JPWO2009107587A1

JPWO2009107587A1 - 無線通信装置

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Publication number: JPWO2009107587A1
Application number: JP2010500679A
Authority: JP
Inventors: 知津子長澤; 空悟守田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2008-02-27
Filing date: 2009-02-23
Publication date: 2011-06-30
Anticipated expiration: 2029-02-23
Also published as: WO2009107587A1; US8594044B2; JP5074575B2; KR101169160B1; KR20100112183A; US20110044288A1

Abstract

第１無線通信ネットワーク15から第２無線通信ネットワーク16へハンドオーバする際に、ハンドオーバ制御部36から、ハンドオーバまでの準備時間を取得するとともに、第１無線通信ネットワーク15および第２無線通信ネットワーク16を介してそれぞれデータを受信して、受信した同一データの受信時間に基づいて両者の遅延時間差を取得し、これらの取得情報と、ハンドオーバ準備の開始を決定した時点でのジッタバッファ47内のデータ量とに基づいて、実行中のアプリケーションの再生速度を制御する。これにより、再生品質およびリアルタイム性が低下したり、パケットロスが生じたりすることなく、異なる無線通信ネットワークへのハンドオーバを可能とする。

Description

関連出願の相互参照

本出願は、２００８年２月２７日に出願された日本国特許出願２００８−４５８３３号の優先権を主張するものであり、この先の出願の開示全体をここに参照のために取り込む。

本発明は、異なる無線通信ネットワーク間でのハンドオーバが可能な無線通信装置に関するものである。

近年、ＩＥＴＦ（Internet Engineering Task Force）では、ユビキタス環境の実現に向けて、例えば携帯電話ネットワークや無線ＬＡＮ等、異なる複数の無線通信ネットワーク間でのハンドオーバを可能として、シームレスな移動を行うＩＰモビリティ技術が検討されている。このＩＰモビリティ技術における具体的なプロトコルとしては、通信端末個々の移動をサポートするモバイルＩＰｖ４およびモバイルＩＰｖ６（以下、これらを総称してモバイルＩＰと略称する）があり、ネットワーク単位での移動をサポートするＮＥＭＯ（Network Mobility）がある。

ところで、無線通信ネットワークを介して、ＶｏＩＰなどのリアルタイム性を有するアプリケーション（以下、適宜、アプリと略称する）を実行する場合、無線通信経路の許容帯域は、フェージング等の伝搬環境に依存して変化し、その許容帯域の変化に応じて通信端末が受信するパケットの到着間隔も変化する。

このため、一般には、通信端末にジッタバッファを設けて、受信したパケットを一旦、ジッタバッファに溜め込み、その後、アプリに応じた間隔でジッタバッファからパケットを読み出して再生する。これにより、パケットの揺らぎ、すなわち到着間隔のずれ（ジッタ）によるパケットの再生間隔のずれを吸収して、再生音質等の再生品質の低下を防止するようにしている。また、ジッタが大きく、ジッタバッファ内のパケットがなくなって無音等が発生してしまう場合や、短時間で大量にパケットを受信して、パケットがジッタバッファに入りきらない場合などは、再生速度を変えたり、受信したパケットを破棄したり、ジッタバッファのサイズを変更したり、している。

一方、通信端末が受信するパケットの下り絶対遅延時間、すなわち、相手通信端末から送信されたパケットが、無線通信ネットワークを介して受信されるまでに要する時間（遅延時間）は、無線通信ネットワークに応じて異なる。このため、通信端末が移動する無線通信装置の場合には、異なる無線通信ネットワークにハンドオーバした際に、例えば、ハンドオーバ先の下り絶対遅延時間が、ハンドオーバ元の下り絶対遅延時間より長いと、その差の分だけ、パケットの受信空き時間が生じることになる。

このような場合、例えば、ジッタバッファからのパケットの読み出し間隔を、アプリに応じた一定の間隔として、一定の再生速度でパケットを再生すると、ハンドオーバ元の無線通信ネットワークから受信した最後のパケットが、ジッタバッファから読み出されるまでに要する時間（すなわち、ジッタバッファ標準遅延時間）よりも、上記の受信空き時間が長い場合には、その長い分の時間は、ジッタバッファ内のパケットが空となる。その結果、少なくとも、この時間帯は、パケットの再生が行われないため、無音等の状態となって再生品質の低下を招くことになる。

図１０は、この場合のジッタバッファの制御方法を説明するための図である。図１０（ａ）は、ジッタバッファが単位時間当たりに受信するパケット数、図１０（ｂ）は、ジッタバッファからのパケットの再生速度（読み出し間隔）、図１０（ｃ）は、ジッタバッファ内のパケット数をそれぞれ示す。また、図１１は、この場合のパケットの流れを示す。図１１において、「送信」は、相手通信端末によるパケットの送信タイミング、「受信」は、無線通信装置のジッタバッファが受信するパケットの受信タイミング、「再生」は、無線通信装置によるパケットの再生タイミング（ジッタバッファからのパケットの読み出しタイミング）をそれぞれ示す。なお、ここでは、ハンドオーバ元の無線通信ネットワークＡおよびハンドオーバ先の無線通信ネットワークＢの各々において、受信パケットに揺らぎ（到着間隔のずれ）はないものとして示す。

