JP2009105820A - 無線通信システム、移動局、集約局、パケット伝送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ジッタバッファからのパケットの抽出タイミングを校正することで、ハンドオーバが行われたとしてもそのパケットを重畳または欠落させることなくシームレスに伝送することができる。
【解決手段】
本発明の無線通信システム１００では、基地局１２０Ｂ、１２０Ｃと基地局１２０ＡとをＩＰ通信網によるリアルタイムデータ転送プロトコル（ＲＴＰ）で接続し、ハンドオーバが為される移動局１５０で基地局１２０Ｂと基地局１２０Ｃとの基準時刻の差分（基準時刻差）を導出し、集約局としての基地局１２０Ａでその基準時刻差が用いられ基地局１２０Ｂ、１２０Ｃから受信するパケットのタイムスタンプのずれを校正している。
【選択図】 図６

Description

本発明は、ＩＰ通信網によるリアルタイムデータ転送プロトコル（ＲＴＰ）を利用してパケットの伝送を行う無線通信システム、移動局、集約局、パケット伝送方法に関する。

近年、ＰＨＳ(Personal Handy phone System)や携帯電話等に代表される移動局が普及し、場所や時間を問わず通話や情報入手が可能となった。このような移動局は、所定間隔をおいて配される基地局と無線通信を行うことで通信網との接続を行う。そして、基地局は、通信相手の通信可能範囲にある基地局と通信を行い移動局同士の音声通信を確立する。かかる基地局間同士は、現在、総合デジタル通信網(ISDN:Integrated Services Digital Network)によって接続されている。

上記総合デジタル通信網は、公衆電話網をデジタル回線化したもので、最低でも１チャネルで６４ｋｂｐｓの信号伝送速度で通信でき、移動局同士の音声通話の安定性を向上させることができる。一方、近年急速に普及してきたＡＤＳＬ(Asymmetric Digital Subscriber Line)は、数Ｍ〜数十Ｍｂｐｓの伝送速度を有しており、さらに光ファイバによるＦＴＴＨ(Fiber To The Home)は、数百Ｍｂｐｓの伝送速度を可能としている。従って、移動局による無線通信システムにおいても、当初は伝送速度およびその安定性で優位であった総合デジタル通信網を、さらに伝送速度の高いＩＰ(Internet Protocol)通信網へ置き替えることが検討されている。

総合デジタル通信網の代わりにＩＰ通信網によるＶｏＩＰ(Voice over Internet Protocol)やリアルタイムデータ転送プロトコル（ＲＴＰ：Real-time Transport Protocol、以下単にＲＴＰという。)を利用すれば、伝送速度の向上が見込める他、データのパケット化による通信占有時間の短縮化を図ることができ、複数の通話に対して１つの通信回線を共有することができるため、１回線の通話に要するコストを削減することが可能となる。このような背景の下、ＩＰ通信網を用いた無線通信システムの実用化が進んでいる。

図８は、ＩＰ通信網における、特にＲＴＰを用いた無線通信システムを説明するためのブロック図である。かかる無線通信システム１０では、移動局２０Ａと移動局２０Ｂとが音声通信を行っている。従って、図８（ａ）に示すように、移動局２０Ａは無線可能範囲にある基地局３０Ａと無線通信を行い、移動局２０Ｂは基地局３０Ｂと無線通信を行い、基地局３０Ａと基地局３０ＢとはＩＰ通信網を通じて接続される。

ここで、移動局２０Ｂが矢印の方向に移動すると、基地局３０Ｂとの距離が生じてしまい到達する電波が弱くなる。そこで、接続先の基地局３０Ｂを他の基地局３０Ｃに切り換えて通信を維持する、所謂ハンドオーバが行われる。しかし、ハンドオーバによる通信経路の切り換えが唐突に行われると、別経路でパケットが到達するまで無音時間が生じてしまう。かかる弊害を回避するため、近年では、図８（ｂ）に示すようにハンドオーバが行われる際にはハンドオーバの切換先の基地局３０Ｃとも予め通信回線を開いておき、両基地局３０Ｂ、３０Ｃと並行して無線通信を実行する方式がとられている。

図８（ｂ）の状態においては、移動局２０Ｂと両基地局３０Ｂ、３０ＣとがＲＴＰのセッションを接続し、両セッションにおいてパケットが送受信される。このときの移動局２０Ａから移動局２０Ｂへのパケットの伝達を説明すると、移動局２０Ａから送信されたパケットは基地局３０Ａで複製され、切換元の基地局３０Ｂおよび切換先の基地局３０Ｃのいずれにも送られる。そして、両基地局３０Ｂ、３０Ｃいずれからもパケットを受信した移動局２０Ｂは、切換先の基地局３０Ｃからのパケットを破棄し、切換元の基地局３０Ｂのパケットを再生する。

