JP2009159099A

JP2009159099A - 無線ネットワークシステム，無線基地局および無線ｉｐ電話端末

Info

Publication number: JP2009159099A
Application number: JP2007332868A
Authority: JP
Inventors: Jitsuaki Hatano; 実明波多野
Original assignee: NEC Engineering Ltd
Current assignee: NEC Engineering Ltd
Priority date: 2007-12-25
Filing date: 2007-12-25
Publication date: 2009-07-16

Abstract

【課題】音声ネットワークと無線IP電話端末を無線ネットワークにより接続する無線ネットワークシステムにおいて、音切れや通信品質の低下を回避すると共に常に実効あるハンドオーバを行なう。
【解決手段】無線基地局は、無線IP電話端末がハンドオーバする際に無線基地局を捜索するために送信してくる再帰属要求に対し、残セッション数があるか、および信号雑音比と信号強度が閾値割れしていないかを判断し、所定の条件を満たす場合にのみ再帰属要求に対する返答を送信する。無線IP電話端末は、再帰属要求に対する返答を最初に送信した無線基地局をハンドオーバ先の無線基地局と決定する。
【選択図】図５

Description

本発明は、無線ネットワークシステム，無線基地局および無線IP電話端末に関し、特に、無線基地局を経て無線IP電話端末と音声ネットワークを無線ネトワークにより接続する無線ネットワークシステムにおける無線IP電話端末の無線基地局への帰属およびハンドオーバに関する。

従来の伝送媒体に無線を利用した無線LANと有線LANが接続された無線ネットワークシステムの一例が特許文献１に記載されている。この無線ネットワークシステムは、図８に示すように、無線IP電話端末STAと複数の無線基地局AP0〜AP2とコントローラCTRLから構成されている。コントローラCTRLは、無線基地局AP0〜AP2やその配下の無線IP電話端末STAの状態を一元管理し、無線基地局AP0〜AP2に対し、QoS制御やハンドオーバ等の制御指示を行う。

無線IP電話端末STAのハンドオーバは次のようにして行なわれる。無線基地局AP0に帰属中の無線IP電話端末STAは、受信している電波が弱まると、全ての周波数帯（チャンネル）に対応する無線基地局AP0〜AP2に対してProbe-Reqを送信する。Probe-Reqを受信した無線基地局AP0〜AP2は、コントローラCTRLへProbe-Reqを転送すると共に、要求元の無線IP電話端末STAへProbe-Resを送信する。

無線IP電話端末STAは、受信したProbe-Resを元に帰属先リスト（無線基地局AP0〜AP2を記載）を作成しコントローラCTRLへ送信する。帰属先リストを受信したコントローラCTRLは、接続に際して最適な順に並び替えた接続候補リストを作成し、Reassoc-Resと共に無線IP電話端末STAへ送信する。

無線IP電話端末STAは接続候補リストを元に新たに帰属すべき無線基地局APを選択し、コントローラCTRLへReassoc-Resを送信すると共に、選択した無線基地局APへの接続処理を開始する。

また、移動局において基地局からの受信信号、または基地局において移動局からの受信信号の回線品質と信号強度を検出し、信号雑音比（SNR）と信号強度（RSSI）のAND条件でハンドオフの検出のタイミングを最適化した通話中チャンネル切替方式が特許文献２に記載されている。

特開2002-271345（第４頁−第５頁、図１）特開平09-252481（第３頁−第４頁、図１）

しかしながら、上述の特許文献１記載の技術では、複数の無線IP電話端末が一斉に無線基地局へ接続、もしくはハンドオーバを行うと、無線基地局−コントローラ間および無線基地局−無線IP電話端末間の帯域を圧迫するため、音切れを発生させることがあるという第１の問題点がある。これは、接続およびハンドオーバのシーケンスにおいて、無線IP電話端末とProbe-Reqを受けた全ての無線基地局とのやり取りが発生し、また無線IP電話端末とコントローラとのやり取りが発生するからである。

コントローラは、無線IP電話端末から受けた帰属先リストにより、各無線IP電話端末のハンドオーバ先の無線基地局を決定し無線IP電話端末へ送信する必要がある。例えば、この間約70m秒かかる。10台が同時にハンドオーバする場合、10台目の無線IP電話端末がコントローラよりハンドオーバ先の無線基地局の決定を受信するのに約700m秒の処理時間を要する。20m秒毎に音声パケットを伝送する場合、約35パケットをハンドオーバ元の無線基地局より受信することになり、ハンドオーバ中にパケットを受信し損ない音切れとなる。

更に、無線IP電話端末がProbe-Resを受信すると、コントローラにハンドオーバ先の決定を依頼するため、コントローラにハンドオーバ毎の処理が集中し、通信品質の低下が発生してしまうという第２の問題点もある。