図１０および図１１から明らかなように、ハンドオーバ先の無線通信ネットワークＢにおける下り絶対遅延時間TddnBが、ハンドオーバ元の無線通信ネットワークＡにおける下り絶対遅延時間TddnAよりも長く、かつ、（TddnB−TddnA）が、ジッタバッファ内に標準のパケット数が蓄積されている場合に受信パケットが受けるジッタバッファ標準遅延時間Taよりも長い場合には、Tn＝{（TddnB−TddnA）−Ta}、の時間は、パケットの再生が行われない。しかも、この場合には、ハンドオーバ先の無線通信ネットワークＢからパケットを受信したら、直ちに再生することになるため、ジッタを吸収できない。

このようなハンドオーバ時の不具合を改善する方法として、例えば、ハンドオーバ可能な無線通信ネットワーク毎の絶対遅延時間を、無線通信装置やホームエージェント等に予め設定し、ハンドオーバする際に、ハンドオーバ元およびハンドオーバ先の設定された絶対遅延時間を取得して、それらの遅延時間差に基づいて無音期間が生じないように、再生速度を制御することが考えられる。

また、他の改善方法として、例えば、パケットの受信状況を監視し、パケットが通常の受信間隔で受信できなかった場合には、ジッタバッファからのパケットの読み出し、すなわちパケットの再生速度を制御するジッタバッファ制御方法（例えば、特許文献１参照）を採用することが考えられる。

図１２は、特許文献１に開示されたジッタバッファ制御方法を採用した場合の再生速度の制御方法を説明するための図である。図１２（ａ）〜（ｃ）は、図１０（ａ）〜（ｃ）と同様に、ジッタバッファの単位時間当たりの受信パケット数、再生速度、ジッタバッファ内のパケット数をそれぞれ示す。また、図１３は、この場合のパケットの流れを示す。

図１２および図１３においては、下り絶対遅延時間がTddnAの無線通信ネットワークＡから、TddnAよりも長い下り絶対遅延時間TddnBの無線通信ネットワークＢにハンドオーバした場合のように、それまでの受信間隔でパケットが受信できなかった場合には、受信間隔の増加に従って、ジッタバッファ内のパケットの再生速度を徐々に低速とする。その後は、受信間隔が正常に戻った場合には、ジッタバッファ内のパケット数に応じて、再生速度を通常の再生速度まで徐々に増加させるように制御する。

特開２００６−２３８４４５号公報

しかしながら、無線通信システム毎に予め設定された絶対遅延時間を用いる前者の再生速度制御方法にあっては、各無線通信システムの絶対遅延時間が、無線状態等によって大きく変化すると、ハンドオーバする際に、ハンドオーバ元およびハンドオーバ先の無線通信システムにおける実際の絶対遅延時間と、設定された絶対遅延時間との間に大きな差が生じる場合がある。

このため、算出した遅延時間差が実際の遅延時間差よりも長かった場合は、必要以上に再生速度を落とすことになる。その結果、ＶｏＩＰにおいては、再生速度がもとの音声の速度から大きく変化することになるため、再生音の音質が大きく低下して、再生品質の低下を招き、ユーザにとって聞きにくくなる。また、逆に、算出した遅延時間差が実際の遅延時間差よりも短かった場合は、ジッタバッファ内へのパケットの蓄積量が足らなくなって、無音が発生することになり、初期の目的を達成できなくなる。

また、特許文献１に開示のジッタバッファの制御方法においては、単に、それまでの受信間隔でパケットが受信できなかった場合に、ジッタバッファに現在溜まっているパケットの再生速度を徐々に遅くするように制御しているに過ぎない。このため、ハンドオーバ先の下り絶対遅延時間TddnBが比較的長い場合には、再生速度の低速変化が大きくなって、再生品質の低下を招くことが懸念される。

また、図１２および図１３は、ジッタバッファ内のパケットが空となって、無音等が発生しなかった場合の制御例を示しているが、実際には、パケットの受信間隔がどれだけ空くかは未知である。このため、ジッタバッファ標準遅延時間Taやハンドオーバ先の下り絶対遅延時間TddnBによっては、ジッタバッファ内のパケットが空となって、無音等が発生することも懸念される。なお、無音等の発生を防止するため、ジッタバッファ標準遅延時間Taを、より大きくすることも考えられる。しかし、このようにすると、例えば、ＶｏＩＰにおいては、相手端末からのパケットの再生に遅れが生じるため、リアルタイム性に欠けることになる。

したがって、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、再生品質およびリアルタイム性が低下することなく、異なる無線通信ネットワークへのハンドオーバが可能な無線通信装置を提供することにある。

上記目的を達成する第１の観点に係る無線通信装置の発明は、
第１無線通信ネットワーク、および該第１無線通信ネットワークと異なる第２無線通信ネットワークに接続して無線通信を実行する無線通信部と、
前記無線通信部を介してリアルタイム通信系のアプリケーションを実行する実行部と、
前記第１無線通信ネットワークに接続して前記アプリケーションを実行中に、当該第１無線通信ネットワークにおける無線リンクの通信品質を取得する通信品質取得部と、
該通信品質取得部により取得した前記通信品質に基づいて、前記第１無線通信ネットワークから前記第２無線通信ネットワークへのハンドオーバの準備を開始するか否かを決定する決定部と、
前記アプリケーションの実行中に、前記決定部がハンドオーバ準備の開始を決定すると、前記通信品質取得部が取得した通信品質に基づいてハンドオーバを開始するまでのハンドオーバ準備時間を推定する推定部と、
前記決定部がハンドオーバ準備の開始を決定すると、前記第１無線通信ネットワークおよび前記第２無線通信ネットワークを介してそれぞれデータを受信して、受信した同一データの受信時間に基づいて、前記第１無線通信ネットワークと前記第２無線通信ネットワークとの間の遅延時間差を計測する計測部と、
前記推定部により推定したハンドオーバ準備時間と、前記計測部により計測した遅延時間差と、前記決定部がハンドオーバ準備の開始を決定した時点での前記ジッタバッファ監視部による前記ジッタバッファ内のデータ量とに基づいて、前記実行部による当該アプリケーションの再生速度を制御する制御部と、
を備えることを特徴とするものである。

