JP2005354448A - ハンドオーバー方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ハンドオーバーを迅速化するハンドオーバー方法を提供する。
【解決手段】 移動ルート１が既知である移動体２に乗っている移動端末３がその移動体外に設置されている基地局間をハンドオーバーする際に、移動ルート１がサービスエリアを通る基地局ＡＰ１，ＡＰ２の情報と現在接続している基地局ＡＰ１の情報と移動体２の移動状況の情報とから次に接続するべき基地局ＡＰ２を判定し、その次に接続するべき基地局ＡＰ２に対してハンドオーバーが発生する以前に認証手続きを行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、移動体通信に係り、ハンドオーバーを迅速化するハンドオーバー方法に関する。

列車などの移動体に搭載した無線端末と地上に固定された基地局との間の無線通信に関する技術文献として、特許文献１〜４がある。

特開２００１−２２２６０３号公報 特開２００２−１１１７０２号公報 特開２００２−１９０７６４号公報 特開２００１−９４５７２号公報

特許文献１〜３に記載されたようなシステムにおいては、移動体の移動に伴う基地局との通信状態の変化に従って、移動体に搭載された無線端末が基地局を動的に切り換える処理（ハンドオーバー或いはローミングという）が発生する。このハンドオーバーの際に通信が中断しないように、ハンドオーバーを高速に行うことが重要である。ハンドオーバーに関しては、特許文献４に記載された発明があるが、この発明では、現在接続している基地局からの電波の受信強度が所定の設定値以下になってから初めて別の基地局への接続プロセスに入るため、認証処理などによる遅延が発生する。また、次に切り替わるべき基地局の候補が複数存在することを想定しているため、接続プロセスが複雑化して遅延が発生する。

移動体が高速に移動する場合、基地局との通信状態の変化も急激であり、また、ハンドオーバーが発生する頻度も高い。このため、ハンドオーバーにおける遅延が顕著であると、通信が円滑・快適でなくなる。

本出願人は、鉄道等の移動ルートが既知である移動体においては、移動ルートがどの基地局のサービスエリアを通るのか予め分かっているので、現在位置、移動方向、移動速度など、移動体の移動状況が分かれば次に接続するべき基地局が確実に判定できると考えた。次に接続するべき基地局に対して、ハンドオーバーが発生する以前に切り換えの準備をしておくことができれば、ハンドオーバーの所要時間を短縮することができる。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、ハンドオーバーを迅速化するハンドオーバー方法を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、移動ルートが既知である移動体に乗っている移動端末がその移動体外に設置されている基地局間をハンドオーバーする際に、移動ルートがサービスエリアを通る基地局の情報と現在接続している基地局の情報と移動体の移動状況の情報とから次に接続するべき基地局を判定し、その次に接続するべき基地局に対してハンドオーバーが発生する以前に認証手続きを行うものである。

上記移動体に該移動体に乗っている移動端末の無線通信を統合して基地局に中継する統合無線局を設けておき、この統合無線局が上記基地局の判定、認証手続き及びハンドオーバーを実行してもよい。

上記統合無線局に基地局との通信を行う無線手段を複数設けておき、ある無線手段が現在接続している基地局への中継を行い、別の無線手段が次に接続するべき基地局への認証手続きを行い、上記中継を行っている無線手段にハンドオーバーが発生する直前に、認証手続きを終えている上記別の無線手段へ中継を引き継いでもよい。

上記移動体に上記統合無線局まで有線端末を有線接続するためのタップを設けておき、上記統合無線局が上記有線端末からの有線通信を基地局に中継してもよい。

本発明は次の如き優れた効果を発揮する。

（１）ハンドオーバーが発生する以前に認証手続きが開始されているので、ハンドオーバーが迅速化される。

以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１に示されるように、鉄道においては、移動ルートとしての線路１の上を移動体としての列車２が移動する。この列車２には移動端末としてのパソコン、モバイラ等の無線ＬＡＮ端末３が乗っているものとする。この無線ＬＡＮ端末３に対して接続サービスを提供している多数の基地局のうち、図示した基地局ＡＰ１，ＡＰ２は、線路１がそれぞれのサービスエリアＳＡ１，ＳＡ２を通る基地局である。

なお、サービスエリアは当該基地局が確実に接続サービスできる範囲であり、基地局からの電波はサービスエリア外にも到達して距離などに応じて減衰する。ハンドオーバーとは、複数の基地局のうち移動端末における受信強度が最も強い基地局に接続を切り換えることである。

基地局ＡＰ１，ＡＰ２は、互いに有線又は無線接続することでサービスエリアＳＡ１，ＳＡ２内の複数の無線ＬＡＮ端末３を収容する無線ＬＡＮを形成すると共に、有線又は無線によりＷＡＮに接続され、さらにはインターネットなどの広域通信網に接続される。

