JP2001346251A - 無線ネットワーク制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 端末局の基地局の切り替えポイントが最も少
なく、かつ最適な通信状態下で行われるようなサービス
エリア構成を設定し、高速で移動する端末局のローミン
グに対応させ易くした無線ネットワーク制御装置を提供
する。 【解決手段】 基地局と、この基地局に無線で接続さ
れ、自局位置を測位する測位手段を有する移動可能な端
末局と、上記基地局に有線ＬＡＮで接続され、この基地
局と上記端末局とを統括的に制御する制御局とを備えた
無線ネットワーク制御システムにおいて、上記制御局
が、上記基地局の設置位置Ｍ１〜Ｍ５から適宜なオフセ
ットベクトルＤ１〜Ｄ５だけ移動させた位置に仮想的な
基地局を設定し、この仮想基地局の位置を中心とする適
宜な半径Ｒ６〜Ｒ１０の円内をその基地局のサービスエ
リアとして設定する構成としたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基地局と端末局と
を統括的に制御する制御局を備えた無線ネットワーク制
御システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、基地局と端末局との他に、これ
ら基地局と端末局とを管理する管理機能を有したスペク
トラム拡散通信（ＳＳ）方式の制御局を備えた無線ネッ
トワーク制御システムが知られている。

【０００３】この制御局は、基地局と同じネットワーク
に有線ＬＡＮでお互いを結んでおり、それぞれの基地局
と有線ＬＡＮ上で制御パケットを交換することで各基地
局の下記の管理運用項目を実現している。

【０００４】１）基地局の無線ネットワーク参加権利の
認証 ２）基地局の稼動状態の確認 ３）基地局の無線通信サービス時間の決定と通信サービ
ス開始・終了のスケジューリング ４）各基地局内の端末局数の確認 ５）移動（ローミング） 特に項目５）のローミングに関して、上記制御局は端末
局から定期的に送られてくる端末局情報をもとに、端末
局の基地局間の移動（ローミング）を判定し、端末局へ
基地局の切り替えを指示する。端末局情報には、パケッ
トを受信した時の通信状態情報やＧＰＳ測位情報等があ
る。特にＧＰＳ測位情報を利用して、基地局からの距離
を元にしたローミングの始動は基地局サービスエリアの
有効な形成方法として利用されている。

【０００５】図１１は、従来の基地局によるサービスエ
リア構成例を示す。

【０００６】被サービス領域を長方形で示し、基地局の
位置をＭ１〜Ｍ５で示し、電波伝播上の障害物をＢで示
す。Ｒ０は基地局の通信可能範囲を示す。障害物Ｂによ
るサービスエリアの欠落を防ぐために、基地局Ｍ４が配
置されている。Ｒ１〜Ｒ５は端末局の基地局サービスエ
リアを示す。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記基地局
は、設置条件等の物理的な制限から理想的な場所に設置
できるとは限らない。また、どうしても通信できない場
所をカバーするための基地局を、必要以上に近接した場
所に設置しなければならない場合もある。

【０００８】上記基地局が理想的な場所に設置されてい
ない場合、図１１に示すように、基地局からの距離Ｒ１
〜Ｒ５を元にした従来の方法では、サービスエリアのオ
ーバラップＥ１が必要以上に大きくなったり、多重オー
バラップエリアＥ２が増えローミンクが多発することで
ローミング用の制御パケットが送信され、本来のデータ
通信の運用効率が下がるという問題があった。

【０００９】この問題を回避するための手法として、従
来、タイル方式のサービスエリア構成法の提案も行って
いるが、この場合、基地局の切り替えの判定に必用な計
算量が非常に大きくなり、高速で移動する端末局のロー
ミングに対応し難いといった問題があった。

【００１０】そこで、発明の目的は、上述した従来の技
術が有する課題を解消し、端末局の基地局の切り替えポ
イントが最も少なく、かつ最適な通信状態下で行われる
ようなサービスエリア構成を設定し、高速で移動する端
末局のローミングに対応させ易くした無線ネットワーク
制御装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
基地局と、この基地局に無線で接続され、自局位置を測
位する測位手段を有する移動可能な端末局と、上記基地
局に有線ＬＡＮで接続され、この基地局と上記端末局と
を統括的に制御する制御局とを備えた無線ネットワーク
制御システムにおいて、上記制御局が、上記基地局の設
置位置から適宜なオフセットベクトルだけ移動させた位
置に仮想的な基地局を設定し、この仮想基地局の位置を
中心とする適宜な半径の円内をその基地局のサービスエ
リアとして設定する構成としたことを特徴とする。