第２の観点に係る発明は、第１の観点に係る無線通信装置において、
前記制御部は、前記第２無線通信ネットワークによる受信時間の方が、前記第１無線通信ネットワークによる受信時間よりも所定時間以上遅い場合に、前記実行部による当該アプリケーションの再生速度を遅くすることを特徴とするものである。

第３の観点に係る発明は、第２の観点に係る無線通信装置において、
前記制御部は、ハンドオーバの準備を開始してから、前記実行部による当該アプリケーションの再生速度を遅くすることを特徴とするものである。

第４の観点に係る発明は、第３の観点に係る無線通信装置において、
前記制御部は、前記第２無線通信ネットワークからのデータの受信開始時点で、前記ジッタバッファ内のデータ量が０となるように、前記実行部による当該アプリケーションの再生速度を遅くすることを特徴とするものである。

第５の観点に係る発明は、第２の観点に係る無線通信装置において、
前記実行部は、受信したデータのジッタを吸収するジッタバッファと、該ジッタバッファのデータ量を監視するジッタバッファ監視部と、を備え、
前記制御部は、前記第２無線通信ネットワークへのハンドオーバが完了した後、前記ジッタバッファ監視部が監視する前記ジッタバッファのデータ量が所定量を超えると、当該アプリケーションの再生速度を通常の速度に戻すことを特徴とするものである。

本発明に係る無線通信装置においては、第１無線通信ネットワークから第２無線通信ネットワークへハンドオーバする際に、事前に、ハンドオーバまでの準備時間を取得するとともに、第１無線通信ネットワークおよび第２無線通信ネットワークを介してそれぞれデータを受信して、受信した同一データの受信時間に基づいて、第１無線通信ネットワークと第２無線通信ネットワークとの間の遅延時間差を取得する。そして、これら取得情報と、ハンドオーバ準備の開始を決定した時点でのジッタバッファ内のデータ量とに基づいて、アプリケーションの再生速度を制御する。これにより、ハンドオーバ時の実際の無線状態に応じて、アプリケーションの再生速度を最適に制御することができるので、再生品質およびリアルタイム性を低下させることなく、第１無線通信ネットワークから第２無線通信ネットワークへのハンドオーバが可能となる。

本発明の一実施の形態に係る無線通信装置が使用可能な通信ネットワークの概略構成を示す図である。図１に示した無線通信装置の概略構成を示すブロック図である。図２に示した無線通信装置の電話機能部の概略構成を示す機能ブロック図である。図２に示したハンドオーバ制御部によるハンドオーバ準備時間の算出方法を説明するための図である。図１に示す無線通信装置（ＭＮ）とＨＡとの間のハンドオーバ時のシーケンスを示す図である。遅延時間差の取得方法を説明するための図である。図３に示した電話機能部の要部の動作を示すシーケンス図である。図３に示したジッタバッファ制御部による受信パケットの再生速度制御方法の一例を説明するための図である。図３に示した電話機能部におけるジッタバッファの制御例を説明するための図である。従来のジッタバッファの制御方法の一例を説明するための図である。図１０に示した制御方法によるパケットの流れを示す図である。従来のジッタバッファの制御方法の他の例を説明するための図である。図１２に示した制御方法によるパケットの流れを示す図である。

符号の説明

１１無線通信装置（ＭＮ）
１２相手通信端末
１２ａ送受話器
１５第１無線通信ネットワーク
１５ａアクセスポイント
１６第２無線通信ネットワーク
１６ａ基地局
１７パケットネットワーク
１８インターネット
２１，２２ＳＩＰサーバ
２３ホームエージェント（ＨＡ）
３１第１無線Ｉ／Ｆ
３２第２無線Ｉ／Ｆ
３３電話機能部
３４通信処理部
３５無線情報取得部
３６ハンドオーバ制御部
４７ジッタバッファ
５０ジッタバッファ監視部
５１ジッタバッファ制御部
５５ハンドオーバ情報取得部
５６再生速度計算部

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る無線通信装置が使用可能な通信ネットワークの概略構成を示す図である。図１において、移動ノードである無線通信装置１１は、対向ノードである相手通信端末１２との間で、リアルタイム通信系のアプリであるＶｏＩＰによる通話を行うものとする。無線通信装置１１は、第１無線通信ネットワーク１５と第２無線通信ネットワーク１６との間で、ハンドオーバが可能となっている。第１無線通信ネットワーク１５および第２無線通信ネットワーク１６は、インターネット１８に結合されている。

ここで、第１無線通信ネットワーク１５は、例えば無線ＬＡＮ（Local Area Network）を想定し、第２無線通信ネットワーク１６は、例えばｃｄｍａ２０００１ｘＥＶ−ＤＯ（Code Division Multiple Access 2000 1x Evolution Data Only）の携帯電話ネットワークを想定する。第１無線通信ネットワーク１５における遅延時間（下り絶対遅延時間）は、第２無線通信ネットワーク１６における遅延時間（下り絶対遅延時間）よりも短いと仮定する。なお、図１において、符号１５ａは、第１無線通信ネットワーク１５のアクセスポイントを示し、符号１６ａは、第２無線通信ネットワーク１６の基地局を示す。

