JPWO2009044458A1 - ハンドオーバ制御装置、移動局、基地局、ハンドオーバ制御サーバおよびハンドオーバ制御方法 - Google Patents

ハンドオーバ制御装置、移動局、基地局、ハンドオーバ制御サーバおよびハンドオーバ制御方法 Download PDF

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Abstract

ハンドオーバ制御において、移動局が無線通信で利用する情報サービスの種類に応じた適切な基地局を選択する。情報取得手段(1a)は、移動局(2)と基地局(3,4,5)との間の上りリンクおよび下りリンクの通信品質を示す測定情報(6)を取得する。候補判定手段(1b)は、測定情報(6)に基づいて、上りリンクおよび下りリンクそれぞれについて最適な基地局を判定する。局選択手段(1c)は、移動局(2)が無線通信で利用する情報サービスの種類に応じて、上りリンクおよび下りリンクのうち優先するリンクを判断し、優先するリンクについて最適と判定された基地局をハンドオーバ先として選択する。

Description

本発明はハンドオーバ制御装置、移動局、基地局、ハンドオーバ制御サーバおよびハンドオーバ制御方法に関し、特に移動局のハンドオーバ先を複数の基地局から選択するハンドオーバ制御装置、移動局、基地局、ハンドオーバ制御サーバおよびハンドオーバ制御方法に関する。
現在、携帯電話システムや無線LAN(Local Area Network)などの移動通信システムが広く使用されている。多くの移動通信システムでは、セルラ方式が採用されている。セルラ方式は、サービス提供地域を複数のセルに分割してセル毎に基地局を設置し、基地局同士が連携して通信制御を行うようにする通信方式である。移動局は、現在属するセルの基地局と無線通信する。移動局は、基地局経由で、他の移動局やコンピュータと通信を行うことができる。
ここで、セルラ方式では、移動局が移動すると、接続先の基地局の切り換え(ハンドオーバ)が必要となる場合がある。一般に、ハンドオーバの要否は、下りリンクの通信品質に基づいて判断される。すなわち、移動局が各基地局からの受信信号に基づいて下りリンクの通信品質を測定し、現在接続している基地局よりも通信品質が良好な基地局があると、ハンドオーバを行う。
ところで、従来の移動通信システムでは、より広い地域で通信サービスを提供することが最も重要であった。そのため、送信電力の大きい基地局を用いたセル(マクロセル)が優先的に形成されてきた。一方、近年の移動通信システムでは、更に高速で安定した通信を実現することが重要となっている。そのため、既存のマクロセルと重複するように、送信電力の小さい基地局を用いたセル(マイクロセル)が補完的に形成される傾向にある。
このような送信電力の異なる複数の基地局が存在する移動通信システムでは、無線リソースを有効活用するためには、より複雑な通信制御が必要となる。具体的には、以下のような技術が知られている。送信電力の大きい基地局に接続が集中しないように、基地局からの受信電力の大きさだけでなく周辺の基地局での干渉電力なども考慮して、ハンドオーバ先を選択する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。また、移動局の周辺の基地局で発生する電波干渉を考慮して、移動局の送信電力を抑制する技術が知られている(例えば、特許文献2参照)。
また、通信システムがソフトハンドオーバに対応している場合に、上りリンクで使用する基地局と下りリンクで使用する基地局とを独立に選択する技術が知られている(例えば、特許文献3参照)。また、マクロセル内に複数のマイクロセルを形成した通信システムにおいて、下りリンクではマクロセルの基地局を使用し上りリンクではマイクロセルの基地局を使用する技術が知られている(例えば、特許文献4参照)。
特開2000−270356号公報 特開2000−333265号公報 特開2000−269881号公報 特開平07−75154号公報
ここで、上記特許文献1〜4に記載の技術では、ハンドオーバ先の基地局の選択方法に柔軟性が欠けるという問題がある。すなわち、実際の通信で適切といえる基地局は、移動局がハンドオーバの際に無線通信で利用する情報サービス(例えば、音声通話、電子メールの送信、ファイルのダウンロードなど)にも依存する。この点で、特許文献1〜4に記載の技術では、最適でない基地局が選択される可能性がある。
また、上記特許文献3,4に記載の技術では、通信システムの構成が限定されるという問題がある。例えば、特許文献3に記載の技術では、通信システムがソフトハンドオーバに対応している必要がある。また、特許文献4に記載の技術では、マクロセルとマイクロセルとの関係が固定的である。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、移動局が利用する情報サービスの種類に応じた適切な基地局を選択できるハンドオーバ制御装置、移動局、基地局、ハンドオーバ制御サーバおよびハンドオーバ制御方法を提供することを目的とする。
本発明では上記課題を解決するために、図1に示すようなハンドオーバ制御装置1が提供される。本発明に係るハンドオーバ制御装置1は、移動局2のハンドオーバ先を基地局3,4,5から選択するものである。ハンドオーバ制御装置1は、情報取得手段1a、候補判定手段1bおよび局選択手段1cを有する。情報取得手段1aは、移動局2と基地局3,4,5との間の上りリンクおよび下りリンクの通信品質を示す測定情報6を取得する。候補判定手段1bは、情報取得手段1aで取得された測定情報6に基づいて、上りリンクおよび下りリンクそれぞれについて最適な基地局を判定する。局選択手段1cは、移動局2が無線通信で利用する情報サービスの種類に応じて、上りリンクおよび下りリンクのうち優先するリンクを判断し、候補判定手段1bで優先するリンクについて最適と判定された基地局をハンドオーバ先として選択する。
このようなハンドオーバ制御装置1によれば、情報取得手段1aにより、移動局2と基地局3,4,5との間の上りリンクおよび下りリンクの通信品質を示す測定情報6が取得される。次に、候補判定手段1bにより、測定情報6に基づいて上りリンクおよび下りリンクそれぞれについて最適な基地局が判定される。そして、局選択手段1cにより、移動局2が無線通信で利用する情報サービスの種類に応じて優先するリンクが判断され、優先するリンクについて最適と判定された基地局がハンドオーバ先として選択される。
また、上記課題を解決するために、移動局のハンドオーバ先を複数の基地局から選択するハンドオーバ制御装置のハンドオーバ制御方法において、移動局と各基地局との間の上りリンクおよび下りリンクの通信品質を示す測定情報を取得し、取得した測定情報に基づいて、上りリンクおよび下りリンクそれぞれについて最適な基地局を判定し、移動局が無線通信で利用する情報サービスの種類に応じて、上りリンクおよび下りリンクのうち優先するリンクを判断し、優先するリンクについて最適と判定した基地局をハンドオーバ先として選択する、ことを特徴とするハンドオーバ制御方法が提供される。
このようなハンドオーバ制御方法によれば、まず移動局と各基地局との間の上りリンクおよび下りリンクの通信品質を示す測定情報が取得される。次に、測定情報に基づいて上りリンクおよび下りリンクそれぞれについて最適な基地局が判定される。そして、移動局が無線通信で利用する情報サービスの種類に応じて優先するリンクが判断され、優先するリンクについて最適と判定された基地局がハンドオーバ先として選択される。
本発明では、上りリンク・下りリンクそれぞれについて最適な基地局を判定しておき、移動局が利用する情報サービスの種類に応じて、上りリンクについて最適な基地局と下りリンクについて最適な基地局との一方を選択することとした。これにより、ハンドオーバの際に利用される情報サービスの種類に応じて、適切な基地局を選択することができる。また、様々な構成の通信システムに柔軟に適用することが可能である。
本発明の上記および他の目的、特徴および利点は本発明の例として好ましい実施の形態を表す添付の図面と関連した以下の説明により明らかになるであろう。
本実施の形態の概要を示す図である。 第1の実施の形態の通信システムのシステム構成を示す図である。 第1の実施の形態の移動局の機能を示すブロック図である。 第1の実施の形態の基地局の機能を示すブロック図である。 測定値テーブルのデータ構造を示す図である。 特性値テーブルのデータ構造を示す図である。 第1の実施の形態の基地局テーブルのデータ構造を示す図である。 第1の実施の形態のHO制御処理の手順を示すフローチャートである。 優先方向決定処理の手順を示すフローチャートである。 優先方向決定処理の他の手順を示すフローチャートである。 第1の実施の形態の基地局選択方法を示す第1の模式図である。 第1の実施の形態の基地局選択方法を示す第2の模式図である。 第1の実施の形態の基地局選択方法を示す第3の模式図である。 第1の実施の形態の基地局選択方法を示す第4の模式図である。 第1の実施の形態の通信の流れを示す第1のシーケンス図である。 第1の実施の形態の通信の流れを示す第2のシーケンス図である。 第2の実施の形態の基地局テーブルのデータ構造を示す図である。 第2の実施の形態の基地局選択方法を示す模式図である。 指標軸テーブルのデータ構造例を示す図である。 第3の実施の形態の基地局テーブルの構造を示す図である。 第3の実施の形態のHO制御処理の手順を示すフローチャートである。 第3の実施の形態の基地局選択方法を示す第1の模式図である。 第3の実施の形態の基地局選択方法を示す第2の模式図である。 第3の実施の形態の基地局選択方法を示す第3の模式図である。 第4の実施の形態の通信システムのシステム構成を示す図である。 HO制御サーバ群の構成例を示す図である。 第4の実施の形態の移動局の機能を示すブロック図である。 第4の実施の形態の基地局の機能を示すブロック図である。 HO制御サーバの機能を示すブロック図である。 第4の実施の形態の通信の流れを示す第1のシーケンス図である。 第4の実施の形態の通信の流れを示す第2のシーケンス図である。 第5の実施の形態の通信システムのシステム構成を示す図である。 第5の実施の形態の移動局の機能を示すブロック図である。 第5の実施の形態の基地局の機能を示すブロック図である。 第5の実施の形態の通信の流れを示す第1のシーケンス図である。 第5の実施の形態の通信の流れを示す第2のシーケンス図である。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。まず、本発明の概要について説明し、その後、実施の形態の具体的な内容を説明する。
図1は、本実施の形態の概要を示す図である。図1に示す通信システムは、ハンドオーバ制御装置1、移動局2および基地局3,4,5で構成される。ハンドオーバ制御装置1は、ハンドオーバ処理を制御する装置である。ハンドオーバ制御装置1は、移動局2がハンドオーバを行う際、ハンドオーバ先の基地局を基地局3,4,5から選択する。移動局2は基地局3,4,5との間で無線通信を行うことができる。
ハンドオーバ制御装置1は、例えば、移動局2に搭載することが可能である。また、基地局3,4,5に搭載することも可能である。基地局3,4,5とネットワークで接続されたサーバコンピュータ(図示せず)に搭載することも可能である。ハンドオーバ制御装置1は、情報取得手段1a、候補判定手段1bおよび局選択手段1cを有する。
情報取得手段1aは、測定情報6を継続的に取得する。測定情報6は、移動局2と基地局3,4,5との間の上りリンク・下りリンクの通信品質を示す情報である。通信品質を示す指標としては、例えば、伝搬ロス、信号電力対干渉電力比(SIR:Signal to Interference Ratio)、伝搬遅延などを用いることができる。
ここで、移動局2から基地局3,4,5への上りリンクの通信品質は、基地局3,4,5で測定することができる。基地局3,4,5から移動局2への下りリンクの通信品質は、移動局2で測定することができる。情報取得手段1aが測定情報6を取得する経路は、ハンドオーバ制御装置1がどの装置に搭載されるかに依存する。測定情報6は、必要に応じて、移動局2と基地局3,4,5との間の上りリンク・下りリンクや、基地局3,4,5間を接続するネットワークによって伝送される。
候補判定手段1bは、情報取得手段1aで取得された測定情報6に基づいて、上りリンク・下りリンクそれぞれについて最適な基地局、すなわち、通信品質が最も良好な基地局を判定する。測定情報6に複数の指標値が含まれている場合には、候補判定手段1bは判定に用いる指標を選択する。ここで、上りリンクの判定に用いる指標と下りリンクの判定に用いる指標とを独立に選択することも可能である。また、複数の指標を組み合わせて用いることも可能である。
