(57)【要約】無線リンクを含むデータ伝送システムにおけるスループットを改良する、デュアル分割ＴＣＰコネクション（図１）を開示する。一対のゲートウェイがそれぞれ、無線リンクの両側の加入者ユニットおよび基地局に配置される。これらゲートウェイは、それぞれ、エンドユーザ・マシンおよびサーバなどの、一対の端末マシンに対する距離をあけたＴＣＰプロキシ終端部であり、データ伝送システムを介して端末マシン間をデータ・パケットが交換される。無線リンクを介する伝送は、最適化された無線プロトコルまたはＵＤＰのような別の非ＴＣＰプロトコルを使用する。このように、無線リンクを介する伝送にＴＣＰを利用しないことにより、例えば、無線リンク上の輻輳の誤った読取りおよびその結果によるＴＣＰ輻輳制御／スロースタート・メカニズムの不必要な誘引に起因する遅延を最少化する。
2004533138.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＴＣＰフォーマットで作成されたパケットを第１マシンと第２マシンの間で伝送する、無線リンクを有するデータ伝送システムにおいて、前記無線リンクが、前記第１および第２マシンにそれぞれ配置された相互無線通信の第１および第２トランシーバを備え、データ・スループットを向上させるように前記システムを設定する方法であって、
前記第１マシンから伝送されたＴＣＰコネクション要求パケットに応答して、前記第１マシンと前記第１トランシーバの間に、前記第１および第２マシンの間のＴＣＰコネクションを複製する第１ＴＣＰコネクションを確立する工程と、
前記ＴＣＰコネクション要求パケットから、選択された無線プロトコル・フォーマットの変更パケットを導く工程と、
前記変更パケットを無線リンク上に送出する工程と、
前記送出された変更パケットに応答して、前記第２トランシーバと前記第２マシンの間に、前記第１および第２マシンの間のＴＣＰコネクションを複製する第２ＴＣＰコネクションを確立する工程とを備えた、データ伝送システム設定方法。
【請求項２】
ＴＣＰフォーマットで作成されたパケットを第１マシンと第２マシンの間で伝送する、無線リンクを有するデータ伝送システムにおいて、前記無線リンクが、前記第１および第２マシンにそれぞれ配置された相互無線通信の第１および第２トランシーバを備え、データ・スループットを向上させるように前記システムを設定する方法であって、
前記第１マシンから伝送されたＴＣＰコネクション要求パケットに応答して、前記第１マシンと第１トランシーバの間に、前記第１および第２マシンの間のＴＣＰコネクションを複製する第１ＴＣＰコネクションを確立する工程と、
前記第１ＴＣＰコネクションを介して前記第１マシンから伝送された各パケットから、選択された無線プロトコル・フォーマットの変更パケットを導く工程と、
前記無線リンクを介して、前記ＴＣＰコネクション要求パケットから生成された変更パケットを伝送する工程と、
前記ＴＣＰコネクション要求パケットから生成された伝送された変更パケットに応答して、前記第２トランシーバと前記第２マシンの間に、前記第１および第２マシンの間のＴＣＰコネクションを複製する第２ＴＣＰコネクションを確立する工程とを備えた、データ伝送システム設定方法。
【請求項３】
ＴＣＰフォーマットで作成された第１データ・パケットを第１マシンと第２マシンの間で伝送する、無線リンクを有するデータ伝送システムにおいて、前記無線リンクが、前記第１および第２マシンにそれぞれ配置された相互無線通信の第１および第２トランシーバを備え、前記システムのデータ・スループットを最適化する方法であって、
前記第１マシンからの第１ＴＣＰコネクション要求パケットに応答して、前記第１マシンと第１トランシーバの間に、前記第１および第２マシンの間のＴＣＰコネクションを複製する第１ＴＣＰコネクションを確立する工程と、
前記無線リンクの前記第１トランシーバ側において、前記第１ＴＣＰコネクション要求パケットから、選択された無線プロトコルに従ってカプセル化される第２コネクション要求パケットを生成する工程と、
前記無線リンクを介して、前記第２コネクション要求パケットを伝送する工程と、
前記伝送された第２コネクション要求パケットに応答して、前記第２トランシーバと第２マシンの間に、前記第１および第２マシンの間のＴＣＰコネクションを複製する第２ＴＣＰコネクションを確立する工程と、
前記無線リンクの前記第２トランシーバ側において、前記第２ＴＣＰコネクションを介して前記第２マシンによって伝送される第１データ・パケットから、前記選択された無線プロトコルに従ってカプセル化される第２データ・パケットを導く工程と、
前記無線リンクを介して、前記第２データ・パケットを伝送する工程と、
前記無線リンクの前記第１トランシーバ側において、前記第２データ・パケットから前記第１データ・パケットを再生成する工程と、
前記再生成された第１データ・パケットを、前記第１ＴＣＰコネクションを介して前記第１マシンに伝送する工程とを備えた、データ伝送システムのデータ・スループット最適化方法。
【請求項４】
請求項３において、さらに、
無線リンクの前記第１トランシーバ側において、前記第１ＴＣＰコネクション上を前記第１マシンによって伝送される第１データ・パケットを、前記選択された無線プロトコルに従ってカプセル化される第３データ・パケットに変換する工程と、
