JP5783995B2

JP5783995B2 - 無線端末、管理サーバ及びそれらを用いた無線通信システム

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Publication number: JP5783995B2
Application number: JP2012283908A
Authority: JP
Inventors: 祥樹櫻井; 史郎眞澤; 裕明笠原; 雅夫葉山
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2012-12-27
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2015-09-24
Anticipated expiration: 2032-12-27
Also published as: US20140185439A1; JP2014127890A

Description

本発明は、無線通信技術に関し、特に、複数の異なる無線通信方式を使用可能な通信エリアにおける無線通信方式の選択技術に関する。

無線ネットワークは、LTE(Long Term Evolution)、3G (EV-DO(Evolution Data Only) 等)、Wi-Fi(Wireless Fidelity)、WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)等、様々な無線通信方式から構成されている。無線通信方式には、設計思想の違いなどにより、異なった特徴がある。例えば、3Gはスループットが低いが、広い通信範囲を有しているので、端末が移動しても引き続き通信可能である一方で、Wi-Fiはスループットが高いが、通信範囲が狭いため端末が移動する場合に他の無線通信方式への再接続を余儀なくされる場合があるという特徴がある。近年特に、スマートフォンやタブレット端末の普及により無線通信におけるトラフィック量が急増しており、通信事業者は、複数の無線通信方式を使用しトラフィックを上記の様々な無線通信方式に振り分けることで対処している。具体的には、特許文献１で、無線通信方式の特徴、電波強度、スループット、ユーザの混雑度、場所、移動速度等を加味して、その時点で適切と思われる無線通信方式を選択することが提案されている。

特開2009-246874号公報

しかし、選択時点の情報だけに従って無線通信方式を選択すると、選択後に状況が変化した場合に、最初に選択した無線通信方式の選択が最適ではなくなることがある。例えば、Wi-Fiと3Gのカバーエリアに在圏している無線端末が移動しておらず、無線端末が動画再生を開始した場合を考える。移動していないとき、かつ、動画再生のようなネットワーク負荷の高いアプリケーションをユーザが使用している場合、スループットが高い無線通信方式を選ぶポリシーと、移動している時はカバーエリアの広い無線通信方式を選ぶポリシーがある場合、Wi-Fiが混雑していない状況下では、ネットワークは回線速度の速いWi-Fiを選択する。しかし、その端末が移動を開始し、Wi-Fiのカバーエリアから外れてしまうと、カバーエリアの広い3Gへ接続し直す必要がある。このように、別の無線通信方式へ接続し直すと、サービスの開始が遅延し、無線のシグナリングの負荷も上がり、結果として、ユーザのQoE(Quality of Experience)が低下する。そこで、本発明では、このような複数の無線通信方式から構成される無線ネットワークにおいて、一つの無線通信方式を選択する際に、適切な無線通信方式を選択し、無駄なネットワークの切り替えを減少させ、ユーザのQoEを向上させることを目的とする。

本発明にかかる無線通信システムは、複数の無線通信方式に対応する無線端末と、無線端末と無線通信方式に応じて通信する複数の基地局と、ネットワークを介して複数の基地局と通信する、無線端末の移動履歴情報を含む優先度情報を記憶した管理サーバと、を有する無線通信システムであって、優先度情報管理サーバは、優先度情報を前記無線端末に送信し、無線端末は、受信した優先度情報に基いて、通信する無線通信方式を選択することを特徴とする。

本発明によれば、無線端末が移動した場合であっても、再接続頻度を低減させた無線通信を実現することが可能となる。

本発明の実施例に係る無線通信システム図本発明の実施例に係る優先度テーブル管理サーバの機能ブロック図本発明の実施例に係る無線端末の機能ブロック図本発明の実施例に係る無線通信システムのシーケンス図本発明の実施例に係る無線端末の無線通信方式選択方法に関するフロー図本発明の実施例に係る優先度テーブルの構成図本発明の実施例に係る呼接続時の優先度テーブル更新及び端末情報送信方法に関するフロー図本発明の実施例に係る端末情報の送信フロー図本発明の実施例に係るアプリケーション起動時間記録フロー図本発明の実施例に係る優先度テーブル管理サーバの蓄積情報テーブル本発明の実施例に係る移動情報及びアプリケーション使用情報に基づく優先度情報判定フロー図本発明の実施例に係る優先度情報の判定結果テーブル本発明の実施例に係る優先度テーブル作成フロー図本発明の実施例に係る優先度テーブル作成フロー図

