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JP3859521B2 - Mobile communication system - Google Patents

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JP3859521B2
JP3859521B2 JP2002020143A JP2002020143A JP3859521B2 JP 3859521 B2 JP3859521 B2 JP 3859521B2 JP 2002020143 A JP2002020143 A JP 2002020143A JP 2002020143 A JP2002020143 A JP 2002020143A JP 3859521 B2 JP3859521 B2 JP 3859521B2
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JP
Japan
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server
segment
tcp
retransmission
bearer
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Inventor
和久 樋口
伸次 植月
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SoftBank Corp
Original Assignee
SoftBank Mobile Corp
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Publication date
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Description

【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
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to retransmission control when data is transferred using a transport control protocol (TCP) in a mobile communication system.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a transport control protocol (hereinafter referred to as “TCP”) is known as a network protocol used for communication in a network. This TCP is located in the fourth layer (transport layer) in the OSI (Open Systems Interconnection) reference model, and is a protocol that performs flow control, retransmission control, and the like. TCP is used as a standard network protocol for communication on the Internet. The TCP is also used when communicating from a mobile terminal such as a mobile phone by connecting to the Internet via a mobile communication network including a wireless communication line.
[0003]
FIG. 4 shows an example of a connection establishment process and a data transmission sequence when a client in the network requests and establishes a TCP connection to the server.
In the TCP connection establishment process, as shown in FIG. 4, first, the client 101 requesting the TCP connection transmits the segment 1 with the SYN flag turned on to the server 100. Receiving segment 1, the server 100 turns on the SYN flag and transmits segment 2 of ACK for SYN to the client. The client that has received the segment 2 transmits the ACK segment 3 for SYN to the server 100. As a result, the TCP connection between the client 101 and the server 100 is established. Such connection establishment is called three-way handshake. When the connection is established, for example, as illustrated in FIG. 4, when the client 101 transmits the segment 4 for requesting data to the server 100, the server 100 returns the segment 5 of the ACK for this segment 4 to the client 101. Response data (not shown) to the request is transmitted. In this way, the client 101 can obtain predetermined data from the server 100.
[0004]
In addition, when the ACK corresponding to the transmitted segment does not return for a certain period of time, the client 101 that is the transmission source retransmits the segment. This fixed time is called retransmission timeout time (RTO), and RTO is based on a round trip time (RTT: Round Trip Time) from when the client 101 transmits a segment to the server 100 until it receives an ACK segment from the server 100. It is calculated according to the line quality at that time. For example, as shown in FIG. 5, when the client transmits the segment 4 of data 1 (DATA1) to the server 100, it is assumed that the segment 4 disappears in the middle and the server cannot receive it. In this case, since the server 100 cannot receive the segment 4, it does not return an ACK. When the client 101 transmits the segment 4, the client 101 starts a retransmission timer with the RTO value set. When the retransmission timer times out, the client 101 retransmits the ACK segment 10 as shown in FIG. Assuming that the server 100 receives the retransmitted segment 4, the server 100 returns the segment 11 of the ACK for the segment 10 to the client 101, and the client 101 that has received this ACK has received the data of the segment 10 normally. Know. By performing such retransmission control, the reliability of communication using TCP can be improved. In retransmission control, retransmission is performed over several orders until ACK is returned.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in a mobile communication system, an intermediate node for absorbing differences between communication lines is generally provided between the wireless communication line side and the wired communication line side. FIG. 6 is a sequence diagram showing an example of retransmission control when data is transferred from the server 200 to the mobile device 201 using TCP in this case. In FIG. 6, between the server 200 and the intermediate node 202, retransmission control is performed by TCP located in the fourth layer (transport layer). That is, the RTO value calculated by the server 200 based on the RTT is set in the retransmission timer, and retransmission is performed when the retransmission timer times out. In contrast, retransmission control is performed between the intermediate node 202 and the mobile device 201 in the second layer (data link layer) of the OSI reference model. The retransmission control performed in the second layer is generally performed in a shorter time than the TCP retransmission control performed in the fourth layer.
