JP2011217225A - 無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】移動する無線端末に対しても通信品質を保証可能な無線通信システムを提供する。
【解決手段】通信制御装置２は、無線端末５が基地局３，４からパケットを受信したときの受信信号強度ＲＳＳＩ１，ＲＳＳＩ２を周期的に無線端末５から受信する。そして、通信制御装置２は、受信信号強度ＲＳＳＩ１の平均値の変化量ΔＲＳＳＩ１が閾値ΔＲＳＳＩ＿ｔｈ以上となり、変化量ΔＲＳＳＩ１が閾値ΔＲＳＳＩ＿ｔｈ以上となる連続回数Ｎが閾値Ｎ＿ｔｈ以上となる判定条件が成立するとき、基地局３を経由する経路を使用不可にする。また、通信制御装置２は、この判定条件が成立しないとき、基地局３を経由する経路を使用可にする。通信制御装置２は、受信信号強度ＲＳＳＩ２の平均値の変化量ΔＲＳＳＩ２に基づいて、同様にして経路判定を行なう。
【選択図】図１

Description

この発明は、無線通信システムに関するものである。

従来、通信品質またはトラフィック環境に応じて、接続する無線通信方式を選択し、オーバーヘッドの少ない経路切換を実行する無線通信システムが知られている（特許文献１）。

そして、この無線通信システムにおいては、受信レベルまたはトラフィック環境を指標として、無線通信システムのスループットが最大となる無線通信方式が選択される。

特開２００９−２２５１２６号公報

しかし、無線端末が移動している場合には、ハンドオーバーによるパケットロスが発生する。特に、性質の異なる無線アクセスシステム、例えば、携帯電話のような通信エリアの広い公衆無線アクセスシステムと無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）のような通信エリアの狭い自営無線アクセスシステムとが混在している環境では、受信レベルまたはトラフィック環境を用いて通信エリアの狭い無線アクセスシステムを選択すると、ハンドオーバーが高頻度に発生し、通信性能が劣化するという問題がある。

そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、移動する無線端末に対しても通信品質を保証可能な無線通信システムを提供することである。

この発明の実施の形態によれば、無線通信システムは、複数の基地局と、無線端末と、通信端末と、通信制御装置とを備える。複数の基地局は、第１の通信範囲を有する第１のセルと第１の通信範囲よりも狭い第２の通信範囲を有する第２のセルとが存在する無線通信環境に配置される。無線端末は、無線通信環境において、複数の基地局の少なくとも１つと無線通信を行なう。通信端末は、無線端末と通信を行なう。通信制御装置は、複数の基地局および通信端末と有線ケーブルによって接続され、通信端末と無線端末との間の通信を制御する。そして、通信制御装置は、無線端末が複数の基地局からパケットを受信したときの複数の受信信号強度を複数の基地局から定期的に受信し、その受信した複数の受信信号強度から求めた複数の平均受信信号強度に基づいて、平均受信信号強度の変化量が第１の閾値以上となり、かつ、変化量が第１の閾値以上となる回数が第２の閾値以上となる判定条件が成立するか否かを判定する判定処理を複数の受信信号強度の全てについて定期的に実行し、その実行した判定処理の結果に基づいて、複数の基地局を経由する複数の経路のうち、判定条件が成立しない変化量が得られたときの受信信号強度を自己に送信した基地局を経由する経路を好適な経路として選択し、その選択した好適な経路を構成する基地局に通信端末から受信したパケットを分配する。複数の基地局の各々は、通信制御装置によって分配されたパケットを無線通信によって無線端末へ送信するとともに、無線端末から無線通信によってパケットを受信し、その受信したパケットを有線ケーブルを介して通信制御装置へ送信する。

好ましくは、複数の平均受信信号強度の各々は、第ｎ（ｎは正の整数）番目の周期における平均受信信号と第ｎ＋１番目の周期における受信信号強度とを、第ｎ番目の周期における平均受信信号強度に対する重み付けを第ｎ＋１番目の周期における受信信号強度に対する重み付けよりも大きくして平均した平均値からなる。

好ましくは、通信制御装置は、複数の基地局の各々と無線端末との間の距離によって変化量を補正し、その補正した補正変化量を用いて判定処理を実行する。

好ましくは、通信制御装置は、無線端末が通信を行なう経路の変更回数である経路変更回数が第３の閾値以上であるか否かを判定し、経路変更回数が第３の閾値以上であるとき、経路変更回数が発生した経路を使用不可にし、経路変更回数が第３の閾値よりも小さいとき、判定処理を実行する。

この発明の実施の形態による無線通信システムにおいては、通信制御装置は、平均受信信号強度の変化量が第１の閾値以上であり、かつ、平均受信信号強度の変化量が第１の閾値以上になる連続回数が第２の閾値以上である判定条件が成立したときに、平均受信信号強度の変化量が得られたときの受信信号強度を送信した基地局を経由する経路を使用不可にする。その結果、より広い通信範囲を有する基地局を経由する経路が優先的に選択される。そして、通信端末および無線端末は、その選択された経路を用いて相互に通信を行なう。

従って、移動する無線端末に対しても、通信品質を保証できる。

この発明の実施の形態による無線通信システムの概略図である。 図１に示す通信制御装置の実施の形態１における構成図である。 図１に示す無線端末の構成図である。 経路判定の動作を説明するための実施の形態１におけるフローチャートである。 図１に示す通信制御装置の実施の形態２における構成図である。 経路判定の動作を説明するための実施の形態２におけるフローチャートである。 図１に示す通信制御装置の実施の形態３における構成図である。 経路判定の動作を説明するための実施の形態３におけるフローチャートである。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、この発明の実施の形態による無線通信システムの概略図である。図１を参照して、この発明の実施の形態による無線通信システム１０は、通信端末１と、通信制御装置２と、基地局３，４と、無線端末５と、有線ケーブル６〜８とを備える。

