JP4642612B2 - 無線通信制御システム及び無線通信制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信制御システム及び無線通信制御方法に関する。

近年、移動端末が複数の通信メディアを有し、無線環境や通信目的等の状況に応じて最適な通信メディアを選択する際に、通信を途切れさせることなく切り替えるシームレス通信技術が検討されている。例えば、セルラシステムと高速な無線アクセスが可能な無線ＬＡＮ（無線ローカルエリアネットワーク）システム等とを適応的に切り替えることが挙げられる。従来のシームレス通信技術においては、移動端末における通信メディア毎の受信電力を測定し、伝送速度等に応じて通信メディアの切り替えを行っている。例えば、移動端末がセルラシステムと無線ＬＡＮシステムを有する場合、セルラシステムによれば広範なカバレッジエリアを利用することができ、また、無線ＬＡＮシステムによれば高いスループットを得ることができる。それら両者の特徴を活かすために、無線ＬＡＮシステムの受信電力の測定値が十分な場合には無線ＬＡＮシステムを利用し、一方、無線ＬＡＮシステムの受信電力の測定値が不十分な場合にはセルラシステムを利用するように制御している。
斉藤他、"異種無線通信メディア間切替ソフトの開発"、2003年信学総大、B-5-289、Mar.2003

しかし、上述した従来のシームレス通信技術では、複数の通信メディアの切り替えを円滑に行うことが難しいケースが生じる。例えば、無線ＬＡＮシステム等の高速無線アクセスを利用している最中に急激に受信電力が低下した場合には、通信メディアの切り替えが間に合わず、通信途切れ等の通信品質の劣化が発生する恐れがある。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、複数の通信メディアの切り替えの円滑化に寄与することのできる無線通信制御システム及び無線通信制御方法を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明に係る無線通信制御システムは、無線通信に係る複数の通信メディアの切り替え制御を行う無線通信制御システムにおいて、前記通信メディアに係る切替が量的にどの程度発生しているのかを位置毎に表す切替発生特性マップと、前記複数の通信メディアを有する移動端末の位置を予測する位置予測手段と、前記予測位置に到達するまでの移動経路途上の前記切替発生特性マップに基づき、前記通信メディアの切替を予測する切替予測手段と、前記切替の予測結果に基づき、前記通信メディアの切替を準備する切替制御手段と、を備えたことを特徴とする。
本発明に係る無線通信制御システムにおいて、前記切替発生特性マップは、位置とハンドオーバ度数との組み合わせのデータから構成されるハンドオーバ度数マップであることを特徴とする。

本発明に係る無線通信制御システムにおいては、前記切替予測手段は、前記移動経路途上の前記切替発生特性マップから切替発生確率を算出することを特徴とする。

本発明に係る無線通信制御システムにおいては、前記切替予測手段は、前記移動経路途上および前記移動経路に隣接するエリアの前記切替発生特性マップから切替発生確率を算出することを特徴とする。

本発明に係る無線通信制御システムにおいては、前記切替予測手段は、前記移動経路途上の切替発生特性を位置毎に評価することを特徴とする。

本発明に係る無線通信制御システムにおいては、前記切替予測手段は、前記移動経路途上における、前記切替発生特性マップ上の切替発生特性の傾きを評価する。

本発明に係る無線通信制御システムにおいては、前記通信メディアの切替の可能性ありと予測された位置に前記移動端末が到達したときには、受信電力の実測値に基づき、前記通信メディアの切替の開始を判断することを特徴とする。

本発明に係る無線通信制御システムにおいては、前記通信メディアの切替の可能性ありと予測された位置に前記移動端末が到達した時点で、強制的に前記通信メディアの切替を開始することを特徴とする。

