(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線アクセスネットワークにおける移動端末と、コアネットワークにおけるサーバ間においてトランスポート制御プロトコル（ＴＣＰ）を用いてデータの転送が可能とされている移動通信システムであって、
前記移動端末と前記サーバ間において前記トランスポート制御プロトコルを使用するセッション中に、前記移動端末がハンドオーバされ、前記トランスポート制御プロトコルの下位に位置するベアラが変更された際に、前記移動端末が前記サーバに、変更された前記ベアラに適した再送タイムアウト時間に変更するオプションを付加したセグメントを送ることにより、前記サーバは前記オプションに基づいて再送タイムアウト時間の変更制御を行うようにしたことを特徴とする移動通信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動通信システムにおいてトランスポート制御プロトコル（ＴＣＰ）を使用してデータの転送を行う際の再送制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ネットワークにおける通信に用いるネットワーク・プロトコルとして、トランスポート制御プロトコル（Transport Control Protocol：以下「ＴＣＰ」という。）が知られている。このＴＣＰは、ＯＳＩ（Open Systems Interconnection）参照モデルにおける第４層（トランスポート層）に位置し、フロー制御や再送制御などを行うプロトコルである。また、ＴＣＰはインターネットにおける通信の標準的なネットワーク・プロトコルとして用いられている。また、このＴＣＰは、携帯電話などの移動端末から無線通信回線を含む移動通信網を介してインターネットへ接続して通信するときにも使用される。
【０００３】
ネットワークにおけるクライアントがサーバへＴＣＰの接続を要求して通信する際の接続確立処理およびデータ送信のシーケンスの一例を図４に示す。
ＴＣＰの接続確立処理では図４に示すように、まず、ＴＣＰの接続を要求するクライアント１０１がSYNフラグをオンにしたセグメント１をサーバ１００へ送信する。セグメント１を受信したサーバ１００は、SYNフラグをオンにすると共にSYNに対するACKのセグメント２をクライアントへ送信する。このセグメント２を受信したクライアントは、SYNに対するACKのセグメント３をサーバ１００に送信する。これにより、クライアント１０１とサーバ１００がＴＣＰの接続が確立したことになる。このような接続確立を３ウェイ−ハンドシェークと呼んでいる。接続確立されると、例えば、図４に示すようにクライアント１０１が、データをリクエストするセグメント４をサーバ１００に送信すると、サーバ１００は、このセグメント４に対するACKのセグメント５をクライアント１０１へ返し、続いてリクエストに対する図示していないレスポンスのデータを送信する。このようにして、クライアント１０１はサーバ１００から所定のデータを得ることができるようになる。
【０００４】
また、発信元であるクライアント１０１は送信したセグメントに対応するACKが一定時間戻ってこない場合は、そのセグメントを再送する。この一定時間は再送タイムアウト時間（ＲＴＯ）といわれ、ＲＴＯはクライアント１０１がサーバ１００へセグメントを送信してからサーバ１００からＡＣＫセグメントを受信するまでの往復時間（ＲＴＴ：Round Trip Time）に基づき、そのときの回線品質に応じて算出される。例えば、図５に示すようにクライアントが、データ１（ＤＡＴＡ１）のセグメント４をサーバ１００に送信した際に、セグメント４が途中で消失しサーバが受信できなかったとする。この場合は、サーバ１００はセグメント４を受信できなかったことから、ＡＣＫを返さない。クライアント１０１はセグメント４を送信した際に、ＲＴＯ値をセットした再送タイマを起動しており、この再送タイマがタイムアウトした時点において、図５に示すようにＡＣＫセグメント１０を再送する。サーバ１００がこの再送されたセグメント４を受信したとすると、サーバ１００はセグメント１０に対するＡＣＫのセグメント１１をクライアント１０１へ返し、このＡＣＫを受信したクライアント１０１はセグメント１０のデータが正常に受信されたことを知る。