まず、本発明の実施形態に係る無線通信システムとしては、複数の無線通信方式に対応する無線端末と、無線端末と無線通信方式に応じて通信する複数の基地局と、ネットワークを介して複数の基地局と通信する、無線端末の移動履歴情報を含む優先度情報を記憶した管理サーバと、を有する無線通信システムであって、優先度情報管理サーバは、優先度情報を無線端末に送信し、無線端末は受信した前記優先度情報に基いて通信する無線通信方式を選択することを特徴とする。例えば、EVDOに相当する第１の無線通信方式に対応する第１の基地局と、Wi-Fiに相当する第２の通信方式に対応する、第１の基地局よりも通信範囲が狭い第２の基地局と、を有している場合、第１の基地局から受信した第１のスループット情報と第２の基地局から受信した第２のスループット情報を比較することにより、通信すべき無線通信方式を選択することを特徴とする。このような構成を採用することにより、移動履歴等の情報を基に最適な無線通信方式を選択することが可能になる。また、優先度情報には、ネットワーク負荷情報等のアプリケーション使用履歴情報が含まれていると好ましい。ここで、管理サーバは、記憶した移動履歴情報により、所定時間内の前記無線端末の移動距離を算出し、前記算出した移動距離が予め決められた閾値より大きい場合に移動ありと判定し判定結果に基いて、通信する無線通信方式を選択する構成とすることが好ましい。また、移動ありと判定された場合であって、第１のスループット情報を第２のスループット情報で除した値が、予め記憶された第１の閾値よりも大きく、第１のスループットが予め記憶された第２の閾値より大きい場合には、第１の無線通信方式を選択する構成が好ましい。一方で、移動なしと判定された場合であって、第１のスループット情報を第２のスループット情報で除した値が、予め記憶された第１の閾値よりも小さく、第２のスループットが予め記憶された第２の閾値より大きい場合には、第２の無線通信方式を選択することが好ましい。

また、本発明の実施形態に係る管理サーバとしては、複数の無線通信方式に対応する無線端末から送信された移動履歴情報を含む優先度情報を受信する管理サーバであって、優先度情報を記憶する記憶部と、記憶した優先度情報に基づいて優先度テーブルを作成する優先度テーブル作成部と、作成した優先度テーブルを無線端末からの要求に応じて無線端末に送信する通信部と、を有する管理サーバであることが好ましい。その管理サーバは、受信した移動履歴情報により、所定時間内の無線端末の移動距離を算出し、算出した移動距離が予め決められた閾値より大きい場合に、移動ありと判定し、判定結果を優先度テーブルに反映させる構成が好ましい。さらに、優先度情報はアプリケーション使用履歴情報を含んでおり、前記移動履歴情報と前記アプリケーション使用履歴情報に基いて、通信すべき前記無線通信方式を優先度テーブルを送信することで前記無線端末に指示する構成が好ましい。

また、本発明の実施形態に係る無線端末としては、複数の無線通信方式に対応する無線端末であって、無線端末は、無線端末の移動履歴情報を記憶する記憶部と、記憶した移動履歴情報を送信する一方で、送信された移動履歴情報に基いて管理サーバで作成された優先度テーブルを受信する通信部と、受信した優先度テーブルに基いて、複数の無線通信方式の１つを選択する制御部と、を有することが好ましい。このように、無線端末が移動した場合であっても、ネットワーク負荷に関する情報も考慮した上で、再接続頻度を低減させた無線通信を実現することが可能となる。

以下、本発明の実施形態を、図面を用いて説明する。ただし、本発明の実施形態はあくまでも一実施形態であって、この実施形態に本発明が限定されることはない。まず、図1は、EV-DOとWi-Fiという異なる無線通信方式を使用した無線システムのサービスエリア（通信範囲）を示す。このシステムはEV-DO無線通信方式とWi-Fi無線通信方式を使用した無線システムである。それぞれ異なるサイズのサービスエリアをもっており、これらサービスエリアはお互いに重なっている部分がある。EV-DOは無線端末と通信をする為のEV-DO基地局101と、そのEV-DO基地局101とデータ通信を行い、呼処理を行い、無線端末の接続認証や課金を行い、これらの機能を有する装置を接続するスイッチや伝送路で構成されるコアネットワーク100によって構成される。Wi-Fiに関しても同様に、Wi-Fi基地局102とコアネットワーク100とで構成される。

また、優先度テーブル管理サーバ105は、コアネットワーク100と接続されており、無線端末から送信されたアプリケーションの使用情報、位置情報を用いて優先度テーブルを作成し、EV-DO、もしくはWi-Fiのシステムを経由して無線端末へ優先度テーブルを配信する。

無線端末106は、EV-DO基地局101が形成する無線エリア103、Wi-Fi基地局102が形成する無線エリア104のいずれか、もしくは両方に在圏している時、コアネットワーク100を経由して、IPネットワーク107へと接続する。無線端末106は接続する時に、優先度テーブル管理サーバ105から取得した優先度テーブルに従って接続を開始する。また、無線端末106は、アプリケーションの起動開始時刻、終了時刻、位置情報を優先度テーブル管理サーバ105へ送信する。優先度テーブルを用いた接続方法、アプリケーションの起動開始時刻、終了時刻、位置情報の送信方法の詳細については後述する。

