JP5748615B2

JP5748615B2 - 通信装置

Info

Publication number: JP5748615B2
Application number: JP2011186183A
Authority: JP
Inventors: 義三佐藤
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2011-08-29
Filing date: 2011-08-29
Publication date: 2015-07-15
Anticipated expiration: 2031-08-29
Also published as: JP2013048368A

Description

本発明は、通信装置に関する。

従来から、複数の伝送路を介してデータの送受信を行なう装置において、伝送路の特性に応じて伝送路を切替える方式が従来知られている。

近年、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式とＬＴＥ（Long Term Evolution）、あるいはＣＤＭＡ方式とＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access））など複数の無線通信方式での通信が可能な端末が知られている。

ユーザが複数の無線通信方式での通信が可能な端末を利用する場合、無線方式の切替えのたびに利用中のアプリケーションが切断されることはユーザの利便性を損なうかもしれない。そのため、ユーザに無線方式を意識させることなく無線方式を切替える機能が必要となる。つまり、異なる無線通信方式間のハンドオーバの機能が必要とされる。

特許第３７８４９８２号公報

しかしながら、異なる無線通信方式間のハンドオーバを実施する場合には、以下のような問題がある。

図８に示すように、アプリケーションサーバからデータパスＡを経由してＣＤＭＡ方式で無線基地局を介して無線端末にデータが送信されているときに、ＬＴＥ方式へハンドオーバする場合には、図８の（１）、（２）に示すように、ハンドオーバ前のＣＤＭＡ方式で既にアプリケーションサーバから送信されたＴＣＰデータが端末に到着する前にＬＴＥ方式に切替ることがある。このような場合には、図８の（３）〜（６）に示すようにＴＣＰデータおよびＴＣＰＡＣＫがロストしてしまう。さらに、図８のように、アプリケーションサーバと端末間の上位層の通信プロトコルがＴＣＰ（Transmission Control Protocol）の場合に、輻輳制御が発生して通信速度が一時的に低下する問題がある。

それゆえに、本発明の目的は、異なる無線通信方式間のハンドオーバ時にパケットがロストするのを防止することができる通信装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の通信装置は、第１の無線方式と第２の無線方式との両方での通信が可能である無線通信部と、第１の無線方式と第２の無線方式の間のハンドオーバを制御するハンドオーバ制御部と、通信相手の装置からのデータを正常に受信したときに肯定応答を返信する応答制御部とを備える。応答制御部は、第１の無線方式から第２の無線方式へのハンドオーバの決定後、ハンドオーバ前に一時的に肯定応答の送信を停止する。

本発明の通信装置によれば、異なる無線通信方式間のハンドオーバ時にパケットがロストするのを防止することができる。

実施の形態の通信システムを表わす図である。第１の実施形態の無線端末の構成を表わす図である。第１の実施形態のＡＣＫ応答の停止の例を説明するための図である。第１の実施形態のハンドオーバの動作手順を表わすフローチャートである。第２の実施形態の無線端末の構成を表わす図である。第２の実施形態のＡＣＫ応答の停止の例を説明するための図である。第２の実施形態のハンドオーバの動作手順を表わすフローチャートである。従来のハンドオーバ時のパケットロストを説明するための図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
（通信システムの構成）
図１は、実施の形態の通信システムを表わす図である。

図１を参照して実施の形態の通信システムでは、ＦＴＰ（File Transfer Protocol）サーバなどのアプリケーションサーバ５０と無線端末との間の通信路には、データパスＡと、データパスＢとがある。

データパスＡでは、ＣＤＭＡ方式でデータが送受信される。データパスＡでは、アプリケーションサーバ５０と無線端末との間にＣＤＭＡ方式の基地局が設けられており、データ通信を中継する。

データパスＢでは、ＬＴＥ方式でデータが送受信される。データパスＢでは、アプリケーションサーバ５０と無線端末との間にＬＴＥ方式の基地局が設けられており、データ通信を中継する。

（無線端末の構成）
図２は、第１の実施形態の無線端末の構成を表わす図である。

図２を参照して、この無線端末１は、アンテナ２と、無線通信部３と、ハンドオーバ制御部４と、ＴＣＰ（Transmission Control Protocol）通信制御部５とを備える。

