JP5035135B2 - ハンドオーバ制御装置、ハンドオーバ制御方法、ハンドオーバ制御プログラム、及び、無線通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハンドオーバ制御装置、ハンドオーバ制御方法、ハンドオーバ制御プログラム、及び、無線通信装置に関し、例えば、ＷｉＭＡＸ（登録商標：ＩＥＥＥ８０２．１６ｅ標準化規格技術）通信やＷｉＦｉ（登録商標：ＩＥＥＥ８０２．１１標準化規格技術）通信において、電波環境が劣化した場合に、他の基地局に接続を切り替える無線通信装置に適用し得るものである。

一般に、他の基地局に接続を切り替えるハンドオーバ（以下、ＨＯともいう）は、電波環境の変動に伴い、現在接続している基地局から、よりよい通信環境を提供する基地局へ接続を切り替える技術である。

例えば、特許文献１には、移動電話機が基地局に位置登録を行った場合、基地局から転送されてくるＦＥＲ（フレームエラーレート）基準値に対してＦＥＲ値を測定し、その測定結果がＦＥＲ基準値以上であって、かつ、ＲＳＳＩ（受信シグナル強度指標）が基準値以下のときには、移動電話機は弱電界領域で使用されていると判断し、他の基地局への接続を切り替えるハンドオーバ処理を行う技術が記載されている。

特開２０００−０５０３３７号公報

しかしながら、無線端末から接続可能な基地局が、いずれも同程度の通信環境を提供するような場合であって、かつ、いずれも微弱であり、環境の変動により容易にハンドオーバを引き起こすような環境においては、無線端末は頻繁にハンドオーバをすることになり、そのつど通信が切断されるケースが起こりうる。

特に端末が固定され、より電波環境の良い方向へ移動することができないは、継続的にハンドオーバを繰り返す現象が起こりやすく、影響が顕著になる。

そのため、無線通信システムにおいて、電波環境、および、以前の接続時間から導出するスコアに基づいて、電波が不安定な環境においても継続的に接続状態の良いハンドオーバ先を決定することができるハンドオーバ制御装置、ハンドオーバ制御方法、ハンドオーバ制御プログラム、及び、無線通信装置が求められている。

かかる課題を解決するために、第１の本発明のハンドオーバ制御装置は、ハンドオーバ先を決定するハンドオーバ制御装置において、（１）複数の基地局の無線通信状態を測定する無線通信測定手段と、（２）接続する各基地局との接続時間を測定する接続時間測定手段と、（３）各基地局の無線通信状態測定結果及び各基地局との接続時間とに基づいて、各基地局の切替評価値を求める切替評価値算出手段と、（４）切替評価値算出手段により求められた切替評価値を基地局毎に保持する切替評価値保持手段と、（５）切替評価値保持手段に保持される基地局毎の切替評価値を管理する切替評価値制御手段と、（６）ハンドオーバ先の基地局を決定するハンドオーバ先決定手段とを備え、切替評価値制御手段が、現在接続している基地局との連続接続時間を保持し、現在接続している基地局の過去の所定回数の連続接続時間のうち、連続接続時間が閾値以下となるものがあるか否かを判断するものであり、閾値以下の連続接続時間を有する場合、切替評価値制御手段は、各基地局の切替評価値の初期化を行ない、ハンドオーバ先決定手段は、無線通信測定手段によって測定される各基地局の無線通信状態に基づいてハンドオーバ先を決定し、閾値以下の連続接続時間を有しない場合には、ハンドオーバ先決定手段は、切替価値保持手段に保持される各基地局の切替評価値のうち、最も高い切替評価値の基地局をハンドオーバ先として決定することを特徴とする。

第２の本発明のハンドオーバ制御方法は、ハンドオーバ先を決定するハンドオーバ制御装置のハンドオーバ制御方法において、（１）無線通信測定手段が、複数の基地局の無線通信状態を測定する無線通信測定工程と、（２）接続時間測定手段が、接続する各基地局との接続時間を測定する接続時間測定工程と、（３）切替評価値算出手段が、各基地局の無線通信状態測定結果及び各基地局との接続時間とに基づいて、各基地局の切替評価値を求める切替評価値算出工程と、（４）切替評価値保持手段が、切替評価値算出手段により求められた切替評価値を上記基地局毎に保持する切替評価値保持工程と、（５）切替評価値制御手段が、切替評価値保持手段に保持される基地局毎の切替評価値を管理する切替評価値制御工程と、（６）ハンドオーバ先決定手段が、ハンドオーバ先の基地局を決定するハンドオーバ先決定工程とを有し、切替評価値制御手段が、現在接続している基地局との連続接続時間を保持し、現在接続している基地局の過去の所定回数の連続接続時間のうち、連続接続時間が閾値以下となるものがあるか否かを判断し、閾値以下の連続接続時間を有する場合、切替評価値制御手段は、各基地局の切替評価値の初期化を行ない、ハンドオーバ先決定手段は、無線通信測定手段によって測定される各基地局の無線通信状態に基づいてハンドオーバ先を決定し、閾値以下の連続接続時間を有しない場合には、ハンドオーバ先決定手段は、切替価値保持手段に保持される各基地局の切替評価値のうち、最も高い切替評価値の基地局をハンドオーバ先として決定することを特徴とする。

