記載のＷ−ＴＣＰの機能を拡張し、Ｄｅｌａｙ  ｓｐｉｋｅの発生に対応してウインドウサイズを調整することにより送信レートを抑制する。ＡＰは、サーバ６０のＡＰとの間でデータを送受信する。
【００１５】
基地局２０は、移動端末１０側が無線レイヤ１、ＨＡＲＱ、ＭＡＣで構成され、基地局制御装置３０側が有線レイヤ１（Ｌ１）、ＦＰ（Ｆｒａｍｅ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）で構成される。有線レイヤ１は有線での物理的な接続を制御する。ＦＰはブロック単位でのデータ送受信や送信タイミングの制御を行う。基地局制御装置３０は、基地局２０側が有線レイヤ１、ＦＰ、ＭＡＣ、ＲＬＣ、ＰＤＣＰ、ＩＰで構成され、コアネットワーク４０側が有線レイヤ１、有線レイヤ２（Ｌ２）、ＩＰで構成される。有線レイヤ２は隣接するゲートウェイ装置５０の有線レイヤ２との間でデータの転送を制御する。ゲートウェイ装置５０は、コアネットワーク側が有線レイヤ１、有線レイヤ２、ＩＰ、Ｗ−ＴＣＰで構成され、サーバ６０側が有線レイヤ１、有線レイヤ２、ＩＰ、ＴＣＰで構成される。ＴＣＰは、サーバ装置６０のＴＣＰとの間で再送によるエラー訂正や再送制御を行う。コアネットワーク４０は移動端末１０の位置や移動端末１０へのサービスを制御する。サーバ装置６０は、有線レイヤ１、有線レイヤ２、ＩＰ、ＴＣＰ、ＡＰで構成される。
【００１６】
なお、ＨＡＲＱ、ＭＡＣ、ＦＰ、ＲＬＣ、ＰＤＣＰはＯＳＩ（Ｏｐｅｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）の７階層のデータリンク層（レイヤ２）に含まれるプロトコルである。
【００１７】
図２は、基地局２０の構成を示す図である。無線レイヤ１機能部２１０、ＨＡＲＱ機能部２２０〜２２１、ＭＡＣ機能部２３０、ＦＰ機能部２５０、有線レイヤ１機能部２６０は、それぞれプロトコルの制御を行う機能部である。バッファ機能部２４０はＭＡＣ機能部２３０からＦＰ機能部２５０へのデータをバッファ２４８に格納し、バッファ機能部２４１はＦＰ機能部２５０からＭＡＣ機能部２３０へのデータをバッファ２４４に格納する。バッファ機能部２４１は、バッファ２４４の他に、遅延検出部２４５、遅延通知部２４６、状態記憶部２４７を有する。
【００１８】
図３は、基地局制御装置３０の構成を示す図である。有線レイヤ１機能部３１０、ＦＰ機能部３２０、ＭＡＣ機能部３３０、ＲＬＣ機能部３４０、ＰＤＣＰ機能部３６０、ＩＰ機能部３７０、有線レイヤ２機能部３８０、有線レイヤ１機能部３９０は、それぞれプロトコルの制御を行う機能部である。バッファ機能部３５０はＲＬＣ機能部３４０からＰＤＣＰ機能部３６０へのデータをバッファ３５８に格納し、バッファ機能部３５１はＰＤＣＰ機能部３６０からＲＬＣ機能部３４０へのデータをバッファ３５４に格納する。バッファ機能部３５１は、バッファ３５４の他、遅延検出部３５５、遅延通知部３５６、状態記憶部３５７を有する。
【００１９】
図４は、ゲートウェイ装置５０の構成を示す図である。有線レイヤ１機能部５１０、有線レイヤ２機能部５２０、ＩＰ機能部５３０、Ｗ−ＴＣＰ機能部５４０、ＴＣＰ機能部５５０、ＩＰ機能部５６０、有線レイヤ２機能部５７０、有線レイヤ１機能部５８０はそれぞれプロトコルの制御を行う機能部である。Ｗ−ＴＣＰ機能部５４０はタイマ変更部５４１を有する。
【００２０】