相手通信端末１２は、例えば送受話器１２ａが接続され、ソフトフォンがインストールされたパーソナルコンピュータからなり、図示しないインターネットサービスプロバイダを介してインターネット１８に接続されている。

また、第１無線通信ネットワーク１５および第２無線通信ネットワーク１６には、それぞれ通信を制御するＳＩＰ（Session Initiation Protocol）サーバ２１および２２が接続されている。さらに、インターネット１８には、無線通信装置１１宛の受信パケットを、無線通信装置１１が接続されている無線通信ネットワークに転送するホームエージェント（ＨＡ：Home Agent）２３と、通信を制御するＳＩＰサーバ２４とが接続されている。

図１に示す通信ネットワークにおいては、ＨＡ２３に、無線通信装置１１が本来属する無線通信ネットワークで用いるホームアドレスを登録するとともに、ハンドオーバ時に、ハンドオーバ先の無線通信ネットワーク１６の気付けアドレス（care of address）を登録する。これにより、無線通信装置１１は、異なる無線通信ネットワーク間でのハンドオーバが可能となる。なお、このようなＩＰモビリティ技術については、上述したモバイルＩＰや、ＮＥＭＯにおいて公知であるので、ここでは詳細な説明は省略する。

本実施の形態では、無線通信装置１１が本来属する無線通信ネットワークを第１無線通信ネットワーク１５として、この第１無線通信ネットワーク１５から第２無線通信ネットワーク１６へハンドオーバするものとする。

図２は、図１に示した本実施の形態に係る無線通信装置１１の概略構成を示す機能ブロック図である。無線通信装置１１は、第１無線通信ネットワーク１５に対応する第１無線Ｉ／Ｆ（インターフェース）３１と、第２無線通信ネットワーク１６に対応する第２無線Ｉ／Ｆ３２と、ＶｏＩＰのアプリを実行する電話機能部３３と、第１無線通信ネットワーク１５および第２無線通信ネットワーク１６への接続を制御する通信処理部３４と、第１無線通信ネットワーク１５および第２無線通信ネットワーク１６の無線情報を取得する無線情報取得部３５と、第１無線通信ネットワーク１５と第２無線通信ネットワーク１６との間のハンドオーバを制御するハンドオーバ制御部３６と、を有する。

通信処理部３４は、第１無線Ｉ／Ｆ３１および第２無線Ｉ／Ｆ３２とともに無線通信を実行する無線通信部を構成する。この通信処理部３４は、電話機能部３３と相手通信端末１２との間で、第１無線通信ネットワーク１５および／または第２無線通信ネットワーク１６を介して通話を行うとともに、ハンドオーバ制御部３６による制御のもとに、ＨＡ２３と通信するように、第１無線Ｉ／Ｆ３１および第２無線Ｉ／Ｆ３２の接続を制御する。

無線情報取得部３５は、無線情報として、第１無線Ｉ／Ｆ３１および第２無線Ｉ／Ｆ３２から、それぞれ対応する第１無線通信ネットワーク１５および第２無線通信ネットワーク１６の通信品質を取得し、その取得した通信品質をハンドオーバ制御部３６に供給する。ここで、通信品質は、例えば、無線状態を表すＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）を取得する。したがって、無線情報取得部３５は、無線リンクの通信品質を取得する通信品質取得部を構成する。

ハンドオーバ制御部３６は、無線情報取得部３５からの通信品質に基づいて、ハンドオーバを予定するか否か、すなわちハンドオーバの準備を開始するか否かの決定を含むハンドオーバ情報を生成し、そのハンドオーバ情報に基づいてハンドオーバを制御する。

図３は、図２に示した無線通信装置１１の電話機能部３３の概略構成を示す機能ブロック図である。電話機能部３３は、例えばソフトフォンからなり、公知のソフトフォンの構成と同様に、ボタン入力部４１、画面表示部４２、マイク４３、エンコーダ４４、パケット送信部４５、パケット受信部４６、ジッタバッファ４７、デコーダ４８、スピーカ４９、ジッタバッファ監視部５０、ジッタバッファ制御部５１、ＳＩＰ制御部５２、および全体の動作を制御する全体制御部５３を有する。

全体制御部５３は、ボタン入力部４１や画面表示部４２を介して、ユーザの操作情報を取得し、その取得情報に基づいて全体の動作を制御する。また、ＳＩＰ制御部５２は、通話の開始や終了のＳＩＰの手続きを制御する。通話中において、マイク４３から取得された音声データは、エンコーダ４４でエンコードされ、そのエンコードされたデータは、パケット送信部４５からパケットに入れられて、通信処理部３４を経て相手通信端末１２へ送信される。

また、通信処理部３４を経てパケット受信部４６で受信された相手通信端末１２からのパケットは、ジッタバッファ４７に一旦取り込まれてから読み出され、その読み出されたパケットは、デコーダ４８でペイロード部分がデコードされて、スピーカ４９から再生音声として出力される。なお、ジッタバッファ４７のパケットの受信状況や、ジッタバッファ４７内のパケット数（データ量）の状態は、ジッタバッファ監視部５０で監視され、その監視結果に基づいて、ジッタバッファ制御部５１により、ジッタバッファ４７からのパケットの読み出し速度や、受信したパケットの破棄などの処理が制御される。

