СИСТЕМА ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ СВЯЗИ И СПОСОБ ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ СВЯЗИ
HIGH-SPEED COMMUNICATION SYSTEM AND HIGH-SPEED COMMUNICATION METHOD

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к системе высокоскоростной связи и способу высокоскоростной связи, в котором данные передаются через множество узлов.
Уровень техники
Схема связи TCP (протокол управления передачей)/IP (протокол Интернета) является репрезентативным протоколом связи, используемым в Интернете. В схеме связи TCP/IP передающий терминал принимает решение относительно скорости передачи данных для адаптации к скорости связи, при которой связь осуществляется с использованием максимально возможного для передачи размера данных в пределах размера окна (информация, такая как число сегментов данных или размер данных, которые приемный терминал в состоянии принять), сообщаемого приемным терминалом, и осуществляет связь. Известно, что скорость передачи данных, которая должна быть выбрана передающим терминалом, уменьшается обратно пропорционально сетевой задержке и квадратному корню из коэффициента потери пакетов. Другими словами, в сети, имеющей большую задержку, или в сети, имеющей высокий коэффициент потери пакетов, TCP обеспечивает плохие рабочие характеристики связи.
Существует схема связи, в которой данные переносятся в устройство конечного пункта назначения так, что данные последовательно переносятся между терминалами или узлами посредством использования связи TCP, как представлено на фиг. 1.
В схеме связи, в которой каждый из множества узлов в сети осуществляет управление по принятию решения относительно скорости передачи данных TCP, сетевая задержка и потеря пакетов распределяются по секциям сети между узлами. По этой причине сетевая задержка и потеря пакетов между узлами в TCP-соединении уменьшается, и, таким образом, рабочие характеристики связи по TCP улучшаются. Предшествующий уровень техники, предназначенный для улучшения рабочих характеристик радиосвязи, раскрыт в Документе 1 патента.
[ДОКУМЕНТ ПРЕДЫДУЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ]
[ПАТЕНТНЫЙ ДОКУМЕНТ]
[Патентный документ 1] Нерассмотренная заявка на патент Японии, первая публикация №2008-199332
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Проблема, которая должна быть решена посредством изобретения
Однако в этой схеме связи, поскольку каждое TCP-соединение работает независимо, большое количество данных может накапливаться в очереди узла, который переносит данные. Случай, когда узел, переносящий данные, передает данные, принимаемые от одной сети через TCP-соединение A, другой сети через TCP-соединение В, описывается в качестве примера. В этом случае, когда пропускная способность TCP-соединения А больше, чем пропускная способность TCP-соединения B, количество данных, накопленное в очереди узла, увеличивается. Когда количество данных, накопленное в очереди узла, почти достигает верхнего предела накопленного количества, узел осуществляет процесс передачи уведомления о том, что возможный размер принимаемых данных должен быть ограничен, другому узлу источника передачи данных, используя окна анонсирования TCP, и затем временно приостанавливает связь. Однако в этом способе управление осуществляется только непосредственно перед тем, как количество данных, накопленное в очереди узла, достигает верхнего предела накопленного количества, и, таким образом, невозможно предотвратить накапливание большого количества данных в очереди. Более того, в способе уменьшения пропускной способности данных от источника передачи с использованием окна анонсирования, поскольку для передачи сигнала необходимо время, рабочие характеристики снижаются из-за задержки, даже когда связь возобновляется.
Аналогично, существует способ передачи сигнала для временной приостановки связи, такого как сигнал перерыва, указанный в IEEE802.1, узлу источника передачи, когда количество данных, накопленное в очереди, заметно превышает верхний предел накопленного количества. Однако когда этот способ осуществляется в линии связи, в которой существует задержка, чрезмерное уменьшение рабочих характеристик связи вызывается задержкой между временем, пока связь временно не приостановлена, и временем, пока связь не возобновлена. По этой причине его обычно не используют.
В связи TCP, когда пакет теряется в сети, осуществляется повторная передача данных. Когда повторная передача данных осуществляется, пропускная способность может быть снижена, и, таким образом, очередь узла может вырасти.
В обычном управлении TCP, принимается решение по скорости увеличения скорости передачи данных в зависимости от сетевой задержки. По этой причине в секциях сети, имеющих отличную друг от друга задержку, возникают разницы в скорости передачи данных, и, таким образом, существует проблема в том, что много данных накапливается в очереди узла.
Примерной задачей настоящего изобретения является создание системы высокоскоростной связи и способа высокоскоростной связи, которые способны уменьшить количество данных, накопленных в каждой из очередей множества узлов, присутствующих в канале связи, и улучшить рабочие характеристики связи.
СПОСОБЫ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ
Для достижения вышеуказанной цели система высокоскоростной связи настоящего изобретения включает в себя множество узлов, расположенных в канале связи; и множество соединений связи, установленных между множеством узлов, причем множество узлов осуществляет обмен множеством фрагментов информации о модели рабочих характеристик между узлами, причем множество фрагментов информации о модели рабочих характеристик представляет собой рабочие характеристики связи, достигаемые каждым из множества соединений связи, и каждый из множества узлов осуществляет управление связью на основе любого одного из множества фрагментов информации о модели рабочих характеристик.