第３の本発明のハンドオーバ制御プログラムは、ハンドオーバ先を決定するハンドオーバ制御プログラムにおいて、コンピュータを、（１）複数の基地局の無線通信状態を測定する無線通信測定手段、（２）接続する各基地局との接続時間を測定する接続時間測定手段、（３）各基地局の無線通信状態測定結果及び各基地局との接続時間とに基づいて、各基地局の切替評価値を求める切替評価値算出手段、（４）切替評価値算出手段により求められた切替評価値を基地局毎に保持する切替評価値保持手段、（５）切替評価値保持手段に保持される基地局毎の切替評価値を管理する切替評価値制御手段、（６）ハンドオーバ先の基地局を決定するハンドオーバ先決定手段として機能させ、切替評価値制御手段が、現在接続している基地局との連続接続時間を保持し、現在接続している基地局の過去の所定回数の連続接続時間のうち、連続接続時間が閾値以下となるものがあるか否かを判断するものであり、閾値以下の連続接続時間を有する場合、切替評価値制御手段は、各基地局の切替評価値の初期化を行ない、ハンドオーバ先決定手段は、無線通信測定手段によって測定される各基地局の無線通信状態に基づいてハンドオーバ先を決定し、閾値以下の連続接続時間を有しない場合には、ハンドオーバ先決定手段は、切替価値保持手段に保持される各基地局の切替評価値のうち、最も高い切替評価値の基地局をハンドオーバ先として決定することを特徴とする。

第４の本発明の無線通信装置は、第１の本発明のハンドオーバ制御装置を有することを特徴とする。

本発明によれば、無線通信システムにおいて、電波環境、および、以前の接続時間から導出するスコア（切替評価値）に基づいて、電波が不安定な環境においても継続的に接続状態の良いハンドオーバ先を決定することができる。

（Ａ）第１の実施形態
以下では、本発明のハンドオーバ制御装置、ハンドオーバ制御方法、ハンドオーバ制御プログラム、及び、無線通信装置の第１の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

（Ａ−１）第１の実施形態の構成
図１は、第１の実施形態に係る無線通信システム９Ａの全体的な構成を示す全体構成図である。

図１において、第１の実施形態の無線通信システム９Ａは、無線通信方式としてＷｉＭＡＸを採用した無線通信システムを例示する。無線通信方式は、特に限定されるものではなく、ＷｉＦｉ、移動通信システムなど、ハンドオーバを採用するシステムにも広く適用できる。

また、図１に示すように、第１の実施形態の無線通信システム９Ａは、ＩＰネットワーク１０１に接続する複数のＷｉＭＡＸ基地局１−１〜１−ｎ（ｎは正の整数）と、固定的に設置されたＷｉＭＡＸ端末２とを少なくとも有して構成されるものである。なお、ＷｉＭＡＸ基地局、ＷｉＭＡＸ端末の台数は、特に限定されるものではない。

ＩＰネットワーク１０１は、通信プロトコルをＩＰ（インタネットプロトコル）とするネットワークであるが、通信プロトコルは特に限定されず広く適用できる。

ＷｉＭＡＸ基地局１（１−１〜１−ｎ）は、接続するＷｉＭＡＸ端末２との間で無線通信を行う基地局である。図２は、ＷｉＭＡＸ基地局１の内部構成を示すブロック図である。図２に示すように、ＷｉＭＡＸ基地局１は、無線制御手段１１、受信手段１２、送信手段１３を有して構成される。

無線制御手段１１は、所定の通信制御方式（この実施形態ではＷｉＭＡＸ）に従って、ＷｉＭＡＸ端末２との間で無線通信を制御する手段である。

受信手段１２は、無線制御手段１１の制御の下、接続するＷｉＭＡＸ端末２からの信号を受信し、種々の受信処理を行うものである。

送信手段１３は、無線制御手段１１の制御の下、接続するＷｉＭＡＸ端末２に対して送信信号を送信するものである。

ＷｉＭＡＸ端末２は、ＷｉＭＡＸ基地局１との間で無線通信を行う端末であり、本発明のハンドオーバ制御装置を有する無線通信装置を備えるものである。第１の実施形態では、固定的に設置された場合を例示するが、移動可能な端末としても適用できる。

図３は、第１の実施形態のＷｉＭＡＸ端末２の内部構成を示すブロック図である。図３に示すように、ＷｉＭＡＸ端末２は、無線受信部２０１、無線測定部２０２、接続時間測定部２０３、ＨＯスコア計算部２０４、ＨＯスコア制御部２０５、タイマー２０６、ＨＯスコアＤＢ２０７、ＨＯ判断部２０８、メッセージ作成部２０９、無線送信部２１０を少なくとも有して構成される。

無線受信部２０１は、所定の無線制御方式（この実施形態ではＷｉＭＡＸ）により無線信号を捕捉し、種々の受信処理を行うものである。

無線測定部２０２は、無線通信に係る電波状態を測定するものであり、無線受信部２０１が受信した無線信号の受信信号レベル（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indication）と、搬送波レベル対干渉・雑音比（ＣＩＮＲ：Carrier to Interference and Noise Ratio）とを測定するものである。また、無線測定部２０２は、測定したＲＳＳＩ及びＣＩＮＲをＨＯスコア計算部２０４に与えるものである。

接続時間測定部２０３は、現在接続しているＷｉＭＡＸ基地局１との接続時間を測定し、その接続時間をＨＯスコア計算部２０４及びＨＯスコア制御部２０５に与えるものである。

