JP2008022309A - 移動通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】無線端末の移動経路予測を可能とする移動通信システムに関し、無線端末の移動先を予測して無線基地局の切替えを円滑化する。
【解決手段】複数の無線基地局２−１，２−２の無線エリアを移動可能の無線端末１と、無線基地局２−１，２−２の上位の基地局制御局３とを含む移動通信システムであり、無線端末１は、位置情報と、移動速度と、移動方向とを含む移動情報を求めて保持する手段を備え、無線基地局２−１，２−２と基地局制御局３とを介して、無線端末１の保持している移動情報を収集する手段を含む移動予測機能部４を備え、この移動予測機能部４は、無線端末１から収集した移動情報を基に、無線端末１の移動経路を予測し、この無線端末１の移動先の無線基地局に対するリソース予約を可能とする手段を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、通信中の携帯電話機等の無線端末の移動経路を予測可能とする移動通信システムに関する。

複数の無線基地局が、それぞれのサービスエリアが一部重なるように分散配置され、或る無線基地局との間で通信中の無線端末が、その無線基地局のサービスエリアを外れる方向に移動する場合、通信を継続する為には、移動先の無線基地局に切替える処理が必要である。しかし、移動先の無線基地局に於いて、通信を行う上で必要となるリソース、例えば、輻輳等により無線チャネルの確保ができない事態が発生すると、無線端末は通信を継続することができなくなる。

このような問題を解決する為に、従来、無線基地局に、例えば、指向性アンテナによる無線端末からの受信レベルの変化により、電波の入射角度の変化を検出し、無線端末の位置とその変化とを求めて、無線端末の移動速度と移動方向とを示す位置情報を検出し、この位置情報を、無線基地局の上位の制御局に於いて収集し、その制御局に於いて無線端末の移動先を予測し、その予測した無線基地局に対してリソース確保を指示するシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

又ＣＤＭＡ方式を提供したシステムに於いて、無線基地局の上位の制御局は、無線端末の位置情報を無線基地局から収集して、無線端末の現在位置と、移動速度と、移動方向とを算出し、地図情報を基に、予め必要なパス数を定めたパス数マップを参照して、必要とするパスを設定する無線基地局を決定するシステムが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

又無線端末に、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）ユニットを設け、測位した位置情報とその時点の時刻情報とを基地局に送信し、この基地局を介して移動予測装置に転送し、位置情報の変化と時刻情報とを基に、移動速度と移動方向とを求め、地図情報による道路や鉄道等の移動経路情報を参照して、無線端末の移動経路を予測し、現在通信中の無線基地局から、隣接した無線基地局と通信可能となるサービスエリアに到達する時間を予測して、移動先の無線基地局に対して無線チャネルの予約と、無線端末に対して移動先無線基地局及び無線チャネル情報を通知するシステムが提案されている（例えば、特許文献３参照）。
特開平１１−１０３４７９号公報 特開２０００−２１７１３８号公報 特開２００４−２２８８８１号公報

無線端末の移動予測を行って、移動先の無線基地局のリソース確保を行うことにより、高速で移動する無線端末に対しても、通信の継続を維持するように制御することが可能となる。その場合、無線端末の位置情報の時間経過による変化により、移動方向と移動速度とを求めることが可能であり、前述の特許文献１〜３にも説明されている。一般的に、無線端末の移動経路は、例えば、道路に沿って移動する場合、現在位置から複数存在するものであり、従って、移動方向予測精度を向上する為には、短い時間間隔で位置情報を取得する必要がある。又無線端末は、通信中に於いて、停止状態或いは移動速度が極めて低い場合があり、従って、通信終了まで、同一の無線基地局との間で通信し、隣接の無線基地局への切替えが行われない場合もある。

前述の従来例に於いては、無線端末の移動先の予測手段は、無線端末が高速移動する場合、精度を向上する為に、位置情報の取得時間間隔を短くすることが必要となる。しかし、それによって無線端末と無線基地局との間及び無線基地局と制御局との間のトラフィックが増加し、通常の通信の為のトラフィックを圧迫する問題と、短い時間間隔で位置情報を送信することから、無線端末の消費電力の増大の問題とがある。