このような再送制御が行われることにより、ＴＣＰを使用する通信の信頼性を向上することができる。なお、再送制御においてはＡＣＫが返るまで数次にわたり再送が行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、移動通信システムにおいては、無線通信回線側と有線通信回線側との間に、一般に通信回線間の相違を吸収するための中間ノードが設けられている。この場合における、サーバ２００から移動機２０１へＴＣＰを使用してデータを転送する際の再送制御の一例を表すシーケンス図を図６に示す。図６において、サーバ２００と中間ノード２０２との間においては、第４層（トランスポート層）に位置するＴＣＰにより再送制御が行われる。すなわち、サーバ２００がＲＴＴに基づいて算出したＲＴＯ値を再送タイマにセットし、再送タイマがタイムアウトした時点において再送が行われる。これに対して、中間ノード２０２と移動機２０１間においては、ＯＳＩ参照モデルの第２層（データリンク層）において再送制御が行われる。この第２層で行われる再送制御は、一般に、第４層で行われるＴＣＰの再送制御より短時間で再送が行われる。
【０００６】
特に、無線通信回線は有線通信回線に比べて回線品質が悪く、その品質も一定ではないため、無線通信回線においてはセグメントを送信してからＡＣＫセグメントを受信するまでの往復時間ＲＴＴが長くなってしまう傾向がある。そのため、無線通信回線を含む通信網においては通信回線上でパケットの消失が発生していないにもかかわらず、再送タイムアウト時間ＲＴＯの経過に基づいてセグメントを再送してしまうおそれがある。この再送はＴＣＰの再送制御によりサーバ２００から再送されることに加えて、中間ノード２０２からも第２層の再送制御により再送されるようになる。このようにＴＣＰの再送制御と第２層の再送制御とが競合したり、再送セグメントが誤って再送されたりすると、通信回線上に無駄なパケットが存在するようになり、通信回線の利用効率が低下してしまうことになる。すなわち、再送セグメントにより無線回線のデータ帯域が使用されて、無線回線の帯域を圧迫するという問題点が生じる。無線回線の場合は帯域が狭いため、再送セグメントによりデータ帯域が無駄に使用されることは大きな問題である。
【０００７】
そこで、これを解決するために、移動端末とサーバ間においてＴＣＰを使用する通信の確立を行う際に、移動端末に保持されている再送タイムアウト時間の情報をサーバに与えて、サーバが与えられた再送タイムアウト時間の情報に従って再送制御を行うようにすることが提案された。このような再送制御によれば、再送制御による無線回線の帯域が無駄に使用されることを防止して通信回線の利用効率の低下を抑制することができるようになる。
しかしながら、中間ノードが回線交換ベアラとパケット交換ベアラをサポートしている場合があり、移動端末がハンドオーバした際にそれまで使用していた回線交換ベアラ（パケット交換ベアラ）がパケット交換ベアラ（回線交換ベアラ）に変更される場合が発生する。このような場合には、変更されたベアラに適した再送タイムアウト時間（ＲＴＯ値）を設定するのが好適となる。
【０００８】
そこで、本発明はＴＣＰのセッション中においても再送タイムアウト時間を変更可能な移動通信システムを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の移動通信システムは、無線アクセスネットワークにおける移動端末と、コアネットワークにおけるサーバ間においてトランスポート制御プロトコル（ＴＣＰ）を用いてデータの転送が可能とされている移動通信システムであって、前記移動端末と前記サーバ間において前記トランスポート制御プロトコルを使用するセッション中に、前記移動端末がハンドオーバされ、前記トランスポート制御プロトコルの下位に位置するベアラが変更された際に、前記移動端末が前記サーバに、変更された前記ベアラに適した再送タイムアウト時間に変更するオプションを付加したセグメントを送ることにより、前記サーバは前記オプションに基づいて再送タイムアウト時間の変更制御を行うようにしている。
【００１１】
