JP2008118721A - 無線通信端末 - Google Patents

Abstract

【課題】 狭域無線通信と広域無線通信の無線通信手段を有する無線通信端末において、ストリーミング配信、ＶｏＩＰなど連続的にデータ通信を必要とするアプリケーションが起動している際に、通信不能時間を最小にしてスムースな情報伝達が可能な無線通信端末を提供すること。
【解決手段】 狭域無線通信と広域無線通信の無線通信手段を有する無線通信端末において、少なくともデータ通信を行っている無線通信の信号品質を検出する検出手段と、狭域無線通信と広域無線通信との接続切換を行なう切換手段と、狭域無線通信によりデータ通信を行っている際に、前記狭域無線通信の信号品質が基準値以下になった場合は広域無線通信への接続処理を開始する接続手段とを備えたことを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

この発明は、狭域無線通信から広域無線通信への無線通信の切換制御をスムースに行うための無線通信端末に関する。

周知のように、企業や家庭におけるローカルエリアネットワーク（以下、ＬＡＮという）の普及につれて狭域無線通信の１つである無線ＬＡＮも増加の傾向にあり、その伝送速度は、現在主流のＩＥＥＥ８０２.１１ｂでは最大１１Ｍｂｐｓと高速である。

携帯電話の伝送速度も高速化が進み第３世代では伝送速度は下り最大２．４Ｍｂｐｓを実現しているが、無線ＬＡＮに比べると遅い。

また、一つのアクセス・ポイントのサービス・エリアは、携帯電話が半径２ｋｍ程度であり、無線ＬＡＮは半径５０〜１００ｍである。

一方、ＩＴＳ（高度道路交通システム）においては、電子メールなどのデータ送受信やインターネットへのアクセスに携帯電話が利用されており、道路情報をハードディスクに蓄積したカーナビゲーションシステムではデータ更新するために、車内ＬＡＮの端末が無線ＬＡＮ、携帯電話など無線通信を経由した外部アクセスを行うことが検討されている。

また、無線ＬＡＮにおいても、多くのアクセス・ポイントを設置して、移動によってアクセス・ポイントが変わっても、モバイル・ノードのＩＰアドレスを変えずに継続的にアクセス可能なモバイルＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｐｒｏｔｃｏｌ）技術が実用化されており、これにより、ＩＰアドレスを変更することなく、複数の無線モードを利用した転送経路の変更を行なうことが可能となっている。

１ｘＥＶ−ＤＯをはじめとする無線通信端末等の広域通信において、単一の無線モードを使用しているような場合には、無線通信端末から受信した受信状態を通知する情報に基づいて、基地局が送信データの変調方式を切換えて対応する技術も実用化されている（たとえば、特許文献１参照。）。

しかし、図６に示すように、移動する無線通信端末において無線ＬＡＮが通信不能になってから広域通信に接続切換する場合、ＰＰＰ接続切換時間はデータが受信できない通信不能時間となり、ストリーミング配信のような画像再生、リアルタイム性の要求される通話などにおいて、データが途切れてスムースな情報伝達ができない。
特開２００２−３４４５６０号公報（第２−３頁）

ところで、携帯電話のハンドオーバのように単一の無線モード内におけるアクセス・ポイントの接続切換は、ＰＰＰ（Ｐｏｉｎｔ−ｔｏ−Ｐｏｉｎｔ Ｐｒｏｔｃｏｌ）接続手続が通信開始時の一回のみで、その後は経路変更処理のみであるため通信不能時間は非常に短いが、複数の無線通信手段を有する場合のように無線通信モードを切換える場合、異なる無線通信モード間における接続切換ではＰＰＰ接続手続が接続切換の度に必要なため、通信不能時間が長くなるという問題があった。

