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JP6727107B2 - Packet communication system, congestion control method therefor, and congestion control program - Google Patents

Packet communication system, congestion control method therefor, and congestion control program Download PDF

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JP6727107B2 JP2016237469A JP2016237469A JP6727107B2 JP 6727107 B2 JP6727107 B2 JP 6727107B2 JP 2016237469 A JP2016237469 A JP 2016237469A JP 2016237469 A JP2016237469 A JP 2016237469A JP 6727107 B2 JP6727107 B2 JP 6727107B2
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直樹 高谷
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Description

本発明は、パケット通信システムに関し、特にトランスポート層の輻輳制御機能に関する。 The present invention relates to a packet communication system, and more particularly, to a congestion control function of a transport layer.

現在のインターネット通信ではTCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)のプロトコルが標準的に用いられている。トランスポート層の代表的な通信プロトコルであるTCPは、コネクション型の信頼性プロトコルであり、再送制御や輻輳制御機能を有する。TCPでは、送信側が送ったパケットに対して受信側がパケットを受け取ったことを示す確認応答(ACK)を返し、ACKを受け取った送信側は更に次のパケットを送信するという動作を基本とする。このとき、ACKを待たずに送信できるデータ量を示す輻輳ウィンドウ(cwnd)を調節することでネットワークの輻輳制御を行う。cwndは通信開始時においては、輻輳を回避するため、ACKを受信する度にcwndを1パケットずつ増加させるスロースタートを行う。輻輳によりパケットロスが生じるか、cwndがスロースタート閾値(ssthresh)を超えたら、輻輳を回避するようにcwndを増減させる制御を行う輻輳回避モードへ移行する。 In current Internet communication, a protocol of TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) is used as a standard. TCP, which is a typical communication protocol of the transport layer, is a connection-type reliability protocol and has a retransmission control function and a congestion control function. In TCP, the basic operation is that the receiving side returns an acknowledgment (ACK) indicating that the packet has been received by the transmitting side, and the transmitting side which has received the ACK further transmits the next packet. At this time, network congestion control is performed by adjusting the congestion window (cwnd) that indicates the amount of data that can be transmitted without waiting for ACK. At the start of communication, cwnd performs a slow start in which cwnd is incremented by one packet each time an ACK is received in order to avoid congestion. When a packet loss occurs due to congestion or cwnd exceeds a slow start threshold (ssthresh), a transition is made to a congestion avoidance mode in which control is performed to increase or decrease cwnd so as to avoid congestion.

輻輳制御アルゴリズムはインターネット通信の変化に伴い様々な手法が提案されてきた。Linux kernel 2.6以降のバージョンで標準となっているCUBIC(非特許文献1参照)は、輻輳回避モードのcwnd増加量が、パケットロスからの時間に依存するため、RTT(Round Trip Time)公平性が高く、高遅延な環境においても通信スループットを改善することができる。近年では無線通信が一般的となっているが、無線通信は有線通信と比較して通信品質の変動が大きく、また無線エラーによる遅延増加やパケットロスによってスループットの低下が問題となる。 Various methods of congestion control algorithms have been proposed along with changes in Internet communication. CUBIC (see Non-Patent Document 1), which has become a standard in the Linux kernel 2.6 and later versions, has an RTT (Round Trip Time) fairness because the increase amount of cwnd in the congestion avoidance mode depends on the time from packet loss. It is possible to improve the communication throughput even in a high and high delay environment. In recent years, wireless communication has become common, but wireless communication has a greater variation in communication quality than wired communication, and there is a problem in that throughput decreases due to increased delay due to wireless errors and packet loss.

無線通信におけるスループットを改善する手法としてパケットロス時に可用帯域の推定を行うことで不必要なスループットの低下を防ぐ制御を行うWestwoodや、最大cwndの拡張、SACKの利用など、TCPのパラメータやオプションを無線通信用にチューニングしたW−TCP(Wireless-Profiled TCP)などがある。 As a method of improving the throughput in wireless communication, TCP parameters and options such as Westwood that controls unnecessary throughput by estimating the available bandwidth at the time of packet loss, extension of maximum cwnd, use of SACK, etc. There is W-TCP (Wireless-Profiled TCP) tuned for wireless communication.

また、トランスポート層だけでなく、インターネット層やデータリンク層から輻輳状況、無線のハンドオーバなどを通知してTCPの制御を行うクロスレイヤ制御手法が研究されている。 Also, a cross-layer control method has been studied in which not only the transport layer but also the Internet layer and the data link layer notify the congestion status, wireless handover, and the like to control TCP.

Quick−Start(非特許文献2参照)は、送信側の要求するスループットをTCP及びIPパケットのオプション領域を利用して通知し、送受信間の全てのノードが承認すれば、要求するスループットに対応するcwndに変更する手法である。 Quick-Start (see Non-Patent Document 2) uses the option area of TCP and IP packets to notify the throughput requested by the transmission side, and if all nodes between the transmission and reception approve, the requested throughput is supported. This is a method of changing to cwnd.

また、非特許文献3では、TCPパケットのオプション領域を用いて、無線リンクの変動などによって明示的に利用可能なスループットをサーバへ通知する手法が紹介されている。 Also, Non-Patent Document 3 introduces a method of using an option area of a TCP packet to explicitly notify a server of available throughput due to a change in a wireless link or the like.

また、通信品質を検出し、この通信品質に基づいて複数の輻輳制御機能を切り替える手法も提案されている。 A method has also been proposed in which communication quality is detected and a plurality of congestion control functions are switched based on this communication quality.

Injong Rhee, and Lisong Xu, "CUBIC: A New TCP-Friendly High-Speed TCP Variant", 2008Injong Rhee, and Lisong Xu, "CUBIC: A New TCP-Friendly High-Speed TCP Variant", 2008 S. Floyd, 他3名, "Quick-Start for TCP and IP", RFC4782S. Floyd, 3 others, "Quick-Start for TCP and IP", RFC4782 A. Jain et al., "Mobile Throughput Guidance Inband Signaling Protocol draft-flinck-mobile-throughput-guidance-03", IETF Internet-Draft, 2015A. Jain et al., "Mobile Throughput Guidance Inband Signaling Protocol draft-flinck-mobile-throughput-guidance-03", IETF Internet-Draft, 2015

2020年代の無線ネットワークでは、増大するトラヒックを効率的に収容するため、利用周波数帯やセル半径などの特性が異なる複数のRAT(Radio Access Technology)を混合して用いるMulti−RAT環境となることが想定されている。利用するRATは、図1に示すように、既存のLTE(Long Term Evolution)やWi−Fiに加え、例えば、高周波のミリ波を用いることで最大帯域が数Gから数十Gbpsと広帯域だがセル半径が小さいものや、5GHz帯等のアンライセンスバンドを用いた安価だが信頼性の低いものが考えられる。このようなMulti−RAT環境では、セル半径数メートルから数百メートルのスモールセルが点在するため、通信端末の移動によるセルの切り替わりが頻繁に生じて、帯域、遅延、PER(Packet Error Rate)などの通信品質が急激に変動する。 In the wireless network of the 2020s, in order to efficiently accommodate increasing traffic, a Multi-RAT environment in which a plurality of RATs (Radio Access Technology) having different characteristics such as a frequency band used and a cell radius are mixed is used. It is supposed. As shown in FIG. 1, the RAT to be used is, in addition to existing LTE (Long Term Evolution) and Wi-Fi, for example, a wide band with a maximum bandwidth of several G to several tens Gbps by using a high-frequency millimeter wave, but a cell. A small radius and an inexpensive but low-reliability one using an unlicensed band such as a 5 GHz band are considered. In such a Multi-RAT environment, since small cells having a cell radius of several meters to several hundred meters are scattered, switching of cells frequently occurs due to movement of communication terminals, and bandwidth, delay, and PER (Packet Error Rate). Communication quality fluctuates rapidly.

前述したTCP輻輳制御アルゴリズムのCUBICは、広帯域高遅延環境におけるスループットを改善しつつRTTや他のTCPフローとの公平性を高めた手法であり、通信環境の急激な変化に合わせるように設計されたものではない。このため、LTEでCUBICによる通信中にカバー範囲の狭い超広帯域なミリ波を用いたセルと接続した場合、空き帯域を利用するために急激にcwndを増加させることは行わない。したがって移動中であれば帯域を十分に使い切る前にセルから出てしまい帯域を十分に活用できない課題がある。 CUBIC, which is the TCP congestion control algorithm described above, is a method that improves throughput in a high-bandwidth, high-delay environment while increasing fairness with RTT and other TCP flows, and is designed to adapt to rapid changes in the communication environment. Not a thing. For this reason, when connecting to a cell using an ultra-wide band millimeter wave having a narrow coverage while communicating by CUBIC in LTE, cwnd is not rapidly increased in order to use the available band. Therefore, when moving, there is a problem that the band is not fully utilized because it leaves the cell before the band is fully used.

また、CUBICはパケットロスを輻輳と判断してスループットを低下させるため、アンライセンスバンドを用いる際は、電波の干渉が原因でPERが増加し、 不必要にスループットを下げてしまう課題もある。 Further, since CUBIC determines packet loss as congestion and reduces throughput, when using an unlicensed band, PER increases due to radio wave interference, and there is a problem that throughput is unnecessarily reduced.

また、Quick−Startを用いることで要求スループットを即座に得ることができるが、Quick−Startを利用するには、送受信端末間の全ノードがQuick−Startに対応する必要がある。 Further, the required throughput can be immediately obtained by using the Quick-Start, but in order to use the Quick-Start, all nodes between the transmitting and receiving terminals need to support the Quick-Start.

また、前述の通信品質に基づく輻輳制御機能の切り替えは、輻輳制御機能間でパラメータの引き継ぎや、送受信端末間で制御切り替えタイミングの同期などが必要である。 Further, the switching of the congestion control function based on the above-mentioned communication quality requires the takeover of parameters between the congestion control functions and the synchronization of the control switching timing between the transmitting and receiving terminals.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、帯域などの通信品質の急激な変動に即応することができるパケット通信システム及びその輻輳制御方法、並びに、輻輳制御プログラムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a packet communication system and a congestion control method therefor, and a congestion control program, which can quickly respond to a sudden change in communication quality such as a band. ..

