WO2009084687A1 - 無線通信装置 - Google Patents

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WO2009084687A1
WO2009084687A1 PCT/JP2008/073857 JP2008073857W WO2009084687A1 WO 2009084687 A1 WO2009084687 A1 WO 2009084687A1 JP 2008073857 W JP2008073857 W JP 2008073857W WO 2009084687 A1 WO2009084687 A1 WO 2009084687A1
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WO
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wireless communication
handover
communication network
packet
jitter buffer
Prior art date
Application number
PCT/JP2008/073857
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English (en)
French (fr)
Inventor
Chizuko Nagasawa
Kugo Morita
Original Assignee
Kyocera Corporation
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Publication date
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Priority to EP08867286.0A priority patent/EP2227054A4/en
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    • H04W36/00—Hand-off or reselection arrangements
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    • H04W36/144—Reselecting a network or an air interface over a different radio air interface technology
    • H—ELECTRICITY
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    • H04W36/14—Reselecting a network or an air interface

Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication apparatus capable of performing handover between different wireless communication networks.
  • IP mobility technology that enables seamless movement by enabling handover between different wireless communication networks, such as mobile phone networks and wireless LANs, in order to realize a ubiquitous environment. Is being considered. Specific protocols in this IP mobility technology include Mobile IPv4 and Mobile IPv6 (hereinafter collectively referred to as Mobile IP) that support movement of individual communication terminals, and support movement in units of networks. There is NEMO (Network Mobility).
  • the allowable bandwidth of the wireless communication path changes depending on a propagation environment such as fading. Then, the arrival interval of packets received by the communication terminal also changes according to the change in the allowable bandwidth.
  • a jitter buffer is provided in the communication terminal, and received packets are temporarily stored in the jitter buffer, and then the packets are read from the jitter buffer and reproduced at intervals according to the application.
  • the fluctuation of the packet that is, the deviation of the reproduction interval of the packet due to the deviation (jitter) of the arrival interval is absorbed, and the reproduction quality such as the reproduction sound quality is prevented from deteriorating.
  • the playback speed is increased. Change, discard the received packet, or change the buffer size (delay time) of the jitter buffer.
  • the absolute downlink delay time of the packet received by the communication terminal that is, the time required for the packet transmitted from the partner communication terminal to be received via the wireless communication network differs depending on the wireless communication network. For this reason, in the case of a wireless communication device in which a communication terminal moves, when a handover is performed to a different wireless communication network, for example, if the downlink absolute delay time of the handover destination is shorter than the downlink absolute delay time of the handover source, Overtaking will occur in the packet.
  • FIG. 8 is a diagram showing the flow of packets in this case.
  • the packet transfer timing by the agent (HA: Home Agent) and the reception timing of the packet received by the jitter buffer of the MN are shown.
  • the agent HA: Home Agent
  • the reception timing of the packet received by the jitter buffer of the MN are shown.
  • there is no fluctuation (shift in arrival interval) in the received packet in each of the handover source wireless communication network A and the handover destination wireless communication network B, it is shown that there is no fluctuation (shift in arrival interval) in the received packet.
  • the MN transmits a Registration Request (HA Binding in Update in NEMO) to the HA via the handover target wireless communication network B, and the handover destination to the HA. Register the care-of address of. Thereafter, the MN receives RegistrationRegReply (Binding Acknowledge in NEMO), which is handover completion information returned from the HA, disconnects from the handover source wireless communication network A, and thereafter receives the handover destination information. Packets are transmitted and received via the wireless communication network B.
  • Registration Request HA Binding in Update in NEMO
  • the handover completion information is displayed.
  • TAB from (TddnA-TddnB) from the time of reception, overtaking occurs in the received packet. Therefore, during this period TAB, as shown in FIG. 9A, the number of packets received by the jitter buffer per unit time is very large.
  • the number of packets in the jitter buffer is as shown in FIG. 9 (c), it rises sharply from the time of handover to the radio communication network B. For this reason, packets that exceed the buffer size due to overtaking are discarded without being reproduced, and the number of packets in the jitter buffer settles to a certain number of packets corresponding to the buffer size.
  • the packet when the packet is discarded, the sound quality of the reproduced sound is deteriorated.
  • the buffer size of the jitter buffer is sufficiently large, the packet is not discarded, and the packets from the handover source and the handover destination can be reproduced at a scheduled timing.
  • the packet from the handover destination received overtaking the packet from the handover source has a longer residence time in the jitter buffer than the packet from the handover source.
  • the delay time becomes longer than necessary, and real-time performance matching the delay time of each wireless communication network cannot be realized.
  • a jitter buffer control method that monitors the reception status of packets and controls the reading speed of packets from the jitter buffer based on the monitoring results is provided as a means for improving such a trouble at the time of handover. It has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an operation state of the jitter buffer according to the jitter buffer control method disclosed in Patent Document 1.
  • FIGS. 10A to 10C show the number of received packets per unit time of the jitter buffer, the playback speed, and the number of packets in the jitter buffer, as in FIGS. 9A to 9C.
  • the packet reproduction speed is increased during the overtaking period of the packet, and in particular, at the initial stage of overtaking, the reproduction speed is changed rapidly. .
  • the handover destination packet is received and played back before the next handover source packet can be received, and arrives after that.
  • the handover source packet is discarded. Thereby, there is a concern that the sound quality of the reproduced sound is deteriorated.
  • an object of the present invention made in view of the above points is to achieve a different wireless communication network while realizing a real-time property suitable for each wireless communication network without causing deterioration in sound quality of reproduced sound due to packet loss. It is an object of the present invention to provide a wireless communication apparatus capable of performing handover.
  • the invention of the wireless communication device is as follows: A wireless communication unit that performs wireless communication by connecting to a first wireless communication network and a second wireless communication network different from the first wireless communication network; An execution unit that executes an application of a real-time communication system via the wireless communication unit; A jitter buffer for temporarily accumulating packets of the application being executed by the execution unit and absorbing jitter received via the wireless communication unit; A communication quality acquisition unit for acquiring communication quality of a wireless link in the first wireless communication network; A handover control unit that starts a handover from the first wireless communication network to the second wireless communication network based on the communication quality acquired by the communication quality acquisition unit; After the handover by the handover control unit is completed, when the reception interval of the packet of the application received via the wireless communication unit becomes equal to or greater than a predetermined value, based on the packet accumulation amount of the jitter buffer, A control unit for controlling the playback speed; It is characterized by providing.
  • the invention according to a second aspect is the wireless communication device according to the first aspect,
  • the control unit increases the playback speed of the application when the amount of accumulated packets in the jitter buffer is greater than or equal to a threshold value.
  • the invention according to a third aspect is the wireless communication device according to the second aspect,
  • the control unit is configured to return the reproduction speed of the application to a normal speed when the amount of accumulated packets in the jitter buffer falls below the threshold while the application is being reproduced quickly.