無線通信部３は、無線基地局との間でＣＤＭＡ方式とＬＴＥ方式の両方の無線方式での通信が可能であり、いずれか選択された方の無線方式で無線通信を行なう。無線通信部３は、ＴＣＰ通信制御部５から出力されるＴＣＰデータを無線基地局へ送信し、無線基地局から受信した受信データをＴＣＰ通信制御部５へ出力する。

ハンドオーバ制御部４は、ＣＤＭＡ方式からＬＴＥ方式の間のハンドオーバを制御する。ハンドオーバ制御部４は、ＣＤＭＡ方式からＬＴＥ方式へのハンドオーバ条件が満たされて、ハンドオーバすることを決定した後、ハンドオーバ準備シーケンスを実行する。ハンドオーバ条件が満たされたときとは、ＬＴＥ基地局に接近してＬＴＥでの通信が可能となった場合、もしくはＬＴＥ基地局からの受信電波状況とＣＤＭＡ基地局からの受信電波状況とを比較して、ＬＴＥでの通信がより望ましいと判断した場合である。ハンドオーバ準備シーケンスとは、無線端末１がアプリケーションサーバ５０に対してＬＴＥ方式へのハンドオーバを要求する信号を送信し、アプリケーションサーバ５０からＬＴＥ方式へのハンドオーバを許可する信号を受信する処理手続きのことである。

ハンドオーバ制御部４は、ハンドオーバ準備シーケンスを実行後、アプリケーションサーバ５０からＴＣＰデータが送信されてこないことを確認した後（すなわち、最後にＴＣＰデータを受信してから次のＴＣＰデータを受信しない期間が一定時間を越えたときに）、ハンドオーバ実行シーケンスを実行する。ハンドオーバ実行シーケンスとは、無線端末１およびアプリケーションサーバ５０が通信方式をＬＴＥ方式へ切替るための処理手続きのことである。

ＴＣＰ通信制御部５は、無線基地局を介したアプリケーションサーバ５０との間の通信をＯＳＩ（Open Systems Interconnection）参照モデルのトランスポート層のＴＣＰに従って行なう。ＴＣＰ通信制御部５は、無線通信部３へＴＣＰデータを出力し、無線通信部３から出力される受信データからＴＣＰデータを抽出する。ＴＣＰ通信制御部５は、アプリケーションサーバ５０からのＴＣＰデータに対して正常に受信したことを知らせるＡＣＫ（Acknowledgment）応答（肯定応答）を出力する。

ＴＣＰ通信制御部５は、ハンドオーバ条件が満たされてハンドオーバすることが決定した後、ハンドオーバ実行シーケンスが終了するまで、ＴＣＰデータを正常に受信したとしても、ＡＣＫ応答の出力を一時的に停止する。ＴＣＰ通信制御部５は、ハンドオーバ実行シーケンスが終了すると、ＡＣＫ応答の出力を再開する。

アプリケーションサーバ５０は、無線端末１との間でＴＣＰ通信を行なう。アプリケーションサーバ５０は、ＴＣＰウインドウサイズによって、フロー制御を実行する。ＴＣＰウインドウサイズは、ＡＣＫ応答の受信なしで送信できるデータ量である。アプリケーションサーバ５０は、ＴＣＰウインドウサイズ分までは、ＡＣＫ応答の受信がなくてもＴＣＰデータの送信が可能であるが、ＴＣＰウインドウサイズ分のＴＣＰデータを送信し終わると、ＡＣＫ応答を受信するまでＴＣＰデータの送信を停止する。

図３は、第１の実施形態のＡＣＫ応答の停止の例を説明するための図である。
図３を参照して、時刻ｔ１でＣＤＭＡ方式からＬＴＥ方式へハンドオーバすることを決定した場合に、ＡＣＫ応答の送信を停止する。これによって、アプリケーションサーバ５０側のＴＣＰウインドウがオーバし、アプリケーションサーバ５０からＴＣＰデータの送信が停止される。無線端末１側では、アプリケーションサーバ５０からＴＣＰデータが送信されてこないことを確認した後、ＣＤＭＡ方式からＬＴＥ方式へのハンドオーバを実行する。

ハンドオーバの終了後、無線端末１は、ＡＣＫ応答の出力を再開する。アプリケーションサーバ５０は、無線端末１からＡＣＫ応答を受信すると、ＴＣＰデータの送信を再開する。

