JP2007324700A

JP2007324700A - 伝送制御方法

Info

Publication number: JP2007324700A
Application number: JP2006149880A
Authority: JP
Inventors: Tetsuji Iwayama; 哲治岩山
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-05-30
Filing date: 2006-05-30
Publication date: 2007-12-13

Abstract

【課題】さらなるスループットの向上を実現する伝送制御方法を得ること。
【解決手段】本発明にかかる伝送制御方法は、自動再送要求を採用する通信システムにおいて、パケット送信側装置が、ユーザパケットであるＳＤＵを一定長の複数のＰＤＵに分割し、当該各ＰＤＵを転送する場合の、パケット受信側装置における伝送制御方法であって、たとえば、パケット送信側装置から送られてくるＰＤＵを紛失した場合に、再送制御を行う伝送制御レイヤにおいて、下位レイヤから通知される回線品質が劣悪であるほど再送要求対象のＰＤＵの数が少なくなるように制御を行う伝送制御ステップと、前記下位レイヤにおいて、前記伝送制御に応じた再送要求パケットを前記パケット送信側装置に対して送信する再送要求ステップと、を含むことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、誤り制御方式として自動再送要求（ＡＲＱ）を採用する通信システムにおける伝送制御方法に関するものである。

従来の伝送制御方法においては、たとえば、パケットに付与されたシーケンス番号を管理することによりパケットの紛失を識別し、紛失した全てのパケットのシーケンス番号を付与して再送要求を行なっていた（たとえば、非特許文献１参照）。

具体的には、状態を相手に通知する「STATUS PDU（Protocol Data Unit）」の中に、非送達確認情報を示す「LIST」，「BITMAP」，「Rlist」がある。「LIST」は、紛失したパケット（紛失パケット）のシーケンス番号と、その後の連続した紛失パケットの数と、を全てリスト表示する。「BITMAP」は、最初の紛失パケットのシーケンス番号と、その後の紛失パケットの前記最初の紛失パケットのシーケンス番号からの相対位置と、をビットマップで表示する。「Rlist」は、最初の紛失パケットのシーケンス番号と、最後の紛失パケットのシーケンス番号と、をリスト表示する。いずれも、現在確認できている紛失パケットのシーケンス番号を相手に通知する「Selective ARQ（Automatic Repeat Request）」と呼ばれる方式である。

また、従来の伝送制御方法においては、回線品質測定結果により、送信するＳＤＵ（Service Data Unit）サイズを変更する方法が提案されている。特に、チャネル条件が劣化傾向であれば、ＳＤＵサイズを小さくすることにより、誤りによって再送するＳＤＵ長が短くなるので、再送量も少なくなり、正味のデータスループットが向上する（たとえば、特許文献１）。

3GPP TS 25.322 V.6.1.0 11.5節及び9.2.2.11節特開２００５−６３２０第５頁，表１

従来の伝送制御方法（非特許文献１の方式）においては、送達確認の効率を上げるため、「Selective ARQ」を用いていたが、再送が行なわれたパケットがランダムに正常受信される確率が高くなることにより受信側のパケットバッファが多くなり、これにより、パケットの組み立てが順序通りに行なわれにくくなり、トータルのスループットが低下する、という問題があった。

また、従来の伝送制御方法（特許文献１の方式）においては、パケット長を短くすることにより、ヘッダのオーバーヘッドが大きくなり、パケット単位で行なう送達確認シーケンスが増える、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、パケットの組み立てを順序通りに行いながら送達確認の効率向上を実現し、さらに、トータルのスループット向上を実現する、伝送制御方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる伝送制御方法は、自動再送要求を採用する通信システムにおいて、パケット送信側装置が、ユーザパケットであるＳＤＵ（Service Data Unit）を一定長の複数のＰＤＵ（Protocol Data Unit）に分割し、当該各ＰＤＵを転送する場合の、パケット受信側装置における伝送制御方法であって、たとえば、パケット送信側装置から送られてくるＰＤＵを紛失した場合に、再送制御を行う伝送制御レイヤにおいて、当該伝送制御レイヤより下位のレイヤ（下位レイヤ）から通知される回線品質が劣悪であるほど再送要求対象のＰＤＵの数が少なくなるように制御を行う伝送制御ステップと、前記下位レイヤにおいて、前記伝送制御に応じた再送要求パケットを前記パケット送信側装置に対して送信する再送要求ステップと、を含むことを特徴とする。