上記目的を達成するために、本願発明は無線端末を収容する無線基地局と、無線端末との間でOSI7階層モデルのトランスポート層のコネクションを形成する通信装置とを備えたパケット通信システムにおいて、無線端末と無線基地局との間の無線アクセス品質を検出する無線アクセス品質検出手段と、無線アクセス品質検出手段により検出された無線アクセス品質に基づきトランスポート層における輻輳ウィンドウサイズを調節する輻輳ウィンドウ制御手段を備え、前記無線アクセス品質検出手段は、前記端末と前記無線基地局との間の無線アクセスにおいて利用可能な最大帯域を算出するとともに該最大帯域に変動があると該最大帯域を無線アクセス品質として前記輻輳ウィンドウ制御手段に通知し、前記輻輳ウィンドウ制御手段は、輻輳ウィンドウサイズが第1の閾値を超えるとスロースタートモードから輻輳回避モードより高速に且つスロースタートモードより緩やかに輻輳ウィンドウサイズを増加させる高速増加モードに移行し、輻輳ウィンドウサイズが前記第1の閾値よりも大きい第2の閾値を超えると高速増加モードから輻輳回避モードに移行するよう制御するとともに、通知された最大帯域が増加すると、該最大帯域に基づいて、前記第2の閾値を算出することを特徴とする。
また、本願発明は、無線端末を収容する無線基地局と、無線端末との間でOSI7階層モデルのトランスポート層のコネクションを形成する通信装置とを備えたパケット通信システムにおいて、無線端末と無線基地局との間の無線アクセス品質を検出する無線アクセス品質検出手段と、無線アクセス品質検出手段により検出された無線アクセス品質に基づきトランスポート層における輻輳ウィンドウサイズを調節する輻輳ウィンドウ制御手段とを備え、前記無線アクセス品質検出手段は、前記端末と前記無線基地局との間の無線アクセスにおいて利用可能な最大帯域を算出するとともに該最大帯域に変動があると該最大帯域を無線アクセス品質として前記輻輳ウィンドウ制御手段に通知する最大帯域検出手段を含み、前記輻輳ウィンドウ制御手段は、輻輳回避制御処理において、通知された最大帯域の増加に伴い輻輳ウィンドウサイズ増加処理時の増加量を大きく且つ輻輳ウィンドウサイズ減少処理時の減少量を小さくし、通知された最大帯域の減少に伴い輻輳ウィンドウサイズ増加処理時の増加量を小さく且つ輻輳ウィンドウサイズ減少処理時の減少量を大きく制御することを特徴とする。
また、本願発明は、無線端末を収容する無線基地局と、無線端末との間でOSI7階層モデルのトランスポート層のコネクションを形成する通信装置とを備えたパケット通信システムにおいて、無線端末と無線基地局との間の無線アクセス品質を検出する無線アクセス品質検出手段と、無線アクセス品質検出手段により検出された無線アクセス品質に基づきトランスポート層における輻輳ウィンドウサイズを調節する輻輳ウィンドウ制御手段とを備え、前記無線アクセス品質検出手段は、前記端末と前記無線基地局との間の無線アクセスにおいて利用可能な最大帯域を算出するとともに該最大帯域に変動があると該最大帯域を無線アクセス品質として前記輻輳ウィンドウ制御手段に通知し、前記輻輳ウィンドウ制御手段は、輻輳回避制御処理において、端末が行う通信のスループットと通知された最大帯域の差が大きいほど輻輳ウィンドウサイズ増加処理時の増加量を大きく且つ輻輳ウィンドウサイズ減少処理時の減少量を小さくし、端末が行う通信のスループットと通知された最大帯域の差の減少に伴い輻輳ウィンドウサイズ増加処理時の増加量を小さく且つパケットロス時の輻輳ウィンドウサイズ減少処理時の減少量を大きく制御することを特徴とする
In order to achieve the above object, the present invention includes a radio base station that accommodates a radio terminal, in a packet communication system including a communication device for forming a connection of the transport layer of OSI7 hierarchical model between the mobile station A wireless access quality detecting means for detecting a wireless access quality between a wireless terminal and a wireless base station, and a congestion window for adjusting a congestion window size in a transport layer based on the wireless access quality detected by the wireless access quality detecting means The wireless access quality detecting means calculates a maximum bandwidth that can be used in wireless access between the terminal and the wireless base station, and wirelessly accesses the maximum bandwidth when the maximum bandwidth fluctuates. Notifying the congestion window control means as a quality, the congestion window control means, when the congestion window size exceeds a first threshold value, from the slow start mode to a higher speed than the congestion avoidance mode and more slowly than the slow start mode. When the congestion window size exceeds the second threshold value which is larger than the first threshold value, the control is performed so as to shift from the fast increase mode to the congestion avoidance mode, and the maximum bandwidth notified is increased. Then, the second threshold value is calculated based on the maximum band.
Further, the present invention is a packet communication system including a wireless base station accommodating a wireless terminal and a communication device forming a connection of a transport layer of the OSI 7-layer model between the wireless terminal and the wireless terminal. Radio access quality detecting means for detecting the radio access quality between the station, and a congestion window control means for adjusting the congestion window size in the transport layer based on the radio access quality detected by the radio access quality detecting means, The wireless access quality detection means calculates a maximum bandwidth that can be used in wireless access between the terminal and the wireless base station, and if there is a change in the maximum bandwidth, the maximum bandwidth is used as the wireless access quality to determine the congestion window. Includes a maximum bandwidth detection means for notifying the control means, the congestion window control means, in the congestion avoidance control processing, the increase amount of the congestion window size increase processing with the increase of the notified maximum bandwidth is large and the congestion window size decrease It is characterized in that the amount of decrease in processing is made small, and the amount of increase in processing of increasing the congestion window size is controlled to be small and the amount of decrease in processing of reducing the congestion window size is controlled to be large as the notified maximum bandwidth is decreased.
Further, the present invention is a packet communication system including a wireless base station accommodating a wireless terminal and a communication device forming a connection of a transport layer of the OSI 7-layer model between the wireless terminal and the wireless terminal. Radio access quality detecting means for detecting the radio access quality between the station, and a congestion window control means for adjusting the congestion window size in the transport layer based on the radio access quality detected by the radio access quality detecting means, The wireless access quality detection means calculates a maximum bandwidth that can be used in wireless access between the terminal and the wireless base station, and if there is a change in the maximum bandwidth, the maximum bandwidth is used as the wireless access quality to determine the congestion window. Notifying the control means, the congestion window control means, in the congestion avoidance control process, the greater the difference between the throughput of the communication performed by the terminal and the notified maximum bandwidth, the larger the increase amount in the congestion window size increase process and the congestion window. Decrease the reduction amount during the size reduction process, and reduce the increase amount during the congestion window size increase process as the difference between the throughput of the communication performed by the terminal and the notified maximum bandwidth decreases, and reduce the congestion window size during the packet loss process It is characterized by greatly controlling the amount of time reduction .

本発明によれば、無線アクセス環境の品質変化に基づいて輻輳ウィンドウ制御を行うことで、例えばLTEによる通信中にキャリアアグリゲーションやデュアルコネクティビティを適用して広帯域化したことを検知し、即座に広帯域を利用する制御に変更することが可能となる。また、再び狭帯域なセルへ移動した際には、cwndを急激に増加させない制御にすることで他のフローとの公平性を保つことができる。 According to the present invention, by performing the congestion window control based on the quality change of the wireless access environment, it is possible to detect that the bandwidth has been widened by applying carrier aggregation or dual connectivity during communication by, for example, LTE, and immediately widen the wideband. It is possible to change the control to be used. Further, when the cell moves again to the narrow band cell, fairness with other flows can be maintained by controlling so that cwnd is not rapidly increased.

また、トランスポート層において無線伝送品質を考慮することで、無線エラーによるRTTやPERの増加と輻輳を判別することが可能となり不必要にスループットを低下させずにすむ。 Further, by considering the wireless transmission quality in the transport layer, it is possible to determine the increase in RTT or PER and the congestion due to a wireless error, so that the throughput is not unnecessarily reduced.

Multi−RAT環境を説明するイメージ図Image diagram explaining Multi-RAT environment プロキシを介したパケット通信システムの構成図Block diagram of packet communication system via proxy プロキシを介さないパケット通信システムの構成図Block diagram of packet communication system without proxy 実施形態1の機能構成図Functional configuration diagram of the first embodiment 実施形態1のシーケンス図Sequence diagram of the first embodiment 実施形態2の機能構成図Functional configuration diagram of the second embodiment 最大帯域換算テーブルの一例を示す図Figure showing an example of maximum bandwidth conversion table 実施形態2のシーケンス図Sequence diagram of the second embodiment 実施形態3の機能構成図Functional configuration diagram of the third embodiment 無線伝送品質変動判定部の動作フローOperation flow of wireless transmission quality variation determination unit 無線伝送品質変動判定部の他の動作フローOther operation flow of wireless transmission quality variation determination unit 実施形態3のシーケンス図Sequence diagram of the third embodiment 実施形態4の機能構成図Functional configuration diagram of Embodiment 4 実施形態4のシーケンス図Sequence diagram of the fourth embodiment 実施形態5の機能構成図Functional configuration diagram of Embodiment 5 輻輳ウィンドウ制御1の動作フローCongestion window control 1 operation flow 輻輳ウィンドウ制御2の動作フローCongestion window control 2 operation flow 各モードのcwnd増加量を示すグラフGraph showing the amount of cwnd increase in each mode 輻輳ウィンドウ制御3の動作フローCongestion window control 3 operation flow 輻輳ウィンドウ制御4の動作フローCongestion window control 4 operation flow 既存のトランスポート層の輻輳ウィンドウ制御部Congestion window controller of existing transport layer 輻輳ウィンドウ制御5の動作フローCongestion window control 5 operation flow 輻輳ウィンドウ制御6におけるcwnd増減量を示すグラフGraph showing increase/decrease amount of cwnd in congestion window control 6 輻輳ウィンドウ制御1と6を組み合わせた制御によるcwnd増減量の変化を示すグラフThe graph which shows the change of the cwnd increase/decrease amount by the control which combined congestion window control 1 and 6.

図2に本発明を実施するパケット通信システムを示す。本通信システムは、端末100、基地局200、基地局を収容するコアノード300、OSI(Open Systems Interconnection)7階層モデルのトランスポート層コネクションを終端する通信装置であるプロキシ400、端末100の通信先であるサーバ500で構成され、端末100は基地局200、コアノード300、プロキシ400を経由してサーバ500と通信を行う。プロキシ400の配備場所は、インターネットの接続点に限らずコアネットワーク内なども考えられる。また、他の実施形態としては、図3に示すように端末100はプロキシ400を介さずに直接サーバ500と通信を行うことも可能である。この場合、サーバ500がトランスポート層コネクションを終端する通信装置となる。 FIG. 2 shows a packet communication system for implementing the present invention. The communication system includes a terminal 100, a base station 200, a core node 300 accommodating the base station, a proxy 400 that is a communication device that terminates a transport layer connection of an OSI (Open Systems Interconnection) 7-layer model, and a communication destination of the terminal 100. The server 100 includes a certain server 500, and the terminal 100 communicates with the server 500 via the base station 200, the core node 300, and the proxy 400. The location of the proxy 400 is not limited to the connection point of the Internet, and may be within the core network. Further, as another embodiment, as shown in FIG. 3, the terminal 100 can directly communicate with the server 500 without going through the proxy 400. In this case, the server 500 serves as a communication device that terminates the transport layer connection.

