JP2005210634A - 移動体通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】 基地局サーバが移動体端末の状況を取得して通信方式を決定することにより、効率良く通信を行う移動体通信システムを提供する。
【解決手段】 無線通信回線を介して接続する移動体端末と基地局サーバとからなる移動体通信システムにおいて、移動体端末の状況情報と対応付けて通信条件を記憶した通信条件記憶部を備えた基地局サーバが、通信を行う移動体端末の状況情報を取得し、取得した状況情報に基づいて前記通信条件記憶部を検索し、通信条件を求め、前記通信条件を前記移動体端末に通知し、この通知した通信条件に基づいて移動体端末と通信するステップとを行い、前記移動体端末が、前記通信条件を受信し、この受信した通信条件に従って基地局サーバと通信する。
【選択図】図１

Description

本発明は、移動体向けの通信に係り、基地局サーバが移動体端末の状況に応じて通信方式を変化させる移動体通信システムに関する。

従来、移動体向けの通信システムでは、移動体端末が移動して受信状況が変化した場合にも通信が継続できるように、受信状況の変化に基づいて通信方法を変化させていた。例えば、現在インターネットで広く用いられている通信方式であるＴＣＰ（Transmission Control Protocol）(ＲＦＣ７９３)において用いられているフロー制御では、受信状況から判断して、最適と思われる輻輳ウィンドウサイズを決定する方法を採っている。

また、本願発明に関連する先行技術として、例えば、下記の特許文献１に開示される技術がある。
特開２００３−１８８８０２号公報（段落００２３−段落００２５）

しかし、ＲＦＣ７９３(Request For Comments：Internet Engineering Task Forceがまとめているインターネット関連技術の提案及び仕様)の制御方法は、通信方式一般に適用させるためのものであり、移動体を対象とした通信において、必ずしも最適とは言えない。

一般に車等の移動体を対象とした無線通信においては、その移動性による電波伝搬の性質の変化から、固定局を対象とした通信に比べて一般にエラー率が高いため、通信効率が低下するという問題があった。代表的な品質保証型通信プロトコルであるＴＣＰの場合、エラーの発生毎に帯域幅×伝搬遅延時間に相当する量のデータが無駄になる。特に伝搬遅延(ＲＴＴ：Round Trip Time)の大きな衛星回線においてこの効率低下は顕著で、エラー率の増加に伴い、通信効率（スループット）が急激に低下する。

例えば、移動体向けの通信では、移動体が遮蔽物の陰等に入った際にエラー率が増加し、これを検出すると、この高いエラー率に適した通信方式へ切り換える。即ちウィンドウサイズの縮小や、ビットレートの低下が行われ、通信効率が急激に低下する。一方、移動体が遮蔽物の影から出ると、エラー率が低下し、これを検出してこのエラー率に適した通信方式への切り換えが行われ、通信効率が回復する。

このように、エラー率など、受信状態に基づいて通信方式を変更する場合には、実際にエラーが発生して通信が悪化してから通信方式を変更するため、適切な通信が行えるようになるまでにタイムラグが発生する。また、エラー率が低下した場合にもこれを検出してから通信方式を変更するので、通信効率が回復するまでのタイムラグが発生する。特に通信効率を回復させる場合、正常に通信が行えるか否かを確認しながら、徐々に通信効率を上げていくことになるので、回復までのタイムラグが大きくなる。

このため、受信状況が刻々と変化する移動体向けの通信では、受信状態のみを検出して通信方式を変更するのでは、受信状態の変化に通信方式の変更が十分に追従できず、通信効率が低いままになってしまうという問題点があった。

これに対し、特開２００３−１８８８０２号公報では、地図情報や気象情報に基づいて受信あるいは送信状況を予想し、この予想結果に基づいて通信方法を変化させる移動体通信方法が提案されている。
しかしながら、この移動体通信方法では、移動体毎に通信状況を予想しなければならず、処理が煩雑になる。