В системе высокоскоростной связи настоящего изобретения предпочтительно, чтобы множество узлов включало в себя узел начального пункта, узел конечного пункта и ретрансляционный узел, расположенный между узлом начального пункта и узлом конечного пункта. Узел начального пункта может передать узлу конечного пункта управляющий стартовый сигнал, сообщающий, что связь должна быть осуществлена, узел конечного пункта, который обнаружил управляющий стартовый сигнал, может вычислить информацию о модели рабочих характеристик узла конечного пункта на основании обнаружения управляющего стартового сигнала, и ретрансляционный узел может вычислить информацию о модели рабочих характеристик ретрансляционного узла на основании обнаружения управляющего стартового сигнала. Узел начального пункта может передать сигнал уведомления о модели рабочих характеристик, хранящий информацию о модели рабочих характеристик, узлу конечного пункта, и ретрансляционный узел может сравнить информацию о модели рабочих характеристик, хранящуюся в сигнале уведомления о модели рабочих характеристик, с информацией о модели рабочих характеристик, вычисленной ретрансляционным узлом, и может перенести сигнал уведомления о модели рабочих характеристик, хранящий информацию о модели рабочих характеристик, представляющую собой меньшее значение, когда ретрансляционный узел передает сигнал связи о модели рабочих характеристик узлу конечного пункта. Затем узел конечного пункта может сохранить информацию о модели рабочих характеристик, хранящуюся в принятом сигнале уведомления о модели рабочих характеристик, и может передать сигнал принятия решения по модели рабочих характеристик, хранящий информацию о модели рабочих характеристик, узлу начального пункта; ретрансляционный узел, который ретранслировал сигнал принятия решения по модели рабочих характеристик узлу начального пункта, и узел начального пункта могут сохранить информацию о модели рабочих характеристик, хранящуюся в сигнале принятия решения по модели рабочих характеристик, и узел начального пункта и ретрансляционный узел могут осуществить управление TCP на основе информации о модели рабочих характеристик, хранящейся в сигнале принятия решения по модели рабочих характеристик.
Высокоскоростной способ связи настоящего изобретения используется для высокоскоростной системы связи, осуществляемой через множество узлов в канале связи, включающем в себя узел начального пункта, узел конечного пункта и ретрансляционный узел, расположенный между узлом начального пункта и узлом конечного пункта. Этот высокоскоростной способ связи включает в себя передачу узлу конечного пункта управляющего стартового сигнала, сообщающего, что связь должна быть осуществлена, узлом начального пункта; вычисление информации о модели рабочих характеристик узла конечного пункта на основе обнаружения управляющего стартового сигнала, узлом конечного пункта, который обнаружил управляющий стартовый сигнал; вычисление информации о модели рабочих характеристик узла конечного пункта, основанное на обнаружении управляющего стартового сигнала, ретрансляционным узлом; передачу сигнала уведомления о модели рабочих характеристик, содержащего информацию о модели рабочих характеристик, узлу конечного пункта узлом начального пункта; сравнение информации о модели рабочих характеристик, хранящейся в сигнале уведомления о модели рабочих характеристик, с информацией о модели рабочих характеристик, вычисленной ретрансляционным узлом, и передачу сигнала уведомления о модели рабочих характеристик, хранящего только информацию о модели рабочих характеристик, представляющую собой меньшее значение, когда ретрансляционный узел переносит сигнал уведомления о модели рабочих характеристик на узел конечного пункта; сохранение информации о модели рабочих характеристик, хранящейся в принятом сигнале уведомления о модели рабочих характеристик, и передачу сигнала принятия решения по модели рабочих характеристик, хранящего информацию о модели рабочих характеристик, узлу начального пункта узлом конечного пункта; сохранение информации о модели рабочих характеристик, хранящейся в сигнале принятия решения по модели рабочих характеристик, в ретрансляционном узле, который ретранслировал сигнал принятия решения по модели рабочих характеристик узлу начального пункта, и в узле начального пункта; и осуществление управления TCP на основе информации о модели рабочих характеристик, хранящейся в сигнале принятия решения по модели рабочих характеристик, узлом начального пункта и ретрансляционным узлом.
ЭФФЕКТ ОТ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно аспекту настоящего изобретения связь осуществляется без увеличения количества данных, накапливаемого в очереди узла, посредством вышеупомянутого процесса, и, таким образом, связь может осуществляться на высокой скорости.
Более того, согласно этому аспекту настоящего изобретения TCP-соединения до и после узла отличаются по скорости друг от друга, и, таким образом, поскольку увеличение количества данных, накапливаемого в узле, может быть уменьшено, связь может осуществляться на высокой скорости.
Более того, согласно этому аспекту настоящего изобретения управление осуществляется так, что степень увеличения и уменьшения скорости передачи данных становится одинаковой до и после узла, и, таким образом, поскольку увеличение количества данных, накапливаемого в узле, может быть уменьшено, связь можно осуществить на высокой скорости.
Более того, согласно этому аспекту настоящего изобретения, даже когда связь приостанавливается с использованием управляющего сигнала, возобновление связи не задерживается из-за задержки передачи, когда связь возобновляется. Соответственно, понижение рабочих характеристик связи можно предотвратить.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг. 1 представлена блок-схема, иллюстрирующая конфигурацию системы высокоскоростной связи согласно первому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 2 представлена схема, иллюстрирующая функциональные блоки передающего терминала, представленного на фиг. 1.
На фиг. 3 представлена схема, иллюстрирующая функциональные блоки приемного терминала, представленного на фиг. 1.
На фиг. 4 представлена схема, иллюстрирующая функциональные блоки ретрансляционного узла, представленного на фиг. 1.
На фиг. 5 представлена схема, иллюстрирующая последовательность операций в системе высокоскоростной связи согласно первому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 6 представлена схема, иллюстрирующая состояние очереди в каждом узле согласно первому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.
ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ДАННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Далее описывается система высокоскоростной связи согласно первому примерному варианту осуществления настоящего изобретения со ссылкой на чертежи.
На фиг. 1 представлена блок-схема, иллюстрирующая конфигурацию системы высокоскоростной связи согласно первому примерному варианту осуществления.