図21に既存のトランスポート層の輻輳ウィンドウ制御部を示す。既存の輻輳ウィンドウ制御部では、トランスポート層外部から情報を取得しないため、輻輳制御に利用できる情報はパケットの送信量、ACKの受信量、パケットの往復時間(RTT)などに限られる。 FIG. 21 shows an existing transport layer congestion window control unit. Since the existing congestion window control unit does not acquire information from outside the transport layer, the information available for congestion control is limited to the packet transmission amount, ACK reception amount, packet round trip time (RTT) and the like.

既存のトランスポート層の輻輳ウィンドウ制御に対して本発明では、(1)端末100又は基地局200において、無線アクセス品質を算出し、送信側通信装置(端末100又はプロキシ400又はサーバ500)のトランスポート層制御部へ伝達する点、(2)送信側通信装置(端末100又はプロキシ400又はサーバ500)のトランスポート層制御部において、無線アクセス品質に基づいてTCPの輻輳ウィンドウサイズcwndを調節する制御を行う点を特徴とする。 With respect to the congestion window control of the existing transport layer, in the present invention, (1) the terminal 100 or the base station 200 calculates the wireless access quality, and the transmission side communication device (the terminal 100 or the proxy 400 or the server 500) receives the transport information. (2) Control for adjusting the congestion window size cwnd of TCP based on wireless access quality in the transport layer control unit of the transmission side communication device (terminal 100 or proxy 400 or server 500) It is characterized by performing.

前記無線アクセス品質とは、例えば端末100が利用可能な最大帯域(以後、単に最大帯域と呼ぶ)や、端末100と基地局200間の無線伝送品質(例:RSSI(Received Signal Strength Indicator)、SINR(Signal to Interference Noise Ratio)、LTEにおけるCQI(Channel Quality Indicator)など)など、無線アクセス環境の品質を示す指標である。 The wireless access quality is, for example, the maximum bandwidth that can be used by the terminal 100 (hereinafter simply referred to as the maximum bandwidth), the wireless transmission quality between the terminal 100 and the base station 200 (eg, RSSI (Received Signal Strength Indicator), SINR). (Signal to Interference Noise Ratio), CQI (Channel Quality Indicator) in LTE, and the like, which are indicators indicating the quality of the wireless access environment.

本発明の上記(1)無線アクセス環境の品質を通知する実施形態は次の5つがある。 There are the following five embodiments (1) of notifying the quality of the radio access environment of the present invention.

[実施形態1]基地局200からプロキシ400へ最大帯域を通知する形態
[実施形態2]端末100からプロキシ400へ最大帯域を通知する形態
[実施形態3]基地局200からプロキシ400へ無線伝送品質を通知する形態
[実施形態4]端末100からプロキシ400へ無線伝送品質を通知する形態
[実施形態5]端末100においてTCPの輻輳ウィンドウ制御を行う形態
以下、各実施形態について詳述する。
[Embodiment 1] Form in which base station 200 notifies proxy 400 of maximum bandwidth [Embodiment 2] Form in which terminal 100 notifies proxy 400 of maximum bandwidth [Embodiment 3] Radio transmission quality from base station 200 to proxy 400 [Embodiment 4] Embodiment 4 that notifies the wireless transmission quality from the terminal 100 to the proxy 400 [Embodiment 5] Embodiment that performs TCP congestion window control in the terminal 100 Hereinafter, each embodiment will be described in detail.

[実施形態1]
実施形態1は、基地局200からプロキシ400へ端末100が利用可能な最大帯域を通知する形態である。実施形態1の基地局200、プロキシ400の機能を図4に示す。基地局200は端末100に割り当て可能な周波数帯域、変調方式、MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)利用の有無、無線リンクを共有する通信フロー数などから、端末100が利用可能な最大帯域を算出する最大帯域算出部201を持つ。プロキシ400は、トランスポート層において、パケットの送受信ごとにRTTを計測するRTT計測部401、無線アクセス品質の変動を検知するアクセス品質監視部402、RTT計測部401から取得したRTTとアクセス品質監視部402から取得した最大帯域に基づいてTCPの輻輳ウィンドウ制御に反映させる輻輳ウィンドウ制御部403を持つ。図5に実施形態1のシーケンス図を示す。
[Embodiment 1]
The first embodiment is a form in which the base station 200 notifies the proxy 400 of the maximum bandwidth available to the terminal 100. The functions of the base station 200 and the proxy 400 according to the first embodiment are shown in FIG. The base station 200 calculates the maximum bandwidth that can be used by the terminal 100 from the frequency band that can be assigned to the terminal 100, the modulation method, the presence or absence of MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) usage, the number of communication flows that share a wireless link, and the like. The maximum bandwidth calculating unit 201 is provided. In the transport layer, the proxy 400 includes an RTT measuring unit 401 that measures RTT for each packet transmission/reception, an access quality monitoring unit 402 that detects fluctuations in wireless access quality, an RTT acquired from the RTT measuring unit 401, and an access quality monitoring unit. It has a congestion window control unit 403 which reflects the congestion window control of TCP based on the maximum bandwidth acquired from 402. FIG. 5 shows a sequence diagram of the first embodiment.

図5に示すように、最大帯域算出部201にて最大帯域の変動を検知すると、アクセス品質監視部402へ最大帯域を通知する。輻輳ウィンドウ制御部403では、RTT計測部401からRTTを取得、アクセス品質監視部402から最大帯域を取得し、RTTと最大帯域に基づいた輻輳ウィンドウの制御を行う。 As shown in FIG. 5, when the maximum bandwidth calculation unit 201 detects a variation in the maximum bandwidth, it notifies the access quality monitoring unit 402 of the maximum bandwidth. The congestion window control unit 403 acquires the RTT from the RTT measurement unit 401, acquires the maximum bandwidth from the access quality monitoring unit 402, and controls the congestion window based on the RTT and the maximum bandwidth.

端末100がプロキシ400を介さずにサーバ500と通信する場合(図3参照)は、プロキシ400の機能をサーバ500が具備する。 When the terminal 100 communicates with the server 500 without going through the proxy 400 (see FIG. 3), the server 500 has the function of the proxy 400.

[実施形態2]
実施形態2は、端末100からプロキシ400へ最大帯域を通知する形態である。実施形態2の端末100、プロキシ400の機能を図6に示す。端末100は利用している無線アクセスの種別、周波数帯、MIMO利用などを管理する無線通信管理部101、利用している通信環境から最大帯域を換算する最大帯域換算テーブル102、最大帯域が変更した際に、プロキシ400のアクセス品質監視部402へ最大帯域を通知する無線品質通知部103を具備する。無線品質通知部103では、TCPのACKパケットのヘッダ部のオプション領域又はペイロード部に最大帯域情報を付加することでプロキシ400側へ通知する。プロキシ400は実施形態1と同様の機能を具備し、最大帯域が変化した際に実施形態1と同じTCPの輻輳ウィンドウ制御を輻輳ウィンドウ制御部403において行う。
[Embodiment 2]
The second embodiment is a form in which the terminal 100 notifies the proxy 400 of the maximum bandwidth. The functions of the terminal 100 and the proxy 400 according to the second embodiment are shown in FIG. The terminal 100 has a wireless communication management unit 101 for managing the type of wireless access being used, frequency band, MIMO usage, etc., a maximum band conversion table 102 for converting the maximum band from the communication environment in use, and the maximum band has been changed. At this time, the wireless quality notifying unit 103 is provided to notify the access quality monitoring unit 402 of the proxy 400 of the maximum bandwidth. The wireless quality notifying unit 103 notifies the proxy 400 side by adding maximum bandwidth information to the option area or the payload section of the header part of the TCP ACK packet. The proxy 400 has the same function as that of the first embodiment, and when the maximum bandwidth changes, the congestion window control unit 403 performs the same TCP congestion window control as that of the first embodiment.

最大帯域換算テーブル102を図7に示す。図7のテーブルでは、端末100は厳密な最大帯域を知ることはできないが、基地局に改変を加えずに本発明を実装可能であることが実施形態2の利点である。 The maximum bandwidth conversion table 102 is shown in FIG. Although the terminal 100 cannot know the exact maximum bandwidth in the table of FIG. 7, the advantage of the second embodiment is that the present invention can be implemented without modifying the base station.

最大帯域をアクセス品質監視部402へ通知した後の手順は実施形態1と同様である。図8に実施例1のシーケンス図を示す。 The procedure after notifying the access quality monitoring unit 402 of the maximum bandwidth is the same as in the first embodiment. FIG. 8 shows a sequence diagram of the first embodiment.

端末100がプロキシ400を介さずにサーバ500と通信する場合(図3参照)は、プロキシ400の機能をサーバ500が具備する。 When the terminal 100 communicates with the server 500 without going through the proxy 400 (see FIG. 3), the server 500 has the function of the proxy 400.

[実施形態3]
実施形態3は、基地局200からプロキシ400へ無線伝送品質を通知する形態である。実施形態3の基地局200、プロキシ400の機能を図9に示す。端末100は、基地局200からの電波受信品質を無線伝送品質として検知する無線通信管理部101、検知した無線伝送品質を定期的に基地局200へ通知する無線品質通知部103を具備する。無線伝送品質としてはRSSI、SINRなどの他に、LTEであればCQIなどを利用する。基地局200は無線品質通知部103から無線伝送品質を取得する無線伝送品質取得部202、複数回の取得した無線伝送品質から端末100の無線伝送品質の変動を判定する無線伝送品質変動判定部203を具備する。RSSI、SINRを用いる場合は、RSSI,SINRの値から品質の良さを表すいくつかのクラス(例:クラス1〜15)に分類したときのクラス値を用いる。無線伝送品質は、端末100の利用状況に応じて刻々と変化するため、複数回の無線伝送品質の平均値や、一定回数基準値を超えたら変化したとみなすなどの処理を無線伝送品質変動判定部203において行う。
[Third Embodiment]
The third embodiment is a form in which the base station 200 notifies the proxy 400 of the wireless transmission quality. The functions of the base station 200 and the proxy 400 of the third embodiment are shown in FIG. The terminal 100 includes a wireless communication management unit 101 that detects radio wave reception quality from the base station 200 as wireless transmission quality, and a wireless quality notification unit 103 that periodically notifies the base station 200 of the detected wireless transmission quality. As the wireless transmission quality, CQI or the like is used for LTE in addition to RSSI and SINR. The base station 200 has a wireless transmission quality acquisition unit 202 that acquires the wireless transmission quality from the wireless quality notification unit 103, and a wireless transmission quality variation determination unit 203 that determines a variation in the wireless transmission quality of the terminal 100 from the wireless transmission qualities acquired a plurality of times. It is equipped with. When RSSI and SINR are used, class values obtained by classifying the RSSI and SINR values into several classes (eg, classes 1 to 15) representing good quality are used. Since the wireless transmission quality changes every moment depending on the usage status of the terminal 100, the wireless transmission quality variation determination is performed such as an average value of the wireless transmission quality of a plurality of times or a process of considering that the wireless transmission quality has changed when a certain number of times exceeds the reference value. This is performed in the section 203.