本発明に係る無線通信制御方法は、無線通信に係る複数の通信メディアの切り替え制御を行う無線通信制御方法であって、前記複数の通信メディアを有する移動端末の位置を予測する過程と、前記通信メディアに係る切替が量的にどの程度発生しているのかを位置毎に表す切替発生特性マップから、前記予測位置に到達するまでの移動経路途上の切替発生特性を取得する過程と、該取得した切替発生特性に基づき、前記通信メディアの切替を予測する過程と、前記切替の予測結果に基づき、前記通信メディアの切替を準備する過程と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、通信メディアの切替を予測して予め該切替を準備するので、実際に通信メディアの切替の要求が発生した時には円滑に該切替を実行することができる。

以下、図面を参照し、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る無線通信制御システムの構成を示すブロック図である。図１に示す無線通信制御システムにおいては、移動端末３０の通信経路に利用される無線ネットワークＡ＿１００と無線ネットワークＢ＿２００の切り替え（ハンドオーバ）を制御する。例えば、セルラシステムと無線ＬＡＮシステムのハンドオーバを制御する。

図１において、制御装置１０は、無線ネットワークＡ＿１００及び無線ネットワークＢ＿２００の双方に通信接続される。また、制御装置１０は、データベース２０に通信接続し、データベース２０からデータを読み出すことができる。移動端末３０は、無線ネットワークＡ＿１００及び無線ネットワークＢ＿２００の双方の通信メディアを有し、無線ネットワークＡ＿１００及び無線ネットワークＢ＿２００の双方に無線接続することができる。

図１の制御装置１０において、通信部１１は、無線ネットワークＡ＿１００及び無線ネットワークＢ＿２００の双方に通信接続し、無線ネットワークＡ＿１００、無線ネットワークＢ＿２００及び移動端末３０との間でデータを送受信する。移動端末３０との間においては、無線ネットワークＡ＿１００又は無線ネットワークＢ＿２００を介してデータを送受信する。

情報取得部１２は、通信部１１を介して移動端末３０から各種の情報を取得する。その移動端末３０から取得する情報には、移動端末３０の位置を示す位置情報と、移動端末３０の移動速度及び移動方向を示す速度情報とが含まれる。
位置予測部１３は、移動端末３０から取得した位置情報及び速度情報に基づき、当該移動端末３０の所定時間（Ｔ秒）後の位置を予測する。
切替予測部１４は、ある移動端末３０について、その現在位置からＴ秒後の予測位置に到達するまでの移動経路途上で、当該移動端末３０に係る無線ネットワークＡ＿１００と無線ネットワークＢ＿２００のハンドオーバが発生するかを予測する。この予測には、データベース２０に格納されているハンドオーバ度数マップを利用する。
切替制御部１５は、そのハンドオーバ発生の予測結果に基づき、ハンドオーバに係る準備を行う。

図１の移動端末３０において、無線通信部Ａ＿３１は無線ネットワークＡ＿１００の通信メディアであり、無線ネットワークＡ＿１００に無線接続して通信を行う。無線通信部Ｂ＿３２は無線ネットワークＢ＿２００の通信メディアであり、無線ネットワークＢ＿２００に無線接続して通信を行う。
制御部３３は、無線通信部Ａ＿３１及び無線通信部Ｂ＿３２を制御し、無線ネットワークＡ＿１００と無線ネットワークＢ＿２００のハンドオーバに係る制御処理等を行う。また、制御部３３は、無線通信部Ａ＿３１又は無線通信部Ｂ＿３２を介して制御装置１０と通信接続し、データを送受信する。
測定部３４は各種の測定を行う。その測定項目には、移動端末３０の位置、移動速度及び移動方向が含まれる。測定部３４は、例えばＧＰＳ（Global Positioning System）を利用して現在位置の経度、緯度や移動速度及び移動方向を測定する。その測定した経度、緯度は位置情報として、また、移動速度及び移動方向は速度情報として、それぞれ制御部３３を介して制御装置１０に送信される。