この発明によれば、正しい順序でパケットを受信できるので、伝送制御レイヤまたは上位レイヤのバッファ量を削減することができる、という効果を奏する。また、正しい順序でＳＤＵを受信することができるため、トータルのスループットが向上する、という効果を奏する。

以下に、本発明にかかる伝送制御方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかる伝送制御方法を実現するための機能構成を示す図である。図１において、伝送制御レイヤ１は、本発明にかかる伝送制御方法を実行する制御部である。たとえば、３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）におけるＲＬＣ（Radio Link Control）プロトコルとして知られている。上位レイヤ２は、ユーザパケットであるＳＤＵ（Service Data Unit）を送受信する機能部である。たとえば、３ＧＰＰにおけるＰＤＣＰ（Packet Data Convergence Protocol）として知られている。伝送制御レイヤ１では、上記ＳＤＵを一定長の複数のＰＤＵ（Protocol Data Unit）に分割し、それを下位レイヤ３において転送する単位としている。一方で、下位レイヤ３からのＰＤＵは、伝送制御レイヤ１にてＳＤＵへ組み立てられる。下位レイヤ３は、ＰＤＵを多重および分割し、物理線上において対向装置との間でデータを送受信する。たとえば、３ＧＰＰのＭＡＣ（Medium Access Control）として知られている。

つづいて、図２を用いて、本実施の形態の動作について説明する。図２は、実施の形態１の処理シーケンスを示す図である。

ＤＰＤＵ２０ａ〜２０ｈは、ＤＰＤＵ送信側装置の伝送制御レイヤ１が送信する、ユーザデータを含むＰＤＵである。回線品質通知２１は、ＤＰＤＵ受信側装置の下位レイヤ３が監視する物理線上における回線品質であり、たとえば、エラー発生率（ＢＥＲ：Block Error Rate）である。ＳＴＡＴＵＳ２２ａ〜２２ｃは、ＤＰＤＵ受信側装置の伝送制御レイヤ１がＤＰＤＵの送達確認として送信するＰＤＵである。また、ＤＰＤＵ２０ａ〜２０ｈには、それぞれＤＰＤＵ単位にシーケンス番号（図面ではＳＮ）を付与している。たとえば、図示のＤＰＤＵ（ＳＮ＝０〜１１）は、シーケンス番号０のＤＰＤＵ，シーケンス番号１のＤＰＤＵ，…，シーケンス番号１０のＤＰＤＵ，シーケンス番号１１のＤＰＤＵの集まりを表している。また、ＳＴＡＴＵＳ２２ａ〜２２ｃには、紛失や誤りの発生したＤＰＤＵ２０ａ〜２０ｈのシーケンス番号（図面ではＳＮ）を付与し、これにより再送を要求する。また、回線品質通知２１は、たとえば、ＢＥＲが５０％，７０％，９０％というしきい値を越えたときに離散的に通知する。

通常、ＤＰＤＵ受信側装置の伝送制御レイヤ１では、ＤＰＤＵの紛失や誤りの発生した場合（図２ではＳＮ＝１１〜２０，３１〜４０）、ＤＰＤＵ（ＳＮ＝１１〜２０），ＤＰＤＵ（ＳＮ＝３１〜４０）の再送を要求する。具体的には、再送を要求するための送達確認（ＳＴＡＴＵＳ）に、再送要求対象のＤＰＤＵのシーケンス番号：ＳＮ＝１１〜２０，３１〜４０を付与する。

しかしながら、回線品質が劣化すると、再送ＤＰＤＵについても、紛失する確率または誤りが発生する確率が高くなるため、上記のように、ＳＴＡＴＵＳ（ＮＡＣＫ＝１１〜２０）で再送を要求した場合、再送により正常受信できるＤＰＤＵのシーケンス番号が不連続になることが容易に予想される。そのため、ＤＰＤＵ受信側において、伝送制御レイヤ１におけるＤＰＤＵの組み立て待ちバッファや、ＳＤＵ組み立て後の上位レイヤ２への送信待ちバッファ、の量が多くなる。