無線リンクを介して、前記第３データ・パケットを伝送する工程と、
前記第２ＴＣＰコネクション上の前記第２マシンに適用するために、前記伝送された第３データ・パケットを、無線リンクの前記第２トランシーバ側において、第１データ・パケットに再変換して戻す工程とを備えた、データ伝送システムのデータ・スループット最適化方法。
【請求項５】
第１マシンと第２マシンの間で第１データ・パケットを伝送する、無線リンクを有するデータ伝送システムにおいて、前記無線リンクが、前記第１マシンに接続された移動式の加入者ユニットと、前記第２マシンに接続され、前記加入者ユニットと無線通信する基地局とを備え、前記第１データ・パケットはＴＣＰフレームにカプセル化され、前記システムのデータ・スループットを最適化する方法であって、
前記第１マシンと前記加入者ユニットの間に、前記第１および第２マシンの間のＴＣＰコネクションを複製する第１ＴＣＰコネクションを確立する工程と、
前記基地局と前記第２マシンの間に、前記第１および第２マシンの間のＴＣＰコネクションを複製する第２ＴＣＰコネクションを確立する工程と、
無線リンクの前記基地局側において、前記第２ＴＣＰコネクションを介して前記第２マシンから伝送された第１データ・パケットを、選択された無線プロトコルに従ってカプセル化される第２データ・パケットに変換する工程と、
無線リンクを介して、前記第２データ・パケットを伝送する工程と、
無線リンクの前記加入者ユニット側において、前記第２データ・パケットを第１データ・パケットに再変換して戻す工程と、
前記再変換された第１データ・パケットを、前記第１ＴＣＰコネクションを介して前記第１マシンに伝送する工程とを備えた、データ伝送システムのスループット最適化方法。
【請求項６】
請求項５において、さらに、
無線リンクの前記加入者ユニット側において、前記第１ＴＣＰコネクション上を前記第１マシンによって伝送される第１データ・パケットを、前記選択された無線プロトコルに従ってカプセル化される第３データ・パケットに変換する工程と、
無線リンクを介して、前記第３データ・パケットを伝送する工程と、
前記第２ＴＣＰコネクション上の前記第２マシンに適用するために、前記伝送された第３データ・パケットを、無線リンクの前記基地局側において、第１データ・パケットに再変換して戻す工程とを備えた、データ伝送システムのデータ・スループット最適化方法。
【請求項７】
第１マシンと第２マシンの間で第１データ・パケットを伝送する、無線リンクを有するデータ伝送システムにおいて、前記無線リンクが、前記第１および第２マシンにそれぞれ配置された相互無線通信の第１および第２トランシーバを備え、データ・スループットを向上させるように前記システムを設定する装置が、
前記第１トランシーバに配置され、前記第１マシンからのＴＣＰコネクション要求パケットに応答する第１のコネクション確立手段であって、前記第１マシンと前記第１トランシーバの間に、前記第１および第２マシンの間のＴＣＰコネクションを複製する、前記第１データ・パケットを伝送するための第１コネクションを確立する第１のコネクション確立手段と、
前記第１トランシーバに配置された第１のパケット生成手段であって、無線リンク上の伝送のために、前記ＴＣＰコネクション要求パケットから、選択された無線プロトコルに従ってカプセル化される変更コネクション要求パケットを生成する第１のパケット生成手段と、
前記第２トランシーバに配置され、前記伝送された変更コネクション要求パケットに応答する第２のコネクション確立手段であって、前記第２トランシーバと前記第２マシンの間に、前記第１および第２マシンの間のＴＣＰコネクションを複製する第２ＴＣＰコネクションを確立する第２のコネクション確立手段とを備えた、データ伝送システムの設定装置。
【請求項８】
請求項７において、さらに、
前記第２トランシーバに配置された第２のパケット変換手段であって、前記第２マシンによって前記第２ＴＣＰコネクション上を伝送された第１データ・パケットを、無線リンク上の伝送のために、前記選択された無線プロトコルに従ってカプセル化される第２データ・パケットに変換する第２のパケット変換手段と、
前記第１トランシーバに配置された第１のパケット再変換手段であって、前記第１ＴＣＰコネクション上の前記第１マシンに適用するために、前記伝送された第２データ・パケットを、第１データ・パケットに再変換して戻す第１のパケット再変換手段とを備えた、データ伝送システムの設定装置。
【請求項９】
請求項８において、さらに、
前記第１トランシーバに配置された第３のパケット変換手段であって、前記第１マシンによって前記第１ＴＣＰコネクション上を伝送さるた第１データ・パケットを、無線リンク上の伝送のために、前記選択された無線プロトコルに従ってカプセル化される第３データ・パケットに変換する第３のパケット変換手段と、
前記第２トランシーバに配置された第２のパケット再変換手段であって、前記第２ＴＣＰコネクション上の前記第２マシンに適用するために、前記伝送される第３データ・パケットを、第１データ・パケットに再変換して戻す第２のパケット再変換手段とを備えた、データ伝送システムの設定装置。
【請求項１０】
