JP4995637B2

JP4995637B2 - 通信装置および無線通信方法

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Publication number: JP4995637B2
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Inventors: 博己藤田
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Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2007-05-29
Filing date: 2007-05-29
Publication date: 2012-08-08
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Description

本発明は、携帯電話等と接続される通信装置にかかり、さらに詳細には、従来の総合デジタル通信網を利用した無線通信システムをＩＰ通信網に適用した通信装置および無線通信方法に関する。

近年、携帯電話やＰＨＳ(Personal Handy phone System)等に代表される無線端末が普及し、場所や時間を問わず通話や情報入手が可能となった。このような無線端末は、所定間隔をおいて配される基地局と無線通信を行うことで通信網との接続を行う。そして、基地局は、通信相手の通信可能範囲にある基地局と通信を行い無線端末同士の音声通信を確立する。かかる基地局間同士は、現在、総合デジタル通信網(ISDN:Integrated Services Digital Network)によって接続されている。

上記総合デジタル通信網は、公衆電話網をデジタル回線化したもので、最低でも１チャネルで６４ｋｂｐｓの信号伝送速度で通信でき、無線端末同士の音声通話の安定性を向上させることができる。一方、近年急速に普及してきたＡＤＳＬ(Asymmetric Digital Subscriber Line)は、数Ｍ〜数十Ｍｂｐｓの伝送速度を有しており、さらに光ファイバによるＦＴＴＨ(Fiber To The Home)は、数百Ｍｂｐｓの伝送速度を可能としている。従って、無線端末による無線通信システムにおいても、当初は伝送速度およびその安定性で優位であった総合デジタル通信網を、さらに伝送速度の高いＩＰ(Internet Protocol)通信網へ置き替えることが検討されている。

総合デジタル通信網の代わりにＩＰ通信網によるＶｏＩＰ(Voice over Internet Protocol)やＲＴＰ(Real-time Transport Protocol)を利用すれば、伝送速度の向上が見込める他、データのパケット化による通信占有時間の短縮化を図ることができ、複数の通話に対して１つの通信回線を共有することができるため、１回線の通話に要するコストを削減することが可能となる。そこで、このようなＩＰ通信網を用いた無線通信システムに関して様々な技術が提案されている。

例えば、相手先の無線端末が移動することによってハンドオーバが生じデータの送信先基地局が変更された場合に、新旧両方の相手先基地局を登録し送信されるパケットがリアルタイムトラフィックであるか否かに応じてジッタバッファリング処理を変更する技術が開示されている（例えば、特許文献１および２）。

また、上記のようなハンドオーバが生じた場合に、基地局が変更される前に既に送信されたパケットでありかつ行き先を失ったパケットを、送信元のルータに返信することなく、新旧基地局の分岐ルータにおいて新経路に移行する技術も開示されている（例えば、特許文献３）。
特開２００２−１２５２５４号公報特開２００５−３２３３９１号公報特開２００４−０１５１４３号公報

上述したように、相手先の無線端末がハンドオーバした場合のパケットの送信処理に関しては様々な新しい技術が採用されているものの、相手先の無線端末がハンドオーバした場合のパケットの受信処理については既存の技術が用いられ続けている。例えば、基地局には、時間遅延によるデータの揺らぎ（ジッタ）を吸収するためのジッタバッファが設けられ、他の基地局から送られてきたパケットは最終的な受信先である無線端末に伝送される前に一旦基地局のジッタバッファに蓄積される。ジッタバッファを用いることで音声が途切れたり、重なって聞こえたり、雑音が生じたりするのを防止することができる。

伝送されるパケットには、送信元となる端末に接続された基地局を通じたパケットであることを示すＳＳＲＣ(Synchronization source)識別子が付与され、受信パケットの整合性を監視する識別子整合部は、かかるＳＳＲＣを認証してからパケットをジッタバッファに格納する。従って、ハンドオーバにより送信元の基地局が変わると、それに伴いＳＳＲＣも変化し、識別子整合部はそのパケットを認証することができなくなる。

図７は、ハンドオーバ時におけるパケットの格納処理を示した説明図である。ここでは、他の無線端末１０から基地局１２Ａ、基地局１２Ｂを通じて自己の無線端末１４に音声データが伝送される例が挙げられている。図７（ａ）はハンドオーバ前の状態を示し、基地局１２Ａからのパケット（Ａ_８、Ａ_９、Ａ_１０）がジッタバッファ１６に格納されている。そして、図７（ｂ）に示すように無線端末１０のハンドオーバが生じると、基地局１２Ｂには基地局１２Ｃからの新たなパケットＣ_１が受信される。

基地局１２Ｂでは、ジッタバッファ１６と対応付け可能な基地局は常に１対１であり、１つのジッタバッファ１６に対して、複数の基地局からのデータを格納することはできなかった。従って、識別子整合部は、元の基地局１２Ａとのセッションを中止し、図７（ｂ）のようにジッタバッファ１６内に蓄積されたパケットを完全に廃棄して、新たな基地局１２Ｃとのセッションを確立し、新たな基地局１２ＣのＳＳＲＣを設定してパケットＣ_１の受信を開始する。データの破棄が行われるのは、そもそもＲＴＰには異なるセッションからのデータの挿入が想定されていいないので、ＲＴＰ処理が一旦終了すると前回と今回のセッションに関連づけがなくなり過去に取得したデータが不要となることに起因している。その後、基地局１２Ｂは図７（ｃ）のように基地局１２Ｃのパケットをジッタバッファ１６に格納していく。かかる処理では、ジッタバッファ１６に蓄積されたパケットの破棄を伴うので通話中に音声が途切れたり、雑音が生じたりしていた。