そこで、本発明の目的は、基地局サーバが移動体端末の状況を取得して通信方式を決定して効率良く通信を行う技術を提供することである。

本発明の移動体通信システムは、
無線通信回線を介して接続する移動体端末と基地局サーバとからなり、
基地局サーバが、
移動体端末の状況情報と対応付けて通信条件を記憶した通信条件記憶部と、
通信を行う移動体端末の状況情報を取得する状況取得部と、
前記状況取得部で取得した状況情報に基づいて前記通信条件記憶部を検索し、通信条件を求める条件決定部と、
前記条件決定部で決定した通信条件を前記移動体端末に通知する条件通知部と、
この通知した通信条件に基づいて移動体端末と通信する通信部とを備え、
前記移動体端末が、
前記通信条件を受信する条件受信部と、
この条件受信部で受信した通信条件に従って基地局サーバと通信する通信部とを備える。

前記状況情報は、時間、天候、走行速度、走行方向、目的地、走行経路、電離層の状態の少なくとも１つと位置情報とを含んでも良い。

前記条件決定部は、状況情報に基づいて所定時間後に移動体端末が達する予想位置を求め、この予想位置に基づいて通信条件を決定しても良い。

前記基地局サーバは、前記移動体端末と通信した際の通信条件を通信条件記憶部にフィードバックする条件更新部を備えても良い。

また、本発明のサーバは、無線通信回線を介して移動体端末と接続し、
移動体端末の状況情報と対応付けて通信条件を記憶した通信条件記憶部と、
通信を行う移動体端末の状況情報を取得する状況取得部と、
前記状況取得部で取得した状況情報に基づいて前記通信条件記憶部を検索し、通信条件を求める条件決定部と、
前記条件決定部で決定した通信条件を前記移動体端末に通知する条件通知部と、
この通知した通信条件に基づいて移動体端末と通信する通信部とを備える。

また、本発明の移動体通信方法は、無線通信回線を介して接続する移動体端末と基地局サーバとからなる移動体通信システムにて運用され、
移動体端末の状況情報と対応付けて通信条件を記憶した通信条件記憶部を備えた
基地局サーバが、
通信を行う移動体端末の状況情報を取得するステップと、
取得した状況情報に基づいて前記通信条件記憶部を検索し、通信条件を求めるステップと、
前記通信条件を前記移動体端末に通知するステップと、
この通知した通信条件に基づいて移動体端末と通信するステップとを行い、
前記移動体端末が、
前記通信条件を受信するステップと、
この受信した通信条件に従って基地局サーバと通信するステップとを行う。

本発明によれば、基地局サーバが移動体端末の状況を取得して通信方式を決定することにより、効率良く通信を行う技術を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。以下の実施の形態の構成は例示であり、本発明はこの構成に限定されない。

図１は、本発明の移動体通信システムの概略構成図である。
同図に示すように、本システムは、基地局に設置された基地局サーバ１や、移動体（本例では自動車）に搭載された移動体端末２、基地局１と移動体端末２との通信を中継する中継局３、移動体の位置を検出するための路側センサ４を備えている。

本システムにおいて、移動体端末２が速度請求情報を基地局サーバ１に送信し、基地局サーバ１がこの移動体端末２の位置を取得して、この位置に適した通信条件を決定し、この通信条件で端末−サーバ間の通信を行う。

図２は、この基地局サーバ１のブロック図である。
サーバ１は、本体１１内に、ＣＰＵやメインメモリからなる演算処理部１２、記憶装置（通信条件記憶部に相当）１３、入出力部１４、通信制御部（ＣＣＵ）１５等からなる一般的なコンピュータである。

該記憶装置１３は、移動体端末との通信を行うためのアプリケーションプログラム、並びにオペレーティングシステムを記憶している。また、記憶装置１３には、通信条件テーブルや、気象条件テーブル、位置情報テーブル、速度情報テーブル等を含む統計データベースが構築され、移動体端末の状況情報と対応つけて通信条件を記憶している。

