JP2010050819A - 移動局及びそのハンドオーバー方法、並びに通信システム - Google Patents

移動局及びそのハンドオーバー方法、並びに通信システム Download PDF

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Abstract

【課題】本発明は、ハンドオーバーの際の音切れの時間を短縮することができる、移動局及びそのハンドオーバー方法、並びに通信システムの提供を目的とする。
【解決手段】基地局(AP1,2,3)と無線通信を行う移動局(IP電話端末100)であって、通信可能なハンドオーバー先の基地局を探索するためのチャンネルスキャンをする探索手段と、前記チャンネルスキャンによって探索された基地局を介してデフォルトゲートウェイにPINGを送信するPING送信手段とを備え、前記PINGに対する応答がある場合には既に取得していたIPアドレスで無線通信を行い、前記PINGに対する応答がない場合には前記チャンネルスキャンによって探索された基地局を介してDHCPサーバーから再取得したIPアドレスで無線通信を行うことを特徴とする、移動局。
【選択図】図1

Description

本発明は、基地局と無線通信をする移動局のハンドオーバーに関する。
従来、DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)を使用したリモート環境におけるLANに接続可能なIP電話端末からなるネットワークシステムが知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1には、システム制御装置とDHCPサーバとが構成されるメイン局のルータとバックアップ用システム制御装置とIP電話端末とが構成されるリモート局のルータとの間の接続に障害が発生しても、前回DHCPサーバから取得したIPアドレスをIP電話端末に保存しておくことで、IP電話端末が保存しておいたIPアドレスを使用してバックアップ用システム制御装置に接続することが可能である旨が開示されている。
一方、基地局と移動局とを備える移動通信システムにおいて、より受信レベルの高い基地局と移動局が無線通信を行うために、接続する基地局を適宜切り替える技術(ハンドオーバ)が知られている(例えば、特許文献2参照)。
特開2006−217094号公報 特開2004―56509号公報
ところで、IP電話端末等の移動局は、セグメントが異なるネットワークアドレスの基地局との間ではデータの送受を正しく行うことができない。そのため、ハンドオーバー先の基地局のネットワークアドレスが同一セグメントなのか異なるセグメントなのか移動局側で不明な場合には、ハンドオーバー先の基地局のネットワークアドレスのセグメントが異なることによりデータの送受が正しくできなくなることを防ぐために、移動局はDHCPサーバーからIPアドレスを再取得しなければならない。しかしながら、IPアドレスの再取得には時間を要するため、その間の音声パケットが不達となり、音切れの時間が長くなってしまう。
そこで、本発明は、ハンドオーバーの際の音切れの時間を短縮することができる、移動局及びそのハンドオーバー方法、並びに通信システムの提供を目的とする。
上記目的を達成するため、本発明に係る移動局は、
基地局と無線通信を行う移動局であって、
通信可能なハンドオーバー先の基地局を探索するためのチャンネルスキャンをする探索手段と、
前記チャンネルスキャンによって探索された基地局を介してデフォルトゲートウェイにPINGを送信するPING送信手段とを備え、
前記PINGに対する応答がある場合には既に取得していたIPアドレスで無線通信を行い、
前記PINGに対する応答がない場合には前記チャンネルスキャンによって探索された基地局を介してDHCPサーバーから再取得したIPアドレスで無線通信を行うことを特徴とする。
ここで、本発明に係る移動局は、前記探索手段によって探索された基地局に対して認証用データを送信する認証用データ送信手段を備え、前記PING送信手段は、前記認証用データ送信手段によって送信された認証用データに基づく認証が成立した後に、PINGを送信すると好適である。
また、上記目的を達成するため、本発明に係るハンドオーバー方法は、
基地局と無線通信をする移動局のハンドオーバー方法であって、
通信可能なハンドオーバー先の基地局を探索するためのチャンネルスキャンをする探索ステップと、
前記チャンネルスキャンによって探索された基地局を介してデフォルトゲートウェイにPINGを送信するPING送信ステップと、