また、移動局２０Ｂから移動局２０Ａへのパケットの伝達を説明すると、移動局２０Ｂは、両基地局３０Ｂ、３０Ｃのいずれにも同一のパケットを送信し、両基地局３０Ｂ、３０Ｃを経由したパケットは基地局３０Ａに集約される。基地局３０Ａでは、切換先の基地局３０Ｃからのパケットを破棄し、切換元の基地局３０Ｂのパケットを移動局２０Ａに送信する。

さらに移動局２０Ｂが移動し、移動局２０Ｂと基地局３０Ｂとの通信が困難になると、図８（ｃ）に示されるように、ハンドオーバが実行され、移動局２０Ｂと基地局３０Ｂとのセッションが解放される。ハンドオーバ後、移動局２０Ａでは切換先の基地局３０Ｃを経由したパケットが再生され、同様に、移動局２０Ｂでも切換先の基地局３０Ｃを経由したパケットが再生される。

上述したＲＴＰを用いた技術では、切換元と切換先の２つの基地局でセッションを接続している。ここで、ハンドオーバをスムーズに遂行するため、移動局の接続候補となる基地局総てに移動局に伝送すべき同一の情報を送信し、実際の伝送経路はその中からリアルタイムに選択する技術が知られている（特許文献１）。かかる技術では、下り回線に生じる干渉を大幅に低減することができる。
特開平１１−３０８６５７号公報

このようなＲＴＰを用いた無線通信システムにおいて、ハンドオーバする移動局側からのパケットの送信、即ち図８でいうところの移動局２０Ｂから移動局２０Ａへの送信に焦点をあてると、パケットはＩＰ通信網の様々な経路を経由して基地局３０Ａに至るためパケットが時系列に到着するとは限らず、基地局３０Ａでは、受信したパケットを保持しそのパケットに付されたタイムスタンプに基づいてパケットを時系列に並べ替え、順次移動局２０Ａに送信している。

無線通信システムが図８（ｂ）の状態のときには、図９に示すように、ジッタバッファ４０に、基地局３０Ｂおよび基地局３０Ｃからのパケットがそれぞれ領域４０Ｂおよび４０Ｃに格納される。基地局３０Ａは、移動局２０Ａにパケットを送信するタイミングを計るため時計４２を有しており、その時計が示す時刻に相当するタイムスタンプが付されたパケットを移動局２０Ａに送信している。

従って、ハンドオーバが１６：４５：８８０（１６ｍｉｎ４５ｓｅｃ８８０ｍｓｅｃ）〜１６：４５：９００の間に実行されると、基地局３０Ｂからのパケット（タイムスタンプ１６：４５：８８０）が送信された後、基地局３０Ｃからのパケット（タイムスタンプ１６：４５：９００）に送信対象が移行し、以後、基地局３０Ｃからのパケットが時計４２に基づいて時系列に送信される。

このとき、移動局２０Ｂからのパケットにタイムスタンプを付与するための基準となる基準時刻が基地局３０Ｂと基地局３０Ｃで相違する場合がある。各基地局はそれぞれ移動局と通信を行うための基準時刻を有しているが基地局間の同期を保証するものではない。

例えば、図９の例ではタイムスタンプが連続して移行しているので、あたかもシームレスに移行しているように見えるが、基地局３０Ｂに対して基地局３０Ｃの基準時刻が２００ｍｓｅｃ進んでいる場合、基地局３０Ｂからのタイムスタンプ１６：４５：８８０のパケットは、実際には基地局３０Ｃからのタイムスタンプ１６：４５：６８０のパケットと等しい。そうすると、基地局３０Ｃからのパケットは、本来タイムスタンプ１６：４５：７００から送信すべきであることが分かる。

図９の例では、基地局３０Ｃからのパケットが１６：４５：９００から送信されているので、移動局２０Ａでの再生は２００ｍｓｅｃ分だけ音が飛ぶことになる。また、逆に基地局３０Ｂに対して基地局３０Ｃの基準時刻が２００ｍｓｅｃ遅れていた場合には、そのタイムスタンプのパケットがないことによる無音状態が生じる可能性もある。

本発明は、このような従来の無線通信システムの問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ジッタバッファからのパケットの抽出タイミングを校正することで、ハンドオーバが行われたとしてもそのパケットを重畳または欠落させることなくシームレスに伝送することが可能な、無線通信システム、移動局、集約局、パケット伝送方法を提供することである。

上述したような基地局間の同期が保証されない状況では、パケットに付されたタイムスタンプも同一の基地局から受信している条件下においてのみその時間間隔が保証され、基地局が切り換わってまで保証されるものではない。