局選択手段1cは、ハンドオーバを行う際、移動局2が無線通信で利用する情報サービスの種類に応じて、上りリンクおよび下りリンクのうち優先するリンクを判断する。例えば、移動局2が電子メールの送信サービスを利用する場合は、大部分のトラフィックは上りリンクで発生するため、上りリンクを優先するリンクと判断する。ファイルのダウンロードサービスを利用する場合は、大部分のトラフィックは下りリンクで発生するため、下りリンクを優先するリンクと判断する。
そして、局選択手段1cは、候補判定手段1bで優先するリンクについて最適と判定された基地局をハンドオーバ先として選択する。その後、必要に応じて、ハンドオーバ先の基地局を示す情報が、移動局2や基地局3,4,5に通知される。
ここで、図1に示すように、基地局3(図1では“X”と表記)の上りリンクの値が20で下りリンクの値が10であり、基地局4(図1では“Y”と表記)の上りリンクの値が10で下りリンクの値が20であり、基地局5(図1では“Z”と表記)の上りリンクの値が15で下りリンクの値が15であるとする。また、値が大きいほど通信品質が良好であることを示しているとする。すると、基地局3が上りリンクについて最適な基地局と判定され、基地局4が下りリンクについて最適な基地局と判定される。そして、ハンドオーバを行う際には、移動局2が利用する情報サービスの種類に応じて、基地局3,4の一方がハンドオーバ先として選択される。
このようなハンドオーバ制御装置1によれば、情報取得手段1aにより、移動局2と基地局3,4,5との間の上りリンクおよび下りリンクの通信品質を示す測定情報6が取得される。次に、候補判定手段1bにより、測定情報6に基づいて上りリンクおよび下りリンクそれぞれについて最適な基地局が判定される。そして、局選択手段1cにより、移動局2が無線通信で利用する情報サービスの種類に応じて優先するリンクが判断され、優先するリンクについて最適と判定された基地局がハンドオーバ先として選択される。
これにより、ハンドオーバの際に利用される情報サービスの種類に応じて、適切な基地局を選択することができる。また、様々な構成の通信システムに柔軟に適用することが可能である。
[第1の実施の形態]
以下、第1の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図2は、第1の実施の形態の通信システムのシステム構成を示す図である。図1に示す通信システムは、移動局が基地局経由で、他の移動局やコンピュータと通信を行うことができる無線通信システムである。第1の実施の形態に係る通信システムは、ネットワーク10、移動局100、基地局200,200a,200b,200cおよび通信管理サーバ300で構成される。ネットワーク10は、有線または無線のネットワークである。基地局200,200a,200b,200cおよび通信管理サーバ300は、ネットワーク10に接続されている。
移動局100は、携帯電話機、PDA(Personal Digital Assistant)、ラップトップ型コンピュータなどの持ち運び可能なユーザ端末装置である。移動局100は、いずれかの基地局の電波到達範囲(セル)内に入ると、その基地局との間で無線通信を行うことができる。このとき、移動局100は、電子メール送信/受信、ファイルのアップロード/ダウンロード、音声通話などの各種情報サービスを利用することができる。
また、移動局100は、ハンドオーバの制御を行う。移動局100は、基地局200,200a,200b,200cとの間の通信品質を示す測定情報を継続的に取得する。更に、移動局100は、通信管理サーバ300から、各通信システムのシステム特性を示す特性情報を継続的に取得する。そして、移動局100は、測定情報と特性情報とに基づいて、ハンドオーバ先とする基地局を判定する。
基地局200,200a,200b,200cは、移動局100と通信相手との間でパケットデータを中継する通信装置である。基地局200,200a,200b,200cは、移動局100による発呼または移動局100に対する発呼を受けて、移動局100との間で、無線でパケットデータ、各種制御情報およびパイロット信号を送受信する。また、基地局200,200a,200b,200cは、ネットワーク10経由で、移動局100の通信相手との間でパケットデータを送受信する。
ここで、基地局200と基地局200aとは、同一の通信システムに属する。また、基地局200bと基地局200cとは、同一の通信システムに属する。ただし、基地局200,200aと基地局200b,200cとは異なる通信システムに属する。例えば、基地局200,200aは携帯電話システムの基地局であり、基地局200b,200cは公衆無線LANの基地局である。
なお、以下の説明では、基地局200,200aが属する通信システムの名称を“Aシステム”、基地局200b,200cが属する通信システムの名称を“Bシステム”と定義する。また、基地局200の名称を“a1局”、基地局200aの名称を“a2局”、基地局200bの名称を“b1局”、基地局200cの名称を“b2局”と定義する。
通信管理サーバ300は、各通信システムのシステム特性を示す特性情報を管理するサーバコンピュータである。通信管理サーバ300は、定期または不定期に特性情報を更新する。通信管理サーバ300は、移動局100から基地局200,200a,200b,200c経由で情報要求を受けると、移動局100に対して特性情報を送信する。なお、通信管理サーバ300が全通信システムの特性情報を一括して管理する代わりに、各通信システムに対応する通信管理サーバがそれぞれの特性情報を管理するようにしてもよい。
ここで、移動局100および基地局200,200a,200b,200cは、AMC(Adaptive Modulation and Coding)およびHARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest)に準拠しており、必要に応じて無線通信の最適化を行う。AMCは、通信品質に応じて変調方式・符号化方式を随時変更する技術である。HARQは、受信側でパケット誤りを検出した場合に、誤りパケットを破棄せず、その後に受信する再送パケットと誤りパケットとの両方を用いて誤り訂正を行う技術である。
次に、移動局100および基地局200のモジュール構成について説明する。基地局200a,200b,200cについては、基地局200と同様のモジュール構成によって実現できるため、説明を省略する。
図3は、第1の実施の形態の移動局の機能を示すブロック図である。移動局100は、送受信アンテナ110、受信部120、下り測定部130、指標値抽出部140、指標値集約部150、局判定部160、HO管理メモリ170、HO制御部180および送信部190を有する。なお、図3では、ハンドオーバ制御以外の通常の呼制御に関する機能については、記載を省略している。
送受信アンテナ110は、送信/受信共用の無線アンテナである。送受信アンテナ110は、基地局200,200a,200b,200cが送信する下り信号を受信し、受信部120に対して出力する。また、送受信アンテナ110は、送信部190が出力する上り信号を無線送信する。
受信部120は、送受信アンテナ110から受信信号を取得すると、自局宛ての信号を抽出して復調・復号を行う。そして、受信部120は、復調・復号後のデータを、下り測定部130および指標値抽出部140に対して出力する。
下り測定部130は、受信部120からデータを取得すると、送信元の基地局の使用可能アンテナ数や送信電力など、基地局の電波送信状態を示す制御情報を抽出する。また、下り測定部130は、パイロット信号を抽出し、パイロット信号に基づいて下り伝搬ロスや下りSIRなど、下りリンクの通信路の状態を測定する。そして、下り測定部130は、得られた情報を下りリンクの測定情報として指標値集約部150に対して出力する。
指標値抽出部140は、受信部120からデータを取得すると、基地局200,200a,200b,200cが生成する上りリンクの測定情報が含まれている場合、これを抽出する。また、指標値抽出部140は、通信管理サーバ300が送信する特性情報が含まれている場合、これを抽出する。そして、指標値抽出部140は、抽出した情報を指標値集約部150に対して出力する。
指標値集約部150は、下り測定部130から取得した下りリンクの測定情報と、指標値抽出部140から取得した上りリンクの測定情報とを、基地局毎に集約する。また、指標値集約部150は、指標値抽出部140から取得した特性情報を、通信システム毎に集約する。そして、指標値集約部150は、集計した測定情報と特性情報とを、局判定部160に対して出力する。
局判定部160は、指標値集約部150から取得した測定情報と特性情報とを、HO管理メモリ170に格納する。また、局判定部160は、測定情報と特性情報とに基づいて、基地局200,200a,200b,200cのうち、待ち受けに最適な基地局、上り通信に最適な基地局、下り通信に最適な基地局をそれぞれ判定する。そして、局判定部160は、判定結果を基地局情報としてHO管理メモリ170に格納する。判定基準の詳細は後述する。
HO管理メモリ170には、移動局100と各基地局との間の通信品質を示す最新の測定情報、各通信システムのシステム特性を示す最新の特性情報、接続先の基地局の候補を示す最新の基地局情報が格納されている。測定情報、特性情報および基地局情報は、局判定部160によって随時更新される。
HO制御部180は、HO管理メモリ170に格納された基地局情報の更新を監視する。ここで、移動局100が通信を行っていない場合、HO制御部180は、待ち受けに最適な基地局を接続先の基地局として送信部190に通知する。一方、移動局100が通信を行っている場合、HO制御部180は、通信で利用する情報サービスに基づいて、上り/下りのうち優先する方向を判断する。そして、優先する方向について最適な基地局を接続先の基地局として送信部190に通知する。優先方向の判断基準の詳細は後述する。
送信部190は、移動局100で生成されたパケットデータ、制御情報およびパイロット信号の符号化・変調を行う。そして、送信部190は、HO制御部180から通知を受けた基地局宛ての上り信号として、送受信アンテナ110に対して出力する。また、送信部190は、継続的に、上りリンクの測定情報の要求を示す信号と特性情報の要求を示す信号とを、現在の接続先の基地局宛てに出力する。ただし、特性情報の要求間隔は、測定情報の要求間隔よりも十分に長くてよい。
ここで、現在の接続先の基地局と異なる基地局がHO制御部180によって指定されると、送信部190はハンドオーバ処理を行う。具体的には、送信部190は、現在の接続先の基地局に対してハンドオーバ要求を行い、基地局側の準備完了を確認した後、ハンドオーバ先の基地局に接続を張り替える。
図4は、第1の実施の形態の基地局の機能を示すブロック図である。基地局200は、送受信アンテナ210、受信部220、上り測定部230、上り測定値転送部240、上り測定値取得部250、上り測定値集約部260,260a,・・・および送信部270を有する。なお、図4では、ハンドオーバ制御以外の通常の呼制御に関する機能については、記載を省略している。
送受信アンテナ210は、送信/受信共用の無線アンテナである。送受信アンテナ210は、移動局100およびセル内の他の移動局が送信する上り信号を受信し、受信部220に対して出力する。また、送受信アンテナ210は、送信部270が出力する下り信号を無線送信する。
受信部220は、送受信アンテナ210から受信信号を取得すると、移動局毎に信号を抽出して復調・復号を行う。そして、受信部220は、復調・復号後のデータを、上り測定部230に対して出力する。
上り測定部230は、受信部220からデータを取得すると、送信元の移動局の使用可能アンテナ数や送信電力など、移動局の電波送信状態を示す制御情報を抽出する。また、上り測定部230は、パイロット信号を抽出し、パイロット信号に基づいて上り伝搬ロスや上りSIRなど、上りリンクの通信路の状態を測定する。そして、上り測定部230は、得られた情報を上りリンクの測定情報として出力する。ここで、基地局200が現在の接続先である移動局の測定情報は、その移動局に対応する上り測定値集約部に対して出力する。基地局200a,200b,200cが現在の接続先である移動局の測定情報は、上り測定値転送部240に対して出力する。
上り測定値転送部240は、上り測定部230から取得した上りリンクの測定情報を、対応する基地局に対してネットワーク10経由で転送する。すなわち、上り測定値転送部240は、基地局200aが現在の接続先である移動局の測定情報を基地局200aに転送し、基地局200bが現在の接続先である移動局の測定情報を基地局200bに転送し、基地局200cが現在の接続先である移動局の測定情報を基地局200cに転送する。