前記PINGに対する応答がある場合には既に取得していたIPアドレスで無線通信を行う第1の無線通信ステップと、
前記PINGに対する応答がない場合には前記チャンネルスキャンによって探索された基地局を介してDHCPサーバーから再取得したIPアドレスで無線通信を行う第2の無線通信ステップとを有することを特徴とする。
ここで、本発明に係るハンドオーバー方法において、前記PING送信ステップは、前記チャンネルスキャンによって探索された基地局に対して移動局から送信された認証用データに基づく認証が成立した後に実行されると好適である。
また、上記目的を達成するため、本発明に係る通信システムは、
移動局と、前記移動局と無線通信可能な複数の基地局と、DHCPサーバーとを備える、通信システムであって、
前記移動局と通信可能なハンドオーバー先の基地局を探索するためのチャンネルスキャンをする探索手段と、
前記チャンネルスキャンによって探索された基地局を介してデフォルトゲートウェイにPINGを送信するPING送信手段とを備え、
前記移動局は、
前記PINGに対する応答がある場合には既に取得していたIPアドレスで無線通信を行い、
前記PINGに対する応答がない場合には前記チャンネルスキャンによって探索された基地局を介して前記DHCPサーバーから再取得したIPアドレスで無線通信を行う、ことを特徴とする。
ここで、本発明に係る通信システムは、前記チャンネススキャンによって探索された基地局に対して認証用データを送信する認証用データ送信手段を備え、前記PING送信手段は、前記認証用データ送信手段によって送信された認証用データに基づく認証が成立した後に、PINGを送信すると好適である。
本発明によれば、ハンドオーバーの際の音切れの時間を短縮することができる。
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。図1は、本発明の実施形態である通信システム100の全体構成図である。通信システム100は、本発明に係る移動局の実施形態であるIP電話端末100と、IP電話端末100と無線通信可能な複数の基地局であるアクセスポイント(AP)とを構成している。通信システム100は、IPアドレスのネットワークアドレスのセグメントが互いに異なる2つのネットワーク(サブネット)から構成されている。第1のネットワークAと第2のネットワークBは、各々のルーター14,24を介して接続されている。なお、セグメントが異なるネットワークの数は、3以上あってもよい。
ネットワークAは、DHCPサーバー12と、一又は二以上のアクセスポイント(図1には、AP1とAP2を例示)と、ルーター14とを構成する。DHCPサーバー12と、AP1と、AP2と、ルーター14とは、通信回線10を介して互いに接続されている。
同様に、ネットワークBは、DHCPサーバー22と、一又は二以上のアクセスポイント(図1には、AP3を例示)と、ルーター24とを構成する。DHCPサーバー22と、AP3と、ルーター24とは、通信回線20を介して互いに接続されている。
DHCPサーバー12,22は、IPアドレスを自動的に割り当てるアドレス管理装置である。AP1,2,3は、互いに離して配置され、IP電話端末100とWLANで結ばれる基地局である。ルーター14,24は、ネットワークAとネットワークBとの間を相互接続する通信機器である。ルーター14,24内に、デフォルトゲートウェイが搭載されている。デフォルトゲートウェイは、ルーターに搭載せずに、他のホストに搭載されてもよく、例えばDHCPサーバーに搭載されてもよい。なお、ネットワークAの通信回線10とネットワークBの通信回線20のそれぞれには、SIPサーバー等の呼制御のサーバーが接続されていてよい。
IP電話端末100は、複数の基地局のうち通信中の第1の基地局(例えば、AP1)との受信レベルの低下に伴い、通信可能な基地局を探すためのチャンネススキャンを実行し、複数の基地局のうち第1の基地局と離れた位置に設置された第2の基地局(例えば、AP2やAP3)とハンドオーバーする。なお、IP電話端末100が実行するハンドオーバーには、複数の基地局と同時に接続するソフトハンドオーバーが含まれてよい。
続いて、ハンドオーバーが行われる場合の動作について説明する。
図5は、DISCOVERメッセージを用いたハンドオーバーシーケンスである。無線端末とAP1とが音声データの送受信を行っているときに受信不良が生ずると、無線端末はハンドオーバーを開始する。無線端末は、自身と通信可能なAPを探索するため、チャンネルスキャンを実施する。無線端末は、チャンネルスキャン処理において、プローブリクエスト信号を送信する。無線端末は、プローブリクエスト信号に対するAPからの応答信号であるプローブレスポンス信号を受信することにより、自身と通信可能なAPが存在することを認識する。無線端末は、チャンネルスキャンによって通信可能なAPとして探索されたAP2との間での無線認証を行う。