本発明では、無線ＬＡＮ端末３が基地局ＡＰ１から基地局ＡＰ２へハンドオーバーする際に、線路１がサービスエリアＳＡ１，ＳＡ２を通る基地局ＡＰ１，ＡＰ２の情報（以下、サービスエリア情報と呼ぶ）と現在接続している基地局ＡＰ１の情報と列車２の移動状況の情報とから次に接続するべき基地局ＡＰ２を判定し、その次に接続するべき基地局ＡＰ２に対してハンドオーバーが発生する以前に認証手続きを行うことになる。

基地局の判定には、上記した３種類の情報が必要である。これら３種類の情報を無線ＬＡＮ端末３が予め持っているか或いは入力により獲得するようにしてもよいが、ここでは、列車２に、これらの情報を予め持っているか或いは入力により獲得し、基地局の判定からハンドオーバーまでを行うサーバを設置してあるものとする。

サービスエリア情報は、路線地図とサービスエリアマップとを重ねることで予め作成し、サーバに記憶させているものとする。現在接続している基地局の情報は、当該基地局に接続したことで自ずと獲得することができる。列車２の移動状況の情報のうち移動方向は、列車２の運行ダイヤからサーバが獲得するものとする。移動速度は、平均的な移動速度を予めサーバに記憶させておいてもよいし、列車２の運転操作盤などからリアルタイムで獲得するようにしてもよい。現在位置は、現在接続している基地局を獲得した時点（前回ハンドオーバーした時点）から現在までの時間と移動速度とから割り出す。

サーバの具体的な構成を図２により説明する。

列車２には、サーバ（ブリッジと考えてもよい）として統合無線局２１が設けられる。統合無線局２１は、列車２に乗っている無線ＬＡＮ端末３の無線通信を統合して基地局ＡＰ１，ＡＰ２に中継するものである。無線ＬＡＮ端末３は、列車２に乗車したとき、列車２内で電源投入されたとき、或いは列車２内で通信を開始するときに統合無線局２１に接続することになる。

統合無線局２１は、列車位置判定部２２と受信強度判定部２３と切り替え処理部２４と無線信号処理部２５とを備える。

無線信号処理部２５は、基地局との通信を行う無線手段を複数有することにより、それぞれの無線手段が別々の基地局との通信を行うことができる。図２では、アンテナ２７ａ，２７ｂを図示することで２つの無線手段をイメージ的に表現してある。

無線信号処理部２５は、列車２に乗っている無線ＬＡＮ端末３と無線通信可能であると共に、有線端末との有線通信も可能に構成されている。即ち、列車２には無線信号処理部２５につながっている通信線２８と、その通信線２８に有線端末３０を接続するためのタップ２９とが設けられている。タップ２９は通信専用の列車スペースに設けてもよいし、各座席に設けてもよい。

基地局ＡＰ１，ＡＰ２は、各々、無線ＬＡＮ端末３や統合無線局２１と無線通信する無線信号処理部４１と、有線のＷＡＮから無線ＬＡＮへの通信データを一時蓄積する通信データバッファ４２とを備える。

統合無線局２１の各部の詳しい機能は、以下、全体の動作と共に説明する。

まず、統合無線局２１は、アンテナ２７ａの無線手段により基地局ＡＰ１に接続しており、列車２に乗っている無線ＬＡＮ端末３からの通信を基地局ＡＰ１に中継しているものとする。アンテナ２７ｂの無線手段は通信をしていない状態である。

列車位置判定部２２は、サービスエリア情報と現在接続している基地局ＡＰ１の情報と列車２の移動状況の情報とから次に接続するべき基地局ＡＰ２を判定する。また、列車位置判定部２２は、現在位置と移動速度とから次にハンドオーバーが発生するであろう時刻を割り出す。この時刻以前にハンドオーバーの一部である認証手続きが終了していれば、従来よりハンドオーバーの所要時間が短縮できることになる。しかし、統合無線局２１が受信する基地局ＡＰ２の電波の強度が十分でない場合にはまだ認証手続きは開始できない。そこで、受信強度判定部２３は、アンテナ２７ｂの無線手段において、基地局ＡＰ２の電波の受信強度を継続的にチェックする。

次に、受信強度判定部２３は、基地局ＡＰ２の電波の受信強度を所定値と比較することにより、統合無線局２１が基地局ＡＰ２との通信が可能な範囲（電波到達範囲）に入ったことを認識する。無線信号処理部２５は、直ちに基地局ＡＰ２にアクセスして認証手続きを開始する。この認証手続きの通信はアンテナ２７ｂの無線手段を用いて行われる。この時点では、統合無線局２１は、現在接続している基地局ＡＰ１とのほうが電波的な結び付きが強いが、次の基地局ＡＰ２とも通信（認証手続きなどの制御的な通信）ができるという状態である。

