JP5048539B2 - 無線通信装置 - Google Patents
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Description
第1無線通信ネットワーク、および該第1無線通信ネットワークと異なる第2無線通信ネットワークに接続して無線通信を実行する無線通信部と、
ジッタバッファおよび該ジッタバッファのデータ量を監視するジッタバッファ監視部を有し、前記無線通信部を介してリアルタイム通信系のアプリケーションを実行する実行部と、
前記第1無線通信ネットワークに接続して前記アプリケーションを実行中に、当該第1無線通信ネットワークおよび前記第2無線通信ネットワークにおける無線リンクの通信品質を取得する通信品質取得部と、
該通信品質取得部により取得した前記通信品質に基づいて、前記第1無線通信ネットワークから前記第2無線通信ネットワークへのハンドオーバの準備を開始するか否かを決定する決定部と、
前記アプリケーションの実行中に、前記決定部がハンドオーバ準備の開始を決定すると、前記通信品質取得部が取得した通信品質に基づいて、ハンドオーバを開始するまでのハンドオーバ準備時間を推定するとともに、ハンドオーバ実行予定後の前記第2無線通信ネットワークの通信品質を予測する推定部と、
前記決定部がハンドオーバ準備の開始を決定すると、前記第1無線通信ネットワークおよび前記第2無線通信ネットワークにおけるそれぞれの遅延時間を計測する計測部と、
前記推定部により推定したハンドオーバ準備時間および該推定部により予測した前記第2無線通信ネットワークのハンドオーバ実行予定後の通信品質と、前記計測部により計測した前記第1無線通信ネットワークおよび前記第2無線通信ネットワークにおけるそれぞれの遅延時間と、前記決定部がハンドオーバ準備の開始を決定した時点での前記ジッタバッファ監視部による前記ジッタバッファ内のデータ量とに基づいて、前記実行部による当該アプリケーションの再生速度を制御する制御部と、
を備えることを特徴とするものである。
前記制御部は、前記第1無線通信ネットワークにおける遅延時間と前記第2無線通信ネットワークにおける遅延時間とを比較し、前記第2無線通信ネットワークにおける遅延時間の方が、前記第1無線通信ネットワークにおける遅延時間よりも所定時間以上長い場合に、前記実行部による当該アプリケーションの再生速度を遅くすることを特徴とするものである。
前記制御部は、ハンドオーバの準備を開始してから、前記実行部による当該アプリケーションの再生速度を遅くすることを特徴とするものである。
前記推定部は、前記第2無線通信ネットワークのハンドオーバ実行予定後の通信品質として、前記第2無線通信システムのスループットが、前記アプリケーションの実行に要する所要帯域閾値に達するまでの遷移を予測し、
前記制御部は、前記推定部による予測スループットが、ハンドオーバ実行予定時点で既に前記所要帯域閾値に達している場合は、前記第2無線通信ネットワークからのデータの受信開始時点で、前記ジッタバッファ内のデータ量が0となるように、前記実行部による当該アプリケーションの再生速度を制御し、前記推定部による予測スループットが、ハンドオーバ実行予定時点で前記所要帯域閾値に達していない場合は、予測スループットが前記所要帯域閾値に達する時点で、前記ジッタバッファ内のデータ量が0となるように、前記実行部による当該アプリケーションの再生速度を制御することを特徴とするものである。
前記推定部は、前記決定部がハンドオーバ準備の開始を決定した後に、前記通信品質取得部で異なる時間に取得した通信品質に基づいて、対応する前記第1無線通信ネットワークおよび前記第2無線通信ネットワークのそれぞれの通信品質を予測するとともに、当該予測した前記第1無線通信システムの通信品質が、前記ハンドオーバ準備時間を越える一定時間経過後に、当該予測した前記第2無線通信システムの通信品質を超えると、前記制御部に対して前記ハンドオーバ準備のキャンセルを通知し、
前記制御部は、前記推定部から前記ハンドオーバ準備のキャンセルの通知を受けると、前記実行部による当該アプリケーションの再生速度を、通常の再生速度に戻すように制御することを特徴とするものである。
ハンドオーバ準備時間Tbは、上述したように、ハンドオーバ元の通信品質がハンドオーバ予定決定閾値以下となった時点で、ハンドオーバ先の通信品質がハンドオーバ元の通信品質以上の場合((a)第1のハンドオーバ準備時間取得方法)と、ハンドオーバ元の通信品質がハンドオーバ予定決定閾値以下となった時点で、ハンドオーバ先の通信品質がハンドオーバ元の通信品質に達していない場合((b)第2のハンドオーバ準備時間取得方法)とで取得方法が異なる。