そこで、このようなパケットの破棄を回避するためジッタバッファを２つ設け、ＳＳＲＣの切り替えに合わせて蓄積対象のジッタバッファも切り替える技術も検討されている。

図８は、２つのジッタバッファによるハンドオーバ時におけるパケットの格納処理を示した説明図である。ハンドオーバが生じ図８（ａ）の状態から図８（ｂ）の状態になった場合、基地局１２ＣからのパケットＣ_１は、ＳＳＲＣの参照値が相違する別のジッタバッファ１８に格納される。かかる技術では、既に一方のジッタバッファ１６に格納されたパケットはそのままデータ伝送を継続し、他方のジッタバッファ１８に新たなパケットを蓄積する。そして、新たなパケットが十分な量蓄積されると、図８（ｃ）のように任意のタイミングでロードするジッタバッファが切り替わる。ここでは、パケットの連続性を保つことは可能なものの、ジッタバッファの増加やそれに伴う制御回路の追加等コストの増大を招くことになる。

また、同一のジッタバッファにパケットを格納するため上述したＳＳＲＣの判定を無効化したとしても、シーケンス番号やタイムスタンプの不連続性の問題が残る。この問題は、同一の基地局から発せられるパケットに付されたシーケンス番号やタイムスタンプには連続性が確保されているものの、その初期値が基地局毎にランダムに選択されているので、相異する基地局同士では連続性が確保されていないといったことに起因する。ここで基地局毎に初期値を変えているのは、不正なアクセスに対して、パケット中のシーケンス番号やタイムスタンプの位置が特定されるのを防ぐためである。

図９は、シーケンス番号の格納処理における問題を説明するための説明図である。ここでは、パケット中の文字に付された数値がシーケンス番号を示す。ＩＰ通信網を用いた無線通信システムにおいて、例えば、図９（ａ）のように、シーケンス番号が不連続なパケットＣ_１（新たな基地局１２Ｃからのパケット）が受信されると、シーケンス処理部がジッタバッファ内のパケットをシーケンス番号順に並べ変えるので、図９（ｂ）のように、新たなパケット（Ｃ_１、Ｃ_２）を既存のパケット（Ａ_９、Ａ_１０、Ａ_１１）の前に載置してしまい本来の並び順（Ａ_９、Ａ_１０、Ａ_１１、Ｃ_１、Ｃ_２、…）が崩れてしまう。従って、元のデータを再現できないといった現象が生じる。

図１０は、タイムスタンプの格納処理における問題を説明するための説明図である。ここでは、図１０（ａ）に示すように、基地局１２Ａ、１２Ｃから送信されたパケット下方の数値がタイムスタンプを示し、ジッタバッファ１６内のパケット下方の数値が再生時間を示す。かかる再生時間は、タイムスタンプに、そのパケットの初期値分のオフセットを加えたものである。ここで、図１０（ｂ）のようにタイムスタンプの初期値が相違する新たなパケットＣ_１が受信されると、時間変換部がオフセット（ここでは−３：００）を加えるので、図１０（ｃ）に示すように、再生時間が過去の時間を示す結果となってしまい、かかるパケットは再生されないこととなってしまう。このようなタイムスタンプの格納処理では、上述したように再生時間が遠い過去や遠い未来に設定される場合があり、再生不能に陥ることもある。

本発明は、このような従来の無線通信システムの問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ジッタバッファの個数を増やさず既存の１つのジッタバッファのみを用いて、送信元の基地局が切り替わったとしてもそのパケットを欠落させることなくシームレスなパケットの伝送を維持することが可能な、通信装置および無線通信方法を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、無線端末と無線通信を行い、他の複数の通信装置とＩＰ通信網によるリアルタイムデータ転送プロトコル（ＲＴＰ）で接続される通信装置であって、当該通信装置に接続された他の通信装置からパケットを受信するパケット受信部と、パケット受信部で受信されたパケットを格納するジッタバッファと、現行の他の通信装置からのパケットであることを示す識別子をセッションに関連付けて設定し、パケット受信部が受信したパケットの識別子との整合をとる識別子整合部と、現行の他の通信装置がハンドオーバされる場合に、セッションに関連付けて設定された識別子を新たな他の通信装置からのパケットであることを示す識別子に置き換え、ハンドオーバ前に現行の他の通信装置からジッタバッファに格納されたパケットとハンドオーバ後の新たな他の通信装置からのパケットとを同一のセッションにおける連続的なパケットとして当該通信装置に認識させる連続認識部と、を備えることを特徴とする、通信装置が提供される。ここで、通信装置には、基地局や交換局、通信経路の選択に利用される他の電子機器も含まれる。

新たな通信装置からのパケットを元の通信装置からのパケットとして扱い、あたかも同じ通信装置から連続してパケットが送信されているかのように当該通信装置に認識させることで、セッションの中止および元の通信装置から受信され既に蓄積されているパケットの破棄を行うことなく、同一のジッタバッファに連続してパケットを蓄積することが可能となる。従って、ジッタバッファの個数を無駄に増やさず既存の１つのジッタバッファを用いて、複数の通信装置からのパケットを欠落させることなく連続的に受信することが可能となるので、メモリ容量および制御回路のコストを削減することができる。