ＨＯスコア計算部２０４は、無線測定部２０２から受け取ったＲＳＳＩ及びＣＩＮＲと、接続時間測定部２０３から受け取ったＷｉＭＡＸ基地局１との接続時間とに基づいて、ＨＯスコア（切替評価値）を計算するものである。また、ＨＯスコア計算部２０４は、ＷｉＭＡＸ端末２でＨＯが発生する毎にＨＯスコアを計算し、その計算結果のＨＯスコアをＨＯスコアＤＢ２０７に記録させる。これにより、ＨＯスコアの収集期間中の合計値が、ＨＯスコアＤＢ２０７に記録される。

ここで、ＨＯスコアとは、それぞれのＷｉＭＡＸ基地局１との間の無線通信状態と所定時間内の接続時間とを反映させたスコアであり、ハンドオーバの実行を判断するための指標である。

ＨＯスコアを求める方法は、ＨＯスコア計算部２０４が、下記式（１）に基づいて求める。ここで、Ａは１より大きい任意の係数であり、ｔｉｍｅ（接続）は１台のＷｉＭＡＸ基地局１に連続して接続していた接続時間である。

式（１）は、ＷｉＭＡＸ基地局１との接続時間の長さをスコアへ大きく反映させるため時間の指数関数とし、それにＲＳＳＩ＿ＳｃｏｒｅとＣＩＮＲ＿Ｓｃｏｒｅとを乗じることにより導出する。

なお、式（１）は、現在接続しているＷｉＭＡＸ基地局１との１回あたりのＨＯスコアの導出式であり、これをＨＯスコアＤＢ２０７でＷｉＭＡＸ基地局１毎に記憶することで、所定の収集期間内のＨＯスコアの合計値を集計できる。

ＨＯスコア計算部２０４は、無線測定部２０２からＲＳＳＩを受け取ると、予め設定されたＲＳＳＩスコア算出テーブルを参照しながら、ＲＳＳＩに対応するＲＳＳＩ＿ｓｃｏｒｅを求める。

また、ＨＯスコア計算部２０４は、無線測定部２０２からＣＩＮＲを受け取ると、予め設定されたＣＩＮＲスコア算出テーブルを参照しながら、ＣＩＮＲに対応するＣＩＮＲ＿ｓｃｏｒｅを求める。

ここで、図４は、ＲＳＳＩ＿ｓｃｏｒｅを算出するＲＳＳＩスコア算出テーブルの一例であり、図５は、ＣＩＮＲ＿ｓｃｏｒｅを算出するＣＩＮＲ算出テーブルの一例である。

図４に示すＲＳＳＩスコア算出テーブルは、ＲＳＳＩ平均値とＲＳＳＩ＿ｓｃｏｒｅとを対応付けたものであり、ＲＳＳＩ平均値が小さくなるにつれてＲＳＳＩ＿ｓｃｏｒｅが大きくするように設定した。

また、図５に示すＣＩＮＲスコア算出テーブルは、ＣＩＮＲ平均値とＣＩＮＲ＿ｓｃｏｒｅとを対応付けたものであり、ＣＩＮＲ平均値が大きくなるにつれてＣＩＮＲ＿ｓｃｏｒｅが大きくなるように設定した。

ＨＯスコア制御部２０５は、ＨＯ計算部２０４により算出されたＨＯスコアについてＨＯスコアＤＢ２０７への書き込み及び消去を制御するものである。

ＨＯスコア制御部２０５は、タイマー２０６を用いて、各ＷｉＭＡＸ基地局１のＨＯスコアの収集時間を管理する。収集時間とは、ＷｉＭＡＸ基地局１毎のＨＯスコアを収集するための時間であり、この収集時間内で集計したＨＯスコアを用いてハンドオーバ処理を行う。この収集時間は任意に設定や変更ができる。

また、ＨＯスコア制御部２０５は、接続時間測定部２０３が測定したＷｉＭＡＸ基地局１との連続接続時間を受け取ると、その連続接続時間を記録保持するものである。

図６は、現在接続しているＷｉＭＡＸ基地局１との連続接続時間の記録保持を説明する説明図である。図６に示すように、ＨＯスコア制御部２０５は、接続時間測定部２０３から取得した当該ＷｉＭＡＸ基地局１との連続接続時間を記録保持する。

さらに、ＨＯスコア制御部２０５は、現在接続しているＷｉＭＡＸ基地局１との連続接続時間の記録結果を参照して、閾値以下となる連続接続時間が連続して存在する場合に、当該ＨＯスコアＤＢ２０７に保持されている情報をクリアにするものである。これにより、電波環境の変化に応じて、ＷｉＭＡＸ基地局１の接続切り替えが可能となる。

なお、第１の実施形態では、閾値以下となる接続時間が連続して存在する場合を判定することとするが、これに限定されない。その他の判定方法として、閾値以下の接続時間が連続してなくて、所定回数のうち閾値以下となる接続時間が所定回数発見することを検出するようにしてもよい。

タイマー２０６は、計時するタイマー時間をＨＯスコア制御部２０５に提供するものである。

ＨＯスコアＤＢ２０７は、ＨＯ制御部２０５の制御の下、ＷｉＭＡＸ基地局１のＨＯスコアを記録・保持するものである。

図７は、ＨＯスコアＤＢ２０７に保持される各ＷｉＭＡＸ基地局１のＨＯスコアの記録の様子を説明する説明図である。図７に示すように、ＨＯスコアＤＢ２０７には、ＷｉＭＡＸ基地局１毎のＨＯスコアが保持される。

