JP2008252586A - 無線通信システム、無線移動端末、無線基地局、アクセススイッチおよび基地局探索方法 - Google Patents

Abstract

【課題】端末移動中のハンドオーバ先探索プロセスにおいて、接続先の基地局との通信中断の時間を低減した無線通信システムを提供する。
【解決手段】異なるチャネルが割り当てられた複数の無線基地局と、複数の無線基地局のうちいずれか１つの無線基地局と接続中に、接続変更先の無線基地局を探索するために、基地局探索信号を順次チャネルを切り替え、基地局探索信号に対する応答信号である基地局探索応答信号の受信を待たずに送信する無線移動端末と、複数の無線基地局と接続され、複数の無線基地局から基地局探索応答信号をそれぞれ受信するアクセススイッチとを有する。
【選択図】図１０

Description

本発明は、ハンドオーバの際に基地局探索を行うための無線通信システム、無線移動端末、無線基地局、アクセススイッチおよび基地局探索方法に関する。

無線LAN（Local Area Network）の急速普及により、無線LANを利用したIP（Internet Protocol）電話通信であるVoWLAN（Voice over Wireless LAN）システムも容易に構築できるようになっている。しかし、その構築における簡易さの反面、音声品質を維持するには課題が多い。その中の一つに、端末の移動によりハンドオーバを行う際、端末移動中の基地局となるアクセスポイント（AP）間の通信が切断してしまうという課題がある。

図１７はハンドオーバ時の従来のスキャンプロセスの一例を示す図である。無線移動端末は移動先で基地局との通信を確立するために、APとなる基地局を探すためのスキャンを行う。スキャンプロセスでは、無線移動端末は、基地局探索信号に相当するProbe Requestのメッセージをチャネル毎に送信し、APからの基地局探索応答信号に相当するProbe Responseのメッセージを待つ。図１７に示す例では、ＣＨ１の場合にスキャンに失敗し、ＣＨ２の場合でスキャンに成功している。

特許文献１は、所定のハンドオーバ先の基地局での認証やアドレス取得に時間がかかる問題に着目し、無線移動端末がセルラ携帯電話システムのような別通信システムに一旦通信接続を切り替え、所定のハンドオーバ先の基地局での認証やアドレス取得が完了次第、接続をそのハンドオーバ先基地局に切り返すことによって通信無切断（以下では、シームレスと称する）ハンドオーバを実現する方法についてのものである。
特開２００６−８０９８１号公報

上述したように、従来の無線LANシステムにおけるハンドオーバ先探索プロセスでは、無線移動端末は、多数のチャネルから最適なチャネルを見つけるまで、全ての対象チャネルについて順次Probe Request発信とProbe Response受信を行う必要がある。さらに、実際にはこれら対象チャネルのほとんどについては対応するAPが近い場所に存在せず、Probe Responseを受信できないままtime-outを迎えてしまう。そのため、この中断時間が長引いて通信品質に深刻な影響をもたらしてしまう。

特許文献１の方法では、通信者が別通信システムのサービスに加入する必要がある上、無線移動端末が両方のシステムに接続できるデュアル方式のものでなければならない。また、無線LANのようなシステムにおいては、無線移動端末がもつ無線LANインタフェースは１つのみ（１つのAPのみと同時に通信可能）であるのが一般的で、ハンドオーバ先を発見するためのスキャンの間に通信が一時中断され、その中断時間が長くなるおそれがあるが、特許文献１はこの問題を解決対象としていない。

本発明は上述したような従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものであり、端末移動中のハンドオーバ先探索プロセスにおいて、接続先の基地局との通信中断の時間を低減した無線通信システム、無線移動端末、無線基地局、アクセススイッチ、および基地局探索方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の無線通信システムは、
異なるチャネルが割り当てられた複数の無線基地局と、
前記複数の無線基地局のうちいずれか１つの無線基地局と接続中に、接続変更先の無線基地局を探索するために、基地局探索信号を順次チャネルを切り替え、前記基地局探索信号に対する応答信号である基地局探索応答信号の受信を待たずに送信する無線移動端末と、
前記複数の無線基地局と接続され、該複数の無線基地局から前記基地局探索応答信号をそれぞれ受信するアクセススイッチと、
を有する構成である。

本発明では、無線移動端末は各基地局からの基地局探索応答信号を待たなくてすむため、複数の基地局探索応答信号を受信する場合のそれぞれの待ち時間や基地局探索応答信号を受信できない場合のタイムアウトまでの待ち時間を設ける必要がなく、通信中断の時間が低減する。

また、上記本発明の無線通信システムにおいて、前記基地局探索信号にユーザデータが添付され、前記無線基地局は前記基地局探索信号に添付された前記ユーザデータを前記基地局探索応答信号に添付して前記アクセススイッチに送信し、前記アクセススイッチは前記基地局探索応答信号に添付された前記ユーザデータを前記無線移動端末の通信相手に送信することとしてもよい。

この場合、基地局探索信号にユーザデータが添付されているため、ユーザデータを無線移動端末の通信相手に送信することで、基地局探索中でも無線移動端末の通信を続行可能となる。

本発明によれば、ハンドオーバ先基地局探索プロセスにおいて、最適なハンドオーバ先基地局を発見するのに必要な時間が大幅に短縮され、従来のスキャン方式よりも通信中断の時間を低減できる。