第１マシンと第２マシンの間で第１データ・パケットを伝送する、無線リンクを有するデータ伝送システムにおいて、前記無線リンクが、前記第１および第２マシンにそれぞれ配置された相互無線通信の第１および第２トランシーバを備え、前記データ伝送システムが、
前記第１トランシーバに配置され、前記第１マシンからのＴＣＰコネクション要求パケットに応答する第１のコネクション確立手段であって、前記第１マシンと前記第１トランシーバの間に、前記第１および第２マシンの間のＴＣＰコネクションを複製する第１コネクションを確立する第１のコネクション確立手段と、
前記第１トランシーバに配置された第１のパケット生成手段であって、無線リンク上の伝送のために、前記ＴＣＰコネクション要求パケットから、選択された無線プロトコルに従ってカプセル化される変更コネクション要求パケットを生成する第１のパケット生成手段と、
前記第２トランシーバに配置され、前記伝送された変更コネクション要求パケットに応答する第２のコネクション確立手段であって、前記第２トランシーバと前記第２マシンの間に、前記第１および第２マシンの間のＴＣＰコネクションを複製する第２ＴＣＰコネクションを確立する第２のコネクション確立手段と、
前記第２トランシーバに配置された第２のパケット変換手段であって、前記第２ＴＣＰコネクション上を前記第２マシンによって伝送される第１データ・パケットを、無線リンク上の伝送のために、前記選択された無線プロトコルに従ってカプセル化される第２データ・パケットに変換する第２のパケット変換手段と、
前記第１トランシーバに配置された第１のパケット再変換手段であって、前記第１ＴＣＰコネクション上の前記第１マシンに適用するために、前記伝送された第２データ・パケットを、第１データ・パケットに再変換して戻す第１のパケット再変換手段とを備えた、データ伝送システム。
【請求項１１】
請求項１０において、さらに、
前記第１トランシーバに配置された第３のパケット変換手段であって、前記第１ＴＣＰコネクション上を前記第１マシンによって伝送される第１データ・パケットを、無線リンク上の伝送のために、前記選択された無線プロトコルに従ってカプセル化される第３データ・パケットに変換する第３のパケット変換手段と、
前記第２トランシーバに配置された第２のパケット再変換手段であって、前記第２ＴＣＰコネクション上の前記第２マシンに適用するために、前記伝送された第３データ・パケットを、第１データ・パケットに再変換して戻す第２のパケット再変換手段とを備えた、データ伝送システム。
【請求項１２】
第１マシンと第２マシンの間で第１データ・パケットを伝送する、無線リンクを有するデータ伝送システムにおいて、前記無線リンクが、前記第１マシンに接続された移動式の加入者ユニットと、前記第２マシンに接続され、前記加入者ユニットと無線通信する基地局とを備え、前記データ伝送システムが、
前記加入者ユニットに配置され、前記第１マシンからのＴＣＰコネクション要求パケットに応答する第１のコネクション確立手段であって、前記第１マシンと前記加入者・ユニットの間に、前記第１および第２マシンの間のＴＣＰコネクションを複製する、前記第１データ・パケットを伝送するための第１コネクションを確立する第１のコネクション確立手段と、
前記加入者ユニットに配置された第１のパケット生成手段であって、無線リンク上の伝送のために、前記第１マシンからのＴＣＰコネクション要求パケットから、選択された無線プロトコルに従ってカプセル化される変更コネクション要求パケットを生成する第１のパケット生成手段と、
前記加入者ユニットに配置された第１のパケット変換手段であって、無線リンク上の伝送のために、前記第１マシンからの第１データ・パケットを、前記選択された無線プロトコルに従ってカプセル化される第２データ・パケットに変換する第１のパケット変換手段と、
前記基地局に配置され、前記伝送された変更コネクション要求パケットに応答する第２のコネクション確立手段であって、前記第１データ・パケットを伝送するために、前記基地局と前記第２マシンの間に、前記第１および第２マシンの間のＴＣＰコネクションを複製する第２ＴＣＰコネクションを確立する、第２のコネクション確立手段と、
前記基地局に配置された第１のパケット再変換手段であって、前記第２ＴＣＰコネクション上の前記第２マシンに適用するために、前記伝送された第２データ・パケットを第１データ・パケットに再変換して戻す第１のパケット再変換手段とを備えた、データ伝送システム。
【請求項１３】
請求項１２において、前記第１のコネクション確立手段、前記第１のパケット生成手段および前記第１のパケット変換手段が、前記加入者ユニットに組み込まれている、データ伝送システム。
【請求項１４】
請求項１２において、前記第２のコネクション確立手段および前記第１のパケット再変換手段が、前記基地局に組み込まれている、データ伝送システム。
【請求項１５】
請求項１２において、さらに、
前記基地局に配置された第２のパケット変換手段であって、前記第２マシンによって伝送される第１データ・パケットを、無線リンク上の伝送のために、前記選択された無線プロトコルに従ってカプセル化される第３データ・パケットに変換する第２のパケット変換手段と、
前記加入者ユニットに配置された第２のパケット再変換手段であって、前記第１ＴＣＰコネクション上の前記第１マシンに適用するために、前記伝送される第３データ・パケットを、第１データ・パケットに再変換して戻す第２のパケット再変換手段とを備えた、データ伝送システム。