この場合は、例えば、図4(a)および(b)に示すように、通信品質を決定する無線状態(Rs)の変化率ΔRs(傾き)に基づいて、ハンドオーバ準備時間Tbを算出する。ここで、変化率ΔRsは、無線状態がハンドオーバ予定決定閾値を下回ってハンドオーバ予定を決定した時点で単位時間(Δt)の変化率として計測して取得したり、ハンドオーバ予定を決定した時点の無線状態と、その時点から所定時間前(例えば、2sec前)の無線状態とを用いて計測して取得したりすることもできるが、本実施の形態では、当該通話中において、ハンドオーバの予定決定時点から所定時間前までの単位時間の変化率平均値ΔRsrmsを取得する。
[数1]
ΔRs(t)=|{Rs(t)−Rs(t-Δt)}/Δt| ・・・(1)
この場合は、図5に示すように、ハンドオーバ元の通信品質がハンドオーバ予定決定閾値以下となった時点で、当該ハンドオーバ元の変化率平均値ΔRsrmsを算出して、その後の通信品質を予測するとともに、ハンドオーバ先についても、変化率平均値ΔRsrmsを算出して、その後の通信品質を予測する。これにより、ハンドオーバ元の通信品質がハンドオーバ予定決定閾値以下となった時点から、予測したハンドオーバ先の通信品質が、予測したハンドオーバ元の通信品質以上となる時点までをハンドオーバ準備時間Tbとして取得する。
ハンドオーバ先スループットは、ハンドオーバ実行予定時点から第2無線通信ネットワーク16のスループットが、電話機能部33から取得したアプリの所要帯域閾値に達するまでの遷移(各予測スループットとその期間)を予測する。このため、ハンドオーバ制御部36には、例えば図6に示すような通信品質(無線状態)とスループットとの変換テーブルを予め記憶しておく。ハンドオーバ制御部36は、例えば、ハンドオーバの予定決定時点における変化率平均値ΔRsrmsから予測されるハンドオーバ実行予定後の通信品質に基づいて、図6の変換テーブルから、ハンドオーバ実行予定後に第2無線通信ネットワーク16のスループットがアプリの所要帯域閾値に達するまでの遷移を予測する。
ハンドオーバ元下り絶対遅延時間Tddn1およびハンドオーバ先下り絶対遅延時間Tddn2は、例えば、以下に説明する第1〜第4の絶対遅延時間取得方法のいずれかによって取得する。なお、本実施の形態では、相手通信端末(CN)12とHA23との間のネットワークは切替わらないので、この間の絶対遅延時間は考慮しないものとする。
ハンドオーバ制御部36においてハンドオーバの予定を決定したら、電話機能部33および/または通信処理部34を制御して、無線通信装置11と時間同期しているHA23に対して送信タイムスタンプを有する計測用パケットの送信を要求し、これにより、HA23から、第1無線通信ネットワーク15および第2無線通信ネットワーク16の双方に計測用パケットを送信させる。無線通信装置11は、HA23から送信された計測用パケットを、対応する第1無線I/F31および第2無線I/F32を介してそれぞれ受信し、その受信時刻と計測用パケットのタイムスタンプとから、対応するネットワークの下り絶対遅延時間Tddn1およびTddn2を計測する。なお、ハンドオーバ元の無線通信ネットワークの下り絶対遅延時間が、通話中の受信パケットから計測できる場合には、当該無線通信ネットワークへの計測用パケットの送出は省略することができる。
ハンドオーバ制御部36においてハンドオーバの予定を決定したら、電話機能部33および/または通信処理部34を制御して、無線通信装置11と時間同期しているHA23に対してその旨を通知し、これにより、上記第1の絶対遅延時間取得方法と同様に、HA23から、第1無線通信ネットワーク15および第2無線通信ネットワーク16の双方に計測用パケットを送信して、対応するネットワークの下り絶対遅延時間Tddn1およびTddn2を計測する。
ハンドオーバ制御部36においてハンドオーバの予定を決定したら、電話機能部33および/または通信処理部34を制御して、無線通信装置11から該無線通信装置11と時間同期しているHA23に対して、第1無線通信ネットワーク15および第2無線通信ネットワーク16の双方から、PINGやRTCP等の計測用パケットを送信し、その返信を受信して、対応するネットワークの下り絶対遅延時間Tddn1およびTddn2を計測する。