本実施形態の無線通信システムの全体構成を説明する。図１は本実施形態の無線通信システムのネットワークの構成例を示す図である。

図１に示すように、所定の通信エリアをカバーする狭域基地局４−１〜４−ｎ（ｎは２以上の整数）と、狭域基地局よりも広い通信エリアをカバーする広域基地局３とが設けられている。狭域基地局４−１〜４−ｎおよび広域基地局３はアクセススイッチ２を介して外部ネットワーク１と接続される。

無線移動端末５は狭域基地局４−１〜４−ｎおよび広域基地局３のうちいずれかと無線通信を行う。アクセススイッチ２は、外部ネットワーク１と、狭域基地局４−１〜４−ｎおよび広域基地局３とを接続し、受信するパケットを宛先に送信する。

第１の実施形態においては無線移動端末が狭域基地局とだけ通信可能な場合を説明し、第２の実施形態においては無線移動端末が狭域基地局だけでなく広域基地局とも通信可能な場合を説明する。

（第１の実施形態）
本実施形態の無線通信システムの構成を説明する。

図２は本実施形態の無線通信システムの一構成例を示すブロック図である。

図２に示すように、本実施形態では、図１に示した広域基地局３が設けられていない。無線移動端末５ａは、狭域基地局４−１〜４−ｎと通信するための無線インタフェースを備えている。各基地局には、基地局毎に異なる、通信制御のためのチャネルが割り当てられている。以下に、無線移動端末５ａについて詳細に説明する。

図３は本実施形態における無線移動端末の一構成例を示すブロック図である。

図３に示すように、無線移動端末５ａは、アンテナ１０と、チャネル設定部１１と、基地局発見部１２と、無線送信部１３と、無線受信部１４と、通信接続部１５と、パケット振分部１６と、パケット処理部１７と、データ処理部１８と、各部を制御する制御部１９とを有する。

アンテナ１０は狭域基地局４−１〜４−ｎより受信する無線信号を無線受信部１４に送信し、無線送信部１３から受け取る無線信号を狭域基地局４−１〜４−ｎに送信する。無線受信部１４はアンテナ１０より受信する無線信号を復調してパケットを生成し、パケットの種類に応じて基地局発見部１２、通信接続部１５およびパケット処理部１６のいずれかにパケットを送信する。

基地局発見部１２は、制御部１９の指示により、狭域基地局４−１〜４−ｎのうち通信可能な基地局を発見するために無線LANのProbe Requestに相当する、ブロードキャストの基地局探索パケットを無線送信部１３に送信する。その際、基地局探索パケットのチャネルを順次変更するようにチャネル設定部１１に要求する。基地局探索パケットにはパケット振分部１６より受信するデータパケットを付与することも可能である。データパケットとは、音声や動画などのアプリケーションデータがパケット化されたものである。

また、基地局発見部１２は、無線受信部１４より無線LANのProbe Responseに相当する基地局探索応答パケットを受信すると、基地局の候補から帰属すべき最適な基地局を狭域基地局４−１〜４−ｎから１つ決定する。さらに、基地局探索応答パケットで指定された狭域基地局４−ｋ（ｋは１からｎのいずれかの整数）が最適か否かを判断する。

チャネル設定部１１は、基地局発見部１２の指示により無線送信部１３および無線受信部１４における無線チャネルの設定を行う。

通信接続部１５は、制御部１９の指示により基地局発見部１２で最適と認識した狭域基地局４−ｋに帰属するために無線LANのAssociation Requestに相当する基地局接続要求パケットをユニキャストで無線送信部１３に送信する。また、通信接続部１５は無線受信部１４より無線LANのAssociation Responseに相当する基地局接続応答パケットを受信し、最適と認識した狭域基地局４−ｋに帰属することにより、狭域基地局４−ｋとのユニキャスト通信が可能となる。

パケット処理部１７は、制御部１９の指示にしたがい、データ処理部１８より受信する音声や動画などのアプリケーションデータのパケット化を行ってデータパケットを生成し、生成したデータパケットをパケット振分部１６に送信する。また、無線受信部１４より受信するデータパケットのデパケット化を行ってアプリケーションデータに戻し、そのアプリケーションデータをデータ処理部１８に送信する。

パケット振分部１６は、制御部１９の指示により、パケット処理部１７から受け取るデータパケットを無線送信部１３または基地局発見部１２に送信する。

制御部１９には、プログラムにしたがって所定の処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）（不図示）と、プログラムを格納するためのメモリ（不図示）が設けられている。制御部１９は、基地局との通信接続中に、自装置から送信したパケットの基地局での受信の電波強度や自装置からの送信成功率などの通信条件を反映する指標数値を監視し、その指標数値が所定の閾値以下になると、他の基地局を探索するために基地局発見部１２に基地局探索信号を送信することを指示する。その際、複数のチャネルに対して順次チャネルを切り替え、基地局探索応答信号の受信を待たずに、チャネルの異なる基地局探索信号を連続して送信させる。

また、制御部１９は、近隣の狭域基地局４−１〜４−ｎを探索するときに基地局発見部１２にパケット送信の開始を要求し、探索が終了するとパケット送信の停止を要求する。狭域基地局４−１〜４−ｎのうち選択された最適な狭域基地局に帰属するときに通信接続部１５にパケット送信の開始を要求し、接続を切断する際にパケット送信の停止を要求する。また、パケットを送出させる際、その宛先をパケット処理部１７に通知し、パケットに宛先を設定することをパケット処理部１７に指示する。さらに、基地局を探索中にデータパケットを送信する際には、基地局探索パケットにデータパケットを伴って送出することをパケット振分部１６に指示する。