通信端末１は、有線ケーブル６によって通信制御装置２に接続される。通信制御装置２は、有線ケーブル７によって基地局３に接続され、有線ケーブル８によって基地局４に接続される。

通信端末１は、無線端末５へ送信すべきパケットを生成し、その生成したパケットを有線ケーブル６を介して通信制御装置２へ送信する。

また、通信端末１は、通信制御装置２から有線ケーブル６を介してパケットを受信する。

通信制御装置２は、通信端末１からパケットを受信し、その受信したパケットを後述する方法によって基地局３および／または基地局４に分配する。

また、通信制御装置２は、有線ケーブル７および／または有線ケーブル８を介してパケットを基地局３および／または基地局４から受信する。そして、通信制御装置２は、その受信したパケットを有線ケーブル６を介して通信端末１へ送信する。

基地局３は、通信範囲ＲＥＧ１を有し、例えば、ＷｉＭＡＸによって無線通信を行なう基地局である。そして、基地局３は、有線ケーブル７を介して通信制御装置２からパケットを受信し、その受信したパケットを無線通信によって無線端末５へ送信する。

また、基地局３は、無線通信によって無線端末５からパケットを受信し、その受信したパケットを有線ケーブル７を介して通信制御装置２へ送信する。

基地局４は、通信範囲ＲＥＧ１よりも狭い通信範囲ＲＥＧ２を有し、例えば、無線ＬＡＮによって無線通信を行なう基地局である。ここで、通信範囲ＲＥＧ２は、通信範囲ＲＥＧ１内に存在する。

そして、基地局４は、有線ケーブル８を介して通信制御装置２からパケットを受信し、その受信したパケットを無線通信によって無線端末５へ送信する。

また、基地局４は、無線通信によって無線端末５からパケットを受信し、その受信したパケットを有線ケーブル８を介して通信制御装置２へ送信する。

無線端末５は、通信範囲ＲＥＧ１内または通信範囲ＲＥＧ２内に配置され、ＷｉＭＡＸによる無線インターフェースＲＦＩ１と、無線ＬＡＮによる無線インターフェースＲＦＩ２とを有する。

そして、無線端末５は、通信範囲ＲＥＧ１内のみに存在する場合、無線インターフェースＲＦＩ１を用いて基地局３との間でパケットを送受信する。また、無線端末５は、通信範囲ＲＥＧ２内に存在する場合、無線インターフェースＲＦＩ１および／または無線インターフェースＲＦＩ２を用いて基地局３および／または基地局４との間でパケットを送受信する。

また、無線端末５は、基地局３からパケットを受信すると、そのパケットを受信したときの受信信号強度ＲＳＳＩ１を検出し、その検出した受信信号強度ＲＳＳＩ１を基地局３を介して通信制御装置２へ送信する。更に、無線端末５は、基地局４からパケットを受信すると、そのパケットを受信したときの受信信号強度ＲＳＳＩ２を検出し、その検出した受信信号強度ＲＳＳＩ２を基地局４を介して通信制御装置２へ送信する。無線端末５は、この受信信号強度ＲＳＳＩ１，ＲＳＳＩ２の検出および通信制御装置２への送信を定期的に行なう。

［実施の形態１］

図２は、図１に示す通信制御装置２の実施の形態１における構成図である。図２を参照して、通信制御装置２は、移動検出部２１と、経路判定部２２と、受信処理部２３，２６と、パケット分配部２４と、送信処理部２５，２７とを含む。

移動検出部２１は、無線端末５が基地局３および／または基地局４からパケットを受信したときの受信信号強度ＲＳＳＩ１および／または受信信号強度ＲＳＳＩ２を無線端末５から基地局３および／または基地局４を介して周期的に受信する。

そして、移動検出部２１は、第ｎ＋１（ｎは正の整数）番目の周期において、受信信号強度ＲＳＳＩ１（ｎ＋１）を受信すると、次式によって平均受信信号強度ＲＳＳＩ１＿ａｖｅ（ｎ＋１）を演算する。

ＲＳＳＩ１＿ａｖｅ（ｎ＋１）＝α×ＲＳＳＩ１（ｎ＋１）＋（１−α）×ＲＳＳＩ１＿ａｖｅ（ｎ）・・・・・（１）

なお、式（１）において、ＲＳＳＩ１＿ａｖｅ（ｎ）は、第ｎ番目の周期における平均受信信号強度である。また、αは、重み付け係数であり、α＜０．５を満たす実数である。

このように、移動検出部２１は、第ｎ＋１番目の周期における受信信号強度ＲＳＳＩ１（ｎ＋１）に対する重みαよりも第ｎ番目の周期における平均受信信号強度ＲＳＳＩ１＿ａｖｅ（ｎ）に対する重み（１−α）を大きくして平均受信信号強度ＲＳＳＩ１＿ａｖｅ（ｎ＋１）を演算する。

これによって、受信信号強度ＲＳＳＩ１（ｎ＋１）の揺らぎを抑制して平均受信信号強度ＲＳＳＩ１＿ａｖｅ（ｎ＋１）を演算できる。

その後、移動検出部２１は、平均受信信号強度の変化量ΔＲＳＳＩ１（ｎ＋１）を次式によって演算する。

ΔＲＳＳＩ１（ｎ＋１）＝ＲＳＳＩ１＿ａｖｅ（ｎ＋１）−ＲＳＳＩ１＿ａｖｅ（ｎ）・・・・・（２）

そうすると、移動検出部２１は、その演算した変化量ΔＲＳＳＩ１（ｎ＋１）を経路判定部２２へ出力する。

移動検出部２１は、受信信号強度ＲＳＳＩ２（ｎ＋１）を基地局４から受信したときも、上述した方法によって、変化量ΔＲＳＳＩ２（ｎ＋１）を演算し、その演算した変化量ΔＲＳＳＩ２（ｎ＋１）を経路判定部２２へ出力する。

