JPH10215475A - 無線回線切替方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 無線回線の切替えに伴う処理遅延をなくし、
通信の伝送遅延時間を短縮する。 【解決手段】 送信データの情報長および無線回線の回
線品質から推測される伝送遅延時間と無線回線の切替時
間とを比較し、切替時間の方が伝送遅延時間よりも長い
場合には切替を行わずデータ再送により情報誤りの補償
を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は無線回線を用いたパ
ケット通信に利用する。本発明は移動する無線通信端末
を用いた通信方式に利用するに適する。特に、伝送遅延
時間の短縮技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】移動する無線通信端末を用いた移動通信
方式が広く普及している。移動通信方式には、音声によ
って情報を伝達する方式、あるいは、データをパケット
化し伝達する方式などがある。

【０００３】従来の無線回線切替方法では、受信レベル
およびビットまたはフレーム誤り率から誤りの原因を特
定し、干渉または無線（移動）局の移動が原因であると
特定された場合には、速やかに無線回線の切替えを行っ
ている。受信レベルおよび誤り率の検出は、基地局およ
び移動局の双方で行ってもよいし、あるいは、いずれか
の局で行ってもよい。移動局で検出を行う場合には、そ
の検出結果を無線回線切替権を有する基地局に通知する
ことが必要である。

【０００４】図９は誤り率の閾値Ｆおよび希望受信レベ
ルの閾値Ｄと無線回線切替制御との関係を示す図であ
る。伝送品質を回復するために、移動通信方式の場合
は、例えば、図９に示すような場合分けを行い、 誤り率ｆ＞Ｆ であって、 希望波受信レベルＬ＞Ｄ のとき、同一基地局内の別の回線に無線回線を切替え、 希望波受信レベルＬ＜Ｄ のとき、隣接基地局の回線に無線回線を切替える。これ
は音声通信を想定した制御方法であり、その目的とする
ところは品質の速やかな回復である。

【０００５】音声通信では、品質劣化が加入者に直接的
な不快感を与えること、および、リアルタイムに情報を
伝送する必要があるため再送制御が行われないこと、以
上の二つの理由から、品質劣化時間を短縮することが強
く求められる。上記の制御手順はその要求条件に合致し
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように従来は、同
一基地局内無線回線切替または隣接基地局間無線回線切
替によって伝送品質の劣化に対処している。これは音声
通信であってもデータ通信であっても同様に行われてい
る。

【０００７】しかし、データ通信、とりわけパケット通
信においては、品質の劣化が加入者に対して与える影響
は音声通信の場合とは大きく異なり、問題となるのは、
情報伝送の遅延のみである。また、実時間性を音声通
信の場合ほど要求されないため、誤り情報の再送による
品質補償が可能であること、品質回復のための回線切
替制御には、一定時間の処理遅延が必ず伴うこと、など
のことから、伝送品質の劣化に対処する方法として単に
無線回線切替によらず、データ再送を考慮することが有
意義である。

【０００８】特に、回線切替に伴う処理遅延よりもデー
タ再送の処理遅延の方が小さい場合には伝送遅延時間を
短縮する上にも有用である。

【０００９】したがって、従来は考慮されていなかった
データ通信を想定した新たな品質回復制御の起動条件の
場合分けを行う技術が必要である。

【００１０】本発明は、このような背景に行われたもの
であって、無線回線切替えに伴う遅延時間を短縮するこ
とができる無線通信回線切替方法を提供することを目的
とする。本発明は、無線パケット通信に最適な伝送品質
の改善を行うことができる無線通信回線切替方法を提供
することを目的とする。本発明は、伝送遅延が少なく誤
り率の低い無線パケット通信方式を提供することを目的
とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、無線回線の切
替えに要する時間が、送信データの情報長と無線回線の
回線品質から推測される伝送遅延時間より短い場合の
み、無線回線の切替えを行うことを最も主要な特徴とす
る。したがって、通信に使用する無線回線品質を推定
し、誤り情報の再送と無線回線切替のいずれが効率的で
あるかを判定し、効率的であると結論した場合のみ無線
回線切替を行う。

【００１２】このように、品質劣化の程度が軽いとき、
無線回線切替えよりも再送を情報誤りの補償手段とする
ことにより、無線回線切替えに不可避的に伴う処理遅延
を回避することができるため、データ通信において最も
サービス上重要な伝送遅延を短縮することができる。