【請求項１６】
請求項１５において、前記第２のパケット変換手段が、前記基地局に組み込まれている、データ伝送システム。
【請求項１７】
請求項１５において、前記第２のパケット再変換手段が、前記加入者ユニットに組み込まれている、データ伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はセルラ・パケット・ネットワークのような無線通信システムに関し、さらに詳細には、無線通信システムにおけるデータ・スループットを向上させる方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、2001年2月15日出願の発明の名称「デュアル・プロキシ装置を設けることによる無線インタフェースを介するＴＣＰ性能の改良技術」の米国仮出願第60／269,024号の優先権を主張する。この仮出願は参照により本明細書に引用したものとする。本出願はまた、2001年5月7日出願の発明の名称「デュアル・プロキシ装置を設けることによる無線インタフェースを介するＴＣＰ性能の改良技術」の米国特許出願第09／850,531号の優先権を主張する。
【０００３】
エンドユーザとサーバの間でデータ・パケットを伝送する通信システムでは、相互無線通信において加入者ユニットおよび基地局を含む無線リンクを使用するのが一般的である。加入者ユニットはエンドユーザ・マシンに接続され、基地局はサーバに接続される。
【０００４】
無線データ経路のなんらかの不連続性はデータ・パケットを損失させ、その結果、エンドユーザ・マシンとサーバの間に紛失または遅延した肯定応答（acknowledgment）信号を発生させる。この現象は、パケットがエンドユーザ・マシン向けであっても、サーバ向けであっても発生する。ＴＣＰコネクションが無線リンクを介して拡がる通常の場合、無線環境におけるパケット損失が信号損失および一時的切断によって最も頻繁に発生するにもかかわらず、ＴＣＰはこのようなパケット損失をネットワーク輻輳と解釈する。これにより、ネットワーク・コネクションの両端で適用されているＴＣＰプロトコルが、サーバにおける輻輳の回避／スロースタート・モードを引き起こす可能性を増大させ、その結果、システムのデータ・スループットを低下させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような問題点を改善するために、サーバとエンドユーザ・マシンとの間に分割（split）ＴＣＰコネクションを含む装置が考案されてきた。このような装置は、サウスカロライナ大学のコンピュータサイエンス学科（Dept. of Computer Science, University of South Carolina）（1997年7月29日）のBrownらの「Ｍ−ＴＣＰ：移動セルラ・ネットワーク用のＴＣＰ」において具体化されている。ここでは、サーバからの有線ＴＣＰコネクションが無線リンクで終端され、無線リンクを介する別個のＴＣＰコネクションが実現されている。無線リンクでなおＴＣＰが使用されているため、前述の非能率は依然として存在する。また、このようなリンクを介するＴＣＰ肯定応答のために常にチャネル容量を割り当てることに伴う要件と、さらに伝送データの各パケットのＴＣＰ／ＩＰヘッダに付随するオーバーヘッドを維持することに伴う要件とは、依然として変わらない。この結果、このような装置によって達成できるスループットの向上は著しく制限される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ＴＣＰプロトコルを無線リンクに使用することから発生する問題点は、本発明の方法および装置によって克服される。本発明の方法および装置は、無線リンクに非ＴＣＰコネクション（ＴＣＰ以外のコネクション）を使用することによって、ＴＣＰコネクションを、分離される２つのＴＣＰコネクションに分割する。第１ＴＣＰプロキシ・ゲートウェイが無線リンクの加入者ユニット側に置かれ、第２プロキシ・ゲートウェイが基地局側に置かれる。エンドユーザ・マシンからのＴＣＰコネクション要求に応答して、第１プロキシ・ゲートウェイは、ＴＣＰコネクション要求内の宛先データを識別し、エンドユーザ・マシンと加入者ユニットの間に第１ＴＣＰコネクションを確立する。この第１ＴＣＰコネクションは、エンドユーザ・マシンから見た限りでは、エンドユーザ・マシンとサーバの間のＴＣＰコネクションを複製する。第１ゲートウェイはまた、ＴＣＰコネクション要求メッセージから、選択された無線プロトコル・フォーマットで変更されたコネクション要求メッセージを生成する機能を有する。この変更コネクション要求メッセージは、無線リンクを介して第２ゲートウェイに伝送される。第２ゲートウェイは、第２ゲートウェイとサーバの間に、第２ＴＣＰコネクションを確立するために、ＴＣＰコネクション要求メッセージを再生成する。サーバから見た限りでは、この第２コネクションはエンドユーザ・マシンとのＴＣＰコネクションを複製するものである。このデュアル分割プロキシ・ゲートウェイ装置は、エンドユーザ・マシンおよびサーバに対して完全に透過的である。
【０００７】