次に、優先度テーブルを用いた無線通信方式への接続方法を説明する。図2は優先度テーブル管理サーバ105の機能ブロック図の一例である。優先度テーブル管理サーバ105は、装置内の各機能ブロックの制御を行う装置制御部200と、無線端末106からアプリケーションの使用情報や位置情報を取得し、装置内で作成した優先度テーブルを無線端末106へ配信することを行う無線端末通信部201と、無線端末通信部201から取得した各情報を蓄積し、優先度テーブル作成部203で作成した優先度テーブルを記録する情報記憶部202と、情報記憶部202に保持している各情報を用いて、優先度テーブルを作成する優先度テーブル作成部203とを有している。

ここで、図3は無線端末106の構成図の一例である。複数の無線通信方式の中から一つの無線通信方式を選択するため、複数の無線通信方式に対応した通信装置を具備し、ある無線システムにて通信中に他無線システムへの切り替え処理を行うために無線装置を2つ備えている。無線端末106は、基地局と通信を行うためのアンテナ300とアンテナ301と無線装置303と無線装置304を持っており、それぞれ異なる周波数で2つの無線システムと通信する。これらの無線装置はそれぞれに対応した通信装置と接続している。通信装置305と通信装置306は、異なる無線通信方式の無線システムに対応した装置で、信号の変復調や符号化・復号化を行う。これらの通信装置はスイッチ307に接続され、無線通信方式を選択した際に接続を切り替える。制御装置308は無線端末内部の制御を行ったり、動画再生、通話、メール、インターネットといったアプリケーションを起動し、処理を実行したりする演算装置である。無線端末の位置を把握するために、GPS受信機309とアンテナ302が無線端末に内蔵されている。GPS受信機309により定期的に無線端末の位置を測定することにより、制御装置308で無線端末の位置情報を把握する。また、加速度センサ310と、ジャイロセンサ311を具備することにより、おおよその無線端末の移動を把握し、制御装置308でGPS受信機309によって得た情報と組み合わせて位置情報を特定若しくは予測してもよい。記憶装置312は無線端末で使用されたアプリケーションの情報や無線端末の位置情報、さらには優先度テーブル管理サーバ105から受信した優先度テーブルを保持する。無線端末のユーザは、キーボードや液晶パネルやスピーカ、マイクといったI/O装置313を使用することにより、無線端末に対して指示を行い、その指示の結果を確認する。

次に図4を使用して、このシステムにおける全体のコールフローについて説明する。まず、各基地局はスループットと在圏している人数から一人あたりのスループットを計算し、その情報を無線端末へ定期的にブロードキャスト配信する。ここで、スループットとは、通信回線の単位時間当たりの最大データ転送量を意味する。ここでは、一人あたりのスループットをスループット/(人数+1)の式で定義する(SQ400, SQ401)。無線端末はアプリケーションの起動時に、接続する無線通信方式を予め配信されている優先度テーブルと報知されている各基地局の一人あたりのスループットによって選択する。そして、選択した無線通信方式と呼接続を行い、通信を開始する。その通信中に、優先度テーブルの更新が必要か否かを無線端末が判断し、テーブル更新が必要であれば、通信中のシステムを経由して優先度テーブル管理サーバへとテーブル更新の要求を行う(SQ402)。この要求を受けた優先度テーブル管理サーバは、予め作成していた優先度テーブルを無線端末へと配信する (SQ403)。

また、無線端末は１つ又は複数のタイマで管理されている。一つは、無線端末がある一定期間呼接続を行っていない場合に、呼接続を行い、アプリケーションの使用情報と無線端末の位置情報を優先度テーブル管理サーバへと配信するものである。また、無線端末がアプリケーションを使用しており呼接続が確立されている場合に、優先度テーブル作成に必要なアプリケーションの使用情報と無線端末の位置情報を優先度テーブル管理サーバへと配信するものが更にあってもよい(SQ404)。ここで、優先度テーブルを受信した優先度テーブル管理サーバはAckを無線端末へ送る(SQ405)。これら一連のコールフローを行うことで、無線端末は優先度テーブル管理サーバで作成された優先度テーブルに従って接続先を選択する。