このような本発明によれば、トランスポート制御プロトコルを使用するセッション中に、再送タイムアウト時間を変更するオプションを付加したセグメントをサーバに送ることにより、サーバが再送タイムアウト時間の変更制御をＴＣＰのセッション中に行うことができるようになる。このため、サーバが移動機と通信中に再送タイムアウト時間の変更制御を行うことができ、最適の再送タイムアウト時間に設定することができるため、通信回線の利用効率が低下することを防止することができる。すなわち、無線回線の帯域が無駄に使用されることを防止することができる。特に、移動機がハンドオーバした際にＴＣＰの下位に位置するプロトコルが変更されても、変更されたプロトコルに最適の再送タイムアウト時間とすることができる。
さらに、移動端末とサーバ間においてＴＣＰによる再送制御を行うようにしたので、ＴＣＰの再送制御と第２層の再送制御との相違を吸収するための中間ノードを省略することができるようになる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態にかかる移動通信システムの概略構成を図１に示す。
図１において、移動機１は情報端末装置としての携帯電話機からなる移動端末であり、インターネット上のウェブサーバ４との間で移動通信網を介してデータ通信を行なうことができるようにされている。移動通信網は、移動機１と基地局２間における無線通信回線を含む無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）と、各種のノードが設けられている有線通信回線からなるコアネットワークから構成されている。移動機１が、ウェブサーバ４へアクセスする際にはブラウザを立ち上げてウェブサーバ４のＵＲＬ（Uniform Resource Locators）を指定して発信することにより、ＨＴＭＬファイルや画像ファイルがウェブサーバ４から移動機１へ送り返されて、移動機１のブラウザ画面上に表示されるようになる。ＨＴＭＬファイルや画像ファイルの送受信は、ＯＳＩ参照モデルの第５層（セッション層）以上に位置するＨＴＴＰ（Hypertext Transfer Protocol）を用いて行われる。
【００１３】
この場合、移動機１とウェブサーバ４間のＥｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄは第４層（トランスポート層）に位置するトランスポート制御プロトコル（ＴＣＰ）により接続される。また、移動機１と基地局２間、および、基地局２と交換機３間は第２層（データリンク層）に位置する回線交換をサポートする回線交換ベアラ、あるいは、パケット交換をサポートするパケットベアラにより接続される。さらに、交換機３とウェブサーバ４間は第２層（データリンク層）に位置するイーサネットなどの有線回線で接続される。
【００１４】
次に、本発明の実施の形態にかかる移動通信システムにおける特徴点を図２に示すシーケンス図を参照して説明する。
図２に示すシーケンス図は、移動通信システムにおける移動機１がウェブサーバ４とＴＣＰの接続確立した後のセッション中のシーケンスとされている。移動機１は、ＴＣＰの下位層に位置する回線交換ベアラあるいはパケット交換ベアラにより接続されており、現在のベアラをベアラＡとして示している。すなわち、現在のＴＣＰセッションはベアラＡを用いて行われている。ここで、移動機１が移動しハンドオーバされたとする。この際には、移動機１が在圏する基地局が基地局２から他の基地局に変更されるようになる。このため、図示するように使用しているベアラがベアラＡからもう一方のベアラＢに変更されることが発生する。また、再送タイムアウト時間ＲＴＯの値は、ベアラの種類、すなわち回線交換ベアラかパケット交換ベアラかに応じて最適の値が異なっている。
【００１５】