上り測定値取得部250は、基地局200が現在の接続先である移動局についての上りリンクの測定情報を、基地局200a,200b,200cからネットワーク10経由で取得する。そして、上り測定値取得部250は、取得した測定情報を、その移動局に対応する上り測定値集約部に対して出力する。
上り測定値集約部260,260a,・・・は、上り測定部230および上り測定値取得部250から取得した上りリンクの測定情報を、基地局毎に集計して一時的に保持する。ここで、上り測定値集約部260,260a,・・・は、それぞれ1つの移動局を担当する。例えば、上り測定値集約部260が移動局100を担当する。基地局200には、基地局200が収容可能な移動局数だけ、上り測定値集約部が設けられる。
送信部270は、基地局200で生成されたパケットデータ、制御情報およびパイロット信号の符号化・変調を行う。そして、送信部270は、送受信アンテナ210に対して下り信号を出力する。
また、送信部270は、基地局200が現在の接続先である移動局から上りリンクの測定情報の要求があると、要求元の移動局に対応する上り測定値集約部から測定情報を取得して出力する。基地局200が現在の接続先である移動局からハンドオーバ要求があると、基地局200a,200b,200cなどと連携してハンドオーバ処理を行う。
以上説明したように、第1の実施の形態では、移動局100が、下りリンクの測定情報を生成して保持し、上りリンクの測定情報を現在の接続先の基地局経由で取得し、特性情報を通信管理サーバ300から取得する。そして、移動局100が、測定情報と特性情報とに基づいてハンドオーバ先の基地局を判定する。
図5は、測定値テーブルのデータ構造を示す図である。移動局100のHO管理メモリ170には、基地局200,200a,200b,200cそれぞれに対応する測定値テーブルが格納されている。図5に示す測定値テーブル171は、基地局200に対応する測定値テーブルである。測定値テーブル171には、指標名を示す項目、上り値を示す項目および下り値を示す項目が設けられている。各項目の横方向に並べられた情報同士が互いに関連付けられている。
指標名を示す項目には、上りリンク・下りリンクの通信品質を表す指標の名前が設定される。指標としては、伝搬ロス、SIR、伝搬遅延、有効アンテナ数などが考えられる。上り値を示す項目には、上りリンクについての指標値が設定される。下り値を示す項目には、下りリンクについての指標値が設定される。上り値・下り値の単位は指標によって異なる。
測定値テーブル171に格納される測定情報は、移動局100の局判定部160によって随時更新される。例えば、指標名が“伝搬ロス”、上り値が“90.1dB”、下り値が“90.2dB”という情報が局判定部160によって格納される。
図6は、特性値テーブルのデータ構造を示す図である。移動局100のHO管理メモリ170には、各通信システムに対応する特性値テーブルが格納されている。図6に示す特性値テーブル172は、Aシステムに対応する特性値テーブルである。特性値テーブル172には、指標名を示す項目、上り値を示す項目および下り値を示す項目が設けられている。各項目の横方向に並べられた情報同士が互いに関連付けられている。
指標名を示す項目には、システム特性を表す指標の名前が設定される。指標としては、QoS(Quality of Service)、スループット、パケット料金、待ち受け消費電力などが考えられる。上り値を示す項目には、上りリンクについての指標値が設定される。下り値を示す項目には、下りリンクについての指標値が設定される。ただし、上りリンクと下りリンクとに分ける必要がない指標の場合、上り値を示す項目と下り値を示す項目とには共通の指標値が設定される。上り値・下り値の単位は指標によって異なる。
特性値テーブル172に格納される特性情報は、移動局100の局判定部160によって随時更新される。例えば、指標名が“QoS”、上り値が“10.5us”、下り値が“12.4us”という情報が局判定部160によって格納される。なお、QoSは通信システム全体の遅延補償を示す指標である。QoSの値は、基地局が割り当てる無線リソースの違いに起因して、上りリンクと下りリンクとで大きく異なる場合がある。
図7は、第1の実施の形態の基地局テーブルのデータ構造を示す図である。図7に示す基地局テーブル173は、移動局100のHO管理メモリ170に格納されている。基地局テーブル173には種別を示す項目、システム名を示す項目および基地局名を示す項目が設けられている。各項目の横方向に並べられた情報同士が互いに関連付けられている。
種別を示す項目には、基地局の評価観点が設定される。具体的には、“待ち受け”,“上り”,“下り”のいずれかが設定される。“待ち受け”は待ち受けに最適であることを意味する。“上り”は上りリンクの通信に最適であることを意味する。“下り”は下りリンクの通信に最適であることを意味する。システム名を示す項目には、最適と判定された基地局が属する通信システムの名前が設定される。基地局名を示す項目には、最適と判定された基地局の名前が設定される。
基地局テーブル173に格納される基地局情報は、移動局100の局判定部160によって随時更新される。例えば、待ち受けにはAシステムのa1局が最適であり、上りリンクの通信にはBシステムのb1局が最適であり、下りリンクの通信にはAシステムのa2局が最適であるという情報が登録される。
なお、図7ではシステム名の項目を設けたが、基地局名から通信システムを一意に特定できる場合には、システム名の項目を省略してもよい。また、図7では全種別について最適局の情報を登録したが、判断基準が他の種別と同一である種別については情報を省略してもよい。例えば、待ち受けと下りリンクとで最適局の判断基準が同一である場合、待ち受けの最適局の情報を省略することが考えられる。
次に、以上のような構成およびデータ構造を備える通信システムにおいて実行される処理の詳細を説明する。
図8は、第1の実施の形態のHO制御処理の手順を示すフローチャートである。以下、図8に示す処理をステップ番号に沿って説明する。なお、以下の説明では、移動局100の現在の接続先は基地局200であるものとする。
[ステップS11]移動局100は、基地局200,200a,200b,200cから受信する受信信号に基づいて、下りリンクの測定情報を生成する。また、移動局100は、基地局200,200a,200b,200cが生成する上りリンクの測定情報を、基地局200経由で取得する。
[ステップS12]移動局100は、通信管理サーバ300が管理するAシステム,Bシステムの特性情報を、基地局200経由で取得する。
[ステップS13]移動局100は、ステップS11で取得した測定情報とステップS12で取得した特性情報とに基づいて、ハンドオーバ先の基地局の候補を判定する。すなわち、移動局100は、上りリンクの通信に最適な基地局と下りリンクの通信に最適な基地局とを別個に判定する。なお、移動局100は、測定情報と特性情報との両方を用いて判定してもよいし、一方のみを用いて判定してもよい。
[ステップS14]移動局100は、移動局100が利用する情報サービスを特定する。そして、移動局100は、特定した情報サービスに基づいて、優先する通信方向を決定する。優先方向の決定方法の詳細は後述する。
[ステップS15]移動局100は、ステップS13で判定したハンドオーバ先の候補のうち、ステップS14で決定した通信方向について最適と判定した基地局を、ハンドオーバ先として選択する。そして、移動局100は、現在の接続先の基地局から選択した基地局へのハンドオーバを実行する。
このようにして、移動局100は、各基地局との間の通信品質と各通信システムのシステム特性とに基づいて、上り/下りそれぞれについて最適な基地局を判定する。そして、移動局100は、利用する情報サービスの種類に応じて優先方向を決定し、その方向について最適な基地局をハンドオーバ先として選択する。
ここで、優先する通信方向は、情報サービスの種類に応じて決定される。上りリンクの通信が中心の情報サービスでは、優先方向は“上り”となる。このような情報サービスとしては、電子メールの送信やファイルのアップロードなどが考えられる。下りリンクの通信が中心の情報サービスでは、優先方向は“下り”となる。このような情報サービスとしては、放送番組の視聴やファイルのダウンロード、Web文書の閲覧などが考えられる。
一方、上り/下りの双方向の通信を要する情報サービスでは、情報サービスが必要とするスループットなどに基づいて優先方向を決定する。このような情報サービスとしては、VoIP(Voice over Internet Protocol)による通話やオンラインゲームなどが考えられる。
図9は、優先方向決定処理の手順を示すフローチャートである。以下、図9に示す処理をステップ番号に沿って説明する。
[ステップS141]移動局100は、利用する情報サービスが双方向の通信を要するサービスか否か判断する。双方向の通信を要する場合には、処理がステップS142に進められる。双方向の通信を要しない場合には、処理がステップS145に進められる。
[ステップS142]移動局100は、情報サービスが必要とする上りリンクのスループットと下りリンクのスループットとを特定する。そして、移動局100は、上りリンクの所要スループットが下りリンクの所要スループットより大きいか否か判断する。上りリンクの方が大きい場合には、処理がステップS143に進められる。上りリンクの方が大きいといえない場合には、処理がステップS144に進められる。
[ステップS143]移動局100は、優先方向として“上り”を選択する。
[ステップS144]移動局100は、優先方向として“下り”を選択する。
[ステップS145]移動局100は、情報サービスが主に使用するリンクの方向を、優先方向として選択する。
例えば、VoIPによる通話では、通常は上りリンクの所要スループットと下りリンクの所要スループットとは同一である。従って、VoIPのサービスを利用する場合、移動局100は“下り”を優先方向とする。これに対し、オンラインゲームでは、ゲーム分野によって上りリンク・下りリンクの所要スループットは異なる。従って、オンラインゲームのサービスを利用する場合、移動局100はゲーム分野に応じて優先方向を決定する。
なお、利用する情報サービスの種類に加えて、移動局100の電池残量も考慮して優先方向を決定する方法も考えられる。そこで、図9に示した決定方法とは異なる決定方法の例を以下に挙げる。
図10は、優先方向決定処理の他の手順を示すフローチャートである。図10に示す優先方向決定処理では、図9に示した優先方向決定処理のステップS141とステップS142との間で、以下のステップS141aが実行される。
[ステップS141a]移動局100は、移動局100の現在の電池残量が所定量より少ないか否か判断する。電池残量が少ない場合には、処理がステップS143に進められる。電池残量が少ないとはいえない場合には、処理がステップS142に進められる。
すなわち、図10に示す方法では、移動局100は、利用する情報サービスが双方向の通信を要するサービスであると判断した場合に、更に電池残量が少ないか否か判断する。電池残量が少ない場合、移動局100は上りリンク・下りリンクの所要スループットを判断せずに、優先方向として“上り”を選択する。電池残量が十分ある場合、所要スループットに基づいて“上り”,“下り”の一方を選択する。ここで、電池残量が少ない場合に上りリンクを優先するのは、上りリンクの通信品質が悪い状態で上り信号を送信すると移動局100の電力消費が大きくなるためである。
次に、ハンドオーバ先として最適な基地局を選択する方法の具体例を説明する。
図11は、第1の実施の形態の基地局選択方法を示す第1の模式図である。図11に示す基地局選択方法では、同一の1つの指標を用いて上りリンクに最適な基地局と下りリンクに最適な基地局とを判定する。その後、最適と判定した2つの基地局の一方をハンドオーバ時に選択する。図11では、指標としてSIRを用いている。
すなわち、a1局,a2局,b1局,b2局のうち上りSIRが最も良好な基地局が、上りリンクの最適局と判定される。また、a1局,a2局,b1局,b2局のうち下りSIRが最も良好な基地局が、下りリンクの最適局と判定される。例えば、上りリンクの最適局がb1局と判定され、下りリンクの最適局がa2局と判定される。
その後、移動局100が利用する情報サービスの種類に応じて、b1局,a2局の一方が選択される。例えば、情報サービスがWeb文書の閲覧である場合、下りリンクが優先されて、a2局が選択される。
