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

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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