上述したように、通信装置間で伝送されるパケットには、送信元の通信装置からのパケットであることを示すＳＳＲＣ（識別子）が付与される。識別子整合部が参照しているＳＳＲＣを新たな通信装置のＳＳＲＣに置き換えることで識別子整合部は受信したパケットを同一の通信装置からのパケットと認識することとなり、何ら特別な追加処理を行うことなく同一のジッタバッファにパケットを格納することができる。

上記課題を解決するために、本発明の他の観点によれば、無線端末と無線通信を行い、他の複数の通信装置とＩＰ通信網によるリアルタイムデータ転送プロトコル（ＲＴＰ）で接続される通信装置であって、当該通信装置に接続された他の通信装置からパケットを受信するパケット受信部と、パケット受信部で受信されたパケットを格納するジッタバッファと、ジッタバッファに格納されたパケットのシーケンス番号とパケット受信部が受信した新たなパケットのシーケンス番号とを参照して、シーケンス番号順に新たなパケットを並べ替えるシーケンス処理部と、現行の他の通信装置がハンドオーバされる場合に、現行の他の通信装置からのパケットのシーケンス番号と新たな他の通信装置からのパケットのシーケンス番号とが連続するようにジッタバッファに格納された現行の他の通信装置からのパケットのシーケンス番号を変更し、ハンドオーバ前に現行の他の通信装置からジッタバッファに格納されたパケットとハンドオーバ後の新たな他の通信装置からのパケットとを同一のセッションにおける連続的なパケットとして当該通信装置に認識させる連続認識部と、を備えることを特徴とする、通信装置が提供される。

かかる構成によりジッタバッファ内の新旧全てのパケットを連続したシーケンス番号に変更することができ、さらに連続した数値で表されているであろう、その後のパケットも本来の順番に並べられる。従って、シーケンス番号の初期値がランダムに相違する通信装置からのパケットであっても、元のデータを確実に再現することが可能となる。

パケット受信部が受信したパケットのタイムスタンプをオフセット分推移してセッションにおける再生時間に変換し、再生時間をそのパケットに関連付けてジッタバッファに格納する時間変換部をさらに備え、連続認識部は、現行の通信装置のパケットの再生時間と受信したパケットの再生時間とが連続するように、オフセットを変更するとしてもよい。

かかる構成により、シーケンス番号同様、ジッタバッファ内の新旧全てのパケットを連続した再生時間に変更することができ、さらに連続した時刻で表されているであろう、その後のパケットも本来の再生時間に変更される。従って、タイムスタンプの初期値がランダムに相違する通信装置からのパケットであっても、元のデータを確実に再現することができる。

連続認識部は、パケット受信部が新たな他の通信装置からのパケットを最初に受信した際に動作するとしてもよい。

他の通信装置からのパケットを最初に受信したタイミングが通信装置の変更タイミングであり、そのタイミングで新たな通信装置からのパケットを元の通信装置からのパケットと認識させることで、スムーズに新たな通信装置に移行することができる。

上記課題を解決するために、本発明の他の観点によれば、無線端末と、無線端末とは無線通信で接続され他の通信装置とはＩＰ通信網によるリアルタイムデータ転送プロトコルで接続される通信装置と、を用いて無線通信を行う無線通信方法であって、通信装置に接続された他の通信装置からパケットを受信し、受信したパケットをジッタバッファに格納し、現行の他の通信装置がハンドオーバされる場合に、セッションに関連付けて設定された該現行の他の通信装置からのパケットであることを示す識別子を新たな他の通信装置からのパケットであることを示す識別子に置き換え、ハンドオーバ前に現行の通信装置からジッタバッファに格納されたパケットとハンドオーバ後の新たな他の通信装置からのパケットとを同一のセッションにおける連続的なパケットとして当該通信装置に認識させることを特徴とする、無線通信方法が提供される。

上記課題を解決するために、本発明の他の観点によれば、無線端末と、無線端末とは無線通信で接続され他の通信装置とはＩＰ通信網によるリアルタイムデータ転送プロトコルで接続される通信装置と、を用いて無線通信を行う無線通信方法であって、通信装置に接続された他の通信装置からパケットを受信し、受信したパケットをジッタバッファに格納し、現行の他の通信装置がハンドオーバされる場合に、現行の他の通信装置からのパケットのシーケンス番号と新たな他の通信装置からのパケットのシーケンス番号とが連続するようにジッタバッファに格納された現行の他の通信装置からのパケットのシーケンス番号を変更し、ハンドオーバ前に現行の通信装置からジッタバッファに格納されたパケットとハンドオーバ後の新たな他の通信装置からのパケットとを同一のセッションにおける連続的なパケットとして当該通信装置に認識させることを特徴とする、無線通信方法が提供される。なお、上述した通信装置における技術的思想に対応する構成要素やその説明は、当該無線通信方法にも適用可能である。

以上説明したように本発明の通信装置では、ジッタバッファの個数を増やさず既存の１つのジッタバッファのみを用いて、送信元の通信装置がハンドオーバ等により切り替わったとしてもそのパケットを欠落させることなくシームレスなパケットの伝送を維持することが可能となる。

以下に図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

携帯電話やＰＨＳ等に代表される無線端末では、遠隔地における他の端末と、無線通信システムを利用して通信を行うことができる。このとき無線端末は、所定間隔毎に配された基地局との無線通信が構築される。そして、基地局は、総合デジタル通信網（以下、単にＩＳＤＮと言う。）を通じて呼設定を行う接続選択サーバと接続され、接続選択サーバを介して通信相手先側の基地局に接続される。基地局間の通信信号は、ＩＳＤＮにおいてデジタル的に伝送される。