Система высокоскоростной связи (устройство высокоскоростной связи), представленная на фиг. 1, состоит из передающего терминала 101, приемного терминала 102 и ретрансляционных узлов 103 и 104. На фиг. 1 представлен пример, в котором передающий терминал 101 осуществляет связь с приемным терминалом 102. Данные, передаваемые передающим терминалом 101, передаются в ретрансляционный узел 103. Ретрансляционный узел 103 передает данные в ретрансляционный узел 104. Ретрансляционный узел 104 передает данные в приемный терминал 102. При этом данные передаются между терминалом и узлом, которые являются смежными друг с другом, или между смежными узлами при помощи TCP-соединения.
Во время передачи данных, при передаче данных узлу 103 по нисходящему потоку передачи данных, передающий терминал 101 уведомляет его о достижимой средней пропускной способности B. Узел 103 сравнивает среднюю пропускную способность В, принятую от передающего терминала 101, со средней пропускной способностью В, достижимой своим собственным узлом, и затем передает меньшую пропускную способность В ретрансляционному узлу 104 по нисходящему потоку передачи данных. Ретрансляционный узел 104 аналогично сравнивает среднюю пропускную способность В, принятую от ретрансляционного узла 103, со средней пропускной способностью В своего собственного узла и затем передает меньшую пропускную способность В приемному терминалу 102 по нисходящему потоку передачи данных. Посредством этого процесса приемный терминал 102 может быть предупрежден о наименьшей средней пропускной способности B в секциях передач данных TCP, достигающих приемного терминала 102 от передающего терминала 101.
Более того, аналогично, передавая данные узлу 103 по нисходящему потоку передачи данных, передающий терминал 101 уведомляет его о скорости ΔC увеличения пропускной способности в своем собственном терминале. Узел 103 сравнивает скорость ΔC увеличения, принимаемую от передающего терминала 101, со скоростью ΔC увеличения пропускной способности своего собственного узла и затем передает более низкую скорость ΔC увеличения ретрансляционному узлу 104 по нисходящему потоку передачи данных. Ретрансляционный узел 104 аналогично сравнивает скорость ΔC увеличения пропускной способности, принятую от ретрансляционного узла 103, со скоростью ΔC увеличения пропускной способности своего собственного узла и затем передает более низкую скорость ΔC увеличения приемному терминалу 102 по нисходящему потоку передачи данных. Посредством этого процесса приемный терминал 102 может быть предупрежден о самой низкой скорости ΔC увеличения пропускной способности в секциях передач данных TCP, достигающих приемного терминала 102 от передающего терминала 101.
Приемный терминал 102 передает информацию о средней пропускной способности В и скорости ΔC увеличения пропускной способности, принятые от ретрансляционного узла 104, на ретрансляционный узел 104. Ретрансляционный узел 104 передает информацию о средней пропускной способности В и скорости ΔC увеличения пропускной способности на ретрансляционный узел 103. Ретрансляционный узел 103 передает информацию о средней пропускной способности В и скорости ΔC увеличения пропускной способности на передающий терминал 101. Посредством этого процесса каждый узел и каждый терминал, присутствующие в канале связи передачи данных, могут обнаруживать информацию о самой низкой пропускной способности В и самой низкой скорости ΔC увеличения пропускной способности в канале связи. Каждый узел и каждый терминал, присутствующие в канале связи передачи данных, выполняют управление связью, используя среднюю пропускную способность В (самой низкой средней пропускной способности в канале связи) и скорость ΔC увеличения пропускной способности, переданные от конечного пункта назначения передачи данных.
В обычной технике связи осуществлено уведомление о скорости линии связи, доступной в случае подключения к линии связи, то есть максимальной пропускной способности.
С другой стороны в примерном варианте осуществления настоящего изобретения сеть разбивается на множество TCP-секций, и каждый из передающего терминала, приемного терминала и ретрансляционного узла оценивает среднюю пропускную способность В, достижимую в каждой TCP-секции, согласно состоянию качества сети и обменивается информацией. Посредством этого процесса пропускная способность, которая может фактически использоваться в канале связи, может быть известна, и управление осуществляется с использованием информации так, чтобы большое количество данных не накапливалось в очереди в каждом терминале и узле. Более того, согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения в дополнение к средней пропускной способности В, оцененной в каждой TCP-секции, как описано выше по тексту, каждый терминал и каждый ретрансляционный узел обменивается скоростью ΔC увеличения пропускной способности, и управление связью осуществляется с использованием этой информации.
TCP является протоколом, динамически адаптирующим пропускную способность согласно состоянию перегрузки сети. Скорость ΔC увеличения пропускной способности означает скорость увеличения пропускной способности на единицу времени.
В TCP RENO, который является производным от TCP методом, в основном, пропускная способность увеличивается на один пакет за время (время оборота (RTT)), в течение которого пакет проходит между терминалами или между терминалом и узлом. Поэтому скорость ΔC увеличения пропускной способности на единицу времени может быть рассчитана по следующей формуле:
ΔC=PacketSize/RTT.
В CUBIC TCP, который является другим производным от TCP методом, по пропускной способности принимается решение согласно коэффициенту потери пакетов независимо от RTT. Таким образом, даже в разных производных от TCP методах, получая скорость увеличения пропускной способности на единицу времени, обмениваясь ею между терминалами и узлами и заставляя каждый узел работать с учетом минимальной средней пропускной способности и минимальной скорости увеличения пропускной способности, можно регулировать скорость, при которой данные накапливаются в очереди. В результате количество данных, накопленных в очереди, можно уменьшить.
