通信系统、通信设备、数据重传方法和数据重传控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种通信系统、通信设备、数据重传方法和数据重传控制方法，该通信系统包括：第一通信设备，其传输数据的传输通知，并且其后传输数据；以及第二通信设备，其在接收传输通知并且其后未检测到与传输通知对应的数据传输时，将否定确认信号传输至第一通信设备，其中，第一通信设备在接收否定确认信号时执行数据的重传过程。
【专利说明】
通信系统、通信设备、数据重传方法和数据重传控制方法
技术领域
[0001]本公开涉及通信系统、通信设备、数据重传方法和数据重传控制方法。
【背景技术】
[0002]存在通信系统，其中，传输侧的节点(被称为“传输节点”)和接收侧的节点(被称为“接收节点”)彼此执行无线通信。在无线通信中，所谓的隐藏终端可能引起无线帧之间的冲突，这阻止无线帧到达接收节点。另外，传输节点和接收节点之间的某些无线环境使得无线质量不稳定，其可能使得包含在到达接收节点的无线帧中的数据具有误差。当接收节点未能校正数据中的误差时，数据被丢弃。冲突的风险的增加随着无线帧的长度而增加。同时，为了更高的吞吐量，存在对无线帧的传输的要求，该无线帧具有距传输节点的尽可能长的帧长。
[0003]在现有的无线网络中，由于针对数据的对策没有到达接收节点或丢失数据，使用肯定确认(ACKnowledgement: ACK)的重传过程被执行。当数据被适当地接收时，作为响应，接收节点将表示数据的接收的ACK传输至传输节点。通过接收ACK，传输节点确定数据已经到达接收节点。当数据没有到达接收节点时，或当ACK的接收未在预定时间段内时，传输节点不能够检验到达接收节点的数据，并且因此重传数据。
[0004]针对进一步的信息，参见日本公开专利申请第2009-44581号。
[0005]例如，存在以下的情况:多个节点以网格形状无线地连接，并且数据通过多个中继节点从传输节点传输至接收节点。在这种情况下，对于帧到达接收节点所采用的时间可能不同，使得难以通过传输节点估计从数据的传输直到ACK的接收的时间。
[0006]因为这个原因，在传输节点中，从数据的传输直到数据的重传的时间段(等待接收的ACK的超时计数)被设置成更长。在这种情况下，重传发生在长超时计数之后，这显著地减少了传输速度。
[0007]本发明的目的是提供一种技术，通过该技术，传输节点可以响应于来自接收节点的否定确认的接收来重传数据，甚至在接收节点未能检测到由传输节点传输的数据时重传数据。
【发明内容】
[0008]多方面中的一个是通信系统。通信系统包括第一通信设备，其传输数据的传输通知，并且其后传输数据；以及第二通信设备，其在接收传输通知并且其后未检测到与传输通知对应的数据传输时，将否定确认信号传输至第一通信设备，其中，第一通信设备在接收否定确认信号时执行数据的重传过程。
[0009][本发明的效果]
[0010]作为一个方面，响应于来自接收节点的否定确认的接收，甚至在接收节点未检测到由传输节点传输的数据时，传输节点对数据进行重传是可能的。
【附图说明】
[0011]图1是示出根据实施例的通信系统的配置示例的图；
[0012]图2是不出实施例的相关技术的时序图；
[0013]图3是示出根据实施例的数据重传方法的示例的时序图；
[0014]图4是实施例中使用的帧的示意性图；
[0015]图5示出可使用为无线节点的节点(通信设备)的配置示例；
[0016]图6是示出传输节点中由MCU执行的处理的流程图；以及
[0017]图7是示出接收节点中由MCU执行的处理的示例的流程图。
【具体实施方式】
[0018]在下文中，将会参照附图来描述实施例。实施例的配置仅是示例，并且本发明不限于实施例的配置。
[0019]图1是示出根据实施例的通信系统的配置示例的图。在图1中，示出了多个无线节点I。在适当的网络拓扑如网格、圆环和星形中，多个无线节点I彼此连接。不存在对网络拓扑种类的限制。在图1中，示出了多个无线节点I中的三个无线节点1(无线节点1A、1B和1C)。