  • the invention according to a fourth aspect is the wireless communication apparatus according to the first aspect, An adaptive jitter controller that controls the buffer size of the jitter buffer according to the reception status of the packet of the application, The adaptive jitter control unit stops the control of the buffer size of the jitter buffer when the completion of the handover by the handover control unit is detected.
  • the playback speed of the application is controlled based on the packet accumulation amount of the jitter buffer after the packet reception interval becomes a predetermined value or more.
  • the delay time of the second radio communication network of the handover destination is shorter than the delay time of the first radio communication network of the handover source, the overtaking of the packet by the handover is finished, and the After only packets from the two wireless communication networks arrive, it is possible to read out the packets accumulated more than usual in the jitter buffer by setting the reproduction speed to be higher than the normal speed. Therefore, handover from the first wireless communication network to the second wireless communication network can be performed without causing deterioration in sound quality of reproduced sound due to packet loss, deterioration in call quality due to deterioration in real-time characteristics, or the like.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing a packet flow at the time of handover by the radio communication apparatus according to the present embodiment and an operation of a jitter buffer correspondingly.
  • Wireless communication apparatus 12 Partner communication terminal 12a Handset 15 1st wireless communication network 15a Base station 16 2nd wireless communication network 16a Access point 17 Packet network 18 Internet 21,22 SIP server 23 Home agent (HA) 31 First wireless I / F 32 Second wireless I / F 33 Telephone Function Unit 34 Communication Processing Unit 35 Radio Information Acquisition Unit 36 Handover Control Unit 47 Jitter Buffer 50 Jitter Buffer Monitoring Unit 51 Jitter Buffer Control Unit 55 Handover Information Acquisition Unit 56 Playback Speed Calculation Unit
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a communication network that can be used by a wireless communication apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • a wireless communication device 11 that is a mobile node performs a call using VoIP that is a real-time communication application with a counterpart communication terminal 12 that is a counter node.
  • the wireless communication device 11 can be handed over between the first wireless communication network 15 and the second wireless communication network 16.
  • the first wireless communication network 15 and the second wireless communication network 16 are coupled to the Internet 18 via a packet network 17.
  • the first wireless communication network 15 is, for example, a cdma2000 EV-DO mobile phone network
  • the second wireless communication network 16 is, for example, a wireless LAN
  • the second wireless communication network 16 is the first wireless communication network.
  • the downlink absolute delay time is shorter than that of the communication network 15.
  • reference numeral 15 a indicates a base station of the first wireless communication network
  • reference numeral 16 a indicates an access point of the second wireless communication network 16.
  • the partner communication terminal 12 is composed of, for example, a personal computer to which the handset 12a is connected and a softphone is installed, and is connected to the Internet 18 via an Internet service provider (not shown).
  • SIP Session Initiation Protocol
  • HA home agent
  • the home address used in the wireless communication network to which the wireless communication apparatus 11 originally belongs is registered in the HA 23, and the care-of address of the handover destination wireless communication network 16 is set at the time of handover. sign up. Thereby, the wireless communication device 11 can be handed over between different wireless communication networks.
  • IP mobility technology is well known in the above-described mobile IP and NEMO, and thus detailed description thereof is omitted here.
  • the wireless communication network to which the wireless communication device 11 originally belongs is the first wireless communication network 15, and the handover from the first wireless communication network 15 to the second wireless communication network 16 is performed.
  • FIG. 2 is a functional block diagram showing a schematic configuration of the wireless communication apparatus 11 according to the present embodiment shown in FIG.
  • the wireless communication device 11 executes a first wireless I / F (interface) 31 corresponding to the first wireless communication network 15, a second wireless I / F 32 corresponding to the second wireless communication network 16, and a VoIP application.
  • the wireless information of the telephone function unit 33, the communication processing unit 34 that controls connection to the first wireless communication network 15 and the second wireless communication network 16, and the wireless information of the first wireless communication network 15 and the second wireless communication network 16 is acquired.
  • a wireless information acquisition unit 35; and a handover control unit 36 that controls a handover between the first wireless communication network 15 and the second wireless communication network 16.
  • the communication processing unit 34 configures a wireless communication unit that performs wireless communication together with the first wireless I / F 31 and the second wireless I / F 32.
  • the communication processing unit 34 performs a call between the telephone function unit 33 and the counterpart communication terminal 12 via the first wireless communication network 15 or the second wireless communication network 16 and controls the handover control unit 36.
  • the connection of the first wireless I / F 31 or the second wireless I / F 32 is controlled so as to communicate with the HA 23.
  • the wireless information acquisition unit 35 acquires the communication quality of the corresponding first wireless communication network 15 and second wireless communication network 16 from the first wireless I / F 31 and the second wireless I / F 32 as wireless information,
  • the acquired communication quality is supplied to the handover control unit 36.
  • the communication quality for example, RSSI (Received Signal Signal Strength Indicator) indicating a wireless state is acquired. Therefore, the radio information acquisition unit 35 constitutes a communication quality acquisition unit that acquires the communication quality of the radio link.
  • the handover control unit 36 Based on the communication quality from the radio information acquisition unit 35, the handover control unit 36 generates handover information including a decision as to whether or not to schedule a handover, and from the first radio communication network 15 based on the handover information. 2 Controls handover to the radio communication network 16.
  • FIG. 3 is a functional block diagram showing a schematic configuration of the telephone function unit 33 of the wireless communication apparatus 11 shown in FIG.
  • the telephone function unit 33 is composed of, for example, a soft phone, and has a button input unit 41, a screen display unit 42, a microphone 43, an encoder 44, a packet transmission unit 45, a packet reception unit 46, a jitter buffer, as in the configuration of a known soft phone. 47, a decoder 48, a speaker 49, a jitter buffer monitoring unit 50, a jitter buffer control unit 51, a SIP control unit 52, and an overall control unit 53 for controlling the overall operation.
  • the overall control unit 53 acquires user operation information via the button input unit 41 and the screen display unit 42, and controls the overall operation based on the acquired information.
  • the SIP control unit 52 controls SIP procedures for starting and ending a call.
  • the audio data acquired from the microphone 43 is encoded by the encoder 44, and the encoded data is put into a packet from the packet transmission unit 45 and transmitted to the partner communication terminal 12 via the communication processing unit 34.
  • the packet from the partner communication terminal 12 received by the packet receiving unit 46 via the communication processing unit 34 is once fetched into the jitter buffer 47 and then read out.
  • the read packet is loaded into the payload by the decoder 48.
  • the portion is decoded and output as reproduced sound from the speaker 49.
  • the reception status of packets in the jitter buffer 47 and the status of the number of packets in the jitter buffer 47 are monitored by the jitter buffer monitoring unit 50, and the jitter buffer control unit 51 determines the state of the jitter buffer 47 based on the monitoring result. Operation is controlled.
  • the wireless communication apparatus 11 further includes a handover information acquisition unit 55 and a playback speed calculation unit 56 in the telephone function unit 33.
  • the handover information acquisition unit 55 monitors the handover information from the handover control unit 36 at regular intervals, and acquires information on whether or not there is a handover schedule. When there is a handover schedule, the handover information acquisition unit 55 further acquires the required handover information from the handover control unit 36 and supplies the acquired required handover information to the playback speed calculation unit 56.
