JP4279109B2 - 無線通信端末 - Google Patents

Description

本発明は、複数の無線通信機能を切り替えて用いる無線通信端末に関する。

会社や家庭におけるネットワークであるＬＡＮは、その使い勝手から、特に、無線ＬＡＮの普及が目ざましい。とりわけ、無線ＬＡＮの規格であるIEEE802.11bは、伝送速度の高速化、アクセスポイント、モバイル・ターミナルの低価格化、また、家庭におけるＡＤＳＬの普及も手伝い、広く使用されるようになってきている。また、更に屋外での無線ＬＡＮの利用法として、街角スポット・サービスも開始されている。
無線ＬＡＮは、従来有線ケーブルで端末間を接続していたものを、無線に置き換えたものである。IEEE802.11bの伝送速度は最大１１Ｍｂｐｓと高速だが、１つのアクセスポイントのエリアは、半径５０〜１００ｍと狭い。よって、無線ＬＡＮを用いた街角スポット・サービスは、ごく限られた場所でのサービスとなっている。

一方、携帯電話機は年々広帯域化の方向にあり、第３世代の携帯電話機においては、下り速度最大２．４Ｍｂｐｓを実現しているが、無線ＬＡＮに比べると依然遅い。しかしながら、携帯電話機における１つのアクセスポイントのサービスエリアは、半径２ｋｍ程度と広いものとなっている。

ところで無線ＬＡＮでは、携帯電話と同様に多くのアクセスポイントを設置して、アクセスポイントを渡り歩きながらも、モバイル・ノードがＩＰアドレスを変えることなく、継続的にアクセス可能であるモバイルＩＰ技術がある（図７参照）。
モバイルＩＰは、モバイル・ノードのホームリンク上にインタフェースを有するルータであるホーム・エージェント（Home Agent）と、モバイル・ノードの移動先のリンク上にインタフェースを有するルータである外部エージェント（Foreign Agent）とを有する。モバイル・ノードが移動すると、移動先のリンク上において気付アドレス（care-of address）を取得し、この気付アドレスを移動先の気付アドレスとして、外部エージェントを介しホーム・エージェントに登録する。ホーム・エージェントは、サーバからモバイル・ノード向けに送信されたパケットをカプセル化し、この気付アドレス宛てに送信する。外部エージェントはこのカプセル化したパケットを受信し、モバイル・ノードのＩＰアドレス宛てに転送する。よって、移動先のリンク上に存在するモバイル・ノードに、モバイル・ノードのＩＰアドレスを変更することなく、パケットを送信することが可能である。

このモバイルＩＰを利用して、カーナビゲーションシステムの道路情報を、無線通信を使って更新するものもある。この場合、車内の通信機器のモバイル・ルータに、無線ＬＡＮ用の通信部と携帯電話とを接続し、接続する無線通信モードを適応的に切り替える方法が考えられている。モバイル・ルータは、車が無線ＬＡＮ通信可能なエリアに入った場合に、無線ＬＡＮが外部リンクから取得した気付アドレスをホーム・エージェントに登録することによって、転送経路を変更する。同様に車が無線ＬＡＮ通信可能なエリアから外れた場合に、モバイル・ルータは、携帯電話通信の外部リンクから気付アドレスを取得し、ホーム・エージェントに登録することによって、転送経路を変更する。これにより、車内の通信機器のＩＰアドレスを変更することなく、複数の無線モードを利用した転送経路の変更を行うことが可能となる。

上記技術に基づき、無線ＬＡＮと、携帯電話機の通信仕様の１つである１ｘＥＶ−ＤＯとを切り替えながらネットワークに接続するデュアル移動無線端末を考える。無線ＬＡＮ通信の可能なエリアに入った際に、１ｘＥＶ−ＤＯから無線ＬＡＮ通信への切り替えは即座に行うことができる。逆に、無線ＬＡＮ通信から１ｘＥＶ−ＤＯへの切り替えの際には、端末が基地局に接続していないと接続手続きに時間を要し、比較的長い無通信状態が発生する。
しかし、物理層が切断されていても、セッションは切断せずに確保し続けることが可能であるので、１ｘＥＶ−ＤＯがセッションを確立している場合は、比較的短い時間で再接続可能である。