Ｄｅｌａｙ  ｓｐｉｋｅの要因について例示する。基地局２０では、例えば、ＨＡＲＱ機能部２２０において移動端末１０との間でＨＡＲＱ再送を行った場合、遅延が発生する。また、ＭＡＣ機能部２３０は複数の移動端末へ無線リソースの割り当てを調整するスケジューリングを行っているが、他の移動端末に対して無線リソースが割り当てられている場合には当該移動端末に無線リソースの割り当てができず、遅延が発生する。また、基地局２０が移動端末１０との間で一時的に同期が外れた場合や、データ送信が一時的に停止した場合にも遅延が発生する。また、基地局制御装置３０では、例えば、ＲＬＣ機能部３４０において移動端末１０との間でＲＬＣ再送を行うことにより、再送が発生する。また、基地局間ハンドオーバを行うことにより、無線区間のデータ送信が一時的に停止し、遅延が発生する。
【００２１】
次に、Ｄｅｌａｙ  ｓｐｉｋｅの検出と発生時の動作について説明する。
【００２２】
基地局２０は基地局制御装置３０からレイヤ１機能部２６０にデータが到着すると処理を行い、ＦＰ機能部２５０を経て、バッファ機能部２４１のバッファ２４４にデータを格納し、バッファ機能部２４１はデータの到着時刻をデータの属性として記憶する。例えば、データの格納領域に新たな属性情報のフィールドを追加して記憶する、あるいは、データの格納領域と到着時刻の対応付けを表で保持してもよい。あるいは、他の方法でもよい。ＭＡＣ機能部２３０、ＨＡＲＱ機能部２２１、無線レイヤ１機能部２１０の順にデータを処理し、移動端末１０へ送信する。
【００２３】
ＨＡＲＱ機能部２２０、及び、ＭＡＣ機能部２３０において、Ｄｅｌａｙ  ｓｐｉｋｅを引き起こす遅延要因が発生した場合、バッファ機能部２４１のバッファ２４４にデータが滞留するため、周期的にパケット遅延時間を測定する。パケット遅延時間は、現在の時刻とバッファ２４４に格納された先頭データの到着時刻との差である。図５に示す通り、パケット遅延時間は遅延要因の発生により増加し、要因解除により減少し、最終的には定常的に低いパケット遅延時間で安定する。
【００２４】
バッファ機能部２４１における動作のフローを図６に示す。ステップＳ１０１で周期的に起動し、ステップＳ１０２において、遅延検出部２４５はパケット遅延時間を測定する。ステップＳ１０３において、遅延検出部２４５はパケット遅延時間があらかじめ規定する判定閾値より大きいかどうかを判定する。パケット遅延時間が判定閾値より大きい場合、ステップＳ１０４へ進む。ステップＳ１０４において、状態記憶部２４７を参照し、状態が閾値超過状態かどうかを判定する。状態記憶部２４７には、前回までの周期起動のステップＳ１０６、あるいは、ステップＳ１０９において設定された状態が記憶されている。閾値超過状態とは、パケット遅延時間が判定閾値より大きい状態である。閾値非超過状態とは、パケット遅延時間が判定閾値より小さい状態である。状態記憶部２４７の状態が閾値超過状態でない場合、ステップＳ１０５へ進む。ステップＳ１０５において、遅延通知部２４６は不通状態遷移通知をゲートウェイ装置５０のＷ−ＴＣＰ機能部５４０のタイマ変更部５４１へ通知する。具体的な通知の方法は後述する。ステップＳ１０６において、状態記憶部２４７に閾値超過状態を設定し、処理を終了する。
【００２５】
ステップＳ１０３において、パケット遅延時間が判定閾値より大きくない場合、ステップＳ１０７へ進む。ステップＳ１０７において、状態記憶部２４７を参照し、状態が閾値非超過状態でない場合、ステップＳ１０８へ進む。ステップＳ１０８において、通常状態遷移通知をゲートウェイ装置５０のＷ−ＴＣＰ機能部５４０のタイマ変更部５４１へ通知する。ステップＳ１０９において、状態記憶部２４７に閾値非超過状態を設定し、処理を終了する。
【００２６】
ステップＳ１０４において、状態記憶部２４７を参照し、すでに閾値超過状態であった場合は、何もせずに処理を終了する。ステップＳ１０７において、状態記憶部２４７を参照し、すでに閾値非超過状態であった場合にも何もせずに処理を終了する。
【００２７】
