JP7436915B2 - 無線通信システム、ネットワーク制御装置、ネットワーク制御方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、無線通信システム、ネットワーク制御装置、ネットワーク制御方法及びプログラムに関する。

近年、高速通信が可能なミリ波帯無線通信技術が注目されている。この技術として、ミリ波帯を採用した無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ ８０２．１１ａｄ，８０２．１１ａｙ）／無線ＰＡＮ（ＩＥＥＥ ８０２．１５．３ｅ）、さらに第五世代の移動体通信システムなどが挙げられ、これらの国際標準規格が制定されている。

マイクロ波帯の周波数は、６ＧＨｚ（ギガヘルツ）以下であり、ミリ波帯の周波数は、数十ＧＨｚ以上である。マイクロ波帯に比べてミリ波帯では、自由空間伝搬における電波の減衰が大きいという特徴を有する。こうした伝搬減衰を補償するため、上記の標準化された技術を用いる無線通信システムには、ビームフォーミングにより無線品質を改善する技術が盛り込まれている。ビームフォーミングとは、複数アンテナ素子を用いて指向性ビームを形成することである。

一般的な無線通信システムでは、多数のアクセスポイント（以下、ＡＰと記載）を設置することにより、面的に無線エリアを構成することが多い。ＡＰと、移動する端末局（以下、ＳＴＡと記載）との無線通信を維持するために、ハンドオーバ制御が行われる。ハンドオーバ制御は、ＡＰ（またはＳＴＡ）が行う所定の無線品質監視方法（例えば、受信電力が一定レベルを下回っていないか）による監視結果に基づいて、ＳＴＡを、接続中のＡＰから他のＡＰへ再接続させる技術である。図１３は、ハンドオーバ制御の一例を示す図である。

図１３に示すハンドオーバ制御に伴う問題点を以下に記載する。図１３において、ＳＴＡは、ＡＰ＃１に接続している。矢印Ａ９１は、ＡＰ＃１から離れてＡＰ＃２に向かって移動する経路である。ＳＴＡが矢印Ａ９１の経路を移動していくと、ＳＴＡにおいて観測される接続中のＡＰ＃１と自局との無線品質（例えば、受信電力など）が低下していく。一方で、ＳＴＡにおいて観測されるＡＰ＃２と自局との無線品質は上昇していく。図１３の例では、ＳＴＡがハンドオーバ制御の所望境界線Ａ９２の付近に存在するときに、ハンドオーバ制御が開始されることが望ましい。しかしながら、ＳＴＡは、観測している無線品質が一定のレベルに低下するまで、自局が接続中のＡＰ＃１との無線接続を維持するのが一般的である。ＳＴＡが所望境界線Ａ９２を通過したにもかかわらず無線品質が低下しているＡＰ＃１と接続し続けると、ＡＰ＃２へのハンドオーバ制御が開始されず、無線通信のスループットが劣化するという問題がある（第一の問題）。

また、ＳＴＡにおいて観測されるＡＰ＃１との無線品質がある一定のレベルを下回ると、ＡＰ＃１との接続が切断される。この切断により、ＳＴＡは、無線によるデータの送受信ができなくなる。そこで、ＳＴＡは、再度無線によりデータを送受信するために、周辺のＡＰの有無を検索する。しかし、ＳＴＡは、自局の周辺に存在しているＡＰが分からないことから、通常は全無線チャネル候補を検索する。検索とは、ＳＴＡが無線チャネルを切り替えながら、各無線チャネルそれぞれで一定時間受信を行った後、その受信において発見したＡＰの中から、最適のＡＰ（例えば、ＳＴＡにおける受信電力が最大のビーコンを送信したＡＰ）を選択するといった動作である。このように、ＳＴＡが無線チャネルの全候補の中から最適のＡＰを検索するのには一定時間がかかる。検索を実行している期間、ＳＴＡは、無線によるデータの送受信ができないという問題がある（第二の問題）。

ハンドオーバ制御における第一の問題を解消するための技術として、適切なタイミングにおいてハンドオーバ制御を開始する以下の従来技術がある。なお、適切なタイミングとは、図１３において、ＳＴＡがハンドオーバ制御の所望境界線Ａ９２を通過したときに相当する。

図１４は、第一の従来技術の概要を示す図である。図１４と図１３との差分は、上位のネットワーク制御装置（Ｎｅｔｗｏｒｋ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ；以下、ＮＷＣと記載）が、ＡＰ＃１と、そのＡＰ＃１に接続しているＳＴＡとの無線品質（例えば、受信電力など）を監視し続ける点である。ＡＰ＃１は、ＳＴＡとの無線品質報告をＮＷＣに送信する（ステップＳ９１０１）。ＮＷＣは、ＡＰ＃１におけるＳＴＡとの無線品質が一定のレベルを下回ったと判定した場合、ＳＴＡがＡＰ＃１とＡＰ＃２の所望境界線Ａ９２を通過したと推定する。この推定に基づき、ＮＷＣは、ＡＰ＃１とＳＴＡとの接続解除指示を送信する（ステップＳ９１０２）。ＮＷＣは、ＡＰ＃１を介して送信した接続解除指示によりＳＴＡにＡＰ＃１との接続を解除させたのち、ＡＰ＃２へ再接続させる。

上記の方法は、無線品質の観測結果をハンドオーバ制御の判定に利用しているため、ＳＴＡの移動に伴うフェージング、および受信機の熱雑音により位置推定の誤差が生じやすい。これにより、ハンドオーバ制御を開始するタイミングの精度が劣化するという課題が生じる。また、ＮＷＣは、ＡＰ＃１とＳＴＡとの無線品質からはＳＴＡの位置が分からないため、ＳＴＡの再接続先となるＡＰ、及びそのＡＰの無線チャネルについては未知である。そのため、ＳＴＡが再接続するまで、前述のように一定時間の検索が引き続き必要である。従って、無線によりデータ再送信できるまでに時間がかかるという問題（第二の問題）は解消されない。

第二の従来技術は、ＮＷＣが、ＳＴＡに関する位置測定情報を取得し、ＳＴＡの位置に応じて、ハンドオーバ制御の要否を判定する手法である。位置測定情報には、例えば、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）やＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）の情報が用いられる。ＮＷＣは、位置測定情報に基づいて、ＳＴＡが例えば図１３に示す所望境界線Ａ９２を越えたと判定した場合に、ＳＴＡに対してハンドオーバ制御を開始させる方法が考えられる。しかし、この方法は、ＳＴＡの位置測定情報が取得可能な環境のみに適用が限定される。測位が不可である屋内の場合、もしくは、位置測定情報をＮＷＣへ送信しないことがユーザの都合により選択された場合には、位置測定情報に基づくハンドオーバ制御方法は実施できないという課題がある。

第三の従来技術は、上述した第一及び第二の従来方法の課題を解決し、ミリ波帯の指向性ビームの方向情報を利用するハンドオーバ制御の方法である（例えば、特許文献１参照）。図１５は、第三の従来技術による無線通信システムの構成例を示す図である。図１５に示す２台のＡＰを、ＡＰ＃１、ＡＰ＃２と記載する。

ＡＰは、無線通信部により指向性ビームを形成することができる。ＡＰ＃１、ＡＰ＃２はそれぞれ、無線で送受信を行ったＳＴＡ（図１５では図示せず）に対する指向性ビームＢ９１、Ｂ９２のビーム方向の情報をＮＷＣインタフェース部経由で、ＮＷＣに送信する。ＮＷＣは、ＡＰ＃１、ＡＰ＃２それぞれのセクタＣ９１、Ｃ９２を事前に把握している。また、ＮＷＣは、ＡＰ同士の隣接関係、例えば、ＡＰ＃１のセクタＣ９１における指向性ビームＢ９１と、ＡＰ＃２のセクタＣ９２における指向性ビームＢ９２とが隣接しているという情報を事前に把握することができる。

図１６は、ＮＷＣにおけるハンドオーバ制御手順の例の概要を示すフロー図である。図１５及び図１６を参照して、ＮＷＣにおけるハンドオーバ制御手順を説明する。ＮＷＣのハンドオーバ制御部は、ＳＴＡに関するビーム方向の情報をＡＰから取得する（ステップＳ９２０１）。ハンドオーバ制御部は、ハンドオーバ制御の開始の要否を判定する対象のＳＴＡ（以下、対象ＳＴＡと記載）が、ＡＰのセクタの両端（事前に設定されたビーム方向）のいずれかに存在するか否かを判定する（ステップＳ９２０２）。ハンドオーバ制御部は、ステップＳ９２０２においてＹＥＳと判定した場合、対象ＳＴＡとＡＰとの間の無線品質を監視し、無線品質が所定閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ９２０３）。ハンドオーバ制御部は、ステップＳ９２０３においてＹＥＳと判定した場合、対象ＳＴＡの次の接続先となるＡＰを選定する（ステップＳ９２０４）。ハンドオーバ制御部は、移動する対象ＳＴＡを収容するため、選定された次の接続先のＡＰに、ビーム方向の変更を通知する（ステップＳ９２０５）。こうしたＮＷＣによるハンドオーバ制御の判定と指示の手順により、ＳＴＡはあらためて、周辺に存在するＡＰを複数の無線チャネルにより検索する必要がなくなる。よって、ハンドオーバ制御に伴う所要時間を削減が可能となる。