この改良された装置では、このような分割プロキシ・コネクションが一旦確立されると、いずれの方向に伝送されるデータ・パケットも、データ通信ネットワークの有線部分を介する伝送のみにＴＣＰプロトコルを使用する。ＴＣＰプロトコルは、無線リンクから完全に削除される。ネットワークの無線部分を介する伝送の間、データ・パケットは選択された無線プロトコルを使用する。
【発明の効果】
【０００８】
ＴＣＰプロトコルがシステムの有線部分においてのみ使用されるので、無線リンク上に発生する一時的切断に応答して誘引されるＴＣＰ是正メカニズムは存在しない。さらに、無線リンクを介するＴＣＰ肯定応答は無くなり、その結果、このために逆方向チャネルを割り当てる必要性が減少する。他には、無線リンクを介して伝送するために、データ・パケットをＴＣＰ／ＩＰヘッダでカプセル化するのに必要なオーバーヘッドも無くなる。
【０００９】
本発明をさらに、添付図面と併せた以下の詳細な説明によって明らかにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図を参照すると、図１は、エンドユーザ・マシン１２とサーバ１３（インターネット・サーバであってもよい）の間のディジタル・データ・パケットの２方向伝送のためのデータ通信システム１１を示し、実例として、セルラ・パケット・ネットワークを示している。システム１１は、一般に無線モデムを有する加入者ユニット１６を設ける無線リンク１４を有する。この加入者ユニット１６は、従来の有線ネットワーク（図示せず）を介してエンドユーザ・マシン１２に接続される。エンドユーザ・マシンは、使用場所を移動できる、ラップトップ・コンピュータ、携帯用コンピュータ、ＰＤＡ（携帯情報端末）などであってもよい。
【００１１】
リンク１４はまた、加入者ユニット１６と無線通信する基地局１７を有する。基地局１７は別の従来の有線ネットワーク（図示せず）を介してサーバ１３に接続されている。
【００１２】
エンドユーザ・マシン１２とサーバ１３の間の２方向データ・パケット通信は、サーバ１３のＩＰ宛先アドレスを持ち運ぶＴＣＰコネクション要求メッセージを生成するためにマシン１２に組み込まれている適切なアプリケーション・ソフトウェア（図示せず）を利用することによって、従来のように設定される。この要求の結果としてＴＣＰコネクションが一旦確立されると、その結果生じるＴＣＰセッションは従来のＴＣＰプロトコルを利用して双方向で実行される。このようなＴＣＰセッションが実行されると、マシン１２および１３の一つからの連続番号のデータ・パケット（一般にはＩＰ（インターネット・プロトコル）データ・パケット）が、従来は、ＴＣＰヘッダ、確認ビットなどでカプセル化され、ＴＣＰコネクションを介して他のマシンに伝送される。
【００１３】
送信マシンからの伝送データ・パケット内の連続バイトは、適用されているＴＣＰプロトコルにさらに従って、確立されたＴＣＰコネクションの他端の受信マシンからの連続する肯定応答信号を誘引する。このような肯定応答信号はそのＴＣＰコネクションの間中送信マシンに伝送される。
【００１４】
一般に、リンク１４によって実現される無線伝送経路は、ネットワークの有線部分に現われるものよりもはるかに大きい不連続性、伝播遅延、ビット・エラーなどの影響を受けやすい。このように影響を受けると、ＴＣＰコネクションの受信端からの肯定応答信号は、あったとしても、送信マシンにおいて期待される予測時間以内に到着しない。このような場合、問題としているコネクションを管理するＴＣＰプロトコルは、従来は、送信マシンにおける輻輳制御および／またはスロースタート・モードを誘引し、それにより、送信マシンからのデータ・パケットのスループットを大幅に低下させる結果となる。
【００１５】
従来技術において、データ通信ネットワーク上の単一分割を通じてＴＣＰコネクションを２つの部分に分割することによってこのような問題点を改善するいくつかの試みがなされてきた。前述のBrownらの論文に示されるこの分割の代表的な実施形態では、ＴＣＰコネクションは無線リンクの基地局側で分割される。この従来技術の装置のスループットにおける効果は、２つのＴＣＰコネクションの一つが無線リンクに拡がっているので、厳しく制限される。このようなコネクションの適用ＴＣＰプロトコルは、受信マシンが通常のデータ・フローを受信する準備がされているときにも、送信マシンのＴＣＰ輻輳制御メカニズムを呼び出すことによって、横切っている無線リンク上の信号損失および一時的切断になおも応答する。さらに、分割コネクションの実行を支援するのにエンドユーザ・マシンに特別なソフトウェアをロードする必要があるが、無線リンク上のすべてのＴＣＰコネクションに伴う多数のチャネル割当て要求および大幅なヘッダ・オーバヘッドの問題が依然として存在する。
【００１６】