経路判定部２２は、変化量ΔＲＳＳＩ１（ｎ＋１），ΔＲＳＳＩ２（ｎ＋１）を移動検出部２１から受ける。

そして、経路判定部２２は、変化量ΔＲＳＳＩ１（ｎ＋１）が閾値ΔＲＳＳＩ＿ｔｈ以上であるか否かを判定する。なお、経路判定部２２は、閾値ΔＲＳＳＩ＿ｔｈを予め保持している。

閾値ΔＲＳＳＩ＿ｔｈは、次の方法によって決定される。

アプリケーションの要求パケットロス率をＰ_ｒｅｑとし、ハンドオーバーの時間をＴ_ＨＯとし、無線端末５が属するセルの半径をｒとすると、無線端末５の移動速度ｖは、次式によって決定される。

ｖ＝Ｐ_ｒｅｑ×（２ｒ／Ｔ_ＨＯ）・・・（３）

そして、移動速度ｖを用いて無線端末５が単位時間当たりに移動する距離Ｌを求める。その後、無線通信における受信信号強度と距離との公知の関係式（＝伝搬環境の式）を用いて、無線端末５が距離Ｌだけ移動したときの受信信号強度の変化量を求め、その求めた変化量を閾値ΔＲＳＳＩ＿ｔｈとする。

経路判定部２２は、変化量ΔＲＳＳＩ１（ｎ＋１）が閾値ΔＲＳＳＩ＿ｔｈよりも小さいと判定したとき、変化量ΔＲＳＳＩ１（ｎ＋１）が閾値ΔＲＳＳＩ＿ｔｈ以上であると判定した連続回数Ｎ（Ｎは正の整数）をリセットする。

一方、経路判定部２２は、変化量ΔＲＳＳＩ１（ｎ＋１）が閾値ΔＲＳＳＩ＿ｔｈ以上であると判定したとき、連続回数Ｎをカウントアップする。そして、経路判定部２２は、連続回数Ｎが閾値Ｎ＿ｔｈ以上であるか否かを判定する。閾値Ｎ＿ｔｈは、一般的には、無線端末５が受信信号強度ＲＳＳＩ１，ＲＳＳＩ２を送信する周期、または受信信号強度ＲＳＳＩ１，ＲＳＳＩ２を平均化する方法によって決定される。そして、閾値Ｎ＿ｔｈは、例えば、３回である。経路判定部２２は、閾値Ｎ＿ｔｈを予め保持している。

経路判定部２２は、連続回数Ｎが閾値Ｎ＿ｔｈ以上であると判定したとき、変化量ΔＲＳＳＩ１（ｎ＋１）が閾値ΔＲＳＳＩ＿ｔｈ以上であり、かつ、連続回数Ｎが閾値Ｎ＿ｔｈ以上であることが成立したときの受信信号強度ＲＳＳＩ１（ｎ＋１）を移動検出部２１に送信した基地局３を経由する経路を使用不可にする。

一方、経路判定部２２は、連続回数Ｎが閾値Ｎ＿ｔｈよりも小さいと判定したとき、基地局３を経由する経路を使用可にする。

経路判定部２２は、変化量ΔＲＳＳＩ２（ｎ＋１）を移動検出部２１から受けたときも、上述した方法によって、基地局４を経由する経路を使用可または使用不可にする。

そして、経路判定部２２は、その経路判定の結果をパケット分配部２４へ出力する。

受信処理部２３は、通信端末１からパケットを受信し、その受信したパケットの受信処理を行なう。そして、受信処理部２３は、その受信処理後のパケットをパケット分配部２４へ出力する。

パケット分配部２４は、経路判定部２２から経路判定の結果を受け、受信処理部２３から受信処理後のパケットを受ける。そして、パケット分配部２４は、経路判定の結果に基づいて、パケットを基地局３および／または基地局４に分配する。

より具体的には、パケット分配部２４は、基地局３を経由する経路と基地局４を経由する経路との両方が使用可であるとき、例えば、パケットをラウンドロビン方式によって基地局３，４に分配する。また、パケット分配部２４は、基地局３を経由する経路のみが使用可であるとき、パケットを基地局３に分配する。更に、パケット分配部２４は、基地局４を経由する経路のみが使用可であるとき、パケットを基地局４に分配する。この場合、パケット分配部２４は、基地局３および／または基地局４のアドレスをパケットの送信先に設定することによって、パケットを基地局３および／または基地局４に分配する。

送信処理部２５は、パケット分配部２４からパケットを受ける。そして、送信処理部２５は、その受けたパケットの送信処理を行ない、その送信処理後のパケットを基地局３および／または基地局４へ送信する。

受信処理部２６は、基地局３および／または基地局４からパケットを受信する。そして、受信処理部２６は、その受信したパケットの受信処理を行ない、その受信処理後のパケットを送信処理部２７へ出力する。

送信処理部２７は、受信処理部２６からパケットを受け、その受けたパケットの送信処理を行なう。そして、送信処理部２７は、その送信処理後のパケットを通信端末１へ送信する。

図３は、図１に示す無線端末５の構成図である。図３を参照して、無線端末５は、アンテナ５１と、無線インターフェース５２，５３と、検出部５４と、パケット処理部５５とを含む。

アンテナ５１は、基地局３および／または基地局４からパケットを受信し、その受信したパケットを無線インターフェース５２および／または無線インターフェース５３へ出力する。

また、アンテナ５１は、無線インターフェース５２および／または無線インターフェース５３からパケットを受け、その受けたパケットを送信する。

無線インターフェース５２は、例えば、ＷｉＭＡＸの無線インターフェースである。そして、無線インターフェース５２は、アンテナ５１からパケットを受け、その受けたパケットをパケット処理部５５へ出力する。

また、無線インターフェース５２は、パケット処理部５５からパケットを受け、その受けたパケットをアンテナ５１を介して基地局３へ送信する。

無線インターフェース５３は、例えば、無線ＬＡＮの無線インターフェースである。そして、無線インターフェース５３は、アンテナ５１からパケットを受け、その受けたパケットをパケット処理部５５へ出力する。