基地局制御装置３０はゲートウェイ装置５０からレイヤ１機能部３９０にデータが到着すると処理を行い、レイヤ２機能部３８０、ＩＰ機能部３７０、ＰＤＣＰ機能部３６０を経て、バッファ機能部３５１のバッファ３５４にデータを格納し、バッファ機能部３５１はデータの到着時刻をデータの属性として記憶する。例えば、データの格納領域に新たな属性情報のフィールドを追加して記憶する、あるいは、データと到着時刻の対応付けを表で保持してもよい。あるいは、他の方法でもよい。ＲＬＣ機能部３４０、ＭＡＣ機能部３３０、ＦＰ機能部３２０、レイヤ１機能部３１０の順にデータを処理し、基地局２０へ送信する。
【００２８】
基地局制御装置３０のＲＬＣ機能部３４０において、Ｄｅｌａｙ  ｓｐｉｋｅを引き起こす遅延要因が発生した場合、バッファ機能部３５１のバッファ３５４にデータが滞留する。バッファ機能部３５１は、バッファ機能部２４１と同様に、図６に示す動作のフローを実行する。遅延検出部は３５５、遅延通知部は３５６、状態記憶部は３５７である。
【００２９】
一方、ゲートウェイ装置５０のＷ−ＴＣＰ機能部５４０のタイマ変更部５４１が下位レイヤの遅延通知部２５６、３５６から不通状態遷移通知を受信した場合、保持しているＲＴＯタイマ値にあらかじめ規定するオフセットを加えることにより、スロースタートの発動を抑制し、再送制御を行わないようにする。あるいは、ＲＴＯタイマ値にあらかじめ規定する係数を掛けることにより、スロースタートの発動を抑制してもよい。また、あるいは、最小ＲＴＯタイマ値を指定し、それ以下の値をＲＴＯタイマ値に設定しないようにしてもよい。なお、スロースタートとは、データの送信開始時に送信先から通知されたウィンドウサイズ（送信先が受信可能なデータ量）でデータ送信を開始するとネットワーク上で輻輳が発生する場合があるため、データ送信の開始当初は送信量を少なくし、徐々に増やすことで効率的に通信するための仕組みである。
【００３０】
ゲートウェイ装置５０のＷ−ＴＣＰ機能部５４０のタイマ変更部５４１が通常状態遷移通知を受信した場合、保持しているＲＴＯタイマ値にあらかじめ規定するオフセットを加えることやあらかじめ規定する係数を掛けることをせずにそのまま使用する。不通状態遷移通知の受信時に最小ＲＴＯタイマ値以下の値をＲＴＯタイマ値に設定しないようにしていた場合には、最小ＲＴＯタイマ値以下の値を設定してもよいこととする。
【００３１】
不通状態遷移通知、及び、通常状態遷移通知の具体例を示す。基地局２０、あるいは、基地局制御装置３０において、ＴＣＰパケットを新規に生成し、ＴＣＰヘッダのオプションフィールドに不通状態遷移通知、あるいは、通常状態遷移通知を示すビットを設定することにより、ゲートウェイ装置５０のＷ−ＴＣＰ機能部５４０のタイマ変更部５４１に通知する。ＴＣＰパケットは新規に生成せず、移動端末１０から受信したＴＣＰパケットのＴＣＰヘッダのオプションフィールドに同様のビットを設定してもよい。ＴＣＰヘッダのフィールド構成を図７に示す。その他の方法として、不通状態遷移通知、あるいは、通常状態遷移通知を示す独自の制御信号を生成し、ゲートウェイ装置５０のＷ−ＴＣＰ機能部５４０のタイマ変更部５４１に通知してもよい。
【００３２】
なお、基地局２０の遅延通知部２４６、及び、基地局制御装置３０の遅延通知部３５６は、図６のステップＳ１０５において、バッファ２４４、３５４に滞留したデータのパケット遅延時間が判定閾値を超過したことによる影響が移動端末１０を介してゲートウェイ装置５０のＷ−ＴＣＰ機能部５４０に至るまでの遅延を考慮して、不通状態遷移通知を送信するタイミングを遅延させてもよい。不通状態遷移通知を送信するタイミングを遅延させない場合、例えば、実際にはパケットロスが発生している状況であっても、ゲートウェイ装置５０のＷ−ＴＣＰ機能部５４０はパケットロスに対応した動作を実施せず、タイマ変更部５４１がＲＴＯタイマ値にオフセットを加える等の動作を行い、スロースタートの発動を抑制してしまう。不通状態遷移通知を送信するタイミングを遅延させれば、ゲートウェイ装置５０のＷ−ＴＣＰ機能部５４０は実際の状況に応じた制御を行うことができる。