【００１３】すなわち、本発明は無線回線切替方法であ
って、移動局から到来する信号の受信誤り率が閾値Ｆを
越えて劣化したときに品質の高い無線回線に切替を行う
無線回線切替方法である。本発明の特徴とするところ
は、送信データの情報長と無線回線の回線品質から推測
される伝送遅延時間が前記無線回線の切替を行うに要す
る時間より短いときには無線回線の切替を一時保留して
パケットを再送させるところにある。

【００１４】ここで、伝送遅延時間は、αを無線回線の
推定伝送遅延率、ｋを送信する情報量、ｎを前記無線回
線の情報転送速度とするとき、 α×ｋ／ｎ により与えられる。

【００１５】ここで、推定伝送遅延率αは、送信される
フレーム全体に占める再送フレームの割合である。

【００１６】一例として、Selective Repeat方式のＡＲ
Ｑを行っているシステムにおける改善効果を示す。Sele
ctive Repeat方式において、フレームエラーレートがｅ
とすると、１パケットあたりの推定の遅延率は、 α＝ｅ／（１−ｅ） と求められる。

【００１７】また、前記移動局からの受信信号レベルを
検出し、その受信信号レベルが閾値Ｄを越えて高いとき
には同一基地局内の別の無線回線に切替を行い、その受
信信号レベルが閾値Ｄより低いときには別の基地局の無
線回線に切替を行うことが望ましい。

【００１８】このとき、送信データの情報長と無線回線
の回線品質から推測される伝送遅延時間が同一基地局内
の無線回線の切替時間よりも長いが、隣接する基地局の
無線回線の切替時間よりも短い場合には、同一基地局内
の無線回線の切替えだけを許可し、隣接する基地局の無
線回線に切替えることにより情報誤りを改善しようとし
たパケットについはてこれを再送することにより情報誤
りを改善するように制御することがよい。

【００１９】また、本発明は移動局から報告される移動
局側で受信する信号の受信誤り率が閾値Ｆを越えて劣化
したときに品質の高い無線回線に切替を行う無線通信回
線切替方法にも適用することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】

【００２１】

【実施例】本発明実施例の構成を図１を参照して説明す
る。図１は本発明実施例の全体構成図である。

【００２２】本発明は移動局２_i (i=a〜ｄ) から到来す
る信号の受信誤り率が閾値Ｆを越えて劣化したときに品
質の高い無線回線に切替を行う無線回線切替方法であ
る。

【００２３】ここで本発明の特徴とするところは、αを
無線回線の推定伝送遅延率、ｋを送信する情報量、ｎを
前記無線回線の情報転送速度とするとき、 α×ｋ／ｎ により与えられる伝送遅延時間が前記無線回線の切替を
行うに要する時間より短いときには無線回線の切替を一
時保留してパケットを再送させるところにある。

【００２４】また、移動局２_i からの受信信号レベルを
検出し、その受信信号レベルが閾値Ｄを越えて高いとき
には同一基地局３_j (j=a,b) 内の別の無線回線に切替を
行い、その受信信号レベルが閾値Ｄより低いときには別
の基地局３_j の無線回線に切替を行っている。

【００２５】さらに、移動局２_i から報告される移動局
側で受信する信号の受信誤り率にしたがって上述の動作
を行うこともできる。

【００２６】基地局３_j は、ＰＨＭ（パケットハンドリ
ングモジュール）６を介してデータ通信網７に接続され
ている。ＰＨＭ６は、データ通信網７と移動パケット通
信方式を接続するためのプロトコル交換、移動局２_i へ
のルーティング、さらに、無線回線制御のため、基地局
３_j に対して移動局２_i に向けて送られるデータの情報
長を通知する。

【００２７】この移動パケット通信方式において考えら
れる品質劣化の原因は、移動局２ａおよび２ｂが、同
時に無線回線が空きであると判断してデータを送出しよ
うとすることによる衝突、隣接する基地局３_j の構成
する無線セル４ａまたは４ｂに在圏する移動局２ａ、２
ｂ、２ｄ相互間の干渉、基地局３ａと、移動局２ｃの
距離の増大による希望波受信レベルの低下、短区間中
央値変動、瞬時変動によるレベル低下、の四つである。
このうち、本発明が対処しようとするのはおよびに
ついてである。

【００２８】移動パケット通信方式においては、一つの
無線回線に複数の移動局がパケット多重され、回線が空
きである場合のみデータ送信を行う。図２は下り情報の
フォーマットを示す図である。基地局３_j から送出され
る下り情報は図２に示すフォーマットとなっており、回
線の空き／ｂｕｓｙ情報を含む。この下り情報はパケッ
ト通信に使用されている無線回線において常時送信され
ている。