  • the difference from the absolute downlink delay time is calculated.
  • the jitter buffer control is performed based on the monitoring result of the jitter buffer 47 by the jitter buffer monitoring unit 50.
  • the unit 51 controls the buffer size of the jitter buffer 47 and the playback speed of the received packet from the jitter buffer 47. Therefore, the telephone function unit 33 constitutes an execution unit that executes a real-time communication system application and a control unit that controls the playback speed of the application.
  • the handover control unit 36 determines a handover schedule based on the communication qualities acquired from the first wireless I / F 31 and the second wireless I / F 32, respectively. For example, when a call is made by forming a wireless link with the first wireless communication network 15, the communication quality acquired from the first wireless I / F 31 becomes worse than the handover schedule determination threshold, and the second wireless I / F When the communication quality of F32 is equal to or higher than the handover schedule determination threshold, the handover control unit 36 determines the handover schedule to the second wireless communication network 16, that is, determines the start of handover preparation.
  • the communication quality of the second wireless communication network 16 that is not used for a call is acquired (measured) by receiving broadcast information transmitted from the access point 16a, for example.
  • the handover control unit 36 determines the handover schedule
  • the handover source downlink absolute delay time Tddn1 in the currently used wireless communication network here, the first wireless communication network 15
  • the handover destination wireless communication network here, The handover destination downlink absolute delay time Tddn2 in the second wireless communication network 16
  • These pieces of information are supplied to the telephone function unit 33 as required handover information together with information indicating that there is a handover schedule.
  • the handover source downlink absolute delay time Tddn1 and the handover destination downlink absolute delay time Tddn2 are acquired by any one of the first to fourth absolute delay time acquisition methods described below, for example.
  • the handover control unit 36 determines a handover schedule
  • the handover control unit 36 controls the telephone function unit 33 and / or the communication processing unit 34 to synchronize with the radio communication apparatus 11 in time.
  • the HA 23 is requested to transmit a measurement packet having a transmission time stamp.
  • the measurement packet is transmitted from the HA 23 to both the first wireless communication network 15 and the second wireless communication network 16.
  • the wireless communication device 11 receives the measurement packet transmitted from the HA 23 via the corresponding first wireless I / F 31 and second wireless I / F 32, respectively, and based on the reception time and the time stamp of the measurement packet.
  • the downstream absolute delay times Tddn1 and Tddn2 of the corresponding network are measured.
  • the absolute downlink delay time of the handover source wireless communication network can be measured from the received packet during a call
  • transmission of the measurement packet to the wireless communication network can be omitted.
  • the handover control unit 36 determines a handover schedule
  • the handover control unit 36 controls the telephone function unit 33 and / or the communication processing unit 34 to synchronize with the wireless communication apparatus 11 in time. This is notified to the HA 23.
  • the HA 23 causes the measurement packet to be transmitted to both the first wireless communication network 15 and the second wireless communication network 16, and the downlink absolute delay of the corresponding network. Times Tddn1 and Tddn2 are measured.
  • the handover control unit 36 controls the telephone function unit 33 and / or the communication processing unit 34 from the wireless communication device 11 to the wireless communication device 11.
  • the HA 23 that is time-synchronized with each other transmits measurement packets such as PING and RTCP from both the first wireless communication network 15 and the second wireless communication network 16, receives the reply, and receives the corresponding network. Measure the downstream absolute delay times Tddn1 and Tddn2.
  • the handover control unit 36 acquires the absolute delay time of each wireless communication network by using the handover technique studied in IEEE 802.21. .
  • the acquisition method is illustrated below.
  • the wireless communication device 11 acquires the next value stored in the first information server of the first wireless communication network 15. From the measurement server that operates to measure the delay time (for example, connected to the backbone network of the Internet 18) to the current base station 15a connected through the first wireless communication network 15 Standard value of one-way delay time (Tn3) Standard value of the upper and lower delay times between the base station 15a and the terminal connected to the base station 15a (downward: Trdn3, upstream: Trup3) Further, the wireless communication device 11 transmits a measurement packet such as PING to the HA 23, receives the reply, and measures the round-trip delay time Trt1 between the wireless communication device 11 and the HA 23.
  • Tn3 one-way delay time
  • Tddn1 of the first wireless communication network 15 is calculated from these values according to the following equation (1).
  • this one-way delay time is approximated by adding Tn3 and ⁇ Trt1- (Tn3 + Trdn3 + Tn3 + Trup3) ⁇ / 2.
  • Tddn1 Tn3 + Trdn3 + ⁇ Trt1- (Tn3 + Trdn3 + Tn3 + Trup3) ⁇ / 2 (1)
  • the wireless communication device 11 obtains the next value stored in the second information server connected to the second wireless communication network 16 that is the handover destination via the first information server of the first wireless communication network 15. To do.
  • the location information of the wireless communication device 11 acquired by the wireless communication device 11 or the base station 15a is transmitted to the second information server.
  • Tn4 Standard value (Tn4) of one-way delay time between the access point 16a expected to be connected to the wireless communication device 11 and the measurement server Standard value of the upper and lower delay times between the access point 16a and the terminal connected to the access point 16a (downward: Trdn4, upstream: Trup4)
  • Tddn2 the absolute delay time (Tddn2 of the second wireless communication network 16 is calculated from these values according to the following equation (2).
  • the one-way delay time between the access point 16a and the HA 23 cannot be acquired, the one-way delay time is approximated by adding Tn4 and ⁇ Trt1- (Tn3 + Trdn3 + Tn3 + Trup3) ⁇ / 2.
  • Tddn2 Tn4 + Trdn4 + ⁇ Trt1- (Tn3 + Trdn3 + Tn3 + Trup3) ⁇ / 2 (2)
  • the handover control unit 36 acquires the handover source downlink absolute delay time Tddn1 and the handover destination downlink absolute delay time Tddn2, and supplies the acquired information to the telephone function unit 33.
  • the handover control unit 36 determines a handover schedule
  • the handover control unit 36 controls the radio processing unit 34 to connect the second radio I / F 32 to the second radio communication network 16.
  • the handover control unit 36 sends a Registration Request (Binding Update in NEMO) to the HA 23 via the second wireless communication network 16 that is the handover destination, and registers the care-of address (care of address) of the handover destination in the HA 23. To do.
  • 8 bits of RegistrationRegRequest Field of Registration Request message are set (in NEMO, MultipleMulticare of address is used), so that communication can be performed in both the first wireless communication network 15 and the second wireless communication network 16.
  • the handover control unit 36 of the first wireless communication network 15 that is the handover source Unregister the care-of address and disconnect the connection. Thereafter, the handover control unit 36 controls the communication processing unit 34 to continue the VoIP application via the second wireless communication network 16 that is the handover destination, and supplies the received handover completion information to the telephone function unit 33. .
  • FIG. 4 is a sequence diagram showing the operation of the main part of the telephone function unit 33.
  • FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the main part of the telephone function unit 33. Here, the operation will be described with reference to the flowchart of FIG.
  • the handover information acquisition unit 55 monitors the handover information from the handover control unit 36 at regular intervals. As a result, when information indicating that there is a handover schedule is acquired, the handover information acquisition unit 55 further includes the handover source downlink absolute delay time Tddn1 and the handover destination downlink absolute delay, which are required handover information from the handover control unit 36. Time Tddn2 is acquired (step S11), and the acquired required handover information is supplied to the playback speed calculation unit 56.
  • the reproduction speed calculation unit 56 obtains the difference T2 between the downlink absolute delay time (Tddn1) of the first radio communication network 15 and the downlink absolute delay time (Tddn2) of the second radio communication network 16 acquired from the handover information acquisition unit 55.
  • T2 Tddn2- Tddn1) is calculated, and it is determined whether or not the difference T2 is less than a certain value (for example, ⁇ 0) (step S12).
  • the playback speed calculation unit 56 transmits Registration Reply (binding binding in NEMO) which is handover completion information transmitted from the handover control unit 36 via the handover information acquisition unit 55. Wait for Acknowledge (step S13).
  • the playback speed calculation unit 56 sets the buffer size of the jitter buffer 47 to an appropriate size. For this reason, first, when the jitter buffer 47 has an adaptive jitter buffer function in which the buffer size is controlled by the jitter buffer control unit 51 in accordance with the reception status of the packet by the jitter buffer monitoring unit 50, the jitter buffer control unit 51 Is instructed to turn off (disable) the adaptive jitter buffer function (step S14). This prevents the discard of the packet from the handover source due to the overtaking of the packet from the handover destination. Therefore, in this case, the jitter buffer control unit 51 functions as an adaptive jitter control unit. If the jitter buffer 47 does not have an adaptive jitter buffer function for dynamically controlling the buffer size, the process of step S14 is omitted.
  • the playback speed calculation unit 56 acquires the current packet accumulation amount in the jitter buffer 47 from the jitter buffer monitoring unit 50 (step S15).
  • the current packet accumulation amount is shown as the time required for reproducing all the packets currently accumulated in the jitter buffer 47 at the reproduction speed at the time of receiving the handover completion information.
  • the reproduction speed calculation unit 56 acquires the current buffer size of the jitter buffer 47 from the jitter buffer control unit 51 (step S16).
  • the playback speed calculation unit 56 calculates the sum of the delay time difference between the handover source and the handover destination (the absolute value of the difference T2 calculated in step S12) and the current packet accumulation amount acquired in step S15. It is determined whether or not the buffer size acquired in step S16 is exceeded (step S17).
  • the buffer size of the jitter buffer 47 is set to (delay time difference + current packet accumulation amount) via the jitter buffer control unit 51. ) Control is performed so as to enlarge the above (step S18). This prevents occurrence of packet overrun due to handover, that is, prevents an incoming packet from being discarded without entering the jitter buffer 47.
  • the playback speed calculation unit 56 periodically acquires the packet reception interval of the jitter buffer 47 by the jitter buffer monitoring unit 50 (step S19), and the average of the packet reception intervals is a predetermined value corresponding to the application being executed. It is determined whether or not the above (for VoIP, for example, 20 msec or more) (step S20). In step S17, if (delay time difference + current packet accumulation amount) ⁇ (buffer size), no overrun occurs, so the buffer size remains the buffer size at the time of handover, and the process proceeds to step S19. To do.
  • step S20 If it is determined in step S20 that the packet reception interval is less than the predetermined value, there is a possibility that a packet is overtaken due to handover. Therefore, in this case, after receiving the handover completion information, the playback speed calculation unit 56 adds a slight time ⁇ (for example, reception for several packets) to the delay time difference between the handover source and the handover destination. It is determined whether or not the time obtained by adding (time) has elapsed (step S21). If not, the process returns to step S20.
  • ⁇ for example, reception for several packets
  • the reproduction speed calculation unit 56 periodically acquires the packet accumulation amount in the jitter buffer 47 by the jitter buffer monitoring unit 50 (step S22), and the packet accumulation amount exceeds the standard amount. It is determined whether or not (step S23).
  • the standard amount of the packet accumulation amount is set in advance based on the packet transmission interval by the application being executed and the downlink jitter at the handover destination, and is stored in the reproduction speed calculation unit 56.
  • step S23 If the result of determination in step S23 is that the packet accumulation amount is greater than or equal to the standard amount, the playback speed calculation unit 56 degrades the call quality from the normal playback speed according to the application so far. It is set to a high speed (for example, a speed that is 15% faster than the normal speed) not to be generated (step S24). Thereafter, when the packet accumulation amount in the jitter buffer 47 becomes equal to or less than the standard amount (step S25), the control is returned to the normal control, and the reproduction speed of the application is set to the normal speed (step S26). Accordingly, in step S26, when the adaptive jitter buffer function is turned off in step S14, the jitter buffer control unit 51 is instructed to turn on (activate) the adaptive jitter buffer function.
  • a high speed for example, a speed that is 15% faster than the normal speed
  • step S23 when the packet accumulation amount is less than the standard amount, the playback speed calculation unit 56 changes the playback speed of the application from the normal playback speed according to the previous application.
  • the speed is low enough not to deteriorate the call quality (for example, a speed 15% slower than the normal speed) (step S27).
  • step S28 Thereafter, when the packet accumulation amount in the jitter buffer 47 becomes equal to or larger than the standard amount (step S28), the process proceeds to step S26.
  • T2 Tddn2- Tddn1
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing the flow of packets during handover by the radio communication apparatus 11 according to the present embodiment and the operation of the jitter buffer 47 in correspondence with each other.
  • CN corresponds to the counterpart communication terminal 12
  • HA corresponds to the home agent 23
  • MN corresponds to the radio communication apparatus 11 according to the present embodiment.
  • FIG. 6 shows that the received packet has no jitter in each of the first wireless communication network 15 that is the handover source and the second wireless communication network 16 that is the handover destination.
  • FIG. 7 is a diagram showing an operation state of the jitter buffer 47 in the wireless communication apparatus 11 according to the present embodiment, where FIG. 7A shows the number of received packets per unit time, FIG. 7B shows the playback speed, and FIG. 7 (c) indicates the number of packets (packet accumulation amount) in the jitter buffer 47.
  • the wireless communication apparatus 11 receives the handover completion information from the HA 23, and if the jitter buffer 47 has an adaptive jitter buffer function, the function is performed.
  • the buffer size By setting the buffer size to OFF and expanding the buffer size as necessary, it is possible to prevent incoming packets from being discarded without entering the jitter buffer 47, and to read the packets in the jitter buffer 47 in the order of time stamps at normal speed. At normal playback speed.
  • the reproduction speed of the jitter buffer 47 (application reproduction speed).
  • the packet is reproduced at high speed in the order of time stamps at a speed that is + 15% faster than the normal speed.