また、無線インターフェース５３は、パケット処理部５５からパケットを受け、その受けたパケットをアンテナ５１を介して基地局４へ送信する。

検出部５４は、無線インターフェース５２がパケットを受信したときの受信信号強度ＲＳＳＩ１を周期的に検出する。また、検出部５４は、無線インターフェース５３がパケットを受信したときの受信信号強度ＲＳＳＩ２を周期的に検出する。そして、検出部５４は、その検出した受信信号強度ＲＳＳＩ１，ＲＳＳＩ２をパケット処理部５５へ出力する。

パケット処理部５５は、無線インターフェース５２および／または無線インターフェース５３からパケットを受け、その受けたパケットの受信処理を行なう。そして、パケット処理部５５は、その受信処理後のパケットを上位層（図示せず）へ出力する。

また、パケット処理部５５は、上位層（図示せず）からパケットを受け、その受けたパケットの送信処理を行なう。そして、パケット処理部５５は、その送信処理後のパケットを無線インターフェース５２および／または無線インターフェース５３へ出力する。

更に、パケット処理部５５は、検出部５４から受信信号強度ＲＳＳＩ１および／または受信信号強度ＲＳＳＩ２を受ける。そして、パケット処理部５５は、受信信号強度ＲＳＳＩ１を含むパケットおよび／または受信信号強度ＲＳＳＩ２を含むパケットを生成し、その生成したパケットを無線インターフェース５２および／または無線インターフェース５３へ出力する。

図４は、経路判定の動作を説明するための実施の形態１におけるフローチャートである。図４を参照して、経路判定の動作が開始されると、通信制御装置２の移動検出部２１は、無線端末５から受信信号強度ＲＳＳＩｉ（ｉ＝１，２）を周期的に受信する（ステップＳ１）。

そして、移動検出部２１は、その受信した受信信号強度ＲＳＳＩｉの平均値ＲＳＳＩｉ＿ａｖｅを上述した方法によって演算する（ステップＳ２）。

その後、移動検出部２１は、その演算した平均値ＲＳＳＩｉ＿ａｖｅの変化量ΔＲＳＳＩｉを上述した方法によって演算する（ステップＳ３）。そして、移動検出部２１は、その演算した変化量ΔＲＳＳＩｉを経路判定部２２へ出力する。

経路判定部２２は、変化量ΔＲＳＳＩｉを移動検出部２１から受け、その受けた変化量ΔＲＳＳＩｉが閾値ΔＲＳＳＩ＿ｔｈ以上であるか否かを判定する（ステップＳ４）。

ステップＳ４において、変化量ΔＲＳＳＩｉが閾値ΔＲＳＳＩ＿ｔｈ以上であると判定されたとき、経路判定部２２は、連続回数Ｎをカウントアップする（ステップＳ５）。

一方、ステップＳ４において、変化量ΔＲＳＳＩｉが閾値ΔＲＳＳＩ＿ｔｈよりも小さいと判定されたとき、経路判定部２２は、連続回数Ｎをリセットする（ステップＳ６）。

そして、ステップＳ５またはステップＳ６の後、経路判定部２２は、連続回数Ｎが閾値Ｎ＿ｔｈ以上であるか否かを判定する（ステップＳ７）。

ステップＳ７において、連続回数Ｎが閾値Ｎ＿ｔｈ以上であると判定されたとき、経路判定部２２は、変化量ΔＲＳＳＩｉが閾値ΔＲＳＳＩ＿ｔｈ以上であり、かつ、連続回数Ｎが閾値Ｎ＿ｔｈ以上であると判定されたときの受信信号強度ＲＳＳＩｉを移動検出部２１へ送信した基地局（基地局３または基地局４）を経由する経路を使用不可にする。即ち、経路判定部２２は、該当の経路を使用不可にする（ステップＳ８）。

一方、ステップＳ７において、連続回数Ｎが閾値Ｎ＿ｔｈよりも小さいと判定されたとき、経路判定部２２は、変化量ΔＲＳＳＩｉが閾値ΔＲＳＳＩ＿ｔｈ以上であり、かつ、連続回数Ｎが閾値Ｎ＿ｔｈ以上である判定条件が成立しなかったときの受信信号強度ＲＳＳＩｉを移動検出部２１へ送信した基地局（基地局３または基地局４）を経由する経路を使用可にする。即ち、経路判定部２２は、該当の経路を使用可にする（ステップＳ９）。

そして、ステップＳ８またはステップＳ９の後、経路判定部２２は、経路判定の結果をパケット分配部２４へ通知する（ステップＳ１０）。これによって、経路判定の動作が終了する。

なお、経路判定の動作がステップＳ６からステップＳ７へ移行した場合、ステップＳ７においては、必ず、連続回数Ｎが閾値Ｎ＿ｔｈよりも小さいと判定され、ステップＳ９において、該当の経路が使用可になる。

このように、変化量ΔＲＳＳＩｉが閾値ΔＲＳＳＩ＿ｔｈ以上であり、かつ、連続回数Ｎが閾値Ｎ＿ｔｈ以上である判定条件が成立したときに、変化量ΔＲＳＳＩｉが得られたときの受信信号強度ＲＳＳＩｉを送信した基地局（基地局３または基地局４）を経由する経路を使用不可にする。これは、次の理由による。

無線端末５が高速に移動しているとき、受信信号強度ＲＳＳＩ２は、時間とともに大きく変化するため、受信信号強度ＲＳＳＩ２の変化量ΔＲＳＳＩ２が閾値ΔＲＳＳＩ＿ｔｈ以上になることは、無線端末５が高速に移動していることを検出することに相当する。無線端末５が高速に移動しているとき、基地局４の通信範囲ＲＥＧ２は、基地局３の通信範囲ＲＥＧ１よりも狭いため、基地局４を経由して通信を行なった場合、ハンドオーバーが繰り返し発生することが予測され、良好な通信品質を確保することができない。