[0020]无线节点IA操作为传输节点，其朝向无线节点IB无限地传输包含数据(数据帧)的帧。无线节点IC将从无线节点IA接受的数据帧传递至无线节点1B。无线节点IB操作为接收节点，其接收来自无线节点IC的数据帧。以这样的方式，无线节点IB可以从无线节点IA接收数据。
[0021]要注意的是，在下列描述中，无线节点IA被表示为“传输节点1A”，无线节点IB被表示为“接收节点1B”，并且无线节点IC被表示为“中继节点1C”。无线节点IA至IC在它们被同样的处理时，被表示为无线节点I。
[0022]要注意的是，实施例描述了由无线节点I形成的无线网络。然而，网络不限于无线网络。亦即，网络可以是有线的网络，其中传输节点IA和接收节点IB以有线的方式彼此进行通信。换句话说，通信系统可以是无线通信系统或有线通信系统。无线节点I是“通信设备”的示例。传输节点IA是“第一通信设备”的示例，并且接收节点IB是“第二通信设备”的示例。
[0023]图2是示出实施例的相关技术的时序图。在图2中，没有示出在传输节点IA和接收节点IB之间的网络如中继节点IC。
[0024]传输节点IA将包含数据的帧(数据帧)传输至接收节点IB并且开始倒计时来自接收节点IB的ACK接收等待计时器。假设数据帧由于冲突等而丢失并且不能到达接收节点IB的情况。在这种情况下，接收节点IB不能够检测到来自传输节点IA的数据传输。
[0025]而且，传输节点IA不能够通过接收等待计时器的满期(超时)从接收节点IB接收ACK。因此，传输节点IA响应于超时重传数据帧。当数据帧由接收节点IB接收时，接收节点IB将指示数据的接收的ACK传输至传输节点1A。传输节点IA接收ACK，并且可以识别数据已经到达传输节点1A。
[0026]在上述过程中，从数据的传输直到数据的重传的时间长度取决于超时计数。长超时计数导致长时间，直到出现数据的重传，这减少了数据的传输速度。
[0027]在实施例中，鉴于上述问题，将会描述一种方法，其使得传输节点IA能够响应于来自接收节点IB的否定确认(否定确认:NACK)的接收，甚至在接收节点IB未能检测到来自传输节点IA的数据传输时来重传数据。NACK是“否定确认信号”的示例。
[0028]图3是示出根据实施例的数据重传方法的示例的时序图。在图3中，当传输节点IA要将数据传输至接收节点IB时，传输节点IA先于数据传输传输通知帧(图3〈1>)。通知帧是用于给出数据帧的传输的通知的帧。随后，传输节点IA传输包含数据的数据帧(图3〈2>)。通知帧是“数据传输通知”的示例。
[0029]同时，当接收通知帧时，接收节点IB开始倒计时跟随通知帧的数据帧接收等待计时器(图3〈3>)。要使用数据帧接收等待计时器来倒计时的时间长度可以被适当的设置。
[0030]如图3所示，当数据帧丢失时，数据帧接收等待计时器在数据帧没有由接收节点IB接收(没有检测到来自传输节点IA的数据传输)的状态下期满。
[0031]在这种情况下，接收节点IB生成否定确认(NACK)，并且将否定确认传输至传输节点IA(图3〈4>)。当接收NACK时，传输节点IA执行数据的重传过程(图3〈5>)，将数据帧重传至接收节点IB(图3〈6>)。当数据帧到达接收节点1B，并且接收节点IB适当地接收数据时，接收节点IB将ACK传输至传输节点IA(图3<7>) ^CK被接收允许传输节点IA查明数据已经到达接收节点1B。
[0032]如上所见，根据实施例，甚至当数据帧没有到达接收节点1B，并且来自传输节点IA的数据传输未被接收节点IB检测到时，传输节点IA可以响应于NACK的接收来重传数据帧。