図１７は、第三の従来技術による所望のハンドオーバ制御の例を示す図である。図１７において、３台のＡＰをＡＰ＃１、ＡＰ＃２、ＡＰ＃３と記載している。ＳＴＡは、ＡＰ＃１に接続している。ＡＰ＃１は、ＳＴＡに関するビーム方向情報をＮＷＣに通知する（ステップＳ９３０１）。ＳＴＡの移動経路は、矢印Ａ９３の方向である。ＳＴＡは、ＡＰ＃１のセクタＣ９１から離れていき、ＡＰ＃３のセクタＣ９３に進入しようとしている。第三の従来技術のＮＷＣは、ＡＰ＃１の指向性ビームＢ９１がＡＰ＃１のセクタＣ９１における両端の指向性ビームの一つであり、ＡＰ＃３の指向性ビームＢ９３がＡＰ＃３のセクタＣ９３における両端の指向性ビームの一つであることは事前に把握することができる。そこで、ＮＷＣは、図１７に示すＳＴＡの方位変化を検出し、図１６に示した手順で、ＡＰ＃３の識別子及び無線チャネルの情報をハンドオーバ指示によりＳＴＡに通知する（ステップＳ９３０２）。ＳＴＡは、ＮＷＣから通知されたＡＰ識別子及び無線チャネルを用いて再接続の処理を行う。よって、第三の従来技術は、第一の従来技術と比較して、ＳＴＡのハンドオーバを制御するための所要時間を削減できる。また、第三の従来技術は第二の従来技術とは異なり、外部システムによる位置測定情報の取得が不要である。

日本国特許第６５３０７２０号公報

第三の従来技術では、ＡＰのセクタの両端のいずれでもない同一ビーム方向に向かってＳＴＡが移動した場合、ＮＷＣのハンドオーバ制御部が取得するＳＴＡへのビーム方向情報は変化しない。そのため、ＮＷＣはハンドオーバ制御の開始を判断できない。図１８は、この問題事象を示す図である。

図１８では、ＡＰ＃１に接続しているＳＴＡは、矢印Ａ９４の方向の移動経路により、ＡＰ＃１のセクタＣ９１から離れていき、ＡＰ＃２のセクタＣ９２に進入しようとしている。この移動経路では、ＳＴＡへのビーム方向は変化しない。そして、ＡＰ＃１の指向性ビームＢ９４は、セクタＣ９１における両端の指向性ビームのいずれでもなく、ＡＰ＃２の指向性ビームＢ９５は、セクタＣ９２における両端の指向性ビームのいずれでもない。そのため、第三の従来技術のＮＷＣは、ＳＴＡへのビーム方向情報を用いることでは、ハンドオーバ制御を開始する適切なタイミングを判定できないと考えられる。図１８に示すＮＷＣは、第一の従来技術と同じく、受信電力などの無線品質に基づいてハンドオーバ制御を開始するタイミングを判定するしかない。すなわち、第三の従来技術では、ビーム方向情報を活用できず、ＮＷＣのハンドオーバ制御判定の根拠が第一の従来技術と同じであるため、ハンドオーバ制御判定の精度が低下する課題が残る。

上記事情に鑑み、本発明は、適切なタイミングでハンドオーバを開始し、かつ、ハンドオーバにかかる時間を低減することができる無線通信システム、ネットワーク制御装置、ネットワーク制御方法及びプログラムを提供することを目的としている。

本発明の一態様は、ネットワーク制御装置と、複数のアクセスポイントとを有する無線通信システムであって、前記アクセスポイントは、指向性を持つビームにより端末局と無線通信する無線通信部と、前記無線通信部が使用している前記ビームの情報に基づいて前記端末局への方向を推定する方向推定部と、前記無線通信部と前記端末局との無線通信における往復の伝送時間に基づいて前記端末局までの距離を推定する距離推定部とを備え、前記ネットワーク制御装置は、前記方向推定部により推定された前記方向の情報及び前記距離推定部により推定された前記距離の情報を取得する取得部と、前記取得部が取得した前記方向の情報及び前記距離の情報を用いて推定される前記端末局の位置の情報と、前記アクセスポイントの位置の情報とに基づいて前記端末局のハンドオーバの要否を判定する判定部と、前記判定部によりハンドオーバが必要と判定された場合に、前記端末局が接続中の前記アクセスポイントを介して、次の接続先の前記アクセスポイントとの接続に用いられる情報を前記端末局に通知する通知部とを備える、無線通信システムである。

本発明の一態様は、指向性を持つビームにより端末局と無線通信するアクセスポイントが前記端末局との無線通信に使用しているビームの情報に基づいて推定した前記端末局への方向の情報と、前記アクセスポイントが前記端末局との無線通信における往復の伝送時間に基づいて推定した前記端末局までの距離の情報とを取得する取得部と、前記取得部が取得した前記方向の情報及び前記距離の情報を用いて推定される前記端末局の位置の情報と、前記アクセスポイントの位置の情報とに基づいて前記端末局のハンドオーバの要否を判定する判定部と、前記判定部によりハンドオーバが必要と判定された場合に、前記端末局が接続中の前記アクセスポイントを介して、次の接続先の前記アクセスポイントとの接続に用いられる情報を前記端末局に通知する通知部と、を備えるネットワーク制御装置である。

本発明の一態様は、ネットワーク制御装置と、複数のアクセスポイントとを有する無線通信システムが実行するネットワーク制御方法であって、前記アクセスポイントが、指向性を持つビームにより端末局と無線通信する無線通信部において使用している前記ビームの情報に基づいて前記端末局への方向を推定する方向推定ステップと、前記アクセスポイントが、前記無線通信部と前記端末局との無線通信における往復の伝送時間に基づいて前記端末局までの距離を推定する距離推定ステップと、前記ネットワーク制御装置が、前記方向推定ステップにおいて推定された前記方向の情報及び前記距離推定ステップにおいて推定された前記距離の情報を取得する取得ステップと、前記ネットワーク制御装置が、前記取得ステップにおいて取得された前記方向の情報及び前記距離の情報を用いて推定される前記端末局の位置の情報と、前記アクセスポイントの位置の情報とに基づいて前記端末局のハンドオーバの要否を判定する判定ステップと、前記ネットワーク制御装置が、前記判定ステップにおいてハンドオーバが必要と判定された場合に、前記端末局が接続中の前記アクセスポイントを介して、次の接続先の前記アクセスポイントとの接続に用いられる情報を前記端末局に通知する通知ステップと、を有するネットワーク制御方法である。

本発明の一態様は、コンピュータを、上述のネットワーク制御装置として機能させるためのプログラムである。

本発明により、適切なタイミングでハンドオーバを開始し、かつ、ハンドオーバにかかる時間を低減することが可能となる。

本発明の第一の実施形態による無線通信システムの構成例を示す図である。 同実施形態によるＡＰの構成例を示す機能ブロック図である。 同実施形態によるＮＷＣの構成例を示す機能ブロック図である。 同実施形態によるハンドオーバ制御判定部の詳細な構成例を示す機能ブロック図である。 同実施形態による無線通信システムの動作を示すフロー図である。 第三の実施形態による無線通信システムの構成例を示す図である。 同実施形態によるＡＰの構成例を示す機能ブロック図である。 第四の実施形態による無線通信システムの構成例を示す図である。 同実施形態によるＡＰの構成例を示す機能ブロック図である。 同実施形態によるハンドオーバ制御機能部の詳細な構成例を示す機能ブロック図である。 同実施形態によるハンドオーバ制御判定部の詳細な構成例を示す機能ブロック図である。 第一から第四の実施形態によるＮＷＣのハードウェア構成例を示す装置構成図である。 従来のハンドオーバ制御を示す図である。 第一の従来技術の概要を示す図である。 第三の従来技術による無線通信システムの構成例を示す図である。 同従来技術によるＮＷＣにおけるハンドオーバ制御手順の概要を示すフロー図である。 同従来技術による所望のハンドオーバ制御の例を示す図である。 同従来技術によるＮＷＣがハンドオーバ制御の開始を判断できない場合を示す図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。本実施形態では、指向性ビームの形成、及び広帯域信号の伝送が可能な無線通信システムにおいて、端末局（ＳＴＡ）の位置移動に伴い、そのＳＴＡが接続するアクセスポイント（ＡＰ）のハンドオーバ制御を適切なタイミングで開始するとともに、ハンドオーバ制御に伴う再接続先ＡＰを検索するための所要時間を削減する。