【００２９】また、基地局３_j 、移動局２_i の双方は、
それぞれ誤り検出、誤り情報の再送要求、この要求を受
けての誤り情報再送を行うことができる。

【００３０】図３は通信プロトコルのレイヤ構成を示す
図である。実線で表された矢印で示すように、データリ
ンク層は基地局３_j と移動局２_i 、基地局３_j とＰＨＭ
６でそれぞれ終端し、ネットワーク層は移動局とＰＨＭ
６で終端する。ＰＨＭ６は、データ通信網７と移動パケ
ット通信方式を接続するためのプロトコル交換、移動局
２_i へのルーティング、さらに、無線回線制御のため、
基地局３_j に対して移動局２_i に向けて送られるデータ
の情報長を通知する。

【００３１】基地局３_j は、同一基地局内回線切替えが
必要だと判断したとき、および、同一基地局内回線切替
えが必要だと判断した移動局２_i からの要求を受けたと
き、干渉波の受信レベル測定を行って空きと判断された
無線回線に回線切替えを行う。

【００３２】また、移動局２_i は、同一基地局内回線切
替えが必要だと判断したとき、および隣接基地局３_j 内
回線切替えが必要だと判断した場合に、基地局３_j に対
して、回線切替要求を送出する。隣接基地局内回線切替
えが行われたとき、セル移行前に通信を行っていた基地
局３_j と移動局２_i との間の通信リンクは切断される。

【００３３】基地局３_j および移動局２_i は以下の機能
により、品質の測定と推定、品質劣化の原因の推定、送
ろうとしている情報の量の算出を行う。 〔ａ：品質の測定と推定〕移動局２_i は、基地局３_j か
ら常時送出される下り無線回線のフレーム誤り率を測定
している。移動局２_i から基地局３_j へデータを送出す
る場合には、この誤り率から伝送遅延率の推定を行う。

【００３４】逆に、基地局３_j から移動局２_i にデータ
を送出する際には、移動局２_i が、最初のパケットの
受信時に、伝送遅延率の推定値を送り返す。移動局２
_i が、基地局３_j からデータ送出に先立って送信される
呼出（同期）信号の応答信号の中で伝送遅延率の推定値
を送り返す。などとして、基地局３_j に、特定の移動局
２_i との間の通信品質を通知している。 〔ｂ：品質劣化の原因の推定〕品質劣化の原因の推定
は、希望波受信レベルが閾値Ｄを上回っているか下回っ
ているかを基準に行う（図９参照）。 〔ｃ：情報量の算出〕情報量は図３における点線で表さ
れた矢印のように、データが発生する上位レイヤから、
無線区間のデータリンク層に対し、移動局２_i では、ネ
ットワーク層からデータリンク層へ直接に、基地局３_j
では、ＰＨＭ６のネットワーク層からデータリンク層を
経由して通知される。無線区間のデータリンク層は、通
知された情報量から伝送に要する無線バースト数を算出
する。

【００３５】本発明実施例の切替動作を図４を参照して
説明する。図４は本発明実施例の切替動作を示すフロー
チャートである。基地局３_j にはそれぞれ回線切替制御
部５ａおよび５ｂが設けられている。この回線切替制御
部５ａおよび５ｂは、自らの判断または移動局２_i から
の要求にしたがって無線回線切替を行う。

【００３６】切替制御は、図４に示すように、誤り率ｆ
が閾値Ｆ以下であれば（Ｓ１）、データ送信を通常に行
う（Ｓ１０）。誤り率ｆが閾値Ｆを越えた場合には（Ｓ
１）、切替準備を行う（Ｓ２）。ここで閾値Ｆは、本発
明実施例が想定しているようなさまざまな情報長のパケ
ットが混在する通信方式では、その情報長に応じてそれ
ぞれ異なる値をとる。したがって、誤り率ｆと閾値Ｆと
の比較は、異なる情報長毎に異なるＦ値により行われ
る。

【００３７】このとき、 α×ｋ／ｎ＜τ であれば無線回線の切替を保留し（Ｓ４）、その代わり
として情報誤りとされたパケットを再送する（Ｓ５）。
ただし、τは同一基地局内無線回線切替に要する時間、
αは通信に使用する無線回線の推定伝送遅延率、ｋは送
信する情報量(frames)、ｎはこの無線回線の情報転送速
度(frames/sec)である。