本実施形態では、上述したＩＳＤＮの代わりにまたは加えて、運用コストを低減することが可能なＩＰ通信網を利用し、リアルタイムデータ転送プロトコル（以下、単にＲＴＰと言う。）によって基地局や交換局といった通信装置間の通信を実現することを目的とし、ハンドオーバが必要になる場合においてもシームレスに音声通話することが可能となる。ここでハンドオーバとは、無線端末が接続する基地局を切り替えることである。以下の実施形態では、理解を容易にするため通信装置として基地局を挙げているが、かかる場合に限られず、例えば、交換局や通信経路の選択に利用される他の電子機器も通信装置に含まれる。

上述したＲＴＰは、ＶｏＩＰ同等のセッション層にあたり、ＵＤＰ(User Datagram Protocol)の上位プロトコルとしても機能する。また、最小限の送達確認や監視を行うＲＴＣＰ(RTp Control Protocol）を制御プロトコルとして付設している。かかるＲＴＰは、映像や音声データをリアルタイムに転送するのに適しており、転送すべきセッション中のデータを所定時間単位でパケット化し、そのパケットにタイムスタンプを付加して転送することができる。ここで、セッションは、アクセス数の単位であり、ユーザがＷｅｂサイトに接続されている間に行う一連の処理が１セッションで表される。

そして、転送されたパケットを受信した無線端末等の音声再生機では、そのパケットに付されたシーケンス番号に従って、バッファに蓄積されたパケットを並べ替え、さらにパケットに付された再生時間に従って順次音声や映像データを再生する。ＲＴＰは、他のパケットに依存することなくパケット単位で独立して再生することが可能なので、過去のパケットが到達していなくても、また、データの一部が欠けている場合においても、そのようなパケットを無視して再生することができる。

このとき、音声データの送信元である無線端末が移動等によりハンドオーバした場合、データの送信元の基地局も変更される。基地局が変更されるとその通信経路が変わるだけでなく、基地局を識別するためのＳＳＲＣ(Synchronization source)識別子や、パケットの再生順を示すシーケンス番号、パケットの再生タイミングを示すタイムスタンプ等も変わる。パケットを蓄積するジッタバッファは通常基地局と１対１に対応付けられ、ＳＳＲＣが相違するだけでもその蓄積ができないように設定されている。

かかるＳＳＲＣは、ＲＴＰパケットのストリームのソースであり、ネットワークアドレスに依存しないランダムな３２ｂｉｔの識別子で構成される。従って、ＲＴＰパケットを受信する電子機器は、このＳＳＲＣを通じて自体へのパケットを収集する。

基地局では、パケット（ＲＴＰパケット）のＳＳＲＣが変わったことを受けて、元の基地局とのセッションを中止し、ジッタバッファ内に蓄積されたパケットを完全に廃棄して、新たな基地局からのパケットの受信を再開していた。このようなパケットの破棄を回避するためには、ジッタバッファを２つ以上設置し、その都度無線端末に送信するジッタバッファを変更することも考えられるが、ジッタバッファの増加やそれに伴う制御回路の追加等コストの増大を招くことになる。

そこで本実施形態では、ＳＳＲＣ識別子、シーケンス番号、タイムスタンプが変更され、パケットの連続性が絶たれたとしても、ジッタバッファの個数を増やさず既存の１つのジッタバッファのみを用いて、そのパケットを欠落させることなくシームレスなパケットの伝送を維持することを目的としている。

（無線通信システム１００）
図１は、無線通信システム１００を説明するためのシステムブロック図である。かかる無線通信システム１００は、ユーザが所有する無線端末１１０と、基地局１２０と、インターネット等のＩＰ通信網１３０と、接続選択サーバ１４０とを含んで構成される。

上記無線通信システム１００では、ユーザ１５２が無線端末１１０を利用して他の無線端末１５０に電話しようと試みた場合、ユーザ１５２の無線端末１１０の操作に応じて、無線通信可能領域にある基地局１２０との無線通信が確立され、基地局１２０は、図１中（１）に示すように、ＩＰ通信網１３０を介して接続選択サーバ１４０に他の無線端末１５０との通信接続を要求する。

そして、接続選択サーバ１４０は、図１中（２）に示すように、他の無線端末１５０の無線通信可能領域にある基地局１２０を選定して、通信相手１５４の有する他の無線端末１５０との音声通話を設定する。

そして、音声通話に必要な基地局１２０の設定が完了すると、接続選択サーバ１４０は、その音声通話処理を基地局間に渡し、図１中（３）に示すように、ユーザ１５２側および通信相手１５４側の基地局１２０同士が主体となって音声信号の送受を直接行う。このとき、接続選択サーバ１４０は、各無線端末１１０、１５０の通信環境の変化に応じて適切な基地局１２０を割り当てるための待機状態に移行する。

ここで、通信相手１５４が移動し、それまで無線通信していた基地局１２０との通信継続が困難になると、他の無線端末１５０の無線通信可能範囲にある新たな基地局１２０が接続選択サーバ１４０に選択され、ハンドオーバが為される。そして、図１中（４）に示すように、新たな基地局１２０との通信が開始される。