【００１２】請求項２記載の発明は、請求項１記載のも
のにおいて、上記基地局と端末局間がスペクトラム拡散
通信で接続されていることを特徴とする。

【００１３】請求項３記載の発明は、請求項１記載のも
のにおいて、上記測位手段がＧＰＳであることを特徴と
する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
した図面を参照して説明する。

【００１５】図１は、スペクトラム拡散（ＳＳ）無線通
信方式による無線ＬＡＮの構築例であり、基地局１，
２，３と、移動する端末局５（５Ａ〜５Ｄ）と、端末局
５及び基地局１，２，３を統括管理する制御局７とを備
えている。基地局１，２，３と当該基地局１，２，３の
通信エリア内の端末局５とはＳＳ通信方式によりデータ
を送受信している。言い替えれば、これら基地局はその
通信エリア内の各端末局と無線ＬＡＮを構成し、ポーリ
ング手順により端末局をアクセスしデータの授受を行
う。このため、ある基地局の無線ＬＡＮを構成する端末
局は当該基地局に登録されていることを要する。また、
基地局１，２，３と制御局７とは有線ＬＡＮ１に接続
し、有線ＬＡＮ１の端末として機能する。

【００１６】図２は基地局１，２，３の構成例を示すブ
ロック図で、有線系通信部２１、ＳＳ無線通信部２２、
メモリ部２３、及び制御部２４から構成されている。

【００１７】有線系通信部２１は有線ＬＡＮ１との通信
を行う部分であり、例えば、イーサネット（登録商標）
等に代表されるものである。ＳＳ無線通信部２２はＳＳ
変調／復調を司る部分であり、メモリ部２３は有線系通
信部２１とＳＳ無線通信部２２とのデータを記憶・中継
する部分であり、制御部２４はこれら三ブロックを制御
し定められた手順（プロトコル）によりデータの中継を
行う部分である。

【００１８】図３は端末局５の構成例を示すブロック図
で、ＳＳ無線通信部４２、メモリ部４３、及び制御部４
４から構成され、さらに外部接続としてＲＳ−２３２Ｃ
などのシリアル方式を用いてＧＰＳ測位装置６１が接続
されている。

【００１９】ＳＳ無線通信部４２はＳＳ復調／変調を司
る部分である。当然のことであるが基地局の無線通信部
２２と端末局のＳＳ無線通信部４２とのＳＳ変調及びＳ
Ｓ復調方式は同じものでなければならない。メモリ部４
３はＳＳ無線通信部４２のデータを記憶・中継する部分
であり、制御部４４はこれら二ブロックを制御し定めら
れたプロトコルによりデータの中継を行う部分である。

【００２０】図４は制御局７の構成例を示すブロック図
で、有線ネットワーク通信部５１、メモリ部５３、及び
制御部５４から構成されている。有線ネットワーク通信
部５１は有線ＬＡＮ１との通信を行う部分である。メモ
リ部５３は有線ネットワーク通信部５１のデータを記憶
・中継する部分であり、制御部５４はこれら二ブロック
を制御し定められたプロトコルによりデータの中継を行
う部分である。

【００２１】制御局７は、図１に示すように、基地局
１，２，３と同じネットワーク上に有線ＬＡＮでお互い
を結んでおり、それぞれの基地局１，２，３と有線ＬＡ
Ｎ上で制御パケットを交換することによって、各基地局
１，２，３、及び端末局５の管理運用を実現している。

【００２２】本装置による制御局７は、以下に示す基地
局、端末局管理機能を有する。

【００２３】１）基地局の無線ネットワーク参加権利の
認証 各基地局１，２，３は起動時に有線ネットワーク上の制
御局７に対し順次問い合わせを行い参加権利の認証を行
う。図５に認証手順を示す。基地局１は、起動時に制御
局７に対してネットワーク参加要求パケットを送信す
る。これを受信した制御局７は、基地局１の登録を行
い、基地局１に対して了承パケットを送信する。この動
作が順次繰り返され、すべての基地局１，２，３が了承
パケットを受信した時点で認証動作が終了する。この処
理により制御局７は、稼働している基地局１，２，３の
数を確認することができる。