従って、上述した判定条件が成立すると判定することは、ハンドオーバーが頻繁に発生する移動環境であることを検出することに相当する。

そこで、経路判定部２２は、無線端末５が通信範囲ＲＥＧ２においてハンドオーバーが頻繁に発生する移動環境であることを検出したとき、基地局４を経由する経路を使用不可にし、基地局３を経由する経路を使用可にする。

即ち、上述した判定条件が成立すると判定したとき、ハンドオーバーが繰り返し行なわれ、通信品質が低下すると予測される経路を避けるために、上述した判定条件が成立したときの受信信号強度ＲＳＳＩｉを送信した基地局（基地局３または基地局４）を経由する経路を使用不可にするのである。

従って、移動する無線端末５に対しても通信品質を保証できる。

また、この発明の実施の形態においては、変化量ΔＲＳＳＩｉが閾値ΔＲＳＳＩ＿ｔｈ以上になる連続回数Ｎが閾値Ｎ＿ｔｈ以上になったときに、該当の経路を使用不可にする（ステップＳ７の“ＹＥＳ”，Ｓ８参照）。これは、次の理由による。

無線端末５の小さい動きによる瞬時的な無線端末５の移動による誤判定を防止するためである。

無線端末５が通信範囲ＲＥＧ２内に存在するとき、通信制御装置２は、図４に示すフローチャートに従って基地局３を経由する経路および基地局４を経由する経路の両方を使用可にする。

そして、通信制御装置２は、通信端末１から受信したパケットをラウンドロビンによって基地局３および基地局４に分配する。

基地局３は、通信制御装置２から受信したパケットを無線通信によって無線端末５へ送信する。また、基地局４は、通信制御装置２から受信したパケットを無線通信によって無線端末５へ送信する。

無線端末５は、基地局３および基地局４からのパケットをそれぞれ無線インターフェース５２，５３によって受信し、その受信したパケットの受信処理を行なう。

その後、無線端末５は、パケットを無線インターフェース５２，５３によってそれぞれ基地局３，４へ送信する。

基地局３，４は、無線端末５からのパケットを受信し、その受信したパケットを通信制御装置２へ送信する。そして、通信制御装置２は、基地局３，４から受信したパケットを通信端末１へ送信し、通信端末１は、通信制御装置２からパケットを受信する。

これによって、通信端末１は、基地局３，４を経由して無線端末５との間で良好な通信を行なうことができる。

また、無線端末５が通信範囲ＲＥＧ２から通信範囲ＲＥＧ１へ移動した場合、通信制御装置２は、図４に示すフローチャートに従って基地局３を経由する経路を使用可にし、基地局４を経由する経路を使用不可にする。

そして、通信制御装置２は、通信端末１から受信したパケットを基地局３に分配する。基地局３は、通信制御装置２から受信したパケットを無線通信によって無線端末５へ送信する。

無線端末５は、基地局３からのパケットを無線インターフェース５２によって受信し、その受信したパケットの受信処理を行なう。

その後、無線端末５は、パケットを無線インターフェース５２によって基地局３へ送信する。

基地局３は、無線端末５からのパケットを受信し、その受信したパケットを通信制御装置２へ送信する。そして、通信制御装置２は、基地局３から受信したパケットを通信端末１へ送信し、通信端末１は、通信制御装置２からパケットを受信する。

これによって、通信端末１は、基地局３を経由して無線端末５との間で良好な通信を行なうことができる。

このように、通信制御装置２は、無線端末５が通信範囲ＲＥＧ１内で移動する限り、良好な通信性能が得られる経路を選択する。

従って、移動する無線端末５に対しても通信品質を保証できる。

［実施の形態２］

図５は、図１に示す通信制御装置２の実施の形態２における構成図である。実施の形態２においては、通信制御装置２は、通信制御装置２Ａからなる。図５を参照して、通信制御装置２Ａは、図２に示す通信制御装置２の経路判定部２２を経路判定部２２Ａに代え、距離検出部２８を追加したものであり、その他は、通信制御装置２と同じである。

距離検出部２８は、受信信号強度ＲＳＳＩｉを無線端末５から基地局３および／または基地局４を経由して周期的に受信する。

また、距離検出部２８は、ＧＰＳ衛星（図示せず）から基地局３，４および無線端末５のＧＰＳ信号を常時受信する。

そして、距離検出部２８は、受信信号強度ＲＳＳＩｉを受信したときにＧＰＳ衛星から受信したＧＰＳ信号に基づいて、受信信号強度ＲＳＳＩｉを受信したときの基地局３，４および無線端末５の位置を公知の方法によって演算する。

その後、距離検出部２８は、その演算した基地局３，４および無線端末５の位置に基づいて、基地局３と無線端末５との間の距離Ｌ_３−５および基地局４と無線端末５との間の距離Ｌ_４−５を演算する。

そうすると、距離検出部２８は、その演算した距離Ｌ_３−５，Ｌ_４−５を経路判定部２２Ａへ出力する。

経路判定部２２Ａは、移動検出部２１から変化量ΔＲＳＳＩｉを受け、距離検出部２８から距離Ｌ_３−５，Ｌ_４−５を受ける。

そして、経路判定部２２Ａは、無線端末５が接続している基地局（基地局３および／または基地局４）に関する情報を受信処理部２６から受け、その受けた情報に基づいて、無線インターフェースの無線通信方式を検出する。即ち、経路判定部２２Ａは、ＷｉＭＡＸによる無線通信方式、または無線ＬＡＮによる無線通信方式を検出する。

そうすると、経路判定部２２Ａは、その検出した無線通信方式に対して、無線端末５の移動環境および周波数帯を考慮して適切な減衰モデルを選択する。例えば、経路判定部２２Ａは、理想的な伝搬環境である自由空間の減衰モデル、または屋外移動体無線システムに用いられるＣＯＳＴ２３１モデルを選択する。

そして、経路判定部２２Ａは、その選択した減衰モデルを表す式を距離によって微分し、その微分結果に距離Ｌ_３−５または距離Ｌ_４−５を代入して受信信号強度ＲＳＳＩｉの傾きＫ_３−５または傾きＫ_４−５を演算する。