また、前述の車内ＬＡＮ端末のように、モバイル・ルータを広域無線通信と無線ＬＡＮとを切換えてＩＰ接続する場合、広域無線通信から無線ＬＡＮへの接続切換は、高速に接続可能であるが、無線ＬＡＮから広域無線通信への接続切換は、広域無線通信のサービスネットワーク上のサーバにＰＰＰ接続してから認証、ＩＰアドレスの割り当て等を行うため、接続に１秒以上の時間を要するという問題があった。

また、上述の特許文献１記載の発明も、単一の無線モード使用が前提であるため、無線モードの切換をともなうデータ送信には対応していないという問題があった。

この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、狭域無線通信と広域無線通信の無線通信手段を有する無線通信端末において、ストリーミング配信、ＶｏＩＰなど連続的にデータ通信を必要とするアプリケーションが起動している際に、通信不能時間を最小にしてスムースな情報伝達が可能な無線通信端末を提供することにある。

上記目的を達成するために、この発明は以下の手段を提案している。

請求項１記載の発明は、狭域無線通信と広域無線通信の無線通信手段を有する無線通信端末において、少なくともデータ通信を行っている無線通信の信号品質を検出する検出手段と、狭域無線通信と広域無線通信との接続切換を行なう切換手段と、狭域無線通信によりデータ通信を行っている際に、前記狭域無線通信の信号品質が基準値以下になった場合は広域無線通信への接続処理を開始する接続手段とを備えたことを特徴とする。

この発明に係る無線通信端末によれば、狭域無線通信によりデータ通信を行っている場合に、信号品質の基準値に基づき狭域無線通信が通信不能になる前に広域無線通信への接続処理を開始するため、接続切換に伴いデータが流れなくなる通信不能時間が短くなりスムースな切換が可能となる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の無線通信端末であって、前記基準値は、狭域無線通信に接続してからの最大信号品質に対する一定比であることを特徴とする。

この発明に係る無線通信端末によれば、信号品質が最大値の一定比以上の場合はそのまま狭域無線通信が継続されて、信号品質が最大値との一定比を下回る場合には接続処理が開始される。したがって、アクセス・ポイントから一定の距離以上離れていることが検知でき、その時点で接続処理を開始するため、接続切換時の通信不能時間を短縮することが可能となる。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の無線通信端末であって、前記広域無線通信への接続完了後は前記狭域無線通信で行っていたデータ通信を前記広域無線通信により引き続き行うことを特徴とする。

この発明に係る無線通信端末によれば、狭域無線通信で行っていたデータ通信は広域無線通信への接続完了後、広域無線通信により引き続き行われる。

請求項４記載の発明は、請求項１に記載の無線通信端末であって、前記狭域無線通信から前記広域無線通信へシームレスに切換が必要とされるアプリケーションが起動されている場合に前記広域無線通信への接続処理を開始することを特徴とする。

この発明に係る無線通信端末によれば、狭域無線通信から前記広域無線通信へシームレスに切換が必要とされるアプリケーションが起動されている場合は、通信品質が基準値以下になった場合に広域無線通信への接続処理を開始するのでスムースな切換が可能となる。

請求項５記載の発明は、請求項１に記載の無線通信端末であって、前記広域無線通信への接続処理はＰＰＰ接続処理であることを特徴とする。

この発明に係る無線通信端末によれば、広域無線通信への接続処理がＰＰＰ接続処理であるためインターネット回線等を使用することができる。

以上説明した通り、本発明によれば、広域無線通信と狭域無線通信との無線接続を可能とする無線通信端末において、接続切換えによる無通信期間を最小限に減らすことが可能となる。

以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。

図１は、この発明の第１の実施の形態の構成を示す図である。

図７は、この発明の第１の実施の形態に関連する一般的なモバイルＩＰ構成を示す図である。

図１に示すように、無線通信端末１０は、広域無線通信の無線通信手段たる広域通信送受信部１、狭域無線通信の無線通信手段たる無線ＬＡＮ送受信部２、切換制御部３、受信データ制御部４、送信データ制御部５、アプリケーション部６から構成されている。