【００３３】
以上のように本実施の形態では、基地局２０のバッファ機能部２４１の遅延検出部２４５、あるいは、基地局制御部３０のバッファ機能部３５１の遅延検出部３５５においてパケット遅延時間を測定し、閾値に基づいてデータリンク層におけるＤｅｌａｙ  ｓｐｉｋｅを検出し、状態記憶部２４７、３５７に記憶されている状態とは異なる場合、遅延通知部２４６、３５６がその旨を上位レイヤであるゲートウェイ装置５０のＷ−ＴＣＰ機能部５４０のタイマ変更部５４１に通知するため、従来のゲートウェイ装置のようにＡＣＫの到着パターンに基づいてＤｅｌａｙ  ｓｐｉｋｅを検出するよりも、Ｄｅｌａｙ  ｓｐｉｋｅを効率よく検出し、スプリアス再送問題の発生を防ぐことが可能となる。
【００３４】
なお、本実施の形態ではデータリンク層における遅延発生の例を示したが、物理層における遅延発生に対しても適用できる。また、本実施の形態では図１のネットワーク構成、プロトコルスタックでの例を示したが、下位レイヤの遅延発生を上位レイヤに通知し、上位レイヤが再送を行わないようにする等の制御を行う形態であれば、ネットワーク構成やプロトコルスタック、レイヤは限定しない。また、本実施の形態を実施するのは、ソフトウェアでもハードウェアでもその機能を実現するコンピュータのプログラムでもよい。また、下位レイヤより遅延発生を通知された場合の上位レイヤの制御は再送制御に限定せず、他の通信制御でもよい。
【００３５】
実施の形態２．
以上の実施の形態１では、パケット遅延時間の判定閾値をあらかじめ規定する固定の値としたものであるが、次に判定閾値を動的に変更する実施の形態を示す。
【００３６】
基地局２０の遅延検出部２４５、あるいは、基地局制御装置３０の遅延検出部３５５は、図６のステップＳ１０３において、判定閾値をＴＣＰにおけるＲＴＯタイマの計算式に準じた数式１〜４に従って計算し、パケット遅延時間が判定閾値より大きいかどうか判定する。
2011176692.tif 000003
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なお、ｍ遅延時間はパケット遅延時間の推定平均、Ｓ遅延時間はパケット遅延時間の推定標準偏差である。判定閾値は、これまでの平均のパケット遅延時間を基準とし、さらにこれまでのパケット遅延時間の標準偏差により補正した値となるため、パケット遅延時間の変動が大きい場合には余裕を見込んだ上で、実際のパケット遅延時間の平均値に基づく制御が可能となる。
【００３７】
以上のように本実施の形態では、実際に計測するパケット遅延時間の平均値及び標準偏差より判定閾値を決定しているため、時間変動等により最適な判定閾値が変わるようなシステムへの適用が可能となる。
【００３８】
実施の形態３
実施の形態１ではゲートウェイ装置５０に対し、パケット遅延時間が判定閾値を上回った場合、あるいは、下回った場合にその旨を通知する信号を送信していたが、次に判定閾値を上回っている間、定期的にその旨を通知する実施の形態を示す。
【００３９】
図８に基地局２１、基地局制御装置３１を含むネットワーク構成を示す。各装置のプロトコルスタックは図１と同じである。基地局２１、基地局制御装置３１のプロトコルスタックはそれぞれ図１の基地局２０、基地局制御装置３０と同じである。図９に基地局２１の構成を示す。基地局２０の構成と異なるのは、バッファ機能部２４２に状態記憶部２４７がない点である。図１０に基地局制御装置３１の構成を示す。基地局制御装置３０の構成と異なるのは、バッファ機能部３５２に状態記憶部３５７がない点である。