無線送信部１３は、基地局発見部１２、通信接続部１５およびパケット振分部１６のそれぞれより各種パケットを受信すると、パケットの変調を行い、変調したパケットの無線信号を規定のタイミングにしたがってアンテナ１０に送信する。

なお、本実施形態では認証処理を省略しているが、端末と狭域基地局との間で認証処理を行ってもよい。

次に、狭域基地局４−１〜４−ｎについて詳細に説明する。

図４は本実施形態における狭域基地局の一構成例を示すブロック図である。

図４に示すように、狭域基地局４−１〜４−ｎのそれぞれは、アンテナ１００と、無線受信部１０５と、パケット振分部１０６と、発見応答部１０７と、通信接続部１０８と、パケット処理部１０３と、有線向けのパケットを合成するパケット合成部１０９と、有線送信部１１０と、有線受信部１０４と、無線向けのパケットを合成するパケット合成部１０２と、制御部１１１とを有する。制御部１１１は、パケット処理部１０３、発見応答部１０７および通信接続部１０８を制御する。

アンテナ１００は無線移動端末５ａより受信した無線信号を無線受信部１０５に送信し、無線送信部１０１から受け取る無線信号を無線移動端末５に送信する。無線受信部１０５はアンテナ１００より受信した無線信号を復調してパケットを生成し、パケット振分部１０６にパケットを送信する。パケット振分部１０６はパケットの種類に応じてパケット処理部１０３、発見応答部１０７、および通信接続部１０８のうちいずれかにパケットを送信する。

パケット処理部１０３は、制御部１１１の指示にしたがって、有線受信部１０４より受信する有線パケットを無線パケットに変換してパケット合成部１０２に送信し、パケット振分部１０６より受信する無線パケットを有線パケットに変換してパケット合成部１０９に送信する。有線パケットの一例としてEthernet（登録商標）パケットがあり、無線パケットの一例として無線LANパケットがある。

発見応答部１０７は、制御部１１１の指示により、無線移動端末５ａより送信されたブロードキャストの基地局探索パケットを受信すると、基地局探索パケットの受信強度または通信トラヒック状況等の通信条件および自分のアドレスの情報を基地局探索応答パケットに付与して、送信元の無線移動端末５ａに返信するためにパケット合成部１０９に送信する。基地局探索パケットには、無線移動端末５ａが付与したデータパケットが含まれている可能性があり、その場合は基地局探索応答パケットにそのデータパケットを付与する。

通信接続部１０８は、無線移動端末５ａより送信された基地局接続要求パケットを受信すると、制御部１１１の指示によりその無線移動端末５ａの帰属可否判定を行い、その結果を基地局接続応答パケットに付与してパケット合成部１０２に送信する。パケット合成部１０９はパケット処理部１０３および発見応答部１０７より受信するパケットを合成して、有線送信部１１０に送信する。また、有線受信部１０４および有線送信部１１０はアクセススイッチ２とのインタフェースを備えている。パケット合成部１０２はパケット処理部１０３および通信接続部１０８より受信するパケットを合成して、無線送信部１０１に送信する。無線送信部１０１はパケット合成部１０２よりパケットを受信して変調を行い、変調したパケットの無線信号を規定のタイミングにしたがってアンテナ１００に送信する。

次に、アクセススイッチ２について詳細に説明する。

図５は本実施形態におけるアクセススイッチの一構成例を示すブロック図である。なお、アクセススイッチの構成は、基地局の種類が狭域基地局の場合と図１に示した広域基地局３の場合とで同様であるため、ここでは、通信対象の基地局が広域基地局３の場合も含めて説明する。

図５に示すように、アクセススイッチ２は、基地局との間でパケットを送受信する内部通信部２５０−１〜２５０−ｎと、外部ネットワーク１との間でパケットを送受信する外部通信部２５１と、パケットスイッチ部２０９とを有する。説明を簡単にするために、内部通信部を狭域基地局の数に対応させてｎ個としているが、内部通信部２５０−１〜２５０−ｎのうちいずれかが広域基地局と接続されていてもよい。

内部通信部は、基地局に対応して設けられている。ｋ番目（ｋは１からｎの任意の整数）の基地局に対応する内部通信部２５０ｋは、有線受信部２０４−ｋ、パケット分離部２０５−ｋ、パケット振分部２０３−ｋ、発見応答処理部２０２−ｋ、パケット合成部２０１−ｋ、および有線送信部２００−ｋを有する。外部通信部２５１は、有線受信部２０８、パケット廃棄部２０７、および有線送信部２０６を有する。

有線受信部２０４−ｋは、狭域基地局４−ｋまたは広域基地局３よりパケットを受信すると、受信したパケットをパケット分離部２０５−ｋに送信する。パケット分離部２０５−ｋは、有線受信部２０４−ｋより受信する基地局探索応答パケットのうち、データパケットが付与されていれば、基地局探索応答パケットとデータパケットを分離してパケットスイッチ部２０９に送信する。