広域通信送受信部１は、外部と通信するためのアンテナ１１、図示しない送受信回路、図示しない信号測定部から構成されていて、受信した信号の品質（例えば、ＲＳＳＩ、ＣＩＲ、ＳＩＲなど、信号品質）を測定し切換制御部３に出力し、受信した電波を変換して得られたデータを受信データ制御部４に出力するとともに、送信データ制御部５から送り込まれた送信データを広域通信で送信するようになっている。

また、無線ＬＡＮ送受信部２は、外部と通信するための、アンテナ２１、図示しない送受信回路、図示しない信号測定部から構成されていて、受信した信号の品質（例えば、ＲＳＳＩなど）を測定し切換制御部３に出力し、受信した電波を変換して得られたデータを受信データ制御部４に出力するとともに、送信データ制御部５から送り込まれた送信データを無線ＬＡＮで送信するようになっている。

切換制御部３は、切換制御をするための図示しない制御部（切換手段）と、広域通信送受信部１及び無線ＬＡＮ送受信部２から出力された情報を検出する図示しない検出部（検出手段）と、切換制御処理のための基準値等の数値データや数式等を蓄積するメモリ（図示せず）と、検出した情報をメモリに蓄積しているデータを比較する比較部（図示せず）と、ＰＰＰ接続処理を行う図示しない接続部（接続手段）と、広域無線通信においてＰＰＰ接続処理にかかる時間を記憶する図示しない記憶部（記憶手段）と、を備えている。

また、アプリケーション部６から信号が入力され、広域通信送受信部１と無線ＬＡＮ送受信部２とから受信信号の品質情報が入力され、接続切換の制御信号を、広域通信送受信部１、無線ＬＡＮ送受信部２、受信データ制御部４、送信データ制御部５に対して出力するようになっている。

また、広域通信送受信部１と無線ＬＡＮ送受信部２とから入力された受信信号の品質情報をもとにメモリに記憶された数値、数式に基づいて通信手段を選択するようになっている。また、メモリには、無線ＬＡＮ送受信部２の性能にて通信状態が確保できる受信電界強度が無線ＬＡＮ接続閾値として記憶されている。

受信データ制御部４は、広域通信送受信部１と無線ＬＡＮ送受信部２のうち前記切換制御部３からの接続切換の制御信号に基づいて選択された通信手段から入力されたデータを、アプリケーション部６に出力するようになっている。

送信データ制御部５は、アプリケーション部６からの信号が入力され、前記切換制御部３からの接続切換信号に基づいて広域通信と無線ＬＡＮのうち選択された通信手段に、その信号を出力するようになっている。

アプリケーション部６は、受信データ制御部４から入力された受信データを処理して無線通信端末１０のスピーカー（図示せず）や液晶表示器（図示せず）等に出力するとともに、操作キー（図示せず）の入力に基づく信号等を送信データ制御部５に出力するようになっている。

また、アプリケーション部６には高速切換を要するアプリケーションが起動している場合に本発明が動作するように、切換制御部３に信号を出力して動作させるようにしても良い。

次に、本発明に係る無線通信端末の使用環境について説明する。

図７は、一般的なモバイルＩＰのネットワーク構成を示すものである。

公衆ネットワーク１０３は、ＩＳＰ（インターネット・サービス・プロバイダ）１０１、サーバ１０２、無線ＬＡＮ用ルータ１０５、広域通信用ルータ１０７を備えている。

また、ＩＳＰ１０１はホーム・エージェント１００を備え、ルータ１０５は外部エージェント１０４と無線ＬＡＮアクセス・ポイント（アンテナ）１０８を備え、ルータ１０７は外部エージェント１０６、広域通信アクセス・ポイント（アンテナ）１０９を備えている。