[0033]与传输节点IA从传输数据帧直到接收ACK帧的时间段相比较，接收节点IB从接收通知帧直到接收数据帧的时间段是短的并且易于估计。为此，与相关技术相比较，可以缩短直到重传的时间段，继而当重传发生时，使得能够减少速度性能的退化(以每单位时间传输的数据量计的下降的程度)。要注意的是，NACK也可以在适当的数据未从接收数据帧接收时传输。
[0034]在实施例中，可以根据要被传输的数据的大小(数据量)来控制(确定)是传输通知帧或者是传输数据帧而不传输通知帧。如果总是传输通知帧，则数据帧的传输计时被延迟多达进行通知帧的传输过程的时间段，这可能导致传输速度下降。换句话说，如果认为丢失数据帧的可能性是低的，通过避免传输通知帧来避免传输速度(每单位时间传输数据量)下降，以提前数据帧的传输定时。
[0035]例如，当数据帧中的数据的大小(数据量)超过预定阈值时，通知帧可以被改变成被传输。这是因为冲突的风险被认为随着数据帧的大小(帧长)的增加而增加，继而增加数据帧未到达接收节点IB的风险。
[0036]另外，通知帧的大小(帧长)可以小于(短于)数据帧的大小(帧长)。例如，通知帧可以具有小于上述阈值的大小。然而，通知帧的大小可以设置为大于阈值，同时设置为小于数据帧的大小。阈值可以是针对帧中载入的要被传输的数据量的阈值，或者可以是针对帧的长度的阈值。
[0037]以这样的方式，通过使得通知帧的大小小于数据帧的大小，与将数据帧传输至接收节点IB的情况相比较，可以增加通知帧到达接收节点IB的可能性。
[0038]要注意的是，还在实施例中，响应于数据帧的传输，可以开始ACK接收等待计时器的计时。甚至在通知帧和数据帧二者都没有到达接收节点IB时，这个配置允许传输节点IA具有重传的机会。
[0039]图4是在实施例中使用的帧的示意图，其中，图4(A)示出通知帧的格式的示例。图4(B)示出数据帧的格式的示例，以及图4(C)示出NACK帧的格式的示例。图4(D)示出ACK帧的格式的示例。
[0040]通知帧包含控制标记和帧ID(帧的标识符)。数据帧包含控制标记和帧ID，以及加入其中的有效载荷。在有效载荷中存储了要被传输至接收节点IB的数据。如上所示，由于通知帧不包含有效载荷，则通知帧的大小(帧长)小于数据帧的大小(帧长)。换句话说，由于通知帧不包含有效载荷，可以认为通知帧(传输通知)的数据量小于用于确定是否传输通知帧的数据量的阈值。
[0041 ] NACK帧也如同通知帧一样包含控制标记和帧ID13ACK帧包含控制标记、帧ID和结果(接收数据帧的结果)。结果可以包括接收节点IB中的自由缓冲的大小(窗口的大小)，或者部分数据(分段)可以被接收但是剩余的部分未被接收(选择的ACK)的事实。
[0042 ] NACK帧的帧长可以短于数据帧或ACK帧的帧长。为此，可以增加避免丢失网络中的帧(由传输节点IA接收的帧)的可能性。
[0043]接收节点IB可以例如通过确定帧是否包含有效载荷来确定帧是通知帧还是数据帧。然而，除了上述方法以外的方法可以被用作确定帧是通知帧还是数据帧的方法。例如，控制标记可以包含表示帧是通知帧还是数据帧的标记，并且可以根据标记的值来确定帧是通知帧还是数据帧。
[0044]另外，例如通过使用与通知帧的帧ID和数据帧的帧ID相同的值，或使用预先与通知帧和数据帧相关的值，允许接收节点IB识别数据帧是跟随通知帧的数据帧。然而，使用帧ID将通知帧与数据帧相关联不是配置要素。
[0045]图5示出可用为无线节点I的节点(通信设备)10的配置示例。在图5中，节点10包括通信电路11、微控制器(M⑶)12和控制装置13 J⑶12是“处理器”、“控制装置”或“控制器”的示例。
[0046]M⑶12包括处理器和存储器，然而其没有示出。存储器包括非易失性存储介质，其中存储了程序和数据，并且非易失性存储介质被用为用于程序的扩展区、用于处理器的工作区、用于数据的存储区或用于数据的缓冲区。存储器是“存储装置”或“计算机可读存储介质”的示例。
[0047]如图5所示，通过处理器执行程序，M⑶12操作为包括传输单元(TX) 101、接收单元(RX) 102和控制单元103的装置。控制单元103包括通知帧控制单元104、数据帧控制单元105、超时控制单元106、ACK/NACK控制单元107和数据管理单元108。