本実施形態の無線通信システムにおいては、ＡＰとＳＴＡとの通信に高周波帯の無線を用いる。ＡＰは、狭い指向性を持つビームである指向性ビームにより自ＡＰからのＳＴＡの方向の情報を検知する。また、ＡＰは、広帯域信号の伝送により自ＡＰからのＳＴＡの距離の情報を検知する。ＡＰは、上位のネットワーク制御装置（ＮＷＣ）に、自ＡＰからのＳＴＡの方向及び距離の情報を通知する。ＮＷＣは、ＡＰから通知されたＳＴＡの方向及び距離の情報から得られるＳＴＡの位置情報を用いて、ＳＴＡと、そのＳＴＡが接続中のＡＰ、及び、隣接ＡＰとの位置関係を把握する。隣接ＡＰは、ＳＴＡが接続中のＡＰに隣接するＡＰであり、ＳＴＡの次の接続先となり得る。ＮＷＣは、把握した位置関係に基づいて、ＳＴＡに対して適切なタイミングでハンドオーバ制御の開始と、次の接続先として選択したＡＰと、次の接続先のＡＰとの無線通信に使用する無線チャネルなどの情報とを指示する。

ＮＷＣは、ＳＴＡにおいてハンドオーバ制御の開始が必要と判定した場合、上記の指示により、そのＳＴＡが接続中のＡＰを介して、次の接続先のＡＰのＡＰ識別子及び無線チャネルの情報を通知する。ＡＰ識別子は、ＡＰを一意に識別する情報である。これらの情報を通知することにより、ＮＷＣは、通知したＡＰ識別子及び無線チャネルを用いた接続先ＡＰの検索をＳＴＡに行わせる。なお、ＮＷＣは、ＳＴＡの距離及び方向の情報を微分して得られた速度及び角速度をさらに用いて、ハンドオーバ制御の開始を判定してもよい。

上記により、ＮＷＣは、ＧＰＳなどの外部システムに依らずに、高周波帯の無線通信により得られたＳＴＡの位置情報を用いて、移動するＳＴＡの接続中ＡＰ、及び隣接ＡＰとの位置関係（いずれのＡＰが近いか）を認識し、適切なタイミングでＳＴＡにハンドオーバ制御を開始させることが可能である。ＳＴＡの位置情報は、具体的には、接続中ＡＰがＳＴＡとの無線送受信に使用したビーム方向情報、および接続中ＡＰとＳＴＡとの推定距離情報により得られる。また、ハンドオーバ制御の実施においては、ＮＷＣが、ＳＴＡに再接続先となる隣接ＡＰのＡＰ識別子、無線チャネル識別子などの情報を提供する。これにより、ハンドオーバ制御の所要時間が低減可能である。以下に、詳細な実施形態を説明する。

［第一の実施形態］
（無線通信システム全体構成の説明）
図１は、第一の実施形態の無線通信システム１の構成例を示す図である。無線通信システム１は、ＡＰ１０と、ＮＷＣ２０とを有する。無線通信システム１は、複数台のＡＰ１０を有しているが、図１では２台のＡＰ１０を示している。２台のＡＰ１０をそれぞれ、ＡＰ１０－１、ＡＰ１０－２と記載する。また、ＡＰ１０－ｉ（ｉ＝１，２）のセクタＣを、セクタＣｉと記載する。セクタＣｉは、ＡＰ１０－ｉのアンテナ素子により無線通信が可能な範囲である。なお、ＡＰ１０－ｉは異なる方向の複数のセクタを有してもよい。各ＡＰ１０は、ＮＷＣ２０と接続される。

図１においてＳＴＡ（端末局）３０は、ＡＰ１０－１のセクタＣ１と、ＡＰ１０－２のセクタＣ２とが重なる領域に位置している。ＳＴＡ３０は、ＡＰ１０－１と指向性ビームＢ１で接続しており、ＡＰ１０－１と通信可能な状態である。それと同時に、ＳＴＡ３０は、矢印Ａ１の方向に移動する。矢印Ａ１は、ＡＰ１０－１から見ると方向を変えずに離れていく経路である。すなわち、ＳＴＡ３０は、ＡＰ１０－１から離れてＡＰ１０－２に向かって移動する。ＳＴＡ３０の無線品質は、ＡＰ１０－１から離れるほど低下していく。そのため、ＳＴＡ３０には、ハンドオーバ制御の必要性が生じる。ＳＴＡ３０にとって、理想的な再接続先は、ＡＰ１０－２の指向性ビームＢ２である。なお、この場合、ビーム方向は変わらないため、第三の従来技術では、無線品質（受信電力など）に基づいてハンドオーバ判定を行う状況である。

ＡＰ１０は、ＳＴＡ３０と無線通信している場合に、第三の従来技術と同様に、無線通信に使用しているアンテナ指向性ビームに基づき、自ＡＰから見たＳＴＡ３０の方向を推定する。さらに、ＳＴＡ３０と無線通信しているＡＰ１０は、第三の従来技術とは異なり、広帯域信号を活用して自ＡＰからＳＴＡ３０までの距離を推定可能である。ＡＰ１０は、ＳＴＡ３０の推定位置を示すＳＴＡ位置情報を生成し、生成したＳＴＡ位置情報をＮＷＣ２０に通知する。ＳＴＡ位置情報は、ＡＰ１０のビーム方向、及び、ＡＰ１０からＳＴＡ３０までの推定距離により表される。ＡＰ１０のビーム方向は、自ＡＰから見たＳＴＡ３０の方向を表す。なお、ＡＰ１０－ｉは、ＡＰ１０－ｉのビーム方向の情報、及び、ＡＰ１０－ｉからＳＴＡ３０までの推定距離の情報をＮＷＣ２０に通知し、ＮＷＣ２０は、通知されたこれらの情報を用いてＡＰ１０－ｉから見たＳＴＡ３０のＳＴＡ位置情報を生成してもよい。図１の場合、ＳＴＡ３０と通信しているＡＰ１０－１が、ＳＴＡ位置情報をＮＷＣ２０に通知する（ステップＳ１１）。

ＮＷＣ２０は、ＳＴＡ位置情報に基づき、ＳＴＡ３０を現在の接続先のＡＰ１０とは異なる隣接ＡＰに再接続するハンドオーバ制御の開始が必要か否かを判定する。図１において、隣接ＡＰは、ＡＰ１０－２である。ＮＷＣ２０は、ＳＴＡ３０のハンドオーバ制御の開始が必要と判定した場合に、ＡＰ１０－２と再接続先するよう指示する再接続指示を、ＡＰ１０－１を介してＳＴＡ３０に送信する（ステップＳ１２）。再接続指示には、ＳＴＡ３０がＡＰ１０－２と無線接続するために必要な情報を含む。これらの情報は、具体的には、ＡＰ１０－２のＡＰ識別子、及び無線チャネルの識別子である。ＡＰ１０－１は、ＮＷＣ２０から受信した再接続指示を無線によりＳＴＡ３０に通知する。ＳＴＡ３０は、再接続指示を受信した場合、ＡＰ１０－１との無線接続を解除する。

ＳＴＡ３０は、ＡＰ１０－１との無線接続を解除すると、再接続指示によりＮＷＣ２０から指示されたＡＰ識別子、及び無線チャネルの識別子を利用して、ＡＰ１０－２に対する再接続の手順を開始する。ＳＴＡ３０は、指示された無線チャネルを用いて、ビーコンなどの周辺ＡＰを検索するための制御信号を送信し、ＡＰ１０－２との再接続を試みることが可能である。あるいは、ＳＴＡ３０は、指示された無線チャネルのみを検索してもよい。ＳＴＡ３０は、指示された無線チャネルにより、指示されたＡＰ識別子のＡＰ１０－２からのビーコンなどの制御信号を受信した場合に、無線接続を要求する無線フレームを送信することによりＡＰ１０－２に応答して、再接続を試みることも可能である。

なお、図１では第一の実施形態の説明に必要最小台数のＡＰ１０、およびＳＴＡ３０のみ表示している。より多くのＡＰ１０、もしくはＳＴＡ３０が存在する場合でも、同様の動作を行うことが可能である。