そこで、２つの基地局からのパケットを集約する集約局（基地局）において、タイムスタンプの基準となる基準時刻の２つの基地局間の差分を計算すればよいことが分かる。しかし、集約局と基地局とはＩＰ通信網によって接続されているので、その伝送経路を特定できず、かつ通信に要する時間も不定なので、集約局は、いずれの基地局の基準時刻も正確に把握することができない。従って、両基地局の基準時間の差分を把握することも不可能である。

一方、基地局との同期という点に焦点をあてると、ハンドオーバ時に上記の基地局はいずれも特定の移動局と無線通信を行っており、かつ、基地局と移動局とは通信を円滑に遂行するため完全な同期が確立している。従って、移動局ではハンドオーバする際の切換元の基地局および切換先の基地局の両基地局の基準時刻を把握することができる。

このような移動局の特性を応用すると、移動局と、移動局と無線通信を行う複数の基地局と、複数の基地局とＩＰ通信網によるリアルタイムデータ転送プロトコル（ＲＴＰ）で接続される集約局と、集約局に接続された通信端末と、を含み、移動局のパケットを基地局、集約局を経由して通信端末に伝送する無線通信システムであって、移動局は、ハンドオーバが実行される際、切換元となる基地局および切換先となる基地局にパケットを送信するパケット送信部と、基地局において当該移動局からのパケットに付与されるタイムスタンプの基準となる基準時刻を、切換元となる基地局および切換先となる基地局それぞれからハンドオーバが実行される前に取得する基準時刻取得部と、取得した基準時刻の差分である基準時刻差を導出する差分導出部と、導出された基準時刻差を集約局に送信する基準時刻差送信部と、を備え、集約局は、切換元となる基地局および切換先となる基地局から受信したパケットをタイムスタンプ順にそれぞれ格納するジッタバッファと、移動局から基準時刻差を受信する基準時刻差受信部と、ハンドオーバにより通信端末に送信するパケットを切換元となる基地局からのパケットから切換先となる基地局からのパケットに切り換えるとき、タイムスタンプを送信タイミングとするための時計を基準時刻差だけオフセットさせるオフセット部と、を備えることを特徴とする、無線通信システムが提供される。

かかる構成により、既存の無線通信システム内で唯一２つの基地局の基準時刻を同時に把握できる移動局において基準時刻差を導出し、集約局でこの基準時刻差を用いてパケットの送信タイミングを校正（同期）することができる。こうして、ハンドオーバが行われたとしてもそのパケットを重畳または欠落させることなくシームレスに伝送することが可能となる。

基準時刻取得部による基準時刻の取得および基準時刻差送信部による基準時刻差の送信は、通信規約（プロトコル）で規定されてもよい。このように通信規約で規定することで、当該ＲＴＰを利用した無線通信システムを標準化でき、サービス提供者間で共通の通信規約を適用することが可能となる。

集約局は基地局であり、通信端末は移動局であってもよいし、集約局は固定電話網への接続サーバであり、通信端末は固定電話であってもよい。

上述した通信端末は移動、固定いずれの端末でもよく、様々な電子機器を適用できる。かかる通信端末が移動局の場合、基地局網だけで通信を完結でき、その他の電子機器であれば、一旦接続サーバを介し他の通信網を経由して通信を行う。

上述した課題を解決するため、本発明の他の観点によれば、当該無線通信システムを形成する移動局、集約局、およびそれらを用いたパケット伝送方法が提供される。上述した無線通信システムにおける技術的思想に対応する構成要素やその説明は、移動局、集約局、パケット伝送方法にも適用可能である。

以上説明したように本発明の無線通信システムでは、ジッタバッファからのパケットの抽出タイミングを校正することで、ハンドオーバが行われたとしてもそのパケットを重畳または欠落させることなくシームレスに伝送することが可能となる。

以下に図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

携帯電話やＰＨＳ等に代表される移動局では、遠隔地における他の移動局と、無線通信システムを介して通信（通話）を行うことができる。このとき移動局は、所定間隔毎に配された基地局との無線通信が構築されている。本実施形態では、既存の総合デジタル通信網（以下、単にＩＳＤＮと言う。）の代わりにまたは加えて、運用コストを低減することが可能なＩＰ通信網を利用し、ＲＴＰによって基地局間の通信を実現することを目的とし、ハンドオーバが必要になる場合においてもシームレスに音声通話することが可能となる。

上述したＲＴＰは、ＶｏＩＰ同等のセッション層にあたり、ＵＤＰ(User Datagram Protocol)の上位プロトコルとしても機能する。また、最小限の送達確認や監視を行うＲＴＣＰ(RTp Control Protocol）を制御プロトコルとして付設している。かかるＲＴＰは、映像や音声データをリアルタイムに転送するのに適しており、転送すべきセッション中のデータを所定時間単位でパケット化し、そのパケットにタイムスタンプを付加して転送することができる。ここで、セッションは、アクセス数の単位であり、ユーザがＷｅｂサイトに接続されている間に行う一連の処理が１セッションで表される。