次に、図5を用いて無線端末がアプリケーションを起動してから、ネットワークへ接続が行われるまでの一連の流れを説明する。無線端末が、データ通信をする前に、まず、Wi-Fi、もしくはEV-DOの無線通信方式の一方が圏外かどうかを判定する(FL500)。どちらかが圏外エリアであれば、さらにもう一方も圏外かどうか判定し(FL501)、もう一方が圏外で無ければ、その接続可能な無線通信方式を選択して接続し(FL502)、もう一方も圏外であれば、無線端末へ圏外通知を行う(FL503)。FL500で、Wi-Fi、EV-DOどちらの無線通信方式も圏内であれば、ユーザが優先度テーブルを使用するユーザかを判定する。ユーザが契約時、もしくは無線端末の設定で優先度テーブルを利用するかどうかを予め決定していても良い(FL504)。優先度テーブルを使用しない場合はユーザ指定の動作に従って接続する(FL505)。優先度テーブルを使用する場合、両方の無線通信方式の基地局からブロードキャストで送られてきた一人あたりのスループットの情報を記憶装置から取得し(FL506)、一人あたりのスループットの情報から混雑比を計算する。一人あたりのスループットの情報はスループット/(人数+1)であり、人数が多ければ多い程この値は小さくなる。即ち、この値が小さい程、その無線通信方式が混雑していることを表す。

Wi-Fiの一人あたりのスループットをWとし、EV-DOの一人あたりのスループットをEとすると、E/Wを混雑比として求める。この値は大きくなればなる程、EV-DOに対してWi-Fiが混雑し、小さくなればなる程Wi-Fiに対してEV-DOが混雑していることを意味する(FL507)。混雑比を計算した後、無線端末が優先度テーブルを保持しているかどうかを判定する(FL508)。優先度テーブルを無線端末が保持していなければ、デフォルト動作に従って接続先を判定する(FL509)。また、優先度テーブルを保持していても、有効期限のみの優先度テーブルであれば(FL512)、同様にデフォルト動作に従って接続先を判定する。この優先度テーブルの中には、時間毎に対応付けされた、移動情報、混雑比閾値、スループット閾値、及び優先度テーブルの有効期限が含まれており、有効期限のみの優先度テーブルとは、移動情報、混雑比閾値、スループット閾値が含まれていない。移動情報とは、ユーザが移動する可能性又は移動の度合いを表す情報であり、所定の基準より大きく移動する場合には移動有り、小さく移動する場合には移動無しと定義する。ここで、移動情報は、優先度テーブル管理サーバで過去の蓄積された位置情報を元にユーザが該当時間に移動傾向にあるか否かに基いて決定する。優先度テーブルの作成方法、配信方法、優先度テーブルの詳細については後述する。

また、デフォルト動作とは、予めオペレータによって定められた混雑比E/Wに対する閾値TH_b、EV-DOのスループットに対する閾値TH_dを用いて、EV-DO、Wi-Fiのどちらかを選択するかを判定する。そして、FL506、FL507によって取得、計算した値とこれらの閾値を比較し、E/WがTH_bより大きく、かつEがTH_dより大きければEV-DOへ接続し(FL510)、そうでなければWi-Fiへと接続する(FL511)。スループットに対する閾値を用いて接続したい無線通信方式の混雑度を判定し、接続したい無線通信方式の混雑度が閾値以上であれば、その無線方式に接続する。接続した無線通信方式がスループット閾値以下であり混雑していた場合であっても、EV-DOとWi-Fiの混雑比をみることで、他の無線通信方式の混雑状況を加味した接続先判定を行うことができる。

また、FL508、FL512の判定で、無線端末が優先度テーブルを保持しており、有効期限以外の情報も保持している場合は、無線端末が保持している優先度テーブルにおいて現在時刻に対応する移動情報が「移動有り」か「移動無し」を判定する(FL513)。当該時刻における移動情報が「移動有り」の場合、優先度テーブルの混雑比E/Wに対する閾値TH_aとFL509で計算したE/Wを比較し、優先度テーブルのEV-DOのスループットに対する閾値TH_cとFL506で取得したEを比較する。ここで、閾値TH_aは、優先度管理サーバで予め作成された混雑比E/Wに対する閾値である。閾値TH_cは、優先度管理サーバで予め作成されたスループットに対する閾値であるが、「移動有り」の場合は、EV-DOはカバーエリア（通信範囲）が広くスループットが低い特徴を持つことから、EV-DOのスループットに対する閾値として扱い、「移動無し」の場合、Wi-Fiはカバーエリア（通信範囲）が狭くスループットが高い特徴を持つことから、Wi-Fiのカバーエリアのスループットに対する閾値である(FL514)。この判定基準を用いて、「移動有り」の場合は、閾値TH_aよりE/Wが大きく、かつ閾値TH_cよりEが大きければEV-DOへ接続し、そうでなればWi-Fiへ接続する。また、「移動無し」の場合は、優先度テーブルの混雑比に対する閾値TH_aとFL509で計算したE/Wを比較し、優先度テーブルのWi-Fiのスループットに対する閾値TH_cとFL506で取得したWを比較する(FL515)。閾値TH_aよりE/Wが小さく閾値TH_cよりWが大きければ、Wi-Fiへ接続し、そうでなければEV-DOへ接続する。混雑比の閾値は、「移動有り」の場合、E/W>TH_cと定義することで、エリアが広いEV-DOへの接続を優先し、「移動無し」の場合、E/W<TH_cと定義することで、スループットが高いWi-Fiへの接続を優先するように設定する。