本発明によれば、デュアル（２部分）分割ＴＣＰプロキシ機能は、図２〜図４に関して以下に述べる方法で図１のネットワーク１１内に組み込まれている。この機能は、無線リンク１４上でのＴＣＰプロトコルの使用を完全に排除しながら、端末マシンの各々から見た限りでは、エンドユーザ・マシン１２とサーバ１３の間の従来の端末相互間コネクションをシミュレートする。図３および図４に関して関連する部分で述べる、一対のＴＣＰプロキシ・ゲートウェイ２１および２２は、それぞれ加入者ユニット１６および基地局１７に組み込まれる。図２に示す装置では、ゲートウェイ２１は加入者ユニット１６に組み込まれているように示されているが、このゲートウェイ２１はまた、加入者ユニット１６に接続された別体で、無線リンク１４の加入者ユニット１６と同一側に配置されてもよい。同様に、ゲートウェイ２２は、基地局１７の一体化部分として示されているが、代わりに、基地局１７に接続された別体で、無線リンク１４の基地局１７と同一側に配置されて実現することもできる。（別の事例では、図には特に示していないが、複数の離れた基地局が特定の無線サブシステムに接続され、ゲートウェイ２２がこのような基地局のすべてに接続されてもよい。）
【００１７】
サーバ１３とのＴＣＰセッションを確立するためにエンドユーザ・マシン１２から伝送されるＴＣＰコネクション要求パケットは、加入者ユニット１６のＴＣＰフロー・モニタ２３でインタセプト（横取り）される。図３で明らかに示されるように、モニタ２３はＴＣＰコネクション要求パケットを、ゲートウェイ２１内のプロキシおよび無線プロトコル・マネージャ２６（以下、「ＰＷＰＭ」）に導く。ＰＷＰＭ２６は、入ってくる要求パケット内のＴＣＰコネクション情報を記録する。この情報は、エンドユーザ・マシン１２およびサーバ１３のＩＰアドレスを含むが、これらに限定されない。ＰＷＰＭ２６は、また、このようなアドレスにマッピングされるスモール・セッション識別子を設定する。この情報を利用して、ＰＷＰＭ２６はローカルＴＣＰ終端ユニット２７を起動し、エンドユーザ・マシン１２から要求されるコネクションのＴＣＰ端点を設定する。ＰＷＰＭ２６はこの端点にサーバＩＰアドレスを割り当て、これにより、確立されたＴＣＰコネクションが、サーバ１３との直接のＴＣＰコネクションの複製としてエンドユーザ・マシン１２に現われる。ゲートウェイ２１により確立されたＴＣＰコネクションは、エンドユーザ・マシン１２との標準ＴＣＰプロトコル交換に参加し、マシン１２で発生してモニタ２３によってインタセプトされたコネクション要求メッセージおよび後続のデータ・メッセージに対する肯定応答信号を生成する。
【００１８】
ＴＣＰ終端ユニット２７は、ユーザ・マシン１２からのインタセプトされたコネクション要求パケットのＴＣＰフレーミング（framing）を取り除き、各要求パケット内のデータをＰＷＰＭ２６に転送する。ＰＷＰＭ２６は変更されたコネクション要求パケットを生成する。この変更パケット内には各パケットからの伝送データが、その変更パケットの無線リンク１４上の伝送に適切なヘッダを用いて、ＰＷＰＭ２６によって選択された無線プロトコル・フォーマットにカプセル化されている。この無線プロトコル・ヘッダは、前述のセッション識別子と、このパケットに割り当てられたシーケンス番号と、選択された無線プロトコルに従ってパケットを最適にフォーマットするために必要な他の情報とを含む。無線プロトコルは、実例として、リンク層プロトコルまたはＵＤＰのような別の非ＴＣＰプロトコルであってもよい。（この説明のために、リンク層プロトコルに従うフォーマット化が想定される）。セッション識別子のサイズが小さいため、無線プロトコル・ヘッダのサイズは、無線リンクを介してＴＣＰコネクション要求メッセージを伝送するのに必要なヘッダのサイズに比べて極めて小さくできる。
【００１９】
ＰＷＰＭ２６は変更コネクション要求パケットを従来のリンク層トランシーバ２８に送出する。トランシーバ２８は無線リンク１４を介して変更パケットを、基地局１７の対応するリンク層トランシーバ３１（図２）に伝送する。図４に示すように、トランシーバ３１は、変更パケットを第２ゲートウェイ２２内の第２プロキシおよび無線プロトコル・マネージャ３２（以下「ＰＷＰＭ３２」）に送出する。ＰＷＰＭ３２は、入ってくる変更パケットの無線プロトコル・ヘッダからセッション識別子情報を抽出し、ローカルＴＣＰ開始ユニット３３にこのヘッダをパケットから取り除くように命令する。次に、開始ユニット３３は、抽出されたセッション識別子から得られる、エンドユーザ・マシン１２およびサーバ１３のＩＰアドレスを持ち運ぶＴＣＰヘッダでパケット・データをカプセル化する。これにより、マシン１２からのもともとのＴＣＰコネクション要求メッセージが効率的に再構成される。開始ユニット３３、つまりゲートウェイ２２には、エンドユーザ・マシン１２のＩＰアドレスが割り当てられている。
【００２０】
開始ユニット３３は、再構成されたＴＣＰコネクション要求パケットを、ＴＣＰフロー・モニタ４１（図２）を通してサーバ１３に送出し、ゲートウェイ２２とサーバ１３との間に第２ＴＣＰコネクションを確立する。開始ユニット３３がエンドユーザ・マシン１２のＩＰアドレスをサーバ１３に提供するため、ゲートウェイ２２とサーバ１３との間にまさに確立されたＴＣＰコネクションは、エンドドユーザ・マシン１２とサーバ１３との間の端末相互間コネクションの複製になる。したがって、マシン１２とゲートウェイ２１との間に確立された前述の第１ＴＣＰコネクションと同様に、サーバ１３とマシン１２の間にこのような直接的な端末相互間コネクションがあたかも存在するかのように、第２ＴＣＰコネクションはすべての標準ＴＣＰプロトコル交換が可能となる。このような交換は、サーバ１３からのデータ・パケットの伝送に応答してエンドユーザ・マシン１２（図２）で生成されるはずであった肯定応答信号の開始ユニット３３（図４）における生成を含む。