  • the number of packets in the jitter buffer 47 decreases as shown in FIG.
  • you turn off the adaptive jitter buffer function turn it on and play the app at normal playback speed. To do.
  • the radio communication apparatus 11 when the radio communication apparatus 11 according to the present embodiment performs handover from the first radio communication network 15 to the second radio communication network 16, the downlink absolute delay time of the second radio communication network 16 that is the handover destination.
  • the downlink absolute delay time of the first wireless communication network 15 that is the handover source is shorter, even if a packet overtaking occurs, the packet is stored in the jitter buffer 47 without being discarded as necessary.
  • the buffer size of the jitter buffer 47 is increased.
  • the application is played back at a speed higher than the normal playback speed, and after the number of packets in the jitter buffer 47 becomes less than the standard amount, the application is returned to the normal playback speed. Control playback speed.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and many variations or modifications are possible.
  • the present invention is not limited to a wireless communication apparatus that executes a VoIP application, but is also effective for a wireless communication apparatus that executes a real-time communication application such as streaming playback of multimedia data such as video and music.
  • the application execution unit may be configured by a multimedia function unit having a similar jitter buffer control function instead of the telephone function unit.

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Abstract

　第１無線通信ネットワーク15及び第２無線通信ネットワーク16に接続して無線通信を実行する無線通信部(31,32,34)と、リアルタイム通信系のアプリケーション（アプリ）の実行部33と、アプリのパケットのジッタを吸収するためのジッタバッファ47と、第１無線通信ネットワーク15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35と、取得した通信品質に基づいて第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へのハンドオーバを開始するハンドオーバ制御部36と、ハンドオーバが完了してから受信されるパケットの受信間隔が所定値以上になると、ジッタバッファ47のパケット蓄積量に基づいて、アプリの再生速度を制御する制御部33と、を備える。これにより、再生音の音質劣化や通話品質の劣化等を招くことなく、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

無線通信装置 関連出願の相互参照
　本出願は、２００７年１２月２７日に出願された日本国特許出願２００７－３３７１３９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、ジッタバッファのバッファサイズ（遅延時間）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で、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短い場合には、受信パケットに追い越しが発生することになる。
　図８は、この場合のパケットの流れを示す図で、相手通信端末（ＣＮ：Correspondent Node）からのパケットの送信タイミングと、ＣＮからのパケットを無線通信装置（ＭＮ：Mobile Node）に転送するホームエージェント（ＨＡ：Home Agent）によるパケット転送タイミングと、ＭＮ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とを示している。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。
　ＭＮによる無線通信ネットワークＡから無線通信ネットワークＢへのハンドオーバ処理では、ＭＮは、ハンドオーバ先の無線通信ネットワークＢを介してＨＡにRegistration Request（ＮＥＭＯでは、Binding Update）を送信して、ＨＡにハンドオーバ先の気付けアドレス（care of address）を登録する。その後、ＭＮは、ＨＡ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）を受信して、ハンドオーバ元の無線通信ネットワークＡとの接続を切断して、その後は、ハンドオーバ先の無線通信ネットワークＢを介してパケットの送受信を行う。
　この場合、図８に示すように、ハンドオーバ元の無線通信ネットワークＡの下り絶対遅延時間TddnAよりも、ハンドオーバ先の無線通信ネットワークＢの下り絶対遅延時間TddnBが一定値以上短いと、ハンドオーバ完了情報を受信した時点から、（TddnA－TddnB）の期間TABは、受信パケットに追い越しが発生する。したがって、この期間TABにおいては、図９（ａ）に示すように、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は、非常に多くなる。
　このような場合、例えば、図９（ｂ）に示すように、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）を、アプリに応じた一定の速度とすると、ジッタバッファ内のパケット数は、図９（ｃ）に示すように、無線通信ネットワークＢにハンドオーバした時点から急激に上昇する。このため、追い越しによって、バッファサイズを超えて受信されたパケットは、再生されることなく破棄され、ジッタバッファ内のパケット数は、バッファサイズに相当する一定のパケット数に落ち着くことになる。
　このように、パケットが破棄されると、再生音の音質劣化を招くことになる。なお、ジッタバッファのバッファサイズが十分大きい場合には、パケットの破棄は発生せず、ハンドオーバ元およびハンドオーバ先からのパケットは予定のタイミングで再生することが可能となる。しかし、この場合には、ハンドオーバ元からのパケットを追い越して受信されたハンドオーバ先からのパケットは、ジッタバッファに滞留する時間が、ハンドオーバ元からのパケットよりも長くなる。その結果、必要以上に遅延時間が長くなって、各無線通信ネットワークの遅延時間に合ったリアルタイム性が実現できない。
　このようなハンドオーバ時の不具合を改善し得るものとして、例えば、パケットの受信状況を監視し、その監視結果に基づいてジッタバッファからのパケットの読み出し速度を制御するようにしたジッタバッファの制御方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
　図１０は、特許文献１に開示されたジッタバッファの制御方法によるジッタバッファの動作状態を示す図である。図１０（ａ）～（ｃ）は、図９（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示す。