【００４０】
基地局２１のバッファ機能部２４２における動作のフローを図１１に示す。ステップＳ３０１で周期的に起動し、ステップ３０２において、遅延検出部２４５はパケット遅延時間を測定する。ステップＳ３０３において、遅延検出部２４５はパケット遅延時間が判定閾値より大きいかどうかを判定する。判定閾値はあらかじめ規定する固定値でもよいし、実施の形態２で示したように動的に変動する値でもよい。パケット遅延時間が判定閾値より大きい場合、遅延通知部２４６が不通状態通知をゲートウェイ装置５０のＷ−ＴＣＰ機能部５４０のタイマ変更部５４１に通知する。パケット遅延時間が判定閾値より大きくない場合、ゲートウェイ装置５０のＷ−ＴＣＰ機能部５４０のタイマ変更部５４１に何も通知しない。
【００４１】
不通状態通知は、実施の形態１の不通状態遷移通知や通常状態遷移通知と同様にＴＣＰパケットのＴＣＰヘッダのオプションフィールドにビットを設定してもよいし、あるいは、独自の制御信号を生成してもよい。
【００４２】
基地局制御装置３１のバッファ機能部３５２においても、同様に図１１に示す動作のフローを実行する。実施の形態１と同様に、基地局２１の遅延通知部２４６、及び、基地局制御装置３１の遅延通知部３５６は、バッファ２４４、３５４に滞留したデータのパケット遅延時間が判定閾値を超過したことによる影響が移動端末１０を介してゲートウェイ装置５０のＷ−ＴＣＰ機能部５４０に至るまでの遅延を考慮して不通状態通知を送信するタイミングを遅延させてもよい。不通状態通知を送信するタイミングを遅延させることにより、ゲートウェイ装置５０のＷ−ＴＣＰ機能部５４０は実際の状況に応じた制御を行うことができる。
【００４３】
ゲートウェイ装置５０のＷ−ＴＣＰ機能部５４０のタイマ変更部５４１は、不通状態通知を受信している間、ＲＴＯタイマ値にオフセットを加えることにより、スロースタートの発動を抑制し、再送制御を行わないようにする。ＲＴＯタイマ値にあらかじめ規定するオフセットを加える方法の他、実施の形態１に示した通り、ＲＴＯタイマ値にあらかじめ規定する係数を掛ける、あるいは、最小ＲＴＯタイマ値を指定し、それ以下の値をＲＴＯタイマ値に設定しないようにしてもよい。
【００４４】
ゲートウェイ装置５０のＷ−ＴＣＰ機能部５４０のタイマ変更部５４１が不通状態通知を受信しなくなってから、あらかじめ規定した時間経過後は、保持しているＲＴＯタイマ値にあらかじめ規定するオフセットを加えることやあらかじめ規定する係数を掛けることをせずにそのまま使用する。不通状態通知の受信時に最小ＲＴＯタイマ値以下の値をＲＴＯタイマ値に設定しないようにしていた場合には、最小ＲＴＯタイマ値以下の値を設定してもよいこととする。
【００４５】
以上のように本実施の形態では、基地局２０のバッファ機能部２４１の遅延検出部２４５、あるいは、基地局制御部３０のバッファ機能部３５１の遅延検出部３５５においてパケット遅延時間を周期的に測定し、閾値に基づいてＤｅｌａｙ  ｓｐｉｋｅを検出した場合、遅延通知部２４６、３５６がその旨をゲートウェイ装置５０のＷ−ＴＣＰ機能部５４０のタイマ変更部５４１に毎回通知する。通知信号が欠落した場合にも通知信号を定期的に送信するため次に送信する通知信号にてＤｅｌａｙ  ｓｐｉｋｅを検出した旨をゲートウェイ装置５０へ通知することが可能となる。
【００４６】
実施の形態４．