Более того, в примерном варианте осуществления настоящего изобретения в дополнение к вышеизложенному процессу между узлами и между терминалом и узлом осуществляется обмен информацией о времени, необходимом для повторной передачи пакета, когда пакет теряется в сети, уменьшении ширины, когда пропускная способность снижается, и количестве данных, накопленном в очереди в каждом терминале и узле. Например, узел 104 обнаруживает потерю пакетов в TCP-соединении от ретрансляционного узла 104 к приемному терминалу 102. В этом случае узел 104 передает управляющий сигнал S, используемый для уведомления соседнего ретрансляционного узла 103 на предшествующей стадии, о возникновении потери пакетов. После приема управляющего сигнала S ретрансляционный узел 103 находится в состоянии ожидания для передачи пакета в течение «времени, необходимого узлу 104 для повторной передачи пакета на приемный терминал 102», включенного в управляющий сигнал S, и после этого возобновляет связь с такой пропускной способностью, как «пропускная способность в момент возобновления связи», включенная в управляющий сигнал S. Посредством этого процесса количество данных, накопленное в очереди ретрансляционного узла 103, может быть уменьшено, и можно сохранить связь без необходимости приостанавливать передачу данных узлом 104.
В этом примерном варианте осуществления настоящего изобретения управление осуществляется так, чтобы не более чем необходимое, но все же достаточное количество данных накапливалось в очереди каждого узла с учетом обмениваемой информации о модели рабочих характеристик связи (пропускная способность B, скорость ΔC увеличения пропускной способности или подобное) и количества данных, присутствующих в очереди.
На фиг. 2 представлена схема, иллюстрирующая функциональные блоки передающего терминала.
Как представлено на фиг. 2, передающий терминал 101 включает в себя блок 11 обработки ввода и вывода, блок 12 IP-обработки, блок 13 TCP-передачи и блок 14 обработки приложения.
Блок 11 обработки ввода и вывода переносит пакет, принимаемый из сети в блок 12 IP-обработки, и передает пакет, перенесенный из блока 12 IP-обработки, в сеть. Блок 12 IP-обработки определяет адрес назначения пакета, введенного из блока 11 обработки ввода и вывода, отправляет его в блок 13 TCP-передачи, пакетирует TCP-сегмент, перенесенный из блока 13 TCP-передачи, и переносит его в блок 11 обработки ввода и вывода. Блок 13 TCP-передачи принимает управляющий сигнал от партнера по связи, принимает решение о способе TCP-обработки в соответствии с ним, исполняет TCP-обработку данных, перенесенных из приложения, чтобы генерировать TCP-сегмент, и переносит его в блок 12 IP-обработки. Блок 14 обработки приложения считывает данные из блока 15 памяти данных и переносит их в блок 13 TCP-передачи.
Блок 13 TCP-передачи включает в себя блок 131 приема управляющего сигнала, блок 132 принятия решения по модели работы, первый блок 133 принятия решения по окну перегрузки, второй блок 134 принятия решения по окну перегрузки и блок 135 передачи данных.
Блок 131 приема управляющего сигнала принимает управляющий сигнал от партнера по связи и переносит его в блок 132 принятия решения по модели работы. Блок 132 принятия решения по модели работы принимает решение по способу работы второго блока 134 принятия решения по окну перегрузки на основе управляющего сигнала и уведомляет второй блок 134 принятия решения по окну перегрузки о способе работы. Первый блок 133 принятия решения по окну перегрузки осуществляет обычное управление окном перегрузки по TCP, а второй блок 134 принятия решения по окну перегрузки осуществляет регулируемое управление окном перегрузки согласно способу работы, указанному из блока 132 принятия решения по модели работы. Блок 135 передачи данных сохраняет данные, перенесенные из блока 14 обработки приложения, в блок 16 памяти сегментов, принимает решение на передачу данных в соответствии с окном перегрузки первого блока 133 принятия решения по окну перегрузки или второго блока 134 принятия решения по окну перегрузки, генерирует TCP-сегмент и переносит его в блок 12 IP-обработки.
На фиг. 3 представлена схема, иллюстрирующая функциональные блоки приемного терминала.
Как представлено на фиг. 3, приемный терминал 102 включает в себя блок 21 обработки ввода и вывода, блок 22 IP-обработки, блок 23 TCP-приема и блок 24 обработки приложения.
Блок 21 обработки ввода и вывода принимает пакет из сети, переносит его в блок 22 IP-обработки и передает пакет, перенесенный из блока 22 IP-обработки, в сеть. Блок 22 IP-обработки принимает решение по адресу назначения пакета, введенного из блока 21 обработки ввода и вывода, отправляет его в TCP, пакетирует ACK, перенесенный из блока 23 TCP-приема, и переносит его в блок 21 обработки ввода и вывода. Блок 23 TCP-приема принимает пакет из блока 22 IP-обработки, осуществляет процесс получения по TCP, переносит управляющий сигнал в блок 22 IP-обработки по мере необходимости и переносит данные в блок обработки приложения. Блок 24 обработки приложения принимает данные из блока 23 TCP-приема и сохраняет их в блок 25 памяти данных.
Блок 23 TCP-приема включает в себя блок 231 приема данных, блок 232 передачи ACK и блок 233 передачи и приема управляющего сигнала.
Блок 231 приема данных извлекает сегмент из пакета, перенесенного из блока 22 IP-обработки, сохраняет его в блок 234 памяти сегментов, преобразовывает сегмент в данные (упорядочивает или соединяет сегмент) в соответствии с запросом из приложения, переносит данные, ссылается на оставшуюся емкость очереди в блоке 234 памяти сегментов и уведомляет блок 232 передачи ACK об этом. Блок 232 передачи ACK принимает уведомление из блока 231 приема данных, генерирует ACK и переносит его в блок 22 IP-обработки. Блок 233 передачи и приема управляющего сигнала передает или принимает управляющий сигнал.
На фиг. 4 представлена схема, иллюстрирующая функциональные блоки ретрансляционного узла.