（ＡＰ１０の構成の説明）
図２は、第一の実施形態のＡＰ１０の構成例を示す機能ブロック図である。図２では、本実施形態と関係する機能ブロックのみを抽出して示してある。ＡＰ１０は、アンテナ１１と、無線通信部１２と、方向推定部１３と、距離推定部１４と、ＮＷＣインタフェース部１５とを備える。

アンテナ１１は、無線信号を送受信する。無線通信部１２は、ＳＴＡ３０（図２では不図示）と狭い指向性を持つ指向性ビームＢにより無線通信する。ＡＰ１０は、アンテナ１１が形成する指向性ビームＢの方向を一定の範囲内で変更できる。一例として、この一定の範囲は、セクタＣの範囲である。同図では、各方向の指向性ビームＢを指向性ビームＢ－１～Ｂ－ｎと記載している。指向性ビームＢ－１及びＢ－ｎは、セクタＣの両端である。無線通信部１２は、ＳＴＡ３０と無線により送受信した時刻を示す送受信時刻情報を、方向推定部１３、及び距離推定部１４に出力可能である。

方向推定部１３は、無線通信部１２から送受信時刻情報を取得し、ビーム方向情報とともに記録する。ビーム方向情報は、無線通信部１２において使用された指向性ビームＢのビーム方向を示す。方向推定部１３は、ビーム方向情報に、そのビーム方向情報が得られた時刻を示す送受信時刻情報を付加してＮＷＣインタフェース部１５に出力する。

距離推定部１４は、無線通信部１２から取得した送受信時刻情報を用いて、ＳＴＡ３０との距離を推定する。距離推定部１４は、推定した距離を示す推定距離情報をＮＷＣインタフェース部１５に出力する。

距離推定部１４が行う距離推定の方法の一例としてＴｉｍｅ Ｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ（ＴｏＡ）がある。例えば、ＡＰ１０とＳＴＡ３０との間に何かしらの往復する無線信号シーケンスが既にある場合に、ＡＰ１０はその往復時間を測定する。具体的には、距離推定部１４は、ＡＰ１０の無線通信部１２がＳＴＡ３０へ何らかの無線信号を送信した時刻をＴ_０、無線通信部１２がＳＴＡ３０からその無線信号に対する応答信号を受信した時刻をＴ_１として記録する。また、ＳＴＡ３０がＡＰ１０から無線信号を受信してからその応答信号を送信するまでの応答時間をＴ_{Ｒｅｓｐｏｎｓｅ}として規定されているとする。この場合、記録された時刻Ｔ_０及び時刻Ｔ_１と、規定の応答時間Ｔ_{Ｒｅｓｐｏｎｓｅ}と、光速ｃ（＝３×１０８（ｍ／ｓ））とにより、ＡＰ１０とＳＴＡ３０との距離ｄ_{ＡＰ，ＳＴＡ}を、式（１）により推定可能である。

なお、本実施形態では、上記方法に限定せず、他の方法により、無線通信部１２において取得可能な無線通信の情報から、ＡＰ１０（またはＳＴＡ３０）の送受信時刻を入手可能であれば、その情報を元に、距離ｄ_{ＡＰ，ＳＴＡ}を推定しても構わない。

上記の方法により、ＡＰ１０は、ＳＴＡ３０との距離を測定するための専用の外部システムを利用する必要がない。距離推定部１４は、ＡＰ１０とＳＴＡ３０との距離を推定した後、その推定した距離を示す推定距離情報を記録し、ＮＷＣインタフェース部１５に出力する。距離推定部１４は、推定距離情報に、推定に用いた送受信時刻情報を付加してもよい。

ＮＷＣインタフェース部１５は、ＳＴＡ３０との無線通信により得られた情報を用いて算出された推定距離情報、及び、ビーム方向情報を設定したＳＴＡ位置情報に、ＳＴＡ３０のＳＴＡ識別子及び自装置のＡＰ識別子を付加してＮＷＣ２０に通知する。ＳＴＡ識別子は、ＳＴＡ３０を一意に識別する情報である。ＮＷＣ２０は、ＡＰ１０から通知された各ＳＴＡ３０のＳＴＡ位置情報を記録する。あるいは、ＮＷＣインタフェース部１５は、推定距離情報、及び、ビーム方向情報に、ＳＴＡ３０のＳＴＡ識別子及び自装置のＡＰ識別子を付加してＮＷＣ２０に通知してもよい。ＮＷＣ２０は、ＡＰ１０から通知された各ＳＴＡ３０の推定距離情報、及びビーム方向情報を対応付けてＳＴＡ位置情報として記録する。また、ＮＷＣインタフェース部１５は、ハンドオーバ制御を開始する旨の判定結果に基づくＳＴＡ３０への再接続指示をＮＷＣ２０から受信した場合、その再接続指示を無線通信部１２に出力する。無線通信部１２は、再接続指示をＳＴＡ３０に無線により送信する。

（ＮＷＣ２０の構成の説明）
図３は、第一の実施形態のＮＷＣ２０の構成例を示す機能ブロック図である。図３では、本実施形態と関係する機能ブロックのみを抽出して示してある。ＮＷＣ２０は、ＳＴＡ３０のハンドオーバ制御の開始の要否を判定する。ＮＷＣ２０は、ＡＰインタフェース部２１と、ハンドオーバ制御判定部２３と、記憶部２２とを備える。

ＡＰインタフェース部２１は、ＮＷＣ２０の配下の複数のＡＰ１０と通信する。ＡＰインタフェース部２１は、各ＡＰ１０から収集した各ＳＴＡ３０のＳＴＡ位置情報を記憶する。あるいは、ＡＰインタフェース部２１は、各ＡＰ１０から収集した各ＳＴＡ３０の推定距離情報、及びビーム方向情報を対応付けてＳＴＡ位置情報として記録する。ＡＰインタフェース部２１は、記録したＳＴＡ位置情報をハンドオーバ制御判定部２３に通知する。

記憶部２２は、ＳＴＡ３０のハンドオーバ先となる候補のＡＰ１０に関する情報を記憶する。具体的には、記憶部２２は各ＡＰのＡＰ位置情報と、ＡＰ情報とを予め記憶する。ＡＰ位置情報は、ＡＰ１０の位置を示す。ＡＰ位置情報は、事前に用意された地図上に固定された座標系における、各ＡＰ１０の置局設計時の位置が記録されたものでもよい。あるいは、記憶部２２は、各ＡＰ１０に具備されたＧＰＳが測定したＡＰ１０の位置情報を取得し、ＡＰ位置情報として記憶してもよい。なお、記憶部２２は、各ＡＰ１０の位置を示す情報を記憶できれば、それら情報を任意の方法で取得してよい。記憶部２２は、各ＡＰ１０の位置情報に基づいて、複数のＡＰ１０の位置関係を示す位置関係情報をハンドオーバ制御判定部２３に通知する。位置関係情報は、例えば、ＳＴＡ３０が接続中のＡＰ１０を含む複数のＡＰ１０それぞれの位置情報を含んだ情報である。ＡＰ情報は、各ＡＰ１０のＡＰ識別子、無線周波数及び無線チャネルを示す。ＡＰ情報はさらに、各ＡＰ１０の接続エリアの情報を示す。接続エリアは、例えば、ＡＰ１０の１以上のセクタＣを合わせた範囲により表される。

ハンドオーバ制御判定部２３は、ＳＴＡ３０のハンドオーバ制御判定を行う。ハンドオーバ制御判定部２３の詳細は、図４を用いて後述する。

（ハンドオーバ制御判定部２３の詳細な構成の説明）
図４は、第一の実施形態のＮＷＣ２０が有するハンドオーバ制御判定部２３の詳細な構成例を示す機能ブロック図である。ハンドオーバ制御判定部２３は、ＳＴＡ位置情報取得部２３１と、ＡＰ情報取得部２３２と、判定部２３３と、再接続指示部２３４とを備える。

ＳＴＡ位置情報取得部２３１は、ＡＰインタフェース部２１からＳＴＡ位置情報を取得し、取得したＳＴＡ位置情報を判定部２３３に入力する。ＡＰ情報取得部２３２は、ハンドオーバ制御の開始の要否を判断する対象のＳＴＡ３０（以下、対象ＳＴＡと記載）の付近において、ハンドオーバ制御の再接続先になりうるＡＰ１０の情報を取得する。再接続先になり得るＡＰ１０は、対象ＳＴＡが現在接続中のＡＰ１０（以下、接続中ＡＰと記載）に隣接するＡＰ１０（以下、隣接ＡＰと記載）である。例えば、対象ＳＴＡの隣ＡＰは、ＮＷＣ２０に接続され、かつ、接続中ＡＰとは異なるＡＰ１０のうち、接続中ＡＰの位置から所定距離以内の位置のＡＰ１０、あるいは、接続中ＡＰから距離が近い順に選択した所定数のＡＰ１０である。ＡＰ１０の位置は、記憶部２２から通知された位置関係情報から得られる。ＡＰ情報取得部２３２は、接続中ＡＰの位置情報と、隣接ＡＰのＡＰ位置情報及びＡＰ情報とを取得して判定部２３３に入力する。接続中ＡＰの位置情報及び隣接ＡＰのＡＰ位置情報として、位置関係情報を用いてもよい。