図２は、データベース２０に格納されるハンドオーバ度数マップ２１の構成例を示す図である。ハンドオーバ度数マップ２１は、位置毎のハンドオーバ発生特性を表すハンドオーバ発生特性マップの一構成例である。図２に例示されるように、ハンドオーバ度数マップ２１は、位置（経度、緯度）とハンドオーバ度数の組み合わせのデータから構成される。図２のハンドオーバ度数マップ２１からは、特定の位置（経度（ｘ）、緯度（ｙ））におけるハンドオーバ度数（ＨＯ（ｘ，ｙ））を得ることができる。ハンドオーバ度数マップ２１は、実際に起きたハンドオーバの度数を計測することによって予め作成される。本実施形態においては、ハンドオーバ度数マップ２１は、無線ネットワークＡ＿１００と無線ネットワークＢ＿２００のハンドオーバの度数をその計測単位エリア毎に計測して作成される。なお、図２に例示されるハンドオーバ度数マップ２１のデータは、便宜上のデータである。

以下、本実施形態の特徴的な無線通信制御処理について詳細に説明する。

初めに、図３を参照して、本実施形態に係る無線通信制御処理の概要を説明する。図３は、本実施形態に係る無線通信制御処理を説明するための説明図である。
図３に例示されるような異なる無線ネットワークの境界エリアにおいては、ハンドオーバの発生する確率（以下、「ハンドオーバ確率」と称する）が特に高くなると考えられる。図３の例では、セルラシステムのカバレッジエリア３０１内に高速無線アクセスシステム（例えば無線ＬＡＮシステム）のカバレッジエリア３０２が存在している。図３においては、そのカバレッジエリア３０１と３０２の境界付近においてハンドオーバ確率が特に高くなる。また、その境界付近以外の場所においても、いずれかの無線ネットワークからの受信電力が低下する場所においてはハンドオーバ確率が高くなると考えられる。例えば、図３の例において、高速無線アクセスカバレッジエリア３０２内に在っても、建物等によって高速無線アクセスシステムからの受信電力が低下する場所においては、高速無線アクセスシステムからセルラシステムへのハンドオーバが発生する確率が高くなる。このような知見に基づき、本実施形態においては、移動端末３０の現在位置からＴ秒後の予測位置に到達するまでの移動経路途上におけるハンドオーバ発生特性に基づき、ハンドオーバの発生を予測する。そして、その予測結果に応じてハンドオーバに係る準備を行う。

図４は、本実施形態に係る無線通信制御処理の流れを示すフローチャートである。この図４を参照して、本実施形態に係る具体的な無線通信制御処理を説明する。
図４において、制御装置１０の情報取得部１２は、移動端末３０から、位置情報（経度；Ｘ０，緯度；Ｙ０）及び速度情報（経度方向速度；Ｖｘ０，緯度方向速度；Ｖｙ０）を取得する（ステップＳ１）。次いで、位置予測部１３は、その取得した位置情報（Ｘ０，Ｙ０）及び速度情報（Ｖｘ０，Ｖｙ０）から、当該移動端末３０のＴ秒後の位置（Ｘ１，Ｙ１）を予測する（ステップＳ２）。その予測においては、次式を利用して位置（Ｘ１，Ｙ１）を計算する。
（Ｘ１，Ｙ１）＝（Ｘ０，Ｙ０）＋Ｔ×（Ｖｘ０，Ｖｙ０）

次いで、切替予測部１４は、当該移動端末３０の現在位置（Ｘ０，Ｙ０）からＴ秒後の予測位置（Ｘ１，Ｙ１）までの移動経路途上におけるハンドオーバ発生特性を調べ、ハンドオーバの発生を予測する。この予測処理においては、移動経路途上のハンドオーバ発生特性を統計処理し、その統計処理結果を利用する。

具体的には、図３に例示されるように、移動経路途上にあるハンドオーバ度数の計測単位エリアごとのハンドオーバ度数をデータベース２０内のハンドオーバ度数マップ２１から取得する（ステップＳ３）。ここで、本実施形態においては、現在位置（Ｘ０，Ｙ０）から予測位置（Ｘ１，Ｙ１）に到達するまでに通過すると予測する計測単位エリアと、その通過すると予測する計測単位エリアに隣接する計測単位エリアとを、ハンドオーバ度数の取得対象エリア（図３の斜線で示されるエリア）とする。なお、通過すると予測する計測単位エリアのみをハンドオーバ度数の取得対象エリアとしてもよい。但し、通過すると予測する計測単位エリアに隣接する計測単位エリアも、ハンドオーバ度数の取得対象エリアに含めることによって、実際の移動経路が予測経路からずれた場合をケアすることができる。