本発明は、従来の問題点を解決するものであり、経済的に無線端末の移動経路を予測するものであり、その予測に基づく渋滞予測も可能とするものである。

本発明の移動通信システムは、複数の無線基地局の無線エリアを移動可能の無線端末と、前記無線基地局の上位の基地局制御局とを含む移動通信システムに於いて、前記無線端末は、位置情報と、移動速度と、移動方向とを含む移動情報を求めて保持する手段を備え、前記無線基地局と前記基地局制御局とを介して前記無線端末の保持している前記移動情報を収集する手段を含む移動予測機能部を備え、該移動予測機能部は、前記無線端末から収集した前記移動情報を基に、該無線端末の移動経路を予測し、該無線端末の移動先の無線基地局に対するリソース予約を可能とする手段を備えている。

又前記無線端末は、前記移動予測機能部からの送信要求又は送信条件指示に従って、保持している前記移動情報を前記無線基地局と前記基地局制御局とを介して前記移動予測機能部へ送信する構成を備えている。

又前記移動予測機能部は、前記無線端末からの移動情報を基に該無線端末の移動経路を予測し、予測できない時に該無線端末に継続して移動情報送信を指示し、移動経路を予測した時は、該移動経路に沿った移動先の無線基地局がリソース不足の時に、リソース予約を前記基地局制御局に通知する構成を備えている。

又前記無線端末と前記無線基地局と前記基地局制御局と前記移動予測機能部とを含む前記移動通信システムに、渋滞予測機能部を設け、該渋滞予測機能部は、前記移動予測機能部に於いて収集した前記無線端末の移動情報に含まれる移動速度情報が所定の速度以下に低下したことを示す無線端末数を基に、前記無線端末の移動方向の渋滞予測を行う構成を備えている。

又前記渋滞予測機能部は、前記無線端末の移動方向の渋滞予測により、前記無線端末に渋滞予測情報又は迂回経路情報を通知する構成を備えている。

無線端末は、位置情報と移動速度と移動方向とを含む移動情報について、移動情報通知条件に従って送信するものであり、例えば、移動速度と移動方向とが変化する無線端末からは、移動情報を所定の間隔で継続的に送信することになるが、移動しない無線端末は、移動情報を継続的に送信する必要がなく、又一定速度且つ一定方向に移動する無線端末は、移動予測機能部に於いて移動予測ができた段階で、継続的に移動情報を送信する必要がなくなり、従って、無用なトラフィックを低減することができる利点がある。又移動予測機能部は、無線端末からの移動情報は、位置情報と、速度情報と、方向情報とを含むから、現在位置の無線端末の移動経路予測を迅速に行うことが可能となり、高速移動する無線端末の移動先となる無線基地局に於けるリソース確保等の通知も迅速に行うことが可能となる。それにより、無線端末は、高速移動する場合も、通信を継続することが可能となる利点がある。

更に、移動予測機能部による無線端末の移動予測情報を基に、渋滞予測機能部により、無線端末の移動経路の渋滞予測が可能となり、渋滞発生の予測を行った場合、その地点に対して移動予測した無線端末に対する渋滞予測情報又は迂回経路情報を通知することが可能となる利点がある。

本発明の移動通信システムは、図１を参照すると、複数の無線基地局２−１，２−２の無線エリアを移動可能の無線端末１と、無線基地局２−１，２−２の上位の基地局制御局３とを含む移動通信システムに於いて、無線端末１は、位置情報と、移動速度と、移動方向とを含む移動情報を求めて保持する手段を備え、無線基地局２−１，２−２と基地局制御局３とを介して、無線端末１の保持している移動情報を収集する手段を含む移動予測機能部４を備え、この移動予測機能部４は、無線端末１から収集した移動情報を基に、無線端末１の移動経路を予測し、この無線端末１の移動先の無線基地局に対するリソース予約を可能とする手段を備えている。

図１は、本発明の実施例１の説明図であり、１は無線端末、２−１，２−２は無線基地局、３は基地局制御局、４は移動予測機能部、５は無線端末対応の位置情報、移動速度情報、移動方向情報を保持する無線端末対応情報保持部、６は無線基地局対応のリソース等の情報を保持する無線基地局対応情報保持部、７は無線端末対応情報の要求や無線基地局対応情報取得等の判断及び制御処理を行う予測処理部を示す。なお、移動予測機能部４を構成するメモリによる無線端末対応情報保持部５と、無線基地局対応情報保持部６と、プロセッサ等による判断処理や制御処理の機能手段を、無線基地局の上位の基地局制御局３の制御処理機能の一部として構成することも可能である。