有線受信部２０８は外部ネットワーク１よりパケットを受信すると、受信したパケットをパケットスイッチ部２０９に送信する。パケットスイッチ部２０９は、内部通信部２５０−ｋのパケット分離部２０５−ｋからデータパケットを受信すると、外部ネットワーク１に送信する。有線受信部２０８からパケットを受け取ると、パケットの宛先に応じてパケットのスイッチングを行う。

このようにして、アクセススイッチ２から送出される基地局探索応答パケットは、この時点で無線移動端末５ａが帰属している狭域基地局４−ｋ経由で無線移動端末５ａに送信される。また、無線移動端末５ａから送出されるデータパケットは基地局およびアクセススイッチ２経由で外部ネットワーク１に送信される。

パケット振分部２０３−ｋは、パケットスイッチ部２０９よりパケットを受信し、受信したパケットが基地局探索応答パケットであればそのパケットを発見応答処理部２０２−ｋに送信し、受信したパケットがその他の種類のパケットであればそのパケットをパケット合成部２０１−ｋに送信する。発見応答処理部２０２−ｋは、複数の狭域基地局４−１〜４−ｎからの基地局探索応答パケットを受け取ると、基地局探索信号の受信強度または通信トラヒック状況等の情報を示す通信条件を基地局間で比較する。比較の結果、通信条件が最もよい狭域基地局を決定して基地局探索応答パケットにその結果を付与してパケット合成部２０１−１〜２０１−ｎに送信する。

パケット合成部２０１−ｋは発見応答処理部２０２−ｋおよびパケット振分部２０３−ｋより受信するパケットを合成して有線送信部２００−ｋに送信する。有線送信部２００−ｋはパケット合成部２０１−ｋから受信するパケットを狭域基地局４−ｋまたは広域基地局３に送信する。

パケット廃棄部２０７は、パケットスイッチ部２０９よりパケットを受信すると、複数の狭域基地局４−１〜４−ｎより受け取る複数の基地局探索応答パケットのそれぞれに添付されたデータパケットが同一であれば、１つのみ外部ネットワーク１に送信するために、１番目に到着したデータパケットを有線送信部２０６に送信し、２番目以降に到着した同一のデータパケットを廃棄する。有線送信部２０６はパケット廃棄部２０７から受信するパケットを外部ネットワーク１に送信する。

次に、本実施形態の無線移動端末５ａにおけるハンドオーバの動作手順を説明する。ここでは、無線移動端末５ａが初めに狭域基地局４−１と接続され、その後にハンドオーバ先の基地局となる狭域基地局４−３と接続される場合で説明する。狭域基地局４−１はハンドオーバ元基地局に相当し、狭域基地局４−３はハンドオーバ先基地局に相当する。

図６は無線移動端末のハンドオーバの動作手順を示すフローチャートである。

無線移動端末５ａが現在接続中の狭域基地局４−１と通常の通信を行っている間、制御部１９は、通信条件を反映する指標数値を定期的に観測する（ステップＳ１０）。そして、観測した指標数値が所定の閾値以下になっているか否かを判定する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１で、観測した指標数値が所定の閾値以下に低下していると判定すると、現在、通信中のチャネルを含む全てのチャネルへ順次Probe Requestメッセージのブロードキャストを行う（ステップＳ１２およびＳ１３）。これらの各チャネルに対するProbe Requestを、連続的にチャネルを切り替えながら全てのチャネルについて送出する。その際、１つのチャネルのProbe Requestに対応するProbe Responseの受信を待たずに、次ぎのチャネルのProbe Requestの送信を行う。なお、通信中のチャネルにおける中断時間を可能な限り削減するために、Probe Requestを送信する度に元の通信中のチャネルに一旦戻ってしばらくの間、データ通信用のパケットの送受信を行ってから、次のチャネルへのProbe Requestを送出するようにしてもよい。

制御部１９は、全てのチャネルのProbe Requestを送信し終えたら、元の通信中のチャネルに戻り、通常の通信を継続する（ステップＳ１４）。Probe Requestを受信した基地局が複数存在すれば、これらの基地局はハンドオーバ先基地局の候補となり、アクセススイッチ２は、これらの候補のうち最適な基地局を選択し、選択した基地局のチャネルおよびアドレス情報をProbe Responseメッセージに含めて、通信中の基地局を経由して無線移動端末５ａに送信する。

無線移動端末５ａがProbe Responseを受信すると（ステップＳ１５）、制御部１９は、メッセージに含まれる基地局のアドレス情報を読み出す。そして、読み出したアドレス情報の基地局がアクセススイッチ２により指定されたハンドオーバ先基地局であることを認識し、その基地局へ接続要求メッセージに相当する基地局接続要求パケットを送信する（ステップＳ１６）。ハンドオーバ先基地局は狭域基地局４−３である。無線移動端末５ａは、そのハンドオーバ先基地局と接続されると、その基地局と通信を開始する（ステップＳ１７）。これでハンドオーバプロセスが完了する。

次に、ハンドオーバ先の狭域基地局４−３の動作を説明する。

図７はハンドオーバ先の狭域基地局の動作手順を示すフローチャートである。

狭域基地局４−３の制御部１１１は、既に接続済みの他の無線移動端末（不図示）との通信中に（ステップＳ２０）、無線移動端末５ａからProbe Requestを受信したと判断すると（ステップＳ２１）、Probe Requestの受信強度または通信トラヒック状況等の通信条件と自己のアドレスの情報をProbe Responseに載せたメッセージをアクセススイッチ２に送信する（ステップＳ２２）。その後、通常の通信に戻る（ステップＳ２３）。後にこの基地局がハンドオーバ先基地局に選ばれ、接続要求メッセージを無線移動端末５ａより受信すると（ステップＳ２４）、無線移動端末５ａとの接続処理を行い（ステップＳ２５）、無線移動端末５ａと通信を開始する（ステップＳ２６）。