また、上記上位レイヤ２への送信待ちバッファは、ＳＤＵ保留バッファとして上位レイヤ２で持つことも考えられるが、いずれにしてもＳＤＵとしての順序が正しくなければ、上位レイヤ２では処理を行うことができない。たとえば、上位レイヤ２がＳＤＵ保留バッファを持たず、伝送制御レイヤ１も上位レイヤ２への送信待ちバッファを持たなければ、上位レイヤ２では、再送制御等の制御機能が動作するため、トータルのスループットが格段に低下することが容易に予想される。

すなわち、ＤＰＤＵ受信側の伝送制御レイヤ１において、できるだけ迅速にかつ正しい順序でＳＤＵを組み立てることが、トータルのスループットを向上させるための条件となる。

そこで、本実施の形態では、ＤＰＤＵ受信側において、下位レイヤ３から通知された回線品質通知２１の内容に基づいて、再送を要求するＳＴＡＴＵＳ２２ａに付与するシーケンス番号の範囲を通常（ＮＡＣＫ＝１１〜２０）よりも小さくする（ＮＡＣＫ＝１１〜１５）。そして、さらに回線品質が劣化したことを示す回線品質通知２１を受信した場合には、さらにＳＴＡＴＵＳ２２ｂに付与するシーケンス番号の範囲を小さくする（ＮＡＣＫ＝１１〜１２，ＮＡＣＫ＝１３〜１５）。

なお、回線品質通知２１は、たとえば、無線リンク上のＢＥＲで判断するものであるが、再送を要求するシーケンス番号を制限する情報として、伝送制御レイヤ１におけるＤＰＤＵエラー率を用いることとしてもよい。

このように、本実施の形態においては、回線品質に応じて、再送を要求する送達確認（ＳＴＡＴＵＳ）に付与するシーケンス番号を制限することとした。これにより、正しい順序でＤＰＤＵを受信できるので、伝送制御レイヤ１または上位レイヤ２のバッファ量を削減することができる。また、正しい順序でＳＤＵを受信することができるため、トータルのスループットが向上する。

実施の形態２．
前述の実施の形態１では、送達確認（ＳＴＡＴＵＳ）に付与するシーケンス番号を制限したが、本実施の形態では、送達確認シーケンスを削減することによって、再送ＤＰＤＵの正常受信の確率を向上させる。なお、本実施の形態の伝送制御方法を実現するための機能構成については、前述した図１と同様である。

図３は、実施の形態２の処理シーケンスを示す図である。たとえば、伝送制御レイヤ１が、回線品質が劣化傾向にあることを通知する回線品質通知３１を受信し、ＢＥＲの値が７０％の場合、３回に２回は紛失または誤る可能性があると判断できるため、ＳＴＡＴＵＳ３２には、シーケンス番号だけではなく、再送するＤＰＤＵの回数も通知する。なお、上記劣化傾向に関する情報については、回線品質通知３１に含めず、単に回線品質のみを通知し、劣化傾向にあることを伝送制御レイヤ１にて判断することとしてもよい。

図３に示すＳＴＡＴＵＳ３２では、シーケンス番号１１〜１５を３回にわたって送信することを要求している。

一方、ＤＰＤＵ送信元の伝送制御レイヤ１では、再送ＤＰＤＵを送信する場合、ＳＴＡＴＵＳ３２の要求に従い、同一のＤＰＤＵ２０ｆａ，ＤＰＤＵ２０ｆｂ，ＤＰＤＵ２０ｆｃを３回にわたって送信する。ＤＰＤＵ送信先の伝送制御レイヤ１１が、同一のＤＰＤＵ２０ｆａ〜２０ｆを受信しても、重複したＤＰＤＵについては廃棄する機能を予め備えているため、誤った処理をすることはない。

逆に、回線品質通知３１の内容が改善傾向である場合、または、伝送制御レイヤ１において改善傾向であると判断した場合は、再送する同一ＤＰＤＵの回数を減らしていく。

以上のように、本実施の形態においては、再送を要求するＳＴＡＴＵＳに、シーケンス番号だけではなく、再送ＤＰＤＵの回数についても含ませることとした。これにより、再送回数が増え帯域を余分に消費することにはなるが、一方で、伝送制御レイヤ１間の往復の送達確認遅延を考慮すると、トータルのスループットが改善する可能性がある。