　図１０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よりも短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よりも短い期間でパケットが受信される場合には、受信間隔の短縮に従って、パケットの再生速度を高速とする。その後は、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低下させるように制御する。
特開２００６－２３８４４５号公報
　しかしながら、図１０に示したジッタバッファの制御方法では、パケットの追い越し発生期間中に、パケットの再生速度を高速としており、特に、追い越し発生初期においては、再生速度を急激に高速に変化させている。このため、追い越し発生期間中において、ハンドオーバ元のパケットが受信されて再生された後、次のハンドオーバ元のパケットが受信しきれないうちに、ハンドオーバ先のパケットが受信されて再生され、その後に到着したハンドオーバ元のパケットが破棄される場合がある。これにより、再生音の音質劣化を招くことが懸念される。
　したがって、以上の点に鑑みてなされた本発明の目的は、パケットロスによる再生音の音質劣化を招くことなく、また、無線通信ネットワーク毎に適したリアルタイム性を実現しながら、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、
　該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、
　前記無線通信部を介して受信される、前記実行部が実行している前記アプリケーションのパケットを一時的に蓄積してジッタを吸収するためのジッタバッファと、
　前記第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を開始するハンドオーバ制御部と、
　該ハンドオーバ制御部によるハンドオーバが完了してから、前記無線通信部を介して受信される前記アプリケーションのパケットの受信間隔が所定値以上になると、前記ジッタバッファのパケット蓄積量に基づいて、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、前記ジッタバッファのパケット蓄積量が閾値以上の場合に、当該アプリケーションの再生速度を速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、当該アプリケーションを速く再生している際に、前記ジッタバッファのパケット蓄積量が前記閾値を下回ると、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。
　第４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、
　前記ジッタバッファのバッファサイズを、当該アプリケーションのパケットの受信状況に応じて制御するアダプティブジッタ制御部、をさらに備え、
　該アダプティブジッタ制御部は、前記ハンドオーバ制御部によるハンドオーバの完了を検出すると、前記ジッタバッファのバッファサイズの制御を停止する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、ハンドオーバが完了した後、パケットの受信間隔が所定値以上になってから、ジッタバッファのパケット蓄積量に基づいて、アプリケーションの再生速度を制御する。これにより、例えば、ハンドオーバ先の第２無線通信ネットワークの遅延時間が、ハンドオーバ元の第１無線通信ネットワークの遅延時間よりも短い場合には、ハンドオーバによるパケットの追い越しが終了して、ハンドオーバ先の第２無線通信ネットワークからのパケットのみが到来するようになってから、再生速度を通常速度よりも高速として、ジッタバッファに通常よりも多く蓄積されたパケットを読み出すことができる。したがって、パケットロスによる再生音の音質劣化やリアルタイム性の低下による通話品質の劣化等を招くことなく、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に示した電話機能部の要部の動作を示すフローチャートである。 本実施の形態に係る無線通信装置によるハンドオーバ時のパケットの流れと、ジッタバッファの動作とを対応して示す説明図である。 本実施の形態に係る無線通信装置によるジッタバッファの動作状態を示す図である。 従来の無線通信装置によるハンドオーバ時のパケットの流れを説明するための図である。 従来の無線通信装置によるジッタバッファの動作状態の一例を示す図である。 従来の無線通信装置によるジッタバッファの動作状態の他の例を示す図である。
符号の説明
　１１　無線通信装置
　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　基地局
　１６　第２無線通信ネットワーク
　１６ａ　アクセスポイント
　１７　パケットネットワーク
　１８　インターネット
　２１，２２　ＳＩＰ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、パケットネットワーク１７を介して、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ｃｄｍａ２０００　ＥＶ－ＤＯの携帯電話ネットワークからなり、第２無線通信ネットワーク１６は、例えば無線ＬＡＮからなり、第２無線通信ネットワーク１６の方が、第１無線通信ネットワーク１５よりも、下り絶対遅延時間が短い。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の基地局を示し、符号１６ａは、第２無線通信ネットワーク１６のアクセスポイントを示す。
　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、パケットネットワーク１７およびインターネット１８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）２３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、説明の便宜上、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の制御のもとに、ＨＡ２３と通信するように、第１無線Ｉ／Ｆ３１または第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。通話中は、マイク４３から取得した音声データは、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の動作が制御される。
　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を設ける。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、ハンドオーバ先である第２無線通信ネットワーク１６の下り絶対遅延時間とハンドオーバ元である第１無線通信ネットワーク１５の下り絶対遅延時間との差を演算する。その結果、その差が所定値未満（例えば、＜０）の場合には、その後、ハンドオーバ完了情報を受信してから、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のバッファサイズおよびジッタバッファ４７からの受信パケットの再生速度を制御する。したがって、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。
　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、アクセスポイント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、現在使用中の無線通信ネットワーク（ここでは、第１無線通信ネットワーク１５）におけるハンドオーバ元下り絶対遅延時間Tddn1、ハンドオーバ先の無線通信ネットワーク（ここでは、第２無線通信ネットワーク１６）におけるハンドオーバ先下り絶対遅延時間Tddn2を取得する。これらの情報は、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に供給される。
　次に、ハンドオーバ制御部３６による、ハンドオーバ元下り絶対遅延時間Tddn1およびハンドオーバ先下り絶対遅延時間Tddn2の取得方法について説明する。なお、以下の説明では、相手通信端末（ＣＮ）１２とＨＡ２３との間のネットワークは切替わらないので、この間の絶対遅延時間は考慮しないものとする。
　ハンドオーバ元下り絶対遅延時間Tddn1およびハンドオーバ先下り絶対遅延時間Tddn2は、例えば、以下に説明する第１～第４の絶対遅延時間取得方法のいずれかによって取得する。
（ａ）第１の絶対遅延時間取得方法
　ハンドオーバ制御部３６は、ハンドオーバの予定を決定したら、電話機能部３３および／または通信処理部３４を制御して、無線通信装置１１と時間同期しているＨＡ２３に対して送信タイムスタンプを有する計測用パケットの送信を要求する。これにより、ＨＡ２３から、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の双方に計測用パケットを送信させる。無線通信装置１１は、ＨＡ２３から送信された計測用パケットを、対応する第１無線Ｉ／Ｆ３１および第２無線Ｉ／Ｆ３２を介してそれぞれ受信し、その受信時刻と計測用パケットのタイムスタンプとから、対応するネットワークの下り絶対遅延時間Tddn1およびTddn2を計測する。なお、ハンドオーバ元の無線通信ネットワークの下り絶対遅延時間が、通話中の受信パケットから計測できる場合には、当該無線通信ネットワークへの計測用パケットの送出は省略することができる。