また、モバイル・ノード１２０は、モバイル・ルータ１１２を備え、モバイル・ルータ１１２には広域通信のアンテナ１１０と無線ＬＡＮのアンテナ１１１が接続されている。モバイル・ノード１２０が移動した位置における符号は、モバイル・ノード１２０ａ、モバイル・ルータ１１２ａ、広域通信のアンテナ１１０ａ、無線ＬＡＮのアンテナ１１１ａとして示している。

次に、上記の構成からなる本発明の無線通信端末の作用を図１、図２、図７に基づいて説明する。

この無線通信端末１０において、無線通信を要するアプリケーションが起動した際に、切換制御部３は、広域通信送受信部１と無線ＬＡＮ送受信部２とから入力される電波をもとに、各々の無線通信のアクセス・ポイントを探索する。

接続可能な無線ＬＡＮのアクセス・ポイント１０８が見つかった場合は、切換制御部３の切換指示に基づいて、無線ＬＡＮにＰＰＰ接続を開始する。無線ＬＡＮへの接続が完了したら、受信したデータをアプリケーション部６に送るとともにアプリケーション部６からの信号を無線ＬＡＮ送受信部２経由にて送信する。

また、無線ＬＡＮのアクセス・ポイント１０８が見つけられない場合であって、接続可能な広域通信のアクセス・ポイント1０９がある場合は、広域通信にＰＰＰ接続し、受信したデータをアプリケーション部６に送るとともに、アプリケーション部６からの信号を広域通信送受信部１経由で送信する。

広域通信に接続中、無線ＬＡＮの送受信部２は、無線ＬＡＮのアクセス・ポイント１０８の探索を定期的に行ない、アクセス・ポイント１０８を見つけると無線ＬＡＮへの接続を開始し、気付アドレスを取得し、広域通信から無線ＬＡＮへの経路変更をホーム・エージェント１００に登録する。

モバイル・ノード１２０のホームリンク上にインタフェースを有するルータであるホーム・エージェント１００と、モバイル・ノード１２０の移動先のリンク上にインタフェースを有するルータである外部エージェント１０６があり、モバイル・ノード１２０は、移動先のリンク上において、気付アドレスを取得し、この気付アドレスをホーム・エージェント１００に移動先の気付アドレスとして登録する。ホーム・エージェント１００は、モバイル・エージェント向けに来たパケットを、カプセル化し、前記気付アドレスに送信することにより、モバイル・ノード１２０のＩＰアドレスを変更することなく、移動先のリンク上に存在するモバイル・ノード１２０にパケットを転送することを可能とする。

モバイル・ノード１２０が無線ＬＡＮのエリアに入った場合は、無線ＬＡＮを通じて外部リンク１０８から取得した気付アドレスを、無線ＬＡＮのエリアから出た場合は、携帯電話の外部リンク１０９から気付アドレスを取得し、それぞれの気付アドレスをホーム・エージェントに登録することにより転送経路を変更する。

本発明では、無線ＬＡＮのアクセス・ポイント１０８からの報知メッセージの受信電界強度が所定値以下になった場合は、広域通信送受信部１にＰＰＰ接続を開始して接続が完了し気付アドレスを取得できた場合には、無線ＬＡＮから広域通信への経路変更をホーム・エージェント１００に登録する。

そして、無線ＬＡＮで行っていたデータ通信を引き続き広域通信である例えば１ｘＥＶ−ＤＯシステムで行う。

無線ＬＡＮ、広域通信ともにアクセスが不能な場合は、送受信操作が行えない旨が表示灯等（図示せず）に報知される。

受信データ制御部４から入力された受信データをＣＰＵで処理して無線通信端末１０のスピーカー（図示せず）や液晶表示器（図示せず）等に出力するとともに、操作キー（図示せず）等からの入力に基づく信号等を送信データ制御部５に出力するようになっている。