次に、図6を用いて、優先度テーブルのフォーマットの一例を説明する。優先度テーブル600は6:00〜翌6:00までの一日分のデータが格納されており、30分ごとに分割されている。その30分ごとに分割されたそれぞれに対して、移動情報、混雑比閾値、スループット閾値が対応付けされている。スループット閾値は「移動有り」の場合、EV-DOのスループットに対する閾値であり、「移動無し」の場合、Wi-Fiのスループットに対する閾値である。また、これらとは別に優先度テーブルの有効期限の情報も格納されている。

次に図7を用いて、無線端末が優先度テーブルの要求及び受信、それに伴う優先度テーブルの更新、アプリケーションの起動開始時刻、終了時刻、位置情報の送信を行う一連の流れを説明する。FL700〜FL705までは優先度テーブルの更新要求、及び、受信、優先度テーブルの更新について説明する。無線端末が呼接続を開始した時、もしくは呼接続が断続的に行われ、一定時間が経過した時にこの処理は開始される。まず、無線端末は優先度テーブルを使用するかどうかを判定し、優先度テーブルを使用しなければ、処理を終了する(FL700)。優先度テーブルを使用する場合、優先度テーブルを保持しているか、また、保持していた場合も有効期限が切れていないかを判定する(FL701)。優先度テーブルを保持しており、有効期限が切れていない場合は、FL706の判定へと移る。優先度テーブルを保持していない、もしくは保持していても有効期限が切れている場合、無線端末は優先度テーブル管理サーバに対して優先度テーブルを要求する(FL702)。そして、優先度テーブルを優先度テーブル管理サーバから受信したかどうかを判定し(FL703)、受信できなかった場合は、一度目の失敗であれば再度優先度テーブルを要求し、二度目の場合はFL706へ移る(FL705)。FL703にて、優先度テーブルを受信できれば、優先度テーブルを更新し(FL704)、FL706へ移る。

次に、アプリケーションの起動開始時刻、終了時刻、位置情報の送信方法について説明する。この例では、送信タイマを２つ（送信タイマＡ，Ｂ）用いており、送信タイマAのタイマ時間は1時間とする。まず送信タイマAが満了したかどうかを判定し(FL706)、満了していなかった場合は処理を終了する。送信タイマAが満了していた場合、無線端末内に保持しているアプリケーション起動開始時刻、終了時刻、位置情報を優先度テーブル管理サーバへと送信する。ここで、アプリケーションの使用が継続しており、送信タイマAが満了した場合、報告を行った時刻をアプリケーションの終了時刻に設定し、位置情報を優先度テーブル管理サーバへと送信する(FL707)。これらの情報を送信し、優先度テーブル管理サーバからAckを受信したかどうかを判定し(FL708)、受信していない場合は処理を終了し、受信した場合は送信タイマA、送信タイマB、無線端末内に保持しているアプリケーション起動開始時刻、終了時刻、位置情報をクリアし処理を終了する。アプリケーションの使用が継続しており、送信タイマAが満了した場合、報告を行った時刻を新たなアプリケーション開始時刻として保存する(FL709)。

送信タイマBについては図８を用いて説明する。例えば、このフローは5分置きに動きだす。まず、GPS若しくは、ジャイロセンサや加速度センサも用いて位置情報を算出し取得する(FL800)。ここで、送信タイマBのタイマ時間は3時間とし、送信タイマBが満了したかどうかを判定し(FL801)、満了していなかった場合は処理を終了する。送信タイマBが満了していた場合、呼接続を行い、無線端末内に保持しているアプリケーション起動開始時刻、終了時刻、位置情報を優先度テーブル管理サーバへと送信する。アプリケーションの使用が継続しており、送信タイマBが満了した場合の動作はFL707と同様とする(FL802)。これらの情報を送信し、優先度テーブルからAckを受信したかどうかを判定し(FL803)、受信していない場合は処理を終了し、受信した場合は送信タイマA、送信タイマB、無線端末内に保持しているアプリケーション起動開始時刻、終了時刻、位置情報をクリアし、処理を終了する(FL804)。なお、図7と図8では、送信タイマＡとＢと複数も受けているが、送信タイマＢだけでも良い。また送信タイマA, Bの時間を1時間、3時間としているが、この時間は任意に設定してもよい。しかしながら、送信タイマA<送信タイマBと設定し、送信タイマAによる優先度テーブル管理サーバへの送信周期での送信を行い、無駄な呼接続を行うことなくアプリケーションの開始時刻、終了時刻、位置情報を優先度テーブル管理サーバへ提供することができ、送信タイマAの周期で送れなかった時のみ、送信タイマBによる優先度テーブル管理サーバへの情報送信を行う構成が好ましい。このように無線端末に蓄積した情報の送信も無駄な呼接続を極力行うことなく実行することが可能となる。