ＨＯ判断部２０８は、無線測定部２０２から取得した測定結果に基づいてハンドオーバ処理を行うものである。ＨＯ判断部２０８は、ハンドオーバ処理として、例えばＩＥＥＥ８０２．１６ｅで標準化されている通常のハンドオーバ処理と、第１の実施形態に係るＨＯスコアを用いたハンドオーバ処理とのいずれかを行う。

ＨＯ判断部２０８は、ＷｉＭＡＸ端末２の初期起動状態の場合又はＨＯスコアＤＢにＨＯスコアの収集結果が保持されていない場合に通所のハンドオーバ処理を行う。また、ＨＯ判断部２０８は、ＨＯスコアＤＢ２０７にＨＯスコアの収集結果が保持されている場合には、ＨＯスコアＤＢ２０７に保持されているＷｉＭＡＸ基地局１のＨＯスコアのうち、最も高いＨＯスコアをハンドオーバ先として判断するものである。

メッセージ作成部２０９は、ＨＯ判断部２０８により判断された最も高いＨＯスコアのＷｉＭＡＸ基地局１への接続要求メッセージを作成するものである。

無線送信部２１０は、送信信号を無線送信するものである。また、無線送信部２１０は、メッセージ作成部２０９により作成されたメッセージを無線送信するものである。

（Ａ−２）第１の実施形態の動作
次に、第１の実施形態の無線通信システム９Ａにおけるハンドオーバ制御処理の動作について図面を参照しながら説明する。

以下では、説明便宜上、ＷｉＭＡＸ端末２と接続可能なＷｉＭＡＸ基地局が２台ある場合を例示して説明するものとし、ＷｉＭＡＸ基地局１−１及び１−２と表記する。

まず、ＷｉＭＡＸ端末２のＷｉＭＡＸ基地局１との初期の接続処理の全体動作について説明する。

初期状態においてＷｉＭＡＸ端末２が固定的に設置されると、ＷｉＭＡＸ端末２は、接続可能なＷｉＭＡＸ基地局１−１及び１−２との電波環境の良いほうと接続する。

このとき、ＷｉＭＡＸ端末２は、接続可能なＷｉＭＡＸ基地局１と接続するものとし、ＷｉＭＡＸ基地局１−１及び１−２のうち電波環境のよいＷｉＭＡＸ基地局１−１と接続する。

また、所定の収集時間（例えば１日、１２時間、６０分等）内において、ＷｉＭＡＸ端末２は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅで標準化された通常のハンドオーバ処理を動作するものとする。そして、この収集時間のうち、ＷｉＭＡＸ端末２は、各ＷｉＭＡＸ基地局１−１及び１−２との間の無線通信の接続状況を監視し、後述するようにして各ＷｉＭＡＸ基地局１−１及び１−２のＨＯスコアの収集を行う。

所定の収集時間が終了すると、その収集時間のうちに収集した各ＷｉＭＡＸ基地局１−１及び１−２のＨＯスコアがＷｉＭＡＸ端末２のＨＯスコアＤＢ２０７に記録される。そして、ハンドオーバ時にＨＯスコアＤＢ２０７に保持される各ＷｉＭＡＸ基地局１−１及び１−２のＨＯスコアを参照して、ＨＯスコアが最も高いＷｉＭＡＸ基地局１−１へ接続するようにハンドオーバ処理を行う。これにより、瞬間的な無線環境の劣化により不適切なＷｉＭＡＸ基地局へ接続することを防ぎ、頻繁にＷｉＭＡＸ基地局が切り替わることによる通信の劣化を防ぐことが可能となる。

次に、ＷｉＭＡＸ端末２におけるＨＯスコアの作成処理及び初期化処理について図面を参照しながら説明する。図８は、ＷｉＭＡＸ端末２におけるＨＯスコアの作成処理及び初期化処理を示すフローチャートである。

まず、ＷｉＭＡＸ端末２が起動すると（ステップＳ３０１）、ＨＯスコアの初期化を行い（ステップＳ１０２）、ＨＯスコアの収集を開始し（ステップＳ１０３）、ＨＯスコアの収集時間が終了するまで各ＷｉＭＡＸ基地局１のＨＯスコアを収集する（ステップＳ１０４）。

無線測定部２０２は、無線受信部２０１が受信した無線信号のＲＳＳＩ及びＣＩＮＲを測定し、そのＲＳＳＩ及びＣＩＮＲをＨＯスコア計算部２０４に与える。収集時間内では通常のハンドオーバ処理を行っており、ハンドオーバ先のＷｉＭＡＸ基地局１−１又は１−２に切り替わるたびに、受信した無線電波のＲＳＳＩ及びＣＩＮＲを測定する。

また、接続時間測定部２０３は、ハンドオーバ先であるＷｉＭＡＸ基地局１−１及び１−２との接続時間を測定し、その測定時間をＨＯスコア計算部２０４及びＨＯスコア制御部２０５に与える。

ＨＯスコア計算部２０４では、無線測定部２０２からの無線信号のＲＳＳＩ及びＣＩＮＲを受け取ると、ＲＳＳＩスコア算出テーブル及びＣＩＮＲスコア算出テーブルを参照して、取得したＲＳＳＩ及びＣＩＮＲに対応するＲＳＳＩ＿ｓｃｏｒｅ及びＣＩＮＲ＿ｓｃｏｒｅを算出する。

また、ＨＯスコア計算部２０４では、接続時間測定部２０３から取得した接続時間と、ＲＳＳＩ＿ｓｃｏｒｅ及びＣＩＮＲ＿ｓｃｏｒｅとを式（１）に代入して、ＨＯスコアを算出する。