判定部２３３は、ＳＴＡ位置情報取得部２３１から入力したＳＴＡ位置情報と、ＡＰ情報取得部２３２から入力した情報とに基づいて、ハンドオーバ制御判定を行う。再接続指示部２３４は、判定部２３３による判定結果と、ＳＴＡ３０が再接続先のＡＰ１０を探索するために必要な情報とを取得し、ＡＰインタフェース部２１に出力する。

判定部２３３は、対象ＳＴＡが接続中ＡＰから離れていく場合に、ハンドオーバ制御判定を行う。ハンドオーバ制御判定において、判定部２３３は、対象ＳＴＡのＳＴＡ位置情報及び隣接ＡＰのＡＰ位置情報により示される対象ＳＴＡと隣接ＡＰとの位置関係に基づいて、対象ＳＴＡにハンドオーバ制御を開始させるか否か、開始させる場合は次の接続先となるＡＰ１０の判定を行う。なお、ハンドオーバ制御を開始させるか否かの判定方法には、以下の例がある。一つは、図１に示す各ＡＰ１０に距離閾値を予め設定しておき、対象ＳＴＡと接続中ＡＰとの距離がその距離閾値を超えた場合にハンドオーバ制御の開始と判定する方法である。他の例は、予め各ＡＰ１０それぞれの接続エリアの情報を記憶部２２に記憶しておき、対象ＳＴＡが接続エリアの境界を跨いだときにハンドオーバ制御の開始と判定する方法である。なお、通信距離や指向性ビームの可動範囲、方向などを勘案してこの接続エリアを設計することが考えられる。また、距離閾値を用いて判定する方法として、各ＡＰ１０の指向性ビームＢ－１～Ｂ－ｎのアンテナ利得が方向毎に異なることも勘案し、その距離閾値を方向毎に変えることも考えられる。

また、判定部２３３がハンドオーバ制御の開始と判定した時の対象ＳＴＡの次の接続先のＡＰ１０の選択方法としては、以下の例がある。一つは、対象ＳＴＡと隣接ＡＰそれぞれとの二点間直線距離を比較して、最近接のＡＰ１０を選択する方法である。なお、対象ＳＴＡの位置は、接続中ＡＰの位置に、対象ＳＴＡのＳＴＡ位置情報が示すＡＰ１０から見たＳＴＡ３０の位置を加えることにより得られる。また、上記の各接続エリアを考慮し、対象ＳＴＡの位置が接続エリアに入ったＡＰ１０を選択する方法がある。また、対象ＳＴＡの位置が複数のＡＰ１０の接続エリアに入った場合に、その中でも対象ＳＴＡと最近接のＡＰ１０を選択する方法も考えられる。

判定部２３３は、上記の判定結果、すなわち、ハンドオーバ制御の開始と判定した場合には、その開始の旨と次の接続先のＡＰ１０のＡＰ識別子、そのＡＰ１０が使用している無線チャネル識別子などの情報を、再接続指示部２３４に出力する。再接続指示部２３４は、この判定結果を含めてＡＰインタフェース部２１に出力する。

図５は、無線通信システム１の動作を示すフロー図である。ＡＰ１０の方向推定部１３は、無線通信部１２がＳＴＡ３０との間で無線により信号の送信又は受信を行ったときのビーム方向を示す情報に、その信号を送信又は受信した時刻を示す送受信時刻情報を付加してＮＷＣインタフェース部１５に出力する（ステップＳ１０１）。距離推定部１４は、無線通信部１２から取得した送受信時刻情報を用いて、ＳＴＡ３０との距離を推定する（ステップＳ１０２）。距離推定部１４は、推定した距離を示す推定距離情報をＮＷＣインタフェース部１５に出力する。ＮＷＣインタフェース部１５は、推定距離情報、及び、ビーム方向情報を設定したＳＴＡ位置情報に、ＳＴＡ３０のＳＴＡ識別子及び自装置のＡＰ識別子を付加してＮＷＣ２０に通知する（ステップＳ１０３）。

各ＡＰ１０は、例えば、所定の周期毎に、接続中のＳＴＡ３０それぞれについてステップＳ１０１～ステップＳ１０３の処理を行う。なお、ＡＰ１０は、ステップＳ１０１の処理とステップＳ１０２の処理とを並行して行ってもよく、ステップＳ１０２の処理の後にステップＳ１０１の処理を行ってもよい。

ＮＷＣ２０のＡＰインタフェース部２１は、各ＡＰ１０から各ＳＴＡ３０のＳＴＡ位置情報を受信する（ステップＳ２０１）。ＡＰインタフェース部２１は、受信した各ＳＴＡ３０のＳＴＡ位置情報をハンドオーバ制御判定部２３に通知する。ハンドオーバ制御判定部２３のＳＴＡ位置情報取得部２３１は、ＡＰインタフェース部２１から取得したＳＴＡ位置情報を判定部２３３に入力する。

ＡＰ情報取得部２３２は、ＳＴＡ位置情報に設定されているＳＴＡ識別子及びＡＰ識別子に基づいて対象ＳＴＡ及び接続中ＡＰを特定する。ＡＰ情報取得部２３２は、記憶部２２から取得した位置関係情報を参照して、接続中ＡＰの隣接ＡＰを選択する（ステップＳ２０２）。ＡＰ情報取得部２３２は、隣接ＡＰのＡＰ情報を記憶部２２から読み出す。ＡＰ情報取得部２３２は、接続中ＡＰの位置情報と、隣接ＡＰのＡＰ位置情報及びＡＰ情報とを記憶部２２から読み出して判定部２３３に入力する。

判定部２３３は、対象ＳＴＡの時系列のＳＴＡ位置情報を用いて、対象ＳＴＡが接続中ＡＰから離れるように移動しているかを判定する（ステップＳ２０３）。判定部２３３は、対象ＳＴＡが接続中ＡＰから離れるように移動していると判定した場合（ステップＳ２０３：ＹＥＳ）、接続中ＡＰの位置情報と、隣接ＡＰのＡＰ位置情報及びＡＰ情報とを用いて、対象ＳＴＡのハンドオーバ制御を開始するか否かを判定する（ステップＳ２０４）。例えば、判定部２３３は、対象ＳＴＡと接続中ＡＰとの距離が距離閾値を超えた場合や、対象ＳＴＡが接続エリアの境界を跨いだときにハンドオーバ制御の開始と判定する。

判定部２３３は、対象ＳＴＡのハンドオーバ制御を開始すると判定した場合（ステップＳ２０４：ＹＥＳ）、接続中ＡＰの位置情報と、隣接ＡＰのＡＰ位置情報及びＡＰ情報とを用いて、隣接ＡＰの中から次の接続先のＡＰ１０を選定する（ステップＳ２０５）。例えば、判定部２３３は、隣接ＡＰの中から、対象ＳＴＡの位置に最も近い位置のＡＰ１０を選択してもよく、対象ＳＴＡの位置を含んだ接続エリアを有するＡＰ１０を選択してもよい。

判定部２３３は、対象ＳＴＡを示す情報と、接続中ＡＰを示す情報と、次の接続先のＡＰ１０のＡＰ識別子と、次の接続先のＡＰ１０との接続に用いる無線周波数及び無線チャネル識別子などの情報を、再接続指示部２３４に出力する。再接続指示部２３４は、対象ＳＴＡを示す宛先情報と、次の接続先のＡＰ１０のＡＰ識別子、無線周波数及び無線チャネル識別子とを設定した再接続指示を、ＡＰインタフェース部２１を介して接続中ＡＰに送信する（ステップＳ２０６）。なお、再接続指示部２３４は、次の接続先のＡＰ１０に、対象ＳＴＡの位置にビーム方向を変更するよう指示する通知をさらに行ってもよい。

なお、判定部２３３は、対象ＳＴＡが接続中ＡＰから離れるように移動していないと判定した場合（ステップＳ２０３：ＮＯ）、又は、対象ＳＴＡのハンドオーバ制御を開始しないと判定した場合（ステップＳ２０４：ＮＯ）、処理を終了する。