また、上述した特許文献２に記載の技術では、SNRとRSSIのAND条件でハンドオフの検出のタイミングを最適化しているが、無線基地局におけるセッションの残数が無い場合にはハンドオーバされても対応できないという問題点がある。

そこで、本発明の目的は、音切れや通信品質の低下を回避すると共に、常に実効あるハンドオーバを行なうことができる無線基地局選択システム，無線基地局および無線IP電話端末を提供することにある。

本発明の無線ネットワークシステムは、無線基地局を経て無線IP電話端末と音声ネットワークを無線ネットワークにより接続する無線ネットワークシステムにおいて、無線基地局それぞれに、無線IP電話端末のセッション数を管理するセッション管理機能を備え、無線基地局あたりに収容できる無線IP電話端末の通信セッション数上限を設定して、通信セッション数上限を超える場合には端末収容が不可能と判断するセッション数判定部を設け、無線基地局は、無線IP電話端末がハンドオーバする際に無線基地局を捜索するために送信してくる再帰属要求に対し、判断の結果により端末収容が可能と判断した場合にのみ再帰属要求に対する返答を送信し、無線IP電話端末は、再帰属要求に対する返答を受信した際に帰属先無線基地局を定めるための帰属処理に移る判定を下す受信判定部と、帰属処理中である状態を保持する帰属処理判定部を備え、再帰属要求に対する返答を最初に送信した無線基地局をハンドオーバ先の無線基地局と決定することを特徴とする。

更に、無線基地局は、再帰属要求に対する返答を送信するにあたり、信号雑音比（SNR）と信号強度（RSSI）が閾値割れしていないかどうかの判定を加えたことを特徴とする。

本発明の無線基地局は、無線基地局を経て無線IP電話端末と音声ネットワークを無線ネットワークにより接続する無線ネットワークシステムにおける無線基地局において、無線基地局それぞれに、無線IP電話端末のセッション数を管理するセッション管理機能を備え、無線基地局あたりに収容できる無線IP電話端末の通信セッション数上限を設定して、通信セッション数上限を超える場合には端末収容が不可能と判断するセッション数判定部を設け、無線IP電話端末がハンドオーバする際に無線基地局を捜索するために送信してくる再帰属要求に対し、判断の結果により端末収容が可能と判断した場合にのみ再帰属要求に対する返答を送信することを特徴とする。

本発明の無線IP電話端末は、無線基地局を経て無線IP電話端末と音声ネットワークを無線ネットワークにより接続する無線ネットワークシステムにおける無線IP電話端末において、ハンドオーバする際に無線基地局を捜索するために送信する再帰属要求に対する返答を受信した際に帰属先無線基地局を定めるための帰属処理に移る判定を下す受信判定部と、帰属処理中である状態を保持する帰属処理判定部を備え、再帰属要求に対する返答を最初に送信した無線基地局をハンドオーバ先の無線基地局と決定することを特徴とする。

本発明の第１の効果は、セッション管理可能数に残りがある場合のみ無線IP電話端末の帰属を許容することとしたため、無線IP電話端末のハンドオーバの際に使用される無線基地局−コントローラ間および無線基地局−無線IP電話端末間の帯域を抑え、他の無線端末のハンドオーバ処理へのパケットロスの影響を抑えることができるということである。例えば、一つの無線基地局では12通話まで音質を保障する場合、13通話目の無線IP電話端末が帰属することにより、帯域が不足し他の無線IP電話端末の音質への影響が考えられるが、セッション数を管理することにより他の通話音質を保障するものである。

また、第２の効果は、ハンドオーバの際の音切れを極力抑えることが可能であることにある。従来のハンドオーバでは、無線IP電話端末は、全ての無線基地局よりProbe-Reqを受信後にコントローラとのシーケンスにおいてハンドオーバ先無線基地局を選定していた。しかし、本発明によるハンドオーバ処理では、無線基地局と無線IP電話端末とのシーケンスのみに省略されることによりハンドオーバの帰属時間が短縮され音声パケットのロスが減少するためである。

次に、発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１は本発明の無線ネットワークシステムの一例を示す。この無線ネットワークシステムは、コントローラ（CTRL）100と３つの無線基地局110〜112（AP0〜AP2）と無線IP電話端末（STA）120〜126とから成る。APとはAccess Point、STAとはStationの意である。コントローラ100と無線基地局110〜112は有線130で繋がれており音声ネットワークを構成している。無線基地局110〜112と無線IP電話端末120〜126は無線で接続可能であり無線ネットワークを構成している。無線基地局110〜112の周りの円は、無線基地局110,111,112から送信される再帰属要求（Probe-Req）を無線IP電話端末120〜126が受信できる範囲を示す。