そして、転送されたパケットを受信した基地局では、そのパケットのタイムスタンプに従ってパケットを移動局に送信し、移動局は、順次パケットを再生する。ＲＴＰは、他のパケットに依存することなくパケット単位で独立して再生することが可能なので、過去のパケットが到達していなくても、また、データの一部が欠けている場合においても、そのようなパケットを無視して再生することができる。

（無線通信システム１００）
図１は、無線通信システム１００を説明するためのシステムブロック図である。かかる無線通信システム１００は、移動局１１０、１５０と、基地局１２０（１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ）と、インターネット等のＩＰ通信網１３０と、管理サーバ１４０とを含んで構成される。

上記無線通信システム１００では、ユーザが移動局１１０を利用して他の移動局１５０に電話しようと試みた場合、ユーザの移動局１１０の操作に応じて、無線通信可能領域にある基地局１２０Ａとの無線通信が確立され、基地局１２０Ａは、図１中（１）に示すように、ＩＰ通信網１３０を介して管理サーバ１４０に移動局１５０との通信接続を要求する。

管理サーバ１４０は、図１中（２）に示すように、移動局１５０の無線通信可能領域にある基地局１２０Ｂを選定して、通信相手の有する移動局１５０との音声通話を設定する。

そして、音声通話に必要な基地局１２０Ｂの設定が完了すると、管理サーバ１４０は、その音声通話処理を基地局間にあけ渡し、図１中（３）に示すように、基地局１２０Ａ、１２０Ｂが主体となって音声信号の送受を直接行う。このとき、管理サーバ１４０は、各移動局１１０、１５０の通信環境の変化に応じて適切な基地局１２０を割り当てるための待機状態に移行する。

ここで、通信相手の移動局１５０が移動し、それまで無線通信していた基地局１２０Ｂとの通信継続が困難になると、移動局１５０の無線通信可能範囲にある新たな基地局１２０Ｃが管理サーバ１４０に選択され、ハンドオーバが遂行される。そして、図１中（４）に示すように、新たな基地局１２０Ｃとの通信が開始される。ここでは、移動局１１０が通信端末として機能し、基地局１２０Ａが集約局として機能しているが、いずれの基地局１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃも集約局となり得、その集約局に接続されるいずれの移動局も通信端末となり得る。

以下、無線通信システム１００における移動局１５０および集約局としての基地局１２０Ａの構成を説明し、その後で、ハンドオーバ時におけるパケット伝送方法を説明する。

（移動局１５０）
図２は、移動局１５０のハードウェア構成を示した機能ブロック図であり、図３は、移動局１５０の外観を示した斜視図である。本実施形態では、移動局１５０としてＰＨＳ端末を用いているが、かかる場合に限らず、携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、デジタルカメラ、音楽プレイヤー、カーナビゲーション、ポータブルテレビ、ゲーム機器、ＤＶＤプレイヤー、リモートコントローラ等を移動局１５０として用いることもできる。

移動局１５０は、端末制御部２１０と、端末メモリ２１２と、表示部２１４と、操作部２１６と、音声入力部２１８と、音声出力部２２０と、無線通信部２２２とを含んで構成される。

上記端末制御部２１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）を含む半導体集積回路により移動局１５０全体を管理および制御する。端末制御部２１０は、端末メモリ２１２のプログラムを用いて、移動局１５０を利用した通話機能やメール配信機能も当然にして遂行する。また、後述する、パケット送信部２３０、基準時刻取得部２３２、差分導出部２３４、基準時刻差送信部２３６としても機能する。

上記端末メモリ２１２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、不揮発性ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等で構成され、端末制御部２１０で処理されるプログラム、サービス事業者から提供されるソフトウェア等を記憶する。また、端末メモリ２１２は、端末制御部２１０がプログラムを展開したり、一時的にデータを格納したりするのにも利用される。

上記表示部２１４は、液晶ディスプレイで構成され、端末メモリ２１２に記憶された、またはＩＰ通信網１３０を介してアプリケーション中継サーバ（図示せず）から提供される、ＷｅｂブラウザやアプリケーションのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示することができる。また、表示部２１４は、ＥＬ(Electro Luminescence)やＰＤＰ(Plasma Display Panel)等で構成されてもよい。

上記操作部２１６は、キーボード、十字キー、ジョイスティック等のスイッチから構成され、ユーザの操作入力を受け付ける。

上記音声入力部２１８は、マイク等の音声認識装置で構成され、通話時に入力されたユーザの音声を移動局１５０内で処理可能な電気信号に変換する。

上記音声出力部２２０は、スピーカで構成され、移動局１５０で受信した通話相手の音声信号を音声に変えて出力する。また、着信音や、操作部２１６の操作音、アラーム音等も出力できる。