【００２４】２）基地局の稼働状態の確認 稼働している基地局１，２，３に対し定期的に稼働状態
の問合わせを行う。図６に問合わせ手順を示す。制御局
７は、定期的に基地局１，２，３に対し稼働状態の問合
わせパケットを送信する。これを受信した例えば基地局
１及び基地局２は、制御局７に対し応答パケットを送信
する。この時、基地局において、ハード故障やソフトの
不備が生じていた場合には、制御局７に応答パケットが
送信されないため、制御局７は当該基地局に問題が発生
したことを知ることができる。この結果、故障による基
地局の停止等を確認でき、不備が生じた基地局のネット
ワーク参加権利を取り下げ、システムへの影響を防ぐこ
とができる。

【００２５】３）基地局の無線通信サービス時間の決定
と通信サービス開始・終了のスケジューリング 制御局７は、稼働している基地局（認証を受けている基
地局）に対し無線通信サービス時間の指示と通信サービ
ス開始を通報する。複数の基地局が隣接して存在する場
合、通信エリア（サービスエリア）間で干渉し、効率よ
くデータ通信を行うことができなくなる。これを解消す
るため、稼働している基地局を１つに限定し、隣接する
サービスエリアが同時に動くことによる無線通信干渉を
防ぐものである。図７はこの手順を示す。制御局７は、
基地局１に対し通信サービス時間と通信サービス開始を
指示するパケットを送信する。これを受信した基地局１
は、指示されたサービス時間の間、通信サービスを行
う。サービス終了後、制御局７に対し通信サービス終了
通知パケットを送信する。この動作を順次繰り返し、処
理することにより、稼働している基地局を１つに限定す
る。

【００２６】４）各基地局内の端末局数の確認 各基地局は端末局の加入・離脱を管理し、端末局の加入
・離脱が発生すると直ちに制御局７へ通報する。加入と
は目的の基地局が管理するポーリングテーブルに端末局
を登録することを意味し、離脱とはそのテーブルから端
末局を削除することを意味する。基地局のポーリングテ
ーブルに端末局が登録されるとこの端末局は当該基地局
の管理下に置かれる。この離脱動作はポーリング方式の
Ｐフェーズによって実行され、加入動作はＰフェーズか
らコンテンション方式のＣフェーズに切り換えて実行さ
れる。

【００２７】図８に制御局７への通報手順を示す。図８
において基地局１は、新規に加入してきた端末局５Ａ
（図１）に対してその加入が完了した時点で、制御局７
に対し端末局加入通報パケットを送信する。これを受信
し積算することにより制御局７は、加入してくる端末局
５Ａの台数を確認することができる。離脱していく端末
局５Ｂ（図１）に対して基地局１は、離脱が完了した時
点で制御局７に対し端末局離脱通報パケットを送信す
る。これを受信し積算することにより制御局７は、離脱
していく端末局５Ｂの台数を確認することができる。

【００２８】また、制御局７から基地局に端末局５（５
Ａ〜５Ｄ）の加入・離脱を指示することができる。端末
局５Ｂ（図１）について制御局７は、基地局１へ端末局
離脱指示パケットを送信すると、基地局１において端末
局５Ｂの離脱が行われ、その完了を離脱完了応答パケッ
トを送信し制御局７に知らせる。さらに基地局２に対し
端末局５Ｂの加入を指示する端末局加入指示パケットを
送信すると、離脱と同様に端末局５Ｂの加入が完了次
第、制御局７に端末局加入応答パケットが送信され、制
御局７は端末局５Ｂの加入を確認する。この処理は、以
下に説明するローミングにおいて重要な処理となる。こ
れによれば、制御局７は、各基地局に接続されている端
末局５（５Ａ〜５Ｄ）の数を動的につかむことができ
る。

【００２９】５）一般的なローミング 制御局７は、端末局５から定期的に送られてくる端末局
情報をもとに端末局５の基地局間のデータリンクを保っ
た状態での移動（ローミング）を判定し、端末局５へ基
地局１，２，３の切り替えを指示する。

