JP6187198B2 - 通信遅延予測装置、通信遅延予測プログラム、及び、通信遅延予測方法 - Google Patents

通信遅延予測装置、通信遅延予測プログラム、及び、通信遅延予測方法 Download PDF

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本発明は、無線通信における通信遅延の増加を予測する通信遅延予測装置等に関する。
無線通信ネットワークを介した無線通信において、基地局が切り替わるハンドオーバが生じた場合等には、突発的に通信遅延が増加し、その結果、該無線通信による通話品質が悪化する等の問題が生じる。
これに対し、特許文献1に記載の無線通信装置は、ハンドオーバが生じる際、自装置の位置に基づき予測された遅延時間に応じて、パケットの到着間隔のずれを吸収するためのバッファサイズを調整することで、通話品質の低下を防止する。
特開2011−244395号公報
しかしながら、無線通信ネットワークを介した無線通信においては、ハンドオーバ以外の要因で通信遅延が増加する場合もある。
本願発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、無線通信ネットワークを介した無線通信における通信遅延の増加を予測することができる通信遅延予測装置等を提供することを目的とする。
本願発明に係る通信遅延予測装置(10)は、1又は複数の基地局により構成される無線通信ネットワークを介して無線通信を行う通信部(11a,11b,12,13,14,15a,15b,16,17,19)が、該通信部が存在するセルに対応する基地局から無線通信により受信したデータを取得する取得手段と(S100,S115,S130)、取得手段が取得したデータに基づき、通信部又は基地局での無線通信における遅延の増加を予測する予測手段と(S105,S110,S120,S125,S135,S140,S145)、を備えることを特徴とする。
このような構成によれば、無線通信システムにおける通信遅延の増加を予測することができる。
なお、本発明は、上述した通信遅延予測装置のほか、種々の形態で実現することができる。このような形態の具体例としては、当該通信遅延予測装置としてコンピュータを動作させる通信遅延予測プログラムや、当該通信遅延予測装置を実現するための通信遅延予測方法等が考えられる。
また、この欄及び特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
第1実施形態の無線通信装置のブロック図である。 第1実施形態の無線通信装置における遅延予測部のブロック図である。 第1実施形態の遅延予測処理のフローチャートである。 第1実施形態の送信停止処理のフローチャートである。 第1実施形態の受信停止処理のフローチャートである。 第2実施形態の無線通信装置のブロック図である。
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明の実施の形態は、下記の実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。
[第1実施形態]
[構成の説明]
第1実施形態の無線通信装置は、セルラー方式の無線通信による無線通信ネットワークを構成する移動局として構成されている。該無線通信装置の具体例としては、通話やインターネットへのアクセスを行う携帯電話,スマートフォン,タブレット端末(PC端末)等が考えられる。また、該無線通信装置は、車載装置として構成されていても良い。
無線通信装置は、各セルに設置された基地局との間で、該基地局に個別に設定された通信規格に従い無線通信を行うが、該通信規格としては、例えば、モバイルWiMAX,LTEや、第3世代移動通信システムにおける通信規格等が考えられる。
また、無線通信装置10は、制御部20と、送信制御部14と、変調部13と、D/A部12と、送信RF部11aと、送信アンテナ11b等を有する。また、無線通信装置10は、受信制御部19と、復調部17と、A/D部16と、受信RF部15aと、受信アンテナ15bと、遅延予測部18等を有する(図1参照)。
制御部20は、CPU,ROM,RAM,I/O等から構成され、ROM等に記憶されたプログラムに従い、無線通信装置10を統括制御する。