図４は、第１の実施形態のハンドオーバの動作手順を表わすフローチャートである。
まず、無線通信部３は、ＣＤＭＡ方式に従って通信を実行している（ステップＳ１０１）。

ＬＴＥ方式へのハンドオーバ条件が満たされて、ハンドオーバすることを決定した場合には（ステップＳ１０２でＹＥＳ）、ハンドオーバ制御部４が、ハンドオーバ準備シーケンスを実行するとともに、ＴＣＰ通信制御部５が、ＡＣＫ応答の出力を停止する（ステップＳ１０３）。

ＴＣＰデータの送信が停止したことを確認した後、ハンドオーバ制御部４は、ハンドオーバ実行シーケンスを実行する。その結果、無線通信部３は、ＬＴＥ方式に従って通信を行なう（ステップＳ１０５）。

ハンドオーバ実行シーケンスが終了後、ＴＣＰ通信制御部５は、ＡＣＫ応答の出力を再開する（ステップＳ１０６）。

以上のように、本実施の形態では、ＴＣＰ通信中にＣＤＭＡ方式からＬＴＥ方式へハンドオーバする際、ハンドオーバに先立ってＡＣＫ応答の送信を停止することによって、ハンドオーバ前のネットワークに滞留するパケットを軽減させる。これによって、ハンドオーバ時にネットワークに滞留するパケットをなくすことが可能となるので、パケットロストを防ぎ、かつＴＣＰの輻輳制御による通信速度低下を防ぐことができる。

［第２の実施形態］
図５は、第２の実施形態の無線端末１１の構成を表わす図である。

図５を参照して、この無線端末１１は、アンテナ２と、無線通信部３と、ハンドオーバ制御部１４と、ＴＣＰ通信制御部１５と、ＲＴＴ計測部１２とを備える。

アンテナ２と、無線通信部３とは、第１の実施形態で説明した図２に示すものと同一なので、説明は繰返さない。

ＲＴＴ計測部１２は、ｐｉｎｇコマンドを発行することによって、擬似ＲＴＴ（ラウンドトリップタイム）を計測する。ＲＴＴ計測部１２は、アプリケーションサーバ５０へ、たとえば「echo request」パケットを送信する。アプリケーションサーバ５０は、「echo request」パケットを受信すると、無線端末１１へ「echo reply」パケットを返信する。ＲＴＴ計測部１２は、「echo request」パケットを送信した時刻と、「echo reply」パケットを受信した時刻の差を計測することによって、擬似ＲＴＴを計測する。アプリケーションサーバ５０側におけるＴＣＰデータを送信してから、ＡＣＫ応答を受信するまでの時間であるＲＴＴと、無線端末１１側におけるＡＣＫ応答を返信してから、ＡＣＫ応答に応じてアプリケーションサーバ５０から送信されるＴＣＰデータを受信するまでの時間である擬似ＲＴＴとは、比較的近い値になると想定可能である。

ハンドオーバ制御部１４は、ＣＤＭＡ方式からＬＴＥ方式の間のハンドオーバを制御する。ハンドオーバ制御部１４は、ＣＤＭＡ方式からＬＴＥ方式へのハンドオーバ条件が満たされて、ハンドオーバすることを決定した後、ハンドオーバ準備シーケンスを実行する。ハンドオーバ制御部１４は、ハンドオーバすることを決定してから擬似ＲＴＴと同じ時間が経過した後、ハンドオーバ実行シーケンスを実行する。

ＴＣＰ通信制御部１５は、無線基地局を介したアプリケーションサーバ５０との間の通信をＯＳＩ（Open Systems Interconnection）参照モデルのトランスポート層のＴＣＰに従って行なう。ＴＣＰ通信制御部１５は、無線通信部３へＴＣＰデータを出力し、無線通信部３から出力される受信データからＴＣＰデータを抽出する。ＴＣＰ通信制御部１５は、アプリケーションサーバ５０からのＴＣＰデータに対して正常に受信したことを知らせるＡＣＫ（Acknowledgment）応答（肯定応答）を出力する。