実施の形態１〜３では測定したパケット遅延時間を閾値判定することにより、Ｄｅｌａｙ  ｓｐｉｋｅを検出し、ゲートウェイ装置５０のＷ−ＴＣＰ機能部５４０のタイマ変更部５４１に通知していたが、次にＤｅｌａｙ  ｓｐｉｋｅの遅延要因の発生及び解除の状態遷移に基づいて通知する実施の形態を示す。例えば、端末がハンドオーバ状態へ遷移すると処理遅延が発生するため、端末のハンドオーバ状態への遷移と解除を契機とする。基地局制御装置は配下の基地局が収容している端末が基地局間ハンドオーバ状態に遷移しているかどうかを示す状態遷移を保持している。
【００４７】
図１２に基地局制御装置３２を含むネットワーク構成を示す。各装置のプロトコルスタックは図１と同じである。基地局制御装置３２のプロトコルスタックは基地局制御装置３０と同じである。図１２において、基地局は図２で示した基地局２０が含まれているが、図９に示した基地局２１でもよい。
【００４８】
図１３に基地局制御装置３２の構成を示す。基地局制御装置３２にはＲＲＣ（Ｒａｄｉｏ  Ｒｅｓｏｕｒｃｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）等のレイヤ３プロトコルを制御するレイヤ３（Ｌ３）制御部３０１が存在する。レイヤ３制御部３０１は、例えば移動端末１０から通知される無線品質の測定結果の制御信号に基づいて、ハンドオーバを行うかどうかを決定し、当該移動端末がハンドオーバ状態から通常状態、あるいは、通常状態からハンドオーバ状態へと遷移すれば、状態遷移を変更する。
【００４９】
基地局制御装置３２がハンドオーバ状態へ遷移した場合の動作のフローを図１４、ハンドオーバ状態を解除して通常状態へ遷移した場合の動作のフローを図１５に示す。遅延検出部３０２がハンドオーバ状態への遷移を検出するとステップＳ４０１から開始し、ステップＳ４０２へ進む。ステップＳ４０２において、遅延通知部３０３がゲートウェイ装置５０のＷ−ＴＣＰ機能部５４０のタイマ変更部５４１へ不通状態遷移通知を送信し、ステップＳ４０３で処理を終了する。ゲートウェイ装置５０のＷ−ＴＣＰ機能部５４０のタイマ変更部５４１が不通状態遷移通知を受信した場合の動作は、実施の形態１と同様である。
【００５０】
なお、ステップＳ４０２において、要因発生から移動端末１０を介してゲートウェイ装置５０のＷ−ＴＣＰ機能部５４０にその影響が至るまでの遅延を考慮して、不通状態遷移通知を送信するタイミングを遅延させてもよい。不通状態遷移通知を送信するタイミングを遅延させることにより、ゲートウェイ装置５０のＷ−ＴＣＰ機能部５４０は実際の状況に応じた制御を行うことができる。
【００５１】
遅延検出部３０２がハンドオーバ状態の解除を検出するとステップＳ４１１から開始し、ステップＳ４１２へ進む。ステップＳ４１２において、遅延通知部３０３がゲートウェイ装置５０のＷ−ＴＣＰ機能部５４０のタイマ変更部５４１へ通常状態遷移通知を送信し、ステップＳ４１３で処理を終了する。ゲートウェイ装置５０のＷ−ＴＣＰ機能部５４０のタイマ変更部５４１が通常状態遷移通知を受信した場合の動作は、実施の形態１と同様である。
【００５２】
以上のように本実施の形態では、レイヤ３制御部３０１の遅延検出部３０２がＤｅｌａｙ  ｓｐｉｋｅの要因の発生と解除の状態遷移を検出し、これを契機として、遅延通知部３０３がゲートウェイ装置５０のＷ−ＴＣＰ機能部５４０のタイマ変更部５４１へ遅延発生を通知するため、パケット遅延時間の計算等が不要であり、処理の簡素化が可能である。
【００５３】
また、基地局制御装置を図３の基地局制御装置３０や図１０の基地局制御装置３１にレイヤ３制御部３０１を加えた構成とし、本実施の形態に示す動作とともに、実施の形態１〜３に示す動作も実行することにより、より多くのＤｅｌａｙ  ｓｐｉｋｅを検出することが可能となる。