ハンドオーバ制御部36においてハンドオーバの予定を決定すると、IEEE802.21において検討されているハンドオーバ技術を利用して、各無線通信ネットワークの絶対遅延時間を取得する。その例示を以下に行う。
第1無線通信ネットワーク15の絶対遅延時間(Tddn1)の取得方法を以下に説明する。
無線通信装置11は、第1無線通信ネットワーク15の第1インフォメーションサーバに保持されている次の値を取得する。
・遅延時間を計測するために動作する計測用サーバ(例えば、インターネット18の基幹ネットワーク網に接続しているものとする)から第1無線通信ネットワーク15で接続している現在のアクセスポイント15aまでの片道遅延時間の標準値(Tn3)
・アクセスポイント15aとそこに繋がる端末間の上下の遅延時間の標準値(下り:Trdn3,上り:Trup3)
さらに、無線通信装置11は、PING等の計測用パケットをHA23に対して送信し、その返信を受信して、無線通信装置11とHA23との間の往復遅延時間Trt1を計測する。
そして、これらの値から第1無線通信ネットワーク15の絶対遅延時間Tddn1を、下記の(2)式に従って計算する。ただし、アクセスポイント15aとHA23との間の片道遅延時間が取得できないため、この片道遅延時間をTn3と、{Trt1-(Tn3+Trdn3+Tn3+Trup3)}/2との加算により近似値とする。
[数2]
Tddn1=Tn3+Trdn3+{Trt1-(Tn3+Trdn3+Tn3+Trup3)}/2 ・・・(2)
無線通信装置11は、第1無線通信ネットワーク15の第1インフォメーションサーバを経由して、ハンドオーバ先の第2無線通信ネットワーク16に接続されている第2インフォメーションサーバに保持されている次の値を取得する。なお、第2インフォメーションサーバへは、無線通信装置11またはアクセスポイント15aで取得した無線通信装置11の位置情報を送信する。
・無線通信装置11が接続されると予想される基地局16aと計測用サーバとの間の片道遅延時間の標準値(Tn4)
・基地局16aとそこに繋がる端末間の上下の遅延時間の標準値(下り:Trdn4,上り:Trup4)
そして、これらの値から第2無線通信ネットワーク16の絶対遅延時間Tddn2を、下記の(3)式に従って計算する。ただし、基地局16aとHA23との間の片道遅延時間が取得できないため、この片道遅延時間をTn4と、{Trt1-(Tn3+Trdn3+Tn3+Trup3)}/2との加算により近似値とする。
[数3]
Tddn2=Tn4+Trdn4+{Trt1-(Tn3+Trdn3+Tn3+Trup3)}/2 ・・・(3)
[数4]
V=(Tc+Tb×Vn+V1×T1+V2×T2+・・・+Vm×Tm)/(Tb+Ta+T1+T2+・・・+Tm)・・・(4)
[数5]
V=(Tc+Tb×Vn)/(Tb+Ta) ・・・(5)
標準再生速度Vnに対するジッタバッファ47からのパケットの読み出し間隔をTRn、算出した再生速度Vに対応するジッタバッファ47からのパケットの読み出し間隔をTR、するとき、TR=TRn/V、とする。例えば、標準再生速度Vnでは、ジッタバッファ47内のパケットを20msecの間隔で読み出して再生するVoIPアプリの場合において、再生速度Vを標準再生速度Vnの80%(k=0.8)とする場合には、ジッタバッファ47からのパケットの読み出し間隔TRを、TR=20/0.8(msec)、とする。
ハンドオーバのための再生速度のコントロールを開始したら、その直後に再生したパケット(最初のパケット)のタイムスタンプと、その再生時間とを組み合わせて記録する。その後のパケットについては、下記(6)式で示す時間Tvに、ジッタバッファ47から読み出して再生する。なお、(6)式において、TDは、遅延時間で、初期値は0である。
[数6]
Tv=(パケットのタイムスタンプ−最初のパケットのタイムスタンプ)+(最初のパケットの再生時間+TD) ・・・(6)
[数7]
t=(Tn-Tc)/(Vn-Vf) ・・・(7)
12 相手通信端末
12a 送受話器
15 第1無線通信ネットワーク
15a アクセスポイント
16 第2無線通信ネットワーク
16a 基地局
17 パケットネットワーク
18 インターネット
21,22 SIPサーバ
23 ホームエージェント(HA)
31 第1無線I/F
32 第2無線I/F
33 電話機能部
34 通信処理部
35 無線情報取得部