次に、図9を用いてアプリケーション起動時間を取得する方法について説明する。無線端末がアプリケーションを起動したときに一連のフローが始まり、まず無線端末内の情報記憶部にアプリケーションの起動時刻を格納する(FL900)。その後、アプリケーションの使用が継続しているかを監視し(FL901)、アプリケーションの使用が終了した場合、無線端末内の情報記憶部にアプリケーション終了時刻を格納し処理を終了する(FL902)。図10を用いて優先度テーブル管理サーバに蓄積された過去のアプリケーション起動時間、位置情報及び、それらの分割情報について説明する。蓄積情報1000は、無線端末から送信された過去のアプリケーション起動開始時刻、終了時刻、位置情報が複数日分格納されている。これらの情報を6:00〜翌6:00までの期間を1日として分割する。分割によって得られた1日分の分割情報1001をさらに30分ごとに分割し、これを複数日分行う。これにより、分割された情報の例として、30分の分割情報1002のように7:00〜7:30といった30分ごとの時間帯に区切られた情報へと分割される。例えば、アプリケーションAの起動開始時刻が6:45で終了時刻が7:42の場合は、6:30〜7:00の間では6:45が開始時刻、7:00が終了時刻とし、7:00〜7:30の間は7:00が開始時刻、7:30が終了時刻とし、7:30〜8:00の間では7:30が開始時刻、7:42が終了時刻とする。これらの分割タイミングは、1時間置きもしくは3時間置きに無線端末から情報が送られてくる時でも、定期的に分割しても良い。

図11を使用して、図10の30分分割情報1002のような30分おきの移動情報の決定方法、アプリケーションのネットワーク負荷の決定方法について説明する。30分毎の情報を得られた時にこのロジックは開始する。30分間の中には5分刻みの位置情報が時系列に6つ格納されており、この時系列な位置情報間の距離をそれぞれ求め、それらを全て足し合わせた総和S_totalを計算する(FL1100)。このS_totalに対応した閾値Th_sとS_totalを比較して「移動有り」「移動無し」を判定する。閾値Th_sはオペレータによって予め決定する(FL1101)。S_totalが閾値Th_sよりも大きければ「移動有り」と判定し(FL1102)、そうでなければ「移動無し」と判定する(FL1103)。これらの判定後、この30分間にアプリケーション起動開始時刻、終了時刻があるかどうかを判定し(FL1104)、アプリケーション起動開始時刻、終了時刻が一つも無ければ、ネットワーク負荷を”N”と判定する。ネットワーク負荷”N”はネットワーク負荷が無いことを意味する(FL1105)。アプリケーション起動開始時刻、終了時刻が存在していれば、それぞれのアプリケーションの起動終了時刻から開始時刻を差し引いた時間をアプリケーションの起動時間とすると、同じアプリケーションが複数回起動時刻と終了時刻を持っている場合は、それぞれ起動時間を計算しそれらを足し合わせ、30分間の中で最も長い起動時間のアプリケーションをその計算結果から選択する(FL1106)。そして、選択したアプリケーションに応じて、ネットワーク負荷を判定する。この例では、動画、インターネット、メールのみについて言及する(FL1107)。アプリケーションが動画であった場合はネットワーク負荷を”H”、アプリケーションがインターネットであった場合はネットワーク負荷を”M”、アプリケーションがメールであった場合はネットワーク負荷を”L”と判定する。ネットワーク負荷”H”、”M”、”L”はそれぞれネットワーク負荷が高程度、中程度、低程度を意味する(FL1108〜FL1110)。FL1100〜FL1110までのフローチャートは、一日のうちの分割された一つの30分間に対して行われる。