図１では、無線IP電話端末121〜126が無線基地局111に帰属中であり音声通信を行っている。無線IP電話端末120は無線基地局110に帰属中であって音声通信を行っているが、受信電波が弱まったのでハンドオーバを行おうとしている。

なお、図面の煩雑化を回避するため、図１では無線IP電話端末120のみがハンドオーバを行おうとしているとしたが、同時に複数の無線IP電話端末12Xがハンドオーバを行おうとすることは、よく起きることであり、そのような場合にこそ本発明の特徴が発揮される。

図３は、本発明におけるハンドオーバの手順を示すシーケンス図である。無線基地局110（AP0）に帰属中の無線IP電話端末（STA）120は、受信している電波が弱まると、全ての周波数帯（チャンネル）に対応する無線基地局110〜112（AP0〜AP2）に対してProbe-Reqを送信する（図３のＡ）。無線基地局110〜112は無線IP電話端末120からProbe-Reqを受信すると、残セッション数，SNR，RRSSIの全てが所定の条件を満たす場合にのみProbe-Req送信元の無線IP電話端末120に対して再帰属要求の返答（Probe-Res）を送信する（図３のＢ）。コントローラ100へProbe-Reqを転送することはない。

無線IP電話端末120は、受信したProbe-Resを元に新たに帰属すべき無線基地局112を選択し（図３のＣ）、選択した無線基地局112へReassoc-Reqを送信して接続処理を開始する（図３のＤ）。このように、ハンドオーバ処理において、コントローラ100が関与することは無く、従って、無線IP電話端末120とコントローラ100とのやり取り、および無線基地局110〜112とコントローラ100とのやり取りが発生することがない。

図４（ａ）はProbe-Resの送信条件例、図４（ｂ）は図１の状況におけるProbe-Req受信時の状況を示す。無線基地局110〜112（AP0〜AP2）は、図４（ａ）に示すようなProbe-Resの送信条件を認識すると共に、図４（ｂ）に示すような受信時の状況を把握している。

図４（ａ）の送信条件では、無線基地局110〜112それぞれにおける全セッション数「６」に対して残セッション数は「１」以上、SNRは30dB以上、RSSIは-9030dBm以上である。無線基地局110〜112それぞれは、全セッション数「６」から使用中のセッションの数を差し引いた残数があるかどうかをチェックし、また、受信信号がSNRの閾値（30dB），RSSIの閾値（-90dBm）を満たすか比較する（ステップＳ３〜Ｓ５）。

図５は、無線基地局110〜112（AP0〜AP2）が無線IP電話端末（STA）120からProbe-Reqを受信したとき（図３のＡ）、Probe-Resを送信する（図３のＢ）にあたって行う処理の内容を示すフローチャートであり、無線基地局110〜112それぞれにおいて実行される。このとき、図４（ａ）に示した送信条件が参照される。

先ず、無線IP電話端末120に対するSNR，RRSSIの値を取得し（図５のステップＳ１）、次いで当該無線基地局110〜112で管理可能な全セッション数から使用中のセッション数を差し引く（ステップＳ２）。その結果、残セッション数があり（ステップＳ３でＹ）、かつSNRが閾値割れしていなく（ステップＳ４でＹ）、かつRRSSI閾値割れしていない（ステップＳ５でＹ）場合にのみ、無線IP電話端末120へProbe-Resを送信する（ステップＳ６、図３のＢ）。その他の場合（ステップＳ３，Ｓ４，Ｓ５のいずれかでＮ）には、Probe-Reqを破棄する（ステップＳ７）。

図４（ｂ）に示したように、SNRが閾値割れを起している無線基地局110と、管理可能なセッション数が残っていない無線基地局111は、Probe-Resを無線IP電話端末120へ送信せずProbe-Reqを破棄する。セッション数が余っており、SNRの値およびRSSIの値が閾値割れを起していない無線基地局112は無線IP電話端末120へProbe-Resを送信する（図３のＢ）。図２は、無線基地局112が無線IP電話端末120へProbe-Resを送信している様子を示す。

図６は、無線基地局110〜112（AP0〜AP2）それぞれの詳細を示すブロック図である。図６において、10は無線ドライバで作成されるパケットの情報を提供する無線ドライバからの入力であり、11は入力10からSNRを読み取るSNR取得部、12は入力10からRSSIを読み取るRSSI取得部、13はセッション数管理部、14はセッション数判定部、15はSNR判定部、16はRSSI判定部、17は結果判定部、18は結果判定部17から受けたパケットを無線ドライバへ渡す出力である。