36 ハンドオーバ制御部
47 ジッタバッファ
50 ジッタバッファ監視部
51 ジッタバッファ制御部
55 ハンドオーバ情報取得部
56 再生速度計算部
Claims (5)
- 第1無線通信ネットワーク、および該第1無線通信ネットワークと異なる第2無線通信ネットワークに接続して無線通信を実行する無線通信部と、
ジッタバッファおよび該ジッタバッファのデータ量を監視するジッタバッファ監視部を有し、前記無線通信部を介してリアルタイム通信系のアプリケーションを実行する実行部と、
前記第1無線通信ネットワークに接続して前記アプリケーションを実行中に、当該第1無線通信ネットワークおよび前記第2無線通信ネットワークにおける無線リンクの通信品質を取得する通信品質取得部と、
該通信品質取得部により取得した前記通信品質に基づいて、前記第1無線通信ネットワークから前記第2無線通信ネットワークへのハンドオーバの準備を開始するか否かを決定する決定部と、
前記アプリケーションの実行中に、前記決定部がハンドオーバ準備の開始を決定すると、前記通信品質取得部が取得した通信品質に基づいて、ハンドオーバを開始するまでのハンドオーバ準備時間を推定するとともに、ハンドオーバ実行予定後の前記第2無線通信ネットワークの通信品質を予測する推定部と、
前記決定部がハンドオーバ準備の開始を決定すると、前記第1無線通信ネットワークおよび前記第2無線通信ネットワークにおけるそれぞれの遅延時間を計測する計測部と、
前記推定部により推定したハンドオーバ準備時間および該推定部により予測した前記第2無線通信ネットワークのハンドオーバ実行予定後の通信品質と、前記計測部により計測した前記第1無線通信ネットワークおよび前記第2無線通信ネットワークにおけるそれぞれの遅延時間と、前記決定部がハンドオーバ準備の開始を決定した時点での前記ジッタバッファ監視部による前記ジッタバッファ内のデータ量とに基づいて、前記実行部による当該アプリケーションの再生速度を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする無線通信装置。 - 前記制御部は、前記第1無線通信ネットワークにおける遅延時間と前記第2無線通信ネットワークにおける遅延時間とを比較し、前記第2無線通信ネットワークにおける遅延時間の方が、前記第1無線通信ネットワークにおける遅延時間よりも所定時間以上長い場合に、前記実行部による当該アプリケーションの再生速度を遅くすることを特徴とする請求項1に記載の無線通信装置。
- 前記制御部は、ハンドオーバの準備を開始してから、前記実行部による当該アプリケーションの再生速度を遅くすることを特徴とする請求項2に記載の無線通信装置。
- 前記推定部は、前記第2無線通信ネットワークのハンドオーバ実行予定後の通信品質として、前記第2無線通信システムのスループットが、前記アプリケーションの実行に要する所要帯域閾値に達するまでの遷移を予測し、
前記制御部は、前記推定部による予測スループットが、ハンドオーバ実行予定時点で既に前記所要帯域閾値に達している場合は、前記第2無線通信ネットワークからのデータの受信開始時点で、前記ジッタバッファ内のデータ量が0となるように、前記実行部による当該アプリケーションの再生速度を制御し、前記推定部による予測スループットが、ハンドオーバ実行予定時点で前記所要帯域閾値に達していない場合は、予測スループットが前記所要帯域閾値に達する時点で、前記ジッタバッファ内のデータ量が0となるように、前記実行部による当該アプリケーションの再生速度を制御することを特徴とする請求項3に記載の無線通信装置。 - 前記推定部は、前記決定部がハンドオーバ準備の開始を決定した後に、前記通信品質取得部で異なる時間に取得した通信品質に基づいて、対応する前記第1無線通信ネットワークおよび前記第2無線通信ネットワークのそれぞれの通信品質を予測するとともに、当該予測した前記第1無線通信システムの通信品質が、前記ハンドオーバ準備時間を越える一定時間経過後に、当該予測した前記第2無線通信システムの通信品質を超えると、前記制御部に対して前記ハンドオーバ準備のキャンセルを通知し、
前記制御部は、前記推定部から前記ハンドオーバ準備のキャンセルの通知を受けると、前記実行部による当該アプリケーションの再生速度を、通常の再生速度に戻すように制御することを特徴とする請求項3に記載の無線通信装置。
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