また、送信制御部14は、制御部20からの指示に応じて、通信規格に従い基地局へのデータの送信処理を行う。該送信処理では、変調部13による変調処理や、D/A部12によるD/A変換や、送信RF部11aによるアップコンバート等がなされた後、送信アンテナ11bを介して基地局にデータが送信される。
また、受信制御部19は、通信規格に従い基地局からのデータの受信処理を行い、受信データを制御部20に提供する。該受信処理では、受信アンテナ15bを介して基地局から受信したデータに対し、受信RF部15aによるダウンコンバートや、A/D部16によるA/D変換や、復調部17による復調処理等がなされる。
また、遅延予測部18は、ASIC等として構成されており、基地局からの受信データ30に基づき、無線通信装置10の無線通信における通信遅延の増加を予測する。
なお、通信遅延とは、例えば、無線通信装置10と基地局との間の無線通信や、無線通信装置10が存在するセルに設置された基地局と、無線通信装置10の通信相手となる他の装置との間の通信における遅延時間であっても良い。
また、通信遅延とは、例えば、基地局を介して行われる無線通信装置10と他の装置との間の通信における遅延時間であっても良い。
遅延予測部18は、TPCコマンド受信部18a,TPCコマンド比較部18b,サブパケットサイズ受信部18c,サブパケットサイズ比較部18d,同一周波数間HO(ハンドオーバ)完了コマンド受信部18e,発生頻度算出部18f,受信時刻特定部18g,遅延期間設定部18h等を有する(図2参照)。
TPCコマンド受信部18aは、基地局から受信したTPCコマンド(基地局への送信時の送信電力を指示するコマンド)を取得する。
そして、TPCコマンド受信部18aがTPCコマンドを受信すると、TPCコマンド比較部18bは、該TPCコマンドが、送信電力を最大値とすることを指示しているか否かを判定し、肯定判定が得られた場合には、通信遅延の増加を予測する。
なお、送信電力を最大値とすることを指示しているTPCコマンドの受信を、遅延要因Aとも記載する。
また、TPCコマンド比較部18bは、TPCコマンド受信部18aが受信したTPCコマンドが、送信電力を予め定められた閾値以上とすることを指示している場合に、通信遅延の増加を予測しても良い。
そして、受信時刻特定部18gは、TPCコマンド比較部18bが通信遅延の増加を予測すると、その要因となったTPCコマンドの受信時刻を特定する。
また、サブパケットサイズ受信部18cは、基地局から受信した、サブパケットサイズを指示するコマンドを取得する。
そして、サブパケットサイズ受信部18cが該コマンドを取得すると、サブパケットサイズ比較部18dは、該コマンドが、無線通信装置10から基地局に送信するパケットを構成するサブパケットのサイズを、予め定められた閾値(例えば、400バイト)以上とすることを指示しているか否かを判定する。そして、サブパケットサイズ比較部18dは、肯定判定が得られた場合には、通信遅延の増加を予測する。
なお、サブパケットサイズを予め定められた閾値以上とすることを指示するコマンドの受信を、遅延要因Bとも記載する。
そして、受信時刻特定部18gは、サブパケットサイズ比較部18dが通信遅延の増加を予測すると、その要因となったコマンドの受信時刻を特定する。
また、同一周波数間HO完了コマンド受信部18eは、基地局から受信した同一周波数間HO完了コマンドを取得する。
ここで、同一周波数間ハンドオーバとは、ハンドオーバ前の基地局の通信規格、及び、該通信規格における搬送波の周波数帯域と、ハンドオーバ後の基地局の通信規格、及び、該通信規格における搬送波の周波数帯域とが同一であるハンドオーバを意味する。
また、同一周波数間HO完了コマンドとは、同一周波数間ハンドオーバが完了した旨を通知するコマンドである。
そして、同一周波数間HO完了コマンド受信部18eが同一周波数間HO完了コマンドを取得すると、発生頻度算出部18fは、同一周波数間ハンドオーバの発生頻度を算出し、該発生頻度が一定の水準に達したか否かを判定する。
具体的には、発生頻度算出部18fは、先に受信した同一周波数間HO完了コマンドに基づき、予め定められた期間(一例として3〜5秒程度の期間)内に同一周波数間ハンドオーバが発生した回数を算出し、該回数が予め定められた閾値以上となった場合には、通信遅延の増加を予測する。