RSSI取得部11とSNR取得部12は、図４のステップＳ１における処理を担当し、セッション数管理部13は図４のステップＳ２における処理を担当する。また、セッション数判定部14はステップＳ３における処理、SNR判定部15はステップＳ４における処理、RSSI判定部16はステップＳ５における処理を担当する。結果判定部17はステップＳ６およびステップＳ７における処理を担当する。

図７は、無線IP電話端末（STA）120〜126それぞれの詳細を示すブロック図である。図７において、20は無線ドライバからのパケット情報の入力である。21はProbe-Resを受信した際に帰属先無線基地局を定めるための帰属処理に移る判定を下すProbe-Res受信判定部、22は帰属処理中である状態を保持する帰属処理判定部であり、最初に受信したProbe-Resによる帰属処理中に、他のProbe-Resによる帰属処理を抑制する。これは、複数の無線基地局からProbe-Resが送信されてくることを想定しての措置である。23は帰属処理判定部22から受けたパケットを無線ドライバへ渡す出力である。

本発明の無線ネットワークシステムの一例を示す図本発明の無線ネットワークシステムのある時間の通信状況を示す図本発明におけるハンドオーバの手順を示すシーケンス図本発明におけるProbe-Resの送信条件とProbe-Req受信状況を例示する図本発明の無線基地局における処理を示すフローチャート本発明の無線基地局の詳細を示すブロック図本発明の無線IP電話端末の詳細を示すブロック図従来のハンドオーバの手順を例示するシーケンス図

符号の説明

10,20 入力
11 RSSI取得部
12 SNR取得部
13 セッション数管理部
14 セッション数判定部
15 SNR判定部
16 RSSI判定部
17 結果判定部
18,23 出力
21 Probe-Res受信判定部
22 帰属処理判定部
100 コントローラ（CTRL）
110〜112 無線基地局（AP0〜AP2）
120 無線IP電話端末（STA）
130 有線

Claims

無線基地局を経て無線IP電話端末と音声ネットワークを無線ネットワークにより接続する無線ネットワークシステムにおいて、
前記無線基地局それぞれに、無線IP電話端末のセッション数を管理するセッション管理機能を備え、無線基地局あたりに収容できる無線IP電話端末の通信セッション数上限を設定して、通信セッション数上限を超える場合には端末収容が不可能と判断するセッション数判定部を設け、
前記無線基地局は、前記無線IP電話端末がハンドオーバする際に無線基地局を捜索するために送信してくる再帰属要求に対し、前記判断の結果により端末収容が可能と判断した場合にのみ前記再帰属要求に対する返答を送信し、
前記無線IP電話端末は、前記再帰属要求に対する返答を受信した際に帰属先無線基地局を定めるための帰属処理に移る判定を下す受信判定部と、帰属処理中である状態を保持する帰属処理判定部を備え、前記再帰属要求に対する返答を最初に送信した無線基地局をハンドオーバ先の無線基地局と決定することを特徴とする無線ネットワークシステム。
前記無線基地局は、再帰属要求に対する返答を送信するにあたり、信号雑音比（SNR）と信号強度（RSSI）が閾値割れしていないかどうかの判定を加えたことを特徴とする請求項１に記載の無線ネットワークシステム。
無線基地局を経て無線IP電話端末と音声ネットワークを無線ネットワークにより接続する無線ネットワークシステムにおける無線基地局において、
前記無線基地局それぞれに、無線IP電話端末のセッション数を管理するセッション管理機能を備え、無線基地局あたりに収容できる無線IP電話端末の通信セッション数上限を設定して、通信セッション数上限を超える場合には端末収容が不可能と判断するセッション数判定部を設け、
前記無線IP電話端末がハンドオーバする際に無線基地局を捜索するために送信してくる再帰属要求に対し、前記判断の結果により端末収容が可能と判断した場合にのみ前記再帰属要求に対する返答を送信することを特徴とする無線基地局。
前記再帰属要求に対する返答を送信するにあたり、信号雑音比（SNR）と信号強度（RSSI）が閾値割れしていないかどうかの判定を加えたことを特徴とする請求項３に記載の無線基地局。
無線基地局を経て無線IP電話端末と音声ネットワークを無線ネットワークにより接続する無線ネットワークシステムにおける無線IP電話端末において、
ハンドオーバする際に無線基地局を捜索するために送信する再帰属要求に対する返答を受信した際に帰属先無線基地局を定めるための帰属処理に移る判定を下す受信判定部と、帰属処理中である状態を保持する帰属処理判定部を備え、前記再帰属要求に対する返答を最初に送信した無線基地局をハンドオーバ先の無線基地局と決定することを特徴とする無線IP電話端末。