図12は、第1の実施の形態の基地局選択方法を示す第2の模式図である。図12に示す基地局選択方法では、まずシステム特性を示す指標を用いて最適な通信システムを判定する。次に、通信品質を示す指標を用いて、最適と判定した通信システムに属する基地局のうち、上りリンクに最適な基地局と下りリンクに最適な基地局とを判定する。その後、最適と判定した2つの基地局の一方をハンドオーバ時に選択する。図12では、システム特性を示す指標としてQoSを用い、通信品質を示す指標としてSIRを用いている。
すなわち、まずAシステム,BシステムのうちQoSが最も良好な通信システムが、最適な通信システムと判定される。例えば、Aシステムが最適な通信システムと判定される。なお、QoSは上りリンクと下りリンクとで異なるため、上り/下りの平均値をとる、上り/下りのうち悪い方の値をとるなどの計算が必要である。
次に、Aシステムに属するa1局,a2局のうち上りSIRが最も良好な基地局が、上りリンクの最適局と判定される。また、a1局,a2局のうち下りSIRが最も良好な基地局が下りリンクの最適局と判定される。例えば、上りリンクの最適局がa1局と判定され、下りリンクの最適局がa2局と判定される。
その後、移動局100が利用する情報サービスの種類に応じて、a1局,a2局の一方が選択される。例えば、情報サービスがWeb文書の閲覧である場合、下りリンクが優先されて、a2局が選択される。
図13は、第1の実施の形態の基地局選択方法を示す第3の模式図である。図13に示す基地局選択方法では、それぞれ異なる指標を用いて上りリンクに最適な基地局と下りリンクに最適な基地局とを判定する。その後、最適と判定した2つの基地局の一方をハンドオーバ時に選択する。図13では、上りリンクの指標として伝搬ロスを用い、下りリンクの指標としてSIRを用いている。
すなわち、a1局,a2局,b1局,b2局のうち上り伝搬ロスが最も良好な基地局が、上りリンクの最適局と判定される。また、a1局,a2局,b1局,b2局のうち下りSIRが最も良好な基地局が、下りリンクの最適局と判定される。例えば、上りリンクの最適局がb1局と判定され、下りリンクの最適局がa2局と判定される。
その後、移動局100が利用する情報サービスの種類に応じて、b1局,a2局の一方が選択される。例えば、情報サービスがWeb文書の閲覧である場合、下りリンクが優先されて、a2局が選択される。
図14は、第1の実施の形態の基地局選択方法を示す第4の模式図である。図14に示す基地局選択方法では、それぞれ複数の指標を用いて上りリンクに最適な基地局と下りリンクに最適な基地局とを判定する。その後、最適と判定した2つの基地局の一方をハンドオーバ時に選択する。図14では、上りリンクの指標として伝搬ロスと伝搬遅延とを用い、下りリンクの指標としてSIRとアンテナ数とを用いている。
具体的には、以下のような式に従って指標値を重み付けして優先度を計算し、優先度が最大の基地局を最適局と判定する。ここで、α1,α2,β1,β2は、予め設定された重みを表す値である。
上り優先度 = α1×上り伝搬ロス + β1×上り伝搬遅延
下り優先度 = α2×下りSIR + β2×下りアンテナ数
すなわち、a1局,a2局,b1局,b2局のうち上り伝搬ロスと上り伝搬遅延とから計算される優先度が最大の基地局が、上りリンクの最適局と判定される。また、a1局,a2局,b1局,b2局のうち下りSIRと下りアンテナ数とから計算される優先度が最大の基地局が、下りリンクの最適局と判定される。例えば、上りリンクの最適局がb1局と判定され、下りリンクの最適局がa2局と判定される。
その後、移動局100が利用する情報サービスの種類に応じて、b1局,a2局の一方が選択される。例えば、情報サービスがWeb文書の閲覧である場合、下りリンクが優先されて、a2局が選択される。
なお、図11,13,14に示した方法では上りリンク・下りリンクの通信品質を示す指標を用いたが、通信システムのシステム特性を示す指標を用いてもよい。また、図11〜14に示した方法を組み合わせた方法も考えられる。
次に、ハンドオーバ時における移動局100、基地局200,200a,200b,200c、通信管理サーバ300の間の通信の流れについて説明する。なお、以下の説明では、移動局100は最初に待ち受け状態にあり、待ち受けの最適局は基地局200であり、通信開始後の最適局は基地局200aであるとする。
図15は、第1の実施の形態の通信の流れを示す第1のシーケンス図である。図15のシーケンス図は、移動局100側から通信を開始する場合を示している。以下、図15に示す処理をステップ番号に沿って説明する。
[ステップS21a]移動局100は、基地局200に対して通信要求を行う。通信要求を受けた基地局200は、ネットワーク10経由で通信相手に対して接続要求を行う。
[ステップS21b]通信相手は、ステップS21aの接続要求に対する許可応答を、ネットワーク10経由で基地局200に対して通知する。基地局200は、許可応答を移動局100に対して通知する。
[ステップS22]移動局100と通信相手との間で接続が確立する。ここで、通信の中継は基地局200によって行われる。
[ステップS23a]移動局100は、基地局200に対して特性情報を要求する。基地局200は、ネットワーク10経由で通信管理サーバ300に対して要求を転送する。
[ステップS23b]通信管理サーバ300は、ステップS23aの要求に応答して、各通信システムの特性情報を基地局200に対して送信する。基地局200は、通信管理サーバ300から取得した特性情報を移動局100に対して転送する。
[ステップS24a]移動局100は、利用する情報サービスに応じたハンドオーバ先の基地局(基地局200a)を選択する。そして、移動局100は、基地局200に対してハンドオーバ要求を行う。基地局200は、基地局200aに対してハンドオーバ要求を行う。
[ステップS24b]基地局200aは、ステップS24aのハンドオーバ要求に対する許可応答を、基地局200に対して通知する。基地局200は、許可応答を移動局100に対して通知する。これにより、移動局100は、接続の張替待ちの状態になる。
[ステップS25]移動局100は、基地局200に対して基地局の切替要求を行う。基地局200は、ネットワーク10経由で通信相手に対して切替要求を転送する。
[ステップS26]通信相手は、ステップS25の切替要求に応答して、ネットワーク10経由で基地局200aに対して切替完了を通知する。
[ステップS27]基地局200aは、移動局100に対して接続の張替要求を行う。移動局100は、接続先を基地局200から基地局200aに変更する。
[ステップS28]移動局100と通信相手との間で接続が確立する。ここで、通信の中継は基地局200aによって行われる。
このようにして、移動局100は、まず待ち受けの最適局を利用して通信相手との間で接続を確立する。ここで、ハンドオーバを行う場合、移動局100は、待ち受けの最適局経由で通信開始後の最適局に対してハンドオーバ要求を行う。そして、通信相手の許可が得られると、接続の張替を行う。なお、図15では、移動局100は発呼後に特性情報を取得したが、直近の取得時刻から長時間経過していない場合には、改めて特性情報を取得せずに、発呼前に取得した特性情報を使用してもよい。
図16は、第1の実施の形態の通信の流れを示す第2のシーケンス図である。図16のシーケンス図は、通信相手側から移動局100に対する通信を開始する場合を示している。ここで、図16に示すステップS31a〜S38の処理のうち、ステップS33a〜S38の処理は、図15に示したステップS23a〜S28の処理と同様であるため、説明を省略する。以下、ステップS31a〜S32の処理をステップ番号に沿って説明する。
[ステップS31a]通信相手は、ネットワーク10経由で基地局200に対して接続要求を行う。接続要求を受けた基地局200は、移動局100に対して接続要求を行う。
[ステップS31b]移動局100は、ステップS31aの接続要求に対する許可応答を、基地局200に対して通知する。基地局200は、許可応答を通信相手に対して通知する。
[ステップS32]移動局100と通信相手との間で接続が確立する。ここで、通信の中継は基地局200によって行われる。
このようにして、通信相手は、まず移動局100の待ち受けの最適局経由で移動局100との間で接続を確立する。ここで、ハンドオーバを行う場合、移動局100は、待ち受けの最適局経由で通信開始後の最適局に対してハンドオーバ要求を行う。そして、通信相手の許可が得られると、接続の張替を行う。
このような通信システムによれば、移動局100により、現在の通信品質を示す測定情報と各通信システムのシステム特性を示す特性情報とが収集される。そして、移動局100により、利用する情報サービスの種類に応じた最適な基地局がハンドオーバ先として選択される。従って、無線リソースをより効率的に利用できると共に、消費電力の一層の低減が図られる。また、異なる通信システムに跨るハンドオーバも容易に実現できる。
[第2の実施の形態]
次に、第2の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。前述の第1の実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については説明を省略する。第2の実施の形態に係る通信システムは、最適な基地局の評価観点を“待ち受け”,“上り”,“下り”よりも詳細化したものである。
第2の実施の形態に係る通信システムは、図2に示した第1の実施の形態に係る通信システムと同様のシステム構成で実現できる。また、第2の実施の形態に係る移動局および基地局は、図3,4に示した第1の実施の形態に係る移動局100および基地局200と同様のモジュール構成で実現できる。ただし、ハンドオーバ先候補の判定処理が、第1の実施の形態と異なる。以下、第1の実施の形態で用いた移動局および基地局の符号をそのまま用いて第2の実施の形態を説明する。
図17は、第2の実施の形態の基地局テーブルのデータ構造を示す図である。図17に示す基地局テーブル174は、図7に示した第1の実施の形態の基地局テーブル173に代えて、移動局100のHO管理メモリ170に格納されている。基地局テーブル174には、サービス名を示す項目、種別を示す項目、システム名を示す項目および基地局名を示す項目が設けられている。各項目の横方向に並べられた情報同士が互いに関連付けられている。
サービス名を示す項目には、情報サービスの種類名が設定される。例えば、“Web”,“Movie”などが設定される。“Web”は、Web文書の送受信に最適であることを意味する。“Movie”は、動画像の送受信に最適であることを意味する。種別を示す項目、システム名を示す項目および基地局名を示す項目の意味は、第1の実施の形態の基地局テーブル173と同様である。
基地局テーブル174に格納される基地局情報は、移動局100の局判定部160によって随時更新される。例えば、上りリンクを用いたWeb文書の送信にはBシステムのb1局が最適であり、下りリンクを用いたWeb文書の受信にはAシステムのa2局が最適であるという情報が登録される。
図18は、第2の実施の形態の基地局選択方法を示す模式図である。図18に示す基地局選択方法では、情報サービスの種類毎に異なる指標を用いて、それぞれ上りリンクに最適な基地局と下りリンクに最適な基地局とを判定する。その後、移動局100が利用する情報サービスの種類と優先方向とに基づいて、ハンドオーバ先の基地局を選択する。
すなわち、a1局,a2局,b1局,b2局のうちWeb文書の送信にとって重要な指標が最も良好である基地局が、“Web”についての上りリンクの最適局と判定される。また、a1局,a2局,b1局,b2局のうちWeb文書の受信にとって重要な指標が最も良好である基地局が、“Web”についての下りリンクの最適局と判定される。他の情報サービスの種類についても同様に判定される。例えば、“Web”の上りリンクの最適局がb1局と判定され、“Web”の下りリンクの最適局がa2局と判定される。
その後、移動局100が利用する情報サービスの種類に応じて、何れかの基地局が選択される。例えば、情報サービスがWeb文書の閲覧である場合、“Web”の下りリンクの最適局であるa2局が選択される。
なお、第1の実施の形態で説明したように、各通信システムのシステム特性を用いる判定方法、上りリンクと下りリンクとで異なる指標を用いる判定方法、複数の指標値を重み付けして用いる判定方法との組み合わせも可能である。
このような通信システムによれば、第1の実施の形態に係る通信システムと同様の効果が得られる。更に、第2の実施の形態に係る通信システムを用いることで、より厳密に最適な基地局の判定を行うことができる。
[第3の実施の形態]
次に、第3の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。前述の第1の実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については説明を省略する。第3の実施の形態に係る通信システムは、通信システム毎に上りリンク・下りリンクの最適局を判定しておき、ハンドオーバ時に最適な通信システムを選択するようにしたものである。
