JP4864664B2 - 無線通信端末及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、リアルタイム性を有するアプリケーションを使用して、基地局が下りバーストの割当て情報を配下の端末にブロードキャストする広帯域かつ広域のネットワークを用いる無線通信システムで通信を行う無線通信端末及びその制御方法に関する。

同一無線ネットワークへのハンドオーバとして、広域無線ネットワークシステムのエリア間又はセクター間でのハンドオーバがある。端末が広域無線ネットワークシステムのエリア間又はセクター間を移動する場合、より良好なエリア又はセクターの基地局にハンドオーバしていた。しかしながら、基地局が下りバーストの割当て情報を配下の端末にブロードキャストする広域無線ネットワークでは、原理的に同一無線ネットワーク内での良好なハンドオーバが非常に困難である。

異種無線ネットワークへのハンドオーバとして、図１３に示すようなモバイルＩＰ（例えば、非特許文献１）を用いたシステムが提案されている。モバイルＩＰの基本動作は、以下の通りである。
（i）移動先ＬＡＮ１又は２に接続する物理手段をスキャンする（無線ＬＡＮの場合、有効な電波をスキャンする。）。
（ii）モバイルノード（ＭＮ）３が移動先ＬＡＮ１又は２に入った場合、外部エージェント４，５経由でホームエージェント６に登録要請を送信する。これを受け取ったホームエージェント６は、ＭＮ３にエージェント広告（ＩＰアドレス情報などが入ったデータ）を送信する。これによって位置登録が完了する。
（iii）通信相手７は、モバイルノード３がホームＬＡＮ８上にあるように見えるため、通信相手７が送りたいデータは、ホームエージェント６に向けて発信される。
（iv）ホームエージェント６は、位置登録情報を利用し、送られてきたデータを気付けＩＰアドレスで包み（カプセル化）、外部エージェント４，５に転送する。カプセル化は、モバイルＩＰ専用に定義されたプロトコルを用いる。
（v）外部エージェント４，５は、カプセルを解き、ＭＮ３にデータを転送する。
（vi）ＭＮ３は、通信相手７に向けて、インターネット９を通じて送りたいデータを送信する。
C. Perkins、"IP Mobility Support (RFC2002)"、［online］、１９９６年１０月、ＩＥＴＦ、［平成１８年３月１５日検索］、インターネット＜URL: http: //www.ietf.org /rfc/rfc2002.txt＞

ブロードバンド広域無線ネットワークがＯＦＤＭＡ方式でＴＤＤシステムを採用している場合、端末が自分宛のデータを基地局から正確に受信できるようにするために、図１４に示すようにフレーム制御ヘッダＦＣＨ (Frame Control Header)、下り回線の割当て情報ＤＬ−ＭＡＰ(Downlink Map Message)等の変調方式及び符号化情報と下り回線のリソース（サブチャネル）の割当て情報（ＭＡＰ）を、基地局がその配下にある全ての端末にブロードキャストで送信する必要がある。

ＭＡＰについては、データ領域のサブチャネルがＰＵＳＣ(Partial Used SubChannelization)方式で割り当てられる通信状態の場合とＡＭＣ(Advanced Modulation and Coding)方式で割り当てられる通信状態の場合のいずれにも対応できるように、各方式のＩＥ（情報要素）が構成されている。すなわち、ＰＵＳＣ方式については、ユーザごとにＭＣＳ（Modulation Coding Scheme:変調クラス制御）が異なるので、割当て用のＭＡＰ ＩＥがユーザ数分必要となり、ＡＭＣ方式については、ＢａｎｄごとにＭＣＳが異なるので、割当て用のＭＡＰ ＩＥがＢａｎｄ数（例えば、２４Ｂａｎｄ）分必要となり、例えば、３ＳＤＭＡ（空間分割多元接続方式）の場合、最大で７２個（２４Ｂａｎｄ×３）の割当て用のＭＡＰ ＩＥが必要となる。

現行（IEEE802.16e）のＩＥは、割当てを矩形とし、開始オフセットを示すSymbol/Subchannel数と、割当ての範囲を示すSymbol/Subchannel数とをそれぞれ指定するので、情報量が多くなっている。また、このＩＥでは、ＭＣＳを指定するＤＩＵＣ（Downlink internal Usage Code）が一つしか指定できないため、ＡＭＣ方式ではＢａｎｄ数分このＩＥが必要となる。ＡＭＣ方式の場合、開始オフセット値と割当て範囲を示すSubchannel数は、固定となるため指定する必要がない。さらに、ＡＭＣ領域の範囲を示すSymbol数は、AAS_DL_IEで決定されるので不要となる。

このようなブロードキャストで送信されるフレーム制御ヘッダＦＣＨ及び下り回線の割当て情報ＤＬ−ＭＡＰは、隣接する基地局間でも同一周波数帯で送信されるので、端末が、二つの基地局のエリアがオーバラップする境界又は二つのセクターがオーバラップする境界に存在する場合、干渉によってフレーム制御ヘッダＦＣＨ及び下り回線の割当て情報ＤＬ−ＭＡＰを良好に受信できなくなる。

したがって、隣接する別の基地局にハンドオーバする場合又は他のセクターにハンドオーバする場合、通信品質が著しく劣化し、無線リンクが切断される場合がある。特に、下り回線の割当て情報ＤＬ−ＭＡＰは重要であり、基地局間のハンドオーバを少しでもスムーズに行うために、ハンドオーバする直前に下り回線の割当て情報ＤＬ−ＭＡＰを繰り返して連続で送信する(DL-MAP Repetition)ことによって干渉耐性を強くすることも提案されている。通常、４〜６回のDL-MAPが行われるが、DL-MAP Repetitionの分だけ下りの帯域が小さくなるという不都合を有する。

このような干渉によるハンドオーバを解決するために、使用するサブキャリアをセル間又はセクター間で分けることが提案されている。しかしながら、この場合、サービスできる帯域が非常に低下するという不都合を有する。

また、ＴＤＤシステムの場合、ＦＤＤシステムと比べると、実質的な干渉がない場合でもセル間ハンドオーバには３００〜５００ｍｓの時間を要するので、ＶｏＩＰアプリケーション（以下、適宜「ＶｏＩＰ」と略する。）のように遅延やジッタに敏感なアプリケーションの場合は、音切れなどの通信品質の劣化を引き起こす要因となる。

また、ＯＦＤＭＡ方式のブロードバンド広域無線ネットワークでは、単独のエリアフリンジは、基地局と端末の送信出力の差から端末の送信出力で決定されることが多く、下りはまだ通信できるにもかかわらず上りの通信ができないために、結局通信ができないという不都合があった。

広域無線ネットワークにおいては、端末は受信電界強度（ＲＳＳＩ: Repetition Received Signal Strength Indicator）のみを指標として他の基地局にハンドオーバしていたので、閾値より高いＲＳＳＩのポイントで発生するセクター間ハンドオーバに対応できていなかった。広域無線ネットワークにおいてセクター間ハンドオーバ及びセル間ハンドオーバが発生する際のＲＳＳＩをプロットした図１５からわかるように、セクター間ハンドオーバがセル間ハンドオーバより高いＲＳＳＩで発生することがわかる。

図１６は、広域無線ネットワークにおいてセクター間ハンドオーバ及びセル間ハンドオーバが発生する際の上りにおけるパケット到着間隔を示し、図１７は、広域無線ネットワークにおいてセクター間ハンドオーバ及びセル間ハンドオーバが発生する際の下りにおけるパケット到着間隔を示す。上りと下りのいずれも、セクター間ハンドオーバの場合にパケット到着間隔が更に大きくなる（すなわち、瞬停時間が長くなる）傾向にあるので、通信品質が劣悪な状態が更に長く継続することになり、従来の同一無線ネットワーク内でのハンドオーバでは、通信品質の観点から不都合が大きくなる。その理由は、比較的高いＲＳＳＩにおいて大きな干渉を他のセクターから長時間受けるからである。なお、従来の端末は、ＲＳＳＩのみを指標として用い、他の基地局へのハンドオーバをサポートしていた。

複数経路をシームレスに切り替えるためにモバイルＩＰを用いることが従来提案されている。この場合、同時に通信できるのは基本的に一つの無線ネットワークを用いた通信のみ可能であり、同時に複数の無線ネットワークで通信することには対応していないので、他の無線ネットワークに切替（ハンドオーバ）を行う際には、一旦現在通信中の無線ネットワークでの通信が切れるので、通信経路の切替自体に時間を要し、その結果、通信切替中の通信品質は著しく劣化していた（例えば、音切れや瞬断）。また、モバイルノードで下りの無線品質の劣化を検出し、スイッチングサーバに対して通信経路の切替を要求した後にスイッチングサーバでバインディングアップデート(Binding Update)によってバインディングキャッシュ(Binding Cache)の更新を行うと、ＣｏＡ(Care of Address)を更新するので、上りと下りで別々の無線通信ネットワークを使っての通信を維持することができない。