ＨＯスコア制御部２０５は、接続時間測定部２０３から取得した接続時間をＷｉＭＡＸ基地局１毎に保持し、各ＷｉＭＡＸ基地局１との連続接続時間を管理する。また、ＨＯスコア制御部２０５は、ＨＯスコア計算部２０４により求められたＨＯスコアを、ＷｉＭＡＸ基地局１毎にＨＯスコアＤＢ２０７に記録させる。これにより、収集時間内で収集した各ＷｉＭＡＸ基地局１のＨＯスコアの総計を記録させることができる。

収集時間が終了すると、ＷｉＭＡＸ端末２は、ＨＯスコアＤＢ２０７に記録される各ＷｉＭＡＸ基地局１のＨＯスコアを用いてハンドオーバ先を決定する（ステップＳ１０５）。このＨＯスコアを用いたハンドオーバ処理の動作については後述する。

周囲の接続可能なＷｉＭＡＸ基地局１の数が増減し変動した場合、ＷｉＭＡＸ端末２のＨＯスコア制御部２０５は、ステップＳ１０２に戻り、ＨＯスコアを初期化し、再度収集期間における各ＷｉＭＡＸ基地局１のＨＯスコアの収集処理を行うようにする（ステップＳ１０６）。一方、ＷｉＭＡＸ基地局１の数の変動がない場合、そのままＨＯスコアを用いたハンドオーバ処理が行なわれる。

ＷｉＭＡＸ基地局１の変動の検出については、新たに追加されたＷｉＭＡＸ基地局からの制御信号を受信することによりＨＯスコア制御部２０５が変動を検出したり、ＨＯスコアＤＢ２０７などを参照しながらＨＯスコア制御部２０５が接続可能なＷｉＭＡＸ基地局１を管理しており、管理するＷｉＭＡＸ基地局以外のものからの制御信号を受信することで検出したりする方法を適用できる。

また、ＨＯスコア制御部２０５は、ＷｉＭＡＸ基地局１−１との接続時間を保持しており、過去の所定回数の接続時間を参照して、閾値以下となる連続接続時間が連続して存在するか否かを判定する。そして、閾値以下の接続時間が連続して存在する場合、ステップＳ１０２に戻り、ＨＯスコア制御部２０５は、ＨＯスコアを初期化し、再度収集期間における各ＷｉＭＡＸ基地局１のＨＯスコアの収集を行う。一方、そうでない場合、ＨＯスコアを用いてハンドオーバ処理を続行する。

このように、接続しているＷｉＭＡＸ基地局１−１の連続接続時間を監視し、電波環境の変化などを迅速に察知することができ、その環境の中でＨＯスコアの高い最適なＷｉＭＡＸ基地局１との接続を図ることができる。

また、ＨＯ制御部２０７は、所定時間毎にＨＯスコアを初期化する。つまり、ＨＯ制御部２０７は、ＨＯリセットタイマーが０になると、ＨＯスコアＤＢ２０７に保持されるＨＯスコアを初期化する（ステップＳ１０８、Ｓ１０２）。これにより、ＨＯスコアを周期的に見直すことができる。

次に、ＷｉＭＡＸ端末２におけるハンドオーバ処理の動作について図面を参照しながら説明する。図９は、ＷｉＭＡＸ端末２におけるハンドオーバ処理の動作を示すフローチャートである。

ＷｉＭＡＸ端末２のＨＯ判断部２０８は、無線測定部２０２による受信電波の測定結果に基づいてハンドオーバをすべきか否かを判断している。そして、ハンドオーバ判断部２０８がハンドオーバ条件を発動する（ステップＳ２０１）。

ＨＯスコア制御部２０５は、接続時間の計測中であるか否かを判断し（ステップＳ２０２）、接続時間の計測中である場合には、その接続時間の記録を終了する（ステップＳ２０３）。一方、接続時間の計測中でない場合、ステップＳ２０４に移行する。

次に、ＨＯスコアＤＢ２０７に各ＷｉＭＡＸ基地局１のＨＯスコアが記録されているか否かを判断し（ステップＳ２０４）、記録されていない場合、通常のハンドオーバ処理を行う（ステップＳ２１０、Ｓ２１１）。

一方、ＨＯスコアＤＢに記録されている場合、ＨＯスコア制御部２０５は、過去の所定回数の連続接続時間を参照して、閾値以下の接続時間が連続して存在するか否かを判断する（ステップＳ２０５）。

そして、閾値以下の連続接続時間が連続して存在する場合、ＨＯスコア制御部２０５はＨＯスコアを初期化し（ステップＳ２０９）、通常のハンドオーバ処理を実施させる（ステップＳ２１０）。

一方、閾値以下の連続接続時間が連続して存在しない場合、ＨＯ判断部２０８は、ＨＯスコアＤＢ２０７に記録されているＨＯスコアのうち、最も高いＨＯスコアのＨＯスコアのＷｉＭＡＸ基地局１−１をハンドオーバ先と判断して、このＷｉＭＡＸ基地局１−１に対して接続要求を行う（ステップＳ２０６）。すなわち、ＨＯ判断部２０８が判断したＷｉＭＡＸ基地局１−１に対してハンドオーバの接続要求メッセージをメッセージ作成部２０９が作成し、この接続要求メッセージを無線送信部２１０が無線送信するようにする。