なお、発生頻度算出部18fは、このほかにも、上記期間内に同一周波数間ハンドオーバが発生した回数が上記閾値以上となる現象が、一定以内の間隔を空けて一定回数以上生じた場合に、同一周波数間ハンドオーバの発生頻度が一定の水準に達したと判定しても良い。
また、同一周波数間ハンドオーバの発生頻度が一定の水準に達することを、遅延要因Cとも記載する。
そして、受信時刻特定部18gは、発生頻度算出部18fが通信遅延の増加を予測すると、その要因となった同一周波数間HO完了コマンドのうち、最後に受信した同一周波数間HO完了コマンドの受信時刻を特定する。
一方、遅延期間設定部18hは、受信時刻特定部18gにより受信時刻が特定されると、該受信時刻から一定の期間(例えば数秒程度)を、通信遅延が増加する遅延期間として設定し、送信制御部14及び受信制御部19に対し、遅延期間におけるデータの送受信を停止させる。
[動作の説明]
次に、第1実施形態の無線通信装置10との動作について説明する。
(1)遅延予測処理について
まず、上述した遅延要因A〜Cが生じた際に通信遅延の増加を予測する遅延予測処理について、図3のフローチャートを用いて説明する。なお、本処理は、遅延予測部18にて基地局からのデータを受信するごとに実行される。また、本処理は、遅延予測部18にて周期的に実行されても良い。
S100では、基地局からTPCコマンドを受信したか否かが判定される。そして、肯定判定が得られた場合には(S100:Yes)、TPCコマンド受信部18aにてTPCコマンドを取得すると共に、S105に移行し、否定判定が得られた場合には(S100:No)、S115に移行する。
S105では、TPCコマンド比較部18bにより、受信したTPCコマンドが、基地局への送信時の送信電力を最大値とすることを指示しているか否かが判定される(遅延要因Aが生じたか否かが判定される)。そして、肯定判定が得られた場合には(S105:Yes)、S110に移行し、否定判定が得られた場合には(S105:No)、S150に移行する。
S110では、受信時刻特定部18gによりTPCコマンドの受信時刻が特定されると共に、遅延期間設定部18hにより、該受信時刻から一定の期間が通信遅延の増大する期間(遅延期間)として設定され、その後、S150に移行する。
また、S115では、基地局からサブパケットサイズを指定するコマンドを受信したか否かが判定される。そして、肯定判定が得られた場合には(S115:Yes)、サブパケットサイズ受信部18cにて該コマンドを取得すると共に、S120に移行し、否定判定が得られた場合には(S115:No)、S130に移行する。
S120では、サブパケットサイズ比較部18dにより、上記コマンドが、サブパケットサイズを予め定められた閾値以上とすることを指示しているか否かが判定される(遅延要因Bが生じたか否かが判定される)。そして、肯定判定が得られた場合には(S120:Yes)、S125に移行し、否定判定が得られた場合には(S120:No)、S150に移行する。
S125では、受信時刻特定部18gにより上記コマンドの受信時刻が特定されると共に、遅延期間設定部18hにより、該受信時刻から一定の期間が通信遅延の増大する期間(遅延期間)として設定され、その後、S150に移行する。
また、S130では、基地局から同一周波数間HO完了コマンドを受信したか否かが判定される。そして、肯定判定が得られた場合には(S130:Yes)、同一周波数間HO完了コマンド受信部18eにて同一周波数間HO完了コマンドを取得すると共に、S135に移行し、否定判定が得られた場合には(S130:No)、本処理は終了となる。
S135では、発生頻度算出部18fにより同一周波数間ハンドオーバの発生頻度が算出され、その後、S140に移行する。
S140では、発生頻度算出部18fにより、算出した同一周波数間ハンドオーバの発生頻度が一定の水準に達したか否かが判定される(遅延要因Cが生じたか否かが判定される)。そして、肯定判定が得られた場合には(S140:Yes)、S145に移行し、否定判定が得られた場合には(S140:No)、S150に移行する。
S145では、受信時刻特定部18gにより、通信遅延の増加を予測する要因となった同一周波数間HO完了コマンドのうち、最後に受信した同一周波数間HO完了コマンドの受信時刻が特定される。そして、遅延期間設定部18hにより、該受信時刻から一定の期間が遅延期間として設定され、その後、S150に移行する。