演算処理部１２は、記憶装置１３に記憶されているプログラムを適宜読み出して実行することにより、状況取得部１２ａや、条件決定部１２ｂ、条件通知部１２ｃ、通信部１２ｄ、条件更新部１２ｅの機能を実現している。

状況取得部１２ａは、通信を行う移動体端末２の状況情報を取得する。この状況情報は、時間、天候、走行速度、走行方向、目的地、走行経路、電離層の状態の少なくとも１つと位置情報とを含んでいる。なお、この移動体の位置、走行速度、速度等の情報は、移動体端末２から受信しても良いし、路側センサ４で取得しても良い。

条件決定部１２ｂは、前記状況取得部１２ａで取得した状況情報に基づいて前記記憶装置１３の統計データベースを検索し、通信条件を求める。
条件通知部１２ｃは、前記条件決定部１２ｂで決定した通信条件を前記移動体端末２に通知する。

通信部１２ｄは、この通知した通信条件に基づいて移動体端末２と通信する。本実施形態において、移動体端末２と基地局サーバ１との通信は、基地局サーバ１と中継局３とが有線のネットワークを介して通信し、中継局３と移動体端末２とが無線通信回線を介して通信している。なお、これに限らず、移動体端末２と基地局サーバ１との通信はどのような形態でおこなっても良い。このとき移動体端末２と基地局サーバ１は、条件決定部１２
ｂで決定した通信方式で通信を行うが、この移動体端末２と基地局サーバ１とが同じ通信方式でなくても良く、例えば基地局サーバ１が、中継局３と４８ｂｐｓで通信し、この中継局３とに収容され、通信条件の帯域幅が６Ｍｂｐｓと決定した８台の移動体端末２との間で通信を行っても良い。

条件更新部１２ｅは、前記移動体端末２と通信した際の通信条件を記憶装置１３の統計データベースにフィードバックする。

図３は移動体端末２のブロック図である。
移動体端末２は、所謂カーナビゲーションシステムの車載器であり、ＣＰＵやメインメモリからなる演算処理部２２、記憶装置（不揮発性メモリ）２３、入出力部２４、通信制御部（ＣＣＵ）２５、ＲＯＭドライブ２６等を備えている。

該記憶装置２３は、基地局サーバ１との通信を行うためのアプリケーションプログラム、並びにカーナビゲーションを行うためのファームウェア等を記憶している。
入出力部２４は、操作部（キーボード）、ＧＰＳ信号受信部、車速センサ等の入力装置、及びディスプレイ、スピーカ等の出力装置が適宜接続されている。

演算処理部２２は、記憶装置２３に記憶されているプログラムを適宜読み出して実行することにより、通信要求部２２ａや、条件受信部２２ｂ、通信部２２ｃ、ナビゲーション部２２ｄの機能を実現している。

通信要求部２２ａは、通信を開始する際に、通信条件を請求する旨の情報を基地局サーバ１に送信する。
条件受信部２２ｂは、状況情報に基づいて決定された通信条件をサーバ１から受信する。
通信部２２ｃは、この条件受信部２２ｂで受信した通信条件に従って基地局サーバ１と通信する。

ナビゲーション部２２ｄは、ＧＰＳ信号受信部で受信したＧＰＳ衛星からの信号に基づく位置（緯度・経度）情報や車速センサで測定した車速情報、ディスクドライブ２６の地図情報に基づいて走行経路や所要時間を求め、これをディスプレイに表示してナビゲーションを行う。

図４は移動体通信手順の説明図である。
まず、移動体端末２が、通信要求情報を基地局サーバ１に送信する（ステップ１、以下Ｓ１のように略記する）。

この通信要求情報を受信した基地局サーバ１は、当該端末の状況情報を収集する。こ
の状況情報は、移動体端末２や外部のデータベース等にアクセスして収集する。例えば、移動体の位置に関する情報は移動体端末２に要求し、現在の天候や中継局３の収容数等の現在状況の情報は外部のデータベースから読み出す。