無線ＬＡＮ通信から１ｘＥＶ−ＤＯへの切り替え時間をまとめると、物理層が接続されている場合が一番早く、次いで、物理層が切断されているがセッションが確保されている状態、最後に完全に切断されている状態となる。完全に通信を確保しておくためには、物理層の接続を確保し続けなければならず、通信を絶えず継続しておく必要がある。また、１ｘＥＶ−ＤＯに関しては、下記の特許文献１に開示されている。
特開２００２−３００６４４号公報

しかしながら、絶えず通信を継続すれば端末の電力を消費してしまう。一方で、端末の消費電力を低減するためには、必要な時のみ通信を行えばよいが、無線ＬＡＮ通信から１ｘＥＶ−ＤＯへの切り替え要求が発生し接続する場合、前述より無通信状態が発生することになる。このため、電力の消費を低減しつつ、切り替え時の無通信時間を短縮するために、物理層が切断されたとしても、常にセッションを確保しつづけることが優良であると考えられる。

この発明はこのような点に鑑みてなされたもので、デュアル端末において、例えば、無線ＬＡＮ通信から１ｘＥＶ−ＤＯに切り替えて接続する際に、無通信状態をなくし短時間で再接続をすることができる移動無線端末を提供することを目的としている。

本発明に係る無線通信端末は、第１の通信システムと通信を行う第１通信手段と、該第１通信手段とは異なる第２の通信システムと通信を行う第２通信手段と、前記第１通信手段が、第１の通信システムに対し、セッションを確立してデータ通信を行っている際に、該データ通信の経路を前記第２通信手段に切り替えた場合には、所定時間が経過するごとに、前記第１通信手段に対し前記セッションを維持又は再確立させる信号を送信させる制御手段を備え、前記制御手段は、前記第１通信手段のセッションを維持又は再確立させる信号の送信時間と、該信号に対する第１の通信システムからの応答時間とに基づいて前記所定時間の時間間隔を制御することを特徴とする。

本発明によれば、例えば、１ｘＥＶ−ＤＯと無線ＬＡＮ等のように異なる通信システムに接続可能な無線通信端末が、１ｘＥＶ−ＤＯ以外の無線通信により通話中の場合に、１ｘＥＶ−ＤＯの基地局を介して信号を断続的に送信し、信号の送受信時間および返信の送受信時間に基づいて、信号の送信間隔を制御することにより、１ｘＥＶ−ＤＯのセッションを確保し続けることから、切り替え時の無通信時間をなくし、かつ、切り替え時間を短縮することができるという効果がある。

以下、本発明の実施形態に係るについて図１から図７を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例に係る無線通信端末１の概略構成を示すブロック図である。１０はＣＰＵであり、無線通信端末１の各部を制御する。１１は１ｘＥＶ−ＤＯ通信部、１２は無線ＬＡＮ通信部であり、それぞれの通信方式でデータの送受信を行う。１３は各種データを格納しているメモリである。１４はＣＰＵ１０の動作プログラムを記憶するＲＯＭ（リードオンリメモリ）、１５はデータ一時記憶用のＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）である。１６は操作キー等の操作部、１７は表示部、１８は音声処理部である。

次に、上記構成の無線通信端末１の動作について説明する。ＣＰＵ１０は、１ｘＥＶ−ＤＯ通信部１１と、無線ＬＡＮ通信部１２とを用いて、各々の基地局およびアクセスポイントを探索する。接続可能な無線ＬＡＮのアクセスポイントを見つけた場合、無線ＬＡＮ通信部１２はアクセスポイントへの接続を開始する。接続を完了すると、無線ＬＡＮ通信部１２は、外部からのデータを受信してＣＰＵ１０を介しメモリ１３に送る。また、メモリ１３に格納している送信データを送信する。