そして、ＷｉＭＡＸ端末２が当該ＷｉＭＡＸ基地局１−１と接続すると（ステップＳ２０７）、ＨＯスコア制御部２０５は、当該ＷｉＭＡＸ基地局１−１との連続接続時間の記録を開始し（ステップＳ２０８）、ハンドオーバ処理を終了する（ステップＳ２１１）。

なお、当該ＷｉＭＡＸ基地局１−１との接続ができない場合には、通常のハンドオーバ処理を行うようにする。これにより、ＷｉＭＡＸ基地局１との接続断状態を回避する。

（Ａ−３）第１の実施形態の効果
以上のように、第１の実施形態によれば、ＷｉＭＡＸ端末が、個々のＷｉＭＡＸ基地局に対して電波状況と接続時間とに基づいてＨＯスコアを算出し、ハンドオーバ時に、各ＷｉＭＡＸ基地局のＨＯスコアの優劣に準じてハンドオーバ先を決定することにより、電波状況が不安定な環境においても、ハンドオーバを繰り返す現象を回避しながら、継続的に電波状態の良いＷｉＭＡＸ基地局と接続することができる。

（Ｂ）第２の実施形態
次に、本発明のハンドオーバ制御装置、方法及びプログラム、並びに無線通信制御装置の第１の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

（Ｂ−１）第２の実施形態の構成及び動作
図１０は、第２の実施形態に係る無線通信システム９Ｂの全体的な構成を示す全体構成図である。

図１０において、第２の実施形態の無線通信システム９Ｂは、ＩＰネットワーク１０１に接続する複数のＷｉＭＡＸ基地局１−１〜１−ｎと、ＷｉＭＡＸ端末３を有して構成されるものである。

図１１は、第２の実施形態のＷｉＭＡＸ端末３の内部構成を示すブロック図である。図１１に示すように、第２の実施形態のＷｉＭＡＸ端末３は、無線受信部３０１、無線測定部３０２、接続時間測定部３０３、ＨＯスコア計算部３０４、ＨＯスコア制御部３０５、タイマー３０６、ＨＯスコアＤＢ３０７、ＨＯ判断部３０８、メッセージ作成部３０９、無線送信部３１０、通信時間測定部３１１を少なくとも有して構成される。

第２の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、ＷｉＭＡＸ端末３におけるハンドオーバ処理に係る機能である。具体的には、第１の実施形態は、接続時間としてＷｉＭＡＸ基地局１との無線接続時間を用いたのに対し、第２の実施形態は、接続時間として実際の通信時間を用いてＨＯスコアを算出する。

以下では、第２の実施形態の特徴的なＷｉＭＡＸ端末２のハンドオーバ処理の機能構成について説明するものとし、第１の実施形態で既に説明した機能構成の詳細については省略する。

通信時間測定部３１１は、継続的に接続する１台のＷｉＭＡＸ基地局１との連続した通信時間を測定するものであり、ＨＯスコア計算部３０４及びＨＯスコア制御部３０５に、測定した通信時間を与えるものである。

これにより、あるＷｉＭＡＸ基地局１との間の１回の継続的な接続期間の中での通信頻度を求めることができる。

ここで、１回の継続接続期間内での通信頻度としては、ＷｉＭＡＸ基地局１との間の通信時間やデータ量（パケット量）を用いることができる。第２の実施形態では、通信時間測定部３１１が測定する通信時間を用いる場合を例示する。

通信時間測定部３１１が測定する通信時間とは、具体的に継続接続している１台のＷｉＭＡＸ基地局１との間で電波を送受信した時間をいう。

例えば、通信パケットの送受信する際に、通信時間測定部３１１は、無線受信部３０１又は無線送信部３１０のパケット送受信に要する時間を観測して通信時間を求めることができる。

また例えば、通信時間測定部３１１によるパケット送受信時間の測定方法として、今回送受信するパケット数を測定し、１パケットの送受信に要する時間を設けておき、今回通信したパケット数を計測し、そのパケット数に１パケットの送受信に要する時間を乗じて当該通信時間を求めるようにしてもよい。

図１２は、通信時間測定部３１１による通信時間の管理テーブルである。図１２に示すように、一回の連続接続時間中に通信した合計時間を記録する。

なお、この実施形態では、通信時間測定部３１１が通信時間を測定する場合を示すが、通信時間測定部３１１がＷｉＭＡＸ基地局１との間で送受信したデータ量（パケット）を測定するようにしてもよい。

また、通信時間測定部３１１は、例えばＳＩＰ（Session Initiation Protocol）やＵＤＰ（User Datagram Protocol）やＨＴＴＰ（Hyper Text Transfer Protocol）など、予め観測するプロトコルの種類を設定することができる。これにより、通信時間測定部３１１は、無線受信部３０１及び無線送信３１０で送受信したパケットのうち特定のプロトコルで構成されたパケットのパケット数を観測し、接続時間として取得することが可能である。

これにより、送受信したデータ量（パケット）を接続時間として取得することで、特定のプロトコルで通信が行える傾向が高い局をＨＯ先として選択しやすくすることができる。

ＨＯスコア計算部３０４は、各ＷｉＭＡＸ基地局１と接続するたびに各ＷｉＭＡＸ基地局１のＨＯスコアを算出するものである。

ＨＯスコア計算部３０４は、第１の実施形態と同様に、無線測定部３０２から無線電波ＲＳＳＩ及びＣＩＮＲを取得し、ＲＳＳＩ＿ｓｃｏｒｅ及びＣＩＮＲ＿ｓｃｏｒｅを算出する。また、ＨＯスコア計算部３０４は、接続時間測定部３０３から測定時間を取得する。なお、ＲＳＳＩ＿ｓｃｏｒｅ及びＣＩＮＲ＿ｓｃｏｒｅの算出方法は、第１の実施形態と同様の方法を適用できる。