本例では、基地局サーバ１が、状況要求信号を移動体端末に送信し、これに応じて移動体端末２が、ナビゲーション部２２ｄで求めた位置情報、車速情報、経路情報を状況情報として基地局サーバ１に送信する。また、基地局サーバ１は、この状況情報に基づいて当該移動体の現在位置又は所定時間後の位置における天候や電離層の情報を民間気象会社等の外部のデータベースから読み出す。更に基地局サーバ１は、前記通信要求情報を中継した中継局３の収容数又は移動体の所定時間後の位置における中継局の収容数を求める（Ｓ２〜Ｓ３）。

次に基地局サーバ１は、この状況情報が得られたか否かを確認し（Ｓ４）、得られたらこの状況情報と対応する通信条件を統計データベースから検索する（Ｓ５）。
図５〜図８はこの統計データベースに含まれるテーブルの例を示している。
基地局サーバ１は、図５の位置情報テーブルを参照し、前記状況情報と対応する予想帯域幅を求める。

例えば、
Ｎ＝所定距離内の蓄積点数
Ｄ＝ｎ秒後の移動体の位置と蓄積点との距離
Ｗ＝蓄積点での実効帯域幅実績
Ｃ＝定数
としたとき、
予想帯域幅＝ΣＣ＊（Ｗ／ＮＤ）・・・式１
式１により、予想帯域幅（ビットレート）を求める。

また、図６の気象条件テーブル、図７の速度テーブルを参照し、この予想位置の気象及び前記走行速度と対応する係数をそれぞれ索出し、式１で求めた予想帯域幅に乗じて気象や走行速度の影響を加味する。なお、交通情報を参照できる場合には、この予想位置の交通情報を読み出し、渋滞や速度規制があれば、前記走行速度をこの交通情報に応じた速度に変更する。また、この通信を中継する中継局３の収容数が、所定値以上であれば、前記予想帯域幅を制限する。例えば、中継局３と基地局サーバ１との間の帯域幅を収容数で除算した値を上限とする。

そして、基地局サーバ１は、図８の通信方式テーブルを参照し、前記予想帯域幅と対応する通信条件を求める。
この通信条件を求めた基地局サーバ１は、通信部１２ｄがこの通信条件で通信を行うように通信条件を変更する（Ｓ６）。例えば通信開始時には所定の通信条件（デフォルト値）が、ビットレート１２Ｍｂｐｓ、変調方式ＱＰＳＫ、コーディングレート１／２とし、予想帯域幅が４８Ｍｂｐｓであれば、ビットレート４８Ｍｂｐｓ、変調方式６４−ＱＡＭ(Quadrature Amplitude Modulation)、コーディングレート２／３に変更する。この場合、実際に利用する帯域幅は「６ｂｉｔ×０．２５ＭＨｚ×４８キャリア＝７２Ｍｂｐｓ」となるが、ビットレート４８Ｍｂｐｓときには、この２／３を使ってデータを伝送し、残りの２４ｂｐｓ分をエラー訂正用のコードに割り当てる。
なお、ステップ４で状況情報が得られなかった場合や、ステップ５で対応する通信条件が得られなかった場合には、所定の通信条件とする。

基地局サーバ１は、条件通知部１２ｃの機能により、前記所定の通信条件或は変更後の通信条件を移動体端末２に通知する（Ｓ７）。
移動体端末２は、この通信条件を条件受信部２２ｂの機能によって受信し、通信部２２ｃにより、この通信条件に従って基地局サーバ１との通信を行う（Ｓ８）。

そして基地局サーバ１は、この移動体端末２と通信した際のビットレートを前記位置情報テーブルの蓄積点毎に実効帯域幅実績として登録して該テーブルを更新し（Ｓ９）、これを通信終了まで繰り返す（Ｓ１０）。
このように本実施形態によれば、網側（基地局サーバ１）が、帯域幅の統計を蓄積しているので、地理的に始めての場所・状況であっても網側から速度調節が可能である。