又無線端末１は、機能向上が著しく、各種のアプリケーションプログラムの実行が可能の構成が一般的となっている。又通常の無線通信の手段と共に、現在位置の位置情報の取得手段と、その位置情報の時間の経過による移動距離又は移動速度と移動方向とを求める手段とを含む構成を備えている。この位置情報の取得手段は、例えば、ＧＰＳ衛星からの電波を受信するＧＰＳユニットによる位置情報取得手段が一般的であり、携帯電話機等の無線端末に実装された構成も知られている。又無線基地局の識別情報と電波の受信電力等とよる無線基地局を基準とした位置情報取得手段等の既に知られている手段を適用することができる。又道路に沿って配置された距離ポストからの電波を受信して、基準点からの位置を識別する手段を適用することも可能である。

又無線端末１は、現在の位置情報と、移動速度情報と、移動方向情報とを含む移動情報を保持し、通信開始時又は移動予測機能部４から基地局制御局３と無線基地局２−１，２−２を介した要求又は通知された送信条件に従って、無線端末１の識別情報と移動情報とを含む無線端末対応情報を移動予測機能部４に送信する。即ち、無線端末１の識別情報と移動情報とを含む無線端末対応情報は、移動予測機能部４に於いて、移動予測が必要の場合のみ、無線端末１から送信するものであるから、通常のトラフィックには影響を及ぼさないことになる。

又移動予測機能部４は、無線基地局と通信中の無線端末１の情報を、基地局制御局３から収集し、その通信開始の無線端末１の無線端末対応情報を取得し、その無線端末対応情報を、無線端末対応情報保持部５に保持し、又無線基地局２−１，２−２の無線チャネル等のリソース使用状況を含む無線基地局対応情報を収集して、無線基地局対応情報部６に保持する。又予測処理部７は、地図情報を有し、無線端末対応情報を、通信開始の無線端末１から収集し、無線端末１の現在の位置情報と、移動速度情報と、移動方向情報とを基に、隣接した無線基地局のサービスエリアに移動するか否かを予測する。例えば、無線端末１の現在位置が、無線基地局２−１のサービスエリアのほぼ中央で、移動速度は停止状態を示す場合、その無線端末１は、隣接無線基地局のサービスエリアに移動する可能性は殆ど零であり、従って、移動通信継続時間が長い場合でも、位置情報が変化しなければ、移動情報を送信しない送信条件とすることができる。又通信中の無線端末１が移動する場合は、位置情報が変化し、移動速度も変化する場合があり、このような変化があった場合は、位置情報と移動速度情報と移動方向情報とを含む移動情報を移動予測機能部４へ送信する送信条件とする。

又移動予測機能部４は、無線端末１の移動速度が高速である場合、現在の位置情報と、移動方向情報とを基に、隣接無線基地局のサービスエリアに移動可能か否かを判定し、その無線基地局のサービスエリアに移動する可能性が高い場合、その移動先の無線基地局のリソース使用状況を含む無線基地局対応情報により、移動可能性の高い無線端末に対するリソース確保を、移動先の無線基地局で実施できるように、基地局制御局３に指示する。それにより、無線端末１は、移動経路に沿った複数の無線基地局に対して順次切替接続する処理を円滑に実施することが可能となる。

図２は、無線端末に於ける位置情報と移動速度情報と移動方向情報とを求める処理のフローチャートを示し、ＧＰＳやその他の手段により、無線端末の現在の位置情報取得を行い（Ａ１）、前回の位置情報と同一か否かを判定する（Ａ２）。前回の位置情報と同一の場合は、無線端末は移動していない状態であるから、この処理を終了又は最初のステップ（Ａ１）に戻るものである。又前回の位置情報と異なる場合は、無線端末が移動した場合であり、又は通信開始前は、位置情報を取得していない場合を含めると、通信開始により取得した位置情報は、前回、位置情報無しの状態であるから、前回と今回との位置情報は異なることになる。この場合の前回と今回との位置情報の差は、予め設定した値以上の場合に、移動したと判定することができる。

前回の位置情報と今回の位置情報とが異なる場合、位置情報を基にして移動距離算出と移動方向算出とを行う（Ａ３）。この算出した移動距離と前回と今回との間の時間情報を基に移動速度を算出し（Ａ４）、移動速度と移動方向との移動情報が前回と異なるか否かを判定する（Ａ５）。前回の移動情報と今回の移動情報とが同一の場合、位置情報のみが変化した場合で、同一速度で同一方向に移動している場合であって、この位置情報のみを更新する（Ａ８）。又移動情報が異なる場合は、位置情報と移動距離と移動方向とを無線基地局を介して移動予測機能部４に送信する（Ａ６）。そして、送信した内容をセーブする（Ａ７）。なお、この場合の移動距離の情報を、ステップ（Ａ４）に於いて算出した移動速度の情報とすることができる。