さらに、モバイルＩＰはマルチホームに対応していないので、同時に複数の無線回線を用いて通信を行って帯域の補完をするのが不可能であった。

したがって、セクターとオーバラップする境界、エリアとオーバラップする境界又はエリアフリンジに無線通信端末が存在する際には、無線品質を維持するよう良好な通信を行うことが所望される。

本発明の目的は、セクターとオーバラップする境界、エリアとオーバラップする境界又はエリアフリンジにおいて、無線品質を維持するよう良好な通信を行うことができる無線通信端末及びその制御方法を提供することである。

本発明による請求項１の無線通信端末は、
リアルタイム性を有するアプリケーションを使用して、基地局が下りバーストの割当て情報を配下の端末にブロードキャストする広帯域かつ広域のネットワークを用いる無線通信システムで通信を行う無線通信端末において、
基地局間又は基地局のセクター間のシームレスなハンドオーバを行う広域のネットワークを用いる他の無線通信システムで通信する通信手段と、
前記無線通信端末が、前記通信システムで通信を行っている場合に、通信中の基地局の異なるセクターとオーバラップする境界に存在するのか、他の基地局のエリアとオーバラップする境界に存在するのか、又は、前記通信中の基地局のセクター又は前記他の基地局のエリアとオーバラップしない通信中の基地局のエリアフリンジに存在するのかを判定する判定手段と、
使用しているアプリケーション及び前記判定手段の判定結果に応じて、前記無線通信システム内で基地局間のハンドオーバを行うか、前記他の無線通信システムに切り替えるか、前記通信システムの通信の補完のために前記他の無線通信システムと同時に通信を行うか、又は、上下いずれかの回線を前記他の無線通信システムに切り替えるように制御する制御手段とを具えることを特徴とする。

本発明による請求項２の無線通信端末は、
受信電界強度及び信号対雑音比を検出する検出手段を更に具え、
前記判定手段は、前記受信電界強度及び信号対雑音比が所定の条件を一定期間満足する場合、前記通信中の基地局のセクター又は前記他の基地局のエリアとオーバラップしない通信中の基地局のエリアフリンジに存在すると判定することを特徴とする。

本発明による請求項３の無線通信端末は、
前記判定手段が、前記通信中の基地局のセクター又は前記他の基地局のエリアとオーバラップしない通信中の基地局のエリアフリンジに存在すると判定した場合、前記制御手段は、上下いずれかの回線を前記他の無線通信システムに切り替えるように制御することを特徴とする。

本発明による請求項４の無線通信端末は、
前記無線通信端末の通信品質及び受信電界強度を検出する検出手段を更に具え、
前記判定手段は、前記通信品質及び受信電界強度が第１の条件を満足する場合、通信中の基地局の異なるセクターとオーバラップする境界に存在すると判定することを特徴とする。

本発明による請求項５の無線通信端末は、
前記判定手段が、通信中の基地局の異なるセクターとオーバラップする境界に存在すると判定した場合、前記制御手段は、前記他の無線通信システムに切り替えるように制御することを特徴とする。

本発明による請求項６の無線通信端末は、
前記判定手段が、前記通信品質及び受信電界強度が、前記第１の条件における受信電界強度より低い受信電界強度の第２の条件を満足する場合、前記判定手段は、他の基地局のエリアとオーバラップする境界に存在すると判定することを特徴とする。

本発明による請求項７の無線通信端末は、
前記無線通信端末が、他の基地局のエリアとオーバラップする境界に存在すると判定し、前記リアルタイム性を有するアプリケーションがストリーミングアプリケーションである場合、前記無線通信システム内で基地局間のハンドオーバを行うように制御することを特徴とする。

本発明による請求項８の無線通信端末は、
前記リアルタイム性を有するアプリケーションがＶｏＩＰアプリケーションであり、かつ、前記判定手段が、他の基地局のエリアとオーバラップする境界に存在すると判定した場合、前記制御手段は、前記他の無線通信システムに切り替えるか、又は前記無線通信システムの通信の補完のために前記他の無線通信システムと同時に通信を行うように制御することを特徴とする。

本発明による請求項９の無線通信端末は、
前記無線通信システムと前記他の無線通信システムの遅延差を測定する測定手段を更に具え、
前記制御手段は、前記遅延差が閾値より大きい場合、前記他の無線通信システムに切り替えるように制御することを特徴とする。

本発明による請求項１０の無線通信端末は、
前記無線通信システムと前記他の無線通信システムの遅延差を測定する手段を更に具え、
前記制御手段は、前記遅延差が閾値以下の場合、前記無線通信システムの通信の補完のために前記他の無線通信システムと同時に通信を行うように制御することを特徴とする。

本発明による請求項１１の無線通信端末の制御方法は、
リアルタイム性を有するアプリケーションを使用して、基地局が下りバーストの割当て情報を配下の端末にブロードキャストする広帯域かつ広域のネットワークを用いる無線通信システムとの通信を行う無線通信端末の制御方法において、
前記無線通信端末が、前記無線通信システムで通信を行っている場合に、通信中の基地局の異なるセクターとオーバラップする境界に存在するのか、他の基地局のエリアとオーバラップする境界に存在するのか、又は、前記通信中の基地局のセクター又は前記他の基地局のエリアとオーバラップしない通信中の基地局のエリアフリンジに存在するのかを判定し、
使用しているアプリケーション及び前記判定の結果に応じて、前記無線通信システム内で基地局間のハンドオーバを行うのか、基地局間又は基地局のセクター間のシームレスなハンドオーバを行う広域のネットワークを用いる他の無線通信システムに切り替えるのか、前記無線通信システムの通信の補完のために前記他の無線通信システムと同時に通信を行うのか、又は、上下いずれかの回線を前記他の無線通信システムに切り替えることを特徴とする。

本発明による請求項１２の無線通信端末の制御方法は、
前記無線通信端末の受信電界強度及び信号対雑音比を検出し、
該受信電界強度及び信号対雑音比が所定の条件を一定期間満足する場合、前記通信中の基地局のセクター又は前記他の基地局のエリアとオーバラップしない通信中の基地局のエリアフリンジに存在すると判定することを特徴とする。

本発明による請求項１３の無線通信端末の制御方法は、
前記通信中の基地局のセクター又は前記他の基地局のエリアとオーバラップしない通信中の基地局のエリアフリンジに存在すると判定した場合、上下いずれかの回線を前記他の無線通信システムに切り替えることを特徴とする。

本発明による請求項１４の無線通信端末の制御方法は、
前記無線通信端末の通信品質及び受信電界強度を検出し、
該通信品質及び受信電界強度が第１の条件を満足する場合、通信中の基地局の異なるセクターとオーバラップする境界に存在すると判定することを特徴とする。

本発明による請求項１５の無線通信端末の制御方法は、
通信中の基地局の異なるセクターとオーバラップする境界に存在すると判定した場合、前記他の無線通信システムに切り替えることを特徴とする。

本発明による請求項１６の無線通信端末の制御方法は、
前記通信品質及び受信電界強度が、前記第１の条件の受信電界強度より低い受信電界強度の第２の条件を満足する場合、他の基地局のエリアとオーバラップする境界に存在すると判定することを特徴とする。

本発明による請求項１７の無線通信端末の制御方法は、
前記リアルタイム性を有するアプリケーションがストリーミングアプリケーションであり、かつ、他の基地局のエリアとオーバラップする境界に存在すると判定した場合、前記無線通信システム内で基地局間のハンドオーバを行うことを特徴とする。

本発明による請求項１８の無線通信端末の制御方法は、
前記リアルタイム性を有するアプリケーションがＶｏＩＰアプリケーションでありかつ、他の基地局のエリアとオーバラップする境界に存在すると判定した場合、前記他の無線通信システムに切り替えるか、又は前記無線通信システムの通信の補完のために前記他の無線通信システムと同時に通信を行うことを特徴とする。

本発明による請求項１９の無線通信端末の制御方法は、
前記無線通信システムと前記他の無線通信システムの遅延差を測定し、
該遅延差が閾値より大きい場合、前記他の無線通信システムに切り替えることを特徴とする。