第3の実施の形態に係る通信システムは、図2に示した第1の実施の形態に係る通信システムと同様のシステム構成で実現できる。また、第3の実施の形態に係る移動局および基地局は、図3,4に示した第1の実施の形態に係る移動局100および基地局200と同様のモジュール構成で実現できる。ただし、ハンドオーバ先候補の判定処理が、第1の実施の形態と異なる。以下、第1の実施の形態で用いた移動局および基地局の符号をそのまま用いて第3の実施の形態を説明する。
図19は、指標軸テーブルのデータ構造例を示す図である。図19に示す指標軸テーブル175は、移動局100のHO管理メモリ170に格納されている。指標軸テーブル175には、サービス名を示す項目と指標名を示す項目とが設けられている。各項目の横方向に並べられた情報同士が互いに関連付けられている。
サービス名を示す項目には、情報サービスの種類名が設定される。例えば、“Mail(送信)”,“Web(受信)”などが設定される。指標名を示す項目には、通信システムの選択に用いる指標の名前が設定される。例えば、“QoS(上り)”,“待ち受け消費電力”などが設定される。
指標軸テーブル175は、予め移動局100に登録されている。例えば、サービス名が“Mail(送信)”、指標名が“QoS(上り)”という情報が登録される。これは、移動局100が電子メールを送信する場合、上りリンクのQoSに基づいて最適な通信システムを選択することを意味する。また、他の例として、サービス名が“Mail(受信)”、指標名が“<維持>”という情報が登録される。これは、移動局100が電子メールを受信する場合、現在の接続先の基地局が属する通信システムを選択すること、すなわち、通信システムを跨るハンドオーバを行わないことを意味する。
図20は、第3の実施の形態の基地局テーブルの構造を示す図である。図20に示す基地局テーブル176は、図7に示した第1の実施の形態の基地局テーブル173に代えて、移動局100のHO管理メモリ170に格納されている。基地局テーブル176には、種別を示す項目、システム名を示す項目および基地局名を示す項目が設けられている。各項目の横方向に並べられた情報同士が互いに関連付けられている。
種別を示す項目、システム名を示す項目および基地局名を示す項目の意味は、第1の実施の形態の基地局テーブル173と同様である。ただし、“待ち受け”以外の種別については、通信システム毎に最適な基地局の情報が格納されている。具体的には、Aシステムの上りリンク、Aシステムの下りリンク、Bシステムの上りリンク、Bシステムの下りリンクについて、最適な基地局の情報が格納されている。
基地局テーブル176に格納される基地局情報は、移動局100の局判定部160によって随時更新される。例えば、Aシステムを用いた上りリンクの通信にはa1局が最適であり、Bシステムを用いた下りリンクの通信にはb1局が最適であるという情報が登録される。
図21は、第3の実施の形態のHO制御処理の手順を示すフローチャートである。以下、図21に示す処理をステップ番号に沿って説明する。なお、以下の説明では、移動局100の現在の接続先は基地局200であるものとする。
[ステップS41]移動局100は、基地局200,200a,200b,200cから受信する受信信号に基づいて、下りリンクの測定情報を生成する。また、移動局100は、基地局200,200a,200b,200cが生成する上りリンクの測定情報を、基地局200経由で取得する。
[ステップS42]移動局100は、通信管理サーバ300が管理するAシステム,Bシステムの特性情報を、基地局200経由で取得する。
[ステップS43]移動局100は、ステップS41で取得した測定情報とステップS42で取得した特性情報とに基づいて、ハンドオーバ先の基地局の候補を判定する。すなわち、移動局100は、Aシステム,Bシステムそれぞれについて、上りリンクの通信に最適な基地局と下りリンクの通信に最適な基地局とを判定する。なお、移動局100は、測定情報と特性情報との両方を用いて判定してもよいし、一方のみを用いて判定してもよい。
[ステップS44]移動局100は、移動局100が利用する情報サービスを特定する。そして、移動局100は、特定した情報サービスとステップS42で取得した特性情報とに基づいて、最適な通信システムを選択する。
[ステップS45]移動局100は、ステップS44で特定した情報サービスに基づいて、優先する通信方向を決定する。優先方向の決定方法は、第1の実施の形態で述べた方法を用いることができる。
[ステップS46]移動局100は、ステップS43で判定したハンドオーバ先の候補のうち、ステップS44で選択した通信システムおよびステップS45で決定した通信方向について最適と判定した基地局を、ハンドオーバ先として選択する。そして、移動局100は、現在の接続先の基地局から選択した基地局へのハンドオーバを実行する。
このようにして、移動局100は、各基地局との間の通信品質と各通信システムのシステム特性とに基づいて、通信システム毎に上り/下りそれぞれについて最適な基地局を判定する。そして、移動局100は、利用する情報サービスに応じて最適な通信システムを選択すると共にリンクの優先方向を決定して、最適なハンドオーバ先を選択する。
なお、上記ステップS44において、システム特性に応じて通信システムを選択するのではなく、現在の接続先の基地局が属する通信システムを自動的に選択するようにしてもよい。すなわち、通信システムを跨るハンドオーバを制限することも可能である。
次に、ハンドオーバ先として最適な基地局を選択する方法の具体例を説明する。
図22は、第3の実施の形態の基地局選択方法を示す第1の模式図である。図22に示す基地局選択方法では、同一の1つの指標を用いて、通信システム毎に上りリンクに最適な基地局と下りリンクに最適な基地局とを判定する。その後、システム特性を示す指標を用いて通信システムを選択し、選択した通信システムに属する2つの基地局の一方を選択する。図22では、最適局の判定のための指標としてSIRを用い、システム特性を示す指標としてQoSを用いている。
すなわち、Aシステムのa1局,a2局のうち、上りSIRが最も良好な基地局が上りリンクの最適局と判定され、下りSIRが最も良好な基地局が下りリンクの最適局と判定される。また、Bシステムのb1局,b2局のうち、上りSIRが最も良好な基地局が上りリンクの最適局と判定され、下りSIRが最も良好な基地局が下りリンクの最適局と判定される。例えば、Aシステムの上りリンクの最適局がa1局と判定され、Aシステムの下りリンクの最適局がa2局と判定され、Bシステムの上りリンクの最適局がb1局と判定され、Bシステムの下りリンクの最適局がb1局と判定される。
その後、QoSに基づいてAシステム,Bシステムの一方が選択される。例えば、Aシステムが選択される。そして、移動局100が利用する情報サービスの種類に応じて、上りリンクに最適なa1局と下りリンクに最適なa2局の一方が選択される。例えば、下りリンクを優先して、a2局が選択される。
図23は、第3の実施の形態の基地局選択方法を示す第2の模式図である。図23に示す基地局選択方法では、それぞれ異なる指標を用いて、通信システム毎に上りリンクに最適な基地局と下りリンクに最適な基地局とを判定する。その後、システム特性を示す指標を用いて通信システムを選択し、選択した通信システムに属する2つの基地局の一方を選択する。図23では、上りリンクの指標として伝搬ロスを用い、下りリンクの指標としてSIRを用い、システム特性を示す指標としてQoSを用いている。
すなわち、Aシステムのa1局,a2局のうち、上り伝搬ロスが最も良好な基地局が上りリンクの最適局と判定され、下りSIRが最も良好な基地局が下りリンクの最適局と判定される。また、Bシステムのb1局,b2局のうち、上り伝搬ロスが最も良好な基地局が上りリンクの最適局と判定され、下りSIRが最も良好な基地局が下りリンクの最適局と判定される。以降の処理の流れは、図22に示した処理の流れと同様である。
図24は、第3の実施の形態の基地局選択方法を示す第3の模式図である。図24に示す基地局選択方法では、それぞれ複数の指標を用いて、通信システム毎に上りリンクに最適な基地局と下りリンクに最適な基地局とを判定する。その後、システム特性を示す指標を用いて通信システムを選択し、選択した通信システムに属する2つの基地局の一方を選択する。図24では、上りリンクの指標として伝搬ロスと伝搬遅延とを用い、下りリンクの指標としてSIRとアンテナ数とを用いている。ここで、複数の指標を用いて最適な基地局を判定する際には、第1の実施の形態で述べたような式を用いて優先度を計算する。
すなわち、Aシステムのa1局,a2局のうち、上り伝搬ロスと上り伝搬遅延とから計算される優先度が最大の基地局が上りリンクの最適局と判定され、下りSIRと下りアンテナ数とから計算される優先度が最大の基地局が下りリンクの最適局と判定される。また、Bシステムのb1局,b2局のうち、上り伝搬ロスと上り伝搬遅延とから計算される優先度が最大の基地局が上りリンクの最適局と判定され、下りSIRと下りアンテナ数とから計算される優先度が最大の基地局が下りリンクの最適局と判定される。以降の処理の流れは、図22に示した処理の流れと同様である。
なお、図23,24に示した方法では、AシステムとBシステムとで同一の指標を用いたが、AシステムとBシステムとで異なる指標を用いてもよい。
このような通信システムによれば、第1の実施の形態に係る通信システムと同様の効果が得られる。更に、第3の実施の形態に係る通信システムを用いることで、ハンドオーバ時に通信システムを跨るハンドオーバを行うか判断することができ、より柔軟に基地局の選択ができる。また、ハンドオーバ先候補の判定処理の負荷を軽減することができる。
[第4の実施の形態]
次に、第4の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。前述の第1の実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については説明を省略する。第4の実施の形態に係る通信システムは、ハンドオーバ制御を移動局が行うのではなく、ネットワークに接続されたサーバコンピュータが行うものである。
図25は、第4の実施の形態の通信システムのシステム構成を示す図である。図25に示す通信システムは、ネットワーク10、移動局400、基地局500,500a,500b,500c、通信管理サーバ300およびHO制御サーバ600で構成される。基地局500,500a,500b,500c、通信管理サーバ300およびHO制御サーバ600は、ネットワーク10に接続されている。通信管理サーバ300は、第1の実施の形態で説明したものと同じである。
移動局400は、いずれかの基地局のセル内に入ると、その基地局との間で無線通信を行うことができる。移動局400が接続する基地局は、HO制御サーバ600によって判断される。移動局400は、基地局500,500a,500b,500cからの受信信号に基づいて下りリンクの通信品質を継続的に測定し、測定情報をHO制御サーバ600に送信する。
基地局500,500a,500b,500cは、移動局400と通信相手との間でパケットデータを中継する通信装置である。基地局500,500a,500b,500cは、移動局400からの受信信号に基づいて上りリンクの通信品質を継続的に測定し、測定情報をHO制御サーバ600に送信する。なお、第1の実施の形態と同様、基地局500,500aはAシステムに属する基地局であり、基地局500b,500cはBシステムに属する基地局である。
HO制御サーバ600は、移動局400のハンドオーバを制御するサーバコンピュータである。HO制御サーバ600は、基地局500,500a,500b,500cから各リンクの測定情報を継続的に取得する。また、通信管理サーバ300から各通信システムの特性情報を継続的に取得する。そして、HO制御サーバ600は、測定情報と特性情報とに基づいて移動局400のハンドオーバ先を判定し、必要に応じて移動局400に対して通知する。
ここで、HO制御サーバ600は、移動局毎のハンドオーバの制御を行う。そのため、通信システムが収容する移動局が増加すると、HO制御サーバ600の負荷も高くなる。その場合には、複数のHO制御サーバを設置して負荷を分散させることが考えられる。
図26は、HO制御サーバ群の構成例を示す図である。図26に示すHO制御サーバ群は、ハンドオーバ制御処理を分散して行うサーバコンピュータ群である。HO制御サーバ600,600a,600b,600cが、ネットワーク10に接続されている。