[0048]通信电路11包括天线和RF(射频)电路，然而其没有示出。RF电路将从传输单元101接收的基带信号进行调制，以将基带信号转换成无线信号，并且通过天线来传输无线信号。另外，RF电路对从天线接收的无线信号进行解调，以将无线信号转换成基带信号，并且将基带信号传输至接收单元102。
[0049]传输单元101对从控制单元103接收的数字数据执行编码以及调制过程，将数字数据转换成基带信号，并且将基带信号传输至通信电路11。接收单元102对来自通信电路11的基带信号执行解调和解码过程，将基带信号转换成数字数据，并且将数字数据传输至控制单元103。
[0050]通知帧控制单元104执行与通知帧的传输和接收有关的过程。当节点10操作为传输节点IA时，通知帧控制单元104生成通知帧并且将通知帧传给传输单元101。相反，当节点10操作为接收节点IB时，通知帧控制单元104接收来自接收单元102的通知帧，并且通知通知帧的接收的超时控制单元106。
[005?]当节点10操作为传输节点IA时，数据帧控制单元105接收在数据管理单元108中管理的要被传输的数据，生成包含其中存储了数据的有效载荷的数据帧，并且将数据帧传给传输单元101。另外，数据帧控制单元105通知数据帧的传输的超时控制单元106。
[0052]当节点10操作为接收节点IB时，数据帧控制单元105接收来自接收单元102的数据帧。换句话说，数据帧控制单元105对从传输节点IA传输的数据的传输进行检测。
[0053]数据帧控制单元105可以对数据帧中包含的数据执行误差检验。当误差检验的结果是好的(OK)时，数据帧控制单元105将数据传给数据管理单元108。在这点上，数据帧控制单元105通知数据帧的接收的超时控制单元106停止数据帧接收等待计时器。
[0054]当误差检验的结果是不好的(NG)时，数据帧控制单元105丢弃数据。在这种情况下，数据帧控制单元105通知数据帧的接收的超时控制单元106停止数据帧接收等待计时器。另外，为了立刻传输NACK，数据帧控制单元105将通知提供至ACK/NACK控制单元107。
[0055]当节点10操作为传输节点IA时，超时控制单元106接收来自数据帧控制单元105的通知，并且开始倒计时ACK的接收等待计时器。当ACK接收等待计时器期满(超时发生)时，超时控制单元106通知计时器期满的数据帧控制单元105。在这点上，数据帧控制单元105对缓冲的数据帧执行重传过程。
[0056]当节点10操作为接收节点IB时，超时控制单元106接收来自通知帧控制单元104的通知，并且开始倒计时数据帧接收等待计时器。当数据帧接收等待计时器期满(超时发生)时，超时控制单元106通知计时器期满的ACK/NACK控制单元107。当误差检验的结果是NG时，超时控制单元106接收来自数据帧控制单元105的通知，并且使接收等待计时器停止。
[0057]另外，超时控制单元106接收来自数据帧控制单元105的数据帧的接收的通知，并且停止数据帧接收等待计时器。在这点上，超时控制单元1 6指示ACK/NACK控制单元1 7传输 ACK ο
[0058]当节点10操作为接收节点IB时，ACK/NACK控制单元107接收来自超时控制单元106的数据帧接收等待计时器的超时的通知，生成NACK，并且将NACK传输至传输单元101。另外，当在数据帧控制单元105确定误差检验为NG的情况下提供接收通知时，ACK/NACK控制单元107生成NACK，并且将NACK传输至传输单元101 JACK从而通过传输单元101和通信电路11被传输至传输节点1A。
[0059]另外，当接收来自超时控制单元106的指示时，ACK/NACK控制单元107生成ACK，并且将ACK传输至传输单元101。然而，当接收来自数据帧控制单元105的数据帧接收的通知时，ACK/NACK控制单元107可以生成ACK。