その後、経路判定部２２Ａは、傾きＫ_３−５または傾きＫ_４−５の逆数を変化量ΔＲＳＳＩｉに乗算し、重み付き変化量ΔＲＳＳＩｉ＿ｗを演算する。

そうすると、経路判定部２２Ａは、重み付き変化量ΔＲＳＳＩｉ＿ｗを用いて経路判定部２２と同じ方法によって経路判定を行なう。

なお、実施の形態２においては、受信処理部２６は、パケットを受信した基地局のアドレスを検出し、その検出した基地局のアドレスを基地局に関する情報として経路判定部２２Ａへ出力する。

図６は、経路判定の動作を説明するための実施の形態２におけるフローチャートである。図６に示すフローチャートは、図４に示すフローチャートのステップＳ１〜ステップＳ４をステップＳ１１〜ステップＳ１９に代えたものであり、その他は、図４に示すフローチャートと同じである。

図６を参照して、経路判定の動作が開始されると、通信制御装置２Ａの移動検出部２１および距離検出部２８は、無線端末５から受信信号強度ＲＳＳＩｉ（ｉ＝１，２）を周期的に受信する（ステップＳ１１）。

そして、移動検出部２１は、その受信した受信信号強度ＲＳＳＩｉの平均値ＲＳＳＩｉ＿ａｖｅを上述した方法によって演算する（ステップＳ１２）。

その後、移動検出部２１は、その演算した平均値ＲＳＳＩｉ＿ａｖｅの変化量ΔＲＳＳＩｉを上述した方法によって演算する（ステップＳ１３）。そして、移動検出部２１は、その演算した変化量ΔＲＳＳＩｉを経路判定部２２Ａへ出力する。

一方、距離検出部２８は、ＧＰＳ衛星から受信したＧＰＳ信号に基づいて、上述した方法によって、基地局３，４と無線端末５との間の距離を演算する（ステップＳ１４）。そして、距離検出部２８は、その演算した距離を経路判定部２２Ａへ出力する。

一方、通信制御装置２Ａの経路判定部２２Ａは、基地局に関する情報に基づいて無線通信方式を検出し（ステップＳ１５）、その検出した無線通信方式に対する減衰モデルを選択する（ステップＳ１６）。

そして、経路判定部２２Ａは、その選択した減衰モデルと距離検出部２８から受けた距離とを用いて上述した方法によって受信信号強度の傾きＫを演算する（ステップＳ１７）。

そうすると、経路判定部２２Ａは、移動検出部２１から受けた受信信号強度の変化量ΔＲＳＳＩｉに傾きＫの逆数を乗算して重み付き変化量ΔＲＳＳＩｉ＿ｗを演算する（ステップＳ１８）。

そして、経路判定部２２Ａは、その演算した重み付き変化量ΔＲＳＳＩｉ＿ｗが閾値ΔＲＳＳＩ＿ｔｈ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１９）。

その後、上述したステップＳ５〜ステップＳ１０が順次実行され、経路判定の動作が終了する。

この場合、ステップＳ１９において、重み付き変化量ΔＲＳＳＩｉ＿ｗが閾値ΔＲＳＳＩ＿ｔｈ以上であると判定されたとき、経路判定の動作は、ステップＳ５へ移行し、重み付き変化量ΔＲＳＳＩｉ＿ｗが閾値ΔＲＳＳＩ＿ｔｈよりも小さいと判定されたとき、経路判定の動作は、ステップＳ６へ移行する。

このように、実施の形態２においては、重み付け変化量ΔＲＳＳＩｉ＿ｗを用いて経路判定を行なう。

従って、無線端末５の位置または無線環境の変化に依存せずに経路判定を行なうことができる。

なお、上記においては、経路判定部２２Ａは、基地局３，４と無線端末５との距離と、減衰モデルとを用いて受信信号強度の傾きＫを演算すると説明したが、実施の形態２においては、これに限らず、経路判定部２２Ａは、受信信号強度の傾きＫと距離との関係を示すテーブルを予め保持しており、距離検出部２８から基地局３，４と無線端末５との距離を受けると、その受けた距離に対する傾きＫをテーブルから抽出することによって傾きＫを求めてもよい。

また、経路判定部２２Ａは、無線端末５がハンドオーバーしたときの状況（受信信号強度の変化割合および変化量等）を予め保持しており、式（３）を用いて演算した移動速度ｖから推定した移動環境と、ハンドオーバーの状況が異なる場合、選択した減衰モデルを変更して使用してもよいし、テーブルを修正して使用してもよい。

その他は、実施の形態１と同じである。

［実施の形態３］

図７は、図１に示す通信制御装置２の実施の形態３における構成図である。実施の形態３においては、通信制御装置２は、通信制御装置２Ｂからなる。図７を参照して、通信制御装置２Ｂは、図２に示す通信制御装置２の経路判定部２を経路判定部２Ｂに代え、経路変更検出部２９を追加したものであり、その他は、通信制御装置２と同じである。

経路変更検出部２９は、無線端末５がハンドオーバーしたことを示すハンドオーバー信号を無線端末５から周期的に受信する。

なお、実施の形態３においては、無線端末５は、ハンドオーバー信号を周期的に通信制御装置２Ｂへ送信する。この場合、無線端末５の上位層は、次の方法によってハンドオーバーを検出する。無線端末５がハンドオーバーすれば、無線端末５が属するセルのＩＤを示すＢＳＳＩＤが変化するので、無線端末５の上位層は、基地局３，４から受信したパケットに含まれるＢＳＳＩＤを参照してハンドオーバーが発生したか否かを判定する。そして、無線端末５の上位層は、ハンドオーバーが発生すれば、ハンドオーバー信号を生成してパケット処理部５５へ送信し、パケット処理部５５は、無線インターフェース５２および／または無線インターフェース５３を用いてハンドオーバー信号を通信制御装置２Ｂへ出力する。