本発明による請求項２０の無線通信端末の制御方法は、
前記無線通信システムと前記他の無線通信システムの遅延差を測定し、
該遅延差が閾値以下の場合、前記無線通信システムの通信の補完のために前記他の無線通信システムと同時に通信を行うことを特徴とする。

本発明によれば、無線通信端末が、セクターとオーバラップする境界に存在するのか、エリアとオーバラップする境界に存在するのか、又は、エリアフリンジに存在するのかを判定し、使用しているアプリケーション及び判定の結果に応じて、制御手段は、基地局が下りバーストの割当て情報を配下の端末にブロードキャストする広帯域かつ広域のネットワークを用いる無線通信システム内で基地局間のハンドオーバを行うか、他の無線通信システムに切り替えるか、基地局間又は基地局のセクター間のシームレスなハンドオーバを行う広域のネットワークを用いる他の無線通信システムと同時に通信を行うか、又は、上下いずれかの回線を前記他の無線通信システムに切り替える。このようにアプリケーション及び判定の結果に応じた制御を行うことによって、セクターとオーバラップする境界、エリアとオーバラップする境界又はエリアフリンジにおいて、無線品質を維持するよう良好な通信を行うことができる。

本発明による無線通信端末及びその制御方法の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明による無線通信端末が用いられるシステムの構成図である。図１に示すシステムにおいて、ＭＮ１１とスイッチングサーバ（ＳＳ）１２との間でＶＰＮ（ＩＰＳｅｃ）１３，１４，１５によるトンネルを確立することによって、Ｌ３の仮想化を実現してＩＰモビリティを確立している。これによって、モバイルＩＰとは異なり同時に複数の無線通信ネットワークを使ってＭＮ１１とＳＳ１２との間で通信を行うことができる。すなわち、上下の無線リンクにおいて異なる無線通信ネットワークで通信することができる。

図１において、ＭＮ１１は、下りの無線リンクの通信品質劣化を検出する手段と、上りの音声の無音を検出する手段とを有し、ＳＳ１２は、上りの無線リンクの通信品質劣化を検出する手段と、下りの音声の無音を検出する手段とを有する。これによって、ＭＮ１１で下りの無線リンクの通信品質劣化を検出した場合、ＳＳ１２で下りの音声の無音を検出した後に下りの無線リンクの通信経路を別の異なる通信経路に切り替え、次いで、ＭＮ１１で上りの音声の無音を検出した後に上りの無線リンクの通信経路を切り替えることによって、通信経路の切替に伴う音切れや瞬断のような通信品質の劣化を防止することができる。

それに対して、ＳＳ１２で上りの無線リンクの通信品質の劣化を検出した場合、ＭＮ１１で上りの音声の無音を検出した後に上りの無線リンクの通信経路を別の異なる通信経路に切り替え、次いで、ＳＳ１２で下りの音声の無音を検出した後に下りの無線リンクの通信経路を切り替えることによって、通信経路の切替に伴う音切れや瞬断のような通信品質の劣化を防止することができる。

また、既に説明したような無音時の通信経路の切替時に上り／下りの無線リンクの特徴（帯域、遅延、ジッタ等）に最適なコーディックに上下独立に切り替えることによって、通信経路が切り替わった後の通信品質を向上させることができるとともに、コーディック切替時の雑音を防止することができる。

ＭＮ１１に複数の無線通信手段を有する場合、全ての通信経路を通信状態に維持するのはＭＮ１１のバッテリセービングの観点から好ましくないので、既に説明した通信品質の劣化をＭＮ１１とＳＳ１２で検出する場合、２段階切替先候補の異なる通信経路ごとに閾値を有する。これによって、第１の閾値で異なる通信手段をＭＮ１１でドーマント又は電源断の状態から通信状態に移行させて、ＭＮ１１とＳＳ１２で規定の制御メッセージをそれぞれ通信することによって、切替先の通信経路の通信状態をチェックするとともに切替先の通信経路を決定することができる。

その後、ＭＮ１１又はＳＳ１２での通信品質劣化の閾値が第２の閾値に到達したときに、既に決定した別の通信経路への切替を行うことによって、ＭＮ１１のバッテリセービングを実現しながら、通信品質を劣化させることなく別の通信経路への切替を実現することができる。

図２は、ＭＮのブロック図であり、図３Ａは、ＭＮ側のデータパケットのフレームフォーマットであり、図３Ｂは、ＭＮ側のアクセス制御パケットのフレームフォーマットである。図２において、ＭＮ１１は、通信カード２１，２２，２３が接続される気付けＩＰアドレスインタフェース部２４，２５，２６と、アクセス制御部２７と、制御部２８と、上り音声の無音検出部２９と、通信経路選択ロジック部３０と、仮想ＩＰアドレス３１と、アプリケーション３２とを具える。

アクセス制御部２７は、ＭＮ１１とＳＳ１２との間の通常のデータ通信とは別に、通信インタフェースの切替やＭＮ１１とＳＳ１２との間での制御パケットのエコーバックの制御を行う。エコーバックは、現在通信していない通信経路で行うものであり、ＭＮ１１及びＳＳ１２でそれぞれ受信パケット間隔を監視することによって通信状態のチェックを行い、通信経路選択ロジック部３０においてどの通信経路に切り替えるかの判定を行うのに使用される。

制御部２８は、受信パケット整合性処理部、無線情報解析処理部及び受信パケット解析処理部を有する。受信パケット整合性処理部は、ジッタバッファの機能を実現するとともに、二つ以上の移動体通信ネットワークから受信したパケットの順序の整合を行う。ＶｏＩＰのようなリアルタイムアプリケーションの場合、ＲＴＰ(Real-time transport protocol)のシーケンス番号をチェックする。

無線情報解析部は、通信中の移動体通信でＭＮ１１が受信した無線情報（例えば、スループット、ＳＩＮＲ，ＲＳＳＩ，ＤＲＣ，Ｔｘ＿Ｐｏｗｅｒ）の解析を行い、下りの無線リンクにおける通信品質の劣化を検出するのに用いられる。受信パケット解析処理部は、ＭＮ１１で受信しているデータパケットの統計情報（スループット、パケットロス、アンダーランカウント、オーバランカウント）の解析を行い、通信中の通信経路であれば通信品質劣化の判定を行うことができ、通信中でない通信経路では通信状態のチェックを行い、次に通信経路を切り替えるか否かの判定を行うことができる。

上り音声の無音検出部２９は、ＶｏＩＰのＲＴＰパケットにエンコードする前に上りの音声が無音であることを検出する。これによって、無音時に上りの通信経路を切り替えることができる。通信経路選択ロジック部３０は、通信経路を他の通信経路に切り替えるか否かの判定と、切り替える場合にどの通信経路に切り替えるかの判定を行う。

ＭＮ１１のアプリケーション３２に対しては、仮想ＩＰアドレス３１（ホームＩＰアドレス）を用いることによって、ＭＮ１１が接続する移動体通信のネットワークが変わっても常に同一のＩＰアドレスをアプリケーション３２に提供することによって、ＩＰモビリティを確保している。また、異なる移動体通信に対しては、それぞれに対応する気付けＩＰアドレスＣｏＡ（多くの場合、ＭＮ１１が移動体通信ネットワークに接続する際に移動体ネットワークから付与される。）を有する。

ＳＳ１２では、気付けＩＰアドレスを見ることによってどの通信経路を通じて送信されたかを知ることができる。また、ＳＳ１２では、ＶＰＮのカプセル１３，１４，１５のカプセル化を外した後に、図３に示すデータパケットのホームＩＰアドレス（これは、実際にはＭＮ１１のアプリケーション３２が一義的に使う仮想ＩＰアドレス３１である。）をソースアドレスとして、ＣＮ(Correspondence Node)のアドレスを宛先(Destination)アドレスに設定してＣＮにペイロード(Payload)を送信することによって、ＩＰモビリティを確保している。したがって、ＳＳ１２は、ＭＮ１１と複数の通信経路を使って送信することができる。

また、ＭＮ１１では、ＭＮ１１が送信した通信経路とは異なる通信経路で、ＳＳ１２が送信したパケットを受信することができ、ＶＰＮのカプセル化を外したパケットの中にＭＮ１１のアプリケーション３２が一義的に使用しているホームＩＰアドレスに対して、ＳＳ１２から受信したパケットを送信（入力）すればよいので、どの通信経路を使ってＳＳ１２が送信したかは問題にならない。換言すれば、どの通信経路を使ってＳＳ１２がパケットを送信したとしても、パケットをＭＮ１１のアプリケーション３２に送信（入力）することができる。