[0060]当节点10操作为传输节点IA时，ACK/NACK控制单元107接收由接收单元102接收的NACK。在这种情况下，ACK/NACK控制单元107通知NACK的接收的数据帧控制单元105来促进重传数据。
[0061 ]当接收由接收单元102接收的ACK时，ACK/NACK控制单元107通知ACK的接收的数据帧控制单元105。要注意的是，在节点10操作为传输节点IA的情况下，ACK/NACK控制单元107的操作可以由数据帧控制单元105代替执行。
[0062]数据管理单元108在缓存(存储器)中存储从数据帧控制单元105接收的数据。可替选地，数据管理单元108从存储器读取要传输的数据，并且将数据提供给数据帧控制单元105。
[0063]控制装置例如由处理器(如中央处理器(CPU))和存储器构成。控制装置13通过执行存储器中存储的程序的(PU来执行预定处理。
[0064]例如，控制装置13在M⑶12中对存储在存储器(缓冲器)中的数据执行预定处理。可替选地，控制装置13控制MCU 12的操作。例如，控制装置13执行数据帧接收等待计时器或ACK接收等待计时器的时间设置，数据的传输计时的控制，以及要传输数据的提供等。
[0065]图6是示出在传输节点IA中由MCU12执行的过程的流程图。例如，在建立了与接收节点IB连接的状态下，响应于要被传输至数据帧控制单元105的数据的提供，开始在图6中示出的过程。
[0066]在图6中的01的过程中，MCU12确定要被传输的数据的长度(数据量)是否等于或大于阈值(预定值)。阈值提前存储在MCU 12的存储器中。作为数据量的阈值，准备了非零正值。当数据长度小于阈值(01中为否)时，处理进入至03。相反，当数据长度等于或大于阈值(01中为是)时，处理进入至02。要注意的是，01的过程可以是确定数据长度是否小于阈值的过程。
[0067]在02的过程中，执行通知帧的传输过程。亦即，响应于数据长度等于或大于阈值的确定，MCU 12生成通知帧。通知帧经由通信电路11被传输至接收节点IB(参见图3〈I >)。
[0068]在接下来03的过程中，M⑶12对数据帧执行传输过程。(亦即，M⑶12生成包含要传输的数据的数据帧。数据帧经由通信电路11传输至接收节点1B(参见图3〈2>)。
[0069]在接下来04的过程中，MCT 12开始倒计时ACK接收等待计时器，其进入至等待ACK的状态。
[0070]在接下来05的过程中，MCU12确定NACK是否被接收。当NACK被接收(05中为是)时，处理进入至08 ο相反，当NACK未被接收(05中为否)时，处理进入至06。
[0071]在06的过程中，M⑶12确定ACK接收等待计时器是否期满(超时发生)。当接收等待计时器期满(06中为是)时，处理进入至08。相反，当接收等待计时器未期满(06中为否)时，处理进入至07。
[0072]在07的过程中，MCT12确定ACK是否被接收。当ACK被接收(07中为是)时，执行ACK的接收过程，并且完成图6中所示的处理。相反，当ACK未被接收(07中为否)时，处理返回至05ο
[0073]当处理进入至08时，M⑶12对数据帧执行重传过程。这使得数据帧被重传至接收节点1Β(参见图3〈6>)。此后，处理进入至04。
[0074]图7是示出接收节点IB中由MCU12执行的处理的示例的流程图。图7中的处理例如响应于建立与传输节点IA的连接而开始。在第一个11的过程中，接收节点IB进入到等待来自传输节点IA的帧的接收的状态。当来自传输节点IA的帧被接收时，处理进入至12。
[0075]在12的过程中，MCU12确定接收的帧是否是数据帧。当接收的帧是数据帧(12中为是)时，处理进入至18。相反，当接收的帧不是数据帧(12中为否)时，处理进入至13。