上記無線通信部２２２は、ＰＨＳ電話網における基地局１２０と無線通信を行う。かかる無線通信としては、基地局１２０内でフレームを時分割した複数のタイムスロットをそれぞれ移動局１５０のチャネルに割り当てて通信を行う時分割多重方式等がある。

次に、端末制御部２１０上で動作するパケット送信部２３０、基準時刻取得部２３２、差分導出部２３４、基準時刻差送信部２３６を説明する。

上記パケット送信部２３０は、無線通信部２２２を通じて自体で生成したパケットを基地局１２０Ｂに送信する。また、ハンドオーバが実行される際、即ち現在通信している切換元となる基地局１２０Ｂの他に切換先となる基地局１２０Ｃとの通信が確立された際には、パケット送信部２３０は、切換元となる基地局１２０Ｂに加えて切換先となる基地局１２０Ｃにも並行してパケットを送信する。

上記基準時刻取得部２３２は、ハンドオーバが実行される前段階で、切換元となる基地局１２０Ｂおよび切換先となる基地局１２０Ｃに基準時刻の取得要求を行い、それぞれの基準時刻を取得する。ここで、基準時刻は切換元となる基地局１２０Ｂおよび切換先となる基地局１２０Ｃにおいて当該移動局１５０からのパケットに付与されるタイムスタンプの基準となる時刻である。

移動局１５０は基地局１２０Ｂおよび基地局１２０Ｃのいずれとも無線通信を行っており、かつ、完全同期が確立している。従って、移動局１５０ではハンドオーバする際の切換元の基地局１２０Ｂおよび切換先の基地局１２０Ｃの両基地局の基準時刻を把握することができる。

また、移動局１５０が取得要求を行うことができるタイムスロットは決まっているので、基準時刻取得部２３２は、その要求タイミングのずれまでも正確に把握することができる。従って、基準時刻取得部２３２が基地局１２０Ｂと基地局１２０Ｃとに別のタイミングで基準時刻の取得要求を行ったとしても正確に基準時刻を取得することが可能である。

上記差分導出部２３４は、基準時刻取得部２３２が切換元となる基地局１２０Ｂおよび切換先となる基地局１２０Ｃからそれぞれ取得した基準時刻の差分である基準時刻差を導出する。

上記基準時刻差送信部２３６は、無線通信部２２２を通じて、差分導出部２３４が導出した基準時刻差を集約局である基地局１２０Ａに送信する。

また、基準時刻取得部２３２による基準時刻の取得および基準時刻差送信部２３６による基準時刻差の送信は、通信規約（プロトコル）で規定されてもよい。このように通信規約で規定することで、当該ＲＴＰを利用した無線通信システム１００を標準化でき、サービス提供者間で共通の通信規約を適用することが可能となる。

（基地局１２０Ａ）
図４は、基地局１２０Ａのハードウェア構成を示した機能ブロック図である。基地局１２０Ａは、基地局制御部２５０と、基地局メモリ２５２と、基地局無線通信部２５４と、基地局ＩＰ接続部２５６とを含んで構成される。

上記基地局制御部２５０は、中央処理装置を含む半導体集積回路により基地局１２０Ａ全体を管理および制御する。基地局制御部２５０は、基地局メモリ２５２のプログラムを用いて、移動局１１０、１５０同士間の通話もしくは通信を支援する。

上記基地局メモリ２５２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、不揮発性ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ等で構成され、基地局制御部２５０で処理されるプログラムや、移動局同士間で送受信されるデータを格納する。

上記基地局無線通信部２５４は、移動局１５０とＰＨＳ電話網に基づく無線通信を行う。例えば、本実施形態では、基地局１２０内でフレームを時分割した複数のタイムスロットをそれぞれチャネルに割り当てて通信を行う時分割多重方式が採用される。

上記基地局ＩＰ接続部２５６は、ＩＰ通信網１３０を通じて管理サーバ１４０と設定信号の送受信を行い、その後、基地局１２０Ｂや基地局１２０Ｃと直接パケットの送受信を行う。また、基地局ＩＰ接続部２５６には、パケット送受信部２７０、ジッタバッファ２７２、基準時刻差受信部２７４、オフセット部２７６、時計２９０が含まれている。

上記パケット送受信部２７０は、ＩＰ通信網１３０を通じて接続された他の基地局１２０Ｂ、１２０Ｃと交換するパケットを送信または受信する。従って、移動局１５０が接続されている基地局１２０Ｂとのパケットのみならず、ハンドオーバ先の基地局１２０Ｃとのパケットも送受信可能である。