HO制御サーバ600は、HO制御サーバ600a,600b,600cを統制するメインのHO制御サーバである。一方、HO制御サーバ600a,600b,600cは、通信システムのサービス提供地域の一部をそれぞれ担当するローカルのHO制御サーバである。HO制御サーバ600a,600b,600cは、担当地域内に存在する移動局のハンドオーバを制御する。
このように、地域毎にローカルのHO制御サーバを設置し、階層構造をもつHO制御サーバ群を構築することで、各HO制御サーバの処理負荷および使用メモリ量を抑制することができる。ただし、以下では説明を簡単にするために、階層構造をもつHO制御サーバ群ではなく、HO制御サーバ600が全移動局のハンドオーバを制御するものとする。
次に、移動局400、基地局500およびHO制御サーバ600のモジュール構成について説明する。基地局500a,500b,500cについては、基地局500と同様のモジュール構成によって実現できるため、説明を省略する。
図27は、第4の実施の形態の移動局の機能を示すブロック図である。移動局400は、送受信アンテナ410、受信部420、下り測定部430、下り測定値転送部440および送信部450を有する。なお、図27では、ハンドオーバ制御以外の通常の呼制御に関する機能については、記載を省略している。
送受信アンテナ410は、送信/受信共用の無線アンテナである。送受信アンテナ410は、基地局500,500a,500b,500cが送信する下り信号を受信し、受信部420に対して出力する。また、送受信アンテナ410は、送信部450が出力する上り信号を無線送信する。
受信部420は、送受信アンテナ410から受信信号を取得すると、自局宛ての信号を抽出して復調・復号を行う。そして、受信部420は、復調・復号後のデータを下り測定部430に対して出力する。
下り測定部430は、受信部420からデータを取得すると、送信元の基地局の電波送信状態を示す制御情報を抽出する。また、下り測定部430は、パイロット信号を抽出し、パイロット信号に基づいて下りリンクの通信路の状態を測定する。そして、下り測定部430は、得られた情報を下りリンクの測定情報として下り測定値転送部440に対して出力する。
下り測定値転送部440は、下り測定部430から取得した下りリンクの測定情報を集約する。そして、下り測定値転送部440は、集約した測定情報を、HO制御サーバ600宛てのパケットデータとして送信部450に対して出力する。
送信部450は、移動局100で生成されたパケットデータ、制御情報およびパイロット信号の符号化・変調を行う。そして、送信部450は、現在の接続先の基地局宛ての上り信号として、送受信アンテナ410に対して出力する。また、送信部450は、移動局400がハンドオーバ要求を受け取ると、ハンドオーバ先として指定された基地局に接続を張り替える。
図28は、第4の実施の形態の基地局の機能を示すブロック図である。基地局500は、送受信アンテナ510、受信部520、上り測定部530、下り測定値抽出部540、測定値集約部550、測定値転送部560、HO要求処理部570および送信部580を有する。なお、図28では、ハンドオーバ制御以外の通常の呼制御に関する機能については、記載を省略している。
送受信アンテナ510は、送信/受信共用の無線アンテナである。送受信アンテナ510は、移動局400およびセル内の他の移動局が送信する上り信号を受信し、受信部520に対して出力する。また、送受信アンテナ510は、送信部580が出力する下り信号を無線送信する。
受信部520は、送受信アンテナ510から受信信号を取得すると、移動局毎に信号を抽出して復調・復号を行う。そして、受信部520は、復調・復号後のデータを、上り測定部530および下り測定値抽出部540に対して出力する。
上り測定部530は、受信部520からデータを取得すると、送信元の移動局の電波送信状態を示す制御情報を抽出する。また、上り測定部530は、パイロット信号を抽出し、パイロット信号に基づいて上りリンクの通信路の状態を測定する。そして、上り測定部530は、得られた情報を上りリンクの測定情報として測定値集約部550に対して出力する。
下り測定値抽出部540は、受信部520からデータを取得すると、各移動局が生成する下りリンクの測定情報が含まれている場合、これを抽出する。そして、下り測定値抽出部540は、抽出した測定情報を測定値集約部550に対して出力する。
測定値集約部550は、上り測定部530から取得した上りリンクの測定情報と、下り測定値抽出部540から取得した下りリンクの測定情報とを、移動局毎に集約する。そして、測定値集約部550は、集計した測定情報を測定値転送部560に対して出力する。
測定値転送部560は、測定値集約部550から取得した測定情報を、HO制御サーバ600に対してネットワーク10経由で転送する。
HO要求処理部570は、ハンドオーバ要求をネットワーク10経由で受け付けると、ハンドオーバの準備処理を行う。そして、HO要求処理部570は、ハンドオーバを実行させる移動局宛ての通知を送信部580に対して出力する。
送信部580は、基地局500で生成されたパケットデータ、制御情報およびパイロット信号の符号化・変調を行う。そして、送信部580は、送受信アンテナ510に対して下り信号を出力する。
図29は、HO制御サーバの機能を示すブロック図である。HO制御サーバ600は、指標値取得部610、指標値管理部620,620a,・・・およびHO制御部630を有する。
指標値取得部610は、基地局200,200a,200b,200cから測定情報をネットワーク10経由で継続的に取得する。そして、測定情報を移動局に応じて分類し、その移動局に対応する指標値管理部に対して出力する。また、指標値取得部610は、通信管理サーバ300から特性情報をネットワーク10経由で継続的に取得する。そして、特性情報を指標値管理部620,620a,・・・に対して出力する。
指標値管理部620,620a,・・・は、指標値取得部610から取得した測定情報と特性情報とに基づいて、ハンドオーバ先基地局の候補を判定する。ここで、指標値管理部620,620a,・・・は、それぞれ1つの移動局を担当する。例えば、指標値管理部620が移動局400を担当する。HO制御サーバ600には、通信システムが収容可能な移動局数だけ、指標値管理部が設けられる。
指標値管理部620は、指標値集約部621、局判定部622およびHO管理メモリ623を有する。なお、指標値管理部620a,・・・も、指標値管理部620と同様のモジュール構成で実現できる。
指標値集約部621は、指標値取得部610から取得した上りリンクの測定情報と下りリンクの測定情報とを、基地局毎に集約する。また、指標値集約部621は、指標値取得部610から取得した特性情報を、通信システム毎に集約する。そして、指標値集約部621は、集計した測定情報と特性情報とを、局判定部622に対して出力する。
局判定部622は、指標値集約部621から取得した測定情報と特性情報とを、HO管理メモリ623に格納する。また、局判定部622は、測定情報と特性情報とに基づいて、基地局500,500a,500b,500cのうち、待ち受けに最適な基地局、上り通信に最適な基地局、下り通信に最適な基地局をそれぞれ判定する。そして、局判定部622は、判定結果を基地局情報としてHO管理メモリ623に格納する。
HO管理メモリ623には、移動局400と各基地局との間の通信品質を示す最新の測定情報、各通信システムのシステム特性を示す最新の特性情報、接続先の基地局の候補を示す最新の基地局情報が格納されている。測定情報、特性情報および基地局情報は、局判定部622によって随時更新される。
HO制御部630は、指標値管理部620のHO管理メモリ623に格納された基地局情報の更新を監視する。ここで、移動局400が通信を行っている場合、HO制御部630は、通信で利用する情報サービスに基づいて、上り/下りのうち優先する方向を判断する。そして、優先する方向について最適な基地局をハンドオーバ先の基地局として選択して、ハンドオーバの準備処理を実行する。HO制御部630は、他の移動局についても同様の処理を行う。
以上説明したように、第4の実施の形態では、HO制御サーバ600が、上りリンクの測定情報を各基地局から取得し、下りリンクの測定情報を移動局400の現在の接続先の基地局経由で取得し、特性情報を通信管理サーバ300から取得する。そして、HO制御サーバ600が、測定情報と特性情報とに基づいてハンドオーバ先の基地局を判定する。
ここで、HO制御サーバ600が保持する測定情報、特性情報および基地局情報のデータ構造は、第1の実施の形態で示したデータ構造と同様である。また、HO制御サーバ600が実行するハンドオーバ制御処理の流れは、第1の実施の形態で示した移動局100が実行するハンドオーバ制御処理の流れと同様である。
次に、ハンドオーバ時における移動局400、基地局500,500a,500b,500c、HO制御サーバ600、通信管理サーバ300の間の通信の流れについて説明する。なお、以下の説明では、移動局400は最初に待ち受け状態にあり、待ち受けの最適局は基地局500であり、通信開始後の最適局は基地局500aであるとする。
図30は、第4の実施の形態の通信の流れを示す第1のシーケンス図である。図30のシーケンス図は、移動局400側から通信を開始する場合を示している。以下、図30に示す処理をステップ番号に沿って説明する。
[ステップS51a]移動局400は、基地局500に対して通信要求を行う。通信要求を受けた基地局500は、ネットワーク10経由で通信相手に対して接続要求を行う。
[ステップS51b]通信相手は、ステップS51aの接続要求に対する許可応答を、ネットワーク10経由で基地局500に対して通知する。基地局500は、許可応答を移動局400に対して通知する。
[ステップS52]移動局400と通信相手との間で接続が確立する。ここで、通信の中継は基地局500によって行われる。
[ステップS53]基地局500は、移動局400が基地局500に接続して通信を開始したことを、HO制御サーバ600に報告する。このとき、移動局400が利用する情報サービスの名前および通信相手も報告する。
[ステップS54a]HO制御サーバ600は、ネットワーク10経由で通信管理サーバ300に対して特性情報を要求する。
[ステップS54b]通信管理サーバ300は、ステップS54aの要求に応答して、各通信システムの特性情報をHO制御サーバ600に対して送信する。
[ステップS55]HO制御サーバ600は、移動局100が利用する情報サービスに応じたハンドオーバ先の基地局(基地局500a)を選択する。そして、HO制御サーバ600は、移動局400の通信相手に対してハンドオーバ要求を行う。
[ステップS56]通信相手は、ステップS55のハンドオーバ要求に応答して、ネットワーク10経由で基地局500に対してハンドオーバ要求を行う。基地局500は、ハンドオーバ要求を移動局400に対して転送する。これにより、移動局400は、接続の張替待ちの状態になる。
[ステップS57]移動局400は、基地局500に対して基地局の切替要求を行う。基地局500は、ネットワーク10経由で通信相手に対して切替要求を転送する。
[ステップS58]通信相手は、ステップS57の切替要求に応答して、ネットワーク10経由で基地局500aに対して切替完了を通知する。
[ステップS59]基地局500aは、移動局400に対して接続の張替要求を行う。移動局400は、接続先を基地局500から基地局500aに変更する。
[ステップS60]移動局400と通信相手との間で接続が確立する。ここで、通信の中継は基地局500aによって行われる。
このようにして、移動局400が待ち受けの基地局経由で通信を開始すると、待ち受けの基地局はHO制御サーバ600に通信開始を報告する。すると、HO制御サーバ600は、ハンドオーバ先として最適な基地局を選択し、移動局400の通信相手にハンドオーバ要求を行う。その後、通信相手がハンドオーバ元およびハンドオーバ先の基地局経由で移動局400と通信を行い、接続の張替を行う。
なお、図30では通信相手側からハンドオーバ要求を行うこととしたが、移動局400側からハンドオーバ要求を行うようにしてもよい。この場合、HO制御サーバ600は、移動局400に対してハンドオーバ先の基地局を通知する。また、図30ではHO制御サーバ600は発呼後に特性情報を取得したが、直近の取得時刻から長時間経過していない場合には、改めて特性情報を取得せずに、発呼前に取得した特性情報を使用してもよい。
図31は、第4の実施の形態の通信の流れを示す第2のシーケンス図である。図31のシーケンス図は、通信相手側から移動局400に対する通信を開始する場合を示している。ここで、図31に示すステップS61a〜S70の処理のうち、ステップS63〜S70の処理は、図30に示したステップS53〜S60の処理と同様であるため、説明を省略する。以下、ステップS61a〜S62の処理をステップ番号に沿って説明する。