本実施の形態に係る無線通信装置１１は、電話機能部３３に、さらに、ハンドオーバ情報取得部５５および再生速度計算部５６を備える。ハンドオーバ情報取得部５５は、ハンドオーバ制御部３６からのハンドオーバ情報を一定間隔毎に監視して、ハンドオーバの予定があるか否かの情報を取得する。ハンドオーバの予定があった場合には、ハンドオーバ情報取得部５５は、さらに、ハンドオーバ制御部３６から所要のハンドオーバ情報を取得して、その取得した所要のハンドオーバ情報を再生速度計算部５６に供給する。

再生速度計算部５６は、ハンドオーバ情報取得部５５から取得した所要のハンドオーバ情報に基づいて、ジッタバッファ４７のパケットの読み出し速度、すなわち受信パケットの再生速度（本実施の形態では、ＶｏＩＰアプリの再生速度）を制御するか否かを判定する。その結果、制御する場合には、再生速度計算部５６は、当該取得した所要のハンドオーバ情報と、ジッタバッファ監視部５０によるジッタバッファ４７の監視結果とに基づいて、受信パケットの再生速度を計算し、その計算結果をジッタバッファ制御部５１に供給する。これにより、ジッタバッファ制御部５１は、受信パケットの再生速度が、再生速度計算部５６で計算された再生速度となるように、ジッタバッファ４７からの受信パケットの読み出しを制御する。したがって、本実施の形態に係る無線通信装置１１において、電話機能部３３は、リアルタイム通信系のアプリケーションを実行する実行部、および当該アプリケーションの再生速度を制御する制御部を構成する。

以下、本実施の形態に係る無線通信装置１１の動作について説明する。先ず、主としてハンドオーバ制御部３６の動作について説明する。

ハンドオーバ制御部３６は、第１無線Ｉ／Ｆ３１および第２無線Ｉ／Ｆ３２からそれぞれ取得した通信品質に基づいて、ハンドオーバの予定を決定する。例えば、第１無線通信ネットワーク１５と無線リンクを形成して通話を行っている場合に、第１無線Ｉ／Ｆ３１から取得した通信品質がハンドオーバ予定決定閾値よりも悪くなり、かつ第２無線Ｉ／Ｆ３２の通信品質がハンドオーバ予定決定閾値以上となった場合には、ハンドオーバ制御部３６は、第２無線通信ネットワーク１６へのハンドオーバ予定を決定する、すなわちハンドオーバ準備の開始を決定する。なお、通話に使用していない第２無線通信ネットワーク１６の通信品質は、例えば、基地局１６ａから送信される報知情報を受信して取得（測定）する。

ハンドオーバ制御部３６は、ハンドオーバ予定を決定した場合には、ハンドオーバ開始までのハンドオーバ準備時間T1を取得する。また、ハンドオーバ制御部３６は、第１無線通信ネットワーク１５および第２無線通信ネットワーク１６を介してそれぞれデータを受信するようにして、受信した同一データの受信時間に基づいて、第１無線通信ネットワーク１５と第２無線通信ネットワーク１６との間の遅延時間差T2を取得する。そして、ハンドオーバ制御部３６は、これらの取得した情報を所要のハンドオーバ情報として、ハンドオーバ予定有りを示す情報とともに、電話機能部３３に供給する。したがって、本実施の形態に係る無線通信装置１１において、ハンドオーバ制御部３６は、ハンドオーバの準備を開始するか否かを決定する決定部、ハンドオーバ準備時間を推定する推定部、および第１無線通信ネットワーク１５と第２無線通信ネットワーク１６との間の遅延時間差を計測する計測部を構成する。

次に、ハンドオーバ制御部３６による、ハンドオーバ準備時間T1および遅延時間差T2の取得方法について説明する。

（ハンドオーバ準備時間T1の取得方法）
ハンドオーバ準備時間T1は、例えば、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、通信品質を決定する無線状態(Rs)の単位時間の変化率ΔRs（傾き）に基づいて算出する。ここで、変化率ΔRsは、無線状態がハンドオーバ予定決定閾値を下回ってハンドオーバ予定を決定した時点で計測して取得することもできるが、本実施の形態では、当該通話中において、ハンドオーバの予定決定時点から所定時間前までの変化率平均値ΔRsrmsを取得する。

このため、ハンドオーバ制御部３６は、下記の（１）式に従って、現在使用中の無線通信ネットワークにおける無線状態の単位時間（Δｔ）の変化率ΔRs(t)を所定のタイミングで算出して、所定時間前（例えば、２sec前）までの複数の変化率ΔRs(t)をメモリに保持する。そして、ハンドオーバ予定を決定したら、その時点で保持していた所定時間前までの変化率平均値ΔRsrmsを算出する。なお、ここでは、徐々に無線状態が悪化していることを前提とする。
［数１］
ΔRs(t)＝|{Rs(t)−Rs(t-Δt)}／Δt| ・・・（１）

その後、ハンドオーバ制御部３６は、算出した変化率平均値ΔRsrmsが、予め設定した変化率閾値Rsrefよりも小さいか否かを判定する。その結果、ΔRsrms≦Rsrefの場合、すなわち、無線状態の変化が緩やかな場合には、図４（ａ）に示すように、ハンドオーバ準備時間T1を、予め設定した標準時間Tref（例えば、５sec）とする。