S150では、送信制御部14及び受信制御部19による通信遅延の増大する期間(遅延期間)におけるデータの送受信が停止され、本処理は終了となる。
なお、遅延期間設定部18hから制御部20に対し通信遅延の増大する期間(遅延期間)を通知する構成とし、制御部20は、遅延期間中、無線通信によるデータ送信を回避したり、データ送信以外の他の処理を優先的に実行しても良い。
また、上述した遅延予測処理のように遅延要因A〜Cのうちのいずれかが生じた場合に、通信遅延の増加を予測しても良いが、遅延要因A〜Cのうちの1つ或いは2つのみを監視対象とし、監視対象となっている遅延要因が生じた場合に、通信遅延の増加を予測しても良い。
(2)送信停止処理について
次に、遅延期間において基地局へのデータ送信を停止させる送信停止処理について、図4のフローチャートを用いて説明する。なお、本処理は、送信制御部14にて周期的に実行される。
S200では、送信制御部14により遅延期間中であるか否かが判定される。そして、肯定判定が得られた場合には(S200:Yes)、S205に移行し、否定判定が得られた場合には(S200:No)、本処理は終了となる。
S205では、送信制御部14により基地局への送信データが発生したか否かが判定される。そして、肯定判定が得られた場合には(S205:Yes)、S210に移行し、否定判定が得られた場合には(S205:No)、本処理は終了となる。
S210では、送信制御部14により送信データが破棄された後、本処理は終了となる。
(3)受信停止処理について
次に、遅延期間において基地局からのデータ受信を停止させる受信停止処理について、図5のフローチャートを用いて説明する。なお、本処理は、受信制御部19にて周期的に実行される。
S300では、受信制御部19により遅延期間中であるか否かが判定される。そして、肯定判定が得られた場合には(S300:Yes)、S305に移行し、否定判定が得られた場合には(S300:No)、本処理は終了となる。
S305では、受信制御部19により基地局からの受信データが発生したか否かが判定される。そして、肯定判定が得られた場合には(S305:Yes)、S310に移行し、否定判定が得られた場合には(S305:No)、本処理は終了となる。
S310では、受信制御部19により受信データが破棄された後、本処理は終了となる。
[第2実施形態]
第2実施形態の無線通信装置10は、第1実施形態と同様の移動局として構成されており、遅延予測処理が行われる。
しかしながら、第1実施形態では、遅延予測処理が遅延予測部18により実現されるが、第2実施形態の無線通信装置10は、遅延予測部18を有しておらず、制御部20により遅延予測処理が実現される。
具体的には、第2実施形態の無線通信装置10は、第1実施形態と同様の制御部20,送信制御部14,変調部13,D/A部12,送信RF部11a,送信アンテナ11b,受信制御部19,復調部17,A/D部16,受信RF部15a,受信アンテナ15b等を有する(図6参照)。
そして、制御部20は、第1実施形態における遅延予測部18としての機能を有する遅延予測プログラム41により動作し、遅延予測処理を実行する。
遅延予測プログラム41は、例えば、DVD,CD−ROM,USBメモリ,メモリカード(登録商標)等の光ディスク,磁気ディスク,半導体製メモリ等として構成された記憶媒体40に記憶された状態で提供することができる。無論、ネットワークを経由して提供されても良い。
また、送信制御部14,受信制御部19は、それぞれ、第1実施形態と同様の送信停止処理,受信停止処理を実行し、遅延予測処理により遅延期間が設定されると、送受信を停止させる。
[効果]
第1,第2実施形態の無線通信装置10によれば、遅延要因A〜Cが生じた場合には、当該無線通信装置10や、当該無線通信装置10と無線通信を行う基地局や、当該無線通信装置10の通信相手となる装置における通信遅延の増加が予測される。このため、通信遅延の増加を精度良く予測することができる。
また、通信遅延の増加が予測されると、その要因となったコマンドを受信した時点から一定の期間が、通信遅延が増加する遅延期間として設定される。このため、該遅延期間においてデータの送信を回避したり、データ送信以外の他の処理を優先して行うこと等が可能となる。