図12では、図11によって得られる判定結果について説明する。図11のフローチャートを30分毎に随時行うことによって、一日の判定結果1200が得られる。さらに継続的に行うことによって複数日分のサンプルを作成する。図13ABを用いて図12で作成した判定結果1200を用いて優先度テーブルを作成する方法を説明する。予め定めた一日以上の周期にこのロジックを開始する。まず、優先度テーブルを作成するために必要日数分のサンプルが揃っているかを確認する。この例では、優先度テーブルを作成するために必要なサンプル日数を30日とする(FL1300)。30日分揃っていなければ、空の優先度テーブルを作成する(FL1301)。この優先度テーブルには、移動情報、混雑比閾値、スループット閾値全てが格納されていない。また、これは1日分全ての時間帯において適用される。FL1300で30日分のサンプルが揃っていれば、次のステップへと進む。FL1302〜FL1314で30日分のサンプルから1日の30分おきの移動情報、混雑比閾値、スループット閾値を作成する。30日分の同一時刻の判定結果の中で、負荷N以外の中で、最も多い移動情報とネットワーク負荷の程度の組み合わせを選択する。つまり、10日分のサンプルが「移動有り」、負荷L、12日分のサンプルが「移動無し」、負荷H、8日分のサンプルが「移動有り」、負荷Mであった場合、12日分の組み合わせが一番多いため、これを選択する。負荷N以外で、一番多い組み合わせが、2種類以上があった場合は、一番負荷が高いものを選択する。負荷N以外の組み合わせが存在しない場合は、「移動有り」、負荷Nと「移動無し」、負荷Nの中から多い方を選択する(FL1303)。その選択した組み合わせの移動情報が「移動有り」かどうかを判定する(FL1304)。移動情報が「移動有り」の場合、ネットワーク負荷の程度を判定する(FL1305)。そして、ネットワークの負荷の程度に応じて、混雑比閾値とスループット閾値を設定し、移動情報、混雑比閾値、スループット閾値を優先度テーブルに格納し、優先度テーブルを作成する。ネットワークの負荷の程度に応じた混雑比閾値とスループット閾値はオペレータが予め決める必要がある(FL1306〜FL1309)。「移動有り」の場合、カバーエリアは広いがスループットが低いEV-DOを選択することによって無線通信方式の切り替えを行う可能性を低くすることができるが、EV-DOが混雑時には、ネットワーク負荷が高くなるほど、無理にEV-DOへ接続を行わず、EV-DOからWi-Fiへとオフロードする傾向を強くするため、ネットワーク負荷に対応した混雑比閾値とEV-DOのスループット閾値は大きく設定する。すなわち、それぞれの混雑比閾値は、TH_CYN<TH_CYL<TH_CYM<TH_CYHの関係性を持たせ、それぞれのEV-DOのスループット閾値は、TH_TYN<TH_TYL<TH_TYM<TH_TYHの関係性を持たせる。オフロード傾向を強くすることで、移動情報のみで判定し、「移動有り」としてEV-DOを選択した場合、EV-DO回線が混雑していた場合にもアプリケーションのネットワーク負荷に応じたオフロードを実現できる。

また、FL1304で移動情報が「移動無し」の場合も、ネットワーク負荷の程度の判定を行い(FL1310)、ネットワークの負荷の程度に応じて、混雑比閾値とスループット閾値を設定し、移動情報、混雑比閾値、スループット閾値を優先度テーブルに格納し、優先度テーブルを作成する(FL1311〜FL1314)。「移動無し」の場合、カバーエリアは狭いがスループットが高いWi-Fiを選択することによってEV-DOの無線リソースを有効に活用することができるが、Wi-Fiが混雑時には、ネットワーク負荷が高くなるほど、無理にWi-Fiへ接続を行わず、Wi-FiからEV-DOへとオフロードする傾向を強くするため、ネットワーク負荷に対応した混雑比閾値は大きく設定し、Wi-Fiのスループット閾値は小さく設定する。すなわち、それぞれの混雑比閾値はTH_CNN<TH_CNL<TH_CNM<TH_CNHの関係性を持たせ、TH_TNN>TH_TNL>TH_TNM>TH_TNHの関係性を持たせる。オフロード傾向を強くすることで、移動情報のみで判定し、移動無しとしてWi-Fiを選択した場合、Wi-Fi回線が混雑していた場合にもアプリケーションのネットワーク負荷に応じたオフロードを実現できる。また、テーブルへ有効期限の付与を行い、有効期限は空の優先度テーブルの場合はサンプル日数が揃うまでが有効期限であり、そうでない場合はオペレータによって有効期限を決めればよい(FL1315)。このようにして図6で説明した優先度テーブルを作成する。

以上の通り、過去の移動情報とアプリケーションの起動時間の中で、最も多い組み合わせを元に該当時間毎に優先度テーブル管理サーバで優先度テーブルを作成することで、ユーザの行う動作の中で占める割合が高い動作に見合った接続先を提供する。ユーザの移動を考慮することで、無駄な無線通信方式への切り替え頻度が減少し、かつ、アプリケーションのネットワーク負荷を考慮し、各種閾値を用いることで、実際に接続を行う時の混雑状況に応じて、無線リソースを有効に利用することが可能となる。