無線伝送品質変動判定部203の動作例を図10及び図11に示す。図10の例は、一定期間毎に無線伝送品質の平均値(Q(図10では「平均」を表すためにオーバーラインを付している。以下、同様である。))を計算し(ステップS101,S102)、前回計算した平均値(Q)と新たに計算した無線伝送品質の平均値(Q)の差が、無線伝送品質が変動したとみなす基準値を超えたら品質が変動したと判定する(ステップS103〜S107)。図11の例では、2つの基準値1、2を定め、取得した無線伝送品質が基準値1より大きければ、端末100の現在の無線伝送品質より品質が良いと判断し(ステップS111〜S113)、基準値2より小さければ端末100の現在の伝送品質よりも品質が悪いと判断する(ステップS114〜S115)。一定期間内に一定回数以上品質が良い、又は悪いと判断されたら、無線伝送品質が変動したと判断する(ステップS116〜S117)。 An operation example of the wireless transmission quality variation determination unit 203 is shown in FIGS. In the example of FIG. 10, an average value of wireless transmission quality (Q 1 (overlined to represent “average” in FIG. 10; the same applies in the following)) is calculated at regular intervals ( Steps S101 and S102), if the difference between the previously calculated average value (Q 1 ) and the newly calculated average value (Q 2 ) of wireless transmission quality exceeds a reference value that is considered to have changed wireless transmission quality, the quality changes. It is determined that it has done (steps S103 to S107). In the example of FIG. 11, two reference values 1 and 2 are defined, and if the acquired wireless transmission quality is larger than the reference value 1, it is determined that the quality is better than the current wireless transmission quality of the terminal 100 (steps S111 to S113). If it is smaller than the reference value 2, it is determined that the quality is lower than the current transmission quality of the terminal 100 (steps S114 to S115). If it is determined that the quality is good or bad a certain number of times within a certain period, it is determined that the wireless transmission quality has changed (steps S116 to S117).

プロキシ400は実施形態1、2と同じ機能を具備し、無線伝送品質変動判定部203にて無線伝送品質が変動したと判定された場合、アクセス品質監視部402にて、変動した無線伝送品質を通知する。アクセス品質管理部402は無線伝送品質を輻輳ウィンドウ制御部403に通知し、TCPの輻輳ウィンドウ制御の変更を行う。実施形態3のシーケンス図を図12に示す。 The proxy 400 has the same functions as those of the first and second embodiments, and when the wireless transmission quality variation determination unit 203 determines that the wireless transmission quality has changed, the access quality monitoring unit 402 detects the changed wireless transmission quality. Notice. The access quality management unit 402 notifies the congestion window control unit 403 of the wireless transmission quality, and changes the congestion window control of TCP. FIG. 12 shows a sequence diagram of the third embodiment.

端末100がプロキシ400を介さずにサーバ500と通信する場合(図3参照)は、プロキシ400の機能をサーバ500が具備する。 When the terminal 100 communicates with the server 500 without going through the proxy 400 (see FIG. 3), the server 500 has the function of the proxy 400.

[実施形態4]
実施形態4は、端末100からプロキシ400へ無線伝送品質を通知する形態である。実施形態4の端末100、プロキシ400の機能を図13に示す。端末100は、基地局200との通信から無線伝送品質を検知する無線通信管理部101、複数回の無線伝送品質から品質の変動を判定する無線伝送品質変動判定部104、無線伝送品質が変動した際にプロキシ400へ通知する無線品質通知部103を具備する。プロキシ400は実施形態3と同じ機能部を具備する。無線伝送品質変動判定部104では、実施形態3に係る無線伝送品質変動判定部203と同じ処理(図10及び図11)を行う。すなわち、実施形態4では、実施形態3で基地局200が行っていた無線伝送品質の変動判定を端末100側で行うことを特徴とする。無線品質通知部103からプロキシ400への無線伝送品質の通知は、実施形態2と同様に、TCPのACKパケットのヘッダ部のオプション領域又はペイロード部に無線伝送品質情報を付加することでプロキシ400側へ通知する。実施形態4のシーケンス図を図14に示す。
[Embodiment 4]
The fourth embodiment is a form in which the terminal 100 notifies the proxy 400 of the wireless transmission quality. The functions of the terminal 100 and the proxy 400 according to the fourth embodiment are shown in FIG. The terminal 100 has a wireless communication management unit 101 that detects wireless transmission quality from communication with the base station 200, a wireless transmission quality variation determination unit 104 that determines quality variation from multiple times of wireless transmission quality, and wireless transmission quality has changed. The wireless quality notification unit 103 is provided for notifying the proxy 400 at the time. The proxy 400 has the same functional units as those in the third embodiment. The wireless transmission quality variation determination unit 104 performs the same processing (FIGS. 10 and 11) as the wireless transmission quality variation determination unit 203 according to the third embodiment. That is, the fourth embodiment is characterized in that the terminal 100 side determines the variation of the wireless transmission quality, which is performed by the base station 200 in the third embodiment. The wireless transmission quality notification from the wireless quality notifying unit 103 to the proxy 400 is performed by adding wireless transmission quality information to the option area or the payload portion of the header portion of the TCP ACK packet, as in the second embodiment. Notify to. A sequence diagram of the fourth embodiment is shown in FIG.

端末100がプロキシ400を介さずにサーバ500と通信する場合(図3参照)は、プロキシ400の機能をサーバ500が具備する。 When the terminal 100 communicates with the server 500 without going through the proxy 400 (see FIG. 3), the server 500 has the function of the proxy 400.

[実施形態5]
実施形態5は、端末100においてTCPの輻輳ウィンドウ制御を行う形態である。実施形態5の機能を図15に示す。実施形態1〜4はプロキシ400が送信側であったが、実施形態5は端末100側が送信側の形態となり、端末100がRTT計測部105及び輻輳ウィンドウ制御部106を具備する。プロキシ400のアクセス品質監視部401の機能は、利用する無線アクセスの周波数帯、変調方式などの管理、及びRSSI、SINR等の無線伝送品質を検知する無線通信管理部101で行う。
[Fifth Embodiment]
The fifth embodiment is a mode of performing TCP congestion window control in the terminal 100. The function of the fifth embodiment is shown in FIG. In the first to fourth embodiments, the proxy 400 is the transmission side, but in the fifth embodiment, the terminal 100 side is the transmission side, and the terminal 100 includes the RTT measurement unit 105 and the congestion window control unit 106. The function of the access quality monitoring unit 401 of the proxy 400 is performed by the wireless communication management unit 101 that manages the frequency band of the wireless access to be used, the modulation method, and the like, and detects the wireless transmission quality such as RSSI and SINR.

無線伝送品質は端末100で把握できるため、一定期間の無線伝送品質から品質の変動を判断する無線伝送品質変動判定部104を端末に具備する。 Since the wireless transmission quality can be grasped by the terminal 100, the terminal is equipped with a wireless transmission quality variation determination unit 104 that determines quality variation from the wireless transmission quality for a certain period.

端末100側で最大帯域を換算する場合は、最大帯域換算テーブル102を具備し、無線通信管理部101で管理している利用帯域幅、変調方式などから最大帯域を換算して、輻輳ウィンドウ制御部106へ通知する。 When converting the maximum bandwidth on the terminal 100 side, the maximum bandwidth conversion table 102 is provided, and the maximum bandwidth is converted from the used bandwidth, the modulation method, etc. managed by the wireless communication management unit 101, and the congestion window control unit Notify 106.

端末100に割り当て可能な無線リソースなどから正確な最大帯域を基地局200側で算出する場合は、基地局200に最大帯域算出部201を具備して、最大帯域を算出し、端末100の無線通信管理部101へ通知する。 When an accurate maximum band is calculated on the base station 200 side from radio resources that can be assigned to the terminal 100, the base station 200 includes a maximum band calculation unit 201 to calculate the maximum band, and wireless communication of the terminal 100 is performed. Notify the management unit 101.

なお、上記実施形態1〜2では無線アクセス品質として最大帯域を取得し、上記実施形態3〜4では無線アクセス品質として無線伝送品質を取得しているが、無線アクセス品質として最大帯域と無線伝送品質の双方を取得するようにしてもよい。すなわち、他の実施形態としては、上記実施形態1と3の組み合わせ、実施形態1と4の組み合わせ、実施形態2と3の組み合わせ、実施形態2と4の組み合わせなどが考えらえる。 Although the maximum bandwidth is acquired as the wireless access quality in the first and second embodiments and the wireless transmission quality is acquired as the wireless access quality in the third and fourth embodiments, the maximum bandwidth and the wireless transmission quality are acquired as the wireless access quality. Both may be acquired. That is, as other embodiments, a combination of the first and third embodiments, a combination of the first and fourth embodiments, a combination of the second and third embodiments, a combination of the second and fourth embodiments, and the like can be considered.

次に、前述した本発明の(2)無線アクセス品質に基づいてTCPの輻輳ウィンドウサイズcwndを調節する制御、について説明する。ここで帯域の単位はbps(bit per second)、cwnd、ssthreshの単位はMSS(maximum segment size)、RTTの単位は秒とする。 Next, (2) control for adjusting the congestion window size cwnd of TCP based on the wireless access quality of the present invention described above will be described. Here, the unit of band is bps (bit per second), the unit of cwnd and ssthresh is MSS (maximum segment size), and the unit of RTT is second.