以下、無線通信システム１００における基地局１２０の構成を説明し、その後で、無線通信システム１００においてハンドオーバを行う無線通信方法を説明する。

図２は、基地局１２０の概略的な機能を示した機能ブロック図である。基地局１２０は、基地局制御部２００と、基地局メモリ２０２と、基地局無線通信部２０４と、基地局ＩＰ接続部２０６とを含んで構成される。

上記基地局制御部２００は、中央処理装置を含む半導体集積回路により基地局１２０全体を管理および制御する。基地局制御部２００は、基地局メモリ２０２のプログラムを用いて、無線端末同士間の通話もしくは通信を支援する。

上記基地局メモリ２０２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｅ^２ＰＲＯＭ、不揮発性ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＨＤＤ等で構成され、基地局制御部２００で処理されるプログラムや、無線端末同士間で送受信されるデータを格納する。

上記基地局無線通信部２０４は、無線端末１１０と携帯電話網に基づく無線通信を行う。例えば、本実施形態では、基地局１２０内でフレームを時分割した複数のタイムスロットをそれぞれチャネルに割り当てて通信を行う時分割多重方式が採用される。

上記基地局ＩＰ接続部２０６は、ＩＰ通信網１３０を通じて接続選択サーバ１４０と設定信号の送受信を行う。かかるＩＰ通信網１３０に音声信号を出力する場合、デジタル信号に変換された音声信号をさらにＩＰパケット化して送り出す。また、基地局ＩＰ接続部２０６には、パケット受信部２２０、識別子整合部２２２、シーケンス処理部２２４、時間変換部２２６、ジッタバッファ２２８、連続認識部２３０も含まれている。

パケット受信部２２０は、当該基地局１２０とＩＰ通信網１３０を通じて接続された他の基地局１２０からのパケットを受信する。従って、本実施形態においては、現在接続されている現行の基地局１２０からのパケットおよびハンドオーバ先の新たな基地局１２０からのパケットの両パケットが受信可能である。

識別子整合部２２２は、現行の他の基地局１２０からのパケットであることを示す識別子であるＳＳＲＣをセッションに関連付けて設定し、パケット受信部２２０が受信したパケットのＳＳＲＣとの整合をとる。具体的には、設定されたＳＳＲＣと受信したパケットのＳＳＲＣとを比較し、一致した場合にその受信したパケットを現行の他の基地局１２０からのパケットであると判定する。

シーケンス処理部２２４は、後述するジッタバッファ２２８に格納されたパケットのシーケンス番号とパケット受信部２２０が受信した新たなパケットのシーケンス番号とを参照して、シーケンス番号順に新たなパケットを並べ替える。

時間変換部２２６は、パケット受信部２２０が受信したパケットのタイムスタンプをオフセット分推移してセッションにおける再生時間に変換し、変換された再生時間をパケットに関連付けてジッタバッファ２２８に格納する。

ジッタバッファ２２８は、音声信号の着信タイミングのずれを吸収するバッファであり、パケット受信部２２０で受信され、かつ識別子整合部２２２、シーケンス処理部２２４、および時間変換部２２６による受信処理が施されたパケットを格納する。

連続認識部２３０は、他の基地局１２０がハンドオーバされる場合に、ジッタバッファ２２８に格納された現行の基地局１２０からのパケットとハンドオーバ先の新たな基地局１２０とからのパケットとを同一のセッションにおける連続的なパケットとして当該基地局に認識させる。

新たな基地局１２０からのパケットを元の基地局１２０からのパケットとして扱い、あたかも同じ基地局から連続してパケットが送信されているかのように認識させることで、セッションの中止および元の基地局１２０から受信された既に蓄積されているパケットの破棄を行うことなく、同一のジッタバッファ２２８に連続してパケットを蓄積することが可能となる。従って、ジッタバッファ２２８の個数を無駄に増やすことなく、既存の１つのジッタバッファ２２８のみを用いて、複数の基地局からのパケットを欠落させることなく連続的に受信することが可能となるので、メモリ容量および制御回路を削減することができる。

連続認識部２３０が、現行の基地局１２０からのパケットとハンドオーバ先の新たな基地局１２０とからのパケットとを同一のセッションにおける連続的なパケットとして認識させるためには、具体的に、ＳＳＲＣ識別子、シーケンス番号、タイムスタンプを連続的に認識させる必要がある。以下、それぞれに関して連続的に認識させる処理を説明する。

（ＳＳＲＣ識別子）
図３は、連続認識部２３０によるＳＳＲＣの置きかえを説明するための説明図である。ここでは、他の無線端末１５０から基地局１２０Ａ、基地局１２０Ｂを通じて自己の無線端末１１０に音声データが伝送されている。図３（ａ）はハンドオーバ前の状態を示し、基地局１２０Ａからのパケット（Ａ_８、Ａ_９、Ａ_１０）がジッタバッファ２２８に格納されている。そして、図３（ｂ）に示すように他の無線端末１５０のハンドオーバが生じると、基地局１２０Ｂには基地局１２０Ｃからの新たなパケットＣ_１が受信される。

ここで、連続認識部２３０は、基地局ＩＰ接続部２０６がＲＴＰの処理を行う際、セッション管理のためにＳＳＲＣを記憶する記憶領域に対し、新たな他の基地局１２０からのパケットを示すＳＳＲＣに置き換えるよう操作を行う。従って、識別子整合部２２２は、それまで基地局１２０Ｃと通信していたかの如く、基地局１２０Ｃからのパケットをジッタバッファ２２８に格納する。従って、図３（ｃ）に示されるように、予め格納されている基地局１２０Ａからのパケットが破棄されることなく、新たな基地局１２０Ｃからのパケットがその後に追加される。