Ретрансляционные узлы 103 и 104 осуществляют процесс TCP-приема принимаемого пакета и осуществляют процесс преобразования его в данные, перенося данные в блок 34 TCP-передачи через блок 35 переноса данных и передавая пакет.
Существует описанная разница между функциями ретрансляционных узлов 103 и 104 и функциями передающего терминала 101 или приемного терминала 102. Ретрансляционные узлы 103 и 104 включают в себя блок 31 обработки ввода и вывода, блок 32 IP-обработки, блок 33 TCP-приема, блок 34 TCP-передачи и блок 35 переноса данных. Блок 31 обработки ввода и вывода, блок 32 IP-обработки, блок 33 TCP-приема и блок 34 TCP-передачи осуществляют такую же обработку, как и соответствующий блок передающего терминала 101 или приемного терминала 102, но отличаются в следующем. А именно, когда возникает потеря пакетов, блок 341 приема и передачи управляющего сигнала блока 34 TCP-передачи ретрансляционных узлов 103 и 104 уведомляет блок 333 приема и передачи управляющего сигнала блока 33 TCP-приема о возникновении потери пакетов. Более того, блок 333 приема управляющего сигнала блока 33 TCP-приема осуществляет обработку уведомления партнера по связи источника передачи о потери пакетов, о текущем количестве данных ожидающих передачи, присутствующих в блоке 34 TCP-передачи и пропускной способности в момент возобновления связи.
На фиг. 5 представлена последовательность операций процесса системы высокоскоростной связи.
Далее надлежащим образом будет подробно описана последовательность операций процесса системы высокоскоростной связи согласно настоящему примерному варианту осуществления.
Описание будет продолжено на примере, в котором передача данных осуществляется в системе высокоскоростной связи по фиг. 1. Данные, передаваемые передающим терминалом 101, по порядку переносятся в ретрансляционный узел 103, ретрансляционный узел 104 и приемный терминал 102.
Сначала передающий терминал 101 передает управляющий стартовый сигнал на приемный терминал 102 (этап S101). При этом управляющий стартовый сигнал передается на приемный терминал 102 через ретрансляционные узлы 103 и 104. Затем передающий терминал 101, который передал управляющий стартовый сигнал, вычисляет среднюю пропускную способность Bl, достижимую в TCP-соединении между передающим терминалом 101 и ретрансляционным узлом 103 (этап S102). Средняя пропускная способность В1 вычисляется по формуле
, (1)
k
где при k=103, представляющем ретрансляционный узел 103, W - это меньшее значение из максимального размера окна перегрузки передающего терминала 101 и максимального размера окна приема ретрансляционного узла 103, который является последующим узлом; d - это RTT между передающим терминалом 101 и ретрансляционным узлом 103, который является последующим узлом. C - это константа, а p - коэффициент потери пакетов. Предпочтительно, чтобы d и p вычислялись на основе статистического значения заранее и обновлялись во время связи по мере необходимости.
Передающий терминал 101 вычисляет скорость ΔC увеличения пропускной способности следующим образом (этап S103):
ΔC=PacketSize/d,
где «PacketSize» - размер сегмента. Передающий терминал 101 получает время FRT (далее именуемое оцененным временем возобновления связи) до возобновления связи повторной передачи пакета, если предположить, что потеря пакетов возникает в его собственном терминале, следующим образом (этап S103):
FRT=d,
где d - RTT между передающим терминалом 101 и ретрансляционным узлом 103.
Передающий терминал 101 вычисляет коэффициент BD (далее коэффициент уменьшения пропускной способности), чтобы при возникновении потери пакетов уменьшить пропускную способность относительно той пропускной способности, которая была до возникновения потери пакетов, и, таким образом, возобновляет связь повторной передачей пакета, следующим образом (этап S104):
BD=1/2.
Ретрансляционный узел 103, ретрансляционный узел 104 и приемный терминал 102, который принял управляющий стартовый сигнал, переданный от передающего терминала 101 на этапе S101, вычисляют среднюю пропускную способность В TCP-соединения с узлом или терминалом назначения передачи, скорость ΔC увеличения пропускной способности TCP-соединения, оцененное время FRT возобновления связи и коэффициент BD уменьшения пропускной способности аналогично передающему терминалу 101.
Соответствующие фрагменты информации, вычисленные передающим терминалом 101, выражаются как средняя пропускная способность Bl, скорость ΔC1 увеличения пропускной способности, оцененное время FRT1 возобновления связи и коэффициент BD1 уменьшения пропускной способности. Соответствующие фрагменты информации, вычисленные приемным терминалом 102, выражаются как средняя пропускная способность B2, скорость ΔC2 увеличения пропускной способности, оцененное время FRT2 возобновления связи и коэффициент BD2 уменьшения пропускной способности. Соответствующие фрагменты информации, вычисленные ретрансляционным узлом 103, выражаются как средняя пропускная способность B3, скорость ΔC3 увеличения пропускной способности, оцененное время FRT3 возобновления связи и коэффициент BD3 уменьшения пропускной способности. Соответствующие фрагменты информации, вычисленные ретрансляционным узлом 104, выражаются как средняя пропускная способность B4, скорость ΔC4 увеличения пропускной способности, оцененное время FRT4 возобновления связи и коэффициент BD4 уменьшения пропускной способности.