ＴＣＰ通信制御部１５は、ハンドオーバ条件が満たされてハンドオーバすることが決定した後、ハンドオーバ実行シーケンスが終了するまで、ＴＣＰデータを正常に受信したとしても、ＡＣＫ応答の出力を一時的に停止する。ＴＣＰ通信制御部１５は、ハンドオーバ実行シーケンスが終了すると、ＡＣＫ応答の出力を再開する。これによって、送信側のアプリケーションサーバ５０において、ＴＣＰウインドウが限界近くまで利用されており、無線端末１１からのＡＣＫ応答を受信するごとにＴＣＰデータ送信しているような場合には、ＴＣＰウインドウがオーバし、アプリケーションサーバ５０からＴＣＰデータの送信が停止される。

図６は、第２の実施形態のＡＣＫ応答の停止の例を説明するための図である。
図６を参照して、時刻ｔ１でＣＤＭＡ方式からＬＴＥ方式へハンドオーバすることを決定した場合に、擬似ＲＴＴと同じ時間だけＡＣＫ応答の送信を抑制する。ネットワークの遅延が大きく、送信側のアプリケーションサーバ５０では、ＴＣＰウインドウが限界近くまで利用されており、図６の（ａ）、（ｂ）に示すように、無線端末１１からのＡＣＫ応答を受信するのを待ってから、ＴＣＰデータ送信しているような場合には、ＡＣＫ応答を受信しないことによって、ＴＣＰウインドウがオーバし、アプリケーションサーバ５０からＴＣＰデータの送信が停止される。無線端末１１側では最後に送信したＡＣＫ応答に応答して送信されるＴＣＰデータが到着する時刻ｔ２まで待てば、アプリケーションサーバ５０からＴＣＰデータが送信されてこない状態となり、ＣＤＭＡ方式からＬＴＥ方式へのハンドオーバを実行する。ハンドオーバすることを決定した時刻ｔ１から擬似ＲＴＴだけ経過すれば、時刻ｔ２を越えることとなる。

無線端末１１側では、アプリケーションサーバ５０からＴＣＰデータが送信されてこないことを確認した後、ＣＤＭＡ方式からＬＴＥ方式へのハンドオーバを実行する。

ハンドオーバの終了後、無線端末１１は、ＡＣＫ応答の出力を再開する。アプリケーションサーバ５０は、無線端末１１からＡＣＫ応答を受信すると、ＴＣＰデータの送信を再開する。

（動作）
図７は、第２の実施形態のハンドオーバの動作手順を表わすフローチャートである。

無線通信部３は、ＣＤＭＡ方式に従って通信を実行している（ステップＳ２０１）。
ＬＴＥ方式へのハンドオーバ条件が満たされて、ハンドオーバすることを決定した場合には（ステップＳ２０２でＹＥＳ）、ＲＴＴ計測部１２は、擬似ＲＴＴを計測する（ステップＳ２０３）。

ハンドオーバ制御部１４は、ＲＴＴ計測部１２にて擬似ＲＴＴが計測された後に、ハンドオーバ準備シーケンスを実行するとともに、ＴＣＰ通信制御部１５が、ＡＣＫ応答の出力を停止する（ステップＳ２０４）。

ハンドオーバの決定から擬似ＲＴＴと同じ時間だけ待った後、ハンドオーバ制御部１４は、ハンドオーバ実行シーケンスを実行する。その結果、無線通信部３は、ＬＴＥ方式に従って通信を行なう（ステップＳ２０６）。

ハンドオーバ実行シーケンスが終了後、ＴＣＰ通信制御部１５は、ＡＣＫ応答の出力を再開する（ステップＳ２０７）。

以上のように、本実施の形態によれば、ネットワークの遅延が大きく、送信側でウインドウが限界近くまで利用されており、ＡＣＫ応答を受信するのを待ってＴＣＰデータを送信しているような場合には、ハンドオーバの決定後、擬似ＲＴＴだけ待ってからハンドオーバすることにすれば、ハンドオーバ前のネットワークに滞留するパケットを軽減させる。これによって、パケットロストを防ぎ、かつＴＣＰの輻輳制御による通信速度低下を軽減できる。

（変形例）
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、たとえば以下のような変形例も含む。

（１）ＲＴＴ
第２の実施形態では、ＲＴＴ計測部１２が、パケットを送信してからこのパケットに応答してデータが送信されてくるまでの時間である擬似ＲＴＴを算出し、ハンドオーバ制御部１４が、擬似ＲＴＴを利用したが、これに限定するものではない。