さらに、ＨＯスコア計算部３０４は、通信時間測定部３１１からＷｉＭＡＸ基地局１との通信時間を取得する。

ここで、ＨＯスコア計算部３０４は、例えば式（２）を用いてＨＯスコアを算出する。Ａは１より大きい任意の係数であり、ｔｉｍｅ（接続）は１台のＷｉＭＡＸ基地局１に連続して接続していた接続時間である。また、Ｂは１より大きい任意の係数であり、ｔｉｍｅ（通信）は同一接続時間内に通信した通信時間の合計時間である。

式（２）は、ＷｉＭＡＸ基地局１との接続時間の長さ及び通信時間の長さをスコアへ大きく反映させるための時間の指数関数とし、それにＲＳＳＩ＿ＳｃｏｒｅとＣＩＮＲ＿Ｓｃｏｒｅとを乗じることにより導出する。

これにより、無線上又は上位ネットワークの何らかの原因により、接続はできるが通信できないＷｉＭＡＸ基地局との接続を回避させることができる。また、電波の送受信に要する接続時間をＨＯスコアに導入することで、無線通信を行う傾向の高いＷｉＭＡＸ基地局１をハンドオーバ先として選択させやすくすることができる。

なお、式（２）は、現在接続しているＷｉＭＡＸ基地局１との１回あたりのＨＯスコアの導出式であり、これをＨＯスコアＤＢ３０７でＷｉＭＡＸ基地局１毎に記憶することで、所定の収集期間内のＨＯスコアの合計値を集計できる。

ＨＯスコアＤＢ３０７は、ＨＯ制御部３０５の制御の下、ＷｉＭＡＸ基地局１のＨＯスコアを記録・保持するものである。

図１３は、ＨＯスコアＤＢ３０７に保持される各ＷｉＭＡＸ基地局１のＨＯスコアの記録の様子を説明する説明図である。図１３に示すように、ＨＯスコアＤＢ３０７には、ＷｉＭＡＸ基地局１毎のＨＯスコアが保持される。

（Ｂ−２）第２の実施形態の効果
以上のように、第２の実施形態によれば、ＷｉＭＡＸ端末が通信時間をＨＯスコアに付加する機能を加えることで、無線上あるいは上位ＮＷになんらかの原因があって接続はできているが通信はできない状況についても適切なＨＯスコアを計算することが可能となる。

（Ｃ）他の実施形態
第１〜第３の実施形態において説明したハンドオーバ制御処理は、ＷｉＭＡＸによる無線通信を行う場合を例示したが、ハンドオーバ機能を備える無線通信装置に広く適用できる。

第１〜第３の実施形態において説明したハンドオーバ制御処理は、無線通信装置におけるソフトウェア処理により実現されるものである。例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等を備える無線通信装置において、ＣＰＵがＲＯＭに格納される処理プログラムを読み出し、これを実行することにより、第１〜第３の実施形態で説明したハンドオーバ処理が実現される。

第１の実施形態の無線通信システムの全体構成図である。 ＷｉＭＡＸ基地局の内部構成図である。 第１の実施形態のＷｉＭＡＸ端末の内部構成を示すブロック図である。 第１の実施形態のＲＳＳＩスコア算出テーブルを説明する説明図である。 第１の実施形態のＣＩＮＲスコア算出テーブルを説明する説明図である。 第１の実施形態の接続時間を記録するテーブルを説明する説明図である。 第１の実施形態の各ＷｉＭＡＸ基地局のＨＯスコアを記録するテーブルを説明する説明図である。 第１の実施形態のハンドオーバの作成処理及び初期化を示すフローチャートである。 第１の実施形態のハンドオーバ処理の動作を示すフローチャートである。 第２の実施形態の無線通信システムの全体構成図である。 第２の実施形態のＷｉＭＡＸ端末の内部構成を示すブロック図である。 第２の実施形態の通信時間を記録するテーブルを説明する説明図である。 第２の実施形態の各ＷｉＭＡＸ基地局のＨＯスコアを記録するテーブルを説明する説明図である。

符号の説明

１−１〜１−ｎ…ＷｉＭＡＸ基地局、２及び３…ＷｉＭＡＸ端末、２０１及び３０１…無線受信部、２０２及び３０２…無線測定部、２０３及び３０３…接続時間測定部、２０４及び３０４…ＨＯスコア計算部、２０５及び３０５…ＨＯスコア制御部、２０６及び３０６…タイマー、２０７及び３０７…ＨＯスコアＤＢ、２０８及び３０８…ＨＯ判断部、２０９及び３０９…メッセージ作成部、２１０及び３１０…無線送信部、３１１…通信時間測定部。

Claims (9)