無線アクセス品質として最大帯域を取得する実施形態1及び2では、輻輳ウィンドウ制御部403において次の輻輳ウィンドウ制御1,2,5,6のいずれか、又はこれらの複数の制御を組み合わせて行う。
[輻輳ウィンドウ制御1]最大帯域に基づいたssthreshの変更制御
[輻輳ウィンドウ制御2]最大帯域を考慮した高速cwnd増加制御
[輻輳ウィンドウ制御5]最大帯域に基づいたcwnd減少制御
[輻輳ウィンドウ制御6]最大帯域に基づいたcwnd増加制御
In the first and second embodiments in which the maximum bandwidth is acquired as the wireless access quality, the congestion window control unit 403 performs any one of the following congestion window controls 1, 2, 5, 6 or a combination of these controls.
[Congestion window control 1] Change control of ssthresh based on maximum bandwidth [Congestion window control 2] High speed cwnd increase control considering maximum bandwidth [Congestion window control 5] Cwnd decrease control based on maximum bandwidth [Congestion window control 6] Cwnd increase control based on maximum bandwidth

無線アクセス品質として無線伝送品質を取得する実施形態3及び4では、輻輳ウィンドウ制御部403において次の輻輳ウィンドウ制御3を行う。
[輻輳ウィンドウ制御3]無線伝送品質を考慮したRTT増加時のcwnd制御
In the third and fourth embodiments in which the wireless transmission quality is acquired as the wireless access quality, the congestion window control unit 403 performs the following congestion window control 3.
[Congestion window control 3] cwnd control when RTT increases in consideration of wireless transmission quality

また、無線アクセス品質として帯域制御及び無線伝送品質を取得する実施形態では、輻輳ウィンドウ制御部403は、実施形態1、2で取得した最大帯域、実施形態3で取得した無線伝送品質、及びRTTを用いて次の輻輳ウィンドウ制御4を行う。
[輻輳ウィンドウ制御4]最大帯域、無線伝送品質、RTTによるcwnd増減パラメータの変更制御
Further, in the embodiment in which the bandwidth control and the wireless transmission quality are acquired as the wireless access quality, the congestion window control unit 403 sets the maximum bandwidth acquired in the first and second embodiments, the wireless transmission quality acquired in the third embodiment, and the RTT. Then, the following congestion window control 4 is performed.
[Congestion window control 4] Maximum bandwidth, wireless transmission quality, change control of cwnd increase/decrease parameter by RTT

なお、実施形態5の端末100の輻輳ウィンドウ制御部106においても、取得した最大帯域、無線伝送品質、RTTから同様に輻輳ウィンドウ制御1〜6の何れか、又は、その任意の組み合わせを行う。 The congestion window control unit 106 of the terminal 100 according to the fifth embodiment also performs any one of the congestion window controls 1 to 6 or any combination thereof based on the acquired maximum bandwidth, wireless transmission quality, and RTT.

[輻輳ウィンドウ制御1]
輻輳ウィンドウ制御1は、最大帯域に基づいたssthreshの変更制御である。図16に輻輳ウィンドウ制御1の動作フローを示す。ここで、無線通信管理部101又はアクセス品質監視部402で以前に検知した最大帯域をB、新たに検知した最大帯域をBとする。
[Congestion window control 1]
The congestion window control 1 is ssthresh change control based on the maximum bandwidth. FIG. 16 shows an operation flow of the congestion window control 1. Here, the maximum band previously detected by the wireless communication management unit 101 or the access quality monitoring unit 402 is B 1 , and the newly detected maximum band is B 2 .

(1)ステップS1
無線通信管理部101又はアクセス品質監視部402で新たに検知した最大帯域Bが、以前に検知した最大帯域Bと値が異なる場合、場合輻輳ウィンドウ制御部(106又は403)へ最大帯域を通知する。最大帯域に変更がなければ、通常の輻輳制御を行う。
(1) Step S1
When the maximum bandwidth B 2 newly detected by the wireless communication management unit 101 or the access quality monitoring unit 402 is different from the previously detected maximum bandwidth B 1 , the maximum bandwidth is set to the congestion window control unit (106 or 403). Notice. If the maximum bandwidth does not change, normal congestion control is performed.

(2)ステップS2
<BであればステップS3へ進む。
(2) Step S2
If B 1 <B 2 , the process proceeds to step S3.

(3)ステップS3
最大帯域BとRTT計測部(105又は401)から取得したRTTに基づいてssthreshを計算する。ssthreshの決定方法は例えば以下の式が考えられる。以下の式は現在のRTTにおいて最大帯域に相当するcwndをγ倍した値を示す。γは定数とする場合や、無線伝送品質やRTTによって変動させることも考えられる。
(3) Step S3
The ssthresh is calculated based on the maximum bandwidth B 2 and the RTT acquired from the RTT measurement unit (105 or 401). The following equation can be considered as a method of determining ssthresh. The following expression shows a value obtained by multiplying cwnd corresponding to the maximum band in the current RTT by γ. γ may be a constant or may be varied depending on the wireless transmission quality and RTT.

Figure 0006727107
Figure 0006727107

最大帯域に基づいてssthreshを増加させることで、スロースタートモードへ移行させて即座に帯域を利用することができる。 By increasing ssthresh based on the maximum band, it is possible to shift to the slow start mode and immediately use the band.

(4)ステップ4
cwnd≧ssthreshであれば輻輳を回避するようにcwndを増減する制御を行う輻輳回避モード(ステップS5)、cwnd<ssthreshであればcwndをRTT毎に2倍に増加させるスロースタートモード(ステップS6)へ移行する。輻輳回避モードのアルゴリズムは例えばTCP RenoやCUBICなど既存の輻輳回避アルゴリズムや、本発明の輻輳ウィンドウ制御4,5,6の制御アルゴリズムを用いることが考えられる。
(4) Step 4
If cwnd≧ssthresh, congestion avoidance mode that controls to increase/decrease cwnd so as to avoid congestion (step S5), and if cwnd<ssthresh, slow start mode that doubles cwnd every RTT (step S6) Move to. As the algorithm for the congestion avoidance mode, it is conceivable to use an existing congestion avoidance algorithm such as TCP Reno or CUBIC or a control algorithm for the congestion window control 4, 5, 6 of the present invention.

[輻輳ウィンドウ制御2]
輻輳ウィンドウ制御2は、最大帯域を考慮した高速cwnd増加制御である。図17に輻輳ウィンドウ制御2の動作フローを示す。輻輳ウィンドウ制御2は輻輳ウィンドウ制御1と同様に最大帯域が増加した際に最大帯域に基づいた閾値までcwndを高速に増加させる制御を行う。ただし、cwndが既に大きな状態からスロースタートを行うと、急激にcwndを増加させて重大な輻輳を招く恐れがあるため、輻輳ウィンドウ制御2では通常の輻輳回避モードよりは高速に、スロースタートモードよりは緩やかにcwndを増加させる高速cwnd増加モードを新たに導入する。ここで、通常の輻輳回避モードとは、例えばTCP RenoやCUBICなど既存の輻輳回避アルゴリズムで用いられているものの任意の1つである。高速cwnd増加モードは、通常の輻輳回避モードに対してcwnd増減処理について改良を加えたものである。
[Congestion window control 2]
The congestion window control 2 is a high speed cwnd increase control in consideration of the maximum bandwidth. FIG. 17 shows an operation flow of the congestion window control 2. Congestion window control 2 performs control to increase cwnd at a high speed up to a threshold based on the maximum bandwidth when the maximum bandwidth increases, as in congestion window control 1. However, if cwnd starts slow from a large state, it may increase cwnd abruptly and cause serious congestion, so congestion window control 2 is faster than normal congestion avoidance mode and slower than slow start mode. Introduces a new fast cwnd increase mode that slowly increases cwnd. Here, the normal congestion avoidance mode is any one of those used in existing congestion avoidance algorithms such as TCP Reno and CUBIC. The high-speed cwnd increase mode is an improvement of the cwnd increase/decrease process with respect to the normal congestion avoidance mode.

輻輳ウィンドウ制御2では輻輳ウィンドウ制御1で算出したssthreshの値をssthresh’として設定する(ステップS23)。ステップS26でcwnd<ssthresh’と判断したらステップS28で高速cwnd増加モードへ移行する。ssthresh’は、高速再送転送やタイムアウト時に0とし、高速cwnd増加モードを終了する。 In the congestion window control 2, the value of ssthresh calculated in the congestion window control 1 is set as ssthresh' (step S23). If it is determined in step S26 that cwnd<ssthresh', the process proceeds to the high speed cwnd increase mode in step S28. ssthresh' is set to 0 at the time of high-speed retransmission transfer or timeout, and the high-speed cwnd increase mode is ended.

高速cwnd増加モードの制御は例えば下記の制御が考えられる。 The control in the high speed cwnd increasing mode may be the following control, for example.

(a)最大帯域が更新された時のウィンドウサイズ(cwnd’)からRTT毎に増加量を初期値1として倍々に増加する下記の制御を行う。cwndは最大帯域変更後の最初のACK受信時のウィンドウサイズを示す。 (A) The following control is performed to double the window size (cwnd′) when the maximum bandwidth is updated, with the increase amount set to an initial value of 1 for each RTT. cwnd 0 indicates the window size at the time of receiving the first ACK after the maximum bandwidth change.

Figure 0006727107
Figure 0006727107

(b)上記制御よりも、通常の輻輳回避モードのcwnd増加量が大きい場合は、増加量の大きい方を採用する下記の制御を行う。 (B) When the increase amount of cwnd in the normal congestion avoidance mode is larger than that in the above control, the following control that uses the larger increase amount is performed.

Figure 0006727107
Figure 0006727107

図18に各制御モードのcwnd増加量を示す。図18では、時刻Tにおいて最大帯域が増加した際のcwnd増加量を示している。 FIG. 18 shows the amount of increase in cwnd in each control mode. In FIG. 18, the amount of increase in cwnd when the maximum bandwidth increases at time T is shown.

[輻輳ウィンドウ制御3]
輻輳ウィンドウ制御3は、無線伝送品質を考慮したRTT増加時のcwnd制御である。輻輳ウィンドウ制御3の動作フローを図19に示す。なお、輻輳ウィンドウ制御3は、輻輳制御アルゴリムそのものとして単体で採用してもよいし、輻輳回避モードとしてスロースタートモードと併用するようにしてもよい。また、輻輳ウィンドウ制御3は、例えばTCP RenoやCUBICなど既存の輻輳回避アルゴリズムの改良として実装してもよい。
[Congestion window control 3]
The congestion window control 3 is cwnd control when RTT is increased in consideration of wireless transmission quality. The operation flow of the congestion window control 3 is shown in FIG. The congestion window control 3 may be used alone as the congestion control algorithm itself, or may be used in combination with the slow start mode as the congestion avoidance mode. Also, the congestion window control 3 may be implemented as an improvement of an existing congestion avoidance algorithm such as TCP Reno or CUBIC.

(1)ステップS31
RTT計測部(105又は401)においてパケット送受信毎にRTTを計測し、複数回のRTTの平均値をRTTとして輻輳ウィンドウ制御部(106又は403)へ通知。
(1) Step S31
The RTT measurement unit (105 or 401) measures the RTT for each packet transmission and reception, and notifies the congestion window control unit (106 or 403) of the average value of the RTTs of a plurality of times as RTT 1 .

(2)ステップS32
端末100又はプロキシ400において無線伝送品質の変動を検知し、輻輳ウィンドウ制御部(106又は403)へ通知。
(2) Step S32
The terminal 100 or the proxy 400 detects a change in wireless transmission quality and notifies the congestion window control unit (106 or 403).

(3)ステップS33
RTT計測部(105又は401)において計測した複数回のRTTの平均値をRTTとして輻輳ウィンドウ制御部(106又は403)へ通知。
(3) Step S33
The congestion window control unit (106 or 403) is notified of the average value of a plurality of RTTs measured by the RTT measurement unit (105 or 401) as RTT 2 .