そこで、移動機１はベアラが変更されたことを検出した際に、オプション領域を使用して再送タイムアウト時間ＲＴＯの値を変更する要求をセグメントに付加してウェブサーバ４に送信する。このセグメントは、図２に示す例ではＴＣＰセッション（ベアラＡ）におけるセグメントのＡＣＫセグメントとされているが、これに限るものではなく移動機１がセッション中に送信するセグメントならばいずれのセグメントでもよい。このＲＴＯ値変更要求のオプションが付加されたＡＣＫセグメント１をウェブサーバ４が受信すると、ＲＴＯ変更要求に従って変更されたベアラに最適のＲＴＯ値になるようにＲＴＯ値を変更する。次いで、ウェブサーバ４はＲＴＯ値変更要求を受け取った旨を示すＡＣＫセグメント２を移動機１に送信する。これにより、以降のＴＣＰセッション（ベアラＢ）においては変更されたベアラＢに最適のＲＴＯ値に基づく再送制御が行われるようになる。
【００１６】
ここで、ＴＣＰセグメントのデータ構成を図３に示す。図３に示すＴＣＰセグメントにおいて、オプションまでがＴＣＰヘッダとされている。ＴＣＰヘッダは、送信元の送信元ポート番号（１６ビット）、宛先の宛先ポート番号（１６ビット）、シーケンス番号（３２ビット）、確認応答番号（ＡＣＫ番号：３２ビット９、ヘッダの長さ（HLen：４ビット）、リザーブ（６ビット）の各フィールドを含んでいる。さらに、緊急フラグ（URG），ACKフラグ，PSHフラグ，RSTフラグ，SYNフラグ，FINフラグからなる６ビットのフラグ・ビットを含んでいる。ここで、ACKフラグが“１”とされている場合はACKが有効とされ、SYNフラグが“１“とされている場合は、シーケンス番号フィールドに初期値が入っていることを示している。さらに、FINフラグが“１”とされている場合は、これ以上送るデータがないことを示している。さらに、バッファの量を相手に示すためのウィンドウフィールド（１６ビット）と、ヘッダとデータに対するエラーの検出に用いるチェックサムフィールド（１６ビット）と、緊急ポインタフィールド（１６ビット）と、本発明においてセッション中にＲＴＯ値をセットするオプションフィールドとが含まれている。ＴＣＰヘッダに続くフィールドは、データフィールドとされている。
【００１７】
ところで、送信元がウェブサーバ４とされ宛先が移動機１とされている場合に、ウェブサーバ４から送信したセグメントに対応するＡＣＫが移動機１から返ってこない場合は、ウェブサーバ４の再送タイマに設定されているＲＴＯ値がタイムアウトした際に、当該セグメントを再送する。このＲＴＯ値が、前述したＴＣＰのセッション中に移動機１からウェブサーバ４へ送信されたＲＴＯ値変更要求にしたがって設定される。設定されたＲＴＯ値は、移動通信システムおよび使用するベアラに最適のＲＴＯ値とされていることから、最適の再送タイムアウト時間に設定することができるため、、通信回線の利用効率が低下することを防止することができる。なお、移動通信システムとしては、ＰＤＣ（Personal Digital Cellular）、ＷＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）ＧＳＭ（global system for mobile communication）、ＰＨＳ（Personal Handy-phone System）等の移動通信システムとすることができる。
【００１８】
また、送信元が移動機１とされ宛先がウェブサーバ４とされている場合に、移動機１から送信したセグメントに対応するＡＣＫがウェブサーバ４から返ってこない場合は、移動機１の再送タイマに設定されているＲＴＯ値がタイムアウトした際に、当該セグメントを再送する。このＲＴＯ値は、移動機１に保持されている固定のＲＴＯ値とされて、移動通信システムおよび使用するベアラに応じた最適のＲＴＯ値とされていることから、誤った再送が行われることを極力防止することができ、通信回線の利用効率が低下することを防止することができる。
このように、移動機１とウェブサーバ４とのＥｎｄ−ｔｏ−ＥｎｄにおいてＴＣＰの再送制御を行っても、通信回線の利用効率が低下することを防止することができることから、ＴＣＰの再送制御と第２層（データリンク層）の再送制御との相違を吸収するための中間ノードを省略することができるようになる。
【００１９】
以上の説明において、ベアラが変更された際にＲＴＯ値変更要求を付加したセグメントをＴＣＰのセッション中に送るようにしたが、ＲＴＯ値を変更したい場合にＲＴＯ値変更要求を付加したセグメントを送るようにしてもよい。また、ＲＴＯ値変更要求は設定するＲＴＯ値や設定するＲＴＯ値を指示する情報としても良い。例えば、ベアラの種類毎に再送制御のメカニズムが異なることから、ベアラの種類によってＲＴＯ値の最適値は異なるようになる。そして、この最適値は予めベアラの種類毎のＲＴＯ値としてテーブル等に設定しておくことができる。そこで、ＲＴＯ値の替わりにテーブル上の特定のＲＴＯ値を指示する情報を送るようにしてもよい。