図３は、移動予測機能部の処理を示すフローチャートであり、無線端末からの移動情報を取得すると（Ｂ１）、この移動情報としての位置情報と移動方向情報と移動距離情報とを基に移動経路予測を行う（Ｂ２）。その場合に、移動経路の予測ができない時は、無線端末に対して、移動情報の継続送信を要求し（Ｂ６）、この処理を終了し、移動情報取得のステップ（Ｂ１）に移行する。又ステップ（Ｂ２）に於いて移動経路の予測ができた時は、無線基地局の切替えを予測し（Ｂ３）、無線基地局の切替えによる移動先無線基地局に於けるリソース不足が予測されるか否かを判定する（Ｂ４）。この移動先無線基地局と通信中の無線端末が少なく、リソース不足が発生しないと予測できた時は、この処理を終了し、リソース不足が予測される場合は、移動先の無線基地局のリソース予約が必要であることを基地局制御局に通知して（Ｂ５）、この処理を終了する。

図４は、無線端末の移動経路の予測説明図であり、無線端末（乗用車等の道路走行車両に搭載）が移動すると予想される経路が、例えば、経路１、経路２として示すように複数存在する場合、移動経路を特定する為には、継続して無線端末の移動情報が必要となる。そして、経路１に沿った移動が予測された場合は、無線エリアＡ、Ｂ、Ｃを通過することになるから、無線端末の位置情報に従って、無線エリアＡから無線エリアＣに移動する前に、無線基地局Ｃに於けるリソース不足が予測されるか否かを判定し、リソース不足が予測される場合は、無線基地局Ｃに於けるリソース予約が必要であることを、基地局制御局に通知し、基地局制御局から無線基地局Ｃに対して、リソース予約を通知する。それにより、無線端末は、無線エリアＡから無線エリアＣに移動しても通信を継続することが可能となる。

又経路２に沿った移動が予測された場合は、無線エリアＣを通過しないので、無線エリアＡから無線エリアＢに移動する前に、前述の場合と同様に、無線基地局Ｂに於けるリソース不足が予測されるか否かを判定し、リソース不足が予測される場合は、前述の場合と同様に、無線基地局Ｂに於けるリソースを確保し、又リソース不足が予測されない場合は、そのままとする。従って、経路２に沿って移動する場合も、無線端末は、無線エリアＡから通信しながら無線エリアＢを移動することが可能となる。

図５は、本発明の実施例２の説明図であり、図１と同一符号は同一名称部分を示し、８は渋滞予測機能部、９は交通量検出システムを示す。移動予測機能部４は、前述のように、無線端末対応情報保持部５と、無線基地局対応情報保持部６と、予測処理部７とを含む構成を有し、無線端末１の移動情報を収集して、移動経路予測を行うものである。又交通量検出システム９は、既に実用化されている高速道路等の幹線道路の交通量を検出するシステムに相当し、又渋滞予測機能部８は、移動予測機能部４からの無線端末１の移動情報と、交通量検出システム９からの交通量情報とを基に、渋滞発生予測を行うものである。この渋滞予測機能部８により、渋滞が予測された地点に向かう無線端末に対して、例えば、渋滞予測情報を通知し、又渋滞予測地点を迂回できる経路がある場合は、迂回経路情報を通知する。なお、交通量検出システム９の交通量情報は、専用のネットワーク又は汎用のネットワークを介して、渋滞予測機能部８に転送することができるものであり、又渋滞予測機能部８が必要に応じて、予測判定する範囲内の交通量情報を、交通量検出システム９に要求する構成とすることもできる。又渋滞予測機能部８と移動予測機能部４との主要部を共通化し、且つ基地局制御局３に設けることも可能である。

図６は、本発明の実施例２の渋滞予測機能部のフローチャートであり、交通量検出システム９からの交通量情報、又は移動予測機能部４からの無線端末１の移動情報を基に、或る地点の通行車両数が、速度低下により渋滞が発生すると予想される台数に達したか否かを判定し（Ｃ１）、予想台数に達していない場合は、処理を終了し、又予想台数に達した場合は、移動予測機能部４に対して、無線基地局のエリア内に移動した無線端末の移動情報通知条件を送信するように要求する（Ｃ２）。例えば、無線端末１の移動速度が５０ｋｍ／ｈ以下に低下した場合に、その無線端末は、移動情報を送信する条件を通知する。