次に、ハンドオーバ元の狭域基地局４−１の動作を説明する。ここでは、ハンドオーバ元基地局は狭域基地局４−１である。

図８はハンドオーバ元の狭域基地局の動作手順を示すフローチャートである。

狭域基地局４−１の制御部１１１は、無線移動端末５ａと通信中に（ステップＳ３０）、アクセススイッチ２よりProbe Responseを受信すると（ステップＳ３１）、そのProbe Responseを無線移動端末５ａに転送する（ステップＳ３２）。そして、通常の通信に戻る（ステップＳ３３）。無線移動端末５ａより切断要求を受け付けると（ステップＳ３４）、切断処理を行う（ステップＳ３５）。その後、接続している他の無線移動端末（不図示）と通常の通信を続ける（ステップＳ３６）。

次に、無線移動端末５ａのハンドオーバ時のアクセススイッチ２の動作を説明する。

図９はアクセススイッチの動作手順を示すフローチャートである。

アクセススイッチ２は、狭域基地局４−２〜４−ｎのいずれか任意の基地局よりProbe Responseを初めて受信すると（ステップＳ４０、Ｓ４１）、一定時間に設定されたタイマーを起動する（ステップＳ４２）。このタイマーの設定時間が過ぎるまでに、他の異なる基地局から送出されたProbe Responseを受け付けると（ステップＳ４４とＳ４５）、これらProbe Responseに付加された通信条件を複数の基地局の間で比較し、通信条件の最もよい基地局を最適なハンドオーバ先基地局として選択する（ステップＳ４３）。そして、タイマーが切れた時点で（ステップＳ４７とＳ４８）、選択した基地局のチャネルおよびアドレスの情報を含むProbe Responseを無線移動端末５ａ宛でハンドオーバ元基地局に送信する（ステップＳ４９）。なお、ステップＳ４４でタイマーが切れると、アクセススイッチ２は、その後に受信するProbe Responseを廃棄する（ステップＳ４６）。

次に、本実施形態の無線通信システムにおける各装置の動作手順をまとめて説明する。

図１０は各装置の動作手順をまとめたシーケンス図である。

狭域基地局４−１と通信していた無線移動端末５ａが通信条件の低下によりハンドオーバ先基地局を探索する。無線移動端末５ａは、狭域基地局４−２から４−ｎのそれぞれに対してProbe Request−２から−ｎのそれぞれを送信する。狭域基地局４−２はProbe Request−２の受信に失敗するが、狭域基地局４−３〜４−ｎのそれぞれは、無線移動端末５ａからProbe Requestを受信すると、通信条件の情報をProbe Responseに付加してアクセススイッチ２に送信する。

アクセススイッチ２は、狭域基地局４−３〜４−ｎのうちハンドオーバ先を狭域基地局４−３に決定すると、Probe Response−３を狭域基地局４−１に転送する。狭域基地局４−１はアクセススイッチ２から受信したProbe Response−３を無線移動端末５ａに転送する。なお、図１０にはハンドオーバ先が狭域基地局４−ｎの場合も示している。

無線移動端末５ａは、Probe Response−３を狭域基地局４−１から受け取ると、接続要求する旨のメッセージである接続要求メッセージを狭域基地局４−３に送信する。狭域基地局４−３は、無線移動端末５ａから接続要求メッセージを受信すると、無線移動端末５ａとの接続処理を行い、無線移動端末５ａと接続処理した旨をアクセススイッチ２に通知する。アクセススイッチ２は、狭域基地局４−３から接続処理した旨の通知を受け取ると、接続を了承した旨（接続ＯＫ）を通知する。その後、無線移動端末５ａおよび狭域基地局４−３間と、狭域基地局４−３およびアクセススイッチ２間で、通信が開始される。

本実施形態では、無線移動端末が新たな接続先の基地局を探索する際、各チャネルに順次基地局探索信号を送信するのみで、各基地局からの基地局探索応答信号を待たなくてすむため、複数の基地局探索応答信号を受信する場合のそれぞれの待ち時間や基地局探索応答信号を受信できない場合のタイムアウトまでの待ち時間を設ける必要がなく、通信中断の時間が低減する。これにより、最適なハンドオーバ先基地局を発見するのに必要な時間が大幅に短縮され、従来のスキャン方式よりも通信中断の時間を低減できる。

本実施例は、第１の実施形態において、最適なハンドオーバ先基地局の決定を無線移動端末が行うものである。

本実施例では、Probe Responseの受付期間を設定するためのタイマーが無線移動端末５ａの制御部１９に設けられ、制御部１９は、図９に示すステップＳ４３およびＳ４５の処理を行い、最適なハンドオーバ先基地局を決定する。