したがって、ＭＮ１１とＳＳ１２のいずれも、どの通信経路から受信したパケットに対しても、ＶＰＮのカプセル化を外した後には、複数の通信経路から受信したパケットは同一フォーマットのフレームになるので、受信したパケットの整合性さえ確保すれば、上り／下りで異なる通信経路で通信を維持できる。

図４は、ＳＳの機能ブロック図である。この機能ブロックにおいて、以下の処理が行われる。
（１）ＭＮ送受信処理
ＭＮ１１から送信されるデータパケットは、図３Ａに示すようなＩＰＳｅｃのトンネルモード形式で構成されるので、ソケットをデータプログラム形式で作成し、ＭＮ１１への送受信を行う。アクセス制御パケットは、ＴＣＰプロトコルで制御されるので、図３Ｂに示すフォーマットでＭＮ１１への送受信処理を行う。

（２）ホームパケットの送信元ＩＰアドレスチェック
ＭＮ１１から送信されたデータパケットのホームＩＰアドレスと、ＳＳ１２に登録されているホームＩＰアドレスとの比較を行う。ホームＩＰアドレスは、ＭＮ１１の仮想ＩＰアドレス３１のことであり、ＭＮ１１とＳＳ１２との最初の初期手続の中でＭＮ１１からＳＳ１２に通知される。

（３）受信パケット整合性処理及び受信処理
ジッタバッファの機能を果たすとともに、二つ以上の移動通信ネットワークから受信したパケットの順序の整合を行う。ＶｏＩＰのようなリアルタイムアプリケーションの場合には、ＲＴＰのシーケンス番号をチェックする。

（４）受信パケットの統計処理及び受信処理
データパケットの統計情報（パケットロス、スループット、アンダーランカウント、オーバランカウント及びパケット到着間隔）の取得を行い、上りの通信品質の劣化を
検出する。

（５）制御部
ＳＳ１２の全体の制御を行う。

（６）アクセス制御
ＭＮ１１から送信されたアクセス制御パケットを、制御コードに基づいて処理する。ＭＮ１１からＳＳ１１に対するアクセス制御パケットを表１に示し、ＳＳ１２からＭＮ１１に対するアクセス制御パケットを表２に示す。制御コードを、ペイロード部分の先頭１バイトとする。また、アクセス制御コード語の４バイトにホームＩＰアドレスが含まれる。アクセス制御パケットがＳＳ１２に送信されると、ＳＳ１２は制御処理後にＭＮ１１に応答パケットを送信する。

（７）インタフェース切替
ＳＳ１２に登録されているホームＩＰアドレスに紐付けされたＭＮキャリアＩＰアドレスを書き換える。

（８）応答パケット作成
アクセス制御時の応答パケットを作成する。応答パケットは、表２の制御コード及びアクセス制御パケットペイロード部分をコピーしたものから構成される。

（９）ＣＮ送信処理
ＭＮ１１から送られてきたホームパケットをＣＮに送信する。ホームパケットはＩＰパケットで構成されているので、ソケットはＩＰ層で作成される。

（１０）下りの無音検出部
ＣＮからの受信パケットの到着間隔を統計的に処理して、下りの無音検出を行う。

（１１）パケット再構成
ＣＮから送られてきたホームパケットをＭＮ１１に送信する際のペイロードとする。

（１２）ホームパケットの宛先ＩＰアドレスチェック
ＣＮから送られてきたホームパケットの宛先ＩＰアドレスと、ＳＳ１２に登録されているホームＩＰアドレスとの比較を行う。これによって、ホームパケットがどのＭＮ１１のキャリアＩＰアドレスのものかを判断する。

（１３）プロトコルチェック
ＣＮ側のイーサネットドライバ（ｅｔｈ１）は、データリンク層でパケットを受信する。ここで受信したパケットの中でＳＳ１２が受信する必要があるパケットは、宛先がホームＩＰアドレスのＩＰパケットとＡＲＰ(address Resolution Protocol)だけである。受信したパケットのデータリンク層ヘッダ内のプロトコルタイプを照会することによって、プロトコルの判別を行う。

（１４）パケットキャプチャ
ＳＳ１２では、データリンク層のＭＡＣアドレスにソケットをバインドすることによって全てのデータパケットを受信することができる。これによって、データリンク層ヘッダを含むデータを受信する。

（１５）ＡＲＰ応答パケット作成
ＳＳ１２は、登録してある全てのホームＩＰアドレスに対するＡＲＰ要求に、ＳＳ１２のＭＡＣアドレスを用いて応答する。これによって、ＣＮからの宛先がホームＩＰアドレスであるホームパケットの全てをＳＳ１２で受信することができる。

（１６）通信経路選択部
現在通信中の上りの通信品質が劣化した後、ＭＮ１１との間の制御メッセージのエコーバックにより他の複数の通信経路の通信状態のチェックを行い、次に切り替えるべき下りの通信経路の判定を行う。

（１７）送信パケット振り分け部
ＳＳ１２で選択した通信経路に送信パケットを振り分ける。通信ごとにＶＰＮ１３，１４，１５のトンネルフォーマット（特に、ＩＰアドレス）が異なるので、選択した通信経路用のフレームを構成する。

図５は、本発明による無線通信端末の動作を説明するための図である。図５において、実線の円は、リアルタイム性を有するアプリケーションを使用して、基地局が下りバーストの割当て情報を配下の端末にブロードキャストする広帯域かつ広域の第１の無線ネットワークの各基地局のエリアを示し、一点鎖線の円は、基地局間又は基地局のセクター間のシームレスなハンドオーバを行う広域の第２の無線ネットワークの各基地局のエリアを示す。通信中の基地局の異なるセクターとオーバラップする境界Ａは、第１の無線ネットワークの二つのセクターがオーバラップして無線状態が劣悪となっているエリアである。他の基地局のエリアとオーバラップする境界Ｂは、第１の無線ネットワークの二つの基地局のエリアがオーバラップして無線状態が劣悪となっているエリアである。通信中の基地局のセクター又は他の基地局のエリアとオーバラップしない通信中の基地局のエリアフリンジＣは、上りでは通信できないが下りでは通信可能であり、かつ、第２の無線ネットワークが使えるエリアである。なお、第２の無線ネットワークのエリアは、これに限られるものではなく、全てをカバーリングするように配置されているが、図５ではその全てを表しているものではない。

この場合、ＭＮ１１は、ブロードバンド無線ネットワークシステムとして広帯域を実現するために、リアルタイム性を有するアプリケーション３２を使用して、第１の無線ネットワークを用いる無線通信システムとの通信を行うだけでなく、第２の無線ネットワークを用いる他の無線通信システムとの通信も行う。

第１の無線ネットワークを、例えば、ＷｉＭａｘのようにＯＦＤＭＡ／ＴＤＤ方式を採用した広帯域かつ広域の無線ネットワークとし、上り／下りのサブチャネルなどの回線情報や変調方式及び符号化情報を全ての基地局において、その配下に存在する全ての端末宛にブロードキャストメッセージとして送信する。

第２の無線ネットワークを、例えば、ＣＤＭＡ２０００ １ｘ ＥＶ−ＤＯシステムのように基地局のエリア間及びセクター間のシームレスなハンドオーバを行う無線ネットワークとする。

ＭＮ１１の無線情報解析部は、受信電界強度、通信品質（ＣＩＲ:Carrier to Interference power Ratio）及び信号対雑音比（ＳＮＲ:Signal to Noise Ratio）を定期的に測定して取得するとともに、第１の無線ネットワークと第２の無線ネットワークとの間の遅延差を定期的に測定する。

図６は、ＭＮでの境界判定処理のフローチャートである。このルーチンでは、先ず、ＭＮ１１は、第１の無線ネットワークで通信中にＲＳＳＩ，ＣＩＲ及びＳＮＲを定期的に測定して取得する（ステップＳ１）。第１の無線ネットワークのセル又はセクターがオーバラップすると、干渉によりＣＩＲが低くなるので、ＣＩＲが閾値ＹｄＢ以下であるか否かチェックする（ステップＳ２）。この場合、ＣＩＲがある一定時間（Ｔ４ｍｓ間）連続でＹｄＢ以下であるか否かの判定を行っているが、ＣＩＲのある一定期間（Ｔ５ｍｓ間）の平均がＹｄＢ以下であるか否かの判定を行ってもよい。

ＣＩＲがＹｄＢ以下になったと判定すると、他のセクター又は他のセルからの干渉が無視できないレベルになったことを検知したので、次に、他のセクターからの干渉によるＣＩＲの劣化であるか又は他の基地局のセルからの干渉によるＣＩＲの劣化であるかを判定する。