【００３０】上記端末局５には、図３に示すように、外
部接続としてシリアル方式を用いてＧＰＳ測位装置６１
が接続されている。

【００３１】つぎに、図９を参照して、ローミングの一
般的手法について説明する。

【００３２】図９において、実線で描かれた大きな丸
は、各基地局１，２における各々の通信エリア（サービ
スエリア）を示している。この丸の半径は、各基地局そ
れぞれに対し決定したもので、各端末局５には、この半
径と基地局の座標値を登録し、常に自局がどのサービス
エリアのどこにいるかＧＰＳ測位によって判定できるよ
うに設定されている。

【００３３】端末局５Ａは、基地局の座標とＧＰＳ測位
した自局の位置座標とから各基地局との距離を算出し、
その位置情報を、で、基地局１に通報する。この端末
局５Ａが、で、基地局１のサービスエリアの境界付近
に移動して、当該サービスエリアの半径を越えると、一
番近い基地局２との距離とそのサービスエリアの半径と
から、端末局５Ｂは、基地局２のサービスエリアに進入
したことを知る。隣接する基地局２との距離が基地局１
との距離より近くなりパケットが受信できるようになる
と、この位置情報が、で、制御局７まで通報される。
制御局７では、この位置情報から端末局５Ｂが現在接続
している基地局１のサービスエリアから基地局２のサー
ビスエリアに進入したことを判断し、基地局１に、
で、端末局５Ｂの離脱を指示する。

【００３４】基地局１は、制御局７からの指示を受け、
で、端末局５Ｂの離脱を実行する。離脱処理が完了し
た後、これを制御局７に通報する。この制御局７は、２
つの基地局の重なり合う場所Ｅ１からの端末局離脱完了
通報を受けて、で、基地局２に対し端末局５Ｃの加入
を指示する。これを受信した基地局２は、で、端末局
５Ｂの加入を実行する。加入処理が完了した後、で、
これを制御局７に通報し、ローミングに関する一連の動
作を完了する。

【００３５】これによれば、ローミング判定にＧＰＳ位
置情報を用いるので、空間特性を考慮したサービスエリ
ア構成よりも、大小様々なサービスエリアを構成できる
自由度の高いネットワークを構築することができる。

【００３６】６）本実施形態によるローミング 上記ローミングの一般的手法によると、図１１に示した
ように、上記基地局が理想的な場所に設置されていない
場合、基地局からの距離Ｒ１〜Ｒ５を元にしてローミン
グ判定を行うために、サービスエリアのオーバラップＥ
１が必要以上に大きくなったり、多重オーバラップエリ
アＥ２が増えて、ローミングが多発することで、ローミ
ング用の制御パケットが送信されることにより、本来の
データ通信の運用効率が下がるという問題があった。

【００３７】これを解消するために、本実施形態では、
上記制御局７が、図１０に示すように、基地局５の設置
位置Ｍ１〜Ｍ５から適宜なオフセットベクトルＤ１〜Ｄ
５だけ移動させた位置に仮想的な基地局を設定し、この
仮想基地局の位置を中心とする適宜な半径Ｒ６〜Ｒ１０
の円内を、その基地局のサービスエリアとして設定する
機能を有している。この円の半径Ｒ６〜Ｒ１０は、各基
地局それぞれに対し決定したものであって、各端末局５
には、この半径とＧＰＳ測位装置６１でＧＰＳ測位した
基地局の座標値を登録し、常に自局がどのサービスエリ
アのどこにいるかＧＰＳ測位によって判定できるように
設定されている。

【００３８】そして、基地局の代わりに仮想基地局が基
準となる点を除いては、ローミングの手法自体、図９に
示すものとほぼ同じである。

【００３９】図１１では、２つの基地局の重なり合う場
所Ｅ１が７個所、さらに３つの基地局の重なり合う場所
Ｅ２が２個所で、合計９つの基地局切り替えポイントが
存在している。これに対して、図１０では、２つの基地
局の重なり合う場所Ｅ１が７個所で、そのうち２個所
を、端末局が存在しない障害物（ビルディング）Ｂの上
に配置することで、実際には５個所となるため、２つの
基地局の重なり合う場所Ｅ１を従来方式の約半分にする
ことができる。