また、遅延期間はデータの送受信が停止されるため、通信遅延の増加による悪影響を極力抑えることが可能となる。
[他の実施形態]
(1)第1,第2実施形態の無線通信装置10は、一例としてモバイルWiMAXやLTE等の通信規格により基地局と無線通信を行う構成となっている。しかしながら、無線通信装置10は、このような通信規格に限らず、例えば、無線LANやBlueTooth(登録商標)等により1又は複数の基地局と無線通信を行う構成となっていても良い。このような場合であっても、同様の効果を得ることができる。
(2)また、第1実施形態の無線通信装置10は、基地局との無線通信を行う部位(送信制御部14,変調部13,D/A部12,送信RF部11a,送信アンテナ11b,受信制御部19,復調部17,A/D部16,受信RF部15a,受信アンテナ15b)と、通信遅延を予測する部位(遅延予測部18)とが1つの装置として構成されている。
また、第2実施形態の無線通信装置10は、基地局との無線通信を行う部位(送信制御部14,変調部13,D/A部12,送信RF部11a,送信アンテナ11b,受信制御部19,復調部17,A/D部16,受信RF部15a,受信アンテナ15b)と、通信遅延を予測する部位(制御部20)とが1つの装置として構成されている。
しかしながら、これらの部位を別の装置として構成しても良い。
すなわち、通信遅延を予測する部位に相当する装置(通信遅延予測装置)にて遅延予測処理を実行し、無線通信を行う部位に相当する装置(無線通信装置)は、該遅延予測処理により設定された遅延期間にわたり、基地局とのデータの送受信を停止させても良い。
このような場合であっても、同様の効果を得ることができる。
(3)また、第1,第2実施形態の無線通信装置10は、同一周波数間ハンドオーバの発生頻度が一定の水準に達した場合に遅延の増加を予測するが、同一周波数間ハンドオーバに限らず、単に、ハンドオーバの発生頻度が一定の水準に達した場合に遅延の増加を予測しても良い。
これにより、ハンドオーバの前後で基地局との無線通信の通信規格が切り替わる場合や、ハンドオーバの前後で基地局との無線通信の通信規格は切り替わらないが、搬送波の周波数帯域が切り替わる場合にも、遅延が増加すると予測されるようになる。このため、精度良く遅延の増加を予測することができる。
[特許請求の範囲との対応]
上記実施形態の説明で用いた用語と、特許請求の範囲の記載に用いた用語との対応を示す。
第1,第2実施形態における無線通信装置10が、通信遅延予測装置の一例に相当し、第2実施形態における遅延予測プログラム41が、通信遅延予測プログラムの一例に相当する。また、無線通信装置10による遅延予測処理により実現される方法が、通信遅延予測方法の一例に相当する。
また、無線通信装置10の送信RF部11a,送信アンテナ11b,D/A部12,変調部13,送信制御部14,受信RF部15a,受信アンテナ15b,A/D部16,復調部17,受信制御部19が、通信部の一例に該当する。
また、遅延予測処理におけるS100,S115,S130が、取得手段,取得ステップの一例に、S105,S110,S120,S125,S135,S140,S145が、予測手段,予測ステップの一例に、S150が停止手段の一例に相当する。
10…無線通信装置、11a…送信RF部、11b…送信アンテナ、12…D/A部、13…変調部、14…送信制御部、15a…受信RF部、15b…受信アンテナ、16…A/D部、17…復調部、18…遅延予測部、18a…TPCコマンド受信部、18b…TPCコマンド比較部、18c…サブパケットサイズ受信部、18d…サブパケットサイズ比較部、18e…同一周波数間HO完了コマンド受信部、18f…発生頻度算出部、18g…受信時刻特定部、18h…遅延期間設定部、19…受信制御部、20…制御部、41…遅延予測プログラム。

Claims (8)

  1. 1又は複数の基地局により構成される無線通信ネットワークを介して無線通信を行う通信部(11a,11b,12,13,14,15a,15b,16,17,19)が、該通信部が存在するセルに対応する前記基地局から無線通信により受信したデータを取得する取得手段と(S100,S115,S130)、