図１５に示すように、他のセクターからの干渉によるＣＩＲの劣化は、他の基地局のセルからの干渉によるＣＩＲの劣化に比べて高いＲＳＳＩで発生するので、ある一定時間（Ｔ３ｍｓ間）連続でＲＳＳＩがＸ２ｄＢ以下になるか否かチェックする（ステップＳ３）。この判定を、ある一定期間（Ｔ６ｍｓ間）の平均でＲＳＳＩがＸ２ｄＢ以下になるか否かとすることもできる。

ＲＳＳＩがＸ２ｄＢ以下であれば、他の基地局からの干渉によるＣＩＲの劣化である、すなわち、ＭＮ１１がエリアのオーバラップする境界Ｂに存在すると判定し（ステップＳ４）、本ルーチンを終了する。それに対して、ＲＳＳＩがＸ２ｄＢを超えると、他のセクターからの干渉によるＣＩＲの劣化である、すなわち、ＭＮ１１がセクターのオーバラップする境界Ａに存在すると判定し（ステップＳ５）、本ルーチンを終了する。

ステップＳ２においてＣＩＲが閾値ＹｄＢを超えると判定されると、ＲＳＳＩがＴ１ｍｓ間連続でＸ３ｄＢｍ以下であるか否か判定し（ステップＳ６）、ＲＳＳＩがＴ１ｍｓ間連続でＸ３ｄＢｍ以下である場合、ＳＮＲがＴ１ｍｓ間連続でＺｄＢ以下であるか否か判定し（ステップＳ７）、ＳＮＲがＴ１ｍｓ間連続でＺｄＢ以下である場合、ＭＮ１１がエリアフリンジＣに存在すると判定し（ステップＳ８）、本ルーチンを終了する。

なお、ステップＳ６でＲＳＳＩがＴ１ｍｓ間連続でＸ３ｄＢｍを超えると判定され又はステップＳ７でＳＮＲがＴ１ｍｓ間連続でＺｄＢを超えると判定された場合、ＭＮ１１が境界Ａ、境界Ｂ、エリアフリンジＣのいずれにも存在しないと判定され、ステップＳ１に戻る。

ＭＮ１１が境界Ｂに存在する場合、ＭＮ１１が境界Ａに存在する場合に比べて通信品質が劣悪な状態が短時間であるので、ストリーミングアプリケーション（以下、適宜「ストリーミング」と略する。）のようなリアルタイムアプリケーションであるが大きなバッファで通信断状態をカバーできるアプリケーションの場合には、第１の無線ネットワークのシステム内で基地局間のハンドオーバを行う。

また、ＶｏＩＰのようにさほど帯域を必要としないが極めてリアルタイム性が要求されるアプリケーションの場合には、他の同じ基地局間のハンドオフが円滑に行われる第２の無線ネットワークにハンドオーバする第１の方法と、第１の無線ネットワークと第２の無線ネットワークで同時に通信を行いながら、第１の無線ネットワークで不足する帯域を第２の無線ネットワークで補完する第２の方法のいずれかを選択することによって、アプリケーションのサービス品質を維持する。第１の無線ネットワーク及び第２の無線ネットワークを同時に用いて通信を実行する第２の方法は、具体的には、ＭＮ１１及びＳＳ１２が第１の無線ネットワークをマスタ経路として用いてパケットの送受信を行い、このマスタ経路の帯域（転送レート）が不足する場合に、第２の無線ネットワークをスレーブ経路として用いて、不足する帯域をスレーブ経路で補完する。なお、スレーブ経路は、第２の無線ネットワークの一つに限らず、利用可能な複数の無線ネットワークを同時に用いることもできる。

ＶｏＩＰのように遅延時間やジッタの影響を受けやすいが所要帯域が小さいサービスでは、第２の無線ネットワークでも十分帯域が足りるので、第１の無線ネットワークと第２の無線ネットワークのいずれを選択するかの判断に際し、第１の無線ネットワークと第２の無線ネットワークの平均遅延差を考慮する。すなわち、遅延差がある閾値（Ｐｍｓ）より大きい場合は、第２の方法では第１の無線ネットワークと第２の無線ネットワークの遅延差によりジッタバッファを許容レベルより大きくせざるを得なかったり、帯域の補完がリアルタイムに実施されないことによって通話品質が悪化するので、第１の方法が適切である。

それに対して、遅延差が許容レベル以下すなわち閾値（Ｐｍｓ）以下である場合、ＶｏＩＰに必要な帯域を常に第１及び第２の無線ネットワークから供給できるので、通話品質の観点からは第２の方法が適切である。当然、端末のバッテリセービングの観点や第１及び第２の無線ネットワークの契約形態によっては、いずれの場合においても第１の方法を選択することがある。

ＭＮ１１が境界Ａに存在する場合には、ＭＮ１１が境界Ｂに存在する場合に比べて通話品質が劣悪な状態が長く継続されているので、どのようなアプリケーションであっても、上記第１の方法が行われて通信品質を維持する。例えばストリーミングなどにおいてアプリケーションが第２の無線ネットワークで供給できる帯域より大きい帯域を使っている場合、ＭＮ１１からアプリケーションのＣＮ(Correspondence Node)（ＳＳ１２を含む。）に実現可能な帯域を通知する。それを受けたＣＮでは、帯域を、通知された帯域までできるだけ滑らかに落とし、アプリケーションを実行する。

また、ＶｏＩＰのような双方向リアルタイムアプリケーションの場合は、ＭＮ１１及びＣＮにおいて、第２の無線ネットワークで実現できる帯域にマッチングしたコーディクに変更し、又は、ＶＢＲ(Variable Bit Rate)のコーディクであればビットレートを適切なビットレートに変更して、通話品質の維持を図る。このような機能がＣＮに搭載されていない場合、ＳＳ１２においてＭＮ１１とのネゴシエーションを行い、コーディクの変更やＶＢＲの適切な変更を行う。この場合、ＳＩＰプロトコルを用いると時間を要するので、ＳＳ１２とＭＮ１１との間で独自の制御プロトコルを用いる。

第２の無線ネットワークにハンドオーバした後、ＭＮ１１は、第１の無線ネットワークにおけるＣＩＲを定期的に測定し、ＣＩＲがＱｄＢｍ（ＱｄＢ＞ＹｄＢ）以上になると、再度第１の無線ネットワークへのハンドオーバを行う。

アプリケーションの品質を保証するために帯域の補完を行う場合、第１の無線ネットワークで第２の無線ネットワークの帯域の補完を行うことが想定されるが、ユーザが広帯域のサービスを享受できるように利用可能なサブキャリアを全てのセクターに割り当てるサブチャネル方式ＦＵＳＣ(Fully Subchannelization)を採用した場合、第１の無線ネットワークは、境界Ａ，Ｂでは干渉により通信状態が著しく劣化するので、第２の無線ネットワークで帯域の補完を行い、アプリケーションの品質を良好に保つ。

本実施の形態では、通信品質が劣化した無線回線のみ第２の無線ネットワークに切り替え、もう一方の回線は、継続して第１の無線ネットワークで使用する、すなわち、上下いずれかのリンクを他の同じ基地局間のハンドオフが円滑に行われる第２の無線ネットワークに切り替える第３の方法も行う。

エリアフリンジＣでは、下りの通信は良好だが上りの通信品質が著しく劣化する特徴がある。したがって、第３の方法によって、上りに関しては第２の無線ネットワークで通信を行い、下りに関しては第１の無線ネットワークで通信を継続する。これによって、第１の無線ネットワークのエリアが見かけ上広がったことになる。

図７及び図８は、ＭＮで第１の無線ネットワークで通信中に通信品質の劣化を検出した場合を示す図である。図７において、最初は、第１の無線ネットワークの無線リンクでＭＮ１１とＳＳ１２が通信を行っている。ＭＮ１１が取得した無線情報を解析した結果として通信品質劣化レベル１を検出する（二つの閾値のうち第１の閾値を満足する）場合、ＭＮ１１では、第２の無線ネットワークをドーマント状態又は電源断状態から通信状態への移行処理を開始する。ＭＮ１１は、第２の無線ネットワークの通信状態への移行が完了した後、ＳＳ１２に「通信品質劣化検出」を送信すると同時に「Ｃｏｐｙ返信要求」をＳＳ１２に送信する。ＳＳ１２は、「通信品質劣化検出応答」を第２の無線ネットワークでＭＮ１１に送信する。