ただし、連続認識部２３０は、セッション層より下の層においてそのパケットが通信相手１５４の他の無線端末１５０からのパケットであることを確認してからＳＳＲＣの強制置き換えを行う。ここでは、同一の無線端末１５０からのパケットであることさえ確認できれば、連続したデータであるという推定を行い、元の基地局と新たな基地局とを同一視している。

このような基地局１２０の切替には通常セッションの切断と開始を伴うが、本実施形態では、基地局を同一視することでセッションすら切断せずにジッタバッファ２２８への格納を続ける。こうすることで、セッションの切替に伴う手続き処理を回避することが可能となり、よりスムーズな基地局の移行を図ることができる。また、ここでは、セッションを切断しない切替が説明されているが、本実施形態はセッションの開閉に限定されるものではない。従って、セッションを一旦切って基地局１２０Ｃとのセッションを再開することも当然本実施形態の範疇である。

（シーケンス番号）
図４は、連続認識部２３０によるシーケンス番号の変更を説明するための説明図である。ここでは、パケット中の文字に付された数値がシーケンス番号を示す。ＩＰ通信網を用いた無線通信システムにおいて、例えば、図４（ａ）のようにシーケンス番号が８、９、１０と連続しているところに、シーケンス番号１１のパケットが受信されると、シーケンス処理部２２４は、そのシーケンス番号に応じてジッタバッファ２２８の最後に格納する。

そして、図４（ｂ）に示すように、シーケンス番号が不連続なパケットＣ_１を受信すると、連続認識部２３０は、現行の基地局からのパケットのシーケンス番号と新たな基地局からのパケットのシーケンス番号とが連続するように、ジッタバッファに格納された現行の基地局からのパケットのシーケンス番号を変更する。従って、ジッタバッファ２２８内のパケット（Ａ_９、Ａ_１０、Ａ_１１）は、新たなパケットＣ_１に基づいて、パケット（Ａ_―２、Ａ_−１、Ａ_０）に変更される。こうして、シーケンス番号が連続的になる。

かかるジッタバッファ２２８内のパケットの新たなシーケンス番号は、元の基地局からの最後尾のパケットのシーケンス番号をＳ_ｅ、新たな基地局からのパケットのシーケンス番号をＳ_ｓとした場合に、元の基地局からのパケットのシーケンス番号にそれぞれ（Ｓ_ｓ−（Ｓ_ｅ＋１））を加えればよい。例えば、ジッタバッファ２２８内のパケット（Ａ_９、Ａ_１０、Ａ_１１）のシーケンス番号９、１０、１１に、１−（１１＋１）＝−１１を加えると、シーケンス番号は、―２、―１、０となる。

このようにジッタバッファ２２８内のパケットのシーケンス番号が連続的になると、図４（ｃ）のように、シーケンス処理部２２４は、新たなパケットを受信した際にも、そのシーケンス番号がジッタバッファ２２８の最後尾に格納されるため、パケットが本来の並び順に整列して元のデータを正確に再現することができる。

シーケンス番号は、ジッタバッファ２２８内でパケットを正規の順に並べ替えるのに利用しているだけなので、既に格納されているパケットのシーケンス番号を変更しても、後段の回路に影響がでることはない。

かかる構成によりジッタバッファ２２８内の新旧全てのパケットを連続したシーケンス番号に変更することができ、さらに連続した数値で表されているであろう、その後のパケットも本来の順番に並べられる。従って、シーケンス番号の初期値がランダムに相違する基地局からのパケットであっても、元のデータを確実に再現することが可能となる。

（タイムスタンプ）
図５は、連続認識部２３０によるタイムスタンプの変更を説明するための説明図である。ここでは、基地局１２０Ａ、１２０Ｃから送信されたパケット下方の数値がタイムスタンプを示し、基地局１２０Ｂに格納する際、図５（ａ）に示すように、その初期値分のオフセットを加えて再生時間を生成している。例えば、図５（ａ）では、パケット（Ａ_８、Ａ_９、Ａ_１０）のタイムスタンプ３：４０、３：４５、３：５０はオフセットである−３：００が加えられて再生時間０：４０、０：４５、０：５０となっている。

そして、図５（ｂ）に示すように、タイムスタンプが不連続なパケットＣ_１を受信すると、連続認識部２３０は、現行の基地局のパケットの再生時間と受信したパケットの再生時間とが連続するように、オフセットを変更する。従って、今後受信されるパケットに関しては、新たなオフセットを加えた再生時間が適用される。こうして、再生時間が連続的になる。

かかるジッタバッファ２２８内のパケットの再生時間Ｔ_ｐは、Ｔ_ｐ＝Ｔ_ｓ＋Ｔ_ｏｆｆ＋タイムスタンプ＋Ｔ_ｊ＋Ｔ_ｄによって導かれる。かかるＴ_ｓはセッションの開始時間、Ｔ_ｏｆｆはオフセット時間、Ｔ_ｊはジッタ推定時間、Ｔ_ｄは固定遅延である。例えば、図５の例では、Ｔ_ｓ、Ｔ_ｊ、Ｔ_ｄを０とし、元の基地局のタイムスタンプと新たな基地局のタイムスタンプとの差（＋４：００）だけ、オフセットを加算している。従って、オフセットは１：００となり、パケットＣ_１の再生時間は、タイムスタンプ０：００にオフセットを加算して１：１０となる。ここでは、理解を容易にするためＴ_ｓ、Ｔ_ｊ、Ｔ_ｄを０としているが、実際の計算では、Ｔ_ｓとＴ_ｏｆｆとの２つのパラメータで再生時間を調整し、さらにＴ_ｊ、Ｔ_ｄで微調整することができる。