ＲＴＴ計測部１２が、アプリケーションサーバ５０側のＴＣＰウインドウサイズをスループットで除算することによって、ＲＴＴを求めることとしもよい。ここで、スループットは、１秒間にアプリケーションサーバ５０から無線端末に送信されるデータ量である。これは、ＴＣＰウインドウのサイズがＸビットだとすると、Ｘビットのデータを送ったら、相手側からＡＣＫが戻ってくるまで次のデータが送れない。したがって、データを送ってからＡＣＫが戻ってくるまでの時間であるＲＴＴがＺ秒だとすると、１秒間にＸ／Ｚビットのデータが送れることになる。第２の実施形態のハンドオーバ制御部１４は、擬似ＲＴＴの代りに、上記算出したＲＴＴを用いることができる。なぜなら、擬似ＲＴＴとＲＴＴは、比較的近い値になると想定可能だからである。

（２）ＲＴＴ計測
第２の実施形態では、ハンドオーバすることが決定した後に、ＲＴＴを計測しているが、ハンドオーバに関係なく定期的にＲＴＴを計測することとしてもよい。

（３）図４と図７のステップの順序
図４のステップＳ１０３とステップＳ１０４の順序は逆でもよいし、同時に実行することとしてもよい。また、図７のステップＳ２０４とステップＳ２０５の順序は逆でもよいし、同時に実行することとしてもよい。

（４）無線通信方式
実施の形態では、ＣＤＭＡ方式からＬＴＥ方式へのハンドオーバを例にして説明したが、実施の形態で説明した方法は、たとえば、ＬＴＥ方式からＣＤＭＡ方式へのハンドオーバ、ＣＤＭＡ方式からＷｉＭＡＸ方式へのハンドオーバ、ＷｉＭＡＸ方式からＣＤＭＡ方式へのハンドオーバ、、Ｗｉ−Ｆｉ（Wireless Fidelity）方式からＬＴＥ方式へのハンドオーバ、ＬＴＥ方式からＷｉＦｉ方式へのハンドオーバなどについても適用することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１，１１無線端末、２アンテナ、３無線通信部、４，１４ハンドオーバ制御部、５，１５ＴＣＰ通信制御部、１２ＲＴＴ計測部、５０アプリケーションサーバ。

Claims

第１の無線方式と第２の無線方式との両方での通信が可能である無線通信部と、
前記第１の無線方式と前記第２の無線方式の間のハンドオーバを制御するハンドオーバ制御部と、
通信相手の装置からのデータを正常に受信したときに肯定応答を返信する応答制御部とを備え、
前記応答制御部は、前記第１の無線方式から前記第２の無線方式へのハンドオーバの決定後、前記ハンドオーバが終了するまで、前記通信相手の装置から前記第１の無線方式で送信されたデータを正常に受信したとしても、一時的に前記肯定応答の送信を停止する、通信装置。
前記ハンドオーバ制御部は、前記ハンドオーバの決定後において、前記通信相手の装置からデータが送信されてこないことを確認した後、前記ハンドオーバを実行する、請求項１記載の通信装置。
前記第１の無線方式において、前記肯定応答を返信してから、前記肯定応答に応じて前記通信相手の装置から送信されるデータを受信するまでの第１の時間を求める時間算出部をさらに備え、
前記ハンドオーバ制御部は、前記ハンドオーバの決定から前記第１の時間と同じ時間が経過した後、前記ハンドオーバを実行する、請求項１記載の通信装置。
前記応答制御部は、ＴＣＰパケットの送受信を制御し、
前記時間算出部は、前記肯定応答を表わすＴＣＰパケットを送信した時刻と、前記肯定応答に応じて前記通信相手の装置から送信されるＴＣＰパケットを受信した時刻の差から前記第１の時間を求める、請求項３記載の通信装置。
前記応答制御部は、ＴＣＰパケットの送受信を制御し、
前記時間算出部は、ＴＣＰウインドウサイズをスループットで除算することによって、前記第１の時間を求める、ただし、前記スループットは、単位時間に前記通信相手の装置から送信されるデータ量であり、前記ＴＣＰウインドウサイズは、前記通信相手の装置が、前記肯定応答の受信なしで送信できるデータ量である、請求項３記載の通信装置。
前記第１の無線方式は、ＣＤＭＡ方式であり、前記第２の無線方式は、ＬＴＥ方式またはＷｉＭＡＸ方式である、請求項１記載の通信装置。