【００３８】α×ｋ／ｎ≧τ であり（Ｓ３）、なおかつ、 α×ｋ／ｎ≧τ′ であれば（Ｓ６）、無線回線切替を実行する（Ｓ９）。
この無線回線切替は既に説明したように、移動局２_i か
らの受信信号レベルを検出し、その受信信号レベルが閾
値Ｄを越えて高いときには同一基地局３_j 内の別の無線
回線に切替を行い、その受信信号レベルが閾値Ｄより低
いときには別の基地局３_j の無線回線に切替を行う。た
だし、τ′は隣接基地局間回線切替に要する時間であ
り、通常は、 τ＜τ′ である。

【００３９】また、 α×ｋ／ｎ≧τ であり（Ｓ３）、なおかつ、 α×ｋ／ｎ＜τ′ であり（Ｓ６）、なおかつ、行おうとしている無線回線
切替が同一基地局内無線回線切替であれば（Ｓ７）、そ
の同一基地局内無線回線切替を実行する（Ｓ８）。しか
し、行おうとしている無線回線切替が隣接基地局間無線
回線切替であれば（Ｓ７）、その無線回線切替を保留し
（Ｓ４）、情報誤りとされたパケットの再送を行う（Ｓ
５）。

【００４０】品質劣化要因推定のためには、希望波受信
レベルの測定が必要であるため、常時希望波受信レベル
の測定を行っている移動局からデータを送信する場合
と、基地局３_j からデータを送信する場合ではシーケン
スが異なる。基地局３_j からデータを送信する場合に
は、移動局の応答信号によって希望波受信レベルの測定
を行うか、移動局から希望波受信レベルを応答信号の中
で通知される。

【００４１】基地局３_j からデータを送信するとき、移
動局は、通信に使用する無線回線における伝送遅延率α
を基地局３_j に通知する必要があるため、同じ信号の中
で、希望波（下り）受信レベルを報告することが効率的
であり測定値もより正確である。

【００４２】この品質劣化要因推定のためのシーケンス
を図５〜図８に示す。図５は基地局３_j からデータを送
信するとき隣接基地局間無線回線切替えを行うことに決
めた場合を示すシーケンス図であり、図６は移動局２_i
からデータを送信するとき隣接基地局間無線回線切替え
を行うことに決めた場合を示すシーケンス図であり、図
７は基地局３_j からデータを送信するとき同一基地局内
無線回線切替えを行うことに決めた場合を示すシーケン
ス図であり、図８は移動局２_i からデータを送信すると
き同一基地局内無線回線切替えを行うことに決めた場合
を示すシーケンス図である。

【００４３】図５に示すように、基地局３ａは移動局２
_i に呼出信号を送信する。移動局_iは応答信号の中に、
この呼出信号を受信したときに測定した伝送遅延率αと
受信レベルの情報を挿入して基地局３ａに通知する。基
地局３ａはこの伝送遅延率αおよび受信レベルを考慮
し、隣接基地局間無線回線切替指示を移動局２_i に対し
て行う。移動局２_i は隣接基地局間無線回線切替えに対
処するための準備を行い、この準備が完了した時点で基
地局３ｂに隣接基地局間無線回線切替要求を送信する。
基地局３ｂはこれを受けて隣接基地局間無線回線切替え
を行い、移動局２_i に対して隣接基地局間無線回線切替
許可と、無線パケット回線指定の情報とを送信する。移
動局２_i はこれを受けて隣接基地局間無線回線切替えに
対処し、この対処完了後に無線パケット回線指定応答を
基地局３ｂに送信する。基地局３ｂはこれを受けて指定
された無線回線によりデータ送信を開始する。

【００４４】図６に示すように、基地局３ａは下り情報
を常時送信している。移動局２_i は、この下り情報を受
信することにより無線回線の伝送遅延αおよび受信レベ
ルを測定している。移動局２_i はこの測定結果を考慮
し、隣接基地局間無線回線切替要求を基地局３ｂに送信
する。基地局３ｂはこれを受けて隣接基地局間無線回線
切替えを行い、移動局２_i に対して隣接基地局間無線回
線切替許可を送信する。移動局２_i はこれを受けて隣接
基地局間無線回線切替えに対処する。移動局２_iはこの
対処を完了すると基地局３ｂにデータ送信を開始する。

【００４５】図７に示すように、基地局３_j は移動局２
_i に呼出信号を送信する。移動局２_i は応答信号の中
に、この呼出信号を受信したときに測定した伝送遅延率
αおよび受信レベルの情報を挿入して基地局３_j に送信
する。基地局３_j はこの伝送遅延率αおよび受信レベル
を考慮し、同一基地局内無線回線切替えを行い、移動局
２_i に対して同一基地局内無線回線切替指示を送信す
る。移動局２_i はこれを受けて基地局３_j の同一基地局
内無線回線切替えに対処する。移動局２_i はこの対処完
了とともに同一基地局内無線回線切替指示応答を基地局
３_j に送信する。基地局３_j はこれを受けてデータ送信
を開始する。