また、アプリケーション部６には、無線ＬＡＮから広域通信にシームレスに切換え通信を引き継がせる高速切換を要するアプリケーションが登録され、アプリケーション部６は該アプリケーションが起動していることを判定し、その判定信号は、切換制御部３に出力されるようになっている。

図２は、上記実施の形態における無線ＬＡＮの無線の受信電界強度と広域通信へのＰＰＰ接続切換処理について示している。

無線ＬＡＮの受信電界強度が、無線ＬＡＮ接続閾値以上になった場合は無線ＬＡＮへの接続を開始する。この接続において、無線ＬＡＮの受信電界強度が無線ＬＡＮ接続閾値以上になった後、無線ＬＡＮへの接続開始後ＰＰＰ接続手続に必要な所定時間（以下ＰＰＰ接続時間という）が経過したときの電界強度を、広域通信ＰＰＰ接続動作開始閾値とする。

その後、無線ＬＡＮを使用している無線通信端末１０は、無線ＬＡＮの電界強度を前記広域通信ＰＰＰ接続動作開始閾値と比較して、無線ＬＡＮの電界強度が前記広域通信ＰＰＰ接続動作開始閾値を下回った場合には、広域通信のＰＰＰ接続手続きを開始する。これにより、無線ＬＡＮが通信不能になる前に、広域通信のＰＰＰ接続手続きを終了し、広域通信のリンクエリアからの気付アドレスを受け取り、ホーム・エージェントに対して、接続リンク先の切換を行なう。

以上説明したように、上記の実施の形態によれば、無線ＬＡＮから広域通信への無線リンクの切換え時における無通信期間を、最小限に抑えることが可能となる。

また、無線ＬＡＮの電界強度の時間的な変化に応じて、ＰＰＰ接続開始の閾値を設定するため、移動速度が変わっても、スムースに切換が可能となる。すなわち、移動速度が遅い時、比較的電界強度が低くなってから、ＰＰＰ接続処理を開始し、移動速度が速い時は、電界強度が高いところで、ＰＰＰ接続処理を開始することが可能となる。

図３は、第１の実施の形態において、無線通信端末が図２に比べ高速移動している場合を示している。

無線ＬＡＮ接続閾値を超えた後ＰＰＰ接続時間が経過したときに、図２に比べアクセス・ポイントにより近づくため、受信電界強度が図２の閾値と比べて高くなる。そのため、無線ＬＡＮのアクセス・ポイントから遠ざかり広域通信に切換える場合も、無線ＬＡＮの受信電界強度が高いタイミングでＰＰＰ接続手続きが開始されることとなる。

以上説明したように、上記の実施の形態によれば、無線ＬＡＮの電界強度の時間的な変化に応じて、ＰＰＰ接続開始の閾値を設定するため移動速度が変わってもスムースに切換を可能とするとともに、移動速度に適応したＰＰＰ接続が可能となる。

図４は、この発明の第２の実施の形態を示す図である。

この図に示す実施の形態は、図１、図２、図７に示す実施の形態と基本構成が同一であるが、無線ＬＡＮから広域通信へのＰＰＰ接続開始の閾値が異なっている。

図４において、無線ＬＡＮ接続閾値を超えた後、ＰＰＰ接続時間経過時の受信電界強度をＰＰＰ接続手続開始の閾値とする。そして、同時にその時間内の受信電界強度の最大値を取得する。取得した最大値は、切換制御部３の図示しないメモリに蓄積される。その後一定間隔で受信される無線ＬＡＮの受信電界強度と最大値が比較され、大きいほうの数値が最大値として切換制御部３のメモリに蓄積される。この処理は、所定時間が経過するまで繰返され、その都度メモリに蓄積される最大値が更新される。前記ＰＰＰ接続手続き開始の閾値と前記最大値を比較し、前記最大値の方が大きい場合は、無線通信端末が無線ＬＡＮの通信エリアの中心から遠ざかる方向に移動していると判断し、即座に広域通信へのＰＰＰ接続手続きを開始する。