また、ＣＰＵ１０が無線ＬＡＮのアクセスポイントが見つけられず、接続可能な１ｘＥＶ−ＤＯの基地局を見つけた場合、１ｘＥＶ−ＤＯ通信部１１はその基地局に接続する。そして、無線ＬＡＮ通信と同様に外部からのデータを受信してメモリ１３に送り、また、メモリ１３に格納している送信データを送信する。
さらに、１ｘＥＶ−ＤＯの基地局に接続中、ＣＰＵ１０は無線ＬＡＮ通信部１２を介して、無線ＬＡＮのアクセスポイントの探索を定期的に行なう。

次に、１ｘＥＶ−ＤＯ通信部１１が基地局と接続中であって、無線通信端末が１ｘＥＶ−ＤＯ通信部１１を介してインターネット上のサーバと通信を行う場合、１ｘＥＶ−ＤＯ通信部１１は基地局に通信接続要求、つまりセッションの確立要求を行う。セッションの確立要求を受けた基地局はＩＰネットワークに接続するためにＰＰＰ（Point-to-Point Protocol）接続処理を行うが、このＰＰＰ接続処理には所定時間を要する。そして、ＰＰＰ接続処理が終了すると、無線通信端末とサーバはデータ通信を開始する。
その後、無線ＬＡＮ通信部１２がアクセスポイントに接続すると、無線通信端末のＣＰＵ１０は、１ｘＥＶ−ＤＯ通信部１１を介してサーバと行っている前記通信の経路を無線ＬＡＮ通信部１２に切り替える。このとき、データ通信の経路は無線ＬＡＮ通信部１２に切り替えられたが、１ｘＥＶ−ＤＯ通信部１１と基地局はセッションを確立したままである。この１ｘＥＶ−ＤＯ通信部１１と基地局とがセッションを確立していると、無線ＬＡＮ通信部１２がアクセスポイントと接続が切れた場合、前記通信の経路を１ｘＥＶ−ＤＯ通信部１１に切り替える時間が短時間で済む。そこで、１ｘＥＶ−ＤＯ通信部１１のセッションを維持又は再確立して常に１ｘＥＶ−ＤＯ通信部１１のセッションを確立しておく方法について下記に説明する。

無線ＬＡＮで通信中の場合、ＣＰＵ１０は１ｘＥＶ−ＤＯ通信部１１を介し、ネットワーク上のサーバに対して、送信時刻を添付した信号を断続的に送信する。受信側のサーバでは、受信した信号に対する返答信号を携帯電話機１に送り返す。返答信号には、無線通信端末１から受信した信号に記載された送信時刻を添付する。

サーバからの返答信号を１ｘＥＶ−ＤＯ通信部１１を介して受信したＣＰＵ１０は、返答信号に添付された送信時刻と返答信号の受信時刻とから送受信時間を算出する。信号は断続的に送受信するので、算出した各信号の送受信時間に基づき、前回の信号と今回の信号との送信時間間隔を制御する。

ここで、１ｘＥＶ−ＤＯ通信部１１が信号を送信した際の概算再接続時間について、図２を用いて説明する。図２において、１ｘＥＶ−ＤＯ通信部１１が送信した信号の送信時刻をＳc(t)、Ｓc(t)に対する返答信号の受信時刻をＲc(t)とし、Ｓc(t)の時刻以前では物理層が接続されているものとする。時間間隔Ｓw(t＋1)を空けて送信した信号の送信時刻をＳc(t+1)、Ｓc(t+1)に対する返答信号の受信時刻をＲc(t+1)とすると、Ｒc(t+1)は、信号の送信間隔Ｓw(t+1)と再接続に要する概算時間Ｃ(t+1)とが含まれる。つまりＣ(t+1)=(Ｒc(t+1)−Ｒc(t))−Ｓw(t+1)である。