無線端末は、この時点でAP2が自身と同一のセグメントなのか異なるセグメントなのかがわからないため、AP2のセグメントが自身のセグメントと異なることによる通信不良が起こることを防ぐために、その無線認証の成立後、DHCPサーバーからIPアドレスを再付与してもらうため、DISCOVERコマンドをブロードキャストアドレスで送信する。DISCOVERメッセージを受信したDHCPサーバーは、無線端末に対して割り付け可能なIPアドレスの候補を提供するためのOFFERメッセージを送信する。OFFERメッセージを受信した無線端末は、OFFERメッセージに含まれるIPアドレスの候補を自身のIPアドレスとして採用してよいと判断した場合、ブロードキャストでREQUESTメッセージを送信する。REQUESTメッセージを受信したDHCPサーバーは、そのIPアドレスの候補をその無線端末の正式なIPアドレスと決定して、REQUESTメッセージに対する応答信号であるACKメッセージを送信する。ACKメッセージを受信した無線端末は、SIPサーバーに自身の登録を要求するためにREGISTERメッセージをSIPサーバーに送信し、SIPサーバーはそれに対する応答信号である「200 OK」を送信する。
しかしながら、図5のようなDHCPサーバーとのデータ送受は、通常、数百ミリ秒から数秒間要するため、音声パケットの送受信の中断により無音時間が長くなってしまう。ただし、実際の無線IP電話機の運用を考えると、通話中の移動は近距離であることが多く、ハンドオーバーは同一セグメント内にあるAP間で行われる頻度が高いため、DISCOVERメッセージを使ってIPアドレスの再取得をDHCPサーバーに要求することは不要なことが多い。したがって、移動先のネットワークが異なるセグメントであるかどうかを知ることができれば、ハンドオーバー時の通話断時間を短縮することができる。
そこで、無線端末は、ハンドオーバー先の基地局を経由した無線認証を完了した後の音声パケットの送受を開始する前に、ハンドオーバー先の基地局を経由してデフォルトゲートウェイにPINGを送信し、PINGに対する応答がある場合には、そのハンドオーバー先の基地局は自身と同一セグメントと判断する。同一セグメントと判断した後、IPアドレスのリース時間を確認し、IPアドレスのリース時間が満了していない場合には、現在のIPアドレスをそのまま使用してハンドオーバーを速やかに完了することで、通話断時間を短縮することができる。一方、PINGに対する応答がタイムアウトした場合には、そのハンドオーバー先の基地局は自身と異なるセグメントと判断して、DHCPサーバーからIPアドレスを再取得して、その再取得したIPアドレスでハンドオーバーを行えばよい。IPアドレスのリース時間が満了していた場合もPINGに対する応答がタイムアウトした場合と同様にIPアドレスの再取得から行う。仮に、同一セグメントでのハンドオーバーをする場合に無線経路の障害などでPINGパケットが返信されなくても(タイムアウトしても)、IPアドレスの再取得からやり直せばよいだけであり、致命的な障害にはならない。
図2は、本発明の実施形態であるIP電話端末100の構成のブロック図である。IP電話端末100は、探索手段110と、認証用データ送信手段120と、PING送信手段130と、音声データ送信手段140とを備える。探索手段110は、通信中の基地局との受信レベルの低下に伴い、通信可能なハンドオーバー先の基地局を探索するためのチャンネルスキャンをする。認証用データ送信手段120は、チャンネルスキャンによって探索された基地局に対して認証用データを送信する。PING送信手段130は、認証用データ送信手段120によって送信された認証用データに基づく認証が成立した後に、チャンネルスキャンによって探索された基地局を介してデフォルトゲートウェイにPINGを送信する。音声データ送信手段140は、PING送信手段130によって送信されたPINGに対する応答がある場合には既にDHCPサーバーから取得していたIPアドレスで音声データを無線通信し、PING送信手段130によって送信されたPINGに対する応答がない場合にはチャンネルスキャンによって探索された基地局を介してDHCPサーバーから再取得したIPアドレスで音声データを無線通信する。例えばマイクロコンピュータが、探索手段110と、認証用データ送信手段120と、PING送信手段130と、音声データ送信手段140として、機能する。