Затем передающий терминал 101 генерирует сигнал уведомления о модели рабочих характеристик, хранящий вычисленные среднюю пропускную способность B1, скорость ΔC1 увеличения пропускной способности, оцененное время FRT1 возобновления связи и коэффициент BD1 уменьшения пропускной способности, и передает сигнал уведомления о модели рабочих характеристик ретрансляционному узлу 103 (этап S105). После приема сигнала уведомления о модели рабочих характеристик ретрансляционный узел 103 сравнивает среднюю пропускную способность В1, сохраненную в сигнале уведомления о модели рабочих характеристик со средней пропускной способностью B3, вычисленной в своем собственном узле (этап S106). Затем ретрансляционный узел 103 обновляет информацию, сохраненную в сигнале уведомления о модели рабочих характеристик, до средней пропускной способности В, представляющей меньшее значение при сравнении, а также скорости ΔC увеличения пропускной способности, оцененного времени FRT возобновления связи и коэффициент BD уменьшения пропускной способности, которые вычислены устройством (либо передающим терминалом 101, либо ретрансляционным узлом 103), которое вычислило среднюю пропускную способность B. Более того, ретрансляционный узел 103 передает обновленный сигнал уведомления о модели рабочих характеристик ретрансляционному узлу 104 (этап S107).
Ретрансляционный узел 104 также осуществляет этот же процесс. Другими словами, ретрансляционный узел 104 получает среднюю пропускную способность В из сигнала уведомления о модели рабочих характеристик, принятого от ретрансляционного узла 103, сравнивает среднюю пропускную способность В со средней пропускной способностью B4 своего собственного узла (этап S108) и выбирает меньшую среднюю пропускную способность B. Затем ретрансляционный узел 104 обновляет информацию, сохраненную в сигнале уведомления о модели рабочих характеристик до средней пропускной способности В, представляющей меньшее значение при сравнении, а также скорости ΔC увеличения пропускной способности, оцененного времени FRT возобновления связи и коэффициента BD уменьшения пропускной способности, которые вычислены устройством, которое вычислило среднюю пропускную способность B. Ретрансляционный узел 103 передает обновленный сигнал уведомления о модели рабочих характеристик приемному терминалу 102 (этап S109). Приемный терминал 102 сохраняет среднюю пропускную способность B, скорость ΔC увеличения пропускной способности, оцененное время FRT возобновления связи, и коэффициент BD уменьшения пропускной способности в блок памяти.
Приемный терминал 102 генерирует сигнал принятия решения по модели рабочих характеристик, хранящий среднюю пропускную способность B, скорость ΔC увеличения пропускной способности и коэффициент BD уменьшения пропускной способности из числа фрагментов информации, хранимых в блоке памяти, и передает его ретрансляционному узлу 104 (этап S110). Ретрансляционный узел 104 сохраняет среднюю пропускную способность B, скорость ΔC увеличения пропускной способности и коэффициент BD уменьшения пропускной способности, которые сохранены в сигнале принятия решения по модели рабочих характеристик, в блок памяти и передает сигнал принятия решения по модели рабочих характеристик ретрансляционному узлу 103 (этап S111). Аналогично, ретрансляционный узел 103 сохраняет среднюю пропускную способность B, скорость ΔC увеличения пропускной способности и коэффициент BD уменьшения пропускной способности, которые записаны в сигнале принятия решения по модели рабочих характеристик, в блок записи и передает сигнал принятия решения по модели рабочих характеристик передающему терминалу 101 (этап S112). Передающий терминал 101 сохраняет среднюю пропускную способность B, скорость ΔC увеличения пропускной способности и коэффициент BD уменьшения пропускной способности, которые сохранены в сигнале принятия решения по модели рабочих характеристик, в блок памяти.
Затем передающий терминал 101, включающий в себя блок 132 принятия решения по модели работы в блоке 13 TCP-передачи, и ретрансляционный узел 103 и ретрансляционный узел 104, включающие в себя блок 342 принятия решения по модели работы в блоке 34 TCP-передачи, принимают решение по работе TCP-управления, как изложено ниже, основанное на информации, полученной из сигнала принятия решения по модели рабочих характеристик (далее, фрагменты информации, полученные из сигнала принятия решения по модели рабочих характеристик, именуются как средняя пропускная способность Bx, скорость ΔCx увеличения пропускной способности и коэффициент BDx уменьшения пропускной способности) (этап S113). Сначала блоки (132 и 342) принятия решения по модели работы передающего терминала 101 и ретрансляционных узлов 103 и 104 вычисляют следующие элементы (a), (b) и (c):
а) максимальный размер окна = средняя пропускная способность Bx×2;
б) увеличение ширины окна перегрузки, когда один пакет ACK принят = 2×скорость ΔCx/d увеличения пропускной способности,
где d представляет RTT между терминалом и узлом или RTT между узлами;
в) уменьшение окна перегрузки в момент потери пакетов = коэффициент BDx уменьшения пропускной способности.
Каждый первый блок (133, 343) принятия решения по окну перегрузки осуществляет обычные TCP-операции, например, следующим образом.
Наибольший размер окна = произвольная установка для каждого терминала.
Увеличение ширины окна перегрузки, когда один пакет ACK принят = соответствующему одному пакету.
Уменьшение окна перегрузки в момент потери пакетов = 1/2.
Примеры TCP-управления включают в себя TCP-управление принятием решения по операции, основанное на определении потери пакетов, TCP-управление принятием решения по операции, основанное на увеличении задержки, и TCP-управление, учитывающее как потерю пакетов, так и задержку; и TCP-управление может быть осуществлено любой операцией.
Каждый терминал или ретрансляционный узел осуществляет TCP-управление на основе параметра, который принят решением.
На фиг. 6 представлена схема, иллюстрирующая состояние очереди в каждом узле.