1. ハンドオーバ先を決定するハンドオーバ制御装置において、
   複数の基地局の無線通信状態を測定する無線通信測定手段と、
   接続する上記各基地局との接続時間を測定する接続時間測定手段と、
   上記各基地局の無線通信状態測定結果及び上記各基地局との接続時間とに基づいて、上記各基地局の切替評価値を求める切替評価値算出手段と、
   上記切替評価値算出手段により求められた切替評価値を上記基地局毎に保持する切替評価値保持手段と、
   上記切替評価値保持手段に保持される上記基地局毎の上記切替評価値を管理する切替評価値制御手段と、
   ハンドオーバ先の基地局を決定するハンドオーバ先決定手段と
   を備え、
   上記切替評価値制御手段が、現在接続している基地局との連続接続時間を保持し、現在接続している基地局の過去の所定回数の連続接続時間のうち、連続接続時間が閾値以下となるものがあるか否かを判断するものであり、
   閾値以下の連続接続時間を有する場合、上記切替評価値制御手段は、各基地局の切替評価値の初期化を行ない、上記ハンドオーバ先決定手段は、上記無線通信測定手段によって測定される各基地局の無線通信状態に基づいてハンドオーバ先を決定し、
   閾値以下の連続接続時間を有しない場合には、上記ハンドオーバ先決定手段は、上記切替価値保持手段に保持される上記各基地局の切替評価値のうち、最も高い切替評価値の基地局をハンドオーバ先として決定する
   ことを特徴とするハンドオーバ制御装置。
2. 接続する上記各基地局との１回の継続的な接続時間の中での通信頻度を測定する通信頻度測定手段をさらに備え、
   上記切替評価値算出手段が、上記各基地局の無線通信状態測定結果、上記各基地局との接続時間、及び、上記各基地局の１回の継続的な接続時間の中での通信頻度に基づいて、上記各基地局の切替評価値を求めることを特徴とする請求項１に記載のハンドオーバ制御装置。
3. 上記切替評価値算出手段が、上記各基地局との接続時間の長さの寄与度が高くなるように上記切替評価値を求めることを特徴とする請求項１又は２に記載のハンドオーバ制御装置。
4. 上記切替評価値算出手段が、上記各基地局との通信頻度の寄与度が高くなるように上記切替評価値を求めることを特徴とする請求項２又は３に記載のハンドオーバ制御装置。
5. 上記切替評価値制御手段が、所定の収集時間内で収集した上記各基地局の切替評価値を保持させるものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のハンドオーバ制御装置。
6. 上記切替評価値制御手段が、周期的に上記各基地局の切替評価値を再収集させることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のハンドオーバ制御装置。
7. ハンドオーバ先を決定するハンドオーバ制御装置のハンドオーバ制御方法において、
   無線通信測定手段が、複数の基地局の無線通信状態を測定する無線通信測定工程と、
   接続時間測定手段が、接続する上記各基地局との接続時間を測定する接続時間測定工程と、
   切替評価値算出手段が、上記各基地局の無線通信状態測定結果及び上記各基地局との接続時間とに基づいて、上記各基地局の切替評価値を求める切替評価値算出工程と、
   切替評価値保持手段が、上記切替評価値算出手段により求められた切替評価値を上記基地局毎に保持する切替評価値保持工程と、
   切替評価値制御手段が、上記切替評価値保持手段に保持される上記基地局毎の上記切替評価値を管理する切替評価値制御工程と、
   ハンドオーバ先決定手段が、ハンドオーバ先の基地局を決定するハンドオーバ先決定工程と
   を有し、
   上記切替評価値制御手段が、現在接続している基地局との連続接続時間を保持し、現在接続している基地局の過去の所定回数の連続接続時間のうち、連続接続時間が閾値以下となるものがあるか否かを判断し、
   閾値以下の連続接続時間を有する場合、上記切替評価値制御手段は、各基地局の切替評価値の初期化を行ない、上記ハンドオーバ先決定手段は、上記無線通信測定手段によって測定される各基地局の無線通信状態に基づいてハンドオーバ先を決定し、
   閾値以下の連続接続時間を有しない場合には、上記ハンドオーバ先決定手段は、上記切替価値保持手段に保持される上記各基地局の切替評価値のうち、最も高い切替評価値の基地局をハンドオーバ先として決定する
   ことを特徴とするハンドオーバ制御方法。
8. ハンドオーバ先を決定するハンドオーバ制御プログラムにおいて、
   コンピュータを、
   複数の基地局の無線通信状態を測定する無線通信測定手段、
   接続する上記各基地局との接続時間を測定する接続時間測定手段、
   上記各基地局の無線通信状態測定結果及び上記各基地局との接続時間とに基づいて、上記各基地局の切替評価値を求める切替評価値算出手段、
   上記切替評価値算出手段により求められた切替評価値を上記基地局毎に保持する切替評価値保持手段、
   上記切替評価値保持手段に保持される上記基地局毎の上記切替評価値を管理する切替評価値制御手段、
   ハンドオーバ先の基地局を決定するハンドオーバ先決定手段
   として機能させ、
   上記切替評価値制御手段が、現在接続している基地局との連続接続時間を保持し、現在接続している基地局の過去の所定回数の連続接続時間のうち、連続接続時間が閾値以下となるものがあるか否かを判断するものであり、
   閾値以下の連続接続時間を有する場合、上記切替評価値制御手段は、各基地局の切替評価値の初期化を行ない、上記ハンドオーバ先決定手段は、上記無線通信測定手段によって測定される各基地局の無線通信状態に基づいてハンドオーバ先を決定し、
   閾値以下の連続接続時間を有しない場合には、上記ハンドオーバ先決定手段は、上記切替価値保持手段に保持される上記各基地局の切替評価値のうち、最も高い切替評価値の基地局をハンドオーバ先として決定する
   ことを特徴とするハンドオーバ制御プログラム。
9. 請求項１〜６のいずれかに記載のハンドオーバ制御装置を有することを特徴とする無線通信装置。

Images