(4)ステップS34
無線伝送品質の変動前後でRTTが増加(RTT>RTT)していればステップS35へ進む。
(4) Step S34
If the RTT has increased (RTT 2 >RTT 1 ) before and after the change in the wireless transmission quality, the process proceeds to step S35.

(5)ステップS35
無線伝送品質をQとし、Qの値が大きいほど品質が良いとする。輻輳ウィンドウ制御部(106又は403)では無線伝送品質が低いと判断する基準値RV、及び無線伝送品質が高いと判断する基準値RVを管理し、Q<RVであれば、RTTの増加を無線伝送品質の低下が原因と判断し、スループットを維持するためにcwndを増加させる制御を行う(ステップS36)。Q>RVであれば、RTTの増加を輻輳が原因と判断し、cwndを減少させて輻輳の回避を行う(Sステップ38)。
(5) Step S35
It is assumed that the wireless transmission quality is Q, and the higher the value of Q, the better the quality. The congestion window control unit (106 or 403) manages the reference value RV 1 for judging that the wireless transmission quality is low and the reference value RV 2 for judging that the wireless transmission quality is high. If Q<RV 1 , then the RTT It is determined that the increase is due to the deterioration of the wireless transmission quality, and control is performed to increase cwnd in order to maintain the throughput (step S36). If Q>RV 2 , it is determined that the increase in RTT is due to congestion, and cwnd is decreased to avoid congestion (Sstep 38).

ステップS36のcwnd増加量の例としては、RTTの時のスループットを維持する次式が考えられる。 As an example of the increase amount of cwnd in step S36, the following equation that maintains the throughput at RTT 1 is considered.

Figure 0006727107

cwnd’:RTT増加前のcwnd
Figure 0006727107

cwnd': cwnd before RTT increase

ステップS37のcwnd減少例としては、次式のようにcwndを減少させる制御が考えられる。 As an example of reducing cwnd in step S37, control for reducing cwnd as in the following equation can be considered.

Figure 0006727107
Figure 0006727107

また、ECN(Explicit Congestion Notification)を併用することで、より正確な輻輳判別が可能となる。 Further, by using ECN (Explicit Congestion Notification) together, more accurate congestion determination becomes possible.

[輻輳ウィンドウ制御4]
輻輳ウィンドウ制御4は、最大帯域,無線伝送品質,RTTによるcwnd増減パラメータの変更制御である。輻輳ウィンドウ制御4の動作フローを図20に示す。輻輳ウィンドウ制御4は、例えばTCP RenoやCUBICなど任意のTCP輻輳制御で用いられている輻輳回避制御処理において、cwnd増減パラメータを最大帯域、無線伝送品質、RTTによって変更するものである。既存のTCP輻輳制御の一般的なAIMD(Additive-Increase / Multiplicative-Decrease)制御は次式で表される。
[Congestion window control 4]
The congestion window control 4 is control of changing the maximum bandwidth, wireless transmission quality, and cwnd increase/decrease parameter by RTT. FIG. 20 shows an operation flow of the congestion window control 4. The congestion window control 4 changes the cwnd increase/decrease parameter according to the maximum bandwidth, the wireless transmission quality, and the RTT in the congestion avoidance control processing used in arbitrary TCP congestion control such as TCP Reno and CUBIC. A general AIMD (Additive-Increase/Multiplicative-Decrease) control of the existing TCP congestion control is expressed by the following equation.

Figure 0006727107
Figure 0006727107

ここで、例えばTCP Renoではα=1/cwnd,β=1/2であり、HighSpeed TCPでは、現在のcwndからα,βを決定する制御を行う。 Here, for example, in TCP Reno, α=1/cwnd and β=1/2, and in HighSpeed TCP, control is performed to determine α and β from the current cwnd.

図20のステップS41、S42では、端末100又はプロキシ400において前回取得した最大帯域Bと新たに取得した最大帯域Bの値が異なった場合、輻輳ウィンドウ制御部(106又は403)において、最大帯域が増加した場合(B<B)は、TCP輻輳制御における輻輳ウィンドウサイズ増加処理時のcwnd増加量を大きく、輻輳ウィンドウサイズ減少処理時のcwnd減少量を小さくし、最大帯域が減少した場合(B>B)は、輻輳ウィンドウサイズ増加処理時のcwnd増加量を小さく、輻輳ウィンドウサイズ減少処理時のcwnd減少量を大きくする制御を行う。なお、輻輳ウィンドウサイズ増加処理時は例えばACK受信時などが挙げられる。また、輻輳ウィンドウサイズ減少処理時は例えばパケットロス時(重複ACKの受信時やACK受信がタイムアウトした時)などが挙げられる。 In steps S41 and S42 of FIG. 20, when the value of the maximum bandwidth B 1 acquired last time in the terminal 100 or the proxy 400 is different from the value of the maximum bandwidth B 2 newly acquired, in the congestion window control unit (106 or 403), the maximum When the bandwidth increases (B 1 <B 2 ), the cwnd increase amount during the congestion window size increase process in TCP congestion control is increased, and the cwnd decrease amount during the congestion window size decrease process is decreased, and the maximum bandwidth decreases. In the case (B 1 >B 2 ), control is performed such that the cwnd increase amount during the congestion window size increasing process is small and the cwnd decrease amount during the congestion window size decreasing process is large. The congestion window size increasing process may be, for example, when an ACK is received. Further, the congestion window size reduction processing may be, for example, packet loss (during duplicate ACK reception or ACK reception timeout).

図20のステップS43では、輻輳ウィンドウ制御3のステップS31〜S35と同様に、RTT計測部(105又は401)にて前回取得したRTTよりも新たに取得したRTTが大きく、かつ、端末100又はプロキシ400において取得した無線伝送品質Qが輻輳ウィンドウ制御部(106又は403)にて管理する無線伝送品質が高いと判断する基準値RVを上回る場合、RTTの増加を輻輳が原因と判断し、cwnd増加量を小さく、cwnd減少量を大きくする制御を行う。 In step S43 of FIG. 20, similarly to steps S31 to S35 of the congestion window control 3, the newly acquired RTT 2 is larger than the previously acquired RTT 1 by the RTT measurement unit (105 or 401), and the terminal 100 Alternatively, if the wireless transmission quality Q acquired by the proxy 400 exceeds the reference value RV 2 for determining that the wireless transmission quality managed by the congestion window control unit (106 or 403) is high, it is determined that the increase in RTT is due to congestion. , Cwnd increase amount is reduced and cwnd decrease amount is increased.

上記のcwnd増減量の制御は、AIMD制御に限らず、例えば下記のTCP CUBICの制御式においてもパラメータC及びβに関して同様の制御を行うことが考えられる。 The control of the cwnd increase/decrease amount is not limited to the AIMD control, and it is conceivable to perform the same control with respect to the parameters C and β in the control formula of the following TCP CUBIC, for example.

Figure 0006727107
Figure 0006727107

[輻輳ウィンドウ制御5]
輻輳ウィンドウ制御5は、例えばTCP RenoやCUBICなど任意のTCP輻輳制御で用いられている輻輳回避制御処理において、端末100の現在の通信スループット(cwnd/RTT)が、端末100又はプロキシ400において新たに取得した最大帯域Bよりも大きかった場合に、直ちにcwndを低下させる制御を行うものである。輻輳ウィンドウ制御5の動作フローを図22に示す。図22のステップS53で行うcwndの減少量は例えば次式のように端末100の通信スループットを最大帯域であるBまで低下させる制御を行う。
[Congestion window control 5]
The congestion window control 5 is, for example, in the congestion avoidance control process used in any TCP congestion control such as TCP Reno or CUBIC, the current communication throughput (cwnd/RTT) of the terminal 100 is newly added to the terminal 100 or the proxy 400. When it is larger than the acquired maximum band B, the control for immediately lowering cwnd is performed. The operation flow of the congestion window control 5 is shown in FIG. The amount of decrease in cwnd performed in step S53 of FIG. 22 is controlled to reduce the communication throughput of the terminal 100 to B, which is the maximum band, as in the following equation.

Figure 0006727107
Figure 0006727107

上記のcwndの低下は、端末100が利用可能な最大帯域を超えてパケットを送出することで、輻輳が生じることを防ぐために行う。 The above-mentioned reduction of cwnd is performed in order to prevent congestion due to the packet being transmitted by the terminal 100 exceeding the maximum available bandwidth.

[輻輳ウィンドウ制御6],
輻輳ウィンドウ制御6は、例えばTCP RenoやCUBICなど任意のTCP輻輳制御で用いられている輻輳回避制御処理において、端末100が行う通信の現在のスループット及び最大帯域及びRTTに基づいてcwndの増減量を調節する制御を行うものである。端末100が行う通信のスループットが、端末100又はプロキシ400において取得した最大帯域と比較して小さいほどTCP輻輳制御における輻輳ウィンドウサイズ増加処理時のcwndの増加量を大きく、輻輳ウィンドウサイズ減少処理時のcwndの減少量を小さくし、端末100が行う通信の現在のスループットが通知された最大帯域に近づくほど輻輳ウィンドウサイズ増加処理時のcwndの増加量を小さく、輻輳ウィンドウサイズ減少処理時のcwndの減少量を大きくする制御を行う。なお、輻輳ウィンドウサイズ増加処理時は例えばACK受信時などが挙げられる。また、輻輳ウィンドウサイズ減少処理時は例えばパケットロス時(重複ACKの受信時やACK受信がタイムアウトした時)などが挙げられる。輻輳ウィドウ制御6のcwnd増減量の変化を図23に示す。上記制御は例えば数6のα及びβを次式の数9で計算することで実現できる。数9のα,α,β,βは定数とする場合や、無線伝送品質やRTTによって変動させることも考えられる。
[Congestion window control 6],
The congestion window control 6 controls the increase/decrease amount of cwnd based on the current throughput of communication performed by the terminal 100, the maximum bandwidth, and the RTT in the congestion avoidance control processing used in arbitrary TCP congestion control such as TCP Reno and CUBIC. It is a control for adjusting. As the throughput of communication performed by the terminal 100 is smaller than the maximum bandwidth acquired by the terminal 100 or the proxy 400, the increase amount of cwnd in the congestion window size increasing process in the TCP congestion control is large, and the congestion window size decreasing process is The decrease amount of cwnd is reduced, and the increase amount of cwnd during the congestion window size increasing process is decreased as the current throughput of communication performed by the terminal 100 approaches the notified maximum bandwidth, and the decrease of cwnd during the congestion window size decreasing process is performed. Control to increase the amount. The congestion window size increasing process may be, for example, when an ACK is received. Further, the congestion window size reduction processing may be, for example, packet loss (during duplicate ACK reception or ACK reception timeout). FIG. 23 shows changes in the cwnd increase/decrease amount of the congestion window control 6. The above control can be realized, for example, by calculating α and β in Equation 6 by Equation 9 in the following equation. It is conceivable that α 1 , α 2 , β 1 , and β 2 in the equation 9 are constants, or may be varied depending on the wireless transmission quality and RTT.