信号の送信間隔時間Ｓw(t)に対する再接続時間Ｃの関係図を図３に示す。物理層の接続が継続される送信間隔をＴ1とすると、Ｓw(t)がＴ1以下の送信間隔では、再接続時間はＣ0と非常に短いものとなる。一方、物理層、セッション層ともに接続が完全に切断される送信間隔をＴ2とすると、Ｓw(t)がＴ2以上の送信間隔では、再接続時間はＣ2と非常に長いものとなっている。Ｓw(t)がＴ1とＴ2の間の送信間隔の場合、Ｃ1となり、Ｃ0より長く、Ｃ2に比べ短いものとなる。

次に、信号の送信間隔を制御する動作について、図４を用いて説明する。
図４の１段目は信号の送信時刻tと送信間隔Ｓw(t)との関係を示すグラフ、２段目は信号の送信時刻tと再接続時間との関係を示すグラフ、３段目は１ｘＥＶ−ＤＯへの切替が生じた時刻tにおいて必要とするアクセスポイントとの接続時間を示したグラフである。なお、２段目のグラフの縦軸は、今回の再接続時間から前回の再接続時間を引いた値を示す。

１ｘＥＶ−ＤＯのセッション層における接続は、ある時間以上信号の送受信がないと、基地局側でタイムアウトして切断されてしまう。１ｘＥＶ−ＤＯによる通信から無線ＬＡＮ接続による通信に切り替わった時刻をt1とすると、ＣＰＵ１０は１ｘＥＶ−ＤＯの基地局に送信する信号の送信時間間隔を徐々に広げていき、１ｘＥＶ−ＤＯ通信部１１が基地局との接続を完全に切断されない送信時間間隔を探索していく。本実施の形態では、信号を送信する時間間隔を、前回信号を送信した時間間隔の倍に増加させる。

２段目のグラフより、時刻t3において、前回との再接続時間の差分がＣ1−Ｃ0となったので、ＣＰＵ１０は１ｘＥＶ−ＤＯの物理層が切断されたことを認識する。このときの時刻t2とt3の時間間隔は、（t3−t2）＝（t2−t1）＊２の関係式から決定される。
さらに、時刻t4では前回との再接続時間の差分がＣ2-Ｃ1となっている。ＣＰＵ１０は時刻t4で１ｘＥＶ−ＤＯ通信部１１が基地局と完全に通信切断されたことを認識する。このときの時刻t3とt4の時間間隔は、（t4−t3）＝（t3−t2）＊２の関係式から決定される。ＣＰＵ１０は、この結果に基づいて信号の送信時間間隔を短く設定する。

次の信号の送信時刻t5は、物理層が切断されたものの接続が完全には切断されなかった時間間隔（t3−t2）を基にして、時間間隔の増加分を調整する。具体的には、時刻t4とt5との時間間隔は、（t5−t4）＝（t4−t3）−（t3−t2）／２となる。

２段目のグラフより、時刻t5での前回との再接続時間の差は０である。これは、まだ信号の送信時間間隔が空きすぎていて接続が切断され、改善されていないことを意味する。そこで、さらに時間間隔の増加分を減らし、再度送信間隔を短くする。
２段目のグラフより、時刻t6における前回との再接続時間の差分が−(Ｃ2−Ｃ1)となっている。時刻t6では、前回の時刻t5での再接続時間より早いＣ1で接続されたことを示し、接続が完全には切断されなかったことになる。なお、このときの時刻t5とt6との時間間隔は、（t6−t5）＝（t5−t4）−（t3−t2）／４となる。すなわち、Ｃ2を越えた時点からＣ2を越えずにＣ2に近づく間隔を検索するように動作を行う。