以上説明したように、上記の実施の形態によれば、移動速度が速い場合であって所定時間後にすでにアクセス・ポイントから離れる方向にある場合に、そのことを検知でき、即座にＰＰＰ接続を開始することにより接続切換時の通信不能時間を短縮することが可能となる。

図５は、この発明の第３の実施の形態を示す図である。この図に示す実施の形態は、図１、図４、図７に示す実施の形態と基本構成が同一であるが、無線ＬＡＮから広域通信へのＰＰＰ接続開始の閾値が異なっている。

図５において、無線ＬＡＮ接続閾値を超えた時点から、ＰＰＰ接続時間内の電界強度を随時計測し、その時間内の受信電界強度の最大値を取得する。そして、無線通信端末の電界強度値が、前記最大値との一定比以下にまで下がった場合には、無線ＬＡＮのアクセス・ポイントから遠ざかる方向に移動していると判断し、広域通信へのＰＰＰ接続手続きを開始する。

また、最大値との一定比の値が無線ＬＡＮ接続閾値を下回る場合は、所定時間を経過する前であっても即座に広域通信へのＰＰＰ接続処理を開始してよい。

また、一定比の値については、所定の数値を予め定めてもよいし、無線通信端末１０が高速移動する場合においては、速度に応じて対応テーブルから読込まれる定数とすることもできる。

以上説明したように、上記の実施の形態によれば、所定時間後にアクセス・ポイントから一定の距離以上離れていることを検知することができ、即座にＰＰＰ接続を開始することにより接続切換時の通信不能時間を短縮することが可能となる。

なお、無線ＬＡＮなどに代表される狭域無線通信の無線通信手段及び１ｘＥＶ−ＤＯなどに代表される広域無線通信の無線通信手段は無線通信端末とは別体に構成され、カードにより着脱されるものやケーブルにより接続されるものでも良い。

その際、無線通信端末は本発明の動作をするためのインターフェースやソフトウェア等を備えている。

この発明の第１の実施の形態に係る無線通信端末の基本構成図である。 この発明の第１の実施の形態に係る無線通信端末が低速で移動する場合の接続切換を示す図である。 この発明の第１の実施の形態に係る無線通信端末が高速で移動する場合の接続切換を示す図である。 この発明の第２の実施の形態に係る接続切換を示す図である。 この発明の第３の実施の形態に係る接続切換を示す図である。 従来の接続切換を示す図である。 一般的なモバイルＩＰ技術に係る構成を示す図である。

符号の説明

１ 広域通信送受信部（広域無線通信の無線通信手段）
２ 無線ＬＡＮ送受信部（狭域無線通信の無線通信手段）
６ アプリケーション部
１０ 無線携帯端末

Claims (5)

1. 狭域無線通信と広域無線通信の無線通信手段を有する無線通信端末において、
   少なくともデータ通信を行っている無線通信の信号品質を検出する検出手段と、
   狭域無線通信と広域無線通信との接続切換を行なう切換手段と、
   狭域無線通信によりデータ通信を行っている際に、前記狭域無線通信の信号品質が基準値以下になった場合は広域無線通信への接続処理を開始する接続手段と、を備えたことを特徴とする無線通信端末。
2. 前記基準値は、狭域無線通信に接続してからの最大信号品質に対する一定比であることを特徴とする請求項１記載の無線通信端末。
3. 前記広域無線通信への接続完了後は前記狭域無線通信で行っていたデータ通信を前記広域無線通信により引き続き行うことを特徴とする請求項１記載の無線通信端末。
4. 前記狭域無線通信から前記広域無線通信へシームレスに切換が必要とされるアプリケーションが起動されている場合に前記広域無線通信への接続処理を開始することを特徴とする請求項１記載の無線通信端末。
5. 前記広域無線通信への接続処理はＰＰＰ接続処理であることを特徴とする請求項１記載の無線通信端末。

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