[ステップS61a]通信相手は、ネットワーク10経由で基地局500に対して接続要求を行う。接続要求を受けた基地局500は、移動局400に対して接続要求を行う。
[ステップS61b]移動局400は、ステップS61aの接続要求に対する許可応答を、基地局500に対して通知する。基地局500は、許可応答を通信相手に対して通知する。
[ステップS62]移動局400と通信相手との間で接続が確立する。ここで、通信の中継は基地局500によって行われる。
このようにして、通信相手が移動局400の待ち受けの基地局経由で移動局400と通信を開始すると、待ち受けの基地局はHO制御サーバ600に通信開始を報告する。すると、HO制御サーバ600は、ハンドオーバ先として最適な基地局を選択し、移動局400の通信相手にハンドオーバ要求を行う。その後、通信相手がハンドオーバ元およびハンドオーバ先の基地局経由で移動局400と通信を行い、接続の張替を行う。
このような通信システムによれば、HO制御サーバ600により、現在の通信品質を示す測定情報と各通信システムのシステム特性を示す特性情報とが収集される。そして、HO制御サーバ600により、移動局400が利用する情報サービスの種類に応じた最適な基地局がハンドオーバ先として選択される。従って、無線リソースをより効率的に利用できると共に、移動局400の消費電力の一層の低減が図られる。また、異なる通信システムに跨るハンドオーバも容易に実現できる。また、HO制御サーバ600が一括してハンドオーバ制御を行うため、通信システムの保守や機能拡張も容易となる。
[第5の実施の形態]
次に、第5の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。前述の第1の実施の形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については説明を省略する。第5の実施の形態に係る通信システムは、ハンドオーバ制御を基地局が行うものである。
図32は、第5の実施の形態の通信システムのシステム構成を示す図である。第5の実施の形態に係る通信システムは、ネットワーク10、移動局700、基地局800,800a,800b,800cおよび通信管理サーバ300で構成される。移動局700、基地局800,800a,800b,800cおよび通信管理サーバ300は、ネットワーク10に接続されている。通信管理サーバ300は、第1の実施の形態で説明したものと同じである。
移動局700は、いずれかの基地局のセル内に入ると、その基地局との間で無線通信を行うことができる。移動局700のハンドオーバ先の基地局は、移動局700の現在の接続先の基地局によって判断される。移動局700は、基地局800,800a,800b,800cからの受信信号に基づいて下りリンクの通信品質を継続的に測定し、測定情報を現在の接続先の基地局に送信する。
基地局800,800a,800b,800cは、移動局700と通信相手との間でパケットデータを中継する通信装置である。基地局800,800a,800b,800cは、ハンドオーバの制御も行う。基地局800,800a,800b,800cは、移動局700との間の通信品質を示す測定情報を継続的に取得する。また、通信管理サーバ300から各通信システムのシステム特性を示す特性情報を継続的に取得する。そして、測定情報と特性情報とに基づいて、ハンドオーバ先とする基地局を判定する。
なお、第1の実施の形態と同様、基地局800,800bはAシステムに属する基地局であり、基地局800b,800cはBシステムに属する基地局である。
次に、移動局700および基地局800のモジュール構成について説明する。基地局800a,800b,800cについては、基地局800と同様のモジュール構成によって実現できるため、説明を省略する。
図33は、第5の実施の形態の移動局の機能を示すブロック図である。移動局700は、送受信アンテナ710、受信部720、下り測定部730、下り測定値転送部740および送信部750を有する。なお、図33では、ハンドオーバ制御以外の通常の呼制御に関する機能については、記載を省略している。
送受信アンテナ710は、送信/受信共用の無線アンテナである。送受信アンテナ710は、基地局800,800a,800b,800cが送信する下り信号を受信し、受信部720に対して出力する。また、送受信アンテナ710は、送信部750が出力する上り信号を無線送信する。
受信部720は、送受信アンテナ710から受信信号を取得すると、自局宛ての信号を抽出して復調・復号を行う。そして、受信部720は、復調・復号後のデータを下り測定部730に対して出力する。
下り測定部730は、受信部720からデータを取得すると、送信元の基地局の電波送信状態を示す制御情報を抽出する。また、下り測定部730は、パイロット信号を抽出し、パイロット信号に基づいて下りリンクの通信路の状態を測定する。そして、下り測定部730は、得られた情報を下りリンクの測定情報として下り測定値転送部740に対して出力する。
下り測定値転送部740は、下り測定部730から取得した下りリンクの測定情報を集約する。そして、下り測定値転送部740は、集約した測定情報を、現在の接続先の基地局宛てのパケットデータとして送信部750に対して出力する。
送信部750は、移動局700で生成されたパケットデータ、制御情報およびパイロット信号の符号化・変調を行う。そして、送信部750は、現在の接続先の基地局宛ての上り信号として、送受信アンテナ710に対して出力する。また、送信部750は、移動局700がハンドオーバ要求を受け取ると、ハンドオーバ先として指定された基地局に接続を張り替える。
図34は、第5の実施の形態の基地局の機能を示すブロック図である。基地局800は、送受信アンテナ810、受信部820、上り測定部830、上り測定値転送部840、下り測定値抽出部850、指標値取得部860、指標値管理部870,870a,・・・、HO制御部880および送信部890を有する。なお、図34では、ハンドオーバ制御以外の通常の呼制御に関する機能については、記載を省略している。
送受信アンテナ810は、送信/受信共用の無線アンテナである。送受信アンテナ810は、移動局700およびセル内の他の移動局が送信する上り信号を受信し、受信部820に対して出力する。また、送受信アンテナ810は、送信部890が出力する下り信号を無線送信する。
受信部820は、送受信アンテナ810から受信信号を取得すると、移動局毎に信号を抽出して復調・復号を行う。そして、受信部820は、復調・復号後のデータを、上り測定部830および下り測定値抽出部850に対して出力する。
上り測定部830は、受信部820からデータを取得すると、送信元の移動局の電波送信状態を示す制御情報を抽出する。また、上り測定部830は、パイロット信号を抽出し、パイロット信号に基づいて上りリンクの通信路の状態を測定する。そして、上り測定部830は、得られた情報を上りリンクの測定情報として出力する。ここで、基地局800が現在の接続先である移動局の測定情報は、その移動局に対応する指標値管理部に対して出力する。基地局800a,800b,800cが現在の接続先である移動局の測定情報は、上り測定値転送部840に対して出力する。
上り測定値転送部840は、上り測定部830から取得した上りリンクの測定情報を、対応する基地局に対してネットワーク10経由で転送する。
下り測定値抽出部850は、受信部820からデータを取得すると、各移動局が生成する下りリンクの測定情報が含まれている場合、これを抽出する。そして、下り測定値抽出部850は、抽出した測定情報を送信元の移動局に対応する指標値管理部に出力する。
指標値取得部860は、基地局800が現在の接続先である移動局についての上りリンクの測定情報を、基地局800a,800b,800cからネットワーク10経由で取得する。そして、取得した測定情報を、その移動局に対応する指標値管理部に対して出力する。また、指標値取得部860は、各通信システムの特性情報を、通信管理サーバ300からネットワーク10経由で取得する。そして、特性情報を指標値管理部870,870a,・・・に対して出力する。
指標値管理部870,870a,・・・は、上り測定部830および指標値取得部860から取得した上りリンクの測定情報、下り測定値抽出部850から取得した下りリンクの測定情報、指標値取得部860から取得した特性情報に基づいて、ハンドオーバ先基地局の候補を判定する。ここで、指標値管理部870,870a,・・・は、それぞれ1つの移動局を担当する。例えば、指標値管理部870が移動局700を担当する。基地局800には、基地局800が収容可能な移動局数だけ、指標値管理部が設けられる。
指標値管理部870は、指標値集約部871、局判定部872およびHO管理メモリ873を有する。なお、指標値管理部870a,・・・も、指標値管理部870と同様のモジュール構成で実現できる。
指標値集約部871は、取得した上りリンクの測定情報と下りリンクの測定情報とを、基地局毎に集約する。また、指標値集約部871は、取得した特性情報を通信システム毎に集約する。そして、指標値集約部871は、集計した測定情報と特性情報とを、局判定部872に対して出力する。
局判定部872は、指標値集約部871から取得した測定情報と特性情報とを、HO管理メモリ873に格納する。また、局判定部872は、測定情報と特性情報とに基づいて、基地局800,800a,800b,800cのうち、待ち受けに最適な基地局、上り通信に最適な基地局、下り通信に最適な基地局をそれぞれ判定する。そして、局判定部872は、判定結果を基地局情報としてHO管理メモリ873に格納する。
HO管理メモリ873には、移動局700と各基地局との間の通信品質を示す最新の測定情報、各通信システムのシステム特性を示す最新の特性情報、接続先の基地局の候補を示す最新の基地局情報が格納されている。測定情報、特性情報および基地局情報は、局判定部872によって随時更新される。
HO制御部880は、指標値管理部870のHO管理メモリ873に格納された基地局情報の更新を監視する。ここで、移動局700が通信を行っている場合、HO制御部880は、通信で利用する情報サービスに基づいて、上り/下りのうち優先する方向を判断する。そして、優先する方向について最適な基地局をハンドオーバ先の基地局として選択して、ハンドオーバの準備処理を実行する。HO制御部630は、他の移動局についても同様の処理を行う。
送信部890は、基地局800で生成されたパケットデータ、制御情報およびパイロット信号の符号化・変調を行う。そして、送信部890は、送受信アンテナ810に対して下り信号を出力する。
以上説明したように、第5の実施の形態では、基地局800,800a,800b,800cが、上りリンクの測定情報を生成し、下りリンクの測定情報を移動局700から取得し、特性情報を通信管理サーバ300から取得する。そして、基地局800,800a,800b,800cが、測定情報と特性情報とに基づいてハンドオーバ先の基地局を判定する。
ここで、基地局800,800a,800b,800cが保持する測定情報、特性情報および基地局情報のデータ構造は、第1の実施の形態で示したデータ構造と同様である。また、基地局800,800a,800b,800cが実行するハンドオーバ制御処理の流れは、第1の実施の形態で示した移動局100が実行するハンドオーバ制御処理の流れと同様である。
次に、ハンドオーバ時における移動局700、基地局800,800a,800b,800c、通信管理サーバ300の間の通信の流れについて説明する。なお、以下の説明では、移動局700は最初に待ち受け状態にあり、待ち受けの最適局は基地局800であり、通信開始後の最適局は基地局800aであるとする。
図35は、第5の実施の形態の通信の流れを示す第1のシーケンス図である。図35のシーケンス図は、移動局700側から通信を開始する場合を示している。以下、図35に示す処理をステップ番号に沿って説明する。
[ステップS71a]移動局700は、基地局800に対して通信要求を行う。通信要求を受けた基地局800は、ネットワーク10経由で通信相手に対して接続要求を行う。
[ステップS71b]通信相手は、ステップS71aの接続要求に対する許可応答を、ネットワーク10経由で基地局800に対して通知する。基地局800は、許可応答を移動局700に対して通知する。
[ステップS72]移動局700と通信相手との間で接続が確立する。ここで、通信の中継は基地局800によって行われる。
[ステップS73a]基地局800は、ネットワーク10経由で通信管理サーバ300に対して特性情報を要求する。