【００５４】
実施の形態５．
実施の形態１〜４では、図１や図８、図１２に示すネットワーク構成と図２や図９に示す基地局を想定していたが、次に、３．９世代とも呼ばれるＬＴＥ（Ｌｏｎｇ  Ｔｅｒｍ  Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）無線システムを想定する実施の形態を示す。ＬＴＥの基地局では、これまでの基地局機能に加えて基地局制御機能も集約され、図１６に示すようなプロトコルスタックとなる。ＬＴＥ無線レイヤ１（ＬＴＥ−Ｌ１）は、移動端末１０との間でＬＴＥによって規定された接続を制御する。基地局８０にさらにＷ−ＴＣＰ及びＴＣＰを実装することにより、基地局８０にて検出可能なＤｅｌａｙ  ｓｐｉｋｅについては、基地局単体で問題の解消が可能となる。図１７は、ＬＴＥの基地局８０、移動端末７０を含むネットワーク構成図である。図１７に各装置のプロトコルスタックも示す。
【００５５】
図１８は、基地局８０の構成を示す図である。８０６〜８０７はバッファ機能部、８１９はレイヤ３制御部である。基地局８０は、基地局機能に加えて基地局制御機能も集約されているため、実施の形態１で示したように、ＨＡＲＱ機能部８０３やＭＡＣ機能部８０４、ＲＬＣ機能部８０５において、遅延が発生する。実施の形態１〜３と同様に、バッファ機能部８０７の遅延検出部８１５においてパケット遅延時間を周期的に測定し、閾値判定を行い、遅延通知部８１６が不通状態遷移通知や通常状態遷移通知、または、不通状態通知や通常状態通知を基地局８０内のＷ−ＴＣＰ機能部８１０のタイマ変更部８２０へ通知する。実施の形態１〜２と同様の動作を実行する場合、遅延検出部８１５が判定した状態を状態記憶部８１７に設定する。実施の形態３と同様の動作を実行する場合、状態記憶部８１７は不要である。実施の形態１〜３では通知先がゲートウェイ装置５０のＷ−ＴＣＰ機能部５４０のタイマ変更部５４１であったが、本実施の形態では、装置内での通知となる。
【００５６】
また、レイヤ３制御部８１９において、実施の形態４と同様の動作で、遅延検出部８２１がハンドオーバ状態への遷移や解除を検出し、遅延通知部８２２が不通状態遷移通知や通常状態遷移通知を基地局８０内のＷ−ＴＣＰ機能部８１０のタイマ変更部８２０へ通知する。実施の形態４と同様の動作とともに実施の形態１〜３と同様の動作を実施してもよい。
【００５７】
タイマ変更部８２０が不通状態遷移通知や通常状態遷移通知を受信した場合の動作は、実施の形態１のタイマ変更部５４１の動作と同様である。また、タイマ変更部８２０が不通状態通知を受信した場合の動作は、実施の形態３のタイマ変更部５４１の動作と同様である。
【００５８】
以上のように本実施の形態では、Ｄｅｌａｙ  ｓｐｉｋｅを検出したバッファ機能部８０７やＤｅｌａｙ  ｓｐｉｋｅの要因の発生と解除を認識したレイヤ３制御部８１９から、その旨を基地局８０内のＷ−ＴＣＰ機能部８１０のタイマ変更部８２０に通知するため、基地局単体でＤｅｌａｙ  ｓｐｉｋｅの検出と解消が可能となる。
【００５９】
実施の形態６．
実施の形態１〜５では、Ｄｅｌａｙ  ｓｐｉｋｅや遅延要因の発生を検出し、ＲＴＯタイマの値を調整してスロースタートの発動を抑制していたが、次に、バッファの制御によってＤｅｌａｙ  ｓｐｉｋｅを解消する実施の形態を示す。ネットワーク構成は、図１９である。
【００６０】