図3は、PINGメッセージを用いたハンドオーバーシーケンスである。AP2との間での無線認証までのシーケンスは、上述の図5の場合と同様のため、説明を省略する。
IP電話端末100は、無線認証の成立後、チャンネルスキャンによって探索されたAP2を介してデフォルトゲートウェイにPINGを送信する。デフォルトゲートウェイは、自身と同じセグメントのホストからのPINGに対してはその応答を返すが、自身と異なるセグメントのホストからのPINGに対してはその応答を返さない機能を有する。つまり、デフォルトゲートウェイがIP電話端末100のハンドオーバー先であるAP2と同じセグメントに属する場合には(図1で言えば、デフォルトゲートウェイが14の場合には)、当該デフォルトゲートウェイはPINGに対する応答を返すが、異なるセグメントに属する場合には(図1で言えば、デフォルトゲートウェイが24の場合には)、当該デフォルトゲートウェイはPINGに対する応答を返さない。
このように、IP電話端末100(例えば、IPアドレス「192.168.12.20」)は、PINGを送信し、デフォルトゲートウェイから応答があった場合には、チャンネルスキャンされたAPとそのデフォルトゲートウェイは自身と同一セグメントと判断する(例えば、図1の場合、IPアドレス「192.168.12.20」のAP2とIPアドレス「192.168.12.1」のデフォルトゲートウェイ14)。同一セグメントと判断した後、IPアドレスのリース時間を確認し、IPアドレスのリース時間が満了していなければ現在のIPアドレスをそのまま使用して、速やかにハンドオーバーを完了することで、通話断時間を短縮できる。逆に、デフォルトゲートウェイからのPINGの応答がなくタイムアウトした場合には、チャンネルスキャンされたAPとそのデフォルトゲートウェイは自身と異なるセグメントと判断し(例えば、図1の場合、IPアドレス「192.168.13.30」のAP3とIPアドレス「192.168.13.1」のデフォルトゲートウェイ24)、ブロードキャストでAP3を経由してDHCPサーバー22からIPアドレスを再取得して、その再取得したIPアドレスでAP3とのハンドオーバーを完了すればよい。IPアドレスのリース時間が満了していた場合もPINGに対する応答がタイムアウトした場合と同様にIPアドレスの再取得から行う。
このように、PINGでの送受は、DISCOVERメッセージでの送受に比べ通信時間が短く、通常、数十ミリ秒で完了するため、ハンドオーバー時の音声パケットの送受信の中断時間を抑え、音声パケットの送受信の再開を早めることができる。
また、一般的に相手がいるかどうかを確認するためにPINGは使われるが(例えば、基地局側から移動局側に対してPINGが送信されるが)、本実施例では、自分がどこのネットワークに属しているのかを確認するために移動局が基地局に対してPINGを送信している。つまり、本実施例では、無線認証の成立により通信が正常に確立していることも確認できる。無線認証が成立している後にPINGを送信していることによって、無線認証の成立や通信確認を待たずに、PINGの送受時間のメリットを生かして、PINGに対する応答有無による速やかなハンドオーバーを実現することができる。
また、大規模なシステムになるほど、独自仕様のAPや無線LANスイッチ(コントローラ)を開発することによって対応設備のコストは上昇するが、本実施例によれば、高価な無線LANスイッチを使用せずに安価な汎用のAPを用いることができるので、規模の大小を問わず、音切れの時間を短縮するとともにハンドオーバーを速やかに完了することができる通信システムを実現することができる。また、ソフトウェア面で見た場合も、標準的なPING機能であるため開発が不要であり、無線IP電話に容易に実装できるので、費用対効果が大きい。
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
例えば、図4は、ARP(Address Resolution Protocol)コマンドによるハンドオーバーシーケンスである。PINGより応答の速いARPコマンドを利用することによって、更なる通話断時間の短縮を図ることができる。