接続中ＡＰのＮＷＣインタフェース部１５は、ステップＳ２６０においてＮＷＣ２０から送信された再接続指示を受信し、受信した再接続指示を無線通信部１２に出力する。無線通信部１２は、アンテナ１１から無線により再接続指示を送信する。対象ＳＴＡは、再接続指示を受信すると、接続中ＡＰとの接続を切断し、再接続指示に設定されている情報を用いて、次の接続先のＡＰ１０と再接続する。

［第二の実施形態］
第一の実施形態では、ＮＷＣがＳＴＡのある瞬間の位置情報を用いて、移動するＳＴＡに対してハンドオーバ制御の開始の要否を判定していた。しかし、ＳＴＡが頻繁に移動方向を変更する場合、第一の実施形態に示した方法では、ＮＷＣは、頻繁にＳＴＡにハンドオーバ制御をさせる可能性がある。頻繁なハンドオーバ制御の指示に起因して、オーバヘッドが増大してスループットが劣化するという問題や、一定期間その制御シーケンスが繰り返されて無線接続ができなくなるという問題が生じる場合がある。第二の実施形態は、このような課題を鑑みて、ＮＷＣがＳＴＡに頻繁なハンドオーバ制御をさせないようにする。

本実施形態の無線通信システムの構成は、図１に示す第一の実施形態と同様である。ただし、第二の実施形態のＮＷＣ２０は、図１に示した移動するＳＴＡ３０のＳＴＡ位置情報から得られる移動に関する情報に基づいて、ハンドオーバ制御の開始の要否を判定する。ＳＴＡ３０の移動に関する情報は、ＳＴＡ位置情報の微分により推定される速度ベクトル、または角速度ベクトルなどの運動情報である。ＮＷＣ２０は、推定した移動速度ベクトルまたは角速度ベクトル考慮して、ハンドオーバ制御の開始の要否を判定する。以下では、第二の実施形態と第一の実施形態の差分を中心に説明する。

ＮＷＣ２０は、異なる時刻のＳＴＡ位置情報を複数回（２回以上）取得する。そしてＮＷＣ２０の判定部２３３は、ある時刻ｔ_０のＳＴＡ位置情報が示す推定距離_{ｄＡＰ，ＳＴＡ}と、時刻ｔ_０の次の時刻ｔ_１のＳＴＡ位置情報が示す推定距離ｄ'_{ＡＰ，ＳＴＡ}、及び、これら時刻の間差Δｔ＝ｔ_１－ｔ_０を用いて、対象ＳＴＡの推定速度ベクトルｖを以下の式（２）により計算する。

また、ＮＷＣ２０の判定部２３３は、ある時刻ｔ_０のＳＴＡ位置情報が示す方向情報θ_{ＡＰ，ＳＴＡ}、時刻ｔ_０の次の時刻ｔ_１のＳＴＡ位置情報が示す方向情報θ’_{ＡＰ，ＳＴＡ}、及び、これら時刻の間差Δｔ＝ｔ_１－ｔ_０を用いて、対象ＳＴＡの推定角速度ωを以下の式（３）で計算する。

ＮＷＣ２０の判定部２３３は、上記のように、異なる時刻のＳＴＡ位置情報に基づいて対象ＳＴＡの速度ベクトルまたは角速度ベクトルを推定し、推定した速度ベクトルまたは角速度ベクトルを用いて、対象ＳＴＡのハンドオーバ制御の開始の要否を判定する。判定部２３３は、ＳＴＡ位置情報に基づいて対象ＳＴＡが接続中ＡＰから離れていくと判定した場合、対象ＳＴＡと近隣ＡＰとの位置関係、及び、対象ＳＴＡの推定速度ベクトルｖまたは推定角速度ベクトルωに基づき、対象ＳＴＡにハンドオーバ制御を開始させるか否かを判定する。一例として、判定部２３３は、第一の実施形態と同様に対象ＳＴＡのＳＴＡ位置情報に基づきハンドオーバ制御の開始と判定した後、さらに、所定の期間内における推定速度ベクトルｖの正負記号変化、または、所定の期間内における推定角速度ωの正負記号変化が所定回数以下であると判定した場合に、対象ＳＴＡにハンドオーバ制御を開始させると決定する。

なお、判定部２３３は、推定速度ベクトルｖの正負記号変化及び推定角速度ωの正負記号変化の両方が所定回数以下の場合にハンドオーバ制御の開始と判定してもよく、推定速度ベクトルｖの正負記号変化と、推定角速度ωの正負記号変化とのうちいずれか一方が所定回数以下の場合にハンドオーバ制御開始と判定してもよい。

また、所定期間、所定回数は任意の設定値である。これらの設定値は、事前に判定部２３３へ設定されもよい。あるいは、判定部２３３が又は手動により、これらの設定値を、対象ＳＴＡの位置、速度、角速度及びハンドオーバ制御の前後の無線品質に応じて変更してもよい。所定期間、所定回数の設定には、任意の設定方法を用いることができる。また、推定速度ベクトルｖの所定回数と推定角速度ωの所定回数とは共通でもよいし、異なってもよい。

判定部２３３が、上記のように推定速度ベクトルｖ及び推定角速度ωに基づきハンドオーバ制御開始の要否判定を行った後のＮＷＣ２０の動作は、第一の実施形態と同様である。

第二の実施形態のＮＷＣ２０は、推定速度ベクトルｖと推定角速度ωとの一方又は両方を用いて、ＳＴＡ３０のマクロ的な動きにより、ハンドオーバ制御の開始を判定できる。よって、ＳＴＡ３０が頻繁に移動方向を変える場合に、過剰なハンドオーバ制御を回避することが可能となる。例えば、ＳＴＡ３０が複数のＡＰ１０の境界ゾーンを行ったり来たりするように移動する場合、第一の実施形態では、頻繁にハンドオーバ制御を実施してしまい、スループット劣化や無線接続自体ができなくなることがある。第二の実施形態では、このような移動を行うＳＴＡ３０に対する頻繁なハンドオーバ制御を回避し、接続中のＡＰ１０を維持して無線品質を維持することが可能となる。

［第三の実施形態］
第一及び第二の実施形態では、ＡＰの位置は固定であった。本実施形態では、ＡＰの位置が移動する。

図６は、第三の実施形態による無線通信システム１ａの構成例を示す図である。無線通信システム１ａは、ＡＰ１０ａと、ＮＷＣ２０ａとを有する。無線通信システム１ａは、複数台のＡＰ１０ａを有しているが、図６では２台のＡＰ１０ａを示している。２台のＡＰ１０ａをそれぞれ、ＡＰ１０ａ－１、ＡＰ１０ａ－２と記載する。ＡＰ１０ａ－１は移動せず、ＡＰ１０ａ－２は移動可能である。ＡＰ１０ａ－２は、例えば、ドローン、もしくは移動基地局車等に搭載される。なお、移動しないＡＰ１０ａとして、第一の実施形態のＡＰ１０を用いてもよい。

上述した第一及び第二の実施形態では、ＮＷＣが対象ＳＴＡの位置情報、又は運動情報を用いて、対象ＳＴＡについてハンドオーバ制御の開始の要否を判定する。第一及び第二の実施形態では、ハンドオーバ制御開始の要否を判定するために、ＮＷＣの記憶部に座標系におけるＡＰの置局設計位置を事前に記録しておく必要がある。しかし、図６に示すように、ＮＷＣ２０ａの配下には、移動可能なＡＰ１０ａも接続されている。第一及び第二の実施形態のＮＷＣの場合、時間に応じてＡＰの位置に変化があると、記憶部に記憶される情報はその変化に対応できず、対象ＳＴＡに対して適切なハンドオーバ制御の再接続先を指示できないことがある。そこで、第三の実施形態では、このような課題を鑑みて、各ＡＰ１０ａに、自身の位置情報を取得し、取得した位置情報をＮＷＣ２０ａに通知する機能を具備する。

図７は、第三の実施形態におけるＡＰ１０ａの構成例を示す機能ブロック図である。図７に示すＡＰ１０ａの構成と、図２に示す第一の実施形態のＡＰ１０の構成とが異なる点は、ＡＰ１０ａがＡＰ位置情報通知部１６をさらに具備している点である。ＡＰ位置情報通知部１６は、定期的にもしくは不定期的に、ＡＰ１０ａ自身の位置を示すＡＰ位置情報を取得し、取得したＡＰ位置情報を、ＮＷＣインタフェース部１５を介してＮＷＣ２０ａに通知する。ＡＰ位置情報通知部１６におけるＡＰ位置情報の取得方法の一例として、例えばＧＰＳなどを用いた測位方法を利用することができる。