図２０に基地局２２の構成を示す。２７０はバッファ制御部である。ＴＣＰでは、送信データに対応するＡＣＫがＲＴＯタイマ値以内に返れば、スロースタートを発動しない。通常時のバッファの挙動を図２１に示す。通常時、基地局２２において有線側へ送信するバッファ機能部２４０のバッファ２４８にデータをある程度ためておく。遅延発生時のバッファの挙動を図２２に示す。無線回線品質悪化によりＨＡＲＱ再送が発生し、上りデータが受信できなくなると、バッファ機能部２４０のバッファ２４８に溜め込んでいたデータを有線側へ送信し続けることにより、サーバ６０のＴＣＰにはＤｅｌａｙ  ｓｐｉｋｅによる遅延と認識させないようにする。
【００６１】
バッファ制御部２７０では、図２３に示すテーブルを保持している。図２３に示すテーブルに基づいて、バッファ２４８のバッファ長より最小送信間隔を求める。バッファ長は、バッファ２４８に格納されているデータ数を示す。バッファ長が短い場合には最小送信間隔が大きくなり、バッファにデータをためるように動作し、バッファ長が長い場合には最小送信間隔が小さくなり、バッファからデータを吐き出すように動作する。Ｔ２に送信遅延や処理遅延を加えた値がＲＴＯタイマ値以内となるようにすれば、サーバ６０のＴＣＰにおいて、ＲＴＯタイマがタイムアウトしないようにすることができる。
【００６２】
以上のように本実施の形態では、通常時、基地局２２において有線側へ送信するバッファ機能部２４０のバッファ２４８にデータを溜め込み、無線回線品質悪化により上りデータが受信できなくなると溜め込んでいたデータを吐き出し続けることで、基地局単体でＤｅｌａｙ  ｓｐｉｋｅを解消し、スプリアス再送問題の発生を防ぐことが可能となる。
【００６３】
本実施の形態を移動端末９０に採用しても、同様の効果が得られる。
【００６４】
なお、本実施の形態は遅延が常に付加されることとなるため、遅延要求の少ないトラヒックに限定して適用する。ＦＴＰ転送といった遅延要求が緩いアプリケーションへの適用が適している。
【符号の説明】
【００６５】
１０、７０、９０  移動端末
２０〜２２、８０  基地局
３０〜３２  基地局制御装置
４０  コアネットワーク
５０  ゲートウェイ装置
６０  サーバ
２１０  無線レイヤ１機能部
２２０〜２２１  ＨＡＲＱ機能部
２３０〜２３１  ＭＡＣ機能部
２４０〜２４３  バッファ機能部
２４４、２４８  バッファ
２４５  遅延検出部
２４６  遅延通知部
２４７  状態記憶部
２５０  ＦＰ機能部
２６０  有線レイヤ１機能部
２７０  バッファ制御部
３０１  レイヤ３制御部
３０２  遅延検出部
３０３  遅延通知部
３１０、３９０  有線レイヤ１機能部
３２０  ＦＰ機能部
３３０  ＭＡＣ機能部
３４０  ＲＬＣ機能部
３５０〜３５３  バッファ機能部
３５４、３５８  バッファ
３５５  遅延検出部
３５６  遅延通知部
３５７  状態記憶部
３６０  ＰＤＣＰ機能部
３７０  ＩＰ機能部
３８０  有線レイヤ２機能部
５１０、５８０  有線レイヤ１機能部
５２０、５７０  有線レイヤ２機能部
５３０  ＩＰ機能部
５４０  Ｗ-ＴＣＰ機能部
５４１  タイマ変更部
５５０  ＴＣＰ機能部
５６０  ＩＰ機能部
８０１  ＬＴＥ無線レイヤ１機能部
８０２〜３  ＨＡＲＱ機能部
８０４  ＭＡＣ機能部
８０５  ＲＬＣ機能部
８０６〜８０７  バッファ機能部
８０８  ＰＤＣＰ機能部
８０９  ＩＰ機能部
８１０  Ｗ-ＴＣＰ機能部
８１１  ＴＣＰ機能部
８１２  ＩＰ機能部
８１３  有線レイヤ２／１機能部
８１４、８１８  バッファ
８１５  遅延検出部
８１６  遅延通知部
８１７  状態記憶部
８１９  レイヤ３制御部
８２０  タイマ変更部
８２１  遅延検出部
８２２  遅延通知部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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