３段目のグラフは、時刻tにおいて１ｘＥＶ−ＤＯへの切替が生じた際に必要とする基地局との接続時間を示している。物理層、セッション層ともに接続されている時間帯での再接続時間はＣ0である。１ｘＥＶ−ＤＯ通信部１１が信号を送受信しないで所定時間が経過すると、物理層が切断され、セッション層で接続を維持する時間帯（淡い網掛け部分）が生じる。このときの再接続時間はＣ1である。さらに所定時間が経過しても１ｘＥＶ−ＤＯ通信部１１が信号を送受信せず、基地局によりセッション層での接続がタイムアウトすると、接続が切断される時間帯（濃い網掛け部分）が生じる。このときの再接続時間はC2である。
信号を送信する時間間隔は、前述のようにセッション層の接続を維持するよう調整を行うので、接続が完全に切断されている時間帯は、時間が経過するごとに短くなっていく。

以上説明したように、本実施形態によれば、無線ＬＡＮで通信中に、１ｘＥＶ−ＤＯの基地局に信号を断続的に送信して、１ｘＥＶ−ＤＯのセッションを確保するので、通信の継続を何ら確保しなかった場合に比べ、再接続に要する時間が短縮化される。 また、図６に示す従来方式による無線ＬＡＮから１ｘＥＶ−ＤＯへの切り替え方法において問題となっていた無通信時間の発生を、図５に示すように、解消することができる。 さらに、信号の送信時間および返答信号の受信時間から、再接続時間を算出し、信号の送信時間間隔を制御するので、セッションが切断しないよう必要なときに通信を行い、消費電力を低減することができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
また、本実施例の１ｘＥＶ−ＤＯ通信部１１および無線ＬＡＮ通信部１２は無線通信端末に内蔵されたものでも、カードやモジュールとして無線通信端末に着脱されるものであっても良い。また、無線通信端末は、携帯情報端末（例えば、ＰＤＡ）、携帯電話機、パソコンなどを含むものである。

本発明の実施例に係る無線通信端末１の概略構成を示すブロック図である。 同実施例における、１ｘＥＶ−ＤＯ通信部１１が信号を送信した際の概算再接続時間を示す図である。 同実施例における、信号の送信間隔時間Ｓw(t)に対する再接続時間Cの関係図である。 同実施例における、信号の送信時刻と送信間隔Ｓw(t)、信号の送信時刻と再接続時間、１ｘＥＶ−ＤＯへの切替が生じた時刻tにおいて必要とする基地局との接続時間とをそれぞれ示したグラフである。 同実施例における接続切り替え時間のグラフである。 従来の接続切り替え時間のグラフである。 モバイルＩＰの概念図である。

符号の説明

１…無線通信端末、１０…ＣＰＵ、１１…１ｘＥＶ−ＤＯ通信部、１２…無線ＬＡＮ通信部、１３…メモリ、１４…ＲＯＭ、１５…ＲＡＭ、１６…操作部、１７…表示部、１８…音声処理部、１００…ホーム・エージェント、１０１…インターネット・サービス・プロバイダ、１０２…サーバ、１０３…公衆ネットワーク、１０４…外部エージェント、１０５…ルータ、１０６…外部エージェント、１０７…ルータ、１０８…無線ＬＡＮアクセスポイント、１０９…１ｘＥＶ−ＤＯ基地局、１１０…１ｘＥＶ−ＤＯアクセス・ターミナル、１１１…無線ＬＡＮモバイル・ノード、１１２…モバイル・ルータ、１１３…１ｘＥＶ−ＤＯアクセス・ターミナル、１１４…無線ＬＡＮモバイル・ノード、１１５…モバイル・ルータ

Claims (1)

1. 第１の通信システムと通信を行う第１通信手段と、
   該第１通信手段とは異なる第２の通信システムと通信を行う第２通信手段と、
   前記第１通信手段が、第１の通信システムに対し、セッションを確立してデータ通信を行っている際に、該データ通信の経路を前記第２通信手段に切り替えた場合には、所定時間が経過するごとに、前記第１通信手段に対し前記セッションを維持又は再確立させる信号を送信させる制御手段を備え、
   前記制御手段は、前記第１通信手段のセッションを維持又は再確立させる信号の送信時間と、該信号に対する第１の通信システムからの応答時間とに基づいて前記所定時間の時間間隔を制御することを特徴とする無線通信端末。

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