ＮＷＣ２０ａの構成は、図３に示す第一の実施形態のＮＷＣ２０と同様である。ただし、ＮＷＣ２０ａの記憶部２２は、ＡＰ１０ａから通知されたＡＰ位置情報を記憶することにより、ＡＰ位置情報を最新にする点が異なる。

第三の実施形態によれば、ＮＷＣ２０ａは、時間に応じて変化する各ＡＰ１０ａの位置の情報を把握することにより、ＡＰ１０ａの最新の位置の情報に基づき、ＳＴＡに対して適切なハンドオーバ制御を行うことが可能となる。

［第四の実施形態］
上述した第一から第三の実施形態においては、ＮＷＣが、対象ＳＴＡの位置情報、もしくは運動情報を用いて、対象ＳＴＡについてハンドオーバ制御の開始の要否を判定する。しかし、ハンドオーバ制御を単一の装置、すなわち、ＮＷＣにのみ搭載した場合、その装置の故障や処理負荷増加等の原因により、正常にハンドオーバ制御が実施できないという課題がある。このような課題を解決するため、本実施形態では、ＮＷＣが保有するＳＴＡの位置情報の収集、及びハンドオーバ制御判定に関する機能を任意のＡＰに備える。そして、ＡＰがＮＷＣの代替として、各ＳＴＡに対してハンドオーバ制御を行う。以下の説明では、こうしたＡＰをマスタ制御装置と呼ぶ。本実施形態を、上述した実施形態との差分を中心に説明する。

図８は、第四の実施形態の無線通信システム１ｂの構成例を示す図である。無線通信システム１ｂは、ＡＰ１０ｂと、ＮＷＣ２０とを有する。無線通信システム１ｂは、複数台のＡＰ１０ｂを有しているが、図８では２台のＡＰ１０ｂを示している。複数のＡＰ１０ｂ及びＮＷＣ２０は、ネットワーク４０に接続される。２台のＡＰ１０ｂをそれぞれ、ＡＰ１０ｂ－１、ＡＰ１０ｂ－２と記載する。なお、無線通信システム１ｂは、第一又は第二の実施形態のＡＰ１０をさらに有してもよく、第三の実施形態のＡＰ１０ａをさらに有してもよい。また、無線通信システム１ｂは、１台のＡＰ１０ｂと、１台以上のＡＰ１０又はＡＰ１０ａを有してもよい。図８では、ＮＷＣ２０が何らかの故障により、ネットワーク４０から切り離された場合を想定している。この場合、複数のＡＰ１０ｂのうち１局がマスタ制御装置となる。

図８では、マスタ制御装置として選ばれたＡＰ１０ｂ－２は、ＡＰ１０ｂ－１の配下のＳＴＡ３０の位置情報収集とハンドオーバ制御判定とを行う。ＡＰ１０ｂ－２のこれらの機能は、第一～第三の実施形態におけるＮＷＣ２０、２０ａと同等のため、ここでは詳細な説明を省略する。なお、図８に示した例では、ＡＰ１０ｂ－２をマスタ制御装置として選択したが、相互に接続されているＡＰ１０ｂ間で、任意の１局を任意の方法でマスタ制御装置として選択してもよい。例えば、各ＡＰ１０ｂは、予め定められた所定の条件に基づいていずれのＡＰ１０ｂがマスタ制御装置となるかを自律的に決定してもよく、無線通信システム１ｂの監視及び制御を行う図示しない監視システムが保守者の入力に従ってＡＰ１０ｂにマスタ制御装置となることを指示してもよい。そして、一旦選定されたマスタ制御装置から、その役割または機能を任意の方法で、相互に接続されている他のＡＰ１０ｂに移転することが可能である。

図９は、第四の実施形態におけるＡＰ１０ｂの構成例を機能ブロック図である。図９に示すＡＰ１０ｂの構成と、図２に示す第一の実施形態のＡＰ１０の構成とが異なる点は、ＡＰ１０ｂがＮＷＣインタフェース部１５に代えてＡＰ間インタフェース部１７を備える点、及び、ハンドオーバ制御機能部１８をさらに備える点である。ＡＰ間インタフェース部１７は、他のＡＰ１０ｂとデータを送受信する。なお、上記の相違点を、図７に示す第三の実施形態のＡＰ１０ａに適用してもよい。

図１０は、ＡＰ１０ｂのハンドオーバ制御機能部１８の詳細な構成を示すブロック図である。ハンドオーバ制御機能部１８は、記憶部１８１と、ハンドオーバ制御判定部１８２とを備える。ハンドオーバ制御機能部１８は、第一～第三の実施形態のＮＷＣ２０、２０ａのハンドオーバ制御判定部２３と同じ機能を有する。すなわち、記憶部１８１及びハンドオーバ制御判定部１８２はそれぞれ、記憶部２２及びハンドオーバ制御判定部２３と同様の機能を有する。

図１１は、ハンドオーバ制御判定部１８２の詳細な構成を示すブロック図である。ハンドオーバ制御判定部１８２は、ＳＴＡ位置情報取得部１８２１と、ＡＰ情報取得部１８２２と、判定部１８２３と、再接続指示部１８２４とを備える。ＳＴＡ位置情報取得部１８２１、ＡＰ情報取得部１８２２、判定部１８２３及び再接続指示部１８２４はそれぞれ、図４に示す第一の実施形態のハンドオーバ制御判定部２３が備えるＳＴＡ位置情報取得部２３１、ＡＰ情報取得部２３２、判定部２３３及び再接続指示部２３４と同様の機能を有する。図１０及び図１１に示した構成例により、マスタ制御装置がＮＷＣと同等の機能を実現する。

なお、ハンドオーバ制御機能部１８は、ＡＰ間インタフェース部１７を介して、他のＡＰ１０ｂと接続する。ＡＰ間インタフェース部１７は、他のＡＰ１０ｂが送信したＳＴＡ位置情報を入力する。また、ＡＰ間インタフェース部１７は、ＳＴＡ３０にハンドオーバ制御を開始させるための指示をＳＴＡ３０が接続中の他のＡＰ１０ｂに出力する。

上記構成により、図５のステップＳ１０１において、ＡＰ１０ｂの方向推定部１３は、ビーム方向を示す情報をＡＰ間インタフェース部１７に出力し、図５のステップＳ１０２において、距離推定部１４は、推定距離情報をＡＰ間インタフェース部１７に出力する。図５のステップＳ１０３において、ＡＰ１０ｂのＡＰ間インタフェース部１７は、ＳＴＡ位置情報をマスタ制御装置に通知する。なお、ＡＰ１０ｂがマスタ制御装置の場合、図５のステップＳ１０３の処理を行わない。

マスタ制御装置は、図５のステップＳ２０１～ステップＳ２０６の処理を行う。ただし、ステップＳ２０１において、マスタ制御装置のＡＰ間インタフェース部１７は、他のＡＰ１０ｂから受信した各ＳＴＡ３０のＳＴＡ位置情報と、自装置において生成したＳＴＡ位置情報とを、ハンドオーバ制御機能部１８に通知する。また、ステップＳ２０６において、再接続指示部１８２４は、ＡＰ間インタフェース部１７を介して接続中ＡＰに再接続指示を送信する。なお、ＡＰ間インタフェース部１７は、接続中ＡＰがマスタ制御装置である場合、再接続指示を無線通信部１２に出力する。

第四の実施形態では、マスタ制御装置となるＡＰ１０ｂの機能により、ＳＴＡ３０のハンドオーバ制御判定ができるため、ＮＷＣ２０の故障等が発生した場合でも、適切なハンドオーバ制御が実施可能である。

上述した実施形態におけるＮＷＣ２０、２０ａの機能をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。

ＮＷＣ２０のハードウェア構成例を説明する。図１２は、ＮＷＣ２０のハードウェア構成例を示す装置構成図である。ＮＷＣ２０は、プロセッサ７１、記憶部７２、通信インタフェース７３、及び、ユーザインタフェース７４を備える。なお、ＮＷＣ２０ａも同様の構成である。

プロセッサ７１は、演算や制御を行う中央演算装置である。プロセッサ７１は、例えば、ＣＰＵである。プロセッサ７１は、記憶部７２からプログラムを読み出して実行する。記憶部７２は、さらに、プロセッサ７１が各種プログラムを実行する際のワークエリアなどを有する。通信インタフェース７３は、他装置と通信可能に接続するものである。ユーザインタフェース７４は、ボタン、キーボード、ポインティングデバイスなどの入力装置や、ランプ、ディスプレイなどの表示装置である。ユーザインタフェース７４により、人為的な操作が入力される。