【００２１】
図５は、図２〜図４に関して述べたデュアル分割プロキシ・コネクションの概要をまとめている。
【００２２】
本発明によるデュアル分割プロキシ・コネクションを確立するために図２に示すシステムを設定すると、データ・パケットは、このシステム上を、第1および第２ＴＣＰ有線経路と、介在する無線リンク層とを経由して双方向に流れる。以下の説明のために、データ・フローはサーバ１３からエンドユーザ・マシン１２への方向であると仮定する。
【００２３】
サーバ１３から伝送されるＴＣＰフォーマットのデータ・パケットは、基地局１７のフロー・モニタ４１によってインタセプトされる。フロー・モニタ４１が、サーバ１３からのデータ・パケットのＩＰ宛先アドレスが、ゲートウェイ２２に提供されているエンドユーザ・マシン１２のＩＰアドレスに一致していることを検知すると、モニタ４１はこのパケットをゲートウェイ・ユニット２２のＰＷＰＭ３２（図４）に導く。ＰＷＰＭ３２は、ＴＣＰ開始ユニット３３にデータ・パケットからＴＣＰフレーミングを取り除くように命令する。ＰＷＰＭ３２は開始ユニット３３からアンカプセル化された（カプセル化を外された）データを受け取り、このデータに小サイズの無線プロトコル・ヘッダを追加する。次に、ＰＷＰＭ３２は、このように変換されたデータ・パケットをトランシーバ３１、無線リンク１４（図２）およびトランシーバ２８を通して、加入者ユニット１６のゲートウェイ２１に伝送する。このように変換されたデータ・パケットをゲートウェイ２１で受け取ると、ＰＷＰＭ２６（図３）は関連するセッション識別子を無線プロトコル・ヘッダから抽出し、ＴＣＰ終端ユニット２７に、変換されたデータ・パケットから無線プロトコル・ヘッダを取り除くように命令する。終端ユニット２７は、無線プロトコル・ヘッダから抽出されたセッションＩＤ情報によって規定された送信元および宛先ＩＰアドレスを含むＴＣＰフレームに、パケット・データをカプセル化する。次に、このように再変換されたＴＣＰパケットは、先に確立されているＴＣＰコネクションを介して、フロー・モニタ２３を通してエンドユーザ・マシン１２にルーティングされる。
【００２４】
図６は、本発明によるデュアル分割プロキシ装置中のメッセージおよびデータの実例となるシーケンスを示す。サーバ１３のアドレスを持ち運ぶＴＣＰ（１）ＳＹＮメッセージ形式のＴＣＰコネクション要求は、最初に、エンドユーザ・マシン１２から送信される。このコネクション要求は、ＴＣＰフレームにカプセル化されたパケットの形式である。要求パケットはゲートウェイ２１によってインタセプトされる。ゲートウェイ２１は第１ＴＣＰコネクションを開設して、ＴＣＰ（１）ＳＹＮＡＣＫ肯定応答信号をエンドユーザ・マシン１２に送り返す。ゲートウェイ・ユニットで確立された端点がサーバ１３のアドレスを提示するため、マシン１２で受信されるＴＣＰ（１）ＳＹＮＡＣＫ信号は、肯定応答がサーバ１３で発生したかのようなＴＣＰ（１）ＳＹＮ ＡＣＫ信号となる。
【００２５】
ゲートウェイ・ユニット２１は、ＴＣＰ（１）ＳＹＮ信号から、新しいフロー・メッセージを生成する。このメッセージは、無線プロトコル・ヘッダでカプセル化された変更パケットの形式で、無線リンクを介してゲートウェイ・ユニット２２に送信される。リンク層肯定応答が送り返される。ゲートウェイ・ユニット２２はまた、変更コネクション要求パケットから無線プロトコル・フレームを取り除き、これをＴＣＰフレームにカプセル化し、その結果得られる再生されたＴＣＰ（２）ＳＹＮ信号をサーバ１３に送信して、第２ＴＣＰコネクションを開設する。サーバはＴＣＰ（２）ＳＹＮＡＣＫを示す肯定応答を、エンドユーザ・マシン１２のプロキシ（代理）であるゲートウェイ・ユニット２２に送り返す。
【００２６】
デュアル分割コネクションが開設された後、データの初期データ・フローがサーバ１３からエンドユーザ・マシン１２への方向であると仮定すると、データ・パケットＴＣＰ（２）ＤＡＴＡがこのサーバからゲートウェイ・ユニット２２に供給される。ゲートウェイ・ユニット２２はＴＣＰ（２）ＳＹＮＡＣＫを、エンドユーザ・マシン１２のプロキシとしてサーバ１３に送り返す。データ・パケットは、ゲートウェイ・ユニット２２で無線プロトコル形式に変換され、セッション・データ・メッセージの形式でゲートウェイ・ユニット２１に送信される。リンク層の肯定応答が送り返される。セッション・データ・メッセージがゲートウェイ２１に到達すると、このゲートウェイはメッセージをＴＣＰフォーマットに再変換し、サーバ１３のプロキシとして、この再変換したメッセージをＴＣP（１）ＤＡＴＡメッセージの形式でエンドユーザ・マシンに送信する。次に、エンドユーザ・マシンはＴＣＰ（１）ＡＣＫを送り返す。
【００２７】
データの同一のフローが反対方向にも起きることは理解されるであろう。また、端末マシンのいずれも（実例として、サーバ１３）が、ＴＣＰセッションを従来の方法で終了できることも理解されるであろう。詳細には、図６において、サーバ１３がＴＣＰ（２）ＦＩＮで示されている終了メッセージを発生し、このメッセージは、エンドユーザ・マシン１２のプロキシとして、ゲートウェイ・ユニット２２によってＴＣＰ（２）ＦＩＮＡＣＫ信号によって応答される。このメッセージはゲートウェイ・ユニット２２で、無線プロトコル・フォーマットに変換され、無線リンクを介してデータ終了メッセージとして送出される。ゲートウェイ２２内のＴＣＰ開始ユニット３３（図４）もまた、サーバとのＴＣＰコネクションを終了するように命令される。