上記ジッタバッファ２７２は、音声信号の着信タイミングのずれを吸収するバッファであり、切換元となる基地局１２０Ｂおよび切換先となる基地局１２０Ｃから受信されたパケットをタイムスタンプ順にそれぞれ別の領域に格納する。パケットはＩＰ通信網の様々な経路を経由して基地局１２０Ａに至るため、パケットが時系列に到着するとは限らず、このようなジッタバッファ２７２によってパケットを保持する必要がある。そして、パケット送受信部２７０は、受信したパケットに付されたタイムスタンプに基づいてパケットを時系列に並べ替え、順次移動局１１０に送信する。

上記基準時刻差受信部２７４は、移動局１５０の基準時刻差送信部２３６から送信された基準時刻差を受信する。

上記オフセット部２７６は、ハンドオーバにより移動局１１０に送信するパケットを、切換元となる基地局１２０Ｂからのパケットから切換先となる基地局１２０Ｃからのパケットに切り換えるとき、そのパケットに付与されたタイムスタンプを送信タイミングとするための時計２９０を基準時刻差だけオフセットさせる。

上述した構成により、既存の無線通信システム１００内で唯一２つの基地局１２０Ｂ、１２０Ｃの基準時刻を把握できる移動局１５０で基準時刻差を導出し、集約局（基地局１２０Ａ）でこの基準時刻差を用いてパケットの送信タイミングを校正することができる。こうして、ハンドオーバが行われたとしてもそのパケットを重畳または欠落させることなくシームレスに伝送することが可能となる。

また、上述した無線通信システム１００では、集約局として基地局１２０Ａを、通信端末として移動局１１０を挙げているがかかる場合に限られず、集約局として固定電話網への接続サーバを、通信端末として例えば固定電話を挙げることもでき、接続サーバを介して当該移動局１５０と通信可能であれば、様々な電子機器を接続することができる。

（パケット伝送方法）
以上説明した、移動局１５０、基地局１２０Ｂ、１２０Ｃ、集約局としての基地局１２０Ａ、無線端末としての移動局１１０による無線通信システムにおいて、例えば、移動局１５０を有する通信相手が移動したことにより、今まで無線通信していた基地局１２０Ｂとの通信状態が悪化した場合、電波状況の良い新たな基地局１２０Ｃとの通信を確立して、無線通信対象となる基地局を移行する、所謂ハンドオーバが実行される。

図５は、パケット伝送方法の特にハンドオーバ時の処理の流れを示したシーケンス図であり、図６および図７は、図５のシーケンス図の補足図である。ここでは、ユーザの移動局１１０と、通信相手の移動局１５０とが２つの基地局１２０Ａ、１２０Ｂを介して通信している（Ｓ３００）状態（図６（ａ）参照）を想定している。

ここで、通信相手の移動局１５０が移動し、切換元の基地局１２０Ｂに対する移動局１５０の電波強度が小さくなると、切換元の基地局１２０Ｂは、管理サーバ１４０に対してハンドオーバを要求する（Ｓ３０２）。そして、切換元の基地局１２０Ｂからのハンドオーバ要求を受信した管理サーバ１４０は、ハンドオーバするため、移動局１５０と通信可能であり、ハンドオーバ先として適切な新たな基地局１２０Ｃを選択する（Ｓ３０４）。

管理サーバ１４０は、ハンドオーバの切換先の基地局として基地局１２０Ｃが選択されたことを示す情報を、切換元の基地局１２０Ｂおよび切換先の基地局１２０Ｃに送信する（Ｓ３０６）。かかる指令を受けて、切換元の基地局１２０Ｂは、基地局１２０Ａとの通信切断の準備を開始し（Ｓ３０８）、切換先の基地局１２０Ｃは、基地局１２０Ａとの通信接続の準備を開始する（Ｓ３１０）。

このとき、移動局１５０から送信されたパケットは、図６（ｂ）のように、切換元の基地局１２０Ｂのみならず、切換先の基地局１２０Ｃも経由して基地局１２０Ａに伝達される（Ｓ３１２：パケット送信工程）。基地局１２０Ａでは、両基地局１２０Ｂ、１２０Ｃからのパケットをジッタバッファ２７２に格納し、そのパケットのタイムスタンプ順に並べ替える（Ｓ３１４：ジッタバッファ工程）。そして、切換元の基地局１２０Ｂからのパケットのみを移動局１１０に送信する（Ｓ３１６）。

続いて、移動局１５０は、ハンドオーバが実行される前に、切換元となる基地局１２０Ｂおよび切換先となる基地局１２０Ｃにおけるそれぞれの基準時刻を取得し（Ｓ３１８：基準時刻取得工程）、取得した基準時刻の差分である基準時刻差を導出する（Ｓ３２０：差分導出工程）。導出された基準時刻差は、図６（ｂ）に破線で示されるように基地局１２０Ａに送信され（Ｓ３２２：差分送信工程）、基地局１２０Ａは、移動局１５０からの基準時刻差を受信して保持する（Ｓ３２４：差分受信工程）。