本実施例の無線通信システムの動作を簡単に説明する。

アクセススイッチ２は、基地局を介してProbe Responseを受信する毎に、Probe Responseを、無線移動端末５ａが通信中の基地局を経由して無線移動端末５ａに転送する。その際、アクセススイッチ２の発見応答処理部２０２−ｋは複数の狭域基地局４−１〜４−ｎから受信する複数のProbe Responseを１パケットに集約して、各Probe Responseに添付された情報を一度に送るようにしてもよい。無線移動端末５ａの制御部１９は、最初にProbe Responseを受信した時点でタイマーを起動させ、タイマーが切れるまでに受信したProbe Responseを対象として、Probe Responseに付加された通信条件を比較する。比較の結果、最適なハンドオーバ先基地局を決定し、その基地局に接続要求をするために基地局接続要求パケットを送信する。

本実施例では、ハンドオーバを実行する無線移動端末の数が多くなっても、アクセススイッチ側の情報処理の負荷を軽減することが可能となる。

本実施例は、第１の実施形態において、無線移動端末が送出するProbe Requestに、上記アプリケーションデータのパケットにヘッダを添付したユーザデータを含むようにしたものである。

アクセススイッチ２は、Probe Responseを基地局経由で無線移動端末５ａに送信し、ユーザデータを外部ネットワーク１に転送する。また、異なる基地局から同一のユーザデータを含むProbe Requestを複数受信すると、重複するユーザデータを廃棄する。

本実施例では、基地局探索信号にユーザデータが添付されているため、ユーザデータを無線移動端末の通信相手に送信することで、基地局探索中でも無線移動端末の通信を続行可能となる。最適なハンドオーバ先の基地局を探す間にユーザデータを通信先に送信することが可能となり、通信中断時間をより低減できる。

（第２の実施形態）
本実施形態では、基地局としては図２に示した狭域基地局４−１〜４−ｎの他に広域基地局３が設けられている。また、無線移動端末は、狭域基地局４−１〜４−ｎおよび広域基地局３のそれぞれと通信可能にするために、２種類の無線インタフェースを備えている。

本実施形態の無線通信システムの構成を説明する。図１１は本実施形態の無線通信システムの一構成例を示すブロック図である。図１１に示すように、アクセススイッチ２に狭域基地局４−１〜４−ｎおよび広域基地局３が接続されている。広域基地局３は、狭域基地局４−１〜４−ｎのいずれかより送出された基地局探索応答パケットをアクセススイッチ２経由で受信すると、基地局探索応答パケットを無線移動端末５ｂにユニキャストで送信する。

図１２は本実施形態における無線移動端末の一構成例を示すブロック図である。ここでは、第１の実施形態の無線移動端末と同様な構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、第１の実施形態と異なる構成および動作について詳細に説明する。

図１２に示すように、無線移動端末５ｂには、広域基地局３との通信のためのアンテナ２１、無線送信部２２および無線受信部２３が設けられている。

アンテナ２１は広域基地局３より受信する無線信号を無線受信部２３に送信し、無線送信部２２より受信する無線信号を広域基地局３に送信する。無線受信部２３はアンテナ２１より受信する無線信号を復調してパケットを生成する。生成したパケットが基地局接続応答パケットである場合、基地局接続応答パケットを基地局発見部１２に送信し、それ以外のパケットである場合、そのパケットをパケット合成部２０に送信する。

制御部１９は、第１の実施形態で説明した動作の他に、データパケットを基地局に送出する際、無線送信部１３、基地局発見部１２および無線送信部２２のうちいずれから送出させるかをパケット振分部１６に指示する。パケット振分部１６は、制御部１９からの指示にしたがってデータパケットを送信する。通信接続された狭域基地局にデータパケットを送出する場合にはデータパケットを無線送信部１３に送信し、基地局探索中にデータパケットを送出する場合にはデータパケットを基地局発見部１２に送信し、通信接続された広域基地局にデータパケットを送出する場合にはデータパケットを無線送信部２２に送信する。

無線送信部２２は、パケット振分部１６よりデータパケットを受信すると、データパケットの変調を行い、変調したデータパケットの無線信号を規定のタイミングにしたがってアンテナ２１に送信する。

なお、広域基地局３に対する通信接続についての構成と動作は、狭域基地局の場合と同様になるため、その詳細な説明を省略する。広域基地局３の構成は狭域基地局と同様であるため、その詳細な説明を省略する。また、広域基地局を狭域基地局に置き換え、無線移動端末５ｂが狭域基地局との通信用の無線インタフェースを２つ備えていてもよい。

次に、本実施形態の無線移動端末５ｂにおけるハンドオーバの動作手順を説明する。ここでは、無線移動端末５ｂが初めに狭域基地局４−１と接続されており、通信条件が低下すると、広域基地局３と接続され、その後、ハンドオーバ先の基地局となる狭域基地局４−３と接続される場合とする。また、第１の実施形態と同様な動作については、その詳細な説明を省略する。

図１３は無線移動端末のハンドオーバの動作手順を示すフローチャートである。図６に示したフローチャートと比べると、通信接続先を現在の狭域基地局から広域基地局に切り替えるステップＳ１１１、および広域基地局３との接続を切断するステップＳ１７１を追加している。

制御部１９は、ステップＳ１１で通信条件が閾値以下になると、通信接続先を狭域基地局４−１から広域基地局３に切り替える（ステップＳ１１１）。また、ステップＳ１７で新たな接続先である狭域基地局４−３と通信を開始すると、広域基地局３との接続を切断する（ステップＳ１７１）。