ハンドオーバ制御判定部２３の機能は、プロセッサ７１が記憶部７２からプログラムを読み出して実行することより実現される。なお、これらの機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。ＡＰインタフェース部２１は、通信インタフェース７３により実現される。なお、これらの一部の機能は、プロセッサ７１が記憶部７２からプログラムを読み出して実行することより実現されてもよい。

上述した実施形態によれば、無線通信システムは、ネットワーク制御装置と、複数のアクセスポイントとを有する。アクセスポイントは、無線通信部と、方向推定部と、距離推定部とを備える。無線通信部は、指向性を持つビームにより端末局と無線通信する。方向推定部は、無線通信部が使用しているビームの情報に基づいて自身から見た端末局への方向を推定する。距離推定部は、無線通信部と端末局との無線通信における往復の伝送時間に基づいて端末局までの距離を推定する。ネットワーク制御装置は、取得部と、判定部と、通知部とを備える。取得部と、方向推定部により推定された方向の情報及び距離推定部により推定された距離の情報を取得する。取得部は、例えば、ＳＴＡ位置情報取得部２３１である。判定部は、取得部が取得した方向の情報及び距離の情報を用いて推定される端末局の位置の情報と、アクセスポイントの位置の情報とに基づいて、端末局のハンドオーバの要否を判定する。通知部は、判定部によりハンドオーバが必要と判定された場合に、端末局が接続中のアクセスポイントを介して、次の接続先のアクセスポイントとの接続に用いられる情報を端末局に通知する。例えば、通知部は、再接続指示部２３４である。

判定部は、推定された端末局の位置の情報と、推定された端末局の位置の情報を用いて推定された端末局の移動に関する情報と、アクセスポイントの位置の情報とに基づいて、端末局のハンドオーバの要否を判定してもよい。移動に関する情報は、例えば、端末局の移動の速度や角速度などの運動情報である。また、アクセスポイントは、自身の位置の情報を取得し、取得した自身の位置の情報をネットワーク制御装置へ通知する位置情報通知部をさらに備えてもよい。また、複数のアクセスポイントのうち少なくとも一部のアクセスポイントは、取得部、判定部及び通知部をさらに備えてもよい。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれら実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１、…無線通信システム，１ａ…無線通信システム，１ｂ…無線通信システム，１１…アンテナ、１２…無線通信部、１３…方向推定部、１４…距離推定部、１５…ＮＷＣインタフェース部、１６…ＡＰ位置情報通知部、１７…ＡＰ間インタフェース部、１８…ハンドオーバ制御機能部、２１…ＡＰインタフェース部、２２…記憶部、２３…ハンドオーバ制御判定部、４０…ネットワーク、７１…プロセッサ、７２…記憶部、７３…通信インタフェース、７４…ユーザインタフェース、１８１…記憶部、１８２…ハンドオーバ制御判定部、２３１…ＳＴＡ位置情報取得部、２３２…ＡＰ情報取得部、２３３…判定部、２３４…再接続指示部、１８２１…ＳＴＡ位置情報取得部、１８２２…ＡＰ情報取得部、１８２３…判定部、１８２４…再接続指示部

Claims (9)

1. ネットワーク制御装置と、複数のアクセスポイントとを有する無線通信システムであって、
   前記アクセスポイントは、
   指向性を持つビームにより端末局と無線通信する無線通信部と、
   前記無線通信部が使用している前記ビームの情報に基づいて前記端末局への方向を推定する方向推定部と、
   前記無線通信部と前記端末局との無線通信における往復の伝送時間に基づいて前記端末局までの距離を推定する距離推定部とを備え、
   前記ネットワーク制御装置は、
   前記方向推定部により推定された前記方向の情報及び前記距離推定部により推定された前記距離の情報を取得する取得部と、
   前記取得部が取得した前記方向の情報及び前記距離の情報を用いて推定される前記端末局の位置の情報と、前記アクセスポイントの位置の情報とに基づいて前記端末局と当該端末局が接続中の前記アクセスポイントとの距離である接続距離を算出し、算出された前記接続距離と前記取得部が取得した前記方向の情報に応じた閾値との比較に基づいて前記端末局のハンドオーバの要否を判定する判定部と、
   前記判定部によりハンドオーバが必要と判定された場合に、前記端末局が接続中の前記アクセスポイントを介して、次の接続先の前記アクセスポイントとの接続に用いられる情報を前記端末局に通知する通知部とを備える、
   無線通信システム。
2. 前記判定部は、推定された前記端末局の位置の情報と、推定された前記端末局の位置の情報を用いて推定された前記端末局の移動に関する情報と、前記アクセスポイントの位置の情報とに基づいて前記端末局のハンドオーバの要否を判定する、
   請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記判定部は、異なる時刻において推定された前記方向の情報を用いて前記端末局の推定の角速度を計算する処理と、異なる時刻において推定された前記距離の情報を用いて前記端末局の推定の速度ベクトルを計算する処理との一方又は両方を行う計算処理、及び、推定された前記方向の情報及び推定された前記距離の情報を用いて推定される前記端末局の位置の情報と、前記アクセスポイントの位置の情報とに基づいて前記端末局のハンドオーバの要否を判定する第一判定処理を行い、前記第一判定処理においてハンドオーバが必要と判定した場合に、第一期間における推定の前記角速度の符号記号変化と第二期間における推定の前記速度ベクトルの符号記号変化との一方又は両方に基づいてハンドオーバを開始するか否かを判定する第二判定処理を行い、
   前記通知部は、前記判定部が前記第二判定処理においてハンドオーバを開始すると判定した場合に、前記端末局が接続中の前記アクセスポイントを介して、次の接続先の前記アクセスポイントとの接続に用いられる情報を前記端末局に通知する、
   請求項１に記載の無線通信システム。
4. 前記アクセスポイントは、移動可能である、
   請求項１に記載の無線通信システム。
5. 前記アクセスポイントは、
   自身の位置の情報を取得し、取得した前記位置の情報を前記ネットワーク制御装置へ通知する位置情報通知部をさらに備える、
   請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の無線通信システム。
6. 複数の前記アクセスポイントのうち少なくとも一部のアクセスポイントは、
   前記取得部、前記判定部及び前記通知部をさらに備える、
   請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の無線通信システム。
7. 指向性を持つビームにより端末局と無線通信するアクセスポイントが前記端末局との無線通信に使用しているビームの情報に基づいて推定した前記端末局への方向の情報と、前記アクセスポイントが前記端末局との無線通信における往復の伝送時間に基づいて推定した前記端末局までの距離の情報とを取得する取得部と、
   前記取得部が取得した前記方向の情報及び前記距離の情報を用いて推定される前記端末局の位置の情報と、前記アクセスポイントの位置の情報とに基づいて前記端末局と当該端末局が接続中の前記アクセスポイントとの距離である接続距離を算出し、算出された前記接続距離と前記取得部が取得した前記方向の情報に応じた閾値との比較に基づいて前記端末局のハンドオーバの要否を判定する判定部と、
   前記判定部によりハンドオーバが必要と判定された場合に、前記端末局が接続中の前記アクセスポイントを介して、次の接続先の前記アクセスポイントとの接続に用いられる情報を前記端末局に通知する通知部と、
   を備えるネットワーク制御装置。
8. ネットワーク制御装置と、複数のアクセスポイントとを有する無線通信システムが実行するネットワーク制御方法であって、
   前記アクセスポイントが、指向性を持つビームにより端末局と無線通信する無線通信部において使用している前記ビームの情報に基づいて前記端末局への方向を推定する方向推定ステップと、
   前記アクセスポイントが、前記無線通信部と前記端末局との無線通信における往復の伝送時間に基づいて前記端末局までの距離を推定する距離推定ステップと、
   前記ネットワーク制御装置が、前記方向推定ステップにおいて推定された前記方向の情報及び前記距離推定ステップにおいて推定された前記距離の情報を取得する取得ステップと、
   前記ネットワーク制御装置が、前記取得ステップにおいて取得された前記方向の情報及び前記距離の情報を用いて推定される前記端末局の位置の情報と、前記アクセスポイントの位置の情報とに基づいて前記端末局と当該端末局が接続中の前記アクセスポイントとの距離である接続距離を算出し、算出された前記接続距離と前記取得ステップにおいて取得された前記方向の情報に応じた閾値との比較に基づいて前記端末局のハンドオーバの要否を判定する判定ステップと、
   前記ネットワーク制御装置が、前記判定ステップにおいてハンドオーバが必要と判定された場合に、前記端末局が接続中の前記アクセスポイントを介して、次の接続先の前記アクセスポイントとの接続に用いられる情報を前記端末局に通知する通知ステップと、
   を有するネットワーク制御方法。
9. コンピュータを、
   請求項７に記載のネットワーク制御装置として機能させるためのプログラム。

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