アンテナ２７ｂの無線手段からの認証手続きの要求に対して基地局ＡＰ２が認証を行ってアンテナ２７ｂの無線手段に認証が通知されることで、認証手続きが終了する。

認証手続きが終了すると、基地局ＡＰ２は、統合無線局２１との接続切り替え準備ができたことを現在接続中の基地局ＡＰ１に通知する。

統合無線局２１は、認証手続きが終了しても直ちに接続切り替えをするのではなく、アンテナ２７ａの無線手段においてハンドオーバーが発生する直前まではアンテナ２７ａの無線手段による中継を維持する。受信強度判定部２３は、アンテナ２７ａの無線手段において、基地局ＡＰ１の電波の受信強度を継続的にチェックする。

次に、受信強度判定部２３は、基地局ＡＰ１の電波の受信強度を所定値と比較することにより、ハンドオーバーが発生する直前の時期を検出する。従来のハンドオーバー方法であれば、この時点で複数の不特定の基地局から到来する電波の受信強度をチェックして、最も高い受信強度が得られる基地局を次に接続するべき基地局と判定し、この基地局に対してハンドオーバーを行うべく認証手続きに入るが、本発明では既に接続するべき基地局ＡＰ２が判っているので、受信強度による基地局判定のプロセスが省略できる。

ハンドオーバーが発生する直前の時期の検出を受けて、切り替え処理部２４は、無線ＬＡＮ端末３からの通信の中継をアンテナ２７ａの無線手段からアンテナ２７ｂの無線手段へと切り替える。アンテナ２７ｂの無線手段は既に認証手続きを終えているので、瞬時に中継を引き継ぐことができる。これにより、無線ＬＡＮ端末３からの通信は、時間的な切れ目なく基地局ＡＰ１から基地局ＡＰ２へ切り替わる。ほぼこれと同時に基地局ＡＰ１に対するアンテナ２７ａの無線手段のハンドオーバーが発生するが、基地局ＡＰ１，ＡＰ２は統合無線局２１の側でアンテナ２７ａの無線手段からアンテナ２７ｂの無線手段への接続切り替えが発生することを認識しているので、これまでアンテナ２７ａの無線手段に対して行っていた通信をアンテナ２７ｂの無線手段へ切り替えることができる。なお、この切り替えの後も、しばらくは以前接続していた基地局ＡＰ１とアンテナ２７ａの無線手段との通信を並行して行ってもよい。

その後は、アンテナ２７ａの無線手段による通信が継続され、アンテナ２７ａの無線手段はその次の基地局に対する認証手続きに備えて待機することになる。

本発明は、高速で長距離を移動する新幹線や在来の長距離列車において移動端末を使用する場合のようにハンドオーバーが頻繁に発生する場合に特に好適であるが、比較的短距離で利用する都市交通の移動体などにおいても利用できることは勿論である。

本発明のハンドオーバー方法を用いた無線ＬＡＮの構成図である。 本発明の一実施形態を示す統合無線局の構成図である。

符号の説明

１ 線路（移動ルート）
２ 列車（移動体）
３ 無線ＬＡＮ端末（移動端末）
２１ 統合無線局
２２ 列車位置判定部
２３ 受信強度判定部
２４ 切り替え処理部
２５ 無線信号処理部
ＡＰ１，ＡＰ２ 基地局
ＳＡ１，ＳＡ２ サービスエリア

Claims (4)

1. 移動ルートが既知である移動体に乗っている移動端末がその移動体外に設置されている基地局間をハンドオーバーする際に、移動ルートがサービスエリアを通る基地局の情報と現在接続している基地局の情報と移動体の移動状況の情報とから次に接続するべき基地局を判定し、その次に接続するべき基地局に対してハンドオーバーが発生する以前に認証手続きを行うことを特徴とするハンドオーバー方法。
2. 上記移動体に該移動体に乗っている移動端末の無線通信を統合して基地局に中継する統合無線局を設けておき、この統合無線局が上記基地局の判定、認証手続き及びハンドオーバーを実行することを特徴とする請求項１記載のハンドオーバー方法。
3. 上記統合無線局に基地局との通信を行う無線手段を複数設けておき、ある無線手段が現在接続している基地局への中継を行い、別の無線手段が次に接続するべき基地局への認証手続きを行い、上記中継を行っている無線手段にハンドオーバーが発生する直前に、認証手続きを終えている上記別の無線手段へ中継を引き継ぐことを特徴とする請求項２記載のハンドオーバー方法。
4. 上記移動体に上記統合無線局まで有線端末を有線接続するためのタップを設けておき、上記統合無線局が上記有線端末からの有線通信を基地局に中継することを特徴とする請求項２又は３記載のハンドオーバー方法。
   

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