ハンドオーバの準備が完了すると、管理サーバ１４０の指令に応じて実際のハンドオーバが実行される（Ｓ３２６）。従って、図６（ｃ）に示すように、基地局１２０Ｂが解放され、基地局１２０Ａと基地局１２０ＣとのＩＰ通信網１３０を介した通信が確立する（Ｓ３２８）。

このとき、通信端末に送信するパケットが切換元となる基地局１２０Ｂからのパケットから切換先となる基地局１２０Ｃからのパケットに切り換えられる。ここで、基地局１２０Ａでは、ジッタバッファ２７２に格納されたパケットのタイムスタンプに準じて、送信タイミングを計る時計２９０を、差分受信工程（Ｓ３２４）で受信した基準時刻差だけオフセットさせる（Ｓ３３０：オフセット工程）。こうして、パケットを重畳または欠落させることなくシームレスに伝送することが可能となる。

かかる動作を、図７を用いて説明する。ここでは、基地局１２０Ｂに対して基地局１２０Ｃの基準時刻が２００ｍｓｅｃほど進んでいる。従って、同一のパケットであったとしてもそのタイムスタンプは２００ｍｓｅｃずれており、例えば、ジッタバッファ２７２Ｂに示されるような１６：４５：８８０のタイムスタンプが付された基地局１２０Ｂからのパケットと、ジッタバッファ２７２Ｃに示されるような１６：４５：６８０のタイムスタンプが付された基地局１２０Ｃからのパケットとが同一のパケットとなる。

この場合、差分導出工程（Ｓ３２０）では、基準時刻差「２００ｍｓｅｃ」が導出され、さらに差分送信工程（Ｓ３２２および差分受信工程（Ｓ３２４）を経てその基準時刻差を基地局１２０Ａが把握できる。基地局１２０Ｂからのパケットが１６：４５：８８０まで送信された後、ハンドオーバが生じた場合、基地局１２０Ａでは、そのタイムスタンプの送信タイミングを計る時計２９０の時刻を２００ｍｓｅｃオフセットし、即ち、次に送信するパケットの時刻１６：４５：９００を１６：４５：７００に変更し、その時刻をもって基地局１２０Ｃからのパケットを送信する。

従って、タイムスタンプだけに着目すると、１６：４５：８６０→１６：４５：８８０→１６：４５：７００→１６：４５：７２０という送信順になり不連続に思われるが、実際の音声は連続することとなる。ここでは、基地局１２０Ｃが基地局１２０Ｂより基準時刻が遅れている場合を示したが、進んでいる場合でも当然シームレスなパケットの移行が可能である。

上述したパケット伝送方法により、既存の無線通信システム１００内で唯一２つの基地局１２０Ｂ、１２０Ｃの基準時刻を把握できる移動局１５０で基準時刻差を導出し、集約局としての基地局１２０Ａでこの基準時刻差を用いてパケットの送信タイミングを校正することができる。こうして、ハンドオーバが行われたとしてもそのパケットを重畳または欠落させることなくシームレスに伝送することが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上述した実施形態においては、ＩＰ通信網のセッション層としてＲＴＰを詳述したがかかる場合に限らず、ＶｏＩＰや他の様々なプロトコルを本実施形態に適用することができる。

なお、本明細書のパケット伝送方法における各工程は、必ずしも図５に示したようなシーケンス図に記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいは個別に実行される処理（例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理）も含むとしてもよい。

本発明は、ＩＰ通信網によるリアルタイムデータ転送プロトコル（ＲＴＰ）を利用してパケットの伝送を行う無線通信システム、移動局、集約局、パケット伝送方法に利用することができる。

無線通信システムを説明するためのシステムブロック図である。 移動局のハードウェア構成を示した機能ブロック図である。 移動局の外観を示した斜視図である。 基地局のハードウェア構成を示した機能ブロック図である。 パケット伝送方法の特にハンドオーバ時の処理の流れを示したシーケンス図である。 ＩＰ通信網における無線通信システムを説明するためのブロック図である。 タイムスタンプの移行動作を説明するための説明図である。 従来の無線通信システムを説明するためのブロック図である。 従来のタイムスタンプの移行動作を説明するための説明図である。

符号の説明

１００ …無線通信システム
１１０、１５０ …移動局
１２０ …基地局
１３０ …ＩＰ通信網
２３０ …パケット送信部
２３２ …基準時刻取得部
２３４ …差分導出部
２３６ …基準時刻差送信部
２７０ …パケット送受信部
２７２ …ジッタバッファ
２７４ …基準時刻差受信部
２７６ …オフセット部

Claims (7)