（ｂ）第２の絶対遅延時間取得方法
　ハンドオーバ制御部３６は、ハンドオーバの予定を決定したら、電話機能部３３および／または通信処理部３４を制御して、無線通信装置１１と時間同期しているＨＡ２３に対してその旨を通知する。これにより、上記第１の絶対遅延時間取得方法と同様に、ＨＡ２３から、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の双方に計測用パケットを送信させて、対応するネットワークの下り絶対遅延時間Tddn1およびTddn2を計測する。
（ｃ）第３の絶対遅延時間取得方法
　ハンドオーバ制御部３６は、ハンドオーバの予定を決定したら、電話機能部３３および／または通信処理部３４を制御して、無線通信装置１１から該無線通信装置１１と時間同期しているＨＡ２３に対して、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の双方から、ＰＩＮＧやＲＴＣＰ等の計測用パケットを送信させ、その返信を受信して、対応するネットワークの下り絶対遅延時間Tddn1およびTddn2を計測する。
（ｄ）第４の絶対遅延時間取得方法
　ハンドオーバ制御部３６は、ハンドオーバの予定を決定すると、ＩＥＥＥ８０２．２１において検討されているハンドオーバ技術を利用して、各無線通信ネットワークの絶対遅延時間を取得する。その取得方法を以下に例示する。
　先ず、第１無線通信ネットワーク１５の絶対遅延時間（Tddn1）の取得方法を以下に説明する。
　無線通信装置１１は、第１無線通信ネットワーク１５の第１インフォメーションサーバに保持されている次の値を取得する。
・遅延時間を計測するために動作する計測用サーバ（例えば、インターネット１８の基幹ネットワーク網に接続しているものとする）から第１無線通信ネットワーク１５で接続している現在の基地局１５ａまでの片道遅延時間の標準値（Tn3）
・基地局１５ａとそこに繋がる端末との間の上下の遅延時間の標準値（下り：Trdn3，上り：Trup3）
　さらに、無線通信装置１１は、ＰＩＮＧ等の計測用パケットをＨＡ２３に対して送信し、その返信を受信して、無線通信装置１１とＨＡ２３との間の往復遅延時間Trt1を計測する。
　そして、これらの値から第１無線通信ネットワーク１５の絶対遅延時間Tddn1を、下記の（１）式に従って計算する。ただし、基地局１５ａとＨＡ２３との間の片道遅延時間が取得できないため、この片道遅延時間をTn3と、｛Trt1-(Tn3+Trdn3+Tn3+Trup3)｝／２との加算により近似値とする。
［数１］
　Tddn1＝Tn3＋Trdn3＋｛Trt1-(Tn3+Trdn3+Tn3+Trup3)｝／２　　・・・（１）
　次に、ハンドオーバ先である第２無線通信ネットワーク１６の絶対遅延時間（Tddn2）の取得方法を以下に説明する。
　無線通信装置１１は、第１無線通信ネットワーク１５の第１インフォメーションサーバを経由して、ハンドオーバ先の第２無線通信ネットワーク１６に接続されている第２インフォメーションサーバに保持されている次の値を取得する。なお、第２インフォメーションサーバへは、無線通信装置１１または基地局１５ａで取得した無線通信装置１１の位置情報を送信する。
・無線通信装置１１が接続されると予想されるアクセスポイント１６ａと計測用サーバとの間の片道遅延時間の標準値（Tn4）
・アクセスポイント１６ａとそこに繋がる端末との間の上下の遅延時間の標準値（下り：Trdn4，上り：Trup4）
　そして、これらの値から第２無線通信ネットワーク１６の絶対遅延時間Tddn2を、下記の（２）式に従って計算する。ただし、アクセスポイント１６ａとＨＡ２３との間の片道遅延時間が取得できないため、この片道遅延時間をTn4と、｛Trt1-(Tn3+Trdn3+Tn3+Trup3)｝／２との加算により近似値とする。
［数２］
　Tddn2＝Tn4＋Trdn4＋｛Trt1-(Tn3+Trdn3+Tn3+Trup3)｝／２　　・・・（２）
　以上のようにして、ハンドオーバ制御部３６は、ハンドオーバ元下り絶対遅延時間Tddn1およびハンドオーバ先下り絶対遅延時間Tddn2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、無線処理部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。その後、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（care of address）を登録する。その際、Registration RequestメッセージのRegistration Request Fieldの８ビットをセットし（ＮＥＭＯでは、Multiple care of addressを使用し）、第１無線通信ネットワーク１５でも第２無線通信ネットワーク１６でも通信できるようにする。これにより、第２無線Ｉ／Ｆ３２が、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、ハンドオーバ制御部３６は、ハンドオーバ元の第１無線通信ネットワーク１５の気付けアドレスの登録を解除し、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。
　図４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。また、図５は、同じく、電話機能部３３の要部の動作を示すフローチャートである。ここでは、図５のフローチャートを参照して動作を説明する。
　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を取得した場合には、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、ハンドオーバ元下り絶対遅延時間Tddn1およびハンドオーバ先下り絶対遅延時間Tddn2を取得し（ステップＳ１１）、これら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、第１無線通信ネットワーク１５の下り絶対遅延時間（Tddn1）と第２無線通信ネットワーク１６の下り絶対遅延時間（Tddn2）との差T2（T2= Tddn2- Tddn1）を算出し、その差T2が一定値未満（例えば、＜０）か否かを判定する（ステップＳ１２）。その結果、T2が一定値未満の場合には、再生速度計算部５６は、ハンドオーバ制御部３６からハンドオーバ情報取得部５５を経由して送信される、ハンドオーバ完了情報であるRegistration Reply（ＮＥＭＯでは、Binding Acknowledge）を待つ（ステップＳ１３）。
　その後、再生速度計算部５６は、ステップＳ１３において、ハンドオーバ完了情報を受信したら、ジッタバッファ４７のバッファサイズを適正なサイズに設定する。このため、先ず、ジッタバッファ４７が、ジッタバッファ監視部５０によるパケットの受信状況に応じてジッタバッファ制御部５１によりバッファサイズが制御されるアダプティブジッタバッファ機能を有する場合には、ジッタバッファ制御部５１に対して、アダプティブジッタバッファ機能をOFF（不作動）にするように指示する（ステップＳ１４）。これにより、ハンドオーバ先からのパケットの追い越しによるハンドオーバ元からのパケットの破棄を防止する。したがって、この場合、ジッタバッファ制御部５１は、アダプティブジッタ制御部として機能する。なお、ジッタバッファ４７が、バッファサイズを動的に制御するアダプティブジッタバッファ機能を有しない場合には、ステップＳ１４の処理は、省略する。
　次に、再生速度計算部５６は、ジッタバッファ監視部５０から、ジッタバッファ４７内の現在のパケット蓄積量を取得する（ステップＳ１５）。ここで、現在のパケット蓄積量は、ジッタバッファ４７内に現在蓄積されている全てのパケットを、ハンドオーバ完了情報受信時点の再生速度で再生した場合に要する時間として示している。さらに、再生速度計算部５６は、ジッタバッファ制御部５１から、現在のジッタバッファ４７のバッファサイズを取得する（ステップＳ１６）。
　その後、再生速度計算部５６は、ハンドオーバ元とハンドオーバ先との相互間の遅延時間差（ステップＳ１２で算出した差T2の絶対値）と、ステップＳ１５で取得した現在のパケット蓄積量との和が、ステップＳ１６で取得したバッファサイズを超えるか否かを判定する（ステップＳ１７）。
　その結果、バッファサイズが、（遅延時間差＋現在のパケット蓄積量）に満たない場合には、ジッタバッファ制御部５１を介して、ジッタバッファ４７のバッファサイズを、（遅延時間差＋現在のパケット蓄積量）以上に拡大するように制御する（ステップＳ１８）。これにより、ハンドオーバによるパケットのオーバーランの発生、すなわち、到来パケットがジッタバッファ４７に入りきらずに破棄されるのを防止する。