[0006]
In particular, wireless communication lines have poor line quality compared to wired communication lines, and their quality is not constant, so in wireless communication lines, the round-trip time RTT from transmission of a segment to reception of an ACK segment becomes longer. There is a tendency to end up. For this reason, in a communication network including a wireless communication line, there is a possibility that the segment may be retransmitted based on the elapse of the retransmission timeout time RTO even though no packet loss has occurred on the communication line. In addition to being retransmitted from the server 200 by TCP retransmission control, this retransmission is also retransmitted from the intermediate node 202 by second-layer retransmission control. In this way, when the TCP retransmission control and the second layer retransmission control compete, or when the retransmission segment is retransmitted erroneously, useless packets exist on the communication line, and the communication line utilization efficiency is increased. It will fall. That is, there is a problem that the data band of the wireless line is used by the retransmission segment, and the band of the wireless line is compressed. Since the bandwidth is narrow in the case of a wireless line, it is a big problem that the data bandwidth is wasted due to retransmission segments.
[0007]
Therefore, in order to solve this problem, when establishing communication using TCP between the mobile terminal and the server, the server is given the information of the retransmission timeout time held in the mobile terminal. It has been proposed to perform retransmission control according to the information on the retransmission timeout period. According to such re-transmission control, it is possible to prevent the use of the bandwidth of the radio line due to the re-transmission control, and to suppress a reduction in the utilization efficiency of the communication line.
However, there are cases where the intermediate node supports circuit-switched bearers and packet-switched bearers, and the circuit-switched bearer (packet-switched bearer) used so far when the mobile terminal is handed over is the packet-switched bearer (circuit-switched bearer). ) May occur. In such a case, it is preferable to set a retransmission timeout time (RTO value) suitable for the changed bearer.
[0008]
Therefore, an object of the present invention is to provide a mobile communication system capable of changing the retransmission timeout period even during a TCP session.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a mobile communication system of the present invention is a mobile communication system that enables data transfer between a mobile terminal in a radio access network and a server in a core network using a transport control protocol (TCP). In a communication system, during a session using the transport control protocol between the mobile terminal and the server, when the mobile terminal is handed over and a bearer located under the transport control protocol is changed The mobile terminal sends a segment to which the option for changing to a retransmission timeout time suitable for the changed bearer is sent to the server, so that the server performs control for changing the retransmission timeout time based on the option. I have to.
[0011]
According to the present invention as described above, during the session using the transport control protocol, the server adds control for changing the retransmission timeout time to the TCP session by sending a segment with an option to change the retransmission timeout time to the server. You will be able to do it inside. For this reason, since the server can perform control to change the retransmission timeout period during communication with the mobile device and can set the optimum retransmission timeout period, it is possible to prevent the communication line utilization efficiency from being lowered. it can. That is, it is possible to prevent the bandwidth of the wireless line from being used wastefully. In particular, even when the protocol located under the TCP is changed when the mobile device is handed over, it is possible to set the optimum retransmission timeout time for the changed protocol.
Furthermore, since retransmission control by TCP is performed between the mobile terminal and the server, an intermediate node for absorbing the difference between the retransmission control of TCP and the retransmission control of the second layer can be omitted.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a schematic configuration of a mobile communication system according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 1, a mobile device 1 is a mobile terminal comprising a mobile phone as an information terminal device, and can perform data communication with a web server 4 on the Internet via a mobile communication network. . The mobile communication network is composed of a radio access network (RAN) including a radio communication line between the mobile device 1 and the base station 2, and a core network including a wired communication line provided with various nodes. When the mobile device 1 accesses the web server 4, an HTML file or an image file is transferred from the web server 4 by starting up a browser and specifying and transmitting a URL (Uniform Resource Locators) of the web server 4. 1 is displayed back on the browser screen of the mobile device 1. Transmission and reception of HTML files and image files are performed using HTTP (Hypertext Transfer Protocol) located at the fifth layer (session layer) or higher of the OSI reference model.