Каждый из ретрансляционных узлов 103 и 104 и приемного терминала 102 осуществляет операцию TCP, которая принята решением посредством вышеописанного процесса. Более того, каждый из ретрансляционных узлов 103 и 104 и приемного терминала 102 уведомляет узел восходящего потока или терминал восходящего потока о сигнале определения приостановки связи согласно количеству ожидающих передачу данных, накопленных в очереди блоков (23 и 33) TCP-приема, следующим образом. В данном описании i=0, 1, 2 и 3. Что касается узла (i), то узел (0) представляет передающий терминал 101, узел (1) представляет ретрансляционный узел 103, узел (2) представляет ретрансляционный узел 104 и узел (3) представляет приемный терминал 102. Более того, очереди q(i) узлов i представлены как q(0), q(l), q(2) и q(3).
При этом рассматриваются предшествующий узел (i-1) и последующий узел (i), скомпонованный после предшествующего узла (i-1).
(А): Случай q(i)<m×средняя пропускная способность B(i)×FRT(i-l).
Это случай, когда количество данных, накопленных в очереди q(i) последующего узла i, меньше количества данных, полученного умножением m (m - константа) на количество данных, передаваемый при осуществлении связи со средней пропускной способностью B(i-l) между узлами за время RTT между предшествующим узлом (i-1) и последующим узлом (i). В этом случае, поскольку существует место в передаче данных, от последующего узла (i) на предшествующий узел (i-1) передается сигнал определения приостановки связи, представляющий использование первого блока (133 или 343) принятия решения по окну перегрузки, или который осуществляет обычное управление окном перегрузки.
≤
≤
(B). Случай m×средняя пропускная способность B(i)×FRT(i-l)q(i)X.
Это случай, когда количество данных, накопленных в очереди q(i) последующего узла (i), больше или равно количеству данных, полученному умножением m (m - константа) на количество данных при осуществлении связи со средней пропускной способностью B(i-l) между узлами за время RTT между предшествующим узлом (i-1) и последующим узлом (i), и меньше константы X, которая является верхним предельным значением, представляющим приостановку связи. В этом случае, поскольку не существует места в передаче данных, от последующего узла (i) на предшествующий узел (i-1) передается сигнал определения приостановки связи, представляющий использование второго блока (134 или 344) принятия решения по окну перегрузки, который осуществляет управление по уменьшению окна перегрузки.
(C). Случай X<q(i).
Это случай, в котором количество данных, накопленных в очереди q(i) последующего узла i, больше верхнего предельного значения X, представляющего приостановку связи. В этом случае от последующего узла (i) на предшествующий узел (i-1) передается сигнал определения приостановки связи, представляющий то, что передача данных должна быть приостановлена во время FRT(i), то есть время RTT между последующим узлом (i) и следующим узлом (i+1). Константу m устанавливают в численное значение приблизительно в диапазоне 2-4, и константу X устанавливают в численное значение приблизительно в диапазоне 5-10. Затем каждый узел, который принял сигнал определения приостановки связи, осуществляет управление связью на основе информации, представленной сигналом определения приостановки связи.
Более того, каждый узел или терминал обнаруживает возникновение потери пакетов. Когда обнаружено возникновение потери пакетов, узел (i), который обнаружил потерю пакетов, передает управляющий сигнал S, как указано ниже по тексту, и узел (i-1), который принял этот управляющий сигнал S, работает как указано ниже по тексту.
(D). Когда узел (i), который обнаружил потерю пакетов, осуществляет связь, используя второй блок принятия решения по окну перегрузки, сигнал определения приостановки связи, представляющий то, что связь должна быть приостановлена на FRT(i), то есть на время RTT между последующим узлом (i) и следующим узлом (i+1), передается от последующего узла (i) на предшествующий узел (i-1).
(E). Узел (i-1) приостанавливает связь на время FRT(i), представленное сигналом определения приостановки связи. Затем, после того, как FRT(i) истекает, узел (i-1) умножает окно перегрузки на коэффициент BD уменьшения пропускной способности, принимает решение по новому размеру окна перегрузки и возобновляет связь.
Посредством вышеизложенного процесса система высокоскоростной связи согласно настоящему примерному варианту осуществления осуществляет процесс изменения способа TCP-управления в соответствии с количеством данных, накопленным в очереди узла.
Описывается случай, когда из-за достаточно большого количества ожидающих передачи данных, оставшихся накопленными в узле (i), ожидающие передачи данные узла (i), не обращаются в 0, даже когда в узле (i-1) возникает потеря пакетов и связь приостанавливается на FRT(i-l), то есть на время RTT между узлом (i) и предшествующим узлом (i-1). В этом случае узел (i-1) осуществляет операцию TCP, используя второй блок (134 или 344) принятия решения по окну перегрузки, который сдерживает пропускную способность.
В то же время, описывается случай, когда из-за того, что в узле (i) не остается накопленным достаточно большое количество ожидающих передачи данных, ожидающие передачу данные узла (i), почти обращаются в 0, когда в узле (i-1) возникает потеря пакетов и связь приостанавливается на FRT(i-l). В этом случае узел (i-1) осуществляет операцию TCP, используя первый блок (133 или 343) принятия решения по окну перегрузки, что дополнительно увеличивает пропускную способность.
Посредством этого процесса количество данных, накопленных в очереди каждого узла, может быть сдержано, чтобы быть небольшим.
Например, описывается случай, в котором TCP-соединение от ретрансляционного узла 104 до приемного терминала 102 представляет собой узкое место. В этом случае ретрансляционный узел 104 осуществляет операцию TCP, используя первый блок (343) принятия решения по окну перегрузки. Более того, другой ретрансляционный узел или передающий терминал 101 осуществляет управление по обеспечению, по существу, той же пропускной способности, что и у связи между ретрансляционным узлом 104 и приемным терминалом 101, посредством TCP операции второго блока (134 или 344) принятия решения по окну перегрузки.