Claims

複数の無線通信方式に対応する無線端末と、
前記無線端末と無線通信方式に応じて通信する複数の基地局と、
ネットワークを介して前記複数の基地局と通信する、前記無線端末の移動履歴情報を含む優先度情報を記憶した管理サーバと、を有する無線通信システムであって、
前記管理サーバは、1日を所定時間毎に分けた前記所定時間毎の前記無線端末の移動距離を、前記所定時間よりもさらに短い時間間隔の位置情報からなる前記移動履歴情報により算出し、前記算出した移動距離と予め決められた閾値より前記所定時間毎の移動情報を決定し、さらに前記1日分の所定時間毎の移動情報を複数日分収集した結果に基づいて前記所定時間毎の第２の移動情報を決定して前記優先度情報に含めて記憶し、
前記優先度情報管理サーバは、前記優先度情報を前記無線端末に送信し、
前記無線端末は、受信した前記優先度情報に含まれる前記第２の移動情報に基いて、通信する無線通信方式を選択することを特徴とする無線通信システム。
前記複数の基地局は、第１の無線通信方式に対応する第１の基地局と、第２の通信方式に対応する、前記第１の基地局よりも通信範囲が狭い第２の基地局と、を有しており、
前記優先度情報はスループット閾値を含み、
前記第１の基地局から受信した第１のスループット情報と前記第２の基地局から受信した第２のスループット情報と前記スループット閾値とに基づいて、通信する無線通信方式を選択することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
前記無線端末は、前記優先度情報に含まれるアプリケーション使用履歴情報に基いて、無線通信方式を選択することを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
前記アプリケーション使用履歴情報は、前記アプリケーションのネットワーク負荷情報を含むことを特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
前記管理サーバにより移動ありと判定された場合であって、
前記第１のスループット情報を前記第２のスループット情報で除した値が、予め記憶された第１のスループット閾値よりも大きく、前記第１のスループットが予め記憶された第２のスループット閾値より大きい場合には、前記第１の無線通信方式を選択することを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
前記管理サーバにより移動なしと判定された場合であって、
前記第１のスループット情報を前記第２のスループット情報で除した値が、予め記憶された第１のスループット閾値よりも小さく、前記第２のスループットが予め記憶された第２のスループット閾値より大きい場合には、前記第２の無線通信方式を選択することを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
複数の無線通信方式に対応する無線端末から送信された移動履歴情報を含む優先度情報を受信する管理サーバであって、
前記優先度情報を記憶する記憶部と、
前記記憶した優先度情報に基づいて優先度テーブルを作成する優先度テーブル作成部と、
前記作成した優先度テーブルを前記無線端末からの要求に応じて前記無線端末に送信する通信部と、を有し、
前記管理サーバは、1日を所定時間毎に分けた前記所定時間毎の前記無線端末の移動距離を、前記所定時間よりもさらに短い時間間隔の位置情報からなる前記移動履歴情報により算出し、前記算出した移動距離と予め決められた閾値より前記所定時間の移動情報を決定し、さらに前記1日分の所定時間毎の移動情報を複数日分収集した結果に基づいて前記所定時間毎の第２の移動情報を決定して優先度テーブルに反映させることを特徴とする管理サーバ。
前記優先度情報はアプリケーション使用履歴情報を含んでおり、前記移動履歴情報と前記アプリケーション使用履歴情報に基いて、通信すべき前記無線通信方式を前記無線端末に指示することを特徴とする請求項７に記載の管理サーバ。
複数の無線通信方式に対応する無線端末であって、
前記無線端末は、前記無線端末の移動履歴情報を記憶する記憶部と、
前記記憶した移動履歴情報を送信する一方で、前記送信された移動履歴情報に基いて管理サーバで作成された優先度テーブルを受信する通信部と、
前記受信した優先度テーブルに含まれる、1日を所定時間毎に分けた前記所定時間毎の前記無線端末の移動距離を、前記所定時間よりもさらに短い時間間隔の位置情報からなる前記移動履歴情報により算出し、前記算出した移動距離と予め決められた閾値より前記所定時間の移動情報を決定し、さらに前記1日分の所定時間毎の移動情報を複数日分収集した結果に基づいて決定した前記所定時間毎の第２の移動情報に基いて、前記複数の無線通信方式の１つを選択する制御部と、を有することを特徴とする無線端末。
前記無線端末は、前記優先度テーブルに含まれるアプリケーション使用履歴情報に基いて、無線通信方式を選択することを特徴とする請求項９に記載の無線端末。
前記アプリケーション使用履歴情報は、前記アプリケーションのネットワーク負荷情報を含むことを特徴とする請求項１０に記載の無線端末。