このようにジッタバッファ２２８内の再生時間が図５（ｃ）のように連続的になると、パケットの本来の再生時間を構築することができ元のデータを正確に再現することができる。

かかる構成によりジッタバッファ２２８内の新旧全てのパケットの再生時間を連続させることができ、その後のパケットも本来の再生時間に変換される。従って、タイムスタンプの初期値がランダムに相違する基地局からのパケットであっても、元のデータを確実に再現することが可能となる。

上記タイムスタンプと上述したシーケンス番号とはどちらか一方のみからパケットの順番を得ることができるが、同一のタイムスタンプデータが複数のパケットに分割された場合にもそのパケットの順番が必要なので、シーケンス番号とタイムスタンプは並行して必要となる。

また、連続認識部２３０は、パケット受信部２２０が新たな他の基地局１２０からのパケットを最初に受信した際に動作するとしてもよい。他の基地局１２０からのパケットを最初に受信したタイミング、即ち、図３、４、５において基地局１２０ＣからのパケットＣ_１を受信した時点が基地局１２０の変更タイミングであり、そのタイミングで上述したように新たな基地局１２０からのパケットを元の基地局１２０からのパケットと認識させることで、スムーズに新たな基地局に移行することができる。

（無線通信方法）
以上説明した、無線端末１１０、基地局１２０、接続選択サーバ１４０による無線端末同士の通話状態において、例えば、通信相手が移動したことにより、今まで無線通信していた基地局１２０との通信状態が悪化した場合、電波状況の良い新たな基地局との通信を確立して、無線通信対象となる基地局を移行する、所謂ハンドオーバが実行される。

図６は、無線通信方法の特にハンドオーバ時の処理の流れを示したシーケンス図である。ここでは、図６に示すように、ユーザ１５２の無線端末１１０と、通信相手１５４とが２つの基地局１２０Ａ、１２０Ｂを介して通信している状態（Ｓ３００）を想定している。

ここで、通信相手１５４が移動し、現行の基地局１２０Ａに対する無線端末１５０の電波強度が小さくなると、現行の基地局１２０Ａは、接続選択サーバ１４０に対してハンドオーバを要求する（Ｓ３０２）。そして、現行の基地局１２０Ａからのハンドオーバ要求を受信した接続選択サーバ１４０は、ハンドオーバするため、無線端末１５０と通信可能であり、ハンドオーバ先として適切な新たな基地局１２０Ｃを選択する（Ｓ３０４）。

接続選択サーバ１４０は、ハンドオーバ先の新たな基地局として基地局１２０Ｃが選択されたことを示す情報を、現行の基地局１２０Ａおよび新たな基地局１２０Ｃに送信する（Ｓ３０６）。かかる指令を受けて、現行の基地局１２０Ａは、自己の基地局１２０Ｂとの通信切断の準備を開始し（Ｓ３０８）、新たな基地局１２０Ｃは、自己の基地局１２０Ｂとの通信接続の準備を開始する（Ｓ３１０）。準備が完了すると、接続選択サーバ１４０の指令に応じて実際のハンドオーバが実行され（Ｓ３１２）、基地局１２０Ｂと基地局１２０ＣとのＩＰ通信網１３０を介した通信が確立する（Ｓ３１４）。

パケット受信部２２０は、パケットを受信し、そのパケットが新たな基地局１２０からのパケットであることを認識すると（Ｓ３１６）、ジッタバッファ２２８に格納された現行の他の基地局からのパケットとハンドオーバ後の新たな他の基地局からのパケットとを同一のセッションにおける連続的なパケットとして当該基地局に認識させる。

具体的には、セッションに関連付けて設定された識別子を新たな他の基地局からのパケットを示す識別子に強制的に置き換え（Ｓ３１８）、現行の基地局からのパケットのシーケンス番号と新たなパケットのシーケンス番号とが連続するように、ジッタバッファ２２８に格納された現行の基地局からのパケットのシーケンス番号を変更し（Ｓ３２０）、さらに、現行の基地局のパケットの再生時間と受信したパケットの再生時間とが連続するように、オフセットを変更する（Ｓ３２２）。そして、かかる受信されたパケットをジッタバッファ２２８に格納する（Ｓ３２４）。

このような無線通信方法においても、上述した無線通信システム同様、ジッタバッファの個数を増やさず既存の１つのジッタバッファのみを用いて、送信元の基地局が切り替わったとしてもそのパケットを欠落させることなくシームレスなパケットの伝送を維持することが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上述した実施形態においては、ＩＰ通信網のセッション層としてＲＴＰを詳述したがかかる場合に限らず、ＶｏＩＰや他の様々なプロトコルを本実施形態に適用することができる。

また、上述した実施形態では、基地局と端末との間が無線通信によって接続される例を挙げて説明しているが、有線で接続されるものを排除する意味ではない。従って、基地局と端末とが有線によって接続されている場合も本実施形態の範囲に属することとなる。

なお、本明細書の無線通信方法における各工程は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいは個別に実行される処理（例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理）も含むとしても良い。