Также, например, описывается случай, в котором TCP-соединение от передающего терминала 101 до ретрансляционного узла 103 представляет собой узкое место. В этом случае передающий терминал 101 осуществляет операцию TCP, используя первый блок (133) принятия решения по окну перегрузки, и другой узел осуществляет управление по обеспечению, по существу, той же пропускной способности, что и у связи между передающим терминалом 101 и ретрансляционным узлом 103, посредством операции TCP второго блока (344) принятия решения по окну перегрузки.
Далее будет описана система высокоскоростной связи согласно второму примерному варианту осуществления.
Система высокоскоростной связи согласно второму примерному варианту осуществления - это пример случая, где в конфигурации, описанной в первом примерном варианте осуществления, первый блок 343 принятия решения по окну перегрузки ретрансляционного узла 103 осуществляет обработку, отличную от обработки, описанной в первом примерном варианте осуществления.
В данном описании предполагается, что ретрансляционный узел 103 должен быть узлом i. Первый блок 133 принятия решения по окну перегрузки узла i устанавливается, как указано в (1)-(3), для удовлетворения условий (I) и (II).
(I). Средняя пропускная способность B(i) в узле i = средней пропускной способности B(i+1) в узле (i+1).
II. Коэффициент BD(i) уменьшения пропускной способности, когда в узле i возникает потеря пакетов = коэффициенту BD(i+l) уменьшения пропускной способности, когда в узле (i+1) возникает потеря пакетов.
1) максимальный размер окна = (средняя пропускная способность B(i+l)×d(i+l))×(d(i)/d(i+l)).
2) увеличение ширины окна перегрузки, когда один пакет ACK принят = 2×скорость ΔC увеличения пропускной способности узла (i+l)/d(i+l),
где d представляет RTT между узлом и узлом, следующим за ним.
3) уменьшение значения окна перегрузки в узле (i) в момент потери пакетов = коэффициенту уменьшения BD(i+l) пропускной способности, когда в узле (i+1) возникла потеря пакетов.
Посредством этой установки, даже когда задержка в канале (i) связи от узла (i) до узла (i+1) является очень большой, а задержка в канале (i+1) связи от узла (i+1) до узла (i+2) маленькая, связь по каждому из них может быть осуществлена с одинаковой пропускной способностью при взаимодействии друг с другом.
Это эффективно, когда канал связи от узла 103 до узла 104 является каналом связи, который не имеет потери пакетов, но имеет очень большую задержку, как в случае секции с подводным кабелем. Это происходит потому, что в обычном TCP окно перегрузки увеличивается на один пакет для каждого RTT, вызывая очень медленное увеличение пропускной способности. Эту проблему можно решить, используя примерный вариант осуществления настоящего изобретения.
Система высокоскоростной связи описана выше по тексту. Согласно вышеописанному процессу связь осуществляется без увеличения количества данных, накапливаемых в очереди узла, и, таким образом, связь можно осуществить на высокой скорости.
Более того, согласно примерным вариантам осуществления настоящего изобретения TCP-соединения до и после узла отличаются друг от друга по скорости, и, таким образом, поскольку увеличение количества данных, накапливаемых в узле, может быть уменьшено, связь можно осуществить на высокой скорости.
Более того, согласно примерным вариантам осуществления настоящего изобретения, управление осуществляется таким образом, что степень увеличения и уменьшения скорости передачи данных становится одинаковой до и после узла, и, таким образом, поскольку увеличение количества данных, накапливаемых в узле, может быть уменьшено, связь можно осуществить на высокой скорости.
Более того, согласно примерным вариантам осуществления настоящего изобретения, даже когда связь приостанавливается управляющим сигналом, возобновление связи не задерживается из-за задержки передачи, когда связь возобновляется. Соответственно, уменьшение рабочих характеристик связи можно предотвратить.
Передающий терминал, ретрансляционный узел и приемный терминал включают в себя внутреннюю компьютерную систему. Процесс каждой обработки, описанный выше по тексту, сохраняется на считываемом компьютером носителе записи в виде программы, и описанный выше по тексту процесс осуществляется считыванием и исполнением этой программы посредством компьютера. В данном описании примеры считываемого компьютером носителя связи включают в себя магнитный диск, магнитооптический диск, CD-ROM, DVD-ROM и полупроводниковую память.
Компьютерная программа может доставляться на компьютер по линии связи, и компьютер, принимающий ее, может исполнить программу.
Некоторые вышеупомянутые функции могут быть осуществлены при помощи программы.
Более того, программа может быть так называемым файлом изменений (дифференциальной программой), которая может осуществлять вышеупомянутые функции в сочетании с программой, уже записанной в компьютерной системе.
Настоящее изобретение описано со ссылкой на примерные варианты осуществления, но настоящее изобретение не ограничивается приведенными выше по тексту примерными вариантами осуществления. Специалист в данной области техники может внести различные изменения в конфигурацию или детали настоящего изобретения без отклонения от сущности настоящего изобретения.
Данная заявка основана и испрашивает приоритет по заявке на патент Японии №2010-032872, поданной 17 февраля 2010 года, описание которой включено в данный документ в полном объеме посредством ссылки.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
Настоящее изобретение может быть применено к системе высокоскоростной связи и способу высокоскоростной связи, которые допускают передачу данных через множество узлов. Согласно системе высокоскоростной связи и способу высокоскоростной связи, связь может осуществляться без увеличения количества данных, накапливаемых в очереди узла и, таким образом, связь может осуществляться на высокой скорости.
ОПИСАНИЕ ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ
101 - передающий терминал
102 - приемный терминал
103, 104 - ретрансляционный узел
11,21,31 - блок обработки ввода и вывода
12, 22, 32 -блок обработки IP
13, 34 - блок TCP-передачи
23 - блок TCP-приема
14, 24, 35 - блок обработки приложения