それにより、渋滞予測機能部８は、移動速度が低下した無線端末からの移動情報を受信収集し（Ｃ３）、移動速度が低下した無線端末数、即ち、速度低下の車両数が予め設定した台数を超えたか否か、即ち、渋滞が予測されるか否かを判定し（Ｃ４）、渋滞が予測されない場合は、ステップ（Ｃ３）に移行し、速度低下の車両数が予め設定した台数を超えた場合は、渋滞発生を予測し（Ｃ５）、前述のように、渋滞予測情報又は迂回経路情報を、渋滞発生予測地点に向かう無線端末に対して通知する。

図７は、移動経路の説明図であり、無線基地局Ａ，Ｂ，Ｃのそれぞれの無線エリアＡ，Ｂ，Ｃと、経路１，２とについて示すもので、道路走行中の１台の車両の速度低下を要因として、後続の複数の車両の速度低下を誘引し、特に、経路１，２の合流地点に於ける渋滞状態を引き起こすことになる。そこで、或る地点の所定の範囲内、例えば、前述の合流地点の前方の所定の距離範囲内に於ける複数車両の速度低下を、無線端末の移動情報を基に検出する。それによって、前述のように、合流地点に向かう車両の渋滞を予測することができる。渋滞予測によって、迂回路情報を通知して、実際の渋滞発生を回避することも可能となる。又無線端末に対する移動情報の送信要求は、渋滞予測を行う場合であり、従って、トラフィック増大のおそれは発生しない。

本発明の実施例１の説明図である。 本発明の実施例１の無線端末のフローチャートである。 本発明の実施例１の移動予測機能部のフローチャートである。 本発明の実施例１の移動経路の予測説明図である。 本発明の実施例２の説明図である。 本発明の実施例２の渋滞予測機能部のフローチャートである。 本発明の実施例２の移動経路の説明図である。

符号の説明

１ 無線端末
２−１，２−２ 無線基地局
３ 基地局制御局
４ 移動予測機能部
５ 無線端末対応情報保持部
６ 無線基地局対応情報保持部
７ 予測処理部

Claims (5)

1. 複数の無線基地局の無線エリアを移動可能の無線端末と、前記無線基地局の上位の基地局制御局とを含む移動通信システムに於いて、
   前記無線端末は、位置情報と、移動速度と、移動方向とを含む移動情報を求めて保持する手段を備え、
   前記無線基地局と前記基地局制御局とを介して前記無線端末の保持している前記移動情報を収集する手段を含む移動予測機能部を備え、
   該移動予測機能部は、前記無線端末から収集した前記移動情報を基に、該無線端末の移動経路を予測し、該無線端末の移動先の無線基地局に対するリソース予約を可能とする手段を備えた
   ことを特徴とする移動通信システム。
2. 前記無線端末は、前記移動予測機能部からの送信要求又は送信条件指示に従って、保持している前記移動情報を前記無線基地局と前記基地局制御局とを介して前記移動予測機能部へ送信する構成を備えたことを特徴とする請求項１記載の移動通信システム。
3. 前記移動予測機能部は、前記無線端末からの移動情報を基に該無線端末の移動経路を予測し、予測できない時に該無線端末に継続して移動情報送信を指示し、移動経路を予測した時は、該移動経路に沿った移動先の無線基地局がリソース不足の時に、リソース予約を前記基地局制御局に通知する構成を備えたことを特徴とする請求項１記載の移動通信システム
4. 前記無線端末と前記無線基地局と前記基地局制御局と前記移動予測機能部とを含む前記移動通信システムに、渋滞予測機能部を設け、該渋滞予測機能部は、前記移動予測機能部に於いて収集した前記無線端末の移動情報に含まれる移動速度情報が所定の速度以下に低下したことを示す無線端末数を基に、前記無線端末の移動方向の渋滞予測を行う構成を備えたことを特徴とする請求項１記載の移動通信システム。
5. 前記渋滞予測機能部は、前記無線端末の移動方向の渋滞予測により、前記無線端末に渋滞予測情報又は迂回経路情報を通知する構成を備えたことを特徴とする請求項４記載の移動通信システム。

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