次いで、その取得したハンドオーバ度数からハンドオーバ確率Ｐを算出する（ステップＳ４）。本実施形態においては、取得したハンドオーバ度数の合計値をハンドオーバ確率を表す指標として利用する。具体的には、ハンドオーバ度数の合計値をハンドオーバ確率Ｐとする。なお、本実施形態においては、移動経路途上のハンドオーバ発生特性を統計処理する一手法として、移動経路途上のハンドオーバ確率Ｐを算出しているが、他の統計手法を用いるようにしてもよい。

次いで、その算出したハンドオーバ確率Ｐを所定の確率ＴＨ＿Ｐと比較する（ステップＳ５）。その所定の確率ＴＨ＿Ｐは、ハンドオーバが発生するまでに、ハンドオーバに係る準備時間を確保できるハンドオーバ確率に対応する。また、所定の確率ＴＨ＿Ｐは、各無線ネットワーク間のハンドオーバに応じた適切な値に複数設定してもよい。

そのステップＳ５の比較の結果、ハンドオーバ確率Ｐが所定の確率ＴＨ＿Ｐを超える場合（ステップＳ５がＹＥＳ）には、切替予測部１４はハンドオーバ発生の可能性ありを切替制御部１５に通知し、この通知に応じて、切替制御部１５はハンドオーバに係る事前処理を開始する（ステップＳ６）。

一方、ハンドオーバ確率Ｐが所定の確率ＴＨ＿Ｐ以下である場合（ステップＳ５がＮＯ）には、切替予測部１４は、そのまま処理を終了する。

上述した実施形態によれば、ハンドオーバを予測して予めハンドオーバを準備するので、実際にハンドオーバの要求が発生した時には円滑にハンドオーバを実行することができる。これにより、たとえ急激に受信電力が低下したとしても円滑にハンドオーバが行われ、通信途切れ等の通信品質の劣化を防止することができる。

なお、本実施形態に係る無線通信制御処理おいては、各種の変形が可能である。

（変形例１）
切替予測部１４は、移動経路途上のハンドオーバ発生特性を位置毎に評価するようにしてもよい。具体的には、移動端末３０の現在位置（Ｘ０，Ｙ０）からＴ秒後の予測位置（Ｘ１，Ｙ１）までの移動経路途上にある各計測単位エリアごとのハンドオーバ度数を所定値と比較する。この比較の結果、所定値を超えるハンドオーバ度数を有する計測単位エリアが移動経路途上に存在する場合に、ハンドオーバに係る準備を開始する。これにより、局所的に受信電力が低下する場所が存在する等のハンドオーバ発生特性の特異な箇所をケアすることができる。

なお、移動端末３０が、ハンドオーバ発生の可能性ありと予測されたエリア内に到達したときには、ハンドオーバ制御の仕方として、以下に示す二通りの方法Ａ，Ｂが考えられる。

（方法Ａ）
受信電力の実測値に基づき、ハンドオーバの開始を判断する。例えば移動端末３０において測定された受信電力を用いる。この方法Ａによれば、実際の受信電力に応じたハンドオーバを行うことができる。
（方法Ｂ）
ハンドオーバ発生の可能性ありと予測された位置に到達した時点で、強制的にハンドオーバを開始する。この方法Ｂによれば、ハンドオーバの発生があり得るエリアにおいて、実際にはまだハンドオーバが必要ではない時点で、余裕を持ってハンドオーバを行うことができる。