【００２０】
なお、移動機１とウェブサーバ４とのＥｎｄ−ｔｏ−ＥｎｄにおいてＴＣＰの再送制御を行いつつ、第２層（データリンク層）に位置する回線交換ベアラあるいはパケットベアラにおいて再送制御を行うようにしても良い。
また、再送したセグメントに対するＡＣＫ番号が返らない場合は、再度再送が行われるが、この場合の再送タイムアウト時間は、再送タイマにセットされている固定のＲＴＯ値とされる。すなわち、予め設定されている最大時間に到達するまで、例えば１０ｓｅｃ毎に繰り返し再送が行われるようになる。ただし、障害があった時のことを考慮して最初のＲＴＯ値が１０ｓｅｃであった場合に、２回目のＲＴＯ値は２０ｓｅｃ、３回目は４０ｓｅｃとする指数バックオフを組み込むようにしても良い。さらに、ＲＴＯ値に所定の値をタイムアウトされる毎に加算することにより、ＲＴＯ値を増加させていくようにしてもよい。
【００２１】
なお、上記の説明では、移動機１に保持させる再送タイムアウト時間ＲＴＯを１０ｓｅｃに設定するものとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。この再送タイムアウト時間ＲＴＯは、使用するベアラ別に無線アクセスネットワークにおける往復時間（ＲＴＴ）等の伝送特性に基づいて最適値に設定するのが好適である。
また、上記の説明では、移動機１とウェブサーバ４間における第４層（トランスポート層）のプロトコルとしてＴＣＰを用いるようにしたが、ＴＣＰに替えてトランザクション型のＴ／ＴＣＰを用いるようにしても良い。
さらに、移動端末は携帯電話機に限らず携帯情報端末等であってもよいし、サーバはインターネットにおけるウェブサーバに限らず、ネットワーク上のサーバであればよい。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、トランスポート制御プロトコルを使用するセッション中に、再送タイムアウト時間を変更するオプションを付加したセグメントをサーバに送ることにより、サーバが再送タイムアウト時間の変更制御をＴＣＰのセッション中に行うことができるようになる。このため、サーバが移動機と通信中に再送タイムアウト時間の変更制御を行うことができ、最適の再送タイムアウト時間に設定することができるため、通信回線の利用効率が低下することを防止することができる。すなわち、無線回線の帯域が無駄に使用されることを防止することができる。特に、移動機がハンドオーバした際にＴＣＰの下位に位置するプロトコルが変更されても、変更されたプロトコルに最適の再送タイムアウト時間とすることができる。
さらに、移動端末とサーバ間においてＴＣＰによる再送制御を行うようにしたので、ＴＣＰの再送制御と第２層の再送制御との相違を吸収するための中間ノードを省略することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態にかかる移動通信システムの概略構成を示す図である。
【図２】  本発明の実施の形態にかかる移動通信システムにおける特徴点を示すシーケンス図である。
【図３】  本発明の実施の形態にかかる移動通信システムにおけるＴＣＰセグメントのデータ構成を示す図である。
【図４】  従来のＴＣＰを用いた接続確立処理及びデータ送信処理を示すシーケンス図である。
【図５】  従来のＴＣＰを用いた再送制御処理を示すシーケンス図である。
【図６】  従来の移動通信システムにおける再送制御を示すシーケンス図である。
【符号の説明】
１  移動機、２  基地局、３  交換機、４  ウェブサーバ、１００  サーバ、１０１  クライアント、２００  サーバ、２０１  移動機、２０２  中間ノード
【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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