　その後、再生速度計算部５６は、ジッタバッファ監視部５０によるジッタバッファ４７のパケット受信間隔を定期的に取得して（ステップＳ１９）、パケット受信間隔の平均が、実行中のアプリに相当する所定値以上（ＶｏＩＰの場合には、例えば２０msec以上）か否かを判定する（ステップＳ２０）。なお、ステップＳ１７において、（遅延時間差＋現在のパケット蓄積量）≦（バッファサイズ）の場合には、オーバーランは生じないので、バッファサイズは、ハンドオーバ時のバッファサイズのままとして、ステップＳ１９に移行する。
　ステップＳ２０による判定の結果、パケット受信間隔が所定値未満の場合には、ハンドオーバによるパケットの追い越しが生じている可能性がある。したがって、この場合は、再生速度計算部５６は、ハンドオーバ完了情報を受信してから、上記のハンドオーバ元とハンドオーバ先との相互間の遅延時間差に、若干の時間α（例えば、数パケット分の受信時間）を加算した時間が経過したか否かを判定し（ステップＳ２１）、経過していない場合には、ステップＳ２０に戻る。
　一方、ステップＳ２０による判定の結果、パケット受信間隔が所定値以上の場合や、ステップＳ２１による判定の結果、ハンドオーバが完了してから（遅延時間差＋α）が経過している場合には、ハンドオーバによるパケットの追い越しは生じないので、その後は、再生速度計算部５６は、ジッタバッファ監視部５０によるジッタバッファ４７内のパケット蓄積量を定期的に取得して（ステップＳ２２）、パケット蓄積量が標準量以上か否かを判定する（ステップＳ２３）。ここで、パケット蓄積量の標準量は、実行中のアプリによるパケット送信間隔と、ハンドオーバ先の下りジッタとに基づいて予め設定して、再生速度計算部５６に格納しておく。
　ステップＳ２３での判定の結果、パケット蓄積量が標準量以上の場合には、再生速度計算部５６は、アプリの再生速度を、それまでのアプリに応じた通常の再生速度から、通話品質を劣化させない程度の高速度（例えば、通常速度よりも１５％速い速度）とする（ステップＳ２４）。その後、ジッタバッファ４７内のパケット蓄積量が標準量以下となったら（ステップＳ２５）、通常の制御に戻してアプリの再生速度を通常速度とする（ステップＳ２６）。したがって、ステップＳ２６においては、ステップＳ１４において、アダプティブジッタバッファ機能をOFFにした場合には、ジッタバッファ制御部５１に対して、アダプティブジッタバッファ機能をON（作動）にするように指示する。
　これに対し、ステップＳ２３での判定の結果、パケット蓄積量が標準量未満の場合には、再生速度計算部５６は、アプリの再生速度を、それまでのアプリに応じた通常の再生速度から、通話品質を劣化させない程度の低速度（例えば、通常速度よりも１５％遅い速度）とする（ステップＳ２７）。その後、ジッタバッファ４７内のパケット蓄積量が標準量以上となったら（ステップＳ２８）、ステップＳ２６に移行する。
　なお、ステップＳ１２において、第１無線通信ネットワーク１５の下り絶対遅延時間（Tddn1）と第２無線通信ネットワーク１６の下り絶対遅延時間（Tddn2）との差T2（T2= Tddn2- Tddn1）が、一定値以上の場合には、第１無線通信ネットワーク１５よりも下りの絶対遅延時間が大きい他の無線通信ネットワークへのハンドオーバとして、ステップＳ２６に移行して通常の制御を行う。
　図６は、本実施の形態に係る無線通信装置１１によるハンドオーバ時のパケットの流れと、ジッタバッファ４７の動作とを対応して示す説明図である。図６において、ＣＮは相手通信端末１２に対応し、ＨＡはホームエージェント２３に対応し、ＭＮは本実施の形態による無線通信装置１１に対応する。なお、図６は、ハンドオーバ元の第１無線通信ネットワーク１５およびハンドオーバ先の第２無線通信ネットワーク１６の各々において、受信パケットにジッタはないものとして示す。
　図７は、本実施の形態に係る無線通信装置１１におけるジッタバッファ４７の動作状態を示す図で、図７（ａ）は単位時間当たりの受信パケット数、図７（ｂ）は再生速度、図７（ｃ）はジッタバッファ４７内のパケット数（パケット蓄積量）を示す。
　図６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の下り絶対遅延時間Tddn1よりも、ハンドオーバ先の第２無線通信ネットワーク１６の下り絶対遅延時間Tddn2が一定値以上短いと、図８において説明したと同様に、ハンドオーバ完了情報であるRegistration Reply（ＮＥＭＯでは、Binding Acknowledge）を受信した時点から、（Tddn1－Tddn2）の期間T12は、受信パケットに追い越しが発生する。したがって、この期間T12においては、図７（ａ）に示すように、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は、非常に多くなり、それに応じて、ジッタバッファ４７内のパケット数も、図７（ｃ）に示すように、上昇する。
　そこで、本実施の形態に係る無線通信装置１１では、このようなハンドオーバの場合には、ＨＡ２３からのハンドオーバ完了情報を受信したら、ジッタバッファ４７がアダプティブジッタバッファ機能を有する場合には、その機能をOFFとして、バッファサイズを必要に応じて拡大することにより、到来パケットがジッタバッファ４７に入りきらずに破棄されるのを防止して、ジッタバッファ４７のパケットを通常速度でタイムスタンプ順に読み出して、アプリを通常の再生速度で再生する。
　その後、パケット受信間隔の平均が、実行中のアプリに相当する所定値以上となったら、もはや、ハンドオーバによるパケットの追い越しは発生していないものとして、ジッタバッファ４７の再生速度（アプリの再生速度）を、図７（ｂ）に示すように、例えば通常速度よりも＋１５％速い速度として、パケットをタイムスタンプ順に高速再生する。これにより、ジッタバッファ４７のパケット数は、図７（ｃ）に示すように、減少する。その後、ジッタバッファ４７内のパケット蓄積量が標準量以下となったら、通常の制御に戻し、アダプティブジッタバッファ機能をOFFにした場合には、これをONにして、アプリを通常の再生速度で再生する。
　このように、本実施の形態に係る無線通信装置１１は、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にハンドオーバする際、ハンドオーバ先の第２無線通信ネットワーク１６の下り絶対遅延時間の方が、ハンドオーバ元の第１無線通信ネットワーク１５の下り絶対遅延時間の方が短い場合に、パケットの追い越しが発生してもパケットを破棄することなくジッタバッファ４７に蓄積するように、必要に応じてジッタバッファ４７のバッファサイズを拡大する。そして、パケットの追い越しが終了した後に、通常の再生速度よりも高速度で再生して、ジッタバッファ４７内のパケット数が標準量以下となってから、通常の再生速度に戻すように、アプリの再生速度を制御する。これにより、パケットロスによる再生音の音質劣化やリアルタイム性の低下による通話品質の劣化を防止でき、各無線通信ネットワークに適したリアルタイム性を実現し、通信品質を向上することができる。
　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、本発明は、ＶｏＩＰのアプリを実行する無線通信装置に限らず、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無線通信装置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。

Claims (4)

  1. 　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、
    　該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、
    　前記無線通信部を介して受信される、前記実行部が実行している前記アプリケーションのパケットを一時的に蓄積してジッタを吸収するためのジッタバッファと、
    　前記第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を開始するハンドオーバ制御部と、
    　該ハンドオーバ制御部によるハンドオーバが完了してから、前記無線通信部を介して受信される前記アプリケーションのパケットの受信間隔が所定値以上になると、前記ジッタバッファのパケット蓄積量に基づいて、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。
  2. 　前記制御部は、前記ジッタバッファのパケット蓄積量が閾値以上の場合に、当該アプリケーションの再生速度を速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。
  3. 　前記制御部は、当該アプリケーションを速く再生している際に、前記ジッタバッファのパケット蓄積量が前記閾値を下回ると、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。
  4. 　前記ジッタバッファのバッファサイズを、当該アプリケーションのパケットの受信状況に応じて制御するアダプティブジッタ制御部、をさらに備え、
    　該アダプティブジッタ制御部は、前記ハンドオーバ制御部によるハンドオーバの完了を検出すると、前記ジッタバッファのバッファサイズの制御を停止することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
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