また、一般的な移動体通信においては、安全を考えて低速から徐々に加速する通信方式をとる手法がとられているが、高速に通信できる位置にいる移動体端末２とは、最初から
高速に通信することにより、高効率に通信できる。即ち、効率良く網を利用できる。また、通信状況が悪い場所にいる移動体端末とは、予めビットレートや変調方式を変更することによってエラーの発生を抑制又は軽減でき、効率良く通信できる。

本発明に係る移動体通信システムの概略図 基地局サーバのブロック図 移動体端末のブロック図 通信手順の説明図 位置情報テーブル例を示す図 気象条件テーブル例を示す図 速度情報テーブル例を示す図 通信条件テーブル例を示す図

符号の説明

１ 基地局サーバ
２ 移動体端末
３ 中継局
４ 路側センサ
１１ 本体
１２ 演算処理部
１２ａ 状況取得部
１２ｂ 条件決定部
１２ｃ 条件通知部
１２ｄ 通信部
１２ｅ 条件更新部
１３ 記憶装置
１４ 入出力部
２２ 演算処理部
２２ａ 通信要求部
２２ｂ 条件受信部
２２ｃ 通信部
２２ｄ ナビゲーション部
２３ 記憶装置
２４ 入出力部
２５ 通信制御部（ＣＣＵ）
２６ ディスクドライブ

Claims (6)

1. 無線通信回線を介して接続する移動体端末と基地局サーバとからなる移動体通信システムであって、
   基地局サーバが、
   移動体端末の状況情報と対応付けて通信条件を記憶した通信条件記憶部と、
   通信を行う移動体端末の状況情報を取得する状況取得部と、
   前記状況取得部で取得した状況情報に基づいて前記通信条件記憶部を検索し、通信条件を求める条件決定部と、
   前記条件決定部で決定した通信条件を前記移動体端末に通知する条件通知部と、
   この通知した通信条件に基づいて移動体端末と通信する通信部とを備え、
   前記移動体端末が、
   前記通信条件を受信する条件受信部と、
   この条件受信部で受信した通信条件に従って基地局サーバと通信する通信部とを備える移動体通信システム。
2. 前記状況情報が、時間、天候、走行速度、走行方向、目的地、走行経路、電離層の状態の少なくとも１つと位置情報とを含む請求項１記載の移動体通信システム。
3. 条件決定部が、状況情報に基づいて所定時間後に移動体端末が達する予想位置を求め、この予想位置に基づいて通信条件を決定する請求項１又は２記載の移動体通信システム。
4. 前記基地局サーバが、前記移動体端末と通信した際の通信条件を通信条件記憶部にフィードバックする条件更新部を備える請求項１から３の何れかに記載の移動体通信システム。
5. 無線通信回線を介して移動体端末と接続する基地局サーバであって、
   移動体端末の状況情報と対応付けて通信条件を記憶した通信条件記憶部と、
   通信を行う移動体端末の状況情報を取得する状況取得部と、
   前記状況取得部で取得した状況情報に基づいて前記通信条件記憶部を検索し、通信条件を求める条件決定部と、
   前記条件決定部で決定した通信条件を前記移動体端末に通知する条件通知部と、
   この通知した通信条件に基づいて移動体端末と通信する通信部とを備えた基地局サーバ。
6. 無線通信回線を介して接続する移動体端末と基地局サーバとからなる移動体通信システムにて運用される移動体通信方法であって、
   移動体端末の状況情報と対応付けて通信条件を記憶した通信条件記憶部を備えた
   基地局サーバが、
   通信を行う移動体端末の状況情報を取得するステップと、
   取得した状況情報に基づいて前記通信条件記憶部を検索し、通信条件を求めるステップと、
   前記通信条件を前記移動体端末に通知するステップと、
   この通知した通信条件に基づいて移動体端末と通信するステップとを行い、
   前記移動体端末が、
   前記通信条件を受信するステップと、
   この受信した通信条件に従って基地局サーバと通信するステップとを行う移動体通信方法。

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