Figure 0006727107
Figure 0006727107

更に端末100が行う通信のRTTが大きいほどcwndの増加量を大きくする制御を行う。TCP RenoなどのAIMD制御では、ACKの受信の度に一定量のcwndを増加させるため、RTTが小さい通信ほどcnwdの増加が速く、RTTが大きい通信ほどcwndの増加が遅くなる。このためRTTが異なる通信間の公平性が高くないが、RTTが大きい通信ほどcwndの増加量を大きくすることでRTTの大小による通信スループットの差を低減することができる。この制御は例えば上記数9のαを次式のようにRTTの関数で表すことで実現できる。αは定数とする場合や、無線伝送品質によって変動させることも考えられる。 Further, control is performed such that the increase amount of cwnd increases as the RTT of communication performed by the terminal 100 increases. In AIMD control such as TCP Reno, a certain amount of cwnd is increased each time an ACK is received. Therefore, the communication with a smaller RTT has a faster increase in cnwd, and the communication with a larger RTT has a slower increase in cwnd. For this reason, although fairness between communications having different RTTs is not high, by increasing the increase amount of cwnd for communications having a higher RTT, it is possible to reduce the difference in communication throughput due to the magnitude of RTT. This control can be realized, for example, by expressing α 1 of the above equation 9 as a function of RTT as in the following equation. It is conceivable that α 3 is a constant or may be varied depending on the wireless transmission quality.

Figure 0006727107
Figure 0006727107

上記輻輳ウィンドウ制御1〜6は単体の制御を行ってもよいが組み合わせて制御を行うことも可能である。例えば輻輳ウィンドウ制御1と輻輳ウィンドウ制御6を組み合わせた制御例を図24に示す。図24の例では、端末100の利用可能な最大帯域がBからB’に変更されると、輻輳ウィンドウ制御1に従い、cwndがγ(B’・RTT)/MSSに到達するまでスロースタートとなる。その後、輻輳ウィンドウ制御6に従い、cwndがcwndB’に近づくにつれて増加量を抑える。 The congestion window controls 1 to 6 may be individually controlled, but may be controlled in combination. For example, FIG. 24 shows a control example in which the congestion window control 1 and the congestion window control 6 are combined. In the example of FIG. 24, when the maximum available bandwidth of the terminal 100 is changed from B to B′, according to the congestion window control 1, a slow start is performed until cwnd reaches γ(B′·RTT)/MSS. .. Then, according to the congestion window control 6, the increase amount is suppressed as cwnd approaches cwnd B′ .

以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上記実施の形態で述べたLTE等の通信形式はその一例であり、他の通信形式であっても本発明を実施できる。また、TCP以外のプロトコル(SCTPやGoogleの提案しているQUICのようなUDPベースのプロトコルなど)のパケット転送レートの決定においても本発明を実施できる。 Although the embodiment of the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to this. For example, the communication format such as LTE described in the above embodiment is an example thereof, and the present invention can be implemented in other communication formats. The present invention can also be implemented in determining the packet transfer rate of a protocol other than TCP (such as SCTP or a UDP-based protocol such as QUIC proposed by Google).

100…端末
101…無線通信管理部
102…最大帯域換算テーブル
103…無線品質通知部
104…無線伝送品質変動判定部
105…RTT計測部
106…輻輳ウィンドウ制御部
200…無線基地局
201…最大帯域算出部
202…無線伝送品質取得部
203…無線伝送品質変動判定部
300…コアノード
400…プロキシ
401…RTT計測部
402…アクセス品質監視部
403…輻輳ウィンドウ制御部
500…サーバ
100...Terminal 101...Wireless communication management unit 102...Maximum bandwidth conversion table 103...Radio quality notification unit 104...Radio transmission quality variation determination unit 105...RTT measurement unit 106...Congestion window control unit 200...Radio base station 201...Maximum bandwidth calculation Unit 202... Wireless transmission quality acquisition unit 203... Wireless transmission quality variation determination unit 300... Core node 400... Proxy 401... RTT measurement unit 402... Access quality monitoring unit 403... Congestion window control unit 500... Server

Claims (9)