また、紛失や誤り発生にかかわる送達確認シーケンスは、回線品質によって増加することになるが、本実施の形態によれば、送達確認シーケンスと送受信処理の負荷をほとんど増加させることなく、信頼性を向上させることができる。

実施の形態３．
前述の実施の形態１，２では、受信する方向に回線品質を通知していたが、本実施の形態においては、ＤＰＤＵを送信する方向に回線品質を通知する。なお、本実施の形態の伝送制御方法を実現するための機能構成については、前述した図１と同様である。

図４は、実施の形態３の処理シーケンスを示す図である。たとえば、ＤＰＤＵ受信側の伝送制御レイヤ１では、downlink回線品質通知４１をＤＰＤＵ送信側の下位レイヤ３から受信した場合、回線品質が劣化傾向にあると判断し、ＳＴＡＴＵＳ４２ａ，４２ｂを送信する。ＳＴＡＴＵＳ４２ａ，ＳＴＡＴＵＳ４２ｂは、それぞれ同一のＰＤＵであるが、ＳＴＡＴＵＳ４２ａ，４２ｂを受信したＤＰＤＵ送信側の伝送制御レイヤ１では、同時に要求してきたＳＴＡＴＵＳであることを認識できないため、同時に要求してきたＳＴＡＴＵＳであることを認識する情報を付加しておく。これにより、最初のＳＴＡＴＵＳ４２ａを正常に受信できた場合は、次のＳＴＡＴＵＳ４２ｂは廃棄する。

以上のように、本実施の形態においては、ＤＰＤＵ送信側から送られてくる回線品質に応じて、ＤＰＤＵ受信側の装置が、複数のＳＴＡＴＵＳを送信することとした。具体的には、回線品質が劣悪なほどＳＴＡＴＵＳ数が多くなるように調整する。これにより、ＳＴＡＴＵＳ紛失により再送ＤＰＤＵが送信されないという状態を回避することができる。また、ＤＰＤＵの受信側においては、ＳＴＡＴＵＳを再送するまでの待ち時間（タイマー処理）を削減することができる。したがって、伝送制御レイヤ１間の往復の送達確認遅延を考慮すると、トータルのスループットが改善する可能性がある。

以上のように、本発明にかかる伝送制御方法は、無線通信システムに有用であり、特に、誤り制御方式として自動再送要求（ＡＲＱ）を採用する通信システムに適している。

本発明にかかる伝送制御方法を実現するための機能構成を示す図である。実施の形態１の処理シーケンスを示す図である。実施の形態２の処理シーケンスを示す図である。実施の形態３の処理シーケンスを示す図である。

符号の説明

１伝送制御レイヤ
２上位レイヤ
３下位レイヤ

Claims

自動再送要求を採用する通信システムにおいて、パケット送信側装置が、ユーザパケットであるＳＤＵ（Service Data Unit）を一定長の複数のＰＤＵ（Protocol Data Unit）に分割し、当該各ＰＤＵを転送する場合の、パケット受信側装置における伝送制御方法であって、
パケット送信側装置から送られてくるＰＤＵを紛失した場合に、再送制御を行う伝送制御レイヤにおいて、当該伝送制御レイヤより下位のレイヤ（下位レイヤ）から通知される回線品質が劣悪であるほど再送要求対象のＰＤＵの数が少なくなるように制御を行う伝送制御ステップと、
前記下位レイヤにおいて、前記伝送制御に応じた再送要求パケットを前記パケット送信側装置に対して送信する再送要求ステップと、
を含むことを特徴とする伝送制御方法。
前記再送要求パケットに、さらに同一パケットの再送回数を含めることとし、
回線品質が劣化傾向にある場合には再送回数を増やし、回線品質が改善傾向にある場合には再送回数を減らすことを特徴とする請求項１に記載の伝送制御方法。
前記伝送制御ステップにおいては、さらに、前記パケット送信側装置から通知される回線品質が劣悪であるほど前記再送要求パケットの送信数が多くなるように制御を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の伝送制御方法。