「Ｃｏｐｙ返信要求」を受信すると、「Ｃｏｐｙ返信要求応答」を受信したPayloadをそのまま載せ変えて第２の無線ネットワークでＭＮ１１に送信する。このようないわゆるパケットのエコーバックによって、ＭＮ１１及びＳＳ１２は、受信したパケットの統計処理（例えば、パケット到着間隔のモニタ）を行って、新しい通信経路である第２の無線ネットワークの受信状態をチェックし、通信経路を切り替えることができるか否か判定する。図７の場合、ＭＮ１１で第２の無線ネットワークを新しい通信経路として選択している。

その後、ＭＮ１１で通信品質劣化レベル２を検出する（二つの閾値のうち第２の閾値を満足する）場合、下りの通信経路を切り替えるために、「通信経路変更指示」をＳＳ１２に送信する。ＳＳ１２では、「通信経路変更指示」を受信して「通信経路変更指示応答」をＭＮ１１に送信した後に無音を検出すると、下りの通信経路を第２の無線ネットワークに切り替える処理を行うと同時に、第２の無線ネットワークの下りの無線リンクの特徴に最適なコーディックに変更する。

ＳＳ１２で下りの無音を検出してＣＮからＲＴＰパケットが流れてくると、通信経路を変更した第２の無線ネットワークで変更したコーディック用にトランスコーディックしたPayloadとＲＴＰヘッダを付けた後、更にＶＰＮ１３，１４，１５のトンネリングを付加したフレームでＭＮ１１に送信する。

その後、ＭＮ１１でも無音の検出をした後にPolicyによって下りの同一通信経路を選択する。この場合、上りの通信経路を第２の無線ネットワークに切り替える処理を行うと同時に、第２の無線ネットワークの上りの無線リンクの特徴に最適なコーディックに変更する。

ＭＮ１１で上りの有音を検出してアプリケーション３２からＲＴＰパケットが流れてくると、通信経路を変更した第２の無線ネットワークで変更したコーディック用にトランスコーディックしたPayloadとＲＴＰヘッダを付けた後、更にＶＰＮ１３，１４，１５のトンネリングを付加したフレームでＭＮ１１に送信する。

アプリケーション３２がＭＮ１１内のSoft Phoneである場合、最初から変更したコーディックでエンコードしたPayloadを持つＲＴＰパケットを作成するので、ＭＮ１１の制御部２８でトランスコーディックする必要がない。

図８では、ＭＮ１１で通信品質の劣化を検出した結果、下りの通信経路のみ第２の無線ネットワークに変更して、上りに関しては第１の無線ネットワークを継続して使用している。

図９及び図１０は、ＳＳ１２で第１の無線ネットワークで通信中に通信品質の劣化を検出した場合を示す図である。図９において、第１のネットワークでＭＮ１１とＳＳ１２が通信中にＳＳ１２で通信品質劣化レベル１を検出する（二つの閾値のうち第１の閾値を満足する）場合、ＭＮ１１に「通信品質劣化検出」を送信すると同時に下りの無音検出を開始する。

ＭＮ１１では、第２の無線ネットワークをドーマント状態又は電源断状態から通信状態への移行処理を開始する。ＭＮ１１は、第２の無線ネットワークの通信状態に移行すると、「通信品質劣化検出応答」を第２の無線ネットワークでＳＳ１２に送信した後に、「Ｃｏｐｙ返信要求」をＳＳ１２に送信する。

ＳＳ１２は、「Ｃｏｐｙ返信要求」を受信すると、「Ｃｏｐｙ返信要求応答」を受信したPayloadをそのまま載せ変えて第２の無線ネットワークでＭＮ１１に送信する。このようないわゆるパケットのエコーバックによって、ＭＮ１１及びＳＳ１２は、受信したパケットの統計処理（例えば、パケット到着間隔のモニタ）を行って、新しい通信経路である第２の無線ネットワークの受信状態をチェックし、通信経路を切り替えることができるか否か判定する。図９の場合、ＭＮ１１で第２の無線ネットワークを新しい通信経路として選択している。

その後、ＭＮ１１で通信品質劣化レベル２を検出する（二つの閾値のうち第２の閾値を満足する）場合、上りの通信経路を切り替えるために、「通信経路変更指示」をＭＮ１１に送信する。ＭＮ１１では、「通信経路変更指示」を受信して「通信経路変更指示応答」をＳＳ１２に送信した後に無音を検出すると、上りの通信経路を第２の無線ネットワークに切り替える処理を行うと同時に、第２の無線ネットワークの下りの無線リンクの特徴に最適なコーディックに変更する。

ＭＮ１１で上りの無音を検出してＣＮからＲＴＰパケットが流れてくると、通信経路を変更した第２の無線ネットワークで変更したコーディック用にトランスコーディックしたPayloadとＲＴＰヘッダを付けた後、更にＶＰＮ１３，１４，１５のトンネリングを付加したフレームでＭＮ１１に送信する。

アプリケーション３２がＭＮ１１内のSoft Phoneである場合、最初から変更したコーディックでエンコードしたPayloadを持つＲＴＰパケットを作成するので、ＭＮ１１の制御部２８でトランスコーディックする必要がない。

その後、ＳＳ１２でも無音の検出をした後にPolicyによって上りの同一通信経路を選択する。この場合、下りの通信経路を第２の無線ネットワークに切り替える処理を行うと同時に、第２の無線ネットワークの下りの無線リンクの特徴に最適なコーディックに変更する。

ＭＮ１１で上りの有音を検出してアプリケーション３２からＲＴＰパケットが流れてくると、通信経路を変更した第２の無線ネットワークで変更したコーディック用にトランスコーディックしたPayloadとＲＴＰヘッダを付けた後、更にＶＰＮ１３，１４，１５のトンネリングを付加したフレームでＭＮ１１に送信する。

図１０は、ＳＳ１２で上りの通信経路を切り替えた後で特に下りの通信品質が劣化していないので、PolicyによりＳＳ１２では引き続き第１の無線ネットワークの通信を維持している場合を示す。この場合、ＭＮ１１から下りの通信品質が劣化していることを通知された段階で第２の無線ネットワークに通信を切り替えることになる。

図７〜１０は、第１の無線ネットワークから第２の無線ネットワークに通信経路を切り替える場合を示しているが、同様のメカニズムで逆に第２の無線ネットワークから第１の無線ネットワークに通信経路を切り替えることもできる。

次に、ＭＮ１１での通信品質の劣化の検出方法を具体的に説明する。ＭＮ１１で取得できる無線情報として、ＲＳＳＩ，ＳＮＩＲ(Signal to Noise and Interference Ratio)、送信電力、ＤＲＣ(Data Rate Control)，ＤＲＣ＿Ｌｏｃｋ、スループット等がある。ＷＬＡＮやＰＨＳのような通信カードでは、通常、上記無線情報のうちＲＳＳＩしか取得できないが、下りの帯域とＲＳＳＩとが相関関係にあるので、ＲＳＳＩのレベルをある閾値によって判定することによって、通信品質劣化レベルの判定を行うことができる。また、ＥＶ−ＤＯでは、ＲＳＳＩに加えて、ＳＮＩＲ、送信出力、ＤＲＣ(Data Rate Control)，ＤＲＣ＿Ｌｏｃｋ等の無線情報を用いて通信品質劣化レベルの判定を更に正確に行うことができる。

先ず、ＥＶ−ＤＯの場合、以下の条件で通信品質劣化レベル１及び通信品質劣化レベル２の判定を行う。
通信品質劣化レベル１の場合、以下の条件を一つでも満足すればよい。
ＳＩＮＲ≦Ｔｈｒｅｓｈ＿ＳＩＮＲ＿１
ＤＲＣ情報≦Ｔｈｒｅｓｈ＿ＤＲＣ＿１
送信出力≧Ｔｈｒｅｓｈ＿Ｔｘ＿Ｐｏｗｅｒ＿１
ＤＲＣ Ｌｏｃｋ情報≦Ｔｈｒｅｓｈ＿ＤＲＣ＿Ｌｏｃｋ＿１
ＲＳＳＩ≦Ｔｈｒｅｓｈ＿ＲＳＳＩ＿１
通信品質劣化レベル２の場合、以下の条件を一つでも満足すればよい。
ＳＩＮＲ≦Ｔｈｒｅｓｈ＿ＳＩＮＲ＿２
ＤＲＣ情報≦Ｔｈｒｅｓｈ＿ＤＲＣ＿２
送信出力≧Ｔｈｒｅｓｈ＿Ｔｘ＿Ｐｏｗｅｒ＿２
ＤＲＣ Ｌｏｃｋ情報≦Ｔｈｒｅｓｈ＿ＤＲＣ＿Ｌｏｃｋ＿２
ＲＳＳＩ≦Ｔｈｒｅｓｈ＿ＲＳＳＩ＿２