これに対し、ΔRsrms＞Rsrefの場合、すなわち、無線状態の変化が急激な場合には、例えば、T1＝Tref（Rsref／ΔRsrms）、を演算して、変化率ΔRsrmsが大きいほど、ハンドオーバ準備時間T1を、標準時間Trefよりも短く設定する。図４（ｂ）は、ΔRsrms＞Rsrefの場合で、ハンドオーバ準備時間T1を、標準時間Trefのほぼ半分の時間（２．５sec）に設定した場合を示す。

（遅延時間差T2の取得方法）
遅延時間差T2は、相手通信端末１２からのパケットを、第１無線通信ネットワーク１５および第２無線通信ネットワーク１６を介してそれぞれ受信し、その受信した同一パケットの受信時間から計測する。

図５は、無線通信装置（ＭＮ）１１とＨＡ２３との間のハンドオーバ時のシーケンスを示す図である。図５に示すように、ハンドオーバ制御部３６は、ハンドオーバ予定を決定すると、通信処理部３４を制御して、第２無線Ｉ／Ｆ３２を第２無線通信ネットワーク１６に接続する。次に、ハンドオーバ制御部３６は、ハンドオーバ先の第２無線通信ネットワーク１６を介してＨＡ２３にRegistration Request（ＮＥＭＯでは、Binding Update）を送信して、ＨＡ２３にハンドオーバ先の気付けアドレス（第２無線CoA）を登録する。

その後、ハンドオーバ制御部３６は、ＨＡ２３から返信される登録済み情報であるRegistration Reply（ＮＥＭＯでは、Binding Acknowledge）を受信したら、相手通信端末１２との間で、第１無線通信ネットワーク１５および第２無線通信ネットワーク１６の両方を用いて通信を行うように制御する。これにより、ハンドオーバ制御部３６は、第１無線通信ネットワーク１５および第２無線通信ネットワーク１６を介してそれぞれ受信される同一パケットの受信時間から、遅延時間差（受信時間差）T2を計測する。

本実施の形態では、同一パケットの受信時間差を、第２無線通信ネットワーク１６による受信時間から、第１無線通信ネットワーク１５による受信時間を減算した値とする。そして、図６に示すように、第１無線通信ネットワーク１５および第２無線通信ネットワーク１６を介してそれぞれ受信した所定個数の同一パケットにおける受信時間差の平均値を、遅延時間差T2として取得する。

なお、通信処理部３４は、第１無線通信ネットワーク１５および第２無線通信ネットワーク１６を介して受信されるパケットを監視し、同一パケットについては、早く受信したパケットを電話機能部３３に供給する。

以上のようにして、ハンドオーバ制御部３６は、ハンドオーバ準備時間T1、第１無線通信ネットワーク１５と第２無線通信ネットワーク１６との間の遅延時間差T2を取得して、それらの取得情報を電話機能部３３に供給する。

また、ハンドオーバ制御部３６は、ハンドオーバ予定を決定した場合には、ハンドオーバ準備時間T1が経過した時点で、図５に示すように、ハンドオーバ元の第１無線通信ネットワーク１５を介して、ＨＡ２３にハンドオーバの開始を示すUnregistration、すなわちLifetimeが０のRegistration Request（ＮＥＭＯでは、Lifetimeが０のBinding Update）を送信して、ＨＡ２３にハンドオーバ元の気付けアドレス（第１無線CoA）の登録抹消を要求する。

その後、ハンドオーバ制御部３６は、第１無線通信ネットワーク１５を介して、ＨＡ２３から返信されるハンドオーバ完了情報であるRegistration Reply（ＮＥＭＯでは、Binding Acknowledge）を受信したら、ハンドオーバ元の第１無線通信ネットワーク１５の接続を切断する。以後は、ハンドオーバ制御部３６は、ハンドオーバ先の第２無線通信ネットワーク１６を介してＶｏＩＰアプリを継続するように通信処理部３４を制御するとともに、受信したハンドオーバ完了情報を電話機能部３３に供給する。

次に、電話機能部３３の動作について説明する。図７は、電話機能部３３の要部の動作を示すシーケンス図である。ハンドオーバ情報取得部５５は、ハンドオーバ制御部３６からのハンドオーバ情報を一定間隔毎に監視する。その結果、ハンドオーバ予定有りの情報が取得された場合には、ハンドオーバ情報取得部５５は、さらに、ハンドオーバ制御部３６からの所要のハンドオーバ情報であるハンドオーバ準備時間T1、遅延時間差T2を取得して、その取得した所要のハンドオーバ情報を再生速度計算部５６に供給する。

再生速度計算部５６は、ハンドオーバ情報取得部５５から取得した所要のハンドオーバ情報に基づいて、先ず、遅延時間差T2が所定値（＞０）を超えるか否か、すなわち、ハンドオーバ先の第２無線通信ネットワーク１６における下り絶対遅延時間が、ハンドオーバ元の第１無線通信ネットワーク１５における下り絶対遅延時間よりも所定値を超えるほど長いか否かを判定する。

その結果、遅延時間差T2が所定値を超える場合、再生速度計算部５６は、取得した所要のハンドオーバ情報と、ジッタバッファ監視部５０によるジッタバッファ４７の監視結果とに基づいて、例えば、ハンドオーバ先の第２無線通信ネットワーク１６からのパケットの受信開始時点で、ジッタバッファ４７内のパケット数が０となるように、下記の（２）式から、ジッタバッファ４７の受信パケットの再生速度Vを計算する。なお、（２）式において、V1は標準再生速度を示す。Tbは、ハンドオーバ予定有りの情報を受信した時点でのジッタバッファ４７のパケット数（データ量）に相当する時間を示す。また、再生速度V,V1は、時間比（時間／時間）で表し、例えば、V1＝１である。
［数２］
V=(Tb+T1×V1)/(T1+T2) ・・・（２）