【００４６】図８に示すように、基地局３_j は下り情報
を常時送信している。移動局２_i はこれを受けて伝送遅
延率αおよび受信レベルの測定を行い、その測定結果を
考慮して基地局３_j に対して同一基地局内無線回線切替
要求を送信する。基地局３_jはこれを受けて同一基地局
内無線回線切替えを行い、移動局２_i に対して同一基地
局内無線回線切替許可を送信する。移動局２_i はこれを
受けて基地局３_j の同一基地局内無線回線切替えに対処
し、対処完了後にデータ送信を開始する。

【００４７】隣接基地局間無線回線切替を行うときはＰ
ＨＭ６から移動局２_i へ、データの再送を隣接基地局３
_j を介して行う。

【００４８】このように、品質劣化の程度に応じて、無
線回線切替に不可避的に伴う処理遅延を回避することが
可能であるため、伝送遅延を短縮する効果が得られる。
推定される原因に応じて必要となる無線回線切替の所要
時間τより、 τ−α×ｋ／ｎ の伝送遅延が短縮できる。ただし、送信する情報量ｋ[b
it] 、無線回線の情報転送速度をｎ[bit/sec] とする。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
無線回線切替えに伴う遅延時間を短縮することができ
る。また、パケット通信に最適な伝送品質の改善を行う
ことができる。これにより、伝送遅延が少なく誤り率の
低い無線パケット通信方式を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の全体構成図。

【図２】下り情報のフォーマットを示す図。

【図３】通信プロトコルのレイヤ構成を示す図。

【図４】本発明実施例の切替動作を示すフローチャー
ト。

【図５】基地局からデータを送信するとき隣接基地局間
無線回線切替えを行うことに決めた場合を示すシーケン
ス図。

【図６】移動局からデータを送信するとき隣接基地局間
無線回線切替えを行うことに決めた場合を示すシーケン
ス図。

【図７】基地局からデータを送信するとき同一基地局内
無線回線切替えを行うことに決めた場合を示すシーケン
ス図。

【図８】移動局からデータを送信するとき同一基地局内
無線回線切替えを行うことに決めた場合を示すシーケン
ス図。

【図９】誤り率の閾値Ｆおよび希望受信レベルの閾値Ｄ
と無線回線切替制御との関係を示す図。

【符号の説明】

２ａ〜２ｄ 移動局 ３ａ、３ｂ 基地局 ４ａ、４ｂ 無線セル ５ａ、５ｂ 回線切替制御部 ６ ＰＨＭ ７ データ通信網

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動局から到来する信号の受信誤り率が
   閾値Ｆを越えて劣化したときに品質の高い無線回線に切
   替を行う無線回線切替方法において、 送信データの情報長と無線回線の回線品質から推測され
   る伝送遅延時間が前記無線回線の切替を行うに要する時
   間より短いときには無線回線の切替を一時保留してパケ
   ットを再送させることを特徴とする無線回線切替方法。
2. 【請求項２】 前記伝送遅延時間は、αを無線回線の推
   定伝送遅延率、ｋを送信する情報量、ｎを前記無線回線
   の情報転送速度とするとき、 α×ｋ／ｎ により与えられる請求項１記載の無線回線切替方法。
3. 【請求項３】 前記移動局からの受信信号レベルを検出
   し、その受信信号レベルが閾値Ｄを越えて高いときには
   同一基地局内の別の無線回線に切替を行い、その受信信
   号レベルが閾値Ｄより低いときには別の基地局の無線回
   線に切替を行う請求項１記載の無線通信回線切替方法。
4. 【請求項４】 移動局から報告される移動局側で受信す
   る信号の受信誤り率が閾値Ｆを越えて劣化したときに品
   質の高い無線回線に切替を行う無線回線切替方法におい
   て、 送信データの情報長と無線回線の回線品質から推測され
   る伝送遅延時間が前記無線回線の切替を行うに要する時
   間より短いときには無線回線の切替を一時保留してパケ
   ットを再送させることを特徴とする無線回線切替方法。
5. 【請求項５】 前記伝送遅延時間は、αを無線回線の推
   定伝送遅延率、ｋを送信する情報量、ｎを前記無線回線
   の情報転送速度とするとき、 α×ｋ／ｎ により与えられる請求項４記載の無線回線切替方法。