図１４はハンドオーバ元の狭域基地局の動作手順を示すフローチャートである。図８に示したフローチャートと比べると、Probe Response受信と処理に関連するステップＳ３１〜Ｓ３３を削除している。制御部１１１は、無線移動端末５ｂと通信中に切断要求を受信すると（ステップＳ３４）、切断処理を行う（ステップＳ３５）。

図１５はハンドオーバ元の広域基地局の動作手順を示すフローチャートである。図８に示したフローチャートと比べると、無線移動端末の切り替え接続要求に応じて接続を処理するステップＳ５０を追加している。広域基地局３は、無線移動端末５ｂからの接続要求に応じて無線移動端末５ｂと接続する（ステップＳ５０）。

図１６はアクセススイッチの動作手順を示すフローチャートである。図９に示したフローチャートと比べると、無線移動端末５ｂの接続先が狭域基地局４−１から広域基地局３に切り替えたことに応じた処理ステップＳ４００を追加している。また、ステップＳ４９において、狭域基地局４−１の替わりに広域基地局３にProbe Responseを送信している。

本実施形態では、第１の実施形態の効果が得られる他に、広域基地局を介してハンドオーバ先の基地局の基地局探索応答信号を受信するため、ハンドオーバ元の狭域基地局の通信エリアからはずれてしまっても、接続変更先の基地局の応答信号をより確実に受信することが可能となる。

本実施例は、第２の実施形態において、最適なハンドオーバ先基地局の決定を無線移動端末が行うものである。

本実施例では、Probe Responseの受付期間を設定するためのタイマーが無線移動端末５ｂの制御部１９に設けられ、制御部１９は、図１６に示すステップＳ４３およびＳ４５の処理を行い、最適なハンドオーバ先基地局を決定する。なお、本実施例の動作は実施例１と同様であるため、その詳細な説明を省略する。

本実施例は、第２の実施形態において、無線移動端末が送出するProbe Requestに、アプリケーションデータに限らず、ユーザデータを含むようにしたものである。

アクセススイッチ２は、Probe Responseを広域基地局経由で無線移動端末５ａに送信し、ユーザデータを外部ネットワーク１に転送する。また、異なる基地局から同一のユーザデータを含むProbe Requestを複数受信すると、重複するユーザデータを廃棄する。

本実施例では、最適なハンドオーバ先の基地局を探す間にユーザデータを通信先に送信することが可能となり、通信中断時間を従来よりも低減することができる。

また、無線移動端末から基地局への上り回線の通信を狭域基地局経由で行い、基地局から無線移動端末への下り回線の通信を広域基地局経由で行えば、広域基地局のトラヒック負荷を減らせる効果がある。

なお、本発明は、携帯電話のような細かいチャネル制御の仕組みの通信規格ではなく、無線LANのような簡便な仕組みの通信規格に有効であり、また、無線LANの場合に限られない。

本実施形態の無線通信システムのネットワークの構成例を示す図である。 第１の実施形態の無線通信システムの一構成例を示すブロック図である。 図２に示した無線移動端末の一構成例を示すブロック図である。 図２に示した狭域基地局の一構成例を示すブロック図である。 図２に示したアクセススイッチの一構成例を示すブロック図である。 第１の実施形態における無線移動端末のハンドオーバの動作手順を示すフローチャートである。 第１の実施形態において、ハンドオーバ先の狭域基地局の動作手順を示すフローチャートである。 第１の実施形態において、ハンドオーバ元の狭域基地局の動作手順を示すフローチャートである。 第１の実施形態のアクセススイッチの動作手順を示すフローチャートである。 第１の実施形態において、ハンドオーバ時の各装置の動作手順をまとめたシーケンス図である。 第２の実施形態の無線通信システムの一構成例を示すブロック図である。 図１１に示した無線移動端末の一構成例を示すブロック図である。 第２の実施形態における無線移動端末のハンドオーバの動作手順を示すフローチャートである。 第２の実施形態において、ハンドオーバ元の狭域基地局の動作手順を示すフローチャートである。 第２の実施形態において、ハンドオーバ元の広域基地局の動作手順を示すフローチャートである。 第２の実施形態のアクセススイッチの動作手順を示すフローチャートである。 図１７はハンドオーバ時の従来のスキャンプロセスの一例を示す図である。

符号の説明

２ アクセススイッチ
３ 広域基地局
４−１〜４−ｎ 狭域基地局
５、５ａ、５ｂ 無線移動端末
１２ 基地局発見部
１６ パケット振分部
１９ 制御部

Claims (14)