すなわち、ハンドオーバーをする場合、ハンドオーバー先のAP経由でデフォルトゲートウェイにARPを送出し、その応答があった場合は、IPアドレスを変更せずにRTP(Real-time Transport Protocol)パケット等の音声・映像データを送出する。次に、PINGパケットをデフォルトゲートウェイアドレスに送信し、応答があった時点で、チャンネルスキャンされたAPとそのデフォルトゲートウェイは自身と同一セグメントと最終的に判断し、ハンドオーバー処理を完了する。このようにすることによって、PINGレスポンスを待たずにRTPパケットの送信を再開できるので、通話断時間を短縮することが可能である。また、ARPコマンドの送信後にPINGコマンドを送信することによって、万が一異なるセグメントであるにもかかわらず、ARPの応答が帰ってきたとしても、PINGに対する応答を確認することによって、セグメントが同一か異なるかを確実に判断できる。
また、例えば、ネットワークAの通信回線10にRADIUSサーバーが接続されていてもよい。RADIUSサーバーは、RADIUSプロトコルに対応した認証サーバーである。例えば、無線端末は、チャンネルスキャンによって通信可能なAPとして探索されたAP2を介して、AP2と同一のセグメントのRADIUSサーバーとの間での無線認証を行う。
本発明の実施形態である通信システム100の全体構成図である。 本発明の実施形態であるIP電話端末100の構成のブロック図である。 PINGメッセージを用いたハンドオーバーシーケンスである。 ARPコマンドによるハンドオーバーシーケンスである。 DISCOVERメッセージを用いたハンドオーバーシーケンスである。
符号の説明
1,2,3 アクセスポイント(AP)
10,20 通信回線
11,21 SIPサーバー
12,22 DHCPサーバー
14,24 ルーター(デフォルトゲートウェイ)
100 IP電話端末

Claims (6)

  1. 基地局と無線通信を行う移動局であって、
    通信可能なハンドオーバー先の基地局を探索するためのチャンネルスキャンをする探索手段と、
    前記チャンネルスキャンによって探索された基地局を介してデフォルトゲートウェイにPINGを送信するPING送信手段とを備え、
    前記PINGに対する応答がある場合には既に取得していたIPアドレスで無線通信を行い、
    前記PINGに対する応答がない場合には前記チャンネルスキャンによって探索された基地局を介してDHCPサーバーから再取得したIPアドレスで無線通信を行うことを特徴とする、移動局。
  2. 前記チャンネルスキャンによって探索された基地局に対して認証用データを送信する認証用データ送信手段を備え、
    前記PING送信手段は、前記認証用データ送信手段によって送信された認証用データに基づく認証が成立した後に、PINGを送信する、請求項1に記載の移動局。
  3. 基地局と無線通信をする移動局のハンドオーバー方法であって、
    通信可能なハンドオーバー先の基地局を探索するためのチャンネルスキャンをする探索ステップと、
    前記チャンネルスキャンによって探索された基地局を介してデフォルトゲートウェイにPINGを送信するPING送信ステップと、
    前記PINGに対する応答がある場合には既に取得していたIPアドレスで無線通信を行う第1の無線通信ステップと、
    前記PINGに対する応答がない場合には前記チャンネルスキャンによって探索された基地局を介してDHCPサーバーから再取得したIPアドレスで無線通信を行う第2の無線通信ステップとを有することを特徴とする、ハンドオーバー方法。
  4. 前記PING送信ステップは、前記チャンネルスキャンによって探索された基地局に対して移動局から送信された認証用データに基づく認証が成立した後に実行される、請求項3に記載のハンドオーバー方法。
  5. 移動局と、前記移動局と無線通信可能な複数の基地局と、DHCPサーバーとを備える、通信システムであって、
    前記移動局と通信可能なハンドオーバー先の基地局を探索するためのチャンネルスキャンをする探索手段と、
    前記チャンネルスキャンによって探索された基地局を介してデフォルトゲートウェイにPINGを送信するPING送信手段とを備え、
    前記移動局は、
    前記PINGに対する応答がある場合には既に取得していたIPアドレスで無線通信を行い、
    前記PINGに対する応答がない場合には前記チャンネルスキャンによって探索された基地局を介して前記DHCPサーバーから再取得したIPアドレスで無線通信を行う、ことを特徴とする、通信システム。
  6. 前記チャンネススキャンによって探索された基地局に対して認証用データを送信する認証用データ送信手段を備え、
    前記PING送信手段は、前記認証用データ送信手段によって送信された認証用データに基づく認証が成立した後に、PINGを送信する、請求項5に記載の通信システム。
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