[0013]
In this case, End-to-End between the mobile device 1 and the web server 4 is connected by a transport control protocol (TCP) located in the fourth layer (transport layer). Also, a circuit-switched bearer that supports circuit switching located in the second layer (data link layer) or a packet bearer that supports packet switching is between the mobile station 1 and the base station 2 and between the base station 2 and the switch 3. Connected by Further, the exchange 3 and the web server 4 are connected by a wired line such as Ethernet located in the second layer (data link layer).
[0014]
Next, characteristic points in the mobile communication system according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the sequence diagram shown in FIG.
The sequence diagram shown in FIG. 2 is a sequence during a session after the mobile device 1 in the mobile communication system establishes a TCP connection with the web server 4. The mobile device 1 is connected by a circuit-switched bearer or a packet-switched bearer located in the lower layer of TCP, and the current bearer is indicated as bearer A. That is, the current TCP session is performed using bearer A. Here, it is assumed that the mobile device 1 moves and is handed over. At this time, the base station where the mobile device 1 is located is changed from the base station 2 to another base station. For this reason, the bearer used as shown in the figure is changed from the bearer A to the other bearer B. Further, the optimum value of the retransmission timeout time RTO differs depending on the type of bearer, that is, whether it is a circuit switched bearer or a packet switched bearer.
[0015]
Therefore, when the mobile device 1 detects that the bearer has been changed, the mobile device 1 adds a request for changing the value of the retransmission timeout time RTO using the option area to the segment and transmits it to the web server 4. In the example shown in FIG. 2, this segment is the ACK segment of the segment in the TCP session (bearer A). However, the segment is not limited to this, and any segment may be used as long as the mobile station 1 transmits during the session. . When the web server 4 receives the ACK segment 1 to which the RTO value change request option is added, the RTO value is changed so that the RTO value is optimum for the bearer changed according to the RTO change request. Next, the web server 4 transmits an ACK segment 2 indicating that the RTO value change request has been received to the mobile device 1. Thereby, in the subsequent TCP session (bearer B), retransmission control based on the RTO value optimum for the changed bearer B is performed.
[0016]
Here, the data structure of the TCP segment is shown in FIG. In the TCP segment shown in FIG. 3, up to options are used as TCP headers. The TCP header includes a transmission source port number (16 bits), a destination port number (16 bits), a sequence number (32 bits), an acknowledgment number (ACK number: 32 bits 9 and a header length (HLen). : 4 bits) and reserve (6 bits) fields, and 6 flag bits consisting of urgent flag (URG), ACK flag, PSH flag, RST flag, SYN flag, and FIN flag Here, when the ACK flag is “1”, ACK is valid, and when the SYN flag is “1”, it indicates that the sequence number field has an initial value. Further, when the FIN flag is set to “1”, it indicates that there is no more data to be sent, and a window field (16 for indicating the buffer amount to the other party). Bit), a checksum field (16 bits) used to detect errors in the header and data, an urgent pointer field (16 bits), and an optional field for setting an RTO value during the session in the present invention. The field following the TCP header is a data field.
[0017]
By the way, when the transmission source is the web server 4 and the destination is the mobile device 1, if the ACK corresponding to the segment transmitted from the web server 4 is not returned from the mobile device 1, the retransmission timer of the web server 4 When the RTO value set in Timeout expires, the segment is retransmitted. This RTO value is set according to the RTO value change request transmitted from the mobile device 1 to the web server 4 during the TCP session described above. Since the set RTO value is the optimum RTO value for the mobile communication system and the bearer to be used, it can be set to the optimum retransmission timeout time, so that the utilization efficiency of the communication line is reduced. Can be prevented. The mobile communication system may be a mobile communication system such as PDC (Personal Digital Cellular), WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access), GSM (global system for mobile communication), or PHS (Personal Handy-phone System). .
[0018]
Further, when the transmission source is the mobile device 1 and the destination is the web server 4, if an ACK corresponding to the segment transmitted from the mobile device 1 is not returned from the web server 4, the retransmission timer of the mobile device 1 When the RTO value set in Timeout expires, the segment is retransmitted. This RTO value is a fixed RTO value held in the mobile device 1 and is an optimum RTO value according to the mobile communication system and the bearer to be used. As much as possible, it is possible to prevent the use efficiency of the communication line from being lowered.