1. 異なるチャネルが割り当てられた複数の無線基地局と、
   前記複数の無線基地局のうちいずれか１つの無線基地局と接続中に、接続変更先の無線基地局を探索するために、基地局探索信号を順次チャネルを切り替え、前記基地局探索信号に対する応答信号である基地局探索応答信号の受信を待たずに送信する無線移動端末と、
   前記複数の無線基地局と接続され、該複数の無線基地局から前記基地局探索応答信号をそれぞれ受信するアクセススイッチと、
   を有する無線通信システム。
2. 前記アクセススイッチは、
   前記複数の無線基地局から受信する基地局探索応答信号に添付された通信条件を前記複数の無線基地局間で比較し、該通信条件が最もよい無線基地局を変更先に決定し、決定した無線基地局の前記基地局探索応答信号を前記無線移動端末に接続中の無線基地局を介して該無線移動端末に送信する、請求項１記載の無線通信システム。
3. 前記アクセススイッチは、
   前記複数の無線基地局から受信する基地局探索応答信号を前記無線移動端末に接続中の無線基地局を介して該無線移動端末に送信し、
   前記無線移動端末は、
   前記アクセススイッチを介して前記基地局探索応答信号を受信すると、該基地局探索応答信号に添付された通信条件を前記複数の無線基地局間で比較し、該通信条件が最もよい無線基地局を変更先に決定する、請求項１記載の無線通信システム。
4. 前記基地局探索信号にユーザデータが添付され、
   前記無線基地局は、前記基地局探索信号に添付された前記ユーザデータを前記基地局探索応答信号に添付して前記アクセススイッチに送信し、
   前記アクセススイッチは、前記基地局探索応答信号に添付された前記ユーザデータを前記無線移動端末の通信相手に送信する、請求項１から３のいずれか１項記載の無線通信システム。
5. 複数の無線基地局のうち接続中の無線基地局から他の無線基地局に接続を変更する無線移動端末であって、
   変更先の無線基地局を探索するために、基地局探索信号を無線送信部に対して外部に送出させる基地局発見部と、
   複数のチャネルに対して順次チャネルを切り替え、前記基地局探索信号に対する応答信号である基地局探索応答信号の受信を待たずに前記基地局探索信号を送信する旨を前記基地局発見部に指示し、前記複数の無線基地局に接続されたアクセススイッチで決定された変更先の無線基地局の前記基地局探索応答信号を接続中の無線基地局を介して受信する制御部と、
   を有する無線移動端末。
6. 複数の無線基地局のうち接続中の無線基地局から他の無線基地局に接続を変更する無線移動端末であって、
   変更先の無線基地局を探索するために、基地局探索信号を無線送信部に対して外部に送出させる基地局発見部と、
   複数のチャネルに対して順次チャネルを切り替え、前記基地局探索信号に対する応答信号である基地局探索応答信号の受信を待たずに前記基地局探索信号を送信する旨を前記基地局発見部に指示し、接続中の無線基地局を介して前記複数のチャネルの基地局探索応答信号を受信すると、該基地局探索応答信号に添付された通信条件を前記複数の無線基地局間で比較し、該通信条件が最もよい無線基地局を変更先に決定する制御部と、
   を有する無線移動端末。
7. 前記制御部の指示にしたがって、前記基地局探索信号とともにユーザデータを前記無線送信部に送出させるパケット振分部をさらに有する請求項５または６記載の無線移動端末。
8. 外部ネットワークとの通信を中継するアクセススイッチ、および無線移動端末と接続された無線基地局であって、
   基地局探索信号を前記無線移動端末から受信すると、該基地局探索信号に応答する信号である基地局探索応答信号を前記アクセススイッチに送信し、前記無線移動端末の接続変更先の無線基地局の前記基地局探索応答信号を前記アクセススイッチから受信すると、受信した基地局探索応答信号を前記無線移動端末に送信する無線基地局。
9. 前記基地局探索応答信号が、前記基地局探索信号の受信の電波強度の情報を含むものである請求項８記載の無線基地局。
10. 複数の無線基地局と接続されたアクセススイッチであって、
    前記複数の無線基地局のうちいずれか１つの無線基地局と接続中の無線移動端末から送出された基地局探索信号に対して、前記基地局探索信号に応答する信号である基地局探索応答信号を前記複数の無線基地局からそれぞれ受信すると、該基地局探索応答信号に添付された通信条件を前記複数の無線基地局間で比較し、該通信条件が最もよい無線基地局を変更先に決定し、決定した無線基地局の前記基地局探索応答信号を前記無線移動端末に接続中の無線基地局を介して該無線移動端末に送信するアクセススイッチ。
11. 前記通信条件が前記基地局探索信号の受信の電波強度の情報を含むものである請求項１０記載のアクセススイッチ。
12. 複数の無線基地局と該複数の無線基地局が接続されたアクセススイッチとを有する無線通信システムにおける基地局探索方法であって、
    前記複数の無線基地局のうちいずれか１つの無線基地局に接続された無線移動端末が、接続先を変更するために、前記複数の無線基地局に対して基地局探索信号を前記チャネルを切り替えながら順次送信し、
    前記複数の無線基地局が前記基地局探索信号に応答する信号である基地局探索応答信号を前記アクセススイッチに送信し、
    前記アクセススイッチが前記複数の無線基地局から前記基地局探索応答信号をそれぞれ受信する、基地局探索方法。
13. 前記アクセススイッチは、前記複数の無線基地局から受信する基地局探索応答信号に添付された通信条件を前記複数の無線基地局間で比較し、該通信条件が最もよい無線基地局を変更先に決定し、決定した無線基地局の前記基地局探索応答信号を前記無線移動端末に接続中の無線基地局を介して該無線移動端末に送信する、請求項１２記載の基地局探索方法。
14. 前記アクセススイッチは、前記複数の無線基地局から受信する基地局探索応答信号を前記無線移動端末に接続中の無線基地局を介して該無線移動端末に送信し、
    前記無線移動端末は、前記アクセススイッチを介して前記基地局探索応答信号を受信すると、該基地局探索応答信号に添付された通信条件を前記複数の無線基地局間で比較し、該通信条件が最もよい無線基地局を変更先に決定する、請求項１２記載の基地局探索方法。

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