再生速度計算部５６で算出された再生速度Vは、ジッタバッファ制御部５１に供給される。これにより、ジッタバッファ制御部５１は、受信パケットを標準の再生速度よりも低速の再生速度Vで再生するように、ジッタバッファ４７からの受信パケットの読み出しを制御する。

ここで、ジッタバッファ制御部５１による受信パケットの再生速度制御は、例えば、以下に説明する第１の再生速度制御方法または第２の再生速度制御方法の何れかにより実行される。

（ａ）第１の再生速度制御方法
標準再生速度V1に対するジッタバッファ４７からのパケットの読み出し間隔をTR1、上記（２）式における(Tb+T1×V1)/(T1+T2)をk、算出した再生速度Vに対応するジッタバッファ４７からのパケットの読み出し間隔をTR、するとき、TR=TR1/k、とする。例えば、標準再生速度V1では、ジッタバッファ４７内のパケットを２０msecの間隔で読み出して再生するＶｏＩＰアプリの場合において、再生速度Vを標準再生速度V1の８０％（k=0.8）とする場合には、ジッタバッファ４７からのパケットの読み出し間隔TRを、TR=20/0.8(msec)、とする。

（ｂ）第２の再生速度制御方法
ハンドオーバのための再生速度のコントロールを開始したら、その直後に再生したパケット（最初のパケット）のタイムスタンプと、その再生時間とを組み合わせて記録する。その後のパケットについては、下記（３）式で示す時間Tvに、ジッタバッファ４７から読み出して再生する。なお、（３）式において、TDは、遅延時間で、初期値は０である。
［数３］
Tv=（パケットのタイムスタンプ−最初のパケットのタイムスタンプ）＋（最初のパケットの再生時間＋TD）・・・（３）

ここで、ジッタバッファ４７からパケットを読み出す際、[{V1/(V1-V)}-1]個目に読み出したパケットは、コピーしてデコーダ４８内のメモリに記憶し、コピー元のパケットを再生した後、次の再生タイミングでコピーしたパケットを読み出して再生する。例えば、再生速度Vを、標準再生速度V1の８０％とする場合には、図８に示すように、ジッタバッファ４７内の順次の４個のパケットＰ１〜Ｐ４を順番に読み出して再生するとともに、４個目のパケットＰ４はコピーし、そのコピーしたパケットＰ４′は、コピー元のパケットＰ４を再生した後、次の再生タイミングで再生する。その後、ジッタバッファ４７からパケットＰ５を読み出す際は、上記（３）式のTDを、コピーによる再生間隔の時間分増加する。なお、[{V1/(V1-v)}-1]個目に読み出すパケットが、届いていなかったり、破棄されたりして、ジッタバッファ４７にない場合には、次の再生タイミングのパケットに対して、同様の処理を行う。

以上のようにして、ジッタバッファ制御部５１は、受信パケットの再生速度制御を実行する。その後、ハンドオーバ情報取得部５５がハンドオーバ制御部３６からハンドオーバ完了情報を取得したら、再生速度計算部５６は、ジッタバッファ監視部５０から一定時間毎にパケットの受信間隔時間を取得して、取得した受信間隔時間の所定時間における平均値を算出し、その算出したパケット受信間隔平均値と、当該ＶｏＩＰアプリでの標準の受信間隔との差が、閾値以内に入ったか否かを監視する。

その結果、閾値以内に入った場合には、再生速度計算部５６は、ハンドオーバ先からのパケットを受信したと判定して、その時点でのジッタバッファ４７内のパケット数（データ量）をジッタバッファ監視部５０から取得し、その取得したパケット数が所定量を超えているか否かを判断する。

その結果、ジッタバッファ４７内のパケット数が所定量を超えていない場合には、再生速度計算部５６は、当該パケット数が所定量を超える、t=(Ta-Tb)/(V1-V)の後に、通常の再生速度制御に戻すようにジッタバッファ制御部５１に指示する。ここで、Taは、ジッタバッファ４７内の標準パケット数に相当するジッタバッファ標準遅延時間である。これに対し、ジッタバッファ４７内のパケット数が所定量を超えている場合には、再生速度計算部５６は、直ちに通常の再生速度制御に戻すようにジッタバッファ制御部５１に指示する。すなわち、再生速度計算部５６が、ハンドオーバ先からのパケットを受信したと判断したら、ジッタバッファ制御部５１は、ジッタバッファ４７内のパケット数が所定量を超えると、標準再生速度V1に戻すようにジッタバッファ４７の読み出しを制御する。

図９は、本実施の形態によるジッタバッファ４７の制御方法を説明するための図である。図９において、（ａ）は、ジッタバッファ４７が単位時間当たりに受信するパケット数、（ｂ）は、ジッタバッファ４７からのパケットの再生速度（読み出し間隔）、（ｃ）は、ジッタバッファ４７内のパケット数をそれぞれ示す。

以上のように、本実施の形態に係る無線通信装置１１によれば、絶対遅延時間の短い第１無線通信ネットワーク１５から、絶対遅延時間の長い第２無線通信ネットワーク１６にハンドオーバする場合、事前に、ハンドオーバまでの準備時間T1と、遅延時間差T2とを取得するので、ハンドオーバ準備の開始を決定した時点から、どれだけの時間経過後に、どれだけの時間に亘ってパケットが到着しないかを知ることができる。これにより、パケットが到着しない期間にも、ハンドオーバ元の第１無線通信ネットワーク１５から受信したパケットを再生できるように、ハンドオーバ準備の開始を決定した時点から、長い時間をかけて第１無線通信ネットワーク１５および第２無線通信ネットワーク１６間における遅延時間差T2を吸収するように、再生速度Vを制御することができるので、標準の再生速度V1との差を小さくできる。