    前記取得手段が取得した前記データに基づき、前記通信部又は前記基地局での無線通信における遅延の増加を予測する予測手段と(S105,S110,S120,S125,S135,S140,S145)、
    を備えることを特徴とする通信遅延予測装置(10)であって、
    前記予測手段は、前記遅延の増加を予測した場合には、該予測に係る前記データを受信した時点から予め定められた時間が経過するまでの期間を、前記遅延が増加する遅延期間とすること、
    を特徴とする通信遅延予測装置。
  2. 請求項に記載の通信遅延予測装置において、
    前記遅延期間において、前記通信部による無線通信を停止させる停止手段(S150)をさらに備えること、
    を特徴とする通信遅延予測装置。
  3. 請求項1又は請求項2に記載の通信遅延予測装置において、
    前記予測手段は、前記取得手段が取得した前記データが、前記通信部が前記基地局に送信を行う際の送信電力を予め定められた閾値以上とすることを指示している場合に、前記遅延の増加を予測すること、
    を特徴とする通信遅延予測装置。
  4. 請求項1から請求項のうちのいずれか1項に記載の通信遅延予測装置において、
    前記予測手段は、前記取得手段が取得した前記データが、前記通信部が前記基地局に送信を行う際のパケットのサイズを予め定められた閾値以上とすることを指示している場合に、前記遅延の増加を予測すること、
    を特徴とする通信遅延予測装置。
  5. 請求項1から請求項のうちのいずれか1項に記載の通信遅延予測装置において、
    前記基地局は、前記基地局毎に個別に定められた通信規格に従い無線通信を行い、
    前記通信部は、該通信部が存在するセルに対応する前記基地局の通信規格に従い、該基地局と無線通信を行い、
    前記予測手段は、前記取得手段が取得した前記データに基づき、予め定められた頻度でハンドオーバが生じたか否かを判定し、肯定判定が得られた場合に、前記遅延の増加を予測すること、
    を特徴とする通信遅延予測装置。
  6. 請求項に記載の通信遅延予測装置において、
    前記予測手段は、前記取得手段が取得した前記データに基づき、前記頻度で、同一の通信規格により無線通信が行われ、且つ、搬送波の周波数が同一である前記基地局への前記ハンドオーバが生じたか否かを判定し、肯定判定が得られた場合に、前記遅延の増加を予測すること、
    を特徴とする通信遅延予測装置。
  7. 1又は複数の基地局により構成される無線通信ネットワークを介して無線通信を行う通信部(11a,11b,12,13,14,15a,15b,16,17,19)が、該通信部が存在するセルに対応する前記基地局から無線通信により受信したデータを取得する取得手段(S100,S115,S130)と、
    前記取得手段が取得した前記データに基づき、前記通信部又は前記基地局での無線通信における遅延の増加を予測する予測手段(S105,S110,S120,S125,S135,S140,S145)として、
    コンピュータを動作させることを特徴とする通信遅延予測プログラム(41)であって、
    前記予測手段は、前記遅延の増加を予測した場合には、該予測に係る前記データを受信した時点から予め定められた時間が経過するまでの期間を、前記遅延が増加する遅延期間とすること、
    を特徴とする通信遅延予測プログラム。
  8. 1又は複数の基地局により構成される無線通信ネットワークを介して無線通信を行う通信部(11a,11b,12,13,14,15a,15b,16,17,19)が、該通信部が存在するセルに対応する前記基地局から無線通信により受信したデータを取得する取得ステップ(S100,S115,S130)と、
    前記取得ステップにて取得された前記データに基づき、前記通信部又は前記基地局での無線通信における遅延の増加を予測する予測ステップ(S105,S110,S120,S125,S135,S140,S145)と、
    を有することを特徴とする通信遅延予測方法であって、
    前記予測ステップでは、前記遅延の増加を予測した場合には、該予測に係る前記データを受信した時点から予め定められた時間が経過するまでの期間を、前記遅延が増加する遅延期間とすること、
    を特徴とする通信遅延予測方法。
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