（変形例２）
切替予測部１４は、移動経路途上における、ハンドオーバ度数マップ２１上のハンドオーバ発生特性の傾きを評価するようにしてもよい。具体的には、移動端末３０の現在位置（Ｘ０，Ｙ０）からＴ秒後の予測位置（Ｘ１，Ｙ１）までの移動経路途上における、ハンドオーバ度数マップ２１上のハンドオーバ度数の増加の傾きを計算する。そして、その傾きが所定値を上回るときに、ハンドオーバに係る準備を開始する。

また、本実施形態に係る無線通信制御システムの機能配置については、適宜変更することができる。
例えば、図１に示す位置予測部１３及び切替予測部１４を移動端末３０に備え、移動端末３０において位置予測及びハンドオーバの発生の予測を行うようにし、その結果を制御装置１０に送信するようにしてもよい。この場合、データベース２０からハンドオーバ度数マップ２１を移動端末３０にダウンロードする。また、そのダウンロードにおいては、必要なエリアのデータのみを適宜取得すればよい。
また、制御装置１０が移動端末３０内に具備されてもよい。

以上、本発明の実施形態を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。

本発明の一実施形態に係る無線通信制御システムの構成を示すブロック図である。 同実施形態に係るハンドオーバ度数マップ２１の構成例を示す図である。 同実施形態に係る無線通信制御処理を説明するための説明図である。 同実施形態に係る無線通信制御処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１０…制御装置、１１…通信部、１２…情報取得部、１３…位置予測部、１４…切替予測部、１５…切替制御部、２０…データベース、２１…ハンドオーバ度数マップ（切替発生特性マップ）、３０…移動端末、３１，３２…無線通信部、３３…制御部、３４…測定部、１００，２００…無線ネットワーク

Claims (9)

1. 無線通信に係る複数の通信メディアの切り替え制御を行う無線通信制御システムにおいて、
   前記通信メディアに係る切替が量的にどの程度発生しているのかを位置毎に表す切替発生特性マップと、
   前記複数の通信メディアを有する移動端末の位置を予測する位置予測手段と、
   前記予測位置に到達するまでの移動経路途上の前記切替発生特性マップに基づき、前記通信メディアの切替を予測する切替予測手段と、
   前記切替の予測結果に基づき、前記通信メディアの切替を準備する切替制御手段と、
   を備えたことを特徴とする無線通信制御システム。
2. 前記切替発生特性マップは、位置とハンドオーバ度数との組み合わせのデータから構成されるハンドオーバ度数マップであることを特徴とする請求項１に記載の無線通信制御システム。
3. 前記切替予測手段は、前記移動経路途上の前記切替発生特性マップから切替発生確率を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信制御システム。
4. 前記切替予測手段は、前記移動経路途上および前記移動経路に隣接するエリアの前記切替発生特性マップから切替発生確率を算出することを特徴とする請求項３に記載の無線通信制御システム。
5. 前記切替予測手段は、前記移動経路途上の切替発生特性を位置毎に評価することを特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信制御システム。
6. 前記切替予測手段は、前記移動経路途上における、前記切替発生特性マップ上の切替発生特性の傾きを評価することを特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信制御システム。
7. 前記通信メディアの切替の可能性ありと予測された位置に前記移動端末が到達したときには、受信電力の実測値に基づき、前記通信メディアの切替の開始を判断することを特徴とする請求項１から６のいずれかの項に記載の無線通信制御システム。
8. 前記通信メディアの切替の可能性ありと予測された位置に前記移動端末が到達した時点で、強制的に前記通信メディアの切替を開始することを特徴とする請求項１から６のいずれかの項に記載の無線通信制御システム。
9. 無線通信に係る複数の通信メディアの切り替え制御を行う無線通信制御方法であって、
   前記複数の通信メディアを有する移動端末の位置を予測する過程と、
   前記通信メディアに係る切替が量的にどの程度発生しているのかを位置毎に表す切替発生特性マップから、前記予測位置に到達するまでの移動経路途上の切替発生特性を取得する過程と、
   該取得した切替発生特性に基づき、前記通信メディアの切替を予測する過程と、
   前記切替の予測結果に基づき、前記通信メディアの切替を準備する過程と、
   を含むことを特徴とする無線通信制御方法。

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