As described above, even if TCP retransmission control is performed in the end-to-end between the mobile device 1 and the web server 4, it is possible to prevent the use efficiency of the communication line from being lowered. An intermediate node for absorbing the difference from the retransmission control of the second layer (data link layer) can be omitted.
[0019]
In the above description, when the bearer is changed, the segment to which the RTO value change request is added is sent during the TCP session. However, when the RTO value is to be changed, the segment to which the RTO value change request is added is sent. It may be. The RTO value change request may be information indicating the RTO value to be set or the RTO value to be set. For example, since the retransmission control mechanism is different for each bearer type, the optimum RTO value varies depending on the bearer type. The optimum value can be set in advance in the table or the like as the RTO value for each bearer type. Therefore, information indicating a specific RTO value on the table may be sent instead of the RTO value.
[0020]
In addition, while performing retransmission control of TCP in the end-to-end between the mobile device 1 and the web server 4, the retransmission control is performed in the circuit switched bearer or the packet bearer located in the second layer (data link layer). Also good.
If the ACK number for the retransmitted segment is not returned, retransmission is performed again. In this case, the retransmission timeout time is set to a fixed RTO value set in the retransmission timer. In other words, retransmission is performed repeatedly, for example, every 10 seconds until the preset maximum time is reached. However, when the first RTO value is 10 sec in consideration of the failure, an exponential back-off that sets the second RTO value to 20 sec and the third RTO value to 40 sec may be incorporated. Further, the RTO value may be increased by adding a predetermined value to the RTO value every time it is timed out.
[0021]
In the above description, the retransmission timeout time RTO to be held in the mobile device 1 is set to 10 sec. However, the present invention is not limited to this. This retransmission timeout period RTO is preferably set to an optimum value based on transmission characteristics such as round trip time (RTT) in the radio access network for each bearer to be used.
In the above description, TCP is used as the protocol of the fourth layer (transport layer) between the mobile device 1 and the web server 4. However, instead of TCP, transaction type T / TCP is used. Also good.
Furthermore, the mobile terminal is not limited to a mobile phone, and may be a mobile information terminal or the like. The server is not limited to a web server on the Internet, and may be a server on a network.
[0022]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, during the session using the transport control protocol, by sending a segment with an option for changing the retransmission timeout time to the server, the server controls the change of the retransmission timeout time in the TCP session. You will be able to do it inside. For this reason, since the server can perform control to change the retransmission timeout period during communication with the mobile device and can set the optimum retransmission timeout period, it is possible to prevent the communication line utilization efficiency from being lowered. it can. That is, it is possible to prevent the bandwidth of the wireless line from being used wastefully. In particular, even when the protocol located under the TCP is changed when the mobile device is handed over, it is possible to set the optimum retransmission timeout time for the changed protocol.
Furthermore, since retransmission control by TCP is performed between the mobile terminal and the server, an intermediate node for absorbing the difference between the retransmission control of TCP and the retransmission control of the second layer can be omitted.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a mobile communication system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sequence diagram showing feature points in the mobile communication system according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a data structure of a TCP segment in the mobile communication system according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a sequence diagram showing connection establishment processing and data transmission processing using conventional TCP.
FIG. 5 is a sequence diagram showing retransmission control processing using conventional TCP.
FIG. 6 is a sequence diagram showing retransmission control in a conventional mobile communication system.
[Explanation of symbols]
1 mobile device, 2 base station, 3 exchange, 4 web server, 100 server, 101 client, 200 server, 201 mobile device, 202 intermediate node

Claims (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。
A mobile communication system capable of transferring data using a transport control protocol (TCP) between a mobile terminal in a radio access network and a server in a core network,
During a session using the transport control protocol between the mobile terminal and the server, when the mobile terminal is handed over and a bearer located under the transport control protocol is changed, the mobile terminal The server is configured to control the change of the retransmission timeout time based on the option by sending a segment with an option to change the retransmission timeout time suitable for the changed bearer to the server. Mobile communication system.
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