しかも、ハンドオーバの予定を決定してからハンドオーバを開始するまでの期間は、第１無線通信ネットワーク１５および第２無線通信ネットワーク１６の両方を用いて相手通信端末１２と通信を行い、これにより両方で受信される同一パケットの受信時間から第１無線通信ネットワーク１５と第２無線通信ネットワーク１６との間の遅延時間差T2を取得する。したがって、無線通信システム毎に予め設定された絶対遅延時間を用いて遅延時間差を取得する場合と比較して、実際の無線状態に応じた正確な遅延時間差T2を取得することができるので、アプリの再生速度を最適に制御することができる。

また、ハンドオーバ予定決定後のアプリケーションの再生速度は、ハンドオーバ先からのパケットの受信開始時点でジッタバッファ４７内のパケット数が０となるように制御される。これにより、ハンドオーバ元の第１無線通信ネットワーク１５とハンドオーバ先の第２無線通信ネットワーク１６との遅延時間差を吸収するのにかけることのできる時間をより増やすことができる。したがって、より標準再生速度に近い定速度の再生速度でアプリを再生することができるので、再生品質およびリアルタイム性を低下させることなく、第１無線通信ネットワーク１５から第２無線通信ネットワーク１６へのハンドオーバが可能となる。

なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、上記実施の形態では、再生速度計算部５６で再生速度Vを計算する際、ハンドオーバ先からのパケットの受信開始時点で、ジッタバッファ４７内のパケット数が０となるようにしたが、ハンドオーバ先からのパケットの受信開始時点で、ジッタバッファ４７内のパケット数が所定数となるように、再生速度Vを計算することもできる。また、本発明は、ＶｏＩＰのアプリを実行する場合に限らず、映像や音楽等のマルチメディアデータをストリーミング再生する場合のようなリアルタイム通信系のアプリを実行する場合にも有効に適用できる。この場合には、アプリの実行部を、電話機能部に代えて、同様のジッタバッファの制御機能を有するマルチメディア機能部で構成すればよい。さらに、本発明は、無線ＬＡＮとｃｄｍａ２０００１ｘＥＶ−ＤＯとの間のハンドオーバに限らず、他の無線通信ネットワーク、例えば、ＰＤＣ（Personal Digital Cellular）、Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband CDMA）、ＰＨＳ（Personal Handy-phone System）、Bluetooth、ＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）、ＬＴＥ(Long Term Evolution)、ＵＭＢ(Ultra Mobile Broadband)、ＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄ等の任意の異なる無線通信ネットワーク間でのハンドオーバの際にも有効に適用することができる。

Claims

第１無線通信ネットワーク、および該第１無線通信ネットワークと異なる第２無線通信ネットワークに接続して無線通信を実行する無線通信部と、
前記無線通信部を介してリアルタイム通信系のアプリケーションを実行する実行部と、
前記第１無線通信ネットワークに接続して前記アプリケーションを実行中に、当該第１無線通信ネットワークにおける無線リンクの通信品質を取得する通信品質取得部と、
該通信品質取得部により取得した前記通信品質に基づいて、前記第１無線通信ネットワークから前記第２無線通信ネットワークへのハンドオーバの準備を開始するか否かを決定する決定部と、
前記アプリケーションの実行中に、前記決定部がハンドオーバ準備の開始を決定すると、前記通信品質取得部が取得した通信品質に基づいてハンドオーバを開始するまでのハンドオーバ準備時間を推定する推定部と、
前記決定部がハンドオーバ準備の開始を決定すると、前記第１無線通信ネットワークおよび前記第２無線通信ネットワークを介してそれぞれデータを受信して、受信した同一データの受信時間に基づいて、前記第１無線通信ネットワークと前記第２無線通信ネットワークとの間の遅延時間差を計測する計測部と、
前記推定部により推定したハンドオーバ準備時間と、前記計測部により計測した遅延時間差と、前記決定部がハンドオーバ準備の開始を決定した時点での前記ジッタバッファ監視部による前記ジッタバッファ内のデータ量とに基づいて、前記実行部による当該アプリケーションの再生速度を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする無線通信装置。
前記制御部は、前記第２無線通信ネットワークによる受信時間の方が、前記第１無線通信ネットワークによる受信時間よりも所定時間以上遅い場合に、前記実行部による当該アプリケーションの再生速度を遅くすることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
前記制御部は、ハンドオーバの準備を開始してから、前記実行部による当該アプリケーションの再生速度を遅くすることを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
前記制御部は、前記第２無線通信ネットワークからのデータの受信開始時点で、前記ジッタバッファ内のデータ量が０となるように、前記実行部による当該アプリケーションの再生速度を遅くすることを特徴とする請求項３に記載の無線通信装置。
前記実行部は、受信したデータのジッタを吸収するジッタバッファと、該ジッタバッファのデータ量を監視するジッタバッファ監視部と、を備え、
前記制御部は、前記第２無線通信ネットワークへのハンドオーバが完了した後、前記ジッタバッファ監視部が監視する前記ジッタバッファのデータ量が所定量を超えると、当該アプリケーションの再生速度を通常の速度に戻すことを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。