経路変更検出部２９は、無線端末５から受信したハンドオーバー信号に基づいて、単位時間当たりのハンドオーバーの回数、即ち、単位時間当たりの経路変更回数Ｎ＿ｃｈを演算する。そして、経路変更検出部２９は、その演算した経路変更回数Ｎ＿ｃｈが得られたときのハンドオーバー信号を自己に送信した基地局（基地局３または基地局４）のアドレスを検出する。そうすると、経路変更検出部２９は、経路変更回数Ｎ＿ｃｈおよび基地局のアドレスを経路判定部２２Ｂへ出力する。

経路判定部２２Ｂは、移動検出部２１から変化量ΔＲＳＳＩｉを受け、経路変更検出部２９から経路変更回数Ｎ＿ｃｈおよび基地局のアドレスを受ける。

そして、経路判定部２２Ｂは、経路変更回数Ｎ＿ｃｈが閾値Ｎ＿ｃｈ＿ｔｈ以上であるか否かを判定する。

閾値Ｎ＿ｃｈ＿ｔｈは、アプリケーションの通信品質要求によって決定される。閾値Ｎ＿ｃｈ＿ｔｈは、例えば、ハンドオーバーによるパケットロスが通信時間に占める割合がアプリケーションの要求パケットロス率を満たすように決定される。

また、閾値Ｎ＿ｃｈ＿ｔｈは、アプリケーションの要求遅延ジッタ量に基づいて決定された経路変更における遅延を考慮して決定されてもよい。

なお、経路判定部２２Ｂは、予め、閾値Ｎ＿ｃｈ＿ｔｈを保持している。

経路判定部２２Ｂは、経路変更回数Ｎ＿ｃｈが閾値Ｎ＿ｃｈ＿ｔｈ以上であるとき、経路変更回数Ｎ＿ｃｈと共に受けたアドレスを有する基地局（基地局３または基地局４）を経由する経路を使用不可にする。

一方、経路判定部２２Ｂは、経路変更回数Ｎ＿ｃｈが閾値Ｎ＿ｃｈ＿ｔｈよりも小さいとき、実施の形態１による判定方法によって経路判定を行なう。

そして、経路判定部２２Ｂは、その経路判定の結果をパケット分配部２４へ出力する。

図８は、経路判定の動作を説明するための実施の形態３におけるフローチャートである。図８に示すフローチャートは、図４に示すフローチャートにステップＳ２１，Ｓ２２を追加したものであり、その他は、図４に示すフローチャートと同じである。

図８を参照して、経路判定の動作が開始されると、通信制御装置２Ｂの経路変更検出部２９は、上述した方法によって経路変更回数Ｎ＿ｃｈを検出する（ステップＳ２１）。そして、経路変更検出部２９は、その検出した経路変更回数Ｎ＿ｃｈが検出されたときのハンドオーバー信号を自己に送信した基地局のアドレスを検出する。そうすると、経路変更検出部２９は、経路変更回数Ｎ＿ｃｈおよび基地局のアドレスを経路判定部２２Ｂへ出力する。

その後、経路判定部２２Ｂは、経路変更回数Ｎ＿ｃｈおよび基地局のアドレスを経路変更検出部２９から受け、その受けた経路変更回数Ｎ＿ｃｈが閾値Ｎ＿ｃｈ＿ｔｈ以上であるか否かを判定する（ステップＳ２２）。

ステップＳ２２において、経路変更回数Ｎ＿ｃｈが閾値Ｎ＿ｃｈ＿ｔｈ以上であると判定されたとき、経路判定の動作は、上述したステップＳ８へ移行する。

一方、ステップＳ２２において、経路変更回数Ｎ＿ｃｈが閾値Ｎ＿ｃｈ＿ｔｈよりも小さいと判定されたとき、経路判定の動作は、上述したステップＳ１へ移行する。

そして、上述したステップＳ９〜ステップＳ１０が順次実行される。

上述したように、ステップＳ２２において、経路変更回数Ｎ＿ｃｈが閾値Ｎ＿ｃｈ＿ｔｈ以上であると判定されたとき、経路判定の動作は、ステップＳ９へ移行し、経路変更回数Ｎ＿ｃｈが発生した経路が使用不可になる。その結果、通信端末１および無線端末５は、その使用不可になった経路以外の経路を用いてパケットを送受信する。

従って、通信範囲ＲＥＧ１，ＲＥＧ２の境界付近を移動するユーザに対しても通信品質を確保することができる。

また、ステップＳ２２において、経路変更回数Ｎ＿ｃｈが閾値Ｎ＿ｃｈ＿ｔｈよりも小さいと判定されたとき、実施の形態１による判定方法によって経路判定が行なわれる。

従って、正確に経路判定を行なうことができる。

なお、実施の形態３においては、上述した実施の形態２における重み付け変化量ΔＲＳＳＩｉ＿ｗを用いて経路判定を行なうようにしてもよい。この場合、通信制御装置２Ｂは、距離検出部２８を更に含み、経路判定部２２Ｂは、距離検出部２８からの距離を用いて経路判定部２２Ａにおける方法と同じ方法によって重み付け変化量ΔＲＳＳＩｉ＿ｗを演算する。

その他は、実施の形態１と同じである。

上述した実施の形態１においては、変化量ΔＲＳＳＩｉが閾値ΔＲＳＳＩ＿ｔｈ以上であり、かつ、連続回数Ｎが閾値Ｎ＿ｔｈ以上である判定条件が成立するか否かを判定することによって、使用可にする経路と使用不可にする経路とを判定した。

また、上述した実施の形態２においては、変化量ΔＲＳＳＩｉを基地局３，４と無線端末５との間の距離に依存しない重み付け変化量ΔＲＳＳＩｉ＿ｗに変換し、その変換した重み付け変化量ΔＲＳＳＩｉ＿ｗが閾値ΔＲＳＳＩ＿ｔｈ以上であり、かつ、連続回数Ｎが閾値Ｎ＿ｔｈ以上である判定条件が成立するか否かを判定することによって、使用可にする経路と使用不可にする経路とを判定した。