無線端末を収容する無線基地局と、無線端末との間でOSI7階層モデルのトランスポート層のコネクションを形成する通信装置とを備えたパケット通信システムにおいて、
無線端末と無線基地局との間の無線アクセス品質を検出する無線アクセス品質検出手段と、
無線アクセス品質検出手段により検出された無線アクセス品質に基づきトランスポート層における輻輳ウィンドウサイズを調節する輻輳ウィンドウ制御手段を備え、
前記無線アクセス品質検出手段は、前記端末と前記無線基地局との間の無線アクセスにおいて利用可能な最大帯域を算出するとともに該最大帯域に変動があると該最大帯域を無線アクセス品質として前記輻輳ウィンドウ制御手段に通知し、
前記輻輳ウィンドウ制御手段は、輻輳ウィンドウサイズが第1の閾値を超えるとスロースタートモードから輻輳回避モードより高速に且つスロースタートモードより緩やかに輻輳ウィンドウサイズを増加させる高速増加モードに移行し、輻輳ウィンドウサイズが前記第1の閾値よりも大きい第2の閾値を超えると高速増加モードから輻輳回避モードに移行するよう制御するとともに、通知された最大帯域が増加すると、該最大帯域に基づいて、前記第2の閾値を算出する
ことを特徴とするパケット通信システム。
A packet communication system comprising: a wireless base station accommodating a wireless terminal; and a communication device for forming a connection of a transport layer of the OSI 7-layer model with the wireless terminal,
Radio access quality detection means for detecting the radio access quality between the radio terminal and the radio base station,
A congestion window control means for adjusting the congestion window size in the transport layer based on the wireless access quality detected by the wireless access quality detection means,
The wireless access quality detection means calculates a maximum bandwidth that can be used in wireless access between the terminal and the wireless base station, and if there is a change in the maximum bandwidth, the maximum bandwidth is used as the wireless access quality to determine the congestion window. Notify the control means,
The congestion window control means, when the congestion window size exceeds a first threshold value, shifts from the slow start mode to a high speed increase mode in which the congestion window size is increased faster than the congestion avoidance mode and more slowly than the slow start mode. When the size exceeds a second threshold value that is larger than the first threshold value, control is performed to shift from the fast increase mode to the congestion avoidance mode, and when the notified maximum bandwidth increases, the first bandwidth is increased based on the maximum bandwidth. A packet communication system, wherein a threshold value of 2 is calculated.
無線端末を収容する無線基地局と、無線端末との間でOSI7階層モデルのトランスポート層のコネクションを形成する通信装置とを備えたパケット通信システムにおいて、
無線端末と無線基地局との間の無線アクセス品質を検出する無線アクセス品質検出手段と、
無線アクセス品質検出手段により検出された無線アクセス品質に基づきトランスポート層における輻輳ウィンドウサイズを調節する輻輳ウィンドウ制御手段とを備え、
前記無線アクセス品質検出手段は、前記端末と前記無線基地局との間の無線アクセスにおいて利用可能な最大帯域を算出するとともに該最大帯域に変動があると該最大帯域を無線アクセス品質として前記輻輳ウィンドウ制御手段に通知する最大帯域検出手段を含み、
前記輻輳ウィンドウ制御手段は、輻輳回避制御処理において、通知された最大帯域の増加に伴い輻輳ウィンドウサイズ増加処理時の増加量を大きく且つ輻輳ウィンドウサイズ減少処理時の減少量を小さくし、通知された最大帯域の減少に伴い輻輳ウィンドウサイズ増加処理時の増加量を小さく且つ輻輳ウィンドウサイズ減少処理時の減少量を大きく制御する
ことを特徴とするパケット通信システム。
A packet communication system comprising: a wireless base station accommodating a wireless terminal; and a communication device for forming a connection of a transport layer of the OSI 7-layer model with the wireless terminal,
Radio access quality detection means for detecting the radio access quality between the radio terminal and the radio base station,
And a congestion window control means for adjusting the congestion window size in the transport layer based on the wireless access quality detected by the wireless access quality detection means,
The wireless access quality detection means calculates a maximum bandwidth that can be used in wireless access between the terminal and the wireless base station, and if there is a change in the maximum bandwidth, the maximum bandwidth is used as the wireless access quality to determine the congestion window. Including maximum bandwidth detection means to notify the control means,
The congestion window control means, in the congestion avoidance control process, the increase amount during the congestion window size increase process is increased and the decrease amount during the congestion window size decrease process is reduced with the increase of the notified maximum bandwidth, and the notification is made. A packet communication system characterized in that the increase amount during the congestion window size increasing process is controlled to be small and the decrease amount during the congestion window size decreasing process is controlled to be large with a decrease in the maximum bandwidth.
前記無線端末と前記通信装置間のRTTを計測するRTT計測手段を備え、
前記無線アクセス品質検出手段は、前記端末と前記無線基地局との間の無線アクセスにおける無線伝送品質を監視するとともに該無線伝送品質に変動があると該無線伝送品質を無線アクセス品質として前記輻輳ウィンドウ制御手段に通知する無線伝送品質検出手段を含み、
前記輻輳ウィンドウ制御手段は、輻輳回避制御処理において、通知された無線伝送品質の変動及び前記RTT計測手段で計測されたRTTの増減に基づきRTTの増加が無線伝送品質の低下によるものか或いは輻輳によるものかを判断し、RTTの増加が輻輳によるものと判断すると、輻輳ウィンドウサイズ増加処理時の輻輳ウィンドウサイズの増加量を小さく且つ輻輳ウィンドウサイズ減少処理時の輻輳ウィンドウサイズの減少量を小さくする
ことを特徴とする請求項記載のパケット通信システム。
RTT measuring means for measuring RTT between the wireless terminal and the communication device,
The wireless access quality detection means monitors the wireless transmission quality in wireless access between the terminal and the wireless base station, and if there is a variation in the wireless transmission quality, the wireless transmission quality is regarded as the wireless access quality and the congestion window Including wireless transmission quality detection means for notifying the control means,
In the congestion avoidance control processing, the congestion window control means is based on a change in the notified wireless transmission quality and an increase or decrease in the RTT measured by the RTT measurement means, whether the increase in the RTT is due to a decrease in the wireless transmission quality or due to congestion. If it is determined that the increase in RTT is due to congestion, decrease the increase amount of the congestion window size during the congestion window size increase process and decrease the decrease amount of the congestion window size during the congestion window size decrease process. The packet communication system according to claim 2 .
無線端末を収容する無線基地局と、無線端末との間でOSI7階層モデルのトランスポート層のコネクションを形成する通信装置とを備えたパケット通信システムにおいて、
無線端末と無線基地局との間の無線アクセス品質を検出する無線アクセス品質検出手段と、
無線アクセス品質検出手段により検出された無線アクセス品質に基づきトランスポート層における輻輳ウィンドウサイズを調節する輻輳ウィンドウ制御手段とを備え、
前記無線アクセス品質検出手段は、前記端末と前記無線基地局との間の無線アクセスにおいて利用可能な最大帯域を算出するとともに該最大帯域に変動があると該最大帯域を無線アクセス品質として前記輻輳ウィンドウ制御手段に通知し、
前記輻輳ウィンドウ制御手段は、輻輳回避制御処理において、端末が行う通信のスループットと通知された最大帯域の差が大きいほど輻輳ウィンドウサイズ増加処理時の増加量を大きく且つ輻輳ウィンドウサイズ減少処理時の減少量を小さくし、端末が行う通信のスループットと通知された最大帯域の差の減少に伴い輻輳ウィンドウサイズ増加処理時の増加量を小さく且つパケットロス時の輻輳ウィンドウサイズ減少処理時の減少量を大きく制御する
ことを特徴とするパケット通信システム。
A packet communication system comprising: a wireless base station accommodating a wireless terminal; and a communication device for forming a connection of a transport layer of the OSI 7-layer model with the wireless terminal,
Radio access quality detection means for detecting the radio access quality between the radio terminal and the radio base station,
And a congestion window control means for adjusting the congestion window size in the transport layer based on the wireless access quality detected by the wireless access quality detection means,
The wireless access quality detection means calculates a maximum bandwidth that can be used in wireless access between the terminal and the wireless base station, and if there is a change in the maximum bandwidth, the maximum bandwidth is used as the wireless access quality to determine the congestion window. Notify the control means,
The congestion window control means, in the congestion avoidance control process, the greater the difference between the throughput of the communication performed by the terminal and the notified maximum bandwidth, the greater the increase amount during the congestion window size increase process and the decrease during the congestion window size decrease process. A small amount, a small increase in the congestion window size increase process and a large decrease amount in the packet window loss congestion window decrease process as the difference between the throughput of communication performed by the terminal and the notified maximum bandwidth decreases. A packet communication system characterized by controlling.
前記無線端末と前記通信装置間のRTTを計測するRTT計測手段を備え、
前記輻輳ウィンドウ制御手段は、輻輳回避制御処理において輻輳ウィンドウサイズを増加させる制御を行う際に、前記RTT計測手段で測定されたRTTが大きい通信ほど輻輳ウィンドウサイズの増加量を大きくする
ことを特徴とする請求項記載のパケット通信システム。
RTT measuring means for measuring RTT between the wireless terminal and the communication device,
The congestion window control means, when performing control to increase the congestion window size in the congestion avoidance control processing, increases the increase amount of the congestion window size for a communication with a larger RTT measured by the RTT measurement means. The packet communication system according to claim 4 .
無線端末を収容する無線基地局と、無線端末との間でOSI7階層モデルのトランスポート層のコネクションを形成する通信装置とを備えたパケット通信システムにおける輻輳制御方法であって、
無線アクセス品質検出手段が前記無線端末と前記無線基地局との間の無線アクセス品質を検出する第1のステップと、
輻輳ウィンドウ制御手段が前記無線アクセス品質検出手段により検出された無線アクセス品質に基づきトランスポート層における輻輳ウィンドウサイズを調節する第2のステップとを備え、
前記第1のステップにおいて前記無線アクセス品質検出手段は、前記端末と前記無線基地局との間の無線アクセスにおいて利用可能な最大帯域を算出するとともに該最大帯域に変動があると該最大帯域を無線アクセス品質として前記輻輳ウィンドウ制御手段に通知し、
前記第2のステップにおいて前記輻輳ウィンドウ制御手段は、輻輳ウィンドウサイズが第1の閾値を超えるとスロースタートモードから輻輳回避モードより高速に且つスロースタートモードより緩やかに輻輳ウィンドウサイズを増加させる高速増加モードに移行し、輻輳ウィンドウサイズが前記第1の閾値よりも大きい第2の閾値を超えると高速増加モードから輻輳回避モードに移行するよう制御するとともに、通知された最大帯域が増加すると、該最大帯域に基づいて、前記第2の閾値を算出する
ことを特徴とするパケット通信システムにおける輻輳制御方法。
A congestion control method in a packet communication system comprising: a wireless base station accommodating a wireless terminal; and a communication device that forms a transport layer connection of the OSI 7-layer model with the wireless terminal,
A first step in which wireless access quality detecting means detects a wireless access quality between the wireless terminal and the wireless base station;
A second step in which the congestion window control means adjusts the congestion window size in the transport layer based on the radio access quality detected by the radio access quality detection means,
In the first step, the wireless access quality detecting means calculates a maximum bandwidth that can be used in wireless access between the terminal and the wireless base station, and wirelessly determines the maximum bandwidth when there is a change in the maximum bandwidth. Notify the congestion window control means as access quality,
In the second step, the congestion window control means increases the congestion window size from the slow start mode to a speed faster than the congestion avoidance mode and more slowly than the slow start mode when the congestion window size exceeds a first threshold value. When the congestion window size exceeds a second threshold value that is larger than the first threshold value, control is performed to shift from the fast increase mode to the congestion avoidance mode, and when the notified maximum bandwidth increases, the maximum bandwidth increases. A congestion control method in a packet communication system, wherein the second threshold value is calculated based on
無線端末を収容する無線基地局と、無線端末との間でOSI7階層モデルのトランスポート層のコネクションを形成する通信装置とを備えたパケット通信システムにおける輻輳制御方法であって、
無線アクセス品質検出手段が前記無線端末と前記無線基地局との間の無線アクセス品質を検出する第1のステップと、
輻輳ウィンドウ制御手段が前記無線アクセス品質検出手段により検出された無線アクセス品質に基づきトランスポート層における輻輳ウィンドウサイズを調節する第2のステップとを備え、
前記第1のステップにおいて前記無線アクセス品質検出手段は、前記端末と前記無線基地局との間の無線アクセスにおいて利用可能な最大帯域を算出するとともに該最大帯域に変動があると該最大帯域を無線アクセス品質として前記輻輳ウィンドウ制御手段に通知し、
前記第2のステップにおいて前記輻輳ウィンドウ制御手段は、輻輳回避制御処理において、通知された最大帯域の増加に伴い輻輳ウィンドウサイズ増加処理時の増加量を大きく且つ輻輳ウィンドウサイズ減少処理時の減少量を小さくし、通知された最大帯域の減少に伴い輻輳ウィンドウサイズ増加処理時の増加量を小さく且つく輻輳ウィンドウサイズ減少処理時の減少量を大きく制御する
ことを特徴とするパケット通信システムにおける輻輳制御方法
A congestion control method in a packet communication system comprising: a wireless base station accommodating a wireless terminal; and a communication device that forms a transport layer connection of the OSI 7-layer model with the wireless terminal,
A first step in which wireless access quality detecting means detects a wireless access quality between the wireless terminal and the wireless base station;
A second step in which the congestion window control means adjusts the congestion window size in the transport layer based on the radio access quality detected by the radio access quality detection means,
In the first step, the wireless access quality detecting means calculates a maximum bandwidth that can be used in wireless access between the terminal and the wireless base station, and wirelessly determines the maximum bandwidth when there is a change in the maximum bandwidth. Notify the congestion window control means as access quality,
In the second step, the congestion window control means, in the congestion avoidance control process, increase the increase amount during the congestion window size increase process and increase the decrease amount during the congestion window size decrease process as the notified maximum bandwidth increases. A congestion control method in a packet communication system, which is characterized in that the amount of increase in the congestion window size increasing process is decreased and the amount of decrease in the congestion window size decreasing process is controlled to be large with the decrease in the notified maximum bandwidth. ..
無線端末を収容する無線基地局と、無線端末との間でOSI7階層モデルのトランスポート層のコネクションを形成する通信装置とを備えたパケット通信システムにおける輻輳制御方法であって、
無線アクセス品質検出手段が前記無線端末と前記無線基地局との間の無線アクセス品質を検出する第1のステップと、
輻輳ウィンドウ制御手段が前記無線アクセス品質検出手段により検出された無線アクセス品質に基づきトランスポート層における輻輳ウィンドウサイズを調節する第2のステップとを備え、
前記第1のステップにおいて前記無線アクセス品質検出手段は、前記端末と前記無線基地局との間の無線アクセスにおいて利用可能な最大帯域を算出するとともに該最大帯域に変動があると該最大帯域を無線アクセス品質として前記輻輳ウィンドウ制御手段に通知し、
前記第2のステップにおいて前記輻輳ウィンドウ制御手段は、輻輳回避制御処理において、端末が行う通信のスループットと通知された最大帯域の差が大きいほど輻輳ウィンドウサイズ増加処理時の増加量を大きく且つ輻輳ウィンドウサイズ減少処理時の減少量を小さくし、端末が行う通信のスループットと通知された最大帯域の差の減少に伴い輻輳ウィンドウサイズ増加処理時の増加量を小さく且つパケットロス時の輻輳ウィンドウサイズ減少処理時の減少量を大きく制御する
ことを特徴とするパケット通信システムにおける輻輳制御方法
A congestion control method in a packet communication system comprising: a wireless base station accommodating a wireless terminal; and a communication device that forms a transport layer connection of the OSI 7-layer model with the wireless terminal,
A first step in which wireless access quality detecting means detects a wireless access quality between the wireless terminal and the wireless base station;
A second step in which the congestion window control means adjusts the congestion window size in the transport layer based on the radio access quality detected by the radio access quality detection means,
In the first step, the wireless access quality detecting means calculates a maximum bandwidth that can be used in wireless access between the terminal and the wireless base station, and wirelessly determines the maximum bandwidth when there is a change in the maximum bandwidth. Notify the congestion window control means as access quality,
In the second step, the congestion window control means, in the congestion avoidance control process, the larger the difference between the throughput of communication performed by the terminal and the notified maximum bandwidth, the larger the increase amount in the congestion window size increasing process and the congestion window. Decrease the reduction amount during the size reduction process, and reduce the increase amount during the congestion window size increase process as the difference between the throughput of the communication performed by the terminal and the notified maximum bandwidth decreases, and reduce the congestion window size during the packet loss process A congestion control method in a packet communication system, which is characterized in that the amount of decrease in time is greatly controlled.
コンピュータを請求項1乃至何れか1項に記載のパケット通信システムの各手段として機能させることを特徴とする輻輳制御プログラム。
Congestion control program for causing to function as each unit of the packet communication system according to the computer in any one of claims 1 to 5.
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