[ステップS73b]通信管理サーバ300は、ステップS73aの要求に応答して、各通信システムの特性情報を基地局800に対して送信する。
[ステップS74]基地局800は、移動局700が利用する情報サービスに応じたハンドオーバ先の基地局(基地局800a)を選択する。そして、基地局800は、基地局800aに対してハンドオーバ要求を行う。
[ステップS75]基地局800aは、ステップS74のハンドオーバ要求に応答して、基地局800に対してハンドオーバ要求を行う。基地局800は、ハンドオーバ要求を移動局700に対して転送する。これにより、移動局700は、接続の張替待ちの状態になる。
[ステップS76]移動局700は、基地局800に対して基地局の切替要求を行う。基地局800は、基地局800aに対して切替要求を転送する。
[ステップS77]基地局800aは、ステップS76の切替要求に応答して、移動局700に対して接続の張替要求を行う。移動局700は、接続先を基地局800から基地局800aに変更する。
[ステップS78]移動局700と通信相手との間で接続が確立する。ここで、通信の中継は基地局800aによって行われる。
このようにして、移動局700が待ち受けの基地局経由で通信を開始すると、待ち受けの基地局は、ハンドオーバ先として最適な基地局を選択し、ハンドオーバ先の基地局にハンドオーバ要求を行う。その後、ハンドオーバ先の基地局がハンドオーバ元の基地局経由で移動局700と通信を行い、接続の張替を行う。なお、図35では待ち受けの基地局は発呼後に特性情報を取得したが、直近の取得時刻から長時間経過していない場合には、改めて特性情報を取得せずに、発呼前に取得した特性情報を使用してもよい。
図36は、第5の実施の形態の通信の流れを示す第2のシーケンス図である。図36のシーケンス図は、通信相手側から移動局700に対する通信を開始する場合を示している。ここで、図36に示すステップS81a〜S88の処理のうち、ステップS83a〜S88の処理は、図35に示したステップS73a〜S78の処理と同様であるため、説明を省略する。以下、ステップS81a〜S82の処理をステップ番号に沿って説明する。
[ステップS81a]通信相手は、ネットワーク10経由で基地局800に対して接続要求を行う。接続要求を受けた基地局800は、移動局700に対して接続要求を行う。
[ステップS81b]移動局700は、ステップS81aの接続要求に対する許可応答を、基地局800に対して通知する。基地局800は、許可応答を通信相手に対して通知する。
[ステップS82]移動局700と通信相手との間で接続が確立する。ここで、通信の中継は基地局800によって行われる。
このようにして、通信相手が移動局700の待ち受けの基地局経由で移動局700と通信を開始すると、待ち受けの基地局は、ハンドオーバ先として最適な基地局を選択し、ハンドオーバ先の基地局にハンドオーバ要求を行う。その後、ハンドオーバ先の基地局がハンドオーバ元の基地局経由で移動局700と通信を行い、接続の張替を行う。
このような通信システムによれば、基地局800,800a,800b,800cにより、現在の通信品質を示す測定情報と各通信システムのシステム特性を示す特性情報とが収集される。そして、基地局800,800a,800b,800cにより、移動局700が利用する情報サービスの種類に応じた最適な基地局がハンドオーバ先として選択される。従って、無線リソースをより効率的に利用できると共に、移動局700の消費電力の一層の低減が図られる。また、異なる通信システムに跨るハンドオーバも容易に実現できる。また、基地局800,800a,800b,800cの判断により、迅速にハンドオーバを行うことができる。
以上、第1〜第5の実施の形態について説明したが、これらの実施の形態の特徴を組み合わせた通信システムを構築することも可能である。また、第1〜第5の実施の形態では、通信システムのシステム特性を表す指標値を動的に取得してハンドオーバ先を判定したが、予め設定された固定値を用いて判定してもよい。この場合、固定値として、設計上予測される平均値や最悪値を用いることができる。
上記については単に本発明の原理を示すものである。さらに、多数の変形、変更が当業者にとって可能であり、本発明は上記に示し、説明した正確な構成および応用例に限定されるものではなく、対応するすべての変形例および均等物は、添付の請求項およびその均等物による本発明の範囲とみなされる。
符号の説明
1 ハンドオーバ制御装置
1a 情報取得手段
1b 候補判定手段
1c 局選択手段
2 移動局
3,4,5 基地局
6 測定情報

Claims (17)

  1. 移動局のハンドオーバ先を複数の基地局から選択するハンドオーバ制御装置において、
    前記移動局と各基地局との間の上りリンクおよび下りリンクの通信品質を示す測定情報を取得する情報取得手段と、
    前記情報取得手段で取得された前記測定情報に基づいて、上りリンクおよび下りリンクそれぞれについて最適な基地局を判定する候補判定手段と、
    前記移動局が無線通信で利用する情報サービスの種類に応じて、上りリンクおよび下りリンクのうち優先するリンクを判断し、前記候補判定手段で前記優先するリンクについて最適と判定された基地局をハンドオーバ先として選択する局選択手段と、
    を有することを特徴とするハンドオーバ制御装置。
  2. 前記測定情報には、各基地局が属する通信システムを示す情報が含まれており、
    前記候補判定手段は、前記通信システム毎に、当該通信システムに属する基地局のうち上りリンクおよび下りリンクそれぞれについて最適な基地局を判定し、
    前記局選択手段は、利用する通信システムを判断し、その後、前記利用する通信システムおよび前記優先するリンクに基づいて、ハンドオーバ先の基地局を選択する、
    ことを特徴とする請求の範囲第1項記載のハンドオーバ制御装置。
  3. 前記情報取得手段は、各通信システムのシステム特性を示す特性情報を更に取得し、
    前記局選択手段は、前記情報取得手段で取得された前記特性情報と前記移動局が利用する前記情報サービスの種類とに基づいて、前記利用する通信システムを判断する、
    ことを特徴とする請求の範囲第2項記載のハンドオーバ制御装置。
  4. 前記局選択手段は、前記移動局が現在接続している基地局が属する通信システムを、前記利用する通信システムと判断する、
    ことを特徴とする請求の範囲第2項記載のハンドオーバ制御装置。
  5. 前記測定情報には、各基地局が属する通信システムを示す情報が含まれており、
    前記情報取得手段は、各通信システムのシステム特性を示す特性情報を更に取得し、
    前記候補判定手段は、前記情報取得手段で取得された前記特性情報に基づいて最適な通信システムを判定し、その後、前記最適な通信システムに属する基地局のうち上りリンクおよび下りリンクそれぞれについて最適な基地局を判定する、
    ことを特徴とする請求の範囲第1項記載のハンドオーバ制御装置。
  6. 前記候補判定手段は、前記情報サービスの種類毎に、当該情報サービスに最適な基地局を上りリンクおよび下りリンクそれぞれについて判定し、
    前記局選択手段は、前記移動局が利用する前記情報サービスの種類および前記優先するリンクに基づいて、ハンドオーバ先の基地局を選択する、
    ことを特徴とする請求の範囲第1項記載のハンドオーバ制御装置。
  7. 前記測定情報には、通信品質を示す複数の指標値が含まれており、
    前記候補判定手段は、上りリンクの判定に用いる指標と下りリンクの判定に用いる指標とを独立に選択する、
    ことを特徴とする請求の範囲第1項記載のハンドオーバ制御装置。
  8. 前記測定情報には、通信品質を示す複数の指標値が含まれており、
    前記候補判定手段は、前記複数の指標値を重み付けして計算した値に基づいて、最適な基地局を判定する、
    ことを特徴とする請求の範囲第1項記載のハンドオーバ制御装置。
  9. 前記局選択手段は、前記移動局が双方向通信を行う情報サービスを利用する場合、上りリンクおよび下りリンクのうち前記情報サービスが要求するスループットが大きいリンクを前記優先するリンクと判断する、
    ことを特徴とする請求の範囲第1項記載のハンドオーバ制御装置。
  10. 前記局選択手段は、前記移動局が双方向通信を行う情報サービスを利用し、かつ、前記移動局の電池残量が所定量未満の場合、上りリンクを前記優先するリンクと判断する、
    ことを特徴とする請求の範囲第1項記載のハンドオーバ制御装置。
  11. 複数の基地局を利用して無線通信を行う移動局において、
    各基地局との間の上りリンクおよび下りリンクの通信品質を示す測定情報を取得する情報取得手段と、
    前記情報取得手段で取得された前記測定情報に基づいて、上りリンクおよび下りリンクそれぞれについて最適な基地局を判定する候補判定手段と、
    無線通信で利用する情報サービスの種類に応じて、上りリンクおよび下りリンクのうち優先するリンクを判断し、前記候補判定手段で前記優先するリンクについて最適と判定された基地局をハンドオーバ先として選択する局選択手段と、
    を有することを特徴とする移動局。
  12. 前記基地局からの受信信号に基づいて、下りリンクの通信品質を測定して下りリンクの測定情報を出力する測定手段を更に有し、
    前記情報取得手段は、各基地局が出力する上りリンクの測定情報を現在の接続先の基地局経由で取得し、下りリンクの測定情報を前記測定手段から取得する、
    ことを特徴とする請求の範囲第11項記載の移動局。
  13. 移動局との間で無線通信を行う基地局であって、他の基地局とネットワークで接続された基地局において、
    前記移動局との間の上りリンクおよび下りリンクの通信品質と、前記移動局と前記他の基地局との間の上りリンクおよび下りリンクの通信品質とを示す測定情報を取得する情報取得手段と、
    前記情報取得手段で取得された前記測定情報に基づいて、上りリンクおよび下りリンクそれぞれについて最適な基地局を判定する候補判定手段と、
    前記移動局が無線通信で利用する情報サービスの種類に応じて、上りリンクおよび下りリンクのうち優先するリンクを判断し、前記候補判定手段で前記優先するリンクについて最適と判定された基地局をハンドオーバ先として選択する局選択手段と、
    前記移動局が前記局選択手段で選択された基地局へのハンドオーバを行うことを指示するハンドオーバ要求を出力する送信手段と、
    を有することを特徴とする基地局。
  14. 前記移動局からの受信信号に基づいて、前記移動局との間の上りリンクの通信品質を測定して上りリンクの測定情報を出力する測定手段を更に有し、
    前記情報取得手段は、上りリンクの測定情報を前記測定手段および前記他の基地局から取得し、下りリンクの測定情報を前記移動局から取得する、
    ことを特徴とする請求の範囲第13項記載の基地局。
  15. 移動局との間で無線通信を行う複数の基地局とネットワークで接続されたハンドオーバ制御サーバにおいて、
    前記移動局と各基地局との間の上りリンクおよび下りリンクの通信品質を示す測定情報を取得する情報取得手段と、
    前記情報取得手段で取得された前記測定情報に基づいて、上りリンクおよび下りリンクそれぞれについて最適な基地局を判定する候補判定手段と、
    前記移動局が無線通信で利用する情報サービスの種類に応じて、上りリンクおよび下りリンクのうち優先するリンクを判断し、前記候補判定手段で前記優先するリンクについて最適と判定された基地局をハンドオーバ先として選択する局選択手段と、
    前記移動局が前記局選択手段で選択された基地局へのハンドオーバを行うことを指示するハンドオーバ要求を出力する送信手段と、
    を有することを特徴とするハンドオーバ制御サーバ。
  16. 前記情報取得手段は、上りリンクの測定情報を各基地局から取得し、前記移動局が出力する下りリンクの測定情報を前記移動局の現在の接続先の基地局経由で取得する、
    ことを特徴とする請求の範囲第15項記載のハンドオーバ制御サーバ。
  17. 移動局のハンドオーバ先を複数の基地局から選択するハンドオーバ制御装置のハンドオーバ制御方法において、
    前記移動局と各基地局との間の上りリンクおよび下りリンクの通信品質を示す測定情報を取得し、
    取得した前記測定情報に基づいて、上りリンクおよび下りリンクそれぞれについて最適な基地局を判定し、
    前記移動局が無線通信で利用する情報サービスの種類に応じて、上りリンクおよび下りリンクのうち優先するリンクを判断し、前記優先するリンクについて最適と判定した基地局をハンドオーバ先として選択する、
    ことを特徴とするハンドオーバ制御方法。
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