次に、他の無線通信では、ＲＳＳＩを使って以下の条件で通信品質劣化レベル１と通信品質劣化レベル２の判定を行う。
ＲＳＳＩ≦Ｔｈｒｅｓｈ＿ＲＳＳＩ＿１
通信品質劣化レベル２の場合、以下の条件を一つでも満足すればよい。
ＲＳＳＩ≦Ｔｈｒｅｓｈ＿ＲＳＳＩ＿２

通信品質劣化レベル１に関しては、上記のようにして検出を行うが、実際には以下の表のように検出条件のパラメータ及び閾値を変更すべき移動体通信ごとに有し、それぞれ判定する必要がある。その理由は、移動体通信によってドーマント又は電源断の状態から通信状態に移行するまでの時間が異なるからである。

次に、ＳＳ１２での通信品質劣化検出方法を具体的に説明する。
ＳＳ１２では、受信したＲＴＰパケットのパケット間隔を、Soft phoneやＩＰ電話で使われているジッタバッファに相当する時間ウィンドウで監視することによって、上りの通信品質劣化を検出する。図１１は、ＳＳ１２での経路切替を説明するための図である。ＳＳ１２では、ＭＮ１１とＣＮとの間で通話が開始されると、ＭＮ１１からＣＮ及びＣＮからＭＮ１１の両方向ともＳｅｑ＝０からＲＴＰパケットの送信が開始される。

ここで、通信に使用している経路が移動体通信経路１であるとすると、ＳＳ１２は、ＭＮ１１からＣＮへのＲＴＰパケットのＳｅｑ＝０を受信する（ステップＳ１０１）と、経路切替の判定に使用する判定タイマをスタートさせる（ステップＳ１０２）。次に、ＭＮ１１からＣＮが受信するＲＴＰパケットのシーケンス番号と受信時間をタイマと連動させて監視を行う（ステップＳ１０３）。

次に、ＳＳ１２の通信経路選択部は、シーケンス番号及びタイマの監視を通じてＲＴＰパケットを受信する度に通信経路劣化レベル１の検出を行う。検出条件としては、以下の４条件のいずれかを満足した場合に通信経路劣化レベル１を検出する。
ｔ−（ｓｅｑ＊２０ｍｓ）＞閾値１
最近Ｎパケット中でＭ回 ｔ−（ｓｅｑ＊２０ｍｓ）＞閾値２
最近Ｎパケット中でＫ回 ｔ−（ｓｅｑ＊２０ｍｓ）＞閾値３
最近Ｎパケットの受信間隔＞閾値４
閾値１、閾値２、閾値３、閾値４、Ｎ，Ｍ，Ｋを、例えば、７０ｍｓ、６０ｍｓ、５０ｍｓ、３５ｍｓ、１０，２，３とする。なお、ｓｅｑ＊２０ｍｓとしているが、これは２０ｍｓフレームを使用したコーディックの場合であり、例えば３０ｍｓフレームの場合には３０ｍｓを使用する。

ステップＳ１０４においてあるＲＴＰパケット受信時に通信経路劣化レベル１の条件を満足した場合、ＳＳ１２は、ＭＮ１１に「通信品質劣化検出」を送信して、ＭＮ１１で変更すべき移動体通信をドーマント又は電源断状態から通信状態への移行処理をスタートできるように併せてＭＮ１１に指示し（ステップＳ１０５）、ステップＳ１０３に戻る。それに対して、通信経路劣化レベル１の条件に当てはまらない場合、現在使用している無線経路の上り（ＭＮ１１からＣＮ）は特に問題がないものとしてそのまま継続して使用し、通信経路劣化レベル２の検出を行う（ステップＳ１０６）。検出条件としては、以下の４条件のいずれかを満足した場合に通信経路劣化レベル２を検出する。
ｔ−（ｓｅｑ＊２０ｍｓ）＞閾値１
最近Ｎパケット中でＭ回 ｔ−（ｓｅｑ＊２０ｍｓ）＞閾値２
最近Ｎパケット中でＫ回 ｔ−（ｓｅｑ＊２０ｍｓ）＞閾値３
最近Ｎパケットの受信間隔＞閾値４
閾値１、閾値２、閾値３、閾値４、Ｎ，Ｍ，Ｋを、例えば、８０ｍｓ、７０ｍｓ、５０ｍｓ、４０ｍｓ、１０，３，５とする。なお、ｓｅｑ＊２０ｍｓとしているが、これは２０ｍｓフレームを使用したコーディックの場合であり、例えば３０ｍｓフレームの場合には３０ｍｓを使用する。

ステップＳ１０７においてあるＲＴＰパケット受信時に通信経路劣化レベル２の条件を満足した場合、変更すべき移動体通信が通信状態であるか否か判定し（ステップＳ１０７）、通信状態である場合にはＭＮ１１に「通信経路変更指示」を送信し（ステップＳ１０８）、ステップＳ１０３に戻る。ステップＳ１０６において通信経路劣化レベル２が検出されず又は変更する通信経路が通信状態でない場合、ステップＳ１０３に戻る。

上記の動作によれば、上りの経路状態をＳＳ１２が監視することによって経路の切替を行うことができる。これによって、例えば、下りの無線状態が良好であり、ＭＮ１１が受信するＲＴＰパケットも問題なく到着しているが、上りの無線経路に問題が生じて上りのＲＴＰパケットのジッタが増大する状況であっても、ＳＳ１２が経路の切替を開始することができ、ＣＮ側で音の途切れの発生を抑制することができる。

通信品質劣化レベル１の検出のためには、以下の表のように検出条件のパラメータ及び閾値を変更すべき移動体通信ごとに有し、それぞれ判定する必要がある。これは、移動体通信によってドーマント又は電源断の状態から通信状態に移行するまでの時間が異なるからである。

図１２は、ソフトフォン受信側でのＲＴＰパケットの到着時間と再生時間との関係を説明するための図である。ソフトフォンでは、ネットワークでのパケットのジッタの揺らぎを考慮し、再生までの時間を遅らせてパケットをバッファリングし、再生時間となった時点で再生を開始する。この再生時間がジッタバッファと同等のものである。

ここでは、ジッタバッファを１００ｍｓとする。図１２Ａにおいて、全てのパケットが遅延なく到着した場合を示す。図１２Ａにおいて、受信側のソフトフォンでは、最初のＲＴＰパケットが到着してから１００ｍｓ経過した時点で最初のパケットの再生を開始し、以後のパケットは全て到着から１００ｍｓ遅れて再生される。このために、ジッタバッファ内では、パケットの遅延があっても再生されることとなる。

図１２Ｂは、シーケンス番号６のパケットが、ネットワーク内で遅延を起こし、シーケンス番号９とシーケンス番号１０との間に来た場合を示す。この場合、シーケンス番号６のパケットがその再生時間より前に到着しているので、このパケットが再生されることになる。

図１２Ｃは、シーケンス番号６のパケットが遅延によりシーケンス番号１２とシーケンス番号１３との間に到着した場合を示す。この場合、シーケンス番号６のパケットがその再生時間より後に到着しているので、このパケットが再生されずに破棄されることになる。

本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。

本発明による無線通信端末が用いられるシステムの構成図である。 ＭＮのブロック図である。 図３Ａは、ＭＮ側のデータパケットのフレームフォーマットであり、図３Ｂは、ＭＮ側のアクセス制御パケットのフレームフォーマットである。 ＳＳの機能ブロック図である。 本発明による無線通信端末の動作を説明するための図である。 ＭＮでの境界判定処理のフローチャートである。 ＭＮで第１の無線ネットワークで通信中に通信品質の劣化を検出した場合を示す図である。 ＭＮで第１の無線ネットワークで通信中に通信品質の劣化を検出した場合を示す図である。 ＳＳで第１の無線ネットワークで通信中に通信品質の劣化を検出した場合を示す図である。 ＳＳで第１の無線ネットワークで通信中に通信品質の劣化を検出した場合を示す図である。 ＳＳでの経路切替を説明するための図である。 ソフトフォン受信側でのＲＴＰパケットの到着時間と再生時間との関係を説明するための図である。 モバイルＩＰを用いたシステムを示す図である。 ＷｉｒｅｌｅｓｓＭＡＮ−ＯＦＤＭＡフレーム構造を示す図である。 無線通信端末のハンドオーバにおける電波状態を示す図である。 広域無線ネットワークにおいてセクター間ハンドオーバ及びセル間ハンドオーバが発生する際の上りにおけるパケット到着間隔を示す図である。 広域無線ネットワークにおいてセクター間ハンドオーバ及びセル間ハンドオーバが発生する際の下りにおけるパケット到着間隔を示す図である。