更に、上述した実施の形態３においては、経路変更回数Ｎ＿ｃｈが閾値Ｎ＿ｃｈ＿ｔｈ以上であるか否かを判定し、経路変更回数Ｎ＿ｃｈが閾値Ｎ＿ｃｈ＿ｔｈよりも小さいとき、実施の形態１による判定方法を用いて経路判定を行なう。

従って、この発明の実施の形態による通信制御装置は、変化量ΔＲＳＳＩｉが閾値ΔＲＳＳＩ＿ｔｈ以上であり、かつ、連続回数Ｎが閾値Ｎ＿ｔｈ以上である判定条件が成立するか否かを判定することによって、使用可にする経路と使用不可にする経路とを判定するものであればよい。

また、上記においては、無線通信システム１０は、２個の基地局３，４を備えると説明したが、この発明の実施の形態においては、これに限らず、無線通信システム１０は、３個以上の基地局を備えていてもよく、一般的には、複数の基地局を備えていればよい。

そして、この発明の実施の形態による無線通信システムは、複数の基地局を備え、複数の基地局は、第１の通信範囲ＲＥＧ１を有する第１のセルと前記第１の通信範囲ＲＥＧ１よりも狭い第２の通信範囲ＲＥＧ２を有し、かつ、前記第１のセル内に配置された第２のセルとの間で少なくともハンドオーバーが発生する無線通信環境に配置されていればよい。このような無線通信環境は、３個の通信範囲ＲＥＧ１，ＲＥＧ２，ＲＥＧ３が同心円状に配置されている場合にも実現される。

更に、上記においては、基地局３，４は、相互に異なる無線通信方式によって無線通信を行なうと説明したが、この発明の実施の形態においては、基地局３，４は、相互に同じ無線通信方式によって無線通信を行なってもよい。この場合、無線端末５の無線インターフェース５２，５３は、相互に同じ無線通信方式によって無線通信を行なう。

更に、上記においては、パケット分配部２４は、ラウンドロビンによってパケットを複数の基地局に分配すると説明したが、この発明の実施の形態においては、これに限らず、パケット分配部２４は、ラウンドロビン以外の方法によってパケットを複数の基地局に分配してもよく、一般的には、どのような方法を用いてパケットを複数の基地局に分配してもよい。

なお、この発明の実施の形態においては、閾値ΔＲＳＳＩ＿ｔｈは、「第１の閾値」を構成し、閾値Ｎ＿ｔｈは、「第２の閾値」を構成し、閾値Ｎ＿ｃｈ＿ｔｈは、「第３の閾値」を構成する。

また、この発明の実施の形態においては、基地局３，４は、「複数の基地局」を構成する。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、無線通信システムに適用される。

１ 通信端末、２，２Ａ，２Ｂ 通信制御装置、３，４，９ 基地局、５ 無線端末、６〜８ 有線ケーブル、１０ 無線通信システム、２１ 移動検出部、２２，２２Ａ，２２Ｂ 経路判定部、２３，２６ 受信処理部、２４ パケット分配部、２５，２７ 送信処理部、２８ 距離検出部、２９ 経路変更検出部、５１ アンテナ、５２，５３ 無線インターフェース、５４ 検出部、５５ パケット処理部。

Claims (4)

1. 第１の通信範囲を有する第１のセルと前記第１の通信範囲よりも狭い第２の通信範囲を有する第２のセルとが存在する無線通信環境に配置された複数の基地局と、
   前記無線通信環境において、前記複数の基地局の少なくとも１つと無線通信を行なう無線端末と、
   前記無線端末と通信を行なう通信端末と、
   前記複数の基地局および前記通信端末と有線ケーブルによって接続され、前記通信端末と前記無線端末との間の通信を制御する通信制御装置とを備え、
   前記通信制御装置は、前記無線端末が前記複数の基地局からパケットを受信したときの複数の受信信号強度を前記複数の基地局から定期的に受信し、その受信した複数の受信信号強度から求めた複数の平均受信信号強度に基づいて、前記平均受信信号強度の変化量が第１の閾値以上となり、かつ、前記変化量が前記第１の閾値以上となる回数が第２の閾値以上となる判定条件が成立するか否かを判定する判定処理を前記複数の受信信号強度の全てについて定期的に実行し、その実行した判定処理の結果に基づいて、前記複数の基地局を経由する複数の経路のうち、前記判定条件が成立しない前記変化量が得られたときの受信信号強度を自己に送信した基地局を経由する経路を好適な経路として選択し、その選択した好適な経路を構成する基地局に前記通信端末から受信したパケットを分配し、
   前記複数の基地局の各々は、前記通信制御装置によって分配されたパケットを無線通信によって前記無線端末へ送信するとともに、前記無線端末から無線通信によってパケットを受信し、その受信したパケットを前記有線ケーブルを介して前記通信制御装置へ送信する、無線通信システム。
2. 前記複数の平均受信信号強度の各々は、第ｎ（ｎは正の整数）番目の周期における平均受信信号と第ｎ＋１番目の周期における受信信号強度とを、前記第ｎ番目の周期における平均受信信号強度に対する重み付けを前記第ｎ＋１番目の周期における受信信号強度に対する重み付けよりも大きくして平均した平均値からなる、請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記通信制御装置は、前記複数の基地局の各々と前記無線端末との間の距離によって前記変化量を補正し、その補正した補正変化量を用いて前記判定処理を実行する、請求項１または請求項２に記載の無線通信システム。
4. 前記通信制御装置は、前記無線端末が通信を行なう経路の変更回数である経路変更回数が第３の閾値以上であるか否かを判定し、前記経路変更回数が前記第３の閾値以上であるとき、前記経路変更回数が発生した経路を使用不可にし、前記経路変更回数が前記第３の閾値よりも小さいとき、前記判定処理を実行する、請求項１に記載の無線通信システム。

Images