[0076]在13的过程中，M⑶12确定接收帧是否是通知帧。当接收帧是通知帧(13中为是)时，处理进入至14。相反，当接收帧不是通知帧(13中为否)时，处理返回至11，MCU 12进入到等待帧的接收的状态。
[0077]在14的过程中，MCU12开始倒计时数据帧接收等待计时器。在接下来15的过程中，MCU 12确定是否接收了数据帧。当未接收数据帧(15中为否)时，处理进入至16。当数据帧被接收(15中为是)时，处理进入至18。
[0078]在16的过程中，M⑶12确定接收等待计时器是否期满(超时发生)。当接收等待计时器期满(超时发生)时(16中为是)，处理进入至17。当接收等待计时器未期满(超时未发生)时(16中为否)，处理返回至15。
[0079]当处理进入至17时，M⑶12生成NACK并且执行将NACK传输至传输节点IA的过程(参见图3〈4>)。这促进了重传数据帧至传输节点1A。
[0080]当处理进入至18时，M⑶12执行数据帧的接收过程。在接收过程中，MCU12对包含在数据帧中的数据执行误差检验，以确定检验结果是OK还是NG(19)。
[0081 ]当误差检验的结果是OK时(I9中为0K)时，MCU 12执行ACK的传输过程，并且ACK被传输至传输节点1A(参见图3〈7>)。此后，处理返回至11。相反，当误差检验的结果是NG时，处理进入至17，其中NACK被传输至传输节点1A。误差检验例如是CRC(循环冗余码检验)检验。然而，误差检验可以是奇偶fe验检验或使用检验和的检验。
[0082]上述实施例的配置可以适当地组合。
【主权项】
1.一种通信系统，包括: 第一通信设备，其传输数据的传输通知，并且其后传输所述数据；以及第二通信设备，其在接收所述传输通知并且其后未检测到与所述传输通知对应的数据传输时，将否定确认信号传输至所述第一通信设备， 其中，所述第一通信设备在接收到所述否定确认信号时执行所述数据的重传过程。2.根据权利要求1所述的通信系统，其中，当所述数据的量超过阈值时传输所述传输通知。3.根据权利要求2所述的通信系统，其中，所述传输通知的数据的量小于所述阈值。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的通信系统，其中，所述第一通信设备在传输所述传输通知之后执行是否对传输数据进行传输的控制，或者根据传输数据的量在没有传输所述传输通知的情况下传输要传输的数据。5.—种通信设备，包括: 控制器，其执行包括以下的过程: 将数据的传输通知传输至通信相对设备，并且其后传输所述数据；以及响应于接收到否定确认信号而重传所述数据，当所述通信相对设备在接收到所述传输通知之后未检测到与所述传输通知对应的数据传输时传输所述否定确认信号。6.—种通信设备，包括: 控制器，其执行包括以下的过程: 从通信相对设备接收数据的传输通知； 当接收到所述传输通知之后未检测到来自所述通信相对设备的数据传输时传输否定确认信号；以及 接收所述通信相对设备响应于接收到所述否定确认信号而重传的数据。7.—种用于通信设备的重传数据的方法，所述方法包括: 通过所述通信设备将数据的传输通知传输至通信相对设备，并且其后传输所述数据；以及 响应于接收到否定确认信号而重传所述数据，当所述通信相对设备接收到所述传输通知之后未检测到与所述传输通知对应的数据传输时传输所述否定确认信号。8.—种用于通信设备的控制数据重传的方法，所述方法包括: 通过所述通信设备从通信相对设备接收数据的传输通知； 当接收到所述传输通知之后未检测到来自所述通信相对设备的数据传输时传输否定确认信号；以及 接收所述通信相对设备响应于接收到所述否定确认信号而重传的数据。
【文档编号】H04L1/18GK105991253SQ201610143533
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年3月14日
【发明人】樱井克己, 高桥勇治, 东中川隆志, 岩尾忠重, 川井田康礼
【申请人】富士通株式会社