符号の説明

１，２ 移動先ＬＡＮ
３，１１ モバイルノード（ＭＮ）
４，５ 外部エージェント
６ ホームエージェント
７ 通信相手
８ ホームＬＡＮ
９ インターネット
１２ スイッチングサーバ（ＳＳ）
１３ ＶＰＮ（ＩＰＳｅｃ）
２１，２２，２３ 通信カード
２４，２５，２６ 気付けＩＰアドレスインタフェース部
２７ アクセス制御部
２８ 制御部
２９ 上り音声の無音検出部
３０ 通信経路選択ロジック部
３１ 仮想ＩＰアドレス
３２ アプリケーション

Claims (20)

1. リアルタイム性を有するアプリケーションを使用して、基地局が下りバーストの割当て情報を配下の端末にブロードキャストする広帯域かつ広域のネットワークを用いる無線通信システムで通信を行う無線通信端末において、
   基地局間又は基地局のセクター間のシームレスなハンドオーバを行う広域のネットワークを用いる他の無線通信システムで通信する通信手段と、
   前記無線通信端末が、前記通信システムで通信を行っている場合に、通信中の基地局の異なるセクターとオーバラップする境界に存在するのか、他の基地局のエリアとオーバラップする境界に存在するのか、又は、前記通信中の基地局のセクター又は前記他の基地局のエリアとオーバラップしない通信中の基地局のエリアフリンジに存在するのかを判定する判定手段と、
   使用しているアプリケーション及び前記判定手段の判定結果に応じて、前記無線通信システム内で基地局間のハンドオーバを行うか、前記他の無線通信システムに切り替えるか、前記通信システムの通信の補完のために前記他の無線通信システムと同時に通信を行うか、又は、上下いずれかの回線を前記他の無線通信システムに切り替えるように制御する制御手段とを具えることを特徴とする無線通信端末。
2. 受信電界強度及び信号対雑音比を検出する検出手段を更に具え、
   前記判定手段は、前記受信電界強度及び信号対雑音比が所定の条件を一定期間満足する場合、前記通信中の基地局のセクター又は前記他の基地局のエリアとオーバラップしない通信中の基地局のエリアフリンジに存在すると判定することを特徴とする請求項１記載の無線通信端末。
3. 前記判定手段が、前記通信中の基地局のセクター又は前記他の基地局のエリアとオーバラップしない通信中の基地局のエリアフリンジに存在すると判定した場合、前記制御手段は、上下いずれかの回線を前記他の無線通信システムに切り替えるように制御することを特徴とする請求項２記載の無線通信端末。
4. 前記無線通信端末の通信品質及び受信電界強度を検出する検出手段を更に具え、
   前記判定手段は、前記通信品質及び受信電界強度が第１の条件を満足する場合、通信中の基地局の異なるセクターとオーバラップする境界に存在すると判定することを特徴とする請求項２記載の無線通信端末。
5. 前記判定手段が、通信中の基地局の異なるセクターとオーバラップする境界に存在すると判定した場合、前記制御手段は、前記他の無線通信システムに切り替えるように制御することを特徴とする請求項４記載の無線通信端末。
6. 前記判定手段が、前記通信品質及び受信電界強度が、前記第１の条件における受信電界強度より低い受信電界強度の第２の条件を満足する場合、前記判定手段は、他の基地局のエリアとオーバラップする境界に存在すると判定することを特徴とする請求項４記載の無線通信端末。
7. 前記リアルタイム性を有するアプリケーションがストリーミングアプリケーションであり、かつ、前記判定手段が、他の基地局のエリアとオーバラップする境界に存在すると判定した場合、前記制御手段は、前記無線通信システム内で基地局間のハンドオーバを行うように制御することを特徴とする請求項６記載の無線通信端末。
8. 前記リアルタイム性を有するアプリケーションがＶｏＩＰアプリケーションであり、かつ、前記判定手段が、他の基地局のエリアとオーバラップする境界に存在すると判定した場合、前記制御手段は、前記他の無線通信システムに切り替えるか、又は前記無線通信システムの通信の補完のために前記他の無線通信システムと同時に通信を行うように制御することを特徴とする請求項６記載の無線通信端末。
9. 前記無線通信システムと前記他の無線通信システムの遅延差を測定する測定手段を更に具え、
   前記制御手段は、前記遅延差が閾値より大きい場合、前記他の無線通信システムに切り替えるように制御することを特徴とする請求項８記載の無線通信端末。
10. 前記無線通信システムと前記他の無線通信システムの遅延差を測定する手段を更に具え、
    前記制御手段は、前記遅延差が閾値以下の場合、前記無線通信システムの通信の補完のために前記他の無線通信システムと同時に通信を行うように制御することを特徴とする請求項８記載の無線通信端末。
11. リアルタイム性を有するアプリケーションを使用して、基地局が下りバーストの割当て情報を配下の端末にブロードキャストする広帯域かつ広域のネットワークを用いる無線通信システムとの通信を行う無線通信端末の制御方法において、
    前記無線通信端末が、前記無線通信システムで通信を行っている場合に、通信中の基地局の異なるセクターとオーバラップする境界に存在するのか、他の基地局のエリアとオーバラップする境界に存在するのか、又は、前記通信中の基地局のセクター又は前記他の基地局のエリアとオーバラップしない通信中の基地局のエリアフリンジに存在するのかを判定し、
    使用しているアプリケーション及び前記判定の結果に応じて、前記無線通信システム内で基地局間のハンドオーバを行うのか、基地局間又は基地局のセクター間のシームレスなハンドオーバを行う広域のネットワークを用いる他の無線通信システムに切り替えるのか、前記無線通信システムの通信の補完のために前記他の無線通信システムと同時に通信を行うのか、又は、上下いずれかの回線を前記他の無線通信システムに切り替えることを特徴とする無線通信端末の制御方法。
12. 前記無線通信端末の受信電界強度及び信号対雑音比を検出し、
    該受信電界強度及び信号対雑音比が所定の条件を一定期間満足する場合、前記通信中の基地局のセクター又は前記他の基地局のエリアとオーバラップしない通信中の基地局のエリアフリンジに存在すると判定することを特徴とする請求項１１記載の無線通信端末の制御方法。
13. 前記通信中の基地局のセクター又は前記他の基地局のエリアとオーバラップしない通信中の基地局のエリアフリンジに存在すると判定した場合、上下いずれかの回線を前記他の無線通信システムに切り替えることを特徴とする請求項１２記載の無線通信端末の制御方法。
14. 前記無線通信端末の通信品質及び受信電界強度を検出し、
    該通信品質及び受信電界強度が第１の条件を満足する場合、通信中の基地局の異なるセクターとオーバラップする境界に存在すると判定することを特徴とする請求項１２記載の無線通信端末の制御方法。
15. 通信中の基地局の異なるセクターとオーバラップする境界に存在すると判定した場合、前記他の無線通信システムに切り替えることを特徴とする請求項１４記載の無線通信端末の制御方法。
16. 前記通信品質及び受信電界強度が、前記第１の条件の受信電界強度より低い受信電界強度の第２の条件を満足する場合、他の基地局のエリアとオーバラップする境界に存在すると判定することを特徴とする請求項１４記載の無線通信端末の制御方法。
17. 前記リアルタイム性を有するアプリケーションがストリーミングアプリケーションであり、かつ、他の基地局のエリアとオーバラップする境界に存在すると判定した場合、前記無線通信システム内で基地局間のハンドオーバを行うことを特徴とする請求項１６記載の無線通信端末の制御方法。
18. 前記リアルタイム性を有するアプリケーションがＶｏＩＰアプリケーションでありかつ、他の基地局のエリアとオーバラップする境界に存在すると判定した場合、前記他の無線通信システムに切り替えるか、又は前記無線通信システムの通信の補完のために前記他の無線通信システムと同時に通信を行うことを特徴とする請求項１６記載の無線通信端末の制御方法。
19. 前記無線通信システムと前記他の無線通信システムの遅延差を測定し、
    該遅延差が閾値より大きい場合、前記他の無線通信システムに切り替えることを特徴とする請求項１８記載の無線通信端末の制御方法。
20. 前記無線通信システムと前記他の無線通信システムの遅延差を測定し、
    該遅延差が閾値以下の場合、前記無線通信システムの通信の補完のために前記他の無線通信システムと同時に通信を行うことを特徴とする請求項１８記載の無線通信端末の制御方法。

Images