【００２８】
データ終了メッセージ・パケットは、ゲートウェイ・ユニット２１でＴＣＰフォーマットに再変換され、第１ＴＣＰコネクションを介して、ＴＣＰ（１）ＦＩＮパケット（図６）としてエンドユーザ・マシン１２にルーティングされる。このデータ終了メッセージ・パケットは、マシン１２において、図示のＴＣＰ（１）ＦＩＮＡＣＫによって応答される。ゲートウェイ２１内のＴＣＰ終端ユニット２７（図３）は、エンドユーザ・マシンとのＴＣＰコネクションを終了するように命令される。
【００２９】
Brownらによる前述の論文に記載された装置のような従来技術の分割コネクション装置に比べて本発明のデュアル・プロキシ装置のさらなる利点は、エンドユーザ・マシン１２（図２）において特別なソフトウェアまたは設定を必要としないことである。すべての必要とされる特別なソフトウェアは、適用されるゲートウェイ・ユニット２１，２２にそれぞれ収納される。
【００３０】
さらに別の利点は、無線リンクを介してメッセージを伝送するために適用されているＰＷＰＭによって選択される無線プロトコルが、いかなるＴＣＰパラメータも考慮に入れる必要なしに、リンク層に対して別個に最適化されることである。ただし、このように選択される無線プロトコルは、従来のように、無線リンク上のデータが損失した場合の再送信をサポートするのが好ましい。タイムアウト・メカニズムを適用する前に試みる再伝送の回数は、適用されているＰＷＰＭによってリンク層トランシーバの一つに提供される適切なコマンドによって設定できる。設定された回数の再伝送後に、パケットが無線リンク上を伝送されていないと判断される場合、リンク層に命令を与えて、伝送に失敗したメッセージのセッション識別子を特定する適切な伝送エラー指示をＰＷＰＭに送るようにさせることができる。このエラー指示はＰＷＰＭによって従来の方法で使用されて、適切なコマンドを対応するローカルＴＣＰ開始／終端ユニットに送ることによって、また、リンク層を介して対応するメッセージを無線リンクの他端のＰＷＰＭに送ることによって、データ・フローを終了することができる。この場合、設定可能なタイマー（図示せず）が第１ＰＷＰＭによって使用されて、リンク層の肯定応答をプリセット時間以内に無線リンクの他端から受け取らない場合には、フローを中止する。
【００３１】
これまでの説明において、本発明を部分的に、発明の例示的実施形態に関連して述べてきた。当業者には、多くの変形形態および修正形態を見出すことができるであろう。例えば、本発明のデュアル分割ＴＣＰコネクションが、データ伝送システム１１の反対端から確立されてもよい。この場合、第１ＴＣＰコネクションがサーバ１３とゲートウェイ２２の間に拡がり、第２ＴＣＰコネクションがゲートウェイ２１とエンドユーザ・マシン１２の間に拡がる。コネクションを形成するこの機構は、次の（１）および（２）を除いて前述の機構と同様である。すなわち、（１）サーバ１３に提供される第１ＴＣＰコネクションの端点はゲートウェイ２２内の第２ＴＣＰ終端ユニット４２（図４）によって実現されること、および（２）エンドユーザ・マシン１２に提供される第２ＴＣＰコネクションの開始点は、ゲートウェイ２１内の第２ＴＣＰ開始ユニット４３（図３）によって実現されること、の２つを除いて同様である。したがって、添付の特許請求の範囲は、本明細書に含まれる特定の開示内容に限定または制限されない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明のデュアル分割プロキシ・ゲートウェイ装置を組み込むことができる、無線データ通信システムのブロック図である。
【図２】本発明のデュアル分割プロキシ・ゲートウェイ装置を組み込んだ後の、図１の無線データ通信システムを示すブロック図である。
【図３】無線リンクの加入者ユニット側に組み込まれた、本発明の第１ゲートウェイの一実施形態のブロック図である。
【図４】無線リンクの基地局側に組み込まれた、本発明の第２ゲートウェイの一実施形態のブロック図である。
【図５】図２のネットワークの各部分で使用される伝送プロトコルの概略図である。
【図６】図２の装置におけるエンドユーザ・マシンとサーバとの間のメッセージ伝送を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３３】
１２…第１マシン
１３…第２マシン
１４…無線リンク
１６…第１トランシーバ（加入者ユニット）
１７…第２トランシーバ（基地局）
【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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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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