本発明は、携帯電話等と接続される通信装置にかかり、さらに詳細には、従来の総合デジタル通信網を利用した無線通信システムをＩＰ通信網に適用した通信装置および無線通信方法に利用することができる。

無線通信システムを説明するためのシステムブロック図である。基地局の概略的な機能を示した機能ブロック図である。連続認識部によるＳＳＲＣの置きかえを説明するための説明図である。連続認識部によるシーケンス番号の変更を説明するための説明図である。連続認識部によるタイムスタンプの変更を説明するための説明図である。無線通信方法の特にハンドオーバ時の処理の流れを示したシーケンス図である。ハンドオーバ時におけるパケットの格納処理を示した説明図である。２つのジッタバッファによるハンドオーバ時におけるパケットの格納処理を示した説明図である。シーケンス番号の格納処理における問題を説明するための説明図である。タイムスタンプの格納処理における問題を説明するための説明図である。

符号の説明

１２０ …基地局
２２０ …パケット受信部
２２２ …識別子整合部
２２４ …シーケンス処理部
２２６ …時間変換部
２２８ …ジッタバッファ
２３０ …連続認識部

Claims

無線端末と無線通信を行い、他の複数の通信装置とＩＰ通信網によるリアルタイムデータ転送プロトコル（ＲＴＰ）で接続される通信装置であって、
当該通信装置に接続された他の通信装置からパケットを受信するパケット受信部と、
前記パケット受信部で受信されたパケットを格納するジッタバッファと、
現行の他の通信装置からのパケットであることを示す識別子をセッションに関連付けて設定し、前記パケット受信部が受信したパケットの識別子との整合をとる識別子整合部と、
前記現行の他の通信装置がハンドオーバされる場合に、前記セッションに関連付けて設定された識別子を前記新たな他の通信装置からのパケットであることを示す識別子に置き換え、ハンドオーバ前に該現行の他の通信装置から前記ジッタバッファに格納されたパケットとハンドオーバ後の新たな他の通信装置からのパケットとを同一のセッションにおける連続的なパケットとして当該通信装置に認識させる連続認識部と、
を備えることを特徴とする、通信装置。
無線端末と無線通信を行い、他の複数の通信装置とＩＰ通信網によるリアルタイムデータ転送プロトコル（ＲＴＰ）で接続される通信装置であって、
当該通信装置に接続された他の通信装置からパケットを受信するパケット受信部と、
前記パケット受信部で受信されたパケットを格納するジッタバッファと、
前記ジッタバッファに格納されたパケットのシーケンス番号と前記パケット受信部が受信した新たなパケットのシーケンス番号とを参照して、シーケンス番号順に該新たなパケットを並べ替えるシーケンス処理部と、
現行の他の通信装置がハンドオーバされる場合に、該現行の他の通信装置からのパケットのシーケンス番号と前記新たな他の通信装置からのパケットのシーケンス番号とが連続するように前記ジッタバッファに格納された該現行の他の通信装置からのパケットのシーケンス番号を変更し、ハンドオーバ前に該現行の他の通信装置から前記ジッタバッファに格納されたパケットとハンドオーバ後の新たな他の通信装置からのパケットとを同一のセッションにおける連続的なパケットとして当該通信装置に認識させる連続認識部と、
を備えることを特徴とする、通信装置。
前記パケット受信部が受信したパケットのタイムスタンプをオフセット分推移して前記セッションにおける再生時間に変換し、該再生時間をそのパケットに関連付けてジッタバッファに格納する時間変換部をさらに備え、
前記連続認識部は、前記現行の通信装置のパケットの再生時間と前記受信したパケットの再生時間とが連続するように、前記オフセットを変更することを特徴とする、請求項１または２に記載の通信装置。
前記連続認識部は、前記パケット受信部が新たな他の通信装置からのパケットを最初に受信した際に動作することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の通信装置。
無線端末と、該無線端末とは無線通信で接続され他の通信装置とはＩＰ通信網によるリアルタイムデータ転送プロトコルで接続される通信装置と、を用いて無線通信を行う無線通信方法であって、
前記通信装置に接続された他の通信装置からパケットを受信し、
受信したパケットをジッタバッファに格納し、
現行の他の通信装置がハンドオーバされる場合に、セッションに関連付けて設定された該現行の他の通信装置からのパケットであることを示す識別子を新たな他の通信装置からのパケットであることを示す識別子に置き換え、ハンドオーバ前に該現行の通信装置からジッタバッファに格納されたパケットとハンドオーバ後の新たな他の通信装置からのパケットとを同一のセッションにおける連続的なパケットとして当該通信装置に認識させることを特徴とする、無線通信方法。
無線端末と、該無線端末とは無線通信で接続され他の通信装置とはＩＰ通信網によるリアルタイムデータ転送プロトコルで接続される通信装置と、を用いて無線通信を行う無線通信方法であって、
前記通信装置に接続された他の通信装置からパケットを受信し、
受信したパケットをジッタバッファに格納し、
現行の他の通信装置がハンドオーバされる場合に、該現行の他の通信装置からのパケットのシーケンス番号と新たな他の通信装置からのパケットのシーケンス番号とが連続するようにジッタバッファに格納された該現行の他の通信装置からのパケットのシーケンス番号を変更し、ハンドオーバ前に該現行の通信装置からジッタバッファに格納されたパケットとハンドオーバ後の新たな他の通信装置からのパケットとを同一のセッションにおける連続的なパケットとして当該通信装置に認識させることを特徴とする、無線通信方法。