1. 移動局と、該移動局と無線通信を行う複数の基地局と、該複数の基地局とＩＰ通信網によるリアルタイムデータ転送プロトコル（ＲＴＰ）で接続される集約局と、該集約局に接続された通信端末と、を含み、該移動局のパケットを基地局、集約局を経由して通信端末に伝送する無線通信システムであって、
   前記移動局は、
   ハンドオーバが実行される際、切換元となる基地局および切換先となる基地局にパケットを送信するパケット送信部と、
   基地局において当該移動局からのパケットに付与されるタイムスタンプの基準となる基準時刻を、切換元となる基地局および切換先となる基地局それぞれからハンドオーバが実行される前に取得する基準時刻取得部と、
   前記取得した基準時刻の差分である基準時刻差を導出する差分導出部と、
   前記導出された基準時刻差を前記集約局に送信する基準時刻差送信部と、
   を備え、
   前記集約局は、
   前記切換元となる基地局および切換先となる基地局から受信したパケットをタイムスタンプ順にそれぞれ格納するジッタバッファと、
   前記移動局から前記基準時刻差を受信する基準時刻差受信部と、
   前記ハンドオーバにより前記通信端末に送信するパケットを前記切換元となる基地局からのパケットから前記切換先となる基地局からのパケットに切り換えるとき、タイムスタンプを送信タイミングとするための時計を前記基準時刻差だけオフセットさせるオフセット部と、
   を備えることを特徴とする、無線通信システム。
2. 前記基準時刻取得部による基準時刻の取得および基準時刻差送信部による基準時刻差の送信は、通信規約（プロトコル）で規定されることを特徴とする、請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記集約局は基地局であり、前記通信端末は移動局であることを特徴とする、請求項１または２に記載の無線通信システム。
4. 前記集約局は固定電話網への接続サーバであり、前記通信端末は固定電話であることを特徴とする、請求項１または２に記載の無線通信システム。
5. 複数の基地局と無線通信を行う移動局であって、
   ハンドオーバが実行される際、切換元となる基地局および切換先となる基地局にパケットを送信するパケット送信部と、
   基地局において当該移動局からのパケットに付与されるタイムスタンプの基準となる基準時刻を、切換元となる基地局および切換先となる基地局それぞれからハンドオーバが実行される前に取得する基準時刻取得部と、
   前記取得した基準時刻の差分である基準時刻差を導出する差分導出部と、
   前記導出された基準時刻差を、前記複数の基地局とＩＰ通信網によるリアルタイムデータ転送プロトコル（ＲＴＰ）で接続された集約局に送信する基準時刻差送信部と、
   を備えることを特徴とする、移動局。
6. 移動局と無線通信を行う複数の基地局とＩＰ通信網によるリアルタイムデータ転送プロトコル（ＲＴＰ）で接続され、該基地局を経由して受信した該移動局のパケットを通信端末に伝送する集約局であって、
   ハンドオーバが実行される際、切換元となる基地局および切換先となる基地局から受信したパケットをタイムスタンプ順にそれぞれ格納するジッタバッファと、
   前記基地局において該移動局からのパケットに付与されるタイムスタンプの基準となる基準時刻の、切換元となる基地局と切換先となる基地局との差分である基準時刻差を受信する基準時刻差受信部と、
   前記ハンドオーバにより前記通信端末に送信するパケットを前記切換元となる基地局からのパケットから前記切換先となる基地局からのパケットに切り換えるとき、タイムスタンプを送信タイミングとするための時計を前記基準時刻差だけオフセットさせるオフセット部と、
   を備えることを特徴とする、集約局。
7. 移動局と、該移動局と無線通信を行う複数の基地局と、該複数の基地局とＩＰ通信網によるリアルタイムデータ転送プロトコル（ＲＴＰ）で接続される集約局と、該集約局に接続された通信端末と、を用いて、該移動局のパケットを基地局、集約局を経由して通信端末に伝送するパケット伝送方法であって、
   前記移動局が、
   ハンドオーバが実行される際、切換元となる基地局および切換先となる基地局にパケットを送信するパケット送信工程と、
   前記集約局が、
   前記切換元となる基地局および切換先となる基地局から受信したパケットをタイムスタンプ順にそれぞれ格納するジッタバッファ工程と、
   前記移動局が、
   基地局において当該移動局からのパケットに付与されるタイムスタンプの基準となる基準時刻を、切換元となる基地局および切換先となる基地局それぞれからハンドオーバが実行される前に取得する基準時刻取得工程と、
   前記取得した基準時刻の差分である基準時刻差を導出する差分導出工程と、
   前記導出された基準時刻差を前記集約局に送信する差分送信工程と、
   前記集約局が、
   前記移動局から前記基準時刻差を受信する差分受信工程と、
   前記ハンドオーバにより前記通信端末に送信するパケットを前記切換元となる基地局からのパケットから前記切換先となる基地局からのパケットに切り換えるとき、タイムスタンプを送信タイミングとするための時計を前記基準時刻差だけオフセットさせるオフセット工程と、
   を含むことを特徴とする、パケット伝送方法。

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