【００４０】本実施形態では、上記構成により、基地局
の設置位置の制約に関わらず、端末局の基地局切り替え
が最小になるようなサービスエリア構成を容易に設計で
きる。また、基地局設置後でも、自由にサービスエリア
構成を変更することが可能で、基地局設置後の電波環境
の変化に容易に対応できる。基地局切り替え点の判定
は、仮想基地局からの距離で計算できるため、端末局の
基地局切り替え点計算方法が容易になる等の効果を奏す
る。

【００４１】以上説明した本ネットワークでのローミン
グは、端末局が、無線通信状態を保持したまま基地局間
を移動することを意味し、制御局は項目４）で示した接
続管理機能を応用することで実現する。

【００４２】以下にその一連の動作手順をまとめて記す
と、 （１）端末局から基地局へ自局情報（通信状態情報、位
置情報）を無線にて送信。 （２）これを受信した基地局が制御局へこの情報を有線
ＬＡＮ上で送信。 ）３）制御局は、この情報を判定し基地局の切り替えを
判定（ローミング判定）。この時点で制御局は、切り替
え先の基地局を決定している。 （４）制御局は現在接続している基地局にこの端末局の
離脱を指示（有線）。 （５）指示された基地局は、端末局の離脱を実施（無
線）。 （６）同基地局が端末局の離脱完了を制御局へ有線で送
信。 （７）制御局は、離脱完了を受信後、端末局の移動先で
ある基地局に対し端末局の加入を指示（有線）。 （８）指示された基地局は、端末局の加入を実施（無
線）。 （９）同基地局が端末局の離脱完了を制御局へ有線で送
信。 （10）制御局が、離脱完了のパケットを受信し、端末局
のローミングが完了。 ということになる。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、基地局の設置位置の制
約に関わらず、端末局の基地局切り替えが最小になるよ
うなサービスエリア構成を容易に設計できる。また、基
地局設置後でも、自由にサービスエリア構成を変更する
ことが可能で、基地局設置後の電波環境の変化に容易に
対応できる。さらに、基地局切り替え点の判定は、仮想
基地局からの距離で計算できるために、端末局の基地局
切り替え点計算方法が容易になる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】無線ネットワーク制御システム構成例を示す
図。

【図２】基地局のブロック図。

【図３】端末局のブロック図。

【図４】制御局のブロック図。

【図５】参加権利の認証手順を示す図。

【図６】基地局の稼働状態確認手順を示す図。

【図７】無線通信サービスタイム制御手順を示す図。

【図８】端末局の管理手順を示す図。

【図９】ローミング手順を示す図。

【図１０】本実施形態によるサービスエリア構成を示す
図である。

【図１１】従来のサービスエリア構成を示す図である。

【符号の説明】

１，２，３ 基地局 ５（５Ａ〜５Ｄ） 端末局 ７ 制御局 Ｍ１〜Ｍ５ 基地局の設置位置 Ｄ１〜Ｄ５ オフセットベクトル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 修一 東京都八王子市狭間町1994番地263 (72)発明者 加藤 晃一 東京都文京区白山５丁目35番２号 クラリ オン株式会社内 (72)発明者 諏訪 利和 東京都文京区白山５丁目35番２号 クラリ オン株式会社内 Ｆターム(参考） 5K033 CB08 DA13 DA19 EC03 5K067 AA11 AA41 EE10 EE23 EE55 JJ56 JJ73

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基地局と、この基地局に無線で接続さ
   れ、自局位置を測位する測位手段を有する移動可能な端
   末局と、上記基地局に有線ＬＡＮで接続され、この基地
   局と上記端末局とを統括的に制御する制御局とを備えた
   無線ネットワーク制御システムにおいて、 上記制御局が、 上記基地局の設置位置から適宜なオフセットベクトルだ
   け移動させた位置に仮想的な基地局を設定し、この仮想
   基地局の位置を中心とする適宜な半径の円内をその基地
   局のサービスエリアとして設定する構成としたことを特
   徴とする無線ネットワーク制御装置。
2. 【請求項２】 上記基地局と端末局間がスペクトラム拡
   散通信で接続されていることを特徴とする請求項１記載
   の無線ネットワーク制御システム。
3. 【請求項３】 上記測位手段がＧＰＳであることを特徴
   とする請求項１記載の無線ネットワーク制御システム。